KR101660702B1 - 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템 - Google Patents
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Abstract
지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템이 제공된다. 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템은 액상 제설제를 저장하는 저장 탱크, 액상 제설제를 도로에 분사하는 분사 노즐, 액상 제설제를 가압하여 분사 노즐로 공급하는 제설제 이동부, 분사 노즐의 분사 형태를 조절하는 분사 형태 조절부, 도로에 운행되는 차량의 속도 및 위치를 감지하는 차량 검출부 및 차량 검출부의 검출 신호를 수신하여 분사 노즐의 분사 범위 내에 차량이 진입하는 경우, 차량에 액상 제설제가 분사되지 않도록 분사 형태 조절부를 제어하는 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 도로의 일 측에 설치되어 차량의 속도와 눈의 양, 바람 세기 등과 같은 기상 조건을 판단하여 분사 노즐의 각도, 방향 및 분사 압력을 제어하여 차량의 손상을 최소화하고 노면에 골고루 액상 제설제를 살포하여 도로의 결빙을 방지할 수 있는 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템에 관한 것이다.
동절기의 강설은 차량의 통행을 방해하거나 심하게는 교통사고를 유발하여 국민의 재산과 생명에 지대한 영향을 미친다. 상습 결빙 구간의 도로는 북향의 고갯길, 대형 빌딩 옆 북쪽 도로 및 터널 입구 등 다양한 곳에서 형성되고, 근처에 모래, 고체 제설제 또는 액상 제설제가 구비되어 있어 인력에 의해 필요 시 살포되거나 이동용 차량 제설장비가 현장에 투입되어 제설을 한다. 그러나, 갑작스런 폭설 또는 강우 후 기온 급강하와 같은 예기치 못한 기상 상황은 인력 및 차량 투입에 한계가 있어 제설 작업에 어려움이 있다.
최근의 상습 결빙 구간 제설 장치로서 도로에 제설 장치가 설치되고 원격 제어를 통해 제설제를 분사하는 방식으로 운용되고 있다.
그러나 이러한 원격 제어가 가능한 제설 장치들은 제설 작업 시에 운행되고 있는 차량에 대한 대비가 없다. 따라서, 제설제 살포 시 차량이 정차하지 않고 통과하는 경우, 차량의 부식의 원인이 되는 제설제가 차량에 살포되어 민원이 발생하고 있다. 또한, 여러 개의 차선으로 이루어져 있고 폭이 넓은 도로에서는 차량의 간섭으로 인하여 도로에 제설제가 골고루 살포되지 않아 제설 작업이 제대로 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다.
따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 차량의 운행을 통제하고 제설 작업을 수행하는 방법이 채택되고 있으나, 차량을 통제하기 위해서는 미리 인력을 투입하여 통제 정보를 제공하여야 하므로 무인운영이 불가능하고, 차량의 정체가 유발되는 등 통제에 따른 통과 차량에 많은 불편을 주게 되는 문제점이 있다.
이에, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동절기에 도로를 제설함에 있어서 도로에 운행되는 차량의 간섭 없이 완전한 무인 제설 작업이 가능한 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 여러 개의 차선으로 이루어져 있고 도로의 폭이 넓은 도로에서도 차량의 통제 없이 액상 제설제를 균일하게 자동으로 살포할 수 있는 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템은 액상 제설제를 저장하는 저장 탱크, 액상 제설제를 도로에 분사하는 분사 노즐, 액상 제설제를 가압하여 분사 노즐로 공급하는 제설제 이동부, 분사 노즐의 분사 형태를 조절하는 분사 형태 조절부, 도로에 운행되는 차량의 속도 및 위치를 감지하는 차량 검출부 및 상기 차량 검출부의 검출 신호를 수신하여 상기 분사 노즐의 분사 범위 내에 차량이 진입하는 경우, 차량에 상기 액상 제설제가 분사되지 않도록 분사 노즐의 분사 각도 및 분사 방향을 조절하는 상기 분사 형태 조절부 및 상기 제설제 이동부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 분사 형태 조절부는 분사 노즐의 분사 각도 및 분사 방향을 조절하는 분사 노즐 조절부를 포함하고, 제설제 이동부는 분사 노즐에 공급되는 액상 제설제의 가압 정도를 조절하는 압력 조절부를 포함한다.
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본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 차량 검출부는 제1 시점에서의 차량의 위치 및 제2 시점에서의 차량의 위치에 기초하여 차량의 속도 및 분사 노즐의 분사 범위 내에 차량이 진입하는 시점인 제3 시점을 연산한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 차량의 속도 및 제3 시점에 기초하여 제설제 이동부 및 분사 형태 조절부 중 적어도 하나를 제어한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 제3 시점에서 분사 노즐에 의해 분사되는 액상 제설제가 차량의 바퀴 쪽으로 분사되도록 분사 형태 조절부 및 제설제 이동부 중 적어도 하나를 제어하거나, 분사 노즐이 차량과 분사 노즐 사이의 공간에 액상 제설제를 분사하도록 분사 형태 조절부 및 제설제 이동부 중 적어도 하나를 제어한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 차량 검출부가 분사 노즐의 분사 범위 내에 차량이 존재하지 않는 것으로 검출한 경우, 분사 범위 중 가장 먼 부분에 액상 제설제가 분사되도록, 분사 형태 조절부는 분사 노즐을 조절하고 제설제 이동부는 액상 제설제의 가압 정도를 조절한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 제어부는 차량이 분사 노즐 앞을 지나가는 경우 액상 제설제가 차량의 속도보다 느린 속도로 분사되도록 제설제 이동부 및 분사 형태 조절부 중 적어도 하나를 제어한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템은 도로 상의 바람 세기 및 바람 방향을 측정하는 대기 상태 측정부를 더 포함하고, 제어부는 바람 세기 및 바람 방향에 더 기초하여 차량에 액상 제설제가 분사되지 않도록 분사 형태 조절부 및 제설제 이동부를 제어한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템은 도로 상태를 판단하는 도로 상태 판정부 및 강설 상황을 판단하는 강설 상황 판정부를 더 포함하고, 제어부는 도로 상태 판정부로부터의 도로 상태 신호 및 강설 상황 판정부로부터의 강설 상황 신호를 수신하여 액상 제설제를 자동으로 분사하도록 분사 형태 조절부 및 제설제 이동부를 제어한다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 강설 상황 판정부는 카메라 및 프로세서를 포함하고, 프로세서는 영상 차분 방식을 사용하여 강설 상황을 판정하도록 구성된다.
기타 실시예의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명은 도로의 폭이 넓은 도로에서도 차량의 통제 없이 제설제를 균일하게 자동으로 살포할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 차량의 진행 방향과 같은 방향으로 제설제가 분사되도록 하고 차량의 속도에 따라 분사 압력과 분사 노즐의 각도 및 방향을 조절하여 차량에 제설제가 묻지 않고 도로에 골고루 살포되도록 하므로 운행 차량에 피해를 주지 않을 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 효과는 이상에서 예시된 내용에 의해 제한되지 않으며, 더욱 다양한 효과들이 본 명세서 내에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템 및 중앙 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템이 실제 도로 상에 설치된 상황을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 분사 노즐 및 분사 노즐 조절부를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위 내에 존재하지 않는 경우를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위 내로 진입하는 과정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위 내에 있는 경우를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위를 벗어나는 경우를 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 12는 도 11에 도시된 강설 상황 판정부를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템이 실제 도로 상에 설치된 상황을 설명하기 위한 개략도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 분사 노즐 및 분사 노즐 조절부를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위 내에 존재하지 않는 경우를 설명하기 위한 개략도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위 내로 진입하는 과정을 설명하기 위한 개략도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위 내에 있는 경우를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위를 벗어나는 경우를 설명하기 위한 개략도이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 12는 도 11에 도시된 강설 상황 판정부를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 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.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예를 설명하기 위한 도면에 개시된 형상, 크기, 비율, 각도, 개수 등은 예시적인 것이므로 본 발명이 도시된 사항에 한정되는 것은 아니다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 명세서 상에서 언급된 '포함한다', '갖는다', '이루어진다' 등이 사용되는 경우 '~만'이 사용되지 않는 이상 다른 부분이 추가될 수 있다. 구성 요소를 단수로 표현한 경우에 특별히 명시적인 기재 사항이 없는 한 복수를 포함하는 경우를 포함한다.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다.
위치 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~상에', '~상부에', '~하부에', '~옆에' 등으로 두 부분의 위치 관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 두 부분 사이에 하나 이상의 다른 부분이 위치할 수도 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않는다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있다.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 도시된 것이며, 본 발명이 도시된 구성의 크기 및 두께에 반드시 한정되는 것은 아니다.
첨부된 블록도의 각 블록과 흐름도의 각 단계의 조합들은 펌웨어 (firmware), 소프트웨어 (software), 또는 하드웨어 (hardware) 로 구성된, 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들에 의해 수행될 수도 있다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 범용 컴퓨터, 특수용 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 디지털 신호 처리 디바이스 (Digital Signal Processing Device) 의 프로세서에 탑재될 수 있으므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비의 프로세서를 통해 수행되는 그 인스트럭션들이 블록도의 각 블록 또는 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 수행하는 수단을 생성하게 된다. 이들 알고리즘 또는 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 특정 방식으로 기능을 구현하기 위해 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 지향할 수 있는 컴퓨터 이용 가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장되는 것도 가능하므로, 그 컴퓨터 이용가능 또는 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 또는 흐름도 각 단계에서 설명된 기능을 수행하는 인스트럭션 수단을 내포하는 제조 품목을 생산하는 것도 가능하다. 컴퓨터 프로그램 인스트럭션들은 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에 탑재되는 것도 가능하므로, 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비 상에서 일련의 동작 단계들이 수행되어 컴퓨터로 실행되는 프로세스를 생성해서 컴퓨터 또는 기타 프로그램 가능한 데이터 프로세싱 장비를 수행하는 인스트럭션들은 블록도의 각 블록 및 흐름도의 각 단계에서 설명된 기능들을 실행하기 위한 단계들을 제공하는 것도 가능하다.
또한, 각 블록 또는 각 단계는 특정된 논리적 기능(들)을 실행하기 위한 하나 이상의 실행 가능한 인스트럭션들을 포함하는 모듈, 세그먼트 또는 코드의 일부를 나타낼 수 있다. 또한, 몇 가지 대체 실시예들에서는 블록들 또는 단계들에서 언급된 기능들이 순서를 벗어나서 발생하는 것도 가능함을 주목해야 한다. 예컨대, 잇달아 도시되어 있는 두 개의 블록들 또는 단계들은 사실 실질적으로 동시에 수행되는 것도 가능하고 또는 그 블록들 또는 단계들이 때때로 해당하는 기능에 따라 역순으로 수행되는 것도 가능하다.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템 및 중앙 시스템을 설명하기 위한 개략적인 블록도이다.
지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)은 도로의 일 측에 설치되어 차량의 속도와 눈의 양, 바람 세기 등과 같은 기상 조건을 판단하고 도로에 운행되는 차량에 대한 정보를 획득하여, 분사 노즐의 각도, 방향 및 분사 압력을 제어하여 차량의 손상을 최소화하고 노면에 골고루 액상 제설제를 살포하여 도로의 결빙을 방지할 수 있는 제설제 살포 시스템이다. 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)은 시스템에 구비된 다양한 구성요소들을 통해 기상 조건을 자동으로 판단하고, 도로에 운행되는 차량에 대한 정보를 자동으로 획득할 수 있다. 또한, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)은 수집된 정보에 기초하여 분사 노즐을 통해 액상 제설제를 분사하는데, 이 때 차량의 손상을 최소화하며 노면에 균일하게 액상 제설제를 살포하기 위해 분사 노즐의 각도, 방향 및 압력을 제어할 수 있다. 또한, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)은 관리자의 직접적인 제어 없이 무인으로 제설제를 살포할 수 있다. 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)에 대한 보다 상세한 설명은 도 2 내지 도 11을 참조하여 상세히 후술한다.
중앙 시스템(10)은 도로에 위치한 복수의 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)을 원격으로 관리하기 위한 시스템이다. 중앙 시스템(10)은 자동으로 액상 제설제를 살포하는 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)에 대해 원격 관리를 수행하고, 필요에 따라서는 직접 액상 제설제를 살포하도록 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)을 원격 관리할 수도 있다. 또한, 중앙 시스템(10)은 원격으로 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)을 유지/보수할 수도 있다.
중앙 시스템(10)은 원격으로 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)에 접속하기 위한 통신부, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)을 관리하기 위한 서버, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)의 상황 등에 대해 확인할 수 있는 표시 장치 및 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)에 대한 사용자 입력을 수신하기 위한 입력 장치 등을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 중앙 시스템(10)은 통신부를 통해 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)에 원격으로 접속 가능하고, 이 때 인터넷 통신망, CDMA 통신망, 초고속 광 통신망 등과 같은 다양한 통신망이 사용될 수 있다. 상술한 바와 같은 중앙 시스템(10)의 구성을 사용하여, 관리자는 현장에 배치된 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)을 실시간으로 모니터링할 수 있으며 원격 제어할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 3a는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템이 실제 도로 상에 설치된 상황을 설명하기 위한 개략도이다. 도 2 및 도 3a를 참조하면, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)은 제어부(110), 저장 탱크(120), 제설제 이동부(130), 분사 노즐(140), 분사 형태 조절부(150) 및 차량 검출부(160)를 포함한다.
저장 탱크(120)는 액상 제설제(121)를 저장하는 탱크이다. 저장 탱크(120)는 도로 주변에 설치되고, 내부는 액상 제설제(121)를 저장하기 위한 공간으로 이루어진다. 액상 제설제(121)는 통 형상으로 형성될 수 있다.
저장 탱크(120)에 저장된 액상 제설제(121)는 다양한 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 액상 제설제(121)는 염화물계 액상 제설제(121)일 수도 있으나, 이에 제한되지 않고 액상 제설제(121)는 제설이 가능한 액상의 임의의 물질로 이루어질 수 있다.
제설제 이동부(130)는 저장 탱크(120) 내의 엑상 제설제를 가압하여 액상 제설제(121)를 분사 노즐(140)로 공급한다. 제설제 이동부(130)는 저장 탱크(120) 내의 액상 제설제(121)를 펌핑하는 펌프, 액상 제설제(121)를 배관(101)을 통해 분배하는 분배부 및 분사 노즐(140)에 공급되는 액상 제설제(121)의 가압 정도를 조절하는 압력 조절부로 이루어질 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
제설제 이동부(130)는 펌프를 구동하는 모터를 인버터를 사용하여 제어함으로써 액상 제설제(121)를 가압하는 압력을 조절하는 인버터 펌프 또는 제설제 이동부(130)의 배관(101)에 설치되어 분사 노즐(140)로 공급되는 액상 제설제(121)의 유량을 조절하는 유량 조절 밸브를 포함하는 압력 조절부를 구비하여 분사 노즐(140)에서의 액상 제설제(121)의 분사 압력을 조절할 수 있다. 제설제 이동부(130)의 구체적인 동작 및 기능에 대해서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 후술한다.
분사 형태 조절부(150)는 분사 노즐(140)의 분사 각도 및 분사 방향을 조절한다. 예를 들어, 분사 형태 조절부(150)는 분사 노즐(140)의 분사 각도 및 분사 방향을 조절하는 분사 노즐 조절부를 포함할 수 있다. 분사 형태 조절부(150)는 제어부(110)로부터의 신호에 기초하여 노면에 액상 제설제(121)를 분사 범위 내에서 분사하기 위한 분사 노즐(140)의 분사 각도 및 분사 방향을 조절한다. 분사 형태 조절부(150)는 분사 노즐(140)을 수직 방향 또는 수평 방향으로 회전시키기 위한 제1 회전 부재(152) 및 제2 회전 부재(154)를 포함할 수 있고, 분사 노즐(140)을 수평 방향으로 직선 이동시키기 위한 실린더(153)를 포함할 수 있다. 분사 형태 조절부(150)의 구체적인 구성, 동작 및 기능에 대해서는 도 4a 내지 도 9를 참조하여 후술한다.
차량 검출부(160)는 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)이 설치된 도로에 운행되는 차량을 감지한다. 구체적으로, 차량 검출부(160)는 도로에 운행되는 차량의 속도 및 위치를 감지한다. 도 3a에서는 차량 검출부(160)가 카메라인 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고 차량의 속도 및 위치를 감지할 수 있는 다양한 센서가 사용될 수 있다. 또한, 차량 검출부(160)는 카메라 또는 센서에서 감지된 데이터를 사용하여 차량의 구체적인 속도 및 위치를 연산할 수 있는 프로세서를 더 포함할 수 있다. 차량 검출부(160)의 구체적인 동작 및 기능에 대해서는 도 5 내지 도 9를 참조하여 후술한다.
제어부(110)는 차량 검출부(160)의 검출 신호를 수신하여 제설제 이동부(130) 또는 분사 형태 조절부(150)를 제어한다. 구체적으로, 차량 검출부(160)는 도로에 운행되는 차량의 속도 및 위치 등과 같은 차량에 대한 정보를 감지한 후, 차량에 대한 정보를 검출 신호로 하여 제어부(110)로 송신한다. 이어서, 제어부(110)는 차량 검출부(160)의 검출 신호를 수신하고, 검출 신호에 포함된 차량에 대한 정보에 기초하여 제설제 이동부(130) 또는 분사 형태 조절부(150)를 제어한다. 예를 들어, 제어부(110)는 차량 검출부(160)의 검출 신호에 기초하여 제설제 이동부(130)의 압력 조절부를 제어하여, 액상 제설제(121)를 가압하는 정도를 제어할 수 있고 분사 노즐(140)로 공급되는 액상 제설제(121)의 압력, 속도 등을 제어할 수 있다. 또한, 제어부(110)는 차량 검출부(160)의 검출 신호에 기초하여 분사 노즐 조절부를 포함하는 분사 형태 조절부(150)를 제어하여, 분사 노즐(140)의 분사 각도 및 분사 방향을 조절할 수 있다.
제어부(110)는 저장 탱크(120), 제설제 이동부(130), 분사 형태 조절부(150) 등을 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 PLC(Programming Logic Controller; 111)를 포함한다. 제어부(110)의 메인 프로세서로부터 제어 신호를 수신하는 PLC(111)는 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)을 구동시키기 위해 저장 탱크(120), 제설제 이동부(130) 또는 분사 형태 조절부(150)에 제어 신호를 출력한다. 제어부(110)의 구체적인 동작 및 기능에 대해서는 도 4a 내지 도 9를 참조하여 후술한다.
분사 노즐(140)은 액상 제설제(121)를 도로에 분사한다. 분사 노즐(140)은 제설제 이동부(130)를 통해 공급되는 액상 제설제(121)를 도로에 분사한다. 분사 노즐(140)은 분사 노즐 조절부를 포함하는 분사 형태 조절부(150)에 의해 제어되어 분사 각도 및 분사 방향이 조절될 수 있다.
도 3b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템이 실제 도로 상에 설치된 상황을 설명하기 위한 개략도이다.
도 3a에서는 하나의 저장 탱크(120)에 하나의 분사 노즐(140)이 연결된 경우를 도시하였다. 그러나, 도 3b에 도시된 바와 같이, 하나의 저장 탱크(120)에 복수의 분사 노즐(140)이 연결될 수 있다. 즉, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)에는 복수의 분사 노즐(140)이 포함될 수 있다. 이 경우, 복수의 분사 노즐(140) 각각을 제어하기 위해 복수의 분사 형태 조절부(150)가 사용될 수 있다. 또한, 도 3b에서는 도시되지 않았으나, 배관(101)으로부터 각각의 분사 노즐(140)에 액상 제설제(121)를 분배하기 위한 별도의 분배기가 더 사용될 수도 있고, 저장 탱크(120)로부터 거리가 멀어짐에 따라 배관(101) 내에서 이동하는 액상 제설제(121)의 속도 또는 압력이 저하되는 것을 방지하기 위해 서브 펌프들이 추가적으로 사용될 수도 있다.
이하에서는 도 4a 내지 도 9를 참조하여 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)의 구체적인 동작 및 기능에 대해 보다 상세히 설명한다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 분사 노즐 및 분사 노즐 조절부를 설명하기 위한 평면도 및 단면도이다. 도 4a는 분사 노즐(140)의 분사 방향을 조절하는 동작을 설명하기 위한 분사 노즐(140) 및 분사 형태 조절부(150)의 평면도이고, 도 4b는 분사 노즐(140)의 분사 각도를 조절하는 동작을 설명하기 위한 분사 노즐(140) 및 분사 형태 조절부(150)의 단면도이다.
먼저, 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 분사 노즐(140)은 분사 형태 조절부(150)에 연결되어 분사 형태 조절부(150)에 의해 분사 방향 및 분사 각도가 조절된다. 분사 형태 조절부(150)는 조절기(151), 제1 회전 부재(152), 실린더(153) 및 제2 회전 부재(154)를 포함할 수 있다. 조절기(151)는 제1 회전 부재(152), 실린더(153) 및 제2 회전 부재(154)의 작동을 제어하기 위한 구성이다.
도 4a를 참조하면, 분사 형태 조절부(150)는 분사 노즐(140)을 수평 방향으로 회전시킬 수 있다. 구체적으로, 분사 형태 조절부(150)의 제1 회전 부재(152)는 조절기(151)로부터의 신호에 기초하여 평면 상에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전할 수 있다. 이에 따라, 제1 회전 부재(152)에 고정된 실린더(153)가 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하게 되고, 실린더(153)의 일단에 연결된 분사 노즐(140) 또한 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전하게 된다. 따라서, 분사 형태 조절부(150)는 수평 방향으로 분사 노즐(140)을 회전시킬 수 있고, 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 분사 각도가 조절될 수 있다.
또한, 도 4a를 참조하면, 분사 노즐(140)은 실린더(153) 내로 직선 운동을 할 수 있다. 즉, 실린더(153)는 분사 노즐(140)을 전진 또는 후진시켜 분사 형태 조절부(150) 외부로 돌출되는 분사 노즐(140)의 길이를 조절할 수 있고, 이에 따라 분사 노즐(140)의 분사 방향, 분사 범위 등을 조절할 수 있다.
도 4b를 참조하면, 분사 형태 조절부(150)는 분사 노즐(140)을 상하 수직 방향으로 회전시킬 수 있다. 구체적으로, 한 실시예에 따른 구성을 보면 분사 형태 조절부(150)의 제2 회전 부재(154)는 상기 제1 회전 부재(152)의 상부에 장치되어 제1 회전 부재(152)의 좌우 회전시 함께 회전하게 되고, 상기 분사 노즐(140)을 상하 회전시키기 위한 구성으로 일측단 모터와 이 모터에 축결합된 회전체로 구성된다. 이 회전체는 양측단에 위치한 베어링 구조에 의해 지지된다. 회전체의 상부에는 실린더(153)가 고정 설치되어 회전체의 회전시 연동되게 구성된다. 따라서 조절기(151)로부터의 신호에 기초하여 단면 상에서 시계 방향 또는 반시계 방향으로 실린더(153)를 회전시킬 수 있다. 이에 따라, 제2 회전 부재(154)에 고정된 실린더(153)가 상하 수직 방향으로 회전하게 되고, 실린더(153)의 일단에 연결된 분사 노즐(140) 또한 수직 방향으로 회전하게 된다. 이처럼, 분사 형태 조절부(150)는 수직 방향으로 분사 노즐(140)을 회전시킬 수 있고, 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 분사 각도가 조절될 수 있다.
도 4a 및 도 4b에서는 분사 형태 조절부(150)가 조절기(151), 제1 회전 부재(152), 실린더(153) 및 제2 회전 부재(154)를 포함하는 것으로 도시되었으나, 이에 제한되지 않고, 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 분사 각도를 조절할 수 있는 임의의 기계적 구성 및/또는 전기적 구성 등이 분사 형태 조절부(150)로 사용될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위 내에 존재하지 않는 경우를 설명하기 위한 개략도이다.
차량 검출부(160)는 도로에 운행되는 차량을 모니터링한다. 예를 들어, 차량 검출부(160)는 카메라 및/또는 센서를 사용하여 도로에 운행되는 차량을 모니터링하고, 차량이 분사 노즐(140)의 분사 범위에 존재하는 지 여부를 검출한다.
차량 검출부(160)는 도로에 운행되는 차량을 모니터링하고, 모니터링 결과를 제어부(110)로 전송한다. 예를 들어, 차량 검출부(160)는 차량이 분사 노즐(140)의 분사 범위에 존재하는지 여부를 검출하고, 관련 검출 신호를 제어부(110)로 전송한다.
제어부(110)는 차량 검출신호의 검출 신호를 수신하여 제설제 이동부(130) 또는 분사 형태 조절부(150)를 제어한다. 구체적으로, 제어부(110)는 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130) 각각으로 제어 신호를 전송하고, 분사 범위 중 가장 먼 부분에 액상 제설제(121)가 분사되도록, 분사 형태 조절부(150)는 분사 노즐(140)을 조절하고 제설제 이동부(130)는 액상 제설제(121)의 가압 정도를 조절한다. 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 4차선 도로에 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)이 설치된 경우, 분사 형태 조절부(150)는 분사 노즐(140)에서 분사되는 액상 제설제(121)가 1차선까지 분사되도록 분사 노즐(140)의 분사 각도를 조절할 수 있다. 또한, 제설제 이동부(130)는 분사 노즐(140)에서 분사되는 액상 제설제(121)가 1차선까지 분사되도록 액상 제설제(121)의 가압 정도를 조절할 수 있다.
또한, 도로에 운행되는 차량이 존재하지 않으므로, 분사 형태 조절부(150)는 분사 범위 내에서 분사 노즐(140)의 분사 방향도 자유롭게 조절할 수 있다. 즉, 분사 범위 내에 차량이 존재하지 않으므로, 분사 노즐(140)이 분사 범위 내에서 임의의 방향에 액상 제설제(121)를 분사하더라도 차량에 액상 제설제(121)가 분사되지 않는다. 따라서, 분사 형태 조절부(150)는 분사 노즐(140)의 분사 방향을 자유롭게 조절하여 분사 범위 내에서 도로에 균일하게 액상 제설제(121)가 살포되게 할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)에서는 차량 검출부(160)에 의해 도로에 차량이 존재하지 않는다고 검출되는 경우, 관리자의 직접적인 제어 없이 제어부(110)가 직접 제설제 이동부(130) 또는 분사 형태 조절부(150)를 제어하여, 무인으로 분사 노즐(140)의 분사 범위 중 가장 먼 부분에 액상 제설제(121)가 분사되도록 할 수 있다. 따라서, 관리자의 제어 없이 신속하고 정확하게 분사 범위 내에서 액상 제설제(121)가 균일하게 살포될 수 있다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위 내로 진입하는 과정을 설명하기 위한 개략도이다. 도 6a 내지 도 6c는 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)이 설치된 도로에 차량(600)이 운행하며 분사 노즐(140)의 분사 범위 밖에서 분사 범위 내로 진입하는 과정에서 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)의 동작 및 기능을 구체적으로 설명하기 위한 과정이다.
먼저, 도 6a를 참조하면, 제1 시점에서 차량(600)이 도로에 진입하는 상황을 가정한다. 여기서 제1 시점이란 차량(600)이 차량 검출부(160)의 검출 범위 내에 진입한 시점일 수도 있고, 해당 차량(600)에 액상 제설제(121)가 살포되는 것을 방지하기 위해 차량 검출부(160)가 해당 차량(600)에 대해 차량(600)의 속도 및 위치를 감지해야 되는 최소한의 시점일 수도 있다. 즉, 차량 검출부(160)의 카메라 또는 센서에 의해 차량(600)을 검출한 시점이 제1 시점으로 정의될 수도 있고, 차량(600)에 액상 제설제(121)가 살포되는 것을 방지하기 위해 차량(600)의 속도 및 위치를 감지하여 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 분사 각도를 조절할 수 있는 시간을 확보할 수 있는 임의의 시점이 제1 시점으로 정의될 수도 있다. 이 때, 제1 시점에서의 차량(600)의 위치를 제1 위치(P1)로 정의한다.
차량 검출부(160)는 카메라 또는 센서를 통해 감지한 차량(600)의 위치를 저장하고, 검출 신호를 제어부(110)로 전송하여 제어부(110)에 차량(600)의 위치를 전달한다. 아직 차량(600)이 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에 진입하거나 근접한 상황이 아니므로, 제어부(110)는 제설제 이동부(130) 또는 분사 형태 조절부(150)에 특별한 신호를 전송하지 않을 수 있다.
이어서, 도 6b를 참조하면, 제2 시점에서 차량(600)이 분사 노즐(140)의 분사 범위에 더 가깝게 이동한 상황을 가정한다. 여기서 제2 시점이란 제1 시점에서 미리 정해놓은 시간만큼 경과된 시점일 수 있다. 즉, 차량 검출부(160)에서 제1 시점과 제2 시점의 차이가 X초로 세팅된 경우라면, 제2 시점은 제1 시점에서 X초 만큼 시간이 경과된 시점으로 정의될 수 있다. 또한, 제2 시점은 차량(600)에 액상 제설제(121)가 살포되는 것을 방지하기 위해 차량(600)의 속도 및 위치를 감지하여 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 분사 각도를 조절할 수 있는 시간을 확보할 수 있는 임의의 시점일 수 있다. 즉, 차량(600)이 분사 노즐(140)에 분사 범위에 진입하는 경우 차량(600)에 액상 제설제(121)가 살포되는 것을 방지하기 위해서는 분사 형태 조절부(150)를 통해 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 분사 각도를 조절하여야 하고, 제설제 이동부(130)를 통해 액상 제설제(121)를 가압하는 정도를 조절하여야 한다. 따라서, 차량(600)이 분사 범위 내에 진입하기 전에 차량(600)의 위치 및 속도에 기초하여 상술한 조절 과정을 모두 진행하여야 하는데, 차량(600)의 위치 및 속도에 기초하여 분사 범위 내에서의 예측되는 차량(600')의 위치를 미리 연산하여야 하고, 해당 위치에 기초하여 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130)를 구동시켜야 하므로 소정의 시간이 필요하다. 따라서, 제2 시점은 상술한 바와 같은 연산 시간 및 구동 시간을 고려하여 결정되는 시간에 기초하여 결정될 수 있다. 이 때, 제2 시점에서의 차량(600)의 위치를 제2 위치(P2)로 정의한다.
차량 검출부(160)는 제1 시점에서의 차량(600)의 위치 및 제2 시점에서의 차량(600)의 위치에 기초하여 차량(600)의 속도 및 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에 차량(600)이 진입하는 시점인 제3 시점을 연산한다. 여기서 제3 시점은 차량(600')이 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에 위치하게 되는 시점을 의미한다.
차량 검출부(160)는 제1 시점에서의 차량(600)의 위치인 제1 위치(P1)와 제2 시점에서의 차량(600)의 위치인 제2 위치(P2)에 기초하여 차량(600)의 속도를 연산할 수 있다. 즉, 제1 시점과 제2 시점 사이의 시간과 제1 위치(P1)와 제2 위치(P2) 사이의 거리에 기초하여 차량(600)의 속도를 연산할 수 있다. 이후, 차량 검출부(160)는 연산된 차량(600)의 속도 및 제2 시점에서의 차량(600)의 위치인 제2 위치(P2)에 기초하여 어느 시점에 차량(600)이 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에 진입하는지, 즉, 제3 시점을 연산할 수 있다. 예를 들어, 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에서의 차량(600')의 위치인 제3 위치(P3)가 제3 시점의 위치라고 가정하면, 차량 검출부(160)는 연산된 차량(600)의 속도 및 제2 위치(P2)에 기초하여 제3 위치(P3)에 차량(600')이 위치하는 시점인 제3 시점을 연산할 수 있다.
다만, 차량 검출부(160)는 제1 시점에서의 차량(600)의 위치 및 제2 시점에서의 차량(600)의 위치를 제어부(110)로 전송하고, 제어부(110)가 해당 정보에 기초하여 차량(600)의 속도 및 제3 시점을 연산할 수도 있다.
이어서, 도 6c를 참조하면, 차량(600)이 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에 진입한 제3 시점을 가정한다. 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에 차량(600)이 진입하는 경우, 차량(600)에 액상 제설제(121)가 분사되지 않도록 분사 형태 조절부(150)는 분사 노즐(140)의 분사 각도 및 분사 방향을 조절하고 제설제 이동부(130)는 액상 제설제(121)의 가압 정도를 조절할 수 있다.
구체적으로, 차량(600)의 속도 및 제3 시점에 기초하여 제어부(110)는 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
예를 들어, 제어부(110)는 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에서 차량(600)이 위치하는 제3 위치(P3) 이외의 영역에 액상 제설제(121)를 분사하도록 분사 형태 조절부(150)를 제어할 수 있다. 즉, 도 6c에서 ①로 도시된 바와 같이, 분사 범위 내에서 차량(600)이 위치하는 제3 위치(P3) 이외의 영역에 액상 제설제(121)를 분사하도록 제어부(110)가 분사 형태 조절부(150)를 제어하여, 분사 형태 조절부(150)를 통해 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 분사 각도가 조절될 수 있다.
또한, 예를 들어, 제어부(110)는 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에서 차량(600)이 위치하는 제3 위치(P3)에 미치지 못하도록 액상 제설제(121)를 분사하기 위해 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 즉, 도 6c에서 ②로 도시된 바와 같이, 분사 노즐(140)의 분사 방향이 제3 위치(P3)를 향하지만, 액상 제설제(121)가 제3 위치(P3)에 미치지 못하도록 제어부(110)가 분사 형태 조절부(150)를 제어하여, 분사 형태 조절부(150)를 통해 분사 노즐(140)의 분사 각도가 조절될 수 있다. 동일한 분사 방향이더라도 분사 각도를 조절하는 경우 분사 노즐(140)을 통해 분사되는 액상 제설제(121)의 살포 위치를 조절할 수 있으므로, 분사 형태 조절부(150)를 통해 분사 노즐(140)의 분사 각도만 조절될 수도 있다. 또한, 도 6c에서 ②로 도시된 바와 같이, 분사 노즐(140)의 분사 방향이 제3 위치(P3)를 향하지만, 액상 제설제(121)가 제3 위치(P3)에 미치지 못하도록 제어부(110)가 제설제 이동부(130)를 제어하여, 제설제 이동부(130)를 통해 액상 제설제(121)의 가압 정도가 조절될 수 있다. 동일한 분사 방향 및 분사 각도이더라도 제설제 이동부(130)를 통해 액상 제설제(121)의 가압 정도가 조절되는 경우 분사 노즐(140)을 통해 분사되는 액상 제설제(121)의 살포 위치를 조절할 수 있으므로, 제설제 이동부(130)를 통해 액상 제설제(121)의 가압 정도만 조절될 수도 있다. 또는 상술한 방식이 조합되어 분사 노즐 조절부(150) 및 제설제이동부(130) 둘 모두가 동시에 제어될 수도 있다.
또한, 예를 들어, 제어부(110)는 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130) 둘 모두를 제어하여 차량(600)이 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에 위치하는 경우 액상 제설제(121)를 분사하지 않을 수도 있다. 즉, 도 6c에서 ③으로 도시된 바와 같이, 차량(600)에 액상 제설제(121)가 살포되는 것을 원천적으로 차단하기 위해 차량(600)이 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에 위치할 것으로 예상되는 시간 동안에는 분사 노즐(140)을 통해 액상 제설제(121)가 분사되지 않을 수도 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)에서는 차량 검출부(160)에 의해 도로에 차량(600)이 존재하고 차량(600)이 분사 노즐(140)의 분사 범위에 근접하는 경우, 차량(600)의 속도 및 차량(600)이 분사 범위 내에 진입하는 시점이 자동으로 연산될 수 있다. 또한, 연산된 정보에 기초하여 제어부(110)가 관리자의 직접 적인 제어 없이 제설제 이동부(130) 또는 분사 형태 조절부(150) 중 적어도 하나를 제어하여, 무인으로 분사 노즐(140)에 의해 분사되는 액상 제설제(121)의 살포 위치가 제어될 수 있다. 따라서, 관리자의 제어 없이 신속하고 정확하게 분사 범위 내에서 액상 제설제(121)가 도로를 운행하는 차량(600)에 살포되지 않을 수 있다.
이하에서는, 도 6c에서 ②로 도시된 바와 같이 분사 노즐(140)의 분사 범위 내에서 차량(600)이 위치하는 제3 위치(P3)에 미치지 못하도록 액상 제설제(121)를 분사하기 위해 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130) 중 적어도 하나를 제어하는 경우를 보다 구체적으로 설명하기 위해 도 7 및 도 8을 참조한다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위 내에 있는 경우를 설명하기 위한 개략도이다.
먼저 도 7을 참조하면, 제3 시점에서 분사 노즐(140)에 의해 분사되는 액상 제설제(121)가 차량(600)의 바퀴 쪽으로 분사되도록 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이 액상 제설제(121)가 차량(600)의 몸체에 분사되는 경우 차량(600)의 부식의 원인이 될 수 있다. 이에, 분사 형태 조절부(150)를 통해 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 분사 각도를 조절하거나, 제설제 이동부(130)를 통해 액상 제설제(121)의 가압 정도를 조절하여, 제3 시점에서 분사 노즐(140)에 의해 분사되는 액상 제설제(121)가 차량(600)의 바퀴 쪽으로 분사되도록 할 수 있다. 따라서, 최대한 넓은 범위로 균일하게 액상 제설제(121)를 분사함과 동시에 액상 제설제(121) 살포에 따른 차량(600) 부식이 방지될 수 있다.
다음으로, 도 8을 참조하면, 제3 시점에서 분사 노즐(140)에 의해 분사되는 액상 제설제(121)가 차량(600)과 분사 노즐(140) 사이의 공간에 분사되도록 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 상술한 바와 같이 액상 제설제(121)가 차량(600)의 몸체에 분사되는 경우 차량(600)의 부식의 원인이 될 수 있다. 이에, 분사 형태 조절부(150)를 통해 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 분사 각도를 조절하거나, 제설제 이동부(130)를 통해 액상 제설제(121)의 가압 정도를 조절하여, 제3 시점에서 분사 노즐(140)에 의해 분사되는 액상 제설제(121)가 차량(600)의 바퀴 쪽으로 분사되도록 할 수 있으나, 노면에 살포된 액상 제설제(121)가 예상치 못하게 튀는 경우 차량(600)에 액상 제설제(121)가 살포될 수도 있다. 따라서, 액상 제설제(121)가 차량(600)에 전혀 묻지 않도록 하기 위해 분사 노즐(140)에 의해 분사되는 액상 제설제(121)가 차량(600)과 분사 노즐(140) 사이의 공간에 분사되도록 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 예를 들어, 차량(600)이 운행되는 차선의 바깥 차선에 액상 제설제(121)가 분사되도록 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 이에 따라, 넓은 범위로 균일하게 액상 제설제(121)를 분사함과 동시에 액상 제설제(121) 살포에 따른 차량(600) 부식이 방지될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 동작예로서 차량이 분사 노즐의 분사 범위를 벗어나는 경우를 설명하기 위한 개략도이다.
도 9를 참조하면, 제어부(110)는 차량(600)이 분사 노즐(140) 앞을 지나가는 경우 액상 제설제(121)가 차량(600)의 속도(V)보다 느린 속도(V')로 분사되도록 제설제 이동부(130) 또는 분사 형태 조절부(150) 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 예를 들어, 차량(600)이 분사 노즐(140) 앞을 지나가고, 액상 제설제(121)가 차량(600)을 따라 분사되는 경우 액상 제설제(121)가 분사되는 속도(V')가 차량(600)의 속도(V)보다 크다면 액상 제설제(121)가 차량(600)에 살포될 수 있다. 이에, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)에서는 액상 제설제(121)가 분사되는 속도(V')가 차량(600)의 속도(V)보다 느리도록 제설제 이동부(130) 또는 분사 형태 조절부(150) 중 적어도 하나를 제어하여, 액상 제설제(121)가 차량(600)에 분사되는 것을 방지할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 액상 제설제(121)가 분사되는 분사 각도가 차량(600)이 진행하는 방향과 동일한 방향이 아닌 경우, 액상 제설제(121)가 분사되는 분사 각도에 기초하여 액상 제설제(121)의 분사 속도(V')가 설정될 수 있다. 즉, 액상 제설제(121)가 분사되는 분사 각도와 차량(600)이 진행하는 방향을 고려하여 분사 속도(V')가 벡터 개념을 사용하여 도출될 수 있다.
앞에서는 설명의 편의를 위해 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)이 하나의 분사 노즐(140)을 포함하는 실시예를 설명하였으나, 도 3b에 도시된 바와 같이 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)이 복수의 분사 노즐(140)을 포함하는 경우 복수의 분사 노즐(140) 각각이 앞서 설명한 방식에 의해 구동될 수 있다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 10을 참조하면, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(1000)은 도 2에 도시된 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)과 비교하여 대기 상태 측정부(1070)를 더 포함하는 것을 제외하면 실질적으로 동일하므로, 중복 설명을 생략한다.
도 10을 참조하면, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(1000)은 제어부(110)와 연결되는 대기 상태 측정부(1070)를 더 포함한다. 대기 상태 측정부(1070)는 적어도 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(1000)이 설치된 도로에서의 바람 세기 및 바람 방향을 측정할 수 있다.
상술한 바와 같이 다양한 방식에 의해 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 각도와 액상 제설제(121)의 가압 정도가 결정되는데, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(1000)이 설치된 도로에서 특정 방향으로 강한 바람이 분다면, 예상된 위치가 아닌 다른 위치에 액상 제설제(121)가 살포될 수 있고, 이에 따라 차량에 액상 제설제(121)가 살포되거나 원하지 않는 다른 위치에 액상 제설제(121)가 살포될 수 있다. 이에, 본 발명의 다른 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시프템에서는 적어도 도로 상의 바람 세기 및 바람 방향을 측정하는 대기 상태 측정부(1070)를 더 포함하고, 제어부(110)는 대기 상태 측정부(1070)에 의해 측정된 바람 세기 및 바람 방향에 더 기초하여 차량에 액상 제설제(121)가 분사되지 않고 원하는 위치에 균일하게 액상 제설제(121)가 살포되도록 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130)를 제어할 수 있다. 대기 상태 측정부(1070)로는 풍향계, 풍속계 등이 사용될 수 있으나, 이에 제한되지 않고 바람 세기 및 바람 방향을 측정할 수 있는 임의의 수단이 대기 상태 측정부(1070)로 사용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 개략적인 블록도이다. 도 11을 참조하면, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(1100)은 도 2에 도시된 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(100)과 비교하여 대기 도로 상태 판정부(1180) 및 강설 상황 판정부(1190)를 더 포함하는 것을 제외하면 실질적으로 동일하므로, 중복 설명을 생략한다.
도 11을 참조하면, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(1100)은 제어부(110)와 연결되는 도로 상태 판정부(1180) 및 강설 상황 측정부를 더 포함한다. 도로 상태 판정부(1180)는 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(1100)이 설치된 도로에서의 도로 상태를 판단할 수 있고, 강설 상황 판정부(1190)는 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(1100)이 설치된 도로에서의 강설 상황을 판단할 수 있다.
상술한 바와 같이 다양한 방식에 의해 분사 노즐(140)의 분사 방향 및 각도와 액상 제설제(121)의 가압 정도가 결정되어, 관리자의 직접적인 제어 없이도 자동으로 신속하고 정확하게 분사 범위 내에서 액상 제설제(121)가 균일하게 살포될 수 있다. 이에 더하여, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(1100)은 도로 상태 판정부(1180) 및 강설 상황 측정부를 더 포함하여 완벽하게 관리자의 제어 없이 자동으로 구동될 수 있다.
구체적으로, 제어부(110)는 도로 상태 판정부(1180)로부터 도로 상태에 대한 도로 상태 신호를 수신하고, 강설 상황 판정부(1190)로부터의 강설 상황에 대한 강설 상황 신호를 수신하여, 분사 노즐(140)이 액상 제설제(121)를 관리자의 직접적인 제어 없이 자동으로 분사하도록 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 도로 상태 판정부(1180)가 노면에 눈이 쌓여 있거나, 노면이 결빙된 것으로 판단하는 경우, 도로 상태 판정부(1180)는 해당 정보에 대한 도로 상태 신호를 제어부(110)로 전송하고, 제어부(110)는 도로 상태 신호에 기초하여 관리자가 직접적으로 동작을 지시하지 않더라도 자동으로 분사 노즐(140)이 액상 제설제(121)를 분사하도록 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130)를 제어할 수 있다. 또한, 강설 상황 판정부(1190)가 도로에 눈이 내리거나 우박 등이 내려 액상 제설제(121)를 분사해야 되는 상황으로 현재 상황을 판정하는 경우, 강설 상황 판정부(1190)는 해당 정보에 대한 강설 상황 신호를 제어부(110)로 전송하고 제어부(110)는 강설 상황 신호에 기초하여 관리자가 직접적으로 동작을 지시하지 않더라도 자동으로 분사 노즐(140)이 액상 제설제(121)를 분사하도록 분사 형태 조절부(150) 및 제설제 이동부(130)를 제어할 수 있다. 여기서, 도로 상태 판정부(1180) 및 강설 상황 판정부(1190)는 도로를 촬영할 수 있는 카메라 및 카메라로부터 촬영된 영상을 처리하는 프로세서로 구성될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
이하에서는 강설 상황 판정부(1190)에 대한 보다 상세한 설명을 위해 도 12를 함께 참조한다.
도 12는 도 11에 도시된 강설 상황 판정부를 설명하기 위한 개략적인 블록도이다. 도 12를 참조하면, 강설 상황 판정부(1190)는 하나 이상의 카메라(1191) 및 프로세서(1192)를 포함한다.
강설 상황 판정부(1190)의 카메라(1191)는 도로를 촬영한다. 구체적으로, 카메라(1191)는 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템(1100)이 설치된 장소에서의 도로가 촬영된 영상을 획득한다. 카메라(1191)는 다양한 카메라가 사용될 수 있으나, 네트워크 카메라(IP 카메라)가 카메라(1191)로 사용될 수 있다. IP 카메라는 인터넷에 연결돼 PC나 스마트폰에 화상을 실시간 송출할 수 있는 감시 카메라다. 별도의 녹화기가 없어도 유/무선 인터넷 브라우저에서 출력가능하고 지정된 장치를 제어하기 쉬우며, 움직임이 자유롭고 변환이 가능해서 적설 및 차량 움직임 감지에도 효과적이다.
프로세서(1192)는 카메라(1191)로부터 촬영된 영상을 처리하여 강설 상황을 판정한다. 프로세서(1192)는 특정 영상 처리 알고리즘을 사용하여 강설 상황을 판정할 수 있다. 프로세서(1192)에서 사용되는 영상 처리 알고리즘은 지능형 이미지 처리 기술이다.
지능형 이미지 처리 기술의 주간의 적설 감지 영상 이미지 감지는 아래와 같다. 적설 감지의 의미는 실온에서 강설이 시작되고 도로 표면에 눈이 약 2mm정도 쌓이기 시작하면 도로 표면의 RGB 값의 변화가 시작되어 명도비가 일정 수치로 해석될 때 액상 제설제(121)의 분사가 소정의 시간, 예를 들어, 약 30초간 실시되도록 하는 것이다.
상술한 바와 같은 지능형 이미지 처리 기술은 영상 차분 방식으로 고정된 영상 이미지 센서의 평상시(주간, 야간) 기준 영상과 적설시(주간, 야간) 분석 영상의 차이를 추출하는 기법으로 눈 감지 영역에 대해서 영상 차분을 수행하여 해당 영역(Detect Zone)에 적설여부와 기상 상태, 교통 상태를 파악하여 지능형 알고리즘을 통하여 액상 제설제(121) 살포를 수행하는 기술이다. 즉, 지능형 이미지 처리 기술은 적설 영상을 촬영한 이전 프레임 영상과 적설 개시 후 차분된 디지털 영상을 촬영한 다음 프레임 영상의 차분 이미지에서 픽셀값의 변화를 처리하여 빠르고 용이하게 검출하는 영상 처리 기술이다.
지능형 이미지 처리 기술은, 차분 영상(difference image)을 구하고, 차분 영상의 픽셀 값이 0인 영역은 디스플레이 영역이 아니라고 판단하여 그 영역은 제외한 나머지 영역에서 마크를 조사하여 마크를 안정적으로 빠르게 검출하는 것을 특징으로 한다. 여기서 차분 영상은 두 영상에서 대응되는 픽셀의 차이값을 픽셀값으로 하는 영상을 의미한다. 예를 들어, 차분 영상의 (x, y)의 픽셀 값은 두 영상의 (x, y)의 픽셀 값의 차이이다. 사용자 조정이 가능한 소정의 시간마다, 예를 들어, 매 1분 혹은 3분마다 영상 프레임을 취득하고, RGB값에 대한 이전 영상과의 영상 차분을 실시하여 일정 값 이상의 차이를 갖는 해당 영역의 디지털 값 추출하고, 해당 영역에 적설 및 도로 상태를 파악하므로, 적설 초기(눈이 쌓이기 시작할 무렵)에 탐지가 가능하고 빠른 시스템 동작과 정확한 탐지가 가능하다.
지능형 이미지 처리 기술은, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템의 특성 상 야간 역시 적설 감지의 중요한 시간대이므로 저 조명 하에서의 영상 감지를 위한 특별한 방식을 사용하고 있다. 즉. 야간 영상을 위하여 가우시한 믹스쳐 모델(Gausssian Mixture Model) 기반의 배경모델(Background Modeling)을 이용한 배경 차분(Background Subtraction) 방법을 적용하여 정확하고 신뢰성 있는 적설 감지가 가능하다. 특히, 저 조명 하에서의 배경과 객체의 구분이 뚜렷하지 않을 시에는 배경을 분리하여 적설 영상만 추출하여 히스토그램 스트레칭 방식을 이용하여 적설 감지를 할 수 있다. 또한 예비 안전 장치로서 IR조명 역시 추가될 수 있으며, IR조명의 컨트롤러와 주변 조도, 조경에 따라 센서 감지로 조명의 온/오프 기능을 자동 감지할 수도 있다. 또한, 야간일 경우에도 최대한 저조도, 무조명하의 영상 감지를 기본적으로 사용하며, 감지가 어려울때 조명 스위치를 제어하여 노면의 적설 상태를 다시 체크 하도록 지능화되어 있다.
상술한 바와 같은 지능형 이미지 처리 기술을 사용하여, 프로세서(1192)는 강설 상황을 판정하고, 해당 정보를 제어부(110)에 전송할 수 있다. 이 후 제어부(110)는 해당 정보에 기초하여 분사 노즐(140)을 통한 액상 제설제(121) 살포를 상술한 바와 같은 다양한 실시예에 기초하여 제어할 수 있다.
도 12에서는 별도의 카메라(1191)가 사용되는 것으로 설명하였으나, 카메라(1191)는 차량 검출부(160)와 일체화되도록 구성될 수도 있다.
또한, 강설 상황 판정부(1190)는 카메라(1191)를 통해 영상 만을 촬영하고, 해당 영상에 대한 정보를 제어부(110) 또는 중앙 시스템(10)으로 전송하며, 제어부(110) 또는 중앙 시스템(10)이 해당 영상에 대한 정보에 기초하여 지능형 이미지 처리 기술을 사용하여 직접 도로 상태나 강설 상황을 판단할 수도 있다.
이상으로 실시예를 들어 본 발명을 더욱 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 반드시 이러한 실시예로 국한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형실시될 수 있다. 따라서 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10: 중앙 시스템
100, 1000, 1010: 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템
101: 배관
110: 제어부
111: PLC
120: 저장 탱크
121: 액상 제설제
130: 제설제 이동부
140: 분사 노즐
150: 분사 형태 조절부
151: 조절기
152: 제1 회전 부재
153: 실린더
154: 제2 회전 부재
160: 차량 검출부
1070: 대기 상태 측정부
1180: 도로 상태 판정부
1190: 강설 상황 판정부
1191: 카메라
1192: 프로세서
600, 600': 차량
P1: 제1 위치
P2: 제2 위치
P3: 제3 위치
100, 1000, 1010: 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템
101: 배관
110: 제어부
111: PLC
120: 저장 탱크
121: 액상 제설제
130: 제설제 이동부
140: 분사 노즐
150: 분사 형태 조절부
151: 조절기
152: 제1 회전 부재
153: 실린더
154: 제2 회전 부재
160: 차량 검출부
1070: 대기 상태 측정부
1180: 도로 상태 판정부
1190: 강설 상황 판정부
1191: 카메라
1192: 프로세서
600, 600': 차량
P1: 제1 위치
P2: 제2 위치
P3: 제3 위치
Claims (12)
- 도로에 설치되어 도로의 결빙을 방지하는 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템에 있어서,
액상 제설제를 저장하는 저장 탱크;
상기 액상 제설제를 도로에 분사하는 분사 노즐;
상기 액상 제설제를 가압하여 상기 분사 노즐로 공급하는 제설제 이동부;
상기 분사 노즐의 분사 형태를 조절하는 분사 형태 조절부;
도로에 운행되는 차량의 속도 및 위치를 감지하는 차량 검출부; 및
상기 차량 검출부의 검출 신호를 수신하여 상기 분사 노즐의 분사 범위 내에 차량이 진입하는 경우, 차량에 상기 액상 제설제가 분사되지 않도록 분사 노즐의 분사 각도 및 분사 방향을 조절하는 상기 분사 형태 조절부 및 상기 제설제 이동부를 제어하는 제어부를 포함하는, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 분사 형태 조절부는 상기 분사 노즐의 분사 각도 및 분사 방향을 조절하는 분사 노즐 조절부를 포함하고, 상기 제설제 이동부는 상기 분사 노즐에 공급되는 액상 제설제의 가압 정도를 조절하는 압력 조절부를 포함하는, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 차량 검출부는 제1 시점에서의 차량의 위치 및 제2 시점에서의 차량의 위치에 기초하여 차량의 속도 및 상기 분사 노즐의 분사 범위 내에 차량이 진입하는 시점인 제3 시점을 연산하는, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 차량의 속도 및 상기 제3 시점에 기초하여 상기 제설제 이동부 및 상기 분사 형태 조절부 중 적어도 하나를 제어하는, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제3 시점에서 상기 분사 노즐에 의해 분사되는 상기 액상 제설제가 차량의 바퀴 쪽으로 분사되도록 상기 분사 형태 조절부 및 상기 제설제 이동부 중 적어도 하나를 제어하거나, 상기 분사 노즐이 차량과 상기 분사 노즐 사이의 공간에 상기 액상 제설제를 분사하도록 상기 분사 형태 조절부 및 상기 제설제 이동부 중 적어도 하나를 제어하는, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 차량 검출부가 상기 분사 노즐의 분사 범위 내에 차량이 존재하지 않는 것으로 검출한 경우, 상기 분사 범위 중 가장 먼 부분에 상기 액상 제설제가 분사되도록, 상기 분사 형태 조절부는 상기 분사 노즐을 조절하고 상기 제설제 이동부는 상기 액상 제설제의 가압 정도를 조절하는, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는 차량이 상기 분사 노즐 앞을 지나가는 경우 상기 액상 제설제가 상기 차량의 속도보다 느린 속도로 분사되도록 상기 제설제 이동부 및 상기 분사 형태 조절부 중 적어도 하나를 제어하는, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템. - 제1항에 있어서,
도로 상의 바람 세기 및 바람 방향을 측정하는 대기 상태 측정부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 바람 세기 및 상기 바람 방향에 더 기초하여 차량에 상기 액상 제설제가 분사되지 않도록 상기 분사 형태 조절부 및 상기 제설제 이동부를 제어하는, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템. - 제1항에 있어서,
도로 상태를 판단하는 도로 상태 판정부; 및
강설 상황을 판단하는 강설 상황 판정부를 더 포함하고,
상기 제어부는 상기 도로 상태 판정부로부터의 도로 상태 신호 및 상기 강설 상황 판정부로부터의 강설 상황 신호를 수신하여 상기 액상 제설제를 자동으로 분사하도록 상기 분사 형태 조절부 및 상기 제설제 이동부를 제어하는, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템. - 제11항에 있어서,
상기 강설 상황 판정부는 카메라 및 프로세서를 포함하고,
상기 프로세서는 영상 차분 방식을 사용하여 강설 상황을 판정하도록 구성된, 지능형 무인 액상 제설제 살포 시스템.
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ID=57101513
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