WO2023210906A1 - 수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템 - Google Patents

수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템 Download PDF

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WO2023210906A1
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water
unit
green algae
module
water quality
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채인원
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에코피스 주식회사
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    • B01D35/02—Filters adapted for location in special places, e.g. pipe-lines, pumps, stop-cocks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J19/00—Accessories fitted to manipulators, e.g. for monitoring, for viewing; Safety devices combined with or specially adapted for use in connection with manipulators
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
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    • C02F1/40—Devices for separating or removing fatty or oily substances or similar floating material
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
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    • H02J7/35—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering with light sensitive cells
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/20—Supporting structures directly fixed to an immovable object
    • H02S20/22—Supporting structures directly fixed to an immovable object specially adapted for buildings
    • H02S20/26—Building materials integrated with PV modules, e.g. façade elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S20/00—Supporting structures for PV modules
    • H02S20/30—Supporting structures being movable or adjustable, e.g. for angle adjustment

Definitions

  • the present invention relates to a water purification robot, a station for a water purification robot, and a smart water quality management system using the same. More specifically, the present invention relates to a water purification robot, a station for water purification robot, and a smart water quality management system using the same. More specifically, it is easy to control direction when autonomously driving in a reservoir or dam, etc., and measures water quality in real time while driving autonomously. Not only can it remove green algae, but it can also collect water from a specific water collection point and water depth, improving the accuracy of water quality measurements. It can also purify water by circulating water while charging and managing the water purification robot unmanned. It is about water purification robots that can help improve water quality, stations for water purification robots, and smart water quality management systems using them.
  • green algae is a phenomenon in which phytoplankton that live in summer in eutrophic lakes, reservoirs, dams, or slow-flowing rivers multiply in large quantities and float on the water surface, changing the color of the water to green.
  • the cause of green algae is basically eutrophication of water bodies, especially excessive influx of phosphorus.
  • phosphorus is introduced in the presence of nitrogen, mainly from fertilizers sprayed on surrounding agricultural fields, etc.
  • certain cyanobacteria or algae grow in large numbers. If an environment suitable for the growth of a specific species continues, the number of algae or cyanobacteria cells increases explosively as a result of cell division, changing the color of the water.
  • Various methods are being developed to remove green algae.
  • physical methods include dilution using water from other water bodies, artificial stratification destruction, air sac destruction using ultrasound, and physical removal of cyanobacteria
  • biological methods include zooplankton using trophic chain reaction. If small fish that eat fish are at the highest level, there are methods such as biological control by adding large fish that eat fish or removing all types of small fish that eat zooplankton.
  • Chemical methods include algicide treatment.
  • red clay was sprinkled to float on the surface of the water, blocking sunlight and preventing the growth of green algae, or entangled with green algae and causing it to sink to the bottom.
  • this was a temporary measure and did not affect other aquatic life. There is a problem that can disturb the ecosystem.
  • a water purification device for preventing and removing green algae in lakes includes charging, power generation, and fluid circulation movement means.
  • a buoyancy body means that floats on the surface of the water by buoyancy and sucks in the green algae remaining on the water surface, consisting of a control means that regulates the speed of the water, a suction passage that sucks in water and green algae from the water surface, and an outlet connected to the suction passage in the center, and , a moving pipe installed in the outlet to move the water on the surface of the water below the water surface, a fluid circulation moving means installed in the buoyancy body means to move the water in the water surface area below the water surface using wind power, and the fluid circulation moving means.
  • a power generation means for generating and storing electricity by rotational force, a negative ion generating means connected to the power generating means and fixed to a moving pipe to generate negative ions and coagulate green algae contained in water on the surface of the water, and a weight on the buoyancy body means. It is also possible to use a water purification device for preventing and removing green algae in lakes, which includes a fixing means that connects the weight to a loop and stops it on the water surface.
  • various methods are used, such as using a water wheel for water circulation or operating a green algae removal ship that installs and operates a device on a ship to suck, filter, and recover green algae.
  • the conventional method can help remove green algae and suppress green algae, it has the problem of high maintenance costs compared to water purification performance.
  • green algae removal devices and water purification robots which are used to purify water quality by removing green algae from reservoirs or dams, use energy produced from sunlight for operation, so they can be easily affected by weather, etc.
  • the present invention was proposed to solve the above-mentioned problems, and provides a water purification robot that can autonomously drive forward, backward, left, and right and freely control direction in reservoirs or dams, a station for water purification robots, and a smart water quality management system using the same. There is a purpose.
  • a water purification robot, a station for water purification robots, and a smart water quality management system using the water purification robot that can improve the water purification function by measuring the water quality of reservoirs, dams, etc. in real time and extracting green algae risk areas to remove green algae.
  • a water purification robot, a station for water purification robots, and a smart water quality management system using the water purification robot that can improve the water purification function by measuring the water quality of reservoirs, dams, etc. in real time and extracting green algae risk areas to remove green algae.
  • the purpose is to provide a water purification robot that can measure water quality and green blooms by collecting water from a specific water collection point and water depth, a station for water purification robot, and a smart water quality management system using the same.
  • the purpose is to provide a water purification robot that can predict the occurrence of green algae in reservoirs or dams using big data, a station for water purification robots, and a smart water quality management system using the same.
  • a water purification robot that can charge the water purification robot at the required time by storing electricity produced through solar power generation while floating in a reservoir or dam in the ESS, a station for the water purification robot, and a smart water quality management system using the same.
  • the water purification robot according to the present invention to achieve the above purpose is mounted on the base part 110 floating on the water surface of the reservoir, and has an image capture module for taking surface images and underwater images and a device for measuring the water quality of the reservoir.
  • a current situation unit 130 including a water quality measurement module, a traveling unit 140 including four motors mounted on the lower part of the base unit 110 and driven to change direction in all directions, and the traveling unit
  • a green algae removal unit (150) for filtering green algae in the water flowing in as the vehicle (140) is driven and discharging the purified water, and analyzing the surface and underwater images to determine the presence or absence of obstacles while driving along a preset driving path.
  • the green algae removal unit 150 is installed on each side of the base part 110 and flows water containing green algae into a plurality of water inlet holes 152 formed along the longitudinal direction to remove primary water.
  • a water inlet case 151 of a certain length for filtration, and a plurality of water inlet holes 152 installed in the water inlet case 151 along the longitudinal direction are formed to allow the primary filtered water to flow into the water inlet case 151.
  • a water quality management unit 190 for collecting water from a preset water collection point and water collection depth and analyzing the water quality
  • the water quality management unit 190 has a predetermined length for sucking water from the reservoir. It includes a suction pipe 191, a water pump 192 connected to the suction pipe 191 for pumping water, and a water collection tank 193 having a water collection space to be filled with water pumped from the suction pipe 191.
  • the water collection tank 193 is preferably provided with a plurality of baffles 194 that protrude alternately in the direction of the water collection space on opposite sides of the interior to divide the water collection area into an inflow area, a water quality analysis area, and an discharge area.
  • the robot control unit 180 generates a water sampling command signal including the water sampling point and water depth of the reservoir, collects water according to the water sampling command signal received from the robot control unit 180, and analyzes the water quality. It further includes a water quality management unit 190, wherein the water quality management unit 190 includes a suction pipe 191 of a certain length for sucking water from the reservoir, and a pumping water pipe connected to the suction pipe 191 for pumping water. It includes a pump 192 and a water collection tank 193 formed with a water collection space to be filled with water pumped from the suction pipe 191, and the water collection tank 193 alternately collects the water on surfaces facing each other inside. A plurality of baffles 194 may be formed to protrude in the spatial direction to divide the water into an inflow area, a water quality analysis area, and an discharge area.
  • the robot control unit 180 includes an image storage module 181 for receiving and storing the surface images and underwater images, and analyzes the surface images and underwater images to determine the presence or absence of obstacles to provide obstacle information.
  • an image analysis module 182 to generate current location information, and a current location measurement module 183 to generate current location information by measuring the current location through GPS;
  • a path creation module 184 for generating an avoidance path for autonomous driving by avoiding obstacles, a motor control module 185 for driving the driving unit 140 to travel along the driving path and the avoidance path, and , a green algae purification module 186 for operating the green algae removal unit 150 by comparing the water quality measurement data received from the water quality measurement module with a preset normal green algae concentration, and water sampling, including the water sampling point and water depth of the reservoir.
  • It may include a water sampling command module 187 for generating a command signal and then transmitting it to the water quality management unit 190, and a water quality management storage module 188 for storing water quality analysis data received from the water quality management unit 190. You can
  • the station for the water purification robot includes a station main body 210 of a certain size, and a solar power generation unit installed on the upper surface of the station main part 210 to convert sunlight into electrical energy and produce it. (220), an ESS unit 230 for storing the electrical energy produced by the solar power generation unit 220, and a side of the station main unit 210 to charge the water purification robot 100.
  • a docking unit 240 including a charging terminal in contact with the charging socket of the water purification robot 100, and a robot detection unit for detecting the docking state of the docking unit 240 and the water purification robot 100 ( 250) and a station control unit 280 for generating a charging command signal according to whether the docking state of the water purification robot 100 is normal through the robot detection unit 250 and providing it to the docking unit 240.
  • the water purification robot 100 is mounted on the base part 110 floating on the water surface of the reservoir and includes an image capture module for taking surface images and underwater images and a water quality measurement module for measuring the water quality of the reservoir.
  • a current situation unit 130 a traveling unit 140 including four motors mounted on the lower part of the base unit 110 and driven to change direction in all directions, and a traveling unit 140 a green algae removal unit 150 for filtering green algae in the water flowing in and discharging the purified water, and analyzing the surface and underwater images to generate an avoidance route according to the presence or absence of obstacles while driving along a preset driving path.
  • It includes a robot control unit 180 for controlling the traveling unit 140 and controlling the green algae removal unit 150 by comparing the water quality measurement data with a preset normal green algae concentration.
  • the station control unit 280 charges the water purification robot 100 through a station communication module 281 for communicating with the water purification robot 100 and the robot detection unit 250.
  • a docking state determination module 282 for determining whether the docking state of the water purification robot 100 is normal depending on whether the socket is in contact with the charging terminal of the docking unit 240, and a docking state judgment module 282 of the water purification robot 100.
  • a charging command module 283 for generating a charging command signal when the docking state is normal and providing it to the docking unit 240, and a re-docking request signal when the docking state of the water purification robot 100 is abnormal. It is desirable to include a re-docking request module 284 for generating and providing the water purification robot 100.
  • a circulation pump unit 260 is connected to a suction pipe for sucking water from a reservoir to pump water, and filters green algae in the water sucked through the circulation pump unit 260 to discharge purified water. It may include a water purification unit 270 for purifying water.
  • the station control unit 280 includes a pollution level measurement module 285 to measure the water quality of the reservoir and generate a water pollution level, and when the generated water pollution level exceeds a preset normal water pollution level, It is preferable to include a water purification command module 286 for generating a water purification command signal and transmitting it to the circulation pump unit 260 in order to drive the circulation pump unit 260 to suck water from the reservoir.
  • the station control unit 280 predicts whether green algae will occur according to the water pollution level and meteorological information data for the current location stored in advance using the precursor phenomenon of green algae generation and generates water pollution prediction information.
  • it may include a pollution prediction module 287 for transmission to the water purification command module 286.
  • the solar power generation unit 220 includes a plurality of solar cells, a support frame for supporting the solar panels, and the solar cells so that the solar cells are rotatably coupled to the support frame. It further includes a hinge axis for coupling between the support frames, and the station control unit 280 includes a solar position calculation module 288 for generating solar position information by calculating the altitude and azimuth of the sun through a pre-stored current position. And, angle adjustment of the angle control module 890 to generate a drive signal for adjusting the angle of the solar power generation unit 220 using the generated solar position information and provide it to the solar power generation unit 220. It is desirable to include module 289.
  • the smart water quality management system monitors the water quality measurement data of the reservoir and uses pre-stored precursor phenomena of green algae to predict whether green algae will occur according to water quality analysis data and meteorological information data to generate green algae forecast information.
  • a control server 300 and water quality measurement data to be transmitted to the control server 300 are generated, a driving route for driving according to the green algae prediction information is preset through current location information, and a water surface image of the reservoir is provided.
  • It includes a water purification robot (100) that captures underwater images and includes an avoidance path in a preset driving path depending on the presence or absence of obstacles, and autonomously drives along the driving path while filtering out green algae in the inflow water and discharging purified water.
  • the water purification robot 100 is mounted on the base part 110 floating on the water surface of the reservoir and includes an image capture module for taking surface images and underwater images and a water quality measurement module for measuring the water quality of the reservoir.
  • a current situation unit 130 a traveling unit 140 including four motors mounted on the lower part of the base unit 110 and driven to change direction in all directions, and a traveling unit 140 a green algae removal unit 150 for filtering green algae in the water flowing in and discharging the purified water, and analyzing the surface and underwater images to generate an avoidance route according to the presence or absence of obstacles while driving along a preset driving path.
  • It includes a robot control unit 180 for controlling the traveling unit 140 and controlling the green algae removal unit 150 by comparing the water quality measurement data with a preset normal green algae concentration.
  • the water purification robot 100 includes a base part 110 floating on the water surface of a reservoir, and a solar panel installed on top of the base part 110 to convert sunlight into electrical energy.
  • a bumper unit 170 installed on the base unit 110 to be positioned between the unit 120 and the green algae removal unit 150 to cushion external shocks, and a water sampling command including the water sampling point and water depth of the reservoir.
  • It includes a robot control unit 180 to generate a signal, and a water quality management unit 190 to collect water from the water sampling point and water sampling depth according to the water sampling command signal received from the robot control unit 180 and analyze the water quality.
  • the green algae removal unit 150 is installed on each side of the base part 110 and flows water containing green algae into a plurality of water inlet holes 152 formed along the longitudinal direction to remove primary water.
  • a water inlet case 151 of a certain length for filtration, and a plurality of water inlet holes 152 installed in the water inlet case 151 along the longitudinal direction are formed to allow the primary filtered water to flow into the water inlet case 151.
  • a filtration pipe 153 of a certain length for primary filtration, and a water purification robot filter 155 installed at the lower part of the base 110 to filter out green algae in the secondary filtration water and discharge the purified water into the reservoir.
  • a flow pipe 161 for connecting the water purification robot filter 155 and the filtration pipe 153 to flow the secondary filtered water.
  • the robot control unit 180 includes an image storage module 181 for receiving and storing the surface images and underwater images, and analyzes the surface images and underwater images to determine the presence or absence of obstacles to provide obstacle information.
  • an image analysis module 182 to generate current location information, and a current location measurement module 183 to generate current location information by measuring the current location through GPS;
  • a path creation module 184 for generating an avoidance path for autonomous driving by avoiding obstacles, a motor control module 185 for driving the driving unit 140 to travel along the driving path and the avoidance path, and , a green algae purification module 186 for operating the green algae removal unit 150 by comparing the water quality measurement data received from the water quality measurement module with a preset normal green algae concentration, and water sampling, including the water sampling point and water depth of the reservoir.
  • It may include a water sampling command module 187 for generating a command signal and then transmitting it to the water quality management unit 190, and a water quality management storage module 188 for storing water quality analysis data received from the water quality management unit 190. You can
  • the control server 300 includes a server communication unit 310 for communicating with the water purification robot 100, and a water purification unit 310 received from the water purification robot 100 through the server communication unit 310.
  • An image DB unit 320 for storing images and underwater images, a monitoring unit 330 for displaying and monitoring the stored water surface images and underwater images, and setting a water sampling point and water depth for sampling water from a reservoir.
  • a water collection request unit 340 for transmitting the generated water collection request signal to the water purification robot 100, and a water quality DB unit 350 for storing water quality analysis data received from the water purification robot 100.
  • a meteorological information acquisition unit 360 for acquiring meteorological information data corresponding to the location information of the reservoir, and predicting whether green algae will occur by matching the water quality analysis data and meteorological information data with pre-stored precursors to green algae occurrence. It is preferable to include a green algae prediction unit 370 for generating green algae prediction information and transmitting it to the water purification robot 100.
  • the water quality management method using the smart water quality management system according to the present invention is a video recording step of generating water surface and underwater images by filming the water surface and underwater of the reservoir in a water purification robot (100) that runs autonomously along a preset driving path. and an image analysis step in which the water purification robot 100 analyzes the surface and underwater images to create an avoidance route according to the presence or absence of obstacles, and extracts current location information using GPS in the water purification robot 100.
  • a green algae removal step in which green algae is filtered and purified water is discharged when water flows in during driving
  • the control server 300 determines the water sampling point and water sampling depth.
  • a water sampling request step of transmitting the set water sampling request signal to the water purification robot 100, receiving the water sampling request signal from the water purification robot 100, sampling water at the sampling point and water sampling depth, and measuring the water quality.
  • a water quality analysis step of generating water quality analysis data and transmitting it to the control server 300 a weather information acquisition step of acquiring weather information data using the location information of the reservoir from the control server 300, and the control server ( In 300), when the water quality analysis data and the weather information data correspond to a precursor phenomenon of green algae occurrence stored in advance, the water purification robot predicts the occurrence of green algae, generates green algae prediction information, and operates the water purification robot 100. It includes a green algae prediction step transmitted to (100).
  • autonomous driving is possible in all directions, i.e. forward, backward, left and right, such as in a reservoir or dam, and can move freely while avoiding obstacles existing on the water surface of a reservoir or dam, etc., compared to the area of the reservoir or dam, etc. Not only can it be operated efficiently and economically using a small number of devices, but it can also remove green algae not only in dangerous areas but also in blind spots, which has the effect of automating water quality management and improving water purification functions.
  • green algae can be quickly removed, improving water purification, making it easier to manage reservoirs, dams, etc., and preventing destruction of the ecosystem. there is.
  • water can be collected from a specific water collection point and water depth, water quality can be measured by water depth, the accuracy of water quality measurements such as water temperature can be improved, and water quality can be easily managed.
  • the water purification robot can be charged regardless of time and weather, enabling maintenance of the water purification robot and operation of the water purification robot. By preventing accidents such as stopping, the water purification robot can be operated efficiently.
  • the water purification robot can be managed unmanned, which has the effect of improving the convenience of managers.
  • FIG. 1 shows a water purification robot according to an embodiment of the present invention
  • Figure 2 is a cross-sectional view of the water inlet case to the filtration pipe of the green algae removal unit of the water purification robot according to an embodiment of the present invention
  • Figure 3 shows a filter of the green algae removal unit of the water purification robot according to an embodiment of the present invention
  • Figure 4 is a robot control unit of a water purification robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 5 is a cross-sectional view of the water quality management part of the water purification robot according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 6 shows a water purification station according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 7 is a block diagram of a water purification station according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 8 shows a water purification unit of a water purification station according to an embodiment of the present invention
  • Figure 9 is a diagram expressing the process of water purification through the water purification unit of the water purification station according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 10 is a station control unit of a water purification station according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a smart water quality management system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 12 is a control server of a smart water quality management system according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 13 shows a water quality management method using a smart water quality management system according to an embodiment of the present invention.
  • a water purification robot according to a preferred embodiment of the present invention will be described as follows with reference to FIG. 1.
  • the water purification robot 100 includes a base part 110 floating on the water surface of the reservoir, a solar panel part 120 installed on the upper part of the base part 110 to convert sunlight into electrical energy, and , a current situation unit 130 that is mounted on the base unit 110 and includes an image capture module (not shown) for taking surface and underwater images and a water quality measurement module (not shown) for measuring the water quality of the reservoir; , a traveling unit 140 mounted on the lower part of the base unit 110 and driven to change direction in all directions, and purified water by filtering green algae in water introduced by the traveling of the traveling unit 140.
  • the driving unit 140 is controlled by analyzing the surface and underwater images to create an avoidance route according to the presence or absence of obstacles, and comparing the water quality measurement data with a preset normal green algae concentration to control the green algae removal unit 150.
  • a water quality management unit 190 may be further included to measure water quality by collecting water from the water sampling point and water sampling depth according to the water sampling command signal.
  • the base portion 110 may be formed into an octagon of a certain size to reduce air resistance, but is not limited to this and may be formed into various shapes such as a circle.
  • the base portion 110 must be configured with a plurality of buoyancy bodies 111 at the bottom so that it can float on the water surface of the reservoir.
  • the buoyancy body 111 is preferably arranged in each region when the lower part of the base portion 110 is divided into four quadrants.
  • the solar panel unit 120 is installed on the upper part of the base unit 110 and is composed of a plurality of solar panels for converting sunlight into electrical energy.
  • the solar panel unit 120 has the effect of enabling efficient and environmentally friendly operation.
  • a battery unit (not shown) must be further configured to store the electrical energy generated by the solar panel unit 120.
  • the current situation unit 130 is mounted on the base unit 110 and can measure the current situation on the surface and underwater of the reservoir.
  • the current situation unit 130 includes an image capture module (not shown) for taking surface and underwater images of the reservoir and a water quality measurement module (not shown) for measuring the water quality of the reservoir.
  • the video capture module may include an underwater camera for photographing the surface of the reservoir and an underwater camera for photographing the underwater surface of the reservoir.
  • the water camera is preferably installed at the upper center of the base portion 110.
  • the underwater camera is preferably installed at the lower part of the base unit 110, and is preferably installed in each area when the base unit 110 is divided into four quadrants to minimize blind spots.
  • the video capture module generates a surface image of the reservoir captured by the underwater camera and generates an underwater image of the reservoir captured by the underwater camera.
  • the water quality measurement module is used to measure the water quality of the reservoir and can use a water quality measurement sensor.
  • the water quality measurement module measures the water quality of the reservoir in real time to generate water quality measurement data, and preferably includes green algae concentration in the water quality measurement data.
  • the traveling unit 140 includes four motors mounted on the lower part of the base unit 110. That is, the traveling unit 140 is equipped with a first motor, a second motor, a third motor, and a fourth motor in each area when the lower part of the base unit 110 is divided into four quadrants, and each motor moves in all directions. Change of direction becomes possible.
  • the water purification robot can be driven forward, backward, left, and right using the four motors configured in the traveling unit 140. As a result, the direction can be easily changed when driving the water purification robot, eliminating blind spots in monitoring the reservoir. The area can be minimized.
  • the driving unit 140 may be configured to further include a plurality of cameras, radar sensors, lidar sensors, GPS, etc. to recognize the front, rear, left, and right sides.
  • a green algae removal unit 150 is configured to remove green algae from water while traveling through the traveling unit 140.
  • the green algae removal unit 150 will be described as follows with reference to FIG. 2.
  • the green algae removal units 150 are for filtering green algae from water introduced by the driving unit 140 and discharging purified water. They are installed on each side of the base unit 110 and run along the longitudinal direction.
  • a water inlet case 151 of a certain length for primary filtration by introducing water containing green algae into the plurality of water inlet holes 152 formed, and a plurality of water inlet cases 151 installed within the water inlet case 151 along the longitudinal direction.
  • a filtration pipe 153 of a certain length is formed with two water inlet holes 152 to introduce the primary filtered water and perform secondary filtration, and is installed at the lower part of the base part 110 to filter the secondary filtered water.
  • the water inlet case 151 may be formed in a square bar shape with a certain length, and a plurality of water inlet holes 152 are formed along the longitudinal direction.
  • a plurality of water inlet holes 152 are formed in the water inlet case 151, so that water containing green algae flows into the water inlet case 152 and undergoes primary filtration, which causes large suspended matter to flow inside and impurities to accumulate. It is possible to prevent failures, etc. in advance.
  • the water inflow case 151 is preferably installed on the side of the base portion 110.
  • the water inflow case 151 is not installed on both sides of the base part 110 adjacent to the installation surface on which the water inflow case 151 is installed. It is desirable not to. That is, the side of the base part 110 can be divided into four installation surfaces and four non-installation surfaces when the base part 110 is octagonal.
  • the filtration pipe 153 is a pipe having a certain length and is installed within the water inflow case 151.
  • a plurality of water filtration holes 154 are formed along the longitudinal direction of the filtration pipe 153, and the primarily filtered water flows into it and undergoes secondary filtration.
  • the water filtration hole 154 is preferably formed to be smaller than the size of the water inlet hole 152.
  • the water purification robot filter 155 is described below with reference to FIG. 3.
  • the water purification robot filter 155 is installed in the lower center of the base part 110, and secondary filtered water flows in through the filter pipe 153, and filters and purifies green algae in the introduced water. The water is discharged into the reservoir.
  • the water purification robot filter 155 is a zeolite filter media ( 156), and a first filter sponge 157 for secondary filtering by absorbing green algae remaining in the primary filtered water, and is formed of particles smaller than the particles of the first filter sponge 157 and performs secondary filtering.
  • the water purification robot filter 155 is positioned in the following order from the outside to the inside: the bag filter 160, the non-woven filter 159, the second filter sponge 158, and the first filter sponge 157, with a zeolite filter media on the upper side. (156) is preferably located.
  • the zeolite filter medium 156, the first filter sponge 157, and the second filter sponge 158 can be washed and reused every three months.
  • the bag filter 160 and the non-woven filter 159 must be replaced every month.
  • the center portion of the base portion 110 protrudes upward from the edge portion.
  • the position of the zeolite filter medium 156 must be higher than the water surface, so the center of the base portion 110 where the water purification robot filter 155 is installed. It must be formed to protrude.
  • the flow pipe 161 connects the water purification robot filter 155 and the filtration pipe 153 to flow the secondary filtered water.
  • the flow pipe 161 is connected to the water purification robot filter 155 so that the water secondaryly filtered through the filter pipe 153 is discharged to the zeolite filter medium 156 of the water purification robot filter 155. It is connected between the filter pipes (153).
  • a submersible pump 162 is provided between the flow pipe 161 and the filtration pipe 153 to pump the water in the filtration pipe 153 to flow into the flow pipe 161. .
  • the bumper unit 170 is preferably mounted on a side of the base unit 110 on which the green algae removal unit 150 is not installed. That is, the bumper unit 170 is mounted on the non-installation side of the base unit 110 where the water inflow case 151 of the green algae removal unit 150 is installed.
  • the bumper unit 170 is used to protect the green algae removal unit 150 and the like by buffering external shocks when the water purification robot 100 drives autonomously.
  • the robot control unit 180 is described below with reference to FIG. 4.
  • the robot control unit 180 includes an image storage module 181 for receiving and storing the surface images and underwater images, and an image analysis module for generating obstacle information by analyzing the surface images and underwater images and determining the presence or absence of obstacles. (182), a current location measurement module 183 for measuring the current location through GPS and generating current location information, and autonomous driving by avoiding obstacles in the driving path using the current location information and the obstacle information. a path creation module 184 for generating an avoidance route, a motor control module 185 for driving the traveling unit 140 to travel along the driving path and the avoidance path, and a water quality measurement module. It may include a green algae purification module 186 for operating the green algae removal unit 150 by comparing the received water quality measurement data with a preset normal green algae concentration.
  • the image storage module 181 receives the surface image and the underwater image from the image capture module of the current situation unit 130 and stores them.
  • the sleeping image and the underwater image may be stored cumulatively by time period.
  • location information of the reservoir may also be stored in the water surface image and the underwater image.
  • the image analysis module 182 analyzes the surface image and the underwater image to determine the presence or absence of an obstacle.
  • the image analysis module 182 stores the normal water surface image and normal underwater image of the reservoir in advance, and can determine whether there is an obstacle by comparing and analyzing the water surface image and the underwater image with the normal water surface image and the normal underwater image. .
  • the image analysis module 182 generates obstacle information when it determines that there is an obstacle, and does not generate obstacle information when it determines that there is no obstacle.
  • the current location measurement module 183 measures the current location through GPS and generates current location information.
  • the path creation module 184 has a driving path set in advance and generates an avoidance path to avoid obstacles using the current location information and the obstacle information. That is, the path creation module 184 analyzes the surface and underwater images received in real time from the video capture module of the current situation unit 130 and generates an avoidance path to avoid obstacles according to the determined obstacle information. You can reset the driving route.
  • the water purification robot can be driven autonomously and the optimal path for water purification can be set.
  • the motor control module 185 is for controlling the motor of the traveling unit 140 and drives the traveling unit 140 according to the traveling path and avoidance path.
  • the green algae purification module 186 compares the water quality measurement data received from the water quality measurement module with a preset normal green algae concentration.
  • the green algae purification module 186 operates the green algae removal unit 150 when the water quality measurement data exceeds the normal green algae concentration, and when the water quality measurement data is below the normal green algae concentration, the green algae removal unit ( 150) may not work.
  • the water quality management unit 190 is described below with reference to FIG. 5.
  • the water quality management unit 190 When the water quality management unit 190 receives a water sampling command signal from the robot control unit 180, it collects water from the water sampling point and water sampling depth according to the water sampling command signal and then measures the water quality.
  • the water quality management unit 190 can measure water quality after collecting water at the water collection point and water depth, it is possible to measure the water temperature accurately.
  • the water quality management unit 190 includes a suction pipe 191 of a certain length for sucking water from the reservoir, a water pump 192 connected to the suction pipe 191 for pumping water, and a pumping pump 192 from the suction pipe 191. It includes a water collection tank 193 in which a water collection space is formed to be filled with water.
  • the water collection tank 193 is formed with a plurality of baffles 194 on opposite sides of the interior, which alternately protrude in the direction of the water collection space to divide the water collection area into an inflow area, a water quality analysis area, and an discharge area.
  • the area of the water collection tank 193 may be divided in the following order: inlet area, water quality analysis area, and discharge area.
  • the baffle dividing the water collection area and the water quality analysis area of the water collection tank 193 is formed longer than the baffle dividing the water quality analysis area and the discharge area.
  • one side of the water collection tank 193 is connected to the suction pipe 191, and water flows into the inflow area.
  • the other side of the water collection tank 193 is connected to a drain pipe 195, and water moved to the discharge area can be discharged to the outside.
  • drain pipe 195 By forming the drain pipe 195, water from the existing water collection point and water collection depth in the water collection tank 193 can be drained.
  • the inflow area As the water sucked through the suction pipe 191 flows into the water collection tank 193, it is filled in the following order: the inflow area, the water quality analysis area, and the discharge area.
  • the water quality analysis zone is equipped with a sensor for measuring water quality and a sensor for measuring green algae, and may be further equipped with a sensor for measuring water quality to measure water temperature, etc.
  • the water quality analysis area of the water collection tank 193 when the water quality analysis area of the water collection tank 193 is filled with water, the water quality of the water and the green algae species contained in the water are measured through the water quality measurement sensor and the green algae species measurement sensor, and water quality analysis data can be generated. Additionally, the water in the water quality analysis area can be stored as a sample.
  • the robot control unit 180 includes a water sampling command module 187 for generating a water sampling command signal including the water sampling point and water depth of the reservoir and then transmitting it to the water quality management unit 190, and the water quality management unit 190.
  • a water quality management storage module 188 for storing water quality analysis data received from.
  • the water sampling command module 187 generates a water sampling command signal including a water sampling point and water depth for measuring water quality in the reservoir, and when the water sampling command signal is generated, it is transmitted to the water quality management unit 190.
  • the water sampling command signal may further include a water sampling time for water sampling.
  • the water sampling command module 187 can improve the accuracy of water quality measurement according to the desired water sampling point and water depth.
  • the water quality management storage module 188 may cumulatively store the water quality analysis data for each water collection point and water depth.
  • the robot control unit 180 may further include a robot communication module 189 for data communication.
  • the water purification robot station configured as above for charging and unmanned management of the water purification robot 100 will be described below with reference to FIGS. 6 and 7.
  • the water purification robot station 200 includes a station main body 210 of a certain size, and a solar power generation unit installed on the upper surface of the station main part 210 to convert sunlight into electrical energy and produce it ( 220), an ESS unit 230 for storing the electrical energy produced by the solar power generation unit 220, and a side of the station main unit 210 to charge the water purification robot 100.
  • a docking unit 240 including a charging terminal in contact with the charging socket of the water purification robot 100, and a robot detection unit for detecting the docking state of the docking unit 240 and the water purification robot 100 ( 250) and a station control unit 280 for generating a charging command signal according to whether the docking state of the water purification robot 100 is normal through the robot detection unit 250 and providing it to the docking unit 240. do.
  • a circulation pump unit 260 is connected to a suction pipe (not shown) for sucking water from the reservoir to pump water, and filters out green algae in the water sucked through the circulation pump unit 260 to produce purified water. It may include a water purification unit 270 for discharge.
  • the station main body 210 may be formed in a rectangular shape with a certain size, but is not limited thereto.
  • a number of floating bodies (not shown) must be formed on the lower surface of the station main body 210 to float on the water surface of the reservoir.
  • the solar power generation unit 220 is installed on the upper surface of the station main unit 210 and is composed of a plurality of solar panels for converting sunlight into electrical energy.
  • the solar power generation unit 220 may further include a support frame for supporting the solar panel on the upper surface of the station main body 210, and the solar cell may be installed to improve solar power generation efficiency. It can be installed to have a certain inclination angle in the direction of the sun.
  • the solar cells are installed to have a certain inclination angle, the area on which sunlight is irradiated can be maximized, helping to improve solar power generation efficiency.
  • the solar power generation unit 220 may further be configured with a hinge axis so that the solar cell is rotatably coupled to the support frame. Since the solar cell can rotate on the support frame, the angle of the solar panel can be adjusted according to the altitude of the sun.
  • the ESS unit 230 stores electrical energy produced from the solar panel.
  • the ESS unit 230 stores the electric energy produced from the solar panel so that the water purification robot 100 can be charged in a timely manner, and provides stable solar energy that is affected by weather, time, etc. can be supplied.
  • the docking unit 240 may be configured to protrude from the side of the station main body 210 and can receive electrical energy from the ESS unit 230 to charge the water purification robot 100. there is.
  • the docking unit 240 includes a charging terminal that contacts the charging socket of the water purification robot 100 to charge the water purification robot 100.
  • the water purification robot 100 and the ESS unit 230 can be electrically connected, and the docking unit 240 is connected to the water purification robot ( When 100 and the ESS unit 230 are electrically connected, electrical energy can be supplied from the ESS unit 230.
  • a relay may be configured in the docking unit 240 to control the electrical connection between the water purification robot 100 and the ESS unit 230.
  • the relay may be maintained in an OFF state or switched from an ON state to an OFF state depending on a control signal received from the station control unit 280 later.
  • the docking unit 240 preferably has a charging terminal in the center and guide plates protruding outward on both sides of the charging terminal.
  • the docking portion 240 can guide the water purification robot 100 to contact the charging terminal, and prevents damage due to a collision between the station main body 210 and the water purification robot 100. Damage can be prevented.
  • the docking unit 240 is provided with a robot detection unit 250 to detect the docking state of the water purification robot 100.
  • the robot detection unit 250 is used to detect whether the charging socket of the water purification robot 100 is in contact with the charging terminal of the docking unit 240, and it is preferable to use a detection sensor or the like.
  • the robot detection unit 250 may detect whether the water purification robot 100 has entered the docking unit 240.
  • the circulation pump unit 260 is connected to a suction pipe (not shown) for sucking water from the reservoir and pumps the water, and may be installed in the center of the station main unit 210.
  • a water purification unit 270 must be configured to remove green algae from the water sucked through the circulation pump unit 260. At this time, the circulation pump is between the circulation pump unit 260 and the water purification unit 270. A connection pipe (not shown) must be formed so that water sucked through the unit 260 can flow to the water purification unit 270.
  • the water purification unit 270 is described below with reference to FIGS. 8 and 9.
  • the water purification unit 270 is installed at the lower part of the station main body 210 and is positioned at a certain distance apart from the circulation pump unit 260. That is, a plurality of water purification units 270 may be installed at the lower part of the station main body 210, and it is preferable that they are installed at each vertex of the station main body 210.
  • the water purification unit 270 includes a station zeolite filter medium 271 for primary filtering by adsorbing green algae contained in the water sucked through the circulation pump unit 260 into the pores of zeolite, and the primary filtered water.
  • a second filtering sponge 273 for filtering, a fiber filter 274 for fourth filtering by re-adsorbing the green algae remaining in the third filtered water, and a fifth filtering filtering the remaining green algae in the fourth filtered water. Includes a filter dust collector (275) for filtering.
  • the water purification unit 270 may be formed in the shape of a rectangular cylinder, and a zeolite filter should be placed on the upper surface, and the first filter sponge 272 to the filter dust collector 275 should be positioned on the side and lower surfaces overlapping. do.
  • the filter dust collector 275 when constructing the water purification unit 270, the filter dust collector 275 must be located on the outermost side, and toward the inside, the fiber filter 274, the second filtration sponge 273, and the first filtration sponge ( 272) is preferably located.
  • the station zeolite filter medium 271, the first filtration sponge 272, and the second filtration sponge 273 can be washed and reused every three months.
  • the filter dust collector 275 and the fiber filter 274 must be replaced every month.
  • green algae is first filtered out as the sucked water passes through the station zeolite filter 271, and then green algae is filtered as it passes through the first filter sponge 272 to the filter dust collector 275.
  • the purified water can then be discharged back into the reservoir.
  • the station control unit 280 is described below with reference to FIG. 10.
  • the station control unit 280 includes a station communication module 281 for communicating with the water purification robot 100, and a charging socket and the docking unit of the water purification robot 100 through the robot detection unit 250.
  • a docking state determination module 282 for determining whether the docking state of the water purification robot 100 is normal depending on whether or not the charging terminal of the water purification robot 100 is in contact with the charging terminal, and when the docking state of the water purification robot 100 is normal.
  • a charging command module 283 for generating a charging command signal and providing it to the docking unit 240, and a re-docking request signal for generating a re-docking request signal when the docking state of the water purification robot 100 is abnormal. It may include a re-docking request module 284 for provision to (100).
  • the station communication module 281 is for communicating with the water purification robot 100 and can use a wireless network.
  • the docking state determination module 282 detects the water purification robot 100 according to whether the robot detection unit 250 is in contact with the charging socket of the water purification robot 100 and the charging terminal of the docking unit 240. ) Determine whether the docking status is normal.
  • the docking state determination module 282 detects that the charging socket of the water purification robot 100 and the charging terminal of the docking unit 240 are in contact with the robot detection unit 250. 100) is determined to be in a normal docking state, and when the robot detection unit 250 detects that the charging socket of the water purification robot 100 and the charging terminal of the docking unit 240 are not in contact, the water purification It is determined that the docking state of the robot 100 is abnormal.
  • a charging command signal is generated through the charging command module 283 and provided to the docking unit 240.
  • the docking state determination module 282 determines that the docking state of the water purification robot 100 is abnormal, the water purification robot 100 and the docking unit 240 are connected to each other through the re-docking request module 284.
  • a re-docking request signal to induce re-docking is generated and provided to the water purification robot 100.
  • the water purification robot 100 receives the re-docking request signal, it resets the path to the docking unit 240 and then operates to attempt to dock with the docking unit 240.
  • the station control unit 280 includes a pollution level measurement module 285 to measure the water quality and generate a water pollution level, and a circulation pump unit 260 to suck water from the reservoir when the preset normal water pollution level is exceeded.
  • a water purification command module 286 for generating a water purification command signal and transmitting it to the circulation pump unit 260 to drive the water purification command signal.
  • the pollution level measurement module 285 measures the water quality of the reservoir through a water quality sensor to measure the water quality of the reservoir and generates the water pollution level.
  • the pollution level measurement module 285 preferably measures the water quality of the reservoir according to a preset measurement time. Accordingly, by periodically measuring the water quality of the reservoir, it becomes easier to manage the water quality of the reservoir and quickly respond to water pollution.
  • the water purification command module 286 must set the normal water pollution level of the reservoir in advance.
  • the water purification command module 286 generates a water purification command signal to drive the circulation pump unit 260 when the water pollution level generated by the pollution level measurement module 285 exceeds the normal water pollution level. It is transmitted to the circulation pump unit 260, and when the water pollution level generated by the pollution level measurement module 285 is below the normal water pollution level, the water purification command signal is not generated.
  • the circulation pump unit 260 pumps water from the reservoir when receiving the water purification command signal.
  • the manager can eliminate the inconvenience of having to operate the circulation pump unit 260 at any time, making it possible to efficiently manage the water quality of the reservoir.
  • the station control unit 280 predicts whether green algae will occur according to the pre-stored meteorological information data for the current location and the water pollution level using pre-stored precursory phenomena of green algae generation and generates water pollution prediction information to purify the water quality. It may further include a contamination prediction module 287 for transmission to the command module 286.
  • the precursor phenomenon of green algae can be derived through artificial intelligence, such as temperature, precipitation, and pollutant concentration suitable for green algae to occur.
  • artificial intelligence such as temperature, precipitation, and pollutant concentration suitable for green algae to occur.
  • concentration can be stored when the chlorophyll-a concentration is 15 mg/m3 or more.
  • the weather information data can be received from the Korea Meteorological Administration server, and preferably includes precipitation, temperature, etc. of the current location stored in advance.
  • the pollution prediction module 287 determines that there is a high probability of green algae occurring when the weather information data and the water pollution degree correspond to the precursor phenomenon of green algae occurrence, and generates water pollution prediction information, and generates water pollution prediction information using the weather information data and the If the water pollution level does not correspond to the above green algae precursor phenomenon, the probability of green algae occurrence is determined to be low, and water pollution prediction information is not generated.
  • water pollution prediction information When water pollution prediction information is generated in the pollution prediction module 287, it is transmitted to the water purification command module 286.
  • the water quality purification command module 286 receives the water pollution prediction information, it generates the water purification command signal and provides it to the circulation pump unit 260.
  • the station control unit 280 includes a sun position calculation module 288 for generating sun position information by calculating the altitude and azimuth of the sun through a pre-stored current position, and the sun position calculation module 288 for generating sun position information using the generated sun position information. It may further include an angle adjustment module 890 for generating a driving signal for adjusting the angle of the solar power generation unit 220 and providing it to the solar power generation unit 220.
  • the sun position calculation module 288 preferably stores the current position in advance, and can also receive current position information using GPS or the like.
  • the sun position calculation module 288 can generate sun position information by calculating the altitude and azimuth of the sun at regular time intervals every day based on the current position.
  • the sun position calculation module 288 can calculate the sun's position through an algorithm already known to those skilled in the art.
  • the sun position calculation module 288 may receive data on the altitude and azimuth of the sun for each location and time from the Korea Meteorological Administration server and calculate the sun's position for the current location.
  • the angle adjustment module 890 adjusts the angle of the solar power generation unit 220 according to the sun position information generated through the sun position calculation module 288.
  • the angle adjustment module 289 generates a drive signal to adjust the angle of the solar panel according to the sun position information and provides it to the solar power generation unit 220.
  • the angle adjustment module 890 has the angle of the solar panel set in advance according to the position of the sun.
  • the sun position calculation module 288 and the angle adjustment module 890 Due to the configuration of the sun position calculation module 288 and the angle adjustment module 890, it is possible to significantly improve the efficiency of solar power generation by positioning the solar panel to face the direction in which the sun is located, thereby providing economic power. You can do it.
  • the water purification robot station 200 configured as described above can charge the water purification robot regardless of time and weather by storing the electric energy produced through solar power generation while floating in reservoirs and dams in the ESS, thereby improving water quality. It is possible to prevent accidents such as discharge of purification robots from occurring.
  • the smart water quality management system including the water purification robot 100 configured as above will be described as follows with reference to FIG. 11.
  • a control server 300 for receiving and monitoring water quality measurement data from the water purification robot 100 and predicting whether green algae will occur according to water quality analysis data and meteorological information data using pre-stored precursory phenomena of green algae generation. It can be configured.
  • the control server 300 is described below with reference to FIG. 12.
  • the control server 300 includes a server communication unit 310 for communicating with the water purification robot 100, and a surface image and an underwater image received from the water purification robot 100 through the server communication unit 310.
  • the server communication unit 310 may use a wireless network to communicate with the water purification robot 100.
  • the image DB unit 320 receives surface images and underwater images from the water purification robot 100 and stores them.
  • the monitoring unit 330 receives water quality measurement data from the water purification robot 100 and monitors it in real time.
  • the monitoring unit 330 can receive and monitor the surface images and underwater images, which can help preserve the environment by quickly removing foreign substances present in the reservoir, and the manager can visit from time to time. This reduces the hassle and makes it easier to manage the reservoir environment.
  • the water sampling request unit 340 requests water sampling to manage the water quality of the reservoir, and can generate a water sampling request signal by setting the water sampling point, water sampling depth, and sampling time of the reservoir.
  • the generated water collection request signal is transmitted to the water purification robot 100.
  • the water purification robot 100 can receive the water sampling request signal and generate a water sampling command signal through the water sampling command module 187 of the robot control unit 180 to operate the water quality management unit 190.
  • the water quality DB unit 350 collects water from the reservoir by the water collection request unit 340 and collects the water quality analysis data and green species data received from the water purification robot 100 according to the time zone for each reservoir. Save and manage.
  • water quality DB unit 350 Through the water quality DB unit 350, it is possible to systematically manage the water quality of the reservoir and accurately diagnose and respond to green algae occurring in the reservoir, thereby preventing waste of manpower and resources.
  • the weather information acquisition unit 360 generates a weather information request signal including the location information of the reservoir, transmits it to the Korea Meteorological Administration server (not shown), and then acquires weather information data corresponding to the location information of the reservoir.
  • the weather information data must store temperature, precipitation, solar radiation, wind speed, etc.
  • the green algae prediction unit 370 must store precursor phenomena of green algae in advance.
  • the precursor phenomenon of green algae is a condition for green algae to occur, and it is desirable to store water temperature, solar radiation, sunlight hours, precipitation, pollutant concentration, etc. that may affect green algae.
  • the precursor phenomenon of green algae is when the water temperature is above 20°C, the precipitation is low, the sunshine hours are long, and the pollutant concentration is above 15 mg/m3 of chlorophyll-a.
  • the green algae prediction unit 370 predicts the occurrence of green algae when the water quality analysis data and the weather information data correspond to a precursor phenomenon of the green algae occurrence and generates green algae prediction information, and the water quality analysis data and the meteorological information data generate the green algae prediction information. If it does not correspond to a precursor phenomenon for green algae, it is determined that green algae has not occurred.
  • the green algae prediction information generated by the green algae prediction unit 370 may be transmitted to the water purification robot 100. At this time, the water purification robot 100 can travel on the green algae prediction information.
  • the presence or absence of obstacles is determined by analyzing the surface and underwater images. If there is an obstacle, obstacle information is generated and an avoidance route is created using the obstacle information, and if there is no obstacle, obstacle information is not generated (S20).
  • the water purification robot 100 autonomously drives along the current location information extracted using GPS and a preset driving path or the avoidance path (S30).
  • the water purification robot 100 measures water quality in real time and generates water quality measurement data (S40).
  • the water purification robot 100 flows into the green algae removal unit 150 as it runs, filters out the green algae, and discharges the purified water (S50). ).
  • the water purification robot 100 may not operate the green algae removal unit 150 when the water quality measurement data does not exceed a preset normal green algae concentration.
  • the control server 300 transmits a water sampling request signal that sets the water sampling point and water sampling depth to the water purification robot 100 to request water sampling (S60).
  • the water purification robot 100 receives the water sampling request signal, generates a water sampling command signal through the robot control unit 180, and transmits it to the water quality management unit 190. Afterwards, water is collected from the water collection point and water collection depth through the water quality management unit 190, and then water quality analysis data measuring water quality and green algae species is generated and transmitted to the control server 300 (S70).
  • the control server 300 acquires weather information data using the location information of the reservoir (S80).
  • the smart water quality management system controlled as described above can freely move around reservoirs, dams, etc. using water purification robots that can autonomously drive forward, backward, left and right, that is, in all directions, allowing the use of a small number of devices compared to the area of the reservoir or dam, which is economical. It is effective and efficient, and can remove green algae not only in dangerous areas but also in blind spots, which has the effect of automating water quality management and improving water purification functions.
  • the water temperature for the water depth can be measured, and the reliability of water quality measurement can be improved.

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Abstract

본 발명은 저수지의 수면에 부유되는 베이스부(110)에 장착되어 수면영상과 수중영상을 촬영하기 위한 영상촬영모듈 및 저수지의 수질을 측정하기 위한 수질측정모듈을 포함한 현재상황부(130)와, 베이스부(110)의 하부에 장착되어 사방으로 방향 전환이 가능하도록 구동되기 위한 4개의 모터가 포함된 주행부(140)와, 주행부(140)의 주행에 의해 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 녹조제거부(150)와, 미리 설정된 주행경로를 따라 주행하도록 하면서 수면영상과 수중영상을 분석하여 장애물 유무에 따른 회피경로를 생성하여 주행부(140)를 제어하고, 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 녹조제거부(150)를 제어하기 위한 로봇제어부(180)를 포함하는 수질정화로봇에 관한 것이다.

Description

수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템
본 발명은 수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저수지나 댐 등에서 자율주행 시 방향조절이 용이하고 자율주행할 수 있으면서 실시간으로 수질을 측정하여 녹조를 제거할 수 있을 뿐만 아니라 특정한 채수지점과 채수수심의 물을 채수할 수 있어 수질측정에 대한 정확성을 향상시킬 수 있고, 수질정화로봇을 충전하고 무인으로 관리할 수 있으면서 물을 순환시켜 수질정화할 수 있어 수질개선에 도움을 줄 수 있는 수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템에 관한 것이다.
최근 환경오염에 의해 수온의 온도가 상승하게 되어 저수지나 댐 등에 녹조현상이 발생하고 있다. 특히, 여름철에는 녹조현상이 심하게 발생하여 물고기, 수생식물까지도 사멸시켜 생태환경 파괴는 물론 심한 악취까지 유발시키는 문제점이 있다.
일반적으로 녹조는 부영양화된 호수, 저수지, 댐 또는 유속이 느린 하천 등에서 여름에 서식하는 식물플랑크톤이 대량 번식해 수면에 뜨게 되어 물색을 녹색으로 변화시키는 현상이다.
녹조현상의 원인은 기본적으로 수체의 부영양화, 특히 인의 과도한 유입으로 인해 발생한다. 주로 주변 농경지 등에 뿌려진 비료에 의해 질소의 유입이 있는 상태에서 인이 유입되면 특정 남세균이나 조류가 대발생하게 된다. 특정 종의 생장에 맞는 환경이 지속되면 세포 분열의 결과, 조류나 남세균의 세포 수가 폭발적으로 증가하여 물 색깔을 변화시킴으로써 발생한다.
녹조가 번식하면 물속의 용존 산소량이 감소하여 물고기가 떼죽음을 당하고 물에서 썩은 냄새가 나게 되어 어업이나 인근 마을 등에 피해를 준다. 또한, 독소를 가진 남조류가 많은 녹색의 물을 마시면 간에 손상이 가거나 구토, 복통이 일어나며 많이 마시면 죽을 수도 있고, 수역의 생태계가 파괴되어 먹이사슬구조에도 문제가 발생하게 된다.
이에, 저수지, 댐, 호소, 하천 등의 수역에 대해 설정되어진 환경 기준이나 물의 이용 목적을 만족시키도록 수질관리하기 위해 녹조를 해결하기 위한 다양한 방법이 사용되고 있다.
녹조를 제거하기 위해 다양한 방법이 개발되고 있다. 예를 들어, 물리적 방법으로는 다른 수체의 물을 이용한 희석, 인위적인 성층 파괴, 초음파를 이용한 기낭 파괴, 남세균의 물리적인 제거 등이 적용될 수 있고, 생물학적 방법으로는 영양단계연쇄반응을 이용하여 동물플랑크톤을 먹는 작은 물고기가 최상위 단계인 경우 물고기를 먹는 큰 물고기를 넣어주거나 동물플랑크톤을 먹는 작은 물고기 종류를 모두 제거하는 생물조절 등과 같은 방법이 있고, 화학적 방법으로는 살조제처리가 있다.
또한, 녹조 현상을 해결하기 위해 황토를 뿌려 수면에 황토가 뜨도록 하여 햇빛을 차단해 녹조 번식을 막거나 녹조와 뒤엉켜 바닥으로 가라앉히는 역할을 하였지만, 이는 일시적인 방편으로, 다른 수중 생물 등에도 영향을 미쳐 생태계를 교란시킬 수 있는 문제점이 있다.
이를 해결하기 위해 대한민국 공개특허 KR10-2015-0067659A(공개일자: 2015년06월18일)에 기재된 바와 같이, 호수의 녹조방지 및 녹조제거용 수질정화장치에 있어서, 충전 및 발전과 유체순환이동수단의 속도를 조절하는 제어수단과, 수면부의 물과 녹조류를 흡입하는 흡입통로를 형성하고 중앙부에 흡입통로와 연결된 배출구로 이루어져 수면에 부력에 의해 떠 있으면서 수면에 잔존하는 녹조류를 흡입하는 부력몸체수단과, 상기 배출구에 설치되어 수면의 물을 수면 아래로 이동시키는 이동관과, 상기 부력몸체수단에 설치되어 풍력을 이용하여 수면부의 물을 수면 아래로 이동시키는 유체순환이동수단과, 상기 유체순환이동수단의 회전력에 의해 전기를 생성하고 축전시키는 발전수단과, 상기 발전수단에 연결되며 이동관에 고정 설치되어 수면의 물에 포함되어 있는 녹조류를 음이온을 발생시켜 응집하는 음이온발생수단과, 상기 부력몸체수단에 무게추를 루우프로 연결하여 수면에 정지시키는 고정수단을 포함하여 이루어진 호수의 녹조방지 및 녹조제거용 수질정화장치를 사용할 수도 있다.
또한, 물 순환용 수차(水車)를 사용하거나, 선박에 녹조를 흡입, 여과, 회수하는 장치를 설치해 가동시키는 녹조 제거선을 운행하는 방법 등 다양한 방법을 사용하고 있다.
그러나, 종래 방법은 녹조 제거 및 녹조 현상을 억제하는데 도움을 줄 수 있지만, 수질정화 성능에 비해 유지관리 비용이 높은 문제점이 있다.
특히, 상기 공개특허의 경우에는 고정되어 있어 물의 유동에만 의지하여 녹조를 제거하기 때문에 사각지대가 발생할 수 있으며, 효율적으로 수질을 관리할 수 없을 뿐만 아니라 일정거리 간격으로 다수개의 수질정화장치를 설치해야 하기 때문에 설치비용과 유지관리 비용이 높아질 수 있는 문제점이 있다.
또한, 종래에는 물 순환용 수차(水車), 선박 등이 수면에 부유하면서 자유로운 방향전환이 어려워 자율주행을 하더라도 녹조가 있는 사각지대가 쉽게 발생할 수 있어 수질정화의 효율이 저하되는 문제점이 있다.
이때, 저수지나 댐의 녹조를 제거하여 수질정화하기 위해 사용되는 녹조제거장치나 수질정화로봇 등은 작동을 위해 태양광으로부터 생산된 에너지를 사용하기 때문에 날씨 등에 쉽게 영향을 받을 수 있게 되며, 생산한 에너지를 저장하는 배터리의 용량에 한계가 있으며, 이로 인해 배터리가 방전되거나 날씨가 흐려 에너지가 생산되지 않을 경우에 작동이 불가하게 되는 문제점이 있다.
이에, 저수지나 댐 등의 수질을 모니터링하여 수질을 정화할 수 있으면서 수질정화로봇이 방전되기 전에 충전할 수 있도록 하면서 용이하게 관리할 수 있도록 하는 기술방안이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 저수지나 댐 등에 전후좌우로 자율주행이 가능하면서 자유롭게 방향조절할 수 있는 수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템을 제공하는 목적이 있다.
또한, 실시간으로 저수지나 댐 등의 수질을 측정하여 녹조 위험지대를 추출하여 녹조를 제거할 수 있어 수질정화 기능을 향상시킬 수 있는 수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템을 제공하는 목적이 있다.
또한, 특정 채수지점과 채수수심의 물을 채수하여 수질측정 및 녹조종 측정할 수 있는 수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템을 제공하는 목적이 있다.
또한, 빅데이터를 활용하여 저수지나 댐의 녹조 발생을 예측할 수 있는 수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템을 제공하는 목적이 있다.
또한, 저수지나 댐에 부유하면서 태양광발전을 통해 생산된 전기를 ESS에 저장하여 필요한 시간대에 수질정화로봇을 충전시킬 수 있는 수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템을 제공하는 목적이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 수질정화로봇은, 저수지의 수면에 부유되는 베이스부(110)에 장착되어 수면영상과 수중영상을 촬영하기 위한 영상촬영모듈 및 저수지의 수질을 측정하기 위한 수질측정모듈을 포함한 현재상황부(130)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 장착되어 사방으로 방향 전환이 가능하도록 구동되기 위한 4개의 모터가 포함된 주행부(140)와, 상기 주행부(140)의 주행에 의해 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 녹조제거부(150)와, 미리 설정된 주행경로를 따라 주행하도록 하면서 상기 수면영상과 수중영상을 분석하여 장애물 유무에 따른 회피경로를 생성하여 상기 주행부(140)를 제어하고, 상기 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 제어하기 위한 로봇제어부(180)를 포함한다.
일 실시예로, 상기 녹조제거부(150)는, 상기 베이스부(110)의 측면에 각각 설치되면서 길이방향을 따라 형성된 다수개의 물유입공(152)에 녹조가 포함된 물을 유입하여 1차 여과하기 위한 일정길이의 물유입케이스(151)와, 상기 물유입케이스(151)의 내에 설치되며 길이방향을 따라 다수개의 물유입공(152)가 형성되어 상기 1차 여과된 물을 유입하여 2차 여과하기 위한 일정길이의 여과파이프(153)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 설치되어 상기 2차여과된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 저수지로 배출시키기 위한 필터(155)와, 상기 필터(155)와 상기 여과파이프(153)를 연결하여 상기 2차 여과된 물을 유동시키기 위한 유동파이프(161)를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 미리 설정된 채수지점과 채수수심의 물을 채수하여 수질을 분석하기 위한 수질관리부(190)를 더 포함하고, 상기 수질관리부(190)는, 저수지의 물을 흡입하기 위한 일정길이의 흡입관(191)과, 상기 흡입관(191)에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 양수펌프(192)와, 상기 흡입관(191)에서 펌핑된 물로 채워지기 위한 채수공간이 형성된 채수통(193)을 포함하며, 상기 채수통(193)은, 내부의 서로 마주하는 면에 교호로 상기 채수공간 방향으로 돌출되어 유입구역과 수질분석구역과 배출구역으로 구획하기 위한 다수의 배플(194)이 형성되는 것이 바람직하다.
일 실시예로, 상기 로봇제어부(180)는, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함한 채수명령신호를 생성하고, 상기 로봇제어부(180)로부터 수신받은 채수명령신호에 따라 물을 채수하여 수질을 분석하기 위한 수질관리부(190)를 더 포함하며, 상기 수질관리부(190)는, 저수지의 물을 흡입하기 위한 일정길이의 흡입관(191)과, 상기 흡입관(191)에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 양수펌프(192)와, 상기 흡입관(191)에서 펌핑된 물로 채워지기 위한 채수공간이 형성된 채수통(193)을 포함하며, 상기 채수통(193)은, 내부의 서로 마주하는 면에 교호로 상기 채수공간 방향으로 돌출되어 유입구역과 수질분석구역과 배출구역으로 구획하기 위한 다수의 배플(194)이 형성될 수 있다.
일 실시예로, 상기 로봇제어부(180)는, 상기 수면영상과 수중영상을 수신받아 저장하기 위한 영상저장모듈(181)과, 상기 수면영상과 수중영상을 분석하고 장애물 유무를 판단하여 장애물정보를 생성하기 위한 영상분석모듈(182)과, GPS를 통해 현재위치를 측정하여 현재위치정보를 생성하기 위한 현재위치측정모듈(183)과, 상기 현재위치정보와 상기 장애물정보를 이용하여 상기 주행경로 중 장애물을 회피하여 자율주행하기 위해 회피경로를 생성하기 위한 경로생성모듈(184)과, 상기 주행경로와 상기 회피경로를 따라 주행하도록 상기 주행부(140)를 구동시키기 위한 모터제어모듈(185)과, 상기 수질측정모듈로부터 수신받은 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 작동시키기 위한 녹조정화모듈(186)과, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함하여 채수명령신호를 생성한 후 상기 수질관리부(190)로 전송하기 위한 채수명령모듈(187)과, 상기 수질관리부(190)로부터 수신받은 수질분석데이터를 저장하기 위한 수질관리저장모듈(188)을 포함할 수 있다.
본 발명에 의한 수질정화로봇용 스테이션은, 일정크기를 갖는 스테이션 본체부(210)와, 상기 스테이션 본체부(210)의 상면에 설치되어 태양광을 전기에너지로 변환하여 생산하기 위한 태양광발전부(220)와, 상기 태양광발전부(220)에서 생산된 전기에너지를 저장하기 위한 ESS부(230)와, 상기 스테이션 본체부(210)의 측면에 구성되어 수질정화로봇(100)을 충전하기 위해 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓과 접촉하는 충전단자를 포함한 도킹부(240)와, 상기 도킹부(240)와 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태를 감지하기 위한 로봇감지부(250)와, 상기 로봇감지부(250)를 통해 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태 정상여부에 따라 충전명령신호를 생성하여 상기 도킹부(240)로 제공하기 위한 스테이션제어부(280)를 포함하고, 상기 수질정화로봇(100)은, 저수지의 수면에 부유되는 베이스부(110)에 장착되어 수면영상과 수중영상을 촬영하기 위한 영상촬영모듈 및 저수지의 수질을 측정하기 위한 수질측정모듈을 포함한 현재상황부(130)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 장착되어 사방으로 방향 전환이 가능하도록 구동되기 위한 4개의 모터가 포함된 주행부(140)와, 상기 주행부(140)의 주행에 의해 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 녹조제거부(150)와, 미리 설정된 주행경로를 따라 주행하도록 하면서 상기 수면영상과 수중영상을 분석하여 장애물 유무에 따른 회피경로를 생성하여 상기 주행부(140)를 제어하고, 상기 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 제어하기 위한 로봇제어부(180)를 포함한다.
일 실시예로, 상기 스테이션제어부(280)는, 상기 수질정화로봇(100)과 통신하기 위한 스테이션통신모듈(281)과, 상기 로봇감지부(250)를 통해 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓과 상기 도킹부(240)의 충전단자에 대한 접촉여부에 따라 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태 정상여부를 판단하기 위한 도킹상태판단모듈(282)과, 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 정상일 경우에 충전명령신호를 생성하여 상기 도킹부(240)로 제공하기 위한 충전명령모듈(283)과, 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 비정상일 경우에 재도킹요청신호를 생성하여 상기 수질정화로봇(100)으로 제공하기 위한 재도킹요청모듈(284)를 포함하는 것이 바람직하다.
일 실시예로, 저수지의 물을 흡입하기 위한 흡인관에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 순환펌프부(260)와, 상기 순환펌프부(260)를 통해 흡입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 수질정화부(270)를 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 스테이션제어부(280)는, 상기 저수지의 수질을 측정하여 수질오염도를 생성하기 위한 오염도측정모듈(285)과, 상기 생성된 수질오염도가 미리 설정된 정상 수질오염도를 초과하였을 경우에 저수지의 물을 흡입하도록 상기 순환펌프부(260)를 구동시키기 위해 수질정화명령신호를 생성하여 상기 순환펌프부(260)로 전송하기 위한 수질정화명령모듈(286)을 포함하는 것이 바람직하다.
일 실시예로, 상기 스테이션제어부(280)는, 미리 저장된 녹조발생의 전조현상을 이용하여 미리 저장된 현재위치에 대한 기상정보데이터와 상기 수질오염도에 따라 녹조발생여부를 예측하고 수질오염예측정보를 생성하여 상기 수질정화명령모듈(286)로 전송하기 위한 오염예상모듈(287)을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 태양광발전부(220)는, 다수개의 태양전지와, 상기 태양광패널을 지지하기 위한 지지프레임과, 상기 지지프레임에 상기 태양전지가 회동가능하게 결합되도록 상기 태양전지와 상기 지지프레임 사이를 결합하기 위한 힌지축을 더 포함하고, 상기 스테이션제어부(280)는, 미리 저장된 현재위치를 통해 태양의 고도 및 방위각을 산출하여 태양위치정보를 생성하기 위한 태양위치산출모듈(288)과, 상기 생성된 태양위치정보를 이용하여 상기 태양광발전부(220)의 각도를 조절하기 위한 구동신호를 생성하여 상기 태양광발전부(220)로 제공하기 위한 각도조절모듈(890)각도조절모듈(289)을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 스마트 수질관리시스템은, 저수지의 수질측정데이터를 모니터링하면서 미리 저장된 녹조발생의 전조현상을 이용하여 수질분석데이터와 기상정보데이터를 따라 녹조발생여부를 예측하여 녹조예측정보를 생성하기 위한 관제서버(300)와, 상기 관제서버(300)로 전송하기 위한 수질측정데이터를 생성하고, 현재위치정보를 통해 상기 녹조예측정보에 따라 주행하기 위한 주행경로가 미리 설정되며, 저수지의 수면영상과 수중영상을 촬영하여 장애물 유무에 따라 미리 설정된 주행경로에 회피경로를 포함하고, 상기 주행경로를 따라 자율주행하면서 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 수질정화로봇(100)을 포함하고, 상기 수질정화로봇(100)은, 저수지의 수면에 부유되는 베이스부(110)에 장착되어 수면영상과 수중영상을 촬영하기 위한 영상촬영모듈 및 저수지의 수질을 측정하기 위한 수질측정모듈을 포함한 현재상황부(130)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 장착되어 사방으로 방향 전환이 가능하도록 구동되기 위한 4개의 모터가 포함된 주행부(140)와, 상기 주행부(140)의 주행에 의해 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 녹조제거부(150)와, 미리 설정된 주행경로를 따라 주행하도록 하면서 상기 수면영상과 수중영상을 분석하여 장애물 유무에 따른 회피경로를 생성하여 상기 주행부(140)를 제어하고, 상기 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 제어하기 위한 로봇제어부(180)를 포함한다.
일 실시예로, 상기 수질정화로봇(100)은, 저수지의 수면에 부유되는 베이스부(110)와, 상기 베이스부(110)의 상부에 설치되어 태양광을 전기적 에너지로 변환하기 위한 태양광패널부(120)와, 상기 녹조제거부(150) 사이에 위치되도록 상기 베이스부(110)에 설치되어 외부충격을 완충하기 위한 범퍼부(170)와, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함한 채수명령신호를 생성하기 위한 로봇제어부(180)와, 상기 로봇제어부(180)로부터 수신받은 채수명령신호에 따라 채수지점과 채수수심의 물을 채수하여 수질을 분석하기 위한 수질관리부(190)를 포함한다.
일 실시예로, 상기 녹조제거부(150)는, 상기 베이스부(110)의 측면에 각각 설치되면서 길이방향을 따라 형성된 다수개의 물유입공(152)에 녹조가 포함된 물을 유입하여 1차 여과하기 위한 일정길이의 물유입케이스(151)와, 상기 물유입케이스(151)의 내에 설치되며 길이방향을 따라 다수개의 물유입공(152)가 형성되어 상기 1차 여과된 물을 유입하여 2차 여과하기 위한 일정길이의 여과파이프(153)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 설치되어 상기 2차여과된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 저수지로 배출시키기 위한 수질정화로봇 필터(155)와, 상기 수질정화로봇 필터(155)와 상기 여과파이프(153)를 연결하여 상기 2차 여과된 물을 유동시키기 위한 유동파이프(161)를 포함하는 것이 바람직하다.
일 실시예로, 상기 로봇제어부(180)는, 상기 수면영상과 수중영상을 수신받아 저장하기 위한 영상저장모듈(181)과, 상기 수면영상과 수중영상을 분석하고 장애물 유무를 판단하여 장애물정보를 생성하기 위한 영상분석모듈(182)과, GPS를 통해 현재위치를 측정하여 현재위치정보를 생성하기 위한 현재위치측정모듈(183)과, 상기 현재위치정보와 상기 장애물정보를 이용하여 상기 주행경로 중 장애물을 회피하여 자율주행하기 위해 회피경로를 생성하기 위한 경로생성모듈(184)과, 상기 주행경로와 상기 회피경로를 따라 주행하도록 상기 주행부(140)를 구동시키기 위한 모터제어모듈(185)과, 상기 수질측정모듈로부터 수신받은 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 작동시키기 위한 녹조정화모듈(186)과, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함하여 채수명령신호를 생성한 후 상기 수질관리부(190)로 전송하기 위한 채수명령모듈(187)과, 상기 수질관리부(190)로부터 수신받은 수질분석데이터를 저장하기 위한 수질관리저장모듈(188)을 포함할 수 있다.
일 실시예로, 상기 관제서버(300)는, 상기 수질정화로봇(100)과 통신하기 위한 서버통신부(310)와, 상기 서버통신부(310)를 통해 상기 수질정화로봇(100)으로부터 수신받은 수면영상과 수중영상을 저장하기 위한 영상DB부(320)와, 상기 저장된 수면영상과 수중영상을 디스플레이하여 모니터링하기 위한 모니터링부(330)와, 저수지의 물을 채수하기 위한 채수지점과 채수수심을 설정하여 생성된 채수요청신호를 상기 수질정화로봇(100)으로 전송하기 위한 채수요청부(340)와, 상기 수질정화로봇(100)으로부터 수신받은 수질분석데이터를 저장하기 위한 수질DB부(350)와, 상기 저수지의 위치정보에 대응되는 기상정보데이터를 취득하기 위한 기상정보취득부(360)와, 상기 수질분석데이터 및 기상정보데이터와 미리 저장된 녹조발생의 전조현상을 대응시켜 녹조발생여부를 예측하고 녹조예측정보를 생성하여 상기 수질정화로봇(100)으로 전송하기 위한 녹조예측부(370)를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의한 스마트 수질관리시스템을 이용한 수질관리방법은, 미리 설정된 주행경로를 따라 자율주행하는 수질정화로봇(100)에서 저수지의 수면과 수중을 촬영하여 수면영상과 수중영상을 생성하는 영상촬영단계와, 상기 수질정화로봇(100)에서 상기 수면영상과 수중영상을 분석하여 장애물 유무에 따라 회피경로를 생성하는 영상분석단계와, 상기 수질정화로봇(100)에서 GPS를 이용하여 현재위치정보를 추출하여 상기 주행경로 또는 상기 회피경로를 따라 자율주행하는 자율주행단계와, 상기 수질정화로봇(100)에서 실시간으로 수질을 측정하여 수질측정데이터를 생성하는 수질측정단계와, 상기 수질정화로봇(100)에서 상기 수질측정데이터가 미리 설정된 정상녹조농도를 초과하였을 경우에 주행에 따라 물이 유입되면 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키는 녹조제거단계와, 관제서버(300)에서 채수지점과 채수수심을 설정한 채수요청신호를 상기 수질정화로봇(100)으로 전송하는 채수요청단계와, 상기 수질정화로봇(100)에서 상기 채수요청신호를 수신받아 채수지점과 채수수심의 물을 채수한 후 수질을 측정한 수질분석데이터를 생성하여 상기 관제서버(300)로 전송하는 수질분석단계와, 상기 관제서버(300)에서 저수지의 위치정보를 이용하여 기상정보데이터를 취득하는 기상정보취득단계와, 상기 관제서버(300)에서 상기 수질분석데이터와 기상정보데이터가 미리 저장된 녹조발생의 전조현상에 해당될 경우에 녹조발생을 예측하여 녹조예측정보를 생성하여 상기 수질정화로봇(100)을 작동시키기 위해 상기 수질정화로봇(100)으로 전송하는 녹조예측단계를 포함한다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 저수지나 댐 등에 전후좌우 즉, 사방으로 자율주행이 가능하고 저수지나 댐 등의 수면과 수중에 존재하는 장애물을 회피하면서 자유롭게 이동할 수 있어 저수지나 댐 등의 면적 대비 적은 수의 장치를 사용하여 효율적이고 경제적으로 운영할 수 있음은 물론 위험지대 뿐만 아니라 사각지대에 있는 녹조를 제거할 수 있어 수질관리를 자동화하면서 수질정화 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 저수지나 댐 등의 실시간 수질을 측정하여 신속하게 녹조를 제거할 수 있어 수질정화 기능을 향상시킬 수 있고 저수지나 댐 등을 용이하게 관리할 수 있으면서 생태계가 파괴되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 특정한 채수지점과 채수수심의 물을 채수할 수 있어 수심별로 수질을 측정할 수 있으면서 수온 등의 수질측정에 대한 정확성을 향상시킬 수 있고, 용이하게 수질을 관리할 수 있는 효과가 있다.
또한, 빅데이터를 활용해 녹조 발생을 예측하여 녹조 제거 등과 같은 신속한 대처가 가능하여 초기 대응 전략을 수집할 수 있어 녹조로 인한 피해를 최소화시킬 수 있고 수질 오염이 확대되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 저수지와 댐 등에 부유하면서 태양광발전을 통해 생산된 전기를 ESS에 저장함으로써 시간과 날씨 등에 관계없이 수질정화로봇을 충전시킬 수 있어 수질정화로봇의 유지보수할 수 있고 수질정화로봇의 작동이 멈추는 등과 같은 사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있음으로 인해 수질정화로봇을 효율적으로 운영할 수 있는 효과가 있다. 특히, 수질정화로봇을 무인으로 관리할 수 있어 관리자의 편리성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 저수지와 댐 등의 물을 순환시켜 수질정화에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라 넓은 면적의 물을 수질관리하는 시간을 단축시키는데 도움을 줄 수 있고 이중으로 수질정화하여 수질정화에 대한 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 의한 수질정화로봇,
도 2는 본 발명의 일실시 예에 의한 수질정화로봇의 녹조제거부의 물유입케이스 내지 여과파이프 단면도,
도 3은 본 발명의 일실시 예에 의한 수질정화로봇의 녹조제거부의 필터,
도 4는 본 발명의 일실시 예에 의한 수질정화로봇의 로봇제어부,
도 5는 본 발명의 일실시 예에 의한 수질정화로봇의 수질관리부 단면도,
도 6은 본 발명의 일실시 예에 의한 수질정화용 스테이션,
도 7은 본 발명의 일실시 예에 의한 수질정화용 스테이션의 구성블록도,
도 8은 본 발명의 일실시 예에 의한 수질정화용 스테이션의 수질정화부,
도 9는 본 발명의 일실시 예에 의한 수질정화용 스테이션의 수질정화부를 통해 수질정화되는 과정을 표현한 도면,
도 10은 본 발명의 일실시 예에 의한 수질정화용 스테이션의 스테이션제어부.
도 11은 본 발명의 일실시 예에 의한 스마트 수질관리시스템,
도 12는 본 발명의 일실시 예에 의한 스마트 수질관리시스템의 관제서버,
도 13은 본 발명의 일실시 예에 의한 스마트 수질관리시스템을 이용한 수질관리방법.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템을 상세히 설명한다.
상기 도면의 구성 요소들에 인용부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 부호를 가지도록 하고 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, '상부', '하부', '앞', '뒤', '선단', '전방', '후단' 등과 같은 방향성 용어는 개시된 도면(들)의 배향과 관련하여 사용된다. 본 발명의 실시 예의 구성요소는 다양한 배향으로 위치설정될 수 있기 때문에 방향성 용어는 예시를 목적으로 사용되는 것이지 이를 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 바람직한 일실시 예에 의한 수질정화로봇은, 도 1을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 수질정화로봇(100)은, 저수지의 수면에 부유되는 베이스부(110)와, 상기 베이스부(110)의 상부에 설치되어 태양광을 전기적 에너지로 변환하기 위한 태양광패널부(120)와, 상기 베이스부(110)에 장착되어 수면영상과 수중영상을 촬영하기 위한 영상촬영모듈(미도시) 및 저수지의 수질을 측정하기 위한 수질측정모듈(미도시)을 포함한 현재상황부(130)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 장착되어 사방으로 방향 전환이 가능하도록 구동되기 위한 주행부(140)와, 상기 주행부(140)의 주행에 의해 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 녹조제거부(150)와, 상기 녹조제거부(150) 사이에 위치되도록 상기 베이스부(110)에 설치되어 외부충격을 완충하기 위한 범퍼부(170)와, 미리 설정된 주행경로를 따라 주행하도록 하면서 상기 수면영상과 수중영상을 분석하여 장애물 유무에 따른 회피경로를 생성하여 상기 주행부(140)를 제어하고, 상기 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 제어하기 위한 로봇제어부(180)를 포함할 수 있다.
상기 로봇제어부(180)로부터 채수명령신호를 수신받을 경우에 상기 채수명령신호에 따라 채수지점과 채수수심의 물을 채수하여 수질을 측정하기 위한 수질관리부(190)를 더 포함할 수 있다.
상기 베이스부(110)는, 공기의 저항을 적게 받을 수 있도록 일정크기의 팔각형으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않고 원형 등 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 베이스부(110)는 저수지의 수면에 부유될 수 있도록 하부에 다수개의 부력체(111)가 구성되어야 한다. 이때, 상기 부력체(111)는 상기 베이스부(110)의 하부를 사분면하였을 때 각 영역에 배치되어 구성되는 것이 바람직하다.
상기 태양광패널부(120)는, 상기 베이스부(110)의 상부에 설치되며, 태양광을 전기적 에너지로 변환하기 위한 다수의 태양광패널로 구성된다.
상기 태양광패널부(120)로 인해 효율적이고 친환경적으로 운영할 수 있는 효과가 있다.
상기 태양광패널부(120)에서 생성된 전기적 에너지를 저장하기 위한 배터리부(미도시)가 더 구성되어야 한다.
상기 현재상황부(130)는, 상기 베이스부(110)에 장착되며, 저수지의 수면과 수중을 현재상황을 측정할 수 있다.
상기 현재상황부(130)는 저수지의 수면영상과 수중영상을 촬영하기 위한 영상촬영모듈(미도시) 및 저수지의 수질을 측정하기 위한 수질측정모듈(미도시)을 포함한다.
상기 영상촬영모듈은 저수지의 수면을 촬영하기 위한 수상카메라와 저수지의 수중을 촬영하기 위한 수중카메라를 포함할 수 있다.
상기 수상카메라는 상기 베이스부(110)의 상부 중심에 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 수중카메라는 상기 베이스부(110)의 하부에 설치되는 것이 바람직하며, 사각지대를 최소화하기 위해 상기 베이스부(110)를 사분면하였을 때 각 영역에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 영상촬영모듈은 상기 수상카메라에서 촬영된 저수지의 수면영상을 생성하고, 상기 수중카메라에서 촬영된 저수지의 수중영상을 생성한다.
상기 수질측정모듈은 저수지의 수질을 측정하기 위한 것으로, 수질측정센서를 사용할 수 있다.
또한, 상기 수질측정모듈은 저수지의 수질을 실시간으로 측정하여 수질측정데이터를 생성하고, 상기 수질측정데이터에 녹조농도 등이 포함하는 것이 바람직하다.
상기 주행부(140)는, 상기 베이스부(110)의 하부에 장착되는 4개의 모터를 포함한다. 즉, 상기 주행부(140)는 상기 베이스부(110)의 하부를 사분면하였을 때 각 영역에 제1모터, 제2모터, 제3모터, 제4모터를 장착하며, 상기 각 모터로 인해 사방으로 방향 전환이 가능해진다.
상기 주행부(140)에 구성된 4개의 모터를 이용하여 수질정화로봇을 전후좌우로 주행시킬 수 있게 되며, 이로 인해 수질정화로봇을 주행시킬 때 용이하게 방향을 전환시킬 수 있어 저수지에 대한 모니터링의 사각지대를 최소화시킬 수 있게 된다.
또한, 상기 주행부(140)는 전후좌우를 인지할 수 있도록 다수개의 카메라와 레이더센서, 라이다센서, GPS 등을 더 포함하여 구성될 수 있다.
상기 주행부(140)를 통해 주행하면서 물의 녹조를 제거하기 위한 녹조제거부(150)가 구성된다.
상기 녹조제거부(150)는, 도 2을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 녹조제거부(150)는 상기 주행부(140)의 주행에 의해 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 것으로, 상기 베이스부(110)의 측면에 각각 설치되면서 길이방향을 따라 형성된 다수개의 물유입공(152)에 녹조가 포함된 물을 유입하여 1차 여과하기 위한 일정길이의 물유입케이스(151)와, 상기 물유입케이스(151)의 내에 설치되며 길이방향을 따라 다수개의 물유입공(152)가 형성되어 상기 1차 여과된 물을 유입하여 2차 여과하기 위한 일정길이의 여과파이프(153)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 설치되어 상기 2차여과된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 저수지로 배출시키기 위한 수질정화로봇 필터(155)와, 상기 수질정화로봇 필터(155)와 상기 여과파이프(153)를 연결하여 상기 2차 여과된 물을 유동시키기 위한 유동파이프(161)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 물유입케이스(151)는, 일정길이를 갖는 사각바형상으로 형성될 수 있으며, 길이방향을 따라 다수개의 물유입공(152)가 형성된다.
이때, 상기 물유입케이스(151)의 물유입공(152)은 수면위 1.5cm 이내의 물이 유입된다.
상기 물유입케이스(151)에 다수개의 물유입공(152)가 형성되어 상기 물유입공(152)에 녹조가 포함된 물을 유입하여 1차 여과함으로 인해 내부에 큰 부유물이 유입되어 이물질이 쌓이는 것을 방지할 수 있으면서 고장 등을 미연에 방지할 수 있게 된다.
상기 물유입케이스(151)는 상기 베이스부(110)의 측면에 설치되는 것이 바람직하다. 여기서, 상기 베이스부(110)가 팔각형일 경우에 상기 베이스부(110)의 측면 중 상기 물유입케이스(151)를 설치한 설치면을 기준으로 인접한 양측면은 상기 물유입케이스(151)를 설치하지 않은 것이 바람직하다. 즉, 상기 베이스부(110)의 측면은 상기 베이스부(110)가 팔각형일 경우에 4개의 설치면과 4개의 비설치면으로 구분될 수 있다.
상기 여과파이프(153)는, 일정길이를 갖는 관으로, 상기 물유입케이스(151)의 내에 설치된다.
상기 여과파이프(153)에는 길이방향을 따라 다수개의 물여과공(154)이 형성되며, 상기 1차 여과된 물을 유입하여 2차 여과한다.
여기서, 상기 물여과공(154)은 상기 물유입공(152)의 크기보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.
상기 수질정화로봇 필터(155)는, 도 3을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 수질정화로봇 필터(155)는 상기 베이스부(110)의 하부 중심부에 설치되어 상기 여과파이프(153)를 통해 2차 여과된 물이 유입되고, 상기 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화시킨 후 정화된 물을 저수지로 배출시킨다.
이때, 상기 수질정화로봇 필터(155)는 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 유동파이프(161)를 통해 유입된 물에 포함된 녹조가 제올라이트의 공극에 흡착하여 1차 필터링하기 위한 제올라이트여재(156)와, 상기 1차 필터링된 물에 남은 녹조를 흡수하여 2차 필터링하기 위한 제1필터스펀지(157)와, 상기 제1필터스펀지(157)의 입자보다 작은 입자로 형성되며 상기 2차 필터링된 물에 남은 녹조를 흡수하여 3차 필터링하기 위한 제2필터스펀지(158)와, 상기 3차 필터링된 물에 남은 녹조를 재흡착하여 4차 필터링하기 위한 부직포필터(159)와, 상기 4차 필터링된 물의 잔여 녹조를 여과하여 5차 필터링하기 위한 백필터(160)를 포함한다.
상기 수질정화로봇 필터(155)는 외측에서 내측으로 갈수록 백필터(160), 부직포필터(159), 제2필터스펀지(158), 제1필터스펀지(157) 순으로 위치되고, 상측에 제올라이트여재(156)가 위치되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 제올라이트여재(156), 제1필터스펀지(157), 제2필터스펀지(158)는 3개월 단위로 세척하고 재사용할 수 있다. 또한, 상기 백필터(160), 부직포필터(159)는 1개월 단위로 교체하여 사용해야 한다.
상기 수질정화로봇 필터(155)로 인해 상기 물유입케이스(151) 내지 여과파이프(153)를 통해 유입된 물에 포함된 녹조를 제거할 수 있으면서 정화된 물을 다시 저수지로 배출시킬 수 있다.
한편, 상기 수질정화로봇 필터(155)가 상기 베이스부(110)의 하부 중심부에 설치될 때, 상기 베이스부(110)는 중심부가 가장자리부보다 상측 방향으로 돌출되어 형성되는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 제올라이트여재(156)의 제올라이트에 녹조가 남아 있도록 하기 위해서는 상기 제올라이트여재(156)의 위치가 수면보다 높아야 하기 때문에 상기 수질정화로봇 필터(155)가 설치되는 베이스부(110)의 중심부가 돌출되어 형성되어야 한다.
상기 유동파이프(161)는, 상기 수질정화로봇 필터(155)와 상기 여과파이프(153)를 연결하여 상기 2차 여과된 물을 유동시킨다. 다시 말해, 상기 유동파이프(161)는 상기 여과파이프(153)를 통해 2차 여과된 물이 상기 수질정화로봇 필터(155)의 제올라이트여재(156)로 배출되도록 상기 수질정화로봇 필터(155)와 상기 여과파이프(153) 사이에 연결된다.
이때, 상기 유동파이프(161)와 상기 여과파이프(153) 사이에는 상기 여과파이프(153)의 물을 상기 유동파이프(161)로 유동시키기 위해 펌핑하기 위한 수중펌프(162)가 구성되는 것이 바람직하다.
상기 범퍼부(170)는, 상기 베이스부(110)의 측면 중 상기 녹조제거부(150)가 설치되지 않은 면에 위치되도록 장착되는 것이 바람직하다. 즉, 상기 녹조제거부(150)의 물유입케이스(151)가 설치된 베이스부(110)의 측면 중 비설치면에 상기 범퍼부(170)가 장착된다.
상기 범퍼부(170)는 상기 수질정화로봇(100)이 자율주행할 때 외부의 충격을 완충하여 상기 녹조제거부(150) 등을 보호하기 위한 것이다.
상기 로봇제어부(180)는, 도 4을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 로봇제어부(180)는 상기 수면영상과 수중영상을 수신받아 저장하기 위한 영상저장모듈(181)과, 상기 수면영상과 수중영상을 분석하고 장애물 유무를 판단하여 장애물정보를 생성하기 위한 영상분석모듈(182)과, GPS를 통해 현재위치를 측정하여 현재위치정보를 생성하기 위한 현재위치측정모듈(183)과, 상기 현재위치정보와 상기 장애물정보를 이용하여 상기 주행경로 중 장애물을 회피하여 자율주행하기 위해 회피경로를 생성하기 위한 경로생성모듈(184)과, 상기 주행경로와 상기 회피경로를 따라 주행하도록 상기 주행부(140)를 구동시키기 위한 모터제어모듈(185)과, 상기 수질측정모듈로부터 수신받은 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 작동시키기 위한 녹조정화모듈(186)을 포함할 수 있다.
상기 영상저장모듈(181)은, 상기 현재상황부(130)의 영상촬영모듈로부터 상기 수면영상과 수중영상을 수신받아 저장한다. 상기 수면영상과 상기 수중영상은 시간대별로 누적저장될 수 있다.
이때, 상기 수면영상과 상기 수중영상에는 저수지의 위치정보도 저장될 수 있다.
상기 영상분석모듈(182)은, 상기 수면영상과 상기 수중영상을 분석하여 장애물 유무를 판단한다.
상기 영상분석모듈(182)은 미리 해당 저수지의 정상 수면영상과 정상 수중영상이 저장되어 있고, 상기 수면영상과 수중영상을 상기 정상 수면영상과 정상 수중영상과 비교분석하여 장애물이 있는지 판단할 수 있다.
상기 영상분석모듈(182)은 장애물이 있다고 판단한 경우에 장애물정보를 생성하고, 상기 장애물이 없다고 판단한 경우에 장애물정보를 생성하지 않는다.
상기 현재위치측정모듈(183)은, GPS를 통해 현재위치를 측정하여 현재위치정보를 생성한다.
상기 경로생성모듈(184)은, 미리 주행경로가 설정되고, 상기 현재위치정보와 상기 장애물정보를 이용하여 장애물을 회피하기 위한 회피경로를 생성한다. 즉, 상기 경로생성모듈(184)은 상기 현재상황부(130)의 영상촬영모듈에서 실시간으로 수신되는 수면영상과 수중영상을 분석하여 판단된 장애물정보에 따라 장애물을 회피하기 위한 회피경로를 생성하여 주행경로를 재설정할 수 있다.
상기 경로생성모듈(184)이 구성됨으로써 수질정화로봇을 자율주행시킬 수 있으며, 수질정화를 위한 최적의 경로를 설정할 수 있다.
상기 모터제어모듈(185)은, 상기 주행부(140)의 모터를 제어하기 위한 것으로, 상기 주행경로 및 회피경로에 따라 상기 주행부(140)를 구동시킨다.
상기 녹조정화모듈(186)은, 상기 수질측정모듈로부터 수신받은 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교한다.
상기 녹조정화모듈(186)은 상기 수질측정데이터가 상기 정상녹조농도를 초과하였을 경우에 상기 녹조제거부(150)를 작동시키고, 상기 수질측정데이터가 상기 정상녹조농도 미만일 경우에 상기 녹조제거부(150)를 작동시키지 않을 수도 있다.
상기 수질관리부(190)는, 도 5을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 수질관리부(190)는 상기 로봇제어부(180)로부터 채수명령신호를 수신받을 경우에 상기 채수명령신호에 따라 채수지점과 채수수심의 물을 채수한 후 수질을 측정한다.
상기 수질관리부(190)는 채수지점과 채수수심의 물을 채수한 후 수질을 측정할 수있기 때문에 정확한 수온을 측정할 수 있게 된다.
상기 수질관리부(190)는 저수지의 물을 흡입하기 위한 일정길이의 흡입관(191)과, 상기 흡입관(191)에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 양수펌프(192)와, 상기 흡입관(191)에서 펌핑된 물로 채워지기 위한 채수공간이 형성된 채수통(193)을 포함한다.
상기 채수통(193)은, 내부의 서로 마주하는 면에 교호로 상기 채수공간 방향으로 돌출되어 유입구역과 수질분석구역과 배출구역으로 구획하기 위한 다수의 배플(194)이 형성된다.
상기 채수통(193)의 구역은 유입구역, 수질분석구역, 배출구역 순으로 구획될 수 있다.
이때, 상기 채수통(193)은 상기 유입구역과 상기 수질분석구역을 구획하는 배플이 상기 수질분석구역과 상기 배출구역을 구획하는 배플보다 길게 형성되는 것이 바람직하다.
이때, 상기 채수통(193)의 일측은 상기 흡입관(191)과 연결되고, 상기 유입구역에 물이 유입되게 된다.
상기 유입구역이 형성됨으로 인해 상기 흡입관(191)을 통해 유입된 물에 존재하는 나뭇잎 등과 같은 이물질을 제거할 수 있게 되며, 추후 상기 유입된 물이 상기 수질분석구역으로 이동될 때 순환될 수 있게 된다.
상기 채수통(193)의 타측은 배수관(195)이 연결되며, 상기 배출구역으로 이동된 물을 외부로 배출시킬 수 있다.
상기 배수관(195)가 형성됨으로써 채수통(193)에 있는 기존 채수지점과 채수수심의 물을 배수시킬 수 있게 된다.
상기 흡입관(191)을 통해 흡입된 물이 상기 채수통(193)으로 유입되면서 상기 유입구역, 수질분석구역, 배출구역 순으로 채워지게 된다.
여기서, 상기 수질분석구역에는 수질을 측정하기 위한 센서와 녹조종을 측정하기 위한 센서 등이 장착되며, 수온 등을 측정하기 위해 수질을 측정하기 위한 센서도 더 장착될 수 있다.
즉, 상기 채수통(193)의 수질분석구역에 물이 채워지면 수질측정센서와 녹조종측정센서를 통해 해당 물의 수질과 물에 포함된 녹조종을 측정하여 수질분석데이터가 생성될 수 있다. 또한, 상기 수질분석구역의 물은 샘플로 보관할 수 있다.
한편, 상기 로봇제어부(180)는, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함하여 채수명령신호를 생성한 후 상기 수질관리부(190)로 전송하기 위한 채수명령모듈(187)과, 상기 수질관리부(190)로부터 수신받은 수질분석데이터를 저장하기 위한 수질관리저장모듈(188)을 더 포함할 수 있다.
상기 채수명령모듈(187)은, 저수지에서 수질을 측정하기 위한 채수지점과 채수수심을 포함하여 채수명령신호를 생성하며, 상기 채수명령신호가 생성되면 상기 수질관리부(190)로 전송된다.
이때, 상기 채수명령신호에는 채수하기 위한 채수시간을 더 포함할 수 있다.
상기 채수명령모듈(187)에 의해 원하는 채수지점과 채수수심에 따라 수질측정에 대한 정확성을 향상시킬 수 있다.
상기 수질관리저장모듈(188)은, 채수지점 및 채수수심별로 상기 수질분석데이터를 누적저장할 수도 있다.
또한, 상기 로봇제어부(180)는 데이터의 통신을 위한 로봇통신모듈(189)을 더 포함할 수 있다.
상기와 같이 구성되는 수질정화로봇(100)을 충전하고 무인으로 관리하기 위한 수질정화로봇용 스테이션은, 도 6 내지 도 7을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 수질정화로봇용 스테이션(200)은 일정크기를 갖는 스테이션 본체부(210)와, 상기 스테이션 본체부(210)의 상면에 설치되어 태양광을 전기에너지로 변환하여 생산하기 위한 태양광발전부(220)와, 상기 태양광발전부(220)에서 생산된 전기에너지를 저장하기 위한 ESS부(230)와, 상기 스테이션 본체부(210)의 측면에 구성되어 상기 수질정화로봇(100)을 충전하기 위해 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓과 접촉하는 충전단자를 포함한 도킹부(240)와, 상기 도킹부(240)와 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태를 감지하기 위한 로봇감지부(250)와, 상기 로봇감지부(250)를 통해 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태 정상여부에 따라 충전명령신호를 생성하여 상기 도킹부(240)로 제공하기 위한 스테이션제어부(280)를 포함한다.
또한, 저수지의 물을 흡입하기 위한 흡인관(미도시)에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 순환펌프부(260)와, 상기 순환펌프부(260)를 통해 흡입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 수질정화부(270)를 포함할 수 있다.
상기 스테이션 본체부(210)는, 일정크기를 갖는 사각형상 등으로 형성될 수 있으며, 이에 한정하지 않는다.
또한, 상기 스테이션 본체부(210)의 하면에는 저수지의 수면에 부유하기 위해 다수의 부유체(미도시)가 구성되어 있어야 한다.
상기 태양광발전부(220)는, 상기 스테이션 본체부(210)의 상면에 설치되며, 태양광을 전기적 에너지로 변환하기 위한 다수개의 태양광패널로 구성된다.
이때, 상기 태양광발전부(220)는 상기 스테이션 본체부(210)의 상면에 상기 태양광패널을 지지하기 위한 지지프레임을 더 포함할 수 있으며, 태양광 발전효율을 향상시키기 위해 상기 태양전지가 태양 방향으로 일정한 경사각을 갖도록 설치될 수 있다.
상기 태양전지가 일정한 경사각을 갖도록 설치됨으로 인해 태양광이 조사되는 면적을 최대화시킬 수 있어 태양광 발전효율을 향상시키는데 도움을 줄 수 있게 된다.
한편, 상기 태양광발전부(220)는 상기 지지프레임에서 상기 태양전지가 회동가능하게 결합되도록 힌지축이 더 구성될 수도 있다. 상기 태양전지가 상기 지지프레임에서 회동가능함으로 인해 태양의 고도에 따라 태양광패널의 각도를 조절할 수도 있게 된다.
상기 태양광패널의 각도를 조절함으로 인해 태양광 발전효율을 대폭 향상시킬 수 있음은 물론 태양광패널의 관리가 용이해지면서 운영유지비를 절감하는데 도움을 줄 수 있어 경제적인 효과가 있다.
상기 ESS부(230)는, 상기 태양광패널로부터 생산된 전기에너지를 저장한다. 즉, 상기 ESS부(230)는 적시에 상기 수질정화로봇(100)을 충전할 수 있도록 상기 태양광패널로부터 생산된 전기에너지를 저장하는 것으로, 날씨, 시간 등의 영향을 맞는 태양광에너지를 안정적으로 공급할 수 있게 된다.
상기 태양광발전부(220)와 상기 ESS부(230)가 구성됨으로써 친환경적으로 운영할 수 있으면서 추후 수질정화로봇의 정지 등을 방지할 수 있게 된다.
상기 도킹부(240)는, 상기 스테이션 본체부(210)의 측면에 돌출되도록 구성될 수 있으며, 상기 수질정화로봇(100)을 충전할 수 있도록 상기 ESS부(230)로부터 전기에너지를 공급받을 수 있다.
이때, 상기 도킹부(240)에는 상기 수질정화로봇(100)을 충전하기 위해 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓과 접촉하는 충전단자를 포함한다.
상기 도킹부(240)에 상기 수질정화로봇(100)이 도킹되면 상기 수질정화로봇(100)과 상기 ESS부(230)가 전기적으로 연결될 수 있고, 상기 도킹부(240)는 상기 수질정화로봇(100)과 상기 ESS부(230)가 전기적으로 연결된 상태에서 상기 ESS부(230)로부터 전기 에너지를 공급받을 수 있게 된다.
또한, 상기 도킹부(240)에는 상기 수질정화로봇(100)과 상기 ESS부(230)와의 전기적 연결을 제어할 수 있도록 릴레이가 구성될 수 있다. 상기 릴레이는 추후 스테이션제어부(280)로부터 수신받은 제어신호에 따라 오프(OFF)상태로 유지되거나 온(ON)상태에서 오프(OFF)상태로 전환될 수 있다.
한편, 상기 도킹부(240)는 중심부에 충전단자가 구비되면서 상기 충전단자의 양측에 외측방향으로 돌출되는 가이드판이 형성되는 것이 바람직하다.
상기 도킹부(240)가 돌출되어 형성됨으로 인해 상기 수질정화로봇(100)이 충전단자에 접촉되도록 가이드할 수 있게 되며, 상기 스테이션 본체부(210)와 상기 수질정화로봇(100)의 충돌로 인한 파손을 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 도킹부(240)에는 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태를 감지하기 위한 로봇감지부(250)가 구성된다.
즉, 상기 로봇감지부(250)는, 상기 도킹부(240)의 충전단자에 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓이 접촉되었는지 감지하기 위한 것으로, 감지센서 등을 사용하는 것이 바람직하다.
상기 로봇감지부(250)를 통해 상기 도킹부(240)의 충전단자에 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓이 정상적으로 접촉되었는지 판단할 수 있기 때문에 상기 수질정화로봇(100)이 충전되지 않는 것을 방지할 수 있으며 그로 인한 불필요한 시간 소비를 방지할 수 있게 된다.
또한, 상기 로봇감지부(250)에는 상기 수질정화로봇(100)이 상기 도킹부(240)에 진입하였는지 감지할 수도 있다.
상기 순환펌프부(260)는, 저수지의 물을 흡입하기 위한 흡인관(미도시)에 연결되어 상기 물을 펌핑하는 것으로, 상기 스테이션 본체부(210)의 중심부에 설치될 수 있다.
상기 순환펌프부(260)를 통해 흡입된 물의 녹조를 제거하기 위해 수질정화부(270)가 구성되어야 하며, 이때, 상기 순환펌프부(260)와 상기 수질정화부(270) 사이에는 상기 순환펌프부(260)를 통해 흡입된 물이 상기 수질정화부(270)로 유동될 수 있도록 연결관(미도시)이 형성되어야 한다.
상기 수질정화부(270)는, 도 8 내지 도 9를 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 수질정화부(270)는 상기 스테이션 본체부(210)의 하부에 설치되며, 상기 순환펌프부(260)를 중심으로 일정거리 이격되어 위치된다. 즉, 상기 수질정화부(270)는 상기 스테이션 본체부(210)의 하부에 다수개가 설치될 수 있으며, 상기 스테이션 본체부(210)의 각 꼭지점 부분에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 수질정화부(270)는 상기 순환펌프부(260)를 통해 흡입된 물에 포함된 녹조가 제올라이트의 공극에 흡착하여 1차 필터링하기 위한 스테이션 제올라이트여재(271)와, 상기 1차 필터링된 물에 남은 녹조를 흡수하여 2차 필터링하기 위한 제1여과스펀지(272)와, 상기 제1여과스펀지(272)의 입자보다 작은 입자로 형성되며 상기 2차 필터링된 물에 남은 녹조를 흡수하여 3차 필터링하기 위한 제2여과스펀지(273)와, 상기 3차 필터링된 물에 남은 녹조를 재흡착하여 4차 필터링하기 위한 섬유필터(274)와, 상기 4차 필터링된 물의 잔여 녹조를 여과하여 5차 필터링하기 위한 여과집진기(275)를 포함한다.
상기 수질정화부(270)는 사각통형상으로 형성될 수 있으며, 상면에는 제올라이트여재가 위치되어야 하고, 측면과 하면은 상기 제1여과스펀지(272) 내지 상기 여과집진기(275)가 중첩되어 위치되어야 한다.
이때, 상기 수질정화부(270)를 구성할 때 상기 여과집진기(275)가 가장 외측에 위치되어 있어야 하며, 내측으로 갈수록 섬유필터(274), 제2여과스펀지(273), 제1여과스펀지(272)가 위치되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 스테이션 제올라이트여재(271), 상기 제1여과스펀지(272), 상기 제2여과스펀지(273)는 3개월 단위로 세척하고 재사용할 수 있다. 또한, 상기 여과집진기(275), 상기 섬유필터(274)는 1개월 단위로 교체하여 사용해야 한다.
상기 수질정화부(270)가 구성됨으로써 상기 흡입된 물이 스테이션 제올라이트여재(271)를 통과하면서 1차로 녹조가 걸러진 후 제1여과스펀지(272) 내지 여과집진기(275)를 거쳐갈수록 녹조를 필터링하여 정화된 물을 다시 저수지로 배출시킬 수 있게 된다.
상기 스테이션제어부(280)는, 도 10을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 스테이션제어부(280)는 상기 수질정화로봇(100)과 통신하기 위한 스테이션통신모듈(281)과, 상기 로봇감지부(250)를 통해 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓과 상기 도킹부(240)의 충전단자에 대한 접촉여부에 따라 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태 정상여부를 판단하기 위한 도킹상태판단모듈(282)과, 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 정상일 경우에 충전명령신호를 생성하여 상기 도킹부(240)로 제공하기 위한 충전명령모듈(283)과, 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 비정상일 경우에 재도킹요청신호를 생성하여 상기 수질정화로봇(100)으로 제공하기 위한 재도킹요청모듈(284)를 포함할 수 있다.
상기 스테이션통신모듈(281)은, 상기 수질정화로봇(100)과 통신하기 위한 것으로, 무선 네트워크를 사용할 수 있다.
상기 도킹상태판단모듈(282)은, 상기 로봇감지부(250)에서 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓과 상기 도킹부(240)의 충전단자에 대한 접촉여부에 따라 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 정상인지 판단한다.
상기 도킹상태판단모듈(282)은 상기 로봇감지부(250)에서 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓과 상기 도킹부(240)의 충전단자가 접촉된 것으로 감지되었을 경우에 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 정상인 것으로 판단하게 되고, 상기 로봇감지부(250)에서 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓과 상기 도킹부(240)의 충전단자가 미접촉으로 감지되었을 경우에 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 비정상인 것으로 판단한다.
상기 도킹상태판단모듈(282)에서 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 정상으로 판단된 경우에는 상기 충전명령모듈(283)을 통해 충전명령신호를 생성하여 상기 도킹부(240)로 제공한다.
상기 도킹상태판단모듈(282)에서 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 비정상으로 판단된 경우에는 상기 재도킹요청모듈(284)을 통해 상기 수질정화로봇(100)과 상기 도킹부(240)를 다시 도킹하도록 유도하기 위한 재도킹요청신호를 생성하여 상기 수질정화로봇(100)으로 제공한다.
이때, 상기 수질정화로봇(100)은 상기 재도킹요청신호를 수신받을 경우에 상기 도킹부(240)까지의 경로를 재설정한 후 작동되어 상기 도킹부(240)에 도킹을 시도한다.
상기 재도킹요청모듈(284)이 구성됨으로 인해 상기 수질정화로봇(100)의 충전이 되지 않은 상황을 방지할 수 있게 되고, 수질정화로봇의 관리가 용이해지면서 타 수질정화로봇이 충전을 위해 대기하는 대기시간을 단축시킬 수 있게 된다.
한편, 상기 스테이션제어부(280)는 상기 수질을 측정하여 수질오염도를 생성하기 위한 오염도측정모듈(285)과, 미리 설정된 정상 수질오염도를 초과하였을 경우에 저수지의 물을 흡입하도록 상기 순환펌프부(260)를 구동시키기 위해 수질정화명령신호를 생성하여 상기 순환펌프부(260)로 전송하기 위한 수질정화명령모듈(286)을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 오염도측정모듈(285)은, 저수지의 수질을 측정하기 위한 수질측정센서를 통해 상기 저수지의 수질을 측정하여 수질오염도를 생성한다.
상기 오염도측정모듈(285)은 미리 설정된 측정시간에 따라 상기 저수지의 수질을 측정하는 것이 바람직하다. 이에, 주기적으로 저수지의 수질을 측정함으로 인해 상기 저수지의 수질을 관리하기 용이해지며, 수질오염에 신속하게 대처할 수 있게 된다.
상기 수질정화명령모듈(286)은, 미리 저수지의 정상 수질오염도를 설정해야 한다.
상기 수질정화명령모듈(286)은 상기 오염도측정모듈(285)에서 생성된 수질오염도가 상기 정상 수질오염도를 초과하였을 경우에 상기 순환펌프부(260)를 구동시키기 위한 수질정화명령신호를 생성하여 상기 순환펌프부(260)로 전송하고, 상기 오염도측정모듈(285)에서 생성된 수질오염도가 상기 정상 수질오염도 이하하였을 경우에 상기 수질정화명령신호를 생성하지 않는다.
여기서, 상기 순환펌프부(260)는 상기 수질정화명령신호를 수신받을 경우에 상기 저수지의 물을 펌핑하게 된다.
상기 수질정화명령모듈(286)이 구성됨으로써 관리자가 수시로 상기 순환펌프부(260)를 구동시켜야 하는 번거로움을 해소시킬 수 있게 되어, 효율적으로 저수지의 수질을 관리할 수 있게 된다.
또한, 상기 스테이션제어부(280)는 미리 저장된 녹조발생의 전조현상을 이용하여 미리 저장된 현재위치에 대한 기상정보데이터와 상기 수질오염도에 따라 녹조발생여부를 예측하고 수질오염예측정보를 생성하여 상기 수질정화명령모듈(286)로 전송하기 위한 오염예상모듈(287)을 더 포함할 수 있다.
상기 녹조발생 전조현상은 인공지능을 통해 녹조가 발생하기 적합한 온도, 강수량, 오염물질 농도 등이 도출될 수 있으며, 예를 들어, 수온이 20℃ 이상이면서 강수량이 낮고, 일조시간이 길고, 오염물질 농도는 클로로필-a 농도 15㎎/㎥ 이상일 경우로 저장될 수 있다.
상기 기상정보데이터는 기상청서버로부터 수신받을 수 있으며, 미리 저장된 현재위치의 강수량, 온도 등을 포함하는 것이 바람직하다.
상기 오염예상모듈(287)은 상기 기상정보데이터와 상기 수질오염도가 상기 녹조발생 전조현상에 해당될 경우에 녹조가 발생할 확률이 높은 것으로 판단하여 수질오염예측정보를 생성하고, 상기 기상정보데이터와 상기 수질오염도가 상기 녹조발생 전조현상에 해당되지 않을 경우에 녹조가 발생할 확률이 낮은 것으로 판단하여 수질오염예측정보를 생성하지 않는다.
상기 오염예상모듈(287)에서 수질오염예측정보가 생성되면 상기 수질정화명령모듈(286)로 전송된다. 여기서, 상기 수질정화명령모듈(286)은 상기 수질오염예측정보를 수신받으면 상기 수질정화명령신호를 생성하여 상기 순환펌프부(260)로 제공한다.
상기 오염예상모듈(287)을 통해 사전에 저수지의 녹조가 다량으로 발생하는 것을 방지할 수 있어 생태계 등의 파괴를 최소화시키는데 도움을 줄 수 있다.
다른 한편, 상기 스테이션제어부(280)는 미리 저장된 현재위치를 통해 태양의 고도 및 방위각을 산출하여 태양위치정보를 생성하기 위한 태양위치산출모듈(288)과, 상기 생성된 태양위치정보를 이용하여 상기 태양광발전부(220)의 각도를 조절하기 위한 구동신호를 생성하여 상기 태양광발전부(220)로 제공하기 위한 각도조절모듈(890)을 더 포함할 수 있다.
상기 태양위치산출모듈(288)은, 미리 현재위치가 저장되어 있는 것이 바람직하며, GPS 등을 이용하여 현재 위치정보를 수신받을 수도 있다.
상기 태양위치산출모듈(288)은 현재위치를 통해 매일 일정 시간 간격으로 태양의 고도 및 방위각을 산출하여 태양위치정보를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 태양위치산출모듈(288)은 이미 통상의 기술자에 공지된 알고리즘을 통해 태양의 위치를 계산할 수 있다.
또한, 상기 태양위치산출모듈(288)은 기상청서버로부터 위치별 시각별 태양의 고도와 방위각에 대한 데이터를 수신받아 현재위치에 대한 태양의 위치를 산출할 수도 있다.
상기 각도조절모듈(890)은, 상기 태양위치산출모듈(288)을 통해 생성된 태양위치정보에 따라 상기 태양광발전부(220)의 각도를 조절한다. 다시 말해, 상기 각도조절모듈(289)은 상기 태양위치정보에 따라 상기 태양광패널의 각도를 조절할 수 있도록 구동신호를 생성하여 상기 태양광발전부(220)로 제공하게 된다.
상기 각도조절모듈(890)은 미리 태양의 위치별로 태양광패널의 각도가 설정되어 있는 것이 바람직하다.
상기 태양위치산출모듈(288)과 상기 각도조절모듈(890)이 구성됨으로 인해 상기 태양광패널을 태양이 위치된 방향으로 향하도록 위치시켜 태양광발전의 효율을 대폭 향상시킬 수 있게 되어 경제력을 제공할 수 있게 된다.
상기와 같이 구성되는 수질정화로봇용 스테이션(200)은, 저수지와 댐 등에 부유하면서 태양광발전을 통해 생산된 전기에너지를 ESS에 저장함으로써 시간과 날씨 등에 관계없이 수질정화로봇을 충전시킬 수 있어 수질정화로봇의 방전 등과 같은 사고가 발생하는 것을 미연에 방지할 수 있다.
또한, 수질정화로봇이 방전되는 것을 방지하기 때문에 무인으로 관리할 수 있어 관리자의 편리성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 저수지와 댐 등의 물에 포함된 녹조를 제거하여 순환시킴으로 인해 수질정화에 도움을 줄 수 있을 뿐만 아니라 넓은 면적의 물을 수질관리하는 시간을 단축시키는데 도움을 줄 수 있고 이중으로 수질정화하여 수질정화에 대한 효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 인공지능을 활용하여 녹조발생여부를 예측하여 사전에 녹조발생에 대해 대비할 수 있게 되면서 녹조발생에 의한 피해를 줄일 수 있게 된다.
상기와 같이 구성된 수질정화로봇(100)을 포함한 스마트 수질관리시스템은, 도 11을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 수질정화로봇(100)으로부터 수질측정데이터를 수신받아 모니터링하면서 미리 저장된 녹조발생의 전조현상을 이용하여 수질분석데이터와 기상정보데이터에 따라 녹조발생여부를 예측하기 위한 관제서버(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
상기 관제서버(300)는, 도 12을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 관제서버(300)는, 상기 수질정화로봇(100)과 통신하기 위한 서버통신부(310)와, 상기 서버통신부(310)를 통해 상기 수질정화로봇(100)으로부터 수신받은 수면영상과 수중영상을 저장하기 위한 영상DB부(320)와, 상기 수질정화로봇(100)로부터 수질측정데이터를 수신받아 모니터링하기 위한 모니터링부(330)와, 저수지의 물을 채수하기 위한 채수지점과 채수수심을 설정하여 생성된 채수요청신호를 상기 수질정화로봇(100)으로 전송하기 위한 채수요청부(340)와, 상기 수질정화로봇(100)으로부터 수신받은 수질분석데이터를 저장하기 위한 수질DB부(350)와, 상기 저수지의 위치정보에 대응되는 기상정보데이터를 취득하기 위한 기상정보취득부(360)와, 상기 수질분석데이터 및 기상정보데이터와 미리 저장된 녹조발생의 전조현상을 대응시켜 녹조발생여부를 예측하고 녹조예측정보를 생성하여 상기 수질정화로봇(100)으로 전송하기 위한 녹조예측부(370)를 포함한다.
상기 서버통신부(310)는, 상기 수질정화로봇(100)과 통신하기 위해 무선 네트워크를 사용할 수 있다.
상기 영상DB부(320)는, 상기 수질정화로봇(100)으로부터 수면영상과 수중영상을 수신받아 저장한다.
상기 영상DB부(320)에는 저수지별로 시간대에 따른 수면영상과 수중영상을 저장하고 관리하는 것이 바람직하다.
상기 모니터링부(330)는, 상기 수질정화로봇(100)으로부터 수질측정데이터를 수신받아 실시간 모니터링한다.
상기 모니터링부(330)를 통해 저수지의 수질측정데이터를 실시간으로 확인하면서 저수지의 수질을 관리하기 용이해지며, 관리자가 수동으로 수질정화로봇(100)을 작동시켜 저수지의 수질을 관리할 수도 있다.
또한, 상기 모니터링부(330)는 상기 수면영상과 수중영상을 수신받아 모니터링할 수 있으며, 이로 인해 저수지에 존재하는 이물질 등을 신속하게 제거할 수 있어 환경보존에 도움을 줄 수 있고 관리자가 수시로 방문해야 하는 번거로움을 줄일 수 있어 저수지의 환경을 용이하게 관리할 수 있게 된다.
상기 채수요청부(340)는, 저수지의 수질을 관리하기 위해 채수를 요청하는 것으로, 저수지의 채수지점과 채수수심과 채수시간을 설정하여 채수요청신호를 생성할 수 있다. 상기 생성된 채수요청신호는 상기 수질정화로봇(100)으로 전송된다.
이때, 상기 채수요청신호는 채수시간을 설정하게 되면 시간에 따라 수질이 변화되는 것을 확인할 수 있게 된다.
여기서, 상기 수질정화로봇(100)은 상기 채수요청신호를 수신받아 로봇제어부(180)의 채수명령모듈(187)을 통해 채수명령신호를 생성하여 상기 수질관리부(190)를 작동시킬 수 있다.
상기 수질DB부(350)는, 상기 채수요청부(340)에 의해 저수지의 물을 채수하여 수질을 측정한 수질정화로봇(100)으로부터 수신받은 수질분석데이터와 녹조종데이터를 저수지별로 시간대에 따라 저장하고 관리한다.
상기 수질DB부(350)를 통해 저수지의 수질을 체계적으로 관리할 수 있으면서 저수지에 발생한 녹조에 대해 정확한 진단과 대처를 할 수 있어 인력낭비 및 자원낭비 등을 방지할 수 있는 효과가 있다.
상기 기상정보취득부(360)는, 상기 저수지의 위치정보를 포함한 기상정보요청신호를 생성하여 기상청서버(미도시)로 전송한 후 상기 저수지의 위치정보에 대응되는 기상정보데이터를 취득한다.
상기 기상정보데이터는 온도, 강수량, 일사량, 풍속 등이 저장되어 있어야 한다.
상기 녹조예측부(370)는, 미리 녹조발생의 전조현상이 저장되어 있어야 한다.
상기 녹조발생의 전조현상은 녹조가 발생하는 조건이며, 녹조발생에 영향을 줄 수 있는 수온, 일사량, 일조시간, 강수량, 오염물질 농도 등이 저장되어 있는 것이 바람직하다.
상기 녹조발생의 전조현상은 수온이 20℃ 이상이면서 강수량이 낮고, 일조시간이 길고, 오염물질 농도는 클로로필-a 농도 15㎎/㎥ 이상일 경우이다.
상기 녹조예측부(370)는 상기 수질분석데이터 및 기상정보데이터가 상기 녹조발생의 전조현상에 해당될 경우에 녹조발생을 예측하여 녹조예측정보를 생성하고, 상기 수질분석데이터 및 기상정보데이터가 상기 녹조발생의 전조현상에 해당되지 않을 경우에 녹조가 발생하지 않은 것으로 판단한다.
상기 녹조예측부(370)에서 생성된 녹조예측정보는 상기 수질정화로봇(100)으로 전송될 수 있다. 이때, 상기 수질정화로봇(100)은 상기 녹조예측정보를 주행할 수 있다.
상기와 같이 스마트 수질관리시스템을 이용한 수질관리방법은, 도 13을 참고하여 아래와 같이 설명한다.
상기 수면영상과 수중영상을 분석하여 장애물 유무를 판단한다. 상기 장애물이 있을 경우에 장애물정보를 생성하여 상기 장애물정보를 이용하여 회피경로를 생성하고, 상기 장애물이 없을 경우에 장애물정보를 생성하지 않는다(S20).
상기 수질정화로봇(100)은 GPS를 이용하여 추출한 현재위치정보와 미리 설정된 주행경로 또는 상기 회피경로를 따라 자율주행한다(S30).
상기 수질정화로봇(100)에서 실시간으로 수질을 측정하여 수질측정데이터를 생성한다(S40).
상기 수질정화로봇(100)는 상기 수질측정데이터가 미리 설정된 정상녹조농도를 초과하였을 경우에 주행에 따라 상기 녹조제거부(150)로 물이 유입되고 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시킨다(S50). 반면, 상기 수질정화로봇(100)은 상기 수질측정데이터가 미리 설정된 정상녹조농도를 초과하지 않았을 경우에 상기 녹조제거부(150)를 작동시키지 않을 수도 있다.
상기 관제서버(300)에서 채수지점과 채수수심을 설정한 채수요청신호를 상기 수질정화로봇(100)으로 전송하여 채수를 요청한다(S60).
상기 수질정화로봇(100)에서 상기 채수요청신호를 수신받아 상기 로봇제어부(180)를 통해 채수명령신호를 생성하여 상기 수질관리부(190)로 전송한다. 그 후 상기 수질관리부(190)를 통해 채수지점과 채수수심의 물을 채수한 후 수질, 녹조종을 측정한 수질분석데이터를 생성하여 상기 관제서버(300)로 전송한다(S70).
상기 관제서버(300)에서 상기 저수지의 위치정보를 이용하여 기상정보데이터를 취득한다(S80).
상기 관제서버(300)에서 상기 수질분석데이터와 기상정보데이터가 미리 저장된 녹조발생의 전조현상에 해당될 경우에 녹조발생을 예측하여 녹조예측정보를 생성하여 상기 수질정화로봇(100)을 작동시키기 위해 상기 수질정화로봇(100)으로 전송한다(S90). 반면, 상기 수질분석데이터와 기상정보데이터가 미리 저장된 녹조발생의 전조현상에 해당되지 않을 경우에 녹조가 발생하지 않은 것으로 판단한다.
상기와 같이 제어되는 스마트 수질관리시스템은 저수지나 댐 등에 전후좌우 즉, 사방으로 자율주행이 가능한 수질정화로봇을 이용하여 자유롭게 이동할 수 있어 저수지나 댐 등의 면적 대비 적은 수의 장치를 사용할 수 있어 경제적이고 효율적이며, 위험지대 뿐만 아니라 사각지대에 있는 녹조를 제거할 수 있어 수질관리를 자동화하면서 수질정화 기능을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 저수지나 댐 등의 수질을 실시간으로 모니터링하면서 녹조에 대해 신속하게 대처할 수 있게 된다.
또한, 채수지점과 채수수심의 물을 채수함으로써 해당 수심에 대한 수온 등을 측정할 수 있고, 수질측정의 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 빅데이터를 활용해 녹조 발생을 예측하여 녹조에 대한 초기 대응 전략을 수집할 수 있어 녹조로 인한 피해를 최소화시킬 수 있고 수질 오염이 확대되는 것을 방지할 수 있게 된다.
앞에서 설명되고, 도면에 도시된 본 발명의 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 보호범위는 청구범위에 기재된 사항에 의하여만 제한되고, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상을 다양한 형태로 개량 변경하는 것이 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변경은 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것인 경우에는 본 발명의 보호범위에 속하게 될 것이다.

Claims (24)

  1. 저수지의 수면에 부유되는 베이스부(110)에 장착되어 수면영상과 수중영상을 촬영하기 위한 영상촬영모듈 및 저수지의 수질을 측정하기 위한 수질측정모듈을 포함한 현재상황부(130)와,
    상기 베이스부(110)의 하부에 장착되어 사방으로 방향 전환이 가능하도록 구동되기 위한 4개의 모터가 포함된 주행부(140)와,
    상기 주행부(140)의 주행에 의해 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 녹조제거부(150)와,
    미리 설정된 주행경로를 따라 주행하도록 하면서 상기 수면영상과 수중영상을 분석하여 장애물 유무에 따른 회피경로를 생성하여 상기 주행부(140)를 제어하고, 상기 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 제어하기 위한 로봇제어부(180)를 포함하는 수질정화로봇.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 녹조제거부(150)는, 상기 베이스부(110)의 측면에 각각 설치되면서 길이방향을 따라 형성된 다수개의 물유입공(152)에 녹조가 포함된 물을 유입하여 1차 여과하기 위한 일정길이의 물유입케이스(151)와, 상기 물유입케이스(151)의 내에 설치되며 길이방향을 따라 다수개의 물유입공(152)가 형성되어 상기 1차 여과된 물을 유입하여 2차 여과하기 위한 일정길이의 여과파이프(153)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 설치되어 상기 2차여과된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 저수지로 배출시키기 위한 필터(155)와, 상기 필터(155)와 상기 여과파이프(153)를 연결하여 상기 2차 여과된 물을 유동시키기 위한 유동파이프(161)를 포함하는 수질정화로봇.
  3. 청구항 1에 있어서,
    미리 설정된 채수지점과 채수수심의 물을 채수하여 수질을 분석하기 위한 수질관리부(190)를 더 포함하고,
    상기 수질관리부(190)는, 저수지의 물을 흡입하기 위한 일정길이의 흡입관(191)과, 상기 흡입관(191)에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 양수펌프(192)와, 상기 흡입관(191)에서 펌핑된 물로 채워지기 위한 채수공간이 형성된 채수통(193)을 포함하며,
    상기 채수통(193)은, 내부의 서로 마주하는 면에 교호로 상기 채수공간 방향으로 돌출되어 유입구역과 수질분석구역과 배출구역으로 구획하기 위한 다수의 배플(194)이 형성되는 수질정화로봇.
  4. 청구항 2에 있어서,
    미리 설정된 채수지점과 채수수심의 물을 채수하여 수질을 분석하기 위한 수질관리부(190)를 더 포함하고,
    상기 수질관리부(190)는, 저수지의 물을 흡입하기 위한 일정길이의 흡입관(191)과, 상기 흡입관(191)에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 양수펌프(192)와, 상기 흡입관(191)에서 펌핑된 물로 채워지기 위한 채수공간이 형성된 채수통(193)을 포함하며,
    상기 채수통(193)은, 내부의 서로 마주하는 면에 교호로 상기 채수공간 방향으로 돌출되어 유입구역과 수질분석구역과 배출구역으로 구획하기 위한 다수의 배플(194)이 형성되는 수질정화로봇.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 로봇제어부(180)는, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함한 채수명령신호를 생성하고, 상기 로봇제어부(180)로부터 수신받은 채수명령신호에 따라 물을 채수하여 수질을 분석하기 위한 수질관리부(190)를 더 포함하며,
    상기 수질관리부(190)는, 저수지의 물을 흡입하기 위한 일정길이의 흡입관(191)과, 상기 흡입관(191)에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 양수펌프(192)와, 상기 흡입관(191)에서 펌핑된 물로 채워지기 위한 채수공간이 형성된 채수통(193)을 포함하고,
    상기 채수통(193)은, 내부의 서로 마주하는 면에 교호로 상기 채수공간 방향으로 돌출되어 유입구역과 수질분석구역과 배출구역으로 구획하기 위한 다수의 배플(194)이 형성되는 수질정화로봇.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 로봇제어부(180)는, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함한 채수명령신호를 생성하고, 상기 로봇제어부(180)로부터 수신받은 채수명령신호에 따라 물을 채수하여 수질을 분석하기 위한 수질관리부(190)를 더 포함하며,
    상기 수질관리부(190)는, 저수지의 물을 흡입하기 위한 일정길이의 흡입관(191)과, 상기 흡입관(191)에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 양수펌프(192)와, 상기 흡입관(191)에서 펌핑된 물로 채워지기 위한 채수공간이 형성된 채수통(193)을 포함하고,
    상기 채수통(193)은, 내부의 서로 마주하는 면에 교호로 상기 채수공간 방향으로 돌출되어 유입구역과 수질분석구역과 배출구역으로 구획하기 위한 다수의 배플(194)이 형성되는 수질정화로봇.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 로봇제어부(180)는, 상기 수면영상과 수중영상을 수신받아 저장하기 위한 영상저장모듈(181)과, 상기 수면영상과 수중영상을 분석하고 장애물 유무를 판단하여 장애물정보를 생성하기 위한 영상분석모듈(182)과, GPS를 통해 현재위치를 측정하여 현재위치정보를 생성하기 위한 현재위치측정모듈(183)과, 상기 현재위치정보와 상기 장애물정보를 이용하여 상기 주행경로 중 장애물을 회피하여 자율주행하기 위해 회피경로를 생성하기 위한 경로생성모듈(184)과, 상기 주행경로와 상기 회피경로를 따라 주행하도록 상기 주행부(140)를 구동시키기 위한 모터제어모듈(185)과, 상기 수질측정모듈로부터 수신받은 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 작동시키기 위한 녹조정화모듈(186)과, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함하여 채수명령신호를 생성한 후 상기 수질관리부(190)로 전송하기 위한 채수명령모듈(187)과, 상기 수질관리부(190)로부터 수신받은 수질분석데이터를 저장하기 위한 수질관리저장모듈(188)을 포함하는 수질정화로봇.
  8. 청구항 6에 있어서,
    상기 로봇제어부(180)는, 상기 수면영상과 수중영상을 수신받아 저장하기 위한 영상저장모듈(181)과, 상기 수면영상과 수중영상을 분석하고 장애물 유무를 판단하여 장애물정보를 생성하기 위한 영상분석모듈(182)과, GPS를 통해 현재위치를 측정하여 현재위치정보를 생성하기 위한 현재위치측정모듈(183)과, 상기 현재위치정보와 상기 장애물정보를 이용하여 상기 주행경로 중 장애물을 회피하여 자율주행하기 위해 회피경로를 생성하기 위한 경로생성모듈(184)과, 상기 주행경로와 상기 회피경로를 따라 주행하도록 상기 주행부(140)를 구동시키기 위한 모터제어모듈(185)과, 상기 수질측정모듈로부터 수신받은 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 작동시키기 위한 녹조정화모듈(186)과, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함하여 채수명령신호를 생성한 후 상기 수질관리부(190)로 전송하기 위한 채수명령모듈(187)과, 상기 수질관리부(190)로부터 수신받은 수질분석데이터를 저장하기 위한 수질관리저장모듈(188)을 포함하는 수질정화로봇.
  9. 일정크기를 갖는 스테이션 본체부(210)와,
    상기 스테이션 본체부(210)의 상면에 설치되어 태양광을 전기에너지로 변환하여 생산하기 위한 태양광발전부(220)와,
    상기 태양광발전부(220)에서 생산된 전기에너지를 저장하기 위한 ESS부(230)와,
    상기 스테이션 본체부(210)의 측면에 구성되어 수질정화로봇(100)을 충전하기 위해 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓과 접촉하는 충전단자를 포함한 도킹부(240)와,
    상기 도킹부(240)와 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태를 감지하기 위한 로봇감지부(250)와,
    상기 로봇감지부(250)를 통해 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태 정상여부에 따라 충전명령신호를 생성하여 상기 도킹부(240)로 제공하기 위한 스테이션제어부(280)를 포함하고,
    상기 수질정화로봇(100)은, 저수지의 수면에 부유되는 베이스부(110)에 장착되어 수면영상과 수중영상을 촬영하기 위한 영상촬영모듈 및 저수지의 수질을 측정하기 위한 수질측정모듈을 포함한 현재상황부(130)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 장착되어 사방으로 방향 전환이 가능하도록 구동되기 위한 4개의 모터가 포함된 주행부(140)와, 상기 주행부(140)의 주행에 의해 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 녹조제거부(150)와, 미리 설정된 주행경로를 따라 주행하도록 하면서 상기 수면영상과 수중영상을 분석하여 장애물 유무에 따른 회피경로를 생성하여 상기 주행부(140)를 제어하고, 상기 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 제어하기 위한 로봇제어부(180)를 포함하는 수질정화로봇용 스테이션.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 스테이션제어부(280)는, 상기 수질정화로봇(100)과 통신하기 위한 스테이션통신모듈(281)과,
    상기 로봇감지부(250)를 통해 상기 수질정화로봇(100)의 충전소켓과 상기 도킹부(240)의 충전단자에 대한 접촉여부에 따라 상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태 정상여부를 판단하기 위한 도킹상태판단모듈(282)과,
    상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 정상일 경우에 충전명령신호를 생성하여 상기 도킹부(240)로 제공하기 위한 충전명령모듈(283)과,
    상기 수질정화로봇(100)의 도킹상태가 비정상일 경우에 재도킹요청신호를 생성하여 상기 수질정화로봇(100)으로 제공하기 위한 재도킹요청모듈(284)를 포함하는 수질정화로봇용 스테이션.
  11. 청구항 9에 있어서,
    저수지의 물을 흡입하기 위한 흡인관에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 순환펌프부(260)와, 상기 순환펌프부(260)를 통해 흡입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 수질정화부(270)를 포함하는 수질정화로봇용 스테이션.
  12. 청구항 10에 있어서,
    저수지의 물을 흡입하기 위한 흡인관에 연결되어 물을 펌핑하기 위한 순환펌프부(260)와, 상기 순환펌프부(260)를 통해 흡입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 수질정화부(270)를 포함하는 수질정화로봇용 스테이션.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 스테이션제어부(280)는, 상기 저수지의 수질을 측정하여 수질오염도를 생성하기 위한 오염도측정모듈(285)과, 상기 생성된 수질오염도가 미리 설정된 정상 수질오염도를 초과하였을 경우에 저수지의 물을 흡입하도록 상기 순환펌프부(260)를 구동시키기 위해 수질정화명령신호를 생성하여 상기 순환펌프부(260)로 전송하기 위한 수질정화명령모듈(286)을 포함하는 수질정화로봇용 스테이션.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 스테이션제어부(280)는, 상기 저수지의 수질을 측정하여 수질오염도를 생성하기 위한 오염도측정모듈(285)과, 상기 생성된 수질오염도가 미리 설정된 정상 수질오염도를 초과하였을 경우에 저수지의 물을 흡입하도록 상기 순환펌프부(260)를 구동시키기 위해 수질정화명령신호를 생성하여 상기 순환펌프부(260)로 전송하기 위한 수질정화명령모듈(286)을 포함하는 수질정화로봇용 스테이션.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 스테이션제어부(280)는, 미리 저장된 녹조발생의 전조현상을 이용하여 미리 저장된 현재위치에 대한 기상정보데이터와 상기 수질오염도에 따라 녹조발생여부를 예측하고 수질오염예측정보를 생성하여 상기 수질정화명령모듈(286)로 전송하기 위한 오염예상모듈(287)을 포함하는 수질정화로봇용 스테이션.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 스테이션제어부(280)는, 미리 저장된 녹조발생의 전조현상을 이용하여 미리 저장된 현재위치에 대한 기상정보데이터와 상기 수질오염도에 따라 녹조발생여부를 예측하고 수질오염예측정보를 생성하여 상기 수질정화명령모듈(286)로 전송하기 위한 오염예상모듈(287)을 포함하는 수질정화로봇용 스테이션.
  17. 청구한 15에 있어서,
    상기 태양광발전부(220)는, 다수개의 태양전지와, 상기 태양광패널을 지지하기 위한 지지프레임과, 상기 지지프레임에 상기 태양전지가 회동가능하게 결합되도록 상기 태양전지와 상기 지지프레임 사이를 결합하기 위한 힌지축을 더 포함하고,
    상기 스테이션제어부(280)는, 미리 저장된 현재위치를 통해 태양의 고도 및 방위각을 산출하여 태양위치정보를 생성하기 위한 태양위치산출모듈(288)과, 상기 생성된 태양위치정보를 이용하여 상기 태양광발전부(220)의 각도를 조절하기 위한 구동신호를 생성하여 상기 태양광발전부(220)로 제공하기 위한 각도조절모듈(890)각도조절모듈(289)을 포함하는 수질정화로봇용 스테이션.
  18. 청구한 16에 있어서,
    상기 태양광발전부(220)는, 다수개의 태양전지와, 상기 태양광패널을 지지하기 위한 지지프레임과, 상기 지지프레임에 상기 태양전지가 회동가능하게 결합되도록 상기 태양전지와 상기 지지프레임 사이를 결합하기 위한 힌지축을 더 포함하고,
    상기 스테이션제어부(280)는, 미리 저장된 현재위치를 통해 태양의 고도 및 방위각을 산출하여 태양위치정보를 생성하기 위한 태양위치산출모듈(288)과, 상기 생성된 태양위치정보를 이용하여 상기 태양광발전부(220)의 각도를 조절하기 위한 구동신호를 생성하여 상기 태양광발전부(220)로 제공하기 위한 각도조절모듈(890)각도조절모듈(289)을 포함하는 수질정화로봇용 스테이션.
  19. 저수지의 수질측정데이터를 모니터링하면서 미리 저장된 녹조발생의 전조현상을 이용하여 수질분석데이터와 기상정보데이터를 따라 녹조발생여부를 예측하여 녹조예측정보를 생성하기 위한 관제서버(300)와,
    상기 관제서버(300)로 전송하기 위한 수질측정데이터를 생성하고, 현재위치정보를 통해 상기 녹조예측정보에 따라 주행하기 위한 주행경로가 미리 설정되며, 저수지의 수면영상과 수중영상을 촬영하여 장애물 유무에 따라 미리 설정된 주행경로에 회피경로를 포함하고, 상기 주행경로를 따라 자율주행하면서 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 수질정화로봇(100)을 포함하고,
    상기 수질정화로봇(100)은, 저수지의 수면에 부유되는 베이스부(110)에 장착되어 수면영상과 수중영상을 촬영하기 위한 영상촬영모듈 및 저수지의 수질을 측정하기 위한 수질측정모듈을 포함한 현재상황부(130)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 장착되어 사방으로 방향 전환이 가능하도록 구동되기 위한 4개의 모터가 포함된 주행부(140)와, 상기 주행부(140)의 주행에 의해 유입된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 배출시키기 위한 녹조제거부(150)와, 미리 설정된 주행경로를 따라 주행하도록 하면서 상기 수면영상과 수중영상을 분석하여 장애물 유무에 따른 회피경로를 생성하여 상기 주행부(140)를 제어하고, 상기 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 제어하기 위한 로봇제어부(180)를 포함하는 스마트 수질관리시스템.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 수질정화로봇(100)은, 저수지의 수면에 부유되는 베이스부(110)와, 상기 베이스부(110)의 상부에 설치되어 태양광을 전기적 에너지로 변환하기 위한 태양광패널부(120)와, 상기 녹조제거부(150) 사이에 위치되도록 상기 베이스부(110)에 설치되어 외부충격을 완충하기 위한 범퍼부(170)와, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함한 채수명령신호를 생성하기 위한 로봇제어부(180)와, 상기 로봇제어부(180)로부터 수신받은 채수명령신호에 따라 채수지점과 채수수심의 물을 채수하여 수질을 분석하기 위한 수질관리부(190)를 포함하는 스마트 수질관리시스템.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 녹조제거부(150)는, 상기 베이스부(110)의 측면에 각각 설치되면서 길이방향을 따라 형성된 다수개의 물유입공(152)에 녹조가 포함된 물을 유입하여 1차 여과하기 위한 일정길이의 물유입케이스(151)와, 상기 물유입케이스(151)의 내에 설치되며 길이방향을 따라 다수개의 물유입공(152)가 형성되어 상기 1차 여과된 물을 유입하여 2차 여과하기 위한 일정길이의 여과파이프(153)와, 상기 베이스부(110)의 하부에 설치되어 상기 2차여과된 물의 녹조를 필터링하여 정화된 물을 저수지로 배출시키기 위한 수질정화로봇 필터(155)와, 상기 수질정화로봇 필터(155)와 상기 여과파이프(153)를 연결하여 상기 2차 여과된 물을 유동시키기 위한 유동파이프(161)를 포함하는 스마트 수질관리시스템.
  22. 청구항 20에 있어서,
    상기 로봇제어부(180)는, 상기 수면영상과 수중영상을 수신받아 저장하기 위한 영상저장모듈(181)과, 상기 수면영상과 수중영상을 분석하고 장애물 유무를 판단하여 장애물정보를 생성하기 위한 영상분석모듈(182)과, GPS를 통해 현재위치를 측정하여 현재위치정보를 생성하기 위한 현재위치측정모듈(183)과, 상기 현재위치정보와 상기 장애물정보를 이용하여 상기 주행경로 중 장애물을 회피하여 자율주행하기 위해 회피경로를 생성하기 위한 경로생성모듈(184)과, 상기 주행경로와 상기 회피경로를 따라 주행하도록 상기 주행부(140)를 구동시키기 위한 모터제어모듈(185)과, 상기 수질측정모듈로부터 수신받은 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 작동시키기 위한 녹조정화모듈(186)과, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함하여 채수명령신호를 생성한 후 상기 수질관리부(190)로 전송하기 위한 채수명령모듈(187)과, 상기 수질관리부(190)로부터 수신받은 수질분석데이터를 저장하기 위한 수질관리저장모듈(188)을 포함하는 스마트 수질관리시스템.
  23. 청구항 21에 있어서,
    상기 로봇제어부(180)는, 상기 수면영상과 수중영상을 수신받아 저장하기 위한 영상저장모듈(181)과, 상기 수면영상과 수중영상을 분석하고 장애물 유무를 판단하여 장애물정보를 생성하기 위한 영상분석모듈(182)과, GPS를 통해 현재위치를 측정하여 현재위치정보를 생성하기 위한 현재위치측정모듈(183)과, 상기 현재위치정보와 상기 장애물정보를 이용하여 상기 주행경로 중 장애물을 회피하여 자율주행하기 위해 회피경로를 생성하기 위한 경로생성모듈(184)과, 상기 주행경로와 상기 회피경로를 따라 주행하도록 상기 주행부(140)를 구동시키기 위한 모터제어모듈(185)과, 상기 수질측정모듈로부터 수신받은 수질측정데이터와 미리 설정된 정상녹조농도를 비교하여 상기 녹조제거부(150)를 작동시키기 위한 녹조정화모듈(186)과, 저수지의 채수지점과 채수수심을 포함하여 채수명령신호를 생성한 후 상기 수질관리부(190)로 전송하기 위한 채수명령모듈(187)과, 상기 수질관리부(190)로부터 수신받은 수질분석데이터를 저장하기 위한 수질관리저장모듈(188)을 포함하는 스마트 수질관리시스템.
  24. 청구항 20에 있어서,
    상기 관제서버(300)는, 상기 수질정화로봇(100)과 통신하기 위한 서버통신부(310)와, 상기 서버통신부(310)를 통해 상기 수질정화로봇(100)으로부터 수신받은 수면영상과 수중영상을 저장하기 위한 영상DB부(320)와, 상기 저장된 수면영상과 수중영상을 디스플레이하여 모니터링하기 위한 모니터링부(330)와, 저수지의 물을 채수하기 위한 채수지점과 채수수심을 설정하여 생성된 채수요청신호를 상기 수질정화로봇(100)으로 전송하기 위한 채수요청부(340)와, 상기 수질정화로봇(100)으로부터 수신받은 수질분석데이터를 저장하기 위한 수질DB부(350)와, 상기 저수지의 위치정보에 대응되는 기상정보데이터를 취득하기 위한 기상정보취득부(360)와, 상기 수질분석데이터 및 기상정보데이터와 미리 저장된 녹조발생의 전조현상을 대응시켜 녹조발생여부를 예측하고 녹조예측정보를 생성하여 상기 수질정화로봇(100)으로 전송하기 위한 녹조예측부(370)를 포함하는 스마트 수질관리시스템.
PCT/KR2022/019456 2022-04-27 2022-12-02 수질정화로봇, 수질정화로봇용 스테이션 및 이를 이용한 스마트 수질관리시스템 WO2023210906A1 (ko)

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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494341B1 (ko) * 2014-03-31 2015-02-24 퍼스텍주식회사 무인로봇 자동 수질측정시스템
US20160272291A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 Saudi Arabian Oil Company Water environment mobile robots
KR102081960B1 (ko) * 2019-10-25 2020-02-27 이훈정 구동챔버 변동형 여과방식을 이용한 역세척자동화 비점오염저감시스템
KR20200053045A (ko) * 2018-11-07 2020-05-18 한국해양과학기술원 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇
KR20200082102A (ko) * 2018-12-28 2020-07-08 에코피스주식회사 드론을 이용한 녹조제거 시스템

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101494341B1 (ko) * 2014-03-31 2015-02-24 퍼스텍주식회사 무인로봇 자동 수질측정시스템
US20160272291A1 (en) * 2015-03-16 2016-09-22 Saudi Arabian Oil Company Water environment mobile robots
KR20200053045A (ko) * 2018-11-07 2020-05-18 한국해양과학기술원 쌍동선 타입의 모듈형 수상 로봇
KR20200082102A (ko) * 2018-12-28 2020-07-08 에코피스주식회사 드론을 이용한 녹조제거 시스템
KR102081960B1 (ko) * 2019-10-25 2020-02-27 이훈정 구동챔버 변동형 여과방식을 이용한 역세척자동화 비점오염저감시스템

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