KR102654542B1 - 풍력 타워 점검 시스템 및 방법, 풍력 타워 점검용 드론, 유선 지원 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템은, 풍력 타워에 부착되며, 풍력 타워 내부의 점검 대상 소자들의 구체적인 위치 정보들이 독출될 수 있는 풍력 타워 번호찰; 상기 풍력 타워 번호찰을 인식하여, 상기 점검 대상 소자들의 위치 정보들을 확인하고, 풍력 타워 내부로 상하 이동 비행을 수행하면서, 상기 점검 대상 소자들을 촬영하되, 전력 공급 및 유선 데이터 통신을 위한 선로의 길이로 비행 높이를 확인하는 점검 드론; 및 상기 점검 드론으로 상기 전력 공급 및 유선 데이터 통신을 위한 선로를 지원하는 유선 지원 장치를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 드론을 이용하여 풍력 타워 내부의 체결 상태를 점검할 수 있는 풍력 타워 점검 시스템 및 방법에 관한 것이다.
도 1은 일반적인 드론을 이용한 전력설비 감시 장치를 도시한 개념도이다.
도 2a 내지 2c는 자율비행 및 주행을 위한 GPS 사용 방식을 도시한 개념도이다.
풍력 타워 외부 공간 점검은 도 1과 유사한 방식에 따른 드론을 이용해서 쉽게 모니터링 감시가 가능하지만 내부 공간 점검은 협소하여 작업자의 이동이 불편하고 안전장비를 착용한 작업자가 설비진단 장비를 가지고 작업하는데 어려움이 있다.
특히, 비행용 드론을 사용한 점검 방법을 적용할 경우 철구조물 내부에 있는 풍력 타워 내부는 GPS 신호 수신 불가로 GPS 위치기반 자동 비행이 불가능하고 비행용 공간확보 어려움 등으로 드론을 이용한 풍력 타워 내부 점검이 현재는 곤란한 상황이다.
자율비행 및 주행을 위해서 도 2a 내지 2c와 같이 GPS 항법을 사용하는 것이 일반적이다. 하지만 철구조물 내부 또는 지하 구조물은 GPS신호가 도달하지 못해서 이를 이용한 제어방법을 적용하기 어렵다.
도 3a 및 3b는 풍력타워 구조물 내부 점검 방법을 도시한 사진들이다.
풍력 타워 내부 공간은 GPS 신호가 도달하지 못해서 이를 이용한 자율비행 제어 방법을 적용하기 어렵다. 이에 따라 자유롭게 이동할 수 있고 무인화 원격 진단이 가능한 무인 이동장치를 사용한 점검 장비가 필요하다. 인력이 투입되어 고장 원인을 파악하기 어려운 고공 작업이 필요하여 추락사고 위험이 큰 환경, 인간의 시야각(視野角)으로는 고장 원인 식별이 어려운 곳 등에 직접 투입되어 육안으로 확인 가능한 점검 장비가 필요하다.
풍력 타워의 내부 볼트 접합부는 외풍, 진동 등 다양한 내부 또는 외부 환경에 의해 영향을 받고 이에 의해 시간이 지남에 따라 각 내부 볼트 접합부를 결합한 볼트와 너트의 체결상태가 이완된다.
즉, 풍력 타워는 외풍, 진동 등 다양한 내부 또는 외부 환경에 의해 영향을 받고 이에 의해 시간이 지남에 따라 각 세그먼트를 결합한 볼트와 너트의 체결상태가 이완되며, 풍력 타워의 내구성에 영향을 미치고 안전상에 큰 위협이 될 수 있다.
이에 따라 작업자가 정기적으로 타워 내에 설치된 사다리를 타고 직접 올라가서 시험장비를 이용하여 볼트와 너트의 체결상태를 점검하거나, 필요한 경우 조임 수단을 이용하여 이완된 볼트 및 너트를 조이는 작업을 수행하였다. 이 경우, 전체 세그먼트를 결합하는 복수의 볼트와 너트의 체결상태를 일일이 점검하는 데에 많은 시간이 소요되며, 작업자의 실수에 의해 일부 풀어진 볼트 및 너트를 그냥 지나칠 수 있으므로 안전상의 문제가 발생할 수 있다.
그리고 풍력 타워 내부는 외부로부터 차폐되어 있어 자기장의 영향을 받지 않아 드론의 전자 나침판(Electronic Compass)을 활용할 수 없다. 또한 GPS신호 수신도 불가능하기 때문에 GPS 좌표 정보를 기반으로 한 자율비행도 쉽지 않다. 수동조작으로 비행하는 드론 또한 시야 거리 확보 문제 및 수동비행으로 인한 원근감의 착각으로 인한 충돌 등의 위험이 있다.
한국 공개특허 제2010-0085707호에서는 너트가 풀렸을 경우 너트에 감겨진 도전 선이 단선되도록 하여, 볼트와 너트의 체결상태를 관리자가 신속하게 인식할 수 있도록 하고 있다. 그러나, 이미 너트가 일정 기준치 이상으로 풀려 도전선의 단선이 발생 된 경우에만 관리자가 해당 사실을 인지할 수 있어서, 볼트와 너트의 체결상태가 일정 기준치 이상으로 이완되기 전에 이를 감지할 수 없는 문제가 있다.
도 4a는 풍력 타워 도괴 사고에 대한 국내 사례를 도시한 사진이며, 도 4b는 해외 사례를 도시한 사진이다.
풍력 타워가 도괴될시 인근의 풍력 타워도 절손되거나 원형이 틀어질 수 있는 위험이 있어 안전상의 위험과 막대한 재산 피해가 발생할 수 있다. 따라서 풍력 타워 내부 볼트 점검 시 신뢰성, 안정성을 동시에 고려할 수 있는 시스템으로 정기적으로 점검하는 방안이 필요하다.
본 발명은 풍력 타워 내부의 상태 및 내부 볼트 접합부를 편리하고 정확하게 점검할 수 있는 풍력 타워 점검 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
보다 구체적으로, 본 발명은, 드론 하부에 부착된 전원 공급 및 고도 측정용 유선의 풀림 정도를 이용하여 고도를 측정한 후 지면으로부터의 수직거리를 이용해 직선 비행이 가능하도록 비행경로를 구축하고 풍력 타워 내부의 상태 및 내부 볼트 접합부를 점검하는 풍력 타워 점검 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 풍력 타워 점검 시스템은, 풍력 타워에 부착되며, 풍력 타워 내부의 점검 대상 소자들의 구체적인 위치 정보들이 독출될 수 있는 풍력 타워 번호찰; 상기 풍력 타워 번호찰을 인식하여, 상기 점검 대상 소자들의 위치 정보들을 확인하고, 풍력 타워 내부로 상하 이동 비행을 수행하면서, 상기 점검 대상 소자들을 촬영하되, 전력 공급 및 유선 데이터 통신을 위한 선로의 길이로 비행 높이를 확인하는 점검 드론; 및 상기 점검 드론으로 상기 전력 공급 및 유선 데이터 통신을 위한 선로를 지원하는 유선 지원 장치를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 점검 드론은, 회전 및 3축 가속도를 센싱하는 자이로/가속도 센서를 포함하며, 풍력 타워 내부에서의 높이 및 촬영하는 방위로 자신의 위치를 규정할 수 있다.
여기서, 풍력 타워 내부를 비행하는 상기 점검 드론의 수직 아래 지면에 배치되어, 상기 점검 드론으로 이어지는 상기 선로를 직선으로 펴주는 역할을 수행하는 롤러 장치를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 점검 드론은, 방위 판단의 기준 방향을 상기 풍력 타워 번호찰 또는 상기 롤러 장치를 이용하여 설정할 수 있다.
여기서, 상기 점검 드론은, 촬영한 영상에서 점검 대상을 식별하고, 식별된 점검 대상의 중심점 위치를 도출하고, 상기 풍력 타워 번호찰로부터 확인한 위치 정보와 비교하여, 드론의 현재 비행 위치의 미세 편차를 조정할 수 있다.
여기서, 상기 점검 드론이 촬영한 데이터를 상기 선로 및 상기 유선 지원 장치를 경유하여 수집하고, 대상 풍력 타워에 대한 안정성 분석을 수행하는 감시 서버를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 감시 서버는, 광역 네트워크를 통한 데이터 통신을 수행하는 네트워크 통신 모듈; 상기 점검 드론이 상기 풍력 타워의 점검 대상 소자를 촬영한 영상으로 상기 점검 대상 소자의 체결 상태를 진단하는 체결 소자 진단부; 상기 풍력 타워의 점검 대상 소자들에 대한 진단 결과들로부터 상기 풍력 타워의 안정성을 진단하는 타워 안정성 진단부; 상기 점검 드론으로부터 전송된 촬영 데이터의 진단에서의 적합성을 평가하는 점검 수행 평가부; 및 상기 전송된 촬영 데이터 및 진단 결과들이 저장되는 감시/진단 DB를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 점검 드론의 비행 경로 설정 및 점검 스케쥴 설정에 필요한 정보들로서, 타워 구조 정보, 타워 위치 정보, 체결 부품 정보 및 번호찰 정보를 저장하는 지원 서버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따른 풍력 타워 점검용 드론은, 풍력 타워에 부착된 풍력 타워 번호찰과 점검 대상 소자들을 촬영하는 카메라; 상기 카메라가 촬영한 영상에서 상기 풍력 타워 번호찰을 인식하는 번호찰 인식부; 상기 카메라의 촬영 방향을 확인하는 방향 확인부; 확인한 비행 높이 및 상기 카메라의 촬영 방향에 존재하는 편차를 상기 카메라가 점검 대상을 촬영한 영상을 이용하여 조정하는 편차 조정부; 및 외부의 유선 지원 장치와 선로를 통한 유선 데이터 통신을 수행하는 유선 통신 모듈을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 유선 지원 장치로부터 상기 비행 높이를 통보받으며, 상기 방향 확인부는, 방위 판단의 기준 방향을 상기 풍력 타워 번호찰이 촬영된 방향으로 설정할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 유선 지원 장치는, 점검 드론과 선로를 통한 유선 데이터 통신을 수행하는 유선 통신 모듈; 광역 네트워크를 통해 외부의 지원 서버로부터 점검 대상인 풍력 타워에 대한 정보를 획득하는 타워 정보 수집부; 상기 풍력 타워에 대한 정보를 반영하여 상기 풍력 타워 내부로의 상기 점검 드론의 비행 경로를 설정하는 비행 경로 설정부; 상기 점검 드론을 위해 연장된 상기 선로의 길이를 이용하여 상기 점검 드론의 비행 높이를 확인하는 선로 높이 확인부; 상기 점검 드론으로부터 전송받은 촬영 데이터를 저장하는 감시 데이터 저장부; 점검자가 상기 점검 드론에 대하여 비행 설정을 수행하거나, 전송받은 상기 촬영 데이터를 확인하는 것을 지원하는 사용자 인터페이스; 및 광역 네트워크를 통한 데이터 통신을 수행하는 네트워크 통신 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따른 풍력 타워 점검 방법은, 풍력 타워에 대한 구조 정보 및 부착된 풍력 타워 번호찰 정보를 포함하는 데이터들로 DB를 구축하는 단계; 풍력 타워 내부 점검을 위해 점검 드론으로 풍력 타워에 부착된 풍력 타워 번호찰을 독출하는 단계; 풍력 타워 내부의 점검 대상 소자들의 위치 정보들을 확인하고, 상기 점검 드론의 비행 경로를 설정하는 단계; 상기 점검 드론이 풍력 타워 내부로 상하 이동 비행을 수행하면서, 상기 점검 대상 소자들을 촬영하는 단계; 및 상기 점검 대상 소자들을 촬영한 영상으로부터 상기 풍력 타워의 안정성을 분석하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 점검 대상 소자들을 촬영하는 단계 이후, 상기 점검 대상 소자들을 촬영한 영상을 상기 점검 드론에서 감시 서버로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 풍력 타워의 안정성을 분석하는 단계는, 상기 풍력 타워의 체결 소자를 촬영한 영상으로 상기 체결 소자의 체결 상태를 진단하는 단계; 및 상기 풍력 타워의 체결 소자들에 대한 진단 결과들로부터 상기 풍력 타워의 안정성을 진단하는 단계를 포함할 수 있다.
상술한 구성의 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법을 실시하면, 풍력 타워 내부의 상태 및 내부 볼트 접합부를 편리하고 정확하게 점검하며, 나아가 풍력 타워 내부 점검을 체계적으로 관리할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법은, 전력공급용 유선을 이용한 비행경로 구축방법은 드론이 GPS 좌표 정보 없이 유선의 풀림 길이 정보를 활용하여 지면으로부터의 정밀하고 상세한 고도정보를 얻어 수직 방향으로 직선 비행이 가능하도록 하고, 주변 물체와 충돌을 방지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법은, 각 풍력 타워에 부여된 풍력 타워 전자식 원격 Tag(풍력 타워 RFID, QR코드 NFC 등)과 드론의 쌍방향 RFID(혹은 QR코드) 입·출력을 통하여 관리 데이터베이스 구축을 가능하게 하고 번호찰의 내장데이터를 통해 얻은 정보로 드론의 경로를 적합하게 설정하는 이점이 있다.
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법은, 풍력 타워들의 GPS 좌표 정보 없이 풍력 타워 지적화 번호와 전자식 원격 Tag(풍력 타워 RFID, QR코드 NFC 등)만으로 풍력 타워 좌표를 지리좌표로 변환하여 전자지도 상에서 검색과 동시에 위치를 확인하여 경로를 설정하기 때문에 원격조종을 할 필요없이 무인으로 풍력 타워 점검이 이루어지는 이점이 있다.
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법은, GPS 신호 수신이 곤관해서 정보를 얻기 힘든 풍력 타워들의 위치도 전자지도상에 표시할 수 있으므로 위치 정보를 얻기 힘든 풍력 타워들의 점검이 어려웠던 단점을 극복할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법은, 풍력 타워를 점검하게 될 때 풍력 타워에 부착되어있는 풍력 타워 전자식 원격 Tag(풍력 타워 RFID, QR코드 NFC 등)에 저장된 정보를 입력받아 드론 데이터베이스에 저장하여 풍력 타워 관리 주체와 공유함으로써 풍력 타워 관리 데이터베이스를 보다 효율적으로 구축할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법은, GPS 좌표정보기반이 아닌 유선 고도측정기로 차폐된 내부 자율비행 한계 극복하고, - 와류로 인한 불안정한 비행으로부터 내부 구조물 충돌방지 특화 기능을 구현한 이점이 있다.
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법은, 작업자가 아닌 모니터링 드론 활용을 통한 AI 점검 및 진단과 데이터관리를 수행하며, 모니터링 드론의 활용한 인명사고 제로(Zero)화 및 점검시간 절약을 달성하는 이점이 있다.
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법은, 유선 드론으로 지속적인 전력공급방안을 적용하여, 비행시간에 제약을 받지 않고 안정적이고 신뢰성 높은 점검 비행이 가능한 이점이 있다.
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법은, 풍력 타워(풍력타워) 내구성 감소 및 도괴 사고를 예방하여, 풍력 타워의 설치비 및 자재비를 절감하고, 발전설비 성능 개선 및 효율화를 통한 에너지 절감을 달성하는 이점이 있다.
본 발명의 풍력 타워 점검 시스템 및/또는 방법은, 고장 정지 최소화로 풍력 타워 전력 안정성에 기여하고, 풍력 타워(풍력타워) 내부 접합부 체결상태 과학화 점검방법 및 안전시스템을 구축할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 일반적인 드론을 이용한 전력설비 감시 장치를 도시한 개념도.
도 2a 내지 2c는 자율비행 및 주행을 위한 GPS 사용 방식을 도시한 개념도.
도 3a 및 3b는 풍력타워 구조물 내부 점검 방법을 도시한 사진들.
도 4a는 풍력 타워 도괴 사고에 대한 국내 사례를 도시한 사진.
도 4b는 해외 사례를 도시한 사진.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 점검 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도.
도 6a 및 6b는 전력공급용 유선의 풀림 길이 정보 활용 고도 측정 및 유선 드론을 설명하는 개념도.
도 7 테이퍼드형 와류 생성 방지 가이드의 형태 예시도.
도 8은 충돌 및 와류 방지 센서 작동 방안 및 작동 구성을 나타낸 도면.
도 9는 와류 생성 방지 가이드 및 와류방지 센서를 부착한 드론을 예시한 사진.
도 10은 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 번호찰를 이용한 광학코드 기반의 점검 대상들의 위치 인식 방법을 예시한 개념도.
도 11은 전자식 표시찰을 이용하여 원격 Tag(RFID, QR코드 NFC 등) 구성 및 중간 경로점(붉은 점)의 이용 개념도.
도 12는 원격 모니터링을 위한 사용자 인터페이스를 구비한 형태의 유선 지원 장치를 예시한 사진.
도 13은 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 점검 시스템을 구성하는 각 설비들의 세부 구성들을 도시한 블록도.
도 14는 데이터베이스 서버인 상기 지원 서버의 일 실시예를 도시한 DB 구조도이다.
도 15a는 점검 드론을 이용하여 체결상태 모니터링을 위한 카메라 촬영 개념도.
도 15b는 점검 드론의 카메라 촬영 영상으로부터 풍력 타워 체결 소자의 체결 상태를 판정하는 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 16은 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 점검 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 2a 내지 2c는 자율비행 및 주행을 위한 GPS 사용 방식을 도시한 개념도.
도 3a 및 3b는 풍력타워 구조물 내부 점검 방법을 도시한 사진들.
도 4a는 풍력 타워 도괴 사고에 대한 국내 사례를 도시한 사진.
도 4b는 해외 사례를 도시한 사진.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 점검 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도.
도 6a 및 6b는 전력공급용 유선의 풀림 길이 정보 활용 고도 측정 및 유선 드론을 설명하는 개념도.
도 7 테이퍼드형 와류 생성 방지 가이드의 형태 예시도.
도 8은 충돌 및 와류 방지 센서 작동 방안 및 작동 구성을 나타낸 도면.
도 9는 와류 생성 방지 가이드 및 와류방지 센서를 부착한 드론을 예시한 사진.
도 10은 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 번호찰를 이용한 광학코드 기반의 점검 대상들의 위치 인식 방법을 예시한 개념도.
도 11은 전자식 표시찰을 이용하여 원격 Tag(RFID, QR코드 NFC 등) 구성 및 중간 경로점(붉은 점)의 이용 개념도.
도 12는 원격 모니터링을 위한 사용자 인터페이스를 구비한 형태의 유선 지원 장치를 예시한 사진.
도 13은 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 점검 시스템을 구성하는 각 설비들의 세부 구성들을 도시한 블록도.
도 14는 데이터베이스 서버인 상기 지원 서버의 일 실시예를 도시한 DB 구조도이다.
도 15a는 점검 드론을 이용하여 체결상태 모니터링을 위한 카메라 촬영 개념도.
도 15b는 점검 드론의 카메라 촬영 영상으로부터 풍력 타워 체결 소자의 체결 상태를 판정하는 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
도 16은 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 점검 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도.
본 발명을 설명함에 있어서 제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되지 않을 수 있다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 연결되어 있다거나 접속되어 있다고 언급되는 경우는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해될 수 있다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다.
본 명세서에서, 포함하다 또는 구비하다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것으로서, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
또한, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명은 사람이 작업하기 어려운 상황에서 이동용 무인 비행장치(이하 드론, Unmanned Aerial Vehicle)을 사용한다는 발상에 추가로 기존의 드론이 가지고 있던 단점을 보완할 수 있도록 전력공급을 수행하고, 위치(고도)를 파악할 수 있는 유선(Tethered) 드론을 제안하여, 풍력 타워 내부 공간처럼 GPS 신호가 도달하지 못하는 공간에서도 자율비행 제어방법을 적용할 수 있도록 하여 정밀한 순시 점검이 가능하도록 운영하여 운영 효율을 높이는 것을 지향하였다.
구체적으로 본 발명의 사상은 드론 하부에 부착된 전원 공급 및 고도 측정용 유선의 풀림 정도를 이용하여 고도를 측정한 후 지면으로부터의 수직거리를 이용해 직선 비행이 가능하도록 비행경로를 구축하고 풍력 타워 내부의 상태 및 내부 볼트 접합부를 점검하는 방안을 제시한다.
기존에 드론으로 송전선로를 점검하는 시스템에서 광학 스캐너, 라이다(레이더) 장치, 또는 RFID(혹은 QR코드) 리더기와 구조물 데이터 검색장치를 장착한 드론이 풍력 타워 정보를 담은 RFID(혹은 QR코드) 번호찰의 데이터를 활용해 풍력 타워를 점검하는 새로운 형태의 시스템으로 “풍력 타워 점검 장치 및 방법”을 제안한다.
제안하는 시스템을 구성하는 감시용 점검 드론의 특징은 사용자 GPS 지리좌표 입력이 아닌 풍력 타워의 위치 데이터를 드론이 자동 인식하도록 RFID(혹은 QR코드) 번호찰(풍력 타워 전자 번호찰 내장)의 데이터를 활용하여 드론의 경로 설정이 가능하다는 점, 각 풍력 타워를 점검할 때마다 드론를 위한 유선 지원 장치에서 풍력 타워의 점검결과를 중앙 데이터베이스로서 감시 서버에 송신하여 풍력 타워 관리를 체계적으로 할 수 있다는 점이다.
도 5는 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 점검 시스템의 일 실시예를 도시한 개념도이다.
도시한 풍력 타워 점검 시스템은, 풍력 타워(10)에 부착되며, 풍력 타워 내부의 점검 대상 소자들(12)의 구체적인 위치 정보들이 독출될 수 있는 풍력 타워 번호찰(60); (비행 개시 전후로) 상기 풍력 타워 번호찰(60)을 인식하여, 상기 점검 대상 소자들(12)의 위치 정보들을 확인하고, 풍력 타워(10) 내부로 상하 이동 비행을 수행하면서, 상기 점검 대상 소자들(12)을 촬영하되, 전력 공급 및 유선 데이터 통신을 위한 선로의 길이로 비행 높이를 확인하는 점검 드론(100); 및 상기 점검 드론(100)으로 상기 전력 공급 및 유선 데이터 통신을 위한 선로(의 이동)를 지원하는 유선 지원 장치(200)를 포함할 수 있다.
또한, 도 5의 풍력 타워 점검 시스템은, 상기 점검 드론(100)이 촬영한 데이터를 상기 선로 및 상기 유선 지원 장치(200)를 경유하여 수집하고, 대상 풍력 타워에 대한 안정성 분석을 수행하는 감시 서버(400)를 더 포함할 수 있다.
또한, 도 5의 풍력 타워 점검 시스템은, 풍력 타워 내부를 비행하는 상기 점검 드론(100)의 수직 아래 지면에 배치되어, 상기 점검 드론(100)으로 이어지는 상기 선로를 직선으로 펴주는 역할을 수행하는 롤러 장치(300)를 더 포함할 수 있다. 상기 롤러 장치(300)는 상기 점검 드론(100)까지 이어지는 상기 선로의 길이를 측정하기 위한 수단을 구비할 수 있다. 예컨대, 롤러의 회전수로 상기 선로의 길이를 추정하거나, 상기 선로에 표시된 간격 표식의 개수로부터 상기 선로의 길이를 추정할 수 있다.
도 6a 및 6b는 전력공급용 유선의 풀림 길이 정보 활용 고도 측정 및 유선 드론의 개념을 설명한다.
본 발명의 사상에 따른 점검 드론(100)에 적용된 전력공급용 유선을 이용한 비행경로 구축방법은, 드론이 GPS 좌표 정보 없이 유선 선로의 풀림 길이 정보를 활용하여 지면으로부터의 정밀하고 상세한 고도정보를 얻어 수직 방향으로 직선 비행이 가능하도록 하고, 주변 물체와 충돌을 방지할 수 있도록 한다. 이는 점검 대상인 풍력 타워의 내부에 빈 수직 원통 형상의 공간이 형성되며, 이 수직 원통 형상의 공간으로 점검 드론(100)을 비행시키려는 목적을 위한 것이다.
도 7 테이퍼드형 와류 생성 방지 가이드의 형태를 예시한 것이다.
도 8은 충돌 및 와류 방지 센서 작동 방안 및 작동 구성을 나타낸 것이다.
도 9는 와류 생성 방지 가이드 및 와류방지 센서를 부착한 드론을 예시한 것이다.
풍력 타워 내부는 폐쇄된 공간으로 드론이 비행 시 하향풍으로 인한 와류가 생성된다. 이로 인해 점검 드론(100)이 안정적인 수직 비행이 힘들어지므로 이러한 문제를 해결하기 위해 2가지 방법을 제시한다.
첫째, 도 7과 같이 기존 드론의 날개보다 깊은 굴곡의 주고, 가드를 아래로 갈수록 점점 좁아지는 테이퍼드형으로 길게 하여 공기에 직진성을 높게 만들어 와류의 생성을 방지한다.
둘째, 도 8과 같이 드론 상부에 각 날개에 대응하는 센서와 구동모터를 활용하여 지정된 수직 자율비행과 상관없이 드론의 충돌을 방지시킬 수 있다. 설정된 비행경로를 이용하여 자율비행하며 드론 상부에 장착된 풍력 타워 내부 볼트 접합부 모니터링 장치(고해상도, 열화상, UV 카메라 등)를 통해 모니터링을 위한 시스템 구성이 가능하다.
도 10은 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 번호찰(60)를 이용한 광학코드 기반의 점검 대상 소자들(12)의 위치 인식 방법을 예시한 것이다.
본 발명이 제안하는 아이디어는 기존에 드론을 활용한 송전선로 감시하는 방법을 벤치마킹하여 풍력 타워 내부를 감시하고 체계적으로 관리하기 위해서, 풍력 타워의 감시 위치 시작점에 전자식 번호찰을 설치하여 전자식 번호찰 정보를 통해 설비데이터, 점검 이력 등을 불러와 풍력 타워 점검에 활용하는 구성을 추가하여 사람이 직접 수많은 풍력 타워 내부점검 데이터를 수작업으로 입력하는 것을 생략할 수 있도록 하여 점검 효율을 높이는 것이다.
이를 구현하기 위해 풍력 타워 점검 입구에 광학식 풍력 타워 번호찰(60), 보다 바람직하게는 전자식 번호찰를 설치하여 드론 이동 경로의 좌표 기준으로 주기적인 순시가 가능하도록 한다. 특히, 풍력 타워의 점검 및 유지보수, 관리 데이터베이스 구축에도 활용이 가능한 기술이며, 기존 감시용 드론이 풍력 타워 사이에서 GPS 경로점 사전설정에 의한 자동 비행이 아닌 직접 인력에 의한 수동 조종을 해야 하는 비효율적이라는 문제점을 해결할 수 있다.
본 발명이 제안하는 광학식/전자식 풍력 타워 번호찰(60)과 구조물 데이터 검색장치를 활용한 풍력 타워 관리 방법은, 드론이 풍력 타워 풍력 타워 번호찰(60)의 번호찰의 RFID(혹은 QR코드) tag에 접근하는 것만으로 풍력 타워의 설비 DB(풍력 타워 GPS의 위치, 풍력 타워의 형상, 접합부 위치 정보, 비행 가능 공간정보 등)을 입력받아 드론의 이동 경로를 설정하는 것이 가능하다.
또한, 점검할 때마다 사용자가 직접 점검 이력을 입력하는 과정 없이 드론의 네트워크 송신장치(유선을 통해서 외부에 별도 장비로 구성 가능)로서 유선 지원 장치(200)를 통해 풍력 타워 관리 데이터베이스를 구축하는 것이 가능하다.
다음, 점검 드론(100)이 풍력 타워 내부 공간에서 자신의 비행 위치를 파악하는 방안들을 제시한다.
도 11은 전자식 표시찰을 이용하여 원격 Tag(RFID, QR코드 NFC 등) 구성 및 중간 경로점(붉은 점) 이용 개념을 제시한다.
도 12는 원격 모니터링을 위한 사용자 인터페이스를 구비한 형태의 유선 지원 장치(200)를 예시한다.
도 5의 감시 서버(400)는 풍력 타워 RFID(혹은 QR코드) 번호찰(60)을 이용한 구조물 데이터 검색 장치로서 상기 유선 지원 장치(200)를 보조하는 지원 서버(500)를 포함할 수 있다.
상기 지원 서버에 접속하여 상기 유선 지원 장치(200)는 일정한 규격으로 풍력 타워의 위치를 표시하여 각 풍력 타워에 부여된 위치 정보를 이용하는 것으로 풍력 타워의 측정 시작점의 지도상 위도와 경도에 맞게 변환하여 찾고자 하는 위치를 검색하고자 할 때 GPS 시스템을 사용하지 않고 풍력 타워 RFID(혹은 QR코드) 번호찰 번호만을 이용하여 쉽게 지리정보를 검색할 수 있도록 진단 작업자를 지원할 수 있다.
이러한 기능의 유선 지원 장치(200)는 정확한 풍력 타워 위치 정보와 풍력 타워의 설비 DB(풍력 타워 GPS의 위치, 풍력 타워의 형상, 접합부 위치 정보, 비행 가능 공간정보 등)를 반영한 경로 설정을 해야 하는 점검용 드론(100)의 요구사항에 잘 부합한다.
또한, 점검 드론(100)의 경로 설정이 가능한 유선 지원 장치(200)(즉, 구조물 데이터 검색 장치)는, 풍력 타워들 사이의 경로를 설정하여 드론이 이동하며 풍력 타워들을 점검하면서 드론에 구성된 광학 스캐너, 라이다(레이더) 장치, 또는 RFID(혹은 QR코드) 리더기로 풍력 타워의 풍력 타워 좌표를 스캔하거나 전자식 번호찰 RFID(혹은 QR코드) tag에 접근함으로써 얻게 된 정보를 드론의 데이터베이스에 저장한 뒤, 네트워크 송신부를 통해 감시 서버(400)의 중앙 데이터베이스에 송신하여 풍력 타워들을 체계적으로 관리할 수 있는 시스템을 구성할 수 있다.
점검 드론(100)은 유선으로 전력 공급이 가능하기 때문에 배터리 용량 문제로 한정된 비행시간을 늘릴수 있어 짧은 비행시간이라는 약점 극복이 가능하다. 즉, 비행공간의 자유도가 일반 도로의 차선과 같이 풍력 타워로 공간에 한정이 되기 때문에 유선으로 가이드 되고, 전자식 원격 Tag(풍력 타워 RFID, QR코드 NFC 등)를 통해 입력받은 설비 정보(풍력 타워 지도정보)를 이용해서 차량용 네비게이션과 같이 비행 위치 계산 및 보정을 수행할 수 있다.
추가적으로 도 11과 같이 혹시 모를 오차를 대비하기 위해 중간 경로점을 두어서 감시를 위한 비행 위치를 보정 할 수 있도록 구성할 수 있다. 중간 경로점은 상기 풍력 타워 번호찰(60)과 유사한 전자식 원격 Tag(풍력 타워 RFID, QR코드 NFC 등)로 구성하여 드론의 카메라 혹은 전자식 원격 Tag 수신기를 이용해서 감시 비행 정보를 갱신 보정하는데 기준점을 제시한다.
중간 경로점 전자식 원격 Tag(풍력 타워 RFID, QR코드 NFC 등)에 포함 가능한 정보 구성은, 유선 지원 장치(200)의 드론 모니터링 UI를 통해 모니터링 점검 진척도를 확인할 수 있도록 하면 효과적이다.
그런데, 지면에 가깝게 부착되는 상기 풍력 타워 번호찰(60)을 해당 작업자가 비교적 정확한 위치에 부착할 수 있는 반면, 풍력 타워의 내부는 어둡고 매우 높은 공간이라서, 정확한 위치에 상기 중간 경로점 전자식 원격 Tag의 부착하는 작업의 난이도는 높다.
이를 감안하여, 중간 경로점 전자식 원격 Tag 없이, 점검 드론(100)의 비행 중 위치를 확인하는 다른 방안을 제시하겠다.
도 8의 충돌 및 와류 방지 방안에 따라 풍력 타워 내부를 비행하는 점검 드론(100)의 경우, 비행 높이와 촬영 각도(방위)가 필요한 위치 정보가 된다. 즉, 점검 드론(100)은 풍력 타워 내부에서의 높이 및 촬영하는 방위로 자신의 위치를 규정할 수 있다. 상기 높이는 앞서 서술한 바와 같이 선로의 길이로부터 산정될 수 있다.
상기 점검 드론(100)은, 회전 및 3축 가속도를 센싱하는 자이로/가속도 센서를 구비하며, 먼저, 비행 개시 전후로, 방위 판단의 기준 방향(예: 정북 방향)을 상기 풍력 타워 번호찰(서로 마주보는 2개의 번호찰 이용이 바람직) 또는 상기 유선 지원 장치와 연결되는 롤러 장치를 이용하여 설정할 수 있다.
전자의 경우, 예컨대, 풍력 타워 번호찰이 정북에 부착으로 규정된 경우, 풍력 타워 번호찰이 인식되는 방향을 초기 정북 방향으로 설정한다. 만약, 풍력 타워 내부에 풍력 타워 번호찰이 정북에 부착되고, 정남에 보조 번호찰이 부착된 경우, 상기 점검 드론(100)은 2개의 번호찰을 이용하여 보다 정확히 최초 정북 방향을 설정할 수 있다.
후자의 경우, 작업자는 상기 롤러 장치를 정북의 방향으로 풍력 타워 내부의 중심점 지면에 배치하고, 상기 점검 드론(100)은 상기 롤러 장치를 촬영한 영상에서 정북 방향을 확인하고, 최초 정북 방향을 설정할 수 있다.
그런데, 경우에 따라서는 상기 풍력 타워 번호찰도 지정된 내용과 다른 방향(방위)에 부착될 수 있는 바, 상기 전자의 방법과 후자의 방법을 동시에 적용할 수도 있다.
한편, 비록 상기 점검 드론은, 회전을 센싱하는 자이로 센서를 구비하여도, 비행 경로가 길어짐에 따라 설정한 상기 최초 정북 방향에 오차(편차)가 발생할 수 있다. 또한, 높이에서도 상기 선로의 팽창 등에 의해 오차(편차)가 발생할 수 있다.
이에 대비하여 상기 점검 드론은, 촬영한 영상에서 특정 점검 대상 소자를 식별하고, 식별된 특정 점검 대상 소자의 중심점 위치를 도출하고, 상기 풍력 타워 번호찰로부터 확인한 위치 정보와 비교하여, 드론의 현재 비행 위치의 미세 편차를 조정하는 편차 조정부를 구비할 수 있다.
상술한 방안들에 따라 GPS기준신호와 전자식 원격 Tag 경로점을 이용해서 인력에 의한 수동 조정이 아닌 사전에 계획된 경로를 이용한 자율 비행이 풍력 타워 점검이 가능해지며, 배터리 부족 없이 스스로 전원 공급을 할 수 있도록 구성이 되었기 때문에 풍력 타워 무인화 감시 점검이 가능한 장점이 있다.
도 13은 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 점검 시스템을 구성하는 각 설비들의 세부 구성들을 도시한 블록도이다.
도 13에 도시한 점검 드론(100)은, 상기 풍력 타워 번호찰과 상기 점검 대상 소자들을 촬영하는 카메라(110), 상기 카메라(110)가 촬영한 영상에서 상기 풍력 타워 번호찰을 인식하는 번호찰 인식부(140), 상기 카메라의 촬영 방향을 확인하는 방향 확인부(150), 확인한 높이 및 상기 카메라의 촬영 방향에 존재하는 편차를 상기 카메라가 점검 대상을 촬영한 영상을 이용하여 조정하는 편차 조정부(160), 상기 유선 지원 장치(200)와 상기 선로를 통한 유선 데이터 통신을 수행하는 유선 통신 모듈(120)을 포함할 수 있다.
상기 점검 드론(100)은 상기 선로를 통해 상기 유선 지원 장치(200)로부터 구동 전력을 공급받을 수 있으며, 또한, 상기 선로를 통해 유선 데이터 통신을 수행할 수 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 상기 유선 지원 장치(200)는, 상기 점검 드론(100)과 상기 선로를 통한 유선 데이터 통신을 수행하는 유선 통신 모듈(210), 광역 네트워크를 통해 외부의 지원 서버로부터 점검 대상인 풍력 타워에 대한 정보를 획득하는 타워 정보 수집부(220), 상기 풍력 타워에 대한 정보를 반영하여 상기 풍력 타워 내부로의 상기 점검 드론의 비행 경로를 설정하는 비행 경로 설정부(240), 상기 점검 드론(100)을 위해 연장된 상기 선로의 길이를 이용하여 상기 점검 드론의 비행 높이를 확인하는 선로 높이 확인부(250), 상기 점검 드론(100)으로부터 전송받은 촬영 데이터를 저장하는 감시 데이터 저장부(260), 점검자가 상기 점검 드론(100)에 대하여 비행 설정을 수행하거나, 전송받은 상기 촬영 데이터를 확인하는 것을 지원하는 사용자 인터페이스(280), 및 상기 광역 네트워크를 통한 데이터 통신을 수행하는 네트워크 통신 모듈(290)을 포함할 수 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 상기 감시 서버(400)는, 광역 네트워크를 통한 데이터 통신을 수행하는 네트워크 통신 모듈(미도시); 상기 점검 드론이 상기 풍력 타워의 점검 대상 소자(체결 볼트 등)를 촬영한 영상으로 상기 점검 대상 소자의 체결 상태를 진단하는 체결 소자 진단부(420); 상기 풍력 타워의 점검 대상 소자들에 대한 진단 결과들로부터 상기 풍력 타워의 안정성을 진단하는 타워 안정성 진단부(440); 상기 점검 드론으로부터 전송된 촬영 데이터의 진단에서의 적합성을 평가하는 점검 수행 평가부(460); 및 상기 전송된 촬영 데이터 및 진단 결과들이 저장되는 감시/진단 DB(480)를 포함할 수 있다.
도 13에 도시한 바와 같이, 상기 지원 서버(500)는, 점검 드론(100)의 비행 경로 설정 및 점검 스케쥴 설정에 필요한 정보들을 제공하는 것이 주요 역할인 바, 데이터베이스 서버 형태로 구현될 수 있다.
상기 지원 서버(500)는, 타워 구조 정보, 타워 위치 정보, 체결 부품 정보 및 번호찰 정보를 저장하며, 상기 유선 지원 장치(200)로 요청받은 정보를 전달한다.
풍력 타워 번호찰(60)은 RFID(혹은 QR코드)이 될 수 있으며, 이를 이용해 풍력 타워 관리 및 데이터 구축을 위해, 상기 감시 서버(400) 및 지원 서버(500)에 접속이 가능하도록, URL이 기재될 수도 있다.
즉, 전자식 풍력 타워 번호찰 RFID(혹은 QR코드)을 이용한 풍력 타워 관리란 사람이 직접 풍력 타워를 점검하고 관리 데이터를 기록하는 기존 방식에서 탈피하여, 드론이 직접 풍력 타워의 전자식 풍력 타워 번호찰 RFID(혹은 QR코드)에서 정보를 얻어 점검경로를 설정하고 풍력 타워를 점검한 뒤 관리 데이터를 송신하여 관리 데이터베이스를 자동으로 구축하도록 하는 것으로 풍력 타워 점검을 사람이 직접 살피며 시간을 소모했었던 점검 제약 조건을 해결함과 동시에 풍력 타워 관리 데이터 구축의 효율성을 높일 수 있다.
본 발명에서의 드론의 풍력 타워 감시경로 설정 과정을 예시한다.
최종 목표점으로 하는 풍력 타워의 좌표는 상기 지원 서버(500)에서 상기 비행 경로 설정부(240)에 전달된다. 풍력 타워 감시를 위한 비행 경로의 시작점은 드론에 내장된 광학 스캐너 또는 RFID(혹은 QR코드) 리더기가 처음 접근하는 풍력 타워 번호찰이 부착된 풍력 타워 내부 공간의 아래 지점이 될 수 있다.
광학 스캐너 또는 RFID(혹은 QR코드) 리더기인 번호찰 인식부(140)의 풍력 타워 번호찰(60)로 얻게 되는 정보는 현 풍력 타워의 풍력 타워 좌표, 비행 가능 공간, 감시 이력 정보 등이 있다.
상기 비행 경로 설정부(240)는, 각 풍력 타워 좌표는 전자지도 검색부의 좌표 변환부에 의해 지리좌표로 변환되고, 경로점 생성부에서 각 지리좌표와 풍력 타워의 비행 가능 공간정보를 함께 고려하여 드론의 비행경로를 설정한다.
한편, 상기 유선 지원 장치(200)는, 설정된 드론의 감시 경로와 풍력 타워의 비행/감시(촬영) 이력 등의 데이터를 상기 감시 서버(400)로 전달할 수 있다.
상기 점검 드론(100)의 비행 제어부(미도시)는 설정된 비행 경로를 따라서 드론을 비행시키며, 비행 경로와 함께 전달받은 점검 대상 소자들 리스트에 대한 촬영을 수행한다. 즉, 영상취득 카메라와 같은 드론의 감시장치가 풍력 타워설비를 모니터링하는 것이다.
위 과정에서 얻어진 감시 결과데이터는 점검 드론(100)의 내장 메모리 및/또는 상기 유선 지원 장치(200)의 감시 데이터 저장부에 저장되었다가, 실시간 또는 주기적으로 네트워크를 경유하여 감시 서버(400)에 전송된다. 구현에 따라, 풍력 타워 감시 및 관리 과정에서 산출되는 모든 데이터는 상기 감시 서버(400)에서 관리될 수 있으며, 관리자에게 제공될 수 있다.
또한, 상기 유선 지원 장치(200)에서도 모니터, 전자기기 디스플레이 등의 정보 출력부인 사용자 인터페이스(280)에서 점검자가 확인할 수 있도록 한다.
도 14는 데이터베이스 서버인 상기 지원 서버의 일 실시예를 도시한 DB 구조도이다.
상기 데이터베이스 서버는 본 발명의 사상에 따라 각 풍력 타워에 부착되는 전자식 풍력 타워 번호찰(60)에 URL이 기록될 수 있으며, 상기 점검 드론(100)이 풍력 타워 번호찰(60)을 독출하면, 여기에 기록된 URL이 상기 유선 지원 장치(200)로 전달되고, 상기 유선 지원 장치(200)는 상기 URL이 가리키는 상기 데이터베이스 서버에 접속할 수 있다.
풍력 타워 지적화 번호 DB(540)에는 현 풍력 타워의 지적화 번호가 저장되어 있고, 이 풍력 타워 좌표들은 구조물 데이터 검색장치에서 지리좌표로 변환된다. 풍력 타워 형상 DB(510)에는 풍력 타워의 설비도, 기본도가 저장되어있다. 비행 공간 DB에는 해당 풍력 타워 내부의 비행 가능 공간정보들이 저장되어 있고, 이는 드론 비행 시 방해될 수 있는 내부 구성 형상 정보, 장애물 등의 정보들을 포함할 수 있다. 위 정보들은 비행 경로 설정부(240)에 전달되어 드론의 비행 경로 설정에 활용된다. 감시 이력 DB(630)는 기 수행된 점검에서의 비행 이력 정보들, 풍력 타워의 설치정보, 감시 이력 등을 저장하며 풍력 타워의 데이터를 체계적으로 구축하기 위한 매개로 활용될 수 있다.
도 15a는 점검 드론을 이용하여 체결상태 모니터링을 위한 카메라 촬영 개념을 도시한다.
도 15b는 점검 드론의 카메라 촬영 영상으로부터 풍력 타워 체결 소자의 체결 상태를 판정하는 방법의 일 실시예를 도시한다. 도 15b에 도시한 풍력 타워 체결 소자의 체결 상태를 판정하는 방법은, 상기 감시 서버(400) 및/또는 상기 유선 지원 장치(200)에서 수행될 수 있다.
도 15a 및 15b에 따른 모니터링 카메라 및 실행 방안 예시에 따라 모니터링 장치(고해상도, 열화상 및 UV카메라)로 풍력 타워 내부 점검 시스템 구현이 가능하고, 수집된 영상에서의 체결부재들을 포인트화 하여 정밀점검 및 진단방안 추진이 가능하다. 특히 포인트화한 체결부재의 검출된 거리 비(ratio)를 구하여 이완 여부 자동진단 방안도 제시가 가능하다.
도 16은 본 발명의 사상에 따른 풍력 타워 점검 방법의 일 실시예를 도시한 흐름도이다.
도시한 풍력 타워 점검 방법은, 풍력 타워에 대한 구조 정보 및 부착된 풍력 타워 번호찰 정보를 포함하는 데이터들로 DB를 구축하는 단계(S100); 풍력 타워 내부 점검을 위해 점검 드론으로 풍력 타워에 부착된 풍력 타워 번호찰을 독출하는 단계(S220); 풍력 타워 내부의 점검 대상 소자들의 위치 정보들을 확인하고, 상기 점검 드론의 비행 경로를 설정하는 단계(S240); 상기 점검 드론이 풍력 타워 내부로 상하 이동 비행을 수행하면서, 상기 점검 대상 소자들을 촬영하는 단계(S260); 및 상기 점검 대상 소자들을 촬영한 영상으로부터 상기 풍력 타워의 안정성을 분석하는 단계(S400)를 포함할 수 있다.
상기 S100 단계는 도 5의 유선 지원 장치(200)가 상기 점검 드론의 비행 경로를 설정에 필요한 정보들을 미리 확보하여 저장하는 과정으로서, 도 13 및 도 14의 지원 서버(500)를 구성하는 방식으로 실행될 수 있다.
상기 S220 단계는 도 5의 점검 드론(100)이 풍력 타워 번호찰(60)을 인식함에 의해 수행될 수 있으어, 예컨대, 상기 풍력 타워 번호찰(60)에 기재된 상기 지원 서버(500)의 URL이 상기 유선 지원 장치(200)로 전송될 수 있다.
상기 S240 단계는 도 5의 유선 지원 장치(200)에 의해 수행될 수 있으며, 예컨대, 상기 URL로 상기 유선 지원 장치(200)에 접속하여, 필요한 정보를 확보한 후, 이를 이용하여 상기 점검 드론의 비행 경로를 설정할 수 있다.
상기 S400 단계는 도 5의 유선 지원 장치(200) 및/또는 감시 서버(400)에 의해 수행될 수 있으며, 상기 감시 서버(400)에서 수행되는 경우, 상기 점검 드론(100)이 상기 풍력 타워의 체결 소자(즉, 점검 대상 소자)를 촬영한 영상으로 상기 체결 소자의 체결 상태를 진단하는 단계; 및 상기 풍력 타워의 체결 소자들에 대한 진단 결과들로부터 상기 풍력 타워의 안정성을 진단하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 점검 대상 소자들을 촬영하는 단계(S260) 이후, 상기 점검 대상 소자들을 촬영한 영상을 상기 점검 드론에서 감시 서버로 전송하는 단계를 수행할 수 있다.
예컨대, 상기 체결 소자의 체결 상태를 진단하는 단계는, 도 15b에 도시한 흐름도에 따라 각 체결 소자로서 볼트/너트의 체결 상태를 진단할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 풍력 타워
12 : 점검 대상 소자들
60 : 풍력 타워 번호찰
100 : 점검 드론
200 : 유선 지원 장치
300 : 롤러 장치
400 : 감시 서버
500 : 지원 서버
12 : 점검 대상 소자들
60 : 풍력 타워 번호찰
100 : 점검 드론
200 : 유선 지원 장치
300 : 롤러 장치
400 : 감시 서버
500 : 지원 서버
Claims (14)
- 풍력 타워에 부착되며, 풍력 타워 내부의 점검 대상 소자들의 구체적인 위치 정보들이 독출될 수 있는 풍력 타워 번호찰;
상기 풍력 타워 번호찰을 인식하여, 상기 점검 대상 소자들의 위치 정보들을 확인하고, 풍력 타워 내부로 상하 이동 비행을 수행하면서, 상기 점검 대상 소자들을 촬영하되, 전력 공급 및 유선 데이터 통신을 위한 선로의 길이로 비행 높이를 확인하는 점검 드론; 및
상기 점검 드론으로 상기 전력 공급 및 유선 데이터 통신을 위한 선로를 지원하는 유선 지원 장치
를 포함하는 풍력 타워 점검 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 점검 드론은,
회전 및 3축 가속도를 센싱하는 자이로/가속도 센서를 포함하며, 풍력 타워 내부에서의 높이 및 촬영하는 방위로 자신의 위치를 규정하는 풍력 타워 점검 시스템.
- 제2항에 있어서,
풍력 타워 내부를 비행하는 상기 점검 드론의 수직 아래 지면에 배치되어, 상기 점검 드론으로 이어지는 상기 선로를 직선으로 펴주는 역할을 수행하는 롤러 장치
를 더 포함하는 풍력 타워 점검 시스템.
- 제3항에 있어서,
상기 점검 드론은,
방위 판단의 기준 방향을 상기 풍력 타워 번호찰 또는 상기 롤러 장치를 이용하여 설정하는 풍력 타워 점검 시스템.
- 제4항에 있어서,
상기 점검 드론은,
촬영한 영상에서 점검 대상을 식별하고, 식별된 점검 대상의 중심점 위치를 도출하고, 상기 풍력 타워 번호찰로부터 확인한 위치 정보와 비교하여, 드론의 현재 비행 위치의 미세 편차를 조정하는 풍력 타워 점검 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 점검 드론이 촬영한 데이터를 상기 선로 및 상기 유선 지원 장치를 경유하여 수집하고, 대상 풍력 타워에 대한 안정성 분석을 수행하는 감시 서버
를 더 포함하는 풍력 타워 점검 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 감시 서버는,
광역 네트워크를 통한 데이터 통신을 수행하는 네트워크 통신 모듈;
상기 점검 드론이 상기 풍력 타워의 점검 대상 소자를 촬영한 영상으로 상기 점검 대상 소자의 체결 상태를 진단하는 체결 소자 진단부;
상기 풍력 타워의 점검 대상 소자들에 대한 진단 결과들로부터 상기 풍력 타워의 안정성을 진단하는 타워 안정성 진단부;
상기 점검 드론으로부터 전송된 촬영 데이터의 진단에서의 적합성을 평가하는 점검 수행 평가부; 및
상기 전송된 촬영 데이터 및 진단 결과들이 저장되는 감시/진단 DB
를 포함하는 풍력 타워 점검 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 점검 드론의 비행 경로 설정 및 점검 스케쥴 설정에 필요한 정보들로서, 타워 구조 정보, 타워 위치 정보, 체결 부품 정보 및 번호찰 정보를 저장하는 지원 서버
를 더 포함하는 풍력 타워 점검 시스템.
- 풍력 타워에 부착된 풍력 타워 번호찰과 점검 대상 소자들을 촬영하는 카메라;
상기 카메라가 촬영한 영상에서 상기 풍력 타워 번호찰을 인식하는 번호찰 인식부;
상기 카메라의 촬영 방향을 확인하는 방향 확인부;
확인한 비행 높이 및 상기 카메라의 촬영 방향에 존재하는 편차를 상기 카메라가 점검 대상을 촬영한 영상을 이용하여 조정하는 편차 조정부; 및
외부의 유선 지원 장치와 선로를 통한 유선 데이터 통신을 수행하는 유선 통신 모듈
을 포함하는 풍력 타워 점검용 드론.
- 제9항에 있어서,
상기 유선 지원 장치로부터 상기 비행 높이를 통보받으며,
상기 방향 확인부는,
방위 판단의 기준 방향을 상기 풍력 타워 번호찰이 촬영된 방향으로 설정하는 풍력 타워 점검용 드론.
- 점검 드론과 선로를 통한 유선 데이터 통신을 수행하는 유선 통신 모듈;
광역 네트워크를 통해 외부의 지원 서버로부터 점검 대상인 풍력 타워에 대한 정보를 획득하는 타워 정보 수집부;
상기 풍력 타워에 대한 정보를 반영하여 상기 풍력 타워 내부로의 상기 점검 드론의 비행 경로를 설정하는 비행 경로 설정부;
상기 점검 드론을 위해 연장된 상기 선로의 길이를 이용하여 상기 점검 드론의 비행 높이를 확인하는 선로 높이 확인부;
상기 점검 드론으로부터 전송받은 촬영 데이터를 저장하는 감시 데이터 저장부;
점검자가 상기 점검 드론에 대하여 비행 설정을 수행하거나, 전송받은 상기 촬영 데이터를 확인하는 것을 지원하는 사용자 인터페이스; 및
광역 네트워크를 통한 데이터 통신을 수행하는 네트워크 통신 모듈
을 포함하는 유선 지원 장치.
- 풍력 타워에 대한 구조 정보 및 부착된 풍력 타워 번호찰 정보를 포함하는 데이터들로 DB를 구축하는 단계;
풍력 타워 내부 점검을 위해 점검 드론으로 풍력 타워에 부착된 풍력 타워 번호찰을 독출하는 단계;
풍력 타워 내부의 점검 대상 소자들의 위치 정보들을 확인하고, 상기 점검 드론의 비행 경로를 설정하는 단계;
상기 점검 드론이 풍력 타워 내부로 상하 이동 비행을 수행하면서, 상기 점검 대상 소자들을 촬영하는 단계; 및
상기 점검 대상 소자들을 촬영한 영상으로부터 상기 풍력 타워의 안정성을 분석하는 단계
를 포함하는 풍력 타워 점검 방법.
- 제12항에 있어서,
상기 점검 대상 소자들을 촬영하는 단계 이후,
상기 점검 대상 소자들을 촬영한 영상을 상기 점검 드론에서 감시 서버로 전송하는 단계
를 더 포함하는 풍력 타워 점검 방법.
- 제13항에 있어서,
상기 풍력 타워의 안정성을 분석하는 단계는,
상기 풍력 타워의 체결 소자를 촬영한 영상으로 상기 체결 소자의 체결 상태를 진단하는 단계; 및
상기 풍력 타워의 체결 소자들에 대한 진단 결과들로부터 상기 풍력 타워의 안정성을 진단하는 단계를 포함하는 풍력 타워 점검 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| KR1020220102309A KR102654542B1 (ko) | 2022-08-16 | 2022-08-16 | 풍력 타워 점검 시스템 및 방법, 풍력 타워 점검용 드론, 유선 지원 장치 |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| KR20240023958A KR20240023958A (ko) | 2024-02-23 |
| KR102654542B1 true KR102654542B1 (ko) | 2024-04-05 |
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| KR1020220102309A KR102654542B1 (ko) | 2022-08-16 | 2022-08-16 | 풍력 타워 점검 시스템 및 방법, 풍력 타워 점검용 드론, 유선 지원 장치 |
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| KR (1) | KR102654542B1 (ko) |
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| EP2824326A1 (de) | 2013-07-10 | 2015-01-14 | Bernd Sebald | Vorrichtung zur Inspektion von Rotorblättern einer Windkraftanlage |
| KR102267840B1 (ko) | 2019-12-30 | 2021-06-22 | 광주과학기술원 | 드론 모니터링 시스템 |
| JP2021152348A (ja) | 2020-03-24 | 2021-09-30 | 電源開発株式会社 | 風力発電機 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101062991B1 (ko) | 2009-01-21 | 2011-09-06 | 주식회사 이제이텍 | 너트 풀림 감지장치 |
| KR20220034559A (ko) * | 2020-09-11 | 2022-03-18 | 한국전력공사 | 전주 번호찰 및 드론을 적용한 전주 감시 시스템 및 전주 감시 방법 |
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2022
- 2022-08-16 KR KR1020220102309A patent/KR102654542B1/ko active IP Right Grant
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