KR101550036B1 - 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템 - Google Patents

정보통신기술 기반 무인 경계 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자체적으로 침입자인지를 판단하고 4G LTE망을 이용하여 사용자에게 침입 정보를 통보하고, 퇴치하는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템을 개시한다.
본 발명은 주변 상황 정보를 수집하는 정보 수집부와, LTE 통신 방식을 이용하여 무선으로 정보를 송수신하는 감시기용 무선 통신부와, 상기 정보 수집부에서 수집된 정보를 상기 감시기용 무선 통신부를 통해 송수신하는 제1제어부로 이루어진 무인 감시기(20); 및 상기 감시기용 무선 통신부와 무선으로 정보를 송수신하는 단말기용 무선 통신부와, 상기 단말기용 무선 송신부로 수신된 주변 상황 정보를 디스플레이부에 표시하는 제2제어부로 이루어진 이동 단말기(50)로 구성됨으로써, 무인 감시기(20)에서 영상과 문자로 침입자 정보를 이동 단말기(50)로 송수신하여 감시자가 파악할 수 있도록 하는 것이다.

Description

정보통신기술 기반 무인 경계 시스템{UNMANNED SECURITY SYSTEM BASED ON INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY}
본 발명은 다양한 형태의 무인 감시 장치를 이용하여 주변 상황 정보를 수집하고, 수집된 정보를 LTE(Long Term Evolution) 통신망을 이용하여 무선으로 이동단말기에 공유시키는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템에 관한 것이다.
현재 대한민국은 전쟁 억지를 위한 기본적인 군사 목적 달성을 위해 북한으로부터의 침투를 저지할 수 있는 효율적인 경계 시스템이 반드시 필요하다.
대한민국의 국토는 3면의 바다와 1면의 육지로 국경이 이루어져 있다. 따라서, 평상시 적으로부터의 육상(DMZ: Demilitarized Zone, 비무장 지대) 및 해상 침투 가능성이 상존하고 있으며, 그 중 해안은 적이 은밀하게 침투하기에 매우 용이한 지대라 할 수 있다.
육상 경계지대에 비해 해안 경계지대는 각 제대별로 그 전투정면이 매우 넓고 병력은 부족하여 경계 감시공백 발생 가능성이 높은 편이다.
이러한 경계의 어려움을 해결하기 위해, 무인 감시장치를 이용하여 적의 동태를 실시간으로 파악하고, 파악된 정보를 대응 여부 결정권자나, 작전 부대 책임자 등에게 동시에 무선으로 전달함으로써, 빠른 시간 내에 현재 상황을 파악할 수 있을 뿐만 아니라 결정권자 등이 무선으로 무인 감시 장치를 제어함으로써 작전 부대가 실전에 배치되기 전에 작전 지역의 상황을 정확하게 파악할 수 있는 기술의 개발이 필요한 실정이다.
일상에서 주로 사용되는 무인 감시장치인 CCTV는 직접 케이블을 이용하여 신호를 전달하고 전차가 외부로 나가지 않으며, 누구나 전파를 수신하여 방송을 볼 수 있는 일반 방송과 달리 케이블이 연결된 특정인만이 영상을 볼 수 있어 폐쇄회로 텔레비전이라고 한다.
그러나 단순히 카메라를 폴대에 설치하고 상하좌우 이동시켜 분석할 수 있는 이미지 정보는 매우 한정되고, 안개가 낀 날이나, 야간 및 우천시에는 매우 취약하다.
대한민국 공개특허공보 제2002-0085733호 (2002. 11. 16)
상기와 같은 점을 감안하여 안출한 본 발명의 목적은 융합센서로 이루어진 정보수집부를 이용하여 구역 내를 감지하고 촬영된 대상물이 침입자인지를 판단하고, 파악된 정보를 다수의 사용자에게 동시에 무선으로 전달함으로써, 감시 성능이 향상된 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무인 감시 장치를 이용하여 침입자(적군)의 동태를 실시간으로 파악하고, 빠른 시간 내에 현재 상황을 파악할 수 있을 뿐만 아니라 결정권자가 무선으로 무인 경계 시스템을 제어함으로써 작전 부대가 실전에 배치되기 전에 작전 지역의 상황을 정확하게 파악할 수 있는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 침입하는 대상물의 특성을 파악하고, 그에 따라 고휘도의 발광수단을 발광시켜 침입자에게 경고하거나 퇴치할 수 있는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 무선통신을 이용하므로 제어의 편의성이 신뢰성이 향상되는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템을 제공함에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 정보수집부와 제어부를 일체화시켜 센서에서 감지를 함과 동시에 침입자인지를 판별할 수 있도록 함으로써, 감지성능 향상과 신속한 조치가 가능한 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템을 제공함에 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템은 주변 상황 정보를 수집하는 정보 수집부와, LTE 통신 방식을 이용하여 무선으로 정보를 송수신하는 감시기용 무선 통신부와, 상기 정보 수집부에서 수집된 정보를 상기 감시기용 무선 통신부를 통해 송수신하는 제1제어부로 이루어진 무인 감시기; 및 상기 감시기용 무선 통신부와 무선으로 정보를 송수신하는 단말기용 무선 통신부와, 상기 단말기용 무선 송신부로 수신된 주변 상황 정보를 디스플레이부에 표시하는 제2제어부로 이루어진 이동 단말기;를 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 단말기용 무선 송신부를 통해 원격 제어신호를 송신하면, 상기 감시기용 무선 통신부를 통해 원격 제어신호를 수신하고, 수신된 원격 제어 신호에 따라 상기 무인 감시기가 구동된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 이동 단말기가 다수개 존재하는 경우, 상기 무인 감시기는 다수개의 상기 이동 단말기로 수집된 주변 상황 정보를 LTE 통신 방식을 이용하여 동시에 송신한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 무인 감시기는 본체에 장착되고 작동에 필요한 전원을 자체적으로 생성하여 공급하는 전원공급부; 상기 본체에 장착되고 감시하고자 하는 구역 내를 감시하는 레이더와 적외선을 감지하는 적외선 감지센서가 융합된 정보수집부; 및 상기 정보수집부에서 감지된 신호를 전달받아 감지된 물체가 경계해야할 침입자인지 아닌지를 판단하고, 기 설정된 침입자 판단기준에 해당되는 경우 수집된 정보를 상기 감시기용 무선 통신부를 통해 송수신하는 상기 제1제어부를 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 제1제어부는 상기 본체에 일체로 구성되고, 상기 제1제어부에는 상기 침입자 판단기준이 40kg 이상의 물체가 0.1m/s 속도 이상으로 움직이는 경우로 입력된 내장형 소프트웨어가 내장되어 감지신호를 발생시킨다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 본체에는 상기 제1제어부에서 침입자로 판단한 경우 광을 발광하는 발광수단이 더 포함된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 제1제어부는 상기 정보수집부에서 발생시키는 신호를 전달받아 감지된 물체가 침입자인지를 판단하여 감지신호를 발생시키도록 상기 침입자 판단기준이 저장된 판단부; 및 상기 판단부의 판단에 따라 상기 발광수단의 발광을 제어하는 경고 제어부;를 포함한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 발광수단은 고휘도 엘이디 탐조등으로 이루어진다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 정보수집부는 감시하고자 하는 구역이나 침입한 대상물을 촬영하는 카메라가 더 포함된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 본체에는 상기 본체에 장착되는 고정부; 상기 고정부에 회전 가능하게 장착되는 제1회전부; 및 상기 제1회전부의 회전축과 교차하는 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 제1회전부에 장착되는 제2회전부로 구성된 복합힌지가 더 포함되고, 상기 제2회전부에는 상기 카메라와 광을 발광하는 발광수단이 장착된다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 카메라에는 스피커와 마이크가 내장되고, 상기 제1제어부에서 감지된 대상물이 침입자로 판단된 경우, 영상을 녹화한다.
또한, 보다 바람직하게는, 상기 전원공급부는 상기 본체에 장착되고 태양광을 이용해 전원을 생성하고 충전하는 태양광 발전기; 및 상기 본체에 장착되고 풍력을 이용해 전원을 생성하고 충전하는 풍력발전기;를 포함한다.
이와 같이 본 발명에 의한 무선통신기술 기반 무인 경계 시스템은 다중복합 레이더 감지센서로 이루어진 정보수집부를 이용하므로 감지성능이 향상되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 사물인터넷(IoT)과 정보통신기술(ICT) 융복합 기술로서, 무선과 LTE 통신망을 활용해 도둑이나 강도, 적군 등을 감지해 촬영한 뒤 스마트폰에 그 모습을 전송해주므로 보안성능이 향상되는 효과가 있다.
또한 본 발명은 무인화를 통해 경계 감시 병력이 부족한 지역에 감시 공백을 줄이고 장비를 최소화할 수 있다. 또한 무선화를 통해 유선 설치에 따른 대규모 기반 공사가 불필요하며, 유선의 노화에 따른 사후 유지 관리비용을 절감할 수 있다. 또한 모바일화를 통해 이동하면서 실시간으로 정보를 파악하고, 즉각적으로 무인 감시 장치를 원격 제어함으로써 작전 반응시간을 단출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예인 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템을 도시한 상태도,
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템의 무인 감시장치와 이동 단말기를 도시한 상태도,
도 3은 침입자 감시기를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예인 무인 경계 시스템의 카메라를 도시한 정면도.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예인 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
여기서 1) 첨부된 도면들에 도시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 개략적인 것으로 다소 변경될 수 있다. 2) 도면은 관찰자의 시선으로 도시되기 때문에 도면을 설명하는 방향이나 위치는 관찰자의 위치에 따라 다양하게 변경될 수 있다. 3) 도면 번호가 다르더라도 동일한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호가 사용될 수 있다. 4) '포함한다, 갖는다, 이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 5) 단수로 설명되는 경우 다수로도 해석될 수 있다. 6) 형상, 크기의 비교, 위치 관계 등이 '약, 실질적' 등으로 설명되지 않아도 통상의 오차 범위가 포함되도록 해석된다. 7) '~후, ~전, 이어서, 후속하여, 이때' 등의 용어가 사용되더라도 시간적 위치를 한정하는 의미로 사용되지는 않는다. 8) '제1, 제2, 제3' 등의 용어는 단순히 구분의 편의를 위해 선택적, 교환적 또는 반복적으로 사용되며 한정적 의미로 해석되지 않는다. 9) '~상에, ~상부에, ~하부에, ~옆에, ~측면에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우 '바로'가 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다. 10) 부분들이 '~또는'으로 전기적으로 접속되는 경우 부분들 단독뿐만 아니라 조합도 포함되게 해석되나, '~또는, ~중 하나'로 전기적으로 접속되는 경우 부분들 단독으로만 해석된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예인 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템을 도시한 상태도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예인 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템의 무인 감시장치와 이동 단말기를 도시한 상태도이고, 도 3은 침입자 감시기를 도시한 정면도이다.
도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 바람직한 일 실시예인 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템은 무인 감시기(20) 및 이동 단말기(50)으로 구성된다. 무인 감시기(20)는 지능형 감지기인 융합센서로 이루어진 정보수집부(10)와 IP 카메라(13), LED 탐조등으로 이루어진 발광수단(40)을 연동시켜 침입자가 들어오는 즉시 감시자에게 사진과 문자로 통보하는 것은 물론 침입자 주변을 환하게 비춰 발각 사실을 경고한다. 무인 감시기(20)의 핵심 장비인 지능형 감지기로 사용되는 융합센서는 물체의 크기와 움직임을 잘 탐지하는 마이크로웨이브센서(레이더센서) 한 개와 온도 변화를 민감하게 파악하는 열적외선센서 두 개로 구성되는 것이 바람직하다. 무인 감시기(20) 내부에 임베디드소프트웨어와 고성능 마이크로칩이 들어있는 데다 사람과 동물의 온갖 동작 패턴도 센서에 입력되어 있다. 즉, 관제실 요원이 CCTV 영상을 보고 침입 여부를 판단하는 게 아니라 제1제어부(30)가 자체적으로 40㎏ 이상의 물체가 초당 0.1m 이상 움직이면 침입자로 판단한다. 이러한 무인 감시기(20)는 시범적으로 설치한 결과 평지에서의 탐지 거리는 최대 200m, 경사지는 15~35m이고, 침입자 탐지율이 99%가 넘는다.
무인 감시기(20)는 정보 수집부(10)와 감시기용 무선통신부(33)와, 제1제어부(30)로 구성되고, 제1제어부(30)는 판단부(31)와, 경고 제어부(32)로 구성된다. 감시기용 무선통신부(33)는 LTE(Long Term Evolution) 통신 방식을 이용하여 4G LTE 망(60)을 통해 무선으로 정보를 송수신할 수 있다. 본 발명에서는 무선 통신방식으로 4G LTE망을 이용하는 방법을 일예로 설명하였으나, 그 외 무선 통신방식의 적용도 가능하다. 제1제어부(30)는 무인 감시기(20)에 포함된 모든 구성요소들을 전체적으로 제어할 수 있다. 제1제어부(30)는 정보수집부(10)를 통해 수집된 주변 상황 정보를 감시기용 무선통신부(33)를 통해 송신할 수 있다.
제1제어부(30)는 이동 단말기(50)가 단말기용 무선통신부(51)를 통해 원격 제어신호를 LTE 통신 방식을 이용하여 송신하면, 감시기용 무선통신부(33)를 통해 원격 제어 신호를 수신하고, 수신된 원격 제어신호에 따라 무인 감시기(20)를 구동시킬 수 있다.
제1제어부(30)는 이동 단말기(50)가 다수 개 존재하는 경우, 다수 개의 이동 단말기(50)에 수집된 주변 상황 정보를 LTE 통신방식을 이용하여 무선으로 동시에 송신할 수 있다. 이에 따라, 다수의 관리자 등이 수집된 주변 상황 정보를 동시에 파악하는 것이 가능하다.
이러한 이동 단말기(50)는 단말기용 무선 통신부(51), 디스플레이부(52), 제2제어부(53)로 구성된다. 이동 단말기(50)는 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 또는 네비게이션 등과 같이 LTE(Long Term Evolution) 통신 방식을 이용하여 정보를 송수신할 수 있는 모든 단말기를 의미한다.
단말기용 무선 통신부(51)는 LTE(Long Term Evolution) 통신 방식을 이용하여 4G LTE 망(60)을 통해 무선으로 정보를 송수신할 수 있다.
디스플레이부(52)는 이동 단말기(50)에서 처리된 정보를 표시(출력)할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이부(52)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제 2 제어부(53)는 이동 단말기용 무선 통신부(51)를 통해 무인 감시기(20)로부터 주변 상황 정보를 무선으로 수신하여 디스플레이부(52)에 표시할 수 있다.
제 2 제어부(53)는 키패드, 마우스, 터치 스크린 등과 같은 사용자 입력부(미도시)를 통해 무인 감시기(20)를 제어하기 위한 원격 제어 신호가 입력되면, 원격 제어 신호를 단말기용 무선 통신부(51)를 통해 무인 감시기(20)로 전송한다. 원격 제어 신호는 무인 감시기(20)의 구동을 제어하는 신호이다. 예를 들면, 원격 제어 신호는 무인 감시기(20)의 이동, 전원, 정보 전송 등을 제어하는 신호일 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이 무인 감시기(20)는 무인 정찰용 항공기(24), 무인 지능형 비행 로봇(23), 무인 카메라(22) 또는 감지 센서(21) 등 다양한 형태로 구성될 수 있다. 각 무인 감시기(20)는 정보 수집부, 무선 통신부 및 제어부를 포함 할 수 있다.
이동 단말기(50) 또한, 휴대폰, 스마트 폰(smart phone), 노트북 컴퓨터(notebook computer), 디지털방송용 단말기, PDA(Personal Digital Assistants), PMP(Portable Multimedia Player) 또는 네비게이션 등과 같이 LTE(Long Term Evolution) 통신 방식을 이용하여 정보를 송수신할 수 있는 모든 단말기를 포함한다.
이동 단말기(50)는 사용자 입력부(미도시)를 통해 무인 감시기(20)를 제어하기 위한 원격 제어 신호가 입력되면, 원격 제어 신호를 단말기용 무선 통신부(미도시)를 통해 무인 감시기(20)로 전송한다. 원격 제어 신호는 무인 감시기(20)의 구동을 제어하는 신호이다.
원격 제어 신호가 이동 단말기용 무선 통신부(미도시)를 통해 수신되면, 무인 감시기(20)는 수신된 원격 제어 신호에 따라 무인 감시기(20)를 구동시킬 수 있다. 예를 들면, 원격 제어 신호가 무인 지능형 비행 로봇(23)을 이동시키는 신호이면, 무인 지능형 비행 로봇(23)의 제어부는 원격 제어 신호에 따라 특정 지역으로 무인 지능형 비행 로봇(23)이 이동하도록 제어한다. 이에 따라, 이동 단말기의 소유자(예를 들면, 정찰 담당자 등)은 원거리에서도 자신이 소유한 이동 단말기를 이용하여 감시 장치가 원하는 지역을 감시하도록 제어할 수 있다. 이에 따라, 관리자 등은 실시간으로 정보를 파악하고, 즉각적으로 원하는 지역을 감시하도록 지시할 수 있다.
도 1, 도 3에 도시된 바와 같이 무인 감시기(20)는 지면에 세워지는 기둥 형상의 본체(2)와, 본체(2)에 장착되는 풍력발전기(82), 태양광 발전기(81), 융합센서인 정보 수집부(10), 발광수단(40)으로 구성된다.
본체(2)는 지면 위에 세워지는 기둥형상으로 구성되고, 설치 위치에 따라 그 형상이 다양하게 변형될 수 있다. 또한 앞서 설명한 바와 같이 무인 감시기(20)로 무인 정찰용 항공기(24), 무인 지능형 비행 로봇(23), 무인 카메라(22) 또는 감지 센서(21) 등이 사용되는 경우 그에 맞게 본체(2)의 형태는 변경될 수 있다.
전원공급부(80)을 이루는 태양광 발전기(81)와 풍력 발전기(82)는 장착되는 부품의 가동에 필요한 전력을 자체적으로 생성하고, 공급하는 역할을 수행한다. 이로 인해 전기 및 통신 케이블의 연결이 불필요하고, 야생동물 퇴치시스템의 독립적 설치가 가능하다.
무인 경계 시스템은 감시하고자 하는 구역 내에 침입자가 침입하였는지를 판단하는 제1제어부(30)와, 발광수단(40)과, 이동 단말기(50)와, 4G LTE망(60)과, 전원공급부(80)로 구성된다.
무인 감시기(20)는 감시하고자 하는 구역 내에 침입자가 침입하였는지를 판단하고 사용자에게 침입 정보를 전송하거나, 퇴치할 수 있도록 한다. 무인 감시기(20)는 레이더(11)와 침입자가 방출하는 적외선을 감지하는 적외선 감지센서(12)가 융합된 융합센서로 이루어진 정보 수집부(10)가 장착된다. 또한 추가적으로 정보 수집부(10)에 대상물을 촬영하는 카메라(13)가 장착될 수 있다. 카메라(13)는 정보 수집부(10)를 이루는 융합센서와 일체로 형성되는 것도 가능하고, 별도로 분리되어 장착될 수도 있다. 융합센서를 이루는 레이더(11)는 모든 물체의 크기와 움직임을 탐지하는데 탁월한 성능을 발휘하므로 감지 속도와 감지 크기 등에 탁월한 반면 온도에 취약하나, 사람이나 동물에서 방출되는 적외선을 탐지하여 물체의 움직임을 감지하는 열적외선 센서(12)는 온도에 강하고 감지 속도에 취약하므로 두 센서를 융합한 융합센서는 각각 센서의 장점만을 조합하여 감지 성능이 향상되어 무탐지나 오탐지 등이 거의 없다. 레이더(11)와 열적외선 센서(12)의 개수는 감시하고자 하는 구역의 환경에 따라 사용자가 선택적으로 구성할 수 있다. 또한 카메라(13)는 스마트 IP카메라로서, 100만~1000만 화소(바람직하게는 100만 화소)의 영상 촬영이 가능하고, 프레임은 1~30fps가 바람직하다. 카메라(13)는 cc카메라와 같이 자체 구동장치가 내장되어 355도까지 회전이 가능하고, 녹화기능과 양방향 오디오 기능도 탑재되어 있다. 또한 스마트 IP카메라에는 모션감지를 위해 외부감지센서가 추가 장착될 수 있다. 본 발명에서는 레이더(11) 한 개와 적외선 감지센서(12) 두 개를 조합하는 구조로 구성되고, 열악한 옥외환경의 대응을 위해 센서간 상호 인터록 되어 있어 모든 센서가 물체를 탐지시 최대한 침입자의 동작패턴과 방출되는 열적외선으로 상호검증필터링 할 수 있는 내장형 소프트웨어와 센서간 상호 인터록으로 신뢰성을 극대화 시킨다.
무인 감시기(20)에는 융합센서인 정보 수집부(10)에서 감지된 신호를 전달받아 침입자인지를 판단하고, 침입자인 경우 제어신호를 발생시키는 제1제어부(30)가 구성된다. 제1제어부(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 무인 감시기(20) 내에 일체로 구성될 수도 있고, 별도의 통제서버에 구성될 수도 있다. 또한 제1제어부(30)는 융합센서의 내부에 일체로 구성되는 고성능 마이크로칩에 알고리즘과 내장형 소프트웨어에 의해 융합센서에 기 설정된 침입자 판단기준과
감지된 정보를 비교하여 감지된 물체가 침입자 인지 아닌지를 판단할 수도 있다. 즉 제1제어부(30)는 정보수집부(10)의 내부에 일체로 형성되는 것이 바람직하다. 특히 열악한 옥외환경의 대응을 위해 알고리즘과 내장형 소프트웨어 기술로 상호 인터록되어 있어 모든 센서가 물체를 탐지시 최대한 침입자의 동작패턴과 침입자에게서 방출되는 열적외선으로 상호검증 필터링하고 상호 인터록으로 그 신뢰성을 극대화한 소프트웨어로 설계된 것이 최대 장점으로 자연환경의 오동작이나 물체의 움직임을 분별하여 최대한 신뢰성을 확보한다.
제1제어부(30)는 정보수집부(10)의 탐지신호 및 영상을 전달받는 판단부(31)와, 발광수단(40)의 발광을 제어하는 경고 제어부(32)로 구성된다.
본 발명에서는 제1제어부(30)를 판단부(31), 경고 제어부(32) 및 감시기용 무선통신부(33) 등으로 구성되는 것을 일예로 들어 설명하였으나, 제1제어부(30)가 융합센서인 정보수집부(10)의 내부에 각각 일체로 형성되는 구조의 적용도 가능하고, 융합센서에서 알고리즘과 내장된 소프트웨어에 의해 침입자인지를 직접 판단하는 구조로 구성될 수도 있다.
정보수집부(10)에서 촬영되는 레이더와 적외선 감지센서, 카메라 등에 의해 생성되는 영상이나 감지신호등을 통해 주변 상황 정보를 수집하고, 정보 수집부(10)에서 수집된 주변 상황 정보를 판단부(31)로 전송한다. 판단부(31)는 수집된 정보를 토대로 감지된 물체가 침입자인지 아닌지를 판단한다. 판단부(31)에 기 설정된 침입자 판단기준은 40kg 이상의 물체가 0.1m/s 속도 이상으로 움직이는 경우, 이를 침입자로 판단한다. 무게와 움직임 속도를 사용자의 목적에 따라 그 수치변경이 가능하다. 레이더와 적외선 감지센서를 통해 물체의 윤곽을 획득하면 그 체적을 토대로 전체 무게를 환산한다.
경고 제어부(32)는 감지된 물체가 침입자로 판단된 경우 발광수단(40)의 발광을 제어하여 점등시킨다. 발광수단(40)이 점등되면 광이 발광되고, 그 빛에 의해 침입자에게 경고메시지를 전달하는 것이다. 또한 경고 제어부(32)는 감지된 물체가 침입자로 판단된 경우, 카메라(13)에 의해 촬영되는 침입자의 영상을 저장부(13c)에 파일로 저장한다. 그리고 카메라(13)에 설치된 스피커(13b) 및 마이크(13a)를 가동시킨다. 스피커(13b)를 통해서 경고음을 발생시킬 수 있으며, 사용자가 이동 단말기(50)를 통해 전달하는 음성 메시지를 스피커(13b)를 통해 방출한다.
만약, 침입자를 사람이 아니라 야생동물로 설정하고, 야생동물을 퇴치하는 퇴치장치로 사용하는 경우에는 경고 제어부(32)는 시간별로 판단부(31)에서 야생동물이라고 판단하는 빈도수를 측정하고, 야생동물이 주로 출몰하는 시간대를 산출한다. 산출결과 야생동물이 주로 출몰하는 시간대에는 발광수단(40)에서 발광되는 광의 휘도를 다른 시간대에 발광되는 광의 휘도보다 높게 하여 야생동물의 퇴치 효과가 향상되도록 할 수도 있다. 또한 야생동물이 주로 출몰하는 시간대에는 발광수단(40)에서 발광되는 광의 횟수를 증가시키는 방법을 사용할 수도 있다. 광의 회수를 증가시킨다는 것은 야생동물의 1회 감지시에 동일한 휘도의 광을 연속적으로 두 번 이상 발광함으로써, 야생동물의 퇴치 효과를 향상시키는 장치로 활용될 수 있다.
이동 단말기(50)는 LTE 통신 방식을 이용하여 무선으로 정보를 감시기용 무선통신부(33)와 송수신하는 단말기용 무선통신부(51)와, 단말기용 무선통신부(51)를 통해 전달받은 주변 상황 정보를 사용자가 인지할 수 있도록 디스플레이하는 디스플레이부(52)가 구비된다. 또한 이동 단말기(50)에는 디스플레이부(52)를 통해 얻은 영상정보를 보고 사용자가 발광수단(40)의 발광을 제어할 수 있도록 제어신호를 발생시키는 제2제어부(53)가 구비되고, 제2제어부(53)에서 발생된 제어신호를 단말기용 무선통신부(51)를 통해 감시기용 무선통신부(33)로 송신한다. 감시기용 무선통신부(33)에서 수신된 제어신호를 경고 제어부(32)로 전달되고, 그 제어신호에 따라 발광수단(40)의 동작을 제어한다.
또한 이동 단말기(50)가 다수개 존재하는 경우, 야생동물 감시기(20)는 다수개의 이동 단말기(50)로 동시에 수집된 주변 상황 정보를 LTE 통신방식을 이용하여 무선으로 송신한다.
디스플레이부(52)는 이동 단말기(50)에서 처리된 정보를 표시(출력)할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이부(52)는 액정 디스플레이(liquid crystal display, LCD), 박막 트랜지스터 액정 디스플레이(thin film transistor-liquid crystal display, TFT LCD), 유기 발광 다이오드(organic light-emitting diode, OLED), 플렉시블 디스플레이(flexible display), 3차원 디스플레이(3D display) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이동 단말기의 상기 제2제어부(53)는 키패드, 마우스, 터치 스크린 등과 같은 사용자 입력부(미도시)를 통해 무인 감시기(20)를 제어하기 위한 원격 제어 신호가 입력되면, 원격 제어 신호를 단말기용 무선통신부(51)를 통해 무인 감시기(20)의 감시기용 무선통신부(33)로 전송한다. 원격 제어 신호는 무인 감시기(20)의 구동을 제어하는 신호이다. 예를 들면, 원격 제어 신호는 무인 감시기(20)의 이동, 전원, 정보 전송 등을 제어하는 신호일 수 있다.
정보통신기술 기반의 무인 감시기는 무선화를 통해 유선 설치에 따른 대규모의 기반 공사가 불필요하며, 유선의 노후화에 따른 사후 유지관리 비용을 절감할 수 있다. 또한, 정보통신기술 기반의 야생동물 감지기는 모바일화를 통해 이동하면서 실시간으로 정보를 파악하고, 즉각적으로 무인 감시기(20)를 원격 제어함으로써 퇴치에 필요한 반응시간을 단축할 수 있다.
발광수단(40)으로는 고휘도의 엘이디 탐조등으로 이루어지는 것이 바람직하다. 발광수단(40)은 약 55W 정도로 이루어지지만, 빛의 조사각도가 6도 이하로 빛이 집중되어 300m 이상 집중해서 조명하고 사용자가 이를 이동 단말기(50)로 관찰하면서 멧돼지 눈을 정확히 비출 수 있게 되는 것이다.
발광수단(40)은 야생동물 감시기(20)와 일체로 구성될 수도 있고, 별도로 분리되어 구성될 수도 있다. 발광수단(40)이 야생동물 감시기(20)와 분리되어 설치되는 경우, 케이블로 연결되어 작동신호를 전달받는 구조로 구성될 수 있다.
무인 감시기(20)에는 태양광을 이용하여 시스템의 작동에 필요한 전원을 발생시키고 저장하는 태양광 발전기(81)가 설치된다. 태양광 발전기(81)는 태양열을 집열하여 빛 에너지를 전기 에너지로 변환하는 태양열전지판(solar panel)과 태양열전지판에 의해 생성되는 전기를 배터리에 충전하는 충전부로 이루어진다. 태양광 발전기(81)의 충전부에 충전된 전력은 시스템을 이루는 각 구성품이 작동되는데 필요한 전원을 공급한다. 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템은 무인 감시기(20)에서 감지된 신호가 침입자로 판명되는 경우에만 시스템이 작동되어 발광수단(50)이 작동되므로 전력소모가 적기 때문에 태양광 발전기(81)로도 충분한 전원 공급이 가능하다.
또한 도시되진 않았지만, 본 발명은 태양광 발전기(81) 및 풍력 발전기(82) 이외에 발전기를 장착하거나, 별도의 배터리를 내부에 연결하거나, 외부 전력선을 연결하여 전원을 공급하는 방식을 사용할 수도 있다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 제1 실시예인 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템의 작동 과정은 다음과 같다.
감시하고자 하는 구역 내에 침입자가 나타나면, 레이더(11)와 적외선 센서(12) 및 카메라(13)로 이루어진 융합센서에서 이를 감지한다. 융합센서로 구성된 정보수집부(10)에서 감지된 신호는 제1제어부(30)로 전달된다. 제1제어부(30)에 전달된 신호는 저장되고, 저장되는 신호는 판단부(31)에 전달되어 전송된 정보가 침입자인지 아닌지를 판단한다. 판단부(31)에서 촬영된 신호가 침입자로 판단되면, 그 신호를 감시기용 무선 통신부(33)에서 4G LTE망(60)을 이용하여 이동 단말기(50)의 단말기용 무선통신부(51)로 송신한다. 이때, 이동 단말기(50)는 감지경보가 울리고 메시지가 전송되며 이동 단말기(50)는 단말기용 무선통신부(51)를 통해 전달받은 영상신호를 디스플레이부(52)에 디스플레이 될 수 있도록 한다.
사용자는 디스플레이부(52)에 디스플레이되는 영상을 확인하고, 자동 또는 수동으로 발광수단(40)을 작동시킬 수 있는 제어신호를 발생시킨다. 발생된 제어신호는 단말기용 무선통신부(51)를 통해 감시기용 무선통신부(33)로 송신되고, 감시기용 무선통신부(33)로 전달된 제어신호는 경고 제어부(32)로 전달되어 발광수단(40)이 빛을 발광하거나, 스피커(13b)를 통해 경고음이 방출되도록 작동시킨다.
경우에 따라서는 판단부(31)에서 촬영된 영상이 침입자로 판단되는 경우, 즉각 적으로 경고 제어부(32)에 제어 신호를 전달하여 발광수단(40)에서 빛이 발광될 수 있도록 하는 구성으로 구성될 수도 있다. 그리고 융합센서에서 영상이 촬영되고 발광수단(40)이 발광되는 동안까지의 과정을 사용자는 이동 단말기(50)의 디스플레이부(52)를 통해 관찰할 수 있도록 구성될 수도 있다. 이때 사용자가 원하는 경우에는 이동 단말기(50)에서 수동으로도 발광수단(40)의 제어신호를 발생시켜 무선통신을 통해 발광수단(40)을 발광시킬 수도 있다.
정보통신기술 기반 무인 경계 시스템이 야생동물 퇴치장치로 사용되는 경우를 멧돼지를 일예로 들어 설명하면, 멧돼지는 습성상 주 활동시간이 5시, 18~19시, 23시경에 주로 활동하는 것으로 보고되고 있다. 멧돼지가 주로 출몰하는 이 시간대에 멧돼지 퇴치 효율을 향상시키기 위하여 경고 제어부(32)는 시간별로 감지신호가 발생되는 빈도수를 측정하여 야생동물이 주로 출몰하는 시간대를 산출하고, 야생동물이 주로 출몰하는 시간대로 확인된 시간에는 발광수단(40)에서 발광되는 광의 휘도를 다른 시간대 보다 높게 하거나, 발광되는 횟수를 증가시키는 구조로 구성될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예인 무인 경계 시스템의 카메라를 도시한 정면도로서, 본 발명의 바람직한 또 다른 실예인 무인 경계시스템은 도 4에 도시된 바와 같이 본체(2)의 일정부위에 수평회전 및 수직회전이 가능한 복합힌지(90)가 장착되고, 복합힌지(90)에 카메라(13)와 발광수단(40)이 장착된다.
복합힌지(90)는 본체(2)의 일정부위에 장착되는 고정부(91)와, 고정부(91)에 회전 가능하게 장착되는 제1회전부(92)와, 제1회전부(92)의 회전축과 교차하는 회전축을 중심으로 회전할 수 있도록 제1회전부(92)에 회전가능하게 장착되는 제2회전부(92)로 구성된다. 제1회전부(92)와 제2회전부(92)에는 제어부의 신호를 전달받아 제1회전부(92)와 제2회전부(93)의 회전력을 발생시키는 모터(미도시)가 장착된다.
침입자의 위치에 따라 제1회전부(92)와 제2회전부(93)을 회전시킴으로서, 침입자가 어느 위치에 있더라도, 카메라(13)와 발광수단(40)이 침입자를 향할 수 있도록 작동된다. 이러한 작동은 제1제어부(30)에서 감지된 정보를 바탕으로 침입자의 위치를 향해 작동을 지시하는 제어신호를 전달받아 복합힌지(90)가 동작하거나, 이동단말기(50)에서 사용자가 입력하는 제어신호를 전달받아 복합힌지(90)가 동작할 수 있다. 복합힌지(90)에 카메라(13)와 발광수단(40)이 장착되는 구조 이외의 구조와 작동은 본 발명의 바람직한 일 실시예와 동일하다.
이와 같이 본 발명에 의한 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템은 설치장소에 따라 감지신호를 무선통신 이외에 케이블을 설치하여 받을 수 있다. 즉 다수의 무인 감시기(20)를 가시선 1km 거리에 설치하여 무선으로 감지신호를 받아 이동 단말기(50)인 스마트폰으로 연락하고 발광수단(40)을 자동조명하고 추적하면서 조명 할 수 있다.
무인감시기(20) 자체에서 야생동물을 식별하는데 이용할 수도 있고 식별된 정보를 무선으로 전송하는 것이 특징이다. 무인 감시기(20)에서 단순하게 동물 감지여부를 판단하여 동물 감지정보만 무선으로 보내므로 야생동물이 출현하는 지역에 무인 감지기(20) 설치 용이하다. 감지신호를 카메라(13) 보내면 자동으로 카메라(13)가 감지된 곳으로 움직이면 자동으로 발광수단(40)인 LED 탐조등이 조명 됩니다.
사물인터넷이 적용되는 구조로서, 무인 감지기(20)의 정보수집부(10)를 구성하는 레이더센서와 열적외선센서가 연동하여 자체적으로 동물이나 사람을 크기와 움직임, 동작패턴으로 판단하여 인터넷을 통해서 스스로 자동으로 사용자에게 통보하고, 카메라(13)가 움직여서 자동녹화되고 발광수단(40)이 자동조명 된다. 인터넷을 통해 발광수단(40)을 ON/OFF 할 수 있고 스피커(13b)를 통해 야생동물이 싫어하는 소리를 낼 수도 있고 사용자의 음성신호를 전달 할 수 있다.
카메라(13) 옆에 발광수단(40) 일체로 부착된 구조로 형성될 수도 있다.
정보수집부(10)를 이루는 센서가 설치되는 높이가 1.2m 이하이면 센서 탐지거리는 15M이고, 3-4m 높이 이면 센서 탐지거리 35m이고, 1m 높이 이면 센서는 탐지거리가 200m이다.
또한, 열악한 옥외환경을 고려하여 전기통신선 설치 없이 무인 감시기(20)가 자체적으로 불필요한 대상물은 알려주지 않고 크기를 설정하여 원하는 크기 이상 침입자만 사물인터넷과 ICT기술을 이용하여 감지하고 퇴치할 수 있습니다. 예를 들어 멧돼지는 크기가 100-300kg 정도이므로 80kg 이상 크기만 알려주면 오경보 없이 멧돼지만 알려줄 수 있다.
현재 옥외 침입자를 감지하는 무인 감지기(20)는 40kg 이상 크기로 설정되어 있으나, 원하는 크기로 설정이 가능하다. 즉 고라니를 감지하려면 고라니 크기를 고려하여 판단부(31)의 설정 데이터를 변경하면 된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
2 : 본체 10 : 정보 수집부
11 : 레이더 12 : 적외선 감지센서
13 : 카메라 20 : 무인 감지기
30 : 제1제어부 31 : 판단부
32 : 경고 제어부 33 : 감시기용 무선 통신부
40 : 발광수단 50 : 이동 단말기
51 : 단말기용 무선 통신부 52 : 디스플레이부
60 : 4G LTE망 80 : 전원공급부
90 : 복합힌지 91 : 고정부
92 : 제1회전부 93 : 제2회전부

Claims (12)

  1. 주변 상황 정보를 수집하는 정보 수집부와, LTE 통신 방식을 이용하여 무선으로 정보를 송수신하는 감시기용 무선 통신부와, 상기 정보 수집부에서 수집된 정보를 상기 감시기용 무선 통신부를 통해 송수신하는 제1제어부(30)로 이루어진 무인 감시기(20); 및
    상기 감시기용 무선 통신부와 무선으로 정보를 송수신하는 단말기용 무선 통신부와, 상기 단말기용 무선 송신부로 수신된 주변 상황 정보를 디스플레이부에 표시하는 제2제어부로 이루어진 이동 단말기(50);를 포함하고,
    상기 무인 감시기(20)의 본체(2)에 장착되는 고정부(91);
    상기 고정부(91)에 회전 가능하게 장착되는 제1회전부(92); 및
    상기 제1회전부(92)의 회전축과 교차하는 회전축을 중심으로 회전 가능하게 상기 제1회전부(92)에 장착되는 제2회전부(92)로 구성된 복합힌지(90)가 더 포함되고, 상기 제2회전부(92)에는 감시하고자 하는 구역이나 침입한 대상물을 촬영하는 카메라(13)와 광을 발광하는 발광수단(40)이 장착되는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 단말기용 무선 송신부를 통해 원격 제어신호를 송신하면, 상기 감시기용 무선 통신부를 통해 원격 제어신호를 수신하고, 수신된 원격 제어 신호에 따라 상기 무인 감시기가 구동되는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 이동 단말기가 다수개 존재하는 경우, 상기 무인 감시기는 다수개의 상기 이동 단말기로 수집된 주변 상황 정보를 LTE 통신 방식을 이용하여 동시에 송신하는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 무인 감시기(20)는
    상기 본체(2)에 장착되고 작동에 필요한 전원을 자체적으로 생성하여 공급하는 전원공급부(80);
    상기 본체(2)에 장착되고 감시하고자 하는 구역 내를 감시하는 레이더(11)와 적외선을 감지하는 적외선 감지센서(12)가 융합된 정보수집부(10); 및
    상기 정보수집부(10)에서 감지된 신호를 전달받아 감지된 물체가 경계해야할 침입자인지 아닌지를 판단하고, 기 설정된 침입자 판단기준에 해당되는 경우 수집된 정보를 상기 감시기용 무선 통신부를 통해 송수신하는 상기 제1제어부(30)를 포함하는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 제1제어부(30)는 상기 본체(2)에 일체로 구성되고, 상기 제1제어부(30)에는 상기 침입자 판단기준이 40kg 이상의 물체가 0.1m/s 속도 이상으로 움직이는 경우로 입력된 내장형 소프트웨어가 내장되어 감지신호를 발생시키는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 본체(2)에는 상기 제1제어부(30)에서 침입자로 판단한 경우 광을 발광하는 발광수단(40)이 더 포함되는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 제1제어부(30)는
    상기 정보수집부(10)에서 발생시키는 신호를 전달받아 감지된 물체가 침입자인지를 판단하여 감지신호를 발생시키도록 상기 침입자 판단기준이 저장된 판단부(31); 및
    상기 판단부(31)의 판단에 따라 상기 발광수단(40)의 발광을 제어하는 경고 제어부(32);를 포함하는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 발광수단(40)은 고휘도 엘이디 탐조등으로 이루어지는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1항에 있어서, 상기 카메라(13)에는 스피커와 마이크가 내장되고, 상기 제1제어부(30)에서 감지된 대상물이 침입자로 판단된 경우, 영상을 녹화하는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템.
  12. 제 4항에 있어서, 상기 전원공급부(80)는
    상기 본체(2)에 장착되고 태양광을 이용해 전원을 생성하고 충전하는 태양광 발전기(81); 및
    상기 본체(2)에 장착되고 풍력을 이용해 전원을 생성하고 충전하는 풍력발전기(82);를 포함하는 정보통신기술 기반 무인 경계 시스템.
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