KR20190037819A - 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템 - Google Patents

산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템 Download PDF

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Abstract

산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템이 개시된다. 본 발명에 따른 산불 진화 시스템은 산불 발생 시 산불에 대한 이벤트 정보를 생성하고, 상기 이벤트 정보를 실시간으로 관리하는 이동식 스테이션과, 상기 이벤트 정보를 수신하여 산불을 진화하는 무인 비행체를 포함하고, 상기 무인 비행체는 부력포켓 및 물탱크를 포함하여, 직접 취수 가능한 것을 특징으로 한다. 또한, 상기 이동식 스테이션은 시스템의 전반적인 제어 외에 상기 무인 비행체에 물탱크 또는 배터리를 제공할 수 있다.

Description

산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템{A FOREST FIRE EXTINGUISHMENT SYSTEM USING AN UNMANNED AERIAL VEHICLE FOR FOREST FIRE EXTINGUISHMENT}
본 발명은 산불 진화 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 산불 발생 시 물탱크 및 부력포켓이 구비된 무인 비행체를 이용하여 산불 발생 지역에 물을 직접 투하함으로써 산불을 진화하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템에 관한 것이다.
우리나라는 최근 10년('07년~'16년) 394건의 산불이 발생하여 478ha의 산림이 손실되었고, 전 세계적으로도 기후변화 등의 원인으로 초대형 산불이 자주 발생하여 산불 예방 및 관리가 국제적 이슈로 부각되고 있다.
종래에는 산불 발생 시 산불 진화를 위해 산불 발생 지점에 헬기를 투입하였다. 그러나 인근 소방서로부터 산불 발생 지점으로 헬기가 투입되기까지 상당한 시간이 필요하여 초기진화가 어려웠고, 헬기 조종사 인건비를 포함하여 헬기 구입 및 유지·보수비 등 비용적인 부담도 컸으며, 무엇보다 헬기 조종사들의 인명피해가 꾸준히 발생하는 문제가 있었다.
또한, 산불과 같은 대형 화재는 상공에 거대한 상승기류 및 난기류가 발생하여 헬기의 원활한 조종이 힘들고 상시적인 고도강하를 겪게 되어 화재 현장에 접근하거나 상공에 정지한 상태로 물을 투하하는 것은 한계가 있었다. 따라서 투입된 헬기들은 상공을 지나가듯 방화수를 붓는 방식으로 화재를 진압하였는데, 이러한 방식으로는 화재를 정확하게 진압할 수 없었고, 특히 산불은 완벽하게 진압되지 않으면 화재가 주변으로 급속하게 번지는 문제가 있어 이에 대한 해결책이 요구되고 있다.
최근에는 인명피해를 최소화하는 동시에 화재 현장으로의 접근성을 향상시키기 위해 사람이 조종하지 않는 무인 비행체를 산불 진화에 사용하고자 하는 시도들이 이루어지고 있다. 대표적으로, 산림청에서는 2016년 사업의 일환으로 산불 탐지, 모의 산불 위치 영상 중계, 소화 약제 투하, 조난 수색 및 구호품 수송의 임무를 수행하는 중형 무인 비행체와 무인 비행체 감지 시스템을 활용한 바 있다.
본 발명은 상기 문제점들을 해결하기 위해 창안된 것으로, 신속하고 효율적인 산불 진화를 위해 산불 발생 시 인근에 기 배치된 무인 비행체 군집이 지정된 구역으로 접근하여 물탱크에 담긴 물을 투하함으로써 산불을 진화하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템은 산불 발생 시 산불에 대한 이벤트 정보를 생성하고, 상기 이벤트 정보를 실시간으로 관리하며, 물탱크 및 배터리를 탑재할 수 있는 이동식 스테이션 및 상기 이벤트 정보를 수신하여 산불을 진화하는 무인 비행체를 포함할 수 있다. 상기 무인 비행체는 부력포켓을 포함하여 취수 가능하며, 내열성 소재로 형성될 수 있다.
상기 무인 비행체는 상기 무인 비행체의 외형에 해당하는 기체부, 상기 무인 비행체의 위치정보를 실시간으로 수집하는 위치정보부, 상기 무인 비행체의 비행경로 상의 영상을 수집하는 영상정보부, 상기 이동식 스테이션 및 다른 무인 비행체와 정보를 송수신하는 통신부, 및 상기 무인 비행체의 기체부, 위치정보부, 영상정보부, 및 통신부를 제어하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 기체부는 상기 무인 비행체가 수면 상에서 부유할 수 있도록 상기 기체부의 하부에 형성된 부력포켓, 그리고 상기 부력포켓의 하부에 탈부착 가능하게 결합되고, 바닥면에 형성되어 물의 인입 및 투하가 이루어지는 홀과, 양 측면에 형성된 역추진 스크류를 포함하는 물탱크, 및 상기 물탱크에 결합되어 상기 물탱크에 채워진 물의 소화 성능을 향상시키는 소화 강화액을 상기 물탱크에 주입하는 소화 강화액 주입부를 포함할 수 있다.
상기 이동식 스테이션은 본 발명에 따른 산불 진화 시스템의 관제역할 외에 산불 발생 지점 인근 위치로 이동하여 상기 무인 비행체에 물탱크 또는 배터리를 제공할 수 있다.
상기 이동식 스테이션은 산불 발생 시 산불 진화가 필요한 영역의 범위를 설정하고, 해당 범위를 임의의 크기의 구역으로 가상 분할하여, 상기 분할된 구역별로 상기 무인 비행체에 배정하고, 상기 무인 비행체가 현재 위치에서 상기 배정받은 구역까지 비행하도록 비행경로를 생성하되, 상기 비행경로는 최단경로로 생성할 수 있다.
상기 이동식 스테이션은 상기 무인 비행체가 상기 배정받은 구역에 접근한 것으로 확인되면, 화재 지점으로부터 기 설정된 높이까지 하강하도록 제어하고, 상기 무인 비행체가 상기 기 설정된 높이까지 하강한 것으로 확인되면, 상기 무인 비행체 물탱크의 홀이 오픈되어 상기 구역에 물을 투하하도록 할 수 있다.
상기 이동식 스테이션은 상기 분할된 하나의 구역에 2 이상의 무인 비행체를 배정할 수 있고, 해당 경우에 상기 2 이상의 무인 비행체 각각에 상이한 비행경로를 제공하며, 상기 구역 인근에 대기지점을 설정하여, 상기 2 이상의 무인 비행체가 도착 순서대로 상기 구역에 물을 투하하도록 할 수 있다.
상기 이동식 스테이션은 상기 무인 비행체가 상기 배정받은 구역에 물을 투하한 것으로 확인되면, 상기 무인 비행체의 도착지가 특정 GPS 좌표로 설정되도록 하되, 이 경우 상기 특정 GPS 좌표는 인근 취수원 또는 상기 이동식 스테이션일 수 있다.
상기 이동식 스테이션은 상기 특정 GPS 좌표로 설정된 무인 비행체가 2 이상인 경우, 상기 특정 GPS 좌표 인근에 대기지점을 설정할 수 있고, 상기 특정 GPS 좌표가 인근 취수원인 경우에는 상기 2 이상의 무인 비행체는 도착 순서대로 취수하고, 상기 특정 GPS 좌표가 이동식 스테이션인 경우에는 상기 2 이상의 무인 비행체는 도착 순서대로 물탱크 또는 배터리를 교체하도록 할 수 있다.
상기 제어부는 상기 영상정보부로부터 수신한 영상에서 장애물 인식되면 상기 장애물과의 충돌을 회피하도록 상기 무인 비행체의 비행경로를 수정하고, 충돌을 회피한 것으로 확인되면 상기 무인 비행체를 기존 비행경로로 복귀시킬 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 산불 진화 시스템은 무인 비행체 및 이동식 스테이션 외에 상기 무인 비행체의 이동 및 작동을 감독하고 지시하는 관제 단말기를 더 포함할 수 있다.
이 때, 이동식 스테이션은 무인 비행체와 단말기 간 통신의 매개체 역할을 추가적으로 수행할 수 있다.
본 발명에 따른 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템은 산불 진화 시 무인 비행체를 이용함으로써 인명 피해를 최소화하고, 산불 발생 지점으로의 접근성을 향상시켜 화재의 정확한 진화가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 지상의 이동식 스테이션에서 지속적으로 물탱크 및 배터리 교체가 가능하여 장시간 동안 산불 진화가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 산불 발생 규모에 따라 무인 비행체 군집이 투입됨으로써 신속하고 전략적인 산불 진화가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명은 산불 진화용 기기 구입 및 유지·보수비를 크게 절감시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산불 진화 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 산불 진화용 무인 비행체의 구조를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 물탱크의 구조를 나타낸 사시도 이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산불 진화 시스템을 이용한 산불 진화 과정을 설명하기 위한 흐름도 이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체 군집이 투입된 산불 진화 시스템을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 장애물 충돌 회피를 위한 비행경로 수정을 나타낸 도면이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산불 진화 시스템을 도시한 도면이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 산불 진화 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 산불이 발생한 것으로 확인되어 이벤트가 생성되는 경우 산불 발생 지역으로 접근하여 산불 진화를 위해 물을 투하하는 것으로서 무인 비행체(200) 및 이동식 스테이션(300)을 포함할 수 있다.
무인 비행체(200)는 산불 발생 지역에 접근하여 물탱크(t)에 담긴 물을 투하함으로써 산불을 진화하는 역할을 수행할 수 있다.
산불 진화에는 대형 무인 비행체(200)가 사용될 수 있으며, 구체적으로 3M 내지 10M 크기로 자체 무게 외에 약 1톤에 이르는 물이 담긴 물탱크(t)를 탑재하여 비행할 수 있다.
무인 비행체(200)는 주요 산불 발생지 및 특정 위치에 기 배치되어 있고, 고유의 식별번호를 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 특정 위치는 지자체에서 임의로 설정한 지역일 수 있고, 해당 지역은 변경 가능하다. 또한, 무인 비행체(200) 고유 의 식별번호는 이동식 스테이션(300)이 무인 비행체(200)에 이벤트 정보 전송 시 또는 다른 무인 비행체와의 정보 송·수신 시 활용될 수 있다.
이동식 스테이션(300)은 지상에서 산불 발생 지역 인근으로 이동하여 무인 비행체(200)에 여분의 물탱크(t) 및 배터리(b)를 제공할 수 있다. 또한, 산불 발생 여부를 확인하여 산불에 대한 이벤트 정보를 생성하고, 상기 이벤트 정보를 무인 비행체(200)에 전송함으로써 무인 비행체(200)를 제어하는 역할을 수행할 수 있다.
이동식 스테이션(300)은 산불 발생 지역의 GPS 정보를 수집할 수 있고, 이동식 스테이션(300)의 위치를 기준으로 하여 상대적인 위치를 나타내는 위치정보를 GPS 정보와 별도로 수집할 수 있다.
본 발명에 따른 산불 진화 시스템은 무인 비행체(200)와 이동식 스테이션(300)의 지속적인 통신으로 시스템이 운영되는데, 이동식 스테이션(300)은 별도의 입력신호 없이 무인 비행체(200)의 비행을 지시하고, 무인 비행체(200)는 이동식 스테이션(300)을 통해 별도의 입력신호가 입력되지 않더라도 산불 발생 지역에 접근하여 물탱크(t)에 담긴 물을 투하할 수 있다.
상술한 바와 같이 이동식 스테이션(300)은 무인 비행체(200)의 이동 및 작동을 지시·감독하며, 이러한 역할은 별도의 단말기를 통해 수행하도록 할 수 있음은 물론이고, 이동식 스테이션(300)과 단말기가 동시에 마련될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 산불 진화 시스템의 구성 및 연결관계를 도시한 블록도이다.
본 발명에 따른 산불 진화용 무인 비행체(200)는 기체부(210), 위치정보부(220), 영상정보부(230), 자세제어부(240), 및 제1통신부(250)를 포함할 수 있다.
기체부(210)는 무인 비행체(200)의 외관에 해당하는 구성으로 자세한 내용은 후술한다.
위치정보부(220)는 무인 비행체(200)의 위치정보를 실시간으로 수집하며, 이러한 위치정보의 수집은 무인 비행체(200)에 내장된 정밀 GPS에 의해 이루어질 수 있다.
위치정보부(220)는 무인 비행체(200)의 실시간 위치정보를 통해 무인 비행체(200)가 이동식 스테이션(300)으로부터 전달 받은 비행경로 상에서 이동하고 있는지 여부를 확인할 수 있다.
영상정보부(230)는 무인 비행체(200)의 비행경로 상의 영상을 수집할 수 있다.
예를 들어, 영상정보부(230)는 광학 카메라 및 적외선 카메라를 포함할 수 있는데, 이 때 광학 카메라는 무인 비행체(200) 비행경로의 전·후방을 촬영하여 비행경로 상에 장애물이 존재하는지 여부 등을 확인할 수 있고, 적외선 카메라는 열화상 카메라를 사용하여 산불 발생 지점의 위치를 확인하는데 사용할 수 있다. 특히, 열화상 카메라를 사용하여 산불이 진화되지 않은 지역을 확인함으로써, 완전한 산불 진화를 가능하게 할 수 있다.
자세제어부(240)는 무인 비행체(200)가 장애물 또는 다른 무인 비행체와 충돌하는 것을 방지하기 위해 무인 비행체(200)의 비행자세를 제어할 수 있다.
구체적으로, 자세제어부(240)는 영상정보부(230)로부터 실시간으로 영상정보를 수신하는데 수신한 영상에서 장애물이 인식되면 상기 장애물과의 충돌을 회피하도록 비행경로를 수정하고, 충돌을 회피한 것으로 확인되면 기존 비행경로로 복귀시킬 수 있다.
제1통신부(250)는 무인 비행체(200)가 무선으로 연결되는 이동식 스테이션(300)과 비행경로 등의 정보를 송·수신할 수 있다.
구체적으로, 제1통신부(250)는 무인 비행체(200)의 위치정보부(220), 영상정보부(230), 자세제어부(240)의 정보를 이동식 스테이션(300)으로 전송할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 이동식 스테이션(300)은 이동부(310), 격납부(320), 제어부(330), 및 제2통신부(340)를 포함할 수 있다.
이동식 스테이션(300)은 이동부(310)를 통해 산불 발생 지점 인근으로 이동하여 무인 비행체(200)가 산불을 효율적으로 신속하게 진화할 수 있도록 지원할 수 있다.
이 때, 이동식 스테이션(300)의 격납부(320)는 무인 비행체(200)에 공급할 여분의 물탱크(t)와 배터리(b)를 포함할 수 있다.
제어부(330)는 산불 발생에 대한 이벤트 정보를 생성하고 이를 관리하며, 무인 비행체(200)에 생성된 이벤트 정보를 포함한 산불 진화를 위한 각종 정보 및 명령을 전송할 수 있다.
예를 들어, 제어부(330)는 산불 발생 시 산불 진화가 필요한 영역의 범위를 설정하고, 해당 범위를 임의의 크기의 구역으로 가상 분할하여, 상기 분할된 구역별로 무인 비행체(200)에 배정할 수 있다.
이 때, 제어부(330)는 무인 비행체(200)의 현재 위치로부터 배정된 구역까지의 최단 비행경로를 생성하여 함께 전송할 수 있다.
제어부(330)는 무인 비행체(200)가 배정된 구역에 접근한 것으로 확인되면 화재 지점으로부터 기 설정된 높이까지 하강하도록 제어하고, 무인 비행체(200)가 상기 기 설정된 높이까지 하강한 것으로 확인되면 무인 비행체(200) 하부의 물탱크(t) 홀을 오픈하여 물을 투하하도록 제어할 수 있다.
제2통신부(340)는 제어부(330)로부터 생성된 정보 및 명령을 무인 비행체(200)에 전송하고, 무인 비행체(200)로부터 생성된 위치정보, 영상정보 등을 수신할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 산불 진화 시스템이 무인 비행체(200)의 이동 및 작동을 지시·감독하는 별도의 단말기를 포함하는 경우, 이동식 스테이션(300)은 무인 비행체(200)와 단말기의 거리가 멀어져 신호 세기가 약해지는 경우 무인 비행체(200) 및 단말기 사이에서 정보 및 명령 등을 전달하는 매개체 역할을 할 수 있다.
한편, 단말기의 구성과 관련하여 단말기는 이동부(310)와 격납부(320)를 제외하고 이동식 스테이션(300)과 동일한 구성, 제어부 및 통신부를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체(200)의 기체부(210)와 물탱크(t)의 구조를 나타낸 사시도이다.
무인 비행체(200)의 외관에 해당하는 기체부(210)는 부력포켓(p), 물탱크(t), 소화 강화액 주입부(i), 및 덕티드 팬(f)을 포함할 수 있고, 산불 열기에 강한 내열성 재질로 형성되어 산불 발생 지역으로의 접근성을 향상시킬 수 있다.
부력포켓(p)은 무인 비행체(200)의 기체 하부에 형성되어 무인 비행체(200)가 수면 상에서 부유하고, 저수지, 강 등의 취수원에서 물탱크(t)에 물을 직접 취수할 수 있도록 한다.
물탱크(t)는 부력포켓(p) 하부에 탈부착 가능하도록 형성될 수 있으며, 결합 방식은 제한하지 않는다. 또한, 그 크기는 약 1톤에 이르는 물을 수용할 수 있는 크기일 수 있다.
물탱크(t)의 바닥면에는 홀(h)이 형성되어 있는데, 홀(h)을 통해 물의 인입 및 투하가 이루어질 수 있다.
물탱크(t)의 양 측면에는 수면 상에서 유속에 따라 무인 비행체(200)가 흘러가는 것을 방지하기 위한 역추진 스크류가 형성될 수 있고, 물탱크(t)의 외형 또한 바람이나 유속과 같은 외부 환경의 영향을 덜 받는 유선형일 수 있다.
물탱크(t)는 내부에 격벽(w)을 포함하여 투하하는 물의 양을 조절할 수 있고, 투하 후 교체가 용이하도록 가벼운 재질로 형성될 수 있으며, 예를 들어 내열성의 플라스틱 또는 알루미늄 합금일 수 있다.
소화 강화액 주입부(i)는 물탱크(t)에 결합되어 물탱크(t) 내부로 물의 소화 성능을 향상시키는 소화 강화액을 주입할 수 있다.
예를 들어, 소화 강화액 주입부(i)는 탱크 또는 앰플/캡슐일 수 있고, 소화 강화액 성분은 탄산 칼륨, 요소, 염이온 수 등일 수 있으며, 물과 1:40의 비율로 혼합되었을 때 소화 성능이 가장 강화될 수 있다. 따라서 물탱크 내부에 채워진 물의 양에 따라 소화 강화액을 적정 비율로 혼합하여 사용함으로써 화재 진압 효과를 향상시킬 수 있다.
무인 비행체(200)는 상부 방향으로 형성된 덕티드 팬(f)을 포함할 수 있는데, 덕티드 팬(f)은 비행경로 주변의 장애물로부터 무인 비행체(200)를 보호하는 가이드 역할을 할 수 있다. 또한, 덕티드 팬(f)은 페이로드를 증가시키기 위해 바람직하게는 옥타콥터 또는 그 이상일 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 산불 진화 시스템을 이용한 산불 진화 과정을 설명하기 위한 흐름도 이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체 군집이 투입된 산불 진화 시스템을 도시한 도면이다.
도 5에 따른 흐름도와 같이 이동식 스테이션(300)은 산불이 발생하면 산불 발생에 대한 이벤트 정보를 생성할 수 있다. 이동식 스테이션(300)은 산불 발생 지역의 GPS 정보를 수집하고, 산불 진화가 필요한 영역의 범위를 스캔할 수 있다.
그 다음, 이동식 스테이션(300)은 산불 진화가 필요한 영역의 범위를 임의의 크기로 분할하여 분할된 영역별로 산불이 발생한 지역의 인근에 기 배치된 무인 이동체(200)에 배정하여 무인 이동체(200)에 배정 구역 및 해당 구역의 위치정보를 전송할 수 있다. 이 때, 이동식 스테이션(300)은 무인 이동체(200)의 위치로부터 상기 배정된 구역까지의 최단 비행경로를 생성하여 함께 전송할 수 있다.
한편, 이동식 스테이션(300)은 산불 진화가 필요한 영역의 범위를 임의의 크기로 분할할 때 바람의 방향 및 세기, 불꽃의 온도 분포, 번지는 방향, 또는 사람이 정한 임의의 위치 등을 분할의 기준으로 할 수 있고, 동일한 크기로 분할하거나 화재의 경중에 따라 서로 다른 크기로 분할할 수도 있다.
또한, 하나의 분할된 영역에 2 이상의 무인 비행체(200)를 동시에 배정하는 것도 가능하며, 같은 영역을 배정받은 무인 비행체(200)에는 상이한 비행경로가 제공될 수 있다. 이 경우 무인 비행체(200)들은 도착한 순서대로 물을 투하하게 되고, 이동식 스테이션(300)이 설정한 대기지점에서 물 투하 순서를 기다릴 수 있다.
무인 비행체(200)는 이동식 스테이션(300)으로부터 전달받은 구역으로 최단 비행경로를 따라 비행할 수 있다.
무인 비행체(200)가 비행하는 동안 무인 비행체(200)의 위치정보부(220)는 무인 비행체(200)의 실시간 위치정보를 수집하고, 수집한 정보를 이동식 스테이션(300)으로 전송하여 무인 비행체(200)의 경로이탈 여부를 확인할 수 있다.
무인 비행체(200)가 배정 구역에 진입한 것으로 확인되면, 이동식 스테이션(300)은 물 투하 높이 및 투하량을 설정하여 최종 이벤트 정보를 무인 이동체(200)에 전송할 수 있고, 최종 이벤트 정보를 전달받은 무인 이동체(200)는 정보에 따라 배정 구역에 물을 투하할 수 있다.
상기 산불 진화 과정은 산불이 완전하게 진화될 때까지 반복적으로 수행될 수 있다.
다음으로는 무인 비행체(200)의 취수 방법 및 배터리 교환 방법에 대하여 설명하도록 한다.
배정된 구역에 물을 투하한 무인 비행체(200)는 다음 목적지가 취수원 또는 이동식 스테이션(300)으로 설정될 수 있다.
무인 비행체(200)의 기체부(210)는 부력포켓(p)과 물탱크(t)를 포함하여, 산불 진화를 위한 물을 취수원으로부터 직접 취수하는 것이 가능하고, 취수원의 규모에는 제한을 받지 않는다.
무인비행체(200)는 이동식 스테이션(300)으로부터 물의 취수 또는 물탱크(t)의 교환이 가능하다. 물탱크(t)는 교환을 용이하도록 하기 위해 부력포켓(p) 하부에 탈부착 가능한 형태로 제작될 수 있다.
산불 진화 수행 중 무인 비행체(200)의 배터리(b)가 부족한 것으로 확인되는 경우, 무인 비행체(200)의 목적지는 이동식 스테이션(300)으로 설정되며, 무인 비행체(200)는 이동식 스테이션(300)에서 배터리(b)를 충전하거나 교환할 수 있다.
상술한 바와 같이 이동식 스테이션(300)은 산불 발생 지역 인근으로 이동하여 무인 비행체(200)에 물탱크(t) 및 배터리(b)를 제공하는 역할을 하며, 무인 비행체(200)의 신속하고 효율적인 산불 진화를 지원할 수 있다.
한편, 2 이상의 무인 비행체가 동시에 취수원 또는 이동식 스테이션(300)을 목적지로 하는 경우 무인 비행체(200)들은 도착한 순서대로 물을 취수하거나 물탱크(t) 또는 배터리(b)를 교환할 수 있고, 이동식 스테이션(300)이 설정한 대기지점에서 순서를 기다릴 수 있다.
취수원의 경우 취수원의 규모에 따라 2 이상의 무인 비행체가 서로 다른 위치에서 동시에 취수하는 것도 가능할 수 있다.
마지막으로 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 무인 비행체의 장애물 충돌 회피를 위한 비행경로 수정을 나타낸 도면이다.
무인 비행체(200)의 영상정보부(230)에 의해 비행경로 상에 장애물이 인식되면, 자세제어부(240)는 상기 장애물과의 충돌을 회피하도록 상기 무인 비행체의 비행경로를 수정하고, 충돌을 회피한 것으로 확인되면 무인 비행체(200)를 기존 비행경로로 복귀시킬 수 있다. 상기 장애물에는 다른 무인 비행체(200)도 포함된다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다. 따라서, 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 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
100: 산불 진화 시스템
200: 산불 진화용 무인 비행체
210: 기체부 220: 위치정보부
230: 영상정보부 240: 자세제어부
250: 제1통신부
300: 이동식 스테이션
310: 이동부 320: 격납부
330: 제2통신부 340: 제어부
p: 부력포켓 t: 물탱크
i: 소화 강화액 주입부

Claims (12)

  1. 산불 발생 시 산불에 대한 이벤트 정보를 생성하고, 상기 이벤트 정보를 실시간으로 관리하며, 물탱크 및 배터리를 탑재할 수 있는 이동식 스테이션; 및
    상기 이벤트 정보를 수신하여 산불을 진화하는 무인 비행체;를 포함하고,
    상기 무인 비행체는 부력포켓을 포함하여 취수 가능하며, 내열성 소재로 형성된 것을 특징으로 하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무인 비행체는,
    상기 무인 비행체의 외형에 해당하는 기체부;
    상기 무인 비행체의 위치정보를 실시간으로 수집하는 위치정보부;
    상기 무인 비행체의 비행경로 상의 영상을 수집하는 영상정보부;
    상기 무인 비행체의 비행자세를 제어하는 자세제어부; 및
    상기 이동식 스테이션 및 다른 무인 비행체와 정보를 송수신하는 제1통신부;를 포함하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기체부는,
    상기 무인 비행체가 수면 상에서 부유할 수 있도록 상기 기체부의 하부에 형성된 부력포켓;
    상기 부력포켓의 하부에 탈부착 가능하게 결합되고, 바닥면에 형성되어 물의 인입 및 투하가 이루어지는 홀과, 양 측면에 형성된 역추진 스크류를 포함하는 물탱크; 및
    상기 물탱크에 결합되어 상기 물탱크에 채워진 물의 소화 성능을 향상시키는 소화 강화액을 상기 물탱크에 주입하는 소화 강화액 주입부;를 포함하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이동식 스테이션은,
    산불 발생 지점 인근 위치로 이동하여 상기 무인 비행체에 물탱크 또는 배터리를 제공하는 것을 특징으로 하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 이동식 스테이션은,
    산불 발생 시 산불 진화가 필요한 영역의 범위를 설정하고, 해당 범위를 임의의 크기의 구역으로 가상 분할하여, 상기 분할된 구역별로 상기 무인 비행체에 배정하고, 상기 무인 비행체가 현재 위치에서 상기 배정받은 구역까지 비행하도록 비행경로를 생성하되, 상기 비행경로는 최단경로인 것을 특징으로 하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 이동식 스테이션은,
    상기 무인 비행체가 상기 배정받은 구역에 접근한 것으로 확인되면, 화재 지점으로부터 기 설정된 높이까지 하강하도록 제어하고, 상기 무인 비행체가 상기 기 설정된 높이까지 하강한 것으로 확인되면, 상기 무인 비행체 물탱크의 홀이 오픈되어 상기 구역에 물을 투하하도록 하는 것을 특징으로 하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 이동식 스테이션은,
    상기 분할된 하나의 구역에 2 이상의 무인 비행체를 배정할 수 있고, 해당 경우에 상기 2 이상의 무인 비행체 각각에 상이한 비행경로를 제공하며, 상기 구역 인근에 대기지점을 설정하여, 상기 2 이상의 무인 비행체가 도착 순서대로 상기 구역에 물을 투하하도록 하는 것을 특징으로 하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 이동식 스테이션은,
    상기 무인 비행체가 상기 배정받은 구역에 물을 투하한 것으로 확인되면, 상기 무인 비행체의 목적지가 특정 GPS 좌표로 설정되도록 하되, 상기 특정 GPS 좌표는 인근 취수원 또는 상기 이동식 스테이션인 것을 특징으로 하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 이동식 스테이션은,
    상기 특정 GPS 좌표로 설정된 무인 비행체가 2 이상인 경우, 상기 특정 GPS 좌표 인근에 대기지점을 설정할 수 있고,
    상기 특정 GPS 좌표가 인근 취수원인 경우에는, 상기 2 이상의 무인 비행체는 도착 순서대로 취수하고, 상기 특정 GPS 좌표가 이동식 스테이션인 경우에는, 상기 2 이상의 무인 비행체는 도착 순서대로 물탱크 또는 배터리를 교체하는 것을 특징으로 하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  10. 제2항에 있어서,
    상기 자세제어부는,
    상기 영상정보부로부터 수신한 영상에서 장애물이 인식되면 상기 장애물과의 충돌을 회피하도록 상기 무인 비행체의 비행경로를 수정하고, 충돌을 회피한 것으로 확인되면, 기존 비행경로로 복귀시키는 것을 특징으로 하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 무인 비행체의 이동 및 작동을 감독하고 지시하는 관제 단말기를 더 포함하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 이동식 스테이션은 상기 무인 비행체와 상기 단말기 간 통신의 매개체 역할을 추가적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 산불 진화용 무인 비행체를 이용한 산불 진화 시스템.

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