KR102279356B1

KR102279356B1 - 케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102279356B1
Application number: KR1020200133942A
Authority: KR
Inventors: 안수홍
Original assignee: (주)아크로비젼
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2020-10-16
Publication date: 2021-07-20

Abstract

케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 방법 및 장치가 제시된다. 일 실시예에 따른 케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 장치는, 케이블 기반의 개폐식 막이 이동되는 트롤리 또는 슬라이더에 설치되는 영상 전송 장치를 포함하고, 상기 영상 전송 장치는, 카메라를 이용하여 영상 데이터를 수집하여 인코딩하는 미디어 스트리밍 인코더; 및 인코딩된 상기 영상 데이터를 무선 통신을 통해 외부로 전송하도록 하는 미디어 스트리밍 라우터를 포함하며, 외부에서 상기 영상 데이터를 실시간으로 전송 받아 상기 케이블 기반 개폐식 지붕의 개폐 과정을 모니터링 할 수 있다.

Description

케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 방법 및 장치{Video Transmission Method and Apparatus for Monitoring of Cable-based Retractable Roof}

아래의 실시예들은 케이블 기반의 개폐식 지붕에 대한 모니터링을 하기 위한 영상 전송 방법 및 장치에 관한 것이다.

건축구조물에서 개폐식 지붕은 스마트 시스템과는 달리 인간의 외부활동을 자연으로부터 보호하는 차원에서 시도된 것으로 오래전 로마 콜로세움에서도 찾아볼 수 있는 기계적 건축요소이다. 현대 경기장 지붕에서도 개폐 장치의 요구는 과거와 크게 다르지 않지만 다양한 기술의 접목으로 규모와 기능이 발전되었고, 개폐지붕의 기술이 점점 대중화되고 있으며, 오늘날 전 세계에서 개폐할 수 있는 기계화된 대형 스포츠 경기장은 어렵지 않게 찾아볼 수 있다.

과거 로마 콜로세움 이후로 개폐지붕의 대중화는 그다지 발전하지 못하였는데 그 원인으로 대형 기계화된 건축요소들의 설계, 제조 및 이들의 설치가 기존의 경기장에 대한 재래식 설계와 시공에 적합하지 않았고, 설계표준, 가이드, 표준사양과 같은 부분들이 잘 갖추어지지 않은데 있다고 말하고 있다. 하지만 현재는 대형기계화 기능들에 대한 건설비용측면에서의 문제와 잠재적 위험에 대해서 기계화 설계의 효과적인 통합 방법과 다양한 기술적 융합 시도로 효율적이고 신뢰성 높은 시스템을 제공하고 있다. 이러한 기계화된 건축요소는 근본적으로 유연성 있게 경기장을 개발하는 역할을 하며, 다목적 경기장의 요구조건을 쉽게 충족할 수 있게 되므로 경제적인 측면에서도 유리하다. 특히, 20세기 후반에 들어서 가변적 요소들의 발전과 함께 기능적응 시스템 기술의 개발 속도도 빨라지고 있다.

개폐 구조는 지지 구조 시스템과 운동형식에 따라 분류될 수 있다. 분류는 운동방식에 따라 회전, 병진 등이 있으며, 축을 중심으로 접히거나 수축하고 선회하는 방식도 있고, 축의 증가로 인한 변형된 운동 등이 있다. 또한, 구조물의 강성에 따라 개폐 구조를 분류하는 방법도 있다. 도 1의 (a)은 일반적인 구조물의 막에 따른 개폐 구조를 나타내는 도면이다. 그리고, 도 1의 (b)은 일반적인 구조물의 강성에 따른 개폐 구조를 나타내는 도면이다. 도 1의 (a)를 참조하면, 케이블이나 막과 같은 비교적 경량의 시스템을 개폐하는 연성 개폐 구조를 나타내고, (b)를 참조하면, 육중한 프레임을 이동시키는 강성 개폐 구조를 나타낸다. 이러한 개폐지붕은 운동방식이 비슷하더라도 운행조건이나 환경에 따라 개폐에 대한 특성이 다양하므로 구조계획은 구동제어에서 유지관리까지의 설계를 요구하게 된다.

개폐식 지붕은 사용목적, 요구사항, 환경조건, 규모, 경제성 외에도 구조적 측면에서의 개폐에 따른 안전, 구조 안정성, 개폐 빈도와 속도, 개폐 제어, 시스템의 유지관리 등을 염두에 두고 개폐 구조물의 형식이 선택하여야 한다. 이러한 개폐 구조들은 실내에서도 자연환경의 안락함을 가질 수 있는 경계 없는 환경이 제공 가능한 독특한 설계를 하며, 닫힌 상태와 열린 상태의 변환과정에서 야기하는 구조안전 문제도 설계단계에서 고려해야만 한다. 특히, 지붕의 여닫는 과정은 지속적인 모니터링 과정이 필요하다.

개폐 과정의 모니터링은 강성 구조물의 경우 타워 크레인 기술에서 착안한 방법이므로 이와 유사한 개폐 제어 시스템이 설계된다. 개폐 과정을 모니터링하며, 동기화된 주행과 구동력의 보다 안정적인 제공, 효율적인 에너지 소비, 위급한 상황에서의 제동 시나리오 등이 관찰되며 기술자에게 정보를 제공해 준다. 도 2는 종래의 돔의 개폐 제어에 대한 정보 흐름을 나타내는 도면이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 주행영상 정보와 풍속, 가속도와 같은 감지 데이터는 모니터링 영상의 확인과 상태를 판단하여 개폐 및 정지 상황을 판단할 수 있도록 매뉴얼에 따라 대응한다.

(비특허문헌 1)에서는 엔지니어로부터 실시간 기술 지원을 받을 수 있도록 개폐 모니터링의 시스템은 설계되어야 하며, 개폐조작화면을 관찰하고 유선 상으로 원거리 기술지원이 제공되어야 하는 필요성을 언급하고 있다. 이와 같이 개폐 구조물의 유지관리를 위한 모니터링은 끊임없이 작동되어야 하는 것이고, 구조 안정성을 확보하기 위해 기상조건, 사용조건 등에 따른 계획된 관리체계를 세운다. 그러나 관리계획은 개폐 시스템에 따라 다소 차이를 가지며, 주로 케이블에 지지되어 개폐되는 가벼운 중량의 연성 개폐식 구조물의 경우는 중량이 큰 강성 개폐의 경우와 다른 개폐 시나리오를 가진다.

케이블 기반의 개폐식 막 구조는 주로 케이블의 지지 구조에 의지해서 개폐되며, 강성 구조의 경우와는 달리 닫힌 상태가 될 때가지 독립적인 구조 안정성을 가질 수 없다. 가벼운 소재의 막은 트롤리나 슬라이더와 같은 비교적 작은 구동력이 없는 견인장치에 이끌려가며, 이동 또한 강성 개폐에 비해 빠르게 움직일 수 있다. 바람이나 적설에 대해서도 열린 상태로 유지하는 것이 구조물에 유리할 수도 있다. 그러나 강성 개폐 모니터링에서는 영상 카메라나 센서가 구동부나 이동하는 구조물에 고정되어 있고, 이동 중에도 형태를 유지할 수 있기 때문에 전력이나 기타 여러 가지를 쉽게 공급받을 수 있지만, 연성 개폐의 경우는 그렇지 않다. 이러한 까닭에 연성 개폐에 필요한 무선 영상 전송과 전력 공급이 쉽도록 설계된 모니터링 시스템의 연구가 필요하다.

모니터링을 위한 가속도, 속도, 바람 등의 데이터는 영상에 비해 전송데이터 량이 작기 때문에 제품이 소형화, 구동전력의 최소화, 다양한 인터페이스를 연결할 수 있게 많이 개발되었다. 영상의 경우 데이터 량이 많기 때문에 다양한 어려움이 있으며, 최근 기존의 모바일 통신망을 이용해서 무선데이터를 전송 받기 위한 방법들이 많이 시도되고 있다.

Riberich, B.L., "Retractable Stadium Roofs and Flooring," Structures Congress 2008, pp.1-10, 2008

실시예들은 케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 방법 및 장치에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 케이블 기반의 개폐 지붕에 대한 구동 모니터링 시스템의 영상 전송을 위한 장치를 제공하고, 케이블 지지 개폐 장치의 트롤리에 연결하여 구동과정을 모니터링 하여 장치의 유효성과 데이터 전송 정도를 검토 하도록 하는 기술을 제공한다.

일 실시예에 따른 케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 장치는, 케이블 기반의 개폐식 막이 이동되는 트롤리 또는 슬라이더에 설치되는 영상 전송 장치를 포함하고, 상기 영상 전송 장치는, 카메라를 이용하여 영상 데이터를 수집하여 인코딩하는 미디어 스트리밍 인코더; 및 인코딩된 상기 영상 데이터를 무선 통신을 통해 외부로 전송하도록 하는 미디어 스트리밍 라우터를 포함하며, 외부에서 상기 영상 데이터를 실시간으로 전송 받아 상기 케이블 기반 개폐식 지붕의 개폐 과정을 모니터링 할 수 있다.

상기 영상 전송 장치는, 제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 클라이언트의 요청 시 상기 미디어 스트리밍 라우터와 상기 미디어 스트리밍 인코더 간에 통신 세션이 연결되고, 서버의 요청 시 상기 미디어 스트리밍 인코더로부터 상기 영상 데이터를 수신하는 영상 수신부; 상기 미디어 스트리밍 인코더로부터 수신한 상기 영상 데이터를 미리 정의된 네트워크 스트림 전송 형식으로 변환하는 영상 변환부; 및 변환된 상기 네트워크 스트림 전송 형식의 상기 영상 데이터를 모바일 통신 네트워크 또는 인터넷을 통해 상기 클라이언트로 전송하도록 하는 영상 전송부를 포함할 수 있다.

상기 영상 데이터는 실시간으로 무선 통신을 기반으로 적어도 하나 이상의 상기 클라이언트에게 전송되며, 복수의 클라이언트들이 각각 상기 서버에 접속되어 상기 영상 데이터를 동시에 확인 가능하다.

상기 영상 전송 장치는, 상기 트롤리 또는 슬라이더에 설치되어 상기 케이블 기반 개폐식 지붕의 개폐 과정에 대한 영상을 촬영하는 카메라; 및 상기 영상 전송 장치에 전력을 공급하는 배터리부를 더 포함할 수 있다.

다른 실시예에 따른 컴퓨터 장치에 의해 수행되는 케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 방법은, 클라이언트의 요청 시 미디어 스트리밍 라우터와 미디어 스트리밍 인코더 간에 통신 세션이 연결되는 단계; 서버의 요청 시 상기 미디어 스트리밍 인코더로부터 영상 데이터를 수신하는 단계; 상기 미디어 스트리밍 인코더로부터 수신한 상기 영상 데이터를 미리 정의된 네트워크 스트림 전송 형식으로 변환하는 단계; 및 변환된 상기 네트워크 스트림 전송 형식의 상기 영상 데이터를 모바일 통신 네트워크 또는 인터넷을 통해 상기 클라이언트로 전송하도록 하는 단계를 포함할 수 있다.

실시예들에 따르면 케이블 기반의 개폐 지붕에 대한 구동 모니터링 시스템의 영상 전송을 위한 장치를 제공하고, 케이블 지지 개폐 장치의 트롤리에 연결하여 구동과정을 모니터링 하여 장치의 유효성과 데이터 전송 정도를 검토 하도록 하는 케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 방법 및 장치를 제공할 수 있다.

도 1의 (a)은 일반적인 구조물의 막에 따른 개폐 구조를 나타내는 도면이다.
도 1의 (b)은 일반적인 구조물의 강성에 따른 개폐 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 종래의 돔의 개폐 제어에 대한 정보 흐름을 나타내는 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 네트워크 환경의 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 영상 전송 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 5는 일 실시예에 따른 영상 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 일 실시예에 따른 전송 소프트웨어의 가상 코드의 예를 나타내는 도면이다.
도 7은 일 실시예에 따른 임베디드 프로세서를 탑재한 보드를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 임베디드 미디어 스트리밍 패키지의 데모 환경을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 영상 전송 장치의 테스트의 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 서버에서 전달된 전송 결과의 예를 나타내는 도면이다.
도 11은 일 실시예에 따른 개폐식 지붕용 구동 케이블 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 영상 전송을 위한 테스트용 케이블 구조 시스템의 예를 나타내는 도면이다.
도 13은 일 실시예에 따른 영상 전송 장치의 설치의 예를 나타내는 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 영상 모니터링의 예를 나타내는 도면이다.
도 15는 일 실시예에 따른 동작 중 비디오 데이터의 예를 나타내는 도면이다.
도 16은 일 실시예에 따른 오디오 데이터 및 시간-주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

아래의 실시예들은 케이블 기반의 개폐 지붕에 대한 구동 모니터링 시스템의 영상 전송을 위한 장치를 제공하고, 케이블 지지 개폐 장치의 트롤리에 연결하여 구동과정을 모니터링 하여 장치의 유효성과 데이터 전송 정도를 검토한다. 무선 전송의 경우 기존의 모바일 네트워크를 이용하는 장치의 설계개념을 제안하며, 다중 장치에 데이터 전송이 가능한 시스템을 제공한다. 아래에서는, 먼저 영상 전송 장치의 설계와 모듈 테스트를 다루고, 다음으로 데이터 전송 테스트 모델과 실험 전송 결과를 다루도록 하며, 장치 설계와 전송 테스트 결과를 바탕으로 결론을 도출한다.

개폐 지붕의 구동 시스템은 개폐 상황이 발생되는 한 지속적으로 모니터링 되어야 한다. 또한 상시 육안관찰을 위한 영상 정보가 비교적 정확하게 송신되어야 기술자로 하여금 개폐 상태를 판단하고 발생된 위급한 문제에 대해서 해결방안을 송신된 원거리에서도 제시할 수 있게 된다.

강성 개폐식 지붕의 경우 카메라나 센서는 주행부에 설치하여 유선 상으로 전력을 공급받고 데이터를 전송할 수 있다. 그러나 케이블에 지지되어 트롤리로 이동하는 연성 개폐식 지붕의 경우에는 전력과 데이터 전송이 무선으로 처리하여야 하고, 주행부가 매우 작은 트롤리이므로 전송 장치도 경량이어야 한다. 특히, 주행부의 특성상 케이블 포설이 어렵고, 통신거리가 최대 30m 이내인 Wi-Fi로는 경기장의 전 영역을 전담하기에는 어렵고 추가 설치에 대한 비용도 증가한다. 더군다나 신호 강도에 따라 재접속해야 하는 무선 AP(Access-Point)의 특성상 자주 끊기는 현상이 발생하므로 지속적인 상시 관찰에 문제를 일으킬 수도 있다. 이러한 이유들로 인해 이동하면서도 통신의 신뢰성을 보장할 수 있고 또한 설치 비용면에서도 기존의 이동통신망인 LTE 망 등을 이용한 영상 전송 기술을 적용하는 것이 적합하다.

기존의 IP를 가지는 영상서버(CCTV 카메라 또는 비디오)들은 클라이언트(Client)들이 서버(Server)에 접근하듯이 카메라와 비디오 서버에 접근하여 영상을 가져온다. 이때, 고정 IP와는 달리 유동 IP의 경우 클라이언트들의 접근이 어려워질 수 있다. LTE 망의 경우 이동통신장비(Mobile Device)인 스마트폰(Smart Phone) 등에 맞춰져 있는데, 유동 IP는 스마트폰에서 앱(App) 프로그램이 실행될 때 임시의 IP를 부여하여 데이터 통신이 가능하게 하며, 이 작업이 끝나면 IP를 회수한 후 다음 접속자에게 할당한다. 이것은 IP 자원의 한계성에 기인한 것으로 많은 장치(Device)에 IP를 모두 고정으로 할당할 수 없고, 또한 고정적이고 안정적인 접속을 유지하는 방법을 개선하고 개발하는 것은 영상 무선 전송에 대한 현재 당면한 큰 문제이다. 특히, 고정 IP 회선의 비용은 유동 IP에 비해 비싸기 때문에 유동 IP 환경에서 동작할 수 있는 방법이 필요하다.

도 3은 일 실시예에 따른 네트워크 환경의 예를 나타내는 도면이다.

도 3을 참조하면, 영상 전송 장치는 고정 및 유동 IP에 모두 작동할 수 있게 설계할 수 있다.

LTE 망을 이용한 데이터 전송은 기본적으로 클라이언트(340)가 서버(330)에 데이터를 요청하여 필요한 정보를 받는 과정에서 클라이언트(340)로부터의 요청을 무선 전송 장치의 서버(330) 부분에서 받아들이고, 이를 다시 클라이언트(340) 부분에서 실제 영상 정보의 서버(330)로 데이터를 요청하여 얻은 데이터를 LTE 망을 통해서 전달한다. 이 부분은 CCTV 또는 비디오 서버에 접속한 영상을 받는 클라이언트 부분과 외부의 다른 클라이언트의 접속에 대응하여 영상을 전송해주는 서버 부분을 한 장비(Device)로 소프트웨어를 구현하며, 다음과 같이 최적화될 수 있다. 장치의 동작 방법은 ①클라이언트(340)의 요청 시 라우터(320)와 인코더(310) 간에 통신 세션(session)이 연결, ②서버(330) 요청 시 인코더(320)로부터 데이터 수신, ③인코더(320)에서 수신한 데이터를 정의된 네트워크 스트림 전송 형식으로 변환, ④모바일 통신 네트워크 및 인터넷을 통해 데이터 전송으로 이루어질 수 있다.

도 4는 일 실시예에 따른 영상 전송 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.

도 4를 참조하면, 일 실시예에 따른 케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 장치는 케이블 기반의 개폐식 막이 이동되는 트롤리 또는 슬라이더에 설치되는 영상 전송 장치(400)를 포함할 수 있다. 여기서, 영상 전송 장치(400)는 미디어 스트리밍 인코더(410) 및 미디어 스트리밍 라우터(420)를 포함할 수 있다. 실시예에 따라 영상 전송 장치(400)는 제어부(430), 카메라 및 배터리부를 더 포함할 수 있다. 여기서, 제어부(430), 카메라 및 배터리부는 영상 전송 장치(400) 내에 포함되거나 외부에 무선 또는 유선으로 연결될 수 있다.

미디어 스트리밍 인코더(410)는 카메라를 이용하여 영상 데이터를 수집하여 인코딩할 수 있다. 그리고, 미디어 스트리밍 라우터(420)는 인코딩된 영상 데이터를 무선 통신을 통해 외부로 전송하도록 할 수 있다. 이에 따라 외부에서 영상 데이터를 실시간으로 전송 받아 케이블 기반 개폐식 지붕의 개폐 과정을 모니터링 할 수 있다.

한편, 영상 전송 장치(400)는 제어부(430)를 더 포함할 수 있다. 제어부(430)는 영상 전송 장치(400)에 구성될 수 있고, 영상 전송 장치(400)와 무선 통신으로 연결되는 외부(예컨대, 미디어 스트리밍 서버 등)에 구성되는 것도 가능하다.

제어부(430)는 영상 수신부(431), 영상 변환부(432) 및 영상 전송부(433)를 포함하여 이루어질 수 있다.

영상 수신부(431)는 클라이언트의 요청 시 미디어 스트리밍 라우터(420)와 미디어 스트리밍 인코더(410) 간에 통신 세션이 연결되고, 서버의 요청 시 미디어 스트리밍 인코더(410)로부터 영상 데이터를 수신할 수 있다. 영상 변환부(432)는 미디어 스트리밍 인코더(410)로부터 수신한 영상 데이터를 미리 정의된 네트워크 스트림 전송 형식으로 변환할 수 있다. 또한, 영상 전송부(433)는 변환된 네트워크 스트림 전송 형식의 영상 데이터를 모바일 통신 네트워크 또는 인터넷을 통해 클라이언트로 전송하도록 할 수 있다.

영상 데이터는 실시간으로 무선 통신을 기반으로 적어도 하나 이상의 클라이언트에게 전송되며, 복수의 클라이언트들이 각각 서버에 접속되어 영상 데이터를 동시에 확인 가능하다.

또한, 영상 전송 장치(400)는 트롤리 또는 슬라이더에 설치되어 케이블 기반 개폐식 지붕의 개폐 과정에 대한 영상을 촬영하는 카메라, 및 영상 전송 장치(400)에 전력을 공급하는 배터리부를 더 포함할 수 있다.

도 5는 일 실시예에 따른 영상 전송 방법을 나타내는 흐름도이다.

도 5를 참조하면, 일 실시예에 따른 컴퓨터 장치에 의해 수행되는 케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 방법은, 클라이언트의 요청 시 미디어 스트리밍 라우터와 미디어 스트리밍 인코더 간에 통신 세션이 연결되는 단계(S110), 서버의 요청 시 미디어 스트리밍 인코더로부터 영상 데이터를 수신하는 단계(S120), 미디어 스트리밍 인코더로부터 수신한 영상 데이터를 미리 정의된 네트워크 스트림 전송 형식으로 변환하는 단계(S130), 및 변환된 네트워크 스트림 전송 형식의 영상 데이터를 모바일 통신 네트워크 또는 인터넷을 통해 클라이언트로 전송하도록 하는 단계(S140)를 포함할 수 있다.

한편, 앞에서 설명한 바와 같이, 미디어 스트리밍 인코더는 카메라를 이용하여 영상 데이터를 수집하여 인코딩할 수 있다. 그리고 미디어 스트리밍 라우터는 인코딩된 영상 데이터를 무선 통신을 통해 외부로 전송하도록 할 수 있다.

일 실시예에 따른 컴퓨터 장치에 의해 수행되는 케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 방법은 도 4에서 설명한 영상 전송 장치(400), 특히 제어부(430)를 예를 들어 보다 구체적으로 설명할 수 있다. 앞에서 설명한 바와 같이 제어부(430)는 영상 수신부(431), 영상 변환부(432) 및 영상 전송부(433)를 포함하여 이루어질 수 있다.

단계(S110)에서, 영상 수신부(431)는 클라이언트의 요청 시 미디어 스트리밍 라우터(420)와 미디어 스트리밍 인코더(410) 간에 통신 세션이 연결될 수 있다.

단계(S120)에서, 영상 수신부(431)는 서버의 요청 시 미디어 스트리밍 인코더(410)로부터 영상 데이터를 수신할 수 있다.

단계(S130)에서, 영상 변환부(432)는 미디어 스트리밍 인코더(410)로부터 수신한 영상 데이터를 미리 정의된 네트워크 스트림 전송 형식으로 변환할 수 있다. 예컨대 미디어 스트리밍 서버 부분은 전송된 영상을 받아 디코딩(Decoding)하여 화면에 표시할 수 있다.

단계(S140)에서, 영상 전송부(433)는 변환된 네트워크 스트림 전송 형식의 영상 데이터를 모바일 통신 네트워크 또는 인터넷을 통해 클라이언트로 전송하도록 할 수 있다.

실시예들에 따르면 케이블 기반의 개폐 지붕에 대한 구동 모니터링 시스템의 영상 전송을 위한 장치를 제공하고, 케이블 지지 개폐 장치의 트롤리에 연결하여 구동과정을 모니터링 하여 장치의 유효성과 데이터 전송 정도를 검토 하도록 할 수 있다.

도 6은 일 실시예에 따른 전송 소프트웨어의 가상 코드의 예를 나타내는 도면이다.

예를 들어 프로그램 언어는 리눅스에서 동작할 수 있게 C/C++로 개발되고, 임베디드 보드(embedded board)에 포팅(Porting)하기 위해, 도 6에 도시된 바와 같은 가상코드(pseudo code)로 간결화할 수 있다.

도 7은 일 실시예에 따른 임베디드 프로세서를 탑재한 보드를 설명하기 위한 도면이다.

무선 영상 전송을 위한 하드웨어 장치는 임베디드 프로세서를 탑재한 보드로 구현하는 것이다. 일반 고성능의 PC에 비해 제한적이지만 기본 프로그램만을 포팅하는 작업으로 하드웨어를 개발하는 것이 시간적인 측면에서 유리하다. 선행된 방법으로 다수의 프로젝트에 적용되어서 많은 어플리케이션 프로그램을 보유 중인 ARM9 CORE를 가진 프로세서가 탑재된 임베디드 보드를 선정하였고, 포팅 결과 기본 프로그램을 동작시키기에 적합한 성능을 보였다. 향후 예상되는 확장에 대비해서 선정한 것으로는 Quad-Core ARM Cortex A53 64-Bit 프로세서이며, 도 7에 도시된 바와 같은 SOPINE A64 보드이다. 장치의 구성은 2G LPDDR3 RAM, 파워 매니지먼트 유닛(Power Management Unit), 128Mb SPI 플래시 메모리와 마이크로 SD 슬롯, 다양한 주변 장치와의 인터페이스 모듈들을 갖추고 있으며, 예상되는 확장에 대한 기능의 구현이 이 임베디드 보드로 가능할 것으로 판단된다.

기본적인 동작 테스트를 수행한 SOPINE A64 보드는 크기의 최소화를 위해 필요기능만 가지도록 설계된 하드웨어이며, 회로 신호의 안정화를 위한 패턴 임피던스(Impedance) 매칭과 전원의 안정성 및 효율화에 중점을 두어 설계된 것이다. 도 7과 같이 샘플보드와 필요한 연결 부품들을 준비하여 테스트 프로그램을 업로드(Up-Load)하였으며, 하드웨어 기능의 동작 유무를 검증하였다. 최종적으로 모니터링을 위해 개발된 소프트웨어를 업로드 하여 영상 전송 장치로서의 동작을 테스트하며, 계속적인 알고리즘의 개선과 보완과정을 통해 성능의 최적화와 효율성을 높일 수 있다.

일 실시예에 따른 영상 전송 장치로 전송된 데이터를 다중 장치에서 수신할 경우에는 각각의 클라이언트들이 서버에 접속되어 데이터를 받는 시스템이 필요하다. 이를 통해 전송된 영상은 PC나 스마트 폰에서 동시에 데이터를 확인할 수 있다. 이것은 관리를 위한 모니터링과 기술적 지원을 받기 위한 원거리 기술자들이 동시에 접속할 수 있으며, 시각화된 데이터를 확인하기 위한 장비들도 제어실뿐만 아니라, LTE 망이 지원되는 장소는 어디에서든지 가능하다. 이들을 테스트하기 위해서 도 8에 도시된 바와 같은 환경을 계획하고, 제안된 영상 전송 장치의 LTE 망을 통한 작동과 전송 성능을 검증할 수 있다.

도 8은 일 실시예에 따른 임베디드 미디어 스트리밍 패키지의 데모 환경을 설명하기 위한 도면이다.

도 8을 참조하면, 미디어 스트리밍 인코더(810) 및 미디어 스트리밍 라우터(820) 부분이 제작된 영상 전송 장치며, 미디어 스트리밍 서버(830) 부분은 전송된 영상을 받아 디코딩(Decoding)하여 화면에 표시할 수 있다. 특히, 실시간 스트리밍 프로토콜(Real Time Streaming Protocol: RTSP) 미디어 서버(830)는 데이터를 받아보고 싶은 여러 대의 단말기(Terminal Device)(840, 841), 즉 PC(840), 태블릿, 스마트 폰(841) 등에게 다중 접속(Multi-Access)을 허용하고 영상을 제공해주는 워크스테이션(Workstation)이며, 미디어 서버 프로그램이 작동하고 있다.

도 9는 일 실시예에 따른 영상 전송 장치의 테스트의 예를 설명하기 위한 도면이다.

영상 전송 장치의 테스트를 위해서 도 8에서 설명한 바에 따라, 도 9에 도시된 바와 같은 테스트 블록을 구축할 수 있다. 여기서, 좌측에서부터 본 실시예에서 제안된 영상 카메라, 영상 전송 장치, LTE 라우터, 외부 인터넷이 연결된 공유기, 미디어 서버와 노트북이 도시된다.

도 10은 일 실시예에 따른 서버에서 전달된 전송 결과의 예를 나타내는 도면이다.

도 10을 참조하면, RTSP(Real-Time Streaming Protocol) 데이터를 시스템을 통해 클라이언트로 전송하는 프로세스를 나타내며, 서버에서 전달된 전송 결과가 작동하고 있음을 확인할 수 있다. 시점과 미디어 서버가 받는 종점의 시차가 얼마인지가 라이브 영상 전송에서 중요하다. 이를 위해 각 장비를 시간 동기화하여 테스트한 결과, 전송 영상이 LTE 망의 시간지연(Time-Delay)이 약 2~4초 정도 발생하는 것을 확인하였다. 이것은 LTE 망의 기지국에서 전달되는 시간차이로 볼 수 있다.

아래에서는 개폐식 지붕의 구동 영상 전송에 대해 설명한다.

도 11은 일 실시예에 따른 개폐식 지붕용 구동 케이블 시스템을 설명하기 위한 도면이다.

영상 전송 대상 구조물인 도 1의 (a)에 도시된 바와 같은 연성 구조의 개폐식 지붕의 구동방식은 구동원이 무엇이며, 어떤 방식이냐에 따라 다르지만, 도 11에 도시된 바와 같은 고정식 구동 시스템(stationary driving system)을 대상으로 영상 전송 상태를 설명한다. 이 시스템은 트롤리들에 연결된 접힌 막이 주행 트롤리를 따라 펼쳐지며, 연결된 이동 트롤리들은 일정거리가 펼쳐지면 구동 트롤리를 따라 움직이는 시스템이다.

도 12는 일 실시예에 따른 영상 전송을 위한 테스트용 케이블 구조 시스템의 예를 나타내는 도면이다.

도 12의 (a)에 도시된 바와 같이, 영상 전송을 위한 테스트용 케이블 구조 시스템이 제공될 수 있고, 이는 도 11의 구동 시스템의 개념과 같은 방식이다. 대상모형은, 도 12의 (b)에 도시된 바와 같이, 주행 트롤리 1대와 2대의 연결된 이동 트롤리로 구성되어 있으며, 주행 트롤리를 연결한 구동을 위한 케이블이 구동모터에 의해서 움직인다. 스포크-휠 케이블 구조에서 나타나는 케이블의 고정점의 고정을 위해서 연결된 트롤리는 케이블의 이동거리는 10m이며, 2개의 케이블 고정철물이 주행 중에 나타난다. 데이터의 실시간 무선 전송이 목적이므로, 트롤리에는 접힌 막이 설치된 것이 아니라 연결철물로 일정거리를 넘어서면 이동 트롤리들이 연결된 트롤리를 따라 움직이도록 설계될 수 있다.

도 13은 일 실시예에 따른 영상 전송 장치의 설치의 예를 나타내는 도면이다.

도 13의 (a)에 도시된 바와 같이, 영상 전송 장치가 설치되고, 주행 트롤리 앞부분에 모니터링 카메라와 마이크가 설치되어 있다. 연결된 영상 전송 장치와 배터리 및 소형 라우터를 트롤리 옆면을 따라 설치하였고, 주행 중에 이탈하지 않도록 고정시킬 수 있다. 주행 중 트롤리들이 모두 펼쳐졌을 때는, 도 13의 (b)에 도시된 바와 같이 주행 트롤리를 따라 연결된 고리가 최대한 펼쳐질 수 있다.

도 14는 일 실시예에 따른 영상 모니터링의 예를 나타내는 도면이다.

도 14에 도시된 바와 같이, 무선데이터의 LTE 기반 전송상황을 나타낼 수 있다. 이때, 구동 중 트롤리에 설치된 영상은 실시간으로 전송되는 것을 보여주고 있다.

도 15는 일 실시예에 따른 동작 중 비디오 데이터의 예를 나타내는 도면이다.

도 15에 도시된 바와 같이, 초기 시작점과 연결철물 및 최종 도달위치에 대한 각각의 전송된 영상을 나타낼 수 있다. 이와 같이, 실시예들에 따르면 영상 정보와 주변상황을 화면을 통해 확인할 수 있다.

도 16은 일 실시예에 따른 오디오 데이터 및 시간-주파수 스펙트럼을 나타내는 도면이다.

도 16을 참조하면, 카메라를 통한 영상 정보와 더불어 마이크를 통해 전송된 음성 정보를 획득할 수 있다. 음성 정보의 특성은 스펙트럼 해석을 하여 나타낼 수 있으며, 데이터에서 이동 중 나타나는 마찰음과 연결철물에 의해 발생하는 음성 정보를 힐베르트변환과 파워스펙트럼으로 관찰할 수 있다.

앞에서 설명된 실시예에서는 카메라를 이용한 영상 정보를 수집하는 것을 중심으로 설명하였으나, 영상 정보와 같이 음성 정보를 수집한 후 분석을 통해 개폐식 지붕의 개폐 과정을 모니터링 할 수 있다. 또한, 음성 정보만 수집하여 음성 정보의 분석을 통해 개폐식 지붕의 개폐 과정을 모니터링 하는 것도 가능하다.

도 17은 일 실시예에 따른 운전 시험의 실시간 영상 및 음성 데이터 저장을 설명하기 위한 도면이다.

이와 같은 영상 또는 음성 정보는 실시간으로 스마트 폰, 태블릿, 컴퓨터 서버로 전송되며, 도 17에 도시된 바와 같이 일정 시간별로 서버에 저장되어 특성을 분석할 수 있다.

이상과 같이, 실시예들은 케이블 기반의 개폐식 지붕에서 구동과 유지관리를 위한 모니터링용 영상 전송 장치를 제공한다. 실시간 영상 전송을 위해 기존의 영상 전송 시스템과는 달리 LTE 망을 이용한 시스템의 설계방법을 제안할 수 있다. 설계된 무선 영상 전송 장치는 클라이언트에서 영상 서버로 전달되는 호출을 개발된 장치 내의 서버 부분과 클라이언트 부분에서 무선영상 전송이 가능하게 처리한다. 이 과정에 대해서 각 블록 단위의 테스트 결과는 영상 장치의 데이터 전송의 유효성을 검증하였고, 이동통신 네트워크에 의한 간결한 시간지연이 예상된다. 케이블 기반 개폐 장치를 트롤리에 설치하여 영상 전송 테스트를 하였으며, 전송된 결과를 서버를 통해 이동통신 장비들에서 확인할 수 있었다. 테스트 결과 트롤리의 주행상태를 실시간으로 확인할 수 있으며, 개폐 장치의 구동 모니터링에 유효한 장치임을 확인하였다. 이상과 같은 무선영상 전송 장치의 개발은 인터페이스의 확장을 통해 케이블 기반의 개폐 지붕의 구동 및 유지관리를 위한 모니터링 장치로 활용 가능하다.

본 명세서에서 설명되는 스마트 폰(smart phone)은 이동 단말기의 하나의 예시이며, 이동 단말기에는 스마트 폰(smart phone)뿐만 아니라 휴대폰, 노트북 컴퓨터(laptop computer), 디지털방송용 단말기, PDA(personal digital assistants), PMP(portable multimedia player), 내비게이션, 슬레이트 PC(slate PC), 태블릿 PC(tablet PC), 울트라북(ultrabook) 등이 포함될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 설명되는 무선 통신 기술로는 LTE를 예를 들어 설명하고 있으나, 4G, 5G 기술을 포함하며, 실시예에 따라 WLAN(Wireless LAN), Wi-Fi(Wireless Fidelity) Direct, DLNA(Digital Living Network Alliance), Wibro(Wireless broadband), Wimax(World Interoperability for Microwave Access), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등이 이용될 수 있다. 다만, 연성 개폐식 지붕이 설치되는 대형 구조물(예컨대, 경기장)의 경우 무선 통신 거리가 길어야 한다. 연성 개폐식 지붕의 주행부의 특성상 케이블 포설이 어렵고, 통신거리가 최대 30m 이내인 Wi-Fi로는 경기장의 전 영역을 전담하기에는 어렵고 추가 설치에 대한 비용도 증가한다. 더군다나 신호 강도에 따라 재접속해야 하는 무선 AP(Access-Point)의 특성상 자주 끊기는 현상이 발생하므로 지속적인 상시 관찰에 문제를 일으킬 수도 있다. 이러한 문제가 발생되지 않는 무선 통신을 사용하는 것이 가능하며, 바람직하게는 본 명세서에서 설명되는 4G, 5G 기술을 사용할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims

케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 장치에 있어서,
케이블 기반의 개폐식 막이 이동되는 트롤리 또는 슬라이더에 설치되며, 상기 트롤리 또는 슬라이더의 주행 중에도 이탈하지 않도록 고정 설치되어 고정 및 유동 IP 환경에서 동작되는 영상 전송 장치
를 포함하고,
상기 영상 전송 장치는,
카메라를 이용하여 영상 데이터를 수집하여 인코딩하는 미디어 스트리밍 인코더; 및
인코딩된 상기 영상 데이터를 무선 통신을 통해 외부로 전송하도록 하는 미디어 스트리밍 라우터
를 포함하며,
상기 영상 전송 장치는,
상기 트롤리 또는 슬라이더의 전방에 설치되어, 상기 트롤리 또는 슬라이더의 주행에 따라 같이 이동되며 케이블 및 주행로를 포함하는 상기 케이블 기반 개폐식 지붕의 개폐 과정에 대한 영상을 촬영하는 카메라; 및
상기 영상 전송 장치에 전력을 공급하는 배터리부
를 더 포함하고,
4G 또는 5G 무선 이동 통신을 이용하여 외부에서 상기 영상 데이터를 실시간으로 전송 받아 상기 케이블 기반 개폐식 지붕의 개폐 과정을 모니터링 하는, 영상 전송 장치.
제1항에 있어서,
상기 영상 전송 장치는,
제어부를 더 포함하고,
상기 제어부는,
클라이언트의 요청 시 상기 미디어 스트리밍 라우터와 상기 미디어 스트리밍 인코더 간에 통신 세션이 연결되고, 서버의 요청 시 상기 미디어 스트리밍 인코더로부터 상기 영상 데이터를 수신하는 영상 수신부;
상기 미디어 스트리밍 인코더로부터 수신한 상기 영상 데이터를 미리 정의된 네트워크 스트림 전송 형식으로 변환하는 영상 변환부; 및
변환된 상기 네트워크 스트림 전송 형식의 상기 영상 데이터를 모바일 통신 네트워크 또는 인터넷을 통해 상기 클라이언트로 전송하도록 하는 영상 전송부
를 포함하는, 영상 전송 장치.
제2항에 있어서,
상기 영상 데이터는 실시간으로 무선 통신을 기반으로 적어도 하나 이상의 상기 클라이언트에게 전송되며, 복수의 클라이언트들이 각각 상기 서버에 접속되어 상기 영상 데이터를 동시에 확인 가능한 것
을 특징으로 하는, 영상 전송 장치.
삭제
컴퓨터 장치에 의해 수행되는 케이블 기반 개폐식 지붕의 모니터링을 위한 영상 전송 방법에 있어서,
클라이언트의 요청 시 미디어 스트리밍 라우터와 미디어 스트리밍 인코더 간에 통신 세션이 연결되는 단계;
서버의 요청 시 상기 미디어 스트리밍 라우터에서 상기 미디어 스트리밍 인코더로부터 영상 데이터를 수신하는 단계;
상기 미디어 스트리밍 인코더로부터 수신한 상기 영상 데이터를 미리 정의된 네트워크 스트림 전송 형식으로 변환하는 단계; 및
변환된 상기 네트워크 스트림 전송 형식의 상기 영상 데이터를 모바일 통신 네트워크 또는 인터넷을 통해 상기 미디어 스트리밍 라우터에서 상기 클라이언트로 전송하도록 하는 단계
를 포함하고,
케이블 기반의 개폐식 막이 이동되는 트롤리 또는 슬라이더에 영상 전송 장치가 설치되며, 배터리부에서 상기 영상 전송 장치에 전력을 공급하고, 상기 트롤리 또는 슬라이더의 주행 중에도 이탈하지 않도록 고정 설치되어 고정 및 유동 IP 환경에서 동작되며, 카메라가 상기 트롤리 또는 슬라이더의 주행에 따라 같이 이동되며 케이블 및 주행로를 포함하는 상기 케이블 기반 개폐식 지붕의 개폐 과정에 대한 영상을 촬영하며, 상기 미디어 스트리밍 인코더는 상기 카메라를 이용하여 영상 데이터를 수집하여 인코딩하고, 상기 미디어 스트리밍 라우터는 인코딩된 상기 영상 데이터를 무선 통신을 통해 외부로 전송함에 따라, 4G 또는 5G 무선 이동 통신을 이용하여 외부에서 상기 영상 데이터를 실시간으로 전송 받아 상기 케이블 기반 개폐식 지붕의 개폐 과정을 모니터링 하는 것
을 특징으로 하는, 영상 전송 방법.