KR20210090484A - 촬영영상을 이용한 계량기 무인 원격 검침 시스템 - Google Patents

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KR20210090484A
KR20210090484A KR1020200003831A KR20200003831A KR20210090484A KR 20210090484 A KR20210090484 A KR 20210090484A KR 1020200003831 A KR1020200003831 A KR 1020200003831A KR 20200003831 A KR20200003831 A KR 20200003831A KR 20210090484 A KR20210090484 A KR 20210090484A
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김영형
김민수
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금오공과대학교 산학협력단
김민수
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Abstract

계량기 무인 원격 검침 시스템은, 수도사용량, 전력량, 폐수량, 가스사용량 및 공기 방출량 중 어느 하나의 사용량을 표시하는 계량기와, 자동 검침 애플리케이션이 설치되어 계량기를 촬영하는 사용자 단말기와, 계량기의 촬영영상을 입력 받으며 계량기의 촬영영상 중 수치값이 표시되는 영역을 추출하고, 추출된 영역에서 수치값의 변화를 검출하여 운영일지를 자동 기록함에 있어서, 계량기의 수치값이 선택되는 시점의 계량기의 고유식별번호, 계측일시 및 계측시간이 자동 입력되는 관리서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

촬영영상을 이용한 계량기 무인 원격 검침 시스템{Unmanned Remote Meter Reading System Using Camera Image}
본 발명은 검침 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 촬영영상을 이용한 계량기 무인 원격 검침 시스템에 관한 것이다.
폐수가 발생하는 공장 및 세차장 같은 사업장에서는 폐수를 배출하기 전에 폐수배출시설을 설치하여 정화 시킨 후 배출해야하는 환경부 규정을 준수하여야 한다.
따라서 이러한 사업장의 관리자는 수도사용량, 전력량, 폐수량, 가스사용량 및 공기 방출량 등의 사용량을 표시하는 각각의 계량기의 수치값을 육안으로 확인하고, 운영일지에 기록하여야 한다.
특히, 폐수배출시설을 운영을 하게 되면 운영지침에 다른 일지양식을 매일 작성해야 되는데, 당일 계량기들의 검침값, 다소 반복적인 날짜, 날씨, 전일 지침값 등을 작성하는데 시간이 약 10분정도 소요되는 불편함이 존재한다.
즉, 많은 수의 계량기가 존재할 경우, 매일 많은 검침시간이 필요한 단점이 있다.
따라서 최근에는 사물 인터넷과 결합된 계량기들이 출시되고 있다. 즉, 계량기에 통신모듈이 내장되어 RTU 제어기와 RS-485 통신 등으로 계측 정보 전송하는 방식이 출시되고 있다.
하지만, 이러한 새로운 계량기들은 고가의 디지털 계량측기 및 전용 통신장비가 필요한 문제가 있으며, 기존의 계량기를 모두 교체해야하는 문제점이 있다.
KR 10-1152624 B
본 발명은 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 촬영영상을 활용하여 디지털 및 아날로그 방식의 계량기를 인식하고 지침 값을 취득할 수 있는 원격 모니터링 시스템을 제공한다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 수도사용량, 전력량, 폐수량, 가스사용량 및 공기 방출량 중 어느 하나의 사용량을 표시하는 계량기와, 자동 검침 애플리케이션이 설치되어 계량기를 촬영하는 사용자 단말기와, 계량기의 촬영영상을 입력 받으며 계량기의 촬영영상 중 수치값이 표시되는 영역을 추출하고, 추출된 영역에서 수치값의 변화를 검출하여 운영일지를 자동 기록함에 있어서, 계량기의 수치값이 선택되는 시점의 계량기의 고유식별번호, 계측일시 및 계측시간이 자동 입력되는 관리서버를 포함하는 계량기 무인 원격 검침 시스템이 제공된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 수도사용량, 전력량, 폐수량, 가스사용량 및 공기 방출량 중 어느 하나의 사용량을 표시하는 계량기와, 계량기를 연속적으로 촬영하는 카메라와, 카메라에서 전송되는 계량기의 촬영영상을 입력 받으며 계량기의 촬영영상 중 수치값이 표시되는 영역을 추출하고, 추출된 영역에서 수치값의 변화를 검출하는 단말기와, 수치값을 전달받아 관리하는 관리서버를 포함하는 계량기 무인 원격 검침 시스템이 제공된다.
또한, 본원발명은 자동 검침 애플리케이션이 설치된 사용자 단말기를 더 포함하고, 자동 검침 애플리케이션은, 운영일지를 자동 기록함에 있어서, 계량기의 수치값이 선택되는 시점의 계량기의 고유식별번호, 계측일시 및 계측시간이 자동 입력되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 포함되는 카메라는 광량을 자동으로 감지하여 적외선 영역 및 가시광선 영역을 촬영하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 포함되는 단말기는 계량기의 촬영영상 중 계측 수치값이 표시되는 영역을 자동으로 추출하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 계량기 무인 원격 검침 시스템은, 촬영영상을 활용하여 디지털 및 아날로그 방식의 계량기를 인식하고 지침 값을 취득할 수 있다.
따라서 기존 설비를 훼손하지 않고 머신 비전 기술을 적용하여 계량기를 인식할 수 있으며, 수집된 값은 LTE, WIFI, Bluetooth 통신 가능한 스마트폰 또는 관리서버로 전송할 수 있다.
즉, 계량기 무인 원격 검침 시스템은 원격검침을 위한 카메라를 설치하거나, 휴대용 단말기의 자동 검침 애플리케이션으로 촬영된 촬영영상을 자동인식하여 폐수배출시설의 운영일지 작성 담당자의 작성시간을 90% 단축시킨 1분내 작성을 도와주고, 관리자의 출장, 휴가 등 부재시 원격으로도 관리가 가능하기에 관리자에게 편리함을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 계량기 무인 원격 검침 시스템(1)의 개념도
도 2는 제1 실시예의 계량기 무인 원격 검침 시스템(1)의 구성도
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 계량기 무인 원격 검침 시스템(2)의 개념도
도 4는 제2 실시예의 계량기 무인 원격 검침 시스템(2)의 구성도
이하, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 계량기 무인 원격 검침 시스템(1)의 개념도이고, 도 2는 제1 실시예의 계량기 무인 원격 검침 시스템(1)의 구성도이다.
본 실시예에 따른 계량기 무인 원격 검침 시스템(1)은 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 계량기 무인 원격 검침 시스템(1)은 계량기(100)와, 관리서버(400)와, 사용자 단말기(500)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 계량기 무인 원격 검침 시스템(1)의 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.
계량기(100)는 수도사용량을 검침하는 계량기, 전력량을 검침하는 계량기, 폐수량을 검침하는 계량기, 가스사용량을 검침하는 계량기 및 공기 방출량을 검침하는 계량기로 정의될 수 있다.
사용자 단말기(500)에는 자동 검침 애플리케이션이 설치되어 있는데, 자동 검침 애플리케이션을 실행할 경우, 카메라 촬영모드 또는 수동입력모드로 전환된다.
수동입력모드에서는 사용자 단말기(500)를 소지한 사용자가 계량기(100)의 수치값을 확인 한 후, 직접 입력할 수 있는 모드이다. 이때, 수치값은 직접 숫자를 입력하거나, 유저 인터페이스에 표시된 숫자를 선택하거나, 음성인식을 통해 입력될 수 있다.
카메라 촬영모드에서는 사용자 단말기(500)를 소지한 사용자가 자동 검침 애플리케이션을 이용하여 계량기(100)의 영상을 촬영하면, 촬영영상이 관리서버(400)로 전송된다.
관리서버(400)는 사용자 단말기(500)에서 전송되는 계량기(100)의 촬영영상을 입력 받으며, 계량기(100)의 촬영영상 중 수치값이 표시되는 영역을 추출하고, 추출된 영역에서 수치값의 변화를 검출한다.
즉, 관리서버(400)는 촬영영상에서 계량기의 수치값을 검출한 후, 운영일지를 자동 기록하도록 동작한다.
관리서버(400)는 계량기(100)의 수치값이 선택(촬영)되는 시점의 계량기(100)의 고유식별번호, 계측일시 및 계측시간을 자동 입력한다. 따라서 운영일지 작성 담당자의 작성시간을 90% 단축시킨 1분내 작성을 도와주고, 관리자의 출장, 휴가 등 부재시 원격으로도 관리가 가능하기에 관리자에게 편리함을 제공할 수 있다.
이와 같이 관리서버(400)는 촬영영상에서 계량기의 수치값을 검출한 후, 운영일지를 자동 기록하도록 동작하고 데이터베이스화하여 관리한다.
관리서버(400)는 사용자 단말기(500)의 자동 검침 애플리케이션이 요청시 데이터베이스의 데이터를 제공하고, 검침이 필요한 시점에 자동 검침 애플리케이션으로 푸시 메세지를 전송할 수 있다. 또한, 검침이 완료된 시점에 자동 검침 애플리케이션으로 알림 메세지를 전송할 수 있다.
계량기 무인 원격 검침 시스템(1)에서 영상을 추출하는 과정은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
계량기의 촬영영상 중 수치값이 표시되는 영역을 추출하는 영상추출단계와,
영상추출단계에서 추출된 영역을 정면에서 촬영된 영상으로 시점변환한 후 흔들리는 영상을 안정화시키고, 가변 이진화(Adaptive Thresholding)를 진행하는 전처리 단계와,
전처리 단계에서 처리된 영상에서 소정의 크기로 설정된 탐색 윈도우 내의 픽셀 값의 변화를 감지하여 수치값의 변화를 검출하는 측정단계를 통해서 진행된다.
특히, 측정단계에서는, 수치값을 검출할 때, 초기화가 되어 있으면 수치값을 계속해서 트레킹하고 트레킹이 성공적일 때 계측 수치값을 최종 검출한다.
이와 달리, 초기화가 되어 있지 않으면 예측(Coarse Estimation) 상태에서 수치값을 트레킹하고 트레킹이 성공적일 때 수치값을 최종 검출한다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 계량기 무인 원격 검침 시스템(2)의 개념도이고, 도 4는 제2 실시예의 계량기 무인 원격 검침 시스템(2)의 구성도이다.
본 실시예에 따른 계량기 무인 원격 검침 시스템(2)는 제안하고자 하는 기술적인 사상을 명확하게 설명하기 위한 간략한 구성만을 포함하고 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 계량기 무인 원격 검침 시스템(2)은 계량기(100)와, 카메라(200)와, 단말기(300)와, 관리서버(400)와, 사용자 단말기(500)를 포함하여 구성된다.
상기와 같이 구성되는 계량기 무인 원격 검침 시스템(2)의 주요동작을 살펴보면 다음과 같다.
계량기(100)는 수도사용량을 검침하는 계량기, 전력량을 검침하는 계량기, 폐수량을 검침하는 계량기,가스사용량을 검침하는 계량기 및 공기 방출량을 검침하는 계량기로 정의될 수 있다.
각 카메라(200)는 각각의 계량기(100)를 연속적으로 촬영하고,
단말기(300)는 카메라(200)에서 전송되는 계량기(100)의 촬영영상을 입력 받으며, 계량기(100)의 촬영영상 중 수치값이 표시되는 영역을 추출하고, 추출된 영역에서 수치값의 변화를 검출한다.
관리서버(400)는 단말기(300)로부터 수치값을 전달받아 데이터베이스화하여 관리한다.
사용자 단말기(500)에는 자동 검침 애플리케이션이 설치되어 있는데, 자동 검침 애플리케이션은 운영일지를 자동 기록하도록 동작한다.
즉, 자동 검침 애플리케이션은 계량기(100)의 수치값이 선택되는 시점의 계량기(100)의 고유식별번호, 계측일시 및 계측시간이 자동 입력된다. 따라서 운영일지 작성 담당자의 작성시간을 90% 단축시킨 1분내 작성을 도와주고, 관리자의 출장, 휴가 등 부재시 원격으로도 관리가 가능하기에 관리자에게 편리함을 제공할 수 있다.
계량기 무인 원격 검침 시스템(2)의 구성에 대해 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
카메라(200), 단말기(300), 관리서버(400), 사용자 단말기(500)는 상호 간에 무선으로 데이터를 교환할 수 있도록 구성되는데,
사용자 단말기(500)를 소지한 사용자는 관리서버(400)로부터 계량기(100)의 수치값을 획득할 수도 있고, 현장에 접근한 상태에서 단말기(300)기로부터 직접 계량기(100)의 수치값을 획득할 수도 있다.
참고적으로, 카메라(200)는 주변 광량을 자동으로 감지하여 적외선 영역 및 가시광선 영역을 촬영할 수 있도록 구성된다.
카메라(200)는 모터를 이용하여 회전(PAN), 방향기울기(TILT),줌(ZOOM) 조정이 가능한 카메라를 통칭한다. 카메라(200)를 특정 각도 및 방향으로 회전시킬 수 있으므로, 복수의 계량기(100)를 선택적으로 모니터링 할 수도 있다.
즉, 계량기 하나당 하나의 카메라(200) 배치될 수도 있고, 하나의 카메라(200)가 촬영방향을 조절하면서 복수의 계량기를 담당할 수도 있다.
한편, 계량기(100)는 아날로그 또는 디지털 방식으로 측정할 수 있는 기기를 통칭하는 것으로, 카메라(200)가 계량기(100)의 수치값을 촬영하여 전송한다.
즉, 카메라(200)는 디지털 계량기 경우 숫자영역을 촬영하여 전송하고, 아날로그 계량기의 경우 통상적으로 수치값이 표시되는 원형영역을 촬영하여 전송한다. 아날로그 계량기가 원형태가 아닌 다각형, 직선형 형태일 경우, 다각형 영역, 직선형 영역을 촬영하여 전송하고 이를 인식하도록 동작한다.
단말기(300)는 카메라(200)에서 전송되는 계량기의 촬영영상을 입력받는다. 카메라(200)와 단말기(300)는 유선 또는 무선통신 방식으로 연결되어 데이터를 상호간에 전송하도록 구성될 수 있다.
단말기(300)는 계량기(100)의 촬영영상 중 수치값이 표시되는 영역을 추출하고, 추출된 영역에서 수치값의 변화를 검출하게 된다. 단말기(300)는 수치값이 표시되는 영역을 자동 또는 메뉴얼 방식으로 검출할 수 있다.
단말기(300)는 무선통신모듈이 구비된 이미지 처리가 가능한 소형의 단말, 컴퓨터로 정의되는데, 휴대폰, 스마트폰, 스마트 패드 등과 같이 휴대하면서 사용할 수 있는 기기로 구성될 수도 있다.
또한, 단말기(300)는 카메라(200)와 일체형으로 구성될 수도 있을 것이다.
또한, 단말기(300)는 복수의 카메라(200)로부터 촬영영상을 전송받아 동시에 영상처리를 진행하거나, 순차적으로 진행하거나, 선택된 계량기(100)의 촬영영상만을 처리하도록 설정될 수 있다.
관리서버(400)는 단말기(300)로부터 계측 수치값을 무선통신방식으로 전달받아 데이터베이스화 하여 관리하며, 담당자 또는 사용자 단말기(500)로 정보를 제공하도록 구성된다.
참고적으로 카메라(200)의 촬영영상이 관리서버(400)로 전송되고 관리서버(400)에서 영상에서 수치값을 검출한 후 운영일지를 자동기록 하도록 동작할 수 있다.
즉, 영상을 식별하는 주체는 단말기(300) 또는 관리서버(400) 중 어느 하나에서 처리될 수 있다.
계량기 무인 원격 검침 시스템(2)에서 영상을 추출하는 과정은 다음과 같이 이루어질 수 있다.
계량기의 촬영영상 중 수치값이 표시되는 영역을 추출하는 영상추출단계와,
영상추출단계에서 추출된 영역을 정면에서 촬영된 영상으로 시점변환한 후 흔들리는 영상을 안정화시키고, 가변 이진화(Adaptive Thresholding)를 진행하는 전처리 단계와,
전처리 단계에서 처리된 영상에서 소정의 크기로 설정된 탐색 윈도우 내의 픽셀 값의 변화를 감지하여 수치값의 변화를 검출하는 측정단계를 통해서 진행된다.
특히, 측정단계에서는, 수치값을 검출할 때, 초기화가 되어 있으면 수치값을 계속해서 트레킹하고 트레킹이 성공적일 때 계측 수치값을 최종 검출한다.
이와 달리, 초기화가 되어 있지 않으면 예측(Coarse Estimation) 상태에서 수치값을 트레킹하고 트레킹이 성공적일 때 수치값을 최종 검출한다.
본 발명의 실시예에 따른 계량기 무인 원격 검침 시스템은, 촬영영상을 활용하여 디지털 및 아날로그 방식의 계량기를 인식하고 지침 값을 취득할 수 있다.
따라서 기존 설비를 훼손하지 않고 머신 비전 기술을 적용하여 계량기를 인식할 수 있으며, 수집된 값은 LTE, WIFI, Bluetooth 통신 가능한 스마트폰 또는 관리서버로 전송할 수 있다.
즉, 계량기 무인 원격 검침 시스템은 원격검침을 위한 카메라를 설치하거나, 휴대용 단말기의 자동 검침 애플리케이션으로 촬영된 촬영영상을 자동인식하여 폐수배출시설의 운영일지 작성 담당자의 작성시간을 90% 단축시킨 1분내 작성을 도와주고, 관리자의 출장, 휴가 등 부재시 원격으로도 관리가 가능하기에 관리자에게 편리함을 제공할 수 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 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.
100 : 계량기
200 : 카메라
300 : 단말기
400 : 관리서버
500 : 사용자 단말기

Claims (5)

  1. 수도사용량, 전력량, 폐수량, 가스사용량 및 공기 방출량 중 어느 하나의 사용량을 표시하는 계량기;
    자동 검침 애플리케이션이 설치되어 상기 계량기를 촬영하는 사용자 단말기;
    상기 계량기의 촬영영상을 입력 받으며 상기 계량기의 촬영영상 중 수치값이 표시되는 영역을 추출하고, 추출된 영역에서 상기 수치값의 변화를 검출하여 운영일지를 자동 기록함에 있어서, 상기 계량기의 수치값이 선택되는 시점의 상기 계량기의 고유식별번호, 계측일시 및 계측시간이 자동 입력되는 관리서버;
    를 포함하는 계량기 무인 원격 검침 시스템.
  2. 수도사용량, 전력량, 폐수량, 가스사용량 및 공기 방출량 중 어느 하나의 사용량을 표시하는 계량기;
    상기 계량기를 연속적으로 촬영하는 카메라;
    상기 카메라에서 전송되는 상기 계량기의 촬영영상을 입력 받으며 상기 계량기의 촬영영상 중 수치값이 표시되는 영역을 추출하고, 추출된 영역에서 상기 수치값의 변화를 검출하는 단말기; 및
    상기 수치값을 전달받아 관리하는 관리서버;
    를 포함하는 계량기 무인 원격 검침 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    자동 검침 애플리케이션이 설치된 사용자 단말기;를 더 포함하고,
    상기 자동 검침 애플리케이션은, 운영일지를 자동 기록함에 있어서, 상기 계량기의 수치값이 선택되는 시점의 상기 계량기의 고유식별번호, 계측일시 및 계측시간이 자동 입력되는 것을 특징으로 하는 계량기 무인 원격 검침 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 카메라는 광량을 자동으로 감지하여 적외선 영역 및 가시광선 영역을 촬영하는 것을 특징으로 하는 계량기 무인 원격 검침 시스템.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 단말기는 상기 계량기의 촬영영상 중 계측 수치값이 표시되는 영역을 자동으로 추출하는 것을 특징으로 하는 계량기 무인 원격 검침 시스템.
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