KR102536822B1 - 3ｄ 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 3차원 공간 인식 기반의 3D 모델링으로 댐의 구조를 표출하여 시각화하고, 댐의 각 센서를 통해 검출된 데이터를 분석하여, 데이터 분석 결과를 쉽게 이해할 수 있도록 시각적, 입체적으로 표현하며, 관련 데이터 정보를 동기화하여 각기 다른 툴(Tool)에서 연관 정보로 실시간으로 제공하며, 실무자가 댐 현장에서 실시간으로 각 부분을 점검하여 즉시로 보고할 수 있도록 하는, 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템은, 댐체의 각 구역에 설치되어 각종 정보를 측정하는 적어도 하나 이상의 계측기; 상기 댐체의 구조를 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하여 디지털 트윈 댐 모델로 표출하여 시각화하고, 상기 하나 이상의 계측기를 통해 검출된 데이터를 상기 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석하여 이상 유무를 제공하는 관제 서버; 상기 댐체의 관리를 위한 축조 주요 정보, 물성 정보, 점검 및 진단 이력 정보, 주요 보수보강 정보를 저장하고 있는 데이터베이스; 및 상기 댐체의 주변을 이동하면서 상기 댐체의 각 구역에 대한 점검 사항을 입력하여 상기 관제 서버로 전송하는 점검 단말기를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템은, 댐체의 각 구역에 설치되어 각종 정보를 측정하는 적어도 하나 이상의 계측기; 상기 댐체의 구조를 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하여 디지털 트윈 댐 모델로 표출하여 시각화하고, 상기 하나 이상의 계측기를 통해 검출된 데이터를 상기 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석하여 이상 유무를 제공하는 관제 서버; 상기 댐체의 관리를 위한 축조 주요 정보, 물성 정보, 점검 및 진단 이력 정보, 주요 보수보강 정보를 저장하고 있는 데이터베이스; 및 상기 댐체의 주변을 이동하면서 상기 댐체의 각 구역에 대한 점검 사항을 입력하여 상기 관제 서버로 전송하는 점검 단말기를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 3D 모델링을 이용한 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 3차원 공간 인식 기반의 3D 모델링으로 댐의 구조를 표출하여 시각화하고, 댐의 각 센서를 통해 검출된 데이터를 분석하여, 데이터 분석 결과를 쉽게 이해할 수 있도록 시각적, 입체적으로 표현하며, 복잡한 추론 과정 없이 VR/AR을 이용하여 정보 또는 지식을 제공하며, 관련 데이터 정보를 동기화하여 각기 다른 툴(Tool)에서 연관 정보로 실시간으로 제공하며, 실무자가 댐 현장에서 실시간으로 각 부분을 점검하여 즉시로 보고할 수 있도록 하는, 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 각종 댐은 하천의 흐름을 막아 용수를 확보하거나, 홍수로 인한 하류 유량의 급속한 증가를 방지하기 위하여 건설된다.
그러나 댐 인프라의 건설 당시 가치있는 정보 보존의 미흡으로 안전 관리의 기초 자료가 부족하고, 2000년 이전 준공 인프라의 도면, 축조, 물성, 계측 정보 등 필수 정보의 전산화가 미흡한 실정이다.
또한 정보의 개별화, 분산화로 신속한 의사결정 지원이 어려웠고, 댐의 점검 및 진단 자료를 종이 보고서 형태로 개별로 보존하고 있어 사용자 접근성에 제한이 있으며, 정보 검색에 상당한 시간과 경험을 수반하거나 경험자의 노하우가 중요하게 되었다.
또한, 기존 엔지니어의 숙련도와 경험, 노하우가 중요하고, 신입전입 직원의 업무 숙련화에 상당한 시간이 소요되고, 댐 시설 관리자의 육안 조사 위주로 댐 점검이 국한되었으며,접근 제약 지역의 조사점검이 난해한 문제점이 있다.
또한, 댐 현장의 안전 위해 요소의 발생 시 빠른 의사결정 지원을 위한 실시간 협업 필요성이 증대되고 있다.
한편, 정부에서는 그린뉴딜의 일환으로 2020년 하반기부터 댐 안전점검에 무인기(드론)를 본격적으로 도입하고, 2025년까지 3차원 가상공간(디지털 트윈)과 인공지능(AI) 기반의 '댐 스마트 안전관리체계'를 단계적으로 구축한다고 밝혔다.
디지털 트윈(Digital Twin)은 현실 세계의 기계, 장비 등을 컴퓨터 속 가상 세계에 구현해 현실에서 발생 가능한 문제점을 파악하고 해결하기 위해 활용하는 가상 공간을 말한다.
'무인기를 활용한 댐 안전검검'은 무인기로 댐의 상태를 영상 촬영한 후 3차원 그래픽으로 구현, 벽체 등 댐체의 손상 여부를 살펴보는 기능형 안전점검 방법이다.
기존에 직접 사람이 댐 현장에 가서 결함 여부를 점검할 때 접근이 어려웠던 곳도 무인기를 활용하면 더욱 꼼꼼하게 댐을 점검할 수 있다.
2021년부터 구축 예정인 3차원 댐 가상 공간(디지털 트윈)에는 무인기로 점검한 사진, 영상 자료 등을 누적해 입력할 수 있다. 이와 같은 거대자료(빅데이터)가 축적되면 인공지능(AI)을 활용, 댐의 이상 유무를 점검할 수 있다.
따라서, 정부는 첨단기술을 도입해 선제적으로 댐을 보수보강하면 위기대응 능력이 높아지고 노후화 된 댐의 성능이 개선되어 댐을 오랫동안 안전하게 운영할 수 있을 것으로 기대하고 있다.
전술한 문제점을 해결하고 또한 전술한 기대에 부응하기 위한 본 발명의 목적은 3차원 공간 인식 기반의 3D 모델링으로 댐의 구조를 표출하여 시각화하고, 댐의 각 센서를 통해 검출된 데이터를 분석하여, 데이터 분석 결과를 쉽게 이해할 수 있도록 시각적, 입체적으로 표현하며, 복잡한 추론 과정 없이 VR/AR을 이용하여 정보 또는 지식을 제공하며, 관련 데이터 정보를 동기화하여 각기 다른 툴(Tool)에서 연관 정보로 실시간으로 제공하며, 실무자가 댐 현장에서 실시간으로 각 부분을 점검하여 즉시로 보고할 수 있도록 하는, 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 입체적 안전관리를 위한 시각화된 3D Geometry Digital Twin 모델을 생성하고, 점검·진단을 위한 댐 시설 점검 영역 분할 및 입출력 UI/UX를 구성하며, 관제실 및 현장 환경에서 계측 정보의 직관적 이해를 위한 데이터 가치화 및 시각화 기능을 적용하며, 실시간 계측 정보를 3D 모델에 동기화하여 직관적 경시분석을 통한 빠른 의사결정 지원 및 안전관리 기준에 대한 보고서를 자동으로 생성할 수 있도록 하는, 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 댐 시설관리자의 안전관리 업무 효율 향상을 위한 AR 태블릿 안전점검 툴 및 플랫폼을 제공하고, AR 태블릿 기반 댐체 관련 디지털 정보 증강 표출 기능을 제공하며, 안전분석 자료 자동 제공 및 지능화된 체크리스트 점검 기능을 제공하며, 안전점검 프로세스에 기반한 현장 점검용 AR 애플리케이션을 제공하며, 위치기반 진단 및 보수보강 이력 시각화, 결과 요약 보고서 작성 기능을 제공할 수 있도록 하는, 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템은, 하천을 가두도록 설치된 댐체를 관리하기 위한 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템으로서, 상기 댐체의 각 구역에 설치되어 각종 정보를 측정하는 적어도 하나 이상의 계측기; 상기 댐체의 구조를 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하여 디지털 트윈 댐 모델로 표출하여 시각화하고, 상기 하나 이상의 계측기를 통해 검출된 데이터를 상기 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석하여 이상 유무를 제공하는 관제 서버; 상기 댐체의 관리를 위한 축조 주요 정보, 물성 정보, 점검 및 진단 이력 정보, 주요 보수보강 정보를 저장하고 있는 데이터베이스; 및 상기 댐체의 주변을 이동하면서 상기 댐체의 각 구역에 대한 점검 사항을 입력하여 상기 관제 서버로 전송하는 점검 단말기를 포함할 수 있다.
상기 관제 서버는, 상기 댐체의 내부 기초 지반이나 구조물을 3D 모델링으로 변환하여 그라우팅을 통한 기초 지질을 표현하며, 상기 댐체의 주변 경관에 대해 등고선의 색 및 간격을 조절하고, 상기 댐체의 물성 정보를 상기 데이터베이스로부터 가져와 주변 지형 및 실제 물성 공간 정보를 생성하며, 상기 댐체의 주요 영역에 대한 토목 도면을 표출하며, 필요한 도면의 정보를 검색할 수 있도록 하며, 상기 댐체의 현장에 있는 상기 점검 단말기로부터 사진이 포함된 보고 내용이 입력되면 댐 점검 보고서를 자동으로 생성하며, 상기 댐체의 자산 관리 기능과 연동하여 자산 정보를 표출할 수 있다.
상기 디지털 트윈 댐 모델은, 상기 댐체의 구조를 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하고, 3D 모델링 된 댐체를 적어도 하나 이상의 구역으로 분할하여 각 댐체로 세분화하여 분할 모델 및 통합 모델로 관리하며, 각 댐체 구역에 대한 개별 부재의 도면을 확인하는 기능을 제공하며, 상기 적어도 하나 이상의 계측기의 위치 및 정보를 3D 모델링 댐체 위에 붉은 색으로 점멸하여 시각화하고, 상기 댐체에 저수된 수량에 대해 침투 수량계 및 외부 변위계의 데이터 변화를 그래프 형태로 시각화 할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 계측기는 상기 댐체의 현장에서 각 구역을 촬영하여 각 구역 상태 영상을 획득하는 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하고, 상기 디지털 트윈 댐 모델은 상기 적어도 하나 이상의 카메라로부터 각 구역 상태 영상을 수신하여 각 구역의 댐체 3D 모델링에 반영하며, 상기 각 구역 상태 영상을 분석하여 이상이 있는 경우에 이상이 발생한 구역의 댐체 3D 모델링에 알람 영상으로 표출함과 더불어 알람 음성을 출력할 수 있다.
상기 점검 단말기는, 상기 댐체의 특정 구역 현장에서 카메라를 통해 현장을 촬영하여 화면 상에 디스플레이 할 때, 상기 관제 서버로부터 상기 특정 구역의 댐체에 대한 토목 시설물의 디지털 정보를 수신하여 증강현실(AR)로 표출하고, 상기 댐체에 대한 일상 점검 체크 리스트를 시각화하여 화면 상에 디스플레이하고, 사용자에 의해 선택 입력된 일상 점검 체크 답변을 점검 결과 정보로 상기 관제 서버로 전송하며, 상기 댐체의 주요 관리 지점에 위치하여 현장에 표시된 QR 코드를 스캔하면 현재 위치의 댐 정보를 화면 상에 디스플레이하고, 현재 위치 정보를 상기 관제 서버로 전송하여 상기 디지털 트윈 댐 모델에서 현장 관리자의 위치 정보가 표시되도록 할 수 있다.
상기 적어도 하나 이상의 계측기는 상기 댐체의 현장에서 각 구역을 촬영하여 각 구역 상태 영상을 획득하는 적어도 하나 이상의 드론 장치를 포함하고, 상기 디지털 트윈 댐 모델은 상기 적어도 하나 이상의 드론 장치로부터 각 구역 상태 영상을 수신하여 각 구역의 댐체 3D 모델링에 반영하며, 상기 디지털 트윈 댐 모델은 상기 댐체의 정상적인 각 구역 상태 영상을 인공지능(AI) 기반으로 딥러닝 학습하고, 상기 적어도 하나 이상의 드론 장치로부터 수신한 각 구역 상태 영상을 분석하여 상기 댐체의 각 구역에 이상이 있는지를 인식하여, 이상이 있는 구역의 댐체 3D 모델링에 알람 영상 및 음성으로 표출할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 방법은, 하천을 가두도록 설치된 댐체를 관리하기 위한 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 방법으로서, (a) 관제 서버에서 상기 댐체를 구조물 정보에 따라 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하여 3D 디지털 트윈 댐 모델을 생성하는 단계; (b) 상기 관제 서버가 상기 댐체의 각 구역에 설치된 적어도 하나 이상의 계측기로부터 각종 계측 정보를 수신하는 단계; (c) 상기 관제 서버가 상기 적어도 하나 이상의 계측기로부터 수신된 계측 정보를 상기 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석하여 이상 유무를 제공하는 단계; (d) 점검 단말기가 상기 댐체의 주변을 이동하면서 상기 댐체의 각 구역에 대한 점검 사항을 입력하여 상기 관제 서버로 전송하는 단계; 및 (e) 상기 관제 서버가 상기 점검 단말기로부터 수신한 상기 댐체의 각 구역에 대한 점검 사항에 근거하여 댐 점검 보고서를 자동으로 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 (c) 단계에서 상기 관제 서버는, 상기 댐체의 외관 조사시 상기 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 상기 댐체에 대한 3D 모델링을 마우스로 클릭하거나 네비게이션을 이용하여 사용자에 의해 선택된 댐체의 구역 및 부재로 이동하고, 수문 현황 표출 시, 화면에 실시간 저수량, 유입량, 수위, 방류량, 발전기 방류량을 상기 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 상기 댐체에 대한 3D 모델링으로 디스플레이하며, 상기 하나 이상의 계측기로부터 수신된 계측 정보에 근거해 댐에 저수된 수량의 수위에 따라 상기 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 물의 모델링 높낮이가 실시간으로 표출되도록 할 수 있다.
상기 (c) 단계에서 상기 관제 서버는, 상기 댐체의 실제 수문이 닫혀있다가 열리면 상기 댐체의 3D 모델링에도 수문이 열리며 물이 쏟아지는 상태를 표출하고, 수문의 교체주기를 알려주는 알람을 우측에 나타내며, 위치보기의 클릭 시 해당 수문의 위치를 표시하며, 상기 댐체에 대한 내구성 조사 시, 상기 댐체의 3D 모델링에 내구성 조사 위치들이 표시되도록 하고, 내구성 조사 UI(User Interface)의 하위 옵션 중 원하는 옵션이 선택되면, 해당되는 조사 위치들이 특정 색으로 점멸 표시되어 쉽게 인식할 수 있도록 하며, 정밀 안전 진단에 따른 수중 조사 시, 옵션 중 원하는 옵션이 선택되면, 해당 면으로 화면이 이동되도록 하고, 이동된 화면의 특정색 구분면을 마우스로 클릭하면 해당 면에 대한 정보를 화면 상에 표시되도록 하며, 상기 적어도 하나 이상의 계측기 중 보고자 하는 계측기 옵션을 체크하면, 해당 계측기들의 이름이 특정색으로 표시되면서 계측기들이 특정색으로 점멸하여 표시되고, 우측 마우스를 클릭하여 반투명보기가 입력되면 3D 모델링을 통해 계측기의 위치를 표시할 수 있다.
상기 (e) 단계에서 상기 관제 서버는, 상기 댐체의 현장에 있는 작업자가 상기 점검 단말기로 현장에 있는 QR 모드를 스캔하면, 상기 댐체의 3D 모델링에 해당 작업자가 QR 코드를 스캔한 곳의 위치에 사람 모양을 표시하고, 상기 점검 단말기와 데이터베이스 연동을 통해 업무 시 필요한 디지털 자료를 즉시 검색 및 사용하도록 하고, 상기 점검 단말기와의 연동하여 관제 결과 및 현장 점검 결과를 공유하며, 상기 적어도 하나 이상의 계측기로부터 수신된 계측 정보를 상기 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석한 결과, 특정 이벤트 데이터를 현장 관리자의 상기 점검 단말기로 전송하여 표출되도록 하고, 상기 점검 단말기로부터 상기 댐체에 대한 일상 점검 체크 리스트를 시각화하여 화면 상에 디스플레이하고 사용자에 의해 선택 입력된 일상 점검 체크 답변을 점검 결과 정보로 수신하며, 업무별 진행 현황 및 점검 업무 결과를 데이터베이스에 저장할 수 있다.
본 발명에 의하면, 댐 스마트 안전관리체계(디지털 트윈) 사업의 목표에 따른 데이터 시각화, 직관화, 지속 가능한 활용성, 동기화 및 정보의 가치화를 달성할 수 있다. 즉, 데이터 시각화로서 데이터 분석 결과를 쉽게 이해할 수 있도록 시각적 및 입체적으로 표현할 수 있고, 직관화로서 주어진 정보를 VR/AR 기술을 이용하여 복잡한 추론 과정이 없이 정보 또는 지식의 습득이 가능하며, 지속 가능한 활용성으로서 공학적인 가치를 지닌 정보를 제공하고 신속한 의사 결정에 기여하며, 동기화로서 관련된 데이터 정보를 동기화하여 각기 다른 툴에서 연관 정보를 실시간으로 제공함으로써 생산성을 향상하며, 정보의 가치화로서 실무자가 댐 안전관리 업무에 지속적으로 편리하게 사용할 수 있는 활용성 기반 플랫폼을 제공할 수 있다.
또한, 본 발명은 댐 현장의 센서 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 인공지능(AI) 영상 분석을 통하여 침입, 배회, 유기, 이상 동작 등을 확인할 수 있으며, 댐 현장에서 점검 사항을 입력하여 자동으로 보고서 및 정밀 안전진단 보고서를 시각화 할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 아날로그 형태의 댐 정보를 디지털화 함으로써 댐 토목 시설, 지형 정보, 보수 정보, 물성 정보 등 주요 정보를 효율적으로 관리할 수 있다.
또한, 본 발명은 댐의 주요 시설 및 관리영역 기반 3D 모델 세그멘테이션 적용을 통하여 실시간으로 데이터를 동기화 할 수 있다.
또한, 본 발명은 디지털화 된 주요 시설 도면, 계측 센서 매뉴얼, 다종 실시간 데이터의 저장, 사용, 관리를 위한 데이터베이스를 구축할 수 있다.
또한, 본 발명은 3D 디지털 트윈 댐 안전 플랫폼을 통하여 복합 데이터 관리 및 댐 안전 운영 시뮬레이션을 위한 디지털 트윈 댐을 구축함으로써, 사실 기반 3D 모델이 적용된 가상 디지털 트윈 환경을 구축하고, 저장된 디지털 도면 및 매뉴얼 등 주요 디지털 데이터 활용 시스템을 구축하며, 계측 센서, ERP 데이터 등 다종 통합 데이터를 실시간으로 디지털 트윈 모델에 동기화하고 데이터를 시각화 할 수 있으며, 수집 데이터 접근을 통한 통제센터의 현장 파악 및 현장 관리자와의 원격 협업 솔루션을 제공하며, 영상 분석 기술을 통한 실시간 외관 감시관리 솔루션 적용으로 디지털 트윈 모델을 동기화하며, 지능형 영상 분석 엔진 기반으로 위험 요소의 객체 분류 및 행위 분석을 통해 비정기적으로 시설을 관리하며, 현장 관리자의 위치 데이터 동기화를 통한 관련 설비 안전 점검 프로세스 및 보고서를 자동으로 생성할 수 있다.
또한, 본 발명은 현장 관리자의 업무 효율 향상을 위한 증강현실(AR) 기반 솔루션을 통해 실시간 계측 데이터를 AR 형태로 표출하는 기능을 제공하고, 관제실 및 현장 관리자 간 원격 협업 애플리케이션을 제공하며, 원격 협업 시 주요 데이터 및 매뉴얼 송수신 기능을 제공하며, 현장 관리자의 위치데이터 기반 관련 안전 점검 콘텐츠를 제공하며, 위험 구간 및 금지 행동 시 안전사고 위험 알람 기능을 제공하며, 업무 체크 리스트 및 디지털 매뉴얼을 표출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 댐 현장을 디지털 가상 공간에 구현한 디지털 트윈 댐 모델을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안전 펜스 알고리즘을 통하여 댐 현장에 있는 점검 단말기로 사고 위험 알람을 전송해 주는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 댐 모델에서 댐체를 하나 이상으로 분할하여 관리하는 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 댐 모델에서 계측 센서 위치 및 안전 정보 시각화를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 댐 모델에서 데이터 경시 변화 표출 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기에서 댐 현장 모습을 촬영하여 디스플레이 할 때 토목 시설물 정보를 AR로 표출하는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기에서 일상 점검 체크 리스트를 화면 상에 디스플레이하는 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기에서 현장에 있는 QR 코드를 스캔하여 현재 위치를 화면에 표시하는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버와 댐 현장 카메라의 연결 후 분석 주기를 설정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 댐의 ROI 영역 번호를 지정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 댐의 ROI 영역 번호를 저장하거나 삭제하는 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 댐의 ROI 영역 상태를 저장 및 초기화하는 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 화상 연결 화면을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 제공하는 보고서 정보 검색 화면을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 외관조사 UI를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 수문현황 UI를 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 내구성 조사 UI를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 수중 조사 UI를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 계측기 UI를 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 메인화면 작업자, 수문 개방, 자산 관리 알림 UI를 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 자동으로 생성한 정밀 안전 진단 보고서를 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 댐 관련 도면 정보를 제공하는 예를 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 댐 점검 AR 증강 화면을 제공하는 예를 나타낸 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기의 보고서 작성 화면을 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 3D 디지털 트윈 댐 모델을 통하여 댐의 기초 지질을 표현한 예를 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델을 통하여 주변 지형 및 실제 물성 공간 정보를 구현한 예를 나타낸 도면이다.
도 29 내지 도 33은 본 발명의 실시예에 따른 댐체 구조물을 3D 모델링하여 설비 분해 교육을 실행하는 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 댐 현장을 디지털 가상 공간에 구현한 디지털 트윈 댐 모델을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안전 펜스 알고리즘을 통하여 댐 현장에 있는 점검 단말기로 사고 위험 알람을 전송해 주는 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 댐 모델에서 댐체를 하나 이상으로 분할하여 관리하는 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 댐 모델에서 계측 센서 위치 및 안전 정보 시각화를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 댐 모델에서 데이터 경시 변화 표출 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기에서 댐 현장 모습을 촬영하여 디스플레이 할 때 토목 시설물 정보를 AR로 표출하는 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기에서 일상 점검 체크 리스트를 화면 상에 디스플레이하는 예를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기에서 현장에 있는 QR 코드를 스캔하여 현재 위치를 화면에 표시하는 예를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버와 댐 현장 카메라의 연결 후 분석 주기를 설정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 댐의 ROI 영역 번호를 지정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 댐의 ROI 영역 번호를 저장하거나 삭제하는 예를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 댐의 ROI 영역 상태를 저장 및 초기화하는 예를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 화상 연결 화면을 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 제공하는 보고서 정보 검색 화면을 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 외관조사 UI를 나타낸 도면이다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 수문현황 UI를 나타낸 도면이다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 내구성 조사 UI를 나타낸 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 수중 조사 UI를 나타낸 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 계측기 UI를 나타낸 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 메인화면 작업자, 수문 개방, 자산 관리 알림 UI를 나타낸 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 자동으로 생성한 정밀 안전 진단 보고서를 나타낸 도면이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 댐 관련 도면 정보를 제공하는 예를 나타낸 도면이다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 댐 점검 AR 증강 화면을 제공하는 예를 나타낸 도면이다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기의 보고서 작성 화면을 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 3D 디지털 트윈 댐 모델을 통하여 댐의 기초 지질을 표현한 예를 나타낸 도면이다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델을 통하여 주변 지형 및 실제 물성 공간 정보를 구현한 예를 나타낸 도면이다.
도 29 내지 도 33은 본 발명의 실시예에 따른 댐체 구조물을 3D 모델링하여 설비 분해 교육을 실행하는 예를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 및 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템(100)은, 하천을 가두도록 설치된 댐체(110), 이 댐체(110)의 각 구역에 설치된 적어도 하나 이상의 계측기(120), 관제 서버(130), 데이터베이스(DB, 140) 및 점검 단말기(150)를 포함한다.
하나 이상의 계측기(120)는 댐체(110)의 각 구역에 설치되어 각종 정보를 측정한다. 여기서, 하나 이상의 계측기(120)는 댐에 저수된 수량을 측정하는 수량 센서, 댐에 저수된 물의 수위를 측정하는 수위 센서, 댐의 수문을 열고 닫음을 검출하는 수문 센서, 댐의 각 구역을 촬영하는 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하는 멀티(Multi) CCTV를 포함할 수 있다. 하나 이상의 계측기(120)는 댐체(110)의 각 구역에서 측정된 측정 데이터(Measurement Data)를 관제 서버(150)로 전송하거나 데이터베이스(140)에 저장할 수 있다.
관제 서버(130)는 댐체(110)의 구조를 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하여 디지털 트윈 댐 모델로 표출하여 시각화하고, 하나 이상의 계측기(120)를 통해 검출된 데이터를 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석하여 댐의 이상 유무를 제공한다.
데이터베이스(140)는 댐체(110)의 관리를 위한 축조 주요 정보, 물성 정보, 점검 및 진단 이력 정보, 주요 보수보강 정보를 저장하고 있다. 여기서, 데이터베이스(140)는 댐에 대한 정보를 저장하는 댐 DB와 댐을 관리하기 위한 컨텐츠를 저장하는 컨텐츠(Contents) DB를 포함할 수 있다.
점검 단말기(150)는 댐체(110)의 주변을 이동하면서 댐체(110)의 각 구역에 대한 점검 사항을 입력하여 관제 서버(130)로 전송한다. 여기서, 점검 단말기(150)는 관제 서버(130)로부터 댐에 대한 실시간 저수량, 유입량, 수위, 방류량, 구조물 및 실제 물성 공간 정보를 증강현실(AR) 컨텐츠로 수신하여 화면 상에 디스플레이 할 수 있다.
또한, 점검 단말기(150)는 사용자에 의해 댐의 각 구역에 대한 점검 사항이 입력된 보고 데이터(Report Data)를 관제 서버(130)로 전송할 수 있다. 이를 위해, 점검 단말기(150)는 현장 관리자 또는 점검자가 휴대하기 용이한 태블릿(Tablet) 형태로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 댐 현장을 디지털 가상 공간에 구현한 디지털 트윈 댐 모델을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버(130)는 댐체(110)의 내부 기초 지반이나 구조물을 3D 모델링으로 변환하여 그라우팅을 통한 기초 지질을 표현할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는 댐체(110)의 주변 경관에 대해 등고선의 색 및 간격을 조절하고, 댐체(110)의 물성 정보를 데이터베이스(140)로부터 가져와 주변 지형 및 실제 물성 공간 정보를 생성하여 표출할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는 댐체(110)의 주요 영역에 대한 토목 도면을 표출하며, 필요한 도면의 정보를 검색할 수 있는 기능을 제공할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는 댐체(110)의 현장에 있는 점검 단말기(150)로부터 사진이 포함된 보고 내용이 입력되면 댐 점검 보고서를 자동으로 생성할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는 댐체(110)의 자산 관리 기능과 연동하여 자산 정보를 표출할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 안전 펜스 알고리즘을 통하여 댐 현장에 있는 점검 단말기로 사고 위험 알람을 전송해 주는 예를 나타낸 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버(130)는 하나 이상의 계측기(120) 중 댐체(110)의 현장에 설치된 멀티 CCTV를 통하여 현장 관리자가 각 구역 점검을 위해 댐체(110)의 주변에서 이동하는 모습을 촬영하여 획득한다.
이어, 관제 서버(130)는 도 3에 도시된 바와 같이, 현장 관리자의 현장 점검 영상을 안전 펜스 알고리즘을 통하여 분석하여 현장 관리자가 위험 구역에 위치한 것으로 인식되면, 현장 관리자가 휴대하는 점검 단말기(150)로 안전선 안으로 들어오지 마세요라는 사고 위험 알람을 전송해 주게 된다.
따라서 점검 업무에 집중하다가 위험에 빠지는 것도 인식하지 못하는 현장 관리자에게 점검 단말기(150)를 통하여 사고 위험을 경고해 줌으로써 현장 관리자의 사고를 미연에 방지할 수 있게 되는 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템(100)은, 현장 관리자의 안전사고 예방 및 외부 위협 요인(야생동물, 인력에 의한 시설 훼손 등)을 인식할 수 있는 다목적 알고리즘을 적용하여 안전 및 시설관리 솔루션 기능을 적용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템(100)은, 실시간 영상분석 결과 데이터에 따른 관제 센터 및 현장 관리자에게 실시간 알림 및 관제 결과 보고서를 자동으로 생성하는 기능의 적용으로 현장 업무와 원격 협업의 효율성 향상을 기대할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템(100)은, 실영상 데이터를 통해 현장 관리자의 정확한 위치 데이터를 추출하고, 이를 시각화하면서 이상 징후 발생 시 즉각 대응이 가능한 체계 구축이 가능하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 댐 모델에서 댐체를 하나 이상으로 분할하여 관리하는 예를 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버(130)에서 디지털 트윈 댐 모델은, 댐체(110)의 구조를 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하고, 3D 모델링 된 댐체(110)를 적어도 하나 이상의 구역으로 분할하여 각 댐체로 세분화하여 분할 모델 및 통합 모델로 관리할 수 있다.
댐체(110)의 각 구역에 설치된 적어도 하나 이상의 계측기(120)는 댐의 각 구역을 촬영하는 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하는 멀티(Multi) CCTV를 포함할 수 있다.
또한, 적어도 하나 이상의 계측기는 상기 댐체의 현장에서 각 구역을 촬영하여 각 구역 상태 영상을 획득하는 적어도 하나 이상의 드론 장치를 포함할 수 있다.
따라서, 디지털 트윈 댐 모델은 적어도 하나 이상의 카메라 또는 적어도 하나 이상의 드론 장치로부터 각 구역 상태 영상을 수신하여 각 구역의 댐체 3D 모델링에 반영할 수 있다.
또한, 디지털 트윈 댐 모델은 댐체의 정상적인 각 구역 상태 영상을 인공지능(AI) 기반으로 딥러닝 학습하고, 적어도 하나 이상의 카메라 또는 적어도 하나 이상의 드론 장치로부터 수신한 각 구역 상태 영상을 분석하여 댐체의 각 구역에 이상이 있는지를 인식하여, 이상이 있는 구역의 댐체 3D 모델링에 알람 영상 및 음성으로 표출할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 댐 모델에서 계측 센서 위치 및 안전 정보 시각화를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 적어도 하나 이상의 계측기(120)는 댐체(110)의 현장에서 각 구역을 촬영하여 각 구역 상태 영상을 획득하는 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하고, 디지털 트윈 댐 모델은 적어도 하나 이상의 카메라로부터 각 구역 상태 영상을 수신하여 각 구역의 댐체 3D 모델링에 반영할 수 있다.
또한, 디지털 트윈 댐 모델은, 각 댐체 구역에 대한 개별 부재의 도면을 확인하는 기능을 제공하며, 적어도 하나 이상의 계측기(120)의 위치 및 정보를 3D 모델링 댐체 위에 붉은 색으로 점멸하여 시각화 할 수 있다.
따라서, 디지털 트윈 댐 모델은 각 구역 상태 영상을 분석하여 이상이 있는 경우에 이상이 발생한 구역의 댐체 3D 모델링에 알람 영상으로 표출함과 더불어 알람 음성을 출력할 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 댐 모델에서 데이터 경시 변화 표출 예를 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 디지털 트윈 댐 모델은, 댐체(110)에 저수된 수량에 대해 침투 수량계 및 외부 변위계의 데이터 변화를 그래프 형태로 시각화 할 수 있다.
또한, 댐체(110)의 각 구역에 설치된 하나 이상의 계측기(120)는 댐에 저수된 수량을 측정하는 수량 센서, 댐에 저수된 물의 수위를 측정하는 수위 센서, 댐의 수문을 열고 닫음을 검출하는 수문 센서 등을 포함할 수 있다.
따라서, 관제 서버(130)는 각 센서를 통해 검출된 데이터에 근거해 실시간 저수량, 유입량, 수위, 방류량 등을 디지털 트윈 댐 모델에 실시간으로 표출하고, 실제 댐체(110)의 각 센서를 통해 데이터 변화가 발생할 때마다 디지털 트윈 댐 모델에 반영하여 데이터 변화를 그래프 형태로 시각화하여 표출할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기에서 댐 현장 모습을 촬영하여 디스플레이 할 때 토목 시설물 정보를 AR로 표출하는 예를 나타낸 도면이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기(150)는, 댐체(110)의 특정 구역 현장에서 카메라를 통해 현장을 촬영하여 화면 상에 디스플레이 할 때, 관제 서버(130)로부터 특정 구역의 댐체에 대한 토목 시설물의 디지털 정보를 수신하여 증강현실(AR)로 표출할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기(150)는, 댐체(110)에 대한 일상 점검 체크 리스트를 도 8에 도시된 바와 같이 시각화하여 화면 상에 디스플레이 할 수 있다. 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기에서 일상 점검 체크 리스트를 화면 상에 디스플레이하는 예를 나타낸 도면이다.
따라서 본 발명에 따른 점검 단말기(150)는, 사용자에 의해 선택 입력된 일상 점검 체크 답변을 점검 결과 정보로 관제 서버(130)로 전송한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기(150)는, 댐체의 주요 관리 지점에 위치하여 도 9에 도시된 바와 같이 현장에 표시된 QR 코드를 스캔하면 현재 위치의 댐 정보를 화면 상에 디스플레이 할 수 있다. 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기에서 현장에 있는 QR 코드를 스캔하여 현재 위치를 화면에 표시하는 예를 나타낸 도면이다. 즉, 점검 단말기(150)는 댐의 현장에 있는 QR 코드를 스캔하면, 스캔된 정보에 포함된 현재 위치 정보를 관제 서버(130)로 전송하고, 관제 서버(130)는 현장 관리자의 위치 정보가 디지털 트윈 댐 모델에 표시되도록 제어하는 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 방법을 나타낸 동작 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템(100)은, 관제 서버(130)에서 댐체(110)를 구조물 정보에 따라 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하여 3D 디지털 트윈 댐 모델을 생성한다(S910).
즉, 관제 서버(130)는 데이터베이스(140)에 저장되어 있는 축조 주요 정보, 물성 정보, 점검 및 진단 이력 정보, 주요 보수보강 정보에 근거하여 도 2에 도시된 바와 같이 3D 디지털 트윈 댐 모델을 생성하여 실제 댐체와 동일한 형상과 동일한 동작을 표출한다.
예를 들어, 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 댐체(110)의 실제 수문이 닫혀있다가 열리면 댐체(110)의 3D 모델링에도 수문이 열리며 물이 쏟아지는 상태를 표출하고, 수문의 교체주기를 알려주는 알람을 우측에 나타내며, 위치보기의 클릭 시 해당 수문의 위치를 표시해 준다.
이어, 관제 서버(130)는 댐체(110)의 각 구역에 설치된 적어도 하나 이상의 계측기로부터 각종 계측 정보를 수신한다(S920).
즉, 관제 서버(130)는 댐체(110)의 각 구역에 설치된 적어도 하나 이상의 계측기(120)로부터 저수량, 유입량, 수위, 방류량, 발전기 방류량 등의 데이터를 수신하고, 3D 디지털 트윈 댐 모델을 통하여 실시간으로 저수량, 유입량, 수위, 방류량, 발전기 방류량을 댐체에 대한 3D 모델링으로 디스플레이 할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는 수문 현황 표출 시, 하나 이상의 계측기(120)로부터 수신된 계측 정보에 근거해 댐에 저수된 수량의 수위에 따라 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 물의 모델링 높낮이가 실시간으로 표출되도록 할 수 있다.
이어, 관제 서버(130)는 적어도 하나 이상의 계측기(120)로부터 수신된 계측 정보를 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석하여 이상 유무를 제공한다(S930).
이때, 관제 서버(130)는, 댐체(110)의 외관 조사시 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 댐체에 대한 3D 모델링을 마우스로 클릭하거나 네비게이션을 이용하여 사용자에 의해 선택된 댐체의 구역 및 부재로 이동할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 댐체에 대한 내구성 조사 시, 댐체의 3D 모델링에 내구성 조사 위치들이 표시되도록 하고, 내구성 조사 UI(User Interface)의 하위 옵션 중 원하는 옵션이 선택되면, 해당되는 조사 위치들이 특정 색으로 점멸 표시함으로써 쉽게 인식할 수 있도록 한다.
또한, 관제 서버(130)는, 정밀 안전 진단에 따른 수중 조사 시, 옵션 중 원하는 옵션이 선택되면, 해당 면으로 화면이 이동되도록 하고, 이동된 화면의 특정색 구분면을 마우스로 클릭하면 해당 면에 대한 정보를 화면 상에 표시되도록 할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 적어도 하나 이상의 계측기 중 보고자 하는 계측기 옵션을 체크하면, 해당 계측기들의 이름이 특정색으로 표시되면서 계측기들이 특정색으로 점멸되도록 표시하고, 우측 마우스를 클릭하여 반투명보기가 입력되면 3D 모델링을 통해 계측기의 위치를 표시할 수 있다.
한편, 점검 단말기(150)는 댐체(110)의 주변을 이동하면서 댐체(110)의 각 구역에 대한 점검 사항을 입력하여 관제 서버(130)로 전송한다(S940).
이어, 관제 서버(130)는 점검 단말기(150)로부터 수신한 댐체(110)의 각 구역에 대한 점검 사항에 근거하여 댐 점검 보고서를 자동으로 생성한다(S950).
이때, 관제 서버(130)는, 댐체(110)의 현장에 있는 작업자가 점검 단말기(150)로 현장에 있는 QR 코드를 스캔하면, 댐체(110)의 3D 모델링에 해당 작업자가 QR 코드를 스캔한 곳의 위치에 사람 모양을 표시하고, 점검 단말기(150)와 데이터베이스 간의 연동을 통해 업무 시 필요한 디지털 자료를 즉시 검색 및 사용하도록 하고, 점검 단말기(150)와 연동하여 관제 결과 및 현장 점검 결과를 공유할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 적어도 하나 이상의 계측기(120)로부터 수신된 계측 정보를 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석한 결과, 특정 이벤트 데이터를 현장 관리자의 점검 단말기(150)로 전송하여 표출되도록 할 수 있다. 여기서, 하나 이상의 계측기(120)는 외부 변위계, 지진계, 간극수압계, 양압력계, 누수량계 등을 포함할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 점검 단말기(150)로부터 댐체에 대한 일상 점검 체크 리스트를 시각화하여 화면 상에 디스플레이하고, 사용자에 의해 선택 입력된 일상 점검 체크 답변을 점검 결과 정보로 수신하며, 업무별 진행 현황 및 점검 업무 결과를 데이터베이스(140)에 저장할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 수자원 안정 정보(계측), HDAPS 등의 ERP 시설관리 시스템과 연계하고, 직관적 이해를 위한 주요 데이터 분석, 시각화 및 보고서를 작성하여 데이터베이스(140)에 저장하거나, 주요 계측 항목의 자동 요약 보고서를 작성 및 출력할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 기반 시설 관리법 성능 평가와 연계하여, 안정성 평가 시뮬레이션을 실행할 수 있으며, 2D3D 침투해석, 수위별 계측치와 비교, 수치해석 계측 안전 상관모델에 적용하며, 침투류 해석, 지진응답 해석 등에 적용할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 안전점검 혁신 기술과 접목하여 주요 내방객 대상 시설관리 업무 상황실 브리핑 시 VR/AR 기술을 활용하여 3D 디지털 트윈 댐 모델을 통하여 실제 댐체(110)의 현황과 동작 등을 보여줄 수 있으며, 물홍보관 대국민 실감형 시설관리 VR/AR 디스플레이 체험 설비로도 활용할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 아날로그 형태의 댐의 물성 정보를 디지털 형태로 변환하고, 데이터 필드 정의, 분류, 계층화 등을 통하여 데이터베이스(140)에 저장하고, 댐, 부대시설물, 기초지질, 점검진단, 보수보강 등을 수행할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 드론 매핑, 3D 레이저 스캐닝, 종이도면 CAD 도면화 등을 통해 댐체의 준공 도면을 전자 도면화 할 수 있으며, 이를 통하여 디지털 트윈 기반 3D 시각화 지능형 댐 안전관리 플랫폼(iDSP)을 구축할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 점검 단말기(150)로부터 일상 점검에 대하여 일간, 주간, 월간, 분기 별로 점검 보고서를 수신할 수 있으며, 이 외에 긴급/특별 점검과, 1회 반기마다 정기안전점검, 1회 2년마다 정밀안전점검, 1회 5년마다 정밀안전진단에 대한 점검 보고서를 수신할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 지속가능한 활용을 위해 일상 점검(일간, 주간, 월간, 분기) 체크리스트 유형별 점검 항목 팝업 및 계측 안정성 요약 정보 등을 자동으로 제공할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, 드론과 매핑하여, 접근제약 지역 변형 감시 드론 매핑 기술 접목, 3D 모델 생성, Photogrammetry 영상 분석, 정기 안전관리 지상 기준점, 광학영상 카메라, 열화상 카메라, 3D 모델링, 영상분석, 변형 모니터링 등을 수행할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는, GNSS 측량, 3D laser scanner, 360 카메라 활용, 시설물 내외부 정밀 디지털 모델링 체계를 도입하고, 콘크리트 구조물 균열을 자동 검출하는 딥러닝 알고리즘을 적용할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버(130)는 AI 분석 엔진에 적용하여 인공지능 시설물 크랙(균열)을 검출하고 분석할 수 있으며, GPS 기반 점검 위치를 동기화하고 시각화 할 수 있다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버와 댐 현장 카메라의 연결 후 분석 주기를 설정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 11을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은 '서버 주소'란에 올바른 분석 서버의 주소가 입력되고 '연결' 버튼이 입력되면 관제 서버(130)와 댐 현장 카메라를 전기적으로 연결한다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 '카메라 주소'란에 올바른 스트리밍 url을 입력하고, '분석결과 전송'란에 분석 서버에서 분석 결과를 전송할 rest 서버의 주소를 입력(카메라와 연결)한 후 연결을 누르면 실시간 스트리밍 영상을 받아오게 된다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 분석 서버에서 분석을 진행할 주기(단위: 초)를 설정(초기값은 60초로 설정)하고, 분석 서버는 사용자가 지정한 특정 시간마다 분석 결과를 전송하게 된다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 댐의 ROI 영역 번호를 지정하는 예를 나타낸 도면이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은 3D 모델링 된 댐체(110)를 도 4에 도시된 바와 같이 적어도 하나 이상의 구역으로 분할하여 각 댐체로 세분화하고, 우측 상단의 콤보박스를 통해 관심(ROI) 영역의 번호를 선택할 수 있다.
여기서, ROI 영역의 초기값은 1번 구역으로 설정되어 있다.
따라서, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 현재 선택된 번호에 해당하는 ROI 영역이 존재할 경우 화면 상에 파란색으로 표시함으로써, 사용자가 3D 모델링의 댐체에서 해당 구역을 쉽게 확인할 수 있도록 한다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 댐의 ROI 영역 번호를 저장하거나 삭제하는 예를 나타낸 도면이다.
도 13을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 3D 모델링의 댐체에서 ROI 저장 버튼을 통해 현재 선택된 ROI 영역을 저장할 수 있다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은, ROI 영역을 저장할 경우 자동으로 다음 번호가 선택되며, 변경된 ROI 정보를 관제 서버(130)로 전송한다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은, ROI 삭제 버튼을 통해 현재 선택된 ROI 영역을 삭제할 수 있다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 댐의 ROI 영역 상태를 저장 및 초기화하는 예를 나타낸 도면이다.
도 14를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 저장 버튼을 통해 ROI 영역 정보 및 현재 상태를 저장할 수 있다.
즉, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 ROI 영역 정보 및 현재 상태에 대해 실행 파일과 동일한 경로에 'state.ini'라는 파일로 외부에 저장할 수 있다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 관제 서버(130)와 카메라의 연결 상태를 유지하고, 초기화 버튼을 통해 ROI 영역 정보 및 현재 상태를 초기화 할 수 있다.
도 15는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 화상 연결 화면을 나타낸 도면이다.
도 15를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 메시지 입력창(①), 관리자 영상(②), 현장 영상(③), 현장과 관리자 사이의 메시지 출력 창(④)을 제공할 수 있다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 관리자와 현장과의 채팅 기능만을 지원할 수 있는데, 이 경우에 관리자와 현장과의 화상 통화 기능을 지원하지 않을 수 있다.
도 16은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 제공하는 보고서 정보 검색 화면을 나타낸 도면이다.
도 16을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버(130)는, 검색 화면에서 보고서 작업 일자를 입력 후 검색 버튼을 눌러 검색된 보고서 정보를 확인하도록 할 수 있다.
이벤트 검색은 사용자가 설정한 날짜에 해당하는 이벤트를 검색하고, 이벤트 종류는 수문 상태를 의미하여, 수문 open, close 이벤트를 표시한다.
로그 검색 창은 사용자가 설정한 날짜 안에서 로그인 성공 실패에 따른 id 와 발생 시간을 검색하여 화면에 표시한다.
분류 문서명에 검색어를 입력한 후 검색 버튼을 클릭하여 해당 문서를 검색하며, 정밀 안전진단 보고서와 토목 도면을 검색할 수 있다.
공사 지역을 검색어로 입력한 후 검색 버튼을 눌러 검색된 보수보강 정보를 확인할 수 있으며, 댐 내 보수보강이 이루어진 지역을 검색할 수 있다.
도 17은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 외관조사 UI를 나타낸 도면이다.
도 17을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 콘크리트 댐, 필댐 등의 댐체를 마우스로 더블클릭하거나, 메인 화면 메뉴에서 MENU>안전점검진단>정밀안전진단>외관조사를 통해 외관조사를 실행할 수 있다.
이때, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 외관 조사 시 하위 부재로 가능 방법을 두 가지로 제공한다. 즉, 3D 모델링을 마우스로 더블 클릭하는 방법과 좌측 상단의 네비게이션을 이용하는 것이다.
좌측 상단의 네비게이션을 통해 원하는 댐체 및 부재로 쉽게 이동할 수 있다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 수문현황 UI를 나타낸 도면이다.
도 18을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 메인 화면 메뉴에서 MENU> 댐운영정보>수문현황을 통해 수문 현황 UI를 제공할 수 있다.
이때, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 화면에 실시간 저수량, 유입량, 수위, 방류량, 발전기 방류량의 값을 디스플레이 해 준다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 실제 댐의 각 구역에 설치된 계측기로부터 검출된 계측 데이터에 근거해 물의 모델링 높낮이가 수위 데이터에 따라 실시간으로 변하는 것을 디스플레이 해 줄 수 있다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 내구성 조사 UI를 나타낸 도면이다.
도 19를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 메인 화면 메뉴에서 MENU>안전점검진단>정밀안전진단>콘크리트내구성조사를 통해 내구성 조사 UI를 제공할 수 있다.
이때, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 댐체 3D 모델링에 내구성 조사 위치들을 표시한다.
3D 디지털 트윈 댐 모델은 내구성 조사 UI의 하위 옵션 중 원하는 옵션을 체크하면, 해당되는 조사 위치들을 오렌지색으로 점멸 표시함으로써 조사 위치들을 쉽게 파악할 수 있도록 한다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 수중 조사 UI를 나타낸 도면이다.
도 20을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 메인 화면 메뉴에서 MENU>안전점검진단>정밀안전진단>수중조사를 통하여 수중 조사 UI를 제공할 수 있다.
이때, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 다수의 옵션 중 원하는 옵션을 체크하면 해당 면으로 화면을 이동한다.
그리고, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 이동된 화면의 빨간색 구분면을 마우스로 클릭하면 해당 면에 대한 정보를 웹페이지를 통해 제공한다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 계측기 UI를 나타낸 도면이다.
도 21을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 메인 화면 메뉴에서 MENU>계측안전관리>계측기를 통하여 계측기 UI를 제공할 수 있다.
이때, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 계측기 옵션 중 보고자 하는 계측기 옵션을 체크하면, 해당 계측기들의 이름을 빨간색으로 표시함으로써, 각 계측기들은 빨간색으로 점멸하며 표시된다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 우측 마우스를 클릭하여 반투명보기를 눌러 모델링을 반투명보기로 보면 계측기의 위치를 더 쉽게 파악할 수 있다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델의 메인화면 작업자, 수문 개방, 자산 관리 알림 UI를 나타낸 도면이다.
도 22를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 현장의 작업자가 현장에 있는 QR 코드를 점검 단말기(150)의 APP을 통해 스캔하면, 관제 3D DashBoard 내에 해당 작업자가 QR 코드를 스캔한 곳의 위치에 사람 모양이 표시되도록 한다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 실제 댐의 수문이 열리고 닫히면 3D DashBoard 에도 수문이 열리며 물이 쏟아지는 애니메이션이 표출한다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 수문의 교체주기를 알려주는 알람이 우측에 나타내며, 위치보기를 클릭할 시에 해당 수문의 위치를 표시함으로써 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 한다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 자동으로 생성한 정밀 안전 진단 보고서를 나타낸 도면이다.
도 23을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버(130)는, 댐체(110)의 현장에 있는 도 7의 점검 단말기(150)로부터 수신한 현장 점검 사항에 근거하여 정밀 안전 진단 보고서를 자동으로 생성할 수 있다.
즉, 댐 현장에 있는 점검 단말기(150)는, 댐체(110)에 대한 일상 점검 체크 리스트를 도 8에 도시된 바와 같이 시각화하여 화면 상에 디스플레이하고, 사용자에 의해 선택 입력된 일상 점검 체크 답변을 점검 결과 정보로 관제 서버(130)로 전송한다.
이에, 관제 서버(130)는 댐 현장에 있던 점검 단말기(150)로부터 수신한 점검 결과 정보에 근거하여 정밀 안전 진단 보고서를 자동으로 생성하게 되는 것이다.
도 24는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 댐 관련 도면 정보를 제공하는 예를 나타낸 도면이다.
도 24를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버(130)는 도면 정보 메뉴를 화면에 제공하고, 사용자에 의해 도면 정보가 선택되면 댐체(110)를 기준으로 주변 시설 정보 및 지도 정보를 화면 상에 제공할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는 토목 도면 항목이 선택되거나, 종합계획 항목이 선택되면, 댐체 관련 토목 공사 지도나 종합 계획 도면 등을 화면 상에 디스플레이 해 줄 수 있다.
그리고, 관제 서버(130)는 도면 정보의 선택 시, 댐체(110) 관련 각종 도면을 화면에 출력하여 제공할 수 있다.
도 25는 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 댐 점검 AR 증강 화면을 제공하는 예를 나타낸 도면이다.
도 25를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버(130)는 실제 댐체(110)의 상태와 상황을 반영한 3D 디지털 트윈 댐 모델을 통하여 다수의 구역 현황을 디스플레이한다.
이때, 특정 구역이 선택되면, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 위치 정보를 관제 서버(130)로 전송하고, 댐 확인 버튼이 입력되면 3D 댐체 모델링을 AR 증강 화면으로 디스플레이한다.
또한, 관제 서버(130)는 토글 형식의 버튼으로 각 계측기의 데이터를 확인할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는 댐체(110)의 특정 구역 현장에서 카메라를 통해 현장을 촬영한 영상 데이터를 수신하여 화면 상에 디스플레이 할 때, 특정 구역의 댐체에 대한 토목 시설물의 디지털 정보를 증강현실(AR)로 표출할 수 있다.
도 26은 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기의 보고서 작성 화면을 나타낸 도면이다.
도 26을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 점검 단말기(150)는, 보고서 작성 페이지로 텍스트로 작성이 가능하고, 사진 촬영 버튼을 눌러 사진을 찍을 수 있다.
점검 단말기(150)는 촬영버튼을 누르면 점검 현장을 촬영하고, 촬영된 사진을 보고서에 포함시켜 관제 서버(130)로 전송한다.
도 27은 본 발명의 실시예에 따른 관제 서버에서 3D 디지털 트윈 댐 모델을 통하여 댐의 기초 지질을 표현한 예를 나타낸 도면이고, 도 27은 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델을 통하여 주변 지형 및 실제 물성 공간 정보를 구현한 예를 나타낸 도면이다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 댐의 내부 기초 지반이나 구조물을 그라우팅에 따라 3D 모델링으로 표현할 수 있다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 댐 주변 경관을 3D 모델링으로 표현함으로써 주변 지형 및 실제 물성 공간 정보를 구현할 수 있다.
즉, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 댐의 3D 모델링을 통하여 등고선의 색 및 간격을 조절할 수 있는 기능을 제공하고, 필댐부의 물성 정보를 데이터베이스(140)로부터 가져와 화면 상에 표출할 수 있다.
도 29 내지 도 33은 본 발명의 실시예에 따른 댐체 구조물을 3D 모델링하여 설비 분해 교육을 실행하는 예를 나타낸 도면이다.
도 29 내지 도 33을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 실제 댐체(110)의 구조물을 실사 기반으로 3D 모델링하여 고해상도 3D 컨텐츠로 생성할 수 있다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 3D 모델링 설비 분해 교육 시, 점검 단말기(150)를 통하여 실제 현장에 있는 설비를 촬영하여 화면 상에 디스플레이 할 때 각 부품의 명칭을 표시하고, 해당 부품의 클릭 시 부품, 장비 모델링을 불러와 태블릿에서 해당 부품, 장비를 분해할 수 있다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 해당 항목에 맞는 문서를 Xlsx, jpg, hwp, pdf 등 다양한 파일 형식으로 제공할 수 있다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 특정 기계를 선택할 시 분해가 가능하도록 화면을 제공하고, 터치를 했을 때 해당 부품의 색이 바뀌면서 어떤 부품을 선택했는지 직관적으로 알 수 있도록 할 수 있다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 자세히 보고 싶은 부품을 길게 누르고 돋보기 모양에 가져가면 해당 부품만 자세히 볼 수 있도록 확대 및 축소하는 기능을 제공할 수 있다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 부품이 분해되는 영상을 촬영하여, 3D 정비 가이드로 제공함으로써 전문 지식이 미흡한 직원 교육 및 초보 기술자의 안전성 확보에 이용하도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 및 방법은 댐체(110)의 현장에 있는 계측기(120)를 활용한 데이터 수집 결과를 원격으로 관제 서버(130)에 연계하는 시스템 인터페이스를 구축할 수 있다.
또한, 현장 수집 데이터를 원격 관제 서버(130)와 연계하여 관제 서버(130)의 3D 디지털 트윈 댐 모델에 시각화하고, 대시보드를 통해 데이터 수치를 표출할 수 있다.
또한, 현장에 설치된 CCTV의 영상 데이터를 원격지의 관제 서버(130)에 연동하는 시스템 인터페이스를 구축할 수 있다.
또한, 실영상 데이터를 통해 영상분석 알고리즘을 구동하고, 구동 결과를 원격지에 있는 관제 서버(130)에 표출하며, 영상 분석 결과 데이터를 데이터베이스(140)에 저장할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)와 현장 관리자의 점검 단말기(150)를 연동하여 관제 결과 및 현장 점검 결과를 공유할 수 있다.
또한, 관제 서버(130) 내 영상분석 결과 특정 이벤트 데이터를 현장 관리자의 점검 단말기(150)에 표출할 수 있다.
또한, 현장에 있는 점검 단말기(150)에서 실시간 안전 점검 진행 상황 및 결과를 관제 서버(130)로 전달하고, 태블릿을 통해 수집된 현장 관리자의 위치 데이터를 관제 서버(130)로 전달하여 실시간으로 현장 관리자의 위치를 시각화 할 수 있다.
또한, 현장 관리자 및 관제 서버 간 데이터베이스 연동을 통해 업무 시 필요한 디지털 자료의 즉시 검색 및 사용이 가능하고, 업무별 진행 현황 및 업무 결과를 데이터베이스(140)에 저장할 수 있다.
또한, 관제 서버(130) 내 3D 디지털 트윈 댐 모델은 구역/시설별 3D 모델 세분화를 통해 해당 구역 선택 시 확대 기능을 제공할 수 있다.
또한, 3D 디지털 트윈 댐 모델은 3D 모델 상 계측 설비 위치 시각화 및 해당 아이콘 클릭 시 해당 계측 설비의 수집 데이터를 표출하고, 자유 시점으로 3D 모델 및 설비 위치 확인 가능한 시각화 기능을 적용할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는 다채널 실시간 영상 동시 확인을 위한 바둑판형 인터페이스를 구성하고, 대시보드 형태로 주요 설비 데이터 및 이벤트 데이터를 표출할 수 있다.
또한, 관제 서버(130)는 통계 정보 표출 기능 적용 및 통계 커스터마이징 기능을 적용하고, 관제 우선 순위 설정 기능과 이벤트 발생 시 팝업 및 아이콘 Flickering 기능, 관제 결과 히스토리 검색 및 로그 검색 인터페이스를 적용할 수 있다.
또한, 본 발명은, 안전점검 설비 위치에 따른 AR 데이터 표출 위치를 지정할 수 있고, 안전점검 진행에 따른 타임라인 및 상태바를 적용하며, 도면, 매뉴얼 등 디지털 데이터 표시/숨김/반투명 기능을 적용하며, 사용자 인터렉션을 위한 시각/청각 피드백 인터페이스를 적용할 수 있다.
본 발명에 의하면, 3차원 공간 인식 기반의 3D 모델링으로 댐의 구조를 표출하여 시각화하고, 댐의 각 센서를 통해 검출된 데이터를 분석하여, 데이터 분석 결과를 쉽게 이해할 수 있도록 시각적, 입체적으로 표현하며, 복잡한 추론 과정 없이 VR/AR을 이용하여 정보 또는 지식을 제공하며, 관련 데이터 정보를 동기화하여 각기 다른 툴(Tool)에서 연관 정보로 실시간으로 제공하며, 실무자가 댐 현장에서 실시간으로 각 부분을 점검하여 즉시로 보고할 수 있도록 하는, 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템은, 댐체(110)에 저수된 물을 수문을 열어 방류할 때, 방류되는 물을 일부 유입하여 필터링한 후 수돗물로 공급하는 필터타입 정수장치를 포함할 수 있다.
이때, 필터타입 정수장치는 유입구와 배출구를 포함한 반응조, 마이크로 필터 및 지지판을 포함할 수 있다. 유입구는 수돗물이 유입되는 것으로서, 감압 장치와 연결되어 있고, 이 유입구를 통해서 수돗물이 유입된다. 마이크로 필터는 1차 필터로서, 수돗물에 함유된 부유 및 현탁물질, 찌꺼기를 포함한 오염물질을 1차로 여과하여 제거한다. 배출구는 1차 여과된 수돗물을 배출한다. 지지판은 마이크로 필터를 지지한다. 감압 장치와 연결된 필터타입 정수장치는 상부에 바이패스 배관이 설치되어 마이크로 필터를 교체 또는 수리하는 경우에 사용하고 배출구 라인에 바이패스 배관이 연결되는 구조로 형성되어 있다. 마이크로 필터는 Cotton, Polypropylene, Acrylic, Grass 또는 PP 등의 재질로 만든 메디아(media)를 사용한 마이크로 여과 필터로 필터의 크기에 따라 수돗물 중에 함유된 부유 및 현탁물질, 각종 찌꺼기 등과 같은 오염물질을 미크론 단위까지 제거하고 배출구를 통해 배출한다.
또한, 다른 실시예에 따른 필터타입 정수장치는, 유입구와 배출구를 포함한 반응조와, 2차 필터, 지지판, 제어판넬을 구비한다. 반응조의 유입구는 공동주택 저수조와 연결되어 있고, 그 유입구를 통해서 수돗물 또는 1차 처리된 수돗물이 공급되며, 공급된 수돗물 또는 1차 처리된 수돗물은 활성탄 여과기와 살균기를 통과하면서 2차 처리하여 정화되어 반응조의 배출구를 통해 배출된다. 공동주택 저수조와 연결된 필터타입 정수장치는 상부에 바이패스 배관이 설치되어 카본필터 및 자외선 램프를 교체 또는 수리하는 경우에 사용하고 배출구 라인에 바이패스 배관이 연결되는 구조로 형성되어 있다. 2차 필터는 활성탄 여과기와 살균기를 구비할 수 있다. 활성탄 여과기는 카본필터로 활성탄과 원통형 다공 망목 구조의 여과망으로 구성되고, 살균기는 자외선 램프, 석영관, 안정기로 구성된다. 2차 필터는 활성탄 여과기의 카본필터의 내부 정수관통 중앙에 살균기의 자외선 램프가 장착되도록 구성되어 2차 필터의 반응 공간부에 형성되어 마련된다. 2차 필터는 반응 공간부의 수평 하부 지지판에 수직으로 고정되게 구성하고, 상하방향으로 길게 배치되게 설치한다.
또한, 다른 실시예에 따른 자외선(UV) 살균 정수장치는, 필터 하우징, 제1 압력센서, 필터, 필터 가이드 유닛, UV 유닛 하우징, UV 살균 유닛, 제2 압력센서를 포함한다. 필터 하우징은 필터를 수용하고, 필터는 수돗물을 필터링한다. 필터 가이드 유닛은 필터를 필터 하우징의 내부에 설치할 때 가이드 역할을 한다. 제1 압력센서는 유입구를 통해 유입되는 수돗물의 압력을 감지한다. UV 유닛 하우징은 UV 살균 유닛을 수용하고, UV 살균 유닛은 유입된 수돗물에 UV광을 조사하여 살균 및 정수하는 역할을 수행한다. 제2 압력센서는 살균 및 정수된 수돗물의 압력을 감지한다.
전술한 바와 같이, 정수장치에 의해 여과ㆍ흡착ㆍ살균 처리된 수돗물은 급수관에 설치된 급수 펌프에 의해 상향 공급방식으로 각 세대에 공급된다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
100 : 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템 110 : 댐체
120 : 계측기 130 : 관제 서버
140 : 데이터베이스 150 : 점검 단말기
120 : 계측기 130 : 관제 서버
140 : 데이터베이스 150 : 점검 단말기
Claims (10)
- 하천을 가두도록 설치된 댐체;
상기 댐체의 각 구역에 설치되어 각종 정보를 측정하는 적어도 하나 이상의 계측기;
상기 댐체에 저수된 물을 수문을 열어 방류할 때 방류되는 물을 일부 유입하여 필터링한 후 수돗물로 공급하는 필터타입 정수장치;
상기 댐체의 구조를 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하여 디지털 트윈 댐 모델로 표출하여 시각화하고, 상기 하나 이상의 계측기를 통해 검출된 데이터를 상기 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석하여 이상 유무를 제공하는 관제 서버;
상기 댐체의 관리를 위한 축조 주요 정보, 물성 정보, 점검 및 진단 이력 정보, 주요 보수보강 정보를 저장하고 있는 데이터베이스; 및
상기 댐체의 주변을 이동하면서 상기 댐체의 각 구역에 대한 점검 사항을 입력하여 상기 관제 서버로 전송하는 점검 단말기;
를 포함하고,
상기 디지털 트윈 댐 모델은, 상기 댐체의 구조물을 3D 모델링하여 3D 컨텐츠로 생성하고, 상기 3D 컨텐츠에 따라 상기 점검 단말기를 통하여 상기 댐체의 현장에 있는 설비를 촬영하여 화면 상에 디스플레이 할 때 각 부품의 명칭을 표시하고, 해당 부품의 클릭 시 부품 및 장비 모델링을 불러와 부품 및 장비를 분해하여 디스플레이하고,
상기 필터타입 정수장치는 유입구와 배출구를 포함한 반응조, 마이크로 필터, 바이패스 배관 및 지지판을 포함하고, 상기 유입구는 감압 장치와 연결되고 수돗물이 유입되며, 상기 마이크로 필터는 1차 필터로서 수돗물에 함유된 부유 및 현탁물질, 찌꺼기를 포함한 오염물질을 1차로 여과하고, 상기 배출구는 1차 여과된 수돗물을 배출하고, 상기 지지판은 상기 마이크로 필터를 지지하고, 상기 바이패스 배관은 상기 마이크로 필터를 교체 또는 수리하는 경우에 사용하고 배출구 라인에 연결되는 구조로 형성되는 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 관제 서버는,
상기 댐체의 내부 기초 지반이나 구조물을 3D 모델링으로 변환하여 그라우팅을 통한 기초 지질을 표현하며,
상기 댐체의 주변 경관에 대해 등고선의 색 및 간격을 조절하고, 상기 댐체의 물성 정보를 상기 데이터베이스로부터 가져와 주변 지형 및 실제 물성 공간 정보를 생성하며,
상기 댐체의 주요 영역에 대한 토목 도면을 표출하며, 필요한 도면의 정보를 검색할 수 있도록 하며,
상기 댐체의 현장에 있는 상기 점검 단말기로부터 사진이 포함된 보고 내용이 입력되면 댐 점검 보고서를 자동으로 생성하며,
상기 댐체의 자산 관리 기능과 연동하여 자산 정보를 표출하는,
3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 디지털 트윈 댐 모델은,
상기 댐체의 구조를 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하고, 3D 모델링 된 댐체를 적어도 하나 이상의 구역으로 분할하여 각 댐체로 세분화하여 분할 모델 및 통합 모델로 관리하며, 각 댐체 구역에 대한 개별 부재의 도면을 확인하는 기능을 제공하며,
상기 적어도 하나 이상의 계측기의 위치 및 정보를 3D 모델링 댐체 위에 붉은 색으로 점멸하여 시각화하고,
상기 댐체에 저수된 수량에 대해 침투 수량계 및 외부 변위계의 데이터 변화를 그래프 형태로 시각화하는,
3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 계측기는 상기 댐체의 현장에서 각 구역을 촬영하여 각 구역 상태 영상을 획득하는 적어도 하나 이상의 카메라를 포함하고,
상기 디지털 트윈 댐 모델은 상기 적어도 하나 이상의 카메라로부터 각 구역 상태 영상을 수신하여 각 구역의 댐체 3D 모델링에 반영하며,
상기 각 구역 상태 영상을 분석하여 이상이 있는 경우에 이상이 발생한 구역의 댐체 3D 모델링에 알람 영상으로 표출함과 더불어 알람 음성을 출력하는,
3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 점검 단말기는, 상기 댐체의 특정 구역 현장에서 카메라를 통해 현장을 촬영하여 화면 상에 디스플레이 할 때, 상기 관제 서버로부터 상기 특정 구역의 댐체에 대한 토목 시설물의 디지털 정보를 수신하여 증강현실(AR)로 표출하고,
상기 댐체에 대한 일상 점검 체크 리스트를 시각화하여 화면 상에 디스플레이하고, 사용자에 의해 선택 입력된 일상 점검 체크 답변을 점검 결과 정보로 상기 관제 서버로 전송하며,
상기 댐체의 주요 관리 지점에 위치하여 현장에 표시된 QR 코드를 스캔하면 현재 위치의 댐 정보를 화면 상에 디스플레이하고, 현재 위치 정보를 상기 관제 서버로 전송하여 상기 디지털 트윈 댐 모델에서 현장 관리자의 위치 정보가 표시될 수 있도록 하는,
3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 적어도 하나 이상의 계측기는 상기 댐체의 현장에서 각 구역을 촬영하여 각 구역 상태 영상을 획득하는 적어도 하나 이상의 드론 장치를 포함하고,
상기 디지털 트윈 댐 모델은 상기 적어도 하나 이상의 드론 장치로부터 각 구역 상태 영상을 수신하여 각 구역의 댐체 3D 모델링에 반영하며,
상기 디지털 트윈 댐 모델은 상기 댐체의 정상적인 각 구역 상태 영상을 인공지능(AI) 기반으로 딥러닝 학습하고, 상기 적어도 하나 이상의 드론 장치로부터 수신한 각 구역 상태 영상을 분석하여 상기 댐체의 각 구역에 이상이 있는지를 인식하여, 이상이 있는 구역의 댐체 3D 모델링에 알람 영상 및 음성으로 표출하는,
3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 시스템.
- 하천을 가두도록 설치된 댐체; 상기 댐체의 각 구역에 설치되어 각종 정보를 측정하는 적어도 하나 이상의 계측기; 상기 댐체에 저수된 물을 수문을 열어 방류할 때 방류되는 물을 일부 유입하여 필터링한 후 수돗물로 공급하는 필터타입 정수장치; 관제 서버; 및 점검 단말기를 포함하는 시스템의 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 방법으로서,
(a) 상기 관제 서버에서 상기 댐체를 구조물 정보에 따라 3차원 공간인식 기반으로 3D 모델링하여 3D 디지털 트윈 댐 모델을 생성하는 단계;
(b) 상기 관제 서버가 상기 댐체의 각 구역에 설치된 적어도 하나 이상의 계측기로부터 각종 계측 정보를 수신하는 단계;
(c) 상기 관제 서버가 상기 적어도 하나 이상의 계측기로부터 수신된 계측 정보를 상기 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석하여 이상 유무를 제공하는 단계;
(d) 상기 점검 단말기가 상기 댐체의 주변을 이동하면서 상기 댐체의 각 구역에 대한 점검 사항을 입력하여 상기 관제 서버로 전송하는 단계; 및
(e) 상기 관제 서버가 상기 점검 단말기로부터 수신한 상기 댐체의 각 구역에 대한 점검 사항에 근거하여 댐 점검 보고서를 자동으로 생성하는 단계;
를 포함하고,
상기 3D 디지털 트윈 댐 모델은, 상기 댐체의 구조물을 3D 모델링하여 3D 컨텐츠로 생성하고, 상기 3D 컨텐츠에 따라 상기 점검 단말기를 통하여 상기 댐체의 현장에 있는 설비를 촬영하여 화면 상에 디스플레이 할 때 각 부품의 명칭을 표시하고, 해당 부품의 클릭 시 부품 및 장비 모델링을 불러와 부품 및 장비를 분해하여 디스플레이하고,
상기 필터타입 정수장치는 유입구와 배출구를 포함한 반응조, 마이크로 필터, 바이패스 배관 및 지지판을 포함하고, 상기 유입구는 감압 장치와 연결되고 수돗물이 유입되며, 상기 마이크로 필터는 1차 필터로서 수돗물에 함유된 부유 및 현탁물질, 찌꺼기를 포함한 오염물질을 1차로 여과하고, 상기 배출구는 1차 여과된 수돗물을 배출하고, 상기 지지판은 상기 마이크로 필터를 지지하고, 상기 바이패스 배관은 상기 마이크로 필터를 교체 또는 수리하는 경우에 사용하고 배출구 라인에 연결되는 구조로 형성되는 3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 관제 서버는,
상기 댐체의 외관 조사시 상기 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 상기 댐체에 대한 3D 모델링을 마우스로 클릭하거나 네비게이션을 이용하여 사용자에 의해 선택된 댐체의 구역 및 부재로 이동하고,
수문 현황 표출 시, 화면에 실시간 저수량, 유입량, 수위, 방류량, 발전기 방류량을 상기 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 상기 댐체에 대한 3D 모델링으로 디스플레이하며,
상기 하나 이상의 계측기로부터 수신된 계측 정보에 근거해 댐에 저수된 수량의 수위에 따라 상기 3D 디지털 트윈 댐 모델에서 물의 모델링 높낮이가 실시간으로 표출되도록 하는,
3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 (c) 단계에서 상기 관제 서버는,
상기 댐체의 실제 수문이 닫혀있다가 열리면 상기 댐체의 3D 모델링에도 수문이 열리며 물이 쏟아지는 상태를 표출하고, 수문의 교체주기를 알려주는 알람을 우측에 나타내며, 위치보기의 클릭 시 해당 수문의 위치를 표시하며,
상기 댐체에 대한 내구성 조사 시, 상기 댐체의 3D 모델링에 내구성 조사 위치들이 표시되도록 하고, 내구성 조사 UI(User Interface)의 하위 옵션 중 원하는 옵션이 선택되면, 해당되는 조사 위치들이 특정 색으로 점멸 표시되어 쉽게 인식할 수 있도록 하며,
정밀 안전 진단에 따른 수중 조사 시, 옵션 중 원하는 옵션이 선택되면, 해당 면으로 화면이 이동되도록 하고, 이동된 화면의 특정색 구분면을 마우스로 클릭하면 해당 면에 대한 정보를 화면 상에 표시되도록 하며,
상기 적어도 하나 이상의 계측기 중 보고자 하는 계측기 옵션을 체크하면, 해당 계측기들의 이름이 특정색으로 표시되면서 계측기들이 특정색으로 점멸하여 표시되고, 우측 마우스를 클릭하여 반투명보기가 입력되면 3D 모델링을 통해 계측기의 위치를 표시할 수 있도록 하는,
3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 방법.
- 제 7 항에 있어서,
상기 (e) 단계에서 상기 관제 서버는,
상기 댐체의 현장에 있는 작업자가 상기 점검 단말기로 현장에 있는 QR 모드를 스캔하면, 상기 댐체의 3D 모델링에 해당 작업자가 QR 코드를 스캔한 곳의 위치에 사람 모양을 표시하고,
상기 점검 단말기와 데이터베이스 연동을 통해 업무 시 필요한 디지털 자료를 즉시 검색 및 사용하도록 하고,
상기 점검 단말기와의 연동하여 관제 결과 및 현장 점검 결과를 공유하며,
상기 적어도 하나 이상의 계측기로부터 수신된 계측 정보를 상기 디지털 트윈 댐 모델에 반영하고 분석한 결과, 특정 이벤트 데이터를 현장 관리자의 상기 점검 단말기로 전송하여 표출되도록 하고,
상기 점검 단말기로부터 상기 댐체에 대한 일상 점검 체크 리스트를 시각화하여 화면 상에 디스플레이하고 사용자에 의해 선택 입력된 일상 점검 체크 답변을 점검 결과 정보로 수신하며, 업무별 진행 현황 및 점검 업무 결과를 데이터베이스에 저장하는,
3D 디지털 트윈 댐 안전 관리 방법.
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