KR20170076177A - 드론을 활용한 이안류 관제 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 드론을 활용한 이안류 관제 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이안류가 발생하는 해변 중 해수면 상승 가능이 있는 해역에 위치한 부이를 통해 해수면 상승에 따른 해수면 높이 및 수압을 측정하여 드론에 전송하며, 이안류 발생 위험이 있는 임계 해수면 상승 높이 및 임계수압이 감지될 경우 드론 스테이션에 착륙 상태에 있던 드론이 자율 비행 모드로 전환하여 자동 비행하며 해당 해역의 영상정보를 촬영하고, 관제 서버에서 해수면 상승 높이와 수압 및 드론으로부터 전송된 영상정보를 수집 및 분석하여 신속하게 초기 이안류 발생 경보를 내릴 수 있는 드론을 활용한 이안류 관제 시스템에 관한 것이다.
이를 위해 본 발명은 해수면 상승에 따른 해수면의 상승 높이를 측정하기 위한 해수면 높이 감지 센서 및 해수면 상승에 따른 수압을 측정하기 위한 수압감지 센서가 구비되고, 측정된 해수면 높이와 수압을 무선으로 전송할 수 있는 무선통신부가 구비되며, 해수면 상승 예상 위치에 설치되는 다수 개의 부이; 부이로부터 전송된 해수면 높이와 수압을 수신하는 센서값 수신부, 센서값 수신부에 전송된 해수면 높이와 수압의 비교 연산을 수행하는 제어부, 해상의 영상정보 수집을 위한 영상 카메라, 및 위치정보 송수신부를 포함하여 카메라에서 수집된 영상정보를 무선으로 전송하기 위한 통신부가 구비되는 하나 이상의 드론; 드론의 배터리 충전을 위한 무선 충전 패드를 포함하고, 비행 대기 상태에서 드론이 위치하는 하나 이상의 드론 스테이션; 및 부이로부터 전송된 해수면 상승에 따른 해수면 높이와 수압을 포함한 센서값 및 드론으로부터 전송받은 영상정보를 분석하여 이안류 경보 발령을 수행하는 관제 서버를 포함하는 드론을 활용한 이안류 관제 시스템를 제공한다.

Description

드론을 활용한 이안류 관제 시스템 {Rip Currents Control System Using The Drones}
본 발명은 드론을 활용한 이안류 관제 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 이안류가 발생하는 해변 중 해수면 상승 가능이 있는 해역에 위치한 부이를 통해 해수면 상승에 따른 해수면 높이 및 수압을 측정하여 드론에 전송하며, 이안류 발생 위험이 있는 임계 해수면 상승 높이 및 임계수압이 감지될 경우 드론 스테이션에 착륙 상태에 있던 드론이 자율 비행 모드로 전환하여 자동 비행하며 해당 해역의 영상정보를 촬영하고, 관제 서버에서 해수면 상승 높이와 수압 및 드론으로부터 전송된 영상정보를 수집 및 분석하여 신속하게 초기 이안류 발생 경보를 내릴 수 있는 드론을 활용한 이안류 관제 시스템에 관한 것이다.
최근 우리나라 여름철의 대표 피서지라 할 수 있는 부산 해운대 해수욕장에는 해수욕객의 안전을 위협하는 이안류가 연이어 발생하여 다양한 매체에서 이안류란 용어를 자주 다루고 있으며 전문가를 포함하여 일반 시민들도 이 현상에 대한 관심을 가지게 되었다.
여기서, 이안류는 도 1을 참조하면, 해안 가까이에서 파도가 부서지는 현상에 의해 밀려드는 해수가 좁은 흐름 폭을 통하여 다시 바다로 빠르게 빠져나가는 현상의 흐름이다.
이안류는 주로 파의 집중으로 연안을 따라 수위상승지점의 차이가 발생하고 이로 인하여 바다를 향하는 흐름인 이안류가 발생하며, 그 발생원인에 대해서는 해저면의 굴곡, 불균등한 해수면의 바람 응력, 입사 파랑장의 주기적 변조, 연안 흐름 패턴의 불규칙성 또는 해안구조물과의 상호작용 등을 다양한 변수를 이안류 발생의 원인으로 보고 있다.
최근 다양한 이안류의 발생 메커니즘의 분석을 통해 이안류의 발생을 예측하여 예보하기 위한 시스템들이 개발되고 있다.
특히, 이러한 예보시스템은 이안류의 발생을 모니터링하려는 대상지역에 대한 지형정보 및 가상의 해상조건 시나리오를 이용하여 대상지역에서 이안류가 발생하는 상태에 대한 시뮬레이션을 수행하여 해류의 유속을 산출하는 등 주로 이안류의 파동정보 및 위험 이안류의 유속 정보를 획득하여 이안류 발생을 예보하는 시스템이 주류를 이룬다.
그러나, 이러한 이안류 발생 예측 시스템과 병행하여 실질적으로 이안류 발생 지표가 될 수 있는 인자를 단순하여 해수욕객의 안전에 위협을 미치는 위험 이안류를 자동으로 감지하여 실제 이안류 발생 현장에서 보다 신속하게 이안류 발생 경보를 내려 이안류 발생에 따른 피해를 방지하기 위한 초기 이안류 발생 관측 시스템이 필요한 실정이다.
선행기술문헌 : KR공개특허공보 제2014-0106254호(2014.09.03.공개)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 이안류가 발생하는 해변 중 해수면 상승 가능이 있는 해역에 위치한 부이를 통해 해수면 상승에 따른 해수면 높이 및 수압을 측정하여 드론에 전송하며, 이안류 발생 위험이 있는 임계 해수면 상승 높이 및 임계수압이 감지될 경우 드론 스테이션에 착륙 상태에 있던 드론이 자율 비행 모드로 전환하여 자동 비행하며 해당 해역의 영상정보를 촬영하고, 관제 서버에서 해수면 상승 높이와 수압 및 드론으로부터 전송된 영상정보를 수집 및 분석하여 신속하게 초기 이안류 발생 경보를 내릴 수 있는 드론을 활용한 이안류 관제 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 안출된 본 발명에 따른 드론을 활용한 이안류 관제 시스템은 해수면 상승에 따른 해수면의 상승 높이를 측정하기 위한 해수면 높이 감지 센서 및 해수면 상승에 따른 수압을 측정하기 위한 수압감지 센서가 구비되고, 측정된 해수면 높이와 수압을 무선으로 전송할 수 있는 무선통신부가 구비되며, 해수면 상승 예상 위치에 설치되는 다수 개의 부이; 부이로부터 전송된 해수면 높이와 수압을 수신하는 센서값 수신부, 센서값 수신부에 전송된 해수면 높이와 수압의 비교 연산을 수행하는 제어부, 해상의 영상정보 수집을 위한 영상 카메라, 및 위치정보 송수신부를 포함하여 카메라에서 수집된 영상정보를 무선으로 전송하기 위한 통신부가 구비되는 하나 이상의 드론; 드론의 배터리 충전을 위한 무선 충전 패드를 포함하고, 비행 대기 상태에서 드론이 위치하는 하나 이상의 드론 스테이션; 및 부이로부터 전송된 해수면 상승에 따른 해수면 높이와 수압을 포함한 센서값 및 드론으로부터 전송받은 영상정보를 분석하여 이안류 경보 발령을 수행하는 관제 서버를 포함한다.
또한, 드론의 제어부에는 이안류가 발생할 가능성이 있는 임계 해수면 상승 높이 및 임계수압이 프로그램되어 설정되며, 부이로부터 전송된 해수면 높이와 수압이 임계 해수면 상승 높이 및 임계수압 근방에 있을 경우 드론 스테이션에서 대기 상태에 있던 드론을 자동 비행 모드로 전환하여 미리 비행 위치가 제어부에 설정된 드론을 이안류 발생 예상 지점 근방으로 자율 비행시키는 것을 더 포함할 수 있다.
또한, 이안류 발생 경보 수신 어플리케이션이 설치된 스마트 기기를 포함하고, 관제 서버는 사용자의 스마트 기기로 이안류 발생 경보를 전송하는 것을 더 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면 이안류 발생 예보를 위한 시스템과 병행하여 이안류 발생원인 인자를 단순화하여 현장에서 초기 이안류 경보를 즉각적으로 내릴 수 있는 효과가 있다.
도 1은 이안류 발생시 바닷물의 흐름을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론을 활용한 이안류 관제 시스템을 구성하는 블럭도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 이안류 발생시 바닷물의 흐름을 도시한 도면, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론을 활용한 이안류 관제 시스템을 구성하는 블럭도이다.
먼저, 본 발명에 따른 드론을 활용한 이안류 관제 시스템에서의 이안류 발생 예측 인자에 대해 설명하면 다음과 같다.
통상적으로 얕은 바다에서 파도의 속도를 결정하는 것은 수심이다. 즉, 수심이 깊을수록 속도가 빠르고 수심이 낮을수록 속도가 느려 진다.
수심이 깊은 지역에서는 파도의 속도가 빠르기 때문에 해안을 향해 평행하게 들어오는 파도는 수심이 낮은 쪽을 향해 연안류가 수렴하게 되어 많은 양이 물이 쌓이게 되면서 에너지가 모이게 된다.
이때 모인 에너지는 비교적 에너지가 낮은 지역, 즉 수심이 깊은 지역에 모여서 외해로 에너지를 분출하며 이안류를 발생시킨다.
따라서, 본 발명에서는 이안류의 이러한 특성을 이용하여 파도 등 해류에 의해 에너지가 모이는 부분에는 해수면의 높이 상승과 함께 수압이 상승하게 됨을 이용하여 이안류 발생을 유도하는 해수면 상승 높이와 수압을 임계 해수면 높이와 임계수압으로 설정하여 이안류 발생 예측 인자로 단순화한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 드론을 활용한 이안류 관제 시스템은, 도 2를 참조하면, 부이(10), 드론(20), 드론 스테이션(30), 및 관제 서버(40)를 포함하여 이루어진다.
부이(10)는 도 1을 참조하면, 연안류가 쌓여 해수면의 상승이 예상되는 위치에 다수 개가 설치된다.
부이(10)에는 도 2를 참조하면, 해수면 상승에 따른 해수면의 높이를 측정하기 위한 해수면 높이 감지 센서(12)와 해수면 상승에 따른 수압변동을 감지하기 위한 수압감지 센서(14)가 구비된다.
또한, 부이(10)에는 측정된 해수면 높이와 수압을 아래에 서술될 드론(20)과 관제 서버(40)로 무선으로 전송할 수 있도록 와이파이를 포함한 무선통신부(16)가 구비된다.
한편, 부이(10)의 하부는 로프에 의해 연결되고 로프의 하단이 앵커에 의해 해수면 바닥에 고정되어 해수면의 제한된 반경 내에서 부유하며 유동한다.
또한, 부이는 해수면의 높이가 상승하여 수면 아래로 잠수하더라도 해수면 높이 감지 센서 및 수압감지 센서가 작동될 수 있도록 외관이 방수처리된다.
드론(20)은 다수 개로 구성되며, 각 드론은 해수면 상승이 예상되는 위치를 포함하여 이안류가 유동하는 지역을 따라 비행 위치가 상이하게 설정된다.
드론(20)에는 도 2를 참조하면, 부이(10)로부터 전송된 해수면 높이와 수압을 수신하기 위한 센서값 수신부(22), 센서값 수신부에 전송된 해수면 높이와 수압의 비교 연산을 수행하는 제어부(24), 해상의 영상정보 수집을 위한 영상 카메라(26), 및 GPS 등의 위치정보를 송수신할 수 있고, 카메라에서 수집된 영상정보를 무선으로 전송하기 위한 통신부(28)를 포함하여 구성된다.
드론 스테이션(30)은 도 2를 참조하며, 드론의 배터리 충전을 위한 전자기 유도 방식의 무선 충전 패드(32)가 상부에 구비되고, 비행 대기 상태에서 각 드론이 착륙 상태로 위치한다.
따라서, 드론(20)은 드론 스테이션(30)에 착륙해 있는 동안 별도의 충전 케이블을 사용하지 않고 배터리를 충전할 수 있다.
또한, 드론 스테이션(30)에는 태양전지판, 인버터, 축전지를 포함한 태양광 발전 설비가 구비되어 태양광 발전을 통해 생산된 전기를 무선 충전 패드로 공급하여 드론을 충전시킬 수 있다.
한편, 드론의 제어부(24)에는 해당 드론 스테이션의 위치가 GPS 등의 위치추적 시스템에 의해 지정되고, 비행 임무를 완료한 드론(20)은 지정된 드론 스테이션(30)으로 자동 복귀한다.
통상적으로 해운대와 같이 피서지의 해변에는 피서객의 안전 관리를 위해 여러 개의 망루가 설치되어 있으므로 드론 스테이션은 이 망루의 지붕에 설치될 수 있다.
드론(20)의 제어부(24)에는 이안류가 발생할 가능성이 있는 임계 해수면 상승 높이 및 임계수압이 미리 프로그램되어 설정된다.
따라서, 부이(10)로부터 전송된 해수면 높이와 수압이 프로그램된 임계 해수면 상승 높이 및 임계수압 근방에 있을 경우 제어부에서 드론 스테이션(30)에서 비행 대기 상태로 있던 드론(20)을 자동 비행 모드로 전환한다.
이때, GPS에 의해 미리 각 비행 위치가 제어부(24)에 설정된 드론(20)은 이안류 발생 예상 지점 근방을 자율 비행을 하며 드론에 구비된 카메라(26)를 이용해 인근 해역의 영상을 수집한다.
관제 서버(40)는 도 2를 참조하면, 부이(10)로부터 전송된 해수면 상승에 따른 해수면 높이와 수압을 포함한 센서값을 전송받아 저장할 수 있고, 드론(20)의 카메라 및 통신부(28)부터 전송받은 영상정보와 부이(10)로부터 전송된 해수면 높이와 수압을 종합적으로 분석하여 이안류 발생 가능성이 있다고 판단되면 이안류 경보 발령을 하게 된다.
또한, 저장된 센서값은 이안류 발생 예측을 위한 데이터로 활용된다.
한편, 이안류가 발생하는 해변에 피서를 온 피서객이나 관광객이 소지한 스마트 기기에는 이안류 발생 경보 수신 어플리케이션을 인터넷을 통해 다운받아 설치되고, 이안류 발생 가능성이 있을 경우 관제 서버(40)에서는 이 스마트 기기의 어플리케이션으로 이안류 발생 경보를 알리기 위한 메시지 등을 전송한다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
10 - 부이 20 - 드론
30 - 드론 스테이션 40 - 관제 서버

Claims (3)

  1. 해수면 상승에 따른 해수면의 상승 높이를 측정하기 위한 해수면 높이 감지 센서 및 해수면 상승에 따른 수압을 측정하기 위한 수압감지 센서가 구비되고, 측정된 해수면 높이와 수압을 무선으로 전송할 수 있는 무선통신부가 구비되며, 해수면 상승 예상 위치에 설치되는 다수 개의 부이;
    부이로부터 전송된 해수면 높이와 수압을 수신하는 센서값 수신부, 센서값 수신부에 전송된 해수면 높이와 수압의 비교 연산을 수행하는 제어부, 해상의 영상정보 수집을 위한 영상 카메라, 및 위치정보 송수신부를 포함하여 카메라에서 수집된 영상정보를 무선으로 전송하기 위한 통신부가 구비되는 하나 이상의 드론;
    드론의 배터리 충전을 위한 무선 충전 패드를 포함하고, 비행 대기 상태에서 드론이 위치하는 하나 이상의 드론 스테이션; 및
    부이로부터 전송된 해수면 상승에 따른 해수면 높이와 수압을 포함한 센서값 및 드론으로부터 전송받은 영상정보를 분석하여 이안류 경보 발령을 수행하는 관제 서버
    를 포함하는, 드론을 활용한 이안류 관제 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    드론의 제어부에는 이안류가 발생할 가능성이 있는 임계 해수면 상승 높이 및 임계수압이 프로그램되어 설정되며, 부이로부터 전송된 해수면 높이와 수압이 임계 해수면 상승 높이 및 임계수압 근방에 있을 경우 드론 스테이션에서 대기 상태에 있던 드론을 자동 비행 모드로 전환하여 미리 비행 위치가 제어부에 설정된 드론을 이안류 발생 예상 지점 근방으로 자율 비행시키는 것
    을 포함하는, 드론을 활용한 이안류 관제 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    이안류 발생 경보 수신 어플리케이션이 설치된 스마트 기기를 포함하고, 관제 서버는 사용자의 스마트 기기로 이안류 발생 경보를 전송하는, 드론을 활용한 이안류 관제 시스템.
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