KR102306355B1 - Drone for Pollutant Sampling for Inspection of Environmental Pollution - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다양한 센서를 탑재하여 비행하면서 오염물질에 대한 샘플링을 행하므로 작업자의 접근이 불가능하거나 위험한 지역의 환경오염을 관리하는 것이 가능하고 넓은 지역에서 신속하고 용이하게 오염물질을 샘플링하는 것이 가능한 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론을 제공한다.
본 발명의 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론은 틀 구조를 이루는 프레임과, 프레임에 설치되는 복수의 프로펠러와, 프레임에 설치되고 3축 회전이 가능하게 구성되는 짐벌과, 짐벌에 설치되는 영상카메라와, 프레임에 설치되는 가스감지센서와, 프레임에 설치되는 미세먼지센서와, 프레임에 설치되는 오존센서를 포함한다.The present invention is equipped with various sensors and performs sampling of pollutants while flying, so it is possible to manage environmental pollution in areas that are inaccessible or dangerous for workers, and it is possible to quickly and easily sample pollutants in a wide area. A drone for pollutant sampling for contamination diagnosis is provided.
The drone for sampling pollutants for diagnosing environmental pollution according to the present invention includes a frame forming a frame structure, a plurality of propellers installed on the frame, a gimbal installed on the frame and configured to rotate in three axes, and an image installed on the gimbal It includes a camera, a gas sensor installed on the frame, a fine dust sensor installed on the frame, and an ozone sensor installed on the frame.
Description
본 발명은 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 센서를 탑재하여 작업자의 접근이 불가능하거나 위험한 지역의 환경오염을 관리하는 것이 가능하도록 오염물질을 샘플링할 수 있는 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론에 관한 것이다.The present invention relates to a drone for pollutant sampling for environmental pollution diagnosis, and more particularly, it is equipped with various sensors to sample pollutants so that it is possible to manage environmental pollution in an area inaccessible or dangerous for an operator. It relates to a drone for pollutant sampling for environmental pollution diagnosis.
일반적으로, 대기오염은 공장시설이나 화력발전소, 소각시설 등의 인위적인 환경에서 발행하는 오염물질과 황사나 꽃가루, 폐석면 광산지역의 자연발생 석면, 화산폭발 등의 자연적인 환경에서 발생하는 오염물질로 인하여 악화된다. 대기가 오염되면 사람이나 생물의 건강에 악영향을 미칠뿐 아니라, 민감한 기계장치나 설비 등의 오작동을 발생시키게 된다.In general, air pollution is pollutants generated from artificial environments such as factory facilities, thermal power plants, and incineration facilities, as well as pollutants generated from natural environments such as yellow sand, pollen, waste asbestos, naturally occurring asbestos in mining areas, and volcanic eruptions. worsened due to When air is polluted, it not only adversely affects the health of people or living things, but also causes malfunction of sensitive machinery and equipment.
최근에는 미세먼지 및 초미세먼지에 의한 호흡기질환의 급격한 증가 등으로 환경오염에 대한 정보에 대한 필요성이 증가하고 있다.Recently, the need for information on environmental pollution is increasing due to the rapid increase in respiratory diseases caused by fine dust and ultra-fine dust.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0119882호, 제10-2016-0149536호, 제10-2013-0081843호, 제10-2005-0004967호, 등록특허공보 제10-0511874호, 제10-1057470호, 제10-1195995호, 제10-1418262호, 제10-1668756호 등에는 대기오염을 검사 및 진단하기 위한 다양한 장치 및 방법에 대한 기술들이 공개되어 있다.Republic of Korea Patent Publication Nos. 10-2017-0119882, 10-2016-0149536, 10-2013-0081843, 10-2005-0004967, Registered Patent Publication No. 10-0511874, No. 10-1057470 , No. 10-1195995, No. 10-1418262, No. 10-1668756, and the like disclose techniques for various devices and methods for inspecting and diagnosing air pollution.
종래 대기오염을 검사 및 진단하기 위한 장치 및 방법의 경우에는 고정된 위치에 센서나 오염물질 수집장치를 설치하여 관련 정보를 수집하고 있다.In the case of a conventional apparatus and method for inspecting and diagnosing air pollution, a sensor or a pollutant collecting device is installed at a fixed location to collect related information.
그러나, 대기오염의 경우에는 어는 일정한 지역에 국한되는 문제가 아니며, 공기의 흐름을 따라 매우 넓은 지역으로 오염물질이 확산되는 경향을 보이므로, 국부적인 측정으로는 한계가 있다는 문제가 있다.However, in the case of air pollution, it is not a problem limited to a certain area, and since the pollutant tends to spread to a very wide area along the flow of air, there is a problem that local measurement is limited.
본 발명은 상기와 같은 점에 조감하여 이루어진 것으로서, 다양한 센서를 탑재하여 비행하면서 오염물질에 대한 샘플링을 행하므로 작업자의 접근이 불가능하거나 위험한 지역의 환경오염을 관리하는 것이 가능하고 넓은 지역에서 신속하고 용이하게 오염물질을 샘플링하는 것이 가능한 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론를 제공하는데, 그 목적이 있다.The present invention has been made from a bird's eye view of the above points, and it is possible to manage environmental pollution in areas that are inaccessible or dangerous for workers because it is equipped with various sensors to sample pollutants while flying, and it is possible to quickly and quickly in a wide area. An object of the present invention is to provide a pollutant sampling drone for diagnosing environmental pollution that can easily sample pollutants.
본 발명의 실시예에 따른 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론은 틀 구조를 이루는 프레임과, 상기 프레임에 설치되는 복수의 프로펠러와, 상기 프레임에 설치되고 3축 회전이 가능하게 구성되는 짐벌과, 상기 짐벌에 설치되는 영상카메라와, 상기 프레임에 설치되는 가스감지센서와, 상기 프레임에 설치되는 미세먼지센서와, 상기 프레임에 설치되는 오존센서를 포함하여 이루어진다.A drone for sampling pollutants for diagnosing environmental pollution according to an embodiment of the present invention includes a frame forming a frame structure, a plurality of propellers installed in the frame, and a gimbal installed in the frame and configured to rotate in three axes; , an image camera installed on the gimbal, a gas detection sensor installed on the frame, a fine dust sensor installed on the frame, and an ozone sensor installed on the frame.
상기 프레임에는 상기 영상카메라와 가스감지센서, 미세먼지센서, 오존센서 등에서 취득되는 영상 및 데이터를 통신부를 통하여 외부로 전송하고, 상기 복수의 프로펠러의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 전송하는 제어부가 탑재된다.The frame includes a control unit that transmits images and data acquired from the video camera, gas detection sensor, fine dust sensor, ozone sensor, etc. to the outside through a communication unit, and transmits a control signal for controlling the driving of the plurality of propellers. do.
상기 프레임에는 오염물질을 샘플리한 위치의 공간좌표를 측정하기 위한 지피에스(GPS)수신기를 더 설치하는 것도 가능하다.It is also possible to further install a GPS (GPS) receiver for measuring the spatial coordinates of the location where the contaminants are sampled in the frame.
상기 가스감지센서, 미세먼지센서, 오존센서는 격자형(grid)으로 배열하여 자체 측정은 물론 공간상의 분포도를 측정하도록 구성하는 것도 가능하다.The gas detection sensor, the fine dust sensor, and the ozone sensor may be arranged in a grid to measure not only self-measurement but also spatial distribution.
상기 프레임의 저면에는 수질 검사를 위한 물 샘플을 채취하기 위한 복수의 물채취봉을 설치하는 것도 가능하다.It is also possible to install a plurality of water collecting rods for collecting water samples for water quality inspection on the bottom surface of the frame.
또, 상기 프레임의 저면에는 토질 검사를 위한 토양 샘플을 채취하기 위한 복수의 토양채취봉을 설치하는 것도 가능하다.In addition, it is also possible to install a plurality of soil collecting rods for collecting soil samples for soil inspection on the bottom surface of the frame.
상기 토양채취봉은 토양 표면의 폐석면 광산지역의 자연발생 석면을 포함하여 토양물질을 흡입하여 샘플링하도록 구성하는 것도 가능하다.The soil collecting rod may be configured to suck and sample the soil material, including naturally occurring asbestos in the waste asbestos mine area of the soil surface.
상기에서 물채취봉 및 토양채취봉은 한번에 하나씩 사용하여 물 또는 토양 샘플을 채취하도록 구성하는 것에 의하여 간격을 두고 물이나 토양의 샘플을 채취하는 것이 가능하고, 면적 단위로 수질이나 토질의 상태를 진단하는 것이 가능하다.In the above, by using the water collecting rod and the soil collecting rod one at a time to collect water or soil samples, it is possible to collect water or soil samples at intervals, and to diagnose the condition of water or soil quality by area. it is possible
본 발명의 실시예에 따른 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론에 의하면, 무인비행이 가능하므로 작업자가 접근하기 어려운 위험 지역의 환경오염도 진단하는 것이 가능하다.According to the drone for sampling pollutants for diagnosing environmental pollution according to an embodiment of the present invention, since unmanned flight is possible, it is possible to diagnose environmental pollution in a hazardous area that is difficult for an operator to access.
또, 본 발명의 실시예에 따른 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론에 의하면, 신속하게 면적단위로 오염물질의 측정 및 분포도를 확인하는 것이 가능하고, 오염원의 확산 및 이동을 상세하게 모니터링 하는 것이 가능하다.In addition, according to the drone for pollutant sampling for environmental pollution diagnosis according to an embodiment of the present invention, it is possible to quickly check the measurement and distribution of pollutants in area units, and to monitor the spread and movement of pollutants in detail. it is possible
그리고, 본 발명의 실시예에 따른 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론에 의하면, 화산폭발이나 화학물질 저장 탱크의 파손이나 폭발, 화재의 발생 등과 같은 비정상적인 상황일 발생하는 경우에 신속하게 해당 지역의 환경오염을 측정하고 진단하는 것이 가능하다.And, according to the drone for pollutant sampling for environmental pollution diagnosis according to an embodiment of the present invention, when an abnormal situation such as a volcanic eruption, damage or explosion of a chemical storage tank, or occurrence of a fire occurs, the relevant area quickly It is possible to measure and diagnose environmental pollution of
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론에 있어서, 가스감지센서와 미세먼지센서 및 오존센서의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론에 있어서, 제어부의 작동을 개략적으로 나타내는 블럭도이다.1 is a perspective view schematically illustrating a drone for sampling pollutants for diagnosing environmental pollution according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view schematically showing the configuration of a gas detection sensor, a fine dust sensor, and an ozone sensor in the drone for sampling pollutants for diagnosing environmental pollution according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram schematically illustrating an operation of a control unit in a drone for sampling pollutants for diagnosing environmental pollution according to an embodiment of the present invention.
다음으로 본 발명에 따른 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Next, a preferred embodiment of the drone for pollutant sampling for environmental pollution diagnosis according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
본 발명은 여러가지 다양한 형태로 구현하는 것이 가능하며, 이하에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.The present invention can be implemented in various various forms, and is not limited to the embodiments described below.
이하에서는 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 본 발명과 밀접한 관계가 없는 부분은 상세한 설명을 생략하였으며, 발명의 설명 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이고, 반복적인 설명을 생략한다.In the following, in order to clearly explain the present invention, detailed descriptions of parts not closely related to the present invention are omitted, and the same reference numerals are attached to the same or similar components throughout the description of the invention, and repeated descriptions are omitted. .
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론은, 도 1에 나타낸 바와 같이, 프레임(10)과, 복수의 프로펠러(20)와, 짐벌(30)과, 영상카메라(50)와, 가스감지센서(80)와, 미세먼지센서(84)와, 오존센서(82)를 포함하여 이루어진다.First, the drone for pollutant sampling for environmental pollution diagnosis according to an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1 , includes a
상기 프레임(10)은 전체적인 틀구조를 이루도록 강체로 구성된다.The
상기 프레임(10)은 "X"형상의 틀구조를 이루도록 구성한다.The
상기 프레임(10)에는 상기 프로펠러(20)를 설치하기 위한 지지암(16)이 "+" 형상으로 길게 연장되어 설치되는 것도 가능하다.It is also possible to install the
상기 프로펠러(20)는 하나의 지지암(16)에 하나씩 설치되는 것도 가능하다.The
그리고, 상기 프로펠러(20)는 하나의 지지암(16)에 상하로 한쌍씩 설치하는 것도 가능하다.In addition, the
상기에서 프로펠러(20)를 하나의 지지암(16)에 상하로 한쌍씩 설치하면, 보다 안정적인 상태에서 운용하는 것이 가능하고, 보다 큰 출력을 얻는 것이 가능하다.If a pair of
상기 프로펠러(20)는 이웃하는 프로펠러(20)끼리는 서로 반대방향으로 회전하도록 구성하는 것이 프레임(10)의 자전을 방지할 수 있으므로 바람직하다.The
그리고, 상기 프로펠러(20)를 상하 한쌍으로 구성하는 경우에도 상하에 위치하는 프로펠러(20)의 회전방향을 서로 반대방향으로 회전하도록 구성하는 것이 보다 안정적인 비행자세를 유지할 수 있으므로 바람직하다.And, even when the
상기 프로펠러(20)의 구성 및 형상, 제어방법은 일반적으로 드론에 사용되는 다양한 프로펠러를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로, 상세한 설명은 생략한다.The configuration, shape, and control method of the
상기 가스감지센서(80)와, 미세먼지센서(84)와, 오존센서(82)는 각각 상기 프레임(10)에 배치되어 설치한다.The
그리고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 상기 가스감지센서(80)와, 미세먼지센서(84)와, 오존센서(82)는 각각 자체 측정은 물론 공간상의 분포도를 측정하기 위하여 격자형으로 배열하여 구성한다.And, as shown in FIG. 2, the
예를 들면, 3열X3열의 격자형으로 배열하여 구성하는 것도 가능하다.For example, it is also possible to configure by arranging in a lattice shape of 3 columns X 3 columns.
도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 프레임(10)에는 상기 영상카메라(50)와 가스감지센서(80), 미세먼지센서(84), 오존센서(82) 등에서 취득되는 영상 및 데이터를 통신부(48)를 통하여 외부로 전송하고, 상기 복수의 프로펠러(20)의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 전송하는 제어부(40)가 탑재된다.As shown in FIG. 3 , the
상기 프레임(10)에는 오염물질을 샘플링한 위치의 공간좌표를 측정하기 위한 지피에스수신기(70)를 설치하는 것도 가능하다.It is also possible to install a
상기 프레임(10)의 저면에는 수질 검사를 위한 물 샘플을 채취하기 위한 복수의 물채취봉(90)을 설치하는 것도 가능하다.It is also possible to install a plurality of
또, 상기 프레임(10)의 저면에는 토질 검사를 위한 토양 샘플을 채취하기 위한 복수의 토양채취봉(92)을 설치하는 것도 가능하다.In addition, it is also possible to install a plurality of
상기 토양채취봉(92)은 토양 표면의 폐석면 광산지역의 자연발생 석면을 포함하여 토양물질을 흡입하여 샘플링하도록 구성하는 것도 가능하다.The
상기에서 물채취봉(90) 및 토양채취봉(92)은 한번에 하나씩 사용하여 물 또는 토양 샘플을 채취하도록 구성하는 것에 의하여 간격을 두고 물이나 토양의 샘플을 채취하는 것이 가능하고, 면적 단위로 수질이나 토질의 상태를 진단하는 것이 가능하다.In the above, the
예를 들면, 상기 물채취봉(90) 및 토양채취봉(92)은 하단 끝부분에 물이나 토양을 담을 수 있는 공간을 형성하고, 하단 끝면에 개폐가 가능한 밸브판을 설치하여 구성하는 것이 가능하다.For example, the
상기와 같이 구성하면, 물채취봉(90) 및 토양채취봉(92)이 수면이나 지면과 접하는 순간 밸브판이 개방하였다가 폐쇄되는 것으로 물이나 토양의 샘플을 채취하는 것이 가능하다.When configured as described above, it is possible to collect water or soil samples by opening and closing the valve plate at the moment the
상기에서 물채취봉(90) 및 토양채취봉(92)을 복수개로 구성하고, 각 물채취봉(90) 및 토양채취봉(92)에 순번을 부여한 다음, 순서대로 물 또는 토양의 채취를 행하면서 각 물채취봉(90) 및 토양채취봉(92)의 순번과 함께 상기 지피에스수신기(70)에 의한 위치정보를 저장하는 것으로 용이하게 물 또는 토양의 오염된 지역을 확인하는 것이 가능하다.In the above, a plurality of
상기 짐벌(30)은 상기 프레임(10)의 중앙부 저면에 설치된다.The
상기 짐벌(30)은 3축 회전이 가능하게 구성된다.The
상기 짐벌(30)은 일반적으로 비행장치나 로봇 등에 카메라를 설치하기 위하여 사용되는 다양한 짐벌(gimbal)을 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Since the
상기 영상카메라(50)는 상기 짐벌(30)에 설치된다.The
상기 짐벌(30)에는 적외선카메라(60)를 추가로 설치하는 것도 가능하다.It is also possible to additionally install an
상기에서 적외선카메라(60)를 설치하면, 화재나 화산폭발 등이 발생하는 경우 열분포 등을 확인하는 것이 가능하다.When the
또, 상기 적회선카메라(60)를 설치하면, 햇빛이 없는 야간에도 촬영이 가능하다.In addition, if the
상기에서 프레임(10)에 설치되는 영상카메라(50)는 오염물질의 샘플링이 이루어지는 지역에 대한 영상을 촬영하여 영상데이터를 제공한다.In the above, the
상기 영상카메라(50) 및 적외선카메라(60)는 일반적으로 사용되는 다양한 영상카메라와 적외선카메라를 적용하여 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.Since the
상기에서는 본 발명에 따른 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고, 청구범위와 발명의 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.In the above, a preferred embodiment of a drone for sampling pollutants for diagnosing environmental pollution according to the present invention has been described, but the present invention is not limited thereto, and various modifications are made within the scope of the claims, the description of the invention, and the accompanying drawings. It is possible to implement, and this also falls within the scope of the present invention.
10 - 프레임, 16 - 지지암, 20 - 프로펠러, 30 - 짐벌, 40 - 제어부
48 - 통신부, 50 - 영상카메라, 60 - 적외선카메라, 70 - 지피에스수신기
80 - 가스감지센서, 82 - 오존센서, 84 - 미세먼지센서, 90 - 물채취봉
92 - 토양채취봉10 - frame, 16 - support arm, 20 - propeller, 30 - gimbal, 40 - control unit
48 - Communication department, 50 - Video camera, 60 - Infrared camera, 70 - GPS receiver
80 - Gas sensor, 82 - Ozone sensor, 84 - Fine dust sensor, 90 - Water collecting rod
92 - Soil collection rod
Claims (6)
상기 프레임에는 상기 영상카메라와 가스감지센서, 미세먼지센서, 오존센서 등에서 취득되는 영상 및 데이터를 통신부를 통하여 외부로 전송하고, 상기 복수의 프로펠러의 구동을 제어하기 위한 제어신호를 전송하는 제어부가 탑재되고,
상기 프레임의 저면에는 수질 검사를 위한 물 샘플을 채취하기 위한 복수의 물채취봉을 설치하고,
상기 프레임의 저면에는 토질 검사를 위한 토양 샘플을 채취하기 위한 복수의 토양채취봉을 설치하고,
상기 프레임에는 지피에스수신기가 설치되고,
상기 가스감지센서, 미세먼지센서, 오존센서는 각각 격자형으로 배열하여 구성되고,
상기 물채취봉 및 토양채취봉은 하단 끝부분에 물이나 토양을 담을 수 있는 공간을 형성하고, 하단 끝면에 개폐가 가능한 밸브판을 설치하여 구성하고,
상기 물채취봉 및 토양채취봉을 복수개로 구성하고, 각 물채취봉 및 토양채취봉에 순번을 부여한 다음, 순서대로 물 또는 토양의 채취를 행하면서 각 물채취봉 및 토양채취봉의 순번과 함께 상기 지피에스수신기에 의한 위치정보를 저장하는 환경오염 진단을 위한 오염물질 샘플링용 드론.A frame forming a frame structure; and a fine dust sensor installed in the frame, and an ozone sensor installed in the frame,
The frame includes a control unit that transmits images and data acquired from the video camera, gas detection sensor, fine dust sensor, ozone sensor, etc. to the outside through a communication unit, and transmits a control signal for controlling the driving of the plurality of propellers. become,
A plurality of water collecting rods for collecting water samples for water quality inspection are installed on the lower surface of the frame,
A plurality of soil collecting rods for collecting soil samples for soil inspection are installed on the lower surface of the frame,
A GPS receiver is installed on the frame,
The gas detection sensor, the fine dust sensor, and the ozone sensor are each arranged in a grid type,
The water collecting rod and the soil collecting rod form a space to contain water or soil at the lower end, and are configured by installing a valve plate that can be opened and closed on the lower end surface,
The water collection rod and the soil collection rod are composed of a plurality of pieces, and a sequence number is given to each water collection rod and the soil collection rod, and then water or soil is collected in order while the water collection rod and the soil collection rod are sequentially numbered together with the above. Drone for pollutant sampling for environmental pollution diagnosis that stores location information by GPS receiver.
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