KR101132387B1 - Chamber of measuring apparatus of water quality using camera, the measuring apparatus and the measuring method - Google Patents
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Abstract
본 발명의 카메라를 이용한 수질 측정장치의 측정챔버는, 측정챔버(170) 내부에 감시종를 수용하는 별도의 내부수용공간(420) 및 상기 측정챔버(170) 상부를 덮고 유입구(402) 및 배출구(404)가 형성되어 있는 캡부(400)를 포함하되, 상기 내부수용공간(420)의 측면에는 하나 이상의 홀(422)이 천공되어 있는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 수질 측정장치의 측정챔버이다.The measuring chamber of the water quality measuring apparatus using the camera of the present invention, a separate inner receiving space 420 for receiving the monitoring species in the measuring chamber 170 and the upper portion of the measuring chamber 170 and the inlet 402 and the outlet ( And a cap portion 400 having a 404 formed thereon, wherein at least one hole 422 is perforated in the side of the inner accommodating space 420. to be.
상기와 같은 구성에 의하면, 본 발명은 내부수용공간(420)에 홀(422)을 형성하였으므로 전체적으로 측정샘플(100)의 하향흐름이 형성되어 감시종과의 접촉이 원활하게 됨과 동시에 미세하게 측면의 홀(422)을 통해서도 유동이 형성되어 기포가 내부수용공간(420)에 누적되지 않고 배출될 수 있다. 또한 측정챔버내 불가피하게 형성된 국부적인 가압상태(50~70mmAq)를 감소시켜 자연상태와 유사한 환경을 조성하여 감시종의 원활한 활동을 유도한다.According to the configuration as described above, the present invention, since the hole 422 is formed in the inner receiving space 420, the downward flow of the measurement sample 100 is formed as a whole, so that the contact with the monitoring species is smooth and at the same time, Flow is also formed through the hole 422 so that bubbles may be discharged without accumulating in the inner accommodating space 420. In addition, by reducing the local pressure state (50 ~ 70mmAq) inevitably formed in the measurement chamber to create an environment similar to the natural state to induce the smooth activity of the monitoring species.
챔버, 홀, 물벼룩, 기포, 카메라, 수질측정, 감시종 Chamber, Hall, Daphnia, Bubble, Camera, Water Quality Measurement, Surveillance
Description
본 발명은 카메라를 이용한 수질측정장치의 측정챔버와 이를 이용한 수질 측장치 및 수질 측정 방법에 관한 것으로, 특히 감시종이 수용되는 내부수용공간에 홀을 천공하여 측정샘플의 유동 및 기포의 배출을 원활하게 한 측정챔버, 측정장치 및 측정방법에 관한 것이다. The present invention relates to a measuring chamber of a water quality measuring device using a camera, and to a water quality side apparatus and a water quality measuring method using the same. A measuring chamber, a measuring device and a measuring method.
일반적으로 하천을 흐르는 물에 포함되어 있는 중금속, VOCs(volatile organic compounds, 휘발성유기화합물) 등의 유해물질 등을 검출하기 위하여, 특정한 화학물질 및 복합유해화학물질에 대해 정확하고 예민하게 반응하는 생물을 감시종으로 사용한다. 이러한 생물을 이용한 수질측정 방법은 화학 센서보다 작동속도가 빠르고 구조가 간단하며 측정 능력이 우수하다는 장점이 있다. In general, in order to detect harmful substances such as heavy metals and volatile organic compounds (VOCs) contained in water flowing through rivers, organisms that react precisely and sensitively to specific chemicals and complex hazardous chemicals Used as a watchdog. The water quality measurement method using these organisms has advantages such as faster operating speed, simpler structure, and excellent measurement capability than chemical sensors.
특히 감시종으로써 물벼룩이 많이 이용되는데, 유해물질의 농도증가에 따라 물벼룩의 유영형태(유영속도, 높이, 경로 등)가 바뀌게 되고, 이러한 변화량을 계측함으로써 수질의 오염여부를 확인한다.In particular, water fleas are widely used as surveillance species, and as the concentration of harmful substances increases, the swimming type (swimming speed, height, path, etc.) of the water fleas changes, and the amount of change is measured to check whether the water quality is contaminated.
보다 구체적으로, 물벼룩을 측정 챔버에 투입, 카메라(160)로 동화상 분석하여 물벼룩의 행동패턴, 즉 유영고도, 유영속도, 속도분포지수, 프랙털지수 등을 몇 가지 수학적 기법을 사용하여, 측정하고자 하는 하천수의 유해성을 판정한다. More specifically, the water flea is put into the measurement chamber and analyzed by moving image with the
도 1은 독일 베베에(BBE)사에서 제작된 생물감시장치(Model: Toximeter)의 흐름도이다. 이 장치는 국가 하천(한강 등 4대강)의 수질 오염의 조기 경보를 위해 도입되었다. 1 is a flowchart of a biological monitoring device (Model: Toximeter) manufactured by BBE, Germany. The device was introduced for early warning of water pollution in national rivers (four rivers including the Han River).
도 1의 종래의 생물감시장치에 있어서, 측정챔버(170)는 측정샘플(100)을 물벼룩 주위로 충분히 혼합시킬 수 있는 구조여야만 독성평가의 신뢰성이 확보된다. 또한 물벼룩은 주광성이므로 측정에 사용되는 적외선 같은 조명을 제외하고 어떠한 빛도 차단되어야 한다. 따라서 이러한 측정챔버(170)의 독특한 구조 때문에 시료 중에 기포가 유입되면 원활히 배출되지 않고 측정챔버(170) 내에 누적되어 버린다. 또한 이러한 구조는 챔버를 밀폐시켜 국부적인 가압상태(50~70mmAq)로 만들기 때문에 물벼룩의 활동에 영향을 미치게 된다.In the conventional biomonitoring apparatus of FIG. 1, the
원래는 측정샘플(100)은 열전반도체(130)에 의해 온도만 조절되어 조류 배양기(150) 및 조류펌프(152)에 의해 투입되는 물벼룩과 함께 측정챔버(170)에 공급하면 된다. 그러나 측정에 방해가 되는 요소인 기포의 영향을 배제하기 위해서는 부가적인 장치들이 필요하다. 즉 측정샘플(100)은 예열기(110)에서 일정 온도(25℃)로 승온되어 기포발생이 미리 유도되고 샘플펌프(112)를 경유하여 기포제거기(120) 및 기포제거펌프(122)를 이용해 기포를 외부로 배출한다. 이후 측정샘플(100)의 온도는 다시 열전반도체(130)에서 보조냉각기(140)에 의해 20℃로 제어된다. Originally, the
상기 생물감시장치는 무인 원격 측정기기이므로 우리나라 계절변화 혹은 연간 하천의 물리적 환경변화에도 장시간 연속측정의 신뢰성이 확보되어야 한다. 대부분의 측정지가 원거리에 있으므로 사소한 문제로 인하여 상기 생물감시장치가 정상적으로 동작하지 않는다면 긴급출동과 장비점검에 따르는 손실이 발생된다. Since the biological monitoring market is an unmanned telemetry device, the reliability of continuous measurement for a long time should be secured even if the seasonal change in the country or the physical environment of the river is annual. Since most of the measurement sites are remote, minor problems cause loss of emergency dispatch and equipment inspection if the biological monitoring device is not operating normally.
특히 CCD 카메라(160)를 이용한 물벼룩 화상분석에 있어서, 측정챔버(170) 내 기포 발생 혹은 기포유입은 중대한 측정방해요소가 된다. 따라서 측정챔버(170), 샘플펌프(112), CCD 카메라(160) 뿐만 아니라 기포 발생 및 기포 유입을 막기 위해 예열기(110), 기포제거기(120), 기포제거펌프(122) 등의 장치가 추가적으로 필요하게 된다. In particular, in the water flea image analysis using the
그런데 이러한 기포 제거를 위해 설치한 예열기(110)가 샘플펌프(112) 흡입측에 있어서, 미세한 누수만 발생하여도 진공에 의해 기포가 유입된다. 또 이 추가적인 장치들 중 하나라도 정상적으로 동작하지 않는다면 측정이 방해받고 오동작이 지속되면 측정이 중지될 수 있다. However, even when only a minute leak occurs in the
실제로 구형의 생물감시장치(ELEKTRON사의 제품) 장비 대비 도 1의 생물감시장치의 가동률(2007년~2008년)이 1.9~2.3% 낮고, 2008년 긴급점검횟수가 임펄스형이 17건인데 반해 도 1의 생물감시장치는 두 배에 가까운 44건에 달했고, 이 44건의 이상현상 중 52%가 측정챔버(170)의 기포유입에 의한 가동중지였다. Actually, the utilization rate (2007 ~ 2008) of FIG. 1 is 1.9 ~ 2.3% lower than that of the old biomonitoring device (product of ELEKTRON Co.), and the number of emergency checks in 2008 was 17 cases, while the impulse type was 17 cases. The biosensory market value of the city has nearly doubled to 44, and 52% of the 44 anomalies have been shut down due to the inflow of bubbles from the
또한 물벼룩 행동패턴 분석 항목 중 하나인 속도분포지수가 수질의 특이사항 이 없는데도 불구하고 안정적이지 못하고 상당히 불규칙적인 경향을 보이는 것은 측정챔버(170) 내의 기포가 일시적으로 물벼룩 개체로 인식되어버리기 때문이다. 여기서 속도분포지수란 10마리 물벼룩 평균속도와 단일 물벼룩 개체속도의 표준편차의 백분율 개념으로서 물벼룩 속도가 같아질수록 0%에 가까워진다. 따라서 도 1의 생물감시장치가 정상적으로 가동되고 있어도 기포 발생이 측정자료의 신뢰성에 영향을 주는 문제점이 있는 것이다. In addition, despite the lack of water quality, the velocity distribution index, which is one of the items of analysis of water flea behavior patterns, tends to be unstable and fairly irregular because bubbles in the
도 2와 도 3은 도 1의 생물감시장치에 있어서, 각각 측정 대상 지역인 H-지점 및 C-지점의 측정챔버(170) 내 물벼룩의 속도분포지수를 나타내는 5분 유효 데이터들이다. 여기서 가로축은 30일 동안 5분씩 측정한 누적횟수를 의미한다. 상기 데이터들로부터 알 수 있듯이, 기포에 의한 불연속적인 튐 현상, 즉 노이즈(Noise)가 많이 섞여 있는 것을 알 수 있다. 이러한 노이즈 현상은 수질측정에 있어서 바람직하지 못한 장애요소가 됨은 물론이다. 2 and 3 are valid data for 5 minutes showing the velocity distribution index of the water flea in the
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해 측정챔버 내부에 홀을 형성하여 기포를 배출할 수 있고 감시종의 생장에 영향을 줄 수 있는 국부적인 압력을 해소할 수 있는 측정챔버와 이를 이용한 측정장치 및 측정방법을 얻고자 하는 것을 목적으로 한다. The present invention provides a measuring chamber and a measuring apparatus using the same to form a hole in the measuring chamber to solve the above problems and to release the bubbles and to solve the local pressure that may affect the growth of the monitoring species; The purpose is to obtain a measurement method.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 본 발명에서는 측정챔버 내부에 홀이 형성되어 있는 카메라를 이용한 수질 측정장치의 측정챔버가 제공된다. In order to achieve the above technical problem, the present invention provides a measuring chamber of a water quality measuring apparatus using a camera in which a hole is formed inside the measuring chamber.
본 발명의 카메라를 이용한 수질 측정장치의 측정챔버는, 측정챔버 내부에 감시종를 수용하는 별도의 내부수용공간과 상기 측정챔버의 상부를 덮고 유입구 및 배출구가 형성되어 있는 캡부를 포함한다. 상기 내부수용공간은 측면에 하나 이상의 홀이 천공되어 있고 하부면은 메쉬망으로 이루어진 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 수질 측정장치의 측정챔버이다. 여기서 감시종은 주로 물벼룩이지만 물고기로 대체될 수도 있다. 한편 상기 내부수용공간의 하부는 측정샘플이 배출되도록 메쉬망으로 구성되어 있다. The measuring chamber of the water quality measuring apparatus using the camera of the present invention includes a separate inner accommodation space for receiving a monitoring species inside the measuring chamber and a cap portion covering the upper portion of the measuring chamber and having an inlet and an outlet. The inner accommodation space is a measurement chamber of the water quality measurement apparatus using a camera, characterized in that one or more holes are drilled in the side surface and the lower surface is made of a mesh network. Surveillance species here are primarily daphnia but may be replaced by fish. On the other hand, the lower portion of the inner accommodation space is composed of a mesh network so that the measurement sample is discharged.
상기 구성에 의하면 상기 내부수용공간에 홀을 형성하였으므로 전체적으로 측정샘플의 하향흐름이 형성되어 감시종과의 접촉이 원활하게 됨과 동시에 미세하게 측면의 홀을 통해서도 유동이 형성되어 기포가 내부수용공간에 누적되지 않고 배출된다. 또한 측정챔버내 불가피하게 형성된 국부적인 가압상태(50~70mmAq)를 감소시켜 자연상태와 유사한 환경을 조성하여 감시종의 원활한 활동을 유도할 수 있다.According to the above configuration, since a hole is formed in the inner accommodating space, a downward flow of the measurement sample is formed as a whole to facilitate contact with the monitoring species, and at the same time, a flow is formed even through the holes in the side, and bubbles are accumulated in the inner accommodating space. It is not discharged. In addition, by reducing the local pressure state (50 ~ 70mmAq) inevitably formed in the measurement chamber, it can create a similar environment to the natural state to induce the smooth activity of the monitoring species.
여기서 상기 홀은 직경이 0.8 내지 1.5mm이며, 그 개수는 8 내지 12개인 것을 특징으로 한다. Wherein the hole is 0.8 to 1.5mm in diameter, the number is characterized in that 8 to 12.
상기 구성에 의하면 내부수용공간에서 기존의 하향유동을 유지하면서 기포를 제거할 수 있다. 즉 내부수용공간에 투입되는 측정샘플이 측정물벼룩에 골고루 원활하게 접촉할 수 있게 하기 위해서는 전체적인 하향기류에 변화를 주어서는 안된다. 따라서 상기와 같이 직경을 0.8 내지 1.5mm로 형성하고 홀의 개수를 8내지 12개로 구성함으로써 측정샘플의 하향유동을 실현함과 동시에 기포배출을 최적화시킬 수 있다. According to the above configuration, bubbles can be removed while maintaining the existing downward flow in the inner receiving space. In other words, in order to ensure that the measured samples introduced into the inner receiving space can smoothly contact the measured fleas, the overall downdraft should not be changed. Therefore, by forming a diameter of 0.8 to 1.5mm as described above and the number of holes of 8 to 12 it is possible to realize the down flow of the measurement sample and to optimize the bubble discharge.
또한 여기서 상기 홀의 위치는 수직으로는 홀의 개수에 따라 전체 균등 분할하고, 수평으로는 좌우 여백을 5mm 이상으로 한다. In addition, the positions of the holes are vertically divided evenly according to the number of holes vertically, and the left and right margins are 5 mm or more horizontally.
상기 구성에 의하여 내부수용공간에 산재해 있는 기포를 고르게 배출하여 측정의 정확도를 높일 수 있다. By the above configuration, it is possible to evenly discharge the air bubbles scattered in the inner receiving space to increase the accuracy of the measurement.
또한 여기서 상기 내부수용공간의 내면 또는 외면에는 상기 홀을 덮도록 부착되는 메쉬망을 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 여기서 메쉬망은 50~80mesh인 것이 바람직하다. 단위 mesh는 1 inch × 1 inch의 면적에 정사각형 격자의 개수를 말한다. In addition, the inner surface or the outer surface of the inner accommodation space is characterized in that it further comprises a mesh network attached to cover the hole. Here, the mesh network is preferably 50 to 80 mesh. The unit mesh is the number of square grids in an area of 1 inch by 1 inch.
상기 구성에 의하면 홀보다 작은 1~2mm 크기의 물벼룩이 빠져나가는 것을 방지할 수 있다. According to the above configuration, it is possible to prevent the water flea having a size of 1 to 2 mm smaller than the hole to escape.
또한 여기서 상기 배출구는 직경이 5mm이상이거나, 직경이 5mm이고 복수개로 형성되는 것을 특징으로 한다. In addition, the outlet is characterized in that the diameter is 5mm or more, or 5mm in diameter and formed in plurality.
종래의 배출구의 직경은 1mm이기 때문에, 본 발명에서의 내부수용공간의 측 면에 홀을 형성하여도 측정챔버의 상부에 형성된 유입구나 배출구 또는 유로 등에서 기포가 제거되지 않는다면 기포제거의 효과가 반감된다. 즉 종래의 배출구 및 배출 유로에서는 후단에 배압요소가 없어도 물의 표면장력이나 기포의 병목현상에 의해 기포가 제거되지 않고 물만 빠져나간다. 따라서 배출구의 직경을 5mm이상 넓히거나 직경이 5mm인 복수개의 배출구를 형성함으로써 기포가 표면장력을 뚫고 제거될 수 있다. Since the diameter of the conventional outlet is 1 mm, even if holes are formed in the side of the inner receiving space in the present invention, the effect of removing bubbles is halved unless bubbles are removed from the inlet, outlet, or flow path formed in the upper part of the measuring chamber. . That is, in the conventional discharge port and the discharge flow path, even if there is no back pressure element at the rear end, only the water escapes without bubbles being removed by the surface tension of the water or the bottleneck of the bubble. Therefore, bubbles may be removed through the surface tension by widening the diameter of the outlet by 5 mm or more or by forming a plurality of outlets having a diameter of 5 mm.
측정챔버의 캡부는 온도 측정을 위한 온도센서부와, 상기 유입구와 상기 온도센서부를 통하는 센서유로가 형성되어 있는 이중캡부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. The cap portion of the measurement chamber further comprises a double cap portion having a temperature sensor portion for measuring the temperature, and a sensor flow passage through the inlet and the temperature sensor portion.
캡부에 온도센서부를 형성하고 측정샘플을 유입구로부터 곧바로 상기 온도센서부까지 인수하기 위해 골이 파인 센서유로가 형성된 이중캡부를 더 추가함으로써, 내부수용공간에 유입되기 바로 직전의 측정샘플의 온도를 측정할 수 있다. 따라서 다른 환경변화에 영향을 받지 않고 동일한 온도조건에서 측정샘플을 측정할 수 있다. By forming a temperature sensor part in the cap part and adding a double cap part having a corrugated sensor flow path to take the measurement sample directly from the inlet to the temperature sensor part, the temperature of the measurement sample immediately before entering the inner accommodating space is measured. can do. Therefore, measurement samples can be measured under the same temperature conditions without being affected by other environmental changes.
여기서 상기 이중캡부에 형성된 센서유로에서 측정샘플이 누수되지 않도록 이중캡부는 상기 캡부와 밀착 결합 가능한 플라스틱 재질인 것이 바람직하다. 반면 상기 캡부는 내구성을 위하여 금속인 것이 바람직하다. Here, the double cap part is preferably a plastic material that can be tightly coupled to the cap part so that the measurement sample is not leaked from the sensor flow path formed in the double cap part. On the other hand, the cap is preferably metal for durability.
본 발명의 카메라를 이용한 수질 측정장치는, 측정샘플을 유입시키기 위한 샘플펌프와 상기 유입된 측정샘플의 온도를 측정하고 특정온도로 조절하기 위한 열 전반도체와 특정온도에 이르면 배양된 조류를 측정샘플에 투입시키는 조류 펌프를 구비하는 조류배양기와 상기 조류가 투입된 측정샘플의 수질 측정을 위한 본 발명에 있어서의 홀이 형성된 측정챔버 및, 상기의 측정챔버 내에 유입된 측정샘플의 화상분석을 위해 상기 측정챔버의 정면에 구비된 카메라를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 수질 측정 장치이다. The water quality measurement apparatus using the camera of the present invention, a sample pump for introducing a measurement sample, and a heat conductor for measuring the temperature of the introduced measurement sample and adjusting the temperature to a specific temperature, and measuring the cultured algae at a specific temperature. An algae incubator having an algae pump to be introduced into the measuring chamber and a measuring chamber in which a hole is formed in the present invention for measuring the water quality of the measuring sample into which the algae is introduced, and the measurement for image analysis of the measuring sample introduced into the measuring chamber. Water quality measuring apparatus using a camera, characterized in that it comprises a camera provided in the front of the chamber.
한편 열전반도체에는 냉각 기능을 보조하기 위한 보조냉각기가 더 구비될 수 있다. Meanwhile, the thermoelectric semiconductor may further include an auxiliary cooler for assisting the cooling function.
여기서 조류는 감시종을 의미하며 물벼룩이 흔히 이용된다. 또한 상기 특정온도는 물벼룩 활동의 최적 온도인 20℃가 적절하다. 상기의 종래 열전반도체는 펠티어 효과를 이용한 반도체이다. 펠티어 효과란 두 개의 서로 다른 금속이 2개의 접점을 가지고 붙어있을 때, 이 두 금속 양단에 전위차를 걸어주면, 이 때의 전위의 이동에 의해서 열의 이동이 발생하는 현상을 말한다. 간단한 구조와 환경친화성, 그리고 물리적인 동작구조를 전혀 가지지 않는 전기 회로로만 구성되기 때문에 고장날 여지가 거의 없기에 높은 신뢰성을 가지고 있어서 국부 냉각기 등에 대단히 널리 사용되고 있다.Bird here means watch species and daphnia are commonly used. In addition, the specific temperature is appropriately 20 ℃ which is the optimum temperature of daphnia activity. The conventional thermoelectric semiconductor is a semiconductor using the Peltier effect. The Peltier effect is a phenomenon in which when two different metals are attached with two contacts and a potential difference is applied to both ends of the two metals, heat transfer occurs due to the movement of the potential at this time. Because it is composed only of electric circuit which has no simple structure, environmental friendliness, and no physical operation structure, there is little room for failure, so it has high reliability and is widely used in local coolers.
상기 구성에 의하면 카메라를 이용한 수질 측정장치에 있어서, 상기 내부수용공간에 홀이 형성된 측정챔버를 이용하여 측정챔버 내에서 기포를 제거함으로써 종래의 예열기, 기포제거기, 기포제거펌프 등의 추가장비들이 불필요하다. 따라서 매우 경제적이며, 상기 추가장비들이 고장 났을 경우 소요되는 시간과 경비를 줄일 수 있게 된다. According to the configuration, in the water quality measurement apparatus using a camera, by removing the bubbles in the measurement chamber using a measuring chamber formed with a hole in the inner receiving space, additional equipment such as a conventional preheater, bubble remover, bubble removing pump, etc. are unnecessary. Do. Therefore, it is very economical, and it is possible to reduce the time and expense required when the additional equipment is broken.
한편 본 발명의 카메라를 이용한 수질 측정방법은, 측정샘플을 유입시키는 유입단계와 상기 유입된 측정샘플을 특정온도로 제어하는 온도제어단계와 상기의 온도 제어된 측정샘플에 감시종을 투입하는 감시종투입단계와 감시종이 투입된 측정샘플에 포함된 기포를 본 발명의 홀이 형성된 측정챔버에서 제거하고 감시종의 속도분포지수를 측정하는 기포제거 및 측정단계 및 상기 측정된 측정샘플을 배수하는 배수단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the water quality measurement method using the camera of the present invention, the inflow step of introducing the measurement sample, the temperature control step of controlling the introduced measurement sample to a specific temperature and the monitoring species to put the monitoring species in the temperature controlled measurement sample Remove the bubble contained in the input step and the measuring sample is added to the monitoring species in the measuring chamber formed with the hole of the present invention, the bubble removing and measuring step of measuring the velocity distribution index of the monitoring species and the draining step of draining the measured measurement sample It is characterized by including.
상기의 유입단계에서 샘플펌프를 이용하여 본 발명의 홀이 형성된 내부수용공간을 갖는 측정챔버을 사용한 측정장치로 측정하고자 하는 측정샘플을 유입시킨다. In the inflow step of the sample pump is introduced into the measurement sample to be measured by a measuring device using a measuring chamber having an internal accommodation space in which the hole of the present invention is formed.
그 후 상기의 온도제어단계에서 유입된 측정샘플의 온도가 감시종이 생활하기 적정한 온도로 제어하기 위해 열전반도체 또는 보조냉각기를 통해 특정온도로 제어한다. Thereafter, the temperature of the measurement sample introduced in the temperature control step is controlled to a specific temperature through a thermoelectric semiconductor or an auxiliary cooler to control the temperature at which the monitoring species is appropriate.
그 후 상기의 감시종투입단계에서 미리 배양된 감시종을 조류펌프를 이용해 감시종을 상기의 온도제어된 측정샘플로 투입한다. Thereafter, the surveillance species pre-cultured in the surveillance species input step is introduced into the temperature-controlled measurement sample using the algae pump.
그 후 상기의 기포제거 및 측정단계에서 본 발명의 홀이 형성된 내부수용공간을 갖는 측정챔버에서 기포가 제거되고 카메라를 이용해 화상분석을 통하여 감시종의 속도분포지수를 측정한다. 따라서 본 발명에서는 기포제거과정이 측정챔버에서 이루어지기 때문에 종래의 예열기, 기포제거기 및 기포제거펌프 등의 추가 장비를 이용한 예비적인 별도의 기포제거단계가 불필요하다. Then, in the bubble removing and measuring step, bubbles are removed from the measuring chamber having the inner receiving space in which the hole of the present invention is formed, and the speed distribution index of the monitoring species is measured through image analysis using a camera. Therefore, in the present invention, since the bubble removing process is performed in the measurement chamber, a separate separate bubble removing step using additional equipment such as a conventional preheater, bubble remover and bubble remove pump is unnecessary.
한편 상기의 화상분석에 사용되는 카메라는 종래에는 CCD 카메라였으나, CCD 카메라는 물벼룩이 아닌 다른 요소, 예를 들어 기포를 물벼룩으로 오인하는 오류를 범하였다. 따라서 본 발명에서는 생물체가 가지는 체온, 즉 원적외선을 화상분석에 이용할 수 있도록 열영상카메라를 사용하는 것을 특징으로 한다. 열영상카메라는 생물체의 경우 열 때문에 화면에 컬러로 표시되고, 열이 없는 무생물의 경우 흑백으로 표시된다. 이로써 생물체가 아닌 다른 요소가 화상분석에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다. On the other hand, the camera used in the above image analysis is conventionally a CCD camera, but the CCD camera erroneously misunderstands elements other than daphnia, for example, bubbles as daphnia. Therefore, the present invention is characterized by using a thermal imaging camera so that the body temperature, that is, far-infrared rays of the living organism can be used for image analysis. Thermal imaging cameras are displayed in color on the screen due to heat for living things and in black and white for nonliving creatures without heat. This prevents non-living elements from affecting image analysis.
상기와 같은 구성에 의하면, 본 발명은 측정챔버의 내부수용공간에 홀을 형성하였으므로 전체적으로 측정샘플의 하향흐름이 형성됨과 동시에 미세하게 측면의 홀을 통해서도 유동이 형성되어 기포가 내부수용공간에 누적되지 않고 배출될 수 있다.According to the above configuration, since the present invention forms a hole in the inner accommodating space of the measuring chamber, a downward flow of the measuring sample is formed at the same time, and a flow is also formed through the holes on the side so that bubbles do not accumulate in the inner accommodating space. Can be discharged without
또한 상기와 같은 구성에 의하면, 측정챔버내 불가피하게 형성된 국부적인 가압상태(50~70mmAq)를 감소시켜 자연상태와 유사한 환경을 조성하여 감시종의 원활한 활동을 유도할 수 있다.In addition, according to the above configuration, by reducing the local pressure state (50 ~ 70mmAq) inevitably formed in the measurement chamber can create a similar environment to the natural state to induce the smooth activity of the monitoring species.
또한 상기와 같은 구성에 의하면, 열영상카메라를 이용함으로써 생물체가 아닌 다른 요소가 화상분석에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있다.In addition, according to the configuration described above, by using a thermal imaging camera it is possible to prevent other elements other than the organism affects the image analysis.
이하, 첨부된 도면에 따라서 본 발명의 구성을 보다 상세히 설명한다. 여기 서 각 도면에 붙여진 도면부호는 일관성을 유지하고 있으므로 다른 도면이라도 동일한 부호로 표기된 것은 동일한 구성 및 작용을 가지는 것으로 해석되어야 한다. Hereinafter, the configuration of the present invention according to the accompanying drawings in more detail. Here, the reference numerals attached to each drawing are consistent, and therefore, the same reference numerals should be construed as having the same configuration and operation in different drawings.
도 4a는 종래의 생물감시장치의 측정챔버(170)를 나타내는 사시도이다. 4A is a perspective view illustrating a
도 4a에서, 측정챔버(170) 상부에는 캡부(400)가 씌워지고 측정챔버(170) 내의 내부수용공간(420)에는 투입된 물벼룩(440)과 유입된 측정샘플(100)의 유동방향을 알 수 있다. 측정샘플(100)이 유입구(402)를 통해 유입되면 물벼룩(440)을 거쳐 하부 메쉬망을 투과하여 배출구(404)로 빠져나간다. 물벼룩(440)은 주광성이기 때문에 적외선과 같은 조명(430)을 따라 움직이게 된다. 이런 움직임을 카메라(160)를 통해 동화상분석을 함으로써 속도분포지수 등을 분석하여 측정샘플(100)의 오염여부를 측정한다. In FIG. 4A, the
한편 상기 캡부(400)에는, 유입구(402)의 일측으로부터 측정샘플(100)을 인수하여 온도센서에 접촉하도록 하기 위한 센서유로(412)가 형성된 이중캡부(410)가 추가되어 있다. 측정챔버(170)가 아닌 외부에 온도센서가 구비될 수 있으나 측정샘플(100)이 측정챔버(170)에 도달하는 동안 온도변화가 발생할 수 있기 때문에 캡부(400)에 온도센서가 구비되는 것이 바람직하다. On the other hand, the
그런데 기포를 포함하는 측정샘플(100)이 유입되는 경우 이러한 종래의 측정챔버(170)는 물벼룩(440)의 활동이 기포 때문에 방해를 받거나 기포가 물벼룩(440)으로 오인될 수 있으므로 정확한 측정이 곤란하다. However, when the
도 4b는 본 발명에 있어서 생물감시장치의 측정챔버(170)를 나타내는 사시도이다. 4B is a perspective view showing the
도 4b에 도시된 대로, 내부수용공간(420)의 양측에는 각각 8개의 홀(422)이 균등 분할되어 천공되어 있다. 이러한 구조는 측정샘플(100)의 전체적인 하향유동에 영향을 주지 않으면서 측정샘플(100)에 산재되어 있는 기포를 양 측면의 홀(422)을 통해 제거할 수 있게 된다. As shown in FIG. 4B, eight
또한 홀(422)들은 감시종인 물벼룩(440)보다 크기 때문에 물벼룩(440)이 빠져나가지 못하도록 메쉬망이 홀(422)을 덮고 있는 형태로 되어 있다. 나아가 기존의 배출구(404)보다 직경이 큰 배출구(404)가 하나 이상 형성되어 있어서 기포가 표면장력을 뚫고 빠져나갈 수 있도록 구성하였다. 나아가 종래의 배출구(404)를 직경 5mm로 확관하고 두 개를 형성하여 기포 제거가 원활하게 이루어지도록 하였다. In addition, since the
도 5는 본 발명에 있어서 이중캡부(410)가 부가된 측정챔버(170)의 캡부(400)를 나타내는 분해 사시도이다. 5 is an exploded perspective view illustrating the
도 5에서 보듯이, 유입구(402)와 온도센서부(406)를 통하는 센서유로(412)가 이중캡부(410)에 형성되어 있다. 이중캡부(410)는 센서유로(412)의 용이한 성형과 측정샘플(100)의 누수를 막기 위해 플라스틱 재질로 되어 있다. 또한 캡부(400)와 이중캡부(410)를 체결시키기 위한 체결수단(501)이 형성되어 있으며, 체결수단(501)은 나사 형태가 될 수도 있고 접착제가 될 수도 있음은 자명하다. 한편 배출구(404)는 기포의 원활한 제거를 위해 직경이 5mm로써 충분히 확관되었으며 두 개가 형성되어 있다. As shown in FIG. 5, a
도 6은 본 발명에 있어서 홀(422)이 형성된 측정챔버(170)를 사용한 생물감시장치의 흐름도이다. 6 is a flowchart of a biological monitoring apparatus using the measuring
도 6에서 보듯이, 기포가 측정챔버(170) 내에서 제거되기 때문에 도 1의 종래의 생물감시장치에서 필요한 예열기(110), 기포제거기(120), 기포제거펌프(122) 등의 추가장치가 필요 없다. 따라서 추가장치로 인한 기포발생이나 비정상적 작동 때문에 측정이 방해받거나 중지되는 것을 막을 수 있으며 경제적 비용절감 효과를 누릴 수 있다. As shown in FIG. 6, since the bubbles are removed in the
보다 구체적으로, 샘플펌프(112)가 측정샘플(100)을 끌어오게 되면, 열전반도체(130)에서 측정샘플(100)을 물벼룩 활동의 최적온도인 20℃로 조절하게 된다. 열전반도체(130)에서 충분히 냉각할 수 없는 경우 보조냉각기(140)가 작동하여 측정샘플(100)을 냉각한다. 그 후 측정샘플(100)에 조류배양기(150)에서 배양된 물벼룩(440)이 조류펌프(152)에 의해 투입된다. 물벼룩(440)이 투입된 측정샘플(100)은 유입구(402)를 통해 측정챔버(170)로 유입되어 카메라(160)에 의한 화상분석 준비가 완료된다. In more detail, when the
이로서 본 발명에 있어서 홀(422)이 형성된 측정챔버(170)를 사용하는 경우, 기포제거기(120) 등과 같은 추가 장비를 생략할 수 있음과 동시에 기포제거 효과를 누릴 수 있다. As a result, in the present invention, when the measuring
도 6의 흐름도에 따라 기포제거 능력이 있는지에 대하여, 강제적으로 기포를 유입시키면서 확인한 결과, 예열기(110), 기포제거기(120), 기포제거펌프(122) 등을 구비하지 않아도 본 발명에 따른 측정챔버(170) 내의 기포가 원활하게 배출되었다. 또한 측정챔버(170) 내의 전반적인 하향흐름이 저해되지 않고 물벼룩(440)에 원활하게 접촉하는지에 있어서는, 측정챔버(170) 내에 미세입자를 투입하여 유동을 시각화하여 그 원활성을 확인하였고, VOCs, 중금속 등과 같은 주요유해물질과 하천시료를 테스트하여 측정값이 개조 전과 차이가 없음을 확인하였다. According to the flow chart of Figure 6 as a result of confirming that the bubble removal capability, while forcibly introducing the bubble, as a result, the measurement according to the present invention even without the
도 7과 도 8은 본 발명의 홀(422)이 형성된 측정챔버(170)를 사용한 생물감시장치에 있어서, 각각 측정 대상 지역인 H-지점 및 C-지점의 측정챔버(170) 내의 물벼룩(440)의 속도분포지수를 나타내는 5분 유효 데이터들이다.7 and 8 are
도 7과 도 8에서 보듯이, 본 발명의 홀(422)이 형성된 내부수용공간(420)을 갖는 측정챔버(170)를 사용하는 경우 속도분포지수에 있어서 노이즈(Noise, 불연속적인 튐 현상) 감소 및 하향 안정화 추세(10~20%)가 뚜렷하게 나타나는 것을 알 수 있다. As shown in FIGS. 7 and 8, when the measuring
도 9는 본 발명의 측정챔버를 사용하여 수질을 측정하는 방법을 나타낸 순서도이다. 9 is a flowchart illustrating a method of measuring water quality using the measuring chamber of the present invention.
도시된 바와 같이, 먼저 측정 대상이 되는 측정샘플(100)이 샘플펌프(112)에 의해 유입되는 유입단계(910)를 거친다. 이 후 측정샘플(100)의 온도가 높은 경우 감시종의 활동속도에 영향을 주기 때문에 특정온도, 바람직하게는 감시종이 물벼 룩(440)인 경우 20℃로 냉각하는 온도제어단계(920)단계를 거친다. 그 후 조류배양기(150) 등에서 배양된 감시종을 조류펌프(152)를 이용해 상기의 특정온도로 제어된 측정샘플(100)에 투입하는 감시종투입단계(930)를 거친다. 이후 감시종이 투입된 측정샘플(100)은 측정챔버(170)의 캡부(400)에 형성된 유입구(402)를 통해 측정챔버(170)로 유입된다. 그리고 유입된 측정샘플(100) 내에 존재하는 기포는 내부수용공간(420)에 형성된 홀(422)을 통해 배출되고 감시종을 화상분석하는 기포제거 및 측정단계(940)를 거친다. 따라서 기포가 내부수용공간(420)에 축적됨으로 인한 감시종의 활동 방해를 초래하지 않고 정확한 화상분석이 가능하다. 마지막으로 배출구(404)를 통해 상기 측정샘플(100)을 배수시키는 배수단계(950)를 거친다. As shown, first, the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 부가 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다. The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, additions, and changes can be made in the technical field of the present invention without departing from the technical spirit of the present invention. It will be apparent to those of ordinary knowledge.
도 1은 독일 베베에(BBE)사에서 제작된 생물감시장치(Model: Toximeter)의 흐름도이다.1 is a flowchart of a biological monitoring device (Model: Toximeter) manufactured by BBE, Germany.
도 2와 도 3은 도 1의 생물감시장치에 있어서, 각각 측정 대상 지역인 H-지점 및 C-지점의 측정챔버 내의 물벼룩의 속도분포지수를 나타내는 5분 유효 데이터들이다.FIG. 2 and FIG. 3 are 5 minutes valid data showing the velocity distribution index of the water flea in the measurement chamber of the H-point and C-point, respectively, in the biomonitoring apparatus of FIG. 1.
도 4a는 종래의 생물감시장치의 측정챔버를 나타내는 사시도이다.4A is a perspective view showing a measurement chamber of a conventional biomonitoring device.
도 4b는 본 발명에 있어서 생물감시장치의 측정챔버를 나타내는 사시도이다. Figure 4b is a perspective view showing a measurement chamber of the biological monitoring device in the present invention.
도 5는 본 발명에 있어서 이중캡부가 부가되는 측정챔버의 캡부를 나타내는 분해사시도이다. 5 is an exploded perspective view showing the cap portion of the measurement chamber to which the double cap portion is added in the present invention.
도 6은 본 발명에 있어서 홀이 형성된 측정챔버가 사용된 생물감시장치의 흐름도이다. 6 is a flowchart of a biomonitoring apparatus using a measuring chamber having a hole in the present invention.
도 7과 도 8은 본 발명의 홀이 형성된 측정챔버를 사용한 생물감시장치에 있어서, 각각 측정 대상 지역인 H-지점 및 C-지점의 측정챔버 내의 물벼룩의 속도분포지수를 나타내는 5분 유효 데이터들이다.7 and 8 are 5-minute effective data showing the velocity distribution index of the water flea in the measurement chamber of the H-point and C-point, respectively, as the measurement target area in the biological monitoring apparatus using the measurement chamber in which the hole is formed. .
도 9는 본 발명의 측정챔버를 사용하여 수질을 측정하는 방법을 나타낸 순서도이다. 9 is a flowchart illustrating a method of measuring water quality using the measuring chamber of the present invention.
<도면의 중요부분에 대한 부호의 설명><Description of symbols for important parts of the drawings>
100: 측정샘플 110: 예열기100: measurement sample 110: preheater
112: 샘플펌프 120: 기포제거기112: sample pump 120: bubble remover
122: 기포제거펌프 130: 열전반도체122: bubble removing pump 130: thermoelectric semiconductor
140: 보조 냉각기 150: 조류배양기140: auxiliary cooler 150: algae incubator
152: 조류펌프 160: 카메라152: tidal pump 160: camera
170: 측정챔버 400: 캡부170: measuring chamber 400: cap
402: 유입구 404: 배출구402: inlet 404: outlet
406: 온도센서부 410: 이중캡부406: temperature sensor portion 410: double cap portion
412: 센서유로 420: 내부수용공간412: sensor euro 420: internal accommodation space
422: 홀 430: 조명 422: hall 430: illumination
440: 물벼룩 501: 체결수단440: water flea 501: fastening means
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