KR102496344B1 - 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치 및 방법 - Google Patents

시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시설물 점검하는 멀티콥터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차의 주행풍으로부터 보호하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 이를 위해, 선로(10) 주변에 설치되어 진입하는 열차(20)를 감지하는 진입감지부(100); 진입감지부(100)로부터 진입신호를 수신하고, 비행중인 멀티콥터(400)로 상기 진입신호를 송신하는 이동관제부(300); 및 미리 정해진 점검구역과 경로를 따라 이동하며 시설물을 점검하는 멀티콥터(400);로 구성되고, 이동관제부(300)는, 경로를 표시하고, 설정할 수 있는 운영맵(40); 열차(20)의 주행풍으로부터 멀티콥터(400)를 보호하기 위해, 운영맵(40) 상에서 진입금지구역(50)을 설정할 수 있도록 하는 금지구역 설정부(330); 및 진입금지구역(50)을 해제하는 금지구역 해제부(340); 진입신호에 기초하여 진입금지구역(50)의 설정 또는 해제를 상기 멀티콥터(400)로 지령하는 제 3 제어부(320); 및 진입감지부(100) 및 멀티콥터(400)와 통신하는 관제통신부(310);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치가 제공된다.

Description

시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치 및 방법{Apparatus and method for protecting multicopter during facility inspection from train entry}
본 발명은 시설물 점검하는 멀티콥터에 관한 것으로, 보다 상세하게는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차의 주행풍으로부터 보호하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 열차 선로, 교량 등에 대해서는 멀티콥터(또는 드론 등과 같은 무인비행체)를 이용하여 상부구조물, 거더, 하부 구조물, 교각, 교대 등을 촬영한 뒤 균열, 변형, 기울어짐 등을 검사한다. 이러한 촬영과 검사는 정기적으로 수행되며, 시간과 비용이 단축되기 때문에 최근 크게 각광을 받으면서 널리 행해지고 있다.
즉, 멀티콥터를 탑재한 차량으로 시설물 근처까지 이동한 후, 멀티콥터를 띄운다. 조작자는 차량 내부에서 멀티콥터를 통제하며, 촬영과 검사 과정을 모니터링하게 된다.
한편, 열차나 고속열차(예 : KTX)가 통과하는 경우, 열차의 주행으로 인한 강한 주행풍이 주위에 형성된다. 멀티콥터는 무인비행체로서 비교적 경량이기 때문에 비행중 이러한 주행풍을 만나면, 추락하거나 시설물에 충돌할 수 있고, 최악의 경우에는 열차와 충돌할 수도 있다.
이를 방지하고자 종래의 조작자는 열차가 통과하지 않는 시간 동안에만 잠깐잠깐 멀티콥터를 운행해 가면서 검사를 진행해 왔다. 이로 인해, 촬영과 검사의 연속성이 저하되고, 검사시간이 오래 걸리는 단점이 있었다. 또한 조작자는 멀티콥터의 통제와 검사 보다는 열차의 진입 여부에 더 신경을 써야 하는 어려움이 있었다.
1. 대한민국 특허공개 제10-2010-0072830호(휴대형 열차진입 경보 시스템), 2. 대한민국 특허등록 제10-1004144호(열차 접근 경보기), 3. 대한민국 특허공개 제10-2020-0021222호(열차 진입 감시 시스템).
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 해결하고자 하는 과제는 열차의 진입을 자동으로 감지함으로써 비행 중인 멀티콥터를 신속히 대피시킬 수 있는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여, 선로(10) 주변에 설치되어 진입하는 열차(20)를 감지하는 진입감지부(100); 진입감지부(100)로부터 진입신호를 수신하고, 비행중인 멀티콥터(400)로 상기 진입신호를 송신하는 이동관제부(300); 및 미리 정해진 점검구역과 경로를 따라 이동하며 시설물을 점검하는 멀티콥터(400);로 구성되고,
이동관제부(300)는, 경로를 표시하고, 설정할 수 있는 운영맵(40); 열차(20)의 주행풍으로부터 멀티콥터(400)를 보호하기 위해, 운영맵(40) 상에서 진입금지구역(50)을 설정할 수 있도록 하는 금지구역 설정부(330); 및 진입금지구역(50)을 해제하는 금지구역 해제부(340); 진입신호에 기초하여 진입금지구역(50)의 설정 또는 해제를 상기 멀티콥터(400)로 지령하는 제 3 제어부(320); 및 진입감지부(100) 및 멀티콥터(400)와 통신하는 관제통신부(310);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치가 제공된다.
또한, 진입감지부(100)는, 열차(20)를 촬영하는 제 1 카메라(110); 열차(20)의 주행풍을 감지하는 제 1 풍속계(120); 중 적어도 하나를 포함하고, 그리고 제 1 카메라(110)의 영상으로부터 열차(20)를 추출하는 제 1 열차객체 추출부(140); 제 1 풍속계(120)와 제 1 열차객체 추출부(140) 중 적어도 하나의 출력신호에 기초하여 열차(20)의 진입신호를 생성하는 진입신호 생성부(150); 및 진입신호를 관제통신부(310)로 전송하는 제 1 통신부(130);를 포함한다.
또한, 제 1 열차객체 추출부(140)는 딥러닝에 의해 학습된 인공지능 모델에 의해 열차(20)를 추출한다.
또한, 선로(10) 상에서 진입감지부(100)로부터 이격되도록 설치되어 열차(20)의 진출을 감지하는 진출감지부(200)를 더 포함한다.
또한, 진출감지부(200)는 열차(20)를 촬영하는 제 2 카메라(210); 열차(20)의 주행풍을 감지하는 제 2 풍속계(220); 중 적어도 하나를 포함하고, 그리고 제 2 카메라(210)의 영상으로부터 상기 열차(20)를 추출하는 제 2 열차객체 추출부(240); 제 2 풍속계(220)와 제 2 열차객체 추출부(240) 중 적어도 하나의 출력신호에 기초하여 열차(20)의 진출신호를 생성하는 진출신호 생성부(250); 및 진출신호를 관제통신부(310)로 전송하는 제 2 통신부(230);를 포함한다.
또한, 제 2 열차객체 추출부(240)는 딥러닝에 의해 학습된 인공지능 모델에 의해 열차(20)를 추출한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 또 다른 카테고리로써, 전술한 보호장치를 이용한 보호방법으로써, 선로(10) 주변에 진입감지부(100)를 설치하는 단계(S100)와 열차(20)의 주행풍으로부터 멀티콥터(400)를 보호하기 위해, 이동관제부(300)의 운영맵(40) 상에서 진입금지구역(50)을 설정하게 하는 단계(S110)가 동시 또는 순차적으로 실행되고, 멀티콥터(400)가 미리 정해진 경로를 따라 이동하며 시설물을 촬영하고 검사하는 단계(S120); 진입감지부(100)로부터 이동관제부(300)로 열차(20)의 진입신호가 수신되었는지를 판단하는 단계(S130); 진입신호가 수신된 경우, 이동관제부(300)의 지령에 따라 멀티콥터(400)가 진입금지구역(50) 밖으로 이동하여 대기하는 단계(S150); 진출감지부(200)로부터 이동관제부(300)로 열차(20)의 진출신호가 수신되었는지를 판단하는 단계(S160); 및 진출신호가 수신된 경우, 이동관제부(300)의 지령에 따라 멀티콥터(400)가 다음 점검구역과 경로를 따라 이동하며 시설물을 촬영하고 검사하는 단계(S120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 방법에 의해서도 달성될 수 있다.
또한, 검사단계(S120) 내지 판단단계(S160)가 실행되는 동안, 진입감지부(100)의 제 1 카메라(110)가 촬영한 영상은 이동관제부(300)로 실시간 전송되어 운영맵(40) 상에 표출된다.
또한, 진입금지구역(50)을 설정하게 하는 단계(S110)는 설정된 진입금지구역(50)을 멀티콥터(400)로 전송하여 저장하는 단계를 더 포함한다.
또한, 진출신호가 감지된 경우, 주행풍의 후류가 소멸될 때까지 소정시간 동안 대기한 후, 이동관제부(300)의 지령에 따라 멀티콥터(400)가 다음 점검구역과 경로를 따라 이동하며 시설물을 촬영하고 검사한다.
또한, 진입신호가 수신된 경우, 대기단계(S150) 전에, 멀티콥터(400)의 제 4 제어부(420)가, 멀티콥터(400)의 고도가 선로(10)의 높이 보다 낮은지 판단하는 단계(S140);를 더 포함하고, 낮지 않으면 대기단계(S150)가 수행되고, 낮으면 검사단계(S120)부터 수행된다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 열차의 진입을 자동으로 감지함으로써 비행 중인 멀티콥터를 신속히 대피시킬 수 있다. 이를 통해, 멀티콥터의 추락, 고장 등을 방지할 수 있고, 열차 충돌과 같은 안전사고를 예방할 수 있다.
또한, 조작자는 멀티콥터의 통제와 검사에 더욱 집중할 수 있어서, 시설물의 검사 결과를 더욱 신뢰할 수 있다.
멀티콥터를 차량과 같은 이동관제부(300)에 싣고 이동하며, 비행을 통제할 수 있기 때문에 높은 기동성을 발휘할 수 있고, 최소 인원으로 운영이 가능하다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하기 위한 장치가 선로(10) 상에 설치된 상태의 평면도,
도 2는 본 발명에 따른 이동관제부(300)에 탑재된 운영맵(40)의 일예,
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 진입감지부(100)와 진출감지부(200)가 각각 측정한 풍속을 나타낸 그래프,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른, 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치의 개략적인 시스템 구성도,
도 5는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 방법의 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
실시예의 구성
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른, 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하기 위한 장치가 선로(10) 상에 설치된 상태의 평면도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 선로(10) 상에는 열차(20)가 진행방향(30)으로 운행한다. 선로(10)는 노반 위의 선로, 교량 위의 선로, 고가 위의 선로, 터널 내의 선로 등이 될 수 있다.
선택적으로, 선로(10)는 열차(20)의 진행방향을 따라 제 1, 2, 3 점검구역(70, 72, 74)으로 가상 구획한다. 멀티콥터(400)는 제 1 점검구역(70)부터 순차적으로 점검작업을 수행한다. 구체적으로는, 열차(20)의 진출이 감지되면, 제 1 점검구역(70)을 점검하고 진입금지구역 밖으로 이동하여 대기한다. 그리고, 그 다음 열차(20)의 진출이 감지되면 제 2 점검구역(72)을 점검하고 진입금지구역 밖으로 이동하여 대기한다. 이러한 방식으로 전체 점검구역의 점검작업을 수행할 수 있다. 고속열차의 진입감지시 멀티콥터의 충분한 대피시간을 확보하기 어렵기 때문이다.
열차(20)는 기차, 고속열차(예 : KTX), 지하철 등이 될 수 있다.
진입감지부(100)는 선로(10)의 측면에서 검사 구간의 상류(예 : 1 ~ 3 km)에 설치될 수 있다. 진입감지부(100)는 임시로 설치 가능하고, 검사 후에는 다시 철거하여 이동할 수 있다. 진입감지부(100)에는 열차(20)의 진입을 감지하기 위한 다양한 센서(예 : 카메라, 풍속계, 진동센서, 음향센서 등)가 장착될 수 있다.
진출감지부(200)는 선로(10)의 측면에서 검사 구간의 하류에 설치될 수 있다. 진출감지부(200)는 임시로 설치 가능하고, 검사 후에는 다시 철거하여 이동할 수 있다. 진출감지부(200)에는 열차(20)의 진출을 감지하기 위한 다양한 센서(예 : 카메라, 풍속계, 진동센서, 음향센서 등)가 장착될 수 있다. 선택적으로, 진입감지부(100)와 진출감지부(200)는 유사한 구성을 갖출 수 있다.
이동관제부(300)는 이동 가능한 차량이고, 내부에 조작자가 탑승하며 멀티콥터(400)가 탑재될 수 있다.
멀티콥터(400)는 소형의 무인비행체이며, 무인헬기, 드론이 될 수 있다.
이러한 진입감지부(100), 진출감지부(200), 멀티콥터(400)는 이동관제부(300)와 양방향 무선통신이 가능하다.
도 2는 본 발명에 따른 이동관제부(300)에 탑재된 운영맵(40)의 일예이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 운영맵(40) 상에는 위성 사진이나 지도가 표출되고, 선로(10)가 표출된다.
조작자는 운영맵(40) 상에 멀티콥터(400)의 경로, 검사대상의 시설물 등을 지정할 수 있고, 진입금지구역을 설정한다. 조작자는 운영맵(40) 상의 특정 지점으로부터 마우스(미도시)를 드래그하여 사각형이나 원형을 지정함으로서 진입금지구역을 설정한다. 설정된 진입금지구역은 X-Y좌표 데이터로 구성되며, 위성 좌표로 변환된다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른, 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치의 개략적인 시스템 구성도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 열차 진입감지부(100)의 제 1 카메라(110)는 열차(20)를 촬영한다. 제 1 풍속계(120)는 열차(20)의 주행풍을 감지한다.
제 1 열차객체 추출부(140)는 제 1 카메라(110)의 영상으로부터 열차(20) 객체를 추출한다. 이를 위해, 제 1 열차객체 추출부(140)는 딥러닝에 의해 학습된 인공지능 모델을 탑재한다.
진입신호 생성부(150)는 제 1 풍속계(120)의 신호가 임계치 이상이거나 제 1 열차객체 추출부(140)가 열차를 추출한 경우 열차 진입신호를 생성하여 출력한다.
제 1 통신부(130)는 제 1 카메라(110)가 촬영중인 동영상, 열차 진입신호를 관제통신부(310)로 무선 전송한다.
제 1 제어부(160)는 마이크로 프로세서(CPU)가 될 수 있으며, 진입감지부(100)의 각종 센서와 부품을 제어한다.
진입감지부(100)는 충전 가능한 배터리의 전원장치를 포함한다.
열차 진출감지부(200)의 제 2 카메라(210)는 열차(20)를 촬영한다. 제 2 풍속계(220)는 열차(20)의 주행풍을 감지한다. 제 2 열차객체 추출부(240)는 제 2 카메라(210)의 영상으로부터 열차(20) 객체를 추출한다. 이를 위해, 제 2 열차객체 추출부(240)는 딥러닝에 의해 학습된 인공지능 모델을 탑재한다. 진출신호 생성부(250)는 제 2 풍속계(220)의 신호가 임계치 이상이거나 제 2 열차객체 추출부(240)가 열차를 추출한 경우 열차 진출신호를 생성하여 출력한다. 제 2 통신부(230)는 제 2 카메라(210)가 촬영중인 동영상, 열차 진출신호를 관제통신부(310)로 무선 전송한다. 제 2 제어부(260)는 마이크로 프로세서(CPU)가 될 수 있으며, 진출감지부(200)의 각종 센서와 부품을 제어한다. 진출감지부(200)는 충전 가능한 배터리의 전원장치를 포함한다.
이동관제부(300)는 차량 내에 탑재되고, 조작자에 의해 동작한다.
관제통신부(310)는 제 1, 2 통신부(130, 230) 및 드론통신부(410)와 양방향 무선통신이 가능하다. 관제통신부(310), 제 1, 2 통신부(130, 230) 및 드론통신부(410)는 와이파이모듈, 블루투스 모듈, 4G 통신망, 지그비 통신모듈, 무선랜 통신모듈 중 하나를 포함한다.
운영맵(40)은 이동관제부(300) 내에 설치된 컴퓨터, 노트북, 태블릿 및 워크스테이션 등에서 동작 가능한 지도 프로그램이다. 도 2에 도시된 바와 같이 운영맵(40)은 멀티콥터(400)의 비행 경로를 표시하고, 설정할 수 있다. 운영맵(40)의 지도는 위성 사진으로 이루어질 수 있다. 운영맵(40)의 서브 윈도우나 윈도우 내 우측 하부에는 제 1, 2 카메라(110, 210)가 촬영한 동영상이 실시간으로 표출된다.
금지구역 설정부(330)는 열차(20)의 주행풍으로부터 멀티콥터(400)를 보호하기 위해, 운영맵(40) 상에서 진입금지구역(50)을 설정할 수 있도록 한다. 진입금지구역(50)은 선로(10)를 따라 일정 간격(예 : 30 m)이상 떨어지도록 정의할 수 있다. 금지구역 설정부(330)는 설정된 진입금지구역(50)의 좌표를 위성 좌표(예 경도와 위도 데이터)로 변환한다.
금지구역 해제부(340)는 설정된 진입금지구역(50)을 해제한다.
제 3 제어부(320)는 수신된 진입신호 및/또는 진출신호에 기초하여 진입금지구역(50)의 설정 또는 해제를 멀티콥터(400)로 무선 지령한다. 제 3 제어부(320)는 CPU 또는 마이컴이 될 수 있다.
멀티콥터(400)의 드론통신부(410)는 관제통신부(310)와 무선통신할 수 있다. 드론통신부(410)는 관제통신부(310)로부터 진입금지구역(50)에 관한 위치데이터 및 진입금지구역(50)의 설정과 해제에 관한 지령, 비행 경로 데이터를 수신한다.
GPS(430)는 위성신호로부터 멀티콥터(400)의 현재 위치를 인식할 수 있도록 한다. 제 4 제어부(420)는 GPS(430)의 신호와 진입금지구역(50)에 관한 위치데이터 및 비행 경로 데이터를 비교하여 비행 경로를 수정하고 결정한다.
제 3 카메라(440)는 시설물(440)을 촬영하고, 촬영된 동영상 또는 스틸 이미지를 이동관제부(300)에 실시간으로 전송할 수 있다. 멀티콥터(400)의 제 4 제어부(420)가 촬영된 동영상이나 이미지로부터 직접 균열이나 결함을 판정할 수 있다.
제 4 제어부(420)는 열차의 진입신호를 수신한 경우, 현재의 비행 위치와 경로가 진입금지구역(50) 내에 속하거나 중첩되는지를 판단하여 중첩되는 경우 검사를 중단하고 진입금지구역(50) 밖에서 대기하도록 제어한다. 제 4 제어부(420)는 중단된 위치를 저장하였다가 진입금지구역(50)이 해제되는 경우 중단된 위치부터 다시 검사를 재개한다.
실시예의 동작
이하, 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예의 동작을 상세히 설명하기로 한다. 도 5는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 방법의 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 먼저, 선로(10) 주변에 진입감지부(100)와 진출감지부(200)를 설치한다(S100).
그 다음, 열차(20)의 주행풍으로부터 멀티콥터(400)를 보호하기 위해, 이동관제부(300)의 운영맵(40) 상에서 진입금지구역(50)을 설정한다(S110). 설정된 진입금지구역(50)은 멀티콥터(400)로 전송되어 저장된다. 설치단계(S100)와 설정단계(S110)는 역순으로 실행될 수도 있고, 동시에 실행될 수도 있다.
그 다음, 멀티콥터(400)가 미리 정해진 점검구역과 경로를 따라 이동하며 시설물을 촬영하고 검사한다(S120). 선택적으로, 열차(20)의 진출이 감지되면, 제 1 점검구역(70)을 점검하고 진입금지구역 밖으로 이동하여 대기한다. 그리고, 그 다음 열차(20)의 진출이 감지되면 제 2 점검구역(72)을 점검하고 진입금지구역 밖으로 이동하여 대기한다. 이러한 방식으로 전체 점검구역의 점검작업을 수행할 수 있다. 고속열차의 진입감지시 멀티콥터의 충분한 대피시간을 확보하기 어렵기 때문이다. 제 1, 2 카메라(110, 210)가 촬영한 영상은 이동관제부(300)로 실시간 전송되어 운영맵(40) 상에 표출된다.
그 다음, 진입감지부(100)로부터 이동관제부(300)로 열차(20)의 진입신호가 수신되었는지를 판단한다(S130).
진입신호가 감지된 경우, 멀티콥터(400)의 제 4 제어부(420)는 멀티콥터(400)의 고도를 미리 입력된 선로(10)의 높이와 대비한다(S140). 멀티콥터(400)의 높이는 GPS의 수신신호로부터 획득할 수 있다.
만약, 멀티콥터(400)의 고도가 선로(10)의 높이 보다 낮으면, 멀티콥터(400)가 열차풍과 상관없는 교각, 거더 하부, 교량 저면 등을 점검 중이라고 추정할 수 있다. 따라서, 이 경우 멀티콥터(400)는 열차의 진입과 상관없이 촬영과 점점을 계속한다(S120).
그리고, 멀티콥터(400)의 고도가 선로(10)의 높이와 같거나 높으며, 열차풍에 영향을 받는 상부 시설물, 교량 상부 등을 점검 중이라고 추정할 수 있다. 따라서, 이 경우에는 다음과 같은 이동 및 대기단계(S150)가 수행된다. 즉, 이동관제부(300)의 지령에 따라 멀티콥터(400)는 진입금지구역(50) 밖으로 이동하여 대기한다(S150). 선택적으로 특정 지점에 착륙하여 대기할 수도 있다.
그 다음, 진출감지부(200)로부터 이동관제부(300)로 열차(20)의 진출신호가 감지되었는지를 판단한다(S160).
만약, 진출신호가 감지된 경우, 이동관제부(300)의 지령에 따라 멀티콥터(400)는 다음 점검구역과 경로를 따라 이동하며 시설물을 계속 촬영하고 검사한다(S120). 이 때, 열차 주행풍의 후류(68)가 소멸할 때까지 소정시간(예 10초 ~ 20초) 동안 대기할 수 있다. 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 진입감지부(100)와 진출감지부(200)가 각각 측정한 풍속을 나타낸 그래프이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 진입감지부(100)는 처음의 증가하는 풍속을 열차의 선두통과(60)로 판단하여 진입신호를 생성한다. 진출감지부(200)는 중간 영역의 최고 풍속을 열차의 후미통과(65)로 판단하여 진출신호를 생성한다. 후류(68)는 후미통과(65)후 약 6초 정도 지속된 후 서서히 소멸함을 확인할 수 있다.
이를 통해 간헐적으로 열차가 통과하더라도 멀티콥터를 보호할 수 있고, 시설물의 촬영과 검사를 이어갈 수 있다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10 : 선로,
20 : 열차,
30 : (열차) 진행방향,
40 : 운영맵,
50 : 진입금지구역,
60 : 선두통과,
65 : 후미통과,
68 : 후류,
70, 72, 74 : 제 1, 2, 3 점검구역,
100 : 진입감지부,
110 : 제 1 카메라,
120 : 제 1 풍속계,
130 : 제 1 통신부,
140 : 제 1 열차객체 추출부,
150 : 진입신호 생성부,
160 : 제 1 제어부,
200 : 진출감지부,
210 : 제 2 카메라,
220 : 제 2 풍속계,
230 : 제 2 통신부,
240 : 제 2 열차객체 추출부,
250 : 진출신호 생성부,
260 : 제 2 제어부,
300 : 이동관제부,
310 : 관제통신부,
320 : 제 3 제어부,
330 : 금지구역 설정부,
340 : 금지구역 해제부,
400 : 멀티콥터,
410 : 드론통신부,
420 : 제 4 통신부,
430 : GPS,
440 : 제 3 카메라.

Claims (11)

  1. 선로(10) 주변에 설치되어 진입하는 열차(20)를 감지하는 진입감지부(100);
    상기 진입감지부(100)로부터 진입신호를 수신하고, 비행중인 멀티콥터(400)로 상기 진입신호를 송신하는 이동관제부(300); 및
    미리 정해진 점검구역과 경로를 따라 이동하며 시설물을 점검하는 멀티콥터(400);로 구성되고,
    상기 이동관제부(300)는,
    상기 경로를 표시하고, 설정할 수 있는 운영맵(40);
    상기 열차(20)의 주행풍으로부터 상기 멀티콥터(400)를 보호하기 위해, 상기 운영맵(40) 상에서 진입금지구역(50)을 설정할 수 있도록 하는 금지구역 설정부(330); 및
    상기 진입금지구역(50)을 해제하는 금지구역 해제부(340);
    상기 진입신호에 기초하여 상기 진입금지구역(50)의 설정 또는 해제를 상기 멀티콥터(400)로 지령하는 제 3 제어부(320); 및
    상기 진입감지부(100) 및 상기 멀티콥터(400)와 통신하는 관제통신부(310);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 진입감지부(100)는,
    상기 열차(20)를 촬영하는 제 1 카메라(110);
    상기 열차(20)의 주행풍을 감지하는 제 1 풍속계(120); 중 적어도 하나를 포함하고, 그리고
    상기 제 1 카메라(110)의 영상으로부터 상기 열차(20)를 추출하는 제 1 열차객체 추출부(140);
    상기 제 1 풍속계(120)와 상기 제 1 열차객체 추출부(140) 중 적어도 하나의 출력신호에 기초하여 상기 열차(20)의 진입신호를 생성하는 진입신호 생성부(150); 및
    상기 진입신호를 상기 관제통신부(310)로 전송하는 제 1 통신부(130);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 열차객체 추출부(140)는 딥러닝에 의해 학습된 인공지능 모델에 의해 상기 열차(20)를 추출하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 선로(10) 상에서 상기 진입감지부(100)로부터 이격되도록 설치되어 상기 열차(20)의 진출을 감지하는 진출감지부(200)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 진출감지부(200)는
    상기 열차(20)를 촬영하는 제 2 카메라(210);
    상기 열차(20)의 주행풍을 감지하는 제 2 풍속계(220); 중 적어도 하나를 포함하고, 그리고
    상기 제 2 카메라(210)의 영상으로부터 상기 열차(20)를 추출하는 제 2 열차객체 추출부(240);
    상기 제 2 풍속계(220)와 상기 제 2 열차객체 추출부(240) 중 적어도 하나의 출력신호에 기초하여 상기 열차(20)의 진출신호를 생성하는 진출신호 생성부(250); 및
    상기 진출신호를 상기 관제통신부(310)로 전송하는 제 2 통신부(230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 제 2 열차객체 추출부(240)는 딥러닝에 의해 학습된 인공지능 모델에 의해 상기 열차(20)를 추출하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 장치.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 보호장치를 이용한 보호방법으로써,
    선로(10) 주변에 진입감지부(100)를 설치하는 단계(S100)와 열차(20)의 주행풍으로부터 멀티콥터(400)를 보호하기 위해, 이동관제부(300)의 운영맵(40) 상에서 진입금지구역(50)을 설정하게 하는 단계(S110)가 동시 또는 순차적으로 실행되고,
    멀티콥터(400)가 미리 정해진 점검구역과 경로를 따라 이동하며 시설물을 촬영하고 검사하는 단계(S120);
    상기 진입감지부(100)로부터 상기 이동관제부(300)로 상기 열차(20)의 진입신호가 수신되었는지를 판단하는 단계(S130);
    상기 진입신호가 수신된 경우, 상기 이동관제부(300)의 지령에 따라 상기 멀티콥터(400)가 상기 진입금지구역(50) 밖으로 이동하여 대기하는 단계(S150);
    진출감지부(200)로부터 상기 이동관제부(300)로 상기 열차(20)의 진출신호가 수신되었는지를 판단하는 단계(S160); 및
    상기 진출신호가 수신된 경우, 상기 이동관제부(300)의 지령에 따라 상기 멀티콥터(400)가 다음 점검구역과 경로를 따라 이동하며 상기 시설물을 촬영하고 검사하는 단계(S120);를 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 검사단계(S120) 내지 상기 판단단계(S160)가 실행되는 동안,
    상기 진입감지부(100)의 제 1 카메라(110)가 촬영한 영상은 상기 이동관제부(300)로 실시간 전송되어 상기 운영맵(40) 상에 표출되는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 진입금지구역(50)을 설정하게 하는 단계(S110)는
    설정된 상기 진입금지구역(50)을 상기 멀티콥터(400)로 전송하여 저장하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 진출신호가 감지된 경우, 상기 주행풍의 후류가 소멸될 때까지 소정시간 동안 대기한 후, 상기 이동관제부(300)의 지령에 따라 상기 멀티콥터(400)가 다음 점검구역과 경로를 따라 이동하며 상기 시설물을 촬영하고 검사하는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 진입신호가 수신된 경우, 상기 대기단계(S150) 전에,
    상기 멀티콥터(400)의 제 4 제어부(420)가, 상기 멀티콥터(400)의 고도가 상기 선로(10)의 높이 보다 낮은지 판단하는 단계(S140);를 더 포함하고,
    낮지 않으면 상기 대기단계(S150)가 수행되고, 낮으면 상기 검사단계(S120)부터 수행되는 것을 특징으로 하는 시설물 점검 중인 멀티콥터를 열차 진입으로부터 보호하는 방법.

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