KR20220104874A - Digital Twin Dam Facilities Safety Inspection Management and Data Visualization Devices and Methods - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 시설물 안전점검을 위한 디지털 트윈 댐 시설 안전점검 관리 및 데이터 시각화 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a digital twin dam facility safety inspection management and data visualization apparatus and method for facility safety inspection.
무인이동체는 최초에 군사적인 탐색용을 개발되었으나, 최근에는 운반 및 보관이 편리하고 사람이 접근할 수 없는 지역에 접근할 수 있는 이점으로 인해 다양한 용도로 사용되고 있다. 특히 설계도면 등과 같은 자료를 이용해 3차원형태의 모델링이 가능한 시설물 정보를 시각화하는 것이 실시간 구조물의 변화를 반영하지 못하는 문제점과 사람의 접근이 어렵고 위험한 현장의 모니터링이 힘든 문제점을 해결하기 위하여 무인이동체를 이용한 모니터링 기술에 관심이 커지고 있다. 무인이동체 즉 AR과 같은 시스템 같은 것을 이용해 현장을 모니터링 하는 것은, 무인이동체에 카메라를 설치해 사람의 접근이 어려운 구조물의 상태를 실시간으로 모니터링하는 방안으로 활용되고 있다. 그러나 무인이동체를 이용하여 구조물 외관을 촬영하는 방식에 의해 구조물 상태를 모니터할 수 있지만, 무인이동체를 촬영한 곳이 구조물의 어느 위치인지를 파악하는 것이 어려운 문제점이 있다. 이런 문제점을 해결하기 위한 종래기술로는 한국등록특허공보 제10-1855864호가 있다. 종래기술은 무인이동체에 카메라를 탑재해 구조물에 설치되어 있는 위치측정유닛과 구조물 설계 정보를 기반해 이동하면서, 촬영한 영상과 구조물 설계 정보에 맵핑하여 구조물을 3차원 모델링하여 상태를 분석하나, 무인이동체의 이동과 촬영 영상의 위치를 맵핑하기 위해서는 구조물에 별도의 위치측정유닛을 설치해야 하기 때문에 The unmanned vehicle was initially developed for military search, but has recently been used for various purposes due to its convenient transport and storage and the advantage of being able to access areas inaccessible to humans. In particular, in order to solve the problem that visualization of facility information that can be modeled in three-dimensional form using data such as design drawings does not reflect real-time changes in structures, and it is difficult for people to access and monitor dangerous sites, unmanned moving objects are used. Interest in the monitoring technology used is growing. Site monitoring using an unmanned moving object, such as an AR system, is being used as a way to monitor the condition of structures that are difficult for humans to access in real time by installing a camera on the unmanned moving object. However, although the state of the structure can be monitored by the method of photographing the exterior of the structure using the unmanned moving object, there is a problem in that it is difficult to determine the location of the structure where the unmanned moving object is photographed. As a prior art for solving this problem, there is Korean Patent Publication No. 10-1855864. In the prior art, a camera is mounted on an unmanned moving object, and the state is analyzed by 3D modeling the structure by mapping the captured image and structure design information while moving based on the location measurement unit installed on the structure and the structure design information. In order to map the movement of the moving object and the location of the captured image, a separate location measurement unit must be installed in the structure.
비용이 많이 든다는 문제점이 있다. 또한, 종래기술은 무인이동체 이동을 위해 구조물 설계 정보를 바탕으로 장애물을 설정하여 무인이동체의 경로를 설정하기 때문에, 구조물의 설계가 변경되거나 설계도에 없는 장애물이 있을 경우 무인이동체가 장애물에 충돌할 수 있는 문제점이 있다. 또한, 종래기술은 무인이동체에 구조물 외관을 촬영하기 위한 카메라만 있어 구조물의 가스 누출, 구조물의 부식 정도 등을 파악할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점에 대한 부분을 공간 정보의 디지털화, 물성 정보 디지털화, 유지관리 정보 디지털화 부분들의 정보오 기술을 이용하여 시설물과 같은 댐 안전 관리에 중요한 주요 정보를 댐 시시러 관리자가 이해하기 쉽고 관리하기 쉽도록 직관적인 디지털 DB로 구축하여 첨단 IT 기술의 도움으로 표출 하는 것이 배경의 기술이 될 수 있음.There is a problem that it costs a lot. In addition, the prior art sets the path of the unmanned vehicle by setting obstacles based on the structure design information for the movement of the unmanned vehicle. there is a problem with In addition, the prior art has a problem in that there is only a camera for photographing the exterior of a structure in an unmanned moving object, so that gas leakage of the structure, the degree of corrosion of the structure, etc. cannot be grasped. By using the information technology of spatial information digitization, physical property information digitization, and maintenance information digitization, the main information important for dam safety management, such as facilities, can be easily understood and managed by the dam manager. Building an intuitive digital DB and expressing it with the help of advanced IT technology can be the background technology.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 실시간으로 이동체에 의해 현장을 모델링하고 점검하는 것과 동시에 상태 데이터를 표현하거나 시각화하여 점검결과를 직관적으로 이해할 수 있도록 시설물 안전점검을 위한 3차원 디지털 트윈에서의 데이터 시각화 장치를 제공하는데 있다. 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 별도의 위치측정유닛 없이 이동체의 이동과 데이터의 위치를 맵핑할 수 있는 시설물 안전점검을 위한 3차원 디지털 트윈에서의 데이터 시각화 장치를 제공하는데 있다. 그 예로 관리를 위한 외관조사망을 고려한 모형 분할 및 현실적인 3D 시각화, 시설 제원, 물성 정보, 계측 정보 등 안전 정보 시각화, 비접촉 AI 영상 분석 및 자동보고서 생성 등을 구현화 하는 것이 목적이며 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 이동체가 구조물 설계 정보 없이 경로를 계획해 이동하면서 구조물 데이터를 확보할 수 있는 시설물 안전점검을 위한 3차원 디지털 트윈에서의 데이터 시각화 장치를 제공하는데 있다.The technical problem to be solved by the present invention is data in a 3D digital twin for facility safety inspection so that the site can be modeled and inspected by a moving object in real time and state data is expressed or visualized at the same time to intuitively understand the inspection result. It is to provide a visualization device. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a data visualization device in a three-dimensional digital twin for facility safety inspection that can map the movement of a moving object and the location of data without a separate location measurement unit. For example, the purpose of the present invention is to realize model division and realistic 3D visualization in consideration of the external inspection network for management, visualization of safety information such as facility specifications, physical property information, and measurement information, non-contact AI image analysis and automatic report generation, etc. Another technical task is to provide a data visualization device in a three-dimensional digital twin for facility safety inspection that allows a moving object to plan a route without structure design information and secure structure data while moving.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 안정적인 운영을 위한 사용자 지원 및 성능 모니터링 등 방식을 구조물에 별도의 센서를 설치하지 않고 확보할 수 있는 시설물 안전점검을 위한 3차원 디지털 트윈에서의 데이터 시각화 장치를 제공하는데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is data visualization in a three-dimensional digital twin for facility safety inspection that can secure methods such as user support and performance monitoring for stable operation without installing a separate sensor in the structure to provide the device.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 측면에 따르면, 사업 수행에 사용된 모든 데이터 보완 엄수 및 정보 유출 방지, 비인가자 접근 권한 통제를 바탕으로 댐 제원, 기초 지질, 주변 지형 공간정보, 댐체 토목 도면, 주요 시공 및 안전진단 정보, 주요 보수보강 정보, 댐체 물성 정보 등을 진행화 시킬 수 있으며 구조물 데이터를 바탕으로 상기 구조물을 3차원 모델링하고, 상기 검사 센서를 통해 획득한 상기 구조물 데이터 중 구조물 상태를 상기 3차원 모델링에 반영한 것일 수 있다. In order to solve the above technical problems, according to a preferred aspect of the present invention, dam specifications, base geology, and surrounding geospatial space are based on strict observance of all data used for business execution, prevention of information leakage, and control of unauthorized access rights. Information, dam body civil engineering drawings, major construction and safety diagnosis information, major repair and reinforcement information, dam material property information, etc. can be advanced, and the structure is 3D modeled based on the structure data, and the structure obtained through the inspection sensor Among the data, the state of the structure may be reflected in the three-dimensional modeling.
특히 대청댐 본체 3D 모델링, 관리 영역 분할, 계측 센서 위치 및 안전 정보 시각화, 데이터 경시변화 표출, 홍보 동영상 및 브리핑 콘텐츠 인프라 구성, 원격 화상 통화, 자동 보고서 생성, 수문 방류 시뮬레이션, 자산관리 시뮬레이션, 대체 토목시설물 디지털 정보 증강 표출, 일상 점검 체크리스트 시각화, AR 태블릿, 과거 댐체 주요 이력 시각화 표출, 위치 기반 서비스 등을 통해서 상기 구조물 상태를 상기 3차원 모델링에 반영하는 것은, 상기 3차원 모델링 좌표와 상기 구조물 상태In particular, 3D modeling of Daecheong Dam main body, division of management area, visualization of measurement sensor location and safety information, expression of data change over time, configuration of publicity video and briefing content infrastructure, remote video call, automatic report generation, floodgate simulation, asset management simulation, alternative civil facilities Reflecting the structure state in the three-dimensional modeling through digital information augmentation display, daily inspection checklist visualization, AR tablet, past dam body major history visualization display, location-based service, etc. is the three-dimensional modeling coordinates and the structure state
좌표를 서로 실시간으로 매칭시켜 반영한 것일 수 있다. 여기서, 상기 이동체에는 상기 이동체가 이동할 때 상기 구조물을 촬영해 구조물 영상을 생성하는 카메라가 더설치되며, 상기 이동체의 위치 및 방향 좌표에 상기 이동체에 설치된 상기 카메라의 위치 및 방향을 반영하여 계산된 구조물 영상 좌표를 상기 3차원 모델링 좌표에 실시간으로 매칭시켜 상기 구조물 영상을 상기 3차원 디지털 트윈에 반영할 수 있다. It may be reflected by matching the coordinates with each other in real time. Here, the mobile body is further installed with a camera that generates an image of the structure by photographing the structure when the mobile body moves, and the structure calculated by reflecting the position and direction of the camera installed on the mobile body in the coordinates of the location and direction of the mobile body By matching the image coordinates to the three-dimensional modeling coordinates in real time, the image of the structure may be reflected in the three-dimensional digital twin.
본 발명은 실시간으로 이동체에 의해 현장을 3차원 모델링하고 점검하는 것과 동시에 상태 데이터를 3차원 모델링에 3차원적으로 표현하거나 시각화하여 점검 결과를 직관적으로 파악할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 별도의 위치측정유닛 없이 이동체 이동과 데이터의 위치를 맵핑할 수 있어 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 이동체가 구조물 설계 정보 없이 경로를 계획해 구조물 설계 변경 또는 설계 정보에 없는 장애물이 있어도 장애물을 회피하면서 이동할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 구조물에 별도의 구조물 상태를 측정하는 복수의 센서를 설치하지 않고, 이동체에 설치하기 때문에 구조물 상태를 측정하는 센서 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다. 그로 인한 아날로그 댐 정보의 디지털화가 가능하며 3D 디지털 트윈 기반 플랫폼 구축이 가능함. 또한, 본 발명은 별도의 위치측정유닛 없이 이동체 이동과 데이터의 위치를 맵핑할 수 있어 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 이동체가 구조물 설계 정보 없이 경로를 계획해 구조물 설계 변경 또는 설계 정보에 없는 장애물이 있어도 장애물을 회피하면서 이동할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 구조물에 별도의 구조물 상태를 측정하는 복수의 센서를 설치하지 않고, 이동체에 설치하기 때문에 구조물 상태를 측정하는 센서 비용을 줄일 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of intuitively grasping the inspection results by three-dimensionally modeling and inspecting the site by means of a moving object in real time and simultaneously expressing or visualizing the state data in three-dimensional modeling. In addition, the present invention has the effect of reducing the cost because it is possible to map the location of the moving object and the data without a separate location measurement unit. In addition, the present invention has an effect that the moving object can move while avoiding the obstacle even if there is an obstacle not in the structure design change or design information by planning a path without structure design information. In addition, the present invention has the effect of reducing the cost of the sensor for measuring the state of the structure because a plurality of sensors for measuring the state of the structure are installed in a moving object, rather than being installed in the structure. As a result, it is possible to digitize analog dam information and to build a 3D digital twin-based platform. In addition, the present invention has the effect of reducing the cost by mapping the movement of the moving object and the location of data without a separate location measurement unit. In addition, the present invention has an effect that the moving object can move while avoiding the obstacle even if there is an obstacle not in the structure design change or design information by planning a path without structure design information. In addition, the present invention has the effect of reducing the cost of the sensor for measuring the state of the structure because a plurality of sensors for measuring the state of the structure are installed in a moving object, rather than being installed in the structure.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러가지 실시예를 가질수 있는바, 특정 실시 예들을 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 이에 주요 기능, 성능, I/F, 데이터/테스트, 보안, 품질, 제약, PMR/PSR 등의 요구사항을 충족하기 위하여 기능 적인 부분은 디지털트윈 모델링, 관리센터 및 현장간 콘텐츠 동기화 매칭, 성능 일반사항, 처리 속도 및 시간, 시스템 인터페이스, 데이터베이스 설계, 테스트 수정의 단계를 거쳐 보안 대책을 수립하고 보완 관리 하면서 품질 보증방안과 신뢰성 및 운영 유연성을 보장하면서 정보 기준 및 지침을 준수하는 가운데 프로젝트 관리와 프로젝트 지원을 추진할 예정임Since the present invention can have various changes and can have various embodiments, specific embodiments will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and it should be understood to include all modifications, equivalents and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In order to meet the requirements of main functions, performance, I/F, data/test, security, quality, constraints, PMR/PSR, etc., the functional part is digital twin modeling, content synchronization matching between the management center and site, performance general Project management and project management while complying with information standards and guidelines while ensuring quality assurance measures, reliability and operational flexibility while establishing and supplementing security measures through the steps of item, processing speed and time, system interface, database design, and test modification Support will be promoted
Claims (4)
상기 3차원 라이다를 통해 획득한 상기 구조물 데이터를 바탕으로 3차원 지도를 작성하는 단계; 상기 3차원 지도에서 위치와 방향을 추정하여 좌표를 계산하는 단계; 및 상기 획득한 구조물 데이터 및 상기 계산한 좌표를 바탕으로 3차원 디지털 트윈을 생성해 출력하는 단계;를 포함하되,
상기 이동체는 상기 3차원 지도를 바탕으로 계획된 경로를 바탕으로 자동으로 이동하는 것을 특징으로 하는 시설물 안전점검을 위한 3차원 디지털 트윈에서의 데이터 시각화 방법.Acquiring structure data including a structure state through a three-dimensional lidar and inspection sensor installed in the moving object while moving;
creating a three-dimensional map based on the structure data obtained through the three-dimensional lidar; calculating coordinates by estimating a location and a direction on the 3D map; and generating and outputting a three-dimensional digital twin based on the acquired structure data and the calculated coordinates;
The data visualization method in a three-dimensional digital twin for facility safety inspection, characterized in that the moving object automatically moves based on a route planned based on the three-dimensional map.
을 특징으로 하는 시설물 안전점검을 위한 3차원 디지털 트윈에서의 데이터 시각화 방법.According to claim 2, The calculated coordinates are the position and direction coordinates of the moving object in the three-dimensional map, based on the position and direction coordinates of the moving object, the three-dimensional modeling coordinates of the three-dimensional modeling and the state of the structure further calculating the structure state coordinates
Data visualization method in 3D digital twin for facility safety inspection, characterized by
상기 3차원 모델링 좌표와 상기 구조물 상태 좌표를 서로 실시간으로 매칭시켜 반영한 것인 것을 특징으로 하는 시설물 안전점검을 위한 3차원 디지털 트윈에서의 데이터 시각화 방법.According to claim 3, Reflecting the structure state in the three-dimensional modeling,
A data visualization method in a three-dimensional digital twin for facility safety inspection, characterized in that the three-dimensional modeling coordinates and the structure state coordinates are matched and reflected in real time.
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| CN117629549B (en) * | 2024-01-26 | 2024-04-09 | 辛集中交建设有限公司 | Bridge building health monitoring and safety early warning system |
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