KR20220073901A - 해양 환경 감시 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 해양 환경 감시 시스템에 관한 것으로서, 감시대상 수역에서 이동하는 이동유닛과, 상기 감시대상 수역의 수면에 대해 다분광 영상을 촬영할 수 있도록 상기 이동유닛에 마련된 제1다분광 카메라가 포함된 제1감지유닛과, 상기 제1감지유닛에서 제공되는 다분광 영상을 분석하여 해당 감시대상 수역의 환경 정보를 획득하는 분석모듈을 구비한다.
본 발명에 따른 해양 환경 감시 시스템은 감시대상 수역 상공을 비행하는 무인항공기와, 해당 수역에서 이동하는 무인선박을 이용하여 해당 수역에 대한 환경 정보를 획득할 수 있으므로 보다 광범위한 수역에 대한 환경정보를 저렴하고, 즉각적이며, 손쉽고, 안전하게 획득할 수 있다는 장점이 있다.

Description

해양 환경 감시 시스템{Marine environment monitoring system}
본 발명은 해양 환경 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 감시대상 수역 상공을 비행하는 무인항공기 및 해당 수역에서 이동하는 무인선박을 이용하여 감시대상 수역에 대한 환경 정보를 획득할 수 있는 해양 환경 감시 시스템에 관한 것이다.
최근, 국내의 연근해 환경에서 하절기 고 수온 시기에 나타나는 적조(red tide), 녹조나 부유물에 의한 피해가 날로 급증하고 있다. 이는 기르는 어업, 즉 양식으로의 전환이 확대됨과 함께 초래된, 해양오염 및 생태계변화가 그 원인으로서, 이러한 해양 오염은 순식간에 발생하여 바다 위에 띠(band) 형상으로 흘러다니며 양식장 등에 큰 피해를 주게 된다.
이러한 해양 오염에 의한 피해를 저감하기 위해 여러 방제법들이 개발되어 있으며, 이를 통한 적극적인 피해 구제활동이 실시되고 있다. 그러나 이러한 방제를 위해서는, 현재 해양 오염이 어디에서 발생하였는지, 또한 어떠한 띠(band) 형상으로, 어디로 흘러가고 있는지를 피해가 극대화되기 이전에 정확하게 알고 대비할 필요가 있다.
이에 따라, 종래에는 상기와 같은 오염의 발생위치와, 그 흐름을 정확하게 판단하기 위해서 관련 정부기관 및 지자체 등에서 막대한 예산을 들여 수십 척의 선박을 동원하여 육안 혹은 채수를 통한 관측을 실시하고 있지만, 사람의 이동 및 즉각적인 관측 한계성, 육안 관찰의 부정확성, 해수면 인근 채수에 의한 관찰범위의 협소성 등의 많은 한계들이 있는 문제점이 있었다.
공개특허공보 제10-2019-0038211호: 실시간 위치기반 표준형 등부표용 해양 감시 시스템
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 감시대상 수역 상공을 비행하는 무인항공기와, 동시에 해당 수역 표면을 이동하는 무인선박에 마련된 감지수단으로부터 획득한 감지정보를 토대로 해당 수역의 환경을 감시할 수 있는 해양 환경 감시 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 해양 환경 감시 시스템은 감시대상 수역에서 이동하는 이동유닛과, 상기 감시대상 수역의 수면에 대해 다분광 영상을 촬영할 수 있도록 상기 이동유닛에 마련된 제1다분광 카메라가 포함된 제1감지유닛과, 상기 제1감지유닛에서 제공되는 다분광 영상을 분석하여 해당 감시대상 수역의 환경 정보를 획득하는 분석모듈을 구비한다.
상기 이동유닛은 상기 제1감지유닛이 설치되는 것으로서, 상기 감시대상 수역의 상공을 비행하는 무인항공기와, 상기 무인항공기의 비행을 제어하는 제1제어모듈을 구비한다.
상기 제1다분광 카메라는 상기 무인항공기로부터 상기 감시대상 수역으로 연장되되, 상기 감시대상 수역에 직교한 가상의 기준선에, 소정의 경사각을 갖도록 교차되도록 연장된 촬영 중심선 상의 상기 감시대상 수역의 일부분이 촬영되도록 상기 무인항공기에 세팅되는 것이 바람직하다.
상기 경사각은 40°일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 해양 환경 감시 시스템은 상기 감시대상 수역에 대한 태양의 위치를 감지하는 태양 위치 감지부를 더 구비할 수도 있다.
상기 제1제어모듈은 상기 감시대상 수역에 대한 상기 제1다분광 카메라의 촬영 영역이 상기 무인항공기를 기준으로 태양에 대향되게 위치하도록 상기 무인항공기를 제어한다.
상기 제1제어모듈은 상기 무인항공기가 기설정된 방위각을 갖도록 해당 무인항공기의 비행을 제어한다.
상기 제1제어모듈은 상기 무인항공기가 135°의 방위각을 갖도록 해당 무인항공기을 제어할 수 있다.
상기 이동유닛은 상기 감시대상 수역에 부유하여 이동하는 무인선박과, 상기 무인선박의 이동을 제어하는 제2제어모듈을 더 구비한다.
한편, 본 발명에 따른 해양 환경 감시 시스템은 상기 무인선박에 설치되어 상기 무인선박 주위 수역에 대한 환경 정보를 수집하는 제2감지유닛을 더 구비할 수도 있다.
상기 제2제어모듈은 상기 제2감지유닛이 상기 감시대상 수역에 대한 상기 제1다분광 카메라의 촬영 영역에 대한 환경 정보를 수집할 수 있도록 상기 촬영 영역에 상기 무인선박이 위치하도록 상기 무인선박을 제어할 수 있다.
상기 제2감지유닛은 상기 무인선박에 설치되어 상기 감시대상 수역의 탁도를 측정할 수 있는 탁도센서와, 상기 감시대상 수역의 염분도를 측정할 수 있도록 상기 무인선박에 마련되는 염분도 센서를 구비한다.
상기 제1감지유닛은 상기 감시대상 수역에 대한 광학 영상을 촬영할 수 있도록 상기 무인항공기에 설치되는 제1광학 카메라를 더 구비하고, 상기 분석모듈은 상기 제1광학 카메라에서 제공되는 광학 영상을 분석하여 상기 감시대상 수역에 대한 환경 정보를 획득할 수 있다.
상기 제1감지유닛은 상기 감시대상 수역의 상공에 대한 미세먼지를 측정하는 미세먼지센서와, 상기 감시대상 수역의 상공에 대한 풍속 또는 풍향을 측정하는 제1윈드감지센서와, 상기 감시대상 수역 주위의 온도 또는 습도를 측정하는 제1온습도 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 제1감지유닛은 상기 감시대상 수역에 대한 깊이영상을 촬영하여 상기 분석모듈에 제공할 수 있도록 상기 무인항공기에 설치되는 제1깊이영상 카메라를 더 구비할 수도 있다.
상기 제2감지유닛은 상기 무인선박에 마련되는 것으로서, 상기 무인선박 주위의 수면에 대한 다분광 영상을 획득하여 상기 분석모듈에 제공하는 제2다분광 카메라를 더 구비할 수도 있다.
상기 제2감지유닛은 상기 무인선박 주위의 수면에 대한 광학 영상을 촬영하여 상기 분석모듈에 제공하는 제2광학 카메라를 더 구비한다.
상기 제2감지유닛은 상기 무인선박 주위에 대한 풍속 또는 풍향을 측정하는 제2윈드감지센서와, 상기 무인선박 주위의 온도 또는 습도를 측정하는 제2온습도 센서를 더 구비할 수 있다.
상기 제2감지유닛은 상기 무인선박 주위의 수면에 대한 깊이영상을 촬영하여 상기 분석모듈에 제공할 수 있도록 상기 무인선박에 설치되는 제2깊이영상 카메라를 더 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 해양 환경 감시 시스템은 감시대상 수역 상공을 비행하는 무인항공기와, 해당 수역에서 이동하는 무인선박을 이용하여 해당 수역에 대한 환경 정보를 획득할 수 있으므로 보다 광범위한 수역에 대한 환경정보를 저렴하고, 즉각적이며, 손쉽고, 안전하게 획득할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 해양 환경 감시 시스템에 대한 개념도이고,
도 2는 도 1의 해양 환경 감시 시스템의 무인항공기에 대한 사시도이고,
도 3은 도 1의 해양 환경 감시 시스템의 무인선박에 대한 사시도이고,
도 4는 도 1의 해양 환경 감시 시스템에 대한 블럭도이고,
도 5는 도 1의 해양 환경 감시 시스템의 무인항공기 제어방법에 대한 개념도이고,
도 6은 도 1의 해양 환경 감시 시스템의 무인항공기의 비행 경로에 대한 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 해양 환경 감시 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1 내지 도 5에는 본 발명에 따른 해양 환경 감시 시스템(100)이 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 상기 해양 환경 감시 시스템(100)은 감시대상 수역에서 이동하는 이동유닛(200)과, 상기 이동유닛(200)에 설치되어 해당 감시대상 수역의 환경을 측정하는 제1 및 제2감지유닛(300,400)과, 상기 제1 및 제2감지유닛(300,400)에서 제공되는 정보를 분석하여 해당 감시대상 수역의 환경 정보를 획득하는 분석모듈(500)을 구비한다.
이동유닛(200)은 상기 제1감지유닛(300)이 설치되는 것으로서, 상기 감시대상 수역의 상공을 비행하는 무인항공기(210)와, 상기 감시대상 수역에 대한 태양의 위치를 감지하는 태양 위치 감지부(220)와, 상기 무인항공기(210)의 비행을 제어하는 제1제어모듈(230)과, 상기 감시대상 수역에 부유하여 이동하는 무인선박(240)과, 상기 무인선박(240)의 이동을 제어하는 제2제어모듈(250)을 구비한다.
무인항공기(210)는 본체(211)와, 본체(211)에 설치되어 본체(211)의 비행이 가능하도록 추진력을 제공하는 추진부(212)를 구비한다.
상기 본체(211)는 제1감지유닛(300)이 설치되는 메인바디(214)와, 상기 메인바디(214)의 중심부에서 교차되며, 단부에 추진부(212)가 설치된 다수의 지지대(215)를 구비한다.
상기 메인바디(214)는 내부에, 후술되는 추진부(212)의 회전모터(216)들에 전원을 공급하기 위한 배터리가 수용될 수 있는 수용공간이 마련된다. 상기 메인바디(214)는 소정의 강도를 갖고, 성형성이 우수한 합성수지재로 형성되는 것이 바람직하다.
지지대(215)는 메인바디(214)의 중심을 기준으로 방사상으로 연장형성되며, 단부에는 후술되는 추진부(212)의 회전모터(216)가 설치될 수 있도록 인입구(미도시)가 형성되어 있다.
추진부(212)는 지지대(215)들의 단부가 각각 설치되는 다수의 회전모터(216)와, 상기 회전모터(216)들에 의해 회전가능하게 설치된 다수의 프로펠러(217)를 구비한다. 회전모터(216)는 지지대(215)의 인입구에 설치되는데, 구동축이 상측을 향하도록 설치되는 것이 바람직하다. 회전모터(216)는 외부로부터 공급된 전원에 의해 회전력을 발생시키는 전기모터가 적용된다. 상기 프로펠러(217)는 회전모터(216)들의 구동축에 각각 결합되어 회전모터(216)들에 의해 회전하며, 하방으로 공기를 강제 송풍시켜 본체(211)에 추진력을 제공한다.
한편, 무인항공기(210)는 지면에 착륙시 본체(211)를 지면으로부터 상측으로 이격되게 지지할 수 있도록 메인바디(214)에 설치된 랜딩부(213)를 구비한다.
상기 랜딩부(213)는 본체(211)로부터 하방으로 소정길이 연장되며, 상호 이격되게 형성된 다수의 랜딩다리(218)를 구비한다. 상기 랜딩다리(218)들은 메인바디(214)의 중심을 기준으로 방사상에 위치하는 것이 바람직하다.
한편, 도시된 예에서는 상기 무인항공기(210)가 드론으로 도시되어 있으나, 해당 무인항공기(210)는 이에 한정하는 것이 아니라 감시대상 수역의 상공을 비행할 수 있는 무인항공기(Unmanned Aerial Vehicle:UAV)이면 무엇이든 적용가능하다.
태양 위치 감지부(220)는 상기 무인항공기(210)의 본체(211)에 설치되어 해당 본체(211)의 위치정보를 생성하는 지피에스 모듈(221)과, 상기 지피에스 모듈(221)에서 제공되는 위치정보 및 상기 무인항공기(210)가 비행하고 있는 현재 시간에 대한 정보를 토대로 감시대상 수역에 대한 태양의 위치를 산출하는 위치산출부(222)를 구비한다.
상기 지피에스 모듈(221)은 위성으로부터 지피에스 신호를 수신하여 무인항공기(210)의 위치정보를 생성하는 것으로서, 위치정보를 생성하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 위치추적수단이므로 상세한 설명은 생략한다.
위치산출부(222)는 무인항공기(210)가 비행하는 현재 시간을 측정할 수 있는 타이머(미도시)를 구비하고, 지피에스 모듈(221) 및 타이머에서 제공되는 위치정보 및 시간정보를 토대로 현재 태양의 위치를 산출한다. 이때, 도면에 도시되진 않았지만, 위치산출부(222)는 측정 위치 및 시간에 대한 태양의 위치에 대한 정보가 저장된 데이터 베이스를 구비하고, 지피에스 모듈(221) 및 타이머에서 제공되는 데이터 베이스에 저장된 정보와 비교하여 현재 태양의 위치를 산출할 수 있다.
제1제어모듈(230)은 상기 무인항공기(210)가 감시대상 수역을 비행하도록 해당 무인항공기(210)의 추진부(212)를 제어한다. 이때, 제1제어모듈(230)은 도 6에 도시된 바와 같이 검사대역 수역을 무인항공기(210)가 지그재그로 비행할 수 있도록 해당 추진부(212)를 제어할 수 있다. 도 6에서, 주황색 라인은 해당 무인항공기(210)의 비행 경로를 나타낸 것이고, 녹색 경로는 후술되는 제1감지유닛(300)의 제1다분광 카메라(310)의 촬영 경로를 나타낸 것이다.
또한, 제1제어모듈(230)은 태양 위치 감지부(220)에서 제공되는 태양 위치에 대한 정보를 토대로 상기 감시대상 수역에 대한 상기 제1다분광 카메라(310)의 촬영 영역이 상기 무인항공기(210)를 기준으로 태양에 대향되게 위치하도록 상기 무인항공기(210)를 제어한다. 즉, 제1제어모듈(230)은 제1다분광 카메라(310)가 태양을 등진 상태로 감시대상 수역을 촬영할 수 있도록 무인항공기(210)의 비행 방향 또는 자세를 제어할 수 있다.
상기 제1제어모듈(230)은 상기 무인항공기가 기설정된 방위각을 갖도록 해당 무인항공기(210)의 비행을 제어할 수도 있다. 여기서, 상기 제1제어모듈(230)은 상기 무인항공기가 135°의 방위각을 갖도록 해당 무인항공기(210)를 제어하는 것이 바람직하다.
상술된 바와 같이 제1제어모듈(230)은 제1다분광 카메라(310)가 태양을 등진 자세이고, 소정의 방위각을 갖도록 무인항공기(210)를 제어하므로 제1다분광 카메라(310)를 통해 해수면에 반사되는 광에 대한 해수의 다분광 영상을 용이하게 획득할 수 있다.
무인선박(240)은 감시대상 수역에 부유하는 부유부재(241)와, 상기 부유부재(241)에 설치되어 부유부재(241)에 추진력을 제공하는 구동부(242)를 구비한다. 해당 무인선박(240)은 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 감시대상 수역에 부유할 수 있는 무인선박(Unmanned Surface Vehicle:USV)이면 무엇이든 적용 가능하다.
부유부재(241)는 지지 프레임(243)과, 상기 지지 프레임(243)의 하부에 설치되어 해당 지지 프레임(243)이 부유할 수 있도록 소정의 부력을 제공하는 다수의 부력체(244)를 구비한다.
상기 지지 프레임(243)은 소정길이로 연장된 다수의 지지로드가 상호 교차되게 결합되어 격자 형태의 구조물로 형성된다. 부력체(244)는 내부에 부력공간이 마련되며, 지지 프레임(243)의 하부에, 좌우방향을 따라 상호 이격되게 설치되어 있다. 한편, 상기 부유부재(241)는 도시된 예에 한정하는 것이 아니라 감시대상 수역에 부유할 수 있는 구조 및 형태이면 무엇이든 적용 가능하다. 여기서, 지지 프레임(243)은 제2감지유닛(400)이 설치되어 있다.
상기 구동부(242)는 지지 프레임(243)의 후방부에 설치되며, 후방으로 공기를 강제 송풍시키는 다수의 송풍팬(245)을 구비한다. 한편, 도면에 도시되진 않았지만, 각 송풍팬(245)에는 강제송풍되는 공기의 방향을 제어할 수 있도록 간섭부재가 설치될 수도 있다.
제2제어모듈(250)은 감시대상 수역 내에 상기 무인선박(240)이 이동될 수 있도록 구동부(242)를 제어한다. 여기서, 제2제어모듈(250)은 상기 제2감지유닛(400)이 상기 감시대상 수역에 대한 상기 제1다분광 카메라(310)의 촬영 영역에 대한 환경 정보를 수집할 수 있도록 상기 촬영 영역에 상기 무인선박(240)이 위치하도록 상기 구동부(242)를 제어하는 것이 바람직하다.
제1감지유닛(300)은 상기 감시대상 수역의 수면에 대해 다분광 영상을 촬영할 수 있도록 상기 이동유닛(200)에 마련된 제1다분광 카메라(310)와, 상기 감시대상 수역에 대한 광학 영상을 촬영할 수 있도록 상기 무인항공기(210)에 설치되는 제1광학 카메라(320)와, 상기 감시대상 수역의 상공에 대한 미세먼지를 측정하는 미세먼지센서(340)와, 상기 감시대상 수역의 상공에 대한 풍속 또는 풍향을 측정하는 제1윈드감지센서(350)와, 상기 감시대상 수역 주위의 온도 또는 습도를 측정하는 제1온습도 센서(360)와, 상기 감시대상 수역에 대한 깊이영상을 촬영하여 상기 분석모듈(500)에 제공할 수 있도록 상기 무인항공기(210)에 설치되는 제1깊이영상 카메라(330)를 구비한다.
제1다분광 카메라(310)는 무인항공기(210) 전방의 지지대(215)에 설치되어 무인항공기(210)가 비행시 메인바디(214) 하측의 감시대상 수역에 대한 다분광 영상을 촬영한다. 상기 제1다분광 카메라(310)는 가시광선의 특성을 저장하는 일반 카메라의 가시광선(RGB) 밴드 외에 근적외선(Red-Edge, NIR) 등 더 다양한 파장의 분광밴드 특성을 저장할 수 있는 촬영수단으로 밴드의 개수가 더많은 초분광 촬영수단이 적용될 수 있다.
이때, 제1다분광 카메라(310)는 무인항공기(210)의 지지대(215)에 대해 경사지게 설치되는 것이 바람직하다. 즉, 제1다분광 카메라(310)는 상기 무인항공기(210)로부터 상기 감시대상 수역으로 연장되되, 상기 감시대상 수역에 직교한 가상의 기준선(311)에, 소정의 경사각을 갖도록 교차되도록 연장된 촬영 중심선(312) 상의 상기 감시대상 수역의 일부분이 촬영되도록 상기 무인항공기(210)에 세팅되어 있다. 여기서, 경사각은 40°가 적용된다. 태양을 등진 상태로 무인항공기(210)에 대해 경사진 제1다분광 카메라(310)를 통해 촬영된 다분광 영상을 통해 태양광에 대한 감지 반사율을 분석할 수 있고, 해당 감지 반사율을 통해 감시대상 수역의 엽록소 농도, 부유 물질 농도, 용존 유기량 등의 정보를 산출할 수 있다.
제1광학 카메라(320)는 무인항공기(210) 전방의 지지대(215)에 설치되어 감시대상 수역에 대한 상기 제1다분광 카메라(310)의 촬영범위를 촬영하여 광학 영상을 획득한다. 이때, 제1광학 카메라(320)는 RGB 카메라가 적용된다.
제1깊이영상 카메라(330)는 무인항공기(210)의 메인바디(214)에 설치되어 해당 감시대상 수역에 대한 깊이영상을 촬영한다. 해당 깊이영상을 통해 해당 감시대상 수역의 파도 형태나 해수 흐름 등을 분석할 수 있다.
미세먼지센서(340)는 무인항공기(210)의 메인바디(214)에 설치되어 감시대상 수역의 상공 내의 미세먼지량을 측정한다. 해당 미세먼지센서(340)는 미세먼지를 측정하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 측정수단이므로 상세한 설명은 생략한다. 제1윈드감지센서(350)는 무인항공기(210)에 설치되어 감시대상 수역의 상공의 바람을 센싱한다. 상기 제1윈드감지센서(350)는 풍향 또는 풍속을 측정하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 센싱수단이므로 상세한 설명은 생략한다.
제1온습도 센서(360)는 무인항공기(210)의 메인바디(214)에 설치되어 메인바디(214) 주위의 온도 또는 습도를 측정한다. 해당 제1온습도 센서(360)는 온도 또는 습도를 측정하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 측정수단이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 제1감지유닛(300)은 제1다분광 카메라(310)에서 촬영된 다분광 영상, 제1광학 카메라(320)에서 촬영된 광학 영상, 제1깊이영상 카메라(330)에서 촬영된 깊이영상 및 미세먼지센서(340), 제1윈드감지센서(350), 제1온습도센서에 측정된 측정 정보를 분석모듈(500)로 전송하기 위한 제1통신모듈(370)을 더 구비할 수도 있다. 해당 제1통신모듈(370)은 무인항공기(210)의 메인바디(214)에 설치되어 무선통신망을 이용하여 해당 영상 및 정보를 분석모듈(500)로 전송할 수 있다.
상기 제2감지유닛(400)은 상기 무인선박(240)에 설치되어 상기 감시대상 수역의 탁도를 측정할 수 있는 탁도센서(410)과, 상기 감시대상 수역의 염분도를 측정할 수 있도록 상기 무인선박(240)에 마련되는 염분도 센서(420)와, 상기 무인선박(240)에 마련되는 것으로서, 상기 무인선박(240) 주위의 수면에 대한 다분광 영상을 획득하여 상기 분석모듈(500)에 제공하는 제2다분광 카메라(430)와, 상기 무인선박(240) 주위의 수면에 대한 광학 영상을 촬영하여 상기 분석모듈(500)에 제공하는 제2광학 카메라(440)와, 상기 무인선박(240) 주위의 수면에 대한 깊이영상을 촬영하여 상기 분석모듈(500)에 제공할 수 있도록 상기 무인선박(240)에 설치되는 제2깊이영상 카메라(450)와, 상기 무인선박(240) 주위에 대한 풍속 또는 풍향을 측정하는 제2윈드감지센서(460)와, 상기 무인선박(240) 주위의 온도 또는 습도를 측정하는 제2온습도 센서(470)를 구비한다.
탁도센서(410)는 상기 무인선박(240)의 지지 프레임(243)에 설치되어 지지 프레임(243) 하부의 수역의 탁도를 측정한다. 염분도 센서(420)는 탁도센서(410)에 인접된 지지 프레임(243)에 설치된 무인선박(240) 주위 수역의 염분도를 측정한다. 해당 탁도센서(410) 및 염분도 센서(420)는 탁도 및 염분도를 측정하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 측정수단이므로 상세한 설명은 생략한다.
제2다분광 카메라(430)는 무인선박(240)의 지지 프레임(243)에 설치되어 무인선박(240) 주위의 다분광 영상을 촬영한다. 상기 제2다분광 카메라(430)는 가시광선의 특성을 저장하는 일반 카메라의 가시광선(RGB) 밴드 외에 근적외선(Red-Edge, NIR) 등 더 다양한 파장의 분광밴드 특성을 저장할 수 있는 촬영수단으로 밴드의 개수가 더많은 초분광 촬영수단이 적용될 수 있다. 해당 무인선박(240)은 제1다분광 카메라(310)의 촬영범위 내에 부유하므로 제2다분광 카메라(430)는 해당 촬영범위에 대한 다분광 영상을 재차 획득한다. 제2다분광 카메라(430)로의 다분광 영상은 제1다분광 카메라(310)의 다분광 영상과 함께 분석모듈(500)에 제공되므로 상기 다분광 영상들을 비교분석하여 해당 감시대상 수역에 대한 측정 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
제2광학 카메라(440)는 무인선박(240)의 지지 프레임(243)이 설치되어 무인선박(240)에 인접된 감시대상 수역을 촬영한다. 해당 제2광학 카메라(440)는 RGB 카메라가 적용되는 것이 바람직하다.
상기 제2깊이영상 카메라(450)는 지지 프레임(243)에 설치되어 무인선박(240)과 함께 이동하며 무인선박(240)에 인접된 감시대상 수역에 대한 깊이영상을 촬영한다. 상기 제2깊이영상 카메라(450)는 피사체에 대한 깊이영상을 획득하기 위해 종래에 일반적으로 사용되는 촬영수단이므로 상세한 설명은 생략한다.
제2윈드감지센서(460)는 무인선박(240)의 지지 프레임(243)에 설치되어 무인선박(240) 주위의 감시대상 수역의 상공의 바람을 센싱한다. 제2온습도 센서(470)는 무인선박(240)에 설치되어 무인선박(240) 주위의 온도 또는 습도를 측정한다. 해당 제2윈드감지센서(460) 및 제2온습도 센서(470)는 풍향, 풍속, 온도 또는 습도를 측정하기 위해 종래 일반적으로 사용되는 측정센서이므로 상세한 설명은 생략한다.
한편, 제2감지유닛(400)은 탁도센서(410) 및 염분도 센서(420)에서 측정된 정보, 제2다분광 카메라(430)에서 촬영된 다분광 영상, 제2광학 카메라(440)에서 촬영된 광학 영상, 제2깊이영상 카메라(450)에서 촬영된 깊이영상 및 제2윈드감지센서(460), 제2온습도센서에 측정된 측정 정보를 분석모듈(500)로 전송하기 위한 제2통신모듈(480)을 더 구비할 수도 있다. 해당 제2통신모듈(480)은 무인항공기(210)의 메인바디(214)에 설치되어 무선통신망을 이용하여 해당 영상 및 정보를 분석모듈(500)로 전송할 수 있다.
분석모듈(500)은 제1감지유닛(300) 및 제2감지유닛(400)으로부터 제공되는 정보를 토대로 감시대상 수역에 대한 환경정보를 산출한다.
상기 분석모듈(500)은 제1 및 제2감지유닛(300,400)에서 제공되는 다분광 영상을 통해 태양광에 대한 감지 반사율을 분석할 수 있고, 해당 감지 반사율을 통해 감시대상 수역의 엽록소 농도, 부유 물질 농도, 용존 유기량 등의 정보를 산출할 수 있다. 이때, 제1감지유닛(300)은 감시대상 수역의 상공에서 촬영된 다분광 영상을 제공하고, 제2감지유닛(400)은 감시대상 수역의 수면에서 촬영된 다분광 영상을 제공하므로 분석모듈(500)은 해당 다분광 영상들을 비교 분석하여 해당 감시대상 수역의 측정 신뢰도를 향상시킬 수 있다.
또한, 분석모듈(500)은 제1 및 제2감지유닛(300,400)에서 제공되는 정보를 토대로 감시대상 수역의 탁도, 염분도, 풍향 또는 풍속, 온도, 습도 등의 정보를 획득할 수 있다. 그리고, 분석모듈(500)은 제1 및 제2감지유닛(300,400)에서 제공하는 깊이영상을 토대로 해수의 흐름이나 파도에 대한 정보도 산출할 수 있다. 한편, 분석모듈(500)은 도면에 도시되진 않았지만, 감시대상 수역의 환경정보를 관리자에게 표시할 수 있도록 디스플레이 패널을 더 구비할 수도 있다.
해당 분석모듈(500)은 산출된 감시대상 수역의 환경 정보를 관리서버(510)에 전송할 수 있다. 상기 관리서버(510)는 분석모듈(500)로부터 전송된 환경 정보를 시간 순으로 분류하여 저장할 수 있으며, 사용자가 요청할 경우, 해당 환경정보를 사용자의 단말기에 전송할 수도 있다.
상술된 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 해양 환경 감시 시스템(100)은 감시대상 수역 상공을 비행하는 무인항공기(210)와, 해당 수역에서 이동하는 무인선박(240)을 이용하여 해당 수역에 대한 환경 정보를 획득할 수 있으므로 보다 광범위한 수역에 대한 환경정보를 용이하게 획득할 수 있다는 장점이 있다.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
100: 해양 환경 감시 시스템 200: 이동유닛
210: 무인항공기 220: 태양 위치 감지부
230: 제1제어모듈 240: 무인선박
250: 제2제어모듈 300: 제1감지유닛
310: 제1다분광 카메라 320: 제1광학 카메라
330: 제1깊이영상 카메라 340: 미세먼지센서
350: 제1윈드감지센서 360: 제1온습도 센서
370: 제1통신모듈 400: 제2감지유닛
410: 탁도센서 420: 염분도 센서
430: 제2다분광 카메라 440: 제2광학 카메라
450: 제2깊이영상 카메라 460: 제2윈드감지센서
470: 제2온습도 센서 480: 제2통신모듈
500: 분석모듈

Claims (19)

  1. 감시대상 수역에서 이동하는 이동유닛;
    상기 감시대상 수역의 수면에 대해 다분광 영상을 촬영할 수 있도록 상기 이동유닛에 마련된 제1다분광 카메라가 포함된 제1감지유닛; 및
    상기 제1감지유닛에서 제공되는 다분광 영상을 분석하여 해당 감시대상 수역의 환경 정보를 획득하는 분석모듈;을 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동유닛은
    상기 제1감지유닛이 설치되는 것으로서, 상기 감시대상 수역의 상공을 비행하는 무인항공기; 및
    상기 무인항공기의 비행을 제어하는 제1제어모듈;을 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1다분광 카메라는 상기 무인항공기으로부터 상기 감시대상 수역으로 연장되되, 상기 감시대상 수역에 직교한 가상의 기준선에, 소정의 경사각을 갖도록 교차되도록 연장된 촬영 중심선 상의 상기 감시대상 수역의 일부분이 촬영되도록 상기 무인항공기에 세팅된,
    해양 환경 감시 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 경사각은 40°인,
    해양 환경 감시 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 감시대상 수역에 대한 태양의 위치를 감지하는 태양 위치 감지부;를 더 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1제어모듈은 상기 감시대상 수역에 대한 상기 제1다분광 카메라의 촬영 영역이 상기 무인항공기를 기준으로 태양에 대향되게 위치하도록 상기 무인항공기를 제어하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1제어모듈은 상기 무인항공기가 기설정된 방위각을 갖도록 해당 무인항공기의 비행을 제어하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1제어모듈은 상기 무인항공기가 135°의 방위각을 갖도록 해당 무인항공기을 제어하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  9. 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동유닛은
    상기 감시대상 수역에 부유하여 이동하는 무인선박; 및
    상기 무인선박의 이동을 제어하는 제2제어모듈;을 더 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 무인선박에 설치되어 상기 무인선박 주위 수역에 대한 환경 정보를 수집하는 제2감지유닛;을 더 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제2제어모듈은 상기 제2감지유닛이 상기 감시대상 수역에 대한 상기 제1다분광 카메라의 촬영 영역에 대한 환경 정보를 수집할 수 있도록 상기 촬영 영역에 상기 무인선박이 위치하도록 상기 무인선박을 제어하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제2감지유닛은
    상기 무인선박에 설치되어 상기 감시대상 수역의 탁도를 측정할 수 있는 탁도센서; 및
    상기 감시대상 수역의 염분도를 측정할 수 있도록 상기 무인선박에 마련되는 염분도 센서;를 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1감지유닛은 상기 감시대상 수역에 대한 광학 영상을 촬영할 수 있도록 상기 무인항공기에 설치되는 제1광학 카메라;를 더 구비하고,
    상기 분석모듈은 상기 제1광학 카메라에서 제공되는 광학 영상을 분석하여 상기 감시대상 수역에 대한 환경 정보를 획득하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제1감지유닛은
    상기 감시대상 수역의 상공에 대한 미세먼지를 측정하는 미세먼지센서;
    상기 감시대상 수역의 상공에 대한 풍속 또는 풍향을 측정하는 제1윈드감지센서; 및
    상기 감시대상 수역 주위의 온도 또는 습도를 측정하는 제1온습도 센서;를 더 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1감지유닛은 상기 감시대상 수역에 대한 깊이영상을 촬영하여 상기 분석모듈에 제공할 수 있도록 상기 무인항공기에 설치되는 제1깊이영상 카메라;를 더 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  16. 제12항에 있어서,
    상기 제2감지유닛은 상기 무인선박에 마련되는 것으로서, 상기 무인선박 주위의 수면에 대한 다분광 영상을 획득하여 상기 분석모듈에 제공하는 제2다분광 카메라;를 더 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 제2감지유닛은 상기 무인선박 주위의 수면에 대한 광학 영상을 촬영하여 상기 분석모듈에 제공하는 제2광학 카메라;를 더 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2감지유닛은
    상기 무인선박 주위에 대한 풍속 또는 풍향을 측정하는 제2윈드감지센서; 및
    상기 무인선박 주위의 온도 또는 습도를 측정하는 제2온습도 센서;를 더 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제2감지유닛은 상기 무인선박 주위의 수면에 대한 깊이영상을 촬영하여 상기 분석모듈에 제공할 수 있도록 상기 무인선박에 설치되는 제2깊이영상 카메라;를 더 구비하는,
    해양 환경 감시 시스템.
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