KR102105568B1 - 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 교량과 같은 구조물의 점검을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따르면, 종래, 사람이 직접 관측지점까지 이동하여 눈으로 확인하거나 측정장비로 측정해야 함으로 인해 고층건물이나 교량의 측면 및 하부 등의 점검시 작업이 용이하지 못하고 사고발생의 위험도 있었던 종래기술의 구조물 진단방식의 문제점을 해결하기 위해, 드론과 같은 무인비행체에 촬영장치를 설치하여 구조물의 진단대상 부위를 촬영하고, 촬영된 영상을 실시간으로 영상처리 및 분석하여 크랙, 누수, 볼트 풀림 등의 이상 유무를 자동으로 판단하도록 구성됨으로써, 교량의 측면 및 하부 등과 같이 사람이 직접 이동하기 어려운 장소에도 용이하게 접근하여 구조물의 이상 유무를 신속하고 정확하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템이 제공된다.
Description
본 발명은 교량과 같은 구조물의 점검을 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 종래, 사람이 직접 관측지점까지 이동하여 눈으로 확인하거나 측정장비로 측정해야 함으로 인해 고층건물이나 교량의 측면 및 하부 등의 점검시 작업이 용이하지 못하고 사고발생의 위험도 있었던 종래기술의 구조물 진단방식의 문제점을 해결하기 위해, 예를 들면, 드론과 같은 무인비행체를 이용하여, 사람이 직접 이동할 필요 없이 구조물의 이상 유무를 용이하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은, 상기한 바와 같이 무인비행체를 이용하여 구조물의 이상 유무를 진단할 수 있도록 하기 위해, 드론과 같은 무인비행체에 촬영장치를 설치하여 구조물의 진단대상 부위를 촬영하고, 촬영된 영상을 실시간으로 영상처리 및 분석하여 크랙, 누수, 볼트 풀림 등의 이상 유무를 자동으로 판단하도록 구성됨으로써, 예를 들면, 교량의 측면 및 하부 등과 같이, 사람이 직접 이동하기 어려운 장소에도 용이하게 접근하여 구조물의 이상 유무를 신속하고 정확하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 교량이나 터널, 도로 등과 같은 사회간접자본 시설은 완공된 후에도 지속적인 유지관리가 요구되며, 최근에는, 기존에 건설된 사화간접자본 시설들이 노후화되어 감에 따라 이를 일정 수준 이상으로 유지하기 위한 유지관리 비용이 갈수록 증가하고 있다.
즉, 예를 들면, 교량과 같은 구조물의 유지관리를 위하여는, 교량의 상판뿐만 아니라 측면 및 하부의 모든 부분에 대하여 균열이나 누수 및 볼트 풀림 등과 같은 이상 유무를 주기적으로 점검하고, 이상 발견시에는 해당 증상에 적절한 유지보수 공법을 결정하여 신속하게 보수공사 등의 조치를 취하여야 한다.
그러나 종래의 진단방식은, 작업자가 직접 현장으로 이동하여 눈으로 확인하거나 측정장치로 측정하여 이상 여부를 진단하도록 구성됨으로 인해, 예를 들면, 교량의 슬래브 하부나 측면 및 각종 부재가 교차하는 부분 등과 같이, 작업자의 접근이나 이동이 용이하지 못한 부분에 대하여는 정확하고 효율적인 진단이 이루어지기 어려운 문제가 있으며, 이에 더하여, 작업중에 사고발생의 위험이 높은 문제도 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래, 예를 들면, 드론과 같이, 무인비행체를 이용하여 작업자가 직접 이동하지 않고도 구조물의 진단이 가능하도록 구성되는 드론을 이용한 구조물 진단 시스템 및 방법이 제시된 바 있다.
더 상세하게는, 상기한 바와 같은 드론을 이용한 구조물 진단 시스템 및 방법에 대한 종래기술의 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1828857호에 따르면, 카메라가 구비된 비행체; 비행체의 작동을 제어하는 무선조정장치; 카메라와 무선통신 가능하게 구성되고 카메라에 의해 촬영된 영상을 수신하여 디스플레이하는 디스플레이수단을 포함하여, 작업자가 상판의 하측으로 내려가지 않고도 드론을 이용하여 촬영된 영상을 통하여 상판이나 교각의 안전진단을 수행할 수 있도록 구성되는 교량 안전진단 시스템이 제시된 바 있다.
또한, 상기한 바와 같은 드론을 이용한 구조물 진단 시스템 및 방법에 대한 종래기술의 다른 예로는, 예를 들면, 한국 등록특허공보 제10-1866781호에 따르면, 구조물의 외벽에 압광소재를 분사하여 도포하고, 압광소재가 도포된 구조물의 외벽으로 자외선을 조사함과 동시에 자외선이 조사된 구조물의 외벽을 촬영하여 촬영된 영상정보를 송출 또는 저장하도록 구비된 진단 드론; 진단 드론으로부터 영상정보를 수신하는 관리자단말기; 관리자 단말기에 연결되어 구조물 외벽에서의 균열 탐지데이터를 외부로 출력하는 디스플레이부; 및 진단 드론으로부터 획득된 영상정보를 기초로 구조물 외벽에 도포된 압광소재의 발광부분을 탐지하여 구조물의 균열을 탐지하는 관리 제어부를 포함하여 구성되는 드론을 이용한 구조물 안전진단 시스템이 제시된 바 있다.
상기한 바와 같이, 종래, 드론을 이용한 구조물 진단 시스템 및 방법에 관한 여러 가지 기술내용들이 제시된 바 있으나, 상기한 바와 같은 종래기술의 내용들은 다음과 같은 문제점이 있는 것이었다.
즉, 상기한 등록특허 제10-1828857호는 작업자가 상판의 하측으로 내려가지 않고도 드론을 이용하여 촬영된 영상을 통하여 상판이나 교각의 안전진단을 수행할 수 있는 장점이 있으나, 이러한 구성으로는, 단순히 작업자가 영상을 보고 이상 여부를 판단하도록 구성됨으로 인해 작업자에 따라 진단결과가 달라질 수 있고, 그로 인해, 진단의 객관성 및 정확성이 보장되지 못하는 문제점이 있다.
또한, 상기한 등록특허 제10-1866781호는 드론을 통해 구조물의 외벽에 압광소재를 도포하고 발광부분을 탐지하여 구조물의 균열을 탐지하는 것이나, 이러한 구성은 구조물에 압광소재를 도포하는 추가적인 과정이 필요하므로, 그만큼 진단비용 및 시간이 증가하는 단점이 있다.
이에, 상기한 바와 같은 종래기술의 드론을 이용한 구조물 진단 시스템 및 방법들의 문제점을 해결하기 위하여는, 드론에 설치된 촬영장치를 통하여 촬영된 영상을 실시간으로 영상처리 및 분석하는 것에 의해 크랙, 누수, 볼트 풀림 등과 같은 구조물의 이상 유무를 자동으로 판단하도록 구성됨으로써, 기존의 진단방식에 비하여 보다 신속하고 정확하게 구조물의 진단이 이루어질 수 있도록 구성되는 새로운 구성의 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템 및 방법을 제시하는 것이 바람직하나, 아직까지 그러한 요구를 모두 만족시키는 장치나 방법은 제시되지 못하고 있는 실정이다.
[선행기술문헌]
1. 한국 등록특허공보 제10-1828857호 (2018.02.07.)
2. 한국 등록특허공보 제10-1866781호 (2018.06.05.)
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하고자 하는 것으로, 따라서 본 발명의 목적은, 작업자가 직접 이동하여 눈으로 확인하거나 측정장비로 측정해야 함으로 인해 고층건물이나 교량의 측면 및 하부 등과 같이 작업자의 접근이 용이하지 못한 부분에 대하여는 정확한 진단이 이루어지기 어렵고 사고발생의 위험도 있었던 종래기술의 구조물 진단시스템 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 예를 들면, 드론과 같은 무인비행체를 이용하여 구조물의 이상 유무를 진단할 수 있도록 구성됨으로써, 작업자가 직접 이동할 필요 없이 구조물의 이상 유무를 용이하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은, 상기한 바와 같이 단순히 작업자가 영상을 보고 이상여부를 판단하도록 구성됨으로 인해 작업자에 따라 진단결과가 달라질 수 있어 진단의 객관성 및 정확성이 보장되지 못하는 문제점 및 진단을 위해 추가적인 과정이나 비용 요구되는 단점이 있었던 종래기술의 드론을 이용한 구조물 진단시스템 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 드론과 같은 무인비행체에 촬영장치를 설치하여 구조물의 진단대상 부위를 촬영하고, 촬영된 영상을 실시간으로 영상처리 및 분석하여 크랙, 누수, 볼트 풀림 등의 이상 유무를 자동으로 판단하도록 구성됨으로써, 예를 들면, 교량의 측면 및 하부 등과 같이, 사람이 직접 이동하기 어려운 장소에도 용이하게 접근하여 구조물의 이상 유무를 신속하고 정확하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 따르면, 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법에 있어서, 드론을 포함하는 무인비행체에 카메라 및 레이저 센서를 설치하여 진단대상이 되는 구조물의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 영상분석 및 진단을 위한 분석수단으로 전송하는 처리가 수행되는 진단영상 촬영단계; 상기 분석수단을 통하여 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상을 수신하고 영상처리 및 분석을 행하여 진단대상의 결함 여부를 판단하는 처리가 수행되는 영상분석 및 진단단계; 상기 분석수단을 통하여 상기 영상분석 및 진단단계에서 판단된 결함 여부에 따라 각각의 결함에 대한 유지보수 방안 및 계획을 수립하는 처리가 수행되는 유지보수계획 수립단계; 및 상기 유지보수계획 수립단계에서 수립된 유지보수 방안 및 계획에 따라 각각의 결함에 대한 유지보수 시공이 실시되는 유지보수 시공단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법이 제공된다.
여기서, 상기 진단영상 촬영단계는, 일반 카메라, 열화상 카메라 및 적외선 카메라 중 적어도 하나를 이용하여 상기 진단대상에 대한 영상을 촬영하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 분석수단은, 컴퓨터나 노트북, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 개인 휴대용 정보통신 단말기에 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상에 대한 영상처리 및 분석을 위한 전용의 프로그램을 설치하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 영상분석 및 진단단계는, 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상을 수신하여 화질개선을 포함하는 영상처리를 행하고, 영상분석을 통하여 크랙, 누수, 페인트 박리 및 볼트풀림을 포함하는 구조물의 결함 여부를 각각 판단하며, 분석결과를 디스플레이를 포함하는 표시수단을 통해 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 영상분석 및 진단단계는, 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상이나 이미지에서 크랙에 대하여 미리 정해진 조건에 해당하는 선이 발견될 경우 크랙이 발생한 것으로 판단하고, 해당 위치에서 상기 레이저 센서를 이용하여 상기 무인비행체로부터 크랙까지의 거리와 각도를 측정하여 크랙의 크기 및 깊이를 산출하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상분석 및 진단단계는, 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상이나 이미지에서 주변의 색상과 다른 색상 영역이 미리 정해진 일정 크기 이상 존재하는 것이 검출되면 해당 지점에서 누수가 발생한 것으로 판단하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 영상분석 및 진단단계는, 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상이나 이미지에서 페인트 박리에 대하여 미리 정해진 조건에 해당하는 음영이 검출되면 해당 지점에서 페인트 박리가 발생한 것으로 판단하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 영상분석 및 진단단계는, 정상상태의 볼트에 대한 기준 이미지를 미리 저장하여 두고, 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상이나 이미지에서 상기 기준 이미지의 볼트 모양과 다른 모양이 검출되면 해당 지점에서 볼트 풀림이 발생한 것으로 판단하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 영상분석 및 진단단계는, 구조물의 결함 여부를 판단하고 결과를 표시하는 동시에, 결함이 있는 것으로 판단되면 해당 내용을 관리자나 담당기관에 전달하여 보다 정밀한 안전진단 및 유지보수가 필요함을 통지하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 유지보수계획 수립단계는, 상기 영상분석 및 진단단계를 통하여 구조물의 결함이 발견되면, 각각의 결함의 종류, 손상 정도 및 위험도에 따라 해당 결함에 대한 유지보수 방안 및 시공계획을 결정하고 표시수단을 통해 표시하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 유지보수계획 수립단계는, 각각의 결함에 대하여 미리 정해진 기준에 따라 위험도를 판단하고, 위험도가 구조물의 파괴나 붕괴를 야기할 수 있어 즉시 조치가 필요한 결함의 기준이 되는 값으로 미리 정해진 제 1 기준값보다 높을 경우는 즉시 보수공사를 실시하도록 유지보수 계획을 수립하고, 위험도가 보수공사를 실시하지 않아도 될 정도의 결함에 대한 기준값으로 미리 정해진 제 2 기준값보다 낮을 경우는 별도의 보수공사를 실시하지 않고 주기적으로 진단을 행하여 위험도를 모니터링하도록 유지보수 계획을 수립하며, 모니터링 중 위험도가 유지보수가 필요한 결함에 대한 기준이 되는 값으로 미리 정해진 제 3 기준값(여기서, 제 1 기준값 > 제 3 기준값 > 제 2 기준값)을 넘어서면 보수공사를 실시하도록 유지보수 계획을 수립하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진단방법은, 인공지능(Artificial Intelligence ; AI)을 이용하여, 각각의 구조물에 대하여 정상상태 및 각종 결함에 대한 영상이나 이미지에 대한 데이터와, 각각의 결함에 따른 유지보수 방안에 대한 정보 및 데이터를 수집하고 저장하여 데이터베이스를 미리 구축하여 두고, 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상을 상기 데이터베이스에 저장된 데이터와 비교하여 결함의 유무 및 종류를 판단하고, 상기 데이터베이스에 저장된 데이터에 근거하여 각각의 결함에 대한 유지보수 계획을 수립하는 처리가 자동으로 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 진단방법은, 상기 진단영상 촬영단계, 상기 영상분석 및 진단단계 및 상기 유지보수계획 수립단계를 통해 얻어진 구조물의 영상 데이터, 진단결과, 진단결과에 대한 분석 및 통계자료, 유지보수 방안 및 시공계획을 포함하는 각종 데이터 및 정보를 관리자나 담당기관에 전송하는 처리가 수행되는 정보전송단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 진단방법은, 교량, 도로, 터널, 댐, 경기장을 포함하는 각종 사회간접자본 시설 및 공공시설에 대하여 상기 진단영상 촬영단계, 상기 영상분석 및 진단단계, 상기 유지보수계획 수립단계 및 상기 유지보수 시공단계의 처리과정을 미리 정해진 일정 주기로 반복하여 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기에 기재된 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법을 이용하여 구조물의 진단을 수행하도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템에 있어서, 진단대상 구조물의 영상을 촬영하기 위한 무인비행체를 포함하여 이루어지는 진단영상 촬영부; 및 상기 진단영상 촬영부에 의해 촬영된 진단대상 구조물의 영상을 분석하여 구조물의 결함을 진단하고 각각의 결함에 대한 유지보수 방안을 제시하는 처리가 수행되는 결함진단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템이 제공된다.
여기서, 상기 결함진단부는, 상기 진단영상 촬영부에 의해 촬영된 진단대상 구조물의 영상을 수신하고 영상처리 및 분석을 행하여 구조물의 결함 여부 및 종류를 판단하고, 각각의 결함에 따른 위험도를 결정하는 영상분석 및 진단부; 및 상기 영상분석 및 진단부에 의해 진단된 결함의 종류 및 위험도에 따라 각각의 결함에 대한 유지보수 방안 및 계획을 수립하는 유지보수 계획 수립부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 결함진단부는, 컴퓨터나 노트북, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 정보통신기기에 상기 영상분석 및 진단부 및 상기 유지보수 계획 수립부의 처리를 각각 수행하도록 구성되는 전용의 프로그램을 설치하는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 드론과 같은 무인비행체에 촬영장치를 설치하여 구조물의 진단대상 부위를 촬영하고, 촬영된 영상을 실시간으로 영상처리 및 분석하여 크랙, 누수, 볼트 풀림 등의 이상 유무를 자동으로 판단하도록 구성되는 것에 의해, 예를 들면, 교량의 측면 및 하부 등과 같이, 사람이 직접 이동하기 어려운 장소에도 용이하게 접근하여 구조물의 이상 유무를 신속하고 정확하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템이 제공됨으로써, 단순히 작업자가 영상을 보고 이상여부를 판단하도록 구성됨으로 인해 작업자에 따라 진단결과가 달라질 수 있어 진단의 객관성 및 정확성이 보장되지 못하는 문제점 및 진단을 위해 추가적인 과정이나 비용 요구되는 단점이 있었던 종래기술의 드론을 이용한 구조물 진단시스템 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 드론과 같은 무인비행체를 이용하여 작업자가 직접 이동할 필요 없이 구조물의 이상 유무를 신속하고 정확하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템이 제공됨으로써, 작업자가 직접 이동하여 눈으로 확인하거나 측정장비로 측정해야 함으로 인해 고층건물이나 교량의 측면 및 하부 등과 같이 작업자의 접근이 용이하지 못한 부분에 대하여는 정확한 진단이 이루어지기 어렵고 사고발생의 위험도 있었던 종래기술의 구조물 진단시스템 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법을 이용하여 각종 구조물에 대한 지속적인 유지관리가 이루어지는 과정의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법을 이용하여 각종 구조물에 대한 지속적인 유지관리가 이루어지는 과정의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템의 결함진단부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법을 이용하여 각종 구조물에 대한 지속적인 유지관리가 이루어지는 과정의 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법을 이용하여 각종 구조물에 대한 지속적인 유지관리가 이루어지는 과정의 다른 예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템의 결함진단부의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템의 구체적인 실시예에 대하여 설명한다.
여기서, 이하에 설명하는 내용은 본 발명을 실시하기 위한 하나의 실시예일 뿐이며, 본 발명은 이하에 설명하는 실시예의 내용으로만 한정되는 것은 아니라는 사실에 유념해야 한다.
또한, 이하의 본 발명의 실시예에 대한 설명에 있어서, 종래기술의 내용과 동일 또는 유사하거나 당업자의 수준에서 용이하게 이해하고 실시할 수 있다고 판단되는 부분에 대하여는, 설명을 간략히 하기 위해 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
즉, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 작업자가 직접 이동하여 눈으로 확인하거나 측정장비로 측정해야 함으로 인해 고층건물이나 교량의 측면 및 하부 등과 같이 작업자의 접근이 용이하지 못한 부분에 대하여는 정확한 진단이 이루어지기 어렵고 사고발생의 위험도 있었던 종래기술의 구조물 진단시스템 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 예를 들면, 드론과 같은 무인비행체를 이용하여 구조물의 이상 유무를 진단할 수 있도록 구성됨으로써, 작업자가 직접 이동할 필요 없이 구조물의 이상 유무를 용이하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템에 관한 것이다.
아울러, 본 발명은, 후술하는 바와 같이, 단순히 작업자가 영상을 보고 이상여부를 판단하도록 구성됨으로 인해 작업자에 따라 진단결과가 달라질 수 있어 진단의 객관성 및 정확성이 보장되지 못하는 문제점 및 진단을 위해 추가적인 과정이나 비용 요구되는 단점이 있었던 종래기술의 드론을 이용한 구조물 진단시스템 및 방법들의 문제점을 해결하기 위해, 드론과 같은 무인비행체에 촬영장치를 설치하여 구조물의 진단대상 부위를 촬영하고, 촬영된 영상을 실시간으로 영상처리 및 분석하여 크랙, 누수, 볼트 풀림 등의 이상 유무를 자동으로 판단하도록 구성됨으로써, 예를 들면, 교량의 측면 및 하부 등과 같이, 사람이 직접 이동하기 어려운 장소에도 용이하게 접근하여 구조물의 이상 유무를 신속하고 정확하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템에 관한 것이다.
계속해서, 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템의 구체적인 내용에 대하여 설명한다.
먼저, 도 1을 참조하면, 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법은, 크게 나누어, 드론과 같은 무인비행체에 설치된 카메라 등의 촬영장비를 통하여 진단대상에 대한 영상을 촬영하는 처리가 수행되는 진단영상 촬영단계(S10)와, 진단영상 촬영단계(S10)에서 촬영된 영상을 수신하고 영상처리 및 분석을 행하여 진단 대상의 결함 여부를 판단하는 처리가 수행되는 영상분석 및 진단단계(S20)와, 영상분석 및 진단단계(S20)에서 판단된 결함 여부에 따라 각각의 결함에 대하여 최적의 유지보수 방안을 결정하고 유지보수 일정 등에 대한 계획을 수립하는 처리가 수행되는 유지보수계획 수립단계(S30)와, 유지보수계획 수립단계(S30)에서 수립된 방안 및 계획에 따라 결함에 대한 유지보수를 행하는 유지보수 시공단계(S40)를 포함하여 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 상기한 진단영상 촬영단계(S10)는, 예를 들면, 드론과 같은 무인비행체에 카메라를 설치하여 교량의 하부나 측면 등과 같은 구조물의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을, 예를 들면, 영상처리 및 분석 소프트웨어가 설치된 컴퓨터나 서버, 또는, 전용의 하드웨어 등과 같은 외부 기기로 전송하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
이때, 상기한 진단영상 촬영단계(S10)는, 무인비행체 및 카메라의 설정을 통하여, 구조물에 미리 설정된 거리로 접근하여 미리 설정된 프레임 및 해상도로 연속 이미지를 획득하도록 구성될 수 있다.
여기서, 이하에 설명하는 본 발명의 실시예에서는 일반적인 카메라로 촬영된 구조물의 영상을 분석하여 결함 여부를 판단하는 경우를 예로 하여 본 발명을 나타내었으나, 본 발명은 반드시 이러한 경우로만 한정되는 것은 아니며, 즉, 본 발명은, 예를 들면, 열화상 카메라를 이용한 영상이나, 또는, 적외선 카메라를 이용한 영상 등과 같이, 필요에 따라 다양한 형태의 카메라 및 영상을 이용하여 구조물의 진단을 수행하도록 구성될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
또한, 상기한 영상분석 및 진단단계(S20)는, 진단영상 촬영단계(S10)에서 촬영된 영상을 수신하여 분석 전에 화질개선 등의 영상처리를 행하고, 영상분석 소프트웨어를 이용하여 크랙, 누수, 페인트 박리 및 볼트풀림 등의 결함 여부를 각각 판단하고 판단 결과를 모니터나 디스플레이 등의 표시수단을 통해 표시하는 처리가 컴퓨터나 전용의 하드웨어를 통해 자동으로 수행되도록 구성될 수 있다.
이때, 바람직하게는, 구조물의 종류와 재질, 시공방법 등에 따라 각각의 구조물의 특성을 고려하여 구조적으로 위험한 결함의 수준에 대한 판단기준이 각각 다르게 적용되도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 먼저, 크랙의 판단은, 촬영된 영상이나 이미지에서 크랙으로 보이는 선이 발견될 경우, 해당 위치에서 레이저 센서를 이용하여 드론으로부터 크랙까지의 거리와 각도를 측정하고, 측정된 값들에 근거하여 크랙의 크기 및 깊이를 산출하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
즉, 상기한 무인비행체는, 카메라를 통해 진단대상 구조물의 영상을 촬영하는 것에 더하여, 상기한 바와 같이 구조물에 크랙이 발견될 경우 크랙까지의 거리와 각도를 측정하여 크랙의 크기 및 깊이를 산출하기 위한 레이저 센서를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 누수의 판단은, 촬영된 영상이나 이미지에서 주변의 색상과 다른 색상 영역이 미리 정해진 일정 크기 이상 존재하는 것이 검출될 경우, 해당 지점에서 누수가 있는 것으로 판단하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
아울러, 페인트 박리 판단은, 페인트는 방수 역할을 하는 것이므로 페인트 박리시 녹 발생의 우려가 있으며, 이에, 촬영된 영상이나 이미지에서 박리로 인한 음영이 검출되면 해당 지점에서 페인트 박리가 발생한 것으로 판단하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 볼트 풀림에 대한 판단은, 정상상태의 볼트에 대한 기준 이미지를 미리 저장하여 두고, 촬영된 영상이나 이미지에서 기준 이미지의 볼트 모양과 다른 모양이 검출되면 해당 지점에서 볼트의 풀림 결함이 있는 것으로 판단하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 바와 같이 카메라로 촬영된 영상의 영상처리를 위한 이미지 처리 알고리즘이나 영상이나 이미지로부터 구조물의 결함을 판단하는 알고리즘의 보다 구체적인 내용은 종래기술의 내용 등을 참조하여 당업자가 적당히 구성할 수 있는 내용이므로, 이에, 본 발명에서는, 설명을 간략히 하기 위해 종래기술의 문헌 등을 참조하여 당업자가 용이하게 이해하고 실시할 수 있는 내용에 대하여는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
또한, 영상분석 및 진단단계(S20)는, 상기한 바와 같이 하여 구조물의 결함 여부를 판단하고 결과를 표시하는 동시에, 결함이 있는 것으로 판단되면 해당 내용을 관리자나 담당기관 등에 전달하여 보다 정밀한 안전진단 및 유지보수가 필요함을 통지하는 처리가 함께 수행되도록 구성될 수 있다.
다음으로, 상기한 유지보수계획 수립단계(S30)는, 영상분석 및 진단단계(S20)를 통하여 구조물의 결함이 발견되면, 각각의 결함의 종류, 손상 정도 및 위험도 등에 따라 해당 결함에 적합한 유지보수 방안 및 시공계획을 결정하고 디스플레이 등의 표시수단을 통해 표시하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
더 상세하게는, 크랙, 누수, 페인트 박리 및 볼트풀림 등과 같은 구조물의 결함에 대하여, 예를 들면, 크랙이 발견된 경우는 크랙의 위치와 크기 및 깊이에 따라 미리 정해진 기준에 의해 위험도를 판단하고, 위험도가 미리 정해진 제 1 기준값보다 높을 경우는 즉시 보수공사를 실시하도록 하며, 위험도가 미리 정해진 제 2 기준값보다 낮을 경우는 별도의 보수공사를 실시하지 않고 주기적으로 진단을 수행하여 위험도를 관리하는 모니터링을 수행하며, 모니터링 중 결함이 진행되어 위험도가 미리 정해진 제 3 기준값을 넘어서면 보수공사를 실시하도록 하는 등의 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 제 1 기준값은, 예를 들면, 구조물의 파괴나 붕괴 등과 같은 심각한 수준의 위험을 야기할 수 있어 즉시 조치가 필요한 결함의 기준이 되는 값으로 설정될 수 있고, 또한, 제 2 기준값은, 예를 들면, 당장 보수공사를 실시하지 않아도 될 정도로 비교적 위험도가 낮은 결함에 대한 기준값으로서 설정될 수 있으며, 제 3 기준값은, 예를 들면, 제 1 기준값의 경우와 같이 즉시 조치가 필요할 정도로 심각한 위험은 아니나 가까운 시일 내에 유지보수가 필요한 경우에 대한 기준이 되는 값(즉, 제 1 기준값 > 제 3 기준값 > 제 2 기준값)으로서 설정될 수 있는 등, 각각의 기준값은 결함의 종류에 따라 적절히 설정될 수 있는 것임에 유념해야 한다.
아울러, 상기한 크랙 뿐만 아니라, 누수나 페인트 박리 및 볼트 풀림의 경우에도 마찬가지로 해당 결함의 수준 및 위험도에 따라 유지보수 방안 및 시공계획을 결정하고 표시하는 처리가 수행되도록 구성될 수 있다.
더욱이, 상기한 유지보수 시공단계(S40)는, 상기한 바와 같이 하여 유지보수계획 수립단계(S30)에서 각각의 결함에 대하여 수립된 유지보수 방안 및 시공계획에 따라 각각의 결함에 대한 유지보수 및 시공이 실제로 이루어지는 단계로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법은, 상기한 진단영상 촬영단계(S10), 영상분석 및 진단단계(S20) 및 유지보수계획 수립단계(S30)의 처리가 컴퓨터나 전용의 하드웨어를 이용하여 소프트웨어적인 처리를 통해 자동으로 수행될 수 있으므로, 촬영용 드론과 스마트폰이나 태블릿 PC 또는 노트북 등과 같은 개인 휴대용 정보통신 기기를 이용하여 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 구조물 진단시스템을 구축하고 진단을 수행할 수 있다.
즉, 상기한 진단영상 촬영단계(S10), 영상분석 및 진단단계(S20) 및 유지보수계획 수립단계(S30)는, 작업자에 의해 입력 또는 미리 설정된 이동경로 및 촬영 위치에 따라 촬영용 드론을 원격으로 조종하여 진단영상을 촬영하고, 영상처리 프로그램 및 영상분석 프로그램을 통해 촬영된 영상을 영상처리 및 분석하여 구조물의 종류, 재질 시공방법 등을 고려하여 미리 설정된 판단기준에 따라 크랙, 누수, 페인트 박리 및 볼트풀림 등과 같은 구조물의 결함 여부를 판단하며, 구조물의 결함이 발견되면 해당 결함의 종류 및 위험도에 따라 유지보수에 대한 방안 및 계획을 수립하는 일련의 처리과정이, 예를 들면, 스마트폰이나 태블릿 PC 또는 노트북 등과 같은 개인 휴대용 정보통신 기기에 전용의 프로그램을 설치하는 것에 의해 소프트웨어적인 처리를 통하여 자동으로 수행되도록 구성될 수 있다.
이때, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법은, 바람직하게는, 인공지능(Artificial Intelligence ; AI)을 이용하여 상기한 진단영상 촬영단계(S10), 영상분석 및 진단단계(S20) 및 유지보수계획 수립단계(S30)의 처리가 자동으로 수행되도록 구성됨으로써, 작업자가 별도로 조작할 필요 없이 보다 효율으로 구조물의 결함 진단 및 유지관리가 이루어질 수 있다.
더 상세하게는, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법은, 각각의 구조물에 대하여 정상상태 및 각종 결함에 대한 영상이나 이미지에 대한 데이터를 수집 및 저장하여 데이터베이스를 구축하여 두고, 이러한 데이터베이스에 근거하여, 촬영된 영상을 데이터베이스에 저장된 데이터와 비교하여 결함의 유무 및 종류를 판단하는 처리가 인공지능을 통해 자동으로 이루어지도록 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법은, 도시되지는 않았으나, 상기한 진단영상 촬영단계(S10), 영상분석 및 진단단계(S20) 및 유지보수계획 수립단계(S30)의 처리를 수행하는 과정을 통해 얻어진 구조물의 영상 데이터, 진단결과, 진단결과에 대한 분석 및 통계자료, 유지보수 방안 및 시공계획 등과 같은 각종 정보를 관리자나 담당기관 등에 전송하는 처리가 수행되는 정보전송단계를 더 포함하여, 보다 효율적인 유지관리를 위한 참고자료나 정책수립을 위한 근거자료로서 활용 가능하도록 구성될 수 있다.
더욱이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법은, 예를 들면, 교량, 도로, 터널, 댐, 경기장 등과 같이, 각종 사회간접자본 시설 및 공공시설 등에 대하여 상기한 바와 같은 각 단계의 처리과정을 미리 정해진 일정 주기로 반복하도록 구성됨으로써, 각종 사회간접자본 시설 및 공공시설에 대한 지속적인 안전진단, 관리 및 유지보수가 보다 정확하고 효율적으로 이루어질 수 있다.
즉, 도 2 및 도 3을 참조하면, 도 2 및 도 3은 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법을 이용하여 각종 구조물에 대한 지속적인 유지관리가 이루어지는 과정의 예를 각각 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법에 따르면, 드론과 같은 무인비행체를 이용하여 구조물을 촬영하고, 촬영된 영상을 영상분석 소프트웨어를 통해 분석하여 결함의 유무를 판단하며, 결함의 종류 및 손상도에 따라 적절한 유지보수 계획을 수립하고, 수립된 계획에 따라 실제 시공이 이루어지도록 구성됨으로써, 주기적인 검사와 안전진단 및 보수공사까지의 일련의 처리과정이 통합된 단일의 시스템을 제공 가능하여 보다 체계적이고 전문적인 관리가 이루어질 수 있다.
더 상세하게는, 종래에는 교량, 도로, 터널, 댐, 경기장 등과 같은 각종 사회간접자본 시설 및 공공시설 등에 대하여 체계적인 관리가 이루어지지 못하여 주로 민원이 제기되면 사후적인 처리가 이루어지는 것이 대부분인 한계가 있었으며, 이와 같이 사전 예방이 아닌 사후관리 위주로 관리가 이루어짐으로 인해 불필요한 유지보수 비용이 증가하는 문제도 있었다.
그러나 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법을 이용하면, 상기한 바와 같이 주기적인 구조물의 결함 진단 및 결함에 따른 적절한 유지보수가 간단한 구성 및 저렴한 비용으로 용이하게 이루어질 수 있으므로, 종래와 같이 사후적인 대처가 아닌 사전예방을 위한 관리가 가능하여 구조물의 안전진단이나 결함검사 및 유지보수에 필요한 인력과 시간 및 비용을 절감하는 동시에, 진단결과에 대한 분석 및 통계자료 등의 각종 정보를 담당기관 등에 제공 가능하여 정책수립 등에 유용하게 활용 가능한 장점을 가지는 것이다.
이상, 상기한 바와 같이 하여 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법을 구현할 수 있으며, 이를 이용하여, 사람이 직접 이동하기 어려운 장소에도 용이하게 접근하여 구조물의 이상 유무를 신속하고 정확하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템을 용이하게 구현할 수 있다.
즉, 도 4를 참조하면, 도 4는 상기한 바와 같이 하여 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법을 이용하여 구조물의 진단을 수행하도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템의 전체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템(40)은, 크게 나누어, 진단대상 구조물의 영상을 촬영하기 위한 무인비행체를 포함하여 이루어지는 진단영상 촬영부(41) 및 진단영상 촬영부(41)에 의해 촬영된 진단대상 구조물의 영상을 분석하여 구조물의 결함을 진단하고 각각의 결함에 대한 유지보수 방안을 제시하는 처리가 수행되는 결함진단부(42)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 상기한 진단영상 촬영부(41)는, 진단대상 구조물의 영상을 촬영하기 위한 카메라 및 크랙의 크기 및 깊이를 측정하기 위한 레이저 센서가 설치된 드론과 같은 무인비행체를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 도 5를 참조하면, 도 5는 도 4에 나타낸 본 발명의 실시예에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템(40)의 결함진단부(42)의 구체적인 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
즉, 상기한 결함진단부(42)는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 진단영상 촬영부(41)에 의해 촬영된 진단대상 구조물의 영상을 수신하고 영상처리 및 분석을 행하여 구조물의 결함 여부 및 종류를 판단하고, 각각의 결함에 따른 위험도를 결정하는 영상분석 및 진단부(51)와, 영상분석 및 진단부(51)에 의해 진단된 결함의 종류 및 위험도에 따라 적절한 유지보수 방안 및 계획을 수립하는 유지보수 계획 수립부(52)를 포함하여 구성될 수 있다.
아울러, 상기한 결함진단부(42)는, 예를 들면, 컴퓨터나 노트북, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC 등과 같은 정보통신장치에 영상분석 및 진단부(51) 및 유지보수 계획 수립부(52)의 처리를 각각 수행하도록 구성되는 전용의 프로그램을 설치하는 것에 의해 별도의 하드웨어를 구성할 필요 없이 용이하게 구현될 수 있으며, 상기한 바와 같이 스마트폰이나 태블릿 PC 또는 노트북과 같은 개인 휴대용 정보통신 기기를 이용하는 것에 의해 사용 및 진단의 편의성을 더욱 높일 수 있다.
더욱이, 상기한 진단영상 촬영부(41) 및 결함진단부(42)를 구성하는 영상분석 및 진단부(51)와 유지보수 계획 수립부(52)의 보다 구체적인 구성 및 동작은, 도 1 내지 도 3을 참조하여 상기한 바와 같은 본 발명에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법의 진단영상 촬영단계(S10), 영상분석 및 진단단계(S20) 및 유지보수계획 수립단계(S30)의 구성을 참조하여 구성될 수 있으므로, 여기서는 그 상세한 설명을 생략하였음에 유념해야 한다.
따라서 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템을 구현할 수 있다.
또한, 상기한 바와 같이 하여 본 발명에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템을 구현하는 것에 의해, 본 발명에 따르면, 드론과 같은 무인비행체에 촬영장치를 설치하여 구조물의 진단대상 부위를 촬영하고, 촬영된 영상을 실시간으로 영상처리 및 분석하여 크랙, 누수, 볼트 풀림 등의 이상 유무를 자동으로 판단하도록 구성되는 것에 의해, 예를 들면, 교량의 측면 및 하부 등과 같이, 사람이 직접 이동하기 어려운 장소에도 용이하게 접근하여 구조물의 이상 유무를 신속하고 정확하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템이 제공됨으로써, 단순히 작업자가 영상을 보고 이상여부를 판단하도록 구성됨으로 인해 작업자에 따라 진단결과가 달라질 수 있어 진단의 객관성 및 정확성이 보장되지 못하는 문제점 및 진단을 위해 추가적인 과정이나 비용 요구되는 단점이 있었던 종래기술의 드론을 이용한 구조물 진단시스템 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
아울러, 본 발명에 따르면, 상기한 바와 같이 드론과 같은 무인비행체를 이용하여 작업자가 직접 이동할 필요 없이 구조물의 이상 유무를 신속하고 정확하게 진단할 수 있도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템이 제공됨으로써, 작업자가 직접 이동하여 눈으로 확인하거나 측정장비로 측정해야 함으로 인해 고층건물이나 교량의 측면 및 하부 등과 같이 작업자의 접근이 용이하지 못한 부분에 대하여는 정확한 진단이 이루어지기 어렵고 사고발생의 위험도 있었던 종래기술의 구조물 진단시스템 및 방법들의 문제점을 해결할 수 있다.
이상, 상기한 바와 같은 본 발명의 실시예를 통하여 본 발명에 따른 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템의 상세한 내용에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 기재된 내용으로만 한정되는 것은 아니며, 따라서 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 설계상의 필요 및 기타 다양한 요인에 따라 여러 가지 수정, 변경, 결합 및 대체 등이 가능한 것임은 당연한 일이라 하겠다.
40. 구조물 진단시스템
41. 진단영상 촬영부
42. 결함진단부
51. 영상분석 및 진단부
52. 유지보수 계획 수립부
41. 진단영상 촬영부
42. 결함진단부
51. 영상분석 및 진단부
52. 유지보수 계획 수립부
Claims (17)
- 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법에 있어서,
드론을 포함하는 무인비행체에 카메라 및 레이저 센서를 설치하여 진단대상이 되는 구조물에 미리 설정된 거리로 접근하여 미리 설정된 프레임 및 해상도로 구조물의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 영상분석 및 진단을 위한 분석수단으로 전송하는 처리가 수행되는 진단영상 촬영단계;
상기 분석수단을 통하여 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상을 수신하고 영상처리 및 분석을 행하여 진단대상의 결함 여부를 판단하는 처리가 수행되는 영상분석 및 진단단계;
상기 분석수단을 통하여 상기 영상분석 및 진단단계에서 판단된 결함 여부에 따라 각각의 결함에 대한 유지보수 방안 및 계획을 수립하는 처리가 수행되는 유지보수계획 수립단계; 및
상기 유지보수계획 수립단계에서 수립된 유지보수 방안 및 계획에 따라 각각의 결함에 대한 유지보수 시공이 실시되는 유지보수 시공단계를 포함하여 구성되고,
상기 영상분석 및 진단단계는,
상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상을 수신하여 화질개선을 포함하는 영상처리를 행하고, 영상분석을 통하여 크랙, 누수, 페인트 박리 및 볼트풀림을 포함하는 구조물의 결함 여부를 각각 판단하며, 분석결과를 디스플레이를 포함하는 표시수단을 통해 표시하는 처리가 수행되도록 구성되되,
상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상이나 이미지에서 크랙에 대하여 미리 정해진 조건에 해당하는 선이 발견될 경우 크랙이 발생한 것으로 판단하고, 해당 위치에서 상기 레이저 센서를 이용하여 상기 무인비행체로부터 크랙까지의 거리와 각도를 측정하여 크랙의 크기 및 깊이를 산출하는 처리가 수행되도록 구성되며,
상기 유지보수계획 수립단계는,
상기 영상분석 및 진단단계를 통하여 구조물의 결함이 발견되면, 각각의 결함의 종류, 손상 정도 및 위험도에 따라 해당 결함에 대한 유지보수 방안 및 시공계획을 결정하고 표시수단을 통해 표시하는 처리가 수행되도록 구성되되,
각각의 결함에 대하여 미리 정해진 기준에 따라 위험도를 판단하고, 위험도가 구조물의 파괴나 붕괴를 야기할 수 있어 즉시 조치가 필요한 결함의 기준이 되는 값으로 미리 정해진 제 1 기준값보다 높을 경우는 즉시 보수공사를 실시하도록 유지보수 계획을 수립하고,
위험도가 보수공사를 실시하지 않아도 될 정도의 결함에 대한 기준값으로 미리 정해진 제 2 기준값보다 낮을 경우는 별도의 보수공사를 실시하지 않고 주기적으로 진단을 행하여 위험도를 모니터링하도록 유지보수 계획을 수립하며,
모니터링 중 위험도가 유지보수가 필요한 결함에 대한 기준이 되는 값으로 미리 정해진 제 3 기준값(여기서, 제 1 기준값 > 제 3 기준값 > 제 2 기준값)을 넘어서면 보수공사를 실시하도록 유지보수 계획을 수립하는 처리가 수행되도록 구성되고,
상기 제 3 기준값은,
상기 제 1 기준값의 경우와 같이 즉시 조치가 필요할 정도로 심각한 위험은 아니나 가까운 시일 내에 유지보수가 필요한 경우에 대한 기준이 되는 값으로서 설정되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 진단영상 촬영단계는,
일반 카메라, 열화상 카메라 및 적외선 카메라 중 적어도 하나를 이용하여 상기 진단대상에 대한 영상을 촬영하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 분석수단은,
컴퓨터나 노트북, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 개인 휴대용 정보통신 단말기에 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상에 대한 영상처리 및 분석을 위한 전용의 프로그램을 설치하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 영상분석 및 진단단계는,
상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상이나 이미지에서 주변의 색상과 다른 색상 영역이 미리 정해진 일정 크기 이상 존재하는 것이 검출되면 해당 지점에서 누수가 발생한 것으로 판단하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 영상분석 및 진단단계는,
상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상이나 이미지에서 페인트 박리에 대하여 미리 정해진 조건에 해당하는 음영이 검출되면 해당 지점에서 페인트 박리가 발생한 것으로 판단하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 영상분석 및 진단단계는,
정상상태의 볼트에 대한 기준 이미지를 미리 저장하여 두고, 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상이나 이미지에서 상기 기준 이미지의 볼트 모양과 다른 모양이 검출되면 해당 지점에서 볼트 풀림이 발생한 것으로 판단하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 영상분석 및 진단단계는,
구조물의 결함 여부를 판단하고 결과를 표시하는 동시에, 결함이 있는 것으로 판단되면 해당 내용을 관리자나 담당기관에 전달하여 보다 정밀한 안전진단 및 유지보수가 필요함을 통지하는 처리가 수행되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법.
- 삭제
- 삭제
- 제 1항에 있어서,
상기 진단방법은,
인공지능(Artificial Intelligence ; AI)을 이용하여, 각각의 구조물에 대하여 정상상태 및 각종 결함에 대한 영상이나 이미지에 대한 데이터와, 각각의 결함에 따른 유지보수 방안에 대한 정보 및 데이터를 수집하고 저장하여 데이터베이스를 미리 구축하여 두고, 상기 진단영상 촬영단계에서 촬영된 영상을 상기 데이터베이스에 저장된 데이터와 비교하여 결함의 유무 및 종류를 판단하고, 상기 데이터베이스에 저장된 데이터에 근거하여 각각의 결함에 대한 유지보수 계획을 수립하는 처리가 자동으로 이루어지도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 진단방법은,
상기 진단영상 촬영단계, 상기 영상분석 및 진단단계 및 상기 유지보수계획 수립단계를 통해 얻어진 구조물의 영상 데이터, 진단결과, 진단결과에 대한 분석 및 통계자료, 유지보수 방안 및 시공계획을 포함하는 각종 데이터 및 정보를 관리자나 담당기관에 전송하는 처리가 수행되는 정보전송단계를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법.
- 제 1항에 있어서,
상기 진단방법은,
교량, 도로, 터널, 댐, 경기장을 포함하는 각종 사회간접자본 시설 및 공공시설에 대하여 상기 진단영상 촬영단계, 상기 영상분석 및 진단단계, 상기 유지보수계획 수립단계 및 상기 유지보수 시공단계의 처리과정을 미리 정해진 일정 주기로 반복하여 수행하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법.
- 청구항 1항 내지 청구항 3항, 청구항 6항 내지 청구항 9항, 청구항 12항 내지 청구항 14항 중 어느 한 항에 기재된 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법을 이용하여 구조물의 진단을 수행하도록 구성되는 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템에 있어서,
진단대상 구조물의 영상을 촬영하기 위한 무인비행체를 포함하여 이루어지는 진단영상 촬영부; 및
상기 진단영상 촬영부에 의해 촬영된 진단대상 구조물의 영상을 분석하여 구조물의 결함을 진단하고 각각의 결함에 대한 유지보수 방안을 제시하는 처리가 수행되는 결함진단부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템.
- 제 15항에 있어서,
상기 결함진단부는,
상기 진단영상 촬영부에 의해 촬영된 진단대상 구조물의 영상을 수신하고 영상처리 및 분석을 행하여 구조물의 결함 여부 및 종류를 판단하고, 각각의 결함에 따른 위험도를 결정하는 영상분석 및 진단부; 및
상기 영상분석 및 진단부에 의해 진단된 결함의 종류 및 위험도에 따라 각각의 결함에 대한 유지보수 방안 및 계획을 수립하는 유지보수 계획 수립부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템.
- 제 16항에 있어서,
상기 결함진단부는,
컴퓨터나 노트북, 또는, 스마트폰이나 태블릿 PC를 포함하는 정보통신기기에 상기 영상분석 및 진단부 및 상기 유지보수 계획 수립부의 처리를 각각 수행하도록 구성되는 전용의 프로그램을 설치하는 것에 의해 구성되는 것을 특징으로 하는 무인비행체를 이용한 구조물 진단시스템.
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| KR1020180150462A KR102105568B1 (ko) | 2018-11-29 | 2018-11-29 | 무인비행체를 이용한 구조물 진단방법 및 이를 이용한 구조물 진단시스템 |
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