KR102421085B1 - IoT를 이용한 수위측정 시스템 및 이를 이용한 수위 측정 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 촬영모듈과, 원격지에 설치되고 알람을 발생시키는 디스플레이모듈과, 촬영모듈에 의하여 획득된 촬영이미지를 분석하여 수위측정영역의 수위를 산출하고, 측정된 수위에 따라 알람신호를 생성하는 분석모듈과, 통신모듈과, 중앙서버를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 IoT를 이용한 수위측정 시스템을 제공할 수 있다. 상기한 바에 따르면 물이 오염된 상태 또는 객체의 흔들림 또는 촬영이미지의 흔들림 등에 대해서도 정확하고 안정적인 수위측정이 가능하다.
Description
본 발명은 IoT를 이용한 수위측정 시스템 및 이를 이용한 수위 측정 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 수자원에 대한 효율적인 사용과 재해에 대한 예방을 위해 그 기초가 되는 수위의 변화를 계측하는 영상 기반의 IoT를 이용한 수위측정 시스템 및 이를 이용한 수위 측정 방법에 관한 것이다.
일반적으로 효율적인 수자원의 계획과 관리를 위해서는 수로나 하천에 실시간별 흐르는 물의 양을 파악하는 것이 중요하며, 이를 위해 수위측정을 실시하게 된다. 이러한 수위측정은 보통 수위계를 통해 실시하게 된다. 이러한 수위계로는 수위 표를 이용하여 직독식으로 읽는 방법이나, 부자(float)식, 압력식, 전극(촉심)식, 저항식, 음파식 등 다양한 수위계들이 활용되고 있다.
한편, 이러한 수위측정시스템에 대한 기술의 예로 대한민국 등록특허 제10-1087987호는 다양한 하천 형상 변화에 대해 오측정 보정이 가능한 원격제어 다채널 수위 측정 시스템으로서, 다양한 하천 형상에 대해 3개 이상의 다양한 수위정보를 동시에 함께 측정하기 위한 3개 이상의 채널을 갖는 다채널 센서가 설치된 다채널 수위 계측부; 다채널 수위 계측부로부터 수신된 신호를 전송하는 USN 기반 전송부; USN 기반 전송부로부터 수신된 신호를 처리하는 데이터 서버; 다채널 수위 계측부, USN 기반 전송부 및 데이터 서버를 통합 관리하기 위한 웹서버 시스템; 및 태양전지와 연결되어 다채널 수위 계측부, USN 기반의 전송부 및 데이터 서버에 전원을 공급하는 전원장치;를 포함하는 다채널 수위 측정 시스템이 개시된 바 있다.
그런데, 이러한 종래의 수위측정 시스템은, 물이 오염되어 있거나 물표면에 부유물이 있는 경우, 나아가 수면이 흔들리거나 촬영 영상이 움직이게 되면 정확한 수위측정이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 종래의 수위측정 시스템은, 원격지에 설치되어 있는 만큼 현장의 수위측정이 번거롭고 위험할 뿐만 아니라, 수위가 위험군에 도달했을 경우 즉각적이고 효과적인 알람이 이루어지지 않아 이에 대한 대비를 제대로 하기가 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은, 나쁜 오염상태와 촬영이미지의 흔들림 등에 대해서도 정확하고 안정적인 수위측정이 가능하며, 현장측정의 위험성과 번거로움을 해결할 수 있으며, 수위에 따라 알람을 발생시켜 수위증가에 따른 효과적인 대비를 할 수 있는 IoT를 이용한 수위측정 시스템 및 이를 이용한 수위 측정 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 측면에 의하면, 본 발명은 수위측정이 필요한 원격지에 설치되어 수위측정영역을 촬영하는 촬영모듈과; 원격지에 설치되고, 수신된 알람신호에 의하여 시각적 또는 청각적 알람을 발생시키는 디스플레이모듈과; 촬영모듈에 의하여 획득된 촬영이미지를 분석하여 수위측정영역의 수위를 산출하고, 측정된 수위에 따라 알람신호를 생성하는 분석모듈과; 촬영모듈과, 디스플레이모듈과, 분석모듈 간의 통신기능을 수행하는 통신모듈과; 통신모듈을 통하여 분석모듈의 수위정보와 촬영모듈의 영상정보를 수신하여 수위측정영역의 수위를 모니터링하고, 촬영모듈의 설정 및 분석모듈의 분석프로그램 설정을 조정하는 중앙서버;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 IoT를 이용한 수위측정 시스템을 제공할 수 있다.
여기서, 촬영모듈과, 분석모듈과, 디스플레이모듈과, 통신모듈은 각각 임베디드 보드 구조로 실장되어 형성될 수 있다.
한편, 촬영모듈은, 주간의 설정시간 동안에는 표준모드로 촬영하도록 구성되고, 야간의 설정시간 동안에는 나이트비전모드로 전환되어 수위측정영역을 촬영하도록 구성될 수 있다.
이때, 촬영모듈은, 수위측정영역에 설치되어 수위가 표시되며, 설정 패턴이 형성된 목자판과, 수위가 표시된 목자판을 촬영하여 촬영이미지를 생성하는 촬영카메라를 포함하여 구성되고, 분석모듈은, 촬영카메라에 의하여 촬영된 복수개의 촬영이미지들을 병합하여 병합이미지를 생성하고, 생성된 병합이미지에서 목자판 패턴을 분석하여 수위를 측정하도록 구성될 수 있다.
나아가, 분석모듈은, 복수개의 촬영이미지들 각각으로부터 동일 위치 픽셀에 대한 RGB값들로부터 RGB중앙값을 검출하고, 검출된 RGB중앙값을 통하여 하여 병합이미지를 생성하도록 구성될 수 있다.
여기서, 목자판은, 정사각형상이며, 설정된 가로세로 길이를 갖는 격자무늬 패턴이 형성되며, 분석모듈은, 격자무늬 패턴에서 인접하는 격자들과 만나는 점을 격자점으로 인식하고, 병합이미지에서 수면위로부터 수직한 방향을 따라 격자점의 수를 검출하고, 검출된 격자점의 수를 통하여 수위를 산출하도록 구성될 수 있다.
또한, 분석모듈은, 검출된 격자점의 수와 격자 하나에 해당하는 길이를 곱하여 격자수위를 산출하고, 산출된 격자수위를 목자판의 최상위 높이에서의 전체수위에서 차감하여 수위측정영역의 수위를 산출하도록 구성될 수 있다.
촬영모듈은, 설정시간 동안 설정 횟수로 자동 촬영하여 설정 개수의 촬영이미지들을 획득하고, 분석모듈은, 설정 개수의 촬영이미지들을 저장한 후 촬영이미지들을 병합하도록 구성될 수 있다.
나아가, 분석모듈은, 설정 수위에 대한 해당 알람기준에 의하여 알람신호를 생성하되, 하천의 경우 측정된 수위가 설정된 제1수위에 해당되는 경우 제1알람신호를 발생시키고, 측정된 수위가 제1수위 보다 큰 설정된 제2수위에 해당되는 경우 제2알람신호를 발생시키고, 디스플레이모듈은, 분석모듈로부터 제1알람신호를 수신하면 보행자에게 청각적 알람을 발생시키는 보행자용 알람을 발생시키고, 제2알람신호를 수신하면 차량 탑승자에게 청각적 알람을 발생시키는 차량용 알람을 발생시키도록 구성될 수 있다.
더불어, 통신모듈은, 근거리통신망을 이용하여 알람신호 및 분석모듈의 분석데이터를 디스플레이모듈과 중앙서버로 무선 전송하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 수위측정이 필요한 원격지에 설치된 촬영모듈이 수위측정영역을 촬영하는 촬영이미지 획득단계와; 분석모듈이 촬영이미지 복수개를 분석하여 수위측정영역의 수위를 산출하고, 측정된 수위에 따라 알람신호를 생성하는 수위측정단계와; 원격지에 설치된 디스플레이모듈이 알람신호을 수신하여 시각적 또는 청각적 알람을 발생시키는 알람단계와; 중앙서버가 분석모듈에 의하여 산출된 수위를 모니터링하고, 필요시 촬영모듈과 분석모듈의 설정을 조정하는 제어단계;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 수위 측정 방법을 제공할 수 있다.
여기서, 촬영이미지 획득단계는, 촬영모듈이 주간의 설정시간 동안에는 표준모드로 촬영하고, 야간의 설정시간 동안에는 나이트비전모드로 전환되어 촬영하도록 구성될 수 있다.
또한, 촬영이미지 획득단계는, 촬영카메라가 수위측정영역에 설치되어, 수위가 표시되며 설정 패턴이 형성된 목자판을 설정시간 동안 설정 횟수로 촬영하여 설정된 복수개의 촬영이미지를 획득하고, 수위측정단계는, 분석모듈이 촬영된 복수개의 촬영이미지들을 저장 및 병합하여 병합이미지를 생성하고, 생성된 병합이미지의 목자판 패턴을 분석하여 수위를 측정하도록 구성될 수 있다.
한편, 수위측정단계는, 분석모듈이 복수개의 촬영이미지들 각각으로부터 동일 픽셀 위치에 대한 RGB값들로부터 RGB중앙값을 검출하고, 검출된 RGB중앙값을 토대로 하여 상기 병합이미지를 생성하고, 목자판의 격자무늬 패턴에서 격자들이 만나 생성되는 하나의 점을 격자점으로 인식하여, 병합이미지에서 격자점의 수를 검출하고, 검출된 격자점의 수를 통하여 수위를 산출하도록 구성될 수 있다.
여기서, 수위측정단계는, 검출된 격자점의 수와 격자무늬 하나에 해당하는 길이를 곱하여 인식된 격자점 수를 이용한 격자수위를 산출하고, 산출된 격자수위를 수위측정영역의 전체높이에서 차감하여 수위측정영역의 수위를 산출하도록 구성될 수 있다.
분석모듈은, 설정 수위에 대한 해당 알람기준에 의하여 알람신호를 생성하되, 측정된 수위가 설정된 제1수위에 해당되는 경우 제1알람신호를 발생시키고, 측정된 수위가 제1수위 보다 큰 설정된 제2수위에 해당되는 경우 제2알람신호를 발생시키도록 구성되고, 알람단계는, 디스플레이모듈이 분석모듈로부터 제1알람신호를 수신하면 보행자에게 청각적 알람을 발생시키는 보행자용 알람을 발생시키고, 제2알람신호를 수신하면 차량 탑승자에게 청각적 알람을 발생시키는 차량용 알람을 발생시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템 및 이를 이용한 수위 측정 방법은 다음과 같은 효과를 제공할 수 있다.
첫째, 복수개의 촬영이미지들을 병합한 후 RGB값에 따른 보정 및 목자판의 격자패턴을 이용하여 수위를 검출함으로써, 물이 오염된 상태 또는 객체의 흔들림 또는 촬영이미지의 흔들림 등에 대해서도 정확하고 안정적인 수위측정이 가능하다.
둘째, 촬영카메라를 비롯한 주요 구성들이 IoT(사물인터넷, RASBERRY PI)에 의한 임베디드 보드로 구성되어, 현장에서 측정하지 않더라고 자동으로 촬영이미지를 생성 및 수위를 측정하고, 근거리 무선통신망을 이용하여 분석데이터 등을 송수신하기 때문에 현장측정의 위험성과 번거로움을 해결할 수 있다.
셋째, 종래의 경우 수위가 위험군에 도달했을 경우 이에 대응하여 즉각적인 알람이 발생되지 않은 것에 반해, 측정된 수위에 따라 현장에서 즉작적으로 알람을 발생시키고, 수위측정 결과값을 무선통신을 이용하여 스피커 등을 통해 불특정 다수에게 알릴 수 있도록 구성되어 수위증가에 따른 효과적인 대비를 할 수 있으며, 수위 측정 방식의 자동화 및 무선통신을 이용한 즉각적인 수위 알림 경보 시스템을 구축할 수 있다.
넷째, 야간에서는 나이트비전모드로 전환하여 주간뿐만 아니라 야간에서도 보다 정확한 수위측정이 가능하다.
다섯째, 수위측정영역(감시영역)의 오염상태 등을 판단하여 측정된 수위에 신뢰성을 부여하고, 실시간으로 관리자에게 오염사실을 알려 유지보수 시간을 단축시킬 수 있으며, 기존과는 달리 오염상태에서도 정확하고 안정적인 수위를 측정할 수 있다.
여섯째, 수위가 높아짐에 따라 보행자 출입통제와 차량 출입통제가 이루어질 수 있는데, 이를 위해 각각의 수위기준을 따라 설정하고 각 상황에 적합한 알람음을 설정하여 실제로 알람이 상황에 맞게 울리도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템의 작동과정을 설명하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템에서 분석모듈에서의 병합이미지생성으로 인한 노이즈제거 효과를 나나태는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템에서 분석모듈에서 병합이미지에 대하여 인식된 격자점을 통한 수위측정 검출결과를 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시에에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템에서 실제 격자패턴의 목자판을 촬영하여 격자점 검출 코드를 사용하여 실행해본 결과를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템에서 임베디드 보드로 구조로 구성되는 경우 하드웨어적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수위측정 시스템을 이용한 수위 측정 방법을 나타내는 절차도이다.
도 8은 본 발명의 수위측정 시스템을 이용한 수위 측정 방법에서 분석모듈에서 병합이미지생성 및 이의 보정과정을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 수위측정 시스템을 이용한 수위 측정 방법에서 분석모듈에서 체커보드 코드를 이용하여 병합이미지에서 수위를 검출하는과정을 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템에서 분석모듈에서의 병합이미지생성으로 인한 노이즈제거 효과를 나나태는 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템에서 분석모듈에서 병합이미지에 대하여 인식된 격자점을 통한 수위측정 검출결과를 나타내는 사진이다.
도 5는 본 발명의 실시에에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템에서 실제 격자패턴의 목자판을 촬영하여 격자점 검출 코드를 사용하여 실행해본 결과를 나타낸 사진이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템에서 임베디드 보드로 구조로 구성되는 경우 하드웨어적 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 수위측정 시스템을 이용한 수위 측정 방법을 나타내는 절차도이다.
도 8은 본 발명의 수위측정 시스템을 이용한 수위 측정 방법에서 분석모듈에서 병합이미지생성 및 이의 보정과정을 나타내는 블록도이다.
도 9는 본 발명의 수위측정 시스템을 이용한 수위 측정 방법에서 분석모듈에서 체커보드 코드를 이용하여 병합이미지에서 수위를 검출하는과정을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에서 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 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 IoT를 이용한 수위측정 시스템(이하 '수위측정 시스템'이라 한다)은, 수위측정영역을 촬영하여 촬영이미지들을 획득하여 수위를 산출하고, 산출된 수위가 설정된 위험수위인 경우에는 주위에 설치된 스피커(210)로 알람신호를 생성하여 불특정 다수에게 알람이 가도록 하고, 산출된 수위정보 등을 중앙서버(600)로 송신하도록 구성될 수 있다.
이때, 본 발명은, 수위측정영역을 촬영하기 위한 촬영모듈(110)과, 수위를 산출하기 위한 분석모듈(300)과, 디스플레이모듈(200)과, 통신모듈(400)을 포함하는 구성은 임베디드 시스템으로 구성되어, 현장에서 자동으로 촬영이미지를 획득 및 수위를 판독할 수 있도록 구성되며, 산출된 수위가 기준수위를 초과하게 되면 블루투스 통신망을 이용하여 스피커(210)로 알람신호를 생성하고, 무선 인터넷을 이용하여 실시간으로 측정된 수위를 중앙서버(600)로 전송하여 관리자에게 통보할 수 있도록 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 수위측정 시스템은, 촬영모듈(110)과, 디스플레이모듈(200)과, 분석모듈(300)과, 통신모듈(400)과, 중앙서버(600)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 촬영모듈(110)은, 수위측정이 필요한 원격지(遠隔地)에 설치되어 수위측정영역을 촬영하는 역할을 하며, 수위측정영역에 설치되는 목자판(110)과, 촬영카메라(120)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 목자판(110)은, 수위측정영역에 수직하게 설치되어 측면으로 수위(수면의 위치)가 표시되며, 수위의 위치를 시각적으로 구분 및 확인할 수 있도록 설정 패턴이 형성되어 있다.
도면에서, 목자판(110)의 패턴은, 정사각형상이며 설정된 가로세로 길이를 갖는 격자무늬 패턴으로 형성되며, 각각의 격자는 가로세로선이 수평 및 수직한 방향을 향하도록 배치된다.
여기서, 목자판(110)의 패턴은, 정사각형 형상의 격자가 수위를 가늠할 수 있도록 복수개의 행으로 배열됨은 물론, 복수개의 열로도 인접하게 배열될 수 있다. 이는, 후술되는 격자점 인식을 보다 용이하게 하여 인식의 불안정성을 보완하기 위함으로서, 격자의 행열 개수는 다양하게 설정 가능함은 물론이다.
한편, 목자판(110)에서 격자 각각은, 설정된 가로세로길이를 갖고 있기 때문에 격자점(격자)의 개수로도 위치(높이)를 확인할 수 있다. 또한, 목자판(110)은 수면바닥으로부터 설정 높이에 위치하여, 최상위 높이인 전체수위를 가늠할 수 있도록 구성된다.
촬영카메라(120)는, 수위측정이 필요한 원격지에 설치되어 수위가 표시되는 목자판(110)을 자동으로 촬영하여 수위측정영역의 촬영이미지를 획득하도록 구성된다.
여기서, 촬영모듈(110)은, 주간의 설정시간 동안에는 표준모드로 촬영하도록 구성되고, 야간의 설정시간 동안에는 나이트비전모드로 전환되어, 어두운 야간에서도 선명하고 원활한 수위측정영역을 촬영하도록 구성될 수 있다. 이때, 촬영모듈(110)은, 주간모드 및 나이트비전모드로의 모드전환을 촬영카메라(120) 자체에서 설정되도록 구성되거나, 또는 분석모듈(300,임베디드 보드)에 의하여 설정되어 제어될 수 있다.
촬영모듈(110)은, 나이트비전모드로의 전환이 가능한 촬영카메라(120)로 구성되며, 이러한 촬영카메라(120)로 적외선카메라를 적용할 수 있으나, 이는 바람직한 실시예로 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 촬영카메라(120)를 적용할 수 있음은 물론이다.
한편, 분석모듈(300)은, 설정된 복수개의 촬영이미지들을 병합하여 수위를 검출하는 만큼, 촬영모듈(110)은, 복수개의 촬영이미지들을 반복적으로 생성해야한다.
이를 위해, 촬영모듈(110)은, 설정시간 동안 설정 횟수로 목자판(110)을 자동 촬영하도록 구성되어, 설정시간 동안 설정 개수의 촬영이미지들을 획득할 수 있도록 구성된다. 가령, 촬영모듈(110)은, 5초마다 촬영하여 1분 단위로 12장의 촬영이미지를 획득하고, 이러한 12장의 촬영이미지를 분석하여 수위를 측정할 수 있다.
디스플레이모듈(200)은, 원격지에 설치되고, 분석모듈(300)로부터 수신된 알람신호에 의하여 시각적 또는 청각적 알람을 발생시키도록 구성될 수 있다.
본 발명에서 디스플레이모듈(200)은, 원격지 주변의 보행자 또는 차량운행자 등으로 하여금 해당수위에 따른 알람을 인식할 수 있도록 구성될 수 있으며, 이를 위해 청각적 알람을 발생시키는 스피커(210)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 디스플레이모듈(200)은, 도시하지 않았지만 후술되는 임베디드 보드(500)에 연결되어 현장에서 관리자가 산출된 수위값 등을 시각화(visualize)하여 확인할 수 있게 하는 모니터장치를 포함할 수 있는 등 다양한 장치구성을 포함할 수 있다.
한편, 디스플레이모듈(200)은, 분석모듈(300)로부터 수신되는 알람신호별로 알람을 발생할 수 있다. 이에 대한 실시예로 분석모듈(300)로부터 제1알람신호를 수신하면 보행자에게 청각적 알람을 발생시키는 보행자용 알람을 발생시킬 수 있으며, 제2알람신호를 수신하면 차량 탑승자에게 청각적 알람을 발생시키는 차량용 알람을 발생시키도록 구성될 수 있다.
여기서, 제1알람신호와 제2알람신호는 수위에 따른 위험정도에 따라 구분될 수 있으며, 이러한 구분은 다양하게 설정 가능하다. 그리고 이때 디스플레이모듈(200)은, 보행자용 알람 및 차량용 알람을 발생시키기 위하여, 스피커(210)의 설치위치와 소리강도 등을 달리할 수 있으며, 보행자 및 차량 탑승자로 알람을 발생시킬 수 있다면 다양한 구성이 가능하다.
분석모듈(300)은, 촬영모듈(110)에 의하여 획득된 촬영이미지를 분석하여 수위측정영역의 수위를 산출하고, 측정된 수위에 따라 알람신호를 생성하도록 구성될 수 있다.
먼저, 분석모듈(300)의 수위 산출 과정에 대하여 살펴보기로 한다. 분석모듈(300)은, 촬영모듈(110)로부터 설정 개수의 촬영이미지들을 수신하면, 이러한 촬영이미지들을 저장한 후 병합하여 병합이미지를 생성한다.
이러한 병합이미지 생성은, 촬영이미지에서 움직이는 물체 및 빗방울을 제거하고, 촬영카메라(120)의 흔들림을 보정하기 위한 것으로, 복수개의 촬영이미지들을 병합하면서 생성된 병합이미지는, 움직이는 물체와 빗방울과 같은 노이즈가 제거되며, 촬영카메라(120)의 흔들림도 보정되어, 보다 선명하고 정확한 수위측정이 가능하다.
한편, 분석모듈(300)은, 병합이미지를 생성하기 위하여 최소 2장 이상의 촬영이미지를 저장하여 병합하며, 촬영이미지들의 개수가 많으면 많을수록 병합이미지의 해상도가 높아지며, 움직이는 객체의 제거가 완벽하게 가능하다. 때문에, 분석모듈(300)은, 수위측정 처리 속도와 해상도 등을 고려하여 병합이미지를 생성하기 위한 촬영이미지들의 개수를 설정하는 것이 바람직하다.
도 3은 분석모듈(300)이 촬영이미지들을 병합하여 병합이미지를 생성한 경우를 예시적으로 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 좌측의 사진은 촬영이미지들을 나타낸 사진들로 각각 다른 높이들을 보이고 있으며 이에 정확한 수위측정이 어려운 반면, 우측의 병합이미지를 살펴보면 하나로 병합된 노이즈 없는 이미지를 확인할 수 있다.
상기한 바에 따라 촬영된 복수개의 촬영이미지들을 병합하여 병합이미지를 생성하면, 분석모듈(300)은, 생성된 병합이미지에서 목자판(110)의 격자패턴(격자 수위자)을 이용하여 수위를 산출한다.
도 4는 격자점수로부터 수위를 산출하는 과정을 예시적으로 나타내는 도면으로 도면을 참조하면, 우선 가장 최상측의 도면에서 수면 위 격자점의 수는 7개이고, 중간에 위치하는 도면의 수면위 격자점의 수는 9개이고, 최하측에 위치하는 도면에서 수면 위 격자점의 수는 11개이다.
이러한 경우, 격자 하나 당 수위를 0.2m이고, 전체수위 14m라 할 때, 분석모듈(300)은 최상측의 경우 전체수위에서 격자점개수 7개에 해당하는 격자수위인 1.4m(7*0.2m)를 차감하면 12.6m의 수위가 산출될 수 있다. 또한 중간의 경우 분석모듈(300)은, 전체수위에서 격자점개수 9개에 해당하는 격자수위인 1.8m(9*0.2m)를 차감하면 12.2m의 수위가 산출될 수 있다. 마지막으로 최하측의 경우 분석모듈(300)은, 전체수위에서 격자점개수 11개에 해당하는 격자수위인 2.2m(11*0.2m)를 차감하면 11.8m의 수위가 산출될 수 있다.
도 5는 이러한 격자패턴의 목자판(110)을 촬영하고, 격자점 검출 코드를 사용하여 실행해본 결과를 나타낸 도면으로, 도시된 바와 같이 격자점이 깔끔하게 검출되고 격자점의 개수에 따라 수위가 측정되는 것을 확인할 수 있다.
다음으로, 분석모듈(300)의 측정된 수위에 따라 알람신호를 생성하는 구성에 대하여 살펴보기로 한다. 분석모듈(300)은, 산출된 수위가 설정 수위에 해당하면 이에 대한 알람신호를 생성하여, 디스플레이모듈(200)이 알람을 할 수 있도록 구성된다.
한편, 분석모듈(300)은, 설정 수위에 따라 복수개의 알람기준을 설정하고, 이에 따른 알람신호를 각각 생성할 수 있다. 즉, 분석모듈(300)은, 산출된 수위에 따라 알람신호를 생성하되, 해당 기준에 따라 복수개로 구분된 알람신호를 생성할 수 있다.
이에 대한 실시예로, 하천의 경우 수위가 높아짐에 따라 보행자 출입통제와 차량 출입통제가 이루어지는데, 본 발명에서는 각각의 수위기준을 따라 설정하고 각 상황에 적합한 알람음을 설정하여 실제로 알람이 상황에 맞게 울리도록 할 수 있다.
이를 위해, 본 발명은 측정된 수위가 설정된 제1수위에 해당되는 경우 제1알람신호를 발생시키고, 측정된 수위가 제1수위 보다 큰 설정된 제2수위에 해당되는 경우 제2알람신호를 발생시킬 수 있다. 이에, 디스플레이모듈(200)은, 전술한 바와 같이 제1알람신호를 수신하면 보행자용 알람을 발생시키고, 제2알람신호를 수신하면 차량용 알람을 발생시키도록 구성될 수 있다.
통신모듈(400)은, 유무선 통신을 제공함으로써 촬영모듈(110)과, 디스플레이모듈(200)과, 분석모듈(300) 간의 통신기능을 수행하는 역할을 한다.
본 발명에서 통신모듈(400)은, 근거리통신망을 이용하여 알람신호 및 분석모듈(300)의 분석데이터를 디스플레이모듈(200)과 중앙서버(600)로 무선 전송하도록 구성되며, 전술한 도 1에서와 같이 블루투스를 통신망을 이용하여 디스플레이모듈(200)로 알람신호를 전송함은 물론, 무선 인터넷을 통하여 실시간으로 측정된 수위데이터를 전송할 수 있도록 구성될 수 있다.
나아가, 통신모듈(400)은, 후술되는 임베디드 보드(500)로 구성된 상태에서 각 구성들 간의 유무선 통신을 제공할 수 있다.
중앙서버(600)는, 통신모듈(400)을 통하여 분석모듈(300)의 수위정보와 촬영모듈(110)의 영상정보를 수신하여 수위측정영역의 수위를 모니터링하고, 촬영모듈(110)의 설정 및 분석모듈(300)의 분석프로그램 설정을 조정하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 중앙서버(600)는, 촬영모듈(110)로부터 획득된 이미지로부터 촬영카메라(120)의 촬영위치를 변경 및 설정할 수 있으며, 자동촬영을 위한 설정시간 및 횟수 등을 설정하여, 단위 시간 당 획득되는 촬영이미지를 조정할 수 있다.
또한, 중앙서버(600)는, 분석모듈(300)로부터 수신된 수위분석 및 수위측정 데이터들을 토대로 격자점인식 및 수위산출 프로그램 설정을 조정 및 보정할 수 있다.
나아가, 중앙서버(600)는, 관리자의 이동단말기와 연동하여, 수위측정영역의 수위를 모니터링하고, 촬영모듈(110)과 분석모듈(300)의 설정값을 조정할 수도 있다.
한편, 본 발명에서, 촬영모듈(110)과, 디스플레이모듈(200)과, 분석모듈(300)과, 통신모듈(400)은, 각각 수위측정이 필요한 원격지(遠隔地)에 설치되어, 원격지에서 촬영 및 수위를 측정하고, 측정된 수위에 따라 알람을 자체에서 자동으로 생성할 수 있도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 전술한 촬영모듈(110), 디스플레이모듈(200), 분석모듈(300) 및 통신모듈(400)은, 임베디드 보드(500) 구조로 실장되어 임베디드 시스템(embedded system)으로 형성될 수 있다.
도 6은 이러한 임베디드 보드(500) 구조의 하드웨어적 구성을 나타낸 도면으로, 도면을 참조하면, 임베디드 보드(500)는, 촬영모듈(110)의 촬영카메라(120)와 연결될 수 있는 CSI 카메라 커넥터(520)와, 디스플레이모듈(200)과 연결될 수 있는 디스플레이 커넥터(530)가 구비되고, 이 외 통신모듈(400)을 비롯한 전자부품구성과 연결되어 제어할 수 있는 GPIO헤더(510)와, 마이크로 USB 커넥터와, USB 커넥터가 구비될 수 있다.
한편, 이러한 임베디드 시스템으로, 공지의 라즈베리파이(RASBERRY PI)를 적용할 수 있지만, 이는 취급이 용이하고 경제적이며, 리눅스 기반의 운영체제로 오픈소스 활용이 용이하기 때문이며, 이 외 라떼판다(Lattepanda), UDOO bolt 등 다양한 임베디드 시스템이 적용될 수 있음은 물론이다.
본 발명의 수위측정 시스템은, 도시하지 않았지만 상기한 임베디드 시스템을 수용하도록 챔버를 설치하여, 내부 수용공간으로 임베디드 보드(500)와, 통신모듈(400), 분석모듈(300), 디스플레이모듈(200)을 수용하고, 외측으로 촬영모듈(110)이 설치되어 각종 기상환경조건에서도 각 구성들을 보호하여 내구성 및 지속성을 유지할 수 있도록 구성될 수 있다.
이러한 챔버는 유지보수가 용이하도록 개폐도어가 설치되며, 내부 수용공간이 적절한 온도와 습도를 유지할 수 있도록 통풍구가 형성되며, 이러한 통풍구에는 환기팬이 설치되어 수용공간의 온습도센서로부터 수신된 온도습도에 따라 작동되도록 구성될 수 있다.
여기서, 수위측정 시스템은, 도시하지 않았지만 임베디드 시스템에서 자체 전원을 공급받을 수 있도록 배터리부가 구성될 수 있으며, 이러한 배터리부는 전술한 통신모듈(400), 디스플레이모듈(200), 분석모듈(300) 등의 각 구성으로 전원을 공급함은 물론 전술한 환기팬의 작동이 가능하도록 전원을 공급할 수 있다.
나아가 배터리부는, 태양광을 이용하여 자체적으로 전기를 생산할 수 있도록 구성될 수 있으며, 이에 대한 구성은 공지의 태양발전장치를 적용할 수 있으므로 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
이하에서는, 본 발명의 실시예에 대한 IoT를 이용한 수위측정 시스템을 이용한 수위 측정 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 여기서, IoT를 이용한 수위측정 시스템은 전술한 수위측정 시스템으로서 이의 구성에 대한 상세한 설명은 생략하기로 하며, 이하에서는 수위 측정 방법에 대하여 중점적으로 살펴보기로 한다.
도 7을 참조하면 본 발명의 수위 측정 방법은, 촬영이미지 획득단계(S100)와, 수위측정단계(S200)와, 알람단계(S300)와, 제어단계를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 촬영이미지 획득단계(S100)에서는, 촬영모듈(110)이 수위측정영역에 설치된 목자판(110)과 목자판(110)에 표시된 수면을 촬영하여 수행된다.
이러한 촬영이미지 획득단계(S100)는, 세부적으로 촬영카메라(120)가 수위가 표시된 목자판(110)을 촬영하여 촬영이미지를 획득(S110)하는 단계와, 획득된 촬영이미지들이 병합이미지를 생성하기 위한 설정된 개수인지를 판단하는 단계(S120)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 촬영이미지의 개수를 판단하는 단계에서는, 촬영이미지가 설정된 개수(n개) 이상이면, 이후의 분석모듈(300)에서 병합이미지를 생성하는 단계로 진행되고, 반면 촬영이미지가 설정된 개수 미만이면 촬영이미지를 설정된 개수가 되도록 다시 수행한다.
다음으로, 수위측정단계(S200)에서는, 분석모듈(300)이 이전 단계에서 획득된 복수개의 촬영이미지들을 저장 및 병합하여 병합이미지를 생성하고, 생성된 병합이미지의 목자판(110) 패턴을 분석하여 수위를 측정하도록 구성된다.
세부적으로, 수위측정단계(S200)는, 복수개의 촬영이미지들을 병합하여 병합이미지를 생성하는 단계(S210)와, 생성된 병합이미지에서 격자점을 검출하는 단계(S220)와, 검출된 격자점의 개수를 이용하여 수위를 검출하는 단계(S230)를 포함하여 구성될 수 있다.
먼저, 병합이미지를 생성하는 단계(S210)에서는, 분석모듈(300)이 복수개의 촬영이미지들의 RGB을 토대로 하여 상기 병합이미지를 생성한다.
구체적으로, 병합이미지를 생성하는 단계(S210)에서는, 분석모듈(300)이 병합이미지를 생성하기 위하여 설정된 개수의 촬영이미지들을 준비 및 저장하고, 저장된 복수개의 촬영이미지들 각각의 동일 위치 픽셀에 대한 RGB값들로부터 RGB중앙값을 검출한 뒤 검출된 RGB중앙값을 병합하여 새로운 하나의 병합이미지를 생성하도록 구성될 수 있다.
가령, 분석모듈(300)은, RGB중앙값을 토대로 병합이미지를 생성하기 위하여, 1분 단위로 12장의 촬영이미지가 수신된다고 할 때, 처음 1분의 12장의 촬영이미지들의 동일위치의 픽셀 RGB값들로부터 제1RGB중앙값을 검출하고, 다음 2분의 12장의 촬영이미지들로부터 제2RGB중앙값을 검출하고, 이렇게 RGB중앙값들이 확보되면 설정 개수로 RGB중앙값을 병합하여 새로운 병합이미지를 생성할 수 있다.
한편, RGB중앙값을 검출하는 알고리즘은, 중간값 필터링(median filter) 알고리즘을 이용할 수 있으며, 이러한 RGB중간값을 검출하는 것은 해당 위치에 대한 픽셀들 RGB값에서 극단적이고 급격히 변하는 값을 제거함으로써, 빗방울이나 움직임에 따른 노이즈를 효과적으로 제거할 수 있도록 한다.
여기서, 중간값 필터링 알고리즘은, 공지의 가중 미디언 필터(weighted median filter), 혼합 미디언 필터(multistage median filter), 선택 미디언 필터(select median filter), 의사 미디언 필터(pseudo median filter), 벡터 미디언 필터(vector median filter) 등을 이용할 수 있다.
다음으로, 수위를 격자점을 검출하는 단계(S220)에서는, 우선 목자판(110)의 격자무늬 패턴에서 사각형이 모여 생성되는 하나의 점을 격자점으로 인식하고, 이를 기반으로 병합이미지에서 격자점의 수를 검출한다.
이에 대하여 살펴보면, 우선 분석모듈(300)은, 격자무늬 패턴에서 인접하는 격자들과 만나는 점을 격자점으로 인식한다. 이때 격자점은 4개의 사각형이 만나는 점을 격자점으로 인식할 수 있으며, 이러한 격자점 설정은 다양한 기준으로 설정될 수 있다.
이렇게 격자점 인식기준이 마련되면, 분석모듈(300)은 병합이미지에서 수면위로부터 수직한 방향을 따라 확인되는 격자점의 수를 검출하고, 이렇게 검출된 격자점의 수를 통하여 수위를 검출하는 단계(S230)를 거치게 된다.
수위를 검출하는 단계(S230)에서는, 분석모듈(300)이 검출된 격자점의 수를 통하여 수위를 산출하도록 구성될 수 있으며, 검출된 격자점의 수와 격자무늬 하나에 해당하는 길이를 곱하여 인식된 격자점 수를 이용한 격자수위를 산출하고, 산출된 격자수위를 목자판(110)의 최상위 높이에서의 전체수위에서 차감하여 수위측정영역의 수위를 산출하도록 구성될 수 있다. 이러한 격자점의 수를 이용한 수위측정은 도 4에서 전술한 바 있다.
여기서, 수위를 검출하는 단계(S230)에서 분석모듈(300)은, 병합이미지에서 격자점을 인식하기 위하여 체크보드 검출 코드를 사용하여 격자점을 검출할 수 있으며, 이에 대한 실험결과는 전술한 도 5에서 확인할 수 있다. 한편, 이러한 체크 보드 검출 코드는 흑과백의 격자형태의 체커보드 이미지에서 코너점을 찾는 프로그램을 이용할 수 있으며, 공지의 코너(corner)함수와, 코너메트릭(cornermetric) 함수 등을 이용할 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.
도 8 및 도 9는 전술한 바와 같이 복수개의 촬영이미지들을 병합하여 병합이미지를 생성하고, 병합이미지에서 격자점을 검출하여 수위를 검출하는 과정을 나타내고 있다.
먼저, 도 8을 참조하면, 촬영모듈(110)이 촬영이미지를 촬영하여 설정된 n개의 촬영이미지들을 획득하면, 획득된 복수개의 촬영이미지들에서 같은 위치의 픽셀 RGB중앙값을 검출하여 병합이미지를 생성한다. 이렇게 생성된 병합이미지는 움직이는 물체 및 빗방울 및 카메라 흔들림 등이 보정되어 선명하고 정확해지게 된다.
다음으로, 도 9을 참조하면, 전단계에서 병합이미지가 생성되면, 체커보드 코드를 통하여 병합이미지에서 격자점을 인식하고, 인식된 격자점을 이용하여 실제수위를 산출한다. 여기서, 실제수위는, 전체높이에서 인식된 격자점 수를 이용한 격자수위를 차감한 값으로 산출될 수 있다.
전술한 과정에 의하여 수위가 산출되면, 분석모듈(300)은 산출된 수위에 따라 알람신호를 발생하는 알람단계를 거치게 된다. 알람단계에서는, 원격지에 설치된 디스플레이모듈(200)이 분석모듈(300)로부터 알람신호을 수신하여 시각적 또는 청각적 알람을 발생시킨다.
한편, 이때 분석모듈(300)은, 설정 수위에 대한 해당 알람기준에 의하여 알람신호를 생성하되, 측정된 수위가 설정된 제1수위에 해당되는 경우 제1알람신호를 발생시키고, 측정된 수위가 제1수위 보다 큰 설정된 제2수위에 해당되는 경우 제2알람신호를 발생시키도록 구성된다.
여기서, 제1수위와 제2수위는 수위측정영역의 환경 등에 따라 설정될 수 있으며, 이에 대응하여 제1알람신호와 제2알람신호의 형식도 달라질 수 있다.
가령, 하천의 경우 알람단계에서는, 디스플레이모듈(200)이 분석모듈(300)로부터 제1알람신호를 수신하면 보행자에게 청각적 알람을 발생시키는 보행자용 알람을 발생시킬 수 있으며, 제2알람신호를 수신하면 차량 탑승자에게 청각적 알람을 발생시키는 차량용 알람을 발생시킬 수 있다.
도 7에서는, 알람단계가 총 3개의 단계로 구성된 경우를 나타내고 있다. 도면을 참조하면, 우선 분석모듈(300)은, 측정된 수위(H)가 기준수위(h0)에 대하여 제1수위(h1), 제2수위(h2) 및 제3수위(h3) 각각에 대한 기준을 마련하여 각 판단기준에 따라 알람여부를 판단하고 이에 따른 알람을 발생하도록 구성되어 있다.
세부적으로, 알람단계에서는, 분석모듈(300)이 측정수위가 제1수위(h1) 이상인지를 판단한다. 이 과정에서 분석모듈(300)은 측정수위가 제1수위(h1) 미만인 상태에서, 기준수위(h0)보다 높으면 제1알람신호를 발생하여 디스플레이모듈(200)에서 알람이 발생되게 하고(알람발생1), 기준수위(h0) 이하이면 처음 촬영이미지획득 단계(S110)로 다시 진행되게 한다.
다음 알람단계에서는, 분석모듈(300)이 측정수위가 제1수위(h1) 이상이고, 제2수위(h2) 또한 이상인지 여부를 판단한다. 이 과정에서는, 분석모듈(300)이 측정수위가 제1수위(h1)이상이고 제2수위(h2) 미만이면 제2알람신호를 발생하여 디스플레이모듈(200)에서 알람이 발생되게 한다(알람발생2).
한편, 알람단계에서는, 측정수위가 제2수위(h2)이상이고 제3수위(h3) 이상인지를 판단하여 이에 따른 단계를 거치게 되는데, 이때의 제3수위(h3)는 범람위험 최고의 수위로 설정될 수 있으며, 이러한 경우에는 심각한 상황이라고 할 수 있으므로 현장에서의 알람보다는 중앙에서의 알람이 진행하게 된다. 때문에, 측정수위가 제3수위(h3)이상이면 단계를 중단하고, 제3수위(h3) 미만이면 전 단계로 진행한다.
여기서, 알람이 필요한 기준수위(h0), 제1수위(h1), 제2수위(h2), 제3수위(h3)는 각각 예시적으로 4.9m, 5.2m, 6m, 14m로 각각 설정될 수 있으며, 이에 대응하여 알람발생1은 보행용 사이렌을 재생하고, 알람발생2는 차량용 사이렌을 재생시킬 수 있으며, 이는 예시적인 실시예로 주위환경 등에 따라 그 기준은 달라질 수 있음은 물론이다.
한편, 도시하지 않았지만 제어단계에서는, 중앙서버(600)가 분석모듈(300)에 의하여 산출된 수위를 모니터링하고, 필요시 촬영모듈(110)과 분석모듈(300)의 설정을 조정할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 촬영모듈 110 : 목자판
120 : 촬영카메라 200 : 디스플레이모듈
210 : 스피커 300 : 분석모듈
400 : 통신모듈 500 : 임베디드 보드
600 : 중앙서버
120 : 촬영카메라 200 : 디스플레이모듈
210 : 스피커 300 : 분석모듈
400 : 통신모듈 500 : 임베디드 보드
600 : 중앙서버
Claims (16)
- 수위측정이 필요한 원격지에 설치되어 수위측정영역을 촬영하는 촬영모듈과;
상기 원격지에 설치되고, 수신된 알람신호에 의하여 시각적 또는 청각적 알람을 발생시키는 디스플레이모듈과;
상기 촬영모듈에 의하여 획득된 촬영이미지를 분석하여 상기 수위측정영역의 수위를 산출하고, 측정된 수위에 따라 상기 알람신호를 생성하는 분석모듈과;
상기 촬영모듈과, 상기 디스플레이모듈과, 상기 분석모듈 간의 통신기능을 수행하는 통신모듈과;
상기 통신모듈을 통하여 상기 분석모듈의 수위정보와 상기 촬영모듈의 영상정보를 수신하여 상기 수위측정영역의 수위를 모니터링하고, 상기 촬영모듈의 설정 및 상기 분석모듈의 분석프로그램 설정을 조정하는 중앙서버;를 포함하고,
상기 촬영모듈과, 상기 분석모듈과, 상기 디스플레이모듈과, 상기 통신모듈은 각각 임베디드 보드 구조로 실장되어 형성되고,
상기 촬영모듈은,
상기 수위측정영역에 설치되어 수위가 표시되며, 설정 패턴이 형성된 목자판과, 수위가 표시된 상기 목자판을 촬영하여 촬영이미지를 생성하는 촬영카메라를 포함하며,
획득된 촬영 이미지들이 병합이미지를 생성하기 위한 설정된 개수인지를 판단하고,
상기 분석모듈은,
상기 촬영카메라에 의하여 촬영된 복수개의 촬영이미지들을 병합하여 병합이미지를 생성하고, 생성된 상기 병합이미지에서 상기 목자판 패턴을 분석하여 수위를 측정하고,
상기 분석모듈은,
복수개의 촬영이미지들 각각으로부터 동일 위치 픽셀에 대한 RGB값들로부터 RGB중앙값을 검출하고, 검출된 RGB중앙값을 통하여 상기 병합이미지를 생성하고,
상기 목자판은,
정사각형상이며, 설정된 가로세로 길이를 갖는 격자무늬 패턴이 형성되며,
상기 분석모듈은,
상기 격자무늬 패턴에서 인접하는 격자들과 만나는 점을 격자점으로 인식하고, 상기 병합이미지에서 수면위로부터 수직한 방향을 따라 상기 격자점의 수를 검출하여, 검출된 상기 격자점의 수를 통하여 수위를 산출하도록 구성됨을 특징으로 하는 IoT를 이용한 수위측정 시스템. - 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 촬영모듈은,
주간의 설정시간 동안에는 표준모드로 촬영하도록 구성되고, 야간의 설정시간 동안에는 나이트비전모드로 전환되어 수위측정영역을 촬영하도록 구성됨을 특징으로 하는 IoT를 이용한 수위측정 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 분석모듈은,
검출된 상기 격자점의 수와 격자 하나에 해당하는 길이를 곱하여 격자수위를 산출하고, 산출된 상기 격자수위를 상기 목자판의 최상위 높이에서의 전체수위에서 차감하여 상기 수위측정영역의 수위를 산출하도록 구성됨을 특징으로 하는 IoT를 이용한 수위측정 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 촬영모듈은,
설정시간 동안 설정 횟수로 자동 촬영하여 설정 개수의 상기 촬영이미지들을 획득하고,
상기 분석모듈은,
설정 개수의 상기 촬영이미지들을 저장한 후 상기 촬영이미지들을 병합하도록 구성됨을 특징으로 하는 IoT를 이용한 수위측정 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 분석모듈은,
설정 수위에 대한 해당 알람기준에 의하여 알람신호를 생성하되, 측정된 수위가 설정된 제1수위에 해당되는 경우 제1알람신호를 발생시키고, 측정된 수위가 상기 제1수위 보다 큰 설정된 제2수위에 해당되는 경우 제2알람신호를 발생시키도록 구성되고,
상기 디스플레이모듈은,
상기 분석모듈로부터 상기 제1알람신호를 수신하면 보행자에게 청각적 알람을 발생시키는 보행자용 알람을 발생시키고, 상기 제2알람신호를 수신하면 차량 탑승자에게 청각적 알람을 발생시키는 차량용 알람을 발생시키도록 구성됨을 특징으로 하는 IoT를 이용한 수위측정 시스템. - 제 7 항에 있어서,
상기 통신모듈은,
근거리통신망을 이용하여 상기 알람신호 및 상기 분석모듈의 분석데이터를 상기 디스플레이모듈과 상기 중앙서버로 무선 전송하도록 구성됨을 특징으로 하는 IoT를 이용한 수위측정 시스템. - 수위측정이 필요한 원격지에 설치된 촬영모듈이 수위측정영역을 촬영하는 촬영이미지 획득단계와;
분석모듈이 상기 촬영이미지 복수개를 분석하여 상기 수위측정영역의 수위를 산출하고, 측정된 수위에 따라 알람신호를 생성하는 수위측정단계와;
상기 원격지에 설치된 디스플레이모듈이 상기 알람신호를 수신하여 시각적 또는 청각적 알람을 발생시키는 알람단계와;
중앙서버가 상기 분석모듈에 의하여 산출된 상기 수위를 모니터링하고, 상기 촬영모듈과 상기 분석모듈의 설정을 조정하는 제어단계;를 포함하고,
상기 촬영모듈과, 상기 분석모듈과, 상기 디스플레이모듈은 각각 임베디드 보드 구조로 실장되어 형성되고,
상기 촬영이미지 획득단계는,
촬영카메라가 상기 수위측정영역에 설치되어, 수위가 표시되며 설정 패턴이 형성된 목자판을 설정시간 동안 설정 횟수로 촬영하여 설정된 복수개의 촬영이미지를 획득하며,
획득된 촬영 이미지들이 병합이미지를 생성하기 위한 설정된 개수인지를 판단하는 단계를 포함하고,
상기 수위측정단계는,
상기 분석모듈이 촬영된 복수개의 상기 촬영이미지들을 저장 및 병합하여 병합이미지를 생성하고, 생성된 상기 병합이미지의 상기 목자판 패턴을 분석하여 수위를 측정하고,
상기 수위측정단계는,
상기 분석모듈이 복수개의 촬영이미지들 각각으로부터 동일 위치 픽셀에 대한 RGB값들로부터 RGB중앙값을 검출하고, 검출된 RGB중앙값을 토대로 하여 상기 병합이미지를 생성하고,
상기 목자판의 격자무늬 패턴에서 격자들이 만나 생성되는 하나의 점을 격자점으로 인식하여, 상기 병합이미지에서 상기 격자점의 수를 검출하고, 검출된 상기 격자점의 수를 이용하여 수위를 산출하고,
상기 수위측정단계는,
검출된 상기 격자점의 수와 격자무늬 하나에 해당하는 길이를 곱하여, 인식된 격자점 수를 이용한 격자수위를 산출하고, 산출된 상기 격자수위를 상기 수위측정영역의 전체높이에서 차감하여 상기 수위측정영역의 수위를 산출하도록 구성됨을 특징으로 하는 수위 측정 방법. - 제 11 항에 있어서,
상기 촬영이미지 획득단계는,
상기 촬영모듈이 주간의 설정시간 동안에는 표준모드로 촬영하고, 야간의 설정시간 동안에는 나이트비전모드로 전환되어 촬영하도록 구성됨을 특징으로 하는 수위 측정 방법. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 11 항에 있어서,
상기 분석모듈은,
설정 수위에 대한 해당 알람기준에 의하여 알람신호를 생성하되, 측정된 수위가 설정된 제1수위에 해당되는 경우 제1알람신호를 발생시키고, 측정된 수위가 상기 제1수위 보다 큰 설정된 제2수위에 해당되는 경우 제2알람신호를 발생시키도록 구성되고,
상기 알람단계는,
상기 디스플레이모듈이 상기 분석모듈로부터 상기 제1알람신호를 수신하면 보행자에게 청각적 알람을 발생시키는 보행자용 알람을 발생시키고, 상기 제2알람신호를 수신하면 차량 탑승자에게 청각적 알람을 발생시키는 차량용 알람을 발생시키도록 구성됨을 특징으로 하는 수위 측정 방법.
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| KR1020200079743A KR102421085B1 (ko) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | IoT를 이용한 수위측정 시스템 및 이를 이용한 수위 측정 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020200079743A KR102421085B1 (ko) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | IoT를 이용한 수위측정 시스템 및 이를 이용한 수위 측정 방법 |
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| KR20220001580A KR20220001580A (ko) | 2022-01-06 |
| KR102421085B1 true KR102421085B1 (ko) | 2022-07-14 |
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| KR1020200079743A KR102421085B1 (ko) | 2020-06-30 | 2020-06-30 | IoT를 이용한 수위측정 시스템 및 이를 이용한 수위 측정 방법 |
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