KR20200046142A

KR20200046142A - IoT 플랫폼과 증강현실을 이용한 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템의 제어방법

Info

Publication number: KR20200046142A
Application number: KR1020180122421A
Authority: KR
Inventors: 김경수; 이정옥
Original assignee: 주식회사 아이엠알
Priority date: 2018-10-15
Filing date: 2018-10-15
Publication date: 2020-05-07
Also published as: KR102113918B1

Abstract

본 발명은 도시가스 시설물의 정보를 수집, 관리하는 사물인터넷과 증강현실을 이용한 작업지시 시스템에 관한 것으로, 사물인터넷 플랫폼과 증강현실을 접목하여 도시가스 시설물이 설치된 현장에서 스마트폰을 통해 시설물에 대한 정보 확인과 조작 지시를 용이하게 할 수 있는 시설물 유지보수 작업지시 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 IoT 플랫폼과 증강현실을 이용한 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템은, 도시가스 시설물에 부착된 센서 노드에서 온도, 습도, 압력, 유량, 미터링에 대한 데이터와 정압기 내의 설비(배관, 밸브, 가감압장치, 안전장치, 압력기록장치)의 동작 상태를 측정하는 측정부; 및 상기 센서 노드와 설비의 데이터를 게이트웨이가 취합하는 통신부; 및 상기 게이트웨이로부터 전달받은 데이터를 사물인터넷 서버에서 분석하고 증강현실 콘텐츠 구현에 필요한 데이터를 처리하는 판독부; 및 분석된 정보를 스마트폰의 증강현실 콘텐츠로 시설물 유지보수 작업을 지시하는 표시부를 포함하여 이루어진다.

Description

IoT 플랫폼과 증강현실을 이용한 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템 {Maintenance work instruction system of city gas facility using IoT platform and augmented reality}

본 발명은 도시가스 시설물의 정보를 수집, 관리하는 사물인터넷과 증강현실을 이용한 작업지시 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 사물인터넷 플랫폼과 증강현실을 접목하여 도시가스 시설물이 설치된 현장에서 스마트폰을 통해 시설물에 대한 정보 확인과 조작 지시를 용이하게 할 수 있는 시설물 유지보수 작업지시 시스템에 관한 것이다.

정압기란 가스의 공급압력을 가감압하기 위한 장치와 감시장치, 안전장치, 압력기록장치 등 부속장치가 조합된 하나의 설비(Unit)를 말하며 용도에 따라 지구, 지역, 단독정압기로 구분한다. 가스 공급 시 고압·중압·저압방식을 채용하는 것은 수송능력의 증대 및 배관 등 공급설비를 효율적으로 사용하기 위함이며 수요량의 변동에 따라 압력을 맞춰주어야 하고, 통상 무인상태에서 작동되기 때문에 평소 유지관리가 특히 중요하다.

사물인터넷(Internet of Things, IoT)은 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술. 즉, 무선 통신을 통해 각종 사물을 연결하는 기술을 의미한다. 인터넷으로 연결된 사물들이 데이터를 주고받아 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나 사용자가 이를 원격 조정할 수 있는 인공지능 기술이다. 여기서 사물이란 가전제품, 모바일 장비, 웨어러블 디바이스 등 다양한 임베디드 시스템(기계나 기타 제어가 필요한 시스템에 대해, 제어를 위한 특정 기능을 수행하는 컴퓨터 시스템으로 장치 내에 존재하는 전자 시스템)이 된다. 사물인터넷에 연결되는 사물들은 자신을 구별할 수 있는 유일한 아이피를 가지고 인터넷으로 연결되어야 하며, 외부 환경으로부터의 데이터 취득을 위해 센서를 내장할 수 있다.

증강현실(Augmented Reality, AR)은 가상현실(Virtual Reality)의 한 분야로 실제 환경에 가상사물이나 정보를 합성하여 원래의 환경에 존재하는 사물처럼 보이도록 하는 컴퓨터 그래픽 기법이다. 현실세계에 가상세계를 합쳐 하나의 영상으로 보여주므로 혼합현실(Mixed Reality, MR)이라고도 한다. 증강현실이라는 용어는 1990년대 보잉의 톰 코델(Tom Caudell)이 항공기 전선 조립과정의 가상 이미지를 실제 화면에 중첩시켜 설명하면서 처음 등장했다. 현실세계를 가상세계로 보완해주는 증강현실은 컴퓨터 그래픽으로 만들어진 가상환경을 사용하지만 현실 환경이 주가 되며, 컴퓨터 그래픽을 통해 현실 환경에 필요한 정보를 추가 제공해 준다. 증강현실은 사용자가 보고 있는 실제 모습에 3차원 가상영상을 겹치게 함(overlap)으로써 현실 환경과 가상화면의 구분이 모호해지도록 하는 것이다.

대한민국 특허출원 제10-2015-0043997호

본 발명은 LWM2M 표준에 기반한 IoT 플랫폼과 증강현실 서버를 구축하여 스마트폰 앱을 통해 도시가스 시설물의 유지보수 작업을 지시하는데 목적이 있다. IoT 플랫폼으로 시설물의 정보를 수집, 분석하고 증강현실 서버를 통해 스마트폰 앱으로 증강현실을 구현하여 필요한 유지보수 작업을 지시하는 기술을 제공한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따르면, 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템을 제공하는 방법에 있어서 도시가스 시설물에 부착된 센서 노드 및 설비 장치에서 데이터를 취득하는 단계; 및 게이트웨이에서 데이터를 취합하는 단계; 및 게이트웨이에서 IoT 플랫폼으로 전송하는 단계; 및 IoT 플랫폼에서 데이터를 분석하는 단계; 및 분석된 정보를 증강현실 서버로 전송하는 단계; 및 스마트폰 앱을 통해 증강현실을 구현하여 작업을 지시하는 단계를 포함하는 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템이 제공될 수 있다.

또한, IoT 플랫폼과 증강현실을 이용한 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템은, 상기 도시가스 시설물에 부착된 센서 노드에서 온도, 습도, 압력, 유량, 미터링에 대한 데이터와 정압기 내의 설비장치(배관, 밸브. 가감압장치, 안전장치, 압력기록장치)의 동작 상태를 측정하는 측정부; 및 상기 센서 노드와 설비장치의 데이터를 게이트웨이가 취합하는 통신부; 및 상기 게이트웨이로부터 전달받은 데이터를 사물인터넷 서버에서 분석하고 증강현실 콘텐츠 구현에 필요한 데이터를 처리하는 판독부; 및 분석된 정보를 스마트폰 앱에 증강현실 콘텐츠로 시설물 유지보수 작업을 지시하는 표시부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 도시가스 시설물이 설치된 현장에서 스마트폰을 통해 시설물에 대한 정보 확인과 조작 지시를 용이하게 할 수 있다.

본 발명의 실시예들에 따르면, 현장에서 작업자로 하여금 대상체 인식과 고장탐지에 소요되는 시간을 단축하고 작업지침과 정비절차에 대한 지시를 즉시 실행할 수 있다는 장점이 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, IoT와 증강현실을 이용한 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템을 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, IoT와 증강현실을 이용한 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템의 취득부를 도시한 블록도이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 IoT와 증강현실을 이용한 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템을 설명하기 위한 스마트폰을 이용한 증강현실 앱의 실행예를 도시한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 IoT 플랫폼과 증강현실을 이용한 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템은 도 1의 설비장치(100), 센서 노드(200), 게이트웨이(300), IoT 플랫폼(400), 증강현실 서버(500), 스마트폰 앱(600)을 포함하는 구성으로 이루어진다.

본 발명의 실시예에 따르면, 사물인터넷 국제표준 규격인 Light Weight Machine to Machine(LWM2M) 장치 관리 표준에 의해 동작될 수 있다.

LWM2M은 효율적인 페이로드를 지향하고, CoAP 프로토콜과 DTLS(Datagram TLS) 보안을 사용하며, UDP 또는 SMS를 통해 전달된다. 서버와 클라이언트 사이에는 장치관리를 위한 인터페이스가 정의되어 있다. 클라이언트들은 관리하고자 하는 객체(Object)를 가지고 있으며, 각 객체는 실제적인 데이터가 있는 리소스(Resource)를 가진다. 하나의 객체는 여러 개의 객체 인스턴스로 구분하여 관리될 수 있다. 리소스는 그 하부 리소스를 가질 수 있으며 리소스 인스턴스로 구분되어 관리된다.

또한, 도시가스 설비장치(100) 및 센서 노드(200)의 아날로그 및 디지털 데이터를 입력 받아 표준화된 데이터 프레임으로 프로세싱 할 수 있다.

또한, 상기 센서 노드(200)는 지구-지역 정압기실의 각종 배관, 밸브에 온도, 습도, 압력, 유량, 미터링 측정이 가능하도록 센서 노드를 부착하여 무선 통신모듈을 이용해 데이터를 송신할 수 있다.

또한,다른 측면에 따르면, 상기 게이트웨이는 센서 노드(200) 및 지구-지역 정압기실의 설비장치(100)인 배관, 밸브, 가감압장치, 안전장치, 압력기록장치의 데이터를 수집할 수 있다.

또한, 센서 노드, 게이트웨이, IoT 플랫폼은 무선 통신모듈을 이용하여 통신을 할 수 있다.

도 2를 참고하면 본 발명의 실시예에 따른 도시가스 기반 시설을 관리할 수 있는 사물인터넷 플랫폼 시스템은 측정부(1000), 통신부(2000), 판독부(3000), 표시부(4000)를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 측정부(1000)는 도시가스 설비 장치(100)와 센서 노드(200)를 포함할 수 있다.

이 때, 도시가스 설비 장치(100)는 배관(1110), 밸브(1120), 가감압장치(1130), 압력장치(1140), 압력기록장치(1150)를 포함할 수 있으며, 센서 노드(200)는 온도(1210), 습도(1220), 압력(1230), 유량(1240), 미러링(1250) 센서를 포함할 수 있다. 측정부(1000)를 이용하여 도시가스 설비의 설비장치(100)의 상태 정보와 센서노드(200)의 센서 정보에 대한 도시가스 기반 시설 상태를 실시간으로 정밀 진단할 수 있다. 또한 측정부(2000)는 무선 근거리 통신인 블루투스(3110), Wi-Fi(3120) 모듈로 게이트웨이(300)에 데이터를 전송할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 통신부(2000)는 게이트웨이(300)를 포함할 수 있으며, 게이트웨이(300)는 블루투스(2110), Wi-Fi(2120), LTE(2130), LoRa(2140), NB-IoT(2150), Wi-SUN(2160) 모듈을 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 판독부(3000)는 IoT 플랫폼(400)과 증강현실 서버(500)를 포함할 수 있다. IoT 플랫폼(400)은 게이트웨이(300)로부터 전달받은 설비와 센서 데이터를 통합 관리하여 분석할 수 있다. 증강현실 서버(500)는 IoT 플랫폼(400)과 데이터를 공유하며 스마트폰을 이용한 증강현실 앱(600) 구현에 필요한 정보를 산출?관리 한다.

표시부(4000)는 판독부(3000)에서 분석된 정보에 의하여 스마트폰 앱으로 증강현실을 구현하여 작업자에게 시설물 유지보수 작업지시를 내릴 수 있다.

상기한 구성에 따르면, IoT 플랫폼과 증강현실을 이용한 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템은 측정부(1000)에서 도시가스 설비장치(100)와 주변에 설치된 센서노드(200) 노드로부터 설비의 상태정보 및 주변 환경 정보를 취득하여 통신부(2000)를 통해 데이터를 주고받을 수 있으며, 판독부(3000)인 IoT 플랫폼(400)에서 데이터를 분석하고 증강현실 서버(500)는 IoT 플랫폼에서 분석한 데이터에 기초하여 표시부(4000)의 증강현실 스마트폰 앱(600)으로 증강현실 구현에 필요한 데이터를 산출, 관리하여 도시가스 시설물 유지보수 작업지시를 내릴 수 있다.

또한, 상기 증강현실 스마트폰 앱(600)을 사용함에 있어서 설비 장치(100)에 스마트폰의 카메라에 촬영하였을 경우 스마트폰이 설비장치를 인식하도록 인식마커를 구비하고, 스마트폰은 스마트폰 내부에 구비된 측위장치 및 촬영된 영상과 인식마커를 분석하여 현위치와 촬영위치를 인식하여 증강현실을 구현할 수 있다.

구체적으로 센서노드와 설비장치의 데이터를 IoT 플랫폼을 통해 분석한 결과가 도시가스 공급을 위한 1번 배관 라인의 압력이 약한 것으로 판단될 시, 현장의 작업자에게 스마트폰 앱을 통해 실영상과 증강현실을 정합하여 1번 배관 라인의 위치를 알려주고 약해진 압력을 높일 수 있도록 1번 배관 라인에 해당하는 밸브를 시계방향으로 3회 돌리는 내용을 화면에 표시하여 작업이 서툴거나 관련 내용을 숙지하지 못한 작업자에게 지시를 용이하게 할 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, IoT 플랫폼과 증강현실을 이용한 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템은 인적의 출입이 드문 도시가스 시설물을 유지보수 하는 방법에 있어서 설비의 다양한 상태, 주변 환경 정보 수집이 용이하고 현장에서 작업자에게 유지보수에 필요한 작업지침, 정비절차를 쉽고 빠르게 안내할 수 있어 고장/사고 발생 시 즉각적으로 대응할 수 있다는 장점이 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

100: 정압기 설비 200: 센서노드 300: 게이트웨이
400: IoT 플랫폼 500: 증강현실 서버 600: 스마트폰 앱
1000: 측정부 1110: 배관 1120: 밸브
1130: 가감압장치 1140: 압력장치 1150: 압력기록장치
1210: 온도 1220: 습도 1230: 압력
1240: 유량 1250: 미터링
2000: 통신부 2110: 블루투스 2120: Wi-Fi
2130: LTE 2140: LoRa 2150: NB-IoT
2160: Wi-SUN
3000: 판독부 4000: 표시부

Claims

도시가스 시설물에 부착된 센서 노드 및 설비 장치에서 데이터를 취득하는 단계; 및 게이트웨이에서 데이터를 취합하는 단계; 및 게이트웨이에서 IoT 플랫폼으로 전송하는 단계; 및 IoT 플랫폼에서 데이터를 분석하는 단계; 및 분석된 정보를 증강현실 서버로 전송하는 단계; 및 스마트폰 앱을 통해 증강현실을 구현하여 작업을 지시하는 단계를 포함하는 도시가스 시설물 유지보수 작업지시 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 센서 노드는 온도, 습도, 압력, 유량, 미터링 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업지시 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 설비 장치는 배관, 밸브, 가감압장치, 압력장치, 압력기록장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 작업지시 시스템.
제 1 항에 있어서,
상기 작업지시 시스템은 현장의 작업자에게 스마트폰을 통해 실영상에 증강현실을 정합하여 시설물의 정보 확인과 분석된 정보에 따른 작업지침, 정비절차 안내를 용이하게 할 수 있는 작업지시 시스템