KR20210140786A - 열화상 이미지를 이용한 블랙 아이스 예측 시스템 - Google Patents

열화상 이미지를 이용한 블랙 아이스 예측 시스템 Download PDF

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KR20210140786A
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Abstract

본 발명은 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템에 관한 것으로, 본 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템은 노면의 열화상 이미지를 수집하는 하나 이상의 열화상 카메라, 그리고 수집된 열화상 이미지상에서 물기 영역을 탐지하고 탐지된 물기 영역이 블랙 아이스(black ice)인지 판단하여 노면의 블랙 아이스 발생 여부를 판단하는 서버를 포함한다. 이로 인해 본 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템은 노면에 발생한 블랙 아이스를 날씨 및 밝기 등에 의한 제약 없이 정확하게 탐지할 수 있는 효과가 있다.

Description

열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템{Black ice detection system using thermal image camera}
본 발명은 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열화상 이미지에 기초하여 노면에 발생한 블랙 아이스를 탐지함으로써 시각적으로 확인이 어려운 블랙 아이스의 발생을 정확하게 탐지 가능한 블랙 아이스 탐지 시스템에 관한 것이다.
기온이 갑작스럽게 내려갈 경우 낮 동안 내린 눈이나 비가 아스팔트 도로의 틈새에 스며들었다가, 밤사이에 도로의 기름, 먼지 등과 섞여 도로 위에 얇게 얼어붙는 도로 결빙 현상이 발생할 수 있다.
특히, 이와 같은 도로 결빙 현상은 얼음이 워낙 얇고 투명하게 형성되므로 도로의 검은 아스팔트 색이 그대로 비쳐 보여서, 검은색 얼음이란 뜻의 블랙 아이스(black ice)란 이름이 붙여졌다.
이러한 블랙 아이스는 도로 주행 시 눈에 잘 띄지 않고 단순히 도로가 조금 젖은 것으로 생각하기 쉽기 때문에 차량 미끄럼 사고의 주요 원인이 된다. 특히, 다리 위나 호숫가 주변의 도로, 또는 그늘이 져 있는 커브 길과 같이 기온의 차이가 큰 곳에서는 눈비가 내리지 않더라도 블랙 아이스가 발생하기 쉽기 때문에 운전자는 기후에 상관없이 블랙 아이스에 대한 주위가 요구된다.
이와 같은 블랙 아이스를 탐지하기 위해서, 종래에는 노면을 촬영하여 영상 분석 기술을 통해 블랙 아이스를 탐지하는 방식이 사용되었는데, 이와 같은 영상 분석을 이용한 블랙 아이스 탐지 방식은 날씨 및 밝기 등에 의한 제약이 비교적 크게 작용하는 것으로, 구름이나 안개가 꼈다거나 날이 어두운 야간에는 시야 확보가 어렵게 되므로 탐지에 취약한 문제가 있다.
또한, 종래에는 블랙 아이스를 탐지하기 위해 적외선 및 레이저 산란 반사 분석 방식을 이용하기도 하였다. 이와 같은 적외선 및 레이저 산란 반사 분석 방식은 적외선과 레이저의 산란, 반사 특성 분석을 통해 탐지하는 것으로 이와 같은 탐지 장치는 매우 고가의 제품이며 유효 탐지 거리가 매우 한정적이어서 긴 구간의 노면을 대상으로 설치하기에는 재정적 부담이 너무 크다는 문제가 있다.
대한민국 공개특허 제10-2019-0140272호 (2019.12.19)
본 발명은 위에서 언급한 종래 기술이 가지는 문제점을 해결하기 위한 것으로 본 발명이 이루고자 하는 목적은, 열화상 카메라를 통해 수집된 열화상 이미지에 기초하여 노면에 발생한 블랙 아이스를 탐지함으로써 시각적으로 확인이 어려운 블랙 아이스를 정확하게 탐지할 수 있는 블랙 아이스 탐지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 다른 목적은 열화상 카메라를 통해 열화상 이미지가 수집된 시점에서 블랙 아이스가 발생하지 않았더라도 수집된 열화상 이미지를 통해 수집 이후 시점에 대한 블랙 아이스의 발생 가능성을 예측하여 블랙 아이스에 대한 사전 대비가 가능하도록 하는 블랙 아이스 탐지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 블랙 아이스가 발생하였을 때 신속하게 블랙 아이스의 존재를 운전자에게 경고함과 동시에 블랙 아이스를 제거 가능하도록 하는 블랙 아이스 탐지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 이루고자 하는 또 다른 목적은 얼지 않은 상태의 노면 상의 물기를 탐지하였을 때 탐지된 물기를 제거 가능하도록 하는 블랙 아이스 탐지 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템은 노면의 열화상 이미지를 수집하는 하나 이상의 열화상 카메라, 그리고 수집된 열화상 이미지상에서 물기 영역을 탐지하고 탐지된 물기 영역이 블랙 아이스(black ice)인지 판단하여 노면 상의 블랙 아이스를 탐지하는 서버를 포함한다.
이때, 서버는 열화상 이미지에서 인접한 영역 간의 온도차에 기초하여 물기 영역을 탐지하는 물기 영역 탐지부, 그리고 열화상 이미지에서 나타나는, 탐지된 물기 영역의 온도에 기초하여 탐지된 물기 영역이 블랙 아이스인지 여부를 판단하는 블랙 아이스 판단부를 포함할 수 있다.
또한, 서버는 수신된 열화상 이미지상에 나타나는 온도 정보를 외부로부터 수신되는 노면의 주변 온도 정보와 비교하여 수신된 열화상 이미지의 유효성을 검증하는 이미지 검증부를 더 포함하고, 물기 영역 탐지부는 이미지 검증부로부터 유효성이 검증된 열화상 이미지를 대상으로 물기 영역을 탐지할 수 있다.
또한, 서버는 탐지된 물기 영역이 블랙 아이스가 아니라고 판단되면 외부로부터 수신되는 노면의 주변 온도 정보에 기초하여 탐지된 물기 영역에 의한 블랙 아이스의 발생 가능성을 예측하는 블랙 아이스 발생 예측부를 포함할 수 있다.
또한, 블랙 아이스 탐지 시스템은 문자/기호, 소리, 조명 중 적어도 하나의 수단을 이용하여 운전자에게 노면에 블랙 아이스가 발생하였음을 경고하는 하나 이상의 블랙 아이스 경고 수단을 더 포함하고, 서버는 블랙 아이스가 발생한 것으로 판단되면 블랙 아이스의 존재를 경고하도록 블랙 아이스 경고 수단을 제어할 수 있다.
또한, 블랙 아이스 탐지 시스템은 노면에 염수를 분사하여 블랙 아이스를 제거하는 하나 이상의 염수 분사 장치를 더 포함하고, 서버는 블랙 아이스가 발생한 것으로 판단되면 노면에 염수를 분사하도록 염수 분사 장치를 제어하는 염수 분사 장치 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 염수 분사 장치는 노면의 좌측 및 우측에 교번 배치될 수 있다.
또한, 서버는 각각의 염수 분사 장치에서 분사되는 염수의 분사 범위에 대응하도록 노면을 하나 이상의 섹터로 분할하는 섹터 분할부와, 발생한 블랙 아이스가 속하는 섹터를 판단하여 선택하는 섹터 선택부, 그리고 판단된 섹터에 대응되는 분사 범위를 갖는 염수 분사 장치를 선택하는 염수 분사 장치 선택부를 더 포함하고, 염수 분사 장치 제어부는 선택된 염수 분사 장치를 대상으로 하여 염수를 분사하도록 제어할 수 있다.
또한, 블랙 아이스 탐지 시스템은 노면에 압축 공기를 분사하여 노면 상의 물기를 제거하는 하나 이상의 압축 공기 분사 장치를 더 포함하고, 서버는 노면 상의 물기가 블랙 아이스가 아닌 것으로 판단되면 노면에 압축 공기를 분사하도록 압축 공기 분사 장치를 제어하는 공기 분사 장치 제어부를 포함할 수 있다.
또한, 압축 공기 분사 장치는 노면의 배수 경로를 기준으로 상류에서 하류 방향으로 압축 공기를 분사하도록 배치될 수 있다.
본 발명에 의하면, 수집된 열화상 이미지를 이용하여 노면 상의 물기를 탐지하고 탐지된 물기가 블랙 아이스인지 판단함으로써 노면에 발생한 블랙 아이스를 날씨 및 밝기 등에 의한 제약 없이 정확하게 탐지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 이미지가 수집된 시점에서 탐지된 물기가 결빙되지 않았더라도 노면 주변 온도에 기초하여 탐지된 물기가 수집 시점 이후에 결빙될 것을 사전에 예측함으로써 블랙 아이스에 대한 사전 대비가 가능하며 이를 통해 블랙 아이스로 인한 피해를 사전에 차단할 수 있는 효과가 있다.
또한, 문자/기호, 소리, 조명과 같은 다양한 수단을 이용하여 블랙 아이스가 발생하였음을 경고하되 경고 시에 블랙 아이스에 대한 구체적인 정보가 함께 제공되도록 함과 동시에 직관적인 경고가 가능하도록 하고, 또한, 시간 또는 주변 환경 조건에 따라 효과적인 정보 전달이 가능한 효과가 있다.
또한, 블랙 아이스가 탐지되었을 때 블랙 아이스를 제거하는 염수 분사 장치를 통해 블랙 아이스를 신속하게 제거 가능하며, 염수 분사 장치의 노면 좌우측 교번 배치를 통해 염수 분사 장치의 배치 효율을 극대화함으로써 염수 분사 장치의 배치 대수를 최소화하여 설치 비용이 절약되고, 탐지된 블랙 아이스가 염수 분사 영역에 포함되는 염수 분사 장치만 염수를 분사하도록 하여 염수 분사 영역을 국소화함으로써 염수 사용량을 최소화하여 염수 공급 비용을 절약과 동시에 분사된 염수에 의해 발생 가능한 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 탐지된 물기가 얼지 않은 상태인 경우, 압축 공기 분사 장치를 통해 얼지 않은 상태의 물기를 제거함으로써 물기에 의한 미끄러짐을 방지함과 동시에 노면의 블랙 아이스의 발생을 사전에 차단 가능함으로써 블랙 아이스로 인한 피해를 사전에 차단할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 이미지의 일례를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
도 6a, b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템에서 염수 분사 장치가 배치된 모습을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템을 개념적으로 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다. 그리고 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 이미지의 일례를 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 열화상 카메라를 이용한 블랙 아이스 탐지 시스템(이하, '블랙 아이스 탐지 시스템'이라 함)은 열화상 이미지에 기초하여 노면에 발생한 블랙 아이스를 탐지함으로써 시각적으로 확인이 어려운 블랙 아이스의 발생을 정확하게 탐지하기 위한 시스템이다.
도 1 내지 도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템은 노면을 대상으로 열화상 이미지를 수집하는 복수개의 열화상 카메라(10)와, 수집된 열화상 이미지에 기초하여 블랙 아이스를 탐지하는 서버(30)와, 운전자에게 블랙 아이스가 발생하였음을 경고하는 복수개의 블랙 아이스 경고 수단(50), 그리고 발생한 블랙 아이스를 제거하는 복수개의 블랙 아이스 제거 수단(70)을 포함하여 구성되며, 블랙 아이스 탐지 시스템의 열화상 카메라(10), 블랙 아이스 경고 수단(50), 블랙 아이스 제거 수단(70)은 네트워크(100)를 통해 서버(30)와 통신 연결된다.
본 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템을 이루는 각 구성에 대하여 구체적으로 설명하면, 복수개의 열화상 카메라(10)는 도로변에 일정 간격을 두고 배치되어 각각의 배정된 대상 구간 노면의 열화상 이미지를 수집한다. 이때, 열화상 카메라(10)는 실시간으로 열화상 이미지를 수집하여 네트워크(100)를 통해 실시간으로 서버(30)에 전송하거나, 또는 서버(30)로부터 수집 명령이 수신된 경우에만 이미지를 수집하여 네트워크(100)를 통해 서버(30)에 전송하거나, 또는 기설정된 시간 간격으로 열화상 이미지를 수집하여 서버(30)에 전송하되 서버(30)로부터 수집 명령이 수신된 경우에는 시간과 상관없이 열화상 이미지를 추가 수집하여 서버(30)로 전송할 수도 있다.
네트워크(100)를 통해 열화상 카메라(10)로부터 열화상 이미지를 수신한 서버(30)는 도 3에 도시된 바와 같이 수신된 열화상 이미지(i) 상에서 물기 영역(p)을 탐지한다. 여기서, 물기 영역이란 액체 상태를 한정하는 것은 아니며 빙결 상태인 영역도 포함하는 의미이다. 만약, 물기 영역(p)이 탐지되지 않는다면 서버(30)는 해당 열화상 이미지가 수집된 노면 구간에는 블랙 아이스가 발생하지 않은 것으로 판단하며, 반면에 물기 영역(p)이 탐지된다면 탐지된 물기 영역(p)이 블랙 아이스인지 여부를 판단함으로써 해당 열화상 이미지가 수집된 노면 구간에 발생한 블랙 아이스를 탐지한다.
노면 구간에 블랙 아이스가 발생한 것으로 판단되면, 서버(30)는 블랙 아이스가 발생한 노면 전단에 배치되는 블랙 아이스 경고 수단(50)을 제어하여 운전자에게 블랙 아이스의 존재를 경고한다. 블랙 아이스 경고 수단(50)은 문자/기호를 이용하여 운전자에게 블랙 아이스가 발생한 위치 등의 구체적인 정보를 제공하는 전광판(51)과, 조명을 이용하여 운전자에게 블랙 아이스의 발생을 경고하는 경고등(52), 그리고 소리를 이용하여 운전자에게 블랙 아이스의 발생을 경고하는 스피커(53)를 포함할 수 있다.
이때, 본 블랙 아이스 탐지 시스템에서는 전광판(51), 경고등(52), 스피커(53) 중 적어도 하나 이상의 블랙 아이스 경고 수단(50)이 배치되는데, 바람직하게는 운전자에게 블랙 아이스에 대한 구체적인 정보 전달이 용이한 전광판(51)과, 시각적 또는 청각적 수단을 이용하여 운전자에게 블랙 아이스의 존재를 직관적으로 경고하는 경고등(52), 스피커(53)가 모두 배치될 수 있다. 구체적으로, 전광판(51), 경고등(52), 스피커(53)가 모두 배치되는 경우, 서버(30)는 일출에서 일몰까지의 시간에는 전광판(51), 스피커(53)를 통해 블랙 아이스의 발생을 경고함으로써 운전자에게 블랙 아이스에 대한 구체적인 정보가 전광판(51)을 통해 전달되도록 하고 스피커(53)를 통해 직관적인 경고가 이루어지도록 할 수 있고, 일몰에서 일출까지의 시간에는 전광판(51), 경고등(52)을 통해 블랙 아이스의 발생을 경고함으로써 운전자에게 블랙 아이스에 대한 구체적인 정보가 전광판(51)을 통해 전달되도록 하고 경고등(52)을 통해 직관적인 경고가 이루어지도록 할 수 있다. 이는 블랙 아이스에 대한 직관적인 경고와 상세한 정보 전달이 동시에 이뤄지도록 하되, 경고등(52)의 전달력이 떨어지는 밝은 환경의 낮에는 경고등(52)이 동작하지 않고 스피커(53)만 동작하도록 함으로써 무의미한 에너지 사용을 줄이며, 또한, 어둡고 조용한 환경의 밤에는 효율이 최대가 되는 경고등(52)이 동작하고 스피커(53)는 동작하지 않도록 함으로써 스피커(53)의 소음에 의한 주변 민가에 피해발생을 방지하기 위함이다.
서버(30)는 블랙 아이스가 탐지되면 상술한 블랙 아이스 경고 수단(50)을 동작 제어함과 동시에 블랙 아이스를 제거하기 위해 블랙 아이스 제거 수단(70)을 동작 제어한다. 이때, 블랙 아이스 제거 수단(70)은 블랙 아이스가 발생한 노면을 향해 염수를 분사하여 블랙 아이스를 제거하는 염수 분사 장치(71)를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템의 기능 블록도 이다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 열화상 카메라(10)는 노면의 열화상 이미지를 촬영하는 촬영부(11)와, 주변 온도를 감지하는 온도계(12)를 포함할 수 있다. 여기서 온도계(12)는 열화상 카메라(10)에 포함되지 않고 별도로 구비될 수도 있다.
서버(30)는 열화상 카메라(10)에서 수집된 열화상 이미지의 유효성을 검증하는 이미지 검증부(31)와, 유효성이 검증된 열화상 이미지에서 물기 영역을 탐지하는 물기 영역 탐지부(32)와, 탐지된 물기 영역이 블랙 아이스인지 여부를 판단하는 블랙 아이스 판단부(33)와, 전체 노면 구간 중 블랙 아이스가 존재하는 열화상 이미지가 수집된 노면 구간을 판단하여 선택하는 구간 선택부(34)와, 복수개의 전광판(51) 중 선택된 노면 구간의 전단 구간에 배치되는 전광판(51)을 선택하는 전광판 선택부(35)와, 선택된 전광판(51)의 동작 상태를 제어하는 전광판 제어부(36)와, 복수개의 경고등(52) 중 선택된 노면 구간의 전단 구간에 배치되는 경고등(52)을 선택하는 경고등 선택부(37)와, 선택된 경고등(52)의 동작 상태를 제어하는 경고등 제어부(38)와, 복수개의 스피커(53) 중 선택된 노면 구간의 전단 구간에 배치되는 스피커(53)를 선택하는 스피커 선택부(39)와, 선택된 스피커(53)의 동작 상태를 제어하는 스피커 제어부(40)와, 복수개의 염수 분사 장치(71) 중 선택된 노면 구간에 염수를 분사하도록 배치되는 염수 분사 장치(71)를 선택하는 염수 분사 장치 선택부(41), 그리고 선택된 염수 분사 장치(71)의 동작 상태를 제어하는 염수 분사 장치 제어부(42)를 포함할 수 있다.
보다 구체적으로 설명하면, 열화상 카메라의 촬영부(11)에서 수집된 열화상 이미지와 온도계(12)에서 감지된 주변 온도 정보는 네트워크(100)를 통해 서버(30)로 전송되며, 서버의 이미지 검증부(31)는 네트워크(100)를 통해 수신된 열화상 이미지상에 나타나는 온도 정보를 온도계(12)에서 감지된 주변 온도 정보와 비교하여 수신된 열화상 이미지의 유효성을 검증한다. 여기서, 열화상 카메라(10)에 온도계(12)가 구비되지 않는 경우 이미지 검증부(31)는 열화상 카메라가 설치된 지역의 온도 정보를 외부(기상청 서버 등)에서 수신하여 열화상 이미지의 유효성을 검증할 수 있다.
바람직하게, 이미지 검증부(31)는 열화상 이미지상에 나타나는 온도의 평균값을 산출하고 산출된 평균값을 온도계(12)에서 감지된 주변 온도 정보와 비교하여 차이 값이 허용범위 이내이면 열화상 이미지가 유효한 것으로 판단하며 차이 값이 허용범위를 초과하면 열화상 이미지가 유효하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
바람직하게, 이미지 검증부(31)는 열화상 이미지상에 나타나는 각각의 온도 값을 온도계(12)에서 감지된 주변 온도 정보와 비교하여 모든 온도 값이 허용범위 이내이면 열화상 이미지가 유효한 것으로 판단하고 차이 값이 허용범위를 초과하는 온도 값이 존재하면 열화상 이미지가 유효하지 않은 것으로 판단할 수 있다.
이때, 열화상 카메라(10)가 열화상 이미지를 연속하여 수집하고 전송하는 경우, 이미지 검증부(31)는 유효하지 않은 것으로 판단되는 열화상 이미지는 삭제 처리함으로써 유효하지 않은 열화상 이미지를 대상으로 하는 블랙 아이스 탐지가 이루어지지 않도록 할 수 있다. 또한, 열화상 카메라(10)가 열화상 이미지를 설정된 시간마다 수집하여 전송하는 경우, 이미지 검증부(31)는 유효하지 않은 열화상 이미지가 수신되었을 경우 열화상 카메라(10)에 열화상 이미지의 재촬영 및 재전송을 요청할 수 있다.
한편, 노면에 물기가 고여 물기 영역이 형성되면 물기 영역과 물기가 고이지 않은 다른 영역 간의 방사율(emissivity) 차에 의해 물기 영역과 다른 영역 간에는 온도차가 발생하게 되는데, 물기 영역 탐지부(32)는 이와 같은 원리를 이용하여 물기 영역을 탐지할 수 있다. 구체적으로, 물기 영역 탐지부(32)는 유효성이 검증된 열화상 이미지에서 인접한 영역 간의 온도차가 기준 값 이상인 영역을 탐지하여 물기 영역을 탐지할 수 있다.
블랙 아이스 판단부(33)는 열화상 이미지상에 나타나는, 탐지된 물기 영역의 온도에 기초하여 물기 영역이 블랙 아이스인지 여부를 판단할 수 있다. 구체적으로, 블랙 아이스 판단부(33)는 탐지된 물기 영역의 온도가 물기가 빙결되는 어는점 이하의 온도인지 판단하여 탐지된 물기 영역이 블랙 아이스인지 여부를 판단할 수 있다.
본 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템에서 블랙 아이스 탐지 대상이 되는 전체 노면은 복수개의 노면 구간으로 분할되며, 분할된 각각의 노면 구간은 각각의 노면 구간 주변에 배치되는 열화상 카메라(10)에 의해 개별적으로 열화상 이미지가 수집되는데, 구간 선택부(34)는 전체 노면 구간 중 블랙 아이스가 탐지된 열화상 이미지가 수집된 노면 구간을 판단하여 블랙 아이스가 존재하는 노면 구간을 선택한다. 구체적으로, 네트워크(100)를 통해 수신되는 열화상 이미지에는 열화상 이미지를 발송한 열화상 카메라(10)의 식별 정보가 포함되는데 구간 선택부(34)는 블랙 아이스가 탐지된 열화상 이미지에 포함되는 식별 정보를 통해 해당하는 노면 구간을 선택할 수 있다.
구간 선택부(34)에서 블랙 아이스가 존재하는 노면 구간이 선택되면, 전광판 선택부(35)는 복수개의 전광판(51) 중 블랙 아이스가 존재하는 노면 구간의 전단 구간에 배치되는 전광판(51)을 선택하고, 전광판 제어부(36)는 선택된 전광판(51)에서 블랙 아이스의 발생 위치 정보가 포함되는 경고 문구가 출력되도록 선택된 전광판(51)을 제어할 수 있다. 이때, 전광판 선택부(35)는 블랙 아이스가 존재하는 노면 구간의 전단 구간에 배치되는 전광판(51)을 하나 이상 선택할 수 있으며, 복수개의 전광판(51)이 선택되는 경우 전광판 제어부(36)는 선택된 복수개의 전광판(51)에 출력되는 문구를 서로 다르게 개별적으로 생성할 수 있다.
또한, 구간 선택부(34)에서 블랙 아이스가 탐지된 노면 구간이 선택되면, 경고등 선택부(37)는 복수개의 경고등(52) 중 블랙 아이스가 존재하는 노면 구간의 전단 구간에 배치되는 하나 이상의 경고등(52)을 선택하고, 경고등 제어부(38)는 선택된 경고등(52)에서 경고 조명이 방출되도록 선택된 경고등(52)을 제어할 수 있다. 이때, 경고등 제어부(38)는 일몰에서 일출까지의 시간에만 선택된 경고등(52)에서 경고 조명이 방출되도록 제어할 수 있으며, 만약, 선택된 경고등(52)이 터널 내에 배치되는 경고등(52)인 경우에는 시간과 상관없이 경고 조명이 방출되도록 제어할 수 있다.
또한, 구간 선택부(34)에서 블랙 아이스가 탐지된 노면 구간이 선택되면, 스피커 선택부(39)는 복수개의 스피커(53) 중 블랙 아이스가 탐지된 노면 구간의 전단 구간에 배치되는 하나 이상의 스피커(53)를 선택하고, 스피커 제어부(40)는 선택된 스피커(53)에서 경고음이 출력되도록 선택된 스피커(53)를 제어할 수 있다. 이때, 스피커 제어부(40)는 일출에서 일몰까지의 시간에만 선택된 스피커(53)에서 경고음이 출력되도록 제어할 수 있다.
또한, 구간 선택부(34)에서 블랙 아이스가 탐지된 노면 구간이 선택되면, 염수 분사 장치 선택부(41)는 복수개의 염수 분사 장치(71) 중 블랙 아이스가 존재하는 노면 구간을 대상으로 염수를 분사하도록 배치되는 염수 분사 장치(71)를 선택하고, 염수 분사 장치 제어부(42)는 선택된 염수 분사 장치(71)에서 염수가 분사되도록 선택된 염수 분사 장치를 제어할 수 있다. 이때, 염수 분사 장치 선택부(41)는 블랙 아이스가 존재하는 노면 구간을 대상으로 염수를 분사하도록 배치되는 염수 분사 장치(71)가 둘 이상인 경우 둘 이상의 염수 분사 장치(71)를 모두 선택할 수 있다.
서버(30)는 블랙 아이스가 발생하면 상술한 내용을 통해 발생한 블랙 아이스에 대한 대응이 자동으로 이루어지도록 할 수 있는데, 서버의 구간 선택부(34)는 블랙 아이스가 발생한 노면 구간이 선택되면, 선택된 노면 구간에 대한 정보를 관리자에게 전송하여 블랙 아이스의 발생 및 발생 구간에 관한 정보를 관리자에게 제공함으로써 상술한 대응 외에도 관리자의 추가 대응이 가능하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템의 기능 블록도 이다.
본 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템은 수집된 화상 이미지상에서 탐지된 물기 영역이 블랙 아이스가 아닌 것으로 판단되어 화상 이미지가 수집된 시점에서 대상 노면 구간에 블랙 아이스가 존재하지 않는 것으로 판단될 때, 탐지된 물기 영역에 의한 블랙 아이스의 발생 가능성을 예측함으로써 블랙 아이스 발생에 대한 사전 대비가 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템은 열화상 카메라(10), 서버(30'), 블랙 아이스 경고 수단(50) 및 블랙 아이스 제거 수단(70)을 포함할 수 있는데, 본 실시예에 따른 엘리베이터 시스템에서 열화상 카메라(10), 블랙 아이스 경고 수단(50) 및 블랙 아이스 제거 수단(70)은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 내용과 동일하게 구성됨으로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 실시예에 따른 서버(30') 역시 일부의 구성에서만 차이가 있을 뿐, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 내용을 포함하므로 도 1 내지 도 4에서 설명한 내용과 차이가 있는 부분에 대해서만 추가 설명하기로 한다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 서버(30)는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 이미지 검증부(31), 물기 영역 탐지부(32), 블랙 아이스 판단부(33), 구간 선택부(34), 전광판 선택부(35), 전광판 제어부(36), 경고등 선택부(37), 경고등 제어부(38), 스피커 선택부(39), 스피커 제어부(40), 염수 분사 장치 선택부(41) 및 염수 분사 장치 제어부(42) 외에도 블랙 아이스 발생 예측부(43)를 더 포함할 수 있다.
블랙 아이스 발생 예측부(43)는 블랙 아이스 판단부(33)에서 열화상 이미지상의 물기 영역이 블랙 아이스가 아니라고 판단하면, 열화상 카메라의 온도계(12)에서 감지된 주변의 온도 정보에 기초하여 물기 영역에 의한 블랙 아이스 발생 가능성을 예측할 수 있다.
구체적으로, 블랙 아이스 발생 예측부(43)는 블랙 아이스 판단부(33)에서 열화상 이미지상의 물기 영역이 블랙 아이스가 아니라고 판단하면, 해당 열화상 이미지를 촬영한 열화상 카메라의 온도계(12)에서 감지된 주변의 온도가 기준 온도 이하인지 판단하고, 만약, 주변의 온도가 기준 온도 이하인 것으로 판단되면 해당 물기 영역에 의해 블랙 아이스가 발생할 것으로 판단할 수 있다. 즉, 블랙 아이스 발생 예측부(43)는 열화상 이미지상의 물기 영역이 블랙 아이스가 아닌 것으로 판단되고 노면 주변의 온도가 기준 온도 이하이면, 열화상 이미지가 수집된 시점에서 해당 물기 영역이 아직 빙결되지 않았더라도 주변 온도 조건에 의해 이후 시점에서는 빙결될 것으로 예측하여 블랙 아이스의 발생을 예측할 수 있다.
그리고 이때, 본 실시예에 따른 서버의 구간 선택부(34)는 블랙 아이스가 존재하는 것으로 판단된 노면 구간을 선택할 뿐 아니라, 블랙 아이스 발생 예측부(43)에 의해 블랙 아이스의 발생이 예측된 노면 구간도 함께 선택하여, 블랙 아이스가 발생할 것으로 예측되는 노면 구간에 대해서도 블랙 아이스가 발생한 노면 구간과 동일한 대응이 이루어지도록 할 수 있다.
도 6a, b는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템에서 염수 분사 장치(71')가 배치된 모습을 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
본 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템에서는 염수 분사 장치의 배치 효율을 극대화하고 염수의 분사 영역을 국소화하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템은 열화상 카메라(10), 서버(30"), 블랙 아이스 경고 수단(50) 및 블랙 아이스 제거 수단(70')을 포함할 수 있는데, 본 실시예에 따른 엘리베이터 시스템에서 열화상 카메라(10) 및 블랙 아이스 경고 수단(50)은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 내용과 동일하게 구성됨으로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 실시예에 따른 서버(30')와 블랙 아이스 제거 수단(70') 역시 일부의 구성에서만 차이가 있을 뿐, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 내용을 포함하므로 도 1 내지 도 4에서 설명한 내용과 차이가 있는 부분에 대해서만 추가 설명하기로 한다.
우선, 본 실시예에 따른 블랙 아이스 제거 수단(70')은 복수개 배치되되, 상술한 바와 같이 노면에 염수를 분사하여 블랙 아이스를 제거하는 염수 분사 장치(71')를 포함하여 구성된다.
바람직하게, 본 실시예에 따른 염수 분사 장치(71')는 도 6a에 도시된 바와 같이 노면의 좌측 및 우측에 교번 배치될 수 있다. 그리고 복수개의 염수 분사 장치(71')는 서로 간의 분사 범위가 최대한 겹치지 않도록 배치될 수 있는데, 본 실시예에 따른 복수개의 염수 분사 장치(71')는 서로 간의 분사 범위가 겹치지 않게 배치되더라도 교번 배치되기 때문에, 도 6a에 도시된 바와 같이 모든(혹은, 대부분의) 노면 영역이 염수 분사 범위(a1, a2, a3)에 포함될 수 있다.
도 7을 참조하면 본 실시예에 따른 서버(30")는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 이미지 검증부(31), 물기 영역 탐지부(32), 블랙 아이스 판단부(33), 구간 선택부(34), 전광판 선택부(35), 전광판 제어부(36), 경고등 선택부(37), 경고등 제어부(38), 스피커 선택부(39), 스피커 제어부(40), 염수 분사 장치 선택부(41) 및 염수 분사 장치 제어부(42) 외에도 섹터 분할부(44)와 섹터 선택부(45)를 더 포함할 수 있다.
섹터 분할부(44)는 각각의 염수 분사 장치(71'-1, 71'-2, 71'-3)에서 분사되는 염수의 분사 범위(a1, a2, a3)에 대응하도록 노면을 하나 이상의 섹터(s1, s2, s3)로 분할하며, 섹터 선택부(45)는 블랙 아이스 판단부(33)에 의해 화상 이미지상의 물기 영역이 블랙 아이스인 것으로 판단되면 판단된 블랙 아이스가 속하는 섹터를 판단하여 선택한다.
구체적으로, 물기 영역 탐지부(32)는 탐지된 물기 영역이 블랙 아이스로 판단되면 탐지된 물기 영역의 화상 이미지상에 좌표 정보를 생성하며, 섹터 선택부(45)는 물기 영역 탐지부(32')에서 생성된 물기 영역의 좌표가 속하는 섹터를 선택함으로써 블랙 아이스가 속하는 섹터를 선택할 수 있다.
염수 분사 장치 선택부(41')는 선택된 섹터에 대응되는 분사 범위를 갖는 염수 분사 장치(71)를 선택하고, 염수 분사 장치 제어부(42')는 염수 분사 장치(71)에 의해 선택된 염수 분사 장치(71)를 대상으로 하여 염수를 분사하도록 제어할 수 있다.
이로써, 본 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템은 블랙 아이스의 제거를 위한 염수 분사 영역을 국소화함으로써 염수 사용량을 최소화하여 염수 공급 비용을 절감함과 동시에 분사된 염수에 의해 발생 가능한 피해를 최소화할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 또 다른 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템의 기능 블록도이다.
본 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템은 얼지 않은 상태의 노면의 물기를 탐지하였을 때 탐지된 물기를 제거함으로써 물기에 의한 미끄러짐을 방지함과 동시에 블랙 아이스의 발생을 사전에 차단 가능하도록 하는 것을 특징으로 한다.
이를 위해, 본 실시예에 따른 블랙 아이스 탐지 시스템은 열화상 카메라(10), 서버(30'''), 블랙 아이스 경고 수단(50) 및 블랙 아이스 제거 수단(70) 외에도 물기 제거 수단(90)을 더 포함할 수 있는데, 본 실시예에 따른 엘리베이터 시스템에서 열화상 카메라(10), 블랙 아이스 경고 수단(50) 및 블랙 아이스 제거 수단(70)은 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 내용과 동일하게 구성됨으로 이에 대한 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 실시예에 따른 서버(30''') 역시 일부의 구성에서만 차이가 있을 뿐, 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 내용을 포함하므로 도 1 내지 도 4에서 설명한 내용과 차이가 있는 부분에 대해서만 추가 설명하기로 한다.
도 8을 참조하면, 물기 제거 수단(90)은 얼지 않은 상태의 노면 상에 물기를 제거하는 수단으로 노면의 일측에 복수개 배치될 수 있으며, 노면을 향해 압축 공기를 분사하여 물기를 제거하는 압축 공기 분사 장치(91)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 압축 공기 분사 장치(91)는 노면을 향해 압축 공기를 분사하는데 노면 상에 존재하는 물기의 양이 적을 때에는 물기가 증발하여 제거되도록 하고 노면 상에 존재하는 물기의 양이 많을 때에는 노면 상의 물기를 노면 일측으로 밀어내어 제거할 수 있다.
바람직하게, 압축 공기 분사 장치(91)에는 압축 공기 가열 모듈(미도시)이 구비되어 가열된 압축 공기가 분사되도록 함으로써 물기의 증발을 가속시킬 수 있다.
바람직하게, 압축 공기 분사 장치(91)는 노면의 배수 경로를 기준으로 상류에서 하류방향으로 압축 공기를 분사하도록 배치되어 노면 상의 물기를 하류방향으로 밀어냄으로써 물기를 효율적으로 제거할 수 있다.
이와 같은 물기 제거의 필요성을 판단하고, 물기 제거가 필요한 경우 압축 공기 분사 장치(91)를 제어하여 노면의 물기를 제거하기 위해, 서버(30''')는 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한 이미지 검증부(31), 물기 영역 탐지부(32), 블랙 아이스 판단부(33), 구간 선택부(34'), 전광판 선택부(35), 전광판 제어부(36), 경고등 선택부(37), 경고등 제어부(38), 스피커 선택부(39), 스피커 제어부(40), 염수 분사 장치 선택부(41) 및 염수 분사 장치 제어부(42) 외에도 공기 분사 장치 선택부(46) 및 공기 분사 장치 제어부(47)를 더 포함할 수 있다.
우선, 본 실시예에 따른 구간 선택부(34')는 블랙 아이스 판단부(33)에서 화상 이미지상의 물기 영역이 블랙 아이스인 것으로 판단되거나 또는 블랙 아이스가 아닌 것으로 판단되는 모든 경우에, 물기 영역이 탐지된 열화상 이미지가 수집된 노면 구간을 판단하여 선택한다.
이때, 블랙 아이스 판단부(33)의 판단에 기초하여 화상 이미지상의 물기 영역이 블랙 아이스인 것으로 판단되면 전광판 선택부(35), 경고등 선택부(37), 스피커 선택부(39)는 구간 선택부(34')에 의해 선택된 구간의 전단에 배치되는 전광판(51), 경고등(52), 스피커(53)를 선택하여 블랙 아이스에 관한 경고가 가능하도록 하고 염수 분사 장치 선택부(41)는 구간 선택부(34')에 의해 선택된 구간에 배치되는 염수 분사 장치(71)를 선택하여 블랙 아이스를 제거 가능하도록 한다.
반면에, 블랙 아이스 판단부(33)의 판단에 기초하여 화상 이미지상의 물기 영역이 블랙 아이스가 아닌 얼지 않은 물기로 판단되면 공기 분사 장치 선택부(46)는 구간 선택부(34')에 의해 선택된 구간의 노면을 향해 배치되는 압축 공기 분사 장치(91)를 선택하고, 압축 공기 분사 장치(91)가 선택되면 공기 분사 장치 제어부(47)는 선택된 압축 공기 분사 장치(91)에서 압축 공기가 분사되도록 선택된 압축 공기 분사 장치를 제어할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 열화상 카메라
11: 촬영부
12: 온도계
30: 서버
31: 이미지 검증부
32: 물기 영역 탐지부
33: 블랙 아이스 판단부
34: 구간 선택부
35: 전광판 선택부
36: 전광판 제어부
37: 경고등 선택부
38: 경고등 제어부
39: 스피커 선택부
40: 스피커 제어부
41: 염수 분사 장치 선택부
42: 염수 분사 장치 제어부
43: 블랙 아이스 발생 예측부
44: 섹터 분할부
45: 섹터 선택부
46: 공기 분사 장치 선택부
47: 공기 분사 장치 제어부
50: 블랙 아이스 경고 수단
51: 전광판
52: 경고등
53: 스피커
70: 블랙 아이스 제거 수단
71: 염수 분사 장치
90: 물기 제거 수단
91: 고압 공기 분사 장치
100: 네트워크

Claims (10)

  1. 노면의 열화상 이미지를 수집하는 하나 이상의 열화상 카메라; 및
    수집된 상기 열화상 이미지상에서 물기 영역을 탐지하고 탐지된 상기 물기 영역이 블랙 아이스(black ice)인지 판단하여 상기 노면 상의 블랙 아이스를 탐지하는 서버를 포함하는 블랙 아이스 탐지 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 서버는
    상기 열화상 이미지에서 인접한 영역 간의 온도차에 기초하여 상기 물기 영역을 탐지하는 물기 영역 탐지부; 및
    상기 열화상 이미지에서 나타나는, 탐지된 상기 물기 영역의 온도에 기초하여 탐지된 상기 물기 영역이 상기 블랙 아이스인지 여부를 판단하는 블랙 아이스 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙 아이스 탐지 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 서버는 수신된 상기 열화상 이미지상에 나타나는 온도 정보를 외부로부터 수신되는 상기 노면의 주변 온도 정보와 비교하여 수신된 상기 열화상 이미지의 유효성을 검증하는 이미지 검증부를 더 포함하고,
    상기 물기 영역 탐지부는 상기 이미지 검증부로부터 유효성이 검증된 상기 열화상 이미지를 대상으로 상기 물기 영역을 탐지하는 것을 특징으로 하는 블랙 아이스 탐지 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서버는 탐지된 상기 물기 영역이 상기 블랙 아이스가 아니라고 판단되면 외부로부터 수신되는 상기 노면의 주변 온도 정보에 기초하여 탐지된 상기 물기 영역에 의한 블랙 아이스의 발생 가능성을 예측하는 블랙 아이스 발생 예측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙 아이스 탐지 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙 아이스 탐지 시스템은 문자/기호, 소리, 조명 중 적어도 하나의 수단을 이용하여 운전자에게 상기 노면에 상기 블랙 아이스가 발생하였음을 경고하는 하나 이상의 블랙 아이스 경고 수단을 더 포함하고,
    상기 서버는 상기 블랙 아이스가 발생한 것으로 판단되면 상기 블랙 아이스의 존재를 경고하도록 상기 블랙 아이스 경고 수단을 제어하는 것을 특징으로 하는 블랙 아이스 탐지 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙 아이스 탐지 시스템은 상기 노면에 염수를 분사하여 상기 블랙 아이스를 제거하는 하나 이상의 염수 분사 장치를 더 포함하고,
    상기 서버는 상기 블랙 아이스가 발생한 것으로 판단되면 상기 노면에 염수를 분사하도록 상기 염수 분사 장치를 제어하는 염수 분사 장치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙 아이스 탐지 시스템.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 염수 분사 장치는 상기 노면의 좌측 및 우측에 교번 배치되는 것을 특징으로 하는 블랙 아이스 탐지 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 서버는
    각각의 상기 염수 분사 장치에서 분사되는 염수의 분사 범위에 대응하도록 상기 노면을 하나 이상의 섹터로 분할하는 섹터 분할부;
    발생한 상기 블랙 아이스가 속하는 상기 섹터를 판단하여 선택하는 섹터 선택부; 및
    판단된 상기 섹터에 대응되는 분사 범위를 갖는 상기 염수 분사 장치를 선택하는 염수 분사 장치 선택부를 더 포함하고,
    상기 염수 분사 장치 제어부는 선택된 상기 염수 분사 장치를 대상으로 하여 염수를 분사하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 블랙 아이스 탐지 시스템.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 블랙 아이스 탐지 시스템은 상기 노면에 압축 공기를 분사하여 상기 노면 상의 물기를 제거하는 하나 이상의 압축 공기 분사 장치를 더 포함하고,
    상기 서버는 상기 노면 상의 물기가 블랙 아이스가 아닌 것으로 판단되면 상기 노면에 압축 공기를 분사하도록 상기 압축 공기 분사 장치를 제어하는 공기 분사 장치 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 블랙 아이스 탐지 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서
    상기 압축 공기 분사 장치는 상기 노면의 배수 경로를 기준으로 상류에서 하류 방향으로 압축 공기를 분사하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 블랙 아이스 탐지 시스템.
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