KR20190140508A - 전력 설비 관리 시스템 - Google Patents

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임찬욱
정남준
최민희
박준영
박현민
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한국전력공사
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Abstract

전력 설비 감시 및 진단 관련 데이터를 클라우드 기능을 갖는 드론 운영 서버에서 통합 관리하여 전력 설비 관리를 위한 데이터를 효율적으로 관리하도록 한 전력 설비 관리 시스템을 제시한다. 제시된 전력 설비 관리 시스템은 드론에서 촬영된 전력 설비 영상 및 비행 결과를 저장하는 드론 운영 서버를 포함하고, 드론 운영 서버는 전력 설비 영상 및 비행 결과를 저장하는 클라우드 스토리지, 전력 설비 영상 중에서 진단 대상 영상을 검출하는 영상 모니터링부 및 진단 대상 영상을 저장하는 복수의 진단 큐를 포함한다.

Description

전력 설비 관리 시스템{SYSTEM FOR MANAGING POWER FACILITIES}
본 발명은 현장에 설치된 전력 설비를 관리하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드론을 통해 현장 전력 설비의 영상을 취득하고, 취득한 영상을 분석하여 전력 설비를 진단 및 관리하는 전력 설비 관리 시스템에 관한 것이다.
드론은 군용을 목적으로 개발되었으며, 미국 정부의 대테러전 활용 사례와 같이 이미 그 활용도가 증명되었고 여러 국가들에서 군사용 드론을 도입하기 위한 움직임이 활발하게 진행되고 있다.
한편, 최근에는 영상, 사진 등의 촬영을 목적으로 하거나, 드론 경주 등의 엔터테인먼트를 목적으로 하는 개인 사용자의 증가로 인해 취미용 드론의 수요가 증가하고 있다.
또한, 기업의 생산성을 증가시키기 위해서 다양한 분야에서 드론을 이용한 기업용 솔루션들이 등장하고 있다.
그에 따라, 무인 항공기(드론) 시장은 취미용, 기업용, 군사용 분야를 막론하고 지속적으로 성장할 것으로 전망되고 있다. 시장조사기관 프로스트 앤 설리반(Frost & Sullivan)은 드론 시장이 2019년 까지 연평균 약 20%의 성장세를 보일 것으로 전망하고 있다.
드론 시장의 성장과 함께 드론 운영 플랫폼의 중요성이 대두되고 있다. 플랫폼을 중심으로 형성된 생태계 문화는 PC, 스마트폰을 거쳐 사물인터넷, 스마트카, 로봇 등 분야를 막론하고 확산되고 있으며, 드론 분야에도 운영 플랫폼의 중용성이 대두되고 있다.
이러한 추세에 따라 다양한 분야에서 인공지능과 연계하여 드론으로부터 수집되는 정보를 가공 및 분석하는 드론 운영 플랫폼에 대한 연구가 진행되고 있다.
전력 분야에서는 송전선로의 효율적인 감시 및 진단을 위해서 드론을 활용하여 송전선로 감시 진단 시스템에 대한 연구가 진행되고 있다. 송전선로 감시 진단 시스템은 기존 상용 드론의 운영과 동시에 송전선로 감시진단 운영이 가능한 드론 운영 플랫폼으로 구성된다. 송전선로 감시진단을 위한 드론 운영 플랫폼은 비행 계획 수립, 현장 비행 모니터링 및 드론 제어, 송전선로 실시간 진단 및 비행 이력 관리 기능을 필요로 한다.
하지만, 종래에는 송전선로 감시 진단 시스템은 드론의 비행 경로 데이터, 드론에 의해 촬영된 전력 설비 영상 데이터 및 비행 결과 데이터를 지상 제어 시스템(GCS)에서 개별적으로 관리하고, 별도의 영상 분석 장치에서 지상 제어 시스템에 저장된 데이터들을 수신하여 송전선로에 대한 분석을 수행한다.
예를 들어, 드론의 영상획득 장치(즉, 카메라 등)로부터 획득된 전력 설비 영상 데이터는 지상 제어 시스템 또는 스토리지 서버에 설치된 이동식 디스크, 외장하드 등의 저장장치에 저장된다. 전력 설비 영상 데이터를 영상 분석을 위해 영상 분석 장치로 전송되고, 영상 분석이 완료되면 분석 결과가 지상 제어 시스템 또는 스토리지 서버로 전송된다.
이처럼, 종래의 송전선로 감시 진단 시스템은 설지 감시 및 진단에 관련된 데이터들이 서로 다른 저장소에 저장되고, 분석을 위해서 여러 단계를 거쳐야하는 복잡함이 존재하기 때문에 관련 데이터를 효율적으로 관리하기 어려운 문제점이 있다. 부수적으로, 유지보수 담당자가 전력 설비에 대한 과거 이력 데이터를 확인하기 어려운 문제점이 있다.
한국공개특허 제10-2016-0123551호(명칭: 전력 설비 점검을 위한 위상 정보 기반의 드론 시스템 자동 제어 시스템 및 그 방법)
본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 전력 설비 감시 및 진단 관련 데이터를 클라우드 기능을 갖는 드론 운영 서버에서 통합 관리하여 전력 설비 관리를 위한 데이터를 효율적으로 관리하도록 한 전력 설비 관리 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템은 드론에서 촬영된 전력 설비 영상 및 비행 결과를 저장하는 드론 운영 서버를 포함하고, 드론 운영 서버는 드론에서 촬영된 전력 설비 영상 및 비행 결과를 저장하는 클라우드 스토리지, 클라우드 스토리지에 저장된 전력 설비 영상 중에서 진단 대상 영상을 검출하는 영상 모니터링부 및 영상 모니터링부에서 검출한 진단 대상 영상을 저장하는 복수의 진단 큐를 포함한다.
클라우드 스토리지는 진단 대상 영상에 대한 분석 결과를 저장하고, 드론 운영 서버는 분석 결과를 근거로 비정상인 전력 설비에 대한 재점검 명령을 전송하는 피드백 에이전트를 더 포함할 수 있다.
클라우드 스토리지는 드론의 비행 계획, 임무 수행, 드론 자산, 설비 좌표 정보를 포함하는 드론 운영 정보를 저장할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템은 클라우드 스토리지에 저장된 비행 계획을 근거로 드론에 명령을 전송하고, 드론의 비행시 수집된 비행 관련 데이터를 수집하는 드론 제어 장치를 더 포함할 수 있다. 드론 제어 장치는 클라우드 스토리지로부터 수집한 비행 계획을 근거로 드론에 명령을 전송하고, 드론으로부터 비행 관련 데이터를 수집하는 연결부 및 연결부에서 수집한 비행 관련 데이터에 포함된 영상 데이터 중에서 설비 관련 영상을 검출하여 클라우드 스토리지에 저장하는 영상 수집부를 포함할 수 있다. 연결부는 영상 데이터, 드론 상태 정보, 비행 경로 및 비행 결과 중 하나 이상을 포함하는 비행 관련 데이터를 하나 이상의 드론으로부터 수집하고, 드론 운영 서버로부터 수신한 재점검 명령을 근거로 드론을 비정상 전력 설비로 이동시켜 비행 관련 데이터를 재수집할 수 있다. 영상 수집부는 전력 설비 영상을 영상 진단이 가능한 크기를 갖는 영상 및 이미지 중 하나로 변환하여 클라우드 스토리지에 저장할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템은 드론의 비행 계획을 생성하고, 드론 운영 서버로 전송하는 드론 운영자 단말을 더 포함할 수 있다. 이때, 비행 계획은 전력 설비 종류, 전력 설비 좌표 및 무인 항공기 비행 경로 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 드론 운영자 단말은 대상 전력 설비가 송전 선로이면 송전선로의 전압 및 애자 타입, 송전탑의 외형 스타일 및 위치를 포함하는 비행 계획을 생성할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템은 드론 운영 서버에서 검출한 진단 대상 영상을 근거로 전력 설비를 진단하여 진단 결과를 생성하는 영상 분석 장치를 더 포함할 수 있다.
영상 분석 장치는 복수의 진단 큐에 저장된 진단 대상 영상을 수집하는 진단 대상 영상 수집부, 진단 대상 영상 수집부에서 수집한 진단 대상 영상을 분석하여 진단 결과를 생성하는 영상 진단부 및 영상 진단부의 진단 결과를 클라우드 스토리지에 저장하는 분석 결과 처리부를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 전력 설비 관리 시스템은 전력 설비 감시 및 진단 관련 데이터를 클라우드 기능을 갖는 드론 운영 서버에서 통합 관리하고, 지상 제어 장치, 드론 운영자 단말 및 영상 진단 장치에서 드론 운영 서버에 저장된 데이터를 이용하여 드론의 운영 및 전력 설비의 감시 및 진단을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 현재 드론을 전력설비 관리에 활용하는 기술 개발이 진행되고 있으나, 드론 운영을 위하여 별도의 운영 플랫폼이 없이 드론 하드웨어 제작사에서 제공하는 운영 시스템(지상 통제 시스템(Ground Control System))을 사용해야하는 한계로 인하여 전력분야에 특화된 서비스 창출이 제한되고 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템은 드론 운영 플랫폼 기술 확보를 통하여 여러 제작사의 상용 드론을 활용한 다양한 서비스 발굴이 가능하며, 송전설비 감시진단 서비스 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전력 설비 관리 시스템은 드론 운영을 위해 공통으로 요구되는 데이터 관리 및 실시간 분석 기술을 확보할 수 있어, 향후 송전설비 감시진단 분야뿐만 아니라 타 분야로의 파급효과를 기대할 수 있다.
최근, 플랫폼 및 소프트웨어 업체에 대한 투자가 증가하고 있으며, 드론 기술을 융합한 신산업을 창출하기 위해서는 다양한 전력분야의 요구를 충족시키는 드론 서비스의 확보가 요구되고 있다. 전력 설비 관리 시스템은 드론을 활용한 감시진단 업무는 데이터 축적으로 인한 과거 이력 정보를 관리할 수 있어 설비 수명을 예측하고, 관리 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전력 설비 관리 시스템은 극한 환경의 작업 여건을 개선함으로써 진단자의 안전 확보를 통하여 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전력 설비 관리 시스템은 인공지능 기술을 활용한 체계적 송전설비 관리 기능을 활용하여 송전설비 적기교체가 가능해지며, 이를 통한 정전감소, 전기품질 향상과 안정적 전력공급에 기여하여 고객만족도가 향상되고 무정전 전력공급을 수행할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 2는 도 1의 드론 제어 장치를 설명하기 위한 도면.
도 3 내지 도 6은 도 1의 드론 운영 서버를 설명하기 위한 도면.
도 7은 도 1의 영상 분석 장치를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템의 주요 동작을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템의 비행 계획 수립 동작을 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템의 비행 관련 데이터 수집 및 실시간 영산 진단 동작을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템의 비행 관련 데이터 및 분석 데이터 활용 동작을 설명하기 위한 도면.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 아래와 같다. 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템을 설명하기 위한 도면이다. 도 2는 도 1의 드론 제어 장치를 설명하기 위한 도면이고, 도 3 내지 도 6은 도 1의 드론 운영 서버를 설명하기 위한 도면이고, 도 7은 도 1의 영상 분석 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템은 드론 제어 장치(100), 드론 운영 서버(200), 드론(10) 운영 단말 및 영상 분석 장치(400)를 포함하여 구성된다. 드론 제어 장치(100)는 드론(10)을 운영하기 위해 지상에서 이동, 정지, 회전 등의 명령을 입력하는 장치이다. 드론 제어 장치(100)는 GCS(Ground Control System)로, 스마트폰, 태블릿, 노트북, 전용 제어기, 스마트폰 또는 태블릿이 결합된 제어기 중 하나인 것을 일례로 한다.
드론 제어 장치(100)는 드론 운영 서버(200)로부터 비행 계획 데이터를 수집한다. 드론 제어 장치(100)는 비행 계획 데이터를 근거로 이동, 정지, 회전 등을 명령을 드론(10)으로 전송한다. 드론 제어 장치(100)는 드론 운영자에 의해 입력되는 명령을 드론(10)으로 전송할 수도 있다.
드론(10)은 드론 제어 장치(100)의 제어에 따른 비행시 장착된 카메라의 영상 데이터, 드론(10) 상태 정보, 비행 경로, 비행 결과 등을 드론 제어 장치(100)로 전송한다. 여기서, 영상 데이터는 광학 영상, 열화상 영상, 사진, 동영상 등과 같이 드론(10)에 장착된 카메라를 통해 획득된 데이터이다.
드론 제어 장치(100)는 드론(10)에서 전송된 비행 관련 데이터를 수신한다. 드론 제어 장치(100)는 드론(10)으로부터 영상 데이터, 드론(10) 상태 정보, 비행 경로, 비행 결과 등을 포함하는 비행 관련 데이터를 수신한다.
드론 제어 장치(100)는 복수의 드론(10)으로부터 비행 관련 데이터를 수집할 수도 있다. 드론 제어 장치(100)는 복수의 영상 수집부(140)를 구성하여 복수의 드론(10)으로부터 비행 관련 데이터를 수집한다. 이때, 하나의 영상 수집부(140)는 하나의 드론(10)으로부터 비행 관련 데이터를 수집하는 것을 일례로 한다.
드론 제어 장치(100)는 수신한 비행 관련 데이터 중에서 전력 설비 영상을 검출한다. 드론 제어 장치(100)는 드론(10)으로부터 수신한 영상 데이터 중에서 점검 대상인 전력 설비를 포함하는 영상 데이터를 전력 설비 영상으로 검출한다. 드론 제어 장치(100)는 검출한 전력 설비 영상을 드론 운영 서버(200)로 전송하여 저장한다. 이때, 드론 제어 장치(100)는 경로 상에 영상 데이터의 썸네일 이미지를 표시할 수 있다.
드론 제어 장치(100)는 검출한 전력 설비 영상을 변환하여 드론 운영 서버(200)에 저장할 수도 있다. 드론 제어 장치(100)는 전력 설비 영상을 영상 진단이 가능한 크기의 영상 또는 이미지로 변환한다. 드론 제어 장치(100)는 변환된 영상 또는 이미지를 드론 운영 서버(200)로 전송하여 저장한다.
드론 제어 장치(100)는 수신한 비행 관련 데이터 중에서 비행 결과를 검출한다. 드론 제어 장치(100)는 검출한 비행 결과를 드론 운영 서버(200)로 전송하여 저장한다. 여기서, 비행 결과는 비행 시작 시간, 비행 시작 위치, 비행 종료 시간, 비행 종료 위치, 비행 거리 등을 포함할 수 있다.
드론 제어 장치(100)는 드론 운영 서버(200)로부터 재점검 명령을 수신한다. 드론 제어 장치(100)는 재점검 명령을 근거로 드론(10)을 비정상 전력 설비로 이동시켜 비행 관련 데이터를 재수집한다. 드론 제어 장치(100)는 수집한 비행 관련 데이터를 드론 운영 서버(200)로 전송한다.
도 2를 참조하면, 드론 제어 장치(100)는 연결부(120) 및 영상 수집부(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 영상 수집부(140)는 연결된 드론(10)의 개수에 따라 복수로 구성될 수도 있다.
연결부(120)는 이동, 정지, 회전 등의 명령을 드론(10)으로 전송한다. 연결부(120)는 드론 운영 서버(200)로부터 비행 계획 데이터를 수집하고, 비행 계획 데이터를 근거로 이동, 정지, 회전 등의 명령을 드론(10)으로 전송한다. 이때, 연결부(120)는 드론 운영자에 의해 입력되는 명령을 드론(10)으로 전송할 수도 있다.
연결부(120)는 드론(10)으로부터 비행 관련 데이터를 수신한다. 연결부(120)는 영상 데이터, 드론(10) 상태 정보, 비행 경로, 비행 결과 등을 포함하는 비행 관련 데이터를 수신한다.
연결부(120)는 수신한 비행 관련 데이터 중에서 영상 데이터를 영상 수집부(140)로 전송한다. 연결부(120)는 복수의 드론(10)으로부터 비행 관련 데이터를 수신한 경우 비행 관련 데이터들로부터 검출한 영상 데이터들을 서로 다른 영상 수집부(140)로 전송한다.
연결부(120)는 드론 운영 서버(200)로부터 재점검 명령을 수신한다. 연결부(120)는 재점검 명령을 근거로 드론(10)을 비정상 전력 설비로 이동시켜 비행 관련 데이터를 재수집한다.
영상 수집부(140)는 연결부(120)로부터 수신한 영상 데이터 중에서 전력 설비 영상을 검출한다. 영상 수집부(140)는 영상 데이터 중에서 점검 대상인 전력 설비를 포함하는 영상 데이터를 전력 설비 영상으로 검출한다. 영상 수집부(140)는 전력 설비 영상을 영상 진단이 가능한 크기의 영상 또는 이미지로 변환한다. 영상 수집부(140)는 변환된 전력 설비 영상을 드론 운영 서버(200)로 전송하여 저장한다.
드론 운영 서버(200)는 전력 설비 관리를 위한 드론(10)의 운영에 필요한 드론 운영 정보를 저장한다. 클라우드 스토리지(220; Cloud Storage)로 구성되어, 인증된 단말(또는 사용자)라면 저장된 드론 운영 정보를 이용할 수 있도록 한다. 여기서, 드론 운영 정보는 비행 계획, 임무 수행, 무인 항공기 자산, 설비 좌표 정보 등 무인 항공기 운영에 필요한 각종 데이터를 포함할 수 있다.
드론 운영 서버(200)는 드론 제어 장치(100)로부터 수신한 전력 설비 영상 중에서 진단이 필요한 진단 대상 영상을 검출한다. 드론 운영 서버(200)는 복수의 진단 큐(260)를 구비하고, 검출한 진단 대상 영상을 진단 큐(260)에 저장한다.
드론 운영 서버(200)는 영상 분석 장치(400)에서 요청시 복수의 진단 큐(260)에 저장된 진단 대상 영상들 중에 하나의 진단 대상 영상을 전송한다. 드론 운영 서버(200)는 영상 분석 장치(400)가 영상 진단이 가능한 상태이면 영상 진단을 요청할 수도 있다.
드론 운영 서버(200)는 영상 분석 장치(400)로부터 진단 대상 영상에 대한 진단 결과를 수집하여 저장한다. 드론 운영 서버(200)는 영상 분석 장치(400)로부터 진단 대상 영상에 대한 진단 결과를 수신하여 저장한다. 드론 운영 서버(200)는 진단 결과를 근거로 드론 제어 장치(100)로 전력 설비에 대한 재점검 명령을 전송한다. 드론 운영 서버(200)는 수신한 진단 결과가 전력 설비 비정상인 경우 해당 전력 설비 영상을 전송한 드론 제어 장치(100)로 재점검 명령을 전송한다. 이때, 드론 운영 서버(200)는 비정상 전력 설비의 위치 좌표를 포함하는 재점검 명령을 드론 제어 장치(100)로 전송한다.
도 3을 참조하면, 드론 운영 서버(200)는 클라우드 스토리지(220), 영상 모니터링부(240), 복수의 진단 큐(260), 피드백 에이전트(280)를 포함하여 구성될 수 있다.
클라우드 스토리지(220)는 전력 설비 관리를 위한 드론(10)의 운영에 필요한 드론 운영 정보를 저장한다. 클라우드 스토리지(220)는 인증된 단말(또는 사용자)라면 저장된 드론 운영 정보를 이용할 수 있도록 한다. 여기서, 드론 운영 정보는 비행 계획, 임무 수행, 무인 항공기 자산, 설비 좌표 정보 등 무인 항공기 운영에 필요한 각종 데이터를 포함할 수 있다.
클라우드 스토리지(220)는 영상 수집부(140)로부터 수신한 전력 설비 영상을 저장한다. 클라우드 스토리지(220)는 영상 분석 장치(400)로부터 수신한 진단 결과를 저장한다. 클라우드 스토리지(220)는 진단 결과를 전력 설비 영상과 연계하여 저장할 수도 있다.
영상 모니터링부(240)는 클라우드 스토리지(220)에 저장된 전력 설비 영상을 모니터링한다. 영상 모니터링부(240)는 클라우드 스토리지(220)에 저장된 전력 설비 영상 중에서 진단 대상 영상을 검출한다. 영상 모니터링부(240)는 영상 수집부(140)로부터 수신한 전력 설비 영상을 모니터링하여 진단 대상 영상을 검출할 수도 있다. 영상 모니터링부(240)는 검출한 진단 대상 영상을 진단 큐(260)에 저장한다.
복수의 진단 큐(260)는 진단 대상 영상을 저장한다. 복수의 진단 큐(260) 중 하나의 진단 큐(260)는 저장된 진단 대상 영상을 영상 분석 장치(400)로 전송한다. 이때, 진단 큐(260)는 영상 분석 장치(400)의 요청을 수신하거나, 영상 분석 자치가 분석이 가능한 상태이면 진단 대상 영상을 영상 분석 장치(400)로 전송한다.
피드백 에이전트(280)는 클라우드 스토리지(220)에 저장된 진단 결과를 근거로 전력 설비에 대한 재점검 명령을 드론 제어 장치(100)로 전송한다. 피드백 에이전트(280)는 진단 결과가 전력 설비 비정상인 경우 해당 전력 설비 영상을 전송한 드론 제어 장치(100)로 재점검 명령을 전송한다. 이때, 피드백 에이전트(280)는 비정상 전력 설비의 위치 좌표를 포함하는 재점검 명령을 드론 제어 장치(100)로 전송한다.
드론 운영자 단말(300)은 전력 설비 감시 진단을 위한 비행 계획 데이터를 생성한다. 드론 운영자 단말(300)은 드론 운영자로부터 전력 설비 종류, 전력 설비 좌표, 무인 항공기 비행 경로 등을 포함하는 비행 계획 데이터를 입력받는다. 드론 운영자 단말(300)은 생성된 비행 계획 데이터를 드론 운영 서버(200)로 전송하여 저장한다.
드론 운영자는 전력 설비 감시 진단을 위해서 드론(10)을 운영하기 전에 비행 계획을 수립해야 한다. 드론 운영자는 드론 운영자 단말(300)을 이용하여 비행 계획을 수립한다. 도 4 내지 도 6을 참조하면, 드론 운영자 단말(300)은 전력 설비 감시 대상을 설정한다. 감시 대상이 송전선로이면, 드론 운영자 단말(300)은 송전선로 생성, 송전탑 속성 정의를 통해 전력 설비 감시 대상을 생성한다.
드론 운영자 단말(300)은 송전선로의 전압 선택을 설정한다(도 4의 A). 일례로, 드론 운영자 단말(300)은 154kV, 345kV 및 765kV 중 하나를 송전선로의 전압으로 선택한다. 드론 운영자 단말(300)은 전압별 정의된 철탑 타입을 설정한다(도 4의 B). 드론 운영자 단말(300)은 드론 제어 장치(100) 상에 정의될 애자 타입을 선택한다(도 4의 C). 드론 운영자 단말(300)은 예시된 다양한 형태 중 하나를 선택하여 현수형, 내장형 등의 애자 타입을 선택한다.
드론 운영자 단말(300)은 철탑의 외형 스타일을 설정한다(또 5의 D). 드론 운영자 단말(300)은 철탑의 다리 높이, 철탑의 색상, 철탑의 항공장애구 색상, 애자의 색상 등을 포함하는 철탑 외형 스타일을 설정한다.
드론 운영자 단말(300)은 송전탑을 배치할 위치를 지도에서 선택하고, 송전탑 개별 선로명 및 철탑 번호 설정한다(도 6의 E). 이때, 드론 운영자 단말(300)은 하나의 송전선로에 여러 타입의 철탑이 존재할 수 있기 때문에 철탑타입변경 버튼을 통해 철탑의 타입을 변경하면서 위치 선택할 수 있도록 한다. 드론 운영자 단말(300)은 완료 버튼은 입력된 송전탑 정보들은 로컬에 임시 저장한다(도 6의 F).
드론 운영자 단말(300)은 전력 설비 감시 대상이 생성되면 드론(10)의 비행 경로를 생성한다. 드론 운영자 단말(300)은 생성된 전력 설비 감시 대상 및 비행 경로를 디스플레이할 수 있다. 드론 운영자 단말(300)은 생성된 비행 계획에 추가 정보를 입력한 뒤 드론 운영 서버(200)로 전송하여 저장한다.
드론 운영자 단말(300)은 드론(10)의 통신, 센서, 짐벌, 카메라 상태 등을 포함하는 상태 정보를 드론 운영자로부터 입력받는다. 드론 운영자 단말(300)은 드론(10)의 상태 정보를 드론 운영 서버(200)로 전송하여 저장한다.
영상 분석 장치(400)는 드론 운영 서버(200)로부터 진단 대상 영상을 수신한다. 영상 분석 장치(400)는 드론 운영 서버(200)로 진단 대상 영상 전송을 요청한다. 드론 운영 서버(200)는 복수의 진단 큐(260)에 저장된 진단 대상 영상 중에서 하나의 진단 대상 영상을 검출하고, 영상 분석 장치(400)는 드론 운영 서버(200)에서 검출한 진단 대상 영상을 수신한다. 영상 분석 장치(400)는 드론 운영 서버(200)로부터 영상 진단 요청과 함께 진단 대상 영상을 수신할 수도 있다.
영상 분석 장치(400)는 수집한 진단 대상 영상을 분석하여 전력 설비의 이상 유무를 진단한다. 영상 분석 장치(400)는 진단 결과를 생성하여 드론 운영 서버(200)로 전송한다. 영상 분석 장치(400)는 진단 대상 영상, 진단 결과 등을 디스플레이를 통해 표시할 수도 있다.
도 7을 참조하면, 영상 분석 장치(400)는 진단 대상 영상 수집부(420), 복수의 영상 진단부(440) 및 분석 결과 처리부(460)를 포함하여 구성된다.
진단 대상 영상 수집부(420)는 드론 운영 서버(200)로부터 진단 대상 영상을 수집한다. 진단 대상 영상 수집부(420)는 드론 운영 서버(200)로 진단 대상 영상 전송을 요청한다. 드론 운영 서버(200)는 복수의 진단 큐(260)에 저장된 진단 대상 영상 중에서 하나의 진단 대상 영상을 검출하고, 진단 대상 영상 수집부(420)는 드론 운영 서버(200)에서 검출한 진단 대상 영상을 수신한다. 진단 대상 영상 수집부(420)는 드론 운영 서버(200)의 진단 큐(260)에 저장된 진단 대상 영상을 직접 검출할 수도 있다. 진단 대상 영상 수집부(420)는 드론 운영 서버(200)로부터 영상 진단 요청과 함께 진단 대상 영상을 수신할 수도 있다.
복수의 영상 진단부(440)는 진단 대상 영상 수집부(420)에서 수집한 진단 대상 영상을 분석한다. 복수의 영상 진단부(440)는 진단 대상 영상에 대한 분석을 통해 진단 대상 영상에 포함된 전력 설비의 이상 유무를 포함하는 진단 결과를 생성한다. 이때, 복수의 영상 진단부(440)는 서로 다른 진단 대상 영상을 분석한다.
분석 결과 처리부(460)는 복수의 영상 진단부(440)에서 생성된 진단 결과를 수집한다. 분석 결과 처리부(460)는 수집한 진단 결과를 드론 운영 서버(200)로 전송한다. 드론 운영 서버(200)는 분석 결과 처리부(460)에서 전송된 진단 결과를 클라우드 스토리지(220)에 저장한다. 분석 결과 처리부(460)는 진단 대상 영상, 진단 결과 등을 디스플레이를 통해 표시할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템의 주요 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 8을 참조하면, 전력 설비 관리 시스템은 드론(10)에서 실시간으로 제공되는 비행 관련 데이터(비행결과, 영상 데이터 등)를 하나 이상의 영상 수집부(140)에서 개별로 분석하여 클라우드 스토리지(220)에 저장하고, 하나 이상의 영상 분석부를 통해 영상을 분석하고 결과를 저장한다. 이를 통해, 전력 설비 관리 시스템은 전력 설비에 대한 감시 및 진단을 수행한다.
드론(10)은 카메라의 영상 데이터, 무인 항공기 상태 정보, 비행 경로, 비행 결과 등 비행 관련 데이터를 실시간으로 제공한다. 영상 수집부(140)는 드론(10)에 접속하여 실시간으로 비행 관련 데이터를 수집하고, 이를 클라우드 스토리지(220)에 저장한다. 이때, 영상 수집부(140)와 클라우드 스토리지(220)의 접속을 위해 클라우드 관리자는 접속이 가능한 장비의 ip, Mac address등의 인증정보를 사전 등록한다.
영상 수집부(140)는 드론(10)에서 실시간으로 제공되는 비행 관련 데이터에 포함된 영상 데이터를 영상 진단이 가능한 크기의 영상 또는 이미지로 인코딩하여 전력 설비 영상을 생성하고, 이를 클라우드 스토리지(220)에 저장한다.
영상 모니터링부(240)는 영상 수집부(140)에서 클라우드 스토리지(220)에 저장한 전력 설비 영상을 실시간으로 모니터링하고, 진단이 필요한 전력 설비 영상을 진단 대상 영상으로 검출하여 진단 큐(260)에 전달한다.
진단 큐(260)는 영상 진단부(440)에서 분할로 진단할 수 있도록 진단요청정보를 저장하고 있다가 영상 진단부(440)에서 요청시 진단을 요청한다. 영상 진단부(440)는 하나의 진단 대상 영상에 대한 진단이 완료되면 진단 큐(260)에게 새로운 진단 대상 영상을 제공받아 진단한다. 영상 진단부(440)는 진단 대상 영상에 대한 진단 결과를 생성한다. 분석 결과 처리부(460)는 진단 결과를 클라우드 스토리지(220)에 저장한다. 피드백 에이전트(280)는 전력 설비 비정상으로 판단시 드론(10)로 이상 전력 설비 위치 좌표를 피드백하여 재점검 명령을 하달할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템의 비행 계획 수립 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 9를 참조하면, 드론 운영자는 전력 설비 감시 진단을 위해 사전에 비행 계획을 수립해야 한다. 이때, 드론 운영자는 드론(10) 운영 단말을 통해 비행 계획을 입력한다. 비행 계획은 전력 설비 종류, 전력 설비 좌표, 무인 항공기 비행 경로 등 전력 설비 감시 진단을 위한 정보를 포함한다.
드론(10) 운영 단말은 감시 진단 임무 수행 전, 비행 계획을 드론 운영 서버(200)에 입력 후 저장한다. 드론 운영 서버(200)는 드론 제어 장치(100)로 비행 계획을 전송한다. 드론 제어 장치(100)는 비행 계획에 따른 명령을 드론(10)으로 전송하여 전력 설비 감시 진단 임무를 수행한다.
전력 설비 감시 진단을 위한 비행시 드론(10)에서 취득된 비행 관련 데이터는 실시간으로 드론 제어 장치(100)로 전송된다. 이때, 드론(10)은 Wifi, LTE 등의 무선 통신을 통해 비행 관련 데이터를 전송한다. 드론 제어 장치(100)는 비행 관련 데이터를 드론 운영 서버(200)로 전송하여 클라우드 스토리지(220)에 저장한다.
이때, 전력 설비 관리 시스템은 비행 계획, 비행 관련 데이터를 클라우드 스토리지(220) 기반으로 관리하기 때문에, 다른 드론 운영자가 재활용할 수 있다. 허가된 드론 운영자는 선로명, 작성자, 날짜 내용 등으로 다른 드론 운영자가 입력한 비행 계획을 조회할 수 있다. 이때, 드론 운영자는 송전선로명, 철탑번호, 전압, 타입, 애자 종류, 철탑 모델링 등을 확인할 수 있다. 드론 운영자는 설비 점검시의 지역 날씨, 비행 경로 등과 같은 기존 과거 비행 결과 이력 데이터를 조회할 수도 있다.
또한, 전력 설비 관리 시스템은 비행 계획, 비행 관련 데이터를 클라우드 스토리지(220) 기반으로 관리하기 때문에 향후 점검시 관련 데이터를 참조할 수 있도록 한다.
도 10은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템의 비행 관련 데이터 수집 및 실시간 영산 진단 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 10을 참조하면, 드론 제어 장치(100)로부터 제어 명령을 수신한 드론(10)은 전력 설비에 대한 영상을 촬영한다. 드론(10)은 무선 통신을 통해 영상 데이터 및 비행 결과를 포함하는 비행 관련 데이터를 드론 제어 장치(100)로 전송한다. 드론 제어 장치(100)는 비행 관련 데이터를 드론 운영 서버(200)로 전송하여 클라우드 스토리지(220)에 저장한다.
드론 운영 서버(200)는 영상 데이터에서 전력 설비 영상을 검출하여 영상 진단 장치로 전달한다. 영상 진단 장치는 전력 설비 영상을 분석하여 분석 결과를 생성한다. 분석 결과는 드론 운영 서버(200)의 클라우드 스토리지(220)에 저장되고, 드론 제어 장치(100)는 비정상 설비 위치 좌표를 드론(10)으로 전송한다. 드론 제어 장치(100)는 드론(10)에게 명령을 전달하여 비정상 전력 설비를 재점검한다.
이때, 감시진단 특성 상 다수의 인원이 다수의 드론(10)을 동시에 운영할 수 있기 때문에, 여러 채널에서 동시에 전송된 대용량 영상 데이터를 드론 운영 서버(200)의 클라우드 스토리지(220) 혹은 영상 진단 장비에 분배하여야 처리한다.
도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템의 비행 관련 데이터 및 분석 데이터 활용 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 11을 참조하면, 전력 설비 관리 시스템은 드론 운영 서버(200)에 저장된 전력 설비 영상 데이터 및 분석 결과를 클라우드 서비스를 통하여 데이터 접근이 허가된 타 사용자 단말(500)들에게 제공할 수 있다. 필요에 따라 사용자 단말(500)은 드론(10) 운용 서버에 전력 설비 영상 정밀 진단을 요청해 영상 분석 결과를 요청할 수도 있다. 이를 통해, 시스템 관리자는 통합된 시스템으로 데이터 관리의 편의성을 증대시키고, 사용자들은 과거 설비 이력, 비행 결과, 무인 항공기 이력, 전력 설비 영상, 영상 분석 결과 등 데이터에 쉽게 접근할 수 있다.
상술한 바와 같이, 전력 설비 관리 시스템은 전력 설비 감시 및 진단 관련 데이터를 클라우드 기능을 갖는 드론 운영 서버에서 통합 관리하고, 지상 제어 장치, 드론 운영자 단말 및 영상 진단 장치에서 드론 운영 서버에 저장된 데이터를 이용하여 드론의 운영 및 전력 설비의 감시 및 진단을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 현재 드론을 전력설비 관리에 활용하는 기술 개발이 진행되고 있으나, 드론 운영을 위하여 별도의 운영 플랫폼이 없이 드론 하드웨어 제작사에서 제공하는 운영 시스템(지상 통제 시스템(Ground Control System))을 사용해야하는 한계로 인하여 전력분야에 특화된 서비스 창출이 제한되고 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 전력 설비 관리 시스템은 드론 운영 플랫폼 기술 확보를 통하여 여러 제작사의 상용 드론을 활용한 다양한 서비스 발굴이 가능하며, 송전설비 감시진단 서비스 적용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전력 설비 관리 시스템은 드론 운영을 위해 공통으로 요구되는 데이터 관리 및 실시간 분석 기술을 확보할 수 있어, 향후 송전설비 감시진단 분야뿐만 아니라 타 분야로의 파급효과를 기대할 수 있다.
최근, 플랫폼 및 소프트웨어 업체에 대한 투자가 증가하고 있으며, 드론 기술을 융합한 신산업을 창출하기 위해서는 다양한 전력분야의 요구를 충족시키는 드론 서비스의 확보가 요구되고 있다. 전력 설비 관리 시스템은 드론을 활용한 감시진단 업무는 데이터 축적으로 인한 과거 이력 정보를 관리할 수 있어 설비 수명을 예측하고, 관리 비용을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전력 설비 관리 시스템은 극한 환경의 작업 여건을 개선함으로써 진단자의 안전 확보를 통하여 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전력 설비 관리 시스템은 인공지능 기술을 활용한 체계적 송전설비 관리 기능을 활용하여 송전설비 적기교체가 가능해지며, 이를 통한 정전감소, 전기품질 향상과 안정적 전력공급에 기여하여 고객만족도가 향상되고 무정전 전력공급을 수행할 수 있는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대해 설명하였으나, 다양한 형태로 변형이 가능하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 특허청구범위를 벗어남이 없이 다양한 변형예 및 수정예를 실시할 수 있을 것으로 이해된다.
10: 드론 100: 드론 제어 장치
120: 연결부 140: 영상 수집부
200: 드론 운영 서버 220: 클라우드 스토리지
240: 영상 모니터링부 260: 진단 큐
280: 피드백 에이전트 300: 드론 운영자 단말
400: 영상 분석 장치 420: 진단 대상 영상 수집부
440: 영상 진단부 460: 분석 결과 처리부
500: 사용자 단말

Claims (13)

  1. 드론에서 촬영된 전력 설비 영상 및 비행 결과를 저장하는 드론 운영 서버를 포함하고,
    상기 드론 운영 서버는,
    드론에서 촬영된 전력 설비 영상 및 비행 결과를 저장하는 클라우드 스토리지;
    상기 클라우드 스토리지에 저장된 전력 설비 영상 중에서 진단 대상 영상을 검출하는 영상 모니터링부; 및
    상기 영상 모니터링부에서 검출한 진단 대상 영상을 저장하는 복수의 진단 큐를 포함하는 전력 설비 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 클라우드 스토리지는 상기 진단 대상 영상에 대한 분석 결과를 저장하고,
    상기 드론 운영 서버는 상기 분석 결과를 근거로 비정상인 전력 설비에 대한 재점검 명령을 전송하는 피드백 에이전트를 더 포함하는 전력 설비 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 클라우드 스토리지는 드론의 비행 계획, 임무 수행, 드론 자산, 설비 좌표 정보를 포함하는 드론 운영 정보를 저장하는 전력 설비 관리 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 클라우드 스토리지에 저장된 비행 계획을 근거로 드론에 명령을 전송하고, 상기 드론의 비행시 수집된 비행 관련 데이터를 수집하는 드론 제어 장치를 더 포함하는 전력 설비 관리 시스템.
  5. 제5항에 있어서,
    상기 드론 제어 장치는,
    상기 클라우드 스토리지로부터 수집한 비행 계획을 근거로 드론에 명령을 전송하고, 상기 드론으로부터 비행 관련 데이터를 수집하는 연결부; 및
    상기 연결부에서 수집한 비행 관련 데이터에 포함된 영상 데이터 중에서 설비 관련 영상을 검출하여 상기 클라우드 스토리지에 저장하는 영상 수집부를 포함하는 전력 설비 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 연결부는 영상 데이터, 드론 상태 정보, 비행 경로 및 비행 결과 중 하나 이상을 포함하는 비행 관련 데이터를 하나 이상의 드론으로부터 수집하는 전력 설비 관리 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 연결부는 상기 드론 운영 서버로부터 수신한 재점검 명령을 근거로 상기 드론을 비정상 전력 설비로 이동시켜 비행 관련 데이터를 재수집하는 전력 설비 관리 시스템.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 영상 수집부는 상기 전력 설비 영상을 영상 진단이 가능한 크기를 갖는 영상 및 이미지 중 하나로 변환하여 상기 클라우드 스토리지에 저장하는 전력 설비 관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    드론의 비행 계획을 생성하고, 상기 드론 운영 서버로 전송하는 드론 운영자 단말을 더 포함하는 전력 설비 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 비행 계획은 전력 설비 종류, 전력 설비 좌표 및 무인 항공기 비행 경로 중 적어도 하나를 포함하는 전력 설비 관리 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 드론 운영자 단말은 대상 전력 설비가 송전 선로이면 송전선로의 전압 및 애자 타입, 송전탑의 외형 스타일 및 위치를 포함하는 비행 계획을 생성하는 전력 설비 관리 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 드론 운영 서버에서 검출한 진단 대상 영상을 근거로 전력 설비를 진단하여 진단 결과를 생성하는 영상 분석 장치를 더 포함하는 전력 설비 관리 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 영상 분석 장치는
    상기 복수의 진단 큐에 저장된 진단 대상 영상을 수집하는 진단 대상 영상 수집부;
    상기 진단 대상 영상 수집부에서 수집한 진단 대상 영상을 분석하여 진단 결과를 생성하는 영상 진단부; 및
    상기 영상 진단부의 진단 결과를 상기 클라우드 스토리지에 저장하는 분석 결과 처리부를 포함하는 전력 설비 관리 시스템.
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