KR20230143783A

KR20230143783A - 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템

Info

Publication number: KR20230143783A
Application number: KR1020220042834A
Authority: KR
Inventors: 지상현
Original assignee: 지상현
Priority date: 2022-04-06
Filing date: 2022-04-06
Publication date: 2023-10-13

Abstract

본 발명은 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템에 관한 것으로, 본 발명에 따른 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템은 서버 및 감시장치를 포함하고, 상기 감시장치는, 포스트; 상기 포스트의 일 위치에 장착되는 감시카메라부; 및 상기 포스트의 상부에 설치되어 자연에너지에 의해 발전을 수행하는 풍력 발전 장치;를 포함하고, 상기 감시장치는, GPS모듈을 포함하여 구성되어, 상기 GPS모듈에 따른 위치 정보를 상기 서버로 전송하여 위치 기반 관제가 가능한 것에 기술적 특징이 있다.

Description

발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템 {Location-based unmanned surveillance integrated control system with power generation function}

본 발명은 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 신재생 에너지를 이용하여 전력을 생산할 수 있어 케이블 닿지 않는 곳에서도 감시 및 통합 관제가 가능한 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템에 관한 것이다.

현재, 화재 및 사고 발생을 최소화하여 시민의 안전을 보호하거나, 도로 교통 상황을 신속히 알리기 위한 방법으로 CCTV, 돔카메라 등의 영상촬상장치를 구비한 방법용, 도로 감시용 등의 감시장치가 널리 사용되고 있다.

이러한 감시장치들은 주로 건물의 측벽이나, 도로와 인도 상의 독립적인 지주(포스트), 가로등의 지주, 전신주 또는 도로 상의 가공 시설물 등에 설치되는 것이 일반적이다. 예를 들어 대한민국 등록특허 제10-1377029호는 CCTV 입력 영상에서 사람의 움직임을 자동 분석 기술을 활용하여 이상 행위를 감지하거나 CCTV 내 상황 감지 음성 인식 모듈을 활용하여 위급 상황에 대해 자동으로 상황실에 상황에 따른 경보를 알리고 위험 정도에 따라 등급을 세분화하여 알림 대상을 다르게 하는 지능형 하이브리드 감시제어모듈을 통한 단계별 자율 경보형 스마트 CCTV 감시장치 기술을 개시하고 있다.

이러한 감시장치들은 모두 케이블 설치를 전제로 하며, 케이블을 통해 전력을 공급받아서만 감시장치 동작이 가능하다. 따라서 케이블 설치가 어려워 전력이 공급되지 못하는 곳(예를 들어 산 속 등)에서는 동작하지 못하는 문제점이 있다.

이러한 점을 참고하면 따라서 케이블 설치가 어려워 전력이 공급되지 못하는 곳에서 화재 등 사고를 방지하기 위한 무인 감시 및 통합 관제 시스템 도입이 필요한 실정이다.

대한민국 등록특허 제10-1377029호

따라서 본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 감시기능을 수행하면서 풍력과 태양광, 자연 압력 등의 자연 에너지를 이용하여 발전을 수행하는 발전 기능을 구비한 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템을 제공하는 것에 목적이 있다.

상술 본 발명의 해결과제의 달성을 위한 본 발명의 일 실시예는, 서버 및 감시장치를 포함하고, 상기 감시장치는, 포스트; 상기 포스트의 일 위치에 장착되는 감시카메라부; 및 상기 포스트의 상부에 설치되어 자연에너지에 의해 발전을 수행하는 풍력 발전 장치;를 포함하고, 상기 감시장치는, GPS모듈을 포함하여 구성되어, 상기 GPS모듈에 따른 위치 정보를 상기 서버로 전송하여 위치 기반 관제가 가능한 것에 기술적 특징이 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템은 상기 풍력 발전 장치가, 일측이 개방된 케이스; 외부의 바람에 의해 풍력 발전을 수행하도록 상기 케이스의 개방된 측으로 돌출 또는 삽입 가능하게 장착되는 풍력 발전부; 및 상기 풍력 발전부를, 상기 케이스의 외부면 상에서 돌출 또는 삽입되도록 승강 구동 가능하게 지지하는 승강부;를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템은 상기 풍력 발전부가, 외부의 바람이 지나도록 관통되는 풍유로가 형성되어, 상기 승강부에 의해 승강되도록 장착되는 유로케이스; 및 상기 풍유로의 내측에 장착되는 하나 이상의 발전펜부;를 포함하여 구성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템은 상기 유로케이스가, 상기 풍유로의 내측 면 중 케이스를 대향하는 면은, 상기 유로케이스에 상기 포스트 측으로 향하는 양력을 발생시키는 곡면상의 음 양력면으로 형성될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템은 상기 발전펜부가, 회전축이 상기 풍력 발전부가 형성하는 면의 법선에서 일정 각도 범위 내의 각도를 가지는 수평펜으로 구성될 수 있다.

상술한 구성을 가지는 본 발명의 일 실시예의 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템은, 감시기능을 수행하면서 풍력과 태양광, 자연 압력 등의 자연 에너지를 이용하여 발전을 수행하는 것에 의해, 에너지를 절약할 수 있도록 하고, 환경오염을 최소화시키는 효과를 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템은 자체 발전 전력으로 구동하는 것에, 정전 등에 의한 감시의 단절을 최소화하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예의 발전 기능을 구비한 감시장치(1000)의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예의 풍력 발전 장치(1)의 사시도.
도 4는 도 3의 발전펜부(110)의 사시도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예의 풍력 태양광 복합 풍력 발전 장치(3)의 사시도.
도 6운 본 발명의 다른 실시예의 풍력 태양광 압전 복합 풍력 발전 장치(5)의 사시도.
도 7은 도 6의 풍력 발전 장치(5)의 분해사시도.
도 8은 도 6의 발전펜부(100)에 의한 진동로드(410)의 진동 전달 구동을 나타내는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예의 풍력 발전 장치(1, 3, 5)의 구성도이다.
도 10는 도 2의 발전 기능을 구비한 감시장치(1000)가 발전을 수행하는 운전상태를 나타내는 사시도.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 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.

이하, 본 발명의 실시예들을 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

본 발명의 실시예의 설명에서 풍력 발전 장치(1), 풍력 태양광 복합 풍력 발전 장치(3) 및 풍력 태양광 압전 복합 풍력 발전 장치(5)에서 동일한 기능을 수행하는 동일한 구성에 대하여는 동일 도면 부호를 사용하여 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템의 구성도, 도 2는 본 발명의 일 실시예의 발전 기능을 구비한 감시장치(1000)의 사시도이다.

본 발명에서 다수 개의 감시장치(1000)는 네트워크를 통해 서버(2000)와 연결된다. 서버(2000)는 화재와 같은 재난을 감지하는 관제 센터의 서버일 수 있고, 사고를 모니터링하는 기관의 서버일 수 있다.

본 발명에서 감시장치(1000)는 서버(2000)와의 통신을 위해 통신모듈을 구비할 수 있으며, 감시장치(1000)가 설치된 위치(장소)에서 별도의 전력이 구비되지 않더라도 자연에너지에 의해 발전을 수행할 수 있도록 구성될 수 있다.

또한 발명에서 감시장치(1000)는 GPS모듈을 포함하여 구성되어, 위치 정보를 상기 서버로 전송하여 위치 기반 관제가 가능하도록 구성될 수 있다.

예를 들어 각각의 감시장치(1000)에 GPS모듈이 구비되고, GPS모듈은 위성으로부터 위치 정보를 수신하며, 수시된 위치 정보를 서버(2000)로 전송함으로써, 서버(2000)는 위치 기반 관제가 가능해진다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예의 발전 기능을 구비한 감시장치(1000)는 포스트(1100), 상기 포스트의 일 위치에 장착되는 감시카메라부(1200) 및 상기 포스트의 상부에 설치되어 자연에너지에 의해 발전을 수행하는 풍력 발전 장치(1)를 포함하여, 바람 등의 자연 에너지를 이용하여 발전을 수행하며 감시기능을 수행하도록 구성된다. 이때, 상기 풍력 발전 장치(1)는 항상 바람의 방향을 향하도록, 전력 공급을 위한 브러시와 베어링 부재 등을 구비하여 상기 포스트(1100)의 상단부에 회전 가능하게 설치된다.

따라서 상기 감시장치(1000)는 풍력 발전 장치(1, 3, 5)의 풍유로 입구측이 바람을 향하도록 하며 풍향을 측정하고, 일정 풍속 이상에서 풍력 발전 장치(1)를 구동시키 위한 풍속을 측정하도록 상기 케이스(10)에 장착되는 풍향풍속계부(1010)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 감시장치(1000)는 야간 조명 기능을 위해 가로등부(1300)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 감시장치(1000)는 상기 풍력 발전 장치(1, 3, 5)를 통해 생성된 전력을 저장하는 축전지부(1400)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

또한, 상기 감시장치(1000)는 감시카메라부(1200), 가로등부(1300), 축전지부(1400) 및 풍력 발전 장치(1)의 구동을 제어하는 제어부(1500)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

도 3은 본 발명의 일 실시예의 풍력 발전 장치(1)의 사시도이고, 도 4는 도 3의 발전펜부(110)의 사시도이다. 도 3에서 전력의 이동을 위한 회로의 구성 및 배선들을 위한 배선로 등의 상세 구성은 이는 당업자가 자명하게 실시할 수 있는 구성인 바 도시는 생략하였다.

도 3과 같이, 본 발명의 일 실시예의 풍력 발전 장치(1)는 포스트(1100)에 회전 가능하게 설치되는 케이스(10)와, 감시장치(1000)의 외부에서 부는 바람에 의해 풍력 발전을 수행하도록 케이스(10)로부터 돌출 또는 삽입 가능하게 장착되는 풍력 발전부(100) 및 상기 풍력 발전부(100)를 상기 케이스(10)의 외부면 상에서 돌출 또는 삽입되도록 승강 구동 가능하게 지지하는 승강부(900)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 풍력 발전부(100)는 외부의 바람이 지나도록 내부를 관통되는 풍유로(103)가 형성되어, 상기 승강부에 의해 승강되도록 장착되는 유로케이스(101) 및 상기 풍유로(103)의 내측에 장착되는 하나 이상의 발전펜부(110)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 유로케이스(101)의 내부를 관통하여 형성되는 풍유로(103)의 내측 면 중 상기 케이스(10)와 대향하는 면은, 상기 유로케이스(101)에 상기 포스트(1100) 측으로 향하는 양력을 발생시키도록 곡면상의 음 양력면(106)으로 형성될 수 있다. 상기 음 양력면(106)은 풍유로(103) 측으로 볼록한 볼록 곡면으로 형성되어 풍유로(103) 내부의 중심부 영역의 단면적을 작게 함과 동시에 유로 경로를 길게 한다. 이에 의해, 풍유로(103)의 내부에서의 바람의 속도는 증가되어, 풍유로(103)의 내부의 압력이 유로케이스(101)의 외부로 노출된 면 상의 외부 공기의 압력보다 낮아지게 되어 압력차에 의해 풍력 발전 장치(1) 전체에 포스트(1100)로 향하는 음양력(107)을 형성시킨다. 이에 의해, 풍력 발전 장치(1)가 풍력 발전의 수행 중에 외부의 바람에 의해 포스트(1100)로부터 멀어지는 외력이 억제됨으로써, 풍력 발전 장치(1)가 포스트(1100)로부터 이탈되는 것을 방지한다. 이에 더해, 풍유로(103) 내부에서의 유속이 빨라지는 것에 의해 발전펜부(110)에 의한 풍력 발전의 효율을 향상시킨다.

또한, 상기 풍력 발전부(100)의 케이스(10)의 외부로 노출되는 면의 테두리 영역에는, 상기 풍력 발전부(100)가 케이스(10)의 내부로 삽입된 상태에서 케이스(10)의 외부면과의 사이를 밀봉하여 빗물, 눈, 먼지 등의 이물질이 케이스(10)의 내부로 유입되는 것을 방지하기 위한 실링부재(190)가 형성된다. 또한, 도면에는 미도시되어 있으나, 상기 풍력 발전부(100)는 눈, 비 등의 우천 상황을 검출하는 우천센서를 구비하여, 우천 시에는 풍력 발전을 수행하지 않도록 풍력 발전부(100)의 승강을 금지하는 것에 의해 우천에 의한 풍력 발전 장치(1)의 파손을 방지하도록 구성될 수도 있다.

상기 발전펜부(110)는 블레이드(113)를 포함하는 펜을 회전시키는 회전축이 상기 풍력 발전부(100)의 외부면의 법선에서 일정 각도 범위 내의 각도를 가지는 수평발전펜(115)으로 구성될 수 있다. 구체적으로, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 발전펜부(110)는 회전축(111)의 둘레를 따라 일정 각도 간격으로 배치되는 블레이드(113)들을 구비하여 상기 회전축(111)의 외주면에 축결합된 수평발전펜(115) 및 상기 수평발전펜(115)의 하부에서 상기 회전축(111)에 축결합되어 회전축(111)의 회전력에 의해 풍력 발전을 수행하는 발전부(160)포함하여 구성된다. 이때, 상기 회전축(111)의 축방향은 상기 풍력 발전부(100)가 형성하는 면의 법선 방향 또는 상기 풍력 발전부(100)가 형성하는 면의 법선 방향을 중심으로 일정 각도 범위 내의 각도를 가지도록 형성된다. 따라서 상기 수평발전펜(115)의 회전축 방향은 풍유로 내부로 유입된 바람의 방향과 수직 또는 대략 수직으로 교차하는 방향을 갖게 된다. 이러한 구성에 의해, 블레이드(113)의 길이를 길게 하면서도 발전펜부(110)의 전체 높이를 줄일 수 있게 되어, 감시장치(1000)의 외부 상단부에 장착될 수 있는 낮은 높이를 가지면서도 풍력 발전 효율이 향상된 풍력 발전 장치(1)의 구성을 가능하게 한다. 상기 발전펜부(110)의 구성 중 상기 발전부(160)는 회전 구동에 의해 전기를 생산하는 직류발전기 또는 교류발전기 등으로 구성될 수 있다. 그리고 도면에는 미 도시되어 있으나, 상기 발전부(160)는 적용된 직류 또는 교류 발전 방식에 따라 생산된 전력의 정류, 위상 동기, 파형 개선, 전압 조정 등을 위한 다중위상조정부(600), 교류전원출력부(700) 및 직류전원출력부(800) 등을 포함하는 출력전력제어회로부를 더 포함하여 구성될 수 있다(도 9 참조).

상기 승강부(900)는, 상기 풍력 발전부(100)를 상기 케이스(10)로부터 상하 이동시키며 지지하도록 구성된다. 즉, 상기 승강부(900)는 풍력 발전을 수행하지 않는 경우에는 상기 풍력 발전부(100)를 케이스(10) 측으로 하강시켜, 풍유로 입구를 차폐한다. 이와 달리, 상기 승강부(900)는 풍력 발전을 수행하는 경우에는 상기 풍력 발전부(100)를 케이스(10)의 외측 방향으로 승강시켜, 풍유로(103)가 외부로 노출되도록 한다. 이에 의해, 외부의 바람이 유로(103) 내부로 유입되어 음 양력면(106)에 의해 유속이 빨라져 발전펜부(110)들을 통해 효율적으로 풍력 발전을 수행할 수 있도록 한다. 상기 발전펜부(110)는 발전에 필요한 풍력을 고려하여 하나 이상이 설치될 수 있으며, 풍유로(103)의 상류 측의 발전펜부(110)의 수평발전펜(115)에 의해 발생된 와류에 의해 하류 측의 발전펜부(110)의 발전에 손실이 발생하지 않도록 서로 다른 유입 바람 유로 경로를 가지도록 지그재그 등의 방식으로 효율적으로 배치 구성될 수 있다.

상술한 기능을 수행하는 상기 승강부(900)는 도면에는 유압로드를 이용하여 승강시키는 유압구동기로 도시하였으나, 일반적으로, 그 구성 및 실시 방법이 자명하게 알려진 레크와 피니언 기어 및 구동 모터를 이용하여 승강시키는 레크 피니언 구동기, 선형 전동기를 이용하여 승강시키는 선형 전동 구동기, 스프라켓과 체인 및 구동모터를 이용하여 승강시키는 체인구동기, 스크류와 너트 및 구동모터를 이용하여 승강시키는 스크류구동기 등의 다양한 구동기로 구성될 수도 있다.

상술한 구성의 상기 승강부(900)는 외부 바람의 풍속이 풍력 발전부(100)에 의해 풍력 발전이 가능한 속도에 도달한 경우, 상기 풍력 발전부(100)를 케이스(10)의 외측으로 돌출시키는 구동을 수행하도록 구동 제어될 수 있다. 이에 의해, 풍력 발전이 되지 않는 저속에서 풍력 발전부(100)가 외부로 돌출되지 않도록 하여, 빗물, 눈 및 먼지 등의 이물질의 유입을 방지한다.

또한, 상기 유로케이스(101)는 상기 풍유로(103)의 입구측에 설치되어 유입되는 공기를 가열하여, 풍유로(103)의 내부에서 습기를 제거하고, 열에너지를 통해 유속을 더욱 빠르게 가속시키는 에어히팅부(200)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상술한 에어히팅부(200)의 구성에 의해 풍유로(103)의 내부에서 결로 현상을 방지할 수 있게 되어, 결로에 의한 발전펜부 또는 케이스 등의 부식이나 동절기의 동결을 방지하고, 이에 결로 또는 동결에 의한 자동차 풍력 발전 장치(1)의 고장 등의 파손을 방지할 수 있도록 한다.

또한, 상기 풍력 발전 장치(1)는 풍속이 풍력 발전의 수행에 적합하지 않은 경우, 풍력 발전을 위한 공기 유속 및 유량의 확보를 위해, 외부 자동차의 주행풍을 상기 풍유로(103)의 내부로 유입시키는 외부주행풍수집부를 더 포함하여 구성될 수도 있다. 상기 외부주행풍수집부(500, 도 7 참조)는 풍력 발전을 수행하지 않는 경우에는 풍유로(103)의 입구를 차폐하고, 풍력 발전을 수행하는 경우에는 풍유로(103)의 입구를 개방하도록, 상기 풍유로(103)의 입구측에서 힌지구동부(530)와 힌지(531) 및 힌지구동부(530)와 힌지(531)에 의해 회전 개폐 가능하게 결합되는 곡면상의 외부주행풍가이드(510)를 포함하여 구성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예의 풍력 태양광 복합 풍력 발전 장치(3)의 사시도이다.

본 발명의 다른 실시예의 풍력 발전 장치는, 도 4와 같이, 케이스(10)와, 케이스에 삽입 가능하게 장착되는 풍력 발전부(100)와, 상기 풍력 발전부(100)를 상기 케이스(10)의 외부면 상에서 돌출시키거나 일체면을 이루도록 승강 구동시키며 케이스(10)에 고정지지하는 승강부(900) 및 상기 풍력 발전부(100)의 상기 케이스(10)의 외부로 노출되는 면 상에 적층 형성되는 태양광발전부(300)를 더 포함하는 풍력 태양광 복합 풍력 발전 장치(3)(이하, ‘풍력 발전 장치(3)’이라 함)로 구성될 수도 있다.

상술한 풍력 발전 장치(3)의 구성 중 상기 풍력 발전부(100)와 승강부(900)의 구성은 도 3 및 도 4의 풍력 발전부(100)와 승강부(900)의 구성과 동일한 구성으로서, 도 3 및 도 4의 설명에서 설명되었으므로, 그 상세한 설명은 생략한다.

상기 태양광발전부(300)는 리드선(미도시)들에 의해 접속된 태양전지셀(311)들과, 상기 태양전지셀(311)들을 밀봉하는 상부 투명창 및 하부패널이 라미네이팅된 태양전지패널(310)을 포함하여 구성된다.

상기 구성의 태양전지패널(310)은 상기 태양광발전부(100)의 케이스(10)의 외부면으로 노출되는 면 상에 부가 장착될 수 있다. 이와 달리, 상기 태양전지패널(310)은 저면이 음 양력면(106)으로 형성되고, 상기 유로케이스(101)에 형성된 풍유로(103)의 상부를 개방되도록 유로케이스(101)를 형성한 후, 유로케이스(101)의 개방된 면을 차폐하도록 구성될 수도 있다.

상술한 태양전지패널(310)의 구성에 의해, 상기 풍력 발전 장치(3)는 외부 바람이 풍력 발전을 수행을 위한 풍속 이하의 경우에도 태양광에 의한 발전을 수행할 수 있으며, 풍력 발전을 수행할 수 있도록 하는 풍속인 경우, 승강부(900)에 의해 케이스(10)의 외부면으로 돌출되어 풍력 발전을 함께 수행하여, 발전 효율을 향상시킨다.

본 발명의 다른 실시예의 풍력 발전 장치는 풍력 태양광 압전 복합 풍력 발전 장치로 구성될 수도 있다.

도 6은 본 발명의 다른 실시예의 풍력 태양광 압전 복합 풍력 발전 장치(5)의 사시도이고, 도 7은 도 6의 풍력 발전 장치(5)의 분해사시도이며, 도 8은 도 6 발전펜부(100)에 의한 진동로드(410)의 진동 전달 구동을 나타내는 도면이다.

도 6 내지 도 8과 같이, 본 발명의 다른 실시예의 풍력 태양광 압전 복합 풍력 발전 장치(5)(이하, ‘풍력 발전 장치(5)’라 함)는 외부 바람에 의해 풍력 발전을 수행하도록 케이스(10)와 케이스(10)로부터 돌출되거나 일체면을 이루도록 삽입 가능하도록 케이스(10)에 장착되는 풍력 발전부(100)와, 상기 풍력 발전부(100)를 상기 케이스(10)의 외부면 상에서 돌출시키거나 일체면을 이루도록 삽입시키는 승강 구동 가능하게 상기 케이스(10)의 외부면 상에 고정지지하는 승강부(900)와, 상기 풍력 발전부(100)의 상기 케이스(10)의 외부로 노출되는 면 상에 적층 형성되는 태양광발전부(300) 및 상기 풍력 발전부(110)의 진동에 의한 압전 발전에 의해 전기를 생산하는 압전발전부(400)를 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 풍력 발전 장치(5)의 구성 중 태양광 발전부(100)의 유로케이스부(101), 발전펜부(110)의 구성, 상기 태양광발전부(300)의 구성 등은 도 2 내지 도 3의 풍력 발전부(100)와 태양광발전부(300)의 각 구성과 동일한 구성으로서, 도 2 내지 3의 설명에서 설명되었으므로, 그 상세한 설명은 생략하고, 풍력 발전 장치(5)의 풍력 발전부(100)와 압전발전부(400)의 연동에 의한 압전 발전구동을 위한 구성들에 대하여 설명한다.

구체적으로, 상기 압전발전부(400)는 상기 발전펜부(110)의 회전 구동에 의해 발생하는 진동력에 의해 상기 압전발전부(400)의 압전소자(425)들을 진동시켜 풍력 발전과 함께 압전발전을 동시에 수행하도록 구성된다.

이를 위해, 상기 태양광 발전부(100)의 발전펜부(110)는 도 7과 같이, 외주면에 다수의 진동돌기(119)들이 형성되어 발전부(160)의 상부에서 회전축(111)에 축결합된 후 회전축(111)의 회전에 따라 회전하는 진동돌기부(118)를 더 포함하여 구성된다.

그리고 상기 압전발전부(400)는 상기 발전펜부(110)의 회전에 의해 진동을 발생시키는 진동판부(410)와, 상기 진동판부(410)에 의해 발생된 진동에 의해 발전을 수행하는 압전판부(420)를 포함하여 구성된다. 또한, 상기 압전판부(420)로 전달되는 진동의 주파수, 압력 및 진폭을 크게 하기 위해 상기 진동판부(410)와 상기 압전판부(420)를 탄성적으로 지지하는 완충부(430)를 더 포함하여 구성될 수 있다.

상술한 압전발전부(400)의 구성 중 상기 진동판부(410)는 상기 압전판부(420)의 면적에 대응하는 면적을 가지는 진동판(413)과, 상기 진동판(413)의 상부면에 돌출 형성된 후, 상기 유로케이스(101)를 관통하여 형성되는 진동로드관통공(106)을 관통하여 상기 발전펜부(110)의 진동돌기부(118)와 접촉되는 하나 이상의 진동로드(415) 및 상기 압전판부(420)에 배치된 압전소자(425)들을 진동시키기 위해 상기 압전판부(420)에 형성된 압전소자(425)들에 대응하는 상기 진동판(413)의 저면에 돌출 형성되는 다수의 가진돌기(417)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 진동로드(415)의 상부면에는 진동돌기(119)와의 마찰을 저감시키기 위해 볼 베어링, 윤활제 등의 마찰저감부재(416)가 구비될 수 있다.

상기 압전판부(420)는 진동에 의해 전력을 생산하는 다수의 압전소자(425)들 및 등 간격으로 배열된 상기 압전소자(425)들을 진동 가능하게 지지하는 압전판(423)을 포함하고, 도면에는 미 도시되어 있으나, 생성된 전력의 정류, 위상 동기, 파형 개선, 전압 조정 등을 위한 출력전력제어회로부(도 8 참조)를 더 포함하여 구성될 수 있다. 상기 압전소자(425)들의 일 실시예로는 압전소자(425)들의 일 단부가 상기 압전판부(420)에 탄성 진동 가능하게 고정되고 이외의 단부는 자유단부로 형성되어, 상기 가진돌기(417)에 의해 진동하도록 구성되는 것일 수 있다.

상술한 구성과 달리, 상기 압전발전부(400)는, 도면에는 미 도시되어 있으나, 압전소자들을 압전필름으로 형성하고, 압전 발전부(400)의 내부에 관통 형성되는 압전풍유로(미도시)를 형성하여 압전풍에 의해 압전필름을 진동시키는 것에 의해, 풍력 발전부(100)에 진동돌기(119)를 형성하지 않고, 압전발전부(400)에는 진동판(413)과 진동로드(415) 및 가진돌기(417)를 구비한 진동부(410)를 구비하지 않은 상태에서 풍력 발전부(100)와 압전발전부(400)가 독립적으로 외부의 바람 또는 자동차의 주행풍을 이용하여 발전을 수행하도록 구성될 수도 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예의 풍력 발전 장치(1, 3, 5)의 구성도이다.

도 9과 같이, 본 발명의 일 실시예의 풍력 발전 장치(1, 3, 5)는 도 2 내지 도 8에서 설명된 풍력 발전부(100), 풍력 발전부(100)와 태양광발전부(300) 또는 압전발전부(400) 중 하나 이상의 구성에 부가하여, 풍력 발전부(100)의 교류발전기를 구비한 발전펜부(110) 또는 압전발전부(400)의 압전소자(425)들에서 생성된 교류 전력들을 수신한 후 기 설정된 위상으로 위상 동기화된 교류 전력으로 변환하여 출력하는 다중위상조정부(600)와, 상기 다중위상조정부(600)에서 출력되는 위상 동기화된 교류 전력과 풍력 발전부(100)의 직류발전기를 구비한 발전펜부(110)와 태양광발전부(300)에서 생성된 직류 전력들을 수신하여 DC-AC 변환한 후 생성된 교류 전력을 기 설정된 전압으로 변환하여 교류전원장치의 구동 교류 전력으로 출력하는 교류전원출력부(700)와, 상기 다중위상조정부(600)에서 출력되는 위상 동기화된 교류 전력을 AC-DC 변환한 후 생성된 직류 전력과 풍력 발전부(100)의 직류발전기를 구비한 발전펜부(110)와 태양광발전부(300)에서 생성된 직류 전력을 기 설정된 전압으로 변환하여 직류전원장치 또는 축전지부 등으로 출력하는 직류전원출력부(800)와, 승강부(900)의 구동을 제어하는 승강부 구동제어부(910)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 구성 중 다중위상조정부(600), 교류전원출력부(700), 직류전원출력부(800)가 본 발명의 일 실시예의 출력전력제어회로부를 구성한다.

상기 구성 중 상기 교류전원장치는 교류를 입력받은 후 직류전원으로 변환하는 충전기 등의 장치를 포함할 수 있다.

상기 다중위상조정부(600)는 발전펜부(110)와 압전소자((425)의 개수에 대응하는 위상 변환기를 포함하여 구성되어, 발전펜부(110)와 압전소자((425)들에서 생성된 교류 전력의 위상 동기를 기 설정된 범위 내에서 동기화시키도록 구성될 수 있다.

상기 교류전원출력부(700)는 기 설정된 전압의 교류전원장치에 교류 전력을 공급하기 위한 것으로서, 상기 다중위상조정부(600)로부터 위상 동기된 교류전력 또는 인버터부(710)의 출력 교류전력을 입력 받은 후, 인버터를 전원으로 하여, 사이클 컨버터를 작동시켜 필요한 주파수와 진폭을 갖는 교류 전력을 생성하여 교류전원장치로 출력하는 AC-AC 변환장치로서의 사이클로 인버터(720)와, 풍력 발전부(100) 및 태양광발전부(300)에서 생성되어 입력된 직류 전력을 입력 받아 교류 전력으로 변환한 후 사이클로 인버터부(720)로 출력하는 DC-AC 변환을 수행하는 인버터부(710)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 직류전원출력부(800)는 기 설정된 전압의 직류전원장치에 직류 전력을 공급하기 위한 것으로서, 상기 다중위상조정부(600)에서 위상 동기된 교류 전력을 입력받은 후 정류하여 직류 전력을 출력하는 AC-DC 변환을 수행하는 컨버터부(810)와, 컨버터부(810)와 풍력 발전부(100) 및 태양광발전부(300)에서 생성되어 입력된 직류 전력을 입력 받아 기 설정된 전압으로 변환한 후 직류전원장치 또는 축전지 등으로 출력하는 DC-DC 변환을 수행하는 DC 초퍼부(820)를 포함하여 구성될 수 있다.

상기 승강부 구동제어부(910)는 풍향풍속계부(1010)의 풍속 정보를 입력 받은 후, 풍력 발전이 가능한 풍속인 경우, 승강부(900)를 구동시켜 상술한 구성의 풍력 발전 장치(1, 3, 5)를 승강시켜 케이스(10)의 외부로 돌출시키고, 풍력 발전이 가능하지 않은 풍속인 경우에는 다시 상기 승강부(900)를 구동시켜 풍력 발전 장치(1, 3, 5)를 하강시키는 것에 의해 케이스(10)의 내부로 삽입시키도록 구성될 수 있다. 이에 의해, 풍력 발전이 가능한 풍속에서만 자동으로 풍력 발전 장치(1, 3, 5)를 이용한 풍력 발전을 수행할 수 있도록 한다.

상기 구성 중 교류출력전원 또는 직류출력전원에 대한 전압, 전류 등의 조절이 필요한 경우, 상기 출력전력제어회로부는 별도의 전압조정부 또는 전류조정부 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.

도 9에서 풍력 발전 장치는, 풍력 발전부(100)만을 구비하는 경우 풍력 발전 장치(1)로 되고, 풍력 발전부(100)와 태양광 발전부(300)를 구비하는 경우 태양과 풍력 복합 풍력 발전 장치(3)로 되며, 풍력 발전부(100)와 태양광 발전부(300) 및 압전 발전부(400)를 구비하는 경우 태양광 풍력 압전 복합 풍력 발전 장치(5)로 된다.

도 10은 도 1의 발전 기능을 구비한 감시장치(1000)가 발전을 수행하는 운전상태를 나타내는 사시도이다.

상술한 구성의 풍력 발전 장치(1, 3, 5)는 풍향풍속계부(1010)에 의해 풍유로(103)의 입구가 항상 바람이 불어오는 방향을 향하하도록 포스트(1100)의 상단부에 회전 가능하게 장착된다. 이러한 상태에서 풍속이 발전을 수행할 수 있는 풍속 이상인 경우, 풍력 또는 압전 발전을 수행하기 위해 승강부(900)에 의해 풍력 발전부(100)가 케이스(10)의 외부면으로 돌출되고 풍유로(103)의 입구와 출구가 개방된다. 이후, 외부 바람이 상기 풍력 발전부(100)에 형성된 풍유로(103)의 내부로 유입되어 발전펜부(110)를 회전시키는 것에 이해 풍력 발전에 의한 전력을 생성하게 된다. 이 과정에서 풍유로(103)의 내부에 형성된 음 양력면(106)에 의해 풍유로(103) 내부의 유속이 빨라져 풍력 발전의 효율을 높임과 동시에 포스트 측으로 향하는 양력이 발생하게 되어 풍력 발전 장치(1, 3, 5)가 포스트(1100)로부터 이탈하도록 하는 외력을 억제한다.

도 7 및 도 8을 참조하여 설명하면, 풍력 발전과 압전발전을 동시에 수행하도록 구성되는 경우, 도 7 및 8과 같이, 상기 발전펜부(110)의 회전에 따라, 발전펜(110)의 진동돌기(119)들이 진동로드(415)를 수직 방향으로 왕복 진동시킨다. 이에 따라, 진동로드(415)에 부착된 진동판(413)이 수직 방향으로 진동하여, 진동판(413)의 저면에 형성된 다수의 가진돌기(417)들이 압전판(423)에 구성된 압전소자(425)들을 진동시켜 압전 발전을 수행하게 된다. 이 과정에서, 음 양력면(106)에서 생성된 음양력(107)이 풍력 발전부(100)를 하방향으로 작용하여, 진동판(413)과 압전판(423)이 더욱 밀착되고, 이에 의해, 가진 돌기(417)들이 압전소자(425)들과 더욱 밀착되어, 압전소자(425)들을 가진시키는 효율을 높인다. 또한, 풍력 발전부(100)와 압전발전부(400)의 진동판(413)의 사이, 진동판(413)과 압전판(423)의 사이에 개재된 코일 스프링, 탄성 고무 등의 탄성 재질의 완충부(430)가 탄성력에 의한 가진을 수행하면서, 풍력 발전부(100)와 압전발전부(400)의 진동판(413), 진동판(413)과 압전판(423)을 진동하도록 지지한다.

또한, 태양광 발전부(300)를 구비한 경우에는 외부 바람에 무관하게 지속적으로 태양광 발전을 수행한다.

상술한 본 발명의 풍력 발전 장치(1, 3, 5)는 감시장치(1000)로만 적용이 한정되는 것은 아니며, 다양한 신재생에너지 발전 장치로 적용될 수 있다.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.

본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1000: 감시장치 1010: 풍향풍속계부
1100: 포스트 1200: 감시카메라부
1300: 가로등부 1400: 축전지부
1500: 제어부
2000: 서버
1: 풍력 발전 장치
3: 풍력 태양광 복합 풍력 발전 장치
5: 풍력 태양광 압전 복합 풍력 발전 장치
10: 케이스
100: 풍력 발전부
101: 유로케이스 103: 풍유로
105: 풍유로상부벽 106: 음 양력면
108: 진동로드 관통공
110: 발전펜부
111: 회전축 113: 블레이드
115: 수평발전펜 119: 진동돌기
160: 발전부
190: 실링부재
200: 에어히팅부
300: 태양광발전부
400: 압전발전부
410: 진동부
415: 진동로드
420: 압전패널부 423: 압전판
425: 압전소자 430: 완충부
500: 외부 주행풍 수집부
530: 힌지구동부 531: 힌지
600: 다중위상조정부
700: 교류전원출력부
710: 사이클로 인버터부 720: 인버터부
800: 직류전원출력부
810: DC초퍼부
900: 승강부

Claims

감시장치 및 서버를 포함하는 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템에 있어서,
상기 감시장치는,
포스트;
상기 포스트의 일 위치에 장착되는 감시카메라부; 및
상기 포스트의 상부에 설치되어 자연에너지에 의해 발전을 수행하는 풍력 발전 장치;를 포함하고,
상기 감시장치는,
GPS모듈을 포함하여 구성되어, 상기 GPS모듈에 따른 위치 정보를 상기 서버로 전송하여 위치 기반 관제가 가능한 것을 특징으로 하는 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템.
제1항에 있어서,
상기 풍력 발전 장치는,
일측이 개방된 케이스;
외부의 바람에 의해 풍력 발전을 수행하도록 상기 케이스의 개방된 측으로 돌출 또는 삽입 가능하게 장착되는 풍력 발전부; 및
상기 풍력 발전부를, 상기 케이스의 외부면 상에서 돌출 또는 삽입되도록 승강 구동 가능하게 지지하는 승강부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템.
제2항에 있어서,
상기 풍력 발전부는,
외부의 바람이 지나도록 관통되는 풍유로가 형성되어, 상기 승강부에 의해 승강되도록 장착되는 유로케이스; 및
상기 풍유로의 내측에 장착되는 하나 이상의 발전펜부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템.
제3항에 있어서,
상기 발전펜부는,
회전축이 상기 풍력 발전부가 형성하는 면의 법선에서 일정 각도 범위 내의 각도를 가지는 수평펜으로 구성되는 것을 특징으로 하는 발전 기능이 구비된 위치 기반 무인 감시 통합 관제 시스템.