KR102632719B1 - Remote drone station system for disaster management of flood damage - Google Patents
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Abstract
본 발명은 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 교량이 설치되지 않은 하천 및 홍수시 안전이 취약한 현장에 홍수 발생시 조사인력의 현장 대응이 불가한 상황에서 신속하게 현장상황 파악 및 홍수량 조사 등을 즉각적으로 대처할 수 있도록 현장에 설치된 드론 스테이션과 과 드론으로 이루어진 드론부와, 상기 드론부와 유선으로 연결되어 드론 및 드론 스테이션을 원격으로 운영하는 상황실과, 상기 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터 상황실의 통합 GCS와 드론은 이동통신망으로 연결된 상태에서 상황실에 근무하는 관리자가 원격으로 드론을 조종하여 드론의 비행 및 하천의 유속을 원격으로 측정함은 물론 드론에 설치된 카메라에 의해 침수구역 확인 및 홍수발생 상황등을 실시간 모니터링 할 수 있는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a remote drone station system for water disaster management. To be more specific, when a flood occurs in a river where a bridge is not installed and a site where safety is vulnerable in the event of a flood, it is impossible to respond to the scene by investigation personnel. A drone department consisting of a drone station and drones installed on site to immediately respond to situation assessment and flood surveys, a situation room that is connected by wire to the drone department to remotely operate the drones and drone stations, and a regional disaster center. Alternatively, while the integrated GCS and drone of the Central Disaster and Disaster Prevention Center's situation room are connected via a mobile communication network, the manager working in the situation room remotely controls the drone to remotely measure the drone's flight and river flow speed as well as the camera installed on the drone. It is characterized by being able to check flooded areas and monitor flood occurrence situations in real time.
Description
본 발명은 교량이 설치되지 않은 하천 및 홍수시 안전이 취약한 현장에 홍수 발생시 조사인력의 현장 대응이 불가한 상황에서 신속하고 명확하게 현장상황 파악 및 홍수량 조사 등을 즉각적으로 대처할 수 있도록 현장에 설치된 드론 스테이션과 드론으로 이루어진 드론부와, 상기 드론부와 유선으로 연결되어 드론 및 드론 스테이션을 원격으로 운영하는 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터의 상황실과, 상기 상황실의 통합 GCS와 드론은 이동통신망으로 연결되어 상황실에 근무하는 관리자가 드론의 비행 및 하천의 유속을 원격으로 측정하고, 하천의 영상을 주간 및 야간에 촬영하여 모니터링을 할 수 있으며, 홍수피해 주민에게 대피로 및 위험상황 등을 안내방송하는 것을 특징으로 하는 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템에 관한 것이다.The present invention is a drone installed at the site so that it can quickly and clearly grasp the site situation and immediately respond to the flood volume survey in situations where investigation personnel are unable to respond to the site when a flood occurs in rivers where bridges are not installed and sites where safety is vulnerable in the event of a flood. A drone unit consisting of a station and a drone, a situation room at a regional disaster center or central disaster prevention center that is connected by wire to the drone unit and remotely operates the drone and drone station, and the integrated GCS of the situation room and the drone are connected via a mobile communication network. Managers working in the situation room can remotely measure drone flights and river flow speeds, capture and monitor river images during the day and night, and broadcast information about evacuation routes and dangerous situations to residents affected by floods. It relates to a remote drone station system for water disaster disaster management, characterized by:
일반적으로 홍수피해는 장마철에 단시간에 많은 비가 많이 오게 되어 내린 비가 모이는 지점에서 제방이 터지거나, 강의 수위가 높아져 내리는 비가 원활히 배수되지 않아 홍수나 범람과 같은 재해가 발생하기 쉬우며, 특히 지형적인 특성으로 인해 홍수나 범람이 발생되는 지역이 거의 정해져 있어, 가옥, 도로, 지하도 등이 물에 침수되는 피해가 매년 반복되며, 이로 인한 피해를 방지하기 위해, 기상정보를 활용해 홍수나 범람과 같은 재해발생의 위험을 판단하기 위한 기준을 마련하기 위한 다양한 연구가 이루어지고 있다.In general, flood damage occurs during the rainy season when a lot of rain falls in a short period of time, causing embankments to burst at the point where the rain collects, or the water level in the river rises and the rain does not drain smoothly, causing disasters such as floods and flooding to occur, especially due to topographical characteristics. As a result, there are almost certain areas where floods or overflows occur, so damage from flooding of houses, roads, underpasses, etc. is repeated every year. In order to prevent damage from this, weather information is used to prevent disasters such as floods or overflows. Various studies are being conducted to establish standards for determining the risk of occurrence.
따라서 장마 및 홍수기에 하천의 홍수량을 정확히 측정하는 일은 홍수 관리, 수자원 관리, 그리고 수공구조물의 설계와 시공, 수환경 관리는 매우 중요하기 때문에 국가는 전문기관을 통하여 국가하천의 홍수량을 정확하게 측정하려는 노력을 기울여 왔으며, 이러한 목적에 따라 다양한 홍수량 측정방법이 개발되어 왔다.Therefore, accurately measuring the flood volume of rivers during the rainy season and flood season is very important for flood management, water resource management, design and construction of hydraulic structures, and water environment management. Therefore, the government is making efforts to accurately measure the flood volume of national rivers through specialized organizations. and various flood measurement methods have been developed for this purpose.
이에 강수량과 하천 수위의 측정치를 근거로 하천의 수위변화에 따른 홍수나 범람의 발생 여부를 정확하게 예상해 대비할 수 있도록 지원하기 위한 기술이 요구되고 있다.Accordingly, there is a need for technology to accurately predict and prepare for the occurrence of floods or overflows due to changes in river water levels based on measurements of rainfall and river water levels.
통상적으로 수위 변화량을 측정하는 방법으로는 강이나 하천에 교량이 설치된 경우에는 교각에 수위의 높이를 알 수 있는 눈금자를 표시하여 육안으로 관찰하는 방법을 사용한다.Typically, when a bridge is installed over a river or stream, the method of measuring the change in water level is to mark the bridge pier with a ruler that shows the height of the water level and observe it with the naked eye.
또한, 현재 우리나라의 하천 유속 측정방법은 접촉식 유속 측정방법과 비접촉식 유속측정방법으로 분류하며, 비접촉식 유속 측정방법을 주로 사용한다.In addition, the current river flow measurement methods in Korea are classified into contact flow measurement methods and non-contact flow measurement methods, and the non-contact flow velocity measurement method is mainly used.
상기 비접촉식 유속 측정방법은 대표적으로 전자파 표면유속 측정방법을 주로 사용한다.The non-contact flow rate measurement method typically uses an electromagnetic wave surface flow rate measurement method.
상기 전자파 표면유속 측정방법은 접촉식 유속 측정방법에 비하여 인력, 경비 등 시간과 노력이 적게 들며, 가장 큰 장점으로는 물에 직접 들어가지 않고도 안전하고 빠르게 표면유속 측정을 수행할 수 있다.The electromagnetic wave surface flow measurement method requires less time and effort, including manpower and costs, compared to the contact-type flow velocity measurement method, and its biggest advantage is that surface flow velocity measurement can be performed safely and quickly without directly entering the water.
한편, 전자파 표면유속 측정법은 홍수기 하천의 유속측정을 위해 전자파표면유속계를 사용한다. Meanwhile, the electromagnetic surface flow measurement method uses an electromagnetic surface flow meter to measure the flow velocity of rivers during flood periods.
상기 전자파표면유속계에 의한 홍수기 유량측정방법은 조사인력이 교량 위에서 상류방향으로 전자파를 발사한 다음 수표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정하고 미리 산정한 환산계수에 의해 평균유속으로 변환하여 유량을 산정한다.In the flood stage flow measurement method using the electromagnetic wave surface velocity meter, survey personnel emit electromagnetic waves in the upstream direction from the bridge, then measure the surface flow velocity using the Doppler effect of electromagnetic waves reflected from the water surface, and calculate the average flow velocity using a conversion coefficient calculated in advance. Convert to calculate the flow rate.
상기 전자파표면유속계를 사용하여 하천의 유속을 측정하기 위해서는 조사인력이 교량 위에서 하천의 폭을 일정한 거리로 분할한 다음 조사인력이 분할한 거리만큼 교량을 따라 이동하면서 전자파를 발사하여 유속을 측정한다.In order to measure the flow speed of a river using the electromagnetic surface velocity meter, survey personnel divide the width of the river into a certain distance on a bridge, and then measure the flow speed by emitting electromagnetic waves while moving along the bridge for the distance divided by the survey staff.
그러나 종래의 전자파표면유속 측정방법은 조사인력이 교량 위에서 분할된 거리만큼 이동하며 반복적으로 전자파를 발사하며 측정하기 때문에 집중 호우와 장마로 인해 하천이 범람하고 침수되는 중대 위험성 증가로 인해 교량 위에서 측정할 수 밖에 없는 문제점이 있다.However, the conventional electromagnetic wave surface flux measurement method involves measuring personnel by repeatedly emitting electromagnetic waves while moving a divided distance on the bridge, which increases the serious risk of river overflow and flooding due to heavy rain and monsoon rains, making it impossible to measure on the bridge. There is an inevitable problem.
따라서 교량이 없는 하천 또는 제방에서는 전자파표면유속 측정방법을 사용할 수 없어 유속측정이 불가하며, 특히 교량이 없는 경우에는 안전사고의 위험도가 높은 문제점이 있다.Therefore, in rivers or embankments without bridges, the electromagnetic surface flow velocity measurement method cannot be used, making flow velocity measurement impossible. In particular, in the absence of bridges, there is a problem with a high risk of safety accidents.
즉, 교량이 없는 하천 및 제방을 포함한 안전이 취약한 경우 홍수량 측정이 불가하고 홍수 흔적조사 및 홍수 피해 조사를 위해서는 상당한 시간이 소요되는 문제점이 있다.In other words, in cases where safety is weak, including rivers and embankments without bridges, it is impossible to measure flood volume, and there is a problem that it takes a considerable amount of time to investigate flood traces and flood damage.
특히, 홍수 발생시 조사인력이 현장에 방문하여 현장대응이 불가한 상황에서 신속하고 명확한 현장 상황 및 홍수량 조사 등 즉각적 대처 능력 확보를 위하여 중대재해 예방, 업무 효율화, 인력 효율화 등을 위해서는 안전하고 효율적인 재해 관리 기술확보가 시급하다.In particular, in the event of a flood, safe and efficient disaster management is required to prevent major disasters, improve work efficiency, and improve human resource efficiency in order to secure immediate response capabilities such as quick and clear on-site situation and flood volume survey in situations where investigation personnel cannot visit the site and respond on-site. Securing technology is urgent.
또한, 언제 침수가 발생할지도 모르는 지역에 대하여 상시 조사인력을 투입하여 관리하기에는 효율성이 떨어지는 문제점이 있다.In addition, there is a problem of low efficiency in managing areas where flooding may occur at any time by deploying regular investigation personnel.
현실적으로 현장 대응이 어려운 상황에서도 홍수피해 상황 및 홍수량 규모 등을 측정할 수 있게 즉각적인 재난 상황을 파악할 수 있는 방안이 강구되어야 한다. Even in situations where on-site response is realistically difficult, measures must be taken to identify immediate disaster situations so that flood damage and the scale of flood volume can be measured.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 집중호우와 태풍 등에 의해 홍수 발생시 하천에 교량이 없거나 안전에 취약한 제방을 포함한 현장에 조사인력의 현장 대응이 불가한 상황에서도 신속하고 명확한 현장 상황 파악 및 홍수량 조사 등을 관리자가 상황실에서 원격으로 대응 및 관리하는 것을 목적으로 한다. The present invention to solve the above problems is to quickly and clearly identify the on-site situation and flood volume even in situations where there is no bridge over the river or an embankment that is vulnerable to safety when a flood occurs due to heavy rain or typhoons, and it is impossible for investigation personnel to respond to the site. The purpose is for managers to remotely respond to and manage investigations, etc. from the situation room.
본 발명은 홍수기 강우발생 상황에서 조사인력의 교량·제방에 진입하는 것을 원천 차단하여 안전하고 신속하게 유량을 측정할 수 있는 것은 물론 홍수기 수문조사의 디지털·자동화를 위해서는 드론, 드론 스테이션 및 전자파표면유속계 등 첨단기술을 융합하여 원격으로 측정하는 것을 목적으로 한다. The present invention not only measures flow rate safely and quickly by blocking investigation personnel from entering bridges and embankments in flood season rainfall situations, but also uses drones, drone stations, and electromagnetic wave surface velocity meters for digital and automation of flood season hydrological surveys. The purpose is to measure remotely by combining cutting-edge technologies.
따라서 홍수기 강우시에도 드론을 비행하여 유속을 측정할 수 있는 것을 목적으로 한다.Therefore, the purpose is to be able to measure water flow speed by flying a drone even during flood season rain.
상기 과제의 해결수단으로 본 발명은 하천에 교량이 없거나 안전이 취약한 제방을 포함한 현장에 설치된 드론 스테이션과, 상기 드론 스테이션에서 드론이 이륙하여 하천 상공을 비행하며 설치된 전자파표면유속계에 의해 하천의 유속을 측정하는 드론부와,As a means of solving the above problem, the present invention includes a drone station installed at a site where there is no bridge over the river or an embankment with poor safety, and a drone takes off from the drone station and flies over the river to measure the flow rate of the river by an electromagnetic wave surface velocity meter installed. A drone unit that measures,
상기 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터 상황실에 설치된 통합 GCS는 드론 스테이션과 유선으로 연결되어 관리자가 통합 GCS를 통해 드론 스테이션의 원격으로 운영하고, 통합 GCS와 드론은 이동통신망으로 연결되어 관리자는 통합 GCS에서 원격으로 드론의 조종하여 비행 및 하천의 유속을 측정함은 물론 하천의 영상을 촬영하여 실시간 모니터링을 할 수 있는 것을 특징으로 하는 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템을 제공한다.The integrated GCS installed in the local disaster center or central disaster prevention center situation room is connected to the drone station by wire, so the manager remotely operates the drone station through the integrated GCS. The integrated GCS and drone are connected through a mobile communication network, so the manager can control the integrated GCS. Provides a remote drone station system for water disaster management, which allows you to remotely control a drone to fly and measure the flow rate of the river, as well as take images of the river and perform real-time monitoring.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템은 하천에 교량이 없거나 안전이 취약한 제방을 포함한 현장에 드론 및 드론 스테이션을 설치하고, 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터를 포함한 상황실에서 드론의 비행과 하천의 유속측정을 원격으로 진행하여 홍수 발생시 조사인력이 현장 방문을 하지 않아도 신속하고 정확하게 홍수량 조사 및 홍수 피해 조사를 진행하는 효과가 있다.As described above, the remote drone station system for water disaster management of the present invention installs drones and drone stations at sites including river bridges or embankments with weak safety, and operates a situation room including a regional disaster center or central disaster prevention center. By remotely conducting drone flights and measuring river flow speeds, it is effective in conducting flood volume and flood damage surveys quickly and accurately without the need for survey personnel to visit the site in the event of a flood.
또한, 본 발명은 드론의 부착된 짐벌에 주간에 촬영이 가능한 일반 카메라와 야간에 촬영이 가능한 열영상 카메라로 구성된 카메라부를 설치하여 홍수 발생 상황, 침수구역 확인과 하천을 촬영한 영상은 표면영상유속계를 이용하여 유속을 측정할 수 있다.In addition, the present invention installs a camera unit consisting of a general camera capable of shooting during the day and a thermal imaging camera capable of shooting at night on a gimbal attached to the drone, so that the image taken of the river and the flood occurrence situation and flooded area can be confirmed using a surface image velocity meter. You can measure the flow rate using .
상기 카메라부에 의해 홍수기 원격 유량 측정 및 홍수 피해 상황을 실시간 모니터링 체계를 구축하는 효과가 있다.The camera unit has the effect of establishing a real-time monitoring system for remote flow measurement during flood season and flood damage situation.
또한, 드론에 스피커가 부착되어 홍수피해 주민에게 대피로 및 위험상황 등을 안내방송을 실시하여 안전사고를 방지하는 효과가 있다. In addition, a speaker is attached to the drone, which is effective in preventing safety accidents by broadcasting information about evacuation routes and dangerous situations to residents affected by floods.
본 발명은 중대재해 예방, 업무 효율화, 인력 효율화 등을 위해서 안전하고 효율적으로 재해 관리를 할 수 있는 효과가 있다.The present invention has the effect of safely and efficiently managing disasters for the purpose of preventing major disasters, improving work efficiency, and manpower efficiency.
특히, 주말 및 야간에 현장업무가 어려운 상황에서 조사업무 필요시 통합 GCS가 설치된 상황실에서 하천의 유량 측정, 홍수피해조사 등 조사업무를 원격으로 진행할 수 있는 효과가 있다.In particular, in situations where field work is difficult on weekends and at night, when investigation work is necessary, it is effective to remotely conduct investigation work such as river flow measurement and flood damage investigation from the situation room where the integrated GCS is installed.
또한, 본 발명은 하천의 유량 측정을 실시간 모니터링함으로 인해 홍수 예보 등 국가 물관리를 위한 중요 기초 자료를 제공하는 효과가 있다.In addition, the present invention has the effect of providing important basic data for national water management, such as flood forecasting, by monitoring river flow measurements in real time.
드론 및 스테이션 기술 도입으로 홍수기 중대산업재해의 최소화 및 효율적인 현장업무환경을 개선하는 효과가 있다.The introduction of drone and station technology has the effect of minimizing major industrial accidents during flood periods and improving efficient field work environments.
본 발명은 드론에 설치된 전자파표면유속계용 제어컴퓨터에 의해 전자파표면유속계에서 측정된 유속 데이터와 드론의 비행 데이터를 통합 처리하여 통합 GCS(지상 관제센터)의 모니터에 비행 데이터 및 유속데이터를 동시에 표시하여 효율적으로 관리할 수 있다. The present invention integrates and processes the flow velocity data measured from the electromagnetic surface velocity meter and the flight data of the drone by a control computer for the electromagnetic surface velocity meter installed on the drone, and simultaneously displays the flight data and velocity data on the monitor of the integrated GCS (Ground Control Center). It can be managed efficiently.
따라서 본 발명은 홍수기 유속을 측정하기 위한 측정장비 및 안전장비 등 업무방법 간소화로 인해 유량변화에 빠르게 대응하고 신속·간편하게 유속 측정이 가능한 효과가 있다. Therefore, the present invention has the effect of quickly responding to changes in flow rate and measuring flow rate quickly and easily due to simplification of work methods such as measuring equipment and safety equipment for measuring flood stage flow rate.
본 발명은 드론에 부착된 짐벌에 전자파표면유속계를 장착함으로 인해 드론의 비행 자세와 관계없이 전자파표면유속계는 항상 일정한 자세, 각도를 유지하여 유속 측정의 정확도를 높이는 효과가 있다.The present invention has the effect of increasing the accuracy of flow velocity measurement by mounting an electromagnetic wave surface velocity meter on a gimbal attached to a drone, so that the electromagnetic wave surface velocity meter always maintains a constant attitude and angle regardless of the flight attitude of the drone.
도 1은 본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템을 도시해 보인 개념도.
도 2는 본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템을 도시해 보인 블럭도.
도 3은 본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템에서 드론을 도시해 측면도.
도 4는 본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템에서 드론 도시해 보인 정면도.1 is a conceptual diagram showing a remote drone station system for water disaster management of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing a remote drone station system for water disaster management of the present invention.
Figure 3 is a side view showing a drone in the remote drone station system for water disaster management of the present invention.
Figure 4 is a front view showing a drone in the remote drone station system for water disaster management of the present invention.
상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 하기와 같다.In order to achieve the above purposes and effects, the present invention will be described in detail with the accompanying drawings as follows.
도 1은 본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템을 도시해 보인 개념도이다.Figure 1 is a conceptual diagram showing a remote drone station system for water disaster management according to the present invention.
본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템(100)은 교량이 설치되지 않은 하천 및 제방을 포함하여 홍수시 안전이 취약한 현장에 조사인력의 현장 방문 및 현장 대응이 불가한 상황에서도 신속하게 현장 상황 파악 및 홍수량 조사 등을 The remote drone station system 100 for water disaster management of the present invention provides rapid on-site operation even in situations where it is impossible for investigation personnel to visit the site and respond on-site to sites where safety is vulnerable during floods, including rivers and embankments where bridges are not installed. To understand the situation and investigate the amount of flooding, etc.
원거리에 위치한 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터 상황실(2)에서 관리자가 원격으로 대응 및 관리하는 것을 특징으로 한다.It is characterized by remote response and management by managers in the situation room (2) of the regional disaster center or central disaster prevention center located at a distance.
본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템(100)은 크게 드론(21) 및 드론 스테이션으로 이루어진 드론부(1)와 상황실(2), 이동통신망으로 구성된다.The remote drone station system 100 for water disaster management of the present invention largely consists of a drone unit 1 consisting of a drone 21 and a drone station, a situation room 2, and a mobile communication network.
따라서 홍수시 취약한 현장에 드론 스테이션을 설치하고, 드론 스테이션에서 대기중인 드론(21)이 이착륙한다. Therefore, a drone station is installed at a site vulnerable to flooding, and drones (21) waiting at the drone station take off and land.
상기 드론 스테이션에서 이륙하여 하천 상공을 비행하며 하천의 유속을 측정하는 드론(21)에는 비행을 제어하는 드론 비행 제어 컨트롤러(3)와 전자파표면유속계용 제어컴퓨터(6)가 설치된다.The drone 21, which takes off from the drone station and flies over the river to measure the flow rate of the river, is installed with a drone flight control controller 3 that controls the flight and a control computer 6 for an electromagnetic surface velocity meter.
상기 드론(21) 하부에 위치한 짐벌(9)에는 짐벌 고정브라켓(19)이 부착되고, 짐벌 고정브라켓(19)에는 하천의 표면 유속을 측정하는 전자파표면유속계(8)가 설치된다.A gimbal fixing bracket 19 is attached to the gimbal 9 located below the drone 21, and an electromagnetic wave surface velocity meter 8 that measures the surface flow velocity of the river is installed on the gimbal fixing bracket 19.
상기 드론부(1)의 드론(21)에는 카메라부(24)에서 촬영한 영상을 저장하는 영상 저장부(25)가 설치되고, 짐벌(9)에는 하천의 영상을 주간에 촬영하는 일반 카메라와 야간에 촬영하는 열영상 카메라가 각각 설치한 카메라부(24)로 구성된다.The drone 21 of the drone unit 1 is installed with an image storage unit 25 that stores images captured by the camera unit 24, and the gimbal 9 is equipped with a general camera that captures images of the river during the day. It consists of a camera unit 24 each installed with a thermal imaging camera that takes pictures at night.
상기 카메라부(24)는 전자파표면유속계용 제어컴퓨터(6)와 연결되어 전자파표면유속계용 제어컴퓨터(6)의 제어에 의해 영상 촬영 및 촬영된 영상을 저장하고, 통합 GCS(12)로 촬영된 영상을 전송한다.The camera unit 24 is connected to the control computer 6 for the electromagnetic wave surface velocimeter, captures and stores the captured image under the control of the control computer 6, and captures the image captured by the integrated GCS 12. Send video.
따라서 전자파표면유속계용 제어컴퓨터(6)는 전자파표면유속계(8)에서 측정한 유속 데이터와 드론 비행 컨트롤러에서 제공하는 비행 데이터를 통합 처리하여 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터 상황실(2)에 설치된 통합 GCS(12)로 전송한다.Therefore, the electromagnetic surface velocity meter control computer (6) integrates and processes the velocity data measured by the electromagnetic surface velocity meter (8) and the flight data provided by the drone flight controller, and integrates them into an integrated system installed in the regional disaster center or central disaster prevention center situation room (2). Transmit to GCS (12).
상기 드론 스테이션에서 원거리에 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터 상황실(2)이 위치하고, 상기 상황실(2)에는 통합 GCS(지상 관제센터)(12)가 설치된다.A local disaster center or central disaster prevention center situation room (2) is located far from the drone station, and an integrated GCS (ground control center) (12) is installed in the situation room (2).
상기 통합 GCS(12)와 드론 스테이션은 유선으로 연결되어 통합 GCS(12)에서 드론 스테이션을 원격으로 운영하고, 드론 스테이션 및 드론(21)을 제어한다.The integrated GCS (12) and the drone station are connected by wire, and the integrated GCS (12) remotely operates the drone station and controls the drone station and drone (21).
또한, 통합 GCS(12)와 드론 스테이션은 무선통신망을 통해 무선으로 연결되어 드론스테이션을 운용할 수 있다. In addition, the integrated GCS (12) and the drone station can be connected wirelessly through a wireless communication network to operate the drone station.
또한, 드론(21)과 통합 GCS(12)는 이동 통신망에 의해 무선으로 연결되어 통합 GCS(12)에서 드론(21)의 비행을 원격으로 조종하여 드론(21)에서 전송된 유속 데이터와 비행 정보 데이터를 상황실(2)의 모니터에 동시에 표시 및 확인할 수 있다. In addition, the drone 21 and the integrated GCS 12 are wirelessly connected through a mobile communication network, and the integrated GCS 12 remotely controls the flight of the drone 21 to provide flow rate data and flight information transmitted from the drone 21. Data can be displayed and confirmed simultaneously on the monitor in the situation room (2).
본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템(100)은 홍수 발생으로 하천의 유량을 측정하기 위한 조사인력의 현장 방문 및 현장 대응이 불가한 상황에서 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터에 설치된 상황실(2)에서 관리자가 통합 GCS(12)를 통해 드론 스테이션을 운용 및 제어하여 드론 스테이션에 착륙된 상태로 대기중인 드론(21)에 이륙 신호를 보내어 이륙을 준비한다.The remote drone station system 100 for water disaster management of the present invention is a situation room installed at a local disaster center or central disaster prevention center in situations where field visits and field response by survey personnel to measure the flow rate of a river are impossible due to a flood. In (2), the manager operates and controls the drone station through the integrated GCS (12) and prepares for takeoff by sending a takeoff signal to the waiting drone (21) that has landed at the drone station.
또한, 통합 GCS(12)와 드론(21)은 기존 이동통신망에 의해 무선으로 연결된 상태에서 관리자는 현장을 방문하지 않고 상황실(2)에서 통합 GCS(12)와 연결된 조종기를 통해 드론(21)을 조종하여 하천 상공으로 비행한 다음 전자파표면유속계(8)에 의해 하천의 유속을 측정한 데이터를 전자파표면유속계용 제어컴퓨터(8)로 전송하면 전자파표면유속계용 제어컴퓨터(6)는 유속 데이터와 비행 데이터를 통합 처리하여 통합 GCS(12)으로 전송하면 통합 GCS(12)는 유속 데이터와 비행 데이터를 모니터에 동시에 표시하여 확인할 수 있으며, 임무를 마친 드론(21)은 드론 스테이션으로 복귀 비행하여 착륙한 후 다음 비행을 대기함으로 인해 신속하고 정확하게 홍수량 조사 및 홍수 피해 조사를 진행하는 구성이다. In addition, while the integrated GCS (12) and the drone (21) are wirelessly connected through an existing mobile communication network, the manager can control the drone (21) through a remote controller connected to the integrated GCS (12) in the situation room (2) without visiting the site. After steering and flying over the river, the data measured by the electromagnetic surface velocity meter (8) for the river flow rate is transmitted to the electromagnetic surface velocity meter control computer (8), and the electromagnetic wave surface velocity meter control computer (6) transmits the flow velocity data and the flight. When the data is integrated and transmitted to the integrated GCS (12), the integrated GCS (12) can simultaneously display the flow rate data and flight data on the monitor for confirmation, and the drone (21) that has completed its mission returns to the drone station and lands. By waiting for the next flight, the flood volume survey and flood damage survey are conducted quickly and accurately.
도 2는 본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템을 도시해 보인 블록도이며, 도 3은 본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템에서 드론을 도시해 측면도이다.Figure 2 is a block diagram showing a remote drone station system for water disaster disaster management of the present invention, and Figure 3 is a side view showing a drone in the remote drone station system for water disaster disaster management of the present invention.
본 발명은 전자파표면유속계(8)를 연계한 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템으로 드론(21)과 짐벌(9), 전자파표면유속계(8)를 통합하여 비행하는 드론(21)에 장착된 전자파표면유속계(8)에서 수표면에 전자파를 발사하여 유속을 측정함으로 인해 사람이 접근하기 힘든 지역도 쉽게 측정할 수 있도록 드론부(1)와 상황실(2), 이동통신망으로 구성된다.The present invention is a remote drone station system for water disaster disaster management linked to an electromagnetic wave surface velocimeter (8), which is mounted on a flying drone (21) by integrating a drone (21), a gimbal (9), and an electromagnetic wave surface velocimeter (8). It is composed of a drone unit (1), a situation room (2), and a mobile communication network so that the electromagnetic wave surface velocity meter (8) emits electromagnetic waves to the surface of the water to measure the flow velocity, making it easy to measure even areas that are difficult for people to access.
상기 드론부(1)는 드론(21) 및 드론(21)의 내부에는 드론(21)을 제어하고 비행 정보를 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)로 제공하는 드론 비행 제어 컨트롤러(3)와, 상기 드론(21)에는 비행 정보와 유속 데이터 정보를 저장하는 유속 데이터 저장부(7)와, 카메라부(24)에서 촬영한 영상을 저장하는 영상 저장부(25)와, 홍수 발생시 대피로 및 위험상황 등을 안내방송하는 스피커(26)가 설치된다. The drone unit (1) includes a drone (21) and a drone flight control controller (3) inside the drone (21) that controls the drone (21) and provides flight information to the electromagnetic surface velocity control computer (6), The drone 21 includes a flow data storage unit 7 that stores flight information and flow speed data information, an image storage unit 25 that stores images captured by the camera unit 24, and an evacuation route and hazard in the event of a flood. A speaker 26 is installed to announce the situation, etc.
상기 드론(21)에는 짐벌(9)을 제어하는 짐벌 컨트롤러(10)와, 드론(21)의 고도를 감지하는 고도 감지센서(4)와, 이동통신망에 의해 지상 통신모듈(11)과 무선 통신되는 드론 통신모듈(5)과, 상기 드론 비행 제어 컨트롤러(3), 유속 데이터 저장부(7), 전자파표면유속계(8), 짐벌 컨트롤러(10), 드론 스테이션(24)과 드론 통신모듈(5), 카메라부(24), 스피커(26)와 연결되어 제어 및 영상촬영, 안내방송, 유속 데이터와 비행 정보를 통합 처리하는 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)가 설치된다.The drone 21 includes a gimbal controller 10 that controls the gimbal 9, an altitude sensor 4 that detects the altitude of the drone 21, and wireless communication with the ground communication module 11 through a mobile communication network. A drone communication module (5), the drone flight control controller (3), a flow data storage unit (7), an electromagnetic wave surface velocity meter (8), a gimbal controller (10), a drone station (24), and a drone communication module (5) ), the camera unit 24, and the speaker 26 are connected to the electromagnetic surface velocity meter control computer 6 for integrated processing of control, video shooting, announcements, flow speed data, and flight information.
또한, 드론(21)에는 전자파표면유속계(8)의 유속 데이터가 저장되는 비행기록 저장부(23)를 별도로 설치하여 통합 GCS(12)와 통신이 일시적으로 두절되거나 통합 GCS(12)에 일부 데이터가 누락되더라도 드론(21)의 비행기록 저장부(23)에서 안정적으로 데이터를 보관하여 통신 혼선으로 인한 데이터 손실에 대비할 수 있다.In addition, the drone 21 is separately installed with a flight record storage unit 23 that stores the flow velocity data of the electromagnetic surface velocity meter 8, so that communication with the integrated GCS 12 is temporarily interrupted or some data is stored in the integrated GCS 12. Even if is missing, data can be stored stably in the flight record storage unit 23 of the drone 21 to prepare for data loss due to communication confusion.
상기 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)는 전자파표면유속계(8)와 연결되어 유속 데이터, 유속계 상태정보를 제어하고, 카메라부(24)와 연결되어 주간 및 야간에 하천의 영상 촬영하고, 상황실(2)에서는 통합 GCS(12)로 전송된 영상을 통해 홍수 발생 상황 및 침수구역 확인 등을 모니터링을 할 수 있다. The control computer 6 for the electromagnetic wave surface velocimeter is connected to the electromagnetic wave surface velocimeter 8 to control flow data and velocimeter status information, and is connected to the camera unit 24 to capture images of the river during the day and night, and to control the situation room ( In 2), the flood occurrence situation and flooded area can be monitored through the video transmitted to the integrated GCS (12).
또한, 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)는 하천의 유속을 촬영한 영상을 표면영상유속계를 통해 표면유속을 측정하여 비행 데이터와 통합 처리할 수 있다.In addition, the control computer 6 for the electromagnetic surface velocity meter can measure the surface velocity of an image of the river velocity through a surface imaging velocity meter and process it in an integrated manner with the flight data.
상기 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)는 짐벌 컨트롤러(10)와 연결되어 짐벌(9)에 대한 제어 명령 및 상태 정보를 제어하고, 데이터 통합처리 및 프로토콜 단일화를 진행한다. The control computer 6 for the electromagnetic surface velocity meter is connected to the gimbal controller 10 to control control commands and status information for the gimbal 9, and performs data integration processing and protocol unification.
또한, 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)와 연결된 유속 데이터 저장부(7)는 유속 데이터 및 드론의 정보를 저장한 다음 유속 및 비행 데이터를 제공한다.In addition, the flow velocity data storage unit 7 connected to the control computer 6 for the electromagnetic surface velocity meter stores flow velocity data and drone information and then provides flow velocity and flight data.
또한, 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)와 연결된 드론 비행 제어 컨트롤러(3)는 비행제어 명령 및 상태정보를 제어하고 제공한다.In addition, the drone flight control controller (3) connected to the electromagnetic surface velocity control computer (6) controls and provides flight control commands and status information.
상기 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)와 연결된 드론 통신모듈(5)는 비행제어 명령, 전자파표면유속계(8)의 제어 및 짐벌(9)을 제어한다. The drone communication module (5) connected to the control computer (6) for the electromagnetic wave surface velocity meter controls flight control commands, control of the electromagnetic surface velocity meter (8), and the gimbal (9).
상기 드론(21)의 하부에 짐벌(9)이 장착되며, 상기 짐벌(9)은 진동을 흡수·완충하는 댐퍼(22)와 짐벌 고정 브라켓(19)으로 구성되고, 상기 짐벌 고정 브라켓(19)에는 전자파표면유속계(8)가 장착된다.A gimbal (9) is mounted on the lower part of the drone (21), and the gimbal (9) consists of a damper (22) that absorbs and cushions vibration and a gimbal fixing bracket (19), and the gimbal fixing bracket (19) is equipped with an electromagnetic surface velocity meter (8).
한편, 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터에 설치된 상황실(2)은 드론(21)의 드론 통신모듈(5)과 이동 통신망을 통해 무선으로 연결되는 지상 통신모듈(11)이 설치되고, 상기 지상 통신모듈(11)과 연결된 통합 GCS(12)를 설치하여 통합 GCS(12)를 통해 비행 데이터 및 유속 데이터를 동시에 모니터에 표시한다.Meanwhile, the situation room (2) installed in the local disaster center or the central disaster prevention center is equipped with a ground communication module (11) that is wirelessly connected to the drone communication module (5) of the drone (21) through a mobile communication network, and the ground communication module (11) is installed. By installing the integrated GCS (12) connected to the module (11), flight data and flow speed data are simultaneously displayed on the monitor through the integrated GCS (12).
따라서 상황실(2)에서 하천의 유속을 측정하기 위해 관리자는 드론 조종기에 의해 무선으로 조종하여 드론 스테이션에 착륙 대기중인 드론을 이륙시켜 하천 상공으로 드론(21)을 비행하면 전자파표면유속계용 제어 컴퓨터(6)는 프로그램에 의해 드론(21)의 자동항법 및 전자파표면유속계(8)를 통합 제어하여 자동으로 측정하는 것으로서, 측정위치의 좌표를 통한 포지셔닝(positioning) 기능으로 각 측선을 측정한 후 자동으로 이동한다.Therefore, in order to measure the flow rate of the river in the situation room (2), the manager wirelessly controls the drone controller to take off the drone waiting to land at the drone station and flies the drone (21) over the river, and the control computer for the electromagnetic surface velocity meter ( 6) is an automatic measurement method that integrates control of the automatic navigation of the drone (21) and the electromagnetic surface velocity meter (8) through a program, and automatically measures each measurement line using the positioning function using the coordinates of the measurement location. move
상기 드론(21)에 장착된 전자파표면유속계(8)는 전자파를 수표면에 발사한 후 수표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 30초 동안 수동 또는 자동으로 측정한다.The electromagnetic wave surface velocity meter (8) mounted on the drone (21) emits electromagnetic waves to the water surface and then manually or automatically measures the surface flow velocity for 30 seconds using the Doppler effect of electromagnetic waves reflected from the water surface.
상기 전자파표면유속계(8)에서 측정된 유속 데이터는 중간단면적법 또는 지표유속법을 적용하여 하천의 유량을 산정한다.The flow velocity data measured by the electromagnetic surface velocity meter (8) is used to calculate the flow rate of the river by applying the median cross-sectional area method or the surface velocity method.
비행 데이터 및 유속 데이터를 동시에 표시한 화면 Screen displaying flight data and flow speed data simultaneously
상기 통합 GCS(12)는 드론 조종기를 통해 전자파표면유속계(8)의 유속 측정 및 드론(21)의 정지기능을 포함하여 제어가 가능하다.The integrated GCS (12) can be controlled through a drone controller, including measuring the flow rate of the electromagnetic surface velocity meter (8) and stopping the drone (21).
한편, 본 발명 드론부(1)는 드론(21) 및 짐벌(9)에 방수기능을 제공하여 홍수기 업무수행에 있어 강우 조건에서도 상시 비행이 가능하다.Meanwhile, the drone unit 1 of the present invention provides a waterproof function to the drone 21 and the gimbal 9, allowing constant flight even under rainy conditions when performing flood season tasks.
본 발명 드론(21)은 짐벌(9)이 부착되어있어 비행시 발생하는 진동을 댐퍼(22)에서 흡수 완충함은 물론 드론(21)의 비행 자세와 관계없이 전자파표면유속계(8)는 항상 일정한 자세, 각도를 유지하여 정확하게 유속을 측정할 수 있다. The drone 21 of the present invention is equipped with a gimbal 9, so that the vibration occurring during flight is absorbed and buffered by the damper 22, and the electromagnetic wave surface velocity meter 8 is always constant regardless of the flight attitude of the drone 21. You can accurately measure flow velocity by maintaining your posture and angle.
도 4는 본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템에서 드론 도시해 보인 정면도이다.Figure 4 is a front view showing a drone in the remote drone station system for water disaster management of the present invention.
상기 짐벌(9)은 댐퍼(22)와 짐벌 고정 브라켓(19)으로 구성하되, 댐퍼(22)는 드론(21)에 부착된 상부 플레이트(14)와, 상기 상부 플레이트(14) 중앙에는 짐벌축(13)과 각 모서리에는 하부방향을 향해 설치된 가이드봉(20)과, 상기 짐벌축(13)과 가이드봉(20)에 끼움 결합되어 상하부 방향으로 승강 작동하는 하부 플레이트(15)와, 상기 하부 플레이트(15)의 상면 각 모서리에는 상부방향을 향해 각각 세워진 완충봉(18)과, 상기 짐벌축(13)과 완충봉(18)에 삽입된 완충 스프링(17)과, 상기 짐벌축(13)에 삽입되고 완충봉(18)의 상부에 고정된 완충 플레이트(16)와, 상기 하부 플레이트(15)의 저면으로 돌출된 짐벌축(13)의 하부에 체결된다.The gimbal 9 is composed of a damper 22 and a gimbal fixing bracket 19, where the damper 22 includes an upper plate 14 attached to the drone 21, and a gimbal axis at the center of the upper plate 14. (13) and a guide rod 20 installed at each corner toward the lower direction, a lower plate 15 that is fitted and coupled to the gimbal axis 13 and the guide rod 20 and moves up and down in the upper and lower direction, and the lower plate 15. At each corner of the upper surface of the plate 15, a buffer rod 18 is erected toward the upper direction, a buffer spring 17 inserted into the gimbal shaft 13 and the buffer rod 18, and the gimbal shaft 13. It is inserted into and fastened to the buffer plate 16 fixed to the upper part of the buffer rod 18 and the lower part of the gimbal axis 13 protruding from the bottom of the lower plate 15.
따라서 댐퍼(22)는 진동에 의한 완충 플레이트(16)의 승강 작동시 완충 스프링(17)의 탄성력에 의해 완충작용으로 진동을 흡수 완충한다. Therefore, the damper 22 absorbs and cushions the vibration through a buffering action by the elastic force of the buffer spring 17 when the buffer plate 16 is raised and lowered due to vibration.
또한, 댐퍼(22)에 짐벌 고정 브라켓(19)이 장착되고, 상기 댐퍼(22)와 짐벌 고정 브라켓(19)이 결합되는 부위에는 도면에 미도시하였으나 기존 짐벌(9)과 동일하게 자이로 센서와 가속도 센서가 포함되어 있어 움직이는 반대 방향으로 기울여 결과물의 흔들림을 최소화한다.In addition, a gimbal fixing bracket 19 is mounted on the damper 22, and the area where the damper 22 and the gimbal fixing bracket 19 are coupled, although not shown in the drawing, is equipped with a gyro sensor and An acceleration sensor is included to minimize shaking of the result by tilting it in the opposite direction of movement.
본 발명 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템(100)은 교량이 설치되지않은 하천 및 홍수시 안전이 취약한 현장에 홍수 발생시 조사인력이 현장에 방문하지않고 상황실에서 관리자가 원격으로 하천 주변 및 제방에 설치된 드론 스테이션에서 드론을 이륙시켜 하천 상공으로 비행하여 드론(21)에 장착된 짐벌(9)에 설치된 전자파표면유속계(8)는 하기 첨부된 그림과 같이 측정위치의 좌표에 따라 상류방향으로 전자파를 발사한 다음 수표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정하여 저장한 후, 미리 산정한 보정계수에 의해 평균유속으로 변환하여 유량을 산정한다.The remote drone station system (100) for water disaster management according to the present invention is designed to allow managers to remotely monitor areas around rivers and embankments from the situation room without investigative personnel visiting the site when flooding occurs in rivers where bridges are not installed and sites where safety is vulnerable during floods. The drone takes off from the drone station installed in and flies over the river, and the electromagnetic wave surface velocity meter (8) installed on the gimbal (9) mounted on the drone (21) transmits electromagnetic waves in the upstream direction according to the coordinates of the measurement location as shown in the attached figure below. After launching, the surface flow velocity is measured and stored using the Doppler effect of electromagnetic waves reflected from the surface of the water, and then converted to an average flow velocity using a pre-calculated correction coefficient to calculate the flow rate.
DSVM 측정방법의 개념도Conceptual diagram of DSVM measurement method
표면유속의 이상치를 제거하고 평균유속환산계수를 적용하여 산정한 평균유속을 중간단면적법(Mid-section method)에 적용하여 유량을 산정한다.The average flow rate calculated by removing outliers in the surface flow rate and applying the average flow rate conversion coefficient is applied to the mid-section method to calculate the flow rate.
상기 중간단면적법(Mid-sectionmethod)은 횡단면을 각 측선별 연직선으로 구분되어 여러 개의 소구간으로 나누어진 것으로 간주한다. The mid-section method considers the cross-section as being divided into several subsections, divided by vertical lines for each lateral line.
의 변화를 직선으로 가정하고 각 측선(단면)에서의 유량은 수표면을 따라 측정된 측선별 단면의 하폭에 를 곱하여 계산한다. Assuming that the change is a straight line, the flow rate at each side line (cross section) is determined by the width of the cross section for each side line measured along the water surface. Calculate by multiplying.
이 하폭은 인접한 연직선에서 가 계산되는 연직선까지의 하폭의 반과 이 연직선으로부터 반대편에 있는 인접한 연직선까지 하폭의 반을 더한 합으로 간주한다. This downward width is from the adjacent plumb line. It is regarded as the sum of half the width of the drop to the plumb line from which it is calculated plus half the width of the drop to the adjacent plumb line on the opposite side from this plumb line.
제방의 바로 옆에 있는 두 개의 절반-하폭에서 에 대한 값은 0으로 간주한다. In two half-falls right next to the embankment The value for is considered 0.
이러한 이유로 인해서 처음과 마지막에 관측된 측선들은 중간단면방법을 적용할 경우 가능한 제방과 가깝게 하여야 한다. For this reason, the first and last observed survey lines should be as close to the embankment as possible when applying the mid-section method.
하상이 고르지 않고 시간과 비용이 허용되는 경우 상기 그림에 표시된 주석이 달린 수직선 사이의 중간 지점에서 수심을 결정하면 각 측선의 단면적을 보다 정확하게 결정할 수 있다.If the streambed is uneven and time and cost allow, the cross-sectional area of each line can be more accurately determined by determining the water depth at the midpoint between the annotated vertical lines shown in the figure above.
이 방법의 경우 각 측선의 유량은 다음과 같이 계산된다.For this method, the flow rate for each lateral line is calculated as follows:
[식 1][Equation 1]
여기서 는 연직유속 분포의 평균유속이다. here is the average flow velocity of the vertical velocity distribution.
각 측선의 유량은 연직선에 대해 계산되며 전체 단면을 통과하는 유량은 다음 식과 같이 부분 유량들을 합산하여 구할 수 있다.The flow rate of each side line is calculated relative to the vertical line, and the flow rate passing through the entire cross section can be obtained by adding up the partial flow rates as shown in the following equation.
[식 2][Equation 2]
본 발명은 드론과 전자파표면유속계(8)를 융합한 유량측정 방법으로 인해 홍수기 강우 발생 상황에서 조사인력이 교량, 제방에 진입하지 않고, 안전하고 신속하게 유량을 측정할 수 있다.The present invention is a flow measurement method that combines a drone and an electromagnetic surface velocity meter (8), allowing survey personnel to safely and quickly measure flow rate without entering bridges and embankments in flood season rainfall situations.
따라서 홍수시 하천의 현장 대응이 불가한 상황에서 상황실에 근무중인 관리자가 현장에 설치된 드론 스테이션에 착륙된 상태로 대기중인 드론(21)을 드론 조종기를 통해 홍수현장으로 비행하여 전자파표면유속계(8)로 유속을 측정하는 방식으로 진행하고 카메라부(24)를 통해 침수구역을 포함한 홍수 발생 상황을 모니터링하여 신속하고 명확하게 현장상황 파악 및 홍수량 조사와 드론(21)에 부착된 스피커(26)를 통해 홍수피해 주민에게 대피로 및 위험상황 등을 알려주는 알림방송을 실시하여 즉각적으로 대처할 수 있도록 한다.Therefore, in a situation where it is impossible to respond to the river in the event of a flood, the manager working in the situation room flies the waiting drone (21), which has landed at the drone station installed at the site, to the flood site through the drone controller and uses the electromagnetic wave surface velocity meter (8). It is carried out by measuring the flow rate and monitoring the flood situation, including the flooded area, through the camera unit (24) to quickly and clearly understand the on-site situation and investigate the flood volume through the speaker (26) attached to the drone (21). Alert broadcasts will be made to inform residents affected by floods of evacuation routes and dangerous situations so that they can respond immediately.
1: 드론부 2: 상황실
3: 드론 비행 제어 컨트롤러 4: 고도 감지센서
5: 드론 통신모듈 6: 전자파표면유속계용 제어컴퓨터
7: 유속 데이터 저장부 8: 전자파표면유속계
9: 짐벌 10: 짐벌 컨트롤러
11: 지상 통신모듈
12: 통합 GCS(지상 관제센터:Ground Control System)
13: 짐벌축 14: 상부 플레이트
15: 하부 플레이트 16: 완충 플레이트
17: 완충 스프링 18: 완충봉
19: 짐벌 고정 브라켓 20: 가이드봉
21: 드론 22: 댐퍼
23: 비행 기록저장부 24: 카메라부
25: 영상 저장부 26: 스피커
100: 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템1: Drone Department 2: Situation Room
3: Drone flight control controller 4: Altitude detection sensor
5: Drone communication module 6: Control computer for electromagnetic surface velocity meter
7: Flow velocity data storage unit 8: Electromagnetic surface velocity meter
9: Gimbal 10: Gimbal Controller
11: Ground communication module
12: Integrated GCS (Ground Control System)
13: Gimbal axis 14: Top plate
15: lower plate 16: buffer plate
17: buffer spring 18: buffer rod
19: Gimbal fixing bracket 20: Guide rod
21: drone 22: damper
23: flight record storage unit 24: camera unit
25: video storage unit 26: speaker
100: Remote drone station system for water disaster management
Claims (4)
상기 드론(21) 내부에는 드론(21)을 제어하고 비행 정보를 전자파표면유속계용 제어컴퓨터(6)로 제공하는 드론 비행 제어 컨트롤러(3)와, 비행 데이터와 유속 데이터를 저장하는 유속 데이터 저장부(7)와, 짐벌(9)을 제어하는 짐벌 컨트롤러(10)와, 드론(21)의 고도를 감지하는 고도 감지센서(4)와, 지상 통신모듈(11)과 통신되는 드론 통신모듈(5)과, 통신이 일시적으로 두절되는 비상상황시 전자파표면유속계(8)의 데이터 및 통합 GCS에 일부 데이터가 누락되더라도 데이터를 저장하는 비행기록 저장부(23)와, 상기 드론 비행 제어 컨트롤러(3), 유속 데이터 저장부(7), 비행기록 저장부(23), 전자파표면유속계(8), 짐벌 컨트롤러(10), 드론 통신모듈(5)과 연결되어 제어 및 유속 데이터와 비행 정보를 통합 처리하는 전자파표면유속계용 제어컴퓨터(6)와,
상기 드론(21) 하부에 장착되어 진동을 흡수 완충하는 댐퍼(22)는 드론(21)에 부착된 상부 플레이트(14)와, 상기 상부 플레이트(14) 중앙에는 짐벌축(13)과 각 모서리에는 하부방향을 향해 설치된 가이드봉(20)과, 상기 짐벌축(13)과 가이드봉(20)에 끼움 결합되어 상하부 방향으로 승강 작동하는 하부 플레이트(15)와, 상기 하부 플레이트(15)의 상면 각 모서리에는 상부방향을 향해 각각 세워진 완충봉(18)과, 상기 짐벌축(13)과 완충봉(18)에 삽입된 완충 스프링(17)과, 상기 짐벌축 (13)에 삽입되고 완충봉(18)의 상부에 고정된 완충 플레이트(16)와, 상기 하부 플레이트(15)의 저면으로 돌출된 짐벌축(13)으로 구성된 상태에서, 상기 짐벌축(13)의 하부에 장착되는 짐벌 고정 브라켓(19)으로 이루어진 짐벌(9)과, 상기 짐벌 고정 브라켓(19)에 장착되어 전자파를 수표면에 발사한 후 수표면에서 반사되는 전자파의 도플러 효과를 이용하여 표면유속을 측정하는 전자파표면유속계(8)로 구성되어, 상기 전자파표면유속계(8)에서 측정된 유속 데이터를 전자파표면유속계용 제어컴퓨터(6)로 전송하면 전자파표면유속계용 제어컴퓨터(6)는 유속 데이터와 비행 정보를 통합처리하여 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터 상황실에 설치된 통합 GCS로 전송하는 드론부; 와
상기 드론 스테이션에서 원거리에 위치한 지역재난센터 또는 중앙재난방재센터 상황실의 통합 GCS와 드론 스테이션이 유선으로 연결되어 드론 및 드론 스테이션을 원격으로 운영하고, 드론과 통합 GCS는 이동 통신망에 의해 무선으로 연결되어 통합 GCS에서 드론의 비행을 원격으로 조종하여 드론에서 전송된 유속 데이터와 비행 정보 데이터를 표시 및 확인하는 상황실로 구성된 것을 특징으로 하는 수재해 재난관리를 위한 원격 드론 스테이션 시스템.A drone station installed in a site where safety is vulnerable during flooding, including rivers and embankments where bridges are not installed, a drone that takes off and lands at the drone station, and a speaker installed on the drone to make announcements,
Inside the drone 21, there is a drone flight control controller 3 that controls the drone 21 and provides flight information to the electromagnetic surface velocity control computer 6, and a velocity data storage unit that stores flight data and velocity data. (7), a gimbal controller (10) that controls the gimbal (9), an altitude sensor (4) that detects the altitude of the drone (21), and a drone communication module (5) that communicates with the ground communication module (11) ), and a flight record storage unit 23 that stores data even if some data is missing from the data of the electromagnetic surface velocity meter 8 and the integrated GCS in an emergency situation where communication is temporarily interrupted, and the drone flight control controller 3 , connected to the velocity data storage unit (7), flight record storage unit (23), electromagnetic surface velocity meter (8), gimbal controller (10), and drone communication module (5) to integrate and process control and velocity data and flight information. A control computer (6) for an electromagnetic surface velocity meter,
The damper 22, which is mounted on the lower part of the drone 21 to absorb and buffer vibration, includes an upper plate 14 attached to the drone 21, a gimbal axis 13 at the center of the upper plate 14, and a gimbal axis 13 at each corner. A guide rod (20) installed toward the bottom, a lower plate (15) that is fitted and coupled to the gimbal axis (13) and the guide rod (20) to lift and lower in the upper and lower directions, and an upper surface angle of the lower plate (15). At the corners, there are buffer rods 18 each erected toward the upper direction, a buffer spring 17 inserted into the gimbal shaft 13 and the buffer rod 18, and a buffer spring 18 inserted into the gimbal shaft 13 and the buffer rod 18. ), and a gimbal fixing bracket (19) mounted on the lower part of the gimbal axis (13) in a state consisting of a buffer plate (16) fixed to the upper part of the lower plate (15) and a gimbal axis (13) protruding from the bottom of the lower plate (15). ), and an electromagnetic wave surface velocity meter (8) that is mounted on the gimbal fixing bracket (19) and measures surface flow velocity using the Doppler effect of electromagnetic waves reflected from the water surface after emitting electromagnetic waves to the water surface. When the flow velocity data measured by the electromagnetic surface velocity meter (8) is transmitted to the electromagnetic surface velocity meter control computer (6), the electromagnetic surface velocity meter control computer (6) integrates the flow velocity data and flight information to prevent local disasters. A drone unit that transmits to the integrated GCS installed in the center or central disaster prevention center situation room; and
The drone station and the integrated GCS of the regional disaster center or central disaster prevention center situation room located far from the drone station are connected by wire to operate the drone and the drone station remotely, and the drone and the integrated GCS are connected wirelessly through a mobile communication network. A remote drone station system for water disaster management characterized by a situation room that remotely controls the flight of a drone in an integrated GCS and displays and confirms flow rate data and flight information data transmitted from the drone.
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2023
- 2023-07-05 KR KR1020230086985A patent/KR102632719B1/en active IP Right Grant
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