WO2016080649A1 - 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템 - Google Patents

지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템 Download PDF

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WO2016080649A1
WO2016080649A1 PCT/KR2015/009903 KR2015009903W WO2016080649A1 WO 2016080649 A1 WO2016080649 A1 WO 2016080649A1 KR 2015009903 W KR2015009903 W KR 2015009903W WO 2016080649 A1 WO2016080649 A1 WO 2016080649A1
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WO
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master
slave
module
snow
control block
Prior art date
Application number
PCT/KR2015/009903
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English (en)
French (fr)
Inventor
김승광
조범석
이현태
윤태수
황기현
Original Assignee
주식회사 씨앤에스아이
목원대학교 산학협력단
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Publication date
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    • E01H—STREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
    • E01H10/00—Improving gripping of ice-bound or other slippery traffic surfaces, e.g. using gritting or thawing materials ; Roadside storage of gritting or solid thawing materials; Permanently installed devices for applying gritting or thawing materials; Mobile apparatus specially adapted for treating wintry roads by applying liquid, semi-liquid or granular materials
    • E01H10/002—Roadside storage of gritting or solid thawing materials, e.g. grit or salt bins
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01H10/005—Permanently-installed devices for applying gritting or thawing materials, e.g. for spreading grit, for spraying de-icing liquids
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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    • E01H—STREET CLEANING; CLEANING OF PERMANENT WAYS; CLEANING BEACHES; DISPERSING OR PREVENTING FOG IN GENERAL CLEANING STREET OR RAILWAY FURNITURE OR TUNNEL WALLS
    • E01H3/00—Applying liquids to roads or like surfaces, e.g. for dust control; Stationary flushing devices
    • E01H3/04—Fixed devices, e.g. permanently- installed flushing means

Definitions

  • the present invention relates to an intelligent remote liquid snow removal system, and more particularly, is installed on one side of a roadway of an ever-changing snow ice section to determine the amount of snow and weather conditions and to remotely control an individual or the whole liquid injector control block. Relates to the provision of an intelligent remote liquid snow removal system for removing snow.
  • the roads in the winter snowfall zones that occur during the winter seasons may impede the traffic of vehicles or cause severe traffic accidents, which greatly affect the people's property and life.
  • the road between the regular snow ice section is formed at various places such as the north side pass, the north road next to the large building, and the tunnel entrance, and is equipped with sand, solid snow remover or liquid snow remover near it, It is put in the field and the snow is removed.
  • unexpected weather conditions such as sudden heavy snowfall or temperature drop after rainfall have limited manpower and vehicle inputs, making snow removal difficult.
  • Remote control is a technology in which a manager checks directly and drives snow removal equipment through video or data communication of an installed camera using a mobile communication network or a remote terminal device.
  • Korean Patent No. 10-1361739 (2013. 02. 05.), including the remote terminal device and the data communication unit to automatically spray the liquid snow removing agent at a set time, the liquid snow removing agent is directly installed in the storage tank
  • the spraying technique has been proposed through a nozzle with a nozzle through, but there is a problem that the manager can not actively manage in multiple places and can not control the liquid snow removal storage tank individually.
  • the present invention relates to an intelligent remote liquid snow removal device, and more particularly, is installed on one side of the road in the intermittent snowing section to determine the amount of snow and weather conditions, and remotely or individually liquid To control the injector control block to provide an intelligent remote liquid snow removal system that removes snow and ice from the road.
  • one end of the pipe is connected to the slave storage tank and the other end of the two pipes are provided with a plurality of nozzles at predetermined intervals can give an angle Liquid injector connected by arm band joint, installed on the one side or central separator of the fragility of ice, at a predetermined distance, the lower part of the front is connected to the liquid injector, the upper part of the rear is slim tubular shape connected by pipe to the master storage tank Connected to a plurality of slave storage tanks through a plurality of slave storage tanks, pipes and valves of the tubular master storage tank for pumping and supplying liquid snow removal agent, is installed in close proximity to the master or slave storage tank and the master or slave injection device Power supply, state controlled by external device controller of control block External device that consists of panel, storage battery and pump to supply power and pump liquid snow removal agent, detachably installed on the upper corner of slave storage tank, and communicates wirelessly with the master injection device control block including slave wireless module.
  • External device that consists of panel, storage battery and pump to supply power and
  • the master injection device control block for wireless communication, controlling the external device controller, and data communication with each other by wireless or wired to the integrated management server, is installed on the top of the tower shape at a predetermined height, integrated information including weather and video information Collect data to match the master injector control block From the radio communication integrated sensor module and the data communication module of the master injector control block for receiving and controlling the state information, and an integrated information data determined to snow conditions, and is characterized in that it comprises an integrated management server that the snow action.
  • the master injector control block is a removable type including a master radio module, a central processing unit, a relay module, a solar controller and an external device controller.
  • the slave injector control block includes a slave radio module, a central processing unit, and a relay module. Including a solar controller, an external device controller, and a data communication module, the controller is detachable, and is attached to and detached from a control block installation unit in which an antenna is exposed to an upper corner of a master or slave storage tank.
  • the master radio module and the slave radio module may channelize the frequency band to change the channel band according to the installation position of the liquid snow removing agent spraying system, and communicate with each other individually or broadcast depending on the snow condition.
  • the data communication module includes a wired communication module and a mobile communication module to transmit data to the integrated management server in a wired or wireless manner.
  • the master wireless module is characterized by transmitting data in serial communication with the data communication module.
  • the integrated sensor module includes a slave wireless module, a snow sensor, a weather sensor, a vibration sensor, an image device, and a position sensor, and transmits the integrated information data acquired from the sensor to the master wireless module.
  • the capacity of the master storage tank is greater than the sum of the capacity of the plurality of slave storage tanks are installed.
  • the external device includes an external power supply unit, a solar panel, a storage battery, a pump and a warning lamp, and is controlled by an external device controller.
  • the liquid snow removal agent supply and the water level of the master storage tank or the slave storage tank are characterized in that the data of the valve controller, the pump controller and the water level sensor are interlocked and controlled through an external device controller.
  • the integrated management server displays the weather information, location information, image information and system operation of the fragile snow road with a map, and determines the amount of snow by using the image information and the snow sensor during heavy snow, so that the slave injection device control block Adjust the number of operations, stop the operation of the snow removal system when the vibration is detected by the vibration sensor, start the snow removal system after a predetermined time, and connect the road manager's mobile device to understand the road situation in real time. It is characterized in that to permit.
  • the present invention is installed and operated on the weak road ice snow vulnerable road supplying the liquid snow removing agent from the master storage tank to the plurality of slave storage tanks, there is an effect to control the amount of snow removing agent according to the road conditions by mutually wireless control.
  • the present invention is made to be detachable through the block of the expensive control circuit and sensor to recover the control block after winter season can be stored in a safe place to save the maintenance cost and extend the life of the liquid snow removal system.
  • the present invention has the advantage of being able to grasp and control in real time whether the weather conditions and system operation by a portable device.
  • FIG. 1 is a block diagram of an intelligent remote liquid snow removal agent spraying system according to the present invention.
  • FIG. 2 is a detailed schematic diagram of the present invention.
  • FIG 3 is an operation flowchart of the present invention using a mobile device.
  • the configuration of the present invention is the master storage tank 10, slave storage tank 20, master injector control block 11, slave injector control block 21, external devices 12, 22, liquid injector 23 It includes, integrated sensor module 30 and integrated management server 40, it is a system to determine the snow and road conditions and determine the number of slave tanks to operate to adjust the amount of snow removal.
  • the master storage tank 10 is installed close to the snow ice fragile road, the size of the capacity is determined in consideration of the number of slave storage tanks 20 and stores the liquid snow removing agent. It is connected to the slave storage tank and five 28 and the valve 25 and operates the pump of the external window to supply the liquid snow removing agent to the slave storage tank. Air intakes 14, 24, snow removal inlet 16, drains, capacity gauges are provided and are generally made of synthetic resin. At the time of manufacture, a control block mounting unit having a predetermined cover space and an antenna mounting hole at a top corner is provided so that the master injector control block can be attached and detached. The shape of the tank is cylindrical, rectangular, or manufactured according to the situation.
  • Liquid snow removers are salt, calcium chloride or non-chloride eco-friendly snow removers.
  • Eco-friendly snow removing agent has the effect of preventing the corrosion of the car and the deterioration of the road, but has a disadvantage of higher price than the chloride system.
  • Slave storage tank 20 is installed on one side or the central separator of the fragile road is manufactured in a slim barrel.
  • the upper part of the rear side is connected to the master storage tank, the pipe 28 and the valve 25, and the pipes and valves are installed at the lower part of the front side in the road direction, and the two pipes are installed in the pipes and the nozzles are angled to each other.
  • the liquid injectors which are connected by arm band joints, can be installed spaced apart from the ground.
  • the joint may be made of a flexible tube having a tee shape.
  • the pipes with nozzles are connected to each end of the joint using a joining member. Pipes with nozzles can be fixed at a distance from the ground because a plurality of fixed nails are welded to the bottom.
  • the slave storage tank spreads the liquid snow remover by running a small pump of the external device.
  • a control block mounting part is provided to attach and detach the slave injection device control block.
  • the master injection device control block includes a master wireless module, a data communication module, a central processing unit (MPU), a relay module, a solar controller, and an external device controller, and can be attached to or detached from the control block installation unit.
  • MPU central processing unit
  • relay module a solar controller
  • external device controller an external device controller
  • the master radio module and the slave radio module channelize to prevent interference and communicate individually or broadcast.
  • the channel is selected according to a certain pattern automatically or manually from the outside, and may be selected using a security algorithm in some cases.
  • Channels of the master radio module start with channel 424.700 MHz as channel 0 and channel 425.95 MHz as channel 20. Channel selection should be done by selecting the same channel between slave and master radio module, considering the frequency and interference used in the surroundings.
  • the radio module is selected and used as the master radio module and the slave radio module through the channel switch setting.
  • the communication distance between the master radio module and the slave radio module is usually 1km, but it is constructed and used at a distance of 100-200m for stable data communication, but the distance may vary depending on the operation.
  • Wireless module sets hardware channel value (ID) and uses it as master or slave. Also, to avoid communication ID conflict between the slave and the master wireless module, set the ID value by using channel 0 of the master wireless module and channels 0 ⁇ 15 of the slave wireless module by using different dip switches.
  • the master and slave wireless modules use 12V rechargeable batteries and use either solar charging or DC power supplies.
  • the slave radio module controls the relay module with control data corresponding to its ID among the data received by RS485 and can check the power output status of this module.
  • the master radio module limits data communication to the 400 MHz RF band frequency with the slave radio module at 400 MHz. That is, the frequency band 125kHz, 13.56MHz, 424.7 ⁇ 424.95MHz, 447.2625 ⁇ 447.9875MHz, 860 ⁇ 960MHz, 2.45GHz or 5.0GHz can be used.
  • the central processing unit controls external devices through the external device controller and is in charge of input and output.
  • the relay module is composed of a plurality of relays for opening and closing the power output terminal of the pump and the warning lamp and the water level sensor circuit.
  • the solar controller charges and stabilizes power from the solar panels of external devices to supply power to the wireless module, relay module and data communication module.
  • the external device controller is controlled by the central processing unit to control and operate external devices such as solar panels, storage batteries, pumps and lights.
  • the data communication module communicates data with the integrated management server by wire or wirelessly, and consists of a wired LAN module and a mobile communication module.
  • the mobile communication module is a 3G, 4G or 5G technology and can be upgraded according to technology development.
  • the slave injection device control block includes a slave radio module, a central processing unit (MPU), a relay module, a solar controller, and an external device controller, and can be attached to or detached from the control block installation part of the slave storage tank.
  • MPU central processing unit
  • relay module a solar controller
  • external device controller an external device controller
  • the liquid dissipator spreading system is used only during the winter seasons, so it is difficult to manage during the rest of the season so that the master injector control block and the slave injector control block can be removed.
  • the external device is connected to and controlled by each master or slave injection device control block, and is composed of a solar panel, a battery, a power supply, a pump, and a warning light.
  • the pump supplies external power through the power supply.
  • the pump of the master injector uses a larger capacity than the pump of the slave injector.
  • the control of the pump is linked to the water level sensor installed in the storage tank and the valve installed in the pipe connecting each storage tank to inform the storage state of the liquid snow removal agent.
  • the liquid injector 23 installed in the front of the slave storage tank is controlled by adjusting a water pressure by interlocking a pump and a valve, and adjusting the width of the road when installing the system.
  • the liquid spray machine is installed with a freeze protection heating wire considering the annual weather conditions at the installation site.
  • the integrated sensor module includes a slave wireless module, a snow sensor, a weather sensor, a vibration sensor, an imaging device, a position sensor, and the like, and is selected and used as needed. Usually, one is operated, but a plurality of the sensors may be operated in consideration of road conditions. .
  • Data of each sensor is transmitted to the slave radio module through serial communication, and the slave radio module and the master radio module transmit and receive data with each other with a 400MHz RF signal.
  • the master module transmits data to the data communication module through serial data communication using RS485, and the data communication module sends data to the integrated management server by wire or wirelessly.
  • RS485 is a serial data communication method, which uses a differential mode and a half duplex communication method, which uses a differential mode and a half-duplex method, and has a reach of about 1.2 km and a speed of 10 Mb per second. .
  • RS485 is a method of transmitting and receiving by two wires and is advantageous for 1: N communication.
  • the imaging device is installed and operated in a place where observation of the liquid laxative spraying system can be easily observed.
  • the snow condition is judged by comparing the image data with the snow sensor data, and according to this value, the amount of spraying liquid snow removal agent is determined and the number of slave storage tanks to be operated is determined.
  • the road manager connects to the integrated management server to identify and cope with the road situation in real time.
  • the integrated management server is equipped with a data communication module and analyzes and judges the integrated data from the data communication module of the master injection device control block through mobile communication or wired communication such as 3G, 4G or 5G, and expresses it in a plurality of windows. Do it.
  • the windows are stacked in the form of bars and consist of the spreading system status window, the spreading system position and the image display window.
  • the intelligent remote liquid snow removal system is operated with one master storage tank, its control system and multiple slave storage tanks in one place.
  • N intelligent remote liquid snow removal systems are operated in N different locations and integrated into one integrated management server in each province or city.
  • the traffic light status window displays the operating status of the system in color like a map in real time and clicks the location and address.
  • the location and image display window of the intelligent remote liquid snow removal system can display multiple GIS-based locations and images at the same time, and change positions over time.
  • the integrated management server performs a function of allowing real-time access of information devices such as portable devices or PCs.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating a road manager driving an intelligent remote liquid spraying system by connecting a portable device to an integrated management server.
  • the mobile device has a road management app installed and transmits video transmission and control commands to the integrated management server through the app.
  • Video transmission / reception and control command are transmitted to data communication module using mobile communication or wired LAN.
  • Data is converted to serial by RS485 device and transmitted to master wireless module.
  • the master radio module applies power to the relay module to operate pumps and lights and transmit control commands to the slave radio module through 400 MHz RF communication.
  • the slave radio module supplies power to the relay module, and the relay module operates a pump, a warning light, and the like.
  • the master wireless module supplies power to solar controllers, solar panels, and storage batteries and receives charging power from the solar panels.
  • FIG. 4 is a flowchart illustrating operations of recognizing snow during snowfall and determining data of images and snow sensors to automatically operate snow according to a pre-determined process.
  • the reliability of the snow removal situation was improved by analyzing the snow sensor data, snow image, and local temperature, and the operation number and spreading time of the slave tank were operated according to a predetermined program. Can be modified.
  • the snow sensor data is used as the main data to make snow determination, and the image and temperature data are used as auxiliary data.
  • the final judgment of equipment operation is to determine the capacity of the liquid snow remover with snow cover, images and temperature data according to predetermined guidelines or by the manager.
  • the present invention can be used in an environment where snow is to be removed from the road, which is installed on a road that is habitually frozen in cold weather.
  • the habitual icing area such as the entrance of the parking lot of the building or the entrance and exit of the tunnel, it can be used in the environment to prevent freezing and snow ice.

Abstract

본 발명은 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상습 설빙 취약도로의 일측에 설치되어 눈의 양과 기상조건을 판단하고 원격으로 개별 또는 전체의 슬레이브 분사장치 제어블록의 수를 제어하여 취약구간 도로의 눈을 제거하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템의 제공에 관한 것이다.

Description

지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템
본 발명은 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상습 설빙구간 도로의 일측에 설치되어 눈의 양과 기상조건을 판단하고 원격으로 개별 또는 전체의 액상 분사장치 제어블록을 제어하여 도로의 눈을 제거하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템의 제공에 관한 것이다.
동절기에 발생하는 상습 설빙구간의 도로는 차량의 통행을 방해하거나 심하게는 교통사고를 유발하여 국민의 재산과 생명에 지대한 영향을 미친다. 상습 설빙구간의 도로는 북향의 고갯길, 대형빌딩 옆 북쪽 도로 및 터널입구 등 다양한 곳에서 형성되고 근처에 모래, 고체 제설제 또는 액상 제설제가 구비되어 있어 인력에 의해 필요시 살포되거나 이동용 차량 제설장비가 현장에 투입되어 제설을 한다. 그러나 갑작스런 폭설 또는 강우 후 기온 급강하와 같은 예기치 못한 기상 상황은 인력 및 차량 투입에 한계가 있어 제설작업에 어려움이 있다.
최근의 상습 설빙구간 제설방법은 도로에 액상 제설 장치가 설치되어 운용되고 있고 최근에는 원격 제어가 가능한 장치들이 개발되고 있다. 원격 제어는 이동통신망 또는 원격터미널디바이스를 이용하여 설치된 카메라의 영상 또는 데이터 통신을 통해 관리자가 직접 확인을 하고 제설장비를 구동하는 방식의 기술이다.
한국 등록특허 제10-1361739호(2013. 02. 05.)에 원격터미널디바이스와 데이터통신부를 포함하여 설정된 시간에 자동으로 액상 제설제를 원격 살포를 하는 것이며, 액상 제설제가 저장탱크에 직접 설치된 파이프를 통하여 노즐이 있는 분사기를 통해 살포되는 기술이 제시되었으나, 관리자가 능동적으로 다수의 장소에서 관리할 수가 없고 개별적으로 액상 제설제 저장탱크를 제어할 수 없는 문제가 있다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자 본 발명은 지능형 원격 액상 제설제 살포 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상습 설빙구간의 도로에 일측에 설치되어 눈의 양과 기상조건을 판단하고 원격으로 개별 또는 전체의 액상 분사장치 제어블록을 제어하여 도로의 눈과 얼음을 제거하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템을 제공하고자 한다.
상기의 해결하려는 과제를 위한 본 발명에 따른 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템은, 슬레이브 저장탱크에 파이프의 일단이 연결되고 타단은 소정의 간격으로 복수의 노즐이 설치된 두 개의 파이프가 각도를 줄 수 있는 암 밴드 조인트로 연결된 액체 분사기, 설빙 취약도로의 일측 또는 중앙 분리대에 소정의 간격을 두고 설치되고, 전면의 하부에는 상기 액체 분사기에 연결되고, 후면의 상부에는 마스터 저장탱크에 파이프로 연결된 슬림 통 형상의 복수의 슬레이브 저장탱크, 파이프 및 밸브를 통해 복수의 슬레이브 저장탱크와 연결되어 액상 제설제를 펌핑하여 공급하는 통 형상의 마스터 저장탱크, 마스터 또는 슬레이브 저장탱크에 근접하여 설치되고 마스터 또는 슬레이브 분사장치 제어블록의 외부장치컨트롤러에 제어되는 전원공급기, 태양전지판, 축전지 및 펌프로 구성되어 전원을 공급하고 액상 제설제를 펌핑하는 외부장치, 슬레이브 저장탱크의 상단코너에 탈부착하게 설치되고 슬레이브 무선모듈을 포함하여 마스터 분사장치 제어블록과 상호 무선 통신하고 외부장치컨트롤러를 제어하는 슬레이브 분사장치 제어블록, 마스터 무선모듈 및 데이터 통신모듈을 포함하여 마스터 저장탱크의 상단코너에 탈부착하게 설치되어, 마스터 무선모듈 및 데이터 통신모듈을 포함하고, 슬레이브 분사장치 제어블록과 상호 무선 통신하고, 외부장치컨트롤러를 제어하며, 통합관리서버에 무선 또는 유선으로 상호 데이터 통신하는 마스터 분사장치 제어블록, 소정의 높이로 타워 형상의 상부에 설치되고, 기상 및 영상정보를 포함하는 통합정보 데이터를 수집하여 마스터 분사장치 제어블록과 상호 무선 통신하는 통합 센서모듈 및 상기 마스터 분사장치 제어블록의 데이터 통신모듈로부터 제어 상태정보 및 통합정보 데이터를 전송받아 적설상태를 판단하고 제설조치를 하는 통합관리서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
마스터 분사장치 제어블록은, 마스터 무선모듈, 중앙처리장치, 릴레이모듈, 솔라 컨트롤러 및 외부장치컨트롤러를 포함하여 탈부착이 가능한 형태이고, 슬레이브 분사장치 제어블록은, 슬레이브 무선모듈, 중앙처리장치, 릴레이모듈, 솔라 컨트롤러, 외부장치컨트롤러 및 데이터 통신모듈을 포함하여 탈부착이 가능한 형태이며, 마스터 또는 슬레이브 저장탱크의 상단코너에 안테나가 노출되게 형성된 제어블록 설치부에 탈부착하는 것을 특징으로 한다.
마스터 무선모듈 및 슬레이브 무선모듈은, 주파수 대역을 채널화하여 액상 제설제 살포 시스템의 설치위치에 따라 채널대역을 달리하고, 적설 상황에 따라 개별 또는 브로드캐스트로 상호 통신하는 것을 특징으로 한다.
상기 데이터 통신모듈은, 유선 통신모듈 및 이동 통신모듈을 포함하여 통합관리서버에 데이터를 유선 또는 무선으로 상호 전송하는 것을 특징으로 한다.
마스터 무선모듈은 데이터 통신모듈과 직렬통신으로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다.
상기 통합 센서모듈은 슬레이브 무선모듈, 적설센서, 기상센서, 진동센서, 영상장치 및 위치센서를 포함하고, 센서에서 습득된 통합정보 데이터를 마스터 무선모듈로 전송하는 것을 특징으로 한다.
마스터 저장탱크의 용량은 복수로 설치되는 슬레이브 저장탱크의 용량의 합보다 큰 것을 특징으로 한다.
상기 외부장치는 외부전원 공급부, 태양전지판, 축전지, 펌프 및 경광등을 포함하고 외부장치컨트롤러에 의해 제어되는 것을 특징으로 한다.
마스터 저장탱크 또는 슬레이브 저장탱크의 액상 제설제 공급 및 수위는 외부장치컨트롤러를 통해 밸브 컨트롤러, 펌프 컨트롤러 및 수위센서의 데이터가 상호 연동되어 조절되는 것을 특징으로 한다.
상기 통합관리서버는, 설빙 취약도로의 기상정보, 위치정보, 영상정보 및 시스템 작동여부를 지도와 함께 표시하고, 폭설 시 영상정보 및 적설센서를 이용하여 적설 양을 판단하여 슬레이브 분사장치 제어블록의 가동 수를 조절하고, 진동센서에서 차량 진동이 검출되면 제설제 살포 시스템을 동작을 중단하고 소정의 시간이 지나면 제설제 살포 시스템을 가동하며, 실시간으로 도로상황을 파악할 수 있도록 도로 관리자의 휴대기기 접속을 허가하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상습 빙설 취약도로에 설치되어 운용하는 것으로 마스터 저장탱크에서 복수의 슬레이브 저장탱크로 액상 제설제를 공급하고, 상호 무선으로 제어하여 도로 상황에 따라 제설제의 양을 조절하는 효과가 있다.
본 발명은 고가의 제어회로 및 센서의 블록화를 통하여 탈부착이 가능하게 제작하여 겨울철이 지나면 제어블록들을 회수하여 안전한 장소에 보관하여 액상 제설제 살포 시스템의 유지보수비를 절약하고 수명을 연장할 수 있다.
본 발명은 휴대기기로 기상상황 및 시스템의 작동여부를 실시간으로 파악하여 제어할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 상세한 계통도.
도 3은 휴대기기를 이용한 본 발명의 동작 순서도.
도 4는 적설시 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템의 동작 순서도.
이하 본 발명의 실시를 위한 구체적인 실시예를 도면을 참고하여 설명한다. 예시된 도면은 발명의 명확성을 위하여 핵심적인 내용만 확대 도시하고 부수적인 것은 생략하였으므로 도면에 한정하여 해석하여서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 구성도를 나타낸다. 본 발명의 구성은 마스터 저장탱크(10), 슬레이브 저장탱크(20), 마스터 분사장치 제어블록(11), 슬레이브 분사장치 제어블록(21), 외부장치(12, 22), 액체 분사기 (23), 통합 센서모듈(30) 및 통합관리서버(40)를 포함하며, 적설상황 및 도로상황을 파악하고 가동할 슬레이브 탱크의 수를 판단하여 제설제의 살포 양을 조절하는 시스템이다.
마스터 저장탱크(10)는 설빙 취약도로에 근접하여 설치되며 슬레이브 저장탱크(20)의 수를 고려하여 용량의 크기가 결정되고 액상 제설제를 저장한다. 슬레이브 저장탱크와 파이브(28) 및 밸브(25)로 연결되고 외부창치의 펌프를 가동하여 액상 제설제를 슬레이브 저장탱크로 공급한다. 공기 흡입구(14,24), 제설제 주입구(16), 배수구, 용량 게이지가 구비되고 일반적으로 합성수지로 제조된다. 제조 시 상단 코너에 소정의 커버가 있는 공간과 안테나 설치구가 있는 제어블록 설치부가 마련되어 마스터 분사장치 제어블록을 탈부착할 수 있게 되어있다. 탱크의 형태는 원통형, 직사각형 또는 상황에 맞게 제작되어 사용한다.
액상 제설제는 염수, 염화칼슘용액 또는 비염화물계인 친환경제설제가 쓰인다. 친환경제설제는 자동차의 부식과 도로의 퇴화를 방지하는 효과가 있으나 염화물계에 비해 가격이 높은 단점이 있다.
슬레이브 저장탱크(20)는 취약도로의 일측 또는 중앙분리대에 설치되며 슬림 통으로 제조된다. 후면의 상부에는 마스터 저장탱크와 파이브(28) 및 밸브(25)로 연결되고 도로 방향인 전면의 하부에 파이프와 밸브가 설치되고 이 파이프에 2개의 파이프에 복수의 노즐이 설치되고 서로 각도를 줄 수 있게 암 밴드 조인트로 연결된 액체 분사기가 지상에서 이격되어 설치된다. 조인트는 티 자형을 가진 플렉시블한 관으로 제조될 수 있다. 조인트의 각각의 끝단에 접합부재를 이용하여 노즐이 설치된 파이프를 연결한다. 노즐이 설치된 파이프는 하부에 복수 개의 고정 못이 용접되어 있어 지상에 이격을 두어 고정할 수 있다. 슬레이브 저장탱크는 외부장치의 소형 펌프를 가동하여 액상 제설제를 살포한다. 마스터 저장탱크와 같이 제어블록 설치부가 마련되어 슬레이브 분사장치 제어블록을 탈부착할 수 있게 되어있다.
도 2는 본 발명의 상세한 계통도를 나타낸다. 마스터 분사장치 제어블록은 마스터 무선모듈, 데이터 통신모듈, 중앙처리장치(MPU), 릴레이모듈, 솔라컨트롤러 및 외부장치컨트롤러를 포함하여 구성되어 제어블록 설치부에 탈부착할 수 있다.
마스터 무선모듈 및 슬레이브 무선모듈은 채널화를 하여 혼신을 방지하고 개별적으로 또는 브로드캐스트하여 통신한다. 채널은 외부에서 자동 또는 수동으로 일정한 패턴에 따라 선택되며, 경우에 따라 보안 알고리즘을 이용하여 선택할 수 있다. 마스터 무선모듈의 채널은 424.700 MHz를 0번 채널로 시작해서 425.95 MHz를 20번 채널로 선택하여 사용한다. 채널선택은 슬레이브 및 마스터 무선모듈 간에 동일한 채널을 선택하여 사용해야 하며 주변에서 사용하는 주파수와 혼신을 고려하여 선택한다. 무선모듈은 채널 스위치 설정을 통하여 마스터 무선모듈과 슬레이브 무선모듈로 선택되어 사용된다.
마스터 무선모듈과 슬레이브 무선모듈의 통신거리는 통상 1km이나 안정적인 데이터 통신을 위해 100-200 m 거리에서 구축하여 사용하나 운용에 따라 거리를 달리할 수 있다. 무선모듈은 하드웨어적인 채널값(ID)을 설정하여 마스터 또는 슬레이브로 구분하여 사용한다. 또한 슬레이브와 마스터 무선모듈간 통신 ID 충돌을 피하기 위하여 각기 다른 딥(dip) 스위치를 이용하여 마스터 무선모듈은 채널 0번을 슬레이브 무선모듈은 0 ~ 15번 채널을 이용하여 ID값을 설정한다. 마스터 및 슬레이브 무선모듈은 12V의 충전식 건전지를 사용하며 태양광 충전 방식 또는 DC 전원공급기를 병용한다.
슬레이브 무선모듈은 RS485로 수신된 데이터 중 자신의 ID에 해당하는 제어 데이터로 릴레이모듈을 제어하며 이 모듈의 전원 출력 상태를 확인할 수 있다.
마스터 무선모듈은 슬레이브 무선모듈과 400MHz RF 대역 주파수로 데이터 통신을 하나 400MHz로 한정하는 것은 아니다. 즉 주파수 대역은 125kHz, 13.56MHz, 424.7~424.95MHz, 447.2625~447.9875MHz, 860~960MHz, 2.45GHz 또는 5.0GHz대역 등이 사용될 수 있다.
중앙처리장치는 외부장치컨트롤러를 통해 외부장치를 제어하고 입출력을 담당하다. 릴레이모듈은 펌프 및 경광등의 전원출력 단자와 수위센서 회로를 개폐하는 복수의 릴레이로 구성된다.
솔라 컨트롤러는 외부장치의 태양전지판에서 나오는 전원을 충전하고 안정화하여 무선모듈, 릴레이모듈 및 데이터 통신모듈에 전원을 공급한다.
외부장치컨트롤러는 중앙처리장치의 통제를 받아 외부장치인 태양전지판, 축전지, 펌프 및 경광등 등을 제어하고 동작시킨다.
데이터 통신모듈은 유선 또는 무선으로 통합관리서버와 상호 데이터 통신하며 유선랜모듈 및 이동통신모듈로 구성된다. 이동통신모듈은 3G, 4G 또는 5G 기술이며 기술발달에 따라 업그레이드될 수 있다.
슬레이브 분사장치 제어블록은 슬레이브 무선모듈, 중앙처리장치(MPU), 릴레이모듈, 솔라 컨트롤러 및 외부장치컨트롤러를 포함하여 구성되고 슬레이브 저장탱크의 제어블록 설치부에 탈부착할 수 있다.
액상 제절제 살포 시스템은 사계절중 동절기에만 사용하여 나머지 계절에는 관리가 잘 안 되는 측면이 있어 마스터 분사장치 제어블록 및 슬레이브 분사장치 제어블록을 탈 부착할 수 있게 제작되었다.
외부장치는 각각의 마스터 또는 슬레이브 분사장치 제어블록에 연결되어 제어되며, 태양전지판, 축전지, 전원공급부, 펌프 및 경광등으로 구성된다.
태양전지판의 전원으로 충전되는 축전지를 사용하여 이동통신모듈, 마스터 및 슬레이브 무선모듈 및 릴레이모듈에 전원을 공급한다. 펌프의 전원은 전원공급부를 통해 외부전원을 공급한다. 마스터 분사장치의 펌프는 슬레이브 분사장치의 펌프보다 용량이 큰 것을 사용한다. 펌프의 제어는 저장탱크에 설치된 수위센서 및 각각의 저장탱크를 연결하는 파이프에 설치된 밸브와 연동되어 액상 제설제의 저장 상태를 알려준다.
슬레이브 저장탱크 전면에 설치된 액체 분사기(23)는 펌프 및 밸브가 연동되어 수압을 조절하여 제어되며 시스템 설치 시 도로의 폭을 고려하여 조정한다. 액체분사기에는 설치장소의 연간 기상상황을 고려하여 동파방지 열선이 설치된다.
통합 센서모듈은 슬레이브 무선모듈, 적설센서, 기상센서, 진동센서, 영상장치 및 위치센서 등을 포함하고 필요에 따라 선택하여 사용하고, 통상 1개가 운용되나 도로 상황을 고려하여 복수 개가 운용될 수 있다. 각 센서들의 데이터는 직렬통신으로 슬레이브 무선모듈로 전송되고 슬레이브 무선모듈과 마스터 무선모듈은 서로 400MHz RF신호로 데이터를 송수신한다. 마스터 모듈은 데이터를 RS485를 이용한 직렬 데이터 통신으로 데이터 통신모듈로 전송하고, 데이터 통신모듈은 유선 또는 무선으로 데이터를 통합관리서버로 보낸다.
RS485는 직렬통신 방식으로 기존의 RS232가 단일모드 방식을 이용하는데 비하여 미분적(differential)모드 및 반 이중통신방식을 사용하여 도달거리가 약 1.2 km에 달하고 속도 또한 초당 10Mb로 향상된 직렬 데이터 통신방식이다.
RS485는 2개의 선으로 송신 및 수신을 모두 하는 방식이며 1:N 통신에 유리하다.
영상장치는 액상 제절제 살포 시스템의 관찰이 용이한 곳에 설치하여 운용하며, 폭설 시 통합관리서버로 실시간 데이터를 전송한다. 적설상태는 영상데이터와 적설센서의 데이터와 비교하여 판단하며 이 값에 따라 액상 제설제의 살포 양을 정하고 작동할 슬레이브 저장탱크 수를 결정한다. 도로 관리자는 통합관리서버에 접속하여 실시간으로 도로 상황을 영상을 통해 파악하고 대처한다.
통합관리서버는 데이터 통신모듈이 장착되어 있으며 마스터 분사장치 제어블록의 데이터 통신모듈로부터 통합 데이터를 3G, 4G 또는 5G 등과 같은 이동통신 또는 유선통신으로 전송받아 분석하고 판단하여 복수 개의 윈도우에 표현하는 역할을 한다. 윈도우는 바 형태로 겹쳐서 구성되며 살포 시스템 상태표시 창, 살포 시스템 위치 및 영상표시 창 등으로 구성된다.
지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템은 한 장소에 한 개의 마스터 저장탱크와 그 제어 시스템 및 복수 개의 슬레이브 저장탱크가 설치되어 운용된다. 서로 다른 N개의 장소에 N개의 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템이 운용되고 도 또는 시 단위에 한 개의 통합관리서버로 통합 운용된다.
신호등 상태표시 창은 실시간으로 시스템의 작동상태를 색상으로 지도와 같이 표현하고 클릭하면 위치와 주소가 나오게 한다.
지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템의 위치 및 영상표시 창은 실시간으로 시스템이 설치된 장소의 GIS기반 위치와 영상을 동시에 복수 개를 표시하고, 시간을 두고 위치를 바꾸어 가며 표시한다.
통합관리서버는 휴대기기 또는 PC 등과 같은 정보기기들의 실시간 접속을 허가하는 기능을 수행한다.
도 3은 도로 관리자가 휴대기기를 통합관리서버에 접속하여 지능형 원격 액상 살포 시스템을 구동하는 순서도를 나타낸다. 휴대기기는 도로관리 앱이 설치되어 있고 앱을 통하여 영상 송수신 및 제어명령을 통합관리서버에 전달한다.
영상 송수신 및 제어명령은 이동통신 또는 유선 랜을 이용하여 데이터 통신모듈로 전달되며 RS485장치로 데이터를 직렬로 변환하여 마스터 무선모듈로 전송된다. 마스터 무선모듈은 릴레이모듈에 전원을 인가하여 펌프, 경광들을 동작하고 슬레이브 무선모듈에 400MHz RF 통신으로 제어명령을 전달한다. 슬레이브 무선모듈은 릴레이모듈에 전원을 인가하고 릴레이 모듈은 펌프, 경광등 등을 작동시킨다. 마스터 무선모듈은 솔라컨트롤러, 태양전지판, 축전지에 전원공급을 하고 태양전지판으로부터 충전전력을 공급받는다.
도 4는 적설 시 적설을 인지하고 영상 및 적설센서들의 데이터를 판단하여 선제적으로 정해진 과정에 따라 자동으로 작동하여 제설하는 것을 나타내는 동작 순서도이다. 제설상황에 대한 신뢰도는 적설센서의 데이터, 적설영상 및 지역온도를 분석하여 향상시켰으며, 슬레이브 탱크의 가동 수 및 살포시간 등은 미리 정해진 프로그램에 따라 가동하며 추후 통합관리서버나 휴대기기를 이용하여 수정될 수 있다.
적설센서의 데이터는 적설 판단을 하는데 주 데이터로 사용하고, 영상 및 온도 데이터는 보조 데이터로 사용한다. 장비가동의 최종판단은 적설, 영상 및 온도 데이터를 가지고 액상 제설제의 용량을 미리 정해진 가이드라인에 따라 또는 관리자가 결정한다.
본 발명은 추운 날씨에 상습적으로 설빙되는 도로에 설치되어 도로의 눈을 제설해야 하는 환경에서 이용할 수 있다.
또한, 건물의 주차장 출입구 또는 터널의 입출구 등의 상습 결빙지역에 설치되어 결빙 및 설빙을 방지해야 하는 환경에서 이용할 수 있다.

Claims (8)

  1. 슬레이브 저장탱크에 파이프의 일단이 연결되고 타단은 소정의 간격으로 복수의 노즐이 설치된 두 개의 파이프가 각도를 줄 수 있는 암 밴드 조인트로 연결된 액체 분사기;
    설빙 취약도로의 일측 또는 중앙 분리대에 소정의 간격을 두고 설치되고, 전면의 하부에는 상기 액체 분사기에 연결되고, 후면의 상부에는 마스터 저장탱크에 파이프로 연결된 슬림 통 형상의 복수의 슬레이브 저장탱크;
    파이프 및 밸브를 통해 복수의 슬레이브 저장탱크와 연결되어 액상 제설제를 펌핑하여 공급하는 통 형상의 마스터 저장탱크;
    마스터 또는 슬레이브 저장탱크에 근접하여 설치되고 마스터 또는 슬레이브 분사장치 제어블록의 외부장치컨트롤러에 제어되는 전원공급기, 태양전지판, 축전지 및 펌프로 구성되어 전원을 공급하고 액상 제설제를 펌핑하는 외부장치;
    슬레이브 저장탱크의 상단코너에 탈부착하게 설치되고 슬레이브 무선모듈을 포함하여 마스터 분사장치 제어블록과 상호 무선 통신하고 외부장치컨트롤러를 제어하는 슬레이브 분사장치 제어블록;
    마스터 무선모듈 및 데이터 통신모듈을 포함하여 마스터 저장탱크의 상단코너에 탈부착하게 설치되고, 슬레이브 분사장치 제어블록과 400MHz 대역을 사용하여 근거리 무선 통신하고, 외부장치컨트롤러를 제어하며, 통합관리서버에 무선 또는 유선으로 상호 데이터 통신하는 마스터 분사장치 제어블록;
    소정의 높이로 타워 형상의 상부에 설치되고, 기상 및 영상정보를 포함하는 통합정보 데이터를 수집하여 마스터 분사장치 제어블록과 상호 무선 통신하는 통합 센서모듈; 및
    상기 마스터 분사장치 제어블록의 데이터 통신모듈로부터 제어 상태정보 및 통합정보 데이터를 전송받아 적설상태를 판단하고 제설조치를 하는 통합관리서버를 포함하되,
    상기 근거리 무선 통신은 424.7 ~ 425.95MHz 대역을 채널화하여, 상기 마스터 무선모듈은 0번 채널로 설정하고, 상기 슬레이브 무선모듈은 각각의 ID로 채널을 설정하고, 상기 마스터 무선모듈은 상기 각각의 슬레이브 무선모듈과 채널 ID별로 상호 통신하거나 브로드캐스트로 통신하고,
    상기 통합관리서버는 설빙 취약도로의 기상정보, 채널 ID, 위치정보, 영상정보 및 시스템 작동여부를 GIS 기반으로 지도와 함께 표시하고, 폭설 시 영상정보 및 적설센서를 이용하여 적설 양을 판단하여 슬레이브 분사장치 제어블록의 가동 수를 조절하고, 진동센서에서 차량 진동이 검출되면 제설제 살포 시스템을 동작을 중단하고 소정의 시간이 지나면 제설제 살포 시스템을 가동하며, 실시간으로 도로상황을 파악할 수 있도록 도로 관리자의 휴대기기 접속을 허가하는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    마스터 분사장치 제어블록은,
    마스터 무선모듈, 중앙처리장치, 릴레이모듈, 솔라 컨트롤러 및 외부장치컨트롤러를 포함하여 탈부착이 가능한 형태이고,
    슬레이브 분사장치 제어블록은,
    슬레이브 무선모듈, 중앙처리장치, 릴레이모듈, 솔라 컨트롤러, 외부장치컨트롤러 및 데이터 통신모듈을 포함하여 탈부착이 가능한 형태이며,
    마스터 또는 슬레이브 저장탱크의 상단코너에 안테나가 노출되게 형성된 제어블록 설치부에 탈부착하는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 통신모듈은 유선 통신모듈 및 이동 통신모듈을 포함하여 통합관리서버에 데이터를 유선 또는 무선으로 상호 전송하는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    마스터 무선모듈은 데이터 통신모듈과 직렬통신으로 데이터를 전송하는 것을
    특징으로 하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 통합 센서모듈은 슬레이브 무선모듈, 적설센서, 기상센서, 진동센서, 영상장치 및 위치센서를 포함하고, 센서에서 습득된 통합정보 데이터를 마스터 무선모듈로 전송하는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    마스터 저장탱크의 용량은 복수로 설치되는 슬레이브 저장탱크의 용량의 합보다 큰 것을 특징으로 하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 외부장치는 외부전원 공급부, 태양전지판, 축전지, 펌프 및 경광등을 포함하고 외부장치컨트롤러에 의해 제어되는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    마스터 저장탱크 또는 슬레이브 저장탱크의 액상 제설제 공급 및 수위는 외부장치컨트롤러를 통해 밸브 컨트롤러, 펌프 컨트롤러 및 수위센서의 데이터가 상호 연동되어 조절되는 것을 특징으로 하는 지능형 원격 액상 제설제 살포 시스템.
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