KR20100028251A - 자동기상관측장치의 기상 데이터 송수신 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 항공기의 주요 운항로에 설치된 자동기상관측장치에서 입수한 실시간 기상상태를 취합하여 필요로 하는 항공기에 실시간 기상 정보를 제공하기 위한 기상 데이터 송수신 시스템을 개시한다.

본 발명은 항공기에 필요한 기상정보를 수신하여 표시할 수 있는 표시장치와, 인터넷 및 유무선망으로 연결된 기상 데이터 송수신 시스템에 있어서, 각 지역에서 관측된 기상정보를 취합하여 저장하고, 취합된 기상정보를 다시 각 지역으로 전송하는 중앙사령실과, 설치된 지역의 기상을 실시간으로 자동 관측하여 상기 중앙사령실로 전송하고, 중앙사령실로부터 전 지역의 기상정보를 전송받아 무선망으로 송출하는 자동기상관측장치로 구성된 것이다.

이에 따라 본 발명은 항공기가 필요로 하는 기상정보를 실시간으로 제공하므로 갑작스런 기상 변동과 악천후로 인한 항공 사고를 미연에 방지하여 사고로 인한 인명피해와 장비손실 등을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 GPS 또는 네비게이션과 연동하여 더욱 안전한 운항과 이륙 및 착륙을 가능케 하는 유용한 효과를 얻을 수 있다.

자동기상관측장치, 날씨, 기상

Description

자동기상관측장치의 기상 데이터 송수신 시스템{Weather Data Transmission/Reception Systems of Automated Weather Observation Systems}

본 발명은 자동기상관측장치(AWOS : Automated Weather Observation Systems)의 기상 데이터 송수신 시스템에 관한 것으로 특히 항공기의 주요 운항로에 설치된 자동기상관측장치에서 입수한 실시간 기상상태를 취합하여 필요로 하는 항공기에 실시간 기상 정보를 제공하기 위한 기상 데이터 송수신 시스템에 관한 것이다.

종래에도 대한민국 공개 특허 1998-082122호(발명의 명칭 : 기상관측 정보수집장치 및 방법; 이하 '인용발명 1'이라 함)가 제안된 바 있으며, 이는 기상 데이터를 취합하여 기상 예보에 활용하는 것이다.

이러한 인용발명 1은 국지의 기상정보를 각 관측소에서 디지털코드로 전송하여 수집소에서 전송된 신호를 처리하여 분석 및 관리, 그리고 통계처리를 할 수 있게 할 뿐만 아니라 처리된 정보를 슈퍼컴퓨터로 전송시킬 수 있도록 하여 정확하고 신속한 정보수집과 종합적인 분석을 할 수 있도록 하는 기상관측 정보수집장치 및 방법에 관한 것으로 전체적인 구성은 도 1과 같다.

이와 같은 인용발명 1은 각 지역에 설치된 관측소의 기상 데이터를 슈퍼컴퓨터로 전송시킬 수 있도록 한 것이어서 기상 관측 및 분석을 통하여 예보가 가능하게 되는 것이나, 항공기 운항에 필요한 시간의 지역별 기상 데이터를 제공하지는 못하는 것이다.

또한, 대한민국 공개특허공보 10-2007-0066236호(발명의 명칭 : 이동 경로 날씨 정보 제공 이동통신단말기 및 그 방법; 이하 '인용발명 2'라 함)에 의하면 이는 이동통신단말기가 위치 이동하여 원하는 목적지로 이동하는 경우에 해당 이동 경로를 알려주기 위한 네비게이션 정보를 알려줌과 아울러 해당 이동 경로의 날씨정보를 제공하고, 해당 이동 경로의 기상 상태가 악조건인 경우에 기상상태가 양호한 경로로 이동 경로를 재설정하여 네비게이션 정보를 알려주므로, 날씨와 연계하여 기상 상태가 양호한 안전한 이동 경로를 제공할 수 있게 되는 것이며, 이를 도 2로 보였다.

이를 위하여 인용발명 2는 이동통신단말기(210)를 통해 이동 중 미리 설정한 시간 마다 자동적으로 지도/날씨 정보 서버(228)에게 요청하여 날씨 정보를 제공받거나, 사용자가 원하는 때에 키입력부(217)의 키조작에 따라 지도/날씨 정보 서버(228)에게 요청하여 날씨 정보를 제공받는다.

이상 설명한 바와 같이, 인용발명 2는 이동통신단말기가 위치 이동하여 원하는 목적지로 이동하는 경우에 해당 이동 경로를 알려주기 위한 네비게이션 정보를 알려줌과 아울러 해당 이동 경로의 날씨정보를 제공하고, 해당 이동 경로의 기상 상태가 악조건인 경우에 기상 상태가 양호한 경로로 이동 경로를 재설정하여 네비게이션 정보를 알려주므로, 이동통신단말기 사용자에게 네비게이션 정보를 제공하는 경우에 날씨와 연계하여 기상 상태가 양호한 안전한 이동 경로를 제공할 수 있게 되는 것이다.

반면에 인용발명 2에서는 이동통신단말기를 휴대하여 지상에서 이동중인 자에게 기후데이터와 Gps데이터를 합성하여 지상 이동 경로를 설정, 재설정하여 주기 위한 것이므로 항공기의 운항에서는 운고계(Ceilometer), 시정거리계측기(Visibility Sensor), 기압센서, 풍향계측기, 풍속계측기등에 의한 기상 데이터가 필수적인 바, 인용발명 2는 이러한 데이터를 제공하지 못하므로 항공기 운항 시스템에 적용할 수 없는 문제점이 있다.

뿐만 아니라, 항공기의 운항시에는 지역별 기상 데이터 보다 더욱 세부적인 현재 시간의 세부 지역별 기상 데이터가 필요한 바 인용발명 2에서는 이러한 기상 데이터를 제공하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하고 항공기에 적합하도록 여러 지역에 AWOS를 설치하고, 이와 중앙사령실의 서버를 이더넷으로 연결하여, 서버에서 각 지역에 설치된 AWOS로부터 모든 지역의 기상 데이터를 취합하고, 이를 다시 이더넷 을 통하여 각 지역의 AWOS로 전송하며, 여러 AWOS에서는 운고, 시정거리, 기압, 풍향, 풍속, 대기상태 등 비행에 필요한 각종 기상 데이터를 모든 지역의 항공기들에 전파로 송출하는 AWOS 기상 데이터 송수신 시스템을 제공함에 있다.

본 발명은 이러한 목적을 달성하기 위하여 항공기에 필요한 기상정보를 수신하여 표시할 수 있는 표시장치와, 인터넷 및 유무선망으로 연결된 기상 데이터 송수신 시스템에 있어서, 각 지역에서 관측된 기상정보를 취합하여 저장하고, 취합된 기상정보를 다시 각 지역으로 전송하는 중앙사령실과, 설치된 지역의 기상을 실시간으로 자동 관측하여 상기 중앙사령실로 전송하고, 중앙사령실로부터 전 지역의 기상정보를 전송받아 무선망으로 송출하는 자동기상관측장치로 구성된 것이다.

이와 같이 하여 본 발명은 항공기가 필요로 하는 기상정보를 실시간으로 제공하므로 갑작스런 기상 변동과 악천후로 인한 항공 사고를 미연에 방지하여 사고로 인한 인명피해와 장비손실 등을 최소화시킬 수 있을 뿐만 아니라 GPS 또는 네비게이션과 연동하여 더욱 안전한 운항과 이륙 및 착륙을 가능케 하는 유용한 효과가 있다.

이러한 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 의한 자동기상관측장치(10)의 기상 데이터 송수신 시스템의 전체적인 구성을 도 3으로 도시하였다.

이에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명은 항공기에 필요한 기상정보를 수신하여 표시할 수 있는 표시장치(2)와, 인터넷 및 유무선망으로 연결된 기상 데이터 송수신 시스템에 있어서, 각 지역에서 관측된 기상정보를 취합하여 저장하고, 취합된 기상정보를 다시 각 지역으로 전송하는 중앙사령실(20)과, 설치된 지역의 기상을 실시간으로 자동 관측하여 상기 중앙사령실(20)로 전송하고, 중앙사령실(20)로부터 전지역의 기상정보를 전송받아 무선망으로 송출하는 자동기상관측장치(10)(AWOS)로 구성할 수 있다.

이를 더욱 상세하게 설명하면, 본 발명에 의한 자동기상관측장치(10)의 기상 데이터 송수신 시스템은 주요 항공로를 따라 미리 정한 원격지와 헬기공항에 자동기상관측장치(10)를 설치하고, 이들을 중앙의 중앙사령실(20)과 인터넷 또는 이더넷과 같은 유선망(1)으로 연결하여 기상네트워크를 구축하며, 각 원격지의 자동기상관측장치(10)로부터 각 지역의 실시간 기상정보를 관측 및 수집하여 메타양식(METAR : METeorological Aerodome Report ; 항공기상 보고서)으로 변환 후 유선망(1)을 통해 중앙사령실(20)로 전송하고, 중앙사령실(20)에서는 이와 같이 각 지역의 자동기상관측장치(10)로부터 전송받은 각 지역의 실시간 기상정보가 기록된 메타양식의 보고를 모두 집계 처리하여 저장하며, 이를 다시 모든 원격지의 자동기 상관측장치(10)로 보낸다. 그러면 각 원격지의 자동기상관측장치(10)는 이와 같이 모든 지역의 기상정보가 집계된 메타양식을 VHF 무선모뎀과 같은 무선송출기(14)를 이용하여 항공기의 표시장치(2)로 직접 송출하므로 어느 지역에서든 전 지역의 실시간 기상정보를 메타양식으로 받아볼 수 있어서 항공기를 조종하는 조종사가 착륙하려는 착륙지점과 같은 현재 기상이 표시되기를 원하는 장소를 선택하여 기상 상태를 확인할 수 있고, 실시간으로 원하는 전 항로의 현재 기상 상태를 알 수 있어서 안전하게 운항할 수 있게 된다.

여기에서 만약 원격지의 자동기상관측장치(10)와 중앙의 중앙사령실(20) 간의 기상네트워크에 문제가 생겨 해당 지역의 관측된 기상정보를 전송받지 못하게 되면 전체 집계된 메타양식에 해당 지역 기상 정보의 누락을 표시하고, 기상네트워크에 문제가 생겨 중앙사령실(20)로부터 전체의 기상정보가 집계된 메타양식을 전송받지 못한 원격지의 자동기상관측장치(10)는 기상네트워크에 연결될 때까지 자동으로 미리 정한 예비 주파수로 전환하여 자체적으로 관측한 해당 지역의 기상정보만을 메타양식으로 변환 후 그 지역을 지나가는 항공기에 직접 무선으로 송출할 수 있다. 기상네트워크가 복구 되면 자동으로 다시 공통 주파수로 복귀됨은 물론이다.

또한 무선으로 송출되는 메타양식을 수신하여 모든 관측소의 기상정보를 지역번호 또는 인식표로 구분시켜 보여주어 조종사들이 항로상의 기상상태와 착륙을 위한 착륙지의 기상상태를 명확히 볼 수 있게 해주는 것이 항공기의 표시장치(2)이며, 이는 지도상에 운항중인 헬기와 같은 항공기의 위치를 겹쳐 표시해주는 위성위치표시(GPS) 방식 항공항법표시기능을 가지고 있어서 조종사가 현재의 위치를 볼 수 있게 해줄 뿐만 아니라 선택적으로 착륙지역을 볼 수 있어서 조종사가 기상을 근거하여 안전하게 착륙할 수 있는 곳을 결정할 수 있게 해주는 장치이다.

이러한 기능을 하는 자동기상관측장치(10)의 구체적인 구성의 일예를 도 4로 도시하였다. 이에서 알 수 있는 바와 같이 자동기상관측장치(10)는 풍속, 풍향, 돌풍, 상대습도, 고도, 표고, 가시거리, 운고 및 대기상태 등 항공기가 필요로 하는 기상정보를 관측하는 공지의 운고계(111), 풍속풍향계(112), 압력센서(113), 시정(視程)센서(114) 등으로 구성된 전용 센서들을 연결하여 구성한 감지기(11)와, 상기 감지기(11)의 모든 센서들로부터 측정된 측정값들을 요구 또는 수집하여 효용성을 시험하는 자료수집장치(12)(DCP : Data Collection Package)와, 상기 자료수집장치(12)로부터 수집자료를 받아 국제 메타양식으로 변환하여 저장하고, 중앙의 중앙사령실(20)과 유선망(1)으로 연결되어 메타양식을 송수신하는 현장전산처리기(13)(LP : Local Processor)와, 상기 현장전산처리기(13)로부터 메타양식을 받아 무선으로 송출하는 무선송출기(14)와, 전술한 모든 구성요소에 전원을 공급하는 무정전전원장치(15)(UPS : Uninterruptible Power Supply)로 구성된다.

여기에서 자료수집장치(12)는 감지기(11)의 센서들로부터 측정값을 수집하여 측정값이 효용성 있는 요구된 범위 안에 들면 그 값을 현장전산처리기(13)로 보내고, 현장전산처리기(13)는 자료수집장치(12)로부터 받은 측정값을 국제 메타양식에서 요구하는 자동기상관측장치(10)의 인식번호와 함께 메타양식으로 변환하여 저장하며, 이를 유선망(1)을 통해 중앙사령실(20)로 전송한다.

또한 현장전산처리기(13)는 현재부터 48시간까지 지난 값을 자체 구비하는 LCD와 같은 디스플레이장치(213)에 표시할 수 있고, 지난 데이터는 현장에서 검색할 수 있으며, 내부 저장 매체의 저장 용량까지 무한정 유지될 뿐만 아니라 검색 데이터는 엑셀과 같은 분석 통계 프로그램으로 쉽게 이용하기 쉬운형식(예로 항목간 콤마로 분리되는 CSV(Comma Separated Values)형식 등)으로 유지된다.

아울러 현장전산처리기(13)는 중앙사령실(20)과 인터넷 또는 이터넷과 같은 유선망(1)으로 연결되며, 자료의 보안을 위해 가상사설망(VPN : Virtual Private Network)을 통하여 자동기상관측장치(10)의 데이터, 즉 기상정보를 담고 있는 메타양식과 자동기상관측장치(10)의 상태 정보를 중앙사령실(20)로 전송하고, 전 지역의 기상정보가 집계된 메타양식을 전송받는다. 참고적으로 메타양식은 필수적인 머리말(Header)과 통신 도중에 생길 수 있는 데이터의 훼손을 감지할 수 있도록 하는 검사합계(Check-sum)로 양식이 이루어지며, 만일 훼손된 자료가 탐지되면 중앙사령실(20)에서 자동적으로 문제 있는 자동기상관측장치(10)의 현장전산처리기(13)로 제전송을 요청하고 지속적으로 훼손 문제가 발생하면 해당 자동기상관측장치(10)와 중앙사령실(20)간의 기상네트워크에 문제가 발생한 것으로 처리한다.

이어서 전술한 무정전전원장치(15)는 전력선으로부터 공급되는 전기가 끊겼을 때에도 자동기상관측장치(10)에 전원을 공급하기 위한 장치로 태양열 집광판(151)으로 모은 태양열 전기를 배터리(152)에 저장해 두었다가 전력선의 전기가 끊겼을 때 배터리(152)에 충전된 전기를 사용하도록 하는 태양열을 이용하여 자가 발전하는 무정전전원장치(15)로 구성할 수 있고, 전술한 무선송출기(14)는 항공 무선 통신에서 많이 사용하는 공지의 VHF 무선모뎀으로 구성할 수 있다.

또한 전술한 중앙사령실(20)은 도 5에서 보는 바와 같이 메인(Main) 컴퓨터(211)와 스탠드바이(Standby) 컴퓨터(212)가 서로 이중으로 보완하여 한쪽에서 이상이 발생하면 다른쪽에서 작업을 계속할 수 있도록 하며, 각 원격지의 자동기상관측장치(10)로부터 전송받은 메타양식을 집계, 처리, 분석, GPS 및 네이게이션 데이터와 합성 하는 등의 기능을 수행하고, 그 결과와 전송 받은 정보를 저장하며, 각 자동기상관측장치(10)를 관리하는 디스플레이장치(213)를 포함한 이중화(Duplex) 컴퓨터와, 각 원격지의 자동기상관측장치(10)와 기상네트워크를 구축하여 중앙사령실(20)과 각 자동기상관측장치(10)를 연결하고 각 자동기상관측장치(10)의 상태 데이터와 메타양식을 송수신하도록 하는 인터넷절체기(22)와, 중앙사령실(20)의 모든 구성요소에 무정전 전원 공급을 위한 무정전전원공급기(23)와, 사용자의 요구에 따라 필요한 자료의 출력을 위한 프린터(24)로 구성된다.

여기에서 이중화 컴퓨터는 모든 자동기상관측장치(10)의 내부 실시간 시계를 중앙사령실(20)과 동일하게 맞춰 어느 예정된 통신이나 데이터 불일치의 발생을 최소화하는 시간에 예속된 통신을 편리하게 해주며, 모든 원격지의 자동기상관측장치(10)로부터 각 지역의 실시간 기상정보를 메타양식으로 전송받아 전송받은 모든 메타양식을 시간에 따라 집계하여 전 지역의 실시간 기상정보 및 기상네트워크 내의 지역 번호가 담긴 메타양식을 다시 각 원격지의 자동기상관측장치(10)로 전송하여 자동기상관측장치(10)로 하여금 VHF 주파수로 무선 송출하도록 하므로 조종사들은 그들의 현재위치에 상관없이 원하는 원격지의 현재 기상 조건을 선택하여 볼 수 있다. 추가로, 현장 상태를 지속적으로 표시하기 위하여 각 원격지의 자동기상관측장치(10)는 요구에 따라 다른 자동기상관측장치(10)를 표시하는 기능을 가지고 있어서 추가로 표시하는 내용을 팝업창으로 표시하며, 정해진 시간 경과 후에는 자동으로 사라지도록 하는 것이 가능하다. 이와 같은 기능은 현장의 조종사가 현장 자료 표시와 팝업 자료를 혼돈하지 않도록 보장할 수 있게 되는 것이다.

또한 이중화 컴퓨터에서 집계한 전 지역 기상정보가 기록된 메타양식은 자동기상관측장치(10)의 현장전산처리기(13)와 같이 명령 처리가 현재값부터 48시간 전의 값까지 받아 온라인으로 저장하고 48시간 보다 더 오래된 데이터는 쉽게 검색이 가능한 CSV양식으로 이중화 컴퓨터의 저장 매체의 저장 용량이 가능한 한도까지 저장한다.

아울러 이중화 컴퓨터에 연결된 디스플레이장치(213)는 전국지도 위에 각 자동기상관측장치(10)의 위치를 표시하고, 본 시스템의 운영자가 네트워크상의 어느 관측소라도 그 기상정보와 자동기상관측장치(10)의 상태를 볼 수 있게 해주며, 요구에 따라 정규 보고서를 생성 및 출력할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 자동기상관측장치(10)의 기상 데이터 송수신 시스템은 중앙사령실(20)과 각 원격지의 자동기상관측장치(10)가 기상네트워크로 연결되어 중앙사령실(20)에서 각 원격지의 기상정보가 담기 메타양식을 집계하여 다시 각 자동기상관측장치(10)로 전송하기 때문에 집계된 메타양식을 모든 자동기상관측장치(10)와 공유하게 되어 전 항로의 기상 상태에 대한 전체 상황 파악을 할 수 있기 때문에 조종사가 기상네트워크 내의 어디라도 매우 안전한 비행 계획을 세울 수 있을 뿐만 아니라 운항 중에도 급변하는 항로의 기상에 대응하기 쉽고, 착륙지점의 실시간 기상정보를 알 수 있어서 운항의 안전성을 높일 수 있다.

도1은 인용발명 1의 전체적인 구성을 나타내는 구성도.

도2는 인용발명 2의 전체적인 구성을 나타내는 구성도.

도3은 본 발명에 의한 자동기상관측장치의 기상 데이터 송수신 시스템의 전체적인 구성을 예시하는 구성도.

도4는 본 발명에 의한 자동기상관측장치의 구성을 예시하는 구성도.

도5는 본 발명에 의한 중앙사령실의 구성을 예시하는 구성도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1:유선망 2:표시장치 10:자동기상관측장치

11:감지기 111:운고계 112:풍속풍향계

113:압력센서 114:시정센서 12:자료수집장치

13:현장전산처리기 14:무선송출기 141:안테나

15:무정전전원장치 151:집광판 152:배터리

153:전원제어기 20:중앙사령실 21:이중화컴퓨터

211:메인컴퓨터 212:스탠트바이컴퓨터 213:디스플레이장치

22:인터넷절체기 23:무정전전원공급기 24:프린터

Claims (6)

1. 항공기에 필요한 기상정보를 수신하여 표시할 수 있는 표시장치와, 인터넷 및 유무선망으로 연결된 기상 데이터 송수신 시스템에 있어서,

   각 지역에서 관측된 기상정보를 취합하여 저장하고, 취합된 기상정보를 다시 각 지역으로 전송하는 중앙사령실과,

   설치된 지역의 기상을 실시간으로 자동 관측하여 상기 중앙사령실로 전송하고, 중앙사령실로부터 전 지역의 기상정보를 전송받아 무선망으로 송출하는 자동기상관측장치로 구성됨을 특징으로 하는 자동기상관측장치의 기상 데이터 송수신 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,

   전술한 자동기상관측장치는 항공기상관측을 위한 공지의 전용 센서들로 구성된 감지기와,

   상기 감지기에 연결되어 측정값을 수집하는 자료수집장치와,

   상기 자료수집장치와 연결되어 수집된 측정값을 메타양식으로 변환하여 저장하고 전술한 중앙사령실과 유선망으로 연결되어 변환한 메타양식을 송수신하는 현장전산처리기와,

   상기 현장전산처리기로부터 메타양식을 받아 무선으로 송출하는 무선송출기와,

   전술한 모든 구성요소에 무정전 전원을 공급하는 무정전전원장치로 구성됨을 특징으로 하는 자동기상관측장치의 기상 데이터 송수신 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,

   전술한 현장전산처리기는 중앙사령실로부터 전 지역의 기상정보가 집계된 메타양식을 받지 못할 경우 자체 관측한 측정값만을 메타양식으로 변환하여 무선송출기를 통해 예비 주파수로 송출하도록 하고, 유선망이 재계(再繼)되어 중앙사령실로부터 메타양식을 전송받으면 전송받은 메타양식을 공용 주파수로 송출하도록 함을 특징으로 하는 자동기상관측장치의 기상 데이터 송수신 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,

   전술한 중앙사령실은 각 원격지의 자동기상관측장치로부터 전송받은 메타양식을 집계하여 저장하고, 집계된 메타양식을 각 자동기상관측장치로 전송하는 이중화 컴퓨터와,

   각 원격지의 자동기상관측장치와 기상네트워크를 구축하여 중앙사령실과 각 자동기상관측장치를 연결하고 각 자동기상관측장치의 상태 데이터와 메타양식을 송수신하도록 하는 인터넷절체기와,

   중앙사령실의 모든 구성요소에 무정전 전원 공급을 위한 무정전전원공급기로 구성됨을 특징으로 하는 자동기상관측장치의 기상 데이터 송수신 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,

   전술한 중앙사령실은 사용자의 요구에 따라 필요한 양식으로 자료를 출력하기 위한 디스플레이장치와 프린터를 이중화 컴퓨터에 연결하여 추가로 구성함을 특징으로 하는 자동기상관측장치의 기상 데이터 송수신 시스템.
6. 청구항 4에 있어서,

   전술한 이중화 컴퓨터는 메인(Main) 컴퓨터와 스탠드바이(Standby) 컴퓨터가 서로 이중으로 보완하여 한쪽에서 이상이 발생하면 다른쪽에서 작업을 계속할 수 있도록 함을 특징으로 하는 자동기상관측장치의 기상 데이터 송수신 시스템.

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