KR101415837B1 - 오염관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 오염관리 시스템에 관한 것으로서, 해당 지역의 오염상태를 측정한 오염정보를 포함하는 환경 상황을 실시간 모니터링하며, 모니터링된 오염정보를 수집하여 수집된 오염정보 데이터를 외부로 전송하는 하나 이상의 오염상태 감지수단; 상기 해당지역의 기상상태에 대한 기상정보를 데이터베이스(Data Base)화하여 저장하는 기상정보 관리수단; 및 상기 오염상태 감지수단과 상기 기상정보 관리수단으로부터 수신된 상기 해당 지역에 대한 오염정보 및 기상정보를 관리하며, 상기 해당지역의 오염상태 변화를 예측하고 예측된 정보를 상기 해당 지역으로 전달하는 중앙제어수단; 을 포함하고, 상기 중앙제어수단은, 모니터링된 오염정보를 통해 해당 지역의 이상을 감지하여 해당 지역으로 상황을 전달하도록 관리하는 관리서버; 기상정보 관리수단으로부터 수신된 기상정보를 바탕으로 기상상태를 예측하여 모델링하는 모델링서버; 및 상기 관리서버와 모델링서버에 의한 정보가 축적되어 저장되는 저장서버; 를 포함하고, 상기 모델링서버는, 상기 기상정보 관리수단으로부터 수신된 시점의 기상정보를 바탕으로 기상상태를 예측하여 모델링하는 기상모델링부; 및 상기 기상정보 관리수단의 데이터베이스로부터 수신된 통계화된 기상정보를 바탕으로 기상상태를 예측하여 모델링하는 통계모델링부;를 포함하며, 상기 하나 이상의 오염상태 감지수단은 해당 지역의 오염상태를 측정하며, 측정된 오염정보를 외부와 연계하여 전달하는 센서노드이고, 상기 센서노드는 지그비(ZigBee), RF통신, 블루투스(Bluetooth), 무선랜(Wireless Lan) 중 어느 하나를 이용하여 센서노드 간의 근거리 무선통신이 구현되되, 상기 센서노드는 무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Network)로 구성되어 상기 중앙제어수단과 통신하며, 상기 무선 메쉬 네트워크 상에는 상기 센서노드의 통신 장애를 검출하여 상기 중앙제어수단으로 전송하는 하나 이상의 장애검출부가 설치되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 배출기준 이상으로 오염물질이 배출되는 특정 지역을 파악하며, 풍속과 풍향 등에 따른 기상상황에 따라 오염물질로 인한 피해가 발생하는 지역을 예측하여 오염으로 인한 피해를 최소화할 수 있다.
또한, 유비쿼터스 센서 네트워크로 구성된 센서노드들의 통신 장애를 용이하게 검출함과 동시에 센서노드의 통신 신뢰성을 향상시켜 효율적인 시스템 관리가 구현될 수 있다.

Description

오염관리 시스템{SYSTEM FOR POLLUTION MANAGEMENT}
본 발명은 오염관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용하여 네트워크의 신뢰성을 향상시키고, 네트워크의 장애 검출을 용이하게 함과 동시에 효율적인 오염 관리를 구현할 수 있는 오염관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 환경오염이라 함은 인간활동에 의해 발생하는 대기, 수질, 토양 오염 및 소음, 진동 등으로 자연환경이나 생활환경을 손상시키는 현상으로, 공장 및사업장 등의 생산활동 등 인간활동에 의해 유발되어 자연환경 및 생활환경을 손상시키고 사람의 생활 및 건강에 유해한 영향을 미치게 한다.
이 중 대기오염이라 함은 대기 중에 인위적 발생원에서 배출된 물질이 생물이나 기물에 직접적으로 해를 끼칠 만큼 다량으로 대기 중에 존재하는 상태를 의미한다.
이때, 대기 중에 인위적·자연적으로 방출된 오염물질이 과다하게 존재함으로써 대기의 성분 상태가 변화하고, 그 질이 악화되어 인간과 동식물의 생활 활동에 나쁜 영향을 주는 경우가 발생하며, 대기오염물질이 일단 대기 중에 방출된 이후에는 이를 줄이거나 제거하기가 매우 힘들기 때문에 대기오염에 대한 지속적인 규제와 예방이 요구되고 있다.
따라서 대기오염에 대한 대책으로 공장과 같은 오염물질의 고정발생원을 법령으로 지정하여 오염물질 배출기준을 정하는 등 규제에 나서고 있는 실정으로, 산업단지와 같은 특정 지역을 지정하여 그 일대의 공장에서 나오는 배출총량을 규제하는 방식 등을 취하고 있다.
한편, 수질오염은 자연수역의 수질이 폐물질의 유입으로 인해 오염되는 것으로, 산업활동이 급속하게 증가하면서 공장폐수와 도시폐수의 배출량이 급속히 증가하게 되면서 하천과 연안의 수질오염이 사회적으로 문제화되기 시작하여, 이에 대한 엄격한 규제가 필요한 실정이다.
이에 종래에는 특정지역의 오염물질 배출상황을 측정하여 원격에서 관리하고자 하는 기술들이 존재하였으며, 이는 계측기 등을 통해 오염 물질 배출 상황을 측정하여 유무선 통신망을 이용하여 사용자에게 측정된 정보만 전송하는 것으로 오염물질이 배출되는 지역을 파악하거나 기상상황 등에 따른 인근 피해 발생 지역을 예측하기는 어려운 문제가 있었다.
다시 말해, 종래의 기술은 풍속과 풍향 등의 기상상황에 따라 산업단지와 인접한 주변 지역으로 예상되는 피해지역을 예측할 수 없었기 때문에 산업단지의 상황을 모니터링하여 규제하는 것은 물론 오염물질로 인한 피해지역을 예측하여 알림으로써 오염에 의한 피해를 최소화할 수 있는 기술이 요구된다.
또한, 종래의 기술은 네트워크 상의 장애를 검출하기 위한 구성이 전무하였으며, 시스템의 보안을 검층하는 구성 또한 미비하여 시스템의 신뢰성 및 효율성이 저하될 가능성이 존재한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 배출기준 이상으로 오염물질이 배출되는 특정 지역을 파악하며, 풍속과 풍향 등에 따른 기상상황에 따라 오염물질로 인한 피해가 발생하는 지역을 예측하여 오염으로 인한 피해를 최소화할 수 있는 오염관리 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 유비쿼터스 센서 네트워크로 구성된 센서노드들의 통신 장애를 용이하게 검출함과 동시에 센서노드의 통신 신뢰성을 향상시켜 효율적인 시스템 관리가 구현될 수 있는 오염관리 시스템을 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 해당 지역의 오염상태를 측정한 오염정보를 포함하는 환경 상황을 실시간 모니터링하며, 모니터링된 오염정보를 수집하여 수집된 오염정보 데이터를 외부로 전송하는 하나 이상의 오염상태 감지수단; 상기 해당지역의 기상상태에 대한 기상정보를 데이터베이스(Data Base)화하여 저장하는 기상정보 관리수단; 및 상기 오염상태 감지수단과 상기 기상정보 관리수단으로부터 수신된 상기 해당 지역에 대한 오염정보 및 기상정보를 관리하며, 상기 해당지역의 오염상태 변화를 예측하고 예측된 정보를 상기 해당 지역으로 전달하는 중앙제어수단; 을 포함하고, 상기 중앙제어수단은, 모니터링된 오염정보를 통해 해당 지역의 이상을 감지하여 해당 지역으로 상황을 전달하도록 관리하는 관리서버; 기상정보 관리수단으로부터 수신된 기상정보를 바탕으로 기상상태를 예측하여 모델링하는 모델링서버; 및 상기 관리서버와 모델링서버에 의한 정보가 축적되어 저장되는 저장서버; 를 포함하고, 상기 모델링서버는, 상기 기상정보 관리수단으로부터 수신된 시점의 기상정보를 바탕으로 기상상태를 예측하여 모델링하는 기상모델링부; 및 상기 기상정보 관리수단의 데이터베이스로부터 수신된 통계화된 기상정보를 바탕으로 기상상태를 예측하여 모델링하는 통계모델링부; 를 포함하며, 상기 하나 이상의 오염상태 감지수단은 해당 지역의 오염상태를 측정하며, 측정된 오염정보를 외부와 연계하여 전달하는 센서노드이고, 상기 센서노드는 지그비(ZigBee), RF통신, 블루투스(Bluetooth), 무선랜(Wireless Lan) 중 어느 하나를 이용하여 센서노드 간의 근거리 무선통신이 구현되되, 상기 센서노드는 무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Network)로 구성되어 상기 중앙제어수단과 통신하며, 상기 무선 메쉬 네트워크 상에는 상기 센서노드의 통신 장애를 검출하여 상기 중앙제어수단으로 전송하는 하나 이상의 장애검출부가 설치되는 오염관리 시스템에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 중앙제어수단은 상기 오염상태 감지수단으로부터 측정 및 수집된 데이터의 노이즈를 보정하는 데이터보정부를 추가적으로 포함하며, 상기 데이터보정부는 센서노드의 설치기간, 센서노드의 설치위치, 센서노드의 센싱감도의 변수에 대한 상이한 가중치를 설정하여 데이터의 노이즈 보정을 수행하도록 마련될 수 있다.
또한, 상기 중앙제어수단은 상기 오염상태 감지수단으로부터 측정 및 수집된 데이터를 바탕으로 오염물 배출업체를 선정하고, 선정된 오염물 배출업체에 해당 내역을 전송하도록 마련될 수 있다.
한편, 상기 센서노드는 이벤트 발생 시각을 기록하기 위한 RTC(Real Time Controller)부를 포함하며, 상기 중앙제어수단은 상기 센서노드에서 기록된 이벤트 발생 시각과 중앙제어수단에서 인식된 이벤트 인지 시각을 비교하여 해당 센서노드의 통신 장애 또는 해당 센서노드가 구성된 영역의 통신 장애를 검출하도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 RTC부의 시간은 GPS 시간 또는 무선 네트워크 시간을 기준으로 주기적으로 보정되도록 마련되며, 상기 센서노드에서 기록되고 중앙제어수단으로 전송되는 이벤트 발생 시각은 상기 RTC부에서 주기적으로 보정된 시간을 기준으로 기록된다.
또한, 상기 장애검출부는 상기 이벤트 발생 시각과 이벤트 인지 시각의 차이가 미리 설정된 범위를 넘어설 경우, 해당 센서노드 또는 해당 센서노드가 구성된 영역의 통신 상태를 장애로 판단하며, 해당 정보를 상기 중앙제어수단으로 전송하도록 마련될 수 있다.
한편, 상기 중앙제어수단은 미리 정해진 설정에 따라 주기적으로 상기 센서노드의 IP를 변환시키기 위한 IP스위칭신호를 상기 센서노드로 송출하도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 중앙제어수단은 상기 IP스위칭신호를 암호화시키는 암호키를 임의적으로 생성하는 암호키생성부를 포함하는 인크립션부를 추가적으로 포함하며, 상기 송출되는 IP스위칭신호는 상기 인크립션부로부터 암호화되어 상기 센서노드로 전송된다.
여기서, 상기 센서노드는, 상기 중앙제어수단과 통신하는 통신부와; 상기 암호화된 IP스위칭신호를 복호화시키는 복호키를 저장하는 저장부를 포함하는 디크립션부와; 상기 복호화된 IP스위칭신호에 따라 상기 센서노드의 변환 IP를 할당하는 정보처리부;를 포함하며, 상기 정보처리부는 변환 IP를 적용한 후, 해당 센서노드를 리셋시킴으로써 해당 센서노드에 변환 IP를 할당하도록 마련될 수 있다.
본 발명에 의해, 배출기준 이상으로 오염물질이 배출되는 특정 지역을 파악하며, 풍속과 풍향 등에 따른 기상상황에 따라 오염물질로 인한 피해가 발생하는 지역을 예측하여 오염으로 인한 피해를 최소화할 수 있다.
또한, 유비쿼터스 센서 네트워크로 구성된 센서노드들의 통신 장애를 용이하게 검출함과 동시에 센서노드의 통신 신뢰성을 향상시켜 효율적인 시스템 관리가 구현될 수 있다.
첨부의 하기 도면들은, 전술한 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 이해시키기 위한 것이므로, 본 발명은 하기 도면에 도시된 사항에 한정 해석되어서는 아니 된다.
도 1 은 본 발명에 따른 오염관리 시스템의 구성을 나타낸 개략도이며,
도 2 는 본 발명에 따른 오염관리 시스템의 중앙제어수단의 구성을 나타낸 블럭도이며,
도 3 은 본 발명에 따른 오염관리 시스템의 센서노드와 중앙제어수단의 블럭도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 오염관리 시스템의 구성을 나타낸 개략도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 오염관리 시스템의 중앙제어수단의 구성을 나타낸 블럭도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 오염관리 시스템의 센서노드와 중앙제어수단의 블럭도이다.
도 1 내지 도 3 을 참조하면, 본 발명에 따른 오염관리 시스템(100)은, 오염상태 감지수단(110), 기상상태 감지수단(120), 기상정보 관리수단(130) 및 중앙제어수단(140) 등을 포함하여 구성된다.
오염상태 감지수단(110)은 해당 지역의 오염상태에 관한 측정 정보를 포함하는 환경 상황을 실시간으로 모니터링하며, 모니터링된 정보를 수집하여 수집된 정보 데이터를 외부로 전송하는 센서노드(160)로 구성된다.
즉, 오염상태 감지수단(110)은 해당 지역의 오염상태를 측정하며, 측정된 정보를 외부와 연계하여 전달하는 센서노드(160)로 구성되며, 이러한 센서노드(160)는 지그비(ZigBee), RF통신, 블루투스(Bluetooth) 및 무선랜(Wireless Lan) 등을 통해 각각의 센서노드 간의 근거리 무선통신이 이루어지도록 한다.
한편, 오염상태 감지수단(110)은 대기오염 또는 수질오염을 측정하는 것이 가능하며, 그 밖의 다른 오염상태를 측정하는 것도 가능하다.
예를 들어, 대기오염을 측정하는 경우에는 황화수소, 암모니아가스, 휘발성유기화합물, 온도 및 습도 등의 정보를 측정하도록 하며, 일정 시간 간격으로 대기의 악취를 측정하도록 하는 등의 방법을 통해 측정된 정보를 외부와 연계하여 전송하는 센서노드를 이용하도록 구성할 수 있으며, 대기오염상태를 측정하기 위한 CCTV 등을 이용하여 공장의 굴뚝에서 검은 연기가 발생하는 구역을 감지하여 해당 위치를 추적하여 파악할 수 있도록 이용하는 것도 가능하다.
기상상태 감지수단(120)은 해당 지역의 기상상태를 측정하는 센서노드로 구성되어, 기상상태를 측정하고자 하는 각각의 지역에서 기상상태를 측정하고, 측정된 정보를 기상정보 관리수단(130)으로 전달하도록 구성된다.
여기서, 오염상태 감지수단(110)과 기상상태 감지수단(120)은 센서노드로 구성되는데, 이러한 센서노드들이 산업단지 등의 특정한 지리적 영역 내에서 일정거리를 두고 배치되어 유비쿼터스 센서 네트워크(USN : Ubiquitous Sensor Network)를 구축하도록 구성된다.
이때, USN은 어느 곳에서나 부착된 태그와 센서노드로부터 사물 및 환경정보를 감지, 저장, 가공 및 통합하며, 상황인식 정보 및 지식 컨텐츠 생성을 통한 맞춤형 서비스를 자유로이 이용할 수 있는 첨단 지능형 사회의 기반 인프라이다.
또한, 센서노드는 환경, 물리계에서 센싱된 정보 또는 센서에 관련된 특정 이벤트를 유무선 통신을 기반으로 전달하는 센서로, 데이터 처리 및 통신경로 설정 등을 수행하며, 낮은 배터리 소비와 긴 수명을 갖도록 구성되어 본 발명의 실시예에서 용이하게 이용하는 것이 가능하다.
기상정보 관리수단(130)은 기상상태 감지수단(120)을 통해 기상상태를 직접 측정하여 측정 정보를 포함하는 기상상태를 실시간 모니터링하여, 데이터베이스(Data Base)화하여 저장하거나, 기상청으로부터 기상상태를 받아 이용하는 것도 가능하다.
이때의 기상정보는 풍향, 풍속, 온도 및 습도 등의 정보이며, 기상상태를 직접 측정하는 경우에는 기상관측용 설비가 설치된 백엽상(百葉箱) 등을 이용하여 측정하는 것이 가능하고, 다른 기상관측용 설비를 이용하여도 무방하다.
중앙제어수단(140)은 오염상태 감지수단(110)과 기상상태 감지수단(120)으로부터 측정된 정보를 관리하며, 오염상태와 기상상태를 취합하여 오염상태의 변화를 예측하여 예측된 정보를 관련지역으로 전달하도록 구성된다.
즉, 기준치 이상의 오염이 발생한 오염지역을 파악하여 조치를 취하는 것이 가능하게 함은 물론 발생된 오염이 풍향 및 풍속 등으로 인해 피해를 발생시키는 인근 지역을 파악하여 이러한 지역에서 예측된 정보에 의한 조치를 취하는 것이 가능하게 하여, 오염으로 인해 발생하는 피해를 최소화할 수 있도록 구성된다.
한편, 중앙제어수단(140)은 도 2 에 도시된 바와 같이, 관리서버(141), 모델링서버(143), 저장서버(145), 데이터보정부(146) 및 인크립션부(147) 등을 포함하여 구성되며, 관리서버(141)는 모니터링된 정보를 통해 기준치 이상의 오염물질 배출정보를 감지하여 관련지역으로 상황을 전달하도록 구성된다.
또한, 모델링서버(143)는 예측되는 기상상태와 통계에 의한 기상상태를 가지며, 외부로부터 기상상태를 얻는 기상모델링부(143-a) 및 기상모델링부(143-a)를 통해 얻은 정보를 축적하여 취합된 통계정보를 가지는 통계모델링부(143-b)를 포함하여 구성된다.
여기서, 기상모델링부(143-a)는 풍향 및 풍속 정보를 이용하여 등고선을 산출하는데, 이때의 산출정보는 예를 들어 동아시아에서 수도권, 수도권에서 ○○시, ○○시에서 △△산업단지로 넓은 범위에서 점점 협소한 범위에 적용시켜 풍향 및 풍속에 따른 등고선을 그려 기상을 예측하도록 할 수 있다.
따라서 기상모델링부(143-a)를 통해 얻은 정보는 통계모델링부(143-b)로 보내며, 통계모델링부(143-b)에서는 다음에 이어질 기상상태를 예측하여 예측된 결과를 관리서버(141)로 전송하여, 관리서버(141)에서 적절한 조치를 취할 수 있도록 구성하는 것이 가능하다.
저장서버(145)는 이러한 모든 정보들을 축적하여 저장하며, 축적된 정보를 바탕으로 다음의 기상상태를 예측할 때 이용하도록 함으로써 더욱 정확한 기상예측이 이루어질 수 있도록 한다.
이때, 오염상태 감지수단(110)과 중앙제어수단(140)을 연결하는 통신망에는 인터넷, 이동통신망, BcN망 등이 이용되도록 구성된다.
데이터보정부(146)는 상기 오염상태 감지수단(110)으로부터 측정 및 수집된 데이터의 노이즈를 보정하기 위한 구성으로써, 오염상태 감지수단(110)을 구성하는 센서노드(160)의 설치기간, 설치위치, 센싱감도의 변수에 대한 상이한 가중치를 설정하여 데이터의 노이즈 보정을 수행하도록 마련될 수 있다.
즉, 상기 중앙제어수단(140)에는 복수개로 구성되는 각각의 센서노드(160)에 대한 식별정보 및 해당 센서노드(160)에 대한 세부정보가 저장되며, 상기 데이터보정부(146)는 상기 저장된 센서노드(160)의 각종 정보를 참조하여 해당 센서노드(160)로부터 전달된 감지 정보에 대해 보정(노이즈 제거)을 수행하여 센서노드(160)로부터 전달된 감지 정보를 현장의 실제 관능수치와 동일 또는 허용오차 범위 이내에서 동일하도록 변환시킴으로써 감지 정보에 대한 신뢰성을 향상시키는 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 상기 중앙제어수단(140)은 상기 오염상태 감지수단(110)으로부터 측정 및 수집된 데이터를 바탕으로 오염물 배출업체를 선정하고, 선정된 오염물 배출업체에 해당 내역을 전송하도록 함으로써, 오염물 배출업체에 경고를 통한 상황 인식, 배출저감장치의 설치를 유도할 뿐만 아니라, 추후 관리 미비에 의한 법적 제재의 증거 자료로 이용할 수도 있다.
본 발명에 따른 오염관리 시스템에서 센서노드(160)는, 도 1 에서와 같이, 무선 메쉬 네트워크를 구성하여 중앙제어수단(140)과 연동되며, 상기 무선 메쉬 네트워크 상에는 상기 센서노드(160)의 통신 장애를 검출하여 상기 중앙제어수단(140)으로 전송하는 하나 이상의 장애검출부(150)가 설치될 수 있다.
여기서, 각 센서노드(160)는 이벤트 발생 시각(해당 센서노드에서의 감지값 검출 및 전송 시각)을 기록하기 위한 RTC(Real Time Controller)부(미도시)를 포함하며, 상기 중앙제어수단(140)은 상기 센서노드(160)에서 기록된 이벤트 발생 시각과 중앙제어수단(140)에서 인식된 이벤트 인지 시각을 비교하여 해당 센서노드(160)의 통신 장애 또는 해당 센서노드(160)가 구성된 영역의 통신 장애를 검출하도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 RTC부의 시간은 GPS 시간 또는 무선 네트워크 시간을 기준으로 주기적으로 보정되도록 마련되며, 상기 센서노드(160)에서 기록되고 중앙제어수단(140)으로 전송되는 이벤트 발생 시각은 상기 RTC부에서 주기적으로 보정된 시간을 기준으로 기록된다.
즉, 상기 장애검출부(150)는 센서노드(160)와 중앙제어수단(140)에 연동되어, 센서노드(160)에서 기록된 상기 이벤트 발생 시각과 중앙제어수단(140)에서 기록된 이벤트 인지 시각의 차이가 미리 설정된 범위를 넘어설 경우, 해당 센서노드(160) 또는 해당 센서노드(160)가 구성된 영역의 통신 상태를 장애로 판단하며, 해당 정보를 상기 중앙제어수단(140)으로 전송하도록 마련됨으로써 센서노드(160)의 통신 장애를 검출할 수 있게 되는 것이다.
아울러, 상기 센서노드(160)는 무선 메쉬 네트워크 상의 센서노드(160)의 통신불량 시 해당 센서노드(160)와 최인접하고 통신이 가능한 다른 센서노드(160)가 이를 수신하여 중앙제어수단(140)으로 전송하는 구성을 추가적으로 포함할 수 있다.
즉, 하나의 센서노드(160)에서 감지된 데이터를 중앙제어수단(140)으로 전송하는데 있어서, 센서노드(160)가 데이터 전송에 대한 피드백 데이터를 중앙제어수단(140)으로부터 받지 못할 경우, 해당 센서노드(160)는 최인접한 센서노드(160) 중 어느 하나를 선택하여 자신의 데이터를 선택된 센서노드(160)로 전송하고, 선택된 센서노드(160)는 자신의 데이터외에 인접 센서노드(160)에서 수신된 데이터를 통합 또는 분할하여 중앙제어수단(140)으로 전송함과 동시에, 통신 불량이 발생된 센서노드(160)에 대한 정보를 중앙제어수단(140) 및 장애검출부(150)로 전달함으로써, 센서노드(160)의 통신 장애를 신속하게 대응할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 중앙제어수단(140)은 미리 정해진 설정에 따라 주기적으로 상기 센서노드(160)의 IP를 변환시키기 위한 IP스위칭신호를 상기 센서노드(160)로 송출하도록 마련될 수 있다.
이는, 고정적으로 설치된 센서노드(160)의 IP주소를 주기적으로 변동시킴으로써, 해당 시설물의 해킹을 방지하는 효과를 발휘할 수 있다.
구체적으로, 상기 중앙제어수단(140)은 도 3 에서와 같이, 상기 IP스위칭신호를 암호화시키는 암호키를 임의적으로 생성하는 암호키생성부(147a)를 포함하는 인크립션부(147)를 추가적으로 포함하며, 상기 송출되는 IP스위칭신호는 상기 인크립션부(147)로부터 암호화되어 상기 센서노드(160)로 전송된다.
여기서, 상기 센서노드(160)는, 상기 중앙제어수단(140)과 통신하는 통신부(161)와; 상기 암호화된 IP스위칭신호를 복호화시키는 복호키를 저장하는 저장부(163a)를 포함하는 디크립션부(163)와; 상기 복호화된 IP스위칭신호에 따라 상기 센서노드(160)의 변환 IP를 할당하는 정보처리부(165);를 포함하며, 상기 정보처리부(165)는 변환 IP를 적용한 후, 해당 센서노드(160)를 리셋시킴으로써 해당 센서노드(160)에 변환 IP를 할당하도록 마련될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예를 구체적인 예를 들어 설명하면, 도 1 에 도시된 바와 같이, 오염물질이 고정적으로 발생하는 산업단지(C) 내에 오염상태 감지수단(110)인 센서노드를 곳곳에 배치하여 센서 네트워크를 구축하도록 한다.
이때, 각각의 지역에 배치된 센서노드들은 기준치 이상의 오염물질로 인해 악취를 발생시키는 정보를 센서노드에서 인터넷망을 이용하여 중앙제어수단(140)으로 전송하도록 한다.
따라서 중앙제어수단(140)에서는 악취가 발생된 센서노드의 위치를 파악하여 오염발생 업체(A)로 측정정보를 전달하여 시정조치를 취할 수 있도록 하며, 기상상태 감지수단(120)에 의해 얻은 해당지역의 기상정보를 통해 풍향 및 풍속 등과 함께 해당 악취로 인해 피해를 입게 될 피해발생 예상구역(B)을 예측하여 정보를 전달함으로써 악취로 인한 피해를 최소화할 수 있도록 한다.
또한, CCTV 등을 이용하여 오염물질이 발생되는 정보를 얻는 것도 가능한데, 이는 CCTV를 모니터링하여 검은 연기가 발생하는 지역의 각도 및 줌인 기능을 이용한 거리 측정 등을 하여 해당업체를 파악하고 측정정보를 전달하여 시정조치를 취하도록 할 수도 있다.
한편, 수질오염에 대한 측정이 이루어지는 것도 가능한데, 한 예로 오수관으로 처분해야할 폐수 등을 우수관으로 배출하는 경우를 엄격히 규제하기 위한 방법으로 우수관 및 오수관 등에 센서노드를 배치하며, 센서노드에서 수소이온지수(pH), 전기전도도 및 수온 등을 측정하여 측정정보를 중앙제어수단(140)으로 전달하여 이상 정보 발생 시에 해당업체 측을 파악하여 규제할 수 있도록 구성하는 것도 가능하다.
이는 기상상태 감지수단(120)을 통해 비가 오는 기상상태 등을 파악하여, 우수로 인해 불어난 우수관의 상황에 적합한 측정지수를 마련하도록 함으로써 센서노드를 통한 정확한 관리가 이루어지도록 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 오염관리 시스템은, 배출기준 이상으로 오염물질이 배출되는 특정 지역을 파악하며, 풍속과 풍향 등에 따른 기상상황에 따라 오염물질로 인한 피해가 발생하는 지역을 예측하여 오염으로 인한 피해를 최소화할 수 있다.
또한, 유비쿼터스 센서 네트워크로 구성된 센서노드들의 통신 장애를 용이하게 검출함과 동시에 센서노드의 통신 신뢰성을 향상시켜 효율적인 시스템 관리가 구현될 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
100 : 오염관리 시스템
110 : 오염상태 감지수단
120 : 기상상태 감지수단
130 : 기상정보 관리수단
140 : 중앙제어수단
141 : 관리서버
143 : 모델링서버
143-a : 기상모델링부 143-b : 통계모델링부
145 : 저장서버
146 : 데이터보정부
147 : 인크립션부
147a : 암호키생성부
150 : 장애검출부
160 : 센서노드
161 : 통신부
163 : 디크립션부
163a : 저장부
165 : 정보처리부
A : 오염발생 업체
B : 피해발생 예상구역
C : 산업단지

Claims (9)

  1. 해당 지역의 오염상태를 측정한 오염정보를 포함하는 환경 상황을 실시간 모니터링하며, 모니터링된 오염정보를 수집하여 수집된 오염정보 데이터를 외부로 전송하는 하나 이상의 오염상태 감지수단;
    상기 해당지역의 기상상태에 대한 기상정보를 데이터베이스(Data Base)화하여 저장하는 기상정보 관리수단; 및
    상기 오염상태 감지수단과 상기 기상정보 관리수단으로부터 수신된 상기 해당 지역에 대한 오염정보 및 기상정보를 관리하며, 상기 해당지역의 오염상태 변화를 예측하고 예측된 정보를 상기 해당 지역으로 전달하는 중앙제어수단; 을 포함하고,
    상기 중앙제어수단은,
    모니터링된 오염정보를 통해 해당 지역의 이상을 감지하여 해당 지역으로 상황을 전달하도록 관리하는 관리서버;
    기상정보 관리수단으로부터 수신된 기상정보를 바탕으로 기상상태를 예측하여 모델링하는 모델링서버; 및
    상기 관리서버와 모델링서버에 의한 정보가 축적되어 저장되는 저장서버; 를 포함하고,
    상기 모델링서버는,
    상기 기상정보 관리수단으로부터 수신된 시점의 기상정보를 바탕으로 기상상태를 예측하여 모델링하는 기상모델링부; 및
    상기 기상정보 관리수단의 데이터베이스로부터 수신된 통계화된 기상정보를 바탕으로 기상상태를 예측하여 모델링하는 통계모델링부; 를 포함하며,
    상기 하나 이상의 오염상태 감지수단은 해당 지역의 오염상태를 측정하며, 측정된 오염정보를 외부와 연계하여 전달하는 센서노드이고, 상기 센서노드는 지그비(ZigBee), RF통신, 블루투스(Bluetooth), 무선랜(Wireless Lan) 중 어느 하나를 이용하여 센서노드 간의 근거리 무선통신이 구현되되, 상기 센서노드는 무선 메쉬 네트워크(Wireless Mesh Network)로 구성되어 상기 중앙제어수단과 통신하며,
    상기 무선 메쉬 네트워크 상에는 상기 센서노드의 통신 장애를 검출하여 상기 중앙제어수단으로 전송하는 하나 이상의 장애검출부가 설치되고,
    상기 중앙제어수단은 상기 오염상태 감지수단으로부터 측정 및 수집된 데이터의 노이즈를 보정하는 데이터보정부를 추가적으로 포함하며, 상기 데이터보정부는 센서노드의 설치기간, 센서노드의 설치위치, 센서노드의 센싱감도의 변수에 대한 상이한 가중치를 설정하여 데이터의 노이즈 보정을 수행하는 것을 특징으로 하는 오염관리 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 오염상태 감지수단은 CCTV를 추가적으로 포함하여 오염물질에 대한 정보를 수집하도록 마련되며,
    상기 중앙제어수단은 상기 오염상태 감지수단으로부터 측정 및 수집된 데이터를 바탕으로 오염물 배출업체를 선정하고, 선정된 오염물 배출업체에 해당 내역을 전송하는 것을 특징으로 하는 오염관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서노드는 이벤트 발생 시각을 기록하기 위한 RTC(Real Time Controller)부를 포함하며,
    상기 중앙제어수단은 상기 센서노드에서 기록된 이벤트 발생 시각과 중앙제어수단에서 인식된 이벤트 인지 시각을 비교하여 해당 센서노드의 통신 장애 또는 해당 센서노드가 구성된 영역의 통신 장애를 검출하는 것을 특징으로 하는 오염관리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 RTC부의 시간은 GPS 시간 또는 무선 네트워크 시간을 기준으로 주기적으로 보정되도록 마련되며,
    상기 센서노드에서 기록되고 중앙제어수단으로 전송되는 이벤트 발생 시각은 상기 RTC부에서 주기적으로 보정된 시간을 기준으로 기록되는 것을 특징으로 하는 오염관리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 장애검출부는 상기 이벤트 발생 시각과 이벤트 인지 시각의 차이가 미리 설정된 범위를 넘어설 경우, 해당 센서노드 또는 해당 센서노드가 구성된 영역의 통신 상태를 장애로 판단하며, 해당 정보를 상기 중앙제어수단으로 전송하는 것을 특징으로 하는 오염관리 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 중앙제어수단은 미리 정해진 설정에 따라 주기적으로 상기 센서노드의 IP를 변환시키기 위한 IP스위칭신호를 상기 센서노드로 송출하는 것을 특징으로 하는 오염관리 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 중앙제어수단은 상기 IP스위칭신호를 암호화시키는 암호키를 임의적으로 생성하는 암호키생성부를 포함하는 인크립션부를 추가적으로 포함하며, 상기 송출되는 IP스위칭신호는 상기 인크립션부로부터 암호화되어 상기 센서노드로 전송되는 것을 특징으로 하는 오염관리 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 센서노드는,
    상기 중앙제어수단과 통신하는 통신부와;
    상기 암호화된 IP스위칭신호를 복호화시키는 복호키를 저장하는 저장부를 포함하는 디크립션부와;
    상기 복호화된 IP스위칭신호에 따라 상기 센서노드의 변환 IP를 할당하는 정보처리부;를 포함하며,
    상기 정보처리부는 변환 IP를 적용한 후, 해당 센서노드를 리셋시킴으로써 해당 센서노드에 변환 IP를 할당하도록 마련되는 것을 특징으로 하는 오염관리 시스템.

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