KR102661212B1 - 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 장애물과 일정한 거리를 유지하며 비행하는 드론(100);
드론(100)과 무선으로 통신하여 드론(100)을 조종하는 단말기(200);
드론(100)의 정면에서 일정 범위 지역의 온도를 촬영하는 열화상카메라(300);
드론(100)의 하부에 형성되어 화재 확인 시 초기 대응을 시도할 수 있는 소화액분사장치(400)로 구성되며,
상기 드론(100)은 사용자가 단말기(200)를 조작하여 전송되는 신호에 따라 움직임을 제어하는 제어부(110);
드론(100)과 장애물 사이의 거리를 측정하여 단말기에 거리 안내 및 장애물 근접 시 위험 신호를 표시하도록 하는 센서부(120);
드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 촬영하거나 녹화하고, 단말기(200)를 통해 사용자가 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 카메라부(130);
상기 단말기(200)에서 전송되는 조작 신호를 수신하고, 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 송신하는 통신부(140)를 포함하고,
상기 단말기(200)는 드론(100)의 상하 전후좌우 이동, 시계 또는 반시계 방향 회전각도 조작에 따라 드론(100) 동작 데이터를 생성하는 입력부(210);
상기 드론(100)의 제어부(110), 센서부(120), 카메라부(130)에서 전송받은 데이터를 외부에 형성된 스크린(S1)에 표시하거나 스피커(S2)를 통해 소리를 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 출력부(220);
상기 입력부()에서 생성된 드론(100) 동작 데이터를 드론(100)으로 송신하고, 드론(100)에서 생성된 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 수신하는 통신부(230)를 포함하고,
상기 열화상카메라(300)는 드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 열화상으로 촬영 또는 녹화하는 카메라부(310);
상기 카메라부(310)를 통해 열화상으로 촬영된 화면을 설정된 데이터값과 비교하여 현재 상태를 구분하는 측정부(320);
상기 측정부(320)를 통해 판별한 결과를 단말기(200)로 송신하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 통신부(330)를 포함하고,
상기 소화액분사장치(400)는 드론(100)의 좌우측에 대칭으로 형성되어, 사용 시 양쪽의 장치에서 동시에 동일한 양의 소화액을 분사하도록 하여 드론(100)의 균형 유지가 용이하도록 하는 것을 특징으로 한다.

Description

열화상 카메라가 구비된 소방용 드론{FIREFIGHTING DRONE WITH THERMAL IMAGING CAMERA}

본 발명은 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론에 관한 것으로, 보다 상세하게는 드론에 설치된 센서를 통해 주변의 장애물을 파악하여 피하도록 하고, 드론의 수평을 제어하거나 경사각도를 조절할 수 있도록 하고, 드론 주변의 풍향 및 풍속을 측정하여 안정적으로 조작할 수 있도록 하고, 별도의 조작 없이도 고정된 위치에 드론이 머물 수 있도록 하며, 열화상카메라를 통해 주변 온도를 측정하여 화재 발생을 판별하고 사용자에게 알릴 수 있으며, 화재 발견 시 소화액을 분사하여 초기대응을 시도하도록 하는 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론에 관한 것이다.

드론은 군사목적으로 무인기를 이용한 정찰, 대공 훈련, 목표 타격 등의 용도로 사용되기 시작한 것으로, 종래에는 방송촬영, 소방 및 방재활동, 농업, 물류운송 등의 다양한 산업분야에서 사용되고 있다.

특히 촬영용 드론은 다른 분야의 드론에 비하여 쉽게 구할 수 있어 일반인들도 취미용으로 많이 사용하고 있으며, cctv와 함께 사용하면 범죄 또는 재난상황을 신속하게 확인 및 대응할 수 있어 다양한 제품이 개발되고 있다.

그러나, 촬영용 드론 역시 고가의 장비로 관리에 어려움이 있어 사용 시 강풍이나 사용자의 조작미숙 등으로 파손될 경우 금전적인 손해가 크게 발생하는 문제가 있었다.

또한, 밀폐된 공간이나 산 등 일반적으로 쉽게 접근하기 힘든 장소에서 발생하는 화재의 경우 발생 후 오랜 시간이 지나 연기 또는 불빛이 크게 번졌을 때 발견되어 인명 또는 재산상의 피해가 막대할 수 있고, 내부 상황을 확인하지 못한 상태로 소방인력이 투입되면 인명피해가 발생할 수 있다.

따라서, 화재 또는 건물붕괴 현장 등 접근이 힘든 장소의 상황 확인을 위하여 무인로봇이 사용되고 있으나, 지상 이동수단을 사용하는 무인로봇은 장애물로 인해 높은 턱이 발생하거나 떨어지는 잔해에 깔리면 이동하지 못하고 파손되는 문제가 있었다.

대한민국 등록특허 10-1768012호 대한민국 공개특허 10-2017-0025386호

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 드론에 탑재된 센서를 통해 장애물을 회피하고, 별도의 조작 없이도 고정된 위치에서 대기하도록 하는 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론을 제공한다.

또한, 드론에 탑재된 카메라와 열화상카메라를 통해 실제 화면과 열화상 화면을 동시에 확인하도록 하고 화재 발견 시 소화액을 분사할 수 있는 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론을 제공한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 장애물과 일정한 거리를 유지하며 비행하는 드론(100);

드론(100)과 무선으로 통신하여 드론(100)을 조종하는 단말기(200);

드론(100)의 정면에서 일정 범위 지역의 온도를 촬영하는 열화상카메라(300);

드론(100)의 하부에 형성되어 화재 확인 시 초기 대응을 시도할 수 있는 소화액분사장치(400)로 구성되며,

상기 드론(100)은 사용자가 단말기(200)를 조작하여 전송되는 신호에 따라 움직임을 제어하는 제어부(110);

드론(100)과 장애물 사이의 거리를 측정하여 단말기에 거리 안내 및 장애물 근접 시 위험 신호를 표시하도록 하는 센서부(120);

드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 촬영하거나 녹화하고, 단말기(200)를 통해 사용자가 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 카메라부(130);

상기 단말기(200)에서 전송되는 조작 신호를 수신하고, 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 송신하는 통신부(140)를 포함하고,

상기 단말기(200)는 드론(100)의 상하 전후좌우 이동, 시계 또는 반시계 방향 회전각도 조작에 따라 드론(100) 동작 데이터를 생성하는 입력부(210);

상기 드론(100)의 제어부(110), 센서부(120), 카메라부(130)에서 전송받은 데이터를 외부에 형성된 스크린(S1)에 표시하거나 스피커(S2)를 통해 소리를 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 출력부(220);

상기 입력부()에서 생성된 드론(100) 동작 데이터를 드론(100)으로 송신하고, 드론(100)에서 생성된 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 수신하는 통신부(230)를 포함하고,

상기 열화상카메라(300)는 드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 열화상으로 촬영 또는 녹화하는 카메라부(310);

상기 카메라부(310)를 통해 열화상으로 촬영된 화면을 설정된 데이터값과 비교하여 현재 상태를 구분하는 측정부(320);

상기 측정부(320)를 통해 판별한 결과를 단말기(200)로 송신하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 통신부(330)를 포함하고,

상기 소화액분사장치(400)는 드론(100)의 좌우측에 대칭으로 형성되어, 사용 시 양쪽의 장치에서 동시에 동일한 양의 소화액을 분사하도록 하여 드론(100)의 균형 유지가 용이하도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 드론(100)의 센서부(120)는 적외선센서 또는 초음파 센서로 이루어져 드론(100)과 장애물의 거리를 측정하는 거리센서(122); 상기 드론(100)의 수평을 맞추거나 드론(100)이 일정한 경사각을 유지하게 하는 자이로센서(124); 상기 드론(100) 주변의 풍속을 측정하는 풍속센서(126); 강풍 또는 사용자의 조작미숙으로 인하여 드론의 자세 유지가 불가능한 상황을 방지하고 별도의 조작 없이 드론(100)이 고정된 위치에서 머물 수 있도록 형성되는 GPS센서(128);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 열화상카메라(300)의 카메라부(310)는 상기 드론(100)의 카메라부(130)에 인접한 위치에 형성되어 드론(100)의 카메라부(130) 영상과 열화상카메라(300)의 카메라부(310) 영상이 같은 장소를 촬영하도록 하여 사용자가 단말기(200)를 통해 실제 화면과 열화상 화면을 동시에 비교할 수 있도록 하고, 상기 열화상카메라(300)의 측정부(320)는 측정된 온도 데이터 중 가장 높은 값을 설정된 온도 데이터와 비교하여 안전, 주의, 위험 상태를 판별하도록 하고, 측정부(320) 측정 결과 위험 상태 판별 시 단말기(200)에서 위험 신호를 출력하여 사용자에게 알리고, 사용자가 실제 화면과 열화상 화면을 확인함으로써 화재 유무를 구분하도록 하고, 화재 발생 확인 시 드론(100) 하부에 형성된 소화액분사장치(400)를 작동하여 소화액을 분사하여 초기대응을 시도할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론은 드론에 탑재된 센서를 통해 장애물을 회피하고, 별도의 조작 없이도 고정된 위치에서 대기하도록 하여 강풍과 같은 환경에서도 사용 가능하도록 하고, 조작이 미숙한 초보자가 조작하기에 무리가 없어 사용이 용이한 효과가 있다.

또한, 드론에 탑재된 카메라와 열화상카메라를 통해 실제 화면과 열화상 화면을 동시에 확인하도록 하고 화재 발견 시 소화액을 분사할 수 있도록 하여 화재 발생 확인 시 신속한 초기 대응이 가능하도록 하고, 화재 발생 위치 확인이 용이한 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 구성을 나타낸 사시도
도 2는 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 드론 정면도
도 3은 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 단말기 정면도
도 4는 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 드론 구성도
도 5는 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 단말기 구성도
도 6은 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 드론 센서부 구성도
도 7은 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 열화상카메라 구성도
도 8은 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 장애물과 거리를 유지하여 이동하는 과정의 플로우차트
도 9는 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 열화상카메라를 통한 화재 판단 과정의 플로우차트
도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 구성을 나타낸 도면
도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 구성을 나타낸 도면

이하의 본 발명의 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.

오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.

여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예들을 기술하는데 있어서, 여러가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.

이하에서는 본 발명에 따른 "열화상 카메라가 구비된 소방용 드론"에 관하여 첨부되어진 도면과 함께 더불어 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 장애물과 일정한 거리를 유지하며 비행하는 드론(100);

드론(100)과 무선으로 통신하여 드론(100)을 조종하는 단말기(200);

드론(100)의 정면에서 일정 범위 지역의 온도를 촬영하는 열화상카메라(300);

드론(100)의 하부에 형성되어 화재 확인 시 초기 대응을 시도할 수 있는 소화액분사장치(400);로 구성되며,

상기 드론(100)은 사용자가 단말기(200)를 조작하여 전송되는 신호에 따라 움직임을 제어하는 제어부(110);

드론(100)과 장애물 사이의 거리를 측정하여 단말기에 거리 안내 및 장애물 근접 시 위험 신호를 표시하도록 하는 센서부(120);

드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 촬영하거나 녹화하고, 단말기(200)를 통해 사용자가 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 카메라부(130);

상기 단말기(200)에서 전송되는 조작 신호를 수신하고, 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 송신하는 통신부(140);를 포함하고,

상기 단말기(200)는 드론(100)의 상하 전후좌우 이동, 시계 또는 반시계 방향 회전각도 조작에 따라 드론(100) 동작 데이터를 생성하는 입력부(210);

상기 드론(100)의 제어부(110), 센서부(120), 카메라부(130)에서 전송받은 데이터를 외부에 형성된 스크린(S1)에 표시하거나 스피커(S2)를 통해 소리를 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 출력부(220);

상기 입력부()에서 생성된 드론(100) 동작 데이터를 드론(100)으로 송신하고, 드론(100)에서 생성된 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 수신하는 통신부(230);를 포함하고,

상기 열화상카메라(300)는 드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 열화상으로 촬영 또는 녹화하는 카메라부(310);

상기 카메라부(310)를 통해 열화상으로 촬영된 화면을 설정된 데이터값과 비교하여 현재 상태를 구분하는 측정부(320);

상기 측정부(320)를 통해 판별한 결과를 단말기(200)로 송신하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 통신부(330);를 포함하고,

상기 소화액분사장치(400)는 드론(100)의 좌우측에 대칭으로 형성되어, 사용 시 양쪽의 장치에서 동시에 동일한 양의 소화액을 분사하도록 하여 드론(100)의 균형 유지가 용이하도록 하는 것을 포함한다.

도 1은 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 구성을 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 드론 정면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 단말기 정면도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론에 관한 것으로, 크게 드론(100), 단말기(200), 열화상카메라(300)로 구성되어 단말기(200) 조작을 통해 드론(100)을 조종하여 화재 위험이 있는 장소로 이동시킨 후 열화상카메라(300)를 통해 온도가 비정상적으로 상승한 부분을 색출하여 화재를 사전에 예방할 수 있도록 하고, 화재 발생 확인 시 사용자 판단에 따라 소화액분사장치(400)를 사용하여 초기대응을 시도할 수 있도록 한다.

상기 드론(100)은 4개의 프로펠러(P)가 상하좌우 대칭으로 형성되어 드론(100) 비행 시 균형을 맞출 수 있도록 하고, 몸체의 정면 또는 평면, 저면에 카메라부(130)가 형성되어 주변을 촬영할 수 있으며, 카메라부(130)와 인접한 위치에 열화상카메라(300)가 형성되어 열화상 화면으로 주변의 온도를 측정할 수 있고, 몸체의 좌측 및 우측에 소화액분사장치(400)가 형성되어 화재가 발생한 장소에 소화액을 분사하여 화재 초기대응이 가능하도록 하는 구성을 갖는다.

상기 단말기(200)는 중앙에 형성된 스크린(S1)을 통해 드론(100)의 카메라부(130)로부터 전송받은 화면 및 열화상카메라(300)로 촬영된 열화상 화면, 드론의 작동 상태 등을 눈으로 확인할 수 있고, 스크린(S1) 하부에 형성된 스피커(S2)를 통해 사용자에게 장애물 근접, 화재 위험 등의 주의를 주기 위한 경고음을 발생하고, 좌측 및 우측 하부에 형성된 두 개의 조이스틱(J)을 조작하여 드론(100)의 동작을 제어하도록 하고, 좌측 및 우측 상부에 형성된 기능버튼(B)으로 드론(100)의 전원 제어, 드론(100) 및 단말기(200)의 설정 변경, 사진 촬영 등을 할 수 있으며, 단말기(200)의 상부에는 안테나(A)가 형성되어 단말기(200)에서 드론(100)으로 제어 신호를 보내거나 드론(100)에서 단말기(200)로 작동 상태, 카메라 촬영 화면, 감지된 위험 신호 등을 수신할 수 있다.

상기 소화액분사장치(400)는 드론(100)의 몸체 좌측 및 우측에 대칭으로 형성되고 동일한 양의 소화액이 주입된 상태에서 드론(100)이 이동할 수 있도록 하며, 화재 발생 확인 시 초기대응을 위해 장치를 사용하는 경우 양쪽의 소화액분사장치(400)에서 동시에 동일한 양의 소화액이 분사될 수 있도록 하여 드론(100) 전체의 좌우 무게균형을 유지하여 소화액 분사 전후 드론(100)의 이동이 원활하도록 하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 드론 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 단말기 구성도이고, 도 6은 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 드론 센서부 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 열화상카메라 구성도이다.

도 4 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 드론(100)은 제어부(110), 센서부(120), 카메라부(130), 통신부(140)로 구성되어 작동하고, 단말기(200)는 입력부(210), 출력부(220), 통신부(230)로 구성되어 작동하며, 열화상카메라(300)는 카메라부(310), 측정부(320), 통신부(330)로 구성되어 작동한다.

상기 드론(100)의 제어부(110)는 단말기(200)를 통해 전달받은 드론(100)의 동작 신호를 해석하여 상승, 하강, 전진, 후진, 좌측이동, 우측이동 등의 움직임을 사용자가 입력한 대로 수동으로 제어할 수 있도록 하며, 센서부(120)를 통해 감지되는 장애물을 피하거나 지정된 장소에 고정시킬 수 있도록 하는 경우 능동 제어가 가능하도록 구성된다.

상기 센서부(120)는 드론 주변의 환경을 측정하여 능동 제어가 가능하도록 보조하는 것으로, 거리센서(122), 자이로센서(124), 풍속센서(126), GPS센서(128)로 구성된다.

거리센서(122)는 드론(100)의 측면 외곽 부분인 프로펠러(P)에 각각 4개, 몸체의 중심에서 평면 및 저면에 각각 1개씩 설치되어 적어도 6개의 거리센서(122)가 드론(100)에 형성되며, 각각의 센서 측정값을 통해 드론(100)에 근접하는 물체의 위치와 방향을 확인하여 드론(100)이 회피할 수 있도록 한다.

이때, 거리센서(122)는 적외선센서 또는 초음파센서 등을 사용하여 장애물과의 거리를 측정할 수 있으나, 적외선센서는 야외에서 사용 시 오작동을 일으킬 수 있으므로 드론(100)의 사용 환경을 고려하면 초음파센서를 사용하여 거리를 측정하는 것이 바람직하다.

자이로센서(124)는 드론(100)의 기울기를 측정하여 단말기(200)에 정보를 전달하는 것으로, 드론(100)이 과도하게 기울어 자세 유지가 불가능하거나 추락하는 것을 방지하기 위하여 자세 제어가 필요한 경우 측정된 기울기를 단말기(200)로 전송하여 사용자가 수동으로 단말기(200)를 조작하여 수평을 맞추거나 제어부(110)를 통해 드론(100)이 추락하지 않도록 능동적으로 제어하여 수평을 맞추도록 한다.

풍속센서(126)는 드론(100) 주변의 풍향 및 풍속을 측정하여 단말기(200)에 정보를 전달하는 것으로, 사용자가 단말기(200)에 출력되는 풍향 및 풍속에 대한 데이터를 참고하여 드론(100)의 동작을 제어하거나 제어부(110)를 통해 드론(100)의 움직임이 바람에 영향을 받지 않도록 능동적으로 제어하도록 한다.

GPS센서(128)는 위성으로부터 현재 드론(100)의 위치 좌표 정보를 수신하여 단말기(200)에 전달하는 것으로, 사용자가 단말기(200)를 통해 드론(100)의 현재 위치를 파악할 수 있고 주변을 감시하기 위하여 특정한 위치에 드론(100)을 고정시킬 때 설정된 좌표를 벗어나지 않도록 제어부(110)에서 능동적으로 제어하도록 한다.

상기 카메라부(130)는 드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 드론(100)이 이동하는 경로상의 화면을 촬영 또는 녹화하여 단말기(200)로 전송하는 것으로, 사용자가 드론(100) 주변을 단말기(200)를 통해 시각적으로 확인할 수 있고 필요 시 해당 시점의 화면을 촬영하여 저장하는 기능을 제공한다.

상기 통신부(140)는 드론(100)에서 생성되는 정보를 단말기(200)로 전송하고 단말기(200)에서 송출된 드론(100) 제어 신호를 수신하여 드론(100)과 단말기(200) 간에 무선 통신이 가능하도록 하는 것으로, 상기 센서부(120)에서 측정된 거리, 수평, 풍향, 풍속, 좌표 등의 정보와, 상기 카메라부(130)에서 촬영한 장면과 녹화한 영상 등의 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 단말기(200)에 실시간으로 전송하고, 사용자가 단말기(200)를 통해 입력하는 이동, 조작 명령 신호를 수신하고 제어부(110)로 전달하여 입력된 명령에 따라 드론(100)이 작동하도록 한다.

상기 단말기(200)의 입력부(210)는 단말기(200) 외부에 물리적 장치로 형성된 조이스틱(J)과 기능버튼(B), 스크린(S1)의 터치패드 등의 장치를 사용자가 조작하여 생성된 제어 명령을 신호로 변환하는 것으로, 변환된 제어 신호가 드론(100)의 제어부(110)까지 전달되어 사용자가 입력한 명령을 수행하도록 한다.

상기 출력부(220)는 드론(100)으로부터 전달받은 정보를 사용자가 시각적 또는 청각적으로 확인할 수 있도록 출력하는 것으로, 단말기(200)의 정면에 형성된 스크린(S1)을 통해 드론(100)의 주변에 장애물 유무, 수평 상태, 풍향, 풍속, 현재 위치, 카메라부(130)로 촬영되는 화면 등을 확인할 수 있고, 스피커(S2)를 통해 장애물 근접 시 경고음, 드론 자세 불량 경고음, 설정된 위치 이탈 경고음 등의 소리를 발생하여 사용자가 확인할 수 있도록 한다.

상기 통신부(230)는 드론(100)에서 생성되는 정보를 수신하고 단말기(200)에서 생성된 드론(100) 제어 신호를 드론(100)의 통신부(140)로 송신하여 드론(100)과 단말기(200) 간에 무선 통신이 가능하도록 하는 것으로, 입력부(210)에서 생성되는 드론(100)의 이동, 촬영 등의 제어 신호를 드론(100)으로 전달하고 드론(100)의 센서부(120)에서 송출된 측정된 거리, 수평, 풍향, 풍속, 좌표 등의 정보와, 상기 카메라부(130)에서 촬영한 장면과 녹화한 영상 등의 정보를 출력부(220)를 통하여 영상 및 소리로 변환하여 출력하도록 한다.

상기 열화상카메라(300)의 카메라부(310)는 드론(100)의 카메라부(130)와 인접한 위치에서 같은 지점을 열화상 화면으로 촬영 및 녹화하는 것으로, 사용자가 단말기(200)를 통해 같은 지점의 실화상 및 열화상 화면을 동시에 비교하면서 확인 할 수 있도록 하여 온도가 높게 촬영된 부분이 실제 화재 위험 부분인지 태양열로 인해 가열되어 측정된 부분 또는 보온장치로 인해 측정된 부분 등 위험이 없는 것인지 신속한 판별이 가능하도록 한다.

상기 측정부(320)는 카메라부(310)에서 촬영된 열화상 화면의 온도를 측정하는 것으로, 촬영된 열화상 화면에서 가장 높은 온도가 설정한 온도 범위를 이탈하여 측정되는 경우 단말기(200)를 통해 위험 신호를 보내 사용자에게 알리도록 한다.

이때, 상기 측정부(320)의 온도 측정 범위는 안전, 주의, 위험의 세 종류로 구분하여 사용자가 신속한 판단을 할 수 있도록 돕는다.

안전 범위는 100℃ 미만의 온도로 측정된 경우로, 일반적인 상황에서 100℃ 미만의 열은 화재 발생이 쉽지 않고 전열기구 등을 사용하는 경우 일시적으로 100℃에 근접한 고온이 측정될 수 있으므로 안전 범위로 정의한다.

주의 범위는 100℃ ~ 200℃ 사이 온도로 측정된 경우로, 일반 환경에서 자연적으로 발화하기는 힘든 온도 조건이나, 인화성 물질이 주변에 있을 경우 쉽게 화재가 일어날 수 있으므로 주의가 필요하여 주의 범위로 정의한다.

위험 범위는 200℃ 이상의 온도로 측정된 경우로, 자연적으로 측정되기 힘든 고열이며 물질에 따라 자연발화가 일어날 수 있는 온도 조건이므로 현장으로 직접 이동하여 확인할 필요가 있어 위험 범위로 정의한다.

상기 통신부(330)는 상기 열화상카메라(300)의 카메라부(310)를 통해 촬영 또는 녹화된 열화상 화면 정보와, 측정부(320)를 통해 측정된 온도 정보를 단말기(200)로 전달하는 것으로, 측정부(320)에서 측정된 온도 정보는 안전 범위인 경우 측정된 온도값만 송신하도록 하고, 주의 또는 위험 범위인 경우에는 온도값 및 경고음을 발생하는 정보를 송신하여 단말기(200)에서 경고음이 발생하도록 함으로써 사용자가 상황을 확인할 수 있도록 한다.

또한, 상기 열화상카메라(300)는 드론(100)의 몸체와 연결된 구성으로 상기 통신부(330)의 기능이 드론(100)의 통신부(140)와 결합하여 하나의 통신부(140)를 통해 드론(100)에서 발생하는 정보 및 열화상카메라(300)에서 발생하는 정보를 모두 송 수신 할 수도 있으며, 열화상카메라(300)의 통신부(330)가 보조 통신부의 기능을 수행하여 드론(100)의 통신부(140)에 이상이 발생하였을 때 열화상카메라(300)의 통신부(330)가 전체 통신을 담당하도록 할 수도 있다.

도 8은 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 장애물과 거리를 유지하여 이동하는 과정의 플로우차트이다.

도 8에 도시된 바와 같이, 드론(100)이 단말기(200)를 통해 조작 명령을 수신하면 드론이(100)이 단말기(200)의 조작 명령을 기초로 하여 이동을 시작하고, 드론(100)이 이동 중 센서부(120)의 다수의 거리센서(122) 중 적어도 하나의 거리센서(122)가 장애물을 감지하면 단말기(200)의 출력부(220)의 스크린(S1)에서 해당 장애물과 거리를 유지할지 여부와 해당 장애물과 드론(100)의 장애물방향 거리센서(122)사이 유지거리 정보를 입력하여 드론(100)이 해당 장애물과 일정한 거리를 유지하며 이동하도록 하고, 유지거리는 사용자가 단말기(200)를 이용하여 원하는 값으로 변경이 용이하도록 하는 것이 바람직하다.

도 9는 본 발명에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 열화상카메라를 통한 화재 판단 과정의 플로우차트이다.

도 9에 도시된 바와 같이, 열화상카메라(300)를 통해 화재 상황을 판단하여 단말기(200)를 통해 사용자가 파악할 수 있도록 하는 과정으로, 열화상카메라(300)의 카메라부(310)로 촬영된 화면에서 측정부(320)가 측정하여 가장 높은 온도값을 도출하고, 측정된 온도값이 안전 범위인 경우 이어서 촬영 및 측정을 지속하고, 주의 또는 위험 범위인 경우 단말기(200)로 경고문구 및 경고음을 발생하도록 하고, 사용자가 파악한 후 대응 여부를 결정하도록 하여 실제로 안전한 상황인 경우 다시 감시를 지속하고, 실제 위험 상황인 경우 초기대응을 시도하거나 소방인력을 호출하도록 한다.

이때, 주의 범위와 위험 범위의 경고문구 및 경고음을 다르게 설정하여 사용자가 상황 파악을 신속하게 할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 10은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 구성을 나타낸 도면이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또다른 실시예로 드론(100)의 평면 또는 저면에 스피커(102) 및 마이크(104)가 더 형성될 수 있다.

상기 드론(100)에 형성된 스피커(102)는 상기 열화상카메라(300)의 측정부(320)의 측정 결과 주의 또는 위험의 결과가 나오면 드론(100) 근처에 있을 수 있는 사람이 대피할 수 있도록 경고음을 출력하는 것으로, 스피커(102)에서 출력되는 경고음은 단말기(200)의 스피커(S2)에서 출력되어 사용자에게 알려주는 경고음과 같은 소리를 사용하여 경고하거나, 사용자가 직접 단말기(200)에 더 형성될 수 있는 마이크(미도시)를 통해 경고 멘트를 송신하여 드론(100) 근처의 사람들에게 위험을 알릴 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

상기 마이크(104)는 상기 열화상카메라(300)의 측정부(320)의 측정 결과 주의 또는 위험의 결과가 나와 스피커(102)를 통해 근처의 사람들에게 경고하였을 때, 사람들이 자력으로 대피가 불가능하거나 낙오된 인원이 있어 현장에 대한 안내가 필요한 경우 드론(100) 사용자와 간단한 대화를 주고받아 대응을 할 수 있도록 하는 것으로, 상황에 따라 유연한 대처가 가능하도록 한다.

이때, 상기 스피커(102) 및 마이크(104)는 드론(100)의 제어부(110)와 연결되고 통신부(140)를 통해 단말기(200)와 통신하며, 드론(100) 사용자가 단말기(200)에 형성된 마이크(미도시)를 이용하여 육성으로 위험 경고 안내를 하면 단말기(200)의 통신부(230)를 통해 드론(100)으로 전송되어 드론(100) 주변의 사람들이 들을 수 있도록 하고, 열화상카메라(300)의 측정부(320) 측정 결과 주의 또는 위험으로 인한 경고음은 별도의 통신과정 없이 바로 드론(100)의 스피커(102)에서도 출력될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 드론(100) 사용자가 드론(100) 주변의 사람들과 대화가 필요하다고 판단하면 마이크(104)를 활성화하여 드론(100) 주변의 사람과 대화를 시도함으로써, 대피 위치를 찾지 못하는 경우 스피커(102) 및 마이크(104)를 통해 안전한 장소로 유도하고, 대피 일행 중 낙오자가 발생하는 경우 열화상카메라(300)를 통해 사람의 체온을 수색하는 방식으로 낙오자를 발견하고 대피 안내를 하거나 구조 인력을 별도로 요청할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

도 11은 본 발명의 또다른 실시예에 따른 열화상 카메라가 구비된 소방용 드론의 구성을 나타낸 도면이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 또다른 실시예로 드론(100)의 프로펠러(P)가 형성되는 4방향의 모서리에 각각 카메라부(130) 및 열화상카메라(300)가 설치되어 드론 주변 360°의 화면을 모두 촬영할 수 있다.

상기와 같은 구성으로 형성되는 드론(100)은 4개의 프로펠러(P)가 평면상에서 상하좌우 대칭으로 형성되고, 하나의 프로펠러(P)에 형성된 카메라부(130) 및 열화상카메라(300)가 적어도 90°이상의 시야각을 갖도록 하여 4개의 프로펠러(P)에 형성된 카메라부(130) 및 열화상카메라(300)를 통한 화면을 취합하였을 때 드론(100) 주변의 360° 시야를 확보할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

이때, 드론(100)의 저면 부분의 영상은 4개의 카메라부(130) 및 열화상카메라(300)의 시야각에 포함되지 않아 촬영이 안될 수 있으므로, 드론(100)의 저면에 카메라부(130) 및 열화상카메라(300)를 더 형성하고, 각각의 위치에 형성되는 카메라부(130) 및 열화상카메라(300)는 하나의 모듈에 좌우 대칭으로 카메라부(130)와 열화상카메라(300)가 위치하도록 하여 동시에 같은 시점에서 촬영 및 녹화할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

따라서, 드론(100)이 GPS센서(128)를 통해 지정된 위치에 머물도록 설정하고 제어부(110)가 위치 고정 명령을 수행하여 지정된 위치에서 자세를 유지하며 가만히 머물도록 하면, 4개의 프로펠러(P) 및 드론(100)의 저면에 형성된 카메라부(130) 및 열화상카메라(300)를 이용하여 드론(100)의 위치가 고정된 상태로 주변 360°의 상황을 한번에 확인 가능하므로, 화재가 일어나기 쉬운 건조한 환경에서 다수의 드론(100)을 활용하여 cctv가 설치되지 않은 지역을 촬영함으로써 cctv를 대체할 수 있고, 특수한 환경으로 인해 일정 기간동안에만 화재 위험이 있는 장소는 상시 화재감시를 하는 경우 자원의 낭비를 초래할 수 있으므로 감시가 필요한 기간동안 드론(100)을 감시가 필요한 장소에 띄워두는 것으로 화재감시를 할 수 있다.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

100: 드론 102: 스피커 104: 마이크
110: 제어부 120: 센서부
122: 거리센서 124: 자이로센서
126: 풍속센서 128: GPS센서
130: 카메라부 140: 통신부
200: 단말기 210: 입력부 220: 출력부
230: 통신부
300: 열화상카메라 310: 카메라부 320: 측정부
330: 통신부
400: 소화액분사장치
P: 프로펠러
S1: 스크린
S2: 스피커
J: 조이스틱
B: 기능버튼
A: 안테나

Claims (3)

1. 장애물과 일정한 거리를 유지하며 비행하는 드론(100);
   드론(100)과 무선으로 통신하여 드론(100)을 조종하는 단말기(200);
   드론(100)의 정면에서 일정 범위 지역의 온도를 촬영하는 열화상카메라(300);
   드론(100)의 하부에 형성되어 화재 확인 시 초기 대응을 시도할 수 있는 소화액분사장치(400)로 구성되며,
   상기 드론(100)은 사용자가 단말기(200)를 조작하여 전송되는 신호에 따라 움직임을 제어하는 제어부(110);
   드론(100)과 장애물 사이의 거리를 측정하여 단말기에 거리 안내 및 장애물 근접 시 위험 신호를 표시하도록 하는 센서부(120);
   드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 촬영하거나 녹화하고, 단말기(200)를 통해 사용자가 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 카메라부(130);
   상기 단말기(200)에서 전송되는 조작 신호를 수신하고, 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 송신하는 통신부(140)를 포함하고,
   상기 단말기(200)는 드론(100)의 상하 전후좌우 이동, 시계 또는 반시계 방향 회전각도 조작에 따라 드론(100) 동작 데이터를 생성하는 입력부(210);
   상기 드론(100)의 제어부(110), 센서부(120), 카메라부(130)에서 전송받은 데이터를 외부에 형성된 스크린(S1)에 표시하거나 스피커(S2)를 통해 소리를 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 출력부(220);
   상기 입력부(210)에서 생성된 드론(100) 동작 데이터를 드론(100)으로 송신하고, 드론(100)에서 생성된 제어부(110)의 작동 상태 및 센서부(120)의 측정 신호, 카메라부(130)의 촬영 및 녹화 데이터를 수신하는 통신부(230)를 포함하고,
   상기 열화상카메라(300)는 드론(100)의 정면 또는 평면, 저면에 형성되어 주변을 열화상으로 촬영 또는 녹화하는 카메라부(310);
   상기 카메라부(310)를 통해 열화상으로 촬영된 화면을 설정된 데이터값과 비교하여 현재 상태를 구분하는 측정부(320);
   상기 측정부(320)를 통해 판별한 결과를 단말기(200)로 송신하여 사용자가 확인할 수 있도록 하는 통신부(330)를 포함하고,
   상기 소화액분사장치(400)는 드론(100)의 좌우측에 대칭으로 형성되어, 사용 시 양쪽의 장치에서 동시에 동일한 양의 소화액을 분사하도록 하여 드론(100)의 균형 유지가 용이하도록 하고,
   상기 드론(100)의 센서부(120)는 적외선센서 또는 초음파 센서로 이루어져 드론(100)과 장애물의 거리를 측정하는 거리센서(122);
   상기 드론(100)의 수평을 맞추거나 드론(100)이 일정한 경사각을 유지하게 하는 자이로센서(124);
   상기 드론(100) 주변의 풍속을 측정하는 풍속센서(126);
   강풍 또는 사용자의 조작미숙으로 인하여 드론의 자세 유지가 불가능한 상황을 방지하고 별도의 조작 없이 드론(100)이 고정된 위치에서 머물 수 있도록 형성되는 GPS센서(128);를 포함하고,
   상기 열화상카메라(300)의 카메라부(310)는 상기 드론(100)의 카메라부(130)에 인접한 위치에 형성되어 드론(100)의 카메라부(130) 영상과 열화상카메라(300)의 카메라부(310) 영상이 같은 장소를 촬영하도록 하여 사용자가 단말기(200)를 통해 실제 화면과 열화상 화면을 동시에 비교할 수 있도록 하고,
   상기 열화상카메라(300)의 측정부(320)는 측정된 온도 데이터 중 가장 높은 값을 설정된 온도 데이터와 비교하여 안전, 주의, 위험 상태를 판별하도록 하고,
   측정부(320) 측정 결과 위험 상태 판별 시 단말기(200)에서 위험 신호를 출력하여 사용자에게 알리고, 사용자가 실제 화면과 열화상 화면을 확인함으로써 화재 유무를 구분하도록 하고,
   화재 발생 확인 시 드론(100) 하부에 형성된 소화액분사장치(400)를 작동하여 소화액을 분사하여 초기대응을 시도할 수 있도록 하며,
   상기 드론(100)의 상부며 또는 하부면에 스피커(102) 및 마이크(104)가 설치되고,
   상기 드론(100)에 형성된 스피커(102)는 상기 열화상카메라(300)의 측정부(320)의 측정 결과, 주의 또는 위험의 결과가 나오면 드론(100) 근처에 있을 수 있는 사람이 대피할 수 있도록 경고음을 출력하고,
   상기 스피커(102)에서 출력되는 경고음은 단말기(200)의 스피커(S2)에서 출력되어 사용자에게 알려주는 경고음과 같은 소리를 사용하여 경고하거나, 사용자가 단말기(200)에 설치되는 마이크를 통해 경고 멘트를 송신하여 드론(100) 근처의 사람들에게 위험을 알릴 수 있도록 하고,
   상기 마이크(104)는 상기 열화상카메라(300)의 측정부(320)의 측정 결과 주의 또는 위험의 결과가 나와 스피커(102)를 통해 근처의 사람들에게 경고하였을 때, 사람들이 자력으로 대피가 불가능하거나 낙오된 인원이 있어 현장에 대한 안내가 필요한 경우, 드론(100) 사용자와 대화를 주고받아 대응을 할 수 있도록 하고, 상기 스피커(102) 및 마이크(104)는 드론(100)의 제어부(110)와 연결되고 통신부(140)를 통해 단말기(200)와 통신하며,
   드론(100) 사용자가 단말기(200)에 형성된 마이크를 이용하여 육성으로 위험 경고 안내를 하면 단말기(200)의 통신부(230)를 통해 드론(100)으로 전송되어 드론(100) 주변의 사람들이 들을 수 있도록 하고,
   상기 열화상카메라(300)의 측정부(320) 측정 결과 주의 또는 위험으로 인한 경고음은 드론(100)의 스피커(102)에서도 출력될 수 있도록 하며,
   드론(100) 사용자가 상기 드론(100) 주변의 사람들과 대화가 필요하다고 판단하면 마이크(104)를 활성화하여 드론(100) 주변의 사람과 대화를 시도하고,
   대피 위치를 찾지 못하는 경우 스피커(102) 및 마이크(104)를 통해 안전한 장소로 유도하고,
   대피 일행 중 낙오자가 발생하는 경우 열화상카메라(300)를 통해 사람의 체온을 수색하는 방식으로 낙오자를 발견하고 대피 안내를 하거나 구조 인력을 요청할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 열화상카메라가 구비된 소방용 드론.
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