KR102539038B1 - 파이프라인 관리 장치 및 이를 이용한 파이프라인 관리 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 배관 내부를 이동하면서 상기 배관 내부를 촬영하고 점검하기 위한 스마트로봇과, 배관과 연결되어 스마트로봇이 배관 내부를 이동할 수 있도록 하는 로봇이송장치와, 로봇이송장치를 제어하여 스마트로봇의 이동을 제어하고, 스마트로봇을 통해 촬영된 영상을 분석하여 점검이 필요한 이상배관부위를 판단하고, 스마트로봇의 이동데이터를 통하여 이상배관부위의 위치를 파악하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 관리장치를 제공할 수 있다. 상기한 바에 따르면 배관 내부를 직접 촬영하여 배관의 상태를 확인 할 수 있기 때문에 배관의 잠재적 하자 요인을 탐색하거나 시공품질 및 배관 내부상태를 보다 정확하게 파악할 수 있으며, 이를 통해 배관의 파손이나 누수 등의 하자를 미리 점검 및 관리하여 유지관리 효과를 증가시킬 수 있다.

Description

파이프라인 관리 장치 및 이를 이용한 파이프라인 관리 방법{PIPELINE MANAGEMENT APPARATUS AND PIPELINE MANAGEMENT METHOD USING THE SAME}

본 발명은 파이프라인 관리 장치 및 이를 이용한 파이프라인 관리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 파이프라인의 배관 내부를 직접 촬영하여 배관 내부상태를 보다 정확하게 파악할 수 있으며, 이를 통해 효과적으로 파이프라인을 점검 및 관리를 할 수 있는 파이프라인 관리 장치 및 이를 이용한 파이프라인 관리 방법에 관한 것이다.

일반적으로 난방배관은 우리 생활에 가장 밀접한 건축설비 중 하나로 볼 수 있다. 한편, 이러한 배관들은 장시간 사용 시 유체에 포함된 오염물질이 배관에 부착되어 배관을 부식시키거나 충격이나 노후화에 따라 파손이나 누수 등의 하자가 발생될 수 있다.

이에, 이러한 배관을 점검 및 관리하기 위한 기술의 예로 대한민국 등록특허 제10-1927238호는 배관 또는 그 주변에 가해지는 진동 및 충격을 측정하는 충격 측정 센서와, 배관의 부식 상태를 측정하는 방식전위 측정 센서와, 배관에 가해지는 응력을 측정하는 응력 측정 센서와, 배관 주변에서 발생되는 오디오를 측정하는 음향 측정 센서를 각각 포함하는 센서부와, 센서들로부터 측정된 센싱 값과 비교하기 위한 기준 값들 및 주파수 정보를 포함하는 저장부와, 서버와 통신하기 위한 통신부와, 센싱 값을 통해 배관 상황 정보를 서버로 전송하도록 처리하는 프로세서를 포함하는 배관 관리장치가 개시된 바 있다.

그런데, 이러한 종래의 배관 관리장치는, 배관의 진동이나 전위 등을 이용하여 배관의 상태를 간접적으로 확인하는 방식이기 때문에 실제 배관의 상태를 정확히 파악하는 것에는 한계가 있는 문제점이 있었다.

대한민국 등록특허 제10-1927238호

본 발명은, 파이프라인의 배관 내부를 촬영하여 배관의 상태를 직접적으로 확인하기 때문에 배관의 내부상태를 보다 정확하게 파악할 수 있으며 이를 통해 파이프라인의 점검 및 관리를 효과적으로 할 수 있을 뿐만 아니라 배관의 잠재적 하자 요인을 탐색하거나 시공품질 또한 정확하게 파악할 수 있는 파이프라인 관리 장치 및 이를 이용한 파이프라인 관리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 의하면 본 발명은, 배관 내부를 이동하면서 상기 배관 내부를 촬영하고 점검하기 위한 스마트로봇과; 상기 배관과 연결되어 상기 스마트로봇이 상기 배관 내부를 이동할 수 있도록 하는 로봇이송장치와; 상기 로봇이송장치를 제어하여 상기 스마트로봇의 이동을 제어하고, 상기 스마트로봇을 통해 촬영된 영상을 분석하여 점검이 필요한 이상배관부위를 판단하고, 상기 스마트로봇의 이동데이터를 통하여 상기 이상배관부위의 위치를 파악하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 관리장치를 제공할 수 있다.

여기서, 상기 스마트로봇은, 상기 배관 내부의 이동속도를 측정하여 상기 제어부로 이동데이터를 송신하는 가속도계 스마트로봇과, 상기 배관 내부를 촬영하여 상기 제어부로 상기 배관 내부의 영상데이터를 송신하는 촬영용 스마트로봇을 포함할 수 있다.

상기 가속도계 스마트로봇은, 상기 배관 내부의 이동속도를 측정하는 가속도센서와, 상기 가속도센서에 의하여 획득한 이동데이터를 상기 제어부로 전송하는 통신부와, 상기 가속도센서와 상기 통신부로 전원을 공급하는 전원부를 포함할 수 있다.

상기 촬영용 스마트로봇은, 상기 배관 내부를 촬영하는 카메라모듈과, 상기 카메라모듈이 상기 배관 내부를 촬영할 수 있도록 상기 배관 내부로 조명을 조사하는 조명부와, 상기 카메라모듈에 의하여 획득한 영상데이터를 상기 제어부로 전송하는 통신부와, 상기 카메라모듈과 상기 조명부와 상기 통신부로 전원을 공급하는 전원부를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 의하면, 본 발명은 분배기로부터 배관을 분리한 후 배관 내 유체를 제거하고, 상기 배관 내부를 청소하여 배관 점검 사전 준비를 하는 준비단계와; 상기 배관에 로봇이송장치를 연결하는 로봇이송장치 연결단계와; 상기 배관 내부로 상기 배관 내부를 이동하면서 상기 배관 내부를 촬영하고 점검할 수 있는 스마트로봇을 투입한 후 상기 로봇이송장치를 이용하여 상기 스마트로봇을 이동시키고, 상기 스마트로봇에 의하여 배관 데이터를 수집하는 스마트로봇작동단계와; 상기 배관 데이터를 토대로 설정 배관점검 알고리즘을 통하여 배관 상태를 정밀분석하는 분석단계와; 상기 배관 상태를 정밀 분석 후 이상배관부위가 발견되는 경우 상기 이상배관부위를 재점검하고 점검여부를 판단하는 점검단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 관리 방법을 제공할 수 있다.

상기 스마트로봇은, 상기 배관 내부의 이동속도를 측정하여 상기 제어부로 이동데이터를 송신하는 가속도계 스마트로봇과, 상기 배관 내부를 촬영하여 상기 제어부로 상기 배관 내부의 영상데이터를 송신하는 촬영용 스마트로봇을 포함하고, 상기 스마트로봇작동단계는, 가속도계 스마트로봇을 먼저 상기 배관 내부로 투입하여 상기 이동데이터를 기록 및 전송하고, 상기 가속도계 스마트로봇으로부터 확보된 상기 이동데이터를 토대로 상기 촬영용 스마트로봇을 상기 배관으로 투입하여 상기 배관을 촬영하여 상기 영상데이터를 녹화 및 전송할 수 있다.

본 발명에 따른 파이프라인 관리 장치 및 이를 이용한 파이프라인 관리 방법은, 배관 내부를 촬영하여 배관의 상태를 직접적인 방법으로 확인하기 때문에 배관의 점검 및 관리를 보다 정확하고 효과적으로 할 수 있으며, 배관의 잠재적 하자 요인을 탐색하거나 시공품질 및 배관 내부상태를 보다 정확하게 파악할 수 있으며, 이를 통해 배관의 파손이나 누수 등의 하자를 미리 점검 및 관리하여 유지관리 효과를 증가시킬 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 파이프라인 관리 장치 및 이를 이용한 파이프라인 관리 방법은, 현장마다 배관의 패턴과 길이가 다르기 때문에 동일한 환경에서의 점검이 불가능한 것을 감안하여 최대한 객관적이고 일반화된 점검을 위한 현장 상황에 맞는 점검을 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 제어부의 제어흐름을 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 가속도계 스마트로봇의 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 촬영용 스마트로봇의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 스마트로봇의 구조를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 스마트로봇의 크기설정을 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 공기차단부재가 구비된 스마트로봇을 나타내는 사시도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 다른 실시예에 따른 공기차단부재가 구비된 스마트로봇을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 로봇이송장치의 압력조절장치의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 10 및 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 관리체계를 나타내는 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 무선충전 전체 송수신 구성도를 나타내는 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 로봇몸체가 분할된 스마트로봇의 다른 실시예를 나타내는 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치를 이용한 파이프라인 관리방법을 나타내는 절차도이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에 의하여 촬영된 배관 내부의 영상을 나타내는 사진이다.

이하에서는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 이해할 수 있도록 첨부된 도면을 참조한 바람직한 실시 예를 들어 설명하기로 한다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시 예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치는, 점검하고자 하는 배관 내부를 촬영하여 배관의 실제 상태를 정확하게 파악하여 배관 점검의 효과를 향상시킬 수 있으며, 배관의 잠재적인 하자 요인을 효과적으로 탐색 및 시공품질을 정확하게 파악할 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치는, 스마트로봇(100)과, 로봇이송장치(200)와, 제어부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 스마트로봇(100)은, 파이프라인의 배관(10) 내부를 이동하면서 배관(10) 내부를 촬영하고 점검하는 역할을 한다.

한편, 상기 스마트로봇(100)은 자체적으로 배관(10) 내부를 이동할 수는 없고 상기 로봇이송장치(200)에 의하여 배관(10) 내부를 이동할 수 있으며 이러한 로봇이송장치(200)에 대해서는 후술하기로 한다.

상기 스마트로봇(100)은, 가속도계 스마트로봇(110)과, 촬영용 스마트로봇(120)을 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 가속도계 스마트로봇(110)은, 점검이 필요한 이상배관부위의 위치를 판단할 수 있는 이동데이터를 제공할 수 있다.

상기 가속도계 스마트로봇(110)은, 상기 배관(10) 내부를 이동할 시 이동속도를 측정하고 이렇게 측정된 이동데이터를 상기 제어부(300)로 송신하고, 현장 맞춤형 속도 데이터를 기록할 수 있다.

상기 가속도계 스마트로봇(110)은, 점검 시 상기 로봇이송장치(200)의 공기압 밸브의 개폐정도를 설정할 수 있게 하여 스마트로봇(100)의 이동속도를 조절할 수 있게 하고 촬영용 스마트로봇(120)이 촬영한 영상데이터에서 촬영된 해당 배관부위의 위치를 예측할 수 있게 하는 이동데이터를 제공할 수 있다.

도 3을 참조하면, 상기 가속도계 스마트로봇(110)은, 상기 배관(10) 내부의 이동속도를 측정하는 가속도센서(111)와, 상기 가속도센서(111)에 의하여 획득한 이동데이터를 상기 제어부(300)로 전송하는 통신부(112)와, 상기 가속도센서(111)와 상기 통신부(112)로 전원을 공급하는 전원부(113)를 포함할 수 있다.

상기 촬영용 스마트로봇(120)은, 상기 배관(10) 내부를 촬영하여 영상데이터를 확보하고, 상기 영상데이터를 상기 제어부(300)로 송신하여 배관(10)의 상태를 직접적으로 확인할 수 있게 한다.

도 4를 참조하면, 상기 촬영용 스마트로봇(120)은, 상기 배관(10) 내부를 촬영하는 카메라모듈(121)과, LED조명과 같이 상기 카메라모듈(121)이 상기 배관(10) 내부를 촬영할 수 있도록 상기 배관(10) 내부로 조명을 조사하는 조명부(122)와, 상기 카메라모듈(121)에 의하여 획득한 영상데이터를 상기 제어부(300)로 전송하는 통신부(123)와, 상기 카메라모듈(121)과 상기 조명부(122)와 상기 통신부(123)로 전원을 공급하는 전원부(124)를 포함할 수 있다.

한편, 상기 가속도계 스마트로봇(110)과 상기 촬영용 스마트로봇(120)에서, 상기 통신부(112,123)는 무선통신방식으로 상기 이동데이터를 실시간으로 전송할 수 있으며, 상기 전원부(113,124)는, 전원스위치를 비롯하여, 외부전원을 공급받을 수 있는 충전용포트가 구비되거나 또는 교체 가능한 내장형 배터리 또는 무선충전방식으로 전원이 충전되도록 구성될 수 있다.

이하에서는, 스마트로봇(100)의 구조에 대하여 살펴보기로 한다. 우선 이하에서의 스마트로봇(100)의 구조는 상기 가속도계 스마트로봇(110)과 촬영용 스마트로봇(120) 모두에게 적용 가능하다.

도 5를 참조하면, 상기 스마트로봇(100)은, 도시된 바와 같이 원통관 형태의 상기 배관(10) 내부 형상과 대응되는 원통형으로 형성될 수 있으며, 로봇몸체(130)와, 몸체커버(140)를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 로봇몸체(130)는, 원통형으로 내부에 각종 구성부품들을 수용할 수 있는 수용공간(131)이 형성될 수 있으며, 나아가 내부의 수용공간(131)이 개폐되는 구조로 구성되어 내부의 부품들을 교체할 수 있도록 형성될 수 있다.

한편, 상기 로봇몸체(130)의 크기는 다양한 패턴형태를 갖는 배관(10) 내를 자유롭게 이동할 수 있도록 다음과 같은 크기가 설정될 필요가 있다.

도 6을 참조하면, 상기 로봇몸체(130)는, 상기 배관(10) 직경의 75% 이하의 직경을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 상기 원통형 로봇몸체(130)의 직경이 배관(10) 직경의 75%를 초과하면 배관의 최대 굽힘구간을 통과하지 못할 수 있어 배관(10) 내에서의 이동이 어려워질 수 있기 때문이다.

다음으로, 상기 로봇몸체(130)는, 상기 배관(10) 직경의 2.1 배 이하의 길이를 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.

이는, 상기 로봇몸체(130)의 길이가 배관(10) 직경의 2.1배를 초과하면 전술한 바와 마찬가지로 배관패턴의 최대 굽힘 구간을 통과하지 못할 수 있기 때문이다.

한편, 일반적으로 배관(10) 패턴에서 구현되는 굴곡부는 ‘L’자형과 ‘U’자형으로 구분할 수 있는데, 이 중 ‘U’자형 굴곡부를 통과할 수 있다면 ‘L’자형 패턴은 무리 없이 통과할 수 있어 실제 (난방)배관 패턴에서 스마트로봇(100)이 통과해야 하는 가장 가혹한 구간은 배관 패턴 중앙부에 설치되는 연속된 ‘U’자형 구간이라 할 수 있다.

다시 말해, ‘U’자형 굴곡부에서 가장 심한 단면 왜곡이 발생하며 ‘L’자형 굴곡부에서는 단면왜곡이 거의 발생하지 않다고 볼 수 있다(배관 직경 길이의 5% 내외).

나아가, ‘U’자형 굴곡부의 단면 왜곡 정도를 결정하는 요인은 난방 배관 패턴의 배관(10) 사이 폭(피치)이며 폭이 좁을수록 굴곡 정도가 심해지고 보다 큰 단면 왜곡이 발생하고, 이 부분에서 배관(10)의 내경이 좁아지게 된다.

이에, 스마트로봇(100)의 크기는 이러한 ‘U’자형 굴곡부를 샘플 제작 후 그 내부로 다양한 크기의 스마트로봇(100)을 이송하여 통과 여부를 관찰하는 것으로 전술한 배관(10) 직경 대비 최소 스마트로봇(100) 직경을 설정할 수 있다.

한편, 상기와 같이 스마트로봇(100)의 크기를 배관(10)의 직경에 따라 설정할 수 있으나, 후술되는 공기차단부재(150)를 구비하는 경우에는 이러한 스마트로봇(100)의 크기를 설정 크기로 보다 작게 형성하고 배관(10)의 직경에 대응하여 공기차단부재(150)의 너비를 설정할 수 있는데 이에 대한 상세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 몸체커버(140)는, 상기 로봇몸체(130)의 외측에 결합되어 감싸고, 상기 로봇몸체(130)를 보호하는 역할을 한다.

상기 몸체커버(140)는, 방수성의 재질이며 상기 로봇몸체(130)와 탈착이 용이하도록 실리콘재질 또는 수지 계열의 재질로 형성될 수 있으나 이에 한정하지는 않는다.

한편, 상기 스마트로봇(100)은, 상기 로봇몸체(130)의 외주측면을 따라 결합되어 상기 로봇몸체(130)와 상기 배관(10) 내측면 사이로 누설되는 공기압을 차단하기 위한 공기차단부재(150)를 포함할 수 있다.

도 7을 참조하면, 상기 공기차단부재(150)는, 배관(10)의 직경보다 스마트로봇(100)의 크기가 작아 공기압을 이용하는 과정에서 스마트로봇(100) 주변부로 누설되는 공기압이 스마트로봇(100)의 안정적인 이동에 방해되는 경우를 감안하여, 스마트로봇(100)의 후방에 결합되어 바람막이 역할을 한다.

상기 공기차단부재(150)는, 배관(10) 내 남아있는 수분을 흡수하지 않고, 스마트로봇(100)의 후방에서 안정적인 공기받이 역할을 하며, 배관(10) 내측면과의 마찰력을 최소화할 수 있으며 스마트로봇(100)의 후방에서 안정적인 공기받이 역할을 할 수 있는 소재로 형성되는 것이 바람직하다.

이에 상기 공기차단부재(150)는, 비닐소재, 수분을 흡수하지 않도록 코팅된 섬유 또는 종이 소재 등 상기한 목적을 달성할 수 있는 다양한 소재가 적용될 수 있다.

상기 공기차단부재(150)는, 도시된 바와 같이 스마트로봇(100)의 외주측면을 따라 연속되게 결합되고 방사상으로 펼쳐지는 복수개의 사각부재들로 형성될 수 있다.

도 8은 공기차단부재(150a)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다. 도면을 참조하면, 상기 공기차단부재(150a)는, 원형링 형태로 내주측면이 스마트로봇(100)의 외주측면에 결합되고 외주측면은 배관(10)의 내측면과 최소한의 공극을 갖도록 형성되어 배관(10)의 내측면과 접촉되는 링부재(151)와, 상기 링부재(151)의 외주측면에 구비되어 스마트로봇(100)을 지지하고, 배관(10)의 내측면과 점접촉을 이루어 배관(10)과의 마찰을 최소한으로 감소시킬 수 있는 볼부재(152)를 포함하여 구성될 수 있다.

여기서, 상기 링부재(151)는, 휘어지지 않고 수분흡수를 하지 않는 수지계열의 재질로 형성될 수 있으며, 배관(10) 내측면과의 최소한의 공극은 배관(10) 내 수분이 빠져나갈 수 있는 수준의 공극의 거리(크기)로 형성될 수 있다.

상기 볼부재(152)는, 스마트로봇(100)의 이동 시 배관(10)과의 마찰을 최소화할 수 있도록 점접촉을 이루는 것으로서, 상기 링부재(151)를 지지하며 도시된 바와 같이 링부재(151)의 외주면을 따라 4개가 방사상으로 결합될 수 있으나, 이는 일 실시예로 링부재(151)가 배관(10) 내에서 치우쳐지지 않고 중앙부에서 위치를 잡을 수 있다면 180도 간격의 2개 또는 120도 간격의 3개 등 다양하게 구비될 수 있다.

상기 공기차단부재(150a)는, 상기 링부재(151)와 상기 볼부재(152)가 서로 착탈 가능하게 끼움 결합될 수 있으며, 상기 링부재(151) 또한 상기 스마트로봇(100)의 외측면에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 이에 따라 상기 공기차단부재(150a)는, 링부재(151)의 크기를 모듈화하여 배관(10)의 규격에 따라 상기 링부재(151)의 크기를 달리하여 스마트로봇(100)에 결합시킬 수 있다.

한편, 상기 로봇몸체(130)는 설정 크기에 따라 형성되고, 상기 공기차단부재(150)는, 상기 배관(10)의 직경 크기에 대응하는 크기로 형성되게 할 수 있다.

이에 대하여 살펴보면, 상기 스마트로봇(100)의 크기는 검진하고자 하는 배관(10)의 규격과 연동되어 제작할 필요 없이 최소 직경과 길이로 제작하고 검진하고자 하는 배관(10)의 규격에 따라 상기 공기차단부재(150)의 크기를 조절하여 적용할 수 있다.

이는, 실질적으로 현장에서의 배관 설치공사는 건설사별 피치 설계 기준과 사용 배관 규경이 상이하기 때문에, 특정 현장, 특정 규격의 스마트로봇(100)을 구비하는 것은 경제적으로 불리할 수 있기 때문이다.

상기 스마트로봇(100)은 전술한 바와 같이 자체적인 구동원이 없어 배관(10) 내부를 스스로 이동할 수가 없으며, 상기 로봇이송장치(200)에 의하여 배관(10) 내를 이동할 수 있다.

상기한 로봇이송장치(200)는, 상기 배관(10)과 연결되어 상기 스마트로봇(100)이 상기 배관(10) 내부를 이동할 수 있도록 하는 역할을 하며, 본 발명에서는 배관(10) 내부로 공기압을 발생시켜 이렇게 발생된 공기압이 스마트로봇(100)을 밀어 이동시킬 수 있다.

세부적으로 상기 로봇이송장치(200)는, 압축공기를 생성하고 이렇게 생성된 압축공기의 공기압을 이용하여 상기 스마트로봇(100)을 이동시키도록 구성될 수 있다.

도 10을 참조하면, 상기 로봇이송장치(200)는, 에어컴프레셔(210)와, 압력조절장치(220)와, 무선제어컨트롤러를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 에어컴프레셔(210)는 상기 배관(10)의 투입구(11)측에 연결되고, 상기 배관(10) 내부로 공기압을 발생시켜 상기 스마트로봇(100)을 이동시킬 수 있다.

세부적으로, 상기 에어컴프레셔(210)는, 압축공기를 생성하고 탱크에 저장하여 스마트로봇(100) 이송에 필요한 공기압을 제공할 수 있다. 여기서, 상기 에어컴프레셔(210)는, 별도의 크기 및 용량에 제한이 없으나 검진 내내 안정적인 공기압을 유지할 수 있는 것으로 선택하는 것이 바람직하다.

상기 압력조절장치(220)는, 상기 제어부(300)의 제어신호에 따라 상기 에어컴프레셔(210)에서 발생된 공기압을 설정 수준으로 조절하는 역할을 한다.

여기서, 상기 압력조절장치(220)는, 상기 에어컴프레셔(210)의 압력성능을 확인하기 위한 압력계와, 상기 에어컴프레셔(210)의 작동을 조절하는 압력조절밸브(223)와, 상기 에어컴프레셔(210)에서 생성된 수분이나 이물질을 제거하는 에어필터(224)와, 상기 에어컴프레셔(210)의 공기압을 조절하는 비례제어 솔레노이드밸브(225)와, 디지털압력계를 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 압력계는, 에어컴프레셔(210)의 성능를 확인하기 위한 압력계로서 수동압력 조절밸브를 닫는 것으로 공기압의 확인이 가능하고, 아날로그, 디지털 압력계 모두 사용할 수 있으나 에어컴프레셔(210)의 용량이 쉽게 나타날 수 있는 단위의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 (수동)압력조절밸브(223)는, 에어컴프레셔(210)의 성능을 확인할 때 사용하거나 비상시 로봇이송장치(200) 내 압력조절장치(220)로의 압력이송을 막는 역할을 한다. 상기 압력조절밸브(223)는, 일반적인 볼밸브 등 유체의 이동을 막는 목적을 달성할 수 있다면 다양하게 적용 가능하다.

상기 에어필터(224)는, 에어컴프레셔(210)에서 생성된 공기에 함유된 수분 등의 이물질을 제거하기 위한 것으로서, 상기한 목적을 달성할 수 있다면 공지의 다양한 필터가 사용될 수 있다.

상기 비례제어 솔레노이드 밸브는, 제1비례제어 솔레노이드 밸브(225)와, 제2비례제어 솔레노이드 밸브(226)를 포함할 수 있다.

상기 제1비례제어 솔레노이드밸브(225)는, 전류에 따라 공기압의 조절이 가능한 전자제어 솔레노이드 밸브로서, 에어컴프레셔(210)에서 생성된 최대 공기압이 갑작스럽게 배관(10)에 걸리지 않게 하는 역할을 한다. 여기서 상기 제1비례제어 솔레노이드밸브(225)의 개폐정도는 로봇이송장치(200)의 무선제어 컨트롤러(230)로 조절될 수 있다.

상기 제2비례제어 솔레노이드밸브(226)는, 전류에 따라 공기압의 조절이 가능한 전자제어 솔레노이드 밸브로서 스마트로봇(100)의 배관(10) 내 이동속도를 조절하기 위하여 배관(10)내 흐르는 공기압을 결정하는 역할을 하며 무선제어 컨트롤러(230)를 통하여 실시간으로 밸브의 개폐정도가 조절될 수 있다.

한편, 이하에서는 상기한 비례제어 솔레노이드밸브를 사용하는 이유에 대하여 살펴보기로 한다.

우선, 가속도계 스마트로봇(100)의 이동 속도를 조절하는 것은 컴프레셔에서 생성된 압축공기의 공기압이며 실시간으로 변화하는 스마트로봇(100)의 속도 변화량을 최소화하 할 수 있다.

여기서, 일반적인 볼밸브는 개폐 정도를 정밀하게 조정한다고 하더라도 공기압의 증가 및 감소의 선형화를 구현하기 어려우며, 또한 작업자가 손으로 수동 조정하여야 하며 수치로 변환할 수도 없다.

나아가, 에어 레귤레이터는 다이얼을 돌려 원하는 공기압을 일정하게 유지할 수 있으며 스마트로봇(100)의 속도에 따라 정밀하게 다이얼을 조정한다면 스마트로봇(100)의 속도를 제어할 수 있다. 하지만 이러한 에어 레귤레이터 또한 볼밸브와 마찬가지로 작업자가 손으로 수동 제어하는 아날로그 방식으로 제어량을 수치화할 수 없는 문제점이 있다.

한편, 일반적인 솔레노이드 밸브는 전류를 통하여 ‘열기’와 ‘닫기’를 조정하며 유량조절 기능은 없다. 하지만, 이와는 달리 비례제어 솔레노이드 밸브는 입력하는 전류값에 따라 유체의 흐름을 제어할 수 있으며, 입력 전류에 따라 선형화된 압력제어가 가능하다.

이를 감안할 때, 실험 결과 배관(10) 내부의 스마트로봇(100)이 이동하는 속도와 관련된 공기압은, 첫째, 스마트로봇(100)이 처음 출발하기 위한 정지 마찰력을 극복하는 정도의 공기압, 둘째 직선부위 배관(10)을 일정 속도로 이동하기 위한 공기압, 셋째 단면 왜곡이 거의 없는 굴곡부(‘L’자형)를 직선부와 비슷한 속도로 통과하기 위한 공기압, 넷째 단면 왜곡이 존재하는 굴곡부(‘U’자형)를 직선부와 비슷한 속도로 돌파하기 위한 공기압, 다섯째 배관(10)내부의 스케일이나 배관(10)의 변형, 시공하자 등의 특이사항 발생 시 이를 돌파하거나 탈출하기 위한 공기압 정도로 분류할 수 있으나 이는 단일 현장, 단일 패턴의 배관(10)에서 발생하는 것이며 현장과 배관 패턴에 따라 변경될 수 있다. 특히 다섯번째와 관련된 상황은 예측마저 불가능하기 때문에 작업자가 수동으로 조절하는 아날로그 방식으로는 대응할 수 없다.

그렇다면, 전술한 전체적인 상황에 따른 공기압의 차이가 크지 않고 배관직경보다 작은 스마트로봇(100)의 주변으로 유실되는 공기압이 일정하지 않은 등의 이유로 저압환경에서 실시간으로 최대한 안정적인 공기압의 선형적인 제어가 가능해야 하기 때문에 디지털 제어가 가능한 비례제어 솔레노이드 밸브를 사용하는 것이 바람직하다.

아울러 촬영용 스마트로봇(100)의 속도를 상기한 상황별로 대처하며 균일화하여 안정적인 촬영이 가능하도록 하는 것은 결국 가속도계 스마트로봇(100)이 배관(10) 내에서 송신한 속도에 따른 비례제어 솔레노이드 밸브로의 시간별 입력 전류값이므로 이를 디지털화하여 기록하는 것으로 특정 현장 및 패턴 내에서의 로봇 이동 속도를 균일화 할 수 있다.

상기 디지털압력계는 제1디지털압력계(221)와, 제2디지털압력계(222)를 포함할 수 있다.

상기 제1디지털압력계(221)는, 제1비례제어 솔레노이드밸브(225)의 성능을 확인하기 위하여 설치하는 것으로서, 측정되는 압력값은 무선제어 컨트롤러(230)를 통하여 전용 어플리케이션에 기록될 수 있다.

상기 제2디지털압력계(222)는, 제2비례제어 솔레노이드밸브(226)의 개폐정도에 따른 실시간 공기압을 확인하기 위하여 설치하는 것으로서, 디지털 압력계에서 측정되는 압력값은 무선제어 컨트롤러(230)를 통하여 전용 어플리케이션에 기록될 수 있다.

상기 무선제어 컨트롤러(230)는, 상기 압력조절장치(220)의 압력데이터를 상기 제어부(300)로 전송하고 상기 제어부(300)의 제어신호에 따라 상기 압력조절장치(220)를 제어하는 역할을 한다.

상기 무선제어 컨트롤러(230)는, 디지털 압력계와 비례제어 솔레노이드 밸브에 연결되어 압력조절장치(220)의 디지털압력계에서 측정되는 데이터를 제어부(300)(전용 어플리케이션)으로 전송하고 전용 어플리케이션에서 입력한 비례제어 솔레노이드밸브(225)의 전류값을 해당 밸브에 입력하는 역할을 한다.

이러한 무선제어 컨트롤러(230)는, 데이터를 송/수신하기 위한 통신기능, 입력값에 따른 전류를 생성할 수 있는 기능이 포함될 수 있다.

상기 로봇이송장치(200)는, 상기 배관(10)과 결합하기 위하여, 도시된 바와 같이 배관(10) 외측면에 기밀부재(고무링)를 끼워 배관(10)과의 기밀을 유지하고, 나사소켓 방식과 같이 배관(10)과 착탈가능하게 결합되는 결합부(250)를 구비할 수 있다.

한편, 상기 로봇이송장치(200)는, 상기 배관(10)에 결합되어 공기압으로 인해 배관(10)의 토출구(12)에서 스마트로봇(100)이 갑자기 튀어나오는 것을 방지하고, 스마트로봇(100)을 안정적으로 회수하기 위한 로봇회수부(240)를 포함할 수 있다.

상기 로봇회수부(240)는, 회수챔버(241)와, 착탈결합부(242)를 포함하여 구성될 수 있다(도 1참조).

상기 회수챔버(241)는, 트랩구조로 일측은 상기 배관(10)의 토출구(12)에 결합되고 타측은 공기가 배출되는 배출구가 형성되며, 상기 배관(10)의 이송방향 단면적보다 큰 단면적으로 형성되어 도시된 바와 같이 이송된 상기 스마트로봇(100)이 낙하되어 배출되지 않고 회수될 수 있도록 형성될 수 있다.

상기 착탈결합부(242)는, 상기 회수챔버(241)가 상기 배관(10)과 착탈 가능하게 결합되게 하는 역할을 하며, 배관(10)과의 기밀을 유지하기 위한 고무링과, 회수챔버(241)의 일측 외주면과 배관(10)의 토출구(12)측 외측면에 나사결합되는 결합소켓을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 제어부(300)는, 상기 로봇이송장치(200)를 제어하여 상기 스마트로봇(100)의 이동을 제어하고, 상기 스마트로봇(100)을 통해 촬영된 영상을 분석하여 점검이 필요한 이상배관부위를 판단하고, 상기 스마트로봇(100)의 이동데이터를 통하여 상기 이상배관부위의 위치를 파악할 수 있다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 상기 스마트로봇(100)의 추적은, 무선 자기유도 방식을 이용할 수 있으며, 배관(10) 내에 스마트로봇(100)이 설정 위치에 도달하면 스마트로봇(100)이 있는 것으로 추정되는 위치에 무선 자기유도방식의 추적장치를 위치시킨 후 추적장치에 전력을 공급하면 코일의 자기공명 발생으로 스마트로봇(100) 내 무선 충전용 배터리의 코일과 추적장치의 코일이 반응하여 점등장치의 점등 등 장치가 작동된다. 여기서, 무선 자기유도 방식 추적장치의 원리는 공지의 무선 자기유도 방식을 이용한 시스템 및 무선충전방식을 적용할 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 제어부(300)는, 인공지능 알고리즘을 통해 추출된 이상사진을 정밀 분석하여 스마트로봇(100)의 속도와 시간을 조합하여 해당 사진이 촬영된 배관(10)의 위치를 예측할 수 있으며, 이러한 예측과 검진 결과를 통해 하자 발생 가능성 및 배관(10) 상태에 대한 종합적인 점검결과를 제공할 수 있다.

상기 제어부(300)는, 단말기 또는 관리서버에서 관리 어플리케이션(전용 어플리케이션) 서비스를 통하여 상기 데이터들을 실시간으로 열람 및 녹화할 수 있으며, 분석 및 검진이 완료된 데이터를 클라우드서버에 업로드 및 관리자에게 제공할 수 있다.

한편, 상기 제어부(300)는 상기 스마트로봇(100)으로부터 확보된 데이터들을 클라우드 서버 또는 플랫폼에 전송하여 게시할 수 있으며, 이를 검진 의뢰자는 클라우드 서버에서 용이하게 열람할 수 있다.

도 13은 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리장치에서 스마트로봇(100)의 다른 실시예를 나타낸 도면이다.

도 13을 참조하면, 상기 스마트로봇(100)은, 상기 로봇몸체(130)가 복수개로 분할되는 분할몸체(132)들을 포함하여 구성되고, 상기 분할몸체(132)들을 연결하는 연결부재(160)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

먼저, 상기 분할몸체(132)들은 전술한 하나로 이루어진 로봇몸체(130)와는 달리 복수개로 이루어져 축방향을 따라 연속 배치될 수 있으며, 각각은 배관(10) 내부의 형상과 대응되는 원통형으로 형성되고 내부에 수용공간이 형성될 수 있다.

이러한 분할몸체(132)들은, 전술한 로봇몸체(130)가 하나의 구성으로 이루어진 구성과 비교하여 볼 때, 복수개의 분할몸체(132)들 각각의 수용공간에 각종 부품을 분할하여 수용할 수 있기 때문에 하나의 구성으로 형성된 로봇몸체(130)에 비하여 그 크기가 작게 형성될 수 있으며, 이에 따라 배관(10)의 크기가 작고 패턴이 복잡하더라도 배관(10) 내부를 원활하게 통과할 수 있다.

상기 연결부재(160)는, 복수개의 상기 분할몸체(132)들을 서로 연결하는 역할을 하며, 용이하게 휘어질 수 있는 플렉시블한 재질로 형성되어 다양한 패턴의 배관(10) 내부를 분할몸체(132)들이 원활하게 이동할 수 있도록 할 수 있다.

상기 연결부재(160)는, 별도의 재질로 형성될 수 있으나, 분할몸체(132)들 각각의 내부 수용공간에 수용된 부품들끼리 전기적으로 연결시키는 전선이나 케이블로 적용될 수 있다.

나아가 상기 분할몸체(132)들 각각에는 상기 공기차단부재(150)가 결합되어 각 분할몸체(132)들의 수평을 유지할 수 있다.

한편, 도면에서, 상기 스마트로봇(100)은, 2개의 분할몸체(132)들을 포함하는 로봇몸체(130)를 포함하고 있다. 하지만, 이는 일 실시예로 상기 분할몸체(132)의 개수는 다양하게 구성하여 배치될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이 ‘U’자형 굴곡에서 발생하는 단면 왜곡은 특정 지점에서 발생하는 것이 아닌 특정 구간에서 연속적으로 발생하는 것으로 단순히 배관(10) 내경 대비 수치로 균일화하기가 어려울 수 있으며, 약간의 곡률 차이로 큰 차이의 단면 왜곡이 발생할 수 있고 왜곡의 정도 또한 상황에 따라 불규칙하게 발생할 수 있기 때문에 로봇의 크기를 배관(10)에 따라 변경하기보다는 상기한 바와 같이 스마트로봇(100)의 크기는 분할몸체(132)들을 통한 스마트로봇(100)의 분할 정도에 따라 결정될 수 있다.

그리고 스마트로봇(100)의 로봇몸체(130)는 원통형으로 내부에 각종 구성부품을 수용하며, 단일형의 로봇몸체(130) 내부에 모든 구성부품을 수용해야 하는데, 만약 검진하고자 하는 배관(10)에 단일형의 로봇몸체(130)가 통과할 수 없다고 판단되는 경우 또는 공기차단부재(150)의 크기가 지나치게 설정 범위 이상으로 클 경우에는 상기한 분할된 분할몸체(132)들로 구성된 스마트로봇(100)을 사용할 수 있다.

즉, 상기한 분할몸체(132)들로 분할하는 목적은 스마트로봇(100)의 크기를 소형화하는 것에 물리적인 한계가 있기 때문에 구성부품을 분할몸체(132)들 각각에 나누어 분할 수용함으로써 분할몸체(132)의 크기를 줄이기 위함이다.

여기서, 분할된 분할몸체(132)들 각각에 수용되는 구성부품들은 상황에 따라 그 구성부품을 나누어 수용시킬 수 있다.

나아가, 분할몸체(132)들의 개수를 늘려 분할 횟수를 증가시킬수록 각 분할몸체(132)에 수용되는 부품이 적어지는 만큼 스마트로봇(100)은 소형화될 수 있다.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리 방법에 대하여 살펴보기로 한다. 우선, 본 발명의 파이프라인 관리 방법은 전술한 파이프라인 관리장치를 이용하며, 상기 파이프라인 관리장치에 대한 세부내용은 전술하였으므로 생략하기로 한다.

도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 파이프라인 관리 방법은, 준비단계(S10)와, 로봇이송장치(200) 연결단계(S20)와, 스마트로봇작동단계(S30)와, 분석단계(S40)와, 점검단계(S50)를 포함할 수 있다.

먼저, 상기 준비단계(S10)는, 관리자가 분배기로부터 배관(10)을 분리한 후 배관(10) 내 유체를 제거하고, 상기 배관(10) 내부를 청소하여 배관(10) 점검 사전 준비를 한다.

이러한 점검 사전 준비과정에 대하여 세부적으로 살펴보면, 먼저 점검을 하기 위하여 (난방)배관 분배기에서 모든 배관(10)을 분리하며, 이때 분리 과정에서 배관(10)이 손상되지 않도록 주의하여야 하며 분리된 배관 소켓 등은 재사용하지 않고 교체하는 것을 원칙으로 한다.

그런 다음, 보다 확실한 촬영을 위하여 배관(10) 내부의 난방수를 모두 제거한다. 여기서, 배관(10)에서 난방수를 제거하는 방법은 배관(10)에 수도 배관(10)을 연결하여 물청소 하는 방법과 에어 컴프레셔에서 압축공기를 밀어넣어 제거하는 방법 등 다양한 방법을 적용할 수 있다.

이렇게 난방수를 제거하면, 난방수를 제거한 배관(10)의 내부에 스케일 등 이물질이 있을 경우를 감안하여 이러한 이물질을 제거하기 위하여 추가적인 청소를 할 수 있다. 이때, 청소는 난방배관에 수도 배관(10)을 연결하여 물청소 하는 방법과 압축공기를 동시에 투입하여 난기류를 생성하는 방법 등이 적용될 수 있다.

상기 로봇이송장치 연결단계(S20)는, 이렇게 점검 사전 준비과정이 완료되면 관리자는 스마트로봇(100)을 이동시키는 로봇이송장치(200)를 점검하고자 하는 배관(10)에 연결한다.

상기 스마트로봇작동단계(S30)는, 관리자가 상기 배관(10) 내부로 상기 배관(10) 내부를 이동하면서 상기 배관(10) 내부를 촬영하고 점검할 수 있는 스마트로봇(100)을 투입한 후 상기 로봇이송장치(200)를 이용하여 상기 스마트로봇(100)을 이동시키고, 상기 스마트로봇(100)에 의하여 배관 데이터를 수집한다.

상기 스마트로봇작동단계(S30)는, 가속도계 스마트로봇(110)을 먼저 상기 배관(10) 내부로 투입하여 상기 이동데이터를 기록 및 전송하고, 상기 가속도계 스마트로봇(110)으로부터 확보된 상기 이동데이터를 토대로 상기 촬영용 스마트로봇(120)을 상기 배관(10)으로 투입하여 상기 배관(10)을 촬영하여 상기 영상데이터를 녹화 및 전송할 수 있다.

여기서, 상기 스마트로봇작동단계(S30)에서, 상기 무선제어 컨트롤러(230)는, 로봇이송장치(200) 내 비례제어 솔레노이드밸브(225)의 전자제어를 통한 가속도계 스마트로봇(110)의 이동속도 균일화 데이터를 기록할 수 있으며, 가속도계 스마트로봇(110)을 배관(10) 내 투입한 후 전용 어플리케이션을 통하여 데이터 수집을 시작하고, 로봇이송장치(200)의 2차 비례제어 솔레노이드 밸브를 개방하여 공기압을 증가시켜 로봇의 이동속도를 증가시킬 수 있다.

그리고, 상기 스마트로봇(100)의 속도가 목표 범위에 도달하면 밸브의 개폐정도가 고정되고 구간에 따라 스마트로봇(100)의 속도가 변화하면 그에 따라 전용 어플리케이션에서 무선제어 컨트롤러(230)를 통하여 자동으로 배관(10) 내 공기압을 변화시켜 스마트로봇(100)의 속도를 유지할 수 있다. 이때, 스마트로봇(100)의 이동속도 조절은, 사전에 기록된 로봇이송장치(200)의 2차 비례제어 솔레노이드밸브(225) 전류 변화기록을 토대로 조절될 수 있다.

여기서, 상기 스마트로봇(100)의 목표속도는 촬영용 스마트로봇(120)의 카메라 모듈과 검진 현장의 배관(10) 길이와 같은 환경요소를 종합적으로 고려하여 결정될 수 있다.

그리고, 실시간으로 변화되는 밸브의 전류량은 모두 기록되고 해당 현장의 배관 촬영용 스마트로봇(120)의 이송에 그대로 사용될 수 있다.

한편, 상기 스마트로봇(100)의 투입과정은, 가속도계 스마트로봇(110)을 투입한 후 가속도계 스마트로봇(110)으로부터 확보된 시간에 따른 밸브개방 데이터를 기준으로 촬영용 스마트로봇(120)을 투입하여 배관(10)을 촬영할 수 있으며, 전용 어플리케이션을 통하여 영상을 녹화할 수 있다.

상기 분석단계(S40)는, 제어부가 전용 어플리케이션을 통한 촬영화면 녹화 영상데이터와, 상기 배관 데이터를 토대로 설정 배관점검 알고리즘을 통하여 배관 상태를 정밀분석한다.

여기서, 실시간으로 촬영되어 전송되는 영상데이터는 순서대로 녹화하고 각 영상데이터(사진)은 가속도계 스마트로봇(110)에서 측정된 속도와 시간데이터에 매칭되며, 영상을 구성하는 각 사진은 사진판독 알고리즘을 통하여 정상사진과 이상사진으로 구분될 수 있다. 여기서, 상기 사진판독을 위한 알고리즘은 상기한 목적을 달성할 수 있다면 공지의 다양한 사진판독 알고리즘을 채택하여 적용될 수 있으며 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 분석단계(S40)는 알고리즘을 통해 추출된 이상배관부위의 이상사진을 정밀 분석하여, 사진에서 판독 가능한 하자요인을 정리하여 검진 의뢰자에게 제시하고 촬영된 사진의 순서, 촬영용 스마트로봇(120)의 초당 촬영 설정값, 가속도계 스마트로봇(110)의 속도와 시간을 조합하여 해당 사진이 촬영된 배관(10)의 위치를 예측할 수 있으며, 필요한 경우 반복촬영을 통하여 데이터의 정밀도를 높일 수 있다.

상기 점검단계(S50)는, 제어부가 상기 배관 상태를 정밀 분석 후 이상배관부위가 발견되는 경우 상기 이상배관부위를 재점검하고 점검여부를 판단하며, 검진 결과를 통하여 하자 발생 가능성 및 배관 상태에 대한 종합적인 점검을 실시할 수 있다. 한편, 점검 완료된 영상 및 결과는 클라우드 서버에 업로드하여, 검진 의뢰자는 클라우드 서버에 업로드된 자료와 영상을 언제든지 열람할 수 있다. 도 14는 촬영된 배관(10)의 영상과 인공지능 알고리즘을 통해 정상사진과 이상사진을 구분하는 것을 나타내고 있다.

상기한 바에 따라 배관(10)의 점검이 완료된 후에는 마무리단계를 거친다.

이러한 마무리단계는 먼저, 스마트로봇(100)을 회수하고 로봇이송장치(200)를 배관(10)으로부터 분리한다. 그리고, 난방배관 내 난방수를 투입하고 난방배관과 분배기를 결합시켜 원상태로 만든다.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

10 : 배관 11 : 투입구
12 : 토출구 100 : 스마트로봇
110 : 가속도계 스마트로봇 111 : 가속도센서
112,123 : 통신부 113,124 : 전원부
120 : 촬영용 스마트로봇 121 : 카메라모듈
122 : 조명부 130 : 로봇몸체
131 : 수용공간 132 : 분할몸체
140 : 몸체커버 150,150a : 공기차단부재
151 : 링부재 152 : 볼부재
160 : 연결부재 200 : 로봇이송장치
210 : 에어컴프레셔 220 : 압력조절장치
221 : 제1디지털압력계 222 : 제2디지털압력계
223 : 압력조절밸브 224 : 에어필터
225 : 제1비례제어 솔레노이드밸브 226 : 제2비례제어 솔레노이드밸브
230 : 무선제어 컨트롤러 240 : 로봇회수부
241 : 회수챔버 242 : 착탈결합부
250 : 결합부 300 : 제어부

Claims (6)

1. 배관 내부를 촬영하여 배관의 실제 상태를 파악하고 배관 점검이 가능한 파이프라인 관리장치에 있어서, 상기 파이프라인 관리장치는
   파이프라인의 배관(10) 내부를 이동하면서 배관(10) 내부를 촬영하고 점검하는 스마트로봇(100);
   배관(10)과 연결되되, 배관(10) 내부로 공기압을 발생시켜 배관(10) 내부로 스마트로봇(100)을 이동시키는 로봇이송장치(200); 및
   로봇이송장치(200)를 제어하여 스마트로봇(100)의 이동을 제어하고, 스마트로봇(100)을 통해 촬영된 영상을 분석하여 점검이 필요한 이상배관부위를 판단하고 스마트로봇(100)의 이동데이터를 통해 이상배관부위의 위치를 파악하는 제어부(300);를 포함하며,
   상기 스마트로봇(100)은
   점검이 필요한 이상배관부위의 위치를 판단하여 이동데이터를 제어부(300)에 제공하고 배관(10) 내부를 이동할 시 이동속도를 측정하여 현장 맞춤형 속도 데이터를 기록하는 가속도계 스마트로봇(110)과, 배관(10) 내부를 촬영하여 영상데이터를 확보하고 확보된 영상데이터를 제어부(300)로 송신하는 촬영용 스마트로봇(120)과, 원통형으로 내부에 구성부품들을 수용할 수 있는 수용공간(131)이 형성되고, 내부의 수용공간(131)이 개폐되는 구조로 구성되는 로봇몸체(130)와, 로봇몸체(130)의 외측에 결합되어 로봇몸체(130)를 보호하는 방수성 재질의 몸체커버(140)와, 로봇몸체(130)의 외주측면을 따라 결합되어 로봇몸체(130)와 배관(10) 내측면 사이로 누설되는 공기압을 차단하는 공기차단부재(150,150a)를 포함하며,
   상기 로봇이송장치(200)는
   배관(10)의 투입구(11)측에 연결되고, 압축공기를 생성하고 탱크에 저장하여 배관(10) 내부로 공기압을 발생시켜 스마트로봇(100)을 이동시키는 에어컴프레셔(210)와, 제어부(300)의 제어신호에 따라 에어컴프레셔(20)에서 발생된 공기압을 조절하는 압력조절장치(220)와, 압력조절장치(220)의 압력데이터를 제어부(300)로 전송하고, 제어부(300)의 제어신호에 따라 압력조절장치(220)를 제어하는 무선제어컨트롤러(230)와, 일측은 배관(10)의 토출구(12)에 결합되고 타측은 공기가 배출되는 배출구가 형성되며, 배관(10)의 이송방향 단면적보다 큰 단면적으로 형성되어 배관(10)의 토출구(12)에서 스마트로봇(100)이 낙하되어 배출되는 것을 방지하는 회수챔버(241)와, 회수챔버(241)가 배관(10)과 착탈 가능하게 결합되게 하며, 배관(10)과의 기밀을 유지하는 고무링 및 회수챔버(241)의 일측 외주면과 배관(10)의 토출구(12)측 외측면에 나사결합되는 결합소켓을 포함하는 착탈결합부(242)로 구성되는 로봇회수부(240)와, 배관(10) 외측면에 기밀부재를 끼워 배관(10)과의 기밀을 유지하고, 나사소켓 방식에 의해 배관(10)과 착탈가능하게 결합되는 결합부(250)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 관리장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 가속도계 스마트로봇(110)은
   배관(10) 내부의 이동속도를 측정하는 가속도센서(111)와, 가속도센서(111)에 의해 획득된 이동데이터를 제어부(300)로 전송하는 통신부(112)와, 가속도센서(111)와 통신부(112)로 전원을 공급하는 전원부(113)를 포함하며,
   상기 촬영용 스마트로봇(120)은
   배관(10) 내부를 촬영하는 카메라모듈(121)과, 카메라모듈(121)이 배관(10) 내부를 촬영하도록 내관(10) 내부로 조명을 조사하는 조명부(122)와, 카메라모듈(121)에 의해 획득된 영상데이터를 제어부(300)로 전송하는 통신부(123)와, 카메라모듈(121)과 조명부(122)와 통신부(123)로 전원을 공급하는 전원부(124)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 관리장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 공기차단부재(150a)는
   원형링 형태로 내주측면이 스마트로봇(100)의 외주측면에 결합되고 외주측면은 배관(10)의 내측면과 공극을 가지도록 형성되어 배관(10)의 내측면과 접촉되는 링부재(151)와,
   링부재(151)의 외주측면에 구비되어 스마트로봇(100)을 지지하고, 배관(10)의 내측면과 점접촉을 이루어 배관(10)과의 마찰을 감소시키는 볼부재(152)를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 관리장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 압력조절장치(220)는
   에어컴프레셔(210)의 압력성능을 확인하는 압력계와,
   에어컴프레셔(210)의 작동을 조절하며, 로봇이송장치(200) 내 압력조절장치(220)로의 압력이송을 막는 압력조절밸브(223)와,
   에어컴프레셔(210)에서 생성된 수분이나 이물질을 제거하는 에어필터(224)와,
   무선제어 컨트롤러(230)에 의해 개폐정도가 조절되어 공기압을 조절하며, 에어컴프레셔(210)에서 생성된 최대 공기압이 배관(10)에 걸리지 않도록 조절하는 제1비례제어 솔레노이드 밸브(225)와. 배관(10) 내 공기압을 결정하여 스마트로봇(100)의 배관(10) 내 이동속도를 조절하는 제2비례제어 솔레노이드 밸브(226)를 포함하는 비례제어 솔레노이드밸브 및
   제1비례제어 솔레노이드밸브(225)의 성능을 확인하며 측정되는 압력값을 무선제어 컨트롤러(230)를 통해 전용 어플리케이션에 기록하는 제1디지털압력계(221)와, 제2비례제어 솔레노이드밸브(226)의 개폐정도에 따른 실시간 공기압을 확인하며 측정되는 압력값을 무선제어 컨트롤러(230)를 통해 전용 어플리케이션에 기록하는 제2디지털압력계(222)를 포함하는 디지털 압력계로 구성되는 것을 특징으로 하는 파이프라인 관리장치.
   
5. ◈청구항 5은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 따른 파이프라인 관리장치를 이용한 파이프라인의 관리방법에 있어서, 상기 관리방법은
   분배기로부터 모든 배관(10)이 분리되고 배관(10) 내부의 유체가 제거되며, 배관(10) 내부의 이물질을 제거하여 배관(10) 내부를 점검하기 위한 준비단계(S10);
   스마트로봇(100)을 이동시키는 로봇이송장치(200)가 배관(10)과 연결되는 연결단계(S20);
   배관(10) 내부를 이동하며 배관(10) 내부를 촬영 및 점검하는 스마트로봇(100)이 배관(10) 내부로 투입되고, 로봇이송장치(200)에 의해 스마트로봇(100)이 이동하면서 배관 데이터를 수집하는 스마트로봇작동단계(S30);
   제어부(300)가 전용 어플리케이션을 통한 촬영화면 녹화영상데이터와, 배관 데이터를 토대로 설정 배관점검 알고리즘을 통하여 배관상태를 정밀분석하는 분석단계(S40); 및
   제어부(300)가 배관 상태를 정밀 분석 후 이상배관부위가 발견되는 경우에는 이상배관부위를 재점검하고 점검여부를 판단하며, 검진 결과를 통하여 하자 발생 가능성 및 배관 상태에 대한 종합적인 점검을 실시하는 점검단계(S50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 관리방법.
   
6. ◈청구항 6은(는) 설정등록료 납부시 포기되었습니다.◈

   제5항에 있어서,
   상기 스마트로봇작동단계(S30)는
   배관(10) 내부로 가속도계 스마트로봇(110)을 투입한 후, 가속도계 스마트로봇(110)으로부터 확보된 시간에 따른 밸브개방 데이터를 기준으로 촬영용 스마트로봇(120)을 투입하여 배관(10)을 촬영하며, 전용 어플리케이션을 통해 영상을 녹화하되,
   먼저 배관(10) 내부로 투입된 가속도계 스마트로봇(110)이 이동데이터를 기록 및 전송하고, 가속도계 스마트로봇(110)으로부터 확보된 이동데이터를 토대로 하여 촬영용 스마트로봇(120)이 배관(10)을 촬영하며 영상데이터를 녹화 및 전송하며,
   무선제어 컨트롤러(230)가 로봇이송장치(200) 내 비례제어 솔레노이드밸브(225)의 전자제어를 통한 가속도계 스마트로봇(110)의 이동속도 균일화 데이터를 기록하며,
   가속도계 스마트로봇(110)을 배관(10) 내 투입한 후 전용 어플리케이션을 통한 데이터 수집을 진행하며, 전용 어플레케이션에서 무선제어 컨트롤러(230)를 통하여 자동으로 배관(10) 내 공기압을 변화시켜 스마트로봇(100)의 속도를 유지하는 것을 특징으로 하는 파이프라인 관리방법.
   

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