KR101893501B1 - 통합기상검지기 - Google Patents

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(주) 정상라이다
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Abstract

본 개시의 일 실시예에 따른 통합기상검지기가 개시된다. 상기 통합기상검지기는 초음파 송파 모듈 및 초음파 수파 모듈을 포함하고, 상기 초음파 송파 모듈에서 초음파를 송파하는 송파 시점과 상기 송파된 초음파를 상기 초음파 수파 모듈이 수파하는 수파 시점에 적어도 부분적으로 기초하여 풍향 또는 풍속에 관한 정보를 생성하는 풍향풍속 측정부, 노면의 일부분에서 방사되는 적외선을 수신하는 광학 모듈, 상기 수신한 적외선을 디지털 데이터로 변환하는 적외선 검출 모듈 및 상기 변환된 디지털 데이터로부터 온도로 환산하는 신호처리 회로 모듈을 포함하는 노면 온도 감지부 및 광원 유닛을 통해 광(光)을 발생시켜 대기 중으로 조사하는 광 송신 모듈, 대기 중의 입자에 산란된 산란광을 수신하는 광 수신 모듈 및 상기 수신한 산란광에 기초하여 안개, 또는 시정을 감지하는 데이터 처리 모듈을 포함하는 안개 시정 및 현재날씨 감지부를 포함할 수 있다.

Description

통합기상검지기{INTEGRATED WEATHER DETECTOR}
본 개시는 통합기상검지기에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 풍향풍속, 노면 온도, 안개 및 시정을 검지할 수 있는 통합기상검지기에 관한 것이다.
도로 교통사고에 의해 매년 5천 명의 사망과 35만여 명의 부상이 발생함에 따라 도로 교통안전 산업 시장은 지속적으로 확대될 전망이다. 특히 최근 자율 주행차 개발이 선진국 및 국내에서 활발하게 기술개발이 되고 있으나, 현재는 일반조건에 대해 중점적으로 개발 중이어서 눈, 비, 안개 등 악천후 조건에서 운행지원 가능한 도로 연계 서비스 기술이 더욱 필요한 실정이다.
또한, 2015년 2월 영종대교에서 안개로 인한 106중 추돌사고는 기상 악조건에서 대형 교통사고로 인한 국민 불안이 증대되는 시점에서 빈번한 빗길, 야간, 안개 등 악천후에서 대형 교통사고 방지를 위한 능동적 도로 교통사고 예방 대책이 시급하며, 교통사고 예방을 위한 교육이나 단속 보다는 운전자가 피부로 느껴지는 공학적인 대책 개발이 필요한 실정임을 보여준다.
특히, 안개에 따른 교통사고 치사율은 다른 기상 조건에 비해서 약 4배 높게 나타나고 있다. 하지만, 우리나라의 시정은 사람의 눈으로 측정하는 목측에 의존하여 측정하거나, 외국에서 수입된 제품을 사용하여 측정하고 있다. 그러나, 목측에 의한 측정은 측정값의 신뢰도 감소 및 누락이 발생하기 쉽고, 장비를 통한 측정도 대다수가 전방산란 방식으로 15km 이상의 청명한 대기 상태의 측정에 최적화되고 장치 하나하나의 가격이 비싼 단점이 있다.
대한민국 등록특허 10-1314572에는 도로 기상 정보를 전송하는 시스템 및 그 방법이 개시되어 있다. 하지만, 이러한 발명은 과거 이력 등에 기초하여 사전에 정의된 정보(Predetermined Information)를 단순히 표출(도로, 교통안전 및 도로전광에 표지)하는 것과 데이터 통신 정도의 기능만 있을 뿐, 복합적인 기상정보를 감지하여 안개의 종류와 움직임, 노면의 온도 등의 기초 정보를 획득하기 어려운 문제가 있다.
이에 따라, 분산형, 독립구동식 기상검지기가 갖는 고가, 대형 시스템이라는 한계를 뛰어넘고, 풍향풍속, 노면 온도, 안개 및 시정을 검지하는 성능을 향상시키는 통합기상검지기에 대한 수요가 당업계에 존재할 수 있다.
본 개시는 전술한 배경기술에 대응하여 안출된 것으로, 풍향풍속, 노면 온도, 안개 및 시정을 검지하는 통합기상검지기를 제공하기 위함이다.
전술한 바와 같은 과제를 실현하기 위한 본 개시의 일 실시예에 따라 통합기상검지기가 개시된다. 상기 통합기상검지기는 초음파 송파 모듈 및 초음파 수파 모듈을 포함하고, 상기 초음파 송파 모듈에서 초음파를 송파하는 송파 시점과 상기 송파된 초음파를 상기 초음파 수파 모듈이 수파하는 수파 시점에 적어도 부분적으로 기초하여 풍향 또는 풍속에 관한 정보를 생성하는 풍향풍속 측정부, 노면의 일부분에서 방사되는 적외선을 수신하는 광학 모듈, 상기 수신한 적외선을 디지털 데이터로 변환하는 적외선 검출 모듈 및 상기 변환된 디지털 데이터로부터 온도로 환산하는 신호처리 회로 모듈을 포함하는 노면 온도 감지부 및 광원 유닛을 통해 광(光)을 발생시켜 대기 중으로 조사하는 광 송신 모듈, 대기 중의 입자에 산란된 산란광을 수신하는 광 수신 모듈 및 상기 수신한 산란광에 기초하여 안개, 또는 시정을 감지하는 데이터 처리 모듈을 포함하는 안개 시정 및 현재날씨 감지부를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 산란광은 상기 광원이 대기 중의 입자에 의해 산란되어 발생하는 레일리히 산란 파 중 후방 산란되어 생성될 수 있다.
대안적으로, 상기 광 송신 모듈은 송신광이 일정 이상 확산되는 것을 방지하는 광 확산 방지 렌즈를 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 광 송신 모듈은 송신광의 세기 및 상기 산란광의 수신율이 낮아지는 것을 방지하기 위해 송신광 및 산란광을 반사시켜 모아주는 포물면경을 포함하고 그리고 상기 광원 유닛은 상기 포물면경의 초점에 배치될 수 있다.
대안적으로, 상기 광 수신 모듈은 상기 산란광을 수신하기 위해 상기 광 송신 모듈이 조사하는 상기 송신광 경로의 일부를 바라보도록 배치되고, 상기 광 송신 모듈과 평행하지 않은 사전 설정된 각도로 배치될 수 있다.
대안적으로, 상기 광 수신 모듈은 상기 집광 렌즈를 통과하여 모인 산란광을 필터링하여 한정된 범위의 파장 대역의 광만 통과시키는 밴드패스 필터를 더 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 데이터 처리 모듈은,
상기 수신한 산란광에 기초하여 시정 거리를 산출하고, 그리고, 상기 산출된 시정 거리 및 온도, 상대습도 중 적어도 하나에 기초하여 외기의 상태를 비, 눈, 우박, 짙은 안개, 안개, 박무, 연무 및 정상 중 적어도 하나의 상태로 판단할 수 있다.
대안적으로, 상기 데이터 처리 모듈은 외기의 상태가 비, 눈, 우박으로 판단된 경우 강수량을 계산할 수 있다.
대안적으로, 상기 광학 모듈은 노면의 일부분으로부터 지속적으로 적외선을 수신할 수 있다.
대안적으로, 상기 적외선 검출 모듈은 상기 광학 모듈을 통해 수신한 적외선을 하나 이상으로 분할하여 각각 검출하는 하나 이상의 센서를 포함하고, 상기 신호처리 회로 모듈은 상기 검출된 하나 이상의 적외선을 각각 하나 이상의 온도로 환산할 수 있다.
대안적으로, 상기 노면 온도 감지부는 노면의 일부분에 대해서 적외선 레이저를 송신하는 적외선 레이저 송신 유닛 및 상기 노면의 일부분에 반사되어 돌아오는 적외선 레이저를 수신하는 적외선 레이저 수신 유닛을 포함하고, 상기 송신한 적외선 레이저와 수신한 적외선 레이저의 비율에 기초하여, 상기 노면의 일부분에 대한 상태를 판단하는 노면 상태 감지 모듈을 더 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 노면 상태 감지 모듈은 노면 재질에 기초하여 상기 노면 재질의 영역별 온도를 보정할 수 있다.
대안적으로, 노면 상태 감지 모듈은 적설 및 수막을 측정할 수 있도록 노면까지의 거리를 측정하는 거리 측정 유닛을 더 포함할 수 있다.
대안적으로, 노면 상태 감지 모듈은 대기 온도, 노면 온도, 습도, 시정, 풍향, 풍속, 노면까지의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 노면 결빙, 적설, 수막 및 강수량 중 적어도 하나를 예측할 수 있다.
대안적으로, 상기 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈 중 적어도 하나는 상기 광을 송신하거나, 상기 산란광을 수신하기 위한 렌즈에 이물질이 붙는 것을 방지하기 위한 가림막을 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 통합기상검지기의 케이스를 개방하지 않고 통합 케이블에 대한 교체가 수행되도록 상기 통합기상검지기의 하부에 접속되는 통합 케이블을 더 포함하고, 상기 통합 케이블은 상기 통합기상검지기에 대한 전원을 공급하는 전원공급선 및 상기 풍향풍속 측정부, 상기 노면 온도 감지부 및 상기 안개 시정 및 현재날씨 감시부 중 적어도 하나에서 측정된 데이터를 외부로 송신하는 데이터 통신선을 포함할 수 있다.
대안적으로, 상기 광원 유닛은 적외선 LED일 수 있다.
대안적으로, 상기 통합기상검지기를 설치하기 위한 브래킷을 더 포함할 수 있다.
본 개시는 풍향풍속, 노면 온도, 안개 및 시정을 검지하는 통합기상검지기를 제공할 수 있다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 통합기상검지기의 블록 구성도(Block diagram)이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 안개 시정 및 현재날씨 감지부의 사시도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 안개 시정 및 현재날씨 감지부의 내부 투영 사시도이다.
다양한 실시예들이 이제 도면을 참조하여 설명되며, 전체 도면에서 걸쳐 유사한 도면번호는 유사한 구성요소를 나타내기 위해서 사용된다. 본 명세서에서, 다양한 설명들이 본 개시의 이해를 제공하기 위해서 제시된다. 그러나 이러한 실시예들은 이러한 구체적인 설명 없이도 실행될 수 있음이 명백하다. 다른 예들에서, 공지된 구조 및 장치들은 실시예들의 설명을 용이하게 하기 위해서 블록 다이어그램 형태로 제공된다.
본 명세서에서 사용되는 용어 "컴포넌트", "모듈", "시스템" 등은 컴퓨터-관련 엔티티, 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어, 소프트웨어 및 하드웨어의 조합, 또는 소프트웨어의 실행을 지칭한다. 예를 들어, 컴포넌트는 프로세서상에서 실행되는 처리과정, 프로세서, 객체, 실행 스레드, 프로그램, 및/또는 컴퓨터일 수 있지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 컴퓨팅 장치에서 실행되는 애플리케이션 및 컴퓨팅 장치 모두 컴포넌트일 수 있다. 하나 이상의 컴포넌트는 프로세서 및/또는 실행 스레드 내에 상주할 수 있고, 일 컴포넌트는 하나의 컴퓨터 내에 로컬화될 수 있고, 또는 2개 이상의 컴퓨터들 사이에 분배될 수 있다. 또한, 이러한 컴포넌트들은 그 내부에 저장된 다양한 데이터 구조들을 갖는 다양한 컴퓨터 판독가능한 매체로부터 실행할 수 있다. 컴포넌트들은 예를 들어 하나 이상의 데이터 패킷들을 갖는 신호(예를 들면, 로컬 시스템, 분산 시스템에서 다른 컴포넌트와 상호작용하는 하나의 컴포넌트로부터 데이터 및/또는 신호를 통해 다른 시스템과 인터넷과 같은 네트워크를 통한 데이터)에 따라 로컬 및/또는 원격 처리들을 통해 통신할 수 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 통합검지기(1000)의 블록 구성도이다.
본 개시에 따른 통합기상검지기(1000)는 풍향풍속 측정부(100), 노면 온도 감지부(200) 및 안개 시정 및 현재날씨(Present weather) 감지부(300)를 포함할 수 있다. 또한, 통합기상검지기(1000)는 통합 케이블(400) 및 브래킷(500)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 일 실시예에 따라 상기 풍향풍속 측정부(100)는 안개 시정 및 현재날씨 감지부(300)의 상면에 배치될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 풍향풍속 측정부(100)는 초음파 송파 모듈(110), 초음파 수파 모듈(130) 및 신호 처리 모듈을 포함할 수 있다. 그리고, 여기서 사용되는 초음파는 20Khz 이상의 진동수를 가지며, 이상적으로는 40Khz 이상의 진동수를 가지는 초음파일 수 있다. 전술한 수치의 한정은 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
먼저, 초음파 송파 모듈(110)은 하나 이상의 초음파 송파 장치를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 초음파 송파 모듈(110)은 남북방향 및 동서방향에 각각 하나씩 배치되는 2개의 초음파 송파 장치를 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서 초음파 송파 모듈(110)은 남북방향 및 동서방향이 아닌 3개의 비직교 축에 대응하도록 배치되는 3개의 초음파 송파 장치를 포함할 수 있다.
그리고, 초음파 수파 모듈(130)은 상기 초음파 송파 모듈(110)이 포함하는 하나 이상의 초음파 송파 장치에 대응하는 수의 초음파 수파 장치를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 초음파 수파 모듈(130)은 남북방향 및 동서방향에 각각 하나씩 배치되는 2개의 초음파 송파 장치를 마주보도록 배치되는 초음파 수파 장치를 포함할 수 있다. 또한, 다른 실시예에서 초음파 수파 모듈(130)은 3개의 비직교 축에 각각 초음파 송파 장치를 마주보도록 배치되는 3개의 초음파 수파 장치를 포함할 수 있다.
또한, 다른 실시예에서 따른 초음파 송파 모듈(110) 및 초음파 수파 모듈(130)은 초음파 변환기 상에 공존할 수 있다. 보다 구체적으로, 하나의 초음파 변환기가 하나의 초음파 송파 장치 및 하나의 초음파 수파 장치를 포함하고, 송파, 또는 수파를 수행하는 동안에 서로 변환될 수 있다. 예를 들어, 풍향풍속 측정부(100)는 똑같은 간격의 초음파 변환기 3개가 수평으로 배열되어 구성될 수 있다. 즉, 초음파 변환기 3개가 정삼각형을 이루도록 배치되어 서로 번갈아가며 초음파를 송파/수파 할 수 있다.
즉, 본 개시의 실시예에 따른 초음파 송파 모듈(110) 및 초음파 수파 모듈(130)은 측정하고자 하는 풍속풍향이 2차원인지 3차원인지에 따라, 초음파 송/수파 장치의 개수와 배치를 결정할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 풍향풍속 측정부(100)는 트랜듀스 모듈(150)을 포함할 수 있다. 트랜듀스 모듈(150)은 초음파 송파 모듈(110) 및 초음파 수파 모듈(130)에 연결될 수 있다. 그리고, 트랜듀스 모듈(150)은 통합 케이블로부터 공급받은 펄스 전압을 초음파 펄스로 변환함으로써, 초음파 송파 모듈(110)이 초음파를 송파하도록 할 수 있다. 또한, 트랜듀스 모듈(150)은 다시 초음파 수파 모듈(130)에서 수파된 초음파 펄스를 펄스 전압으로 변환한 초음파 이미지를 생성할 수 있다. 그리고, 트랜듀스 모듈(150)은 생성된 초음파 이미지를 신호 처리 모듈(170)로 제공할 수 있다.
그리고, 신호 처리 모듈(170)은 상기 트랜듀스 모듈(150)로부터 생성된 초음파 이미지를 수신하고, 처리하여 풍향풍속에 대한 측정값을 생성할 수 있다. 보다 구체적으로, 신호 처리 모듈(170)은 입출력 유닛, 연산/보정 유닛, 펄스 발생(채널 지정) 유닛 및 수파 지연 시간 측정 유닛 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 신호 처리 모듈(170)은 트랜듀스 모듈(150)에서 생성된 초음파 이미지에서 초음파 송파 모듈(110)과 초음파 수파 모듈(130) 사이의 펄스에 대한 송수파 시간을 이용해 풍향 풍속을 계산할 수 있다.
예를 들어, 초음파 송파 장치 A가 초음파 수파 장치A와 하나의 장치로 형성되고, 초음파 송파 장치 B와 초음파 수파 장치 B가 하나의 장치로 형성되는 경우, 풍향 및 풍속을 계산하는 연산식은
Figure 112017016857650-pat00001
일 수 있다. 그리고, 여기서 V는 풍속, T1은 초음파 송파 장치 A에서 초음파 수파 장치 B로 음파가 전달되는 시간, T2는 초음파 송파 장치 B에서 초음파 수파 장치 A로 음파가 전달되는 시간일 수 있고, L은 초음파 송파/수파 장치 A와 B 사이의 거리일 수 있다. 이에 따라, 풍향풍속 측정부(100)는 전술한 구성 및 연산식을 통하여 2축, 또는 3축의 풍향과 풍속을 감지할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따라 신호 처리 모듈(170)은 온도에 따라 변화되는 초음파의 특성을 감안하여 온도 특성에 따른 주파수 변환 유닛 및 보호 회로 유닛을 추가적으로 포함할 수 있다. 그리고, 신호 처리 모듈(170)은 대기 조건에 기초하여 대기 조건의 변화를 보상하며, 서로 반대 방향으로의 전송 시간을 측정하고 그 차이를 이용해서 풍속을 정확하게 측정할 수 있다. 따라서, 저온에서 초음파 센서의 감도 세기 변동에 의한 온도에 따라 서로 다른 두 개의 주파수를 사용하여 풍향, 풍속 값의 측정의 정밀도를 높일 수 있으며, 보다 정확한 측정을 통하여 바람으로 인한 사고를 방지하고 이러한 사고에 따른 경제적 손실을 미연에 방지할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 노면 온도 감지부(200)는 광학 모듈(210), 적외선 검출 모듈(230) 및 신호처리 회로 모듈(250)을 포함할 수 있다. 여기서 적외선은 가시광선과 마이크로파 사이에 있는 0.7μm ~ 1mm 사이의 파장을 갖는 적외선을 포함할 수 있고, 이상적으로는 8μm ~ 14μm의 파장의 적외선을 사용할 수 있다. 전술한 수치의 한정은 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
광학 모듈(210)은 노면에서 방사되는 적외선 에너지를 수신하여 적외선 검출 모듈(230)로 전달할 수 있다. 보다 구체적으로, 광학 모듈(210)은 렌즈(211) 및 필터(213)를 포함할 수 있다. 여기서 렌즈(211)는 노면으로부터 수신되는 적외선을 응집시키기 위한 볼록 렌즈일 수 있다. 그리고, 필터(213)는 렌즈(211)를 통과한 적외선 검출 모듈(230)이 검출 가능한 영역의 파장의 적외선을 통과시키고, 그 외의 파장의 적외선을 필터링할 수 있다. 이에 따라, 광학 모듈(210)은 적외선 검출 모듈(230)의 초점에 노면으로부터 수신한 적외선 에너지를 필터링하여 제공할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 광학 모듈(210)이 측정하는 노면 일부분의 직경은 상기 광학 모듈(210)의 가시영역(Field of View) 및 광학 모듈(210)로부터 측정되는 노면의 일부분까지의 거리에 기초하여 결정될 수 있다. 여기서 가시영역은 광학 모듈(210)의 화각 및 광학 모듈(210)으로부터 노면까지의 거리에 기초하여 측정되는 노면의 영역일 수 있다. 예를 들어, 광학 모듈(210)로부터 측정하는 노면까지의 거리가 6m이고, 광학 모듈(210)의 가시영역 대 거리 비(DS ratio)가 4:1인 경우, 광학 모듈(210)이 측정하는 노면 일부분의 직경은 1.5m 일 수 있다. 전술한 광학 모듈(210)의 측정에 대한 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 개시의 일 실시에에 따른 광학 모듈(210)은 노면의 일부분으로부터 지속적으로 적외선을 수신하도록 고정 초점 방식으로 구성될 수 있다. 그리고, 상기 광학 모듈(210)은 노면 외의 물체가 포함되지 않는 측정 범위에 대한 적외선을 수신하도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 노면의 일부분을 제외한 다른 물체(예컨대, 중앙 분리대, 또는 가드레일 등)으로부터 수신될 수 있는 적외선을 방지함으로써, 노면 온도를 보다 정확하게 측정할 수 있다.
적외선 검출 모듈(230)은 광학 모듈(210)을 통해 수신한 적외선을 전기적 신호, 즉, 디지털 데이터로 변환할 수 있다. 보다 구체적으로, 적외선 검출 모듈(230)은 적외선을 흡수한 소자의 온도가 변화하고, 그에 따라 소자의 전기적 특성(예컨대, 저항, 열기전력, 전기분극 등)이 변하는 성질에 기초하여 전기적 신호를 생성하는 열형 검출 방식의 광센서를 포함할 수 있다. 따라서, 적외선 검출 모듈(230)은 광학 모듈(210)로부터 수신된 적외선의 세기에 비례하는 디지털 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 광센서는 중적외선부터 원적외선 범위를 검출하는데 적합한 볼로미터, 서모파일, 초전센서, 박막형 센서, 반도체형 열형 센서 등을 포함할 수 있다. 전술한 광센서의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 양자형 검출 방식의 센서일 수도 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 적외선 검출 모듈(230)은 노면의 영역별 온도를 각각 측정하기 위해 광학 모듈(210)을 통해 수신한 이미지의 세부 영역별로 해당하는 적외선을 각각 검출하는 복수의 센서를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 적외선 검출 모듈(230)은 동시에 복수 영역의 온도를 한 번에 측정하여 그 분포를 알기 위해 센서가 좌우 정방형으로 여러 개 나열 되어있는 센서 어레이를 포함할 수 있다. 이에 따라, 적외선 검출 모듈(230)은 광학 모듈(210)을 통해 들어오는 노면의 면적에 해당하는 적외선 에너지를 각각의 할당된 픽셀에서 측정하여 전체 면적에 대한 각 포인트의 데이터를 생성할 수 있다. 그리고 신호처리 회로 모듈(250)은 각각의 데이터를 각각 하나 이상의 온도로 환산할 수 있다. 예를 들어, 적외선 검출 모듈(230)은 노면에 대한 320x240 픽셀 각각의 적외선 에너지에 기초하는 데이터를 생성할 수 있는 76,800 개의 센서를 포함할 수 있다. 전술한 센서의 수치 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 다른 예시로, 하나의 센서가 다수의 픽셀에 대한 연산을 처리할 수도 있다.
또한, 본 개시의 다른 일 실시예에 따른 광학 모듈(210)은 별도의 반사경을 추가로 포함할 수 있다. 여기서 반사경은 고정된 적외선 검출 모듈(230)의 앞에 배치되는 비스듬한 각을 가진 반사 회전체일 수 있다. 또한, 반사경은 광학 모듈(210)로부터 수신되는 적외선을 반사시켜 적외선 검출 모듈(230)로 송신하도록 구성될 수 있다. 즉, 반사경은 적외선 검출 모듈(230)이 회전 가능한 반사경을 통해 여러 위치의 노면에 대한 온도를 측정할 수 있도록 할 수 있다.
추가적으로, 적외선 검출 모듈(230)은 센서에서 발생하는 열을 냉각 시켜주기 위한 냉각 유닛(미도시)을 더 포함할 수 있다.
신호처리 회로 모듈(250)은 적외선 검출 모듈(230)로부터 생성된 디지털 데이터로부터 온도로 환산할 수 있다. 보다 구체적으로, 신호처리 회로 모듈(250)은 증폭회로 유닛(251) 및 선형회로 유닛(253)을 포함할 수 있다. 여기서 증폭회로 유닛(251)은 적외선 검출 모듈(230)에서 생성된 디지털 데이터, 즉 전기적 신호를 증폭시킬 수 있다. 그리고, 선형회로 유닛(253)은 증폭된 전기적 신호를 적외선 검출 모듈(230)에서 발생하는 불균형, 또는 소재에 따른 불균형을 보정하여 선형화 시킬 수 있다. 이에 따라, 신호처리 회로 모듈(250)은 선형회로 유닛(253)을 통해 적외선 검출 모듈(230)에서 생성된 디지털 데이터를 정확한 온도로 환산할 수 있다. 예를 들어 100 일 때 센서 측정값이 100이고, 200 일 때 센서 측정값이 200 일 수 있다. 이러한 경우, 선형회로 유닛(253)은 아스팔트 소재에 대한 보정치 및 상온의 온도 구간에 대한 보정치를 감안하여, 증폭회로 유닛(251)으로부터 제공받은 센서 측정값에 대하여 150이 아닌 160을 150로 환산할 수 있다. 전술한 선형회로 유닛(253)의 동작의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따른 신호처리 회로 모듈(250)은 환산된 온도를 노면의 방사율(emissivity)에 기초하여 보정할 수 있다. 보다 구체적으로, 신호처리 회로 모듈(250)은 노면을 구성하고 있는 재질의 방사율에 기초하여 환산된 온도를 보정할 수 있다. 예를 들어, 신호처리 회로 모듈(250)은 노면이 아스팔트로 구성되어 있고, 환산된 온도가 19.0인 경우, 아스팔트의 방사율 0.94에 기초하여 1.2를 보정할 수 있다. 즉, 신호처리 회로 모듈(250)은 방사율을 고려하여 상기 노면의 온도를 20.2로 측정할 수 있다. 전술한 수치의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 신호처리 회로 모듈(250)은 환산된 온도를 주위 온도에 기초하여 보정할 수 있다. 여기서 주위 온도는 통합기상검지기(1000)의 내부 온도, 또는 외부 기온 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 신호처리 회로 모듈(250)은 주위 온도를 측정하거나 수신할 수 있다. 그리고, 신호처리 회로 모듈(250)은 상기 주위 온도가 적외선 검출 모듈(230)이 포함하는 센서에 주는 영향을 보정할 수 있다.
이에 따라, 신호처리 회로 모듈(250)은 주위 온도 및 노면의 재질을 고려하여 정확한 노면의 온도를 측정할 수 있다. 또한, 노면의 일 부분에만 대해서 온도를 측정하지 않고, 여러 포인트에 대한 온도를 측정함으로써 측정된 노면 온도의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 노면 온도 감지부(200)는 노면 상태 감지 모듈(270)을 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 노면 상태 감지 모듈(270)은 적외선 레이저 송신 유닛(271), 적외선 레이저 수신 유닛(273) 및 거리 측정 유닛(Range Finder)을 더 포함할 수 있다. 또한, 적외선 레이저 송신 유닛(271)은 노면의 일부분에 대해서 적외선 레이저를 송신하고, 적외선 레이저 수신 유닛(273)은 노면에 반사되어 돌아오는 적외선 레이저를 수신할 수 있다. 상기 거리 측정 유닛은 강설 및 강수 측정을 위해 노면까지의 거리를 측정할 수 있다. 또한 거리 측정 유닛은 적설 및 수막을 측정하기 위해 노면까지의 거리를 측정할 수 있다. 그리고, 노면 상태 감지 모듈(270)은 송신한 적외선 레이저와 수신한 적외선 레이저의 비율에 기초하여, 상기 노면의 상태를 판단할 수 있다. 예를 들어, 노면 상태 감지 모듈(270)은 적외선 레이저의 반사율이 0.8 이상인 경우, 측정된 노면의 상태를 빙결 상태로 판단할 수 있다. 전술한 노면 상태 감지 모듈(270) 동작의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따라 노면 상태 감지 모듈(270)은 노면 재질에 기초하여 노면 재질의 영역별 온도를 보정할 수 있다. 상기 노면 재질은 노면 상태 감지 모듈이 판단한 노면재질일 수 있다. 또한 노면 재질은 데이터 통신선(430)에 의해 외부에서 전달받은 데이터에 의해 결정될 수도 있다. 또한 노면 재질은 사전 설정된 위치 정보에 의해 결정될 수도 있다. 예를 들어, 적외선이 많이 방출되는 재질의 노면에서 온도가 측정된 경우 노면 온도를 측정된 온도보다 더 낮도록 보정 할 수 있다. 상기 적외선 방출량에 따라 온도를 보정하는 것은 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따라 노면 상태 감지 모듈(270)은 적설 및 수막을 측정할 수 있도록 노면까지의 거리를 측정하는 거리 측정 유닛(275)을 포함할 수 있다. 눈이 오는 경우 상기 거리 측정 유닛(275)은 사전 설정된 거리보다 거리 측정 유닛(275)에 의해 측정된 거리가 작을 경우 눈이 적설된 것으로 판단하여 적설량을 계산할 수 있다. 또한 비가 오는 경우 상기 거리 측정 유닛(275)은 사전 설정된 거리보다 거리 측정 유닛(275)에 의해 측정된 거리가 큰 경우 수막에 의한 광 또는 적외선 레이저의 굴절로 수막이 생긴 것으로 판단하고 수막 두께를 계산할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 노면 상태 감지 모듈(270)은 대기 온도, 노면 온도, 노면 재질, 습도, 시정, 풍향, 풍속, 노면까지의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 노면 결빙, 적설, 수막 및 강수량 중 적어도 하나를 예측할 수 있다. 예를 들어 노면 상태 감지 모듈(270)은 현재 습도에 기초하여 수증기 량이 온도이 기초한 사전 설정된 값을 초과한 경우 비가 올 것으로 판단하고 강수량을 예측할 수 있다. 또한 비가 오는 경우 현재 온도에 기초하여 노면 결빙이 발생할 것을 예측할 수도 있다. 노면 재질과 노면 온도, 습도에 기초하여 강수량을 판단한 뒤 적설 여부와 적설량을 예측할 수도 있다. 상기 예측하는 방법은 예시일 뿐이며 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
본 개시의 일 실시예에 따른 안개 시정 및 현재날씨 감지부(300)는 광 송신 모듈(310), 광 수신 모듈(330) 및 데이터 처리 모듈(350)을 포함할 수 있다. 본 개시에서 광은 전자기파일 수도 있다. 여기서 전자기파는 0.7μm ~ 1mm 사이의 파장을 갖는 적외선을 포함할 수도 있다. 이하에서 도 2 및 3을 참조하며 안개 시정 및 현재날씨 감지부(300)에 대하여 서술한다. 전술한 수치의 한정은 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 다른 실시예에 따른 안개 시정 및 현재날씨 감지부(300)는 레이저를 통한 시정 감지를 수행할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따라 이하에서 사용되는 산란광은 `레일리히 산란` 중 후방 산란 파(Rayleigh Back Scattering)를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 산란광은 광 송신 모듈(310)에 의해 송신된 광이 대기 중의 입자에 의해 산란되어 입사된 방향과 반대 방향으로 반사되어 돌아오는 후방 산란광을 포함할 수 있다.
광 송신 모듈(310)은 광원 유닛(311), 광 확산 렌즈(313) 및 광 확산 방지 렌즈(315)를 포함할 수 있다. 여기서 광원 유닛(311)은 대기 중으로 조사될 적외선을 생성할 수 있는 광원(예컨대, 적외선 LED 및 적외선 레이저 광원 등)일 수 있다. 그리고, 광 확산 렌즈(313)는 광원 유닛(311)에 의해 생성된 광을 굴절시켜 확대시키기 위한 렌즈일 수 있고, 실시예에 따라 오목 렌즈의 형태로 구성될 수 있다. 또한, 광 확산 방지 렌즈(315)는 광의 세기 및 산란광의 수신율이 낮아지는 것을 방지하기 위해 광 확산 렌즈(313)를 통과한 광이 일정 이상 확대되는 것을 방지할 수 있다. 그리고, 광 확산 방지 렌즈(315)는 볼록 렌즈의 형태로 구성될 수 있다. 이에 따라, 광 송신 모듈(310)은 광 확산 렌즈(313) 및 광 확산 방지 렌즈(315)를 통해 광이 퍼지지 않고 신호를 획득하는 샘플링 영역에 평행한 광선을 조사할 수 있다. 여기서 샘플링 영역은 광이 진행하는 경로 중 일부로써, 대기 중의 입자에 의해 산란된 산란광이 광 수신 모듈(330)로 입사할 수 있는 영역일 수 있다. 또한, 광 확산 렌즈(313) 및 광 확산 방지 렌즈(315)는 추가적으로, 초점거리를 짧게 하며, 외부로부터의 빛의 환영을 방지하는 효과를 제공할 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 광 확산 렌즈(313) 및 광 확산 방지 렌즈(315)는 볼록 렌즈와 오목 렌즈를 같이 포함하여 구성되는 시준 렌즈로 대체될 수도 있다.
또한, 다른 실시예에서 광 송신 모듈(310)은 송신광의 세기 및 산란광의 수신율이 낮아지는 것을 방지하기 위해 송신광 및 산란광을 반사시켜 모아주는 포물면경(317)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 광 송신 모듈(310)은 포물면경(317)의 초점에 배치되는 광원 유닛(311)(예컨대, 적외선 LED 광원)을 포함할 수 있다. 이에 따라, 광 송신 모듈(310)은 생성된 송신광이 포물면경(317)의 거울면에서 반사되어 샘플링 영역에서 평행하게 진행할 수 있도록 할 수 있다.
광 수신 모듈(330)은 집광 렌즈(331) 및 포토 다이오드(333)를 포함할 수 있다. 또한, 광 수신 모듈(330)은 광 송신 모듈(310)이 송신한 송신광이 상기 샘플링 영역에 존재하는 입자(예컨대, 물방울 등)에 의해 산란되어 발생하는 산란광을 수신할 수 있다. 여기서 집광 렌즈(331)는 수신되는 산란광을 모아 줄 수 있는 평면볼록렌즈(planoconvex lens)일 수 있다. 또한, 포토 다이오드(333)는 광 수신 모듈(330)은 수신한 산란광에 기초하여 신호를 생성할 수 있다. 즉, 광 수신 모듈(330)은 포토 다이오드(333)를 통해 산란광을 전기 에너지, 즉 전기 신호 형태로 변환시킬 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 광 수신 모듈(330)은 집광 렌즈(331)를 통과하여 모인 산란광을 필터링하여 한정된 범위의 주파수 대역의 광(光)만 통과시키는 밴드패스 필터(bandpass filter)(335)를 더 포함할 수 있다. 그리고, 광 수신 모듈(330)에서 밴드패스 필터(335)를 포토 다이오드(333) 직전에 배치하는 경우, 밴드패스 필터(335)를 통과한 광에 다른 광이 들어가지 못하도록 밴드패스 필터(335)와 포토 다이오드(333)를 서로 접착 시킬 수 있다. 또한, 다른 실시예에 따라 밴드패스 필터(335)는 집광 렌즈(331) 이전에 배치될 수도 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 광 수신 모듈(330)은 산란광을 수신하기 위해 광 송신 모듈(310)이 조사하는 광 경로의 일부를 바라보도록 배치될 수 있다. 그리고, 광 수신 모듈(330)은 광 송신 모듈(310)과 평행하지 않은 사전 설정된 각도로 배치될 수 있다. 즉, 광 수신 모듈(330)은 샘플링 영역을 바라보도록, 광 송신 모듈(310) 일 측에 배치될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 광 송신 모듈(310) 및 광 수신 모듈(330) 중 적어도 하나는 광을 송신하거나, 산란광을 수신하기 위한 렌즈에 이물질이 붙는 것을 방지하기 위한 가림막(370)을 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 광 송신 모듈(310) 및 광 수신 모듈(330)은 최외각에 배치되는 렌즈, 또는 창에 이물질이 붙지 않도록 하는 가림막(370)을 각각 포함할 수 있다. 여기서 가림막(370)은 각각의 광 송신 모듈(310) 및 광 수신 모듈(330)에 대해서 상부가 하부보다 돌출된 형태의 원통형 형상일 수 있다.
데이터 처리 모듈(350)은 광 수신 모듈(330)에서 수신한 산란광에 기초하여 안개, 또는 시정을 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 데이터 처리 모듈(350)은 광 수신 모듈(330)의 포토 다이오드(333)로부터 생성된 전기 신호를 제공받을 수 있다. 여기서 전기 신호의 크기는 시정 거리와 반비례할 수 있다. 이에 따라, 데이터 처리 모듈(350)은 상기 전기 신호를 시정 거리로 환산할 수 있다. 또한, 데이터 처리 모듈(350)은 환산된 시정 거리, 온도 및 상대습도 중 적어도 하나에 부분적으로 기초하여 각 시점의 외기 상태를 호우, 짙은 안개, 안개, 박무, 연무 및 정상 중 적어도 하나의 상태로 판단할 수 있다.
예를 들어, 데이터 처리 모듈(350)은 전기 신호에 기초하여 환산된 시정 거리가 200m 미만인 경우를 짙은 안개, 시정 거리가 200 ~ 1,000m인 경우를 안개, 시정 거리가 1,000 ~ 2,000m인 경우를 박무, 시정 거리가 2,000 ~ 4,000m이고 상대습도가 75% 이상인 경우를 연무로 판단하고, 시정 거리가 4,000m 이상일 경우를 정상으로 판단할 수 있다. 전술한 수치 및 판단 기준의 기재는 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 데이터 처리 모듈(350)은 광 수신 모듈(330)에서 수신한 산란광에 기초하여 강수 상태를 감지할 수 있다. 보다 구체적으로, 광 수신 모듈(330)에서 생성된 전기 신호의 크기는 광을 산란 시킨 입자의 크기 및 개수와 비례하고, 전기 신호의 폭은 상기 입자의 하강 속도와 반비례할 수 있다. 이에 따라, 데이터 처리 모듈(350)은 상기 전기 신호를 입자의 크기 및 낙하 속도 중 적어도 하나를 산출할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따라 데이터 처리 모듈(350)은 외기의 상태가 비, 눈, 우박으로 판단된 경우 강수량을 계산할 수 있다. 데이터 처리 모듈(350)은 환산된 입자의 크기 및 낙하 속도 중 하나에 적어도 부분적으로 기초하여 강수량을 측정하고 강수의 종류를 판단할 수 있다. 또한 강수량은 거리 측정 유닛(275)을 통해 측정된 노면의 수막에 기초하여 강수량을 측정할 수도 있다. 즉, 데이터 처리 모듈(350)은 전기 신호에 기초하여 각 시점의 상태를 안개, 비, 눈, 우박, 및 정상 중 적어도 하나로 판단할 수 있다. 일 실시예에 따른 데이터 처리 모듈(350)은 군-킨저(Gunn-Kinzer) 다이어그램에 기초하여 상태를 판단할 수 있으나 예시일뿐, 본 개시는 이에 제한되지 않는다.
추가적으로, 본 개시의 일 실시예에 따른 데이터 처리 모듈(350)은 광 수신 모듈(330)을 통해 수신되는 산란광의 사전설정된 기준 이하의 수신율이 일정 기간 이상 계속되는 경우, 광 송신 모듈(310) 및 광 수신 모듈(330) 중 적어도 하나의 최외각 렌즈가 오염되었을 가능성이 있다고 판단하고, 생성하는 안개 및 시정 데이터에 마킹을 할 수 있다. 그리고, 이에 따라 데이터 처리 모듈(350)은 최외각 렌즈가 오염되는 평균 주기를 산출할 수 있다. 그리고, 데이터 처리 모듈(350)은 산출한 오염 주기를 외부 서버(미도사)로 송신하여 안개 시정 및 현재날씨 감지부(300)에 대한 보수가 필요한 시점을 예측 가능할 수 있도록 할 수 있다. 또한, 데이터 처리 모듈(350)은 광 송신 모듈(310)의 출력을 증가시켜 광 수신 모듈(330)이 정상 수준의 산란광을 수신할 수 있도록 할 수도 있다.
본 개시의 일 실시예에 따른 통합기상검지기(1000)는 케이스를 개방하지 않고 통합 케이블(400)에 대한 교체가 수행될 수 있도록 통합기상검지기(1000)의 하부에 접속되는 통합 케이블(400)을 더 포함할 수 있다. 그리고, 통합 케이블(400)은 전원공급선(410) 및 데이터 통신선(430)을 포함할 수 있다. 여기서 전원공급선(410)은 통합기상검지기(1000)에 대한 전원을 공급할 수 있고, 데이터 통신선(430)은 풍향풍속 측정부(100), 노면 온도 감지부(200) 및 안개 시정 및 현재날씨 감지부(300) 중 적어도 하나에서 측정된 데이터를 외부로 송신하거나 명령을 수신할 수 있다. 보다 구체적으로, 통합기상검지기(1000)의 케이스는 하부에 통합 케이블(400)이 접속될 수 있는 하나의 접속 단자를 포함할 수 있다. 또한, 통합 케이블(400)은 전원공급선(410) 및 데이터 통신선(430)이 하나의 케이블로 구성되어 상기 접속 단자에 접속될 수 있다.
이에 따라, 통합 케이블(400)이 케이스 안으로 인입되지 않고도 전원을 공급하고 데이터를 통신할 수 있다. 또한, 통합 케이블(400)이 하나의 케이블로 구성되어 통합기상검지기(1000)가 회전하거나 움직이는 경우에도 꼬임을 방지할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따른 통합기상검지기(1000)는 통합기상검지기(1000)를 설치하기 위한 브래킷(500)을 포함할 수 있다. 또한, 여기서 브래킷은 U-볼트에 의해 고정되는 방식으로 구성될 수 있다. 보다 구체적으로, 통합기상검지기(1000)는 하면의 적어도 일부분에서 연장되는 브래킷(500)을 포함할 수 있다. 여기서 브래킷은 상기 하면과 평행하도록 연장되거나, 수직으로 접힐 수 있다. 그리고, 브래킷(500)은 설치될 면과 적어도 일부에서 접촉되어 배치되고, U-볼트 및 너트를 이용하여 고정될 수 있다. 이에 따라, 본 개시에 따른 통합기상검지기(1000)는 기존의 구조물에 볼트-너트 결합을 위한 타공 작업을 생략할 수 있다. 또한, 구조물에 손상을 가하지 않고도 고정될 수 있다.
이에 따라, 본 개시의 일 실시예에 따른 통합기상검지기(1000)는 풍향풍속 측정부(100), 노면 온도 감지부(200) 및 안개 시정 및 현재날씨 감지부(300)를 하나의 디바이스에 포함시키면서도 보다 향상된 검지 성능을 구현할 수 있다.
그리고, 기존의 기상검지기가 갖는 고가, 대형 시스템이라는 한계를 뛰어넘어 낮은 비용으로 양산할 수 있고, 소형이라 설치가 용이할 수 있다. 그리고 이에 따라, 통합기상검지기를 보다 많은 도로 구간에 세밀하게 배치할 수 있고, 교통에 필요한 풍향풍속, 노면 온도, 안개 및 시정을 좁은 간격으로 지속적으로 모니터링함으로써 정확한 데이터베이스를 구축할 수 있다.
또한, 국내 교통산업에서 시스템의 단독 적용뿐만 아니라 구성요소의 일부를 타 시스템과 연계해 운영하거나 국지적 도로의 상태정보 수집을 위해 시정계만을 사용할 수 있어 활용성이 높다.
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 정보 및 신호들이 임의의 다양한 상이한 기술들 및 기법들을 이용하여 표현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 예를 들어, 위의 설명에서 참조될 수 있는 데이터, 지시들, 명령들, 정보, 신호들, 비트들, 심볼들 및 칩들은 전압들, 전류들, 전자기파들, 자기장들 또는 입자들, 광학장들 또는 입자들, 또는 이들의 임의의 결합에 의해 표현될 수 있다.
본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 여기에 개시된 실시예들과 관련하여 설명된 다양한 예시적인 논리 블록들, 모듈들, 프로세서들, 수단들, 회로들 및 알고리즘 단계들이 전자 하드웨어, (편의를 위해, 여기에서 "소프트웨어"로 지칭되는) 다양한 형태들의 프로그램 또는 설계 코드 또는 이들 모두의 결합에 의해 구현될 수 있다는 것을 이해할 것이다. 하드웨어 및 소프트웨어의 이러한 상호 호환성을 명확하게 설명하기 위해, 다양한 예시적인 컴포넌트들, 블록들, 모듈들, 회로들 및 단계들이 이들의 기능과 관련하여 위에서 일반적으로 설명되었다. 이러한 기능이 하드웨어 또는 소프트웨어로서 구현되는지 여부는 특정한 애플리케이션 및 전체 시스템에 대하여 부과되는 설계 제약들에 따라 좌우된다. 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 각각의 특정한 애플리케이션에 대하여 다양한 방식들로 설명된 기능을 구현할 수 있으나, 이러한 구현 결정들은 본 개시의 범위를 벗어나는 것으로 해석되어서는 안 될 것이다.
여기서 제시된 다양한 실시예들은 방법, 장치, 또는 표준 프로그래밍 및/또는 엔지니어링 기술을 사용한 제조 물품(article)으로 구현될 수 있다. 용어 "제조 물품"은 임의의 컴퓨터-판독가능 장치로부터 액세스 가능한 컴퓨터 프로그램, 캐리어, 또는 매체(media)를 포함한다. 여기서 매체는 저장 매체 및 전송 매체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컴퓨터-판독가능 저장 매체는 자기 저장 장치(예를 들면, 하드 디스크, 플로피 디스크, 자기 스트립, 등), 광학 디스크(예를 들면, CD, DVD, 등), 스마트 카드, 및 플래쉬 메모리 장치(예를 들면, EEPROM, 카드, 스틱, 키 드라이브, 등)를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 여기서 제시되는 다양한 저장 매체는 정보를 저장하기 위한 하나 이상의 장치 및/또는 다른 기계-판독가능한 매체를 포함한다. 또한, 전송 매체는 명령(들) 및/또는 데이터를 전달할 수 있는 무선 채널 및 다양한 다른 매체를 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다.
제시된 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조는 예시적인 접근들의 일례임을 이해하도록 한다. 설계 우선순위들에 기반하여, 본 개시의 범위 내에서 프로세스들에 있는 단계들의 특정한 순서 또는 계층 구조가 재배열될 수 있다는 것을 이해하도록 한다. 첨부된 방법 청구항들은 샘플 순서로 다양한 단계들의 엘리먼트들을 제공하지만 제시된 특정한 순서 또는 계층 구조에 한정되는 것을 의미하지는 않는다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 개시를 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 개시의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 개시의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 개시는 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
1000 : 통합기상검지기
100 : 풍향풍속 측정부
110 : 초음파 송파 모듈
130 : 초음파 수파 모듈
150 : 트랜듀스 모듈
170 : 신호 처리 모듈
200 : 노면 온도 감지부
210 : 광학 모듈
211 : 렌즈
213 : 필터
230 : 적외선 검출 모듈
250 : 신호처리 회로 모듈
251 : 증폭회로 유닛
253 : 선형회로 유닛
270 : 노면 상태 감지 모듈
271 : 적외선 레이저 송신 유닛
273 : 적외선 레이저 수신 유닛
275 : 거리 측정 유닛
300 : 안개 시정 및 현재날씨 감지부
310 : 광 송신 모듈
311 : 광원 유닛
313 : 광 확산 렌즈
315 : 광 확산 방지 렌즈
317 : 포물면경
330 : 광 수신 모듈
331 : 집광 렌즈
333 : 포토 다이오드
335 : 밴드패스 필터
350 : 데이터 처리 모듈
370 : 가림막
400 : 통합 케이블
410 : 전원공급선
430 : 데이터 통신선
500 : 브래킷

Claims (18)

  1. 통합기상검지기로서,
    초음파 송파 모듈 및 초음파 수파 모듈을 포함하고, 상기 초음파 송파 모듈에서 초음파를 송파하는 송파 시점과 상기 송파된 초음파를 상기 초음파 수파 모듈이 수파하는 수파 시점에 적어도 부분적으로 기초하여 풍향 또는 풍속에 관한 정보를 생성하는 풍향풍속 측정부;
    노면의 일부분에서 방사되는 적외선을 수신하는 광학 모듈, 상기 수신한 적외선을 디지털 데이터로 변환하는 적외선 검출 모듈, 상기 변환된 디지털 데이터로부터 온도로 환산하는 신호처리 회로 모듈 및 노면까지의 거리를 측정하는 거리 측정 유닛을 가지고 노면의 일부에 적외선 레이저를 송신하여 노면의 상태를 판단하는 노면 상태 감지 모듈을 포함하는 노면 온도 감지부; 및
    광원 유닛을 통해 광(光)을 발생시켜 대기 중으로 송신광을 조사하는 광 송신 모듈, 대기 중의 입자에 산란된 산란광을 수신하는 광 수신 모듈 및 상기 수신한 산란광에 기초하여 안개 또는 시정을 감지하는 데이터 처리 모듈을 포함하는 안개 시정 및 현재날씨 감지부;
    를 포함하고,
    상기 데이터 처리 모듈은,
    상기 수신한 산란광에 기초하여 시정 거리를 산출하고, 그리고, 상기 산출된 시정 거리 및 온도, 상대습도 중 적어도 하나에 기초하여 외기의 상태를 비, 눈, 우박, 짙은 안개, 안개, 박무, 연무 및 정상 중 적어도 하나의 상태로 판단하고, 그리고
    상기 노면 온도 감지부는,
    상기 데이터 처리 모듈에서 외기의 상태를 눈으로 판단하고, 상기 거리 측정 유닛이 측정하는 노면까지의 거리가 제 1 사전 설정된 거리 이하인 경우, 노면에 눈이 적설 된 것으로 판단하거나, 또는
    상기 데이터 처리 모듈에서 외기의 상태를 비, 눈 및 우박 중 하나로 판단하고 상기 거리 측정 유닛이 측정하는 노면까지의 거리가 제 2 사전 설정된 거리 이상인 경우, 상기 노면 상에 수막이 형성된 것으로 판단하는,
    통합기상검지기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 산란광은,
    상기 송신광이 대기 중의 입자에 의해 산란되어 발생하는 레일리히 산란 파 중 후방 산란되어 생성되는,
    통합기상검지기.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 송신 모듈은,
    상기 송신광이 일정 이상 확산되는 것을 방지하는 광 확산 방지 렌즈;
    를 포함하는,
    통합기상검지기.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 송신 모듈은,
    상기 송신광의 세기 및 상기 산란광의 수신율이 낮아지는 것을 방지하기 위해 송신광 및 산란광을 반사시켜 모아주는 포물면경;
    을 포함하고, 그리고
    상기 광원 유닛은,
    상기 포물면경의 초점에 배치되는,
    통합기상검지기.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수신 모듈은,
    상기 산란광을 수신하기 위해 상기 광 송신 모듈이 조사하는 상기 송신광 경로의 일부를 바라보도록 배치되고, 상기 광 송신 모듈과 평행하지 않은 사전 설정된 각도로 배치되는,
    통합기상검지기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 수신 모듈은,
    집광 렌즈를 통과하여 모인 산란광을 필터링하여 한정된 범위의 파장 대역의 광만 통과시키는 밴드패스 필터;
    를 더 포함하는,
    통합기상검지기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 데이터 처리 모듈은,
    상기 광 수신 모듈을 통해 수신되는 산란광에 대하여 수신율이 사전설정된 기준 이하로 일정 기간 이상 계속되는 경우,
    상기 광 송신 모듈 및 상기 광 수신 모듈 중 적어도 하나의 최외각 렌즈가 오염되었다고 판단하고, 그리고 상기 디지털 데이터에 마킹을 수행하는,
    통합기상검지기.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 데이터 처리 모듈은,
    상기 마킹된 디지털 데이터에 기초하여 상기 최외각 렌즈가 오염되는 평균 주기를 산출하는,
    통합기상검지기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 광학 모듈은,
    노면의 일부분으로부터 지속적으로 적외선을 수신하는,
    통합기상검지기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 적외선 검출 모듈은,
    노면의 영역별 온도를 각각 측정하기 위해 상기 광학 모듈을 통해 수신한 이미지의 세부 영역별로 해당하는 적외선을 각각 검출하는 복수의 센서를 포함하고, 그리고
    상기 신호처리 회로 모듈은,
    상기 검출된 하나 이상의 적외선을 각각 하나 이상의 온도로 환산하는,
    통합기상검지기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 노면 상태 감지 모듈은,
    노면의 일부분에 대해서 적외선 레이저를 송신하는 적외선 레이저 송신 유닛; 및
    상기 노면의 일부분에 반사되어 돌아오는 적외선 레이저를 수신하는 적외선 레이저 수신 유닛;
    을 더 포함하고,
    상기 송신한 적외선 레이저와 수신한 적외선 레이저의 비율에 기초하여 상기 노면의 일부분에 대한 상태를 판단하는,
    통합기상검지기.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 노면 상태 감지 모듈은,
    노면 재질에 기초하여 측정된 노면 온도를 보정하는,
    통합기상검지기.
  13. 제 11 항에 있어서,
    상기 노면 상태 감지 모듈은,
    적설 및 수막을 측정할 수 있도록 노면까지의 거리를 측정하는 거리 측정 유닛;
    을 더 포함하는,
    통합기상검지기.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 노면 상태 감지 모듈은,
    대기 온도, 노면 온도, 습도, 시정, 풍향, 풍속, 노면까지의 거리 중 적어도 하나에 기초하여 노면 결빙, 적설, 수막 및 강수량 중 적어도 하나를 예측하는,
    통합기상검지기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 송신 모듈 및 광 수신 모듈 중 적어도 하나는,
    상기 송신광을 송신하거나, 상기 산란광을 수신하기 위한 렌즈에 이물질이 붙는 것을 방지하기 위한 가림막;
    을 포함하는,
    통합기상검지기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합기상검지기의 케이스를 개방하지 않고 통합 케이블에 대한 교체가 수행되도록 상기 통합기상검지기의 하부에 접속되는 통합 케이블;
    을 더 포함하고,
    상기 통합 케이블은,
    상기 통합기상검지기에 대한 전원을 공급하는 전원공급선; 및
    상기 풍향풍속 측정부, 상기 노면 온도 감지부 및 상기 안개 시정 및 현재날씨 감시부 중 적어도 하나에서 측정된 데이터를 외부로 송신하는 데이터 통신선;
    을 포함하는,
    통합기상검지기.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 광원 유닛은,
    적외선 LED인,
    통합기상검지기.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 통합기상검지기를 설치하기 위한 브래킷;
    을 더 포함하는,
    통합기상검지기.

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