KR20240064090A - 디지털트윈 기반 혼합현실을 이용한 하수도 자산관리 방법 - Google Patents

디지털트윈 기반 혼합현실을 이용한 하수도 자산관리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 하수도 시설의 자산관리 방법에 관한 것으로, 하수도 자산에 대한 디지털트윈(Digital Twin) 기반 CPS(Cyber Physical System)모델(31)이 CPS서버(30)와 연결, 구축되어 관로 및 맨홀 등 하수도 시설물의 물리정보가 CPS모델(31)로부터 추출되고, 노후정보를 비롯한 하수도 자산에 대한 자산정보가 수록된 자산데이터베이스(41)가 자산서버(40)와 연결되어 구축되며, 무선망(10) 접속 모바일단말(11)에는 외업프로그램(fieldwork program)이 탑재되어 VR서버(20)에 접속되되, 상기 CPS서버(30)와 자산서버(40)가 VR서버(20)와 연결되어, 물리정보 및 노후정보를 기초로 VR데이터베이스(21)가 갱신됨으로써, 물리정보 및 노후정보가 반영된 혼합현실 자산관리 서비스가 하수도 시설에 대하여 제공되는 것이다.
본 발명을 통하여, 하수도 시설물에 대한 디지털트윈 기반 가상현실 서비스를 제공함에 있어서, 자산관리 기법 및 혼합현실과 증강현실 기술이 복합되어 접목됨으로써, 지하 매설 시설물에 대한 신속하고 정확한 정보 전달이 가능하며, 이로써 점검정보의 정확하고 간편한 수집 및 관리를 통한 효율적인 자산관리가 가능하다.

Description

디지털트윈 기반 혼합현실을 이용한 하수도 자산관리 방법{SEWERAGE ASSET MANAGEMENT METHOD USING DIGITAL TWIN BASED MIXED REALITY}
본 발명은 하수도 시설의 자산관리 방법에 관한 것으로, 하수도 자산에 대한 디지털트윈(Digital Twin) 기반 CPS(Cyber Physical System)모델(31)이 CPS서버(30)와 연결, 구축되어 관로 및 맨홀 등 하수도 시설물의 물리정보가 CPS모델(31)로부터 추출되고, 노후정보를 비롯한 하수도 자산에 대한 자산정보가 수록된 자산데이터베이스(41)가 자산서버(40)와 연결되어 구축되며, 무선망(10) 접속 모바일단말(11)에는 외업프로그램(fieldwork program)이 탑재되어 VR서버(20)에 접속되되, 상기 CPS서버(30)와 자산서버(40)가 VR서버(20)와 연결되어, 물리정보 및 노후정보를 기초로 VR데이터베이스(21)가 갱신됨으로써, 물리정보 및 노후정보가 반영된 혼합현실 자산관리 서비스가 하수도 시설에 대하여 제공되는 것이다.
무선망 및 모바일단말의 성능 개선 및 보급 확대에 따라, 다양한 형태의 가상현실(Virtual Reality) 서비스가 제공되고 있으며, 특히 인프라 시설물에 대한 관리 등에 있어서 가상현실 기술을 활용하고자 하는 다양한 시도가 이루어지고 있다.
특히, 무선망 통신속도의 비약적인 향상과, 인공지능 및 클라우드 컴퓨팅을 통한 연산 및 저장용량의 획기적인 증대를 통하여, 현실 세계의 건물, 토목 구조물 및 공장 시설물을 가상의 영역에 물리적 전산 모형으로 구현하고, 현실 세계의 실물 및 그 주변에는 센서 또는 카메라 등의 다양한 감지수단을 설치하되, 전산 모형과 실물 감지수단간 통신을 통하여 정보를 교환하는 디지털트윈(Digital Twin) 기술이 개발됨에 따라, 디지털트윈과 가상현실을 융합하여 그 효용성을 제고하고자 하는 다양한 시도가 이루어지고 있으며, 관련 종래기술로서 특허 제2366293호 등을 들 수 있다.
특허 제2366293호 비롯한 종래의 디지털트윈 및 가상현실 융합 기술은 주로 공장 시설물에 대한 모의실험(simulation) 또는 원격 관리를 목적으로 개발된 것으로, 일부 현장 작업이 지원될 수는 있으나, 위험지역에 대한 경고 또는 해당 지점 시설물의 현황 제공 등에 그 기능이 국한되는 한계가 있다.
또한, 종래의 디지털트윈 및 가상현실 융합 기술은 디지털트윈의 구성요소 중 가상 물리 시스템(CPS, Cyber Physical System)에 대부분의 역할이 집중된 것으로, 공장 시설 등의 작동 제어 및 원활한 운영을 지원하기 위하여 시설물의 물리적 구성을 가시화함에 주안점이 두어진 것이며, 따라서, 대형 도시 시설물에 대한 현장 답사 내지 점검시, 개별 시설물에 대한 이력정보 및 현황정보를 점검원의 위치정보 등에 근거하여 제공받는 기능에 있어서는 그 효용성이 미미할 수 밖에 없었다.
특히, 하수도 시설 등 대규모 기반 시설에 있어서는 시설물의 운영상 생애주기 등이 고려된 자산관리 기법의 적극적인 적용 및 이를 통한 점검의 작업의 효율화가 절실하게 요구됨에도 불구하고, 종래의 디지털트윈 및 가상현실 융합 기술에서는 이러한 구조물 이력정보의 구축 및 제공 기능이 사실상 전무한 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 혼합현실을 이용한 하수도 자산관리 방법에 있어서, 하수도 자산의 위치 정보, AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보가 수록 및 갱신되는 VR데이터베이스(21)와, VR데이터베이스(21)가 연결되는 VR서버(20)와, 하수도 자산의 위치, 형상, 구조 및 제원 정보가 포함되는 물리정보가 조합되어 구축되는 CPS모델(31)과, CPS모델(31)이 연결된 CPS서버(30)와, 하수도 자산의 위치 및 이력 정보가 포함되는 노후정보가 수록 및 갱신되는 자산데이터베이스(41)와, 자산데이터베이스(41)가 연결되는 자산서버(40)와, 무선망(10) 접속이 가능한 모바일단말(11)이 구성되며, 인터넷을 통하여 무선망(10)과 연결된 VR서버(20)는 CPS서버(30) 및 자산서버(40)와 인터넷으로 연결되고, 위치방향정보를 검출 및 전송하고 AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보를 수신하며 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)를 중첩하여 출력하고 점검정보를 전송하는 외업프로그램이 모바일단말(11)의 응용프로그램으로서 탑재되어, CPS서버(30)가 CPS모델(31)에서 관리 대상 하수도 자산의 물리정보를 추출하여 VR서버(20)로 전송하고, 자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)를 조회하여 관리 대상 하수도 자산의 노후정보를 인출하여 VR서버(20)로 전송하며, 물리정보 및 노후정보를 수신한 VR서버(20)는 물리정보 및 노후정보를 기초로 VR데이터베이스(21)를 갱신하는 단계와, 모바일단말(11)의 외업프로그램이 위치방향정보를 검출하여 VR서버(20)에 무선망(10)으로 전송하는 단계와, 위치방향정보를 수신한 VR서버(20)가 VR데이터베이스(21)를 조회하여 노후정보가 반영된 MR객체(53) 정보 및 AR객체(52) 정보를 생성하고, 생성된 AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보를 모바일단말(11)로 전송하는 단계와, AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보가 수신된 모바일단말(11)의 외업프로그램이 모바일단말(11)로 촬상된 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)를 중첩하여 동일 화면에 출력하는 단계와, 외업프로그램이 모바일단말(11) 사용자의 입력치를 기초로 점검정보를 생성하고 생성된 점검정보를 VR서버(20)로 전송하며, VR서버(20)는 상기 점검정보를 자산서버(40)로 전송하는 단계와, 점검정보를 수신한 자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)를 갱신하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 디지털트윈 기반 혼합현실을 이용한 하수도 자산관리 방법이다.
또한, 본 발명은 상기 점검정보를 최송 수신한 자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)를 갱신하는 단계가 수행된 후, 자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)를 조회하여 관리 대상 하수도 자산의 노후정보를 인출하여 VR서버(20)로 전송하며, 물리정보 및 노후정보를 수신한 VR서버(20)는 물리정보 및 노후정보를 기초로 VR데이터베이스(21)를 갱신하는 단계와, 모바일단말(11)의 외업프로그램이 위치방향정보를 검출하여 VR서버(20)에 무선망(10)으로 전송하는 단계와, 위치방향정보를 수신한 VR서버(20)가 VR데이터베이스(21)를 조회하여 노후정보가 반영된 MR객체(53) 정보 및 AR객체(52) 정보를 생성하고, 생성된 AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보를 모바일단말(11)로 전송하는 단계와, AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보가 수신된 모바일단말(11)의 외업프로그램이 모바일단말(11)로 촬상된 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)를 중첩하여 동일 화면에 출력하는 단계와, 모바일단말(11)의 운영체계가 스크린샷을 추출함에 따라 외업프로그램이 스크린샷을 VR서버(20)로 전송하면 VR서버(20)가 수신된 스크린샷을 자산서버(40)로 전송하고, 자산서버(40)가 수신된 스크린샷을 자산데이터베이스(41)에 수록하는 단계가 수행됨을 특징으로 하는 디지털트윈 기반 혼합현실을 이용한 하수도 자산관리 방법이다.
본 발명을 통하여, 하수도 시설물에 대한 디지털트윈 기반 가상현실 서비스를 제공함에 있어서, 자산관리 기법 및 혼합현실과 증강현실 기술이 복합되어 접목됨으로써, 지하 매설 시설물에 대한 신속하고 정확한 정보 전달이 가능하며, 이로써 점검정보의 정확하고 간편한 수집 및 관리를 통한 효율적인 자산관리가 가능하다.
특히, 하수도 자산에 대한 전산 물리 모형을 가상현실 시스템 내부에 구축하지 않고도, 외부에 기 수립된 CPS모델(31)과 가상현실 시스템을 연결함으로써, 실제 시설물의 신, 증설 및 보수 등에 따라 물리 모형이 변경되어도 전용 가상현실 시스템 신설 없이 기존 가상현실 시스템의 갱신이 가능하다.
따라서, 서비스 제공 비용을 획기적으로 절감할 수 있을 뿐 아니라, 하수도 관련 영구 구조물은 물론 시공중 구조물 등에 대한 가상현실 서비스의 탄력적 수행이 가능하며, 하수도 시설물의 유지관리 편의성 및 효율성 역시 제고할 수 있다.
특히, VR서버(20)에 의하여 제공되는 AR(Augmented Reality)객체(52) 및 MR(Mixed Reanlity)객체(53) 정보의 실시간 갱신이 가능하며, 모바일단말(11) 운영체계의 고유 기능인 스크린샷을 활용하여 현장 점검원의 실재 여부를 확인할 수 있는 바, 하수도 시설물 시공관리 및 유지관리 업무상 신뢰도를 획기적으로 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 수행 상황 설명도
도 2는 본 발명의 모바일단말 화면 예시도
도 3은 본 발명의 구성도
도 4는 본 발명의 수행 방식 설명도
도 5는 본 발명을 통한 현장 검검 수행 방식 설명도
도 6은 본 발명의 스퀀스다이어그램
도 7은 심화형 MR객체가 적용된 본 발명 일 실시예 모바일단말 화면 예시도
도 8은 본 발명의 검증형 실시예 모바일단말 화면 예시도
도 9는 도 8 실시예의 스퀀스다이어그램
본 발명의 상세한 구성 및 수행과정을 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.
우선, 도 1은 본 발명의 수행 상황을 도시한 것으로, 도시된 실시예에서는 도로에 설치된 맨홀 상단부를 점검원이 자신의 모바일단말(11)을 활용하여 촬상하는 상황이 예시되어 있다.
즉, 도로 하부에 구축된 하수도 자산의 점검정보를 수집하는 현장 점검원이 자신의 모바일단말(11)로 맨홀 등의 하수도 자산을 촬영하되, 해당 모바일단말(11)은 후술할 외업프로그램이 실행중인 상태로서, 실제로는 맨홀의 최 상단 덮개만이 도로 상부로 노출되지만 모바일단말(11)의 화면에는 지하에 매설된 맨홀 본체 및 연결 관로가 디지털트윈 기반 가상물리시스템(CPS) 및 혼합현실 기술을 기반으로 출력될 뿐 아니라, 점검 요소 마커가 증강현실 기술을 기반으로 출력되고 있는 것이다.
본 발명이 수행중인 모바일단말(11)의 화면을 예시한 도 2에서 확인할 수 있는 바와 같이, 본 발명의 외업프로그램이 실행중인 모바일단말(11)에서는 도로 표면 및 맨홀 덮개 등 촬상된 시설물의 실제 이미지 즉, 현실객체(51)와, 지하에 매설된 맨홀 본체 및 연결 관로가 전술한 디지털트윈 기반 가상물리시스템 모형인 CPS모델(31)에서 추출된 물리정보를 기초로 MR(Mixed Reality)객체(53)로 구현되어 표시됨과 동시에, 확인 내지 점검 대상 요소를 화면상 마커(marker) 형태로 표시하는 AR객체(52)가 출력장치인 터치스크린에 동반 출력되고 있으며, 이로써 현장 점검원인 본 발명 모바일단말(11)의 사용자는 점검 대상 요소의 공간상 위치, 형상 및 각 시설물간 상호 관계를 직관적으로 정확하게 파악할 수 있다.
특히, 본 발명에서는 시설물 자산의 생애주기에 분석에 따른 노후도를 평가하고 신설에서 폐기에 이르는 이력정보를 관리하는 자산관리 기법이 융합되어 적용되는데, 관련 정보는 도 3에서와 같이 자산데이터베이스(41)가 연결된 자산서버(40)에 의하여 제공 및 관리되고, 도 2에 예시된 화면에서와 같이, CPS모델(31)에 의하여 제공된 구조물 형상의 출력시 중점 점검이 필요한 노후 자산에 대한 표시가 가능하며, 동 도면에서는 중점 점검 대상 노후 자산인 관로에 음영이 표시되는 방식이 예시되고 있다.
이렇듯, 점검원 등 사용자에게 디지털트윈 기반 CPS모델(31)과 연계된 MR객체(53) 등을 시각적으로 출력하는 서비스를 통하여, 시설물 자산의 유지관리 업무의 수행에 있어서 상당한 편의성 및 효율성을 제공할 수 있는데, 상당수의 자산이 지하에 매설되어 현장에서도 즉각적인 외관 확인이 어려운 하수도 시설에 있어서, 이러한 디지털트윈 및 혼합현실 융합 기술의 효용성이 특히 부각될 수 있다.
도 3은 본 발명을 수행하는 구성요소 및 각 구성요소간 연결관계를 도시한 것으로, 동 도면에서와 같이, 본 발명은 무선망(10) 접속이 가능한 모바일단말(11)과, VR데이터베이스(21)가 연결된 VR서버(20)와, CPS모델(31)이 연결된 CPS서버(30)와, 자산데이터베이스(41)가 연결된 자산서버(40)에 의하여 수행되며, 모바일단말(11)은 무선망(10) 및 인터넷을 통하여 상기 VR서버(20)와 연결되고, CPS서버(30) 및 자산서버(40)는 각각 인터넷을 통하여 VR서버(20)와 연결된다.
본 발명에 있어서 무선망(10)이란 이동통신망 및 무선랜을 망라하는 무선 통신망이며, 모바일단말(11)은 무선망(10)의 이동국(移動局)인 정보기기로서 스마트폰 또는 태블릿컴퓨터 등이 적용될 수 있다.
CPS모델(31)은 하수도 시설물 자산의 위치, 형상, 구조 및 제원 정보가 포함되는 물리정보가 조합되어 구축되는 가상물리시스템(CPS) 전산 모형으로서, 도 3에서와 같이, CPS서버(30)와 연결되는데 여기서 연결이란 반드시 CPS서버(30)에서 원격지에 소재한 별도의 서버 또는 스토리지 등에 CPS모델(31)이 별도로 구축되어 CPS서버(30)와 CPS모델(31)이 통신선을 통하여 물리적으로 연결되는 상태에 국한되는 것은 아니며 CPS서버(30)로서 거동하는 컴퓨터의 기억장치에 CPS모델(31)이 구축되는 상태를 포괄하는 것이다.
이러한 CPS모델(31)은 반드시 본 발명의 수행을 위하여 전용으로 구축될 필요는 없으며, 당해 시설물의 설계 및 시공 또는 스마트시티 등 도시 정보 시스템 구축과정에서 수립된 범용 CPS모델(31)이 활용될 수 있다.
VR데이터베이스(21)와 VR서버(20)간 연결 및 자산서버(40)와 자산데이터베이스(41)간 연결 역시 상기 CPS모델(31) 및 CPS서버(30)의 연결과 동일한 의미가 부여되는 것으로, VR데이터베이스(21)에는 하수도 자산의 위치정보와 함께 이에 대응되는 AR객체(52) 및 MR객체(53) 정보가 수록 및 갱신되며, 자산데이터베이스(41)에는 하수도 자산의 위치 및 이력 정보가 포함되는 노후정보가 수록 및 갱신된다.
모바일단말(11)은 전술한 바와 같이 무선망(10)의 이동국이자 자체 제어연산장치 및 기억장치가 구비된 정보기기로서, 내장 카메라 등의 촬상 장치 및 터치크스린 등의 입출력 겸용 장치가 탑재된다.
또한, 본 발명의 모바일단말(11)에는 가상현실 즉, AR 및 MR 서비스의 구현을 위한 위치정보 및 방향정보를 생성할 수 있도록, GPS기반 위치센서, 방위센서, 가속도센서 등이 장착되는데, 이러한 촬상 및 영상 출력, 위치 및 방향 감지 등의 기능은 현재 시판되고 있는 대부분의 스마트폰 또는 태블릿컴퓨터에 기본 탑재되고 있는 바, 본 발명의 수행을 위하여 모바일단말(11)에 대한 대대적인 개조 또는 보조장치 장착은 불필요하다.
첨부된 도면 전반에서는 모바일단말(11)로서 스마트폰이 적용되고 있으며, 이렇듯, 정보통신 전문가가 아닌 일반 사용자에게 친숙한 모바일단말(11)을 적용함으로써, 본 발명 서비스 사용자의 편의성 및 저변을 확대할 수 있다.
이러한 본 발명의 모바일단말(11)에는 위치정보와 방향정보가 포함된 위치방향정보를 검출 및 전송하고, AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보를 수신하며 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)를 중첩하여 동일 화면에 출력하며, 점검정보를 생성 및 전송하는 외업프로그램(fieldwork program)이 모바일단말(11) 운영체계의 응용프로그램으로서 탑재되어, 결국 외업프로그램이 사용자 관점에서 본 발명 수행을 주도하게 된다.
도 4 및 도 5는 본 발명 수행과정에서의 모바일단말(11) 화면을 순차적으로 예시한 것으로, 동 도면을 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 사용자 관점에서 본 발명을 주도하는 외업프로그램의 실행, 관련 입출력 조작 등은 여타의 터치스크린 기반 응용 프로그램의 조작과 동일한 방식으로 수행된다.
즉, 본 발명의 수행 전반에 있어서 사용자는 자신의 모바일단말(11) 터치스크린상 구현된 아이콘 또는 객체 등을 터치하거나 드래그 하는 등의 제스처 입력을 통하여 외업프로그램을 조작할 수 있는 것이다.
이러한 본 발명은 도 6에서와 같이, CPS서버(30)가 CPS모델(31)에서 관리 대상 하수도 자산의 위치, 형상, 구조 및 제원 정보가 포함되는 물리정보를 추출하여 VR서버(20)로 전송하고, 자산서버(40)는 자산데이터베이스(41)를 조회하여 상기 관리 대상 하수도 자산의 노후정보를 인출하여 VR서버(20)로 전송하며, 물리정보 및 노후정보를 수신한 VR서버(20)는 물리정보 및 노후정보를 기초로 VR데이터베이스(21)를 갱신하는 단계로 개시된다.
전술한 바와 같이, 본 발명은 디지털트윈 기반 CPS모델(31)과, 자산관리 기술 및 VR이 융합되어 성능 및 실효성이 배가된 서비스를 제공하면서도, 이들 각각의 기능을 수행하는 CPS서버(30), 자산서버(40) 및 VR서버(20)는 별도로 구축되는 것으로, CPS서버(30) 또는 자산서버(40)의 운영주체는 제반 하수도 시설물을 총괄 관리하는 공공기관이나, 특정 하수도 시설물을 설계 또는 시공하는 건설회사 등이 될 수 있으나, 이들 CPS서버(30)의 운영주체와 자산서버(40)의 운영주체가 반드시 동일한 주체일 필요는 없으며, VR서버(20)의 운영주체는 지도 안내 또는 위치 기반 광고 등의 일반 상용 VR서비스를 제공하는 정보사업체, 통신사업자 또는 전문 VR 시스템 개발사 등이 될 수 있다.
즉, 본 발명은 디지털트윈, 자산관리 및 VR이 태생적으로 통합되어 단일 서버에 의하여 제공되는 것이 아니라, CPS서버(30)와 자산서버(40)가 각각 VR서버(20)와 연결되고, CPS서버(30) 및 자산서버(40)가 VR서버(20)로 소요 정보를 별도의 통신로를 통하여 실시간 전송함에 따라 VR서버(20) 역시 이를 실시간 반영하여, VR서버(20) 자체의 기존 VR용 위치정보에 실시간 입수된 물리정보 및 노후정보를 등록하는 방식으로 수행되는 바, 전용 VR시스템의 구축, 디지털트윈 시스템 및 자산관리 시스템과의 전체 통합 없이도 고도의 디지털트윈 및 자산관리 기반 VR서비스를 제공할 수 있는 것이다.
따라서, 전술한 CPS서버(30)가 CPS모델(31)에서 점검 대상 하수도 자산의 물리정보를 추출하여 VR서버(20)로 전송하고, 자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)에서 상기 하수도 자산의 노후정보를 추출하여 VR서버(20)로 전송하며, 물리정보 및 노후정보를 수신한 VR서버(20)는 이들 정보들을 기초로 VR데이터베이스(21)를 갱신하는 단계는 VR용 위치정보에 물리정보 및 노후정보를 등록하는 과정이라 할 수 있으며, 이는 공사중 하수도 시설물의 시공은 물론 완공된 하수도 시설물의 사용 및 유지관리가 진행되어 관련 물리정보 또는 노후정보가 수시로 변동됨에 따라 CPS서버(30), 자산서버(40) 및 VR서버(20)에 의하여 실시간 반복 수행되는 일종의 기저처리(background processing)라 할 수 있다.
이후, 모바일단말(11)의 외업프로그램이 위치방향정보를 검출하여 VR서버(20)에 무선망(10)으로 전송하는 단계가 수행되는데 여기서 위치방향정보란 위치정보와 방향정보가 포괄된 정보로서, 모바일단말(11)의 공간상 지점 위치와, 모바일단말(11) 촬상 장치의 지향 방향을 나타내는 정보이며, 이는 도 4에 예시된 바와 같이, 모바일단말(11)에 탑재된 GPS기반 위치센서 및 방위센서, 가속도센서 등에 의하여 감지될 수 있다.
이어서, 위치방향정보를 수신한 VR서버(20)가 VR데이터베이스(21)를 조회하여 노후정보가 반영된 MR객체(53) 정보 및 AR객체(52) 정보가 포함된 가상객체 정보를 생성하고 생성된 가상객체 정보를 모바일단말(11)로 전송하는 단계와, 가상객체 정보가 수신된 모바일단말(11)의 외업프로그램이 모바일단말(11)로 촬상된 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)를 중첩하여 화면에 출력하는 단계가 수행되어, 도 2 및 도 4의 우단 도면과 같은 화면이 모바일단말(11)의 터치스크린으로 출력된다.
이때, 본 발명의 모바일단말(11) 터치스크린은 도 2에서와 같이, 실제 시설물의 촬상 이미지인 현실객체(51)와, 지하에 매설된 하수도 시설물을 시각적으로 구현하는 MR객체(53)와, 점검 대상 결함 요소를 표시하는 마커 형태의 AR객체(52)를 동반 중첩 출력하게 되며, 이로써 당해 시설물의 점검원인 모바일단말(11) 사용자는 점검 대상 결함 요소를 정확하고 신속하게 파악할 수 있게 된다.
특히, MR객체(53) 정보에는 노후정보가 반영되어, 해당 자산의 노후도 또는 중점 점검 필요성 등을 표출하게 되는데, 전술한 바와 같이, 도 2에 있어서 노후 관로에 음영을 표시하는 방식이 적용될 수 있으며, 동 도면에 예시된 실시예에서는 화면상 L-417로 표시된 관로가 노후 관로임을 나타내고 있다.
이러한 노후정보 반영 MR객체(53)를 통하여, 중점 점검이 필요한 노후 자산의 점검시 본 발명 사용자인 점검원의 주의를 환기하는 효과를 얻을 수 있으며, 이로써 일층 효율적이고 정확한 자산의 유지관리 업무가 수행될 수 있다.
도 5는 점검 대상 요소를 파악한 검검원이 실제 점검을 수행한 후 그 결과를 외업프로그램을 조작하여 입력하는 과정을 도시한 것으로, 도 6에서와 같이, 외업프로그램이 모바일단말(11) 사용자의 입력치를 기초로 점검정보를 생성하고 생성된 점검정보를 VR서버(20)로 전송하며, 점검정보를 수신한 VR서버(20)가 이를 다시 자산서버(40)로 전송하는 단계가 속행된다.
이러한, 점검정보 수집을 위한 현장 점검에 있어서, 전술한 바와 같이, 현장 점검원이 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)를 동시에 확인함으로써, 당해 지점에 점검 요소가 존재하는지 여부를 확인함은 물론, 육안으로는 확인이 불가능한 지하 매설 시설물의 개략적인 형상, 위치 및 관로 방향 등을 신속하고 정확하게 사전 파악할 수 있게 된다.
따라서, 지상에서의 점검 외에 추가 점검 필요성 및 추가 점검시 맨홀내 진입 필요성 등을 신속하게 결정할 수 있을 뿐 아니라, 지하 진입시에도 점검 위치 및 방향을 사전 확인할 수 있는 바, 점검 효율성은 물론 안전성을 획기적으로 제고할 수 있다.
특히, 도 7에서와 같이, MR객체(53)는 그 특성상 물리정보를 통하여 시설물의 외형이 사실적으로 구현될 수 있을 뿐 아니라, 정보량이 증대된 심화형 MR객체(53)가 적용될 경우 내부 구조 역시 세밀하게 표현할 수 있는 바, 이를 통하여 일층 향상된 대 점검원 정보 제공이 가능하게 된다.
이렇듯, 생성된 점검정보를 VR서버(20)를 경유하여 자산서버(40)로 전송하는 단계가 수행된 이후, 점검정보를 수신한 자산서버(40)가 수신된 점검정보를 자산데이터베이스(41)에 수록하는 방식으로 자산데이터베이스(41)를 갱신하는 단계가 수행되며, 이로써 본 발명의 자산서버(40)에는 점검원의 현장 점검 결과가 체계적으로 수록되어 관리될 수 있다.
한편, 디지털트윈과 자산관리 및 혼합현실을 비롯한 가상현실이 융합되어 수행되는 본 발명은 점검원 등 모바일단말(11) 사용자가 현장에 실재함을 전제로 수행되는 것인 바, 점검원의 현장 실재 여부를 명확하게 검증함으로써, 점검 태만 또는 조작 등의 부정을 차단할 수 있는데, 이러한 검증형 실시예를 도 8 및 도 9를 통하여 설명한다.
통상의 디지털트윈이 현장내 사용자의 부재 즉, 사용자가 원격지에 위치한 상태에서도 현장에 대한 파악 내지 통제를 목적으로 작동하는 반면, 본 발명은 디지털트윈 기술을 십분 활용하면서도 발상을 전환하여 그 용도를 획기적으로 창출한 것이라 할 수 있으며, 이러한 관점에서 후술할 점검원의 실재 여부 확인은 그 효용성이 우수하다 할 수 있다.
도 8은 본 발명의 검증형 실시예에서 있어서, 핵심 요소라 할 수 있는 모바일단말(11)의 스크린샷 추출 상황을 예시한 것으로, 점검이 완료된 후 외업프로그램을 실행하여 VR 기능을 활성화한 상태에서, 모바일단말(11)의 운영체계상 상위 권한이 부여되어 임의 수행이 제한되는 스크린샷을 실시하고 그 결과를 VR서버(20)를 경유하여 자산서버(40)로 최종 전송하는 일련의 과정이 수행되며, 이로써 점검원의 현장 실재 여부가 정확하게 파악될 수 있음은 물론 체계적으로 기록되어 관리될 수 있다.
이러한 본 발명의 검증형 실시예의 특징적 구성은 상기 점검정보를 수신한 자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)를 갱신하는 단계가 수행된 연후에 수행되는 구성으로서, 이전 단계 까지는 전술한 도 6의 실시예와 동일한 과정이 수행된다.
즉, 도 9에서와 같이, 점검정보를 수신한 자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)를 갱신하는 단계가 수행된 이후, 위치방향정보를 수신한 VR서버(20)가 VR데이터베이스(21)를 조회하여 노후정보가 반영된 MR객체(53) 정보 및 AR객체(52) 정보를 생성하고, 생성된 AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보를 모바일단말(11)로 전송하는 단계가 수행된다.
이어서, 모바일단말(11)의 외업프로그램이 위치방향정보를 검출하여 VR서버(20)에 무선망(10)으로 전송하는 단계와, 위치방향정보를 수신한 VR서버(20)가 VR데이터베이스(21)를 조회하여 AR객체(52) 정보와 노후정보 반영 MR객체(53) 정보가 포함되는 가상객체 정보를 생성하고 생성된 가상객체 정보를 모바일단말(11)로 전송하는 단계와, 가상객체 정보가 수신된 모바일단말(11)의 외업프로그램이 모바일단말(11)로 촬상된 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)를 중첩하여 화면에 출력하는 단계가 수행됨으로써, 도 8에 예시된 바와 같은 화면이 모바일단말(11)의 터치스크린에 구현되게 된다.
상기 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)의 중첩 화면에는 도 8에서와 같이, 스크린샷 추출을 유도하는 메시지가 출력되며, 그에 따라 사용자가 모바일단말(11)을 조작하면, 모바일단말(11)의 운영체계가 스크린샷을 추출함에 따라 외업프로그램이 스크린샷을 입수하여 VR서버(20)로 전송하고, VR서버(20)는 수신된 스크린샷을 다시 자산서버(40)로 전송하여, 최종적으로 자산서버(40)가 스크린샷을 자산데이터베이스(41)에 수록하는 단계가 수행된다.
스크린샷의 추출 자체는 운영체계상 상위 권한이 부여되는 바, 외업프로그램에 의하여 제어될 수 없으나, 사용자 조작에 따라 추출된 스크린샷 이미지는 운영체계에 의하여 특정 저장위치에 저장되는 바, 외업프로그램은 해당 저장위치에 접근하여 스크린샷 이미지를 입수하게 된다.
즉, 본 발명에서는 단순한 이미지 추출 또는 촬상 작업을 외업프로그램이 자체 수행하는 것이 아니라, 외업프로그램의 메시지 출력 등 유도에 따라, 사용자가 모바일단말(11)의 홈버튼 또는 잠금버튼 등 물리 버튼을 조작함에 따라 운영체계상 최상위 권한 작업인 스크린샷이 추출되는 것이다.
다만, 외업프로그램은 기 추출된 스크린샷을 모바일단말(11)의 기억장치에서 단순 획득하는 것으로, 이는 외업프로그램이 모바일단말(11) 운영체계상 하위권한 프로그램일지라도 가능하다.
예컨데, 통상의 모바일단말(11)에서는 기종을 불문하고 스크린샷 추출 후, 추출 이미지의 저장 영역으로서 소위 특정 갤러리가 설정되는데, 비록 외업프로그램에 운영체계상 상대적으로 하위 권한이 부여되었다 하여도, 상기 특정 갤러리에 접근은 가능한 바, 스크린샷 이미지의 입수가 가능한 것이다.
즉, 단순히 점검 대상 시설물을 촬영한 화면을 점검원의 감독 주체라 할 수 있는 자산서버(40)의 운영주체에게 제출하는 것이 아니라, VR서비스가 수행되는 상황의 스크린샷이 외업프로그램에 의하여 VR서버(20)를 경유하여 자산서버(40)로 최종 전송되도록 함으로써, 해당 현장 작업에 있어서 점검원의 실재 여부는 물론 정확한 작업 시간 등 제반 사항이 명확하게 확인될 수 있는 것이다.
이러한 스크린샷의 추출은 대부분의 모바일단말(11) 운영체계 공히 최상위 권한이 부여되는 기능으로서, 응용프로그램에 의한 임의 수행이 제한되고 있는 바, 사용자의 물리 버튼 조작이 요구되고 있으며, 스크린샷에 현실객체(51)는 물론 전술한 AR객체(52) 및 MR객체(53)가 소기의 상태로 모두 포함되려면, 소요되는 위치방향정보의 검출을 위하여 당해 모바일단말(11) 실물이 현장에 실재할 수 밖에 없다.
따라서, 모바일단말(11)이 현장내 정위치에 실재한 상황에서, 모바일단말(11)의 물리 버튼에 대한 점검원의 직접 조작을 강제하는 즉, VR서비스 수행 과정 중 스크린샷 추출을 강제하는 방식은 점검원의 현장 실재 여부 및 업무 수행 여부를 명확하게 확인할 수 있는 효과적인 수단이라 할 수 있다.
특히, 점검이 완료된 후 자산서버(40)가 갱신된 자산데이터베이스(41)를 기초로 노후정보를 VR서버(20)로 실시간 전송하고 이를 통하여 VR서버(20)가 VR데이터베이스(21)를 즉각 갱신함으로써, 모바일단말(11)의 외업프로그램으로 제공되는 가상객체 정보 역시 실시간 수정될 수 있는 바, 도 2 및 도 8의 대비를 통하여 확인할 수 있는 바와 같이, 점검 전, 후의 AR객체(52)가 상이하게 출력될 수 있으며, 이로써 점검후 스크린샷의 추출을 통하여 점검의 충실한 수행 여부가 일거에 확인 및 기록될 수 있다.
10 : 무선망
11 : 모바일단말
20 : VR서버
21 : VR데이터베이스
30 : CPS서버
31 : CPS모델
40 : 자산서버
41 : 자산데이터베이스
51 : 현실객체
52 : AR객체
53 : MR객체

Claims (2)

  1. 혼합현실을 이용한 하수도 자산관리 방법에 있어서,
    하수도 자산의 위치 정보, AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보가 수록 및 갱신되는 VR데이터베이스(21)와, VR데이터베이스(21)가 연결되는 VR서버(20)와, 하수도 자산의 위치, 형상, 구조 및 제원 정보가 포함되는 물리정보가 조합되어 구축되는 CPS모델(31)과, CPS모델(31)이 연결된 CPS서버(30)와, 하수도 자산의 위치 및 이력 정보가 포함되는 노후정보가 수록 및 갱신되는 자산데이터베이스(41)와, 자산데이터베이스(41)가 연결되는 자산서버(40)와, 무선망(10) 접속이 가능한 모바일단말(11)이 구성되며, 인터넷을 통하여 무선망(10)과 연결된 VR서버(20)는 CPS서버(30) 및 자산서버(40)와 인터넷으로 연결되고, 위치방향정보를 검출 및 전송하고 AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보를 수신하며 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)를 중첩하여 출력하고 점검정보를 전송하는 외업프로그램이 모바일단말(11)의 응용프로그램으로서 탑재되어,
    CPS서버(30)가 CPS모델(31)에서 관리 대상 하수도 자산의 물리정보를 추출하여 VR서버(20)로 전송하고, 자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)를 조회하여 관리 대상 하수도 자산의 노후정보를 인출하여 VR서버(20)로 전송하며, 물리정보 및 노후정보를 수신한 VR서버(20)는 물리정보 및 노후정보를 기초로 VR데이터베이스(21)를 갱신하는 단계와;
    모바일단말(11)의 외업프로그램이 위치방향정보를 검출하여 VR서버(20)에 무선망(10)으로 전송하는 단계와;
    위치방향정보를 수신한 VR서버(20)가 VR데이터베이스(21)를 조회하여 노후정보가 반영된 MR객체(53) 정보 및 AR객체(52) 정보를 생성하고, 생성된 AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보를 모바일단말(11)로 전송하는 단계와;
    AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보가 수신된 모바일단말(11)의 외업프로그램이 모바일단말(11)로 촬상된 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)를 중첩하여 동일 화면에 출력하는 단계와;
    외업프로그램이 모바일단말(11) 사용자의 입력치를 기초로 점검정보를 생성하고 생성된 점검정보를 VR서버(20)로 전송하며, VR서버(20)는 상기 점검정보를 자산서버(40)로 전송하는 단계와;
    점검정보를 수신한 자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)를 갱신하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하는 디지털트윈 기반 혼합현실을 이용한 하수도 자산관리 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    점검정보를 최송 수신한 자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)를 갱신하는 단계가 수행된 후,
    자산서버(40)가 자산데이터베이스(41)를 조회하여 관리 대상 하수도 자산의 노후정보를 인출하여 VR서버(20)로 전송하며, 물리정보 및 노후정보를 수신한 VR서버(20)는 물리정보 및 노후정보를 기초로 VR데이터베이스(21)를 갱신하는 단계와;
    모바일단말(11)의 외업프로그램이 위치방향정보를 검출하여 VR서버(20)에 무선망(10)으로 전송하는 단계와;
    위치방향정보를 수신한 VR서버(20)가 VR데이터베이스(21)를 조회하여 노후정보가 반영된 MR객체(53) 정보 및 AR객체(52) 정보를 생성하고, 생성된 AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보를 모바일단말(11)로 전송하는 단계와;
    AR객체(52) 정보 및 MR객체(53) 정보가 수신된 모바일단말(11)의 외업프로그램이 모바일단말(11)로 촬상된 현실객체(51)와 AR객체(52) 및 MR객체(53)를 중첩하여 동일 화면에 출력하는 단계와;
    모바일단말(11)의 운영체계가 스크린샷을 추출함에 따라 외업프로그램이 스크린샷을 VR서버(20)로 전송하면 VR서버(20)가 수신된 스크린샷을 자산서버(40)로 전송하고, 자산서버(40)가 수신된 스크린샷을 자산데이터베이스(41)에 수록하는 단계가 수행됨을 특징으로 하는 디지털트윈 기반 혼합현실을 이용한 하수도 자산관리 방법.
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