KR102553453B1 - Apparatus and method of unmaned aerial vehicle for power facilities inspection monitoring - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전력설비 감시용 무인 진단장치 및 방법에 관한 것으로, 전력설비를 감시하기 위한 무인기의 자율비행경로를 생성하는 자율비행경로 생성부(100)와 상기 무인기에 구비되며 상기 자율비행경로 정보와 상기 무인기의 좌표 정보를 기반으로 관성항법장치를 사용하여 상기 무인기가 고장 검출을 위한 현장으로 비행하게 하고 상기 무인기가 상기 전력설비와 안전 이격거리를 유지하게 하면서 상기 전력설비의 감시정보 데이터를 취득하는 무인감시 진단부(200)와 상기 무인감시 진단부(200)로부터 수신되는 데이터를 이용하여 전력설비 고장을 검출하는 무인감시 제어부(300)를 포함한다.
본 발명은 무인기를 이용하여 전력설비를 감시하고 송전선로의 고장이나 불량 유무를 객관적인 데이터를 기준으로 정확하게 판단하므로 고장 위치에 대한 진단 정확성을 높일 수 있고 저렴한 비용으로 전력설비를 감시할 수 있는 이점이 있다.The present invention relates to an unmanned diagnostic device and method for monitoring power facilities, and is provided with an autonomous flight path generation unit (100) for generating an autonomous flight path of an UAV for monitoring power facilities, and the autonomous flight path information and Based on the coordinate information of the UAV, the UAV uses an inertial navigation device to fly to the site for fault detection and to obtain monitoring information data of the power facility while allowing the UAV to maintain a safe separation distance from the power facility It includes an unmanned monitoring diagnosis unit 200 and an unmanned monitoring control unit 300 that detects a power facility failure using data received from the unmanned monitoring diagnosis unit 200.
The present invention monitors power facilities using an unmanned aerial vehicle and accurately determines whether or not there is a failure or defect in a transmission line based on objective data, thereby increasing the accuracy of diagnosis on the location of the failure and monitoring power facilities at a low cost. there is.
Description
본 발명은 전력설비 감시용 무인 진단장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무인기(UAV, Unmaned Areal Vechicle)를 이용하여 전력설비를 감시하고 진단하는 전력설비 감시용 무인 진단장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an unmanned diagnostic device and method for monitoring power facilities, and more particularly, to an unmanned diagnostic device and method for monitoring and diagnosing power facilities using an unmanned areal vehicle (UAV). .
전력설비 중 송전선로는 초고전압 전력이 송전되는 고압선, 송전탑, 애자 및 클램프 등에 수만 볼트[V]의 고압 전기가 흐르므로, 지상에서 수십 미터의 공중에 설치된다Among power facilities, transmission lines are installed tens of meters in the air from the ground because tens of thousands of volts [V] of high-voltage electricity flows through high-voltage lines, transmission towers, insulators, and clamps through which ultra-high voltage power is transmitted.
이에 따라 송전선로는 낙뢰, 폭우, 태풍 등에 노출되어 손상 가능성이 높아지게 되고, 그에 따라 송전선로에 대한 정기적인 검사가 필수적으로 이루어질 필요가 있다.Accordingly, transmission lines are exposed to lightning, heavy rain, typhoons, etc., and the possibility of damage increases, and accordingly, it is necessary to perform regular inspections of transmission lines.
그런데 송전선로에 대한 검사는 작업자가 철탑금구에 직접 탑승하여 송전선로를 육안으로 점검하므로, 작업자가 위험에 노출되는 등 고비용 저효율적인 점검이 이루어지는 문제점이 있다. However, since the inspection of the transmission line involves a worker directly boarding the pylon bracket and inspecting the transmission line with the naked eye, there is a problem in that the inspection is expensive and ineffective, such as exposing the worker to danger.
또한, 송전선로에 대한 검사는 송전을 정지한 후, 송전선로에 대한 검사 작업을 수행해야 하므로 작업 가능 시기가 제한되는 단점이 있다. In addition, since the inspection of the transmission line needs to be performed after power transmission is stopped, the time available for the operation is limited.
이외에도 철탑에 각종 감시 설비를 설치하고 이 감시 설비를 통해 송전선로를 추정 및 감시하였으나, 송전선로 상에 별도의 감시 설비를 추가적으로 설치해야 하므로 감시 설비 설치에 따른 비용이 증가하는 문제점이 있다. In addition, various monitoring facilities are installed on the steel tower, and the transmission line is estimated and monitored through the monitoring facility.
본 발명의 목적은 무인기를 이용하여 원격지에서 전력설비를 감시하고 송전선로의 고장이나 불량 유무를 객관적인 데이터를 기준으로 정확하게 진단하도록 한 전력설비 감시용 무인 진단장치 및 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide an unmanned diagnostic device and method for monitoring power facilities that monitors power facilities from a remote location using an unmanned aerial vehicle and accurately diagnoses failures or defects of transmission lines based on objective data.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은 자율비행이 가능한 무인기와 전력설비를 감시하기 위한 상기 무인기의 자율비행경로를 생성하는 자율비행경로 생성부와 상기 무인기에 구비되며 상기 자율비행경로 정보와 상기 무인기의 좌표 정보를 기반으로 관성항법장치를 사용하여 상기 무인기가 고장 검출을 위한 현장으로 비행하게 하고 상기 무인기가 상기 전력설비와 안전 이격거리를 유지하게 하면서, 상기 전력설비의 감시정보 데이터를 취득하는 무인감시 진단부와 상기 무인감시 진단부로부터 수신되는 데이터를 이용하여 전력설비 고장을 검출하는 무인감시 제어부를 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the present invention provides an autonomous flight path generation unit for generating an autonomous flight path of the UAV for monitoring a UAV capable of autonomous flight and power facilities, and the UAV. And based on the autonomous flight path information and the coordinate information of the UAV, the inertial navigation device is used to allow the UAV to fly to the site for fault detection and to maintain a safe separation distance from the power facility, It includes an unmanned monitoring diagnosis unit that acquires facility monitoring information data and an unmanned monitoring control unit that detects power facility failures using data received from the unmanned monitoring diagnosis unit.
상기 자율비행경로 생성부는 전력설비 실위치정보를 3D 모델링하는 모델링부와 상기 3D 모델링에 전력설비의 감시 및 진단 위치 정보를 설정하는 설정부와 상기 전력설비의 감시 및 진단 위치 정보가 설정된 3D 모델링에 이격거리를 가산하여 자율비행경로를 설정하는 적용부를 포함한다.The autonomous flight path generation unit includes a modeling unit for 3D modeling real location information of power facilities, a setting unit for setting monitoring and diagnosis location information of power facilities in the 3D modeling, and a 3D modeling unit in which monitoring and diagnosis location information of the power facilities is set. It includes an application unit that sets the autonomous flight path by adding the separation distance.
상기 무인감시 진단부는 전력설비와 이격거리를 감지하는 감지기와 상기 감지기가 감지한 신호와 상기 자율비행경로 정보를 근거로 무인기의 자율비행을 제어하는 무인기 제어부를 포함한다.The unmanned monitoring and diagnosis unit includes a sensor for detecting a separation distance from a power facility and an UAV control unit for controlling autonomous flight of the UAV based on the signal detected by the sensor and the autonomous flight path information.
상기 감지기는 초음파 신호를 방사하는 초음파 센서와 상기 초음파 센서가 방사하고 반사하여 되돌아 오는 초음파 신호를 감지하여 장애물과의 거리를 측정하는 거리 측정부와 상기 거리 측정부가 측정한 정보를 근거로 장애물이 있음을 알리는 경고음을 발생하는 경보부를 포함한다.The detector includes an ultrasonic sensor emitting an ultrasonic signal, a distance measuring unit measuring a distance to an obstacle by detecting an ultrasonic signal emitted and reflected by the ultrasonic sensor, and an obstacle based on the information measured by the distance measuring unit. It includes an alarm unit that generates a warning sound to inform.
상기 무인감시 진단부는 전력설비의 열화상 정보, 코로나 정보를 취득하기 위한 감시정보 취득기기와 상기 감시정보 취득기기가 취득한 신호를 근거로 전력설비의 과열개소와 코로나 부분방전 신호를 감지하고 방전 분포 밀도를 파악하는 취득신호 처리부와 상기 취득신호 처리부로부터 전달받은 정보를 기준값과 비교하여 전력설비 고장을 사전 검출하는 고장 검출부를 포함한다.The unmanned monitoring diagnostic unit detects overheating points and corona partial discharge signals of power facilities based on monitoring information acquisition devices for acquiring thermal image information and corona information of power facilities and signals acquired by the monitoring information acquisition devices, and discharge distribution density. It includes an acquisition signal processing unit for identifying and a failure detection unit for preliminarily detecting a power facility failure by comparing the information received from the acquisition signal processing unit with a reference value.
상기 감시정보 취득기기는 영상을 촬영하는 CCD 센서와 열화상을 감지하는 열화상 센서와 코로나 부분방전을 감지하는 UV 센서를 포함한다.The monitoring information acquisition device includes a CCD sensor for capturing images, a thermal image sensor for detecting thermal images, and a UV sensor for detecting corona partial discharge.
상기 무인감시 제어부로부터 전력설비 감시 대상물 좌표를 수신하여 상기 감시정보 취득기기가 상기 전력설비 감시 대상물을 조준 추척하도록, 상기 무인기를 고정하고 상기 감시정보 취득기기를 3축 회전 제어하는 탑재장비 제어부를 포함한다.Including a mounted equipment control unit for receiving the coordinates of the power facility monitoring object from the unmanned monitoring control unit, fixing the UAV and controlling the 3-axis rotation of the monitoring information acquisition device so that the monitoring information acquisition device aims and tracks the power facility monitoring object do.
상기 고장 검출부가 사전 검출한 전력설비 고장 위치의 영상 정보가 위치 정보와 함께 저장되는 취득신호 저장부와 상기 무인감시 제어부와 무선으로 데이터 신호를 송수신하는 무선송수신부를 포함한다.It includes an acquisition signal storage unit for storing image information of the power facility failure location previously detected by the failure detection unit together with location information, and a wireless transmission/reception unit for transmitting and receiving data signals wirelessly to and from the unmanned monitoring control unit.
상기 무인감시 제어부는 상기 무인감시 진단부와 데이터 신호를 송수신하는 무선송수신부와 상기 무선송수신부로부터 제공되는 데이터 신호를 설정 데이터와 비교하여 전력설비 사전 고장 검출 결과를 확인 검출하는 고장발생 위치 확인부와 상기 고장발생 위치 확인부가 확인 검출한 결과를 수신하여 외부로 표시하고 사용자에게 알리는 조치부와 상기 고장발생 위치 확인부가 확인 검출한 결과 데이터가 저장되는 DB 저장부를 포함한다.The unmanned monitoring control unit compares the data signal provided from the wireless transmission/reception unit with the data signal provided from the wireless transmission/reception unit for transmitting and receiving data signals with the unmanned monitoring diagnosis unit and the set data, and confirms and detects the failure detection result in advance of power facilities. And a DB storage unit for receiving and displaying the result of the confirmation and detection of the failure location confirmation unit, displaying it to the outside and informing the user, and storing the data as a result of the confirmation and detection of the failure location confirmation unit.
자율비행경로 생성부가 전력설비를 감시하기 위한 무인기의 자율비행경로를 생성하는 단계와 무인감시 진단부가 상기 자율비행경로 정보와 좌표 정보를 기반으로 관성항법장치를 사용하여 상기 무인기가 고장 검출을 위한 현장으로 비행하고 상기 전력설비와 안전 이격거리를 유지하게 하면서 상기 전력설비의 감시정보 데이터를 취득하는 단계와 무인감시 제어부가 상기 무인감시 진단부로부터 수신되는 데이터를 이용하여 전력설비 고장을 검출하는 단계를 포함한다.The step of generating an autonomous flight path of an unmanned aerial vehicle for monitoring power facilities by an autonomous flight path creation unit, and a field for detecting a failure of the unmanned aerial vehicle by using an inertial navigation device based on the autonomous flight path information and coordinate information by an unmanned monitoring diagnostic unit. Acquiring monitoring information data of the power facility while flying and maintaining a safe distance from the power facility, and detecting a power facility failure by the unmanned monitoring control unit using data received from the unmanned monitoring diagnosis unit. include
상기 무인기가 고장 검출을 위한 현장으로 비행하고 상기 전력설비와 안전 이격거리를 유지하게 하면서 상기 전력설비의 감시정보 데이터를 취득하는 단계는,좌표 정보 위치 정보기반으로 GPS 및 IMU를 포함한 관성항법장치를 사용하여 상기 무인기 스스로 자율비행하게 제어하고, 상기 전력설비와 상기 무인기의 이격거리를 감지하여 상기 무인기가 상기 전력설비와 안전 이격거리를 유지하게 한다.The step of obtaining the monitoring information data of the power facility while the UAV flies to the site for fault detection and maintains a safe separation distance from the power facility, the inertial navigation device including GPS and IMU based on coordinate information location information It controls the UAV to autonomously fly by itself, and detects the separation distance between the power facility and the UAV so that the UAV maintains a safe separation distance from the power facility.
상기 무인기가 고장 검출을 위한 현장으로 비행하고 상기 전력설비와 안전 이격거리를 유지하게 하면서 상기 전력설비의 감시정보 데이터를 취득하는 단계는,상기 전력설비의 열화상 정보와 코로나 정보를 취득하는 단계와 상기 취득한 정보를 근거로 전력설비의 과열개소와 코로나 부분방전 신호를 감지하고 방전 분포 밀도를 파악하는 단계와 상기 방전 분포 밀도가 기준값 이상 발현되는지 유무로 전력설비 고장을 사전 검출하는 단계를 포함한다.The step of obtaining monitoring information data of the power facility while allowing the UAV to fly to the site for fault detection and maintaining a safe separation distance from the power facility includes: acquiring thermal image information and corona information of the power facility; and Based on the acquired information, detecting an overheating point and a corona partial discharge signal of a power facility and determining a discharge distribution density, and detecting a failure of a power facility in advance based on whether the discharge distribution density is greater than or equal to a reference value.
상기 방전 분포 밀도는 코로나 부분방전 신호 분포를 코로나 방전 이미지로 변환하여 파악한다.The discharge distribution density is determined by converting the corona partial discharge signal distribution into a corona discharge image.
상기 무인감시 제어부의 고장발생 위치 확인부가 코로나 정보를 기설정된 고장 코로나 파형 정보와 비교하고, 과열개소 정보를 기설정된 과열초과 금지온도 정보와 비교하여 상기 전력설비 고장 사전 검출 결과를 확인하며, 확인 결과는 조치부로 전송하여 사용자에게 전송할 수 있도록 한다.The failure occurrence location confirmation unit of the unmanned monitoring control unit compares corona information with preset failure corona waveform information, compares overheating location information with preset overheating prohibition temperature information, and confirms a result of pre-detection of the power facility failure, and the confirmation result is transmitted to the action unit so that it can be transmitted to the user.
UV 센서가 고장 코로나 방전 신호를 취득하고, 고장 코로나 방전 신호 분포를 코로나 방전 이미지로 변환하는 단계와 취득신호 처리부가 상기 코로나 방전 이미지에서 방전 분포 밀도를 파악하는 단계와 고장 검출부가 상기 방전 분포 밀도의 부분방전 개수를 기준치와 비교하여 고장 유무를 판단하는 단계와 판단 결과 고장으로 판단되면, 방전이 밀집된 곳을 추적하고 CCD 센서를 이용하여 고해상도 영상신호를 취득하는 단계와 상기 고해상도 영상신호와 방전이 밀집된 곳의 정확한 위치 정보를 GPS 및 IMU를 포함한 관성항법장치로부터 전송받아 GPS 위치 정보를 기준으로 취득신호 저장부에 저장하고 무인감시 제어부에 전송하는 단계를 포함한다.Acquiring a faulty corona discharge signal by a UV sensor and converting the distribution of a faulty corona discharge signal into a corona discharge image, an acquisition signal processing unit figuring out the discharge distribution density in the corona discharge image, and a fault detection unit measuring the discharge distribution density The step of comparing the number of partial discharges with a reference value to determine whether there is a failure, and if it is determined that there is a failure as a result of the determination, the step of tracking where the discharge is concentrated and acquiring a high-resolution image signal using a CCD sensor, and It includes the step of receiving accurate location information of a location from an inertial navigation device including GPS and IMU, storing it in an acquisition signal storage unit based on the GPS location information, and transmitting it to an unmanned monitoring control unit.
본 발명은 전력설비의 고장이나 불량 유무를 객관적인 수치로 감시 진단하기 위해 GPS 위치 기반으로 사전에 설정한 경로, 고도, 속도의 데이터를 기준으로 무인기의 자율비행 이동 감시하고, 열화상 및 코로나 부분방전 이미지 방전 분포 밀도(영상에서 추출된 부분방전 개수)가 기준치 이상이 발현되는 개소가 감지되면, 그 위치에 해당하는 고해상도 영상을 제어부에게 송부하여 전력설비의 고장이나 불량 유무를 객관적인 데이터를 기준으로 정확히 판단하여 전력설비를 감시 진단할 수 있어 전력설비 감시를 위한 정밀 시스템 구성이 가능한 효과가 있다.The present invention monitors the autonomous flight movement of an unmanned aerial vehicle based on the data of the route, altitude, and speed set in advance based on the GPS location in order to monitor and diagnose the presence or absence of failure or defect of power facilities with objective numerical values, and to detect thermal imaging and corona partial discharge When a location where the image discharge distribution density (the number of partial discharges extracted from the image) exceeds the standard value is detected, a high-resolution image corresponding to the location is sent to the control unit to accurately determine whether or not there is a failure or defect in the power facility based on objective data. It is possible to monitor and diagnose power facilities by making judgments, so there is an effect of configuring a precise system for monitoring power facilities.
본 발명은 전문 기술 인력(작업자)이 탑승하지 않은 무인기(드론)를 이용하므로 전력설비에 접근성이 높아 고장 위치에 대한 정확한 감시가 가능하며, 전문 기술 인력의 안전을 도모할 수 있고 종래 대비 저렴한 비용으로 전력설비를 감시할 수 있는 효과가 있다.The present invention uses an unmanned aerial vehicle (drone) without professional technical personnel (workers), so it has high accessibility to power facilities, so it is possible to accurately monitor the location of the fault, to promote the safety of professional technical personnel, and at a lower cost than the prior art. It has the effect of monitoring power facilities.
도 1은 본 발명에 의한 전력설비 감시용 무인 진단장치의 개념도.
도 2는 본 발명에 의한 자율비행경로 생성부의 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 무인감시 진단부의 구성도.
도 4는 본 발명에 의한 무인감시 제어부의 개념도.
도 5는 본 발명에 의한 탑재장비 제어부의 동작 개념도 및 실시예.
도 6은 본 발명에 의한 자율비행경로 생성부가 전력설비 실위치정보를 3D 모델링한 이미지 실시예.
도 7은 본 발명에 의한 자율비행경로 생성부가 안전 이격거리를 포함한 자율비행경로를 생성한 이미지 실시예.
도 8은 본 발명에 의한 코로나 및 열화상 진단 이미지 실시예.1 is a conceptual diagram of an unmanned diagnostic device for monitoring power facilities according to the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram of an autonomous flight path generation unit according to the present invention.
3 is a configuration diagram of an unmanned monitoring diagnostic unit according to the present invention.
Figure 4 is a conceptual diagram of an unmanned monitoring control unit according to the present invention.
5 is a conceptual diagram and an embodiment of the operation of the loading equipment control unit according to the present invention.
6 is an image embodiment in which the autonomous flight path generation unit according to the present invention 3D models the real location information of power facilities.
7 is an image embodiment in which the autonomous flight path generating unit generates an autonomous flight path including a safe separation distance according to the present invention.
8 is an embodiment of corona and thermal imaging diagnosis images according to the present invention.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참고하여 상세하게 설명하기로 한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 전력설비 감시용 무인 진단장치(이하 '무인 진단장치'라 칭함)는 자율비행이 가능한 무인기(10)를 이용하여 전력설비 고장을 검출한다. 전력설비는 철탑(1), 송전선로(3)를 포함한다. 무인기(10)는 드론, 비행로봇, 무인항공기가 해당할 수 있다.As shown in FIG. 1 , the unmanned diagnostic device for power facility monitoring (hereinafter referred to as 'unmanned diagnostic device') of the present invention detects a power facility failure using an unmanned
무인 진단장치는 자율비행경로 생성부(100), 무인감시 진단부(200) 및 무인감시 제어부(300)를 포함한다. The unmanned diagnosis device includes an autonomous
자율비행경로 생성부(100)는 전력설비를 감시하기 위한 무인기(10)의 자율비행경로를 생성한다. 자율비행경로 생성부(100)는 무인감시 진단부(200)가 전력설비와 안전 이격거리(m)를 유지하면서 전력설비를 감시할 수 있게 무인기(10)의 비행경로점을 생성한다.The autonomous flight
도 2에 도시된 바와 같이, 자율비행경로 생성부(100)는 전력설비 실위치정보를 3D 모델링하는 모델링부(110)와 3D 모델링에 전력설비의 감시 및 진단 위치 정보를 설정하는 설정부(120)와, 전력설비의 감시 및 진단 위치 정보가 설정된 3D 모델링에 이격거리를 가산하여 자율비행경로를 설정하는 적용부(130)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the autonomous
예를 들어, 자율비행경로 생성부(100)는 지형 및 송전선로 정보를 3D 공간정보로 모델링하고(도 6 참조), 안전 이격거리(m)를 포함하도록 자율비행경로를 생성한다(도 1 및 도 7 참조).For example, the autonomous flight
구체적으로, 전력설비 대상이 초고압 송전철탑일 경우, 무인 진단장치의 현장 전력설비 감시 진단전 자율비행계획을 수립하고, GPS 기반의 자동항법이 가능한 무인기에 비행경로점을 자동 생성 지원할 수 있도록 모델링부(110)가 전력설비 감시 비행업무를 수행할 지역의 정보를 3D 공간정보로 모델링한다. 여기에 설정부(120)가 철탑 및 전선 등 실제 감시 진단이 필요한 설비의 실위치정보를 위치기반으로 3D 모델링 적용하여 송전철탑, 송전선의 연결 정보, 지리 및 공간적 위치 관계를 입체적으로 판단할 수 있도록 하여 감시 및 진단 위치 정보를 사전 설정한다. 다음으로 적용부(130)가 무인기와 전력설비(예: 초고압 송전철탑 좌우측)의 안전한 측정을 위한 안전 이격거리(m)를 자동으로 가산하여 자율비행경로를 사전 생성한다.Specifically, in the case where the power facility target is an extra-high voltage transmission tower, the modeling unit establishes an autonomous flight plan before on-site power facility monitoring and diagnosis by an unmanned diagnostic device and automatically generates and supports flight route points for an UAV capable of GPS-based automatic navigation. (110) models the information of the area where the power facility monitoring flight service is to be performed as 3D spatial information. Here, the
3D 공간정보는 송전선로 감시 비행업무를 수행할 지역의 3차원 수치지도 위에 위성사진을 입혀서 평면상의 거리뿐만 아니라 공간적인 측위를 판단할 수 있다. 이 3D 공간정보에서는 실제 송전철탑의 설계도를 기반으로 한 송전구조물의 3D모델이 적용되어 송전철탑 및 송전선의 연결 정보 및 지리 및 공간적 위치관계를 입체적으로 판단하여 비행경로점을 자동 생성할 수 있다. 3D spatial information can determine spatial positioning as well as distance on a plane by overlaying satellite photos on a 3D digital map of the area where the transmission line monitoring flight service is to be performed. In this 3D spatial information, a 3D model of a transmission structure based on a blueprint of an actual transmission tower is applied, and flight path points can be automatically generated by three-dimensionally determining connection information and geographic and spatial positional relationships between transmission towers and transmission lines.
즉, 철탑, 전선 등 실제 감시 진단이 필요한 전력설비의 실위치정보를 기반으로 3D 공간정보로 모델링, 3D 모델링에 철탑 및 송전선로의 연결 정보, 지리 및 공간적 위치관계를 입체적으로 판단하여 무인기와 전력설비의 안전 이격거리(m)를 사전 선정할 수 있다. In other words, modeling with 3D spatial information based on the actual location information of power facilities that require actual monitoring and diagnosis, such as steel towers and wires, connection information of steel towers and transmission lines in 3D modeling, and three-dimensional judgment of geographic and spatial positional relationships to enable drones and electric power The safety separation distance (m) of the facility can be pre-selected.
자율비행경로 생성부(100)가 생성한 자율비행경로는 무인감시 제어부(300)에 저장된다. 무인감시 제어부(300)는 자율비행경로 정보를 무선으로 무인감지 진단부(200)에 제공할 수 있다.The autonomous flight path generated by the autonomous
무인감시 진단부(200)는 무인기에 구비된다. 무인감시 진단부(200)는 전력설비와 안전 이격거리(m)를 유지하도록 무인기의 자율비행을 제어하며 전력설비를 감시하고 진단하여 전력설비 고장을 검출한다. The unmanned
무인감시 진단부(200)는 자율비행경로 정보와 좌표 정보를 기반으로 관성항법장치를 사용하여 무인기가 고장 검출을 위한 현장으로 비행하게 한다. 또한, 무인감시 진단부(200)는 무인기가 전력설비와 안전 이격거리(m)를 유지하게 하여 전력설비의 감시정보 데이터를 취득한다. 감시정보 데이터는 전력설비의 열화상 정보, 코로나 정보 및 영상 정보를 포함한다.The unmanned
도 3에 도시된 바와 같이, 무인감시 진단부(200)는 전력설비와 이격거리를 감지하는 감지기(210)와 감지기(210)가 감지한 신호와 자율비행경로 정보를 근거로 무인기의 자율비행을 제어하는 무인기 제어부(220)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the unmanned
무인감시 진단부(200)는 무인감시 제어부(300)로부터 전력설비 감시 대상물 의 자율비행경로 정보와 좌표 정보를 무선 수신하고 수신된 좌표 정보 위치를 기반으로 GPS 및 IMU(270)을 포함한 관성항법장치를 사용하여 무인기 스스로 자율비행을 시행하여 고장 검출을 위한 현장에 도착하게 한다. 여기서, 현장은 전력설비(송전선로) 감시 비행업무를 수행할 지역이 해당된다.The unmanned
무인감시 진단부(200)는 무인기가 현장에 도착하면 감시정보 취득기기(230)를 이용하여 상세한 영상 취득 등의 전력설비 감시가 가능하도록 제자리 비행(Hovering)을 하며 대기한다. When the unmanned
감지기(210)는 초음파 센서(211), 거리 측정부(212) 및 경보부(213)를 포함한다. 초음파 센서(211)는 초음파 신호를 방사하고, 거리 측정부(212)는 초음파 센서(211)가 방사하고 반사하여 되돌아 오는 초음파 신호를 감지하여 장애물과의 거리를 측정하여 사전에 설정한 진행 방향에 대한 안전 이격거리(m)가 유지되는지 감지한다. 경보부(213)는 거리 측정부(212)가 측정한 정보를 근거로 장애물이 있음을 알리는 경고음을 발생한다.The
경보부(213)는 무인기의 진행 방향에 장애물이 있음을 무인기(10)에 탑재된 LED 등의 빛 또는 스피커를 통한 경고음을 발생하게 하여 사용자에게 알리는 역할을 한다. 이때, 경보부(213)는 경고등, 경보음 발생장치를 포함하여 구성될 수 있다. The
또한, 경보부(213)는 무인기 제어부(220)와 무선송수신부(290)를 거쳐 무인감시 제어부(300)로 장애물이 있음을 알리는 정보를 송신하여 후속 대응에 대해 조치 할수 있도록 고장발생 위치 확인부(320)에도 알람을 표시하고, 조치부(340)를 통해 후속 무인기 제어를 가능하도록 한다.In addition, the
또한, 무인감시 진단부(200)는 감시정보 취득기기(230), 취득신호 처리부(240) 및 고장 검출부(250)를 포함한다. In addition, the unmanned
감시정보 취득기기(230)는 전력설비의 열화상 정보, 코로나 정보를 취득한다. 감시정보 취득기기(230)는 무인기에 탑재되는 장비이며, 영상을 촬영하는 CCD 센서(231), 열화상을 감지하는 열화상 센서(232) 및 코로나 부분방전을 감지하는 UV 센서(233)를 포함한다.The monitoring
CCD 센서(231)는 고해상도 CCD(CMOS) 센서이며 전력설비의 육안 감시를 대체하기 위한 것이다. 열화상 센서(232)는 전력설비에서 열화가 진행될 때 발생되는 열을 측정한다. UV 센서(233)는 전력설비에서 열화가 진행될 때 발생하는 부분방전에 의해 방출되는 코로나 방전 신호를 수신한다. CCD 센서(231), 열화상 센서(232) 및 UV(자외선, Ultra Violet) 센서(233)는 무인기에 탑재되어 전력설비의 고장이나 불량 유무를 객관적 수치로 감시 진단할 수 있다.The
취득신호 처리부(240)는 감시정보 취득기기(230)가 취득한 신호를 근거로 전력설비의 과열개소와 코로나 부분방전 신호를 감지하고 방전 분포 밀도를 파악한다.The acquisition
취득신호 처리부(240)는 열화상 센서(232)가 감지한 신호, UV 센서(233)가감지한 신호를 근거로 전력설비의 과열개소와 전력설비 이상으로 발생하는 코로나 부분방전 신호를 감지한다. 또한, 취득신호 처리부(240)는 코로나 부분방전 신호 분포를 코로나 방전 이미지로 변환하여 방전 분포 밀도를 파악한다. 방전 분포 밀도는 코로나 방전 이미지에서 추출한 부분방전 개수이다. The acquisition
전력설비의 이상 개소에 따라 코로나가 발생하면 여러가지 현상 중 자외선 영역의 파장이 발생한다. When corona occurs in an abnormal location in a power facility, wavelengths in the ultraviolet region are generated among various phenomena.
이때, UV 센서(232)가 코로나 방전에서 발생하는 자외선의 파장을 검출하고 가시광선의 이미지로 변환하여 전력설비 진단에 사용하도록 한다. 전력설비 이상 개소에서 인위적 발생하는 UV 미소신호를 검출하여 증폭하고 UV 대역 별로 필터링하고, 필터링된 UV 광자를 내부의 광증배관(MCP, Multi Channel Plate)을 통한 신호 처리를 통해 자외선을 수천만 배로 증폭하여 가시광선의 이미지로 변환이 가능하다. 이때의 변환된 방전 신호 분포를 코로나 방전 이미지로 변환하여 방전 분포 밀도를 파악할 수 있다. 취득신호 처리부(240)는 방전 분포 밀도가 기준치 이상이 발현이되는지 기준값과 비교할 수 있다. At this time, the
열화상 센서(232)가 감지한 열화상 과열개소 정보는 과열개소의 온도 정보와 과열개소 주변의 온도 정보를 포함하고 과열개소의 상대적인 온도 정보도 함께 포함할 수 있다. 열화상 센서(232)는 과열개소의 온도 정보와 과열개소 주변의 온도 정보, 및 과열개소의 상대적인 온도 정보를 취득신호 처리부(240)에 제공할 수 있다. 취득신호 처리부(240)는 열화상 과열개소 정보, 코로나 정보 및 방전 분포 밀도 정보를 고장 검출부(250)에 전달한다. The thermal image overheating point information detected by the
고장 검출부(250)는 취득신호 처리부(240)로부터 전달받은 정보를 기준 데이터와 비교하여 전력설비 고장을 사전 검출한다.The
구체적으로 고장 검출부(250)는 취득신호 처리부(240)로부터 전달받은 코로나 정보를 사전에 시험을 통해 확보 설정된 고장 코로나 방전 파형 정보와 비교하여 고장을 검출한다. 열화상 과열개소 정보 역시 사전에 시험을 통해 확보 설정된 과열초과 금지온도(상대온도) 정보와 비교하여 고장을 검출한다.Specifically, the
고장 검출부(250)에서 고장으로 검출된 경우 CCD 센서(231)를 통해 고해상도 영상신호를 취득하고, 정확한 위치의 정보를 GPS 및 IMU(270)을 포함한 관성항법 장치로부터 전달받아 GPS 위치 정보를 기준으로 취득신호 저장부(280)에 저장하고, 무인감시 제어부(300)로 송수신한다. When a failure is detected by the
또한, 무인감시 진단부(200)는 탑재장비 제어부(260)를 포함한다.In addition, the unmanned
탑재장비 제어부(260)는 무인감시 제어부(300)로부터 전력설비 감시 대상물 좌표를 수신하고 감시정보 취득기기(230)가 전력설비 감시 대상물을 조준 추척하도록, 감시정보 취득기기(230)를 무인기에 고정하고 감시정보 취득기기(230)를 3축 회전 제어한다.The mounted
탑재장비 제어부(260)는 무인감시 제어부(300)로부터 전력설비 감시 대상물의 좌표를 수신하여, 감시정보 취득기기(230)를 3축 회전(롤, 피치, 요, roll, pitch, yaw) 제어가 가능하며, 진동 흡수 기능이 있는 짐벌(GIMBAL) 장치로 구성되도록 한다. 이에 따라 수신된 감시 대상물의 위치 정보를 기반으로 짐벌 장치를 구동하여 정확하게 조준(TARGET) 추적하고, CCD(CMOS)센서, 열화상 센서 및 UV(자외선, Ultra Violet) 센서가 감시 대상물의 열화상, 코로나 및 영상 정보를 취득하도록 동작한다. The mounted
이때 GPS 오차를 고려하여 고해상도 정보를 확인할 수 있도록 무인기가 제자리 비행(Hovering)을 하며 대기하도록 한다. 즉, 상세한 고해상도 영상 정보를 무인감시 제어부(300)로 송신하고 고장발생 위치 확인부(320)를 통해 확인할 수 있도록 무인기가 제자리 비행(Hovering)을 하면서 대기하도록 하여, 수동 조종으로 보정할 수 있도록 한다.At this time, the UAV hovers and waits so that high-resolution information can be checked in consideration of the GPS error. That is, the detailed high-resolution image information is transmitted to the
도 5에 무인기 탑재장비 제어부의 동작 개념 및 실시예를 도시하였다.5 illustrates the operation concept and embodiment of the UAV mounted equipment control unit.
도 5를 참조하면, (a)는 검은색 카메라 형태로 도시된 CCD(CMOS)센서, 열화상센서 및 UV 센서는 3축 회전(롤, 피치, 요, roll, pitch, yaw) 제어가 가능하고 스테빌라이징 기능이 포함되는 실시예를 나타내고, (b)는 (a)에 원형 외함이 있는 실시예를 나타내며, (c)와 (d)는 노출형태의 3축 모터로 구동되는 짐벌(GIMBAL)의 실시예를 나타낸다.Referring to FIG. 5, (a), a CCD (CMOS) sensor, a thermal image sensor, and a UV sensor shown in the form of a black camera can control 3-axis rotation (roll, pitch, yaw, roll, pitch, yaw), Shows an embodiment including a stabilizing function, (b) shows an embodiment with a circular enclosure in (a), and (c) and (d) show a gimbal (GIMBAL) driven by an exposed 3-axis motor. Examples are shown.
코로나 진단의 경우 측정 정확도를 높이기 위해, 사전에 감시 대상물에 UV 잉크 분사하여 표식하거나 UV 표식지를 부착하여 감시정보 취득기기(230)가 감시 대상물을 정확하게 조준 추적할 수 있도록 한다. UV 잉크는 기능성 잉크로 UV 센서(233)를 통해 감지가 가능하므로 UV 센서(233)를 이용하여 감시 대상물을 추가로 인식할 수 있어 GPS 오차 보정이 가능하고 감시 지향성(directivity)을 높일 수 있다. In the case of corona diagnosis, in order to increase measurement accuracy, UV ink is sprayed and marked on the object to be monitored in advance or a UV label is attached so that the monitoring
또한, 기본적으로 탑재장비 제어부(260)는 자율비행경로 생성시 설정부(120)가 사전 취득한 감시 및 진단 위치 정보를 이용하여 감시 대상물을 정확하게 조준하여, 지향성을 높여 감시 진단 정확도를 높인다. 열화상 진단의 경우도 설정부(120)가 사전 취득한 감시 및 진단 위치 정보를 감시 대상물에 정확하게 조준하여, 지향성을 높여 감시 진단 정확도를 높인다.In addition, basically, the onboard
또한, 무인감시 진단부(200)는 GPS 및 IMU(270), 취득신호 저장부(280) 및 무선송수신부(290)를 포함한다.In addition, the unmanned
GPS 및 IMU(270)는 GPS 및 IMU를 포함한 관성항법장치이다. GPS 및 IMU(270)는 GPS에서 보내는 시간과 수신기에서 받는 시간차를 기준으로 무인기의 실위치 좌표 정보를 파악할 수 있다. 무인기 제어부(220)는 무인감시 제어부(300)로부터 자율비행경로 정보와 전력설비 감시 대상물의 좌표를 수신하고, 무인기의 실위치 좌표 정보와 전력설비 감시 대상물의 좌표를 오차 범위 내에서 매칭시키면서 무인기의 자율비행을 제어할 수 있다.The GPS and
무인기 제어부(220)는 무인기의 실시간 자기위치정보와 무인감시 제어부(300)로부터 수신한 자율비행경로 정보 및 좌표 정보의 비교를 통해 실시간으로 전력설비와 무인기가 이격거리를 유지하고, 송전선로(배전선로) 및 송전철탑(전주)과 충돌하지 않도록 무인기의 비행을 제어할 수 있다.The
무인기에 초음파 센서(211)와 거리 측정부(212)를 탑재하고 무인기의 비행 진행 방향에 장애물이 있는지 초음파 센서(211)를 통해 초음파 신호를 방사하고 반사되어 돌아오는 초음파를 거리 측정부(212)가 감지하여 장애물과의 거리를 측정할 수 있다. 장애물은 철탑, 송전선, 철탑 및 송전선에 설치되는 각종 금구를 포함할 수 있다.The
무인기의 비행 진행 방향에 대한 안전 이격거리(예: 5m)를 사전에 설정해 놓으면, 무인기 제어부(220)는 무인기 비행 진행시 진행 방향의 장애물을 감지하고 무인기가 제자리 비행(Hovering)을 하며 대기한 후, 경보부(213)를 통해 무인기 비행 진행 방향에 장애물이 있음을 경고음으로 사용자에게 알릴 수 있다. If a safe separation distance (eg, 5 m) for the direction of flight of the UAV is set in advance, the
취득신호 저장부(280)는 고장 검출부(250)가 사전 검출한 전력설비 고장 위치 정보와 고장 위치의 영상 정보가 함께 저장된다.Acquisition
취득신호 저장부(280)에 저장된 정보는 무선 통신 두절과 데이터 무선송수신 대역폭 제한 등으로 고용량 원본 데이터의 송수신이 어려울 경우를 대비한다. 취득신호 저장부(280)는 SSD 메모리와 같은 대용량 저장장치일 수 있다. 취득신호 저장부(280)에 저장된 정보는 추후에 사용자에 의해 가공되어 사용될 수 있다. 취득신호 저장부(280)는 무인 진단장치의 상태 정보를 저장하여 사고시 블랙박스와 같은 역할을 할 수 있다.The information stored in the acquisition
무선송수신부(290)는 무인감시 제어부(300)와 무선으로 데이터 신호를 송수신한다. 무선송수신부(290)는 무인감시 제어부(300)의 무선송수신부(310)와 통신하면서 데이터 신호를 송수신한다.The wireless transmission/
도 4에 도시된 바와 같이, 무인감시 제어부(300)는 무인감시 진단부(200)로부터 수신되는 데이터 정보를 이용하여 전력설비 고장을 확인 검출한다.As shown in FIG. 4 , the unmanned
무인감시 제어부(300)는 무선송수신부(310), 고장발생 위치 확인부(320), 무인기 및 탑재장비 제어부(330), 조치부(340) 및 DB 저장부(350)를 포함한다.The unmanned
무인감시 제어부(300)는 무인감시 진단부(200)의 데이터 신호를 무선송수신부(310)를 통해 수신하여 전력설비 고장을 검출한다. 무선송수신부(310)는 무인감시 진단부(200)와 데이터 신호를 송수신한다.The unmanned
고장발생 위치 확인부(320)는 무인감시 진단부(200)의 무선송수신부(290)로부터 제공되는 데이터 신호를 설정 데이터와 비교하여 전력설비 고장을 검출한다.또는 고장발생 위치 확인부(320)는 고장 검출부(250)가 전력설비 고장을 사전 검출한 결과를 재검출하여 전력설비 고장을 확인 검출한다. The failure
고장발생 위치 확인부(320)는 무선송수신부(290,310)를 통해 제공되는 데이터의 코로나 정보를 사전 시험을 통해 확보된 고장 코로나 파형 정보와 비교하고, 열화상 과열개소 정보 역시 사전에 시험을 통해 확보 설정된 과열초과 금지온도(상대온도) 정보와 비교하여 고장 검출부(250)가 사전 검출한 결과를 확인한다. 고장발생 위치 확인부(320)가 확인한 결과는 무인기 및 탑재장비 제어부(330)를 거쳐 조치부(340)로 전달된다.The failure
조치부(340)는 고장발생 위치 확인부(320)가 확인 검출한 결과를 수신하여 외부로 표시하고 사용자에게 전송한다. 조치부(340)는 컴퓨터 등 사용자에게 관측 정보를 알려주는 디스플레이 장치 또는 경보 발생 장치 등으로 구성될 수 있고, 무인기 지상 조종장치와 탑재장비 지상조종장치 등 자동 및 수동 입출력 인터페이스를 포함하여 구성될 수 있다. The
조치부(340)는 고장 검출 결과를 취득된 위치 정보, 고해상 영상 정보 및 스피커를 통한 경고음과 함께 사용자에게 전송하여 사용자(예: 조치부의 원격감시 진단자)가 확인할 수 있도록 한다. The
무인기의 완전 자율비행시, 조치부(340)가 사용자에게 고장 검출 결과를 전송하는 과정은 생략된다. 그리고 고장발생 위치 확인부(320)가 검출한 고장 검출 결과는 무인기 및 탑재장비 제어부(330)를 거쳐 DB 저장부(350)에 저장되어 후속 대응에 대해 조치할 수 있도록 한다.In the fully autonomous flight of the UAV, the process of transmitting the failure detection result to the user by the
DB 저장부(350)는 고장발생 위치 확인부(320)가 확인 검출한 결과 데이터가 저장된다. DB 저장부(350)는 자율비행경로 생성부(100)에서 생성한 전력설비 실위치정보를 3D 공간정보로 모델링한 데이터와 감시 및 진단 대상 위치 정보 데이터와 무인기 안전 이격거리가 포함된 자율 비행경로 정보를 포함한다. DB 저장부(350)는 고장 검출 결과를 3D 공간정보로 모델링한 위치에 표시할 수 있도록 한다. The
한편, 전력설비 감시용 무인 진단장치를 이용한 진단방법은 자율비행경로 생성부(100)가 전력설비를 감시하기 위한 무인기의 자율비행경로를 생성하는 단계와 무인감시 진단부(200)가 자율비행경로 정보와 좌표 정보를 기반으로 관성항법장치를 사용하여 무인기가 고장 검출을 위한 현장으로 비행하고 전력설비와 안전 이격거리를 유지하게 하면서 전력설비의 감시정보 데이터를 취득하는 단계와 무인감시 제어부(300)가 무인감시 진단부(200)로부터 수신되는 데이터를 이용하여 전력설비 고장을 검출하는 단계를 포함한다.On the other hand, the diagnosis method using the unmanned diagnostic device for monitoring power facilities includes the steps of the autonomous flight
무인기의 자율비행경로를 생성하는 단계는, 전력설비 실위치정보를 3D 모델링하는 단계와 3D 모델링에 전력설비의 감시 및 진단 위치 정보를 설정하는 단계와 전력설비의 감시 및 진단 위치 정보가 설정된 3D 모델링에 이격거리를 가산하여 자율비행경로를 설정하는 단계를 포함한다.The step of generating the autonomous flight path of the UAV includes the step of 3D modeling the actual location information of power facilities, the step of setting monitoring and diagnosis location information of power facilities in 3D modeling, and the 3D modeling in which monitoring and diagnosis location information of power facilities is set. and setting an autonomous flight path by adding a separation distance to .
도 6에는 자율비행경로 생성부가 전력설비 실위치정보를 3D 모델링한 이미지 실시예가 도시되어 있고, 도 7에는 자율비행경로 생성부가 안전 이격거리를 포함한 자율비행경로를 생성한 이미지 실시예가 도시되어 있다.6 shows an image embodiment in which the autonomous flight path generator 3D models the actual location information of power facilities, and FIG. 7 shows an image embodiment in which the autonomous flight path generator generates an autonomous flight path including a safe separation distance.
도 6에 도시된 바에 의하면, 전력설비 감시용 무인 진단장치의 자율비행경로 생성부(100)는 감시하려는 전력설비 대상이 초고압 송전철탑 일 경우, 무인기의 현장 순시 임무비행 전 순시계획을 수립하고, GPS 기반의 자동항법이 가능한 무인기에 비행경로점을 자동 생성 지원할 수 있도록 송전선로 감시 비행업무를 수행할 지역의 지형정보를 3D 공간정보로 모델링한다. As shown in FIG. 6, the autonomous flight
여기에, 도 7에 도시된 바와 같이, 철탑 및 전선 등 실제 감시 진단이 필요한 설비의 실위치정보를 위치기반으로 3D 모델링 적용하여 송전철탑 및 송전선의 연결 정보 및 지리 및 공간적 위치 관계를 입체적으로 판단할 수 있도록 하여, 무인기와 전력설비의 안전 이격거리를 사전 선정할 수 있도록 한다.Here, as shown in FIG. 7, location-based 3D modeling is applied to actual location information of facilities that require actual monitoring and diagnosis, such as steel towers and wires, to determine the connection information and geographical and spatial positional relationships of transmission towers and transmission lines in three dimensions It is possible to select the safe separation distance between the UAV and power facilities in advance.
이후, 무인기 제어부(220)는 무인감시 제어부(300)에서 전송받은 전력설비 감시 대상물의 좌표 정보 위치 정보를 기반으로 GPS 및 IMU를 포함한 관성항법장치를 사용하여 무인기 스스로 자율비행하게 제어하고, 감지기(210)를 통해 전력설비와 무인기의 이격거리를 감지하여 무인기가 전력설비와 안전 이격거리를 유지하게 한다.Thereafter, the
이후, 취득신호 처리부(240)는 열화상 센서(232)와 UV 센서(233)를 통해서 전력설비의 열화상 정보와 코로나 정보를 취득하고, 취득한 정보를 근거로 전력설비의 과열개소와 코로나 부분방전 신호를 감지하고 방전 분포 밀도를 파악한다. 방전 분포 밀도는 코로나 부분방전 신호 분포를 코로나 방전 이미지로 변환하여 파악한다.Thereafter, the acquisition
취득신호 처리부(240)가 파악한 정보는 고장 검출부(250)로 전송된다. 고장 검출부(250)는 방전 분포 밀도가 기준값 이상 발현되는지 유무로 전력설비 고장을 사전 검출한다. The information identified by the acquisition
코로나 정보, 과열개소 정보, 방전 분포 밀도 정보를 포함한 무인감시 진단부(200)의 데이터 정보는 무인감시 제어부(300)로 송수신된다.Data information of the unmanned
무인감시 제어부(300)의 고장발생 위치 확인부(320)는 코로나 정보를 기설정된 고장 코로나 파형 정보와 비교하고, 과열개소 정보를 기설정된 과열초과 금지온도 정보와 비교하여 전력설비 고장 사전 검출 결과를 확인하며, 확인 결과는 조치부로 전송한다. The failure
도 8에는 코로나 및 열화상 진단 이미지 실시예가 도시되어 있다.8 shows an exemplary corona and thermal diagnostic image.
본 발명의 전력설비 감시용 무인 진단방법은 UV 센서가 코로나 방전에서 발생하는 자외선의 파장을 검출하여 가시광선의 이미지로 변환하여 진단에 사용하도록 한다. In the unmanned diagnosis method for power facility monitoring of the present invention, a UV sensor detects the wavelength of ultraviolet light generated from corona discharge and converts it into a visible ray image to be used for diagnosis.
도 8의 (a)는 송전선로의 코로나 방전 가시화 이미지 분포를 나타낸다. 코로나 방전 가시화 이미지 분포에서 방전 분포와 밀집도를 파악할 수 있고 이상 유무를 진단할 수 있다. 또한 방전 가시화 이미지 분포에서 밀집된 곳을 CCD 센서 및 열화상 센서로 추적하여 추가 감시 진단 정보를 취득할 수 있다.8(a) shows the distribution of the corona discharge visualization image of the power transmission line. From the corona discharge visualization image distribution, the discharge distribution and density can be grasped, and the presence or absence of abnormalities can be diagnosed. In addition, additional monitoring and diagnostic information can be obtained by tracking densely populated areas in the discharge visualization image distribution with a CCD sensor and a thermal image sensor.
도 8의 (b)는 송전선로에 연결된 금구 부분의 코로나 방전 가시화 이미지 분포를 나타낸다.8(b) shows the corona discharge visualization image distribution of the metal part connected to the power transmission line.
송전선로에 연결된 금구 부분의 코로나 방전 가시화 이미지에서 가시화된 분당 방전 횟수(Count rate)를 측정하고 기준치를 이용하여 이상 유무를 진단할 수 있다. 예를 들어 도 8의 (b)의 경우 현재 분당 2089번 방전이 일어나고 있음이 감지되고 이미지상 표기되는데, 기준치가 분당 5000번 이내면 정상이라고 진단할 수 있다.It is possible to diagnose the presence or absence of abnormalities by measuring the number of discharges per minute (Count rate) visualized in the corona discharge visualization image of the metal part connected to the transmission line and using a reference value. For example, in the case of (b) of FIG. 8, it is detected that discharges are currently occurring 2089 times per minute and displayed on the image. If the reference value is less than 5000 times per minute, it can be diagnosed as normal.
도 8의 (c)는 도 8의 (b)와 마찬가지로 송전선로에 연결된 금구 부분의 코로나 방전 가시화 이미지 분포를 나타낸다.FIG. 8(c) shows the corona discharge visualization image distribution of the metal part connected to the power transmission line as in FIG. 8(b).
도 8의 (c)의 방전 가시화 이미지에서 방전 분포와 밀집도 또는 가시화된 분당 방전 횟수를 측정을 통해 이상 유무를 진단할 수 있고, 방전이 밀집된 곳을 CCD 센서 및 열화상 센서로 추적하여 추가 감시 진단 정보를 취득하면, 도 8의 (d)와 같은 종합적인 감시 진단 영상을 얻을 수 있다. In the discharge visualization image of FIG. 8 (c), the presence or absence of abnormalities can be diagnosed by measuring the distribution and density of discharges or the number of visualized discharges per minute, and additional monitoring and diagnosis can be made by tracking the location where discharges are concentrated with a CCD sensor and a thermal image sensor. When the information is obtained, a comprehensive surveillance diagnosis image as shown in FIG. 8(d) can be obtained.
즉, 사전에 고장 코로나 방전 신호를 취득하고, 방전 가시화 이미지 분포 또는 분당 방전 횟수 특성을 비교할 수 있도록 데이터(DB)화 하면, 코로나 방전을 통한 전력설비의 고장 검출 및 진단이 가능하다.That is, if the failure corona discharge signal is acquired in advance and the data (DB) is converted into data (DB) so that the distribution of the discharge visualization image or the characteristics of the number of discharges per minute can be compared, it is possible to detect and diagnose the failure of power equipment through corona discharge.
상술한 바와 같이, 본 실시예는 UV 센서(233)가 고장 코로나 방전 신호를 취득하고, 고장 코로나 방전 신호 분포를 코로나 방전 이미지로 변환한다. 취득신호 처리부는 코로나 방전 이미지에서 방전 분포 밀도를 파악한다. 고장 검출부는 방전 분포 밀도의 부분방전 개수를 파악하고 기준치와 비교하여 고장 유무(이상 유무)를 판단한다.As described above, in this embodiment, the
고장 검출부(250)가 판단한 결과 고장으로 판단되면, 방전이 밀집된 곳을 추적하고 CCD 센서를 이용하여 고해상도 영상신호를 취득한다. 고해상도 영상신호와 방전이 밀집된 곳의 정확한 위치 정보는 GPS 및 IMU를 포함한 관성항법장치로부터 전송받아 GPS 위치 정보를 기준으로 취득신호 저장부(280)에 저장하고 무인감시 제어부(300)에 전송한다. When the failure is determined as a result of the determination by the
또한, 열화상 센서(232)가 감지한 열화상 과열개소 정보도 취득신호 저장부(280)에 저장하고 무인감시 제어부(300)에 전송한다.In addition, the thermal image overheating point information detected by the
무인감시 제어부(300)는 코로나 정보, 열화상 과열개소 정보, 방전 분포 밀도 정보, 방전이 밀집된 곳의 고해상도 영상신호 정보를 전송받아 고장발생 위치 확인부(320)에서 고장 검출부(250)가 검출한 고장 정보가 맞는지 재검출하여 확인한다.The unmanned
다른 실시예로, 전력설비 감시용 무인 진단장치는 무인기의 인양력(payload)을 고려하여 감시정보 취득기기(230)를 무인기에 탈착식으로 구성할 수 있다. 무인기에 고해상도 영상 취득과 코로나 진단 전용(예: UV 센서) 모듈만 탑재하도록 하거나, 고해상도 영상 취득과 열화상 진단 전용 모듈만 탑재하도록하여, 코로나 방전 진단 전용, 열화상 진단 전용 시스템으로 개별 활용도 가능하게 구성할 수 있다.In another embodiment, in the unmanned diagnostic device for monitoring power facilities, the monitoring
본 발명은 도면과 명세서에 최적의 실시예들이 개시되었다. 여기서, 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 발명은 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 권리범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The best embodiments of the present invention have been disclosed in the drawings and specifications. Here, specific terms have been used, but they are only used for the purpose of describing the present invention, and are not used to limit the scope of the present invention described in the claims. Therefore, those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
1: 철탑 3: 송전선로
10: 무인기 100: 자율비행경로 생성부
200: 무인감시 진단부 210: 감지기
211: 초음파 센서 212: 거리 측정부
213: 경보부 220: 무인기 제어기
230: 감시정보 취득기기 231: CCD 센서
232: 열화상 센서 233: UV 센서
240: 취득신호 처리부 250: 무인 제어부
260: 탑재장비 제어부 270: GPS 및 IMU
280: 취득신호 저장부 290: 무선송수신부
300: 무인감시 제어부 310: 무선송수신부
320: 고장발생 위치 확인부 330: 무인기 및 탑재장비 제어부
340: 조치부 350: DB 저장부1: steel tower 3: transmission line
10: UAV 100: autonomous flight path generation unit
200: unmanned monitoring diagnosis unit 210: detector
211: ultrasonic sensor 212: distance measuring unit
213: alarm unit 220: drone controller
230: monitoring information acquisition device 231: CCD sensor
232: thermal image sensor 233: UV sensor
240: acquisition signal processing unit 250: unattended control unit
260: load equipment control unit 270: GPS and IMU
280: acquisition signal storage unit 290: wireless transmission and reception unit
300: unmanned monitoring control unit 310: wireless transmission and reception unit
320: failure location confirmation unit 330: UAV and mounted equipment control unit
340: action unit 350: DB storage unit
Claims (16)
전력설비를 감시하기 위한 상기 무인기의 자율비행경로를 생성하는 자율비행경로 생성부;
상기 무인기에 구비되며 상기 자율비행경로 정보와 상기 무인기의 좌표 정보를 기반으로 관성항법장치를 사용하여 상기 무인기가 고장 검출을 위한 현장으로 비행하게 하고 상기 무인기가 상기 전력설비와 안전 이격거리를 유지하게 하면서, 상기 전력설비의 감시정보 데이터를 취득하는 무인감시 진단부; 및
상기 무인감시 진단부로부터 수신되는 데이터를 이용하여 전력설비 고장을 검출하는 무인감시 제어부;
를 포함하되,
코로나 부분방전 신호 분포를 코로나 방전 이미지로 변환하여 방전 분포 밀도(코로나 방전 이미지에서 추출한 부분방전 개수임)가 기준치 이상이 발현이되는지 기준값과 비교하기 위해,
상기 무인감시 진단부는
전력설비의 열화상 정보, 코로나 정보를 취득하기 위한 감시정보 취득기기;
상기 감시정보 취득기기가 취득한 신호를 근거로 전력설비의 과열개소와 코로나 부분방전 신호를 감지하고 방전 분포 밀도를 파악하고는 취득신호 처리부;
상기 취득신호 처리부로부터 전달받은 정보를 기준값과 비교하여 전력설비 고장을 사전 검출하는 고장 검출부;
상기 고장 검출부가 사전 검출한 전력설비 고장 위치의 영상 정보가 위치 정보와 함께 저장되는 취득신호 저장부;
상기 무인감시 제어부와 무선으로 데이터 신호를 송수신하는 무선송수신부;
상기 무선송수신부로부터 제공되는 데이터 신호를 설정 데이터와 비교하여 전력설비 사전 고장 검출 결과를 확인 검출하되, 상기 무선송수신부를 통해 제공되는 데이터의 코로나 정보를 사전 시험을 통해 확보된 고장 코로나 파형 정보와 비교하여 상기 고장 검출부가 사전 검출한 결과를 확인하는 고장발생 위치 확인부;
상기 고장발생 위치 확인부가 확인 검출한 결과를 수신하여 외부로 표시하고 사용자에게 알리는 조치부; 및
상기 고장발생 위치 확인부가 확인 검출한 결과 데이터가 저장되는 DB 저장부;
를 포함하는 전력설비 감시용 무인 진단장치.unmanned aerial vehicles capable of autonomous flight;
an autonomous flight path generation unit for generating an autonomous flight path of the UAV for monitoring power facilities;
It is provided in the UAV and uses an inertial navigation device based on the autonomous flight path information and the coordinate information of the UAV to allow the UAV to fly to the site for fault detection and to maintain a safe separation distance from the power facility. While, unmanned monitoring diagnosis unit for acquiring the monitoring information data of the power facility; and
An unmanned monitoring control unit for detecting a power facility failure using the data received from the unmanned monitoring diagnosis unit;
Including,
In order to convert the corona partial discharge signal distribution into a corona discharge image and compare with the reference value whether the discharge distribution density (the number of partial discharges extracted from the corona discharge image) is greater than or equal to the reference value,
The unmanned monitoring diagnosis unit
a monitoring information acquisition device for acquiring thermal image information and corona information of power facilities;
an acquisition signal processing unit that detects an overheating point and a corona partial discharge signal of a power facility on the basis of the signal acquired by the monitoring information acquisition device and determines a discharge distribution density;
a failure detection unit for preliminarily detecting a power facility failure by comparing the information received from the acquisition signal processing unit with a reference value;
an acquisition signal storage unit for storing image information of the location of a power facility failure pre-detected by the failure detection unit together with location information;
a wireless transceiver for transmitting and receiving data signals to and from the unmanned monitoring control unit wirelessly;
The data signal provided from the wireless transceiver unit is compared with the set data to confirm and detect the power facility pre-failure detection result, and the corona information of the data provided through the wireless transceiver unit is compared with the failure corona waveform information obtained through the preliminary test. a failure location check unit for confirming a result previously detected by the failure detection unit;
an action unit for receiving and displaying the result of the confirmation and detection of the failure location confirmation unit and informing the user; and
a DB storage unit for storing data as a result of the confirmation and detection of the failure location confirmation unit;
An unmanned diagnostic device for power facility monitoring that includes a.
상기 자율비행경로 생성부는
전력설비 실위치정보를 3D 모델링하는 모델링부;
상기 3D 모델링에 전력설비의 감시 및 진단 위치 정보를 설정하는 설정부; 및
상기 전력설비의 감시 및 진단 위치 정보가 설정된 3D 모델링에 이격거리를 가산하여 자율비행경로를 설정하는 적용부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비 감시용 무인 진단장치.The method of claim 1,
The autonomous flight path generation unit
a modeling unit for 3D modeling real location information of power facilities;
a setting unit for setting monitoring and diagnosing location information of power facilities in the 3D modeling; and
an application unit that sets an autonomous flight path by adding a separation distance to the 3D modeling in which monitoring and diagnosis location information of the power facility is set;
An unmanned diagnostic device for monitoring power facilities, comprising:
상기 무인감시 진단부는
전력설비와 이격거리를 감지하는 감지기; 및
상기 감지기가 감지한 신호와 상기 자율비행경로 정보를 근거로 무인기의 자율비행을 제어하는 무인기 제어부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비 감시용 무인 진단장치.The method of claim 1,
The unmanned monitoring diagnosis unit
A sensor that detects the separation distance from the power facility; and
An UAV controller controlling autonomous flight of the UAV based on the signal detected by the sensor and the autonomous flight path information;
An unmanned diagnostic device for monitoring power facilities, comprising:
상기 감지기는
초음파 신호를 방사하는 초음파 센서;
상기 초음파 센서가 방사하고 반사하여 되돌아 오는 초음파 신호를 감지하여 장애물과의 거리를 측정하는 거리 측정부; 및
상기 거리 측정부가 측정한 정보를 근거로 장애물이 있음을 알리는 경고음을 발생하는 경보부;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비 감시용 무인 진단장치.The method of claim 3,
the detector is
an ultrasonic sensor that emits ultrasonic signals;
a distance measuring unit measuring a distance to an obstacle by detecting an ultrasonic signal emitted and reflected by the ultrasonic sensor; and
an alarm unit generating a warning sound indicating that there is an obstacle based on the information measured by the distance measuring unit;
An unmanned diagnostic device for monitoring power facilities, comprising:
상기 감시정보 취득기기는
영상을 촬영하는 CCD 센서;
열화상을 감지하는 열화상 센서; 및
코로나 부분방전을 감지하는 UV 센서;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비 감시용 무인 진단장치.The method of claim 1,
The monitoring information acquisition device
CCD sensor for taking images;
a thermal image sensor that detects a thermal image; and
a UV sensor that detects corona partial discharge;
An unmanned diagnostic device for monitoring power facilities, comprising:
상기 무인감시 제어부로부터 전력설비 감시 대상물 좌표를 수신하여 상기 감시정보 취득기기가 상기 전력설비 감시 대상물을 조준 추척하도록, 상기 무인기를 고정하고 상기 감시정보 취득기기를 3축 회전 제어하는 탑재장비 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력설비 감시용 무인 진단장치.The method of claim 6,
Including a mounted equipment control unit for receiving the coordinates of the power facility monitoring object from the unmanned monitoring control unit, fixing the UAV and controlling the 3-axis rotation of the monitoring information acquisition device so that the monitoring information acquisition device aims and tracks the power facility monitoring object An unmanned diagnostic device for power facility monitoring, characterized in that.
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