KR102365479B1 - 기반 시설물 관리시스템 구축방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지하 관로 등의 설비에 설치된 기반 시설물을 현장 파악 못지않게 확인해서 관리할 수 있는 기반 시설물 관리시스템 구축방법에 관한 것으로, 전력 공급을 위한 배전선이 배선된 관 형상의 레일을 기반 시설물의 관로를 따라 설치하고, 식별코드가 설정된 다수의 NFC태그를 상기 배전선에 통전하도록 레일을 따라 서열 순으로 장착하며, 상기 관로의 구간별로 가스 누출과 누전과 화재와 먼지농도 및 기압 이상을 감지하는 센서를 설치하는 제1단계; 상기 센서의 감지신호를 수신해서 해당 감지데이터를 생성하고, 두 개의 통신 채널 중 하나인 제1채널은 상기 감지데이터와 더불어 자체 고유코드를 근거리 무선 출력하고, 다른 하나인 제2채널은 상기 제1채널에서 감지데이터 출력 시 자체 고유코드를 이웃 스테이션 노드에 전달하도록 원거리 무선 출력하거나 이웃 스테이션 노드의 제2채널에서 수신된 고유코드를 다른 이웃 스테이션 노드에 전달하도록 원거리 무선 출력하며, 외장 케이스에는 자체 고유코드의 표시물이 부착된 스테이션 노드를 배전선에 통전 가능하도록 관로의 구간별로 레일을 따라 서열 순으로 장착하는 제2단계; 상기 레일에 맞물리도록 안착하는 휠에 동력을 가하는 구동부와, 상기 관로를 촬영하는 촬영부와, 상기 NFC태그로부터 식별코드를 수신하는 태그인식부와, 상기 스테이션 노드의 제1채널과 제2채널에서 출력된 감지데이터와 고유코드를 수신하는 데이터 수신부와, 상기 표시물을 스캔해서 해당 스테이션 노드의 고유코드를 인식하는 리더와, 상기 식별코드와 고유코드와 감지데이터와 촬영데이터를 각각 무선 발신하는 데이터 통신부와, 상기 스테이션 노드로부터 수신한 상기 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드를 리더가 인식한 고유코드와 비교해서 서열에 따라 구동부를 제어하는 컨트롤러를 갖춘 무인기를, 레일에 장착하는 제3단계; 중앙서버와 통신하는 중계기를 상기 무인기와 통신하도록 관로에 세팅하는 제4단계; 상기 무인기의 데이터 수신부가 제2채널의 고유코드를 수신해서 컨트롤러가 해당 고유코드 수신 당시의 식별코드와 함께 데이터 통신부를 통해 발신하면, 상기 중앙서버는 중계기를 통해 제2채널의 고유코드와 식별코드를 수신하는 제5단계; 상기 중앙서버는 수신된 제2채널의 고유코드의 위치를 기반 시설물 맵에서 검색하여 이상 위치로 디스플레이하고, 상기 식별코드의 위치를 기반 시설물 맵에서 무인기 위치로 디스플레이하는 제6단계; 상기 컨트롤러는, 상기 스테이션 노드의 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드가 불일치하면 리더가 해당 스테이션 노드의 표시물을 스캔해서 수집한 고유코드를 제2채널의 고유코드와 비교해서 고유코드의 서열정보를 기준으로 이동 방향을 결정하며 구동부를 제어하고, 상기 스테이션 노드의 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드가 일치하면 리더가 동일한 고유코드의 표시물을 스캔한 위치에서 무인기가 정지하도록 구동부의 구동을 정지시키는 제7단계; 상기 촬영부는 무인기가 정지된 구간을 촬영해서 해당 촬영데이터를 발신하고, 상기 중앙서버는 중계기를 통해 수신된 촬영데이터를 기반 시설물 맵 상에 디스플레이하는 제8단계;를 포함하는 것이다.

Description

기반 시설물 관리시스템 구축방법{METHOD FOR CONSTRUCTION MANAGEMENT SYSTEM OF FACILLITICES}

본 발명은 지하 관로 등의 설비에 설치된 기반 시설물을 현장 파악 못지않게 확인해서 관리할 수 있는 기반 시설물 관리시스템 구축방법에 관한 것이다.

일반적으로, 상수도 시설, 하수도 시설, 가스시설, 통신시설 및 전기시설 등과 같이 지하 관로 등의 설비에 설치되는 기반 시설물은 도시를 운영하기 위한 필수 시설이다. 그런데 지하의 기반 시설물은 지상 시설물들과는 달리 지중에 설치되며, 지하 설비에 설치되는 종류가 다양함에 따라 관리가 용이하지 않고, 사고 발생시 그 대처방안 또한 도출하기 어렵다는 한계가 있었다. 특히, 지하의 기반 시설물에 예기치 못한 사고가 발생하는 경우, 인명이나 재산상의 막대한 손실이 초래됨에 따라 이에 대한 체계적이고 신뢰성 있는 관리가 매우 중요하다고 할 수 있다.

이에 종래에는 기반 시설물의 설치시 지상지표 또는 지하지표 등의 정보인식 수단을 설치해서, 유사시 기반 시설물의 훼손 지점을 용이하게 탐지하는 관리 기술이 제안되었다. 상기 종래 기술에 대해 좀 더 설명하면, 종래 관리 시스템은 기반 시설물의 위치에 따라 바코드 또는 QR 코드 등과 같은 정보인식 수단을 설치하고, 해당 시설물의 설계 및 시공과 관련된 정보들의 데이터베이스를 구축하게 된다. 이후, 현장 작업자 또는 관리자는 전술한 정보인식 수단의 태그인식 또는 무선통신방식의 태그인식을 통해 해당 지반 시설물의 위치정보와 속성정보를 획득하고, 이를 이용하여 데이터베이스를 검색함으로써 기반 시설물의 기본 정보와 해당 위치에 구성된 기반 시설물의 구성 장치 정보와 맵 정보와 촬영 정보 등을 확인해서 기반 시설물의 관리작업을 수행했다.

그러나 기반 시설물에 대한 종래 관리 시스템은 정보인식 수단을 통해 해당 지점의 위치정보와, 기반 시설물의 명칭과 구성 장치 등의 속성정보를 바로 확인하고, 해당 정보를 기초로 데이터베이스에서 기반 시설물의 제원정보와 외관 촬영정보와 맵 정보 등만을 획득할 뿐이므로, 관리자는 기반 시설물에 대한 실시간 파악은 물론 현장 상황을 상응하는 현실감 있는 확인이 불가능했다. 결국, 종래 관리 시스템은 해당 기반 시설물에 전문적 지식을 갖는 관리자가 현장에서 직접 기반 시설물의 정보를 수집하고 분석해야 하는 곤란함이 있었고, 기반 시설물의 상황 분석에 대한 오류 발생률이 높다는 한계가 있었다.

선행기술문헌 1. 특허공개번호 제10-2012-0001687호(2012.01.04 공개)

이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 지하 관로 등의 설비에 설치된 기반 시설물을 현장감 있게 파악해서 이상 여부를 체크하고 대응할 수 있게 함은 물론 현재 위치를 소량의 데이터 처리와 단순한 알고리즘 처리만으로도 정확히 파악해서 디스플레이할 수 있는 기반 시설물 관리시스템 구축방법의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

전력 공급을 위한 배전선이 배선된 관 형상의 레일을 기반 시설물의 관로를 따라 설치하고, 식별코드가 설정된 다수의 NFC태그를 상기 배전선에 통전하도록 레일을 따라 서열 순으로 장착하며, 상기 관로의 구간별로 가스 누출과 누전과 화재와 먼지농도 및 기압 이상을 감지하는 센서를 설치하는 제1단계;

상기 센서의 감지신호를 수신해서 해당 감지데이터를 생성하고, 두 개의 통신 채널 중 하나인 제1채널은 상기 감지데이터와 더불어 자체 고유코드를 근거리 무선 출력하고, 다른 하나인 제2채널은 상기 제1채널에서 감지데이터 출력 시 자체 고유코드를 이웃 스테이션 노드에 전달하도록 원거리 무선 출력하거나 이웃 스테이션 노드의 제2채널에서 수신된 고유코드를 다른 이웃 스테이션 노드에 전달하도록 원거리 무선 출력하며, 외장 케이스에는 자체 고유코드의 표시물이 부착된 스테이션 노드를 배전선에 통전 가능하도록 관로의 구간별로 레일을 따라 서열 순으로 장착하는 제2단계;

상기 레일에 맞물리도록 안착하는 휠에 동력을 가하는 구동부와, 상기 관로를 촬영하는 촬영부와, 상기 NFC태그로부터 식별코드를 수신하는 태그인식부와, 상기 스테이션 노드의 제1채널과 제2채널에서 출력된 감지데이터와 고유코드를 수신하는 데이터 수신부와, 상기 표시물을 스캔해서 해당 스테이션 노드의 고유코드를 인식하는 리더와, 상기 식별코드와 고유코드와 감지데이터와 촬영데이터를 각각 무선 발신하는 데이터 통신부와, 상기 스테이션 노드로부터 수신한 상기 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드를 리더가 인식한 고유코드와 비교해서 서열에 따라 구동부를 제어하는 컨트롤러를 갖춘 무인기를, 레일에 장착하는 제3단계;

중앙서버와 통신하는 중계기를 상기 무인기와 통신하도록 관로에 세팅하는 제4단계;

상기 무인기의 데이터 수신부가 제2채널의 고유코드를 수신해서 컨트롤러가 해당 고유코드 수신 당시의 식별코드와 함께 데이터 통신부를 통해 발신하면, 상기 중앙서버는 중계기를 통해 제2채널의 고유코드와 식별코드를 수신하는 제5단계;

상기 중앙서버는 수신된 제2채널의 고유코드의 위치를 기반 시설물 맵에서 검색하여 이상 위치로 디스플레이하고, 상기 식별코드의 위치를 기반 시설물 맵에서 무인기 위치로 디스플레이하는 제6단계;

상기 컨트롤러는, 상기 스테이션 노드의 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드가 불일치하면 리더가 해당 스테이션 노드의 표시물을 스캔해서 수집한 고유코드를 제2채널의 고유코드와 비교해서 고유코드의 서열정보를 기준으로 이동 방향을 결정하며 구동부를 제어하고, 상기 스테이션 노드의 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드가 일치하면 리더가 동일한 고유코드의 표시물을 스캔한 위치에서 무인기가 정지하도록 구동부의 구동을 정지시키는 제7단계; 및

상기 촬영부는 무인기가 정지된 구간을 촬영해서 해당 촬영데이터를 발신하고, 상기 중앙서버는 중계기를 통해 수신된 촬영데이터를 기반 시설물 맵 상에 디스플레이하는 제8단계;

를 포함하는 기반 시설물 관리시스템 구축방법이다.

상기의 본 발명은, 지하 관로 등의 설비에 설치된 기반 시설물을 현장감 있게 파악해서 이상 여부를 체크하고 정확히 파악할 수 있으면서도 설비 구축이 용이하고 상대적으로 복잡한 알고리즘이 요구되지 않는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 구축방법의 일실시 예를 도시한 플로차트이고,
도 2는 본 발명에 따른 관리시스템의 일실시 예를 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 관리시스템에 구성된 무인기가 기반 시설물에 설치된 모습을 개략적으로 도시한 단면 사시도이고,
도 4는 본 발명에 따른 관리시스템에서 레일에 장착된 스테이션 노드와 무인기의 하부 모습을 도시한 사시도이고,
도 5는 본 발명에 따른 구축방법을 통해 관리시스템이 구축된 모습을 개략적으로 도시한 측단면도이고,
도 6은 본 발명에 따른 구축방법으로 레일에 장착된 무인기의 정보에 따라 중앙서버가 디스플레이하는 기반 시설물 맵과 촬영데이터를 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 구축방법에 따라 무인기가 설치된 관로의 구성 모습을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 8은 도 7에 도시한 관로 이미지에서 이상 위치를 향해 무인기가 이동하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 “…부”, “…모듈” 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 구축방법의 일실시 예를 도시한 플로차트이고, 도 2는 본 발명에 따른 관리시스템의 일실시 예를 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 관리시스템에 구성된 무인기가 기반 시설물에 설치된 모습을 개략적으로 도시한 단면 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 관리시스템에서 레일에 장착된 스테이션 노드와 무인기의 하부 모습을 도시한 사시도이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 구축방법은, 관로(P)를 따라 레일(10)이 설치되고, 관로(P) 곳곳에는 다수의 센서(S)가 설치되고, 레일(10)을 따라 다수의 NFC태그(20)가 설치되는 관리시스템 기반 설비 단계(S11)와, 레일(10)을 따라 스테이션 노드(30)가 설치되고 센서(S)의 감지신호를 수신하도록 통신 환경을 세팅하는 스테이션 노드 설치 단계(S12)와, NFC태그(20) 및 스테이션 노드(30)와 통신하는 무인기(40)를 레일(10)에 장착하는 무인기 장착 단계(S13)와, 무인기(40)와 중계기(50)와 중앙서버(60) 간의 통신 환경을 세팅하는 무인기의 통신 환경 세팅 단계(S14)와, 제2채널의 고유코드와 무인기(40)의 현 위치에 위치한 NFC태그(20)의 식별코드를 발신하는 코드 발신 단계(S15)와, 상기 고유코드와 식별코드에 따른 이상 위치와 무인기 위치를 기반 시설물 맵에 디스플레이하는 기반 시설물 맵 출력 단계(S16)와, 상기 고유코드와 식별코드의 실시간 확인에 따라 무인기(40)가 이상 위치를 추적해 이동하고 이상 위치에 근접하면 해당 구간을 촬영하는 관로(P) 내 이상 위치 추적 이동 단계(S17)와, 이상 위치 구간을 촬영해 수집된 촬영데이터가 중앙서버(60)에서 수신하여 디스플레이하는 촬영데이터 디스플레이 단계(S18)를 포함한다.

전술한 방법을 수행하기 위한 관리시스템의 각 구성에 대해 좀 더 구체적으로 설명한다.

관로(P)는 상,하수관(P1), 가스관(P2) 및 송,배전선(P3) 등의 기반 시설물을 내설 및 보호하기 위해 지중에 매설된다. 관리시스템은 관로(P)에 내설된 기반 시설물의 이상 상황을 실시간으로 체크하고 이상 위치를 추적해서 대응할 수 있게 것이며, 이를 위한 센서(S)와 레일(10)과 NFC태그(20)와 스테이션 노드(30)와 무인기(40)와 중계기(50) 및 중앙서버(60)로 구성되고, 상기 구성요소의 기계적 설치와 통신 환경 세팅을 통해 구축된다.

센서(S)는 관로(P)의 구간별로 가스 누출과 먼지농도와 기압 상태와 누전과 화재 여부 등을 감지한다. 이를 위해 다양한 종류의 센서(S)가 요구되고, 관로(P)의 구간별로 각각 설치된다. 따라서 동일한 감지 기능의 센서(S)도 관로(P)의 위치에 따라 다수 개가 분할 배치된다.

레일(10)은 관로(P)를 따라 하나 이상이 설치된다. 레일(10)은 관로(P)에 고정되기 위한 브래킷 기능의 지그(11)와, 관로(P)의 내벽에 이격하도록 지그(11)를 따라 설치되는 관 형상의 레일관(12)과, 전력 공급을 위해 레일관(12)의 중공에 배선되는 배전선(13)으로 구성된다. 본 실시 예에서 레일(10)은 관로(P)의 천장에 배치되었으나, 이외에도 관로(P)의 측면 또는 바닥면에 배치될 수 있다. 참고로, 배전선(13)은 NFC태그(20) 및 스테이션 노드(30)의 구동을 위한 전력을 공급하며, 이를 위한 전원 배터리(B)는 관로(P)의 입구측에 설치된다.

NFC태그(20)는 식별코드가 설정되고, 근접한 무인기(40)가 상기 식별코드를 인식하도록 식별코드를 발신한다. NFC태그(20)는 식별코드 발신을 위한 전력을 배전선(13)과의 통전을 통해 수급하고, 식별코드의 원거리 발신이 아닌 근거리 발신이 이루어지도록 해서 무인기(40)가 NFC태그(20)를 경유할 때에만 해당 식별코드를 인식할 수 있게 한다. NFC태그(20)는 식별코드의 서열 순에 따라 레일(10)에 설치된다. 일 예를 들어 설명하면, NFC태그(20)의 식별코드가 '10'이라면, 이웃 NFC태그의 식별코드는 '11'이고, 다음 이웃 NFC태그의 식별코드는 '12'이다.

스테이션 노드(30)는 해당 구간의 센서(S)와 통신하게 연결되어서 센서(S)로부터 감지신호를 수신하고, 상기 감지신호를 설정 프로세스에 따라 감지데이터로 생성한다. 센서(S)와 스테이션 노드(30)는 유선 또는 무선으로 통신하나, 신호의 혼선을 최소화하기 위해서 유선으로 통신하는 것이 바람직하다. 또한, 스테이션 노드(30)는 해당 센서(S)가 위치한 구간 내 레일(10)에 설치된다. 스테이션 노드(30)는 데이터신호의 종류에 따라 제1채널과 제2채널로 분류해 발신한다. 두 개의 신호 출력 채널 중 하나인 제1채널은 상기 감지데이터와 자체 고유코드를 근거리 무선 출력하고, 다른 하나인 제2채널은 상기 제1채널에서 감지데이터 출력 시 자체 고유코를 원거리 무선 출력하거나 이웃 스테이션 노드의 제2채널에서 수신된 고유코드를 원거리 무선 출력한다. 즉, 스테이션 노드(30)의 데이터신호 출력 채널 중 상기 제1채널은 스테이션 노드(30) 자체의 고유코드를 출력하지만, 상기 제2채널은 스테이션 노드(30) 자체의 고유코드 또는 이웃 스테이션 노드의 고유코드를 출력한다. 이를 위해 상기 제1채널은 NFC태그(20)와 같이 근거리 발신이 이루어지도록 해서 무인기(40)가 스테이션 노드(30)를 경유할 때에만 해당 고유코드를 인식할 수 있게 한다. 상기 제1채널 모드 및 제2채널 모드의 신호 출력과, 이웃 스테이션 노드의 출력 신호 수신을 위해서 스테이션 노드(30)는 안테나(31)가 구성된다. 한편, 스테이션 노드(30)의 외장 케이스에는 자체 고유코드의 표시물(32)이 부착된다. 표시물(32)은 바코드 또는 QR코드일 수 있고, 무인기(40)가 이동 중에도 리딩할 수 있는 위치에 배치된다. 한편, 스테이션 노드(30)는 감지데이터 및 고유코드의 발신을 위한 전력을 배전선(13)과의 통전을 통해 수급하고, 관로(P)의 구간별로 레일을 따라 서열별로 설치된다. 고유코드의 서열별 설치에 관해 좀 더 구체적으로 설명하면, 스테이션 노드(30)는 다른 스테이션 노드(30)와의 식별을 위한 고유코드가 설정되고, 상기 고유코드는 '1001, 1002, 1003 등'의 숫자이거나, '가, 나, 다, 라 등'의 문자일 수 있다. 이러한 고유코드는 서열별로 스테이션 노드(30)에 적용된다.

무인기(40)는, 레일(10)에 맞물리도록 안착하는 휠(미도시함)에 동력을 가하는 구동부(41)와, 관로(P)를 촬영하는 촬영부(44)와, NFC태그(20)로부터 식별코드를 수신하는 태그인식부(42)와, 스테이션 노드(30)의 제1채널과 제2채널에서 각각 출력된 감지데이터와 고유코드를 수신하는 데이터 수신부(43)와, 표시물(32)을 스캔해서 해당 스테이션 노드(30)의 고유코드를 인식하는 리더(47)와, 상기 식별코드와 고유코드와 감지데이터와 촬영데이터를 각각 무선 발신하는 데이터 통신부(45)와, 이웃 스테이션 노드(40)로부터 수신한 상기 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드를 리더(47)가 인식한 고유코드와 비교해서 서열 순에 따라 구동부(41)를 제어하는 컨트롤러(46)로 구성된다. 구동부(41)는 자체 배터리의 전력으로 구동하며 컨트롤러(46)의 제어를 받아 구동의 ON/OFF가 제어된다. 촬영부(44)는 팬틸트 구조로 설치된 일반적인 고해상의 촬영카메라이며, 동영상 촬영 또는 이미지 촬영을 수행한다. 줌 기능을 갖추므로 일 지점의 확대 촬영이 가능하게 한다. 이외에도 촬영부(44)는 적외선 카메라 또는 열화상 카메라 등의 특수 목적용 카메라를 더 포함할 수 있다. 태그인식부(42)는 NFC태그(20)와 근거리로 통신하며 식별코드를 수신한다. 이미 널리 공지된 일반적인 NFC 통신 기능을 갖춘 장치이므로 동작 방식과 장치의 구조 등에 대한 구체적인 설명은 생략한다. 리더(47)는 표시물(32)의 스캔 가능한 위치에 설치되며, 바코드 방식의 시각적 인식을 위한 레이저 또는 QR코드의 시각적 인식을 위한 카메라가 적용될 수 있다. 리더(47)가 인식한 정보는 설정된 프로세스에 따라 고유코드로 변환되고 컨트롤러(46)에 전달된다. 데이터 통신부(45)는 무인기(40)가 수집한 식별코드와 고유코드와 감지데이터와 촬영데이터를 중계기(50)에 각각 무선 발신한다. 컨트롤러(46)는 구동부(41)의 동작을 제어하기 위한 것으로, 스테이션 노드의 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드를 비교하여 불일치하면 고유코드의 서열정보를 기준으로 이동 방향을 결정하며 구동부(41)를 제어하고, 스테이션 노드의 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드가 일치하면 리더(47)가 동일한 고유코드의 표시물(32)을 스캔한 위치에서 무인기(40)가 정지하도록 구동부(41)의 구동을 정지시킨다.

이상 설명한 관리시스템에 대한 구축방법을 아래에서 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 구축방법을 통해 관리시스템이 구축된 모습을 개략적으로 도시한 측단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 구축방법으로 레일에 장착된 무인기의 정보에 따라 중앙서버가 디스플레이하는 기반 시설물 맵과 촬영데이터를 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 구축방법에 따라 무인기가 설치된 관로의 구성 모습을 개략적으로 도시한 평면도이고, 도 8은 도 7에 도시한 관로 이미지에서 이상 위치를 향해 무인기가 이동하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1 내지 도 8을 참조하면, 본 발명에 따른 구축방법은, 관리시스템 기반 설비 단계(S11)와 스테이션 노드 설치 단계(S12)와 무인기 장착 단계(S13)와 무인기의 통신 환경 세팅 단계(S14)와 코드 발신 단계(S15)와 기반 시설물 맵 출력 단계(S16)와 관로(P) 내 이상 위치 추적 이동 단계(S17)와 촬영데이터 디스플레이 단계(S18)를 포함한다.

S11; 관리시스템 기반 설비 단계

작업자(L)는 지하에 시공된 기반 시설물의 관로(P)를 따라 레일(10)을 설치한다. 관로(P)에 설치되는 레일(10)은 전력 공급을 위한 배전선(13)이 배선된 관 형상이다. 계속해서, 레일(10)을 따라 식별코드가 설정된 다수의 NFC태그(20)를 배전선(13)에 통전하도록 서열 순으로 장착한다. 이와 더불어 관로(P)의 구간별로 가스와 먼지농도와 기압과 누전과 화재를 감지하는 센서(S)를 설치한다.

S12; 스테이션 노드 설치 단계

다수의 스테이션 노드(30a 내지 30e; 이하 '30')를 구간별로 레일(10)을 따라 서열 순으로 장착한다. 스테이션 노드(30)는 구간별로 설치된 센서(S)와 연결되어서 센서(S)의 감지신호를 수신해서 해당 감지데이터를 생성한다.

스테이션 노드(30)는 데이터 통신을 위해 2개의 채널을 구성한다. 2개의 통신 채널 중 하나인 제1채널은 상기 감지데이터와 더불어 자체 고유코드를 근거리 무선 출력하고, 다른 하나인 제2채널은 상기 제1채널에서 감지데이터 출력 시 자체 고유코드를 이웃 스테이션 노드(30)에 전달하도록 원거리 무선 출력하거나 이웃 스테이션 노드(30)의 제2채널에서 수신된 고유코드를 다른 이웃 스테이션 노드(30)에 전달하도록 원거리 무선 출력한다. 즉, 제1의 스테이션 노드(30a)의 제1채널에서 감지데이터와 고유코드를 출력하면, 제2채널은 동일한 고유코드를 원거리로 무선 출력하고, 이웃하는 제2의 스테이션 노드(30b)는 제1의 스테이션 노드(30a)의 제2채널에서 출력된 고유코드를 인식해서 해당 고유코드를 자신의 제2채널에서 출력하며, 다른 이웃인 제3의 스테이션 노드(30c)는 제2의 스테이션 노드(30b)의 제2채널에서 출력된 고유코드를 인식해서 해당 고유코드를 자신의 제2채널에서 출력한다. 이러한 방식으로 스테이션 노드(30)의 고유코드는 이웃하는 다른 스테이션 노드(30)를 통해서 원거리의 무인기(40)로 전달된다.

S13; 무인기 장착 단계

레일(10)에 무인기(40)를 장착한다. 무인기(40)는, 레일(10)에 맞물리도록 안착하는 휠(미도시함)에 동력을 가하는 구동부(41)와, 관로(P)를 촬영하는 촬영부(44)와, NFC태그(20)로부터 식별코드를 수신하는 태그인식부(42)와, 스테이션 노드(30)의 제1채널과 제2채널에서 각각 출력된 감지데이터와 고유코드를 수신하는 데이터 수신부(43)와, 표시물(32)을 스캔해서 해당 스테이션 노드(30)의 고유코드를 인식하는 리더(47)와, 상기 식별코드와 고유코드와 감지데이터와 촬영데이터를 각각 무선 발신하는 데이터 통신부(45)와, 이웃 스테이션 노드(30)로부터 수신한 상기 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드를 리더(47)가 인식한 고유코드와 비교해서 서열에 따라 구동부(41)를 제어하는 컨트롤러(46)를 갖춘다.

레일(10)에 대한 무인기(40)의 장착은 탈착 가능할 수도 있으나, 레일(10) 설치 이후 무인기(40)가 장착 상태를 유지하며 기반 시설물의 상태를 항싱 체크할 수 있도록 할 수도 있다.

S14; 무인기의 통신 환경 세팅 단계

중앙서버(60)와 통신하는 중계기(50)를 무인기(40)와 통신하도록 관로(P)에 세팅한다. 중앙서버(60)와 중계기(50)와 무인기(40)는 지정된 주파수대로 통신을 유지토록 통신환경을 설정하고, 현장 작업자(L)는 맨홀(H)에서 중계기(50)를 설치한 이후에 중앙서버(60)와 무인기(40) 간의 통신 상태를 체크한다.

본 실시 예에서 중계기(50)는 도 5와 같이 작업자(L)가 관로(P)의 입구측에 설치해서 맨홀(H)의 상측을 통한 외부 중앙서버(60)와의 통신이 안정하게 유지되도록 한다.

S15; 코드 발신 단계

무인기(40)의 데이터 수신부(43)가 제2채널의 고유코드를 수신해서 컨트롤러(46)가 당시의 식별코드와 함께 데이터 통신부(45)를 통해 발신하면, 중앙서버(60)는 중계기(50)를 통해 제2채널의 고유코드와 식별코드를 수신한다.

스테이션 노드(30) 간의 고유코드 통신은 전술한 바와 같이 제1채널과 제2채널을 통해 이루어지고, 임의의 스테이션 노드(30)에 접근한 무인기(40)는 제1채널의 고유코드 및 감지데이터와 제2채널의 고유코드를 수신한다. NFC태그(20)와 스테이션 노드(30)의 고유코드와 감지데이터, 그리고 촬영부(44)에서 촬영해 수집한 촬영데이터는 중앙서버(60)가 수신하도록 데이터 통신부(45)를 통해 송출된다.

S16; 기반 시설물 맵 출력 단계

무인기(40)로부터 고유코드와 식별코드와 감지데이터와 촬영데이터를 수신하면, 중앙서버(60)는 수신된 제2채널의 고유코드의 위치를 기반 시설물 맵(M1)에서 검색하여 관로 이미지(PI) 상에 이상위치(T1)로 디스플레이하고, 상기 식별코드의 위치를 기반 시설물 맵(M1)에서 무인기 위치(T2)로 디스플레이한다.

해당 무인기(40)가 이동하는 구간의 기반 시설물 맵(M1)은 중앙서버(60)에서 관리하므로, 무인기(40)의 인식번호가 수신되면 중앙서버(60)는 해당 기반 시설물 맵(M1)을 검색해서 디스플레이한다. 여기서 기반 시설물 맵(M1)은 NFC태그(20) 및 스테이션 노드(30)의 위치가 도 8과 같이 N1 내지 N5로 오버랩하게 기록되므로, 무인기(40)로부터 식별코드와 고유코드가 수신되면 도 6와 같이 기반 시설물 맵(M1)에 이상 위치(T1)와 무인기 위치(T2)가 바로 표시된다.

한편, 무인기(40)는 촬영부(44)가 촬영해 수집한 촬영데이터를 송출하고 중앙서버(60)는 상기 촬영데이터를 수신해서 촬영이미지(M2)를 기반 시설물 맵(M1)과 함께 디스플레이할 수 있다. 촬영부(44)는 일반 동영상 카메라일 수 있고, 관리자는 촬영이미지(M2)에 디스플레이되는 영상을 확인하면서 관로(P)의 상태를 직관적으로 파악할 수 있다. 관로(P)는 매우 어두운 공간이므로 무인기(40)는 촬영부(44)가 동영상 촬영을 할 수 있도록 조명장치(48)를 구성한다. 조명장치(48)는 촬영부(44)의 촬영을 위해 함께 구동한다.

S17; 관로(P) 내 이상 위치 추적 이동 단계

무인기(40)의 컨트롤러(46)는, 스테이션 노드(30)의 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드가 불일치하면 리더(47)가 해당 스테이션 노드(30)의 표시물(32)을 스캔해서 수집한 고유코드를 제2채널의 고유코드와 비교해서 고유코드의 서열정보를 기준으로 이동 방향을 결정해서 구동부(41)를 제어한다. 이를 좀 더 구체적으로 설명하면, 스테이션 노드(30)가 센서(S)로부터 감지신호를 수신한 경우에만 제1채널을 통해 감지데이터와 자체 고유코드를 출력한다. 그러므로 스테이션 노드(30)는 감지신호를 미수신하면 제1채널을 통한 통신은 정지된다. 반면 이웃 스테이션 노드(30)의 제2채널로부터 고유코드를 수신하면, 스테이션 노드(30)는 해당 고유코드를 자신의 제2채널을 통해 출력한다. 따라서 무인기(40)가 인접 스테이션 노드(30)로부터 제2채널의 고유코드만을 수신하면 해당 구역에는 이상이 없으므로 이상 위치(T1)로 이동하기 위해서 이동방향을 잡아야 한다. 이를 위해 리더(47)는 스테이션 노드(30)의 표시물(32)을 스캔해서 해당 스테이션 노드(30)의 고유코드를 확인하고, 컨트롤러(46)는 제2채널의 고유코드와 표시물(32)의 고유코드를 비교해서 서열 정보에 따라 무인기의 이동방향을 설정한다. 전술한 바와 같이 스테이션 노드(30)는 레일(10)을 따라 고유코드의 서열 순으로 배치되므로, 제2채널의 고유코드의 서열이 표시물(32)의 고유코드의 서열보다 높은 경우에는 컨트롤러(46)는 고유코드의 서열이 높아지는 방향으로 무인기(40)의 이동방향을 설정한다.

한편, 스테이션 노드(30)의 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드가 일치하면 리더(47)가 동일한 고유코드의 표시물(32)을 스캔한 위치에서 무인기(40)가 정지하도록 구동부(41)의 구동을 정지시킨다. 즉, 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드가 일치함은 해당 스테이션 노드(30)와 연결된 센서(S)가 해당 구간의 이상을 감지한 것이므로, 무인기(40)는 상기 구간에 정지해서 관로(P)의 상태를 직접 파악하는 것이다. 무인기(40)의 정지 위치는 스테이션 노드(30)의 위치로 하며, 이를 위해 리더(47)가 스테이션 노드(30)의 표시물(32)을 스캔해서 동일한 고유코드를 리딩하면 해당 위치에서 무인기(40)가 정지하도록 컨트롤러(46)는 구동부(41)의 구동을 정지시킨다.

S18; 촬영데이터 디스플레이 단계

무인기(40)의 촬영부(44)는 무인기(40)가 정지된 구간을 촬영해서 해당 촬영데이터를 발신하고, 중앙서버(60)는 중계기(50)를 통해 수신된 촬영데이터를 기반 시설물 맵(M1) 상에 디스플레이한다.

전술한 바와 같이 무인기(40)는 이상위치(T1)에 해당하는 구간에 정지되면 일반 영상 카메라 등의 촬영부(44)를 구동시켜서 도 6과 같이 촬영이미지(M2)를 출력시킬 수도 있고, 열화상 또는 적외선 카메라 등의 특수 촬영부(44)를 구동시켜서 기반 시설물의 이상 상태를 시각적으로 쉽게 인식하고 파악할 수 있도록 할 수 있다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10; 레일 11; 지그 12; 레일관
13; 배전선 20; NFC태그 30; 스테이션 노드
31; 안테나 32; 표시물 40; 무인기
48; 조명장치 B; 배터리 H; 맨홀
M1; 기반 시설물 맵 M2; 촬영이미지 L; 작업자
P; 관로 T1; 이상위치 T2; 무인기 위치

Claims (1)

1. 전력 공급을 위한 배전선이 배선된 관 형상의 레일을 기반 시설물의 관로를 따라 설치하고, 식별코드가 설정된 다수의 NFC태그를 상기 배전선에 통전하도록 레일을 따라 서열 순으로 장착하며, 상기 관로의 구간별로 가스 누출과 누전과 화재와 먼지농도 및 기압 이상을 감지하는 센서를 설치하는 제1단계;
   상기 센서의 감지신호를 수신해서 해당 감지데이터를 생성하고, 두 개의 통신 채널 중 하나인 제1채널은 상기 감지데이터와 더불어 자체 고유코드를 근거리 무선 출력하고, 다른 하나인 제2채널은 상기 제1채널에서 감지데이터 출력 시 자체 고유코드를 이웃 스테이션 노드에 전달하도록 원거리 무선 출력하거나 이웃 스테이션 노드의 제2채널에서 수신된 고유코드를 다른 이웃 스테이션 노드에 전달하도록 원거리 무선 출력하며, 외장 케이스에는 자체 고유코드의 표시물이 부착된 스테이션 노드를 배전선에 통전 가능하도록 관로의 구간별로 레일을 따라 서열 순으로 장착하는 제2단계;
   상기 레일에 맞물리도록 안착하는 휠에 동력을 가하는 구동부와, 상기 관로를 촬영하는 촬영부와, 상기 NFC태그로부터 식별코드를 수신하는 태그인식부와, 상기 스테이션 노드의 제1채널과 제2채널에서 출력된 감지데이터와 고유코드를 수신하는 데이터 수신부와, 상기 표시물을 스캔해서 해당 스테이션 노드의 고유코드를 인식하는 리더와, 상기 식별코드와 고유코드와 감지데이터와 촬영데이터를 각각 무선 발신하는 데이터 통신부와, 상기 스테이션 노드로부터 수신한 상기 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드를 리더가 인식한 고유코드와 비교해서 서열에 따라 구동부를 제어하는 컨트롤러를 갖춘 무인기를, 레일에 장착하는 제3단계;
   중앙서버와 통신하는 중계기를 상기 무인기와 통신하도록 관로에 세팅하는 제4단계;
   상기 무인기의 데이터 수신부가 제2채널의 고유코드를 수신해서 컨트롤러가 해당 고유코드 수신 당시의 식별코드와 함께 데이터 통신부를 통해 발신하면, 상기 중앙서버는 중계기를 통해 제2채널의 고유코드와 식별코드를 수신하는 제5단계;
   상기 중앙서버는 수신된 제2채널의 고유코드의 위치를 기반 시설물 맵에서 검색하여 이상 위치로 디스플레이하고, 상기 식별코드의 위치를 기반 시설물 맵에서 무인기 위치로 디스플레이하는 제6단계;
   상기 컨트롤러는, 상기 스테이션 노드의 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드가 불일치하면 리더가 해당 스테이션 노드의 표시물을 스캔해서 수집한 고유코드를 제2채널의 고유코드와 비교해서 고유코드의 서열정보를 기준으로 이동 방향을 결정하며 구동부를 제어하고, 상기 스테이션 노드의 제1채널의 고유코드와 제2채널의 고유코드가 일치하면 리더가 동일한 고유코드의 표시물을 스캔한 위치에서 무인기가 정지하도록 구동부의 구동을 정지시키는 제7단계; 및
   상기 촬영부는 무인기가 정지된 구간을 촬영해서 해당 촬영데이터를 발신하고, 상기 중앙서버는 중계기를 통해 수신된 촬영데이터를 기반 시설물 맵 상에 디스플레이하는 제8단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 기반 시설물 관리시스템 구축방법.
   

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