KR102326382B1 - 고압 송전탑 안전 점검 방법 및 이를 실행하기 위하여 기록매체에 기록된 컴퓨터 프로그램 - Google Patents

고압 송전탑 안전 점검 방법 및 이를 실행하기 위하여 기록매체에 기록된 컴퓨터 프로그램 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고압 송전탑 안전 점검 방법을 제안한다. 상기 방법은 열화상 카메라(thermal imaging camera)에 의해 획득된 열화상 영상의 색상 정보를 기초로, 상기 열화상 영상 내에 포함된 송전선(power transmission line) 또는 애자(insulator)의 최고 온도를 산출하는 단계, 초음파 센서(ultrasonic sensor)에 의해 획득된 초음파 중 기 설정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 산출하는 단계, 상기 산출된 최고 온도를 기초로 상기 송전선의 이상 유무를 판단하고, 상기 산출된 최고 온도 및 최고 온도를 기초로 상기 송전선 및 애자의 이상 유무를 판단하는 단계, 및 상기 송전선 또는 애자에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 열화상 영상 및 상기 초음파의 음량을 저장하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

고압 송전탑 안전 점검 방법 및 이를 실행하기 위하여 기록매체에 기록된 컴퓨터 프로그램{Method for safety checking of pylon, and computer program recorded on record-medium for executing method therefor}
본 발명은 비전 검사(vision inspection)에 관한 것이다. 상세하게는, 무인 비행체(drone)를 이용하여 실시간으로 고압 송전탑의 안전 점검을 수행하는 방법 및 이를 실행하기 위하여 기록매체에 기록된 컴퓨터 프로그램에 관한 것이다.
송전(power transmission)은 발전소에서 발전된 전력을 원거리에 위치한 변전소까지 수송하는 과정을 의미한다. 이와 같은, 송전은 송전 선로의 위치에 따라, 가공 송전과 지중 송전으로 구분될 수 있다. 가공 송전은 송전선이 공중에 떠 있는 형태로 송전탑(pylon, power transmission tower) 등을 이용하여 송전하는 방식이고, 지중 송전은 송전선이 땅 속에 파묻혀 있는 형태로 송전하는 방식이다. 일반적으로, 지중 송전과 비교하여, 가공 송전은 송전에 필요한 구조물의 설치가 간단하고, 송전에 필요한 비용이 저렴하다.
가공 송전의 경우 송전탑과 송전선이 외부로 노출되어 있어, 조류 등의 충돌 사고, 또는 낙뢰, 강우 또는 강설 등의 자연 현상에 의해 손상을 입을 가능성이 있다. 따라서, 원활한 가공 송전을 위해서는 송전탑과 송전선에 대한 주기적인 안전 검사 및 유지 보수가 요구된다.
송전탑과 송전선에 대한 안전 검사는 크게 실시간 검사와 비실시간 검사로 구분될 수 있다. 종래의 실시간 검사는 전문 인력이 송전탑에 직접 올라가 검사를 수행하였다. 그러나, 일반적으로 가공 송전을 위한 송전탑 등은 산악지대 또는 험로 등에 설치되어 있으므로, 송전탑에 대한 인력의 접근이 쉽지 않다. 또한, 실시간 검사를 위해 인력이 송전탑에 직접 올라가는 것은 감전 등의 위험성이 매우 크다는 한계가 있다.
종래의 비실시간 검사는 무인 비행체를 이용하여 송전탑과 송전선의 촬영을 수행하고, 촬영 후 복귀한 무인 비행체로부터 촬영 영상을 획득하고, 획득된 촬영 영상을 판독하여 검사를 수행하였다. 그러나, 종래의 비실시간 검사는 촬영된 영상의 정밀 판독에 그 초점이 맞추어져 있어, 촬영 영상 속의 이상 검출 위치가 실제로 어디인지 식별하는데 큰 어려움이 있다.
따라서, 무인 비행체를 이용하여 실시간으로 고압 송전탑의 안전 점검을 수행할 수 있는 솔루션이 요구되고 있다.
대한민국 등록특허 제10-1266164호, ‘가공 송전선의 안전거리 확보를 위한 측량 및 3차원 시뮬레이션 방법을 위한 시스템’, (2013.05.21. 공고)
본 명세서의 일 목적은 무인 비행체를 이용하여 실시간으로 고압 송전탑의 안전 점검을 수행하는 방법을 제공하는 것이다.
본 명세서의 다른 목적은 무인 비행체를 이용하여 실시간으로 고압 송전탑의 안전 점검을 수행하는 방법을 실행하기 위하여 기록매체에 기록된 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것이다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 고압 송전탑 안전 점검 방법을 제안한다. 상기 방법은 열화상 카메라(thermal imaging camera)에 의해 획득된 열화상 영상의 색상 정보를 기초로, 상기 열화상 영상 내에 포함된 송전선(power transmission line) 또는 애자(insulator)의 최고 온도를 산출하는 단계, 초음파 센서(ultrasonic sensor)에 의해 획득된 초음파 중 기 설정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 산출하는 단계, 상기 산출된 최고 온도를 기초로 상기 송전선의 이상 유무를 판단하고, 상기 산출된 최고 온도 및 최고 온도를 기초로 상기 송전선 및 애자의 이상 유무를 판단하는 단계, 및 상기 송전선 또는 애자에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 열화상 영상 및 상기 초음파의 음량을 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 이상 유무를 판단하는 단계는 상기 애자가 연결된 송전탑의 송전 용량과 상기 애자의 종류를 기초로 코로나 방전(corona discharge)의 기준 음량을 획득하고, 상기 초음파의 최고 음량이 상기 획득된 기준 음량을 초과하는지 여부를 기초로, 상기 애자의 이상 유무를 판단할 수 있다.
특히, 상기 이상 유무를 판단하는 단계는 기온 및 습도 정보를 기초로 상기 기준 음량을 재조정하고, 상기 재조정된 기준 음량을 기초로 상기 애자의 이상 유무를 판단할 수 있다.
상기 최고 음량을 산출하는 단계는 상기 기온 및 습도 정보를 기초로 상기 측정 주파수 대역을 조정하고, 상기 대역이 조정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 산출하고, 상기 이상 유무를 판단하는 단계는 상기 대역이 조정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 기초로 상기 애자의 이상 유무를 판단할 수 있다.
상기 최고 음량을 산출하는 단계는 상기 송전 용량을 기초로 상기 송전탑의 위험 레벨을 평가하고, 상기 평가된 위험 레벨에 대응되는 측정 시간동안 측정된 초음파의 최고 음량을 산출하고, 상기 이상 유무를 판단하는 단계는 상기 위험 레벨에 대응되는 측정 시간동안 측정된 초음파의 최고 음량을 기초로, 상기 애자의 이상 유무를 판단할 수 있다. 이 경우, 상기 최고 음량을 산출하는 단계는 기압(air pressure) 정보를 기초로, 상기 평가된 위험 레벨에 가중치를 부여할 수 있다.
상기 최고 온도를 산출하는 단계는 제1 송전탑의 송전 용량과 상기 제1 송전탑에 연결된 송전선의 방향을 기초로 상기 제1 송전탑과 직접 연결된 제2 송전탑의 상대적인 위치를 추정하고, 상기 추정된 제2 송전탑의 상대적인 위치와 상기 제2 송전탑에 연결된 애자의 종류를 기초로 상기 제2 송전탑에 연결된 애자의 상대적인 위치를 추정하고, 상기 추정된 애자의 상대적인 위치를 기초로 상기 열화상 영상에 포함된 피사체가 애자에 해당되는지 판단할 수 있다.
상기 최고 음량을 산출하는 단계는 상기 추정된 애자의 상대적인 위치를 기초로, 상기 애자로부터 기 설정된 측량 범위 내에 위치하는 경우에만 상기 초음파를 획득할 수 있다.
또한, 상기 이상 유무를 판단하는 단계는 상기 송전선 또는 애자에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 호버링(hovering) 비행을 지시하고, 상기 호버링 비행 중 추가적으로 획득된 복수 개의 열화상 영상을 기초로 상기 송전선 또는 애자에 대한 이상 유무를 검증할 수도 있다.
상술한 바와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 고압 송전탑 안전 점검 방법을 실행시키기 위하여 기록매체에 기록된 컴퓨터 프로그램을 제안한다. 상기 컴퓨터 프로그램은 열화상 카메라(thermal imaging camera), 초음파 센서(ultrasonic sensor), 메모리(memory), 스토리지(storage) 및 상기 메모리에 상주된 명령어를 처리하는 프로세서(processor)를 포함하여 구성된 컴퓨팅 장치와 결합되어 실행될 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 컴퓨터 프로그램은 열화상 카메라(thermal imaging camera)에 의해 획득된 열화상 영상의 색상 정보를 기초로, 상기 열화상 영상 내에 포함된 송전선(power transmission line) 또는 애자(insulator)의 최고 온도를 산출하는 단계, 초음파 센서(ultrasonic sensor)에 의해 획득된 초음파 중 기 설정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 산출하는 단계, 상기 산출된 최고 온도를 기초로 상기 송전선의 이상 유무를 판단하고, 상기 산출된 최고 온도 및 최고 온도를 기초로 상기 송전선 및 애자의 이상 유무를 판단하는 단계, 및 상기 송전선 또는 애자에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 열화상 영상 및 상기 초음파의 음량을 저장하는 단계를 실행시킬 수 있다.
기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 실시 예들에 따르면, 무인 비행체를 이용하여 실시간으로 고압 송전탑의 안전 점검을 수행할 수 있게 된다.
특히, 본 발명에 따르면, 무인 비행체에 설치된 열화상 카메라(thermal imaging camera) 및 초음파 센서(ultrasonic sensor)를 이용하여, 송전선(transmission line)과 애자(insulator)에 대한 정밀한 안전 점검을 실시간으로 수행할 수 있게 된다. 또한, 안전 점검에 필요한 검사 시간이 크게 단축되며, 안전 점검에 필요한 인력의 수도 크게 감소하게 된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 아니하며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 고압 송전탑 안전 점검 시스템의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 송전탑 안전 점검 시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 논리적 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 하드웨어 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체가 특징적으로 고려하는 요소를 설명하기 위한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 고압 송전탑 안전 점검 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자료 수집 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이상 존재 여부의 판단 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다. 본 발명의 사상은 첨부된 도면 외에 모든 변경, 균등물 내지 대체물에 까지도 확장되는 것으로 해석되어야 한다.
상술한 바와 같이, 고압 송전탑의 안전 검사 방법 중 실시간 검사는 전문 인력의 고압 송전탑에 대한 접근이 쉽지 않고, 감전 등의 위험성이 크다. 그리고, 비실시간 검사는 촬영 영상 속의 이상 검출 위치가 실제로 어디인지 식별하는데 어려움이 있었다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위하여, 무인 비행체를 이용하여 실시간으로 고압 송전탑의 안전 점검을 수행할 수 있는 수단을 제안하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 고압 송전탑 안전 점검 시스템의 특징을 설명하기 위한 예시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 고압 송전탑 안전 점검 시스템은 무인 비행체(100)가 송전탑(10)에 대한 안전 점검을 실시간 수행할 수 있도록 설계되었다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(100)는 단순히 송전탑(10)의 안전 점검을 수행하기 위한 자료를 확보하는 수단에 불과하지 아니하고, 확보된 자료를 기초로 송전탑(10)의 이상 유무를 직접 판단할 수 있다.
보다 구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(100)는 열화상 카메라(thermal imaging camera), 초음파 센서(ultrasonic sensor) 및 가시광선 카메라(visible ray camera)를 포함하여 구성될 수 있다.
무인 비행체(100)는 송전탑(10)의 송전선(transmission line, 11)과 애자(insulator, 12)를 중심으로, 열화상 영상 및 초음파를 수집할 수 있다. 무인 비행체(100)는 수집된 열화상 영상 및 초음파를 기초로, 송전탑(10)의 이상 유무를 직접 판단할 수 있다. 그리고, 무인 비행체(100)는 송전탑(10)에 이상이 존재하는 경우, 송전탑(10)에 이상이 존재한다는 사실을 관리자에게 통보하고, 이상이 존재하는 송전탑(10)에 관한 자료를 수집 저장할 수 있다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 송전탑 안전 점검 시스템을 이용할 경우, 송전탑(10)의 안전 점검에 필요한 검사 시간이 크게 단축될 수 있으며, 안전 점검에 필요한 인력의 수도 크게 감소하게 될 것이다.
이하, 상술한 바와 같은 고압 송전탑 안전 점검 시스템의 구성에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 송전탑 안전 점검 시스템의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 고압 송전탑 안전 점검 시스템은 무인 비행체(100), 관리자 단말기(200) 및 송전탑 관리 서버(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은, 고압 송전탑 안전 점검 시스템의 구성 요소들은 기능적으로 구분되는 요소들을 나타낸 것에 불과하므로, 어느 하나 이상의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되어 구현될 수 있다.
각각의 구성 요소에 대해 설명하면, 무인 비행체(100)는 사전에 설정된 비행 경로 또는 무선 전파 유도에 따라 비행하며, 하나 이상의 송전탑(10)의 이상 유무를 판단하는 무인 비행체이다.
이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(100)는 드론(drone)이라 지칭될 수도 있다.
구체적으로, 무인 비행체(100)는 복수 개의 프로펠러(propeller)를 회전시켜, 양력(lift)을 확보하여 공중에 뜰 수 있다. 그리고, 무인 비행체(100)는 복수 개의 프로펠러 중 일부의 회전 속도를 변화시켜, 이동 방향을 자유롭게 제어할 수 있다.
이와 같은, 무인 비행체(100)는 바이콥터(bi-copter), 쿼드콥터(quad-copter), 헥사콥터(hexa-copter) 또는 옥토콥터(octo-copter) 중 어느 하나가 될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(100)는 비행을 위한 수단 이외에, 열화상 카메라(thermal imaging camera), 초음파 센서(ultrasonic sensor) 및 가시광선 카메라(visible ray camera)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
무인 비행체(100)는 열화상 카메라, 초음파 센서 및 가시광선 카메라를 제어하여, 송전탑(10)의 송전선(11) 및 애자(12)에 관한 자료를 수집하고, 수집된 자료를 기초로 송전탑(10)의 이상 유무를 직접 판단할 수 있다.
무인 비행체(100)의 자료 수집 및 이상 유무 판단에 관한 구체적인 설명은 추후 도 3 내지 도 9를 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
다음 구성으로, 관리자 단말기(200)는 송전탑(10)에 이상이 존재하는 경우, 송전탑(10)에 이상이 존재한다는 사실을 실시간으로 통보 받을 수 있는 단말기(200)이다.
이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 관리자 단말기(200)는 무인 비행체(100)를 비행시켜 송전탑(10)의 안전 점검을 수행하는 자가 소지하고 있는 단말기가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 관리자 단말기(200)는 비행 경로를 무인 비행체(100)에 전송할 수 있다. 여기서, 비행 경로는 안전 점검을 수행할 하나 이상의 송전탑(10)의 식별 부호를 순차적, 연속적으로 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 안전 점검을 수행할 하나 이상의 송전탑(10)의 위치 정보를 순차적, 연속적으로 포함하여 구성될 수도 있다.
관리자 단말기(200)는 안전 점검을 수행할 하나 이상의 송전탑(10)에 관한 정보를 무인 비행체(100)에 전송할 수 있다. 여기서, 송전탑(10)에 관한 정보에는 송전탑(10)의 식별 부호, 위치 정보, 송전 용량, 최고 높이, 설치된 애자의 종류 및 최근 안전 점검 일자가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
관리자 단말기(200)는 기상 정보를 무인 비행체(100)에 전송할 수 있다. 여기서, 기상 정보에는 여기서, 기상 정보에는 기압, 기온 및 습도가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
관리자 단말기(200)는 무인 비행체(100)로부터, 송전탑(10)에 이상이 존재한다는 사실이 포함된 메시지를 수신할 수 있다. 여기서, 메시지에는 이상이 존재하는 송전탑(10)의 식별부호, 송전탑(10)의 위치 정보, 안전 점검 수행 시각, 송전선(11) 또는 애자(12)의 열화상 영상, 애자(12)의 초음파, 송전선(11) 또는 애자(12)의 가시광선 영상이 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 관리자 단말기(200)는 수신된 메시지를 기초로, 이상이 존재하는 송전탑(10)에 관한 정보를 출력할 수 있다.
이와 같은, 관리자 단말기(200)는 무인 비행체(100)로부터 데이터를 수신하고, 수신된 데이터를 출력할 수 있는 장치라면 어떠한 장치라도 허용될 수 있다. 예를 들어, 관리자 단말기(200)는 스마트폰(smart phone), 랩탑(laptop), 패블릿(phablet), 태블릿(tablet), 개인용 휴대 단말기(Personal Digital Assistants, PDA), 전자책 단말기(E-Book reader) 등과 같은 이동식 컴퓨팅 장치 중 어느 하나가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다음 구성으로, 송전탑 관리 서버(300)는 송전탑(10)에 대한 안전 점검 결과를 저장 및 관리할 수 있는 장치이다.
이와 같은, 본 발명의 일 실시예에 따른 송전탑 관리 서버(300)는 송전탑(10), 발전소 또는 변전소를 관리하는 주체에 의해 운용되는 장치가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
구체적으로, 송전탑 관리 서버(300)는 하나 이상의 무인 비행체(100)가 수행한 송전탑(10)의 안전 점검 결과를 수집할 수 있다. 송전탑 관리 서버(300)의 안전 점검 결과의 수집은 무인 비행체(100)로부터 안전 점검 결과를 직접 수신하거나, 또는 무인 비행체(100)를 이용하여 안전 점검을 수행하는 인력에 의해 안전 점검 결과를 입력 받을 수도 있다.
송전탑 관리 서버(300)는 수집된 안전 점검 결과를 누적 저장하여, 빅데이터(big data)를 구축할 수 있다. 송전탑 관리 서버(300)에 의해 구축된 빅데이터는 송전탑(10)의 이상 유무를 판단하기 위한 기준을 재설정하는데 활용될 수 있다.
따라서, 송전탑 관리 서버(300)에 수집된 안전 점검 결과의 양이 늘어날수록, 무인 비행체(100)에 의해 수행되는 송전탑(10)의 안전 점검의 정확도는 향상될 수 있을 것이다.
한편, 송전탑 관리 서버(300)는 송전탑(10)에 관한 정보, 비행 경로 및 기상 정보를 제공할 수 있다. 송전탑 관리 서버(300)은 송전탑(10)에 관한 정보, 비행 경로 및 기상 정보를 무인 비행체(100)에 직접 전송하거나, 또는 관리자 단말기(200)에 전송하여 무인 비행체(100)에 입력할 것을 지시할 수도 있다.
이와 같은, 송전탑 관리 서버(300)는 서버(server)라는 용어에 한정되지 아니하며, 데스크탑(desktop), 워크스테이션(workstation) 또는 서버(server) 등과 같은 고정식 컴퓨팅 장치 중 어느 하나가 될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상술한 바와 같은, 무인 비행체(100), 관리자 단말기(200) 및 송전탑 관리 서버(300)는 이동 통신망을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있다. 여기서, 이동 통신망 에는 코드 분할 다중 접속(Code Division Multiple Access, CDMA), 와이드 밴드 코드 분할 다중 접속(Wideband CDMA, WCDMA), 고속 패킷 접속(High Speed Packet Access, HSPA), 롱텀 에볼루션(Long Term Evolution, LTE)가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 관리자 단말기(200) 및 송전탑 관리 서버(300)는 공용 유선 통신망을 이용하여 데이터를 송수신할 수도 있다. 여기서, 공용 유선 통신망에는 이더넷(ethernet), 디지털가입자선(x Digital Subscriber Line, xDSL), 광동축 혼합망(Hybrid Fiber Coax, HFC), 광가입자망(Fiber To The Home, FTTH)가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것도 아니다.
이하, 상술한 바와 같은 무인 비행체(100)의 구성에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 논리적 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(100)는 통신부(105), 입출력부(110), 비행 제어부(115), 자료 수집부(120), 이상 유무 검출부(125) 및 이상 상황 전파부(130)를 포함하여 구성될 수 있다.
이와 같은, 무인 비행체(100)의 구성 요소들은 기능적으로 구분되는 요소들을 나타낸 것에 불과하므로, 어느 하나 이상의 구성 요소가 실제 물리적 환경에서는 서로 통합되어 구현될 수 있다.
각각의 구성 요소에 대하여 설명하면, 통신부(105)는 관리자 단말기(200) 또는 송전탑 관리 서버(300)와 데이터를 송수신할 수 있다.
구체적으로, 통신부(105)는 관리자 단말기(200) 또는 송전탑 관리 서버(300)로부터 비행 경로를 수신할 수 있다. 여기서, 비행 경로는 안전 점검을 수행할 하나 이상의 송전탑(10)의 식별 부호를 순차적, 연속적으로 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 한정되지 않고, 안전 점검을 수행할 하나 이상의 송전탑(10)의 위치 정보를 순차적, 연속적으로 포함하여 구성될 수도 있다.
통신부(105)는 관리자 단말기(200) 또는 송전탑 관리 서버(300)로부터 송전탑(10)에 관한 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 송전탑(10)에 관한 정보에는 송전탑(10)의 식별 부호, 위치 정보, 송전 용량, 최고 높이, 설치된 애자의 종류 및 최근 안전 점검 일자가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
통신부(105)는 관리자 단말기(200) 또는 송전탑 관리 서버(300)로부터 기상 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 기상 정보에는 기압, 기온 및 습도가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
그리고, 통신부(105)는 송전탑(10)에 이상이 존재한다는 사실이 포함된 메시지를 관리자 단말기(200)에 전송할 수 있다. 통신부(105)는 송전탑(10)의 안전 점검 결과를 송전탑 관리 서버(300)에 전송할 수 있다.
다음 구성으로, 입출력부(110)는 무인 비행체(100)의 운용에 및 송전탑(10)의 이상 유무 판단에 필요한 정보를 입출력할 수 있다.
구체적으로, 입출력부(110)는 비행 경로, 송전탑(10)에 관한 정보 및 기상 정보를 사용자로부터 입력 받을 수 있다.
입출력부(110)는 송전탑(10)의 이상 유무의 판단에 필요한 기준 온도 및 기준 음량을 사용자로부터 입력 받을 수 있다.
그리고, 입출력부(110)는 송전탑(10)의 안전 점검 결과를 출력할 수 있다.
다음 구성으로, 비행 제어부(115)는 무인 비행체(100)를 구성하고 있는 하나 이상의 모터를 회전시켜 비행을 제어할 수 있다. 여기서, 하나 이상의 모터는 각각 프로펠러와 연결될 수 있다.
구체적으로, 비행 제어부(115)는 모터의 회전 속도 및 방향을 제어하여, 무인 비행체(100)의 이륙(take-off), 경로 비행(path-flight), 호버링(hovering 또는 착륙(landing)을 수행할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 비행 제어부(115)는 장애물을 고려한 후 이륙을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 비행 제어부(115)는 가시광선 카메라를 제어하여, 인접 환경 영상을 획득할 수 있다. 비행 제어부(115)는 획득된 인접 환경 영상을 기초로, 사전에 설정된 안전 거리 이내에 장애물이 존재하는지 판단할 수 있다. 비행 제어부(115)는 안전 거리 이내에 장애물이 존재하는 것으로 판단된 경우, 이륙을 지연시킬 수 있다. 이와 반대로, 비행 제어부(115)는 안전 거리 이내에 장애물이 존재하지 않는 것으로 판단된 경우에 한하여 이륙을 수행할 수 있다.
비행 제어부(115)는 통신부(105)에 의해 수신되거나 또는 입출력부(110)에 의해 입력된 비행 경로에 따라 경로 비행을 수행할 수 있다.
비행 제어부(115)는 송전탑(10)의 이상 유무의 검증을 위해 호버링 비행을 수행할 수 있다. 보다 구체적으로, 비행 제어부(115)는 이상 유무 검출부(125)에 의해 송전탑(10)의 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 판단의 검증을 위하여 호버링 비행을 수행할 수 있다.
그리고, 비행 제어부(115)는 비행 제어부(115)는 이륙 후 사전에 설정된 비행 경로에 따른 비행을 제어하되, 비행 과정 중의 모터의 회전 수, 회전 방향 및 위치 정보를 누적 기록할 수 있다. 이 경우 필요에 따라, 비행 제어부(115)는 모터의 회전 수, 회전 방향 및 위치 정보에 관한 정보를 암호화(encryption)한 후 누적 기록할 수도 있다. 이와 같이, 누적 기록된 정보는 무인 비행체(100)의 블랙 박스(black box)의 역할을 수행할 수 있다.
다음 구성으로, 자료 수집부(120)는 열화상 카메라, 초음파 센서 및 가시광선 카메라를 제어하여, 송전탑(10)의 안전 점검을 수행하기 위한 자료를 획득할 수 있다.
구체적으로, 자료 수집부(120)는 가시광선 카메라를 제어하여 가시광선 영상을 획득할 수 있다.
자료 수집부(120)는 열화상 카메라를 제어하여 열화상 영상을 획득할 수 있다. 여기서, 열화상 카메라에 의해 촬영된 열화상 영상은 피사체가 가지는 온도에 따라, 서로 다른 색상으로 피사체를 표현한 영상이 될 수 있다. 그리고, 자료 수집부(120)는 획득된 열화상 영상의 색상 정보를 기초로 열화상 내에 포함된 송전선(11) 또는 애자(12)의 최고 온도를 산출할 수 있다.
그리고, 자료 수집부(120)는 초음파 센서를 제어하여 초음파를 획득할 수 있다. 그리고, 자료 수집부(120)는 획득된 초음파 중에서 사전에 설정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 산출할 수 있다. 여기서, 측정 주파수는 코로나 방전(corona discharge)에 의해 발생 가능한 초음파의 대역이다.
한편, 자료 수집부(120)가 송전선(11) 또는 애자(12)의 최고 온도 또는 최고 음량을 산출하기 위해서는, 열화상 영상에는 송전선(11) 또는 애자(12)가 포함되어 있으며, 초음파에는 애자(12)의 코로나 방전에 의해 발생된 음파가 포함되어 있어야 한다.
일반적으로, 무인 비행체(100)의 비행 경로는 송전탑(10)의 식별 부호 또는 위치 정보가 연속되어 있으며, 송전선(11)도 복수 개의 송전탑(10)에 연속되게 연결되어 있으므로, 열화상 영상에는 기본적으로 송전선(11)이 포함되어 있다고 간주할 수 있을 것이다.
그러나, 애자(12)는 송전탑(10)과 송전탑(10) 사이의 열화상 영상에는 포함되지 않으며, 오직 송전탑(11)을 향하여 촬영된 열화상 영상에만 포함될 것이다. 따라서, 자료 수집부(120)는 열화상 정보에 애자(12)가 포함되어 있는지 추정할 필요가 있다.
보다 구체적으로, 일반적으로 송전탑(10a)과 송전탑(10b) 사이의 거리는 송전탑들(10a, 10b)이 전송할 수 있는 송전 용량에 따라 결정된다. 따라서, 자료 수집부(120)는 제1 송전탑(10a)의 송전 용량과 제1 송전탑(10a)에 연결된 송전선(11)의 방향을 기초로, 제1 송전탑(10a)과 직접 연결된 제2 송전탑(10b)의 상대적인 위치를 추정할 수 있다. 여기서, 제1 송전탑(10a)은 안전 점검이 최초로 수행된 송전탑, 또는 제2 송전탑(10b)에 대한 안전 점검이 수행되기 직전에 안전 점검이 수행된 송전탑이 될 수 있을 것이다.
일반적으로 송전탑(10)의 높이는 송전탑(10)이 전송할 수 있는 송전 용량에 의해 결정되며, 송전탑(10)에 연결된 애자(12)의 위치는 애자의 종류에 따라 결정될 수 있다. 여기서, 애자의 종류에는 현수 애자(suspension insulator), 핀 애자(pin type insulator), 장간 애자(stem insulator), 클리트 애자(cleat insulator), 놉 애자(knob insulator)가 포함될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 자료 수집부(120)는 송전탑(10b)의 상대적인 위치와 송전탑(10b)에 연결된 애자의 종류를 기초로, 송전탑(10b)에 연결된 애자의 상대적인 위치를 추정할 수 있다.
그리고, 자료 수집부(120)는 추정된 애자의 상대적인 위치와, 열화상 영상의 촬영 위치를 기초로, 열화상 영상에 포함된 피사체가 애자에 해당되는지 판단할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 자료 수집부(120)는 추정된 애자의 상대적인 위치를 기초로, 무인 비행체(100)가 애자(12)로부터 사전에 설정된 측량 범위 내에 위치하는 경우에만, 초음파 센서를 제어하여 초음파를 획득하도록 제어할 수 있다.
따라서, 자료 수집부(120)는 열화상 영상 내에 애자(12)가 존재하는 경우에만 초음파를 획득함으로써, 불필요한 연산을 감소시켜 안전 점검 수행에 필요한 배터리 용량을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 자료 수집부(120)는 기상 정보 및 송전탑(10)에 관한 정보를 기초로, 측정할 초음파의 대역과 측정 시간을 다르게 조정할 수 있다.
보다 구체적으로, 자료 수집부(120)는 기온 및 습도 정보를 기초로, 측정 주파수의 대역을 조정할 수 있다. 그리고, 자료 수집부(120)는 대역이 조정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 산출할 수 있다.
즉, 송전탑(10) 안전 점검의 정확도를 향상시키기 위하여, 자료 수집부(120)는 안전 점검을 수행하는 시각 및 장소의 기온 및 습도에 따라 측정하고자 하는 주파수의 대역을 다르게 조정할 수 있다.
이와 같이, 초음파의 최고 음량을 산출함에 있어 기온 및 습도 정보를 반영하는 이유는 공기의 온도 및 습도에 따라 코로나 방전이 발생하는 확률이 달라지며, 공기의 온도 및 습도에 따라 코로나 방전에 의해 발생된 초음파의 대역이 달라지는 특징을 반영하기 위함이다.
자료 수집부(120)는 안전 점검을 수행하는 송전탑(10)의 송전 용량을 기초로 송전탑(10)의 위험 레벨을 평가할 수 있다. 이 경우, 자료 수집부(120)는 기압 정보를 기초로, 기 평가된 위험 레벨에 가중치를 부여할 수도 있다. 여기서, 위험 레벨은 송전탑(10)에 안전 사고가 발생할 수 있는 확률에 따라 복수 개로 분류된 단계적 지표이다. 자료 수집부(120)는 평가된 위험 레벨에 대응되는 측정 시간동안 측정된 초음파의 최고 음량을 산출할 수 있다.
즉, 송전탑(10) 안전 점검의 정확도를 향상시키기 위하여, 자료 수집부(120)는 안전 점검을 수행하는 송전탑(10)의 송전 용량과 기압에 따라 주파수의 측정 시간을 다르게 조정할 수 있다.
이와 같이, 초음파의 최고 음량을 산출함에 있어 송전탑(10)의 송전 용량 및 기압을 반영하는 이유는 송전탑(10)의 송전 용량과 기압이 높을수록, 코로나 방전이 발생할 확률이 높아지는 특징을 반영하기 위함이다.
다음 구성으로, 이상 유무 검출부(125)는 자료 수집부(120)에 의해 획득된 열화상 영상 및 초음파를 기초로, 송전탑(10)의 송전선(11) 또는 애자(12)의 이상 유무를 판단할 수 있다.
일반적으로, 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 발생한 경우, 송전선(11) 또는 애자(12)에 열이 발생할 수 있다. 또한, 애자(12)에 코로나 방전이 발생된 경우 애자(12)로부터 초음파가 발생할 수 있다. 따라서, 이상 유무 검출부(125)는 온도와 초음파의 음량을 기준으로 송전선(11) 또는 애자(12)의 이상 유무를 검출할 수 있다.
보다 구체적으로, 이상 유무 검출부(125)는 송전탑(10)의 송전 용량과 애자(12)의 종류를 기초로, 송전선(11) 및 애자(12)의 이상 유무를 판단하기 위한 기준 온도를 획득할 수 있다. 여기서, 기준 온도는 정상적인 송전선(11) 또는 애자(12)와, 이상이 존재하는 송전선(11) 또는 애자(12)를 구별하기 위한 기준 온도 값이다. 이와 같은, 기준 온도는 통신부(105) 또는 입출력부(110)에 의해 설정될 수 있다.
이상 유무 검출부(125)는 송전탑(10)의 송전 용량과 애자(12)의 종류를 기초로, 애자(12)의 이상 유무를 판단하기 위한 기준 음량을 획득할 수 있다. 여기서, 기준 음량은 애자(12)에 코로나 방전이 발생된 경우 측정될 수 있는 초음파의 기준 음량 값이다. 이와 같은, 기준 음량은 통신부(105) 또는 입출력부(110)에 의해 설정될 수 있다.
이상 유무 검출부(125)는 자료 수집부(120)에 의해 산출된 최고 온도가 기준 온도를 초과하는지 여부를 기초로, 송전선(11) 또는 애자(12)의 이상 유무를 판단할 수 있다. 또한, 이상 유무 검출부(125)는 자료 수집부(120)에 의해 산출된 최고 음량이 기준 음량을 초과하였는지 여부를 기초로, 애자(12)의 이상 유무를 판단할 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 이상 유무 검출부(125)는 기상 정보를 기초로, 기준 음량을 다르게 조정할 수 있다.
보다 구체적으로, 이상 유무 검출부(125)는 기온 및 습도 정보를 기초로, 기준 음량을 재조정할 수 있다. 그리고, 이상 유무 검출부(125)는 재조정된 기준 음량을 기초로, 애자(12)의 이상 유무를 판단할 수 있다.
이와 같이, 이상 유무를 판단함에 있어 기온 및 습도 정보를 반영하는 이유는 공기의 온도 및 습도에 따라 코로나 방전에 의해 발생된 초음파의 음량 크기가 달라지는 특성을 반영하기 위함이다.
한편, 자료 수집부(120)에 의해 초음파 센서가 측정한 측정 주파수 대역이 조정된 경우, 이상 유무 검출부(125)는 대역이 조정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 기초로, 애자(12)의 이상 유무를 판단할 수 있다.
또한, 자료 수집부(120)에 의해 평가된 위험 레벨에 대응되는 측정 시간동안 측정된 초음파의 최고 음량이 산출된 경우, 이상 유무 검출부(125)는 위험 레벨에 대응되는 측정 시간동안 측정된 초음파의 최고 음량을 기초로, 애자(12)의 이상 유무를 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이상 유무 검출부(125)는 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 이러한 판단에 대한 검증을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 이상 유무 검출부(125)는 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 비행 제어부(115)를 통해 호버링 비행을 지시할 수 있다. 그리고, 이상 유무 검출부(125)는 호버링 비행 중 추가적으로 획득된 복수 개의 열화상 영상을 기초로, 송전선(11) 또는 애자(12)에 대한 이상 유무를 검증할 수 있다.
다음 구성으로, 이상 상황 전파부(130)는 이상 유무 검출부(125)에 의해 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 이상 상황을 전파할 수 있다.
구체적으로, 이상 상황 전파부(130)는 이상 유무 검출부(125)에 의해 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 송전탑(10)에 이상이 존재한다는 사실이 포함된 메시지를 관리자 단말기(200)에 전송할 수 있다.
이상 상황 전파부(130)는 이상 유무 검출부(125)에 의해 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 열화상 카메라에 의해 획득된 열화상 영상, 초음파 센서에 의해 획득된 초음파의 음량 및 가시광선 카메라에 의해 획득된 가시광선 영상을 저장할 수 있다. 이와 같이, 저장된 열화상 영상, 초음파의 음량 및 가시광선 영상은 송전탑(10)에 존재하는 이상 상황을 입증하는 자료가 될 수 있다.
또한, 이상 상황 전파부(130)는 송전선(11) 또는 애자(12)의 이상 유무와 무관하게, 안전 점검 결과를 송전탑 관리 서버(300)에 전송할 수도 있다.
이하, 상술한 바와 같은 무인 비행체(100)의 논리적 구성요소를 구현하기 위한 하드웨어에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 하드웨어 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 무인 비행체(100)는 프로세서(processor, 150), 메모리(memory, 155), 송수신기(transceiver, 160), 입출력장치(input/output device, 165), 복수 개의 모터(motor, 170), 열화상 카메라(thermal imaging camera, 175), 초음파 센서(ultrasonic sensor, 180), 가시광선 카메라(visible ray camera, 185), 데이터 버스(bus, 190) 및 스토리지(storage, 195)를 포함하여 구성될 수 있다.
프로세서(150)는 메모리(155)에 상주된 고압 송전탑 안전 점검 방법이 구현된 소프트웨어에 따른 명령어를 기초로, 무인 비행체(100)의 동작 및 기능을 구현할 수 있다. 메모리(155)에는 고압 송전탑 안전 점검 방법이 구현된 소프트웨어가 상주(loading)될 수 있다. 송수신기(160)는 관리자 단말기(200) 도는 송전탑 관리 서버(300)와 데이터를 송수신할 수 있다. 입출력장치(165)는 고압 송전탑 안전 점검 방법의 수행에 필요한 데이터를 입출력할 수 있다.
복수 개의 모터(170)는 복수 개의 프로펠러에 각각 연결되어, 회전에 의한 양력을 발생시킬 수 있다. 열화상 카메라(175)는 피사체의 온도에 따라 방출되는 적외선을 감지하여 열화상 영상을 생성할 수 있다. 초음파 센서(180)는 사전에 설정된 주파수 대역의 음파를 수신할 수 있다. 가시광선 카메라(185)는 가시광선 영역의 영상을 생성할 수 있다.
그리고, 버스(190)는 프로세서(150), 메모리(155), 송수신기(160), 입출력장치(165), 복수 개의 모터(170), 열화상 카메라(175), 초음파 센서(180), 가시광선 카메라(185) 및 스토리지(195)와 연결되어, 각각의 구성 요소 사이가 서로 데이터를 전달하기 위한 이동 통로의 역할을 수행할 수 있다.
스토리지(195)는 고압 송전탑 안전 점검 방법이 구현된 소프트웨어의 실행을 위해 필요한 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(Application Programming Interface, API), 라이브러리(library) 파일, 리소스(resource) 파일 등을 저장할 수 있다. 스토리지(195)는 고압 송전탑 안전 점검 방법이 구현된 소프트웨어를 저장할 수 있다. 또한, 스토리지(195)는 고압 송전탑 안전 점검 방법의 수행에 필요한 데이터베이스를 저장할 수 있다. 여기서, 데이터베이스에는 안전 점검 결과가 저장될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
메모리(155)에 상주되거나 또는 스토리지(195)에 저장된 고압 송전탑 안전 점검 방법을 구현하기 위한 소프트웨어는 열화상 카메라(175)에 의해 획득된 열화상 영상의 색상 정보를 기초로, 상기 열화상 영상 내에 포함된 송전선(11) 또는 애자(12)의 최고 온도를 산출하는 단계, 초음파 센서(180)에 의해 획득된 초음파 중 기 설정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 산출하는 단계, 산출된 최고 온도를 기초로 상기 송전선(11)의 이상 유무를 판단하고, 상기 산출된 최고 온도 및 최고 온도를 기초로 상기 송전선(11) 및 애자(12)의 이상 유무를 판단하는 단계, 및 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 열화상 영상 및 상기 초음파의 음량을 상기 스토리지(195)에 저장하는 단계를 실행시키기 위하여, 기록매체에 기록된 컴퓨터 프로그램이 될 수 있다.
보다 구체적으로, 프로세서(150)는 ASIC(Application-Specific Integrated Circuit), 다른 칩셋(chipset), 논리 회로 및/또는 데이터 처리 장치를 포함할 수 있다. 메모리(155)는 ROM(Read-Only Memory), RAM(Random Access Memory), 플래쉬 메모리, 메모리 카드, 저장 매체 및/또는 다른 저장 장치를 포함할 수 있다. 송수신기(160)는 유무선 신호를 처리하기 위한 베이스밴드 회로를 포함할 수 있다. 입출력장치(165)는 키보드(keyboard), 마우스(mouse), 및/또는 조이스틱(joystick) 등과 같은 입력 장치 및 액정표시장치(Liquid Crystal Display, LCD), 발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED), 유기 발광 다이오드(Organic LED, OLED) 및/또는 능동형 유기 발광 다이오드(Active Matrix OLED, AMOLED) 등과 같은 영상 출력 장치 프린터(printer), 플로터(plotter) 등과 같은 인쇄 장치를 포함할 수 있다. 모터(170)는 브러시드 모터(brushed motor) 또는 브러시리스 모터(brushless motor)와 같은 직류(DC) 모터를 포함할 수 있다.
본 명세서에 포함된 실시 예가 소프트웨어로 구현될 경우, 상술한 방법은 상술한 기능을 수행하는 모듈(과정, 기능 등)로 구현될 수 있다. 모듈은 메모리(155)에 상주되고, 프로세서(150)에 의해 실행될 수 있다. 메모리(155)는 프로세서(150)의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서(150)와 연결될 수 있다.
도 4에 도시된 각 구성요소는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(Application Specific Integrated Circuits), DSPs(Digital Signal Processors), DSPDs(Digital Signal Processing Devices), PLDs(Programmable Logic Devices), FPGAs(Field Programmable Gate Arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
또한, 펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현되어, 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있다. 여기서, 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 기록매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 예컨대 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(Magnetic Media), CD-ROM(Compact Disk Read Only Memory), DVD(Digital Video Disk)와 같은 광 기록 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 장치를 포함한다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 이러한, 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인 비행체(100)는 온도와 초음파의 음량을 기준으로, 송전탑(10)의 송전선(11) 또는 애자(12)의 이상 유무를 검출할 수 있다. 이하, 무인 비행체(100)가 안전 점검의 정확도를 향상시키기 위하여 추가적으로 고려하는 요소에 대하여 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체가 특징적으로 고려하는 요소를 설명하기 위한 예시도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(100)는 안전 점검의 정확도를 향상시키기 위하여, 기온과 습도를 추가적으로 고려할 수 있다.
구체적으로, 무인 비행체(100)는 기온 및 습도 정보를 반영하여, 애자(12)로부터 측정하고자 하는 초음파의 주파수 대역을 조정할 수 있다. 또한, 무인 비행체(100)는 기온 및 습도 정보를 반영하여, 이상 유무를 판단하기 위한 기준 음량을 재조정할 수 있다.
이와 같이 기온 및 습도를 반영하는 이유는, 공기의 온도 및 습도에 따라 코로나 방전이 발생하는 확률이 달라지며, 공기의 온도 및 습도에 따라 코로나 방전에 의해 발생된 초음파의 대역이 달라지는 특징을 반영하기 위함이다.
무인 비행체(100)는 안전 점검의 정확도를 향상시키기 위하여, 기압을 추가적으로 고려할 수 있다.
구체적으로, 무인 비행체(100)는 기압을 반영하여, 송전탑(10)의 위험 레벨을 평가할 수 있다. 여기서, 위험 레벨은 송전탑(10)에 안전 사고가 발생할 수 있는 확률에 따라 복수 개로 분류된 단계적 지표이다.
이와 같이 기압을 반영하는 이유는, 기압이 높을수록 코로나 방전이 발생할 확률이 높아지는 특징을 반영하기 위함이다.
그리고, 무인 비행체(100)는 안전 점검의 정확도를 향상시키기 위하여, 송전탑(10)의 송전 용량을 추가적으로 고려할 수 있다.
구체적으로, 무인 비행체(100)는 송전탑(10)의 송전 용량을 기초로, 송전탑(10)에 연결된 애자(12)의 상대적인 위치를 추정할 수 있다. 또한, 무인 비행체(100)는 송전탑(10)의 송전 용량을 반영하여, 송전탑(10)의 위험 레벨을 평가할 수 있다.
이와 같이 송전 용량을 이용하는 이유는, 송전탑의 송전 용량에 따라 송전탑들 사이의 거리가 결정되기 때문이다. 또한, 송전탑의 송전 용량이 높을수록 코로나 방전이 발생할 확률이 높아지는 특징을 반영하기 위함이다.
이하, 상술한 바와 같은, 무인 비행체(100)의 동작에 대하여 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 다른 고압 송전탑 안전 점검 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 무인 비행체(100)는 사전에 설정된 비행 경로에 따라 이륙할 수 있다(S100). 이 경우, 무인 비행체(100)는 장애물을 고려한 후 이륙을 수행할 수 있다.
보다 구체적으로, 무인 비행체(100)는 가시광선 카메라를 제어하여 인접 환경 영상을 획득할 수 있다. 무인 비행체(100)는 획득된 인접 환경 영상을 기초로, 안전 거리 이내에 장애물이 존재하는지 판단할 수 있다. 무인 비행체(100)는 안전 거리 이내에 장애물이 존재하지 않는 것으로 판단된 경우, 이륙을 수행할 수 있다.
무인 비행체(100)는 사전에 설정된 비행 경로에 따라 비행을 수행하며, 송전탑(10)의 안전 점검을 수행하기 위한 자료를 수집할 수 있다(S200). 무인 비행체(100)의 자료 수집 과정에 대해서는 추후 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
무인 비행체(100)는 수집된 자료를 기초로, 송전선(11) 또는 애자의 최고 온도를 산출하고, 애자(12)의 최고 음량을 산출할 수 있다(S300).
무인 비행체(100)는 산출된 최고 온도 및 최고 음량을 기초로, 송전탑(10)의 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는지 판단할 수 있다(S400). 무인 비행체(100)의 이상 유무 판단 과정에 대해서는 추후 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
판단 결과, 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 무인 비행체(100)는 송전탑(10)에 이상이 존재한다는 사실이 포함된 메시지를 관리자 단말기(200)에 전송할 수 있다. 또한, 무인 비행체(100)는 열화상 카메라에 의해 획득된 열화상 영상, 초음파 센서에 의해 획득된 초음파의 음량 및 가시광선 카메라에 의해 획득된 가시광선 영상을 저장할 수 있다(S500).
무인 비행체(100)는 사전에 설정된 비행 경로에 따른 비행이 완료될 때까지 경로 비행을 수행하며, 자료 수집 단계(S200)부터 메시지 전송 및 데이터를 저장하는 단계(S500)를 반복적으로 수행할 수 있다(S600).
사전에 설정된 비행 경로에 따른 비행이 완료된 경우, 무인 비행체(100)는 착륙할 수 있다(S700).
이하, 무인 비행체(100)의 자료 수집 단계(S200)에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 자료 수집 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 7을 참조하면, 무인 비행체(100)는 열화상 카메라를 제어하여 열화상 영상을 획득할 수 있다(S210).
무인 비행체(100)는 획득된 열화상 영상으로부터 애자(12)를 식별할 수 있다(S220). 구체적으로, 무인 비행체(100)는 이전 송전탑(10)의 송전 용량과 이전 송전탑(10)에 연결된 송전선(11)의 방향을 기초로, 안전 점검을 수행할 송전탑(10)의 상대적인 위치를 추정할 수 있다. 일반적으로, 송전탑과 송전탑 사이의 거리는 송전탑이 전송할 수 있는 송전 용량에 따라 결정되기 때문이다.
무인 비행체(100)는 송전탑(10)의 송전 용량과 송전탑(10)에 연결된 애자(12)의 종류를 기초로, 송전탑에 연결된 애자의 상대적인 위치를 추정할 수 있다. 일반적으로, 송전탑의 송전 용량에 따라 송전 탑의 높이 결정되며, 애자의 종류에 따라 송전탑에 연결된 애자의 위치가 결정되기 때문이다.
그리고, 무인 비행체(100)는 추정된 애자의 상대적인 위치와, 열화상 영상의 촬영 위치를 기초로, 열화상 영상에 애자가 포함되어 있는지 식별할 수 있다.
무인 비행체(100)는 기온 및 습도 정보를 기초로, 측정 주파수 대역을 조정할 수 있다(S230). 일반적으로, 기온 및 습도에 따라 코로나 방전에 의해 발생된 초음파의 대역이 달라지기 때문이다.
무인 비행체(100)는 안전 점검을 수행하는 송전탑(10)의 송전 용량을 기초로, 송전탑(10)의 위험 레벨을 평가할 수 있다(S240). 여기서, 위험 레벨은 송전탑(10)에 안전 사고가 발생할 수 있는 확률에 따라 복수 개로 분류된 단계적 지표이다. 일반적으로, 송전탑(10)의 송전 용량이 높을수록 송전탑(10)의 애자(12)에 코로나 방전이 발생할 확률이 높아지기 때문이다.
무인 비행체(100)는 기압 정보를 기초로, 기 평가된 위험 레벨에 가중치를 부여할 수 있다(S250). 일반적으로, 기압이 높을수록 송전탑(10)의 애자(12)에 코로나 방전이 발생할 확률이 높아지기 때문이다.
무인 비행체(100)는 평가된 위험 레벨에 대응되는 측정 시간을 산출할 수 있다(S260). 그리고, 무인 비행체(100)는 산출된 측정 시간동안 초음파를 측정할 수 있다(S270).
이하, 무인 비행체(100)의 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는지 판단하는 단계(S400)에 대하여 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이상 존재 여부의 판단 단계를 설명하기 위한 순서도이다.
도 8을 참조하면, 무인 비행체(100)는 송전탑(10)의 송전 용량과 애자(12)의 종류를 기초로, 송전선(11) 및 애자(12)의 이상 유무를 판단하기 위한 기준 온도 및 기준 음량을 획득할 수 있다(S410). 여기서, 기준 온도는 정상적인 송전선(11) 또는 애자(12)와, 이상이 존재하는 송전선(11) 또는 애자(12)를 구별하기 위한 기준 온도 값이다. 그리고, 기준 음량은 애자(12)에 코로나 방전이 발생된 경우 측정될 수 있는 초음파의 기준 음량 값이다.
무인 비행체(100)는 기온 및 습도 정보를 기초로, 기준 음량을 재조정할 수 있다(S420). 일반적으로, 기온 및 습도에 따라 코로나 방전에 의해 발생된 초음파의 음량 크기가 달라지기 때문이다.
무인 비행체(100)는 산출된 최고 온도가 기준 온도를 초과하였는지, 또는 산출된 최고 음량이 기준 음량을 초과하였는지 판단할 수 있다(S430). 만약, 최고 온도가 기준 온도를 초과하거나, 또는 최고 음량이 기준 음량을 초과한 경우, 무인 비행체(100)는 송전선(11) 또는 애자(12)에 이상이 존재하는 것으로 판단할 수 있다. 이와 반대로, 최고 온도가 기준 온도를 초과하지 않고, 최고 음량도 기준 음량을 초과하지 않는 경우, 무인 비행체(100)는 송전선(11) 및 애자(12)에 이상이 존재하지 않는 것으로 판단할 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으나, 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다. 또한, 본 명세서와 도면에서 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 선정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
아울러, 본 발명에 따른 장치나 단말은 하나 이상의 프로세서로 하여금 앞서 설명한 기능들과 프로세스를 수행하도록 하는 명령에 의하여 구동될 수 있다. 예를 들어 그러한 명령으로는, 예컨대 JavaScript나 ECMAScript 명령 등의 스크립트 명령과 같은 해석되는 명령이나 실행 가능한 코드 혹은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 저장되는 기타의 명령이 포함될 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 장치는 서버 팜(Server Farm)과 같이 네트워크에 걸쳐서 분산형으로 구현될 수 있으며, 혹은 단일의 컴퓨터 장치에서 구현될 수도 있다.
또한, 본 발명에 따른 장치에 탑재되고 본 발명에 따른 방법을 실행하는 컴퓨터 프로그램(프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 어플리케이션, 스크립트 혹은 코드로도 알려져 있음)은 컴파일 되거나 해석된 언어나 선험적 혹은 절차적 언어를 포함하는 프로그래밍 언어의 어떠한 형태로도 작성될 수 있으며, 독립형 프로그램이나 모듈, 컴포넌트, 서브루틴 혹은 컴퓨터 환경에서 사용하기에 적합한 다른 유닛을 포함하여 어떠한 형태로도 전개될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 파일 시스템의 파일에 반드시 대응하는 것은 아니다. 프로그램은 요청된 프로그램에 제공되는 단일 파일 내에, 혹은 다중의 상호 작용하는 파일(예컨대, 하나 이상의 모듈, 하위 프로그램 혹은 코드의 일부를 저장하는 파일) 내에, 혹은 다른 프로그램이나 데이터를 보유하는 파일의 일부(예컨대, 마크업 언어 문서 내에 저장되는 하나 이상의 스크립트) 내에 저장될 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 하나의 사이트에 위치하거나 복수의 사이트에 걸쳐서 분산되어 통신 네트워크에 의해 상호 접속된 다중 컴퓨터나 하나의 컴퓨터 상에서 실행되도록 전개될 수 있다.
아울러, 본 발명에 따른 실시예를 설명하는데 있어서, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.
송전탑: 10 송전선: 11
애자: 12
무인 비행체: 100 관리자 단말기: 200
송전탑 관리 서버: 300

Claims (10)

  1. 열화상 카메라(thermal imaging camera)에 의해 획득된 열화상 영상의 색상 정보를 기초로, 상기 열화상 영상 내에 포함된 송전선(power transmission line) 또는 애자(insulator)의 최고 온도를 산출하는 단계;
    초음파 센서(ultrasonic sensor)에 의해 획득된 초음파 중 기 설정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 산출하는 단계;
    상기 산출된 최고 온도를 기초로 상기 송전선의 이상 유무를 판단하고, 상기 산출된 최고 온도 및 최고 온도를 기초로 상기 송전선 및 애자의 이상 유무를 판단하는 단계; 및
    상기 송전선 또는 애자에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 열화상 영상 및 상기 초음파의 음량을 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 이상 유무를 판단하는 단계는
    상기 애자가 연결된 송전탑의 송전 용량과 상기 애자의 종류를 기초로 코로나 방전(corona discharge)의 기준 음량을 획득하고, 상기 초음파의 최고 음량이 상기 획득된 기준 음량을 초과하는지 여부를 기초로, 상기 애자의 이상 유무를 판단하며,
    상기 최고 음량을 산출하는 단계는
    상기 송전 용량을 기초로 상기 송전탑의 위험 레벨을 평가하고, 상기 평가된 위험 레벨에 대응되는 측정 시간동안 측정된 초음파의 최고 음량을 산출하고,
    상기 이상 유무를 판단하는 단계는
    상기 위험 레벨에 대응되는 측정 시간동안 측정된 초음파의 최고 음량을 기초로, 상기 애자의 이상 유무를 판단하며, 상기 최고 음량을 산출하는 단계는
    기압(air pressure) 정보를 기초로, 상기 평가된 위험 레벨에 가중치를 부여하는 것을 특징으로 하는, 고압 송전탑 안전 점검 방법.
  2. 열화상 카메라(thermal imaging camera)에 의해 획득된 열화상 영상의 색상 정보를 기초로, 상기 열화상 영상 내에 포함된 송전선(power transmission line) 또는 애자(insulator)의 최고 온도를 산출하는 단계;
    초음파 센서(ultrasonic sensor)에 의해 획득된 초음파 중 기 설정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 산출하는 단계;
    상기 산출된 최고 온도를 기초로 상기 송전선의 이상 유무를 판단하고, 상기 산출된 최고 온도 및 최고 온도를 기초로 상기 송전선 및 애자의 이상 유무를 판단하는 단계; 및
    상기 송전선 또는 애자에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 상기 열화상 영상 및 상기 초음파의 음량을 저장하는 단계를 포함하고,
    상기 최고 온도를 산출하는 단계는
    제1 송전탑의 송전 용량과 상기 제1 송전탑에 연결된 송전선의 방향을 기초로 상기 제1 송전탑과 직접 연결된 제2 송전탑의 상대적인 위치를 추정하고, 상기 추정된 제2 송전탑의 상대적인 위치와 상기 제2 송전탑에 연결된 애자의 종류를 기초로 상기 제2 송전탑에 연결된 애자의 상대적인 위치를 추정하고, 상기 추정된 애자의 상대적인 위치를 기초로 상기 열화상 영상에 포함된 피사체가 애자에 해당되는지 판단하는 것을 특징으로 하는, 고압 송전탑 안전 점검 방법.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 이상 유무를 판단하는 단계는
    기온 및 습도 정보를 기초로 상기 기준 음량을 재조정하고, 상기 재조정된 기준 음량을 기초로 상기 애자의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는, 고압 송전탑 안전 점검 방법.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 최고 음량을 산출하는 단계는
    상기 기온 및 습도 정보를 기초로 측정 주파수 대역을 조정하고, 상기 대역이 조정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 산출하고,
    상기 이상 유무를 판단하는 단계는
    상기 대역이 조정된 측정 주파수를 가지는 초음파의 최고 음량을 기초로 상기 애자의 이상 유무를 판단하는 것을 특징으로 하는, 고압 송전탑 안전 점검 방법.
  5. 제2 항에 있어서,
    상기 최고 음량을 산출하는 단계는
    상기 추정된 애자의 상대적인 위치를 기초로, 상기 애자로부터 기 설정된 측량 범위 내에 위치하는 경우에만 상기 초음파를 획득하는 것을 특징으로 하는, 고압 송전탑 안전 점검 방법.
  6. 제1 항 또는 제2 항에 있어서,
    상기 이상 유무를 판단하는 단계는
    상기 송전선 또는 애자에 이상이 존재하는 것으로 판단된 경우, 호버링(hovering) 비행을 지시하고, 상기 호버링 비행 중 추가적으로 획득된 복수 개의 열화상 영상을 기초로 상기 송전선 또는 애자에 대한 이상 유무를 검증하는 것을 특징으로 하는, 고압 송전탑 안전 점검 방법.
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