KR102454472B1 - 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 드론의 비행을 통해 안내되는 측량차량이 지하시설물 내의 와이어를 따라 레일형 주행을 하여 유동, 이동 및 진동이 최대한 억제되면서 그에 장착된 측량부는 물론, 드론에 장착된 라이다, 영상 카메라, 레이저스캐너, 열화상카메라를 통해 보다 정확한 측량 데이터를 획득할 수 있도록 하는 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템에 관한 것이다.
보다 더 구체적으로 본 발명은, 지하공간 탐사장치에 포함되는 라이다(Lidar), 영상 카메라, 레이저스캐너, 열화상카메라를 드론 또는 측량차량에 탑재하여 지하공간의 형상을 측정하고 탐침로트, GPS, 9축 자이로센서를 활용하여 특정 공간의 위치와 각종 형상을 3차원으로 파악함으로써, 지하공간을 효율적으로 관리하여 각종 사고를 사전에 예방할 수 있고, 지하 공간 탐사장치로부터 실시간으로 전송받은 공간정보를 사용하여 공간 매핑 및 공간 모델링을 하여 도출함으로써, 지하시설물의 효율적인 관리와 사고를 예방할 수 있는 기술에 관한 것이다.

Description

드론을 이용한 지하시설물 측량시스템{Survey system for underground facility using drone}

본 발명은 드론의 비행을 통해 안내되는 측량차량이 지하시설물 내의 와이어를 따라 레일형 주행을 하여 유동, 이동 및 진동이 최대한 억제되면서 그에 장착된 측량부는 물론, 드론에 장착된 라이다, 레이저스캐너, 영상카메라 또는 열화상카메라를 통해 보다 정확한 측량 데이터를 획득할 수 있도록 하는 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템에 관한 것이다.

최근 산업사회의 발달로 다양한 형태의 구조물이 건설되고, 건설된 구조물의 하부에 지반의 변화로 공동(cavity)이 생겨 침하가 진행되거나, 연약 지반화되어 이를 보강하는 것이 필요해지고 있다.

또한, 도시로 인구가 집중하고 활동 영역이 넓어지면서, 상하수관, 지하철 또는 지하 상업 시설 등과 같이 지하 공간을 활용할 수 있는 지하 구조물이 다수 생성되고 있는데, 이 지하 구조물의 시공 중 하부는 물론 지하 구조물 주변의 지반에 큰 영향을 미쳐 연약 지반을 발생시키는 문제가 있으며, 더 나아가 성토에 의해 조성된 택지, 도로, 철도 역시 시간이 지남에 따라 침하의 우려가 있다.

이러한 도로의 침하나 지반의 침하는 지중의 공동에 의해 발생하는데, 지중의 공동은 일정한 형상이 없이 다양한 형태로 나타난다. 상기와 같은 지중의 공동으로 인해 도로의 침하나 지반의 침하가 발생하더라도 외부와는 달리 공동의 내부 모습을 알 수 없기 때문에 추가적인 침하의 진행여부를 예측할 수 없는 실정이다.

또한, 최근에 지반침하로 인한 도심지 사고가 빈번하게 발생하고 있는 관계로 지하공간의 관리가 절실하게 요구되고 있는 상황임에도 불구하고, 상하수관 등을 인력이 직접 광파측정기 등을 사용하여 공간형상 및 크기를 조사하고 있으나, 작업시간이 과다하게 소요되고 또한 형상을 자세하게 파악하는 데 한계가 있는 실정이다.

따라서, 사람이 직접 지하시설물을 측량하는 것이 아니라, 라이다(Lidar), 레이저스캐너, 영상 카메라, 열화상카메라를 드론 또는 측량차량에 탑재하여 지하공간의 형상을 신속히 측정하고 GPS, 자이로센서를 활용하여 특정 공간의 위치와 각종 형상을 3차원으로 파악하므로 지하공간을 효율적으로 관리하여 각종 사고를 사전에 예방할 수 있는 시스템이 필수적으로 요구되고 있다.

더 나아가 드론 또는 측량차량으로부터 실시간으로 전송받은 측량정보를 사용하여 지하시설물에 대해 공간 매핑 또는 공간모델링을 하여줌으로써, 지하공간을 효율적으로 관리할 수 있으며, 지하공간의 오염방지 및 사고를 예방할 수 있는 시스템이 요구되고 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지하시설물과 통하는 인접한 두 맨홀에 플랫폼 하우징을 각각 배치하고, 일측 플랫폼 하우징에 장착된 롤러의 권취 와이어를 자율주행차량을 통해 타측 플랫폼 하우징까지 풀어 이동시킨 다음, 이렇게 해당 지하시설물을 따라 위치된 와이어를 따라 주행이 안내되는 동시에 드론의 비행을 통해 주행 동력을 제공받게 되는 측량차량이 해당 지하시설물 내의 와이어를 따라 레일형 주행을 하여 유동, 이동 및 진동이 최대한 억제되면서 그에 장착된 측량부를 통해 보다 정확한 측량 데이터를 획득할 수 있도록 하는 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 측량차량에 탑재되는 측량부의 높이 및 회전을 자유롭고 정밀하게 조절하되, 측량차량으로부터 전달되는 진동을 감쇠함으로써, 보다 더 정확한 지하시설물의 측량 데이터를 획득할 수 있는 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 라이다(Lidar), 레이저스캐너, 열화상카메라를 드론 또는 측량차량에 탑재하여 지하공간의 형상을 측정하고 GPS, 9축 자이로센서를 활용하여 특정 공간의 위치와 각종 형상을 3차원으로 파악함으로써, 지하공간을 효율적으로 관리 하여 각종 사고를 사전에 예방할 수 있는 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템은, 지하시설물과 통하는 인접한 두 맨홀 중 제1 맨홀에 설치되며, 일 측면이 개방된 제1 플랫폼 하우징과, 상기 두 맨홀 중 제2 맨홀에 설치되며, 상기 제1 플랫폼 하우징과 마주하는 일 측면이 개방된 제2 플랫폼 하우징과, 상기 제1 플랫폼 하우징의 내측 바닥면에 설치되며, 와이어가 권취되는 롤러와, 상기 와이어의 일단이 탈착 가능하게 결합된 상태로 상기 제1 플랫폼 하우징으로부터 상기 지하시설물을 따라 상기 제2 플랫폼 하우징으로 주행하는 자율주행차량과, 상기 제2 플랫폼 하우징 내로 주행한 상기 자율주행차량을 후진 방지하는 차량 고정부와, 상기 와이어를 따라 상기 지하시설물 내를 주행하도록 상기 와이어에 결속되는 측량차량과, 상기 측량차량과 결속되고, 상기 지하시설물을 따라 비행하면서 상기 측량차량에 주행 동력을 제공하는 드론과, 상기 측량차량에 설치되어 상기 지하시설물에 대한 측량 데이터를 획득하는 측량부와, 상기 측량부의 하부에 결합되는 높이조절부와, 상기 높이조절부의 하부에 결합되며 회전모터 및 회전스크류를 구비하는 회전부 및 측량차량의 상부에 결합되되 회전부의 하부에 결합되어 회전모터를 탄성 지지하는 탄성지지유닛;을 구비한다.

본 발명에서 상기 탄성지지유닛은, 회전모터의 외벽을 감싸도록 회전모터에 결합되는 클램프부; 일측부가 클램프부에 탈착 결합되어 클램프부를 탄성 지지하는 복수의 제1탄성지지부; 클램프부와 복수의 제1탄성지지부가 내부에 수용되며, 복수의 제1탄성지지부의 타측부가 탈착 결합되고 탄성케이스의 내부에 배치되는 수용바디; 및 일측부는 수용바디의 외벽에 탈착 결합되고 타측부는 탄성케이스의 내벽에 탈착 결합되어 수용바디를 탄성지지하는 복수의 제2탄성지지부; 를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 클램프부는, 회전모터의 일측부를 둘러싸며 양단부에 제1플랜지가 마련된 제1클램프바디; 회전모터의 타측부를 둘러싸며 양단부에 제2플랜지가 마련된 제2클램프바디; 서로 마주보는 제1플랜지와 제2플랜지에 결합되어 제1클램프바디와 제2클램프바디를 회전모터에 체결시키는 체결부; 및 제1클램프바디와 제2클램프바디에 마련되어 자력으로 제1클램프바디와 제2클램프바디를 회전모터에 부착시키는 복수의 클램프자석부재; 를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 제2탄성지지부는, 일측부는 수용바디의 외벽에 탈착 결합되고 타측부는 탄성케이스의 내벽에 탈착 결합되는 한 쌍의 제2탄성지지바디; 양단부가 한 쌍의 제2탄성지지바디에 각각 결합되는 제2스프링; 한 쌍의 제2탄성지지바디에 각각 마련되는 한 쌍의 제2자석부재; 및 한 쌍의 제2탄성지지바디에 양단부가 결합되어 제2스프링을 밀폐하는 주름부; 를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 높낮이조절부는, 회전부의 상부에 결합되며 내부에 유체가 수용될 수 있도록 공간이 형성되는 높이케이스; 높이케이스에 상하로 이동 가능하도록 삽입되는 높이로드; 높이로드의 측부에 결합되어 높이로드의 외측면과 높이케이스의 내측면 사이에 배치되는 높이조절판; 높이케이스와 연결되어 높이케이스 내부의 유체에 압력을 가할 수 있는 유압펌프; 및 일측이 높이케이스와 연결되고 타측이 제1열교환기와 연결되며, 높이케이스 내부의 유체를 선택적으로 제1열교환기에 공급할 수 있는 공급밸브; 를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 공급밸브는, 내부가 온도감지실 및 유체배출실로 구획되어 있는 밸브케이스; 온도감지실과 높이케이스 사이를 연결하는 공급유로; 온도감지실 내부에 장착되어 공급된 유체의 온도에 따라 좌우로 이동 가능한 제1이동부; 온도감지실과 유체배출실 사이를 연결하는 중간유로; 유체배출실 내부에 장착되어 온도감지실로부터 공급된 유체의 온도에 따라 좌우로 이동 가능한 제2이동부; 유체배출실과 제1열교환기 사이를 연결하는 제1배출유로; 및 유체배출실과 제2열교환기 사이를 연결하는 제2배출유로; 를 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 제1이동부는, 온도감지실 내부에 장착되며 그 내부에 왁스가 봉입된 제1이동케이스; 제1이동케이스에 좌우로 이동 가능하도록 삽입되는 제1이동로드; 제1이동로드의 단부에 결합되어 중간유로를 개폐할 수 있는 제1개폐유닛; 및 제1이동케이스와 제1개폐유닛 사이에 설치되는 제1이동스프링; 을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명에서 상기 제2이동부는, 유체배출실 내부에 장착되며 그 내부에 왁스가 봉입된 제2이동케이스; 제2이동케이스에 좌우로 이동 가능하도록 삽입되는 제2이동로드; 제2이동로드의 단부에 결합되어 제2배출유로를 개폐할 수 있는 제2개폐유닛; 및 제2이동케이스와 제2개폐유닛 사이에 설치되는 제2이동스프링; 을 구비하는 것이 바람직하다.

본 발명의 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템에 의하면, 지하시설물과 통하는 인접한 두 맨홀에 플랫폼 하우징을 각각 배치하고, 일측 플랫폼 하우징에 장착된 롤러의 권취 와이어를 자율주행차량을 통해 타측 플랫폼 하우징까지 풀어 이동시킨 다음, 이렇게 해당 지하시설물을 따라 위치된 와이어를 따라 주행이 안내되는 동시에 드론의 비행을 통해 주행 동력을 제공받게 되는 측량차량이 해당 지하시설물 내의 와이어를 따라 레일형 주행을 하여 유동, 이동 및 진동이 최대한 억제되면서 그에 장착된 측량부 및 드론을 통해 보다 정확한 측량 데이터를 획득할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 측량차량에 탑재되는 측량부의 높이 및 회전을 자유롭고 정밀하게 조절할 수 있도록 함으로써 공간에 구애받지 않고 지하시설물의 측량이 가능하고, 측량차량으로부터 전달되는 진동을 저감함으로써, 보다 더 정확한 지하시설물의 측량 데이터를 획득할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 라이다(Lidar), 레이저스캐너, 영상 카메라, 열화상카메라를 드론 또는 측량차량에 탑재하여 지하공간의 형상을 측정하고 GPS, 9축 자이로센서를 활용하여 특정 공간의 위치와 각종 형상을 3차원으로 파악함으로써, 지하공간을 효율적으로 관리 하여 각종 사고를 사전에 예방할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템의 세부구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템의 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템의 작동 과정을 나타낸 순서도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템에서 제어부의 제어 동작을 나타낸 순서도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 측량차량 위에 측량부가 장착된 모습을 나타낸 예시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성지지유닛의 종단면을 도시한 예시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 클램프부의 횡단면을 도시한 예시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 높이조절부의 단면 모습을 도시한 예시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 공급밸브의 단면 모습을 도시한 예시도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 지하시설물의 일영역을 영상 카메라로 촬영한 모습을 나타낸 예시도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 지하시설물의 일영역을 열화상 카메라로 촬영한 모습을 나타낸 예시도.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 지하시설물 모델링부에 의해 지하시설물의 측량데이터를 모델링한 모습을 나타낸 예시도.
도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 지하시설물 모델링부에 의해 지하시설물의 측량데이터와 지상의 측량데이터를 합성 모델링한 모습을 나타낸 예시도.
도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템의 각 구성의 기능을 분류하여 나타낸 예시도.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템의 세부구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템의 블록 구성도이다.

본 발명의 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템은, 제1 플랫폼 하우징(22), 제2 플랫폼 하우징(23), 롤러(30), 자율주행차량(40), 차량 고정부(50), 측량차량(60), 드론(70) 및 측량부(100)를 포함하여 형성될 수 있다. 그리고, 본 발명은, 제어부(910), 제1 무선통신모듈(920), 제2 무선통신모듈(930) 및 측량 개시 알림부(940)를 더 포함하여 형성될 수 있다.

상기 제1 플랫폼 하우징(22)은 지하시설물(10)과 통하는 인접한 두 맨홀 중 제1 맨홀(20)에 설치되며, 이러한 제1 플랫폼 하우징(22)은 일 측면이 개방된다. 즉, 제1 플랫폼 하우징(22)은 후술되는 제2 플랫폼 하우징(23)과 마주보는 일 측면이 개방된다. 상기 제2 플랫폼 하우징(23)은 상기 두 맨홀 중 제2 맨홀(21)에 설치되며, 이러한 제2 플랫폼 하우징은 제1 플랫폼 하우징(22)과 마주하는 일 측면이 개방된다.

상기 롤러(30)는 제1 플랫폼 하우징(22)의 내측 바닥면에 설치되며, 이러한 롤러(30)에는 와이어(31)가 권취된다.

상기 자율주행차량(40)은 와이어(31)의 일단이 탈착 가능하게 결합된 상태로 제1 플랫폼 하우징(22)으로부터 지하시설물(10)을 따라 제2 플랫폼 하우징(23)으로 주행한다.

상기 차량 고정부(50)는 제2 플랫폼 하우징(23) 내로 주행한 자율주행차량(40)의 후진을 방지하는 기능을 한다. 또한, 상기 차량 고정부(50)는 제2 플랫폼 하우징(23)의 바닥면에 설치되는 하중 센싱 모듈(51)과, 하중 센싱 모듈(51)을 통해 자율주행차량(40)의 하중이 감지되면 제2 플랫폼 하우징(23)의 바닥면으로부터 상측으로 돌출되어 자율주행차량(40)의 후진을 방지하는 후진 방지턱 모듈(54)을 포함하여 형성될 수 있다.

상기 하중 센싱 모듈(51)은 자율주행차량(40)의 모든 바퀴가 올려질 수 있는 크기로 제2 플랫폼 하우징(23)의 바닥면에 눌림 가능하게 설치되는 플레이트(52) 및 이러한 플레이트(52)의 눌리는 힘을 통해 자율주행차량(40)의 하중을 감지하는 무게감지유닛(53)을 포함하여 구성될 수 있다. 다시 말해 하중 센싱 모듈(51)은 하중을 측정하는 공지된 기술을 이용할 수 있다.

상기 후진 방지턱 모듈(54)은 자율주행차량(40)에 결합된 와이어(31)를 중심으로 양측에 각각 위치하는 한 쌍으로 이루어지는 구성이다. 그리고 후진 방지턱 모듈(54)이 제2 플랫폼 하우징(23)의 바닥면에 매입 설치된 상태에서 제어부(910)의 제어 동작을 통해 제2 플랫폼 하우징(23)의 바닥면으로부터 상측으로 돌출되는 구성은 공지된 기술을 통해 다양한 형태로 구현될 수 있는바, 이에 대한 구체적인 설명 및 도시는 생략하기로 한다.

상기 측량차량(60)은 자율주행차량(40)에 의해 지하시설물(10)을 따라 설치된 와이어(31)에 안내되면서 지하시설물(10) 내를 주행하도록 와이어(31)에 결속된다. 그리고 측량차량(60)은 차량 본체(61), 와이어 연결 수단(62), 드론 연결 수단(65) 및 무선통신모듈(90)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 측량차량(60)과 측량부(100)는 탄성지지유닛(700), 회전부(600) 및 높이조절부(400)를 통해 결합된다. 즉, 본 발명은 측량차량(60)의 상부에 결합되며 회전모터를 탄성 지지하는 탄성지지유닛(700)과, 상기 탄성지지유닛(700)의 상부에 결합되며, 회전모터 및 회전스크류를 구비하는 회전부(600)와, 상기 회전부(600)의 상부에 결합되되 측량부(100)의 하부에 결합되어 측량부(100)를 지지하는 높이조절부(400)를 구비한다.

상기 와이어 연결 수단(62)은 차량 본체(61)의 하면으로부터 수직 방향으로 설치되는 포스트(63) 및 이러한 포스트(63)의 하단에 설치되어 와이어(31)에 탈착 가능하게 결합되는 결속고리(68)를 포함하여 구성된다. 그리고 이러한 와이어 연결 수단(62)은 한 쌍으로 제공되어 차량 본체(61)의 전방 및 후방에 각각 설치된다.

상기 드론 연결 수단(65)은 차량 본체(61)의 전방 일면에 설치되며, 이러한 드론 연결 수단(65)은 차량 본체(61)에 고정되는 로프 결합부(66) 및 로프 결합부(66)에 길이 방향의 일단이 결합되는 로프(67) 그리고 로프(67)의 길이 방향 타단에 결합되며 후술되는 드론(70)에 탈착 가능하게 결합되는 결속고리(68)를 포함하여 형성될 수 있다.

상기 무선통신모듈(90)은 차량 본체(61)에 설치될 수 있으며, 이러한 무선통신모듈(90)은 각종 신호 및 데이터를 송수신하는 기능을 한다.

본 발명에서 상기 무선통신모듈(90)은 측량부(100) 또는 드론(70)으로부터 획득한 측량 데이터를 적외선 통신(Infrared Radiation), 블루투스(Bluetooth), RF(Radio Frequency) 및 무선 랜, 5G 통신의 무선통신방식으로 하여 사용자 단말(1000)로 전송할 수 있다.

상기 사용자 단말(1000)은 데스크 탑 PC, 스마트폰, 테블릿 PC, 슬레이트 PC, 노트북 등이 해당될 수 있으나, 상술한 종류에 한정되지 않고, 외부장치와 통신이 가능한 단말은 모두 포함될 수 있다.

상기 드론(70)은 측량차량(60)과 결속되며, 이러한 드론(70)은 비행을 통해 지하시설물(10)을 따라 비행하면서 측량차량(60)에 일정량의 주행 동력을 제공할 수 있다.

상기 측량부(100)의 상부에는 측량기(200)가 탑재될 수 있는데, 측량기(200)는 라이다, 레이저 스캐너, 영상 카메라 및 영화상 카메라중 어느 하나 이상이 탑재될 수 있다. 또한, 측량부(100)의 전면에는 조명부(230)가 배치되는데, 상기 드론(70)은 측량부(100)에 레이저를 이용하는 라이다가 탑재되어 이러한 라이다의 센싱 데이터를 기반으로 지하시설물(10)을 따라 비행하는 것일 수 있다.

이와 같이 상기 측량부(100)는 측량차량(60)에 설치되어 지하시설물(10)에 대한 측량 데이터를 획득한다. 다만, 발명의 필요에 따라 상기 라이다, 레이저 스캐너, 영상 카메라, 열화상 카메라는 드론(70)에 장착되어 측량 데이터를 별도로 획득할 수도 있을 것이다.

상기 제어부(910)는 제2 플랫폼 하우징(23)에 설치되며, 이러한 제어부(910)는 자율주행차량(40)의 하중에 대한 임계범위가 사전에 설정되어 하중 센싱 모듈(51)로부터 상기 임계범위 내의 하중 감지 신호가 전송되면 후진 방지턱 모듈(54)을 자율주행차량(40)에 대한 후진 방지 상태로 작동시킴과 함께 드론(70)의 비행을 요청하는 신호를 출력한다.

상기 제1 무선통신모듈(920)은 제어부(910)와 접속된 상태로 제2 플랫폼 하우징(23)에 설치되며, 이에 따라 제1 무선통신모듈(920)은 제어부(910)에서 출력되는 드론(70)에 대한 비행 요청 신호를 제1 플랫폼 하우징(22)에 설치된 제2 무선통신모듈(930)에 전송한다.

상기 제2 무선통신모듈(930)은 제1 무선통신모듈(920)로부터 전송되는 드론에 대한 비행 요청 신호를 수신한다.

상기 측량 개시 알림부(940)는 무선통신모듈(930)에 드론(70)에 대한 비행 요청 신호가 수신됨에 따라 작동하여 드론(70)의 비행 개시가 가능한 상태임을 작업자에게 알리는 기능을 수행한다.

한편, 드론(70)의 비행이 개시되고 난 후, 측량차량의 측량부(100) 또는 드론(70)에서 획득한 지하시설물에 대한 측량데이터는 제1 무선통신모듈(920)을 통해 사용자 단말(1000)에 실시간으로 전송될 수 있다.

사용자 단말(1000)의 지하시설물 모델링부(1100)에서는 측량부(100) 또는 드론(70)에서 획득한 지하시설물에 대한 측량데이터를 이용하여 지하시설물을 3D 모델링하거나 매핑작업을 수행할 수 있고, 더 나아가 사용자 단말의 합성모듈(1200)에서 지하시설물 3D 모델링 결과물에 지상측량데이터 저장부(1300)에 저장된 지상의 3D 모델링 결과물을 합성하여 지상 및 지하시설물의 3D 모델링 합성물 또는 매핑 합성물을 도출해낸다.

다만, 발명의 필요에 따라 상기 합성모듈(1200)은, 지상측량데이터 저장부(1300)에 저장된 기측량된 지상의 각종 시설물에 대한 지상측량데이터와, 지하시설물 측량데이터를 합성하여 동일영역의 지상 및 지하시설물에 대해 3D 모델링하거나 매핑작업을 수행할 수 있다.

다음은 도 3 및 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템의 작동 과정 및 그 과정에서의 제어부의 제어 동작에 대해 설명한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템의 작동 과정을 나타낸 순서도이다.

도시된 바와 같이, 단계(S110)에서, 지하시설물과 통하는 두 맨홀 중 제1 맨홀에 제1 플랫폼 하우징이 설치된다.

단계(S120)에서, 상기 두 맨홀 중 제2 맨홀에 제2 플랫폼 하우징이 설치된다.

단계(S130)에서, 제1 플랫폼 하우징의 내측 바닥면에 설치된 롤러의 와이어와 자율주행차량 간 결속이 이루어진다.

단계(S140)에서, 상기 자율주행차량이 상기 지하시설물을 따라 상기 제2 플랫폼 하우징 내부까지 주행하면서 상기 와이어가 상기 지하시설물을 따라 설치된다.

단계(S150)에서, 상기 제2 플랫폼 하우징 내에 설치된 차량 고정부가 상기 자율주행차량의 후진을 방지하도록 작동한다.

단계(S160)에서, 상기 지하시설물을 따라 설치된 와이어와 측량차량 간 결속이 이루어진다.

단계(S170)에서, 상기 측량차량 및 드론 간 결속이 이루어진다.

단계(S180)에서, 상기 드론이 상기 지하시설물을 따라 비행하면서 상기 측량차량을 상기 지하시설물을 따라 주행시키고, 이 과정에서 측량차량에 장착된 측량부 또는 드론에서 상기 지하시설물에 대한 측량 데이터를 획득한다.

단계(S190)에서 사용자 단말의 지하시설물 모델링부에서 측량부 또는 드론에서 획득한 지하시설물에 대한 측량데이터를 이용하여 지하시설물을 3D 모델링하거나 매핑작업을 수행한다.

단계(S200)에서 사용자 단말의 합성모듈에서 지하시설물 3D 모델링 결과물에 지상측량데이터 저장부에 저장된 지상의 3D 모델링 결과물을 합성하여 지상 및 지하시설물의 3D 모델링 합성물 또는 매핑 합성물을 도출해낸다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템에서 제어부의 제어 동작을 나타낸 순서도이다.

도시된 바와 같이, 제어부는 단계(S210)에서, 하중 센싱 모듈(51)로부터 하중 감지 신호를 수신한다.

이어서 단계(S220)에서, 상기 하중 센싱 모듈(51)로부터 수신한 하중 감지 신호가 사전에 설정된 하중에 대한 임계범위에 해당하는지 판단한다.

이후 단계(S230)에서, 단계(S220)을 통해 수신된 하중 감지 신호가 상기 임계 범위에 해당되는 것으로 판단되면, 후진 방지턱 모듈(54)을 자율주행차량(40)에 대한 후진 방지 상태로 작동시킴과 함께 드론(70)의 비행을 요청하는 신호를 출력한다. 한편, 단계(S220)을 통해 수신된 하중 감지 신호가 상기 임계 범위에 해당되지 않는 것으로 판단되면, 단계(S210)의 이전으로 복귀하여 새로운 하중 감지 신호를 대기하는 상태가 된다.

이어서 단계(S240)에서, 사용자 종료 신호가 입력되면 종료되고, 사용자 종료 신호가 입력되지 않으면 단계(S210)의 이전으로 복귀하여 새로운 하중 감지 신호를 대기하는 상태가 된다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 측량차량 위에 측량부가 장착된 모습을 나타낸 예시도이다.

상기 측량차량(60)과 측량부(100)는 탄성지지유닛(700), 회전부(600) 및 높이조절부(400)를 통해 결합된다.

보다 더 자세히 말하자면, 본 발명은 측량차량(60)의 상부에 결합되며 회전모터를 탄성 지지하는 탄성지지유닛(700)과, 상기 탄성지지유닛(700)의 상부에 결합되며, 회전모터 및 회전스크류를 구비하는 회전부(600)와, 상기 회전부(600)의 상부에 결합되되 측량부(100)의 하부에 결합되어 측량부(100)를 지지하는 높이조절부(400)를 구비한다.

상기 측량부(100)의 전면에는 조명부(230)가 배치되어 영상 카메라를 이용하여 지하시설물 내부의 촬영이 가능하도록 하며, 상기 측량부(100)의 상부에는 측량기(200), 9축 자이로센서(210) 및 GPS 수신기(220)가 장착될 수 있다.

상기 측량기(200)는 라이다, 레이저 스캐너, 영상 카메라 및 영화상 카메라 중 어느 하나 이상이 탑재될 수 있다.

상기 영상 카메라 및 열화상 카메라는 지하공간의 형상을 촬영하여 영상화하는 기능을 수행하며, 공지의 영상 카메라, 열화상 카메라를 적용할 수 있다.

상기 GPS(Global Positioning System) 수신기(220)는 인공위성의 위성신호를 받아 지하 공간 내 위치를 알려주는 기능을 수행하며, 공지의 GPS 수신기를 적용할 수 있다.

상기 라이다(Lidar)는, 지하공간의 내부면을 향해 레이저를 주사하여 반사된 레이저의 도달시간을 측정하고 반사지점의 공간위치 좌표를 계산하여 지표면에 대한 지형정보를 추출하여 지하공간의 형상을 측량하는 기능을 수행한다.

본 발명에서 라이다는 3차원 레이저 측량을 하는 3D 라이다 센서를 적용할 수 있으며, 이는 레이저 펄스를 지표면에 주사하고, 반사된 레이저 펄스의 도달시간을 관측하여 반사지점의 공간 위치 좌표를 계산하여 레이저 데이터로부터 지표면의 지형정보를 추출하는 측량방식의 센서라 할 수 있다.

상기 9축 자이로 센서(210)는 드론의 이동하는 위치를 각속도, 가속도, 지자기센서의 방향에 따라 알려주는 기능을 수행하며, 본 발명에서는 3축(x, y, z)의 가속도 센서와 3축(x, y, z)의 각속도 센서와 3축(x, y, z)의 지자기센서를 결합한 형태의 자이로 센서를 적용할 수 있다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 탄성지지유닛의 종단면을 도시한 예시도이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 클램프부의 횡단면을 도시한 예시도이다.

본 발명에서 상기 측량부(100)는 측량차량(60)의 상부에 장착되는데, 상기 측량부(100)의 하부에는 높이조절부(400)가 결합되고, 높이조절부(400)의 하부에는 회전부(600)가 장착되며, 회전부(600)의 하부에는 회전모터를 탄성 지지하는 탄성지지유닛(700)이 결합된다.

즉, 상기 탄성지지유닛(700)은 측량차량(60)의 상단에 결합되되, 측량차량(60)으로부터 전달되는 진동 등을 감쇄시켜 측량부(100)로 하여금 정확한 측량 데이터를 확보할 수 있도록 조력하는 기능을 수행한다.

상기 탄성지지유닛(700)은, 회전모터(610)의 외벽을 감싸도록 회전모터(610)에 결합되는 클램프부(710)와, 일측부가 클램프부(710)에 탈착 결합되어 클램프부(710)를 탄성지지하는 복수의 제1탄성지지부(720)와, 클램프부(710)와 복수의 제1탄성지지부(720)가 내부에 수용되며 복수의 제1탄성지지부(720)의 타측부가 탈착 결합되고 탄성케이스(750)의 내부에 배치되는 수용바디(730)와, 일측부는 수용바디(730)의 외벽에 탈착 결합되고 타측부는 탄성케이스(750)의 내벽에 탈착 결합되어 수용바디(730)를 탄성지지하는 복수의 제2탄성지지부(740)를 포함한다.

상기 회전부(600)는 회전모터(610) 및 회전스크류(620)를 구비하며, 상부에 결합된 높이조절부(400)를 회전시킬 수 있다. 따라서 회전부(600)의 회전모터(610)가 동작하면 높이조절부(400)의 상단에 위치한 측량부(100)도 회전하게 된다.

상기 클램프부(710)는, 회전모터(610)의 일측부를 둘러싸며 양단부에 제1플랜지(711a)가 마련된 제1클램프바디(711)와, 회전모터(610)의 타측부를 둘러싸며 양단부에 제2플랜지(712a)가 마련된 제2클램프바디(712)와, 서로 마주보는 제1플랜지(711a)와 제2플랜지(712a)에 결합되어 제1클램프바디(711)와 제2클램프바디(712)를 회전모터(610)에 체결시키는 체결부(713)와, 제1클램프바디(711)와 제2클램프바디(712)에 마련되어 자력으로 제1클램프바디(711)와 제2클램프바디(712)를 회전모터(610)에 부착시키는 복수의 클램프자석부재(714)를 포함한다.

상기 제1클램프바디(711)에는 복수의 제1돌기(711b)가 마련되어 제1클램프바디(711)가 회전모터(610)로부터 미끄러지거나 비틀어지는 것을 방지할 수 있다. 제2클램프바디(712)에도 복수의 제2돌기(712b)가 마련될 수 있고, 복수의 제2돌기(712b)는 복수의 제1돌기(711b)와 같은 기능을 할 수 있다.

본 발명에서 제1클램프바디(711)와 제2클램프바디(712)는 복수의 제1탄성지지부(720)에 의해 지지되어 위치 고정될 수 있으므로 긴급을 요하는 경우 볼트와 너트로 이루어진 체결부(713) 없이도 회전모터(610)에 결합될 수 있다.

복수의 제1탄성지지부(720)는, 일측부는 수용바디(131)의 내벽에 탈착 결합되고 타측부는 클램프부(710)의 제1플랜지(711a)와 제2플랜지(712a)에 각각 탈착 결합되는 한 쌍의 제1탄성지지바디(721)와, 양단부가 한 쌍의 제1탄성지지바디(721)에 각각 결합되는 제1스프링(722)과, 한 쌍의 제1탄성지지바디(721)에 각각 마련되는 한 쌍의 제1자석부재(723)를 포함한다. 본 실시예에서 복수의 제1탄성지지부(720)는 외부에서 수용바디(730)의 내부로 전달되는 충격을 상쇄시킬 수 있다.

본 발명에서 복수의 제1탄성지지부(720)는 자력에 의해 클램프부(710), 수용바디(730)에 탈착 결합되므로 탈착을 편리하게 할 수 있는 이점이 있다. 본 실시예에서 클램프부(710), 수용바디(730)가 자석이 부착되는 금속 재질로 마련되지 않는 경우 자석과 부착되는 금속 부재를 클램프부(710), 수용바디(730)에 마련할 수 있다.

본 발명에서 복수의 클램프자석부재(714)와 제1자석부재(723)는, 알니코 분말 70 내지 89중량% 및 사마리움-코발트 분말 11 내지 30중량%를 혼합하여 자성분말을 제조하고, 상기 자성분말 80 내지 88중량%에 에폭시수지, 경화제 및 경화촉진제 혼합물인 바인더 12 내지 20중량%를 아세톤에 용해시켜 혼합한 후 건조, 분쇄, 압축 성형 및 경화하여 제조되며 그 두께가 4,000~5,000㎛인 알니코계 복합자석에, 용융염법으로 제조되며 두께가 600~700㎛인 스트론튬-페라이트 자석층이 접합된 이종접합형 복합자석을 적용할 수 있다.

위와 같은 이종접합형 복합자석을 적용하면, 희토류 자성체 사마리움-코발트 분말을 첨가시켜서 적정 잔류 자속밀도를 유지하면서 보자력을 높여 자기 특성을 극대화시킬 수 있게 되며, 더 나아가 스트론튬 페라이트 복합자석 층을 접합시킴으로써 더욱 더 높은 보자력을 얻을 수 있다.

상기 수용바디(730)에는, 클램프부(710)와 복수의 제1탄성지지부(720)가 내부에 수용되며 복수의 제1탄성지지부(720)의 타측부가 탈착 결합되고 탄성케이스(750)의 내부에 배치될 수 있다.

상기 제2탄성지지부(740)는, 일측부는 수용바디(730)의 외벽에 탈착 결합되고 타측부는 탄성케이스(750)의 내벽에 탈착 결합되어 수용바디(730)를 탄성지지할 수 있다.

상기 복수의 제2탄성지지부(740)는 일측부가 수용바디(730)의 외벽에 탈착 결합되고 타측부가 탄성케이스(750)의 내벽에 탈착 결합되는 한 쌍의 제2탄성지지바디(741)와, 양단부가 한 쌍의 제2탄성지지바디(741)에 각각 결합되는 제2스프링(742)과, 한 쌍의 제2탄성지지바디(741)에 각각 마련되는 한 쌍의 제2자석부재(743)와, 한 쌍의 제2탄성지지바디(741)에 양단부가 결합되어 제2스프링(742)을 밀폐하여 제2스프링(742)을 보호하는 주름부(744)를 포함한다.

따라서, 복수의 제2탄성지지부(740)는 수용바디(730)의 외부에 배치되어 탄성케이스(750)의 외부에서 수용바디(730)로 전달되는 충격을 완충시킬 수 있다.

본 실시예는 수용바디의 내부에서는 물론 수용바디의 외부의 측량차량(60)으로부터 회전부(600)로 가해지는 충격을 이중으로 완충시킬 수 있어 회전부(600)를 더 안정적으로 보호할 수 있는 장점이 있다.

한편, 상기 복수의 제2탄성지지부(740)는, 각각의 제2탄성지지부(740)를 연결하는 연결부재(745)를 더 포함할 수 있다. 상기 연결부재(745)는 각각의 제2탄성지지부(740)를 연결하므로 제2탄성지지부(740) 사이의 간격을 일정하게 유지할 수 있으며, 보관을 편리하게 할 수 있는 장점이 있다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 높이조절부의 단면 모습을 도시한 예시도이고, 도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 공급밸브의 단면 모습을 도시한 예시도이다.

본 발명에 따른 높이조절부(400)는 회전부(600)의 상부에 설치되며, 높이케이스(410), 높이로드(420), 높이조절판(430), 유압펌프(440) 및 공급밸브(500)를 포함하여 이루어진다. 상기 높이조절부(400)는 측량부(100)가 고정되는 높이를 조절하기 위해 이용될 수 있다.

상기 높이케이스(410)는 내부가 비어있는 형태로 이루어지며, 높이케이스(410)의 내부에는 유체(예를 들어, 오일 등)가 수용된다.

상기 높이로드(420)는 높이케이스(410)에 상하로 이동 가능하도록 삽입되며, 높이로드(420)의 상단에는 측량부(100)가 결합된다. 높이로드(420)가 상하로 이동함에 따라 측량부(100)도 상하로 이동한다.

상기 높이조절판(430)은 높이로드(420)의 측부에 결합되어 높이로드(420)의 외측면과 높이케이스(410)의 내측면 사이에 배치된다. 상기 유압펌프(440)는 높이케이스(410)와 연결되어 높이케이스(410) 내부의 유체에 압력을 가할 수 있다. 상기 유압펌프(440)는 제어유닛(미도시) 등과 전기적으로 연결되어 작동할 수 있다.

상기 유압펌프(440)가 높이조절판(430) 하부의 유체 압력이 높이조절판(430) 상부의 유체 압력보다 더 높아질 수 있도록 작동되면, 높이조절판(430) 및 높이로드(420)는 상승되고, 유압펌프(440)가 높이조절판(430) 상부의 유체 압력이 높이조절판(430) 하부의 유체 압력보다 더 높아질 수 있도록 작동되면, 높이조절판(430) 및 높이로드(420)는 하강된다.

이때, 상기 높이로드(420)의 승강이 반복됨에 따라 높이케이스(410) 내부의 유체는 온도가 점차 올라갈 수 있다. 이를 방지하기 위해 본 발명은 공급밸브(500), 제1열교환기(450) 및 제2열교환기(460)를 추가로 더 구비한다.

상기 공급밸브(500)는 일측이 높이케이스(410)와 연결되고 타측이 제1열교환기(450)와 연결되며, 높이케이스(410) 내부의 유체를 선택적으로 제1열교환기(450)에 공급할 수 있다.

상기 제1열교환기(450)와 연결된 제1열교환유로(451)와 접하는 높이케이스(410)의 내측에는 역류방지판(411)이 회전 가능하도록 결합된다. 상기 역류방지판(411)은 높이케이스(410)의 내측 방향으로만 회전이 가능하여 높이케이스(410) 내부의 유체가 제1열교환기(450)로 바로 유입되는 것을 방지한다.

구체적으로 상기 공급밸브(500)는 밸브케이스(510), 공급유로(520), 제1이동부(530), 중간유로(540), 제2이동부(550), 제1배출유로(560) 및 제2배출유로(570) 등의 구성으로 이루어진다.

도 9의 (a)는 제1개폐유닛(534)이 중간유로(540)를 폐쇄하고 있는 모습을 도시한 도면이고, 도 9의 (b)는 제1개폐유닛(534)이 중간유로(540)를 개방하고 있는 모습을 도시한 도면이며, 도 9의 (c)는 제2개폐유닛(554)이 제2배출유로(570)를 개방하고 있는 모습을 도시한 도면이다.

상기 밸브케이스(510)는 내부가 온도감지실(511) 및 유체배출실(512)로 구획되어 있다. 온도감지실(511)의 하단에는 온도감지실(511)과 높이케이스(410) 사이를 연결하는 공급유로(520)가 형성되고, 온도감지실(511)의 상단에는 온도감지실(511)과 유체배출실(512) 사이를 연결하는 중간유로(540)가 형성된다. 유체배출실(512)의 상단 좌측에는 유체배출실(512)과 제1열교환기(450) 사이를 연결하는 제1배출유로(560)가 형성되고, 유체배출실(512)의 상단 우측에는 유체배출실(512)과 제2열교환기(460) 사이를 연결하는 제2배출유로(570)가 형성된다.

상기 제1이동부(530)는 온도감지실(511) 내부에 장착되어 공급된 유체의 온도에 따라 좌우로 이동 가능하고, 제2이동부(550)는 유체배출실(512) 내부에 장착되어 온도감지실(511)로부터 공급된 유체의 온도에 따라 좌우로 이동 가능하다.

상기 제1이동부(530)는, 온도감지실(511) 내부에 장착되며 그 내부에 왁스가 봉입된 제1이동케이스(531), 제1이동케이스(531)에 좌우로 이동 가능하도록 삽입되는 제1이동로드(532), 제1이동로드(532)의 단부에 결합되어 중간유로(540)를 개폐할 수 있는 제1개폐유닛(534) 및 제1이동케이스(531)와 제1개폐유닛(534) 사이에 설치되는 제1이동스프링(533)을 포함한다.

상기 온도감지실(511) 내부로 유입된 유체의 온도가 미리 설정된 제1온도(예를 들어, 40도) 이하일 경우, 도 19(a)에 도시된 것처럼 제1개폐유닛(534)은 제1이동스프링(533)의 탄성복원력에 의해 좌측으로 이동하여 중간유로(540)를 폐쇄한다.

이에 따라, 높이케이스(410) 내부의 유체는 제1열교환기(450)로 전달되지 않고, 높이케이스(410) 내부의 유체는 적정 온도를 유지하여 높이조절부(400)가 원활하게 작동할 수 있도록 한다.

상기 온도감지실(511) 내부로 유입된 유체의 온도가 미리 설정된 제1온도(예를 들어, 40도) 이상일 경우, 도 19(b)에 도시된 것처럼 제1이동케이스(531) 내부의 왁스는 팽창하여 제1이동로드(532)를 우측으로 밀고, 제1개폐유닛(534)은 제1이동스프링(533)의 탄성복원력을 이겨내고 우측으로 이동하여 중간유로(540)를 개방한다.

이에 따라, 중간유로(540)를 통과한 유체는 제1배출유로(560)를 통과하여 제1열교환기(450)로 전달된다. 제1열교환기(450)로 전달된 유체는 외부와 열교환을 통해 온도가 낮아지고, 다시 제1열교환유로(451)를 통해 높이케이스(410) 내부로 유입된다.

이때, 상기 중간유로(540)와 제1배출유로(560)는 서로 마주보도록 배치되어 유체가 더욱 원활하게 이동할 수 있도록 한다. 제2개폐유닛(554)은 제1배출유로(560)와 제2배출유로(570) 사이에 배치되어 유체가 제1배출유로(560)는 통과할 수 있지만 제2배출유로(570)는 통과할 수 없도록 한다.

상기 제2이동부(550)는, 유체배출실(512) 내부에 장착되며 그 내부에 왁스가 봉입된 제2이동케이스(551), 제2이동케이스(551)에 좌우로 이동 가능하도록 삽입되는 제2이동로드(552), 제2이동로드(552)의 단부에 결합되어 제2배출유로(570)를 개폐할 수 있는 제2개폐유닛(554) 및 제2이동케이스(551)와 제2개폐유닛(554) 사이에 설치되는 제2이동스프링(553)을 포함한다.

상기 유체배출실(512) 내부로 유입된 유체의 온도가 미리 설정된 제1온도(예를 들어, 40도) 이상이고 제2온도(예를 들어, 80도) 이하일 경우, 도 19(b)에 도시된 것처럼 제2개폐유닛(554)은 제2이동스프링(553)의 탄성복원력에 의해 좌측으로 이동하여 제1배출유로(560)와 제2배출유로(570) 사이에 배치되고, 유체는 제1배출유로(560)는 통과할 수 있지만 제2배출유로(570)는 통과할 수 없다.

상기 유체배출실(512) 내부로 유입된 유체의 온도가 미리 설정된 제2온도(예를 들어, 80도) 이상일 경우, 도 19(c)에 도시된 것처럼 제2이동케이스(551) 내부의 왁스는 팽창하여 제2이동로드(552)를 우측으로 밀고, 제2개폐유닛(554)은 제2이동스프링(553)의 탄성복원력을 이겨내고 우측으로 이동하여 제2배출유로(570)를 개방한다.

즉, 상기 제1이동케이스(531) 내부의 왁스는 미리 설정된 제1온도 이상일 때 팽창하고, 제2이동케이스(551) 내부의 왁스는 미리 설정된 제1온도 이상일 때에는 팽창하지 않으며 제2온도 이상일 때 팽창한다.

이에 따라, 제1배출유로(560)를 통과한 유체는 제1열교환기(450)로 전달되고, 제2배출유로(570)를 통과한 유체는 제2열교환기(460)로 전달되며, 제2열교환기(460)로 전달된 유체는 외부와 열교환을 통해 온도가 낮아지고, 다시 제2열교환유로(461)를 통해 높이케이스(410) 내부로 유입된다.

본 발명은 높이케이스(410) 내부의 유체가 미리 설정된 제2온도 이상으로 고온일 경우 제1열교환기(450)와 제2열교환기(460)를 통해 열교환이 더욱 활발하게 일어나도록 할 수 있고, 더 빨리 냉각된 유체를 다시 공급할 수 있다.

이와 같이 본 발명의 높이조절부(400)는 높이케이스(410), 높이로드(420), 높이조절판(430), 유압펌프(440) 및 공급밸브(500)를 포함하여 구성됨으로써, 측량부(100)의 무게가 상당하더라도 정밀하고 신속하게 측량부(100)의 고정 높이를 조정할 수 있다.

한편, 본 발명은 발명의 필요에 따라 측량부(100)와 높이로드(420)가 접합되는 영역에 회전축(300) 및 제2 회전모터(미도시)를 구비할 수도 있다. 따라서, 제2 회전모터의 구동에 따라 회전축(300)을 기준으로 측량부(100)가 상하로도 회전되는 것이 가능하다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 지하시설물의 일영역을 영상카메라로 촬영한 모습을 나타낸 예시도이고, 도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 지하시설물의 일영역을 열화상 카메라로 촬영한 모습을 나타낸 예시도이다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 지하시설물 모델링부에 의해 지하시설물의 측량데이터를 모델링한 모습을 나타낸 예시도이고, 도 13은 본 발명의 일실시예에 따른 지하시설물 모델링부에 의해 지하시설물의 측량데이터와 지상의 측량데이터를 합성 모델링한 모습을 나타낸 예시도이다.

본 발명의 지하시설물 모델링부(1100)에서는 측량부(100) 또는 드론(70)에서 획득한 지하시설물에 대한 측량데이터를 이용하여 지하시설물을 3D 모델링하거나 매핑작업을 수행할 수 있다.

상기 지하시설물 모델링부(1100) 및 합성모듈(1200)에서의 3D 공간 매핑 작업은 라이다의 공간 매핑 정보를 이용할 수 있다.

이를 위해 상기 라이다는 미세전자기계시스템(Micro ElectroMechanical Systems)의 기술로 제작한 솔리드스테이트 형태의 라이다를 적용할 수 있으며, 360°전체 방향으로 지하공간의 내부면을 향해 레이저를 주사하여 반사된 레이저의 도달시간을 측정하고 지하공간의 형상 관련 3차원 정보를 도출하여 상기 지하시설물 모델링부(1100)로 전송할 수 있으며, 지하시설물 모델링부(1100)에서는 지하공간의 형상 관련 3차원 정보를 상황에 맞게 보정하거나 편집하여 지하시설물의 3D 모델링 합성물 또는 매핑 결과물을 도출할 수 있다(도 12 참조).

도 13을 참조하면, 본 발명의 합성모듈(1200)에서는 지하시설물 3D 모델링 결과물에 지상측량데이터 저장부(1300)에 저장된 지상의 3D 모델링 결과물을 합성하여 지상 및 지하시설물의 3D 모델링 합성물 또는 매핑 합성물을 도출해낼 수 있다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템의 각 구성의 기능을 분류하여 나타낸 예시도이다.

전술한 바대로, 지하공간에는 상하수도와 같은 방대한 지하시설물, 지하차도와 보도 같은 지하구조물, 관정이나 지질과 같은 기반 구역 등 다양한 요소 혼재하며, 이와 같은 시설물은 땅 아래에 있어 발견하기 어려워 이상이 생겨도 빠른 발견이 어려우며, 갑자기 발생하는 사고 대응에 한계가 있기 마련이다.

한편, 지하시설물의 조사시 인력이 직접 현장에 투입되어 조사하는 경우에는, 소화조와 부속시설 등에서 가스사고, 가스 누출로 인한 밀폐 공간 사고, 장마철 폭우로 인한 수몰 사고, 맨홀 진입 및 하수도 점검 시 바닥 미끄러움으로 인한 안전사고 등의 인명 피해가 발생할 가능성이 농후하다.

따라서, 본 발명의 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템에 의하면, 지하시설물과 통하는 인접한 두 맨홀에 플랫폼 하우징을 각각 배치하고, 일측 플랫폼 하우징에 장착된 롤러의 권취 와이어를 자율주행차량을 통해 타측 플랫폼 하우징까지 풀어 이동시킨 다음, 이렇게 해당 지하시설물을 따라 위치된 와이어를 따라 주행이 안내되는 동시에 드론의 비행을 통해 주행 동력을 제공받게 되는 측량차량이 해당 지하시설물 내의 와이어를 따라 레일형 주행을 하여 유동, 이동 및 진동이 최대한 억제되면서 그에 장착된 측량부 또는 드론을 통해 보다 정확한 측량 데이터를 획득할 수 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명은 측량차량에 탑재되는 측량부의 높이 및 회전을 자유롭고 정밀하게 조절할 수 있도록 함으로써 공간에 구애받지 않고 지하시설물의 측량이 가능하고, 측량차량으로부터 전달되는 진동을 저감함으로써, 보다 더 정확한 지하시설물의 측량 데이터의 획득 및 이를 이용하여 지하시설물은 물론 지상시설물의 통합 3D 모델링 및 매핑이 가능한 장점이 있다.

결국, 본 발명에 의하면, 하수관의 배수관등 시설점검에 있어 다수 발생하는 안전사고를 감소시키고, 작업자의 진입 없이 안전하고 반복적이고 정확한 실내 점검이 가능하며, 접근이 제한적인 공간에서 측량데이터의 확보가 가능하고, 계절과 주변 환경에 무관하게 점검이 가능하고, 지속적이고 체계적인 지하시설물 점검으로 시설물 노후 및 파손에 대한 조기대응 가능한 잇점이 있다.

이상과 같이 본 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정하여 저서는 안되며, 후술되는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적인 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

10 : 지하시설물 20 : 제1 맨홀
21 : 제2 맨홀 22 : 제1 플랫폼 하우징
23 : 제2 플랫폼 하우징 30 : 롤러
31 : 와이어 40 : 자율주행차량
50 : 차량 고정부 51 : 하중 센싱 모듈
52 : 플레이트 53 : 무게감지유닛
54 : 후진 방지턱 모듈 60 : 측량차량
61 : 차량 본체 62 : 와이어 연결수단
63 : 포스트 64 : 결속고리
65 : 드론 연결 수단 66 : 로프 결합부
67 : 로프 68 : 결속고리
70 : 드론 90 : 무선통신모듈
100 : 측량부 200 : 측량기
210 : 9축자이로센서 220: GPS 수신기
230: 조명부 300 : 회전축
400 : 높이조절부 410 : 높이케이스
420 : 높이로드 430 : 높이조절판
440 : 유압펌프 450 : 제1열교환기
460 : 제2열교환기 500 : 공급밸브
510 : 밸브케이스 520 : 공급유로
530 : 제1이동부 540 : 중간유로
550 : 제2이동부 560 : 제1배출유로
570 : 제2배출유로 600 : 회전부
610 : 회전모터 620 : 회전스크류
700 : 탄성지지유닛 710 : 클램프부
720 : 제1탄성지지부 730 : 수용바디
740 : 제2탄성지지부 744 : 주름부
750 : 탄성케이스 910 : 제어부
920 : 제1 무선통신모듈 930 : 제2 무선통신모듈
940 : 측량 개시 알림부 1000: 사용자 단말
1100 : 지하시설물 모델링부 1200: 합성모듈
1300: 지상측량데이터 저장부

Claims (1)

1. 지하시설물(10)과 통하는 인접한 두 맨홀 중 제1 맨홀(20)에 설치되며, 일 측면이 개방된 제1 플랫폼 하우징(22);
   상기 두 맨홀 중 제2 맨홀(21)에 설치되며, 상기 제1 플랫폼 하우징(22)과 마주하는 일 측면이 개방된 제2 플랫폼 하우징(23);
   상기 제1 플랫폼 하우징(22)의 내측 바닥면에 설치되며, 와이어(31)가 권취되는 롤러(30);
   상기 와이어(31)의 일단이 탈착 가능하게 결합된 상태로 상기 제1 플랫폼 하우징(22)으로부터 상기 지하시설물(10)을 따라 상기 제2 플랫폼 하우징(23)으로 주행하는 자율주행차량(40);
   상기 제2 플랫폼 하우징(23) 내로 주행한 상기 자율주행차량(40)을 후진 방지하는 차량 고정부(50);
   상기 와이어(31)를 따라 상기 지하시설물(10) 내를 주행하도록 상기 와이어(31)에 결속되는 측량차량(60);
   상기 측량차량(60)과 결속되고, 지하시설물(10)을 따라 비행하면서 상기 측량차량(60)에 주행 동력을 제공하는 드론(70); 및
   상기 측량차량(60)에 설치되어 상기 지하시설물(10)에 대한 측량 데이터를 획득하는 측량부(100);를 구비하되,
   상기 측량부(100)의 하부에 결합되는 높이조절부(400); 상기 높이조절부의 하부에 결합되며 회전모터 및 회전스크류를 구비하는 회전부(600); 및 측량차량(60)의 상부에 결합되되 상기 회전부의 하부에 결합되어 회전모터를 탄성 지지하는 탄성지지유닛(700); 를 더 포함하고,
   상기 탄성지지유닛(700)은,
   회전모터(610)의 외벽을 감싸도록 회전모터(610)에 결합되는 클램프부(710); 일측부가 클램프부(710)에 탈착 결합되어 클램프부(710)를 탄성지지하는 복수의 제1탄성지지부(720); 클램프부(710)와 복수의 제1탄성지지부(720)가 내부에 수용되며 복수의 제1탄성지지부(720)의 타측부가 탈착 결합되고 탄성케이스(750)의 내부에 배치되는 수용바디(730); 및 일측부는 수용바디(730)의 외벽에 탈착 결합되고 타측부는 탄성케이스(750)의 내벽에 탈착 결합되어 수용바디(730)를 탄성지지하는 복수의 제2탄성지지부(740);를 구비하고,
   상기 클램프부(710)는,
   회전모터(610)의 일측부를 둘러싸며 양단부에 제1플랜지(711a)가 마련된 제1클램프바디(711); 회전모터(610)의 타측부를 둘러싸며 양단부에 제2플랜지(712a)가 마련된 제2클램프바디(712); 서로 마주보는 제1플랜지(711a)와 제2플랜지(712a)에 결합되어 제1클램프바디(711)와 제2클램프바디(712)를 회전모터(610)에 체결시키는 체결부(713); 및 제1클램프바디(711)와 제2클램프바디(712)에 마련되어 자력으로 제1클램프바디(711)와 제2클램프바디(712)를 회전모터(610)에 부착시키는 복수의 클램프자석부재(714); 를 구비하고,
   상기 제2탄성지지부(740)는,
   일측부가 수용바디(730)의 외벽에 탈착 결합되고 타측부가 탄성케이스(750)의 내벽에 탈착 결합되는 한 쌍의 제2탄성지지바디(741); 양단부가 한 쌍의 제2탄성지지바디(741)에 각각 결합되는 제2스프링(742); 한 쌍의 제2탄성지지바디(741)에 각각 마련되는 한 쌍의 제2자석부재(743); 및 한 쌍의 제2탄성지지바디(741)에 양단부가 결합되어 제2스프링(742)을 밀폐하여 제2스프링(742)을 보호하는 주름부(744); 를 구비하며,
   상기 높이조절부(400)는,
   회전부(600)의 상부에 결합되며 내부에 유체가 수용될 수 있도록 공간이 형성되는 높이케이스(410); 높이케이스에 상하로 이동 가능하도록 삽입되는 높이로드(420); 높이로드의 측부에 결합되어 높이로드의 외측면과 높이케이스의 내측면 사이에 배치되는 높이조절판(430); 높이케이스와 연결되어 높이케이스 내부의 유체에 압력을 가할 수 있는 유압펌프(440); 및 일측이 높이케이스와 연결되고 타측이 제1열교환기(450)와 연결되며, 높이케이스 내부의 유체를 선택적으로 제1열교환기에 공급할 수 있는 공급밸브(500); 를 구비하고,
   상기 공급밸브(500)는,
   내부가 온도감지실(511) 및 유체배출실(512)로 구획되어 있는 밸브케이스(510); 온도감지실과 높이케이스 사이를 연결하는 공급유로(520); 온도감지실 내부에 장착되어 공급된 유체의 온도에 따라 좌우로 이동 가능한 제1이동부(530); 온도감지실과 유체배출실 사이를 연결하는 중간유로(540); 유체배출실 내부에 장착되어 온도감지실로부터 공급된 유체의 온도에 따라 좌우로 이동 가능한 제2이동부(550); 유체배출실과 제1열교환기 사이를 연결하는 제1배출유로(560); 및 유체배출실과 제2열교환기 사이를 연결하는 제2배출유로(570); 를 구비하며,
   상기 제1이동부(530)는,
   온도감지실(511) 내부에 장착되며 그 내부에 왁스가 봉입된 제1이동케이스(531); 제1이동케이스(531)에 좌우로 이동 가능하도록 삽입되는 제1이동로드(532); 제1이동로드(532)의 단부에 결합되어 중간유로(540)를 개폐할 수 있는 제1개폐유닛(534); 및 제1이동케이스(531)와 제1개폐유닛(534) 사이에 설치되는 제1이동스프링(533); 를 구비하고,
   상기 제2이동부(550)는,
   유체배출실(512) 내부에 장착되며 그 내부에 왁스가 봉입된 제2이동케이스(551); 제2이동케이스(551)에 좌우로 이동 가능하도록 삽입되는 제2이동로드(552); 제2이동로드(552)의 단부에 결합되어 제2배출유로(570)를 개폐할 수 있는 제2개폐유닛(554); 및 제2이동케이스(551)와 제2개폐유닛(554) 사이에 설치되는 제2이동스프링(553); 을 구비하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 지하시설물 측량시스템.

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