KR102501189B1 - 맨홀 복합 정보 수집 시스템 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 맨홀 내부의 정보를 실시간으로 수집하여, 제어 시스템으로 하여금 맨홀 내부의 상황을 빠르게 파악하고, 맨홀간 상관 관계를 통해 이벤트의 확산을 빠르게 예측하는 정보 수집 장치 시스템 및 장치를 제공한다.
일 예로, 맨홀 본체에 각각 설치되어 각 맨홀 내부의 상태를 모니터링 하는 복수개의 정보 수집 장치; 및 상기 정보 수집 장치에 연결되어 각 정보 수집 장치가 속한 맨홀간 상관성을 연산하는 시스템 서버를 포함하고, 상기 시스템 서버는 상기 정보 수집 장치의 센서에서 측정한 측정 결과값의 경향성을 머신러닝하여 맨홀간 상관성을 표시하는 맨홀 복합 정보 수집 시스템이 제공된다.

Description

맨홀 복합 정보 수집 시스템 및 장치{System And Device For Collecting Composite Data Of Manhole}
본 발명은 맨홀 내부의 정보를 실시간으로 수집하여, 제어 시스템으로 하여금 맨홀 내부의 상황을 빠르게 파악하고, 맨홀간 상관 관계를 통해 이벤트의 확산을 빠르게 예측하는 정보 수집 장치 시스템 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 도심지에서 전력설비는 도시 미관이나 안전성, 건물의 고층화 등에 따라 점차 지중화 되고 있는 추세이며, 그 비중이 날로 증대되고 있다.
그러나 다른 설비와 함께 지중선로가 설치되어 있는 공동구에 대해서는 발명개발이 진행되고 있으나, 맨홀 등은 아직 인력에 의존할 수밖에 없는 데 그 이유는 환경이 열악하고 확인이나 순시 등을 위한 출입이 용이하지 않기 때문이다. 또한, 맨홀은 외부인의 침입이나 사고 발생 등 유사시에도 즉시 확인이 불가능한 특징을 지니고 있다.
따라서 이런 난점을 극복하고 원격지에서 맨홀을 용이하게 관리하기 위해서는 맨홀 내부에 필요한 정보를 얻을 수 있는 센서를 설치하고, 상기 센서에 의해 검출된 정보를 제어 시스템으로 전송할 수 있도록 하기 위한 장치의 개발이 요구된다.
본 발명은 맨홀 내부의 정보를 실시간으로 수집하여, 제어 시스템으로 하여금 맨홀 내부의 상황을 빠르게 파악하고, 맨홀간 상관 관계를 통해 이벤트의 확산을 빠르게 예측하는 정보 수집 장치 시스템 및 장치를 제공한다.
본 발명에 따른 맨홀 복합 정보 수집 시스템은 맨홀 본체에 각각 설치되어 각 맨홀 내부의 상태를 모니터링 하는 복수개의 정보 수집 장치; 및 상기 정보 수집 장치에 연결되어 각 정보 수집 장치가 속한 맨홀간 상관성을 연산하는 시스템 서버를 포함하고, 상기 시스템 서버는 상기 정보 수집 장치의 센서에서 측정한 측정 결과값의 경향성을 머신러닝하여 맨홀간 상관성을 표시할 수 있다.
여기서, 상기 시스템 서버는 상기 맨홀간의 지리적 인접 위치와 상기 정보 수집 장치에서 주기적으로 측정한 측정 결과값을 함께 머신러닝하여 맨홀간 상관성을 도출할 수 있다.
그리고 상기 맨홀간의 지리적 인접 위치는 각 맨홀간의 배관이나 케이블의 연결 관계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 맨홀간 상관성은 맨홀 내 산소 농도를 기준으로 머신러닝을 수행할 수 있다.
또한, 상기 맨홀간 상관성은 특정 맨홀에서의 이벤트 발생시 상기 특정 맨홀과 상관성이 높은 맨홀들을 우선으로 표시할 수 있다.
또한, 상기 정보 수집 장치는 주기적으로 각 센서들의 측정 결과값을 산출하되, 측정 결과값들을 통해 머신러닝을 수행하여 각 성분별로 관련성을 산출할 수 있다.
또한, 상기 정보 수집 장치는 맨홀 내벽을 따라 이동하여, 수평 또는 수직 방향에서 상이한 맨홀 내의 다수개의 지점에서 상기 측정 결과값을 산출할 수 있다.
또한, 상기 정보 수집 장치는 게이트웨이를 통해 상기 시스템 서버와 통신을 수행할 수 있다.
더불어, 본 발명에 따른 맨홀 복합 정보 수집 장치는 맨홀 본체에 설치되어 맨홀 내부의 상태를 모니터링 하는 복수개의 센서들을 포함하는 정보 수집 장치에 있어서, 상기 정보 수집 장치의 프로세스 관리부는 각 센서들의 측정 시간을 하는 측정 시간 제어부;각 센서들의 동작을 제어하는 센서 동작부; 및 상기 센서들의 측정 결과값을 통해 머신 러닝을 수행하고, 각 측정 결과값들의 연관성을 도출하는 머신 러닝부를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 측정 시간 제어부는 맨홀의 정상 관리 또는 집중 관리 여부에 따라 측정 주기를 달리할 수 있다.
그리고 상기 머신 러닝부는 산소 농도를 기준으로 각 가스별 연관성 결과를 머신러닝할 수 있다.
또한, 상기 정보 수집 장치는 운용 프로그램과 상기 측정 결과값들을 저장하는 데이터베이스를 구성하는 플래시 메모리; 및 상기 운용 프로그램을 복사하여 동작하는 SRAM을 포함하고, 상기 프로세스 관리부는 상기 운용 프로그램을 구동하여 머신 러닝을 수행할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 시스템 및 장치는 각 맨홀 본체의 내부에서 정보 수집 장치의 수평/수직 방향에서의 위치를 가변하되, 정보 수집 장치에 대해 인가되는 공기의 방향을 바꾸어가면서 측정하도록 함으로써, 보다 정확한 측정이 가능하도록 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 맨홀 구조에 정보 수집 시스템을 도시한 개략도이다.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치를 맨홀 구조에 결합하기 위한 구조물과 정보 수집 장치의 내부 구성을 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치의 센서에서 측정하는 형태를 도시한 표이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치의 상태별 측정 주기를 도시한 예시적인 표이다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치의 메모리 구조를 도시한 개략도이다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치의 프로세스 관리부를 도시한 블록도이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치에서 측정되는 가스 타입 및 이벤트 발생의 기준을 도시한 예시적인 표이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 시스템의 맨홀별 상관성 분석 동작을 설명하기 위한 플로우차트 및 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 "연결된다"라는 의미는 A 부재와 B 부재가 직접 연결되는 경우뿐만 아니라, A 부재와 B 부재의 사이에 C 부재가 개재되어 A 부재와 B 부재가 간접 연결되는 경우도 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및 /또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.
본 명세서에서 제1, 제2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안 됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제1부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제2부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.
"하부(beneath)", "아래(below)", "낮은(lower)", "상부(above)", "위(upper)"와 같은 공간에 관련된 용어가 도면에 도시된 한 요소 또는 특징과 다른 요소 또는 특징의 용이한 이해를 위해 이용된다. 이러한 공간에 관련된 용어는 본 발명의 다양한 공정 상태 또는 사용 상태에 따라 본 발명의 용이한 이해를 위한 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 도면의 요소 또는 특징이 뒤집어지면, "하부" 또는 "아래"로 설명된 요소는 "상부" 또는 "위에"로 된다. 따라서, "아래"는 "상부" 또는 "아래"를 포괄하는 개념이다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 시스템 및 장치의 구성을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 맨홀 구조에 정보 수집 시스템을 도시한 개략도이다. 도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치를 맨홀 구조에 결합하기 위한 구조물과 정보 수집 장치의 내부 구성을 도시한 것이다.
도면들을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 맨홀 복합 정보 수집 구조물(10)의 맨홀 구조는 맨홀 본체(100), 맨홀 본체(100)의 내부에 구비된 다수의 케이블 받침대(200), 케이블 받침대(200)를 맨홀 본체(100)의 내부에 고정시키는 앵커(210), 케이블 받침대(200)에 의해 지지되는 케이블(220) 및 사다리(230)를 포함할 수 있다.
여기서, 맨홀 본체(100)는 지중에 형성되며, 그 내부에 상수도관, 하수도관 또는 케이블 등이 지나가는 경로를 제공할 수 있다. 본 발명의 실시예에 따른 구조에서는 맨홀 본체(100)에 대해 케이블이 지나가는 구조를 예시로서 설명하도록 한다.
맨홀 본체(100)는 상부에 형성된 맨홀 뚜껑(110), 측부에 형성된 한쌍의 슬리브(120, 121)를 포함할 수 있다.
맨홀 뚜껑(110)은 원형의 플레이트 형상을 갖는 것이 일반적이다. 또한, 맨홀 뚜껑(110)은 맨홀 본체(100)의 상부홀에 결합되어, 평상시에는 맨홀 본체(100)의 상부가 닫혀 있는 상태를 유지하도록 한다. 반면, 작업자가 맨홀 본체(100)의 내부로 작업을 위해 진입해야 하는 경우, 맨홀 뚜껑(110)이 열려서 작업자의 진입이 가능하도록 할 수 있다. 또한, 후술할 바와 같이, 맨홀 뚜껑(110)의 개폐는 맨홀 상부의 행인이나 차량의 안전과 직결되기 때문에, 맨홀 뚜껑(110)에는 개폐를 감지하는 별도의 센서가 부착될 수 있다.
맨홀 본체(100)에 형성된 슬리브(120, 121)는 맨홀 본체(100)를 통과하는 관로 또는 케이블이 지날 수 있도록 통로를 제공한다. 슬리브(120, 121)는 도시된 것처럼 대향하는 한 쌍으로 구비됨이 일반적이며, 슬리브(120, 121)를 통해 예시적인 케이블(220)이 맨홀 본체(100)를 관통하여 지날 수 있다.
케이블 받침대(200)는 맨홀 본체(100)의 내부에서 예를 들어 수직 방향을 따라 형성될 수 있다. 또한, 앵커(210)는 케이블 받침대(200)의 수직 방향을 따라 배치되어, 케이블(220) 각각을 정해진 높이로 지탱할 수 있다.
예를 들어, 케이블(220)이 도시된 것과 같이 3개의 라인은 경우, 케이블 받침대(200)는 앵커(210)를 통해 케이블(220) 각각을 수직 방향에서 이격되도록 하고, 그 하부를 지탱할 수 있다. 케이블 받침대(200)는 지지하는 케이블(220)의 갯수에 따라 앵커(210)를 달리하여 구성할 수 있으며, 앵커(210)의 높이에 따라 맨홀 본체(100) 내부에서 케이블(220)의 위치를 달리할 수 있다.
특히, 맨홀 본체(100)의 하측에는 침수의 문제가 발생할 수 있기 때문에, 케이블 받침대(200) 및 앵커(210)는 침수에도 케이블(220)이 물과 접촉하지 않는 적정한 높이로 구비될 수 있다.
케이블(220)은 맨홀 본체(100)의 내부에서 슬리브(120, 121)를 통과하여 연장될 수 있다. 케이블(220)의 종류는 전력 케이블이나 통신 케이블 등 다양하게 구비될 수 있다. 맨홀 본체(100) 내부의 케이블(220)은 지상의 전봇대를 대체할 수 있기 때문에 많은 활용도를 갖는다.
또한, 케이블(220)은 지중 설계에 따라 여러 맨홀 본체(100)를 관통하여 연결될 수 있다. 만약, 특정 맨홀에서 화재나 침수와 같은 이벤트가 발생되면, 이와 연결된 다른 맨홀을 따라 연속적인 이벤트가 발생될 가능성이 높고, 케이블(220)에 연결된 시설이나 가구들에서는 대규모 정전 등의 문제가 발생될 수 있다. 따라서, 후술할 바와 같이, 각 맨홀 본체(100) 내부에서 상태를 실시간으로 감시하여 제어 시스템에 전송하는 것이 매우 중요하다.
사다리(230)는 맨홀 본체(100)에서 맨홀 뚜껑(110)에 대응되는 위치에 구비될 수 있다. 사다리(230)를 통해 작업자가 맨홀 본체(100)의 내부에 진입하는 것이 가능하다.
또한, 레일(300)을 통해 정보 수집 장치(400)가 맨홀 본체(100)에 설치될 수 있다. 먼저, 레일(300)은 맨홀 본체(100)의 내벽을 따라 결합될 수 있다. 예를 들어, 레일(300)은 맨홀 내의 가스 흐름 방향에 따른 성분을 측정하기 위해, 상기 맨홀 본체(100)의 슬레이브(120, 121)와 나란한 내벽을 따라 결합될 수 있다.
또한, 레일(300)은 맨홀 본체(110)의 내벽을 따라 수평 방향으로 나란하게 연장되어 형성된 한 쌍의 수평 레일(311, 312), 수평 레일(311, 312)의 양 단에 결합되고 수직 방향으로 나란한 한 쌍의 수직 레일(313, 314)를 포함할 수 있다. 또한, 수평 레일(311, 312)과 수직 레일(312, 314)의 사이에서 구획된 영역을 따라 정보 수집 장치(400)가 위치를 이동하면서 맨홀 내부의 상태를 측정할 수 있다.
이를 위해, 레일(300)은 수평 레일(311, 312)과 나란하게 형성된 가변 레일(315)과 가변 레일(315)에 결합되는 장치 고정 부재(316), 가변 레일(315)을 따라 수평 방향에서 장치 고정 부재(316)를 이동시키는 수평 롤러 부재(317)를 포함할 수 있다. 또한, 레일(300)은 가변 레일(315)이 수직 레일(313, 314)와 결합하는 양단에 형성된 수직 롤러 부재(318)를 더 포함할 수 있다. 또한, 수직/수평 롤러 부재(318)는 별도의 전원을 통해 전력을 공급받아 동작할 수 있으며, 역시 별도의 제어부를 통해 각 구동이 제어될 수 있다. 이하에서는 이를 통한 정보 수집 장치(400)의 이동 동작을 설명하도록 한다.
먼저, 정보 수집 장치(400)는 레일(300)의 장치 고정 부재(316)에 고정 결합된다. 따라서, 장치 고정 부재(316)의 이동에 따라 정보 수집 장치(400)의 수평 및 수직 위치가 가변될 수 있다. 장치 고정 부재(316)는 수평 롤러 부재(317)의 구동에 의해 맨홀 본체(100) 내에서 수평 방향으로 이동할 수 있고, 이에 따라 정보 수집 장치(400)의 수평 방향에서의 이동이 함께 이루어질 수 있다. 또한, 장치 고정 부재(316)는 수직 롤러 부재(318)의 구동에 의해 역시 맨홀 본체(100) 내에서 수직 방향으로 이동할 수 있고, 이에 따라 정보 수집 장치(400)의 수직 방향에서의 이동이 함께 이루어질 수 있다.
따라서, 수직/수평 롤러 부재(317. 318)의 구동에 의해 장치 고정 부재(316)의 위치가 변함에 따라, 이에 결합된 정보 수집 장치(400)의 위치가 결정될 수 있다. 또한, 정보 수집 장치(400)는 이에 따라, 맨홀 본체(100)의 내부 영역에서 다수 개소에 대한 측정을 수행할 수 있게 된다.
또한, 정보 수집 장치(400)는 커버의 하단에 대해 대향하는 두 개의 개방홀(411, 412)을 포함할 수 있다. 이 때, 개방홀(411, 412)은 상술한 맨홀 본체(100)의 슬리브(120, 121)의 방향과 나란하게 형성될 수 있다.
또한, 정보 수집 장치(400)는 각 개방홀(411, 412)의 내측에 대해 각각 팬(413, 414)를 구비하고, 팬(413, 414)의 사이에 대해 센서 보드(420)를 구비할 수 있다. 이 때, 팬(413, 414)은 일방향 또는 양방향 팬 모두 사용 가능하며, 센서 보드(420)는 가스 센서, 온습도 센서, 초음파 수위 레벨 센서, 라이더 센서, 자이로 센서 등 여러 센서(421)를 포함할 수 있다. 또한, 센서 보드(420)는 일 영역에 대해 가스 센서 확장 포트(422) 또는 추가 센서 확장 포트(423)을 구비하여, 설치된 이후에도 여러 센서들을 추가 설치할 영역을 구비하는 것도 가능하다.
팬(413, 414)은 정보 수집 장치(400)의 내부에서 공기가 흐르는 방향을 제어할 수 있으며, 예를 들어 정보 수집 장치(400)의 내부에 대해 일측(예를 들어, 좌측) 개방홀(411)로부터 인가되는 공기와 타측(예를 들어, 우측) 개방홀(412)로부터 인가되는 공기를 센서 보드(420)에 유도하여, 각 공기에서의 가스 성분 등을 측정하도록 할 수 있다. 이러한 팬(413, 414)의 동작에 따라, 맨홀 본체(100) 내부에서 센서 보드(420)의 측정이 보다 정확하게 수행될 수 있다. 특히, 맨홀 본체(100)의 공기는 정체되는 특성이 있기 때문에, 정보 수집 장치(400)의 위치에 따라 측정 결과가 달리질 수 있다.
따라서, 상술한 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치(400)는 수평/수직 방향에서 위치를 달리하되, 각 위치에서도 공기를 일측과 타측 방향에서 인가하여 측정함으로써, 보다 정확한 측정 결과를 도출할 수 있다. 또한, 센서 모드(420)에 취합된 측정 신호들은 제어 보드(430)에 전달되고, 통신 모듈(전송 신호는 게이트웨이(20)를 통해 제어 432e(30)에 전달되어, 제어 432e(30)가 각 맨홀의 실시간 현황을 분석하도록 할 수 있다.
또한, 정보 수집 장치(400)는 센서 보드(420)의 상측에 대해 제어 보드(430)를 위치시킬 수 있다. 제어 보드(420)는 센서 보드(420)에서 인가받은 각 센서들의 측정값을 취합하고, 각 센서 보드(420)에 결합된 센서(421)의 동작을 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
상술한 것과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 구조물 및 장치는 각 맨홀 본체(100)의 내부에서 정보 수집 장치(400)의 수평/수직 방향에서의 위치를 가변하되, 정보 수집 장치(400)에 대해 인가되는 공기의 방향을 바꾸어가면서 측정하도록 함으로써, 보다 정확한 측정이 가능하도록 할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 시스템 및 장치의 동작을 보다 세부적으로 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치의 센서에서 측정하는 형태를 도시한 표이다.
도 3에 도시된 것과 같이, 정보 수집 장치(400)의 센서 보드(420)에 구비된 센서(421)들은 계측 센서에 예시된 가스 센서, 온습도 센서, 초음파 수위 레벨 센서, 라이더 센서, 자이로 센서 등을 포함할 수 있다.
여기서, 가스 센서는 산소, 일산화탄소, 황화수소 및 이산화질소를 감지할 수 있다. 특히 산소와 일산화탄소의 농도는 맨홀 내부에서 화재의 이벤트가 발생했을 경우에 높은 변동율을 보인다. 또한, 온도와 습도 역시 화재시 높은 변동율을 보이게 되기 때문에, 제어 시스템에서는 이들 감지값을 통해 맨홀 내 화재의 발생을 판단할 수 있다.
또한, 초음파 수위 레벨 센서는 맨홀 내부에 침수가 발생한 경우, 맨홀 내부의 수위 및 수량을 감지할 수 있다. 또한, 이 경우, 온습도 센서를 통한 습도 역시 달라지게 되어, 제어 시스템은 맨홀 내부에 침수의 이벤트가 발생했는지 여부를 판단할 수 있다.
또한, 라이더 센서를 통해서는 맨홀 뚜껑(110)의 개폐 여부가 감지될 수 있고, 자이로 센서를 통해서는 맨홀 내부의 진동을 감지하여 지진 등의 이벤트를 판단할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 것과 같이, 계측 센서 외에, 맨홀 구조(100)의 내부에는 별도로 마그네틱 센서 및 침수 감지 센서의 계측 센서가 별도로 더 설치되는 것도 가능하다. 마그네틱 센서는 맨홀 뚜껑(110)에 부착될 수 있으며, 맨홀 뚜껑(110)의 개폐 동작 특히, 맨홀 뚜껑(110)이 열리는 동작을 감시할 수 있고, 침수 감지 센서는 맨홀 구조(100)의 하부에 위치하여 맨홀 내부의 침수 여부를 감지할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치의 측정 주기를 설명하도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치의 상태별 측정 주기를 도시한 예시적인 표이다.
정보 수집 장치(400)는 예를 들어, 정상 관리와 집중 관리로서 상태를 나누고 측정 주기를 달리 할 수 있다.
정상 관리에서는 정상 맨홀의 경우 6시간, 검토 대상인 맨홀의 경우 3시간, 작업 예정인 맨홀은 실시간 현황이 중요하여 1시간 간격으로 측정을 진행할 수 있다.
한편, 집중 관리에서는 위험 맨홀, 경고 맨홀, 점검 맨홀 등으로 구분할 수 있고, 각각에 대해 10분, 2시간, 30분과 같이 간격을 달리하여 측정을 진행할 수 있다.
따라서, 각 정보 수집 장치(400)는 같은 계측 센서의 구성으로도 상황별 주기를 달리하여 측정함으로써 필요한 측정 정보를 획득할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치의 머신 러닝 동작을 설명하도록 한다.
도 5a는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치의 메모리 구조를 도시한 개략도이다.
도 5a를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치(400)는 메모리의 구조로서 부트 코드(432a), 플래시 메모리(432b), 데이터 EEPROM(432c), 시스템 메모리(432d), SRAM(432e)을 포함할 수 있다.
먼저, 정보 수집 장치(400)는 프로세스 관리부(예를 들어, 마이크로 컨트롤 유닛(MCU))에 도 5a에 도시된 메모리 맵 구조를 구비할 수 있다. 전원이 인가되면 부트 코드(421a)를 가장 먼저 읽어서 프로세스 관리부(예를 들어, 마이크로 컨트롤 유닛)의 동작에 필요한 정보를 갖고 구성한다.
또한, 플래시 메모리(432b)에는 프로세스 관리부(예를 들어, 마이크로 컨트롤 유닛)에서 동작을 하는 운영 프로그램과 데이터베이스를 저장하고 있다. 이러한 운영 프로그램은 휘발성 메모리인 SRAM(432e)에 복사되어서 동작하게 된다.
SRAM(432e)에 복사된 운영 프로그램은 가장 먼저 프로그램을 관리하는 프로세스 관리 프로그램이 동작을 하면서 각각의 프로그램들을 동작시키고 관리하도록 설계되어 있다.
또한, 정보 수집 단말 장치의(400) 중요한 정보들은 EEPROM(432c)에 저장하되고 사용되도록 설계될 수 있다. EEPROM(432c)에는 장치의 번호, 게이트웨이(Gate Way)의 번호, 서버의 주소, 퍼블릭 키(Public Key)와 같은 변경을 불허 하는 정보를 EEPROM(432c)에 저장하고, 외부의 위변조 공격에서 안전하게 관리하도록 설계될 수 있다.
또한, 운영 프로그램 동작 중, 데이터베이스에 저장된 계측 센서들의 감지 누적 데이터는 머신러닝 알고리즘에 파라미터로 활용될 수 있다. 그리고 알고리즘의 결과값은 정보 수집 장치(400)에 복합 정보 수집 기능으로서 반영될 수 있다. 즉, 정보 수집 장치(400)는 계측 센서들에 의해 누적된 감지 데이터를 기반으로 머신러닝을 지속적으로 수행하되, 머신러닝 결과를 통해 측정하는 시간 조정 및 예측되는 상황에 대해서 사전에 모니터링을 강화할 수 있는 제안을 관리자에게 전달 할 수 있다.
이렇게 정보 수집 장치(400) 자체에서 머신러닝을 수행하는 경우, 각 맨홀별로 설치된 정보 수집 장치(400)가 독립적으로 러닝을 수행하게 되므로, 전체 정보 수집 시스템에서 요구되는 러닝 동작을 각 맨홀별 정보 수집 장치(400)에 분산하는 개선된 효과를 갖는다. 또한, 맨홀별 러닝의 결과이기 때문에, 정보 수집 장치(400)의 입장에서도 연산량이 크지 않고, 자신이 속한 맨홀의 데이터만을 학습하게 되어 정확도 역시 높일 수 있는 장점을 갖는다.
도 5b는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치의 프로세스 관리부를 도시한 블록도이다.
도 5b를 참조하면, 정보 수집 장치(400)는 프로세스 관리부(431)를 포함할 수 있고, 프로세서 관리부(431)는 기능에 따라 DB 관리부(431a), 통신 관리부(431b), 기능 관리부(431c), 측정 시간 제어부(431d), 센서 동작부(431e), 머신 러닝부(431f)를 포함할 수 있다.
프로세서 관리부(431)는 정보 수집 장치(400)의 전반적인 시스템을 제어 관리한다. 특히, 프로세서 관리부(431)는 상술한 맨홀별 계측 센서의 누적 데이터를 이용하여 머신 러닝을 수행하는 동작을 제어할 수 있다.
DB 관리부(431a)는 메모리(420)에 저장된 계측 센서의 누적 데이터를 관리할 수 있다. 특히 DB 관리부(431a)는 플래시 메모리(432b)에 저장된 운영 프로그램과 계측 센서의 누적 데이터를 관리할 수 있다. 예를 들어, DB 관리부(431a)는 머신 러닝에 사용될 누적 데이터와 이미 사용된 누적 데이터를 분리하여 관리하고, 이미 사용되었던 누적 데이터는 일정 시간이 경과하면 삭제하여 플래미 메모리(432b)내에 저장되는 데이터의 양을 관리할 수 있다.
통신 관리부(431b)는 정보 수집 장치(400)에서 취합된 데이터를 시스템(10)에 전송하거나 또는 시스템(10)으로부터 수신된 데이터를 수신하기 위한 동작을 수행할 수 있다. 통신 관리부(431b)는 상술한 별도 안테나 및 게이트웨이(20)를 통해 시스템 서버(30)와 송수신하도록 제어할 수 있다.
기능 관리부(431c)는 측정 시간 제어부(431d), 센서 동작부(431e) 및 머신 러닝부(431f)의 동작을 제어하여, 각 센서의 측정 및 머신 러닝 동작을 전체적으로 관리할 수 있다.
또한, 기능 관리부(431c)는 정보 수집 장치(400)에서 수행하는 다양한 기능 등, 예를 들어 알람 동작 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, 계측 센서에서 측정된 일산화탄소의 농도가 기준값 이상인 경우, 기능 관리부(431c)는 맨홀 내 알람을 울려서 내부의 작업자에게 현재 상황을 표시하고, 통신 관리부(431b)를 통해 시스템 서버(30)에 알람 신호를 전송하도록 할 수 있다.
측정 시간 제어부(431d)는 정보 수집 장치(400)에서 계측 센서들을 통해 감지를 수행하는 주기를 제어할 수 있다. 상술한 것처럼, 계측 센서들이 주기적인 감지를 통해 측정한 결과값은 플래시메모리(432b)에 누적되고, 프로세스 관리부(431)는 이를 머신러닝에 활용할 수 있다. 또한, 후술할 바와 같이, 측정 시간 제어부(431d)는 계측 센서의 감지 주기는 정상 관리일 때와 집중 관리일 때 다르게 설정할 수 있다.
센서 동작부(431e)는 각 계측 센서 및 감지 센서의 감지 결과를 모니터링하고, 센서들의 활성화 여부와 상태를 모니터링 할 수 있다. 또한, 센서 동작부(431e)는 측정 시간 제어부(431d)에서 설정된 측정 주기에 따라 각 센서들을 동작시켜서 각 주기에 따른 측정 결과값을 도출할 수 있다.
머신 러닝부(431f)는 상술한 것처럼, 메모리(432)에 누적된 계측 센서들의 측정 결과값에 따라 정보 수집 장치(400) 별로 머신 러닝을 수행하도록 하여, 맨홀별 학습 결과를 도출할 수 있다.
이하에서는 정보 수집 장치의 머신 러닝 결과를 보다 구체적으로 설명하도록 한다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 장치에서 측정되는 가스 타입 및 이벤트 발생의 기준을 도시한 예시적인 표이다.
도 6a는 산소의 측정 조건과 위험 기준, 도 6b는 일산화탄소의 측정 조건과 위험 기준, 도 6c는 황화수소의 측정 조건과 위험 기준을 도시하고, 도 6d는 이산화질소의 측정 조건을 도시한다.
도 6a 내지 도 6d에서 보듯이, 각 가스 성분의 경우 정해진 동작 방식, 측정 범위, 최대 측정 농도, 동작 온도, 오차 범위, 동작 기간 등의 항목들이 설정되어 있다.
또한, 상술한 머신 러닝의 경우. 계측 센서들에서 맨홀내 작업자와 직접적인 연관이 있는 가스 센서 측정 시간 및 방식에 대해서 적용되며, 가스 센서 중 특히 산소)센서는 다른 유해가스 측정 센서와 높은 연관성을 갖는다. 또한, 일산화탄소 센서는 측정 값이 30ppm 이상이 감지되면 화재에 대한 경보가 필요하며, 추가로 온도가 높아지고, 습도가 낮아 지면서, 산소 농도가 낮아지면 화재 발생 경계 단계로 관제 서버 관리자에게 위험 정보를 전달하는 것이 필요하다.
따라서, 도 6a 내지 도 6d와 같이, 정보 수집 장치(400)에 내장된 기본 가스 센서들의 사양에 맞추어서 측정 파라미터 값과 기존에 확인된 정보 파라미터를 복합해서 최적화된 측정 방식과 시간으로 구성되도록 하는 지원 기능을 수행하는 것이 가능하게 된다.
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 시스템에서의 맨홀별 상관성 분석 동작을 설명하도록 한다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명의 실시예에 따른 정보 수집 시스템의 맨홀별 상관성 분석 동작을 설명하기 위한 플로우차트 및 개략도이다.
먼저, 각 맨홀은 서로 연결되어 있기 때문에 독립적이지 않으며 여러 맨홀들이 상관성을 갖게 된다. 시스템 서버(30)는 각 맨홀의 지리적 정보, 게이트웨이 정보 및 정보 수집 장치(400)의 정보를 체인 형태로 구성할 수 있다.
또한, 시스템 서버(30)는 각 맨홀 내 정보 수집 장치(400)별 정보를 머신러닝과 AI인공지능 플랫폼으로 상관성을 데이터를 데이터 베이스에 누적시켜, 지리적 또는 기능적으로 상관성이 높은 맨홀의 정보를 관리자에게 제시할 수 있다.
구체적으로 도 7a에 도시된 것처럼, 시스템 서버(30)는 맨홀별 복수 지점 감지(S1), 맨홀간 인접도 산출(S2) 및 맨홀별 상관성 분석(S3)의 단계를 통해 머신러닝을 수행할 수 있다.
도 7b를 함께 참조하면, 맨홀별 복수 지점 감지(S1)는 각 시스템 서버(30)에서 관리하는 지역의 각 맨홀(도면 부호 10 내지 16번으로 표기) 별로 복수의 지점에서 계측 센서들이 감지한 결과들을 취합할 수 있다.
구체적으로, 상술한 것처럼, 각 맨홀에 설치된 정보 수집 장치(400)는 맨홀 본체(100)의 내벽에 대해 레일(300)을 통해 결합되어 있다. 또한, 정보 수집 장치(400)는 레일(300)의 수평 레일(311, 312)과 수직 레일(313, 314)의 내부 영역에서 가변 레일(315)에 설치된 장치 고정 부재(316)을 따라 수평/수직 방향에서 자유롭게 이동할 수 있다. 따라서, 정보 수집 장치(400)는 맨홀 내벽에서 수평/수직 방향에서 위치를 달리하여 복수 지점에서 계측 센서들을 통한 측정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 정보 수집 장치(400)는 제 1 수직 높이에서 수평 방향을 따라 이동하며 3개 지점, 제 2 수직 높이에서 수평 방향을 따라 이동하며 3개 지점, 제 3 수직 높이에서 수평 방향을 따라 이동하며 3개 지점에서 각각 측정을 수행하여, 총 9개 지점에서의 결과값을 도출할 수 있다. 이렇듯 복수 지점에서 측정을 수행하는 이유는 각 가스 성분별로 무게 및 밀도가 다르기 때문으로, 맨홀 내에서 위쪽과 아래쪽의 성분이 달라질 수 있기 때문이다.
이어서, 맨홀간 인접도 산출(S2) 단계에서, 시스템 서버(30)는 각 맨홀의 지리적 정보를 함께 산출한다. 인접한 맨홀의 경우, 인접한 경향성을 가질 확률이 높기 때문이며, 지리적 정보에는 각 맨홀간 배관이나 케이블의 연결관계(도 7b에서 도면부호 1로 표기)도 포함됨은 물론이다.
또한, 맨홀별 상관성 분석(S3) 단계에서, 시스템 서버(30)는 각 맨홀 별 정보 수집 장치(400)의 측정 결과값과, 인접도를 함께 이용한 머신러닝을 수행할 수 있다. 머신러닝은 각 맨홀들에서 추출된 데이터들로부터 상태 변화 추이를 도출하는 것으로 수행될 수 있고, 특히 한 지점의 맨홀에서 계측 센서의 측정값에 변화량이 있는 경우 인접한 맨홀들의 측정값의 변화량이 발생되는 추이를 도출할 수 있다. 이를 통해 맨홀별 상관성이 분석된다면, 만약 특정 맨홀에서 화재나 침수와 같은 이벤트가 발생한 경우, 작업자들이 해당 맨홀 외에 어떤 맨홀에 우선적으로 진입하여 작업을 수행해야 할지를 시스템 서버(30)에서 표시하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 작업자의 안전 및 작업 효율성을 높일 수 있는 장점을 갖는다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 정보 수집 시스템 및 장치를 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
10; 맨홀 복합 정보 수집 구조물 100; 맨홀 본체
110; 맨홀 뚜껑 120, 121; 슬리브
200;케이블 받침대 210; 앵커
220; 케이블 230; 사다리
300; 레일 311, 312; 수평 레일
313, 314; 수직 레일 315; 가변 레일
316; 장치 고정 부재 317; 수평 롤러 부재
318; 수직 롤러 부재 400; 정보 수집 장치
411, 412; 개방홀 413; 팬
420; 센서 보드 421; 센서
422; 가스 센서 확장 포트 423; 추가 확장 포트
430; 제어 보드 431; 프로세스 관리부
431a; DB 관리부 431b; 통신 관리부
431c; 기능 관리부 431d; 측정 시간 제어부
431e; 센서 동작부 431f; 머신 러닝부
432; 메모리 432a; 부트 코드
432b; 플래시 메모리 432c; 데이터 EEPROM
432d; 시스템 메모리 432e; SRAM
20; 게이트웨이 30; 시스템 서버

Claims (12)

  1. 맨홀 본체에 각각 설치되어 각 맨홀 내부의 상태를 모니터링 하는 복수개의 정보 수집 장치; 및
    상기 정보 수집 장치에 연결되어 각 정보 수집 장치가 속한 맨홀간 상관성을 연산하는 시스템 서버를 포함하고,
    상기 시스템 서버는 상기 정보 수집 장치의 센서에서 측정한 측정 결과값의 경향성을 머신러닝하여 맨홀간 상관성을 표시하되,
    상기 정보 수집 장치는 맨홀 내벽을 따라 이동하여, 수평 또는 수직 방향에서 상이한 맨홀 내의 다수개의 지점에서 상기 측정 결과값을 산출하고,
    상기 정보 수집 장치는 각 맨홀 내의 다수개의 지점별 측정 결과값들을 통해 머신러닝을 수행하여 각 가스 성분별로 관련성을 산출하되,
    한 지점의 맨홀에서 이벤트가 발생했을 경우, 상기 맨홀과 상관성이 높은 맨홀들을 우선적으로 표시하는 맨홀 복합 정보 수집 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 시스템 서버는 상기 맨홀간의 지리적 인접 위치와 상기 정보 수집 장치에서 주기적으로 측정한 측정 결과값을 함께 머신러닝하여 맨홀간 상관성을 도출하는 맨홀 복합 정보 수집 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 맨홀간의 지리적 인접 위치는 각 맨홀간의 배관이나 케이블의 연결 관계를 포함하는 맨홀 복합 정보 수집 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 맨홀간 상관성은 맨홀 내 산소 농도를 기준으로 머신러닝을 수행하는 맨홀 복합 정보 수집 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 맨홀간 상관성은 특정 맨홀에서의 이벤트 발생시 상기 특정 맨홀과 상관성이 높은 맨홀들을 우선으로 표시하는 맨홀 복합 정보 수집 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보 수집 장치는 주기적으로 각 센서들의 측정 결과값을 산출하는 맨홀 복합 정보 수집 시스템.
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 정보 수집 장치는 게이트웨이를 통해 상기 시스템 서버와 통신을 수행하는 맨홀 복합 정보 수집 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
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