KR102554764B1 - 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템 - Google Patents

전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템 Download PDF

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이태희
류수영
노정호
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재단법인 한국수자원조사기술원
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Abstract

본 발명은 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 드론 및 드론 내부에 유속 데이터와 비행 데이터를 통합 처리하는 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터와, 진동을 흡수ㆍ완충하는 댐퍼 및 상기 댐퍼에 부착된 짐벌 고정 브라켓(19)으로 구성된 짐벌(9)과, 상기 짐벌의 짐벌 고정 브라켓에 장착된 전자파표면유속계를 포함한 드론부로 구성한다.
상기 지상에는 드론부와 무선 통신으로 연결되어 비행 데이터 및 유속 데이터를 동시에 표시하는 통합 GCS로 구성된 지상부로 이루어져, 홍수기에 하천의 유량을 측정하기 위해 드론을 하천의 상공으로 비행하여 전자파표면유속계에서 하천의 상류방향으로 전자파를 발사한 후 수표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정한 다음 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터에서 유속 데이터와 비행 데이터를 통합 처리하여 유속 데이터 저장부 및 비행기록 저장부로 저장한 다음 통합 GCS비행 데이터 및 유속 데이터를 동시에 표시하고 유량을 산정하는 방식으로 종래와 같이 교량, 제방에서 인력에 의해 측정을 하지 않아 안전사고 없이 효율적으로 측정하는 것을 특징으로 한다.

Description

전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템{Integrated Drone Measurement System linked with Surface Velocity Meter using doppler radar}
본 발명은 드론 및 드론 내부에는 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터가 설치되고, 드론 외부에는 진동을 흡수·완충하고 드론의 비행 자세와 관계없이 전자파표면유속계를 항상 일정한 자세 및 각도를 유지하는 짐벌이 부착되고, 상기 짐벌에 전자파표면유속계가 설치된 드론부와, 지상에는 드론부와 무선 통신으로 연결된 통합 GCS로 이루어진 지상부로 구성한 다음, 홍수기에 하천의 유속을 측정하기 위해 하천의 상공으로 드론을 비행하여 전자파표면유속계에서 하천의 상류방향으로 전자파를 발사한 후, 수표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정한 다음 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터에서 유속 데이터와 비행 데이터를 통합 처리하여 유속 데이터 저장부 및 비행기록 저장부로 저장한 후 통합 GCS(지상 관제센터)에서 비행 데이터 및 유속 데이터를 동시에 표시하여 물론 종래와 같이 교량, 제방에서 인력에 의해 측정을 하지 않아 안전사고 없이 효율적으로 측정할 수 있으며, 홍수기 측정장비 및 안전장비등 업무방법 간소화로 유량변화에 빠르게 대응하고 신속·간편하게 유량 측정이 가능한 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템에 관한 것이다.
최근 전 세계적으로 엘니뇨 및 라니냐와 같은 기상이변 현상으로 집중호우와 장마 등의 영향에 의해 하천이 범람하거나 교량이 침수되는 중대 위험성의 증가로 홍수가 발생하는 수해로 인해 많은 인명 및 재산상의 피해를 입히고 있다.
따라서 장마 및 홍수기에 하천의 홍수량을 정확히 측정하는 일은 홍수 관리, 수자원 관리, 그리고 수공구조물의 설계와 시공, 수환경 관리는 매우 중요하기 때문에 국가는 전문기관을 통하여 국가하천의 홍수량을 정확하게 측정하려는 노력을 기울여 왔으며, 이러한 목적에 따라 다양한 홍수량 측정방법이 개발되어 왔다.
한편, 현재 우리나라의 하천 유속 측정 방법은 접촉식 유속 측정 방법과, 비접촉식 유속측정 방법으로 분류하며, 비접촉식 유속 측정 방법을 주로 사용한다.
비접촉식 유속 측정 방법은 대표적으로 전자파 표면유속 측정방법과 표면영상 유속 측정방법을 주로 사용한다.
상기 비접촉식 유속 측정 방법은 접촉식 유속 측정 방법에 비하여 인력, 경비 등 시간과 노력이 적게 들며, 가장 큰 장점으로는 물에 직접 들어가지 않고도 안전하고 빠르게 표면유속 측정을 수행할 수 있다.
한편, 전자파 표면유속 측정법은 홍수기 하천의 유속측정을 위해 전자파표면유속계를 사용한다.
상기 전자파표면유속계에 의한 홍수기 유량측정 방법은 측정인력이 교량 위에서 상류방향으로 전자파를 발사한 다음 수표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정하고 미리 산정한 환산계수에 의해 평균유속으로 변환하여 유량을 산정한다.
상기 전자파표면유속계를 사용하여 하천의 유속을 측정하기 위해서는 측정인력이 교량 위에서 하천의 폭을 일정한 거리로 분할한 다음 측정인력이 분할한 거리만큼 교량을 따라 이동하면서 전자파를 발사하여 유속을 측정한다.
그러나 전자파표면유속 측정 방법은 측정인력이 교량 위에서 분할된 거리만큼 이동하며 반복적으로 전자파를 발사하며 측정하기 때문에 집중 호우와 장마로 인해 하천이 범람하고 침수되는 중대 위험성 증가로 인해 교량 위에서 측정할 수 밖에 없는 문제점이 있다.
따라서 홍수기 유량측정은 교량, 제방에서 측정이 수행되는 특성상 안전사고의 위험도가 높으며, 교량이 없거나 안전이 취약한 경우 측정이 불가한 문제점이 있다.
또한, 홍수기 하천에서 유량측정은 예산, 인력, 안전 및 측정시 편의성 등의 이유로 측정에 제한이 많으며, 특히 태풍 등으로 인한 호우사상 발생시 위와 같은 문제로 홍수량 측정에 어려움이 따른다.
최근 기후변화에 따른 극한 홍수로 하천이 범람하거나 교량이 침수되는 중대 위험성 증가로 인한 기상이변에 의해 인력으로 측정 불가한 홍수량 발생 등 첨단기술을 이용한 측정의 의존도가 높아지고 있다.
따라서 현실적으로 첨단기술을 활용한 디지털·자동화 유량조사 기술 실현을 위한 유속측정 장비 개발이 강구되어한다.
한국 특허출원번호 제10-2004-0099503호 "초음파 유속분포 측정기를 이용한 하천유량 자동측정 시스템"
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 홍수기 측정장비 및 안전장비 등 의 간소화로 유량변화에 빠르게 대응하고 신속·간편하게 유량측정이 가능한 기술을 목적으로 한다.
홍수기 강우발생 상황에서 측정인력의 교량·제방에 진입하는 것을 원천 차단하여 안전하고 신속하게 유량을 측정할 수 있는 것은 물론 홍수기 수문조사의 디지털·자동화를 위해서는 드론 및 전자파표면유속계 등 첨단기술을 융합한 유속계 측정 시스템 개발 필요성을 목적으로 한다.
따라서 홍수기 강우발생 상황에서 측정인력이 교량, 제방에 진입하는 것을 원천 차단하여 안전하고 신속하게 유속을 측정할 수 있는 것은 물론 강우시에도 드론을 비행하여 유속을 측정할 수 있는 것을 목적으로 한다.
상기 과제의 해결 수단으로 본 발명 드론부는 드론, 짐벌, 전자파표면유속계로 구성하되, 상기 드론부는 드론의 본체 내부에는 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터와 유속 데이터 저장부, 고도 감지센서, 드론 통신부, 드론을 제어하는 드론 비행제어 컨트롤러와, 짐벌 컨트롤러와, 통신이 일시적으로 두절되더라도 데이터 기록을 저장하는 비행기록 저장부를 포함하고 있으며, 드론의 본체 하부에는 모터의 진동을 흡수·완충하는 댐퍼와, 상기 댐퍼 하부에 부착된 짐벌 고정 브라켓으로 이루어진 짐벌과, 상기 짐벌 하부에는 전자파표면유속계가 장착한 구성이고, 상기 드론과 교신하여 조종하는 지상부에는 지상 통신모듈과 통합 GCS(지상 관제센터)로 구성된 것을 특징으로 하는 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템을 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템은 드론, 짐벌, 전자파표면유속계를 드론부에 통합 구성하고, 상기 드론에 설치된 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터에 의해 유속 데이터와 비행 데이터를 통합 처리하고, 드론하부에는 진동을 흡수·완충하는 댐퍼와 짐벌 고정 브라켓으로 구성된 짐벌에 전자파표면유속계가 부착된 드론부와, 지상에는 드론부와 무선 통신으로 연결되어 비행 데이터 및 유속데이터를 동시에 표시하는 통합 GCS(지상 관제센터)로 구성하여, 종래와 같이 교량, 제방에서 측정인력에 의해 측정을 하지 않아 안전사고 없이 효율적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
따라서 본 발명은 홍수기 유속을 측정하기 위한 측정장비 및 안전장비등 업무방법 간소화로 인해 유량변화에 빠르게 대응하고 신속·간편하게 유속 측정이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 드론에 부착된 짐벌에 전자파표면유속계를 장착함으로 인해 드론의 비행 자세와 관계없이 전자파표면유속계는 항상 일정한 자세, 각도를 유지하여 유속 측정의 정확도를 높이는 효과가 있다.
본 발명은 드론 및 짐벌은 방수기능을 가지고 있어 강우시에도 비행이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 홍수예보 등 국가 물관리를 위한 중요 기초자료를 제공하는 효과가 있다.
또한, 드론을 이용한 홍수기 유량측정 기술 도입으로 중대산업재해 최소화 및 효율적인 현장업무환경 개선하고, 홍수기 측정지점을 확대하는 효과가 있다.
본 발명은 4차 산업혁명 핵심 기술인 드론과 융합한 새로운 측정기술을 제공하는 효과가 있다.
본 발명은 드론의 내부에 전자파표면유속계의 데이터를 저장하는 비행기록 저장부를 별도로 설치하여 통신이 일시적으로 두절되거나 통합 GCS(지상 관제센터)에 일부 데이터가 누락되더라도 드론의 비행 기록 저장부에서 안정적으로 데이터를 보관하여 통신 혼선으로 인한 데이터 손실에 대비 할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템을 도시해 보인 블럭도.
도 2는 본 발명 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템에서 드론 도시해 보인 정면도.
도 3은 본 발명 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템에서 드론 도시해 보인 측면도.
상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템을 도시해 보인 블럭도이다.
본 발명 전자파표면유속계(8)를 연계한 통합 드론측정시스템은 드론(21)과 짐벌(9), 전자파표면유속계(8)를 통합하여 비행하는 드론(21)에 장착된 전자파표면유속계(8)에서 수표면에 전자파를 발사하여 유속을 측정함으로 인해 사람이 접근하기 힘든 지역도 쉽게 측정할 수 있도록 드론부(1)와 지상부(2)로 구성된다.
상기 드론부(1)는 드론(21) 및 드론(21)의 내부에는 드론(21)을 제어하고 비행 정보를 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)로 제공하는 드론 비행 제어 컨트롤러(3)와, 상기 드론(21)에는 비행 정보와 유속 데이터 정보를 저장하는 유속 데이터 저장부(7)와, 상기 드론(21)에는 짐벌(9)을 제어하는 짐벌 컨트롤러(10)와, 드론(21)의 고도를 감지하는 고도 감지센서(4)와, 지상 통신모듈(11)과 통신되는 드론 통신모듈(5)과, 상기 드론 비행 제어 컨트롤러(3), 유속 데이터 저장부(7), 전자파표면유속계(8), 짐벌 컨트롤러(10), 드론 통신모듈(5)과 연결되어 제어 및 유속 데이터와 비행 정보를 통합 처리하는 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)가 설치된다.
또한, 드론(21)의 몸체에는 전자파표면유속계(8)의 유속 데이터가 저장되는 비행기록 저장부(23)를 별도로 설치하여 통신이 일시적으로 두절되거나 통합 GCS(지상 관제센터)(12)에 일부 데이터가 누락되더라도 드론(21)의 비행기록 저장부(23)에서 안정적으로 데이터를 보관하여 통신 혼선으로 인한 데이터 손실에 대비할 수 있다.
상기 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)는 전자파표면유속계(8)와 연결되어 유속 데이터, 유속계 상태정보를 제어하고, 짐벌 컨트롤러(10)와 연결되어 짐벌(9)에 대한 제어 명령 및 상태 정보를 제어하고, 데이터 통합처리 및 프로토콜 단일화를 진행한다.
또한, 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)와 연결된 유속 데이터 저장부(7)는 유속 데이터 및 드론의 정보를 저장한 다음 유속 및 비행 데이터를 제공한다.
또한, 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)와 연결된 드론 비행 제어 컨트롤러(3)는 비행제어 명령 및 상태정보를 제어하고 제공한다.
상기 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)와 연결된 드론 통신모듈(5)는 비행제어 명령, 전자파표면유속계(8)의 제어 및 모니터링과 짐벌(9)을 제어하고 모니터링한다.
상기 드론(21)의 하부에 짐벌(9)이 장착되며, 상기 짐벌(9)은 진동을 흡수·완충하는 댐퍼(22)와 짐벌 고정 브라켓(19)으로 구성되고, 상기 짐벌 고정 브라켓(19)에는 전자파표면유속계(8)가 장착된다.
한편, 지상에 위치한 지상부(2)는 드론(21)의 드론 통신모듈(5)과 연결되는 지상 통신모듈(11)이 설치되고, 상기 지상 통신모듈(11)과 연결된 통합 GCS(12)를 설치하여 통합 GCS(12)를 통해 비행 데이터 및 유속 데이터를 동시에 표시한다.
따라서 하천의 유속을 측정하기 위해 하천 상공으로 드론(21)을 비행하면 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)는 프로그램에 의해 드론(21)의 자동항법 및 전자파표면유속계(8)를 통합 제어하여 자동으로 측정하는 것으로서, 측정위치의 좌표를 통한 포지셔닝(positioning) 기능으로 각 측선을 측정한 후 자동으로 이동한다.
상기 드론(21)에 장착된 전자파표면유속계(8)는 전자파를 수표면에 발사한 후 수표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 30초 동안 수동 또는 자동으로 측정한다.
상기 전자파표면유속계(8)에서 측정된 유속 데이터는 중간단면적법 또는 지표유속법을 적용하여 하천의 유량을 산정한다.
Figure 112022114344690-pat00001
비행 데이터 및 유속 데이터를 동시에 표시한 화면
상기 통합 GCS(12)는 전자파표면유속계(8)의 유속 측정 및 드론(21)의 정지기능을 포함하여 제어가 가능하다.
또한, 드론 통신모듈(5)과 지상 통신모듈(11)은 RF 모뎀의 종류 및 성능에 따라 통신거리를 자유롭게 설정이 가능하다.
한편, 본 발명 드론부(1)는 드론(21) 및 짐벌(9)에 방수기능을 제공하여 홍수기 업무수행에 있어 강우 조건에서도 비행이 가능하다.
본 발명 드론(21)은 짐벌(9)이 부착되어있어 비행시 발생하는 진동을 댐퍼(22)에서 흡수 완충함은 물론 드론(21)의 비행 자세와 관계없이 전자파표면유속계(8)를 항상 일정한 자세, 각도를 유지하여 정확하게 유속을 측정할 수 있다.
도면에 미 도시하였으나 전자파표면유속계(8)의 각도를 조절하기 위해서는 짐벌 고정 브라켓(19) 측면에 각도 조절부가 부착된다.
상기 각도 조절부는 모터에 의해 정역방향으로 구동하며, 모터의 구동축과 전자파표면유속계(8)의 회전축이 짐벌 고정 브라켓(19)에 회전 가능하도록 결합된다.
또한, 각도 조절부는 전자파표면유속계(8)의 각도를 조절할 수 있도록 짐벌 컨트롤러(10)와 연결되고, 상기 짐벌 컨트롤러(10)의 제어에 의해 모터의 구동축을 정역방향으로 구동시켜 전자파표면유속계(8)의 각도를 용이하게 조절할 수 있다
도 2는 본 발명 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템에서 드론 도시해 보인 정면도이고, 도 3은 본 발명 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템에서 드론 도시해 보인 측면도이다.
상기 짐벌(9)은 댐퍼(22)와 짐벌 고정 브라켓(19)으로 구성하되, 댐퍼(22)는 드론(21)에 부착된 상부 플레이트(14)와, 상기 상부 플레이트(14) 중앙에는 짐벌축(13)과 각 모서리에는 하부방향을 향해 설치된 가이드봉(20)과, 상기 짐벌축(13)과 가이드봉(20)에 끼움 결합되어 상하부 방향으로 승강 작동하는 하부 플레이트(15)와, 상기 하부 플레이트(15)의 상면 각 모서리에는 상부방향을 향해 각각 세워진 완충봉(18)과, 상기 짐벌축(13)과 완충봉(18)에 삽입된 완충 스프링(17)과, 상기 짐벌축(13)에 삽입되고 완충봉(18)의 상부에 고정된 완충 플레이트(16)와, 상기 하부 플레이트(15)의 저면으로 돌출된 짐벌축(13)의 하부에 체결된다
따라서 댐퍼(22)는 진동에 의한 완충 플레이트(16)의 승강 작동시 완충 스프링(17)의 탄성력에 의해 완충작용으로 진동을 흡수 완충한다.
또한, 댐퍼(22)에 짐벌 고정 브라켓(19)이 장착되고, 상기 댐퍼(22)와 짐벌 고정 브라켓(19)이 결합되는 부위에는 도면에 미도시하였으나 기존 짐벌(9)과 동일하게 자이로 센서와 가속도 센서가 포함되어 있어 움직이는 반대 방향으로 기울여 결과물의 흔들림을 최소화한다.
본 발명 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템의 실시예를 설명하면, 홍수기 하천에서 드론(21)에 장착된 짐벌(9)에 전자파표면유속계(8)를 설치한 상태에서 하천의 상공으로 비행하여 전자파표면유속계(8)에서는 하기에 첨부된 그림과 같이 측정위치의 좌표에 따라 상류방향으로 전자파를 발사한 다음 수표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정하여 저장한 후, 미리 산정한 보정계수에 의해 평균유속으로 변환하여 유량을 산정한다.
Figure 112022114344690-pat00002
DSVM 측정방법의 개념도
표면유속의 이상치를 제거하고 평균유속환산계수를 적용하여 산정한 평균유속을 중간단면적법(Mid-section method)에 적용하여 유량을 산정한다.
Figure 112022114344690-pat00003
상기 중간단면적법(Mid-sectionmethod)은 횡단면을 각 측선별 연직선으로 구분되어 여러 개의 소구간으로 나누어진 것으로 간주한다.
Figure 112022114344690-pat00004
의 변화를 직선으로 가정하고 각 측선(단면)에서의 유량은 수표면을 따라 측정된 측선별 단면의 하폭에
Figure 112022114344690-pat00005
를 곱하여 계산한다.
이 하폭은 인접한 연직선에서
Figure 112022114344690-pat00006
가 계산되는 연직선까지의 하폭의 반과 이 연직선으로부터 반대편에 있는 인접한 연직선까지 하폭의 반을 더한 합으로 간주한다.
제방의 바로 옆에 있는 두 개의 절반-하폭에서
Figure 112022114344690-pat00007
에 대한 값은 0으로 간주한다.
이러한 이유로 인해서 처음과 마지막에 관측된 측선들은 중간단면방법을 적용할 경우 가능한 제방과 가깝게 하여야 한다.
하상이 고르지 않고 시간과 비용이 허용되는 경우 상기 그림에 표시된 주석이 달린 수직선 사이의 중간 지점에서 수심을 결정하면 각 측선의 단면적을 보다 정확하게 결정할 수 있다.
이 방법의 경우 각 측선의 유량은 다음과 같이 계산된다.
식 1
Figure 112022114344690-pat00008
여기서
Figure 112022114344690-pat00009
는 연직유속 분포의 평균유속이다.
각 측선의 유량은 연직선에 대해 계산되며 전체 단면을 통과하는 유량은 다음 식과 같이 부분 유량들을 합산하여 구할 수 있다.
식 2
Figure 112022114344690-pat00010
본 발명은 드론과 전자파표면유속계(8)를 융합한 유량측정 방법으로 인해 홍수기 강우 발생 상황에서 측정인력이 교량, 제방에 진입하지 않고, 안전하고 신속하게 유량을 측정할 수 있다.
1: 드론부 2: 지상부
3: 드론 비행 제어 컨트롤러 4: 고도 감지센서
5: 드론 통신모듈 6: 전자파표면유속계용 제어(미션) 컴퓨터
7: 유속 데이터 저장부 8: 전자파표면유속계
9: 짐벌 10: 짐벌 컨트롤러
11: 지상 통신모듈
12: 통합 GCS(지상 관제센터:Ground Control System)
13: 짐벌축 14: 상부 플레이트
15: 하부 플레이트 16: 완충 플레이트
17: 완충 스프링 18: 완충봉
19: 짐벌 고정 브라켓 20: 가이드봉
21: 드론 22: 댐퍼
23: 비행 기록저장부

Claims (5)

  1. 드론(21) 및 드론(21) 내부에는 드론(21)을 제어하고 비행 정보를 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)로 제공하는 드론 비행 제어 컨트롤러(3)와, 비행 데이터와 유속 데이터 를 저장하는 유속 데이터 저장부(7)와, 짐벌(9)을 제어하는 짐벌 컨트롤러(10)와, 드론(21)의 고도를 감지하는 고도 감지센서(4)와, 지상 통신모듈(11)과 통신되는 드론 통신모듈(5)과, 통신이 일시적으로 두절되는 비상상황시 전자파표면유속계(8)의 데이터 및 통합 GCS에 일부 데이터가 누락되더라도 데이터를 저장하는 비행기록 저장부(23)와, 상기 드론 비행 제어 컨트롤러(3), 유속 데이터 저장부(7), 비행기록 저장부(23), 전자파표면유속계(8), 짐벌 컨트롤러(10), 드론 통신모듈(5)과 연결되어 제어 및 유속 데이터와 비행 정보를 통합 처리하는 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)와,
    상기 드론(21) 하부에 장착되어 진동을 흡수 완충하는 댐퍼(22)는 드론(21)에 부착된 상부 플레이트(14)와, 상기 상부 플레이트(14) 중앙에는 짐벌축(13)과 각 모서리에는 하부방향을 향해 설치된 가이드봉(20)과, 상기 짐벌축(13)과 가이드봉(20)에 끼움 결합되어 상하부 방향으로 승강 작동하는 하부 플레이트(15)와, 상기 하부 플레이트(15)의 상면 각 모서리에는 상부방향을 향해 각각 세워진 완충봉(18)과, 상기 짐벌축(13)과 완충봉(18)에 삽입된 완충 스프링(17)과, 상기 짐벌축(13)에 삽입되고 완충봉(18)의 상부에 고정된 완충 플레이트(16)와, 상기 하부 플레이트(15)의 저면으로 돌출된 짐벌축(13)으로 구성된 상태에서, 상기 짐벌축(13)의 하부에 장착되는 짐벌 고정 브라켓(19)으로 이루어진 짐벌(9)과, 상기 짐벌 고정 브라켓(19)에 장착되어 전자파를 수표면에 발사한 후 수표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정하는 전자파표면유속계(8)로 구성된 드론부(1); 와
    지상에는 드론 통신모듈(5)과 연결되는 지상 통신모듈(11)과, 상기 지상 통신모듈(11)과 연결되어 비행 데이터 및 유속 데이터를 동시에 표시하는 통합 GCS(12)로 구성된 지상부(2)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자파표면유속계를 연계한 통합 드론측정시스템.







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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20040099503A (ko) 2003-05-19 2004-12-02 이동훈 한약추출기
KR20200008904A (ko) * 2018-07-17 2020-01-29 엘지이노텍 주식회사 짐벌 장치 및 비행 장치
KR20210123671A (ko) * 2020-04-03 2021-10-14 한국전력공사 드론 블랙박스 시스템 및 드론 모니터링 조치 방법
KR20220074347A (ko) * 2020-11-27 2022-06-03 주식회사 하이드로셈 드론 영상 기반의 하천 유속 측정을 위한 장치 및 방법

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20040099503A (ko) 2003-05-19 2004-12-02 이동훈 한약추출기
KR20200008904A (ko) * 2018-07-17 2020-01-29 엘지이노텍 주식회사 짐벌 장치 및 비행 장치
KR20210123671A (ko) * 2020-04-03 2021-10-14 한국전력공사 드론 블랙박스 시스템 및 드론 모니터링 조치 방법
KR20220074347A (ko) * 2020-11-27 2022-06-03 주식회사 하이드로셈 드론 영상 기반의 하천 유속 측정을 위한 장치 및 방법

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