KR102601681B1 - Energy independent real time aquatic environment observing and monitoring system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실시간으로 수생태계를 관측하고 모니터링하는 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 배터리 사용의 제약없이 실시간으로 상시 운영되어 수생태계를 관측 및 모니터링 할 수 있는 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system that observes and monitors the aquatic ecosystem in real time. It operates continuously in real time without restrictions on battery use, and is capable of observing and monitoring the aquatic ecosystem in real-time. and monitoring systems.
Description
본 발명은 실시간으로 수생태계를 관측하고 모니터링하는 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system that observes and monitors the aquatic ecosystem in real time.
물 사용량의 대부분은 하천이나 호수와 같은 공공 수역에 의존하고 있다. 이에 따라 공공수역의 수질관리의 중요성이 날로 증가하고 있다.Most of our water use relies on public water bodies such as rivers and lakes. Accordingly, the importance of water quality management in public waters is increasing day by day.
현재, 공공수역의 수질 관리를 위하여 수질 자동 측정망이 이용되고 있다. 수질 자동 측정망은 전국의 주요 하천 및 호소에 측정소를 설치하여 운영된다. 측정소는 실시간으로 수질 오염 상태를 측정하고, 감시하여 실시간으로 수질 정보를 제공할 수 있다.Currently, an automatic water quality measurement network is being used to manage the water quality of public waters. The automatic water quality measurement network is operated by installing measurement stations in major rivers and lakes across the country. The measuring station can measure and monitor water pollution conditions in real time and provide water quality information in real time.
그런데, 수질 자동 측정망은 오염 사고가 주로 발생하는 지류 하천이나, 농사에 주로 사용되는 저수지 등에는 설치되지 않기 때문에 지류 하천 및 저수지 등의 실시간 관측 및 모니터링이 필요한 실정이다.However, since the automatic water quality measurement network is not installed in tributary rivers or reservoirs mainly used for farming, where pollution accidents mainly occur, real-time observation and monitoring of tributary rivers and reservoirs is necessary.
또한, 현재 이용되는 수질 자동 측정망 및 실시간 수질 모니터링 시스템은 설치 및 운영 비용이 매우 고가이다. 따라서, 현실적으로 대량 설치가 어렵다.In addition, the currently used automatic water quality measurement network and real-time water quality monitoring system are very expensive to install and operate. Therefore, in reality, mass installation is difficult.
이에 따라 수상 드론을 이용한 수질 모니터링 시스템이 연구되고 있으나, 배터리 관리의 문제로 상시 운영이 어려운 현실이다. Accordingly, water quality monitoring systems using water drones are being researched, but continuous operation is difficult due to battery management issues.
수생태계를 분석하여 전국 수생태계의 효율적인 수질 관리를 하기 위해서는, 대량의 데이터를 획득하는 것이 중요하다. 그런데, 현재 설치된 수질 자동 측정망 및 임시 운영되는 수상 드론을 이용한 수질 모니터링 시스템을 통해서 획득하는 데이터는 수생태계를 분석하기에 부족한 양의 데이터이다.In order to analyze aquatic ecosystems and manage water quality efficiently in aquatic ecosystems across the country, it is important to acquire large amounts of data. However, the data obtained through the currently installed automatic water quality measurement network and the temporarily operated water quality monitoring system using water drones is an insufficient amount of data to analyze the aquatic ecosystem.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 배터리 사용의 제약없이 상시 운영되어 실시간으로 수생태계 관측 및 모니터링을 수행할 수 있는 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention was conceived to solve the above-described problems, and its purpose is to provide an energy-independent, real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system that can operate at all times without restrictions on battery use and perform real-time aquatic ecosystem observation and monitoring. .
본 발명의 일 특징에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템은, 수생태계에 고정 설치되는 도킹 스테이션부; 및 상기 수생태계에 계류되어 수생태계 정보를 관측하여 관측 정보를 획득하는 부이형 관측 장치; 수상에서 주행하며 수생태계 정보를 관측하여 관측 정보를 획득하는 공중 관측 장치;를 포함하고, 상기 도킹 스테이션부는 상기 부이형 관측 장치, 수상 관측 장치 및 공중 관측 장치 중 적어도 어느 하나와 무선 통신이 가능하고, 상기 도킹 스테이션부는 상기 수상 관측 장치 및 공중 관측 장치 중 적어도 하나를 무선 충전하는 것이 가능한 것을 특징으로 한다.An energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system according to an aspect of the present invention includes a docking station unit fixedly installed in the aquatic ecosystem; and a buoy-type observation device moored in the aquatic ecosystem to observe aquatic ecosystem information and obtain observation information; It includes an aerial observation device that travels on the water and observes aquatic ecosystem information to obtain observation information, wherein the docking station unit is capable of wireless communication with at least one of the buoy type observation device, the water observation device, and the aerial observation device, , The docking station unit is capable of wirelessly charging at least one of the water observation device and the aerial observation device.
또한, 상기 도킹 스테이션부는 태양광 발전기 및 풍력 발전기 중 적어도 하나에 의해 자가 발전하는 것을 특징으로 한다.In addition, the docking station unit generates self-generated power using at least one of a solar power generator and a wind power generator.
또한, 상기 도킹 스테이션부는, 승하강 가능하게 구비되는 충전 스테이지부를 포함하고, 상기 수상 관측 장치 및 상기 공중 관측 장치 중 적어도 하나는 상기 충전 스테이지부에 안착되어 무선 충전되는 것을 특징으로 한다.In addition, the docking station unit includes a charging stage unit that can be raised and lowered, and at least one of the water observation device and the aerial observation device is seated on the charging stage unit and wirelessly charged.
또한, 상기 부이형 관측 장치는, 태양광 발전기; 상기 태양광 발전기에 의해 발전된 전기를 저장하는 배터리; 및 상기 수생태계 환경 정보를 획득하는 측정 센서;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the buoy-type observation device includes a solar power generator; a battery that stores electricity generated by the solar generator; And a measurement sensor that acquires the aquatic ecosystem environment information.
또한, 상기 수상 관측 장치는, 태양광 발전기; 상기 태양광 발전기에 의해 발전된 전기를 저장하는 배터리; 및 수중 지형 정보를 획득하는 음파 센서; 주변 장애물 정보를 획득하는 라이다 센서; 및 주변 영상 정보를 획득하는 카메라;를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the water observation device includes a solar power generator; a battery that stores electricity generated by the solar generator; and an acoustic wave sensor that acquires underwater terrain information; LiDAR sensor that acquires information about surrounding obstacles; And a camera that acquires surrounding image information.
본 발명에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템은 배터리 사용에 제약을 받지 않고 수생태계를 실시간으로 상시 관측 및 모니터링 할 수 있다. 이에 따라, 수생태계 오염 상황을 조기에 발견하고 신속한 대처를 구현할 수 있다. The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system according to the present invention can observe and monitor the aquatic ecosystem in real time without being restricted by battery use. Accordingly, it is possible to detect aquatic ecosystem pollution situations early and implement prompt response.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템은 실시간으로 상시 측정되어 획득된 대용량의 관측 정보를 토대로 수생태계에 대한 빅데이터의 구성이 가능하여, 수생태계의 사고 예방 및 환경 개선에 대한 효과적인 대응을 위한 빅데이터를 제공할 수 있다.In addition, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system according to a preferred embodiment of the present invention is capable of constructing big data on the aquatic ecosystem based on a large amount of observation information obtained through continuous measurement in real time, thereby preventing accidents in the aquatic ecosystem. and can provide big data for effective response to environmental improvement.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템을 도시한 도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템을 구성하는 도킹 스테이션부를 도시한 도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템을 구성하는 부이형 관측 장치를 도시한 도.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템을 구성하는 수상 관측 장치를 도시한 도.
도 5는 특정 이벤트 발생시 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템의 작동 흐름도.1 is a diagram illustrating an energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a docking station unit constituting an energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing a buoy-type observation device constituting an energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing an aquatic observation device constituting an energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 5 is a flowchart of the operation of an energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system according to a preferred embodiment of the present invention when a specific event occurs.
이하의 내용은 단지 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만 발명의 원리를 구현하고 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다. 또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.The following merely illustrates the principles of the invention. Therefore, those skilled in the art will be able to invent various devices that embody the principles of the invention and are included in the concept and scope of the invention, although not clearly described or shown herein. In addition, all conditional terms and embodiments listed in this specification are, in principle, expressly intended only for the purpose of ensuring that the inventive concept is understood, and should be understood as not limiting to the embodiments and conditions specifically listed as such. .
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이며, 그에 따라 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다.The above-mentioned purpose, features and advantages will become clearer through the following detailed description in relation to the attached drawings, and accordingly, those skilled in the art in the technical field to which the invention pertains will be able to easily implement the technical idea of the invention. .
본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 사시도들을 참고하여 설명될 것이다. 이러한 도면들에 도시된 부재들 및 영역들의 두께 및 폭 등은 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시도의 형태가 변형될 수 있다.Embodiments described herein will be explained with reference to cross-sectional views and/or perspective views, which are ideal illustrations of the present invention. The thickness and width of members and regions shown in these drawings are exaggerated for effective explanation of technical content. The form of the illustration may be modified depending on manufacturing technology and/or tolerance.
따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함되는 것이다.Accordingly, embodiments of the present invention are not limited to the specific form shown, but also include changes in form produced according to the manufacturing process.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)을 도시한 도이다.Figure 1 is a diagram illustrating an energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 도킹 스테이션부(DA), 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in Figure 1, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention includes a docking station unit (DA), a buoy-type observation device (BY), and a water observation device (FD). ) and an aerial observation device (AD).
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)이 설치되는 수생태계는, 호수, 연못, 늪, 샘, 일시적 웅덩이 강, 하천(지류하천 포함), 작은 개울, 인공수, 저수지 및 해양을 포함할 수 있다.The aquatic ecosystem in which the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention is installed includes lakes, ponds, swamps, springs, temporary pools, rivers, streams (including tributary streams), small streams, and artificial May include water, reservoirs and oceans.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 도킹 스테이션부(DA), 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 각각을 자가 발전하여 전기를 생산하고 저장할 수 있도록 구비할 수 있다. 이 때, 상대적으로 배터리 소모량이 많은 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)는 도킹 스테이션부(DA)에서 무선 충전하는 것이 가능할 수 있다. The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention includes a docking station unit (DA), a buoy-type observation device (BY), a water observation device (FD), and an aerial observation device (AD). Each can be equipped to generate and store electricity through self-generation. At this time, the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD), which consume relatively high battery consumption, may be able to be wirelessly charged in the docking station unit (DA).
이로 인해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 배터리 제약없이 상시 수생태계를 관측 및 모니터링할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 상시 획득한 정보를 축적하여 수생태계에 대한 빅데이터를 구성할 수 있다. Due to this, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention can observe and monitor the aquatic ecosystem at all times without battery constraints. The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention can construct big data about the aquatic ecosystem by accumulating information obtained at all times.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 배터리 관리를 위해 인력을 사용하지 않고도 배터리를 관리할 수 있다. 따라서, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 인력에 의해 관리되기 어려운 수생태계에도 설치되어 관측 정보를 획득하고, 효율적으로 운영 가능할 수 있다.In addition, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system 1 according to a preferred embodiment of the present invention can manage the battery without using human resources for battery management. Therefore, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention can be installed in aquatic ecosystems that are difficult to manage by man, obtain observation information, and operate efficiently.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)을 구성하는 각각의 장치(BY, FD, AD)들에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, each device (BY, FD, AD) constituting the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail as follows.
도킹 스테이션부(DA)는 수생태계에 고정 설치될 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)는 태양광 발전기(PV) 및 풍력 발전기(WP) 중 적어도 하나에 의해 자가 발전할 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)는 태양광 발전기(PV) 및 풍력 발전기(WP) 중 적어도 하나에 의해 발전된 전기를 에너지 저장부에 저장할 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)는 에너지 저장부에 저장된 전기를 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 각각의 배터리로 공급할 수 있다. 이로 인해 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 배터리가 무선 충전될 수 있다.The docking station unit (DA) can be fixedly installed in the aquatic ecosystem. The docking station unit (DA) can generate self-generated power by at least one of a solar power generator (PV) and a wind power generator (WP). The docking station unit (DA) may store electricity generated by at least one of a solar power generator (PV) and a wind power generator (WP) in the energy storage unit. The docking station unit (DA) can supply electricity stored in the energy storage unit to the batteries of each of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD). This allows the batteries of surface observation devices (FD) and aerial observation devices (AD) to be charged wirelessly.
이처럼 도킹 스테이션부(DA)는 외부의 에너지 공급없이 독립적으로 발전하여 전기를 생산하여 저장할 수 있다. 그런 다음, 도킹 스테이션부(DA)는 저장된 에너지를 이용하여 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 어느 하나를 무선 충전시킬 수 있다.In this way, the docking station unit (DA) can generate and store electricity by generating power independently without external energy supply. Then, the docking station unit (DA) can wirelessly charge at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) using the stored energy.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 자가 발전하는 도킹 스테이션부(DA)에 의해 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)를 무선 충전시킬 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 수생태계에 설치된 도킹 스테이션부(DA), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)들의 배터리의 제약없이 수생태계에 대한 상시 관측 및 모니터링을 구현할 수 있다.The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention can wirelessly charge the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) by the self-generating docking station unit (DA). there is. For this reason, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention is a battery of the docking station unit (DA), water observation device (FD), and aerial observation device (AD) installed in the aquatic ecosystem. It is possible to implement regular observation and monitoring of the aquatic ecosystem without any restrictions.
도킹 스테이션부(DA)는 통신부를 포함할 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)는 통신부를 통해서 이동 통신망 상에서 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 어느 하나와 무선 신호를 송수신할 수 있다. 이로 인해 도킹 스테이션부(DA)는 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나와 무선 통신 가능할 수 있다. 여기서 무선 신호는, 음성 호 신호, 화상 통화 호 신호 또는 문자/멀티미디어 메시지 송수신에 따른 다양한 형태의 데이터를 포함할 수 있다.The docking station unit (DA) may include a communication unit. The docking station unit (DA) can transmit and receive wireless signals with at least one of a buoy-type observation device (BY), a water observation device (FD), and an aerial observation device (AD) on a mobile communication network through the communication unit. Because of this, the docking station unit (DA) may be capable of wireless communication with at least one of the buoy-type observation device (BY), the water observation device (FD), and the aerial observation device (AD). Here, the wireless signal may include various types of data according to voice call signals, video call signals, or text/multimedia message transmission and reception.
도킹 스테이션부(DA)는 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 어느 하나와 무선 통신하여 관측 정보를 획득할 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)는 제어부 및 데이터 저장부를 포함하여 구성될 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)는 획득한 관측 정보를 데이터 저장부에 저장할 수 있다. The docking station unit (DA) may acquire observation information by wirelessly communicating with at least one of a buoy-type observation device (BY), a water observation device (FD), and an aerial observation device (AD). The docking station unit (DA) may be configured to include a control unit and a data storage unit. The docking station unit (DA) may store the acquired observation information in the data storage unit.
관측 정보는, 부이형 관측 장치(BY)에 의해 관측된 수생태계 정보, 수상 관측 장치(FD)에 의해 관측된 수생태계 정보, 공중 관측 장치(AD)에 의해 관측된 수생태계 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. The observation information includes at least one of the aquatic ecosystem information observed by the buoy-type observation device (BY), the aquatic ecosystem information observed by the water-based observation device (FD), and the aquatic ecosystem information observed by the aerial observation device (AD). It can be included.
각각의 장치(FD, AD)는 장치의 기능에 적합한 수생태계 정보를 관측하여 획득할 수 있다.Each device (FD, AD) can observe and obtain water ecosystem information suitable for the device's function.
구체적으로, 부이형 관측 장치(BY)의 경우, 실시간 기상 정보, 파향, 파고, 유향, 유속 및 수심을 포함하는 수생태계 환경 정보를 관측하여 관측 정보로서 획득할 수 있다.Specifically, in the case of a buoy-type observation device (BY), aquatic ecosystem environmental information including real-time weather information, wave direction, wave height, direction, current speed, and water depth can be observed and obtained as observation information.
수상 관측 장치(FD)의 경우, 수생태계의 지형 정보를 포함하는 수생태계 수중 정보를 관측하여 관측 정보로서 획득할 수 있다.In the case of a water observation device (FD), underwater information of the aquatic ecosystem, including topographical information of the aquatic ecosystem, can be observed and obtained as observation information.
공중 관측 장치(AD)의 경우, 수생태계의 수면상을 관측하여 수생태계 수면 정보를 관측 정보로서 획득할 수 있다.In the case of an aerial observation device (AD), water surface information of the aquatic ecosystem can be obtained as observation information by observing the water surface of the aquatic ecosystem.
도킹 스테이션부(DA)는 무선 통신하는 장치에서 관측한 관측 정보를 전달받을 수 있다. 이 경우, 무선 통신하는 장치는, 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 어느 하나일 수 있다.The docking station unit (DA) can receive observation information observed from a wireless communication device. In this case, the device that communicates wirelessly may be at least one of a buoy type observation device (BY), a water observation device (FD), and an aerial observation device (AD).
도킹 스테이션부(DA)는 제어부를 통해서 관측 정보에 기초해 특정 이벤트 발생시 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 작동을 제어할 수 있다. 여기서 특정 이벤트는 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 상시 관측 수행 상태에서, 수생태계의 기상 상황 및 수생태계 환경의 변화일 수 있다.The docking station unit (DA) may control the operation of at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) when a specific event occurs based on observation information through the control unit. Here, the specific event may be a change in the weather situation of the aquatic ecosystem and the aquatic ecosystem environment under the constant observation status of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD).
수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 경우, 수생태계를 주행하며 관측하는 장치들이다. 따라서, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)는 수생태계의 기상 상황 및 수생태계 환경 변화(예를 들어, 날씨 변화, 유속 변화 등)에 따라 주행을 멈추거나, 시작하는 등 작동 상태를 달리해야 한다.In the case of water observation devices (FD) and aerial observation devices (AD), they are devices that travel and observe the aquatic ecosystem. Therefore, the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) operate according to the weather conditions of the aquatic ecosystem and changes in the aquatic ecosystem environment (e.g., weather changes, flow speed changes, etc.). must be different.
도킹 스테이션부(DA)는, 관측 정보, 바람직하게는, 부이형 관측 장치(BY)로부터 획득한 관측 정보에 기초해 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 작동을 제어할 수 있다.The docking station unit (DA) can control the operation of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) based on observation information, preferably observation information obtained from the buoy-type observation device (BY). .
도킹 스테이션부(DA)는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)을 구성하는 중앙 컨트롤부와 무선 통신할 수 있다. 중앙 컨트롤부는 도킹 스테이션부(DA)를 통해서 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)에 의해 관측된 관측 정보를 전달받아 저장할 수 있다. 중앙 컨트롤부는 도킹 스테이션부(DA)로부터 전달받은 관측 정보를 토대로 수생태계 관측 빅데이터를 구성하여 저장하고 관리할 수 있다.The docking station unit (DA) can communicate wirelessly with the central control unit constituting the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention. The central control unit can receive and store observation information observed by the buoy-type observation device (BY), the water observation device (FD), and the aerial observation device (AD) through the docking station unit (DA). The central control unit can configure, store, and manage aquatic ecosystem observation big data based on the observation information received from the docking station unit (DA).
도킹 스테이션부(DA)는 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)를 포함하는 수생태계에 직접 구비되는 장치들과, 중앙 컨트롤부 사이에 구비될 수 있다. 수생태계의 경우, 수생태계에 직접 구비되는 장치들과, 중앙 컨트롤부 간의 거리가 너무 멀어 무선 통신으로 관측 정보를 다이렉트로 전달하기가 어려울 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)의 경우, 수생태계에 고정 설치되되, 중앙 컨트롤부와의 무선 통신이 가능한 거리에 구비될 수 있다. The docking station unit (DA) may be provided between devices directly installed in the aquatic ecosystem, including a buoy-type observation device (BY), a water observation device (FD), and an aerial observation device (AD), and the central control unit. . In the case of an aquatic ecosystem, the distance between the devices directly installed in the aquatic ecosystem and the central control unit is too long, so it may be difficult to directly transmit observation information through wireless communication. In the case of the docking station unit (DA), it may be fixedly installed in the aquatic ecosystem, but at a distance where wireless communication with the central control unit is possible.
따라서, 도킹 스테이션부(DA)는 수생태계에 직접 구비되는 장치들과 중앙 컨트롤부 사이에서 수생태계에 직접 구비되는 장치들의 관측 정보를 중앙 컨트롤부로 전달하는 중간 컨트롤부로서 기능할 수 있다. 이에 따라 중앙 컨트롤부는 수생태계에서 상시 관측된 모든 정보를 전달받아 수생태계에 대한 빅데이터를 구성하는 것이 가능할 수 있다.Therefore, the docking station unit (DA) can function as an intermediate control unit that transmits observation information from devices directly installed in the aquatic ecosystem to the central control unit between devices directly installed in the aquatic ecosystem and the central control unit. Accordingly, the central control unit may be able to construct big data about the aquatic ecosystem by receiving all information observed at all times in the aquatic ecosystem.
또한, 도킹 스테이션부(DA)는 휴대 기기(예를 들어, PC 및 스마트폰)에서 관측 정보를 확인할 수 있도록, 휴대 기기과, 수생태계에 직접 구비되는 장치들 사이에서 중간 기지국으로서 기능할 수도 있다.Additionally, the docking station unit (DA) may function as an intermediate base station between portable devices and devices directly installed in the aquatic ecosystem so that observation information can be checked on portable devices (eg, PCs and smartphones).
도 2는 도킹 스테이션부(DA)의 구현 예를 도시한 도이다. 도 2에 도시된 도킹 스테이션부(DA)의 형상은 일 예로서 도시된 것이므로, 이에 한정되지 않는다.Figure 2 is a diagram showing an implementation example of the docking station unit (DA). The shape of the docking station unit DA shown in FIG. 2 is shown as an example, and is not limited thereto.
도킹 스테이션부(DA)는 수생태계의 바닥면에 접촉되어 도킹 스테이션부(DA)의 고정 설치를 가능하게 하는 지지부(S)를 포함하여 구성될 수 있다.The docking station portion (DA) may be configured to include a support portion (S) that contacts the bottom surface of the aquatic ecosystem and enables fixed installation of the docking station portion (DA).
지지부(S)는 상대적으로 높은 높이로 형성되어 수면위로 노출되는 제1지지면(S1) 및 제1지지면(S1)보다 낮은 높이로 형성되어 수중에 위치하는 제2지지면(S2)을 포함할 수 있다.The support part (S) includes a first support surface (S1) formed at a relatively high height and exposed above the water surface, and a second support surface (S2) formed at a lower height than the first support surface (S1) and located underwater. can do.
제1지지면(S1)은 태양광 발전기(PV) 또는 풍력 발전기(WP)를 지지할 수 있다. 태양광 발전기(PV)는 일 예로서 별도의 지지 플레이트(SP)와 결합되어 제1지지면(S1)에 결합될 수 있다. 풍력 발전기(WP)는 일 예로서 제1지지면(S1)상에 고정 설치되는 형태로 결합될 수 있다.The first support surface S1 may support a solar power generator (PV) or a wind power generator (WP). As an example, the solar power generator (PV) may be coupled to the first support surface (S1) by being combined with a separate support plate (SP). As an example, the wind power generator WP may be coupled to be fixedly installed on the first support surface S1.
제2지지면(S2)은 제1지지면(S1)의 일측에 형성되어 제1지지면(S1)보다 낮은 높이를 갖고 수중에 위치하는 형태일 수 있다.The second support surface (S2) may be formed on one side of the first support surface (S1), have a lower height than the first support surface (S1), and be located underwater.
도킹 스테이션부(DA)는 승하강 가능하게 구비되는 충전 스테이지부(CS)를 포함할 수 있다. 충전 스테이지부(CS)는 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 무선 충전시 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나를 지지 및 안착시키기 위해 구비될 수 있다.The docking station unit (DA) may include a charging stage unit (CS) that can be raised and lowered. The charging stage unit (CS) is provided to support and seat at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) when wirelessly charging at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD). It can be.
수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나는 충전 스테이지부(CS)에 도킹될 수 있다. 그러면 도킹 스테이션부(DA)는 에너지 저장부에 저장된 전기를 충전 스테이지부(CS)에 도킹된 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나로 공급할 수 있다. 구체적으로 각각의 장치(FD, AD)를 구성하는 배터리로 공급할 수 있다.At least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) may be docked to the charging stage unit (CS). Then, the docking station unit (DA) can supply the electricity stored in the energy storage unit to at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) docked to the charging stage unit (CS). Specifically, it can be supplied as a battery that constitutes each device (FD, AD).
충전 스테이지부(CS)는 승하강 가능하게 구비될 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 충전 스테이지부(CS)는 승하강 가능한 구조로 지지부(S)에 결합될 수 있다.The charging stage unit (CS) may be provided to be raised and lowered. As shown in Figure 2, the charging stage unit (CS) can be coupled to the support unit (S) in a structure that can be raised and lowered.
일 예로서, 충전 스테이지부(CS)는 제1지지면(S1)측에 결합되는 제1결합부(CS1)와, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나가 직접적으로 안착되는 제2결합부(CS2)를 포함하여 구성될 수 있다.As an example, the charging stage unit (CS) has a first coupling unit (CS1) coupled to the first support surface (S1) side, and at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) directly. It may be configured to include a second coupling portion (CS2) that is seated.
제1, 2결합부(CS1, CS2)는 제1, 2결합부(CS1, CS2)의 높이 차이에 존재하는 단턱 부위에 의해 연결될 수 있다.The first and second coupling parts CS1 and CS2 may be connected by a step that exists at a height difference between the first and second coupling parts CS1 and CS2.
제1결합부(CS1)는 제1지지면(S1)측에 결합될 수 있다. 충전 스테이지부(CS)의 제2결합부(CS2)는 제1결합부(CS1)보다 낮은 높이에 위치하여 수중에 위치할 수 있다. 제1, 2결합부(CS1, CS2) 각각은 일단에 형성된 단턱 부위에 의해 일체로 연결될 수 있다.The first coupling portion CS1 may be coupled to the first support surface S1. The second coupling portion (CS2) of the charging stage portion (CS) may be located underwater at a lower height than the first coupling portion (CS1). Each of the first and second coupling portions CS1 and CS2 may be integrally connected by a step portion formed at one end.
도 2에 도시된 바와 같이, 태양광 발전기(PV)와 결합하는 지지 플레이트(SP)는 일면에 태양광 발전기(PV)를 구비할 수 있다. 봉의 형태로 구성된 승하강 거리부(RL)는 지지 플레이트(SP)의 타면에 구비될 수 있다. As shown in FIG. 2, the support plate (SP) coupled with the solar power generator (PV) may have the solar power generator (PV) on one side. The raising/lowering distance portion (RL) configured in the form of a rod may be provided on the other surface of the support plate (SP).
충전 스테이지부(CS)는 제1결합부(CS1)의 일단부측에 승하강 거리부(RL)를 삽입할 수 있는 삽입홀을 구비할 수 있다. 승하강 거리부(RL)는 충전 스테이지부(CS)의 삽입홀에 삽입될 수 있다.The charging stage unit (CS) may be provided with an insertion hole into which the raising/lowering distance unit (RL) can be inserted at one end of the first coupling unit (CS1). The raising/lowering distance unit (RL) may be inserted into the insertion hole of the charging stage unit (CS).
충전 스테이지부(CS)는 승하강 거리부(RL)의 높이 방향의 길이를 이동하여 승하강 가능할 수 있다. 따라서 승하강 거리부(RL)는 충전 스테이지부(CS)의 승하강 이동을 가이드할 수 있다. The charging stage unit (CS) may be raised and lowered by moving the length of the raising/lowering distance unit (RL) in the height direction. Therefore, the raising/lowering distance unit (RL) can guide the raising/lowering movement of the charging stage unit (CS).
충전 스테이지부(CS)는 승하강 거리부(RL)의 높이 방향 길이만큼 상승 및 하강하며 이동 거리가 제한될 수 있다. 이 때, 충전 스테이지부(CS)의 제1결합부(CS1)는 승하강 거리부(RL)를 따라 위치 이동할 수 있다. 이로 인해 수중에 위치하는 제2결합부(CS2)의 위치도 변화할 수 있다.The charging stage unit (CS) rises and falls by the height direction length of the raising/lowering distance unit (RL), and the moving distance may be limited. At this time, the first coupling portion (CS1) of the charging stage portion (CS) may move along the raising/lowering distance portion (RL). Because of this, the position of the second coupling portion (CS2) located in water may also change.
충전 스테이지부(CS)의 상승시, 수중에 위치하는 제2결합부(CS2)는 지지부(S)의 제2지지면으로부터 멀어지도록 높이 변화할 수 있다. 제2결합부(CS2)는 수중에 위치하며 충전 스테이지부(CS)의 상승시 제2지지면(S2)으로부터 멀어지고, 하강시 제2지지면(S2)과 가까워질 수 있다.When the charging stage unit (CS) rises, the second coupling part (CS2) located in the water may change in height away from the second support surface of the support part (S). The second coupling portion (CS2) is located in water, and may move away from the second support surface (S2) when the charging stage portion (CS) rises and may approach the second support surface (S2) when the charging stage portion (CS) descends.
수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)는 도킹시, 충전 스테이지부(CS)의 제2결합부(CS2)에 자동 접안되어 도킹 완료될 수 있다. 이는 도킹 스테이션부(DA)에 자동 접안 시스템이 구비됨으로써 구현될 수 있다. When docking, the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) may be automatically docked to the second coupling portion (CS2) of the charging stage portion (CS) and docking may be completed. This can be implemented by providing an automatic docking system in the docking station unit (DA).
충전 스테이지부(CS)는 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나를 무선 충전하기 위해 상승한 다음, 제2결합부(CS2)에 상측에 위치하는 장치를 자동 접안시킬 수 있다. The charging stage unit (CS) rises to wirelessly charge at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD), and then automatically docks the device located above the second coupling unit (CS2). .
구체적으로, 무선 충전을 요구하는 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나는 충전 스테이지부(CS)측으로 위치 이동할 수 있다. 바람직하게는, 충전 스테이지부(CS)의 제2결합부(CS2)측으로 위치 이동할 수 있다.Specifically, at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) that require wireless charging may move toward the charging stage unit (CS). Preferably, the position can be moved toward the second coupling portion (CS2) of the charging stage portion (CS).
그런 다음, 충전 스테이지부(CS)는 상승할 수 있다. 이로 인해 제2결합부(CS2)는 제2지지면(S2)으로부터 멀어지고 수면위와 가까워지도록 높이 변화할 수 있다. Then, the charging stage CS can rise. Because of this, the second coupling portion (CS2) can change in height so that it moves away from the second support surface (S2) and approaches the water surface.
충전 스테이지부(CS)측으로 위치 이동한 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나는 제2결합부(CS2)에 도킹될 수 있다. 이 때, 충전 스테이지부(CS)의 자동 접안 시스템에 의해 제2결합부(CS2)에 대한 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 도킹이 완료될 수 있다. At least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD), which have moved toward the charging stage unit (CS), may be docked to the second coupling unit (CS2). At this time, docking of at least one of the waterborne observation device (FD) and the aerial observation device (AD) to the second coupling unit (CS2) may be completed by the automatic docking system of the charging stage unit (CS).
그런 다음, 도킹 스테이션부(DA)의 에너지 저장부에 저장된 전기가 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나로 공급되어 무선 충전을 구현할 수 있다.Then, the electricity stored in the energy storage unit of the docking station unit (DA) can be supplied to at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) to implement wireless charging.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 도킹 스테이션부(DA)에 자동 접안 시스템을 구비함으로써 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나를 무선 충전시킬 때, 무선 충전을 위한 충전 스테이지부(CS)상의 위치 조절 과정을 생략할 수 있다.The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention is equipped with an automatic docking system in the docking station (DA), thereby enabling at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD). When wirelessly charging one, the position adjustment process on the charging stage unit (CS) for wireless charging can be omitted.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)과 달리, 자동 접안 시스템을 구비하지 않을 경우, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 무선 충전시, 인력을 이용하여 충전 스테이지부(CS)상에 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 무선 충전 위치를 조절해줘야 한다는 번거로움이 있다.Unlike the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention, when an automatic berthing system is not provided, at least one wireless observation device (FD) and an aerial observation device (AD) is used. During charging, there is the inconvenience of having to adjust the wireless charging positions of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) on the charging stage unit (CS) using manpower.
수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 무선 충전시, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나가 충전 스테이지부(CS)상에 안정적으로 접안되지 않을 경우, 무선 충전 과정이 제대로 이루어지지 않을 수 있다. When wirelessly charging at least one of the waterborne observation device (FD) and the airborne observation device (AD), at least one of the waterborne observation device (FD) and the aerial observation device (AD) is not stably docked on the charging stage (CS). If not, the wireless charging process may not occur properly.
하지만, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 자동 접안 시스템을 구비할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 인력을 통해 충전 스테이지부(CS)상에 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 위치를 조절하지 않고도 안정적으로 도킹을 구현할 수 있다. 이로 인해 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 무선 충전 과정이 보다 신속하고 효율적으로 이루어질 수 있다.However, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system 1 according to a preferred embodiment of the present invention may be equipped with an automatic docking system. For this reason, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention includes at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) on the charging stage unit (CS) through manpower. Docking can be achieved stably without adjusting a single position. As a result, the wireless charging process of at least one of the surface observation device (FD) and the aerial observation device (AD) can be performed more quickly and efficiently.
수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 무선 충전시, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)에 결합된 태양광 발전기(PV)는 수면위로 노출되는 상태일 수 있다. 이로 인해 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)는, 무선 충전시, 각각의 장치(FD, AD)에 결합된 태양광 발전기(PV)를 통해 발전된 전기와, 도킹 스테이션부(DA)의 에너지 저장부를 통해서 공급되는 전기에 의해 보다 신속하게 충전될 수 있다.When wirelessly charging at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD), the solar power generator (PV) coupled to the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) is exposed above the water surface. You can. As a result, when the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) are wirelessly charged, the electricity generated through the solar power generator (PV) coupled to each device (FD, AD) and the docking station unit (DA) It can be charged more quickly by electricity supplied through the energy storage unit.
도킹 스테이션부(DA)는 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나에게 대기 장소를 제공할 수 있다. 대기 장소는 도킹 스테이션부(DA)의 충전 스테이지부(CS)일 수 있고, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나를 보호하기 위해 만들어진 별도의 보호 공간일 수 있다. 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나는, 풍속 및 유속이 매우 빠른 날 등 주행이 어려운 상황일 경우, 대기 장소로 위치 이동하여 작동 대기 상태를 유지할 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)는 대기 장소를 구비함으로써 수생태계 환경에 따라 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 유실 위험을 방지하고, 안전을 보호하는 기능을 수행할 수 있다.The docking station unit (DA) may provide a waiting area for at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD). The waiting area may be the charging stage unit (CS) of the docking station unit (DA), or may be a separate protective space created to protect at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD). At least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) may be moved to a standby location and maintained in an operational standby state when driving is difficult, such as on days with very high wind and current speeds. By providing a waiting area, the docking station unit (DA) can prevent the risk of loss of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) according to the aquatic ecosystem environment and perform the function of protecting safety.
도킹 스테이션부(DA)는 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나에 대한 무선 충전 기능을 제공할 수도 있고, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나에 장착된 소모된 배터리를 완전히 충전된 배터리로 교체하는 기능을 제공할 수도 있다.The docking station unit (DA) may provide a wireless charging function for at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD), and at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD). It may also provide the ability to replace a depleted battery installed in the device with a fully charged battery.
이 경우, 도킹 스테이션부(DA)는 배터리 교체부를 포함할 수 있다. 배터리 교체부는 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나에 장착된 소모된 배터리를 완전히 충전된 배터리로 교체하는 기능을 제공할 수 있다.In this case, the docking station unit (DA) may include a battery replacement unit. The battery replacement unit may provide a function of replacing a depleted battery mounted on at least one of the surface observation device (FD) and the aerial observation device (AD) with a fully charged battery.
배터리 교체부는 배터리 모듈 저장부를 포함할 수 있다. 배터리 모듈 저장부는 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)에 장착된 배터리와 동일한 종류로 구성된 여분의 배터리를 완전히 충전된 상태로 상시 구비할 수 있다. 배터리 모듈 저장부는 도킹 스테이션부(DA)에 저장된 전기를 이용하여 완전히 충전된 상태의 여분의 배터리를 구비할 수 있다.The battery replacement unit may include a battery module storage unit. The battery module storage unit can always be equipped with spare batteries of the same type as the batteries mounted on the surface observation device (FD) and the aerial observation device (AD) in a fully charged state. The battery module storage unit may be equipped with an extra battery in a fully charged state using electricity stored in the docking station unit (DA).
수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나는 기장착된 배터리 소모시, 충전 스테이지부(CS)상으로 위치 이동할 수 있다. 이 때, 도킹 스테이션부(DA)는 제어부를 통해서 배터리 교체부의 작동을 제어할 수 있다. At least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) may move to the charging stage CS when the pre-installed battery is consumed. At this time, the docking station unit (DA) can control the operation of the battery replacement unit through the control unit.
배터리 교체부는 충전 스테이지부(CS)상에 위치한 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 배터리를 분리할 수 있다. 배터리 교체부는 일 예로서 로봇형 장치로 구비되어 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 배터리 분리 및 교체 동작을 수행할 수 있다. The battery replacement unit may separate at least one battery of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) located on the charging stage unit (CS). As an example, the battery replacement unit is provided as a robot-type device and can perform battery separation and replacement operations of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD).
배터리 교체부는 충전 스테이지부(CS)상에 위치한 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 소모된 배터리를 분리한 다음, 배터리 모듈 저장부에 구비된 완전히 충전된 배터리를 꺼내어 장착할 수 있다. 소모된 상태의 분리된 배터리는 배터리 모듈 저장부에서 완전히 충전된 상태로 보관될 수 있다.The battery replacement unit separates the spent battery of at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) located on the charging stage unit (CS), then takes out the fully charged battery provided in the battery module storage section. It can be installed. The separated battery in a spent state can be stored in a fully charged state in the battery module storage unit.
도킹 스테이션부(DA)는 배터리 교체부를 구비하여 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 소모된 배터리 자체를 완전히 충전된 다른 배터리로 교체할 수 있다.The docking station unit (DA) is provided with a battery replacement unit and can replace the spent battery of at least one of the waterborne observation device (FD) and the aerial observation device (AD) with another fully charged battery.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 배터리 교체부를 통해서 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 배터리 소모시, 완전히 충전된 다른 배터리로 신속하게 교체할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 배터리 충전 시간에 따른 관측 일시 정지 시간을 발생시키지 않을 수 있다.The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention is fully charged when at least one battery of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) is consumed through the battery replacement unit. It can be quickly replaced with another battery. For this reason, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention has an observation pause time according to the battery charging time of at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD). It may not occur.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 소모된 배터리를 완전히 충전된 배터리로 교체함으로써 배터리 관리 시간을 최소화할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 실질적으로 관측에만 소요되는 시간을 최대화하여 보다 다량의 관측 정보를 획득하는 것을 가능하게 할 수 있다.The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention replaces the spent battery of at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) with a fully charged battery. Battery management time can be minimized. For this reason, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system 1 according to a preferred embodiment of the present invention can substantially maximize the time required for observation alone, thereby making it possible to acquire a greater amount of observation information.
도 3은 부이형 관측 장치(BY)의 구현 예를 도시한 도이다.Figure 3 is a diagram showing an example of implementation of a buoy-type observation device (BY).
도 3에 도시된 바와 같이, 부이형 관측 장치(BY)는, 태양광 발전기(PV), 배터리(BT), 측정 센서(MS) 및 GPS를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 3, the buoy-type observation device (BY) may be configured to include a solar power generator (PV), a battery (BT), a measurement sensor (MS), and GPS.
부이형 관측 장치(BY)는 수면위로 노출되는 최상부측에 태양광 발전기(PV)를 구비할 수 있다. 태양광 발전기(PV)는 태양열을 전기 에너지로 변환하여 전기를 생산할 수 있다. 태양광 발전기(PV)는 태양광 발전기(PV)를 덮는 투명 커버(CV)에 의해 외부로부터 보호될 수 있다.The buoy-type observation device (BY) may be equipped with a solar power generator (PV) on the uppermost side exposed above the water. Photovoltaic generators (PVs) can produce electricity by converting solar energy into electrical energy. A photovoltaic generator (PV) can be protected from the outside by a transparent cover (CV) that covers the photovoltaic generator (PV).
부이형 관측 장치(BY)는 태양광 발전기(PV) 하부에 수중 하우징(HS)을 결합할 수 있다. 수중 하우징(HS)은 내부에 배터리(BT) 및 측정 센서(MS)을 포함할 수 있다.The buoy-type observation device (BY) can combine an underwater housing (HS) at the bottom of a solar power generator (PV). The underwater housing (HS) may include a battery (BT) and a measurement sensor (MS) therein.
부이형 관측 장치(BY)는 태양광 발전기(PV)에 의해 발전된 전기를 배터리(BT)에 저장할 수 있다. 배터리(BT)에 저장된 전기는 측정 센서(MS)를 작동시키는데 이용될 수 있다.The buoy-type observation device (BY) can store electricity generated by a solar power generator (PV) in a battery (BT). Electricity stored in the battery (BT) can be used to operate the measurement sensor (MS).
측정 센서(MS)는 기상 관측 센서 및 ADCP(Acoustic Doppler Current Profilers) 센서를 포함할 수 있다. 기상 관측 센서는 온습도, 풍속, 강우량 및 기압 등을 포함하는 기상 정보를 측정할 수 있다. ADCP 센서는 음향 도플러 유속계로서, 파향, 파고, 유향, 유속 및 수심을 측정할 수 있다. Measurement sensors (MS) may include weather observation sensors and Acoustic Doppler Current Profilers (ADCP) sensors. Weather observation sensors can measure weather information including temperature and humidity, wind speed, rainfall, and atmospheric pressure. The ADCP sensor is an acoustic Doppler velocimeter that can measure wave direction, wave height, direction, flow velocity, and water depth.
부이형 관측 장치(BY)는 측정 센서(MS)를 통해서 실시간 기상 정보와, 파향, 파고, 유향, 유속 및 수심을 포함하는 수생태계 환경 정보를 측정할 수 있다. 측정 센서(MS)는 이에 한정되지 않고 가속도 센서, 장력 측정 센서 와이어 길이 측정 센서 소음 센서 및 진동 센서 등을 포함하여 구성될 수 있다.The buoy-type observation device (BY) can measure real-time weather information and aquatic ecosystem environmental information including wave direction, wave height, current direction, current speed, and water depth through a measurement sensor (MS). The measurement sensor MS is not limited to this and may include an acceleration sensor, a tension measurement sensor, a wire length measurement sensor, a noise sensor, and a vibration sensor.
부이형 관측 장치(BY)는 태양광 발전기(PV)를 통해서 전기를 발전하여 배터리(BT)에 저장할 수 있다. 이에 따라 부이형 관측 장치(BY)는 외부에서 전기를 공급하지 않고도 독립적으로 전기를 생산하여 배터리(BT)를 충전하고, 이를 이용하여 측정 센서(MS)를 상시 작동시킬 수 있다.The buoy-type observation device (BY) can generate electricity through a solar power generator (PV) and store it in a battery (BT). Accordingly, the buoy-type observation device (BY) can independently produce electricity without supplying electricity from the outside to charge the battery (BT) and use this to operate the measurement sensor (MS) at all times.
부이형 관측 장치(BY)는 통신부를 포함할 수 있다. 부이형 관측 장치(BY)는 측정 센서(MS)를 통해서 획득한 수생태계 환경 정보를 이통 통신부를 통해서 도킹 스테이션부(DA)에 전달할 수 있다. 부이형 관측 장치(BY)는 GPS를 포함하여 구성될 수 있다. 따라서, 부이형 관측 장치(BY)는 측정 센서(MS)를 통해서 관측한 수생태계 환경 정보를 도킹 스테이션부(DA)에 전달할 때, 위치 정보를 함께 전달할 수 있다.The buoy type observation device (BY) may include a communication unit. The buoy-type observation device (BY) can transmit aquatic ecosystem environmental information acquired through the measurement sensor (MS) to the docking station unit (DA) through the mobile communication unit. The buoy type observation device (BY) may be configured to include GPS. Therefore, when the buoy-type observation device BY transmits the aquatic ecosystem environment information observed through the measurement sensor MS to the docking station unit DA, it can also transmit location information.
부이형 관측 장치(BY)는 통신부를 통해서 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나와 무선 통신 가능할 수 있다.The buoy type observation device (BY) may be capable of wireless communication with at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) through the communication unit.
부이형 관측 장치(BY)는 작동 제어부(OS)를 포함할 수 있다. 작동 제어부(OS)는 측정 센서(MS)를 통해 획득한 수생태계 환경 정보에 기초해 부이형 관측 장치(BY)와 상호 통신하는 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나에 대피 신호를 전송할 수 있다.The buoy-type observation device (BY) may include an operation control unit (OS). The operation control unit (OS) is connected to at least one of an aquatic observation device (FD) and an aerial observation device (AD) that communicate with the buoy-type observation device (BY) based on the aquatic ecosystem environment information acquired through the measurement sensor (MS). An evacuation signal can be transmitted.
예를 들어, 부이형 관측 장치(BY)는 측정 센서(MS)를 통해서 매우 큰 유속 측정값을 획득할 수 있다. 이 때, 작동 제어부(OS)에는 기준 유속값이 기설정될 수 있다. 작동 제어부(OS)는 측정 센서(MS)를 통해 획득한 유속 측정값이 기준 유속값보다 클 경우, 수상 관측 장치(FD)에 안전 위치로 대피하라는 대피 신호를 전송할 수 있다.For example, a buoy-type observation device (BY) can acquire very large flow velocity measurements through a measurement sensor (MS). At this time, a reference flow rate value may be preset in the operation control unit (OS). If the flow rate measurement value obtained through the measurement sensor (MS) is greater than the reference flow rate value, the operation control unit (OS) may transmit an evacuation signal to the water observation device (FD) to evacuate to a safe location.
다른 예로서, 부이형 관측 장치(BY)는 측정 센서(MS)를 통해서 매우 큰 풍속 측정값을 획득할 수 있다. 이 때, 작동 제어부(OS)에는 기준 풍속값이 기설정될 수 있다. 작동 제어부(OS)는 측정 센서(MS)를 통해 획득한 풍속 측정값이 기준 풍속값보다 클 경우, 공중 관측 장치(AD)에 안전 위치로 대피하라는 대피 신호를 전송할 수 있다.As another example, the buoy-type observation device (BY) can acquire very large wind speed measurements through the measurement sensor (MS). At this time, a reference wind speed value may be preset in the operation control unit (OS). If the wind speed measurement value obtained through the measurement sensor (MS) is greater than the reference wind speed value, the operation control unit (OS) may transmit an evacuation signal to the aerial observation device (AD) to evacuate to a safe location.
도 4는 수상 관측 장치(FD)의 구현 예를 도시한 도이다.Figure 4 is a diagram showing an example of implementation of a water observation device (FD).
도 4에 도시된 바와 같이, 수상 관측 장치(FD)는 태양광 발전기, 배터리, 음파 센서(SN), 라이다 센서(LS), 카메라(CR) 및 GPS를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in FIG. 4, the water observation device (FD) may be configured to include a solar power generator, a battery, a sonic sensor (SN), a lidar sensor (LS), a camera (CR), and GPS.
수상 관측 장치(FD)는 수상에서 주행하며 수생태계 정보를 관측하여 관측 정보를 획득할 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 수생태계 지형 정보를 포함하는 수생태계 정보를 관측할 수 있다.A water observation device (FD) can obtain observation information by driving on the water and observing aquatic ecosystem information. A water observation device (FD) can observe aquatic ecosystem information including aquatic ecosystem topography information.
수상 관측 장치(FD)는 프로펠러 및 자율 주행 제어부를 더 포함할 수 있다.The water observation device (FD) may further include a propeller and an autonomous navigation control unit.
자율 주행 제어부는 수상 관측 장치(FD)의 데이터 저장부에 저장된 자율 주행 정보에 따라 프로펠러를 제어하여 수상 관측 장치(FD)의 자율 주행을 구현할 수 있다. 자율 주행 정보는 지정된 경로를 포함할 수 있다.The autonomous driving control unit may implement autonomous driving of the water observation device (FD) by controlling the propeller according to the autonomous driving information stored in the data storage unit of the water observation device (FD). Autonomous driving information may include a designated route.
자율 주행 제어부는 GPS를 통해서 수상 관측 장치(FD)의 위치를 측위하며 수상 관측 장치(FD)의 자율 주행을 구현시킬 수 있다.The autonomous driving control unit can determine the location of the water observation device (FD) through GPS and implement autonomous driving of the water observation device (FD).
자율 주행 제어부는 프로펠러를 정회전 또는 역회전시키면서 수상 관측 장치(FD)의 이동 방향을 제어할 수 있다. 이에 따라 수상 관측 장치(FD)는 자율 주행 정보에 따라 수생태계를 자율 주행할 수 있다. 이 때, 수상 관측 장치(FD)는 라이다 센서(LS)를 통해서 충돌을 방지하면서 자율 주행할 수 있다.The autonomous driving control unit can control the direction of movement of the water observation device (FD) while rotating the propeller in a forward or reverse direction. Accordingly, the water observation device (FD) can autonomously navigate the aquatic ecosystem according to autonomous driving information. At this time, the water observation device (FD) can drive autonomously while preventing collisions through the LiDAR sensor (LS).
수상 관측 장치(FD)는 수면위로 노출되는 상부측에 태양광 발전기를 구비할 수 있다. 태양광 발전기에서 발전된 전기는 수상 관측 장치(FD)의 내부에 구비되는 배터리에 저장될 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 태양광 발전기에 의해 독립적으로 배터리를 충전하여 작동 가능할 수 있다. 다만, 수상 관측 장치(FD)의 경우, 음파 센서(SN), 라이다 센서(LS) 및 카메라(CR) 등에 의해 상대적으로 많은 배터리를 소모할 수 있다. 이에 따라, 수상 관측 장치(FD)는 태양광 발전기에 의해 충전되는 배터리량보다 배터리 소모량이 많을 경우, 도킹 스테이션부(DA)를 통해 보다 신속하게 무선 충전될 수 있다.The water observation device (FD) may be equipped with a solar power generator on the upper side exposed above the water. Electricity generated from the solar generator can be stored in a battery provided inside the water observation device (FD). The floating observation device (FD) may be operable by independently charging its batteries by a solar power generator. However, in the case of a water observation device (FD), a relatively large amount of battery can be consumed by the sonic sensor (SN), lidar sensor (LS), and camera (CR). Accordingly, when the battery consumption of the water observation device (FD) is greater than the amount of battery charged by the solar generator, the floating observation device (FD) can be wirelessly charged more quickly through the docking station unit (DA).
음파 센서(SN)는 수중 지형 정보를 획득할 수 있다. 음파 센서(SN)는 수중 지형을 파악하고, 이를 시각적 신호로 변환한 수중 지형 정보를 획득할 수 있다. 음파 센서(SN)는 바람직하게는 수상 관측 장치(FD)의 하부측에 구비될 수 있다. 이에 따라 음파 센서(SN)는 수중에 위치하며 수중 지형 정보를 획득할 수 있다. A sonic sensor (SN) can acquire underwater terrain information. A sonic sensor (SN) can identify underwater terrain and obtain underwater terrain information converted into visual signals. The sound wave sensor (SN) may preferably be provided on the lower side of the water observation device (FD). Accordingly, the sonic sensor (SN) is located underwater and can acquire underwater topographic information.
수상 관측 장치(FD)는 통신부를 포함할 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 통신부를 통해서 도킹 스테이션부(DA)와 무선 통신할 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 도킹 스테이션부(DA)에 의해 작동을 제어받을 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 도킹 스테이션부(DA)에서 기상 정보 및 수생태계 환경 정보에 기초해 수상 관측 장치(FD)의 운행이 어렵다고 판단하면, 안전한 대기 장소에 대기하도록 작동을 제어받을 수 있다. 여기서 대기 장소는 도킹 스테이션부(DA)의 충전 스테이지부(CS) 또는 도킹 스테이션부(DA)에 마련된 별도의 보호 공간일 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 도킹 스테이션부(DA)의 대기 장소로 위치 이동하여 운행하지 않고 작동 대기 상태를 유지할 수 있다.The floating observation device (FD) may include a communication unit. The water observation device (FD) can communicate wirelessly with the docking station unit (DA) through the communication unit. The operation of the water observation device (FD) may be controlled by the docking station unit (DA). If the docking station unit (DA) determines that operation of the water observation device (FD) is difficult based on weather information and aquatic ecosystem environment information, the operation of the water observation device (FD) can be controlled to wait in a safe waiting area. Here, the waiting area may be the charging stage unit (CS) of the docking station unit (DA) or a separate protective space provided in the docking station unit (DA). The water observation device (FD) can be moved to the waiting area of the docking station (DA) and maintained in a standby state without operating.
또한, 수상 관측 장치(FD)는 통신부를 통해서 부이형 관측 장치(BY) 및 공중 관측 장치(AD)와 무선 통신 가능할 수 있다. 이에 따라 수상 관측 장치(FD)는 부이형 관측 장치(BY)에 의한 작동 제어를 받을 수도 있다. 수상 관측 장치(FD)는 부이형 관측 장치(BY)에서 자체적으로 획득한 기상 정보 및 수생태계 환경 정보에 기초해 수상 관측 장치(FD)의 운행이 어렵다고 판단될 경우, 대기 장소로 위치 이동하라는 신호를 전달받을 수 있다. 이로 인해 수상 관측 장치(FD)는 부이형 관측 장치(BY)에 의해 작동을 제어 받을 수 있다. Additionally, the water observation device (FD) may be capable of wireless communication with the buoy-type observation device (BY) and the aerial observation device (AD) through the communication unit. Accordingly, the floating observation device (FD) may be subject to operational control by the buoy-type observation device (BY). If the water observation device (FD) determines that it is difficult to operate the water observation device (FD) based on the weather information and aquatic ecosystem environment information independently acquired from the buoy-type observation device (BY), it signals to move to a waiting area. can be delivered. Because of this, the operation of the floating observation device (FD) can be controlled by the buoy-type observation device (BY).
수상 관측 장치(FD)는 음파 센서(SN)를 통해서 획득한 수중 지형 정보를 통신부를 통해서 도킹 스테이션부(DA)에 전달할 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 GPS를 포함하여 구성되어 수중 지형 정보를 도킹 스테이션부(DA)에 전달할 시, 위치 정보를 함께 전달할 수 있다.The water observation device (FD) can transmit underwater terrain information acquired through the sonic sensor (SN) to the docking station unit (DA) through the communication unit. The water observation device (FD) includes GPS and can transmit location information when transmitting underwater terrain information to the docking station unit (DA).
수상 관측 장치(FD)는 음파 센서(SN)를 통해 수중 지형 정보를 획득함으로써 퇴적물 누적 및 수질 오염 상황 등을 실시간으로 확인할 수 있다.The water observation device (FD) can check sediment accumulation and water pollution conditions in real time by acquiring underwater topographical information through a sonic sensor (SN).
라이다 센서(LS)는 수상 관측 장치(FD)의 주행 중 존재하는 장애물(OT)과의 충돌을 방지하기 위해 구비될 수 있다. 라이다 센서(LS)는, 수상 관측 장치(FD)의 상부측 및 하부측 적어도 하나에 구비될 수 있다. 라이다 센서(LS)는 복수개로 구비되어 수상 관측 장치(FD)의 상부측 및 하부측 모두에 구비될 수도 있다. 이 경우, 수상 관측 장치(FD)의 상부측에 구비되는 라이다 센서(LS)는 수면 위의 주변 장애물(OT)을 감지할 수 있다. 수상 관측 장치(FD)의 하부측에 구비되는 라이다 센서(LS)는 수중의 주변 장애물(OT)을 감지할 수 있다.The LiDAR sensor (LS) may be provided to prevent collision with an obstacle (OT) that exists while the water observation device (FD) is driving. The lidar sensor (LS) may be provided on at least one of the upper and lower sides of the water observation device (FD). A plurality of LiDAR sensors (LS) may be provided on both the upper and lower sides of the water observation device (FD). In this case, the LiDAR sensor (LS) provided on the upper side of the water observation device (FD) can detect surrounding obstacles (OT) on the water. The LiDAR sensor (LS) provided on the lower side of the water observation device (FD) can detect surrounding obstacles (OT) in the water.
도 4에는 일 예로서, 수상 관측 장치(FD)의 주변 장애물(OT)로서 배가 도시된다.In Figure 4, as an example, a ship is shown as a peripheral obstacle (OT) of the water observation device (FD).
라이다 센서(LS)는 레이저빔을 목표물에 비춤으로써 사물의 거리, 방향 속도 등을 획득할 수 있다. 라이다 센서(LS)는 펄스 레이저를 발사할 수 있다. 라이다 센서(LS)는 짧은 파장의 레이저를 사용하여 높은 정밀도 및 해상도를 가질 수 있다. 라이다 센서(LS)는 사물에 따라 입체적 파악까지 가능할 수 있다. 라이다 센서(LS)는 360°회전하여 전방위를 감지할 수 있다. 라이다 센서(LS)의 회전 각도는 일정 각도로 설정될 수도 있다.Lidar sensor (LS) can acquire the distance and direction speed of an object by shining a laser beam on the target. The LiDAR sensor (LS) can fire a pulse laser. LiDAR sensors (LS) can have high precision and resolution by using short-wavelength lasers. LiDAR sensors (LS) can even provide three-dimensional recognition depending on the object. The LiDAR sensor (LS) can rotate 360° and detect all directions. The rotation angle of the lidar sensor (LS) may be set to a certain angle.
라이다 센서(LS)는 전방위 또는 일정 각도로 회전하며 수상 관측 장치(FD)의 주변에 장애물(OT)에 대한 정보를 획득할 수 있다. 장애물(OT)에 대한 정보는 수상 관측 장치(FD)의 작동 제어부로 전달될 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 라이다 센서(LS)를 통해서 획득한 장애물(OT)에 대한 정보를 도킹 스테이션부(DA)로 전달할 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 장애물(OT)에 대한 정보와 함께 위치 정보를 도킹 스테이션부(DA)로 전달할 수 있다. 이 경우, 도킹 스테이션부(DA)는 수상 관측 장치(FD)로부터 전달받은 위치 정보에 기초해 해당 위치로 공중 관측 장치(AD)를 위치 이동시킬 수 있다. 이는 장애물(OT)에 대한 정보를 확인하기 위함일 수 있다.The LiDAR sensor (LS) rotates in all directions or at a certain angle and can obtain information about obstacles (OT) around the water observation device (FD). Information about the obstacle (OT) may be transmitted to the operation control unit of the water observation device (FD). The water observation device (FD) can transmit information about obstacles (OT) acquired through the lidar sensor (LS) to the docking station unit (DA). The water observation device (FD) can transmit location information along with information about obstacles (OT) to the docking station unit (DA). In this case, the docking station unit (DA) can move the aerial observation device (AD) to the corresponding location based on the location information received from the water observation device (FD). This may be to check information about the obstacle (OT).
수상 관측 장치(FD)의 작동 제어부는 라이다 센서(LS)를 통해 주변 장애물(OT)에 대한 정보를 획득하면, 카메라(CR)를 작동시킬 수 있다.The operation control unit of the water observation device (FD) can operate the camera (CR) when it obtains information about surrounding obstacles (OT) through the LiDAR sensor (LS).
카메라(CR)는 상시 작동할 수도 있고, 수상 관측 장치(FD)의 작동 제어부에 의한 작동 신호에 의해 작동할 수도 있다. 다만, 카메라(CR)가 상시 작동할 경우, 수상 관측 장치(FD)의 배터리 소모량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 카메라(CR)는 바람직하게는, 이벤트(예를 들어, 라이다 센서(LS)를 통한 충돌 위험 장애물(OT)감지)발생시에만 작동될 수 있다.The camera (CR) may be operated at all times or may be operated by an operation signal from the operation control unit of the water observation device (FD). However, if the camera (CR) operates constantly, the battery consumption of the water observation device (FD) may increase. Accordingly, the camera CR may preferably be activated only when an event (eg, detection of a collision risk obstacle (OT) through the lidar sensor LS) occurs.
카메라(CR)는 수상 관측 장치(FD)의 주변 영상 정보를 획득할 수 있다. 주변 영상 정보는 충돌 위험 장애물(OT)에 대한 영상을 포함할 수 있다.The camera (CR) can acquire surrounding image information of the water observation device (FD). Surrounding image information may include images of collision risk obstacles (OT).
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 수상 관측 장치(FD)에 구비된 카메라(CR)를 통해 수상 관측 장치(FD)의 주행 경로에서의 주변 영상을 획득할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 수생태계의 오염 사고 등 이상 현상을 즉시 영상으로 확인하도록 할 수 있다.The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention provides surrounding images on the driving path of the water observation device (FD) through a camera (CR) provided in the water observation device (FD). can be obtained. For this reason, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention can immediately confirm abnormal phenomena such as pollution accidents in the aquatic ecosystem through images.
수상 관측 장치(FD)의 작동 제어부는 카메라(CR)에 의해 획득된 주변 영상 정보를 저장할 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 통신부를 통해서 주변 영상 정보를 도킹 스테이션부(DA)로 전달할 수 있다.The operation control unit of the water observation device (FD) may store surrounding image information acquired by the camera (CR). The floating observation device (FD) can transmit surrounding image information to the docking station unit (DA) through the communication unit.
수상 관측 장치(FD)는 물의 온도를 측정하는 수온 센서, 용존산소의 농도를 측정하는 용존산소 측정 센서(DO 센서) 및 물의 산도를 측정하는 산도(PH) 측정 센서를 추가적으로 구비할 수도 있다. 이로 인해 수상 관측 장치(FD)는 수생태계를 주행하며 다양한 수생태계 환경 정보를 획득할 수 있다.The water observation device (FD) may additionally be equipped with a water temperature sensor that measures the temperature of the water, a dissolved oxygen measurement sensor (DO sensor) that measures the concentration of dissolved oxygen, and an acidity (PH) sensor that measures the acidity of the water. As a result, the water observation device (FD) can travel through the aquatic ecosystem and obtain various environmental information about the aquatic ecosystem.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 수중 관측 장치(미도시)를 더 포함할 수 있다.The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system 1 according to a preferred embodiment of the present invention may further include an underwater observation device (not shown).
수중 관측 장치는 도킹 스테이션부(DA), 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나와 무선 통신할 수 있다. The underwater observation device may communicate wirelessly with at least one of a docking station unit (DA), a buoy type observation device (BY), a water observation device (FD), and an aerial observation device (AD).
수중 관측 장치는 주로 수중을 주행하며 수중의 지형 형상을 관측할 수 있다. 예를 들어, 수중 관측 장치는 도킹 스테이션부(DA)로부터 위치 정보를 포함한 작동 신호를 수신할 수 있다. 수중 관측 장치는 도킹 스테이션부(DA)로부터 수신한 작동 신호에 의해 작동하여 수신한 위치 정보로 위치 이동할 수 있다. 이 때, 도킹 스테이션부(DA)는 수상 관측 장치(FD)로부터 전달받은 수중 지형 정보에 기초해 수중 관측 장치를 작동시킬 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)는 수상 관측 장치(FD)로부터 전달받은 수중 지형 정보를 보다 상세하게 확인하기 위해 수중 관측 장치를 작동시킬 수 있다.The underwater observation device mainly travels underwater and can observe the shape of the underwater terrain. For example, the underwater observation device may receive an operation signal including location information from the docking station unit (DA). The underwater observation device is operated by an operation signal received from the docking station unit (DA) and can move according to the received location information. At this time, the docking station unit (DA) may operate the underwater observation device based on the underwater terrain information received from the water observation device (FD). The docking station unit (DA) can operate an underwater observation device to check the underwater terrain information received from the water observation device (FD) in more detail.
수중 관측 장치는 프로펠러 및 자율 주행 제어부를 더 포함할 수 있다.The underwater observation device may further include a propeller and an autonomous navigation control unit.
수중 관측 장치의 자율 주행 제어부는 도킹 스테이션부(DA)와 무선 통신 가능할 수 있다. 수중 관측 장치의 자율 주행 제어부는 도킹 스테이션부(DA)로부터 위치 정보를 포함한 작동 신호를 수신하면, 수신한 위치 정보에 기초해 수중 관측 장치를 자율 주행하도록 제어할 수 있다.The autonomous navigation control unit of the underwater observation device may be capable of wireless communication with the docking station unit (DA). When the autonomous navigation control unit of the underwater observation device receives an operation signal including location information from the docking station unit (DA), it can control the underwater observation device to autonomously travel based on the received location information.
수중 관측 장치의 자율 주행 제어부는 수중 관측 장치에 구비된 GPS를 통해서 수중 관측 장치의 위치를 측위하며 도킹 스테이션부(DA)로부터 수신한 위치 정보로 수중 관측 장치의 자율 주행이 이루어지도록 할 수 있다. The autonomous navigation control unit of the underwater observation device determines the location of the underwater observation device through the GPS provided in the underwater observation device, and can enable autonomous navigation of the underwater observation device using the location information received from the docking station unit (DA).
수중 관측 장치의 자율 주행 제어부는 수중 관측 장치의 프로펠러를 정회전 또는 역회전시키면서 수신받은 위치 정보를 따라 수중 관측 장치의 자율 주행을 구현할 수 있다.The autonomous driving control unit of the underwater observation device may implement autonomous driving of the underwater observation device according to the received location information while rotating the propeller of the underwater observation device forward or reverse.
다시 도 1을 참조하면, 공중 관측 장치(AD)는 공중에서 주행하며 수면상을 관측하여 수생태계 수면 정보를 관측 정보로서 획득할 수 있다.Referring again to FIG. 1, the aerial observation device (AD) travels in the air and observes the water surface to obtain water ecosystem water surface information as observation information.
공중 관측 장치(AD)는 태양광 발전기(PV), 배터리, 카메라(CR) 및 GPS를 포함하여 구성될 수 있다. An aerial observation device (AD) may be comprised of a photovoltaic generator (PV), a battery, a camera (CR), and GPS.
공중 관측 장치(AD)는 태양광 발전기(PV)에 의해 독립적으로 전기를 생산할 수 있다. 태양광 발전기(PV)에 의해 발전된 전기는 배터리에 저장될 수 있다. 공중 관측 장치(AD)는 태양광 발전기(PV)에 의해 자가 발전하여 배터리를 충전하여 작동 가능할 수 있다.Aerial observation devices (ADs) can independently generate electricity by solar photovoltaics (PVs). Electricity generated by a solar photovoltaic (PV) can be stored in a battery. An aerial observation device (AD) can operate by generating self-generation using a solar power generator (PV) and charging the battery.
다만, 공중 관측 장치(AD)는 카메라(CR)를 이용하여 수생태계의 수면위를 촬영하여 관측 정보를 획득할 수 있다. 따라서 배터리 소모량이 많을 수 있다. 공중 관측 장치(AD)는 태양광 발전기(PV)에 의해 충전되는 배터리량 보다 소모량이 더욱 많을 경우, 도킹 스테이션부(DA)에서 신속하게 무선 충전될 수 있다.However, the aerial observation device (AD) can obtain observation information by photographing the water surface of the aquatic ecosystem using a camera (CR). Therefore, battery consumption may be high. The aerial observation device (AD) can be quickly and wirelessly charged at the docking station (DA) when the battery consumption is greater than the amount of battery charged by the solar power generator (PV).
공중 관측 장치(AD)는 프로펠러 및 자율 주행 제어부를 더 포함할 수 있다.The aerial observation device (AD) may further include a propeller and an autonomous navigation control unit.
공중 관측 장치(AD)의 자율 주행 제어부는 공중 관측 장치(AD)의 데이터 저장부에 저장된 자율 주행 정보에 따라 프로펠러를 제어하여 공중 관측 장치(AD)의 자율 주행을 구현할 수 있다. 자율 주행 정보는 지정된 경로를 포함할 수 있다.The autonomous driving control unit of the aerial observation device (AD) may implement autonomous driving of the aerial observation device (AD) by controlling the propeller according to the autonomous driving information stored in the data storage unit of the aerial observation device (AD). Autonomous driving information may include a designated route.
공중 관측 장치(AD)의 자율 주행 제어부는 GPS를 통해서 공중 관측 장치(AD)의 위치를 측위하며 공중 관측 장치(AD)의 자율 주행을 구현시킬 수 있다.The autonomous driving control unit of the aerial observation device (AD) can determine the location of the aerial observation device (AD) through GPS and implement autonomous driving of the aerial observation device (AD).
공중 관측 장치(AD)의 자율 주행 제어부는 프로펠러를 정회전 또는 역회전시키면서 공중 관측 장치(AD)의 이동 방향을 제어할 수 있다. 이에 따라 공중 관측 장치(AD)는 자율 주행 정보에 따라 수생태계의 공중에서 자율 주행할 수 있다. The autonomous driving control unit of the aerial observation device (AD) can control the direction of movement of the aerial observation device (AD) while rotating the propeller in a forward or reverse direction. Accordingly, the aerial observation device (AD) can autonomously navigate in the air in the aquatic ecosystem according to autonomous navigation information.
공중 관측 장치(AD)는 도킹 스테이션부(DA), 부이형 관측 장치(BY) 및 수상 관측 장치(FD)와 무선 통신할 수 있다. The aerial observation device (AD) can communicate wirelessly with the docking station unit (DA), the buoy-type observation device (BY), and the surface observation device (FD).
공중 관측 장치(AD)는 도킹 스테이션부(DA)에서 부이형 관측 장치(BY)로부터 전달받은 기상 정보 및 수생태계 환경 정보에 기초해 운행이 어렵다고 판단될 경우, 작동을 제어 받을 수 있다. 공중 관측 장치(AD)는 도킹 스테이션부(DA)에 구비된 대기 장소에서 운행하지 않고 대기하도록 작동을 제어 받을 수 있다.The operation of the aerial observation device (AD) can be controlled when it is determined that operation is difficult based on weather information and aquatic ecosystem environment information received from the buoy-type observation device (BY) at the docking station (DA). The aerial observation device (AD) can be controlled to stand by in a waiting area provided in the docking station (DA) without operating.
또는 공중 관측 장치(AD)는 부이형 관측 장치(BY)로부터 작동을 제어 받을 수도 있다. 공중 관측 장치(AD)는 부이형 관측 장치(BY)에서 자체적으로 획득한 기상 정보 및 수생태계 환경 정보에 기초해 공중 관측 장치(AD)의 운행이 어렵다고 판단될 경우, 작동을 제어 받을 수 있다. 공중 관측 장치(AD)는 도킹 스테이션부(DA)에 구비된 대기 장소에서 운행하지 않고 대기하도록 작동을 제어 받을 수 있다.Alternatively, the aerial observation device (AD) may receive operation control from the buoy-type observation device (BY). The operation of the aerial observation device (AD) can be controlled when it is determined that operation of the aerial observation device (AD) is difficult based on weather information and aquatic ecosystem environment information independently acquired from the buoy-type observation device (BY). The aerial observation device (AD) can be controlled to stand by in a waiting area provided in the docking station (DA) without operating.
도 5는 특정 이벤트 발생시 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)의 작동 흐름도이다.Figure 5 is a flowchart of the operation of the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system 1 according to a preferred embodiment of the present invention when a specific event occurs.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 상시 작동에 의해 실시간으로 관측 정보를 획득할 수 있다.The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention is operated in real time by the constant operation of the buoy-type observation device (BY), the water observation device (FD), and the aerial observation device (AD). Observation information can be obtained.
특정 이벤트의 발생이 없을 경우, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 부이형 관측 장치(BY), 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 각각의 작동에 의해 수생태계 정보를 상시 획득할 수 있다.When no specific event occurs, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention includes a buoy-type observation device (BY), a water observation device (FD), and an aerial observation device (AD). Aquatic ecosystem information can be obtained at all times through each operation.
각각의 장치(BY, FD, AD)에 의해 상시 획득되는 수생태계 정보는 실시간으로 도킹 스테이션부(DA)로 전달될 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)는 전달된 수생태계 정보를 중앙 컨트롤부로 전달할 수 있다.The aquatic ecosystem information constantly acquired by each device (BY, FD, AD) can be transmitted to the docking station unit (DA) in real time. The docking station unit (DA) can transmit the delivered aquatic ecosystem information to the central control unit.
중앙 컨트롤부는 도킹 스테이션부(DA)로부터 전달받은 수생태계 정보를 저장하고, 이를 토대로 수생태계에 대한 빅데이터를 구성할 수 있다. 빅데이터는 수생태계 환경 정보, 수중 지형 정보 및 수생태계 수면 정보를 포함하는 관측 정보를 토대로 수생태계에 대해 분석된 데이터들을 포함할 수 있다. 빅데이터는 수질 및 하천 생태계 분석 데이터, 양식장 생육 환경 분석 데이터, 연안 및 해양 생태계 분석 데이터 수중 지형 분석 데이터 등을 포함할 수 있다.The central control unit stores the aquatic ecosystem information received from the docking station unit (DA) and can construct big data on the aquatic ecosystem based on this. Big data may include data analyzed about the aquatic ecosystem based on observation information including aquatic ecosystem environment information, underwater topography information, and aquatic ecosystem water surface information. Big data may include water quality and river ecosystem analysis data, fish farm growth environment analysis data, coastal and marine ecosystem analysis data, and underwater topography analysis data.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 특정 이벤트 발생시, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 작동을 제어할 수 있다.Meanwhile, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system 1 according to a preferred embodiment of the present invention can control the operation of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) when a specific event occurs.
도 5에 도시된 바와 같이, S10 단계에서, 부이형 관측 장치(BY)는 상시 작동하고 있는 상태일 수 있다. 부이형 관측 장치(BY)는 실시간 기상 정보 및 수생태계 환경 정보를 획득할 수 있다. 그런 다음, 부이형 관측 장치(BY)는 실시간 기상 정보 및 수생태계 환경 정보를 도킹 스테이션부(DA)로 전달할 수 있다. 이 때, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)는 상시 작동하고 있는 상태일 수 있다.As shown in FIG. 5, in step S10, the buoy-type observation device BY may be in a constant operating state. The buoy-type observation device (BY) can obtain real-time weather information and aquatic ecosystem environmental information. Then, the buoy-type observation device (BY) can transmit real-time weather information and aquatic ecosystem environment information to the docking station unit (DA). At this time, the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) may be in constant operation.
S20 단계에서, 도킹 스테이션부(DA)는 부이형 관측 장치(BY)의 관측 정보인 실시간 기상 정보 및 수생태계 환경 정보를 획득할 수 있다. 이 때, 도킹 스테이션부(DA)는 실시간 기상 정보 및 수생태계 환경 정보에 기초해 특정 이벤트 발생 여부를 확인할 수 있다.In step S20, the docking station unit (DA) can acquire real-time weather information and aquatic ecosystem environment information, which are observation information of the buoy-type observation device (BY). At this time, the docking station unit (DA) can check whether a specific event has occurred based on real-time weather information and aquatic ecosystem environment information.
S30 단계에서, 도킹 스테이션부(DA)는 실시간 기상 정보 및 수생태계 환경 정보에 기초해 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 운전 가능 여부를 판단할 수 있다.In step S30, the docking station unit (DA) may determine whether at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) can be operated based on real-time weather information and aquatic ecosystem environment information.
예를 들어, S30 단계에서, 도킹 스테이션부(DA)는 유속 측정값이 도킹 스테이션부(DA)의 제어부에 설정된 기준 유속값보다 높을 경우, 수상 관측 장치(FD)의 운전이 어렵다고 판단할 수 있다. 또한, 도킹 스테이션부(DA)는 풍속 측정값이 도킹 스테이션부(DA)의 제어부에 설정된 기준 풍속값보다 높을 경우, 공중 관측 장치(AD)의 운전이 어렵다고 판단할 수 있다.For example, in step S30, the docking station unit (DA) may determine that operation of the water observation device (FD) is difficult when the flow rate measurement value is higher than the reference flow rate value set in the control unit of the docking station unit (DA). . Additionally, when the wind speed measurement value is higher than the reference wind speed value set in the control unit of the docking station unit (DA), the docking station unit (DA) may determine that it is difficult to operate the aerial observation device (AD).
S30 단계에서, 도킹 스테이션부(DA)에서 특정 이벤트에 의해 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 모두 운행이 어렵다고 판단할 수 있다. 도킹 스테이션부(DA)는 운행 불가 신호를 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)로 송신하고, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)가 운행되지 않도록 작동을 제어할 수 있다. In step S30, the docking station unit (DA) may determine that it is difficult to operate both the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) due to a specific event. The docking station unit (DA) can transmit an unoperable signal to the surface observation device (FD) and the aerial observation device (AD), and control the operation of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) so that they cannot operate. there is.
이에 따라, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, S30c 단계의 수상 관측 장치(FD)의 작동 대기 단계 및 S30d 단계의 공중 관측 장치(AD)의 작동 대기 단계를 수행할 수 있다.Accordingly, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention includes the operation standby stage of the water observation device (FD) in the S30c stage and the operation of the aerial observation device (AD) in the S30d stage. A waiting step can be performed.
한편, S30 단계에서, 도킹 스테이션부(DA)는 수상 관측 장치(FD) 또는 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나는 운행이 가능하다고 판단할 수도 있다. 이 경우, 각각의 장치(FD, AD)에 대응하는 S30c 단계 또는 S30d 단계 중 하나가 수행될 수 있다. Meanwhile, in step S30, the docking station unit (DA) may determine that at least one of the water observation device (FD) or the aerial observation device (AD) is operable. In this case, either step S30c or step S30d corresponding to each device (FD, AD) may be performed.
예를 들어, 수상 관측 장치(FD)가 운행이 가능하다고 판단할 경우, S30c 단계만이 수행될 수 있다. 이와는 달리, 공중 관측 장치(AD)가 운행이 가능하다고 판단할 경우, S30d 단계만이 수행될 수 있다.For example, if the water observation device (FD) determines that operation is possible, only step S30c can be performed. In contrast, if the aerial observation device (AD) determines that operation is possible, only step S30d can be performed.
S30c 단계에서, 수상 관측 장치(FD)는 도킹 스테이션부(DA)의 대기 장소로 위치 이동할 수 있다. 수상 관측 장치(FD)는 대기 장소에서 운행하지 않고 작동 대기 상태를 유지할 수 있다.In step S30c, the water observation device (FD) may move to the waiting location of the docking station unit (DA). The surface observation device (FD) can remain in operational standby mode without operating in a staging area.
S30d 단계에서, 공중 관측 장치(AD)는 도킹 스테이션부(DA)의 대기 장소로 위치 이동할 수 있다. 공중 관측 장치(AD)는 대기 장소에서 운행하지 않고 작동 대기 상태를 유지할 수 있다.In step S30d, the aerial observation device (AD) may move to the waiting location of the docking station unit (DA). An airborne observation device (AD) can remain in operational standby mode without operating in a staging area.
한편, S30 단계에서, 도킹 스테이션부(DA)는 실시간 기상 정보 및 수생태계 환경 정보에 기초해 미약한 특정 이벤트일 경우, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 운행이 가능하다고 판단할 수 있다. Meanwhile, in step S30, the docking station unit (DA) operates at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) in case of a specific weak event based on real-time weather information and aquatic ecosystem environment information. It can be judged that it is possible.
또는 S30 단계에서, 도킹 스테이션부(DA)는 실시간 기상 정보 및 수생태계 환경 정보에 기초해 특정 이벤트에서 정상 운행 상황으로 변화하였음을 확인하고, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 운행이 가능하다고 판단할 수 있다. Or, in step S30, the docking station unit (DA) confirms that a specific event has changed to a normal operating situation based on real-time weather information and aquatic ecosystem environment information, and one of the water observation devices (FD) and the aerial observation device (AD) It can be determined that at least one operation is possible.
이 경우, S30a 단계의 공중 관측 장치(AD) 작동 단계 및 S30b 단계의 수상 관측 장치(FD) 작동 단계 중 적어도 하나가 수행될 수 있다.In this case, at least one of the aerial observation device (AD) operation step of step S30a and the water observation device (FD) operation step of step S30b may be performed.
S30a 단계에서, 공중 관측 장치(AD)는 수생태계 수면 정보를 관측 정보로서 획득할 수 있다. 그런 다음, S40 단계에서, 공중 관측 장치(AD)는 도킹 스테이션부(DA)로 관측 정보를 송신할 수 있다.In step S30a, the aerial observation device (AD) can acquire water ecosystem water surface information as observation information. Then, in step S40, the aerial observation device (AD) may transmit observation information to the docking station unit (DA).
공중 관측 장치(AD)는 공중 관측 장치(AD)를 구성하는 작동 제어부에 의해 배터리 충전 상태를 확인할 수 있다. 공중 관측 장치(AD)는 작동 제어부에서 배터리 소모량 대비 충전량이 부족하다고 판단될 경우, 도킹 스테이션부(DA)의 충전 스테이지부(CS)로 위치 이동할 수 있다.The aerial observation device (AD) can check the battery charging state by an operation control unit constituting the aerial observation device (AD). If the operation control unit determines that the charge amount is insufficient compared to the battery consumption, the aerial observation device (AD) may move to the charging stage unit (CS) of the docking station unit (DA).
S60 단계에서, 공중 관측 장치(AD)는 충전 스테이지부(CS)에서 무선 충전될 수 있다.In step S60, the aerial observation device (AD) may be wirelessly charged in the charging stage unit (CS).
S70 단계에서, 공중 관측 장치(AD)는 충전 완료 후 충전 스테이지부(CS)상에 대기하며 작동 휴식 상태를 유지할 수 있다. 또는 공중 관측 장치(AD)에 설정된 관측 위치로 위치 이동하여 수생태계 수면에 대한 관측을 이어서 수행할 수 있다.In step S70, the aerial observation device (AD) can maintain an operational rest state by waiting on the charging stage unit (CS) after completion of charging. Alternatively, observations of the water surface of the aquatic ecosystem can be continued by moving to the observation location set in the aerial observation device (AD).
한편, S30b 단계에서, 수상 관측 장치(FD)는 수상 관측 장치(FD)는 수생태계 수중 정보를 관측 정보로서 획득할 수 있다. 그런 다음, S40 단계에서, 수상 관측 장치(FD)는 도킹 스테이션부(DA)로 관측 정보를 송신할 수 있다.Meanwhile, in step S30b, the water observation device (FD) can acquire underwater information about the aquatic ecosystem as observation information. Then, in step S40, the water observation device (FD) may transmit observation information to the docking station unit (DA).
수상 관측 장치(FD)는 수상 관측 장치(FD)의 작동 제어부에서 배터리 소모량 대비 충전량이 부족하다고 판단될 경우, 도킹 스테이션부(DA)의 충전 스테이지부(CS)로 위치 이동할 수 있다.When the operation control unit of the water observation device (FD) determines that the charge amount is insufficient compared to the battery consumption, the water observation device (FD) may move to the charging stage unit (CS) of the docking station unit (DA).
S60 단계에서, 수상 관측 장치(FD)는 충전 스테이지부(CS)에서 무선 충전될 수 있다.In step S60, the water observation device (FD) can be wirelessly charged in the charging stage unit (CS).
S70 단계에서, 수상 관측 장치(FD)는 충전 완료 후 충전 스테이지부(CS)상에 대기하며 작동 휴식 상태를 유지할 수 있다. 또는 수상 관측 장치(FD)는 수상 관측 장치(FD)에 설정된 관측 위치로 위치 이동하여 수생태계 수중 정보에 대한 관측을 이어서 수행할 수 있다.In step S70, the water observation device (FD) can maintain an operational rest state by waiting on the charging stage unit (CS) after completion of charging. Alternatively, the aquatic observation device (FD) may move to the observation position set in the aquatic observation device (FD) and continue to observe underwater information about the aquatic ecosystem.
한편, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 부이형 관측 장치(BY)에 의해 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 운행을 제어할 수도 있다.Meanwhile, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention is equipped with at least one of a water observation device (FD) and an aerial observation device (AD) by a buoy-type observation device (BY). You can also control the operation.
S10 단계에서, 부이형 관측 장치(BY)는 실시간 기상 정보 및 수생태계 환경 정보를 획득할 수 있다. 그런 다음, 부이형 관측 장치(BY)는 부이형 관측 장치(BY)의 작동 제어부(OS)를 통해 자체적으로 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 운행 가능 여부를 판단할 수 있다. 부이형 관측 장치(BY)는 실시간 기상 정보 및 수생태계 환경 정보에 기초해 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 운행 가능 여부를 판단할 수 있다.In step S10, the buoy-type observation device (BY) can acquire real-time weather information and aquatic ecosystem environment information. Then, the buoy-type observation device (BY) determines whether at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) can be operated by itself through the operation control unit (OS) of the buoy-type observation device (BY). can do. The buoy-type observation device (BY) can determine whether at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) can be operated based on real-time weather information and aquatic ecosystem environment information.
부이형 관측 장치(BY)에서 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 적어도 하나의 운행이 불가능하다고 판단할 수 있다. 부이형 관측 장치(BY)는 각각의 장치(FD, AD) 중 적어도 하나로 운행 불가 신호를 송신할 수 있다. 이에 따라 각각의 장치(FD, AD) 중 적어도 하나에 대응하는 S30c 단계 및 S30d 단계 중 적어도 하나의 단계가 수행될 수 있다. 구체적으로, 수행되는 S30c 단계 및 S30d 단계 중 적어도 하나는, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD) 중 부이형 관측 장치(BY)로부터 운행 불가 신호를 수신한 장치에 대응하는 단계일 수 있다.The buoy type observation device (BY) may determine that at least one of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) is impossible to operate. The buoy-type observation device (BY) may transmit an unoperable signal to at least one of the respective devices (FD and AD). Accordingly, at least one of step S30c and step S30d corresponding to at least one of each device (FD, AD) may be performed. Specifically, at least one of the steps S30c and S30d may be a step corresponding to the device that received the unoperable signal from the buoy-type observation device (BY) among the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD). there is.
이처럼 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)는 특정 이벤트 발생시, 부이형 관측 장치(BY)에 의해 작동 제어되어 도킹 스테이션부(DA)상에 운행하지 않고 작동 대기 상태를 유지할 수도 있다.In this way, when a specific event occurs, the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) may be controlled by the buoy-type observation device (BY) and remain in a standby state without operating on the docking station unit (DA).
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 상시 작동하는 부이형 관측 장치(BY)를 통해서 실시간으로 기상 정보 및 수생태계 환경 정보를 획득할 수 있다. 이에 따라 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 상시 주행하는 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 정상적인 운행이 어려운 상황을 즉시 확인할 수 있다.The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention can acquire weather information and aquatic ecosystem environmental information in real time through a buoy-type observation device (BY) that operates at all times. Accordingly, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention can immediately confirm situations in which normal operation of the always-running water observation device (FD) and aerial observation device (AD) is difficult. there is.
이로 인해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 유실 및 파손 위험을 방지하여 보다 효율적으로 수생태계 정보를 획득할 수 있다. For this reason, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention prevents the risk of loss and damage of the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD), thereby more efficiently monitoring the aquatic ecosystem. Information can be obtained.
수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)는 주행하며 수생태계 정보를 획득할 수 있다. 따라서, 수생태계 정보를 획득할 수 있는 범위가 광범위할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 이러한 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)의 유실 및 파손 위험이 발생할 수 있는 상황에서는 일시적으로 운행을 제한시킬 수 있다. Water observation devices (FD) and aerial observation devices (AD) can obtain information about the aquatic ecosystem while traveling. Therefore, the scope in which aquatic ecosystem information can be obtained can be wide. The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention is temporarily operated in situations where there is a risk of loss or damage to the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD). can be limited.
이로 인해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은, 수상 관측 장치(FD) 및 공중 관측 장치(AD)를 장기간 안전하게 사용하며 수생태계에 대한 보다 많은 양의 정보를 효율적으로 획득할 수 있다. For this reason, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention safely uses the water observation device (FD) and the aerial observation device (AD) for a long period of time and provides a greater amount of information on the aquatic ecosystem. Information can be obtained efficiently.
본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 배터리 사용에 제약을 받지 않고 수생태계를 실시간으로 상시 관측 및 모니터링 할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 수생태계 오염 상황을 조기에 발견하고 신속한 대처를 구현할 수 있다. The energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention is capable of continuously observing and monitoring the aquatic ecosystem in real time without being restricted by battery use. Accordingly, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention can detect aquatic ecosystem pollution situations early and implement prompt response.
또한, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 실시간으로 상시 측정되어 획득된 대용량의 관측 정보를 토대로 수생태계에 대한 빅데이터의 구성이 가능할 수 있다. 이로 인해 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템(1)은 수생태계의 사고 예방 및 환경 개선에 대한 효과적인 대응을 위한 빅데이터를 제공할 수 있다.In addition, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention may be able to construct big data on the aquatic ecosystem based on a large amount of observation information obtained by constant measurement in real time. For this reason, the energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system (1) according to a preferred embodiment of the present invention can provide big data for effective response to accident prevention and environmental improvement in the aquatic ecosystem.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 통상의 기술자는 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.As described above, although the present invention has been described with reference to preferred embodiments, those skilled in the art may modify the present invention in various ways without departing from the spirit and scope of the present invention as set forth in the following patent claims. Or, it can be carried out in modification.
DA: 도킹 스테이션부
PV: 태양광 발전기 WP: 풍력 발전기
BY: 부이형 관측 장치 FD: 수상 관측 장치
AD: 공중 관측 장치DA: Docking station section
PV: solar power generator WP: wind power generator
BY: Buoy type observation device FD: Floating observation device
AD: Aerial Observation Device
Claims (5)
상기 수생태계에 계류되어 수생태계 정보를 관측하여 관측 정보를 획득하는 부이형 관측 장치;
수상에서 주행하며 수생태계 정보를 관측하여 관측 정보를 획득하는 수상 관측 장치; 및
공중에서 주행하며 수생태계 정보를 관측하여 관측 정보를 획득하는 공중 관측 장치;를 포함하고,
상기 도킹 스테이션부는 상기 부이형 관측 장치, 수상 관측 장치 및 공중 관측 장치 중 적어도 어느 하나와 무선 통신이 가능하고,
상기 도킹 스테이션부는 상기 수상 관측 장치 및 상기 공중 관측 장치 중 적어도 어느 하나를 무선 충전하는 것이 가능하고,
상기 도킹 스테이션부는, 상기 수상 관측 장치 및 상기 공중 관측 장치의 상시 작동 상태에서 상기 부이형 관측 장치로부터 전달받은 실시간 기상 정보 및 수생태계 환경 정보에 기초해 상기 수상 관측 장치 및 상기 공중 관측 장치 중 적어도 하나의 운전 가능 여부를 판단하고,
상기 적어도 하나의 운전이 어렵다고 판단되면, 상기 적어도 하나를 대기 장소로 위치 이동하여 운행하지 않고 작동 대기 상태를 유지하고,
상기 도킹 스테이션부는 유속 측정값이 상기 도킹 스테이션부의 제어부에 설정된 기준 유속값보다 높을 경우, 상기 수상 관측 장치의 운전이 어렵다고 판단하고, 풍속 측정값이 상기 도킹 스테이션부의 제어부에 설정된 기준 풍속값보다 높을 경우, 상기 공중 관측 장치의 운전이 어렵다고 판단하는, 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템.
A docking station unit fixedly installed in the aquatic ecosystem;
A buoy-type observation device moored in the aquatic ecosystem and observing aquatic ecosystem information to obtain observation information;
A water observation device that obtains observation information by traveling on the water and observing aquatic ecosystem information; and
It includes an aerial observation device that travels in the air and observes aquatic ecosystem information to obtain observation information,
The docking station unit is capable of wireless communication with at least one of the buoy-type observation device, the water-based observation device, and the aerial observation device,
The docking station unit is capable of wirelessly charging at least one of the water observation device and the aerial observation device,
The docking station unit, at least one of the water observation device and the aerial observation device based on real-time weather information and aquatic ecosystem environment information received from the buoy-type observation device in a constant operating state of the water observation device and the aerial observation device. Determine whether it is possible to drive,
If it is determined that driving of the at least one is difficult, the at least one is moved to a waiting location and is not driven and remains in a standby state,
The docking station unit determines that operation of the water observation device is difficult when the flow velocity measurement value is higher than the standard flow velocity value set in the control unit of the docking station unit, and when the wind speed measurement value is higher than the standard wind speed value set in the control unit of the docking station unit. , an energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system that determines that operation of the aerial observation device is difficult.
상기 도킹 스테이션부는 태양광 발전기 및풍력 발전기 중 적어도 하나에 의해 자가 발전하는, 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템.
According to paragraph 1,
The docking station unit is an energy-independent real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system that generates self-power by at least one of a solar power generator and a wind power generator.
상기 도킹 스테이션부는, 승하강 가능하게 구비되는 충전 스테이지부를 포함하고,
상기 수상 관측 장치 및 상기 공중 관측 장치 중 적어도 하나는 상기 충전 스테이지부에 안착되어 무선 충전되는, 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템.
According to paragraph 1,
The docking station unit includes a charging stage unit that can be raised and lowered,
An energy-independent, real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system in which at least one of the water observation device and the aerial observation device is wirelessly charged by being seated on the charging stage.
상기 부이형 관측 장치는,
태양광 발전기;
상기 태양광 발전기에 의해 발전된 전기를 저장하는 배터리; 및
상기 수생태계 환경 정보를 획득하는 측정 센서;를 포함하는, 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템.
According to paragraph 1,
The buoy type observation device,
solar generator;
a battery that stores electricity generated by the solar generator; and
An energy-independent, real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system comprising a measurement sensor that acquires the aquatic ecosystem environmental information.
상기 수상 관측 장치는,
태양광 발전기;
상기 태양광 발전기에 의해 발전된 전기를 저장하는 배터리; 및
수중 지형 정보를 획득하는 음파 센서;
주변 장애물 정보를 획득하는 라이다 센서; 및
주변 영상 정보를 획득하는 카메라;를 포함하는, 에너지 독립형 실시간 수생태계 관측 및 모니터링 시스템.According to paragraph 1,
The water observation device is,
solar generator;
a battery that stores electricity generated by the solar generator; and
Acoustic sensor that acquires underwater topographic information;
LiDAR sensor that acquires information about surrounding obstacles; and
An energy-independent, real-time aquatic ecosystem observation and monitoring system including a camera that acquires surrounding image information.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E902 | Notification of reason for refusal | ||
AMND | Amendment | ||
E601 | Decision to refuse application | ||
AMND | Amendment | ||
X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
GRNT | Written decision to grant |