KR102601633B1 - Ai를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 클린로드시스템에있어서, 차량이 운행하는 도로 중앙분리대(100)의 하부에 설치되어 여름철 도로를 세척함과 함께 노면의 온도를 감지하여 설정된 온도 이상이 되면 노면의 온도를 낮추기 위해 노면에 물이 분사되도록 하고, 겨울철 도로에 눈이 쌓인 경우 제철작업을 위해 노면에 염수가 분사되도록 하는 분사장치(40)와, 상기 분사장치(40)에 의한 세척수와 염수의 분사가 도로의 상태정보와 날씨정보에 따라 자동으로 이루어질 수 있도록 분사장치(40)의 분사를 제어하는 자동분사관리부(30)와, 상기 자동분사관리부(30)에 의한 분사장치(40)의 제어에 의해 세척수가 분사되도록 세척수가 보관되는 세척수저장부(10)와, 상기 자동분사관리부(30)에 의한 분사장치(40)의 제어에 의해 염수가 분사되도록 염수가 보관되는 염수저장부(20)와, 다양한 도로상황 데이터를 학습하고 도로상태를 스스로 판단하여 자동분사관리부(30)를 제어함으로써 세척수와 염수가 불필요하게 낭비되지 않도 도로상태에 맞게 자동으로 분사될 수 있도록 하는 AI판단부(80)로 구성되어 AI를 이용하여 세척수나 염수가 날씨의 상황이나 앞으로의 도로상황을 예측하여 도로에 설치된 분사장치에 의해 자동으로 분사되도록 함으로써 노면세척기능, 결빙방지기능, 여름철 노면의 온도저하가 자동으로 이루어질 수 있는 효과가 있으며, 물이나 염수가 필요시에만 분사되도록 함으로써 무분별한 분사에 의한 물이나 염수의 낭비를 방지하여 효율적으로 분사될 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 도로 위에 물과 염수가 자동으로 분사되어 노면세척기능, 결빙방지기능, 여름철 노면 온도저하을 갖도록 하는 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템에 관한 것이다.
최근 국민의 생활 의식 수준의 향상으로 도로에 차량이 많이 증가하고, 이로 인해 배기가스와 먼지 등으로 노면의 상태가 점점 악화되고 있으나, 이를 해결하기 위한 대책이 미흡한 편이다.
따라서, 노면의 오염물질을 제거하는 방법으로 다양한 노면 청소차량이 제시되어 있고, 이 제시되어 있는 노면 청소차량을 이용하여 노면에 쌓여 있는 이물질
등을 제거하는 청소를 수행하고 있다.
그러나, 청소 차량을 이용하여 노면을 청소하는 경우에는 노면의 가장자리에 모인 낙엽이나 쓰레기 등을 청소하는 것으로, 차량이 통행하는 도로의 노면에 쌓인 꽃가루나, 황사 먼지 등은 그대로 방치되어 차량의 운행 중 먼지 등이 날리게 되어 도로 인근의 보행자나 거주자에게 그대로 전달되게 되어 건강을 해치게 되는 문제점이 있었다.
또한, 청소 차량을 이용하여 도로를 청소하기 위해서는 상당한 시간과 인력이 소요되므로, 한번 도로를 청소할때마다 상당한 비용이 소모되는 문제점이 있었다.
그리고, 도로에 차량이 많이 다니는 시간대에 청소 차량을 이용하여 노면을 청소하는 경우에는 교통체증을 유발하기 때문에 주로 차량의 운행이 적은 야간이나 새벽에 청소를 하여야함으로써, 안전사고의 발생 위험이 따르게 되는 문제점이 있었다.
한편, 동절기에 도로에 눈이 쌓이는 경우에는 도로에 제설재를 살포하여 제설작업을 수행하고 있다.
그러나, 이러한 종래의 제설재 살포장치는 별도의 제설장치인 살포장치를 차량에 부착하고, 제설재를 충진시켜야 함으로써, 제설 작업시간이 많이 지연되어 강설시 초기 대응이 어려운 문제점이 있었다.
또한, 이러한 종래의 제설방법은 해당 지역까지 차량이 이동해야 하므로, 이동 중 폭설된 지역을 통과하지 못할 경우에는 해당 지역은 물론 인근 부근까지 제설작업을 할 수 없어 오랜 시간을 걸쳐 눈을 치워야 하기 때문에 인력이 많이 소요 되고, 비용도 상당하게 소요되는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해 최근들어 일정 시간마다 자동으로 물이나 염수를 분사하여 도로를 세척하거나 제설작업이 이루어지도록 하고 있으나 주기적으로 물이나 염수를 자동으로 분사함으로써 물이나 염수의 낭비가 심하게 발생되는 문제가 있는 것이다.
따라서 본 발명의 목적은 날씨의 상황에 따라 차량이 통행하는 도로에 물이자동으로 분사되도록 함으로써 노면세척기능, 결빙방지기능, 여름철 노면 온도저하기능을 갖도록 하는 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템을 제공하는데에 있다.
상기의 목적에 따른 본 발명은 클린로드시스템에있어서, 차량이 운행하는 도로 중앙분리대(100)의 하부에 설치되어 여름철 도로를 세척함과 함께 노면의 온도를 감지하여 설정된 온도 이상이 되면 노면의 온도를 낮추기 위해 노면에 물이 분사되도록 하고, 겨울철 도로에 눈이 쌓인 경우 제철작업을 위해 노면에 염수가 분사되도록 하는 분사장치(40)와, 상기 분사장치(40)에 의한 세척수와 염수의 분사가 도로의 상태정보와 날씨정보에 따라 자동으로 이루어질 수 있도록 분사장치(40)의 분사를 제어하는 자동분사관리부(30)와, 상기 자동분사관리부(30)에 의한 분사장치(40)의 제어에 의해 세척수가 분사되도록 세척수가 보관되는 세척수저장부(10)와, 상기 자동분사관리부(30)에 의한 분사장치(40)의 제어에 의해 염수가 분사되도록 염수가 보관되는 염수저장부(20)와, 다양한 도로상황 데이터를 학습하고 도로상태를 스스로 판단하여 자동분사관리부(30)를 제어함으로써 세척수와 염수가 불필요하게 낭비되지 않도 도로상태에 맞게 자동으로 분사될 수 있도록 하는 AI판단부(80)와, 여름철 분사된 세척수를 재활용하기 위한 필터링부(120)로 구성되며, 상기 분사장치(40)는 공급관(42)을 통해 세척수와 염수가 분사노즐(41)로 공급되어 분사가 이루어지고, 분사노즐(41)이 외부로 노출되어 파손되는 것을 방지하면서 상부에 중앙분리대(100)가 설치되는 보호커버(43)가 설치되며, 공급관(42) 내에는 외부에서 유입되는 이물질이 분사노즐(41) 내측으로 유입되지 못하도록 하면서 분사되는 세척수와 염수가 정류되면서 격벽사이의 좁은 통로를 통과하면서 유속이 증대되어 세척수와 염수의 분사속도를 증가시켜 세척수와 염수가 멀리 분사될 수 있도록 하는 정류부재(44)가 설치되며, 상기 분사노즐(41)에는 다수의 분사공(45)이 형성되고 분사공(45)에는 세척수와 염수가 멀리 분사되어 도로 전체에 분사될 수 있도록 하기 위해 분사방향으로 좁아지게 형성된 분사공(45)을 통과하면서 분사압이 증가되어 분사속도를 증대시키기 위한 경사면(46)이 형성되며, 중앙분리대(100)에는 겨울철 도로위에 블랙아이스와 같은 위험상황을 직접적으로 알려주기 위해 블랙아이스가 발생된 지점의 중앙분리대(100)에서 도로위를 비춰 운전자가 블랙아이스를 인지할 수 있도록 하는 바닥조명부(110)와, 여름철 장마나 태풍시 발생되는 도로침수를 감지하고 무선통신을 통해 원격지의 관리센터에 알려주기 위한 수위센서(140)와, 상부에 설치되어 도로 상황을 운전자에게 안내해주는 화면표시부(50)가 구성됨을 특징으로 한다.
본 발명은 AI를 이용하여 세척수나 염수가 날씨의 상황이나 앞으로의 도로상황을 예측하여 도로에 설치된 분사장치에 의해 자동으로 분사되도록 함으로써 노면세척기능, 결빙방지기능, 여름철 노면의 온도저하가 자동으로 이루어질 수 있는 효과가 있으며, 물이나 염수가 필요시에만 분사되도록 함으로써 무분별한 분사에 의한 물이나 염수의 낭비를 방지하여 효율적으로 분사될 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템의 전체구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템에 의해 도로위에 물과 염수가 분사되는 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 분사장치의 구성을 도시한 도면,
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 분사노즐의 다양한 구성을 도시한 도면,
도 10 내지도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 AI판단부의 구성을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 도로 침수감지를 위한 구성을 도시한 도면,
도 13 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 적설량측정부의 구성을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 수위센서의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템에 의해 도로위에 물과 염수가 분사되는 구성을 도시한 도면,
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 분사장치의 구성을 도시한 도면,
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 분사노즐의 다양한 구성을 도시한 도면,
도 10 내지도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 AI판단부의 구성을 도시한 도면,
도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 도로 침수감지를 위한 구성을 도시한 도면,
도 13 내지 도 14는 본 발명의 실시 예에 따른 적설량측정부의 구성을 도시한 도면,
도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 수위센서의 구성을 도시한 도면이다.
이하 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템의 전체구성을 도시한 블록도이고, 도 2는 중앙분리대(100)에 설치된 분사장치(40)에 의해 도로위에 물과 염수가 분사되는 구성을 도시한 도면이며, 도 3은 분사장치(40)의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 스마트 클린로드시스템은 차량이 운행하는 도로 중앙분리대(100)의 하부에 설치되어 여름철 도로를 세척함과 함께 노면의 온도를 감지하여 설정된 온도 이상이 되면 노면의 온도를 낮추기 위해 노면에 물이 분사되도록 하고, 겨울철 도로에 눈이 쌓인 경우 제철작업을 위해 노면에 염수가 분사되도록 하는 분사장치(40)와, 상기 분사장치(40)에 의한 세척수와 염수의 분사가 도로의 상태정보와 날씨정보에 따라 자동으로 이루어질 수 있도록 분사장치(40)의 분사를 제어하는 자동분사관리부(30)와, 상기 자동분사관리부(30)에 의한 분사장치(40)의 제어에 의해 세척수가 분사되도록 세척수가 보관되는 세척수저장부(10)와, 상기 자동분사관리부(30)에 의한 분사장치(40)의 제어에 의해 염수가 분사되도록 염수가 보관되는 염수저장부(20)와, 다양한 도로상황 데이터를 학습하고 도로상태를 스스로 판단하여 자동분사관리부(30)를 제어함으로써 세척수와 염수가 불필요하게 낭비되지 않도 도로상태에 맞게 자동으로 분사될 수 있도록 하는 AI판단부(80)로 구성된다.
상기 분사장치(40)는 도로의 하부에 설치되는 것이 아닌 도로의 가운데 중앙분리대(100)의 하부에 설치되어 외부로 노출된 상태이며, 분사장치(40)가 지중에 매설되지 않고 지상에 노출됨에 따라 분사장치(40)의 유지보수가 용이한 것이다.
지중에 설치된 분사장치(40)는 공급관(42)을 통해 세척수와 염수가 분사노즐(41)로 공급되어 분사가 이루어지며, 분사노즐(41)이 외부로 노출되어 파손되는 것을 방지하면서 상부에 중앙분리대(100)가 설치되는 보호커버(43)가 설치된다.
본 발명에서는 분사장치(40)에 의한 세척수와 염수의 분사시 분사거리가 증대되도록 하여 도로의 가장자리까지 세척수와 염수가 분사되도록 하는 분사노즐(41)이 설치될 수 있다.
세척수와 염수가 공급되는 공급관(42) 내에는 이물질의 유입을 방지하면서 공급되는 세척수와 염수의 와류를 방지하여 세척수와 염수의 분사속도를 증가시켜 세척수와 염수가 멀리 분사될 수 있도록 하는 정류부재(44)가 설치될 수 있다.
도 4에서와 같이 분사노즐(41) 내에 정류부재(44)가 설치된 상태에서 공급되는 세척수와 염수가 정류부재(44)를 통과하면서 이물질이 걸러지면서 공급관(42)을 통해 공급되면서 와류가 발생되는 세척수와 염수가 정류되어 분사노즐(41)에 의한 분사속도가 높아져 멀리 분사될 수 있는 것이다.
도 5는 본 발명의 정류부재(44)의 실시 예를 도시한 것으로, 도 5의 (a)와 같이 다수의 격벽이 형성될 수 있어 외부에서 유입되는 이물질이 분사노즐(41) 내측으로 유입되지 못하도록 하면서 분사되는 세척수와 염수가 정류되면서 격벽사이의 좁은 통로를 통과하면서 유속이 증대되어 세척수와 염수가 빠르게 분사되도록 함으로써 멀리 분사될 수 있도록 한다.
또한, 정류부재(44)는 도 5의 (b)와 같이 메쉬형태로 구성될 수 있으며, 그물망형태로 이루어져 분사노즐(41) 이물질이 공급되지 않도록 걸러주면서 와류가 발생된 세척수가 염수를 정류시키는 기능도 갖게 된다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분사노즐(41)의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명에서는 분사노즐(41)을 통해 분사되는 세척수나 염수가 멀리 분사되어 도로 전체에 분사될 수 있도록 하기 위해 분사속도를 증대시키게 된다.
공급관(42)을 통해 공급되는 세척수와 염수는 분사노즐(41)을 통해 도로위로 분사되며, 이때 분사노즐(41)에는 다수의 분사공(45)이 형성되고 분사공(45)에는 경사면(46)이 형성되어 분사되는 방향으로 갈수록 좁아지게 형성될 수 있다.
분사노즐(41)을 통해 분사되는 세척수와 염수는 다수의 분사공(45)을 통해 분사되며, 이때 경사면(46)에 의해 분사방향으로 좁아지게 형성된 분사공(45)을 통과하면서 분사압이 증가되는 것이다.
분사공(45)이 입구측은 넓게 형성되어 있고 경사면(46)에 의해 분사방향으로 갈수록 출구쪽은 좁아지게 분사공(45)이 형성되는 것이며, 넓은 곳에서 유입된 세척수와 염수가 좁은 출구를 통과하면서 베르누이 정리(Bernoulli's theorem)에 의해 유속이 증가하게 된다.
세척수와 염수의 유속이 증가함에 따라 분사속도가 증가되어 세척수와 염수가 멀리 분사되어 중앙분리대(100)에 설치된 분사장치(40)에 의해 도로의 가장자리까지 세척수와 염수가 분사될 수 있는 것이다.
베르누이 정리는 유체가 흐르는 속도와 압력의 관계를 나타내는 법칙으로 유체는 같은 높이에서 흐르는 경우 유체의 속력은 좁은 통로를 흐를 때 증가하고 넓은 통로를 흐를 때는 감소하게 된다. (네이버 지식백과 참조)
본 발명의 분사공(45)도 갈수록 좁아지는 형태임에 따라 세척수와 염수의 압력이 증가하여 속도가 증가함으로써 멀리까지 분사되는 효과가 있는 것이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분사공(45)의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 분사노즐(41)에는 공급되는 세척수와 염수의 유량에 대응하여 분사압은 일정하게 유지되어 도로위에 멀리까지 분사될 수 있도록 분사공(45) 내에 신축부재(47)가 구성된다.
도 7을 참고하면, 분사공(45) 내에는 공급되는 세척수와 염수의 유량에 따라 수축, 팽창되면서 분사공(45)의 크기가 유동적으로 변화하도록 함으로써 유량에 상관없이 항상 일정한 분사속도로 세척수와 염수가 분사될 수 있도록 조절되는 하는 신축부재(47)가 구성될 수 있다.
세척수저장부(10)와 염수저장부(20)에 저장된 세척수와 염수가 자동분사관리부(30)를 통해 공급관(42)으로 공급되어 분사노즐(41)을 통해 분사되는 과정에서 세척수와 염수를 공급하는 이송펌프(미도시)의 압력이 약해지거나 저장된 세척수와 염수의 양이 부족한 경우 공급관(42)을 통해 공급되는 세척수와 염수가 부족하여 분사압력이 낮아짐에 따라 멀리까지 분사되지 못하게 된다.
이를 해결하기 위해 공급관(42)을 통해 공급되는 세척수와 염수의 공급유량이 늘어나는 경우에는 압력에 의해 신축부재(47)가 밀려나면서 수축되어 분사공(45)이 넓어지도록 하고 공급유량이 줄어드는 경우에는 압력이 줄어들어 수축되어 있던 신축부재(47)가 팽창하여 원상태가 됨으로써 분사공(45)이 좁아지게 된다.
유량이 증가된 경우에는 신축부재(47)가 수축되어 분사공(45)이 넓어져 막힘없이 많은 유량이 분사될 수 있는 것이며, 유량이 감소되는 경우에는 좁은 분사공(45)을 통해 세척수와 염수가 분사됨으로써 분사압이 증가되면서 분사속도가 증가하여 도로위 가장자리까지 멀리 분사될 수 있는 것이다.
즉, 공급되는 유량에 따라 신축부재(47)가 수축, 팽창되면서 유속이 일정하게 발생되도록 함으로써 공급되는 세척수와 염수의 유량에 맞게 도로위의 가장자리까지 분사될 수 있도록 구성된다.
도 8 내지 도 9는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 분사노즐(41)의 구성을 도시한 도면이다.
이를 설명하면, 분사공(45)에는 분사공(45)을 통해 유입되는 유량에 따라 수축되거나 팽창되면서 분사공(45)의 배출구가 좁아지거나 넓어지도록 하여 분사공(45)을 통해 유입되는 물의 유량에 관계없이 유속이 일정하게 발생되도록 함으로써 발전이 이루어지도록 하는 신축부재(47)와, 유량이 늘어나는 경우에는 신축부재(47)가 수축되면서 후방으로 밀려나는 것을 지지하도록 하고 유량이 줄어드는 경우에는 수축된 신축부재(47)가 원상태로 복귀되면서 팽창됨과 함께 뒤로 밀려난 신축부재(47)를 분사공(45) 내측으로 밀어내도록 구성되어 유량에 따라 분사공(45)의 배출구가 좁아지거나 넓어지도록 하는 스프링(49)과, 유량의 변화에 따라 신축부재(47)가 뒤로 밀려나거나 원상태로 복귀되는 과정에서 신축부재(47)가 스윙작동할 수 있도록 분사공(45)의 유입구 방향에서 신축부재(47)의 일측이 고정되게 하는 스윙축(48)이 구성된다.
상기 신축부재(47)는 공급되는 유량에 따라 수축되거나 팽창되면서 분사공(45)을 통해 분사되는 세척수와 염수가 멀리까지 분사될 수 있는 유속으로 유지될 수 있도록 한다.
공급관(42)을 통해 공급되는 유량이 많은 경우에는 유속이 보장됨에 따라 세척수와 염수의 흐름이 정체되지 않고 분사공(45)으로 통과되도록 함으로써 멀리 분사되도록 하여야 한다.
공급관(42)을 통해 공급는 유량이 적은 경우에는 분사공(45)을 통과하는 유압이 줄어들게 되고 그에 따라 유속도 느려짐에 따라 세척수와 염수가 도로의 가장자리까지 분사되지 못하게 됨에 따라 분사공(45)이 좁아지도록 하여 유압을 증대시켜 좁은 분사공(45)을 통해 분사되는 세척수와 염수의 유속이 증대되도록 하여야 한다.
즉, 유량이 많은 경우에는 신축부재(47)가 수축되면서 분사공(45)의 크기를 넓혀 세척수와 염수가 막힘없이 분사되도록 하고, 유량이 적은 경우에는 신축부재(47)가 원상태로 팽창되도록 하여 분사공(45)의 크기를 좁혀 적은 유량으로도 분사속도가 일정수준을 유지할 수 있도록 하여 멀리 분사될 수 있도록 하는 것이다.
상기 스프링(49)은 신축부재(47)가 유량의 증가에 의해 수축되면서 뒤로 밀려나는 경우 신축부재(47)를 지지하는 역할을 하게 되며, 신축부재(47)가 과하게 수축되거나 뒤로 많이 밀려나 분사공(45)이 필요이상으로 넓어져 상대적으로 유속이 줄어들거나 세척수와 염수가 과하게 분사되어 낭비되는 것을 방지하게 된다.
또한, 유량의 줄어든 경우에는 신축부재(47)를 분사공(45)의 중심으로 밀어내어 원상태로 복귀되면서 모아지도록 함으로써 분사공(45)이 좁아질 수 있게 된다.
상기 스윙축(48)은 신축부재(47)가 유량의 변화에 의해 뒤로 밀려나거나 가운대로 모아지는 과정에서 신축부재(47)가 스윙작동되도록 신축부재(47)의 일측에 설치되며, 스윙축(48)을 기준으로 신축부재(47)가 뒤로 밀려나거나 가운데로 모여지도록 스윙작동됨에 따라 유량의 변화에 대응하여 분사공(45)의 크기가 유동적으로 변경되도록 한다.
다시 도 1을 참고하면, 본 발명에서는 AI판단부(80)를 통해 자동분사관리부(30)를 제어하여 도로의 상황을 스스로 판단하여 세척수와 염수가 낭비되지 않고 자동으로 분사될 수 있도록 제어하게 된다.
도 10을 참고하여 AI판단부(80)의 구성을 설명한다.
본 발명의 AI판단부(80)는 도로상황을 촬영한 영상을 분석하여 다양한 상황을 학습하여 도로상황을 예측하여 세척수와 염수의 분사량, 분사시간을 판단하는 AI영상학습부(81)와, 계절별, 월별, 일별, 시간대별 도로상황에 대한 기상정보를 학습하여 변화하는 다양한 도로상황을 인지할 수 있도록 하는 AI빅데이터학습부(82)와, AI영상학습부(81)와 AI빅데이터학습부(82)를 통해 학습한 데이터를 관리하여 동일한 도로상황의 발생시 세척수와 염수의 분사량과 분사시간을 스스로 판단하여 자동분사관리부(30)를 제어할 수 있도록 하는 학습데이터관리부(83)로 구성된다.
도 11은 본 발명의 AI판단부(80)의 상세구성을 도시한 도면이다.
이를 참고하면, AI영상학습부(81)는 도로상황을 판단하기 위해 도로의 현재상태를 실시간으로 촬영하는 AI카메라(84)와, 상기 AI카메라(84)를 통해 실시간 촬영된 영상을 통해 도로의 상태를 분석하는 영상분석부(85)와, 상기 AI카메라(84)를 통해 실시간 촬영된 영상을 통해 도로의 지면온도를 분석하여 지면의 온도가 평균대비 높은 경우에는 세척수의 분사량과 분사시간이 증가되도록 하고 지면의 온도가 평균대비 낮은 경우에는 세척수의 분사량과 분사기간이 감소되도록 제어하여 도로의 지면온도를 낮추기 위해 분사되는 세척수에 의해 도로세척이 효율적으로 이루어지도록 하는 지면온도분석부(86)와, 상기 AI카메라(84)를 통해 실시간 촬영된 영상을 통해 도로를 통행하는 차량의 이동량을 분석하여 차량이 이동량이 증가하게 되는 경우에는 세척수의 분사량과 분사시간이 증가되도록 하고 차량이 이동량이 감소하게 되는 경우에는 세척수의 분사량과 분사시간이 감소되도록 제어하여 도로에 분사되는 세척수에 의해 도로세척이 효율적으로 이루어지도록 하는 차량이동량분석부(87)로 구성된다.
AI빅데이터학습부(82)는 계절별 도로의 차량이동량, 먼지상태, 지면온도, 강수량, 적설량과 같은 도로상태정보를 학습하기 위해 기상청으로부터 수신되는 계절별 날씨정보를 학습하는 계절별기상정보학습부(88)와, 계절별 도로의 차량이동량, 먼지상태, 지면온도, 강수량, 적설량과 같은 도로상태정보를 학습하기 위해 기상청으로부터 수신되는 월별 날씨정보를 학습하는 월별기상정보학습부(89)와, 계절별 도로의 차량이동량, 먼지상태, 지면온도, 강수량, 적설량과 같은 도로상태정보를 학습하기 위해 기상청으로부터 수신되는 일별 날씨정보를 학습하는 일별기상정보학습부(90)와, 계절별 도로의 차량이동량, 먼지상태, 지면온도, 강수량, 적설량과 같은 도로상태정보를 학습하기 위해 기상청으로부터 수신되는 시간대별 날씨정보를 학습하는 시간대별기상정보학습부(91)로 구성된다.
상기 AI영상학습부(81)를 통해 도로의 실시간 상태를 분석하고 AI빅테이터학습부(82)를 통해 계절별, 월별, 일별, 시간대별 기상정보를 학습한 빅데이터를 이용하여 도로의 상태를 스스로 판단하여 도로의 상황에 맞게 세척수와 염수의 분사량과 분사시간이 자동으로 조절되도록 하여 효율적으로 분사가 이루어질 수 있도록 자동분사관리부(30)를 제어하는 AI분사제어부(92)가 구성된다.
본 발명의 중앙분리대(100)에는 여름철 장마나 태풍시 발생되는 도로침수를 감지하고 무선통신을 통해 원격지의 관리센터에 알려주기 위한 수위센서(140)가 설치될 수 있다.
도 12를 참고하면, 분사장치(40)의 상부에 설치되는 중앙분리대(100)에는 수위센서(140)가 설치되며, 도로에 침수가 발생하여 수위센서(140)가 침수되는 경우 감지된 데이터를 무선통신에 의해 관리센터에 전송되도록 제어함으로써 도로침수에 따른 차량파손과 인명피해를 방지할 수 있게 된다.
수위센서(140)에 의해 침수가 감지된 경우 이를 통해 재난문자와 같은 안내문자를 인근 지역에 발송하게 되며, 침수가 예상되거나 발생된 지점에 설치된 안내표시부를 통해 차량의 진입이 차단됨을 안내하는 문구를 표시하여 차량이 진입하지 않도록 알려주는 것이다.
도 13 내지 도 14는 본 발명의 중앙분리대(100)에 설치되는 적설량측정부(70)의 구성을 도시한 도면이다.
염수의 분사시 도로에 눈이 쌓인 정도를 확인하고 쌓인 눈의 양에 따라 적절한 염수가 분사되어야 염수의 불필요한 낭비가 없는 것이며, 염수가 도로위에 많이 분사되는 경우 도로를 주행하는 차량의 하부가 부식되는 원인이 될 수 있어 정확한 양의 염수가 분사될 수 있도록 제어하여야 한다.
본 발명에서는 중앙분리대(100)에 적설량측정부(70)를 설치하여 초음파측정에 의해 도로위에 쌓인 눈의 정도를 판단하고 이를 통해 적정량의 염수가 분사될 수 있도록 제어하게 된다.
상기 적설량측정부(70)의 구성을 보면, 도로의 적설높이를 측정하기 위해 눈에 반사되어 수신되는 초음파 주파수 중에서 주위 사물이 아닌 실제 도로에 쌓인 눈에 부딪혀 반사되는 주파수 신호의 범위를 측정하여 초기값으로 설정하는 설정부(71)와, 수신된 주파수 측정값을 초기 주파수 신호값과 비교가능하도록 송신된 후 반사되어온 수신 주파수를 실시간으로 읽어들여 주파수 측정값으로 입력하는 초음파입력부(72)와, 상기 설정부(71)에 의해 설정된 주파수 신호값과 초음파입력부(72)를 통해 입력받은 수신 주파수 측정값을 비교하여 설정부(71)에 의해 설정된 주파수 신호값을 벗어나는 주파수인 주위 구조물에 반사되어오는 수신 주파수를 구별하는 비교부(73)와, 상기 비교부(73)를 통해 초기 설정된 주파수 신호값을 벗어나는 수신 주파수 측정값을 적설량 측정을 위한 수신 주파수에서 제외하고 실제 눈에 부딪혀 오는 수신 주파수만을 저장하여 도로위에 쌓인 눈의 높이가 측정될 수 있도록 저장하는 저장부(74)와, 상기 저장부(74)에 의해 도로위에 쌓인 눈의 높이를 측정한 후 미리 눈이 쌓이지 않은 도로와의 거리가 측정되어 저장된 상태에서 초음파신호에 의해 도로위에 쌓인 눈과의 거리와 눈이 쌓이지 않은 도로와의 거리를 고려하여 도로위에 실제 쌓인 눈의 높이를 산출하는 변환부(75)로 구성된다.
상기 설정부(71)는 수신되는 초음파신호의 초기값을 설정해 놓는 것으로, 수신 초음파신호를 필터링하기 위한 기준값이며, 미리 설정된 초기값을 벗어나는 수신 초음파신호를 제거하기 위해 설정된다.
상기 초음파입력부(72)는 노면으로 송신되어 쌓여있는 눈에 반사되어 오는 수신 초음파신호를 실시간으로 저장하게 되며, 초음파입력부(72)에 저장되는 초음파신호는 비교부(73)를 통해 설정부(71)에 저장된 초기 초음파신호와 비교하여 불필요한 수신 초음파신호가 수신된 것을 확인하게 된다.
비교부(73)를 통해 설정된 범위를 벗어난 수신 초음파신호를 판단한 후 설정된 범위를 벗어난 초음파신호는 필터링하여 제거하게 되며, 필터링된 수신 초음파신호는 저장부(74)에 다시 저장하여 적설량 측정에 사용된다.
상기 변환부(75)는 필터링된 수신 초음파신호를 통해 측정되는 도로위 눈과 적설량측정부(70) 사이의 거리값(h2)과, 미리 눈이 쌓이지 않은 도로위와 적설량측정부(70) 사이의 거리값(h1)을 계산하여 도로위에 눈이 쌓인 높이로 변환하게 된다.
즉, 눈이 쌓이기 전 도로와 적설량측정부(70) 사이의 거리를 측정하고, 눈이 쌓인 후 도로위의 눈과 적설량측정부(70) 사이의 거리를 측정한 후 전후의 거리차리를 이용하여 도로위에 쌓인 눈의 높이를 측정할 수 있게 된다.
다시 도 1을 참고하면, 본 발명에서는 중앙분리대(100)의 상부에 도로 상황을 운전자에게 안내해주는 화면표시부(50)가 설치될 수 있다.
본 발명에서는 화면표시부(50)를 설치함에 있어 도로상에 일정 간격을 두고 다수의 화면표시부(50)가 설치될 수 있으며, 다수 설치된 화면표시부(50) 간에 데이터를 공유하면서 연동하여 작동되도록 구성될 수 있다.
상기 화면표시부(50)는 다수 설치된 화면표시부(50) 간의 무선통신을 통해 데이터를 송수신하여 공유하게 되며, 공유되는 도로상황정보를 화면표시부(50)를 통해 미리 확인할 수 있도록 안내해주게 된다.
상기 화면표시부(50)는 다양한 도로상황정보가 송수신되는 과정에서 해당 화면표시부(50)에 필요한 도로상황정보만을 선별하여 공유할 수도 있으며, 예를 들어 전방의 곡선도로에 겨울철 블랙아이스가 예상되는 경우 곡선도로의 진입구간에 설치된 화면표시부(50)를 통해 블랙아이스를 경고하여 차량이 서행할 수 있도록 알려줄 수 있게 되어 사고를 방지하는 기능을 갖는 것이다.
즉, 필요한 도로상황정보만을 선택적으로 공유하도록 데이터를 송수신함으로써 빠른 데이터처리와 함께 이동통신망의 데이터사용료를 줄일 수 있게 된다.
도 15는 본 발명의 중앙분리대(100)에 설치되는 바닥조명부(110)의 구성을 도시한 도면이다.
본 발명의 중앙분리대(100)에는 겨울철 도로위에 블랙아이스와 같은 위험상황을 직접적으로 알려주기 위해 블랙아이스가 발생된 지점의 중앙분리대(100)에서 도로위를 비춰 운전자가 블랙아이스를 인지할 수 있도록 하는 바닥조명부(110)가 설치될 수 있다.
겨울철 도로에 발생된 블랙아이스는 차량의 운행중 운전자가 시각적으로 확인하기 어려우며, 특히 야간의 경우에는 더욱 식별할 수 없어 사고의 원인이 되고 있다.
본 발명에서는 AI판단부(80)를 통해 야간에 도로위 블랙아이스가 발생되었거나 발생이 예상되는 것으로 판단된 경우 해당 위치의 중앙분리대(100)에 설치된 바닥조명부(110)가 발광되도록 제어하여 도로위를 비춰줌으로써 블랙아이스의 발생지점을 열려주면서 바닥을 비춰줌에 따라 빛이 반사되는 시각적인 차이점으로 인해 운전자가 블랙아이스를 인지할 수 있도록 하여 사고를 방지하도록 한다.
본 발명에서는 여름철 분사된 세척수를 재활용하기 위한 필터링부(120)가 설치될 수 있다.
도로에 분사된 세척수는 도로세척후 도로의 가장자리를 따라 흘러가게 되며, 도로 가장자리에 설치된 배수구를 통해 버려지게 된다.
이때, 배수구의 일측에 배출관(미도시)을 설치하여 흘러 들어온 세척수를 저장탱크(미도시)에 저장되도록 하며, 저장된 세척수를 필터링부(120)에 의해 이물질을 걸려낸 후 다시 세척수저장부(10)로 공급되도록 한다.
한번 사용 후 버려지는 세척수를 재활용하여 다시 사용함으로써 사용되는 세척수를 줄일 수 있어 경제적이며, 그에 따라 비용절감의 효과가 있는 것이다.
상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위 및 그 특허청구범위와 균등한 것에 의해 정해 져야 한다.
(10)-- 세척수저장부
(20)-- 염수저장부
(30)-- 자동분사관리부
(40)-- 분사장치 (41)-- 분사노즐
(42)-- 공급관 (43)-- 보호커버
(44)-- 정류부재 (45)-- 분사공
(46)-- 경사면 (47)-- 신축부재
(48)-- 스윙축 (49)-- 스프링
(50)-- 화면표시부
(70)-- 적설량측정부 (71)-- 설정부
(72)-- 초음파입력부 (73)-- 비교부
(74)-- 저장부 (75)-- 변환부
(80)-- AI제어부 (81)-- AI영상학습부
(82)-- AI빅데이터학습부 (83)-- 학습데이터관리부
(84)-- AI카메라 (85)-- 영상분석부
(86)-- 지면온도분석부 (87)-- 차량이동량분석부
(88)-- 계절별기상정보학습부 (89)-- 월별기상정보학습부
(90)-- 일별기상정보학습부 (91)-- 시간대별기상정보학습부
(92)-- AI분사제어부
(100)-- 중앙분리대
(110)-- 바닥조명부
(120)-- 필터링부
(140)-- 수위센서
(20)-- 염수저장부
(30)-- 자동분사관리부
(40)-- 분사장치 (41)-- 분사노즐
(42)-- 공급관 (43)-- 보호커버
(44)-- 정류부재 (45)-- 분사공
(46)-- 경사면 (47)-- 신축부재
(48)-- 스윙축 (49)-- 스프링
(50)-- 화면표시부
(70)-- 적설량측정부 (71)-- 설정부
(72)-- 초음파입력부 (73)-- 비교부
(74)-- 저장부 (75)-- 변환부
(80)-- AI제어부 (81)-- AI영상학습부
(82)-- AI빅데이터학습부 (83)-- 학습데이터관리부
(84)-- AI카메라 (85)-- 영상분석부
(86)-- 지면온도분석부 (87)-- 차량이동량분석부
(88)-- 계절별기상정보학습부 (89)-- 월별기상정보학습부
(90)-- 일별기상정보학습부 (91)-- 시간대별기상정보학습부
(92)-- AI분사제어부
(100)-- 중앙분리대
(110)-- 바닥조명부
(120)-- 필터링부
(140)-- 수위센서
Claims (8)
- 클린로드시스템에있어서,
차량이 운행하는 도로 중앙분리대(100)의 하부에 설치되어 여름철 도로를 세척함과 함께 노면의 온도를 감지하여 설정된 온도 이상이 되면 노면의 온도를 낮추기 위해 노면에 물이 분사되도록 하고, 겨울철 도로에 눈이 쌓인 경우 제철작업을 위해 노면에 염수가 분사되도록 하는 분사장치(40)와,
상기 분사장치(40)에 의한 세척수와 염수의 분사가 도로의 상태정보와 날씨정보에 따라 자동으로 이루어질 수 있도록 분사장치(40)의 분사를 제어하는 자동분사관리부(30)와,
상기 자동분사관리부(30)에 의한 분사장치(40)의 제어에 의해 세척수가 분사되도록 세척수가 보관되는 세척수저장부(10)와,
상기 자동분사관리부(30)에 의한 분사장치(40)의 제어에 의해 염수가 분사되도록 염수가 보관되는 염수저장부(20)와,
다양한 도로상황 데이터를 학습하고 도로상태를 스스로 판단하여 자동분사관리부(30)를 제어함으로써 세척수와 염수가 불필요하게 낭비되지 않도 도로상태에 맞게 자동으로 분사될 수 있도록 하는 AI판단부(80)와,
여름철 분사된 세척수를 재활용하기 위한 필터링부(120)로 구성되며,
상기 분사장치(40)는 공급관(42)을 통해 세척수와 염수가 분사노즐(41)로 공급되어 분사가 이루어지고, 분사노즐(41)이 외부로 노출되어 파손되는 것을 방지하면서 상부에 중앙분리대(100)가 설치되는 보호커버(43)가 설치되며, 공급관(42) 내에는 외부에서 유입되는 이물질이 분사노즐(41) 내측으로 유입되지 못하도록 하면서 분사되는 세척수와 염수가 정류되면서 격벽사이의 좁은 통로를 통과하면서 유속이 증대되어 세척수와 염수의 분사속도를 증가시켜 세척수와 염수가 멀리 분사될 수 있도록 하는 정류부재(44)가 설치되며,
상기 분사노즐(41)에는 다수의 분사공(45)이 형성되고 분사공(45)에는 세척수와 염수가 멀리 분사되어 도로 전체에 분사될 수 있도록 하기 위해 분사방향으로 좁아지게 형성된 분사공(45)을 통과하면서 분사압이 증가되어 분사속도를 증대시키기 위한 경사면(46)이 형성되며,
중앙분리대(100)에는 겨울철 도로위에 블랙아이스와 같은 위험상황을 직접적으로 알려주기 위해 블랙아이스가 발생된 지점의 중앙분리대(100)에서 도로위를 비춰 운전자가 블랙아이스를 인지할 수 있도록 하는 바닥조명부(110)와, 여름철 장마나 태풍시 발생되는 도로침수를 감지하고 무선통신을 통해 원격지의 관리센터에 알려주기 위한 수위센서(140)와, 상부에 설치되어 도로 상황을 운전자에게 안내해주는 화면표시부(50)가 구성됨을 특징으로 하는 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템.
- 제1항에 있어서,
AI판단부(80)는,
도로상황을 촬영한 영상을 분석하여 다양한 상황을 학습하여 도로상황을 예측하여 세척수와 염수의 분사량, 분사시간을 판단하는 AI영상학습부(81)와,
계절별, 월별, 일별, 시간대별 도로상황에 대한 기상정보를 학습하여 변화하는 다양한 도로상황을 인지할 수 있도록 하는 AI빅데이터학습부(82)와,
AI영상학습부(81)와 AI빅데이터학습부(82)를 통해 학습한 데이터를 관리하여 동일한 도로상황의 발생시 세척수와 염수의 분사량과 분사시간을 스스로 판단하여 자동분사관리부(30)를 제어할 수 있도록 하는 학습데이터관리부(83)로 구성됨을 특징으로 하는 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템.
- 제2항에 있어서,
AI영상학습부(81)는,
도로상황을 판단하기 위해 도로의 현재상태를 실시간으로 촬영하는 AI카메라(84)와,
상기 AI카메라(84)를 통해 실시간 촬영된 영상을 통해 도로의 상태를 분석하는 영상분석부(85)와,
상기 AI카메라(84)를 통해 실시간 촬영된 영상을 통해 도로의 지면온도를 분석하여 지면의 온도가 평균대비 높은 경우에는 세척수의 분사량과 분사시간이 증가되도록 하고 지면의 온도가 평균대비 낮은 경우에는 세척수의 분사량과 분사기간이 감소되도록 제어하여 도로의 지면온도를 낮추기 위해 분사되는 세척수에 의해 도로세척이 효율적으로 이루어지도록 하는 지면온도분석부(86)와,
상기 AI카메라(84)를 통해 실시간 촬영된 영상을 통해 도로를 통행하는 차량의 이동량을 분석하여 차량이 이동량이 증가하게 되는 경우에는 세척수의 분사량과 분사시간이 증가되도록 하고 차량이 이동량이 감소하게 되는 경우에는 세척수의 분사량과 분사시간이 감소되도록 제어하여 도로에 분사되는 세척수에 의해 도로세척이 효율적으로 이루어지도록 하는 차량이동량분석부(87)로 구성됨을 특징으로 하는 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템.
- 제2항에 있어서,
AI빅데이터학습부(82)는,
계절별 도로의 차량이동량, 먼지상태, 지면온도, 강수량, 적설량과 같은 도로상태정보를 학습하기 위해 기상청으로부터 수신되는 계절별 날씨정보를 학습하는 계절별기상정보학습부(88)와,
계절별 도로의 차량이동량, 먼지상태, 지면온도, 강수량, 적설량과 같은 도로상태정보를 학습하기 위해 기상청으로부터 수신되는 월별 날씨정보를 학습하는 월별기상정보학습부(89)와,
계절별 도로의 차량이동량, 먼지상태, 지면온도, 강수량, 적설량과 같은 도로상태정보를 학습하기 위해 기상청으로부터 수신되는 일별 날씨정보를 학습하는 일별기상정보학습부(90)와,
계절별 도로의 차량이동량, 먼지상태, 지면온도, 강수량, 적설량과 같은 도로상태정보를 학습하기 위해 기상청으로부터 수신되는 시간대별 날씨정보를 학습하는 시간대별기상정보학습부(91)로 구성됨을 특징으로 하는 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 AI영상학습부(81)를 통해 도로의 실시간 상태를 분석하고 AI빅테이터학습부(82)를 통해 계절별, 월별, 일별, 시간대별 기상정보를 학습한 빅데이터를 이용하여 도로의 상태를 스스로 판단하여 도로의 상황에 맞게 세척수와 염수의 분사량과 분사시간이 자동으로 조절되도록 하여 효율적으로 분사가 이루어질 수 있도록 자동분사관리부(30)를 제어하는 AI분사제어부(92)가 구성됨을 특징으로 하는 AI를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템.
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|---|---|---|---|
| KR1020230116051A KR102601633B1 (ko) | 2023-09-01 | 2023-09-01 | Ai를 이용한 세척수, 염수 자동분사기능을 갖는 스마트 클린로드시스템 |
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2023
- 2023-09-01 KR KR1020230116051A patent/KR102601633B1/ko active IP Right Grant
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