KR20200120839A - Auto-Piloting Unmanned Ship Having Seabed Soil Collection Apparatus - Google Patents

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Abstract

Disclosed is an autonomous vessel including a marine soil collecting device. In particular, an autonomous vessel according to one embodiment of the present invention is an autonomous vessel which collects contaminated soil deposited on the bottom of a reservoir, a river or an ocean, and comprises: an environmental data detection unit detecting weather data in the region at which an autonomous vessel is located, location and seaway data of other vessels sailing nearby, and coordinate data of obstacles located nearby at each predetermined cycle to deliver the same to an autonomous driving control unit; the autonomous driving control unit calculating the optimal sailing route based on the data acquired from the environmental data detection unit and the location data of the contaminated soil to be collected; a marine soil collecting device including a structure to collect contaminated soil deposited on the seabed, and having a seabed filming device and a seabed water quality detection device; and a collecting device control unit controlling the operation of the marine soil collecting device based on the data acquired through the seabed filming device and the seabed water quality detection device mounted on the marine soil collecting device. Therefore, provided is the autonomous vessel, which is constructed to effectively collect contaminated soil.

Description

해저토양 수거장치를 포함하는 자율주행 선박{Auto-Piloting Unmanned Ship Having Seabed Soil Collection Apparatus}Auto-Piloting Unmanned Ship Having Seabed Soil Collection Apparatus}

본 발명은 자율주행 선박에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 해저토양 수거장치를 포함하는 자율주행 선박에 관한 것이다.The present invention relates to an autonomous vehicle, and more particularly, to an autonomous vehicle including a subsea soil collection device.

일반적으로, 해양수산자원 개발 및 관리, 의약품 및 신물질 개발을 위한 생명공학적 연구, 그리고 기후변화 및 환경오염과 연관된 수생생태계 영향 연구 등을 수행하기 위해서는 필요로 하는 시료의 채집기술 확보가 선행되어야 한다.In general, in order to conduct marine and fishery resource development and management, bioengineering research for the development of pharmaceuticals and new substances, and research on the impact of aquatic ecosystems related to climate change and environmental pollution, it is necessary to secure necessary sample collection technology.

지금까지 해양에서 주로 사용되는 채집기술 및 장비는, 주로 선상에서 긴 줄에 채집장비를 연결하여 수심 수십에서 수천 미터 깊이까지 줄은 내려 원거리에서 시료를 채취하거나, 얕은 수심의 경우에는 잠수부가 직접 장비를 들고 수중으로 들어가서 시료를 채취하는 경우가 대부분이었다.Until now, the collection technology and equipment mainly used in the sea is to collect samples from a long distance by connecting the collection equipment to a long line on board the ship to a depth of several tens to several thousand meters, or to collect samples from a distance in the case of shallow water. In most cases, a sample was collected by entering the water with a.

선상채집의 경우 대부분 박스코어러나 퇴적물 그랩, 저인망 트롤, 그물망 등을 사용하게 되는데 이들의 경우 선상에서 해저까지 긴 줄을 내려 원거리에서 채집을 시도하므로 시료 채취위치의 정확도가 떨어지며, 시료의 종류별, 시간별 선별 채취가 불가능하다는 단점이 있다.In the case of onboard collection, box corers, sediment grabs, trawls, nets, etc. are used in most cases.In these cases, the accuracy of the sample collection location is degraded because the collection is attempted from a distance by descending a long line from the ship to the seabed. There is a drawback that it is impossible to collect selectively.

또한, 잠수부에 의한 시료 채취의 경우 잠수부의 판단에 의한 선별채취는 가능하나 잠수시간에 제한이 있고, 모든 판단을 잠수부 단독으로 결정하여야 하며, 잠수가능 수심 이상의 해저에서는 작업이 불가능한 단점이 있다.In addition, in the case of sampling by a diver, it is possible to selectively collect by the diver's judgment, but there is a limitation on the dive time, and all judgments must be made by the diver alone, and there is a disadvantage that it is impossible to work on the seabed above the diving depth.

이와 관련하여 무인 선박을 이용하여 해저에 퇴적된 토양을 채집하는 기술이 개발되었다.In this regard, a technology for collecting soil deposited on the seabed using an unmanned ship has been developed.

무인 선박 즉, 드론쉽(Drone Ship)은 선원 없이 자동으로 정해진 경로를 항해하고, 필요한 경우 원격 조종 통제센터에서 항해 및 기관부(예를 들면, 엔진, 방향타 장치)를 제어할 수 있는 선박을 말한다.An unmanned ship, that is, a drone ship, refers to a ship that can automatically navigate a designated route without a crew and, if necessary, control the navigation and engine parts (e.g., engines, rudders) from a remote control control center. .

도 1에는 종래 기술에 따른 무인 선박을 나타내는 모식도가 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 따른 무인 선박(11)의 경우, 수상부에는 전방 관측용 비디오카메라(19) 및 조명장치(25) 또는 필요시 확성기(23) 및 방어용 무기(24)가 설치되고, 회전 및 방향을 변경할 수 있도록 방향키(16)가 장착되며, 실시간으로 선박에서 측정한 해저 및 해상의 영상데이터와 위치좌표를 무선으로 모선 또는 육상관리서버로 송신하고, 모선 또는 육상관리서버로부터 전송되는 제어신호를 수신할 수 있도록 무선송수신 안테나(13) 및 무선송수신기가 설치되어 있으며, 선박의 현재 위치를 실시간으로 측정하는 디지피에스(DGPS) 수신기(12)가 설치되어 있다.1 is a schematic diagram showing an unmanned ship according to the prior art. As shown in Figure 1, in the case of the unmanned ship 11 according to the prior art, a video camera 19 and a lighting device 25 for a forward observation, or if necessary, a loudspeaker 23 and a defense weapon 24 on the water surface. Is installed, and direction keys (16) are installed to change the rotation and direction, and the image data and position coordinates of the seabed and sea measured by the ship are transmitted wirelessly to the mother ship or land management server in real time, and the mother ship or land management A wireless transmission/reception antenna 13 and a wireless transceiver are installed to receive the control signals transmitted from the server, and a DGPS receiver 12 is installed that measures the current position of the ship in real time.

한편, 지상에서는 무인 선박 및 선단을 원격 조정하기 위한 원격 조정 통제 센터가 필요하며, 기술적인 문제 및 법적인 문제 등의 해결을 위하여 원격 조정 통제 센터에서는 선장 및 기관장이 직접 지휘 통솔을 수행해야 한다.On the other hand, on the ground, a remote control control center for remote control of an unmanned ship and fleet is required, and in order to solve technical and legal problems, the captain and the head of the engine must directly perform command and control at the remote control control center.

종래의 선박은 항해 관련하여 항해계획을 하고, 주변 환경을 감시하고, 각종 장비를 제어하며, 무인 선박 조종, 타 선박과의 교신 등을 수행하게 된다. 이러한 기술은 고 난이도의 기술로써 전문 교육을 받는 선원이 수행해야 한다.Conventional ships perform voyage plans, monitor surrounding environments, control various equipment, maneuver an unmanned ship, and communicate with other ships. These skills are of high difficulty and must be performed by crews with specialized training.

그러나, 해상 사고의 위험을 인하여 고 난이도의 기술을 교육받은 고급 선원을 유지하고 운용하기 어려워, 고급 선원의 수가 감소하고 있고, 이때문에 선원의 실수로 인한 사고가 급증하고 있는 추세이다. 또한, 선박 사고의 경우에는 인명손실 혹은 환경파괴 등의 영향력이 크다. 또한, 수급의 불균형으로 인하여 선원임금이 높아지고 있는 추세이다.However, due to the risk of maritime accidents, it is difficult to maintain and operate advanced sailors who have been trained in high-level skills, and the number of advanced sailors is decreasing, and for this reason, accidents due to crew mistakes are increasing rapidly. In addition, in the case of a ship accident, there is a great influence such as loss of life or environmental destruction. Also, due to the imbalance in supply and demand, seafarer wages are increasing.

그리고 선박의 최적경로 추적으로 인한 유류비의 절감은 정확한 수치적인 계산에 의해서 라기보다는 선원의 감에 의존하는 경우가 많아 실제 유류비의 절감량은 크지 않다.In addition, the reduction of fuel costs by tracking the optimal route of the ship is often dependent on the sense of the crew rather than by accurate numerical calculations, so the actual fuel cost reduction is not large.

또한, 종래 기술에 따른 무인 선박의 경우, 선박 운용 중 발생할 수 있는 타 선박과의 충돌 및 자연 환경의 변화에 따라 적절히 대처할 수 없는 문제점을 가지고 있다.In addition, in the case of an unmanned ship according to the prior art, there is a problem in that it cannot adequately cope with a collision with other ships that may occur during ship operation and changes in natural environment.

따라서, 상기 언급한 종래 기술에 따른 문제점을 해결할 수 있는 기술이 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a technology capable of solving the problems according to the prior art mentioned above.

한국등록특허 제10-0734814호 (2007년 06월 27일 등록)Korean Patent Registration No. 10-0734814 (registered on June 27, 2007)

본 발명의 목적은, 오염된 토양을 효과적으로 수거할 수 있는 구성을 포함하는 자율주행 선박을 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide an autonomous vehicle including a configuration capable of effectively collecting contaminated soil.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 자율주행 선박은, 저수지, 하천 또는 바다의 해저에 퇴적된 오염된 토양을 수거하는 자율주행 선박으로서, 기 설정된 주기마다 자율주행 선박이 위치하는 지역의 기상 데이터, 인근에서 항해하는 타 선박 위치 및 항로 데이터, 인근에 위치하는 장애물 좌표 데이터를 검출한 후, 자율주행 제어부에 전달하는 환경데이터 검출부; 상기 환경데이터 검출부로부터 획득한 데이터, 및 수거되어야 할 오염된 토양의 위치 데이터를 바탕으로 최적항해 경로를 계산하는 자율주행 제어부; 해저면 퇴적된 오염된 토양을 수거하는 구조를 포함하고, 해저 촬영장치 및 해저 수질 검출장치를 탑재한 해저토양 수거장치; 및 상기 해저토양 수거장치에 탑재된 해저 촬영장치 및 해저 수질 검출장치를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 해저토양 수거장치의 작동을 제어하는 수거장치 제어부;를 포함하는 구성일 수 있다.An autonomous vehicle according to an aspect of the present invention for achieving this purpose is an autonomous vehicle that collects contaminated soil deposited on the seabed of a reservoir, river, or sea, and is an area where the autonomous vehicle is located at every preset cycle. An environmental data detection unit that detects weather data, location and route data of other ships sailing in the vicinity, and coordinate data of obstacles located in the vicinity, and then transmits it to the autonomous driving control unit; An autonomous driving control unit that calculates an optimal navigation route based on data obtained from the environmental data detection unit and location data of contaminated soil to be collected; A subsea soil collection device including a structure for collecting contaminated soil deposited on the sea floor, and equipped with an undersea imaging device and a seabed water quality detection device; And a collection device control unit for controlling the operation of the subsea soil collection device based on the data acquired through the seabed photographing device and the seabed water quality detection device mounted on the seabed soil collecting device.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자율주행 제어부는, 자율주행 선박이 출항하는 위치의 제1 좌표 데이터, 수거되어야 할 오염된 토양이 존재할 것으로 판단된 위치의 제2 좌표 데이터 및 자율주행 선박이 회귀해야 할 위치의 제3 좌표 데이터를 바탕으로 최단주행 항로를 계산한 후, 환경데이터 검출부를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 최단주행 항로를 수정하여 최적항해 경로를 계산할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the autonomous driving control unit includes first coordinate data of a location where the autonomous driving ship departs, second coordinate data of a location where contaminated soil to be collected is determined to exist, and the autonomous driving ship. After calculating the shortest traveling route based on the third coordinate data of the location to be regressed, the optimal navigation route can be calculated by modifying the shortest traveling route based on the data acquired through the environmental data detection unit.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자율주행 제어부는, 상기 환경데이터 검출부로부터 획득한 자율주행 선박의 외부환경 데이터, 선박 자동 식별장치로부터 수신된 타 선박 데이터, 선박 자동 충돌 예방 장치로부터 수신된 선박 간 거리 데이터를 이용하여 자율주행 선박과 장애물 간의 충돌 위험을 예측하고, 자율주행 선박과 장애물 간의 충돌 가능성이 있을 경우, 충돌 예측된 장애물을 회피하도록 회피용 항해 경로를 생성하여 기 계산된 최적항해 경로를 수정할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the autonomous driving control unit includes external environment data of an autonomous vehicle obtained from the environmental data detection unit, other ship data received from an automatic ship identification device, and a ship received from the ship automatic collision prevention device. Pre-calculated optimal navigation route by predicting the risk of collision between an autonomous vehicle and an obstacle using inter-distance data, and creating an avoidance navigation path to avoid an obstacle predicted to collide if there is a possibility of a collision between the autonomous vehicle and an obstacle. Can be modified.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자율주행 제어부는, 기 설정된 주기마다 획득한 기상정보를 분석하여 기 설정된 항로 재계산 조건에 따라 항로의 재계산 여부를 판단하는 항로 재계산 판단부; 재계산이 이루어지는 경우 상기 항로 재계산 조건에 포함된 변경조건을 충족하는 경로 중 최단경로를 계산하는 최단 항로 결정부; 상기 계산된 최단 항로로 현재 항해중인 항로를 변경하기 위해 선박관리 시스템에 승인을 받아야 하는지 여부를 판단하고, 승인이 필요한 경우 승인 요청 및 상기 요청에 대한 응답을 수신하는 항로변경 승인부; 및 상기 계산된 최단경로로 현재 항해중인 항로를 변경하는 항로 변경부;를 포함하는 구성일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the autonomous driving control unit includes: a route recalculation determination unit configured to determine whether or not to recalculate a route according to a preset route recalculation condition by analyzing weather information acquired at each preset period; A shortest route determining unit for calculating the shortest route among routes satisfying the change condition included in the route recalculation condition when recalculation is performed; A route change approval unit for determining whether to obtain approval from the ship management system in order to change the currently sailing route to the calculated shortest route, and receiving an approval request and a response to the request when approval is required; And a route change unit for changing a route currently sailing with the calculated shortest route.

이 경우, 상기 항로 변경부는, 환경데이터 검출부로부터 획득한 데이터를 바탕으로 최적항해 경로 상에 충돌가능성이 있는 타 선박이 항해 중인 경우, 상기 최적항해 경로 상의 타 선박과의 충돌을 회피할 수 있도록 자율주행 선박과 타 선박을 연결한 가상의 제1 직선과, 상기 타 선박의 전방 운항 경로를 나타내는 제2 직선이 형성하는 제1 각도를 계산하고, 상기 계산된 제1 각도를 바탕으로 타 선박과의 충돌을 회피할 수 있도록, 자율주행 선박의 항해 속도와 타 선박과의 거리에 따라 자율주행 선박의 변경 속도와 최소 선회 각도를 계산한 후, 최적항해 경로를 수정하여 자율주행 선박의 운항을 제어할 수 있다.In this case, the route change unit is autonomous to avoid collision with other vessels on the optimal navigation route when other vessels that may collide on the optimal navigation route are sailing based on the data obtained from the environmental data detection unit. A first angle formed by a virtual first straight line connecting the traveling ship and other ships, and a second straight line representing the forward navigation path of the other ships is calculated, and based on the calculated first angle, In order to avoid collision, after calculating the change speed of the autonomous ship and the minimum turning angle according to the navigation speed of the autonomous ship and the distance from other ships, the optimal navigation route was modified to control the operation of the autonomous ship. I can.

또한, 상기 항로 변경부는, 환경데이터 검출부로부터 획득한 데이터를 바탕으로 최적항해 경로 상에 충돌가능성이 있는 타 선박이 항해 중인 경우, 상기 최적항해 경로 상의 타 선박과의 충돌을 회피할 수 있도록, 타 선박의 항해 경로 상에 위치하지 않고 현재 운항 경로와 가장 인접한 또 다른 오염된 토양의 위치 데이터를 반영하여 최적항해 경로를 수정하여 자율주행 선박의 운항을 제어할 수 있다.In addition, the route change unit, based on the data obtained from the environmental data detection unit, is able to avoid collision with other vessels on the optimum navigation route when other vessels that may collide on the optimal navigation route are sailing. It is possible to control the operation of autonomous vessels by modifying the optimal navigation route by reflecting the location data of another contaminated soil that is not located on the vessel's navigation route and is closest to the current navigation route.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자율주행 제어부는, 환경데이터 검출부로부터 획득한 외부환경 데이터가 기 정의된 가혹환경조건에 포함되는 경우, 자율주행 선박의 위치를 기 설정된 안전지역으로 대피시키거나, 자율주행 선박의 항해 조건을 기 설정된 항해 속도 및 항해 방향으로 변경시킬 수 있다.In an embodiment of the present invention, the autonomous driving control unit, when the external environment data obtained from the environmental data detection unit is included in a predefined severe environmental condition, evacuates the position of the autonomous driving vessel to a preset safety area, or In addition, it is possible to change the sailing conditions of the autonomous ship to the preset sailing speed and direction.

이 경우, 상기 가혹환경조건은 국제해사기구(IMO; Intermational Maritime Organization)에서 권고한 위험조건이고, 상기 위험조건은 자율주행 선박의 특성과 기상 조건의 조합일 수 있다.In this case, the severe environmental condition is a dangerous condition recommended by an International Maritime Organization (IMO), and the dangerous condition may be a combination of a characteristic of an autonomous ship and a weather condition.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자율주행 제어부는, 자율주행 선박의 출발지 정보와 도착지 정보를 이용하여 생성된 항해 경로별 날씨 정보를 수집하여 정해진 운항 시간 동안 연료소비율이 가장 낮은 최적 항해 경로를 계산할 수 있다.In one embodiment of the present invention, the autonomous driving control unit collects weather information for each voyage route generated by using the departure point information and the destination information of the autonomous driving vessel to determine the optimum voyage route with the lowest fuel consumption rate for a predetermined flight time. Can be calculated.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 자율주행 선박은 선택적으로 중앙관제센터에 의해 항해 제어를 받으며, 상기 중앙관제센터는 자율주행 선박의 항해 상태를 감시하는 모니터링 모드, 자율주행 제어부로부터 비정상신호가 수신되는 경우 경고를 발생하는 경고 모드, 자율주행 선박의 원격 조종을 위한 원격조종 모드 중 어느 하나의 모드를 동작모드로 구동될 수 있다.In one embodiment of the present invention, the self-driving ship is selectively subjected to navigation control by a central control center, and the central control center is a monitoring mode for monitoring the navigation status of the self-driving ship, and an abnormal signal is received from the autonomous driving control unit. When received, any one of a warning mode that generates a warning or a remote control mode for remote control of an autonomous ship may be driven as an operation mode.

이 경우, 상기 자율주행 제어부와 중앙관제센터의 최적항해 경로는, 서로 동기화되어 운용될 수 있다.In this case, the optimal navigation route of the autonomous driving control unit and the central control center may be operated in synchronization with each other.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 해저토양 수거장치는, 상기 무인선박의 바닥 중앙에 형성된 개구부; 상기 자율주행 선박의 일측에 장착되고, 개구부를 통해 승강 또는 하강되는 와이어를 권취하거나 풀어주는 와이어 권취 드럼; 상기 개구부와 인접하여 장착되고, 개구부 중앙을 향해 분사되도록 둘 이상 배치되는 세척노즐; 및 상기 와이어의 일단부에 장착되고, 수거장치 제어부와 무선통신을 수행할 수 있는 무선통신모듈이 탑재되며, 해저면에 퇴적된 오염된 토양을 수납할 수 있는 수납구조가 형성된 토양수거유닛;를 포함하는 구성일 수 있다.In an embodiment of the present invention, the subsea soil collection device includes: an opening formed in the center of the bottom of the unmanned ship; A wire winding drum mounted on one side of the autonomous vehicle and winding or unwinding a wire that is raised or lowered through an opening; Two or more washing nozzles mounted adjacent to the opening and disposed to be sprayed toward the center of the opening; And a soil collection unit mounted on one end of the wire, a wireless communication module capable of performing wireless communication with a collection device control unit, and having a storage structure capable of storing contaminated soil deposited on the sea floor. It may be a configuration including.

또한, 상기 해저토양 수저장치는, 상기 개구부의 양측 자율주행 선박 선체 상에 장착되고, 개구부의 중앙 상부로 연장 배치되고, 중앙에 와이어를 기 설정된 방향으로 안내하는 롤러구조의 가이드가 장착된 삼각대;를 더 포함하는 구성일 수 있다.In addition, the submarine soil water storage unit, a tripod mounted on the hull of the autonomous driving vessel on both sides of the opening, extended to the upper center of the opening, and equipped with a guide of a roller structure guiding the wire in a predetermined direction at the center; It may be a configuration that further includes.

또한, 상기 해저토양 수저장치는, 상기 자율주행 선박 선체 상에 장착되고, 와이어 권취 드럼의 구동상태를 촬영한 후, 획득한 영상 데이터를 수거장치 제어부를 통해 운용자에게 실시간으로 전송하는 드럼 감시카메라;를 더 포함하는 구성일 수 있다.In addition, the subsea soil water storage value, a drum monitoring camera mounted on the hull of the autonomous vehicle, photographing the driving state of the wire winding drum, and transmitting the acquired image data to an operator in real time through a collection device control unit; It may be a configuration that further includes.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 자율주행 선박에 따르면, 특정 역할을 수행하는 환경데이터 검출부, 자율주행 제어부, 해저토양 수거장치 및 수거장치 제어부를 구비함으로써, 오염된 토양을 효과적으로 수거할 수 있는 구성을 포함하는 자율주행 선박을 제공할 수 있다.As described above, according to the self-driving ship of the present invention, the configuration capable of effectively collecting contaminated soil by having an environmental data detection unit, an autonomous driving control unit, a subsea soil collection device, and a collection device control unit performing a specific role. It is possible to provide an autonomous vehicle including a.

또한, 본 발명의 자율주행 선박에 따르면, 환경데이터 검출부로부터 획득한 데이터, 및 수거되어야 할 오염된 토양의 위치 데이터를 바탕으로 최적항해 경로를 계산하는 자율주행 제어부를 구비함으로써, 오염된 토양의 위치 데이터를 바탕으로 계산된 최적항해 경로를 환경데이터 검출부로부터 획득한 데이터를 바탕으로 재계산하여 보다 최적화함으로써, 오염된 토양을 수거하는 작업을 보다 안정적이고 효과적으로 수행할 수 있다.In addition, according to the self-driving ship of the present invention, by providing an autonomous driving control unit that calculates the optimal navigation route based on the data obtained from the environmental data detection unit and the location data of the contaminated soil to be collected, the location of the contaminated soil By recalculating the optimal navigation route calculated based on the data based on the data acquired from the environmental data detection unit and further optimizing it, the work of collecting contaminated soil can be performed more stably and effectively.

또한, 본 발명의 자율주행 선박에 따르면, 특정 역할을 수행하는 항로 재계산 판단부, 최단 항로 결정부, 항로변경 승인부 및 항로 변경부를 구비함으로써, 기 설정된 주기마다 획득한 기상정보를 반영하여 최적항해 경로를 안전한 항해경로로 변경할 수 있어, 자율주행 선박의 안전한 항해를 보장할 수 있다.In addition, according to the self-driving ship of the present invention, by having a route recalculation judgment unit, a shortest route decision unit, a route change approval unit, and a route change unit that perform a specific role, it is optimal by reflecting the weather information acquired at each preset cycle. Since the navigation route can be changed to a safe navigation route, it is possible to ensure safe navigation of autonomous ships.

또한, 본 발명의 자율주행 선박에 따르면, 특정 구조의 개구부, 와이어 권취 드럼, 세척노즐 및 토양수거유닛을 포함하는 해저토양 수거장치를 구비함으로써, 저수지, 하천 또는 바다의 해저에 퇴적된 오염된 토양을 안정적으로 수거할 수 있는 자율주행 선박을 제공할 수 있다.In addition, according to the self-driving ship of the present invention, by having a seabed soil collection device including an opening of a specific structure, a wire winding drum, a washing nozzle, and a soil collection unit, contaminated soil deposited on the seabed of a reservoir, river or sea It can provide self-driving ships that can stably collect money.

도 1은 종래 기술에 따른 무인 선박을 나타내는 모식도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 선박을 나타내는 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 선박을 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 선박을 나타내는 정면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 제어부를 통해 최단주행 항로를 계산하는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 제어부를 통해 최적항해 경로를 계산하는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 변경부를 통해 자율주행 선박의 변경 속도와 최소 선회 각도를 계산하는 모습을 나타내는 모식도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 항로 변경부를 통해 자율주행 선박의 변경 속도와 최소 선회 각도를 계산하는 모습을 나타내는 모식도이다.1 is a schematic diagram showing an unmanned ship according to the prior art.
2 is a block diagram showing an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view showing an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention.
4 is a front view showing an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention.
5 is a schematic diagram showing a state in which the shortest driving route is calculated through an autonomous driving control unit according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic diagram showing a state in which an optimal navigation route is calculated through an autonomous driving control unit according to an embodiment of the present invention.
7 is a schematic diagram showing a state of calculating a change speed and a minimum turning angle of an autonomous ship through a route change unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a schematic diagram showing a state of calculating a change speed and a minimum turning angle of an autonomous vehicle through a route change unit according to an embodiment of the present invention.

이하 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Prior to this, terms or words used in the specification and claims should not be construed as being limited to a conventional or dictionary meaning, but should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical idea of the present invention.

본 명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다. 본 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout this specification, when a member is said to be located "on" another member, this includes not only the case where the member is in contact with the other member, but also the case where another member exists between the two members. Throughout this specification, when a certain part "includes" a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless otherwise stated.

도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 선박을 나타내는 구성도이가 도시되어 있고, 도 3에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 선박을 나타내는 사시도가 도시되어 있으며, 도 4에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 선박을 나타내는 정면도가 도시되어 있다.Figure 2 is a configuration diagram showing an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention is shown, Figure 3 is a perspective view showing an autonomous vehicle according to an embodiment of the present invention is shown, and Figure 4 is the present invention There is shown a front view showing an autonomous vehicle according to an embodiment of.

본 실시예에 따른 자율주행 선박(100)은, 저수지, 하천 또는 바다의 해저에 퇴적된 오염된 토양을 수거하는 선박으로서, 특정 역할을 수행하는 환경데이터 검출부(110), 자율주행 제어부(120), 해저토양 수거장치(130) 및 수거장치 제어부(140)를 구비함으로써, 오염된 토양을 효과적으로 수거할 수 있는 구성을 포함하는 자율주행 선박을 제공할 수 있다.The autonomous vehicle 100 according to the present embodiment is a vessel that collects contaminated soil deposited on the seabed of a reservoir, river, or sea, and an environmental data detection unit 110 and an autonomous driving control unit 120 that perform a specific role. , By providing the subsea soil collection device 130 and the collection device control unit 140, it is possible to provide an autonomous vehicle including a configuration capable of effectively collecting contaminated soil.

이하에서는 본 실시예에 따른 자율주행 선박(100)을 구성하는 각 구성에 대해 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, each configuration constituting the autonomous vehicle 100 according to the present embodiment will be described in detail.

본 실시예에 따른 환경데이터 검출부(110)는, 기 설정된 주기마다 자율주행 선박이 위치하는 지역의 기상 데이터, 인근에서 항해하는 타 선박 위치 및 항로 데이터, 인근에 위치하는 장애물 좌표 데이터를 검출한 후, 자율주행 제어부(120)에 전달하는 역할을 수행한다.The environmental data detection unit 110 according to the present embodiment detects weather data of an area where an autonomous vehicle is located, data on the location and route of other ships sailing in the vicinity, and coordinates of obstacles located in the vicinity at each preset period. , It performs a role of transmitting to the autonomous driving control unit 120.

이때, 자율주행 제어부(120)는, 환경데이터 검출부(110)로부터 획득한 데이터, 및 수거되어야 할 오염된 토양의 위치 데이터를 바탕으로 최적항해 경로를 계산할 수 있다.In this case, the autonomous driving control unit 120 may calculate an optimal navigation route based on the data obtained from the environmental data detection unit 110 and the location data of the contaminated soil to be collected.

경우에 따라서, 환경데이터 검출부(110)로부터 획득한 외부환경 데이터가 기 정의된 가혹환경조건에 포함될 경우, 본 실시예에 따른 자율주행 제어부(120)는, 자율주행 선박(100)의 위치를 기 설정된 안전지역으로 대피시키거나, 자율주행 선박(100)의 항해 조건을 기 설정된 항해 속도 및 항해 방향으로 변경시킬 수 있다.In some cases, when the external environment data obtained from the environmental data detection unit 110 is included in a predefined severe environmental condition, the autonomous driving control unit 120 according to the present embodiment determines the location of the autonomous driving vessel 100. Evacuation to a set safety area, or change the sailing conditions of the autonomous ship 100 to a preset sailing speed and direction.

구체적으로 상기 언급한 가혹환경조건은 국제해사기구(IMO; Intermational Maritime Organization)에서 권고한 위험조건이고, 위험조건은 자율주행 선박의 특성과 기상 조건의 조합임이 바람직하다.Specifically, the above-mentioned severe environmental conditions are dangerous conditions recommended by the International Maritime Organization (IMO), and the dangerous conditions are preferably a combination of the characteristics of an autonomous ship and weather conditions.

이때, 본 실시예에 따른 자율주행 제어부(120)는, 자율주행 선박(100)의 출발지 정보와 도착지 정보를 이용하여 생성된 항해 경로별 날씨 정보를 수집하여 정해진 운항 시간 동안 연료소비율이 가장 낮은 최적 항해 경로를 계산할 수 있다.At this time, the autonomous driving control unit 120 according to the present embodiment collects weather information for each voyage route generated by using the departure point information and the destination information of the autonomous driving vessel 100, so that the fuel consumption rate is the lowest during the specified flight time. You can calculate the navigation route.

바람직하게 본 실시예에 따른 자율주행 선박(100)은, 선택적으로 중앙관제센터에 의해 항해 제어를 받을 수 있다. 이때, 중앙관제센터는 자율주행 선박의 항해 상태를 감시하는 모니터링 모드, 자율주행 제어부(120)로부터 비정상신호가 수신되는 경우 경고를 발생하는 경고 모드, 자율주행 선박의 원격 조종을 위한 원격조종 모드 중 어느 하나의 모드를 동작모드로 구동될 수 있다. 또한, 자율주행 제어부(120)와 중앙관제센터의 최적항해 경로는, 서로 동기화되어 운용됨이 바람직하다.Preferably, the autonomous vehicle 100 according to the present embodiment may be selectively controlled for navigation by a central control center. At this time, the central control center is a monitoring mode that monitors the navigation status of an autonomous vehicle, a warning mode that generates a warning when an abnormal signal is received from the autonomous driving control unit 120, and a remote control mode for remote control of an autonomous vehicle. Either mode can be driven as an operation mode. In addition, it is preferable that the optimal navigation route of the autonomous driving control unit 120 and the central control center are operated in synchronization with each other.

한편, 본 실시예에 따른 해저토양 수거장치(130)는 해저면 퇴적된 오염된 토양을 수거하는 구조를 포함하는 구조로서, 해저 촬영장치 및 해저 수질 검출장치를 탑재할 수 있다.Meanwhile, the subsea soil collection apparatus 130 according to the present embodiment has a structure including a structure for collecting contaminated soil deposited on the sea floor, and may be equipped with an undersea photographing apparatus and a seabed water quality detection apparatus.

이때, 수거장치 제어부(140)는, 해저토양 수거장치(130)에 탑재된 해저 촬영장치 및 해저 수질 검출장치를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 해저토양 수거장치(130)의 작동을 제어할 수 있다.At this time, the collection device control unit 140 may control the operation of the subsea soil collection device 130 based on the data acquired through the undersea photographing device and the seabed water quality detection device mounted on the seabed soil collection device 130. .

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 해저토양 수거장치(130)는, 특정 구조의 개구부(131), 와이어 권취 드럼(133), 세척노즐(134) 및 토양수거유닛(135)를 포함하는 구성일 수 있다.3 and 4, the subsea soil collection apparatus 130 according to this embodiment includes an opening 131 of a specific structure, a wire winding drum 133, a washing nozzle 134, and a soil collection unit ( 135) may be included.

구체적으로, 무인선박(100)의 바닥 중앙에 개구부(131)가 형성되어 있고, 개구부(131)를 통해 와이어(132)가 승강 또는 하강될 수 있다. 이때, 자율주행 선박(100)의 일측에 와이어 권취 드럼(133)이 장착되어 와이어의 승강 또는 하강 동작을 구현할 수 있다.Specifically, the opening 131 is formed in the center of the bottom of the unmanned ship 100, and the wire 132 may be raised or lowered through the opening 131. At this time, the wire winding drum 133 is mounted on one side of the autonomous vehicle 100 to implement a lifting or lowering operation of the wire.

경우에 따라서, 개구부(131)의 양측 자율주행 선박(100) 선체 상에 삼각대(137)를 장착하고, 앙에 와이어(132)를 기 설정된 방향으로 안내하는 롤러구조의 가이드(136)를 탑재함으로써, 와이어의 승강 또는 하강 동작을 더욱 원활히 구현할 수 있다.In some cases, by mounting the tripod 137 on the hull of the self-driving vessel 100 on both sides of the opening 131 and mounting a guide 136 of a roller structure guiding the wire 132 in a preset direction at the hem. , It is possible to more smoothly implement the lifting or lowering operation of the wire.

이때, 자율주행 선박(100) 선체 상에 드럼 감시카메라(도시하지 않음)가 장착되어, 와이어 권취 드럼(133)의 구동상태를 촬영한 후, 획득한 영상 데이터를 수거장치 제어부(140)를 통해 운용자에게 실시간으로 전송할 수 있다.At this time, a drum monitoring camera (not shown) is mounted on the hull of the autonomous vehicle 100 to photograph the driving state of the wire winding drum 133, and then the acquired image data through the collection device control unit 140 It can be transmitted to the operator in real time.

와이어(132)의 일단부에는 토양수거유닛(135)이 장착된다. 본 실시예에 따른 토양수거유닛(135)은, 수거장치 제어부(140)와 무선통신을 수행할 수 있는 무선통신모듈이 탑재되며, 해저면에 퇴적된 오염된 토양을 수납할 수 있는 수납구조가 형성된 구조일 수 있다.A soil collection unit 135 is mounted at one end of the wire 132. The soil collection unit 135 according to the present embodiment is equipped with a wireless communication module capable of performing wireless communication with the collection device control unit 140, and has a storage structure capable of storing contaminated soil deposited on the sea floor. It may be a formed structure.

경우에 따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 개구부(131)와 인접하여 세척노즐(134)이 장착되어 토양수거유닛(135)의 외부를 세척할 수 있다.In some cases, as shown in FIG. 3, a washing nozzle 134 is mounted adjacent to the opening 131 to wash the outside of the soil collection unit 135.

도 5 및 도 6에는 본 발명의 일 실시예에 따른 자율주행 제어부를 통해 최단주행 항로를 계산하는 모습을 나타내는 모식도가 도시되어 있다.5 and 6 are schematic diagrams showing a state in which the shortest driving route is calculated through an autonomous driving control unit according to an embodiment of the present invention.

이하에서는 도 2 내지 도 6에 도시된 도면을 참조하여, 본 실시예에 따른 자율주행 선박(100)의 자율주행 방법에 대해 설명하기로 한다.Hereinafter, an autonomous driving method of the autonomous driving vessel 100 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings shown in FIGS. 2 to 6.

본 실시예에 따른 자율주행 제어부(120)는, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 최적항해 경로를 계산하는 역할을 수행한다.The autonomous driving controller 120 according to the present embodiment, as shown in FIGS. 5 and 6, performs a role of calculating an optimal navigation route.

구체적으로, 자율주행 제어부(120)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 자율주행 선박(100)이 출항하는 위치의 제1 좌표 데이터(P1), 수거되어야 할 오염된 토양이 존재할 것으로 판단된 위치의 제2 좌표 데이터(P2) 및 자율주행 선박이 회귀해야 할 위치의 제3 좌표 데이터(P3)를 바탕으로 최단주행 항로를 계산한다. 이 후, 환경데이터 검출부(110)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 최단주행 항로를 수정하여 최적항해 경로를 계산하게 된다.Specifically, the autonomous driving control unit 120, as shown in FIG. 5, the first coordinate data (P1) of the position where the autonomous driving vessel 100 departs, and the position where it is determined that contaminated soil to be collected exists. The shortest route is calculated based on the second coordinate data P2 of and the third coordinate data P3 of the position where the autonomous vehicle should return. Thereafter, based on the data acquired through the environmental data detection unit 110, the shortest running route is corrected to calculate the optimum navigation route.

경우에 따라서, 도 6에 도시된 바와 같이, 자율주행 선박(100)과 장애물(X1, X2) 간의 충돌 가능성이 있을 경우, 충돌 예측된 장애물을 회피하도록 회피용 항해 경로를 생성하여 기 계산된 최적항해 경로를 수정할 수 있다.In some cases, as shown in FIG. 6, when there is a possibility of a collision between the autonomous vehicle 100 and the obstacles (X1, X2), an optimal pre-calculated navigation path is generated to avoid the predicted obstacle. You can modify the navigation route.

또한, 본 실시예에 따른 자율주행 제어부(120)는, 환경데이터 검출부(110)로부터 획득한 자율주행 선박(100)의 외부환경 데이터, 선박 자동 식별장치로부터 수신된 타 선박 데이터, 선박 자동 충돌 예방 장치로부터 수신된 선박 간 거리 데이터를 이용하여 자율주행 선박(100)과 장애물 간의 충돌 위험을 예측하고, 이러한 데이터를 바탕으로 기 계산된 최적항해 경로를 수정할 수 있다.In addition, the autonomous driving control unit 120 according to the present embodiment, the external environment data of the autonomous driving vessel 100 obtained from the environmental data detection unit 110, other ship data received from the ship automatic identification device, and automatic ship collision prevention The risk of collision between the autonomous vehicle 100 and the obstacle is predicted using the distance data between ships received from the device, and the pre-calculated optimal navigation path may be corrected based on this data.

본 실시예에 따른 자율주행 제어부(120)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 특정 역할을 수행하는 항로 재계산 판단부(121), 최단 항로 결정부(122), 항로변경 승인부(123) 및 항로 변경부(124)를 포함하는 구성일 수 있다.The autonomous driving control unit 120 according to the present embodiment, as shown in FIG. 2, a route recalculation determining unit 121, a shortest route determining unit 122, and a route change approval unit 123 that perform a specific role. And it may be a configuration including a route change unit 124.

구체적으로, 항로 재계산 판단부(121)는, 기 설정된 주기마다 획득한 기상정보를 분석하여 기 설정된 항로 재계산 조건에 따라 항로의 재계산 여부를 판단할 수 있다. 최단 항로 결정부(122)는, 재계산이 이루어지는 경우 상기 항로 재계산 조건에 포함된 변경조건을 충족하는 경로 중 최단경로를 계산할 수 있다. 항로변경 승인부(123)는, 계산된 최단 항로로 현재 항해중인 항로를 변경하기 위해 선박관리 시스템에 승인을 받아야 하는지 여부를 판단하고, 승인이 필요한 경우 승인 요청 및 상기 요청에 대한 응답을 수신할 수 있다. 또한, 항로 변경부(124)는, 계산된 최단경로로 현재 항해중인 항로를 변경하는 역할을 수행한다.Specifically, the route recalculation determining unit 121 may analyze the weather information acquired at each preset period and determine whether or not the route is recalculated according to a preset route recalculation condition. When recalculation is performed, the shortest route determining unit 122 may calculate the shortest route among routes that satisfy the change conditions included in the route recalculation condition. The route change approval unit 123 determines whether or not to obtain approval from the ship management system in order to change the currently sailing route to the calculated shortest route, and receives an approval request and a response to the request if approval is required. I can. In addition, the route change unit 124 serves to change the currently sailing route with the calculated shortest route.

도 7에 도시된 바와 같이, 환경데이터 검출부(110)로부터 획득한 데이터를 바탕으로 최적항해 경로 상에 충돌가능성이 있는 타 선박(200)이 항해 중인 경우, 본 실시예에 따른 항로 변경부(124)는, 최적항해 경로 상의 타 선박(200)과의 충돌을 회피할 수 있도록 자율주행 선박(100)과 타 선박을 연결한 가상의 제1 직선(L1)과, 상기 타 선박(200)의 전방 운항 경로를 나타내는 제2 직선(L2)이 형성하는 제1 각도(A1)를 계산한다. 이 후, 도 8에 도시된 바와 같이, 계산된 제1 각도(A1)를 바탕으로 타 선박(200)과의 충돌을 회피할 수 있도록, 자율주행 선박(100)의 항해 속도와 타 선박(200)과의 거리(D1)에 따라 자율주행 선박(100)의 변경 속도와 최소 선회 각도(A2)를 계산한 후, 최적항해 경로를 수정하여 자율주행 선박(100)의 운항을 제어할 수 있다.As shown in FIG. 7, when another vessel 200 having a possibility of collision on the optimal navigation route is sailing based on the data obtained from the environmental data detection unit 110, the route change unit 124 according to the present embodiment. ) Is a virtual first straight line (L1) connecting the autonomous ship 100 and other ships to avoid collision with other ships 200 on the optimal navigation route, and the front of the other ships 200 The first angle A1 formed by the second straight line L2 representing the navigation route is calculated. Thereafter, as shown in FIG. 8, based on the calculated first angle A1, the navigation speed of the autonomous vehicle 100 and the other ship 200 can be avoided so as to avoid a collision with the other ship 200. ) After calculating the change speed and minimum turning angle A2 of the autonomous vehicle 100 according to the distance D1, the operation of the autonomous vehicle 100 can be controlled by modifying the optimal navigation route.

이 경우, 본 실시예에 따른 항로 변경부(124)는, 환경데이터 검출부(110)로부터 획득한 데이터를 바탕으로 최적항해 경로 상에 충돌가능성이 있는 타 선박(200)이 항해 중인 경우, 상기 최적항해 경로 상의 타 선박(200)과의 충돌을 회피할 수 있도록, 타 선박(200)의 항해 경로 상에 위치하지 않고 현재 운항 경로와 가장 인접한 또 다른 오염된 토양의 위치 데이터를 반영하여 최적항해 경로를 수정하여 자율주행 선박(100)의 운항을 제어할 수 있다.In this case, the route change unit 124 according to the present embodiment, based on the data obtained from the environmental data detection unit 110, when another vessel 200 having a possibility of collision on the optimum navigation route is sailing, the optimum In order to avoid collision with other vessels 200 on the navigation route, the optimum navigation route reflects the location data of another contaminated soil that is not located on the navigation route of other vessels 200 and is closest to the current navigation route. By modifying the operation of the autonomous vehicle 100 can be controlled.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 자율주행 선박에 따르면, 특정 역할을 수행하는 환경데이터 검출부, 자율주행 제어부, 해저토양 수거장치 및 수거장치 제어부를 구비함으로써, 오염된 토양을 효과적으로 수거할 수 있는 구성을 포함하는 자율주행 선박을 제공할 수 있다.As described above, according to the self-driving ship of the present invention, the configuration capable of effectively collecting contaminated soil by having an environmental data detection unit, an autonomous driving control unit, a subsea soil collection device, and a collection device control unit performing a specific role. It is possible to provide an autonomous vehicle including a.

또한, 본 발명의 자율주행 선박에 따르면, 환경데이터 검출부로부터 획득한 데이터, 및 수거되어야 할 오염된 토양의 위치 데이터를 바탕으로 최적항해 경로를 계산하는 자율주행 제어부를 구비함으로써, 오염된 토양의 위치 데이터를 바탕으로 계산된 최적항해 경로를 환경데이터 검출부로부터 획득한 데이터를 바탕으로 재계산하여 보다 최적화함으로써, 오염된 토양을 수거하는 작업을 보다 안정적이고 효과적으로 수행할 수 있다.In addition, according to the self-driving ship of the present invention, by providing an autonomous driving control unit that calculates the optimal navigation route based on the data obtained from the environmental data detection unit and the location data of the contaminated soil to be collected, the location of the contaminated soil By recalculating the optimal navigation route calculated based on the data based on the data acquired from the environmental data detection unit and further optimizing it, the work of collecting contaminated soil can be performed more stably and effectively.

또한, 본 발명의 자율주행 선박에 따르면, 특정 역할을 수행하는 항로 재계산 판단부, 최단 항로 결정부, 항로변경 승인부 및 항로 변경부를 구비함으로써, 기 설정된 주기마다 획득한 기상정보를 반영하여 최적항해 경로를 안전한 항해경로로 변경할 수 있어, 자율주행 선박의 안전한 항해를 보장할 수 있다.In addition, according to the self-driving ship of the present invention, by having a route recalculation judgment unit, a shortest route decision unit, a route change approval unit, and a route change unit that perform a specific role, it is optimal by reflecting the weather information acquired at each preset cycle. Since the navigation route can be changed to a safe navigation route, it is possible to ensure safe navigation of autonomous ships.

또한, 본 발명의 자율주행 선박에 따르면, 특정 구조의 개구부, 와이어 권취 드럼, 세척노즐 및 토양수거유닛을 포함하는 해저토양 수거장치를 구비함으로써, 저수지, 하천 또는 바다의 해저에 퇴적된 오염된 토양을 안정적으로 수거할 수 있는 자율주행 선박을 제공할 수 있다.In addition, according to the self-driving ship of the present invention, by having a seabed soil collection device including an opening of a specific structure, a wire winding drum, a washing nozzle, and a soil collection unit, contaminated soil deposited on the seabed of a reservoir, river or sea It can provide self-driving ships that can stably collect money.

이상의 본 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.In the above detailed description of the present invention, only specific embodiments according thereto have been described. However, it should be understood that the present invention is not limited to a particular form mentioned in the detailed description, but rather, it is understood to include all modifications, equivalents, and substitutes within the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims. Should be.

즉, 본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.That is, the present invention is not limited to the specific embodiments and description described above, and any person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention claimed in the claims, various modifications are implemented. It is possible, and such modifications will fall within the protection scope of the present invention.

100: 자율주행 선박
110: 환경데이터 검출부
120: 자율주행 제어부
121: 항로 재계산 판단부
122: 최단 항로 결정부
123: 항로변경 승인부
124: 항로 변경부
130: 해저토양 수거장치
131: 개구부
132: 와이어
133: 와이어 권취 드럼
134: 세척노즐
135: 토양수거유닛
136: 가이드
137: 삼각대
140: 수거장치 제어부
200: 타 선박
300: 무인 항공기
A1: 제1 각도
A2: 선회 각도
D1: 자율주행 선박과 타 선박과의 거리
L1: 제1 직선
L2: 제2 직선
P1: 제1 좌표
P2, P21, P22, P23, P24: 제2 좌표
P3: 제3 좌표
X1, X2: 장애물100: autonomous vehicle
110: environmental data detection unit
120: autonomous driving control unit
121: route recalculation judgment unit
122: shortest route decision section
123: Route change approval department
124: Route change department
130: submarine soil collection device
131: opening
132: wire
133: wire winding drum
134: washing nozzle
135: soil collection unit
136: guide
137: tripod
140: collection device control unit
200: other ships
300: drone
A1: first angle
A2: turning angle
D1: Distance between autonomous ships and other ships
L1: first straight line
L2: second straight line
P1: first coordinate
P2, P21, P22, P23, P24: second coordinate
P3: 3rd coordinate
X1, X2: obstacle

Claims (14)

저수지, 하천 또는 바다의 해저에 퇴적된 오염된 토양을 수거하는 자율주행 선박(100)으로서,
기 설정된 주기마다 자율주행 선박이 위치하는 지역의 기상 데이터, 인근에서 항해하는 타 선박 위치 및 항로 데이터, 인근에 위치하는 장애물 좌표 데이터를 검출한 후, 자율주행 제어부(120)에 전달하는 환경데이터 검출부(110);
상기 환경데이터 검출부(110)로부터 획득한 데이터, 및 수거되어야 할 오염된 토양의 위치 데이터를 바탕으로 최적항해 경로를 계산하는 자율주행 제어부(120);
해저면 퇴적된 오염된 토양을 수거하는 구조를 포함하고, 해저 촬영장치 및 해저 수질 검출장치를 탑재한 해저토양 수거장치(130); 및
상기 해저토양 수거장치(130)에 탑재된 해저 촬영장치 및 해저 수질 검출장치를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 해저토양 수거장치(130)의 작동을 제어하는 수거장치 제어부(140);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
As an autonomous driving vessel 100 that collects contaminated soil deposited on the seabed of a reservoir, river, or sea,
An environmental data detection unit that detects weather data of the region where the autonomous vehicle is located, data on the location and route of other ships sailing in the vicinity, and coordinates of obstacles located in the vicinity at each preset period, and then transmits it to the autonomous driving control unit 120 (110);
An autonomous driving control unit 120 for calculating an optimal navigation route based on the data acquired from the environmental data detection unit 110 and location data of the contaminated soil to be collected;
An undersea soil collection device 130 including a structure for collecting the contaminated soil deposited on the sea floor, and equipped with an undersea photographing device and an undersea water quality detection device; And
A collection device controller 140 for controlling the operation of the undersea soil collection device 130 based on the data acquired through the undersea photographing device and the undersea water quality detection device mounted on the undersea soil collection device 130;
Self-driving vessel comprising a.
 제 1 항에 있어서,
상기 자율주행 제어부(120)는,
자율주행 선박(100)이 출항하는 위치의 제1 좌표 데이터(P1), 수거되어야 할 오염된 토양이 존재할 것으로 판단된 위치의 제2 좌표 데이터(P2) 및 자율주행 선박이 회귀해야 할 위치의 제3 좌표 데이터(P3)를 바탕으로 최단주행 항로를 계산한 후,
환경데이터 검출부(110)를 통해 획득한 데이터를 바탕으로 최단주행 항로를 수정하여 최적항해 경로를 계산하는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 1,
The autonomous driving control unit 120,
First coordinate data (P1) of the location where the autonomous vehicle 100 departs, second coordinate data (P2) of the location where contaminated soil to be collected is determined to exist, and the position where the autonomous vehicle should return 3 After calculating the shortest route based on the coordinate data (P3),
An autonomous vehicle, characterized in that the optimal navigation route is calculated by modifying the shortest route based on the data acquired through the environmental data detection unit 110.
 제 1 항에 있어서,
상기 자율주행 제어부(120)는,
상기 환경데이터 검출부(110)로부터 획득한 자율주행 선박(100)의 외부환경 데이터, 선박 자동 식별장치로부터 수신된 타 선박 데이터, 선박 자동 충돌 예방 장치로부터 수신된 선박 간 거리 데이터를 이용하여 자율주행 선박(100)과 장애물 간의 충돌 위험을 예측하고, 자율주행 선박(100)과 장애물(X1, X2) 간의 충돌 가능성이 있을 경우, 충돌 예측된 장애물을 회피하도록 회피용 항해 경로를 생성하여 기 계산된 최적항해 경로를 수정하는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 1,
The autonomous driving control unit 120,
An autonomous ship using external environment data of the autonomous ship 100 obtained from the environmental data detection unit 110, other ship data received from the ship automatic identification device, and the distance data between ships received from the ship automatic collision prevention device. It predicts the risk of collision between (100) and the obstacle, and if there is a possibility of a collision between the autonomous vessel 100 and the obstacle (X1, X2), a pre-calculated optimal navigation path is created to avoid the predicted obstacle. Self-driving vessel, characterized in that to modify the navigation route.
 제 1 항에 있어서,
상기 자율주행 제어부(120)는,
기 설정된 주기마다 획득한 기상정보를 분석하여 기 설정된 항로 재계산 조건에 따라 항로의 재계산 여부를 판단하는 항로 재계산 판단부(121);
재계산이 이루어지는 경우 상기 항로 재계산 조건에 포함된 변경조건을 충족하는 경로 중 최단경로를 계산하는 최단 항로 결정부(122);
상기 계산된 최단 항로로 현재 항해중인 항로를 변경하기 위해 선박관리 시스템에 승인을 받아야 하는지 여부를 판단하고, 승인이 필요한 경우 승인 요청 및 상기 요청에 대한 응답을 수신하는 항로변경 승인부(123); 및
상기 계산된 최단경로로 현재 항해중인 항로를 변경하는 항로 변경부(124);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 1,
The autonomous driving control unit 120,
A route recalculation determining unit 121 that analyzes the weather information acquired at each preset period and determines whether to recalculate the route according to a preset route recalculation condition;
A shortest route determining unit 122 for calculating the shortest route among routes satisfying the change condition included in the route recalculation condition when recalculation is performed;
A route change approval unit 123 that determines whether approval is required by the ship management system in order to change the currently sailing route to the calculated shortest route, and receives an approval request and a response to the request when approval is required; And
A route change unit 124 for changing a currently sailing route with the calculated shortest route;
Self-driving vessel comprising a.
 제 4 항에 있어서,
상기 항로 변경부(124)는,
환경데이터 검출부(110)로부터 획득한 데이터를 바탕으로 최적항해 경로 상에 충돌가능성이 있는 타 선박(200)이 항해 중인 경우, 상기 최적항해 경로 상의 타 선박(200)과의 충돌을 회피할 수 있도록 자율주행 선박(100)과 타 선박을 연결한 가상의 제1 직선(L1)과, 상기 타 선박(200)의 전방 운항 경로를 나타내는 제2 직선(L2)이 형성하는 제1 각도(A1)를 계산하고,
상기 계산된 제1 각도(A1)를 바탕으로 타 선박(200)과의 충돌을 회피할 수 있도록, 자율주행 선박(100)의 항해 속도와 타 선박(200)과의 거리(D1)에 따라 자율주행 선박(100)의 변경 속도와 최소 선회 각도(A2)를 계산한 후,
최적항해 경로를 수정하여 자율주행 선박(100)의 운항을 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 4,
The route change unit 124,
Based on the data obtained from the environmental data detection unit 110, when another vessel 200 that may collide on the optimum navigation route is sailing, it is possible to avoid a collision with the other vessel 200 on the optimum navigation route. A first angle (A1) formed by a virtual first straight line (L1) connecting the autonomous vehicle 100 and other ships, and a second straight line (L2) representing the forward navigation path of the other ships 200 Calculate,
In order to avoid collision with other ships 200 based on the calculated first angle (A1), it is autonomous according to the sailing speed of the autonomous ship 100 and the distance D1 from the other ships 200. After calculating the change speed and minimum turning angle (A2) of the traveling vessel 100,
An autonomous vehicle, characterized in that the operation of the autonomous vehicle 100 is controlled by modifying the optimal navigation route.
 제 5 항에 있어서,
상기 항로 변경부(124)는,
환경데이터 검출부(110)로부터 획득한 데이터를 바탕으로 최적항해 경로 상에 충돌가능성이 있는 타 선박(200)이 항해 중인 경우, 상기 최적항해 경로 상의 타 선박(200)과의 충돌을 회피할 수 있도록, 타 선박(200)의 항해 경로 상에 위치하지 않고 현재 운항 경로와 가장 인접한 또 다른 오염된 토양의 위치 데이터를 반영하여 최적항해 경로를 수정하여 자율주행 선박(100)의 운항을 제어하는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 5,
The route change unit 124,
Based on the data obtained from the environmental data detection unit 110, when another vessel 200 that may collide on the optimum navigation route is sailing, it is possible to avoid a collision with the other vessel 200 on the optimum navigation route. , It is not located on the navigation route of other vessels 200, but reflects the location data of another contaminated soil closest to the current navigation route, and modifies the optimum navigation route to control the operation of the autonomous vessel 100 Self-driving ships.
 제 1 항에 있어서,
상기 자율주행 제어부(120)는, 환경데이터 검출부(110)로부터 획득한 외부환경 데이터가 기 정의된 가혹환경조건에 포함되는 경우, 자율주행 선박(100)의 위치를 기 설정된 안전지역으로 대피시키거나, 자율주행 선박(100)의 항해 조건을 기 설정된 항해 속도 및 항해 방향으로 변경시키는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 1,
When the external environment data obtained from the environmental data detection unit 110 is included in a predefined severe environmental condition, the autonomous driving control unit 120 may evacuate the position of the autonomous driving vessel 100 to a preset safe area, or , An autonomous driving vessel, characterized in that changing the navigation conditions of the autonomous vehicle 100 to a preset navigation speed and a navigation direction.
 제 7 항에 있어서,
상기 가혹환경조건은 국제해사기구(IMO; Intermational Maritime Organization)에서 권고한 위험조건이고,
상기 위험조건은 자율주행 선박의 특성과 기상 조건의 조합인 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 7,
The harsh environmental conditions are dangerous conditions recommended by the International Maritime Organization (IMO),
The risk condition is an autonomous vehicle, characterized in that a combination of the characteristics of the autonomous vehicle and weather conditions.
 제 1 항에 있어서,
상기 자율주행 제어부(120)는, 자율주행 선박(100)의 출발지 정보와 도착지 정보를 이용하여 생성된 항해 경로별 날씨 정보를 수집하여 정해진 운항 시간 동안 연료소비율이 가장 낮은 최적 항해 경로를 계산하는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 1,
The autonomous driving control unit 120 collects weather information for each voyage route generated by using the departure point information and the destination information of the autonomous driving vessel 100 to calculate an optimum voyage route with the lowest fuel consumption rate for a predetermined flight time. Self-driving vessel characterized by.
 제 1 항에 있어서,
상기 자율주행 선박(100)은 선택적으로 중앙관제센터에 의해 항해 제어를 받으며,
상기 중앙관제센터는 자율주행 선박의 항해 상태를 감시하는 모니터링 모드, 자율주행 제어부(120)로부터 비정상신호가 수신되는 경우 경고를 발생하는 경고 모드, 자율주행 선박의 원격 조종을 위한 원격조종 모드 중 어느 하나의 모드를 동작모드로 구동되는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 1,
The self-driving vessel 100 is selectively controlled for navigation by a central control center,
The central control center is one of a monitoring mode that monitors the navigation status of an autonomous vehicle, a warning mode that generates a warning when an abnormal signal is received from the autonomous navigation control unit 120, and a remote control mode for remote control of an autonomous vehicle. An autonomous vehicle, characterized in that one mode is driven as an operation mode.
 제 10 항에 있어서,
상기 자율주행 제어부(120)와 중앙관제센터의 최적항해 경로는, 서로 동기화되어 운용되는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 10,
The autonomous navigation control unit 120 and the optimal navigation route of the central control center, characterized in that the operation in synchronization with each other.
 제 1 항에 있어서,
상기 해저토양 수거장치(130)는,
상기 무인선박(100)의 바닥 중앙에 형성된 개구부(131);
상기 자율주행 선박(100)의 일측에 장착되고, 개구부(131)를 통해 승강 또는 하강되는 와이어(132)를 권취하거나 풀어주는 와이어 권취 드럼(133);
상기 개구부(131)와 인접하여 장착되고, 개구부(131) 중앙을 향해 분사되도록 둘 이상 배치되는 세척노즐(134); 및
상기 와이어(132)의 일단부에 장착되고, 수거장치 제어부(140)와 무선통신을 수행할 수 있는 무선통신모듈이 탑재되며, 해저면에 퇴적된 오염된 토양을 수납할 수 있는 수납구조가 형성된 토양수거유닛(135);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 1,
The subsea soil collection device 130,
An opening 131 formed in the center of the bottom of the unmanned ship 100;
A wire winding drum 133 mounted on one side of the autonomous vehicle 100 and winding or unwinding a wire 132 that is lifted or lowered through the opening 131;
Two or more washing nozzles 134 mounted adjacent to the opening 131 and disposed to be sprayed toward the center of the opening 131; And
It is mounted on one end of the wire 132, a wireless communication module capable of performing wireless communication with the collection device control unit 140 is mounted, and a storage structure capable of storing contaminated soil deposited on the sea floor is formed. Soil collection unit 135;
Self-driving vessel comprising a.
 제 12 항에 있어서,
상기 해저토양 수저장치(130)는,
상기 개구부(131)의 양측 자율주행 선박(100) 선체 상에 장착되고, 개구부(131)의 중앙 상부로 연장 배치되고, 중앙에 와이어(132)를 기 설정된 방향으로 안내하는 롤러구조의 가이드(136)가 장착된 삼각대(137);
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 12,
The submarine soil cutlery 130,
A guide 136 having a roller structure that is mounted on the hull of the autonomous vehicle 100 on both sides of the opening 131, is extended and disposed above the center of the opening 131, and guides the wire 132 in the center in a predetermined direction. ) Mounted tripod 137;
Self-driving vessel, characterized in that it further comprises.
 제 12 항에 있어서,
상기 해저토양 수저장치(130)는,
상기 자율주행 선박(100) 선체 상에 장착되고, 와이어 권취 드럼(133)의 구동상태를 촬영한 후, 획득한 영상 데이터를 수거장치 제어부(140)를 통해 운용자에게 실시간으로 전송하는 드럼 감시카메라;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행 선박.
The method of claim 12,
The submarine soil cutlery 130,
A drum monitoring camera mounted on the hull of the autonomous vehicle 100, photographing the driving state of the wire winding drum 133, and transmitting the acquired image data to the operator through the collection device control unit 140 in real time;
Self-driving vessel, characterized in that it further comprises.
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