KR102601947B1 - Unmanned autonomous driving type NBC decontamination system - Google Patents
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Abstract
본 발명은 제거하고자 하는 유해물질에 대응하는 흡착제 필터가 설치된 무인차량을 오염지역에 투입하여 정화작업을 수행하되, 카메라 및 센서를 통해 수집된 공간의 정보를 반영하여 자율주행을 통해 효율적인 제독이 이루어지도록 하는 무인 자율주행 방식의 화방생 정화 시스템에 관한 것이다.The present invention performs purification work by inserting an unmanned vehicle equipped with an adsorbent filter corresponding to the harmful substances to be removed into the contaminated area, and efficient decontamination is achieved through autonomous driving by reflecting spatial information collected through cameras and sensors. This is about an unmanned, self-driving, chemical, radioactive, and biological purification system.
Description
본 발명은 화생방 정화 시스템에 관한 것으로, 자세하게는 제거하고자 하는 유해물질에 대응하는 흡착제 필터가 설치된 무인차량을 오염지역에 투입하여 정화작업을 수행하되, 카메라 및 센서를 통해 수집된 공간의 정보를 반영하여 자율주행을 통해 효율적인 제독이 이루어지도록 하는 무인 자율주행 방식의 화방생 정화 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a chemical, biological and radiological purification system. In detail, an unmanned vehicle equipped with an adsorbent filter corresponding to the harmful substances to be removed is introduced into a contaminated area to perform purification work, while reflecting spatial information collected through cameras and sensors. This relates to an unmanned, self-driving, chemical and biological purification system that enables efficient decontamination through autonomous driving.
화생방(CBR)은 화학(chemical), 생물학(biological), 방사능(radiological)의 머릿 글자를 딴 표현으로 특히 전쟁에서 대량살상무기로 분류된다.Chemical, biological and radiological (CBR) is an acronym for chemical, biological and radiological and is classified as a weapon of mass destruction, especially in war.
통상 화생방전이나 테러 상황에서 화학적, 생물학적, 방사능 병기를 이용하여 인체나 장비 등에 치명적인 가스나 바이러스, 위험물질 등과 같은 오염원의 살포가 이루어질 경우, 오염원을 걸러줄 수 있는 수단을 통해 인명과 장비를 보호하면서 오염원 제거를 위한 물질을 오염지역이나 장비 건물 등에 살포하여 제독이 진행되어야 한다.In general, when contaminants such as deadly gases, viruses, or hazardous substances are sprayed on the human body or equipment using chemical, biological, or radioactive weapons in a chemical, biological, or terrorist situation, people and equipment are protected through means that can filter out the contaminants. Meanwhile, decontamination must be carried out by spraying substances to remove pollutants in contaminated areas or equipment buildings.
이에 군이나 대테러기관을 중심으로 이러한 화생방작용제의 신속한 제독을 위한 장비를 개발하고 있으며, 국군 화생방 방어사령부에서는 기상 안테나와 연계하여 생물학 무기, 독가스, 방사성 물질 등을 신속하게 감지할 수 있는 특수차량을 도입한 바 있다.Accordingly, the military and counter-terrorism agencies are developing equipment for rapid decontamination of chemical, biological and radiological agents, and the ROK Armed Forces Chemical, Biological and Radiological Defense Command is developing a special vehicle that can quickly detect biological weapons, poisonous gases, radioactive materials, etc. in conjunction with weather antennas. It has been introduced.
또한, 방위사업청은 2013년 신형 화생방정찰차에 적용되는 10개 구성품을 연구개발 단계 중소기업자 우선선정 품목으로 지정·고시하여 9년간 약 3000억 원 규모의 연구개발 및 양산사업을 진행하였으며, 2015년에는 신형 화생방 정찰차(장갑형)를 국내기술로 개발에 성공하여 시험평가 결과, 개발시험평가 및 운용시험평가 전 항목에서 기준을 충족하여 “전투용 적합” 판정을 받기도 하였다.In addition, in 2013, the Defense Acquisition Program Administration designated and announced 10 components applied to the new chemical, biological and radiological reconnaissance vehicle as priority items for small and medium-sized enterprises in the research and development stage, and conducted research and development and mass production projects worth approximately 300 billion won over 9 years. In 2012, a new chemical, biological and radiological reconnaissance vehicle (armored type) was successfully developed using domestic technology, and as a result of test evaluation, it met the standards in all development test evaluation and operational test evaluation items and was judged “suitable for combat.”
해당 정찰차는 화학, 생물학 작용제 및 방사능이 탐지되면 자동으로 각 군의 전술지휘통제자동화체계(C4I)로 경보와 탐지결과를 전송하여 화생방전 발생시 피해를 최소화할 수 있도록 하고, 화생방 오염지역에서 승무원이 보호장구를 착용하지 않은 상태에서 작전 수행이 가능하며 냉ㆍ난방장비와 기상측정장비는 어떤 환경 및 기상조건하에서도 능동적인 작전수행이 가능하며, 탑재된 화생방장비 및 각종 부수장비를 컴퓨터 시스템으로 제어하고 운용토록 함으로써 승무원의 편의성과 운용성을 최대화한 것으로 알려졌다.When chemical, biological agents and radioactivity are detected, the reconnaissance vehicle automatically transmits warnings and detection results to each military's tactical command, control and automation system (C4I) to minimize damage in the event of chemical and biological discharge, and allows the crew to operate in chemical, biological and radiological contaminated areas. It is possible to carry out operations without wearing protective gear, and the cooling and heating equipment and weather measurement equipment allow active operation under any environmental and weather conditions, and the mounted chemical, biological and radiological equipment and various auxiliary equipment are controlled by a computer system. It is known that the crew's convenience and operability were maximized by allowing it to be operated.
하지만, 여전히 북한의 생·화학무기 생산시설에 대응한 한국의 화생방전 대응역량은 제한적이라는 평가가 이루어지고 있으며, 특히 오염원이 존재하는 위험지역에서 유인방식의 특수차량을 운영함에 따른 탑승인력의 안전을 보장하기 위한 시간 및 공간과 작업의 한계로 효율이 낮아질 수 밖에 없는 실정이다.However, it is still assessed that South Korea's chemical, biological and discharge response capabilities in response to North Korea's biological and chemical weapons production facilities are limited, and in particular, the safety of personnel on board due to the operation of manned special vehicles in risky areas where pollutants exist. Efficiency is inevitably lowered due to limitations in time, space, and work to ensure.
본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 유해물질 제거를 위한 흡착제 필터가 설치된 무인차량을 오염지역의 특성에 맞게 투입하여 정화작업을 수행하되, GPS 신호와, 카메라 및 센서를 통해 수집된 공간의 정보를 반영하여 주행하며 효율적인 정화작업을 수행하는 무인 자율주행 방식의 화생방 정화 시스템을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the above problems, and the purpose of the present invention is to perform purification work by deploying an unmanned vehicle equipped with an adsorbent filter to remove harmful substances according to the characteristics of the contaminated area, including GPS signals, It provides an unmanned, autonomous driving type chemical, biological and radiological purification system that reflects spatial information collected through cameras and sensors and performs efficient purification.
상기와 같은 목적을 위해 본 발명은 조향바퀴 및 구동바퀴와, 상기 조향바퀴를 움직이는 조향부와 상기 구동바퀴에 동력을 인가하는 구동부를 구비한 복수의 무인형 정화차량을 이용한 화생방 정화 시스템으로서. 상기 정화차량에 탑재되되, 외부와 연통되는 흡기부 및 배기부가 형성되고 내부에 유해물질 제거를 위한 흡착제가 포함된 필터구조체와, 상기 흡기부를 통해 흡입된 공기를 상기 필터구조체를 통과시켜 상기 배기부로 배출시키는 블로워가 구비된 정화모듈; 상기 정화차량에 탑재되며, 지정된 방향을 촬영하는 카메라와, 주변 대기 중의 유해물질을 측정하는 센서부와, GPS 신호를 송수신하는 GPS부와, 원거리 무선통신 모듈로 이루어지는 제1통신부를 구비하며, 수집된 영상 및 측정결과를 송신하고 수신된 제어신호에 따라 상기 조향부 및 구동부와 블로워를 제어하는 제어모듈; 원격지에 위치하며, 상기 제1통신부와 통신이 이루어지는 제2통신부와, 관제지역의 지리정보가 저장되는 메인저장부와, 상기 지리정보를 기반으로 정화지역 및 정화차량의 투입 대수를 설정하는 설정부와, 정화지역 및 정화차량별 정화작업을 위한 제어신호를 생성하여 분배하는 진행관리부와, 정화차량의 위치와 동작 및 작업상태를 감시하는 모니터링부를 구비하는 관제서버; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.For the above purpose, the present invention is a chemical, biological and radiological purification system using a plurality of unmanned purification vehicles having a steering wheel and a driving wheel, a steering part that moves the steering wheel, and a driving part that applies power to the driving wheel. A filter structure mounted on the purification vehicle, formed with an intake part and an exhaust part communicating with the outside, and containing an adsorbent for removing harmful substances therein, and passes the air sucked through the intake part through the filter structure to the exhaust part. A purification module equipped with a blower for exhausting water; It is mounted on the purification vehicle and includes a camera that photographs a designated direction, a sensor unit that measures harmful substances in the surrounding air, a GPS unit that transmits and receives GPS signals, and a first communication unit consisting of a long-distance wireless communication module, and collects a control module that transmits the image and measurement results and controls the steering unit, drive unit, and blower according to the received control signal; A second communication unit located in a remote location and communicating with the first communication unit, a main storage unit that stores geographical information of the control area, and a setting unit that sets the purification area and the number of purification vehicles to be introduced based on the geographical information. A control server including a progress management unit that generates and distributes control signals for purification work for each purification area and purification vehicle, and a monitoring unit that monitors the location, operation, and work status of the purification vehicle; It is characterized by consisting of.
이때 상기 관제서버는, 관리자가 정화차량으로부터 송신된 카메라 영상을 확인하고 상기 조향부 및 구동부와 블로워의 제어신호를 입력함에 따라 정화차량을 실시간으로 제어하는 수동조종부를 더 포함하는 것이 바람직하다.At this time, the control server preferably further includes a manual control unit that controls the purification vehicle in real time as the manager checks the camera image transmitted from the purification vehicle and inputs control signals of the steering unit, drive unit, and blower.
또한, 상기 관제서버는, 관제지역의 풍향 및 풍속과 기온 및 습도를 포함하는 기상정보를 수집하는 정보수집부와, 상기 기상정보 및 지리정보를 바탕으로 오염물질의 확산모델을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부와, 시뮬레이션 결과를 반영하여 정화계획을 수립 후 상기 진행관리부와 연계하여 대응하는 정화차량을 제어하는 정보연동부를 더 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the control server includes an information collection unit that collects weather information including wind direction and wind speed, temperature, and humidity in the control area, and a simulation unit that simulates a diffusion model of pollutants based on the weather information and geographic information. , It is desirable to further include an information linkage unit that controls the corresponding purification vehicle in connection with the progress management unit after establishing a purification plan by reflecting the simulation results.
또한, 상기 제어모듈은, 관제서버로부터 전송된 정화지역 및 대응하는 지리정보와 제어신호를 저장하는 보조저장부와, 상기 보조저장부에 저장된 정보를 통해 상기 조향부 및 구동부와 블로워를 제어하되 상기 카메라를 통해 수집된 영상을 분석하여 현재 위치 및 이동경로를 파악하는 판단부를 더 포함하여, 상기 관제서버와의 통신 없이도 설정된 시간 자율 운용이 가능한 것이 바람직하다.In addition, the control module controls the steering unit, drive unit, and blower through an auxiliary storage unit that stores the purification area and corresponding geographic information and control signals transmitted from the control server, and the information stored in the auxiliary storage unit. It is desirable to further include a determination unit that analyzes images collected through cameras to determine the current location and movement path, so that autonomous operation at a set time is possible without communication with the control server.
또한, 상기 정화모듈은, 교체용 필터구조체가 수용되는 제1수용부와, 상기 제1수용부에 위치한 필터구조체를 상기 흡기부 및 배기부 사이의 통로에 위치하도록 하고 상기 통로에 위치한 필터구조체를 제2수용부로 이동시키는 필터교체부를 구비하여, 상기 센서부와 연동하여 설정된 시간마다 필터구조체를 교체할 수 있도록 구성될 수 있다.In addition, the purification module includes a first accommodating portion in which a replacement filter structure is accommodated, a filter structure located in the first accommodating portion, and a filter structure located in the passage between the intake portion and the exhaust portion. It may be provided with a filter replacement unit that moves to the second accommodating unit, so that the filter structure can be replaced at a set time in conjunction with the sensor unit.
본 발명을 통해 인명안전을 위협하는 화생방 유해물질이 존재하는 지역에서 무인 운용되는 정화차량을 통해 정화 및 제독작업이 이루어짐에 따라 인명의 위험 없이 안전한 작업이 이루어질 수 있다.Through the present invention, purification and decontamination work is carried out through an unmanned purification vehicle in areas where chemical, biological, and radiological hazardous substances that threaten human safety exist, allowing safe work to be performed without risk to human life.
또한, 지역의 특성 및 범위에 따라 다수의 정화차량을 동시 운용할 수 있으며, 전송된 현장 영상 확인에 따른 수동조종을 비롯하여 자체 상황 판단에 따른 자율주행과 전파 방해나 불의의 장애발생시에도 원활한 작업이 가능하고, 현장 작업시간을 늘려 효율적인 작업이 가능하다.In addition, multiple purification vehicles can be operated simultaneously depending on the characteristics and scope of the area, and manual control according to the confirmation of transmitted on-site images, autonomous driving according to the judgment of the situation, and smooth operation even in the event of radio wave interference or unexpected failure are possible. It is possible, and efficient work is possible by increasing field work time.
도 1은 본 발명의 개념도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정화차량의 구성을 나타낸 투시도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정화모듈의 구조도,
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터교체 구조를 나타낸 구조도이다.1 is a conceptual diagram of the present invention;
Figure 2 is a block diagram showing the configuration and connection relationship according to an embodiment of the present invention;
Figure 3 is a perspective view showing the configuration of a purification vehicle according to an embodiment of the present invention;
4 is a structural diagram of a purification module according to an embodiment of the present invention;
5 is a block diagram showing the configuration and connection relationship according to another embodiment of the present invention;
Figure 6 is a structural diagram showing a filter replacement structure according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명 무인 자율주행 방식의 화생방 정화 시스템의 구성을 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the configuration of the unmanned autonomous driving type chemical, biological and radiological purification system of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 개념도로서, 본 발명은 화생방 오염물질이 존재하는 지역을 정화, 제독함에 있어 무인 정화차량(100)을 이용하여 인명을 최대한 보호할 수 있도록 한다. 이러한 정화차량(100)은 관제서버(200) 및 GPS 통신을 통해 운용되며 현장 상황을 반영한 자율주행이 이루어지게 된다.Figure 1 is a conceptual diagram of the present invention. The present invention uses an
본 발명에서 상기 정화차량의 형상, 규격을 한정하지 않으나 기본적으로 주행을 위한 구성으로 조향바퀴(101) 및 구동바퀴(103)와, 상기 조향바퀴(101)를 움직이는 조향부(102)와 상기 구동바퀴(103)에 동력을 인가하는 구동부(104)를 구비하게 되며, 비교적 넓은 실외구역의 정화를 위해 단독 운용보다는 복수로 운용된다.In the present invention, the shape and specifications of the purification vehicle are not limited, but it is basically configured for driving, including a
이러한 정화차량(100)의 구동 및 조향을 위한 구성은 종래 일반적인 차량에 구성되는 구성으로, 휘발유나 경유를 사용하는 내연기관 차량뿐 아니라 배터리와 모터를 통해 구동되는 전기 자동차를 기반으로 상기 구동부(104)를 구동할 수 있음은 당연하다.The configuration for driving and steering the
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정화차량의 구성을 나타낸 투시도로서, 상기 정화차량(100)에는 공기 중 오염물질 제거를 위한 정화모듈(110)과 원격 및 자율주행과 정화작업의 제어를 위한 제어모듈(120)이 탑재되며, 정화차량(100)의 통제를 위한 관제서버(200)가 구성된다.Figure 2 is a block diagram showing the configuration and connection relationship according to an embodiment of the present invention, and Figure 3 is a perspective view showing the configuration of a purification vehicle according to an embodiment of the present invention. The
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 정화모듈의 구조도로서, 첨부된 도면에서는 트럭형 차량에 정화모듈(110)이 내장되는 형태로 구성된 모습을 도시하고 있으나, 구성이 변경되지 않는 범위에서 다양한 형태로 차량에 탑재될 수 있다.Figure 4 is a structural diagram of a purification module according to an embodiment of the present invention. The attached drawing shows the
상기 정화모듈(110)은 기본적으로 내부에 필터구조체(113) 및 블로워(114)가 설치되는 통 형상의 구조체로서 한쪽에는 외기를 흡입하기 위한 흡기부(111)가 다른 쪽으로는 정화된 공기를 배출하는 배기부(112)가 각각 형성된다. 즉 블로워(114)를 통해 공기의 흐름을 발생시키되 흡기부(111)를 통해 흡입된 오염물질이 포함된 공기를 상기 필터구조체(113)를 통과시켜 오염물질의 흡착, 제거가 이루어진 후 상기 배기부(112)로 배출시키며 공기의 정화가 이루어지게 된다. The
이를 위해 상기 필터구조체(113)는 제거하고자 하는 유해물질 제거를 위한 흡착제를 포함하게 되며, 예를 들어 HCHO, CO2, CO, 미세먼지(PM2.5, PM10), CNCl, HCN, Phosgene, Sarin 제거용 흡착제 또는 필터 등이 적용될 수 있다.To this end, the
상기 제어모듈(120)은 정화차량의 운행과 정화작업의 제어하기 위한 구성으로, 기본적으로 제어신호에 따라 상기 조향부(102) 및 구동부(104)와 블로워(114)를 제어하게 되며, 세부구성으로 카메라(121)와, 센서부(122)와, GPS부(123) 및 제1통신부(124)를 구비한다.The
상기 카메라(121)는 지정된 방향, 주로 차량의 전방을 촬영하여 영상분석을 통해 주행 경로의 상황을 판단하거나. 원격으로 상황을 파악할 수 있도록 지원하는 구성이다. 기본적으로 전방 및 후방을 촬영할 수 있는 광각 카메라를 통해 정화차량의 운행이나 필요한 주변 영상을 얻을 수도 있으나 전후좌우 360도 방향 회전이 가능한 팬틸트 제어수단을 구비하여 필요시 촬영방향을 세부적으로 제어할 수 있도록 구성할 수도 있다.The
상기 센서부(122)는 기본적으로 주변 대기 중의 유해물질을 측정하는 센서로 구성된다. 필요에 따라 적절한 센서가 선택적으로 구성되며 앞서 언급한 HCHO, CO2, CO, 미세먼지(PM2.5, PM10), CNCl, HCN, Phosgene, Sarin을 감지하기 위한 센서를 비롯하여, 다양한 상용의 화학물질 센서 등을 적용할 수 있다.The
상기 GPS부(123)는 GPS 송수신모듈로 GPS 신호를 송수신하며 현재 위치나 시간을 파악할 수 있도록 한다.The
상기 제1통신부(124)는 상용의 원거리 무선통신 모듈로서 실질적으로 상기 관제서버(200)와 통신을 수행하게 된다.The
상술한 구성을 통해 상기 제어모듈(120)은 상기 카메라(121)를 통해 수집된 영상 및 상기 센서부(122)의 측정결과를 관제서버(200)로 송신하고, 상기 관제서버(200)로 수신된 제어신호 및 프로그래밍 된 알고리즘을 활용하여 상기 조향부(102) 및 구동부(104)와 블로워(114)를 제어하여 정화차량(100)이 설정된 경로를 이동하며 정화작업을 수행하도록 한다.Through the above-described configuration, the
기본적으로 각 정화차량(100)은 후술되는 바와 같이 할당된 구역을 0.5~1km/hr로 정도의 속도로 이동하면서 지속적으로 공기 정화 작업을 실시하며, 지리정보와 연동한 GPS 좌표를 기준으로 이동하되, 상기 카메라(121)를 통해 수집된 영상을 분석, 자율주행 차량에 적용되는 도로나 장애물 인식 등의 알고리즘을 적용하여 상황판단에 따른 자율주행이 이루어질 수 있다.Basically, as described later, each
상기 관제서버(200)는 원격지에 위치하며, 상기 정화차량(100)을 통제하며 작업상황을 관제하기 위한 구성으로, 세부구성으로 제2통신부(210)와, 메인저장부(220)와, 설정부(230)와, 진행관리부(240)와, 모니터링부(250)와, 수동조종부(260)를 구비한다.The
상기 제2통신부(210)는 상기 제1통신부(124)와 동일한 원거리 무선통신모듈로서 각 정화차량과 데이터 송수신을 수행한다.The
상기 메인저장부(220)는 관제지역의 지리정보가 저장되는 저장매체로서, 기본적으로 평면지도를 비롯하여 지형, 도로, 주요 건물에 대한 정보가 포함되며, 각종 지리정보체계와 연동하여 위성사진이나 로드뷰 사진 등이 더 포함될 수 있다.The
상기 설정부(230)는 상기 지리정보를 기반으로 정화지역 및 정화차량의 투입 대수를 설정하는 구성이다. 기본적으로 상기 정화차량의 정화능력과 정화지역의 면적을 고려하며 효과적인 정화작업이 이루어질 수 있는 투입 대수를 산출하게 된다.The
일례로 공기 정화구역을 설정시 GPS 좌표 4개를 입력하여 입력된 네 개의 점을 이어 사각형으로 구역을 설정할 수 있으며, 앞서 언급한 바와 같이 설정된 주행속도와 구비된 필터구조체의 정화능력을 통해 설정된 시간 정화차량이 정화할 수 있는 면적을 대략 산출하여 총 정화지역의 면적대비 투입 대수를 결정할 수 있다. 바람직하게는 정화지역의 면적뿐 아니라 지역의 지형 고저상태, 도로상태 및 도로길이 건물 등을 세부적으로 고려하여 여유롭게 투입 대수를 산출할 수 있다.For example, when setting up an air purification zone, you can enter four GPS coordinates and set the zone as a square by connecting the four entered points. As mentioned earlier, the time set through the set driving speed and purification ability of the provided filter structure is possible. By roughly calculating the area that a purification vehicle can purify, it is possible to determine the number of units to be used relative to the area of the total purification area. Preferably, the number of units to be input can be calculated with ease by taking into account not only the area of the purification area but also the area's topographic elevation, road conditions, road length, buildings, etc. in detail.
상기 진행관리부(240)는 정화지역 및 정화차량별 정화작업을 위한 제어신호를 생성하여 분배하게 된다. 투입된 차량 대수에 따라 1/N 하여 도로 등을 기준으로 하는 구역 분할 알고리즘을 통해 자동으로 구역을 분할하게 된다.The
정화차량(100)은 부여된 순번에 따라 투입 구역이 배정되며 투입 구역은 구역 분할 알고리즘사용시 자동 구역 번호가 부여되며 정화차량과 구역은 빠른 순번부터 매칭되도록 구성할 수 있다. 또한, 정화차량(100)은 우선 순번부터 5분 간격으로 해당 위치로 출발하도록 구성하여 동시제어에 따른 혼선 등을 방지할 수 있다.The
또한, 각 정화차량(100)은 관제서버에서 송신된 정화구역 GPS 정보 등을 수신하여 분배된 위치를 일정 간격으로 주행하되, 앞서 언급한 바와 같이 할당된 구역을 0.5~1 km/hr 수준으로 이동하면서 지속적으로 공기정화를 실시하게 된다.In addition, each
이때 각 정화차량(100)에 설치된 카메라(121)를 통해 촬영된 영상을 관제서버(200)로 전송함으로 주행상태 및 주변상황의 모니터링이 가능하며 각 구성의 구동 및 제어 현황 및 센서부(122)의 측정결과도 관제서버(200)로 송신하게 된다.At this time, the image captured through the
이에 대응하여 상기 모니터링부(250)는 상황실 등에서 관리자가 정화차량(100)의 위치와 동작 및 작업상태를 감시할 수 있도록 지원한다.In response, the
상기 정화차량(100)은 앞서 언급한 알고리즘을 통해 자율주행을 기반으로 하나 상황실에서 정화차량에 탑재된 카메라(121)의 촬영 영상과 센서부(122)의 측정결과를 통해 필요시 수동조종으로 작업을 진행할 수도 있다.The
이를 위해 구비되는 상기 수동조종부(260)는 관리자가 정화차량으로부터 송신된 카메라 영상을 확인하고 상기 조향부(102) 및 구동부(104)와 블로워(114)의 제어신호를 입력함에 따라 정화차량(100)을 실시간으로 제어할 수 있도록 한다.The
이처럼 각 정화차량의 주행 정보와 GPS 정보를 종합하여 1회 정화 완료 후에도 수차례 경로를 반복 주행하며 작업을 시행하게 되며, 설정된 작업이 완료시 출발시 저장된 GPS 정보를 토대로 정화차량이 초기 위치로 복귀할 수 있도록 프로그래밍 된다.In this way, by combining the driving information and GPS information of each purification vehicle, the work is carried out by repeatedly driving the route several times even after completing one purification. When the set work is completed, the purification vehicle returns to the initial position based on the GPS information stored at the time of departure. It is programmed to do so.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성 및 연결관계를 나타낸 블록도로서, 본 발명에서 상술한 기본 구성에 더하여 기상정보의 연동, 자율주행 기능의 강화, 및 작업시간 연장을 위한 추가 구성을 통해 효율과 편의를 향상시킬 수 있는 구성이 부가되고 있다.Figure 5 is a block diagram showing the configuration and connection relationship according to another embodiment of the present invention. In addition to the basic configuration described above in the present invention, additional configuration for linking weather information, strengthening the autonomous driving function, and extending work time is provided. Configurations that can improve efficiency and convenience are being added.
통상 공기를 통해 전파되는 화생방 오염물질은 기상의 영향에 따라 그 확산방향 및 속도가 결정될 수밖에 없으며 이는 정화작업에도 많은 영향을 미치게 된다.For chemical, biological and radiological pollutants that are usually spread through the air, the direction and speed of their spread is inevitably determined by the influence of the weather, which has a significant impact on purification work.
이에 본 발명의 다른 실시예에서 상기 관제서버(200)는 기상정보를 수집하는 정보수집부(270)와, 수집된 기상정보에 따른 오염물질의 확산상태를 시뮬레이션하는 시뮬레이션부(280)와, 시뮬레이션 결과와 연동한 정화작업이 수행되도록 하는 정보연동부(290)의 구성이 부가된다.Accordingly, in another embodiment of the present invention, the
상기 정보수집부(270)는 관제지역의 풍향 및 풍속과 기온 및 습도를 포함하는 기상정보를 수집하는 구성이다. 기상청을 비롯하여 군이나 민간시설에서 보유한 각종 관측시설의 시스템 연계를 통해 기상정보를 수집할 수도 있으며, 관제서버(200)가 위치한 곳이나 상기 정화차량(100) 등에 별도로 구비되어 풍향 및 풍속과 기온 및 습도 등을 측정할 수 있는 관측수단을 통해 정보를 수집할 수도 있다.The
상기 시뮬레이션부(280)는 상기 기상정보 및 지리정보를 바탕으로 오염물질의 확산모델을 시뮬레이션하는 구성으로, 기본적으로 풍향, 풍속에 따른 오염물질의 확산 방향 및 속도를 시뮬레이션하여 예측하게 되며, 기온 및 습도와 오염물질의 밀도를 반영한 정밀분석과 함께 상기 메인저장부(220)의 지리정보와 연동하여 주요 건물과 지형을 반영하여 보다 세부적인 시뮬레이션이 가능하다.The
상기 정보연동부(290)는 시뮬레이션 결과를 반영하여 정화계획을 수립 후 상기 진행관리부와 연계하여 대응하는 정화차량을 제어하는 구성이다. 즉 오염물질의 확산을 반영하여 확산을 저지할 수 있는 지점을 중점적으로 정화할 수 있도록 하되 대형건물 사이 등에서 풍속이 세지는 현상 등을 반영하여 시뮬레이션 결과상 가능한 풍상 측에서 오염물질의 확산 촉진 전 정화가 이루어지도록 하는 것이 바람직하다.The
본 발명에서 오염물질이 주로 화생방 물질이 됨에 따라 이를 주로 활용하는 테러나 화생방전 상황에서 인위적인 전파방해나 여러 이유에 따른 통신장애가 발생할 수 있으며 정화작업 중 관제서버와의 통신이 끊어지고 GPS 신호 교란시 본 발명에 따른 시스템은 실질적으로 무력화될 수밖에 없다.In the present invention, as the contaminants are mainly chemical, biological and radiological substances, artificial radio interference or communication failure due to various reasons may occur in terrorist or chemical and biological discharge situations where they are mainly used, and communication with the control server is cut off during purification work and GPS signals are disturbed. The system according to the present invention has no choice but to be substantially disabled.
이러한 돌발적인 상황에서도 안정적인 정화작업을 완료할 수 있도록 본 발명의 상기 제어모듈에는 관제서버와의 통신 및 GPS 신호가 끊어지더라도 설정된 시간 자율 운용이 가능하도록 보조저장부(125)와 판단부(126)의 구성이 부가될 수 있다.To enable stable purification work to be completed even in such unexpected situations, the control module of the present invention includes an
상기 보조저장부(125)는 메모리로서 상기 관제서버로부터 전송된 정화지역 및 대응하는 지리정보와 제어신호를 저장하게 된다. 이때 정화차량(100)은 GPS 신호교란에도 원활한 위치파악이 가능하도록 GPS 신호가 아닌 영상분석을 통해 자신의 위치 및 주행 경로를 파악하게 되므로, 상기 지리정보에는 도로를 중심으로 하는 로드뷰(스트리트 뷰)와 관련된 이미지 정보가 포함된다.The
상기 판단부(126)는 상기 보조저장부에 저장된 정보를 통해 상기 조향부(102) 및 구동부(104)와 블로워(114)를 제어하되 상기 카메라(121)를 통해 수집된 영상을 분석하여 현재 위치 및 이동경로를 파악하게 된다. 즉 최초 기동을 위해 관제서버(200)로부터 정화지역 및 이에 대응하는 지리정보와, 해당 정화차량별 정화작업을 위한 제어신호의 수신과 저장이 이루어진 상태에서 저장된 정보를 통해 상기 조향부 및 구동부와 블로워를 제어하며 정화작업을 수행하되, 통신 및 GPS신호가 원활치 않더라도 상기 카메라(121)를 통해 수집된 영상을 분석하며 저장된 지리정보의 이미지와 비교 판단을 통해 현재 위치 및 이동경로를 파악하여 주어진 임무를 완수할 수 있다.The
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 필터교체 구조를 나타낸 구조도로서, 기본적으로 본 발명의 필터구조체는 오염물질을 흡착제 성분을 통해 제거하므로 시간이 지날수록 흡착성능이 저하되며 공기정화 능력에 한계가 있다. 즉 필터 성능이 유지되는 동안만 정화작업이 유효하므로 지역의 오염 정도에 따라 장시간 작업을 위해 주기적인 필터구조체의 교체가 요구된다. 이를 위해 본 발명의 다른 실시예에서는 정화차량에 여분의 필터구조체가 적재되어 교체가 이루어지도록 구성된다.Figure 6 is a structural diagram showing a filter replacement structure according to another embodiment of the present invention. Basically, the filter structure of the present invention removes contaminants through the adsorbent component, so the adsorption performance decreases over time and there is a limit to the air purification ability. There is. In other words, purification work is effective only while filter performance is maintained, so periodic replacement of the filter structure is required for long-term work depending on the level of contamination in the area. To this end, in another embodiment of the present invention, an extra filter structure is loaded on the purification vehicle and replaced.
또한, 첨부된 도면에서는 필터구조체가 사각형으로 구성되고 있으나 이에 한정되지 않고 필요에 따라 원이나 다양한 형태로 필터구조체가 구성될 수 있으며 사용 전·후의 필터구조체의 보관공간을 충분히 확보할 수 있다면 기술적 취지가 변하지 않는 범위에서 한 다양한 형태 변형도 가능할 것이다.In addition, in the attached drawing, the filter structure is composed of a square, but this is not limited to this, and the filter structure can be configured in a circle or various shapes as needed, and the technical purpose is as long as sufficient storage space for the filter structure before and after use can be secured. Various shape modifications will be possible as long as is not changed.
이를 위해 상기 정화모듈(110)에는, 필터구조체(113) 및 블로워(114)가 위치하는 정화공간 외측으로 교체용 필터구조체가 수용되는 제1수용부(115)와, 사용 후 성능이 저하된 필터구조체(113')를 수용할 수 있는 제2수용부(116)가 마련된다.To this end, the
즉 정화공간을 개방하여 사용된 필터구조체(113')를 제2수용부 측으로 제거한 후 새로운 필터구조체(113)를 정화공간에 설치하여 지속적인 정화작업이 이루어지도록 하는 것으로, 상기 제1수용부(115)에 위치한 필터구조체(113)를 상기 흡기부(111) 및 배기부(112) 사이의 통로에 위치하도록 하고 상기 통로에 위치한 필터구조체(113')를 제2수용부(116)로 이동시키는 필터교체부(117)를 구비하여, 상기 센서부(122)와 연동하여 정화성능이 저하된 것이 확인됨에 따라 설정된 시간마다 필터구조체를 교체하도록 구성될 수 있다.That is, the purification space is opened, the used filter structure 113' is removed to the second accommodating part, and then a
본 발명에서는 바람직한 실시예로 정화모듈(110)을 개방하여 필터구조체를 넣거나 뺄 수 있도록 하되 양측에 각각 구비된 제1수용부(115) 및 제2수용부(116)를 따라 필터구조체를 이동시 움직임을 가이드하는 레일과 같은 구조물을 통해 필터교체부(117)를 구성하여, 정화모듈(110) 개방 후 사용된 필터구조체(113')를 제2수용부(116)로 제거하고, 제1수용부(115)에 위치한 새 필터구조체(113)를 정화모듈 측으로 이동 후 정화모듈(110)을 조립하는 방식으로 필터구조체를 교체가 이루어지는 모습을 도시하였다.In the present invention, in a preferred embodiment, the
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시 예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.The rights of the present invention are not limited to the embodiments described above but are defined by the claims, and those skilled in the art can make various changes and modifications within the scope of the claims. This is self-evident.
100: 정화차량 101: 조향바퀴
102: 조향부 103: 구동바퀴
104: 구동부 110: 정화모듈
111: 흡기부 112: 배기부
113: 필터구조체 114: 블로워
115: 제1수용부 116: 제2수용부
117: 필터교체부 120: 제어모듈
121: 카메라 122: 센서부
123: GPS부 124: 제1통신부
125: 보조저장부 126: 판단부
200: 관제서버 210: 제2통신부
220: 메인저장부 230: 설정부
240: 진행관리부 250: 모니터링부
260: 수동조종부 270: 정보수집부
280: 시뮬레이션부 290: 정보연동부100: Purification vehicle 101: Steering wheel
102: steering unit 103: driving wheel
104: driving unit 110: purification module
111: intake part 112: exhaust part
113: Filter structure 114: Blower
115: first accommodating part 116: second accommodating part
117: Filter replacement unit 120: Control module
121: Camera 122: Sensor unit
123: GPS Department 124: First Communication Department
125: auxiliary storage unit 126: judgment unit
200: Control server 210: Second communication department
220: main storage unit 230: setting unit
240: Progress Management Department 250: Monitoring Department
260: manual control unit 270: information collection unit
280: Simulation unit 290: Information linkage unit
Claims (5)
상기 정화차량(100)에 탑재되되, 외부와 연통되는 흡기부(111) 및 배기부(112)가 형성되고 내부에 유해물질 제거를 위한 흡착제가 포함된 필터구조체(113)와, 상기 흡기부(111)를 통해 흡입된 공기를 상기 필터구조체(113)를 통과시켜 상기 배기부(112)로 배출시키는 블로워(114)가 구비된 정화모듈(110);
상기 정화차량(100)에 탑재되며, 지정된 방향을 촬영하는 카메라(121)와, 주변 대기 중의 유해물질을 측정하는 센서부(122)와, GPS 신호를 송수신하는 GPS부(123)와, 원거리 무선통신 모듈로 이루어지는 제1통신부(124)를 구비하며, 수집된 영상 및 측정결과를 송신하고 수신된 제어신호에 따라 상기 조향부(102) 및 구동부(104)와 블로워(114)를 제어하는 제어모듈(120);
원격지에 위치하며, 상기 제1통신부(124)와 통신이 이루어지는 제2통신부(210)와, 관제지역의 지리정보가 저장되는 메인저장부(220)와, 상기 지리정보를 기반으로 정화지역 및 정화차량의 투입 대수를 설정하는 설정부(230)와, 정화지역 및 정화차량별 정화작업을 위한 제어신호를 생성하여 분배하는 진행관리부(240)와, 정화차량의 위치와 동작 및 작업상태를 감시하는 모니터링부(250)를 구비하는 관제서버(200); 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 무인 자율주행 방식의 화생방 정화 시스템.
A plurality of unmanned purifiers including a steering wheel 101 and a driving wheel 103, a steering part 102 that moves the steering wheel 101, and a driving part 104 that applies power to the driving wheel 103. As a chemical, biological and radiological purification system using a vehicle (100).
A filter structure 113 mounted on the purification vehicle 100, formed with an intake part 111 and an exhaust part 112 in communication with the outside, and containing an adsorbent for removing harmful substances therein, and the intake part ( A purification module 110 equipped with a blower 114 that discharges air sucked through 111) through the filter structure 113 and discharges it to the exhaust unit 112;
It is mounted on the purification vehicle 100 and includes a camera 121 that photographs a designated direction, a sensor unit 122 that measures harmful substances in the surrounding air, a GPS unit 123 that transmits and receives GPS signals, and a long-distance wireless A control module that includes a first communication unit 124 consisting of a communication module, transmits collected images and measurement results, and controls the steering unit 102, the drive unit 104, and the blower 114 according to the received control signal. (120);
A second communication unit 210, which is located in a remote location and communicates with the first communication unit 124, a main storage unit 220 that stores geographical information of the control area, and a purification area and purification based on the geographical information. A setting unit 230 that sets the number of vehicles to be input, a progress management unit 240 that generates and distributes control signals for purification work for each purification area and purification vehicle, and a monitoring unit that monitors the location, operation, and work status of the purification vehicle. A control server (200) including a monitoring unit (250); An unmanned, self-driving chemical, biological and radiological purification system characterized by consisting of.
상기 관제서버(200)는,
관리자가 정화차량으로부터 송신된 카메라 영상을 확인하고 상기 조향부(102) 및 구동부(104)와 블로워(114)의 제어신호를 입력함에 따라 정화차량을 실시간으로 제어하는 수동조종부(260)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 자율주행 방식의 화생방 정화 시스템.
According to paragraph 1,
The control server 200,
A manual control unit 260 is added to control the purification vehicle in real time as the manager checks the camera image transmitted from the purification vehicle and inputs control signals of the steering unit 102, drive unit 104, and blower 114. An unmanned, autonomous chemical, biological and radiological purification system comprising:
상기 관제서버(200)는,
관제지역의 풍향 및 풍속과 기온 및 습도를 포함하는 기상정보를 수집하는 정보수집부(270)와, 상기 기상정보 및 지리정보를 바탕으로 오염물질의 확산모델을 시뮬레이션하는 시뮬레이션부(280)와, 시뮬레이션 결과를 반영하여 정화계획을 수립 후 상기 진행관리부(240)와 연계하여 대응하는 정화차량을 제어하는 정보연동부(290)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 자율주행 방식의 화생방 정화 시스템.
According to paragraph 1,
The control server 200,
An information collection unit 270 that collects weather information including wind direction, wind speed, temperature, and humidity in the control area, and a simulation unit 280 that simulates a diffusion model of pollutants based on the weather information and geographic information, An unmanned, autonomous driving type chemical, biological, and radiological purification system further comprising an information linkage unit 290 that establishes a purification plan by reflecting the simulation results and then controls the corresponding purification vehicle in connection with the progress management unit 240.
상기 제어모듈(120)은,
관제서버(200)로부터 전송된 정화지역 및 대응하는 지리정보와 제어신호를 저장하는 보조저장부(125)와, 상기 보조저장부(125)에 저장된 정보를 통해 상기 조향부(102) 및 구동부(104)와 블로워(114)를 제어하되 상기 카메라(121)를 통해 수집된 영상을 분석하여 현재 위치 및 이동경로를 파악하는 판단부(126)를 더 포함하여, 상기 관제서버(200)와의 통신 없이도 설정된 시간 자율 운용이 가능한 것을 특징으로 하는 무인 자율주행 방식의 화생방 정화 시스템.
According to paragraph 1,
The control module 120 is,
An auxiliary storage unit 125 that stores the purification area and the corresponding geographical information and control signals transmitted from the control server 200, and the steering unit 102 and the driving unit ( 104) and the blower 114, but further includes a determination unit 126 that analyzes the image collected through the camera 121 to determine the current location and movement path, without communication with the control server 200. An unmanned, autonomous driving type chemical, biological and radiological purification system characterized by autonomous operation at a set time.
상기 정화모듈(110)은,
교체용 필터구조체가 수용되는 제1수용부(115)와, 상기 제1수용부(115)에 위치한 필터구조체를 상기 흡기부(111) 및 배기부(112) 사이의 통로에 위치하도록 하고 상기 통로에 위치한 필터구조체(113')를 제2수용부(116)로 이동시키는 필터교체부(117)를 구비하여, 상기 센서부(122)와 연동하여 설정된 시간마다 필터구조체를 교체할 수 있도록 구성되는 것을 특징으로 하는 무인 자율주행 방식의 화생방 정화 시스템.According to paragraph 1,
The purification module 110 is,
The first accommodating part 115 in which the replacement filter structure is accommodated, and the filter structure located in the first accommodating part 115 are positioned in the passage between the intake part 111 and the exhaust part 112, and the filter structure is positioned in the passage. It is provided with a filter replacement part 117 that moves the filter structure 113' located in the second receiving part 116, and is configured to replace the filter structure at a set time in conjunction with the sensor part 122. An unmanned, autonomously driven chemical, biological and radiological purification system.
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