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1
자율운항이 가능하도록 GPS 모듈(140)이 장착되며, 사전에 측정대상 하천의 구역 및 경로 설정 후 GPS 좌표지점을 입력하여 기설정된 경로를 따라 운항하며, 형광센서(130) 및 수심 센서(120)를 장착하여 측정대상 하천의 수질 및 수심을 동시에 측정하는 이동형 무인선(100);상기 이동형 무인선(100) 내에 탑재되어 상기 이동형 무인선(100)의 자율운항 및 충돌회피를 제어하고, 상기 GPS 모듈(140)의 좌표 데이터와 함께 상기 형광센서(130) 및 수심 센서(120)로부터 측정된 수질 데이터 및 수심 데이터를 수집하여 무선으로 실시간 전송하는 통합 관리모듈(200); 및상기 통합 관리모듈(200)로부터 수질 데이터, 수심 데이터 및 좌표 데이터를 무선으로 수신하여, 2차원 수질지도를 실시간 작성하는 관리자 단말(300)을 포함하되,상기 이동형 무인선(100)의 형광센서(130)는 형광강도값으로 산출되는 클로로필-a 농도, 피코시아닌 농도 및 총유기물 농도를 다중 측정하고, 동시에 상기 수심 센서(120)가 수심을 측정하는 것을 특징으로 하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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| 2 |
2
제1항에 있어서,상기 형광센서(130)는 클로로필-a 농도 및 피코시아닌 농도를 나타내는 형광강도값을 측정하되, 상기 클로로필-a 농도는 650㎚~700㎚의 방출파장과 400㎚~450㎚의 여기파장, 675㎚~725㎚의 방출파장과 650㎚~700㎚의 여기파장에서 측정된 형광강도값을 나타내고, 상기 피코시아닌 농도는 650㎚~720㎚의 방출파장과 600㎚~630㎚의 여기파장에서 측정된 형광강도값을 나타내며,상기 클로로필-a 농도는, Chlorophyll-a(㎍/L) = [(Intensity, 425㎚, 675㎚) + b] / a로 주어지며, 이때, a = 0
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3
제1항에 있어서,상기 형광센서(130)는 유기물 농도 분석을 위해 추출된 제1, 제2 및 제3 매트릭스(C1, C2, C3)에 따라 총유기물 농도를 나타내는 형광강도값을 측정하되, 상기 제2 매트릭스(C2)는 350㎚~450㎚의 방출파장과 300㎚~350㎚의 여기파장에서 측정된 형광강도값을 나타내고, 상기 제1 매트릭스(C1)는 400㎚~500㎚의 방출파장과 250㎚~300㎚의 여기파장에서 측정된 형광강도값을 나타며, 상기 제3 매트릭스(C3)는 300㎚의 방출파장과 275㎚의 여기파장에서 측정된 형광강도값을 나타내며,상기 총유기물 농도(TOC)는, TOC(㎎/L) = [(C2 x C1/C3) + b] / a로 주어지며, 이때, a = 52
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제3항에 있어서,상기 제1 매트릭스(C1)는 총유기물 농도 중 휴믹산(Humic Acid) 농도를 나타내며, 상기 제2 매트릭스(C2)는 총유기물 농도 중 휴믹산(Humic Acid) 및 펄빅산(Fulvic Acid) 농도를 나타내며, 상기 제3 매트릭스(C3)는 총유기물 농도 중 단백질(Tryptophan-like) 농도를 나타내는 것을 특징으로 하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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5
제1항에 있어서,상기 형광센서(130)에서 측정된 각각의 형광강도값은 상기 관리자 단말(300)의 데이터 가공부(320)에서 각각 농도로 변환되며, 상기 농도로 변환된 데이터는 통계적 기법으로 정리되어 상기 좌표 데이터와 매칭된 후 2차원 수질지도로 매핑되는 것을 특징으로 하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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제1항에 있어서, 상기 이동형 무인선(100)은,이동형 무인선 본체(110);수질 센서로서, 상기 이동형 무인선 본체(110)에 장착되어 형광강도값으로 산출되는 클로로필-a 농도, 피코시아닌 농도 및 총유기물 농도를 다중 측정하는 형광센서(130);상기 이동형 무인선 본체(110)에 설치되어 대상 하천의 수심을 실시간으로 측정하는 수심 센서(120);자동항법장치로서, 상기 이동형 무인선 본체(110)에 탑재되어 상기 이동형 무인선(100)의 위치를 나타내는 좌표 데이터를 생성하는 GPS 모듈(140); 및상기 이동형 무인선 본체(110)가 GPS 좌표지점이 입력된 기설정된 운항경로를 따라 자율운항하도록 구동하는 자율운항 구동부(150)를 포함하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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7
제6항에 있어서, 상기 이동형 무인선(100)은,상기 이동형 무인선 본체(110) 상부 전면에 설치되어 자율운항 경로의 전방의 장애물을 촬영하는 카메라(160); 및상기 카메라(160)의 측면에 설치되고, 레이저 펄스를 발산하여 상기 장애물로부터 반사되어 돌아오는 것을 측정하여 상기 장애물까지의 거리를 측정하는 Lidar 센서(170)를 추가로 포함하되,상기 이동형 무인선(100)은 상기 카메라(160) 및 Lidar 센서(170)에 의해 수체 상부에서 자율운항 중에 예상치 못한 장애물을 발견했을 때 충돌을 회피하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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8
제6항에 있어서, 상기 통합 관리모듈(200)은,상기 형광센서(130)가 측정한 수질 데이터 및 상기 수심 센서(120)가 측정한 수심 데이터를 수집하는 데이터 수집부(210);상기 데이터 수집부(210)에서 수집된 수질 및 수심 데이터와 상기 GPS 모듈(140)의 좌표 데이터를 무선 전송이 가능하도록 변환하고, 상기 이동형 무인선(100)의 자율운항을 통합 관리하는 통합 관리부(220);무선통신모듈로서, 상기 통합 관리부(220)의 수질, 수심 및 좌표 데이터를 무선으로 전송하는 데이터 전송부(230); 및상기 이동형 무인선(100)의 자율운항 구동부(150)의 구동을 제어하는 자율운항 제어부(240)를 포함하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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9
제8항에 있어서,상기 통합 관리모듈(200)은, 상기 이동형 무인선(100)의 자율운항 중에 예상치 못한 장애물을 발견했을 때 충돌을 회피하도록 상기 자율운항 구동부(150)의 구동을 제어하는 충돌회피 제어부(250)를 추가로 포함하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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10
제8항에 있어서, 상기 관리자 단말(300)은,무선통신모듈로서, 상기 통합 관리모듈(200)의 데이터 전송부(230)로부터 수질, 수심 및 좌표 데이터를 무선으로 수신하는 데이터 수신부(310);통계적 수치해석 알고리즘이 적용되는 데이터마이닝 기법에 따라 상기 수신된 수질, 수심 및 좌표 데이터에 대한 유효값을 도출하도록 가공하는 데이터 가공부(320);상기 데이터 가공부(320)에서 가공된 데이터를 분석하여 유효값으로 정리된 포인트(Point) 기반의 데이터를 보간법을 이용하여 셀(Cell) 기반의 지도로 매핑(Mapping)시키는 데이터 분석 및 매핑부(330); 및상기 데이터 분석 및 매핑부(330)의 지도 매핑에 대응하여 수체의 녹조 농도 및 총유기물 농도에 대한 2차원 수질지도를 작성하는 2차원 수질지도 작성부(340)를 포함하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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11
제10항에 있어서,상기 데이터 가공부(320)는 1차적으로는 측정 오류값을 배제해하고, 2차적으로는 공간을 나타내는 좌표값 기반으로 데이터를 정리하는 것을 특징으로 하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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12
제10항에 있어서,상기 관리자 단말(300)은, 상기 2차원 수질지도 작성부(340)에서 작성된 2차원 수질지도의 변경사항이 있는 경우, 수심 및 수질 종류에 따라 영상을 편집하여 변경하는 영상 편집부(350)를 추가로 포함하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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제10항에 있어서,상기 데이터 분석 및 매핑부(330)는 역거리 가중법(Inverse Distance Weighted: IDW) 또는 크리깅 보간법(Kriging Interpolation)을 선택하여 보간을 수행하는 것을 특징으로 하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 시스템
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a) 이동형 무인선(100)을 수체 내에서 자율운항시키는 단계;b) 상기 이동형 무인선(100)에 탑재된 형광센서(130)를 사용하여 수질을 측정하고, 동시에 수심 센서(120)를 사용하여 수심을 측정하는 단계;c) 상기 이동형 무인선(100)에 탑재된 통합 관리모듈(200)이 상기 측정된 수질 및 수심 데이터를 수집하는 단계;d) 상기 통합 관리모듈(200)이 상기 수집된 수질 및 수심 데이터를 좌표 데이터와 함께 무선으로 관리자 단말(300)로 실시간 전송하는 단계;e) 상기 관리자 단말(300)이 상기 전송된 수질 및 수심 데이터를 가공하여 유효값을 도출하는 단계;f) 상기 관리자 단말(300)이 상기 가공된 데이터를 분석하여 지도에 매핑시키는 단계; 및g) 상기 관리자 단말(300)이 수체의 녹조 농도 및 총유기물 농도에 대한 2차원 수질지도를 작성하는 단계를 포함하되,상기 b) 단계의 형광센서(130)는 수질 센서로서, 클로로필-a 농도, 피코시아닌 농도 및 총유기탄소 농도(TOC)에 대한 수체의 수질을 다중 측정하는 것을 특징으로 하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 방법
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제14항에 있어서,상기 형광센서(130)는 클로로필-a 농도 및 피코시아닌 농도를 나타내는 형광강도값을 측정하되, 상기 클로로필-a 농도는 650㎚~700㎚의 방출파장과 400㎚~450㎚의 여기파장, 675㎚~725㎚의 방출파장과 650㎚~700㎚의 여기파장에서 측정된 형광강도값을 나타내고, 상기 피코시아닌 농도는 650㎚~720㎚의 방출파장과 600㎚~630㎚의 여기파장에서 측정된 형광강도값을 나타내며,상기 클로로필-a 농도는, Chlorophyll-a(㎍/L) = [(Intensity, 425㎚, 675㎚) + b] / a로 주어지며, 이때, a = 0
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16
제14항에 있어서,상기 형광센서(130)는 유기물 농도 분석을 위해 추출된 제1, 제2 및 제3 매트릭스(C1, C2, C3)에 따라 총유기물 농도를 나타내는 형광강도값을 측정하되, 상기 제2 매트릭스(C2)는 350㎚~450㎚의 방출파장과 300㎚~350㎚의 여기파장에서 측정된 형광강도값을 나타내고, 상기 제1 매트릭스(C1)는 400㎚~500㎚의 방출파장과 250㎚~300㎚의 여기파장에서 측정된 형광강도값을 나타며, 상기 제3 매트릭스(C3)는 300㎚의 방출파장과 275㎚의 여기파장에서 측정된 형광강도값을 나타내며,상기 총유기물 농도(TOC)는, TOC(㎎/L) = [(C2 x C1/C3) + b] / a로 주어지며, 이때, a = 52
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17
제14항에 있어서,상기 형광센서(130)에서 측정된 각각의 형광강도값은 상기 관리자 단말(300)의 데이터 가공부(320)에서 각각 농도로 변환되며, 상기 농도로 변환된 데이터는 통계적 기법으로 정리되어 상기 좌표 데이터와 매칭된 후 2차원 수질지도로 매핑되는 것을 특징으로 하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 방법
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제14항에 있어서, 상기 이동형 무인선(100)은,이동형 무인선 본체(110);수질 센서로서, 상기 이동형 무인선 본체(110)에 장착되어 형광강도값으로 산출되는 클로로필-a 농도, 피코시아닌 농도 및 총유기물 농도를 다중 측정하는 형광센서(130);상기 이동형 무인선 본체(110)에 설치되어 대상 하천의 수심을 실시간으로 측정하는 수심 센서(120);자동항법장치로서, 상기 이동형 무인선 본체(110)에 탑재되어 상기 이동형 무인선(100)의 위치를 나타내는 좌표 데이터를 생성하는 GPS 모듈(140);상기 이동형 무인선 본체(110)가 GPS 좌표지점이 입력된 기설정된 운항경로를 따라 자율운항하도록 구동하는 자율운항 구동부(150);상기 이동형 무인선 본체(110) 상부 전면에 설치되어 자율운항 경로의 전방의 장애물을 촬영하는 카메라(160); 및상기 카메라(160)의 측면에 설치되고, 레이저 펄스를 발산하여 상기 장애물로부터 반사되어 돌아오는 것을 측정하여 상기 장애물까지의 거리를 측정하는 Lidar 센서(170)를 포함하되,상기 이동형 무인선(100)은 상기 카메라(160) 및 Lidar 센서(170)에 의해 수체 상부에서 자율운항 중에 예상치 못한 장애물을 발견했을 때 충돌을 회피하도록 제어되는 것을 특징으로 하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 방법
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제18항에 있어서, 상기 통합 관리모듈(200)은,상기 형광센서(130)가 측정한 수질 데이터 및 상기 수심 센서(120)가 측정한 수심 데이터를 수집하는 데이터 수집부(210);상기 데이터 수집부(210)에서 수집된 수질 및 수심 데이터와 상기 GPS 모듈(140)의 좌표 데이터를 무선 전송이 가능하도록 변환하고, 상기 이동형 무인선(100)의 자율운항을 통합 관리하는 통합 관리부(220);무선통신모듈로서, 상기 통합 관리부(220)의 수질, 수심 및 좌표 데이터를 무선으로 전송하는 데이터 전송부(230);상기 이동형 무인선(100)의 자율운항 구동부(150)의 구동을 제어하는 자율운항 제어부(240); 및상기 이동형 무인선(100)의 자율운항 중에 예상치 못한 장애물을 발견했을 때 충돌을 회피하도록 상기 자율운항 구동부(150)의 구동을 제어하는 충돌회피 제어부(250)를 포함하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 방법
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20
제19항에 있어서, 상기 관리자 단말(300)은,무선통신모듈로서, 상기 통합 관리모듈(200)의 데이터 전송부(230)로부터 수질, 수심 및 좌표 데이터를 무선으로 수신하는 데이터 수신부(310);통계적 수치해석 알고리즘이 적용되는 데이터마이닝 기법에 따라 상기 수신된 수질, 수심 및 좌표 데이터에 대한 유효값을 도출하도록 가공하는 데이터 가공부(320);상기 데이터 가공부(320)에서 가공된 데이터를 분석하여 유효값으로 정리된 포인트 기반의 데이터를 보간법을 이용하여 셀 기반의 지도로 매핑시키는 데이터 분석 및 매핑부(330);상기 데이터 분석 및 매핑부(330)의 지도 매핑에 대응하여 수체의 녹조 농도 및 총유기물 농도에 대한 2차원 수질지도를 작성하는 2차원 수질지도 작성부(340); 및상기 2차원 수질지도 작성부(340)에서 작성된 2차원 수질지도의 변경사항이 있는 경우, 수심 및 수질 종류에 따라 영상을 편집하여 변경하는 영상 편집부(350)를 포함하는 형광센서가 장착된 이동형 무인선을 이용한 2차원 수질지도 작성 방법
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