KR102226443B1 - Gps신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템에 관한 것으로, GPS신호를 이용해 보트의 주행속도를 정확히 산출할 수 있고 그 주행속도에 비례하여 약제 살포량을 조절 가능함에 따라 보트의 추기 출발시 또는 좌초되었을 때 약제 펌프를 정지시키지 않거나 보트 추진부의 엔진 RPM 등의 출력을 상승시켜도 보트의 움직임이 없으면 약제 펌프는 작동하지 않으며 원하지 않는 곳에 살포되는 것을 차단하여 해당 위치 주변으로 약제가 과다하게 살포되는 것을 방지할 수 있는 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템을 제공한다.

Description

GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템 {GPS signal based pharmaceutical spray boat control system}

본 발명은 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템에 관한 것으로서, 더욱 구체적으로는 GPS신호를 기반으로 약제 살포 보트의 주행속도를 산출하고 그 주행속도에 비례하여 해충 방재 등을 위해 사용하는 약제의 살포량을 제어하는 약제 살포 보트 제어 시스템에 관한 것이다.

논에 모를 심은 후 가을에 벼를 추수할 때까지 벼의 성장을 촉진시키고 각종 병충해로부터 보호하기 위해서 비료 및 농약을 사용하게 되는데, 이러한 비료 및 농약을 공급하는 작업은 농부가 비료 살포기나 농약 살포기를 짊어지고 논 전체에 직접 살포해야 하므로 노동력이 많이 소용된다.

이에 최근에는 트랙터에 비료 살포기나 농약 살포기를 장착하여 비료 및 농약을 살포하는 트랙터 장착형 비료 살포기와 농약 살포기가 개발된 바 있으며 이의 일 예로 등록특허 제10-2035963호(참고문헌)가 제안된 바 있다.

이는 농약 살포용 보트에 관한 것으로, 원격 조종 장치를 통해 조종되어 무논의 수면을 따라 이동하며 농약을 살포하도록 구성된다. 이를 위해, 농약 살포용 보트는 선체 구조체, 추진 장치, 조향 장치, 농약 탱크, 살포 장치 및 전장 박스를 포함한다.

이에 따라 예컨대 원격 조종기로부터 가속 명령 신호가 수신되면, 추진 장치 제어부는 가속 명령 신호에 따라 농약 살포용 보트에 설치된 추진 장치의 출력을 증가시킨다. 추진 장치의 출력이 증가되면, 사용자의 별도 조작 없이 펌프 제어부가 자동으로 살포 장치의 펌프를 제어하여, 노즐 구조체를 통해 분사되는 농약의 분사량을 증가시킬 수 있다.

그런데 상기 참고문헌에 제안된 농약 살포방식의 경우 보트의 초기 구동시 출력을 증가하여 보트를 이동할 수 있는데, 이때 보트가 움직이기 전에 펌프 스위치를 끄지 않으면 출발지점에 과도하게 농약이 살포된다. 이는 추진 장치의 초기 출력 증가에 비례하여 농약 살포가 이루어지게 되어 제한된 범위에 과도한 농약 살포로 인해 작물이 고사될 수 있다.

아울러 이러한 보트는 수면이 낮은 곳에 좌초된 경우 해당 위치를 벗어나고자 할 때 추진 장치의 출력을 최대로 상승시켜야 하는데 이때에도 만약 스위치를 끄지 않으면 좌초된 지점이 과도한 약제 살포로 해당 위치 주변의 작물이 농약으로 인하여 고사될 수 있다.

참고문헌 : 등록특허 제10-2035963호

이러한 종래 기술의 문제를 해결하기 위해 본 발명은 GPS신호를 기반으로 약제 살포 보트의 주행속도를 산출하고 보트의 주행속도에 비례하여 해충 방재 등을 위한 약제 살포량을 제어하는 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

아울러 본 발명은 GPS신호의 수신 오류 등이 발생하는 경우 2차적으로 보트 추진력에 따라 약제 살포량을 제어하는 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;

보트 본체에 구비되어 보트를 추진시키는 보트 추진부와, 약제를 살포하는 약제 살포부와, 상기 보트 본체에 구비되어 GPS위성으로부터 현재위치정보를 수신하는 GPS수신기와, 상기 GPS수신기를 통해 입력되는 현재위치정보를 이용해 보트의 주행속도를 연산하고 상기 주행속도에 따라 비례하여 약제를 살포하도록 상기 약제 살포부를 제어하는 약제 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템을 제공한다.

이때, 상기 약제 살포부는, 약제가 저장되는 약제 탱크와, 약제가 분사되는 약제 분사 노즐과, 상기 약제 탱크의 약제를 상기 약제 분사 노즐로 강제 공급하는 약제 펌프를 포함하며; 상기 약제 제어부는 상기 GPS수신기를 통해 입력되는 현재위치정보의 수신오류가 발생하면 상기 보트 추진부를 감시하는 출력감시부로부터 출력감시값을 입력받아 상기 약제 살포부를 제어하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 출력감시부는 보트 추진부의 추진 모터 회전수를 측정하는 엔코더로 구성되며, 상기 약제 제어부는 상기 엔코더의 회전수를 이용해 추진 모터의 분당 회전수(RPM)를 산출하여 상기 약제 펌프를 비례제어하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 출력감시부는 보트 본체에 설치되는 진동센서로 구성되며, 상기 약제 제어부는 상기 진동센서의 진동세기에 따라 상기 약제 펌프를 비례제어하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 약제 제어부는 상기 GPS수신기를 통해 현재위치정보가 정상 입력되면서 상기 출력감시부의 출력감시값이 입력되지 않으면 상기 약제 살포부의 약제 펌프를 정지시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, GPS신호를 이용해 보트의 주행속도를 정확히 산출할 수 있고 그 주행속도에 비례하여 약제 살포량을 조절 가능함에 따라 보트의 추기 출발시 또는 좌초되었을 때 약제 펌프를 정지시키지 않거나 보트 추진부의 엔진 RPM 등의 출력을 상승시켜도 보트의 움직임이 없으면 약제 펌프는 작동하지 않으며 원하지 않는 곳에 살포되는 것을 차단하여 해당 위치 주변으로 약제가 과다하게 살포되는 것을 방지할 수 있다.

아울러 본 발명에 따르면 GPS신호 오류가 발생하는 경우 보트 추진부의 출력을 감시하여 2차적으로 약제를 살포하도록 하여 약제 살포 작업을 연속적으로 진행할 수 있음은 물론, GPS신호가 정상인 경우에도 보트 추진부를 감시하는 출력감시부로부터 출력감시값이 입력되지 않으면 약제 펌프를 정지시킴으로서 무분별한 약제 살포를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS신호 기반의 약제 살포 보트의 일측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS신호 기반의 약제 살포 보트의 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템의 제어 구성도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템의 제어 구성도이다.

이하 본 발명에 따른 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템을 첨부된 도면들을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의해 그 특징을 이해할 수 있을 것이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 GPS신호 기반의 약제 살포 보트(100)는 보트 본체(110)에 보트 추진부(120), 약제 살포부(130), 약제 제어부(140)를 포함하며, 농작물의 경작이 이루어지는 논 등의 경작지를 주행하면서 약제를 살포한다. 물론 상기 경작지는 일 예로 물이 채워진 논(畓)임이 바람직하다.

이러한 보트(100)는 GPS신호를 이용하여 약제 제어부(140)에서 보트(100)의 움직임을 감지하여 약제 살포부(130)를 제어하여 보트(100)의 주행속도에 비례하여 약제 살포량을 자동으로 조절한다.

이하 본 발명의 각부 구성을 구체적으로 설명한다.

우선 보트 본체(110)는 농작지인 논에 공급되어진 물 위를 뜬 상태로 자율 주행할 수 있도록 약제의 적재량 및 운동 성능을 고려하여 다양한 폭, 길이 및 높이로 이루어질 수 있으며, 무게 감소를 위해 플라스틱 시트와 같은 가벼운 재질로 형성되며, 전단으로 갈수록 좌우 폭이 좁아지도록 형성되어 전방을 향하여 용이하게 이동될 수 있도록 형성될 수 있다.

그리고 상기 보트 추진부(120)는 보트 본체(110)에 설치되어 보트를 추진하도록 추진력을 제공하는 것으로, 배터리 전원을 공급받아 프로펠러(121)를 구동시키는 추진 모터(122)를 포함한다. 물론 상기 보트 추진부(120)는 화석연료를 이용하는 내연기관과 프로펠러로 구성될 수도 있으며, 이러한 정도의 설계변경은 모두 본 발명의 권리범위에 속한다.

이러한 보트 추진부(120)는 예를 들어 프로펠러(121)를 회전시키기 위한 추진력을 생성하는 추진 모터(122)의 분당회전수인 RPM(Revolution Per Minute)이 증가하는 경우 프로펠러(121)의 분당 회전수도 비례하여 증가하여 보트(100)가 고속으로 주행할 수 있게 된다. 물론 이러한 보트 추진부(120)를 구성하는 추진 모터(122)의 출력은 보트(100)의 초기 이동시 또는 수면이 낮은 곳에 좌초된 경우 해당 위치를 벗어나고자 할 때 상승하게 되는 특징이 있다.

한편, 상기 약제 살포부(130)는, 약제가 저장되는 약제 탱크(131)와, 약제가 분사되는 약제 분사 노즐(132)과, 상기 약제 탱크(131)의 약제를 상기 약제 분사 노즐(132)로 강제 공급하는 약제 펌프(133)를 포함한다.

이때, 상기 약제 분사노즐(132)은 보트 본체(110)의 후단에 설치되며, 약제 펌프(133)에 의해 약제 탱크(131)로부터 전달되는 약제를 외부로 살포한다. 이 경우 약제 분사노즐(132)은 회전식으로 구성될 수 있으며, 하나 이상의 약제 분사노즐(132)을 다양한 방향으로 향하도록 배치할 수 있다.

그리고 상기 약제 제어부(140)는 상기 보트 추진부(120)와 약제 살포부(130)의 상태를 감시 제어한다.

이러한 약제 제어부(140)는 GPS수신기(150)를 통해 현재위치정보를 입력받으며, 현재위치정보를 이용해 보트(100)의 주행속도를 연산하고 상기 주행속도에 따라 약제 살포부(130)를 비례제어한다. 이때 상기 약제 제어부(140)는 상기 GPS수신기(150)를 통해 현재위치정보가 입력되지 않는 GPS신호의 수신 오류가 발생하면 상기 보트 추진부(120)의 출력을 감시하는 출력감시부(160)로부터 출력감시값을 입력받아 상기 약제 살포부(130)를 제어할 수 있다.

이하 상기 약제 제어부(140)의 제어 구성을 구체적으로 설명한다.

우선 GPS수신기(150)는 보트 본체(110)에 구비되어 GPS위성(10)으로부터 현재위치정보를 수신하며, 현재위치정보가 약제 제어부(140)에 수신되면 현재위치를 좌표값으로 계산하고 이러한 좌표값변화를 시간으로 나누어 주행속도를 산출한다.

이때 상기 약제 제어부(140)는 주행속도 연산을 위한 프로그램 및 좌표값, 주행속도 등의 데이터가 저장되는 메모리가 내장되는 마이컴을 포함함이 바람직하다.

상기 약제 제어부(140)는 이와 같이 계산된 보트(100)의 주행속도에 비례하여 약제 살포부(130)를 구성하는 약제 펌프(133)를 비례제어하여 약제 탱크(131)의 약제를 약제 분사노즐(132)로 강제 공급하여 외부로 분사한다. 이러한 구성은 보트(100)의 주행속도가 낮아지면 약제 분사량이 적어지고, 보트(100)의 주행속도가 높아지면 약제 분사량이 많아지도록 비례제어함으로서 예를 들어 보트 추진부(120)의 출력이 증가하게 되는 보트(100)의 주행 초기 또는 수면이 낮은 곳에 좌초된 경우에 위치를 벗어나고자 경우에도 실제 주행 속도는 거의 '0'에 수렴하므로 약제 살포를 차단하여 해당 위치 주변으로 약제가 과다하게 살포되는 것을 방지할 수 있다.

한편, 상기 약제 제어부(140)는 상기 GPS수신기(150)를 통해 현재위치정보가 입력되지 않는 GPS신호의 수신 오류가 발생하는 경우 2차적으로 보트 추진력에 따라 약제 살포량을 제어한다. 이를 위해 상기 약제 제어부(140)는 보트 추진부(120)를 감시하는 출력감시부(160)로부터 출력감시값을 입력받아 상기 약제 살포부(130)를 제어할 수 있다. 이때, 상기 출력감시부(160)는 보트 추진부(120)의 추진 모터(122) 회전수를 측정하는 엔코더(encoder)(161)로 구성될 수 있다. 이 경우 상기 약제 제어부(140)는 엔코더(161)를 통해 측정되는 추진 모터(122)의 회전수를 단위시간으로 나누어 분당 회전수(RPM)를 산출할 수 있으며 이러한 분당 회전수(RPM)를 추진출력값으로 활용할 수 있다.

따라서 상기 약제 제어부(140)는 이러한 추진출력값에 비례하여 약제 살포부(130)를 구성하는 약제 펌프(133)를 제어하여 약제 탱크(131)의 약제를 약제 분사노즐(132)로 강제 공급하여 외부로 분사한다. 이러한 구성은 보트(100)의 추진출력값이 낮아지면 약제 분사량이 적어지고, 보트(100)의 추진출력값이 높아지면 약제 분사량이 많아지도록 비례제어하는 것으로, GPS신호의 수신 오류가 발생하는 경우 2차적(임시적)으로 약제를 살포하기 위한 것이다.

이와 같은 출력감시부(160)는 엔코더(161)를 사용하지 않고 도 4에 도시된 바와 같이 진동센서(162)로 구성할 수 있으며, 이러한 진동센서(162)는 보트 본체(110)의 임의의 위치에 제한없이 설치할 수 있다. 이 경우 상기 약제 제어부(140)는 출력감시값으로 진동센서(162)를 통해 측정되는 진동세기를 입력받아 추진출력값으로 활용할 수 있다. 따라서 상기 약제 제어부(140)는 이러한 진동세기에 비례하여 약제 살포부(130)를 구성하는 약제 펌프(133)를 제어하여 약제 탱크(131)의 약제를 약제 분사노즐(132)로 강제 공급하여 외부로 분사한다. 이러한 구성은 보트(100)의 진동세기가 작아지면 약제 분사량이 적어지고, 보트(100)의 진동세기가 커지면 약제 분사량이 많아지도록 비례제어하는 것으로, GPS신호의 수신 오류가 발생하는 경우 2차적(임시적)으로 약제를 살포하기 위한 것이다.

한편, 상기 약제 제어부(140)는 상기 GPS수신기(150)를 통해 현재위치정보가 정상적으로 입력되는 경우에도 출력감시부(160)의 출력감시값인 엔코더(161)의 회전수 또는 진동센서(162)의 진동세기값이 입력되지 않으면 약제 살포부(130)를 구성하는 약제 펌프(133)를 정지시켜 약제 탱크(131)의 약제가 더 이상 약제 분사노즐(132)을 통해 외부로 분사되지 않도록 한다. 이는 보트(100)의 보트 추진부(120)가 정지된 경우 관성에 의해 보트가 주행하는 경우에 약제가 살포되는 것을 방지하여 과도한 약제 살포를 억제할 수 있다.

그리고 상기 약제 제어부(140)는 무선통신부(170)를 통해 리모콘(20)으로부터 원격제어신호를 수신하여 보트 추진부(120)를 제어한다. 이러한 리모콘(20)은 경작지의 주변에서 작업하는 약제 살포를 수행 및 감독하는 작업자가 조작할 수 있는 것으로, 리모콘(20) 조작을 통해 보트(100)의 시동 및 정지, 주행속도 및 방향 조절을 수행할 수 있다. 물론 상기 리모콘(20)의 조작신호는 무선송출되어 무선통신부(170)로 수신되며 이에 약제 제어부(140)는 보트(100)를 제어하며 주행속도, 시동여부 등을 감시하여 약제를 살포한다.

이하, 도 1 내지 도 4를 참고로 본 발명에 따른 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템의 구동 예를 설명한다.

우선 리모콘(20)을 이용하거나 보트(100) 자체에 구비된 구동스위치를 작동시켜 보트(100)의 시동을 켜면 약제 제어부(140)가 초기화 되고, 이후 GPS수신기(150)로부터 현재위치정보를 입력받아 보트(100)의 주행속도를 산출한다.

그와 같이 보트(100)의 주행속도가 산출되면 최저주행속도(예를 들어 4km/h) 미만이면 약제 살포부(130)를 구성하는 약제 펌프(133)를 정지하고, 최저주행속도(예를 들어 4km/h) 이상이면 약제 펌프(133)를 구동시켜 약제 탱크(131)의 약제를 약제 분사노즐(132)로 강제 공급하여 외부로 분사하기 시작한다. 이 경우 약량(살포량)을 자동으로 속도에 비례하여 약제 펌프(133)의 출력을 제어하여 약제 살포량을 조절한다. 그리고 보트(100)의 주행속도가 최대주행속도(예를 들어 20km/h)에서 약제 분사량이 최대가 되도록 약제 펌프(133)를 제어한다.

이 경우 상기 약제 제어부(140)는 상기 GPS수신기(150)를 통해 현재위치정보가 정상적으로 입력되는 경우 출력감시부(160)의 출력감시값인 엔코더(161)의 회전수 또는 진동센서(162)의 진동세기가 입력되지 않으면 보트(100)의 보트 추진부(120)가 정지된 경우 관성에 의해 보트가 주행하는 경우에 해당되는 등 이상 상황으로 판단하여 설령 보트의 주행속도가 최저주행속도(예를 들어 4km/h) 이상이라고 하더라도 약제 살포부(130)를 구성하는 약제 펌프(133)를 정지시켜 약제 탱크(131)의 약제가 더 이상 약제 분사노즐(132)을 통해 외부로 분사되지 않도록 한다.

한편, 상기 약제 제어부(140)는 상기 GPS수신기(150)를 통해 현재위치정보가 정상적으로 입력되지 않는 GPS신호의 수신 오류가 발생하는 경우 출력감시부(160)로부터 보트 추진부(120)를 감시한 출력감시값을 입력받아 그에 비례하여 약제 펌프(132)의 출력을 제어하여 약제 살포량을 조절한다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형 가능한 것으로, 본 발명의 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: GPS위성 20: 리모콘
100: 보트 110: 보트 본체
120: 보트 추진부 130: 약제 살포부
140: 약제 제어부 150: GPS수신기
160: 출력감시부 170: 무선통신부

Claims (5)

1. 보트 본체(110)에 구비되어 보트를 추진시키는 보트 추진부(120)와, 약제를 살포하는 약제 살포부(130)와, 상기 보트 본체(110)에 구비되어 GPS위성(10)으로부터 현재위치정보를 수신하는 GPS수신기(150)와, 상기 GPS수신기(150)를 통해 입력되는 현재위치정보를 이용해 보트(100)의 주행속도를 연산하고 상기 주행속도에 따라 비례하여 약제를 살포하도록 상기 약제 살포부(130)를 제어하는 약제 제어부(140)를 포함하고;
   상기 약제 살포부(130)는, 약제가 저장되는 약제 탱크(131)와, 약제가 분사되는 약제 분사 노즐(132)과, 상기 약제 탱크(131)의 약제를 상기 약제 분사 노즐(132)로 강제 공급하는 약제 펌프(133)를 포함하며;
   상기 약제 제어부(140)는 상기 GPS수신기(150)를 통해 입력되는 현재위치정보의 수신오류가 발생하면 상기 보트 추진부(120)를 감시하는 출력감시부(160)로부터 출력감시값을 입력받아 상기 약제 살포부(130)를 제어하며;
   상기 출력감시부(160)는 보트 본체(110)에 설치되는 진동센서(162)로 구성되며, 상기 약제 제어부(140)는 상기 진동센서(162)의 진동세기에 따라 상기 약제 펌프(133)를 비례제어하며;
   상기 약제 제어부(140)는 상기 GPS수신기(150)를 통해 현재위치정보가 정상 입력되면서 상기 출력감시부(160)의 출력감시값이 입력되지 않으면 상기 약제 살포부(130)의 약제 펌프(133)를 정지시키는 것을 특징으로 하는 GPS신호 기반의 약제 살포 보트 제어 시스템.
   
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