KR102587701B1 - Facility management system based on digital twin - Google Patents
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Abstract
본 발명은 비행장 등 각종 시설 내 해당 시설물들에 대한 실시간 상황 가시화 및 통합제어가 3차원 디지털 트윈(3D Digital Twins)을 기반으로 구축 및 시행될 수 있어, 해당 정보들이 실시간으로 3차원 지도(3D Map) 상에 통합 시현되고 이를 통해 해당 시설 및 그 시설물들에 대한 고효율의 관리가 가능토록 하는 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템은 데이터 수집부, 시설물 모델링부, 센싱부 및 3D 맵 통합 시현 모듈을 포함하여 구성되며, 상기 3D 맵 통합 시현 모듈은 시설 내 시설물 관리용 이벤트 발생 시 실내공간 토폴로지(Topology)를 기반으로 디지털 트윈 3D 영상이 피해분석, 피해확산 예측, 대피경로, 복구 예측의 기능을 하도록 생성되게 작동한다.The present invention allows real-time situation visualization and integrated control of facilities in various facilities such as airfields to be established and implemented based on 3D Digital Twins, so that the relevant information can be displayed in real time as a 3D map. ) is integrated and demonstrated on the system and enables highly efficient management of the facility and its facilities. The intelligent smart digital twin-based facility management system according to the present invention collects data. It is composed of a facility modeling unit, a sensing unit, and a 3D map integrated display module. The 3D map integrated display module prevents damage to the digital twin 3D image based on the indoor space topology when an event for facility management within the facility occurs. It is generated and operated to perform the functions of analysis, damage spread prediction, evacuation route, and recovery prediction.
Description
본 발명은 비행장 등 각종 시설 내 해당 시설물들에 대한 실시간 상황 가시화 및 통합제어가 3차원 디지털 트윈(3D Digital Twins)을 기반으로 구축 및 시행될 수 있어, 해당 정보들이 실시간으로 3차원 지도(3D Map) 상에 통합 시현되고 이를 통해 해당 시설 및 그 시설물들에 대한 고효율의 관리가 가능토록 하는 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템에 관한 것이다.The present invention allows real-time situation visualization and integrated control of facilities in various facilities such as airfields to be established and implemented based on 3D Digital Twins, so that the relevant information can be displayed in real time as a 3D map. ) It is about an intelligent smart digital twin-based facility management system that is integrated and implemented on the system and enables highly efficient management of the facility and its facilities.
디지털 트윈(digital twin)이란 현실에서 발생하는 실시간 데이터를 바탕으로 상황을 분석 및 시뮬레이션하고 가상공간에서 도출된 최적의 예측결과를 다시 현실에 적용하여 동기화하는 기술을 말한다.Digital twin refers to a technology that analyzes and simulates situations based on real-time data occurring in reality and synchronizes the optimal prediction results derived from virtual space by applying them back to reality.
부연 설명하면, 디지털 트윈(digital twin)은 미국 제너럴 일렉트릭(GE)이 주창한 개념으로, 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술이다. To explain further, digital twin is a concept advocated by General Electric (GE) in the United States. It is a technology that creates twins of objects in reality on a computer and predicts the results in advance by simulating situations that may occur in reality on a computer. am.
이러한 디지털 트윈은 제조업은 물론이고 다양한 산업·사회 문제를 해결할 수 있는 기술로 주목 받고 있는데, 다양한 물리적 시스템의 구조, 맥락, 작동을 나타내는 데이터와 정보의 조합으로, 과거와 현재의 운용 상태를 이해하고 미래를 예측할 수 있는 인터페이스라고 할 수 있다.This digital twin is attracting attention as a technology that can solve various industrial and social problems as well as manufacturing. It is a combination of data and information that represents the structure, context, and operation of various physical systems, and is used to understand past and present operating conditions. It can be said to be an interface that can predict the future.
한편, 통신시설, 상하수도, 전기나 가스의 공급시설 등 사회 기반 시설들은 공공의 이익과 복지, 사회의 경제적 성장에 큰 영향을 미치기 때문에 시설의 확충뿐 아니라 유지 및 관리에도 많은 노력을 기울여야 한다. 특히 대부분의 사회 기반 시설들은 건축이나 토목 구조물로 구비되므로 시설의 부실이나 노후화로 인하여 안전성이 저하되는 경우 대형사고를 유발하거나 지속적인 사건사고의 원인이 된다. 이를 위해, 사회 기반 시설의 유지 및 관리에는 많은 노력을 필요로 한다.Meanwhile, social infrastructure such as communication facilities, water supply and sewerage, and electricity or gas supply facilities have a significant impact on public interest and welfare and economic growth of society, so great efforts must be made not only to expand the facilities but also to maintain and manage them. In particular, since most social infrastructure facilities are constructed with buildings or civil engineering structures, when safety is reduced due to poor quality or deterioration of facilities, it can cause major accidents or become the cause of continuous accidents. To this end, a lot of effort is required to maintain and manage social infrastructure.
그리고 이러한 사회 기반 시설 등 각종 시설물에 대한 관리 방식으로는 현재까지도 작업자가 현장 시설물 주변에 직접 방문하여 시설물을 직접 점검하는 방식이 널리 사용되고 있으며, 작업자의 접근이 용이하고 크기나 규모가 작은 시설물에서는 작업자가 직접 시설물을 관리하는 것이 편리할 수 있다. And as a management method for various facilities such as social infrastructure, the method of having workers directly visit and inspect the facilities around the site is still widely used. In facilities that are easy for workers to access and are small in size or scale, workers can It may be convenient to manage the facility yourself.
그러나 교량, 댐, 사면 등과 같은 콘크리트 구조물의 경우 크기나 규모가 일정 규모 이상으로 큰 동시에 비탈면 등이 형성되어 있어서, 시설물에 작업자의 접근이 용이하지 않아 별도의 장비를 갖추거나 숙련된 작업자가 아니라면 시설물에 대한 점검을 하기 어렵다는 문제점이 있다.However, in the case of concrete structures such as bridges, dams, slopes, etc., the size or scale is larger than a certain scale and slopes are formed, so it is not easy for workers to access the facilities, so unless they are equipped with separate equipment or are skilled workers, the facilities cannot be installed. There is a problem that it is difficult to check.
또한 외관만으로도 진단이 가능한 시설물의 경우, 시설물의 진단을 위해 직접 육안으로 확인할 수 있으나 전문가 등의 확인을 위해 사진을 이용할 수도 있다. 이러한 경우, 시설물의 상태를 진단하기 위해서는 일정 수준 이상의 해상도와 충분한 개수의 사진을 필요로 한다. 이와 같이, 시설물의 진단을 위한 사진을 확보하기 위해서는 숙련된 인력, 많은 비용, 작업 위험 등의 다양한 요인으로 시설물 진단을 위한 충분한 자료를 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.In addition, in the case of a facility that can be diagnosed just by its appearance, the facility can be checked with the naked eye to diagnose the facility, but photographs can also be used for confirmation by experts. In this case, a certain level of resolution and a sufficient number of photos are required to diagnose the condition of the facility. Likewise, in order to secure photos for facility diagnosis, there is a problem in that it is difficult to secure sufficient data for facility diagnosis due to various factors such as skilled manpower, high costs, and work risks.
이러한 이유들 및 최근의 센서 및 정보통신 기술의 발전에 힘입어 각종 시설물에 대한 지능형의 관리 기술들이 다양하게 연구, 개발 및 사용되고 있다.For these reasons and thanks to recent developments in sensor and information and communication technology, a variety of intelligent management technologies for various facilities are being researched, developed, and used.
본 출원인은 이러한 기술적 배경을 바탕으로, 각종 시설 내 해당 시설물들에 대한 실시간 상황 가시화 및 통합제어를 위하여, 지상시설물 관리 체계 및 지하시설물 관리 체계 등 각 체계의 정보를 동시에 통합 및 시현 가능토록 하는 3차원 디지털 트윈(3D Digital Twins)을 기반으로 각 정보를 구축함으로써, 해당 정보들이 실시간으로 3차원 지도(3D Map) 상에 통합 시현되고 이를 통해 해당 시설 및 그 시설물들에 대한 고효율의 관리가 가능토록 하는 기술로서 본 발명을 제안하게 되었다.Based on this technical background, the applicant has developed 3 systems that enable simultaneous integration and display of information from each system, such as the above-ground facility management system and the underground facility management system, in order to visualize and integrate real-time situations for the facilities within various facilities. By constructing each information based on 3D Digital Twins, the information is integrated and displayed on a 3D map in real time, enabling highly efficient management of the facility and its facilities. The present invention was proposed as a technology to do this.
본 발명의 실시 예는 비행장 등 각종 시설 내 해당 시설물들에 대한 실시간 상황 가시화 및 통합제어가 3차원 디지털 트윈(3D Digital Twins)을 기반으로 구축 및 시행될 수 있어, 해당 정보들이 실시간으로 3차원 지도(3D Map) 상에 통합 시현되고 이를 통해 해당 시설 및 그 시설물들에 대한 고효율의 관리가 가능토록 하는 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템을 제공한다.In an embodiment of the present invention, real-time situation visualization and integrated control of the facilities in various facilities such as airfields can be established and implemented based on 3D Digital Twins, and the corresponding information can be provided in real time on a 3D map. It provides an intelligent smart digital twin-based facility management system that is integrated and displayed on a (3D Map) and enables highly efficient management of the facility and its facilities.
본 발명의 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템은, 시설 내 지상시설물 및 지하시설물에 대한 모델링용 데이터를 수집하며, 상기 지상시설물에 대한 모델링용 데이터에는 건물데이터 및 지형데이터가 포함되는 데이터 수집부와, 상기 데이터 수집부의 상기 건물데이터를 기반으로 상기 시설 내 건물들에 대한 3D모델을 각각 제작하는 제1 모델링부, 상기 데이터 수집부의 상기 지형데이터를 기반으로 상기 시설 내 지형을 모델링하는 제2 모델링부, 상기 데이터 수집부의 상기 지하시설물에 대한 모델링용 데이터를 기반으로 상기 지하시설물의 3D 맵을 제작하는 제3 모델링부를 포함하는 시설물 모델링부와, 상기 지상시설물 및 자하시설물에 설치되어 해당 시설물에 대한 관리용 데이터를 획득하는 다수의 센서와, 상기 센서들로부터 전송되는 데이터를 수신 대상에 전송하는 통신모듈을 포함하는 센싱부와, 상기 제1 모델링부의 3D모델들, 상기 제2 모델링부의 지형 모델링 정보들, 상기 제3 모델링부의 3D맵들, 상기 센싱부의 센싱 데이터들, 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부를 기반으로 상기 시설 내 지상시설물 및 지하시설물에 대한 관리용의 디지털 트윈 3D 영상을 실시간으로 생성하는 3D 맵 통합 시현 모듈을 포함할 수 있다.The intelligent smart digital twin-based facility management system according to an embodiment of the present invention collects modeling data for above-ground and underground facilities within the facility, and the modeling data for above-ground facilities includes building data and terrain data. A data collection unit, a first modeling unit that produces 3D models of buildings in the facility based on the building data of the data collection unit, and a first modeling unit that models the terrain in the facility based on the topographic data of the data collection unit. A facility modeling unit including a second modeling unit and a third modeling unit that produces a 3D map of the underground facility based on modeling data for the underground facility from the data collection unit, and is installed in the above-ground facility and the underground facility and corresponds to A sensing unit including a plurality of sensors for obtaining management data for facilities and a communication module for transmitting data transmitted from the sensors to a receiving target, 3D models of the first modeling unit, and the second modeling unit Real-time digital twin 3D images for management of above-ground and underground facilities within the facility based on terrain modeling information, 3D maps of the third modeling unit, sensing data of the sensing unit, and digital twin analysis data database for facility management. It may include a 3D map integrated demonstration module generated by .
또한 상기 3D 맵 통합 시현 모듈은, 상기 시설물 모델링부로부터 상기 제1 내지 제3 모델링부의 3D모델, 지형 모델링 정보 및 3D맵을 수신하고, 상기 센싱부로부터 상기 센서의 신호를 수신하는 통신부와, 상기 통신부를 통해 실시간 수신되는 상기 센싱부의 센싱 신호를 기준으로, 수신된 센싱 신호와 매칭되는 상기 3D모델, 지형 모델링 정보, 3D맵 중 적어도 하나 그리고 상기 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부의 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료를 상기 통신부를 통해 수신하여 매핑시키는 3D 모델 매핑부와, 상기 3D 모델 매핑부를 통해 매핑되는 상기 3D모델, 지형 모델링 정보, 3D맵 중 적어도 하나와 상기 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료를 하나의 영상정보로 동기화하여 상기 디지털 트윈 3D 영상을 생성하는 디지털 트윈 3D 시각화부와, 상기 디지털 트윈 3D 시각화부에서 생성된 상기 디지털 트윈 3D 영상을 화면 표시하는 디스플레이부를 포함할 수 있다.In addition, the 3D map integrated display module includes a communication unit that receives the 3D model, terrain modeling information, and 3D map of the first to third modeling units from the facility modeling unit, and receives a signal from the sensor from the sensing unit; Based on the sensing signal of the sensing unit received in real time through the communication unit, at least one of the 3D model, terrain modeling information, and 3D map that matches the received sensing signal, and a digital twin for facility management and a digital facility management device in the analysis data database unit. A 3D model mapping unit that receives and maps twin analysis data through the communication unit, at least one of the 3D model, terrain modeling information, and 3D map mapped through the 3D model mapping unit, and one digital twin analysis data for facility management It may include a digital twin 3D visualization unit that synchronizes with image information to generate the digital twin 3D image, and a display unit that displays the digital twin 3D image generated in the digital twin 3D visualization unit.
또한, 상기 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부는 상기 시설 내 시설물 관리용 이벤트 발생 시 상기 지상시설물에 포함되는 시설물 간의 위계 관계 및 상기 지하시설물에 포함되는 시설물 간의 위계 관계 그리고 상기 지상시설물에 포함되는 시설물 및 지하시설물에 포함되는 시설물 간의 위계 관계를 사전 설정하여 이를 토대로 구축된 실내공간 토폴로지(Topology)를 포함하며, 상기 3D 맵 통합 시현 모듈은 상기 시설 내 시설물 관리용 이벤트 발생 시 상기 실내공간 토폴로지(Topology)를 기반으로 상기 디지털 트윈 3D 영상이 피해분석, 피해확산 예측, 대피경로, 복구 예측의 기능을 하도록 생성하는 것일 수 있다.In addition, the digital twin analysis data database for facility management provides hierarchical relationships between facilities included in the above-ground facilities, hierarchical relationships between facilities included in the underground facilities, and facilities included in the above-ground facilities when an event for facility management within the facility occurs. and an indoor space topology built on the basis of pre-establishing a hierarchical relationship between facilities included in the underground facility, and the 3D map integrated display module displays the indoor space topology when an event for facility management within the facility occurs. ) Based on this, the digital twin 3D image may be generated to function as damage analysis, damage spread prediction, evacuation route, and recovery prediction.
본 발명의 실시 예에 따르면, 비행장 등 각종 시설 내 해당 시설물들에 대한 실시간 상황 가시화 및 통합제어가 3차원 디지털 트윈(3D Digital Twins)을 기반으로 구축 및 시행되고, 이에 따라 해당 정보들이 실시간으로 3차원 지도(3D Map) 상에 통합 시현되고 이를 통해 해당 시설 및 그 시설물들에 대한 고효율의 관리가 가능하게 된다.According to an embodiment of the present invention, real-time situation visualization and integrated control of the facilities in various facilities such as airfields is established and implemented based on 3D Digital Twins, and accordingly, the relevant information is distributed in real time. It is integrated and displayed on a 3D map, enabling highly efficient management of the facility and its facilities.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템을 예시한 블록 구성도
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템이 적용된 지능형 스마트 비행단 내 시설물 관리 시스템을 개념적으로 예시한 구성도
도 3은 메쉬 데이터(Mesh Data)를 이용하여 3D 맵을 구축하는 방법을 예시한 플로우챠트
도 4는 지능형 스마트 비행단의 운용을 위해서 해당 비행단 내 지하시설물에 대한 디지털 트윈 기술 기반의 시설물 관리용 데이터가 구축되는 예를 예시한 도면
도 5는 비행단 내 시설물 및 지형 데이터를 시각화하는 예를 예시한 도면
도 6 내지 도 8은 디지털 트윈 기술 기반의 수집데이터 및 해당 비행단 내 체계정보 간 연동 기술을 예시한 도면
도 9는 비행장 내 지하시설물에 대한 GIS 기반의 속성 연계 상태를 예시한 도면
도 10 및 도 11은 비행장 내 화재 이벤트 발생 시 대피경로 및 피해확산 예측의 디지털 트윈 3D 영상이 통합 시현되는 상태를 예시한 도면
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템에서 데이터 수집부 및 센싱부의 일부 기능을 수행하는 드론 장치 및 이와 연계되는 지상 구조물을 예시한 도면
도 13은 도 12에 따른 드론 장치에서 센싱 유닛의 전기적 구성을 예시한 블록 구성도1 is a block diagram illustrating an intelligent smart digital twin-based facility management system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a configuration diagram conceptually illustrating a facility management system within an intelligent smart fleet to which an intelligent smart digital twin-based facility management system is applied according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a flowchart illustrating a method of building a 3D map using mesh data.
Figure 4 is a diagram illustrating an example in which facility management data based on digital twin technology is constructed for underground facilities within the intelligent smart air fleet for the operation of the intelligent smart air fleet.
Figure 5 is a diagram illustrating an example of visualizing facilities and terrain data within the air wing.
Figures 6 to 8 are diagrams illustrating linkage technology between collected data based on digital twin technology and system information within the relevant fleet.
Figure 9 is a diagram illustrating the GIS-based attribute linkage status for underground facilities in the airfield.
Figures 10 and 11 are diagrams illustrating a state in which digital twin 3D images of evacuation routes and damage spread predictions are integrated and displayed when a fire event occurs in an airfield.
Figure 12 is a diagram illustrating a drone device that performs some functions of the data collection unit and sensing unit in an intelligent smart digital twin-based facility management system according to an embodiment of the present invention and a ground structure linked thereto.
FIG. 13 is a block diagram illustrating the electrical configuration of a sensing unit in the drone device according to FIG. 12.
이하의 본 발명에 관한 상세한 설명들은 본 발명이 실시될 수 있는 실시 예이고 해당 실시 예의 예시로써 도시된 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시 예는 당업자가 본 발명의 실시에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시 예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시 예에 관련하여 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시 예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 기재된 실시 예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다.The following detailed description of the present invention is an embodiment in which the present invention can be practiced and refers to the accompanying drawings, which are shown as examples of the corresponding embodiments. These embodiments are described in sufficient detail to enable those skilled in the art to practice the invention. It should be understood that the various embodiments of the invention are different from one another but are not necessarily mutually exclusive. For example, specific shapes, structures and characteristics described herein may be implemented in one embodiment without departing from the spirit and scope of the invention. Additionally, it should be understood that the location or arrangement of individual components within each described embodiment may be changed without departing from the spirit and scope of the invention.
따라서 후술되는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 적절하게 설명된다면 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭한다.Accordingly, the detailed description set forth below is not intended to be taken in a limiting sense, and the scope of the invention is limited only by the appended claims together with all equivalents to what those claims would assert if properly described. Similar reference numbers in the drawings refer to identical or similar functions across various aspects.
본 발명에서 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.The terms used in the present invention are general terms that are currently widely used as much as possible while considering the function in the present invention, but this may vary depending on the intention or precedent of a person working in the art, the emergence of new technology, etc. In addition, in certain cases, there are terms arbitrarily selected by the applicant, and in this case, the meaning will be described in detail in the description of the relevant invention. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meaning of the term and the overall content of the present invention, rather than simply the name of the term.
발명에서 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.When it is said that a certain part of the whole of an invention “includes” a certain component, this means that, unless specifically stated to the contrary, it does not exclude other components but may further include other components. In addition, “…” stated in the specification. wealth", "… Terms such as “module” refer to a unit that processes at least one function or operation, which may be implemented as hardware or software, or as a combination of hardware and software.
도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템에 대해 설명한다.With reference to FIGS. 1 to 13 , an intelligent smart digital twin-based facility management system according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템을 예시한 블록 구성도이다.Figure 1 is a block diagram illustrating an intelligent smart digital twin-based facility management system according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템은 데이터 수집부(100), 시설물 모델링부(200), 센싱부(300) 및 3D 맵 통합 시현 모듈(400)을 포함하여 구성된다.As shown, the intelligent smart digital twin-based facility management system according to an embodiment of the present invention includes a data collection unit 100, a facility modeling unit 200, a sensing unit 300, and a 3D map integrated display module 400. It is composed including.
데이터 수집부(100)는 시설(F) 내 지상시설물 및 지하시설물에 대한 모델링용 데이터를 수집하며, 이때 상기 지상시설물에 대한 모델링용 데이터에는 건물데이터 및 지형데이터가 포함된다.The data collection unit 100 collects modeling data for above-ground facilities and underground facilities within the facility (F), and at this time, the modeling data for above-ground facilities includes building data and terrain data.
시설물 모델링부(200)는 제1 내지 제3 모델링부(210∼230)를 포함하여 구성된다.The facility modeling unit 200 includes first to third modeling units 210 to 230.
제1 모델링부(210)는 데이터 수집부(100)의 상기 건물데이터를 기반으로 시설(F) 내 건물들에 대한 3D모델을 각각 제작한다.The first modeling unit 210 produces 3D models for each building in the facility (F) based on the building data of the data collection unit 100.
제2 모델링부(220)는 데이터 수집부(100)의 상기 지형데이터를 기반으로 시설(F) 내 지형을 모델링한다.The second modeling unit 220 models the terrain within the facility (F) based on the terrain data of the data collection unit 100.
제3 모델링부(230)는 데이터 수집부(100)의 상기 지하시설물에 대한 모델링용 데이터를 기반으로 상기 지하시설물의 3D 맵을 제작한다.The third modeling unit 230 creates a 3D map of the underground facility based on the modeling data for the underground facility from the data collection unit 100.
센싱부(300)는 상기 지상시설물 및 자하시설물에 설치되어 해당 시설물에 대한 관리용 데이터를 획득하는 다수의 센서(310)와, 이러한 센서(310)들로부터 전송되는 데이터를 수신 대상, 다시 말해 후술되는 3D 맵 통합 시현 모듈(400)에 전송하는 통신모듈(320)을 포함하여 구성된다.The sensing unit 300 includes a plurality of sensors 310 that are installed on the above-mentioned facilities and self-directed facilities to obtain management data for the facilities, and the data transmitted from these sensors 310 is received by a receiving target, that is, described later. It is configured to include a communication module 320 that transmits to the 3D map integrated display module 400.
3D 맵 통합 시현 모듈(400)은 제1 모델링부(210)의 3D모델들, 제2 모델링부(220)의 지형 모델링 정보들, 제3 모델링부(230)의 3D맵들, 센싱부(300)의 센싱 데이터들, 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부(500)를 기반으로 시설(F) 내 상기 지상시설물 및 지하시설물에 대한 관리용의 디지털 트윈 3D 영상을 실시간으로 생성한다. 그리고 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부(500)는 디지털 트윈(Digital Twin) 기술을 기반으로 시설(F) 내 시설물들에 대한 관리용의 각종 데이터들을 저장하고 있다.The 3D map integrated display module 400 includes the 3D models of the first modeling unit 210, the terrain modeling information of the second modeling unit 220, the 3D maps of the third modeling unit 230, and the sensing unit 300. Based on the sensing data and the digital twin analysis data database unit 500 for facility management, a digital twin 3D image for management of the above-mentioned above-ground and underground facilities within the facility (F) is generated in real time. And the digital twin analysis data database unit 500 for facility management stores various data for management of facilities in the facility (F) based on digital twin technology.
그리고 이러한 3D 맵 통합 시현 모듈(400)은 통신부(410), 3D 모델 매핑부(420), 디지털 트윈 3D 시각화부(430) 및 디스플레이부(440)를 포함하여 구성될 수 있다.And this 3D map integrated display module 400 may be configured to include a communication unit 410, a 3D model mapping unit 420, a digital twin 3D visualization unit 430, and a display unit 440.
통신부(410)는 시설물 모델링부(200)로부터 제1 내지 제3 모델링부(210, 220, 230)의 3D모델, 지형 모델링 정보 및 3D맵을 수신하고, 센싱부(300)로부터 센서의 신호를 수신한다.The communication unit 410 receives the 3D model, terrain modeling information, and 3D map of the first to third modeling units 210, 220, and 230 from the facility modeling unit 200, and receives a sensor signal from the sensing unit 300. Receive.
3D 모델 매핑부(420)는 통신부(410)를 통해 실시간 수신되는 센싱부(300)의 센싱 신호를 기준으로, 수신된 센싱 신호와 매칭되는 상기 3D모델, 지형 모델링 정보, 3D맵 중 적어도 하나 그리고 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부(500)의 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료를 통신부(410)를 통해 수신하여 매핑시킨다.The 3D model mapping unit 420 is based on the sensing signal of the sensing unit 300 received in real time through the communication unit 410, at least one of the 3D model, terrain modeling information, and 3D map that matches the received sensing signal, and The digital twin analysis data for facility management from the digital twin analysis data database unit 500 is received through the communication unit 410 and mapped.
디지털 트윈 3D 시각화부(430)는 3D 모델 매핑부(420)를 통해 매핑되는 상기 3D모델, 지형 모델링 정보, 3D맵 중 적어도 하나와 상기 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료를 하나의 영상정보로 동기화하여 상기 디지털 트윈 3D 영상을 생성한다.The digital twin 3D visualization unit 430 synchronizes at least one of the 3D model, terrain modeling information, and 3D map mapped through the 3D model mapping unit 420 and the digital twin analysis data for facility management into a single image information. The digital twin 3D image is generated.
디스플레이부(440)는 디지털 트윈 3D 시각화부(430)에서 생성된 상기 디지털 트윈 3D 영상을 화면 표시한다.The display unit 440 displays the digital twin 3D image generated by the digital twin 3D visualization unit 430 on the screen.
또한, 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부(500)는 시설(F) 내 시설물 관리용 이벤트 발생 시 상기 지상시설물에 포함되는 시설물 간의 위계 관계 및 상기 지하시설물에 포함되는 시설물 간의 위계 관계 그리고 상기 지상시설물에 포함되는 시설물 및 상기 지하시설물에 포함되는 시설물 간의 위계 관계를 사전 설정하여 이를 토대로 구축된 실내공간 토폴로지(Topology)를 포함할 수 있다.In addition, the digital twin analysis data database unit 500 for facility management generates a hierarchical relationship between facilities included in the above-ground facility, a hierarchical relationship between facilities included in the underground facility, and the above-ground facility when an event for facility management within the facility (F) occurs. It may include an indoor space topology built on this basis by pre-establishing a hierarchical relationship between the facilities included in the facility and the facilities included in the underground facility.
이에 따라 3D 맵 통합 시현 모듈(400)은 시설(F) 내 시설물 관리용 이벤트 발생 시 상기 실내공간 토폴로지(Topology)를 기반으로 상기 디지털 트윈 3D 영상이 피해분석, 피해확산 예측, 대피경로, 복구 예측의 기능을 하도록 생성하는 것일 수 있다. 그리고 상기 시설물 관리용 이벤트의 예로는 화재 및 침수 피해가 있다.Accordingly, the 3D map integrated display module 400 performs damage analysis, damage spread prediction, evacuation route, and recovery prediction based on the indoor space topology when an event for facility management within the facility (F) occurs. It may be created to perform the function of. And examples of the facility management events include fire and flood damage.
이하 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템이 비행단에 적용됨으로써, 지능형 스마트 비행단 내 시설물에 대한 관리가 이루어지는 것을 예로 설명한다. Hereinafter, the intelligent smart digital twin-based facility management system according to an embodiment of the present invention is applied to the air fleet, thereby explaining as an example how facilities within the intelligent smart air fleet are managed.
아래의 도면은 비행단을 운용함에 있어서 디지털 트윈 기술을 기반으로 지능형 스마트 비행단의 운용 기술을 구욱할 필요성을 예시한 것이다.The drawing below illustrates the need to develop intelligent smart fleet operation technology based on digital twin technology when operating an air fleet.
그리고 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템이 적용된 지능형 스마트 비행단 내 시설물 관리 시스템을 개념적으로 예시한 구성도이다.And Figure 2 is a configuration diagram conceptually illustrating a facility management system within an intelligent smart fleet to which an intelligent smart digital twin-based facility management system is applied according to an embodiment of the present invention.
또한 도 3은 메쉬 데이터(Mesh Data)를 이용하여 3D 맵을 구축하는 방법을 예시한 플로우챠트로서, 비행단의 건축물에 대한 디지털 트윈 정보를 구축하기 위해서는 고정밀 드론을 이용한 3차원 공간정보 적용이 반드시 수반되어야 하지만, 고정밀 드론의 사진촬영 승인 절차 및 전투비행단의 보안문제가 있으므로, 해당 전투비행단이 보유하고 있는 정사영상, 수치지도, 수치표고모델(DEM)를 활용하여 구축대상 내 3D Map 구축을 하는 방법에 대한 것이다.In addition, Figure 3 is a flowchart illustrating a method of constructing a 3D map using mesh data. In order to construct digital twin information about the buildings of the air wing, the application of 3D spatial information using high-precision drones is essential. However, since there are high-precision drone photography approval procedures and combat wing security issues, there is a method of constructing a 3D map within the construction target using orthophotos, digital maps, and digital elevation models (DEM) owned by the combat wing. It's about.
또한 도 4는 지능형 스마트 비행단의 운용을 위해서 해당 비행단 내 지하시설물에 대한 디지털 트윈 기술 기반의 시설물 관리용 데이터가 구축되는 예를 예시한 것이다.In addition, Figure 4 illustrates an example in which facility management data based on digital twin technology is constructed for underground facilities within the intelligent smart air fleet for the operation of the intelligent smart air fleet.
또한 도 5는 비행단 내 시설물 및 지형 데이터를 시각화하는 예를 예시한 것으로서, 부연 설명하면, 비행단이 위치할 대상지의 비행단 내 중요시설물 3D 모델과 해당 지역의 기 보유자료 수집하고, 해당 대상지의 비행단 내 중요시설물 3D 모델과 해당 지역의 지형 데이터에 대한 모델 데이터 분석하며, DEM 데이터 및 건물 모델링 데이터 병합/레이어를 설계한다. 여기서 GIS 좌표체계 기준으로 레이어 DB설계를 진행한다.In addition, Figure 5 illustrates an example of visualizing facilities and terrain data within the air wing. To explain further, 3D models of important facilities within the air wing of the target area where the air wing will be located and existing data of the area are collected, and data within the air wing of the target area are collected. Analyze model data for 3D models of important facilities and topographical data of the area, and design DEM data and building modeling data merge/layer. Here, layer DB design is carried out based on the GIS coordinate system.
또한 도 6 내지 도 8은 디지털 트윈 기술 기반의 수집데이터 및 해당 비행단 내 체계정보 간 연동 기술을 예시한 것으로서, 부연 설명하면, 도 6은 비행단의 기초 수집데이터 및 체계정보 연동 정보 데이터 수집하고, 비행단의 수집 데이터를 분석하며, 체계정보 연계 수집정보 분석에 따른 연동 프로토콜을 설계하고, 디지털 트윈 기반 이벤트 체계정보 연계 시각화 설계를 수행하는 모듈 제작을 개념적으로 예시한 것이도, 도 7 및 도 8은 이에 따른 3D 맵 통합 시현 상태를 예시한 것이다.In addition, Figures 6 to 8 illustrate linkage technology between collection data based on digital twin technology and system information within the corresponding air group. To explain further, Figure 6 collects basic collection data and system information linkage information data of the air wing, and Figures 7 and 8 conceptually illustrate the production of a module that analyzes collected data, designs a linkage protocol based on analysis of system information-linked collected information, and performs digital twin-based event system information-linked visualization design. This is an example of the 3D map integrated display state.
또한 도 9는 비행장 내 지하시설물에 대한 GIS 기반의 속성 연계 상태를 예시한 것으로서, 부연 설명하면, 지하시설물 지오메트리 GIS 정보에 대한 형상 시각화 모듈 개발을 하고, 비행단이 위치할 대상지의 비행단 내 지하 시설물 데이터 DB 연계 시각화를 하며, 데이터 지형지물 부호, 유지보수내용, 개통상태, 관용도, 설치일자 등 관리 데이터 연계를 통한 지하 시설물 관리 속성 데이터 시각화를 수행한다.In addition, Figure 9 illustrates the GIS-based attribute linkage status for underground facilities within the airfield. To explain further, a shape visualization module for underground facility geometry GIS information is developed, and underground facility data within the airfield of the target site where the airfield will be located is developed. DB-linked visualization is performed, and underground facility management property data visualization is performed by linking management data such as data landmark codes, maintenance details, opening status, tolerance, and installation date.
또한 도 10 및 도 11은 비행장 내 화재 이벤트 발생 시 대피경로 및 피해확산 예측의 디지털 트윈 3D 영상이 통합 시현되는 상태를 예시한 도면이다.In addition, Figures 10 and 11 are diagrams illustrating a state in which digital twin 3D images of evacuation routes and damage spread predictions are integrated and displayed when a fire event occurs in an airfield.
도 1 내지 도 11을 참조하여 설명한 상술한 구성에 의해서, 비행장 등 각종 시설 내 해당 시설물들에 대한 실시간 상황 가시화 및 통합제어가 3차원 디지털 트윈(3D Digital Twins)을 기반으로 구축 및 시행될 수 있어, 해당 정보들이 실시간으로 3차원 지도(3D Map) 상에 통합 시현되고 이를 통해 해당 시설 및 그 시설물들에 대한 고효율의 관리가 가능케 된다.By the above-described configuration described with reference to FIGS. 1 to 11, real-time situation visualization and integrated control of relevant facilities in various facilities such as airfields can be established and implemented based on 3D Digital Twins. , the information is integrated and displayed on a 3D map in real time, enabling highly efficient management of the facility and its facilities.
다음은 도 12 및 도 13을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템에 일부 구성이 추가된 예를 설명하다.Next, with reference to FIGS. 12 and 13 , an example in which some components are added to the intelligent smart digital twin-based facility management system according to an embodiment of the present invention will be described.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템에서 데이터 수집부 및 센싱부의 일부 기능을 수행하는 드론 장치 및 이와 연계되는 지상 구조물을 예시한 도면이고, 도 13은 도 12에 따른 드론 장치에서 센싱 유닛의 전기적 구성을 예시한 블록 구성도이다.FIG. 12 is a diagram illustrating a drone device that performs some functions of the data collection unit and sensing unit in an intelligent smart digital twin-based facility management system according to an embodiment of the present invention and a ground structure associated therewith, and FIG. 13 is FIG. 12 This is a block diagram illustrating the electrical configuration of the sensing unit in the drone device according to .
도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템은 데이터 수집부(100) 및 센싱부(300)의 일부 기능을 수행하는 드론 장치(600) 및 이와 연계 되는 복수의 지상 구조물(700)을 더 포함하여 구성된다.As shown, the intelligent smart digital twin-based facility management system according to an embodiment of the present invention includes a drone device 600 that performs some functions of the data collection unit 100 and the sensing unit 300, and a plurality of devices connected thereto. It is configured to further include a ground structure 700.
드론 장치(600)는 자율비행 기능을 갖는 드론(610) 및 이러한 드론(610)에 탈착 가능하게 결합되는 센싱 유닛(620)을 포함하여 구성된다.The drone device 600 includes a drone 610 having an autonomous flight function and a sensing unit 620 that is detachably coupled to the drone 610.
드론(610)은 시설(F) 내 지상시설물에 대한 건물데이터 및 지형데이터의 모델링용 데이터를 수집하는 기능을 수행하는 것으로서, 다시 말해 드론(610)은 상기 건물데이터 및 지형데이터의 모델링용 이미지를 획득하도록 사전에 정해진 여러 촬영지점들로 순차적인 자율 비행을 하면서 해당 이미지들을 순차적으로 획득한다.The drone 610 performs the function of collecting data for modeling of building data and terrain data for ground facilities within the facility (F). In other words, the drone 610 collects images for modeling of the building data and terrain data. The images are acquired sequentially during sequential autonomous flights to several pre-determined shooting points.
또한 드론(610)은 센싱부(300)의 주기적인 센싱 기능을 위해 지상 구조물(700)들을 대상으로 순차적인 자율비행 및 지상 구조물(700)별 착륙하여 센싱 유닛(620)이 센싱 데이터를 획득토록 하는 기능을 수행한다.In addition, for the periodic sensing function of the sensing unit 300, the drone 610 performs sequential autonomous flights targeting the ground structures 700 and lands on each ground structure 700 to enable the sensing unit 620 to acquire sensing data. performs the function of
센싱 유닛(620)은 드론(610)에 탈착 가능하게 결합되는 하우징(621) 및 이러한 하우징(621) 내에 승강 가능하게 설치되어 하우징(621) 외부로 인출 및 하우징(621) 내부로 복귀 가능하게 설치되는 베이스 플레이트(622) 그리고 이러한 베이스 플레이트(622)에 설치되는 온도센서(623), 습도센서(624), 진동센서(625), 카메라모듈(626), 열화상카메라(627), 근거리 무선통신모듈(628), 무선통신모듈(629) 및 제어모듈(630)을 포함하여 구성된다.The sensing unit 620 is installed in a housing 621 that is detachably coupled to the drone 610 and can be lifted up and down within the housing 621 so that it can be pulled out of the housing 621 and returned to the inside of the housing 621. a base plate 622, and a temperature sensor 623, a humidity sensor 624, a vibration sensor 625, a camera module 626, a thermal imaging camera 627, and short-distance wireless communication installed on the base plate 622. It consists of a module 628, a wireless communication module 629, and a control module 630.
하우징(621)은 하부가 개방된 형태로서, 이러한 하우징(621)의 내측 상면에는 베이스 플레이트(622)에 승강 동력을 제공하기 위한 승강 구동부(621a)가 설치되고, 이러한 승강 구동부(621a)에 베이스 플레이트(622)가 결합되어 승강 작동하게 된다. 그리고 본 실시 예에서는 승강 구동부(621a)가 솔레노이드 액츄에이터의 구성인 것을 예로 하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The housing 621 has an open bottom, and a lifting drive unit 621a is installed on the inner upper surface of the housing 621 to provide lifting power to the base plate 622. The plate 622 is coupled to perform a lifting and lowering operation. In this embodiment, the lifting drive unit 621a is configured as a solenoid actuator as an example, but the present invention is not limited to this.
그리고 베이스 플레이트(622)는 승강 구동부(621a)에 의해 하우징(621) 외부로 하향 동작 시 후술되는 지상 구조물(700) 내로 인입되며, 지상 구조물(700)은 시설(F) 내 지하시설물에 대한 센싱 데이터 획득을 위해 시설(F) 내 지하에 지하시설물과 인접하도록 매입 설치된다. 이에 대해서는 뒤에서 더 설명키로 한다.And, when the base plate 622 moves downwardly out of the housing 621 by the lifting drive unit 621a, it is introduced into the ground structure 700, which will be described later, and the ground structure 700 senses underground facilities within the facility (F). To acquire data, it is installed underground within the facility (F) adjacent to underground facilities. This will be explained further later.
온도센서(623), 습도센서(624) 및 진동센서(625)는 베이스 플레이트(622)의 하향 동작에 따라 지상 구조물(700) 내로 인입되어 해당 지상 구조물(700)과 인접한 지하시설물 관리를 위한 온도, 습도 및 진동을 각각 감지하는 기능을 수행한다.The temperature sensor 623, humidity sensor 624, and vibration sensor 625 are introduced into the ground structure 700 according to the downward movement of the base plate 622, and are used to manage the temperature of underground facilities adjacent to the ground structure 700. , performs the function of detecting humidity and vibration respectively.
카메라모듈(626)은 베이스 플레이트(622)의 하향 동작에 따라 지상 구조물(700) 내로 인입되어 해당 지상 구조물(700)과 인접한 지하시설물 관리를 위한 영상데이터를 획득하는 기능을 수행한다.The camera module 626 is introduced into the ground structure 700 according to the downward movement of the base plate 622 and performs the function of acquiring image data for management of underground facilities adjacent to the ground structure 700.
열화상카메라(627)는 베이스 플레이트(622)의 하향 동작에 따라 지상 구조물(700) 내로 인입되어 해당 지상 구조물(700)과 인접한 지하시설물 관리를 위한 열화상 데이터를 획득하는 기능을 수행한다.The thermal imaging camera 627 is introduced into the ground structure 700 according to the downward movement of the base plate 622 and performs the function of acquiring thermal image data for management of underground facilities adjacent to the ground structure 700.
근거리 무선통신모듈(628)은 베이스 플레이트(622)에 설치되며, 이러한 근거리 무선통신모듈(628)은 온도센서(623), 습도센서(624) 및 진동센서(625)의 센싱 데이터 및 카메라모듈(626)의 영상데이터 그리고 열화상카메라(627)의 열화상 데이터를 제어모듈(630)에 전송하는 기능을 수행한다.The short-range wireless communication module 628 is installed on the base plate 622, and this short-range wireless communication module 628 collects the sensing data of the temperature sensor 623, humidity sensor 624, and vibration sensor 625 and the camera module ( It performs the function of transmitting image data from the thermal imaging camera 626 and thermal imaging data from the thermal imaging camera 627 to the control module 630.
제어모듈(630)은 근거리 무선통신모듈(628)로부터 수신되는 온도센서(623), 습도센서(624) 및 진동센서(625)의 센싱 데이터 및 카메라모듈(626)의 영상데이터 그리고 열화상카메라(627)의 열화상 데이터를 접속된 무선통신모듈(629)을 통해 3D 맵 통합 시현 모듈(400)에 전송하는 기능을 수행한다. 또한, 제어모듈(630)은 승강 구동부(621a), 온도센서(623), 습도센서(624), 진동센서(625), 카메라모듈(626), 열화상카메라(627), 근거리 무선통신모듈(628) 및 무선통신모듈(629)의 전반적인 작동을 제어하는 기능을 수행한다.The control module 630 receives sensing data from the temperature sensor 623, humidity sensor 624, and vibration sensor 625 received from the short-distance wireless communication module 628, image data from the camera module 626, and a thermal imaging camera ( It performs the function of transmitting the thermal image data of 627) to the 3D map integrated display module 400 through the connected wireless communication module 629. In addition, the control module 630 includes a lifting driver 621a, a temperature sensor 623, a humidity sensor 624, a vibration sensor 625, a camera module 626, a thermal imaging camera 627, and a short-distance wireless communication module ( 628) and the wireless communication module 629.
그리고 지상 구조물(700)은 상하부에 개방구(711,712)가 서로 마주하도록 각각 형성되는 동시에 시설(F) 내 지하시설물과 인접한 위치의 지하에 매입 설치되는 하우징(710) 및 이러한 하우징(710)의 상측 개방구(711)를 자동 개폐하도록 하우징(710)에 슬라이딩 가능하게 설치되는 도어(720) 그리고 이러한 도어(720)에 개폐용 슬라이딩 동력을 제공하는 개폐 구동부(730) 및 제어모듈(740)을 포함하여 구성된다. 또한 개폐 구동부는 공지된 기술을 통해 다양한 형태로 구현될 수 있는바, 본 실시 예에서 이에 대한 구체적인 설명은 생략하며, 도면에서도 박스 형태로 간략하게 도시하였다.In addition, the ground structure 700 is formed with openings 711 and 712 at the top and bottom facing each other, and at the same time includes a housing 710 embedded in the basement at a location adjacent to the underground facility within the facility (F), and an upper side of the housing 710. It includes a door 720 that is slidably installed on the housing 710 to automatically open and close the opening 711, and an opening and closing drive unit 730 and a control module 740 that provide sliding power for opening and closing the door 720. It is composed by: In addition, since the opening and closing driving unit can be implemented in various forms through known technologies, detailed description thereof is omitted in this embodiment, and is simply shown in the form of a box in the drawings.
이에 따라 드론 장치(600)의 베이스 플레이트(622)가 지상 구조물(700)에 인입 후 지상 구조물(700)을 통과하여 시설(F) 내 지하구조물과 인접한 지하에 위치하게 되고, 해당 위치에서 해당 지하시설물의 관리를 위한 각종 데이터들이 베이스 플레이트(622)에 설치된 온도센서(623), 습도센서(624), 진동센서(625), 카메라모듈(626), 열화상카메라(627)를 통해 획득된다.Accordingly, the base plate 622 of the drone device 600 enters the ground structure 700, passes through the ground structure 700, and is located underground adjacent to the underground structure within the facility (F), and is located in the basement at that location. Various data for facility management are acquired through the temperature sensor 623, humidity sensor 624, vibration sensor 625, camera module 626, and thermal imaging camera 627 installed on the base plate 622.
상술한 구성에 의해서, 센싱부(300)의 센서(310)들 중 일부를 시설(F) 내 지하시설물들 모두에 설치할 필요 없이 드론(610)의 자율비행 기능 및 이에 따른 적정 위치에 사전 설치되는 단순 하우징 구조의 지상 구조물(700)들을 통해 공용 및 반복 사용 가능하게 설치 및 운용할 수 있게 됨으로써, 센서의 설치 비용 절감은 물론 지하시설물별 설치되는 다수의 센서들을 점검 및 유지/보수하는데 따른 관리 작업상의 난점 및 및 유지/보수 비용의 증가를 미연에 방지할 수 있게 된다.By the above-described configuration, some of the sensors 310 of the sensing unit 300 do not need to be installed in all underground facilities within the facility (F), but the autonomous flight function of the drone 610 and the sensors 310 that are pre-installed at appropriate locations accordingly By making it possible to install and operate the above-ground structures 700 with a simple housing structure for common and repeated use, the installation cost of sensors is reduced as well as the management work required to inspect and maintain a large number of sensors installed in each underground facility. It is possible to prevent difficulties in the process and increase in maintenance/repair costs.
이상과 같이 본 설명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시 예 및 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.As described above, in this description, specific details such as specific components and limited embodiments and drawings have been described, but this is only provided to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. No, those of ordinary skill in the field to which the present invention pertains can make various modifications and variations from this description.
따라서 본 발명의 사상은 설명된 실시 예에 국한되어 정하여 저서는 안되며, 후술되는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등하거나 등가적인 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the idea of the present invention should not be limited to the described embodiments, and the claims described below as well as all modifications that are equivalent or equivalent to the claims will be said to fall within the scope of the idea of the present invention.
100 : 데이터 수집부 200 : 시설물 모델링부
210 : 제1 모델링부 220 : 제2 모델링부
230 : 제3 모델링부 300 : 센싱부
310 : 센서 320 : 통신모듈
400 : 3D 맵 통합 시현 모듈 410 : 통신부
420 : 3D 모델 매핑부 430 : 디지털 트윈 3D 시각화부
440 : 디스플레이부
500 : 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부
600 : 드론 장치 610 : 드론
620 : 센싱 유닛 621 : 하우징
621a : 승강 구동부 622 : 베이스 플레이트
623 : 온도센서 624 : 습도센서
625 : 진동센서 626 : 카메라모듈
627 : 열화상카메라 628 : 근거리 무선통신모듈
629 : 무선통신모듈 630 : 제어모듈
700 : 지상 구조물 710 : 하우징
711,712 : 개방구 720 : 도어
730 : 개폐 구동부 740 : 제어모듈
F : 시설 100: Data collection unit 200: Facility modeling unit
210: first modeling unit 220: second modeling unit
230: Third modeling unit 300: Sensing unit
310: Sensor 320: Communication module
400: 3D map integrated display module 410: Communication department
420: 3D model mapping unit 430: Digital twin 3D visualization unit
440: Display unit
500: Digital twin analysis data database for facility management
600: Drone device 610: Drone
620: Sensing unit 621: Housing
621a: Elevating drive unit 622: Base plate
623: Temperature sensor 624: Humidity sensor
625: Vibration sensor 626: Camera module
627: Thermal imaging camera 628: Short-distance wireless communication module
629: wireless communication module 630: control module
700: ground structure 710: housing
711,712: Opening hole 720: Door
730: Open/close driving unit 740: Control module
F: Facilities
Claims (2)
상기 3D 맵 통합 시현 모듈(400)은
상기 시설물 모델링부(200)로부터 상기 제1 내지 제3 모델링부(210, 220, 230)의 3D모델, 지형 모델링 정보 및 3D맵을 수신하고, 상기 센싱부(300)로부터 상기 센서의 신호를 수신하는 통신부(410);
상기 통신부(410)를 통해 실시간 수신되는 상기 센싱부(300)의 센싱 신호를 기준으로, 수신된 센싱 신호와 매칭되는 상기 3D모델, 지형 모델링 정보, 3D맵 중 적어도 하나 그리고 상기 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부(500)의 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료를 상기 통신부(410)를 통해 수신하여 매핑시키는 3D 모델 매핑부(420);
상기 3D 모델 매핑부(420)를 통해 매핑되는 상기 3D모델, 지형 모델링 정보, 3D맵 중 적어도 하나와 상기 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료를 하나의 영상정보로 동기화하여 상기 디지털 트윈 3D 영상을 생성하는 디지털 트윈 3D 시각화부(430); 및
상기 디지털 트윈 3D 시각화부(430)에서 생성된 상기 디지털 트윈 3D 영상을 화면 표시하는 디스플레이부(440)를 포함하고,
상기 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부(500)는 상기 시설(F) 내 시설물 관리용 이벤트 발생 시 상기 지상시설물에 포함되는 시설물 간의 위계 관계 및 상기 지하시설물에 포함되는 시설물 간의 위계 관계 그리고 상기 지상시설물에 포함되는 시설물 및 지하시설물에 포함되는 시설물 간의 위계 관계를 사전 설정하여 이를 토대로 구축된 실내공간 토폴로지(Topology)를 포함하며,
상기 3D 맵 통합 시현 모듈(400)은 상기 시설(F) 내 시설물 관리용 이벤트 발생 시 상기 실내공간 토폴로지(Topology)를 기반으로 상기 디지털 트윈 3D 영상이 피해분석, 피해확산 예측, 대피경로, 복구 예측의 기능을 하도록 생성하는 것을 특징으로 하는 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템.
A data collection unit 100 that collects modeling data for above-ground and underground facilities within the facility (F), and the modeling data for above-ground facilities includes building data and terrain data; A first modeling unit 210 that produces 3D models of buildings in the facility (F) based on the building data of the data collection unit 100, and the terrain data of the data collection unit 100 A second modeling unit 220 for modeling the terrain within the facility (F) based on the second modeling unit 220, and a 3D map of the underground facility based on modeling data for the underground facility from the data collection unit 100. Facility modeling unit 200 including a third modeling unit 230: a plurality of sensors 310 installed on the above-ground and below-ground facilities to obtain management data for the facility, and the sensors 310 A sensing unit 300 including a communication module 320 that transmits data from the receiver to a receiving target: and 3D models of the first modeling unit 210 and terrain modeling information of the second modeling unit 220. , the 3D maps of the third modeling unit 230, the sensing data of the sensing unit 300, and the above-ground facilities and underground facilities within the facility (F) based on the digital twin analysis data database unit 500 for facility management. In the intelligent smart digital twin-based facility management system including a 3D map integrated display module 400 that generates digital twin 3D images for facility management in real time,
The 3D map integrated display module 400 is
Receive 3D models, terrain modeling information, and 3D maps of the first to third modeling units 210, 220, and 230 from the facility modeling unit 200, and receive signals from the sensor from the sensing unit 300. a communication department (410);
Based on the sensing signal of the sensing unit 300 received in real time through the communication unit 410, at least one of the 3D model, terrain modeling information, and 3D map that matches the received sensing signal, and a digital twin for facility management a 3D model mapping unit 420 that receives and maps digital twin analysis data for facility management from the analysis data database unit 500 through the communication unit 410;
Generating the digital twin 3D image by synchronizing at least one of the 3D model, terrain modeling information, and 3D map mapped through the 3D model mapping unit 420 and the digital twin analysis data for facility management into a single image information. Digital twin 3D visualization unit (430); and
It includes a display unit 440 that displays the digital twin 3D image generated by the digital twin 3D visualization unit 430,
The digital twin analysis data database unit 500 for facility management generates a hierarchical relationship between facilities included in the above-ground facility, a hierarchical relationship between facilities included in the underground facility, and the above-ground facility when an event for facility management within the facility F occurs. It includes an indoor space topology built on the basis of pre-establishing a hierarchical relationship between the facilities included in the facility and the facilities included in the underground facility,
The 3D map integrated display module 400 uses the digital twin 3D image to perform damage analysis, damage spread prediction, evacuation route, and recovery prediction based on the indoor space topology when a facility management event occurs within the facility (F). An intelligent smart digital twin-based facility management system characterized by being created to perform the functions of.
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|---|---|---|---|
| KR1020220118559A KR102587701B1 (en) | 2022-09-20 | 2022-09-20 | Facility management system based on digital twin |
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