KR101885350B1 - System for integrated managment of air pollution - Google Patents

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KR101885350B1
KR101885350B1 KR1020170094030A KR20170094030A KR101885350B1 KR 101885350 B1 KR101885350 B1 KR 101885350B1 KR 1020170094030 A KR1020170094030 A KR 1020170094030A KR 20170094030 A KR20170094030 A KR 20170094030A KR 101885350 B1 KR101885350 B1 KR 101885350B1
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전승준
김원배
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Abstract

Disclosed is an integrated air pollution management system. The integrated air pollution management system includes: a plurality of pollution data collecting parts sensing an atmospheric condition to detect a leakage amount of harmful substances by type; a plurality of gateway terminals grouped with the pollution data collecting parts to collect leakage amount data of the harmful substances by group and transmit the collected leakage amount data through wireless Internet communication; and a management server receiving all of the collected leakage amount data of the harmful substances and simulating the data in accordance with geographic features of the detected area, and building prevention and evacuation solutions to a leakage of the harmful substances in accordance with the simulation′s results. As such, the system simulates air pollution in real time considering the regionality and geographic features of a detected region and accurately analyzes and predicts the degree of atmospheric spread of harmful substances, and thus, the present invention is capable of quickly building prevention and evacuation solutions to a leakage of the harmful substances.

Description

대기오염 통합 관리 시스템{SYSTEM FOR INTEGRATED MANAGMENT OF AIR POLLUTION} BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an air pollution management system,

본 발명은 대기오염 상태를 감지하고 있는 지역의 지역성과 대기환경 및 지리적인 특성을 고려해서 실시간으로 오염 상태를 시뮬레이션하고, 오염 물질의 대기 확산 정도를 정확하게 해석 및 예측함으로써, 유해 물질 누출에 따른 방재 방안 및 대피 방안을 신속히 구축할 수 있도록 한 대기오염 통합 관리 시스템에 관한 것이다. The present invention simulates the pollution state in real time considering the local area, the atmospheric environment and the geographical characteristic of the area in which the air pollution is detected, accurately analyzes and predicts the atmospheric diffusion degree of the pollutant, And to an integrated management system for air pollution that can quickly establish a plan and evacuation plan.

최근 국내외 대규모 산업 시설에서 위험성 있는 대기물질 누출사고가 증가함에 따라 산업 시설에 대한 안전관리, 중대형 사고예방 및 위험의 사전예측 등의 중요성이 증대되고 있다. Recently, as dangerous atmospheric substance leakage accidents have increased in domestic and overseas large-scale industrial facilities, safety management for industrial facilities, prevention of medium and large-sized accidents, and prediction of risk have been increasing in importance.

대규모 산업시설, 특히 화학 공단 내의 공장시설은 유해물질을 생산하거나 이를 다루고 있어 사고 및 누설 발생 시, 환경 및 인명에 심각한 피해를 유발할 수 있다. 특히, 주거 지역의 입지조건이 산업 단지나 공장 시설 등과 상당히 가까운 경우, 주거 지역의 대기질이 산업 단지나 공장 시설의 영향을 상당히 많이 받게 된다. Large-scale industrial facilities, especially factory facilities in chemical complexes, produce or handle hazardous substances, which can cause serious damage to the environment and human life when accidents and leaks occur. Especially, if the location of the residential area is very close to the industrial complex or the factory facility, the air quality of the residential area is greatly affected by the industrial complex or the factory facility.

특히, 산업 단지나 공장 시설이 광범위하게 분포된 경우에는 유해 화학물질 누설 시, 해당 지역의 대기 및 지형 상황에 따라 확산 모형을 쉽게 예측하기 어렵기 때문에, 그 위험성은 더욱 커질 수밖에 없었다. Especially, when industrial complexes and factory facilities are widely distributed, it is difficult to predict the diffusion model depending on the atmospheric and terrestrial conditions of the area when toxic chemicals are leaked.

이에, 대한민국 등록특허 제10-1382507호(2014.04.01, 등록) 등으로 제시된 바와 같이, 종래에는 대기오염 저감 및 확산 방지 대책 수립의 일환으로 대기확산 예측 시스템을 도입하여 시범적으로 적용해보기도 했다. Accordingly, as disclosed in Korean Patent No. 10-1382507 (Registered on April 04, 2014, etc.), the air diffusion prediction system has been introduced as a part of conventional air pollution reduction and diffusion preventive measures, .

하지만, 현재 국내에서 많이 사용되고 있는 모델의 대부분은 미국에서 개발된 것으로, 종래에 적용되었던 대기확산 예측 시스템은 지형 및 대기정보에 대한 실시간 동기화가 이루어지지 못하여, 다양한 지역에 범용적으로 적용 및 활용하기엔 한계가 있었다. 특히, 국내에서와 같이 복잡 지형 및 해안가 등에서는 더더욱 신뢰성이 저하되고 의문점들이 제기되고 있는 실정이다. However, most of the models currently in use in the US are developed in the USA, and the conventional atmospheric diffusion prediction system can not be used for real-time synchronization of terrain and atmospheric information, There was a limit. Especially, in the complex terrain and coastal areas as in Korea, reliability is lowered and questions are raised.

이에 따라, 국내 실정에 적합한 대기 오염 및 확산 예측 모델 개발을 위해서 적극적인 예산 지원과 관련 전문가들의 노력이 요구되고 있으나, 그 개발 과정이 매우 복잡하고 어려워서 개발 기대에 비해 매우 미비하게 진행될 수밖에 없었다. 대기 오염 및 확산 예측 모델을 개발하기 위해서는 대기질 모사 결과를 올바르게 해석할 수 있어야 하며, 대기질 개선 대책을 실질적으로 이용하기 위해서는 여러 모사를 통한 모사 결과의 타당성 확보와 함께 기상, 배출량 등 입력 자료의 검증이 선행되어야 한다. Therefore, it is required to provide budget support and related experts' efforts to develop a prediction model of air pollution and diffusion suitable for domestic situation. However, the development process is very complex and difficult, and thus it has been inevitably underestimated compared to development expectation. In order to develop the air pollution and diffusion prediction model, it is necessary to correctly interpret the air quality simulation results. In order to actually use the air quality improvement measures, it is necessary to secure the validity of the simulation results through various simulations, Verification should precede.

그러나, 현재 국내의 대기질 모사 연구의 경우 그 모사 결과의 해석에 앞서 이용하는 배출량 자료의 오염원별, 지역별 비교, 모사를 위한 처리과정시 발생하는 불확실성 및 문제점 파악, 개선 방향에 대한 제언 등 기본적인 배출량 자료에 대한 검증에 관한 연구가 미흡한 실정이다. However, in the case of current air quality simulation in Korea, it is necessary to compare the emission data used before the analysis of the simulation results with the basic emission data such as uncertainties and problems in the process of comparing and analyzing the pollutants, The research on the validity of

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 대기오염 상태를 감지하고 있는 지역의 지역성과 지역별 대기환경 및 지리적인 특성을 고려해서, 실시간으로 오염 상태를 시뮬레이션하고, 오염 물질의 대기확산 정도를 정확하게 해석 및 예측함으로써, 유해 물질 누출에 따른 방재 방안 및 대피 방안을 신속히 구축할 수 있도록 한 대기오염 통합 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for simulating pollution conditions in real time considering atmospheric conditions and geographical characteristics, The present invention aims to provide an integrated air pollution management system capable of rapidly constructing an emergency disaster prevention plan and evacuation plan in accordance with the leakage of harmful substances.

또한, 과거의 데이터 또는 축적된 데이터를 통해 지역별 누출에 따른 시나리오를 도출하여, 오염 물질 누출에 따른 확산을 미리 확인함으로써, 오염 물질의 대기확산 예측을 기반으로 대피 방안 및 방재 방안을 구축함에 따라 2,3차 적인 피해를 줄일 수 있는 대기오염 통합 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.In addition, scenarios based on regional leaks were derived from past data or accumulated data, and by identifying the spread of pollutant leaks in advance, the evacuation plan and disaster prevention plan based on the prediction of the atmospheric diffusion of pollutants were established. , And to provide an integrated air pollution management system that can reduce third-level damage.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 대기오염 통합 관리 시스템은 대기 상태를 감지하여 유해 물질의 종류별로 누출량을 검출하는 복수의 오염 데이터 수집부, 복수의 오염 데이터 수집부와 그룹을 이루어 유해 물질의 종류별 누출량 데이터를 그룹별로 수집하고 무선 인터넷 통신으로 수집된 누출량 데이터를 전송하는 복수의 게이트웨이 단말, 및 수집된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 모두 전달받아서 검출 지역의 지형지물에 맞추어 시뮬레이션 처리하고, 시뮬레이션 처리 결과에 따라 상기 유해 물질 누출에 따른 방재 방안 및 대피 방안을 구축하는 관리 서버를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided an integrated air pollution management system including a plurality of pollution data collection units for detecting a state of air and detecting a leakage amount for each type of pollutants, A plurality of gateway terminals for collecting leakage data by type of hazardous material group by group and transmitting leakage data collected by wireless Internet communication and the leakage data by type of collected harmful substances and receiving simulation data according to the features of the detection area And a management server for constructing a disaster prevention plan and an evacuation plan in accordance with the leakage of the toxic substances according to a result of the simulation process.

관리 서버는 자체 저장된 맵 정보 및 외부로부터의 맵 정보를 이용하여 유해 물질이 검출된 지역을 3D 맵으로 구현하고, 유해 물질의 종류, 유해 물질별 누출량 데이터, 및 외부로부터의 기상 정보를 상기 3D 맵의 지형지물과 조합하여 시뮬레이션 처리하고, 시뮬레이션 처리 결과로부터 대기 유동장을 해석하여 유해 물질 확산 경로를 확인 및 예측하고, 예측 결과에 따라 상기 방재 방안 및 대피 방안을 구축한다. The management server implements the 3D map of the area where the harmful substance is detected by using the self-stored map information and the map information from the outside, and stores the kind of the harmful substance, the leakage amount data for each harmful substance, And analyzing the atmospheric flow field from the result of the simulation process to confirm and predict the path of the hazardous material and construct the above disaster prevention plan and evacuation plan according to the prediction result.

상기와 같은 다양한 기술 특징을 갖는 본 발명의 실시 예에 따른 대기오염 통합 관리 시스템은 대기오염 상태를 감지하고 있는 지역의 지역성과 지역별 대기환경 및 지리적인 특성을 고려해서, 실시간으로 오염 상태를 시뮬레이션하고, 오염 물질의 대기확산 정도를 정확하게 해석 및 예측함으로써, 유해 물질 누출에 따른 방재 방안 및 대피 방안을 신속히 구축할 수 있는 효과가 있다. The integrated air pollution management system according to an embodiment of the present invention having various technical features as described above simulates the contamination state in real time considering the local area where the air pollution state is detected, the atmospheric environment according to the area, and the geographical characteristic , And the degree of atmospheric diffusion of pollutants can be accurately analyzed and predicted, so that it is possible to quickly construct disaster prevention measures and evacuation measures due to the leakage of harmful substances.

특히, 위험 물질 노출 시, 각 계측 장비에서의 데이터를 통해, 과거에 해석 되어진 대기확산 시뮬레이션과 현재 계측 데이터 피드백을 통해 계속적으로 값을 보정함으로써 시뮬레이션의 신뢰성을 높일 수 있다. 그리고 대기 확산 시뮬레이션 계산시, GPU 해석기법을 활용하고, 고속화 알고리즘을 적용하여 실시간으로 시뮬레이션함으로써 예측 정확성을 높일 수 있다. In particular, when exposed to hazardous substances, it is possible to improve the reliability of the simulation by continuously correcting the values through the past airborne diffusion simulation and the present measurement data feedback through the data on each measurement instrument. In the simulation of the atmospheric diffusion, GPU analysis method is used and simulation is performed in real time by applying the acceleration algorithm.

또한, 과거의 데이터 또는 축적된 데이터를 통해 지역별 누출에 따른 시나리오를 도출하여, 오염 물질 누출에 따른 확산을 미리 확인함으로써, 오염 물질의 대기확산 예측을 기반으로 대피 방안 및 방재 방안을 구축함에 따라 2,3차 적인 피해를 줄일 수 있는 효과가 있다. In addition, scenarios based on regional leaks were derived from past data or accumulated data, and by identifying the spread of pollutant leaks in advance, the evacuation plan and disaster prevention plan based on the prediction of the atmospheric diffusion of pollutants were established. , It is effective to reduce the third damage.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 대기오염 통합 관리 시스템을 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 관리 서버를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다.
도 3은 도 2에 도시된 3D 맵 구성부의 지형지물 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 3D 맵 구성부의 경계 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 도 2에 도시된 시뮬레이션 처리부의 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 2에 도시된 대기 유동장 해석 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 2에 도시된 대기 상태 예측/판단부의 판단 결과를 나타낸 도면이다.
도 8은 도 2에 도시된 대기 상태 예측/판단부의 판단 결과를 모니터링부에서 표시한 도면이다.
도 9는 도 7은 도 2에 도시된 대기 상태 예측/판단부의 판단 결과를 이동통신 단말기의 응용 프로그램으로 나타낸 도면이다.
FIG. 1 is a block diagram specifically illustrating an integrated air pollution management system according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram specifically showing the management server shown in FIG.
FIG. 3 is a view for explaining a method of configuring a feature of the 3D map constructing unit shown in FIG. 2. Referring to FIG.
FIG. 4 is a diagram for explaining a boundary setting method of the 3D map constructing unit shown in FIG. 2. FIG.
5 is a diagram for explaining a simulation method of the simulation processing unit shown in FIG.
FIG. 6 is a view for explaining the atmospheric flow field analysis method shown in FIG. 2. FIG.
FIG. 7 is a diagram showing the determination result of the standby state prediction / determination unit shown in FIG. 2. FIG.
8 is a diagram showing a result of the determination by the standby state prediction / determination unit shown in FIG. 2 in the monitoring unit.
FIG. 9 is a diagram illustrating the determination result of the standby state prediction / determination unit shown in FIG. 2 as an application program of the mobile communication terminal.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. The above and other objects, features, and advantages of the present invention will become more apparent by describing in detail exemplary embodiments thereof with reference to the attached drawings, which are not intended to limit the scope of the present invention. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 대기오염 통합 관리 시스템을 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다. FIG. 1 is a block diagram specifically illustrating an integrated air pollution management system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 대기오염 통합 관리 시스템은 대기 상태를 감지하여 유해 물질의 종류별로 누출량을 검출하는 복수의 오염 데이터 수집부(100), 복수의 오염 데이터 수집부(100)와 그룹을 이루어 유해 물질의 종류별 누출량 데이터를 그룹별로 수집하고, 무선 인터넷 통신(광대역 통신)으로 수집되었던 누출량 데이터를 전송하는 복수의 게이트웨이 단말(200), 및 복수의 게이트웨이 단말(200)을 통해 수집된 각 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 모두 전달받아서 검출 지역의 지형지물에 맞추어 시뮬레이션 처리하고, 시뮬레이션 처리 결과에 따라 유해 물질 누출에 따른 방재 방안 및 대피 방안을 구축하는 관리 서버(300)를 포함한다. 1 includes a plurality of pollution data collecting units 100 for detecting the atmospheric condition and detecting the amount of pollution for each type of pollutants, and a plurality of pollution data collecting units 100, A plurality of gateway terminals 200 for collecting leak amount data by type of each of the plurality of gateway terminals 200 and transmitting leakage amount data collected by wireless Internet communication (broadband communication), and a leakage amount And a management server 300 for receiving the data and performing a simulation process in accordance with the feature of the detection area and constructing a disaster prevention plan and an evacuation plan according to the result of the simulation process.

각각의 오염 데이터 수집부(100)는 대기 환경을 실시간으로 검출하여 미리 설정된 각각의 유해 물질들을 종류별로 각각 검출한다. 이를 위해, 오염 데이터 수집부(100)는 적어도 하나의 센싱 보드(110), 및 통신 모듈(120)을 포함한다. Each contamination data collection unit 100 detects the atmospheric environment in real time and detects each predetermined hazardous material by type. To this end, the contamination data collection unit 100 includes at least one sensing board 110, and a communication module 120.

오염 데이터 수집부(100)에 구비된 적어도 하나의 센싱 보드(110)는 이산화탄소, 일산화탄소, 이산화질소, 오존, 미세먼지 등의 미리 설정된 유해 물질을 실시간으로 검출하는 유해물질 검출 센서들을 이용해서 각각의 유해물질별로 누출량 데이터를 생성한다. The at least one sensing board 110 provided in the contamination data collection unit 100 uses hazardous material detection sensors that detect in advance real time harmful substances such as carbon dioxide, carbon monoxide, nitrogen dioxide, ozone, fine dust, Leakage data is generated for each substance.

오염 데이터 수집부(100)의 통신 모듈(120)은 블루투스, 와이 파이, 지그비 등의 근거리 무선통신을 수행하거나 4G, 5G, LTE 등의 광대역 원거리 무선 통신을 수행하여, 각각의 센싱 보드(110)에서 검출된 유해물질 누출량 데이터를 자신의 고유 정보 및 위치 정보와 함께 게이트웨이 단말(200)로 전달한다. The communication module 120 of the pollution data collection unit 100 performs short-range wireless communication such as Bluetooth, Wi-Fi, and ZigBee, or performs wide-area remote wireless communication such as 4G, 5G, and LTE, To the gateway terminal 200 together with its own unique information and location information.

각각의 오염 데이터 수집부(100)는 미리 설정된 하나씩의 게이트웨이 단말(200)과 그룹으로 설정될 수 있다. 이에, 각각의 통신 모듈(120)은 자신과 그룹 설정된 해당 게이트웨이 단말(200)로 유해물질별 누출량 데이터를 전달한다. Each pollution data collection unit 100 can be grouped with one preset gateway terminal 200. Accordingly, each communication module 120 transmits leak amount data for each harmful substance to the corresponding gateway terminal 200 set as a group with itself.

각각의 게이트웨이 단말(200)은 적어도 하나씩의 통신 모뎀(210)과 4G, 5G, LTE등의 광대역 인터넷 통신을 수행하는 무선 통신 모듈(220)을 포함한다. Each gateway terminal 200 includes at least one communication modem 210 and a wireless communication module 220 for performing broadband Internet communication such as 4G, 5G, and LTE.

각각의 게이트웨이 단말(200)은 적어도 하나씩의 통신 모뎀(210)으로 미리 설정된 복수의 오염 데이터 수집부(100)와 그룹을 이루어, 해당 그룹 내 오염 데이터 수집부(100)들로부터 유해 물질별 누출량 데이터를 수집한다. 그리고 무선 통신 모듈(220)의 무선 인터넷 통신을 이용해 유해 물질별 누출량 데이터를 각 오염 데이터 수집부(100)의 고유 정보 및 위치 정보와 함께 관리 서버(300)로 전송한다. Each of the gateway terminals 200 is grouped with a plurality of pollution data collecting units 100 set in advance by at least one communication modem 210 and the pollution data collecting units 100 Lt; / RTI > Then, the wireless communication module 220 transmits the leakage amount data for each harmful substance to the management server 300 together with the unique information and the position information of each contamination data collection unit 100 using the wireless Internet communication.

각각의 게이트웨이 단말(200)은 5G, LTE 등의 광대역 인터넷 통신을 수행하며, 미리 설정된 네트워크 그룹을 이룬다. Each of the gateway terminals 200 performs broadband Internet communication such as 5G and LTE, and forms a predetermined network group.

관리 서버(300)는 각각의 게이트웨이 단말(200)과 네트워크 그룹을 형성하고 유지한다. 이에, 관리 서버(300)는 각각의 게이트웨이 단말(200)을 통해 각 오염 데이터 수집부(100)에서 검출된 유해 물질별 누출량 데이터와 해당 오염 데이터 수집부(100)의 고유 정보 및 위치 정보를 모두 전달받는다. 그리고 관리 서버(300)는 수집된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 해당 검출 지역의 지형지물에 맞추어 시뮬레이션 처리한 후, 시뮬레이션 처리 결과에 따라 유해 물질 누출에 따른 방재 방안 및 대피 방안을 구축하게 된다. The management server 300 forms and maintains a network group with each gateway terminal 200. The management server 300 receives the leakage amount data for each harmful substance detected by the pollution data collecting unit 100 and the unique information and the location information of the pollution data collecting unit 100 through the respective gateway terminals 200 Receive. Then, the management server 300 simulates the leaking amount data of the collected hazardous materials according to the feature of the detection area, and then builds a disaster prevention plan and evacuation plan according to the result of the simulation process.

구체적으로, 관리 서버(300)는 자체 저장된 맵 정보 및 외부로부터의 맵 정보를 이용하여 유해 물질을 감지하고 있는 지역을 3D 맵으로 구현한다. 그리고 유해 물질 종류, 유해 물질별 누출량 데이터, 각 오염 데이터 수집부(100)의 위치 정보, 및 외부로부터 입력된 기상 정보 등을 3D 맵의 지형지물과 조합하여, 시뮬레이션 처리한다. 이어, 시뮬레이션 처리 결과로부터 대기 유동장을 해석하여 유해 물질 확산 경로를 확인 및 예측하고, 예측 결과에 따라 방재 방안 및 대피 방안을 구축하게 된다. Specifically, the management server 300 implements the 3D map in which the hazardous substance is detected using the map information stored in the self-stored map information and the map information from the outside. The types of the harmful substances, the leakage amount data for each harmful substance, the location information of each contamination data collection unit 100, and the weather information inputted from the outside are combined with the 3D map, and the simulation processing is performed. Then, from the result of the simulation process, the atmospheric flow field is analyzed to confirm and predict the diffusion path of the harmful substance, and the disaster prevention plan and the evacuation plan are constructed according to the prediction result.

또한, 관리 서버(300)는 과거의 대기 확산 시뮬레이션에 적용된 유해 물질 종류별 누출량 데이터와 실시간으로 수집된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 비교하고, 피드백 과정을 통해 실시간으로 수집된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 보정할 수 있다. 그리고 보정된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 해당 검출 지역의 지형지물에 맞추어 시뮬레이션 처리할 수 있다. 이 경우 일시적인 기간의 데이터뿐이 아닌 과거 소정 기간 보정된 광범위하고 정확한 데이터들을 이용해 시뮬레이션할 수 있으므로, 시뮬레이션 신뢰성이 더 향상될 수 있다. 이러한 관리 서버(300)의 구성 및 주요 동작 특징에 대해서는 첨부된 참조 도면을 이용하여 좀 더 구체적으로 설명하기로 한다. In addition, the management server 300 compares the leakage amount data for each hazardous material type applied to the past atmospheric diffusion simulation and the leakage amount data for each hazardous material type collected in real time, and corrects leakage amount data for each hazardous material type collected in real time through a feedback process . Then, the leakage data for each type of hazardous substances can be simulated according to the feature of the detection area. In this case, the simulation reliability can be further improved because it can be simulated using a wide range of accurate data corrected for a predetermined period of time rather than only the data of a temporary period. The configuration and main operation characteristics of the management server 300 will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 도 1에 도시된 관리 서버를 구체적으로 나타낸 구성 블록도이다. 2 is a block diagram specifically showing the management server shown in FIG.

도 2에 도시된 관리 서버(300)는 네트워크 통신부(310), 데이터 수집부(320), 중앙 처리부(330), 모니터링부(340), 데이터베이스(350), 응용프로그램 지원부(360)를 포함한다. 2 includes a network communication unit 310, a data collection unit 320, a central processing unit 330, a monitoring unit 340, a database 350, and an application program support unit 360 .

네트워크 통신부(310)는 각각의 게이트웨이 단말(200)과 인터넷 네트워크 그룹을 이룬다. 이에, 네트워크 통신부(310)는 각각의 게이트웨이 단말(200)을 통해 그룹별 오염 데이터 수집부(100)에서 검출된 유해 물질별 누출량 데이터와 오염 데이터 수집부(100)들의 고유 정보 및 위치 정보를 모두 전달받는다. The network communication unit 310 forms an Internet network group with each of the gateway terminals 200. The network communication unit 310 transmits the leakage amount data for each harmful substance detected by the pollution data collection unit 100 for each group and the unique information and the location information of the pollution data collection units 100 through the respective gateway terminals 200 Receive.

데이터 수집부(320)는 오염 데이터 수집부(100)의 고유 정보와 위치 정보에 따라 검출 지역별로 분류하여 유해 물질별 누출량 데이터를 데이터베이스(350)에 저장한다. The data collection unit 320 stores the leakage amount data for each harmful substance into the database 350 according to the detection region according to the unique information and the location information of the contamination data collection unit 100.

중앙 처리부(330)는 수집된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 모두 전달받아서 검출 지역의 지형지물에 맞추어 시뮬레이션 처리한다. 그리고 시뮬레이션 처리 결과로부터 해당 검출 지역의 대기 유동장을 해석하여 유해 물질의 확산 경로를 예측한다. 구체적으로, 중앙 처리부(330)는 데이터베이스(350)에 자체 저장된 맵 정보 및 외부로부터의 맵 정보를 이용하여 유해 물질을 감지하고 있는 지역을 3D 맵으로 구현한다. 그리고 유해 물질 종류, 유해 물질별 누출량 데이터, 각 오염 데이터 수집부(100)의 위치 정보, 및 외부로부터 입력된 기상 정보 등을 3D 맵의 지형지물과 조합하여, 시뮬레이션 처리한다. 시뮬레이션 처리 결과로부터는 대기 유동장을 해석하여 유해 물질 확산 경로를 확인 및 예측한다. The central processing unit 330 receives all the leakage amount data for each type of the harmful substances collected and performs simulation processing in accordance with the feature of the detection area. From the simulation result, the diffusion path of the hazardous material is predicted by analyzing the atmospheric flow field of the detection zone. Specifically, the central processing unit 330 implements a 3D map of an area where toxic substances are detected by using map information stored in the database 350 and map information from the outside. The types of the harmful substances, the leakage amount data for each harmful substance, the location information of each contamination data collection unit 100, and the weather information inputted from the outside are combined with the 3D map, and the simulation processing is performed. From the results of the simulation, we analyze the atmospheric flow field to identify and predict the path of the hazardous material diffusion.

중앙 처리부(330)는 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 검출 지역의 지형지물에 맞추어 시뮬레이션 처리하고, 해당 검출 지역의 대기 유동장을 해석하여 유해 물질의 확산 경로를 예측하기 위해, 3D 맵 구성부(331), 시뮬레이션 처리부(332), 대기 유동장 해석부(333), 대기상태 예측/판단부(334)를 구비한다. 3D 맵 구성부(331), 시뮬레이션 처리부(332), 대기 유동장 해석부(333), 대기상태 예측/판단부(334)의 세부 기능에 대해서는 이후에 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 설명하기로 한다. The central processing unit 330 performs a simulation process in accordance with the leakage amount data for each hazardous material type in accordance with the feature of the detection region, analyzes the atmospheric flow field of the detection region, and predicts the diffusion path of the harmful substance. A simulation processing unit 332, an atmospheric flow field analysis unit 333, and a standby state prediction / determination unit 334. Detailed functions of the 3D map construction unit 331, the simulation processing unit 332, the atmospheric flow field analysis unit 333, and the standby state prediction / determination unit 334 will be described in detail with reference to the accompanying drawings .

모니터링부(340)는 중앙 처리부(330)의 시뮬레이션 처리 결과와 유해 물질 확산 경로, 및 예측 결과를 관리자나 관계자들이 확인할 수 있도록 모니터로 표시한다. 이에, 모니터링부(340)는 중앙 처리부(330)의 예측 결과에 따라 관리자들이 방재 방안 및 대피 방안을 구축할 수 있도록 지원한다. The monitoring unit 340 displays a simulation result of the central processing unit 330, a hazardous material diffusion path, and a prediction result as a monitor so that an administrator or an interested person can confirm it. Accordingly, the monitoring unit 340 supports the administrators to construct the disaster prevention plan and the evacuation plan according to the prediction result of the central processing unit 330. [

응용프로그램 지원부(360)는 시뮬레이션 처리 결과, 유해 물질 확산 경로, 및 예측 결과가 응용프로그램 화면이나 웹 화면 등으로 표시될 수 있도록, 응용 프로그램 설치 파일과 소스 파일, 홈페이지 및 URL 정보 등을 모니터링부(340)와 관리자의 모바일 통신기기 등으로 제공한다. The application program support unit 360 monitors the application program installation file and the source file, the homepage, URL information, and the like, to the monitoring unit (not shown) so that the simulation processing result, the hazardous substance diffusion path, 340 and a manager's mobile communication device.

또한, 응용프로그램 지원부(360)는 중앙 처리부(330)로부터 시뮬레이션 처리 결과, 유해 물질 확산 경로, 및 예측 결과를 받아서, 모바일 통신기기의 응용프로그램에 시뮬레이션 처리 결과, 유해 물질 확산 경로, 및 예측 결과가 표시될 수 있도록 지원한다. 이에, 관리자는 스마트폰, 태블릿 통신기기, 개인 PC 등으로 시뮬레이션 처리 결과, 유해 물질 확산 경로, 및 예측 결과를 실시간 확인하여, 실시간으로 방재 방안 및 대피 방안을 구축할 수 있다. In addition, the application program support unit 360 receives a simulation processing result, a harmful substance diffusion path, and a prediction result from the central processing unit 330 and outputs a simulation processing result, a toxic substance diffusion path, and a prediction result to the application program of the mobile communication apparatus To be displayed. Therefore, the administrator can check the simulation result, the path of diffusion of harmful substances, and the prediction result in smart phone, tablet communication device, personal PC, etc. in real time, and real time disaster prevention plan and evacuation plan can be constructed.

관리자가 방재 방안 및 대피 방안을 구축하여 응용 프로그램으로 입력하면 이는 중앙 처리부(330)를 통해 데이터베이스(350)에 저장되고, 방재 방안 및 대피 방안은 모니터링부(340)와 응용프로그램 지원부(360)를 통해, 미리 설정된 다른 관제 기관이나 관계자들에게 전달 및 통보될 수 있다. When the administrator constructs the disaster prevention plan and the evacuation plan and inputs them as an application program, it is stored in the database 350 through the central processing unit 330 and the disaster prevention plan and the evacuation plan are transmitted to the monitoring unit 340 and the application program support unit 360 , It can be communicated and notified to other predetermined control agencies or persons concerned.

도 3은 도 2에 도시된 3D 맵 구성부의 지형지물 구성 방법을 설명하기 위한 도면이다. 그리고 도 4는 도 2에 도시된 3D 맵 구성부의 경계 설정 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 3 is a view for explaining a method of configuring a feature of the 3D map constructing unit shown in FIG. 2. Referring to FIG. 4 is a diagram for explaining a boundary setting method of the 3D map constructing unit shown in FIG.

먼저, 도 3을 참조하면, 중앙 처리부(330)의 3D 맵 구성부(331)는 데이터베이스(350)에 자체 저장된 맵 정보, 항공사진, 위성사진, 구글 등의 웹 사이트에서 지원되는 맵 정보, 거리 뷰 사진과 데이터 등을 조합 및 이용해서 유해 물질을 감지하고 있는 지역을 3D 맵으로 구현한다. 3, the 3D map configuring unit 331 of the central processing unit 330 includes map information stored in the database 350, map information supported by web sites such as aerial photographs, satellite photographs, Combine and use view photographs and data, and implement the 3D map of the area where the hazardous materials are detected.

3D 맵이 구현되면, 3D 맵에 도시된 지형 및 지물의 경계 조건에 따라 지형지물의 경계를 설정한다. 구체적으로, 지형지물은 3D 맵의 깊이 정보와 명암, 및 라인 등을 따라 공간적으로 분할하여 구분할 수 있다. 그리고 경계 조건은 지물이 없는 면적과 공간을 연장 선상의 경계로 구분할 수 있다. 이에, 지형지물 요소와 지형지물이 없는 대기 요건을 경계하여 구분할 수 있다. Once the 3D map is implemented, the boundary of the feature is set according to the boundary conditions of the terrain and the object shown in the 3D map. Specifically, the feature item can be divided by spatial division along the depth information, the brightness, and the line of the 3D map. And the boundary condition can divide the area without space and the space into the boundary of the extended line. Thus, it is possible to distinguish between feature elements and atmospheric requirements without features.

도 5는 도 2에 도시된 시뮬레이션 처리부의 시뮬레이션 방법을 설명하기 위한 도면이다. 5 is a diagram for explaining a simulation method of the simulation processing unit shown in FIG.

도 5를 참조하면, 중앙 처리부(330)의 시뮬레이션 처리부(332)는 유해 물질 종류, 유해 물질별 누출량 데이터, 각 오염 데이터 수집부(100)의 위치 정보, 및 외부로부터 입력된 기상 정보 등을 3D 맵의 지형지물과 조합하여, 시뮬레이션 처리한다. 5, the simulation processing unit 332 of the central processing unit 330 calculates the types of harmful substances, the leakage amount data for each harmful substance, the location information of each pollution data collection unit 100, Simulation is performed in combination with the map of the map.

구체적으로, 시뮬레이션 처리부(332)는 시뮬레이션 수행시, 도 5와 같이 병진 과정(streaming step)과 충돌 과정(collision step) 등으로 나뉘어 시뮬레이션을 진행한다. 병진과정은 다음 격자점으로 한 스텝씩 이동하는 상태를 시뮬레이션 하는 과정이다. 그리고 충돌과정은 해당 격자점으로 이동한 분포 함수와 평형 분포함수 간의 변화량을 처리하는 과정이다. Specifically, the simulation processor 332 carries out simulation by dividing into a streaming step and a collision step, as shown in FIG. 5, when performing a simulation. The translation process is a process of simulating a state of moving by one step to the next lattice point. The collision process is the process of processing the variation between the distribution function and the equilibrium distribution function that move to the corresponding lattice point.

지형지물과 대기 공간이 경계적으로 구분된 3D 맵에 유해 물질 종류별로 색을 달리하여, 유해 물질별 누출량 데이터와 각 오염 데이터 수집부(100)의 위치 정보를 조합함으로써, 3D 맵에 대기 오염 상태가 적용될 수 있도록 한다. 그리고 외부로부터 입력된 기상 정보에 따라 기상 변화에 맞추어 미리 설정된 시간 간격으로 유해 물질별 누출량과 이동 경로가 시뮬레이션 되도록 한다. By combining the leakage amount data for each harmful substance and the location information of each pollution data collection unit 100 in a 3D map in which the feature type and the atmospheric space are bounded by colors in different kinds of harmful substances, . In addition, according to the weather information inputted from the outside, the leakage amount and travel route for each harmful substance are simulated at predetermined time intervals in accordance with the change of the weather.

도 6은 도 2에 도시된 대기 유동장 해석 방법을 설명하기 위한 도면이다. FIG. 6 is a view for explaining the atmospheric flow field analysis method shown in FIG. 2. FIG.

도 6에 도시된 바와 같이, 대기 유동장 해석부(333)는 래티스 볼츠만 기법(Lattice Boltzmann Method)을 이용해서 시뮬레이션 되는 유해 물질별 누출량과 유해 물질들의 이동 경로를 모사하고 수치적으로 해석한다. As shown in FIG. 6, the atmospheric flow field analysis unit 333 simulates and numerically analyzes the amount of leakage of harmful substances and the movement route of harmful substances simulated using the Lattice Boltzmann method (Lattice Boltzmann Method).

래티스 볼츠만 기법은 각 격자점에서의 입자충돌 알고리즘을 구현한 것으로, 기존의 수치해석 방법인 유한체적법(finite volume method, FVM), 유한요소법(finite element method, FEM)과는 다르게 유한한 개수의 입자는 운동학 이론(kinetic theory)을 기반으로 하는 볼츠만 격자를 따라 움직이고 서로 충돌하며 운동량을 주고받아 유체입자의 확률 분포가 변화하는 과정을 통해 유동을 모사하는 수치 해석 방법이다. The Lattice Boltzmann method implements the particle collision algorithm at each lattice point. Unlike the conventional numerical methods such as the finite volume method (FVM) and the finite element method (FEM), the finite element method Particles are numerical methods for simulating the flow through the process of moving along the Boltzmann lattice based on kinetic theory, colliding with each other, giving momentum, and changing the probability distribution of fluid particles.

래티스 볼츠만 기법을 적용한 이유는 유동해석에 쓰이는 지배 방정식의 차이로 인해 같은 물리현상을 해석하는데 있어서, 2nd order의 편미분 방정식이 쓰이던 부분을 1st order로 간소화해서 이산화가 편리해졌고 따라서 고속화와 병렬화 효율이 높기 때문이다. 또한, 격자와 격자 사이에서 유동장 정보를 주고받을 때 비선형 방정식을 푸는 대신 단순한 스트리밍 과정으로 대체되어서 계산 속도가 빠르다. The reason why Lattice Boltzmann technique is applied is that the difference of the governing equations used in the flow analysis simplifies the discretization of the 2nd order partial differential equation in 1st order to simplify the discretization of the same physical phenomenon, Because. Also, instead of solving the nonlinear equations when exchanging the flow field information between the lattice and the lattice, it is replaced by a simple streaming process and the computation speed is fast.

특히, 유동장 내부 압력을 나타낼 때 간단하게 이상기체 상태 방정식으로 접근해서 행렬을 구성하는 부분이 존재하기 않기 때문에 대형 문제를 푸는데 적합하고 병렬화 효율도 높은 측면이 있다. 그리고 경계 조건을 처리하는데, 직관적인 부분이 많아서 다중물리 해석의 적용이 쉽고 빠르게 이루어질 수 있기 때문이다. In particular, there is no part of the matrix approaching the ideal gas state equation when expressing the internal pressure of the flow field, which is suitable for solving large problems and has high parallelism efficiency. And because the boundary conditions are handled, there are many intuitive parts, so it is easy and quick to apply the multi-physics analysis.

이렇게, 래티스 볼츠만 기법에서는 유체가 복잡한 미분 방정식이나 적분 방정식에 의해 모사되는 대신 입자의 집합으로 모사가 되기 때문에 유동 현상이 직관적으로 표현될 수 있다. 이러한 특징은 유동 이외의 다른 물리 현상과의 상호작용을 표현하는 데 있어 운동방정식을 이용하여 그 움직임을 결정하는 라그란지안(Lagrangian method)의 형태로 간편하게 연동(2-way coupling)할 수 있다. 따라서 복잡한 물체의 움직임을 표현하거나 다중물리 해석을 수행하는 데 있어서 강점을 가진다. Thus, in Lattice Boltzmann technique, the flow phenomenon can be expressed intuitively because the fluid is simulated as a set of particles instead of being imitated by complex differential equations or integral equations. This feature can be easily coupled to two-way coupling in the form of a Lagrangian method for determining the motion of the object using the equation of motion to express the interaction with other physical phenomena other than the flow. Therefore, it has a strength in expressing motion of complex object or performing multi-physics analysis.

도 7은 도 2에 도시된 대기 상태 예측/판단부의 판단 결과를 나타낸 도면이다. FIG. 7 is a diagram showing the determination result of the standby state prediction / determination unit shown in FIG. 2. FIG.

도 7에 도시된 바와 같이, 대기상태 예측/판단부(334)는 GPGPU(General Purpose Graphics Processing Unit)을 이용하여 유해 물질별 누출량과 유해 물질들의 이동 경로를 그래픽 처리하고, 대기 유동장을 해석결과에 따라 유해 물질 확산 경로를 확인 및 예측한다. As shown in FIG. 7, the standby state prediction / determination unit 334 graphically processes the amount of leakage of harmful substances and the route of the hazardous materials using GPGPU (General Purpose Graphics Processing Unit) Identify and predict hazardous substance diffusion pathways.

GPGPU는 과학 기술용 계산작업(general purpose computing)에 사용할 수 있도록 개발된 것으로, 일반적인 GPU(Graphics Processing Unit)에 포함되어 있는 수백 내지 수천 개의 코어(core)를 동시적으로 활용하는 계산이 가능하다. 이에, GPGPU의 활용으로 일반 퍼스널 컴퓨터나 태블릿 PC 등에서 기존의 통상적인 CPU에 의한 해석의 경우에 비해 대략 수십배 이상의 가속화(speed-up)효과를 얻을 수 있게 된다. 특히, GPGPU는 병렬 컴퓨팅 플랫폼으로 대량의 GPU 코어로 컴퓨팅 속도를 현격히 향상시킬 수 있는 프로그래밍 모델이기에, C언어 기반의 직관적인 GPI 프로그래밍을 제공하며, 공유 메모리를 사용하여 빠른 연산을 가능하게 한다. GPGPU was developed for use in general purpose computing and is capable of computing hundreds to thousands of cores in a common graphics processing unit (GPU) at the same time. By using GPGPU, it is possible to obtain a speed-up effect of about several tens of times in comparison with the case of conventional analysis by a conventional CPU in a general personal computer or a tablet PC. In particular, GPGPU is a programming model that can significantly improve the speed of computing with a large number of GPU cores as a parallel computing platform. It provides intuitive GPU programming based on C language and enables fast operation using shared memory.

도 7을 참조하면, 대기상태 예측/판단부(334)는 GPGPU을 이용하여 유해 물질별 누출량과 유해 물질들의 이동 경로를 그래픽 처리하고, 대기 유동장을 해석결과에 따라 유해 물질 확산 경로를 확인 및 예측한다. Referring to FIG. 7, the standby state prediction / determination unit 334 graphically processes the leakage amount of each harmful substance and the movement path of the harmful substances using the GPGPU, and identifies and predicts the hazardous material diffusion path according to the analysis result do.

구체적으로, 격자망 DEM으로 산출된 3D 표출 값을 GPU를 이용하여 1만개 단위의 입자가 5초 내에 화면에 표시되도록 함으로써, 대기확산 유동장에 대한 해석 결과를 가시화할 수 있다. 이때는 유동장 확산 결과를 격자망과 결과정보를 맵핑하여 그래프로 메모리 로딩한 후, 시스템에 빠르게 표출함으로써 격자망에 표시되는 농도로 확산 결과를 판단할 수 있다. 그리고 확산 결과는 그 농도에 따라 서로 다른 색으로 표시되도록 함으로써, 더욱 명확하게 오염 농도를 확인할 수 있도록 한다. Specifically, the analysis result of the atmospheric diffusion flow field can be visualized by displaying the 3D display value calculated by the grid network DEM on the screen within 10,000 seconds in 10,000 frames using the GPU. In this case, the diffusion result of the flow field is mapped to the lattice network and the result information and loaded into the memory as a graph, and then the spreading result can be determined by the density displayed on the lattice network by rapidly expressing the result. The diffusion result is displayed in different colors depending on the concentration, so that the contamination concentration can be more clearly confirmed.

도 8은 도 2에 도시된 대기 상태 예측/판단부의 판단 결과를 모니터링부에서 표시한 도면이다. 그리고 도 9은 도 7은 도 2에 도시된 대기 상태 예측/판단부의 판단 결과를 이동통신 단말기의 응용 프로그램으로 나타낸 도면이다. 8 is a diagram showing a result of the determination by the standby state prediction / determination unit shown in FIG. 2 in the monitoring unit. And FIG. 9 is a diagram illustrating the determination result of the standby state prediction / determination unit shown in FIG. 2 as an application program of the mobile communication terminal.

도 8에 도시된 바와 같이, 모니터링부(340)에는 중앙 처리부(330)의 시뮬레이션 처리 결과와 유해 물질 확산 경로, 및 예측 결과를 관리자나 관계자들이 확인할 수 있도록 모니터로 표시한다. 이에, 관리자들이 중앙 처리부(330)의 예측 결과에 따라 모니터로 시뮬레이션 처리 결과와 유해 물질 확산 경로, 및 예측 결과를 확인하여 방재 방안 및 대피 방안을 구축할 수 있도록 한다. As shown in FIG. 8, the monitoring unit 340 displays a simulation result of the central processing unit 330, a harmful substance diffusion path, and a prediction result so that an administrator or an interested person can confirm the result. Accordingly, the administrators can confirm the simulation processing result, the hazardous material diffusion path, and the prediction result with the monitor according to the prediction result of the central processing unit 330, thereby constructing the disaster prevention plan and the evacuation plan.

한편으로, 중앙 처리부(330)의 응용프로그램 지원부(360)에서는 시뮬레이션 처리 결과, 유해 물질 확산 경로, 및 예측 결과가 응용프로그램 화면이나 웹 화면 등으로 표시될 수 있도록, 응용 프로그램 설치 파일과 소스 파일, 홈페이지 및 URL 정보 등을 모니터링부(340)와 관리자의 모바일 통신기기 등으로 제공한다. On the other hand, in the application program support unit 360 of the central processing unit 330, the application program installation file and the source file, the application program installation file, and the source file are displayed so that the simulation processing result, A home page and URL information to the monitoring unit 340 and the manager's mobile communication device.

이에, 도 8과 같이, 모바일 통신기기로도 시뮬레이션 처리 결과, 유해 물질 확산 경로, 및 예측 결과를 제공받아서 확인할 수 있다. 이에, 관리자는 스마트폰, 태블릿 통신기기, 개인 PC 등으로 시뮬레이션 처리 결과, 유해 물질 확산 경로, 및 예측 결과를 실시간 확인하여, 실시간으로 방재 방안 및 대피 방안을 구축할 수 있다. Accordingly, as shown in FIG. 8, a mobile communication device can also receive a simulation result, a harmful substance diffusion path, and a prediction result. Therefore, the administrator can check the simulation result, the path of diffusion of harmful substances, and the prediction result in smart phone, tablet communication device, personal PC, etc. in real time, and real time disaster prevention plan and evacuation plan can be constructed.

이상 상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 대기오염 통합 관리 시스템은 대기오염 상태를 감지하고 있는 지역성과 지역별 대기환경 및 지리적인 특성을 고려해서, 실시간으로 오염 상태를 시뮬레이션하고, 오염 물질의 대기확산 정도를 정확하게 해석 및 예측함으로써, 유해 물질 누출에 따른 방재 방안 및 대피 방안을 신속히 구축할 수 있다. As described above, the integrated air pollution management system according to the embodiment of the present invention simulates the pollution state in real time in consideration of the local environment that senses the air pollution state, the atmospheric environment and the geographical characteristic of each region, By precisely analyzing and predicting the degree of atmospheric diffusion, disaster prevention measures and evacuation measures due to the leakage of harmful substances can be constructed quickly.

특히, 위험물질 노출 시, 각 계측 장비에서의 데이터를 통해, 과거에 해석 되어진 대기확산 시뮬레이션과 현재 계측 데이터 피드백을 통해 계속적으로 값을 보정함으로써 시뮬레이션의 신뢰성을 높일 수 있다. 그리고 대기 확산 시뮬레이션 계산시, GPU 해석기법을 활용하고, 고속화 알고리즘을 적용하여 실시간으로 시뮬레이션함으로써 예측 정확성을 높일 수 있다. In particular, when exposed to hazardous substances, it is possible to improve the reliability of the simulation by continuously correcting the values through the past airborne diffusion simulation and the present measurement data feedback through the data on each measurement instrument. In the simulation of the atmospheric diffusion, GPU analysis method is used and simulation is performed in real time by applying the acceleration algorithm.

또한, 과거의 데이터 또는 축적된 데이터를 통해 지역별 누출에 따른 시나리오를 도출하여, 오염 물질 누출에 따른 확산을 미리 확인함으로써, 오염 물질의 대기확산 예측을 기반으로 대피 방안 및 방재 방안을 구축함에 따라 2,3차 적인 피해를 줄일 수 있다. In addition, scenarios based on regional leaks were derived from past data or accumulated data, and by identifying the spread of pollutant leaks in advance, the evacuation plan and disaster prevention plan based on the prediction of the atmospheric diffusion of pollutants were established. , It can reduce the third damage.

상기에서는 도면 및 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 실시 예의 기술적 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 실시 예는 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다. It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the following claims. It will be possible.

100: 오염 데이터 수집부
110: 센싱 보드
120: 통신 모듈
200: 게이트웨이 모듈
210: 통신 모뎀
220: 투선 통신 모듈
300: 관리 서버
310: 네트워크 통신부
320: 데이터 수집부
330: 중앙 처리부
340: 모니터링부
100: pollution data collection unit
110: sensing board
120: Communication module
200: Gateway module
210: communication modem
220: Two-wire communication module
300: management server
310: Network communication section
320: Data collecting unit
330:
340: Monitoring section

Claims (7)

대기 상태를 감지하여 유해 물질의 종류별로 누출량을 검출하는 복수의 오염 데이터 수집부;
상기 복수의 오염 데이터 수집부와 그룹을 이루어 상기 유해 물질의 종류별 누출량 데이터를 그룹별로 수집하고 무선 인터넷 통신으로 상기 수집된 누출량 데이터를 전송하는 복수의 게이트웨이 단말; 및
상기 수집된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 모두 전달받아서 검출 지역의 지형지물에 맞추어 시뮬레이션 처리하고, 상기 시뮬레이션 처리 결과에 따라 상기 유해 물질 누출에 따른 방재 방안 및 대피 방안을 구축하는 관리 서버를 포함하고,
상기 관리 서버는
격자점에서 입자 충돌 알고리즘을 구현한 래티스 볼츠만 기법(Lattice Boltzmann Method)을 이용하여, 시뮬레이션 되는 상기 유해 물질의 종류별 누출량과 상기 유해 물질들이 볼츠만 격자를 따라 이동하는 이동 경로를 모사하고 수치적으로 해석함으로써 대기 유동장을 해석한 후,
GPGPU(General Purpose Graphics Processing Unit)을 이용하여 상기 유해 물질 종류별 누출량과 상기 유해 물질들의 이동 경로를 격자망에 맵핑하여 그래픽 처리하고, 상기 격자망에 표시되는 농도로 확산 결과와 상기 대기 유동장을 해석결과에 따라 상기 유해 물질별 확산 경로를 확인 및 예측함으로써, 상기 방재 방안 및 대피 방안을 구축하는,
대기오염 통합 관리 시스템.
A plurality of pollution data collecting units for detecting a waiting state and detecting a leakage amount for each kind of harmful substance;
A plurality of gateway terminals for collecting leak amount data for each type of the harmful substances grouped by the plurality of pollution data collection units and transmitting the collected leakage amount data by wireless Internet communication; And
And a management server for receiving all of the collected leakage data by the collected hazardous materials and performing a simulation process in accordance with the features of the detection area and constructing a disaster prevention plan and a evacuation plan in accordance with the result of the simulation process,
The management server
By using the Lattice Boltzmann method that implements the particle collision algorithm at the lattice point, the leakage amount by the kind of the harmful substance to be simulated and the movement path along which the harmful substances move along the Boltzmann lattice are simulated and numerically analyzed After analyzing the atmospheric flow field,
Mapping the leaking amount for each kind of the harmful substances and the movement path of the harmful substances into a lattice network using a General Purpose Graphics Processing Unit (GPGPU), graphically processing the result, analyzing the diffusion result at a concentration displayed in the lattice network, By identifying and predicting the diffusion path for each harmful substance according to the method of the present invention,
Air Pollution Integrated Management System.
제 1 항에 있어서,
상기 관리 서버는
자체 저장된 맵 정보 및 외부로부터의 맵 정보를 이용하여 유해 물질이 검출된 지역을 3D 맵으로 구현하고, 상기 유해 물질의 종류, 상기 유해 물질별 누출량 데이터, 및 외부로부터의 기상 정보를 상기 3D 맵의 지형지물과 조합하여 시뮬레이션 처리하고,
상기 시뮬레이션 처리 결과로부터 대기 유동장을 해석하여 상기 유해 물질 확산 경로를 확인 및 예측하고 상기 예측 결과에 따라 상기 방재 방안 및 대피 방안을 구축하는
대기오염 통합 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The management server
A 3D map of a region where toxic substances are detected using the self-stored map information and map information from outside, and the type of the harmful substance, the leakage amount data per the harmful substances, Simulation is performed in combination with the feature,
Analyzes the atmospheric flow field from the result of the simulation processing to identify and predict the toxic substance diffusion path, and builds the disaster prevention plan and evacuation plan according to the prediction result
Integrated Air Pollution Management System.
제 1 항에 있어서,
상기 관리 서버는
과거의 대기 확산 시뮬레이션에 적용된 유해 물질 종류별 누출량 데이터와 상기 수집된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 비교하고, 피드백 과정을 통해 상기 수집된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 보정하고,
상기 보정된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 상기 유해 물질 검출 지역의 지형 지물에 맞추어 시뮬레이션 처리하는
대기오염 통합 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The management server
The leak amount data for each type of the hazardous material applied to the past air-diffusion simulation is compared with the leakage amount data for each collected hazardous material type, the leakage amount data for each collected hazardous material type is corrected through a feedback process,
And the leakage amount data for each of the types of the harmful substances is subjected to simulation processing in accordance with the topographical object of the hazardous material detection area
Integrated Air Pollution Management System.
제 1 항에 있어서,
상기 관리 서버는
상기 각 게이트웨이 단말과 인터넷 네트워크 그룹을 이루어 상기 각 게이트웨이 단말을 통해 상기 각 오염 데이터 수집부의 고유 정보, 위치 정보 및 유해 물질별 누출량 데이터를 모두 전달받는 네트워크 통신부;
상기 오염 데이터 수집부의 고유 정보와 위치 정보에 따라 검출 지역별로 분류하여 유해 물질별 누출량 데이터를 데이터베이스에 저장하는 데이터 수집부;
상기 수집된 유해 물질 종류별 누출량 데이터를 모두 전달받아서 검출 지역의 지형지물에 맞추어 시뮬레이션 처리하고, 상기 시뮬레이션 처리 결과에 따라 유해 물질 확산 경로를 예측하는 중앙 처리부;
상기 중앙 처리부의 시뮬레이션 처리 결과와 상기 유해 물질 확산 경로, 및 상기 예측 결과를 모니터로 표시하는 모니터링부를 포함하는
대기오염 통합 관리 시스템.
The method according to claim 1,
The management server
A network communication unit that receives all the unique information, location information, and leakage amount data for each harmful substance through the respective gateway terminals in an Internet network group with each of the gateway terminals;
A data collection unit for storing leakage data for each harmful substance into a database according to detection regions according to the unique information and the location information of the contamination data collection unit;
A central processing unit for receiving all the leakage amount data for each of the collected hazardous materials and performing a simulation process in accordance with the feature of the detection area and predicting a harmful substance diffusion path according to the result of the simulation process;
And a monitoring unit for displaying a simulation result of the central processing unit, the hazardous substance diffusion path, and the prediction result on a monitor
Integrated Air Pollution Management System.
제 4 항에 있어서,
상기 중앙 처리부는
데이터베이스에 자체 저장된 맵 정보, 항공사진, 위성사진, 웹 사이트에서 지원되는 맵 정보, 거리 뷰 사진과 데이터 중 적어도 하나의 사진과 데이터를 조합 및 이용해서 상기 유해 물질을 감지하고 있는 지역을 3D 맵으로 구현하는 3D 맵 구성부;
유해 물질 종류, 상기 유해 물질별 누출량 데이터, 상기 각 오염 데이터 수집부의 위치 정보, 및 3D 맵의 지형지물과 조합하여 시뮬레이션 처리하는 시뮬레이션 처리부;
상기 래티스 볼츠만 기법을 이용해서 상기 유해 물질별 누출량과 상기 유해 물질들의 이동 경로를 해석하는 대기 유동장 해석부;
상기 GPGPU으로 상기 유해 물질별 누출량과 상기 유해 물질들의 이동 경로를 그래픽 처리하고, 상기 유해 물질 확산 경로를 확인 및 예측하는 대기상태 예측/판단부를 포함하는
대기오염 통합 관리 시스템.
5. The method of claim 4,
The central processing unit
A region in which the hazardous substance is detected is combined with at least one photograph and data of the map information, aerial photograph, satellite photograph, map information supported by the website, distance view photograph and data, A 3D map constituent unit to be implemented;
A simulation processing unit for performing simulation processing in combination with the types of the harmful substances, the leakage amount data for each of the harmful substances, the location information of each contamination data collection unit, and the 3D map of the map;
An atmospheric flow field analysis unit for analyzing the leakage amount of each of the harmful substances and the movement route of the harmful materials using the Lattice Boltzmann technique;
And a waiting state prediction / judgment unit for graphically processing the leakage amount of each of the harmful substances and the moving path of the harmful substances with the GPGPU,
Integrated Air Pollution Management System.
제 5 항에 있어서,
상기 3D 맵 구성부는
3D 맵에 도시된 3D 맵의 깊이 정보와 명암, 및 라인 등을 따라 공간적으로 분할하여 지형지물을 구분하고, 지물이 없는 면적과 공간을 연장 선상의 경계로 구분하여, 지형지물의 경계와 지형지물이 없는 대기 요건을 경계하여 구분하는
대기오염 통합 관리 시스템.
6. The method of claim 5,
The 3D map constructing unit
The 3D map is divided into spatial information by the depth information and the depth of the 3D map shown in the 3D map, and the lines are divided to divide the feature, and the area without space and the space are divided into the boundary of the extended line, To distinguish between non-existent waiting requirements
Air Pollution Integrated Management System.
제 6 항에 있어서,
상기 시뮬레이션 처리부는
지형지물과 대기 공간이 경계적으로 구분된 3D 맵에 유해 물질 종류별로 색을 달리하여, 상기 유해 물질별 누출량 데이터와 상기 각 오염 데이터 수집부의 위치 정보를 조합함으로써, 상기 3D 맵에 대기 오염 상태가 적용될 수 있도록 하고,
외부로부터 입력된 기상 정보에 따라 기상 변화에 맞추어 미리 설정된 시간 간격으로 유해 물질별 누출량과 이동 경로가 시뮬레이션 되도록하는
대기오염 통합 관리 시스템.
The method according to claim 6,
The simulation processing unit
A 3D map in which the topographic feature and the atmospheric space are bounded are colored in different colors according to the types of harmful substances and the leakage amount data for each harmful substance and the positional information of each of the contaminated data collection units are combined so that an air pollution state To be applied,
The leakage amount and the movement route for each harmful substance are simulated at preset time intervals in accordance with the change in the weather according to the weather information inputted from the outside
Integrated Air Pollution Management System.
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