KR101785357B1 - 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실내 또는 실외의 공기 중에 포함되는 미세먼지, 온도, 습도를 측정하는 측정센서에 의해 그 측정값을 취득하여, 취득된 각각의 측정값간의 알고리즘을 적용하여 공기질을 좋음, 보통, 조금 나쁨, 나쁨, 매우 나쁨으로 판단하고 이를 색상을 달리하여 표시하여, 일반인들이 해당 장소의 공기질을 시각적으로 용이하게 인식하여 판단할 수 있도록 하며, 해당 지역의 측정된 공기질에 대한 상태를 무선통신방식에 의해 스마트 단말, 휴대폰, 테블릿, PC 등의 외부 무선단말에 송신하여 원격지에서도 해당 지역의 공기질에 대한 상태를 바로 인식할 수 있도록 하는 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치에 관한 것으로, 공기질을 측정하는 미세먼지센서, 온도센서 및 습도센서를 포함하는 공기질 측정센서부와, 측정된 공기질의 상태를 시각적으로 표시하는 LED 표시부와, 상기 공기질 측정센서부에서 측정한 측정값에 기반한 하이브리드 불쾌지수 산출값으로 해당 지역의 공기질 상태를 판단하여 상기 LED 표시부에 표시하고 외부의 무선단말에 전송하도록, 공기질 측정값 수신모듈, 공기질 판단모듈, 공기질 표시모듈, 공기질 상태 통신모듈, 메인 제어부를 포함하여 이루어지는 공기질 제어부와, 해당 공기질 측정값 및 해당 공기질 상태를 외부의 무선단말에 전송하는 무선통신부와, 공기질 측정센서부, LED 표시부, 공기질 제어부, 무선통신부를 내장 및 외장하게 되는 장치몸체부를 포함하여 구성된다.
Description
본 발명은 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치에 관한 것으로, 보다 자세하게 설명하면, 실내 또는 실외의 공기 중에 포함되는 미세먼지, 온도, 습도를 측정하는 측정센서에 의해 그 측정값을 취득하여, 취득된 각각의 측정값 사이의 알고리즘을 적용하여 공기질을 좋음, 보통, 조금 나쁨, 나쁨, 매우 나쁨으로 색상을 달리하여 표시하여, 일반인들이 용이하게 해당 장소의 공기질을 시각적으로 인식하여 판단할 수 있도록 하며, 해당 지역의 측정된 공기질에 대한 상태를 내부에 내장된 통신모듈을 통해 무선통신방식으로 원격지에 있는 스마트 단말, 휴대폰, 테블릿, PC 등의 외부 장치에 송신하여 원격지에서도 해당 지역의 공기질에 대한 상태를 바로 인식할 수 있도록 하는 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치에 관한 것이다.
실외는 물론, 집이나 사무실, 불특정 다수 이용자가 사용하게 되는 다중시설과 같은 실내에서는 미세먼지, 유해가스, 오염물질 등이 부유하면서 존재하게 되고, 이들 유해물질은 신체에 치명적인 호흡기 질환, 전염성 질환 등을 야기하는 공기 오염물질로 지정되어 있다.
이러한 공기 오염물질로는 지름 10㎛ 이하인 미세먼지, 지름 2.5㎛ 이하인 초미세먼지와, 휘발성 유기화합물(VOC), 일산화탄소, 포름알데이드, 이산화질소, 이산화황, 오존, 이산화탄소 등의 유해가스 및 오염물질이 있다.
특히 질산염, 암모늄, 황산염 등의 이온 성분과 탄소화합물, 금속화합물 등으로 이루어지는 미세먼지 및 초미세먼지는 세계보건기구가 1급 발암물질로 지정한 디젤에서 배출하는 블랙 카본과 관련된 인체에 매우 유해한 오염원으로 인식되고 있다. 특히 장기간 미세먼지에 노출될 경우 면역력이 급격히 저하되어 감기, 천식, 기관지염 등의 호흡기 질환은 물론 심혈관 질환, 피부질환, 안구질환 등의 각종 질병에 노출될 수 있으며, 지름 2.5㎛ 이하인 초미세먼지는 인체 내 기관지 및 폐 깊숙한 곳까지 침투하기 쉬워 기관지 및 폐에 붙어 각종 질환을 유발하게 된다. 따라서 환경부는 1995년부터 지름 10㎛ 이하인 미세먼지(PM 10)를 새로운 대기오염물질로 규제하고 있고, 2015년부터 지름 2.5㎛ 이하인 초미세먼지에 대한 규제를 시행하고 있다. 또한, 불특정 다수가 이용하는 다중시설에 대하여도 2003년부터 '다중이용시설 등의 실내공기질 관리법'이 제정되어 거듭 실내 공기질을 청정한 공기질로 유지하도록 하는 규제 범위 및 적용 대상을 확대하고 있다.
실내의 공기질을 개선하는 장치로는, 먼지 또는 오염물질을 흡수하여 공기질을 개선하는 공기청정기, 온도 조절을 위한 에어컨, 습도 조절을 위한 제습기(가습기) 등이 널리 사용되고 있으나, 이러한 실내 가전장치는 각각 사용자가 개별 가전에서만 미세먼지, 온도, 습도 등의 상태 측정값을 확인하여 이를 개별적으로 작동 또는 정지하여 공기질을 조절하게 되어, 공기질을 구성하는 미세먼지, 온도, 습도 등이 조합된 상태에서의 공기질을 육안으로 쉽게 인식하여 판단할 수 없게 되어 실내 공기가 인체에 해로운 상태에서도 환기 등의 공기질 조절이 제때에 수행되지 못하며, 반대로 공기질 조절이 필요없는 양호한 상태에서도 공기질 조절장치를 그대로 작동하게 하여 전력 등의 낭비가 초래되는 문제점이 발생하였다.
또한, 실내 공기질에 대한 미세먼지, 온도, 습도 등을 측정하여 이를 중앙통제소와 같은 관리기관에 구비된 영상표시장치에 디스플레이되도록 하여, 관리기관에서 측정되어 전송된 각각의 측정값을 바탕으로 미세먼지, 온도, 습도 등을 조절하는 각각의 공기질 조절장치를 조절하였으나, 이는 실내 공기질을 관리하는 관리기관에만 전송되어 디스플레이되므로 해당 지역에서 활동하는 일반인은 그 지역의 공기질을 알 수 없게 되는 문제점이 있었다.
이와 같은 문제점을 해결하고자 실내 공기질 개선을 위해 제안된 종래 기술에 따른 방안으로는, 대한민국 등록특허 제10-1247855호, 명칭으로 '공기조화 시스템 및 그 제어방법', 대한민국 공개특허 제10-2015-0122969호, 명칭으로 '공기조화기를 제어하기 위한 원격 제어장치', 대한민국 공개특허 제10-2008-0079477호, 명칭으로 '공기조화기의 안내 시스템 및 그 동작방법', 대한민국 등록특허 제10-0519388호, 명칭으로 '센서 기능이 내장된 영상 표시 기기 및 동작 방법' 등의 많은 방안들이 제안되었으나, 상기의 종래 제안은 해당 지역의 미세먼지, 온도, 습도 등의 공기질 결정 요인이 결합한 해당 지역 공기질을 일반인이 공기질 검출 시각화 장치로부터 육안으로 용이하게 확인하여 판단할 수 있게 하거나 또는 원격지에서 무선단말을 이용하여 이를 확인하여 판단할 수 있도록 하는 방안이 아니라는 한계점을 지닌 제안들이었다.
본 발명의 목적은, 상기 종래 제안들의 문제점 또는 한계점을 해결하기 위한 것으로, 인체에 영향을 미칠 수 있는 미세먼지, 온도, 습도에 따른 공기질의 측정값을 검출하여, 실내 공기질의 안전상태를 검출하고 이를 시각화 장치의 LED 표시부를 통해 공기질이 안전한지 또는 환기 등의 적절한 조치를 취해야 할 지의 공기질 상태 단계, 즉, 예를 들어 습도센서가 검출한 측정값에 대비하여 초미세먼지를 포함한 미세먼지가 많을 경우 이를 건조상태에서의 화재위험으로 일반인들이 알 수 있도록 하는 등의 공기질 결정 요인의 측정값을 결합한 공기질 상태 단계를 일반인들에게 제공하여 이를 육안으로 인식하여 판단하게 하면서, 아울러 외부의 무선단말을 통해 해당 지역의 미세먼지, 온도, 습도 등의 공기질 측정값 및 공기질 상태 정보를 전송하여 원격지에서도 외부 무선단말을 통하여 해당 지역의 공기질 측정값 및 공기질 상태 정보를 용이하게 확인하여 인식할 수 있는 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치를 제공함에 있다.
본 발명의 이러한 목적은, 실내 공기에 포함된 미세먼지, 온도, 습도를 측정하는 측정센서를 기반으로 하여 그 측정값을 공기질 검출 시각화 장치에 표시되도록 하는 공기질 검출 시각화 장치에 있어서, 실내 공기의 초미세먼지를 포함한 미세먼지의 농도를 측정하는 미세먼지센서와, 실내 온도를 측정하는 온도센서와, 실내 습도를 측정하는 습도센서를 포함하는 공기질 측정센서부와; 상기 공기질 측정센서부의 센서들이 측정한 측정값을 결합하여 공기질의 상태를 '좋음'에서 '매우 나쁨'으로 5단계로 나누어 서로 상이한 색상으로 시각적으로 표시하는 LED 표시부와; 상기 공기질 측정센서부에서 측정한 측정값 및 공기질 상태를 비교 판단하여 상기 LED 표시부에 표시하고 외부의 무선단말에 전송하도록, 상기 공기질 측정센서부의 미세먼지, 온도, 습도 등의 측정값을 수신하는 공기질 측정값 수신모듈과, 상기 공기질 측정값 수신모듈로부터 미세먼지, 온도, 습도 등의 공기질에 대한 측정값을 전송받아 미리 설정된 미세먼지, 온도, 습도의 각각의 단계별 상태값과 비교하고 상기 측정값을 결합한 알고리즘을 통해 산출되는 하이브리드 불쾌지수 산출값에 의해 해당 공기질 상태를 '좋음'에서 '매우 나쁨'으로 5단계로 나누어 판단하는 공기질 판단모듈과, 상기 공기질 판단모듈의 판단에 따른 해당 공기질의 상태를 상기 LED 표시부에 표시하는 공기질 표시모듈과, 상기 공기질 측정센서부에서 측정한 측정값 및 상기 공기질 판단모듈에서 판단한 해당 공기질 상태를 외부 통신망을 통해 무선통신부가 외부의 무선단말에 전송하도록 하는 공기질 상태 통신모듈과, 상기 공기질 측정값 수신모듈, 공기질 판단모듈, 공기질 표시모듈, 공기질 상태 통신모듈을 제어하는 메인 제어부를, 포함하여 이루어지는 공기질 제어부와; 상기 공기질 제어부의 제어에 따라 공기질 상태 통신모듈을 통해 해당 공기질 측정값 및 해당 공기질 상태를 외부의 무선단말에 전송하는 무선통신부와; 상기 공기질 측정센서부, LED 표시부, 공기질 제어부, 무선통신부를 내장 또는 외장하게 되는 장치몸체부;로 이루어지는 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치에 의해 달성된다.
바람직하게는, 상기 공기질 측정센서부의 공기질 측정값과 미리 설정된 미세먼지, 온도, 습도가 결합된 공기질의 상태값을 비교하며 공기질 상태를 '좋음'에서 '매우 나쁨'까지 5단계로 나누어 판단하는 상기 공기질 판단모듈은, 미세먼지센서, 온도센서, 습도센서에서 측정하는 측정값을 기반으로 하여, 상기 측정값을 결합한 알고리즘을 통해,
(* HDI : 하이브리드 불쾌지수(미세먼지 측정값이 결합한 불쾌지수값)
Td : 건구온도센서 측정값(℃) H : 습도 측정값(%)
Ds : 먼지센서 측정값(㎍/㎥) 2.4 : 먼지센서 상수)
의 수학식으로 산출되는 하이브리드 불쾌지수 산출값에 의해, 해당 공기질 상태를 '좋음', '보통', '조금 나쁨', '나쁨', '매우 나쁨'으로 5단계로 나누어 판단하고, 상기 공기질 표시모듈은 상기 공기질 판단모듈의 판단에 따른 해당 공기질의 상태를 상기 LED 표시부에 표시하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치는, 미세먼지 농도 측정값과 온도 및 습도 측정값을 결합하여 산출되는 하이브리드 불쾌지수 산출값에 의해 해당 지역의 공기질 상태를 판단하는 새로운 판단 기준을 제시함과 동시에, 해당 지역에 있는 일반인이 그 지역의 미세먼지, 온도, 습도 등이 결합한 기준에 의해 판단된 공기질에 대한 현재 상태를 실시간으로 육안으로 용이하게 인식하여 판단하도록 하고, 환기 등의 공기질 상태에 따른 적절한 조치를 취할 필요가 있는 경우에는 그 조치를 취할 수 있도록 하고, 또한 무선통신을 통해 원격지에 있는 외부의 무선단말에 해당 지역의 공기질의 측정값 및 공기질 상태를 전송하여 이를 원격지에서도 쉽게 확인하여 인식하게 하도록 하는 우수한 효과가 있다.
도 1a은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치의 사시도.
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치의 개략적 단면도.
도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치의 개략적 평면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치와 외부의 무선단말과의 연결을 나타내는 연결도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치에서 전송하는 공기질 측정값 및 공기질 상태가 외부 무선단말의 표시부에 표시된 일례를 나타내는 예시도.
도 1b는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치의 개략적 단면도.
도 1c는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치의 개략적 평면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 블럭도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치와 외부의 무선단말과의 연결을 나타내는 연결도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치에서 전송하는 공기질 측정값 및 공기질 상태가 외부 무선단말의 표시부에 표시된 일례를 나타내는 예시도.
이하에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 발명에서 기재되는 기술구성 및 그 기술구성에 의해 발휘되는 기능 중에서 널리 공지되어 적용되는 기술구성 및 기능은 그 자세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치(A)는, 공기질을 측정하는 미세먼지센서(110), 온도센서(120) 및 습도센서(130)를 포함하는 공기질 측정센서부(100)와, 측정된 공기질의 상태를 시각적으로 표시하는 LED 표시부(200)와, 상기 공기질 측정센서부(100)에서 측정한 측정값 및 공기질 상태를 비교 판단하며 이를 상기 LED 표시부(200)에 표시하고 외부의 무선단말(500)에 전송하도록, 공기질 측정값 수신모듈(310), 공기질 판단모듈(320), 공기질 표시모듈(330), 공기질 상태 통신모듈(340), 메인 제어부(350)를 포함하여 이루어지는 공기질 제어부(300)와, 상기 공기질 제어부(300)의 공기질 상태 통신모듈(340)을 통해 해당 공기질 측정값 및 해당 공기질 상태를 외부의 무선단말(500)에 전송하는 무선통신부(600)와, 상기 공기질 측정센서부(100), LED 표시부(200), 공기질 제어부(300), 무선통신부(600)를 내장 및 외장하게 되는 장치몸체부(400)를 포함하여 구성된다.
첨부된 도 1a 내지 1c 및 도 2의 도시와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치(A)는, 대체로 원기둥의 형상으로 이루어지며, 상부에는 해당 지역의 공기질 상태를 5가지의 색상으로 시각적으로 표시하는 LED 표시부(200)가 외부로 노출되게 형성되며, 내부에 미세먼지센서(110)와 온도센서(120), 습도센서(130)로 이루어지는 공기질 측정센서부(100)와 본 공기질 검출 시각화 장치(A)의 기술구성을 제어하는 공기질 제어부(300)가 배치되며, 실내 공기의 미세먼지의 농도, 온도 및 습도를 측정하도록 상기 공기질 측정센서부(100)와 인접하고 외부와 연통되게 천공된 길이방향의 다수의 에어 벤트(410, air vent)가 형성되어 있고, 하부 외주연의 일 위치에 외부 전원을 인가받는 전원인가홈(420)이 형성되어 있는 장치몸체부(400)가 구비된다.
상기 장치몸체부(400)는, 실내의 천장이나 벽면에 고정되게 설치되어 상기 에어 벤트(410)를 통해 해당 지역의 공기에 포함된 미세먼지의 농도, 대기의 온도 및 습도를 측정하는 각각의 측정센서(110,120,130)들과 PCB로 이루어지는 공기질 제어부(300)를 내장하여 외부 충격으로부터 보호하게 된다. 또한 상기 전원인가홈(420)을 통해 외부 상용전원을 인가받을 수 있거나 또는 장치몸체부(400) 내부로 건전지(미도시함)를 내장하여 내부 전원을 인가받을 수 있으며, 이러한 기술구성은 공지의 구성에 해당하므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.
공기질 측정센서부(100)는, 상기 장치몸체부(400)의 내부에 배치되며, 상기 에어 벤트(410)를 통해 유동하는 해당 지역 공기의 미세먼지의 농도, 온도, 습도를 측정하는 미세먼지센서(110), 온도센서(120) 및 습도센서(130)로 이루어져 해당 공기의 미세먼지, 온도, 습도를 각각 측정하여 그 측정값을 검출하고, 검출된 측정값을 후술하는 공기질 제어부(300)로 신호로 전송하게 된다. 상기 미세먼지센서(110), 온도센서(120), 습도센서(130)는 공지의 측정센서로서 이에 대한 특별한 제한이 없는 통상적인 측정센서가 사용되고 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 미세먼지센서(110)는, 정밀한 먼지농도를 측정할 수 있도록 지름 10㎛ 크기의 미세먼지의 농도를 측정할 수 있는 공지의 미세먼지센서가 적용되고 있으며, 측정범위는 0 ~ 500㎍/㎥이다.
상기 온도센서(120)는, -20 ~ 80℃의 온도 측정범위를 갖는다.
상기 습도센서(130)는, 0 ~ 90%의 습도 측정범위를 갖는다.
상기 공기질 측정센서부(100)를 구성하는 상기 미세먼지센서(110), 온도센서(120) 및 습도센서(130)는 본 발명의 일실시예에서는 상기 장치몸체부(400)의 에어 벤트(410) 내부에 배치되어 형성되어 있으나, 그 배치 위치는 이에 한정되지 않고 상기 에어 벤트(410)에 인접하여 외부로 노출되게 배치될 수도 있음은 물론이다.
LED 표시부(200)는, 상기 장치몸체부(400)의 상부에 형성되어, 해당 지역의 공기질에 대하여 공기질 상태를 '좋음', '보통', '조금 나쁨', '나쁨', '매우 나쁨'으로 5단계로 나누어 서로 상이한 색상으로 시각적으로 외부로 표시하는 것으로서, 후술하는 공기질 제어부(300)의 제어에 의해 상기의 5단계로 나뉘어 판단된 공기질 상태의 해당 단계별로 상이한 색상의 LED등이 점등되어 해당 공기질 상태를 표시하게 된다.
본 발명의 일실시예에 따른 상기 LED 표시부(200)의 5가지 색상은, 아래 표와 같다.
| 공기질 상태 | 좋음 | 보통 | 조금 나쁨 | 나쁨 | 매우 나쁨 |
| 표시 색상 | 청색 | 녹색 | 황색 | 오렌지색 | 적색 |
상기 LED 표시부(200)의 단계별 색상은 그 제한은 없으나, 통상적으로 '좋음'을 청색 계열로, '매우 나쁨'을 적색 계열로 표시하는 것이 일반적이다.
공기질 제어부(300)는, 상기 공기질 측정센서부(100)의 각 센서들(110, 120, 130)에서 측정한 측정값 및 공기질 상태를 비교 판단하여 해당 공기질 상태를 상기 LED 표시부(200)를 통해 공기질 검출 시각화 장치(A)에 표시하여 일반인들이 이를 인식하여 해당 지역의 공기질을 판단하게 하고, 또한 측정된 측정값 및 판단된 해당 지역의 공기질을 외부 무선단말(500)에 전송하도록 하는 기능을 수행하는 것으로서, 상기 공기질 측정센서부(100)의 측정값을 수신하는 공기질 측정값 수신모듈(310)과, 상기 공기질 측정값 수신모듈(310)로부터 공기질에 대한 측정값을 전송받아 미리 설정된 미세먼지, 온도, 습도가 결합된 단계별 상태값과 비교하며 미세먼지, 온도, 습도의 측정값을 결합하여 산출한 하이브리드 불쾌지수 산출값에 따라 공기질 상태를 '좋음'에서 '매우 나쁨'으로 5단계로 나누어 판단하는 공기질 판단모듈(320)과,상기 공기질 판단모듈(320)의 판단에 따라 해당 공기질의 상태를 상기 LED 표시부(200)에 표시하는 공기질 표시모듈(330)과, 상기 공기질 측정센서부(100)에서 측정한 측정값 및 상기 공기질 판단모듈(320)에서 판단한 해당 공기질 상태를 무선 통신망을 통해 후술하는 무선통신부(600)가 외부의 무선단말(500)에 전송하도록 하는 공기질 상태 통신모듈(340)과, 상기 공기질 측정값 수신모듈(310), 공기질 판단모듈(320), 공기질 표시모듈(330), 공기질 상태 통신모듈(340)을 제어하여, 공기질 판단모듈(320)에서 판단한 해당 공기질 상태를 상기 LED 표시부(200)에 표시되도록 상기 공기질 표시모듈(330)을 제어하고 공기질 측정값 수신모듈(310)에서 측정한 공기질 측정값과 공기질 판단모듈(320)에서 판단한 해당 공기질 상태를 무선통신부(600)가 외부 무선단말(500)에 전송하도록 상기 공기질 상태 통신모듈(340)을 제어하는 메인 제어부(350)를, 포함하여 이루어진다.
상기 공기질 측정값 수신모듈(310)은, 상기 공기질 측정센서부(100)의 각 측정센서들(110,120,130)이 측정한 미세먼지의 농도, 온도, 습도의 측정값을 신호로 수신하여 이를 공기질 판단모듈(320)로 전송하게 된다.
상기 공기질 판단모듈(320)은, 상기 공기질 측정값 수신모듈(310)로부터 공기질에 대한 측정값을 전송받아 미리 설정된 미세먼지, 온도, 습도가 결합한 단계별 상태값과 비교하며, 미세먼지, 온도, 습도 측정값이 결합된 하이브리드 불쾌지수로 산출된 산출값을 기반으로 하여 공기질 상태를 '좋음'에서부터 '보통', '조금 나쁨', '나쁨', '매우 나쁨'까지 5단계로 나누어 판단하는 것으로서, 기존의 불쾌지수를 산출하는 온도 및 습도 측정값에 새로이 미세먼지 농도의 측정값을 결합한 신개념의 하이브리드 불쾌지수의 산출값에 따라서 해당 공기질 상태를 판단하게 됨으로써, 온도 및 습도에 더하여 미세먼지 농도에 따른 공기질 상태를 판단하여 이를 후술하는 공기질 표시모듈(330)을 통해 상기 LED 표시부(200)에 표시되도록 하는 것이 본 발명에 따른 초미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치의 특징이다.
상기 하이브리드 불쾌지수(HDI, Hybrid Discomfort Index)는 본 발명에 따른 공기질 검출 시각화 장치에 적용되는 신개념의 불쾌지수로서, 기상청 발표에 사용되는 기존의 온도 및 습도의 측정값만으로 이루어지는 하기 수학식 1의 불쾌지수(DI, Discomfort Index)에 미세먼지센서에서 측정하는 미세먼지 농도 측정값을 결합하여 산출되는 것으로서, 하기의 수학식 2에 의해 산출된다.
< 수학식 1 > 불쾌지수(DI, Discomfort Index)
(* DI : 불쾌지수(기상청 사용 불쾌지수 산출값)
Td : 건구온도센서 측정값(℃) H : 습도센서 측정값(%))
< 수학식 2 > 하이브리드 불쾌지수(HDI, Hybrid Discomfort Index)
(* HDI : 하이브리드 불쾌지수(미세먼지 측정값이 결합한 불쾌지수 산출값)
Td : 건구온도센서 측정값(℃) H : 습도센서 측정값(%)
Ds : 먼지센서 측정값(㎍/㎥) 2.4 : 먼지센서 상수)
상기 공기질 판단모듈(320)의 판단에 의해, 5단계별 공기질 상태인 '좋음', '보통', '조금 나쁨', '나쁨', '매우 나쁨'에 해당하는 공기질 상태의 하이브리드 불쾌지수(HDI)의 산출값 범위는 아래 표와 같다.
| 공기질 상태 | 좋음 | 보통 | 조금 나쁨 | 나쁨 | 매우 나쁨 |
| 표시 색상 | 청색 | 녹색 | 황색 | 오렌지색 | 적색 |
| HDI 산출값 | 68 이하 | 68 ~ 75 | 75 ~ 80 | 80 ~ 85 | 85 이상 |
즉, 하이브리드 불쾌지수(HDI) 산출값이 68 이하이면 공기질 상태는 '좋음'이고, 산출값이 68 ~ 75이면 공기질 상태는 '보통'이고, 산출값이 75 ~ 80이면 공기질 상태는 '조금 나쁨'이고, 산출값이 80 ~ 85이면 공기질 상태는 '나쁨'이고, 산출값이 85 이상이면 공기질 상태는 '매우 나쁨'으로 상기 공기질 판단모듈(320)은 해당 지역의 공기질을 판단하게 되는 것이다.
상기 공기질 표시모듈(330)은, 상기 공기질 판단모듈(320)의 판단에 따라 해당 지역에서 측정되는 공기질의 상태를 하이브리드 불쾌지수 산출값에 의한 상기의 5단계별로 상기 LED 표시부(200)에 표시하는 것으로서, 메인 제어부(350)의 제어에 의해 '좋음', '보통', '조금 나쁨', '나쁨', '매우 나쁨'에 해당하는 단계별 공기질 상태에 따라 상기 LED 표시부(200)의 청색, 녹색, 황색, 오렌지색, 적색의 해당 LED등을 메인 제어부(350)의 제어에 의해 점등하도록 하는 것이다.
상기 공기질 상태 통신모듈(340)은, 상기 공기질 측정센서부(100)에서 측정한 미세먼지의 농도, 온도 및 습도의 측정값 및 상기 공기질 판단모듈(320)에서 판단한 해당 공기질 상태를 메인 제어부(350)의 제어에 의해 무선 통신망을 통해 무선통신부(600)가 외부의 무선단말(500)에 전송하도록 하는 것으로, 측정된 미세먼지, 온도, 습도의 측정값과 판단된 해당 지역의 공기질 상태를 널리 공지된 무선통신 방법에 의한 무선 통신망을 통해 무선통신부(600)가 원격지에 있는 외부 무선단말 장치인 스마트 단말, 휴대폰, 테블릿, PC 등으로 공기질 상태에 대한 정보를 전송하도록 하는 것이다.
상기 공기질 상태 통신모듈(340)에 의해 무선통신부(600)로부터 공기질 상태에 대한 정보를 전송받게 되는 외부 무선단말(500)의 디스플레이부에서는, 도 4의 도시와 같이, 예를 들어 "우리집 거실, 미세먼지 농도 ; 12㎍/㎥, 온도 : 26℃, 습도 : 63%, 공기질 상태 : 제습기 가동 필요" 와 같은 화면이 디스플레이됨으로써, 원격지에서도 외부 무선단말(500)을 통해 해당 지역의 미세먼지, 온도, 습도 등의 측정값과 해당 공기질 상태를 확인할 수 있게 되는 것이다.
상기 공기질 상태 통신모듈(340)에 의해 무선통신부(600)가 무선통신 방법으로 무선통신망을 통해 외부의 무선단말(500)에 공기질 측정값 및 공기질 상태를 전송하는 기술구성 및 통신방법은 홈오토메이션 기술분야 및 사물인터넷 기술분야에서 널리 공지된 기술에 해당하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
또한, 본 발명에서는 무선통신 방법에 의한 무선통신망을 통하여 외부 무선단말(500)에 전송하는 것으로 한정하고 있으나, 이는 하나의 예시일 뿐 유선통신 방법에 의한 유선통신망으로 전송하는 것도 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
상기 메인 제어부(350)는, 상기 공기질 측정센서부(100)의 공기질 측정값과 미리 설정된 미세먼지를 포함한 공기질의 상태값을 비교하며, 하이브리드 불쾌지수로 산출된 산출값에 따라 해당 공기질 상태를 '좋음'에서 '매우 나쁨'까지 5단계로 나누어 판단하는 상기 공기질 판단모듈(320)로부터 판단된 판단정보를 수신하여, 5단계별 판단정보에 따라 그에 해당하는 공기질 상태가 상기 LED 표시부(200)에 표시되도록 상기 공기질 표시모듈(330)을 제어하게 되며, 상기 공기질 측정센서부(100)의 공기질 측정값과 상기 공기질 판단모듈(320)이 판단한 공기질 상태를 무선통신부(600)가 원격지에 있는 외부 무선단말(500)에 전송하여 통신하도록 상기 공기질 상태 통신모듈(340)을 제어하게 된다.
상기 메인 제어부(350)가 상기 공기질 판단모듈(320)로부터 판단된 판단정보를 수신하여 그에 해당하는 공기질 상태를 상기 LED 표시부(200)에 표시하고, 무선통신부(600)가 이를 외부 무선단말(500)에 전송하여 통신하도록 상기 공기질 상태 통신모듈(340) 및 무선통신부(600)를 제어하는 구성은 홈오토메이션 기술분야 및 사물인터넷 기술분야에서 널리 공지된 기술에 해당하므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 무선통신부(600)는, 상기 공기질 제어부(300)의 공기질 상태 통신모듈(340) 및 메인 제어부(350)의 제어에 의해 공지의 무선통신방법인 LTE, WIFI, Bluetooth, NFC 등과 같은 무선통신 중 적어도 하나 이상의 무선통신방법으로 외부 무선단말(500)과 통신하는 것으로서, 적용되는 상기 무선통신방법에 대한 한정은 없다. 상기 무선통신부(600)의 구성은 모바일 통신분야에서 널리 공지된 기술구성이므로 그 자세한 설명은 생략하기로 한다. 또한 본 발명의 일실시예에는 상기 무선통신방법을 통해 외부의 무선단말(500)과 통신하고 있으나, 유선통신에 의한 외부 단말과의 통신 역시 가능하다고 할 것이다.
이상의 본 발명의 일실시예에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치의 기술구성의 예시는 이에 의해 본 발명의 권리범위를 제한하는 것으로 이해하여서는 아니 될 것이며, 본 발명의 기술구성과 등가관계에 있는 다양한 균등물로 치환될 수 있음 역시 가능하다고 할 것이다.
본 발명에 따른 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치는 실내 공기에 포함되어 있는 초미세먼지를 포함한 미세먼지 농도, 온도 및 습도를 측정하여 실내 공기질 상태를 표시해 주는 공기질 검출 시각화 장치를 제조하는 산업에서 동일한 공기질 검출 시각화 장치를 반복적으로 제조하여 공급하는 것이 가능하다고 할 것이므로, 산업상 이용가능성이 매우 큰 발명이라고 할 것이다.
A : 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치
100 : 공기질 측정센서부 200 : LED 표시부
300 : 공기질 제어부 310 : 공기질 측정값 수신모듈
320 : 공기질 판단모듈 330 : 공기질 표시모듈
340 : 공기질 상태 통신모듈 350 : 메인 제어부
400 : 장치몸체부 500 : 외부 무선단말
100 : 공기질 측정센서부 200 : LED 표시부
300 : 공기질 제어부 310 : 공기질 측정값 수신모듈
320 : 공기질 판단모듈 330 : 공기질 표시모듈
340 : 공기질 상태 통신모듈 350 : 메인 제어부
400 : 장치몸체부 500 : 외부 무선단말
Claims (2)
- 공기에 포함된 미세먼지, 온도, 습도를 측정하는 측정센서를 기반으로 하여 그 측정값을 공기질 검출 시각화 장치에 표시되도록 하는 공기질 검출 시각화 장치에 있어서,
상기 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치(A)는,
공기의 초미세먼지를 포함한 미세먼지의 농도를 측정하는 미세먼지센서(110)와, 온도를 측정하는 온도센서(120)와, 습도를 측정하는 습도센서(130)를 포함하는 공기질 측정센서부(100)와;
상기 공기질 측정센서부(100)의 센서들(110,120,130)이 측정한 측정값을 결합하여 공기질의 상태를 '좋음', '보통', '조금 나쁨', '나쁨', '매우 나쁨'으로 5단계로 나누어 서로 상이한 색상으로 시각적으로 표시하는 LED 표시부(200)와;
상기 공기질 측정센서부(100)에서 측정한 측정값 및 공기질 상태를 비교 판단하며 해당 공기질 상태를 상기 LED 표시부(200)에 표시하고 외부의 무선단말(500)에 전송하도록, 상기 공기질 측정센서부(100)의 미세먼지, 온도, 습도 등의 측정값을 수신하는 공기질 측정값 수신모듈(310)과, 상기 공기질 측정값 수신모듈(310)로부터 공기질에 대한 미세먼지, 온도, 습도 등의 측정값을 전송받아 미리 설정된 초미세먼지, 온도, 습도의 각각의 단계별 상태값과 비교하며 하이브리드 불쾌지수 산출값에 따라 공기질 상태를 '좋음'에서 '매우 나쁨'까지 5단계로 나누어 판단하는 공기질 판단모듈(320)과, 상기 공기질 판단모듈(320)의 판단에 따른 해당 공기질의 상태를 상기 LED 표시부(200)에 표시하는 공기질 표시모듈(330)과, 상기 공기질 측정센서부(100)에서 측정한 측정값 및 상기 공기질 판단모듈(320)에서 판단한 해당 공기질 상태를 외부 통신망을 통해 무선통신부(600)가 외부의 무선단말(500)에 전송하도록 하는 공기질 상태 통신모듈(340)과, 상기 공기질 측정값 수신모듈(310), 공기질 판단모듈(320), 공기질 표시모듈(330), 공기질 상태 통신모듈(340)을 제어하여, 해당 공기질 상태를 상기 LED 표시부(200)에 표시되도록 상기 공기질 표시모듈(330)을 제어하고 공기질 측정값과 해당 공기질 상태를 무선통신부(600)가 외부 무선단말(500)에 전송하도록 상기 공기질 상태 통신모듈(340)을 제어하는 메인 제어부(350)를, 포함하여 이루어지는 공기질 제어부(300)와;
상기 공기질 제어부(300)의 제어에 따라 상기 공기질 상태 통신모듈(340)을 통해 해당 공기질 측정값 및 해당 공기질 상태를 외부의 무선단말(500)에 전송하는 무선통신부(600)와;
상기 공기질 측정센서부(100), LED 표시부(200), 공기질 제어부(300), 무선통신부(600)를 내장 또는 외장하게 되는 장치몸체부(400);로 이루어지고,
상기 공기질 제어부(300)의 공기질 판단모듈(320)은, 하기 수학식에 따라 산출되는 하이브리드 불쾌지수(HDI, Hybrid Discomfort Index) 산출값에 의해 공기질 상태를 '좋음', '보통', '조금 나쁨', '나쁨', '매우 나쁨'으로 5단계로 나누어 판단하는 것을 특징으로 하는 미세먼지, 온도, 습도 측정센서를 기반으로 한 공기질 검출 시각화 장치.
< 수학식 > 하이브리드 불쾌지수(HDI, Hybrid Discomfort Index)
(* HDI : 하이브리드 불쾌지수(미세먼지 측정값이 결합한 불쾌지수 산출값)
Td : 건구온도센서 측정값(℃) H : 습도센서 측정값(%)
Ds : 먼지센서 농도 측정값(㎍/㎥) 2.4 : 먼지센서 상수)
- 삭제
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