KR102638431B1 - Ai영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예에 따른 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템은, 촬영 모듈에서 촬영된 상기 유체의 이미지를 이용하여 상기 유체의 수질, 수위 또는 유속 정보를 분석하는 분석 모듈과, 상기 분석 모듈에 의해 분석된 정보에 기초하여 상기 촬영 모듈의 프레임 레이트(frame rate)를 제어하는 제어 모듈 및 상기 촬영 모듈, 상기 분석 모듈 또는 상기 제어 모듈의 정보를 서버로 송수신하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 촬영 방식을 이용하여 하수의 유체에 대한 여러 정보들, 예를 들면 수질, 수위, 유속에 대한 정보를 간단하면서도 정확하게 분석할 수 있어, 분석된 정보를 토대로 하수의 관리를 정확하면서 효율적으로 할 수 있는 인공지능 영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템에 관한 것이다.
산업 기술의 발전과 함께 생활 수준의 향상에 따라 환경 오염에 대한 관심이 높아짐에 따라 각종 오염물의 배출에 대한 규제가 점차 엄격해지고 있으며, 물은 모든 생물체의 생명 현상에 필수적이며 기본적인 물질로서 우리나라는 향후 물 부족 국가로 분류되고 있는 만큼 물의 관리는 매우 중요하게 여겨지고 있다.
물은 이처럼 매우 중요한 자원이기 때문에 오염되지 않도록 잘 관리하는 것이 중요하며, 아울러 오염된 물을 정확하게 측정하는 것도 중요하다.
각 산업 현장에서 발생되는 것은 각 공장에서 정화 처리하여 방류하도록 되어 있고, 생활 하수는 국가나 지방자치단체에서 공공 하수 처리장을 설치하여 관리하고 있다.
전술한 것처럼, 향후 물이 부족할 것으로 여겨지는 우리나라는 수자원의 효율적 관리를 위해서도 식수원과 함께 용수원이 되는 하천수의 오염을 적극적으로 방지하여야 하기 때문에 하수의 관리는 매우 중요한 실정이다.
이에, 하수 관리 시스템이 도입되고 있으며, 시스템에 의한 일련의 과정들을 수행하기 위해서는 하수의 유체의 상태를 정확하게 파악할 수 있어야 한다. 예를 들면 유체의 유속, 탁도, 포말 등을 정확하게 파악할 수 있어야 한다는 것이다.
그런데, 종래의 하수 관리 시스템에 있어서는, 유체의 정보를 정확하게 측정하기 위한 장비 구축에 소요되는 비용이 많이 소요될 수도 있으며, 분석 방식 또한 간단하지 않다는 한계가 있었다.
이에, 하수 내의 유체에 대한 정보, 예를 들면, 수질, 수위, 유속 등의 정보를 간단하면서도 정확하게 분석할 수 있는 새로운 구성의 하수 관리 시스템의 개발이 요구되는 실정이다.
또한, 여름 철 장마, 집중호우 또는 이상기후로 인한 폭우 등으로 발생하는 재난 및 재해는 순식간에 하천이 범람되거나 침수되어 지역 주민들에게 많은 재산상의 피해를 줄 수 있다. 이와 같은 문제를 방지하기 위한 시스템 개발이 필요한 상황이다.
본 발명의 실시예는 촬영 방식을 이용하여 하수의 유체에 대한 여러 정보들, 예를 들면 수질, 수위, 또는 유속에 대한 정보를 간단하면서도 정확하게 분석할 수 있어, 분석된 정보를 토대로 하수의 관리를 정확하면서 효율적으로 할 수 있는 촬영 방식을 이용한 하수 관리 시스템을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템은, 하수 내부에 배치되며 상기 하수 내의 유체를 촬영하는 촬영 모듈, 상기 촬영 모듈에서 촬영된 상기 유체의 이미지를 이용하여 상기 유체의 수질, 수위 또는 유속 정보를 분석하는 분석 모듈; 상기 분석 모듈에 의해 분석된 정보에 기초하여 상기 촬영 모듈의 프레임 레이트(frame rate)를 제어하는 제어 모듈; 및 상기 촬영 모듈, 상기 분석 모듈 또는 상기 제어 모듈의 정보를 서버로 송수신하는 통신 모듈을 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 촬영 모듈은, 상기 하수 방향으로 광을 조사하는 광 조사부 및 상기 광 조사부에서 조사된 광의 영역을 촬영하고 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지 촬영부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 분석 모듈은, 상기 유체의 이미지에 대해 색상 차이를 통해 수질을 분석하는 수질 분석부, 상기 유체의 이미지에서 하수의 흐름을 통해 수위를 분석하는 수위 분석부, 상기 유체의 이미지에서 부유입자의 이동 거리를 측정하여 유속을 분석하는 유속 분석부;를 포함하며 상기 수질 분석부는, 상기 유체의 이미지에서 색상 차이를 통해 탁도를 분석하거나, 상기 유체의 이미지에서 포말의 개수를 측정하여 포말을 분석할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 분석 모듈은, 상기 유속 분석부에 의해서 분석된 유속 정보를 이용하여 유량을 계산하는 유량 계산부를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 제어 모듈은, 상기 분석 모듈에서 분석된 정보와 미리 설정된 임계값을 비교하는 비교부와, 상기 비교부에 의해 비교된 값에 따라 이벤트 발생을 판단하는 판단부 및 상기 판단부에 의해 판단된 이벤트에 따라 프레임 레이트를 변경하도록 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 판단부에 의해서 판단되는 상기 이벤트는 제1 위급 모드 내지 제n 위급 모드(n은 자연수)를 포함하며, 상기 위급 모드에 따라 프레임 레이트가 변경될 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 시스템은, 상기 촬영 모듈, 상기 분석 모듈, 상기 제어 모듈 또는 상기 통신 모듈에 전력을 제공하는 전력 모듈을 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 분석 모듈은, 상기 촬영 모듈에서 촬영된 상기 유체의 이미지를 인공 신경망을 이용하여 상기 유체의 수질, 수위 또는 유속 데이터를 분석하고, 이벤트 발생을 예측할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 시스템은, 심층 신경망을 이용하여 상기 유체에 대한 정보를 학습하는 학습모듈을 더 포함하며, 상기 학습모듈에 의해 상기 유체의 수질, 수위, 유속의 분석 정확도가 높아질 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 이미지 촬영부는 맨홀 뚜껑의 저면에 구비되는 결합 부분에 착탈 가능하게 결합되어 상기 맨홀의 하부에 있는 상기 하수를 촬영할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 상기 이미지 촬영부는 하수관의 내벽의 일측에 장착되어 상기 하수관을 통해 흐르는 유체의 이미지를 촬영할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 시스템은, 상기 하수 내의 유체의 생물화학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 용존산소량, 총유기탄소, 수소이온농도 또는 부유물질량 중 적어도 어느 하나를 측정하는 측정센서를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 촬영 방식을 이용하여 하수의 유체에 대한 여러 정보들, 예를 들면 수질, 수위, 또는 유속에 대한 정보를 간단하면서도 정확하게 분석할 수 있어, 분석된 정보를 토대로 하수의 관리를 정확하면서 효율적으로 할 수 있다.
또한, 본 발명은 하수 내부의 촬영 이미지 데이터로부터 수집한 빅데이터를 이용하여 도시에서 갑자기 발생하는 도시홍수, 하천의 범람으로 발생하는 강홍수 등 물 관련 재난재해 발생을 예측할 수 있다. 아울러, 인명 피해와 같이 물 관련 재난재해로 발생할 수 있는 이차 피해를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 도 1의 하수 관리 시스템이 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하수 관리 시스템이 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 2는 도 1의 하수 관리 시스템이 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 하수 관리 시스템이 적용된 예를 도시한 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템의 개략적인 구성을 도시한 블록도이고, 도 2및 도 3은 도 1의 하수 관리 시스템이 적용된 예를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템(100)은, 하수 내부에 배치되며 하수 내의 유체를 촬영하여 유체의 이미지를 획득하는 촬영 모듈(110)과, 촬영 모듈(110)에서 촬영된 유체의 이미지를 이용하여 유체의 유속, 탁도 또는 포말을 분석하는 분석 모듈(120)과, 분석 모듈(120)에 의해 분석된 정보에 기초하여 촬영 모듈(110)의 프레임 레이트(frame rate)를 제어하는 제어 모듈(130)과, 상기 모듈(110, 120, 130)들의 정보를 서버로 송수신하는 통신 모듈(140)과, 상기 모듈(110, 120, 130)들에 전력을 공급하는 전력 모듈(미도시)을 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 촬영 방식을 이용하여 하수의 유체에 대한 여러 정보들, 예를 들면 유속, 탁도 또는 포말에 대한 정보를 간단하면서도 정확하게 분석할 수 있어, 분석된 정보를 토대로 하수의 관리를 효율적으로 할 수 있도록 한다.
각각의 구성에 대해서 설명하면, 본 실시예의 촬영 모듈(110)은, 하수 방향으로 광을 조사하는 광 조사부(111)와, 광 조사부(111)에서 조사된 광의 영역을 촬영하고 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지 촬영부(113)를 포함할 수 있으며, 이를 통해 유체의 이미지를 획득할 수 있다. 다시 말해, 유체의 수질, 수위, 또는 유속에 대한 이미지를 획득할 수 있는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 광 조사부(111)는 하수 내의 유체가 유동하는 방향을 고려하여 빛이 유체를 관통하는 방향으로 빛을 조사할 수 있으며, 유체의 진행 방향과 빛의 진행 방향은 서로 직교하는 형태가 바람직하다. 또한, 소정의 파장을 가지는 광 다이오드 (light emitting diode) 일 수 있으며, 하수의 내부로 레이저 빔을 방출할 수 있도록 한 개 이상의 광 다이오드가 결합된 형태로 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 이미지 촬영부(113)는 적외선 카메라, 자외선 카메라, 초분광 영상을 촬영하는 초분광 카메라 일 수 있다. 또한, 이미지 촬영부(113)은 맨홀뚜껑의 저면 또는 하수관로 타측에 설치될 수 있다. 즉, 광 조사부(111)가 조사한 빛에 의하여 측정 영역 상에서 빛에 의한 입자들이 형성한 이미지를 촬영할 수 있다. 이미지 촬영부(113)는 광 조사부(111)로부터 조사된 빛에 의하여 형성되는 입자를 수직 방향에서 촬영할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 모듈(110)는 광 조사부(111) 및 이미지 촬영부(113)의 배치나 형태에 제한은 없으나, 하수 내의 유체의 이미지를 정확하게 촬영되도록 하는 구조인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 모듈(110)는 이미지 촬영부(113) 또는 광 조사부(111)가 일체형 또는 결합된 형태로 제작될 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 촬영 모듈(110)는 맨홀 뚜껑(10)의 저면에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 자세히 도시하지는 않았지만, 맨홀 뚜껑(10)의 저면의 중앙 부분에는 촬영 모듈(110)의 이미지 촬영부(113)가 착탈 가능하게 결합되는 결합 부분(11)이 구비될 수 있으며, 이를 통해 이미지 촬영부(113)는 맨홀의 하부에 있는 하수관(20)을 따라 흐르는 유체를 촬영할 수 있다. 촬영된 유체의 이미지는 통신 모듈(140)에 의해서 서버(30)로 송신될 수 있다.
예를들어, 맨홀 뚜껑(10)의 저면에는, 도시하지는 않았지만, 광 조사부(111)가 장착될 수 있으며, 광 조사부(111) 및 이미지 촬영부(113)는 각각의 결합 부분에 대해서 틸팅 또는 회전 가능한 구조를 가짐으로써 예를 들면 관리자는 이미지 촬영부(113)의 촬영 방향을 조절할 수 있을 뿐만 아니라 광 조사부(111)의 광 조사 영역도 조절할 수 있다.
아울러, 스마트기기의 어플리케이션에 촬영 모듈(110)의 작동을 조절할 수 있는 어플리케이션이 마련될 수 있으며, 따라서 관리자는 용이하게 촬영 모듈(110)의 작동을 조절할 수 있다. 다만, 촬영 모듈(110)의 결합 구조 및 작동 원리 등이 이에 한정되는 것은 아니다.
도 3에 도시된 바와 같이, 촬영 모듈(110)는 2개 이상 복수 개가 구비되어 하수 내부 이미지를 촬영할 수 있다. 이때, 촬영 영역이 일부 중복되어 출력될 수 있다. 이는 촬영된 이미지를 보다 정확하기 측정하기 위함이다.
바람직하게, 촬영 모듈(110)은 분석 모듈(120)에서 수질, 수위, 유속 정보를 정확하게 획득하기 위해 적절한 영상 이미지를 촬영하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 촬영 모듈(110)는 저전력 특성을 유지하면서 지연 없이 데이터 송수신이 가능한 이벤트 신호 제어를 위해 일정 간격을 주기로 광 조사부(111) 및 이미지 촬영부(113)가 구동될 수 있다.
본 실시예의 분석 모듈(120)은, 도 1에 도시된 것처럼, 촬영 모듈(110)에 의해 촬영된 유체의 이미지를 색상 차이를 통해 수질을 분석하는 수질 분석부(121), 유체의 이미지에서 하수의 흐름을 통해 수위를 분석하는 수위 분석부(123), 유체의 이미지에서 부유입자의 이동 거리를 측정하여 유속을 분석하는 유속 분석부(125)를 포함할 수 있다.
아울러, 분석 모듈(120)은, 유속 분석부(125)에 의해서 분석된 유속 정보를 이용하여 유량을 계산하는 유량 계산부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
먼저, 수질 분석부(121)는 상기 유체의 이미지에서 색상 차이를 통해 탁도를 분석하는 탁도 분석부(미도시) 또는/및 유체의 이미지에서 포말의 개수를 측정하여 포말을 분석하는 포말 분석부(미도시)를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 탁도 분석부(미도시)는 유체의 이미지에서 유체의 탁도를 분석할 수 있는데, 예를 들면 적외선 카메라를 이용하여 유체 이미지의 색상 차이를 식별할 수 있으며, 이를 통해 하수 내의 유체의 탁도를 정확하게 측정하여 분석할 수 있다. 또는, 초분광 카메라를 이용하여 초분광 영상의 분광 반사 데이터를 분석하여 탁도를 계산할 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 포말 분석부(미도시)는 유체의 포말을 측정할 수 있다. 포말은 빠른 유속에 의해서 또 분석화학반응에 의해서 또는 하수관이 막혀 발생될 수 있는데, 하수 관리를 위해서는 포말을 정확하게 측정하여 분석할 수 있다. 예를 들어, 포말 분석부(미도시)는 유체의 이미지 색상은 RGB값 또는 HSL 값으로 표현할 수 있으며, 포말을 분석하기 위해 천연색에서 그레이 스케일로 변환하여 포말을 측정할 수 있다.
그리고, 수위 분석부(123)은 이미지 촬영부(113)를 통해 촬영된 유체의 이미지를 통해 맨홀 내부의 하수의 상승 또는 하강을 확인할 수 있으며, 이를 통해 수위 정보를 획득할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 수위 분석부(123)는 감지된 수위 변화 또는 수위 계측 값을 분석할 수 있다.
마지막으로, 유속 분석부(125)에 의해서 유체의 유속을 구할 수 있는데, 유체의 표면 패턴을 이용할 수 있다. 즉, 유속의 표면을 분석하여 패턴화할 수 있다. 그리고 부유입자계의 이동 거리를 통해 유속을 측정할 수 있다.
부연하면, 유속은 유체가 흐르는 속도인데, 단위 시간 당 이동하는 유체의 거리를 구함으로써 유속을 구할 수 있다. 하수에서 어느 시점에 흐르는 물이 어느 시점으로부터 1초 후에 어느 정도를 이동하였는지를 거리를 구함으로써 유속을 구할 수 있는 것이다.
보통, 수로의 벽 쪽은 마찰에 의한 저항으로 인해 유속이 느려지기 때문에 각 유속을 평균화하는 것이 요구된다. 평균화를 통해서 수로 내의 유체의 유속을 같게 여길 수 있다. 매닝공식 기반의 평균유속(v)은 다음과 같다.
...식 1
여기서, n은 조도계수이고, R은 경심이며, I는 구배이다.
한편, 유량 계산부에 의해서 유량을 계산할 수 있는데, 유량은 유적에 유속을 곱하여서 구할 수 있다. 유적은 유체가 흐르는 부분의 면적으로, 이러한 유적에 유속을 곱해줌으로써 수로를 형성하는 관을 통과하는 단위 시간 당 유체의 체적인 유량을 구할 수 있다.
한편, 본 실시예의 제어 모듈(130)은, 도 1에 도시된 것처럼, 분석 모듈(120)에서 분석된 정보와 미리 설정된 임계값을 비교하는 비교부(131)와, 비교부(131)에 의해 비교된 값에 따라 이벤트 발생을 판단하는 판단부(133)와, 판단부(133)에 의해 판단된 이벤트에 따라 프레임 레이트(frame rate)를 변경하도록 제어하는 제어부(135)를 포함할 수 있다.
여기서, 판단부(133)에 의해서 판단되는 이벤트는 제1 위급 모드 내지 제n 위급 모드(n은 자연수)를 포함할 수 있으며, 위급 모드에 따라 프레임 레이트가 변경될 수 있다. 이에 따라 이미지 촬영부(113)는 각 위급 모드에 맞춰 프레임 레이트를 변경하여 촬영할 수 있다. 프레임 레이트를 변경하는 것은 저전력으로 구동하기 위함이다.
예를 들면, 포말 분석부(미도시)는 다음의 과정에 의해서 포말을 분석할 수 있다. 먼저, 정상적인 상태의 포말 개수를 하수 관리 시스템(100)에 초기값으로 설정할 수 있다. 가시광선 카메라를 통해 지속 촬영을 하며, 촬영된 사진은 천연색에서 그레이 스케일로 변환될 수 있다.
그레이 스케일에서 화이트에 가까운 픽셀의 수를 포말 개수로 변수에 계속 저장한다. 변수가 정상적인 상태의 포말 개수를 초과하는 상황이 발생되는 경우 24 프레임으로 촬영 상태를 변경하여 촬영 정밀도를 높일 수 있다. 이를 통해 빛의 투입과 백색 부유물로 인한 일시적인 오류를 피할 수 있다. 24 프레임 촬영에서 상수를 초과하는 변수가 지속 시 알람을 발생시킨다. 통신 모듈(140)을 통해 인터럽트 신호를 응급 관리 시스템에 전송한다. 일정 시간이 지난 후, 포말 개수가 상수에 가까운 형태로 돌아왔을 때, 촬영을 8 프레임으로 돌리고 응급 관리 시스템에 정상 상태로 전환되었음을 알린다.
아울러, 이벤트가 발생되면 이를 서버로 알리는 알림부(미도시)가 더 포함될 수 있다.
한편, 본 실시예의 통신 모듈(140)은 유선 네트워크와 무선 네트워크를 포함할 수 있으며, 전기적으로 적어도 하나의 모듈과 연결될 수 있다. 또 다른 예로, 무선 통신을 이용하여 적어도 하나의 모듈과 연결될 수 있다. 장치는 무선 통신을 이용하여 실시간으로 적어도 하나의 모듈로부터 유체의 데이터를 획득할 수 있다.
예를 들어, 통신 모듈(140)은 근거리 네트워크(LAN: Local Area Network), 도시권 네트워크(MAN: Metropolitan Area Network), 광역 네트워크(WAN: Wide Area Network) 등의 다양한 네트워크를 포함할 수 있다.
본 실시예의 시스템(100)은, 심층 신경망 구조를 가지는 학습부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 이를 통해 유체에 대한 정보를 학습할 수 있다. 학습부에 의해서 유체의 수질, 수위 또는 유속의 정보 정확도가 높아질 수 있다.
학습부는 인공신경망(Artificial neural network, AI)을 이용하여 인공신경망에 입력된 상기 학습데이터 셋에 대하여, 상기 수질, 수위, 유속 예측에 대한 정량화데이터가 출력되도록 학습을 수행할 수 있다. 상기 인공신경망에는 ANN 또는 CNN(Convolutional Neural Network)이 포함될 수 있다. 또한, 상기 학습부(140)에는 전술한 인공신경망 외에도 다양한 딥러닝 알고리즘이 적용될 수 있다.
나아가, 본 발명의 하수 관리 시스템(100)은 각 위급 모드(이벤트 발생)에 따른 상황에 대해 관리자가 현장 대응 후 발생 이유를 입력하고, 이후 계속 데이터가 축적되면서 인공지능 러닝에 의해 정확도를 높일 수 있다.
아울러, 본 실시예의 하수 관리 시스템(100)은 각종 수치를 측정하기 위한 측정센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. 측정센서를 통해, 예를 들면 하수 내의 유체의 생물화학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 용존산소량, 총유기탄소, 수소이온농도 또는 부유물질량 중 적어도 어느 하나를 측정할 수 있다.
이와 같이, 본 실시예에 따르면, 촬영 방식을 이용하여 하수의 유체에 대한 여러 정보들, 예를 들면 수질, 수위, 유속에 대한 정보를 간단하면서도 정확하게 측정할 수 있어, 측정된 정보를 토대로 하수의 관리를 정확하면서 효율적으로 할 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 다른 실시예에 따른 촬영 방식을 이용한 하수 관리 시스템에 대해서 상술하되 전술한 일 실시예의 시스템과 실질적으로 대응되는 내용에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 촬영 방식을 이용한 하수 관리 시스템(100)이 적용된 예를 도시한 도면이다.
이에 도시된 것처럼, 본 실시예의 시스템에 있어서는, 촬영 모듈(210)의 이미지 촬영부(213)가 하수관(20)의 내벽의 일측에, 예를 들면 상측에 장착될 수 있으며, 하수관(20)을 통해 흐르는 유체의 이미지를 촬영할 수 있다. 즉, 하수관(20)을 따라 흐르는 물의 흐름을 촬영할 수 있으며, 촬영한 유체 이미지를 통신 모듈을 이용하여 서버(30)로 실시간으로 보낼 수 있다.
이처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 촬영 모듈(210)의 이미지 촬영부(213)를 하수관(20) 내에도 적용할 수 있으며 이를 통해 하수관(20)의 유체에 대한 관리를 실행할 수 있다.
한편, 본 실시예의 하수 관리 시스템(100)은 공공데이터포털(www.data.go.kr)와 연동되어 하수 관리와 관련된 데이터가 자동 업로드되어 하수 관리할 수 있다. 또한, 공공데이터 포털의 데이터를 분석하여 재난 재해에 대해서도 예측할 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 촬영 방식을 이용한 하수 관리 시스템에 대해서 상술하되 전술한 일 실시예의 시스템과 실질적으로 대응되는 내용에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 촬영 방식을 이용한 하수 관리 시스템이 적용된 예를 도시한 도면이다.
이에 도시된 것처럼, 본 실시예의 시스템은 하천(50)에도 적용될 수 있다. 본 실시예의 촬영 모듈(310)은 하천(50)을 따라 흐르는 유체를 촬영할 수 있다.
본 실시예의 촬영 모듈(310)은 교각(60)에 장착될 수 있으며, 교각(60)을 받치는 다리부(70)의 상단부들에 촬영부(313)들이 각각 장착될 수 있다.
이러한 촬영 모듈(310)의 촬영부(313)를 통해서 하천(50)을 따라 흐르는 유체의 이미지를 촬영할 수 있다. 즉, 하천(50)을 따라 흐르는 물의 흐름을 촬영할 수 있으며, 촬영한 유체 이미지를 통신 모듈을 이용하여 서버로 실시간으로 보낼 수 있다.
이처럼, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 촬영 모듈(310)의 이미지 촬영부(213)를 하천(50)에도 적용할 수 있으며 이를 통해 하천(50)의 유체에 대한 관리를 실행할 수 있다.
지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
10: 맨홀 뚜껑
11: 결합 부분
20: 하수관
30: 서버
100: AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템
110: 촬영 모듈
111: 광 조사부
113: 이미지 촬영부
120: 분석 모듈
121: 수질 분석부
123: 수위 분석부
125: 유속 분석부
130: 제어 모듈
131: 비교부
133: 판단부
135: 제어부
140: 통신 모듈
150: 학습 모듈
11: 결합 부분
20: 하수관
30: 서버
100: AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템
110: 촬영 모듈
111: 광 조사부
113: 이미지 촬영부
120: 분석 모듈
121: 수질 분석부
123: 수위 분석부
125: 유속 분석부
130: 제어 모듈
131: 비교부
133: 판단부
135: 제어부
140: 통신 모듈
150: 학습 모듈
Claims (12)
- 하수 내부에 배치되며 상기 하수 내의 유체를 촬영하는 촬영 모듈;
상기 촬영 모듈에서 촬영된 상기 유체의 이미지를 이용하여 상기 유체의 수질, 수위 또는 유속 정보를 분석하는 분석 모듈;
상기 분석 모듈에 의해 분석된 정보에 기초하여 상기 촬영 모듈의 프레임 레이트(frame rate)를 제어하는 제어 모듈;
상기 촬영 모듈, 상기 분석 모듈 또는 상기 제어 모듈의 정보를 서버로 송수신하는 통신 모듈; 및
심층 신경망을 이용하여 상기 유체에 대한 정보를 학습하는 학습 모듈;
을 포함하며,
상기 제어 모듈은,
상기 분석 모듈에서 분석된 정보와 미리 설정된 임계값을 비교하는 비교부;
상기 비교부에 의해 비교된 값에 따라 이벤트 발생을 판단하는 판단부; 및
상기 판단부에 의해 판단된 이벤트에 따라 프레임 레이트를 변경하도록 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 판단부에 의해서 판단되는 상기 이벤트는 제1 위급 모드 내지 제n 위급 모드(n은 자연수)를 포함하며, 상기 위급 모드에 따라 프레임 레이트가 변경되며,
상기 학습 모듈에 의해 상기 유체의 수질, 수위, 유속의 정보 정확도가 높아지는 것을 특징으로 하는 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 촬영 모듈은,
상기 하수 방향으로 광을 조사하는 광 조사부; 및
상기 광 조사부에서 조사된 광의 영역을 촬영하고 광 신호를 전기적 신호로 변환하는 이미지 촬영부를 포함하는 것을 특징으로 하는 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 분석 모듈은,
상기 유체의 이미지에 대해 색상 차이를 통해 수질을 분석하는 수질 분석부;
상기 유체의 이미지에서 하수의 흐름을 통해 수위를 분석하는 수위 분석부;
상기 유체의 이미지에서 부유입자의 이동 거리를 측정하여 유속을 분석 하는 유속 분석부;를 포함하며
상기 수질 분석부는,
상기 유체의 이미지에서 색상 차이를 통해 탁도를 분석하거나, 상기 유체의 이미지에서 포말의 개수를 측정하여 포말을 분석하는 것을 특징으로 하는 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 분석 모듈은,
상기 유속 분석부에 의해서 분석된 유속 정보를 이용하여 유량을 계산하는 유량 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 촬영 모듈, 상기 분석 모듈, 상기 제어 모듈 또는 상기 통신 모듈에 전력을 제공하는 전력 모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 분석 모듈은,
상기 촬영 모듈에서 촬영된 상기 유체의 이미지를 인공 신경망을 이용하여 상기 유체의 수질, 수위 또는 유속 데이터를 분석하고, 이벤트 발생을 예측하는 것을 특징으로 하는 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템.
- 삭제
- 제2항에 있어서,
상기 이미지 촬영부는 맨홀 뚜껑의 저면에 구비되는 결합 부분에 착탈 가능하게 결합되어 상기 맨홀의 하부에 있는 상기 하수를 촬영하는 것을 특징으로 하는 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 이미지 촬영부는 하수관의 내벽의 일측에 장착되어 상기 하수관을 통해 흐르는 유체의 이미지를 촬영하는 것을 특징으로 하는 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 하수 내의 유체의 생물화학적 산소요구량, 화학적 산소요구량, 용존산소량, 총유기탄소, 수소이온농도 또는 부유물질량 중 적어도 어느 하나를 측정하는 측정센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 AI영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트 시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020230102101A KR102638431B1 (ko) | 2023-08-04 | 2023-08-04 | Ai영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트시스템 |
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|---|---|---|---|
| KR1020230102101A KR102638431B1 (ko) | 2023-08-04 | 2023-08-04 | Ai영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트시스템 |
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|---|---|
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| KR1020230102101A KR102638431B1 (ko) | 2023-08-04 | 2023-08-04 | Ai영상 분석에 의해 수질, 수위, 유량을 관리하는 스마트시스템 |
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