KR102209056B1 - Forest fire extinguishment system using drone and method thereof - Google Patents
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Abstract
산불 진화 시스템은, 물탱크; 제1 소방 드론 및 제1 보조 드론을 포함하며, 산불이 발생한 산불 영역을 비행하되, 상기 물탱크로부터 물을 공급받아 전달하거나 분사하는 복수의 드론들; 일단이 상기 제1 소방 드론에 연결되고, 제1 보조 드론으로부터 상기 제1 소방 드론에 물을 전달하는 제1 소방 호스; 및 상기 제1 보조 드론 및 상기 물탱크를 연결하며 상기 제1 보조 드론에 물을 전달하는 제2 소방호스를 포함한다.The forest fire extinguishing system includes a water tank; A plurality of drones including a first firefighting drone and a first auxiliary drone, and flying in a forest fire area in which a forest fire has occurred, receiving water from the water tank, and transmitting or spraying water; A first fire hose having one end connected to the first fire fighting drone and transferring water from the first auxiliary drone to the first fire fighting drone; And a second fire hose connecting the first auxiliary drone and the water tank and delivering water to the first auxiliary drone.
Description
본 발명은 산불 진화 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로, 드론을 이용하여 산불을 진화하는 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a forest fire extinguishing system, and more particularly, to a system for extinguishing forest fires using a drone.
산불은 바람을 타고 이동하며 산림을 파괴하기 때문에 초기에 신속한 진압이 이루어지지 않을 경우 그 피해가 매우 심각하다. Because forest fires move in the wind and destroy forests, the damage is very serious if rapid suppression is not performed in the early stage.
산불이 발생된 화재 지점은 산악 지형의 특성상 소방차량의 진입이 불가능하기 때문에 직접 소방관이 산불을 진압하기 위해 무거운 화재진압장비를 화재 지점까지 운반 후 화재를 진압해야 하는 불편함이 있었으며, 특히, 화재를 진압하던 소방관이 능 선 아래쪽에서 작업을 하는 경우 불길이 포위하듯 내려와 화재를 진압하던 소방관에게 심각한 인명 피해를 입히는 등의 문제가 있다.Because firefighting vehicles cannot enter the fire site where forest fires occurred due to the nature of the mountainous terrain, firefighters had to extinguish the fire after transporting heavy fire suppression equipment to the fire point in order to extinguish the forest fire directly. If the firefighter who extinguished the fire works under the ridge line, there is a problem that the flames come down as if encircling the fire, causing serious human damage to the firefighter who extinguished the fire.
이러한 문제점을 해결하기 위해 공중에서 소화약제 또는 물을 살포하는 소방헬기 등이 개발되었지만, 산세가 험하고 바람이 강한 지역에서는 공중에서 살포되는 소화약제가 화재지점에 제대로 도달될 수 없으며, 산불로 인해 발생된 상승기류에 의해 불길 및 연기가 소방헬기의 시야를 가려 안전사고의 위험에 노출되며, 이러한 소방 헬기를 이용한 산불 진압시에도 소방헬기의 운영 비용 등이 고가인 점 등을 고려할 때 화재 진압 비용이 매우 증가하게 되는 등의 문제가 있었다.In order to solve this problem, fire fighting helicopters spraying fire extinguishing agents or water from the air have been developed, but in areas where the pickling is harsh and wind is strong, the fire extinguishing agents sprayed from the air cannot reach the fire point properly, and is caused by forest fires. Fire and smoke are exposed to the risk of safety accidents by obscuring the view of the firefighting helicopter by the increased airflow, and even when using such firefighting helicopters to suppress forest fires, the cost of fire suppression is high considering that the operating costs of the firefighting helicopter are expensive. There was a problem, such as increasing very much.
이러한 문제점을 해소하기 위해, 최근에는 드론을 이용한 산불 진화 시스템에 대한 연구 개발이 이루어지고 있다.In order to solve this problem, research and development of wildfire extinguishing systems using drones have recently been conducted.
산불로부터 인명과 재산을 보호하기 위해서는 산불에 대한 신속한 진화가 요구되며, 또한, 산불 확산에 대한 신속한 차단이 요구된다. 한편, 산불 확산 차단은 화재 자체를 진화하는 것이 아니라 연소의 3요소 중 하나인 연료의 공급을 차단하는 것으로, 산불 진화에 비해 상대적으로 소량의 물을 이용하여 수행될 수 있다.In order to protect people and property from wildfires, rapid extinguishing of wildfires is required, and rapid blocking of the spread of wildfires is required. On the other hand, blocking the spread of forest fires does not extinguish the fire itself, but blocks the supply of fuel, one of the three elements of combustion, and can be performed using a relatively small amount of water compared to extinguishing a forest fire.
본 발명의 일 목적은 드론을 이용하여 보다 저비용으로 신속하고 효과적으로 산불을 진화하고 확산을 방지할 수 있는 산불 진화 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a forest fire extinguishing system and method capable of extinguishing a forest fire quickly and effectively and preventing its spread using a drone at a lower cost.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 산불 진화 시스템은, 물탱크; 제1 소방 드론 및 제1 보조 드론을 포함하며, 산불이 발생한 산불 영역을 비행하되, 상기 물탱크로부터 물을 공급받아 전달하거나 분사하는 복수의 드론들; 일단이 상기 제1 소방 드론에 연결되고, 제1 보조 드론으로부터 상기 제1 소방 드론에 물을 전달하는 제1 소방 호스; 및 상기 제1 보조 드론 및 상기 물탱크를 연결하며 상기 제1 보조 드론에 물을 전달하는 제2 소방호스를 포함한다.In order to achieve an object of the present invention, a forest fire extinguishing system according to embodiments of the present invention includes a water tank; A plurality of drones including a first firefighting drone and a first auxiliary drone, and flying in a forest fire area in which a forest fire has occurred, receiving water from the water tank, and transmitting or spraying water; A first fire hose having one end connected to the first fire fighting drone and transferring water from the first auxiliary drone to the first fire fighting drone; And a second fire hose connecting the first auxiliary drone and the water tank and delivering water to the first auxiliary drone.
일 실시예에 의하면, 상기 드론들 각각은, 회전익들을 구비한 비행 본체; 상기 비행 본체의 중앙 하부에 결합되고, 수평방향으로 상호 반대하여 배치된 제1 결합구 및 제2 결합구, 및 수직방향으로 배치된 제3 결합구를 포함하는 삼방(3way) 밸브; 및 상기 제3 결합구에 결합된 소화용 주 노즐을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 제2 결합구는 상기 물탱크 측 호스에 연결되며, 상기 제1 결합구는 다른 드론 측 호스에 연결되고, 상기 주 노즐은 상기 비행 본체를 기준으로 하측으로 물을 분사하고, 물의 반작용을 이용하여 상기 드론들 각각의 상승력을 보완할 수 있다.According to one embodiment, each of the drones, a flight body having a rotorcraft; A three-way valve coupled to the lower center of the flight body and including a first and a second coupler disposed opposite to each other in a horizontal direction, and a third coupler disposed in a vertical direction; And it may include a main nozzle for fire extinguishing coupled to the third coupling. Here, the second coupling port is connected to the water tank side hose, the first coupling port is connected to another drone side hose, and the main nozzle sprays water downward relative to the flight body, and uses the reaction of water Thus, the ascending power of each of the drones can be supplemented.
일 실시예에 의하면, 상기 산불 진화 시스템은, 물 저장부를 구비하는 소방차; 및 상기 소방차와 상기 물탱크를 연결하는 연결 호스를 더 포함하고, 상기 물탱크는, 공기가 주입된 경우 내부에 물을 저장하는 저장공간이 형성되는 공기 주입형 물탱크이고, 산불 영역과 상기 소방차 사이에 이동 배치될 수 있다.According to one embodiment, the forest fire extinguishing system, a fire engine having a water storage unit; And a connection hose connecting the fire engine and the water tank, wherein the water tank is an air injection type water tank in which a storage space for storing water is formed therein when air is injected, and the forest fire area and the fire truck Can be arranged to move between.
일 실시예에 의하면, 상기 산불 진화 시스템은, 상기 제1 소방 드론 및 상기 제1 보조 드론 각각의 이동을 제어하는 제어 장치를 더 포함하고, 상기 제어 장치는, 상기 제1 소방 드론을 최초 상기 물탱크로부터 제1 사선 방향으로 제1 기준 거리 만큼 이동시키되, 상기 제1 사선 방향은 상기 물탱크를 기준으로 상기 산불 영역을 향하는 제1 방향과 반대인 제2 방향과 수직 방향 사이의 방향이며, 상기 제어 장치는, 상기 제1 소방 드론이 상기 제1 사선 방향으로 상기 제1 기준 거리만큼 이동한 경우, 상기 제1 보조 드론을 상기 제1 사선 방향으로 이동시키고, 상기 제1 소방 드론을 상기 제1 사선 방향에서 상기 제1 방향으로 방향 전환하여 이동시키며, 상기 제1 기준 거리는 상기 제1 소방 호스의 길이와 같을 수 있다.According to an embodiment, the forest fire extinguishing system further includes a control device for controlling movement of each of the first firefighting drone and the first auxiliary drone, and the control device comprises: the first firefighting drone It is moved from the tank by a first reference distance in a first diagonal direction, wherein the first diagonal direction is a direction between a second direction and a vertical direction opposite to the first direction toward the forest fire area with respect to the water tank, the When the first firefighting drone moves in the first diagonal direction by the first reference distance, the control device moves the first auxiliary drone in the first diagonal direction, and moves the first firefighting drone in the first diagonal direction. The direction is shifted from the diagonal direction to the first direction, and the first reference distance may be the same as the length of the first fire hose.
일 실시예에 의하면, 상기 산불 진화 시스템은, 상기 제1 소방 드론 및 상기 제1 보조 드론에 독립적으로 상기 산불 영역을 이동하면서 화재 영상을 획득하는 정찰 드론; 및 상기 제1 소방 드론을 기준으로 제3 방향으로 제2 기준 거리만큼 이격되어 배치되는 제2 소방 드론 및 제3 소방 드론을 더 포함하고, 상기 제3 방향은 지평면 상에서 상기 제1 방향에 수직하며, 상기 제어 장치는 상기 화재 영상에 기초하여 산불의 확산 경로를 예측하고, 상기 제1 내지 제3 소방 드론들을 상기 확산 경로를 따라 이동시키며, 상기 제2 기준 거리는 상기 산불의 예측된 강도에 반비례할 수 있다.According to an embodiment, the forest fire extinguishing system includes: a reconnaissance drone for obtaining a fire image while moving the forest fire area independently of the first fire fighting drone and the first auxiliary drone; And a second firefighting drone and a third firefighting drone that are spaced apart from the first firefighting drone by a second reference distance in a third direction, wherein the third direction is perpendicular to the first direction on a horizontal plane , The control device predicts a spread path of a forest fire based on the fire image, moves the first to third fire drones along the spread path, and the second reference distance is inversely proportional to the predicted intensity of the forest fire. I can.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예들에 따른 산불 진화 방법은, 산불 영역에 인접하여 물탱크를 배치하는 단계; 상기 산불 영역이 확산 가능한 산불 확산 예상 영역에 기초하여 드론들 간의 연결 관계를 결정하고, 상기 결정된 연결 관계에 기초하여 상기 드론들을 소방 호스를 이용하여 상기 물탱크에 순차적으로 연결하는 단계; 상기 드론들을 상기 산불 영역 또는 상기 산불 확산 예상 영역으로 이동시키는 단계; 상기 물탱크로부터 상기 소방 호스를 통해 상기 드론들에 물을 공급하는 단계; 및 상기 드론들의 주노즐로 공급되는 유량을 제어하면서 물을 분사시키는 단계를 포함한다.In order to achieve one object of the present invention, a method for extinguishing a forest fire according to embodiments of the present invention includes: arranging a water tank adjacent to the forest fire area; Determining a connection relationship between the drones based on the expected forest fire spreading area in which the forest fire area can spread, and sequentially connecting the drones to the water tank using a fire hose based on the determined connection relationship; Moving the drones to the forest fire area or the forest fire spread prediction area; Supplying water to the drones through the fire hose from the water tank; And spraying water while controlling the flow rate supplied to the main nozzles of the drones.
본 발명의 실시예들에 따른 산불 진화 시스템 및 그 방법은, 소방 호스를 이용하여 물탱크에 드론들을 연결하고, 드론들을 산불 영역 또는 산불 확산 예상 영역으로 이동시키며, 물탱크로부터 공급되는 물을 드론들을 통해 분사시킴으로써, 보다 신속하고 저비용으로 산불을 진화하거나 산불의 확산을 방지할 수 있다.In the forest fire extinguishing system and method according to the embodiments of the present invention, the drones are connected to a water tank using a fire hose, the drones are moved to a forest fire area or a forest fire spreading area, and the water supplied from the water tank is drone By spraying through the field, it is possible to extinguish forest fires more quickly and at a lower cost or prevent the spread of wildfires.
다만, 본 발명의 효과는 상기 효과들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.However, the effects of the present invention are not limited to the above effects, and may be variously extended without departing from the spirit and scope of the present invention.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 산불 진화 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2a 및 도 2b는 도 1의 산불 진화 시스템에 포함된 드론의 일 예를 나타내는 도면들이다.
도 3은 도 2a의 드론의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 4a 및 도 4b는 도 1의 산불 진화 시스템에 포함된 드론을 제어하는 방법의 일 예를 설명하는 도면들이다.
도 5 및 도 6은 도 1의 산불 진화 시스템에 포함된 드론을 제어하는 방법의 다른 예를 설명하는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 산불 진화 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a diagram showing a forest fire extinguishing system according to embodiments of the present invention.
2A and 2B are diagrams illustrating an example of a drone included in the forest fire extinguishing system of FIG. 1.
3 is a block diagram illustrating an example of the drone of FIG. 2A.
4A and 4B are diagrams illustrating an example of a method of controlling a drone included in the forest fire extinguishing system of FIG. 1.
5 and 6 are diagrams illustrating another example of a method of controlling a drone included in the forest fire extinguishing system of FIG. 1.
7 is a flowchart illustrating a method of extinguishing a forest fire according to embodiments of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and have various embodiments, specific embodiments are illustrated in the drawings and will be described in detail in the detailed description. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 산불 진화 시스템을 나타내는 도면이다.1 is a diagram showing a forest fire extinguishing system according to embodiments of the present invention.
도 1을 참조하면, 산불 진화 시스템(100)은 소방차(100), 물탱크(120) 드론들(131, 132, 135) 및 소방호스들(141, 142)을 포함할 수 있다.Referring to FIG. 1, the forest fire extinguishing
소방차(100)는 물을 저장하는 물 저장부(111) 및 드론들의 비행을 제어하는 제어기(112)(또는, 제어 장치)를 포함할 수 있다. 소방차(100)는 일반적인 소방차에, 유무선 통신이 가능한 제어기(112)를 포함할 수 있다.The
물 저장부(110)는 소방차(100) 내 빈 공간으로 형성되어, 물을 저장하며, 후술하는 연결 호스(145)를 통해 물탱크(120)와 연결(또는, 연통)될 수 있다. The
물은 산불 영역(A_F) 인근의 저수지, 물 저장소 등으로부터 용이하게 공급될 수 있다는 점에서, 물 저장부(110)(및 물탱크(120))는 물을 저장하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 공기압이나 가스의 압력 등을 이용해서 분무할 수 있는 소화액, 소화제 등의 유체가 이용될 수도 있다.In that water can be easily supplied from a reservoir or a water reservoir near the forest fire zone (A_F), the water storage unit 110 (and the water tank 120) stores water, but the present invention is limited thereto. It is not. For example, a fluid such as a fire extinguishing liquid or a fire extinguishing agent that can be sprayed using air pressure or gas pressure may be used.
물 저장부(110)에 채워진 물은 별도의 펌프 장치(예를 들어, 물 분사를 위해 소방차(100)에 구비된 펌프 장치)에 의해 물탱크(120)에 공급될 수 있다.The water filled in the
제어기(112)는 유/무선 통신 모듈을 통해 드론들(131, 132, 135)과 통신하며, 드론들(131, 312, 135)의 비행을 제어할 수 있다.The
예를 들어, 제어기(112)는 드론들(131, 132, 135)의 위치 정보, 고도 정보, 자세 정보 등을 수신하고, 이에 기초하여 드론들(131, 132, 135)의 회전익의 동작을 제어하는 제어 신호를 생성 및 드론들(131, 132, 135)에 제공할 수 있다.For example, the
제어기(112)는 일부 드론들(131, 132)을 통해 전달되거나 분사되는 물의 양(또는, 유량)을 제어할 수 있다. 물의 양을 조절하는 구성에 대해서는 도 2a 및 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.The
또한, 제어기(112)는 산불 영상에 기초하여 산불의 확산 경로를 예측하고, 드론들(131, 132, 135)을 확산 경로를 따라 이동시키되, 드론들(131, 132, 135) 사이의 간격을 산불의 예측된 강도에 반비례하도록 조절할 수 있다. 이에 대해서는 도 5 및 도 6을 참조하여 설명하기로 한다.In addition, the
물탱크(120)는 소방차(110)와 산불 영역(A_F) 사이에 배치될 수 있다. 물탱크(120)는 부식이 방지되는 소재로 제작될 수 있다. 물탱크(120)는 내부에 물을 저장하는 공간과, 내부와 연통되고 후술하는 소방 호스가 연결될 수 있는 복수의 연결홀들 포함할 수 있다. 또한, 물탱크(120)는 압력을 생성하여 내부의 물을 연결홀들을 통해 외부로 배출하기 위한 펌프를 포함할 수 있다.The
일 실시예에서, 물탱크(120)는 공기가 주입된 경우 내부에 물을 저장하는 저장공간이 형성되는 공기 주입형 물탱크 일 수 있다. 물탱크(120)에 공기가 주입되지 않은 경우, 물탱크(120)는 소방관 또는 드론들(131, 132)에 의해 용이하게 이동될 수 있다. 특히, 산불 영역(A_F)과 인접하나 접근이 어려운 지형이나 위치에 물탱크(120)가 용이하게 이동 및 설치될 수 있다.In one embodiment, the
드론들(131, 132, 135) 각각은 산불이 발생한 산불 영역(A_F)의 상공을 비행하거나 이동하며, 화재 영상을 획득하고, 물탱크(120)로부터 물을 공급받아 분사할 수 있다.Each of the
여기서, 드론(drone)은 유/무선의 조정을 통해 비행하는 비행체 뿐만 아니라 자동으로 비행할 수 있는 다양한 비행체일 수 있다.Here, the drone may be a variety of aircraft capable of automatically flying as well as a flying vehicle through wired/wireless control.
드론들(131, 132, 135)은 정찰 드론(135), 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)을 포함할 수 있다.The
정찰 드론(135)은 카메라 장치(미도시)를 구비하며, 산불 영역(A_F)의 화재 영상 및 인근 영역(또는, 산불 영역(A_F)의 인근 지역)에 대한 영상을 획득할 수 있다. 특히, 정찰 드론(135)은, 야간에 이용되며, 산불 진화 후 남아있는 잔불을 확인하기 위해, 적외선 카메라를 이용하여 적외선 영상을 획득할 수 있다. 정찰 드론(135)은 획득한 영상을 무선 통신망을 통해 제어기(112)에 송신할 수 있다.The
정찰 드론(135)은 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)과는 독립적으로 비행하며, 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)보다 높은 고도를 유지할 수 있다.The
소방 드론(131)은 물탱크(120)로부터 물을 공급받아 분사할 수 있다. 보조 드론(132)은 물탱크(120)로부터 물을 공급받아 소방 드론(131)에 전달하고, 또한, 분사할 수 있다. 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)은 제1 소방 호스(141)를 통해 연결되고, 보조 드론(132)은 제2 소방 호스(142)를 물탱크(120)와 연결될 수 있다.The
소방 드론(131)은 산불 영역(A_F)(또는, 산불 확산 예상 영역)에 가장 인접하여 위치하며, 해당 영역에 대한 진화 작업을 수행할 수 있다. 보조 드론(132)은 물탱크(120)와 인접하여 위치하며, 예를 들어, 물탱크(120)의 상공에 위치하며, 제1 소방 호스(141)(및 제2 소방 호스(142))를 지지함으로써, 소방 호스(141)(및 제2 소방 호스(142))가 나무와 같은 장애물에 걸리는 것을 방지할 수 있다.The
소방 드론(131) 및 보조 드론(132)의 구체적인 구성에 대해서는 도 2a 내지 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.Detailed configurations of the
제1 및 제2 소방 호스들(141, 142)은 유연한 재질로서 롤러 등에 잘 감기며 드론에 의해 쉽게 운반될 수 있도록 잘 구부려지는 재질일 수 있다. 예를 들어, 제1 소방 호스(141) 및 제2 소방 호스(142)는 일반적인 소방 호스일 수 있다.The first and
한편, 제1 및 제2 소방 호스들(141, 142)은 외측에 결합된 유선 케이블을 포함할 수 있다. 유선 케이블은 통신 케이블 및 전원 케이블을 포함할 수 있다. 예를 들어, 전원 케이블은 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)을 연결하여, 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)의 전원(예를 들어, 배터리에 저장된 전력)을 공유시킬 수 있다. 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)이 하나의 조를 이루어 비행함에 따라, 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)의 전원을 공유하는 경우, 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)의 비행 시간/효율을 증가시킬 수 있다. 또한, 전원 케이블은 보조 드론(132) 및 소방차(110)(또는, 별도의 이동식 발전기)에 연결될 수 있다. 전원 케이블을 통해 보조 드론(132) 및 소방 드론(131)에 전력이 공급됨으로써, 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)의 비행 시간의 제약이 해소될 수 있다.Meanwhile, the first and
예를 들어, 통신 케이블은 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)을 연결하며, 소방 드론(131)은 센싱된 정보(예를 들어, 소방 드론(131)의 위치 정보, 자세 정보 등)을 통신 케이블을 통해 보조 드론(132)에 전달할 수 있다. 이 경우, 보조 드론(132)은 보조 드론(132)의 정보와 소방 드론(131)의 정보를 함께 유무선 통신망을 통해 제어기(112)에 전달할 수 있다. 따라서, 소방 드론(131)의 무선 통신에 기인한 전력 소비를 감소시키거나, 소방 드론(131)의 무선 통신망의 장애시에도 안정적으로 소방 드론(131)을 제어할 수 있다. 또한, 통신 케이블은 보조 드론(132) 및 제어기(112)를 연결할 수도 있다.For example, the communication cable connects the
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 산불 진화 시스템(100)은 소방 호스들(141, 142)을 통해 물탱크(120)와 소방 드론(131)을 연결하여, 소방 호스들(141, 142)을 통해 공급되는 물을 소방 드론(131)에서 직접적으로 분사할 수 있다. 따라서, 드론들(131, 132)이 지속적인 진화 작업을 수행할 수 있고, 산불 진화 효율이 향상될 수 있다.As described with reference to FIG. 1, the forest
또한, 드론들(131, 132)은 유선 케이블을 통해 전력을 공유하거나 공급받고, 획득된 정보를 유선 통신망을 통해 전송할 수 있다. 따라서, 소방 드론(131)의 비행 시간의 제약을 완화하거나 해소할 수 있으며, 상대적으로 안정적인 유선 통신망을 통해 보다 안정적인 비행이 가능할 수 있다. In addition, the
도 2a 및 도 2b는 도 1의 산불 진화 시스템에 포함된 드론의 일 예를 나타내는 도면들이다. 도 2a 및 도 2b에는 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)의 측면도가 도시되어 있다. 소방 드론(131)은 보조 드론(132)과 실질적으로 동일하거나 유사하므로, 이하에서는, 보조 드론(132)을 기준으로 설명하기로 한다.2A and 2B are diagrams illustrating an example of a drone included in the forest fire extinguishing system of FIG. 1. 2A and 2B are side views of the
먼저 도 2a를 참조하면, 보조 드론(132)은 비행 본체(BODY), 삼방 밸브(3way valve)(VV) 및 주 노즐(NOZZ)을 포함할 수 있다.First, referring to FIG. 2A, the
비행 본체(BODY)는 회전익(blade)를 포함하며, 일반적인 쿼드콥터 드론일 수 있다.The flight body (BODY) includes a blade, and may be a general quadcopter drone.
삼방 밸브(VV)는 비행 본체(BODY)의 중앙 하부에 결합될 수 있다. 삼방 밸브(VV)는 수평방향으로 상호 반대하여(또는, 상호 반대 방향으로) 배치된 제1 결합구(CH1) 및 제2 결합구(CH2)와, 수직 방향으로 배치된 제3 결합구(CH3)를 포함할 수 있다.The three-way valve (VV) may be coupled to the lower center of the flight body (BODY). The three-way valve VV includes a first coupler CH1 and a second coupler CH2 disposed opposite each other in a horizontal direction (or opposite to each other), and a third coupler CH3 disposed in a vertical direction. ) Can be included.
삼방 밸브(VV)는 유량 제어부(미도시, 도 3 참조)의 제어에 따라 제2 결합구(CH2) 로부터 제1 결합구(CH1)로의 유량(rate of discharge)(RD1)(또는, 개폐량)을 제어하고, 또한, 제2 결합구(CH2)로부터 제3 결합구(CH3)로의 유량(RD2)을 제어할 수 있다. 제1 유량(RD1) 및 제2 유량(RD2)의 총 합은 외부로부터 제2 결합구(CH2)로 공급되는 유량과 동일할 수 있다.The three-way valve (VV) is the rate of discharge (RD1) from the second coupling port (CH2) to the first coupling port (CH1) under the control of the flow rate controller (not shown, see FIG. 3) (or ) Can be controlled, and the flow rate RD2 from the second coupler CH2 to the third coupler CH3 can be controlled. The total sum of the first flow rate RD1 and the second flow rate RD2 may be the same as the flow rate supplied from the outside to the second coupling port CH2.
제1 결합구(CH1)는 제1 소방 호스(141)(즉, 소방 헬기(131))와 연결되고, 제2 결합구(CH2)는 제2 소방 호스(142)(즉, 물탱크(120))와 연결될 수 있다. 한편, 소방 드론(131)의 제1 결합구(CH1)는 별도의 커버로 밀봉되거나, 별도의 분사 노즐과 결합될 수도 있다.The first coupler CH1 is connected to the first fire hose 141 (that is, the fire helicopter 131), and the second coupler CH2 is the second fire hose 142 (that is, the water tank 120 )). Meanwhile, the first coupling port CH1 of the
주 노즐(NOZZ)은 제3 결합구(CH3)에 연결될 수 있다. 주 노즐(NOZZ)은 비행 본체(BODY)를 기준으로 하측으로 하측으로 물을 분사하고, 물의 분사에 따른 반작용을 이용하여 보조 드론(132)의 상승력을 보완할 수 있다.The main nozzle NOZZ may be connected to the third coupling port CH3. The main nozzle NOZZ sprays water downwardly to the lower side based on the flight body BODY, and supplements the ascending force of the
도 2b를 참조하면, 주 노즐(NOZZ)은 다수의 하부 노즐들(NOZZ_S)로 구성될 수 있다. 하부 노즐들(NOZZ_S)은 보조 드론(132)의 비행 본체(BODY)의 무게 중심(평면상 무게 중심)을 기준으로 방사형으로 배치될 수 있다. 특히, 하부 노즐들(NOZZ_S)은 보조 드론(132)의 회전익보다 외측으로 배치될 수 있다. 이 경우, 하부 노즐들(NOZZ_S)의 물 분사에 따른 반작용은 비행 본체(BODY)에 면으로서 작용하여, 비행 본체(BODY)의 뒤집힘 등을 방지하고, 보조 드론(132)이 보다 안정적으로 비행하도록 할 수 있다.Referring to FIG. 2B, the main nozzle NOZZ may include a plurality of lower nozzles NOZZ_S. The lower nozzles NOZZ_S may be radially disposed based on the center of gravity (center of gravity on a plane) of the flying body BODY of the
도 3은 도 1의 산불 진화 시스템에 포함된 소방 드론의 일 예를 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an example of a fire fighting drone included in the forest fire extinguishing system of FIG. 1.
도 3을 참조하면, 소방 드론(131)은 통신부(310), 센싱부(320), 구동부(330), 유량 제어부(340) 및 전원공급부(350)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 3, the
통신부(310)는 외부와 유무선 통신을 수행할 수 있다. 통신부(310)는 유선 송수신부(311) 및 무선 송수신부(312)를 포함할 수 있다.The
도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 유선 송수신부(311)는 통신 케이블을 통해 보조 드론(132)(또는, 보조 드론(132)의 유선 송수신부)와 연결되고, 후술하는 센싱부(320)에서 획득한 정보를 보조 드론(132)에 전송하고, 보조 드론(132)을 통해 제어 신호들을 수신할 수 있다.As described with reference to FIG. 1, the wired transmission/
무선 송수신부(312)는 무선 통신망을 통해 제어기(112)에 연결될 수 있다. 무선 송수신부(312)는 유선 송수신부(311)가 동작하지 않는 경우(예를 들어, 통신 케이블이 연결되지 않은 경우) 동작하며, 센싱 정보를 제어기(112)에 전송하고, 제어 신호를 ??어기(112)로부터 수신할 수 있다.The
센싱부(320)는 GPS 센서, 자이로스코프, 가속도 센서 등을 포함하며, 소방 드론(131)의 위치, 고도, 자세 등에 관한 정보를 획득/생성할 수 있다.The
구동부(330)는 소방 드론(131)이 움직이기 위한 동력원으로서, 회전익과 연결된 모터를 포함하며, 제어기(112)로부터 제공된 비행 제어신호에 기초하여 회전익을 구동시킬 수 있다. 구동부(330)의 동작에 따라 복수의 회전익 각각의 회전 방향 및 회전 속도를 조절될 수 있다.The driving
유량 제어부(340)는 삼방 밸브에 연결되고, 제어기(112)로부터 제공된 유량 제어신호에 기초하여 제1 개구(CH1)를 통한 유량과, 제3 개구(CH3)를 통한 유량을 제어할 수 있다.The
전원공급부(350)는 통신부(310), 센싱부(320), 구동부(330) 및 유량제어부(340)에 전원 또는 전력을 공급할 수 있다. 전원공급부(350)는 배터리 장치로 구현될 수 있다.The
한편, 도 1을 참조하여 설명한 바와 같이, 전원공급부(350)는 보조 드론(132)(또는, 보조 드론(132)의 전원공급부)와 연동 또는 연결될 수 있으며, 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)의 전력이 공유될 수 있다.Meanwhile, as described with reference to FIG. 1, the
도 4a 및 도 4b는 도 1의 산불 진화 시스템에 포함된 드론을 제어하는 방법의 일 예를 설명하는 도면들이다.4A and 4B are diagrams illustrating an example of a method of controlling a drone included in the forest fire extinguishing system of FIG. 1.
도 1 및 도 4a를 먼저 참고하면, 소방 드론(131)을 최초에(즉, 최초 비행시에) 물탱크(120)로부터 제1 사선 방향(DD1)으로 제1 기준 거리 만큼 이동시킬 수 있다. 여기서, 제1 사선 방향(DD1)은 물탱크(120)를 기준으로 산불 영역(A_F)을 향하는 제1 방향(D1)과 반대인 제2 방향(D2)과 수직 방향(DV) 사이의 방향일 수 있다. 제1 기준 거리는 제1 소방 호스(141)의 길이와 같을 수 있다.Referring first to FIGS. 1 and 4A, the
이후, 도 4b를 참조하면, 소방 드론(131)이 제1 사선 방향(DD1)으로 제1 기준 거리만큼 이동한 경우 또는 이동한 직후, 보조 드론(132)을 제1 사선 방향(DD1)으로 이동시키고, 소방 드론(131)을 제1 사선 방향(DD1)에서 제1 방향(D1)으로 방향 전환하여 이동시킬 수 있다.Thereafter, referring to FIG. 4B, when the
소방 드론(131) 및 보존 드론(132)을 연결하는 제1 소방호스(141)는 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)의 고도차, 간격, 제1 소방호스(141)의 무게, 장력 등에 따라 적어도 부분적으로 쳐져 있을 수 있다. 특히, 포물선 형태로 쳐진 제1 소방호스(141)는 나무 등에 걸려, 이에 연결된 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)의 동작을 제한할 수 있다.The
따라서, 소방 드론(131) 및 보조 드론(132)을, 최초 비행시, 산불 영역(A_F)를 향하는 제1 방향(D1)이 아닌, 제1 방향(D1)에 반대인 제2 방향(D2)의 성분을 가지는 제1 사선 방향(DD1)으로 이동시킴으로써, 제1 소방 호스(141)(및 제2 소방 호스(142))에 기인한 장애 발생을 방지할 수 있다.Accordingly, the
도 5 및 도 6은 도 1의 산불 진화 시스템에 포함된 드론을 제어하는 방법의 다른 예를 설명하는 도면들이다.5 and 6 are diagrams illustrating another example of a method of controlling a drone included in the forest fire extinguishing system of FIG. 1.
도 1 및 도 5를 참조하면, 산불 진화 시스템(100)은 복수의 소방 드론들(131-1 내지 131-10) 및 복수의 보조 드론들(132-1 내지 132-10)을 포함할 수 있다. 복수의 소방 드론들(131-1 내지 131-10) 중 하나와, 복수의 보조 드론들(132-1 내지 132-10) 중 하나는 한 조를 이루어 동작할 수 있다.1 and 5, the forest
물탱크(120)는 산불 영역(A_F)을 기준으로 확산 방향(D_DIFF)의 반대 방향에 위치할 수 있다. 확산 방향(D_DIFF)은 바람의 방향과 일치하거나, 지형의 고도가 높아지는 방향일 수 있다.The
물탱크(120)와 산불 영역(A_F)까지의 거리가 상대적으로 먼 경우, 소방 드론들(131-1 내지 131-10) 및 보조 드론들(132-1 내지 132-10) 사이에는 추가 보조 드론들(133-1 내지 133-10)이 더 구비될 수도 있다. 이 경우, 소방 드론, 보조 드론 및 추가 드론, 총 3개가 한 조를 이룰 수 있다.If the distance between the
소방 드론들(131-1 내지 131-10)은 상호 제1 거리(D1)(또는, 제1 이격거리)만큼 이격되어 배치될 수 있다. 여기서, 제1 거리(D1)는 수십M 일 수 있다.The firefighting drones 131-1 to 131-10 may be disposed to be spaced apart by a first distance D1 (or a first separation distance) from each other. Here, the first distance D1 may be several tens of meters.
일 실시예에서, 제1 거리(D1)는 산불의 규모 및 산불 영역(A_F)의 크기, 산불 확산 속도에 따라 결정되며, 산불의 규모(또는, 산불의 강도)에 반비례하며, 산불 영역(A_F)의 크기 및 산불 확산 속도에 비례할 수 있다.In one embodiment, the first distance D1 is determined according to the size of the forest fire, the size of the forest fire area A_F, and the rate of spread of the forest fire, and is inversely proportional to the size of the forest fire (or the intensity of the forest fire), and the forest fire area A_F ) Can be proportional to the size of the fire and the rate of spread of the fire.
앞서 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한 바와 같이, 보조 드론들(132-1 내지 132-10)은 물탱크(120)를 기준으로 산불 영역(A_F)을 향하는 제1 방향(D1)에 반대하는 제2 방향(D2)에 위치할 수 있다. 따라서, 물탱크(120)와 소방 드론들(131-1 내지 131-10) 사이의 장애물 영역(A_OB) 내 장애물(예를 들어, 나무)에, 소방 호스 등이 걸리는 것이 방지될 수 있다.As previously described with reference to FIGS. 4A and 4B, the auxiliary drones 132-1 to 132-10 are opposite to the first direction D1 toward the forest fire area A_F based on the
일 실시예에서, 소방 드론들(131-1 내지 131-10)은 산불 확산 예상 영역(A_DIFF)로 이동하여, 물을 분사할 수 있다.In an embodiment, the firefighting drones 131-1 to 131-10 may move to the expected forest fire spread area A_DIFF and spray water.
산불 확산 예상 영역(A_DIFF)은 별도의 서버(미도시)에서 정찰 드론(135)을 통해 획득한 정보(예를 들어, 산불 영상), 지형 정보(예를 들어, 고도), 기상 정보(예를 들어, 바람 방향, 속도) 등에 기초하여 예측될 수 있다.Forest fire spread prediction area (A_DIFF) is information acquired through the
산불의 확산은 소량의 물로도 차단 가능하며, 초기에 신속한 진압이 이루어지지 않을 경우 산불 피해 규모가 기하급수적으로 증가할 수 있다. 따라서, 소방 드론들(131-1 내지 131-10)은 우선적으로 산불 확산 예상 영역(A_DIFF)으로 이동하여 물을 분사함으로써, 산불 확산을 우선적으로 차단하고, 이후, 산불 영역(A_F)으로 이동하여 산불에 대한 직접적인 진화 작업을 수행할 수 있다.The spread of forest fires can be blocked with a small amount of water, and if rapid suppression is not performed in the early stage, the size of forest fire damage can increase exponentially. Therefore, the firefighting drones 131-1 to 131-10 preferentially block the spread of forest fires by first moving to the expected forest fire spread area A_DIFF and spraying water, and then move to the forest fire area A_F. Direct extinguishing work can be performed on wildfires.
한편, 도 5에서 소방 드론들(131-1 내지 131-10)은 산불 영역(A_F)의 길이 방향을 따라 직렬로(또는, 일 자로) 배열되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Meanwhile, in FIG. 5, the firefighting drones 131-1 to 131-10 are shown to be arranged in series (or in a date) along the length direction of the forest fire area A_F, but the present invention is limited thereto. no.
도 6을 참조하면, 복수의 소방 드론들(131)이 하나의 조를 이루어 상호 직렬로 연결될 수 있다. 예를 들어, 10개의 소방 드론들(131)이 물탱크(120)로부터 직렬로 연결될 수 있다.Referring to FIG. 6, a plurality of fire fighting drones 131 may form a group and be connected in series to each other. For example, 10 fire fighting drones 131 may be connected in series from the
산불 확산 예상 영역(A_DIFF)이 전 ??향으로 산불 영역(A_F)을 기준으로 2개 방향 이상으로 예측되는 경우, 소방 드론들(131)은 산출 확산 예상 영역(A_DIFF)에 대한 집중적인 진화 작업(또는, 산불 확산 방지를 위한 물분사)을 위해 도 6과 같은 연결 구조 또는 배치 구조를 가질 수 있다.When the predicted forest fire spread area (A_DIFF) is predicted in two or more directions based on the forest fire area (A_F) in the forward direction, the firefighting drones 131 intensively work on the calculated diffusion predicted area (A_DIFF). (Or, water spray for preventing the spread of forest fires) may have a connection structure or arrangement structure as shown in FIG. 6.
도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 산불 발생 이후, 정찰 드론(135) 등을 획득된 정보(예를 들어, 산불 영상)에 기초하여 산불의 규모, 산불 확산 예상 영역 등이 예측될 수 있다. 이에 따라, 소방 드론들(131)과 물탱크(120) 간의 연결 관계 및 소방 드론들(131) 간의 연결 관계가 결정될 수 있다. 특히, 소방 드론(131)은 도 2a를 참조하여 설명한 바와 같이, 소방 호스의 단부와 결합되는 방식으로, 소방 드론들(131)간의 연결 관계는 산불 상황에 보다 적응적으로 용이하게 변경될 수 있다. 또한, 소방 드론들(131)의 산불 확산 예상 영역(A_DIFF)로 우선적으로 이동하여 상대적으로 소량의 물을 이용하여 산불의 확산을 방지하고, 이후, 산불에 대한 직접적인 진화 작업을 수행할 수 있다. As described with reference to FIGS. 5 and 6, after the occurrence of the forest fire, the size of the forest fire, the predicted area for spreading the forest fire, etc. can be predicted based on information (eg, forest fire image) obtained from the
도 7은 본 발명의 실시예들에 따른 산불 진화 방법을 나타내는 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a method of extinguishing a forest fire according to embodiments of the present invention.
도 1 및 도 7을 참조하면, 도 7의 방법은 물탱크(120)를 물의 수급이 용이하고 산불 영역(A_F)에 인접한 위치에 배치시킬 수 있다(S710).Referring to FIGS. 1 and 7, in the method of FIG. 7, the
앞서 설명한 바와 같이, 물탱크(120)는 공기 주입형 물탱크로 구현되어, 이의 이동 및 배치가 드론들(131, 132)을 통해 용이하게 이루어질 수 있다.As described above, the
한편, 물탱크(120)를 배치하기 이전에, 물탱크(120), 드론들(131, 132), 소방 호스들(141, 142)은 소방차(110) 또는 차량을 통해, 화재 영역(A_F)에 가능한 한 인접한 곳으로 이동될 수 있다.On the other hand, before disposing the
이후, 도 7의 방법은 정찰 드론(135)을 통해 산불 영역(A_F)을 모니터링하고, 산불의 규모, 산불 영역(A_F)의 크기, 산불 확산 예상 영역들을 산출/예측할 수 있다.Thereafter, the method of FIG. 7 monitors the forest fire area A_F through the
이후, 도 7의 방법은 소방 호스들(141, 142)를 통해 드론들(131, 132)을 물탱크에 연결할 수 있다(S720). Thereafter, the method of FIG. 7 may connect the
일 실시예에서, 산불 영역이 확산 가능한 산불 확산 예상 영역에 기초하여 드론들(131, 132) 간의 연결 관계를 결정하고, 결정된 연결 관계에 기초하여 드론들을 소방호스들(141, 142)을 이용하여 물탱크(120)에 순차적으로 연결할 수 있다.In one embodiment, the connection relationship between the
소방 드론들(131)간의 연결관계는 앞서 산출된 산불의 규모, 산불 영역(A_F)의 크기, 산불 확산 예상 영역 등에 기초하여 결정될 수 있다.The connection relationship between the firefighting drones 131 may be determined based on the size of the forest fire calculated previously, the size of the forest fire area A_F, and the expected area of the forest fire spread.
예를 들어, 도 5 및 도 6을 참조하여 설명한 바와 같이, 산불 확산 예상 영역들에 기초하여 소방 드론들(131)간의 연결관계 및 이동 경로가 결정될 수 있다. 예를 들어, 산불의 규모가 크지 않은 경우, 소방 드론들(131, 132)은 도 5에 도시된 바와 같이 물탱크(120)에 상호 병렬로 연결될 수 있다. 이와 달리, 산불의 규모가 상대적으로 크고, 산불의 확산 속도가 빠른 경우, 소방 드론들(131)은 도 6에 도시된 바와 같이 상호 직렬로 연결될 수 있다.For example, as described with reference to FIGS. 5 and 6, a connection relationship and a movement path between the firefighting drones 131 may be determined based on predicted forest fire spreading areas. For example, when the size of the forest fire is not large, the fire fighting drones 131 and 132 may be connected to the
또한, 산불의 규모 등에 따라 소방 드론들(131) 간의 배치 간격(예를 들어, 제1 거리(D1))이 결정될 수 있으며, 예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 제1 거리(D1)는 산불의 규모 또는 세기에 반비례하고, 산불 영역(A_F)의 크기 및 산출 확산 속도에 비례할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.In addition, the arrangement interval (eg, the first distance D1) between the firefighting drones 131 may be determined according to the size of the forest fire, for example, the first distance D1 shown in FIGS. 5 and 6 ) Is inversely proportional to the size or intensity of the forest fire, and may be proportional to the size and the output diffusion rate of the forest fire region A_F. However, it is not limited thereto.
특히, 도 2a를 참조하여 설명한 바와 같이, 드론들(131, 132)은 삼방 밸브(VV)를 포함하고, 소방 호스들(141, 142)은 삼방 밸브(VV)의 개구(CH1, CH2)에 결합되는 형태로 연결되므로, 소방 호스들(141, 142)의 총 길이가 용이하게 조절될 수 있다.In particular, as described with reference to FIG. 2A, the
이후, 도 7의 방법은 드론들(131, 132)을 산불 영역(A_F) 또는 산불 확산 예상 영역(A_DIFF)으로 이동시키거나 비행 시킬 수 있다(S730). Thereafter, the method of FIG. 7 may move or fly the
산불에 대한 신속한 진화가 우선적으로 필요한 경우, 드론들(131, 132)은 산불 영역(A_F)으로 이동할 수 있다. 이와 달리, 산불 확산에 대한 방지가 우선적으로 필요한 경우, 드론들(131, 132)은 산불 확산 예상 영역(A_DIFF)을 따라 이동할 수 있다.When rapid extinguishing of a forest fire is first required, the
앞서 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한 바와 같이, 소방 드론(131)을 최초 물탱크(120)로부터 제1 사선 방향(DD1)으로 제1 기준 거리 만큼 이동시키고, 이후, 소방 드론(131)이 제1 사선 방향(DD1)으로 제1 기준 거리만큼 이동한 경우 또는 이동한 직후, 보조 드론(132)을 제1 사선 방향(DD1)으로 이동시키고, 소방 드론(131)을 제1 사선 방향(DD1)에서 제1 방향(D1)으로 방향 전환하는 방식으로, 드론들(131, 132)을 이동시킬 수 있다.As previously described with reference to FIGS. 4A and 4B, the
이후, 도 7의 방법은 물탱크(120)로부터 소방 호스를 통해 드론들(131, 132)에 물을 공급하고(S740), 드론들(131, 132)의 주노즐(NOZZ)로 공급되는 유량을 제어하면서 물을 분사시킬 수 있다(S750).Thereafter, the method of FIG. 7 supplies water from the
도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 산불 진화 방법은, 소방 호스(141, 142)를 이용하여 물탱크(120)에 드론들(131, 132)을 연결하고, 드론들(131, 132)을 산불 영역(A_F) 또는 산불 확산 예상 영역(A_DIFF)으로 이동시키며, 물탱크(120)로부터 공급되는 물을 드론들(131, 132)을 통해 분사시킴으로써, 보다 신속하고 저비용으로 산불을 진화하거나 산불의 확산을 방지할 수 있다.As described with reference to FIG. 7, in the method for extinguishing forest fires according to embodiments of the present invention, the
특히, 드론들(131, 132)은 산불의 확산 방향(즉, 진행 방향) 측에 미리 물을 분함으로써, 산불의 확산(또는, 진행)을 제한시킬 수 있다.In particular, the
한편, 산불에 대한 진화가 대체적으로 종료된 이후에, 드론들(131, 132)은 산불 영역(A_F)을 재차 이동하면서 잔불 진화 작업을 재차 수행할 수도 있다.On the other hand, after the extinguishing of the forest fire is generally finished, the
이상, 본 발명의 실시예들에 따른 산불 진화 시스템 및 방법에 대하여 도면을 참조하여 설명하였지만, 상기 설명은 예시적인 것으로서 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 수정 및 변경될 수 있을 것이다. As described above, the system and method for extinguishing forest fires according to embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but the above description is illustrative and one of ordinary skill in the art without departing from the spirit of the present invention. May be amended and changed by
100: 산불 진화 시스템
110: 소방차
111: 물 저장부
112: 제어기
120: 물탱크
131: 소방 드론
132: 보조 드론
135: 정찰 드론
141, 142: 제1 및 제2 소방 호스들
145: 연결 호스
350: 전원공급부100: wildfire extinguishing system
110: fire truck
111: water storage
112: controller
120: water tank
131: Fire Drone
132: auxiliary drone
135: Recon Drone
141, 142: first and second fire hoses
145: connecting hose
350: power supply
Claims (6)
물탱크;
상기 소방차와 상기 물탱크를 연결하는 연결 호스;
제1 소방 드론 및 제1 보조 드론을 포함하며, 산불이 발생한 산불 영역을 비행하되, 상기 물탱크로부터 물을 공급받아 전달하거나 분사하는 복수의 드론들;
일단이 상기 제1 소방 드론에 연결되고, 제1 보조 드론으로부터 상기 제1 소방 드론에 물을 전달하는 제1 소방 호스; 및
상기 제1 보조 드론 및 상기 물탱크를 연결하며 상기 제1 보조 드론에 물을 전달하는 제2 소방 호스를 포함하고,
상기 제어 장치는 상기 드론들 각각의 이동을 제어하며,
상기 드론들 각각은,
회전익들을 구비한 비행 본체;
상기 비행 본체의 중앙 하부에 결합되고, 수평방향으로 상호 반대하여 배치된 제1 결합구 및 제2 결합구, 및 수직방향으로 배치된 제3 결합구를 포함하는 삼방(3way) 밸브; 및
상기 제3 결합구에 결합된 소화용 주 노즐을 포함하고,
상기 제2 결합구는 상기 물탱크 측 호스에 연결되며, 상기 제1 결합구는 다른 드론 측 호스에 연결되고, 상기 주 노즐은 상기 비행 본체를 기준으로 하측으로 물을 분사하고 물의 반작용을 이용하여 상기 드론들 각각의 상승력을 보완하며,
상기 물탱크는, 공기가 주입된 경우 내부에 물을 저장하는 저장공간이 형성되는 공기 주입형 물탱크이고, 산불 영역과 상기 소방차 사이에 이동 배치되며,
상기 제어 장치는, 상기 제1 소방 드론을 최초 상기 물탱크로부터 제1 사선 방향으로 제1 기준 거리만큼 이동시키되, 상기 제1 사선 방향은 상기 물탱크를 기준으로 상기 산불 영역을 향하는 제1 방향과 반대인 제2 방향과 수직 방향 사이의 방향이며,
상기 제어 장치는, 상기 제1 소방 드론이 상기 제1 사선 방향으로 상기 제1 기준 거리만큼 이동한 경우, 상기 제1 보조 드론을 상기 제1 사선 방향으로 이동시키고, 상기 제1 소방 드론을 상기 제1 사선 방향에서 상기 제1 방향으로 방향 전환하여 이동시키며,
상기 제1 기준 거리는 상기 제1 소방 호스의 길이와 같고,
상기 제1 소방 호스 및 상기 제2 소방 호스 각각은 외측에 결합된 통신 케이블 및 전원 케이블을 포함하고,
상기 전원 케이블은 상기 제1 소방 드론 및 상기 보조 드론을 연결하여, 상기 제1 소방 드론 및 상기 보조 드론 간에 전원을 공유시키며,
상기 드론들 각각은,
해당 드론의 위치, 고도, 및 자세에 관한 정보를 획득하거나 생성하는 센싱부;
상기 통신 케이블에 연결되며, 상기 정보를 상기 제1 소방 드론으로부터 상기 보조 드론을 통해 상기 제어 장치로 전송하며, 제어 신호를 상기 제어 장치로부터 상기 보조 드론을 통해 상기 제1 소방 드론으로 전송하는 유선 송수신부;
무선 통신망을 통해 상기 제어 장치에 연결되며, 상기 유선 송수신부가 동작하지 않는 경우 상기 무선 통신망을 통해 상기 정보 및 상기 제어 신호를 전송하는 무선 송수신부;
상기 회전익과 연결된 모터를 포함하는 구동부;
상기 삼방 밸브와 연결되어 유량을 제어하는 유량 제어부; 및
상기 센싱부, 상기 유선 송수신부, 상기 무선 송수신부, 상기 구동부, 상기 유량 제어부에 전력을 공급하며, 상기 전원 케이블에 연결되는 전원 공급부를 포함하는 산불 진화 시스템.
A fire truck having a water storage unit and a control device;
Water tank;
A connection hose connecting the fire engine and the water tank;
A plurality of drones including a first firefighting drone and a first auxiliary drone, and flying in a forest fire area in which a forest fire has occurred, receiving water from the water tank, and transmitting or spraying water;
A first fire hose having one end connected to the first fire fighting drone and transferring water from the first auxiliary drone to the first fire fighting drone; And
And a second fire hose connecting the first auxiliary drone and the water tank and delivering water to the first auxiliary drone,
The control device controls the movement of each of the drones,
Each of the drones,
Flight body with rotor blades;
A three-way valve coupled to the lower center of the flight body and including a first and a second coupler disposed opposite to each other in a horizontal direction, and a third coupler disposed in a vertical direction; And
It includes a main nozzle for fire extinguishing coupled to the third coupling,
The second coupling port is connected to the water tank side hose, the first coupling port is connected to another drone side hose, and the main nozzle sprays water downward based on the flight body and uses the reaction of the water to the drone Complementing the ascent power of each of them,
The water tank is an air injection type water tank in which a storage space for storing water is formed therein when air is injected, and is movably disposed between the forest fire area and the fire truck,
The control device may initially move the first firefighting drone from the water tank in a first diagonal direction by a first reference distance, and the first diagonal direction is a first direction toward the forest fire area with respect to the water tank. Is the direction between the opposite second direction and the vertical direction,
When the first firefighting drone moves in the first diagonal direction by the first reference distance, the control device moves the first auxiliary drone in the first diagonal direction, and moves the first firefighting drone in the first diagonal direction. 1 It moves by changing the direction from the diagonal direction to the first direction,
The first reference distance is equal to the length of the first fire hose,
Each of the first fire hose and the second fire hose includes a communication cable and a power cable coupled to the outside,
The power cable connects the first firefighting drone and the auxiliary drone to share power between the first firefighting drone and the auxiliary drone,
Each of the drones,
A sensing unit that acquires or generates information on the location, altitude, and posture of the drone;
Wired transmission/reception connected to the communication cable, transmitting the information from the first fire drone to the control device through the auxiliary drone, and transmitting a control signal from the control device to the first fire drone through the auxiliary drone part;
A wireless transmission/reception unit connected to the control device through a wireless communication network, and transmitting the information and the control signal through the wireless communication network when the wired transmission/reception unit is not operating;
A drive unit including a motor connected to the rotor blade;
A flow rate control unit connected to the three-way valve to control a flow rate; And
A forest fire extinguishing system comprising a power supply unit that supplies power to the sensing unit, the wired transmission/reception unit, the wireless transmission/reception unit, the driving unit, and the flow rate control unit, and connected to the power cable.
상기 제1 소방 드론 및 상기 제1 보조 드론에 독립적으로 상기 산불 영역을 이동하면서 화재 영상을 획득하는 정찰 드론; 및
상기 제1 소방 드론을 기준으로 제3 방향으로 제2 기준 거리만큼 이격되어 배치되는 제2 소방 드론 및 제3 소방 드론을 더 포함하고,
상기 제3 방향은 지평면 상에서 상기 제1 방향에 수직하며,
상기 제어 장치는 상기 화재 영상에 기초하여 산불의 확산 경로를 예측하고, 상기 제1 내지 제3 소방 드론들을 상기 확산 경로를 따라 이동시키며,
상기 제2 기준 거리는 상기 산불의 예측된 강도에 반비례하는 산불 진화 시스템.The method of claim 1,
A reconnaissance drone for obtaining a fire image while moving the forest fire area independently of the first fire fighting drone and the first auxiliary drone; And
Further comprising a second firefighting drone and a third firefighting drone that are spaced apart from the first firefighting drone by a second reference distance in a third direction,
The third direction is perpendicular to the first direction on the horizontal plane,
The control device predicts a spread path of a forest fire based on the fire image, and moves the first to third fire fighting drones along the spread path,
The second reference distance is inversely proportional to the predicted intensity of the forest fire.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |