KR101873924B1 - Cctv for sensing neighborhood information and method of determining thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 미세먼지 농도와 시정 측정기능을 갖춘 CCTV 카메라에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미세먼지의 농도를 측정함에 있어 습도측정값과 시정측정값을 종합하여 미세먼지측정값의 유효성을 검증함으로써 신뢰성 있는 미세먼지 농도와 시정거리 측정기능을 갖춘 CCTV 카메라 및 그 측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a CCTV camera having a fine dust concentration and a visibility measuring function, and more particularly, to a method for measuring a concentration of a fine dust by verifying the validity of a fine dust measurement value by integrating a humidity measurement value and a visibility measurement value, The present invention relates to a CCTV camera having a fine dust concentration and a correcting distance measuring function and a measuring method thereof.
대기 속에는 0.1㎛ 내지 100㎛의 지름을 지닌 다양한 부유 먼지가 존재하는데, 그 중 지름이 2.5㎛ 이하의 먼지를 미세먼지 "PM2.5"로 구분하고 있고, 지름이 2.5㎛~10㎛를 미세먼지 "PM10"으로 구분하고 있다. There are various floating dusts having diameters of 0.1 to 100 탆 in the atmosphere. Among them, dusts having a diameter of 2.5 탆 or less are classified as fine dusts "PM2.5", and diameters of 2.5 袖 m to 10 袖 m are classified as fine dust And "PM10".
PM2.5는 장기간 흡입 시, 코 점막에 의해 걸러지지 않고 폐포까지 깊숙히 침투하여 천식, 알레르기성 비염, 기관지염, 폐기종, 폐포 손상 등과 함께 조기 사망률을 높이는 것으로 알려져 환경부나 각 지자체에서는 국민과 주민의 건강 보호하기 위해 미세먼지의 발생원인을 제도적으로 규제하는 한편 미세먼지 발생지역, 발생시기 및 발생 농도 등을 지속적으로 검출하기 위한 미세먼지측정장치를 특정장소에 설치한 뒤 상황판이나 일일예보를 통해 관련 정보를 실시간으로 공지하고 있다. PM2.5 is known to penetrate deeply into the alveoli without being caught by the nasal mucosa when it is inhaled for a long period of time and is known to increase the early mortality rate together with asthma, allergic rhinitis, bronchitis, emphysema and alveolar damage. In the Ministry of Environment and local governments, In order to protect the micro dust, the fine dust measuring device is installed in a specific place to continuously detect the micro dust generation area, the generation time, and the concentration of the dust, and the related information In real time.
미세먼지 측정법으로는 크게 여과지법, 베타선흡수법, 마이크로밸런스법 등이 통용되고 있는바, 여과지법은 현장에서 여과지에 포집하여 포집된 분진의 질량을 측량하는 방식으로, 고용량 시료채취법과 저용량 시료채취법으로 세분되며, 측정기간이 길고 정밀측정이 어려운 단점이 있다.As the fine dust measurement method, filter paper method, beta-ray absorption method, micro balance method and the like are commonly used, and the filter paper method is a method of collecting the collected dust on the filter paper in the field and measuring the mass of the collected dust. And the measurement period is long and precise measurement is difficult.
베타선법(β-Ray Absorption Method)은 대기 중에 부유하고 있는 10㎛ 이하의 입자상 물질을 일정시간 여과지 위에 포집하여 베타선(β-Ray)을 투과시켜 입자상 물질의 중량 농도를 연속적으로 검출하는 방법으로, 시료 도입부를 통과하는 공기에 베타선을 조사하여 베타선의 투과율을 계산해서 미세먼지 농도값으로 검출하는데 실시간으로 측정이 가능하다. 그 예로는 대한민국 등록특허 제10-1519974호가 있다.The β-Ray Absorption Method is a method of continuously detecting the weight concentration of particulate matter by trapping particulate matter less than 10 μm floating in the air on a filter paper for a certain time and transmitting the β-ray. It is possible to measure the permeation rate of the Beta wire by irradiating the Beta wire to the air passing through the sample introduction part, and to measure it as the fine dust concentration value in real time. An example thereof is Korean Patent No. 10-1519974.
마이크로밸런스법은 샘플 공기를 여과지로 여과하면서 미세먼지의 질량 변화량을 모니터링하여 미세먼지 농도를 검출하는 방식으로, 미세먼지가 축적되면 수시로 여과지를 교체해야 하므로 가변적인 미세먼지 발생량 변화에 적시에 대응하기 어렵고, 매우 고가인 단점이 있다.The micro balance method is a method to detect minute dust concentration by monitoring the change amount of fine dust while filtering the sample air with filter paper. Since the filter paper needs to be changed every time fine dust accumulates, it is possible to cope with the change of minute fine dust generation in a timely manner It is difficult and very expensive.
이에 관해서는 미국 등록특허 제4391338호 및 일본국 등록특허 제3354217호, 대한민국 등록특허 제10-1646685호가 공지되어 있다.U.S. Patent No. 4391338, Japanese Patent Registration No. 3354217, and Korean Registered Patent No. 10-1646685 are known.
한편, 위 등록특허 제10-1519974호는 상하좌우로 회전되는 영상 촬영부(CCTV 카메라)를 통해서 영상을 촬영하여 모니터링할 수 있고, 길이가 조절되는 대기 흡입용 파이프를 상하로 왕복시키면서 대기 성분을 감지한 뒤 대기 성분이 설정된 범위를 초과하면 오염 발생지역으로 CCTV 카메라를 회전시켜 시각적으로 모니터링 할 수 있는 보안 감시용 CCTV 카메라를 제안한 것을 특징으로 한다.On the other hand, in the above-mentioned Patent No. 10-1519974, an image can be photographed and monitored through a CCTV camera which is rotated up and down and left and right, and an atmospheric inhalation pipe, And when the atmospheric component exceeds the set range, the CCTV camera for security surveillance can be visually monitored by rotating the CCTV camera to the contamination occurrence area.
통상 대기 속에는 미세먼지 뿐 아니라 극미립 수분입자[미스트(mist)]가 함께 존재하므로 미세먼지의 함수율에 따라 미세먼지가 침강되거나 부유되면서 습도와 더불어 시정에 상당한 영향을 준다.Normally, not only fine dust but also very fine moisture particles (mist) are present in the atmosphere, and fine dust is precipitated or floated depending on the water content of the fine dust, which has a considerable influence on the visibility as well as the humidity.
시정 장애 원인이 되는 물질은 대부분 PM2.5 이하의 미세 물질이라고 (EURO-TRAII이 IMPROVE(Integrated Monitoring Agency for Protection of Visbility Environment, NARSTO(North American Research Ozone)에서 밝히고 있는데, 시정은 PM2.5의 질량농도가 증가함에 따라 선형적으로 감소하고, PM2.5의 시정에 영향을 주는 주된 성분은 1차 생성물질(탄소원소, 미세 토양입자)와 2차 생성물질(황산암모늄, 질산암모늄, 유기물)(시정에 영향을 주는 또 다른 요인인 1㎛ 이하의 초미세 먼지와 기체상 물질은 포함되지 않은 값)이다. Most of the substances that cause mobility impairment are PM2.5 or less (EURO-TRAII is described by IMPROVE (Integrated Monitoring Agency for Protection of Visibility Environment, NARSTO (North American Research Ozone) (Carbon element, fine soil particles) and the secondary products (ammonium sulfate, ammonium nitrate, organic matter), and the main components that affect the visibility of PM2.5 Another factor affecting visibility is the value not including ultrafine dust and gaseous substances below 1 μm).
또한 2015년 국립환경과학원의 "미세먼지와 시정의 상관관계" 연구보고서에 따르면 0.5㎛ 크기의 입자는 빛의 산란효과가 커서 시정 감소의 원인이 되고, PM2.5의 농도가 높으면 시정이 감소하며, 미세먼지의 농도가 높은 상태에서 습도가 높아지면 시정거리는 더 악화되고, 미세먼지 농도가 80㎍/m3 이상 높은 경우 습도가 10% 상승할 때 시정거리는, 평균 13.8% 가량 감소하는 것으로 보고되어 있다. According to the "correlation between fine dust and visibility" of the National Institute of Environmental Research in 2015, particles with a size of 0.5 μm have a large light scattering effect, which causes a decrease in visibility. , The visibility distance is worse when the humidity is high when the concentration of fine dust is high and the visibility distance is decreased by an average of 13.8% when the humidity is increased by 10% when the dust concentration is more than 80 μg / m 3 have.
따라서, 위 보고내용에 비추어 볼 때, 미세먼지 농도 측정시 측정 높이와 미세먼지의 함수율에 따라 측정값에 차이가 있으나 이를 고려하지 않은 등록특허 제10-1519974호는 미세먼지측정값을 명확히 신뢰하기 어려운 뚜렷한 문제가 있다. Therefore, in view of the above report, there is a difference in measurement value depending on the measurement height and the water content of the fine dust when measuring the fine dust concentration, but the patent No. 10-1519974 which does not take this into consideration clearly trusts the fine dust measurement value There is a difficult and obvious problem.
본 발명은 광범위한 지역에 기설치된 범용 CCTV 카메라에 쉽게 채용할 수 있고, CCTV 카메라의 목적 기능을 유지하면서 미세먼지 농도와 시정을 실시간으로 측정할 수 있는 CCTV 카메라 및 그 측정방법를 제공하려는 것이다.The present invention is to provide a CCTV camera and a measuring method thereof that can be easily adopted in a general-purpose CCTV camera installed in a wide area, and can measure minute dust concentration and visibility in real time while maintaining the objective function of the CCTV camera.
본 발명의 다른 목적은 본 발명을 광범위하게 설치된 범용 CCTV 카메라에 쉽게 설치하거나 업그레이드함으로써 CCTV 카메라의 본연의 기능을 유지하면서 이를 기반으로 통합 대기질 관리시스템을 쉽게 구축할 수 있는 기반을 제공하고, 또한 카메라의 영상정보, 습도측정값, 미세먼지측정값, 시정측정값 등의 측정정보를 종합적으로 혹은 선택적으로 응용 및 활용할 수 있는 CCTV 카메라를 제공하려는 것이다.Another object of the present invention is to provide a base on which an integrated air quality management system can be easily built while maintaining the essential function of a CCTV camera by easily installing or upgrading the present invention to a widely installed general CCTV camera, And to provide a CCTV camera that can comprehensively or selectively apply and utilize measurement information such as camera image information, humidity measurement value, fine dust measurement value, and corrective measurement value.
본 발명에 따른 미세먼지 농도와 시정거리 측정기능을 갖춘 CCTV 카메라의 구현수단은,The means for implementing the CCTV camera with the fine dust concentration and the corrective distance measuring function according to the present invention,
보안감시 또는 교통정보수집용 CCTV 카메라에 있어서,A CCTV camera for security surveillance or traffic information collection,
줌밍(Zooming) 가능한 줌렌즈와 상기 줌렌즈를 구동여부를 제어하는 줌렌즈구동제어부와 촬영된 영상정보를 전기적 신호로 변환하는 이미지센서를 갖춘 줌렌즈조립체를 포함하는 영상촬영부와,A zoom lens assembly including a zoom lens capable of zooming, a zoom lens drive control unit for controlling whether the zoom lens is driven and an image sensor for converting photographed image information into an electrical signal,
상기 영상촬영부가 내장되고 옥외 구조물에 고정되게 설치되는 하우징과;A housing in which the image pickup unit is installed and fixed to an outdoor structure;
상기 하우징을 향해 레이져 빔을 송신할 수 있도록 상기 하우징과 일정거리 이격되게 옥외 구조물에 고정되는 레이져 빔 송신기와, 레이져 빔 송신기의 빔 조사여부를 제어하는 빔 송신제어부를 포함하는 레이져 빔 전송부와;A laser beam transmitter including a laser beam transmitter fixed to the outdoor structure at a predetermined distance from the housing so as to transmit the laser beam toward the housing, and a beam transmission controller for controlling whether to irradiate the laser beam transmitter;
상기 줌렌즈 전면에 설치되어 레이져 빔의 산란광을 선별적으로 투과시키는 편광렌즈와, 레이져빔의 파장주파수만을 통과시키는 적외선대역통과필터와, 상기 편광렌즈 및 적외선대역통과필터를 투과한 영상정보 중에서 레이져 빔의 광량을 분석하여 시정관계식에 대입하여 시정측정값을 산출하고 산출된 값을 중앙처리부로 전송하는 영상분석부와; A polarizing lens provided on the front surface of the zoom lens for selectively transmitting scattered light of the laser beam, an infrared band-pass filter for passing only the wavelength of the laser beam, and a laser beam An image analyzing unit for calculating a corrective measurement value by inserting the calculated amount of light into a corrective relation and transmitting the calculated value to a central processing unit;
상기 영상촬영부에 결합되어 영상촬영부를 상하좌우로 회동시키기 위한 회전장치와, 중앙처리부의 제어에 의해 상기 회전장치의 구동여부를 제어하는 회전장치제어부를 갖추고 상기 하우징 내에 설치되는 회전장치구동부와;A rotator driving unit coupled to the image capturing unit to rotate the image capturing unit vertically and horizontally, and a rotating device controller for controlling whether the rotating device is driven by a control of the central processing unit;
상기 하우징 내에 설치되되, 외기를 흡입하면서 외기에 레이져 빔을 조사하여 수광의 크기값을 분석하여 미세먼지측정값을 산출하고 그 값을 중앙처리부로 전송하는 미세먼지측정부와;A fine dust measuring unit installed in the housing for calculating a fine dust measurement value by analyzing a magnitude of received light by irradiating a laser beam to the outside air while sucking the outside air and transmitting the measured value to a central processing unit;
상기 하우징의 외벽에 부착되어 옥외의 습도를 측정하면서 중앙처리부의 요청에 따라 측정된 습도측정값을 중앙처리부로 전송하는 습도측정부와; A humidity measuring unit attached to the outer wall of the housing to measure a humidity of the outdoor unit and transmit the humidity measurement value measured by the central processing unit to the central processing unit;
미세먼지측정값을 미세먼지기준값과 비교 판단하여 판단정보를 선택적으로 전송부로 전송하되, 미세먼지측정값이 미세먼지기준값 보다 큰 경우, 영상촬영부가 레이져 빔 송신기쪽으로 회전되도록 회전장치제어부를 제어한 뒤 영상촬영부가 정위치된 후, 빔 송신제어부를 제어해서 레이져 빔 송신기에서 레이져 빔을 발사하고, 편광렌즈 및 적외선대역통과필터를 투과한 빔의 산란광 량을 영상분석부에 의해 산출된 시정측정값과 상기 습도측정값을 종합하여 미세먼지측정값의 유효성을 판단하되, 미세먼지측정값의 유효성이 유효한 것으로 판단되면, 미세먼지측정값과 시정측정값을 일시정보 및 습도측정값과 함께 데이터 저장부에 저장함과 동시에 전송부로 전송하는 중앙처리부로 구성된 것을 특징으로 한다. The micro-dust measurement value is compared with the fine dust reference value and the determination information is selectively transmitted to the transmission unit. If the fine dust measurement value is larger than the fine dust reference value, the control unit is controlled so that the image capturing unit rotates toward the laser beam transmitter After the image capturing unit is positioned, the laser beam transmitter is controlled to control the beam transmission control unit to emit the laser beam. The amount of scattered light of the beam transmitted through the polarizing lens and the infrared bandpass filter is compared with the corrective measurement value If the validity of the fine dust measurement value is determined to be valid, the fine dust measurement value and the corrected measured value are stored together with the date information and the humidity measurement value in the data storage unit And a central processing unit for transmitting the data to the transmitting unit at the same time.
본 발명에 따른 CCTV 카메라를 이용한 미세먼지 및 시정 측정방법을 구현하기 위한 구현수단은,The implementation means for implementing the fine dust and visibility measurement method using the CCTV camera according to the present invention includes:
중앙처리부에 의해 미세먼지측정값을 기준치와 비교하여 측정값이 기준값 보다 큰 경우 시정측정값과 습도측정값을 종합하여 미세먼지측정값에 대한 유효성을 판단하고, 유효성이 인정되는 경우 관련 정보를 일시정보와 함께 데이터저장부에 저장하고 동시에 전송부를 통해 원격지로 전송하고, 유효성이 부정되는 경우 그 정보를 폐기하는 것을 특징으로 한다. When the measured value is larger than the reference value by comparing the fine dust measurement value with the reference value by the central processing unit, the validity of the fine dust measurement value is determined by synthesizing the measured value and the humidity measurement value. The information is stored in a data storage unit and transmitted to a remote site through a transmission unit at the same time, and when the validity is denied, the information is discarded.
본 발명은 CCTV 카메라의 본래 기능을 그대로 유지하면서 미세먼지측정값을 미세먼지기준값과 대비하여 판단하고, 다시 시정측정값과 습도측정값을 종합하여 미세먼지측정값에 대한 유효성을 검증함으로써 미세먼지측정값에 대한 신뢰성을 확실하게 높일 수 있다. 따라서 본 발명은 저렴하고 신뢰성이 있는 미세먼지 농도와 시정거리를 측정할 수 있는 CCTV 카메라를 제공할 수 있다. In the present invention, the fine dust measurement value is compared with the fine dust reference value while maintaining the original function of the CCTV camera, and the validity of the fine dust measurement value is verified by integrating the measured value and the humidity measurement value again, It is possible to reliably increase the reliability of the value. Therefore, the present invention can provide a CCTV camera capable of measuring an inexpensive and reliable fine dust concentration and a corrective distance.
또한 본 발명은 광범위하게 설치된 범용 CCTV 카메라에 용이하게 채용함으로써 이를 기반으로 통합 대기질 관리시스템을 쉽게 구축하고, 또한 카메라의 영상정보, 습도측정값, 미세먼지측정값, 시정측정값 등의 측정정보를 종합적으로 혹은 선택적으로 응용 및 활용할 수 있는 기반을 제공할 수 있다.In addition, the present invention easily employs a widely installed general-purpose CCTV camera to easily construct an integrated air quality management system based on it, and furthermore, it can measure measurement information such as image information of camera, humidity measurement value, fine dust measurement value, The present invention can provide a base on which a comprehensive or selective application and utilization can be performed.
도 1은 본 발명에 따른 미세먼지 농도와 시정거리 측정기능을 갖춘 CCTV 카메라의 세부구성을 도시한 블럭다이야그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 중앙처리부의 프로세싱을 도시한 플로우챠트이다.1 is a block diagram illustrating a detailed configuration of a CCTV camera having a function of measuring a fine dust density and a visibility distance according to the present invention.
2 is a flow chart showing the processing of the central processing unit according to the present invention.
본 발명에 따른 미세먼지 오염도 측정 및 시정 측정기능을 갖춘 카메라에 대한 바람직한 실시 예를 첨부된 도 1을 참조하여 상세히 설명한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of a camera having a fine dust pollution degree measurement and a corrective measurement function according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
본 발명에 따른 미세먼지 농도와 시정거리 측정기능을 갖춘 CCTV 카메라(100)는 공지의 범용 CCTV 카메라가 요구하는 본래의 목적을 구현하기 위한 기본 구성들을 포함한다.The
미세먼지측정센서(이하 "미세먼지측정부(101)"라 함), 습도측정센서(이하 "습도측정부(102)"라 함), 레이져 빔 송신기(이하 "레이져 빔 전송부(111)"라 함), 동영상을 촬영하는 카메라(이하 "영상촬영부(121)"라 함), 영상촬영부(121)에서 촬영된 영상정보에서 레이져 빔의 광량을 검출하여 시정측정값을 산출하는 영상분석장치(이하 "영상분석부(130)"라 함), 영상정보와 상기한 각 측정부의 측정값을 저장하는 메모리장치(이하, "데이터저장부(104)"라 함), 상기 측정부들의 각 측정값을 프로그램적으로 대비 판단하는 제어로직을 갖춘 프로세서(이하, "중앙처리부(200)"라 함), 원격지로 혹은 원격지에서 데이터나 제어신호를 송/수신하는 통신장치(이하 "전송부(103)"라 함)을 포함하는 카메라 하우징(이하 "하우징(100a)"이라 함)을 더 포함한다.(Hereinafter, referred to as " laser
상기 하우징(100a)은 전신주나 가로등, 육교, 철탑, 건물, 각종 도로 구조물(이하 "옥외 구조물"이라 함) 등에 고정되게 설치될 수 있다.The
상기 미세먼지측정부(101)는 상기 하우징(100a)내에 설치되는데, 세부구성은 등록특허 제10-1519974호에 기재된 구성과 흡사하다. The fine
다만, 본 발명의 미세먼지측정부(101)는 PM2.5와 PM10을 동시에 측정하여 출력하는 특징이 있다. However, the fine
미세먼지측정부(101)에서 측정된 미세먼지측정값은 후술하는 중앙처리부(200)로 실시간으로 전송된다. The fine dust measurement value measured by the fine
상기 습도측정부(102)는 하우징(100a)의 외부에 부착되어 대기중의 습도를 측정하고, 측정된 습도측정값은 중앙처리부(200)의 요청 시 중앙처리부(200)로 습도측정값이 전송된다. The
레이져 빔 전송부(111)는 시정을 검출하기 위해 대기 중으로 레이져 빔을 주사하는 장치(110)로, 레이져 빔의 주사여부를 제어하는 빔 송신제어부(112)를 갖추고 상기 하우징(100a)쪽을 향하도록 하우징(100a)과 이웃한 외부 구조물에 고정되게 설치된다. The laser
레이져 빔 전송부(111)에서 조사되는 빔의 폭은 약 1inch이고 하우징(100a)과는 대략 1.5m 이내로 이격되게 설치된다. The width of the beam irradiated from the laser
상기 빔 송신제어부(112)는 중앙처리부(200)의 제어신호에 의해 레이져 빔 전송부의 빔 송신여부를 제어한다. The beam
상기한 영상촬영부(121)는 하우징(100a)속에 내장되는데, 자동 프리셋(preset), 자동조리개제어(AUTOMATIC IRIS CONTROL), 이미지센서(Image Sensor), 줌렌즈(124, zoom lens), 줌렌즈 줌밍 구동부(도면에는 미도시) 및 그 제어부(125) , 편광렌즈(도면에는 미도시), 적외선대역통과필터(도면에는 미도시), 영상촬영부와 펜/틸트구동부(도면에는 미도시) 및 펜/틸트제어부(126)를 포함한다. The
전술한 줌렌즈(124), 줌렌즈제어부(125), 편광렌즈 및 적외선대역통과필터는 렌즈조립체(123)에 통합적으로 구성되어 있다. The
상기 줌렌즈구동부(도면에는 미도시)는 영상정보를 확대하기 위하여 줌렌즈의 줌밍기능(zoom-in/out)을 물리적으로 작동시키는 구동장치로, 영상촬영부 펜/틸트구동부는 하우징(100a)내에서 영상촬영부(121)의 각도를 상하좌우로 회전시켜 촬영각도를 제어하기 위한 CCTV 카메라의 펜/틸트구동부(122)를 말하고, 펜/틸트제어부(126)는 후술하는 중앙처리부(200)에 의해 상기한 펜/틸트구동부(122)의 작동여부를 전기 회로적으로 제어하는 회로제어장치를 말한다. The zoom lens driving unit (not shown in the figure) physically actuates the zoom-in / out function of the zoom lens in order to enlarge image information. The image capturing unit pen / The pen /
상기한 영상촬영부(121)는 펜/틸트제어부(126)의 제어에 따라 좌우로 회전할 때, 레이져 빔 전송부(111)와 마주보는 위치에 정렬되면 전술한 펜/틸트구동부(122)와 연계하는 위치감지센서(도면에는 미도시)의 센싱신호가 중앙처리부(200)로 전송되어 영상촬영부(121)에 프로그램적으로 미리 설정된 시간 동안 고정된 상태로 유지된다.When the
또한 전술한 편광렌즈는 줌렌즈와 이미지센서 사이에 설치되어 레이져 빔 전송부(111)에서 조사되는 레이져 빔의 산란광을 선별적으로 투과시킬 수 있는 광필터이다.The above-described polarizing lens is an optical filter installed between the zoom lens and the image sensor and capable of selectively transmitting scattered light of the laser beam irradiated from the laser
또한 전술한 적외선대역통과필터는 레이져빔의 파장대역만을 통과시키고 다른 상하대역의 파장은 차단시킴으로써 이미지센서가 레이져빔의 전방산란광을 효과적으로 수광할 수 있다.In addition, the infrared band-pass filter passes only the wavelength band of the laser beam and blocks the wavelengths of the other upper and lower bands, so that the image sensor can effectively receive the forward scattered light of the laser beam.
전술한 영상분석부(130)는 편광렌즈(도면에는 미도시)와 적외선대역통과필터를 투과하는 영상정보(화면)속에서 빔의 산란광 량을 검출하고, 검출된 값을 시정산출 산출식에 대입해서 시정측정값을 산출한 뒤 산출된 시정측정값을 중앙처리부(200)로 전송한다.The
상기한 데이터저장부(104)는 상기한 각 측정부들의 측정값과 일시정보를 저장하는 반도체 메모리이다.The data storage unit 104 is a semiconductor memory that stores measurement values and date information of each of the measurement units.
상기한 전송부는 중앙처리부(200)와 외부 네트워크 간의 각종 데이터와 제어신호를 송. 수신하는 통신장치를 의미하고, 고유 IP를 가지고 있다.The transmission unit transmits various data and control signals between the
중앙처리부(200)는 CCTV 카메라의 목적 기능을 수행하도록 제어하고, 동시에 프로그램의 제어로직에 의해 미세먼지측정값을 미세먼지기준값과 비교 판단하여 판단결과에 따라 줌렌즈제어부(125), 펜/틸트제어부(126), 빔 송신제어부를 제어로직에 의해 선택적으로 제어하면서 미세먼지측정값을 습도측정값과 시정측정값을 종합하여 미세먼지측정값의 유효성을 검증하고, 그 결과에 따라 관련된 해당정보를 데이터저장부(104)에 저장하고 동시에 전송부(103)로 전송하는 반도체 프로세서이다.At the same time, the
전술한 하우징(100a)은 고정부(도면에는 미도시)와 회전부(도면에는 미도시)로 이루어져 있는데, 상기 고정부는 옥외 고정물에 고정되는데, 고정부에는 전술한 미세먼지측정부(101)와 습도측정부(102)가 설치되고, 회전부에는 고정부와 회전가능하게 결합되고, 그 내부에 전술한 영상촬영부(121)가 설치된다.The
상기 회전부는 외부표면에 투명창을 마련된 반구형상일 수 있고, 상기 투명창을 통해 영상촬영부(121)는 영상을 촬영할 수 있다.The rotation unit may be a hemispherical shape having a transparent window on an outer surface thereof, and the
이하에서는 전술한 각 측정부의 측정방식에 대하여 설명한다. Hereinafter, the measuring method of each measuring unit described above will be described.
미세먼지측정부(101)에 관한 상세구성과 측정방법은 공지의 등록특허 제10-1519974호에 상세히 설명되어 있으므로 이에 관해서는 상세한 설명을 생략한다. The detailed structure and measurement method of the fine
다만, 앞서 설명한 바와 같이 PM2.5와 PM10을 동시에 측정하여 출력하는 특징이 있다. However, as described above, PM2.5 and PM10 are measured and output simultaneously.
습도측정부(102)는 대기 습도 측정범위를 포함하는 디지털 방식의 습도측정센서이면 어느 것이든 채용해도 좋다. The
시정측정값은 레이져 빔 전송부(111)와 영상분석부(130)에 의해 도출될 수 있다. The time-lapse measurement values may be derived by the laser
레이져 빔 전송부(111)에서 레이져 빔을 조사할 때 조사 방향은 열상촬영부의 정면으로 빔이 조사하지 않고 일정각도로 틀어지게(경사지게) 조사한다. When the laser beam is irradiated from the laser
이렇게 하면, 영상촬영부(121)가 레이져 빔이 조사된 영역을 확대 촬영할 때 산란광의 축선구간만을 부분 촬영할 수 있다. In this way, when the
따라서 촬영된 산란광은 영상정보의 중앙에 수직방향으로 띠형태로 나타나게 되는데, 이를 영상분석부(130)에 의해 영상정보속에서 빔의 광량을 검출한 뒤 후술하는 산출식에 대입하여 시정측정값을 도출한다. 도출된 시정측정값은 중앙처리부(200)로 전송된다. Therefore, the scattered light photographed appears in a vertical direction at the center of the image information. The light intensity of the beam is detected by the
이때 레이져 빔의 파장은 가시광과 구분되고 카메라의 이미지센서 측정범위내에 있으며, 최대한 직경이 큰 입자의 산란광을 얻을 수 있는 범위로 결정하는 것이 좋다. In this case, the wavelength of the laser beam is separated from the visible light and is within the measurement range of the image sensor of the camera, and it is preferable to determine the range in which scattered light of a particle having a maximum diameter can be obtained.
이렇게 하면, 전술한 것처럼 산란광 출력을 최대한 크게 얻을 수 있어 영상분석의 정밀도를 높일 수 있고, 영상프레임 분석 시 오차가 발생하지 않게 된다.In this way, as described above, the output of the scattered light can be maximized and the accuracy of the image analysis can be increased, and no errors are caused in the analysis of the image frame.
바람직하게는 레이져의 파장은 850~905nm의 범위이고, 레이져 빔의 송신펄스주기는 카메라의 프레임 또는 필드주기의 1/3배수로 하는 것이 좋다. 이렇게 하면 카메라의 3개 프레임 또는 필드중에서 최소한 1개의 프레임 또는 필드는 레이져 빔의 송신펄스주기내에 있게 되므로 완전한 레이져빔의 산란광 검출이 확실하다.Preferably, the wavelength of the laser is in a range of 850 to 905 nm, and the transmission pulse period of the laser beam is set to 1/3 times the frame or field period of the camera. This ensures that at least one of the three frames or fields of the camera is within the transmit pulse period of the laser beam, so that the detection of the scattered light of the complete laser beam is certain.
시정측정값 산출방식은 앞서 설명한 바 있지만 이하에서 보다 상세히 설명될 것이다.The correction value calculation method has been described above, but will be described in more detail below.
전술한 각 측정값들은 중앙처리부(200)에 의해 프로그램의 로직으로 판단되는데, 중앙처리부(200)는 미세먼지측정값을 미세먼지기준값과 대비하여 이상여부를 판단함에 있어 미세먼지기준값은 환경부에서 정한 4단계를 기준으로 중앙처리부(200)의 제어로직에 프로그램적으로 입력되어 있다. The
환경부에서 정한 단계별 미세먼지 농도와 단계별 행동요령은 표 1과 같다. Table 1 summarizes the concentration of fine dust and step-by-step action points set by the Ministry of Environment.
51~100
51-100
중앙처리부(200)는 미세먼지측정부(101)에서 측정한 PM2.5와 PM10의 값은 PM10>PM2.5 를 만족하고 기준값과 각각 대비하여 측정값이 기준값 범위 이내이고 습도가 75%이내인 경우 계속 미세먼지센싱값을 받아 미세먼지기준값과 대비하여 판단한다(도 2의 a 참조). The
습도가 75%이상인 경우에는 미세먼지입자의 구성성분중 무기염(질산염, 황산염)이 습기와 결합하여 침강하므로 미세먼지측정값이 급격히 낮아지는 경향이 있으므로 미세먼지측정값의 대소를 불문하고 검증을 하지 않고 일반적인 데이터 유효판정방법만을 사용하여 데이터로서 허용한다.When the humidity is more than 75%, the inorganic salt (nitrate, sulfate) among the constituents of the fine dust particles tends to precipitate due to the binding with moisture, so that the measurement value of the fine dust tends to be drastically lowered. The data is allowed as data using only a general data validity determination method.
반대로 습도가 75%이하이고, 미세먼지측정값이 기준값 범위를 벗어난 경우, 상기 중앙처리부(200)는 펜/틸트제어부(126)를 제어(on)하여 레이져 빔 전송부(111)와 마주보는 방향으로 영상촬영부(121)를 회전시키고, 위치감지센서의 센싱신호에 의해 펜/틸트제어부(126)를 통해 펜/틸트구동부(122)의 동작이 정지되면 영상촬영부(121)는 레이저 빔 전송부(111)와 마주보도록 고정된다(도 2의 b 참조). On the contrary, when the humidity is 75% or less and the fine dust measurement value is out of the reference value range, the
이후 중앙처리부(200)는 줌렌즈가 확대된 영상을 촬영할 수 있도록 줌렌즈구동부를 제어하여 줌 인(zoom in)시키고, 동시에 빔 송신제어부를 제어하여 레이져 빔 전송부(111)에서 레이져 빔이 조사되도록 제어한다(도 2의 c 참조).Thereafter, the
이때 줌렌즈를 확대하는 이유는 레이져 빔의 산란광 영역을 확대 촬영함으로써 영상분석부(130)에 의해 영상정보(배경화면)속에서 산란광의 량을 더 용이하고 더 세밀하게 검출할 수 있기 때문이다.The reason for enlarging the zoom lens at this time is that the
산란광 영역은 편광렌즈와 적외선대역통과필터를 투과하여 이미지센서에 의해 전기신호로 변환되어 영상분석부(130)로 전송된다.The scattered light region is transmitted through the polarizing lens and the infrared bandpass filter, converted into an electric signal by the image sensor, and transmitted to the
영상분석부(130)는 산란광의 크기 값을 검출하여 검출된 값을 산출식에 대입하여 시정거리값을 산출한 후 그 값을 중앙처리부(200)로 전송한다(도 2의 d 참조).The
이때 조리개의 F값을 일정한 값으로 유지시켜 측정 시 마다 조리개의 변동으로 인한 광량 변화가 생기지 않도록 하는 것이 좋다. 산랑광 크기값은 다음과 같이 수식에 의해 산출할 수 있다.At this time, it is preferable to keep the F value of the diaphragm at a constant value so that the light amount change due to the fluctuation of the diaphragm does not occur at every measurement. The value of the acid light intensity can be calculated by the following equation.
Lv=시정=3. 912/bext ----------------식(1)[Koschmieder의 시정이론]Lv = Visibility = 3. 912 / bext ---------------- Equation (1) [Koschmieder's visibility theory]
Ix=Io exp(-bext x) ----------------식(2)[Beer의 이론]Ix = Io exp (-bext x) - (2) [Theory of Beer]
[수식에 대한 설명][Explanation of formula]
bext : 소멸계수bext: extinction coefficient
Io : 광원의 광의 세기Io: intensity of the light source
Ix : 광경로를 진행한 후의 광의 세기Ix: intensity of light after traveling through the optical path
x : 광의 경로거리x: Path distance of light
위 소멸계수는 대기중 경로 x[m]를 진행함에 따른 광의 세기와 관련이 있다. The extinction coefficient is related to the intensity of light as it travels through the atmospheric path x [m].
따라서 광원의 광의 세기(Io)를 알고, 경로 x[m]를 진행한 후의 광의 세기(Ix)를 측정함으로써 소멸계수 및 시정을 측정할 수 있다. Therefore, the extinction coefficient and the visibility can be measured by knowing the light intensity Io of the light source and measuring the light intensity Ix after the path x [m].
일반적으로, 미산란은 입자의 크기가 빛의 파장과 비슷할 경우에 일어나며, 입자의 밀도, 크기, 모양 등에 반응한다. 미산란은 파장과 거의 무관하며, 수증기, 얼음알갱이, 매연, 등이 빛과 충돌하는 것이 여기에 해당된다. 미산란은 전방산란이 현저하고 상대적으로 작은 에너지가 후방으로 산란한다. In general, non-scattering occurs when the particle size is similar to the wavelength of light and reacts to the density, size and shape of the particles. Non-scattering is almost independent of wavelength, and this is where water vapor, ice pellets, soot, etc. collide with light. Non-scattering is pronounced in forward scattering, and relatively small energy is scattered backward.
중앙처리부(200)는 시정거리값이 수신되면 미세먼지측정값과 습도측정값을 환산프로그램(시정환산값)으로 환산하여 시정거리값과 비교하여 미세먼지측정값의 유효성을 판단한다(도 2의 e 참조).The
중앙처리부(200)에서 미세먼지측정값의 유효성이 인정되는 것으로 판단되면, 그 데이터(미세먼지측정값, 시정측정값, 습도측정값, 측정시간)를 저장부에 저장하고 전송부로 전송하고, 반대로 유효성이 부정되면 무시(폐기)한다. If the validity of the fine dust measurement value is determined in the
이하에서는 본 발명에 따라 미세먼지측정 시 중앙처리부의 처리과정에 대해 설명한다. Hereinafter, the process of the central processing unit in the fine dust measurement according to the present invention will be described.
시정거리 산출법은 전술한 식(1)과 식(2) 이외에도 다음과 같은 관계식들이 있다.In addition to the above-mentioned equations (1) and (2), there are the following relational expressions.
Lv[km]=A.103/C ----------------------------------------------- 식(3)Lv [km] = A.10 3 / C --------------------------------------- -------- Equation (3)
A : 실험적정수, 보통 1.2(0.6~2.4) A: Experimental constant, usually 1.2 (0.6 to 2.4)
C : 입자상물질의 농도[ug/m3]C: Concentration of particulate matter [ug / m 3 ]
조건 : 상대습도 70% Condition: Relative humidity 70%
또 다른 분산면적비(K)에 의한 시정거리 산출법으로서As another method of calculating the correcting distance based on the other dispersion area ratio K
Vm[m] = 5.2 pr/KC -------------------------------------------- 식(4)Vm [m] = 5.2 pr / KC ----------------------------------------- --- (4)
조건: - 파장 5240Å일 경우 적용Condition: - Applied when the wavelength is 5240 Å
- 빛의 소광이 분산에만 의존 - Light extinguishing depends only on dispersion
- 모두 구형으로 균등분포 - All spherical uniform distribution
- 입자상 물질농도 균등 / 상대습도 70%이하 / 수평적조명 일정 - Particulate matter concentration / 70% relative humidity / horizontal lighting schedule
Vm : 시정거리[m] Vm: Visibility distance [m]
P : 분진의 밀도[g/cm3]P: Density of dust [g / cm 3 ]
r : 분진의 반지름 r: the radius of the dust
K : 분산면적비(예: 4.1) K: dispersion area ratio (for example, 4.1)
C : 분진의 농도[g/m3]C: Concentration of dust [g / m 3 ]
또 다른 시정거리 산출법으로서, 시정장애를 유발시키는 화학적 성분은 생성과정에 따라 1차와 2차 대기오염 물질로 구분한다.As another method of calculating the distance, chemical components that cause mobility impairment are classified into primary and secondary air pollutants according to the generation process.
1차 대기오염물질은 원소탄소, 미세토양입자 및 NO2 기체가 있으며, 2차 대기오염물질은 황산암모늄, 질산암모늄, 유기물이 있다.The primary air pollutants are elemental carbon, fine soil particles and NO2 gas, and the secondary air pollutants are ammonium sulfate, ammonium nitrate, and organic matter.
IMPROVE 기관의 연구결과에서는 시정장애 원인물질은 입경에 따라서는 2.5㎛ 미만의 미세입자와 10㎛ 이하의 조대입자로 분류하며, 미세입자에 대하여 위의 5가지 입자상 물질로 분류하여 화학적 조성을 계산하였다.In the results of the IMPROVE institute, the chemical composition was calculated by dividing the particles causing the visibility disorder into fine particles of less than 2.5 μm and coarse particles of less than 10 μm depending on the particle sizes.
본 발명에서는 국립환경과학원(2013, 체감대기오염도 개선을 위한 시정특성에 관한연구) 및 국립과학원(2005, 대도시 대기질 관리방안 조사연구)에서 IMPROVE(1998), INS95(1996) 및 Kim et al.(2001) 등의 관계식을 재해석하여 도출한 관계식으로부터 화학적 조성에 띠른 시정변화를 계산하였으며, 사용된 관계식과 화합물의 구성관계식은 아래와 같다.In the present invention, IMPROVE (1998), INS95 (1996) and Kim et al. (1998) have been proposed in the National Institute of Environmental Research (2013), a study on the visibility characteristics for improving indoor air pollution degree and the National Academy of Sciences (2001), and the relationship between chemical composition and chemical composition was calculated as follows.
bext = 0.91 x (3xNHSOx(1-RH/100)-0.7) + 1.34x(3xNHNOx(1-RH/100)-0.7) + 1.06x(4xOMCx (1-RH/100)-0.4) + 0.98x(10xEC) + 1x(2xFS) + 1x(0.6xCM) + 153.53 ----------------------------------------------------------------------식(5)bext = 0.91 x (3xNHSOx (1 -RH / 100) -0.7) + 1.34x (3xNHNOx (1-RH / 100) -0.7) + 1.06x (4xOMCx (1-RH / 100) -0.4) + 0.98x ( 10xEC) + 1x (2xFS) + 1x (0.6xCM) + 153.53 ----------------------------------- ----------------------------------- Equation (5)
위 표 2는 에어로졸 화합물의 구성관계식임.Table 2 shows the compositional relationship of aerosol compounds.
** bext : 소멸계수** bext: extinction coefficient
NHSO : 황산암모늄 NHSO: ammonium sulfate
NHNO : 질산암모늄 NHNO: Ammonium nitrate
OMC : 유기물질 OMC: Organic material
FS : 미세토양 FS: fine soil
CM : 조대입자 CM: Coarse particles
EC : 원소탄소 EC: elemental carbon
식(5)의 소멸계수를 Koschmieder의 산출식인 식(1)에 대입하여 시정거리를 산출한다.The extinction coefficient of Equation (5) is substituted into Equation (1), the Koschmieder's equation, to calculate the corrective distance.
또 다른 시정거리 산출법으로서As another method of calculating the correcting distance
PM10 = 1023exp(-0.17VIS) ---------------------------------------- 식(6)PM10 = 1023 exp (-0.17 VIS) ---------------------------------------- Expression 6)
VIS = 5.882 In(1023/PM10) --------------------------------------- 식(7)VIS = 5.882 In (1023 / PM10) --------------------------------------- Expression 7)
위 식은 한국기상학회 (2012, 대기 22권1호, 시정자료를 이용한 황사의 미세먼지 농도 추정방법 연구) 논문의 관계식이다.The above equation is a relational expression of the paper of the Korean Meteorological Society (2012, Atmospheric Vol. 22, No. 1, A Study on Estimation of Fine Dust Concentration in Yellow Sand Using Visible Data).
2005~2010년의 기상 데이터 중 시정과 PM10의 관계를 변환식으로 도출한 것이다.The relationship between municipalities and PM10 in the meteorological data of 2005 ~ 2010 is derived by conversion formula.
1023㎍/㎥ 이상에서는 적용되지 않는 문제점이 있으나 일상적인 비교 변환식으로 사용가능하다.It is not applicable at more than 1023 ㎍ / ㎥, but it can be used as a routine comparative conversion equation.
또 다른 시정거리 산출법으로는,As another method for calculating the correcting distance,
[서울지역 시정 산출식][Seoul city area correction formula]
VIS = 893 / (bext - 75) ---------------------------------------- 식(8)VIS = 893 / (bext - 75) ---------------------------------------- (8)
[백령도지역 시정산출식] [Baekryeongdo area correction formula]
VIS = 509 / (bext - 87) ---------------------------------------- 식(9)VIS = 509 / (bext - 87) ---------------------------------------- (9)
위 식(8)과 식(9)은 국립환경과학원(2013, 권역별 미세먼지-PM2.5 농도특성 파악 및 생성과정연구(III))에서 2012년의 광산란계수 및 흡수계수와 목측시정자료를 이용하여 도출한 시정관계식이다.The above equations (8) and (9) show the light scattering coefficient and the absorption coefficient of 2012 and the visibility data of the mock by the National Institute of Environmental Research (2013, Study on the characterization and generation process of fine dust- Is a visibility relation derived from the above.
위에서 식(1)과 식(2)는 광학산란 측정법에 주로 적용되며, 식(3)과 식(5)는 미세먼지농도수치 또는 미세먼지내의 각 성분값을 가지고 시정거리로 환산할 경우 적용된다. 또한 식(6), 식(7)은 목측시정거리 또는 시정계의 시정거리값을 미세먼지값으로 변환할 수 있으며, 미세먼지농도값을 시정거리값으로 변환할 수 있다.Equations (1) and (2) are applied mainly to optical scattering measurement, and Equation (3) and Equation (5) are applied when converting the values of fine dust concentration or each component in fine dust into visibility distance . Also, Equations (6) and (7) can convert the corrected value of the corrected distance of the visual system or the corrected value of the visibility system into the fine dust value, and convert the fine dust concentration value into the visibility distance value.
식(8)과(9)는 해당지역에 한하여 식(5)의 결과값인 소멸계수를 대입하여 변환 가능하다.Equations (8) and (9) can be transformed by substituting the extinction coefficient, which is the result of Eq.
[채용 예][Example]
미세먼지센서 측정값 : PM2.5=83㎍/㎥, PM10=125㎍/㎥ Fine dust sensor Measured value: PM2.5 = 83 / / m3, PM10 = 125 / / m3
시정계 측정값 : 6kmMeasured value: 6km
습도값 : 60%Humidity value: 60%
비교 테이블 저장값 : 표3 참조Comparison table stored value: see Table 3
[순서 1][Step 1]
PM2.5 의 값이 기준(보통 50 ㎍/㎥이하)을 상회하는지 비교한다.Compares the value of PM2.5 above the reference (usually less than 50 ㎍ / ㎥).
PM2.5/PM10비율이 0.3 이하이면, 황사이므로 PM10의 값으로 시정거리를 산출하고(식(7) 적용) PM2.5/PM10비율이 0.3 이상 0.7 이하이면, 일반 혼합시정으로 PM2.5 또는 PM10을 혼합 적용, 산출식 "식(5)" 적용,If the PM2.5 / PM10 ratio is 0.3 or less, calculate the corrective distance using the value of PM10 because it is yellow dust (apply equation (7)). If PM2.5 / PM10 ratio is 0.3 or more and 0.7 or less, PM2.5 or PM10 mixed application, application of formula "formula (5)",
PM2.5/PM10비율이 0.7 이상이면 장거리연무, 도시연무이므로 PM2.5의 값으로 시정거리를 산출한다(식(5) 또는 식(8) 또는 식(9) 적용)If the ratio of PM2.5 / PM10 is 0.7 or more, it is calculated as the value of PM2.5 because it is long-distance haze and city haze (apply formula (5) or (8) or (9)
[순서2][Step 2]
상회하면 미세먼지센서 측정값과 근사한 값의 테이블을 찾아 적용할 값으로 변환한다.If it is above the upper limit, the table of approximate value of the fine dust sensor measurement value is found and converted into a value to be applied.
[순서3][Step 3]
[순서2]의 값을 식(5)에 대입하여 소멸계수를 산출한다.The value of [step 2] is substituted into equation (5) to calculate extinction coefficient.
bext = 0.91 x (3xNHSOx(1-RH/100)-0.7) + 1.34x(3xNHNOx(1-RH/100)- 0.7) + 1.06x(4xOMCx (1-RH/100)-0.4) + 0.98x(10xEC) + 1x(2xFS) + 1x(0.6xCM) + 153.53 = 0.91 x (3x28.22x(1-60/100)-0.7) + 1.34x(3x25.63x(1-60/100)-0.7) + 1.06x(4x11.62x (1-60/100)-0.4) + 0.98x(10x3.11) + 1x(2x26.56) + 1x(0.6x42) + 153.53 = 146.3 + 195.7 + 71.1 +30.5 +53.1 +25.2 = 521.9 Mm-1 = 0.5219 km-1 bext = 0.91 x (3xNHSOx (1 -RH / 100) -0.7) + 1.34x (3xNHNOx (1-RH / 100) - 0.7) + 1.06x (4xOMCx (1-RH / 100) -0.4) + 0.98x ( 3x28.22x (1-60 / 100) -0.7 ) + 1.34x (3x25.63x (1-60 / 100) -0.7 ) + 1x (2xFS) + 1x (0.6xCM) + 153.53 = 0.91 x 1.06x (4x11.62x (1-60 / 100) -0.4 ) + 0.98x (10x3.11) + 1x (2x26.56) + 1x (0.6x42) + 153.53 = 146.3 + 195.7 + 71.1 + 25.2 = 521.9 Mm -1 = 0.5219 km -1
[순서4][Step 4]
[순서3]의 값을 식(1)에 대입하면,If the value of [step 3] is substituted into equation (1)
Lv[km] = 3.912/bext[km-1] = 3.912/0.5219[km-1] = 7.5 kmLv [km] = 3.912 / bext [km -1 ] = 3.912 / 0.5219 [km -1 ] = 7.5 km
[순서5][Step 5]
[순서4]의 값이 시정계 측정값의 ±30% 범위에 들어오면 정상데이터로 허용한다.If the value of [Step 4] falls within the range of ± 30% of the measured value, it is accepted as normal data.
-30%=4.2km < 7.5km < +30% = 7.8km 범위에 들어오므로 정상데이터로 허용한다.-30% = 4.2km <7.5km <+ 30% = 7.8km, which is acceptable as normal data.
전술한 바와 같은 시정거리 산출법을 선택적으로 채용하여 시정거리값을 구할 수 있다.The corrected distance value can be obtained by selectively adopting the above-described corrected distance calculation method.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 PM2.5 미세먼지질량농도와 시정을 실시간으로 동시에 측정할 수 있어 상호 측정값을 검증하므로 신뢰성있는 측정정보를 다양하게 응용 및 활용될 수 있으며, 방범 CCTV 카메라의 본래 기능을 유지하므로 기설치된 범용 CCTV 카메라를 업그레이드하거나 교체도 가능하므로 쉽게 채용할 수 있다.As described above, the present invention can simultaneously measure PM2.5 fine particle mass concentration and visibility in real time, verifying mutual measurement values, and thus can apply and utilize reliable measurement information in various ways. Function, it can be easily adopted because it can be upgraded or replaced with the general CCTV camera installed.
따라서, 이렇게 하면 광범위하게 설치된 CCTV 카메라를 통해 PM2.5 미세먼지 배출장소와 미세먼지 지도 제작에도 유용하게 활용될 것이다.Therefore, this will be useful for producing PM2.5 fine dust discharge sites and fine dust maps through widely installed CCTV cameras.
100: CCTV 카메라 100a: 카메라 하우징
101: 미세먼지측정부 102: 습도측정부
103: 전송부 104: 데이터저장부
110: 레이져 송신장치 111: 레이져 빔 전송부
121: 영상촬영부 122: 펜/틸트구동부
123: 렌즈조립체 124: 줌렌즈
125: 줌렌즈제어부 126: 펜/틸트제어부
130: 영상분석부 200: 중앙처리부100:
101: Fine dust measuring unit 102: Humidity measuring unit
103: Transmission unit 104: Data storage unit
110: laser transmitting device 111: laser beam transmitting part
121: image capturing unit 122: pen / tilt driver
123: lens assembly 124: zoom lens
125: zoom lens control unit 126: pen / tilt control unit
130: Image analysis unit 200: Central processing unit
Claims (8)
줌밍(Zooming) 가능한 줌렌즈와 상기 줌렌즈를 구동여부를 제어하는 줌렌즈구동제어부와 촬영된 영상정보를 전기적 신호로 변환하는 이미지센서를 갖추고, 레이저 빔의 산란광을 촬영하되, 일시에 관계없이 항상 일정한 값으로 조리개를 고정하고, 줌렌즈를 최대한 줌 인(zoom in)하여 빔의 산란광을 촬영하는 줌렌즈조립체를 포함하는 영상촬영부와;
상기 영상촬영부가 내장되고 옥외 구조물에 고정되게 설치되는 하우징과;
상기 하우징을 향해 레이져 빔을 송신할 수 있도록 상기 하우징과 일정거리 이격되게 옥외 구조물에 고정되되, 파장은 850~905nm, 송신펄스주기는 카메라의 프레임 또는 필드주기의 1/3배수로 레이져 빔을 조사하는 레이져 빔 송신기와, 상기 레이져 빔 송신기의 구동여부를 제어하는 빔 송신제어부를 갖추고, 고유 IP를 지니는 레이져 빔 전송부와;
상기 줌렌즈 전면에 설치되어 레이져 빔을 선별적으로 투과시키는 편광렌즈및 적외선대역통과필터와, 상기 편광렌즈와 적외선대역통과필터를 투과한 영상정보 중에서 레이져 빔의 광량을 분석하여 이를 산출식에 대입하여 시정측정값을 산출하고, 산출된 시정측정값을 중앙처리부로 전송하는 영상분석부와;
상기 영상촬영부에 결합되어 영상촬영부를 상하좌우로 회동시키기 위한 회전장치와, 중앙처리부의 제어에 의해 상기 회전장치의 구동여부를 제어하는 회전장치제어부를 갖추고, 상기 하우징 내에 설치되는 구동부와;
상기 하우징 내에 설치되고, 미세먼지측정값을 산출하여 그 값을 중앙처리부로 전송하는 미세먼지측정부와;
상기 하우징의 외벽에 부착되어 상기 하우징의 외부 습도를 측정하면서 중앙처리부의 요청시 측정된 습도측정값을 중앙처리부로 전송하는 습도측정부와;
상기 CCTV 카메라를 통해 감시영역을 촬영하는 동안 미세먼지측정값을 미세먼지기준값과 비교 판단하여 판단정보를 선택적으로 전송부로 전송하되, 미세먼지측정값이 기준값 보다 큰 경우, 상기 영상촬영부가 상기 레이져 빔 송신기쪽 전면에 위치되도록 회전장치제어부를 제어하여 일정시간 위치시킨 뒤, 상기 빔 송신제어부를 제어하여 레이져 빔 송신기로부터 레이져 빔을 발사하고, 조사된 빔을 수광하여 편광렌즈, 적외선대역통과필터 및 줌렌즈를 통해 빔의 산란광 량을 상기 영상분석부를 통해 분석하여 산출된 시정측정값과 상기 습도측정값을 통해 미세먼지측정값의 유효성을 판단하되, 유효성이 있는 경우, 상기한 미세먼지측정값과 시정측정값을 일시정보 및 습도측정값을 데이터 저장부에 저장함과 동시에 상기 전송부로 전송하고, 반대로 유효성이 없는 경우, 상기 회전장치제어부를 제어하여 상기 영상촬영부를 다시 감시대상영역을 촬영할 수 있도록 제어하는 중앙처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 미세먼지 및 시정 측정기능을 갖춘 CCTV 카메라.A CCTV camera for security surveillance or traffic information collection,
A zoom lens driving control section for controlling whether the zoom lens is driven; and an image sensor for converting the photographed image information into an electrical signal, wherein the scattered light of the laser beam is photographed, A zoom lens assembly for fixing a diaphragm and zooming in the zoom lens to the maximum to photograph the scattered light of the beam;
A housing in which the image pickup unit is installed and fixed to an outdoor structure;
The wavelength of the laser beam is 850 to 905 nm. The transmission pulse period is irradiated with a laser beam at 1/3 times of the frame period or the field period of the camera, so that the laser beam can be transmitted toward the housing. A laser beam transmitter having a laser beam transmitter and a beam transmission controller for controlling whether the laser beam transmitter is driven;
A polarizing lens and an infrared band-pass filter provided on the front surface of the zoom lens for selectively transmitting the laser beam, and an image analyzing unit for analyzing the light amount of the laser beam from the image information transmitted through the polarizing lens and the infrared band- An image analysis unit for calculating a corrected measurement value and transmitting the calculated corrected measurement value to a central processing unit;
A rotation unit coupled to the image capturing unit to rotate the image capturing unit vertically and horizontally, and a rotation unit controller for controlling whether the rotation unit is driven by the control of the central processing unit, and a driving unit installed in the housing;
A fine dust measuring unit installed in the housing for calculating a fine dust measurement value and transmitting the measured value to a central processing unit;
A humidity measuring unit attached to the outer wall of the housing to measure a humidity of the outside of the housing and transmit a measured humidity value to a central processing unit when requested by the central processing unit;
The method of claim 1 or 2, wherein the fine dust measurement value is compared with a fine dust reference value while photographing the surveillance region through the CCTV camera, and the judgment information is selectively transmitted to the transmission unit. When the fine dust measurement value is larger than the reference value, And controls the beam transmission control unit to emit a laser beam from the laser beam transmitter. The laser beam is received by the controller, and the beam is transmitted through the polarizing lens, the infrared bandpass filter, and the zoom lens, The micro-dust measurement value and the visibility measurement value are determined based on the calculated visibility measurement value and the humidity measurement value by analyzing the scattered light amount of the beam through the image analysis unit, Value is stored in the data storage unit and transmitted to the transmission unit at the same time as the date information and the humidity measurement value, And a central processing unit for controlling the rotating device control unit to control the image capturing unit to photograph the monitoring target area again if the validity is not available.
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