KR102587701B1 - 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템 - Google Patents

지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템 Download PDF

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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.

Description

지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템{Facility management system based on digital twin}
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.
디지털 트윈(digital twin)이란 현실에서 발생하는 실시간 데이터를 바탕으로 상황을 분석 및 시뮬레이션하고 가상공간에서 도출된 최적의 예측결과를 다시 현실에 적용하여 동기화하는 기술을 말한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
이러한 이유들 및 최근의 센서 및 정보통신 기술의 발전에 힘입어 각종 시설물에 대한 지능형의 관리 기술들이 다양하게 연구, 개발 및 사용되고 있다.
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.
한국 등록특허 제10-2157537호(2020.09.18.공고), “시설물 안전점검을 위한 3차원 디지털 트윈에서의 데이터 시각화 장치 및 방법” 한국 등록특허 제10-2423561호(2022.07.21.공고), “디지털 트윈 기반 지능형 댐 안전 관리 시스템”
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.
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.
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.
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.
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.
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 구성도
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.
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.
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.
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.
도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템을 예시한 블록 구성도이다.
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.
데이터 수집부(100)는 시설(F) 내 지상시설물 및 지하시설물에 대한 모델링용 데이터를 수집하며, 이때 상기 지상시설물에 대한 모델링용 데이터에는 건물데이터 및 지형데이터가 포함된다.
시설물 모델링부(200)는 제1 내지 제3 모델링부(210∼230)를 포함하여 구성된다.
제1 모델링부(210)는 데이터 수집부(100)의 상기 건물데이터를 기반으로 시설(F) 내 건물들에 대한 3D모델을 각각 제작한다.
제2 모델링부(220)는 데이터 수집부(100)의 상기 지형데이터를 기반으로 시설(F) 내 지형을 모델링한다.
제3 모델링부(230)는 데이터 수집부(100)의 상기 지하시설물에 대한 모델링용 데이터를 기반으로 상기 지하시설물의 3D 맵을 제작한다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
디스플레이부(440)는 디지털 트윈 3D 시각화부(430)에서 생성된 상기 디지털 트윈 3D 영상을 화면 표시한다.
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.
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.
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.
아래의 도면은 비행단을 운용함에 있어서 디지털 트윈 기술을 기반으로 지능형 스마트 비행단의 운용 기술을 구욱할 필요성을 예시한 것이다.
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.
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.
또한 도 4는 지능형 스마트 비행단의 운용을 위해서 해당 비행단 내 지하시설물에 대한 디지털 트윈 기술 기반의 시설물 관리용 데이터가 구축되는 예를 예시한 것이다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
드론 장치(600)는 자율비행 기능을 갖는 드론(610) 및 이러한 드론(610)에 탈착 가능하게 결합되는 센싱 유닛(620)을 포함하여 구성된다.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 시설(F) 내 지상시설물 및 지하시설물에 대한 모델링용 데이터를 수집하며, 상기 지상시설물에 대한 모델링용 데이터에는 건물데이터 및 지형데이터가 포함되는 데이터 수집부(100); 상기 데이터 수집부(100)의 상기 건물데이터를 기반으로 상기 시설(F) 내 건물들에 대한 3D모델을 각각 제작하는 제1 모델링부(210)와, 상기 데이터 수집부(100)의 상기 지형데이터를 기반으로 상기 시설(F) 내 지형을 모델링하는 제2 모델링부(220)와, 상기 데이터 수집부(100)의 상기 지하시설물에 대한 모델링용 데이터를 기반으로 상기 지하시설물의 3D 맵을 제작하는 제3 모델링부(230)를 포함하는 시설물 모델링부(200): 상기 지상시설물 및 자하시설물에 설치되어 해당 시설물에 대한 관리용 데이터를 획득하는 다수의 센서(310)와, 상기 센서(310)들로부터 전송되는 데이터를 수신 대상에 전송하는 통신모듈(320)을 포함하는 센싱부(300): 및 상기 제1 모델링부(210)의 3D모델들, 상기 제2 모델링부(220)의 지형 모델링 정보들, 상기 제3 모델링부(230)의 3D맵들, 상기 센싱부(300)의 센싱 데이터들, 시설물 관리용 디지털 트윈 분석자료 데이터베이스부(500)를 기반으로 상기 시설(F) 내 지상시설물 및 지하시설물에 대한 관리용의 디지털 트윈 3D 영상을 실시간으로 생성하는 3D 맵 통합 시현 모듈(400)을 포함하는 지능형 스마트 디지털 트윈 기반 시설물 관리 시스템에 있어서,
    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.
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