KR20200134351A

KR20200134351A - 건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법

Info

Publication number: KR20200134351A
Application number: KR1020190058909A
Authority: KR
Inventors: 이동은; 양정민
Original assignee: 경북대학교 산학협력단
Priority date: 2019-05-20
Filing date: 2019-05-20
Publication date: 2020-12-02
Also published as: KR102225243B1

Abstract

다양한 실들로 구성된 건축공사 현장의 시공 상황을 원격지에서 한 대 또는 최소한의 개수의 카메라로 실시간 관리 감독하여 건설현장에서 발생할 수 있는 문제를 미연에 방지하고 관리 감독에 필요한 인력을 최소화할 수 있도록 하는 건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법이 개시된다. 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템은 건설현장의 천장부에 설치되는 레일부; 상기 건설현장의 영상을 촬영하기 위한 카메라 및 상기 건설현장의 연기 및 소리 중 적어도 하나를 감지하는 센서부를 구비하고, 상기 레일부를 따라 주행 가능한 본체; 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 상기 건설현장 내 출입 인원을 인식하여 근로자를 관리하는 관리부; 및 상기 카메라 및 상기 센서부에 의해 감지된 정보들을 기반으로, 상기 건설현장의 영역 별로 인명사고 및 재해와 관련된 건설현장 이벤트를 감시하는 감시부;를 포함한다.

Description

건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법{AUTOMATED MANAGEMENT SYSTEM IN CONSTRUCTION SITES}

본 발명은 건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 영상 처리와 센서부의 정보융합을 통해 건설현장의 품질 관리뿐 아니라 시공 상황에서 발생하는 문제를 포착해 미연에 방지할 수 있는 건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법에 관한 것이다.

건설공정은 공장 및 생산 자동화가 이루어진 타 산업들과는 달리 근로자들에 의해 작업이 진행되는 노동집약적 산업이다. 현장에서 시공 중 작업자들이 실행하는 이벤트들(예를 들어, 미숙한 작업이나 실수, 화재 등)은 건설현장에 커다란 물적 및 인적 피해로 이어질 수 있다. 발생 가능한 문제들을 미연에 예방하기 위해서는 시공 상황에 대한 집중적인 관리가 필요하다. 그러나 건설산업의 사회경제적 한계로 충분한 관리 인력을 현장에 투입하는 것은 어려운 실정이다. 이로 인해서 소수의 관리 인력만이 현장을 감독해야 하는 관계로, 건설현장의 품질저하 및 재해는 지속적으로 발생할 수밖에 없는 실정이다.

화재 발생 가능성이 높은 건설현장에 CCTV나 적외선 센서 등의 감시시스템을 설치하여 화재를 감시하는 화재 방지 시스템이 설치되어 운용되는 경우가 있으나, 종래의 화재 방지 시스템은 화재 감시가 가능한 영역이 한정되고, CCTV 등의 제한된 감시 영역에서 발생하는 상황만 판단할 수 있으며, 사각 지대에 대한 실시간 화재 감지가 어렵다. 특히, 이동형 발열체의 경우 위치가 유동적이어서 감시에 한계가 있으며, CCTV의 사각지대에서 건설현장의 작업자가 흡연이나 조리 및 방한발열기구 사용 등의 다양한 행위로 화재를 유발할 수 있다.

본 발명은 다양한 실들로 구성된 건축공사 현장(예를 들어, 아파트)의 시공 상황을 원격지에서 한 대 또는 최소한의 개수의 카메라로 실시간 관리 감독하여 건설현장에서 발생할 수 있는 제반 문제들을 미연에 방지하고 관리 감독에 필요한 인력을 최소화하도록 하는 건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 카메라와 센서부로 수집한 다양한 정보를 이용하여 시공 현장에서 발생하는 담뱃불과 같은 발화원을 인식하고 화재에 미리 대처함과 동시에, 카메라에 의해 획득된 영상에서 건설현장의 건물 내 출입 인원에 대한 인식을 통해 현장 근로자를 관리할 수 있는 건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 센서부(연기감지 센서 및 소리감지 센서)를 사용하여 영상 센서의 사각지대에서의 문제 상황을 인지하고, 건설현장의 감시 사각지대에서 발생하는 문제 상황들을 포착해 관리자에게 알람을 발생시킴으로써 건설현장에 발생하는 문제들에 대해 조기에 대처할 수 있는 건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 레일이 직교 교차되는 위치에서 카메라와 센서부를 탑재한 본체의 주행 방향을 90° 전환하여 한 방향 주행에 국한되지 않고 두 방향으로 분기 주행이 가능하도록 하는 직교회전 레일 분기장치를 제공하여 한 개 또는 최소의 카메라로 건설현장의 여러 개의 실들을 관측할 수 있도록 하는 건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 직교회전 레일 분기장치의 감지 정보와, 직교회전 레일 분기장치의 절대 위치 정보를 기반으로, 카메라와 센서부를 탑재한 본체의 위치를 인식하는 위치 인식부의 오차를 보상하여, 건설현장의 문제 상황 발생 위치를 정확하게 인식할 수 있도록 하는 건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따른 건설현장 무인관리시스템은, 건설현장의 천장부에 설치되는 레일부; 상기 건설현장의 영상을 촬영하기 위한 카메라 및 상기 건설현장의 연기 및 소리 중 적어도 하나를 감지하는 센서부를 구비하고, 상기 레일부를 따라 주행 가능한 본체; 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 상기 건설현장 내 출입 인원을 인식하여 근로자를 관리하는 관리부; 및 상기 카메라 및 상기 센서부에 의해 감지된 정보들을 기반으로, 상기 건설현장의 영역 별로 인명사고 및 재해와 관련된 건설현장 이벤트를 감시하는 감시부;를 포함한다.

상기 센서부는 상기 건설현장의 연기를 감지하는 연기감지 센서 및 상기 건설현장의 이상징후를 나타내는 소리를 감지하는 소리감지 센서를 포함할 수 있다. 상기 감시부는, 상기 영상에서 발화원을 검출하고, 상기 영상에서 상기 발화원이 감지되면 상기 건설현장 중 상기 발화원이 감지된 영역에 대해 화재 경보를 발생하고; 상기 연기감지 센서에 의해 연기가 감지되는 경우, 상기 건설현장 중 상기 연기가 감지된 영역에 대해 화재 경보를 발생하고; 상기 소리감지 센서에 의해 이상징후를 나타내는 소리가 감지되면, 상기 건설현장 중 상기 이상징후를 나타내는 소리가 감지된 영역에 대해 경보를 발생하고; 상기 카메라 및 상기 센서부에 의해 수집된 정보들의 조합을 데이터베이스에 저장된 이상사건 정보들과 비교하여 이상징후를 나타내는 이벤트를 감지하도록 구성될 수 있다.

상기 레일부는, 제1 방향으로 배열되는 제1 직선레일; 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배열되는 제2 직선레일; 및 상기 본체를 상기 제1 직선레일과 상기 제2 직선레일 간에 교차주행시키도록 상기 제1 직선레일과 상기 제2 직선레일의 교차부에 마련되는 직교회전 레일 분기장치를 포함할 수 있다. 상기 직교회전 레일 분기장치는, 상기 교차부에 마련되고, 상기 제1 직선레일 또는 상기 제2 직선레일과 연결 가능한 제3 직선레일을 구비하는 턴테이블; 및 상기 턴테이블을 90° 회전시키는 회전구동부를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템은, 상기 본체에 설치되는 구동바퀴와, 상기 구동바퀴를 회전시켜 상기 본체를 상기 레일부를 따라 주행시키는 구동모터를 포함하는 주행부; 및 상기 구동모터에 설치되어 상기 구동모터의 회전수를 측정하는 엔코더를 포함하고, 상기 엔코더에 의해 상기 본체의 위치를 인식하는 위치인식부를 더 포함할 수 있다. 상기 위치인식부는, 상기 직교회전 레일 분기장치를 감지하는 교차점 감지부; 및 상기 직교회전 레일 분기장치를 감지시 기설정된 좌표 정보로 상기 본체의 위치를 갱신하는 위치 갱신부를 포함할 수 있다. 상기 위치인식부는, 상기 본체의 위치 정보와 갱신된 좌표 정보 간의 차이값을 기반으로 상기 엔코더의 오차를 보정하는 보정부를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 건설현장 무인관리시스템에 의해 수행되는 건설현장 무인관리방법으로서, 건설현장의 천장부에 설치되는 레일부를 따라 본체를 주행시키는 단계; 상기 본체가 상기 건설현장을 이동하면서 상기 본체에 설치된 카메라에 의해 상기 건설현장의 영상을 촬영하고, 상기 본체에 설치된 센서부에 의해 상기 건설현장의 연기 및 소리 중 적어도 하나를 감지하는 단계; 상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 상기 건설현장 내 출입 인원을 인식하여 근로자를 관리하는 단계; 및 상기 카메라 및 상기 센서부에 의해 감지된 정보들을 기반으로, 상기 건설현장의 영역 별로 인명사고 및 재해와 관련된 건설현장 이벤트를 감시하는 단계;를 포함하는 건설현장 무인관리방법이 제공된다.

상기 건설현장 이벤트를 감시하는 단계는, 상기 영상에서 발화원을 검출하고, 상기 영상에서 상기 발화원이 감지되면 상기 건설현장 중 상기 발화원이 감지된 영역에 대해 화재 경보를 발생하는 단계; 상기 연기감지 센서에 의해 연기가 감지되는 경우, 상기 건설현장 중 상기 연기가 감지된 영역에 대해 화재 경보를 발생하는 단계; 상기 소리감지 센서에 의해 이상징후를 나타내는 소리가 감지되면, 상기 건설현장 중 상기 이상징후를 나타내는 소리가 감지된 영역에 대해 경보를 발생하는 단계; 및 상기 카메라 및 상기 센서부에 의해 수집된 정보들의 조합을 데이터베이스에 저장된 이상사건 정보들과 비교하여 이상징후를 나타내는 이벤트를 감지하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리방법은, 상기 본체에 설치되는 구동바퀴의 회전수를 측정하는 엔코더에 의해 상기 본체의 위치를 인식하는 단계; 상기 본체에 설치된 교차점 감지부에 의해 상기 직교회전 레일 분기장치를 감지하는 단계; 및 위치 갱신부에 의해, 상기 직교회전 레일 분기장치를 감지시 기설정된 좌표 정보로 상기 본체의 위치를 갱신하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 본체의 위치를 인식하는 단계는, 상기 엔코더에 의해 측정된 상기 본체의 위치 정보와, 상기 위치 갱신부에 의해 갱신된 좌표 정보 간의 차이값을 기반으로 상기 엔코더의 오차를 보정하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 건설현장 무인관리방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체가 제공된다.

본 발명의 실시예에 의하면, 다양한 실들로 구성된 건축공사 현장의 시공 상황을 원격지에서 한 대 또는 최소한의 개수의 카메라로 실시간 관리 감독하여 건설현장에서 발생할 수 있는 제반 문제들을 미연에 방지하고 관리 감독에 필요한 인력을 최소화하도록 하는 건설현장 무인관리시스템 및 무인관리방법이 제공된다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 카메라와 센서부로 수집한 다양한 정보를 이용하여 시공 현장에서 발생하는 담뱃불과 같은 발화원을 인식하고 화재에 미리 대처함과 동시에, 카메라에 의해 획득된 영상에서 건설현장의 건물 내 출입 인원에 대한 인식을 통해 현장 근로자를 관리할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 센서부(연기감지 센서 및 소리감지 센서)를 사용하여 영상 센서의 사각지대에서의 문제 상황을 인지하고, 건설현장의 감시 사각지대에서 발생하는 문제 상황들을 포착해 관리자에게 알람을 발생시킴으로써 건설현장에 발생하는 문제들에 대해 조기에 대처할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 레일이 직교 교차되는 위치에서 카메라와 센서부를 탑재한 본체의 주행 방향을 90° 전환하여 한 방향 주행에 국한되지 않고 두 방향으로 분기 주행이 가능하도록 하는 직교회전 레일 분기장치를 제공하여 한 개 또는 최소의 카메라로 건설현장의 여러 개의 실들을 관측할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 직교회전 레일 분기장치의 감지 정보와, 직교회전 레일 분기장치의 절대 위치 정보를 기반으로, 카메라와 센서부를 탑재한 본체의 위치를 인식하는 위치 인식부의 오차를 보상하여, 건설현장의 문제 상황 발생 위치를 정확하게 인식할 수 있다.

본 발명의 효과는 상술한 효과들로 제한되지 않는다. 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리방법의 순서도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템을 구성하는 레일부를 예시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템을 구성하는 레일부의 이송레일과 연결재를 예시한 도면이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템을 구성하는 레일부를 예시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템을 구성하는 주행부와 위치인식부의 구성도이다.

본 발명의 다른 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술하는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 만일 정의되지 않더라도, 여기서 사용되는 모든 용어들(기술 혹은 과학 용어들을 포함)은 이 발명이 속한 종래 기술에서 보편적 기술에 의해 일반적으로 수용되는 것과 동일한 의미를 가진다. 공지된 구성에 대한 일반적인 설명은 본 발명의 요지를 흐리지 않기 위해 생략될 수 있다. 본 발명의 도면에서 동일하거나 상응하는 구성에 대하여는 가급적 동일한 도면부호가 사용된다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여, 도면에서 일부 구성은 다소 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다", "가지다" 또는 "구비하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서 전체에서 사용되는 '~부'는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위로서, 예를 들어 소프트웨어, FPGA 또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미할 수 있다. 그렇지만 '~부'가 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다.

일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로 코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들 및 변수들을 포함할 수 있다. 구성요소와 '~부'에서 제공하는 기능은 복수의 구성요소 및 '~부'들에 의해 분리되어 수행될 수도 있고, 다른 추가적인 구성요소와 통합될 수도 있다.

본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템은 카메라에 의해 획득한 영상 정보와, 센서부(연기감지 센서, 소리감지 센서 등)의 정보 융합을 통해 건설현장의 품질 관리뿐 아니라 시공 상황에서 발생하는 문제를 포착해 미연에 방지할 수 있는 지능형 건설자동화 시스템으로, 건설현장 관리 무인화를 구현하여 관리 인력 부족 문제를 해결하고, 안전한 건설현장 자동화를 이루는데 이바지할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템은 카메라와 센서부에 의해 수집한 정보를 이용하여 건설시공 현장에서 발생하는 담뱃불과 같은 발화원을 인식하고 화재에 미리 대처할 수 있으며 카메라 영상에서 건물 내 출입 인원에 대한 인식을 통해 현장 근로자를 관리할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템(100)은 레일부(110), 카메라(122)와 센서부(124)를 구비하는 본체(120), 그리고 관리부(132)와 감시부(134)를 구비하는 관리모듈(130)을 포함한다.

레일부(110)는 건설현장의 천장부에 설치될 수 있다. 레일부(110)는 건설현장의 천장부에 2차원적으로 확장 설치될 수 있다. 예를 들어, 아파트 시공현장의 경우, 여러개의 실들 또는 영역들 간에 본체(120)를 주행시키면서 건설현장을 감시, 관리하기 위하여, 레일부(110)는 평면적으로 상이한 영역에 배치된 다수의 실들을 커버할 수 있도록 2차원으로 연장될 수 있다.

본체(120)는 레일부(110)를 따라 주행 가능하게 설치될 수 있다. 본체(120)는 여러개의 실들 또는 영역들 간을 이동하면서, 건설현장에서 발생하는 각종 문제 상황들을 감시하기 위한 정보들을 수집할 수 있다. 본체(120)는 건설현장의 영상을 촬영하기 위한 카메라(122)와, 건설현장의 연기 및 소리 중 적어도 하나를 감지하는 센서부(124)를 구비할 수 있다.

카메라(122)와 센서부(124)가 설치된 본체(120)는 천정에 설치된 레일부(110)를 따라 지속적으로 시공현장의 여러 실들을 돌아다니면서 현장 영상 데이터와 연기 정보, 소리 정보 등의 각종 정보를 획득할 수 있다. 실시예에서, 센서부(124)는 건설현장의 연기를 감지하는 연기감지 센서와, 건설현장의 이상징후(화재, 충돌음 등)를 나타내는 소리를 감지하는 소리감지 센서를 포함할 수 있다.

이와 같이 연기감지 센서와 소리감지 센서를 본체(120)에 부착하여 카메라(122)에 의해 획득된 영상을 사용해서 감지가 불가능한 사각지대에 대한 감시 성능을 향상시킬 수 있으며 감시 기능을 보완할 수 있다. 예를 들어, 연기감지 센서를 통해서 화재를 미연에 방지할 수 있고, 소리감지 센서를 사용하여 수집한 음향 신호를 분석하여 현장에서 발생하는 인명사고, 소음 민원 및 재해와 직결되는 이상 충돌 음향을 감지하여 알림을 원격 관리자에게 전송하여 보다 신속히 건설현장에서 발생하는 문제에 대처할 수 있다.

관리모듈(130)은 본체(120)에 설치될 수도 있고, 외부 서버 등의 원격지에 마련될 수도 있다. 관리모듈(130)의 관리부(132)는 카메라(122)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 건설현장의 건물 내 출입 인원을 인식하여 근로자를 관리할 수 있다. 관리부(132)는 본체(120)의 위치 정보와 근로자 인식 정보를 기반으로, 건설현장의 영역 별로 출입 인원을 인식할 수 있다. 관리부(132)는 예를 들어 영상에서 작업복 또는 안전모 등에 표기된 식별기호를 인식하는 방식으로 작업자를 관리할 수 있다.

관리모듈(130)의 감시부(134)는 카메라(122) 및 센서부(124)에 의해 감지된 정보들을 기반으로, 건설현장의 영역 별로 인명사고 및 재해(화재 등)와 관련된 각종 건설현장 이벤트를 감시할 수 있다. 예를 들어, 감시부(134)는 영상에서 발화원을 검출하고, 영상에서 발화원이 감지되면 건설현장 중 발화원이 감지된 영역에 대해 화재 경보를 발생할 수 있다.

감시부(134)는 연기감지 센서에 의해 연기가 감지된 경우, 건설현장 중 연기가 감지된 영역에 대해 화재 경보를 발생할 수 있다. 또한, 감시부(134)는 소리감지 센서에 의해 이상징후를 나타내는 소리가 감지되면, 건설현장 중 이상징후를 나타내는 소리가 감지된 영역에 대해 경보를 발생할 수 있다. 실시예에서, 감시부(134)는 카메라(122) 및 센서부(124)에 의해 수집된 정보들의 조합을 데이터베이스에 저장된 이상사건 정보들과 비교하여 일치되는 경우 이상징후를 나타내는 이벤트를 감지하고, 경보를 발생시킬 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리방법의 순서도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 무인관리시스템이 작동을 시작하면 카메라(122)는 건설현장의 영상 정보를 실시간으로 획득하고, 센서부(124)는 연기감지 센서 및 소리감지 센서 등의 복수개의 센서를 활용하여 실시간으로 건설현장의 연기/소리 등의 정보를 감지하고, 잠재적 건설현장 재해를 지속적으로 감시한다(S10~S16).

실시예에서, 건설현장 무인관리시스템은 카메라(122)를 사용하여 시공 현장 실내에서 발생한 화재를 인식할 수 있다. 건설현장 무인관리시스템은 예를 들어, 카메라(122)에 의해 획득된 영상으로부터 불꽃의 RGB 픽셀 값을 이용하여 발화원을 인식하여 화재를 감지할 수 있다. 실시예에서, 시공 현장을 촬영하는 카메라(122)가 영상 데이터를 수집하는 중 적색영역의 픽셀 값이 임계치보다 큰 것으로 인식될 경우 그 크기를 인식하고 화염 여부를 판정할 수 있다. 영상에서 적색영역만으로 화염 여부를 정확하게 확정지을 수는 없기 때문에, 영상에서 회색영역의 픽셀 값을 검출하여 화재 시에 발생하는 연기의 유무를 확인함으로써 시공 현장에 발생하는 화재의 인식 정확도를 높일 수 있다.

만약, 카메라(122)에 의해 촬영되어 영상 처리된 정보가 근로자의 흡연 모습이나 기타 발화 상황을 감지하게 되면, 무인관리시스템은 경보를 작동시키거나 영상 정보를 관리서버로 즉시 전송하여 화재 예방 동작을 시작할 수 있다(S17). 또한 연기감지 센서가 화재에 준하는 연기를 감지하거나 소리감지 센서가 인명 피해에 준하는 충돌 음향을 감지했을 때에도 경보를 발생시키고 관리 서버에 이상 사건 발생 정보를 전송한다(S18).

만약 카메라의 영상 처리 결과와 센서의 감지 결과가 이상 사건에 준하는 정도가 아니라고 판단되는 경우에도, 무인관리시스템은 세 개의 센서 정보를 융합한 후 신호 처리를 통해 이상 사건 발생을 한 번 더 판단하고 센서 융합 결과에 따라 이상 사건 발생 보고 여부를 판단한다(S19~S21). 즉, 감지부(134)는 센서 값과 실제 이상 사건 발생 사이의 경험적(heuristic) 데이터베이스를 만들어 카메라(122)의 영상과 연기감지 센서, 소리감지 센서 값의 융합을 하는데 활용한다.

카메라(134)의 영상 처리 결과와 연기 및 소리감지 센서의 값이 모두 임계치 미만일 경우에도, 경험적 데이터베이스와 센서 값들을 비교하여 이상 사건 발생에 해당하는 값의 조합일 경우에는 경보 동작을 하고, 관재 서버로 정보를 전송할 수 있다(S22). 또한, 무인관리시스템을 운용하면서 얻어지는 센서 값과 실제 이상 사건 발생 유무의 조합을 기록하여 경험적 데이터베이스를 갱신하고, 이후의 건설현장 감시에 활용할 수 있다(S23).

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템을 구성하는 레일부를 예시한 도면이다. 실시예에서, 레일부(110)를 따라 카메라(122)와 센서부(124)를 시공현장을 이동시키면서 건설현장을 감시하며, 레일부(110)를 따라 이동하는 카메라(122) 및 센서부(124)에 의해 수집된 정보들을 이용함으로써 건설현장 관리감독 인력을 최소화할 수 있고, 시공 중 발생하는 관리감독 비용을 대폭 절감할 수 있다. 또한, 원격지에서 시공 현장을 모니터링함으로써 건축물 품질 및 안전에 대한 충분한 집중 관리가 가능해진다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템을 구성하는 레일부의 이송레일과 연결재를 예시한 도면이다. 레일부(110)는 이송레일과 연결재로 구성될 수 있다. 이송레일들은 연결재를 결합하여 연장될 수 있으며 연결재는 도 5의 (a) 내지 (d)에 도시된 직선, 곡선 또는 십자형의 4가지 종류와, 도 5의 (e)에 도시된 직교회전 레일 분기장치를 포함할 수 있다. 따라서 다양한 형태의 연결재들을 사용하여 본체(120)를 건설현장에서 레일부(110)를 따라서 직선주행, 곡선주행 및 교차주행시킬 수 있다.

도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템을 구성하는 레일부를 예시한 도면이다. 도 6 및 도 7을 참조하면, 레일부(110)는 제1 직선레일(112)과 제2 직선레일(114)과 직교회전 레일 분기장치(116)를 포함할 수 있다. 제1 직선레일(112)은 제1 방향(X)으로 배열될 수 있다. 제2 직선레일(114)은 제1 방향(X)과 수직한 제2 방향(Y)으로 배열될 수 있다. 직교회전 레일 분기장치(116)는 본체(120)를 제1 직선레일(112)과 제2 직선레일(114) 간에 교차주행시키도록 제1 직선레일(112)과 제2 직선레일(114)의 교차부에 마련될 수 있다.

실시예에서, 직교회전 레일 분기장치(116)는 턴테이블(116a)과, 턴테이블(116a)을 90° 회전시키는 회전구동부(116c)를 포함할 수 있다. 턴테이블(116a)은 제1 직선레일(112)과 제2 직선레일(114)의 교차부에 마련될 수 있다. 턴테이블(116a)은 회전 여부에 따라 제1 직선레일(112) 또는 제2 직선레일(114)과 연결 가능한 제3 직선레일(116b)을 구비할 수 있다.

직교회전 레일 분기장치(orthogonal rail rotating apparatus)(116)는 교차주행 위치에서 본체(120)의 주행방향을 90° 전환하여 주행 방향을 분기하도록 지원할 수 있다. 직교회전 레일 분기장치(116)는 본체(120)와 통신하여 직진 혹은 90° 회전 중 하나의 명령을 제공받고, 예를 들어 도 6에 도시된 상태로부터 도 7에 도시된 상태로 턴테이블(116a)을 90° 회전시켜 본체(120)의 주행 방향을 전환할 수 있다. 이를 통해 건설현장의 환경에 맞게 본체(120)의 이동궤적을 선택하는 것이 가능하고, 주로 여러 개의 실들이 번들로 구성되는 건축현장의 감시 영역을 최대한 확보하여 최소 대수의 카메라로 시공현장을 집중적으로 관리할 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 건설현장 무인관리시스템을 구성하는 주행부와 위치인식부의 구성도이다. 도 1 및 도 8을 참조하면, 건설현장 무인관리시스템은 주행부(140)와 위치인식부(150)를 포함할 수 있다. 주행부(140)는 본체(120)에 설치되는 구동바퀴와, 구동바퀴를 회전시켜 본체(120)를 레일부(110)를 따라 주행시키는 구동모터를 포함할 수 있다. 위치인식부(150)는 구동모터에 설치되어 구동모터의 회전수를 측정하는 엔코더(encoder)를 포함할 수 있다. 위치인식부(150)는 엔코더에 의해 측정된 구동모터의 회전수를 기반으로 본체(120)의 위치를 인식할 수 있다.

위치인식부(150)는 직교회전 레일 분기장치(116)를 감지하는 교차점 감지부(152)와, 직교회전 레일 분기장치(116)를 감지시 기설정된 좌표 정보로 본체(120)의 위치를 갱신하는 위치 갱신부(154)와, 본체(120)의 위치 정보와 갱신된 좌표 정보 간의 차이값을 기반으로 엔코더의 오차를 보정하는 보정부(156)를 포함할 수 있다. 즉, 바퀴와 본체 사이에 카메라를 두어 연결재를 인식하고 연결재를 지날 때마다 절대 좌표를 인식하도록 할 수 있다. 건설현장 무인관리시스템은 모터의 엔코더(encoder)를 통해서 본체의 위치와 현재 시공위치를 파악할 수 있으며, 이를 통해 시공 중인 예정 위치에 도착할 수 있고 시공현장 촬영을 진행할 수 있다.

모터 엔코더만을 이용해 장비를 운용할 경우 대략적인 위치는 파악 가능하지만 오차가 누적됨에 따라 위치가 틀려지는 상황이 발생할 수 있다. 이를 방지하기 위해 센서(카메라 또는 센서)를 본체(120)와 바퀴 사이에 추가하여 직교회전 레일 분기장치(116)를 인식하도록 할 수 있다. 이를 통해 본체(120)가 레일을 따라서 이동할 때 직교회전 레일 분기장치(116)를 인식하게 되고, 직교회전 레일 분기장치(116)를 지날 때 마다 확실한 절대 좌표를 얻을 수 있다.

본체(120)가 직교회전 레일 분기장치(116)에 도달하는 순간 절대 좌표 정보를 자동으로 본체(120)에 전달하여 정확한 절대 위치로 본체 위치 값을 갱신함으로써 오차를 수정할 수 있으며, 오차 수정 결과를 기반으로 엔코더의 오차를 보정할 수 있다. 예를 들어, 엔코더의 측정값을 기반으로 산출한 본체(120)의 이동 거리 보다 실제 본체(120)의 이동 거리보다 큰 경우에는 그 차이값에 비례하여 엔코더의 측정값에 반영되는 가중치를 증가시켜 본체(120)의 위치를 산출하고, 반대의 경우에는 엔코더의 측정값에 반영되는 가중치를 감소시켜 본체(120)의 위치를 산출할 수 있다.

이와 같이, 직교회전 레일 분기장치(116)의 인식 정보를 통해 본체(120)의 절대 위치를 인지하여 본체(120)의 위치 정보 오차가 누적되는 것을 방지할 수 있으며, 건설현장의 문제상황 발생 위치를 정확하게 인식하여 효과적으로 대응할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 직교회전 레일 분기장치(116)에 카메라 또는 센서 등을 설치하여 본체(120)의 접근을 인지하고, 본체(120) 인식 시에 해당 정보를 위치 인식부로 제공하여 위치를 갱신하도록 하는 것도 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 건설현장 무인관리방법은 예를 들어 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성 가능하고, 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 이용하여 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체는 SRAM(Static RAM), DRAM(Dynamic RAM), SDRAM(Synchronous DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리, ROM(Read Only Memory), PROM(Programmable ROM), EPROM(Electrically Programmable ROM), EEPROM(Electrically Erasable and Programmable ROM), 플래시 메모리 장치, PRAM(Phase-change RAM), MRAM(Magnetic RAM), RRAM(Resistive RAM), FRAM(Ferroelectric RAM)과 같은 불휘발성 메모리, 플로피 디스크, 하드 디스크 또는 광학적 판독 매체 예를 들어 시디롬, 디브이디 등과 같은 형태의 저장매체일 수 있으나, 이에 제한되지는 않는다.

이상의 실시예들은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 제시된 것으로, 본 발명의 범위를 제한하지 않으며, 이로부터 다양한 변형 가능한 실시예들도 본 발명의 범위에 속하는 것임을 이해하여야 한다. 본 발명의 기술적 보호범위는 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이며, 본 발명의 기술적 보호범위는 청구범위의 문언적 기재 그 자체로 한정되는 것이 아니라 실질적으로는 기술적 가치가 균등한 범주의 발명까지 미치는 것임을 이해하여야 한다.

100: 건설현장 무인관리시스템
110: 레일부
112: 제1 직선레일
114: 제2 직선레일
116: 직교회전 레일 분기장치
116a: 턴테이블
116b: 제3 직선레일
116c: 회전구동부
120: 본체
122: 카메라
124: 센서부
130: 관리모듈
132: 관리부
134: 감시부
140: 주행부
150: 위치인식부
152: 교차점 감지부
154: 위치 갱신부
156: 보정부

Claims

건설현장의 천장부에 설치되는 레일부;
상기 건설현장의 영상을 촬영하기 위한 카메라 및 상기 건설현장의 연기 및 소리 중 적어도 하나를 감지하는 센서부를 구비하고, 상기 레일부를 따라 주행 가능한 본체;
상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 상기 건설현장 내 출입 인원을 인식하여 근로자를 관리하는 관리부; 및
상기 카메라 및 상기 센서부에 의해 감지된 정보들을 기반으로, 상기 건설현장의 영역 별로 인명사고 및 재해와 관련된 건설현장 이벤트를 감시하는 감시부;를 포함하는 건설현장 무인관리시스템.
제1항에 있어서,
상기 센서부는 상기 건설현장의 연기를 감지하는 연기감지 센서 및 상기 건설현장의 이상징후를 나타내는 소리를 감지하는 소리감지 센서를 포함하고,
상기 감시부는,
상기 영상에서 발화원을 검출하고, 상기 영상에서 상기 발화원이 감지되면 상기 건설현장 중 상기 발화원이 감지된 영역에 대해 화재 경보를 발생하고;
상기 연기감지 센서에 의해 연기가 감지되는 경우, 상기 건설현장 중 상기 연기가 감지된 영역에 대해 화재 경보를 발생하고;
상기 소리감지 센서에 의해 이상징후를 나타내는 소리가 감지되면, 상기 건설현장 중 상기 이상징후를 나타내는 소리가 감지된 영역에 대해 경보를 발생하고;
상기 카메라 및 상기 센서부에 의해 수집된 정보들의 조합을 데이터베이스에 저장된 이상사건 정보들과 비교하여 이상징후를 나타내는 이벤트를 감지하도록 구성되는 건설현장 무인관리시스템.
제1항에 있어서,
상기 레일부는,
제1 방향으로 배열되는 제1 직선레일;
상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배열되는 제2 직선레일; 및
상기 본체를 상기 제1 직선레일과 상기 제2 직선레일 간에 교차주행시키도록 상기 제1 직선레일과 상기 제2 직선레일의 교차부에 마련되는 직교회전 레일 분기장치를 포함하고,
상기 직교회전 레일 분기장치는,
상기 교차부에 마련되고, 상기 제1 직선레일 또는 상기 제2 직선레일과 연결 가능한 제3 직선레일을 구비하는 턴테이블; 및
상기 턴테이블을 90° 회전시키는 회전구동부를 포함하는 건설현장 무인관리시스템.
제3항에 있어서,
상기 본체에 설치되는 구동바퀴와, 상기 구동바퀴를 회전시켜 상기 본체를 상기 레일부를 따라 주행시키는 구동모터를 포함하는 주행부; 및
상기 구동모터에 설치되어 상기 구동모터의 회전수를 측정하는 엔코더를 포함하고, 상기 엔코더에 의해 상기 본체의 위치를 인식하는 위치인식부를 더 포함하고,
상기 위치인식부는,
상기 직교회전 레일 분기장치를 감지하는 교차점 감지부; 및
상기 직교회전 레일 분기장치를 감지시 기설정된 좌표 정보로 상기 본체의 위치를 갱신하는 위치 갱신부를 포함하는 건설현장 무인관리시스템.
제4항에 있어서,
상기 위치인식부는,
상기 본체의 위치 정보와 갱신된 좌표 정보 간의 차이값을 기반으로 상기 엔코더의 오차를 보정하는 보정부를 더 포함하는 건설현장 무인관리시스템.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항의 건설현장 무인관리시스템에 의해 수행되는 건설현장 무인관리방법으로서,
건설현장의 천장부에 설치되는 레일부를 따라 본체를 주행시키는 단계;
상기 본체가 상기 건설현장을 이동하면서 상기 본체에 설치된 카메라에 의해 상기 건설현장의 영상을 촬영하고, 상기 본체에 설치된 센서부에 의해 상기 건설현장의 연기 및 소리 중 적어도 하나를 감지하는 단계;
상기 카메라에 의해 촬영된 영상을 분석하여 상기 건설현장 내 출입 인원을 인식하여 근로자를 관리하는 단계; 및
상기 카메라 및 상기 센서부에 의해 감지된 정보들을 기반으로, 상기 건설현장의 영역 별로 인명사고 및 재해와 관련된 건설현장 이벤트를 감시하는 단계;를 포함하는 건설현장 무인관리방법.
제6항에 있어서,
상기 센서부는 상기 건설현장의 연기를 감지하는 연기감지 센서 및 상기 건설현장의 이상징후를 나타내는 소리를 감지하는 소리감지 센서를 포함하고,
상기 건설현장 이벤트를 감시하는 단계는,
상기 영상에서 발화원을 검출하고, 상기 영상에서 상기 발화원이 감지되면 상기 건설현장 중 상기 발화원이 감지된 영역에 대해 화재 경보를 발생하는 단계;
상기 연기감지 센서에 의해 연기가 감지되는 경우, 상기 건설현장 중 상기 연기가 감지된 영역에 대해 화재 경보를 발생하는 단계;
상기 소리감지 센서에 의해 이상징후를 나타내는 소리가 감지되면, 상기 건설현장 중 상기 이상징후를 나타내는 소리가 감지된 영역에 대해 경보를 발생하는 단계; 및
상기 카메라 및 상기 센서부에 의해 수집된 정보들의 조합을 데이터베이스에 저장된 이상사건 정보들과 비교하여 이상징후를 나타내는 이벤트를 감지하는 단계를 포함하는 건설현장 무인관리방법.
제6항에 있어서,
상기 레일부는 상기 건설현장의 천장부에 제1 방향으로 배열되는 제1 직선레일; 상기 제1 방향과 수직한 제2 방향으로 배열되는 제2 직선레일; 및 상기 본체를 상기 제1 직선레일과 상기 제2 직선레일 간에 교차주행시키도록 상기 제1 직선레일과 상기 제2 직선레일의 교차부에 마련되는 직교회전 레일 분기장치를 포함하고,
상기 본체는 상기 직교회전 레일 분기장치에서 상기 제1 직선레일로부터 상기 제2 직선레일로 90° 방향 전환이 가능한 건설현장 무인관리방법.
제8항에 있어서,
상기 본체에 설치되는 구동바퀴의 회전수를 측정하는 엔코더에 의해 상기 본체의 위치를 인식하는 단계;
상기 본체에 설치된 교차점 감지부에 의해 상기 직교회전 레일 분기장치를 감지하는 단계; 및
위치 갱신부에 의해, 상기 직교회전 레일 분기장치를 감지시 기설정된 좌표 정보로 상기 본체의 위치를 갱신하는 단계를 포함하는 건설현장 무인관리방법.
제9항에 있어서,
상기 본체의 위치를 인식하는 단계는,
상기 엔코더에 의해 측정된 상기 본체의 위치 정보와, 상기 위치 갱신부에 의해 갱신된 좌표 정보 간의 차이값을 기반으로 상기 엔코더의 오차를 보정하는 단계를 더 포함하는 건설현장 무인관리방법.
제6항 내지 제10항 중 어느 한 항의 건설현장 무인관리방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터로 판독 가능한 기록매체.