KR20170027116A - 드론과 IoT를 연동한 재난 안전 시스템 - Google Patents

드론과 IoT를 연동한 재난 안전 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 재난 안전 시스템과 그 운영 방법에 관한 것으로서, 특히 클라우드 기반으로 드론 관제 시스템과 IoT 플랫폼을 이용한 재난 안전 서비스를 연동하여 운영하는 개방형 재난 안전 서비스 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 재난 안전 시스템은, 재난 안전에 관련된 다양한 IoT 기기를 등록할 수 있는 재난 안전 IoT 클라우드; 다양한 드론 및 드론의 특성 정보를 등록할 수 있는 드론 클라우드; 재난 안전 IoT 클라우드와 연동하여, 적어도 하나의 IoT 기기로부터 재난 관련 정보를 수신하고, 재난 여부와 종류를 판단하는 재난 안전 서비스 플랫폼; 및 재난 안전 서비스 플랫폼 및 상기 드론 클라우드와 연동하여, 재난 종류에 관한 정보와 드론 클라우드에 등록된 다양한 드론의 특성 정보에 근거하여 해당 재난에 사용될 드론을 선택하는 드론 관제 서비스 플랫폼을 포함하여 구성된다.

Description

드론과 IoT를 연동한 재난 안전 시스템 {Disaster relief system of drone-IoT interworking type}
본 발명은 재난 안전 시스템과 그 운영 방법에 관한 것으로서, 특히 클라우드 기반으로 드론 관제 시스템과 IoT 플랫폼을 이용한 재난 안전 서비스를 연동하여 운영하는 개방형 재난 안전 서비스 시스템 및 그 운영 방법에 관한 것이다.
빅데이터와 IoT를 결합하여 재난안전 부문에 사용하려는 시도와 드론을 이용하여 다양한 서비스를 제공하려는 시도가 미국과 중국을 중심으로 확대되고 있다. 그러나 이러한 시도들은 각기 개별적으로 이루어지고 있을 뿐, 아직 IoT와 드론을 연계하여 서비스를 제공하거나 특히 재난안전 분야에서 IoT와 드론을 연동하여 서비스를 제공하려는 시도는 보고된 바 없다.
다만, 하기 선행기술문헌에 보이는 바와 같이 드론을 재난 구조에 이용하려는 시도만이 일부 보고되었을 뿐이다.
국내특허공개 제 10-2015-0033241 호, "무인 항공기를 이용한 재난 구조 시스템"
본 발명은 IoT와 드론을 연계하여 서비스를 제공하거나, 특히 재난안전 분야에서 IoT와 드론을 연동하여 재난 안전 서비스를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 재난 현장의 특성과 환경에 적합한 드론을 선택하여 효과적인 재 안전 대책 임무를 수행할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 재난 안전 시스템은, 재난 안전에 관련된 다양한 IoT 기기를 등록할 수 있는 재난 안전 IoT 클라우드; 다양한 드론 및 드론의 특성 정보를 등록할 수 있는 드론 클라우드; 재난 안전 IoT 클라우드와 연동하여, 적어도 하나의 IoT 기기로부터 재난 관련 정보를 수신하고, 재난 여부와 종류를 판단하는 재난 안전 서비스 플랫폼; 및 재난 안전 서비스 플랫폼 및 상기 드론 클라우드와 연동하여, 재난 종류에 관한 정보와 드론 클라우드에 등록된 다양한 드론의 특성 정보에 근거하여 해당 재난에 사용될 드론을 선택하는 드론 관제 서비스 플랫폼을 포함하여 구성된다.
또한, 본 발명의 재난 안전 시스템에서, 재난 안전 IoT 클라우드는 사고 감지, 가뭄 감지, 지진 감지, 건조 감지, 홍수 감지 중 적어도 하나를 포함하는 재난 감지용 IoT 기기를 네트워킹하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 재난 안전 시스템에서, 상기 재난 서비스 플랫폼은 다음 중 적어도 하나의 인터페이스 기술을 수행하여 재난 안전 서비스를 수행하는 것을 특징으로 한다.
(1) 정보의 검출, 가공, 정형화, 추출, 처리 및 저장 기능을 수반하는 검출정보 기반 기술;
(2) 위치판단 및 위치확인 기능, 상황인식 및 인지기능을 수반하는 위치정보 기반 기술;
(3) 정보보안 및 프라이버시 보호기능, 인증 및 인가기능을 수반하는 보안 기술;
(4) 온톨로지 기반의 시맨틱웹 기술;
(5) 오픈 센서 기반의 API 기술; 및
(6) 가상화 기술, 프로세스 관리, 오픈 플랫폼 기술, 미들웨어 기술, 데이터마이닝 기술, 웹서비스 기술, SNS 연동 기술 중 적어도 하나의 기술.
또한, 본 발명의 재난 안전 시스템에서, 드론 관제 서비스 플랫폼은 재난 지역의 기후, 날씨, 온도, 습도, 풍량, 풍속 중 적어도 하나의 기상 정보에 근거하여 상기 해당 재난에 사용될 드론을 선택하는 것을 특징으로 한다.
또한, 드론 관제 서비스 플랫폼은 드론의 촬영 당시의 기후, 날씨, 온도, 습도, 풍량, 풍속 중 적어도 하나를 포함하는 기상 정보와, 드론의 비행 기록 정보를 드론 활용 이력 정보로 저장 및 관리하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 사용되는 드론은 헬리콥터형, 비행기형, 자동차형, 보트형 중 하나인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, IoT와 드론을 연계하여 서비스를 제공하거나, 특히 재난안전 분야에서 IoT와 드론을 연동하여 재난 안전 서비스를 제공하는 것이 가능해 진다.
또한, 본 발명에 따르면, 재난 현장의 특성과 환경에 적합한 드론을 선택하여 효과적인 재 안전 대책 임무를 수행할 수 있게 된다.
도 1은 본 명세서에 따른 재난 안전 시스템의 전체 구성도이다.
도 2는 본 명세서에 따른 재난 안전 시스템의 동작 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 또한, 본 명세서에 기재된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 권리 범위는 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 명세서에 따른 재난 안전 시스템의 전체 구성도이다.
재난 안전 시스템은 전체적으로 개방형 클라우드 컴퓨팅 환경으로 구성된다. 클라우드 컴퓨팅 환경(운영체제, 대시보드, 하드웨어 등)(100, 150)은 다양한 종류의 클라우드 컴퓨팅 오픈소스를 이용하여 구현가능하며, 이러한 오픈소스는 널리 공지되어 있다.
재난 안전 시스템은, 다양한 드론 및 상기 드론의 특성 정보를 등록할 수 있는 드론 클라우드(500); 재난 안전 IoT 클라우드(200)와 연동하여, 적어도 하나의 IoT 기기로부터 재난 관련 정보를 수신하고, 재난 여부와 종류를 판단하는 재난 안전 서비스 플랫폼(300); 및 재난 안전 서비스 플랫폼(300) 및 드론 클라우드(500)와 연동하여, 상기 재난 종류에 관한 정보와 상기 드론 클라우드에 등록된 다양한 드론의 특성 정보에 근거하여 해당 재난에 사용될 드론을 선택하는 드론 관제 서비스 플랫폼(400)을 포함하여 구성된다.
먼저, 드론 클라우드(500)는 드론 제작사에서 제작된 상업용 드론 뿐만 아니라 개인들이 제작한 드론까지 다양한 형태의 드론(510, 512, 514, 516, 518)을 업로드하여 등록할 수 있다. 드론의 제원과 성능 및 특장점과 주용도까지 다양한 정보가 드론 특성 정보로 등록가능하다.
원래 드론은 군사적 목적으로 개발된 것이 그 시초이나 2000년대에 들어서는 정찰, 촬영, 물류, 치안, 재난 구조 등으로 용도가 확대되고 있다.
본 발명에 적합한 재난 구조용 드론의 경우에도, 단순히 재난 현장을 촬영하는데 사용되는 통상적 형태의 무인 헬기형 드론부터, 프로펠러와 본체를 보호하기 위해 이를 외부에서 감싸기 위한 외부 프레임이 부가된 재난 현장 투입용 드론, 자이로 센서를 장착하여 균형 유지력이 뛰어난 재난 현장 촬영용 로봇에 이르기 까지 다양하다.
또한, 헬리콥터형 이외에도, 비행기형, 자동차형, 보트형 등 다양한 종류의 드론이 재난 현장에 활용될 수 있다.
다음, 드론 관제 서비스 플랫폼(400)은 드론 클라우드(500)에 등록된 드론을 관리하기 위한 서비스를 제공하기 위한 플랫폼으로서, 드론의 특성 정보를 저장, 변경, 삭제, 갱신하는 등의 관리를 수행한다.
특정 재난 현장이 포착되었을 때 해당 재난에 가장 적합한 드론을 선택하는 것이 항상 용이한 것은 아니므로, 다양한 드론의 특성을 정보화 하여 이를 소정의 데이터베이스로 저장 및 관리할 필요가 있는 것이다.
이러한 드론의 특성 정보에는 드론의 제원과 성능 및 특장점과 주용도 등 드론 자체의 고유 정보 외에, 드론의 사용에 의해 축적되는 해당 드론의 이력 정보, 임무 수행 결과 정보, 임무 수행 당시의 재난 지역의 기후, 날씨, 온도, 습도, 풍량, 풍속 등 드론 활용 이력 정보까지 포함되어, 차후 재난 발생시 적합한 드론을 선택하기 위한 정보로 사용된다.
드론에 관련된 각각의 정보와 발생된 재난의 종류와 정도를 결합하여 최적의 드론을 선택하는 것은 자동 또는 수동으로 수행될 수 있으며, 자동 수행의 경우에는 드론 선택을 위한 알고리즘을 프로그램화하여 탑재함이 바람직하며, 이때 드론에 관련된 각 정보를 수치화하고 각 수치에 가중치를 부여하는 등의 절차가 수행될 수 있다.
이어서, 재난 안전 IoT 클라우드(200)는 사고 감지, 가뭄 감지, 지진 감지, 건조 감지, 홍수 감지 중 적어도 하나를 포함하는 재난 감지용 IoT 기기(210, 212, 214, 216, 218)를 네트워킹하여 구성된다.
재난 감지용 IoT 기기는 CCTV 카메라, 방범 카메라, 적외선 카메라 등 다양한 종류의 촬영장치와, 마이크, 온도계, 습도계, 측우계, 지진계 등의 각종 계측기 및 온도센서, 습도센서, 유량센서, 압력센서, 가스센서, 광센서, 초음파센서, 적외선센서, 이미지센서, 자기센서 등 다양한 종류의 센서를 포함할 수 있다.
재난 안전 IoT 클라우드(200)에 속하는 촬영장치, 계측기 및 각종 센서로부터 측정된 정보는 재난 안전 서비스 플랫폼으로 전송되어, 재난 발생 여부를 판단하는데 사용된다.
재난 안전 서비스 플랫폼(300)은 IoT 기기들로부터 수신한 각종 정보를 이에 대응되는 다양한 응용서비스와 연계할 수 있도록 구성된다.
재난 안전 서비스 플랫폼(300)에서는 IoT 기기들을 응용서비스와 연동하기 위해, 단순히 네트워크 인터페이스의 개념이 아니라 IoT 클라우드(200)를 통해 저장, 처리 및 변환 등 다양한 서비스를 제공할 수 있는 인터페이스 역할을 수행한다.
IoT의 다양한 서비스 기능을 구현하기 위해서는 다음과 같은 인터페이스 기술이 필요하다.
(1) 정보의 검출, 가공, 정형화, 추출, 처리 및 저장 기능을 수반하는 검출정보 기반 기술;
(2) 위치판단 및 위치확인 기능, 상황인식 및 인지기능을 수반하는 위치정보 기반 기술;
(3) 정보보안 및 프라이버시 보호기능, 인증 및 인가기능을 수반하는 보안 기술;
(4) 온톨로지 기반의 시맨틱웹 기술;
(5) 오픈 센서 기반의 API 기술; 및
(6) 가상화 기술, 프로세스 관리, 오픈 플랫폼 기술, 미들웨어 기술, 데이터마이닝 기술, 웹서비스 기술, SNS 연동 기술 중 적어도 하나의 기술.
재난 안전 서비스 플랫폼은 재난 안전 IoT 클라우드로부터 받은 정보를 토대로 재난 발생 여부 및 재난 종류와 지역, 정도 등 가능한 많은 정보를 저장하여 관리하는 한편, 이상의 정보를 드론 관제 서비스 플랫폼으로 보내어 적합한 드론을 적용할 수 있도록 한다.
재난 안전 서비스 플랫폼에서 제공되는 서비스에는, 재난 발생 상황을 상부에 보고하는 한편 해당 지역에 위치하는 사람에게 문자메시지, SNS 등을 이용하여 경보를 전송하는 기능, 재난 지도를 작성하여 배포하는 기능 등이 포함될 수 있다.
도 2는 본 명세서에 따른 재난 안전 시스템의 동작 순서도이다.
수면 이상에 따른 재난 발생 인지 및 이에 따른 드론 운영의 경우를 예로 들기로 한다.
재난 안전 IoT 클라우드에 속한 수면 감지 비콘 중 하나가 해당 지역의 호수 위에서 수면 이상을 감지한다(1단계).
수면 감지 비콘은 수면 이상 감지 정보를 IoT 클라우드를 통해 재난 안전 서비스 플랫폼으로 통지하고(2단계), 재난 안전 서비스 플랫폼은 수면 이상 감지 정보를 분석하는 한편(3단계), 자동 또는 수동으로 IoT 클라우드에 속한 현장 카메라를 이용하여 수면 이상 현장에 대한 촬영을 진행할 것을 지시한다(4단계).
수면 이상 감지 정보와 현장 카메라 영상 판독 결과에 따라 해당 지역 전반에 대한 추가 정보가 필요하다고 판단할 경우, 재해 안전 서비스 플랫폼은 드론 관제 서비스 플랫폼으로 드론의 투입을 요청한다(5단계).
드론 관제 서비스 플랫폼은 드론 클라우드로부터 등록된 다양한 드론의 특성 정보에 근거하여 추가 정보 확보 임무에 적합한 드론을 선택하고(6단계), 해당 드론에 대한 촬영 지시를 승인한다(7단계). 이러한 드론의 선택, 승인은 자동 또는 수동으로 수행될 수 있다.
선택된 드론은 수면 감지 비콘의 좌표 값으로 자동비행하여 현장을 촬영하고 현장 촬영 영상을 재난 안전 서비스 플랫폼으로 전송한다(8단계).
이어서, 재난 안전 서비스 플랫폼에서는 드론으로부터 전송된 영상을 분석하여 구체적인 상황을 파악하고 대응조치를 취할 수 있게 된다(9단계).
이어서, 재난 안전 서비스 플랫폼과 드론 관제 서비스 플랫폼 중 적어도 하나에서 해당 드론의 촬영 당시의 기후, 날씨, 온도, 습도, 풍량, 풍속 등 기상 정보와, 드론의 비행 기록 정보 등 드론 활용 이력 정보를 저장 및 관리하게 된다.

Claims (8)

  1. 재난 안전에 관련된 다양한 IoT 기기를 등록할 수 있는 재난 안전 IoT 클라우드;
    다양한 드론 및 상기 드론의 특성 정보를 등록할 수 있는 드론 클라우드;
    상기 재난 안전 IoT 클라우드와 연동하여, 적어도 하나의 상기 IoT 기기로부터 재난 관련 정보를 수신하고, 재난 여부와 종류를 판단하는 재난 안전 서비스 플랫폼; 및
    상기 재난 안전 서비스 플랫폼 및 상기 드론 클라우드와 연동하여, 상기 재난 종류에 관한 정보와 상기 드론 클라우드에 등록된 다양한 드론의 특성 정보에 근거하여 해당 재난에 사용될 드론을 선택하는 드론 관제 서비스 플랫폼을 포함하여 구성되는 재난 안전 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 재난 안전 IoT 클라우드는 사고 감지, 가뭄 감지, 지진 감지, 건조 감지, 홍수 감지 중 적어도 하나를 포함하는 재난 감지용 IoT 기기를 네트워킹하여 구성되는 것을 특징으로 하는 재난 안전 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 재난 서비스 플랫폼은 다음 중 적어도 하나의 인터페이스 기술을 수행하여 재난 안전 서비스를 수행하는 것을 특징으로 하는 재난 안전 시스템;
    (1) 정보의 검출, 가공, 정형화, 추출, 처리 및 저장 기능을 수반하는 검출정보 기반 기술;
    (2) 위치판단 및 위치확인 기능, 상황인식 및 인지기능을 수반하는 위치정보 기반 기술;
    (3) 정보보안 및 프라이버시 보호기능, 인증 및 인가기능을 수반하는 보안 기술;
    (4) 온톨로지 기반의 시맨틱웹 기술;
    (5) 오픈 센서 기반의 API 기술; 및
    (6) 가상화 기술, 프로세스 관리, 오픈 플랫폼 기술, 미들웨어 기술, 데이터마이닝 기술, 웹서비스 기술, SNS 연동 기술 중 적어도 하나의 기술.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 드론 관제 서비스 플랫폼은 재난 지역의 기후, 날씨, 온도, 습도, 풍량, 풍속 중 적어도 하나의 기상 정보에 근거하여 상기 해당 재난에 사용될 드론을 선택하는 것을 특징으로 하는 재난 안전 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 드론 관제 서비스 플랫폼은 드론의 촬영 당시의 기후, 날씨, 온도, 습도, 풍량, 풍속 중 적어도 하나를 포함하는 기상 정보와, 드론의 비행 기록 정보를 드론 활용 이력 정보로 저장 및 관리하는 것을 특징으로 하는 재난 안전 시스템.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 청구항에 있어서,
    상기 드론은 헬리콥터형, 비행기형, 자동차형, 보트형 중 하나인 것을 특징으로 하는 재난 안전 시스템.
  7. 재난 안전 IoT 클라우드에 속한 IoT 기기에서 재난 관련 정보를 취득하는 단계;
    상기 IoT 기기에서 상기 재난 관련 정보를 재난 안전 서비스 플랫폼으로 통지하는 단계;
    상기 재난 안전 서비스 플랫폼에서 드론 관제 서비스 플랫폼으로 드론의 투입을 요청하는 단계; 및
    상기 드론 관제 서비스 플랫폼에서 상기 재난 관련 정보에 대응하는 드론을 선택하는 단계를 포함하여 구성되는 재난 안전 시스템 운영 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 드론 선택 단계는, 드론 클라우드로부터 등록된 다양한 드론의 특성 정보 및 상기 드론의 활용 이력 정보를 토대로 수행되는 것을 특징으로 하는 재난 안전 시스템 운영 방법.
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