KR20220155655A - Substance dispersion system and method using by unmanned aerial vehicle for fog dispersion - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템과 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 무인기인 운반수단을 활용하여 안개가 발생할 때, 목표지역을 기준으로 안개가 발생되는 발생지역에 구름씨인 시딩물질을 살포하여 시정을 계속적으로 개선하기 위한 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템과 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a system and method for spraying substances based on the use of an unmanned aerial vehicle for reducing fog, and more specifically, when fog is generated using an unmanned vehicle, cloud seeds in the area where the fog is generated based on the target area It relates to a material spraying system and method based on the use of an unmanned aerial vehicle for reducing fog to continuously improve visibility by spraying phosphorus seeding materials.
일반적으로, 안개는 대기 중의 수증기가 차가운 수면이나 지면과 맞닿아 응결현상이 일어나는 것으로, 안개와 같이 대기 중의 수중기가 모여서 매우 미세한 물방울을 다량으로 만들기 위해서는 다음과 같은 조건이 필요하다. In general, fog is a condensation phenomenon that occurs when water vapor in the atmosphere comes into contact with a cold water surface or the ground.
- 대기 중에 수증기가 다량으로 함유되어 있을 것- There must be a large amount of water vapor in the air
- 공기가 이슬점 온도 이하로 냉각될 것- The air must be cooled below the dew point temperature
- 대기 중에 미세한 물방울의 생성을 촉진시키는 흡습성의 미립자인 응결핵이 많이 떠 있을 것- There should be a lot of condensation nuclei, hygroscopic particulates that promote the creation of fine water droplets in the air.
- 주변에 수증기 공급원이 있을 것- There must be a source of steam nearby
상기와 같은 조건에 공기의 냉각이 일어나면 안개가 발생하게 되며, 안개가 발생하는 지역에서는 도로의 자동차 운행, 항구의 배 입출항, 비행기의 이착륙에 있어서 운전자, 선장, 조종사가 양호한 시정을 확보하는 것이 매우 중요하며, 온도의 급격한 변화로 발생되는 자연현상인 안개는 시정을 크게 악화시켜 안전운행에 막대한 지장을 초래하게 된다. 또한, 국방차원에서도 비상사태 시 군 공항 등에 안개가 발생하면 전투기의 이착륙이 어려워 이런 경우에도 안개를 소산시켜 전투기, 수송기 등의 이착륙을 지원할 수 있는 기술이 필요하다.When the air cools under the above conditions, fog occurs. In areas where fog occurs, it is very important for drivers, captains, and pilots to secure good visibility when driving vehicles on the road, entering and leaving ships in ports, and taking off and landing of airplanes. Fog, a natural phenomenon caused by a rapid change in temperature, greatly deteriorates visibility and causes a great hindrance to safe driving. In addition, at the national defense level, it is difficult for fighter jets to take off and land when fog occurs at military airports during an emergency.
최근에는 안개로 인한 인명 및 경제적 피해는 증가하고 있다. 특히, 교통, 항공 분야에서 안개는 치명적인 인명피해를 동반할 뿐 만 아니라 경제적 피해도 상당히 크게 발생하고 있다.In recent years, human and economic damage due to fog has increased. In particular, in the fields of transportation and aviation, fog not only accompanies fatal human casualties, but also causes considerable economic damage.
이러한 점을 고려하여, 최근에는 무인기 시스템인 드론을 이용한 안개저감기술 개발에 대한 시도가 계속되고 있으며, 이를 위한 다양한 방법을 찾고자 연구가 추진되고 있다.In consideration of this point, recent attempts to develop fog reduction technology using drones, which are unmanned aerial vehicles, have been continued, and research is being promoted to find various methods for this.
또한, 드론산업 발전 및 기술의 진보에 따라서 안개발생시 드론의 자동항법 기술의 개발로 인위적 드론의 조정없이 구름씨를 살포가 가능하여 안개저감을 위한 드론의 활용의 방법론적인 연구가 필요하다.In addition, according to the development of the drone industry and technological progress, it is possible to spray cloud seeds without artificial drone control by developing automatic navigation technology for drones when fog occurs, so methodological research on the use of drones for fog reduction is required.
또한, 안개발생시 유인항공기의 활용은 많은 위험성이 있으므로, 무인항공기인 드론을 활용한 안개저감실험 방법이 최적의 방법으로 고려된다. 기존의 안개저감 관련 특허기술은 유인항공기를 활용하는 것이 대부분이고 목표지역 현장에 구름씨를 살포함으로서 순간적으로 시정 악화를 발생시키기에 도로, 해상대교 등에 현실적으로 적용하는 많은 문제점이 있다. 이러한 실제적 안개저감 활용을 위해 드론의 활용방법에 대한 기술개발이 필요하다.In addition, since there are many risks in using manned aircraft when fog occurs, the fog reduction experiment method using drones, which are unmanned aerial vehicles, is considered as the optimal method. Most of the existing patent technologies related to fog reduction use manned aircraft, and there are many problems in applying them practically to roads, sea bridges, etc. because they instantly deteriorate visibility by spraying cloud seeds at the site of the target area. For this practical use of fog reduction, it is necessary to develop technology for how to use drones.
본 발명의 목적은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 무인기인 운반수단을 활용하여 안개가 발생할 때, 목표지역을 기준으로 안개가 발생되는 발생지역에 구름씨인 시딩물질을 살포하여 시정을 계속적으로 개선하기 위한 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템과 방법을 제공함에 있다.An object of the present invention is to solve the conventional problem, when fog occurs using an unmanned vehicle, by spraying seeding material, which is a cloud seed, in the area where fog occurs based on the target area to continuously improve visibility. It is to provide a material spraying system and method based on the use of unmanned aerial vehicles for fog reduction to improve.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 바람직한 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템은 수집된 기상정보를 바탕으로 안개저감이 필요한 목표지역과 안개가 발생되는 안개발생지역을 선정하는 한편, 안개발생지역의 범위와 안개발생지역에서의 안개발생시간을 확인하고, 안개 저감을 위한 시딩물질의 살포횟수와 살포량 그리고 살포위치를 결정하는 운영수단; 및 상기 운영수단을 통한 선정정보와 상기 운영수단을 통한 확인정보와 상기 운영수단을 통한 결정정보를 바탕으로 자동으로 제어되되, 상기 운영수단의 제어에 따라 상기 안개발생시간에 대응하여 상기 시딩물질을 상기 안개발생지역에서 상기 살포위치로 운반하는 한편, 상기 시딩물질을 상기 살포위치에 살포하는 운반수단;을 포함한다.According to a preferred embodiment for achieving the above object of the present invention, the UAV utilization-based material spraying system for fog reduction according to the present invention is based on the collected meteorological information, target area requiring fog reduction and fog is generated Operating means for selecting the fog generating area, checking the range of the fog generating area and the fog generating time in the fog generating area, and determining the number, amount and location of spraying of seeding materials for fog reduction; And it is automatically controlled based on selection information through the operating means, confirmation information through the operating means, and decision information through the operating means, and the seeding material is controlled in response to the fog generation time according to the control of the operating means. and transporting means for transporting the mist generation area to the spraying position and spreading the seeding material to the spraying position.
여기서, 상기 운영수단은, 적어도 상기 목표지역의 풍향과 풍속을 포함하는 기상정보를 수집하는 정보수집부; 상기 정보수집부를 통해 수집된 기상정보를 바탕으로 상기 안개발생지역을 선정하는 한편, 상기 안개발생지역의 범위와 상기 안개발생시간을 확인하고, 상기 운반수단의 동작을 분석하는 정보분석부; 상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 안개발생지역과 상기 목표지역 사이의 거리를 산출하는 거리산출부; 상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 운반수단의 운영횟수를 결정하는 횟수결정부; 상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 운영횟수 당 상기 시딩물질의 살포량을 산출하는 살포량산출부; 상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 시딩물질의 확산범위를 고려하여 상기 시딩물질의 살포위치를 산출하는 위치산출부; 및 상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 거리, 상기 운영횟수, 상기 살포량, 상기 살포위치를 종합하여 상기 운반수단의 운영 계획을 수립하고, 상기 운반수단의 동작을 제어하는 수단제어부;를 포함한다.Here, the operating means includes: an information collection unit that collects meteorological information including at least the wind direction and speed of the target area; an information analysis unit that selects the fog generation area based on the meteorological information collected through the information collection unit, checks the range of the fog generation area and the fog generation time, and analyzes the operation of the transportation means; a distance calculation unit for calculating a distance between the fog generating area and the target area according to the determination of the operation of the transportation means as a result of the analysis of the information analysis unit; a frequency determination unit for determining the number of operations of the transportation means according to the determination of the operation of the transportation means as a result of the analysis of the information analysis unit; As a result of the analysis of the information analysis unit, the operation of the transportation means is determined, a spraying amount calculating unit for calculating the spraying amount of the seeding material per the number of operations; a position calculation unit calculating a spreading position of the seeding material in consideration of a diffusion range of the seeding material according to an operation of the vehicle being determined as a result of the analysis of the information analysis unit; And according to the analysis result of the information analysis unit, as the operation of the transportation means is determined, an operation plan for the transportation means is established by integrating the distance, the number of operations, the amount of spraying, and the spraying position, and the operation of the means of transportation is controlled. It includes; a means control unit for doing.
여기서, 상기 운영수단은, 상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 안개발생지역과 상기 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온에 대응하여 상기 시딩물질을 선정하는 물질선정부;를 더 포함한다.Here, the operating means includes: a material selection unit that selects the seeding material in response to the temperature of at least one of the fog generating area and the target area according to the determination of the operation of the transportation means as a result of the analysis of the information analysis unit; more includes
여기서, 상기 운영수단은, 상기 운반수단의 동작 결과에 따라 상기 목표지역에서의 안개 저감 상태를 감시, 분석하는 효과분석부;를 더 포함한다.Here, the operating means further includes an effect analysis unit that monitors and analyzes the fog reduction state in the target area according to the operation result of the transportation means.
본 발명에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템은 상기 목표지역에 구비되고, 상기 목표지역의 지상에서 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나에 대한 입자정보를 관측하는 우적계; 상기 목표지역에 구비되고, 상기 목표지역의 시정을 관측하는 시정계; 및 상기 목표지역에 구비되고, 상기 목표지역에서 대기 중의 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나로부터 원격으로 반사되는 마이크로파의 후반산란신호를 이용하여 입자정보를 관측하는 연직강우레이더; 중 적어도 어느 하나를 더 포함한다.An unmanned aerial vehicle utilization-based material spraying system for fog reduction according to the present invention includes a rain dropper provided in the target area and observing particle information on at least one of fog particles and precipitation particles on the ground in the target area; a visibility system provided in the target area and observing the visibility of the target area; and a vertical rain radar provided in the target area and observing particle information using a second half scattering signal of microwaves remotely reflected from at least one of fog particles and precipitation particles in the air in the target area. It further includes at least one of
여기서, 상기 운반수단에는, 상기 안개발생지역에서 안개의 연직고도를 관측하는 기상관측센서;가 탑재되고, 상기 위치산출부는, 상기 연직고도를 바탕으로 상기 운반수단의 비행고도를 산출한다.Here, the vehicle is equipped with a meteorological observation sensor that observes a vertical height of fog in the fog region, and the position calculation unit calculates a flight altitude of the vehicle based on the vertical altitude.
본 발명에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법은 본 발명에 따른 안개저감을 위한 물질살포 시스템을 이용하는 물질살포 방법이고, 적어도 상기 목표지역의 풍향과 풍속을 포함하는 기상정보를 수집하는 정보수집단계; 상기 정보수집단계를 거쳐 수집된 기상정보를 바탕으로 상기 안개발생지역을 선정하는 한편, 상기 안개발생지역의 범위와 상기 안개발생시간을 확인하고, 상기 운반수단의 동작을 분석하는 정보분석단계; 상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 안개발생지역과 상기 목표지역 사이의 거리를 산출하는 거리산출단계; 상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 운반수단의 운영횟수를 결정하는 횟수결정단계; 상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 운영횟수 당 상기 시딩물질의 살포량을 산출하는 살포량산출단계; 상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 시딩물질의 확산범위를 고려하여 상기 시딩물질의 살포위치를 산출하는 위치산출단계; 및 상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 거리, 상기 운영횟수, 상기 살포량, 상기 살포위치를 종합하여 상기 운반수단의 운영 계획을 수립하고, 상기 운반수단의 동작을 제어하는 물질살포단계;를 포함한다.The UAV utilization-based material spraying method for reducing fog according to the present invention is a material spraying method using the material spraying system for reducing fog according to the present invention, and collecting meteorological information including at least the wind direction and speed of the target area information collection step; an information analysis step of selecting the fog generating region based on the meteorological information collected through the information collection step, checking the range of the fog generating region and the fog generating time, and analyzing the operation of the transportation means; a distance calculation step of calculating a distance between the fog generating region and the target region according to the determination of the operation of the means of transportation as a result of the analysis of the information analysis step; a number determination step of determining the operating frequency of the means of transport according to the determination of the operation of the means of transport as a result of the analysis of the information analysis step; a spraying amount calculation step of calculating a spraying amount of the seeding material per the number of operations according to the determination of the operation of the vehicle as a result of the analysis of the information analysis step; a position calculation step of calculating a spreading position of the seeding material in consideration of a diffusion range of the seeding material according to the determination of the operation of the vehicle as a result of the analysis of the information analysis step; And as the operation of the transportation means is determined as a result of the analysis in the information analysis step, an operation plan for the transportation means is established by integrating the distance, the number of operations, the amount of spraying, and the spraying position, and the operation of the means of transportation is determined. It includes; controlling substance spraying step.
본 발명에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법은 상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 안개발생지역과 상기 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온에 대응하여 상기 시딩물질을 선정하는 물질선정단계;를 더 포함한다.As a result of the analysis of the information analysis step, the method of spraying substances based on the use of UAVs for reducing fog according to the present invention determines the operation of the transportation means in response to the air temperature of at least one of the fog generating area and the target area. It further includes; a material selection step of selecting the seeding material.
본 발명에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법은 상기 운반수단의 동작 결과에 따라 상기 목표지역에서의 안개 저감 상태를 감시, 분석하는 효과분석단계;를 더 포함한다.The UAV utilization-based material spraying method for reducing fog according to the present invention further includes an effect analysis step of monitoring and analyzing the fog reduction state in the target area according to the operation result of the vehicle.
여기서, 상기 효과분석단계에는, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 안개발생지역과 상기 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온을 감시하는 온도감시단계; 상기 기온이 영상인 경우, 선정된 흡습성물질에 대한 안개저감 효과를 수치모의하는 제1수치모의단계; 상기 기온이 영하인 경우, 선정된 빙정핵물질에 대한 안개저감 효과를 수치모의하는 제2수치모의단계; 상기 운반수단의 동작 결과에 따라 상기 목표지역에서의 안개 저감 상태를 감시, 분석하는 결과수집단계; 및 상기 기온에 대응하여 수치모의된 모의정보와 상기 결과수집단계를 거쳐 감시, 분석된 결과정보를 비교하는 수치비교단계;가 포함된다.Here, the effect analysis step may include a temperature monitoring step of monitoring the temperature of at least one of the fog generating region and the target region according to the determination of the operation of the transportation means; A first numerical simulation step of numerically simulating the fog reduction effect for the selected hygroscopic material when the temperature is zero; a second numerical simulation step of numerically simulating the haze reduction effect for the selected ice crystal material when the temperature is below zero; a result collection step of monitoring and analyzing the fog reduction state in the target area according to the operation result of the vehicle; and a numerical comparison step of comparing simulated information numerically simulated in response to the temperature and result information monitored and analyzed through the result collection step.
본 발명에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템과 방법에 따르면, 무인기인 운반수단을 활용하여 안개가 발생할 때, 목표지역을 기준으로 안개가 발생되는 발생지역에 구름씨인 시딩물질을 살포하여 시정을 계속적으로 개선할 수 있다.According to the UAV utilization-based material spraying system and method for reducing fog according to the present invention, when fog is generated using an unmanned vehicle, seeding material, which is a cloud seed, is applied to the area where fog is generated based on the target area. Visibility can be continuously improved by spraying.
또한, 본 발명은 무인기인 운반수단을 실제 안개발생지역에 투입하여 인공강우물질인 시딩물질을 살포함에 따라, 목표지역에서의 안개저감 효과를 나타내고 시정 개선을 확인할 수 있다.In addition, according to the present invention, the fog reduction effect in the target area and visibility improvement can be confirmed by putting the unmanned vehicle into the actual fog generating area and spraying the seeding material, which is an artificial rain material.
또한, 본 발명은 종래 기술에 따라 목표지역에서 시딩물질을 살포할 때, 발생되는 순간적인 시정악화 현상을 방지하고, 실제 환경에서의 적용 및 활용도를 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can prevent instantaneous visibility deterioration that occurs when seeding material is sprayed in a target area according to the prior art, and can improve application and utilization in a real environment.
또한, 본 발명은 무인기인 운반수단을 이용하여 안개발생지역과 목표지역을 달리하여 살포한 시딩물질이 목표지역에 도착할 때, 충분히 안개와 반응하여 지면으로 떨어짐에 따라 시정 개선 효과를 상승시킬 수 있다.In addition, in the present invention, when the seeding material sprayed by differentiating the fog generating area and the target area using an unmanned vehicle arrives at the target area, it sufficiently reacts with the fog and falls to the ground, thereby increasing the effect of improving visibility. .
또한, 본 발명은 운반수단의 동작 결과에 따른 효과 분석을 통해 수치모의 자료와 실제 관측자료를 비교하여 안개저감 효과를 검증할 수 있다.In addition, the present invention can verify the fog reduction effect by comparing numerical simulation data and actual observation data through effect analysis according to the operation result of the vehicle.
또한, 본 발명은 무인기인 운반수단에 의한 실제적인 시딩물질의 살포 결과와 수치모의에 의한 시딩물질의 살포 결과를 비교하여 시딩물질의 확산 범위 내에서 시정개선, 안개입자 변화, 연직 안개의 물리적 변화(안개입자, 강도 등) 등을 간편하게 확인할 수 있고, 무인기인 운반수단을 이용하여 안개저감 효과를 검증할 수 있다.In addition, the present invention compares the results of actual seeding material spraying by an unmanned vehicle and the spraying result of numerical simulation to improve visibility, change fog particles, and physically change vertical fog within the spreading range of seeding material. (fog particles, intensity, etc.) can be easily checked, and the fog reduction effect can be verified using an unmanned vehicle.
또한, 본 발명은 운영수단의 세부 구성을 통해 안개발생지역과 목표지역을 구분하고, 안개발생지역에서 정확한 살포영역에 시딩물질을 명확하게 살포하고, 목표지역에서의 안개저감 효과를 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention distinguishes the fog generating area from the target area through the detailed configuration of the operating means, clearly sprays the seeding material in the accurate spraying area in the fog generating area, and improves the fog reduction effect in the target area. .
또한, 본 발명은 물질선정부를 통해 안개발생지역에서 시딩물질과 안개의 반응을 활발하게 하여 안개의 소산을 촉진시킬 수 있다.In addition, the present invention can promote the dissipation of the fog by activating the reaction between the seeding material and the fog in the fog generating area through the material selection unit.
또한, 본 발명은 효과분석부를 통해 시딩물질의 확산 범위 내에서 변화를 간편하게 확인하고, 목표지역에서의 안개저감 효과를 검증할 수 있다.In addition, the present invention can easily check the change within the diffusion range of the seeding material through the effect analysis unit and verify the fog reduction effect in the target area.
또한, 본 발명은 목표지역에서의 관측을 안정되게 하고, 목표지역으로 이류한 안개의 변화를 명확하게 관측하여 목표지역에서의 안개저감 효과를 안정되게 검증할 수 있는 명확한 자료로 활용할 수 있다In addition, the present invention stabilizes observation in the target area, and clearly observes changes in the fog advected to the target area, so that it can be used as clear data that can stably verify the effect of reducing fog in the target area.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템을 적용할 때, 발생지역으로부터 목표지역으로 안개가 이류하는 상태를 도시한 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템을 적용할 때, 발생지역으로부터 목표지역으로 안개가 이류하는 상태를 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템을 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법을 도시한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법에서 효과분석단계를 도시한 순서도이다.1 is a plan view illustrating a state in which fog is advected from an area of occurrence to a target area when an unmanned aerial vehicle utilization-based material spraying system for fog reduction according to an embodiment of the present invention is applied.
2 is a side view illustrating a state in which fog is advected from an area of occurrence to a target area when an unmanned aerial vehicle utilization-based material spraying system for fog reduction according to an embodiment of the present invention is applied.
3 is a block diagram showing a material spraying system based on the use of an unmanned aerial vehicle for reducing fog according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a method of spraying a material based on the use of an unmanned aerial vehicle for reducing fog according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating an effect analysis step in a method for spraying a material based on the use of an unmanned aerial vehicle for reducing fog according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템과 방법의 일 실시예를 설명한다. 이때, 본 발명은 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명확하게 하기 위해 생략될 수 있다.Hereinafter, an embodiment of a material spraying system and method based on the use of an unmanned aerial vehicle for fog reduction according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. At this time, the present invention is not limited or limited by the examples. In addition, in describing the present invention, detailed descriptions of well-known functions or configurations may be omitted to clarify the gist of the present invention.
종래의 안개저감을 위한 물질살포 기술에 따르면, 안개가 발생한 목표지역에 유인기를 활용한 방법이었으나, 이 방법을 사용 할 경우, 목표지역은 시딩물질에 의해 순간적으로 시정 악화가 발생하여 위험상황이 발생하였다.According to the conventional material spraying technology for reducing fog, a manned machine was used in the target area where fog occurred, but when this method is used, visibility in the target area is momentarily deteriorated by seeding material, resulting in a dangerous situation. occurred.
하지만, 본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템과 방법은 종래의 물질살포 기술에 대한 단점을 극복하고, 풍향과 풍속 그리고 안개의 농도를 고려하여 안개저감을 위한 대상안개를 무인기인 운반수단(30)을 활용하여 시딩물질을 살포하는 기술로, 목표지역에 시정이 개선된 안개가 도달하게 하는 기술이다. 시딩물질은 인공강우물질이라고 표현하기도 하고, 구름씨라고 표현하기도 한다.However, the unmanned aerial vehicle utilization-based material spraying system and method for fog reduction according to an embodiment of the present invention overcomes the disadvantages of the conventional material spraying technology, and considers the wind direction, wind speed, and fog concentration to reduce fog. It is a technology of spraying seeding material by utilizing a
본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템과 방법은 안개저감을 위한 실험에 활용하여 안개저감 효과를 검증하는데 적용될 수 있다.The system and method for spraying substances based on the use of unmanned aerial vehicles according to an embodiment of the present invention can be applied to verify the effect of reducing fog by using an experiment for reducing fog.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템은 운영수단(10)과, 운반수단(30)을 포함하고, 광학우적계(42)와, 시정계(43)와, 연직강우레이더(44) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.1 to 3, a material spraying system based on the use of an unmanned aerial vehicle for fog reduction according to an embodiment of the present invention includes an operating means 10 and a transportation means 30, and an optical raindrop 42 ), a
운영수단(10)은 수집된 기상정보를 바탕으로 안개저감이 필요한 목표지역과 안개가 발생되는 안개발생지역을 선정하는 한편, 안개발생지역의 범위와 안개발생지역에서의 안개발생시간을 확인하고, 안개 저감을 위한 시딩물질의 살포횟수와 살포량 그리고 살포위치를 결정한다.Based on the collected meteorological information, the operating means 10 selects a target area requiring fog reduction and a fog generating region where fog occurs, while checking the range of the fog generating region and the fog generation time in the fog generating region, Determine the number of times of seeding material to reduce fog, the amount of spraying, and the spraying location.
운영수단(10)은 정보수집부(11)와, 정보분석부(12)와, 거리산출부(14)와, 횟수결정부(15)와, 살포량산출부(16)와, 위치산출부(17)와, 수단제어부(18)를 포함하고, 물질선정부(13)와 효과분석부(20) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.The operating means 10 includes an
정보수집부(11)는 적어도 목표지역의 풍향과 풍속을 포함하는 기상정보를 수집한다. 기상정보에는 위성자료와, 수치모의를 위한 예측 자료 등이 적용될 수 있다. 기상정보는 대한민국을 기준으로 국립기상과학원과 기상청 중 적어도 어느 하나에서 수집되는 기상자료들을 활용할 수 있다. 기상정보는 해당 국가 또는 해당 지역에서 관용적으로 수집되는 기상자료들을 활용할 수 있다.The
정보분석부(12)는 정보수집부(11)를 통해 수집된 기상정보를 바탕으로 목표지역에서의 풍향과 풍속에 따라 안개발생지역을 선정할 수 있다. 또한, 정보분석부(12)는 기상정보를 바탕으로 안개발생지역의 범위와 안개발생시간을 확인할 수 있다. 또한, 정보분석부(12)는 운반수단(30)이 동작될 때, 운반수단(30)의 동작 상태를 분석할 수 있다.The
정보분석부(12)는 운반수단(30)을 기반으로 하는 안개저감 기술을 추진하기 위해 운영수단(10)의 운영 현황을 종합 분석하여 안개발생지역에서의 운반수단(30) 동작 여부를 판단한다.The
거리산출부(14)는 정보분석부(12)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 안개발생지역과 목표지역 사이의 거리를 아래 [관계식1]로 산출한다.The
D=V*(T1+T2) ...... [관계식1]D=V*(T1+T2) ...... [Relationship 1]
여기서, D는 안개발생지역과 목표지역 사이의 거리를 나타내고, V는 목표지역과 안개발생지역 중 적어도 어느 하나에서의 풍속(단위는 m/s)을 나타내며, T1은 시딩물질의 시정 개선에 필요한 반응시간(단위는 초)을 나타내고, T2는 안개발생지역의 안개에서 시딩물질의 연소시간(단위는 초)를 나타낸다.Here, D represents the distance between the fog region and the target region, V represents the wind speed (unit: m/s) in at least one of the target region and the fog region, and T1 is required to improve the visibility of the seeding material. Reaction time (unit: seconds) is represented, and T2 represents the burning time (unit: seconds) of the seeding material in the fog in the fog region.
또한, "=" 는 등호를 나타내고, "*" 는 곱셈을 나타내며, "+" 는 덧셈을 나타낸다.Also, "=" denotes an equal sign, "*" denotes multiplication, and "+" denotes addition.
여기서, 안개 내 시딩물질의 반응시간은 흡습성물질의 흡습성에 따라 달라질 수 있다. 국립기상과학원의 과거 안개저감실험 시 염화칼슘을 활용할 경우, 시딩물질의 살포 후 시딩물질이 반응하여 시정개선이 이루어질 시간은 20분 정도의 시간이 필요하였다. 단, 풍속의 강도에 따라 반응시간은 달라질 수 있으므로, 풍속의 강도도 고려하여야 한다. 또한, 시딩물질로 연소물질을 활용할 경우, 시딩물질의 연소시간까지 고려하여야 한다.Here, the reaction time of the seeding material in the mist may vary depending on the hygroscopicity of the hygroscopic material. When calcium chloride was used in past fog reduction experiments by the National Institute of Meteorological Sciences, it took about 20 minutes for the seeding material to react and improve visibility after spraying the seeding material. However, since the response time may vary depending on the strength of the wind speed, the strength of the wind speed should also be considered. In addition, when using a burning material as a seeding material, the burning time of the seeding material must be considered.
안개시딩지역과 목표지역의 거리가 산출되면, 운반수단(30)의 운영횟수를 결정하여야 한다.When the distance between the fog seeding area and the target area is calculated, the number of operations of the transportation means 30 must be determined.
횟수결정부(15)는 정보분석부(12)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 운반수단(30)의 운영횟수를 아래 [관계식2]로 결정한다. 운반수단(30)의 운영횟수는 안개지속시간을 고려하여 결정하여야 한다.The
N=FT/ST ...... [관계식2]N=FT/ST ...... [Relationship 2]
여기서, N은 운반수단(30)의 운영횟수를 나타내고, FT는 안개지속시간(단위는 초 또는 분 또는 시)을 나타내며, ST는 1회당 운반수단(30)이 시딩물질을 살포하는 시간(단위는 안개지속시간에 대응하는 초 또는 분 또는 시)을 나타낸다.Here, N represents the number of operations of the
또한, "=" 는 등호를 나타내고, "/" 는 나눗셈을 나타낸다.Also, "=" denotes an equal sign, and "/" denotes division.
여기서, 1회당 운반수단(30)이 시딩물질을 살포하는 시간은 안개발생지역에서 시딩물질이 살포되는 시간과 살포영역으로 이동하였다가 복귀하는 시간을 포함해야 할 것이다. 이는 운반수단(30)의 성능에 따라 달라질 수 있다. 그리고 운반수단(30)의 운영횟수가 정해지면, 운반수단(30)의 운영횟수 당 시딩물질의 살포량(연소물질의 경우, 연소물질의 연소탄량이 포함됨)을 산출하여야 한다.Here, the time at which the transport means 30 sprays the seeding material per time should include the time the seeding material is sprayed in the fog generating area and the time it moves to and returns to the spraying area. This may vary depending on the performance of the
살포량산출부(16)는 정보분석부(12)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 운영횟수 당 시딩물질의 살포량을 산출한다. 이때, 시딩물질의 살포량은 현재 관측되고 있는 안개의 시정값을 기준으로 계산하여야 한다. 예를 들어, 시정단계별(1km, 500m, 200m, 100m) 연소탄의 살포갯수를 결정할 수 있다. 일예로, 시정이 1km∼500m인 경우, 운반수단(30)의 운영횟수 1회당 연소탄을 1개로 결정할 수 있다. 다른 예로, 시정이 100m 이하인 경우, 운반수단(30)의 운영횟수 1회당 연소탄을 3개로 결정할 수 있다. 이와 같이, 안개의 특성에 따라 연소탄 살포량을 결정할 수 있다.The spray
운영횟수 당 시딩물질의 살포량이 결정되었으면, 시딩물질의 살포위치를 산출해야 한다.Once the amount of seeding material to be sprayed per number of operations is determined, the spraying location of the seeding material must be calculated.
위치산출부(17)는 정보분석부(12)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 시딩물질의 확산범위를 고려하여 시딩물질의 살포위치를 산출한다. 시딩물질의 살포위치에는 운반수단(30)의 비행고도와, 운반수단(30)의 살포 수평거리가 포함될 수 있다.The
운반수단(30)의 비행고도를 산출하기 위해서는 운반수단(30)을 활용한 살포 전에 운반수단(30)에 기상관측센서(41)를 탑재하여 안개발생지역에서의 안개의 연직고도를 관측한 다음, 운반수단(30)의 비행고도를 결정하게 된다. 운반수단(30)의 비행고도는 시딩물질이 안개발생지역에 살포된 다음, 목표지역에서 시정을 가장 개선할 수 있도록 시딩물질의 확산범위를 고려하여 결정한다. 운반수단(30)의 비행고도가 정해지면, 목표지역의 너비를 고려하여 운반수단(30)의 살포 수평거리를 계산한다. 예를 들어, 목표지역이 서해대교일 경우, 서해대교의 길이는 대략 7.3km 이므로, 운반수단(30)의 살포 수평거리는 약 7∼8km 사이로 결정될 수 있다.In order to calculate the flight altitude of the
위의 조건들이 결정되면, 운반수단(30)을 안개발생지역에 투입하여 시딩물질을 살포지역에 살포한다.When the above conditions are determined, the transport means 30 is put into the fog generating area and the seeding material is sprayed in the spraying area.
수단제어부(18)는 정보분석부(12)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 거리, 운영횟수, 살포량, 살포위치를 종합하여 운반수단(30)의 운영 계획을 수립하고, 운반수단(30)의 동작을 제어하므로, 운반수단(30)을 안개발생지역에 투입하여 시딩물질을 살포지역에 살포할 수 있다.As the operation of the transportation means 30 is determined as a result of analysis by the
운반수단(30)의 운영에 있어서, 운반수단(30)은 2∼3대를 이용함에 따라 연속적으로 목표지역에 안개와 함께 시딩물질이 유입될 수 있도록 운반수단(30)을 운영하는 것이 유리하다. 예를 들어, 운반수단(30) 중 어느 한 대가 1차 살포지역으로 이동하여 1차 살포지역에 시딩물질을 살포한 다음, 이어서 운반수단(30) 중 다른 한 대가 1차 살포지역으로 이동하여 1차 살포지역에 시딩물질을 살포하는 방식을 채택할 수 있다. 그러면, 1차 살포지역에서 새롭게 유입되는 안개에 대하여 시정 개선이 지속적으로 이루어질 수 있게 된다. 그리고 목표지역의 범위가 넓을 경우, 운반수단(30)을 4대를 이용하되, 2대의 운반수단(30)이 1조를 이루어 살포범위를 넓혀 살포할수 있게 된다. 운반수단(30)의 운영 계획은 지역적으로 안개의 발생 특성을 고려하여 채택할 수 있다.In the operation of the means of
물질선정부(13)는 정보분석부(12)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 안개발생지역과 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온에 대응하여 시딩물질을 선정한다. 일예로, 안개발생지역과 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온이 영상인 경우, 온안개(Warm fog)로 판단하여 시딩물질을 흡습성물질(예: 염화칼슘 등)로 선정할 수 있다. 다른 예로, 안개발생지역과 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온이 영하인 경우, 냉안개(Clod fog)로 판단하여 시딩물질을 빙정핵물질(예: 요오드화은 등)로 선정할 수 있다.The
효과분석부(20)는 운반수단(30)의 동작 결과에 따라 목표지역에서의 안개 저감 상태를 감시, 분석한다.The
효과분석부(20)에는 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 안개발생지역과 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온을 감시하는 온도감시부와, 기온이 영상인 경우 시딩물질로 선정된 흡습성물질에 대한 안개저감 효과를 수치모의하는 제1수치모의부와, 기온이 영하인 경우 시딩물질로 선정된 빙정핵물질에 대한 안개저감 효과를 수치모의하는 제2수치모의부와, 운반수단(30)의 동작 결과에 따라 목표지역에서의 안개 저감 상태를 감시 분석하는 결과수집부와, 기온에 대응하여 수치모의된 모의정보와 결과수집부를 통해 감시 분석된 결과정보를 비교하는 수치비교부가 포함될 수 있다.The
결과분석부에서는 시딩효과 검증을 위해 우적계(42)와 시정계(43)와 연직강우레이더(44) 중 적어도 어느 하나를 활용하여 시정 개선 및 안개입자의 수농도와 연직 변화(안개강도, 연기별 안개입자 수농도 등)를 확인할 수 있다. 안개저감 효과의 검증은 수치모의에 대응하는 시딩물질의 확산범위에서 우적계(42)와 시정계(43)와 연직강우레이더(44) 중 적어도 어느 하나의 변화가 있어야 한다. 상술한 수치모의 내에서 시정개선이 이루어지는 경우에 대해 안개저감 효과의 검증을 확인할 수 있다.In order to verify the seeding effect, the result analysis unit utilizes at least one of the
효과분석부(20)에는 수치비교부의 비교 결과, 결과정보가 모의정보에 근접하거나 모의정보와 같거나 향상된 정보를 나타냄에 따라 안개저감 효과가 검증되었음을 나타내는 효과확인부가 더 포함될 수 있다.The
효과분석부(20)에는 수치비교부의 비교 결과, 결과정보가 모의정보보다 저조한 정보를 나타냄에 따라 안개저감 효과가 검증되지 않았음을 나타내는 효과미확인부가 더 포함될 수 있다.The
효과분석부(20)에는 안개발생지역과 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온을 포함하는 기상정보를 수집하는 자료수집부가 더 포함될 수 있다. 자료수집부는 상술한 정보수집부(11)에 포함될 수 있다.The
효과분석부(20)에서 시딩물질의 살포에 의한 안개 내 시정개선을 위한 수치모의에서 시딩물질의 확산 및 침적과 강수에 의한 세정 효과를 계산한다. 수치모의와 비교하기 위해 우적계(42)와 시정계(43)와 연직강우레이더(44) 중 적어도 어느 하나를 목표지역에 설치하여 결과정보로 활용할 수 있다. 이와 같이, 안개저감을 위한 수치모의에 따른 모의정보와 현장 관측에 따른 결과정보를 비교함에 따라 안개저감을 위한 수치모의의 정확도를 향상시키고, 운반수단(30)을 활용한 안개저감 효과에 대한 과학적 근거 및 지표로 활용할 수 있게 된다.The
우적계(42)는 목표지역에 구비된다. 우적계(42)는 목표지역의 지상에서 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나에 대한 입자정보를 관측한다. 입자정보에는 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나에 대한 크기 분포, 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나에 대한 강도 등을 포함할 수 있다. 우적계(42)에서 관측된 정보는 운영수단(10)에 전송되어 정보수집부(11)와 효과분석부(20) 중 적어도 어느 하나에 필요한 정보로 활용할 수 있다.A
시정계(43)는 우적계(42)에서 이격되어 목표지역에 구비된다. 시정계(43)는 목표지역의 시정을 관측한다. 시정계(43)에서 관측된 정보는 운영수단(10)에 전송되어 정보수집부(11)와 효과분석부(20) 중 적어도 어느 하나에 필요한 정보로 활용할 수 있다.The
연직강우레이더(44)는 우적계(42)와 시정계(43)에서 이격되어 목표지역에 구비된다. 연직강우레이더(44)는 목표지역에서 대기 중의 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나로부터 원격으로 반사되는 마이크로파의 후반산란신호를 이용하여 입자정보를 관측한다. 여기서, 입자정보에는 연직별 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나에 대한 크기 분포, 연직별 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나에 대한 반사도, 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나에 대한 강도 등을 포함할 수 있다. 연직강우레이더(44)에서 관측된 정보는 운영수단(10)에 전송되어 정보수집부(11)와 효과분석부(20) 중 적어도 어느 하나에 필요한 정보로 활용할 수 있다.The
미설명부호 19는 운영수단(10)과 운반수단(30) 사이의 정보 교환, 우적계(42)와 시정계(43)와 연직강우레이더(44) 중 적어도 어느 하나와 운영수단(10) 사이의 정보 교환을 위해 유무선으로 통신하는 통신부이다.Non-explanatory numeral 19 denotes information exchange between the operating means 10 and the transportation means 30, between at least one of the
운반수단(30)은 운영수단(10)을 통한 선정정보와 운영수단(10)을 통한 확인정보와 운영수단(10)을 통한 결정정보를 바탕으로 자동으로 제어된다. 운반수단(30)은 운영수단(10)의 제어에 따라 안개발생시간에 대응하여 시딩물질을 안개발생지역에서 살포영역에 포함된 살포위치로 운반하는 한편, 시딩물질을 살포위치에 살포한다.The transportation means 30 is automatically controlled based on selection information through the operating means 10, confirmation information through the operating means 10, and decision information through the operating means 10. The transport means 30 transports the seeding material from the fog generating area to the spraying position included in the spraying area in response to the fog generation time according to the control of the operating means 10, while spraying the seeding material at the spraying position.
운반수단(30)은 무인기가 적용되어 안개에 따른 비행을 안정화시킬 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서 운반수단(30)은 드론이 적용될 수 있다.The
운반수단(30)에는 안개발생지역에서 안개의 연직고도를 관측하는 기상관측센서(41)가 탑재되므로 위치산출부(17)는 연직고도를 바탕으로 운반수단(30)의 비행고도를 산출할 수 있게 된다.Since the
지금부터는 본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법에 대하여 설명한다.From now on, a material spraying method based on the use of an unmanned aerial vehicle for reducing fog according to an embodiment of the present invention will be described.
도 1 내지 도 3과 도 4와 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법은 본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템을 이용하여 안개발생지역에 시딩물질을 살포하는 방법이다.Referring to Figures 1 to 3, 4 and 5, the UAV utilization-based material spraying method for fog reduction according to an embodiment of the present invention is based on UAV utilization for fog reduction according to an embodiment of the present invention. It is a method of spraying seeding material in the fog generating area using the material spraying system of .
본 발명의 일 실시예에 따른 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법은 정보수집단계(S1)와, 정보분석단계(S2)와, 거리산출단계(S4)와, 횟수결정단계(S5)와, 살포량산출단계(S6)와, 위치산출단계(S7)와, 물질살포단계(S8)를 포함하고, 물질선정단계(S3)와 효과분석단계(S9) 중 적어도 어느 하나를 더 포함할 수 있다.A method of spraying a substance based on the use of an unmanned aerial vehicle for fog reduction according to an embodiment of the present invention includes an information collection step (S1), an information analysis step (S2), a distance calculation step (S4), and a number determination step (S5). And, it includes a spray amount calculation step (S6), a location calculation step (S7), and a material spraying step (S8), and at least one of a material selection step (S3) and an effect analysis step (S9) Can be further included have.
정보분석단계(S2)는 적어도 목표지역의 풍향과 풍속을 포함하는 기상정보를 수집한다. 정보수집단계(S1)는 정보분석부(12)의 동작으로 구현될 수 있다.In the information analysis step (S2), meteorological information including at least the wind direction and wind speed of the target area is collected. The information collection step (S1) may be implemented as an operation of the
정보분석단계(S2)는 정보수집단계(S1)를 거쳐 수집된 기상정보를 바탕으로 안개발생지역을 선정하는 한편, 안개발생지역의 범위와 안개발생시간을 확인하고, 운반수단(30)의 동작을 분석한다. 정보분석단계(S2)는 정보분석부(12)의 동작으로 구현될 수 있다.The information analysis step (S2) selects the fog generating area based on the meteorological information collected through the information collection step (S1), checks the range of the fog generating area and the fog occurrence time, and operates the transportation means (30). Analyze The information analysis step (S2) may be implemented as an operation of the
거리산출단계(S4)는 정보분석단계(S2)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 안개발생지역과 목표지역 사이의 거리를 산출한다. 거리산출단계(S4)는 거리산출부(14)의 동작으로 구현될 수 있다.The distance calculation step (S4) calculates the distance between the fog generating area and the target area according to the operation of the transportation means 30 being determined as a result of the analysis of the information analysis step (S2). The distance calculation step (S4) may be implemented as an operation of the
횟수결정단계(S5)는 정보분석단계(S2)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 운반수단(30)의 운영횟수를 결정한다. 횟수결정단계(S5)는 횟수결정부(15)의 동작으로 구현될 수 있다.In the frequency determination step (S5), the operating frequency of the means of
살포량산출단계(S6)는 정보분석단계(S2)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 운영횟수 당 시딩물질의 살포량을 산출한다. 살포량산출단계(S6)는 살포량산출부(16)의 동작으로 구현될 수 있다.In the application amount calculation step (S6), the amount of seeding material to be sprayed per number of operations is calculated according to the determination of the operation of the
위치산출단계(S7)는 정보분석단계(S2)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 시딩물질의 확산범위를 고려하여 시딩물질의 살포위치를 산출한다. 위치산출단계(S7)는 위치산출부(17)와 운반수단(30)의 동작으로 구현될 수 있다.In the position calculation step (S7), as the operation of the
물질살포단계(S8)는 정보분석단계(S2)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 거리, 운영횟수, 살포량, 살포위치를 종합하여 운반수단(30)의 운영 계획을 수립하고, 운반수단(30)의 동작을 제어한다. 물질살포단계(S8)는 수단제어부(18)와 운반수단(30)의 연계동작으로 구현될 수 있다.In the substance spraying step (S8), as the operation of the means of transportation (30) is determined as a result of the analysis of the information analysis step (S2), an operation plan for the means of transportation (30) is established by integrating the distance, number of operations, amount of spraying, and spraying location. and controls the operation of the transportation means 30. The material spreading step (S8) may be implemented as a coordinated operation between the
물질선정단계(S3)는 정보분석단계(S2)의 분석 결과, 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 안개발생지역과 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온에 대응하여 시딩물질을 선정한다. 물질선정단계(S3)는 물질선정부(13)의 동작으로 구현될 수 있다.In the material selection step (S3), a seeding material is selected in response to the temperature of at least one of the fog generating area and the target area according to the determination of the operation of the transportation means 30 as a result of the analysis of the information analysis step (S2). The material selection step (S3) may be implemented by the operation of the
효과분석단계(S9)는 운반수단(30)의 동작 결과에 따라 목표지역에서의 안개 저감 상태를 감시, 분석한다. 효과분석단계(S9)는 효과분석부(20)의 동작으로 구현될 수 있다.In the effect analysis step (S9), the fog reduction state in the target area is monitored and analyzed according to the operation result of the transportation means 30. The effect analysis step (S9) may be implemented by the operation of the
효과분석단계(S9)에는 운반수단(30)의 동작이 결정됨에 따라 안개발생지역과 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온을 감시하는 온도감시단계(S12)와, 기온이 영상인 경우 시딩물질로 선정된 흡습성물질에 대한 안개저감 효과를 수치모의하는 제1수치모의단계(S13)와, 기온이 영하인 경우 시딩물질로 선정된 빙정핵물질에 대한 안개저감 효과를 수치모의하는 제2수치모의단계(S14)와, 운반수단(30)의 동작 결과에 따라 목표지역에서의 안개 저감 상태를 감시 분석하는 결과수집단계(S15)와, 기온에 대응하여 수치모의된 모의정보와 결과수집단계(S15)를 거쳐 감시 분석된 결과정보를 비교하는 수치비교단계(S16)가 포함될 수 있다. 온도감시단계(S12)는 온도감시부의 동작으로 구현되고, 제1수치모의단계(S13)는 제1수치모의부의 동작으로 구현되며, 제2수치모의단계(S14)는 제2수치모의부의 동작으로 구현되고, 결과수집단계(S15)는 결과수집부의 동작으로 구현되며, 수치비교단계(S16)는 수치비교부의 동작으로 구현될 수 있다.In the effect analysis step (S9), a temperature monitoring step (S12) of monitoring the temperature of at least one of the fog generating area and the target area as the operation of the transportation means 30 is determined, and selecting a seeding material when the temperature is zero A first numerical simulation step (S13) of numerically simulating the fog reduction effect on the hygroscopic material, and a second numerical simulation step (S13) of numerically simulating the fog reduction effect on the ice crystal material selected as the seeding material when the temperature is below zero ( S14), a result collection step of monitoring and analyzing the fog reduction state in the target area according to the operation result of the transportation means 30 (S15), and a numerically simulated simulated information corresponding to the temperature and a result collection step (S15) A numerical comparison step (S16) of comparing result information obtained through monitoring and analysis may be included. The temperature monitoring step (S12) is implemented by the operation of the temperature monitoring unit, the first numerical value simulation step (S13) is implemented by the operation of the first numerical value simulation unit, and the second numerical value simulation step (S14) is implemented by the operation of the second numerical value simulation unit. The result collection step (S15) may be implemented by the operation of the result collection unit, and the numerical comparison step (S16) may be implemented by the operation of the numerical comparison unit.
효과분석단계(S9)에는 수치비교단계(S16)의 비교 결과, 결과정보가 모의정보에 근접하거나 모의정보와 같거나 향상된 정보를 나타냄에 따라 안개저감 효과가 검증되었음을 나타내는 효과확인단계(S17)가 더 포함될 수 있다. 효과확인단계(S17)는 효과확인부의 동작으로 구현될 수 있다.In the effect analysis step (S9), as a result of the comparison of the numerical comparison step (S16), an effect confirmation step (S17) indicating that the fog reduction effect has been verified according to the fact that the result information is close to the simulated information, equal to or improved from the simulated information. More may be included. The effect checking step (S17) may be implemented by the operation of the effect checking unit.
효과분석단계(S9)에는 수치비교단계(S16)의 비교 결과, 결과정보가 모의정보보다 저조한 정보를 나타냄에 따라 안개저감 효과가 검증되지 않았음을 나타내는 효과미확인단계(S18)가 더 포함될 수 있다. 효과미확인단계(S18)는 효과미확인부의 동작으로 구현될 수 있다.The effect analysis step (S9) may further include an effect unconfirmed step (S18) indicating that the fog reduction effect has not been verified as the result information indicates information lower than the simulated information as a result of the comparison of the numerical comparison step (S16). . The non-effect confirmation step (S18) may be implemented by the operation of the non-effect confirmation unit.
효과분석단계(S9)에는 안개발생지역과 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온을 포함하는 기상정보를 수집하는 자료수집단계(S11)가 더 포함될 수 있다. 자료수집부는 상술한 정보수집부(11)에 포함될 수 있다. 자료수집단계(S11)는 자료수집부의 동작으로 구현될 수 있다.The effect analysis step (S9) may further include a data collection step (S11) of collecting meteorological information including the temperature of at least one of the fog region and the target region. The data collection unit may be included in the
상술한 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템과 방법에 따르면, 무인기인 운반수단(30)을 활용하여 안개가 발생할 때, 목표지역을 기준으로 안개가 발생되는 발생지역에 구름씨인 시딩물질을 살포하여 시정을 계속적으로 개선할 수 있다.According to the above-described UAV utilization-based material spraying system and method for reducing fog, when fog is generated using the unmanned vehicle (30), the seeding material, which is a cloud seed, is generated in the area where fog is generated based on the target area. Visibility can be continuously improved by spraying.
또한, 무인기인 운반수단(30)을 실제 안개발생지역에 투입하여 인공강우물질인 시딩물질을 살포함에 따라, 목표지역에서의 안개저감 효과를 나타내고 시정 개선을 확인할 수 있다.In addition, by putting the
또한, 종래 기술에 따라 목표지역에서 시딩물질을 살포할 때, 발생되는 순간적인 시정악화 현상을 방지하고, 실제 환경에서의 적용 및 활용도를 향상시킬 수 있다.In addition, when the seeding material is sprayed in the target area according to the prior art, it is possible to prevent instantaneous deterioration in visibility, and to improve application and utilization in the actual environment.
또한, 무인기인 운반수단(30)을 이용하여 안개발생지역과 목표지역을 달리하여 살포한 시딩물질이 목표지역에 도착할 때, 충분히 안개와 반응하여 지면으로 떨어짐에 따라 시정 개선 효과를 상승시킬 수 있다.In addition, when the seeding material sprayed by using the unmanned vehicle (30) in a different fog area and the target area arrives at the target area, it sufficiently reacts with the fog and falls to the ground, thereby increasing the effect of improving visibility. .
또한, 운반수단(30)의 동작 결과에 따른 효과 분석을 통해 수치모의 자료와 실제 관측자료를 비교하여 안개저감 효과를 검증할 수 있다.In addition, the fog reduction effect can be verified by comparing numerical simulation data and actual observation data through effect analysis according to the operation result of the
또한, 무인기인 운반수단(30)에 의한 실제적인 시딩물질의 살포 결과와 수치모의에 의한 시딩물질의 살포 결과를 비교하여 시딩물질의 확산 범위 내에서 시정개선, 안개입자 변화, 연직 안개의 물리적 변화(안개입자, 강도 등) 등을 간편하게 확인할 수 있고, 무인기인 운반수단(30)을 이용하여 안개저감 효과를 검증할 수 있다.In addition, by comparing the actual seeding material spraying result by the
또한, 운영수단(10)의 세부 구성을 통해 안개발생지역과 목표지역을 구분하고, 안개발생지역에서 정확한 살포영역에 시딩물질을 명확하게 살포하고, 목표지역에서의 안개저감 효과를 향상시킬 수 있다.In addition, through the detailed configuration of the operating means 10, it is possible to distinguish the fog generating area from the target area, clearly spray the seeding material in the accurate spraying area in the fog generating area, and improve the fog reduction effect in the target area. .
또한, 물질선정부(13)를 통해 안개발생지역에서 시딩물질과 안개의 반응을 활발하게 하여 안개의 소산을 촉진시킬 수 있다.In addition, through the
또한, 효과분석부(20)를 통해 시딩물질의 확산 범위 내에서 변화를 간편하게 확인하고, 목표지역에서의 안개저감 효과를 검증할 수 있다.In addition, through the
또한, 목표지역에서의 관측을 안정되게 하고, 목표지역으로 이류한 안개의 변화를 명확하게 관측하여 목표지역에서의 안개저감 효과를 안정되게 검증할 수 있는 명확한 자료로 활용할 수 있다In addition, it can be used as clear data to stably verify the fog reduction effect in the target area by stabilizing the observation in the target area and clearly observing changes in the fog advected to the target area.
상술한 바와 같이 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면, 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변경시킬 수 있다.As described above, the preferred embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, but those skilled in the art can make various modifications to the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the claims below. may be modified or changed.
10: 운영수단
11: 정보수집부
12: 정보분석부
13: 물질선정부
14: 거리산출부
15: 횟수결정부
16: 살포량산출부
17: 위치산출부
18: 수단제어부
19: 통신부
20: 효과분석부
30: 운반수단
41: 기상관측센서
42: 우적계
43: 시정계
44: 연직강우레이더
S1: 정보수집단계
S2: 정보분석단계
S3: 물질선정단계
S4: 거리산출단계
S5: 횟수결정단계
S6: 살포량산출단계
S7: 위치산출단계
S8: 물질살포단계
S9: 효과분석단계
S11: 자료수집단계
S12: 온도감시단계
S13: 제1수치모의단계
S14: 제2수치모의단계
S15: 결과수집단계
S16: 수치비교단계
S17: 효과확인단계
S18: 효과미확인단계10: Operation Means 11: Information Collection Department 12: Information Analysis Department
13: material selection unit 14: distance calculation unit 15: frequency determination unit
16: spray amount calculation unit 17: position calculation unit 18: means control unit
19: communication unit 20: effect analysis unit
30: vehicle 41: weather observation sensor
42: rain gauge 43: visibility gauge 44: vertical rain radar
S1: information collection step S2: information analysis step S3: material selection step
S4: Distance calculation step S5: Frequency determination step S6: Spray amount calculation step
S7: Position calculation step S8: Material spreading step S9: Effect analysis step
S11: data collection step S12: temperature monitoring step S13: first numerical simulation step
S14: Second numerical simulation step S15: Result collection step S16: Numerical comparison step
S17: effect confirmation step S18: effect non-confirmation step
Claims (10)
상기 운영수단을 통한 선정정보와 상기 운영수단을 통한 확인정보와 상기 운영수단을 통한 결정정보를 바탕으로 자동으로 제어되되, 상기 운영수단의 제어에 따라 상기 안개발생시간에 대응하여 상기 시딩물질을 상기 안개발생지역에서 상기 살포위치로 운반하는 한편, 상기 시딩물질을 상기 살포위치에 살포하는 운반수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템.
Based on the collected meteorological information, target areas requiring fog reduction and fog generating areas are selected, while the range of fog generating areas and fog generation time in the fog generating areas are checked, and seeding materials for fog reduction are selected. Operating means for determining the number of times of spraying, the amount of spraying, and the spraying location; and
It is automatically controlled based on selection information through the operating means, confirmation information through the operating means, and decision information through the operating means, and the seeding material is automatically controlled in response to the fog generation time according to the control of the operating means. A material spreading system based on the utilization of an unmanned aerial vehicle for reducing fog, characterized in that it comprises a; conveying means for transporting the seeding material to the spraying position from the fog generating area and spraying the seeding material to the spraying position.
상기 운영수단은,
적어도 상기 목표지역의 풍향과 풍속을 포함하는 기상정보를 수집하는 정보수집부;
상기 정보수집부를 통해 수집된 기상정보를 바탕으로 상기 안개발생지역을 선정하는 한편, 상기 안개발생지역의 범위와 상기 안개발생시간을 확인하고, 상기 운반수단의 동작을 분석하는 정보분석부;
상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 안개발생지역과 상기 목표지역 사이의 거리를 산출하는 거리산출부;
상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 운반수단의 운영횟수를 결정하는 횟수결정부;
상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 운영횟수 당 상기 시딩물질의 살포량을 산출하는 살포량산출부;
상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 시딩물질의 확산범위를 고려하여 상기 시딩물질의 살포위치를 산출하는 위치산출부; 및
상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 거리, 상기 운영횟수, 상기 살포량, 상기 살포위치를 종합하여 상기 운반수단의 운영 계획을 수립하고, 상기 운반수단의 동작을 제어하는 수단제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템.
According to claim 1,
The operating means is
an information collection unit that collects meteorological information including wind direction and speed of at least the target area;
an information analysis unit that selects the fog generation area based on the meteorological information collected through the information collection unit, checks the range of the fog generation area and the fog generation time, and analyzes the operation of the transportation means;
a distance calculation unit for calculating a distance between the fog generating area and the target area according to the determination of the operation of the transportation means as a result of the analysis of the information analysis unit;
a frequency determination unit for determining the number of operations of the transportation means according to the determination of the operation of the transportation means as a result of the analysis of the information analysis unit;
As a result of the analysis of the information analysis unit, the operation of the transportation means is determined, a spraying amount calculating unit for calculating the spraying amount of the seeding material per the number of operations;
a position calculation unit calculating a spreading position of the seeding material in consideration of a diffusion range of the seeding material according to an operation of the vehicle being determined as a result of the analysis of the information analysis unit; and
According to the analysis result of the information analysis unit, as the operation of the transportation means is determined, an operation plan of the transportation means is established by integrating the distance, the number of operations, the amount of spraying, and the spraying position, and the operation of the means of transportation is controlled. A means control unit; Unmanned aerial vehicle utilization-based material spraying system for reducing fog, characterized in that it comprises a.
상기 운영수단은,
상기 정보분석부의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 안개발생지역과 상기 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온에 대응하여 상기 시딩물질을 선정하는 물질선정부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템.
According to claim 2,
The operating means is
Characterized in that it further includes; a material selection unit for selecting the seeding material in response to the temperature of at least one of the fog generating area and the target area according to the determination of the operation of the transportation means as a result of the analysis of the information analysis unit. A material spraying system based on the use of unmanned aerial vehicles for fog reduction.
상기 운영수단은,
상기 운반수단의 동작 결과에 따라 상기 목표지역에서의 안개 저감 상태를 감시, 분석하는 효과분석부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템.
According to claim 2,
The operating means is
An UAV utilization-based material spraying system for reducing fog, characterized in that it further comprises; an effect analysis unit for monitoring and analyzing the fog reduction state in the target area according to the operation result of the vehicle.
상기 목표지역에 구비되고, 상기 목표지역의 지상에서 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나에 대한 입자정보를 관측하는 우적계;
상기 목표지역에 구비되고, 상기 목표지역의 시정을 관측하는 시정계; 및
상기 목표지역에 구비되고, 상기 목표지역에서 대기 중의 안개입자와 강수입자 중 적어도 어느 하나로부터 원격으로 반사되는 마이크로파의 후반산란신호를 이용하여 입자정보를 관측하는 연직강우레이더;
중 적어도 어느 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템.
According to claim 4,
a hailometer provided in the target area and observing particle information on at least one of fog particles and precipitation particles on the ground in the target area;
a visibility system provided in the target area and observing the visibility of the target area; and
a vertical rain radar provided in the target area and observing particle information using a second half scattering signal of microwaves remotely reflected from at least one of fog particles and precipitation particles in the air in the target area;
Unmanned aerial vehicle utilization-based material spraying system for fog reduction, characterized in that it further comprises at least one of.
상기 운반수단에는, 상기 안개발생지역에서 안개의 연직고도를 관측하는 기상관측센서;가 탑재되고,
상기 위치산출부는, 상기 연직고도를 바탕으로 상기 운반수단의 비행고도를 산출하는 것을 특징으로 하는 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 시스템.
According to claim 2,
The vehicle is equipped with a meteorological observation sensor for observing the vertical height of fog in the fog region,
The position calculation unit calculates the flight altitude of the vehicle based on the vertical altitude, characterized in that the UAV utilization-based material spreading system for fog reduction.
적어도 상기 목표지역의 풍향과 풍속을 포함하는 기상정보를 수집하는 정보수집단계;
상기 정보수집단계를 거쳐 수집된 기상정보를 바탕으로 상기 안개발생지역을 선정하는 한편, 상기 안개발생지역의 범위와 상기 안개발생시간을 확인하고, 상기 운반수단의 동작을 분석하는 정보분석단계;
상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 안개발생지역과 상기 목표지역 사이의 거리를 산출하는 거리산출단계;
상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 운반수단의 운영횟수를 결정하는 횟수결정단계;
상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 운영횟수 당 상기 시딩물질의 살포량을 산출하는 살포량산출단계;
상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 시딩물질의 확산범위를 고려하여 상기 시딩물질의 살포위치를 산출하는 위치산출단계; 및
상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 거리, 상기 운영횟수, 상기 살포량, 상기 살포위치를 종합하여 상기 운반수단의 운영 계획을 수립하고, 상기 운반수단의 동작을 제어하는 물질살포단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법.
A material spraying method using the material spraying system according to any one of claims 1 to 6,
an information collection step of collecting meteorological information including wind direction and speed of at least the target area;
an information analysis step of selecting the fog generating region based on the meteorological information collected through the information collection step, checking the range of the fog generating region and the fog generating time, and analyzing the operation of the transportation means;
a distance calculation step of calculating a distance between the fog generating region and the target region according to the determination of the operation of the means of transportation as a result of the analysis of the information analysis step;
a number determination step of determining the operating frequency of the means of transportation according to the determination of the operation of the means of transportation as a result of the analysis of the information analysis step;
a spraying amount calculation step of calculating a spraying amount of the seeding material per the number of operations according to the determination of the operation of the vehicle as a result of the analysis of the information analysis step;
a position calculation step of calculating a spreading position of the seeding material in consideration of a diffusion range of the seeding material according to the determination of the operation of the vehicle as a result of the analysis of the information analysis step; and
According to the analysis result of the information analysis step, as the operation of the transportation means is determined, an operation plan for the transportation means is established by integrating the distance, the number of operations, the amount of spraying, and the spraying position, and the operation of the means of transportation is controlled. Material spraying step; Unmanned aerial vehicle utilization-based material spraying method for reducing fog, characterized in that it comprises a.
상기 정보분석단계의 분석 결과, 상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 안개발생지역과 상기 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온에 대응하여 상기 시딩물질을 선정하는 물질선정단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법.
According to claim 7,
A material selection step of selecting the seeding material in response to the air temperature of at least one of the fog generating region and the target region according to the determination of the operation of the vehicle as a result of the analysis of the information analysis step; A material spraying method based on the use of unmanned aerial vehicles for fog reduction with
상기 운반수단의 동작 결과에 따라 상기 목표지역에서의 안개 저감 상태를 감시, 분석하는 효과분석단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법.
According to claim 7,
An UAV utilization-based material spraying method for reducing fog, characterized in that it further comprises; an effect analysis step of monitoring and analyzing the fog reduction state in the target area according to the operation result of the vehicle.
상기 효과분석단계에는,
상기 운반수단의 동작이 결정됨에 따라 상기 안개발생지역과 상기 목표지역 중 적어도 어느 하나의 기온을 감시하는 온도감시단계;
상기 기온이 영상인 경우, 선정된 흡습성물질에 대한 안개저감 효과를 수치모의하는 제1수치모의단계;
상기 기온이 영하인 경우, 선정된 빙정핵물질에 대한 안개저감 효과를 수치모의하는 제2수치모의단계;
상기 운반수단의 동작 결과에 따라 상기 목표지역에서의 안개 저감 상태를 감시, 분석하는 결과수집단계; 및
상기 기온에 대응하여 수치모의된 모의정보와 상기 결과수집단계를 거쳐 감시, 분석된 결과정보를 비교하는 수치비교단계;가 포함되는 것을 특징으로 하는 안개저감을 위한 무인기 활용기반의 물질살포 방법.According to claim 7,
In the effect analysis step,
a temperature monitoring step of monitoring the temperature of at least one of the fog generating region and the target region according to the determination of the operation of the transportation means;
A first numerical simulation step of numerically simulating the fog reduction effect for the selected hygroscopic material when the temperature is zero;
a second numerical simulation step of numerically simulating the haze reduction effect for the selected ice crystal material when the temperature is below zero;
a result collection step of monitoring and analyzing the fog reduction state in the target area according to the operation result of the vehicle; and
A numerical comparison step of comparing the numerically simulated simulated information corresponding to the temperature and the result information monitored and analyzed through the result collection step; UAV utilization-based material spraying method for reducing fog, characterized in that it is included.
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| KR100679713B1 (en) * | 2005-12-15 | 2007-02-15 | 대한민국 | Ignition apparatus of hygroscopic flare for weather modification test |
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2021
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| CN117898156B (en) * | 2024-03-07 | 2024-05-31 | 成都润联科技开发有限公司 | Artificial weather intervention system based on unmanned aerial vehicle |
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