KR100971034B1 - 환경오염 무인감시시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환경오염 무인감시시스템에 관한 것이다. 본 발명은 환경 오염감시영역의 환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서를 포함하는 무선신호 송수신가능한 복수개의 센서모듈; 상기 센서모듈로부터 센싱된 환경오염상태를 모니터링하여 디스플레이하는 모니터링장치; 및 상기 복수개의 센서모듈들과 무선신호를 송수신가능하여 환경오염상태결과를 수신하여 서로 다른 통신망을 통해 상기 모니터링장치로 전송하는 미들웨어를 포함하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 본 발명의 장치는 별도의 환경오염을 위한 인력을 투입하지 않아도 되며, 실제로 오염정도까지 파악할 수 있어 정확한 환경오염수치를 산출할 수 있다.

Description

환경오염 무인감시시스템{Wireless monitoring system of environment state}

본 발명은 대기오염이나 수질오염 등을 포함하는 환경오염에 대한 오염도를 실시간으로 감시하는 환경오염 무인 감시시스템에 관한 것이다.

최근, 산업사회가 발전함에 따라 분진, 아황산가스, 일산화탄소, 아질산가스와 같은 대기오염과, 폐수로 인한 수질오염이 심각하기 때문에 정부에서는 이에 대한 다각적인 대책을 수립하고 있고, 공장 자체에서는 공해 방지 장치 또는 폐수정화장치와 같은 것을 가동시키고 있으나, 이는 많은 문제점을 내포하고 있다.

예컨대 화학제품을 만드는 공장에서는 상당량의 대기오염 물질이 배출되고 있으므로 이러한 공장에는 반드시 공해방지장치를 설치하여 24시간 동안 풀 가동시켜야만 하지만 공해방지장치를 가동하는 데에 상당한 운전비용이 소비되므로 일부의 기업체에서는 주간에만 공해방지장치를 가동시키고, 야간에는 가동시키지 않는 경향이 있고, 또한, 어떤 경우에는 관리청의 정기적인 점검시에만 작동시켜 목전의 이익만을 추구하는 기업도 있다.

이를 방지하기 위해 정부에서는 휴대용 매연 측정장치로서 불시 방문하여 매연을 측정하거나 공해방지장치의 가동 여부를 점검하고 있는 실정이므로 매연의 상태를 효율적으로 측정할 수 없는 결점이 있었다.

또한, 염색공장 또는 전자기기의 인쇄회로기판을 제조하는 공장에서는 하천을 통해 많은량의 폐수를 방류하고 있는데 이를 위해 공장에서는 폐수정화장치의 운전비용이 상당히 소비되므로 어떤 경우에는 관리청의 정기적인 점검시 또는 주간에만 작동시키고 야간에는 폐수정화장치의 가동을 중지하여 하천을 통해 폐수를 다량 방류하는 기업체도 있다.

예컨대, 인쇄회로기판을 만드는 공장에서 폐수정화장치가 고장났을 경우에는 인쇄회로기판의 제조에 필요한 페놀이 다량으로 하천을 통해 강으로 유입되므로 식수원에 막대한 악영향을 끼치게 되는 문제점이 있었지만 이러한 폐수의 방류상태를 점검하기 위한 것은 휴대용 폐수점검 계측기 또는 샘플을 수거하여 일정한 실험실에서 측정하였으므로, 효율적으로 폐수를 관리할 수 없었다.

결국, 어느 특정지역의 대기오염을 측정하기 위해 종래에는 포터블 타입의 이동측정차량 또는 측정기를 사용하였고, 수질오염을 측정하기 위해서는 포터블 타입의 측정기를 사용하거나 특정지역 수질의 샘플을 채취하여 실험실에서 측정하였다.

따라서, 환경오염을 위해 측정 및 감시를 위한 인원이 반드시 투입되어야했고, 그렇지 않은 경우는 CCTV정도의 육안검사만이 가능한 상태였으므로 환경오염에 대해 효율적인 측정을 할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서, 본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록 각 작업장 또는 공장의 대기오염 및 수질오염 상태를 중앙통제방식으로 점검 및 관리하여 작업장 또는 공장의 대기 또는 수질상태를 효율적으로 관리하기 위한 환경오염 무인감시시스템을 제공함에 있다.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 환경오염 무인감시시스템은 환경 오염감시영역의 환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서를 포함하는 무선신호 송수신가능한 복수개의 센서모듈; 상기 센서모듈로부터 센싱된 환경오염상태를 모니터링하여 디스플레이하는 모니터링장치; 및 상기 복수개의 센서모듈들과 무선신호를 송수신가능하여 환경오염상태결과를 수신하여 서로 다른 통신망을 통해 상기 모니터링장치로 전송하는 미들웨어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 센서모듈과 미들웨어간은 지그비통신망에 의해 연결되며, 상기 미들웨어와 모니터링장치는 이더넷통신망에 의해 연결되는 것을 특징으로 한다.

또한, 센서모듈은 환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서; 지그비통신망을 통해 오염상태결과를 전송하는 지그비송수신부; 상기 센싱된 오염상태결과를 자신의 식별정보와 함께 상기 지그비송수신부를 통해 상기 미들웨어로 전송하도록 각 구성을 제어하는 센서모듈제어부; 상기 지그비송수신부로 무선신호를 입출력하 기 위한 안테나; 및 전원공급을 위한 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 센서모듈은 하천오염감시영역에 설치되는 경우 바닥면에 고정되도록 하기 위한 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 미들웨어는 상기 복수개의 센서모듈과의 지그비통신망을 통해 무선신호를 송수신하기 위한 지그비송수신부; 상기 무선신호를 이더넷통신망에 적합한 통신규격으로 변환하기 위한 신호변환부; 상기 이더넷통신망과 인터페이스하기 위한 이더넷인터페이스부; 상기 지그비통신망으로 송수신되는 무선신호와 이더넷통신망으로 송수신되는 이더넷신호를 상호 변환하여 출력하도록 상기 각 구성을 제어하는 미들웨어제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 복수개의 센서모듈은 모니터링장치의 환경오염감시 시작명령으로부터 환경오염상태를 센싱하여 자신의 식별정보와 함께 오염상태결과를 상기 미들웨어로 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한, 복수개의 센서모듈 간에도 상호 지그비통신망을 통해 연결된 것을 특징으로 한다.

또한, 지그비통신망으로 연결되며, 환경 오염감시영역의 환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서를 포함하는 무선신호 송수신가능한 복수개의 센서모듈; 상기 센서모듈로부터 센싱된 환경오염상태를 모니터링하여 디스플레이하는 모니터링장치; 및 상기 복수개의 센서모듈들과 지그비통신망에 의한 무선신호를 송수신가능하여 환경오염상태결과를 수신하여 이더넷 통신망을 통해 상기 모니터링장치로 전송하는 미들웨어를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 장치는 별도의 환경오염을 위한 인력을 투입하지 않아도 되며, 실제로 오염정도까지 파악할 수 있어 정확한 환경오염수치를 산출할 수 있다. 또한, 지그비통신과 이더넷통신망을 통해 실시간으로 환경오염에 대처할 수 있으며, 환경오염 모니터링 및 원격감시가 가능한 효과를 제공한다.

이하, 첨부한 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.

도 1은 본 발명의 환경오염 무인 감시시스템의 배치도이다.

도 1을 참고하면, 대기오염감시영역과 하천오염감시영역에 복수개의 지그비센서모듈((10, 10-1, 10-2.....10-n)을 설치한 상태를 보여준다. 이러한 복수개의 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)은 상호 지그비통신망(40)을 통해 무선통신을 수행할 수 있다. 또한, 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)들은 미들웨어(20)와 지그비통신망을 통해 무선통신 가능하도록 연결된다. 그리고, 미들웨어(20)는 이더넷통신망(50)을 통해 모니터링시스템(30)과 통신 가능하도록 연결된다.

도 2는 도 1 시스템을 설명하기 위한 개략도이다.

도 2를 참고하면, 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)들은 상호 지그 비통신을 수행하고, 미들웨어(20)로 지그비통신망(40)을 통해 환경오염상태를 무선신호로 송신한다. 미들웨어(20)는 환경오염상태를 지그비통신망(40)을 통해 각 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)로부터 무선신호로 수신하여 이더넷통신망(50)을 통해 모니터링시스템(30)으로 전송한다. 모니터링시스템(30)은 미들웨어(20)로부터 복수개의 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)들의 환경오염상태를 이더넷통신망(50)을 통해 수신한다. 그리고, 모니터링시스템(30)은 그 결과를 모니터링하거나 화면상에 디스플레이하여, 대기오염이나 하천오염 중의 어느 검사영역의 어느 위치에 있는 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)이 고정된 주변의 환경오염상태인지를 알 수 있다. 즉, 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)은 환경오염상태를 미들웨어(20)로 전송할 때 자신의 식별정보를 함께 전송하므로, 미들웨어(20)는 이를 인지하고 모니터링시스템(30)으로 함께 전송한다. 따라서, 모니터링시스템(30)은 현재 수신된 환경오염상태가 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2.....10-n)의 식별정보를 이용해 어느 지점에서 발생했는지를 화면상에 표시할 수가 있다.

이렇게 사용되는 지그비센서모듈의 일예를 도 3을 참고하여 설명한다.

도 3은 도 1의 지그비 센서모듈의 상세구성도이다.

도 3을 참고하면, 하천오염감시영역의 하천바닥에 설치된 지그비센서모듈(10-2)은 하천의 바닥에 고정시키기 위한 고정부(11)를 포함한다. 지그비센서모듈(10-2)의 고정부(11)는 하천에 떠내려가지 않도록 하기 위한 것으로, 대기오염감시영역의 지그비센서모듈(10)의 경우는 거치 등의 또 다른 고정형태로 구현할 수 있다.

지그비센서모듈(10-2)은 하천오염감시영역의 하천바닥에 고정부(11)를 통해 고정되며, 하천의 오염상태를 확인하기 위해 내부에 8개의 센서(13-1, 13-2...13-8)를 포함한다. 각 센서들(13-1, 13-2...13-8)은 대기오염감시나 하천오염감시 여부에 따라 다양한 환경오염상태를 알 수 있도록 구현한다. 예를 들어, 하천오염감시의 경우, CO2, PH, BOD, 등의 수치를 산출할 수 있는 센서를 포함할 수 있다.

각 센서들(13-1, 13-2...13-8)로부터 센싱된 환경오염상태를 전송하기 위해 각구성을 제어하는 센서모듈제어부(14)와 지그비통신망을 통해 오염상태결과를 전송하는 지그비송수신부(15)와 지그비송수신부(15)로부터 송수신되는 지그비신호는 하천의 외부로 돌출된 안테나부(16)를 통해 송출된다.

이렇게 생긴 지그비센서모듈의 내부 구성을 도 4를 참고하여 설명한다.

도 4는 도 3의 지그비센서모듈의 상세블록도이다.

도 4를 참고하면, 지그비센서모듈(10-2)은 전력을 공급하기 위한 전원부(12)와, 8개의 센서(13-1, 13-2...13-8)를 포함하여 오염상태를 감지하는 오염감지부(13)와, 오염이 감지된 경우, 지그비를 통해 오염상태결과를 전송하기 위한 지그비송수신부(15)와, 오염감지부(13)로부터 감지된 오염상태결과를 자신의 식별정보와 함께 지그비송수신부(15)를 통해 전송하기 위해 각 구성을 제어하는 센서모듈제어부(14)를 포함한다.

도 4에서, 지그비송수신부(15)는 오염상태감시 시작명령의 무선신호를 수신하여 센서모듈제어부(14)로 출력한다. 센서모듈제어부(14)는 오염감지부(13)로 오 염상태를 감시하기 위한 작동명력을 출력한다. 그러면 오염감지부(13) 내의 각 센서(13-1, 13-2...13-8)들은 센싱결과를 센서모듈제어부(14)로 출력한다. 센서모듈제어부(14)는 자신의 식별정보와 함께 오염상태결과를 생성하여 지그비송수신부(15)로 출력한다. 지그비송수신부(15)는 센서모듈제어부(14)로부터의 오염상태결과를 지그비통신망(40)을 통해 무선신호를 송신한다.

여기서, 지그비송수신부(15)로 수신되는 오염상태감시 시작명령의 무선신호를 지그비통신망(40)을 통해 송신하고, 지그비송수신부(15)에서 송신하는 오염상태결과를 지그비통신망(40)을 통해 수신하는 미들웨어(20)에 대해 하기의 도 5를 참고하여 상세히 살펴본다.

도 5는 도 3의 미들웨어의 상세블록도이다.

도 5를 참고하면, 복수개의 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2,...10-n)과의 지그비통신망(40)을 통해 무선신호를 송수신하기 위한 지그비송수신부(25)와, 서로 다른 통신망에 적합한 통신규격으로 변환하기 위한 신호변환부(22)와 이더넷통신망(50)과 인터페이스하기 위한 이더넷인터페이스부(23), 및 지그비통신망으로 송수신되는 무선신호와 이더넷통신망으로 송수신되는 이더넷통신신호를 상호 변환하여 출력하도록 상기 각 구성을 제어하는 미들웨어제어부(24)를 포함한다.

도 5에서, 이더넷인터페이스부(23)는 모니터링시스템(30)으로부터 오염상태 감시 시작명령을 이더넷통신망(50)을 통해 수신하여 출력한다. 미들웨어제어부(24)는 이더넷인터페이스부(23)로부터 입력된 오염상태 감시 시작명령을 신호변환부(22)로 출력한다. 신호변환부(22)는 입력된 오염상태감시 시작명령을 지그비 를 통해 송신가능한 상태로 신호변환하여 미들웨어제어부(24)로 출력한다. 그러면, 미들웨어제어부(24)는 신호변환된 오염상태감시 시작명령을 지그비송수신부(25)로 출력한다. 지그비송수신부(25)는 해당하는 지그비센서모듈(10)로 오염상태감시 시작명령을 무선신호로 지그비통신망(40)을 통해 송신한다.

반대로, 지그비송수신부(25)는 오염상태결과를 지그비통신망(40)을 통해 지그비센서모듈(10)로부터 수신하여 출력한다. 미들웨어제어부(24)는 지그비송수신(25)로부터 입력된 오염상태결과를 신호변환부(22)로 출력한다. 신호변환부(22)는 입력된 오염상태결과를 이더넷통신망(50)을 통해 송신가능한 상태로 신호변환하여 미들웨어제어부(24)로 출력한다. 그러면, 미들웨어제어부(24)는 신호변환된 오염상태결과를 이더넷인터페이스부(23)로 출력한다. 이더넷인터페이스부(23)는 이더넷통신망(50)을 통해 모니터링시스템(30)으로 오염상태결과를 송신한다.

도 6은 본 발명의 환경오염 무인 감시시스템의 동작상태를 설명하기 위한 참고도이다.

도 6을 참고하면, 모니터링시스템(30)은 이더넷통신망(50)을 통해 환경오염감시 시작명령을 미들웨어(20)로 전송한다(S100). 그러면, 미들웨어(20)는 지그비센서모듈(10)로 환경오염감시 시작명령을 무선신호로 변환한다(S110). 미들웨어(20)는 무선신호로 변환된 환경오염감시 시작명령을 지그비통신망(40)을 통해 지그비센서모듈(10)로 전송한다(S120). 그리고, 미들웨어(20)는 또 다른 지그비센서모듈(10-n)로도 지그비통신망(40)을 통해 환경오염감시 시작명령(S130)을 출력한다. 그러면, 지그비센서모듈(10)과 지그비센서모듈(10-n)은 환경오염감시 시작명 령에 의해 각각 환경오염 상태를 측정한다(S140, S180). 이렇게 각각 측정된 오염상태결과는 자신의 식별정보와 함께 미들웨어(20)로 지그비통신망(40)을 통해 각각 전송한다(S150, S190). 미들웨어(20)는 각 지그비센서모듈(10, 10-n)로부터 수신된 식별정보를 포함한 오염상태결과를 이더넷통신망(50)을 통해 모니터링시스템(30)에 전송가능하도록 신호변환한다(S160, S200). 그리고 미들웨어(20)는 각 지그비센서모듈(10, 10-n)의 식별정보와 함께 오염상태결과를 이더넷통신망(50)을 통해 전송한다(S170, S210). 모니터링시스템(30)은 각 지그비센서모듈(10, 10-n)로부터의 오염상태결과를 모니터링할 수 있도록 화면상에 디스플레이한다.

도 7은 오염상태결과를 디스플레이한 화면상태도이다.

도 7을 참고하면, 하천을 따라 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2...10-n)들이 설치되어 점으로 표현되어 있다. 그리고, 전술한 과정을 거쳐 각 지그비센서모듈(10, 10-1, 10-2...10-n)들의 오염상태결과를 화면상에 표시할 수 있다. 화면상에 그림으로 보여주며, 도식화하여 오염상태가 높은 순으로도 디스플레이가 가능하며, 다양한 형태로의 디스플레이가 가능함은 자명하다.

도 1은 본 발명의 환경오염 무인 감시시스템의 배치도,

도 2는 도 1 시스템을 설명하기 위한 개략도,

도 3은 도 1의 지그비 센서모듈의 상세구성도,

도 4는 도 3의 지그비센서모듈의 상세블록도,

도 5는 도 3의 미들웨어의 상세블록도,

도 6은 본 발명의 환경오염 무인 감시시스템의 동작상태를 설명하기 위한 참고도,

도 7은 오염상태결과를 디스플레이한 화면상태도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 지그비센서모듈

20 : 미들웨어

30 : 모니터링시스템

40 : 지그비통신망

50 : 이더넷통신망

Claims (13)

1. 환경 오염감시영역의 환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서를 포함하는 무선신호 송수신가능한 복수개의 센서모듈;

   상기 센서모듈로부터 센싱된 환경오염상태를 모니터링하여 디스플레이하는 모니터링장치; 및

   상기 복수개의 센서모듈들과 무선신호를 송수신가능하여 환경오염상태결과를 수신하여 서로 다른 통신망을 통해 상기 모니터링장치로 전송하는 미들웨어를 포함하고,

   상기 센서모듈은, 환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서, 지그비통신망을 통해 오염상태결과를 전송하는 지그비송수신부, 상기 센싱된 오염상태결과를 자신의 식별정보와 함께 상기 지그비송수신부를 통해 상기 미들웨어로 전송하도록 각 구성을 제어하는 센서모듈제어부, 상기 지그비송수신부로 무선신호를 입출력하기 위한 안테나 및 전원공급을 위한 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 센서모듈과 미들웨어간은 지그비통신망에 의해 연결되며, 상기 미들웨어와 모니터링장치는 이더넷통신망에 의해 연결되는 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.
3. 삭제
4. 제 1항에 있어서,

   상기 센서모듈은

   하천오염감시영역에 설치되는 경우 바닥면에 고정되도록 하기 위한 고정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.
5. 제 2항에 있어서,

   상기 미들웨어는

   상기 복수개의 센서모듈과의 지그비통신망을 통해 무선신호를 송수신하기 위한 지그비송수신부;

   상기 무선신호를 이더넷통신망 통신규격으로 변환하기 위한 신호변환부;

   상기 이더넷통신망과 인터페이스하기 위한 이더넷인터페이스부;

   상기 지그비통신망으로 송수신되는 무선신호와 이더넷통신망으로 송수신되는 이더넷신호를 상호 변환하여 출력하도록 상기 각 구성을 제어하는 미들웨어제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.
6. 제 2항에 있어서,

   상기 복수개의 센서모듈은

   상기 모니터링장치의 환경오염감시 시작명령으로부터 환경오염상태를 센싱하여 자신의 식별정보와 함께 오염상태결과를 상기 미들웨어로 전송하는 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.
7. 제 2항에 있어서,

   상기 복수개의 센서모듈간에도 상호 지그비통신망을 통해 연결된 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.
8. 지그비통신망으로 연결되며, 환경 오염감시영역의 환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서를 포함하는 무선신호 송수신가능한 복수개의 센서모듈;

   상기 센서모듈로부터 센싱된 환경오염상태를 모니터링하여 디스플레이하는 모니터링장치; 및

   상기 복수개의 센서모듈들과 지그비통신망에 의한 무선신호를 송수신가능하여 환경오염상태결과를 수신하여 이더넷 통신망을 통해 상기 모니터링장치로 전송하는 미들웨어를 포함하고,

   상기 센서모듈은, 환경오염상태를 센싱하기 위한 복수개의 센서, 지그비통신망을 통해 오염상태결과를 전송하는 지그비송수신부, 상기 센싱된 오염상태결과를 자신의 식별정보와 함께 상기 지그비송수신부를 통해 상기 미들웨어로 전송하도록 각 구성을 제어하는 센서모듈제어부, 상기 지그비송수신부로 무선신호를 입출력하기 위한 안테나 및 전원공급을 위한 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.
9. 삭제
10. 제 8항에 있어서,

    상기 센서모듈은

    하천오염감시영역에 설치되는 경우 바닥면에 고정되도록 하기 위한 고정부 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.
11. 제 8항에 있어서,

    상기 미들웨어는

    상기 복수개의 센서모듈과의 지그비통신망을 통해 무선신호를 송수신하기 위한 지그비송수신부;

    상기 무선신호를 이더넷통신망 통신규격으로 변환하기 위한 신호변환부;

    상기 이더넷통신망과 인터페이스하기 위한 이더넷인터페이스부;

    상기 지그비통신망으로 송수신되는 무선신호와 이더넷통신망으로 송수신되는 이더넷신호를 상호 변환하여 출력하도록 상기 각 구성을 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.
12. 제 8항에 있어서,

    상기 복수개의 센서모듈은

    상기 모니터링장치의 환경오염감시 시작명령으로부터 환경오염상태를 센싱하여 자신의 식별정보와 함께 오염상태결과를 상기 미들웨어로 전송하는 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.
13. 제 8항에 있어서,

    상기 복수개의 센서모듈간에도 상호 지그비통신망을 통해 연결된 것을 특징으로 하는 환경오염 무인감시시스템.

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