KR102155286B1 - A Control System for Forest Fire using Unmanned Aerial Vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따르면, 산불 취약 지역을 상시 감시하는 감시 비행체, 주기적으로 상기 산불 취약 지역의 화선을 탐지하는 화선 탐지 비행체, 상기 감시 비행체의 감시 정보와 상기 화선 탐지 비행체의 화선 정보를 전달 받고, 상기 감시 비행체와 화선 탐지 비행체의 비행 동작을 제어하는 중앙 관제부를 포함하여 야간 산불 발생 시 산불의 화선 및 뒷불 정보를 탐색하여 야간 진화 전략을 수립하고 대응하는 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템이 개시된다.According to the present invention, a surveillance vehicle that constantly monitors a forest fire-vulnerable area, a caustic detection vehicle that periodically detects a caustic line of the forest fire-vulnerable area, the monitoring information of the surveillance vehicle and the caustic information of the caustic detection vehicle are transmitted, and the monitoring A night forest fire response system using unmanned aerial vehicles to establish a night extinguishing strategy and respond by searching for information on the fire line and rear fire in the event of a night forest fire, including a central control unit that controls the flight operation of the vehicle and caustic detection vehicle, is launched.

Description

무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템{A Control System for Forest Fire using Unmanned Aerial Vehicle}A control system for forest fire using unmanned aerial vehicle

본 발명은 무인 비행체를 활용하여 산불을 탐지하고, 진화 하기 위한 야간 산불 대응 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a night forest fire response system for detecting and extinguishing a forest fire using an unmanned aerial vehicle.

방재기술은 4차 산업혁명에 따라 무인기와 같은 첨단과학기술과 연계되고 있다.Disaster prevention technology is being linked with advanced science and technology such as unmanned aerial vehicles in accordance with the 4th Industrial Revolution.

종래의 경우, 산불 진화 헬기를 이용하여 진화 작업을 수행한다. 주간에는 주로 산불 진화 헬기에 의해 산불 진화작업을 수행하지만 진화를 완료하지 못할 경우 야간까지 이어지는 경우가 발생하게 된다.In the conventional case, extinguishing work is performed using a forest fire extinguishing helicopter. In the daytime, wildfire extinguishing work is mainly performed by wildfire extinguishing helicopters, but if the extinguishing cannot be completed, it may continue until night.

야간에는 풍속이 강하고 시야가 넓지 않아 적지적소에 진화자원을 투입하는데 어려움이 발생한다. 따라서 야간 산불 발생 시 산불의 화선 및 뒷불 정보를 탐색하여 야간 진화 전략을 수립하고 대응하는 대응체계가 필요하다.At night, the wind speed is strong and the field of view is not wide, making it difficult to put firefighting resources in the right place. Therefore, in the event of a wildfire at night, a response system is needed to establish and respond to a nighttime extinguishing strategy by searching for information on the fire line and rear fire.

본 발명은 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템으로 산불 취약 지역을 상시 감시하는 감시 비행체, 주기적으로 상기 산불 취약 지역의 화선을 탐지하는 화선 탐지 비행체, 상기 감시 비행체의 감시 정보와 상기 화선 탐지 비행체의 화선 정보를 전달 받고, 상기 감시 비행체와 화선 탐지 비행체의 비행 동작을 제어하는 중앙 관제부를 포함하여 야간 산불 발생 시 산불의 화선 및 뒷불 정보를 탐색하여 야간 진화 전략을 수립하고 대응하는데 그 목적이 있다.The present invention is a night forest fire response system using an unmanned aerial vehicle, a surveillance vehicle that constantly monitors an area vulnerable to forest fires, a caustic detection vehicle that periodically detects a caustic in the forest fire vulnerable area, monitoring information of the surveillance vehicle and caustics of the caustic detection vehicle The purpose of this is to establish and respond to a night-time extinguishing strategy by searching for information on the fire line and rear light of a forest fire in the event of a night forest fire, including a central control unit that receives information and controls the flight operation of the surveillance vehicle and the fire detection vehicle.

또한, 다양한 무인기(UAV)를 이용하여 빠른 시간에 현장에 투입하여 산불에 대한 현황파악 및 정보취득을 가능하게 하는데 또 다른 목적이 있다.In addition, there is another purpose to enable the acquisition of information and status of forest fires by putting them into the field in a short time using various UAVs.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Still other objects, not specified, of the present invention may be additionally considered within the range that can be easily deduced from the following detailed description and effects thereof.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 야간 산불 대응 시스템은, 산불 취약 지역을 상시 감시하는 감시 비행체, 주기적으로 상기 산불 취약 지역의 화선을 탐지하는 화선 탐지 비행체, 상기 감시 비행체의 감시 정보와 상기 화선 탐지 비행체의 화선 정보를 전달 받고, 상기 감시 비행체와 화선 탐지 비행체의 비행 동작을 제어하는 중앙 관제부를 포함한다.In order to solve the above problems, the night forest fire response system according to an embodiment of the present invention includes a surveillance vehicle that constantly monitors a forest fire vulnerable area, a caustic detection vehicle that periodically detects caustics in the forest fire vulnerable area, and the surveillance vehicle And a central control unit for receiving monitoring information and caustic information of the caustic detection vehicle, and controlling a flight operation of the surveillance vehicle and the caustic detection vehicle.

여기서, 상기 감시 비행체는, 다수의 프로펠러를 포함하는 회전익 구조체, 상기 회전익 구조체에 탑재되는 카메라 및 상기 카메라에 의해 획득된 지상 이미지를 이용하여 공중 관측 지형 정보를 포함하는 상기 감시 정보를 구축하여 상기 중앙 관제부로 전송하는 감시 정보 구축부를 포함한다.Here, the surveillance vehicle is a rotorcraft structure including a plurality of propellers, a camera mounted on the rotorcraft structure, and the monitoring information including aerial observation terrain information using the ground image acquired by the camera, and the central It includes a monitoring information construction unit transmitted to the control unit.

여기서, 상기 화선 탐지 비행체는, 상기 화선 탐지 비행체의 양단에 위치하는 고정익 구조체, 상기 고정익 구조체에 탑재되는 열화상 카메라 및 상기 화선 탐지 비행체가 일정한 비행경로를 따라 비행하면서 상기 열화상 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 생성한 산불 탐지 이미지를 포함하는 상기 화선 정보를 구축하여 상기 중앙 관제부로 전송하는 화선 정보 구축부를 포함한다.Here, the caustic detection vehicle includes a fixed wing structure positioned at both ends of the caustic detection vehicle, a thermal imaging camera mounted on the fixed wing structure, and an image captured by the thermal imaging camera while the caustic detection vehicle flies along a certain flight path. And a caustic information construction unit for constructing the caustic information including the forest fire detection image generated by using and transmitting the caustic information to the central control unit.

여기서, 상기 화선 정보 구축부는, 상기 열화상 카메라가 촬영한 영상과 상기 산불 취약 지역을 목적 영역으로 입력 받는 입력부, 상기 목적 영역에 대하여 이미 촬영된 서로 다른 종류의 트레이닝 산불 영상들을 수집하는 산불 영상 수집부, 상기 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 영상 각각에 대하여, 산불 발생 영역을 샘플 영역으로 지정하고, 지정된 상기 샘플 영역에 속한 전부 또는 일부의 화소별로 산불 특성 파라미터를 생성하는 파라미터 생성부 및 상기 서로 다른 종류의 트레이닝 산불 영상들에 대하여 상기 파라미터 생성부로부터 생성된 상기 샘플 영역에 해당하는 상기 산불 특성 파라미터들의 리스트를 생성하는 리스트 생성부를 포함한다.Here, the caustic information construction unit includes an image captured by the thermal imaging camera and an input unit that receives the wildfire vulnerable region as a target region, and a forest fire image collection for collecting different types of training wildfire images already photographed for the target region. Second, for each image of N neighboring frames of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit, a forest fire occurrence area is designated as a sample area, and wildfire characteristics for all or some pixels belonging to the designated sample area And a parameter generator for generating a parameter, and a list generator for generating a list of the wildfire characteristic parameters corresponding to the sample area generated by the parameter generator for the different types of training wildfire images.

여기서, 상기 파라미터 생성부는, 상기 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 열화상 이미지를 화소값을 변수로 한 온도 변환식을 이용하여 픽셀 단위로 측정되는 온도값으로 변환하는 영상 변환부, 상기 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 영상 각각에 대하여, 산불이 발생한 영역인 상기 산불 발생 영역을 제1 판독하여 상기 샘플 영역으로 지정하는 샘플 지정부, 상기 영상 변환부에서 변환된 픽셀 단위로 측정되는 온도값에 기반하여, 상기 샘플 영역에 해당하는 상기 산불 발생 영역의 온도 범위를 산출하는 온도 범위 산출부, 상기 온도 범위 산출부에서 산출된 상기 산불 발생 영역의 온도 범위에 기반하여, 상기 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 열화상 이미지의 모든 화소에 대해 상기 온도 범위에 해당하는 화소 좌표를 검색하는 위치 검색부 및 검색된 상기 온도 범위 내의 화소들의 화소 좌표를 제1 색상으로 설정한 색상으로 표출하여 근사 이미지를 생성하는 근사 이미지 생성부를 포함한다.Here, the parameter generator converts the thermal image image of N neighboring frames of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit into a temperature value measured in pixel units using a temperature conversion equation using a pixel value as a variable. For each image of the N-frame adjacent to the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit, the sample is designated as the sample area by first reading the forest fire area, which is the area where the forest fire has occurred. A designation unit, a temperature range calculation unit that calculates a temperature range of the forest fire occurrence region corresponding to the sample region based on a temperature value measured in pixel units converted by the image conversion unit, and the temperature range calculation unit A location for searching for pixel coordinates corresponding to the temperature range for all pixels of the thermal image of N adjacent frames of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit based on the temperature range of the forest fire occurrence region And a search unit and an approximate image generator configured to generate an approximate image by expressing pixel coordinates of pixels within the searched temperature range in a color set as a first color.

여기서, 상기 화선 정보 구축부는, 상기 산불 특성 파라미터들의 리스트에서, 상기 목적 영역에 대한 상기 최대 온도값과 최소 온도값을 조회하여 설정 온도 범위로 설정하는 온도 범위 설정부 및 상기 산불 탐지 영상 변환부에서 변환된 픽셀 단위로 측정되는 온도값에 기반하여, 상기 설정 온도 범위 내의 화소들의 화소 좌표를 제2 색상으로 설정한 색상으로 표출하여 상기 산불 탐지 이미지를 생성하는 산불 탐지 이미지 생성부를 더 포함한다.Here, the caustics information construction unit is a temperature range setting unit configured to set a set temperature range by inquiring the maximum temperature value and the minimum temperature value for the target region from the list of wildfire characteristic parameters and the forest fire detection image conversion unit A forest fire detection image generator configured to generate the forest fire detection image by expressing pixel coordinates of pixels within the set temperature range in a color set as a second color based on the temperature value measured in the converted pixel unit.

또한, 상기 산불 취약 지역에서 화선이 탐지되면 기 설정된 고도에서 소화탄을 투하하는 소화탄 투하 비행체 및 상기 소화탄 투하 후 뒷불 감시 체제로 전환하여 뒷불을 감시하는 뒷불 탐지 비행체를 더 포함하며, 상기 중앙 관제부는, 상기 소화탄 투하 비행체와 상기 뒷불 탐지 비행체의 비행 동작을 제어한다.In addition, when a fire ship is detected in the forest fire vulnerable area, it further includes a extinguishing grenade dropping vehicle that drops a extinguishing grenade at a preset altitude, and a rear light detection vehicle that monitors the rear light by switching to a rear light monitoring system after dropping the extinguisher, and the center The control unit controls the flight operation of the extinguishing bomb dropping vehicle and the rear light detection vehicle.

여기서, 상기 소화탄 투하 비행체는, 상기 소화탄 투하 비행체에 연결되어 있다가 공중 투하 시 분리되는 소화탄 투하 장치를 포함하며, 상기 소화탄 투하 장치는, 상기 소화탄이 상기 소화탄 투하 비행체에 연결되도록 탈착식으로 마련되는 장착부, 상기 소화탄 투하 비행체로부터 공중 투하 시 분리되며 기 설정된 고도에서 내부의 분산 화약이 기폭되어 그 내부에 담겨 있는 소화 약제가 주변으로 비산되는 소화탄을 탑재하는 소화탄 탑재부, 상기 소화탄 탑재부를 상기 장착부에 연결하고, 상기 설정된 고도에서 상기 소화탄 투하 시 상기 소화탄을 분리하는 자동 개폐부, 상기 소화탄에 화력을 공급할 수 있는 착화부 및 상기 소화탄 투하 비행체로부터 공중 투하 시 분리되는 고도를 설정하고, 상기 자동 개폐부와 상기 착화부의 작동을 제어하는 투하 체계 관리부를 포함한다.Here, the grenade dropping vehicle includes a grenade dropping device that is connected to the grenade dropping vehicle and is separated during air dropping, and the grenade dropping device is connected to the extinguishing grenade dropping vehicle A mounting part provided as detachable as possible, a extinguishing grenade mounting part that is separated when air is dropped from the extinguishing grenade dropping vehicle, and mounts a extinguishing grenade in which the internal distributed gunpowder is detonated at a preset altitude and the extinguishing agent contained therein is scattered around, An automatic opening/closing unit for connecting the extinguishing grenade mounting unit to the mounting unit and separating the extinguishing grenade when the extinguishing grenade is dropped at the set altitude, an ignition unit capable of supplying fire power to the extinguishing grenade, and when air is dropped from the extinguishing grenade dropping vehicle It sets a separate altitude, and includes a delivery system management unit for controlling the operation of the automatic opening and closing unit and the ignition unit.

여기서, 상기 소화탄 탑재부는, 상기 소화탄 투하 비행체에 연결되어 비행 시 상기 산불 취약 지역의 영상을 촬영한 영상을 수집하는 영상 수집부 및 상기 주변 환경의 온도를 감지하는 온도 센서부를 더 포함한다.Here, the extinguishing grenade mounting unit further includes an image collecting unit connected to the extinguishing grenade dropping vehicle to collect an image photographed of an image of the forest fire-prone area during flight, and a temperature sensor unit sensing the temperature of the surrounding environment.

여기서, 상기 투하 체계 관리부는, 상기 소화탄 투하 비행체에 연결되어 비행 시 상기 산불 취약 지역의 환경 정보를 생성하는 환경 인식부 및 상기 환경 정보를 이용하여 투하 조건을 설정하는 조건 설정부를 포함하고, 상기 환경 인식부는, 상기 영상 수집부로부터 촬영된 영상을 획득하여 영상 환경 정보를 생성하는 영상 획득부 및 상기 온도 센서부로부터 감지된 온도 측정값을 이용하여 온도 환경 정보를 생성하는 온도 검출부를 포함한다.Here, the dropping system management unit includes an environment recognition unit connected to the extinguishing grenade dropping vehicle to generate environment information of the forest fire-prone area during flight, and a condition setting unit for setting a dropping condition using the environment information, and the The environment recognition unit includes an image acquisition unit that generates image environment information by acquiring an image captured from the image collection unit, and a temperature detection unit that generates temperature environment information using a temperature measurement value sensed from the temperature sensor unit.

여기서, 상기 조건 설정부는, 상기 영상 환경 정보를 이용하여 상기 소화탄 투하 비행체에 연결되어 비행 시의 위치 좌표를 계산하는 위치 좌표 계산부, 상기 위치 좌표를 이용하여 상기 소화탄을 투하할 투하 지점의 좌표를 설정하는 투하 좌표 설정부 및 상기 온도 환경 정보를 이용하여 상기 소화탄을 투하할 투하 온도를 설정하는 투하 온도 설정부를 포함한다.Here, the condition setting unit is connected to the grenade dropping vehicle using the image environment information to calculate the position coordinates at the time of flight, and the location coordinates of the dropping point at which the grenade is to be dropped. And a delivery coordinate setting unit for setting coordinates and a delivery temperature setting unit for setting a delivery temperature at which the fire extinguisher is to be delivered using the temperature environment information.

여기서, 상기 투하 체계 관리부는, 상기 조건 설정부의 투하 조건을 이용하여 상기 소화탄의 기폭 조건을 계산하는 투하 조건 계산부를 더 포함하며, 상기 투하 조건 계산부는, 상기 투하 지점의 좌표를 이용하여 상기 소화탄 투하 비행체로부터 공중 투하 시 분리되는 비행 고도를 산정하는 고도 산정부, 상기 비행 고도를 이용하여 투하 된 소화탄이 지면에 도달하는 시간을 산정하는 도달 시간 산정부 및 산정한 상기 지면에 도달하는 시간을 이용하여 상기 소화탄의 기폭 시간을 산정하는 기폭 시간 산정부를 더 포함한다.Here, the delivery system management unit further includes a delivery condition calculation unit for calculating a detonation condition of the extinguishing grenade using the delivery condition of the condition setting unit, and the delivery condition calculation unit includes the fire extinguishing system using the coordinates of the delivery point. An altitude calculation unit that calculates the flight altitude that is separated when air is dropped from an ammunition-dropping vehicle, an arrival time calculation unit that calculates the time for the dropped extinguisher to reach the ground using the flight altitude, and the calculated time to reach the ground. It further includes a detonation time calculation unit for calculating the detonation time of the fire extinguisher by using.

여기서, 상기 투하 체계 관리부는, 상기 소화탄의 기폭 조건을 이용하여 상기 자동 개폐부와 상기 착화부의 작동을 제어하는 투하 제어부를 더 포함하며, 상기 투하 제어부는, 상기 소화탄의 기폭 시간에 도달할 때 상기 자동 개폐부를 작동하는 개폐 장치 제어부 및 상기 소화탄을 투하할 투하 온도에 도달할 때 상기 착화부를 작동하는 착화 장치 제어부를 포함한다.Here, the delivery system management unit further includes a delivery control unit for controlling the operation of the automatic opening/closing unit and the ignition unit by using the detonation condition of the extinguishing grenade, wherein the delivery control unit includes, when reaching the detonation time of the extinguishing grenade And an opening/closing device control unit for operating the automatic opening/closing unit, and an ignition device control unit for operating the ignition unit when reaching a dropping temperature for dropping the fire extinguisher.

여기서, 상기 중앙 관제부는, 상기 감시 비행체로부터 상기 감시 정보를 전달 받고, 상기 감시 비행체의 비행 동작을 제어하는 감시 비행체 제어부, 상기 화선 탐지 비행체의 화선 정보를 전달 받고, 상기 화선 탐지 비행체의 비행 동작을 제어하는 화선 탐지 비행체 제어부, 상기 산불 취약 지역에서 화선이 탐지되면 기 설정된 고도에서 소화탄을 투하하도록 상기 소화탄 투하 비행체의 비행 동작을 제어하는 소화탄 투하 비행체 제어부, 상기 소화탄 투하 후 뒷불 감시 체제로 전환하여 뒷불을 감시하도록 상기 뒷불 탐지 비행체의 비행 동작을 제어하는 뒷불 탐지 비행체 제어부를 포함한다.Here, the central control unit receives the monitoring information from the monitoring vehicle, a monitoring vehicle control unit for controlling a flight operation of the monitoring vehicle, receiving information on the caustics of the caustic detection vehicle, and performing a flight operation of the caustic detection vehicle. A fire grenade detection vehicle control unit that controls, a fire extinguisher dropping vehicle control unit that controls the flight operation of the extinguishing grenade dropping vehicle to drop extinguishing grenade at a preset altitude when a fire extinguisher is detected in the forest fire vulnerable area, and a rear fire monitoring system after dropping the extinguishing grenade And a rear light detection vehicle control unit for controlling the flight operation of the rear light detection vehicle to switch to and monitor the rear light.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 산불 취약 지역을 상시 감시하는 감시 비행체, 주기적으로 상기 산불 취약 지역의 화선을 탐지하는 화선 탐지 비행체, 상기 감시 비행체의 감시 정보와 상기 화선 탐지 비행체의 화선 정보를 전달 받고, 상기 감시 비행체와 화선 탐지 비행체의 비행 동작을 제어하는 중앙 관제부를 포함하여 야간 산불 발생 시 산불의 화선 및 뒷불 정보를 탐색하여 야간 진화 전략을 수립하고 대응할 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, a monitoring vehicle that constantly monitors a forest fire-prone area, a caustic detection vehicle that periodically detects a caustic line in the forest fire-vulnerable area, monitoring information of the surveillance vehicle and the caustic detection vehicle In the event of a night forest fire, including the central control unit that receives the information of the fire ship and controls the flight operation of the surveillance vehicle and the fire ship detection vehicle, it is possible to establish and respond to a night extinguishing strategy by searching for information on the fire line and rear light of the forest fire.

또한, 다양한 무인기(UAV)를 이용하여 빠른 시간에 현장에 투입하여 산불에 대한 현황파악 및 정보취득을 가능하게 할 수 있다.In addition, by using a variety of unmanned aerial vehicles (UAVs), it is possible to understand the current status of forest fires and obtain information by putting them into the field in a short time.

여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if the effect is not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and the potential effects thereof are treated as described in the specification of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화선 탐지 비행체의 화선 정보 구축부를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화선 탐지 비행체의 화선 정보 구축부의 파라미터 생성부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화선 탐지 비행체의 산불 탐지 이미지를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소화탄 투하 비행체의 소화탄 투하 장치를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화탄 투하 장치의 투하 체계 관리부를 나타내는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 관제부를 나타내는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템의 프로세스를 나타내는 흐름도이다.
1 is a view showing a night forest fire response system using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram showing a caustic information construction unit of a caustic detection vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a parameter generator of a caustic information construction unit of a caustic detection vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing a forest fire detection image of a caustic detection vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing an apparatus for discharging a grenade dropping vehicle according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a delivery system management unit of the extinguishing grenade delivery device according to an embodiment of the present invention.
7 is a block diagram showing a central control unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a flow chart showing a process of a night forest fire response system using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명에 관련된 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.Hereinafter, a system for responding to forest fires at night using an unmanned aerial vehicle according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention may be implemented in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly describe the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.The suffixes "module" and "unit" for components used in the following description are given or used interchangeably in consideration of only the ease of preparation of the specification, and do not have meanings or roles that are distinguished from each other by themselves.

본 발명은 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a night forest fire response system using an unmanned aerial vehicle.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a view showing a night forest fire response system using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 야간 산불 대응 시스템(1)은 감시 비행체(10), 화선 탐지 비행체(20), 소화탄 투하 비행체(30), 뒷불 탐지 비행체(40), 중앙 관제부(50)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the night forest fire response system 1 includes a monitoring vehicle 10, a fire detection vehicle 20, a extinguisher dropping vehicle 30, a rear fire detection vehicle 40, and a central control unit 50 do.

본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템(1)은 발명은 다양한 무인기(UAV)를 활용한 야간산불 대응 체계 시스템이다.The night forest fire response system 1 using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention is a night forest fire response system system using various unmanned aerial vehicles (UAVs).

주간에는 주로 산불 진화 헬기에 의해 산불 진화 작업을 수행하지만 진화를 완료하지 못할 경우 야간까지 이어지는 경우가 발생 한다. 기존의 헬리콥터를 이용한 산불진화는 헬기의 시야확보 등의 안정성 문제로 인해 주간에만 국한되어 있는 한계점을 내포하고 있고, 주간에 진화되지 못한 산불은 야간에도 계속 확산되어 산림과 인접 민가의 피해를 야기한다. 특히, 야간에는 풍속이 강하고 시야가 넓지 않아 적지적소에 진화 자원을 투입하는데 어려움이 발생한다. In the daytime, fire extinguishing work is mainly performed by wildfire extinguishing helicopters, but if the extinguishing cannot be completed, it may continue until night. Existing forest fire extinguishing using helicopters has limitations that are limited to daytime due to stability problems such as securing visibility of helicopters, and wildfires that have not been extinguished during the day continue to spread even at night, causing damage to forests and neighboring private houses. In particular, at night, the wind speed is strong and the field of view is not wide, so it is difficult to put the extinguishing resources in the right place.

따라서 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템(1)은 야간 산불 발생시 무인기를 활용하여 산불의 화선 및 뒷불 정보를 탐색하여 야간 진화전략을 수립하고 대응할 수 있다.Therefore, the night forest fire response system 1 using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention can establish and respond to a nighttime fire fighting strategy by searching for information on a fire line and rear fire of a forest fire using a drone when a night forest fire occurs.

도 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템(1)은 야간 환경에서 실시되는 것이 바람직하며, 일출 후 신속한 진화 자원 배치를 가능하도록 한다.As shown in FIG. 1, the night forest fire response system 1 using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention is preferably implemented in a night environment, and enables rapid extinguishing resource deployment after sunrise.

기존의 야간산불은 대부분 산불 진화대원이 직접 투입되어 진화하는 형식이다. 산불진화대원이 현장에 투입되기 위해서는 산불의 분포지역과 이동방향 파악이 중요한데, 헬기가 비행하지 못하는 야간에는 이를 고려하기가 다소 어렵지만, 무인 비행체를 이용하여 산불의 분포지역과 이동 방향 파악이 상시 가능해진다.Most of the existing night fires are extinguished by direct input of the fire extinguishing team. It is important to understand the distribution area and direction of the forest fire in order for the forest fire extinguisher to be put into the field.It is somewhat difficult to consider this at night when the helicopter cannot fly, but it is always possible to grasp the distribution area of the forest fire and the direction of movement using an unmanned aerial vehicle. It becomes.

또한, 최근 항공안전법(제131조의2: 무인비행장치의 적용 특례, 동법 시행규칙 제313조의2: 국가기관 등 무인비행장치의 긴급비행)이 개정됨에 따라 산림재해 발생시 무인기의 야간비행이 허용되었다. 이에 따라 열화상 카메라 장착 무인기를 활용하여 보다 신속·정확한 산불의 진화전력 및 현장 대응방안을 수립할 수 있다.In addition, due to the recent revision of the Aviation Safety Act (Article 131-2: Special Cases for Application of Unmanned Vehicles, Enforcement Regulation of the same Act, Article 313-2: Emergency Flight of Unmanned Vehicles such as State Organizations), unmanned aerial vehicles were allowed to fly at night in the event of a forest disaster. . Accordingly, it is possible to establish faster and more accurate forest fire extinguishing power and on-site countermeasures by utilizing a drone equipped with a thermal imaging camera.

감시 비행체(10)는 산불 취약 지역을 상시 감시한다.The surveillance vehicle 10 constantly monitors areas vulnerable to forest fires.

감시 비행체(10)는 24시간 비행이 가능한 감시 드론인 것이 바람직하며, 주요 감시대상지는 시공간에 따라 다르지만 담당자가 판단하는 산불취약지역의 360°반경의 야간 산불을 감시한다.The surveillance vehicle 10 is preferably a surveillance drone capable of flying for 24 hours, and the main surveillance targets vary depending on time and space, but monitors night forest fires with a radius of 360° in the forest fire vulnerable area determined by the person in charge.

감시 비행체(10)는 회전익 구조체(11), 카메라(12)를 포함한다.The surveillance vehicle 10 includes a rotorcraft structure 11 and a camera 12.

회전익 구조체(11)는 다수의 프로펠러를 포함하고, 카메라(12)는 회전익 구조체에 탑재된다.The rotorcraft structure 11 includes a plurality of propellers, and the camera 12 is mounted on the rotorcraft structure.

회전익 구조체(11)는 프로펠러가 돌면서 나오는 힘인 양력으로 비행하게 된다. 또한, 프로펠러의 갯수에 따라 쿼드콥터, 헥사 콥터, 옥토 콥터 등으로 나눠진다.The rotorcraft structure 11 flies with lift, which is the force generated by rotating the propeller. In addition, it is divided into quadcopter, hexacopter, and octocopter according to the number of propellers.

회전익 구조체(11)는 고정익에 비해 수직 이, 착륙이 가능하고 직선 고도 상승과 자유로운 방향 전환이 가능해 좁은 공간에서 비행할 수 있고, 호버링이 가능하여 영상 촬영이나 사진 촬영에도 적합하다.The rotorcraft structure 11 is capable of vertical teeth and landing compared to a fixed wing, and it is possible to fly in a narrow space because it is possible to increase a straight altitude and freely change directions, and to be able to hover, it is suitable for taking a video or photographing.

감시 정보 구축부(미도시)를 포함하고, 감시 정보 구축부는 상기 카메라에 의해 획득된 지상 이미지를 이용하여 공중 관측 지형 정보를 포함하는 상기 감시 정보를 구축하여 중앙 관제부로 전송한다.A monitoring information construction unit (not shown) is included, and the monitoring information construction unit constructs the monitoring information including aerial observation terrain information by using the ground image acquired by the camera and transmits it to the central control unit.

감시 비행체(10)는 별도의 차량(3)과 연결될 수 있다.The surveillance vehicle 10 may be connected to a separate vehicle 3.

화선 탐지 비행체(20)는 주기적으로 상기 산불 취약 지역의 화선을 탐지한다.The caustic detection vehicle 20 periodically detects caustics in the vulnerable area of the forest fire.

화선 탐지 비행체(20)는 고정익 구조체(21), 열화상 카메라(22)를 포함한다.The caustic detection vehicle 20 includes a fixed wing structure 21 and a thermal imaging camera 22.

고정익 구조체(21)는 상기 화선 탐지 비행체의 양단에 위치한다.Fixed wing structure 21 is located at both ends of the caustic detection vehicle.

열화상 카메라(22)는 고정익 구조체에 탑재된다.The thermal imaging camera 22 is mounted on a fixed wing structure.

고정익 구조체(21)는 날개가 고정되어 있고, 엔진, 프롭 등의 힘으로 추진력을 얻고, 날개에서는 양력을 얻어 날 수 있는 구조이다.The fixed wing structure 21 is a structure in which the blades are fixed, the propulsion force is obtained from the force of the engine, prop, etc., and the lift force is obtained from the blades to fly.

고정익 구조체(21)를 이용하면 장시간 비행이 가능하고, 높은 고도의 비행이 가능하며, 높은 고도로 올라갈 수 있는 만큼 더욱 넓은 지역을 촬영하는 것이 가능하다. 또한, 다양한 힘을 얻어 비행하기 때문에 더욱 빠른 비행이 가능하다.The use of the fixed wing structure 21 enables a long flight, a high altitude flight, and a wider area as much as a high altitude can be photographed. In addition, because it flies with various forces, it is possible to fly faster.

그렇기 때문에 일반적인 상업적 용도보다는 군사목적의 감시정찰, 항공뷰 사진 촬영에 이용되는 것이 바람직하다.Therefore, it is preferable to use it for surveillance and reconnaissance and aerial view photography for military purposes rather than general commercial use.

또한, 화선 정보 구축부(200)를 포함하고, 화선 정보 구축부는 상기 화선 탐지 비행체가 일정한 비행경로를 따라 비행하면서 상기 열화상 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 생성한 산불 탐지 이미지를 포함하는 상기 화선 정보를 구축하여 상기 중앙 관제부로 전송한다.In addition, it includes a caustic information construction unit 200, wherein the caustic information construction unit includes a forest fire detection image generated using an image captured by the thermal imaging camera while the caustic detection vehicle is flying along a certain flight path. Information is constructed and transmitted to the central control unit.

취득된 화선 정보는 산림청 중앙산불방지대책본부 및 시도 산불현장 통합지휘본부에 전달될 수 있다.The acquired fire ship information can be transmitted to the central forest fire prevention countermeasure headquarters of the Korea Forest Service and the integrated command center for forest fire sites in cities and provinces.

화선 정보는 열화상 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 생성한 산불 탐지 이미지를 포함하며, 영상 및 사진으로 공유 가능하다. 산불 영역이 지정한 색으로 표출되며, 온도 값을 생성할 수 있다.The caustic information includes a forest fire detection image generated using an image captured by a thermal imaging camera, and can be shared as images and photos. The forest fire area is displayed in a specified color, and a temperature value can be generated.

소화탄 투하 비행체(30)는 상기 산불 취약 지역에서 화선이 탐지되면 기 설정된 고도에서 소화탄을 투하한다.The extinguishing grenade dropping vehicle 30 drops the extinguishing grenade at a preset altitude when a fire ship is detected in the vulnerable area of the forest fire.

소화탄 투하 비행체(30)는 소화탄을 활용하여 접근 불능 지역(S1)의 산불을 진화한다.The extinguisher dropping vehicle 30 extinguishes a forest fire in an inaccessible area (S1) using a extinguisher.

뒷불 탐지 비행체(40)는 상기 소화탄 투하 후 뒷불 감시 체제로 전환하여 뒷불을 감시한다.The rear light detection vehicle 40 monitors the rear light by switching to the rear light monitoring system after dropping the extinguisher.

뒷불 탐지 비행체(40)는 열화상 카메라를 탑재한 회전익 무인기를 활용하여 뒷불을 탐지한다.The rear light detection vehicle 40 detects the rear light by using a rotorcraft drone equipped with a thermal imaging camera.

여기서, 뒷불은 산불이 꺼진 뒤에 타다 남은 것이 다시 붙어 일어난 불이다.Here, the rear fire is a fire that has been burned back after the forest fire has extinguished.

주야간의 산불 진화 후 산불 진화 영역(S2)의 열화상 카메라 탑재 무인기의 뒷불감시 결과, 뒷불이 탐지되지 않으면 산불상황 종료로 판단하며, 뒷불이 감지된 경우 산림청 중앙산불방지대책 본부 및 시도 산불현장 통합지휘본부에 뒷불 위치 등 정보를 전달한다.As a result of monitoring the rear fire of the unmanned aerial vehicle equipped with a thermal imaging camera in the forest fire extinguishing area (S2) after extinguishing a forest fire during the day and night, if the rear light is not detected, it is judged as the end of the forest fire situation.If a rear light is detected, the Forest Fire Central Forest Fire Prevention Countermeasure Headquarters and the municipal forest fire site It delivers information such as the location of the back light to the integrated command center.

본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템(1)은 고정익 무인 이동체와 회전익 무인 이동체를 기능별로 적용하여 산불 대응을 효율적으로 진행할 수 있다.The night forest fire response system 1 using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention can efficiently respond to forest fires by applying a fixed-wing unmanned vehicle and a rotary-wing unmanned vehicle for each function.

중앙 관제부(50)는 상기 감시 비행체의 감시 정보와 상기 화선 탐지 비행체의 화선 정보를 전달 받고, 상기 감시 비행체와 화선 탐지 비행체의 비행 동작을 제어한다.The central control unit 50 receives monitoring information of the surveillance vehicle and caustic information of the caustic detection vehicle, and controls the flight operation of the surveillance vehicle and the caustic detection vehicle.

또한, 상기 소화탄 투하 비행체와 상기 뒷불 탐지 비행체의 비행 동작을 제어한다.In addition, the flight operation of the fire extinguisher dropping vehicle and the rear light detection vehicle is controlled.

즉, 고정익 무인 비행체를 통해 전제적인 산불의 화선 및 잔불 위치를 탐지하고, 회전익 무인 비행체를 통해 얻은 주요지점의 실시간 상황을 중앙 관제부가 산림청 중앙산불방지대책본부와 시도 산불현장 통합지휘본부에 공유함으로써 산불진화전략을 수립하는데 도움을 줄 수 있다. 또한, 구조물품 수송이나 조난자 수색 등을 수행이 가능해진다.In other words, the central control department shares the real-time situation of major points obtained through the fixed-wing unmanned aerial vehicle and the location of the premise of forest fires and the unmanned rotary-wing vehicle with the central forest fire prevention countermeasure headquarters of the Korea Forest Service and the integrated command headquarters of the municipal forest fire site. It can help to establish a forest fire extinguishing strategy. In addition, it becomes possible to carry out transport of structural items or search for victims.

구호 물품 투하 비행체(60)는 산불진화대원의 구호물품을 배송한다.The relief item dropping vehicle 60 delivers relief items for forest fire extinguishers.

일출 후에는 인력을 투입하고, 헬기(70)를 이용하여 적지적소에 진화자원 배치 및 투입이 가능해진다.After sunrise, manpower is put in, and extinguishing resources can be deployed and put in the right place using the helicopter 70.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화선 탐지 비행체의 화선 정보 구축부를 나타내는 블록도이다.2 is a block diagram showing a caustic information construction unit of a caustic detection vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 화선 정보 구축부(200)는 입력부(210), 산불 영상 수집부(220), 파라미터 생성부(230), 리스트 생성부(240), 온도 범위 설정부(250), 산불 탐지 이미지 생성부(260)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the caustic information construction unit 200 includes an input unit 210, a forest fire image collection unit 220, a parameter generation unit 230, a list generation unit 240, a temperature range setting unit 250, and a forest fire. It includes a detection image generator 260.

화선 정보 구축부(200)는 상기 화선 탐지 비행체가 일정한 비행경로를 따라 비행하면서 상기 열화상 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 생성한 산불 탐지 이미지를 포함하는 상기 화선 정보를 구축하여 상기 중앙 관제부로 전송한다.The caustic information construction unit 200 constructs the caustic information including a forest fire detection image generated using the image captured by the thermal imaging camera while the caustic detection vehicle flies along a certain flight path, and transmits it to the central control unit. do.

본 발명의 일 실시예에 따른 화선 정보 구축부(200)는 기존의 산불 관측자료를 분석하여 도출된 산불 탐지 파라미터를 활용하여 산불 발생지에서 자동 또는 반자동으로 산불영역을 탐지하는 장치이다.The caustic information construction unit 200 according to an embodiment of the present invention is a device that automatically or semi-automatically detects a forest fire area at a forest fire occurrence site by using a forest fire detection parameter derived by analyzing existing forest fire observation data.

입력부(210)는 열화상 카메라가 촬영한 영상과 상기 산불 취약 지역을 목적 영역으로 입력 받는다.The input unit 210 receives an image captured by a thermal imaging camera and the region vulnerable to forest fires as a target region.

산불 발생 시 화선 탐지 비행체(20)는 현장으로 출동하게 되며, 산불 현장에서 열화상 카메라를 장착한 화선 탐지 비행체(20)는 영상을 촬영한다.When a forest fire occurs, the caustic detection vehicle 20 is dispatched to the site, and the caustic detection vehicle 20 equipped with a thermal imaging camera at the forest fire site captures an image.

입력부(210)는 산불 탐지 영상 변환부(211)를 포함한다.The input unit 210 includes a forest fire detection image conversion unit 211.

산불 탐지 영상 변환부(211)는 산불 취약 지역이 촬영된 영상의 이웃한 N개 프레임의 열화상 이미지를 화소값을 변수로 한 온도 변환식을 이용하여 픽셀 단위로 측정되는 온도값으로 변환한다.The forest fire detection image conversion unit 211 converts a thermal image of N frames adjacent to an image in which a forest vulnerable area is photographed into a temperature value measured in pixel units using a temperature conversion equation using a pixel value as a variable.

입력부(210)는 Pix4D 등을 이용하여 정사 모자이크 영상을 생성하며, 정사영상 제작하며, 산불 탐지 영상 변환부(211)는 생성된 정사 모자이크 영상을 변환한다. 화소값을 변수로 하는 온도 변환식은 하기의 수학식 1을 적용한다.The input unit 210 generates an orthogonal mosaic image using a Pix4D or the like, produces an orthogonal image, and the forest fire detection image conversion unit 211 converts the generated orthogonal mosaic image. The temperature conversion equation using the pixel value as a variable applies Equation 1 below.

Figure 112018116071975-pat00001
Figure 112018116071975-pat00001

여기서, Temp는 온도(℃), DN은 화소 값, 273.15는 절대온도 상수 값이다.Here, Temp is the temperature (℃), DN is the pixel value, and 273.15 is the absolute temperature constant.

산불 취약 지역이 촬영된 영상은 열화상 카메라로 촬영되는 이미지로 열화상 카메라 센서 특성에 의한 온도 변환식을 적용하여 픽셀 단위로 측정되는 온도값으로 변환한다.An image of an area vulnerable to forest fires is an image captured by a thermal imaging camera, and is converted into a temperature value measured in pixels by applying a temperature conversion equation based on the sensor characteristics of the thermal imaging camera.

산불 영상 수집부(220)는 목적 영역에 대하여 이미 촬영된 서로 다른 종류의 트레이닝 산불 영상들을 수집한다.The forest fire image collection unit 220 collects different types of training forest fire images that have already been photographed for the target area.

파라미터 생성부(230)는 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 영상 각각에 대하여, 산불 발생 영역을 샘플 영역으로 지정하고, 지정된 상기 샘플 영역에 속한 전부 또는 일부의 화소별로 산불 특성 파라미터를 생성한다.The parameter generation unit 230 designates a forest fire occurrence region as a sample region for each of the N-frame images of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit, and all or part of the designated sample region. Generate wildfire characteristic parameters for each pixel.

리스트 생성부(240)는 서로 다른 종류의 트레이닝 산불 영상들에 대하여 상기 파라미터 생성부로부터 생성된 상기 샘플 영역에 해당하는 상기 산불 특성 파라미터들의 리스트를 생성한다.The list generation unit 240 generates a list of the wildfire characteristic parameters corresponding to the sample area generated by the parameter generation unit for different types of training wildfire images.

온도 범위 설정부(250)는 산불 특성 파라미터들의 리스트에서, 상기 목적 영역에 대한 상기 최대 온도값과 최소 온도값을 조회하여 설정 온도 범위로 설정한다.The temperature range setting unit 250 inquires the maximum temperature value and the minimum temperature value for the target region from a list of wildfire characteristic parameters and sets it as a set temperature range.

온도 범위 설정부(250)는 평균 계산부를 포함하여, 최댓값 목록의 평균과 최솟값 목록의 평균을 계산한다. 산불 특성 파라미터의 산불 온도 범위 특성 중 최대 온도값과 최소 온도값을 조회하여 최댓값들의 평균(Mmax)과 최솟값들의 평균(Mmin)을 계산하고, 설정 온도 범위로 설정한다.The temperature range setting unit 250 includes an average calculation unit and calculates an average of the maximum value list and the average of the minimum value list. The maximum temperature value and minimum temperature value among the characteristics of the forest fire temperature range of the forest fire characteristic parameter are calculated, the average of the maximum values (Mmax) and the average of the minimum values (Mmin) are calculated, and the set temperature range is set.

산불 탐지 이미지 생성부(260)는 상기 산불 탐지 영상 변환부에서 변환된 픽셀 단위로 측정되는 온도값에 기반하여, 상기 설정 온도 범위 내의 화소들의 화소 좌표를 제2 색상으로 설정한 색상으로 표출하여 산불 탐지 이미지를 생성한다.The forest fire detection image generation unit 260 displays pixel coordinates of pixels within the set temperature range as a color set as a second color based on the temperature value measured in pixel units converted by the forest fire detection image conversion unit. Create a detection image.

구체적으로, 영상 내의 모든 화소에 대해 최소값 평균 이상, 최대값 평균 이하인 화소에 대한 매핑한다. 즉, 영상 내의 모든 화소값에 대해 Mmin ~ Mmax 범위 내에 있는 화소들의 위치를 검색한다.Specifically, all pixels in the image are mapped to pixels having a minimum value average or higher and a maximum value average or lower. That is, for all pixel values in the image, locations of pixels within the range of Mmin to Mmax are searched.

이후, 자동처리 모드를 포함하여 자동처리 모드를 인가할 수 있다. 자동처리 모드인 경우 앞 단계에서 결정된 화소들의 위치를 산불 영역으로 간주하며, 반자동처리 모드인 경우 확인 프로세스를 진행한다.Thereafter, the automatic processing mode, including the automatic processing mode, may be applied. In the automatic processing mode, the positions of the pixels determined in the previous step are regarded as the forest fire area, and in the semi-automatic processing mode, a confirmation process is performed.

산불 탐지 이미지 생성부(260)는 영상 내 통계적 온도 범위에 대한 매핑 결과 표출하며, Mmin ~ Mmax 범위 내의 화소들을 제2 색상(예: 청색)으로 표출하여, 산불 영역이 잘 탐지 되었는가를 확인할 수 있다.The forest fire detection image generator 260 displays the mapping result for the statistical temperature range in the image, and displays pixels within the Mmin ~ Mmax range as a second color (eg, blue), so that it is possible to check whether the forest fire area is well detected. .

이후 매핑 결정부를 포함하여, 산불영역에 대한 매핑이 잘 이루어졌는지 판단하여 앞 단계에서 표출된 결과가 만족스러운가 결정할 수 있다.Thereafter, the mapping determination unit may be included to determine whether the mapping to the forest fire region is well performed, and thus, whether the result expressed in the previous step is satisfactory.

매핑의 결과가 만족스럽지 않은 경우, 온도 범위를 재설정하며, 사용자 인터페이스(예: GUI)를 통해 최댓값, 최솟값을 재조정할 수 있다.If the result of the mapping is not satisfactory, the temperature range is reset, and the maximum and minimum values can be readjusted through a user interface (e.g. GUI).

매핑의 결과가 만족스러운 경우, 매핑된 영역에 대한 다각형을 생성한다. 구체적으로, 산불 영역으로 분류된 화소를 공간적으로 포함하는 다각형(Polygon)을 생성하게 된다.If the result of the mapping is satisfactory, a polygon for the mapped area is created. Specifically, a polygon spatially including pixels classified as a forest fire region is generated.

이 후, 산불 현장 공유 시스템에 앞 단계에서 생성된 다각형(Shape 파일)을 업로드 및 공유한다. 단, 시스템에 업로드된 다각형(Shape 파일)은 타 단말기에서 수정이 불가하므로, 산불 현장 공유 시스템의 보안을 유지할 수 있다.After that, upload and share the polygon (shape file) created in the previous step to the forest fire site sharing system. However, since the polygon (Shape file) uploaded to the system cannot be modified by other terminals, the security of the forest fire site sharing system can be maintained.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화선 탐지 비행체의 화선 정보 구축부의 파라미터 생성부를 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a parameter generator of a caustic information construction unit of a caustic detection vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 화선 정보 구축부(200)의 파라미터 생성부(230)는 영상 변환부(231), 샘플 지정부(232), 온도 범위 산출부(233), 위치 검색부(234), 근사 이미지 생성부(235), 매핑 판단부(236)를 포함한다.3, the parameter generation unit 230 of the caustic information construction unit 200 includes an image conversion unit 231, a sample designation unit 232, a temperature range calculation unit 233, a location search unit 234, An approximate image generation unit 235 and a mapping determination unit 236 are included.

파라미터 생성부(230)는 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 영상 각각에 대하여, 산불 발생 영역을 샘플 영역으로 지정하고, 지정된 상기 샘플 영역에 속한 전부 또는 일부의 화소별로 산불 특성 파라미터를 생성한다.The parameter generation unit 230 designates a forest fire occurrence region as a sample region for each of the N-frame images of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit, and all or part of the designated sample region. Generate wildfire characteristic parameters for each pixel.

영상 변환부(231)는 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 열화상 이미지를 화소값을 변수로 한 온도 변환식을 이용하여 픽셀 단위로 측정되는 온도값으로 변환한다. 화소값을 변수로 하는 온도 변환식은 상기의 수학식 1을 적용한다.The image conversion unit 231 converts the thermal image images of N neighboring frames of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit into a temperature value measured in pixel units using a temperature conversion equation using a pixel value as a variable. . Equation 1 above is applied to the temperature conversion equation using the pixel value as a variable.

산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상은 열화상 카메라로 촬영되는 이미지로 열화상 카메라 센서 특성에 의한 온도 변환식을 적용하여 픽셀 단위로 측정되는 온도값으로 변환한다.The training forest fire image collected from the forest fire image collection unit is an image photographed by a thermal imaging camera, and is converted into a temperature value measured in pixel units by applying a temperature conversion equation based on a sensor characteristic of the thermal imaging camera.

샘플 지정부(232)는 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 영상 각각에 대하여, 산불이 발생한 영역인 상기 산불 발생 영역을 제1 판독하여 상기 샘플 영역으로 지정한다.The sample designation unit 232 first reads the forest fire occurrence region, which is the region where the forest fire occurs, for each image of the N frames of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit and designates it as the sample region. .

샘플 지정부(232)는 산불이 발생한 영역인 산불 발생 영역을 사용자 판독에 의해 영상 내의 산불 영역 샘플을 지정할 수 있고, 식별 프로세스를 이용하여 영상 내의 산불 영역 샘플을 지정할 수 있다.The sample designation unit 232 may designate a wildfire region sample in the image by reading a wildfire region, which is an area where a forest fire has occurred, and designate a wildfire region sample in the image using an identification process.

샘플 영역은 영상 내에서 산불 영역을 판단하고, 해당 영역의 일부분들을 샘플로 ROI(Region of Interest, 관심영역)로 지정한 영역이다.The sample area is an area that determines a forest fire area within an image and designates a portion of the area as a sample as a region of interest (ROI).

샘플 영역으로 지정한 영역 내에서 구체적인 산불 발생 지점을 관심 지점(Point of Interest, PoI)으로 지정할 수 있으며, 샘플 영역의 산불 발생 정보를 관심 객체 정보(Object of Interest, OoI)등으로 추출하여 분석할 수 있다.Within the area designated as the sample area, a specific wildfire occurrence point can be designated as a point of interest (PoI), and the wildfire occurrence information in the sample area can be extracted and analyzed as object of interest (OoI) information. have.

온도 범위 산출부(233)는 영상 변환부에서 변환된 픽셀 단위로 측정되는 온도값에 기반하여, 상기 샘플 영역에 해당하는 상기 산불 발생 영역의 온도 범위를 산출한다.The temperature range calculator 233 calculates a temperature range of the forest fire occurrence region corresponding to the sample region based on the temperature value measured in pixel units converted by the image converter.

온도 범위 산출부(233)는 샘플 영역들의 통계적인 온도 범위를 산출하며, 구체적으로 샘플 지정부(232)에서 선택된 ROI에 포함된 화소 값(섭씨 온도)으로부터 산불영역의 온도 범위를 계산한다.The temperature range calculator 233 calculates a statistical temperature range of the sample regions, and specifically calculates the temperature range of the forest fire region from a pixel value (degrees Celsius) included in the ROI selected by the sample designation unit 232.

위치 검색부(234)는 상기 온도 범위 산출부에서 산출된 상기 산불 발생 영역의 온도 범위에 기반하여, 상기 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 열화상 이미지의 모든 화소에 대해 상기 온도 범위에 해당하는 화소 좌표를 검색한다.The location search unit 234 is based on the temperature range of the forest fire occurrence region calculated by the temperature range calculation unit, all of the thermal image images of N neighboring frames of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit. A pixel coordinate corresponding to the temperature range is searched for a pixel.

여기서, 위치 정보 수집부를 더 포함하여, 온도 범위에 해당하는 화소 좌표의 위치가 추적된 일 지점에서, 화소 좌표 주변의 산불 발생 관련 정보를 수집할 수도 있다.Here, the location information collection unit may be further included to collect information related to wildfire occurrence around the pixel coordinates at a point where the location of the pixel coordinates corresponding to the temperature range is tracked.

위치 검색부(234)는 영상 내 모든 화소에 대해 통계적 온도 범위에 해당하는 화소 좌표를 매핑하기 위한 것으로, 온도 범위 산출부에서 산출된 온도 범위 안에 들어오는 화소 위치를 검색한다.The location search unit 234 is for mapping pixel coordinates corresponding to the statistical temperature range with respect to all pixels in the image, and searches for a pixel location that falls within the temperature range calculated by the temperature range calculation unit.

파라미터 생성부(230)는 환경 설정부를 더 포함하여, 열화상 카메라 기종 및 현지 여건에 따라 적용 설정을 달리할 수 있다.The parameter generator 230 may further include an environment setting unit and may change application settings according to a thermal imaging camera model and local conditions.

근사 이미지 생성부(235)는 검색된 상기 온도 범위 내의 화소들의 화소 좌표를 제1 색상으로 설정한 색상으로 표출하여 근사 이미지를 생성한다.The approximate image generator 235 generates an approximate image by expressing the pixel coordinates of the retrieved pixels within the temperature range with a color set as the first color.

근사 이미지 생성부(235)는 영상 내 통계적 온도 범위에 대한 매핑 결과를 표출하는 것으로, 검색된 화소를 다른 색으로(예: 적색) 표출하여, 판독부가 판독하여 선택한 ROI가 산불의 특성을 충분히 설명하는지 판단한다.The approximate image generator 235 displays the mapping result for the statistical temperature range in the image, and displays the searched pixels in a different color (e.g., red), and whether the ROI selected and read by the reader sufficiently describes the characteristics of the forest fire. Judge.

매핑 판단부(236)는 상기 근사 이미지 생성부에서 생성된 상기 근사 이미지가 상기 산불 발생 영역을 제1 판독하여 지정된 상기 샘플 영역과 일치하는지 확인한다.The mapping determination unit 236 checks whether the approximate image generated by the approximate image generation unit first reads the wildfire generation area and matches the designated sample area.

근사 이미지와 샘플 영역을 비교하여, 표출 결과가 산불 특성을 충분히 반영하고 있는가를 판단하게 된다.By comparing the approximate image and the sample area, it is determined whether the expression result sufficiently reflects the wildfire characteristics.

매핑 판단부가, 상기 근사 이미지가 상기 산불 발생 영역을 제1 판독하여 지정된 상기 샘플 영역과 일치함을 판단하는 경우, 상기 온도 범위 산출부에서 산출된 상기 샘플 영역에 해당하는 상기 산불 발생 영역의 온도 범위를 리스트 생성부로 전송하며, 근사 이미지가 상기 산불 발생 영역을 제1 판독하여 지정된 상기 샘플 영역과 불일치함을 판단하는 경우, 샘플 지정부(232)는 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 영상 각각에 대하여, 산불이 발생한 영역인 상기 산불 발생 영역을 제2 판독하여 상기 샘플 영역으로 지정한다.When the mapping determination unit first reads the wildfire generation region and determines that the approximate image matches the specified sample region, the temperature range of the forest fire generation region corresponding to the sample region calculated by the temperature range calculation unit Is transmitted to the list generator, and when it is determined that the approximate image is inconsistent with the designated sample area by first reading the forest fire occurrence area, the sample designating unit 232 includes the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit. For each of the N frames of neighboring images, the forest fire occurrence region, which is the region where the forest fire occurs, is second read and designated as the sample region.

근사 이미지와 샘플 영역이 일치할 때까지, 샘플 지정부(232)는 N회 판독이 가능하다.The sample designating unit 232 can read N times until the approximate image and the sample area coincide.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 화선 탐지 비행체의 산불 탐지 이미지를 나타내는 도면이다.4 is a view showing a forest fire detection image of a caustic detection vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 4의 (a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 온도 변환식을 적용한 이미지를 나타낸 것이고, 도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 근사 이미지와 온도 범위를 나타낸 것이다.4A shows an image to which a temperature conversion equation according to an embodiment of the present invention is applied, and FIG. 4B shows an approximate image and a temperature range according to an embodiment of the present invention.

파라미터 생성부(230)는 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 영상 각각에 대하여, 산불 발생 영역을 샘플 영역으로 지정하고, 지정된 상기 샘플 영역에 속한 전부 또는 일부의 화소별로 산불 특성 파라미터를 생성한다.The parameter generation unit 230 designates a forest fire occurrence region as a sample region for each of the N-frame images of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit, and all or part of the designated sample region. Generate wildfire characteristic parameters for each pixel.

영상 변환부(231)는 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 열화상 이미지를 화소값을 변수로 한 온도 변환식을 이용하여 픽셀 단위로 측정되는 온도값으로 변환한다. 화소값을 변수로 하는 온도 변환식은 상기 수학식 1을 적용한다.The image conversion unit 231 converts the thermal image images of N neighboring frames of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit into a temperature value measured in pixel units using a temperature conversion equation using a pixel value as a variable. . Equation 1 above is applied to the temperature conversion equation using the pixel value as a variable.

도 4의 (a)는 산불 취약 지역을 촬영한 영상에 온도 변환식을 적용한 결과이며, 60℃ 이상의 영역을 탐지한 결과이다. 산불 발생 영역은 60℃ 이상의 영역으로 탐지된 영역이다.4A is a result of applying a temperature conversion equation to an image photographing an area vulnerable to forest fires, and a result of detecting an area of 60°C or higher. The forest fire occurrence area is the area detected as 60℃ or higher.

온도 범위 산출부(233)는 샘플 영역들의 통계적인 온도 범위를 산출하며, 구체적으로 샘플 지정부(232)에서 선택된 ROI에 포함된 화소 값(섭씨 온도)으로부터 산불영역의 온도 범위를 계산한다.The temperature range calculator 233 calculates a statistical temperature range of the sample regions, and specifically calculates the temperature range of the forest fire region from a pixel value (degrees Celsius) included in the ROI selected by the sample designation unit 232.

트레이닝 산불 영상(231-1)에 포함되는 목적 영역(231-2)에서 온도 범위를 계산하고, 60℃ 이상의 영역(232-1)을 탐지하고, 위치 검색부(234)는 영상 내 모든 화소에 대해 통계적 온도 범위에 해당하는 화소 좌표를 매핑하기 위한 것으로, 온도 범위 산출부에서 산출된 온도 범위 안에 들어오는 화소 위치를 검색한다.The temperature range is calculated in the target region 231-2 included in the training wildfire image 231-1, detects the region 232-1 above 60°C, and the location search unit 234 detects all pixels in the image. This is to map the pixel coordinates corresponding to the statistical temperature range, and searches for a pixel position that falls within the temperature range calculated by the temperature range calculator.

도 4의 (b)는 본 발명의 일 실시예에 따른 근사 이미지와 온도 범위를 나타낸 것으로, 탐지된 화선에 대해 벡터 형식으로 변환한 결과이다.4B shows an approximate image and a temperature range according to an embodiment of the present invention, and is a result of converting a detected caustic line into a vector format.

근사 이미지 생성부(235)는 검색된 상기 온도 범위 내의 화소들의 화소 좌표를 제1 색상으로 설정한 색상으로 표출하여 근사 이미지를 생성한다.The approximate image generator 235 generates an approximate image by expressing the pixel coordinates of the retrieved pixels within the temperature range with a color set as the first color.

트레이닝 산불 영상(231-1)에 포함되는 목적 영역(231-2)에서 생성된 근사 이미지(235-1, 235-2)를 확인할 수 있고, 근사 이미지(235-1, 235-2)가 도 4의 (a)에 나타난 산불 발생 영역과 근사함을 확인할 수 있다. 즉, 근사 이미지(235-1, 235-2)와 샘플 영역을 비교하여, 표출 결과가 산불 특성을 충분히 반영하고 있음을 확인할 수 있다.Approximate images 235-1 and 235-2 generated in the target region 231-2 included in the training forest fire image 231-1 can be checked, and the approximate images 235-1 and 235-2 are shown. It can be seen that it is close to the wildfire area shown in (a) of 4(a). That is, by comparing the approximate images 235-1 and 235-2 with the sample area, it can be confirmed that the expression result sufficiently reflects the wildfire characteristics.

또한, 근사 이미지(235-1, 235-2)를 산불 발생 온도에 따라 다른 색상으로 표출할 수 있으므로, 산불 발생 정도와 구간을 확인할 수 있다.In addition, since the approximate images 235-1 and 235-2 can be expressed in different colors according to the temperature of the forest fire occurrence, the degree and section of the forest fire occurrence can be checked.

리스트 생성부(240)는 산출된 산불 탐지 파라미터(241, 243)를 리스트에 저장한다.The list generator 240 stores the calculated wildfire detection parameters 241 and 243 in a list.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 소화탄 투하 비행체의 소화탄 투하 장치를 나타내는 도면이다.5 is a view showing an apparatus for discharging a grenade dropping vehicle according to an embodiment of the present invention.

소화탄 투하 비행체(30)는 상기 산불 취약 지역에서 화선이 탐지되면 기 설정된 고도에서 소화탄을 투하한다.The extinguishing grenade dropping vehicle 30 drops the extinguishing grenade at a preset altitude when a fire ship is detected in the vulnerable area of the forest fire.

소화탄 투하 비행체(30)는 소화탄 투하 비행체에 연결되어 있다가 공중 투하 시 분리되는 소화탄 투하 장치(31)를 포함한다.The extinguishing grenade dropping vehicle 30 includes an extinguishing grenade dropping device 31 that is connected to the extinguishing grenade dropping vehicle and is separated during air dropping.

도 5의 (a)는 소화탄이 탑재되어 있는 모습이고, 도 5의 (b)는 소화탄이 탑재되지 않은 모습을 도시한 것이다.FIG. 5(a) shows a state in which a fire extinguisher is mounted, and FIG. 5(b) shows a state in which a fire extinguisher is not mounted.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화탄 투하 비행체(30)의 소화탄 투하 장치(31)는 장착부(310), 소화탄 탑재부(320), 전원 공급부(330), 자동 개폐부(340), 착화부(350), 투하 체계 관리부(400)를 포함한다.5, the extinguisher dropping device 31 of the extinguishing grenade dropping vehicle 30 according to an embodiment of the present invention includes a mounting unit 310, a grenade mounting unit 320, a power supply unit 330, an automatic opening and closing unit (340), an ignition unit 350, and a delivery system management unit 400.

소화탄 투하 장치(31)는 소화탄을 공중에서 투하하고, 목표물과 일정한 거리에 근접하여 기폭하는 장치이다.The extinguishing grenade dropping device 31 is a device that drops a grenade from the air and detonates near a target and a certain distance.

종래의 소화탄은 거치형태로서 열이 가해지면 그 자리에서 기폭하는 형태이다. 이러한 소화탄을 공중에서 투하하게 되면, 목표물 또는 지면과 닿게 되면서 기폭하지 못하고, 그 기능을 상실하는 경우가 많다. 본 발명의 일 실시예에 따른 소화탄 투하 장치(31)는 소화탄을 무인 비행체를 이용하여 공중에서 투하하고, 목표물과 일정한 거리에 근접하여 기폭하는 방식으로 지면에 도달 하는 시간을 산정하여 지면과 닿게 되면서 기폭할 수 있다.Conventional fire extinguishers are mounted and detonate on the spot when heat is applied. When these fire extinguishers are dropped in the air, they cannot be detonated when they come into contact with the target or the ground, and their function is often lost. The extinguishing grenade dropping device 31 according to an embodiment of the present invention calculates the time to reach the ground in a manner that drops the extinguishing grenade from the air using an unmanned aerial vehicle and detonates near a certain distance to the target. When touched, it can be detonated.

장착부(310)는 무인기와의 장착을 위한 연결장치이다. 소화탄 투하 비행체에 연결되도록 탈착식으로 마련된다.The mounting part 310 is a connection device for mounting to an unmanned aerial vehicle. It is provided in a detachable manner to be connected to the vehicle where the grenade is dropped.

탈부착식 연결장치로 구현된 장착부(310)는 소화탄 투하 장치(31)의 수리 및 유지보수를 원활하게 할 수 있다.The mounting part 310 implemented as a detachable connection device may facilitate repair and maintenance of the fire extinguisher dropping device 31.

장착부(310)는 원형의 조립부(311)를 포함하여, 소화탄 투하 비행체에 끼워질 수 있고, 조립부(311)의 하단에 3-조정 이동형 지지부(312)를 포함하여 비행체와 소화탄 투하 장치(31)의 무게중심이 3-조정 이동형 지지부(312)와 만나는 중심축의 중앙부근에 오도록 설치할 수 있다. 또한, 3-조정 이동형 지지부(312)와 이격되어 장착 베이스판(313)이 설치되고, 장착 베이스판(313)의 상단에 전원 공급부(330)가 위치하고, 장착 베이스판(313)의 하단에 소화탄 탑재부(320)가 위치하게 된다.The mounting portion 310 includes a circular assembly portion 311, which can be fitted to the extinguishing grenade dropping vehicle, and includes a 3-adjustable movable support 312 at the lower end of the assembly portion 311 to drop the aircraft and fire extinguishers It can be installed so that the center of gravity of the device 31 is near the center of the central axis that meets the 3-adjustable movable support 312. In addition, the mounting base plate 313 is installed spaced apart from the 3-adjustable movable support part 312, and the power supply unit 330 is located at the upper end of the mounting base plate 313, and fire extinguishing at the bottom of the mounting base plate 313 The bullet mounting part 320 is located.

소화탄 탑재부(320)는 소화탄 투하 비행체로부터 공중 투하 시 분리되며 기 설정된 고도에서 내부의 분산 화약이 기폭되어 그 내부에 담겨 있는 소화 약제가 주변으로 비산되는 소화탄을 탑재한다.The extinguishing grenade loading unit 320 is separated when air is dropped from the extinguishing grenade dropping vehicle and mounts a extinguishing grenade in which the internally dispersed explosives are detonated at a preset altitude and the extinguishing agent contained therein is scattered around.

소화탄 탑재부(320)는 영상 수집부(360), 온도 센서부(363)를 포함한다. 구체적으로, 소화탄 탑재부(320)의 하단에 위치하는 것이 바람직하다.The extinguisher mounting unit 320 includes an image collection unit 360 and a temperature sensor unit 363. Specifically, it is preferable to be located at the bottom of the fire extinguisher mounting unit 320.

영상 수집부(360)는 소화탄 투하 비행체에 연결되어 비행 시 주변 환경의 영상을 촬영한 영상을 수집한다. 온도 센서부(363)는 주변 환경의 온도를 감지한다.The image collection unit 360 is connected to the grenade dropping vehicle and collects an image of the surrounding environment during flight. The temperature sensor unit 363 senses the temperature of the surrounding environment.

소화탄 탑재부(320)는 소화탄을 거치·고정하기 위한 소화탄 거치대(321,322), 소화탄 고정장치(323)를 포함한다.The extinguishing grenade mounting unit 320 includes extinguishing grenade holders 321 and 322 for mounting and fixing extinguishing grenade, and a extinguishing grenade fixing device 323.

소화탄 거치대(321,322)는 상기 소화탄이 거치되며, 소화탄 고정장치(323)는 상기 소화탄을 고정한다.The fire extinguisher holders 321 and 322 hold the fire extinguisher, and the fire extinguisher fixing device 323 fixes the fire extinguisher.

소화탄 거치대(321,322)는 두 개의 원형 고리가 위 아래로 배치되며, 제1 원형고리(321)의 지름보다 제2 원형고리(322)의 지름이 크고, 상기 제1 원형고리(321)는 상기 소화탄의 상단부를 지지하고, 상기 제2 원형고리(322)는 상기 소화탄의 중심부를 지지한다.The fire extinguisher holders 321 and 322 have two circular rings arranged up and down, the diameter of the second circular ring 322 is larger than the diameter of the first circular ring 321, and the first circular ring 321 is the Supports the upper end of the extinguisher, and the second circular ring 322 supports the central portion of the extinguisher.

또한, 소화탄 탑재부(320)는 소화탄 연결 밴드(324)를 포함할 수 있다.In addition, the extinguisher mounting unit 320 may include a extinguisher connection band 324.

소화탄 연결 밴드(324)는 비행 중 소화탄이 이탈하는 것을 방지하며 하부에서 상부 방향으로 약 2cm 두께의 밴드인 것이 바람직하다. 또한 소화탄 연결 밴드(324)는 자동 개폐부(340)에 연결하기 위한 연결 고리(325)를 포함한다.The fire extinguisher connection band 324 prevents the fire extinguisher from leaving during flight, and is preferably a band having a thickness of about 2 cm from the bottom to the top. In addition, the fire extinguisher connection band 324 includes a connection ring 325 for connecting to the automatic opening and closing unit 340.

소화탄 연결 밴드(324)는 소화탄의 외측을 감싸는 형태의 스트랩을 이용하는 것이 바람직하며 소화탄의 파손을 막을 수 있다.It is preferable to use a strap in the form of surrounding the outer side of the extinguishing grenade connection band 324, and it is possible to prevent the extinguisher from being damaged.

소화탄 연결 밴드(324)는 유연하고 질긴 소재의 띠 모양의 것으로 버클, 버튼 또는 매직 테이프 등으로 고정시키는 것도 가능하다.The fire extinguisher connection band 324 is a flexible and tough material in the shape of a belt, and may be fixed with a buckle, button, or magic tape.

또한, 소화탄 탑재부(320)는 4개의 소화탄 거치대(321,322)의 중심을 가로 방향으로 통과하는 축봉(326)을 포함하며 축봉의 상단에 미니플레이트(328)가 설치되고 미니플레이트(328)와 장착 베이스판(313)이 조립 부재(327)를 이용하여 조립된다.In addition, the fire extinguisher mounting unit 320 includes a shaft rod 326 passing through the center of the four fire extinguisher cradles 321 and 322 in the horizontal direction, and a mini plate 328 is installed at the top of the shaft rod, and the mini plate 328 and The mounting base plate 313 is assembled using the assembly member 327.

전원 공급부(330)는 상기 장착부에 부착되며, 상기 소화탄이 공중 투하되면 내부의 점화약을 연소시키도록 전원을 인가한다. 또한, 통신 및 적절한 전압배분을 위해서 수신기 및 전압안정기, 정전압 컨버터가 포함된다.The power supply unit 330 is attached to the mounting unit, and applies power to burn the internal ignition when the fire extinguisher is dropped in the air. In addition, it includes a receiver, a voltage stabilizer, and a constant voltage converter for communication and proper voltage distribution.

전원 공급부(330)는 배터리(331), 메인 전원(332), 정전압 컨버터(레귤레이터)(333), 수신기 및 전압안정기(콘덴서)(334)를 포함한다.The power supply unit 330 includes a battery 331, a main power source 332, a constant voltage converter (regulator) 333, a receiver, and a voltage stabilizer (condenser) 334.

배터리(331) 및 메인 전원(332)은 장치의 구동을 위한 것으로, 소화탄 투하장치가 작동할 수 있도록 각 센서부에 전원을 공급한다.The battery 331 and the main power source 332 are for driving the device, and supply power to each sensor unit so that the extinguishing bomb dropping device can operate.

정전압 컨버터(레귤레이터)(333)는 배터리에서 전달된 전압을 각 센서가 이용할 수 있는 적정 전압으로 변환한다.The constant voltage converter (regulator) 333 converts the voltage delivered from the battery into an appropriate voltage that can be used by each sensor.

수신기는 조종기의 신호를 받으며, 전압안정기(콘덴서)(334)는 각 센서를 동시에 운용할 경우 불안정해지는 전압을 일정하게 유지시켜주는 역할을 수행한다.The receiver receives the signal from the manipulator, and the voltage stabilizer (condenser) 334 plays a role of maintaining a constant voltage that becomes unstable when each sensor is operated simultaneously.

본 투하장치의 수신기로 수신된 신호는 PWM(Pulse Width Modulatain) 방식을 이용하여 각 부품으로 전송된다. 또한, 본 투하장치는 찰탁식 장착방식으로 본 발명의 일 실시예에 따른 소화탄 투하 비행체 이외에도, 다수 기종의 무인기에 장착이 가능한 장점이 있다. 조종기와 개폐장치간의 무선통신방식을 사용하며, 개폐시간 및 착화시간의 조절이 가능하다. 장착된 소화탄을 일시에 투하, 또는 개별적으로 투하가 가능하다. 최종적으로 투하된 소화탄은 개폐시간 및 착화시간에 따라 목표지점에서 기폭하게 된다.The signal received by the receiver of this dropping device is transmitted to each component using a PWM (Pulse Width Modulatain) method. In addition, the present dropping device has the advantage of being able to be mounted on a plurality of types of unmanned aerial vehicles in addition to the extinguishing bomb dropping vehicle according to an embodiment of the present invention in a snap-type mounting method. It uses a wireless communication method between the controller and the opening and closing device, and the opening and closing time and the ignition time can be adjusted. It is possible to drop the equipped extinguisher at once or individually. The finally dropped fire grenade is detonated at the target point according to the opening and closing time and the ignition time.

자동 개폐부(340)는 상기 소화탄 탑재부를 상기 장착부에 연결하고, 상기 설정된 고도에서 상기 소화탄 투하 시 상기 소화탄을 분리한다.The automatic opening/closing unit 340 connects the extinguisher mounting unit to the mounting unit, and separates the extinguisher when the extinguisher is dropped at the set altitude.

자동 개폐부(340)를 이용하여 임무수행 중 원하는 위치에 소화탄을 투하하여 산불에 대응할 수 있다.Using the automatic opening/closing unit 340, it is possible to respond to a forest fire by dropping a extinguisher at a desired location during a mission.

자동 개폐부(340)는 디스펜서형 개폐장치로서 서보모터의 움직임을 이용한 좌우 슬라이드 방식의 개폐방식인 것이 바람직하다.The automatic opening/closing unit 340 is a dispenser type opening/closing device and is preferably a left and right slide opening/closing method using the movement of a servo motor.

또한, 수신기에서 조종기의 신호를 수신할 경우 타이머가 작동되도록 타이머를 포함할 수 있다.In addition, a timer may be included so that the timer is activated when the receiver receives a signal from the manipulator.

착화부(350)는 상기 소화탄에 화력을 공급할 수 있다. 착화부(350)는 소화탄 착화를 위한 열선을 이용한 착화장치가 포함된다. 또한, 착화부(350)는 착화장치 내 안전장치를 적용하여 과열로 인한 기체 및 투하장치의 파손을 방지하여 원활한 임무수행을 구현할 수 있다.The ignition unit 350 may supply fire power to the extinguishing coal. The ignition unit 350 includes an ignition device using a hot wire for igniting fire extinguishers. In addition, the ignition unit 350 may implement a smooth mission by preventing damage to the gas and dropping device due to overheating by applying a safety device in the ignition device.

구체적으로, 착화장치는 니크롬 선(스프링형)에 전기를 공급하여 열을 발생시키는 장치이고, 안전장치는 소화탄이 장착되지 않으면 작동하지 않도록 할 수 있다. 즉, 안전장치는 소화탄이 거치대 및 고정장치에서 분리되지 않으면 착화장치에 전류를 차단하여 타이머 오작동 시 기폭을 방지한다.Specifically, the ignition device is a device that generates heat by supplying electricity to a nichrome wire (spring type), and the safety device can be prevented from operating unless a fire extinguisher is installed. That is, the safety device prevents detonation in the event of a timer malfunction by blocking the current in the ignition device if the fire extinguisher is not separated from the cradle and the fixing device.

투하 체계 관리부(400)는 소화탄 투하 비행체로부터 공중 투하 시 분리되는 고도를 설정하고, 상기 자동 개폐부와 상기 착화부의 작동을 제어한다.The delivery system management unit 400 sets an altitude that is separated from the extinguishing grenade delivery vehicle during air delivery, and controls the operation of the automatic opening and closing unit and the ignition unit.

투하 체계 관리부(400)는 별도의 프로세서로 장착부(310)에 마련될 수도 있고, 각 장치의 내부에 마련될 수도 있다.The delivery system management unit 400 may be provided in the mounting unit 310 as a separate processor, or may be provided inside each device.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 소화탄 투하 장치의 투하 체계 관리부를 나타내는 블록도이다.6 is a block diagram showing a delivery system management unit of the extinguishing grenade delivery device according to an embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소화탄 투하 장치의 투하 체계 관리부(400)는 환경 인식부(410), 조건 설정부(420), 투하 조건 계산부(430), 투하 제어부(440)를 포함한다.6, the delivery system management unit 400 of the extinguishing grenade delivery device according to an embodiment of the present invention includes an environment recognition unit 410, a condition setting unit 420, a delivery condition calculation unit 430, and a delivery control unit. Includes 440.

투하 체계 관리부(400)는 소화탄 투하 비행체로부터 공중 투하 시 분리되는 고도를 설정하고, 상기 자동 개폐부와 상기 착화부의 작동을 제어한다.The delivery system management unit 400 sets an altitude that is separated from the extinguishing grenade delivery vehicle during air delivery, and controls the operation of the automatic opening and closing unit and the ignition unit.

환경 인식부(410)는 소화탄 투하 비행체에 연결되어 비행 시 주변 환경의 환경 정보를 생성한다.The environment recognition unit 410 is connected to the extinguisher dropping vehicle and generates environmental information of the surrounding environment during flight.

환경 인식부(410)는 영상 획득부(411), 온도 검출부(413)를 포함한다.The environment recognition unit 410 includes an image acquisition unit 411 and a temperature detection unit 413.

영상 획득부(411)는 상기 영상 수집부(360)로부터 촬영된 영상을 획득하여 영상 환경 정보를 생성한다.The image acquisition unit 411 acquires an image photographed from the image collection unit 360 to generate image environment information.

온도 검출부(413)는 상기 온도 센서부(363)로부터 감지된 온도 측정값을 이용하여 온도 환경 정보를 생성한다.The temperature detection unit 413 generates temperature environment information by using the temperature measurement value sensed by the temperature sensor unit 363.

소화탄의 투하 위치 선정을 위해 1차적으로 산불 발생지역을 열화상 카메라가 탑재된 소화탄 투하 비행체로부터 영상 수집부(360)를 활용하여 정사영상을 획득한 후 투하지점의 좌표를 획득하고, 이후 중앙 관제부의 소화탄 투하 비행체 제어부가 원하는 위치를 선정한다. 또는 특정 온도 이상에서 소화탄이 투하되는 알고리즘을 이용한다.In order to select the location of the fire extinguishing grenade, after obtaining the orthogonal image using the image collection unit 360 from the fire extinguishing grenade dropping vehicle equipped with a thermal imaging camera, the coordinates of the dropping point are obtained. The grenade dropping vehicle control unit of the central control unit selects the desired location. Or, use an algorithm in which fire extinguishers are dropped above a certain temperature.

조건 설정부(420)는 환경 정보를 이용하여 투하 조건을 설정한다.The condition setting unit 420 sets a dropping condition using environmental information.

조건 설정부(420)는 위치 좌표 계산부(421), 투하 좌표 설정부(423), 투하 온도 설정부(425)를 포함한다.The condition setting unit 420 includes a location coordinate calculation unit 421, a delivery coordinate setting unit 423, and a delivery temperature setting unit 425.

위치 좌표 계산부(421)는 상기 영상 환경 정보를 이용하여 소화탄 투하 비행체에 연결되어 비행 시의 위치 좌표를 계산한다.The position coordinate calculation unit 421 is connected to the grenade dropping vehicle using the image environment information to calculate the position coordinates at the time of flight.

투하 좌표 설정부(423)는 상기 위치 좌표를 이용하여 상기 소화탄을 투하할 투하 지점의 좌표를 설정한다.The delivery coordinate setting unit 423 sets the coordinates of the delivery point at which the fire extinguisher is to be delivered using the location coordinates.

투하 온도 설정부(425)는 상기 온도 환경 정보를 이용하여 상기 소화탄을 투하할 투하 온도를 설정한다.The dropping temperature setting unit 425 sets the dropping temperature at which the extinguisher is dropped by using the temperature environment information.

투하 조건 계산부(430)는 상기 조건 설정부의 투하 조건을 이용하여 상기 소화탄의 기폭 조건을 계산한다.The delivery condition calculation unit 430 calculates a detonation condition of the fire extinguisher using the delivery condition of the condition setting unit.

투하 조건 계산부(430)는 고도 산정부(431), 도달 시간 산정부(433), 기폭 시간 산정부(435)를 포함한다.The drop condition calculation unit 430 includes an altitude calculation unit 431, an arrival time calculation unit 433, and an aeration time calculation unit 435.

고도 산정부(431)는 상기 투하 지점의 좌표를 이용하여 소화탄 투하 비행체로부터 공중 투하 시 분리되는 비행 고도를 산정한다.The altitude calculation unit 431 calculates a flight altitude that is separated when air is dropped from the grenade dropping vehicle using the coordinates of the dropping point.

도달 시간 산정부(433)는 상기 비행 고도를 이용하여 투하 된 소화탄이 지면에 도달하는 시간을 산정한다.The arrival time calculation unit 433 calculates a time for the dropped fire extinguisher to reach the ground using the flight altitude.

소화탄이 지면에 도달하는 시간은 일정 비행고도에서 중력가속도 법칙에 의하여 소화탄이 지면에 도달하는 시간을 이용하여 산정한다. 또한 이를 고려하여 비행 전 기폭시간을 타이머에 설정한다.The time for the grenade to reach the ground is calculated by using the time for the extinguisher to reach the ground according to the law of gravitational acceleration at a certain flight altitude. Also, taking this into account, the detonation time before flight is set in the timer.

본 발명의 일 실시예에 따른 소화탄이 지면에 도달하는 시간 산출은 수학식 2로 구현된다.Calculation of the time for the fire extinguisher to reach the ground according to an embodiment of the present invention is implemented by Equation 2.

Figure 112018116071975-pat00002
Figure 112018116071975-pat00002

여기서, 기폭 시간은 자유낙하 공식에 의거하여 h(낙하높이)를 역산하여 t(낙하시간)를 산정한다. 이때, h=낙하높이, g=중력가속도, t=낙하시간이다.Here, the detonation time is calculated by inverting h (fall height) based on the free fall formula to calculate t (fall time). At this time, h = fall height, g = gravitational acceleration, and t = fall time.

기폭 시간 산정부(435)는 산정한 상기 지면에 도달하는 시간을 이용하여 상기 소화탄의 기폭 시간을 산정한다.The detonation time calculation unit 435 calculates the detonation time of the fire extinguisher using the calculated time to reach the ground.

투하 제어부(440)는 상기 소화탄의 기폭 조건을 이용하여 상기 자동 개폐부와 상기 착화부의 작동을 제어한다.The delivery control unit 440 controls the operation of the automatic opening/closing unit and the ignition unit using the detonation condition of the fire extinguisher.

투하 제어부(440)는 개폐 장치 제어부(441), 착화 장치 제어부(443)를 포함한다.The dropping control unit 440 includes an opening/closing device control unit 441 and an ignition device control unit 443.

개폐 장치 제어부(441)는 상기 소화탄의 기폭 시간에 도달할 때 상기 자동 개폐부(340)를 작동한다.The opening/closing device control unit 441 operates the automatic opening/closing unit 340 when the extinguishing time of the fire extinguisher is reached.

착화 장치 제어부(443)는 상기 소화탄을 투하할 투하 온도에 도달할 때 상기 착화부(350)를 작동한다.The ignition device control unit 443 operates the ignition unit 350 when it reaches a dropping temperature for dropping the extinguisher.

또한, 투하 제어부(440)는 소화탄 투하 개수를 조절함으로써 산불 발생 정도에 따라 대응이 가능할 수 있다.In addition, the delivery control unit 440 may respond according to the degree of occurrence of a forest fire by adjusting the number of extinguishing bombs dropped.

본 발명의 일 실시예에 따른 소화탄 투하 장치의 투하 체계 관리부(400)는 개폐 및 착화시간을 조절함으로써 지표 혹은 목표와의 이격거리에서 기폭이 가능하고, 수관화 및 지표화 등 산불종류에 따라 대응이 가능해진다.The delivery system management unit 400 of the extinguishing grenade delivery device according to an embodiment of the present invention can detonate at a distance from an indicator or a target by adjusting the opening and closing and ignition time, and responds according to the type of forest fire such as water crown and ground fire. This becomes possible.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 관제부를 나타내는 블록도이다.7 is a block diagram showing a central control unit according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 중앙 관제부(50)는 감시 비행체 제어부(51), 화선 탐지 비행체 제어부(52), 소화탄 투하 비행체 제어부(53), 뒷불 탐지 비행체 제어부(54)를 포함한다.Referring to FIG. 7, the central control unit 50 according to an embodiment of the present invention includes a monitoring vehicle control unit 51, a fire detection vehicle control unit 52, an extinguisher dropping vehicle control unit 53, and a rear fire detection vehicle control unit ( 54).

중앙 관제부(50)는 상기 감시 비행체의 감시 정보와 상기 화선 탐지 비행체의 화선 정보를 전달 받고, 상기 감시 비행체와 화선 탐지 비행체의 비행 동작을 제어한다.The central control unit 50 receives monitoring information of the surveillance vehicle and caustic information of the caustic detection vehicle, and controls the flight operation of the surveillance vehicle and the caustic detection vehicle.

또한, 상기 소화탄 투하 비행체와 상기 뒷불 탐지 비행체의 비행 동작을 제어한다.In addition, the flight operation of the fire extinguisher dropping vehicle and the rear light detection vehicle is controlled.

감시 비행체 제어부(51)는 상기 감시 비행체로부터 상기 감시 정보를 전달 받고, 상기 감시 비행체의 비행 동작을 제어한다.The monitoring vehicle control unit 51 receives the monitoring information from the monitoring vehicle and controls the flight operation of the monitoring vehicle.

화선 탐지 비행체 제어부(52)는 상기 화선 탐지 비행체의 화선 정보를 전달 받고, 상기 화선 탐지 비행체의 비행 동작을 제어한다.The caustic detection vehicle control unit 52 receives causal information of the caustic detection vehicle and controls a flight operation of the caustic detection vehicle.

소화탄 투하 비행체 제어부(53)는 상기 산불 취약 지역에서 화선이 탐지되면 기 설정된 고도에서 소화탄을 투하하도록 상기 소화탄 투하 비행체의 비행 동작을 제어한다.The extinguishing grenade dropping vehicle control unit 53 controls the flight operation of the extinguishing grenade dropping vehicle so as to drop the extinguishing grenade at a preset altitude when a fire ship is detected in the vulnerable area of the forest fire.

뒷불 탐지 비행체 제어부(54)는 소화탄 투하 후 뒷불 감시 체제로 전환하여 뒷불을 감시하도록 상기 뒷불 탐지 비행체의 비행 동작을 제어한다.The rear light detection vehicle control unit 54 controls the flight operation of the rear light detection vehicle to monitor the rear light by switching to the rear light monitoring system after dropping the extinguisher.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템의 프로세스를 나타내는 흐름도이다.8 is a flow chart showing a process of a night forest fire response system using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention.

도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체를 이용한 야간 산불 대응 시스템의 프로세스는 감시 비행체(10)가 산불 취약 지역을 상시 감시하는 단계(S10)에서 시작한다.Referring to FIG. 8, the process of a night forest fire response system using an unmanned aerial vehicle according to an embodiment of the present invention starts at a step (S10) in which the surveillance vehicle 10 constantly monitors an area vulnerable to forest fires.

단계 S11에서 감시 비행체(10)의 감시 정보 구축부는, 산불 취약 지역에서 산불이 발생할 경우, 산불 발생을 감지하고 카메라에 의해 획득된 지상 이미지를 이용하여 공중 관측 지형 정보를 포함하는 상기 감시 정보를 구축하여 중앙 관제부로 전송한다.In step S11, the surveillance information construction unit of the surveillance vehicle 10, when a forest fire occurs in a forest fire-prone area, detects the occurrence of a forest fire and constructs the surveillance information including aerial observation terrain information using the ground image acquired by the camera. And transmit it to the central control unit.

감시 비행체 제어부(51)는 상기 감시 비행체로부터 상기 감시 정보를 전달 받는다.The monitoring vehicle control unit 51 receives the monitoring information from the monitoring vehicle.

단계 S20에서 화선 탐지 비행체 제어부(52)는 화선 탐지 비행체의 비행 동작을 제어한다.In step S20, the caustic detection vehicle control unit 52 controls the flight operation of the caustic detection vehicle.

단계 S21에서 화선 탐지 비행체(20)는 주기적으로 산불 취약 지역의 화선을 탐지하고, 화선 정보 구축부(200)는 화선 탐지 비행체가 일정한 비행경로를 따라 비행하면서 상기 열화상 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 생성한 산불 탐지 이미지를 포함하는 상기 화선 정보를 구축하여 상기 중앙 관제부로 전송한다.In step S21, the caustic detection vehicle 20 periodically detects caustics in the area vulnerable to forest fires, and the caustic information construction unit 200 uses the image captured by the thermal imaging camera while the caustic detection vehicle is flying along a certain flight path. The caustic information including the generated wildfire detection image is constructed and transmitted to the central control unit.

단계 S51에서 중앙 관제부(50)는 감시 정보와 화선 정보를 산림청으로 전송할 수 있고, 단계 S52에서 통합 지휘 본부로 전송할 수 있다.In step S51, the central control unit 50 may transmit the monitoring information and the causal information to the Korea Forest Service, and in step S52, the central control unit 50 may transmit the information to the integrated command headquarters.

단계 S30과 단계 S40은 독립적으로 발생하지만, 순차적으로 실시되는 것이 바람직하다.Steps S30 and S40 occur independently, but are preferably performed sequentially.

단계 S30에서 소화탄 투하 비행체 제어부(53)는 상기 산불 취약 지역에서 화선이 탐지되면 기 설정된 고도에서 소화탄을 투하하도록 상기 소화탄 투하 비행체의 비행 동작을 제어한다.In step S30, the extinguishing grenade dropping vehicle control unit 53 controls the flight operation of the extinguishing grenade dropping vehicle so as to drop the extinguishing grenade at a preset altitude when a fire ship is detected in the vulnerable area of the forest fire.

단계 S31에서 소화탄 투하 비행체(30)는 기 설정된 고도에서 소화탄을 투하하여 산불은 진화한다.In step S31, the extinguishing grenade dropping vehicle 30 drops the extinguishing grenade at a preset altitude to extinguish the forest fire.

단계 S60에서 구호물품 투하 비행체(60)는 산불 진화 대원의 구호 물품을 배송한다.In step S60, the relief item dropping vehicle 60 delivers the relief item of the forest fire extinguisher.

단계 S40에서 뒷불 탐지 비행체 제어부(54)는 소화탄 투하 후 뒷불 감시 체제로 전환하여 뒷불을 감시하도록 상기 뒷불 탐지 비행체의 비행 동작을 제어한다.In step S40, the rear light detection vehicle control unit 54 controls the flight operation of the rear light detection vehicle to monitor the rear light by switching to the rear light monitoring system after dropping the extinguisher.

단계 S41에서 뒷불 탐지 비행체(40)는 소화탄 투하 후 뒷불을 감시한다.In step S41, the rear light detection vehicle 40 monitors the rear light after the fire extinguisher is dropped.

뒷불이 감지될 경우, 뒷불 탐지 정보를 구축하여 상기 중앙 관제부로 전송하며, 중앙 관제부(50)는 뒷불 탐지 정보를 산림청으로 전송한다.When the rear light is detected, the rear light detection information is constructed and transmitted to the central control unit, and the central control unit 50 transmits the rear light detection information to the Korea Forest Service.

뒷불이 감지되지 않을 경우, 산불 대응 시스템의 프로세스는 종료된다.If the rear light is not detected, the process of the forest fire response system is terminated.

이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.The above description is only an embodiment of the present invention, and those of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains may be implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and should be construed to include various embodiments within the scope equivalent to those described in the claims.

1: 야간 산불 대응 시스템
10: 감시 비행체
20: 화선 탐지 비행체
30: 소화탄 투하 비행체
40: 뒷불 탐지 비행체
50: 중앙 관제부
1: night forest fire response system
10: surveillance vehicle
20: caustic detection vehicle
30: grenade dropping vehicle
40: tail light detection vehicle
50: central control unit

Claims (14)

산불 취약 지역을 상시 감시하는 감시 비행체;
주기적으로 상기 산불 취약 지역의 화선을 탐지하는 화선 탐지 비행체;
상기 산불 취약 지역에서 화선이 탐지되면 기 설정된 고도에서 소화탄을 투하하는 소화탄 투하 비행체;
상기 소화탄 투하 후 뒷불 감시 체제로 전환하여 뒷불을 감시하는 뒷불 탐지 비행체; 및
상기 감시 비행체의 감시 정보와 상기 화선 탐지 비행체의 화선 정보 및 상기 뒷불 탐지 비행체의 뒷불 정보를 전달 받아 야간 산불 대응 프로세스를 수행하고, 상기 감시 비행체, 상기 화선 탐지 비행체, 상기 소화탄 투하 비행체 및 상기 뒷불 탐지 비행체의 비행 동작을 제어하는 중앙 관제부;를 포함하며,
상기 중앙 관제부는, 상기 소화탄 투하 비행체가 상기 소화탄을 투화하면, 상기 소화탄 투하 비행체의 제어부에서 상기 뒷불 탐지 비행체의 제어부로 비행 동작 제어를 전환하여 상기 뒷불 탐지 비행체를 상기 소화탄 투하 후 뒷불 감시 체제로 전환시키고,
상기 소화탄 투하 비행체는, 상기 소화탄 투하 비행체에 연결되어 있다가 공중 투하 시 분리되는 소화탄 투하 장치를 포함하며,
상기 소화탄 투하 장치는, 상기 소화탄이 상기 소화탄 투하 비행체에 연결되도록 탈착식으로 마련되는 장착부; 상기 소화탄 투하 비행체로부터 공중 투하 시 분리되며 기 설정된 고도에서 내부의 분산 화약이 기폭되어 그 내부에 담겨 있는 소화 약제가 주변으로 비산되는 소화탄을 탑재하는 소화탄 탑재부; 상기 소화탄 탑재부를 상기 장착부에 연결하고, 상기 설정된 고도에서 상기 소화탄 투하 시 상기 소화탄을 분리하는 자동 개폐부; 및 상기 소화탄에 화력을 공급할 수 있는 착화부;를 포함하고,
상기 장착부는 하단에 상기 소화탄 탑재부를 조립시키는 장착 베이스판;을 포함하고,
상기 소화탄 탑재부는, 상기 소화탄이 거치되는 소화탄 거치대; 상기 소화탄을 고정하는 소화탄 고정장치; 및 상기 자동 개폐부의 결합부에 연결되는 소화탄 연결 밴드;를 포함하며,
상기 자동 개폐부는, 상기 설정된 고도에서 상기 장착 베이스판에 조립된 상기 소화탄 탑재부를 분리하고, 상기 결합부에 연결된 상기 소화탄 연결 밴드를 분리시켜 상기 소화탄을 투하하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
Surveillance vehicles that constantly monitor wildfire vulnerable areas;
A caustic detection vehicle that periodically detects caustics in the vulnerable area of forest fires;
A fire extinguisher dropping vehicle that drops a fire extinguisher at a preset altitude when a fire ship is detected in the forest fire vulnerable area;
A rear light detection vehicle that monitors the rear light by switching to a rear light monitoring system after the fire extinguisher is dropped; And
Performs a night forest fire response process by receiving the monitoring information of the surveillance vehicle, the caustic information of the caustic detection vehicle, and the rear light information of the rear light detection vehicle, and the surveillance vehicle, the caustic detection vehicle, the extinguishing bomb dropping vehicle and the rear light Includes; a central control unit for controlling the flight operation of the detection vehicle,
When the extinguishing grenade dropping vehicle fires the extinguishing grenade, the central control unit switches the flight operation control from the control unit of the extinguishing grenade dropping vehicle to the control unit of the rear light detection vehicle, so that the rear light detection vehicle is Transition to a surveillance system,
The extinguishing grenade dropping vehicle includes an extinguishing grenade dropping device that is connected to the extinguishing grenade dropping vehicle and is separated during air dropping,
The extinguishing grenade dropping device includes: a mounting portion provided detachably so that the extinguishing grenade is connected to the extinguishing grenade dropping vehicle; An extinguishing grenade loading unit that is separated from the extinguishing grenade dropping vehicle when air is dropped, and is detonated at a predetermined altitude, so that the extinguishing agent contained therein is scattered to the surroundings; An automatic opening/closing unit connecting the extinguishing grenade mounting unit to the mounting unit and separating the extinguishing grenade when the extinguishing grenade is dropped at the set altitude; And an ignition unit capable of supplying firepower to the extinguishing coal.
The mounting portion includes a mounting base plate for assembling the extinguishing grenade mounting portion at the lower end; and
The extinguishing grenade mounting unit, a extinguishing grenade holder on which the extinguishing grenade is mounted; A fire extinguisher fixing device for fixing the fire extinguisher; And a fire extinguisher connection band connected to the coupling part of the automatic opening/closing part,
The automatic opening/closing unit separates the extinguisher mounting unit assembled to the mounting base plate at the set altitude, and separates the extinguisher connection band connected to the coupling unit to drop the extinguisher. system.
제1항에 있어서,
상기 감시 비행체는,
다수의 프로펠러를 포함하는 회전익 구조체;
상기 회전익 구조체에 탑재되는 카메라; 및
상기 카메라에 의해 획득된 지상 이미지를 이용하여 공중 관측 지형 정보를 포함하는 상기 감시 정보를 구축하여 상기 중앙 관제부로 전송하는 감시 정보 구축부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 1,
The surveillance vehicle,
A rotorcraft structure including a plurality of propellers;
A camera mounted on the rotorcraft structure; And
And a monitoring information construction unit for constructing the monitoring information including aerial observation topographic information using the ground image acquired by the camera and transmitting it to the central control unit.
제1항에 있어서,
상기 화선 탐지 비행체는,
상기 화선 탐지 비행체의 양단에 위치하는 고정익 구조체;
상기 고정익 구조체에 탑재되는 열화상 카메라; 및
상기 화선 탐지 비행체가 일정한 비행경로를 따라 비행하면서 상기 열화상 카메라가 촬영한 영상을 이용하여 생성한 산불 탐지 이미지를 포함하는 상기 화선 정보를 구축하여 상기 중앙 관제부로 전송하는 화선 정보 구축부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 1,
The caustic detection vehicle,
Fixed wing structures positioned at both ends of the caustic detection vehicle;
A thermal imaging camera mounted on the fixed wing structure; And
And a caustic information construction unit for constructing the caustic information including a forest fire detection image generated using an image captured by the thermal imaging camera while the caustic detection vehicle is flying along a certain flight path and transmitting it to the central control unit; Night forest fire response system, characterized in that.
제3항에 있어서,
상기 화선 정보 구축부는,
상기 열화상 카메라가 촬영한 영상과 상기 산불 취약 지역을 목적 영역으로 입력 받는 입력부;
상기 목적 영역에 대하여 이미 촬영된 서로 다른 종류의 트레이닝 산불 영상들을 수집하는 산불 영상 수집부;
상기 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 영상 각각에 대하여, 산불 발생 영역을 샘플 영역으로 지정하고, 지정된 상기 샘플 영역에 속한 전부 또는 일부의 화소별로 산불 특성 파라미터를 생성하는 파라미터 생성부; 및
상기 서로 다른 종류의 트레이닝 산불 영상들에 대하여 상기 파라미터 생성부로부터 생성된 상기 샘플 영역에 해당하는 상기 산불 특성 파라미터들의 리스트를 생성하는 리스트 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 3,
The caustic information construction unit,
An input unit for inputting an image captured by the thermal imaging camera and an area vulnerable to forest fires as a target area;
A forest fire image collection unit that collects different types of training wildfire images already photographed with respect to the target area;
For each image of N adjacent frames of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit, a forest fire occurrence area is designated as a sample area, and wildfire characteristic parameters are set for all or some pixels belonging to the designated sample area. A parameter generating unit to generate; And
And a list generation unit for generating a list of the wildfire characteristic parameters corresponding to the sample area generated by the parameter generation unit with respect to the different types of training wildfire images.
제4항에 있어서,
상기 파라미터 생성부는,
상기 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 열화상 이미지를 화소값을 변수로 한 온도 변환식을 이용하여 픽셀 단위로 측정되는 온도값으로 변환하는 영상 변환부;
상기 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 영상 각각에 대하여, 산불이 발생한 영역인 상기 산불 발생 영역을 제1 판독하여 상기 샘플 영역으로 지정하는 샘플 지정부;
상기 영상 변환부에서 변환된 픽셀 단위로 측정되는 온도값에 기반하여, 상기 샘플 영역에 해당하는 상기 산불 발생 영역의 온도 범위를 산출하는 온도 범위 산출부;
상기 온도 범위 산출부에서 산출된 상기 산불 발생 영역의 온도 범위에 기반하여, 상기 산불 영상 수집부로부터 수집된 상기 트레이닝 산불 영상의 이웃한 N개 프레임의 열화상 이미지의 모든 화소에 대해 상기 온도 범위에 해당하는 화소 좌표를 검색하는 위치 검색부; 및
검색된 상기 온도 범위 내의 화소들의 화소 좌표를 제1 색상으로 설정한 색상으로 표출하여 근사 이미지를 생성하는 근사 이미지 생성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 4,
The parameter generation unit,
An image conversion unit for converting the thermal image of the N frames adjacent to the training wildfire image collected from the forest fire image collection unit into a temperature value measured in pixel units using a temperature conversion equation using a pixel value as a variable;
A sample designating unit for first reading the wildfire generation area, which is an area where a forest fire has occurred, and designating it as the sample area for each of the N frames of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit;
A temperature range calculator configured to calculate a temperature range of the forest fire occurrence region corresponding to the sample region based on the temperature value measured in pixel units converted by the image converter;
Based on the temperature range of the forest fire occurrence region calculated by the temperature range calculation unit, the temperature range for all pixels of the thermal image of N neighboring frames of the training forest fire image collected from the forest fire image collection unit A location search unit that searches for corresponding pixel coordinates; And
And an approximate image generator configured to generate an approximate image by expressing pixel coordinates of the retrieved pixels within the temperature range in a color set as a first color.
제5항에 있어서,
상기 화선 정보 구축부는,
상기 산불 특성 파라미터들의 리스트에서, 상기 목적 영역에 대한 최대 온도값과 최소 온도값을 조회하여 설정 온도 범위로 설정하는 온도 범위 설정부; 및
상기 입력부의 산불 탐지 영상 변환부에서 변환된 픽셀 단위로 측정되는 온도값에 기반하여, 상기 설정 온도 범위 내의 화소들의 화소 좌표를 제2 색상으로 설정한 색상으로 표출하여 상기 산불 탐지 이미지를 생성하는 산불 탐지 이미지 생성부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 5,
The caustic information construction unit,
A temperature range setting unit for setting a set temperature range by inquiring a maximum temperature value and a minimum temperature value for the target region from the list of wildfire characteristic parameters; And
A forest fire generating the forest fire detection image by expressing pixel coordinates of pixels within the set temperature range in a color set as a second color based on the temperature value measured in pixel units converted by the wildfire detection image conversion unit of the input unit A detection image generating unit; night forest fire response system comprising a further.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 소화탄 투하 비행체로부터 공중 투하 시 분리되는 고도를 설정하고, 상기 자동 개폐부와 상기 착화부의 작동을 제어하는 투하 체계 관리부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 1,
A system for responding to night forest fires, comprising: a dropping system management unit configured to set an altitude separated from the extinguishing grenade dropping vehicle during air drop, and control the operation of the automatic opening and closing unit and the ignition unit.
제8항에 있어서,
상기 소화탄 탑재부는,
상기 소화탄 투하 비행체에 연결되어 비행 시 상기 산불 취약 지역의 영상을 촬영한 영상을 수집하는 영상 수집부; 및
주변 환경의 온도를 감지하는 온도 센서부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 8,
The fire extinguisher mounting unit,
An image collection unit connected to the extinguishing bomb dropping vehicle to collect an image captured of an image of the forest fire vulnerable area during flight; And
A temperature sensor unit for sensing the temperature of the surrounding environment; night forest fire response system further comprising a.
제9항에 있어서,
상기 투하 체계 관리부는,
상기 소화탄 투하 비행체에 연결되어 비행 시 상기 산불 취약 지역의 환경 정보를 생성하는 환경 인식부; 및
상기 환경 정보를 이용하여 투하 조건을 설정하는 조건 설정부;를 포함하고,
상기 환경 인식부는,
상기 영상 수집부로부터 촬영된 영상을 획득하여 영상 환경 정보를 생성하는 영상 획득부; 및
상기 온도 센서부로부터 감지된 온도 측정값을 이용하여 온도 환경 정보를 생성하는 온도 검출부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 9,
The delivery system management unit,
An environment recognition unit connected to the extinguishing bomb dropping vehicle to generate environmental information of the forest fire vulnerable area during flight; And
Includes; a condition setting unit for setting a dropping condition using the environmental information,
The environment recognition unit,
An image acquisition unit for generating image environment information by obtaining an image captured from the image collecting unit; And
And a temperature detection unit that generates temperature environment information using a temperature measurement value sensed from the temperature sensor unit.
제10항에 있어서,
상기 조건 설정부는,
상기 영상 환경 정보를 이용하여 상기 소화탄 투하 비행체에 연결되어 비행 시의 위치 좌표를 계산하는 위치 좌표 계산부;
상기 위치 좌표를 이용하여 상기 소화탄을 투하할 투하 지점의 좌표를 설정하는 투하 좌표 설정부; 및
상기 온도 환경 정보를 이용하여 상기 소화탄을 투하할 투하 온도를 설정하는 투하 온도 설정부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 10,
The condition setting unit,
A position coordinate calculation unit connected to the extinguishing grenade dropping vehicle using the image environment information to calculate position coordinates during flight;
A delivery coordinate setting unit for setting coordinates of a delivery point at which the fire extinguisher is to be delivered using the location coordinates; And
And a dropping temperature setting unit configured to set a dropping temperature at which the extinguisher is dropped by using the temperature environment information.
제11항에 있어서,
상기 투하 체계 관리부는,
상기 조건 설정부의 투하 조건을 이용하여 상기 소화탄의 기폭 조건을 계산하는 투하 조건 계산부;를 더 포함하며,
상기 투하 조건 계산부는,
상기 투하 지점의 좌표를 이용하여 상기 소화탄 투하 비행체로부터 공중 투하 시 분리되는 비행 고도를 산정하는 고도 산정부;
상기 비행 고도를 이용하여 투하 된 소화탄이 지면에 도달하는 시간을 산정하는 도달 시간 산정부; 및
산정한 상기 지면에 도달하는 시간을 이용하여 상기 소화탄의 기폭 시간을 산정하는 기폭 시간 산정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 11,
The delivery system management unit,
Further comprising; a delivery condition calculation unit for calculating the detonation condition of the fire extinguisher using the delivery condition of the condition setting unit,
The delivery condition calculation unit,
An altitude calculation unit that calculates a flight altitude separated when air is dropped from the grenade dropping vehicle using the coordinates of the dropping point;
An arrival time calculation unit that calculates a time when the dropped fire extinguisher reaches the ground using the flight altitude; And
And a detonation time calculation unit for calculating the detonation time of the extinguisher using the calculated time to reach the ground.
제12항에 있어서,
상기 투하 체계 관리부는,
상기 소화탄의 기폭 조건을 이용하여 상기 자동 개폐부와 상기 착화부의 작동을 제어하는 투하 제어부;를 더 포함하며,
상기 투하 제어부는,
상기 소화탄의 기폭 시간에 도달할 때 상기 자동 개폐부를 작동하는 개폐 장치 제어부; 및
상기 소화탄을 투하할 투하 온도에 도달할 때 상기 착화부를 작동하는 착화 장치 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 12,
The delivery system management unit,
A drop control unit for controlling the operation of the automatic opening/closing unit and the ignition unit using the detonation condition of the fire extinguisher; further includes,
The drop control unit,
An opening/closing device control unit operating the automatic opening/closing unit when the fire extinguisher reaches a detonation time; And
And an ignition device control unit that operates the ignition unit when the temperature at which the fire extinguisher reaches a dropping temperature is reached.
제1항에 있어서,
상기 중앙 관제부는,
상기 감시 비행체로부터 상기 감시 정보를 전달 받고, 상기 감시 비행체의 비행 동작을 제어하는 감시 비행체 제어부;
상기 화선 탐지 비행체의 화선 정보를 전달 받고, 상기 화선 탐지 비행체의 비행 동작을 제어하는 화선 탐지 비행체 제어부;
상기 산불 취약 지역에서 화선이 탐지되면 기 설정된 고도에서 소화탄을 투하하도록 상기 소화탄 투하 비행체의 비행 동작을 제어하는 소화탄 투하 비행체 제어부; 및
상기 소화탄 투하 후 뒷불 감시 체제로 전환하여 뒷불을 감시하도록 상기 뒷불 탐지 비행체의 비행 동작을 제어하는 뒷불 탐지 비행체 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 야간 산불 대응 시스템.
The method of claim 1,
The central control unit,
A monitoring vehicle control unit receiving the monitoring information from the monitoring vehicle and controlling a flight operation of the monitoring vehicle;
A caustic detection vehicle control unit for receiving causal information of the caustic detection vehicle and controlling a flight operation of the caustic detection vehicle;
A fire extinguisher dropping vehicle control unit for controlling a flight operation of the extinguishing grenade dropping vehicle to drop the extinguishing grenade at a preset altitude when a fire ship is detected in the forest fire-prone area; And
And a rear light detection vehicle control unit for controlling the flight operation of the rear light detection vehicle to monitor the rear light by switching to a rear light monitoring system after the extinguisher is dropped.
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