KR101944952B1 - 화재 탐지 기능의 무인항공기 - Google Patents

화재 탐지 기능의 무인항공기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지상에서 발생한 화재를 실시간으로 자동 탐지해서 화재 위치와 범위 등에 대한 정보를 메인서버로 발신하는 화재 탐지 기능의 무인항공기에 관한 것으로, 비행 제어 기능의 항공기기(130)가 구성된 항공기체(100), 지상 촬영을 통해 실사영상 및 열화상영상으로 된 촬영영상을 수집하며, 항공기체(100)에 설치되는 카메라(230, 230', 230"; 이하 '230'); GPS좌표를 확인하는 위치확인모듈(250); 상기 촬영영상을 분석해서 지정 색상과 움직임 및 발열온도를 갖는 타겟이미지를 탐색하고, 상기 타겟이미지의 GPS좌표를 상기 촬영영상에 링크해서 화상정보로 생성하는 화상분석모듈(260); 비행항로 정보에 따라 항공기체(100)의 운항을 위한 비행값을 생성하는 운항제어모듈(240); 상기 비행값에 따라 항공기기(130)를 제어하는 비행모듈(220);이 구성된 카메라 장치(200)를 포함하는 것이다.

Description

화재 탐지 기능의 무인항공기{AN UNMANNED AERIAL VEHICLE DETECTING FIRE}
본 발명은 지상에서 발생한 화재를 실시간으로 자동 탐지해서 화재 위치와 범위 등에 대한 정보를 메인서버로 발신하는 화재 탐지 기능의 무인항공기에 관한 것이다.
인간의 통행이 곤란한 산중이나 섬 등에는 사고 또는 자연 발화로 인해 화재가 발생할 수 있다.
그런데, 이러한 장소의 화재를 인간이 인식할 때쯤이면 화재가 이미 주변으로 확산된 상태이므로 화재 진압이 쉽지 않고 경제적인 손실 또한 클 수밖에 없었다. 더욱이 초기 화재의 인식이 곤란한 장소는 대부분이 발화가 쉬운 초목으로 우거진 곳이므로, 작은 발화에도 화재가 순식간에 번져서 대형 산불로 이어지는 경우가 빈번했다.
물론 전술한 문제를 해소하기 위해서 산중 곳곳에 화재 감지센서를 설치하여 화재 발생을 조기에 경고하는 경보시스템 기술이 개발되었다.
하지만 이러한 종래 기술을 실시하기 위해서는 수많은 화재 감지센서를 산중 곳곳에 설치해야 하는 수고가 수반되었고, 다수의 화재 감지센서를 제작해야 하는 경제적인 부담 또한 있었다.
이후, 무인 항공기를 이용해서 화재 발생을 감지하는 기술이 개발되었다.
하지만 이러한 종래 기술은 무인 항공기가 전송한 촬영 영상을 관리자가 일일이 확인해서 화재를 인식해야 하는 번거로움이 있었고, 관리자가 화재 발생을 시각적으로 미처 인식하지 못할 수도 있는 부정확성이 있었다.
또한 상기 종래 기술은 화재가 발생한 위치를 상기 무인 항공기가 보낸 영상 이미지를 토대로 관리자가 일일이 파악해야 하므로, 화재 발생 위치를 파악하는데에도 적지 않은 시간이 소요됐다.
선행기술문헌 1. 특허등록번호 제10-1566341호(2015.11.05 공고)
이에 본 발명은 상기의 문제를 해소하기 위해 발명된 것으로, 다수의 카메라를 이용해서 광범위한 지역을 주야의 구분없이 실시간으로 항공 탐지하면서 발화 여부를 파악하고, 발화 위치 또한 자체적으로 추적해서 관리자에게 통지하는 화재 탐지 기능의 무인항공기의 제공을 해결하고자 하는 과제로 한다.
상기의 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
비행 제어 기능의 항공기기가 구성된 항공기체, 및
지상 촬영을 통해 실사영상 및 열화상영상으로 된 촬영영상을 수집하며, 항공기체에 설치되는 카메라; GPS좌표를 확인하는 위치확인모듈; 상기 촬영영상을 분석해서 지정 색상과 움직임 및 발열온도를 갖는 타겟이미지를 탐색하고, 상기 타겟이미지의 GPS좌표를 상기 촬영영상에 링크해서 화상정보로 생성하는 화상분석모듈; 비행항로 정보에 따라 항공기체의 운항을 위한 비행값을 생성하는 운항제어모듈; 상기 비행값에 따라 항공기기를 제어하는 비행모듈;이 구성된 카메라 장치
를 포함하는 화재 탐지 기능의 무인항공기이다.
상기의 본 발명은, 다수의 카메라를 이용해서 광범위한 지역을 주야의 구분없이 실시간으로 항공 탐지하면서 발화 여부를 파악하고, 발화 위치 또한 자체적으로 추적해서 관리자에게 통지하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 무인항공기에 구성된 무인항공기의 모습을 보인 이미지이고,
도 2는 본 발명에 따른 무인항공기의 무인항공기의 구성을 도시한 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 무인항공기의 중앙카메라와 제1,2사이드카메라가 항공기에서 촬영 지역을 촬영하는 정면 모습을 도시한 도면이고,
도 4는 상기 중앙카메라와 제1,2사이드카메라가 각각 촬영하여 수집한 촬영영상에 GPS좌표가 적용된 모습을 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명에 따른 무인항공기의 동작 모습을 순차로 보인 플로차트이고,
도 6은 본 발명에 따른 무인항공기가 비행 중에 화재로 인식하는 지상의 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명에 따른 무인항공기의 중앙카메라 및 제1,2사이드카메라에 각각 구성된 열화상촬영유닛이 화재를 인식하는 지상의 모습을 보인 이미지이고,
도 8은 본 발명에 따른 무인항공기가 화재로 인식한 지점을 중심으로 맴돌이하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 9는 본 발명에 따른 중앙카메라 및 제1,2사이드카메라의 내부 구조를 단면도시한 사시도이고,
도 10은 본 발명에 따른 중앙카메라 및 제1,2사이드카메라의 동작 모습을 개략적으로 도시한 저면도이고,
도 11은 본 발명에 따른 중앙카메라 및 제1,2사이드카메라의 완충 구동 모습을 도시한 단면도이다.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 분명해질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명을 구체적인 내용이 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 무인항공기에 구성된 무인항공기의 모습을 보인 이미지이고, 도 2는 본 발명에 따른 무인항공기의 무인항공기의 구성을 도시한 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 무인항공기의 중앙카메라와 제1,2사이드카메라가 항공기에서 촬영 지역을 촬영하는 정면 모습을 도시한 도면이고, 도 4는 상기 중앙카메라와 제1,2사이드카메라가 각각 촬영하여 수집한 촬영영상에 GPS좌표가 적용된 모습을 도시한 도면이다.
본 실시의 무인항공기는, 본체(110)와 날개(120, 120')와 항공기기(130)로 구성된 항공기체(100)와, 항공기체(110)에 설치되어서 지상을 촬영하고 비행 중에 수집한 화상정보를 메인서버(300)로 발신해서 사용자에게 통지하는 카메라 장치(200)로 구성된다.
여기서 항공기체(100)의 항공기기(130)는 무인항공기의 비행을 위한 일반적인 구동엔진(전기모터 포함)과 조향기기와 기타 항공기체의 자세 및 위치 등을 파악하는 가속도계와 수평계 등을 포함할 수 있다.
무인항공기의 본체(110)와 날개(120, 120')는 이미 공지의 기술이므로, 여기서는 추가 설명을 생략한다.
계속해서 본 실시의 카메라 장치(200)는, 직하방을 촬영하는 중앙카메라(230); 항공기체(100)의 좌,우측 하방을 각각 촬영하는 제1,2사이드카메라(230', 230");를 포함한다. 여기서 메인 카메라(230)는 중앙에서 직하방 촬영을 위해 항공기체(100)의 본체(110)에 설치되고, 제1,2사이드카메라(230', 230")는 본체(110)의 좌,우측 하방 촬영을 위해 항공기체(100)의 날개(120, 120')에 각각 설치된다. 따라서 중앙카메라(230)는 항공기체(100)가 비행 중에 직하방을 바로 촬영하고, 제1,2사이드카메라(230', 230")는 항공기체(100)가 운항 중에 좌,우측 하방을 각각 촬영할 수 있도록 하되, 중앙카메라(230)의 촬영영상과 제1,2사이드카메라(230', 230")의 촬영영상은 파노라마 형태로 일렬을 이루며 연결되도록 중앙카메라(230)와 제1,2사이드카메라(230', 230")는 일렬로 배치된다.
계속해서, 본 실시의 카메라 장치(200)는, GPS좌표를 확인하는 위치확인모듈(250); 중앙카메라(230)와 제1,2사이드카메라(230', 230")가 각각 촬영한 촬영영상을 분석해서 지정 색상과 발열온도를 갖는 타겟이미지를 탐색하고, 상기 타겟이미지의 GPS좌표를 해당 촬영영상에 입력하여 화상정보를 생성한 후에 통신모듈(200a)을 통해 메인서버로 전송하는 화상분석모듈(260); 항공기의 비행항로 정보를 저장하며, 상기 위치확인모듈(250)로부터 확인된 현재 GPS좌표에 따라 비행값을 생성하는 운항제어모듈(240);을 포함한다. 여기서 운항제어모듈(240)은 메인서버(300)의 제어신호에 따라 항공기체(100)의 운항을 비행모듈(220)을 통해 제어하며, 비행모듈(290)은 카메라 장치(200)와 기존 항공기체(100)의 호환을 위한 어댑터 기능을 수행한다.
한편 본 실시의 카메라 장치(200)는, 화상분석모듈(260)이 생성한 화상정보를 저장하는 로그모듈(280)과, 메인서버(300)와의 통신을 중계하는 통신모듈(200a)과, 중앙카메라(230)와 제1,2사이드카메라(230', 230")의 촬영 방향을 제어하는 카메라 조향모듈(290)과, 촬영 시의 주변 환경 상태를 감지해서 환경정보로 생성하는 환경감지모듈(210)을 더 포함한다.
화상분석모듈(260)을 좀 더 구체적으로 설명하면, 중앙카메라(230)와 제1,2사이드카메라(230', 230")가 촬영해 수집한 촬영영상의 이미지를 분석해서 색상과 발열온도를 확인하고, 이렇게 확인된 파트의 색상과 발열온도가 지정된 기준에 해당하면 타겟이미지로 지정한다. 상기 타겟이미지로 지정하면 카메라 장치(200)는 해당 타겟이미지가 위치하는 촬영영상을 지속적으로 촬영한다.
또한 화상분석모듈(260)은 상기 촬영영상에 출현한 상기 타겟이미지별로 ID를 설정해서 타겟이미지를 식별할 수 있게 한다.
또한 화상분석모듈(260)은 상기 촬영영상에 구성된 촬영 지역별로 해당하는 GPS좌표를 합성하여 입력하는데, 도 4의 (a)도면에서와 같이 중앙카메라(230)가 촬영한 촬영영상에는 항공기체(100)가 위치한 GPS좌표를 기준으로 일정한 간격의 좌표계 레이어를 생성시켜 합성하고, 제1,2사이드카메라(230', 230")가 촬영한 촬영영상에는 도 4의 (b)도면에서와 같이 중앙카메라(230)의 좌표계 레이어를 기준으로 해당 좌표축이 원근에 따라 좁아는 좌표계 레이어를 생성시켜 합성한다. 참고로, 항공기체(100)의 촬영 고도를 일정하게 유지하고, 상기 제1,2사이드카메라(230', 230")는 일정 각도로 측방을 촬영하므로, 화상분석모듈(260)은 상기 촬영 고도와 측방 촬영 각도 등을 기초로 중앙카메라(230) 및 제1,2사이드카메라(230', 230")의 촬영영상에 촬영된 지역의 범위와 GPS좌표를 연산하고 해당 좌표계 레이어를 합성할 수 있다. 제1,2사이드카메라(230', 230")의 촬영영상은 특정 지역을 향한 측방 이미지이므로, 원근감에 의해 항공기체(100)로부터 멀어질수록 GPS좌표의 간격이 좁아진다. 따라서 제1,2사이드카메라(230', 230")의 촬영영상에서 일정 범위만이 유효구역으로 한정하고, 화상분석모듈(260)은 상기 유효구역의 촬영영상으로 화상정보를 생성한다.
본 실시의 중앙카메라(230)와 제1,2사이드카메라(230', 230")는 각각, 실상촬영유닛(232)과 열화상촬영유닛(233) 중 선택된 하나 이상을 포함한다.
더 나아가 본 실시의 중앙카메라(230)와 제1,2사이드카메라는 각각, 실상촬영유닛(232)과 열화상촬영유닛(233)의 구동을 제어하는 구동유닛(234)을 더 포함한다. 또한, 본 실시의 카메라 장치(200)는 특정 타겟을 확대하거나 축소하기 위한 줌촬영유닛(미도시함)을 더 포함할 수 있다.
전술한 중앙카메라(230)와 제1,2사이드카메라의 각 구성 유닛(232, 233)은 사용자가 제어하는 구동유닛(234)에 의해 동작 제어된다.
실상촬영유닛(232)은 촬영 지역 또는 특정 타겟을 촬영하여 실사영상을 수집하고, 열화상촬영유닛(233)은 촬영 대상에서 발하는 열을 감지해서 열화상영상(도 7 참고)으로 수집한다.
구동유닛(234)은 사용자의 제어신호에 따라 실상촬영유닛(232)과 열화상촬영유닛(233)의 구동을 제어한다.
도 5는 본 발명에 따른 무인항공기의 동작 모습을 순차로 보인 플로차트이고, 도 6은 본 발명에 따른 무인항공기가 비행 중에 화재로 인식하는 지상의 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명에 따른 무인항공기의 중앙카메라 및 제1,2사이드카메라에 각각 구성된 열화상촬영유닛이 화재를 인식하는 지상의 모습을 보인 이미지이고, 도 8은 본 발명에 따른 무인항공기가 화재로 인식한 지점을 중심으로 맴돌이하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
본 실시의 무인항공기는 비행 중에 지상을 촬영하면서 화재 여부를 탐지하며, 화재가 확인되면 화재 지역을 지속적으로 촬영하면서 주변 정보와 확산 범위 및 확진 진행 방향을 분석해 안내한다. 이를 위해 본 실시의 무인항공기는 아래와 같이 동작한다.
S11; 비행항로 비행 단계
무인항공기는 비행항로 정보에 따라 비행하면서 지상을 촬영한다. 상기 비행항로 정보는 비행위치정보와 속도정보 및 고도정보로서 항공기기(130)에 설정되며, 항공기기(130)는 상기 비행항로 정보에 맞춰서 무인항공기의 동작을 제어한다.
하지만 전술한 자동 비행 방식 외에도 사용자가 메인서버(300)를 이용해서 수동 조작하는 방식으로 무인항공기의 비행을 제어할 수 있다.
S12; 지상 촬영 단계
무인항공기의 비행 중에 중앙카메라(230)와 제1,2사이드카메라(230', 230")는 지상을 지속적으로 촬영하며, 이러한 방식으로 촬영영상을 수집한다. 중앙카메라(230) 및 제1,2사이드카메라(230', 230")에 각각 구성된 실상촬영유닛(232)과 열화상촬영유닛(233)은 지상 촬영을 동시에 진행할 수도 있고, 실상촬영유닛(232)만이 지속적인 지상 촬영을 진행하면서, 필요 시에만 열화상촬영유닛(233)이 지상을촬영하도록 할 수도 있다.
S13; 수집 영상 분석 단계
화상분석모듈(260)은 중앙카메라(230) 및 제1,2사이드카메라(230', 230")가 수집한 촬영영상을 분석한다. 촬영영상 분석은 도 6에서와 같이 실상촬영유닛(232)이 촬영한 컬러이미지에서 지정된 색상과 움직임을 검색하는 것이다. 여기서 상기 색상은 하나 또는 둘 이상이 조합해 이루어질 수 있고, 상기 움직임은 해당 색상으로 된 형상이 일 지점에서 반복적인 흔들림을 일으키거나 특정 방향으로만 확산되는 모습을 일 수 있다. 참고로, 화재는 화염과 함께 연기가 발생하는데, 상기 화염은 검붉은 색상을 이루고, 상기 연기는 회색 색상을 이룬다. 따라서 검붉은 색상은 일 지점에서 점차 퍼져가며 반복적인 흔들림이 연출되고, 회색은 풍향을 따라 점차 확산되는 움직임이 연출된다.
참고로, 회색 색상의 움직임 확인을 위해서 화상분석모듈(260)은 환경감지모듈(210)이 수집한 풍향과 풍속에 대한 환경정보를 전달받아 활용한다.
또한, 화상분석모듈(260)은 도 7에서와 같이 열화상촬영유닛(233)이 촬영한 열화상이미지에서 위치별 발열온도를 확인하고, 지정된 기준에 해당하는 지점을 확인한다.
S14; 화재 여부 확인 단계
화상분석모듈(260)이 촬영영상을 분석해서 색상 및 움직임이 지정 기준에 해당하는 지점과 발열온도가 지정 기준에 해당하는 지점이 일치하면, 화상분석모듈(260)은 해당 지점을 타겟이미지로 지정하고, 상기 지점에 화재가 발생한 것으로 간주하여 후속 단계를 진행한다. 색상 및 움직임이 지정 기준에 해당하는 지점과 발열온도가 지정 기준에 해당하는 지점이 일치하지 않으면, 상기 지점은 화재가 아닌 것으로 간주하고 다른 지역에 대한 촬영을 지속하고, 무인항공기는 비행항로 정보를 따라 비행한다.
S15; 화재정보 수집 단계
화상분석모듈(260)은 화재로 확인하여 타겟이미지로 지정한 위치의 GPS좌표를 위치확인모듈(250)을 통해 확인하고, 상기 위치의 풍향과 풍속 등에 대한 환경정보를 환경감지모듈(210)로부터 실시간으로 확인해서, 상기 타겟이미지가 구성된 촬영영상에 GPS좌표와 환경정보를 링크하고, 화상정보로 생성한다.
S16; 수집정보 발신 단계
화상분석모듈(260)은 생성한 화상정보를 통신모듈(200a)을 통해 메인서버(300)로 발신하고, 메인서버(300)는 상기 화상정보를 출력 및 분석해서 사용자가 이를 확인하고 후속 작업을 진행할 수 있도록 한다.
S17; 항로 변경 단계
화상분석모듈(260)은 상기 화상정보를 운항제어모듈(240)에 전달하고, 운항제어모듈(240)은 위치확인모듈(250)에서 확인한 현재 GPS좌표와 상기 화상정보에 포함된 타겟이미지의 GPS좌표를 기준으로 비행값을 생성한다.
전술한 바와 같이 무인항공기는 평시에 운항제어모듈(240)에 입력된 비행항로 정보에 따라 비행하는데, 화상분석모듈(260)이 지상에 화재 발생을 인지하면 타겟이미지의 GPS좌표를 향해 비행하는 비행값을 생성하고, 비행모듈(220)에 상기 비행값을 전달한다.
비행모듈(220)은 상기 비행값을 항공기기(130)에 전달해서 무인항공기의 움직임을 조정한다.
한편, 운항제어모듈(240)은 타겟이미지의 GPS좌표를 중심으로 항공기체(100)가 도 8과 같이 맴놀이하도록 비행값을 생성한다. 따라서 무인항공기는 화재로 인식된 지점을 중심으로 둘레를 따라 지속적인 맴돌이를 유지한다.
S18; 화재상황 수집 단계
카메라 조향모듈(290)은 화상분석모듈(260)로부터 타겟이미지를 포함하는 화상정보를 수신하면, 중앙카메라(230) 및 제1,2사이드카메라(230', 230")가 화재지점을 지속해 촬영할 수 있도록 중앙카메라(230) 및 제1,2사이드카메라(230', 230")의 촬영방향을 조정한다.
카메라 조향모듈(290)은 화상정보에 확인한 타겟이미지의 GPS좌표와, 위치확인모듈(250)에서 실시간으로 확인하는 무인항공기의 현재 위치의 GPS좌표를 비교해서 화재지점의 방향을 인지하고, 환경감지모듈(210)로부터 실시간으로 확인하는 환경정보에서 무인항공기의 고도를 확인한다.
이렇게 확인한 무인항공기의 현재 위치를 기준으로 화재지점에 대한 수평 촬영각과 수직 촬영각을 연산해서 중앙카메라(230) 및 제1,2사이드카메라(230', 230")의 촬영방향을 조정한다.
무인항공기가 맴돌이를 하면 카메라 조향모듈(290)은 무인항공기의 움직임을 따라 중앙카메라(230) 및 제1,2사이드카메라(230', 230")의 촬영방향을 지속적으로 조정하고, 이렇게 수집되는 화상정보는 통신모듈(200a)을 통해 메인서버(300)로 발신된다.
참고로, 메인서버(300)는 무인항공기로부터 전송되는 화상정보를 분석해서 화재 발생 위치와 화재의 확산방향 등을 확인하고, 후속 조치를 신속하게 처리한다.
도 9는 본 발명에 따른 중앙카메라 및 제1,2사이드카메라의 내부 구조를 단면도시한 사시도이고, 도 10은 본 발명에 따른 중앙카메라 및 제1,2사이드카메라의 동작 모습을 개략적으로 도시한 저면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 중앙카메라 및 제1,2사이드카메라의 완충 구동 모습을 도시한 단면도이다.
본 실시의 카메라 조향모듈(290)은, 중앙카메라(230) 및 제1,2사이드카메라(230', 230")가 무인항공기의 이동과정에서 발생하는 진동과 고도 변화에 따라 발생하는 흔들림에도 상관 없이 조준 위치에 대한 안정적인 촬영을 유지할 수 있도록 구성된다. 또한 복잡한 구조를 갖추지 않아도 중앙카메라(230) 및 제1,2사이드카메라(230', 230")의 수평 촬영각과 수직 촬영각 조정을 원활히 수행할 수 있는 구조를 이룬다.
아래에서는 중앙카메라(230) 및 제1,2사이드카메라(230', 230") 중에서 항공기 본체(110)에 설치된 중앙카메라(230)를 예시로 해 설명한다.
본 실시의 카메라 조향모듈(290)은, 항공기체(100)에 고정되며 중공에 액상수지(P)가 충진된 원통체(2931)와, 원통체(2931)의 저면에 원주를 따라 일정 간격으로 배치되는 다수의 마디를 구비한 원형으로 돌출 형성된 기준 브래킷(2932)과, 원통체(2931)의 중공 바닥 및 천장에 각각 설치되는 바닥쿠션(2934) 및 천장쿠션(2933)으로 구성된 케이스(293); 원통체(2931)의 바닥쿠션(2933) 및 천장쿠션(2934)과 원통체(2931)를 회전 및 상하 이동이 가능하게 관통하여 입설되는 원형 샤프트(2911)와, 원형 샤프트(2911)와 동축으로 연결되어 원통체(2931)의 중공에 배치되는 종동기어(2912)와, 바닥쿠션(2934)과 종동기어(2912) 사이의 원형 샤프트(2911)에 설치되어서 종동기어(2912)를 지지하는 서포팅쿠션(2913)과, 원형 샤프트(2911)의 하단과 동축으로 연장 형성되는 각형 샤프트(2914)와, 각형 샤프트(2914)의 하단에서 연장 형성되어서 중앙카메라(230)가 회전가능하게 연결되는 플랜지(2915)로 구성된 회전축대(291); 중앙카메라(230)에 회전력을 가하도록 플랜지(2915)에 설치되는 회전모터(294); 종동기어(2912)와 축방향으로 슬라이딩 가능하게 맞물린 주동기어(2921)에 회전력을 가하며, 원통체(2931)의 중공에 설치되는 구동모터(292); 기준 브래킷(2932)을 따라 회전하면서 상기 마디를 카운트하여 회전정보를 생성하고, 상하 이동이 가능하도록 관통한 각형 샤프트(2914)의 동력을 받아 회전하는 회전센서(295); 상기 화상정보의 타겟이미지의 GPS좌표와 현 위치의 GPS좌표를 비교해서 인지한 화재지점의 방향과, 상기 환경정보에서 확인한 현 고도를 기준으로 상기 화재지점에 대한 수평 촬영각과 수직 촬영각을 연산해서 구동모터(292)와 회전모터(294)에 구동신호를 전달하고, 회전센서(295)의 회전정보에 따라 구동신호를 보정하는 컨트롤유닛(296);을 포함한다.
여기서 원형 샤프트(2911)와 각형 샤프트(2914)는 각각 서로 연통하는 중공을 각각 형성하고, 각형 샤프트(2914)의 중공은 하단으로 개구되므로, 중앙카메라(230)와 회전모터(294)와 회전센서(295)로부터 각각 인출된 전선이 상기 중공을 통해 원형 샤프트의 상단 개구부를 통해 인출되어서, 화상분석모듈(260)과 컨트롤유닛(296)과 전기적으로 연결된다. 따라서 원형 샤프트(2911) 및 각형 샤프트(2914)가 원활하게 상하 및 회전 동작을 할 수 있다. 또한, 본 실시는 상기 중공을 따라 배선된 전선의 하단에는 제1 무선 통신유닛이 설치되고, 중앙카메라(230)와 회전모터(294)와 회전센서(295)에는 각각 상기 제1 무선 통신유닛과 무선통신하는 제2 무선 통신유닛이 설치된다. 따라서 상기 제1 무선 통신유닛으로부터 무선 발신된 데이터는 상기 제2 무선 통신유닛을 통해 중앙카메라(230)와 회전모터(294)에 각각 수신되고, 중앙카메라(230)와 회전센서(295)의 발신 데이터는 상기 제2 무선 통신유닛으로부터 무선 발신되어서 제1 무선 통신유닛을 통해 화상분석모듈(260)에 전달된다. 이를 통해 원형 샤프트(2911) 및 각형 샤프트(2914)는 일정 방향으로의 회전을 지속할 수 있다. 참고로, 무선통신은 블루투스 또는 NFC 등의 통신체계가 적용될 수 있다.
전술한 바와 같이 컨트롤유닛(296)의 구동신호에 따라 구동하는 구동모터(292)는 주동기어(2921)를 매개로 종동기어(2912)를 회전시키므로, 종동기어(2912)와 동축을 이루는 회전축대(291)를 매개로 중앙카메라(230)는 도 10과 같이 수평으로 회전한다. 이때 회전센서(295)는 기준 브래킷(2932)을 기준으로 회전하면서 카운트한 상기 마디의 개수를 회전정보로 생성하고, 컨트롤유닛(296)은 상기 회전정보를 확인하면서 중앙카메라(230)의 회전각의 오차 여부를 확인하며 구동신호를 보정한다. 또한 컨트롤유닛(296)은 무인항공기의 고도와 화재지점 간에 거리를 연산해서 중앙카메라(230)가 화재지점을 지속적으로 촬영할 수 있는 수직 촬영각이 되도록 회전모터(294)에 구동신호를 전달한다.
한편, 원통체(2931)의 중공에는 천장쿠션(2933)과 바닥쿠션(2934)이 각각 배치되어서, 회전축대(291)의 이동을 따라 상하로 이동하여 종동기어(2912)가 원통체(2931)에 직접 충돌하는 것을 방지한다. 또한, 무인항공기의 고도가 갑작스럽게 변하더라도 전술한 구조에 의해 회전축대(291)는 현 위치를 유지하고, 회전축대(291)의 하단에 설치된 중앙카메라(230)는 화재지점을 흔들림 없이 촬영할 수 있다. 더 나아가 원통체(2931)의 중공에는 액상수지(P)가 충진되므로, 회전축대(291)가 빈번하게 흔들리거나 요동치는 것을 방지한다. 참고로, 종동기어(2912) 대비 주동기어(2921)의 높이는 상대적으로 짧게 형성되어서, 무인항공기의 상하 흔들림에도 주동기어(2921)와 종동기어(2912)는 맞물림 상태를 유지하면서 연동을 지속할 수 있다. 이를 위해 주동기어(2921)와 종동기어(2912)의 피치는 상호 간의 슬라이딩을 위해서 회전축대(291)와 나란한 곧은 형상을 이룬다.
한편, 종동기어(2912)의 하단에는 서포팅쿠션(2913)이 배치되는데, 서포팅쿠션(2913)은 회전축대(291)에 설치되므로 회전축대(291)와 함께 상하로 이동하고, 평시에는 종동기어(2912)가 제 위치를 원통체(2931)의 바닥쿠션(2934)과 닿지 않도록 지지한다.
참고로, 원통체(2931)에 충진되는 액상수지(P)는 원통체(2931)로부터 누출되면 안되므로, 천장쿠션(2933)과 바닥쿠션(2934)은 원통체(2931)의 중공을 밀폐하도록 구성된다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시 예들을 참조해 설명했지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (5)

  1. 비행 제어 기능의 항공기기(130)가 구성된 항공기체(100): 및
    지상 촬영을 통해 실사영상 및 열화상영상으로 된 촬영영상을 수집하며, 항공기체(100)에 설치되는 카메라(230, 230', 230"; 이하 '230'); GPS좌표를 확인하는 위치확인모듈(250); 상기 촬영영상을 분석해서 지정 색상과 움직임 및 발열온도를 갖는 타겟이미지를 탐색하고, 상기 타겟이미지의 GPS좌표를 상기 촬영영상에 링크해서 화상정보로 생성하는 화상분석모듈(260); 비행항로 정보에 따라 항공기체(100)의 운항을 위한 비행값을 생성하는 운항제어모듈(240); 상기 비행값에 따라 항공기기(130)를 제어하는 비행모듈(220)이 구성된 카메라 장치(200):를 포함하는 화재 탐지 기능의 무인항공기에 있어서,
    상기 카메라 장치(200)는, 현재 풍향과 풍속과 고도로 구성된 환경정보를 수집하는 환경감지모듈(210)을 더 포함하고; 화상분석모듈(260)은 상기 화상정보의 촬영영상별로 환경정보를 링크하며:
    상기 카메라 장치(200)는, 카메라(230)를 항공기체(100)에 설치하고, 상기 타겟이미지를 포함한 화상정보에 따라 카메라(230)의 촬영 방향을 조정하는 카메라 조향모듈(290)을 더 포함하되:
    상기 카메라 조향모듈(290)은, 항공기체(100)에 고정되며 중공에 액상수지(P)가 충진된 원통체(2931)와, 원통체(2931)의 저면에 원주를 따라 일정 간격으로 배치되는 다수의 마디를 구비한 원형의 기준 브래킷(2932)과, 원통체(2931)의 중공 바닥 및 천장에 각각 설치되는 바닥쿠션(2934) 및 천장쿠션(2933)으로 구성된 케이스(293); 원통체(2931)의 바닥쿠션(2933) 및 천장쿠션(2934)과 원통체(2931)를 회전 및 상하 이동이 가능하게 관통하여 입설되는 원형 샤프트(2911)와, 원형 샤프트(2911)와 동축으로 연결되어 원통체(2931)의 중공에 배치되는 종동기어(2912)와, 바닥쿠션(2934)과 종동기어(2912) 사이의 원형 샤프트(2911)에 설치되어서 종동기어(2912)를 지지하는 서포팅쿠션(2913)과, 원형 샤프트(2911)의 하단과 동축으로 연장 형성되는 각형 샤프트(2914)와, 각형 샤프트(2914)의 하단에서 연장 형성되어서 중앙카메라(230)가 회전가능하게 연결되는 플랜지(2915)로 구성된 회전축대(291); 중앙카메라(230)에 회전력을 가하도록 플랜지(2915)에 설치되는 회전모터(294); 종동기어(2912)와 축방향으로 슬라이딩 가능하게 맞물린 주동기어(2921)에 회전력을 가하며, 원통체(2931)의 중공에 설치되는 구동모터(292); 기준 브래킷(2932)을 따라 회전하면서 상기 마디를 카운트하여 회전정보를 생성하고, 상하 이동이 가능하도록 관통한 각형 샤프트(2914)의 동력을 받아 회전하는 회전센서(295); 상기 화상정보의 타겟이미지의 GPS좌표와 현 위치의 GPS좌표를 비교해서 인지한 화재지점의 방향과, 상기 환경정보에서 확인한 현 고도를 기준으로 상기 화재지점에 대한 수평 촬영각과 수직 촬영각을 연산해서 구동모터(292)와 회전모터(294)에 구동신호를 전달하고, 회전센서(295)의 회전정보에 따라 구동신호를 보정하는 컨트롤유닛(296);를 포함하는 것:
    을 특징으로 하는 화재 탐지 기능의 무인항공기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 운항제어모듈(240)은, 위치확인모듈(250)에서 확인한 현재 GPS좌표와 상기 타겟이미지의 GPS좌표를 비교해서, 항공기체(100)가 상기 타겟이미지의 해당 위치로 운항하도록 하는 비행값을 생성하는 것;을 특징으로 하는 화재 탐지 기능의 무인항공기.
  3. 삭제
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  5. 삭제
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