KR102595950B1 - 다수의 무인 비행체들로 유체를 공급하는 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무인 비행체를 이용하여 유체를 공급하기 위한 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 드론(drone)과 같이 무인 비행체를 이용해서 농경지에 물이나 농약을 살포하거나 또는 가스 등의 유체를 살포할 수 있도록 하며, 또한 농작물 상태 등의 상황을 관찰할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.

Description

다수의 무인 비행체들로 유체를 공급하는 시스템{System for supplying fluids with unmanned aerial vehicles}

본 발명은 무인 비행체를 이용하여 유체를 공급하기 위한 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 드론(drone)과 같은 무인 비행체를 이용해서 농경지 등이나 필요한 곳에 물이나 농약을 살포하거나 또는 가스 등의 유체를 살포할 수 있도록 하며, 또한 농작물의 상태를 관찰하거나 또는 특정한 곳 등의 상황 또는 상태를 관찰할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.

농작물 재배시 사람이 농작물의 성장과정을 관찰분석하여 직접 물 또는 농약 등을 주는 것이 일반적인 방식이다. 그러나 최근에는 직접 물이나 농약 등을 주지 않고 비행기를 이용하거나 자동화 시스템으로 물이나 농약 비료 등의 액체 류를 살포하는 경우가 많아지고 있다.

소규모의 농작물을 재배하는 경우나 온실 등에서 사람이 직접 물이나 비료 농약 등의 액체류를 농작물에 제공하지 않으려면 스프링 쿨러 등의 자동화 장비가 필요하며, 또한 농작물의 상황을 알기 위해서는 별도의 카메라 시설 등을 갖출 필요가 있다.

특히 온실 등의 실내나 좁은 공간에서는 농작물이 교체되는 경우에는 감시 카메라의 위치나 농약, 물 등의 액체류를 공급하기 위한 자동화설비의 배치가 제한될 수 있다.

또한 액체류 외에도 분말이나 기체 등을 포함하는 유체도 분사할 필요가 있지만, 무인 비행체를 이용해서 유체를 분사하는 경우에는 무인 비행체는 그 힘이 적어 많은 양의 유체를 운반하고 넓은 면적에 분사하기 어려운 문제점이 있다.

또한 유체를 운반하는 무인 비행체는 운반해야할 유체량이 많은 경우에는 대형 구조가 필요하기 때문에 비행체의 가격이 증가하는 문제점이 있다.

KR 1020100044519 A1

본 발명은 사람이 직접 탑승하지 않고 비행하는 비행체를 이용해서 과학 영농에 활용하기 위한 발명이다. 특히 드론(drone)과 같이 저가의 무인 비행체를 이용해서 필요한 구역의 농작물 성장 상황을 파악할 수 있으며, 물이나 농약 등 액체류를 간편하게 농작물에 제공할 수 있을 뿐만 아니라 기체나 작은 입자와 같은 분말 등을 분사압을 이용해 분사하는 경우에도 사용할 수 있도록 한다.

또한 다수의 무인 비행체를 사용하여 많은 양이나 넓은 면적에도 유체를 공급할 수 있도록 한다.

또한 무인 비행체에 센서를 장착해서 온도나 습도 그리고 농작물의 작황을 파악할 수도 있어 사람의 힘이 적게 들어가는 과학 영농이 가능해지도록 한다.

또한 온도 및 습도 센서 등 다양한 센서들뿐만 아니라 카메라 등으로 비행중인 곳의 농작물의 성장과 병충해 등의 상황을 판단할 수 있도록 한다.

본 발명은, 2개 이상의 무인 비행체를 이용해서 유체를 공급하는 시스템에 있어서, 2개 이상의 무인 비행체, 유체 저장조, 및 유체 저장조에 저장된 유체가 공급되도록 유체 저장조에 연결된 유연성을 구비한 호스나 파이프,를 포함하며, 첫 번째 비행하는 무인 비행체에는 호스나 파이프의 시작 부분이 고정되며, 그리고 두 번째 이후의 무인 비행체는 호스나 파이프의 중간 부분을 고정하고 비행하는, 다수의 무인 비행체를 이용한 유체 공급 시스템을 제공한다.

그리고 본 발명은 두 번째 이후의 무인 비행체부터는 호스나 파이프의 중간 부분을 슬라이드 되도록 지지하고, 호스나 파이프를 고정하여 비행을 하며, 그리고 호스나 파이프는 롤러 형태 등으로 감겨진 상태에서 무인 비행체가 저장조로부터 멀어지면 풀려지고 가까워지면 감겨지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명은 무인 비행체가 유연한 호스나 파이프를 운반하며 유체(특히 액체)를 공급할 때, 호스나 파이프의 출구 측의 높이를 유체 저장조의 높이나 유체 공급여부 기준 높이 보다 높게 비행하도록 하여 유체 공급을 차단하고 그리고 출구 측의 높이를 저장조의 높이나 공급 기준 높이 보다 낮게 비행하도록 하여 유체를 공급할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 무인 비행체는 비콘과 같은 위치신호장치에 의하여 정해진 구역에서 자신의 위치를 파악하면서 이동을 하고 장착된 센서 및 카메라를 이용하여 농작물의 배열 및 상황 등을 측정 또는 촬영하여 농작물의 성장상황과 병충해를 이미지 프로세스 비교 방법 등으로 분석한다.

본 발명의 무인 비행체를 이용한 시스템은 비닐하우스와 같은 시설물내에서, 일반 논이나 밭, 그리고 경사진 경작지 등, 다양한 환경의 농경지나 사람이 접근이 어려운 장소 등 비행이 허락되는 모든 환경에서 유연성의 호스나 파이프를 이용해 넓은 면적에 유체를 공급할 수 있으며 또한 여러 대의 무인 비행체를 사용하여 유체 공급량과 공급 면적을 넓힐 수 있다.

또한 액체류 뿐만 아니라 분말류나 기체 등의 다양한 유체의 공급을 하면서도, 유체를 공급할 대상물이 포함된 영역에서 그 영역의 위치 정보를 위하여 비콘과 같은 센서가 설치되어 있고, 이 센서들의 신호를 무인 비행체가 감지하여 자동으로 대상 영역을 센싱하며 비행하여 유체를 공급할 수 있다.

또한 무인 비행체에 카메라나 각종 센서들을 장착하여 농작물 등의 관찰이나 관찰이 필요한 대상 지역의 다양한 정보를 얻을 수 있다.

본 발명의 시스템에서는 공중을 비행 하는 무인 비행체를 이용하므로 무인 로봇이나 차량으로 경작지를 이동하는 경우 필요한 이동로 확보나 도로의 관리가 필요 없다. 그리고 기상 조건 등 비행이 가능한 조건만 갖추면 언제든지 본 발명의 시스템 활용이 가능하다.

유체 저장조와의 높이 차를 이용해서 유체(특히 액체)의 분무를 단순하게 제어하므로 별도의 밸브를 차단하는 제어가 불필요해진다. 특히 유체 저장조의 높이와 공급 압력을 조절하고, 또는 무인 비행체의 고도와 유체 공급 압력을 비교 설정하여 공급 기준 고도를 설정하면, 무인 비행체의 비행 고도차를 이용해서 유체의 차단과 공급을 제어할 수 있어 단순하고도 정확한 제어가 가능해진다.

또한 본 발명의 무인 비행체가 호스나 파이프 등을 운반하며 유체를 공급하고, 별도의 차량과 같은 운반 장비로 유체 저장조에 유체를 계속 제공하면 사람이 접근하기 어려운 곳에서도 비행체가 비행이 가능한 시간 동안 계속해서 유체를 공급할 수 있다.

또한 본 발명의 무인 비행체는 호스나 파이프 등을 운반할 수 있는 가격이 저렴한 소형구조 비행체를 이용할 수 있는 특징이 있다.

도1은 본 발명의 2개의 무인 비행체를 이용한 유체 공급 시스템의 일 예를 나타내는 도이다.
도2는 본 발명의 무인 비행체들이 비행전에 유체 저장 및 이동 수단에 놓여진 상태에서 유체 저장조로부터 호스나 파이프가 롤러에 의해 연결된 상태를 나타내는 도이다.
도3은 본 발명에서 사용되는 무인 비행체가 호스나 파이프를 장착할 수 있는 시스템을 나타내는 도이다.
도4는 본 발명에서 사용되는 무인 비행체가 농경지에서 비행하는 경로를 도시한 도이다.
도5는 본 발명에서 사용되는 무인 비행체가 호스나 파이프의 높이를 조절함으로써 유체를 공급 및 차단하는 것을 나타내는 도이다.
도6은 도5의 다른 예를 나타내는 도이다.
도7은 촬영된 농작물의 이상 여부를 분석하는 방법을 나타내는 도이다.

본 발명은 무인 비행체를 이용하여 액체를 포함하는 다양한 유체를 공급하기 위한 시스템에 관한 것이다.

무인 비행체란 드론(drone)과 같이 유선 또는 무선의 조정에 비행하는 비행체 뿐만 아니라 자동으로 비행할 수 있는 다양한 비행체로서 사람이 직접 탑승하지 않은 비행체를 의미한다.

본 발명에서 유체란 물이나 농약 비료 또는 영양제와 같은 다양한 액체 뿐만 아니라 다양한 기체나 공기압이나 가스의 압력 등을 이용해서 분무할 수 있는 분말형태의 가루 등을 포함하는 다양한 유체를 의미하며, 본 발명에서는 비행의 고도차를 이용해서 살포 가능한 액체와 같은 유체가 좋다.

본 발명은 주로 무인 비행체를 이용해서 농경지에 물이나 농약을 살포하거나 또는 기체 등의 유체를 살포할 수 있도록 하며, 또한 농작물 상태 등 상황을 관찰할 수 있도록 하는 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 무인 비행체에는 카메라나 온도 센서, 습도 센서, 등 자동으로 측정 가능한 다양한 센서들을 장착한 상태로 비행하여 비행 중인 장소에서 센싱 또는 촬영한 정보를 호스나 파이프 등과 함께 와이어를 통해서 또는 이동통신, wifi, 블루투스, 적외선, 인터넷 등을 포함한 다양한 유무선 통신 수단으로 수신자에게 전송하여 알려줄 수 있다.

그리고 본 발명의 특징은 두 대 이상의 무인 비행체를 이용해서 호스나 파이프 등을 운반하여 넓은 지역에 한번에 많은 유체를 공급할 수 있도록 하는 것이다. 또 다른 특징으로는 무인 비행체의 비행 고도차를 이용해서 유체 공급을 단순하고 쉽게 유체 공급을 제어할 수 있도록 하는 것이다.

또한 농경지 구역에 비콘과 같은 신호를 발생하는 장치를 2개 이상 설치하여 무인 비행체가 정확한 구역을 자동으로 이동할 수 있게 하는 것이다.

이하, 도면을 참고하여, 본 발명에서 사용하기 좋은 유체로서 농약, 물, 액상 비료 등의 액체를 기준으로 본 발명의 시스템을 설명한다.

도1은 본 발명의 2개의 무인 비행체를 이용한 액체 공급 시스템의 일 예를 나타내는 도이다.

본 도면에서는 차량에 액체 저장조(20)가 실려 있고, 무인 비행체(10) 두 대가 호스나 파이프(30)를 운반하여 농약이나 비료 또는 물 등의 액체(50)를 농작물과 같은 공급될 대상물(90)에 공급하고 있다.

도면과 같이, 2개의 드론들이 호스나 파이프를 통해서 액체 저장조(20)에 저장된 물이나 농약 등을 농작물에 뿌리는 것이다. 2개의 드론은 서로 평행하게 이동하게나. 농작물의 배열에 따라 한쪽의 드론이 앞서서 이동함으로써 물이나 농약 살포를 효율적으로 할 수 있다.

도2는 본 발명의 무인 비행체들이 비행 전에 액체 저장 및/또는 이동 수단에 놓여진 상태에서 액체 저장조로부터 호스나 파이프가 롤러에 의해 연결된 상태를 나타내는 도이다.

본 도에서와 같이 호스나 파이프(30)는 롤러(31)에 감겨진 상태에서 드론의 홀더(11)를 지나고 있다. 본 홀더(11)는 호스나 파이프(30)가 슬라이딩 되도록 가이드하는 정도로 되어 있고 비행시에는 홀더(11)가 조여지면서 호스나 파이프를 고정하여 비행하면서 호스나 파이프들을 운반하게 된다. 그리고 저장조(20)에는 액체 이외에도 기체 또는 분말들이 저장될 수 있고, 수압이나 별도의 압력에 의해 호스나 파이프를 통해 저장된 액체 또는 다른 유체를 공급하게 된다. 롤러(31)는 드론의 비행에 따라 당겨지는 압력에 의해 자유롭게 풀리거나 감길 수 있는 구조로 하여 드론의 비행에 최대한 영향을 주지 않도록 하는 것이 좋다.

그리고 호스나 파이프(30)는 유연한 재질로서 롤러에 잘 감기며 드론에 의해 쉽게 운반될 수 있도록 잘 구부려지는 재질의 호스나 파이프가 좋고 일반 액체 공급 호스들처럼 플라스틱 재질로서 감겨지거나 휘어지고 가벼운 것이 좋다. 또한 호스나 파이프에는 여러 위치에서 액체가 동시에 분사될 수 있도록 다수의 출구들을 구비하여 넓은 면적을 단 시간내에 분사할 수 있도록 할 수 있다.

도3은 본 발명에서 사용되는 무인 비행체가 호스나 파이프를 장착할 수 있는 시스템을 나타내는 도이다.

드론의 홀더(11)는 원형 고리 또는 집게 모양으로 그 내경이 호스나 파이프의 지름 보다 약간 크도록 하여, 드론이 비행전에는 호스나 파이프가 홀더 내부를 자유롭게 지날 수 있도록 하고 비행시에는 홀더를 기계척과 같이 조여서 호스나 파이프를 고정하고 비행할 수 있도록 한다. 하나의 드론으로 긴 호스나 파이프를 운반하기 어려운 경우, 하중을 나누어서 분산할 수 있도록 많은 드론으로 긴 호스나 파이프로 액체를 운반할 수 있도록 한다. 사용되는 드론의 힘과 호스나 파이프의 길이 및 공급되는 액체양을 계산하면, 필요한 드론 수를 결정할 수 있고, 이에 맞도록 사용하면 넓은 지역을 비행하며 드론들이 호스나 파이프로 액체를 분사할 수 있게 된다.

첫번째 드론이 홀더를 통해서 호스나 파이프의 출구나 시작 부분을 고정하고 비행하여 호스나 파이프를 어느 정도 길이 이상을 운반하면, 그 다음 드론이 다시 호스나 파이프를 고정하여 비행하고, 계속 이를 반복하면 긴 길이의 호스나 파이프를 운반하게 된다. 그리고 도시된 것과 같이, 홀더 내부를 호스나 파이프가 반드시 지나갈 필요는 없고, 비행시작 전에만 드론이 홀더를 이용해서 호스나 파이프를 고정하고 운반하면 된다. 다만 자동으로 드론들이 비행하는 경우에는 홀더 내부를 호스나 파이프가 지나가도록 하여, 드론들이 호스나 파이프를 보다 쉽고 확실하게 고정하여 비행할 수 있도록 하는 것이 좋다.

도4는 본 발명에서 사용되는 무인 비행체가 농경지에서 비행하는 경로를 도시한 도이다.

도4에 도시된 바와 같이 비콘(80)이나 신호를 발생하는 위치신호장치들을 비행 지역에 배치함으로서 드론과 같은 무인 비행체(10)가 쉽게 자신의 위치 및 비행해야 할 구역을 확인하여 별도의 조정 없이 쉽게 자동 비행할 수 있게 된다. 도시된 화살표의 경로로서 비행하며 농작물의 상황 파악뿐만 아니라 호스나 파이프를 통해서 물이나 농약 비료 등을 농작물에 제공할 수 있게 된다. 물론 GPS 및/또는 인터넷 통신 등을 이용해서도 자동 비행할 수도 있다

또한, 본 발명의 비행체는 비콘 같은 위치신호장치를 이용하여 비행구역의 농작물 상황을 파악하여 위치에 따른 상황을 맵핑 할 수 있어, 구역 내의 농작물의 uniformity 및 병충해 분포도 등을 파악할 수 있으며, 이러한 자료를 이용하여 물 또는 병충해 농약 등의 액체류 살포를 정확하고 적절하게 할 수 있는 특징을 가지고 있다.

또한 농경지 구역에 비콘과 같은 신호를 발생하는 위치신호장치를 2개 이상 설치하고, 두 개 이상의 위치신호장치는 대각선 방향으로 설치하여 무인 비행체와 함께 삼각기법으로 농경지 구역에서 비행체의 위치를 정확히 파악할 수 있다. 이것은 이미 입력된 농경지 구역의 모양 또는 구조도와 함께 사용하면 더욱 효과적이다. 신호를 발생하는 위치신호장치는 필요에 따라서 4개 또는 그 이상을 설치하여 사용하여도 된다.

무인 비행체는 처음 시작점에서 신호를 발생하는 위치신호장치로부터 관찰하려는 농경지 구역을 설정하게 되고 처음 시작점에서부터 경로를 설정하여 비행할 수 있다.

무인 비행체가 설정된 경로를 이동하면서 카메라나 각종 센서들을 이용하여 농작물의 현황을 관찰하게 된다. 일 예로서 카메라로 농작물을 촬영하여 농작물의 크기, 즉 키(높이), 폭 (넓이), 가지 또는 잎의 숫자 등을 관찰하여 이미 측정된 자료와 비교하여 성장의 정도, 병충해 등을 파악할 수 있다. 촬영된 자료는 이미지 프로세스 방식으로 처리하면 된다.

본 발명의 비행체는 무인 비행 하므로 농작물이 아니라도 화재 진압이나 특수한 임무를 가지고 비행할 수 있어 무인 지상 로봇과는 다른 활용이 가능하게 된다. 특히 호스나 파이프를 통해서 유체를 특정 지역에 비행 가능한 시간 동안 계속 공급할 수 있는 장점이 있다.

도5는 본 발명에서 사용되는 무인 비행체가 호스나 파이프의 높이를 조절함으로써 액체를 공급(예를 들어 분무, 분출, 분사 등) 및 차단하는 것을 나타내는 도이다.

특히 액체 공급을 제어함에 있어 제어 밸브를 사용하지 않고 단지 저장조(20)와 출구가 있는 부분의 호스나 파이프(30)의 고도(높이)차를 이용해서 간단하게 액체(50)의 공급을 제어할 수 있도록 한다. 도5의 (a)와 같이 대상 농작물에 다가가서 드론이 호스나 파이프의 높이를 저장조의 고도보다 낮게 하면 자연스럽게 고도차에 따른 수압으로 물이 나오게 되며 (b)와 같이 높게 수직으로 비행하면 수압차에 의해 물의 분출이 차단된다. 그러므로 별도의 밸브 제어 없이도 드론의 비행 고도의 조정만으로 필요한 부분에만 선택적으로 물 또는 농약이나 비료와 같은 액체를 간단하고 정확하게 분사할 수 있다. 만일 공급 대상 유체가 물과 같은 액체가 사용되지 않고 분말과 같은 유체가 사용되는 경우로서 저장조나 다른 장치 등에서 분무압 등의 공급압력을 가해서 공급하는 경우에도, 공급압력과 대기압의 고도차를 계산해서 기준 높이나 고도를 정하게 되면 그 고도를 기준 고도로 해서 낮게 비행하거나 또는 높게 비행하여 유체의 공급 또는 차단을 제어할 수 있다. 그러므로 공급 대상물은 반드시 액체일 필요는 없고 고도차를 이용해서 공급제어가 가능한 다양한 유체를 사용할 수 있다. 이하에서는, 대표 유체로서 액체로서 비행 고도차를 이용한 액체 공급 및 차단의 방식을 설명하며, 이와 같은 방식은 비행 고도차에 따라 공급 제어가 가능한 다른 모든 유체에도 동일/유사하게 적용될 수 있다.

도5에서 무인 비행체가 두 대 이상 사용하여 액체를 분무하기 위해 호스나 파이프를 운반하며 액체의 공급 차단을 제어했지만 적은 공간이나 가벼운 유체를 공급하는 경우에는 한대의 무인 비행체로 호스나 파이프 등을 운반하며 액체를 공급할 수 있다. 이 경우에도 한대의 무인 비행체가 고도차를 이용해서 액체의 공급 차단을 제어할 수 있다. 특히 한대의 무인 비행체로서 호스나 파이프를 운반하는 경우에는 특정 장소에 거치대 등을 만들고 호스나 파이프의 중간 부분을 걸치면서 이동하면 호스나 파이프의 무게를 분산할 수 있어 좋다. 거치대는 Y 형태의 기둥이나 일반 기둥에 U 자나 가지 형태 등의 거치 부분을 만들어 쉽게 호스나 파이프의 중간 부분을 걸칠 수 있도록 하는 것이 좋다. 거치대에 호스나 파이프 중간 부분을 걸치면서 이동하면 호스나 파이프 및 액체의 무게가 분산할 수 있어 좋다. 물론 두 대 이상의 무인 비행체가 운반하는 경우에도 이러한 거치대를 만들어 사용할 수 있다. 그리고 거치대는 공급 지역의 상황을 고려하여 위치를 선정하고 호스나 파이프가 거치되는 부분의 높이를 조절할 수 있도록 하면 공급 차단 제어에 더 편리할 수 있다.

그리고 이렇게 고도차를 이용해서 액체의 공급 차단을 제어하는 경우에는 차량 등으로 공급 대상 액체를 가지고 다니거나 별도의 탱크 등의 액체 저장조를 이용하는 것이 좋다. 그리고 차량 등으로 액체(유체)를 운반하는 경우 저장조의 높이를 조절할 수 있도록 하거나 차량의 위치를 고도를 고려해서 배치하면 좋다.

도6은 도5의 다른 예를 나타내는 도이다. 도6에서는 물 등의 액체가 공급되는 부분이 호스나 파이프(30)의 끝 쪽만이 아니고 드론들 사이의 호스나 파이프 중간의 전반적인 부분일 경우로서, 드론들의 비행 고도를 조정하여 전체적으로 물 등의 액체가 호스나 파이프 중간의 다수의 출구에서 나올 수 있도록 하면 된다. 이와 같이 비행고도를 이용해서 물 등의 액체를 공급하는 경우 드론과 호스나 파이프를 저장조보다 높은 곳에 위치시키도록 하거나 비행이 시작된 후 저장조의 물이 공급되도록 제어하는 것이 좋다. 이 경우도 액체로서 설명되는 고도차에 따른 유체 공급 및 차단의 제어를 분말이나 다른 가능한 기체에도 동일하게 적용할 수 있다.

무인 비행체의 홀더는 직접 또는 보조장치를 구비하고 이를 이용해서 호스나 파이프의 출구 구멍을 막을 수 있도록 하여, 분출되는 출구의 숫자를 조정할 수도 있다.

또한 두 대 이상의 무인 비행체가 비행하는 경우, 앞쪽의 무인 비행체의 고도를 조정하여 두 비행체 사이에 있어 분출되는 출구의 숫자를 조정하여 경제적인 액체 분사를 할 수도 있다. 즉, 두 비행체 사이의 출구를 모두 사용할 필요가 없는 작은 구역에서는 한쪽의 비행체가 고도를 높임으로써 저장조의 고도보다 낮은 고도의 출구의 숫자를 조절할 수 있으며, 따라서 다수의 무인 비행체들이 각각의 고도들을 조정하여 다수의 출구들 중 액체 공급되는 출구의 수를 조정할 수 있게 된다. 그러므로 출구 사이의 거리와 고도를 적절히 조정하면, 비행시 액체가 공급되는 출구 숫자는 1개에서 모든 출구로 임의대로 조정이 가능하다.

그 외 드론 등의 무인 비행체에 카메라나 각종 센서들을 장착하여 비행하도록 하면 원하는 정보들을 무인 비행체로부터 얻을 수 있어 과학 영농이나, 정찰, 조난 수색 등에 유리한 데 이와 같은 다양한 카메라나 센서의 장착과 정보의 전달 등은 기존의 드론이나 무인 비행체에서 사용되는 기술들을 동일 또는 유사하게 사용할 수 있다.

무인 비행체가 설정된 경로를 이동하면서 카메라나 각종 센서들을 이용하여 농작물의 상황, 농작물의 키(높이), 폭 (넓이), 가지 또는 잎의 숫자 등을 관찰하면, 이미 측정된 자료와 비교하여 성장의 정도, 병충해 등을 이미지 프로세스 방식으로 처리할 수도 있다.

농작물의 성장 정도는 이미 기록된 자료와 실시간으로 측정된 농작물의 키, 폭, 가지, 잎사귀 숫자 등을 비교하여 변화된 길이를 측정하여 알 수 있다. 또한 병충해의 경우, 농작물 잎사귀 또는 줄기의 표면에 나타나는 변화를 비교 분석하여 확인하면 된다. 즉 측정된 농작물의 표면에 반점 발생, 색깔의 변화, 모양의 변화 등의 다양한 변화가 감지되면 이러한 것을 이전의 자료와 비교분석하면 쉽게 병충해의 정도를 파악하여 신속히 대처할 수 있다. 또한 이러한 방법은 병충해 초기 상황을 신속하게 확인하여 대처할 수 있도록 한다.

병충해의 여부를 측정하는 방법을 도7을 참고하여 설명하면 다음과 같다. 도7은 촬영된 농작물의 이상 여부(일 예로서 병충해의 발생)를 분석하는 방법을 나타내는 도이다. 촬영된 농작물의 표면을 동일한 배율로 비교 평가하는 방식으로서, 측정된 이미지를 동일한 간격으로 구분하여 단위셀을 만들며, 농작물 표면 이외는 측정할 필요가 없는 부분은 비교대상에서 제외하여도 되므로 비교하는 단위셀에서 제외한다. 제외된 단위셀은 도7의 단위셀에서 X로 표시되었다. 측정된 2개 이상의 농작물의 표면은 전체표면을 비교하여 변화의 정도를 확인할 수도 있지만, 두 농작물 표면의 각각의 단위셀 별로 비교하면 더욱 효과적이다.

도7을 참고하여, 먼저 농작물의 일예로서 동일 잎사귀가 4차례에 걸쳐 긴 시간 간격을 가지고 촬영된 예를 설명한다. 그리하여, 1차 촬영된 잎사귀의 표면과 2차 촬영된 잎사귀의 표면을 비교하여 두 이미지들의 차이(예를 들면 반점, 색깔, 모양 등의 변화)나는 영상을 구한다. 도시된 도7에서 좌측하단 두 개의 셀에서 X가 체크되어 있는 셀들은 비교 대상에서 제외한다. 1차와 2차 표면에는 변화가 없으므로 차영상 ()에는 아무런 변화 값이 나타지 않았다. 2차 촬영 표면과 3차 촬영 표면의 이미지들의 차이 나는 영상을 구하는데 () 도7에서는 좌측 중간 부분에 두 이미지를 비교하여 나타난 차영상의 크기를 해당 단위셀에 표시한다. 다시 3차 촬영 표면과 4차 촬영 표면의 이미지들의 차이 나는 영상 () 들을 구하는 데, 도7에서는 좌측중간셀에 보여주는것과 같이 이상부분 크기가 커지면 차영상은 커진 크기에서 원래 크기의 차이이므로 'O'형태로 나타나게 된다. 또한 새로운 변화가 있으면 해당 단위셀 위치에 차영상 이미지가 나타난다. 이와같은 방법은 동일한 위치에 대한 농작물 표면을 시간차이를 가지고 측정하여 이미지를 비교분석하여 병충해의 발병시점의 파악에 적합한 방식이다.

또한 도7의 이미지 프로세싱은 동시간에 측정된 잎사귀들에서 유사한 모양의 잎사귀를 여러 개를 추출하여, 위에서 설명한 이미지 프로세스 방식으로 분석하여 농작물의 상태를 파악할 수 있다. 이 경우 위의 1차 내지 4차 잎사귀 표면들은 서로 다른 4개의 잎사귀들의 표면들이 된다. 이들 잎사귀들의 표면들을 위에서 설명한 것과 같이 셀을 만들어서 이미지 프로세싱하는 방법으로 차영상들을 만들어 비교한다. 1번 잎사귀와 2번 잎사귀의 차영상 ()을 만들어 비교하고, 2번 잎사귀와 3번 잎사귀의 차영상()을 만들어 비교하고, 그리고 3번 잎사귀와 4번 잎사귀의 차영상()을 만들어 비교한 후에, 다시 첫번째 이미지와도 비교할 필요가 있는 데 이 경우 차영상 ()를 구하여 두 이미지 사이의 변화값을 파악하면, 그 차이가 더 확실히 나타난다.

위와 같이 이미지 프로세싱은 동일 잎사귀를 시간의 차이를 두고 계속 촬영하여 비교하는 것과 동시 유사한 형태의 다른 잎사귀들을 촬영하여 비교하는 것은 개별적으로 또는 병합하여 사용할 수 있다.

그리고 첫 번째 차영상 ()과 두 번째 차영상을 ()의 비교하여 새로운 차영상을 구하고, 이런 방식으로 계속 진행하면서 변화가 없으면 정상으로 판독을 하고, 변화가 발생하면 이상이 발생하는 것으로 판정하여 병충해 또는 이상이 있는 것으로 판독한다.

본 발명의 농작물 현황을 파악하는 이미지 프로세스 방식은 1차, 2차 등의 촬영 농작물은 전일과 당일 이미지가 될 수 있으며, 또는 실시간에 측정된 농작물에서 구분하여 축출한 이미지를 사용하여 비교하여 병충해의 발병시점을 확인할 수 있다.

무인 비행체가 농경지 구역에서 측정하여 이미지 프로세스 방식으로 나온 자료를 통합하여 자료를 모으게 되면 농경지 전체 구역에 대한 농작물 분포현황을 쉽게 파악할 수 있는 장점을 가지고 있다. 이러한 데이터는 농경지 구역 내에서 발생되는 성장의 불균형, 병충해 또는 다른 농작물 피해 상황 등을 신속하게 파악하게 할 수 있도록 한다.

이러한 결과는 물 또는 농약을 줄 때 이상이 감지된 곳에 다른 곳 보다 많은 양을 주어 병충해 등을 정확하고 쉽게 방지할 수 있도록 한다.

이러한 방식을 이용하게 되면 사람이 매일 농작물을 관찰하지 않고 무인 비행기를 이용하여 실시간으로 농작물의 상황을 파악하여 빠르게 문제 상황을 대처할 수 있다.

10 - 무인 비행체
20 - 저장조
30 - 파이프
50 - 액체

Claims (5)

1. 무인 비행체와 유체 저장조와 유체 저장조에 저장된 유체가 공급되도록 유체 저장조에 연결되는 호스 또는 파이프를 포함하는 무인 비행체를 이용한 유체 공급 시스템에 있어서,
   2개 이상의 무인 비행체를 포함하며,
   상기 호스 또는 파이프는 유연성을 구비하고 그리고 유체 공급을 위한 다수의 출구들을 구비하며,
   첫 번째 비행하는 무인 비행체는 호스 또는 파이프의 시작 부분을 고정하고 비행할 수 있는 홀더를 구비하며,
   두 번째 이후의 무인 비행체는 비행전에는 호스 또는 파이프의 중간 부분을 자유롭게 지나갈 수 있도록 하고 그리고 비행할 때에는 상기 호스 또는 파이프를 고정하여 비행을 할 수 있도록 하는 홀더를 구비하는 것, 그리고
   상기 무인 비행체들이 상기 호스 또는 파이프를 운반하여 상기 유체 저장조로부터 직접 유체를 분사하는 것을 특징으로 하는 다수의 무인 비행체들로 유체를 공급하는 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 유체는 액체이며, 그리고
   상기 무인 비행체들이 호스 또는 파이프의 액체가 나오는 출구들의 고도가 저장조 고도 보다 높게 비행하여 액체를 차단하고 그리고 저장조 고도보다 낮게 되도록 비행하여 액체를 공급할 수 있도록 상기 저장조를 위치시키는 것을 특징으로 하는 다수의 무인 비행체들로 유체를 공급하는 시스템.
3. 제2항에 있어서,
   상기 호스 또는 파이프가 상기 무인 비행체가 저장조로부터 멀어지면 풀려지고 가까워지면 감겨지도록 하는 롤러를 구비하는 다수의 무인 비행체들로 유체를 공급하는 시스템.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   무인 비행체가 비행 중 호스 또는 파이프의 하중을 분산할 수 있도록 상기 호스 또는 파이프의 중간을 걸칠 수 있게 공급 지역에 설치되는 거치대를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다수의 무인 비행체들로 유체를 공급하는 시스템.
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