KR101146726B1 - 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템 - Google Patents

도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 도로관련 정보를 측정하고 도로와 주변 즉, 포장면(차도, 보도, 주변토지이용 등)과 식생면(식수대, 식생중앙분리대, 주변토지이용, 잔디 등)을 구분하여 기상요소(기온, 습도, 표면온도, 흑구온도, 풍속) 및 교통량(교통량의 多少, 지체된 교통량의 多少, 교통량의 차종구성)을 측정하여 도시부 도로의 열섬현상을 측정하여 분석하는 기술 및 방법에 관한 것과 측정된 자료를 활용해서 도시부 도로의 열섬강도예측 알고리즘을 통해서 열섬강도를 계산하고 표출 및 DB화하는 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템에 관한 것이다.

Description

도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템{HEAT ISLAND MEASUREMENT AND MONITERING SYSTEM}
본 발명은 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 도로의 횡단구성요소를 식별해서 차별화된 기상요소를 측정하고, 도로의 교통량의 분포 등을 측정하고, 열섬현상 측정시 현재 도로의 기상요소와 도로횡단구성요소 각각의 기상요소를 동시에 측정하여 표출하고, 도로횡단구성요소의 기상요소와 더불어서 교통량에서 방출하는 온도 등을 고려한 총체적인 도로열섬현상 강도계산 예측 알고리즘에 의해 실시간으로 열섬현상을 모니터링하고, 열섬현상 실시간 데이터 DB화 및 이를 활용한 열섬강도 예측 알고리즘에 의해 열섬현상 측정 및 모니터링하는 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템이다.
종래에는 도로의 열섬현상 측정 및 분석을 위해 열화상 카메라가 이용하여 왔다. 또한, 열화상 카메라는 모든 온도를 픽셀단위로 측정하고 그중 가장 높은 값을 표출하도록 되어 있다.
그리고, 지금까지 도로의 열섬현상을 측정하기 위해서 열화상 카메라로 도로부분의 온도를 측정해서 스틸카메라의 사진과 비교해서 열화상 사진을 도로의 횡단구성요소별로 분리해내고 각각의 온도를 계산해 내는 방식을 사용하여 왔다.
그러나, 도로의 열섬현상은 도로의 횡단구성요소, 즉 차도부, 보도부, 중앙분리대, 보도의 식수대 등 별로 열섬현상에 미치는 영향이 다르고, 도로의 구성요소별로 기상요소를 측정해내는 기술이 필요하기 때문에, 종래기술에 따른 열화상 카메라를 이용할 경우, 정확하고 효과적인 도로의 열섬현상을 측정하거나 분석할 수 없는 문제점을 지니고 있다.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 도로관련 정보를 측정하고 도로와 주변 기상요소를 측정하여 도시부 도로의 열섬현상을 측정하여 분석하고, 측정된 자료를 활용해서 도시부 도로의 열섬강도예측 알고리즘을 통해서 열섬강도를 계산하고 표출 및 DB화하여 효과적인 도로의 열섬현상을 측정하고 이를 이용할 수 있는 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템을 제공한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명의 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템은 도로의 구성요소에 대한 기상요소(기온, 습도, 표면온도, 흑구온도 또는 풍속)를 측정하여 열섬현상에 대한 분석 및 평가를 하는 측정시스템에 있어서, 도로의 구성요소별로 기상요소를 측정하고, 실시간으로 도로의 교통량을 측정하는 열섬현상 측정장치와, 상기 열섬현상 측정장치에 의해 측정된 데이터를 기초로 도로의 열섬현상을 분석하고 평가하는 중앙관리장치를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 열섬현상 측정장치는 도로의 일정단위에 대한 기상요소를 평균화하여 산출하는 도로 구획 기상요소 측정수단; 도로의 교통량을 측정하는 도로 교통량 분포 측정수단; 도로의 기상요소 및 도로 횡단구성요소의 기상요소를 측정하는 도로 기상요소 및 도로 횡단구성요소 기상요소 측정수단; 상기 측정수단들에 의해 측정된 데이터를 저장하는 저장부;및 외부의 중앙관리장치와 데이터를 송수신하기 위한 통신부를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 도로 기상요소 및 도로 횡단구성요소 기상요소 측정수단은 도로의 포장면과 도로의 식생면을 구분하여 기상요소를 측정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 도로 기상요소 및 도로 횡단구성요소 기상요소 측정수단은 도로의 구성요소에 대한 열화상을 촬영하는 열화상 촬영수단과, 상기 도로의 구성요소를 인식하는 물체인식 촬영수단을 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 열화상 촬영수단과 상기 물체인식 촬영수단은 촬영하는 대상체에 대해 동기화됨으로써 촬영하는 대상체에 대한 물체인식 및 기상요소측정이 동시에 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 중앙관리장치는 상기 열섬현상 측정장치에 의해 측정된 데이터를 기초로 도로열섬현상 강도계산 예측 알고리즘을 이용하여 실시간으로 열섬현상에 대한 분석 및 평가를 실시하는 중앙제어부; 상기 열섬현상 측정장치에 의해 측정된 데이터를 송수신하는 송수신부;및 상기 송수신부에 의해 수신된 데이터를 저장하는 데이터베이스를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 중앙제어부는 상기 열섬현상 측정장치에 의해 측정된 구성요소별 기상요소와 구성요소별 물체인식을 통해 각 구성요소별로 보정된 데이터를 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명의 중앙제어부는 상기 열섬현상 측정장치에 의해 측정된 교통량 데이터에 따른 가중치가 적용된 보정된 데이터를 산출하는 것이 바람직하다.
본 발명에 의하면 도로관련 정보를 측정하고 도로와 주변 기상요소를 측정하여 도시부 도로의 열섬현상을 측정하여 분석하고, 측정된 자료를 활용해서 도시부 도로의 열섬강도예측 알고리즘을 통해서 열섬강도를 계산하고 표출 및 DB화하여 효과적인 도로의 열섬현상을 측정하고 이를 이용할 수 있는 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템을 제공하는 효과를 갖는다.
도 1은 본 발명에 의한 도로의 열섬현상 측정시스템의 구성단계를 보인 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템의 바람직한 실시예를 보인 구성도.
도 3은 본 발명에 의한 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템의 열섬현상 측정장치의 열화상 측정 및 물체인식과정을 보인 개념도.
도 4는 본 발명에 의한 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템의 열섬현상 측정장치의 도로 교통량 분포 측정수단에 의해 측정되는 교통량 측정 상태를 보인 개념도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다.
도 1 내지 도 4에는 본 발명에 의한 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템의 바람직한 실시예가 도시되어 있다.
이하, 본 발명에 따른 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템의 바람직한 구체예에 대한 구성, 기능 및 효과에 대하여 상세하게 설명한다.
본 발명은 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템으로서, 도로의 횡단구성요소(주변토지이용, 차도, 보도, 식수대, 식생중앙분리대, 잔디 등)를 식별해서 차별화된 기상요소를 측정하고, 도로의 교통량의 분포등을 측정하고, 열섬현상 측정시 현재 도로의 기상요소와 도로횡단구성요소 각각의 기상요소를 동시에 측정?표출하고, 도로횡단구성요소의 기상요소와 더불어서 교통량에서 방출하는 온도 등을 고려한 총체적인 도로열섬현상 강도계산 예측 알고리즘에 의해 실시간으로 열섬현상을 모니터링하고, 열섬현상 실시간 데이터 DB화 및 이를 활용한 열섬강도 예측 알고리즘에 의해 열섬현상 측정 및 모니터링하는 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템이다.
따라서, 본 발명에 의하면, 도로 관련 정보를 측정하고 도로와 주변 기상요소를 측정하여 도시부 도로의 열섬현상을 측정하여 분석한다. 열선현상의 정의는 보행자가 느끼는 체감온도와 비교하고자 하는 지점이나 도시의 온도를 대비하여 도로의 열섬현상을 정의한다. 또한, 측정된 자료를 활용하여 도시부 도로의 열섬강도 예측 알고리즘을 통해서 열섬강도를 계산 표출 및 DB화한다.
본 발명에 의한 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이 도로의 각 지점에 설치되는 다수개의 열섬현상 측정장치(1)와, 상기 열섬현상 측정장치(1)에 의해 측정된 데이터를 분석하고 평가하는 중앙관리장치(100)를 포함한다.
상기 열섬현상 측정장치(1)는 도로의 각 구성요소(차도, 보도, 식수대, 식생중앙분리대, 잔디, 주변토지이용 등)에 대한 기상요소 등을 측정하기 위한 자동기상측정장치로서, 도로의 구획 기상요소(기온, 습도, 표면온도, 흑구온도, 풍속) 측정수단(10)과, 도로의 교통량 분포 측정수단(20)과, 도로의 기상요소(기온, 습도, 표면온도, 흑구온도, 풍속) 및 도로횡단구성요소의 기상요소(기온, 습도, 표면온도, 흑구온도, 풍속) 측정수단(30)을 포함한다.
상기 도로의 열섬현상 측정장치(1)는 도로의 구획 기상요소 측정수단(10)을 포함하고, 상기 도로의 구획 기상요소 측정수단(10)은 대단위 또는 소단위 지역의 기상요소를 평균화하여 산출하기 위한 측정수단으로서, 일정한 면적을 가지는 시, 군, 구 및 동과 같은 지역 단위를 기준으로 기상요소를 산출할 수 있다.
상기 도로의 구획 기상요소 측정수단(10)은 일정한 면적 내에 설치되는 온도 센서, 습도 센서, 표면 온도 센서, 흑구 온도 센서 또는 풍속 센서 등에 의해 센싱되는 각 기상요소를 평균화하여 일정 지역의 기상요소를 산출해낼 수 있다.
상기 도로의 교통량 분포 측정수단(20)은 도로를 통과하는 교통량을 측정하기 위한 것으로서 CCTV와 같은 동영상 촬영장치에 의해 촬영되는 도로 내의 자동차의 분포량 및 보행자 통행량에 근거하여 교통량을 자동으로 산출하도록 구성될 수 있다.
즉, 도 4에 도시된 바와 같이, 촬영장치에 의해 촬영되는 도로 내의 자동차가 일정한 간격선에 의해 구획되는 영역 내에 캡쳐되는 경우, 자동차로 인식되도록 프로그래밍 됨으로써, 촬영장치에 의해 촬영되는 도로 내의 자동차 분포량을 자동으로 측정하도록 구성될 수 있다.
또한, 상기 도로의 교통량 분포 측정수단(20)은 교통량의 다소(多少), 지체된 교통량의 다소(多少), 및 교통량의 차종구성를 분류하여 교통량을 측정할 수도 있다.
그리고, 상기 도로의 기상요소 및 도로횡단구성요소의 기상요소 측정수단(30)은 도로를 구성하는 각 구성요소 및 도로에 설치되는 횡단구성요소에 대한 기상요소를 측정하기 위한 역할을 한다.
상기 도로를 구성하는 구성요소란 포장면(차도, 보도, 주변토지이용 등)과 식생면(식수대, 식생중앙분리대, 주변토지이용, 잔디 등)과 같이 도로를 구성하는 물리적인 대상체에 따라 분류되는 구성요소를 의미한다. 그리고, 상기 도로횡단구성요소란 차도, 보도, 중앙분리대, 식수대 등과 같이 사용목적이나 기능에 따라 분류되는 구성요소를 의미한다.
상기 도로의 기상요소 및 도로횡단구성요소의 기상요소 측정수단(30)은, 도 2에 도시된 바와 같이 열화상 촬영수단(31)과 물체 인식 촬영수단(33)을 포함할 수 있다.
상기 열화상 촬영수단(31)은 촬영 대상체가 발산하는 고유의 적외선 등을 캡쳐하여 촬영 대상체의 종류를 판단하는 것으로서, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이 촬영 대상체가 발산하는 적외선(a, b, c) 등을 캡쳐한다.
그리고, 상기 물체 인식 촬영수단(33)은 기존에 저장된 데이터에 근거하여 촬영 대상체가 가지는 형상적인 특징에 따라 촬영 대상체가 포장면인지 식생면인지 등을 구분할 수 있다.
따라서, 상기 열화상 촬영수단(31)과 물체 인식 촬영수단(33)에 의해 도로를 구성하는 각 구성요소 및 도로에 설치되는 횡단구성요소에 대한 기상요소를 측정할 수 있다.
상기 도로 구획 기상요소 측정수단(10)과 상기 도로 교통량 분포 측정수단(20)과 상기 도로 기상요소 및 도로 횡단구성요소 기상요소 측정수단(30)에 의해 측정된 데이터는 모두 저장부(40)에 저장된다. 그리고, 상기 저장부(40)에 저장된 데이터는 통신부(50)에 의해 아래에서 설명할 중앙관리장치(100)로 송신된다.
상기와 같이 구성되는 열섬현상 측정장치(1)에 의해 측정된 데이터는 모두 중앙관리장치(100)로 전송된다. 상기 중앙관리장치(100)는 상기 열섬현상 측정장치(1)에 의해 측정된 데이터를 기초로 열섬현상에 대한 분석 및 평가를 진행하고, 도로의 열섬강도 예측 알고리즘을 이용하여 열섬강도를 계산하고, 이를 실시간으로 모니터하는 역할을 한다..
상기 중앙관리장치(100)는 중앙제어부(110)를 포함한다. 상기 중앙제어부(110)는 상기 측정수단(10, 20, 30)에 의해 측정된 측정데이터를 근거로 도로의 열섬현상에 대한 분석 및 평가를 진행한다. 즉, 도로를 구성하는 각종 구성요소에 대해 측정된 기상요소와 도로의 교통량(교통량, 지체된 교통량, 교통량의 차종구성)을 비교하여 열섬현상에 대한 분석 및 평가를 진행한다. 또한, 도로 설계 구성요소에 따른 기상요소와 통행량을 측정한 후, 비교하고자 하는 도시와의 대비를 통해 체감온도를 비교하여 도로 열섬현상을 판단한다.
보다 구체적으로, 상기 도로 구획 기상요소 측정수단(10)에 의해 측정된 단위 지구별 온도를 데이터 베이스(120)에 저장한다. 그리고, 도로 교통량 분포측정수단(20)에 의해 측정된 교통량을 실시간으로 데이터 베이스(120)에 저장한다.
상기 도로 기상요소 및 횡단구성요소 기상요소 측정수단(30)에 의해 측정된 기상요소는 도로의 구성요소 별로 데이터 베이스(120)에 저장된다. 이때, 열화상 촬영수단(31)과 물체인식 촬영수단(33)은 측정하는 대상체에 대해 동기화되므로, 동일 대상체를 촬영하면 그 대상체에 대한 물체인식 및 열화상 촬영데이터가 동시에 데이터 베이스(120)에 저장된다.
그러면, 상기 중앙제어부(110)는 상기 열화상 촬영수단(31) 및 물체인식 촬영수단(33)에 의해 측정된 데이터를 기준으로 도로를 구성하는 각 구성요소별 기상요소를 기존에 입력된 구성요소별 가중치를 대입하여 보정된 데이터를 산출한다.
즉, 도로의 구성요소 중 도로의 포장면과 식생면은 동일한 조건에서도 측정되는 기상요소는 서로 상이하다. 따라서, 상이하게 측정되는 기상요소를 구성요소별로 특정되는 가중치를 적용함으로써 평준화된 보정 데이터가 산출된다.
그리고, 상기 중앙제어부(110)는 상기 데이터 베이스(120)에 저장된 실시간 교통량에 따라 측정된 기상요소에 일정한 가중치를 부여한다. 즉, 교통량이 증가하는 경우, 실제적으로 도로 구성요소에서 측정되는 기상요소에 의해 산출되는 열섬현상보다 실제적인 열섬현상은 더 가중될 수 있다. 따라서, 실시간 교통량이 증가하는 경우에는 측정된 기상요소에 일정한 가중치를 더 부여함으로써 데이터를 보정할 수 있다.
즉, 기존의 열화상 카메라에 의한 측정방법은 표면온도를 도출하는 방식이었으나, 본 측정방법은 보행자가 느끼는 체감온도와 체감온도에 영향을 미치는 기온, 풍속, 습도, 통행량 등을 모두 고려할 수 있으므로 사람이 직접적으로 느끼는 열섬현상에 더 적합하도록 측정할 수 있다.
또한, 상기 중앙제어부(110)는 상기의 보정된 데이터를 기초로 열섬강도예측 알고리즘을 이용하여 열섬강도를 분석하고 평가한다. 열섬강도예측 알고리즘은 도시부 내의 열섬강도를 예측하기 위한 알고리즘으로써 기존의 프로그램을 활용할 수 있다.
상기와 같이 중앙제어부(110)에 의해 분석되고 평가된 데이터는 출력부(130)에 의해 출력될 수 있고, 상기 중앙제어부(40)에 대한 제어는 입력부(140)를 통해 실시될 수 있다. 그리고, 상기 중앙관리장치(100)는 송수신부(150)에 의해 열섬현상 측정장치(1)와 데이터를 송수신할 수 있다. 상기 송수신부(150)는 무선망 또는 유선망으로 구성될 수 있다.
이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에게 있어서는 다른 많은 변형이 가능함은 물론이고, 본 발명의 권리범위는 후술하는 특허청구범위에 기초하여 해석되어야 할 것이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 설명 *
1 : 열섬현상 측정장치 10 : 도로 구획 기상요소 측정수단
20 : 도로 교통량 분포측정수단
30 : 도로 기상요소 및 도로 횡단구성요소 기상요소 측정수단
40 : 저장부 50 : 통신부
100 : 중앙관리장치 110 : 중앙제어부
120 : 데이터 베이스 130 : 출력부
140 : 입력부 150 : 송수신부

Claims (8)

  1. 도로의 구성요소에 대한 기상요소(기온, 습도, 표면온도, 흑구온도 또는 풍속)를 측정하여 열섬현상에 대한 분석 및 평가를 하는 측정시스템에 있어서,
    도로의 구성요소별로 기상요소를 측정하고, 실시간으로 도로의 교통량을 측정하는 열섬현상 측정장치와,
    상기 열섬현상 측정장치에 의해 측정된 데이터를 기초로 도로의 열섬현상을 분석하고 평가하는 중앙관리장치를 포함하고,
    상기 열섬현상 측정장치는
    도로의 일정단위에 대한 기상요소를 평균화하여 산출하는 도로 구획 기상요소 측정수단;
    도로의 교통량을 측정하는 도로 교통량 분포 측정수단;
    도로의 기상요소 및 도로 횡단구성요소의 기상요소를 측정하는 도로 기상요소 및 도로 횡단구성요소 기상요소 측정수단;
    상기 측정수단들에 의해 측정된 데이터를 저장하는 저장부;및
    외부의 중앙관리장치와 데이터를 송수신하기 위한 통신부를 포함하는
    도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 도로 기상요소 및 도로 횡단구성요소 기상요소 측정수단은
    도로의 포장면과 도로의 식생면을 구분하여 기상요소를 측정하는
    도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 도로 기상요소 및 도로 횡단구성요소 기상요소 측정수단은
    도로의 구성요소에 대한 열화상을 촬영하는 열화상 촬영수단과,
    상기 도로의 구성요소를 인식하는 물체인식 촬영수단을 포함하는
    도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 열화상 촬영수단과 상기 물체인식 촬영수단은 촬영하는 대상체에 대해 동기화됨으로써 촬영하는 대상체에 대한 물체인식 및 기상요소측정이 동시에 이루어지는
    도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 중앙관리장치는
    상기 열섬현상 측정장치에 의해 측정된 데이터를 기초로 도로열섬현상 강도계산 예측 알고리즘을 이용하여 실시간으로 열섬현상에 대한 분석 및 평가를 실시하는 중앙제어부;
    상기 열섬현상 측정장치에 의해 측정된 데이터를 송수신하는 송수신부;및
    상기 송수신부에 의해 수신된 데이터를 저장하는 데이터베이스를 포함하는
    도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 중앙제어부는
    상기 열섬현상 측정장치에 의해 측정된 구성요소별 기상요소와 구성요소별 물체인식을 통해 각 구성요소별로 보정된 데이터를 산출하는
    도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템.

  8. 제6항에 있어서,
    상기 중앙제어부는
    상기 열섬현상 측정장치에 의해 측정된 교통량 데이터에 따른 가중치가 적용된 보정된 데이터를 산출하는
    도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템.
KR1020100119746A 2009-11-30 2010-11-29 도로의 열섬현상 측정 및 모니터링 시스템 Active KR101146726B1 (ko)

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Nakajima etal. Development of the urban environmental monitoring system. The 7th International Conference on Urban Climate, 29 June - 3 July 2009, Yokohama, Japan. *
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