KR102091491B1 - Drone System - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 드론 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 드론을 이용하여 방범이나 소방, 측량 및 안전진단 등을 수행할 수 있게 함과 아울러 추적모듈을 구비하여 위급자를 추적할 수 있게 하고, 미세먼지 포집모듈을 구비하여 드론의 비행중 미세먼지 포집할 수 있는 드론 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a drone system, and more specifically, it is possible to perform crime prevention, firefighting, surveying, and safety diagnosis using a drone, and a tracking module is provided to track emergency personnel and to collect fine dust. The present invention relates to a drone system equipped with a module to collect fine dust during a drone's flight.
최근, 드론(drone)은 탑재된 복수의 초소형 프로펠러(rotor)를 이용하여 기체 균형을 유지하고, 카메라 등을 탑재하여 주변 상황을 촬영할 수 있는 기능이 탑재되고 있다.Recently, the drone (drone) is equipped with a function that can maintain the balance of the aircraft by using a plurality of miniature propellers (rotor) mounted, and equipped with a camera or the like to take pictures of the surrounding situation.
종래의 드론은, 주로 무인 정찰, 전투 지원 등 군사 용도로 활용되었으나, 최근에는 물품 배달 등과 같은 상업적인 용도로도 활용되고 있는 실정이다.Conventional drones are mainly used for military purposes such as unmanned reconnaissance and combat support, but recently, they are also used for commercial purposes such as delivery of goods.
예컨대, 드론을 이용하여 항공 촬영을 실시하거나, 빌딩 등에 화재가 발생한 경우, 화재 초기에 신속하게 투입하여 화재를 초기에 진압할 수 있는 화재진압용 소방드론이 대한민국 특허 등록번호 10-1566341호에 개시되어 있다.For example, a fire-fighting drone for extinguishing fires that can be used to quickly extinguish a fire by initiating an aerial shot using a drone or in the event of a fire in a building, etc., is disclosed in Korean Patent Registration No. 10-1566341 It is done.
또한, 대한민국 특허 등록번호 10-1638500호의 드론을 이용한 감시 시스템 및 방법에서는 중앙 관제소와 연결하여 원거리에서 무인으로 동작되는 드론을 이용하여 위험발생 요인을 조기에 차단, 예방하여 피해를 최소화할수 있도록 하였다. In addition, in the surveillance system and method using drones of Korean Patent Registration No. 10-1638500, it is possible to minimize damage by preventing and preventing dangerous factors early by using drones that are operated unmanned at a long distance in connection with a central control center.
그러나, 종래에는 위급상황에 해당 드론이 위치하고 있지 아니하면, 위험상황을 모니터링할 수 없다는 문제점이 있다. 즉, 다수의 드론이 운영된다고 하여도, 위험상황을 모두 촬영하거나, 포착할 수 없는 문제점이 있다. However, in the related art, if the drone is not located in an emergency situation, there is a problem in that the dangerous situation cannot be monitored. That is, even if a large number of drones are operated, there is a problem in that it is impossible to photograph or capture all the dangerous situations.
한편, 최근 대두되고 있는 환경 문제 중 가장 이슈가 되는 오염물질은 미세먼지이다. On the other hand, fine dust is the most pollutant among the environmental issues that have recently emerged.
미세먼지는 대기 중에 포함된 미세한 크기의 입자상 물질을 의미하며, 화석연료의 연소 또는 자동차의 매연, 공장의 배출가스에서 배출되는 경우가 대부분이다. Fine dust refers to particulate matter of a fine size contained in the atmosphere, and is most often discharged from combustion of fossil fuels, smoke from automobiles, or exhaust gas from factories.
통상적으로 지름이 10 ㎛ 이하인 경우 미세먼지, 25 ㎛이하인 경우 초미세먼지로 분류한다.Generally, if the diameter is 10 µm or less, it is classified as fine dust, and if it is 25 µm or less, it is classified as ultrafine dust.
이러한 미세먼지는 황산염, 질산염, 암모늄염 성분과 함께 금속 물질을 포함하며, 미세한 입자크기 때문에 기관지뿐만 아니라 인체의 깊숙한 곳 까지 침투하여 여러 가지 문제를 일으킬 수 있으며, 세계 보건기구(WHO)에서는 미세먼지 중 디젤에서 배출되는 black carbon(BC)을 1급 발암물질로 지정한 바 있다.These fine dusts contain metal substances together with sulfate, nitrate, and ammonium salt components. Due to their fine particle size, they can penetrate into the deep part of the human body as well as the bronchi and cause various problems. Black carbon (BC) emitted from diesel has been designated as a primary carcinogen.
미세먼지에 의한 대기의 오염을 저감하기 위한 방법으로는, 통상 미세먼지의 배출 자체를 억제하거나, 실내에서 미세먼지를 정화함으로써 미세먼지가 제거된 실내 환경을 조성하는 방법이 주로 이용되고 있다. As a method for reducing air pollution by fine dust, a method of suppressing the discharge of fine dust itself or purifying fine dust indoors to create an indoor environment in which fine dust is removed is mainly used.
그러나, 미세먼지의 배출 자체를 억제하는 방법은 자동차 등의 모든 내연기관에 설치가 어려우며, 실내 공기를 정화하는 방법은 미세먼지에 의한 질병 발생 등을 억제 하기에는 한계가 큰 문제점이 있다. However, the method of suppressing the emission of fine dust itself is difficult to install in all internal combustion engines such as automobiles, and the method of purifying indoor air has a big problem in suppressing the occurrence of diseases caused by fine dust.
특히, 주변국으로부터 유입되는 초미세먼지 등은 국내 대기 중 미세먼지의 상당량을 차지하고, 현재 대기 중 미세먼지를 직접적으로 저감하여 대기질 개선을 위한 대량 보급기술은 전무한 실정이다.In particular, ultra-fine dust flowing from neighboring countries occupies a significant amount of fine dust in the domestic atmosphere, and there is currently no mass supply technology for improving air quality by directly reducing fine dust in the atmosphere.
이러한 문제점을 해결하고, 이미 배출된 미세먼지를 실외에서 제거하기 위한 방법으로, 대한민국 등록특허공보 10-1669791호에서는 인공강우를 생성하여 강우를 통해 실외의 미세먼지를 제거하기 위한 제거장치가 개시되어 있다.As a method for solving these problems and removing already discharged fine dust outdoors, Korean Patent Registration No. 10-1669791 discloses a removal device for generating artificial rain and removing outdoor fine dust through rainfall. have.
그러나, 인공강우 생성 장치는 크기가 지나치게 크고, 국지적 제어가 어려울 뿐만 아니라 다수 설치되어 실제 거주영역에서 미세먼지 농도를 저감시키기에는 한계가 있는 문제점이 있다.However, the apparatus for generating artificial rainfall is too large, it is difficult to control locally, and it is installed in a large number, so there is a problem in that there is a limit to reduce the concentration of fine dust in an actual residential area.
본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 위급자의 최인근에서 비행중인 드론을 위급자가 호출하여 드론이 해당 장소로 신속하게 이동하여 영상을 촬영하여 전송할 수 있게 함과 아울러 경찰 및 소방관을 긴급으로 출동시켜 위급 상황에 신속하게 대처할 수 있도록 한 드론 시스템을 제공하는데 있다. The present invention has been devised to solve the above-mentioned problems of the prior art, and the object of the present invention is to enable an emergency person to call a drone in flight from the nearest person of an emergency, so that the drone can quickly move to a corresponding place and shoot and transmit an image. In addition, it is to provide a drone system that promptly responds to emergency situations by dispatching police and firefighters urgently.
또한, 본 발명의 다른 목적은 미세먼지 포집모듈을 드론에 구비하여 드론의 비행중 공기중의 미세먼지를 포집하여 미세먼지를 효율적으로 제거할 수 있는 드론 시스템을 제공하는데 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a drone system capable of efficiently removing fine dust by collecting a fine dust in the air during the flight of the drone by providing a fine dust collection module to the drone.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 비행 가능한 드론; 전원을 공급하는 전원모듈; 상기 드론의 비행을 위한 구동모터 제어신호를 출력하는 제어모듈; 상기 드론을 제어하는 신호를 수신하거나 드론으로부터 측정정보를 송신할 수 있는 통신모듈; 상기 드론에 구비되는 동영상카메라와 열화상카메라 및 적어도 하나 이상의 센서로부터 정보를 수신하는 감지모듈; 상기 감지모듈로부터 획득된 현재 영상 및 현재 데이터 값과 기 입력된 정상 상태의 영상 및 정상 상태의 테이터 값을 비교 분석하여 화재의 발생 여부를 판단함과 아울러 위급자를 탐지하여 관리자에게 송신하는 분석모듈; 비행중인 드론을 위급자가 호출할 수 있도록 위험신호를 송출할 수 있는 무선호출기를 구비하고, 상기 무선호출기의 위치를 추적할 수 있도록 드론에 구비되는 추적모듈; 및 상기 드론에 구비되며, 풍향에 의해 회전하면서 미세먼지를 포집할 수 있는 미세먼지 포집모듈;을 포함하는 것이 바람직하다.The present invention for achieving the above object, a drone capable of flying; A power supply module that supplies power; A control module for outputting a drive motor control signal for the flight of the drone; A communication module capable of receiving a signal for controlling the drone or transmitting measurement information from the drone; A sensing module for receiving information from a video camera and a thermal imaging camera and at least one sensor provided in the drone; An analysis module that compares and analyzes the current image and current data values obtained from the detection module and the previously input normal image and normal data values to determine whether a fire has occurred and detects an emergency and transmits it to an administrator; A tracking module provided with a drone to transmit a dangerous signal so that an emergency drone can call a flying drone, and to track the location of the drone; And a fine dust collecting module provided in the drone and capable of collecting fine dust while rotating by the wind direction.
상기 제어모듈은: 상기 구동모터에 구동신호를 출력하고, 구동모터의 구동신호에 따른 출력신호를 출력하는 구동부와, 상기 구동부의 출력신호를 입력받아 풍량 및 풍속, 눈, 비 등의 외란을 관측하고, 그 외란 관측 값을 생성하여 구동부의 입력단에 피드백하는 외란 관측부를 포함하고, 상기 감지모듈은: 외란 관측부로부터 관측한 값을 수신하여 풍량 및 풍속 추정정보를 생성하도록 구동되며, 상기 구동부는: 피드백 신호를 입력받아 외부영향이 제거된 출력신호를 출력하는 것이 바람직하다.The control module includes: a driving unit outputting a driving signal to the driving motor, and outputting an output signal according to a driving signal of the driving motor, and receiving the output signal of the driving unit and observing disturbances such as wind volume, wind speed, snow, rain, etc. And a disturbance observation unit that generates the disturbance observation value and feeds it back to an input terminal of the driving unit, and the sensing module is driven to receive the observed value from the disturbance observation unit and generate wind volume and wind speed estimation information, and the driving unit : It is desirable to receive the feedback signal and output the output signal with external influences removed.
상기 추적모듈은: 상기 무선호출기를 위급자가 조작하여 위험신호를 송신하면, 그 위험신호를 최인근에서 비행중인 드론이 통신모듈을 이용하여 수신하고, 위험신호를 수신한 드론은 위험신호의 송신위치를 파악하여 상기 추적모듈을 이용하여 무선호출기를 추적 비행하면서 감지모듈의 동영상카메라로 촬영하여 영상 및 위치정보를 관리자 및 최인근에서 순찰중인 경찰관에게 실시간으로 전송하는 것이 바람직하다.The tracking module: When an emergency machine is operated by an emergency machine and transmits a danger signal, the drone in flight near the closest receives the danger signal using a communication module, and the drone that receives the danger signal determines the transmission location of the danger signal. It is desirable to grasp and track the wireless pager using the tracking module while shooting with a video camera of the detection module to transmit the image and location information in real time to the police officers and police officers patrolling Choi In-geun.
상기 분석모듈은: 화재 발생 전의 정상 영상 및 온도를 획득하여 저장하고, 화재 발생시의 현장의 영상 및 온도를 획득하며, 화재 발생 전의 정상 영상 및 온도와 화재 발생시의 현재 영상 및 온도를 비교하여 동일성 여부에 따라 화재 발생 유무를 판단하되, 상기 화재 발생 유무의 판단은: 분석모듈에 저장되어 있는 정상 영상 및 온도와 현장에서 획득된 현재 영상의 화면 조도 및 온도를 분석하고 조도 및 온도의 차이를 이용하여 판단하거나, 정상 영상과 현재 영상의 색상 변화를 분석하여 색상의 차이를 이용하여 판단하는 방법 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.The analysis module: acquires and stores a normal image and temperature before a fire occurs, acquires an image and temperature of a site when a fire occurs, compares the normal image and temperature before a fire with the current image and temperature when a fire occurs, and determines whether it is identical According to the determination of the presence or absence of a fire, the determination of whether or not a fire has occurred: analyzes the illuminance and temperature of the normal image and temperature stored in the analysis module and the current image acquired in the field, and uses the difference between the illuminance and temperature. It is preferable to perform any one of the methods of judging or analyzing the color change between the normal image and the current image and determining using the color difference.
상기 미세먼지 포집모듈은: 상기 드론에 착탈 가능하게 결합되는 지지축; 및 상기 지지축에 회전 가능하게 결합되며, 체눈 크기가 1 ~ 30 ㎜인 통전성 하전망과, 상기 하전망에 대향하며 미세먼지가 포집되는 포집체를 포함하는 집진부;로 이루어지는 것이 바람직하다.The fine dust collecting module includes: a support shaft detachably coupled to the drone; And it is rotatably coupled to the support shaft, the body size is 1 ~ 30 ㎜ the electrifying electrification network, and the dust collecting portion comprising a collector that is collected fine dust facing the charging network;
상기 포집체는: 섬유를 포함하며, 상기 섬유는 1 ~ 50 ㎚의 미세기공이 형성되되, 2 ㎚ 이하의 미공, 및 2 ~ 50 ㎚의 메조세공이 형성되고, 체눈 크기가 10 ~ 500 ㎛인 망상 구조물로 이루어지는 것이 바람직하다.The collector includes: fibers, wherein the micropores of 1 to 50 nm are formed, micropores of 2 nm or less, and mesopores of 2 to 50 nm are formed, and the body size is 10 to 500 μm. It is preferably made of a network structure.
상기 집진부는: 상기 하전망에 1 ~ 50 kV의 전압을 인가하는 전압 인가부;를 더 포함하고, 상기 하전망과 포집체가 평판형으로 이루어지되, 상기 하전망과 포집체의 간격은 0.5 ~ 5 ㎝ 이며, 상기 하전망의 두께는 1 ~ 20 ㎜ 인 것이 바람직하다.The dust collecting unit: a voltage applying unit for applying a voltage of 1 ~ 50 kV to the sub-network further comprises; the sub-network and the collector is made of a flat plate, the distance between the sub-network and the collector is 0.5 ~ 5 It is cm, and the thickness of the charge network is preferably 1 to 20 mm.
본 발명에 따른 드론 시스템에 의하면, 위급 상황에 처한 위급자가 최인근에서 비행중인 드론을 호출하여 드론이 해당 장소로 신속하게 이동하여 영상을 촬영하여 전송할 수 있게 함과 아울러 경찰 및 소방관을 긴급으로 출동시켜 위급 상황에 신속하게 대처할 수 있는 효과가 있다. According to the drone system according to the present invention, an emergency person in an emergency situation calls a drone flying in close proximity to the drone so that the drone can quickly move to a corresponding place to shoot and transmit an image, and also dispatch the police and firefighters urgently It has the effect of quickly responding to an emergency.
또한, 본 발명은 미세먼지 포집모듈을 드론에 구비하여 드론의 비행중 공기중의 미세먼지를 포집하여 미세먼지를 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다. In addition, the present invention has an effect capable of efficiently removing the fine dust by providing a fine dust collecting module to the drone to collect fine dust in the air during the flight of the drone.
도 1은 본 발명에 따른 드론 시스템의 블록도이고,
도 2는 본 발명에 따른 드론 시스템에 구비되는 제어모듈의 블록도이고,
도 3은 본 발명에 따른 드론 시스템에 구비되는 감지모듈의 블록도이고,
도 4는 본 발명에 따른 드론 시스템에 구비되는 미세먼지 포집모듈이 드론에 결합되는 예를 보인 도면이고,
도 5는 도 4표시의 미세먼지 포집모듈을 보인 도면이고,
도 6은 도 4표시의 미세먼지 포집모듈에 구비되는 집진부의 하전망과 포집체를 보인 도면이다.1 is a block diagram of a drone system according to the present invention,
2 is a block diagram of a control module provided in the drone system according to the present invention,
3 is a block diagram of a sensing module provided in the drone system according to the present invention,
4 is a view showing an example in which the fine dust collecting module provided in the drone system according to the present invention is coupled to the drone,
5 is a view showing the fine dust collecting module shown in Figure 4,
FIG. 6 is a view showing a charge network and a collecting body of a dust collecting unit provided in the fine dust collecting module of FIG. 4.
이하에서는, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 설명에 앞서, 이하의 특정한 구조 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 개념에 따른 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니된다.Prior to the description of the present invention, the following specific structures or functional descriptions are merely exemplified for the purpose of illustrating the embodiments according to the concept of the present invention, and the embodiments according to the concept of the present invention can be implemented in various forms, , It should not be construed as being limited to the embodiments described herein.
또한, 본 발명의 개념에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시예들을 특정한 개시 형태에 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경물, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. In addition, embodiments according to the concept of the present invention can be applied to various changes and may have various forms, and thus, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail herein. However, this is not intended to limit the embodiments according to the concept of the present invention to a specific disclosure form, and it should be understood that it includes all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention.
첨부된 도 1은 본 발명에 따른 드론 시스템의 블록도이고, 도 2는 본 발명에 따른 드론 시스템에 구비되는 제어모듈의 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 드론 시스템에 구비되는 감지모듈의 블록도이고, 도 4는 본 발명에 따른 드론 시스템에 구비되는 미세먼지 포집모듈이 드론에 결합되는 예를 보인 도면이고, 도 5는 도 4표시의 미세먼지 포집모듈을 보인 도면이고, 도 6은 도 4표시의 미세먼지 포집모듈에 구비되는 집진부의 하전망과 포집체를 보인 도면이다. 1 is a block diagram of a drone system according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram of a control module provided in the drone system according to the present invention, and FIG. 3 is a detection module provided in the drone system according to the present invention. 4 is a block diagram, and FIG. 4 is a view showing an example in which the fine dust collecting module provided in the drone system according to the present invention is coupled to a drone, FIG. 5 is a view showing the fine dust collecting module of FIG. 4, and FIG. 6 is 4 is a view showing a charge network and a collecting body of the dust collecting unit provided in the fine dust collecting module shown in FIG. 4.
이들 도면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 드론 시스템은 비행 가능한 드론(10)과, 상기 드론에 전원을 공급하는 전원모듈(20)과, 상기 드론의 비행을 위한 구동모터 제어신호를 출력하는 제어모듈(30)과, 상기 드론을 제어하는 신호를 수신하거나 드론으로부터 측정정보를 송신할 수 있는 통신모듈(40)과, 상기 드론에 구비되는 동영상카메라(52)와 열화상카메라(54) 및 적어도 하나 이상의 센서(56)로부터 정보를 수신하는 감지모듈(50)과, 상기 감지모듈로부터 획득된 현재 영상 및 현재 데이터 값과 기 입력된 정상 상태의 영상 및 정상 상태의 테이터 값을 비교 분석하여 화재의 발생 여부를 판단함과 아울러 위급자를 탐지하여 관리자에게 송신하는 분석모듈(60)과, 비행중인 드론을 위급자가 호출할 수 있도록 위험신호를 송출할 수 있는 무선호출기(72)를 구비하고, 상기 무선호출기의 위치를 추적할 수 있도록 드론에 구비되는 추적모듈(70) 및 상기 드론에 구비되며, 풍향에 의해 회전하면서 미세먼지를 포집할 수 있는 미세먼지 포집모듈(80)을 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. As shown in these drawings, the drone system according to the present invention outputs a
상기 드론(10)은 무인으로, 기 설계된 궤적으로의 자율 비행하거나 또는 무선신호의 유도에 의해 비행 가능한 비행체를 말한다. 즉, 상기 드론(10)은 정해진 경로를 따라 비행하고자 사전 설정된 제어신호 또는 지상에서의 조종신호에 의해 비행을 하게 된다. The
이때, 상기 드론(10)은 경로를 이동 중 바람 등 외력(예컨대, 풍량 및 풍속, 눈, 비 등)에 의해 영향을 받게 되며, 이러한 외력에 의한 영향을 외란이라고 지칭할 수 있다. 이러한 외란에 의해 드론은 정해진 비행신호와 다르게 비행하게 된다.At this time, the
한편, 상기 드론(10)은 단순히 경로만 따라가는 것이 아니라 안정적인 자세를 유지하고자 한다. 그에 따라 드론의 내부에는 안정적인 자세유지를 위한 제어장치 및 프로그램을 구비하게 된다. On the other hand, the
구체적으로, 상기 드론(10)은 일반적인 구성을 갖는 드론의 몸체에 구비된 구동모터(31)와 구동모터에 연결된 프로펠러를 구비하고 있다. 상기 구동모터(31)는 프로펠러를 회전시켜 드론이 비행하고 자세를 유지할 수 있도록 하는 추력 및 양력을 발생시킨다. 이러한 구동모터와 프로펠러의 구성은 드론에 다수개 구비되어 여러 종류의 드론으로 구분되기도 하며, 이러한 구성은 일반적인 드론에 구비되는 구성으로 공지된 구성에 해당한다. 그에 따라 본 발명에서는 드론의 일반적인 구성은 당업자에게 자명한 구성에 해당하여 보다 상세한 설명은 생략한다. Specifically, the
또한, 상기 드론(10)에 구비되는 전원모듈(20)은 충전용 배터리 혹은 태양전지 등으로 구성될 수 있다. In addition, the
한편, 상기 드론(10)에 구비되는 제어모듈(30)은 상기 구동모터(31)에 구동신호를 출력하고, 구동모터(31)의 구동신호에 따른 출력신호를 출력하는 구동부(32)와, 상기 구동부의 출력신호를 입력받아 풍량 및 풍속, 눈, 비 등의 외란을 관측하고, 그 외란 관측 값을 생성하여 구동부의 입력단에 피드백하는 외란 관측부(34)를 포함한다. On the other hand, the
여기서, 상기 외란 관측부(34)는 일반적으로 외란 관측기라고 지칭되는 내부 루프 제어기를 의미한다. 이러한 외란 관측기를 구비한 제어모듈의 구성은 드론에 내재한 모델 불확실성과 바람 등과 같은 드론에 미치는 외란의 영향을 감쇄시키는 역할을 한다.Here, the
구체적으로, 드론의 자세 및 비행제어를 위한 구동신호에 대해 바람 등에 의한 외란 신호가 입력되면, 이러한 신호에 의해 구동부(32)는 외란의 영향을 받은 출력신호를 발생한다. 이때, 상기 외란 관측부(34)는 내부적으로 공칭모델의 역산을 통해 외란이 가미된 입력신호의 추정치를 생성하고, 여기에서 외란 인가 전 신호를 빼주어 외란 관측값을 생성하게 된다. 도출된 상기 외란 관측값은 다시 상기 구동부(32)로 피드백되어 외란의 영향이 없는 정상적인 구동신호가 전달되게 된다. 이에 따라 상기 구동부(32)는 외란에 의한 영향이 상쇄된 출력신호를 최종적으로 출력하게 된다. 즉, 순수하게 입력된 신호에 따라 출력이 발생하는 외란이 없는 공칭 모델과 같이 동작하도록 작용하는 것이다. 이러한 내부 루프 제어기로서의 외란 관측기는 일반적인 제어회로에 사용되는 기술에 해당하여 외란 관측기 자체에 대한 보다 상세한 설명은 생략한다. 다만, 여기서 상기 외란 관측값은 외란에 대한 추정 값에 해당하며, 이는 외란 관측기의 고유한 특성에 의해 도출되는 값으로, 풍속 및 풍향 등에 대한 추정값을 제공하게 된다.Specifically, when a disturbance signal due to wind or the like is input to a driving signal for attitude and flight control of the drone, the driving
또한, 상기 드론(10)에 구비되는 감지모듈(50)은 외란 관측값을 수신하여 상기 풍향 및 풍속 추정정보 또한 생성한다. 즉, 상기 드론에 풍향 및 풍속을 측정하는 별도의 센서가 없다고 하여도 외란 관측부에서 생성된 외란 관측값을 이용하여 풍향 및 풍속을 추정할 수 있다. 이러한 구성에 의해 드론에 구비해야 할 센서를 줄일 수 있으며, 전력소비를 줄이는 효율성을 가지게 된다. In addition, the
한편, 상기 감지모듈(50)의 동영상카메라(52)와 열화상카메라(54)에서 획득한 영상 및 데이터 값은 분석모듈(60)에서 정상적인 영상 및 데이터 값과 비교 판단한다. Meanwhile, the image and data values obtained from the
또한, 상기 드론(10)에 구비되는 통신모듈(40)은 감지모듈에서 얻은 자료 및 정보를 관측기지의 관리자에게로 송신하게 된다. 상기 관측기지는 지상에 구비될 수 있으며, 무선조종기 등을 통해 드론을 조종할 수 있다. In addition, the
이러한 통신모듈(40)은 저장수단을 더 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 경우 상기 통신모듈은 감지모듈에서 생성된 자료 및 정보를 외부로 송신하지 않고 상기 저장수단에 저장하게 된다. 이는 특정 장소의 보안 등의 사유로 오프라인 상으로 정보를 회수할 수 있도록 하기 위함이다. 즉, 보안이 필요한 장소에서는 취득한 정보를 드론의 저장수단에 저장하여 드론을 직접 회수하여 정보를 활용할 수 있다. The
또한, 상기 분석모듈(60)은 화재 발생 전의 정상 영상 및 온도를 획득하여 저장하고, 화재 발생시의 현장의 영상 및 온도를 획득하며, 화재 발생 전의 정상 영상 및 온도와 화재 발생시의 현재 영상 및 온도를 비교하여 동일성 여부에 따라 화재 발생 유무를 판단한다. In addition, the
이때, 상기 화재 발생 유무의 판단은 분석모듈에 저장되어 있는 정상 영상 및 온도와 현장에서 획득된 현재 영상의 화면 조도 및 온도를 분석하고 조도 및 온도의 차이를 이용하여 판단하거나, 정상 영상과 현재 영상의 색상 변화를 분석하여 색상의 차이를 이용하여 판단하는 방법 중 어느 하나로 이루어질 수 있다. At this time, the determination of the presence or absence of the fire may be performed by analyzing the screen illumination and temperature of the normal image and temperature stored in the analysis module and the current image acquired in the field, and using the difference between the illumination and temperature, or determining the normal image and the current image. It can be made by any one of the methods to determine the color change by analyzing the color difference.
또한, 상기 드론(10)에 구비되는 추적모듈(70)은 무선호출기(72)를 위급자가 조작하여 위험신호를 송신하면, 그 위험신호를 최인근에서 비행중인 드론이 통신모듈을 이용하여 수신하고, 위험신호를 수신한 드론은 위험신호의 송신위치를 파악하여 상기 추적모듈을 이용하여 무선호출기를 추적 비행하면서 감지모듈의 동영상카메라(52)로 촬영하여 영상 및 위치정보를 관리자 및 최인근에서 순찰중인 경찰관에게 실시간으로 전송한다. In addition, the
여기서, 상기 무선호출기와 드론 및 중앙관제실이 상호 통신하는 것은 통상의 기술이므로 자세한 설명은 생략한다. Here, since the wireless pager and the drone and the central control room communicate with each other, a detailed description is omitted.
또한, 상기 드론(10)에 구비되는 미세먼지 포집모듈(80)은 상기 드론에 착탈 가능하게 결합되는 지지축(82)과 상기 지지축(82)에 회전 가능하게 결합되는 집진부(84)로 이루어진다. In addition, the fine
이때, 상기 집진부(84)는 통전성 하전망(84a)과 상기 하전망(84a)에 대향하며 미세먼지가 포집되는 포집체(84b)를 포함한다. At this time, the
상기 하전망(84a)은 체눈 크기가 1 ~ 30 ㎜, 구체적으로는 3 ~ 20 ㎜일 수 있다. 체눈 크기가 상기 범위 보다 작은 경우, 대기의 순환이 어려워 미세먼지를 충분히 대전시킬 수 없어 미세먼지 제거 효율이 낮아지는 문제점이 있으며, 체눈 크기가 상기 범위 보다 큰 경우 통과하는 미세먼지 입자들을 충분히 대전시키기 어려운 문제가 발생할 수 있다. The
또한, 상기 하전망(84a)의 두께는 1 ~ 50 ㎜, 더욱 구체적으로는 3 ~ 20 ㎜일 수 있다. 상기 하전망(84a)의 두께가 상기 범위 내인 경우 미세먼지 입자를 충분히 하전시키면서도, 무게에 의해 상기 고정부에 지나친 하중이 가해지는 문제를 예방할 수 있다. In addition, the thickness of the
이러한 하전망(84a)은 통전에 의해 미세먼지 입자를 하전시킬 수 있는 재질인 경우 제한이 없으나, 구체적으로 전도성의 금속 재질일 수 있고, 더욱 구체적으로는 구리계, 철계, 백금계, 금 및 은에서 선택되는 하나 또는 둘 이상이거나, 혹은 이들이 혼합된 합금일 수 있다. 바람직하게는 드론에 설치되어 드론의 비행중 미세먼지를 포집하여 제거하는 것을 고려할 때, 부식성이 낮은 철계 및 구리계 합금에서 선택되는 하나 이상일 수 있으나 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.The
나아가, 상기 미세먼지 포집모듈(80)은 하나 이상의 하전망을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 두 개의 하전망 및 상기 하전망에 개재된 포집망을 포함할 수 있다. 이와 같이 두 개의 하전망을 포함하며, 포집망이 이러한 하전망 사이에 개재된 경우, 바람의 방향에 관계없이 효율적으로 미세먼지의 포집이 가능한 장점이 있다.Furthermore, the fine
또한, 상기 미세먼지 포집모듈(80)은 하전망에 전압을 인가하는 전압 인가부(미도시)를 더 포함할 수 있다. 상기 전압 인가부에 의해 하전망에 전달된 전압이 미세먼지를 하전시켜 미세먼지 입자를 포집할 수 있다. In addition, the fine
상기 전압 인가부가 상기 하전망(84a)에 인가하는 전압은 1 ~ 50 kV, 구체적으로는 10 ~ 30 kV일 수 있으나, 미세먼지의 농도 등에 따라 달라질 수 있음은 물론이다. The voltage applied by the voltage applying unit to the
이에 더하여, 상기 하전망에 인가되는 전력량은 5 ~ 80 W/㎡, 구체적으로는 10 ~ 40 W/㎡일 수 있으며, 이는 곧 이렇게 상대적으로 낮은 전력량으로도 미세먼지를 효율적으로 포집할 수 있으며, 상기 전원모듈(20)에서 공급되는 전력으로 하전망에 전압을 인가하여 미세먼지를 효율적으로 제거할 수 있음을 의미한다.In addition to this, the amount of power applied to the sub-network may be 5 to 80 W / m 2, specifically 10 to 40 W / m 2, which can effectively capture fine dust even with such a relatively low amount of power, It means that fine dust can be efficiently removed by applying a voltage to the sub-network with the power supplied from the
또한, 상기 미세먼지 포집모듈(80)은 하전망(84a)과 대향하여 미세먼지를 포집하는 포집체(84b)는 1 ~ 50 ㎚의 미세 기공이 형성된 섬유를 포함한다. 이렇게 섬유 상에 형성된 미세기공에 의해, 상기 포집체(84b)는 상기 하전망(84a)에 전압이 흐르지 않는 경우에도 미세먼지를 포집할 수 있다. 나아가, 상기 하전망에 전압이 흘러 미세먼지를 하전시키는 경우, 더욱 높은 효율로 미세먼지를 제거할 수 있다. In addition, the fine
한편, 상기 포집체는 필름형태 또는 망상의 구조물일 수 있으며, 상기 포집체가 필름 형태인 경우, 공기 순환이 가능한 10 ~ 1000 ㎛의 채널을 포함하는 필름일 수 있으며, 망상의 구조물인 경우 체눈 크기는 10 ~ 1000 ㎛일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 포집체가 필름 형태인 경우 미세먼지 포집 효율이 높은 장점이 있으며, 상기 포집체가 망상의 구조물인 경우 형상의 구현이 용이하다.On the other hand, the collector may be a film or a network structure, if the collector is in the form of a film, it may be a film comprising a channel of 10 ~ 1000 ㎛ air circulation is possible, in the case of a network structure the body size It may be 10 ~ 1000 ㎛, but is not limited thereto. When the collector is in the form of a film, there is an advantage of high efficiency in collecting fine dust, and when the collector is a network structure, it is easy to implement a shape.
또한, 상기 포집체(84b)는 구체적으로 2 ㎚ 이하의 미공(micropore) 및 2 ~ 50 ㎚ 크기의 메조세공(mesopore)이 형성된 섬유를 포함하여 형성된 것일 수 있으며, 구체적으로 유,무기 복합 또는 단일소재의 섬유를 포함할 수 있다. 포집체가 상기 범위의 미공 및 메조세공을 포함하는 경우, 미세먼지 뿐만 아니라 휘발성유 기화합물(VOC) 및 질소산화물(NOx) 등의 기상의 대기오염물질을 흡착할 수 있는 장점이 있다. In addition, the collector (84b) may be specifically formed by including fibers having a mesopore (mesopore) having a size of 2 to 50 nm and a micropore of 2 nm or less, specifically, organic or inorganic composite or single It may include fibers of the material. When the collector includes micropores and mesopores in the above range, there is an advantage of adsorbing air pollutants in the gas phase, such as volatile organic compounds (VOC) and nitrogen oxides (NOx), as well as fine dust.
나아가, 상기 포집체의 두께는 10 ~ 1000 ㎛ 일 수 있으며, 상기 하전망의 두께 및 포집체의 두께에 의해 집진부의 접힘이 가능하다. 이에 따라 상기 집진부를 접어서 보관할 수 있다. Furthermore, the thickness of the collecting body may be 10 to 1000 μm, and folding of the dust collecting portion is possible by the thickness of the charging grid and the thickness of the collecting body. Accordingly, the dust collecting part can be folded and stored.
또한, 상기 미세먼지 포집모듈(80)에서 하전망과 상기 포집체의 간격은 0.5 ~ 5 ㎝일 수 있다. 상기 범위 내에서 포집체가 하전된 입자를 충분히 포집할 수 있다. 나아가, 상기 하전망과 포집체의 간격을 유지하고, 하전망과 포집체의 변형을 막기 위한 프레임을 더 포함할 수 있다.In addition, in the fine
이때, 상기 포집체 및 하전망의 면적은 서로 독립적으로 0.5 ~ 10 ㎡, 구체적으로는 0.5 ~ 5 ㎡일 수 있다. 바람직하게는, 상기 하전망 및 상기 포집체는 형상 및 면적이 같을 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 나아가, 하전망 또는 포집체는 평판형의 구조물일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. At this time, the area of the collecting body and the charging network may be 0.5 to 10 m 2 independently of each other, specifically 0.5 to 5 m 2. Preferably, the charge grid and the collector may have the same shape and area, but are not limited thereto. Furthermore, the charging network or the collecting body may be a plate-shaped structure, but is not limited thereto.
한편, 상기 하전망 또는 포집체의 형상은 원형, 타원형 또는 다각형일 수 있으며, 구체적으로는 직사각형의 평판형 구조물일 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.On the other hand, the shape of the charge network or the collecting body may be a circular, elliptical or polygonal shape, and may be a rectangular flat plate structure, but is not limited thereto.
이와 같은 미세먼지 포집모듈(80)은 상기 포집부에 형성된 1 ~ 50 ㎚의 미세기공에 의해 미세먼지를 포집할 수 있으며, 상기 하전망에 의해 미세먼지가 하전되는 경우 더욱 높은 효율로 미세먼지를 포집할 수 있다. 통상 미세먼지는 지름 10 ㎛ 이하이며, 대기에 분포하는 입자상 물질을 의미한다. The fine
한편, 상기 미세먼지 포집모듈(80)에 전원을 공급하기 위해 상기 드론의 상면에 태양전지부를 구비하여, 미세먼지 포집모듈만을 작동하기 위한 전원으로 사용 가능하다. 즉, 복수개의 태양전지 패널을 포함하여 상기 태양전지 패널에서 생성된 전기 에너지를 상기 하전망에 공급할 수 있다. Meanwhile, in order to supply power to the fine
이와 같은 구성의 상기 미세먼지 포집모듈(80)이 드론에 구비됨에 의해, 드론의 비행중 대기중의 미세먼지를 포집하여 제거함으로서, 드론의 비행 경로상의 미세먼지를 효율적으로 제거할 수 있다. As the fine
이상에서와 같은 기술적 구성에 의해 본 발명의 기술적 과제가 달성되는 것이며, 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나 여기에 한정되지 않고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능한 것임은 물론이다.The technical problem of the present invention is achieved by the technical configuration as described above, although the present invention is not limited to the present invention by a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains, although it has been described with limited embodiments and drawings. Of course, various modifications and variations are possible within the technical scope of and within the scope of the equality of the claims to be described below.
10 - 드론 20 - 전원모듈
30 - 제어모듈 40 - 통신모듈
50 - 감지모듈 60 - 분석모듈
70 - 추적모듈 80 - 미세먼지 포집모듈10-Drone 20-Power module
30-Control module 40-Communication module
50-Detection module 60-Analysis module
70-Tracking module 80-Fine dust collecting module
Claims (7)
전원을 공급하는 전원모듈;
상기 드론의 비행을 위한 구동모터 제어신호를 출력하는 제어모듈;
상기 드론을 제어하는 신호를 수신하거나 드론으로부터 측정정보를 송신할 수 있는 통신모듈;
상기 드론에 구비되는 동영상카메라와 열화상카메라 및 적어도 하나 이상의 센서로부터 정보를 수신하는 감지모듈;
상기 감지모듈로부터 획득된 현재 영상 및 현재 데이터 값과 기 입력된 정상 상태의 영상 및 정상 상태의 테이터 값을 비교 분석하여 화재의 발생 여부를 판단함과 아울러 위급자를 탐지하여 관리자에게 송신하는 분석모듈;
비행중인 드론을 위급자가 호출할 수 있도록 위험신호를 송출할 수 있는 무선호출기를 구비하고, 상기 무선호출기의 위치를 추적할 수 있도록 드론에 구비되는 추적모듈; 및
상기 드론에 구비되며, 풍향에 의해 회전하면서 미세먼지를 포집할 수 있는 미세먼지 포집모듈;을 포함하며,
상기 제어모듈은:
상기 구동모터에 구동신호를 출력하고, 구동모터의 구동신호에 따른 출력신호를 출력하는 구동부와,
상기 구동부의 출력신호를 입력받아 풍량 및 풍속, 눈, 비 등의 외란을 관측하고, 그 외란 관측 값을 생성하여 구동부의 입력단에 피드백하는 외란 관측부를 포함하고,
상기 감지모듈은:
외란 관측부로부터 관측한 값을 수신하여 풍량 및 풍속 추정정보를 생성하도록 구동되며,
상기 구동부는:
피드백 신호를 입력받아 외부영향이 제거된 출력신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 드론 시스템.
Flying drones;
A power supply module that supplies power;
A control module for outputting a drive motor control signal for the flight of the drone;
A communication module capable of receiving a signal for controlling the drone or transmitting measurement information from the drone;
A sensing module for receiving information from a video camera and a thermal imaging camera and at least one sensor provided in the drone;
An analysis module that compares and analyzes a current image and a current data value obtained from the detection module and a previously inputted normal state image and a normal state data value to determine whether a fire has occurred, and detects an emergency and transmits it to an administrator;
A tracking module provided with a drone to transmit a dangerous signal so that an emergency drone can call a flying drone, and to track the location of the drone; And
Included in the drone, the fine dust collecting module capable of collecting fine dust while rotating by the wind direction;
The control module:
A driving unit which outputs a driving signal to the driving motor and outputs an output signal corresponding to the driving signal of the driving motor;
It includes an disturbance observation unit that receives the output signal from the driving unit and observes disturbances such as wind volume, wind speed, snow, rain, etc., and generates the disturbance observation value and feeds it back to the input terminal of the driving unit.
The detection module:
It is driven to receive the observed values from the disturbance observation unit and generate wind volume and wind speed estimation information.
The driving unit:
A drone system characterized by receiving a feedback signal and outputting an output signal with external influences removed.
상기 추적모듈은:
상기 무선호출기를 위급자가 조작하여 위험신호를 송신하면, 그 위험신호를 최인근에서 비행중인 드론이 통신모듈을 이용하여 수신하고, 위험신호를 수신한 드론은 위험신호의 송신위치를 파악하여 상기 추적모듈을 이용하여 무선호출기를 추적 비행하면서 감지모듈의 동영상카메라로 촬영하여 영상 및 위치정보를 관리자 및 최인근에서 순찰중인 경찰관에게 실시간으로 전송하는 것을 특징으로 하는 드론 시스템.
According to claim 1,
The tracking module:
When an emergency machine operates the wireless pager to transmit a danger signal, the drone in flight near the closest receives the danger signal using a communication module, and the drone that receives the danger signal identifies the transmission location of the danger signal and tracks the tracking module. A drone system characterized by transmitting video and location information in real time to a police officer in patrol from a manager and Choi In-geun by shooting with a video camera of the detection module while tracking and flying a wireless pager.
상기 분석모듈은:
화재 발생 전의 정상 영상 및 온도를 획득하여 저장하고, 화재 발생시의 현장의 영상 및 온도를 획득하며, 화재 발생 전의 정상 영상 및 온도와 화재 발생시의 현재 영상 및 온도를 비교하여 동일성 여부에 따라 화재 발생 유무를 판단하되,
상기 화재 발생 유무의 판단은:
분석모듈에 저장되어 있는 정상 영상 및 온도와 현장에서 획득된 현재 영상의 화면 조도 및 온도를 분석하고 조도 및 온도의 차이를 이용하여 판단하거나, 정상 영상과 현재 영상의 색상 변화를 분석하여 색상의 차이를 이용하여 판단하는 방법 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론 시스템.
According to claim 1,
The analysis module:
It acquires and stores the normal image and temperature before the fire occurs, acquires the image and temperature of the site in the event of a fire, compares the normal image and temperature before the fire and the current image and temperature in the event of a fire, and determines whether there is a fire according to the identity Judge,
The determination of whether or not the fire occurred:
Analyze the screen illumination and temperature of the normal image and temperature stored in the analysis module and the current image acquired in the field and judge using the difference between the illumination and temperature, or analyze the color change between the normal image and the current image to analyze the color difference Drone system, characterized in that made of any one of the methods to determine using.
상기 미세먼지 포집모듈은:
상기 드론에 착탈 가능하게 결합되는 지지축; 및
상기 지지축에 회전 가능하게 결합되며, 체눈 크기가 1 ~ 30 ㎜인 통전성 하전망과, 상기 하전망에 대향하며 미세먼지가 포집되는 포집체를 포함하는 집진부;로 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론 시스템.
According to claim 1,
The fine dust collecting module:
A support shaft detachably coupled to the drone; And
Drone system characterized in that it is rotatably coupled to the support shaft, a dust collecting part comprising a current-carrying electrification network having a size of 1 to 30 mm and a collection body that collects fine dust while facing the electrical network.
상기 포집체는:
섬유를 포함하며, 상기 섬유는 1 ~ 50 ㎚의 미세기공이 형성되되, 2 ㎚ 이하의 미공, 및 2 ~ 50 ㎚의 메조세공이 형성되고, 체눈 크기가 10 ~ 500 ㎛인 망상 구조물로 이루어지는 것을 특징으로 하는 드론 시스템.
The method of claim 5,
The collector is:
It includes fibers, wherein the fibers are formed of a microporous pore having a size of 1 to 50 nm, micropores of 2 nm or less, and mesopores of 2 to 50 nm are formed, and a network structure having a body size of 10 to 500 μm Features a drone system.
상기 집진부는:
상기 하전망에 1 ~ 50 kV의 전압을 인가하는 전압 인가부;를 더 포함하고, 상기 하전망과 포집체가 평판형으로 이루어지되, 상기 하전망과 포집체의 간격은 0.5 ~ 5 ㎝ 이며, 상기 하전망의 두께는 1 ~ 20 ㎜ 인 것을 특징으로 하는 드론 시스템.The method of claim 5,
The dust collecting part:
Further comprising; a voltage applying unit for applying a voltage of 1 ~ 50 kV to the sub-network, the sub-network and the collector is made of a flat plate, the distance between the sub-network and the collector is 0.5 ~ 5 cm, the Drone system characterized in that the thickness of the charging network is 1 ~ 20 ㎜.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020190124756A KR102091491B1 (en) | 2019-10-08 | 2019-10-08 | Drone System |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102091491B1 true KR102091491B1 (en) | 2020-03-23 |
Family
ID=69998481
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020190124756A KR102091491B1 (en) | 2019-10-08 | 2019-10-08 | Drone System |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102091491B1 (en) |
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-
2019
- 2019-10-08 KR KR1020190124756A patent/KR102091491B1/en active IP Right Grant
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