KR102495497B1 - Safety measurement system of structure using drone and smart sensor - Google Patents

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KR102495497B1
KR102495497B1 KR1020220035161A KR20220035161A KR102495497B1 KR 102495497 B1 KR102495497 B1 KR 102495497B1 KR 1020220035161 A KR1020220035161 A KR 1020220035161A KR 20220035161 A KR20220035161 A KR 20220035161A KR 102495497 B1 KR102495497 B1 KR 102495497B1
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drone
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KR1020220035161A
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강창훈
이창용
김태균
이창희
안수홍
권병천
이승재
손수덕
이돈우
하현주
홍석호
김혁진
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현대엔지니어링(주)
(주)아크로비젼
(주)레나소프트웨어
한국기술교육대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a structure inspection system using a smart sensor and an autonomous drone which receives an abnormal point through a reliable smart sensor suitable for a construction project, moves an autonomous drone to the abnormal point, photographs risk factors, and transmits a photographed image in real time to build a system suitable for a contact-free era through real-time data collection and analysis and on-site image acquisition through automatic drone flight when an alarm occurs, and a structure inspection method using the same. A preferred embodiment of the structure inspection system using a smart sensor and an autonomous drone of the present invention comprises: smart sensor equipped with a wireless communication module and a battery and installed on a structure to be inspected; an autonomous drone including the wireless communication module, a camera photographing the image, and an autonomous flight control board configured to be capable of setting of a destination route transmitted through the wireless communication module, automatic flight, and image photographing; a server including a DB unit receiving and storing information from the smart sensor when an abnormal signal occurs from the wireless communication module and the smart sensor and a calculation unit loading a flight path for moving to the location of the received smart sensor and delivering an automatic flight path and command to the autonomous drone; and a user terminal wirelessly communicating with the server, wirelessly receiving the information measured from the smart sensor, wirelessly communicating with the calculation unit of the server, and transmitting the automatic flight path and command to the autonomous drone to photograph the image of an abnormal part of the structure.

Description

스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템{Safety measurement system of structure using drone and smart sensor}Safety measurement system of structure using drone and smart sensor}

본 발명은 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템에 관한 것으로, 특히 건설 프로젝트에 적합한 신뢰성을 갖춘 스마트 센서(smart sensor)장비를 통해 이상 지점을 수신하고, 자율주행 드론을 이상지점으로 이동시켜 위험요소를 촬영하고 실시간으로 촬영 영상을 전송하도록 하여 실시간 데이터 수집 및 분석과 알람 발생시 드론 자동 비행을 통한 현장 영상확보를 통해 언택트시대에 맞는 시스템을 구축할 수 있도록 하는 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a structure inspection system using smart sensors and self-driving drones. A smart sensor and self-driving drone application structure that enables the construction of a system suitable for the untact era through real-time data collection and analysis and on-site video acquisition through automatic drone flight when an alarm occurs by filming elements and transmitting the filmed video in real time. It's about the inspection system.

종래의 구조물을 점검하는 방법은 센서를 설치하여 이상여부를 직접 관리자가 확인하도록 하거나, 영상으로 확인하도록 하였으나, 이와 같은 구조물 점검 방법은 실시간으로 구조물의 이상징후를 발견할 수 없어 구조물의 점검 및 관리가 어려운 문제점이 있었다.In the conventional method of inspecting a structure, a sensor is installed so that the manager directly checks whether or not there is an abnormality, or the structure is checked by video. had a difficult problem.

특히, 정보통신분야에서 급속도로 변해가는 컴퓨터 환경은 이제 대부분 스마트기기로 변해있는 실정이지만 현재의 계측기기는 이러한 기술변화에 적용될 수 있는 장비가 미비하고, 토압이나 응력 계수 등과 같이 공사의 계획 및 설계단계에서 정확하게 파악하기가 힘든 요소들에 대한 상태를 각종 계측기기를 이용하여 데이터로 파악하고, 그 계측 데이터를 토대로 지반 굴착 등의 시공과정에서 설계상의 데이터와 비교 검토하여 거동을 예측함으로써, 안전하고 효율적이며 경제적인 공사를 수행하기 위하여 스마트 센서와 이를 실시간으로 직접 확인할 수 있는 기술의 개발이 필요하다.In particular, the rapidly changing computer environment in the field of information and communication is now mostly smart devices, but current measuring devices lack equipment that can be applied to these technological changes, and the planning and design stages of construction, such as earth pressure or stress coefficient It is safe, efficient and safe by identifying the status of elements that are difficult to accurately grasp in the data using various measuring devices, and comparing and reviewing the behavior with the design data in the construction process such as ground excavation based on the measurement data to predict the behavior. In order to carry out economical construction, it is necessary to develop smart sensors and technologies that can directly check them in real time.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 특허등록 제2012288호 "드론을 이용한 구조물 안전 점검 시스템"(특허문헌 1)이 있다. 상기 배경기술에서는 '드론을 이용한 구조물 안전 점검 시스템에 관한 것으로, 장착된 촬영수단, 센서를 이용해 주변 정보를 수집하고, 내부에 저장하는 드론, 드론에 저장된 정보를 수신하여 안전 점검하는 서버, 드론에서 수집한 영상정보를 모니터링하는 모니터링부를 포함하는 구조물 안전 점검 시스템에 있어서, 드론이 이착륙하며, 내부에 수용 공간이 형성되어 착륙한 드론을 보관하며, 드론에 저장된 정보를 수신하여 저장 및 서버에 전송하고, 내부에 저장된 드론의 전원을 충전하는 드론 저장장치, 드론의 이동 범위에 설치되어 드론의 위치 오차를 보상하는 실시간 이동측위 송수신기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 구조물 안전 점검 시스템' 을 제안한다. As a background technology of the present invention, there is Patent Registration No. 2012288 "Structure Safety Inspection System Using Drones" (Patent Document 1). The background art relates to a 'structure safety inspection system using drones,' a drone that collects and stores surrounding information using a mounted shooting means and a sensor, a server that receives information stored in the drone and checks safety, and a drone that In a structure safety inspection system including a monitoring unit for monitoring collected image information, a drone takes off and lands, an accommodation space is formed inside to store the landed drone, receives information stored in the drone, stores it, and transmits it to a server , Proposed a structure safety inspection system using drones, characterized in that it further includes a drone storage device that recharges the power of the drone stored inside, and a real-time movement positioning transceiver installed in the drone's movement range to compensate for the drone's position error. do.

그러나 상기 배경기술은 센서가 드론에 직접 설치되어 드론이 비행하면서 구조물을 센서에 의해 점검하도록 하기 때문에, 실시간으로 구조물의 이상징후를 발견할 수 없을 뿐만 아니라 직접 이상부위를 찾아 정확한 위치로 드론을 주행시키기 어려워 구조물의 점검 및 관리가 어려운 문제점이 있었다.However, in the background art, since the sensor is directly installed on the drone so that the drone flies, the structure is inspected by the sensor, so it is not possible to discover abnormal signs of the structure in real time, but also to directly find the abnormal part and drive the drone to the correct position. There was a problem that it was difficult to inspect and manage the structure.

특허등록 제2012288호 "드론을 이용한 구조물 안전 점검 시스템"Patent Registration No. 2012288 "Structure safety inspection system using drone"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건설 프로젝트에 적합한 신뢰성을 갖춘 스마트 센서(smart sensor)장비를 통해 이상 지점을 수신하고, 자율주행 드론을 이상 지점으로 이동시켜 위험요소를 촬영하고 실시간으로 촬영 영상을 전송하도록 하여 실시간 데이터 수집 및 분석과 알람 발생시 드론 자동 비행을 통한 현장 영상 확보가 가능한 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검 기술을 개발하는 것에 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above problems, receiving an abnormal point through a smart sensor equipment having reliability suitable for a construction project, moving an autonomous drone to the abnormal point, photographing risk factors, and real-time The purpose is to develop a structure inspection technology using smart sensors and self-driving drones that can collect and analyze real-time data and secure on-site images through automatic drone flight when an alarm occurs.

본 발명은 무선 통신모듈과, 배터리를 내장하여 이루어지며, 점검 대상 구조물에 설치되는 스마트 센서(smart sensor)와; 무선 통신모듈과, 영상을 촬영하는 카메라와, 무선 통신모듈로 전송받은 목적 경로 설정, 자동비행 및 영상촬영이 가능하도록 구성되는 자율비행 제어보드가 구성되는 자율주행 드론과; 무선통신 모듈과, 스마트 센서의 이상 신호 발생시 스마트 센서의 정보를 수신하여 저장하는 DB부와, 수신된 스마트 센서의 위치로 이동하기 위한 비행경로를 로드하며 자율주행 드론에 자동 비행경로 및 명령을 전달하는 역할 수행하는 연산부로 이루어지는 서버와; 서버와 무선 통신하여 스마트 센서에서 측정된 정보를 무선으로 수신하고, 서버의 연산부와 무선 통신하여 자율주행 드론에 자동 비행경로 및 명령을 전달하여 구조물의 이상부분을 영상촬영하도록 하는 사용자 단말;을 포함하며, 자율주행 드론은 망체 또는 케이지 형상의 충돌 안전 케이지에 구성되어 비행하고, 충돌 안전 케이지는 팔각형 프레임 구조를 갖는 상부 외측부재와; 상부 외측부재 보다 일정 크기 작은 팔각형 프레임 구조를 갖도록 이루어져 상부 외측부재의 내측에 구성되는 상부 내측부재와; 상부 외측부재와 상부 내측부재를 연결하는 복수의 상부 연결부재와; 팔각형 프레임 구조를 갖으며 상부 외측부재의 일정거리 하부로 이격되어 구성되는 하부 외측부재와; 하부 외측부재 보다 일정 크기 작은 팔각형 프레임 구조를 갖도록 이루어져 하부 외측부재의 내측에 구성되는 하부 내측부재와; 하부 외측부재와 하부 내측부재를 연결하는 복수의 하부 연결부재와; 상부 외측부재와 하부 외측부재를 연결하는 복수의 상하부 연결부재;를 포함하여 이루어지며, 상부 내측부재에는 하부로 돌출하도록 일정길이의 간격유지재가 복수개가 구성되고, 하부 외측부재와 하부 내측부재는 일정 높이 차이가 나게 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템을 제공하고자 한다.The present invention is made by embedding a wireless communication module and a battery, and a smart sensor installed in a structure to be inspected; An autonomous drone composed of a wireless communication module, a camera for capturing images, and an autonomous flight control board configured to enable setting of a destination path received through the wireless communication module, automatic flight, and image capture; The wireless communication module, the DB unit that receives and stores the information of the smart sensor when an abnormal signal is generated from the smart sensor, loads the flight path to move to the location of the received smart sensor, and transmits the automatic flight path and commands to the self-driving drone. a server consisting of an arithmetic unit that performs a role of performing; A user terminal that wirelessly communicates with the server to receive the information measured by the smart sensor, wirelessly communicates with the computing unit of the server, and transmits an automatic flight path and commands to the self-driving drone to capture an image of an abnormal part of the structure. And, the self-driving drone is configured in a mesh or cage-shaped collision safety cage to fly, and the collision safety cage includes an upper outer member having an octagonal frame structure; an upper inner member formed inside the upper outer member to have an octagonal frame structure smaller in size than the upper outer member; a plurality of upper connection members connecting the upper outer member and the upper inner member; a lower outer member having an octagonal frame structure and spaced apart from the upper outer member by a predetermined distance; a lower inner member formed inside the lower outer member to have an octagonal frame structure smaller in size than the lower outer member; a plurality of lower connecting members connecting the lower outer member and the lower inner member; A plurality of upper and lower connecting members connecting the upper outer member and the lower outer member; a plurality of spacers having a predetermined length are formed on the upper inner member so as to protrude downward, and the lower outer member and the lower inner member are constant. It is intended to provide a structure inspection system using smart sensors and self-driving drones, characterized in that it is configured to have a height difference.

또한, 스마트 센서(smart sensor)의 무선 통신모듈과 자율주행 드론의 무선 통신모듈 및 서버의 무선통신 모듈은 LTE 또는 5G무선통신 인 것을 특징으로 하는 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템을 제공하고자 한다.In addition, to provide a structure inspection system using smart sensors and self-driving drones, characterized in that the wireless communication module of the smart sensor, the wireless communication module of the self-driving drone, and the wireless communication module of the server are LTE or 5G wireless communication do.

또한, 자율주행 드론은 자동 충전스테이션에서 충전 및 상시대기하는 것을 특징으로 하는 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템을 제공하고자 한다.In addition, the self-driving drone is intended to provide a structure inspection system using smart sensors and self-driving drones, which is characterized by charging and always waiting at an automatic charging station.

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본 발명의 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템 및 이를 이용한 구조물 점검방법은 스마트 센서 및 자율주행 드론을 활용하여 실시간 데이터 수집 및 분석과 알람 발생시 드론 자동 비행을 통한 현장 영상확보를 통해 언택트시대에 맞는 시스템을 구축할 수 있으며, 작업자가 접근하기 어려운 현장 상황과 공정률을 실시간으로 정확히 파악하고 안전성 확보와 운영 효율을 극대화할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.The structure inspection system using smart sensors and self-driving drones and the structure inspection method using the same of the present invention utilize smart sensors and self-driving drones to collect and analyze real-time data and secure on-site images through automatic drone flight when an alarm occurs in the untact era. It is possible to build a system suitable for the situation, and it has a very useful effect of accurately grasping the on-site situation and process rate that are difficult for workers to access in real time, securing safety and maximizing operational efficiency.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도이다.
도 2는 본 발명의 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템 적용 실시예를 도시한 도이다.
도 3은 본 발명의 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템의 현장적용 시나리오를 도시한 도이다.
도 4는 본 발명에서 사용되는 충돌 안전 케이지를 도시한 사시도이다.
도 5는 상기 도 4의 충돌 안전 케이지가 설치된 자율주행 드론을 도시한 도이다.The following drawings attached to this specification illustrate a preferred embodiment of the present invention, and together with the detailed description of the present invention serve to further understand the technical idea of the present invention, the present invention is limited to those described in the accompanying drawings. It should not be construed as limiting.
1 is a diagram schematically showing the configuration of a structure inspection system using smart sensors and self-driving drones of the present invention.
2 is a diagram illustrating an application example of a structure inspection system using smart sensors and self-driving drones of the present invention.
3 is a diagram illustrating a field application scenario of a structure inspection system using a smart sensor and an autonomous drone of the present invention.
Figure 4 is a perspective view showing a crash safety cage used in the present invention.
5 is a diagram illustrating an autonomous drone in which the collision safety cage of FIG. 4 is installed.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다. Below, the present invention will be described in detail with reference to the embodiments presented in the accompanying drawings, but the presented embodiments are illustrative for a clear understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention according to a preferred embodiment will be described in detail.

도 1은 본 발명의 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도이고, 도 2는 본 발명의 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템 적용 실시예를 도시한 도이며, 도 3은 본 발명의 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템의 현장적용 시나리오를 도시한 도이다.1 is a diagram schematically showing the configuration of a structure inspection system using a smart sensor and self-driving drone of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing an application embodiment of a structure inspection system using a smart sensor and self-driving drone of the present invention. 3 is a diagram illustrating a field application scenario of a structure inspection system using a smart sensor and an autonomous drone of the present invention.

도 1에서와 같이, 본 발명의 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템은 구조물에 설치되는 스마트 센서(10)와, 자율주행 드론(20)과, 스마트센서(10)의 정보를 수신하고 저장하며 자율주행 드론(20)을 작동시키는 서버(70)와, 서버(70)를 통해 스마트 센서(10)에서 계측된 정보를 수신받고 자율드론(20)을 작동시키는 사용자 단말(30)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 1, the smart sensor and self-driving drone utilization structure inspection system of the present invention receives and stores information of the smart sensor 10, the self-driving drone 20, and the smart sensor 10 installed in the structure. and a server 70 that operates the autonomous drone 20 and a user terminal 30 that receives information measured by the smart sensor 10 through the server 70 and operates the autonomous drone 20 It is done.

스마트 센서(10)는 건설, 인프라, 플랜트 현장에는 목적에 따라 다양한 센서(가속도계 센서, 진동 측정 센서, 지중경사계, 압력 측정 센서, 유해가스 측정 센서 등)가 적용될 수 있으며, 본 발명에서는 서버(70)와의 통신을 위한 무선통신 모듈(110)이 구성되고, 배터리(120)를 내장하여 통신거리에 제한이 없는 무선연결(Wireless)을 추구할 수 있다.The smart sensor 10 may be applied with various sensors (accelerometer sensor, vibration measurement sensor, inclinometer, pressure measurement sensor, harmful gas measurement sensor, etc.) depending on the purpose of construction, infrastructure, and plant sites, and in the present invention, the server 70 A wireless communication module 110 for communication with ) is configured, and a battery 120 is built in to pursue a wireless connection without limitation in communication distance.

이와 같은 스마트 센서(10)는 점검대상 구조물에 필요한 위치에 목적에 맞는 종류의 센서를 사용할 수 있다.Such a smart sensor 10 may use a type of sensor suitable for a purpose at a location required for a structure to be inspected.

자율주행 드론(20)은 무선 통신모듈(210)과, 영상을 촬영하는 카메라(220)와, 무선 통신모듈(210)로 전송받은 목적 경로 설정, 자동비행 및 영상촬영이 가능하도록 구성되는 자율비행 제어보드(230)로 이루어진다.The self-driving drone 20 includes a wireless communication module 210, a camera 220 for capturing images, and an autonomous flight configured to enable setting of a destination path transmitted through the wireless communication module 210, automatic flight, and video recording. It consists of a control board (230).

카메라(220)는 구조물의 위험요소를 촬영하고 실시간으로 촬영된 영상을 서버(70)에 전송하도록 한다. 이때, 서버(70)와의 통신을 위하여 무선 통신모듈(210)을 탑재하도록 한다.The camera 220 photographs the risk factors of the structure and transmits the captured image to the server 70 in real time. At this time, the wireless communication module 210 is mounted for communication with the server 70.

자율주행 드론(20)은 “이상지점 수신 > 자가 상태 점검 > 이상지점으로 이동 > 촬영(수동/자동) > 복귀 후 자동충전”의 프로세스를 이용하여 자동 비행할 수도 있다.The self-driving drone 20 may automatically fly using the process of “receiving an abnormal point > self-checking > moving to an abnormal point > shooting (manual/automatic) > automatic charging after returning.

이와 같이 자율주행 드론(10)은 비행경로 설정만 해주면 사용자가 원하는 경로를 자동으로 비행 및 촬영(자동, 수동)이 가능하며, 무선통신망을 사용하기 때문에 거리에 제약이 없이 원격 조작이 가능하다.In this way, the self-driving drone 10 can automatically fly and shoot (automatically or manually) the route desired by the user just by setting the flight route, and can be remotely operated without restrictions on distance because it uses a wireless communication network.

스마트 센서(10)는 구조물에 설치되고 자율주행 드론(20)은 구조물에서 이상이 감지된 스마트 센서(20)로 자율비행하여 영상을 촬영하도록 하는데, 이때, 스마트 센서(10)에서 구조물의 이상 신호 발생정보를 서버(70)에 송신하도록 하며 다시 서버(70)에서는 자율주행 드론(20)을 이상감지 부분의 스마트 센서(10)의 위치로 비행시켜 실시간으로 영상을 촬영하도록 한다.The smart sensor 10 is installed in the structure, and the self-driving drone 20 autonomously flies with the smart sensor 20 where an abnormality is detected in the structure to take an image. At this time, the smart sensor 10 signals the abnormality of the structure. The generation information is transmitted to the server 70, and the server 70 again flies the self-driving drone 20 to the location of the smart sensor 10 in the anomaly detection part to capture images in real time.

이와 같은 서버(70)는 자율주행 드론(20) 및 스마튼 센서장비(10)와의 통신을 위한 무선통신 모듈(710)과, 스마트 센서(10)의 이상 신호 발생시 스마트 센서(10)의 정보를 수신하여 저장하도록 하는 DB부(720)와, 수신된 스마트 센서(10)의 위치로 이동하기 적합한 비행경로를 서버(70)의 DB부(720) 또는 사용자 단말(30)로 로드하며 자율주행 드론(20)에 자동 비행경로 및 명령을 전달하는 역할 수행하는 연산부(730)로 이루어진다.Such a server 70 transmits the wireless communication module 710 for communication with the self-driving drone 20 and the smart sensor equipment 10 and the information of the smart sensor 10 when an abnormal signal is generated from the smart sensor 10. The DB unit 720 to be received and stored and the flight path suitable for moving to the location of the received smart sensor 10 are loaded into the DB unit 720 of the server 70 or the user terminal 30, and the self-driving drone It consists of a calculation unit 730 that serves to deliver an automatic flight path and commands to (20).

연산부(730)에서는 스마트 센서(10)에서 이상 신호가 발생하는 경우 무선통신 모듈(710)을 통해 무선으로 이상 신호를 전달받아, DB부(720)에 저장된 구조물에 설치된 스마트 센서(10) 중 이상 신호가 발생하는 스마트 센서(10)의 위치를 파악하고, 자율주행 드론(20)의 대기 위치에서 이상 신호가 발생하는 스마트 센서(10) 까지의 경로를 파악하고 이동하기 적합한 비행경로 파일을 로드 하여 자율주행 드론(20)에 자동 비행경로 및 명령을 전달하는 역할 수행한다.When an abnormal signal is generated in the smart sensor 10, the calculation unit 730 receives the abnormal signal wirelessly through the wireless communication module 710, and the abnormality among the smart sensors 10 installed in the structure stored in the DB unit 720 Identify the location of the smart sensor 10 where the signal is generated, determine the path from the standby position of the self-driving drone 20 to the smart sensor 10 where the abnormal signal occurs, and load a flight path file suitable for movement It serves to deliver automatic flight routes and commands to the self-driving drone 20.

이때, 연산부(730)에서 로드한 이상 신호가 발생하는 스마트 센서(10) 까지의 적합 비행경로는 사용자가 직접 사용자 단말(30)을 통해 확인할 수 있으며, 사용자가 직접 경로를 설정하여 자율주행 드론(20)을 비행시키거나 또는 연산부(730)에서 파악한 이상 신호가 발생하는 스마트 센서(10) 까지의 적합 비행경로로 자동비행시키도록 할 수 있다.At this time, the suitable flight path from the calculation unit 730 to the smart sensor 10 where the abnormal signal is generated can be checked directly by the user through the user terminal 30, and the user sets the path directly to the self-driving drone ( 20) can be flown, or it can be automatically flown on a suitable flight path to the smart sensor 10 where the abnormal signal identified by the calculation unit 730 is generated.

이와 같이, 사용자 단말(30)은 서버(70)와 무선 통신하여 스마트 센서(10)에서 측정된 정보를 무선으로 수신하고, 서버(70)의 연산부(730)와 무선 통신하여 자율주행 드론(20)에 자동 비행경로 및 명령을 전달하여 구조물의 이상부분을 영상촬영하도록 하는 것으로, 사용자의 스마트 폰등의 스마트 기기나 이외에도 PC, 노트북 등이 될 수 있으며, 이 사용자 단말(30)에는 모두 무선통신 모듈이 구성되어야 한다.In this way, the user terminal 30 wirelessly communicates with the server 70 to wirelessly receive information measured by the smart sensor 10, and wirelessly communicates with the calculation unit 730 of the server 70 to allow the self-driving drone 20 ) to transmit an automatic flight path and command to take an image of the abnormal part of the structure, and it can be a smart device such as a user's smartphone or a PC, laptop, etc., in addition to the user's smartphone, all of which are wireless communication modules this should be configured.

특히, 스마트 센서(smart sensor)(10)의 무선 통신모듈(110)과 자율주행 드론(20)의 무선 통신모듈(210) 및 서버(70)의 무선통신 모듈(710)은 다양한 무선통신 모듈로 이루어질 수 있다.In particular, the wireless communication module 110 of the smart sensor 10, the wireless communication module 210 of the self-driving drone 20, and the wireless communication module 710 of the server 70 are various wireless communication modules. It can be done.

대부분의 기업들은 블루투스 방식을 활용한 센서를 생산하고 있으며 이는 통신 거리에 제한이 있고 측정 데이터를 송출하는 과정에서 건설현장의 구조물에 의해 전송이 차단되는 현상이 발생할 수 있다. 따라서, 본 발명에서는 스마트 센서(smart sensor)(10)의 무선 통신모듈(110)과 자율주행 드론(20)의 무선 통신모듈(210) 및 서버(70)의 무선통신 모듈(710)을 LTE 또는 5G무선통신 모듈로 이루어지도록 하여, 스마트 센서(10)의 데이터 값을 LTE 또는 5G무선통신망을 이용하여 PC/스마트폰 등의 사용자 단말(30)로 수집 및 확인할 수 있어 기기간의 통신 거리 제약 없도록 할 수 있다.Most companies produce sensors using the Bluetooth method, which has a limited communication distance, and transmission may be blocked by structures at construction sites in the process of transmitting measurement data. Therefore, in the present invention, the wireless communication module 110 of the smart sensor 10, the wireless communication module 210 of the self-driving drone 20, and the wireless communication module 710 of the server 70 are LTE or It is made of a 5G wireless communication module, so that the data value of the smart sensor 10 can be collected and checked by the user terminal 30 such as a PC / smartphone using LTE or 5G wireless communication network, so that there is no communication distance restriction between devices can

또한, 자율주행 드론(20)은 자동 충전스테이션(40)에서 충전 및 상시대기하도록 할 수 있다.In addition, the self-driving drone 20 can be charged and always standby at the automatic charging station 40.

자동 충전스테이션(40)은 자율주행 드론(20)의 충전을 위한 판넬 역할을 병행하며, 구성은 몸체, 충전기 및 전원 공급장치로 구성될 수 있으며, 전원공급은 실내의 경우 유선공급하거나 실외의 경우에는 배터리를 이용한 무선공급을 하도록 할 수 있다.The automatic charging station 40 simultaneously serves as a panel for charging the self-driving drone 20, and may be composed of a body, a charger, and a power supply, and the power supply is wired indoors or outdoor. In this case, wireless supply using a battery can be made.

이와 같이 자동충전 스테이션(40)을 구성하여, 자율주행 드론(20)은 자동 충전스테이션(40)에서 충전 및 대기하다 이상감지 부분 촬영 후 상황이 종료되면 자율주행 드론(20)은 자동충전 스테이션(40)으로 이동하여 자율주행 드론(20)을 자동 충전하도록 하여 사람의 개입을 최소화할 수 있다.By configuring the automatic charging station 40 in this way, the self-driving drone 20 charges and waits at the automatic charging station 40, and when the situation ends after shooting the anomaly detection part, the self-driving drone 20 automatically recharges the station ( 40) to automatically charge the self-driving drone 20, thereby minimizing human intervention.

도 4는 본 발명에서 사용되는 충돌 안전 케이지를 도시한 사시도이고, 도 5는 상기 도 4의 충돌 안전 케이지가 설치된 자율주행 드론을 도시한 도이다.4 is a perspective view showing a crash safety cage used in the present invention, and FIG. 5 is a diagram showing an autonomous drone with the crash safety cage of FIG. 4 installed.

특히, 도 4 및 도 5에서와 같이, 자율주행 드론(20)은 망체 또는 케이지 형상의 충돌 안전 케이지(50)에 구성되어 비행하도록 함으로써, 비행시 발생할 수 있는 충돌에 대한 안전성 확보하도록 할 수 있다.In particular, as shown in FIGS. 4 and 5, the self-driving drone 20 is configured in a mesh or cage-shaped collision safety cage 50 to fly, thereby ensuring safety against collisions that may occur during flight. .

이와 같은 충돌 안전 케이지(50)는 망체나 케이지 형태의 다양한 형상으로 이루어질 수 있으며, 특히, 팔각형의 프레임 구조로 형성하여 구조적 안전성을 확보하면서도 부피를 최소화하도록 한다.Such a crash safety cage 50 may be formed in various shapes such as a net or cage, and in particular, it is formed in an octagonal frame structure to minimize the volume while securing structural safety.

충돌 안전 케이지(50)는 돔 형상으로 이루어지는 경우 접합부의 개수가 많아지고 크기가 커져 이동에 제약이 있기 때문에, 도 4에서와 같이, 팔각형의 프레임 구조로 형성하도록 한다.When the crash safety cage 50 is formed in a dome shape, the number of junctions increases and the size increases, so that movement is restricted, so as shown in FIG. 4, it is formed in an octagonal frame structure.

이를 위하여, 충돌 안전 케이지(50)는 팔각형 프레임 구조를 갖는 상부 외측부재(510)와; 상부 외측부재(510) 보다 일정 크기 작은 팔각형 프레임 구조를 갖도록 이루어져 상부 외측부재(510)의 내측에 구성되는 상부 내측부재(520)와; 상부 외측부재(510)와 상부 내측부재(520)를 연결하는 복수의 상부 연결부재(530)와; 팔각형 프레임 구조를 갖으며 상부 외측부재(510)의 일정거리 하부로 이격되어 구성되는 하부 외측부재(560)와; 하부 외측부재(560) 보다 일정 크기 작은 팔각형 프레임 구조를 갖도록 이루어져 하부 외측부재(560)의 내측에 구성되는 하부 내측부재(570)와; 하부 외측부재(560)와 하부 내측부재(570)를 연결하는 복수의 하부 연결부재(580)와; 상부 외측부재(510)와 하부 외측부재(560)를 연결하는 복수의 상하부 연결부재(590);로 이루어지도록 한다.To this end, the crash safety cage 50 includes an upper outer member 510 having an octagonal frame structure; an upper inner member 520 formed inside the upper outer member 510 to have an octagonal frame structure smaller in size than the upper outer member 510; a plurality of upper connecting members 530 connecting the upper outer member 510 and the upper inner member 520; a lower outer member 560 having an octagonal frame structure and spaced apart from the upper outer member 510 by a predetermined distance; a lower inner member 570 formed inside the lower outer member 560 to have an octagonal frame structure smaller in size than the lower outer member 560; a plurality of lower connecting members 580 connecting the lower outer member 560 and the lower inner member 570; A plurality of upper and lower connecting members 590 connecting the upper outer member 510 and the lower outer member 560;

즉, 상부는 큰 상부 외측부재(510)와 작은 상부 내측부재(520)로 구성하고, 하부는 큰 하부 외측부재(560)와 작은 하부 내측부재(570)로 이루어지도록 하며, 각각의 부재는 연결부재 들로 연결하도록 하며, 팔각 프레임 형상은 24개의 조인트와 56개의 부재로 이루어지며, 각 부재간의 연결은 별도의 조인트 부재로 연결할 수 있으며, 각 부재들은 카본 소재 등 다양한 소재로 이루어질 수 있다.That is, the upper part is composed of a large upper outer member 510 and a smaller upper inner member 520, and the lower part is composed of a large lower outer member 560 and a small lower inner member 570, and each member is connected. The octagonal frame shape is composed of 24 joints and 56 members, and each member can be connected with a separate joint member, and each member can be made of various materials such as carbon.

이때, 하부 내측부재(570)의 경우 자율주행 드론(20)이 삽입될 수 있는 크기로 이루어질 수 있으며, 특히, 상부 내측부재(520)에는 하부로 돌출하도록 일정길이의 간격유지재(550)가 복수개가 구성되도록 하여 자율주행 드론(20)의 회전날개가 충돌 안전 케이지(50)와 충돌하는 것을 방지하도록 일정거리를 유지하는 역할을 함과 동시에 자율주행 드론(20)을 고정시키는 수단을 고정하도록 할 수 있다.At this time, the lower inner member 570 may be made of a size into which the self-driving drone 20 can be inserted. To secure a means for fixing the self-driving drone 20 while maintaining a certain distance to prevent the rotor blades of the self-driving drone 20 from colliding with the collision safety cage 50 by configuring a plurality of them. can do.

또한, 하부 외측부재(560)와 하부 내측부재(570)는 일정 높이 차이가 나게 구성되도록 할 수 있는데, 하부 내측부재(570)가 하부 외측부재(560) 보다 일정 높이 하부로 위치하도록 하여 내부 공간을 늘려 높이를 높이면서도 크기를 최소로 유지할 수 있다.In addition, the lower outer member 560 and the lower inner member 570 may be configured to have a certain height difference. You can increase the height by increasing it while keeping the size to a minimum.

본 발명의 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템을 이용한 구조물 점검방법을 상세히 설명하면 다음과 같다.The structure inspection method using the smart sensor and the self-driving drone-using structure inspection system of the present invention is described in detail as follows.

먼저, 구조물에 스마트 센서(10)를 설치하고, 자율주행 드론(20)을 지정 대기장소에서 상시대기 및 충전하도록 한다(a).First, the smart sensor 10 is installed on the structure, and the self-driving drone 20 is always on standby and charging at a designated waiting location (a).

스마트 센서(10)는 구조물의 필요한 위치에 필요한 종류의 스마트 센서(10)를 각각 복수개 설치하도록 하며, 무선통신으로 서버(70)와 통신하도록 한다.The smart sensor 10 installs a plurality of smart sensors 10 of a required type at a required location of a structure, and communicates with the server 70 through wireless communication.

자율주행 드론(20)은 지정 대기장소에서 상시대기 및 충전하는데, 필요에 따라서는 자동 충전스테이션(40)에서 충전 및 상시대기하도록 할 수 있다.The self-driving drone 20 always waits and charges at a designated waiting place. If necessary, it can be charged and always waits at the automatic charging station 40.

이후, 스마트 센서(10)의 데이터 값을 서버(70)를 통하여 사용자 단말(30)로 수집 및 확인하도록 한다(b).Thereafter, data values of the smart sensor 10 are collected and checked by the user terminal 30 through the server 70 (b).

스마트 센서(10)에서 측정된 데이터 값은 서버(70)의 DB부(720)에 무선통신을 통하여 지속적으로 저장되며, 이는 사용자 단말(30)을 통하여 실시간으로 확인할 수 있도록 한다.Data values measured by the smart sensor 10 are continuously stored in the DB unit 720 of the server 70 through wireless communication, which allows them to be checked in real time through the user terminal 30 .

이후, 스마트 센서(10)의 측정값을 통해 이상 징후 감지하면, 서버(70)를 통하여 사용자가 경로를 설정하고 상시대기 및 충전 중인 자율주행 드론(20)을 이상 징후가 감지된 구조물에서의 위치로 이동시키도록 한다(c).Afterwards, when an anomaly is detected through the measured value of the smart sensor 10, the user sets a route through the server 70 and places the self-driving drone 20, which is always on standby and charging, at the structure where the anomaly is detected. (c).

서버(70)의 연산부(730)에서는 이상 신호가 발생하는 스마트 센서(10) 까지의 적합 비행경로를 연산하고 사용자가 직접 사용자 단말(30)을 통해 확인할 수 있도록 로드하며, 이를 사용자가 사용자 단말(30)로 확인을 하고 사용자가 직접 경로를 설정하여 자율주행 드론(20)을 비행시키거나 또는 연산부(730)에서 파악한 이상 신호가 발생하는 스마트 센서(10) 까지의 적합 비행경로로 자동비행시키도록 할 수 있다.The calculation unit 730 of the server 70 calculates a suitable flight path to the smart sensor 10 where the abnormal signal is generated and loads it so that the user can directly check it through the user terminal 30, and the user terminal ( 30), and the user directly sets the route to fly the self-driving drone 20 or the smart sensor 10 where the abnormal signal identified by the calculation unit 730 is generated. can do.

이후, 자율주행 드론(20)이 구조물의 이상 징후가 감지된 위치의 영상을 촬영하고 영상을 사용자 단말(30)로 송신하도록 한다(d).Thereafter, the self-driving drone 20 captures an image of a location where an anomaly in the structure is detected and transmits the image to the user terminal 30 (d).

마지막으로, 상황이 종료되면 자율주행 드론(20)은 대기장소로 이동하여 상시 대기 및 충전하도록 한다(e).Finally, when the situation is over, the self-driving drone 20 moves to a waiting area and is always on standby and charging (e).

상기와 같은 본 발명의 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템 및 이를 이용한 구조물 점검방법은 스마트 센서 및 자율주행 드론을 활용하여 실시간 데이터 수집 및 분석과 알람 발생시 드론 자동 비행을 통한 현장 영상확보를 통해 언택트시대에 맞는 시스템을 구축할 수 있으며, 작업자가 접근하기 어려운 현장 상황과 공정률을 실시간으로 정확히 파악하고 안전성 확보와 운영 효율을 극대화할 수 있는 매우 유용한 효과가 있다.The structure inspection system using smart sensors and self-driving drones and the structure inspection method using the smart sensors and self-driving drones of the present invention as described above utilize smart sensors and self-driving drones to collect and analyze real-time data and secure field images through automatic drone flight when an alarm occurs. It is possible to build a system suitable for the untact era, and it has a very useful effect of accurately grasping the on-site situation and process rate that are difficult for workers to access in real time, securing safety and maximizing operational efficiency.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다. So far, the present invention has been described in detail with reference to the presented embodiments, but those skilled in the art can make various modifications and variations without departing from the technical spirit of the present invention with reference to the presented embodiments. will be. The present invention is not limited by these variations and modifications, but is limited only by the claims appended below.

10 : 스마트 센서
20 : 자율주행 드론
30 : 사용자 단말
40 : 충전스테이션
50 : 충돌 안전 케이지
70 : 서버10: Smart Sensor
20: Self-driving drone
30: user terminal
40: charging station
50: crash safety cage
70: server

Claims (8)

무선 통신모듈(110)과, 배터리(120)를 내장하여 이루어지며, 점검 대상 구조물에 설치되는 스마트 센서(10)와;
무선 통신모듈(210)과, 영상을 촬영하는 카메라(220)와, 무선 통신모듈(210)로 전송받은 목적 경로 설정, 자동비행 및 영상촬영이 가능하도록 구성되는 자율비행 제어보드(230)가 구성되는 자율주행 드론(20)과;
무선통신 모듈(710)과, 스마트 센서(10)의 이상 신호 발생시 스마트 센서(10)의 정보를 수신하여 저장하는 DB부(720)와, 수신된 스마트 센서(10)의 위치로 이동하기 위한 비행경로를 로드하며 자율주행 드론(20)에 자동 비행경로 및 명령을 전달하는 역할 수행하는 연산부(730)로 이루어지는 서버(70)와;
서버(70)와 무선 통신하여 스마트 센서(10)에서 측정된 정보를 무선으로 수신하고, 서버(70)의 연산부(730)와 무선 통신하여 자율주행 드론(20)에 자동 비행경로 및 명령을 전달하여 구조물의 이상부분을 영상촬영하도록 하는 사용자 단말(30);을 포함하며,
자율주행 드론(20)은 망체 또는 케이지 형상의 충돌 안전 케이지(50)에 구성되어 비행하고,
충돌 안전 케이지(50)는,
팔각형 프레임 구조를 갖는 상부 외측부재(510)와; 상부 외측부재(510) 보다 일정 크기 작은 팔각형 프레임 구조를 갖도록 이루어져 상부 외측부재(510)의 내측에 구성되는 상부 내측부재(520)와; 상부 외측부재(510)와 상부 내측부재(520)를 연결하는 복수의 상부 연결부재(530)와; 팔각형 프레임 구조를 갖으며 상부 외측부재(510)의 일정거리 하부로 이격되어 구성되는 하부 외측부재(560)와; 하부 외측부재(560) 보다 일정 크기 작은 팔각형 프레임 구조를 갖도록 이루어져 하부 외측부재(560)의 내측에 구성되는 하부 내측부재(570)와; 하부 외측부재(560)와 하부 내측부재(570)를 연결하는 복수의 하부 연결부재(580)와; 상부 외측부재(510)와 하부 외측부재(560)를 연결하는 복수의 상하부 연결부재(590);를 포함하여 이루어지고,
상부 내측부재(520)에는 하부로 돌출하도록 일정길이의 간격유지재(550)가 복수개가 구성되며, 하부 외측부재(560)와 하부 내측부재(570)는 일정 높이 차이가 나게 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템.A wireless communication module 110 and a smart sensor 10 installed in a structure to be inspected and made by embedding a battery 120;
A wireless communication module 210, a camera 220 for capturing images, and an autonomous flight control board 230 configured to enable setting of a destination path received through the wireless communication module 210, automatic flight, and image capture are configured. The self-driving drone 20 and;
The wireless communication module 710, the DB unit 720 for receiving and storing the information of the smart sensor 10 when an abnormal signal is generated from the smart sensor 10, and flight for moving to the location of the received smart sensor 10 A server 70 composed of a calculation unit 730 that loads a route and delivers an automatic flight route and commands to the self-driving drone 20;
Wirelessly communicates with the server 70 to receive information measured by the smart sensor 10 wirelessly, and wirelessly communicates with the calculation unit 730 of the server 70 to transmit automatic flight routes and commands to the self-driving drone 20 It includes; a user terminal 30 to take an image of the abnormal part of the structure;
The self-driving drone 20 is configured in a mesh or cage-shaped collision safety cage 50 and flies,
The crash safety cage 50,
an upper outer member 510 having an octagonal frame structure; an upper inner member 520 formed inside the upper outer member 510 to have an octagonal frame structure smaller in size than the upper outer member 510; a plurality of upper connecting members 530 connecting the upper outer member 510 and the upper inner member 520; a lower outer member 560 having an octagonal frame structure and spaced apart from the upper outer member 510 by a predetermined distance; a lower inner member 570 formed inside the lower outer member 560 to have an octagonal frame structure smaller in size than the lower outer member 560; a plurality of lower connecting members 580 connecting the lower outer member 560 and the lower inner member 570; A plurality of upper and lower connecting members 590 connecting the upper outer member 510 and the lower outer member 560;
The upper inner member 520 is configured with a plurality of spacers 550 having a certain length to protrude downward, and the lower outer member 560 and the lower inner member 570 are configured to have a certain height difference. Structure inspection system using smart sensors and self-driving drones. 청구항 1에 있어서,
스마트 센서(smart sensor)(10)의 무선 통신모듈(110)과 자율주행 드론(20)의 무선 통신모듈(210) 및 서버(70)의 무선통신 모듈(710)은 LTE 또는 5G무선통신 인 것을 특징으로 하는 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템.The method of claim 1,
The wireless communication module 110 of the smart sensor 10, the wireless communication module 210 of the self-driving drone 20, and the wireless communication module 710 of the server 70 are LTE or 5G wireless communication Structure inspection system using smart sensors and self-driving drones. 청구항 1에 있어서,
자율주행 드론(20)은 자동 충전스테이션(40)에서 충전 및 상시대기하는 것을 특징으로 하는 스마트 센서 및 자율주행 드론 활용 구조물 점검시스템.The method of claim 1,
The self-driving drone (20) is a smart sensor and self-driving drone utilization structure inspection system, characterized in that it is charged and always waits at the automatic charging station (40). 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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