KR20160043832A - 해난 구조 및 감시 시스템 - Google Patents

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임재환
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이규원
임재환
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Abstract

본 발명은 해난 구조 및 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카메라가 장착된 쿼드 콥터를 통하여 해난 상황을 탐색하고, GPS값을 구조 보트로 전송하여 위험한 해난으로부터 신속한 대처와 감시가 가능한 해난 구조 및 감시 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 해난 구조 및 감시 시스템은 구조에 따른 2차 인명 피해를 예방할 수 있고, 인건비, 구조선 및 구조기의 유지비, 구동비 등 구조에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

해난 구조 및 감시 시스템 {Ship salvage and monitoring system.}
본 발명은 해난 구조 및 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카메라가 장착된 쿼드 콥터를 통하여 해난 상황을 탐색하고, GPS값을 구조 보트로 전송하여 위험한 해난으로부터 신속한 대처와 감시가 가능한 해난 구조 및 감시 시스템에 관한 것이다.
우리나라의 경우 매년 해수욕장 물놀이 및 해상 조난 사고가 증가하는 추세이지만 해상 재난 구조를 위한 시스템이 체계적으로 갖춰 있지 않아 해상 안전 사고에 속수 무책이다.
일반적으로 해상 및 수상에서 사고가 발생하면 구조 보트 및 헬기를 이용하고 있으며, 자연 재해나 열악한 기상 조건에서는 2차 인명 피해가 발생할 수 있어 신속한 대처와 구조활동이 불가능한 것이 실정이다.
또한, 구조 및 감시 활동에 투입되는 인력과 구조 보트 및 헬기의 구동을 위한 연료비 및 유지비 등 비용적 측면을 무시할 수 없어 활발한 구조 및 감시활동을 하는 데에 어려움이 따라왔다.
이에, 한국 공개 특허 제 10-2014-0102420 (인명구조용 무선조정 보트)는 송신기의 원격 조정을 전달받는 수신기가 내장되어 있어 수상에서 이동하는 본체와 구조를 위해 설치되는 튜브, 송신기의 원격 신호에 의해 튜브를 팽창시키는 펌프를 포함하는 것을 특징으로 하나, 해난 사고의 위치를 알고 있는 경우에만 이용이 가능하며, 비행기체를 이용한 신속한 탐색과 위치 정보 전송을 할 수 없는 문제점이 있었다.
한국 공개 특허 제 10-2014-0102420 (인명구조용 무선조정 보트)
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 카메라가 장착된 쿼트 콥터를 통하여 해난 상황을 탐색 및 감시하고, GPS값을 구조 보트로 전송하는 해난 구조 및 감시 시스템을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해난 구조 및 감시 시스템의 쿼드 콥터는 상기 쿼드 콥터를 무선으로 제어하고 영상과 구동 정보를 사용자 또는 구조 보트로 전송하기 위한 제 1무선 통신부와, 주변 이미지를 촬영하는 촬영부와, 재난 위치를 파악하기 위한 제 1GPS 모듈과, 안정적인 비행 구동을 위한 4개의 수를 가지는 프로펠러와, 상기 프로펠러를 구동하기 위한 4개의 서보 모터와, 고도와 회전 속도 및 가속을 감지하는 센서부를 포함한다.
또한, 상기 구조 보트는 구동 추진력을 얻기 위한 워터 제트 추진기와, 상기 제 1무선 통신부의 정보를 수신하고 상기 구조 보트를 무선으로 제어하기 위한 제 2무선 통신부와, 재난 위치로 보트를 이동시키기 위한 제 2GPS 모듈을 포함한다.
또한, 상기 센서부는 비행시 위치를 결정하고 기상 현상으로부터 로봇 기체를 잡아주기 위한 회전속도 센서와, 지면과의 각도를 측정하는 가속 센서와, 고도를 감지하는 고도 센서 중 어느 하나 이상을 포함한다.
또한, 상기 쿼드 콥터와 상기 구조 보트는 무선으로 제어하기 위한 WCDAMA모듈를 포함한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 해난 구조 및 감시 시스템에 의하면 카메라가 장착된 쿼드 콥터를 통하여 해난 상황 및 감시가 가능하여, 구조에 따른 2차 인명 피해를 예방할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명에 따른 해난 구조 및 감시 시스템에 의하면 쿼드 콥터로부터 받은 GPS값을 구조 보트로 전달하여 신속한 구조 활동이 가능하고, 인건비, 구조선 및 구조기의 유지비, 구동비 등 구조에 따른 비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해난 구조 및 감시 시스템을 보여주는 블록도.
도 2는 일반적인 쿼드 콥터의 원리를 도시한 그림.
도 3은 본 발명에 따른 해난 구조 및 감시 시스템의 쿼드 콥터를 상측에서 도시한 상면도.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
본 발명은 해난 구조 및 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 카메라가 장착된 쿼드 콥터를 통하여 해난 상황을 탐색하고, GPS값을 구조 보트로 전송하여 위험한 해난으로부터 신속한 대처 및 감시가 가능한 해난 구조 및 감시 시스템에 관한 것이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참고로 상세하게 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 해난 구조 및 감시 시스템을 보여주는 블록도이고, 도 2는 일반적인 쿼드 콥터의 원리를 도시한 그림이고, 도 3은 본 발명에 따른 해난 구조 및 감시 시스템의 쿼드 콥터를 상측에서 도시한 상면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 해난 구조 및 감시 시스템은 재난 정보를 파악 및 전송하는 쿼드 콥터(100)와 상기 쿼드 콥터로부터 수신받은 GPS값을 좌표로 해난 위치에 보내어지는 구조 보트(200)로 구성되어 있다.
상기 쿼드 콥터(100)는 주변 이미지를 촬영하는 촬영부(110)와 재난 위치를 파악하기 위한 제 1GPS 모듈(120)과 쿼드 콥터를 무선으로 제어하고, 영상과 구동 정보를 사용자 또는 구조 보트로 전송하기 위한 제 1무선 통신부(130)로 구성된다.
또한, 상기 쿼드 콥터(100)는 4개의 수를 가지는 프로펠러(140)와 상기 프로펠러를 구동하기 위한 4개의 서보 모터(150)로 구성되어 안정적인 비행 구동이 가능하며, 고도와 회전 속도 및 가속을 감지하는 센서부(160)를 더 포함한다.
보다 상세하게는, 상기 쿼드 콥터(100)에 와이파이 및 WCDMA 모듈을 포함하는 제 1무선 통신부(130)를 장착하여 실시간으로 쿼드 콥터의 이동과 움직임을 제어하고, 쿼드 콥터에 장착된 촬영부(110)를 통하여 영상 정보를 받아 관제소로 보내며, 관제소에서 해난 상황을 판단하고, 상기 구조 보트(200)를 해난 위치로 보내게 된다.
이 때, 상기 쿼트 콥터(100)에 장착되는 메인 보드는 소형화, 강력한 그래픽처리 능력 및 주변 기기와의 높은 호환성을 가지는 라즈베리 파이가 바람직하다.
라즈베리 파이는 데비안 기반의 리눅스로 작동하여 오픈CV 영상처리 기법을 통해 움직임을 인식하며, 사람의 움직임이 인식되면 라즈베리파이 내에 존재하는 GPIO포트를 통해 UART방식으로 신호를 전송하게 된다.
상기 쿼드 콥터(100)로 구조 상황을 알리는 방법은 카메라를 통해 항공뷰 영상을 받아 해난 상황을 탐색하는 인공 지능형과 촬영된 영상을 관제소 등에서 확인하고 위험 상황을 판단하는 수동형이 될 수 있다.
상기 센서부(160)는 비행 위치를 결정하고 기상 현상으로 부터 기체를 잡아주기 위한 회전 속도 센서와 지면과의 각도를 측정하는 가속 센서 및 고도를 감지하는 고도 센서 중 어느 하나 이상을 포함하여 비행 구동 능력을 향상시킬 수 있다.
회전 속도 센서와 가속 센서는 모든 공간축(x,y,z)방향으로 감지하며, 회전 속도 센서는 초당 몇 도의 각도를 움직였는가를 측정하고, 가속 센서는 지면과 쿼드 콥터의 각도를 측정하게 된다.
상기 구조 보트(200)는 구동 추진력을 얻기 위한 워터 제트 추진기(210)와 상기 제 1무선 통신부(130)의 정보를 수신하고, 무선으로 제어하기 위한 제 2무선 통신부(230) 및 재난 위치로 구조 보트를 이동시키기 위한 제 2GPS 모듈(220)로 구성된다.
보다 상세하게는, 상기 구조 보트(200)는 상기 쿼드 콥터(100)의 제 1무선 통신부(130)와 제 1GPS 모듈(120)로부터 위치 정보 및 구동 정보를 받아 해난 구조 및 감시 위치에 도달하게 되며, 구조 보트에 구명환 및 카메라를 더 구비하여 신속한 구조가 이루어지게 한다.
상기 쿼드 콥터(100)와 상기 구조 보트(200)는 위치 및 공간에 제약을 받지 않는 WCDAMA 방식을 이용하여 PC 또는 무선 단말기로 제어하게 되며, GPS 모듈을 통해 실시간으로 위치 정보 파악이 가능하다.
상기 쿼드 콥터(100)와 상기 구조 보트(200)에 LED램프 및 구조 알림용 스피커를 더 구비하여 구조 위치를 보다 쉽게 파악하고, 쿼드 콥터로 받은 정보로 여러 배를 구동하여 수색범위 및 수색시간을 단축하는 것이 바람직하다.
상기 워터 제트 추진기(210)는 축을 통해 전달된 동력으로 임펠러를 회전시켜서 유도관을 통해 흡입된 물을 가속하여 노즐로 분사시킬 때 생기는 모멘텀으로 추력을 발생시키는 추진 장치로서, 40노트 이상의 빠른 속력을 얻을 수 있고 경량화의 실현 및 구조 위치로 접근이 용이하다는 장점이 있다.
프로펠러 추진 장치는 40노트 이상으로 고속 항해할 경우 프로펠러에 기포가 생기며 헛도는 공동현상과 장애물의 걸림 및 침식으로 인하여 잦은 부품 교체와 유지 비용의 발생하여 워터 제트 추진기를 사용하는 것이 바람직하며, 이로써 해난 위치로 보다 신속한 접근와 구조 활동이 가능하게 된다.
도 2는 일반적인 쿼드 콥터의 원리를 보여주는 그림으로서, 4개의 동일한 로터를 사용하여 안정성을 극대화하고 양력을 높여 이동 및 수송에 탁월한 능력을 가지며, (a),(c) 로터와 (b),(d)로터는 각각 쌍으로 같은 방향으로 회전하지만 서로 회전방향이 반대로 기체의 반동 토크를 서로 상쇄시키기 위한 구조를 가진다.
도 3은 본 발명에 따른 해난 구조 및 감시 시스템의 쿼드 콥터를 상측에서 도시한 상면도로서, 쿼드 콥터(100)의 프로펠러(140)는 2개의 시계방향 프로펠러와 2개의 반시계 방향 프로펠러가 장착되어 서로의 반동 토크를 상쇄시키게 되며, 프로펠러의 갯수만큼 서보 모터(150)가 구비되게 된다.
상기 서보 모터(150)로는 브러시리스 모터가 이용되며 이들 모터를 구동하기 위해 4개의 ESC(Electronic Speed Controller)가 메인보드와 연결되어 I2C 인터페이스 방식으로 통신하고 각 모터를 정해진 속도로 제어하게 된다.
일반적인 헬리 콥터는 메인 로터가 회전하여 양력을 얻어 부양을 하게 되고 기체는 메인 로터의 회전 방향과 반대 방향으로 작용과 반작용의 원리에 의해 반동 토오크가 발생하며, 이를 상쇄시키기 위한 테일 로터가 필요한 구조이며, 이는 기동성이 떨어져 기상 현상에 많은 영향을 받게 받는다.
쿼드 콥터의 구조는 일반적인 헬리 콥터와 비교하여 기동성을 높일 수 있으며, 기상에 많은 영향을 받는 구조 상황에 적합하게 이용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
100 : 쿼드 콥터
110 : 촬영부
120 : 제 1GPS 모듈
130 : 제 1무선 통신부
140 : 프로펠러
150 : 서보 모터
160 : 센서부
200 : 구조 보트
210 : 워터 제트 추진기
220 : 제 2GPS 모듈
230 : 제 2무선 통신부

Claims (3)

  1. 쿼드 콥터와 구조보트를 포함하는 해난 구조 및 감시 시스템에 있어서,
    상기 쿼드 콥터는
    상기 쿼드 콥터를 무선으로 제어하고, 영상과 구동 정보를 사용자 또는 구조 보트로 전송하기 위한 제 1무선 통신부와;
    주변 이미지를 촬영하는 촬영부와;
    재난 위치를 파악하기 위한 제 1GPS 모듈과;
    안정적인 비행 구동을 위한 4개의 수를 가지는 프로펠러와;
    상기 프로펠러를 구동하기 위한 4개의 서보 모터와;
    고도와 회전 속도 및 가속을 감지하는 센서부를 포함하며,
    상기 구조 보트는
    구동 추진력을 얻기 위한 워터 제트 추진기와;
    상기 제 1무선 통신부의 정보를 수신하고, 상기 구조 보트를 무선으로 제어하기 위한 제 2무선 통신부와;
    재난 위치로 보트를 이동시키기 위한 제 2GPS 모듈과;
    해난 구조 및 감시 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 센서부는
    비행시 위치를 결정하고, 기상 현상으로부터 로봇 기체를 잡아주기 위한 회전속도 센서와;
    지면과의 각도를 측정하는 가속 센서와;
    고도를 감지하는 고도 센서;중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는
    해난 구조 및 감시 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 쿼드 콥터와 상기 구조 보트는
    무선으로 제어하기 위한 WCDAMA모듈를 포함하는 것을 특징으로 하는
    해난 구조 및 감시 시스템.

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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