KR102639199B1 - 맨홀 내부 감시 장치, 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시 예에 따르면, 맨홀 내부 감시 시스템이 개시되며, 수위 감지 센서를 통해 감지된 수위를 기반으로 맨홀에 대한 현재 수위 및 수위 상승 속도를 관리하고, 강우 시 맨홀에 대하여 감지되는 수위를 기반으로 맨홀의 수위 상승속도를 산출하고, 강우량 대비 산출된 수위 상승속도가 정상인지 여부를 검출하고, 맨홀에 대하여 산출된 수위 상승속도와 맨홀의 주변 적어도 하나의 맨홀에 대하여 산출된 수위 상승속도를 비교하여 기 설정된 비율보다 높은 수위 상승속도를 갖는 특정 맨홀이 존재하는 경우, 특정 맨홀 주변 일정 거리 내의 우수관에 문제가 있는 것으로 판단하고, 맨홀에 대한 점검 일정과 개폐 센서에 의해 감지된 맨홀 커버의 개폐 상태를 비교하여 맨홀 커버의 개폐에 대한 정상 상태 여부를 판단할 수 있다.
Description
본 발명은 맨홀 내부 감시 시스템에 관한 것이다.
최근 들어, 맨홀 내부를 센싱하는 기술을 적용하여 서버에서 맨홀 내부 상태를 감시하도록 하고 있지만, 내부에서 각종 데이터를 센싱하는 것에만 그치고 센싱된 데이터를 분석하는 것은 제대로 이뤄지지 않고 있다.
또한, 맨홀 내부에서 센싱된 데이터가 통신이 제대로 이뤄지지 않는다는 문제점도 있다.
이에, 위와 같은 문제점들을 해결할 수 있는 기술이 필요한 상황이지만, 현재로서는 이러한 기술이 공개되어 있지 않은 실정이다.
본 발명은, 맨홀 내부 감시 시스템을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은, 맨홀 내부 수위 상승속도가 강우량 대비 정상인지 여부를 판단할 수 있는 맨홀 내부 감시 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 맨홀 커버가 점검 일정 외의 이유로 개폐되었는지 감시할 수 있는 맨홀 내부 감시 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
본 발명은, 맨홀 커버가 제대로 폐쇄되었는지 감시할 수 있는 맨홀 내부 감시 시스템을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면은, 맨홀 감시 시스템을 제공한다.
또한, 맨홀 내부 감시 장치, 데이터 집중기 및 서버를 포함하는 맨홀 내부 감시 시스템에 관한 것으로, 상기 맨홀 내부 감시 장치는, 저장부; 맨홀 커버의 개폐를 감지하는 개폐 센서, 맨홀 내부의 온도를 측정하는 온도 센서, 맨홀 내부의 수위를 감지하는 수위 감지 센서, 맨홀 내부의 유해가스를 측정하는 유해가스 센서를 포함하는 센서부; 상기 센서부를 통해 센싱된 데이터를 LoRa 통신을 이용하여 데이터 집중기로 전송하는 통신부; 맨홀 내부의 고압선에 체결되어 자기 유도 방식에 의해 전원을 취득하는 전원부; 및 상기 센서부, 상기 통신부 및 상기 전원부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며, 상기 서버는, 상기 데이터 집중기로부터 데이터를 수신하고, 상기 수위 감지 센서를 통해 감지된 수위를 기반으로 상기 맨홀에 대한 현재 수위 및 수위 상승 속도를 관리하고, 강우 시 상기 맨홀에 대하여 감지되는 수위를 기반으로 상기 맨홀의 수위 상승속도를 산출하고, 강우량 대비 상기 산출된 수위 상승속도가 정상인지 여부를 검출하고, 상기 맨홀에 대하여 산출된 수위 상승속도와 상기 맨홀의 주변 적어도 하나의 맨홀에 대하여 산출된 수위 상승속도를 비교하여 기 설정된 비율보다 적은 수위 상승속도를 갖는 특정 맨홀이 존재하는 경우, 상기 특정 맨홀 주변 일정 거리 내의 우수(雨水)관에 문제가 있는 것으로 판단하고, 상기 맨홀에 대한 점검 일정과 상기 개폐 센서에 의해 감지된 상기 맨홀 커버의 개폐 상태를 비교하여 상기 맨홀 커버의 개폐에 대한 정상 상태 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 센서부는 상기 맨홀 커버와의 거리를 측정하는 거리 센서를 더 포함하고, 상기 서버는, 상기 맨홀의 외부 온도에 따른 상기 맨홀의 내부 온도의 정상범위가 저장되어 있으며, 상기 온도 센서를 통해 측정된 온도가 상기 맨홀의 외부 온도에 따른 상기 내부 온도의 정상 범위를 벗어나는 경우, 상기 맨홀 내부에 이상이 있는 것으로 판단하고, 상기 거리 센서를 통해 측정된 거리가 기 설정된 거리 범위 내에 해당하는 경우, 상기 맨홀 커버가 폐쇄된 것으로 판단하고, 상기 거리 센서를 통해 측정된 거리를 기반으로 판단된 상기 맨홀 커버의 개폐 상태와 상기 개폐 센서를 통해 감지된 상기 맨홀 커버의 개폐 상태를 기반으로 상기 맨홀 커버의 개폐를 판단하고, 상기 개폐 센서의 고장 여부를 판단할 수 있다.
또한, 상기 제어부는, 상기 거리 센서를 제어하여 상기 맨홀 커버에 대하여 기 설정된 복수의 지점에 대한 거리를 측정하고, 상기 서버는, 상기 맨홀 커버가 폐쇄된 상태에서 상기 측정된 복수의 지점에 대한 거리를 기반으로 상기 맨홀 커버의 기울기를 산출하고, 상기 산출된 기울기를 기반으로 상기 맨홀 커버에 대하여 기 설정된 완전 폐쇄 상태에 대한 현재 폐쇄의 폐쇄율을 산출하고, 기 설정된 시간마다 상기 거리 센서를 통해 측정된 상기 복수의 지점에 대한 거리를 기반으로 상기 맨홀 커버의 기울기를 산출하고, 상기 산출되는 기울기 변화율을 기반으로 상기 맨홀 커버의 안전 폐쇄 점수를 산출할 수 있다.
또한, 상기 센서부는, 적어도 하나의 이미지 센서를 더 포함하고, 상기 서버는, 상기 이미지 센서를 통해 상기 맨홀 커버에 대하여 촬영된 이미지에서 홀(hole)이 없는 부분을 상기 복수의 지점으로 선택하고, 상기 이미지 센서를 통해 상기 맨홀 하부 우수관에 대하여 촬영된 영상을 기반으로 상기 맨홀 하부 우수관에 대한 유속을 산출할 수 있다.
또한, 상기 서버는, 상기 산출된 유속이 기 설정된 유속 미만인 경우, 상기 맨홀 주변의 적어도 하나의 맨홀 내부 감시 장치에서 촬영된 영상에서 구조물 이외의 특정 대상체가 제자리에 머물러있는 것으로 판단되는 경우, 상기 특정 대상체가 유속을 감소시키는 것으로 판단할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따르면, 맨홀 내부 감시 시스템을 제공할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 맨홀 내부 수위 상승속도가 강우량 대비 정상인지 여부를 판단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 맨홀 커버가 점검 일정 외의 이유로 개폐되었는지 감시할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 맨홀 커버가 제대로 폐쇄되었는지 감시할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, LoRa 통신 방식을 이용함으로써, 장거리 통신과 메쉬업 구조로 측정 데이터가 손실없이 서버로 전달되는 효과가 있다.
도 1은 본 개시의 실시에에 따른 맨홀 내부 감시 시스템의 개략도이다.
도 2는 맨홀 내부 감시 장치, 데이터 집중기 및 서버의 통신을 예시한 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시에에 따른 맨홀 내부 감시 장치의 블록도이다.
도 4는 통신부의 무선통신보안 방식을 예시한 도면이다.
도 5는 맨홀 내부 감시 시스템에 따른 맨홀 관리 기능 구조도를 예시한 도면이다.
도 6은 맨홀 내부 감시 시스템에서 제공하는 유저 인터페이스의 메뉴 구성을 예시한 도면이다.
도 7은 맨홀 내부를 예시한 도면이다.
도 8은 맨홀 커버와의 거리를 센싱하는 것을 예시한 도면이다.
도 9는 맨홀 커버가 분실된 경우 맨홀 안전 장치를 작동시킨 것을 예시한 도면이다.
도 2는 맨홀 내부 감시 장치, 데이터 집중기 및 서버의 통신을 예시한 도면이다.
도 3은 본 개시의 실시에에 따른 맨홀 내부 감시 장치의 블록도이다.
도 4는 통신부의 무선통신보안 방식을 예시한 도면이다.
도 5는 맨홀 내부 감시 시스템에 따른 맨홀 관리 기능 구조도를 예시한 도면이다.
도 6은 맨홀 내부 감시 시스템에서 제공하는 유저 인터페이스의 메뉴 구성을 예시한 도면이다.
도 7은 맨홀 내부를 예시한 도면이다.
도 8은 맨홀 커버와의 거리를 센싱하는 것을 예시한 도면이다.
도 9는 맨홀 커버가 분실된 경우 맨홀 안전 장치를 작동시킨 것을 예시한 도면이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
제1, 제2, A, B 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 개시의 실시에에 따른 맨홀 내부 감시 시스템(10)의 개략도이다.
도 2는 맨홀 내부 감시 장치(100), 데이터 집중기(300) 및 서버(200)의 통신을 예시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 각 맨홀의 내부에는 맨홀 내부 감시 장치(100)가 설치되어 있으며, 데이터 집중기(300)는 적어도 하나의 맨홀 내부 감시 장치(100)와 통신한다.
데이터 집중기(300)는 적어도 하나의 맨홀 내부 감시 장치(100)로부터 센싱된 각종 데이터를 수신하여 서버(200)로 전송하고, 서버(200)에서 수신되는 제어 신호를 해당하는 맨홀 내부 감시 장치(100)로 전송하여 제어부(110)가 맨홀 내부 감시 장치(100)를 제어하도록 하기도 한다.
이때, 맨홀 내부 감시 장치(100)와 데이터 집중기(300) 간의 통신은 LoRa 통신 방식으로 적용되며, LoRa(Long Range Radio) 통신은 장거리 연결 및 저전력 통신을 위해 정밀하게 설계된 새로운 무선 프로토콜로 주로 사물 인터넷(IoT)을 대상으로 한다.
이하, 본 발명에 따른 맨홀 내부 감시 시스템(10)를 바람직한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 3은 본 개시의 실시에에 따른 맨홀 내부 감시 장치(100)의 블록도이다.
도 4는 통신부(120)의 무선통신보안 방식을 예시한 도면이다.
도 5는 맨홀 내부 감시 시스템(10)에 따른 맨홀 관리 기능 구조도를 예시한 도면이다.
도 6은 맨홀 내부 감시 시스템(10)에서 제공하는 유저 인터페이스의 메뉴 구성을 예시한 도면이다.
본 개시의 실시 예에 따른 맨홀 내부 감시 장치(100)는 제어부(110), 통신부(120), 메모리, 센서부(140) 및 전원부(150)를 포함한다.
센서부(140)는 개폐 센서(141), 온도 센서(142), 수위 감지 센서(143), 유해가스 센서(144)를 포함한다.
몇몇 실시 예에서, 맨홀 내부 감시 장치(100), 센서부(140)는 도 3에 도시된 구성보다 더 적거나 더 많은 구성을 포함할 수 있다.
여기서 적어도 하나의 제어부(110)는 중앙 처리 장치(central processing unit, CPU), 그래픽 처리 장치(graphics processing unit, GPU), 또는 본 발명의 실시 예들에 따른 방법들이 수행되는 전용의 프로세서를 의미할 수 있다. 메모리 및 저장부(130)는 휘발성 저장 매체 및 비휘발성 저장 매체 중에서 적어도 하나로 구성될 수 있다.
제어부(110)는, 통상적으로 맨홀 내부 감시 장치(100), 서버(200)의 전반적인 동작을 제어한다. 예를 들어, 제어부(110)는, 메모리에 저장된 프로그램들을 실행함으로써, 맨홀 내부 감시 장치(100), 서버(200)를 전반적으로 제어할 수 있다. 맨홀 내부 감시 장치(100), 서버(200)는 적어도 하나의 제어부(110)를 포함할 수 있다.
제어부(110)는 기본적인 산술, 로직 및 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리로부터 제어부(110)에 제공되거나, 통신부(120)를 통해 수신되어 제어부(110)로 제공될 수 있다. 예를 들면 제어부(110)는 메모리와 같은 기록 장치에 저장된 프로그램 코드에 따라 명령을 실행하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시 예에서 제어부(110)는 서버(100)의 동작 중 적어도 일부를 수행할 수 있다.
통신부(120)는 전자 장치가 서버(200) 또는 외부 장치와 통신을 하게 하는 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들어, 통신부(120)는, 근거리 통신부(120), 이동 통신부(120), 방송 수신부를 포함할 수 있다.
본 개시의 실시 예에서 맨홀 내부 감시 장치(100)의 통신부(120)와 데이터 집중기(300) 사이의 무선센싱 망 구간을 LoRa 통신을 이용함으로써, 타 통신 방법과 비교하여 기기 간 그물(Mesh) 형태로 이루어 안정적인 통신 상태를 유지하게 된다. 또한, 여러 개의 경로가 존재하기 때문에 하나의 경로에 장애가 발생하여도 다른 경로를 통해 데이터를 전송할 수 있기 때문에 맨홀 내부 감시 장치(100) 내에서 센싱되는 데이터의 손실을 현저하게 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 통신부(120)는 센싱 데이터를 여러 개의 경로 중에서 가장 빠른 경로를 이용하여 전송함으로써 가용성과 효율성을 높일 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 맨홀 내부 감시 시스템(10)은 LoRa 통신 방식을 사용함으로써, 장거리 통신이 가능하고 여러 개의 노드들로 분할되어 얽혀있는 메쉬업 구조로 이루어져 있기 때문에 데이터 통신이 원활하게 이루어져 측정 데이터가 손실/유실되지 않는다는 장점이 있다.
도 4를 참조하면, 맨홀 내부 감시 장치(100)의 통신부(120)는 무선통신보안으로 AES-128 Schematic을 적용할 수 있다.
이러한 통신방식은 아래와 같은 특징들이 있다.
① ByteSub: S-box 테이블에 의한 비트 위치 변경
② ShiftRow: 4*4로 구성된 행렬(128bit기준)을 행단위로 쉬프트
③ MixColumn: 각 행을 섞어서 변환
④ AddroundKey: 128bit 상태벡터는 128bit의 회전열쇠비트와 XOR하여 암호화
AES-128은 대칭키 암호화 알고리즘으로, 128비트의 키를 사용하여 데이터를 암호화하고 복호화하는 기술이다.
보안성에 있어서, AES-128은 현재까지 어떠한 알려진 공격도 키 전수조사보다 빠르지 않고, AES-128은 미국 NIST에서 정한 표준 암호이며, 대부분의 보안 장비에서 사용하고 있다.
효율성에 있어서, AES-128은 비교적 계산 자원 측면에서 효율적이어서 광범위한 응용 분야에서 사용하기에 적합함. 예를 들어, 휴대전화에서는 AES-256보다 AES-128을 사용하면 더 많은 컴퓨팅 성능이 필요하지 않고 배터리 소모도 줄일 수 있다.
유연성에 있어서, AES-128은 4가지의 단계(SubBytes, ShiftRows, MixColumns, AddRoundKey)로 구성되어 있으며, 각 단계는 역변환이 가능함. 이러한 구조는 AES-128을 다양한 환경에 적용할 수 있게 해준다.
일 실시 예에 의한 저장부(130)는 하나 이상의 인스트럭션을 저장할 수 있고, 상술한 서버(200)의 적어도 하나의 제어부(110)는 상기 저장부(130)에 저장된 상기 하나 이상의 인스트럭션을 실행함으로써, 일 실시 예에 의한 동작을 수행할 수 있다.
저장부(130)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 맨홀 내부 감시 장치(100), 서버(200) 및 데이터 집중기(300)는 인터넷(internet)상에서 메모리의 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버(200)를 운영할 수도 있다.
저장부(130)는 읽기 전용 메모리(read only memory, ROM) 및 랜덤 액세스 메모리(random access memory, RAM) 중 하나일 수 있고, 저장 장치는, 플래시메모리(flash-memory), 하드디스크 드라이브(HDD), 솔리드 스테이트 드라이브(SSD), 또는 각종 메모리 카드(예를 들어, micro SD 카드) 등일 수 있다.
또한, 맨홀 내부 감시 장치(100), 서버(200) 및 데이터 집중기(300)는, 무선 네트워크를 통해 통신을 수행하는 송수신 장치(transceiver)를 포함할 수 있다. 또한, 맨홀 내부 감시 장치(100), 서버(200) 및 데이터 집중기(300)는 입력 인터페이스 장치, 출력 인터페이스 장치, 저장 장치 등을 더 포함할 수 있다. 서버(200)에 포함된 각각의 구성 요소들은 버스(bus)에 의해 연결되어 서로 통신을 수행할 수 있다.
맨홀 내부 감시 장치(100), 서버(200) 및 데이터 집중기(300)의 예를 들면, 통신 가능한 데스크탑 컴퓨터(desktop computer), 랩탑 컴퓨터(laptop computer), 노트북(notebook), 스마트폰(smart phone), 태블릿 PC(tablet PC), 모바일폰(mobile phone), 스마트 워치(smart watch), 스마트 글래스(smart glass), e-book 리더기, PMP(portable multimedia player), 휴대용 게임기, 네비게이션(navigation) 장치, 디지털 카메라(digital camera), DMB(digital multimedia broadcasting) 재생기, 디지털 음성 녹음기(digital audio recorder), 디지털 음성 재생기(digital audio player), 디지털 동영상 녹화기(digital video recorder), 디지털 동영상 재생기(digital video player), PDA(Personal Digital Assistant) 등일 수 있다.
센서부(140)는 지자기 센서(Magnetic sensor), 가속도 센서(Acceleration sensor), 온/습도 센서, 적외선 센서, 자이로스코프 센서, 위치 센서(예컨대, GPS), 기압 센서, 근접 센서, 및 RGB 센서(illuminance sensor) 중 적어도 하나를 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
전원부(150)는 상용전원을 입력받아 전원을 공급할 수 있으며, 충/방전 방식의 배터리를 포함하여 맨홀 내부 감시 장치(100)에 전원 공급이 끊어지지 않도록 유지시킬 수 있다.
일 예로, 전원부(150)는 고압선에 체결되어 자기 유도 방식에 의해 AC 전원을 취득할 수 있다. 전원부(150)는 상전시 고압선 비접촉 유도 전력을 사용할 수 있다. (0.5W)
전원부(150)는 외부 충격에 대한 보호와 방수를 위해 케이스(105)를 더 포함할 수 있다.
전원부(150)는 전원 취득 장치에서의 전원과 배터리의 충/방전에 의해 맨홀 내부 감시 장치(100)의 각 구성에 전원을 공급할 수 있으며, 전원 취득 장치와 맨홀 내부 감시 장치(100)의 연결점이 방수처리될 수 있다.
전원부(150)는 배터리 충/방전 알고리즘을 적용하여 배터리 수명이 연장되도록 할 수 있다.
본 개시의 실시 예에 따른 맨홀 내부 감시 장치(100)는 상술한 통신 방식, 전원 방식에 의해 아래와 같은 특징들이 있다.
① 비면허 Sub Ghz 대역 (800~900Mhz) 무선 통신 지원
② DL+UL: 7.8kHz ~ 500kHz, 주로 125kHz 로 사용
③ DL/UL: 18 ~ 37,500bps
④ Data Size: ~ 200 Byte
⑤ Data Rate: 수신감도 -111 ~ -148 dBm (LTE 대비 20~30dB 우위)
-장점
① 저출력 (<500mW)으로 전원 공급 운용 가능
② ADR 기술을 통하여, Roubust Data 송/수신 기능
도 7은 맨홀 내부를 예시한 도면이다.
도 7을 참조하면, 개폐 센서(141)는 맨홀 커버(50)의 개폐를 감지하기 위한 맨홀 커버(50)가 폐쇄되는 위치에 설치될 수 있다.
통신부(120)는 적어도 하나의 안테나(123, 125)를 포함할 수 있으며, 개폐 센서(141)의 근처(예: 측면, 아래 등)에 안테나(123)가 설치될 수 있고, 도 7에 도시된 것과 같이 케이스(105) 외부에 또 다른 안테나(125)가 설치될 수 있다.
케이스(105)는 맨홀 내부 벽면에 설치되고, 안테나(123), 온도 센서(142), 수위 감지 센서(143), 유해가스 센서(144) 등과 같은 센서들이 케이스(105) 외부로 노출되도록 설치될 수 있다.
개폐 센서(141)는 맨홀 커버(50)의 개폐를 감지하고, 온도 센서(142)는 맨홀 내부의 온도를 센싱/측정하고, 수위 감지 센서(143)는 맨홀 내부의 수위를 감지/센싱하고, 유해가스 센서(144)는 맨홀 내부의 유해가스를 측정할 수 있다.
서버(200)는 데이터 집중기(300)로부터 데이터를 수신한다.
구체적으로, 서버(200)는 맨홀 내부 감시 장치(100)와 같이 저장부(130), 통신부(120), 프로세서를 포함할 수 있다.
서버(200)는 수위 감지 센서(143)를 통해 감지된 수위를 기반으로 맨홀에 대한 현재 수위 및 수위 상승 속도를 관리할 수 있다.
구체적으로, 서버(200)는 서로 다른 시점에서 감지되어 수신된 수위를 기반으로 수위 상승 속도를 산출할 수 있다.
서버(200)는 강우 시 맨홀에 대하여 감지되는 수위를 기반으로 맨홀의 수위 상승 속도를 산출하고, 강우량 대비 상기 산출된 수위 상승 속도가 정상인지 여부를 검출할 수 있다.
예를 들어, 서버(200)는 강우량 대비 수위 상승속도가 너무 높다고 판단되면, 해당 맨홀의 수위 상승속도가 정상 상태가 아닌 것으로 판단하고, 점검을 요청할 수 있다.
일 예로, 서버(200)는 맨홀에 대하여 산출된 수위 상승속도와 상기 맨홀의 주변 적어도 하나의 맨홀에 대하여 산출된 수위 상승속도를 비교하여 기 설정된 비율보다 적은 수위 상승속도를 갖는 특정 맨홀이 존재하는 경우, 상기 특정 맨홀 주변 일정 거리 내의 우수관에 문제가 있는 것으로 판단할 수 있다.
일 예로, 서버(200)는 맨홀에 대한 점검 일정과 개폐 센서(141)에 의해 감지된 맨홀 커버(50)의 개폐 상태를 비교하여 상기 맨홀 커버(50)의 개폐에 대한 정상 상태 여부를 판단할 수 있다.
상세하게는, 서버(200)는 맨홀의 점검 일정이 아닌 시간에 맨홀이 개방된 것으로 감지된 경우, 맨홀에 이상이 생긴 것으로 판단할 수 있다. (예: 맨홀 분실, 오점검 등)
서버(200)는 맨홀의 외부 온도에 따른 맨홀의 내부 온도의 정상 범위가 저장되어 있으며, 온도 센서(142)를 통해 측정된 온도가 상기 맨홀의 외부 온도에 따른 상기 내부 온도의 정상 범위를 벗어나는 경우, 상기 맨홀 내부에 이상이 있는 것으로 판단할 수 있다.
예를 들어, 외부 온도에 따라 예상되는 맨홀 내부 온도의 범위가 설정되어 있으며, 해당 온도 범위를 벗어나는 온도인 경우 서버(200)는 맨홀 내부 환경에 문제가 있는 것으로 판단할 수 있다.
도 8은 맨홀 커버(50)와의 거리를 센싱하는 것을 예시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 센서부(140)는 맨홀 커버(50)와의 거리를 측정하는 거리 센서(145)를 더 포함할 수 있다.
서버(200)는 거리 센서(145)를 통해 측정된 거리가 기 설정된 거리 범위 내에 해당하는 경우, 맨홀 커버(50)가 폐쇄된 것으로 판단한다.
일 예로, 서버(200)는 거리 센서(145)를 통해 거리가 측정되지 않는 경우, 맨홀 커버(50)가 개방된 것으로 판단할 수 있다.
서버(200)는 거리 센서(145)를 통해 측정된 거리를 기반으로 판단된 맨홀 커버(50)의 제1 개폐 상태와 개폐 센서(141)를 통해 감지된 맨홀 커버(50)의 제2 개폐 상태를 기반으로 맨홀 커버(50)의 개폐를 판단하고, 개폐 센서(141)의 고장 여부를 판단할 수 있다.
종래에는 개폐 센서(141)와 같은 센서가 고장나더라도 고장 여부를 판단할 수 없었으나, 본 발명의 실시 예에 따르면 거리 센서(145)의 측정 결과를 기반으로 개폐 센서(141)의 정상 동작 여부를 판단할 수 있게 된다.
일 예로, 제어부(110)는 거리 센서(145)를 제어하여 맨홀 커버(50)에 대하여 기 설정된 복수의 지점에 대한 거리를 측정할 수 있다.
서버(200)는 맨홀 커버(50)가 폐쇄된 상태에서 상기 복수의 지점에 대하여 측정된 거리를 기반으로 맨홀 커버(50)의 기울기를 산출할 수 있다.
서버(200)는 산출된 기울기를 기반으로 맨홀 커버(50)에 대하여 기 설정된 완전 폐쇄 상태에 대한 현재 폐쇄의 폐쇄율을 산출할 수 있다.
종래에는 맨홀에 맨홀 커버(50)가 덮어진 상태만 센싱함으로써, 맨홀 커버(50)가 맨홀에 정확하게 장착되어 맨홀이 폐쇄되었는지 여부를 알 수 없었고, 맨홀 커버(50)가 제대로 폐쇄되지 않음으로 인한 각종 문제들이 발생하였으나, 본 발명의 실시 예에 따른 맨홀 내부 감시 시스템(10)은 상기와 같이 맨홀의 폐쇄율을 산출하여 맨홀이 완전하게 폐쇄가 되어 있는 상태인지 판단할 수 있게 된다.
일 예로, 서버(200)는 기 설정된 시간마다 거리 센서(145)를 통해 측정된 복수의 지점에 대한 거리를 기반으로 맨홀 커버(50)의 기울기를 산출하고, 산출된 기울기 변화율을 기반으로 맨홀 커버(50)의 안전 폐쇄 점수를 산출할 수 있다.
서버(200)는 서로 다른 시점에서 산출되는 맨홀 커버(50)의 기울기를 기반으로 맨홀이 제대로 폐쇄가 되어 있는 상태인지, 맨홀 커버(50)가 폐쇄된 상태에서 제대로 고정되어 있는지 여부를 판단함으로써, 차량, 사람의 이동에 의해 맨홀이 흔들리는 현상을 감지할 수 있게 되는 효과가 있다.
일 예로, 센서부(140)는 적어도 하나의 이미지 센서(146)를 더 포함한다.
서버(200)는 이미지 센서(146)를 통해 맨홀 커버(50)에 대하여 촬영된 이미지에서 홀(hole)이 없는 부분을 상기 복수의 지점으로 선택할 수 있다.
일 예로, 서버(200)는 맨홀 커버(50)의 이미지에서 맨홀 커버(50)를 복수의 영역으로 분할하고 분할된 각 영역에서 하나의 지점을 선택함으로써 상기 복수의 지점을 선택할 수 있다. 일 예로, 서버(200)는 복수의 분할된 각 영역에서 중심에 해당하는 점을 각 영역의 지점을 설정할 수 있다.
일 예로, 서버(200)는 맨홀이 완전 폐쇄된 상태에서 맨홀 커버(50)의 이미지에서 맨홀 커버(50)를 복수의 영역으로 분할하고, 분할된 각 영역에서 하나의 지점을 선택하되, 복수의 지점들에 대한 거리 측정 결과를 기반으로 맨홀의 각도를 산출하고, 산출된 맨홀의 각도를 완전 폐쇄 각도로 저장할 수 있다.
일 예로, 서버(200)는 맨홀이 완전 폐쇄된 상태에서 맨홀 커버(50)의 이미지와 이미지 상의 상기 복수의 지점에 대한 거리를 기본 이미지와 기본 거리로 저장하고, 향후 맨홀이 폐쇄되면 맨홀 커버(50)의 기본 이미지와 현재 이미지를 비교하여 복수의 지점에 대하여 산출된 현재 거리와 기본 거리의 차이에 대한 오차 범위가 임계치를 벗어나는 경우, 맨홀이 잘못 폐쇄된 것으로 판단할 수 있다.
서버(200)는 이미지 센서(146)를 통해 맨홀 하부 우수관에 대하여 촬영된 영상을 기반으로 맨홀 하부 우수관에 대한 유속을 산출할 수 있다.
몇몇 실시 예에서, 센서부(140)는 조명 센서(147)를 더 포함할 수 있으며, 제어부(110)는 이미지 센서가 촬영/센싱하는 위치에 조명이 제공되도록 조명 센서(147)를 제어할 수 있다.
서버(200)는 상기 산출된 유속이 기 설정된 유속 미만인 경우, 맨홀 주변의 적어도 하나의 맨홀 내부 감시 장치(100)에서 촬영된 영상에서 구조물 이외의 특정 대상체가 제자리에 머물러 있는 것으로 판단되는 경우, 해당 대상체가 유속을 감소시키는 것으로 판단할 수 있다.
일 예로, 맨홀 내부 감시 시스템(10)은 맨홀 내부를 비행하며, 일정 크기의 물체를 수거하거나 일정 크기의 물체에 외력을 가하여 위치를 이동시킬 수 있는 드론을 더 포함할 수 있다.
서버(200)는 위와 같이 유속을 감소시키는 대상체가 있는 것으로 판단되는 경우, 상기 드론을 해당 위치로 비행시키고 해당 대상체를 수거하거나 해당 대상체에 외력을 가하여 우수관을 통해 이동되도록 함으로써, 유속을 방해하는 물체를 제거할 수 있다.
도 9는 맨홀 커버(50)가 분실된 경우 맨홀 안전 장치를 작동시킨 것을 예시한 도면이다.
도 9를 참조하면, 맨홀 내부 감시 시스템(10)은 맨홀 커버(50)가 폐쇄되는 위치 하측에 안전 장치를 포함할 수 있다.
안전 장치는 회전 가능하도록 설치되어 서버(200) 또는 제어부(110)의 제어 신호에 의해 맨홀 방향으로 회전할 수 있다.
서버(200)는 맨홀 커버(50)가 분실되었거나 맨홀 커버(50)의 분실 위험이 존재하는 경우, 안전 장치가 동작하도록 하여 생명체나 물체가 맨홀로 유입되는 것을 방지하도록 할 수 있다.
안전 장치는 맨홀을 폐쇄하는 형상은 아니며, 사람이 맨홀로 유입되지 않도록 일정 간격(예: 30cm)의 봉을 포함하는 형상일 수 있다.
보다 상세하게는, 서버(200)는 강우 시 맨홀에 대한 현재 수위가 기 설정된 수위를 초과하는 경우, 안전 장치가 동작하도록 제어할 수 있다.
서버(200)는 강우 시 맨홀에 대하여 산출된 수위 상승 속도가 기 설정된 속도를 초과하는 경우, 안전 장치가 동작하도록 제어할 수 있다.
서버(200)는 맨홀에 대한 점검 일정이 없고, 개폐 센서(141)를 통해 맨홀이 개방된 것으로 판단되고, 거리 센서(145)를 통해 맨홀이 감지되지 않는 경우 안전 장치가 동작하도록 제어할 수 있다.
본 발명에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 수단을 통해 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위해 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체의 예에는 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같이 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러(compiler)에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터(interpreter) 등을 사용해서 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 적어도 하나의 소프트웨어 모듈로 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
또한, 상술한 방법 또는 장치는 그 구성이나 기능의 전부 또는 일부가 결합되어 구현되거나, 분리되어 구현될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 맨홀 내부 감시 시스템
50: 맨홀 커버
100: 맨홀 내부 감시 장치
105: 케이스
110: 제어부
120: 통신부
125: 안테나
130: 저장부
140: 센서부
150: 전원부
200: 서버
300: 데이터 집중기
50: 맨홀 커버
100: 맨홀 내부 감시 장치
105: 케이스
110: 제어부
120: 통신부
125: 안테나
130: 저장부
140: 센서부
150: 전원부
200: 서버
300: 데이터 집중기
Claims (5)
- 맨홀 내부 감시 장치, 데이터 집중기 및 서버를 포함하는 맨홀 내부 감시 시스템에 관한 것으로,
상기 맨홀 내부 감시 장치는,
저장부;
맨홀 커버의 개폐를 감지하는 개폐 센서, 맨홀 내부의 온도를 측정하는 온도 센서, 맨홀 내부의 수위를 감지하는 수위 감지 센서, 맨홀 내부의 유해가스를 측정하는 유해가스 센서를 포함하는 센서부;
상기 센서부를 통해 센싱된 데이터를 LoRa 통신을 이용하여 데이터 집중기로 전송하는 통신부;
맨홀 내부의 고압선에 체결되어 자기 유도 방식에 의해 전원을 취득하는 전원부; 및
상기 센서부, 상기 통신부 및 상기 전원부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하며,
상기 서버는,
상기 데이터 집중기로부터 데이터를 수신하고,
상기 수위 감지 센서를 통해 감지된 수위를 기반으로 상기 맨홀에 대한 현재 수위 및 수위 상승 속도를 관리하고,
강우 시 상기 맨홀에 대하여 감지되는 수위를 기반으로 상기 맨홀의 수위 상승속도를 산출하고, 강우량 대비 상기 산출된 수위 상승속도가 정상인지 여부를 검출하고,
상기 맨홀에 대하여 산출된 수위 상승속도와 상기 맨홀의 주변 적어도 하나의 맨홀에 대하여 산출된 수위 상승속도를 비교하여 기 설정된 비율보다 높은 수위 상승속도를 갖는 특정 맨홀이 존재하는 경우, 상기 특정 맨홀 주변 일정 거리 내의 우수관에 문제가 있는 것으로 판단하고,
상기 맨홀에 대한 점검 일정과 상기 개폐 센서에 의해 감지된 상기 맨홀 커버의 개폐 상태를 비교하여 상기 맨홀 커버의 개폐에 대한 정상 상태 여부를 판단하며,
상기 센서부는 상기 맨홀 커버와의 거리를 측정하는 거리 센서를 더 포함하고,
상기 서버는,
상기 맨홀의 외부 온도에 따른 상기 맨홀의 내부 온도의 정상범위가 저장되어 있으며,
상기 온도 센서를 통해 측정된 온도가 상기 맨홀의 외부 온도에 따른 상기 내부 온도의 정상 범위를 벗어나는 경우, 상기 맨홀 내부에 이상이 있는 것으로 판단하고,
상기 거리 센서를 통해 측정된 거리가 기 설정된 거리 범위 내에 해당하는 경우, 상기 맨홀 커버가 폐쇄된 것으로 판단하고,
상기 거리 센서를 통해 측정된 거리를 기반으로 판단된 상기 맨홀 커버의 개폐 상태와 상기 개폐 센서를 통해 감지된 상기 맨홀 커버의 개폐 상태를 기반으로 상기 맨홀 커버의 개폐를 판단하고, 상기 개폐 센서의 고장 여부를 판단하며,
상기 제어부는, 상기 거리 센서를 제어하여 상기 맨홀 커버에 대하여 기 설정된 복수의 지점에 대한 거리를 측정하고,
상기 서버는,
상기 맨홀 커버가 폐쇄된 상태에서 상기 측정된 복수의 지점에 대한 거리를 기반으로 상기 맨홀 커버의 기울기를 산출하고,
상기 산출된 기울기를 기반으로 상기 맨홀 커버에 대하여 기 설정된 완전 폐쇄 상태에 대한 현재 폐쇄의 폐쇄율을 산출하고,
기 설정된 시간마다 상기 거리 센서를 통해 측정된 상기 복수의 지점에 대한 거리를 기반으로 상기 맨홀 커버의 기울기를 산출하고, 상기 산출된 기울기 변화율을 기반으로 상기 맨홀 커버의 안전 폐쇄 점수를 산출하는 것을 특징으로 하는,
맨홀 내부 감시 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 센서부는, 적어도 하나의 이미지 센서를 더 포함하고,
상기 서버는,
상기 이미지 센서를 통해 상기 맨홀 커버에 대하여 촬영된 이미지에서 홀(hole)이 없는 부분을 상기 복수의 지점으로 선택하고,
상기 이미지 센서를 통해 상기 맨홀 하부 우수관에 대하여 촬영된 영상을 기반으로 상기 맨홀 하부 우수관에 대한 유속을 산출하는,
맨홀 내부 감시 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 서버는,
상기 산출된 유속이 기 설정된 유속 미만인 경우, 상기 맨홀 주변의 적어도 하나의 맨홀 내부 감시 장치에서 촬영된 영상에서 구조물 이외의 특정 대상체가 제자리에 머물러있는 것으로 판단되는 경우, 상기 특정 대상체가 유속을 감소시키는 것으로 판단하는,
맨홀 내부 감시 시스템.
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