KR20200065773A - 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템 - Google Patents

과수원 모니터링 드론의 관리 시스템 Download PDF

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KR20200065773A
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Abstract

본 발명은 과수원 상공에서 비행하며 과수원의 지형, 과실의 생육, 병충해의 상황을 파악하기 위한 항공 영상을 촬영하는 드론, 상기 드론으로부터 전송된 영상 정보를 기반으로 과수원의 지형, 과실의 생육, 병충해의 상황을 분석 예찰하는 서버, 및 상기 드론과 상기 서버 간의 무선 교신을 위해 기지국 주변이나 드론의 촬영지 주변에 마련된 무선통신중계기을 포함하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 일 특징이 있다.

Description

과수원 모니터링 드론의 관리 시스템{Management System of Orchard Monitoring Drone}
본 발명은 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 과수원에 대한 지형 정보, 과실의 생육 정보, 및 병충해의 발병 정보 등을 예찰하며 모니터링할 수 있는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 과수원에서 작황되는 과일들은 예컨대 화상병과 같은 병충해에 걸릴 확률이 높고, 실제로 재배되는 과일에 이와 같은 화상병 질병이 걸릴 경우 박멸할 기회조차 없이 순신간에 과수원 재배지 전체 면적으로 감염되고 있으며, 인근의 타 과수원 재배지에 이르기까지 화상병 질병이 감염되어 과수 농가에 막대한 피해를 입히고 있는 실정이다.
물론, 이러한 질병의 박멸을 위해 인력을 동원할 수도 있으나, 질병의 감염 전파 진행에 비해 박멸의 진척이 상대적으로 늦을뿐만 아니라 육안을 통해 질병 감염 여부를 판단하므로 신속 및 정확한 예찰도 불가하다.
더욱이, 과수원은 그 지형 특성상, 평지, 산지, 경사지와 같은 다양한 지형으로 이루어져 있으며, 그 면적 또한 매우 넓어 인력 동원을 통한 박멸에 한계가 있고, 과수원의 지형 특성상 일관적이고 정확한 예찰 또한 어려우며, 인력 동원에 발생되는 소모 비용도 만만치 않다.
이러한 문제가 지적되고 있음에도 불구하고, 박멸을 위해 인력 동원을 통한 지속적인 예찰을 수행하고 있지만, 이와 같은 인력 활용 방식으로는 예찰 효율이 매우 낮을 뿐만 아니라 육안을 통해 판단하므로 신속/정확한 예찰도 어려운 관계로, 예찰 인력에 의한 병충해 전파가 여전히 심각한 실정에 있다.
한편, 과수 피해를 줄이기 위한 방안으로 조류 퇴치 목적으로 안출된 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0051233호 및 대한민국 특허공보 제1451092호 등이 하기의 선행기술문헌에 개시되어 있다.
특허문헌 001 : 대한민국 공개특허공보 제10-2013-0051233호 특허문헌 002 : 대한민국 특허공보 제1451092호
전술된 문제점들을 해소하기 위한 본 발명은 인력 동원 없이 무인 드론을 이용해 과수원의 지형, 과실의 생육, 병충해의 발병과 같은 정보들을 효율적으로 예찰하며 모니터링할 수 있는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템을 제공하고자 함에 그 목적을 두고 있다.
전술된 문제점들을 해소하기 위한 본 발명은 과수원 상공에서 비행하며 과수원의 지형, 과실의 생육, 병충해의 상황을 파악하기 위한 항공 영상을 촬영하는 드론, 상기 드론으로부터 전송된 영상 정보를 기반으로 과수원의 지형, 과실의 생육, 병충해의 상황을 분석 예찰하는 서버, 및 상기 드론과 상기 서버 간의 무선 교신을 위해 기지국 주변이나 드론의 촬영지 주변에 마련된 무선통신중계기을 포함하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 일 특징이 있다.
상기 드론에는, 상기 드론의 본체에 탑재되어 풍속과 풍향의 정보를 파악하기 위한 풍속계 및 풍향계, 및 상기 본체의 내부에 설치되어 상기 풍속계 및 풍향계로부터 받은 풍속 및 풍향 정보를 기반으로 전원 인가에 필요한 신호를 지시하는 중앙처리장치를 더 포함하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 일 특징이 있다.
상기 드론에는 상기 드론의 본체에 설치되어 과수원의 지형, 과실의 생육, 병충해의 상황을 파악하기 위한 항공 영상을 촬영하는 촬상장치, 상기 드론의 본체 주변을 에워싸는 구조로 마련되어 상기 드론 비행 도중 예기치 못한 풍속 및 풍향에 기민하게 대응하여 상기 드론의 안정적 비행을 유도하는 바람저항장치를 더 포함하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 일 특징이 있다.
상기 촬상장치는 RGB 센서, 열화상 센서, 및 다중분광 센서들의 조합으로 이루어진 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 일 특징이 있다.
상기 드론에는 비행고도 측정장치가 더 포함되는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 일 특징이 있다.
상기 드론에는 충돌감지센서가 더 포함되는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 일 특징이 있다.
상기 바람저항장치는 상기 본체의 외측으로 수평하게 뻗어 있는 다수의 수평암 끝단 부위를 에워싸는 원형 구조이면서 드론의 비행 방향으로 유선형 구조를 갖는 바람저항패널, 상기 바람저항패널의 길이 방향을 따라 상면과 하면에 회전 가능한 구조로 설치되어 상기 바람저항패널을 통과한 바람을 분할하는 다수의 바람분할블레이드, 및 상기 다수의 바람분할블레이드의 후단에 결합되어 상기 바람분할블레이드를 통과한 바람을 상기 바람분할블레이드에 비해 더 세밀하게 분할하는 바람분할망을 더 포함하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 일 특징이 있다.
상기 바람저항패널의 길이를 따라 매몰되는 구조로 설치되되 상기 바람저항패널의 전방으로는 노출되어 풍속을 감지하는 복수개 이상의 풍속센서가 더 구비되고, 상기 중앙처리장치는 상기 풍속계 및 상기 풍향계로부터 받은 풍속 및 풍향 정보를 기반으로 상기의 풍속센서들 중 바람과 직접 맞닥드리는 풍속센서의 감지 작동을 위한 전원 인가 신호를 지시함에 따라, 전원 인가된 상기의 해당 풍속센서는 풍속이 세팅된 풍속의 설정값 이상일 경우 이를 감지하여 동력수단에 필요한 동력 인가 신호를 지시함으로써, 상기 동력수단의 구동에 대응하며 연동되는 상기 바람분할블레이드가 풍속 및 풍향에 맞춰 회전 조절되어 드론의 풍속 저항 향상에 따른 드론의 안정적 비행을 유도하게 되는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템에 일 특징이 있다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 무인 드론을 이용하여 과수원의 지형, 과실의 생육, 병충해의 발병 등에 관한 정보를 효율적으로 예찰하며 모니터링할 수 있음에 따라 과수원 농가의 피해를 최소화할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 무인 드론으로부터 촬영된 영상 정보를 서버에서 분석하여 예찰 모니터링할 수 있음에 따라 과실의 병충해 발병 감영 여부를 신속 정확하게 파악할 수 있고, 이로 인한 과실의 병충해 발병률을 현저하게 줄이며 타 과수원 재배지로 전파될 병충해 감염 전파도 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템의 구성을 블록으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 드론의 일부 구성을 블록으로 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 드론의 다른 일부 구성을 블록으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 3에 도시된 촬상장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 도 1에 도시된 드론의 구성을 제1 실시 예의 개념적인 형상의 구조로 도시한 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 드론의 구성을 제2 실시 예의 개념적인 형상의 구조로 도시한 도면이다.
도 7은 도 6에 도시된 바람저항장치에 대한 구성을 개념적으로 더 구체화된 형상의 구조로 도시한 도면이다.
도 8은 도 7에 도시된 바람저항장치의 분할블레이들이 풍속의 방향에 따라 동력수단으로부터 제공되는 동력에 의해 회전되는 상태를 개념적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 수단은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명에 유첨된 도면은 본 발명의 구성 요소들을 단순히 파악하기 위한 목적으로 도시되어 있는 관계로 구성 요소들의 특정된 위치나 배치에는 발명의 큰 의미를 두지 않는다.
더욱이, 첨부된 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예들를 예시하는 것이며, 후술되는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니되며, 도면에 기재된 구성의 사이즈나 형태는 본 발명에 대한 설명의 이해를 돕기 위한 방안으로 게재된 것에 불과하므로 본 발명의 구성들은 도면에 국한되지 않는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 과수원 재배지에 대한 지형 정보와 더불어 과일의 생육 정보와 함께 화상병과 같은 병해충들을 예찰하며 모니터링할 수 있는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템을 제공하고자 함에 기반하고 있다.
본 발명에 따른 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 과수원의 항공 영상 DB를 수집하는 드론(100), 상기 드론으로부터 제공된 영상 DB를 분석하여 2D, 3D, 식생지수 맵이나 각종 공간정보 데이터로 활용하는 서버(200), 상기 드론과 서버 간의 무선 교신을 위한 무선통신중계기(300)로 구성될 수 있다. 물론, 드론 착륙에 필요한 착취다리는 도면에 별도로 미도시된 점을 숙지할 수 있다.
상기 드론(100)은 본체(110)에서 외측을 향해 수평으로 결합 구성된 다수의 수평암(111), 상기 수평암의 끝단에서 회전 가능하게 설치된 개별 프로펠러(112), 본체(110)의 내부에 설치되는 중앙처리장치(113), 본체(110)의 상단에 탑재된 풍속계(114) 및 풍향계(115)를 포함하는 도 2와 같은 구성으로 이루어질 수 있다.
물론, 상기 드론(100)의 본체(110)에 구성된 다수의 수평암(111)들 및 상기 수평암들의 개개에 회전 가능하게 설치된 개별 프로펠러(112)들은 기존 드론에도 동일하게 구성되어 있는 관계로, 이에 대한 상세 설명은 생략된다.
상기의 풍속계(114)는 바람의 속도를 분석한 풍속데이터를 파악할 수 있으며, 상기 풍향계(115)는 바람의 방향을 분석한 풍향데이터를 파악할 수 있되, 상기 중앙처리장치(113)는 상기의 풍속데이터 및 풍향데이터를 기반으로 후술될 풍속센서들에 대한 전원을 인가하기 위한 신호를 지시할 수 있다.
한편, 상기 드론(100)은 이뿐만 아니라 본체(110)에 촬상장치(120), 비행고도 측정장치(130), 충돌감지센서(140), 바람저항장치(150), 및 GPS자동항법장치(160)들을 더 포함하는 도 3과 같은 구성으로 이루어질 수 있다.
특히, 상기 드론(100)의 본체(110)에 구성되는 상기의 중앙처리장치(113), 풍속계(114), 풍향계(115), 촬상장치(120), 비행고도 측정장치(130), 충돌감지센서(140), 바람저항장치(150), 및 GPS자동항법장치(160)들과 같은 구성 요소들에 대한 설치 구조는 본 발명에서 큰 의미를 두지 않되 기능적 역할에 중요한 의미를 두는 관계로, 본 발명에 유첨된 도면에서는 이들 상기의 구성 요소들들에 대한 설치 구조는 구체적으로 미도시된 것으로 해석되어져야 할 것이다.
상기 촬상장치(120)는 RGB 센서(121), 열화상 센서(122), 다중분광 센서(123)를 더 포함하는 도 4와 같은 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 RGB 센서(121)는 항공에서 내려다 본 과수원에 대한 다채책 표현의 RGB 영상을 촬영 구현할 수 있으며, 상기 열화상 센서(122)는 열을 추적 탐지 가능함에 따라 과수원의 과일에서 발병되는 예컨대 화상병과 같은 병해충의 질병 여부를 판단할 수 있는 열화상 영상을 촬영 구현할 수 있고, 상기 다중분광 센서(123)는 각 분광별 반사율의 차이를 이용하여 과수원에 대한 다중분광 영상을 촬영 구현할 수 있다.
물론, 상기 다중분광 센서(123)는 캘리브레이션을 통해 정확한 밴드 별 반사값 획득이 가능한 관계로, 밴드 단위별 영상(band sequential, band 單位映像) 방식의 저장 및 출력이 편리하다.
한편, 상기 드론(100)의 본체(110)에 구성된 비행고도 측정장치(130)는 드론(100)의 비행 고도를 산정하기 위한 장치로서 도면에 미도시되었으나 압력식 고도계와 전파식 고도계를 병행하는 방식으로 드론(100)의 비행 고도를 측정할 수 있다.
특히, 상기 압렵식 고도계는 기상 변화로 인한 전파식 고도계의 전파 방해에 대비하는 용도로 활용될 수 있다. 더욱이, 상기의 압력식 고도계는 기압에 따른 고도의 보정을 위해 QNE(Q-code Nautical Equivalent) 보정방식이 적용될 수 있는데, 이러한 상기의 QNE 보정방식은 변하는 기압에 따라 기압고도를 통보해주는 기지국의 당시 기압을 고도계에 맞추어 그때그때의 진고도를 알 수 있도록 한 방식이다.
한편, 상기 드론(100)의 본체(110)에 구성된 충돌감지센서(140)는, 드론(100)의 비행 과정 즉 저고도 비행 과정에서 야기될 수 있는 장애물과의 충돌을 사전에 감지하여 예방하는 센서로서 예컨대 레이더센서의 적용이 바람직하다.
레이더센서는 장애물로부터 반사되어 돌아오는 레이더의 반사 신호를 측정하여 장매물과의 충돌 예측을 감지할 수 있는바, 이러한 상기 레이더센서는 레이더의 무선 주파수 대역에 있어 일반적으로 기존에 사용되고 있는 74 GHz 내지 79 GHz 레이더 주파수 대역과 달리 밀리미터파 주파수 대역을 사용하는 특징이 있다.
밀리미터파 주파수 대역은 전파 특성상 대기나 수분에 의한 주파수 전력 손실이 큰 편이기는 하나, 다른 주파수들과의 전파 간섭 영향이 거의 없다는 장점을 가지는바, 이러한 이유로 특히 드론(100)의 비행 고도와 같은 수십이나 수백 미터에서의 비행에 적용될 수 있다.
즉, 다시 말해 수십이나 수백 미터로 비행하는 드론(100)의 비행에서는 기존 주파수 대역의 사용으로 발생될 수 있는 전파 간섭 영향에 따른 손실보다, 밀리미터파 주파수 대역의 사용으로 발생될 수 있는 자유공간에서의 주파수 전력 손실이 더 유리한 이유에 있다.
특히, 과수원의 대상지는 지형 특성상 평지나, 산지 혹은 경사지와 같이 다양한 지형적 특성을 가지는 관계로, 과수원 대상지에 대한 영상 확보를 위해 저고도로 비행하는 드론(100)의 충돌 가능성은 상기의 레이더센서로 감지하여 예방할 수 있는 것이다.
한편, 상기 드론(100)의 본체(100)에 구성된 개별 수평암(111)들의 단부에서 회전 가능하게 설치된 개별 프로펠러(112)들은, 예컨대 개별 수평암(111)들의 저부에서부터 상부 방향으로 확경되는 곡률 구조를 갖는 도 5에 도시된 개별 보호패널(150')들을 통해 드론(100)의 비행 과정에서 보호받을 수 있다.
즉, 상기 개별 보호패널(150')들은 개별 프로펠러(112)들의 주변을 넉넉하게 에워싸는 구조의 예컨대 반구면체와 같은 구조적 형상로 이루어질 수 있되, 경우에 따라 그 구조는 다양한 구조적 형태로 변형될 수 있다.
한편, 과수원의 재배지 환경 조건을 고려하여 드론(100)의 풍동 실험을 통한 본체(110)의 바람 저항력을 개선할 수도 있는데, 이를 위해 드론(100)의 본체(110)에는 예컨대 도 6과 같은 바람저항장치(150)가 구비될 수 있다.
상기 드론(100)의 본체(110)에 구성된 상기 바람저항장치(150)는, 드론(100)의 비행 과정에서 기상 변화에 따라 야기되는 바람의 속도나 방향에 기민하게 반응하여 드론(100)의 안정적 비행을 도모할 수 있다.
이러한 상기 바람저항장치(150)는 도 6과 같이 다수의 수평암(111)들 끝단을 따라 에워싸는 구조로 고정 설치된 유선형 구조의 바람저항패널(151), 상기 바람저항패널의 길이 방향을 따라 상면과 하면에 회전 가능한 구조로 설치된 다수의 바람분할블레이드(152), 상기 다수의 바람분할블레이드의 후단에 결합된 바람분할망(153)로 구성될 수 있다.
상기 바람저항패널(151)은 가벼운 소재라면 무방한데 예컨대 수지 계열의 소재일 수 있으며, 드론(100)의 전방향 비행에서 풍속의 저항에 유리한 구조를 갖도록 원형 구조이면서 유선형 구조로 이루어질 수 있다.
상기 바람분할블레이드(152)는 상기 바람저항패널(151)의 상측과 하측의 길이를 따라 일정한 간격을 유지하며 회전 가능하게 설치될 수 있으며, 도면 6에서는 4개로만 도시되어 있으나 이는 상기 바람분할블레이드(152)의 구성을 상징적으로 보여주기 위한 도면에 불과할뿐, 드론(100)의 비행 환경에 따라 4개 이상의 개수로도 설치될 수 있으며, 예컨대 3쌍 1조나 3쌍 2조나 3쌍 3조 혹은 그 이상으로 설치되거나 그 이하로도 설치될 수 있기 때문에 상기 바람분할블레이드(152)의 설치 개수는 한정될 수 없다.
이러한 바람분할블레이드(152)는 드론(100)의 비행 전방에서부터 비행 후방을 향해 직경 둘레가 점진적으로 넓어지는 부채꼴 형상의 구조로 이루어질 수 있는 관계로, 맞닥드리는 바람에 대한 분할이 용이하고, 이로 인해 풍속에 대한 저항 향상에 따른 드론 비행의 양력을 제고하는 효과도 기대할 수 있다.
한편, 상기 바람분할블레이드(152)의 후미에 결합된 바람분할망(153)은 상기 바람분할블레이드(152)를 통과하며 분기된 바람 기류를 더욱 세밀하게 분할하는 기능을 하는 것으로, 예컨대 도 6 및 도 7과 같이 분기망테(153a), 분기회전핀(153b), 및 배기공(153c)을 포함하는 구성으로 이루어질 수 있다.
상기 분기망테(153a)는 상호 간에 일정한 간격을 유지하는 예컨대 도 7과 같은 격자 구조와 같은 분기 구조로 형성될 수 있으며, 이러한 상기 분기망테(153a)에 회전 가능한 구조로 설치된 개별 분기회전핀(153b)들은 풍속의 방향에 따라 풍속력에 의해 자동으로 회전될 수 있다.
즉, 개별 상기 분기회전핀(153b)들의 핀날들은 예컨대 평면상에서 ‘
Figure pat00001
’과 같은 형상적 구조로 이루어질 수 있으며, 이러한 구조의 핀날들이 풍속력에 의해 풍속 방향을 향해 자동 회전되며 조절될 수 있고, 이러한 핀날들의 구조를 통해 분기된 바람 기류는 더욱 세밀하게 분할되며 상기 분기회전핀(153b)들의 사이로 형성된 배기공(153c)들을 통과하게 됨에 따라, 드론(100)의 비행 후방에 작용하는 바람 기류의 압력이 크게 증가하여 비행 중인 드론(100)에 작용하는 항력은 감소하게 되고, 이로 인해 드론(100)의 비행에 안전성을 제고할 수 있다.
다시 말해, 상기 바람분할블레이드(152)를 비교적 빠르게 통과한 바람 기류가 분기망테(153a)를 통과시에는 상기 분기회전핀(153b) 및 배기공(153c)의 구성으로 그 기류 속도가 크게 떨어져 상대적으로 비교적 천천히 통과하게 되는데, 이에 따라 드론(100)의 후면에 작용하는 바람 기류의 압력은 크게 증가되어 비행 중인 드론에 작용하는 항력의 감소로 드론의 비행에 안전성을 향상시킬 수 있는 것이다.
더욱이, 이러한 상기의 상기 바람분할블레이드(152) 및 분할망(153)은 유선형이면서 원형 구조로 이루어진 상기 바람저항패널(151)의 원형 길이를 따라 형성되어 있는 관계로, 드론(100)의 측면으로 작용하는 바람 기류의 횡력에 대해서도 드론(100)은 비행 과정에서 능동적인 대체가 가능함에 따라, 측면 풍속의 발생에도 드론(100)의 비행 안전성을 제고할 수 있고 이와 더불어 드론의 선회 안전성도 향상될 수 있다.
한편, 상기 원형 구조로 이루어진 상기의 바람저항패널(151)의 길이를 따라 매설된 구조로 선단에 노출된 예컨대 도 6의 풍속센서(151S)는, 본체(110)의 내부에 내장된 중앙처리장치(113)로부터 전송된 지시 신호를 통해 전원이 인가될 수 있다.
즉, 상기 풍속센서(151S)는 상기 바람전항패널(151)의 길이를 따라 일정 간격으로 다수 설치되어 있는 관계로 바람의 방향에 따라 바람과 맞닥드리는 일부 구간의 풍속센서(151S)들의 전원은 상기 중앙처리장치(113)의 지시 신호로부터 인가될 수 있으나, 바람과 맞닥드리지 않는 다른 구간의 풍속센서(151S)들의 전원은 인가되지 않는다.
다시 말해, 상기 중앙처리장치(113)는 본체(110) 상단에 탑재된 풍속계(114)와 풍향계(115)를 통해 바람의 속도와 바람의 방향에 관한 풍속데이터 및 풍향데이터를 기반으로, 특정 방향으로 불어오는 바람과 맞닥드릴 수 있는 특정 구간의 풍속센서(151S)들에 대한 전원을 인가하여 줄 수 있는 것이다.
이러한 전원 인가에 따라 특정 구간의 풍속센서(151S)들은 풍속을 정밀하게 감지한 풍속감지데이터를 기반으로 동력수단(151P)에게 동력을 지시할 수 있다.
이러한 풍속센서(151S)들의 동력 지시에 따라 상기 동력수단(151P)은 상기 바람저항패널(151)에 설치된 해당 일부의 바람분할블레이드(152)들의 회전 작동에 필요한 동력을 제공하여 줄 수 있음, 이에 따라 상기 일부의 바람분할블레이드(152)들은 특정 풍향과 풍속에 적절히 대응할 수 있는 방향으로 회전되어 풍속에 대한 바람저항패널(151)의 저항을 향상시켜 드론(100)의 비행에 작용될 수 있는 양력 장애 요인인 풍속 장애를 감쇄할 수 있다.
이러한 상기의 풍속센서(151S)들은 상기 바람저항패널(151)의 길이를 따라 일정한 간격을 유지하며 매몰되는 구조로 설치될 수 있으며, 풍속에 따른 전압을 계산하는 방식의 프로그램 코드를 통해 바람의 풍속 감지가 가능하다.
즉, 상기의 프로그램 코드는 바람의 풍속에 따른 감지 결과에 대한 지연(delay)성이 없기 때문에 매우 신속한 감지 결과 값의 출력이 가능함으로써, 바람의 풍속 감지가 신속하게 이루어질 수 있는 잠점을 가진다.
물론, 상기 풍속센서(151S)의 세팅된 설정값은 드론(100)의 비행에 장애 요인으로 판된될만한 특정 풍속값 이어야할 것이며, 이러한 설정값은 드론(100)의 비행 환경에 따라 변경될 수 있다.
따라서, 상기의 바람분할블레이드(152)들은 동력수단(151P)으로부터 동력을 전달받아 풍향 및 풍속에 대응 가능한 방향으로 회전 동작될 수 있으며, 상기 동력수단(151P)은 상기 바람저항패널(151)에 설치된 풍속센서(151S)들의 제어를 통해 동작될 수 있고, 상기 풍속센서(151S)들은 상기 본체(110)의 내부에 설치된 중앙처리장치(113)의 제어를 통해 감지 작동이 가능하며, 상기 중앙처리장치(113)는 본체(110)에 탑재된 풍향계(114) 및 풍속계(115)의 풍향데이터 및 풍속데이터 정보를 기반으로 상기 풍속센서(151S)들의 감지 작동을 제어하게 된다.
상기 동력수단(151P)은 예컨대 도 8과 같이 실린더(151Pa), 랙기어(151Pb), 및 피니언기어(151Pc)를 포함하는 구성으로 이루어지 수 있되, 상기 실린더(151Pa)는 상기 풍속센서(151S)의 지시 신호에 기반하여 피스톤을 전진시키거나 후퇴시키는 방식으로 구동되고, 이러한 피스톤의 작동에 대응하는 랙기어(151Pb)는 피스톤의 작동과 연동되는 방식으로 전후퇴될 수 있으며, 상기 랙기어(151Pb)의 작동에 대응하는 상기 피니언기어(151Pc)는 상기 랙기어의 작동과 연동되어 정 회전되거나 역 회전되는 방식으로 작동됨으로써, 상기의 바람분할블레이드(152)들의 회전 방향이 조절될 수 있는 것이다.
이처럼, 본 발명에서는 하나의 동력인 실린더(151Pa) 동력을 이용하여 특정 구간의 개별 바람분할블레이드(152)들에 대한 회전 동작을 조절할 수 있는 관계로 동력에 요구되는 전력의 효용성과 더불어 동력에 요구되는 부품 장비의 축소에 따른 드론 제작의 원가도 절감할 수 있는 것이다.
물론, 상기의 바람분할블레이드(152)들은 상기 피니언기어(151Pc)의 중심에 결합된 회전축과 결합되어 회전 동작될 수 있음은 당연하다.
따라서, 드론(100)의 비행 도중 예상치 못한 풍속과 그 풍속의 풍향에 맞게 상기 바람분할블레이드(152)들이 기민하게 대응하며 회전 조절될 수 있는 관계로, 드론(100)의 항시적 비행 안정성을 제공할 수 있으며, 이는 결국 드론(100)의 본체(110) 떨림을 줄여 과수원 촬영 영상의 선명한 이미지 취득율도 높일 수 있다.
한편, 상기 서버(200)에서는 상기 드론(100)으로부터 전송된 영상 DB에 대한 전처리 영상에 이어 개별 영상인 RGB 영상이나 열화상 영상이나 혹은 다중분광 영상으로 처리된 영상가공데이터 정보를 기반으로 과일의 생육 및 병해충(예컨대 화상병)의 발병 상황을 지속적으로 예찰하며 모니터링할 수 있다.
즉, 상기 서버(200)는 전처리영상프로그램 및 영상가공프로그램을 통해 드론으로부터 제공된 영상 DB를 최종의 영상가공데이터로 처리하여 생육 및 병해충의 예찰 모니터링 용도로 활용될 수 있는 것이다.
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 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
드론(100) 본체(110)
촬상장치(120) 충돌감지센서(140)
바람저항장치(150)
서버(200) 무선통신중계기(300)

Claims (8)

  1. 과수원 상공에서 비행하며 과수원의 지형, 과실의 생육, 병충해의 상황을 파악하기 위한 항공 영상을 촬영하는 드론;
    상기 드론으로부터 전송된 영상 정보를 기반으로 과수원의 지형, 과실의 생육, 병충해의 상황을 분석 예찰하는 서버; 및
    상기 드론과 상기 서버 간의 무선 교신을 위해 기지국 주변이나 드론의 촬영지 주변에 마련된 무선통신중계기;
    을 포함하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 드론에는,
    상기 드론의 본체에 탑재되어 풍속과 풍향의 정보를 파악하기 위한 풍속계 및 풍향계; 및
    상기 본체의 내부에 설치되어 상기 풍속계 및 풍향계로부터 받은 풍속 및 풍향 정보를 기반으로 전원 인가에 필요한 신호를 지시하는 중앙처리장치;
    를 더 포함하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 드론에는
    상기 드론의 본체에 설치되어 과수원의 지형, 과실의 생육, 병충해의 상황을 파악하기 위한 항공 영상을 촬영하는 촬상장치;
    상기 드론의 본체 주변을 에워싸는 구조로 마련되어 상기 드론 비행 도중 예기치 못한 풍속 및 풍향에 기민하게 대응하여 상기 드론의 안정적 비행을 유도하는 바람저항장치;
    를 더 포함하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 촬상장치는 RGB 센서, 열화상 센서, 및 다중분광 센서들의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 드론에는
    비행고도 측정장치가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 드론에는
    충돌감지센서가 더 포함되는 것을 특징으로 하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 바람저항장치는
    상기 본체의 외측으로 수평하게 뻗어 있는 다수의 수평암 끝단 부위를 에워싸는 원형 구조이면서 드론의 비행 방향으로 유선형 구조를 갖는 바람저항패널;
    상기 바람저항패널의 길이 방향을 따라 상면과 하면에 회전 가능한 구조로 설치되어 상기 바람저항패널을 통과한 바람을 분할하는 다수의 바람분할블레이드; 및
    상기 다수의 바람분할블레이드의 후단에 결합되어 상기 바람분할블레이드를 통과한 바람을 상기 바람분할블레이드에 비해 더 세밀하게 분할하는 바람분할망;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 바람저항패널의 길이를 따라 매몰되는 구조로 설치되되 상기 바람저항패널의 전방으로는 노출되어 풍속을 감지하는 복수개 이상의 풍속센서가 더 구비되고;
    상기 중앙처리장치는 상기 풍속계 및 상기 풍향계로부터 받은 풍속 및 풍향 정보를 기반으로 상기의 풍속센서들 중 바람과 직접 맞닥드리는 풍속센서의 감지 작동을 위한 전원 인가 신호를 지시함에 따라, 전원 인가된 상기의 해당 풍속센서는 풍속이 세팅된 풍속의 설정값 이상일 경우 이를 감지하여 동력수단에 필요한 동력 인가 신호를 지시함으로써, 상기 동력수단의 구동에 대응하며 연동되는 상기 바람분할블레이드가 풍속 및 풍향에 맞춰 회전 조절되어 드론의 풍속 저항 향상에 따른 드론의 안정적 비행을 유도하게 되는 것을 특징으로 하는 과수원 모니터링 드론의 관리 시스템.






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