WO2021145719A1 - 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템 및 방법 - Google Patents

드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템 및 방법 Download PDF

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WO2021145719A1
WO2021145719A1 PCT/KR2021/000585 KR2021000585W WO2021145719A1 WO 2021145719 A1 WO2021145719 A1 WO 2021145719A1 KR 2021000585 W KR2021000585 W KR 2021000585W WO 2021145719 A1 WO2021145719 A1 WO 2021145719A1
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transport pipe
heat transport
drone
heat
stability
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PCT/KR2021/000585
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김기한
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경기도 성남시
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Publication date
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    • F17D5/00—Protection or supervision of installations
    • F17D5/02—Preventing, monitoring, or locating loss

Definitions

  • the present invention relates to a system and method for testing the stability of a heat transport pipe using a drone.
  • a heat transport facility is a device for transporting or distributing water, steam, or other heat medium and its ancillary devices, including heat transport pipes (excluding piping in heat source facilities and facilities using heat sources), circulation pumps, and other facilities related to the transport or distribution of heat. it means.
  • the heat transport pipe means a pipe that transports heat from a heat production facility to a heat use facility.
  • the heat transport pipe is buried underground and deteriorates over a long period of time. Although there are many old heat transport pipes, the heat transport pipes were inspected one by one on foot or by vehicle. Therefore, a more accurate and efficient method for checking the stability of the heat transport pipe is required.
  • the present invention provides a system and method for testing the stability of a heat transport pipe using a drone.
  • the present invention provides an efficient heat transport pipe stability inspection system and method using a drone.
  • a system comprises: a drone having a global positioning system (GPS) module and a thermal imaging camera for generating a heat map by photographing the heat transport tube; and a control unit configured to receive information on the rupture location of the heat transport tube from the drone, confirm the rupture location of the heat transport tube, and control the flight of the drone, wherein the drone transmits the heat map to a Geographic Information System (GIS). installed in the system, compare the heat map with the original heat transport pipe, and generate and transmit rupture location information of the heat transport pipe when the heat map and the original heat transport pipe do not match.
  • GIS Geographic Information System
  • a method for inspecting the stability of a heat transport pipe using a drone comprising: generating and storing a heat map through a thermal imaging camera; loading the heat map into a Geographic Information System (GIS) system; and comparing the heat map with the original heat transport pipe, and generating and transmitting information on the location of rupture of the heat transport pipe when the heat map and the original heat transport pipe do not match.
  • GIS Geographic Information System
  • An apparatus provides an apparatus for checking stability of a heat transport pipe using a drone, comprising: a Global Positioning System (GPS) module for generating location information of the drone; Generate and store a heat map through a thermal imaging camera, mount the heat map in a Geographic Information System (GIS) system, compare the heat map with the original heat transport pipe, and if the heat map and the original heat transport pipe do not match , a control unit for controlling to generate the rupture position information of the heat transport pipe; And it includes a communication unit for transmitting the rupture position information of the heat transport pipe.
  • GPS Global Positioning System
  • GIS Geographic Information System
  • the present invention can quickly inspect a heat transport pipe in a large area using a drone.
  • the present invention can prevent omission with a wide angle of view and solve inaccessible areas.
  • abnormal signs of places where underground heat is generated such as heat transport pipes
  • the present invention can ensure flight efficiency and accuracy in the existing heat transport pipe inspection method.
  • GIS Geographic Information System
  • the present invention can expand the capability by innovatively changing the work method with an efficient inspection structure.
  • the present invention can overcome the limitation of space compared to the existing inspection by foot or vehicle.
  • FIG. 1 is a structural diagram of a heat transport pipe stability inspection system using a drone according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for testing the stability of a heat transport pipe using a drone according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for testing the stability of a heat transport pipe using a drone according to a first embodiment of the present invention
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for testing the stability of a heat transport pipe using a drone according to a second embodiment of the present invention
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for testing the stability of a heat transport pipe using a drone according to a third embodiment of the present invention
  • 6A is an exemplary view showing a heat transport pipe that is not ruptured according to a heat transport pipe stability test using a drone according to an embodiment of the present invention
  • Figure 6b is an exemplary view showing a heat transport pipe ruptured according to the stability test of the heat transport pipe using a drone according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a drone according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram of a ground control system according to an embodiment of the present invention.
  • expressions such as “have”, “may have”, “include”, or “may include” indicate the presence of a corresponding characteristic (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). and does not exclude the presence of additional features.
  • expressions such as “A or B”, “at least one of A or/and B”, or “one or more of A or/and B” may include all possible combinations of the items listed together.
  • “A or B”, “at least one of A and B”, or “at least one of A or B” means (1) includes at least one A, (2) includes at least one B; Or (3) it may refer to all cases including both at least one A and at least one B.
  • first, second, first, or “second” used in the present invention may modify various elements, regardless of order and/or importance, and may modify one element to another. It is used only to distinguish it from the components, and does not limit the components.
  • the first user equipment and the second user equipment may represent different user equipment regardless of order or importance.
  • a first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be renamed as a first component.
  • a component eg, a first component is "coupled with/to (operatively or communicatively)" to another component (eg, a second component);
  • another component eg, a second component
  • any of the above-described components may be directly connected to the above-described other component or may be connected through another component (eg, a third component).
  • a component eg, a first component
  • a component different from a component eg, a second component
  • no other component eg, a third component
  • a device configured to may mean that the device is “capable of” with other devices or parts.
  • a processor configured (or configured to perform) A, B, and C refers to a dedicated processor (eg, an embedded processor) for performing the operations, or by executing one or more software programs stored in a memory device.
  • a generic-purpose processor eg, a CPU or an application processor (AP) capable of performing corresponding operations.
  • the 'Heat Map' to be described in this specification is based on a Geographic Information System (GIS) by identifying data such as temperature and heat quantity where heat is generated (supplied) or consumed (demanded). It may mean a marked map.
  • GIS Geographic Information System
  • a 'drone' to be described herein may be referred to as a 'wireless flying device'.
  • Embodiments of the present invention may be applied to a drone equipped with a thermal imaging camera.
  • a heat transport pipe and a heat transport pipe to be described herein may be used as the same meaning.
  • FIG. 1 is a structural diagram of a heat transport pipe stability inspection system using a drone according to an embodiment of the present invention.
  • the heat transport pipe stability inspection system 100 using a drone includes the drone 110, the heat transport pipe 120, the sand 130, and a ground control system (GCS) not shown in the drawings. etc.
  • the ground control system will be described in FIG. 8 .
  • the drone 110 may include an unmanned flying object that is automatically controlled by an autonomous navigation device or a ground control system or remotely controlled using wireless communication.
  • the drone 110 is equipped with a global positioning system (GPS) module and a thermal imaging camera that generates a heat map by photographing the heat transport pipe.
  • GPS global positioning system
  • a plurality of thermal imaging cameras may be mounted on the drone.
  • the thermal imaging camera may be capable of real-time remote temperature monitoring and real-time remote temperature measurement, and may store and output a heat map.
  • the drone 110 takes a long-distance or short-distance shot of the underground heat transport pipe 120 through a non-destructive inspection (or remote sensing) with the thermal imaging camera, and transmits the filmed picture or image through wireless communication to the ground control system. do. By doing this, the inspector of the ground control system can safely and efficiently identify the stability of the underground structure.
  • the heat transport pipe 120 is buried underground, and may include a device for transporting or distributing steam or other heating medium.
  • the distance between the ground surface and the heat transport pipe 120 may be, for example, 1.2 m.
  • the sand 130 covers all sides of the heat transport pipe 120 .
  • the ground control system may be referred to as a control unit, and refers to a program and a device for checking and controlling matters related to the drone 110 in flight on the ground.
  • the ground control system may not only control autonomous flight of the drone 110 , but also check or process data acquired by the drone 110 .
  • the ground control system may receive information on the rupture position of the heat transport pipe from the drone 110 to confirm the rupture position of the heat transport pipe.
  • FIG. 2 is a flowchart illustrating a method for testing the stability of a heat transport pipe using a drone according to an embodiment of the present invention.
  • the drone takes a photo, video, or thermal image of the heat transport pipe in step 201 .
  • the drone stores the photograph, image, or thermal image taken in step 203 in a storage unit of the drone.
  • the drone searches for a rupture location of the heat transport pipe in step 205 .
  • a method of searching for a rupture location of a heat transport pipe may be described in three embodiments.
  • a method of searching for a rupture position of the heat transport pipe will be described with reference to FIGS. 3 to 5 .
  • the drone transmits the rupture location found in step 207 to the ground control system.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a method for testing the stability of a heat transport pipe using a drone according to the first embodiment of the present invention.
  • the drone takes a picture of the heat transport pipe in step 301 .
  • the drone stores the photograph taken in step 303 in the storage unit.
  • step 305 the drone compares the real-world photo and the captured photo.
  • the drone returns to step 301 . If the real-world picture and the captured picture match, the drone judges that there are no abnormalities in the heat transport pipe.
  • the photo of the real world means a photo of a heat transport pipe in a steady state without any abnormality.
  • abnormal signs in places where underground heat is generated can be checked through, for example, a non-destructive inspection (remote sensing) method.
  • the drone determines that the heat transport pipe is ruptured in step 307 and transmits the rupture location of the heat transport pipe to the ground control system.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating a method for testing the stability of a heat transport pipe using a drone according to a second embodiment of the present invention.
  • step 401 the drone takes a video of the heat transport pipe.
  • the drone stores the video captured in step 403 in the storage unit.
  • step 405 the drone compares the real-world video and the captured video.
  • the drone returns to step 401 . If the real-world video and the recorded video match, the drone determines that there are no abnormalities in the heat transport pipe.
  • the moving picture of the real world means the moving picture of the heat transport pipe in a steady state without any abnormality.
  • the drone determines that the heat transport pipe is ruptured in step 407 and transmits the ruptured location of the heat transport pipe to the ground control system.
  • FIG. 5 is a flowchart illustrating a method for testing the stability of a heat transport pipe using a drone according to a third embodiment of the present invention.
  • the drone takes a thermal image of the heat transport pipe in step 501 .
  • step 503 the drone stores the thermal image in the storage unit.
  • the drone merges the thermal image taken in step 505 and the flight record.
  • the drone generates a heat map based on the combined result in steps 507 to 505.
  • the heat map (or aerial photograph, digital map) may represent one completed heat distribution by merging each image including coordinates.
  • An embodiment of the present invention overlaps the heat map and the heat transport pipe in the GIS system, and time-series management of the rupture location and clear analysis data compared with the heat map in a steady state can be derived.
  • the drone mounts the generated heat map in the GIS system in step 509 through a predetermined coordinate system.
  • step 511 the drone overlaps the heat map with the existing heat transport pipe layer to accurately identify the rupture location of the heat transport pipe in X and Y coordinates.
  • the drone transmits the rupture position of the heat transport pipe to the ground control system in step 513 .
  • An embodiment of the present invention establishes a database (DB) for the inspection, management, and maintenance history of the heat transport pipe, and compares the average data (average data related to the heat transport pipe) stored in the database with the data on the rupture location of the heat transport pipe.
  • DB database
  • the average data average data related to the heat transport pipe
  • the location of the rupture of the heat transport pipe can be determined by using big data technology or artificial intelligence technology.
  • 6A is an exemplary view illustrating a heat transport pipe that is not ruptured according to a heat transport pipe stability test using a drone according to an embodiment of the present invention.
  • the heat transport pipe is indicated by a white line as shown in reference number 610 . It can be seen on the display of the ground control system that the heat transport pipe of FIG. 6A is not ruptured.
  • 6B is an exemplary view showing a heat transport pipe that is ruptured according to the stability test of the heat transport pipe using a drone according to an embodiment of the present invention.
  • the heat transport pipe is indicated by a white line as shown in reference number 620 .
  • the rupture position of the heat transport pipe is displayed in black as shown in reference number 630, and can be confirmed on the display of the ground control system.
  • FIG. 7 is a configuration diagram of a drone according to an embodiment of the present invention.
  • the drone 110 may include a communication unit 701 , a photographing unit 703 , a GPS module 705 , a battery charging module 707 , a control unit 709 , and the like.
  • the communication unit 701 may communicate with the ground control system 800 through LTE (Long Term Evolution) communication or 5G (5th Generation) communication, and transmit the rupture location of the heat transport pipe to the ground control system 800 . there is.
  • LTE Long Term Evolution
  • 5G 5th Generation
  • the photographing unit 703 may photograph a photo, an image, or a thermal image.
  • the photographing unit 703 may further include a thermal imaging camera in addition to a general camera.
  • the GPS module 705 may generate location information of the drone 110 and transmit it to the ground control system 800 through the communication unit 701 .
  • the battery charging module 707 may charge a battery of the drone 110 .
  • the control unit 709 automatically controls the communication unit 701 , the photographing unit 703 , the GPS module 705 , and the battery charging module 707 .
  • the control unit 709 combines (merge) the thermal image photograph and flight record taken by the drone, generates a heat map based on the combined result, and mounts the generated heat map in a GIS system through a predetermined coordinate system.
  • the heat map is superimposed with the existing heat transport pipe layer to control the location of the rupture of the heat transport pipe to be accurately identified with the X and Y coordinates.
  • the heat map (or aerial photograph, digital map) may represent one completed heat distribution by merging each image including coordinates.
  • An embodiment of the present invention overlaps the heat map and the heat transport pipe in the GIS system, and time-series management of the rupture location and clear analysis data compared with the heat map in a steady state can be derived.
  • FIG. 8 is a block diagram of a ground control system according to an embodiment of the present invention.
  • the ground control system 800 may include a communication unit 801 , a monitoring unit 803 , a storage unit 805 , a control unit 807 , and the like, and may control the drone 110 .
  • the communication unit 801 may communicate with the drone 110 through LTE communication or 5G communication, and may receive information on a location of a rupture of the heat transport pipe from the drone 110 .
  • the monitoring unit 803 may monitor the operation of the drone in real time.
  • the storage unit 805 may store the monitoring result of the monitoring unit 803 .
  • the control unit 807 may control the communication unit 801 , the monitoring unit 803 , and the storage unit 805 .
  • An embodiment of the present invention may be implemented as a module or apparatus capable of performing each of the above-described methods or each function.
  • the module may be implemented as one configuration of software and/or hardware.
  • the above-described method or function may be implemented as processor-readable code on a medium in which a program is recorded. Examples of the processor-readable medium include ROM, RAM, CD-ROM, magnetic tape, floppy disk, optical data storage device, etc., and may be implemented in the form of a carrier wave (eg, transmission over the Internet).

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Abstract

본 발명의 실시 예에 따른 시스템은, 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템에 있어서, GPS(Global Positioning System) 모듈 및 상기 열수송관을 촬영하여 열지도를 생성하는 열화상 카메라를 구비하는 상기 드론 및 상기 드론으로부터 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 수신하여 상기 열수송관의 파열 위치를 확인하고, 상기 드론의 비행을 제어하는 관제부를 포함하고, 상기 드론은, 상기 열지도를 GIS(Geographic Information System) 시스템에 탑재하고, 상기 열지도와 최초의 열수송관을 비교 및 상기 열지도와 최초의 열수송관이 일치하지 않을 경우, 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 생성 및 전송하도록 구성된다.

Description

드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템 및 방법
본 발명은 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템 및 방법에 관한 것이다.
열수송시설은 물, 증기 그 밖의 열매체를 수송 또는 분배하는 기기 및 그 부속기기로서 열수송관(열원시설 및 사용시설 안의 배관은 제외), 순환펌프, 그 밖에 열의 수송 또는 분배와 관련이 있는 설비를 의미한다. 상기 열수송관은 열생산시설에서 열사용시설까지 열을 수송하는 관을 의미한다.
상기 열수송관은 지하에 매설된 것으로, 오랜 시간이 경과되면 노후된다. 노후된 열수송관이 많음에도 불구하고, 도보 또는 차량을 이용하여 일일이 열수송관을 점검했다. 따라서, 보다 정확하고 효율적인 열수송관 안정성 점검 방안이 요구된다.
본 발명은 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명은 드론을 이용한 효율적인 열수송관 안정성 검사 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시 예에 따른 시스템은, 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템에 있어서, GPS(Global Positioning System) 모듈 및 상기 열수송관을 촬영하여 열지도를 생성하는 열화상 카메라를 구비하는 드론; 및 상기 드론으로부터 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 수신하여 상기 열수송관의 파열 위치를 확인하고, 상기 드론의 비행을 제어하는 관제부를 포함하고, 상기 드론은, 상기 열지도를 GIS(Geographic Information System) 시스템에 탑재하고, 상기 열지도와 최초의 열수송관을 비교 및 상기 열지도와 최초의 열수송관이 일치하지 않을 경우, 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 생성 및 전송하도록 구성된다.
본 발명의 실시 예에 따른 방법은, 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법에 있어서, 열화상 카메라를 통해 열지도를 생성 및 저장하는 과정; 상기 열지도를 GIS(Geographic Information System) 시스템에 탑재하는 과정; 상기 열지도와 최초의 열수송관을 비교 및 상기 열지도와 최초의 열수송관이 일치하지 않을 경우, 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 생성 및 전송하는 과정을 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따른 장치는, 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 장치에 있어서, 상기 드론의 위치 정보를 생성하는 GPS(Global Positioning System) 모듈; 열화상 카메라를 통해 열지도를 생성 및 저장하고, 상기 열지도를 GIS(Geographic Information System) 시스템에 탑재하고, 상기 열지도와 최초의 열수송관을 비교 및 상기 열지도와 최초의 열수송관이 일치하지 않을 경우, 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 생성하도록 제어하는 제어부; 및 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 전송하는 통신부를 포함한다.
본 발명은 드론을 사용하여 신속하게 넓은 지역의 열수송관을 점검할 수 있다.
본 발명은 넓은 화각으로 누락을 방지하고, 접근불가지역을 해소할 수 있다.
본 발명은 열수송관 등 지하의 열이 발생하는 곳의 이상징후를 비파괴검사(원격탐사) 방법을 통해 점검할 수 있으며 지하시설물 안전을 위해 역할을 수행할 수 있다.
본 발명은 기존의 열수송관 점검 방식에 비행 효율성 및 정확성을 보장할 수 있다.
본 발명은 GIS(Geographic Information System) 체계에서 열지도와 열수송관을 중첩하여 파열위치의 시계열적 관리와 정상 상태의 열지도와 비교한 명확한 분석자료를 도출할 수 있다.
본 발명은 효율적 점검구조로 업무방식을 혁신적으로 바꿔 역량을 확장할 수 있다.
본 발명은 기존의 도보, 차량에 의한 점검에 비해 공간의 제약을 뛰어넘을 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템 구조도;
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법을 나타낸 흐름도;
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법을 나타낸 흐름도;
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법을 나타낸 흐름도;
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법을 나타낸 흐름도;
도 6a는 본 발명의 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사에 따라 파열되지 않은 열수송관을 나타낸 예시도;
도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사에 따라 파열된 열수송관을 나타낸 예시도;
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 드론의 구성도; 및
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 지상관제시스템의 구성도.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.
본 발명에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.
본 발명에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.
본 발명에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상술한 어떤 구성요소가 상술한 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.
본 발명에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 AP(application processor))를 의미할 수 있다.
본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.
본 명세서에서 기재될 '열지도(Heat Map)'는 열이 발생(공급)하거나 소비(수요)되는 곳의 온도, 열량 등의 데이터를 파악하여 지리정보시스템(Geographic Information System : GIS)을 기반으로 표시한 지도를 의미할 수 있다.
본 명세서 기재될 '드론'은 '무선비행장치'로 칭해질 수 있다. 본 발명의 실시 예는 열화상 카메라가 탑재된 드론에 적용할 수 있다.
본 명세서에서 기재될 열수송관과 열수송관로는 동일한 의미로 사용될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템 구조도이다.
본 발명의 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템(100)은 드론(110), 열수송관(120), 모래(130), 도면에 도시하지 않은 지상관제시스템(Ground Control System : GCS) 등을 포함한다. 지상관제시스템은 도 8에서 기재하기로 한다.
상기 드론(110)은 자율 항법 장치 또는 지상관제시스템에 의해 자동 조정되거나 무선 통신을 이용하여 원격 조정되는 무인 비행 물체를 포함할 수 있다. 상기 드론(110)은 GPS(Global Positioning System) 모듈 및 상기 열수송관을 촬영하여 열지도를 생성하는 열화상 카메라를 탑재한다. 상기 드론에 복수개의 열화상 카메라를 탑재할 수 있다. 상기 열화상 카메라는 실시간 원격 온도 모니터링 및 실시간 원격 온도 측정이 가능하고, 열지도를 저장 및 출력할 수 있다.
상기 드론(110)은 상기 열화상 카메라로 비파괴 검사(또는 원격 탐사)를 통해 지하의 열수송관(120)을 원거리 또는 근거리로 촬영하고, 촬영된 영화상 사진 또는 영상을 무선통신으로 지상관제시스템으로 전송한다. 이렇게 함으로써, 지상관제시스템의 검사자는 안전하고 효율적으로 지하 구조물의 안정성을 식별할 수 있다.
상기 열수송관(120)은 지하에 매립되어 있으며, 증기 그 밖의 열매체를 수송 또는 분배하는 기기를 포함할 수 있다. 지표면과 상기 열수송관(120)의 거리는 예컨대, 1.2m가 될 수 있다.
상기 모래(130)는 상기 열수송관(120)의 사방을 뒤덮고 있다.
상기 지상관제시스템은 관제부로 칭할 수 있으며, 비행 중인 드론(110)과 관련된 사항을 지상에서 확인하고, 조종할 수 있게 해주는 프로그램과 장치를 의미한다. 상기 지상관제시스템은 드론(110)의 자율 비행을 제어함은 물론이고, 상기 드론(110)이 획득한 데이터를 확인하거나 처리할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 지상관제시스템은 상기 드론(110)으로부터 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 수신하여 상기 열수송관의 파열 위치를 확인할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 드론은 201 단계에서 열수송관에 대한 사진, 영상, 또는 열화상을 촬영한다.
상기 드론은 203 단계에서 촬영된 사진, 영상, 또는 열화상을 상기 드론의 저장부에 저장한다.
상기 드론은 205 단계에서 열수송관의 파열 위치를 검색한다. 열수송관의 파열 위치 검색 방법은 세 가지 실시 예로 기재할 수 있다. 열수송관의 파열 위치 검색 방법은 도 3 내지 도 5를 통해 기재하기로 한다.
상기 드론은 207 단계에서 검색된 파열 위치를 상기 지상관제시스템으로 전송한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 드론은 301 단계에서 열수송관에 대한 사진을 촬영한다.
상기 드론은 303 단계에서 촬영된 사진을 저장부에 저장한다.
상기 드론은 305 단계에서 현실 세계의 사진과 촬영된 사진을 비교한다.
비교 결과, 현실 세계의 사진과 촬영된 사진이 일치할 경우 상기 드론은 301 단계로 귀환한다. 현실 세계의 사진과 촬영된 사진이 일치할 경우는 드론은 열수송관에 이상 징후가 없는 것으로 판단한다. 여기서, 현실 세계의 사진은, 이상 징후가 없는 정상 상태의 열수송관의 사진을 의미한다. 그리고 열수송관 등 지하의 열이 발생하는 곳의 이상 징후는 예컨대, 비파괴검사(원격탐사) 방법을 통해 점검할 수 있다.
현실 세계의 사진과 촬영된 사진이 일치하지 않을 경우 상기 드론은 307 단계에서 열수송관이 파열된 것으로 판단하고 열수송관의 파열 위치를 상기 지상관제시스템으로 전송한다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 드론은 401 단계에서 열수송관에 대한 동영상을 촬영한다.
상기 드론은 403 단계에서 촬영된 동영상을 저장부에 저장한다.
상기 드론은 405 단계에서 현실 세계의 동영상과 촬영된 동영상을 비교한다.
비교 결과, 현실 세계의 동영상과 촬영된 동영상이 일치할 경우 상기 드론은 401 단계로 귀환한다. 현실 세계의 동영상과 촬영된 동영상이 일치할 경우는 드론은 열수송관에 이상 징후가 없는 것으로 판단한다. 여기서, 현실 세계의 동영상은, 이상 징후가 없는 정상 상태의 열수송관의 동영상을 의미한다.
현실 세계의 동영상과 촬영된 동영상이 일치하지 않을 경우 상기 드론은 407 단계에서 열수송관이 파열된 것으로 판단하고 열수송관의 파열 위치를 상기 지상관제시스템으로 전송한다.
*58도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법을 나타낸 흐름도이다.
상기 드론은 501 단계에서 열수송관에 대한 열화상 사진을 촬영한다.
상기 드론은 503 단계에서 열화상 사진을 저장부에 저장한다.
상기 드론은 505 단계에서 촬영된 열화상 사진과 비행기록을 결합(merge)한다.
상기 드론은 507 단계에서 505 단계에서 결합한 결과를 기반으로 열지도를 생성한다. 상기 열지도(또는 항공사진, 디지털 지도)는 좌표가 포함된 각 이미지들을 결합(merge)시켜 하나의 완성된 열분포를 나타낼 수 있다.
본 발명의 실시 예는 GIS 체계에서 열지도와 열수송관을 중첩하여 파열위치의 시계열적 관리와 정상 상태의 열지도와 비교한 명확한 분석자료를 도출할 수 있다.
상기 드론은 509 단계에서 상기 생성된 열지도를 일정한 좌표계를 통해 GIS 시스템에 탑재한다.
상기 드론은 511 단계에서 열지도를 기존 열수송관로 레이어와 중첩하여 열수송관로의 파열 위치를 X, Y 좌표로 정확하게 확인할 수 있다.
상기 드론은 513 단계에서 열수송관의 파열 위치를 상기 지상관제시스템으로 전송한다.
본 발명의 실시 예는 열수송관의 검사·관리·보수 이력에 대한 데이터베이스(DB)를 구축하여 데이터베이스에 저장된 평균 데이터(열수송관에 관련된 평균 데이터)와 상기 열수송관의 파열 위치에 대한 데이터를 비교하여 이상 징후를 확인할 수 있는 정확도 높은 위치 좌표 및 열수송관의 파열 정도를 파악할 수 있음은 물론이다. 본 발명의 실시 예는 빅데이터 기술 또는 인공지능 기술을 활용하여 열수송관의 파열 위치를 파악할 수 있음은 물론이다.
도 6a는 본 발명의 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사에 따라 파열되지 않은 열수송관을 나타낸 예시도이다.
열수송관로는 참조번호 610과 같이, 흰색 라인으로 표시한다. 도 6a의 열수송관은 파열되지 않은 것으로 상기 지상관제시스템의 디스플레이 상에서 확인할 수 있다.
도 6b는 본 발명의 실시 예에 따른 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사에 따라 파열된 열수송관을 나타낸 예시도이다.
열수송관로는 참조번호 620과 같이, 흰색 라인으로 표시한다. 열수송관의 파열 위치는 참조번호 630과 같이, 검은색으로 표시하고, 상기 지상관제시스템의 디스플레이 상에서 확인할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 드론의 구성도이다.
드론(110)은 통신부(701), 촬영부(703), GPS 모듈(705), 배터리 충전 모듈(707), 제어부(709) 등을 포함할 수 있다.
상기 통신부(701)는 LTE(Long Term Evolution) 통신 또는 5G(5th Generation) 통신을 통해 지상관제시스템(800)과 통신할 수 있으며, 열수송관로의 파열 위치를 지상관제시스템(800)으로 전송할 수 있다.
상기 촬영부(703)는 사진, 영상, 또는 열화상을 촬영할 수 있다. 상기 촬영부(703)는 일반적인 카메라 외에 열화상 카메라 등을 더 포함할 수 있다.
상기 GPS 모듈(705)은 상기 드론(110)의 위치 정보를 생성하고, 상기 통신부(701)를 통해 지상관제시스템(800)로 전송할 수 있다.
상기 배터리 충전 모듈(707)은 상기 드론(110)의 배터리를 충전할 수 있다.
상기 제어부(709)는 상기 통신부(701), 촬영부(703), GPS 모듈(705), 배터리 충전 모듈(707)를 자동 제어한다.
상기 제어부(709)는 상기 드론은 촬영된 열화상 사진과 비행기록을 결합(merge)하고, 결합한 결과를 기반으로 열지도를 생성하고, 상기 생성된 열지도를 일정한 좌표계를 통해 GIS 시스템에 탑재하고, 열지도를 기존 열수송관로 레이어와 중첩하여 열수송관로의 파열 위치를 X, Y 좌표로 정확하게 확인할 수 있도록 제어한다. 상기 열지도(또는 항공사진, 디지털 지도)는 좌표가 포함된 각 이미지들을 결합(merge)시켜 하나의 완성된 열분포를 나타낼 수 있다. 본 발명의 실시 예는 GIS 체계에서 열지도와 열수송관을 중첩하여 파열위치의 시계열적 관리와 정상 상태의 열지도와 비교한 명확한 분석자료를 도출할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 지상관제시스템의 구성도이다.
지상관제시스템(800)은 통신부(801), 모니터링부(803), 저장부(805), 및 제어부(807) 등을 포함할 수 있으며, 상기 드론(110)을 제어할 수 있다.
상기 통신부(801)는 LTE 통신 또는 5G 통신을 통해 드론(110)과 통신할 수 있으며, 상기 드론(110)으로부터 열수송관로의 파열 위치에 대한 정보를 수신할 수 있다.
상기 모니터링부(803)는 실시간 드론의 동작을 모니터링을 수행할 수 있다.
상기 저장부(805)는 상기 모니터링부(803)의 모니터링 수행 결과를 저장할 수 있다.
상기 제어부(807)는 상기 통신부(801), 모니터링부(803), 저장부(805)를 제어할 수 있다.
본 발명의 일실시예는 전술한 각각의 방법 또는 각각의 기능을 수행할 수 있는 모듈 또는 장치로 구현될 수 있다. 이때, 상기 모듈은 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 일구성으로 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 일실시예에 의하면, 전술한 방법 또는 기능은, 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 프로세서가 읽을 수 있는 매체의 예로는, ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
전술된 내용은 본 발명가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 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.

Claims (15)

  1. 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템에 있어서,
    GPS(Global Positioning System) 모듈 및 상기 열수송관을 촬영하여 열지도를 생성하는 열화상 카메라를 구비하는 상기 드론 및
    상기 드론으로부터 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 수신하여 상기 열수송관의 파열 위치를 확인하고, 상기 드론의 비행을 제어하는 관제부를 포함하고,
    상기 드론은,
    상기 열지도를 GIS(Geographic Information System) 시스템에 탑재하고, 상기 열지도와 최초의 열수송관을 비교 및 상기 열지도와 최초의 열수송관이 일치하지 않을 경우, 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 생성 및 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열지도는,
    X, Y 좌표가 포함된 각 이미지들을 결합하여 하나의 완성된 열분포를 나타낸 것임을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 드론은,
    상기 열지도를 GIS 시스템에 탑재하여 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 X, Y 좌표로 확인하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    무선통신을 통해 상기 관제부로부터 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 수신하는 복수 개의 단말기를 더 포함함을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 최초의 열수송관은,
    저장부에 미리 저장되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 시스템.
  6. 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법에 있어서,
    열화상 카메라를 통해 열지도를 생성 및 저장하는 과정;
    상기 열지도를 GIS(Geographic Information System) 시스템에 탑재하는 과정;
    상기 열지도와 최초의 열수송관을 비교하는 과정; 및
    상기 열지도와 최초의 열수송관이 일치하지 않을 경우, 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 생성 및 전송하는 과정을 포함함을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 열지도는,
    X, Y 좌표가 포함된 각 이미지들을 결합하여 하나의 완성된 열분포를 나타낸 것임을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 드론은,
    상기 열지도를 GIS 시스템에 탑재하여 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 X, Y 좌표로 확인하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법.
  9. 제6항에 있어서,
    무선통신을 통해 관제부로 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 전송하는 과정을 더 포함함을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 최초의 열수송관은 저장부에 미리 저장되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 방법.
  11. 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 장치에 있어서,
    상기 드론의 위치 정보를 생성하는 GPS(Global Positioning System) 모듈;
    열화상 카메라를 통해 열지도를 생성 및 저장하고, 상기 열지도를 GIS(Geographic Information System) 시스템에 탑재하고, 상기 열지도와 최초의 열수송관을 비교 및 상기 열지도와 최초의 열수송관이 일치하지 않을 경우, 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 생성하도록 제어하는 제어부; 및
    상기 열수송관의 파열 위치 정보를 전송하는 통신부를 포함함을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 열지도는,
    X, Y 좌표가 포함된 각 이미지들을 결합하여 하나의 완성된 열분포를 나타낸 것임을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    상기 열지도를 GIS 시스템에 탑재하여 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 X, Y 좌표로 확인하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 장치.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제어부는,
    무선통신을 통해 관제부로 상기 열수송관의 파열 위치 정보를 전송하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 장치.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 최초의 열수송관은 저장부에 미리 저장되는 것을 특징으로 하는 드론을 이용한 열수송관 안정성 검사 장치.
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