KR102333543B1 - 제빙, 제설, 폭염시 도로 노면 상태 관리 시스템 및 방법 - Google Patents
제빙, 제설, 폭염시 도로 노면 상태 관리 시스템 및 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 실시예에 따른 도로 노면 상태를 감지하는 감지 장치와, 감지 결과에 따라 노면에 염수를 분사하는 분사 장치와, 상기 감지 장치와 분사 장치의 동작을 제어하는 제어 장치 및 상기 제어 장치와 통신하는 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 노면 상태 관리 시스템 및 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 도로 노면 상태 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 도로 상태를 분석 판단하여 차량 운행에 지장이 없도록 도로 노면을 관리하여 안전 운전을 가능하게 하는 도로 노면 상태 관리 시스템 및 방법을 제공한다.
겨울철 눈이나 비, 서리, 안개 등에 의해 도로 노면에 발생되는 결빙은 차량의 안전을 위헙하고 원활한 운행을 방해하는 요소가 되고 있다. 또한 노면의 결빙으로 인해 대형 사고가 끊임 없이 발생하여 막대한 인명 및 재산 피해를 입히고 있다. 이러한 도로 노면 결빙 방지를 위해 일반적으로는 제설차량을 이용하여 노면의 눈을 제거하면서 염화칼슘등을 뿌리게 된다. 또한, 최근에는 도로의 노면 아래에 열선을 매설하고, 전원을 인가하여 노면을 일정 온도 이상이 되도록 하여 노면 상에 결빙 발생을 방지하고 있다.
이와 같은 종래 기술은 노면 상태의 빠른 인식과 빠른 관리가 이루어 지지 못하는 단점이 있다. 더욱이 겨울철에는 쌓여있던 눈이 녹거나 다양한 요인에 의해 밤사이 추운 날씨로 도로 노면이 얼어 붙은 블랙아이스가 만들어지고, 아침시간에 출근하는 사람들이 노면의 블랙아이스를 발견하지 못하여 큰 사고가 발생하게 되는 문제가 발생한다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 주변 환경 조건에 따라 자동으로 노면 상태를 센싱 판단하고, 판단 결과에 따라 노면 상태를 빠르게 변경시켜 노면 불량에 따른 차량 사고를 미연에 방지할 수 있는 도로 노면 상태 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 도로 노면 상태를 감지하는 감지 장치와, 감지 결과에 따라 노면에 염수를 분사하는 분사 장치와, 상기 감지 장치와 분사 장치의 동작을 제어하는 제어 장치 및 상기 제어 장치와 통신하는 관리 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 노면 상태 관리 시스템을 제공한다.
상기 감지 장치는 영상을 촬영하는 카메라부와, 상기 카메라부에 촬영된 영상에서 노면 영역을 구분하는 영상 편집부와, 영상 촬영 정보를 전송하는 영상 전송부를 포함하는 영상 촬영 장치와, 온도를 측정하는 온도 센서와, 습도를 측정하는 습도 센서와, 노면 상태를 측정하는 노면센서를 포함하는 센싱 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 촬영 장치가 고정된 기둥부와 상기 카메라부를 이동시키는 구동부를 더 포함하고, 상기 영상 편집부는 카메라부에 의해 촬영된 영상에서 도로의 노면을 인식하고, 인식된 노면의 영상만을 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 분사 장치는 염수가 저장된 저장 탱크부와, 염수를 펌핑하는 고압 펌프부와, 상기 고압 펌프부를 제어하는 분사 제어부와, 도로 노면에 염수를 분사하는 분사 배관부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 고압 펌프부는 모터와 모터에 의해 구동되는 고압 펌프와, 염수의 압력을 감지하는 압력 감지센서와, 압력을 조절하는 압력 조절 밸브를 구비하고, 분사 제어부는 차단 밸브와 압력 측정부와, 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 분사 배관부는 도로 노면을 따라 연장 배치된 다수의 배관부와, 배관부를 보호하기 위해 커버하는 금속 덮개부와, 배관부 사이에 위치하여 고압으로 염수를 노면에 분사하는 노즐부와, 노즐부와 배관부 사이를 연결하는 이음부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어 장치는 감지 장치 및 분사 장치 관련 정보를 수신하고, 이를 저장하는 감지 입력부와, 감지 장치의 감지결과를 바탕으로 감지 장치 및 분사 장치의 동작 여부를 결정하는 동작 판단부와, 동작 판단부의 판단 결과에 따라 감지 장치 및 분사 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 신호 생성부와, 감지 장치, 분사 장치 및 관리 서버와 유무선으로 통신을 수행하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
감지 장치가 설치된 기둥부를 더 구비하고, 상기 기둥부에 제어 장치가 설치되고, 상기 제어 장치는 감지 장치와 유선으로 연결되고, 분사 장치와 무선으로 연결되고, 상기 기둥부의 하단에 센싱 장치의 온도 센서와 습도 센서가 위치하고, 기둥부의 상단부에 영상 촬영 장치의 카메라부와 센싱 장치의 노면 센서가 위치하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작 판단부는 온도 센서와 습도 센서 정보를 이용하여 영상 촬영 장치의 동작 및 노면 센서의 동작을 제어하는 제1 판단부와, 영상 촬영 장치에서 전송된 영상 정보와 노면 센서에 의해 제공된 노면 센싱 정보를 바탕으로 노면의 결빙 여부를 판단하는 제2 판단부와, 영상 촬영 장치의 영상 정보를 바탕으로 노면의 염수 분사량을 판단하는 제3 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 판단부는 센싱 장치의 온도 센서와 습도 센서의 센싱 결과인 온도 정보와 습도 정보를 온습도 정보와 비교하되, 온도 정보가 온도 기준 정보 갑값보다 낮고, 습도 정보가 상기 습도 기준 정보 값보다 높을 경우, 1차 노면 결빙 신호를 생성하여 영상 촬영 장치의 카메라부와 센싱 장치의 노면 센서를 구동시키기 위한 추가 센싱 제어 신호를 생성하고, 상기 제2 판단부는 영상 촬영 장치의 도로 노면 영상을 이용하여 도로 노면의 결빙 상태를 최종 판단하여 2차 노면 결빙 신호를 생성하여 분사 장치를 구동하기 위한 분사 제어 신호를 생성하고, 상기 제3 판단부는 분사 제어 신호에 따라 동작하여, 도로 노면 영상을 바탕으로 염수가 도로 노면에 퍼지는 정도를 판단하되, 염수가 도로 노면에 80% 이상 퍼진 경우 신호 생성부를 통해 분사 정지 신호를 생성하여 분사 장치에 전달되어 분사 장치의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
상기 제2 판단부는 영상 정보내의 도로 노면 상의 빛 굴절등을 보조 지표로 활용하거나, 영상을 프레임 단위 이미지로 분리하고, 분리된 프레임 단위의 이미지를 기존에 촬영된 기존 이미지를 바탕으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 동작 판단부는 센싱 장치의 온도 센서의 온도 정보가 기준 고열 온도 보다 높을 경우, 분사 장치를 구동하기 위한 분사 제어 신호를 생성하고, 물이 도로 노면의 100% 퍼진 경우 신호 생성부를 통해 분사 정지 신호를 생성하여 분사 장치에 전달되어 분사 장치의 동작을 정지시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 청구항 1 내지 청구항 중 어느 한항에 따른 도로 노면 상태 관리 시스템을 이용한 도로 노면 상태 관리 방법에 있어서, 온도 기준 정보와 습도 기준 정보를 바탕으로 입력된 온도 센서의 온도 정보와 습도 센서의 습도 정보를 비교하여 도로 결빙 가능성을 판단하는 단계와, 도로 결빙 가능성이 있는 것으로 판단한 경우, 영상 촬영 장치를 통해 도로 노면을 촬영하는 단계와, 촬영된 영상 정보를 바탕으로 도로 노면의 결빙 여부를 판단하는 단계와, 도로 노면의 결빙으로 판단되는 경우에는 분사 장치를 동작시켜 결빙된 도로 노면에 염수를 분사하는 단계와, 촬영된 영상정보를 바탕으로 염수가 도로에 분사되는 양을 판단하는 단계 및 염수 분사량이 도로 노면의 80% 이상인 경우에는 분사 정지 신호를 생성하여 분사 장치의 동작을 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 노면 상태 관리 방법을 제공한다.
이와 같이 본 발명은 도로 노면 주변의 온도와 습도에 따라 1차 분석하고, 영상과 노면 센서로 2차 분석하여 노면의 결빙을 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명은 노면에 분사되는 염수량을 파악하여 염수가 충분히 분사된 이후에 자동으로 염수를 차단할 수 있다.
또한, 본 발명은 폭염과 같이 노면의 온도가 높아지는 시기에는 물을 도로 노면에 분사하여 노면과 차량 타이어 마찰에 의한 타이어 터짐 등과 같은 불안전 사고를 예방할 수 있다.
이처럼 본 발명은 주변 환경 조건에 따라 자동으로 노면 상태를 센싱 판단하고, 판단 결과에 따라 노면 상태를 빠르게 변경시켜 노면 불량에 따른 차량 사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 노면 상태 관리 시스템을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 일 실시예에 따른 감지 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 3은 일 실시예에 따른 영상 촬영 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 일 실시예에 따른 센싱 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 5는 일 실시예에 따른 제어 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 6은 일 실시예에 따른 동작 판단부를 설명하기 위한 블록도.
도 2는 일 실시예에 따른 감지 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 3은 일 실시예에 따른 영상 촬영 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 4는 일 실시예에 따른 센싱 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 5는 일 실시예에 따른 제어 장치를 설명하기 위한 블록도.
도 6은 일 실시예에 따른 동작 판단부를 설명하기 위한 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석 되어야 할 것이다. 이러한 이유로 본 발명의 도로 노면 상태 관리 시스템 및 방법의 구성부들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
본 명세서에서, 제1 및 제2, 상부 및 하부 등의 관계적인 용어는, 그러한 엔티티 또는 액션 간의 실제 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지 않고 다른 엔티티나 액션과 하나의 엔티티 또는 액션을 구별하는 데에만 사용될 수 있다. 용어 "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)" 또는 그 다른 변형은, 구성요소의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치가 구성요소만을 포함하지 않지만 그러한 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치에 명시적으로 열거되거나 내재되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수 있도록, 비배타적인 포함물을 커버하도록 의도된다. "하나의 ~를 포함하다"로 진행되는 하나의 구성요소는, 더 이상의 제한없이, 구성요소를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치 내에 부가적인 동일한 구성요소의 존재를 배제한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도로 노면 상태 관리 시스템을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 감지 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 일 실시예에 따른 영상 촬영 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 센싱 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 제어 장치를 설명하기 위한 블록도이고, 도 6은 일 실시예에 따른 동작 판단부를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 도로 노면 상태 관리 시스템은 도로 노면 상태를 감지하는 감지 장치(100)와, 감지 결과에 따라 노면에 염수를 분사하는 분사 장치(200)와, 감지 장치(100)와 분사 장치(200)의 동작을 제어하는 제어 장치(300)와, 제어 장치(300)와 통신하는 관리 서버(400)와, 감지 결과를 제공 받는 관리자 단말(500)을 포함한다.
본 실시예에 따른 감지 장치(100)는 도로 노면을 촬영하는 영상 촬영장치(110)와, 노면 상태를 측정하는 센싱 장치(120)를 포함한다.
영상 촬영 장치(110)는 영상을 촬영하는 카메라부(111)와, 카메라부(111)에 촬영된 영상에서 노면 영역을 구분하는 영상 편집부(112)와, 영상 촬영 정보를 전송하는 영상 전송부(113)를 포함한다. 각부를 고정하고, 수납하는 기둥부를 더 포함하는 것이 효과적이다.
본 실시예에서는 상기 카메라부(111)는 CCTV는 물론 자외선과 적외선 카메라의 사용이 가능하고, 이 카메라를 이동(회전)시키는 구동부(114)를 더 포함하는 것이 효과적이다. 이를 통해 고정된 구간이 아니라 다양한 도로의 노면 상태를 확인하는 것이 가능하다. 그리고, 영상 촬영부인 카메라부(111)는 촬영된 영상내의 빛의 파장을 감지하는 기능을 구비하는 것이 효과적이다.
본 실시예에서는 카메라로 열상 카메라를 사용하는 것이 가능하다. 그리고, 지정된 상시 도로 취약 지구에 설치되어 노면을 일정 시간 간격마다 촬영하여 노면 영상을 출력한다. 카메라는 시간 단위 또는 필요시 분 단위로 외부 조작이나 관리 없이 자동으로 촬영하여 상기 노면 영상을 출력할 수 있는 열상 카메라, 적외선 카메라, 또는 디지털 카메라를 포함할 수 있다. 일반적으로 모든 물체는 절대 온도 0도(섭씨 -27316도) 이상에서 복사에너지를 방출한다. 이 에너지는 0k 이상 의 온도를 가진 물체 내부의 원자 및 분자의 진동과 회전에 의해 생성되며 에너지원으로부터 바깥쪽으로 직진하고 진공, 공기, 가스, 액체 및 고체 등의 물리적 전달체를 통하여 전파된다. 이와 같이 외부로부터 빛의 공급이 없더라도 타깃 자체에서 방출되는 복사에너지를 모아서 눈으로 볼 수 있는 열상으로 변화시켜 관측 가능하게 하는 장비가 열상 카메라 장치이다. 이러한 열상 카메라 장치는 타깃으로부터 방출되는 적외선을 검출할 수 있다.
영상 편집부(112)는 카메라부(111)에 의해 촬영된 영상에서 도로의 노면을 인식하고, 인식된 노면의 영상만을 영상 전송부(113)를 통해 전송하도록 한다. 이때, 도로 인식 방식으로는 도로 가장자리 경계의 특성을 인식하는 방식이 사용되는 것이 가능하다. 물론, 이에 한정되지 않고, 딥러닝 기술이 적용되어 영상 편집부(112) 내에 딥러닝이 가능한 AI판단부가 구비될 수 있다. 이를 통해 영상 촬영 장치(110)가 이동하면서 촬영되는 영상정보를 인식하고, 인식된 영상 정보에서 도로 영역만을 구분하여 분리하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는 영상 촬영 장치(110)가 도로의 일정 구간을 이동하면서 촬영하지만, 그 구간은 정해진 구간만을 촬영하기 때문에 영상 편집부(112)는 초기에 해당 구간내의 도로를 사전에 인식하는 것도 가능하다. 즉, 주변이 밝은 시점에 영상 촬영 장치(110)의 위치에 따른 도로 구간을 인식한 다음 도로 구분이 어려운 밤시간에는 영상 촬영 장치(110)의 현재 위치 값을 기준으로 도로 구간을 판단하는 것도 가능하다. 이를 통해 신속하게 도로 노면의 위치는 물론, 해당 영상의 범위를 파악하는 것이 가능하다. 또한, 영상 촬영 장치(110)가 바람에 의해 흔들리는 경우 도로 노면의 위치가 변경될 수 있지만, 이는 오차 보정을 통해 보정하는 것이 효과적이다.
본 실시예의 센싱 장치(120)는 온도를 측정하는 온도 센서(121)와, 습도를 측정하는 습도 센서(122)와, 노면 상태를 측정하는 노면센서(123)와 각 센서가 수납된 센서 하우징(미도시)을 포함한다.
본 실시예에서는 온도 센서(121)의 센싱 값을 기준으로 노면의 블랙아이스등을 판단하는 기준을 설정하는 것이 가능하다. 구체적으로 후술하겠지만, 온도 센서(121)의 센싱 온도가 영상 2 내지 10도 이하인 경우에는 도로 노면에 결빙이 형성될 가능성이 있는 것으로 판단하여, 노면에 대한 영상 촬영을 통한 결빙 여부를 판단하는 것이 가능하다. 즉, 예를 들어 온도 센서(121)를 5도로 설정한 경우, 5도 이상인 경우에는 결빙 여부에 관하여 별도 감지를 진행하지 않고, 주변 온도가 5도 아래가 된 경우에는 결빙 여부에 관하여 감지를 시작하는 것이 바람직하다. 이와 같이 온도 기준 값보다 아래인 경우 본 실시예의 노면 센서(123)가 동작하는 것도 가능하다. 노면 센서(123)는 도로 표면의 반사 반응을 포착하여 노면 상태를 예측하는 것이 가능하다.
본 실시예의 분사 장치(200)는 염수가 저장된 저장 탱크부(210)와, 염수를 펌핑하는 고압 펌프부(220)와, 상기 고압 펌프부(220)를 제어하는 분사 제어부(230)와, 도로 노면에 염수를 분사하는 분사 배관부(240)를 포함한다.
저장 탱크부(210)는 지상 또는 지하에 위치할 수 있다. 바람직하게는 지하에 위치하여 외부 충격등으로 부터 내부 염수를 보호하는 것이 효과적이다. 물론, 저장탱크부(210)의 구조 및 용량은 필요에 따라 적절하게 변경하는 것이 가능하다.
고압 펌프부(220)는 저장 탱크부(210)에 저장되어 있는 결빙 방지 액체(즉, 염수)를 고압으로 압송시킨다. 고압 펌프부(220)는 도시되지 않았지만, 모터와 모터에 의해 구동되는 고압 펌프(220)를 포함한다. 고압 펌프(220)는 피스톤 또는 이와 유사한 형태의 기종을 사용하는 것이 효과적이다. 본 실시예애서는 펌프형 동력 분무기를 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 고압 펌프부(220)는 도시되지 않았지만, 염수의 압력을 감지하는 압력 감지센서와, 압력을 조절하는 압력 조절 밸브를 구비하는 것이 효과적이다. 물론, 분무를 위한 전자 개폐기를 사용하는 것도 가능하다.
분사 제어부(230)는 스위치를 포함하고, 스위치의 스위칭 동작을 통해 고압 펌프부의 모터의 온/오프를 제어하는 것이 가능하다. 즉, 분사 제어부(230)의 스위치가 온 상태가 되면 고압 펌프부(220)의 모터가 동작하고, 모터의 회전력이 고압 펌프로 전달되어 저장 탱크부(210)의 액체를 고압으로 송출하면서 분사 배관부(240)로 고압 압송될 수 있다.
분사 제어부(230)는 차단 밸브와 압력 측정부를 구비하는 것이 가능하다. 이를 통해 분사 배관부(240) 내의 압력을 측정하여 초고압(약 80 kg/㎠)인 경우에는 펌핑부의 가동을 중지하는 것도 가능하다. 또한, 차단 밸브를 통해 설정된 압력 즉, 10 내지 70 kg/㎠의 고압으로 염수를 분사 배관부(240)에 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 제어부(230)는 차단 밸브를 오픈하였는데도, 내부 압력이 일정 시간 과도하게 증가하는 경우(100kg/㎠), 분사 배관부(240)의 막힘으로 인지하는 것이 가능하다. 이때는 고압 펌프부(220)의 동작을 중지하고, 관련 인지 내용을 외부에 통지하는 것도 가능하다.
제어부(230)는 별도의 통신부를 포함하고, 이 통신부를 통한 제어신호에 따라 동작하는 것도 가능하다.
분사 배관부(240)는 도로 노면을 따라 연장 배치된 다수의 배관부(241)와, 배관부(241)를 보호하기 위해 커버하는 금속 덮개부(242)와, 배관부(241) 사이에 위치하여 고압으로 염수를 노면에 분사하는 노즐부(243)와, 노즐부(243)와 배관부(241) 사이를 연결하는 이음부(244)를 포함한다.
본 실시예에서는 분사 배관부(240)의 다수의 배관은 지하에 매립되는 것이 가능하다. 이경우, 노즐부(243)만이 지상에 위치하고, 노즐의 분사 방향은 노면이 된다. 그리고, 이음부(244)를 통해 배관부(241)와 노즐을 연결하는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 1 내지 3 m 간격으로 노즐부(243)가 위치하는 것이 효과적이다. 이를 통해 직선의 도로 뿐만 아니라 곡선 형태의 도로에도 염수를 균일하게 분사하는 것이 가능하다.
물론, 배관부(241)가 금속 덮개부(242)에 의해 커버되기 때문에 지상에 위치하는 것도 가능하다. 또한, 도로의 가장자리에 경계석이 있는 경우, 이 경계석의 아랫쪽 영역에 배관부(241) 및 노즐부(243)가 위치하는 것도 가능하다. 물론, 경계석 내측에 배관부(241)가 위치하고, 경계석 측면으로 노즐부(243)가 위치하여 노면으로 염수를 분사하는 것이 가능할 수 있다.
본 실시예의 배관부(241)는 직경이 5 내지 20mm 이고, 110kg/㎠의 고압을 견딜 수 있는 재질을 사용하는 것이 효과적이다. 물론, 배관부(241)가 탄성체 고압 호스로 구성되어 곡선 형태의 도로에 시공 절치가 가능하고, 경계석 위치에 밀착되면서 설치되는 것이 가능하다.
본 실시예에서는 제어 장치(300)를 통해 감지 장치(100)와 분사 장치(200)를 제어하여, 도로 노면에 블랙아이스와 같은 결빙이 발생한 경우 노면에 염수를 분사하고, 충분한 량의 염수가 분사된 경우 이를 중지하여 안전 운행이 진행되도록 할 수 있다.
제어 장치(300)는 감지 장치(100)가 설치된 기둥 내측에 장착되거나, 분사 장치(200)가 설치된 영역에 위치되는 것이 효과적이다.
제어 장치(300)는 감지 장치(100) 및 분사 장치(200)의 정보를 수신하고, 이를 저장하는 감지 입력부(310)와, 감지 장치(100)의 감지결과를 바탕으로 감지 장치(100) 및 분사 장치(200)의 동작 여부를 결정하는 동작 판단부(320)와, 동작 판단부(320)의 판단 결과에 따라 감지 장치(100) 및 분사 장치(200)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 신호 생성부(330)와, 감지 장치(100), 분사 장치(200) 및 관리 서버(400)와 유무선으로 통신을 수행하는 통신부(340)를 포함한다.
본 실시예서는 제어 장치(300)는 감지 장치(100)가 설치된 기둥부에 설치되는 것이 효과적이다. 이를 통해 감지 입력부(310)는 감지 장치(100)의 영상 촬영장치(110) 및 센싱 장치(120)와 PCB기판을 통해 연결되어 신호를 제공 받는 것이 가능하다.
이때, 센싱 장치(120)의 온도 센서(121)와 습도 센서(122)는 기둥부의 아래 영역(하단부) 즉, 도로와 가까운 영역에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 영상 촬영 장치(110) 중에서 카메라부(111)는 기둥부의 상단부에 위치하고, 노면 센서(123) 또한 상단부에 위치하는 것이 바람직하다. 그리고, 영상 편집부(112)와 영상 전송부(113)는 카메라부(111)와 일체로 형성되는 것이 가능하고, 영상 편집부(112)와 영상 전송부(113)가 제어 장치(300)를 수납하는 수납부 내측에 위치하는 것도 가능하다.
이를 통해 도로 노면의 온도와 주변의 습도를 정확하게 측정하는 것이 가능하고, 넓은 도로 노면의 영상을 촬영하거나 노면 상태를 센싱하는 것이 가능하다. 앞서 언급한 바와 같이 카메라부(111)를 이동시키는 구동부(114)가 카메라부(111)와 노면 센서(123)를 동시에 이동시킬 수 있어 더욱 넓은 도로 노면을 센싱할 수 있다.
이에 감지 입력부(310)는 온도 센서(121)와 습도 센서(122)의 정보를 유선을 통하여 실시간으로 제공 받을 수 있다.
본 실시예의 동작 판단부(320)는 온도 센서(121)와 습도 센서(122) 정보를 이용하여 영상 촬영 장치(110)의 동작 및 노면 센서(123)의 동작을 제어하는 제1 판단부(321)와, 영상 촬영 장치(110)에서 전송된 영상 정보와 노면 센서(123)에 의해 제공된 노면 센싱 정보를 바탕으로 노면의 결빙 여부를 판단하는 제2 판단부(322)와, 영상 촬영 장치(110)의 영상 정보를 바탕으로 노면의 염수 분사량을 판단하는 제3 판단부(323)를 포함한다.
제1 판단부(321)는 센싱 장치(120)의 온도 센서(121)와 습도 센서(122)의 센싱 결과를 제공 받는다. 제1 판단부(321)는 제공 받은 온도 정보와 습도 정보 그리고 기준 온습도 정보를 비교하여 노면의 결빙 조건을 1차 판단할 수 있다. 본 실시예의 기준 온습도 정보는 온도 기준 정보와 습도 기준 정보를 포함한다. 온도 기준 정보는 영상 2도 내지 영상 10도이고, 습도 기준 정보는 50 내지 80%인 것이 효과적이다. 바람직하게는 온도 기준 정보는 3도 내지 5도이고, 습도 기준 정보는 55 내지 75%인 것이 효과적이다.
제1 판단부(321)는 제공된 온도 정보가 상기 온도 기준 정보 값보다 낮고, 습도 정보가 상기 습도 기준 정보 값보다 높을 경우, 1차 노면 결빙 신호를 생성한다.
이를 통해 주변 환경에 의해 도로 노면에 결빙이 가능한 조건임을 판단할 수 있게 된다. 즉, 측정된 주변 온도가 기준 온도(온도 기준 정보 값) 보다 낮을 경우에는 도로 노면의 온도는 오차를 제외하더라도 도로 노면이 결빙될 조건에 해당하고, 주변 습도가 기준 습도(습도 기준 정보 값) 보다 낮을 경우에도 도로 노면의 결빙이 가능하다고 판단한다. 이때, 본 실시예에서는 두 조건을 모두 만족하는 경우에 도로 노면에 결빙이 가능하다고 판단한다. 이는 다수의 실험과 조건을 통해 온도가 높을 경우에는 도로 결빙이 발생하지 않고, 온도가 낮더라도 습도가 낮아 건조할 경우에는 도로 결빙이 발생하지 않기 때문이다. 따라서, 본 실시예에서는 상기 온도 기준 정보를 2도이하, 바람직하게는 3도 이하인 경우와 습도가 50 내지 75% 또는 55 내지 75%보다 높을 경우를 노면 결빙 가능 조건으로 판단한다.
이와 같이 제1 판단부(321)는 주변 조건 상태를 감지하고, 그 감지 결과에 따라 1차로 도로 노면 결빙 가능성을 판단하고, 그 판단 조건을 기반으로 영상 촬영 및 노면 센서(123)를 통한 센싱을 수행하게 한다. 이를 통해 과도한 영상 촬영과 고가의 노면 센서(123) 운행으로 인한 전력 낭비 및 오동작을 방지할 수 있게 된다.
제1 판단부(321)가 1차 노면 결빙 신호를 생성할 경우 해당 신호는 제2 판단부(322)에 제공되고, 동시에 영상 촬영 장치(110) 및 노면 센서(123)를 동작시킨다.
제1 판단부(321)의 1차 노면 결빙 신호는 신호 생성부(330)에 전달되고, 신호 생성부(330)는 추가 센싱 제어 신호를 생성한다. 추가 센싱 제어 신호는 통신부(340)를 통해 감지 장치(100)에 전달된다.
감지 장치(100)는 영상 촬영 장치(110) 및 노면 센서(120)를 동작시킨다.
동작된 영상 촬영 장치(110)는 카메라부(111)에 의해 주변의 도로 노면을 촬영한다. 이때, 구동부(114)를 통해 넓은 영역의 도로 노면을 촬영하는 것이 바람직하다. 이와 같이 촬영된 영상은 영상 편집부(112)에 의해 편집된 이후 영상 전송부(113)에 의해 제어 장치(300)의 감지 입력부(310)로 제공된다. 감지 입력부(310)는 제공 받은 영상 정보를 제2 판단부(322)를 전송한다. 또한, 노면 센서(123)도 도로 노면을 센싱하고, 그 센싱 결과를 감지 입력부(310)로 전송한다.
제2 판단부(322)는 제공된 도로 노면 영상을 이용하여 도로 노면의 결빙 상태를 최종 판단한다. 이때, 제2 판단부(322)는 도로 노면 영상 표면의 빛의 반사나 굴절을 이용하여 표면에 블랙아이스가 형성되었는지 여부를 판단한다.
이때, 판단은 AI 기술을 이용하여 영상 레벨에서 빅데이터를 이용하여 실시하는 것이 가능하다. 이때, 노면 상의 빛 굴절등을 보조 지표로 활용하는 것이 가능하다. 즉, 도로 노면에 물이 얼게되는 경우 발생하는 광 굴절 및 회절을 추가로 판단하는 것이 가능하다.
물론, 영상을 프레임 단위 이미지로 분리하고, 분리된 프레임 단위의 이미지를 기존에 촬영된 기존 이미지를 바탕으로 판단하는 것이 가능하다. 이를 위해 제2 판단부(322)는 사전에 노면이 결빙되지 않은 상태의 이미지와, 노면이 결빙된 상태의 이미지를 이용하여 노면이 결빙된 상태의 이미지와 같을 경우 노면 결빙으로 판단한다.
또한, 제2 판단부(322)는 제공된 노면 센서(123)의 센싱 결과를 바탕으로 도로 노면의 결빙 여부를 판단하는 것이 가능하다.
제2 판단부(322)는 정확한 판단을 위해 영상과 노면 센서(123)의 센싱 결과가 모두 결빙으로 판단되는 경우에 2차 노면 결빙 신호를 생성할 수 있다. 물론, 영상 판단으로 2차 노면 결빙 신호를 생성하는 것이 가능하고, 노면 센서(123)를 이용한 판단으로도 2차 노면 결빙 신호를 생성하는 것도 가능하다. 하지만, 본 실시예에서는 정확성 향상을 위해 두가지 값을 모두 사용하여 2차 노면 결빙 신호를 생성하는 것이 바람직하다.
2차 노면 결빙 신호는 신호 생성부(330)에 전달되고, 신호 생성부(330)는 분사 장치(200) 제어를 위한 분사 제어 신호를 생성할 수 있다.
신호 생성부(330)에 의해 생성된 분사 제어 신호는 통신부(340)를 통해 분사 장치(200)에 전달된다.
분사 제어 신호는 분사 제어부(230)가 수신 받고, 분사 제어부(230)는 고압 펌프부(220)를 동작시켜 저장 탱크부(210) 내의 염수를 분사 배관부(240)에 분사하여 도로 노면에 염수를 분사하게 된다. 이를 통해 도로 노면의 결빙 즉, 블랙아이스를 제거하게된다.
제3 판단부(323)는 분사 제어 신호에 따라 동작한다. 제3 판단부(323)는 영상 촬영 장치(110)로부터 영상 신호를 제공 받는다. 제공 받은 도로 노면 영상을 바탕으로 염수가 도로 노면에 퍼지는 정도를 판단한다. 제3 판단부(323)는 염수가 도로 노면에 80% 이상 퍼진 경우를 판단하고, 판단 결과를 이용하여 신호 생성부(330)를 통해 분사 정지 신호를 생성한다. 이때, 생성된 분사 정지 신호는 분사 장치(200)에 전달되어 분사 장치의 동작을 정지시킨다.
이를 통해 염수가 계속적으로 분사되는 것을 방지할 수 있고, 도로 노면에 충분한 염수가 분사되는 것을 확인할 수 있다. 노면의 결빙을 녹일 수 있게 되어 안전 운전을 도울 수 있다.
본 실시예의 신호 생성부(330)는 생성된 신호를 감지 장치(100) 및 분사 장치(200)에 제공하고, 동시에 관련 신호를 관리 서버(400)에 제공한다.
이를 통해 관리 서버(400)는 제공 받은 신호를 바탕으로 이를 관리자 단말에 전달하여 도로 노면의 결빙과 이의 해빙 여부를 확인할 수 있게 된다.
상술한 설명에서는 온도나 습도 결과에 따라 영상 촬영 장치나 노면 센서의 동작을 제어하였지만, 이들이 항시 동작하는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 온도 기준 정보와 습도 기준 정보를 바탕으로 입력된 온도 센서의 온도 정보와 습도 센서의 습도 정보를 비교하여 도로 결빙 가능성을 판단한다. 이후, 도로 결빙 가능성이 있는 것으로 판단한 경우, 영상 촬영 장치를 통해 도로 노면을 촬영한다.
촬영된 영상 정보를 바탕으로 도로 노면의 결빙 여부를 판단하고, 도로 노면의 결빙으로 판단되는 경우에는 분사 장치를 동작시켜 결빙된 도로 노면에 염수를 분사한다.
이후, 촬영된 영상정보를 바탕으로 염수가 도로에 분사되는 양을 판단하여, 염수 분사량이 도로 노면의 80% 이상인 경우에는 분사 정지 신호를 생성하여 분사 장치의 동작을 정지시키는 것이 효과적이다.
본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 즉, 도로 노면 상태 관리 시스템은 폭염시 노면 상태를 분석하여 노면에 물을 분사하여 복사열을 냉각시켜 타이어 파손을 예방할 수 있다.
이를 위해 본 실시예의 저장 탱크부(210) 내에는 물이 저장되고, 고압 펌프부(220)를 통해 물을 분사 배관부(240)에 고압으로 전달하고, 분사 배관부(240)가 도로 노면에 물을 제공할 수 있다.
이를 위해 제어 장치(300)는 감지 장치(100)의 온도 센서(121)을 통해 도로 노면의 온도를 측정하고, 측정된 온도가 기준 고열 온도를 초과하는 것으로 동작 판단부(320)가 판단하면, 신호 생성부(330)의 제어 신호에 따라 분사 장치(200)에 제어 신호를 전송하는 것이 가능하다. 이때, 앞서 언급한 바와 같이 온도 센서(121) 만을 이용하여 판단하는 것도 가능하지만, 온도 센서(121)가 기준 고열 온도를 초과 하는 경우 추가로 노면 센서(123)가 동작하여 노면의 온도를 정확하게 측정하고, 그 측정 값을 이용하여 제어 신호를 생성하는 것도 가능하다. 기준 고열 온도로는 28도 내지 50도 인 것이 바람직하다. 효과적으로는 35도 내지 45도 인 것이 효과적이다.
또한, 앞서 설명한 바와 같이 동작 판단부(320)는 노면에 100%가 물로 덮인 경우에 분사 장치(200)의 동작을 정지시키는 것이 효과적이다. 이는 여름철 노면은 그 특성에 따라 쉽게 식지 않기 때문이다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 감지 장치 110: 영상 촬영 장치
120: 센싱 장치 200: 분사 장치
300: 제어 장치 310: 감지 입력부
320: 동작 판단부 330: 신호 생성부
340: 통신부 400: 관리 서버
500: 관리자 단말
120: 센싱 장치 200: 분사 장치
300: 제어 장치 310: 감지 입력부
320: 동작 판단부 330: 신호 생성부
340: 통신부 400: 관리 서버
500: 관리자 단말
Claims (13)
- 도로 노면 상태를 감지하는 감지 장치;감지 결과에 따라 노면에 염수를 분사하는 분사 장치;상기 감지 장치와 분사 장치의 동작을 제어하는 제어 장치; 및상기 제어 장치와 통신하는 관리 서버를 포함하고,
상기 감지 장치는 취약 도로 구간을 이동하며 영상을 촬영하는 카메라부와,
상기 카메라부에 촬영된 도로 구간 영상에서 노면을 구분 인식하는 영상 편집부와, 영상 촬영 정보를 전송하는 영상 전송부를 포함하는 영상 촬영 장치와, 온도를 측정하는 온도 센서와, 습도를 측정하는 습도 센서와, 노면 상태를 측정하는 노면센서를 포함하는 센싱 장치를 포함하고,
상기 영상 촬영 장치가 고정된 기둥부와 상기 카메라부를 이동시키는 구동부를 더 포함하고, 상기 영상 편집부는 카메라부에 의해 촬영된 영상에서 도로의 노면을 인식하고, 인식된 노면의 영상만을 전송하고,
상기 제어 장치는 감지 장치 및 분사 장치 관련 정보를 수신하고, 이를 저장하는 감지 입력부와, 감지 장치의 감지결과를 바탕으로 감지 장치 및 분사 장치의 동작 여부를 결정하는 동작 판단부와, 동작 판단부의 판단 결과에 따라 감지 장치 및 분사 장치를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하는 신호 생성부와, 감지 장치, 분사 장치 및 관리 서버와 유무선으로 통신을 수행하는 통신부를 포함하고,
상기 동작 판단부는 온도 센서와 습도 센서 정보를 이용하여 영상 촬영 장치의 동작 및 노면 센서의 동작을 제어하는 제1 판단부와,
제1 판단부에 의해 영상 촬영 장치 및 노면 센서가 동작하여 영상 촬영 장치로 부터 전송된 영상 정보인 도로 구간 내의 노면 영상과 노면 센서에 의해 제공된 노면 센싱 정보를 바탕으로 노면의 결빙 여부를 판단하는 제2 판단부와, 영상 촬영 장치의 영상 정보인 도로 구간 내의 노면 영상을 바탕으로 노면의 염수 분사량을 판단하는 제3 판단부를 포함하고,
상기 제1 판단부는 센싱 장치의 온도 센서와 습도 센서의 센싱 결과인 온도 정보와 습도 정보를 온습도 정보와 비교하되, 온도 정보가 온도 기준 정보 갑값보다 낮고, 습도 정보가 상기 습도 기준 정보 값보다 높을 경우, 1차 노면 결빙 신호를 생성하여 영상 촬영 장치의 카메라부와 센싱 장치의 노면 센서를 구동시키기 위한 추가 센싱 제어 신호를 생성하고,상기 제2 판단부는 영상 촬영 장치의 도로 노면 영상을 이용하여 도로 노면의 결빙 상태를 최종 판단하여 2차 노면 결빙 신호를 생성하여 분사 장치를 구동하기 위한 분사 제어 신호를 생성하고,상기 제3 판단부는 분사 제어 신호에 따라 동작하여, 도로 노면 영상을 바탕으로 염수가 도로 노면에 퍼지는 정도를 판단하되, 염수가 도로 노면에 80% 이상 퍼진 경우 신호 생성부를 통해 분사 정지 신호를 생성하여 분사 장치에 전달되어 분사 장치의 동작을 정지시키고, 상기 제2 판단부는 영상 정보내의 도로 노면 상의 빛 굴절등을 보조 지표로 활용하거나,영상을 프레임 단위 이미지로 분리하고, 분리된 프레임 단위의 이미지를 기존에 촬영된 기존 이미지를 바탕으로 판단하는 것을 특징으로 하는 도로 노면 상태 관리 시스템을 이용한 도로 노면 상태 관리 방법에 있어서,
제1 판단부를 통해 온도 기준 정보와 습도 기준 정보를 바탕으로 입력된 온도 센서의 온도 정보와 습도 센서의 습도 정보를 비교하여 도로 결빙 가능성을 판단하는 단계;
상기 제1 판단부를 통해 도로 결빙 가능성이 있는 것으로 판단한 경우, 제1 판단부가 1차 노면 결빙 신호를 생성하고, 이를 제공 받은 감지 장치가 영상 촬영 장치를 동작시키고, 상기 영상 촬영 장치를 통해 도로 노면을 촬영하는 단계;
영상 촬영 장치는 구동부를 통해 움직여 넓은 영역의 도로 노면을 촬영하고, 이와 같이 촬영된 영상에서 노면 영역을 구분 편집하고, 편집된 영상을 제2 판단부에 전송하여 제2 판단부가 노면 영상을 이용하여 노면의 결빙 여부를 판단하는 단계;
상기 제2 판단부를 통해 노면 결빙으로 판단한 경우, 제2 판단부가 2차 노면 결빙 신호를 신호 생성부에 전달하고, 상기 신호 생성부는 분사 장치 제어를 위한 분사 제어 신호를 생성하여, 상기 분사 장치를 동작시켜 결빙된 도로 노면에 염수를 분사하는 단계;
분사 제어 신호에 따라 제3 판단부가 동작하고, 영상 촬영 장치로 부터 제공된 영상정보를 바탕으로 염수가 도로에 분사되는 양을 판단하는 단계; 및
상기 제3 판단부의 판단 결과, 염수 분사량이 도로 노면의 80% 이상인 경우에는 분사 정지 신호를 생성하여 분사 장치의 동작을 정지시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 도로 노면 상태 관리 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 제1 판단부를 통해 도로 결빙 가능성이 있는 것으로 판단한 경우에, 상기 감지 장치가 노면 센서도 동작시키고, 상기 제2 판단부는 노면 영상 정보와 노면 노면 센서의 센싱 결과를 바탕으로 노면의 결빙여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 도로 노면 상태 관리 방법.
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