KR102531861B1 - 수중 유충 실시간 모니터링 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물속에 포함된 유충의 유무와 종류를 정확하게 판별하여 수질을 관리할 수 있도록 하는 수중 유충 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수중 유충 실시간 모니터링 시스템은, 소정 크기의 투명관체를 통과하여 흐르는 수돗물을 상기 투명관체의 외부에 설치된 복수 개의 카메라를 통해 촬영하여 실시간 영상데이터를 획득하는 영상촬영부; 상기 영상촬영부에서 촬영된 데이터를 유선 또는 무선 통신망을 통해 전송하는 데이터전송부; 상기 데이터전송부를 통해 전송된 데이터를 수신하여 저장하는 데이터저장부; 상기 데이터저장부로부터 데이터를 수신하여 2개 이상 서로 다른 방향의 이미지로 판독대상물을 시각화하는 시각화부; 상기 시각화부에서 시각화된 판독대상물과 유충 데이터베이스에 저장된 유충의 형태를 머신러닝 및 딥러닝 학습 기반 비교 분석을 통해 유충 여부와 유충의 종류를 식별하는 데이터분석부; 및 상기 데이터분석부에서 분석된 결과를 관리자 및 사용자에게 안내하는 분석결과안내부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

수중 유충 실시간 모니터링 시스템{Real Time Monitoring System of Underwater Larva}
본 발명은 수중 유충 실시간 모니터링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수도 배관과 연결되어 수돗물이 흐르는 상태에서 수중 유충의 유무를 실시간으로 검사하고, 검출된 수중 유충의 종류 등을 식별하여 수질 이상 등을 안내하는 수중 유충 실시간 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 수돗물은 정수장에서 정수되어 공동 주택이나 건물 등으로 공급되고 있기는 하지만, 정수장 또는 수돗물이 공급되는 상수도 관로 내부에서 깔따구 유충 등(이하 '유충'이라 한다)이 번식하여 수돗물이 오염될 수 있고, 이 때문에 수돗물을 실시간 모니터링하여 수중 유충의 번식 여부를 확인할 필요성이 새롭게 대두되고 있다.
이러한 필요성에 맞추어 수돗물의 수질을 모니터링하여 유충을 판독하는 다양한 기술이 개발되고 있는데, 상기와 같은 목적의 종래 기술로는 공개특허공보 제2022-0072654호의 인공지능 기반 유충 모니터링 시스템 및 그 방법(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.
상기 특허문헌은 저수조 내부를 촬영하는 하나 이상의 카메라; 상기 카메라를 통해 촬영된 영상 데이터를 움직임 동영상으로 변환하는 동영상 변환부; 상기 움직임 동영상을 기저장된 학습데이터와 비교하여 상기 저수조 내부에 수생생물이 존재하는지 여부를 판단하는 생물 판단부; 및 상기 생물 판단부에서 수생생물이 존재하는 것으로 판단한 경우 수생생물 모니터링부로 상기 수생생물 정보를 송신하는 송신부를 포함하는 것으로 이루어진다.
그러나 상기 특허문헌은 저수조 내부의 영상 데이터 상의 움직임 동영상을 통해 유충 여부를 판별하는 것이나, 수중에 포함되는 미세한 이물질의 경우 부유된 상태에서 물의 흐름에 의해 자유롭게 이동하게 되고, 이러한 이물질의 움직임이 유충으로 오인 판독될 가능성이 있으며, 이렇게 유충의 오인 판독이 반복되게 되면 유충 모니터링 시스템의 신뢰성이 떨어지게 되는 문제점과 대형 저수조의 경우 저수조 내부 전체를 촬영하여 유충을 검사하기 위해 많은 수의 카메라가 필요하다는 문제가 있다.
따라서 수돗물 등의 수중에서 번식하는 유충을 정확하게 검출하여 번식여부를 모니터링할 수 있도록 개선된 유충 모니터링 시스템의 개발이 요구된다.
KR 10-2022-0072654 A (2022. 06. 02.) KR 10-2022-0052531 A (2022. 04. 28.) KR 10-2016-0031279 A (2016. 03. 22.) KR 10-1750883 B1 (2017. 06. 20.) KR 10-1883350 B1 (2018. 07. 24.)
본 발명은 상기와 같은 종래의 유충 모니터링 시스템이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 수돗물에 포함된 유충의 유무와 종류를 정확하게 판별하여 수돗물의 수질을 관리할 수 있도록 하는 수중 유충 실시간 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 수중 유충 실시간 모니터링 시스템은, 소정 크기의 투명관체를 통과하여 흐르는 수돗물을 상기 투명관체의 외부에 설치된 복수 개의 카메라를 통해 촬영하여 실시간 영상데이터를 획득하는 영상촬영부; 상기 영상촬영부에서 촬영된 데이터를 유선 또는 무선 통신망을 통해 전송하는 데이터전송부; 상기 데이터전송부를 통해 전송된 데이터를 수신하여 저장하는 데이터저장부; 상기 데이터저장부로부터 데이터를 수신하여 2개 이상의 서로 다른 방향의 이미지로 판독대상물을 시각화하는 시각화부; 상기 시각화부에서 시각화된 판독대상물과 유충 데이터베이스에 저장된 유충의 형태를 머신러닝 및 딥러닝 학습 기반 비교 분석을 통해 유충 여부와 유충의 종류를 식별하는 데이터분석부; 및 상기 데이터분석부에서 분석된 결과를 관리자 및 사용자에게 안내하는 분석결과안내부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 상기 영상촬영부의 상기 투명관체가 유리 또는 플라스틱 재질로 이루어지면서 삼각형 및 사각형 중에서 선택된 어느 하나의 단면 모양으로 형성되고, 상기 카메라는, 상기 투명관체의 외측 평면 위치에 맞추어 복수 개가 배치되고, 상기 투명관체를 통과하는 물의 서로 다른 각도상의 영상이 실시간으로 획득되도록 구성되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 영상촬영부가 분당 1L이상의 물이 상기 투명관체를 통해 흐르도록 한 상태에서 영상이 소정 시간 동안 획득되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
이에 더해 본 발명은 상기 데이터분석부에서 3차원 데이터로 시각화된 영상 내의 판독대상물의 형태와 유충 데이터베이스에 저장된 유충의 형태를 유사율(%)에 따라 분류한 다음, 유사율(%)이 높은 2개 이상의 유충 정보가 선택되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
그리고 본 발명의 상기 분석결과안내부는 상기 데이터분석부에서 선택된 2개 이상의 유충 정보, 시각화된 영상 내의 판독대상물 형태 및 판독대상물과 추출된 유충 간의 유사율(%) 정보가 함께 안내되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 수돗물이 적어도 2개 이상의 평면을 가지는 투명관체를 통과하는 과정에서 각 평면에 대응하여 설치되는 복수 개의 카메라를 통해 수중의 이물질과 유충 등의 이미지가 다양한 방향에서 동시에 획득되고, 이렇게 획득된 복수 장의 이미지를 이용하여 서로 다른 방향에서 촬영된 복수 개의 판독대상물 형태가 추출된 다음, 추출된 판독대상물의 형태와 유충 데이터베이스에 저장된 유충의 형태 등이 머신러닝 및 딥러닝 등의 인공지능 기반으로 비교 분석되므로 유충의 여부 및 유충의 종류 등이 정확하게 검출될 수 있으며, 그 결과 유충의 유무와 함께 검출된 유충의 종류가 정확하게 식별되어 안내되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수중 유충 실시간 모니터링 시스템의 예를 보인 구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 영상촬영부의 예를 보인 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 영상촬영부의 다른 실시예를 보인 도면.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.
본 발명은 수돗물에 포함된 유충의 유무와 종류를 정확하게 판별하여 수돗물 수질을 관리할 수 있도록 하는 수중 유충 실시간 모니터링 시스템을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 영상촬영부(10), 데이터전송부(20), 데이터저장부(30), 시각화부(40), 데이터분석부(50) 및 분석결과안내부(60)로 이루어진다.
영상촬영부(10)는 공동 주택이나 건물 등의 수도 배관을 통해 공급되는 수돗물을 소정 시간동안 촬영하여 영상을 획득하는 구성이다.
이러한 영상촬영부(10)는 건물내 저수조의 배수관 또는 수도관의 관로상에 물이 통과하도록 설치되는 유리 또는 플라스틱 재질의 투명관체(11)와, 상기 투명관체(11)의 외부에 위치되어 투명관체(11) 내부를 촬영하는 복수 개의 카메라(12)로 구성된다.
이때 투명관체(11)는 도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이 적어도 2개 이상의 평면을 가지는 관체로 이루어지거나 또는 삼각형 및 사각형 단면 모양을 가지도록 형성될 수 있고, 이러한 투명관체(11)의 평면상에 3개 또는 4개의 카메라(12)가 각각 설치되어 흐르는 수돗물의 영상이 촬영되게 되며, 이를 통해 투명관체(11)에 의해 빛이 굴절 및 반사 등에 의한 형상의 왜곡을 줄일 수 있게 되고, 그 결과 투명관체(11)를 통과하는 수돗물 내부에 포함된 판독대상물을 정확한 형태로 영상을 획득할 수 있게 된다.
또한, 영상촬영부(10)의 카메라(12)를 통해 영상이 촬영될 때에는 1L이상의 물이 투명관체(11)를 흐르도록 한 상태에서 3 ~ 5분 범위 내에서 영상이 촬영되고, 이를 통해 물속에 이물질이나 유충 등의 판독대상물이 확실하게 포함될 수 있으면서도 영상데이터의 용량이 커져 데이터 전송시간과 데이터분석에 소요되는 시간이 과도하게 길어지는 것이 방지되게 된다.
이에 더해 투명관체(11)는 카메라(12)를 통해 판독대상물이 더욱 확실하게 촬영될 수 있도록 도 3에 도시된 바와 같이 카메라(12)와 설치되는 측면의 폭(가로 길이)이 카메라(12)의 촬영 영역에 맞추어 넓게(길게) 형성되는 대신, 카메라(12)가 설치되지 않는 또 다른 측면의 폭(세로 길이)은 상대적으로 좁게(짧게) 형성될 수 있다.
상기와 같은 구성을 통해 투명관체(11)를 통과하는 물속에 포함된 이물질 또는 유충 등의 판독대상물이 복수 개의 카메라(12)를 통해 서로 다른 각도로 촬영되게 되고, 이를 통해 후술되는 데이터분석부(50)에서 판독대상물과 유충 데이터베이스에 저장된 유충의 형태를 비교함에 있어서 다양한 각도에서 촬영된 판독대상물 이미지와 유충의 형태를 비교하게 되므로 더욱 정확한 판별이 가능하게 된다.
데이터전송부(20)는 영상촬영부(10)의 카메라(12)를 통해 촬영된 영상이 실시간으로 수신되어 저장되고, 후술되는 데이터저장부(30)로 유선 또는 무선 통신망을 통해 전송하는 구성으로, 이러한 데이터전송부(20)는 유무선 인터넷 통신망과 연결된 노트북, 데스크탑 컵퓨터 및 태블릿PC 등으로 구성될 수 있다.
데이터저장부(30)는 클라우드 웹서버로 구성되어 데이터전송부(20)를 통해 전송되는 데이터를 수신하여 저장하는 것으로, 이렇게 저장된 데이터는 후술되는 시각화부(40)를 통해 시각화되게 된다.
시각화부(40)는 데이터저장부(30)에 저장된 데이터를 시간별로 스냅이미지를 생성하고, 생성된 이미지 중에서 판독대상물이 포함된 이미지를 추출하며, 추출된 이미지 중 동시간대 서로 다른 방향에서 촬영된 이미지로 서로 그룹화하여 시각화하는 것이다.
이때 시각화부(40)를 통해 판독대상물이 없는 스냅이미지로 판단된 경우에는 생성된 스냅이미지가 자동으로 삭제되고, 또한, 시각화에 사용된 원본 데이터는 데이터저장부(30)에서 소정 기간 경과후 자동으로 삭제되게 된다.
데이터분석부(50)는 시각화부(40)에서 시각화되어 판독대상물이 포함되어 추출된 이미지상의 형태와 인터넷 포털사이트 등 유충 데이터베이스에 저장된 유충의 형태를 인공지능 기반으로 반복 학습(머신러닝, 딥러닝 등)된 비교분석 프로그램을 이용하여 판독대상물의 유충 여부와, 유충의 종류 등을 식별하는 것이다.
이러한 데이터분석부(50)는 판독대상물이 유충이 아닌 경우에는 유충 미검출로 판독하게 되고, 판독대상물이 유충인 경우에는 유충의 형태가 유사한 정도(유사율(%))가 높은 순으로 2개 이상 복수 개의 유충 정보가 선택된 다음, 후술되는 분석결과안내부(60)를 통해 사용자에게 안내되게 된다.
위와 같이 2개 이상의 유충 정보가 선택되어 안내될 때에는 판독대상물의 형태, 유사율이 높은 유충의 형태 및 유사율(%)이 함께 안내되어 사용자가 최종적으로 비교하여 판단할 수 있도록 한다.
분석결과안내부(60)는 데이터분석부(50)에서 분석된 결과를 관리자 및 사용자에게 안내하는 것으로, 이러한 분석결과안내부(60)는 관리자안내부(61)를 통해 관리사무소 및 모니터링센터 등으로 안내되고, 사용자안내부(62)를 통해 미리 등록된 개인 휴대폰으로 분석된 결과가 동시에 안내되어 쉽게 확인할 수 있도록 한다.
한편, 위에서는 수돗 배관 등에 설치되어 수돗물을 실시간 모니터링하여 유충의 유무와 종류가 식별되는 것으로만 설명되었으나, 이와 달리 다양한 유체가 투명관체를 통과하도록 설치되어 실시간 모니터링되도록 변경되어 구성되어도 무방하다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 수돗물이 적어도 2개 이상의 평면을 가지는 투명관체를 통과하는 과정에서 각 평면에 대응하여 설치되는 복수 개의 카메라를 통해 수중의 이물질과 유충 등의 이미지가 다양한 방향에서 동시에 획득되고, 이렇게 획득된 복수 장의 이미지를 이용하여 서로 다른 방향에서 촬영된 복수 개의 판독대상물 형태가 추출된 다음, 추출된 판독대상물의 형태와 유충 데이터베이스에 저장된 유충의 형태 등이 머신러닝 및 딥러닝 등의 인공지능 기반으로 비교 분석되므로 유충의 여부 및 유충의 종류 등이 정확하게 검출될 수 있으며, 그 결과 유충의 유무와 함께 검출된 유충의 종류가 정확하게 식별되어 안내되게 된다.
위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.
10: 영상촬영부 11: 투명관체
12: 카메라 20: 데이터전송부
30: 데이터저장부 40: 시각화부
50: 데이터분석부 60: 분석결과안내부
61: 관리자안내부 62: 사용자안내부

Claims (5)

  1. 소정 크기의 투명관체(11)를 통과하여 흐르는 수돗물을 상기 투명관체(11)의 외부에 설치된 복수 개의 카메라(12)를 통해 촬영하여 실시간 영상데이터를 획득하는 영상촬영부(10);
    상기 영상촬영부(10)에서 촬영된 데이터를 유선 또는 무선 통신망을 통해 전송하는 데이터전송부(20);
    상기 데이터전송부(20)를 통해 전송된 데이터를 수신하여 저장하는 데이터저장부(30);
    상기 데이터저장부(30)로부터 데이터를 수신하여 2개 이상 서로 다른 방향의 이미지로 판독대상물을 시각화하는 시각화부(40);
    상기 시각화부(40)에서 시각화된 판독대상물과 유충 데이터베이스에 저장된 유충의 형태를 머신러닝 및 딥러닝 학습 기반 비교 분석을 통해 유충 여부와 유충의 종류를 식별하는 데이터분석부(50); 및
    상기 데이터분석부(50)에서 분석된 결과를 관리자 및 사용자에게 안내하는 분석결과안내부(60);
    를 포함하고,
    상기 영상촬영부(10)의 상기 투명관체(11)는,
    유리 또는 플라스틱 재질로 이루어지면서 삼각형 및 사각형 중에서 선택된 어느 하나의 단면 모양으로 형성되며,
    상기 카메라(12)는,
    상기 투명관체(11)의 외측 평면 위치에 맞추어 3개 또는 4개가 배치되고, 상기 투명관체(11)를 통과하는 물의 서로 다른 각도상의 영상이 실시간으로 획득되도록 구성되고,
    상기 시각화부(40)는,
    상기 데이터저장부(30)에 저장된 데이터를 시간별로 스냅이미지를 생성하고, 생성된 이미지 중에서 판독대상물이 포함된 이미지를 추출하며, 추출된 이미지 중 동시간대 서로 다른 방향에서 촬영된 이미지로 서로 그룹화하여 시각화하고,
    상기 시각화부(40)를 통해 판독대상물이 없는 스냅이미지로 판단된 경우에는 생성된 스냅이미지가 자동으로 삭제되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 수중 유충 실시간 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 영상촬영부(10)는,
    분당 1L이상의 수돗물이 상기 투명관체(11)를 통해 흐르도록 한 상태에서 영상이 소정 시간 동안 획득되는 것을 특징으로 하는 수중 유충 실시간 모니터링 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 데이터분석부(50)에서는,
    3차원 데이터로 시각화된 영상 내의 판독대상물의 형태와 유충 데이터베이스에 저장된 유충의 형태를 유사율(%)에 따라 분류한 다음, 유사율(%)이 가장 높은 순서로 2개 이상의 유충 정보가 선택되는 것을 특징으로 하는 수중 유충 실시간 모니터링 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 분석결과안내부(60)에서는,
    상기 데이터분석부(50)에서 선택된 2개 이상의 유충 정보, 시각화된 영상 내의 판독대상물 형태 및 판독대상물과 추출된 유충 간의 유사율(%) 정보가 함께 안내되는 것을 특징으로 하는 수중 유충 실시간 모니터링 시스템.
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