KR100643212B1 - Automatic observation system for islands and mountains - Google Patents

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Abstract

An automatic observation system for islands and mountains is provided to stably generate electric power from wind power and solar energy and to perform smooth data transmission/reception function by using a high-speed Ethernet communication system. A wind power generator(20) is installed at the top of a pole(10) by using flanges, a rubber mount(90), and bolts. A solar energy generator(30) is installed at the pole. Plural sensors(40) and cameras(50) are installed at the pole and are controlled according to operational control signals in order to output signals according to various kinds of information. A data conversion unit(60) is installed at the pole and is formed with a data logger and a switching hub in order to convert output signals of the sensors and cameras correspondingly to transmission protocols. A data transmission/reception unit(70) transmits various data according to operational control signals by wireless. A storage battery(80) is installed at the pole.

Description

도서 산악용 자동 관측 장치{Automatic observation system for islands and mountains}Automatic observation system for islands and mountains}

도 1은 본 발명에 따른 도서 산악용 자동 관측 장치를 나타내는 사시도1 is a perspective view showing an automatic mountain observation device for a mountain according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 도서 산악용 자동 관측 장치를 나타내는 블록도Figure 2 is a block diagram showing the automatic mountain observation device for islands according to the present invention

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명** Explanation of symbols for main parts of drawings *

10 : 지주 20 : 풍력발전기10: landlord 20: wind power generator

30 : 태양열 발전기 40 : 감지 센서30: solar generator 40: detection sensor

50 : 카메라 60 : 데이터 변환부50: camera 60: data converter

62 : 스위칭허브 64 : 데이터로거62: switching hub 64: data logger

70 : 데이터 송신부 80 : 축전지70: data transmission unit 80: storage battery

90 : 고무마운트90: rubber mount

본 발명은 도서 산악용 자동 관측 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 풍력과 태양열을 이용하여 안정하게 전원공급이 이루어지도록 하고, 무선통신을 통해서 데이터 전송이 원활하도록 하는 도서 산악용 자동 관측 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an island automatic observation device for islands, and more particularly, to an island mountain automatic observation device for stable power supply using wind and solar heat, and to facilitate data transmission through wireless communication.

현재 도서 산악용 관측 장치는 일반적으로, 기상정보를 얻기 위한 기상용과 산불발생정보를 얻기 위한 산불감시용이 사용되고 있다.Currently, island mountain observation device is generally used for weather monitoring for obtaining weather information and forest fire monitoring for obtaining forest fire occurrence information.

이들 도서 산악용 관측 장치는 주로 깊은 산중이나 오지에 설치되기 때문에 전원이 공급되지않는 경우가 많아서 주로 태양열을 이용한 전원 설계와 인공위성망을 이용한 통신방법을 채택하고 있다.Since these island mountain observation devices are mainly installed in deep mountains or remote areas, they are often not supplied with power. Therefore, they adopt the design of solar power and the communication method using satellite networks.

그러나 기존의 도서 산악용 관측 장치는 전력 생산량의 부족으로 디지털 카메라 등 각종 센서의 추가에 제약이 많고 데이터 송수신이 유선에 의존하므로 설치비가 많이 소요된다. 또한, 무선으로 송신할 경우에도 무선 송수신의 도달거리 및 속도, 처리량의 부족으로 완벽한 장비의 구축이 힘든 상태이며 전기사용료 및 위성통신 사용료, 유선통신 사용료 등으로 기본 유지보수 비용이 과다하게 발생되는 문제점이 있다.However, the existing island mountain observation device is limited in the addition of various sensors such as digital camera due to the lack of power production, and the installation cost is high because the data transmission and reception depends on the wire. In addition, even when transmitting wirelessly, it is difficult to construct a perfect equipment due to lack of reach, speed, and throughput of wireless transmission and reception, and excessive maintenance costs are caused due to electricity usage fee, satellite communication fee, and wire communication fee. There is this.

그리고 기존에는 시리얼측정 센서에서 기존통신망을 경유하여 중앙관측 서버장비로 전달되고 다음으로 서버의 자료를 공유함으로 데이터 처리과정이 복잡하고 데이터공유가 어려웠다.In the past, the serial measurement sensor was transmitted to the central monitoring server through the existing communication network, and the data processing process was complicated and data sharing was difficult by sharing the data of the server.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 풍력과 태양열을 이용하여 안정하게 전원공급이 이루어지도록 하고, 무선통신을 통해서 데이터 전송이 원활하도록 하는 도서 산악용 자동 관측 장치를 제공하는 데 있다.An object of the present invention for solving the problems as described above is to provide a stable mountain island automatic observation device to ensure a stable power supply using wind and solar heat, and to facilitate data transmission through wireless communication.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은 지주의 상단에 설치되는 풍 력발전기, 지주에 설치되는 태양열 발전기, 입력되는 동작제어신호에 의하여 동작이 제어되며 지주에 설치되어 산불정보, 기상정보 혹은 동물의 생태 정보 등 각종 정보를 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 감지 센서 및 카메라, 상기 지주에 설치되며 상기 풍력발전기와 태양열 발전기의 전원에 의하여 동작하고 각종 감지센서 및 카메라로부터 출력되는 신호를 송신프로토콜에 맞게 변환하는 데이터로거 및 스위칭 허브로 구성된 데이터 변환부, 상기 지주에 설치되며 입력되는 동작제어신호에 따라 각종 데이터를 무선으로 송신하는 데이터 송신부 및 상기 지주 내부에 설치되는 축전지로 구성되는 도서 산악용 자동 관측 장치이다.Features of the present invention for achieving the above object is the wind power generator is installed on the top of the shore, the solar generator is installed on the shore, the operation is controlled by the input operation control signal and installed on the shore, wildfire information, weather information or Sensors and cameras that detect various types of information such as animals' ecological information and output signals according to them, and are installed on the props and operated by the power of the wind turbine and solar generator, and transmit signals output from various sensors and cameras. Data conversion unit consisting of a data logger and a switching hub for converting according to the island, the mountain mountain automatic consisting of a data transmission unit for wirelessly transmitting various data in accordance with the operation control signal input to the support and the storage battery installed inside the support It is an observation device.

상기한 구성에서 풍력발전기의 동작시 지주가 흔들리지 않도록 하기 위하여 상기 풍력발전기는 고무마운트를 매개로 지주와 체결된다.In the above-described configuration, the wind turbine is fastened with the shore via a rubber mount so that the pillar does not shake during operation of the wind turbine.

그리고 송신부는 밀리미터파를 이용한 초고속(100Mbps~1Gbps) 무선 이더넷 통신장비를 사용한다.The transmitter uses ultra high speed (100Mbps ~ 1Gbps) wireless Ethernet communication equipment using millimeter wave.

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 실시 예를 하기에서 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 살펴본다.An embodiment of the present invention having the configuration as described above will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명에 따른 도서 산악용 자동 관측 장치를 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 도서 산악용 자동 관측 장치를 나타내는 블록도이다.1 is a perspective view showing an automatic island mountain observation device according to the present invention, Figure 2 is a block diagram showing an automatic island mountain observation device according to the present invention.

본 발명에 따른 도서 산악용 자동 관측 장치는 크게, 지주(10)의 상단에 설치되는 풍력발전기(20), 지주(10)에 설치되는 태양열 발전기(30), 지주(10)에 설치되고 입력되는 동작제어신호에 의하여 동작이 제어되는 각종 감지 센서(40) 및 카 메라(50), 상기 지주(10)에 설치되고 상기 풍력발전기(20)와 태양열 발전기(30)의 전원에 의하여 동작하고 각종 감지센서(40) 및 카메라(50)로부터 출력되는 신호를 송신프로토콜에 맞게 변환하는 데이터 변환부(60), 상기 지주(10)에 설치되며 입력되는 동작제어신호에 따라 각종 데이터를 무선으로 송신하는 데이터 송신부(70) 및 상기 지주(10)에 설치되어 풍력발전기(20)와 태양열 발전기(30)로부터 전력이 충전되고 다른 디바이스들로 전원을 제공하는 축전지(80)로 구성된다.Island mountain automatic observation device according to the invention largely, the wind generator 20 is installed on the top of the support (10), the solar generator 30 is installed on the support (10), the operation is installed and input to the support (10) It is installed in various sensing sensors 40 and the camera 50, the support 10, the operation is controlled by a control signal and is operated by the power of the wind generator 20 and the solar generator 30 and various sensing sensors. Data conversion unit 60 for converting the signal output from the 40 and the camera 50 in accordance with the transmission protocol, and a data transmission unit for wirelessly transmitting a variety of data in accordance with the input operation control signal installed on the support 10 And a storage battery 80 installed in the support 10 and charged with power from the wind power generator 20 and the solar generator 30 and providing power to other devices.

상기한 구성에서 풍력발전기(20)는 동작시에 발생되는 진동과 고체음을 제거하여 다른 기기가 안정적으로 동작되도록 지주(10)에 내유성, 내존성 등이 우수한 합성고무로 제작된 고무마운트(90)를 개재시켜 설치하는데, 상기 풍력발전기(20)의 하부와 지주(10)의 상부에는 상호 대칭되도록 볼트체결공(12)(22)이 형성된 플랜지(14)(24)가 형성되고, 상기 플랜지(14)(24) 사이에는 고무마운트(90)가 설치되며, 상기 고무마운트(90)의 중심으로는 상기 복수개의 볼트체결공(12)(22)과 대응되는 볼트(92)가 관통되어 있어서, 풍력발전기(20)의 플랜지(14)(24) 상부와 지주(10)의 플랜지(14)(24)하부에서 각각 볼트(92)의 외주로 너트(16)(26)를 체결하여 풍력발전기(20)를 지주(10)에 설치한다.In the above configuration, the wind power generator 20 is a rubber mount 90 made of synthetic rubber having excellent oil resistance and resistance to the support 10 so as to stably operate other devices by removing vibrations and solid sounds generated during operation. ) Installed through the lower part of the wind turbine 20 and the upper portion of the support 10, the flanges 14, 24 formed with bolt fastening holes 12, 22 are formed so as to be symmetrical with each other, and the flange A rubber mount 90 is installed between the 14 and 24, and a bolt 92 corresponding to the plurality of bolt fastening holes 12 and 22 penetrates through the center of the rubber mount 90. , The nuts 16 and 26 are fastened to the outer circumference of the bolt 92 at the top of the flange 14 and 24 of the wind turbine 20 and the bottom of the flange 14 and 24 of the support 10, respectively. Install (20) on the support (10).

상기한 감지센서(40) 및 카메라(50)는 설치장소의 영상을 카메라(50)로 확인하고 카메라(50)의 줌 기능과 좌우로 움직여 이상발생 장소의 영상을 확인할 수 있고 기상관서에서 필요한 기압, 기온, 습도, 강수량, 풍향, 풍속, 동물의 움직임(동물의 생태정보)등의 감지센서(40)를 설치하여 현지의 기상관측 자료를 산출하며, 현지의 영상과 관측자료를 통신방식(RS232,RS422, TCP/IP)에 따라 스위칭 허브(62) 나 데이터로거(64)로 보낸다. 한편, 상기 카메라(50)는 고정된 상태로 동작될 수도 있고 움직임을 감지하는 센서로부터 출력되는 신호에 따라 작동방향이 움직임방향을 따라 변경된 후 움직임이 사라지면 원위치로 복원되도록 할 수도 있다.The sensor 40 and the camera 50 can check the image of the installation place with the camera 50 and can move to the left and right with the zoom function of the camera 50 to check the image of the abnormal place and the air pressure required by the weather bureau. By installing sensors 40 such as temperature, humidity, precipitation, wind direction, wind speed, and animal movements (animal ecology information), local weather observation data are calculated and local video and observation data are communicated (RS232). RS422, TCP / IP) to the switching hub 62 or data logger 64. Meanwhile, the camera 50 may be operated in a fixed state or may be restored to its original position when the movement disappears after the operation direction is changed along the movement direction according to a signal output from the sensor for detecting the movement.

데이터 변환부(60)는 스위칭 허브(62)와 데이터로거(64)로 구성되어, 태양열 발전기(30)와 풍력발전기(20)로부터 출력되는 전력생산량에 따른 자료와 카메라(50) 및 감지센서(40)들로부터 출력되는 영상 및 자료를 스위칭 허브(62)나 데이터로거(64)로 수신하는데 데이터로거(64)로 수신된 자료는 다시 스위칭 허브(62)로 보내어진다. 따라서 모든 장치의 자료를 TCP/IP프로토콜 통신방법으로 모아서 데이터 송신부(70)로 전달한다.Data conversion unit 60 is composed of a switching hub 62 and the data logger 64, the data according to the power output output from the solar generator 30 and the wind turbine 20, the camera 50 and the sensor ( The images and data output from the 40 are received by the switching hub 62 or the data logger 64, and the data received by the data logger 64 is sent back to the switching hub 62. Therefore, the data of all the devices are collected by the TCP / IP protocol communication method and transmitted to the data transmitter 70.

그리고 설치시스템의 IP가 공인 IP이고 방화벽이 없다면 전세계 어디에서나 데이터를 확인할 수 있음으로 데이터의 활용도 및 공유가 매우 자유스러우며 스위칭 허브(62)에 무선AP를 접속하면 무선통신 장비(노트북, PDA, 휴대폰)를 이용하여 인터넷 검색, VOIP전화 등 인터넷으로 할 수 있는 모든 서비스가 사용 가능하다.And if the installation system's IP is a public IP and there is no firewall, the data can be checked anywhere in the world, so the utilization and sharing of data is very free. When wireless AP is connected to the switching hub 62, wireless communication equipment (laptop, PDA, mobile phone) ), You can use all the services that can be done through the Internet such as Internet search, VOIP phone.

또, 스위칭 허브(62)에 무선송신기를 추가할 경우 무선의 직진성으로 인한 지형지물의 막힘을 우회할 수 있으므로 무선통신 중계기 역할을 할 수 있으며 거리의 확장성도 배로 증가시킬 수 있게 된다.In addition, when the wireless transmitter is added to the switching hub 62, the feature of the wireless communication may bypass the blockage of the feature due to the straightness of the radio, thereby serving as a wireless communication repeater, and the scalability of the distance may be doubled.

상기 데이터 송신부(70)는 밀리미터파를 이용한 현재 세계최고의 전송속도(100Mbps~1Gbps)로 무선 수신기로 전달되어 스위칭 허브(62)로 전달되면 중앙감시실의 서버나 관련자 업무자의 PC, 자료의 공유를 필요로 하는 단체 등으로 전달되어 접근의 허가권만 있으면 간단하게 IP만 입력하면 확인이 가능하고 여러 가지 형 태로의 변환도 매우 자유롭게 할 수 있다.The data transmission unit 70 is transmitted to a wireless receiver at the current world's highest transmission rate (100 Mbps to 1 Gbps) using millimeter waves, and then transferred to the switching hub 62 to share a PC or data of a server of a central monitoring room or an operator. It can be delivered to organizations that need it, and can be checked by simply entering the IP as long as it has the right of access and can be freely converted into various forms.

따라서 첨부된 기상청 종합유선통신망의 전국적 백업망 구축도 가능하며 신규구축 및 확장 시 적용할 수도 있고. 근접지역에서 장비(노트북, PDA, 휴대폰)를 이용하여 인터넷 검색, VOIP전화 등 인터넷으로 할 수 있는 모든 서비스가 사용 가능할 수 있다.Therefore, it is possible to establish a nationwide backup network of the attached Meteorological Agency comprehensive wired communication network, and it can be applied to new construction and expansion. All services available on the Internet, such as Internet browsing, VOIP telephones, etc. may be available in the vicinity by using equipment (laptops, PDAs, cell phones)

상기한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 효과를 살펴보면 통신 속도가 주요장비 구간에는 4Mbps~14Mbps이고 기타 대부분의 구간은 2400bps~2Mbps저속으로 통신이 이루어지고 있으며 앞으로도 지상기상관측망의 평균격자 간격을 줄이기 위하여 수백 기의 관측 장비가 추가되어야 하는데 그에 따르는 높은 공사비예산을 절감할 수 있고 자연재해로 인한 유선망 구간의 피해로 관측의 어려움 발생시 보조 망으로 적용함으로써 더욱 안정된 관측 통신망을 구축할 수 있으며 설치지역의 풍부한 바람과 태양을 이용하여 안정된 전력을 자체생산 하고 밀리미터파를 이용한 초고속(100Mbps~1Gbps) 무선 이더넷(Ethernet)통신장비를 이용하여 송수신 거리가 현재 12Km까지 가능하며 2005년 3/4분기에 100Km까지 송/수신이 가능한 초고속 무선 이더넷(Ethernet) 통신장비의 탑재가 가능하다.Looking at the effect of the present invention having the configuration as described above, the communication speed is 4Mbps ~ 14Mbps in the main equipment section, and most other sections are communicating at a low speed 2400bps ~ 2Mbps, in order to reduce the average lattice spacing of the ground meteorological observation network in the future Hundreds of observation equipment should be added, which can reduce the high cost of construction budget, and can make more stable observation communication network by applying as an auxiliary network in case of difficulty in observation due to damage of wired network section due to natural disaster. Stable power production using wind and sun, and ultra high speed (100Mbps ~ 1Gbps) wireless Ethernet (Ethernet) communication equipment using millimeter wave enables transmission and reception distance of up to 12 km now and transmits up to 100 km in the third quarter of 2005. / High speed wireless Ethernet communication equipment that can be installed The.

또한, 본 시스템의 구조가 1기의 폴대에 모두 장착이 가능함으로 설치지역의 자연 훼손을 최소화할 수 있고 최상층의 풍력 발전기와 폴대의 사이에 진동을 감쇠하기 위하여 원통형의 고무마운트를 사용함으로써 기타장비가 진동으로 인한 오작동을 해소하였다.In addition, the structure of this system can be installed on one pole, so that the natural damage of the installation area can be minimized, and a cylindrical rubber mount is used to damp vibrations between the wind turbine and the pole on the top floor. The malfunction caused by vibration is eliminated.

아울러, 본 시스템의 데이터 처리는 이더넷 방식의 TCP/IP프로토콜을 이용함으로 허가된 자라면 누구나 직접 설치현장의 관측장비에서 측정된 자료를 웹상으로 확인할 수 있음으로 데이터 공유가 매우 쉽고 측정값이 중앙관측소까지 전달되는 과정이 간소화되어 기존의 데이터 처리 속도에 비해 매우 빠른 효과가 있다.In addition, the data processing of this system is easy to share data because anyone who has been authorized by using the Ethernet type TCP / IP protocol can directly check the measured data from the observation equipment of the installation site on the web, and the measured value is the central station. Since the process is simplified, it is very fast compared to the existing data processing speed.

따라서 안정된 전원공급, 초고속으로 처리속도 향상, 대용량, 장거리의 송수신이 가능함으로 기상청 기상관측 데이터와 산림청 카메라 등의 데이터가 쉽게 공유할 수 있어 국가적으로 기상감시 및 재해감시의 효과를 극대화할 수 있다.Therefore, stable power supply, high-speed processing speed improvement, large capacity, long distance transmission and reception are possible, so data such as meteorological and meteorological observation data and forestry camera can be easily shared, which can maximize the effect of weather and disaster monitoring nationally.

Claims (3)

지주의 상단에 고무마운트를 매개로 설치하되, 지주의 상단에 플랜지를 형성하고 이와 대응되는 하단부에 다른 플랜지를 형성하여 복수개의 플랜지와 고무마운트를 볼트를 관통시켜 너트로 고정설치한 풍력발전기,The wind power generator is installed on the top of the support via a rubber mount, and a flange is formed on the top of the support, and a different flange is formed on the bottom of the support, and the plurality of flanges and the rubber mount are fixed by nuts through bolts. 지주에 설치되는 태양열 발전기,Solar generator installed on shore 입력되는 동작제어신호에 의하여 동작이 제어되며 지주에 설치되어 산불정보, 기상정보 혹은 동물의 생태 정보 등 각종 정보를 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 각종 감지 센서 및 카메라,The motion is controlled by the input motion control signal and is installed in the prop and detects various kinds of information such as forest fire information, weather information or animal ecology information and outputs signals according to the various sensors, cameras, 상기 지주에 설치되며 상기 풍력발전기와 태양열 발전기의 전원에 의하여 동작하고 각종 감지센서 및 카메라로부터 출력되는 신호를 송신프로토콜에 맞게 변환하는 데이터로거 및 스위칭 허브로 구성된 데이터 변환부,A data conversion unit installed on the shore and configured by a data logger and a switching hub which is operated by the power of the wind generator and the solar generator and converts signals output from various sensors and cameras according to a transmission protocol; 상기 지주에 설치되며 입력되는 동작제어신호에 따라 각종 데이터를 무선으로 송신하는 데이터 송신부 및 A data transmitter configured to wirelessly transmit various data in accordance with an operation control signal inputted to the prop; 상기 지주에 설치되는 축전지로 구성되는 것을 특징으로 하는 도서 산악용 자동 관측 장치.Island mountain automatic observation device, characterized in that consisting of a storage battery installed on the shore. 삭제delete 제 1항에 있어서, 상기 송신부는 밀리미터파를 이용한 초고속(100Mbps~1Gbps) 무선 이더넷 통신장비를 사용하는 것을 특징으로 하는 도서 산악용 자동 관측 장치.The island mountain automatic observing apparatus according to claim 1, wherein the transmitter uses a high speed (100 Mbps to 1 Gbps) wireless Ethernet communication device using a millimeter wave.
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