KR101866239B1

KR101866239B1 - 드론을 활용한 수질환경 감시방법

Info

Publication number: KR101866239B1
Application number: KR1020170066720A
Authority: KR
Inventors: 박변주; 이홍복; 신동환; 김지호
Original assignee: (주)이피에스이앤이
Priority date: 2017-05-30
Filing date: 2017-05-30
Publication date: 2018-06-12

Abstract

본 발명은 수질환경이 의심되는 하천방류구 등에서 설정된 시간 및 위치에서 실시간으로 촬영한 영상으로 수질환경을 감시하는 방법에 관한 것으로, (a) 관리자에 의하여 하천이나 방류구의 수질환경을 감시하기 위한 지점이 수집 및 선정되어 수질환경 감시시스템의 관리자단말기에 감시지점에 관한 정보가 입력되면, 관리자단말기에 설치된 비행관제시스템용 프로그램의 수행에 따른 비행정보가 원격의 감시지점 현장에 준비된 드론으로 무선통신망을 통해 송신하는 단계; (b) 상기 드론은 비행관제시스템용 프로그램의 비행정보로 비행이 시작되어 설정된 감시 목표지점에서 비행하는 동안 열화상카메라로 감시 목표지점을 촬영하여 영상데이터를 수집하는 단계; (c) 상기 드론은 수집된 영상데이터를 실시간으로 무선통신망을 통해 수질환경 감시시스템으로 전송하고, 수질환경 감시시스템의 중앙DB서버에서 영상데이터를 수신하여 저장하는 단계; (d) 수질환경 감시시스템의 분석서버에서 상기 중앙DB서버에 저장된 감시 목표지점의 영상데이터와 이미 촬영되어 저장된 이전의 감시 목표지점의 영상데이터의 열화상온도를 비교 및 분석하여 설정된 비율의 변화가 발생하였는지를 판단하는 단계; (e) 상기 분석서버의 분석결과로 변화가 발생하지 않았다면 관리자단말기의 비행관제시스템용 프로그램의 제어로 드론은 설정된 다음 감시 목표지점으로 비행하거나 또는 비행 이전의 지점으로 복귀되도록 하고, 분석서버의 분석결과로 변화가 발생하였다면 관리자단말기와 현장의 감시원단말기로 알람정보를 무선통신망을 통해 전송하는 단계를 포함하여 이루어진 것이다. 본 발명은 드론을 활용하여 수질환경에 관한 감시범위를 넓힐 수 있고, 공장이나 발전소 등의 하천방류구에서 방류는 오폐수의 변화를 열화상카메라를 통해 우선적으로 미리 파악할 수 있으며, 촬영된 영상이미지나 영상데이터 또는 채수를 통해 실제 증거를 파악 및 확인할 수 있고, 표준상태의 영상데이터 DB의 축척으로 수질환경의 변화에 대한 대처가 용이하며, 육상으로 접근이 어려운 지역의 감시가 가능하고, GPS기능을 이용하여 문제가 발생되는 지점의 정확한 위치를 제공할 수 있으며, 사람이나 차량의 움직임이 감지될 때에 이벤트 영상으로 저장하여 문제 발생의 소지를 예방할 수 있도록 한 것이다.

Description

드론을 활용한 수질환경 감시방법 {Method for Monitoring Water Quality Environment Using Drone}

본 발명은 드론을 활용하여 수질환경을 감시하는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수질환경이 의심되는 하천방류구 등에서 설정된 시간 및 위치에서 실시간으로 드론을 활용하여 촬영한 영상으로 수질환경을 감시하는 방법에 관한 것이다.

최근 우리나라는 기후변화에 따른 집중호우로 인한 홍수피해와 강수부족으로 인한 가뭄피해 등이 빈번하게 발생하고 있고, 하천 환경이 급격하게 변하여 발생하는 재난에 즉각적인 대응이 어려운 실정이다. 그동안 첨단 기술을 활용하여 효율적인 하천 및 재난관리를 위한 다양한 시도를 하였으나 종합적인 접근이 부족하였고, 실질적으로 하천을 관리하는 국토교통부, 한국수자원공사, 지방자치단체 등 하천관리기관들은 현장접근성, 경제성 및 유지관리 측면에서 적극적인 대응이 어려운 실정이다. 이러한 환경 하에서 우리나라도 이제는 현행 하천 관리체계의 한계를 극복하고 적극적인 하천관리를 수행하기 위하여 드론(무인항공기)을 활용할 시기가 도래하였다고 볼 수 있다.

현재 수자원관리, 하천관리 및 측량분야에서 드론을 활용하여 수자원의 흐름, 수질관측, 유량조사 또는 재해관리 등을 적용한 연구 사례가 늘어나고 있다. 더욱이 드론을 기반으로 하는 수자원 및 하천관리로서, 다목적 댐 및 수중보의 위험 감지와 자동 전파 등을 포함하는 상시 모니터링, 녹조 발생에 따른 오염과 감지 및 확산예측 등을 포함하는 상시 모니터링 및 전조 파악, 하천 감시 및 지도의 자동 생성 등을 포함하는 하천지형 모니터링 및 지도 생성, 쓰레기, 내수면 어업 및 낚시 등을 포함하는 하천 위험 및 금지구역 상시 감시, 불법 건축 등을 포함하는 수변 개발현장 모니터링, 홍수 피해나 가뭄 상황 등을 포함하는 가뭄, 홍수 모니터링 및 피해예측 등 다양한 분야에서 활용이 가능하다. 그러나 수자원 및 하천관리 분야의 적용을 위해서 하드웨어와 소프트웨어 등 기술적인 장벽과 제도적인 장벽 등이 산재해 있는 실정이다.

한편, 드론의 항로를 계획해주는 기존의 비행관제시스템(Ground Control Station, GCS)용 소프트웨어는 오직 USB나 텔레메트리를 통해 연결된 드론의 항로 설정이 가능하고, 구글이나 다음 또는 네이버 등의 포털 검색사이트에서 제공하는 온라인 지도를 배경으로 하면서 사용자가 원하는 지역을 도화할 수 있도록 하는데, 이는 일반적인 지도서비스에서의 그리기 도구와 동일한 방법이다. 이러한 비행관제시스템용 소프트웨어는 항공사진을 위한 방법을 고려하여 스트립의 개수 및 방향을 설정하고, 최종 항로를 도출한다.

드론은 비행관제시스템용 소프트웨어를 사용하여 항로를 설정하는데, 운행할 지역을 지도 위에서 폐다각형으로 설정하고 다양한 설정을 마치면 된다. 위성항법장치(GPS)에 문제가 없고, 운행을 위해 자동비행 설정이 되면 드론의 위성항법장치에 의해 비행관제시스템용 소프트웨어에서 도출된 항로를 따라 비행하게 된다. 여기에서, 비행관제시스템용 소프트웨어는 항로 설정 때 복잡한 계산을 자동으로 수행하는데 도움을 주는 프로그램으로써, 드론의 계기상황을 체크하고 비행계획을 수립한다. 또한, 비행관제시스템용 소프트웨어는 전문지식이 없는 비전문가들도 쉽게 사용할 수 있도록 다양한 배경지도를 제공한다. 이러한 배경지도에는 구글지도(Google Map), 오픈스트리트맵(Open Street Map), 빙맵(Bing Map) 등이 있는데, 이러한 지도를 기반으로 사용자, 즉, 드론의 파일럿은 자신이 원하는 비행지역을 다양한 형태의 폴리곤 형태로 그릴 수 있다. 그리고 파일럿은 원하는 고도, 선수각, 비행속도, 초기 촬영 지점(Top Left, Top Right, Bottom Right, Bottom Left, Current Location) 등 비행을 위한 기본 옵션을 설정하면, 비행관제시스템용 소프트웨어는 상기 정의된 매개 변수(Parameter)를 통해 드론을 위한 항로와 그에 맞는 다양한 통계를 자동으로 도출해준다. 물론, 사용자에 의해서 항로와 항공영상 취득지점을 수동으로 입력할 수 있으나 비행지역의 일정한 품질과 고른 화질을 위해서는 비행관제시스템용 소프트웨어를 이용하여 자동으로 생성되는 항로 및 항공영상 취득지점을 얻는 것이 유리하다.

비행관제시스템용 소프트웨어는 비행을 할 때 다음과 같은 매개 변수 설정이 가능하다. 첫째, 카메라 설정으로, 카메라의 초점, 렌즈, 센서에 따라 특정 고도에서 촬영할 수 있는 풋프린트(Footprint)가 달라지기 때문에, 일정한 품질의 항공영상을 취득하기 위해선 사용되는 카메라의 기능을 입력해야 한다. 둘째, 고도 설정으로, 드론의 고도에 따라 항공영상에서 취득할 수 있는 화질과 범위가 다양하다. 일반적으로 고도가 높을수록 취득영상의 품질은 떨어지며, 상대적으로 적은 사진 개수로 넓은 지역을 커버할 수 있다. 반면에 고도가 낮으면 영상의 품질은 높으나, 같은 면적의 측량지역을 선택할 때 더 많은 시간과 사진의 개수가 필요하다. 셋째, 선수각 설정으로, 선수각은 바람의 방향에 따라 바뀔 수 있으나 일반적으로 촬영지역의 생김새에 따라 다르다. 넷째, 비행속도 설정으로, 비행속도가 빠를수록 넓은 면적을 짧은 시간 내에 촬영이 가능하다. 하지만 영상의 품질이 낮을 수가 있어 상황에 맞는 적절한 속도가 필요하다. 다섯째, 비행 초기지점 설정으로, 재해 지역의 영상을 획득하기 위해서는 재해 지역 밖에서 드론의 이착륙을 할 수 있듯이, 드론의 이륙장소는 촬영지역내부가 아닐 수 있다. 이를 위해 비행 초기지점을 선택하여 촬영지역의 어디부터 첫 영상을 획득하는지에 대한 설정이 가능하다.

이와 같은 매개 변수를 통해 생성된 항로는 유무선 송신장치를 이용하여 사용자단말기에서 드론에 전송되고, 드론은 계획된 항로를 위성항법장치(GPS)의 도움을 받아 자동으로 비행할 수 있게 되는 것이다.

또한, 드론은 종류와 무관하게 사용될 수 있으나, 드론의 구성을 설명하기 위해 대표적으로 많이 이용되는 회전익 드론이 주요하다. 회전익 드론은 다음과 같은 기본적인 구성으로 이루어진다. 즉, 사용자단말기에서 계획된 항로를 USB 또는 무선으로 수신받을 수 있는 유무선 수신부, 여기서, 사용자단말기는 스마트폰이나 태블릿PC 등의 모바일단말기 또는 노트북PC 등 이동성이 있는 단말기가 적용되고, 계획된 항로를 운항할 수 있도록 도와주는 위성항법장치(GPS)가 적용되며, 드론의 실시간 위치, 항공사진 및 동영상을 사용자단말기에 송신할 수 있는 유무선 송신부가 구성되고, 드론의 운항을 도와주는 프로펠러 및 모터(로터)가 구성되며, 항공사진 촬영을 위한 카메라가 구비되고, 설정된 항로를 위성항법장치와 비교하여 약속된 지점에서 카메라의 셔터를 누르고 각 로터에 적절한 회전에너지를 공급하는 컴퓨터가 적용되며, 비상시에 무선 조종기를 사용하여 수동조작을 가능하게 하는 무선 송수신부가 설치되고, 전원부인 배터리 등이 채용된다.

더불어, 종래 채수기는 로프에 표시된 눈금으로 수심을 확인함으로써 유속으로 인하여 채수기가 정확하게 수직방향으로 내려가기가 불가능해 정확한 수심의 측정이 불가능하며, 로프 끝단이 채수통 일측에 고정되어 채수통이 한 쪽으로 기울어지는 데다가 타격판이 채수통에 지나치게 근접되어 있기 때문에 낙하하는 메신저가 타격판뿐만 아니라 채수통 모서리에도 직접 부딪치게 되어 채수통이 메신저의 낙하 충격으로 손상되는 경우가 빈발하는 문제점이 있었다. 뿐만 아니라, 메신저의 충격이 채수통의 일측 모서리에 직접 가해져 채수통이 횡방향으로 요동하는데다가 근접된 로프가 마개의 복귀를 방해하여 마개가 채수통에 제대로 닫혀지지 않는 경우가 빈번하게 일어나기 때문에 시료를 완전하게 채수하기까지 채수작업을 수 차례 반복해야 하는 어려움이 있었다. 더욱이, 유속이 있는 장소에서는 채수통이 더욱 심하게 기울어지기 때문에 채수조차도 불가능하다는 문제점이 있었다.

본 발명과 관련된 선행기술로서, 특허문헌 1의 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0000058호(2010.01.06. 공개)는 환경 오염감시영역의 환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서를 포함하는 무선신호 송수신가능한 복수개의 센서모듈; 상기 센서모듈로부터 센싱된 환경오염상태를 모니터링하여 디스플레이하는 모니터링장치; 및 상기 복수개의 센서모듈들과 무선신호를 송수신가능하여 환경오염상태결과를 수신하여 서로 다른 통신망을 통해 상기 모니터링장치로 전송하는 미들웨어를 포함하고, 상기 센서모듈은, 환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서, 지그비통신망을 통해 오염상태결과를 전송하는 지그비송수신부, 상기 센싱된 오염상태결과를 자신의 식별정보와 함께 상기 지그비송수신부를 통해 상기 미들웨어로 전송하도록 각 구성을 제어하는 센서모듈제어부, 상기 지그비송수신부로 무선신호를 입출력하기 위한 안테나 및 전원공급을 위한 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템이 개시되어 있다.

또한, 특허문헌 2의 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0067847호(2013.06.25. 공개)는 복수의 무인 항공기가 정찰의 대상이 되는 관심지역에 대한 영상데이터를 획득하고, 관심지역에 대하여 획득된 영상데이터를 지상관제소로 전송하는 단계; 지상관제소가 상기 복수의 무인 항공기로부터 전송된 관심지역에 대한 영상데이터를 분석함으로써, 상기 관심지역 내에 이상물체가 존재하는지 여부를 감시하는 단계; 상기 관심지역 내에 이상물체가 존재하는 경우, 상기 이상물체에 대한 영상데이터를 전송한 무인 항공기에 대하여 상기 이상물체를 추적하여 영상데이터를 전송하도록 하는 비행 제어신호를 전송하는 단계; 및 상기 비행 제어신호를 수신한 무인 항공기가 상기 이상물체를 추적하고, 상기 이상물체에 대하여 획득한 영상데이터를 지상관제소로 전송하는 단계를 포함하는 무인 항공기를 이용한 공중 정찰 방법이 개시되어 있다.

대한민국 공개특허공보 제10-2010-0000058호(2010.01.06. 공개, 환경오염 무인감시시스템) 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0067847호(2013.06.25. 공개, 무인 항공기를 이용한 공중 정찰 시스템 및 방법)

본 발명은 상기 실정을 감안한 것으로, 수질환경이 의심되는 하천방류구 등과 같이 감시원이 직접 넓고 접근이 쉽지 않은 지역에서 설정된 복수의 감시 목표지점을 원격에서 제어할 수 있는 드론을 활용하여 설정한 시간과 위치에서 실시간으로 열화상카메라로 촬영한 영상데이터를 수집 및 분석하여 수질환경을 감시하기 위한 것이 목적이다.

또한, 본 발명은 열화상카메라에서 촬영된 열화상 영상데이터로부터 평상시보다 변화가 심하여 채증이 필요한 경우에 드론을 이용하여 하천의 물을 직접 채수할 수 있도록 한 것이 다른 목적이다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, (a) 관리자에 의하여 하천이나 방류구의 수질환경을 감시하기 위한 지점이 수집 및 선정되어 수질환경 감시시스템의 관리자단말기에 감시지점에 관한 정보가 입력되면, 관리자단말기에 설치된 비행관제시스템용 프로그램의 수행에 따른 비행정보가 원격의 감시지점 현장에 준비된 드론으로 무선통신망을 통해 송신하는 단계; (b) 상기 드론은 비행관제시스템용 프로그램의 비행정보로 비행이 시작되어 설정된 감시 목표지점에서 비행하는 동안 열화상카메라로 감시 목표지점을 촬영하여 영상데이터를 수집하는 단계; (c) 상기 드론은 수집된 영상데이터를 실시간으로 무선통신망을 통해 수질환경 감시시스템으로 전송하고, 수질환경 감시시스템의 중앙DB서버에서 영상데이터를 수신하여 저장하는 단계; (d) 수질환경 감시시스템의 분석서버에서 상기 중앙DB서버에 저장된 감시 목표지점의 영상데이터와 이미 촬영되어 저장된 이전의 감시 목표지점의 영상데이터의 열화상온도를 비교 및 분석하여 설정된 비율의 변화가 발생하였는지를 판단하는 단계; (e) 상기 분석서버의 분석결과로 변화가 발생하지 않았다면 관리자단말기의 비행관제시스템용 프로그램의 제어로 드론은 설정된 다음 감시 목표지점으로 비행하거나 또는 비행 이전의 지점으로 복귀되도록 하고, 분석서버의 분석결과로 변화가 발생하였다면 관리자단말기와 현장의 감시원단말기로 알람정보를 무선통신망을 통해 전송하는 단계;를 포함하여 이루어진 드론을 활용한 수질환경 감시방법을 제공한 것이 특징이다.

또한, 본 발명에서, (f) 상기 알람정보에 따라 상기 수질환경 감시시스템의 관리자단말기에 설치된 비행관제시스템용 프로그램의 수행으로 비행정보가 원격의 감시지점 현장에 있는 드론으로 무선통신망을 통해 송신하고 드론은 변화가 발생된 감시 목표지점으로 재비행하는 단계; (g) 상기 드론은 비행관제시스템용 프로그램의 비행정보로 재비행을 하면서 변화가 발생된 감시 목표지점에서 비행하는 동안 열화상카메라로 감시 목표지점을 재촬영하여 2차 영상데이터를 수집하는 단계; (h) 상기 드론은 수집된 2차 영상데이터를 실시간으로 무선통신망을 통해 수질환경 감시시스템으로 전송하고, 수질환경 감시시스템의 중앙DB서버에서 2차 영상데이터를 수신하여 저장하는 단계; (i) 수질환경 감시시스템의 분석서버에서 상기 중앙DB서버에 저장된 감시 목표지점의 2차 영상데이터와 이미 촬영되어 저장된 이전의 감시 목표지점의 영상데이터와 재비교 및 재분석하여 설정된 비율의 변화가 계속 발생하였는지를 판단하는 단계; (j) 상기 분석서버의 재분석결과로 변화가 발생하지 않았다면 관리자단말기의 비행관제시스템용 프로그램의 제어로 드론은 설정된 다음 감시 목표지점으로 비행하거나 또는 비행 이전의 지점으로 복귀되도록 하고, 분석서버의 재분석결과로 변화가 계속 발생하였다면 관리자단말기와 현장의 감시원단말기로 2차 알람정보를 무선통신망을 통해 전송하는 단계; (k) 상기 분석서버의 2차 알람정보의 전송으로 현장의 감시원이 변화가 발생한 감시 목표지점을 육안으로 확인하도록 하고, 상기 수질환경 감시시스템의 관리자단말기에 설치된 비행관제시스템용 프로그램의 수행으로 비행정보가 원격의 감시지점 현장에 있는 드론으로 무선통신망을 통해 송신하며, 드론은 변화가 발생된 감시 목표지점으로 3차 비행을 하면서 감시 목표지점 현장에서 채수를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 (k) 단계에서, 상기 드론은 감시 목표지점의 채수를 위해 설정된 지점으로 이동하여 일정 고도로 하강한 후, 모터펌프에 의한 펌핑과 동시에 제어보드에 의한 개폐조작에 의해 전자식 밸브에서 모든 채수통 연결관 단부의 밸브는 폐쇄되고 퇴수관 단부의 밸브만 개방되어 일정 시간 동안 물을 퇴수시킨 후 모터펌프의 작동은 정지되고, 상기 모터펌프가 재작동하면서 다시 제어보드에 의한 개폐조작에 의해 전자식 밸브에서 해당 채수통 연결관 단부의 밸브는 개방되고, 다른 채수통의 연결관 단부의 밸브 및 퇴수관 단부의 밸브는 폐쇄되어 일정 시간 동안 물을 해당 채수통으로 채수한 후 모터펌프의 작동은 다시 정지되며, 상기 드론은 자동 설정되어 있는 다음 채수를 위한 감시 목표지점이 있다면 해당 지점으로 이동하여 상기 채수과정을 반복하고, 설정된 채수를 위한 감시 목표지점이 더 존재하지 않으면 복귀하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 (d) 단계에서, 상기 중앙DB서버에 저장된 감시 목표지점의 영상데이터는 평시데이터로 일별 일정 시간간격으로 각각 동일 시간대에 촬영된 복수개의 영상데이터이고, 저장된 영상데이터의 열화상온도는 복수개의 열화상 영상데이터 각각의 최고온도, 최저온도 및 평균온도와, 이미 저장되어 축적된 열화상 영상데이터의 최고온도의 평균온도, 최저온도의 평균온도 및 평균온도의 평균온도를 포함하되, 알람이 발생한 열화상온도는 평시데이터에 산정되지 않고 제외될 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 드론에서 촬영되는 영상데이터는 열화상카메라의 열화상 영상데이터와 더불어 일반적인 가시영상을 촬영하는 드론카메라의 영상데이터를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 드론은 관리자단말기에 설치된 비행관제시스템용 프로그램에 설정된 비행정보에 따라 자동으로 운영되거나 또는 관리자단말기를 통해 관리자가 수동으로 비행을 조작하거나 또는 감시원단말기를 통해 현장감시원이 수동으로 비행을 조작할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 드론은, 드론에 결합되는 고정홀더와; 상기 고정홀더에 고정되는, 컴패니언 컴퓨터, 플라이트 컨트롤러, 복수 개의 채수통, 전자식 밸브, 제어보드와; 원격에 있는 수질환경 감시시스템과 신호를 송수신하고, 상기 컴패니언 컴퓨터와 신호나 데이터를 유무선으로 송수신하는 LTE 모뎀과; 상기 전자식 밸브로 연결되는, 채수관, 퇴수관, 복수 개의 채수통 연결관과; 상기 채수관의 일정 높이에 고정되어 있는 워터 센서, 및 상기 채수관 말단에 부착되어 있는 모터펌프를 포함할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 상기 분석서버에서 알람을 발생하는 기준은 평시데이터보다 30% 이상 비율의 변화가 발생할 때에 알람을 발생할 수 있다.

본 발명에 따르면, 드론을 활용하여 수질환경에 관한 감시범위를 넓힐 수 있고, 공장이나 발전소 등의 하천방류구에서 방류에 따른 오폐수의 변화를 열화상카메라를 통해 우선적으로 미리 파악할 수 있으며, 촬영된 영상이미지나 영상데이터 또는 채수를 통해 실제 증거를 파악 및 확인할 수 있고, 표준상태(평시)의 영상데이터 DB의 축척으로 수질환경의 변화에 대한 대처가 용이하며, 육상으로 접근이 어려운 지역의 감시가 가능하고, GPS기능을 이용하여 문제가 발생되는 지점의 정확한 위치를 제공할 수 있으며, 감시지역에서 사람이나 차량의 움직임이 감지될 때에 이벤트 영상으로 저장하여 문제 발생의 소지를 즉각적인 대응으로 예방할 수 있는 이점이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 실시 예로, 드론을 활용한 수질환경 감시시스템을 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 드론을 활용한 수질환경 감시시스템에서 드론의 예를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 드론을 활용한 수질환경 감시시스템에서 드론의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명에 따른 드론을 활용한 수질환경 감시방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 드론을 활용한 수질환경 감시시스템에서 드론카메라와 열화상카메라에서 수집된 영상데이터를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 드론을 활용한 수질환경 감시시스템에서 설정한 일정 시간간격별로 열화상카메라에서 수집된 영상데이터를 나타낸 것이다.

이하, 본 발명에 따른 드론을 활용한 수질환경 감시시스템에 관한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1에서, 드론(10)은 고정익 드론과 회전익 드론으로 구분할 수 있는데, 전자의 경우는 양력발생장치(날개)와 추력발생장치(프로펠러 및 엔진)를 갖추고 있어 일반적인 비행기의 형상을 갖고 있고, 반면에 후자의 경우는 프로펠러와 모터를 이용하여 추력과 양력을 발생시켜 이동한다. 따라서 회전익 드론의 경우 진동이 발생하는 단점이 있으나, 수직 이착륙이 가능하여 이착륙을 위한 활주로가 필요 없는 장점이 있고, 또한, 정지비행이 가능하기 때문에 다양한 산업분야에서 활용되고 있다. 본 발명에서는 그 일실시예로 회전익 드론을 이용한다.

더욱이 도 2 및 도 3에서, 드론(10)에는 고정홀더(11)가 결합되고 그 고정홀더(11)에 채수(Water Sampling)가 가능하도록 하는 각종 장치가 고정된다. 그리고 편의상 채수통(40, 41)은 두 개를 도시하였지만, 필요에 따라 더 많은 채수통이 고정 결합될 수 있다. 고정홀더(11)에 고정되는 장치는 컴패니언 컴퓨터(Companion Computer, 20), 플라이트 컨트롤러(Flight Controller, 30), 복수 개의 채수통(40, 41), 전자식 밸브(50), 제어보드(60) 및 초음파 센서(70) 등이 포함된다. 물론 각 장치들은 직접 고정홀더(11)에 고정되지 않더라도 드론(10)의 비행 때에 드론에서 낙하되지 않도록 주변 장치에 충분히 고정될 수도 있을 것이다. 또한, 채수통은 고정홀더(11)에서 분리가 가능한 것이 좋다.

또한, 컴패니언 컴퓨터(20)는 LTE모뎀(21)을 통한 무선통신망을 거쳐 원격의 수질환경 감시시스템(200)과 신호를 송수신하게 되는데, 이러한 LTE모뎀(21)은 드론(10)의 내부 또는 컴패니언 컴퓨터(20)의 내외부에 설치되어 컴패니언 컴퓨터(20)와 신호나 데이터를 유무선으로 송수신할 수 있다. 이러한 컴패니언 컴퓨터(20)는 설정된 항로를 위성항법장치와 비교하여 약속된 지점에서 카메라의 셔터를 누르고, 각 로터에 적절한 회전에너지를 공급하는 것을 제어하는 컴퓨터 등과 일체일 수도 있고 별개일 수도 있다.

여기서 이동통신망에 사용되는 LTE모뎀(21)을 활용함으로써 기존의 드론에서 제어가 가능한 거리에 비할 수 없는 원격에서 제어가 가능하고, 신호나 데이터의 전송속도뿐만 아니라 전송량에 있어서 향상된 효과를 갖는다. 이러한 기능 및 효과적인 차이에서 근거리에서 통신을 전제로 하는 사용자단말기, 즉, 스마트폰이나 태블릿PC 등의 모바일단말기 또는 노트북PC 등 이동성이 있는 단말기뿐만 아니라 데스크탑PC에서 계획된 항로를 USB 또는 무선으로 수신할 수 있는 유무선 수신부와 드론의 실시간 위치, 항공사진 및 동영상을 사용자단말기에 송신할 수 있는 유무선 송신부와는 다른 것이다.

플라이트 컨트롤러(30)는 드론(10)의 비행동작을 직접 제어하는 장치로, 비행 전 수질환경 감시시스템(200)으로부터 LTE모뎀(21)을 통해 원격으로 컴패니언 컴퓨터(20)의 DB에 저장되어 자동 설정된 채수 지점으로의 항로를 따라 컴패니언 컴퓨터(20)로부터 신호 또는 데이터를 수신하여 비행동작을 제어하거나 수질환경 감시시스템(200)으로부터의 원격의 수동 조종신호 또는 데이터를 컴패니언 컴퓨터(20)로부터 수신하여 비행동작을 제어하게 된다. 여기서, 비행고도도 비행 전 수질환경 감시시스템(200)으로부터 LTE모뎀(21)을 통해 원격으로 컴패니언 컴퓨터(20)의 DB에 저장되고 자동 설정되어 플라이트 컨트롤러(30)에 의해 제어된다.

또한, 플라이트 컨트롤러(30)는 초음파 센서(70)의 신호를 받아 수질환경 감시시스템(200)의 관리자에 의해 수동으로 고도를 제어할 수도 있는데, 초음파 센서(70)를 통해 수면으로부터의 드론(10)의 실제 높이를 취득하여 그 데이터를 컴패니언 컴퓨터(20)와 LTE모뎀(21)을 통해 수질환경 감시시스템(200)의 관리자에게 송신하여 관리자가 수질환경 감시시스템(200)에서 드론(10)의 고도를 플라이트 컨트롤러(30)를 통해 직접 제어하거나 미리 컴패니언 컴퓨터(20)의 DB에 채수관(45)의 길이를 고려하여 드론(10)의 고도를 설정해 놓아 초음파 센서(70)를 통해 취득한 드론(10)의 실제 높이와 비교하여 플라이트 컨트롤러(30)가 비행동작을 제어할 수 있게 된다. 본 발명에서 초음파 센서(70)는 설정된 고도에서 후술하는 워터 센서(80)의 신호가 없는 경우 주로 사용되는데, 초음파 센서(70)를 통해 수면으로부터의 드론(10)의 실제 높이를 취득하여 워터 센서(80)가 수면과 접촉되도록 원격의 수질환경 감시시스템(200)에서 수동으로 하강 제어하기 위함이다. 여기서도 플라이트 컨트롤러(30)는 모든 신호나 데이터를 컴패니언 컴퓨터(20)로부터 수신하여 비행동작을 제어하게 된다.

또한, 제어보드(60)는 전자식 밸브(50)에 대하여 밸브의 개폐조작을 제어하고, 채수관(45)의 일정 높이에 고정되어 있는 워터 센서(80)로부터의 신호를 수신하며, 채수관(45) 말단에 부착되어 있는 모터펌프(90)의 작동신호를 송신한다. 여기서도 제어보드(60)는 각종 신호나 데이터를 컴패니언 컴퓨터(20)로 송신하거나 컴패니언 컴퓨터(20)로부터 수신하게 된다. 물론 컴패니언 컴퓨터(20)는 필요한 경우 LTE모뎀(21)을 통해 원격의 수질환경 감시시스템(200)과 각종 신호나 데이터를 송수신한다.

전자식 밸브(50)는 솔레노이드 밸브 또는 가변 밸브일 수 있는데, 전자식 밸브(50)로 연결되는 관은 채수관(45), 퇴수관(46) 및 복수 개의 채수통과 연결된 복수 개의 채수통 연결관(47, 48)이다. 그 중 퇴수관(45)과 채수통 연결관(47, 48) 단부에는 각각 밸브가 설치되어 있어 관의 개폐가 가능하고, 상기 전자식 밸브(50)는 고정블록에 의해 고정될 수도 있다. 전자식 밸브(50)의 개폐 순서와 시간(채수시간과 퇴수시간)은 드론 비행 전에 미리 컴패니언 컴퓨터(20)에 입력 저장되어 있어 수질환경 감시시스템(200)에서 채수작동 신호를 입력하여 LTE 통신을 통해 송신하면 컴패니언 컴퓨터(20)의 신호처리를 거쳐 전자식 밸브(50)의 개폐 순서와 시간 데이터와 함께 제어보드(60)로 송신되고 제어보드(60)는 그 신호와 데이터에 따라 전자식 밸브(50)를 스위칭하게 된다. 물론 전자식 밸브(50)의 개폐 순서와 시간을 수질환경 감시시스템(200)에서 실시간으로 직접 제어할 수도 있다.

워터 센서(80)는 수면과의 접촉 때에 신호를 제어보드(60)로 송신하고 컴패니언 컴퓨터(20)를 거쳐 수질환경 감시시스템(200)으로 전달하여 관리자단말기(250)에 설치된 비행관제시스템용 프로그램을 통해 단말기 상에서 센서상태에 신호가 들어오면 관리자는 채수작동 신호를 입력할 수 있게 된다. 물론 채수작동 신호의 입력은 센서의 상태에 따라 자동으로 이루어질 수도 있다. 따라서 초음파 센서(70)의 고도제어기능은 채수에 있어 보조적인 수단이 된다. 한편, 비행관제시스템용 프로그램은 다양한 배경지도를 제공할 수 있고, 관리자단말기(250)의 DB에는 드론의 항로데이터, 드론의 고도를 포함한 드론상태데이터, 드론의 실시간 위치데이터, 지도데이터와 드론으로부터 수신된 항공사진 및 동영상데이터가 포함되어 있고, 관리자단말기(250)에 설치된 비행관제시스템용 프로그램을 통해 이러한 데이터를 확인할 수 있다.

여기서 워터 센서(80)의 채수관(45)에서 고정위치와 채수관(45) 말단 사이의 거리가 채수깊이가 되므로 이를 고려하여 워터 센서(80)의 고정위치를 결정하여야 할 것이다.

모터펌프(90)의 작동은 워터 센서(80)가 수면과의 접촉 때에 비행관제시스템용 프로그램에서의 채수작동 신호에 의해 개시되고, 컴패니언 컴퓨터(20)에 입력 저장되어 있는 채수시간과 퇴수시간에 의해 종료된다.

또한, 드론카메라(22)는 드론(10)의 비행 중에 감시 목표지점을 가시적인 영상으로 촬영하는 것이고, 열화상카메라(23)는 드론(10)의 비행 중에 감시 목표지점을 열화상, 즉, 촬영되는 영역의 온도에 따라 색의 변화를 갖는 영상으로 촬영하는 것이다. 더욱이 열화상카메라(23)는 열을 추적, 탐지하여 화면으로 한 눈에 보여주는 것으로, 오직 열을 이용해서 촬영하는 것이다.

또한, 수질환경을 감시하기 위한 감시 목표지점의 현장에는 감시원이 보유한 비행관제시스템(100)이 구비되어 드론(10)의 비행을 제어한다. 비행관제시스템(100)에는 비행관제시스템(GCS)용 프로그램이 설치된다. 그리고 감시원은 무선통신망을 통해 무선데이터를 송수신하는 감시원단말기(110)를 보유한다. 감시원단말기(110)는 스마트폰이나 태블릿을 포함한다.

다음으로, 수질환경 감시시스템(200)은 드론(10)의 LTE모뎀(21) 및 감시원단말기(110)와 무선통신망을 통해 데이터통신을 하는 LTE모뎀(210)이 설치되어 있고, 송수신되는 데이터의 정보 보안을 위해 외부에서 내부, 내부에서 외부의 정보통신망에 불법으로 접근하는 것을 차단하는 방화벽(220)이 설치되며, 데이터통신을 위한 네트워크 중 근거리 통신망인 LAN을 구성할 때 통신이 가능한 기기를 네트워크에 연결시켜 주는 허브(HUB, 230)가 설치되며, 보안솔루션인 VPN(240)이 허브와 관리자단말기(250) 사이에 설치된다.

관리자단말기(250)는 수질환경 감시시스템(200)에서 드론(10)의 비행을 제어하고 드론에서 촬영된 영상데이터의 수집을 관리한다. 관리자단말기(250)에는 비행관제시스템(GCS)용 프로그램이 설치되고, 중앙DB서버(260)와 분석서버(270), 그리고 무선으로 송수신되는 데이터를 관리하는 것이다. 더욱이 관리자단말기(250)는 실시간으로 수신되는 영상데이터에 관한 분석 자료를 감시하고 원격에서 드론을 제어하여 영상데이터의 촬영과 채수 등을 수행할 수 있도록 한다.

중앙DB서버(260)는 원격으로 드론(10)으로부터 수신된 영상데이터, 즉 열화상카메라(23)와 드론카메라(22)에서 각각 수신된 영상데이터를 저장한다. 또한, 중앙DB서버(260)는 수신된 영상데이터를 년, 반기, 분기, 월, 일 및 시간대별로 구분하여 영상데이터를 저장한다. 여기서, 도 8은 설정한 일정 시간간격별로 동일한 감시 목표지점을 드론(10)이 촬영한 열화상 영상데이터를 나타낸 것이다.

분석서버(270)는 중앙DB서버(260)에 저장된 영상데이터를 설정된 조건에 따라 분석하는 것으로, 분석을 위한 프로그램이 포함되어 있다. 분석서버(270)는 드론(10)에서 중앙DB서버(260)에 실시간으로 수신되어 저장되는 영상데이터 중에서 드론카메라(22)의 영상데이터를 비교 분석함과 더불어 열화상카메라(23)의 열화상 영상데이터를 관리자가 설정한 범위내에서 최고, 최저 및 평균온도를 산출한다. 더욱이 실시간으로 수신되는 열화상 영상데이터의 비교 결과 기존에 저장되어 축적된 열화상 영상데이터의 최고온도의 평균, 최저온도의 평균 및 평균온도의 평균으로 저장된 값보다 상기 최고, 최저 및 평균온도 중 하나이상이 일정 비율, 예컨대, 30%이상이 되면 경보를 발생하여 관리자단말기(250)와 현장 감시원단말기(110)로 전송되도록 하고, 산출된 데이터는 다시 중앙DB서버(260)에 저장한다.

이와 같이 이루어진 본 발명에 따른 드론을 활용한 수질환경 감시방법에 관하여 도 4 내지 도 6의 흐름도를 참조하여 설명한다.

우선, 도 4에서, 관리자에 의하여 하천이나 공장 또는 발전소 등 주요 감시지역이 되는 방류구의 수질환경을 감시하기 위한 감시 목표지점이 수집된 후 선정된다(S1). 관리자에 의하여 수질환경 감시시스템(200)의 관리자단말기(250)에 감시지점에 관한 정보가 입력되면(S2), 관리자단말기(250)에 설치된 비행관제시스템용 프로그램의 수행에 따른 비행정보가 원격의 감시지점 현장에 준비된 드론(10)으로 무선통신망을 통해 송신된다(S3). 관리자단말기(250)에서 송수신되는 제어정보는 보안솔루션인 VPN(240)과 HUB(230), 방화벽(220) 및 LTE모뎀(210)을 거쳐 이동통신사의 중계기를 통해 드론(10)에 설치된 LTE모뎀(21)으로 전송된다. 이때, 드론(10)으로 전송되는 제어정보는 관리자단말기(250)의 비행관제시스템(GCS)용 프로그램에 설정된 드론의 비행과 관련된 항로, 감시 목표지점의 GPS와 지리정보 등이 포함될 것이다. 물론, 드론은 감시원단말기(110)로 수동 조정이 가능하도록 변경설정이 가능하다.

드론(10)은 비행관제시스템용 프로그램의 비행정보로 비행이 시작되어 설정된 감시 목표지점에서 비행하는 동안 열화상카메라(23)로 감시 목표지점을 촬영하여 영상데이터를 수집한다(S4). 또한, 열화상카메라(23)와 함께 드론카메라(22)로부터 감시 목표지점의 시각적인 영상데이터로 수집한다. 여기서, 도 7은 드론카메라(22)와 열화상카메라(23)에서 촬영되어 수집된 영상데이터를 나타낸 실시 예를 참조할 수 있다.

그리고 드론(10)은 수집된 영상데이터를 LTE모뎀(21)에서 실시간으로 무선통신망을 통해 수질환경 감시시스템(200)으로 전송하고(S5), 수질환경 감시시스템(200)은 드론(10)에서 수신된 영상정보를 LTE모뎀(210), 방화벽(220) 및 HUB(230)를 거쳐 중앙DB서버(260)에서 영상데이터를 수신하여 저장한다(S6).

수질환경 감시시스템(200)의 분석서버(270)는 중앙DB서버(260)에 실시간으로 수신되어 저장된 감시 목표지점의 영상데이터와 이미 촬영되어 저장된 이전의 감시 목표지점의 영상데이터(평시데이터)의 열화상온도를 비교 및 분석하고(S7), 분석 결과에 따라 설정된 비율의 변화가 발생하였는지를 판단한다(S8). 여기서 열화상 영상데이터의 온도변화는 수질 변화를 의미한다. 더욱이 중앙DB서버(260)에 저장된 감시 목표지점의 열화상 영상데이터인 평시데이터는 일별 일정 시간간격으로 각각 동일 시간대에 촬영한 복수개의 열화상 영상데이터이고, 저장된 영상데이터의 열화상온도는 복수개의 열화상 영상데이터 각각의 최고온도, 최저온도 및 평균온도와, 이미 저장되어 축적된 열화상 영상데이터의 최고온도의 평균온도, 최저온도의 평균온도 및 평균온도의 평균온도를 포함하되, 알람이 발생한 열화상온도는 평시데이터에 산정되지 않고 제외되도록 한다.

따라서 분석서버(270)의 분석결과로 변화가 발생하지 않았다면 관리자단말기(250)의 비행관제시스템용 프로그램의 제어로 드론(10)은 설정된 다음의 감시 목표지점으로 비행하거나 또는 비행 이전의 지점으로 복귀되도록 한다(S9). 그러나 분석서버(270)의 분석결과로 일정 비율, 예컨대, 30% 이상의 변화가 발생하였다면 알람을 발생하고(S10), 이 알람정보는 관리자단말기(250)와 현장의 감시원단말기(110)로 무선통신망을 통해 전송한다(S11).

또한, 도 5에서, 알람정보에 따라 수질환경 감시시스템(200)의 관리자단말기(250)에 설치된 비행관제시스템용 프로그램의 수행으로 비행정보가 원격의 감시지점 현장에 있는 드론(10)으로 무선통신망을 통해 송신하고 드론은 변화 발생된 감시 목표지점으로 재비행을 한다(S21). 드론(10)은 수신된 비행관제시스템용 프로그램의 비행정보로 재비행을 하면서 변화 발생된 감시 목표지점에서 비행하는 동안 재확인을 위해 열화상카메라(23)로 감시 목표지점을 재촬영하여 2차 영상데이터를 수집한다(S22). 그리고 드론(10)은 수집된 2차 영상데이터를 실시간으로 무선통신망을 통해 수질환경 감시시스템(200)으로 전송하고(S23), 수질환경 감시시스템(200)의 중앙DB서버(260)에서 2차 영상데이터를 수신하여 저장한다(S24).

따라서 수질환경 감시시스템(200)의 분석서버(270)는 중앙DB서버(260)에 저장된 감시 목표지점의 2차 영상데이터와 이미 촬영되어 저장된 이전의 감시 목표지점의 영상데이터와 재비교 및 재분석하고(S25), 설정된 비율의 변화가 계속 발생하였는지를 판단한다(S26). 분석서버(270)의 재분석결과로 변화가 발생하지 않았다면 에러로 처리하고(S27), 관리자단말기(250)의 비행관제시스템용 프로그램의 제어로 드론(10)은 설정된 다음 감시 목표지점으로 비행하거나 또는 비행 이전의 지점으로 복귀되도록 한다(S28).

그러나 분석서버(270)의 재분석결과로 일정 비율, 예컨대 30% 이상의 변화가 계속 발생하였다면 관리자단말기(250)로 알람정보를 전송함(S30)과 더불어 현장의 감시원단말기(110)로 2차 알람정보를 무선통신망을 통해 전송한다(S31). 분석서버(270)의 2차 알람정보의 전송으로 현장의 감시원이 변화가 발생한 감시 목표지점을 육안으로 확인하도록 하고(S32), 수질환경 감시시스템(200)의 관리자단말기(250)에 설치된 비행관제시스템용 프로그램의 수행으로 비행정보가 원격의 감시지점 현장에 있는 드론(10)으로 무선통신망을 통해 송신하여 드론이 변화가 발생된 감시 목표지점으로 3차 비행이 이루어지도록 하고(S33), 드론(10)의 3차 비행으로 감시 목표지점 현장에서 채수가 수행되도록 한다(S34). 이러한 채수를 통해 수질에 대한 확실한 증거자료 확보가 가능하게 된다.

다음으로, 도 6에서, 드론(10)은 감시 목표지점의 채수를 위해 설정된 지점으로 이동하여 일정 고도로 하강한 후(S41), 워터센서(80)가 수면과 접촉하는지 제어보드(60)가 감지한다(S42). 워터센서(80)가 수면과 접촉하게 되면 모터펌프(90)에 의한 펌핑과 동시에 제어보드(60)에 의한 개폐조작에 의해 전자식 밸브(50)에서 모든 채수통(40, 41) 연결관 단부의 밸브(52,53)는 폐쇄되고 퇴수관 단부의 밸브(51)만 개방되어 일정 시간 동안 물을 퇴수시킨 후(S43), 모터펌프(90)의 작동을 정지시킨다(S44). 그리고 모터펌프(90)가 재작동하면서 다시 제어보드(60)에 의한 개폐조작에 의해 전자식 밸브에서 해당 채수통 연결관 단부의 밸브(52)는 개방되고, 다른 채수통의 연결관 단부의 밸브(53) 및 퇴수관 단부의 밸브(51)는 폐쇄되어 일정 시간 동안 물을 해당 채수통으로 채수한 후(S45), 모터펌프(90)의 작동을 다시 정지시킨다(S46). 드론은 자동 설정되어 있는 다음 채수를 위한 감시 목표지점이 있다면(S47), 해당 지점으로 이동하여 상기 개시한 채수과정을 반복하고, 설정된 채수를 위한 감시 목표지점이 더 존재하지 않으면 복귀한다(S48).

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것을 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

10: 드론 11: 고정홀더 20: 컴패니언 컴퓨터 21: LTE모뎀 22: 드론카메라 23: 열화상카메라 30: 플라이트 컨트롤러 40, 41: 채수통 45: 채수관 46: 퇴수관 47, 48: 채수통 연결관 50: 전자식 밸브 51: 퇴수관 단부 밸브 52, 53: 채수통 연결관 단부 밸브 60: 제어보드 70: 초음파 센서 80: 워터 센서 90: 모터펌프 100: 현장 감시원 비행관제시스템 110: 감시원단말기 200: 수질환경 감시시스템 210: LTE모뎀 220: 방화벽 230: HUB 240: VPN 250: 관리자단말기 260: 중앙DB서버 270: 분석서버

Claims

(a) 관리자에 의하여 하천이나 방류구의 수질환경을 감시하기 위한 지점이 수집 및 선정되어 수질환경 감시시스템의 관리자단말기에 감시지점에 관한 정보가 입력되면, 관리자단말기에 설치된 비행관제시스템용 프로그램의 수행에 따른 비행정보가 원격의 감시지점 현장에 준비된 드론으로 무선통신망을 통해 송신하는 단계;
(b) 상기 드론은 비행관제시스템용 프로그램의 비행정보로 비행이 시작되어 설정된 감시 목표지점에서 비행하는 동안 열화상카메라로 감시 목표지점을 촬영하여 영상데이터를 수집하는 단계;
(c) 상기 드론은 수집된 영상데이터를 실시간으로 무선통신망을 통해 수질환경 감시시스템으로 전송하고, 수질환경 감시시스템의 중앙DB서버에서 영상데이터를 수신하여 저장하는 단계;
(d) 수질환경 감시시스템의 분석서버에서 상기 중앙DB서버에 저장된 감시 목표지점의 영상데이터와 이미 촬영되어 저장된 이전의 감시 목표지점의 영상데이터의 열화상온도를 비교 및 분석하여 설정된 비율의 변화가 발생하였는지를 판단하는 단계;
(e) 상기 분석서버의 분석결과로 변화가 발생하지 않았다면 관리자단말기의 비행관제시스템용 프로그램의 제어로 드론은 설정된 다음 감시 목표지점으로 비행하거나 또는 비행 이전의 지점으로 복귀되도록 하고, 분석서버의 분석결과로 변화가 발생하였다면 관리자단말기와 현장의 감시원단말기로 알람정보를 무선통신망을 통해 전송하는 단계;를 포함하여 이루어지되,
상기 (d) 단계에서,
상기 중앙DB서버에 저장된 감시 목표지점의 영상데이터는 평시데이터로 일별 일정 시간간격으로 각각 동일 시간대에 촬영된 복수개의 영상데이터이고, 저장된 영상데이터의 열화상온도는 복수개의 열화상 영상데이터 각각의 최고온도, 최저온도 및 평균온도와, 이미 저장되어 축적된 열화상 영상데이터의 최고온도의 평균온도, 최저온도의 평균온도 및 평균온도의 평균온도를 포함하며, 알람이 발생한 열화상온도는 평시데이터에 산정되지 않고 제외되는, 드론을 활용한 수질환경 감시방법.
제 1 항에 있어서,
(f) 상기 알람정보에 따라 상기 수질환경 감시시스템의 관리자단말기에 설치된 비행관제시스템용 프로그램의 수행으로 비행정보가 원격의 감시지점 현장에 있는 드론으로 무선통신망을 통해 송신하고 드론은 변화가 발생된 감시 목표지점으로 재비행하는 단계;
(g) 상기 드론은 비행관제시스템용 프로그램의 비행정보로 재비행을 하면서 변화가 발생된 감시 목표지점에서 비행하는 동안 열화상카메라로 감시 목표지점을 재촬영하여 2차 영상데이터를 수집하는 단계;
(h) 상기 드론은 수집된 2차 영상데이터를 실시간으로 무선통신망을 통해 수질환경 감시시스템으로 전송하고, 수질환경 감시시스템의 중앙DB서버에서 2차 영상데이터를 수신하여 저장하는 단계;
(i) 수질환경 감시시스템의 분석서버에서 상기 중앙DB서버에 저장된 감시 목표지점의 2차 영상데이터와 이미 촬영되어 저장된 이전의 감시 목표지점의 영상데이터와 재비교 및 재분석하여 설정된 비율의 변화가 계속 발생하였는지를 판단하는 단계;
(j) 상기 분석서버의 재분석결과로 변화가 발생하지 않았다면 관리자단말기의 비행관제시스템용 프로그램의 제어로 드론은 설정된 다음 감시 목표지점으로 비행하거나 또는 비행 이전의 지점으로 복귀되도록 하고, 분석서버의 재분석결과로 변화가 계속 발생하였다면 관리자단말기와 현장의 감시원단말기로 2차 알람정보를 무선통신망을 통해 전송하는 단계;
(k) 상기 분석서버의 2차 알람정보의 전송으로 현장의 감시원이 변화가 발생한 감시 목표지점을 육안으로 확인하도록 하고, 상기 수질환경 감시시스템의 관리자단말기에 설치된 비행관제시스템용 프로그램의 수행으로 비행정보가 원격의 감시지점 현장에 있는 드론으로 무선통신망을 통해 송신하며, 드론은 변화가 발생된 감시 목표지점으로 3차 비행을 하면서 감시 목표지점 현장에서 채수를 수행하는 단계;를 더 포함하는, 드론을 활용한 수질환경 감시방법.
제 2 항에 있어서, 상기 (k) 단계에서,
상기 드론은 감시 목표지점의 채수를 위해 설정된 지점으로 이동하여 일정 고도로 하강한 후, 모터펌프에 의한 펌핑과 동시에 제어보드에 의한 개폐조작에 의해 전자식 밸브에서 모든 채수통 연결관 단부의 밸브는 폐쇄되고 퇴수관 단부의 밸브만 개방되어 일정 시간 동안 물을 퇴수시킨 후 모터펌프의 작동은 정지되고,
상기 모터펌프가 재작동하면서 다시 제어보드에 의한 개폐조작에 의해 전자식 밸브에서 해당 채수통 연결관 단부의 밸브는 개방되고, 다른 채수통의 연결관 단부의 밸브 및 퇴수관 단부의 밸브는 폐쇄되어 일정 시간 동안 물을 해당 채수통으로 채수한 후 모터펌프의 작동은 다시 정지되며,
상기 드론은 자동 설정되어 있는 다음 채수를 위한 감시 목표지점이 있다면 해당 지점으로 이동하여 상기 채수과정을 반복하고, 설정된 채수를 위한 감시 목표지점이 더 존재하지 않으면 복귀하는 단계를 더 포함하는, 드론을 활용한 수질환경 감시방법.
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제 1 항에 있어서, 상기 드론에서 촬영되는 영상데이터는 열화상카메라의 열화상 영상데이터와 더불어 일반적인 가시영상을 촬영하는 드론카메라의 영상데이터를 포함하는, 드론을 활용한 수질환경 감시방법.
제 1 항에 있어서, 상기 드론은 관리자단말기에 설치된 비행관제시스템용 프로그램에 설정된 비행정보에 따라 자동으로 운영되거나 또는 관리자단말기를 통해 관리자가 수동으로 비행을 조작하거나 또는 감시원단말기를 통해 현장감시원이 수동으로 비행을 조작하는, 드론을 활용한 수질환경 감시방법.
제 3 항에 있어서, 상기 드론은,
드론에 결합되는 고정홀더와; 상기 고정홀더에 고정되는, 컴패니언 컴퓨터, 플라이트 컨트롤러, 복수 개의 채수통, 전자식 밸브, 제어보드와; 원격에 있는 수질환경 감시시스템과 신호를 송수신하고, 상기 컴패니언 컴퓨터와 신호나 데이터를 유무선으로 송수신하는 LTE 모뎀과; 상기 전자식 밸브로 연결되는, 채수관, 퇴수관, 복수 개의 채수통 연결관과; 상기 채수관의 일정 높이에 고정되어 있는 워터 센서, 및 상기 채수관 말단에 부착되어 있는 모터펌프를 포함하는, 드론을 활용한 수질환경 감시방법.
제 1 항에 있어서, 상기 분석서버에서 알람을 발생하는 기준은 평시데이터보다 30% 이상 비율의 변화가 발생할 때에 알람을 발생하는, 드론을 활용한 수질환경 감시방법.