KR102695996B1 - Snow and ice melting device based on freezing prediction using artificial intelligence - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치로서, 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서; 및 메모리;를 포함하고, 상기 프로세서는, 모니터링 카메라가 촬영한 도로 영상과 도로 주변 환경 영상, 대기 온습도 측정 센서가 측정한 대기의 온도와 습도, 및 노면온도 센서가 측정한 노면온도를 수신하는 수신부; 상기 수신부가 수신한 도로 주변 환경 영상을 학습된 제1 예측 모델에 입력하여 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률을 출력하는 제1 예측부; 상기 수신부가 수신한 도로 영상, 대기의 온도와 습도, 및 노면온도를 학습된 제2 예측 모델에 입력하여 제1 결빙 확률을 출력하는 제2 예측부; 그리고 상기 제1 예측부가 출력한 강우, 강설, 안개 및 맑음 확률, 및 상기 제2 예측부가 출력한 제1 결빙 확률에 각각의 가중치를 곱한 후 합산하여 제2 결빙 확률을 출력하는 제3 예측부;를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.The present invention relates to a snow and ice melting device based on ice formation prediction using artificial intelligence, comprising: a processor including one or more cores; and a memory; wherein the processor comprises: a receiving unit which receives a road image captured by a monitoring camera and an image of a road surrounding environment, an atmospheric temperature and humidity measured by an atmospheric temperature and humidity measuring sensor, and a road surface temperature measured by a road surface temperature sensor; a first prediction unit which inputs the road surrounding environment image received by the receiving unit into a learned first prediction model and outputs a probability of rain, snowfall, fog, and clear weather; a second prediction unit which inputs the road image, atmospheric temperature and humidity, and road surface temperature received by the receiving unit into a learned second prediction model and outputs a first probability of ice formation; and a third prediction unit which multiplies the probability of rain, snowfall, fog, and clear weather output by the first prediction unit and the first probability of ice formation output by the second prediction unit by weights, and then adds them together to output a second probability of ice formation.
Description
본 발명은 눈 및 얼음 융해장치에 관한 것으로서, 특히 인공지능을 이용하여 도로의 결빙 정도 또는 결빙 여부를 예측하여 자동으로 염수를 살포하는 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치에 관한 것이다. The present invention relates to a snow and ice melting device, and more particularly, to a snow and ice melting device based on ice prediction that uses artificial intelligence to predict the degree or presence of ice on a road and automatically sprays salt water.
겨울철에 강설, 강우 등으로 인하여 노면상에 눈이 쌓이거나 노면이 결빙되어 차량이 해당 결빙 도로를 지나가는 경우 차량 제어에 문제가 생기거나 미끄러지게 되어 교통사고를 유발시킬 수 있으며, 사고 방지를 위한 저속주행으로 인해 차량의 통행이 지연될 수 있다. 이와 같이 도로에 눈이 쌓이거나 도로가 결빙되는 경우 염수를 살포하여 도로의 결빙을 예방하거나 해결할 수 있다. In winter, when snow or rain accumulates on the road surface or the road surface freezes, vehicles may have difficulty controlling the vehicle or may slip, which may cause traffic accidents. In addition, slow-speed driving to prevent accidents may delay vehicle traffic. In such cases, when snow accumulates on the road or the road freezes, salt water can be sprayed to prevent or resolve road freezing.
그러나 제설 장비의 수량적 한계와 거리적 한계로 인해 제때 도로의 결빙을 해결하지 못하면 결국 결빙으로 인한 사고를 예방할 수 없어 제설의 의미가 퇴색될 수 있다. 따라서, 도로의 제설 취약구간 등에 염수살포장치를 설치하여 운영하는 방식이 최근 채택되고 있다. However, due to the quantitative and distance limitations of snow removal equipment, if the road ice is not removed in a timely manner, the meaning of snow removal may fade as accidents due to ice cannot be prevented. Therefore, a method of installing and operating salt water spraying devices in vulnerable snow removal sections of the road has been recently adopted.
이와 관련하여, 한국등록특허 제10-2547008호는 지능형 강설감지 장치 및 이를 포함하는 제설용액 자동살포시스템을 개시하고 있다. 상기 선행문헌은 눈이 내리는 것을 자동으로 감지할 수 있는 강설감지 장치를 제설용액 자동살포시스템에 결합함으로써, 눈이 내리기 시작하면 제설용액 살포시스템이 자동으로 가동되어 도로에 제설용액을 살포하여 결빙으로 인한 교통사고를 예방할 수 있으며, 강설감지 장치는 눈이 내리기 시작하면 시작과 동시에 강설 상태를 바로 감지할 수 있을 뿐만 아니라, 눈이 내려서 쌓이게 되는지 또는 눈이 내리지는 않지만 비가 내려 도로가 얼게 되는지도 감지할 수 있으며, 교량 등과 같이 위험지역에서는 블랙아이스가 발생하는 것까지도 감지할 수 있다.In this regard, Korean Patent No. 10-2547008 discloses an intelligent snowfall detection device and an automatic snow removal solution spraying system including the same. The above-mentioned prior art document combines a snowfall detection device capable of automatically detecting snowfall with an automatic snow removal solution spraying system, so that when snow begins to fall, the snow removal solution spraying system is automatically operated to spray snow removal solution on the road, thereby preventing traffic accidents caused by freezing. The snowfall detection device can not only immediately detect the snowfall condition as soon as it starts to snow, but can also detect whether snow is falling and piling up or whether rain is falling but not snowing and causing the road to freeze, and can even detect the formation of black ice in hazardous areas such as bridges.
위와 같이, 자동으로 결빙 여부를 감지하여 염수를 살포하는 발명은 다수 제안되고 있으나, 강설, 강우 여부 등의 확률과 결빙이 발생될 확률 등을 고려하여 눈이 쌓이거나 노면이 결빙되기 이전에 미리 염수를 살포하는 장치는 않고 있다. As above, many inventions have been proposed to automatically detect whether there is freezing and spray salt water, but there is no device that sprays salt water in advance before snow accumulates or the road surface freezes, taking into account the probability of snowfall or rain and the probability of freezing.
따라서, 노면의 결빙 확률을 고려하여 결빙을 미리 방지할 수 있는 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치가 요구되고 있는 실정이다. 또한, 결빙이 발생하거나 발생할 확률이 높은 도로에 인접한 도로에도 염수를 자동으로 살포하게 하여 광범위하게 도로의 결빙을 예방할 수 있는 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해시스템이 요구되고 있는 실정이다.Accordingly, there is a demand for an AI-based snow and ice melting device that can prevent freezing in advance by considering the probability of freezing on the road surface. In addition, there is a demand for an AI-based snow and ice melting system that can prevent freezing on a wide area of roads by automatically spraying salt water on roads adjacent to roads where freezing has occurred or is highly likely to occur.
본 발명은 강설, 강우 여부 등의 확률과 결빙이 발생될 확률 등을 고려하여 눈이 쌓이거나 노면이 결빙되기 이전에 미리 염수를 살포하는 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다. The purpose of the present invention is to provide a snow and ice melting device based on artificial intelligence-based ice prediction, which sprays salt water in advance before snow accumulates or a road surface freezes, taking into account the probability of snowfall or rain, the probability of ice formation, etc.
또한, 본 발명은 결빙이 발생하거나 발생할 확률이 높은 도로에 인접한 도로에도 염수를 자동으로 살포하게 하여 광범위하게 도로의 결빙을 예방할 수 있는 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. In addition, the present invention has another purpose of providing an artificial intelligence-based snow and ice melting system that can prevent freezing on a wide area of roads by automatically spraying salt water on roads adjacent to roads where freezing occurs or is likely to occur.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치로서, 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서; 및 메모리;를 포함하고, 상기 프로세서는, 모니터링 카메라가 촬영한 도로 영상과 도로 주변 환경 영상, 대기 온습도 측정 센서가 측정한 대기의 온도와 습도, 및 노면온도 센서가 측정한 노면온도를 수신하는 수신부; 상기 수신부가 수신한 도로 주변 환경 영상을 학습된 제1 예측 모델에 입력하여 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률을 출력하는 제1 예측부; 상기 수신부가 수신한 도로 영상, 대기의 온도와 습도, 및 노면온도를 학습된 제2 예측 모델에 입력하여 제1 결빙 확률을 출력하는 제2 예측부; 그리고 상기 제1 예측부가 출력한 강우, 강설, 안개 및 맑음 확률, 및 상기 제2 예측부가 출력한 제1 결빙 확률에 각각의 가중치를 곱한 후 합산하여 제2 결빙 확률을 출력하는 제3 예측부;를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention is a snow and ice melting device based on ice formation prediction using artificial intelligence, comprising: a processor including one or more cores; and a memory; wherein the processor comprises: a receiving unit which receives a road image captured by a monitoring camera and an image of the road surrounding environment, an atmospheric temperature and humidity measured by an atmospheric temperature and humidity measuring sensor, and a road surface temperature measured by a road surface temperature sensor; a first prediction unit which inputs the road surrounding environment image received by the receiving unit into a learned first prediction model and outputs a probability of rain, snowfall, fog, and clear weather; a second prediction unit which inputs the road image, atmospheric temperature and humidity, and road surface temperature received by the receiving unit into a learned second prediction model and outputs a first probability of ice formation; and a third prediction unit which multiplies the probability of rain, snowfall, fog, and clear weather output by the first prediction unit and the first probability of ice formation output by the second prediction unit by weights, and then adds them together to output a second probability of ice formation.
바람직하게는, 상기 프로세서는, 상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 분사되도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어하고, 상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값 이하이면, 도로에 염수가 분사되지 않도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어하는 제어부;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the processor may further include a control unit that controls the salt water pipe and the injection pump to spray salt water on the road when the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds the first threshold value, and controls the salt water pipe and the injection pump to not spray salt water on the road when the second freezing probability output by the third prediction unit is less than or equal to the first threshold value.
바람직하게는, 상기 수신부는, 실시간 일기예보 또는 상기 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보를 더 수신하고, 상기 제어부는, 상기 수신부가 수신한 실시간 일기예보 또는 상기 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보에 따라 상기 제1 임계값을 조절할 수 있다. Preferably, the receiving unit further receives a real-time weather forecast or information on whether an accident due to ice has occurred at the location where the road is located, and the control unit can adjust the first threshold value according to the real-time weather forecast received by the receiving unit or the information on whether an accident due to ice has occurred at the location where the road is located.
바람직하게는, 상기 제어부는, 상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제2 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 연속적으로 분사되도록 상기 분사 펌프를 제어하고, 상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하고 제2 임계값 이하이면, 상기 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 상기 염수 배관을 제어할 수 있다. Preferably, the control unit controls the injection pump so that salt water is continuously sprayed onto the road when the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds the second threshold value, and controls the brine pipe so that the time for which salt water is sprayed onto the road is reduced while maintaining the output of the injection pump when the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds the first threshold value and is lower than or equal to the second threshold value.
바람직하게는, 상기 수신부는, 염수 잔량 정보를 더 수신하고, 상기 제어부는, 염수 잔량이 일정 수위 이하이면, 상기 제1 임계값을 높이거나, 상기 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 상기 염수 배관을 제어할 수 있다. Preferably, the receiving unit further receives information on the remaining amount of brine, and the control unit, if the remaining amount of brine is below a certain level, can control the brine pipe to increase the first threshold value or reduce the time for which brine is sprayed onto the road while maintaining the output of the spray pump.
바람직하게는, 상기 수신부는, 실시간 일기예보 또는 상기 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보를 더 수신하고, 상기 프로세서는, 상기 수신부가 수신한 실시간 일기예보 또는 상기 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보에 따라 상기 각각의 가중치를 조절하는 가중치조절부;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the receiving unit further receives a real-time weather forecast or information on whether an accident due to ice has occurred at a location where the road is located, and the processor may further include a weight adjusting unit that adjusts each of the weights according to the real-time weather forecast received by the receiving unit or the information on whether an accident due to ice has occurred at a location where the road is located.
바람직하게는, 상기 제1 예측모델은, MobileNetV2와 EfficientNet의 컴파운드 스케일링(compound scaling)을 사용한 딥러닝 모델이고, 상기 제2 예측모델은, 선형 회귀 모델일 수 있다. Preferably, the first prediction model may be a deep learning model using compound scaling of MobileNetV2 and EfficientNet, and the second prediction model may be a linear regression model.
바람직하게는, 통신부; 전원부; 비상전원부; 복수의 센서의 정보를 수신받기 위해 상기 복수의 센서와 연결되는 접속부; 상기 복수의 센서에서 측정된 정보, 강우, 강설, 안개 및 맑음 확률, 제1 및 제2 결빙 확률을 출력하고, 상기 제어부를 제어할 수 있도록 터치패널로 구성되는 디스플레이부; 및 상기 통신부, 상기 전원부, 상기 비상전원부, 상기 디스플레이부, 상기 프로세서, 및 상기 메모리를 보호하는 커버부;를 더 포함할 수 있다. Preferably, the apparatus may further include: a communication unit; a power unit; an emergency power unit; a connection unit connected to a plurality of sensors to receive information from the plurality of sensors; a display unit configured as a touch panel to output information measured by the plurality of sensors, such as rain, snow, fog and clear probability, and first and second freezing probabilities, and to control the control unit; and a cover unit protecting the communication unit, the power unit, the emergency power unit, the display unit, the processor, and the memory.
또한 본 발명은, 도로의 일정 구간마다 염수 분사를 제어하기 위해 설치된 복수개의 엣지기반 컴퓨터 및 상기 복수개의 엣지기반 컴퓨터를 제어하는 통합제어부를 구비한 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해시스템으로서, 상기 엣지기반 컴퓨터는, 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서 및 메모리를 포함하고, 상기 프로세서는, 모니터링 카메라가 촬영한 도로 영상과 도로 주변 환경 영상, 대기 온습도 측정 센서가 측정한 대기의 온도와 습도, 및 노면온도 센서가 측정한 노면온도를 수신하는 수신부; 상기 수신부가 수신한 도로 주변 환경 영상을 학습된 제1 예측 모델에 입력하여 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률을 출력하는 제1 예측부; 상기 수신부가 수신한 도로 영상, 대기의 온도와 습도, 및 노면온도를 학습된 제2 예측 모델에 입력하여 제1 결빙 확률을 출력하는 제2 예측부; 상기 제1 예측부가 출력한 강우, 강설, 안개 및 맑음 확률, 및 상기 제2 예측부가 출력한 제1 결빙 확률에 각각의 가중치를 곱한 후 합산하여 제2 결빙 확률을 출력하는 제3 예측부; 그리고 상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 분사되도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 통합제어부는, 상기 복수개의 엣지기반 컴퓨터 중 적어도 어느 하나의 제3 예측부가 상기 제1 임계값을 초과하는 제2 결빙 확률을 출력하는 경우, 인접 도로에 염수가 분사되도록 인접 엣지기반 컴퓨터를 제어하는 것을 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention provides an artificial intelligence-based snow and ice melting system based on ice formation prediction, which comprises a plurality of edge-based computers installed to control salt water spraying at each predetermined section of a road, and an integrated control unit controlling the plurality of edge-based computers, wherein the edge-based computer comprises a processor including one or more cores and a memory, and the processor comprises: a receiving unit which receives a road image captured by a monitoring camera, an image of the road surrounding environment, temperature and humidity of the air measured by an air temperature and humidity measuring sensor, and road temperature measured by a road surface temperature sensor; a first prediction unit which inputs the image of the road surrounding environment received by the receiving unit into a learned first prediction model and outputs a probability of rain, snowfall, fog, and clear weather; a second prediction unit which inputs the road image, temperature and humidity of the air, and road temperature received by the receiving unit into a learned second prediction model and outputs a first probability of ice formation; A third prediction unit multiplies the rainfall, snowfall, fog, and clear probability output by the first prediction unit, and the first freezing probability output by the second prediction unit by a weight, and then adds them to output a second freezing probability; and a control unit controls a salt water pipe and a spray pump to spray salt water onto a road if the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds a first threshold value, and the integrated control unit is characterized in that if at least one third prediction unit among the plurality of edge-based computers outputs the second freezing probability exceeding the first threshold value, it controls an adjacent edge-based computer to spray salt water onto an adjacent road.
본 발명은 노면의 결빙 확률을 고려하여 결빙을 미리 방지함으로써 결빙에 의한 교통사고를 획기적으로 줄일 수 있다는 이점이 있다. The present invention has the advantage of drastically reducing traffic accidents caused by freezing by preventing freezing in advance by considering the probability of freezing on the road surface.
또한, 본 발명은 도로 주변 환경 영상, 도로 영상, 대기 온도, 대기 습도, 및 노면온도로 학습된 인공지능을 이용하여 결빙 확률을 추출하여 정확도 높은 결빙 확률을 얻을 수 있다는 이점이 있다. In addition, the present invention has an advantage in that it can obtain a highly accurate freezing probability by extracting the freezing probability using artificial intelligence learned from road surrounding environment images, road images, air temperature, air humidity, and road surface temperature.
또한, 본 발명은 결빙이 발생하거나 발생할 확률이 높은 도로에 인접한 도로에도 염수를 자동으로 살포하게 하여 광범위하게 도로의 결빙을 예방할 수 있다는 이점이 있다. In addition, the present invention has an advantage in that it can prevent freezing on a wide area of roads by automatically spraying salt water on roads adjacent to roads where freezing occurs or is likely to occur.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치의 일부 구성도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 염수살포장치의 구성도를 나타낸다.
도 3 및 4는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치의 전체 구성도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프로세서의 구성도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프로세서의 전체 기능을 설명하기 위한 순서도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프로세서의 결빙 예측을 설명하기 위한 순서도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 또는 제2 임계점에 따라 염수 분사를 제어하는 제어부의 기능을 설명하기 위한 그림을 나타낸다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해시스템의 구성도를 나타낸다. Figure 1 shows a partial configuration diagram of a snow and ice melting device based on artificial intelligence-based freezing prediction according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 shows a configuration diagram of a salt spraying device according to an embodiment of the present invention.
Figures 3 and 4 illustrate the overall configuration of a snow and ice melting device based on artificial intelligence-based freezing prediction according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a configuration diagram of a processor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a flowchart illustrating the overall function of a processor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 illustrates a flowchart for explaining freezing prediction of a processor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a drawing for explaining the function of a control unit that controls salt water injection according to a first or second critical point according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 shows a configuration diagram of a snow and ice melting system based on freezing prediction using artificial intelligence according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the contents described in the attached drawings. However, the present invention is not limited or restricted by the exemplary embodiments. The same reference numerals presented in each drawing represent components that perform substantially the same function.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.The purpose and effect of the present invention can be naturally understood or made clearer by the following description, and the purpose and effect of the present invention are not limited to the following description alone. In addition, when explaining the present invention, if it is judged that a detailed description of a known technology related to the present invention may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description will be omitted.
본 발명에서 사용하는 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 발명의 설명에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is only used to describe specific embodiments and is not intended to limit the present invention. The singular expression includes the plural expression unless the context clearly indicates otherwise. In this application, the terms "comprises" or "has" and the like are intended to specify the presence of a feature, number, step, operation, component, part or combination thereof described in the description of the invention, but should be understood to not exclude in advance the possibility of the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as the second component, and similarly, the second component may also be referred to as the first component.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms defined in commonly used dictionaries, such as those defined in common dictionaries, should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning they have in the context of the relevant art, and shall not be interpreted in an idealized or overly formal sense unless expressly defined herein.
구성 요소를 해석함에 있어서, 별도의 명시적 기재가 없더라도 오차 범위를 포함하는 것으로 해석한다. 시간 관계에 대한 설명일 경우, 예를 들어, '~후에', '~에 이어서', '~다음에', '~전에' 등으로 시간 적 선후관계가 설명되는 경우, '바로' 또는 '직접'이 사용되지 않는 이상 연속적이지 않은 경우도 포함한다.In interpreting the components, even if there is no separate explicit description, it is interpreted as including the error range. In the case of a description of a temporal relationship, for example, if the temporal continuity is described as 'after', 'following', 'next to', 'before', etc., it also includes cases where it is not continuous unless 'right away' or 'directly' is used.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the technical configuration of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)의 일부 구성도를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)는 프로세서(110), 메모리(120), 및 네트워크(130)를 포함할 수 있다. 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)는 네트워크(130)를 통해 도로의 결빙을 예측하기 위한 데이터를 수집할 수 있으며, 수집된 데이터가 프로세서(110) 내에서 연산처리 되어 결빙 확률을 계산할 수 있다. FIG. 1 shows a partial configuration diagram of a snow and ice melting device (100) based on ice formation prediction using artificial intelligence according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the snow and ice melting device (100) based on ice formation prediction may include a processor (110), a memory (120), and a network (130). The snow and ice melting device (100) based on ice formation prediction may collect data for predicting ice formation on a road through the network (130), and the collected data may be processed within the processor (110) to calculate an ice formation probability.
결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)는 노면의 결빙 확률을 고려하여 결빙을 미리 방지함으로써 결빙에 의한 교통사고를 획기적으로 줄일 수 있다. 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)는 도로 주변 환경 영상, 도로 영상, 대기 온도, 대기 습도, 및 노면온도로 학습된 인공지능을 이용하여 결빙 확률을 추출하여 정확도 높은 결빙 확률을 얻을 수 있다.The snow and ice melting device (100) based on freezing prediction can drastically reduce traffic accidents caused by freezing by preventing freezing in advance by considering the probability of freezing on the road surface. The snow and ice melting device (100) based on freezing prediction can obtain a highly accurate freezing probability by extracting the freezing probability using artificial intelligence learned from road surrounding environment images, road images, air temperature, air humidity, and road surface temperature.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 염수살포장치의 구성도를 나타낸다. 염수살포장치는 도로의 일정 구간마다 설치될 수 있다. 도 2를 참조하면, 염수살포장치는 모니터링 카메라, 대기 온습도 측정 센서, 노면온도 센서, 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100), 염수잔량 확인 센서, 염수배관(제1 염수배관, 제2 염수배관), 분사펌프, 및 압력 측정 센서를 포함할 수 있다.Fig. 2 shows a configuration diagram of a salt water spraying device according to an embodiment of the present invention. The salt water spraying device may be installed at each section of a road. Referring to Fig. 2, the salt water spraying device may include a monitoring camera, an air temperature and humidity measuring sensor, a road surface temperature sensor, a snow and ice melting device (100) based on freezing prediction, a salt water remaining amount confirmation sensor, salt water pipes (first salt water pipe, second salt water pipe), a spray pump, and a pressure measuring sensor.
모니터링 카메라는 PTZ 돔 카메라로 구성되어 전방위 모니터링을 수행할 수 있다. PTZ 돔 카메라는 고정식 모터를 이용해 전기적 회전(PAN), 수직방향기울기(Tilt), 줌(Zoom) 조정이 가능하도록 일체화된 카메라를 의미할 수 있다. PTZ 돔 카메라는 고속으로 수동 또는 자동 제어를 통해 움직일 수 있으며, 단일 카메라로 넓은 영역을 볼 수 있고, 모든 방향을 감시할 수 있어 사각지대를 최소화할 수 있다. The monitoring camera is composed of a PTZ dome camera, which can perform omnidirectional monitoring. The PTZ dome camera can mean an integrated camera that can be electrically rotated (PAN), tilted vertically, and zoomed using a fixed motor. The PTZ dome camera can be moved manually or automatically at high speed, and can view a wide area with a single camera, and can monitor all directions, minimizing blind spots.
모니터링 카메라는 실시간으로 영상을 촬영하여 도로와 도로 주변 환경을 모니터링할 수 있다. 모니터링 카메라는 초저조도 렌즈를 사용하여 야간에도 원활한 모니터링을 수행할 수 있다. 모니터링 카메라는 도로와 도로 주변 환경을 촬영하여 제1 예측부 또는 제2 예측부에 전송할 수 있다. 모니터링 카메라에서 촬영된 도로와 도로 주변 환경 영상은 강우, 강설, 안개 및 맑음 등의 날씨와 도로 결빙 여부를 예측하는데 사용될 수 있다. The monitoring camera can monitor the road and the surrounding environment by shooting images in real time. The monitoring camera can perform smooth monitoring even at night by using an ultra-low light lens. The monitoring camera can shoot images of the road and the surrounding environment and transmit them to the first prediction unit or the second prediction unit. The images of the road and the surrounding environment shot by the monitoring camera can be used to predict weather such as rain, snow, fog, and clear weather, and whether the road is icy.
대기 온습도 측정 센서는 결빙예측을 위한 정보를 제공하기 위해 대기의 온도와 습도를 측정하여 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)에 전송할 수 있다. 대기 온습도 측정 센서는 실외에 설치되며, 지면으로부터 일정 높이 이격 설치되어 대기의 온도와 습도를 정확하게 측정할 수 있다. The atmospheric temperature and humidity measurement sensor can measure the temperature and humidity of the atmosphere and transmit them to the snow and ice melting device (100) based on the freezing prediction to provide information for freezing prediction. The atmospheric temperature and humidity measurement sensor is installed outdoors and is installed at a certain height from the ground so as to accurately measure the temperature and humidity of the atmosphere.
노면온도 센서는 도로의 표면 위 또는 아래에 설치되어 도로의 온도를 측정할 수 있다. 노면온도 센서는 결빙예측을 위한 정보를 제공하기 위해 노면의 온도를 측정하여 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)에 전송할 수 있다. The road surface temperature sensor can be installed above or below the road surface to measure the temperature of the road. The road surface temperature sensor can measure the temperature of the road surface and transmit it to the ice prediction-based snow and ice melting device (100) to provide information for ice prediction.
결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)는 이하에서 설명할 것이지만, 설치된 센서들로부터 각종 데이터를 수신하고, 수신된 각종 데이터를 학습된 인공지능에 입력하여 도로가 결빙될 확률을 예측할 수 있다. 또한, 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)는 각종 센서들로부터 측정된 데이터, 결빙 확률 등을 원격에서 모니터링할 수 있도록 하며, 각종 센서 및 장치(분사 펌프, 염수배관 등) 등을 제어할 수 있는 환경을 제공할 수 있다. The snow and ice melting device (100) based on freezing prediction, as described below, receives various data from installed sensors and inputs the received data into learned artificial intelligence to predict the probability of a road freezing. In addition, the snow and ice melting device (100) based on freezing prediction can remotely monitor data measured from various sensors, freezing probability, etc., and provide an environment in which various sensors and devices (injection pumps, salt water pipes, etc.) can be controlled.
염수잔량 확인 센서는 비 접촉식 수위계 일 수 있으며, 염수 잔량을 실시간으로 측정하며 일정 수위 이하로 수위가 내려갈 경우 알람 및 경고 신호(전기 신호)를 발생시킬 수 있다. 염수잔량 확인 센서는 측정된 염수 잔량(염수 수위) 또는 경고 신호(전기 신호)를 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)에 제공할 수 있다. The brine remaining amount confirmation sensor may be a non-contact water level gauge, and may measure the brine remaining amount in real time and generate an alarm and warning signal (electrical signal) when the water level falls below a certain level. The brine remaining amount confirmation sensor may provide the measured brine remaining amount (brine level) or warning signal (electrical signal) to the snow and ice melting device (100) based on the freezing prediction.
염수배관은 제1 염수배관과 제2 염수배관으로 구분될 수 있다. 제1 염수배관은 염수통과 분사펌프 사이에 배치될 수 있고, 제2 염수배관은 분사펌프와 분사노즐 사이에 배치될 수 있다. 염수배관은 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)에 의해 제어될 수 있다. 염수배관은 온/오프 제어될 수 있으며, 온/오프 시간을 조절하여 염수 분사량을 조절할 수 있다. The brine pipe can be divided into a first brine pipe and a second brine pipe. The first brine pipe can be arranged between the brine tank and the injection pump, and the second brine pipe can be arranged between the injection pump and the injection nozzle. The brine pipe can be controlled by a snow and ice melting device (100) based on freezing prediction. The brine pipe can be controlled on/off, and the amount of brine spray can be adjusted by adjusting the on/off time.
분사펌프는 염수가 분사될 수 있도록 압력을 발생시킬 수 있다. 분사펌프는 인버터로 구성될 수 있다. 분사펌프는 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)에 의해 제어될 수 있다. 염수 분사량을 조절하기 위해 분사펌프의 인버터의 출력을 조절할 경우, 인버터의 출력이 낮아지면 염수 분사량은 줄어들지만 발생시키는 압력이 낮아져 염수의 분사 범위가 줄어들 수 있다. 따라서, 본 발명은 염수 분사량을 줄이기 위해 분사펌프의 인버터 출력은 그대로 유지한 상태에서 염수배관의 온/오프를 조절할 수 있다. The injection pump can generate pressure so that the salt water can be injected. The injection pump can be composed of an inverter. The injection pump can be controlled by a snow and ice melting device (100) based on freezing prediction. When the output of the inverter of the injection pump is adjusted to control the amount of salt water injection, if the output of the inverter is lowered, the amount of salt water injection is reduced, but the pressure generated is lowered, so the range of salt water injection can be reduced. Therefore, the present invention can control the on/off of the salt water pipe while maintaining the inverter output of the injection pump as it is in order to reduce the amount of salt water injection.
압력 측정 센서는 염수가 분사노즐을 통해 토출될 때의 압력을 측정할 수 있다. 압력 측정 센서는 토출 압력에 따라 분사노즐/염수배관의 밸브/체크밸브 등의 구간별 장애요소를 검출할 수 있다. 따라서, 관리자는 원격에서도 압력 측정 센서의 측정 결과를 확인할 수 있으며, 손쉽게 장애 발생 여부 및 장애 발생 구간을 확인할 수 있다. The pressure measurement sensor can measure the pressure when the brine is discharged through the injection nozzle. The pressure measurement sensor can detect malfunctions in each section, such as the injection nozzle/salt water pipe valve/check valve, depending on the discharge pressure. Therefore, the manager can check the measurement results of the pressure measurement sensor remotely and easily check whether a malfunction has occurred and the section where the malfunction occurred.
도 3 및 4는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)의 전체 구성도를 나타낸다. 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)는 통신부(140), 전원부(150), 비상전원부(160), 접속부(170), 디스플레이부(180), 및 커버부(190)를 더 포함할 수 있다. Figures 3 and 4 illustrate the overall configuration of a snow and ice melting device (100) based on artificial intelligence-based freezing prediction according to an embodiment of the present invention. The snow and ice melting device (100) based on freezing prediction may further include a communication unit (140), a power unit (150), an emergency power unit (160), a connection unit (170), a display unit (180), and a cover unit (190).
도 3은 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)의 전면 외관을 나타낸다. 전면 중앙부에는 디스플레이부(180), 좌측 하단에는 통신부(140), 우측 하단에는 전원부(150), 중앙 하단에는 접속부(170), 우측 상단에는 전원부(150), 우측 중앙에는 비상전원부(160)가 배치될 수 있다. Figure 3 shows the front appearance of a snow and ice melting device (100) based on freezing prediction. A display unit (180) may be placed in the center of the front, a communication unit (140) may be placed in the lower left, a power unit (150) may be placed in the lower right, a connection unit (170) may be placed in the lower center, a power unit (150) may be placed in the upper right, and an emergency power unit (160) may be placed in the center right.
통신부(140)는 네트워크 및 카메라와 유선 또는 무선으로 연결될 수 있도록 통신포트가 구비될 수 있다. 통신부(140)는 하나 이상의 통신포트를 구비할 수 있으며, 각각의 통신포트가 스위칭 될 수 있도록 스위치를 내장할 수 있다. The communication unit (140) may be equipped with a communication port so that it can be connected to a network and a camera by wire or wirelessly. The communication unit (140) may be equipped with one or more communication ports, and may have a built-in switch so that each communication port can be switched.
통신부(140)는 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)가 유선 및/또는 무선 통신을 통한 논리적 연결을 통해 네트워크화된 환경에서 동작하게 할 수 있다. 논리적 연결은 근거리 통신망(LAN) 및/또는 더 큰 네트워크, 예를 들어, 원거리 통신망(WAN) 에의 유선/무선 연결을 포함한다. 이러한 LAN 및 WAN 네트워킹 환경은 사무실 및 회사에서 일반적인 것이며, 인트라넷 등의 전사적 컴퓨터 네트워크(enterprise-wide computer network)를 용이하게 해주며, 이들 모두는 전세계 컴퓨터 네트워크, 예를 들어, 인터넷에 연결될 수 있다.The communication unit (140) can enable the snow and ice melting device (100) based on the freezing prediction to operate in a networked environment via logical connections via wired and/or wireless communications. The logical connections include wired/wireless connections to a local area network (LAN) and/or a larger network, for example, a wide area network (WAN). Such LAN and WAN networking environments are common in offices and companies and facilitate enterprise-wide computer networks, such as intranets, all of which can be connected to a worldwide computer network, for example, the Internet.
LAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 통신부(140)는 유선 및/또는 무선 통신 네트워크 인터페이스 또는 어댑터를 통해 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)를 로컬 네트워크에 연결시킬 수 있다. 어댑터는 LAN에의 유선 또는 무선 통신을 용이하게 해줄 수 있으며, 이 LAN은 또한 무선 어댑터와 통신하기 위해 그에 설치되어 있는 무선 액세스 포인트를 포함하고 있다. WAN 네트워킹 환경에서 사용될 때, 통신부(140)는 모뎀을 포함할 수 있거나, WAN 상의 통신 컴퓨팅 디바이스에 연결되거나, 또는 인터넷을 통하는 등, WAN을 통해 통신을 설정하는 기타 수단을 갖는다. 내장형 또는 외장형 및 유선 또는 무선 장치일 수 있는 모뎀은 직렬 포트 인터페이스를 통해 시스템 버스에 연결된다. When used in a LAN networking environment, the communication unit (140) may connect the ice melting device (100) based on ice prediction to a local network via a wired and/or wireless communication network interface or adapter. The adapter may facilitate wired or wireless communications to the LAN, which may also include a wireless access point installed therein for communicating with the wireless adapter. When used in a WAN networking environment, the communication unit (140) may include a modem, be connected to a communication computing device on the WAN, or have other means for establishing communications over the WAN, such as via the Internet. The modem, which may be built-in or external and may be wired or wireless, is connected to the system bus via a serial port interface.
통신부(140)는 무선 통신으로 배치되어 동작하는 임의의 무선 장치 또는 개체, 예를 들어, 프린터, 스캐너, 센서, 데스크톱 및/또는 휴대용 컴퓨터, PDA(portable data assistant), 통신 위성, 무선 검출가능 태그와 연관된 임의의 장비 또는 장소, 및 전화와 통신을 하는 동작을 한다. 이것은 적어도 Wi-Fi 및 블루투스 무선 기술을 포함한다. 따라서, 통신은 종래의 네트워크에서와 같이 미리 정의된 구조이거나 단순하게 적어도 2개의 장치 사이의 애드혹 통신(ad hoc communication)일 수 있다.The communication unit (140) operates to communicate with any wireless device or object that is arranged and operates by wireless communication, such as a printer, a scanner, a sensor, a desktop and/or portable computer, a portable data assistant (PDA), a communication satellite, any equipment or location associated with a wireless detectable tag, and a telephone. This includes at least Wi-Fi and Bluetooth wireless technologies. Accordingly, the communication may be a predefined structure as in a conventional network, or may simply be an ad hoc communication between at least two devices.
Wi-Fi(Wireless Fidelity)는 유선 없이도 인터넷 등으로의 연결을 가능하게 해준다. Wi-Fi는 이러한 장치, 예를 들어, 컴퓨터가 실내에서 및 실외에서, 즉 기지국의 통화권 내의 아무 곳에서나 데이터를 전송 및 수신할 수 있게 해주는 셀 전화와 같은 무선 기술이다. Wi-Fi 네트워크는 안전하고 신뢰성 있으며 고속인 무선 연결을 제공하기 위해 IEEE 802.11(a, b, g, 기타)이라고 하는 무선 기술을 사용한다. 컴퓨터를 서로에, 인터넷에 및 유선 네트워크(IEEE 802.3 또는 이더넷을 사용함)에 연결시키기 위해 Wi-Fi가 사용될 수 있다. Wi-Fi 네트워크는 비인가 2.4 및 5GHz 무선 대역에서, 예를 들어, 11Mbps(802.11a) 또는 54 Mbps(802.11b) 데이터 레이트로 동작하거나, 양 대역(듀얼 대역)을 포함하는 제품에서 동작할 수 있다.Wi-Fi (Wireless Fidelity) allows you to connect to the Internet and other things without wires. Wi-Fi is a wireless technology that allows devices, such as computers, to send and receive data, indoors and outdoors, anywhere within the coverage area of a base station, similar to a cell phone. Wi-Fi networks use a wireless technology called IEEE 802.11 (a, b, g, etc.) to provide secure, reliable, and high-speed wireless connections. Wi-Fi can be used to connect computers to each other, to the Internet, and to wired networks (using IEEE 802.3 or Ethernet). Wi-Fi networks can operate in the unlicensed 2.4 and 5 GHz radio bands, at data rates of, for example, 11 Mbps (802.11a) or 54 Mbps (802.11b), or in products that include both bands (dual band).
전원부(150)는 원격제어, 수동제어 또는 정지로 설정될 수 있다. 여기에서, 정지는 전원 on/off 역할을 한다. 전원부(150)의 스위치가 정지를 향할 경우에는 전원이 off 된 상태이고, 스위치가 정지 이외의 곳을 향할 경우에는 전원이 on 된 상태이다. 전원부(150)가 on인 경우에는 원격 또는 수동 제어 중 어느 하나로 작동될 수 있다. 원격제어는 원격 통신을 통해 외부에서 제어하는 것을 의미하고, 수동 제어는 디스플레이부(180)의 터치 패널을 통해 제어하는 것을 의미한다. The power supply unit (150) can be set to remote control, manual control, or stop. Here, stop acts as a power on/off function. When the switch of the power supply unit (150) is directed to stop, the power is off, and when the switch is directed to a location other than stop, the power is on. When the power supply unit (150) is on, it can be operated by either remote or manual control. Remote control means controlling from the outside through remote communication, and manual control means controlling through the touch panel of the display unit (180).
비상전원부(160)는 비상정지 스위치로 구성될 수 있으며, 염수배관 또는 분사 펌프 등의 장치 제어 등에 문제가 생긴 경우 긴급하게 장치의 전원을 off할 수 있다. The emergency power supply (160) may be configured as an emergency stop switch, and can urgently turn off the power to the device when a problem occurs in the control of a device such as a salt water pipe or a spray pump.
디스플레이부(180)는 복수의 센서에서 측정된 정보, 강우, 강설, 안개 및 맑음 확률, 제1 및 제2 결빙 확률을 출력하고, 상기 제어부를 제어할 수 있도록 터치패널로 구성될 수 있다. The display unit (180) can be configured as a touch panel to output information measured from multiple sensors, such as rain, snow, fog and clear probability, and first and second freezing probabilities, and to control the control unit.
접속부(170)는 복수의 센서의 정보를 수신받기 위해 상기 복수의 센서와 연결될 수 있다. 즉, 접속부(170)는 각종 센서와 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)가 연결되는 곳으로, 연결 포트를 통해 유선으로 연결되거나, 상기 통신부(140)를 통해 무선으로 연결될 수도 있다. The connection unit (170) can be connected to a plurality of sensors to receive information from the plurality of sensors. That is, the connection unit (170) is a place where various sensors and the snow and ice melting device (100) based on freezing prediction are connected, and can be connected by wire through a connection port or connected wirelessly through the communication unit (140).
커버부(190)는 통신부(140), 전원부(150), 비상전원부(160), 접속부(170), 디스플레이부(180), 프로세서(110), 및 메모리(120) 등을 보호할 수 있다. 즉 커버부(190)는 하우징 역할을 수행할 수 있다. 커버부(190)는 전면과 후면으로 구분되는 2개의 부품이 결합된 형태일 수 있으며, 전면과 후면은 하나 이상의 경첩(191)으로 연결될 수 있다. 따라서, 커버부(190)는 경첩(191)에 의한 상하 오픈타입 커버일 수 있다. The cover part (190) can protect the communication part (140), the power part (150), the emergency power part (160), the connection part (170), the display part (180), the processor (110), and the memory (120). That is, the cover part (190) can serve as a housing. The cover part (190) can be formed by combining two parts divided into a front part and a back part, and the front part and the back part can be connected by one or more hinges (191). Therefore, the cover part (190) can be an upper and lower open type cover by the hinge (191).
도 4는 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)의 내부를 나타낸다. 디스플레이부(180)와 대응되는 부분에는 프로세서(110), 메모리(120), 또는 네트워크(130) 등이 임베디드된 메인 제어 기판이 배치될 수 있다. 내부에는 통신부(140)를 구성하는 LTE 라우터/공유기/스위치 등이 포함될 수 있으며, 디스플레이부(180)의 좌측에 네트워크 상태확인창을 배치하여 관리자가 네트워크 상태를 용이하게 확인 가능하다. 접속부(170)는 인터페이스보드를 구비할 수 있으며, 인터페이스 보드에는 릴레이코일 동작용 DC 전원이 직접 공급될 수 있으며, RS232/485를 통해 I/O제어가 가능하다. Fig. 4 shows the inside of a snow and ice melting device (100) based on freezing prediction. A main control board having a processor (110), a memory (120), or a network (130) embedded therein may be placed in a section corresponding to the display section (180). An LTE router/shared device/switch, etc. constituting a communication section (140) may be included inside, and a network status check window may be placed on the left side of the display section (180) so that an administrator can easily check the network status. The connection section (170) may be equipped with an interface board, and DC power for relay coil operation may be directly supplied to the interface board, and I/O control is possible via RS232/485.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 프로세서(110)의 구성도를 나타낸다. 도 5를 참조하면, 프로세서(110)는 수신부(111), 제1 예측부(112), 제2 예측부(113), 제3 예측부(114), 제어부(115), 및 가중치조절부(116)을 포함할 수 있다. Fig. 5 shows a configuration diagram of a processor (110) according to an embodiment of the present invention. Referring to Fig. 5, the processor (110) may include a receiving unit (111), a first prediction unit (112), a second prediction unit (113), a third prediction unit (114), a control unit (115), and a weight adjustment unit (116).
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 프로세서(110)의 전체 기능을 설명하기 위한 순서도를 나타낸다. 도 6을 참조하면, 프로세서(110)는 대기 온도, 대기 습도, AI 영상분석 결과 등을 이용하여 도로에 결빙이 발생할 확률을 예측할 수 있다. 프로세서(110)는 촬영된 실시간 도로 영상과 도로 주변 환경 영상, 로그기록, 경고 알람(통합관제센터 또는 담당자 스마트폰)를 원격에서 확인할 수 있도록 정보를 저장할 수 있다. 프로세서(110)은 도로에 결빙이 발생할 확률을 예측하여 도로에 염수를 살포하는 제어 신호를 발생시킬 수 있다. FIG. 6 is a flowchart illustrating the entire function of the processor (110) according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the processor (110) can predict the probability of ice formation on the road using air temperature, air humidity, AI image analysis results, etc. The processor (110) can store information so that the captured real-time road image, road surrounding environment image, log record, and warning alarm (integrated control center or person in charge smartphone) can be remotely checked. The processor (110) can predict the probability of ice formation on the road and generate a control signal to spray salt water on the road.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 프로세서(110)의 결빙 예측을 설명하기 위한 순서도를 나타낸다. 프로세서(110)에서는 도로 주변 환경 영상이 가상 이미지 분류 모델(제1 예측 모델)에 입력되어 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률이 출력되고, 전처리된(정규화된) 도로 영상, 대기의 온도와 습도, 및 노면온도가 선형 회귀 모델(제2 예측 모델)에 입력되어 1차 결빙 확률이 출력될 수 있다. 프로세서(110)에서는 가상 이미지 분류 모델과 선형 회귀 모델의 출력을 가중치 결합하여 최종 결빙 확률을 출력할 수 있다. FIG. 7 shows a flowchart for explaining the freezing prediction of the processor (110) according to an embodiment of the present invention. In the processor (110), an image of the surrounding environment of a road may be input into a virtual image classification model (a first prediction model) to output the probability of rain, snow, fog, and clear weather, and a preprocessed (normalized) road image, air temperature and humidity, and road surface temperature may be input into a linear regression model (a second prediction model) to output the first freezing probability. The processor (110) may weight-combine the outputs of the virtual image classification model and the linear regression model to output the final freezing probability.
수신부(111)는 모니터링 카메라가 촬영한 도로 영상과 도로 주변 환경 영상, 대기 온습도 측정 센서가 측정한 대기의 온도와 습도, 및 노면온도 센서가 측정한 노면온도를 수신할 수 있다. 수신부(111)는 접속부(170)를 통해 각종 센서들로부터 데이터를 수집할 수 있다. The receiving unit (111) can receive road images and road surrounding environment images captured by the monitoring camera, air temperature and humidity measured by the air temperature and humidity measuring sensor, and road surface temperature measured by the road surface temperature sensor. The receiving unit (111) can collect data from various sensors through the connection unit (170).
수신부(111)는 실시간 일기예보 또는 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보를 더 수신할 수 있다. 수신부(111)는 염수 잔량 정보를 더 수신할 수 있다. 수신부(111)는 기상청이 제공하는 오픈 API를 이용하여 실시간 일기예보를 수신할 수 있다. 수신부(111)는 기상청이 제공하는 결빙에 의한 사고 GPS 좌표 등의 정보를 제공받을 수 있다(https://taas.koroad.or.kr/api/selectFreezingDataSet.do). The receiving unit (111) can further receive real-time weather forecast or information on whether an accident due to freezing has occurred at the location where the road is located. The receiving unit (111) can further receive information on the remaining amount of salt water. The receiving unit (111) can receive real-time weather forecast using an open API provided by the Korea Meteorological Administration. The receiving unit (111) can receive information such as GPS coordinates of accidents due to freezing provided by the Korea Meteorological Administration ( https://taas.koroad.or.kr/api/selectFreezingDataSet.do ).
제1 예측부(112)는 수신부(111)가 수신한 도로 주변 환경 영상을 학습된 제1 예측 모델에 입력하여 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률을 출력할 수 있다. 예를 들면, 제1 예측부(112)는 강우 확률 12%, 강설 확률 46%, 안개 확률 23%, 또는 맑음 확률 7%와 같이 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률을 출력할 수 있다. 제1 예측부(112)는 실시간으로 촬영되는 도로 주변 환경 영상과 학습된 제1 예측 모델을 이용하여 실시간으로 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률을 출력할 수 있다.The first prediction unit (112) can input the road surrounding environment image received by the receiver (111) into the learned first prediction model to output the probability of rain, snow, fog, and clear weather. For example, the first prediction unit (112) can output the probability of rain, snow, fog, and clear weather, such as a probability of rain of 12%, a probability of snow of 46%, a probability of fog of 23%, or a probability of clear weather of 7%. The first prediction unit (112) can output the probability of rain, snow, fog, and clear weather in real time by using the road surrounding environment image captured in real time and the learned first prediction model.
제1 예측 모델은 엣지 기반 하드웨어에서 실시간 분석이 가능할 수 있도록 실시간성, 정확성 또는 경량화에 이점이 있는 기상 이미지 분류 모델일 수 있다. 바람직하게는, 제1 예측 모델은 MobileNetV2와 EfficientNet의 컴파운드 스케일링(compound scaling)을 사용한 딥러닝 모델일 수 있다. 따라서, 제1 예측 모델은 연산량을 최소화할 수 있고, 효율적인 모델 확장이 가능하다. The first prediction model may be a weather image classification model that has advantages in real-time, accuracy, or lightness so that real-time analysis can be possible on edge-based hardware. Preferably, the first prediction model may be a deep learning model using compound scaling of MobileNetV2 and EfficientNet. Therefore, the first prediction model can minimize the amount of computation and enable efficient model expansion.
제1 예측 모델은 기상청이 제공하는 기상 영상과 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률 정보로 학습될 수 있다. 제1 예측 모델은 기상청이 제공하는 기상 영상과 일정 시간 이후 기상 상황 정보로 학습될 수 있다. 제1 예측 모델은 Diffusion 모델을 이용하여 생성된 학습데이터로 학습될 수 있다. 제1 예측 모델은 실제 현장에서 녹화된 영상과 일정 시간 이후 기상 상황 정보로 학습될 수 있다. The first prediction model can be trained with weather images and rain, snow, fog, and clear probability information provided by the Korea Meteorological Administration. The first prediction model can be trained with weather images and weather situation information after a certain time provided by the Korea Meteorological Administration. The first prediction model can be trained with training data generated using a diffusion model. The first prediction model can be trained with images recorded at an actual site and weather situation information after a certain time.
제2 예측부(113)는 수신부(111)가 수신한 도로 영상, 대기의 온도와 습도, 및 노면온도를 학습된 제2 예측 모델에 입력하여 제1 결빙 확률을 출력할 수 있다. 예를 들면, 제2 예측부(113)는 도로가 젖은 상태가 촬영된 도로 영상, 영하 1도의 대기 온도, 95%의 대기 습도, 0도의 노면 온도를 제2 예측 모델에 입력하여, 78%의 제1 결빙 확률을 출력할 수 있다. 제2 예측 모델은 선형 회귀 모델일 수 있다.The second prediction unit (113) can input the road image, the air temperature and humidity, and the road surface temperature received by the receiver (111) into the learned second prediction model and output the first freezing probability. For example, the second prediction unit (113) can input the road image in which the road is wet, the air temperature of -1 degree, the air humidity of 95%, and the road surface temperature of 0 degree into the second prediction model and output the first freezing probability of 78%. The second prediction model can be a linear regression model.
제2 예측 모델은 기상청이 제공하는 정보(도로 영상, 대기의 온도와 습도, 노면온도 등), Diffusion 모델을 이용하여 생성된 학습데이터, 또는 직접 측정된 데이터로 학습될 수 있다. The second prediction model can be trained using information provided by the Korea Meteorological Administration (road images, atmospheric temperature and humidity, road surface temperature, etc.), training data generated using a diffusion model, or directly measured data.
제3 예측부(114)는 제1 예측부(112)가 출력한 강우, 강설, 안개 및 맑음 확률, 및 제2 예측부(113)가 출력한 제1 결빙 확률에 각각의 가중치를 곱한 후 합산하여 제2 결빙 확률을 출력할 수 있다. 예를 들면, 제3 예측부(114)는 아래의 수학식 4를 이용하여 제2 결빙 확률을 계산할 수 있다. The third prediction unit (114) can output the second freezing probability by multiplying the rainfall, snowfall, fog, and clear probability output by the first prediction unit (112) and the first freezing probability output by the second prediction unit (113) by their respective weights and then adding them up. For example, the third prediction unit (114) can calculate the second freezing probability using the following mathematical expression 4.
[수학식 1][Mathematical formula 1]
여기에서, w1 내지 w5는 가중치이고, a1은 강우 확률이고, a2는 강설 확률이고, a3는 안개 확률이고, a4는 맑음 확률이고, b1은 제1 결빙 확률이다. Here, w 1 to w 5 are weights, a 1 is the probability of rain, a 2 is the probability of snow, a 3 is the probability of fog, a 4 is the probability of clear weather, and b 1 is the probability of first freezing.
제3 예측부(114)는 가중치를 기설정된 고정값으로 설정하거나, 인공지능 모델을 이용하여 최적의 가중치를 추종할 수 있다. 제3 예측부(114)는 일기예보 또는 결빙사고지역 여부를 고려하여 가변적으로 가중치가 조절될 수 있다. 예를 들면, 가중치는 강설이 예보된 경우 w2 또는 w5의 가중치를 상향 조절되고, w1, w3, 또는 w4의 가중치를 하향 조절될 수 있다. The third prediction unit (114) can set the weights to preset fixed values or use an artificial intelligence model to track the optimal weights. The third prediction unit (114) can variably adjust the weights in consideration of weather forecasts or whether the area is prone to freezing. For example, if snowfall is forecast, the weights of w 2 or w 5 can be adjusted upward, and the weights of w 1 , w 3 , or w 4 can be adjusted downward.
제어부(115)는 제3 예측부(114)가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 분사되도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어하고, 제3 예측부(114)가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값 이하이면, 도로에 염수가 분사되지 않도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어할 수 있다. 예를 들면, 제어부(115)는 제1 임계값이 80%이고, 제3 예측부(114)가 출력한 제2 결빙 확률이 82%인 경우 염수 배관을 열고, 분사 펌프를 작동시켜 도로에 염수가 분사되게 할 수 있다. 반대로, 제어부(115)는 제1 임계값이 80%이고, 제3 예측부(114)가 출력한 제2 결빙 확률이 67%인 경우 염수 배관을 닫고, 분사 펌프를 중지시켜 도로에 염수가 분사되지 않게 할 수 있다.The control unit (115) may control the brine pipe and the injection pump to spray brine on the road if the second freezing probability output by the third prediction unit (114) exceeds the first threshold value, and may control the brine pipe and the injection pump to prevent salt water from being sprayed on the road if the second freezing probability output by the third prediction unit (114) is lower than or equal to the first threshold value. For example, the control unit (115) may open the brine pipe and operate the injection pump to spray salt water on the road if the first threshold value is 80% and the second freezing probability output by the third prediction unit (114) is 82%. Conversely, the control unit (115) may close the brine pipe and stop the injection pump to prevent salt water from being sprayed on the road if the first threshold value is 80% and the second freezing probability output by the third prediction unit (114) is 67%.
제어부(115)는 수신부(111)가 수신한 실시간 일기예보 또는 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보에 따라 제1 임계값을 조절할 수 있다. 예를 들면, 제어부(115)는 실시간 일기예보에서 강설을 예보하고 있거나 결빙에 의한 사고가 발생한 지역인 경우에는 제1 임계값을 상향 조절할 수 있다. 따라서, 제어부(115)는 염수를 분사하는데 있어서, 인공지능에 의해 출력된 제2 결빙 확률 뿐만 아니라 실시간 일기예보 및 결빙에 의한 사고 발생 여부를 종합적으로 고려할 수 있다. 이에 따라, 제어부(115)는 염수 분사가 필요한 정확한 시점에 염수를 분사하여 염수를 절약할 수 있으며, 도로 및 차량하부 손상을 최소화할 수 있다. The control unit (115) can adjust the first threshold value according to the real-time weather forecast received by the receiver (111) or information on whether an accident due to freezing has occurred in the area where the road is located. For example, the control unit (115) can adjust the first threshold value upward when the real-time weather forecast predicts snowfall or an accident due to freezing has occurred in the area. Accordingly, the control unit (115) can comprehensively consider not only the second freezing probability output by the artificial intelligence but also the real-time weather forecast and whether an accident due to freezing has occurred when spraying salt water. Accordingly, the control unit (115) can save salt water by spraying salt water at the exact time when salt water spraying is necessary, and can minimize damage to the road and the underbody of the vehicle.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 제1 또는 제2 임계점에 따라 염수 분사를 제어하는 제어부(115)의 기능을 설명하기 위한 그림을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 제어부(115)는 제3 예측부(114)가 출력한 제2 결빙 확률이 제2 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 연속적으로 분사되도록 분사 펌프를 제어하고, 제3 예측부(114)가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하고 제2 임계값 이하이면, 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 염수 배관을 제어할 수 있다. 여기에서, 제2 임계값은 제1 임계값 보다 클 수 있다. FIG. 8 is a diagram illustrating a function of a control unit (115) that controls salt water spraying according to a first or second threshold point according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, if the second freezing probability output by the third prediction unit (114) exceeds the second threshold value, the control unit (115) controls the spray pump so that salt water is continuously sprayed onto the road, and if the second freezing probability output by the third prediction unit (114) exceeds the first threshold value and is lower than or equal to the second threshold value, the control unit (115) can control the salt water pipe so that the time for which salt water is sprayed onto the road is reduced while the output of the spray pump is maintained. Here, the second threshold value may be greater than the first threshold value.
제어부(115)는 결빙 확률이 높으면 결빙 방지를 위해 염수를 결빙 상황 또는 강설 상황과 마찬가지로 염수 분사 시간을 최대로 설정하여야 결빙에 의한 사고를 미연에 방지할 수 있을 것이다. 다만, 결빙 확률이 높지 않은 경우에는 결빙을 방지할 수 있는 정도에서 염수 분사 시간을 최소 내지 최대 시간 사이로 조절해야 염수를 절약할 수 있다. 결빙 확률이 높지 않은 상황에서도 염수 분사 시간을 최대로 설정한다면 실제로 강설이 발생하거나 기온이 매우 낮아져 결빙 상태가 악화될 경우가 발생했을 때 사용할 염수가 부족할 수 있다. 특히나, 한겨울 강설 상황에서 동시다발적으로 결빙이 발생할 경우 염수의 사용량이 늘어나 보충하는데 시간이 오래 걸릴 수 있어 염수의 전략적 사용은 매우 중요한 문제이다. 따라서, 제어부(115)는 결빙 확률이 높지 않은 결빙 확률인 제1 임계값과 제2 임계값 사이에서는 염수 분사 시간을 최소 내지 최대 시간 사이로 조절하고, 결빙 확률이 높은 제2 임계값을 초과하는 상황에서는 염수 분사 시간을 최대로 유지할 수 있다.The control unit (115) should set the salt water spray time to the maximum in the same way as in a freezing situation or a snowfall situation in order to prevent accidents caused by freezing in advance when the freezing probability is high. However, in the case where the freezing probability is not high, the salt water spray time should be adjusted between the minimum and maximum times to the extent that freezing can be prevented in order to save salt water. If the salt water spray time is set to the maximum even in the case where the freezing probability is not high, there may be insufficient salt water to be used when actual snowfall occurs or the temperature becomes very low and the freezing condition worsens. In particular, in the case where freezing occurs simultaneously in a midwinter snowfall situation, the amount of salt water used increases and it may take a long time to replenish it, so the strategic use of salt water is a very important issue. Therefore, the control unit (115) can adjust the salt water spray time to the minimum and maximum times between the first and second threshold values, which are not high freezing probability, and maintain the salt water spray time at the maximum in the case where the freezing probability exceeds the second threshold value.
제어부(115)는 염수 분사량을 조절하는 다양한 방법을 이용할 수 있는데, 대표적으로 분사 펌프의 인버터 출력을 조절하는 방법과 염수 배관의 온/오프를 조절하는 방법이 있다. 염수 배관의 온 상태를 유지하면서 분사 펌프의 인버터 출력을 조절하는 방법은 인버터 출력이 내려가면 염수 분사의 반경이 줄어들어 염수에 의해 결빙이 방지 또는 해소되는 범위가 줄어든다는 문제가 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 제어부(115)는 염수 분사량을 조절하는데 있어서 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 염수 배관의 온/오프를 조절할 수 있다. The control unit (115) can use various methods to control the amount of salt water sprayed, and representative methods include a method of controlling the inverter output of the spray pump and a method of controlling the on/off of the salt water pipe. The method of controlling the inverter output of the spray pump while maintaining the on state of the salt water pipe has a problem in that when the inverter output goes down, the radius of the salt water spray decreases, and the range in which freezing is prevented or relieved by the salt water is reduced. Therefore, the control unit (115) according to the embodiment of the present invention can control the on/off of the salt water pipe so that the time for which salt water is sprayed on the road is reduced while maintaining the output of the spray pump in controlling the amount of salt water sprayed.
제어부(115)는 염수 잔량이 일정 수위 이하이면, 제1 임계값을 높이거나, 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 염수 배관을 제어할 수 있다. 제어부(115)는 염수 잔량이 부족하면 염수가 안정적으로 보충될 때까지 염수 분사량을 조절할 필요가 있다. 따라서, 제어부(115)는 제1 임계값을 높여 결빙 확률이 높은 상황에서만 염수가 분사되도록 할 수 있다. 다른 방법으로는, 제어부(115)는 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 염수 배관을 제어하여, 염수 분사량을 줄임으로써 염수를 절약할 수 있다. The control unit (115) can control the brine pipe to increase the first threshold value if the remaining amount of brine is below a certain level, or to reduce the time for which brine is sprayed on the road while the output of the injection pump is maintained. If the remaining amount of brine is insufficient, the control unit (115) needs to adjust the amount of brine sprayed until the brine is stably replenished. Therefore, the control unit (115) can increase the first threshold value so that brine is sprayed only in situations where the probability of freezing is high. Alternatively, the control unit (115) can control the brine pipe to reduce the time for which brine is sprayed on the road while the output of the injection pump is maintained, thereby saving brine by reducing the amount of brine sprayed.
가중치조절부(116)는 수신부(111)가 수신한 실시간 일기예보 또는 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보에 따라 각각의 가중치를 조절할 수 있다. 가중치에 영향을 받는 5가지 요인은 강우 확률, 강설 확률, 안개 확률, 맑음 확률, 및 제1 결빙 확률이다. 만약 실시간 일기예보상으로 강우나 강설 확률이 높다고 나오면 강우, 강설, 및/또는 제1 결빙 확률의 가중치를 높일 수 있다. 실시간 일기예보 상으로 맑음 확률이 높다고 나오면 강우, 강설, 및/또는 제1 제1 결빙 확률을 낮추거나 맑음 확률의 가중치를 높일 수 있다. 이를 통해 기상청의 실시간 일기예보에 의한 정보도 제2 결빙 확률을 예측하는 데 활용할 수 있다.The weight adjustment unit (116) can adjust each weight according to the real-time weather forecast received by the receiver (111) or information on whether an accident due to freezing has occurred at the location of the road. The five factors that affect the weights are the probability of rainfall, the probability of snowfall, the probability of fog, the probability of clear weather, and the first probability of freezing. If the probability of rainfall or snowfall is high in the real-time weather forecast, the weights of the probability of rainfall, snowfall, and/or the first probability of freezing can be increased. If the probability of clear weather is high in the real-time weather forecast, the probability of rainfall, snowfall, and/or the first probability of freezing can be lowered or the weight of the probability of clear weather can be increased. In this way, information from the real-time weather forecast of the Korea Meteorological Administration can also be used to predict the probability of the second probability of freezing.
또한, 가중치 조절부(116)는 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보에 따라 해당 도로가 결빙에 의한 사고가 발생된 도로인 경우에는 제1 결빙 확률의 가중치를 높일 수 있다. 이를 통해 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보도 제2 결빙 확률을 예측하는 데 활용할 수 있다.In addition, the weight adjustment unit (116) can increase the weight of the first freezing probability if the road is a road where an accident due to freezing has occurred based on information on whether an accident due to freezing has occurred at the location of the road. Through this, information on whether an accident due to freezing has occurred at the location of the road can also be used to predict the second freezing probability.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해시스템(1000)의 구성도를 나타낸다. 도 9를 참조하면, 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해시스템(100)은 도로의 일정 구간마다 염수 분사를 제어하기 위해 설치된 복수개의 엣지기반 컴퓨터(100) 및 상기 복수개의 엣지기반 컴퓨터(100)를 제어하는 통합제어부(200)를 구비할 수 있다. Figure 9 shows a configuration diagram of a snow and ice melting system (1000) based on ice prediction using artificial intelligence according to another embodiment of the present invention. Referring to Figure 9, the snow and ice melting system (100) based on ice prediction may be equipped with a plurality of edge-based computers (100) installed to control salt water spraying at each section of a road, and an integrated control unit (200) that controls the plurality of edge-based computers (100).
엣지기반 컴퓨터(100)는 전술한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치(100)를 의미한다. 즉, 엣지기반 컴퓨터(100)는 하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서(110)와 메모리(120)를 포함할 수 있다. 엣지기반 컴퓨터(100)의 프로세서(110)는 모니터링 카메라가 촬영한 도로 영상과 도로 주변 환경 영상, 대기 온습도 측정 센서가 측정한 대기의 온도와 습도, 및 노면온도 센서가 측정한 노면온도를 수신하는 수신부(111), 수신부(111)가 수신한 도로 주변 환경 영상을 학습된 제1 예측 모델에 입력하여 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률을 출력하는 제1 예측부(112), 수신부(111)가 수신한 도로 영상, 대기의 온도와 습도, 및 노면온도를 학습된 제2 예측 모델에 입력하여 제1 결빙 확률을 출력하는 제2 예측부(113), 제1 예측부(112)가 출력한 강우, 강설, 안개 및 맑음 확률, 및 제2 예측부(113)가 출력한 제1 결빙 확률에 각각의 가중치를 곱한 후 합산하여 제2 결빙 확률을 출력하는 제3 예측부(114), 그리고 제3 예측부(114)가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 분사되도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어하는 제어부(115)를 포함할 수 있다. The edge-based computer (100) refers to the aforementioned ice melting device (100) based on freezing prediction. That is, the edge-based computer (100) may include a processor (110) including one or more cores and a memory (120). The processor (110) of the edge-based computer (100) includes a receiving unit (111) that receives the road image captured by the monitoring camera and the road surrounding environment image, the atmospheric temperature and humidity measured by the atmospheric temperature and humidity measuring sensor, and the road surface temperature measured by the road surface temperature sensor, a first prediction unit (112) that inputs the road surrounding environment image received by the receiving unit (111) into a learned first prediction model and outputs the probability of rain, snow, fog, and clear weather, a second prediction unit (113) that inputs the road image, atmospheric temperature and humidity, and road surface temperature received by the receiving unit (111) into a learned second prediction model and outputs the first freezing probability, a third prediction unit (114) that multiplies the rain, snow, fog, and clear weather probability output by the first prediction unit (112) and the first freezing probability output by the second prediction unit (113) by their respective weights and then adds them to output the second freezing probability, and a third prediction unit (114) that outputs the second freezing probability. If the second freezing probability output by the prediction unit (114) exceeds the first threshold value, a control unit (115) that controls the salt water pipe and spray pump so that salt water is sprayed on the road may be included.
통합제어부(200)는 복수개의 엣지기반 컴퓨터 중 적어도 어느 하나의 제3 예측부가 제1 임계값을 초과하는 제2 결빙 확률을 출력하는 경우, 인접 도로에 염수가 분사되도록 인접 엣지기반 컴퓨터를 제어할 수 있다. 통합제어부(200)는 특정 도로에 결빙이 발생될 확률이 높게 출력된 경우에는 해당 도로 뿐만 아니라 인접한 도로에도 염수가 분사될 수 있도록 인접 엣지기반 컴퓨터의 제어부를 제어할 수 있다. 예를 들면, 도 9의 엣지기반 컴퓨터(110c)에서 제1 임계값 이상의 제2 결빙 확률을 출력한 경우, 통합제어부(200)는 인접 엣지기반 컴퓨터인 100c와 100d 또는 100a, 100b, 100d, 및 100e의 제어부를 제어하여 염수가 분사되게 할 수 있다. 이를 통해, 특정 도로에 결빙이 발생할 경우 인접 도로에도 결빙이 발생될 확률이 매우 높으므로 도로 결빙에 의한 사고를 효과적으로 방지할 수 있다. The integrated control unit (200) can control the adjacent edge-based computer to spray salt water on the adjacent road when at least one third prediction unit among the plurality of edge-based computers outputs a second freezing probability exceeding a first threshold value. When the probability of freezing on a specific road is output as high, the integrated control unit (200) can control the control unit of the adjacent edge-based computer to spray salt water not only on the road in question but also on the adjacent road. For example, when the edge-based computer (110c) of FIG. 9 outputs a second freezing probability exceeding the first threshold value, the integrated control unit (200) can control the control units of the adjacent edge-based computers 100c and 100d or 100a, 100b, 100d, and 100e to spray salt water. Through this, when freezing occurs on a specific road, the probability of freezing occurring on the adjacent road is very high, so that accidents due to road freezing can be effectively prevented.
통합제어부(200)는 제1 임계값을 초과하는 제2 결빙 확률을 출력한 엣지기반 컴퓨터의 제어부가 염수 분사 시간을 최대로 설정하도록 제어할 수 있고, 인접 엣지기반 컴퓨터의 제어부가 염수 분사 시간을 최소 내지 최대 시간 사이로 조절하도록 제어할 수 있다. The integrated control unit (200) can control the control unit of the edge-based computer that outputs the second freezing probability exceeding the first threshold value to set the salt water spray time to the maximum, and can control the control unit of the adjacent edge-based computer to adjust the salt water spray time between the minimum and maximum times.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.Although the present invention has been described in detail through representative examples above, those skilled in the art will understand that various modifications can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the present invention. Therefore, the scope of the rights of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined by all changes or modifications derived from the claims and equivalent concepts as well as the claims.
100: 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치 110: 프로세서
111: 수신부 112: 제1 예측부
113: 제2 예측부 114: 제3 예측부
115: 제어부 116: 가중치조절부
120: 메모리 130: 네트워크
140: 통신부 150: 전원부
160: 비상전원부 170: 접속부
180: 디스플레이부 190: 커버부
191: 경첩 200: 통합제어부
1000: 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해시스템100: Snow and ice melting device based on freezing prediction 110: Processor
111: Receiver 112: First Prediction Unit
113: 2nd Prediction Department 114: 3rd Prediction Department
115: Control unit 116: Weight adjustment unit
120: Memory 130: Network
140: Communication section 150: Power section
160: Emergency power supply 170: Connection section
180: Display part 190: Cover part
191: Hinge 200: Integrated Control Unit
1000: Snow and ice melting system based on freezing prediction
Claims (9)
하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서; 및
메모리;
를 포함하고,
상기 프로세서는,
모니터링 카메라가 촬영한 도로 영상과 도로 주변 환경 영상, 대기 온습도 측정 센서가 측정한 대기의 온도와 습도, 및 노면온도 센서가 측정한 노면온도를 수신하는 수신부;
상기 수신부가 수신한 도로 주변 환경 영상을 학습된 제1 예측 모델에 입력하여 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률을 출력하는 제1 예측부;
상기 수신부가 수신한 도로 영상, 대기의 온도와 습도, 및 노면온도를 학습된 제2 예측 모델에 입력하여 제1 결빙 확률을 출력하는 제2 예측부; 그리고
상기 제1 예측부가 출력한 강우, 강설, 안개 및 맑음 확률, 및 상기 제2 예측부가 출력한 제1 결빙 확률에 각각의 가중치를 곱한 후 합산하여 제2 결빙 확률을 출력하는 제3 예측부;를 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 분사되도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어하고, 상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값 이하이면, 도로에 염수가 분사되지 않도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
상기 수신부는,
실시간 일기예보 또는 상기 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보를 더 수신하고,
상기 제어부는,
상기 수신부가 수신한 실시간 일기예보 또는 상기 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보에 따라 상기 제1 임계값을 조절하고,
상기 제어부는,
상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제2 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 연속적으로 분사되도록 상기 분사 펌프를 제어하고,
상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하고 제2 임계값 이하이면, 상기 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 상기 염수 배관을 제어하고,
상기 수신부는,
염수 잔량 정보를 더 수신하고,
상기 제어부는,
염수 잔량이 일정 수위 이하이면, 상기 제1 임계값을 높이거나, 상기 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 상기 염수 배관을 제어하고,
상기 제3 예측부는,
하기 수학식 1을 이용하여 제2 결빙 확률을 계산하고, 일기예보 또는 결빙사고지역 여부를 고려하여, 강설이 예보된 경우 w2 또는 w5의 가중치를 상향 조절하거나, w1, w3, 또는 w4의 가중치를 하향 조절하고, 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보에 따라 해당 도로가 결빙에 의한 사고가 발생된 도로인 경우에는 제1 결빙 확률의 가중치를 상향 조절하는 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치.
[수학식 1]
(여기에서, w1 내지 w5는 가중치이고, a1은 강우 확률이고, a2는 강설 확률이고, a3는 안개 확률이고, a4는 맑음 확률이고, b1은 제1 결빙 확률이다)A snow and ice melting device based on artificial intelligence-based freezing prediction.
a processor comprising one or more cores; and
memory;
Including,
The above processor,
A receiving unit that receives road images and road surrounding environment images captured by a monitoring camera, air temperature and humidity measured by an air temperature and humidity measuring sensor, and road surface temperature measured by a road surface temperature sensor;
A first prediction unit that inputs the road surrounding environment image received by the above receiver into a learned first prediction model and outputs the probability of rain, snow, fog, and clear weather;
A second prediction unit that inputs the road image, air temperature and humidity, and road surface temperature received by the above receiver into a learned second prediction model and outputs a first freezing probability; and
A third prediction unit that multiplies the rainfall, snowfall, fog and clear probability output by the first prediction unit and the first freezing probability output by the second prediction unit by their respective weights and then adds them to output the second freezing probability;
The above processor,
A control unit further includes: a control unit that controls the salt water pipe and the injection pump so that salt water is sprayed on the road when the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds the first threshold value, and controls the salt water pipe and the injection pump so that salt water is not sprayed on the road when the second freezing probability output by the third prediction unit is less than or equal to the first threshold value;
The above receiver,
Receive real-time weather forecasts or additional information on whether or not there have been any accidents due to ice in the area where the above road is located;
The above control unit,
The first threshold value is adjusted based on the real-time weather forecast received by the above receiver or information on whether an accident due to ice has occurred at the location of the above road,
The above control unit,
If the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds the second threshold value, the injection pump is controlled so that salt water is continuously sprayed on the road.
If the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds the first threshold value and is lower than or equal to the second threshold value, the salt water pipe is controlled so that the time for which salt water is sprayed on the road is reduced while the output of the injection pump is maintained.
The above receiver,
Receive more brine balance information,
The above control unit,
If the remaining amount of brine is below a certain level, the first threshold value is increased, or the brine pipe is controlled so that the time for which brine is sprayed onto the road is reduced while the output of the spray pump is maintained.
The third prediction section above,
An artificial intelligence-based snow and ice melting device based on ice prediction, characterized in that the second freezing probability is calculated using the following mathematical expression 1, and if snowfall is forecasted by considering the weather forecast or whether it is an area prone to ice formation, the weight of w 2 or w 5 is upwardly adjusted or the weights of w 1 , w 3 , or w 4 are downwardly adjusted, and if the road is a road where an ice formation accident has occurred based on information on whether an ice formation accident has occurred at the location of the road, the weight of the first ice formation probability is upwardly adjusted.
[Mathematical formula 1]
(Here, w 1 to w 5 are weights, a 1 is the probability of rain, a 2 is the probability of snow, a 3 is the probability of fog, a 4 is the probability of clear weather, and b 1 is the probability of first freezing.)
상기 수신부는,
염수 잔량 정보를 더 수신하고,
상기 제어부는,
염수 잔량이 일정 수위 이하이면, 상기 제1 임계값을 높이거나, 상기 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 상기 염수 배관을 제어하는 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치.In the first paragraph,
The above receiver,
Receive more brine balance information,
The above control unit,
An artificial intelligence-based snow and ice melting device based on freezing prediction, characterized in that when the amount of brine remaining is below a certain level, the first threshold value is increased or the brine pipe is controlled so that the time for which brine is sprayed onto the road is reduced while the output of the spray pump is maintained.
상기 수신부는,
실시간 일기예보 또는 상기 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보를 더 수신하고,
상기 프로세서는,
상기 수신부가 수신한 실시간 일기예보 또는 상기 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보에 따라 상기 각각의 가중치를 조절하는 가중치조절부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치.In the first paragraph,
The above receiver,
Receive real-time weather forecasts or additional information on whether or not there have been any accidents due to ice in the area where the above road is located;
The above processor,
A snow and ice melting device based on ice prediction using artificial intelligence, characterized in that it further includes a weight adjustment unit that adjusts each of the weights according to real-time weather forecast received by the receiving unit or information on whether an accident due to ice has occurred at the location of the road.
상기 제1 예측모델은,
MobileNetV2와 EfficientNet의 컴파운드 스케일링(compound scaling)을 사용한 딥러닝 모델이고,
상기 제2 예측모델은,
선형 회귀 모델인 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치.In the first paragraph,
The above first prediction model is,
It is a deep learning model that uses compound scaling of MobileNetV2 and EfficientNet.
The above second prediction model is,
A snow and ice melting device based on artificial intelligence-based freezing prediction characterized by a linear regression model.
통신부;
전원부;
비상전원부;
복수의 센서의 정보를 수신받기 위해 상기 복수의 센서와 연결되는 접속부;
상기 복수의 센서에서 측정된 정보, 강우, 강설, 안개 및 맑음 확률, 제1 및 제2 결빙 확률을 출력하고, 상기 제어부를 제어할 수 있도록 터치패널로 구성되는 디스플레이부; 및
상기 통신부, 상기 전원부, 상기 비상전원부, 상기 디스플레이부, 상기 프로세서, 및 상기 메모리를 보호하는 커버부;
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해장치.In the first paragraph,
Department of Communications;
Power supply;
emergency power supply;
A connection unit connected to a plurality of sensors to receive information from the plurality of sensors;
A display unit configured as a touch panel for outputting information measured from the plurality of sensors, such as rain, snow, fog and clear probability, and first and second freezing probabilities, and for controlling the control unit; and
A cover section protecting the communication section, the power section, the emergency power section, the display section, the processor, and the memory;
A snow and ice melting device based on artificial intelligence-based freezing prediction, characterized by further including:
상기 엣지기반 컴퓨터는,
하나 이상의 코어를 포함하는 프로세서 및 메모리를 포함하고,
상기 프로세서는,
모니터링 카메라가 촬영한 도로 영상과 도로 주변 환경 영상, 대기 온습도 측정 센서가 측정한 대기의 온도와 습도, 및 노면온도 센서가 측정한 노면온도를 수신하는 수신부; 상기 수신부가 수신한 도로 주변 환경 영상을 학습된 제1 예측 모델에 입력하여 강우, 강설, 안개, 및 맑음 확률을 출력하는 제1 예측부; 상기 수신부가 수신한 도로 영상, 대기의 온도와 습도, 및 노면온도를 학습된 제2 예측 모델에 입력하여 제1 결빙 확률을 출력하는 제2 예측부; 상기 제1 예측부가 출력한 강우, 강설, 안개 및 맑음 확률, 및 상기 제2 예측부가 출력한 제1 결빙 확률에 각각의 가중치를 곱한 후 합산하여 제2 결빙 확률을 출력하는 제3 예측부; 그리고 상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 분사되도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 통합제어부는,
상기 복수개의 엣지기반 컴퓨터 중 적어도 어느 하나의 제3 예측부가 상기 제1 임계값을 초과하는 제2 결빙 확률을 출력하는 경우, 인접 도로에 염수가 분사되도록 인접 엣지기반 컴퓨터를 제어하고,
상기 프로세서는,
상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 분사되도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어하고, 상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값 이하이면, 도로에 염수가 분사되지 않도록 염수 배관 및 분사 펌프를 제어하는 제어부;를 더 포함하고,
상기 수신부는,
실시간 일기예보 또는 상기 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보를 더 수신하고,
상기 제어부는,
상기 수신부가 수신한 실시간 일기예보 또는 상기 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보에 따라 상기 제1 임계값을 조절하고,
상기 제어부는,
상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제2 임계값을 초과하면, 도로에 염수가 연속적으로 분사되도록 상기 분사 펌프를 제어하고,
상기 제3 예측부가 출력한 제2 결빙 확률이 제1 임계값을 초과하고 제2 임계값 이하이면, 상기 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 상기 염수 배관을 제어하고,
상기 수신부는,
염수 잔량 정보를 더 수신하고,
상기 제어부는,
염수 잔량이 일정 수위 이하이면, 상기 제1 임계값을 높이거나, 상기 분사 펌프의 출력이 유지되는 상태에서 도로에 염수가 분사되는 시간이 줄어들도록 상기 염수 배관을 제어하고,
상기 제3 예측부는,
하기 수학식 1을 이용하여 제2 결빙 확률을 계산하고, 일기예보 또는 결빙사고지역 여부를 고려하여, 강설이 예보된 경우 w2 또는 w5의 가중치를 상향 조절하거나, w1, w3, 또는 w4의 가중치를 하향 조절하고, 도로가 위치한 곳에서 결빙에 의한 사고가 발생하였는지 여부에 대한 정보에 따라 해당 도로가 결빙에 의한 사고가 발생된 도로인 경우에는 제1 결빙 확률의 가중치를 상향 조절하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 결빙예측 기반 눈 및 얼음 융해시스템.
[수학식 1]
(여기에서, w1 내지 w5는 가중치이고, a1은 강우 확률이고, a2는 강설 확률이고, a3는 안개 확률이고, a4는 맑음 확률이고, b1은 제1 결빙 확률이다)A snow and ice melting system based on artificial intelligence-based ice formation prediction, comprising a plurality of edge-based computers installed to control salt spraying at each section of a road and an integrated control unit controlling the plurality of edge-based computers,
The above edge-based computer,
A processor comprising one or more cores and memory,
The above processor,
A system for controlling a road, comprising: a receiving unit for receiving a road image captured by a monitoring camera, a road surrounding environment image, an atmospheric temperature and humidity measured by an atmospheric temperature and humidity measuring sensor, and a road surface temperature measured by a road surface temperature sensor; a first prediction unit for inputting the road surrounding environment image received by the receiving unit into a learned first prediction model and outputting a probability of rain, snowfall, fog, and clear weather; a second prediction unit for inputting the road image, atmospheric temperature and humidity, and road surface temperature received by the receiving unit into a learned second prediction model and outputting a first freezing probability; a third prediction unit for multiplying the rain, snowfall, fog, and clear weather probabilities output by the first prediction unit and the first freezing probability output by the second prediction unit by their respective weights and then adding them up to output a second freezing probability; and a control unit for controlling a salt water pipe and a spray pump so that salt water is sprayed onto the road when the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds a first threshold value.
The above integrated control unit,
If at least one third prediction unit among the plurality of edge-based computers outputs a second freezing probability exceeding the first threshold, control an adjacent edge-based computer to spray salt water on an adjacent road;
The above processor,
A control unit further includes: a control unit that controls the salt water pipe and the injection pump so that salt water is sprayed on the road when the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds the first threshold value, and controls the salt water pipe and the injection pump so that salt water is not sprayed on the road when the second freezing probability output by the third prediction unit is less than or equal to the first threshold value;
The above receiver,
Receive real-time weather forecasts or additional information on whether or not there have been any accidents due to ice in the area where the above road is located;
The above control unit,
The first threshold value is adjusted based on the real-time weather forecast received by the above receiver or information on whether an accident due to ice has occurred at the location of the above road,
The above control unit,
If the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds the second threshold value, the injection pump is controlled so that salt water is continuously sprayed on the road.
If the second freezing probability output by the third prediction unit exceeds the first threshold value and is lower than or equal to the second threshold value, the salt water pipe is controlled so that the time for which salt water is sprayed on the road is reduced while the output of the injection pump is maintained.
The above receiver,
Receive more brine balance information,
The above control unit,
If the remaining amount of brine is below a certain level, the first threshold value is increased, or the brine pipe is controlled so that the time for which brine is sprayed onto the road is reduced while the output of the injection pump is maintained.
The third prediction section above,
A snow and ice melting system based on artificial intelligence for predicting freezing, characterized in that the second freezing probability is calculated using the following mathematical expression 1, and if snowfall is forecasted by considering the weather forecast or whether the area is an area prone to freezing, the weight of w2 or w5 is increased or the weights of w1 , w3 , or w4 are decreased, and if the road is a road where an ice-related accident has occurred based on information on whether an ice-related accident has occurred at the location of the road, the weight of the first ice-related probability is increased.
[Mathematical formula 1]
(Here, w 1 to w 5 are weights, a 1 is the probability of rain, a 2 is the probability of snow, a 3 is the probability of fog, a 4 is the probability of clear weather, and b 1 is the probability of first freezing.)
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Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102489231B1 (en) * | 2022-08-02 | 2023-01-18 | (주) 제이진 | AI image analysis automatic remote spraying system and method |
KR20230075621A (en) * | 2021-11-23 | 2023-05-31 | 전기은 | Artificial intelligent road surface icing risk determination system, small wind power generation, and solar power-based road heating power supply system |
KR102547008B1 (en) | 2023-02-16 | 2023-06-26 | 명성기업 주식회사 | Apparatus for detecting snow falling and snow removal solution spraying system having therof |
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2023
- 2023-10-25 KR KR1020230143967A patent/KR102695996B1/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20230075621A (en) * | 2021-11-23 | 2023-05-31 | 전기은 | Artificial intelligent road surface icing risk determination system, small wind power generation, and solar power-based road heating power supply system |
KR102489231B1 (en) * | 2022-08-02 | 2023-01-18 | (주) 제이진 | AI image analysis automatic remote spraying system and method |
KR102547008B1 (en) | 2023-02-16 | 2023-06-26 | 명성기업 주식회사 | Apparatus for detecting snow falling and snow removal solution spraying system having therof |
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