KR101756189B1 - 환경 정보 수집 및 평가 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 권역별 집중 측정소에서 환경 정보를 실시간으로 측정 및 수집하며, 이 환경 정보에 대하여 평가하여 해당 지역에 대한 환경 실태 조사 보고서가 생성되도록 제어하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템을 제안한다. 본 발명에 따른 시스템은 미리 정해진 지역에서 환경 오염 정도를 판단하기 위한 적어도 하나의 오염 물질에 대한 정보를 수집하는 오염 물질 정보 수집부; 미리 정해진 지역에서 환경 변화를 판단하기 위한 적어도 하나의 주변 상황에 대한 정보를 수집하는 주변 상황 정보 수집부; 오염 물질에 대한 정보 또는 주변 상황에 대한 정보를 기초로 미리 정해진 지역에서의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하는 환경 상태 판단부; 및 미리 정해진 지역에 대한 정보, 오염 물질에 대한 정보, 주변 상황에 대한 정보, 및 환경 상태가 정상 상태인지 여부에 대한 판단 결과를 기초로 미리 정해진 지역에 대한 환경 실태 조사 보고서가 생성되도록 제어하는 보고서 생성 제어부를 포함한다.
Description
본 발명은 환경 정보를 수집하여 이를 처리하는 시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 환경 정보를 수집하고 이를 평가하여 해당 지역에 대한 환경 실태 조사 보고서가 생성되도록 제어하는 시스템에 관한 것이다.
도시의 급속한 성장과 무분별한 개발은 도시 환경 문제를 발생시켜 인간의 삶의 질을 저하시키고 도시 환경 생태계의 지속 가능성을 위협하는 주요 원인이다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 노력은 도시 환경 및 생태학 분야에서 다양하게 시도되고 있지만, 도시 환경 문제를 체계적이고 과학적으로 분석할 수 있는 구체적인 방안이 부족한 실정이다.
최근 U-City 등과 같은 첨단 도시 개발 사업에서는 환경 생태 도시 설계 및 관리 시설 도입이 검토되고 있으며, 도시 공간에서 쾌적하고 지속 가능한 도시 환경 관리를 위한 U-IT 기반 기술이 적용된 요소 기술 개발 및 실용화 기술이 요구되고 있다. 특히 환경 모니터링 서비스에 대한 국내/외 수요가 저탄소 녹색 성장이라는 정부 정책과 더불어 계속 증가하고 있으며, 환경 생태 분야와 U-IT 기술 간의 통합 기술에 대한 요구 사항도 증가하고 있다.
그런데 종래의 환경 모니터링 시스템은 개별적이고 독립적인 방식으로 분산된 데이터를 제공하고 있으므로, 대기질에 대한 상세 정보를 종합적으로 제공하는 데에 한계가 있다. 따라서 기존의 개별적인 일대일 데이터 수집 방식 및 독립적 형태의 환경 모니터링 시스템에서 권역별 환경 정보를 종합 모니터링하고 예측할 수 있는 환경 정보 통합 관리 시스템이 필요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 권역별 집중 측정소에서 환경 정보를 실시간으로 측정 및 수집하며, 이 환경 정보에 대하여 평가하여 해당 지역에 대한 환경 실태 조사 보고서가 생성되도록 제어하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템을 제안하는 것을 목적으로 한다.
그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 사항으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 미리 정해진 지역에서 환경 오염 정도를 판단하기 위한 적어도 하나의 오염 물질에 대한 정보를 수집하는 오염 물질 정보 수집부; 상기 미리 정해진 지역에서 환경 변화를 판단하기 위한 적어도 하나의 주변 상황에 대한 정보를 수집하는 주변 상황 정보 수집부; 상기 오염 물질에 대한 정보 또는 상기 주변 상황에 대한 정보를 기초로 상기 미리 정해진 지역에서의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하는 환경 상태 판단부; 및 상기 미리 정해진 지역에 대한 정보, 상기 오염 물질에 대한 정보, 상기 주변 상황에 대한 정보, 및 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부에 대한 판단 결과를 기초로 상기 미리 정해진 지역에 대한 환경 실태 조사 보고서가 생성되도록 제어하는 보고서 생성 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템을 제안한다.
바람직하게는, 상기 오염 물질 정보 수집부는 오존(O3), 일산화탄소(CO), 아황산가스(SO2), 암모니아(NH3), 질소산화물(NOx), 질산염(NO3), 미세먼지 및 수은 중 적어도 하나의 물질을 상기 오염 물질로 이용한다.
바람직하게는, 상기 주변 상황 정보 수집부는 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 중금속에 대한 정보, 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 이온에 대한 정보, 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 미세 먼지 입자의 크기에 대한 정보, 및 상기 미리 정해진 지역 내 가시 거리에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 상기 주변 상황에 대한 정보로 수집한다.
바람직하게는, 상기 환경 상태 판단부는 상기 오염 물질에 대한 정보가 수집되면 상기 오염 물질에 대한 정보와 제1 기준 정보를 비교하여 제1 비교 결과를 획득하며, 상기 제1 비교 결과를 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단한다.
바람직하게는, 상기 환경 상태 판단부는 서로 다른 시간에 수집된 오염 물질에 대한 정보들의 개수, 상기 오염 물질에 대한 정보들에 대응하는 제1 기준 정보들의 개수, 상기 오염 물질에 대한 정보들의 제1 평균값, 상기 제1 기준 정보들의 제2 평균값, 상기 오염 물질에 대한 정보들과 관련된 제1 표준편차, 및 상기 제1 기준 정보들과 관련된 제2 표준편차를 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단한다.
바람직하게는, 상기 환경 상태 판단부는 상기 제1 표준편차의 제곱값을 상기 오염 물질에 대한 정보들의 개수로 나누어 제1 값을 산출하고, 상기 제2 표준편차의 제곱값을 상기 제1 기준 정보들의 개수로 나누어 제2 값을 산출하며, 상기 제1 값과 상기 제2 값의 합산값에 대한 제곱근을 제3 값으로 산출하고, 상기 제1 평균값과 상기 제2 평균값 사이의 차이값을 제4 값으로 산출하며, 상기 제4 값을 상기 제3 값으로 나누어서 얻은 값을 상기 제1 비교 결과로 산출한다.
바람직하게는, 상기 환경 상태 판단부는 상기 제1 비교 결과가 제2 기준값과 제3 기준값 사이에 위치하는지 여부를 판단하며, 상기 제1 비교 결과가 상기 제2 기준값과 상기 제3 기준값 사이에 위치하는 것으로 판단되면 상기 환경 상태가 정상 상태인 것으로 판단한다.
바람직하게는, 상기 환경 상태 판단부는 동일 오염 물질에 대하여 서로 다른 측정기들에 의해 수집된 오염 물질에 대한 정보들을 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하거나, 동일 오염 물질에 대하여 서로 다른 측정 방법을 통해 수집된 오염 물질에 대한 정보들을 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단한다.
바람직하게는, 상기 환경 상태 판단부는 서로 다른 측정기들 또는 서로 다른 측정 방법에 의해 제1 물질 정보와 제2 물질 정보가 수집되면 상기 제1 물질 정보와 상기 제2 물질 정보를 비교하여 제2 비교 결과를 획득하며, 상기 제2 비교 결과를 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단한다.
바람직하게는, 상기 환경 상태 판단부는 서로 다른 시간에 수집된 제1 물질 정보들 및 상기 제1 물질 정보들과 동일 시간에 수집된 제2 물질 정보들 사이의 차이값들, 상기 차이값들의 평균값, 상기 차이값들의 표준편차, 및 상기 차이값들 중에서 선택되는 최대값을 기초로 상기 제2 비교 결과를 산출한다.
바람직하게는, 상기 환경 상태 판단부는 상기 차이값들의 절대값을 제1 값들로 산출하고, 상기 제1 값들 중에서 선택되는 최대값, 상기 제1 값들의 평균값, 및 상기 제1 값들의 표준편차를 각각 제2 값, 제3 값 및 제4 값으로 산출하며, 상기 제2 값과 상기 제3 값 사이의 차이값을 상기 제4 값으로 나누어 얻은 값을 상기 제2 비교 결과로 산출한다.
바람직하게는, 상기 환경 상태 판단부는 상기 제2 비교 결과가 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제2 비교 결과가 임계값을 초과하는 것으로 판단되면 상기 최대값과 관련된 제1 물질 정보와 제2 물질 정보를 제외한 후 상기 제2 비교 결과를 다시 산출하며, 상기 제2 비교 결과가 임계값 이하가 될 때까지 상기 제2 비교 결과를 다시 산출한다.
바람직하게는, 상기 오염 물질 정보 수집부는 황산염 이온, 질산염 이온, 염소 이온, 암모늄 이온, 나트륨 이온, 칼륨 이온, 칼슘 이온 및 마그네슘 이온 중 적어도 하나의 이온을 상기 오염 물질로 이용하며, 상기 환경 상태 판단부는 상기 적어도 하나의 이온의 농도로부터 산출된 제1 전기전도도와 상기 적어도 하나의 이온에 대하여 전기전도도를 측정하는 장치를 이용하여 산출된 제2 전기전도도를 비교하여 얻은 제3 비교 결과를 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단한다.
바람직하게는, 상기 환경 상태 판단부는 상기 제1 전기전도도와 상기 제2 전기전도도 간 차이값을 상기 제1 전기전도도와 상기 제2 전기전도도 간 합산값으로 나눈 후 100을 곱하여 상기 제3 비교 결과를 산출하며, 상기 제2 전기전도도에 따라 정해지는 허용 범위를 기초로 상기 제3 비교 결과가 상기 허용 범위 이내의 값인지 여부에 따라 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단한다.
바람직하게는, 상기 환경 정보 수집 및 평가 시스템은 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는지 여부를 결정하는 판단 추가 결정부를 더 포함하며, 상기 환경 상태 판단부는 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정되면 미리 정해진 시간이 경과한 뒤 신규 수집된 상기 오염 물질에 대한 정보와 신규 수집된 상기 주변 상황에 대한 정보를 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 다시 판단하고, 상기 보고서 생성 제어부는 이전 판단 결과와 현재 판단 결과를 모두 이용하여 상기 환경 실태 조사 보고서가 생성되도록 제어한다.
바람직하게는, 상기 판단 추가 결정부는 오존에 대한 정보, 일산화탄소에 대한 정보, 아황산가스에 대한 정보, 암모니아에 대한 정보, 질소산화물에 대한 정보, 질산염에 대한 정보 및 수은에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보가 상기 오염 물질에 대한 정보로 수집되지 않으면 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정하거나, 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 중금속에 대한 정보, 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 이온에 대한 정보, 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 미세 먼지 입자의 크기에 대한 정보, 및 상기 미리 정해진 지역 내 가시 거리에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보가 상기 주변 상황에 대한 정보로 수집되지 않으면 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정하거나, 또는 상기 환경 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 판단되면 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정한다.
바람직하게는, 상기 환경 정보 수집 및 평가 시스템은 상기 환경 실태 조사 보고서를 지정된 서버 또는 지정된 단말로 실시간으로 전송하는 조사 보고서 전송부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 환경 정보 수집 및 평가 시스템은 상기 환경 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 판단되면 미리 정해진 시간차를 기초로 미리 정해진 횟수만큼 상기 오염 물질에 대한 정보의 수집, 상기 주변 상황에 대한 정보의 수집 및 상기 환경 상태의 판단이 반복되도록 제어하는 프로세스 제어부를 더 포함한다.
본 발명은 상기한 목적 달성을 위한 구성들을 통하여 다음 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 환경 정보를 수집하여 해당 지역의 환경 상태를 평가함으로써 환경 오염 지역에 대한 관리가 수월해지며, 환경 오염 지역을 체계적으로 관리하는 것도 가능해진다.
둘째, Z-Test, Grubbs Test, 이온 수지 방정식에 의한 이온 농도 타당성 평가, 이온 농도로부터 산출한 전기전도도와 측정치의 일치성 평가 등 다양한 평가 방법을 이용함으로써 환경 상태 평가 방법에 대한 정확도를 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템의 자료 수집 구조를 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템의 자료 수집 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템의 자료 전송 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제1 실시예 참고도이다.
도 6은 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제2 실시예 참고도이다.
도 7은 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제3 실시예 참고도이다.
도 8은 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제4 실시예 참고도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에서 외피 질량 및 유기적 질량 농도 산출 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 환경 정보 수집 및 평가 시스템의 내부 구성들을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 11은 도 10의 환경 정보 수집 및 평가 시스템에 추가적으로 구비될 수 있는 내부 구성들을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템의 자료 수집 구조를 보여주는 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템의 자료 수집 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템의 자료 전송 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
도 5는 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제1 실시예 참고도이다.
도 6은 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제2 실시예 참고도이다.
도 7은 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제3 실시예 참고도이다.
도 8은 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제4 실시예 참고도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에서 외피 질량 및 유기적 질량 농도 산출 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 환경 정보 수집 및 평가 시스템의 내부 구성들을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 11은 도 10의 환경 정보 수집 및 평가 시스템에 추가적으로 구비될 수 있는 내부 구성들을 도시한 블록도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
이하 본 발명에서는 권역별로 대기 오염을 측정하는 집중 측정소에서 실시간으로 측정 및 수집되는 환경 정보에 대하여 평가하는 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템을 개략적으로 도시한 개념도이다.
측정소 시스템(100)은 환경 정보를 수집하여 해당 지역의 환경 상태를 평가하는 시스템이다. 이러한 측정소 시스템(100)은 권역별로 구분하여 설치된 집중 측정소를 이용하여 대기에 대한 정보 등 각종 환경 정보를 수집한다.
또한 측정소 시스템(100)은 Z-Test 등을 이용한 기준 자료와 측정 자료 사이의 비교, Grubbs Test 등을 이용한 측정 자료끼리의 비교, 이온 수지 방정식을 이용한 이온 농도 타당성 판단, 이온 농도로부터 산출한 전기전도도와 측정치 사이의 일치성 판단 등을 기초로 해당 지역의 환경 상태를 평가한다.
도 1에 따르면, 측정소 시스템(100)은 데이터 로거(Data Logger; 110), 수집 S/W(120) 및 DB 서버(DB Server; 130)를 포함한다.
데이터 로거(110)는 해당 지역의 환경 상태를 분석하기 위해 필요한 측정 항목에 대한 정보를 일정 시간동안 기록하여 축적시키는 기능을 수행한다.
데이터 로거(110)는 일산화탄소(CO), 오존(O3), 암모니아(NH3), 질소 산화물(NOy), 질산염(NO3), 아황산가스(SO2), 미세먼지(PM 10), 수은 등을 측정 항목으로 하여 일정 시간동안 기록하여 축적시킬 수 있다. 그러나 본 발명에서 데이터 로거(110)에 의해 축적되는 측정 항목이 이에 한정되는 것은 아니다. 데이터 로거(110)는 오염 물질에 해당하는 각종 물질에 대한 정보를 모두 축적시키는 것이 가능하며, 예컨대 황산염, 염소 성분, 암모늄, 나트륨, 칼륨, 칼슘, 마그네슘 등에 대한 정보도 축적시킬 수가 있다.
한편 데이터 로거(110)는 서로 다른 측정 항목에 대한 정보들을 하나의 데이터베이스에 저장할 수 있으며, 측정 항목에 대한 정보마다 별도의 데이터베이스를 구비하는 것도 가능하다.
수집 S/W(120)는 데이터 로거(110)에 축적되어 있는 측정 항목에 대한 정보를 수집하여 저장하는 기능을 수행한다. 또한 수집 S/W(120)는 이렇게 저장된 측정 항목에 대한 정보를 일정 시간마다 DB 서버(130)로 전송하는 기능을 수행한다. 수집 S/W(120)는 데이터 로거(110)로부터 측정 항목에 대한 정보가 입력될 때마다 이 측정 항목에 대한 정보를 실시간으로 DB 서버(130)로 전송하는 것도 가능하다. 한편 데이터 로거(110)는 측정 항목에 대한 정보를 DB 서버(130)로 직접 전송하는 것도 가능하다.
수집 S/W(120)는 중금속, 이온, 입경(Particle diameter or Particle size), 가시 거리 등 해당 지역의 환경 변화 판단 정보를 수집하는 기능도 수행한다. 상기에서 이온은 측정 장비로 포집하는 미세 먼지 중의 이온 성분 농도를 의미하며, 입경은 측정 장비로 포집하는 미세 먼지 중 각 입자의 크기당 개수 농도를 의미한다. 수집 S/W(120)는 이렇게 수집된 환경 변화 판단 정보를 DB 서버(130)로 실시간으로(또는 일정 시간마다) 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
환경 변화 판단 정보는 해당 오염 물질의 농도 정보로 환경 상태의 정상 상태 여부를 판단하기보다 환경 상태를 이해하는 데에 활용될 수 있다. 일례로 황사가 발생할 경우, 대기와 관련된 중금속 성분 농도 증가, 비교적 입경이 큰 조대 입자의 개수 농도 증가, 이온 성분 중 비교적 휘발성이 낮아 장거리 이동이 가능한 황산염의 농도비가 질산염에 비해 높아지는 경향, 대기 중 입자가 많아지므로 낮은 가시 거리 등의 대기 특징을 관찰할 수 있어 대기 상태를 판단하는 자료로 활용될 수 있다.
DB 서버(130)는 수집 S/W(120)로부터 측정 항목에 대한 정보와 해당 지역의 환경 변화 판단 정보가 수신되면 이 정보들을 저장하는 기능을 수행한다. DB 서버(130)는 일정 시간마다(또는 실시간으로) 수집 S/W(120)로부터 수신된 측정 항목에 대한 정보와 환경 변화 판단 정보를 지정된 서버 또는 지정된 단말로 전송할 수 있다.
통상적으로 DB 서버(130)는 수집 S/W(120)로부터 수신된 정보들 전부를 지정된 서버 또는 지정된 단말로 전송한다. 그러나 본 발명에서는 DB 서버(130)가 수집 S/W(120)로부터 수신된 정보들을 선별하여 그 정보들 중 일부만 지정된 서버 또는 지정된 단말로 전송하는 것도 가능하다.
DB 서버(130)는 관제용 단말(140)이나 사용자 단말(150)과 연결되어 시스템 관리자, 사용자 등에게 저장되어 있는 정보를 제공할 수 있다. 관제용 단말(140)은 시스템 접속자가 접속하는 단말로서, PC, 태블릿, 스마트폰 등으로 구현될 수 있다. 사용자 단말(150)은 사용자가 접속하는 단말이며, 여기서 사용자는 시스템 관리자를 제외한 일반인을 통칭한다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템의 자료 수집 구조를 보여주는 개념도이다.
데이터 로거(110)는 자료 수집기 기능을 수행하는 것으로서, 제1 측정 항목 정보(210a), 제2 측정 항목 정보(210b), …, 제n 측정 항목 정보(210n) 등을 수집하여 수집 S/W(120)로 전송한다. 이때 데이터 로거(110)는 제1 측정 항목 정보(210a), 제2 측정 항목 정보(210b), …, 제n 측정 항목 정보(210n) 등을 DB 서버(130)로 직접 전송하는 것도 가능하다.
데이터 로거(110)에 의해 수집되는 측정 항목 정보들에는 일산화탄소에 대한 정보, 오존에 대한 정보, 암모니아에 대한 정보, 질소 산화물에 대한 정보, 질산염에 대한 정보, 아황산가스에 대한 정보, 수은에 대한 정보 등이 있다. 예컨대 제1 측정 항목 정보(210a)이 일산화탄소에 대한 정보를 의미하면 제2 측정 항목 정보(210b), 제n 측정 항목 정보(210n) 등은 각각 질산염에 대한 정보, 아황산가스에 대한 정보 등을 의미한다.
수집 S/W(120)는 수집 프로그램 형태의 것으로서, 제1 환경 변화 판단 정보(220a), 제2 환경 변화 판단 정보(220b), …, 제n 환경 변화 판단 정보(220n) 등을 수집하여 DB 서버(130)로 전송한다. 또한 수집 S/W(120)는 데이터 로거(110)로부터 수신된 제1 측정 항목 정보(210a), 제2 측정 항목 정보(210b), …, 제n 측정 항목 정보(210n) 등도 DB 서버(130)로 전송한다.
수집 S/W(120)에 의해 수집되는 환경 변화 판단 정보들에는 중금속에 대한 정보, 이온에 대한 정보, 입경에 대한 정보, 가시 거리에 대한 정보 등이 있다. 예컨대 제1 환경 변화 판단 정보(220a)가 중금속에 대한 정보를 의미하면 제2 환경 변화 판단 정보(220b), 제n 환경 변화 판단 정보(220n) 등은 각각 이온에 대한 정보, 가시 거리에 대한 정보 등을 의미한다.
한편 데이터 로거(110)와 수집 S/W(120)는 일정 시간마다 정보들을 수집할 수 있는데, 본 발명에서는 예컨대 5분, 30분, 1시간 등마다 정보들을 수집할 수 있다.
DB 서버(130)는 데이터 로거(110)와 수집 S/W(120)에 의해 수집된 정보들을 기초로 일정 시간마다 해당 지역의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단한다. DB 서버(130)는 예컨대 1시간마다 해당 지역의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
DB 서버(130)는 측정값, 상태값, 진단 정보 등을 측정기 원시 자료(231)로 하여 저장한다. 여기서 측정값은 데이터 로거(110)에 의해 수집된 측정 항목 정보들(210a, 210b, …, 210n)을 의미하며, 상태값은 수집 S/W(120)에 의해 수집된 환경 변화 판단 정보들(220a, 220b, …, 220n)을 의미한다. 또한 진단 정보는 해당 지역의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하여 얻은 결과를 의미한다.
DB 서버(130)는 추가 선별이 필요한지 여부를 판단한다. 추가 선별이 필요한 것으로 판단되면, DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)를 실시간으로 선별하여 확정 자료(232)로 별도 저장한다. 반면 추가 선별이 필요하지 않은 것으로 판단되면, DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)를 확정 자료(232)로 하여 새로운 데이터베이스에 저장한다. 본 발명에서 추가 선별은 1회에 한정되는 것은 아니며, n회(예컨대 5회) 수행되는 것도 가능하다.
DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)로부터 확정 자료(232)가 결정되면 전송 프로그램을 이용하여 이 확정 자료(232)를 지정된 서버 또는 지정된 단말로 전송한다.
DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)로부터 확정 자료(232)를 선별하는 기준에 대한 정보를 저장한다. DB 서버(130)는 이러한 선별 기준에 대한 정보로 운영자 정보(233), 측정소 정보(234), 항목 정보(235), 측정 방식 정보(236), 상태 코드 정보(237) 등을 저장할 수 있다.
운영자 정보(233)는 관제용 단말(140)을 통해 DB 서버(130)에 접속 권한이 부여된 자에 대한 정보를 의미한다. 측정소 정보(234)는 측정값(즉 데이터 로거(110)에 의해 수집되는 측정 항목 정보들(210a, 210b, …, 210n)), 상태값(즉 수집 S/W(120)에 의해 수집되는 환경 변화 판단 정보들(220a, 220b, …, 220n)) 등을 획득하는 측정소에 대한 정보를 의미한다. 항목 정보(235)는 측정값, 상태값 등으로 획득해야 할 항목 또는 그 항목이 속하는 그룹에 대한 정보를 의미한다. 측정 방식 정보(236)는 측정값, 상태값 등을 획득할 때 이용되는 측정 방식에 대한 정보를 의미한다. 상태 코드 정보(237)는 측정값, 상태값 등으로부터 진단 정보(즉 해당 지역의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하여 얻은 결과)를 생성할 때에 이용되는 코드에 대한 정보를 의미한다.
운영자 정보(233)에 따라 DB 서버(130)에 접속 권한이 부여된 권한 부여자는 관제용 단말(140)을 통해 DB 서버(130)에 접속할 수 있다. 이때 관제용 단말(140)은 권한 부여자가 입력한 정보를 기초로 측정기 원시 자료(231)로부터 확정 자료(232)를 선별할 수 있다. 또한 관제용 단말(140)은 권한 부여자가 입력한 정보를 기초로 선별 기준에 대한 정보를 변경하는 것도 가능하다.
관제용 단말(140)은 DB 서버(130)와 연동하여 확정 자료(232)를 토대로 해당 지역의 환경 실태 조사 보고서를 생성하는 기능도 수행할 수 있다.
한편 DB 서버(130)는 추가 선별이 필요한 것으로 판단되면 측정기 원시 자료(231)로부터 선별된 측정값, 상태값 등을 이용하여 진단 정보를 추가로 생성할 수 있다. 이러한 DB 서버(130)는 추가 선별의 필요성에 따라 생성된 제1 진단 정보, 제2 진단 정보, …, 제n 진단 정보 등을 확정 자료(232)로써 저장한다. DB 서버(130)는 추가 선별이 더이상 필요하지 않다고 판단될 때까지 진단 정보를 추가로 생성할 수 있으며, 관제용 단말(140)은 추가 선별이 더이상 필요하지 않을 때까지 생성된 진단 정보들을 기초로 환경 실태 조사 보고서를 생성할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템의 자료 수집 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
먼저 데이터 로거(110)와 수집 S/W(120)가 각각 측정 자료를 수집한다(S310). 이때 데이터 로거(110)는 일산화탄소에 대한 정보, 오존에 대한 정보, 암모니아에 대한 정보, 질소 산화물에 대한 정보, 질산염에 대한 정보, 아황산가스에 대한 정보, 수은에 대한 정보 등 측정값을 수집하며, 수집 S/W(120)는 중금속에 대한 정보, 이온에 대한 정보, 입경에 대한 정보, 가시 거리에 대한 정보 등 상태값을 수집한다.
데이터 로거(110)와 수집 S/W(120)는 제1 시간(ex. 5분, 30분, 1시간)마다 측정 자료를 수집할 수 있다.
수집 S/W(120)는 데이터 로거(110)와 자신에 의해 수집된 측정 자료들을 취합하여 DB 서버(130)로 전송한다.
이후 DB 서버(130)는 제2 시간(ex. 1시간)마다 데이터 로거(110)와 수집 S/W(120)에 의해 측정 자료가 정상적으로 수집되고 있는지 여부를 판단한다(S320). DB 서버(130)는 수집 S/W(120)로부터 수신되는 측정 자료들과 그 측정 자료들이 수집된 시간 정보들을 기초로 측정 자료가 정상적으로 수집되고 있는지 여부를 판단할 수 있다.
측정 자료가 정상적으로 수집되고 있는 것으로 판단되면, DB 서버(130)는 수집 S/W(120)로부터 수신된 측정 자료들을 측정기 원시 자료(231)로써 데이터베이스에 저장한다(S330).
이후 DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)에 저장된 정보들을 추가 선별할 필요성이 있는지 여부를 판단한다(S340).
추가 선별의 필요성이 없는 것으로 판단되면, DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)를 토대로 해당 지역에 대한 환경 실태 조사 보고서를 생성시킨다(S350).
반면 추가 선별의 필요성이 있는 것으로 판단되면, DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)를 선별하여 확정 자료(232)로써 별도 저장한다(S360). 이후 DB 서버(130)는 S340 단계를 다시 수행한다. 추가 선별의 필요성이 있는 것으로 다시 판단될 경우, DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)를 다시 선별하여 확정 자료(232)로써 저장할 수 있으며, 확정 자료(232)를 업데이트하는 것도 가능하다.
한편 측정 자료가 정상적으로 수집되고 있지 않은 것으로 판단되면, DB 서버(130)는 자료 수집 프로세스를 비정상 플래그(Flag) 상태로 변경하고(S370) 이 사실을 관제용 단말(140)로 통보한다(B).
한편 DB 서버(130)는 측정 자료가 정상적으로 수집되고 있지 않은 것으로 판단되더라도 수집 S/W(120)로부터 수신된 일부의 측정 자료들을 측정기 원시 자료(231)로써(A) 데이터베이스에 저장한 뒤(S330) S340 단계를 수행하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 측정소 시스템의 자료 전송 프로세스를 개략적으로 도시한 흐름도이다.
먼저 데이터 로거(110)와 수집 S/W(120)가 각각 측정 자료를 수집한다(S410). 이때 데이터 로거(110)는 일산화탄소에 대한 정보, 오존에 대한 정보, 암모니아에 대한 정보, 질소 산화물에 대한 정보, 질산염에 대한 정보, 아황산가스에 대한 정보, 수은에 대한 정보 등 측정값을 수집하며, 수집 S/W(120)는 중금속에 대한 정보, 이온에 대한 정보, 입경에 대한 정보, 가시 거리에 대한 정보 등 상태값을 수집한다.
데이터 로거(110)와 수집 S/W(120)는 제1 시간(ex. 5분, 30분, 1시간)마다 측정 자료를 수집할 수 있다.
수집 S/W(120)는 데이터 로거(110)와 자신에 의해 수집된 측정 자료들을 취합하여 DB 서버(130)로 전송한다.
이후 DB 서버(130)는 수집 S/W(120)로부터 수신된 측정 자료들을 측정기 원시 자료(231)로 결정하고(S420) 데이터베이스에 저장한다(S430).
이후 DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)에 저장된 정보들을 추가 선별할 필요성이 있는지 여부를 판단한다(S440).
추가 선별의 필요성이 없는 것으로 판단되면, DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)를 확정 자료(232)로서 결정하고 이 확정 자료(232)를 지정된 서버 또는 지정된 단말로 전송한다(S450).
반면 추가 선별의 필요성이 있는 것으로 판단되면, DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)를 선별하여 확정 자료(232)로써 별도 저장한다(S460). 이후 DB 서버(130)는 S440 단계를 다시 수행한다. 추가 선별의 필요성이 있는 것으로 다시 판단될 경우, DB 서버(130)는 측정기 원시 자료(231)를 다시 선별하여 확정 자료(232)로써 저장할 수 있으며, 확정 자료(232)를 업데이트하는 것도 가능하다.
다음으로 측정소 시스템(100)의 DB 서버(130)를 이용하여 해당 지역의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하는 방법에 대하여 설명한다.
DB 서버(130)는 Z-Test 등을 이용한 기준 자료와 측정 자료 사이의 비교, Grubbs Test 등을 이용한 측정 자료끼리의 비교, 이온 수지 방정식을 이용한 이온 농도 타당성 판단, 이온 농도로부터 산출한 전기전도도와 측정치 사이의 일치성 판단 등을 기초로 해당 지역의 환경 상태를 평가할 수 있다.
먼저 Z-Test를 이용하여 해당 지역의 환경 상태를 평가하는 방법에 대하여 설명한다. 도 5는 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제1 실시예 참고도이다.
Z-Test는 기준 자료를 별도로 등록하여 측정 자료와 비교함으로써 테스트를 수행하는 방법을 말한다. 이러한 Z-Test는 기준 자료와 피테스트 자료(측정 자료) 사이의 분산의 차이값을 이용하여 z 값을 산출한 후, z 값이 기준 범위를 초과하는지 여부를 검증한다. Z-Test에 따르면, 자료를 쓰는 것과 버리는 것이 자료 단위로 결정된다.
DB 서버(130)는 다음 수학식 1을 이용하여 zi 값을 산출한다.
상기에서 n1은 측정 자료들의 개수를 의미하며, n2는 기준 자료들의 개수를 의미한다. 또한 σ1은 측정 자료들을 데이터들로 하여 얻은 표준편차를 의미하며, σ2는 기준 자료들을 데이터들로 하여 얻은 표준편차를 의미한다. 또한 y1,i는 측정 자료들을 데이터들로 하여 얻은 평균값을 의미하며, y2,i는 기준 자료들을 데이터들로 하여 얻은 평균값을 의미한다.
이후 DB 서버(130)는 zi 값이 기준 범위를 초과하는지 여부를 판단한다. 이 경우 DB 서버(130)는 도 5의 (a)를 바탕으로 zi 값이 -1.96 < zi < +1.96을 만족하는지 여부를 판단한다.
zi 값이 -1.96 < zi < +1.96을 만족하는 것으로 판단되면, DB 서버(130)는 해당 지역의 환경 상태가 정상 상태인 것으로 판단한다. 이와 같이 DB 서버(130)가 해당 지역의 환경 상태를 평가하는 일련의 과정 즉, 기준 자료를 등록하고 Z-Test를 적용하여 결과를 도출하는 과정은 도 5의 (b)에 도시된 바와 같다.
다음으로 Grubbs Test를 이용하여 해당 지역의 환경 상태를 평가하는 방법에 대하여 설명한다. 도 6은 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제2 실시예 참고도이다.
Grubbs Test는 통계 처리 방법 중 하나로 실시간 자동 측정 자료(권역별 측정소에서 측정한 결과값)와 수동 측정 자료(미리 정해진 대기 측정망(ex. 11종의 국가 대기 측정망 중 PM2.5 측정망)에서 측정한 결과값)의 품질 검증을 위하여 자료의 이상치를 진단·제거한 후 자료를 재구성하는 방법으로, 실시간 자동 측정 자료를 검증하는 방법다. 본 발명에서는 일실시예로 Grubbs Test를 통해 환경 상태를 평가하기에 적합한 자료들로 재구성한 뒤 Z-Test 등을 통해 환경 상태를 평가할 수 있다.
Grubbs Test는 동일 항목을 서로 다른 측정기 또는 서로 다른 측정 방식을 사용하는 경우에 사용하도록 구현한다. Grubbs Test에서는 CV(Critical Value)를 계산한 다음, 기 계산된 기준값을 만족하지 못할 경우 극한값을 제외하고 다시 CV 값을 계산하는 과정을 반복한다. 이때 정상으로 판단되는 자료의 개수가 기준을 만족하지 못하는 경우 자료 집합 자체를 불용 처리할 수 있다.
DB 서버(130)가 Grubbs Test를 적용하여 이상치를 제거하는 방법은 다음과 같다.
먼저 DB 서버(130)가 두개 자료들(즉 서로 다른 측정기 또는 서로 다른 측정 방식을 사용하여 얻은 자료들) 간의 차이로 정의되는 G 값을 정의한다.
G = |y1,i - y2,i|
상기에서 y1,i와 y2,i는 서로 다른 측정기 또는 서로 다른 측정 방식을 이용하여 얻은 자료들의 값들을 의미한다.
이후 DB 서버(130)는 적정성 기준 TS를 다음과 같이 정의한다.
TS = (MaxG - AG) / σG
상기에서 MaxG는 G들 중 최대값을 의미하며, AG는 G들의 평균값을 의미한다. 또한 σG는 G들의 표준편차를 의미한다.
이후 DB 서버(130)는 TS와 CV를 비교하여 TS > CV를 만족하는지 여부를 판단한다. TS > CV를 만족하는 것으로 판단되면, DB 서버(130)는 MaxG에 해당하는 측정치를 이상치라 추정하고, 이를 제외하고 TS를 다시 산출한다.
DB 서버(130)는 TS ≤ CV인 것으로 판단되면 Grubbs 이상치 test를 완료한다.
DB 서버(130)가 해당 지역의 환경 상태를 평가하는 일련의 과정 즉, 서로 다른 측정기 또는 서로 다른 측정 방식을 이용하여 얻은 자료들을 Grubbs test에 적용하여 결과를 도출하는 과정은 도 6에 도시된 바와 같다. 도 6은 Grubbs Test의 결과 예시도이다.
다음으로 이온 수지 방정식에 의한 초미세먼지(PM 2.5) 내 이온 농도 타당성 평가(R1)를 통해 해당 지역의 환경 상태를 평가하는 방법에 대하여 설명한다. 도 7은 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제3 실시예 참고도이다.
이온 크로마토그래피(Ion chromatography)에서 측정된 이온 자료의 타당성은 이온 수지 방정식(Ion balance) 만족 여부와 이온 농도에 근거한 전기전도도와 실험적 전기전도도의 일치 여부 등으로 평가된다.
이온 수지 방정식에 의하면 수용액에서는 양이온 농도와 음이온 농도는 같아야 하며, 다음에 정의된 R1이 이온 수지 방정식 만족 여부 평가에 사용된다. 이온 수지 방정식은 다음과 같다.
R1 = (양이온의 합 - 음이온의 합) / (양이온의 합 + 음이온의 합) × 100
한편 이온 수지 방정식의 위배 허용 범위는 설정하도록 구현하되, 초기값으로 다음 표 1을 적용한다.
| 양이온 + 음이온 합 | < 50 | 50 ~ 100 | > 100 |
| R1 허용 범위 | ±30 | ±15 | ±8 |
상기에서 양이온 + 음이온 합의 단위는 ueg-mole/L이고, R1 허용 범위의 단위는 %이다.
도 7은 이온 농도 타당성 평가의 결과를 보여주는 예시도이다.
다음으로 이온 농도로부터 산출한 전기전도도와 전기전도도 측정치의 일치성 평가(R2)를 통해 해당 지역의 환경 상태를 평가하는 방법에 대하여 설명한다. 도 8은 DB 서버의 환경 상태 평가 방법을 설명하기 위한 제4 실시예 참고도이다.
DB 서버(130)는 Aim 장비에서 실측한 전기전도도와 다음의 공식을 이용한 계산된 전기전도도를 산출한다.
Conductivity = 10-4 × (349.7×106-pH + 160[SO4 2-] + 71.5[NO3 -] + 76.3[Cl-] + 73.5[NH4 +] + 50.1[Na+] + 73.5[K+] + 119.6[Ca2 +] + 106.6[Mg2 +])
이온 농도로부터 산출한 전기전도도와 전기전도도 측정치의 일치성 평가를 위해서 다음과 같이 정의된 R2를 사용한다.
R2 = (계산값 - 측정값) / (계산값 + 측정값) × 100
일치성을 위한 R2의 허용 범위는 설정하도록 구현하되, 초기값으로 다음 표 2를 적용한다.
| 실측 전도도 | < 0.5 | 0.5 ~ 3 | > 3 |
| R2 허용 범위 | ±20 | ±13 | ±9 |
상기에서 실측 전도도의 단위는 mS/m이고, R2 허용 범위의 단위는 %이다.
도 8은 전기전도도의 산출치와 측정치 간 일치성 평가의 결과를 보여주는 예시도이다.
다음으로 외피 질량(Crustal Mass) 및 유기적 질량(Organic Mass) 농도 산출에 대하여 설명한다. 도 9는 본 발명의 일실시예에서 외피 질량 및 유기적 질량 농도 산출 방법을 설명하기 위한 참고도이다.
PM 2.5(초미세먼지) 조성 측정시에는 편이를 위해서 일부 화합물을 산화 혹은 환원시킨다. 중금속은 환원이 되어서 산화물이 금속 원소로 바뀌며, 유기 화합물은 산화되어서 탄소 성분만 남게 된다.
PM 2.5를 구성하는 조성별 무게를 합산하면 PM 2.5의 총 무게와 같아야 한다. 이를 PM 2.5 질량의 완전성(PM 2.5 mass closure)이라 하며, PM 2.5 조성 측정 자료의 검증에 널리 사용된다.
그래서 다음과 같은 식을 사용하여 PM 2.5 조성에 대응하는 PM 2.5의 질량을 산출한다.
Crustal mass = 3.73 × silicon + 1.63 × calcium + 2.42 × iron + 1.94 × titaninum
Organic mass = k × Organic Carbon
상기에서 k 값은 설정으로 구현하되(1.2 ~ 2.5) 기본값은 2.0을 사용한다.
도 9의 (a)는 외피 질량 농도 산출 결과를 보여주는 예시도이고, 도 9의 (b)는 유기적 질량 농도 산출 결과를 보여주는 예시도이다.
이상 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일실시 형태에 대하여 설명하였다. 이하에서는 이러한 일실시 형태로부터 추론 가능한 본 발명의 바람직한 형태에 대하여 설명한다.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 환경 정보 수집 및 평가 시스템의 내부 구성들을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 10에 따르면, 환경 정보 수집 및 평가 시스템(500)은 오염 물질 정보 수집부(510), 주변 상황 정보 수집부(520), 환경 상태 판단부(530), 보고서 생성 제어부(540), 전원부(550) 및 주제어부(560)를 포함한다.
전원부(550)는 환경 정보 수집 및 평가 시스템(500)을 구성하는 각 구성에 전원을 공급하는 기능을 수행한다.
주제어부(560)는 환경 정보 수집 및 평가 시스템(500)을 구성하는 각 구성의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
오염 물질 정보 수집부(510)는 미리 정해진 지역에서 환경 오염 정도를 판단하기 위한 적어도 하나의 오염 물질에 대한 정보를 수집하는 기능을 수행한다. 상기에서 오염 물질은 대기에 포함되어 있는 오염 물질을 의미한다. 오염 물질 정보 수집부(510)는 도 1의 데이터 로거(110)에 대응하는 개념이다.
오염 물질 정보 수집부(510)는 오존(O3), 일산화탄소(CO), 아황산가스(SO2), 암모니아(NH3), 질소산화물(NOx), 질산염(NO3), 미세먼지(PM 10) 및 수은 중 적어도 하나의 물질을 오염 물질로 이용할 수 있다.
주변 상황 정보 수집부(520)는 미리 정해진 지역에서 환경 변화를 판단하기 위한 적어도 하나의 주변 상황에 대한 정보를 수집하는 기능을 수행한다. 주변 상황 정보 수집부(520)는 도 1의 수집 S/W(120)에 대응하는 개념이다.
주변 상황 정보 수집부(520)는 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 중금속에 대한 정보, 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 이온에 대한 정보, 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 미세 먼지 입자의 크기에 대한 정보, 및 미리 정해진 지역 내 가시 거리에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 주변 상황에 대한 정보로 수집할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 오염 물질 정보 수집부(510)에 의해 수집된 오염 물질에 대한 정보 또는 주변 상황 정보 수집부(520)에 의해 수집된 주변 상황에 대한 정보를 기초로 미리 정해진 지역에서의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하는 기능을 수행한다. 환경 상태 판단부(530)는 도 1의 DB 서버(130)에 대응하는 개념이다.
환경 상태 판단부(530)는 Z-Test를 기초로 미리 정해진 지역에서의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 이 경우 환경 상태 판단부(530)는 다음과 같은 기능들을 수행할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 오염 물질에 대한 정보가 수집되면 오염 물질에 대한 정보와 제1 기준 정보를 비교하여 제1 비교 결과를 획득하며, 이 제1 비교 결과를 기초로 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 서로 다른 시간에 수집된 오염 물질에 대한 정보들의 개수, 오염 물질에 대한 정보들에 대응하는 제1 기준 정보들의 개수, 오염 물질에 대한 정보들의 제1 평균값, 제1 기준 정보들의 제2 평균값, 오염 물질에 대한 정보들과 관련된 제1 표준편차, 및 제1 기준 정보들과 관련된 제2 표준편차를 기초로 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 제1 표준편차의 제곱값을 오염 물질에 대한 정보들의 개수로 나누어 제1 값을 산출하고, 제2 표준편차의 제곱값을 제1 기준 정보들의 개수로 나누어 제2 값을 산출하며, 제1 값과 제2 값의 합산값에 대한 제곱근을 제3 값으로 산출하고, 제1 평균값과 제2 평균값 사이의 차이값을 제4 값으로 산출하며, 제4 값을 제3 값으로 나누어서 얻은 값을 제1 비교 결과로 산출할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 제1 비교 결과가 제2 기준값과 제3 기준값 사이에 위치하는지 여부를 판단하며, 제1 비교 결과가 제2 기준값과 제3 기준값 사이에 위치하는 것으로 판단되면 환경 상태가 정상 상태인 것으로 판단할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 Grubbs Test를 기초로 미리 정해진 지역에서의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 이 경우 환경 상태 판단부(530)는 다음과 같은 기능들을 수행할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 동일 오염 물질에 대하여 서로 다른 측정기들에 의해 수집된 오염 물질에 대한 정보들을 기초로 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하거나, 동일 오염 물질에 대하여 서로 다른 측정 방법을 통해 수집된 오염 물질에 대한 정보들을 기초로 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 서로 다른 측정기들 또는 서로 다른 측정 방법에 의해 제1 물질 정보와 제2 물질 정보가 수집되면 제1 물질 정보와 제2 물질 정보를 비교하여 제2 비교 결과를 획득하며, 이 제2 비교 결과를 기초로 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 서로 다른 시간에 수집된 제1 물질 정보들 및 이 제1 물질 정보들과 동일 시간에 수집된 제2 물질 정보들 사이의 차이값들, 및 이 차이값들로부터 연산되는 적어도 하나의 연산값을 기초로 제2 비교 결과를 산출할 수 있다. 이때 환경 상태 판단부(530)는 연산값으로 차이값들의 평균값, 차이값들의 표준편차, 및 차이값들 중에서 선택되는 특정값(최대값)을 이용할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 차이값들의 절대값을 제1 값들로 산출하고, 제1 값들 중에서 선택되는 최대값, 제1 값들의 평균값, 및 제1 값들의 표준편차를 각각 제2 값, 제3 값 및 제4 값으로 산출하며, 제2 값과 제3 값 사이의 차이값을 제4 값으로 나누어 얻은 값을 제2 비교 결과로 산출할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 제2 비교 결과가 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 이 제2 비교 결과가 임계값을 초과하는 것으로 판단되면 최대값과 관련된 제1 물질 정보와 제2 물질 정보를 제외한 후 제2 비교 결과를 다시 산출하며, 제2 비교 결과가 임계값 이하가 될 때까지 제2 비교 결과를 다시 산출할 수 있다.
한편 환경 상태 판단부(530)는 제2 비교 결과가 임계값 이하가 되면 잔존하는 제1 물질 정보들 또는 제2 물질 정보들을 이용하여 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 예컨대 제1 물질 정보들을 이용하여 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하는 경우, 환경 상태 판단부(530)는 제1 물질 정보와 제2 기준 정보를 비교하여 제3 비교 결과를 획득하며, 이 제3 비교 결과를 기초로 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 기준 정보와의 비교를 통해 환경 상태를 판단하는 방법은 전술하였는 바, 여기서는 보다 자세한 설명을 생략한다.
보고서 생성 제어부(540)는 미리 정해진 지역에 대한 정보, 오염 물질에 대한 정보, 주변 상황에 대한 정보, 및 환경 상태가 정상 상태인지 여부에 대한 판단 결과를 기초로 미리 정해진 지역에 대한 환경 실태 조사 보고서가 생성되도록 제어하는 기능을 수행한다. 보고서 생성 제어부(540)는 도 1의 DB 서버(130)에 대응하는 개념이다.
환경 상태 판단부(530)는 이온 수지 방정식을 이용한 이온 농도 타당성 판단, 이온 농도로부터 산출한 전기전도도와 측정치 사이의 일치성 판단 등을 기초로 미리 정해진 지역에서의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다. 이 경우 환경 상태 판단부(530)는 다음과 같은 기능들을 수행할 수 있다.
이때 오염 물질 정보 수집부(510)는 황산염 이온, 질산염 이온, 염소 이온, 암모늄 이온, 나트륨 이온, 칼륨 이온, 칼슘 이온 및 마그네슘 이온 중 적어도 하나의 이온을 오염 물질로 이용할 수 있다.
그러면 환경 상태 판단부(530)는 적어도 하나의 이온의 농도로부터 산출된 제1 전기전도도와 적어도 하나의 이온에 대하여 전기전도도를 측정하는 장치를 이용하여 산출된 제2 전기전도도를 비교하여 얻은 제3 비교 결과를 기초로 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
환경 상태 판단부(530)는 제1 전기전도도와 제2 전기전도도 간 차이값을 제1 전기전도도와 제2 전기전도도 간 합산값으로 나눈 후 100을 곱하여 제3 비교 결과를 산출하며, 제2 전기전도도에 따라 정해지는 허용 범위를 기초로 제3 비교 결과가 허용 범위 이내의 값인지 여부에 따라 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단할 수 있다.
도 11은 도 10의 환경 정보 수집 및 평가 시스템에 추가적으로 구비될 수 있는 내부 구성들을 도시한 블록도이다.
도 11에 따르면, 환경 정보 수집 및 평가 시스템(500)은 판단 추가 결정부(570), 조사 보고서 전송부(580) 및 프로세스 제어부(590) 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
판단 추가 결정부(570)는 환경 상태 판단부(530)에 의해 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는지 여부를 결정하는 기능을 수행한다.
이 경우 환경 상태 판단부(530)는 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정되면 미리 정해진 시간이 경과한 뒤 신규 수집된 오염 물질에 대한 정보와 신규 수집된 주변 상황에 대한 정보를 기초로 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 다시 판단할 수 있다.
그러면 보고서 생성 제어부(540)는 이전 판단 결과와 현재 판단 결과를 모두 이용하여 환경 실태 조사 보고서가 생성되도록 제어할 수 있다.
판단 추가 결정부(570)는 오존에 대한 정보, 일산화탄소에 대한 정보, 아황산가스에 대한 정보, 암모니아에 대한 정보, 질소산화물에 대한 정보, 질산염에 대한 정보 및 수은에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보가 오염 물질에 대한 정보로 수집되지 않으면 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정할 수 있다.
또한 판단 추가 결정부(570)는 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 중금속에 대한 정보, 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 이온에 대한 정보, 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 미세 먼지 입자의 크기에 대한 정보, 및 미리 정해진 지역 내 가시 거리에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보가 주변 상황에 대한 정보로 수집되지 않으면 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정할 수 있다.
또한 판단 추가 결정부(570)는 환경 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 판단되면 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정할 수 있다.
조사 보고서 전송부(580)는 환경 실태 조사 보고서를 지정된 서버 또는 지정된 단말로 실시간으로 전송하는 기능을 수행한다.
프로세스 제어부(590)는 환경 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 판단되면 미리 정해진 시간차를 기초로 미리 정해진 횟수만큼 오염 물질에 대한 정보의 수집, 주변 상황에 대한 정보의 수집 및 환경 상태의 판단이 반복되도록 제어하는 기능을 수행한다.
이상에서 설명한 본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성요소들이 하나로 결합하거나 결합하여 동작하는 것으로 기재되어 있다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 또한, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 USB 메모리, CD 디스크, 플래쉬 메모리 등과 같은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 기록매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 캐리어 웨이브 매체 등이 포함될 수 있다.
또한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함한 모든 용어들은, 상세한 설명에서 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 문맥상의 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (18)
- 미리 정해진 지역에서 환경 오염 정도를 판단하기 위한 적어도 하나의 오염 물질에 대한 정보를 수집하는 오염 물질 정보 수집부;
상기 미리 정해진 지역에서 환경 변화를 판단하기 위한 적어도 하나의 주변 상황에 대한 정보를 수집하는 주변 상황 정보 수집부;
상기 오염 물질에 대한 정보 또는 상기 주변 상황에 대한 정보를 기초로 상기 미리 정해진 지역에서의 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하되, 서로 다른 시간에 수집된 오염 물질에 대한 정보들의 개수, 상기 오염 물질에 대한 정보들에 대응하는 제1 기준 정보들의 개수, 상기 오염 물질에 대한 정보들의 제1 평균값, 상기 제1 기준 정보들의 제2 평균값, 상기 오염 물질에 대한 정보들과 관련된 제1 표준편차, 및 상기 제1 기준 정보들과 관련된 제2 표준편차를 기초로 상기 오염 물질에 대한 정보와 제1 기준 정보를 비교하여 제1 비교 결과를 획득하여, 상기 제1 비교 결과를 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하며, 상기 제1 표준편차의 제곱값을 상기 오염 물질에 대한 정보들의 개수로 나누어 제1 값을 산출하고, 상기 제2 표준편차의 제곱값을 상기 제1 기준 정보들의 개수로 나누어 제2 값을 산출하며, 상기 제1 값과 상기 제2 값의 합산값에 대한 제곱근을 제3 값으로 산출하고, 상기 제1 평균값과 상기 제2 평균값 사이의 차이값을 제4 값으로 산출하며, 상기 제4 값을 상기 제3 값으로 나누어서 얻은 값을 상기 제1 비교 결과로 산출하는 환경 상태 판단부; 및
상기 미리 정해진 지역에 대한 정보, 상기 오염 물질에 대한 정보, 상기 주변 상황에 대한 정보, 및 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부에 대한 판단 결과를 기초로 상기 미리 정해진 지역에 대한 환경 실태 조사 보고서가 생성되도록 제어하는 보고서 생성 제어부
를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 오염 물질 정보 수집부는 오존(O3), 일산화탄소(CO), 아황산가스(SO2), 암모니아(NH3), 질소산화물(NOx), 질산염(NO3), 미세먼지 및 수은 중 적어도 하나의 물질을 상기 오염 물질로 이용하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 주변 상황 정보 수집부는 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 중금속에 대한 정보, 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 이온에 대한 정보, 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 미세 먼지 입자의 크기에 대한 정보, 및 상기 미리 정해진 지역 내 가시 거리에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보를 상기 주변 상황에 대한 정보로 수집하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,
상기 환경 상태 판단부는 상기 제1 비교 결과가 제2 기준값과 제3 기준값 사이에 위치하는지 여부를 판단하며, 상기 제1 비교 결과가 상기 제2 기준값과 상기 제3 기준값 사이에 위치하는 것으로 판단되면 상기 환경 상태가 정상 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 환경 상태 판단부는 동일 오염 물질에 대하여 서로 다른 측정기들에 의해 수집된 오염 물질에 대한 정보들을 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하거나, 동일 오염 물질에 대하여 서로 다른 측정 방법을 통해 수집된 오염 물질에 대한 정보들을 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 8 항에 있어서,
상기 환경 상태 판단부는 서로 다른 측정기들 또는 서로 다른 측정 방법에 의해 제1 물질 정보와 제2 물질 정보가 수집되면 상기 제1 물질 정보와 상기 제2 물질 정보를 비교하여 제2 비교 결과를 획득하며, 상기 제2 비교 결과를 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 9 항에 있어서,
상기 환경 상태 판단부는 서로 다른 시간에 수집된 제1 물질 정보들 및 상기 제1 물질 정보들과 동일 시간에 수집된 제2 물질 정보들 사이의 차이값들, 상기 차이값들의 평균값, 상기 차이값들의 표준편차, 및 상기 차이값들 중에서 선택되는 최대값을 기초로 상기 제2 비교 결과를 산출하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 10 항에 있어서,
상기 환경 상태 판단부는 상기 차이값들의 절대값을 제1 값들로 산출하고, 상기 제1 값들 중에서 선택되는 최대값, 상기 제1 값들의 평균값, 및 상기 제1 값들의 표준편차를 각각 제2 값, 제3 값 및 제4 값으로 산출하며, 상기 제2 값과 상기 제3 값 사이의 차이값을 상기 제4 값으로 나누어 얻은 값을 상기 제2 비교 결과로 산출하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 11 항에 있어서,
상기 환경 상태 판단부는 상기 제2 비교 결과가 임계값을 초과하는지 여부를 판단하고, 상기 제2 비교 결과가 임계값을 초과하는 것으로 판단되면 상기 최대값과 관련된 제1 물질 정보와 제2 물질 정보를 제외한 후 상기 제2 비교 결과를 다시 산출하며, 상기 제2 비교 결과가 임계값 이하가 될 때까지 상기 제2 비교 결과를 다시 산출하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 오염 물질 정보 수집부는 황산염 이온, 질산염 이온, 염소 이온, 암모늄 이온, 나트륨 이온, 칼륨 이온, 칼슘 이온 및 마그네슘 이온 중 적어도 하나의 이온을 상기 오염 물질로 이용하며,
상기 환경 상태 판단부는 상기 적어도 하나의 이온의 농도로부터 산출된 제1 전기전도도와 상기 적어도 하나의 이온에 대하여 전기전도도를 측정하는 장치를 이용하여 산출된 제2 전기전도도를 비교하여 얻은 제3 비교 결과를 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 13 항에 있어서,
상기 환경 상태 판단부는 상기 제1 전기전도도와 상기 제2 전기전도도 간 차이값을 상기 제1 전기전도도와 상기 제2 전기전도도 간 합산값으로 나눈 후 100을 곱하여 상기 제3 비교 결과를 산출하며,
상기 제2 전기전도도에 따라 정해지는 허용 범위를 기초로 상기 제3 비교 결과가 상기 허용 범위 이내의 값인지 여부에 따라 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는지 여부를 결정하는 판단 추가 결정부
를 더 포함하며,
상기 환경 상태 판단부는 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정되면 미리 정해진 시간이 경과한 뒤 신규 수집된 상기 오염 물질에 대한 정보와 신규 수집된 상기 주변 상황에 대한 정보를 기초로 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 다시 판단하며,
상기 보고서 생성 제어부는 이전 판단 결과와 현재 판단 결과를 모두 이용하여 상기 환경 실태 조사 보고서가 생성되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 15 항에 있어서,
상기 판단 추가 결정부는 오존에 대한 정보, 일산화탄소에 대한 정보, 아황산가스에 대한 정보, 암모니아에 대한 정보, 질소산화물에 대한 정보, 질산염에 대한 정보 및 수은에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보가 상기 오염 물질에 대한 정보로 수집되지 않으면 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정하거나, 상기 미리 정해진 지역 내 수질이나 토양에 포함된 중금속에 대한 정보, 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 이온에 대한 정보, 상기 미리 정해진 지역 내 대기에 포함된 미세 먼지 입자의 크기에 대한 정보, 및 상기 미리 정해진 지역 내 가시 거리에 대한 정보 중 적어도 하나의 정보가 상기 주변 상황에 대한 정보로 수집되지 않으면 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정하거나, 또는 상기 환경 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 판단되면 상기 환경 상태가 정상 상태인지 여부를 더 판단할 필요성이 있는 것으로 결정하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 환경 실태 조사 보고서를 지정된 서버 또는 지정된 단말로 실시간으로 전송하는 조사 보고서 전송부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템. - 제 1 항에 있어서,
상기 환경 상태가 정상 상태가 아닌 것으로 판단되면 미리 정해진 시간차를 기초로 미리 정해진 횟수만큼 상기 오염 물질에 대한 정보의 수집, 상기 주변 상황에 대한 정보의 수집 및 상기 환경 상태의 판단이 반복되도록 제어하는 프로세스 제어부
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 환경 정보 수집 및 평가 시스템.
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