KR20240013498A - 드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리방법과 이를 위한 관리시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도로 포장공사 관리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열화상 카메라를 탑재한 드론을 이용해서 포장 전후의 아스콘 온도를 수집하고 도로포장의 스케쥴을 관리하는 드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리방법과 이를 위한 관리시스템에 관한 것으로, 무인 비행 중에 지정 아스콘의 열을 탐지해서 열화상이미지를 출력하는 열화상카메라를 탑재한 드론; 아스콘에 대한 공정별 시행온도 정보를 저장하는 하드웨어인 데이터 저장부와, 상기 열화상이미지별로 왜곡을 보정하고 GPS좌표와 규격 단위로 집성하여 열화상 정사영상을 생성하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 정사영상 변환모듈과, 상기 열화상 정사영상의 지점별 탐지온도를 파악해서 지정 아스콘의 온도분포도를 확인하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 온도분포 확인모듈과, 상기 지정 아스콘의 온도분포도와 데이터 저장부의 시행온도 정보를 비교해서 지정 아스콘에 대한 공정 개시 여부를 결정하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 공정개시 확인모듈과, 통신 연결된 입출력장치의 입력데이터에 따라 상기 정사영상 변환모듈과 온도분포 확인모듈과 공정개시 확인모듈의 실행을 제어하고 상기 실행을 통한 결과데이터를 입출력장치에 출력데이터로 송신하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 제어모듈로 구성된 관리서버;를 포함한다.

Description

드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리방법과 이를 위한 관리시스템{ROAD PAVEMENT CONSTRUCTION MANAGEMENT SYSTEM AND MANAGEMENT METHOD BY MEASURING ASCON TEMPERATURE USING DRONE}

본 발명은 도로 포장공사 관리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 열화상 카메라를 탑재한 드론을 이용해서 포장 전후의 아스콘 온도를 수집하고 도로포장의 스케쥴을 관리하는 드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리방법과 이를 위한 관리시스템에 관한 것이다.

일반적으로 차량이 주행하는 도로의 노면 및 교면(橋面) 등에 대한 도로포장은, 기초지반(원지반) 또는 다리의 상판에 흙을 일정 두께로 쌓아 성토층을 이루고, 그 성토층에 일정한 두께로 아스콘을 포설함으로써 이루어진다.

상기 아스콘은 아스팔트와 골재를 고열로 혼합하여 제조되며, 도로포장 과정에서 고열의 아스콘을 성토층에 포설한 후 아스콘의 평탄화를 위해 롤러 카를 수회 왕복하며 다짐 작업을 수행한다. 아스콘 포장의 상기 평탄화 이후에는 고열의 아스콘이 경화하도록 양생하고, 포장 표면의 온도가 기준 온도 이하이면 포장공사를 종료하고 차량이 통행하도록 해당 도로를 개방한다.

그런데 아스콘의 포설과 다짐 및 도로 개방 등의 공정은 아스콘이 지정된 온도가 되어야만 진행하므로, 공사 현장에서는 아스콘 포설 전후에 걸쳐 아스콘의 온도 측정이 주기적으로 이루어진다. 종래에는 상기 공정별 아스콘 온도 측정이 작업자에 의해 수동적으로 이루어지므로 유사시 인명사고의 위험이 있고, 온도 측정이 구간별로 이루어지므로 아스콘의 온도가 조건을 충족하지 않아도 지정된 공정을 수행하게 되는 문제가 있었다.

특히 아스콘 포설 및 다짐 이후, 비교적 넓은 구간인 포장도로에 대한 종래 온도측정은 탐침 온도계나 레이저 온도계 등을 활용하여 부분적으로 측정되고, 상기 측정 결과의 온도만으로 포장도로의 개방 여부가 결정된다. 즉, 포장도로에서 포장 표면의 일부 구간이 기준 온도 이상이어도 상기 구간이 온도측정에서 누락되었다면 포장도로의 개방이 결정되고, 따라서 차량의 통행이 이루어질 수 있는 것이다. 그러나 이럴 경우 충분한 양생이 이루어지지 못해 경화가 미약한 도로 구간으로 고중량의 차량이 통행하면서 포장도로의 표면에 굴곡이 발생하는 문제가 발생했다.

결국, 포장공사 후 고열의 포장도로에 대해 포장 표면의 전반에 걸친 온도 상태를 측정해서 고품질의 포장도로를 완성할 수 있도록 하는 기술이 요구되었다.

선행기술문헌 1. 특허공개번호 제10-2019-0108723호(2019.09.25 공개)

이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위한 것으로, 포장 전후의 아스콘 온도를 수집하고 도로포장의 스케쥴을 관리함은 물론 고열의 포장도로에 대해 포장 표면의 전반에 걸친 온도 상태를 측정해서 고품질의 포장도로를 완성할 수 있도록 하는 드론을 이용한 포장도로 표면의 온도 관리방법과 이를 위한 관리시스템의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.

상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

무인 비행 중에 지정 아스콘의 열을 탐지해서 열화상이미지를 출력하는 열화상카메라를 탑재한 드론; 및

아스콘에 대한 공정별 시행온도 정보를 저장하는 하드웨어인 데이터 저장부와, 상기 열화상이미지별로 왜곡을 보정하고 GPS좌표와 규격 단위로 집성하여 열화상 정사영상을 생성하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 정사영상 변환모듈과, 상기 열화상 정사영상의 지점별 탐지온도를 파악해서 지정 아스콘의 온도분포도를 확인하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 온도분포 확인모듈과, 상기 지정 아스콘의 온도분포도와 데이터 저장부의 시행온도 정보를 비교해서 지정 아스콘에 대한 공정 개시 여부를 결정하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 공정개시 확인모듈과, 통신 연결된 입출력장치의 입력데이터에 따라 상기 정사영상 변환모듈과 온도분포 확인모듈과 공정개시 확인모듈의 실행을 제어하고 상기 실행을 통한 결과데이터를 입출력장치에 출력데이터로 송신하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 제어모듈로 구성된 관리서버;

를 포함하는 드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리시스템이다.

상기의 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

드론이 열화상카메라를 이용해 전용 트럭에 적재된 아스콘을 촬영해서, 상기 아스콘의 지점별 온도값에 대응한 RGB값을 설정하여 제1열화상이미지를 출력하고, 상기 제1열화상이미지를 위치정보와 함께 관리서버에 전송하는 제1단계;

상기 관리서버가 제1열화상이미지의 지점별 온도값에 따라 제1온도분포도를 확인하고, 상기 제1온도분포도와 포설 공정의 시행온도 정보를 비교해서 포설 공정의 개시 여부를 결정하는 제2단계;

상기 관리서버의 포설 공정 개시에 관한 결과데이터를 수신한 입출력장치에 출력데이터가 출력되면 지정 도로에 대한 아스콘 포설을 시행하는 제3단계;

상기 드론이 열화상카메라를 이용해 포설 아스콘을 촬영해서, 상기 아스콘의 지점별 온도값에 대응한 RGB값을 설정하여 제2열화상이미지를 출력하고, 상기 제2열화상이미지를 위치정보와 함께 관리서버에 전송하는 제4단계;

상기 관리서버가 제2열화상이미지를 보정 및 집성해서 제1열화상 정사영상을 생성하는 제5단계;

상기 관리서버가 제1열화상 정사영상의 지점별 RGB값에 따라 제2온도분포도를 확인하고, 상기 제2온도분포도와 다짐 공정의 시행온도 정보를 비교해서 다짐 공정의 개시 여부를 결정하는 제6단계;

상기 관리서버의 다짐 공정 개시에 관한 결과데이터를 수신한 입출력장치에 출력데이터가 출력되면 포설 아스콘에 대한 다짐을 시행하는 제7단계;

상기 드론이 열화상카메라를 이용해 다짐 아스콘을 촬영해서, 상기 아스콘의 지점별 온도값에 대응한 RGB값을 설정하여 제3열화상이미지를 출력하고, 상기 제3열화상이미지를 위치정보와 함께 관리서버에 전송하는 제8단계;

상기 관리서버가 제3열화상이미지를 보정 및 집성해서 제2열화상 정사영상을 생성하는 제9단계;

상기 관리서버가 제2열화상 정사영상의 지점별 RGB값에 따라 제3온도분포도를 확인하고, 상기 제3온도분포도와 도로 개방 공정의 시행온도 정보를 비교해서 도로 개방 공정의 개시 여부를 결정하는 제10단계; 및

상기 관리서버의 도로 개방 공정 개시에 관한 결과데이터를 수신한 입출력장치에 출력데이터가 출력되면 다짐 아스콘에 대한 도로 개방을 시행하는 제11단계;

를 포함하는 드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리방법이다.

상기의 본 발명은, 도로포장 이전에는 아스콘의 온도를 균일하게 파악해서 최적의 포설 온도에서 포설 공정을 진행할 수 있고, 도로포장 후 열화상 카메라를 탑재한 드론이 고열의 포장도로 위를 비행하며 포장 표면의 온도 상태를 전반에 걸쳐 수집해서 아스콘의 다짐 공정은 물론 포장도로의 양생 상태 확인 후 개방 여부를 결정하므로 평탄화가 우수한 포장도로를 보장할 수 있으며, 최적화된 경화 상태에서 차량 통행이 이루어지므로 통행 차량에 의한 포장 표면의 변형 정도를 최소화할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 관리시스템의 일 실시 예를 도시한 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 관리방법의 일 실시 예를 도시한 플로차트이고,
도 3은 본 발명에 따른 관리방법의 각 공정 개시 이전에 드론이 아스콘의 열을 탐지하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 도 3에 도시한 열 탐지에 따라 촬영한 열화상이미지를 보인 이미지이고,
도 5는 본 발명에 따른 관리방법에서 포설 공정 직후의 열화상이미지와 다짐 공정 직후의 열화상이미지를 보인 이미지이고,
도 6은 본 발명에 따른 관리시스템이 제작한 열화상 정사영상을 보인 이미지이고,
도 7은 본 발명에 따른 관리시스템이 제작한 열화상이미지 및 열화상 정사영상 내에 온도분포도의 변화를 보인 이미지이고,
도 8은 본 발명에 따른 관리방법에서 도로 개방 공정 직전의 열화상이미지를 보인 이미지이고,
도 9는 본 발명에 따른 관리방법에서 도로 개방 공정 직전에 포장도로 상에 지정 아스콘의 지점별 온도를 표시한 이미지이고,
도 10과 도 11은 본 발명에 따른 관리시스템이 등온선을 생성한 열화상 정상영상을 보인 이미지이다.

실시 예들에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 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.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 관리시스템의 일 실시 예를 도시한 블록도이고, 도 10과 도 11은 본 발명에 따른 관리시스템이 등온선을 생성한 열화상 정상영상을 보인 이미지이다.

도 1과 도 10 내지 도 11을 참조하면, 본 발명에 따른 관리시스템은, 지정된 구간을 무인 비행하는 비행 드론(10)과, 드론(10)에서 수집한 열화상이미지와 위치정보를 수신해서 열화상 정사영상을 생성하고 도로포장을 위한 공정 개시 여부를 결정하는 관리서버(20)를 포함한다. 각 구성에 대해 좀 더 구체적으로 설명하면, 드론(10)은 GPS장치(11)와 비행장치(12)와 열화상카메라(13)를 포함한다. GPS장치(11)는 드론(10)의 현재 위치, 즉 GPS좌표를 측정한다. 비행장치(12)는 드론(10)의 비행을 위한 공지의 비행수단으로, 모터, 프로펠러, 가속도센서, 자이로센서, 배터리 등의 주지, 관용의 기기를 포함함은 물론 특정 GPS좌표로 드론(10)이 자율 비행하도록 제어하는 주지, 관용의 기기를 포함한다. GPS장치(11)와 비행장치(12)는 드론(10)의 공지,공용의 기술이므로, 이에 관한 구체적인 추가 설명은 생략한다.

열화상카메라(13)는 물체에서 방출하는 열복사를 감지하여 다양한 색깔로 시각화하여 열화상이미지로 출력하는 카메라의 일종으로, 드론(10)의 무인 비행 중에 지정 아스콘의 열을 탐지해서 열화상이미지로 출력한다. 통상적으로 열화상카메라(13)는 지정 아스콘에 대한 열을 탐지해서 지점별 온도값을 확인하고, 온도값에 따라 RGB값을 차등화해서 해당 지점별로 설정한다. 이 과정을 통해 열화상이미지는 RGB모드의 컬러이미지로 생성된다. 여기서 상기 지정 아스콘은 포설 공정 이전의 아스콘, 지면에 포설 후 다짐 공정 이전의 아스콘, 포설된 아스콘의 다짐 후 도로 개방 공정 이전의 아스콘일 수 있다.

드론(10)은 물체의 RGB를 감지해서 디지털 RGB이미지로 출력하는 디지털카메라를 탑재할 수 있고, RGB이미지를 열화상이미지와 함께 관리서버(20)에 전달할 수 있다.

관리서버(20)는 데이터 저장부(24)와 정사영상 변환모듈(21)과 온도분포 확인모듈(22)과 공정개시 확인모듈(23)과 제어모듈(25)을 포함한다. 데이터 저장부(24)는 아스콘에 대한 공정별 시행온도 정보를 저장하는 하드웨어이며, 일반적으로 공지의 하드디스크 드라이브(HDD; Hard disk drive, HDD) 또는 솔리드 스테이트 드라이브(Solid State Drive; RDD) 등의 저장수단은 물론 데이터베이스(DB) 서버와 같이 자체 데이터 검색 어셈블리인 소프트웨어를 포함할 수 있다.

정사영상 변환모듈(21)은 상기 열화상이미지별로 왜곡을 보정하고 GPS좌표와 규격 단위로 집성하여 열화상 정사영상을 생성하는 소프트웨어의 구성 알고리즘이다. 상기 열화상이미지는 위치정보를 포함하므로, 이를 기반으로 지정 구간의 열화상이미지를 보정하고 GPS좌표와 규격 단위로 집성하여 열화상 정사영상을 생성한다. 일반적으로 디지털카메라를 이용해 촬영한 RGB이미지에서 높이 차이나 기울어짐 등 지형 기복에 의한 기하학적 왜곡 및 지점별 설정 색상(RGB값)을 보정해서 정사영상을 생성하듯이, 열화상이미지 역시 전술한 보정을 통해 정사영상을 생성한다.

온도분포 확인모듈(22)은 열화상 정사영상의 지점별 탐지온도를 파악해서 지정 아스콘의 온도분포도를 확인하는 소프트웨어의 구성 알고리즘이다. 지정 아스콘을 촬영한 열화상카메라(13)는 지점별로 온도를 탐지해서 온도값을 설정하고, 상기 온도값을 기준으로 해당 지점에 차등화된 RGB값을 설정해서 RGB모드의 컬러이미지를 출력한다. 그런데 상기 열화상이미지는 정사영상 변화모듈(21)에 의한 보정 과정에서 이미지의 변형이 일어나고, 이 과정에서 상기 지점의 위치에도 변화가 발생한다. 따라서 열화상 정사영상에 지점별로 부여된 RGB값을 기준으로 열화상 정사영상의 지점별 온도값을 파악해서 지정 아스콘의 온도분포도를 확인한다. 결국, 도 6과 같이 열화상 정사영상은 RGB모드의 컬러이미지이고, 각 지점에 설정된 RGB값을 기준으로 온도값을 확인할 수 있다. 참고로, 열화상카메라(13)는 지정 아스콘을 직접 촬영하여 열화상이미지를 생성하고, 정사영상 변화모듈(21)은 상기 열화상이미지를 보정 및 집성하여 열화상 정사영상을 생성하므로, 상기 열화상이미지 또는 열화상 정사영상에는 상대적으로 고열의 지정 아스콘이 촬영되고, 온도분포 확인모듈(22)은 지점별 온도값을 기준으로 지정 아스콘을 식별할 수 있다.

온도분포 확인모듈(22)은 열화상 정사영상에서 지정 아스콘의 온도분포도를 확인하지만, 이외에도 상기 열화상이미지 내에 지정 아스콘을 직접 식별하여 온도분포도를 확인할 수 있다.

한편, 온도분포 확인모듈(22)은 지정 아스콘의 온도분포도에 따라 동일 온도별로 연결한 등온선(도 10 참고)을 열화상 정사영상에 형성할 수 있다. 상기 등온선은 열화상 정사영상에서 온도값이 동일한 지점을 라인으로 연결해서 작업자가 보다 쉽게 열화상 정사영상의 운도분포도를 파악할 수 있게 한 것으로, 도 11의 예시와 같이 작업자는 위치별 기온 상태를 시각적으로 쉽게 파악하고 이해할 수 있다. 도 11은 상기 등온선의 이해를 돕기 위해 첨부한 도면에 불과하며 지정 아스콘의 온도분포도와는 촬영 대상이 무관하다.

공정개시 확인모듈(23)은 상기 지정 아스콘의 온도분포도와 데이터 저장부(24)의 시행온도 정보를 비교해서 지정 아스콘에 대한 공정 개시 여부를 결정하는 소프트웨어의 구성 알고리즘이다. 도포 포장을 위해서는 포설 공정과 다짐 공정과 도로 개방 공정 등을 순차적으로 진행해야 하는데, 각 공정을 개시하기 위해서는 해당 아스콘이 적정 온도가 되어야만 한다. 일 예를 들어 설명하면, 포장 공사 현장에 도착한 아스콘 온도는 160℃ 이상이고, 포설 가능한 아스콘 온도는 145 ~ 160℃이고, 다짐 가능한 아스콘 온도는 60 ~ 150℃이며, 도로 개방 가능한 아스콘 온도는 40℃ 이하이다. 참고로, 포장 공사 현장에 도착한 아스콘의 경우 160℃ 이하여도 현장 가열을 통해 160℃ 이상이면 유효한 아스콘을 판단한다. 또한, 포설 가능한 아스콘 온도 및 다짐 가능한 아스콘 온도는 하절기와 동절기에 따라 구분해서 시행온도를 지정하고, 특히 다짐 공정의 경우 2회 이상 진행되므로, 차수에 따라 다짐 가능한 아스콘 온도를 낮추어서 시행온도를 지정한다. 본 실시 예에서 1차 다짐 가능한 아스콘 온도는 150 ~ 170℃이고, 2차 다짐 가능한 아스콘 온도는 135 ~ 160℃이고, 3차 다짐 가능한 아스콘 온도는 75 ~ 115℃이다. 이상 설명한 공정 개시 가능한 시행온도는 시행온도 정보로 데이터 저장부(24)에 저장되고, 공정개시 확인모듈(23)은 지정 아스콘의 온도분포도와 상기 시행온도 정보를 비교해서 이후 공정의 개시 여부를 결정한다.

제어모듈(25)은 통신 연결된 입출력장치(30)의 입력데이터에 따라 정사영상 변환모듈(21)과 온도분포 확인모듈(22)과 공정개시 확인모듈(23)의 실행을 제어하고, 상기 실행을 통한 결과데이터를 입출력장치(30)에 출력데이터로 송신하는 소프트웨어의 구성 알고리즘이다. 여기서 입출력장치(30)는 관리서버(20)에 접속해서 설정된 프로세스에 따라 입력데이터와 출력데이터를 발수신하는 단말기이며, 태블릿, 휴대폰, 랩탑 등의 모바일장치 또는 일반 테스크탑일 수 있고, 이외에도 관리서버(20)에 인터넷 또는 이더넷으로 접속할 수 있는 장치라면 이하의 권리범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 관리방법의 일 실시 예를 도시한 플로차트이고, 도 3은 본 발명에 따른 관리방법의 각 공정 개시 이전에 드론이 아스콘의 열을 탐지하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 3에 도시한 열 탐지에 따라 촬영한 열화상이미지를 보인 이미지이다.

도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 관리방법은 관리시스템을 기반으로 실행되며, 이에 관한 더욱 구체적인 설명은 플로차트에 따라 순차로 설명한다.

S11; 항공촬영 단계

도로포장을 위한 아스콘이 전용 트럭(T)을 이용해 포장공사 현장에 도착하면, 도로포장을 수행하는 작업자는 드론(10)에 전용 트럭(T)이 위치한 GPS좌표를 입력해서 도 3의 (a)도면과 같이 전용 트럭(T)의 상방을 비행하도록 제어하고, 열화상카메라(13)는 드론(10)의 비행과 함께 지상을 촬영하며 전용 트럭(T)에 적재된 아스콘의 지점별 열 온도를 탐지해서 온도값을 확인한다.

본 실시 예에서 열화상 수집을 위해 설정되는 지정된 비행고도는 20~60m이고, 비행속도는 10m/s이며, 지정 아스콘에 대한 열화상카메라(13)의 유효한 촬영각도는 50 ~ 60도이다.

열화상카메라(13)를 이용한 지정 아스콘의 촬영은 수회에 걸쳐 이루어지며, 본 실시 예에서 열화상카메라(13)는 도 4와 같이 전용 트럭(T)에 적재된 아스콘은 물론, 아스콘의 가열을 위해 전용 트럭(T)에서 피더 차량에 아스콘을 부을 경우 노출되는 아스콘의 내부와, 상기 피더 차량에서 가열 직후의 아스콘을 촬영한다.

S12; 열화상이미지 생성 단계

열화상카메라(13)는 지점별 온도값을 기준으로 지정된 RGB값을 설정해서 도 4와 같이 제1열화상이미지를 생성한다.

S13; 포설 적정 온도 확인 단계

열화상이미지 생성 단계(S12)에서 생성된 제1열화상이미지는 관리서버(20)의 온도분포 확인모듈(22)에 전송되고, 온도분포 확인모듈(22)은 상기 제1열화상이미지의 지점별 온도값에 따라 제1온도분포도를 확인한다.

계속해서 공정개시 확인모듈(23)은 데이터 저장부(24)에서 아스콘에 대한 포설 공정의 시행온도 정보를 검색하고, 상기 제1온도분포도를 포설 공정의 시행온도 정보와 비교해서 포설 공정 개시 여부를 결정한다.

온도분포 확인모듈(22)이 제1열화상이미지 내에 지정 아스콘의 제1온도분포도를 확인하면, 작업자가 직접 제1열화상이미지와 제1온도분포도를 시각적으로 확인해서 인위적으로 포설 공정의 개시 여부를 판단할 수 있으나, 본 실시 예에서 공정개시 확인모듈(23)은 지정 아스콘의 제1온도분포도에서 포설 공정의 시행온도에 충족한 구간의 점유율을 계산하고, 상기 점유율이 기준치를 초과하면 상기 지정 아스콘에 대한 공정 개시를 자동으로 결정한다. 여기서 상기 점유율은 제1열화상이미지에서 지정 아스콘의 전체 범위 대비 시행온도에 충족한 구간의 범위이고, 상기 점유율은 공사 현장의 상황에 따라 작업자에 의해 조정될 수 있다.

S14; 포설 단계

공정개시 확인모듈(23)은 작업자에 의한 인위적 선택 또는 점유율이 기준치를 초과하면, 해당하는 결과데이터를 제어모듈(25)을 통해 입출력장치(30)에 전송해서 포설 공정의 진행상황이 입출력장치(30)를 통해 게시되도록 한다. 또한, 포설 공정 이외에 후속 공정에 관해 게시하고, 기타 공사 진행상황 전반에 걸친 정보를 확인한다.

도 5는 본 발명에 따른 관리방법에서 포설 공정 직후의 열화상이미지와 다짐 공정 직후의 열화상이미지를 보인 이미지이고, 도 6은 본 발명에 따른 관리시스템이 제작한 열화상 정사영상을 보인 이미지이고, 도 7은 본 발명에 따른 관리시스템이 제작한 열화상이미지 및 열화상 정사영상 내에 온도분포도의 변화를 보인 이미지이다.

도 1 내지 도 3과 도 5 내지 도 7을 참조해서 설명한다.

S21; 항공촬영 단계

도로에 대해 아스콘이 포설되면, 도로포장을 수행하는 작업자는 드론(10)에 도로포장 구간의 시점과 종점의 GPS좌표를 입력해서 도 3의 (b)도면과 같이 도로포장 구간의 상방을 비행하도록 제어하고, 열화상카메라(13)는 드론(10)의 비행과 함께 지상을 촬영하며 포설된 아스콘의 지점별 열 온도를 탐지해서 온도값을 확인한다.

열화상 촬영을 위한 유효한 비행고도와 비행속도와 촬영각도는 전술한 바 있으므로 생략한다.

열화상카메라(13)를 이용한 지정 아스콘의 촬영은 수회에 걸쳐 이루어진다.

S22; 열화상이미지 생성 단계

열화상카메라(13)는 지점별 온도값을 기준으로 지정된 RGB값을 설정해서 도 5와 같이 제2열화상이미지를 생성한다.

S23; 정사영상 생성 단계

열화상이미지 생성 단계(S22)에서 생성된 제2열화상이미지는 관리서버(20)의 정사영상 변환모듈(21)에 전송되고, 정사영상 변환모듈(21)은 제2열화상이미지별 위치정보 등에 따라 보정 및 집성해서 도 6과 같이 제1열화상 정사영상을 생성한다.

아스콘의 포설은 비교적 넓은 구간에 대해 이루어지고 드론(10)은 비행하며 열화상 촬영을 수행하므로, 일정한 촬영각도와 비행고도를 유지하며 제2열화상이미지를 수집할 수 없다. 따라서 도로에 대한 아스콘 포설 이후에는 제2열화상이미지를 보정 및 집성해서 제1열화상 정사영상으로 변환해 온도분포도를 파악하는 것이 바람직하다. 참고로, 제1열화상 정사영상은 도 7과 같이 포설 구간 전반에 걸쳐 포장 표면의 온도 변화를 시간대별로 파악할 수 있다.

S24; 다짐 적정 온도 확인 단계

온도분포 확인모듈(22)은 제1열화상 정사영상의 RGB값에 따라 지점별 온도값을 파악해서 제2온도분포도를 확인한다.

계속해서 공정개시 확인모듈(23)은 데이터 저장부(24)에서 아스콘에 대한 다짐 공정의 시행온도 정보를 검색하고, 상기 제2온도분포도를 다짐 공정의 시행온도 정보와 비교해서 다짐 공정 개시 여부를 결정한다.

온도분포 확인모듈(22)이 제1열화상 정사영상 내에 지정 아스콘의 제2온도분포도를 확인하면, 도 9와 같이 작업자가 직접 지점별 온도값을 제1열화상 정사영상과 제2온도분포도에서 시각적으로 확인하며 인위적으로 다짐 공정의 개시 여부를 판단할 수 있고, 상기 점유율에 따라 다짐 공정의 개시 여부를 자동으로 결정할 수도 있다. 상기 점유율은 전술한 바 있으므로 추가 설명은 생략한다.

S25; 다짐 단계

공정개시 확인모듈(23)은 작업자에 의한 인위적 선택 또는 점유율이 기준치를 초과하면, 해당하는 결과데이터를 제어모듈(25)을 통해 입출력장치(30)에 전송해서 롤러(R)를 이용한 다짐 공정의 진행상황이 입출력장치(30)를 통해 게시되도록 한다. 또한, 다짐 공정 이외에 후속 공정에 관하여 게시하고, 기타 공사 진행상황 전반에 걸친 정보를 확인한다.

도 8은 본 발명에 따른 관리방법에서 도로 개방 공정 직전의 열화상이미지를 보인 이미지이고, 도 9는 본 발명에 따른 관리방법에서 도로 개방 공정 직전에 포장도로 상에 지정 아스콘의 지점별 온도를 표시한 이미지이다.

도 1 내지 도 3과 도 8 내지 도 9를 참조해서 설명한다.

S31; 항공촬영 단계

도로에 포설된 아스콘의 다짐이 완료되어 아스콘 양생 과정이 시작되면, 도로포장을 수행하는 작업자는 드론(10)에 도로포장 구간의 시점과 종점의 GPS좌표를 입력해서 도 3의 (c)도면과 같이 도로포장 구간의 상방을 비행하도록 제어하고, 열화상카메라(13)는 드론(10)의 비행과 함께 지상을 촬영하며 양생 중인 아스콘의 지점별 열 온도를 탐지해서 온도값을 확인한다.

열화상 촬영을 위한 유효한 비행고도와 비행속도와 촬영각도는 전술한 바 있으므로 생략한다.

열화상카메라(13)를 이용한 지정 아스콘의 촬영은 수회에 걸쳐 이루어진다.

S32; 열화상이미지 생성 단계

열화상카메라(13)는 지점별 온도값을 기준으로 지정된 RGB값을 설정해서 도 8과 같이 제3열화상이미지를 생성한다.

S33; 정사영상 생성 단계

열화상이미지 생성 단계(S22)에서 생성된 제3열화상이미지는 관리서버(20)의 정사영상 변환모듈(21)에 전송되고, 정사영상 변환모듈(21)은 제3열화상이미지별 위치정보 등에 따라 보정 및 집성해서 도 6과 같이 제2열화상 정사영상을 생성한다.

S34; 개방 적정 온도 확인 단계

온도분포 확인모듈(22)은 제2열화상 정사영상의 RGB값에 따라 지점별 온도값을 파악해서 제3온도분포도를 확인한다.

계속해서 공정개시 확인모듈(23)은 데이터 저장부(24)에서 아스콘에 대한 도로 개방 공정의 시행온도 정보를 검색하고, 상기 제3온도분포도를 도로 개방 공정의 시행온도 정보와 비교해서 도로 개방 공정의 개시 여부를 결정한다.

온도분포 확인모듈(22)이 제2열화상 정사영상 내에 지정 아스콘의 제3온도분포도를 확인하면, 도 9와 같이 작업자가 직접 지점별 온도값을 제2열화상 정사영상과 제3온도분포도에서 시각적으로 확인하며 인위적으로 도로 개방 공정의 개시 여부를 판단할 수 있고, 상기 점유율에 따라 도로 개방 공정의 개시 여부를 자동으로 결정할 수도 있다. 상기 점유율은 전술한 바 있으므로 추가 설명은 생략한다.

S25; 도로 개방 단계

공정개시 확인모듈(23)은 작업자에 의한 인위적 선택 또는 점유율이 기준치를 초과하면, 해당하는 결과데이터를 제어모듈(25)을 통해 입출력장치(30)에 전송해서 차량(C) 통행을 위한 도로 개방 공정의 진행상황이 입출력장치(30)를 통해 게시되도록 한다. 또한, 도로 개방 공정 이외에 후속 공정에 관하여 게시하고, 기타 공사 진행상황 전반에 걸친 정보를 확인한다.

앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

10; 드론 20; 관리서버 C; 차량
R; 롤러 T; 전용 트럭

Claims (5)

1. 무인 비행 중에 지정 아스콘의 열을 탐지해서 열화상이미지를 출력하는 열화상카메라를 탑재한 드론; 및
   아스콘에 대한 공정별 시행온도 정보를 저장하는 하드웨어인 데이터 저장부와, 상기 열화상이미지별로 왜곡을 보정하고 GPS좌표와 규격 단위로 집성하여 열화상 정사영상을 생성하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 정사영상 변환모듈과, 상기 열화상 정사영상의 지점별 탐지온도를 파악해서 지정 아스콘의 온도분포도를 확인하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 온도분포 확인모듈과, 상기 지정 아스콘의 온도분포도와 데이터 저장부의 시행온도 정보를 비교해서 지정 아스콘에 대한 공정 개시 여부를 결정하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 공정개시 확인모듈과, 통신 연결된 입출력장치의 입력데이터에 따라 상기 정사영상 변환모듈과 온도분포 확인모듈과 공정개시 확인모듈의 실행을 제어하고 상기 실행을 통한 결과데이터를 입출력장치에 출력데이터로 송신하는 소프트웨어의 구성 알고리즘인 제어모듈로 구성된 관리서버;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 온도분포 확인모듈은 지정 아스콘의 온도분포도에 따라 동일 온도별로 연결한 등온선을 열화상 정사영상에 형성하는 것;을 특징으로 하는 드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 온도분포 확인모듈은 열화상이미지 내에 지정 아스콘의 온도분포도 또는 열화상 정사영상 내에 지정 아스콘의 온도분포도를 확인하고;
   상기 공정개시 확인모듈은 지정 아스콘의 온도분포도에서 특정 공정의 시행온도에 충족한 구간의 점유율을 계산하고, 상기 점유율이 기준치를 초과하면 상기 지정 아스콘에 대한 공정 개시를 결정하는 것;을 특징으로 하는 드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리시스템.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 열화상카메라는 지점별로 탐지한 온도값에 따라 열화상이미지의 RGB값을 설정하고, 상기 온도분포 확인모듈은 정사영상 변환모듈이 열화상이미지를 보정 및 집성해 생성한 열화상 정사영상의 지점별 RGB값을 기준으로 지점별 온도값을 확인해서 열화상 정사영상 내에 지정 아스콘의 온도분포도를 확인하는 것;을 특징으로 하는 드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리시스템.
5. 드론이 열화상카메라를 이용해 전용 트럭에 적재된 아스콘을 촬영해서, 상기 아스콘의 지점별 온도값에 대응한 RGB값을 설정하여 제1열화상이미지를 출력하고, 상기 제1열화상이미지를 위치정보와 함께 관리서버에 전송하는 제1단계;
   상기 관리서버가 제1열화상이미지의 지점별 온도값에 따라 제1온도분포도를 확인하고, 상기 제1온도분포도와 포설 공정의 시행온도 정보를 비교해서 포설 공정의 개시 여부를 결정하는 제2단계;
   상기 관리서버의 포설 공정 개시에 관한 결과데이터를 수신한 입출력장치에 출력데이터가 출력되면 지정 도로에 대한 아스콘 포설을 시행하는 제3단계;
   상기 드론이 열화상카메라를 이용해 포설 아스콘을 촬영해서, 상기 아스콘의 지점별 온도값에 대응한 RGB값을 설정하여 제2열화상이미지를 출력하고, 상기 제2열화상이미지를 위치정보와 함께 관리서버에 전송하는 제4단계;
   상기 관리서버가 제2열화상이미지를 보정 및 집성해서 제1열화상 정사영상을 생성하는 제5단계;
   상기 관리서버가 제1열화상 정사영상의 지점별 RGB값에 따라 제2온도분포도를 확인하고, 상기 제2온도분포도와 다짐 공정의 시행온도 정보를 비교해서 다짐 공정의 개시 여부를 결정하는 제6단계;
   상기 관리서버의 다짐 공정 개시에 관한 결과데이터를 수신한 입출력장치에 출력데이터가 출력되면 포설 아스콘에 대한 다짐을 시행하는 제7단계;
   상기 드론이 열화상카메라를 이용해 다짐 아스콘을 촬영해서, 상기 아스콘의 지점별 온도값에 대응한 RGB값을 설정하여 제3열화상이미지를 출력하고, 상기 제3열화상이미지를 위치정보와 함께 관리서버에 전송하는 제8단계;
   상기 관리서버가 제3열화상이미지를 보정 및 집성해서 제2열화상 정사영상을 생성하는 제9단계;
   상기 관리서버가 제2열화상 정사영상의 지점별 RGB값에 따라 제3온도분포도를 확인하고, 상기 제3온도분포도와 도로 개방 공정의 시행온도 정보를 비교해서 도로 개방 공정의 개시 여부를 결정하는 제10단계; 및
   상기 관리서버의 도로 개방 공정 개시에 관한 결과데이터를 수신한 입출력장치에 출력데이터가 출력되면 다짐 아스콘에 대한 도로 개방을 시행하는 제11단계;
   를 포함하는 것을 특징으로 하는 드론 기반의 아스콘 온도 수집을 통한 도로 포장공사 관리방법.