KR20150107912A - 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치 - Google Patents

영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치 Download PDF

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Abstract

해상 풍력발전 단지 감시 장치에 있어서,
풍력발전 단지 외곽에서 풍력 발전 단지 쪽으로 접근하는 목표물(T)을 카메라로 촬영하여 촬영 영상을 분석하여 목표물(T)의 접근 여부를 감지, 판단하여 제어부(200)에 송신하는 영상탐지부(100)와;
상기 목표물(T)이 풍력 발전 단지 내부로 진입할 수 있는 정당한 권원(ID 정보)을 가지고 있는지 확인하여 정당한 권원(ID 정보)을 갖고 있지 못하다고 판단되면 목표물(T)의 무단 접근 사실을 관리컴퓨터(400)에 무선 송신하는 제어부(200)와;
상기 제어부(200) 또는 관리컴퓨터(400) 중 하나로부터 신호를 인가받아 목표물(T)이 존재하는 방향으로 접근 방지를 위한 음향 경고음를 자동으로 송출하는 음향 경고부(300)와;
상기 영상탐지부(100)에 의해 목표물(T)의 접근 사실이 제어부(200)에 수신되면 상기 제어부(200)의 지시에 의해 주변의 음향 데이터를 수집하여 주파수 분석하여 판단 대상 주파수 분석 데이터를 생성한 후, 미리 입력된 선박의 비교 대상 주파수 분석 데이터와 상기 판단 대상 주파수 분석 데이터를 비교하여, 목표물(T)이 선박인지 여부를 판단하여 상기 제어부(200)에 송신하는 음향분석부(500);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치.

Description

영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치 { Offshore Wind Power Electricity Generating Farm Watching System }
본 발명은 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치에 관한 것이다.
종래에 해상 풍력발전기가 밀집해 있는 해상 풍력 발전 단지에 조업하는 어선이나 항해하는 선박들이 무단으로 근접하여 파일(pile)을 큰 모멘텀으로 타격하거나 하는 경우 큰 손실로 이어지는 문제점이 있었다. 또한, 폐선이나 육상의 폐 컨테이너 등 중량의 물체가 태풍, 해일 등의 자연 재해시에 해안 근처에 설치된 해상 풍력 발전 단지로 접근하여 파도 등에 의해 가속된 후 풍력 발전기 장치를 지지하고 있는 파일(pile)을 큰 모멘텀으로 타격하여 파일이 기울어지거나 수직 상태에서 벗어나서 한기당 200억 이상의 설치비가 소요된 풍력발전기를 사용하지 못하게 되는 문제점이 있었다. 또한, 파일을 보수하기 위한 노력이 거의 새로 파일을 해저 바닥에 심을 때와 같은 장비, 노력, 비용이 들고 인접한 지지파일에 의해 중장비가 근접할 수 없는 경우도 있어 파일의 고정성 및 수직성에 손상이 온경우 수리가 거의 불가능하다는 문제점이 있었다. 해상 풍력 발전 단지에 허가 받지 않은 물체의 접근을 감시하는 국내 선행 기술은 존재하지 않는 것으로 보인다.
등록특허 10-1028651호(카메라 영상분석을 이용한 쓰레기 이송량 검출 시스템 및 그 운용방법)는 수집부에 1 차 수집된 쓰레기를 이송관로부에 투입하는 배출밸브와 상기 이송관로부에 흐르는 공기의 양을 조절하는 흡입송풍부와 상기 이송관로부에 흐르는 공기의 속도를 조절하는 속도조절밸브와 상기 이송관로를 흐르는 공기의 흐름속도를 검출하는 풍속측정부를 포함하여 이루어지는 쓰레기 이송 시스템에 있어서, 상기 쓰레기를 원심력에 의하여 분리하는 원심분리부의 내부 일 측에 구비되고 해당 제어신호에 의하여 쓰레기가 상기 이송관로부를 통하여 이송되는 상태를 정지영상이 포함되는 동영상으로 촬영하고 디지털 신호로 출력하는 영상모듈부; 상기 영상모듈부가 상기 쓰레기의 이송상태와 이송되지 않는 상태를 각각 촬영한 영상신호를 각각 인가받고 단위 화소 별로 명암값을 분석하는 이미지 프로세싱부; 및 상기 영상모듈부를 제어하여 쓰레기가 이송되지 않는 상태와 이송되는 상태를 각각 촬영한 영상신호를 상기 이미지 프로세싱부에 인가하고 상기 이미지 프로세싱부가 단위 화소 별로 분석한 명암값을 인가받아 쓰레기의 평균 이송량과 이송속도를 검출하며 상기 풍속측정부가 검출한 공기의 흐름속도와 대비하여 상기 쓰레기의 이송속도를 확인하고 상기 쓰레기 이송 시스템의 각 기능부를 실시간 제어와 감시하여 최대 이송속도와 최대 이송량으로 상기 쓰레기를 이송하는 제어부; 를 포함하여 이루어지는 카메라 영상분석을 이용한 쓰레기 이송량 검출 시스템을 게시한다.
풍력발전기가 밀집해 있는 해상 풍력 발전 단지에 조업하는 어선이나 항해하는 선박들이 무단으로 근접하여 파일(pile)을 손상시키는 것을 방지하기 위하여 해상 풍력 발전 단지 주변에 물체가 근접하는 것을 항상 감시하고 무단 선박 또는 무단 물체 접근시 경고음 송신 등의 조치를 취하여 풍력발전 단지를 보호할 수 있는 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치를 제공하기 위한 것이다.
해상 풍력발전 단지 감시 장치에 있어서,
풍력발전 단지 외곽에서 풍력 발전 단지 쪽으로 접근하는 목표물(T)을 카메라로 촬영하여 촬영 영상을 분석하여 목표물(T)의 접근 여부를 감지, 판단하여 제어부(200)에 송신하는 영상탐지부(100)와;
상기 목표물(T)이 풍력 발전 단지 내부로 진입할 수 있는 정당한 권원(ID 정보)을 가지고 있는지 확인하여 정당한 권원(ID 정보)을 갖고 있지 못하다고 판단되면 목표물(T)의 무단 접근 사실을 관리컴퓨터(400)에 무선 송신하는 제어부(200)와;
상기 제어부(200) 또는 관리컴퓨터(400) 중 하나로부터 신호를 인가받아 목표물(T)이 존재하는 방향으로 접근 방지를 위한 음향 경고음를 자동으로 송출하는 음향 경고부(300)와;
상기 영상탐지부(100)에 의해 목표물(T)의 접근 사실이 제어부(200)에 수신되면 상기 제어부(200)의 지시에 의해 주변의 음향 데이터를 수집하여 주파수 분석하여 판단 대상 주파수 분석 데이터를 생성한 후, 미리 입력된 선박의 비교 대상 주파수 분석 데이터와 상기 판단 대상 주파수 분석 데이터를 비교하여, 목표물(T)이 선박인지 여부를 판단하여 상기 제어부(200)에 송신하는 음향분석부(500);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치.
풍력발전기가 밀집해 있는 해상 풍력 발전 단지에 조업하는 어선이나 항해하는 선박들이 무단으로 근접하여 파일(pile)을 손상시키는 것을 방지하기 위하여 해상 풍력 발전 단지 주변에 물체가 근접하는 것을 항상 감시하고 무단 선박 또는 무단 물체 접근시 경고음 송신 등의 조치를 취하여 풍력발전 단지를 보호할 수 있는 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치가 제공된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치 사용상태도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치 구성도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치 중 음향 분석부 구성도.
특허 10-1064927호 영상 분석을 이용한 방문자 계수 시스템 및 그 방법, 등록특허 10-0669251호 디지털 영상 품질 자동 분석 장치 및 방법, 공개특허 10-2006-0031832호 실시간 행위분석 및 상황인지 기반 스마트 영상 보안시스템 등을 포함하는 본 발명의 출원일 이전에 출원되어 공지된 영상 분석, 객체 추추르 추출 객체 형상 및 이동 분석 등에 관한 기술은 본 발명의 명세서에 기재된 것으로 보며 영상 분석 기법을 상세히 기재하지 않은 이유로 본 발명이 불명하다고 볼수 없음을 밝힌다.
이하에서 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치에 대하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치 사용상태도, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치 구성도이고, 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치 중 음향 분석부 구성도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치는, 해상 풍력발전 단지 감시 장치에 관한 것이며, 영상탐지부(100)와 제어부(200)와 음향 경고부(300)와 음향분석부(500)를 포함하여 구성된다. 영상탐지부(100)는 풍력발전 단지 외곽에서 풍력 발전 단지 쪽으로 접근하는 목표물(T)을 카메라로 촬영하여 촬영 영상을 분석하여 목표물(T)의 접근 여부를 감지, 판단하여 제어부(200)에 송신한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(200)는 목표물(T)이 풍력 발전 단지 내부로 진입할 수 있는 정당한 권원(ID 정보)을 가지고 있는지 확인하여 정당한 권원(ID 정보)을 갖고 있지 못하다고 판단되면 목표물(T)의 무단 접근 사실을 관리컴퓨터(400)에 무선 송신한다. 음향 경고부(300)는 제어부(200) 또는 관리컴퓨터(400) 중 하나로부터 신호를 인가받아 목표물(T)이 존재하는 방향으로 접근 방지를 위한 음향 경고음를 자동으로 송출한다. 음향분석부(500)는 영상탐지부(100)에 의해 목표물(T)의 접근 사실이 제어부(200)에 수신되면 상기 제어부(200)의 지시에 의해 주변의 음향 데이터를 수집하여 주파수 분석하여 판단 대상 주파수 분석 데이터를 생성한 후, 미리 입력된 선박의 비교 대상 주파수 분석 데이터와 상기 판단 대상 주파수 분석 데이터를 비교하여, 목표물(T)이 선박인지 여부를 판단하여 상기 제어부(200)에 송신한다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치에 있어서, 음향분석부(500)는, 주변 음향을 감지하는 마이크로폰(510)과, 마이크로폰(510)에 의해 생성된 음향에 관한 전기 신호를 증폭하는 증폭부(520)와, 증폭부(520)에 의해 증폭된 전기 신호를 디지탈 신호로 변환하는 D/A 변환부(530)와, 음향에 관한 디지탈 신호를 주파수 분석(Frequency Aalysis)하여 판단 대상 주파수 분석 데이터를 생성하는 주파수 분석부(540)와, 미리 입력된 선박의 비교 대상 주파수 분석 데이터를 저장하고 있는 데이터 저장부(550)와, 저장부(550)에서 업 로드된 비교 대상 주파수 분석 데이터와 상기 주파수 분석부(540)에 의해 생성된 판단 대상 주파수 분석 데이터의 주파수 특성을 비교하여 수집된 주변 음향이 선박의 것인지를 판단하는 비교판단부(560)를 포함하여 구성된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치에 있어서, 영상탐지부(100)는, 목표물(T)을 촬영하는 영상촬영부(10)를 포함하는 카메라와, 상기 영상촬영부(10)로 촬영한 영상을 영상 프레임(F)으로 저장하는 영상 저장부(30)와, 전 단계의 영상 프레임과 미리 저장된 목표물(T)이 존재하지 않았을 때 배경 영상 프레임 중에서 선택된 하나의 비교 영상 프레임과 분석 대상이 되는 분석 대상 영상 프레임(F)을 비교 분석하여 배경 화면에 새로이 출현한 목표물(T)의 존재, 접근 여부를 분석하는 영상 분석부(50)를 포함하여 구성된다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치에 있어서, 영상 분석부(50)는, 전 단계의 영상 프레임과 미리 저장된 목표물(T)이 존재하지 않았을 때 배경 영상 프레임 중에서 선택된 하나의 비교 영상 프레임과 분석 대상 영상 프레임(F)을 비교 분석한다. 영상 프레임의 일정 영역 이상의 픽셀 값들의 명암값 또는 칼라데이터의 차이가 일정 범위 이상이면 배경 화면에 새로이 목표물(T)이 출현한 것으로 판단하는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치에 있어서, 영상 분석부(50)는, 배경 제거 기법(Back Ground Substraction)을 이용하여 목표물(T)이 존재하지 않았을 때 배경 영상 프레임과 분석 대상 영상 프레임으로부터 배경 정보가 제거된 목표물(T)에 관한 픽셀 정보를 추출한 후, 배경 정보가 제거된 목표물(T)에 관한 픽셀 정보를 이용하여 목표물(T)의 에지 정보를 다시 추출하고, 이렇게 추출된 목표물(T)의 에지 정보와 미리 입력된 선박 이미지의 에지 정보를 비교하여 접근한 목표물(T)이 선박인지 여부를 판정하는 것이 바람직하다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치에 있어서, 제어부(200)는 정당한 권원에 관한 ID 정보를 미리 저장하고 있거나 실시간으로 관리컴퓨터(400)로부터 전달받으며, 목표물(T)로부터 수신된 목표물의 ID 정보가 제어부(200)에 미리 저장되거나 실시간으로 관리컴퓨터(400)로부터 전달된 ID 정보와 일치하는 경우 제어부(200)는 목표물(T)이 정당한 권원을 가지고 있다고 판단하는 것이 바람직하다.
본 발명은 상기에서 언급한 바람직한 실시예와 관련하여 설명됐지만, 본 발명의 범위가 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 이하의 특허청구범위에 의하여 정하여지는 것으로 본 발명과 균등 범위에 속하는 다양한 수정 및 변형을 포함할 것이다.
아래의 특허청구범위에 기재된 도면부호는 단순히 발명의 이해를 보조하기 위한 것으로 권리범위의 해석에 영향을 미치지 아니함을 밝히며 기재된 도면부호에 의해 권리범위가 좁게 해석되어서는 안될 것이다.
100 : 영상탐지부
200 : 제어부
300 : 음향 경고부
400 : 관리컴퓨터
500 : 음향 분석부

Claims (6)

  1. 해상 풍력발전 단지 감시 장치에 있어서,
    풍력발전 단지 외곽에서 풍력 발전 단지 쪽으로 접근하는 목표물(T)을 카메라로 촬영하여 촬영 영상을 분석하여 목표물(T)의 접근 여부를 감지, 판단하여 제어부(200)에 송신하는 영상탐지부(100)와;
    상기 목표물(T)이 풍력 발전 단지 내부로 진입할 수 있는 정당한 권원(ID 정보)을 가지고 있는지 확인하여 정당한 권원(ID 정보)을 갖고 있지 못하다고 판단되면 목표물(T)의 무단 접근 사실을 관리컴퓨터(400)에 무선 송신하는 제어부(200)와;
    상기 제어부(200) 또는 관리컴퓨터(400) 중 하나로부터 신호를 인가받아 목표물(T)이 존재하는 방향으로 접근 방지를 위한 음향 경고음를 자동으로 송출하는 음향 경고부(300)와;
    상기 영상탐지부(100)에 의해 목표물(T)의 접근 사실이 제어부(200)에 수신되면 상기 제어부(200)의 지시에 의해 주변의 음향 데이터를 수집하여 주파수 분석하여 판단 대상 주파수 분석 데이터를 생성한 후, 미리 입력된 선박의 비교 대상 주파수 분석 데이터와 상기 판단 대상 주파수 분석 데이터를 비교하여, 목표물(T)이 선박인지 여부를 판단하여 상기 제어부(200)에 송신하는 음향분석부(500);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 음향분석부(500)는,
    주변 음향을 감지하는 마이크로폰(510)과,
    상기 마이크로폰(510)에 의해 생성된 음향에 관한 전기 신호를 증폭하는 증폭부(520)와,
    상기 증폭부(520)에 의해 증폭된 전기 신호를 디지탈 신호로 변환하는 D/A 변환부(530)와,
    상기 음향에 관한 디지탈 신호를 주파수 분석(Frequency Aalysis)하여 판단 대상 주파수 분석 데이터를 생성하는 주파수 분석부(540)와,
    미리 입력된 선박의 비교 대상 주파수 분석 데이터를 저장하고 있는 데이터 저장부(550)와,
    상기 저장부(550)에서 업 로드된 비교 대상 주파수 분석 데이터와 상기 주파수 분석부(540)에 의해 생성된 판단 대상 주파수 분석 데이터의 주파수 특성을 비교하여 수집된 주변 음향이 선박의 것인지를 판단하는 비교판단부(560),
    를 포함하여 구성되고,
    상기 비교판단부(560)는 선박의 엔진 기본 회전 주파수 성분과 기본 회전 주파수의 하모닉 고조파 성분 비교를 통하여 소음이 선박의 것인지를 판별하는 것을 특징으로 하는 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 영상탐지부(100)는,
    목표물(T)을 촬영하는 영상촬영부(10)를 포함하는 카메라와,
    상기 영상촬영부(10)로 촬영한 영상을 영상 프레임(F)으로 저장하는 영상 저장부(30)와,
    전 단계의 영상 프레임과 미리 저장된 목표물(T)이 존재하지 않았을 때 배경 영상 프레임 중에서 선택된 하나의 비교 영상 프레임과 분석 대상이 되는 분석 대상 영상 프레임(F)을 비교 분석하여 배경 화면에 새로이 출현한 목표물(T)의 존재, 접근 여부를 분석하는 영상 분석부(50),
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 영상 분석부(50)는, 전 단계의 영상 프레임과 미리 저장된 목표물(T)이 존재하지 않았을 때 배경 영상 프레임 중에서 선택된 하나의 비교 영상 프레임과 분석 대상 영상 프레임(F)을 비교 분석하되,

    영상 프레임의 일정 영역 이상의 픽셀 값들의 명암값 또는 칼라데이터의 차이가 일정 범위 이상이면 배경 화면에 새로이 목표물(T)이 출현한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 영상 분석부(50)는, 배경 제거 기법(Back Ground Substraction)을 이용하여 목표물(T)이 존재하지 않았을 때 배경 영상 프레임과 분석 대상 영상 프레임으로부터 배경 정보가 제거된 목표물(T)에 관한 픽셀 정보를 추출한 후,
    상기 배경 정보가 제거된 목표물(T)에 관한 픽셀 정보를 이용하여 목표물(T)의 에지 정보를 다시 추출하고, 이렇게 추출된 목표물(T)의 에지 정보와 미리 입력된 선박 이미지의 에지 정보를 비교하여 접근한 목표물(T)이 선박인지 여부를 판정하는 것을 특징으로 하는 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(200)는 정당한 권원에 관한 ID 정보를 미리 저장하고 있거나 실시간으로 관리컴퓨터(400)로부터 전달받으며,
    상기 목표물(T)로부터 수신된 목표물의 ID 정보가 제어부(200)에 미리 저장되거나 실시간으로 관리컴퓨터(400)로부터 전달된 ID 정보와 일치하는 경우 제어부(200)는 목표물(T)이 정당한 권원을 가지고 있다고 판단하는 것을 특징으로 하는 영상 분석 및 음향 분석을 이용한 해상 풍력 발전 단지 감시 장치.
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