KR102030434B1 - 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세 물입자를 고압 분무하는 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물분자의 기화작용을 이용하여 주위 온도를 제어하고, 미세먼지 차단, 악취 제거 등 공기를 쾌적하게 유지하는 환경 친화적 고압분무 미스트의 포그시스템을 제공하고, 특히 주변공기의 온도, 습도, 미세먼지 농도에 따라 설정 기준범위에서 원격으로 쿨링포그 고압펌프를 실시간 제어하여 분무압과 분무량이 자동으로 조절되고, 고압으로 공급되는 노즐 배관에 압력센서를 설치하여 원격으로 감시 및 제어 조건에 맞추어 노즐공급압력을 고압(40~70bar, 가변)설정 범위 수준에서 원하는 설정값을 자동으로 유지함으로써 에너지의 낭비를 줄여 유지 보수에 소요되는 비용을 절감하고, 냉방 효과와 미세먼지 저감 등 쾌적하고 시원한 환경을 조성할 수 있도록 한 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.

Description

압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법{Fog System of High Pressure Spray Mist Using Pressure and Its Control Method}
본 발명은 미세 물입자를 고압 분무하는 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 물분자의 기화작용을 이용하여 주위 온도를 제어하고, 미세먼지 차단, 악취 제거 등 공기를 쾌적하게 유지하는 환경 친화적 고압분무 미스트의 포그시스템을 제공하고, 특히 주변공기의 온도, 습도, 미세먼지 농도에 따라 설정 기준범위에서 원격으로 쿨링포그 고압펌프를 실시간 제어하여 분무압과 분무량이 자동으로 조절되고, 고압으로 공급되는 노즐 배관에 압력센서를 설치하여 원격으로 감시 및 제어 조건에 맞추어 노즐공급압력을 고압(40~70bar, 가변)설정 범위 수준에서 원하는 설정값을 자동으로 유지함으로써 에너지의 낭비를 줄여 유지 보수에 소요되는 비용을 절감하고, 냉방 효과와 미세먼지 저감 등 쾌적하고 시원한 환경을 조성할 수 있도록 한 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
현재 국내의 기후 환경은 지구 온난화에 의해 여름의 기온이 해마다 상승하고 있고, 미세먼지 발생 등의 여러 가지 환경문제가 발생하여 산업계는 물론 일반 가정에서도 소비 에너지의 억제를 통한 이산화탄소 감소 등 지구환경을 배려한 활동이 요구 및 장려되고 있으며, 지구 온난화와 미세먼지의 억제는 사회기반의 정비와 병행하여 실효성이 있는 열섬 현상, 미세먼지 대책 기술 등의 시급한 대책이 요구되고 있다.
여기서 실효성이 요구되는 열섬 현상, 미세먼지 대책 기술은, 시공 비용 및 유지비용의 부담이 적고, 에너지를 절약하며 친환경적으로 광범위하게 사용할 수 있는 범용성이 필요하다.
이러한 열섬 현상, 미세먼지 대책을 위한 기술로 제안된 공개 기술은 물을 고압으로 분사하여 포그(fog)화시켜 주위 온도를 낮추고 대기 중의 미세먼지를 흡착하여 제거하는 쿨링 및 포그시스템(이하, ‘포그시스템’으로 약칭함)이 제안된 바 있다.
이러한 포그시스템은 고압펌프, 수동 압력조절기, 안전밸브, 고압배관, 고압노즐, 전기제어반 등을 포함한다. 종래의 포그시스템은 상기 구성요소들을 효율적으로 관리하지 못하고 단순히 온도센서와 습도센서의 측정값을 통해 고압펌프를 on/off 하는 등의 단순 제어를 하는 방식이다. 이러한 단순 제어 방식은 고압노즐 공급 배관내 압력이 상승되는 경우 압력이 상승된 상태의 물을 레귤레이터 바이패스 밸브, 릴리프 밸브 바이패스로 배출하여 압력을 유지하는 방식으로 처리되기 때문에 불필요한 에너지의 낭비가 심하고 안전성이 보장되지 않는 위험이 높고 단순 제어는 주위 환경에 따른 신속하고 미세한 조절을 위한 제어가 매우 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 불필요한 에너지의 낭비를 줄이면서도 주위의 온도, 습도, 미세먼지 농도 등의 조건을 측정한 후 이에 상응한 분무압과 분무량을 정밀하게 제어할 수 있는 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법의 필요성이 절실히 요구되고 있다.
(0001) 대한민국 등록특허 제10-1408655호(2014.06.11.) (0002) 대한민국 등록특허 제10-1457139호(2014.10.27.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 온도, 습도, 미세먼지 농도 등의 조건을 측정하고, 측정된 데이터값을 기 설정된 기준값과 비교하여 고압공급배관의 공급 압력을 제어하여 주위의 온도, 습도, 미세먼지 농도에 따라 분무압과 분무량이 자동으로 조절되어 배출되도록 하고, 이를 통해 불필요한 에너지의 낭비를 줄이고, 각 조건에 맞는 분무압과 분무량으로 포그가 배출됨으로써 냉방효과, 미세먼지 저감 등의 효과를 얻을 수 있고, 이를 통해 쾌적하고 시원한 환경을 조성하되 환경 친화적인 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 실외에 설치되는 경우 풍속, 풍량의 조건을 더 추가하여 분무량과 분무압을 조절함으로써, 실내, 실외 모두 적용이 가능하며, 저전력으로 사용이 가능하여 유지 보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
또한, 주위의 각 사물에 온도, 습도, 미세먼지 농도, 톨루엔, 벤젠, 자일렌 등 tvoc(휘발성 유기 화합물), Co₂ 수치 등을 각 센서를 통해 측정한 후 측정된 데이터 값을 획득, 변환하고 이를 중앙제어부로 전송하고, 상기 중앙제어부는 전송된 데이터 값을 관리 및 제어하여 동시에 데이터 값을 기 설정된 기준값과 비교하여 해당 데이터 값을 통해 외부로 배출되는 포그의 분무압과 분무량을 조절할 수 있도록 한 스마트 IoT를 활용하여 사용의 편의성을 향상시킨 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 포그시스템의 제어방법에 있어서,
(a) 온도, 습도, 미세먼지 농도, 압력의 기준값 및 기준범위를 설정하여 웹서버 데이터 베이스부에 저장하는 단계;
(b) 온도센서, 습도센서, 미세먼지 센서, 압력센서를 통해 현재의 온도, 습도, 미세먼지, 압력을 측정하는 단계;
(c) 상기 (b)단계의 온도, 습도, 미세먼지, 압력의 측정된 데이터값을 상기 (a) 단계의 웹서버 데이터 베이스부에 저장된 온도, 습도, 미세먼지, 압력의 기준값 및 기준범위와 비교하는 단계;
(d) 상기 (c) 단계에서 온도의 데이터 값이 기준값 이상이고, 습도의 데이터 값이 기준값 이하인 경우 압력에 의한 제어를 수행하기 위하여 고압펌프를 가동시키는 단계;
(e) 상기 (c) 단계에서 온도의 데이터 값이 기준값 이하이고, 습도의 데이터 값이 기준값 이상인 경우 압력에 의한 제어를 정지하기 위하여 고압펌프를 정지시키는 단계;
(f) 상기 (c) 단계에서 온도의 데이터 값이 기준범위 이상이고, 습도의 데이터 값이 기준범위에 포함되는 경우 압력에 의한 제어를 수행하되,
온도의 데이터 값이 기준값보다 높은 경우, 고압펌프를 가동시켜 미스트를 분사하는 동작을 실행하고,
습도의 데이터 값이 기준범위보다 높은 경우, 고압펌프를 정지시키는 단계;
(g) 상기 (c) 단계에서 미세먼지의 데이터 값이 기준범위 이상이고, 습도의 데이터 값이 기준범위에 포함되는 경우, 고압펌프를 가동시켜 미스트를 분사하는 단계;를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (f) 단계는,
(f-1) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 온도의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 온도의 기준값보다 낮은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시키는 단계,
(f-2) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 온도의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 온도의 기준값보다 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 가동시키는 단계,
(f-3) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 보다 낮은 경우, 저압 경보를 발생시키는 단계,
(f-4) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 5 bar 보다 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시켜 공급수의 유입을 차단하는 단계,
(f-5) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 보다 높은 경우, 고압 경보를 발생시키는 단계,
(f-6) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값을 벗어나는 경우, 고압펌프의 동작을 자동으로 가변 제어하여 설정 압력에 따라 원하는 입자와 물량을 조절하여 미스트의 분무량은 비례 비율로, 입자경은 반비례 비율로 배출되도록 제어하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 (g) 단계는,
(g-1) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 미세먼지의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 미세먼지의 기준값보다 낮은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시키는 단계,
(g-2) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 미세먼지의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 미세먼지의 기준값보다 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 가동시키는 단계,
(g-3) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 낮은 경우, 저압 경보를 발생시키는 단계,
(g-4) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 5 bar 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시켜 공급수의 유입을 차단하는 단계,
(g-5) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 높은 경우, 고압 경보를 발생시키는 단계,
(g-6) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 온도의 기준범위를 벗어나는 경우, 고압펌프의 동작을 자동으로 가변 제어하여 설정 압력에 따라 원하는 입자와 물량을 조절하여 미스트의 분무량은 비례 비율로, 입자경은 반비례 비율로 배출되도록 제어하는 단계를 포함한 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명에 따른 포그시스템 제어방법에서는 해당 설치 장소가 야외인 경우 풍속과 풍량을 측정하는 풍속계 및 풍량계가 더 구비될 수 있고, 상기 풍속계와 풍량계를 통해 측정된 데이터 값을 통해 분무량 및 분무압을 조절할 수 있도록 구성된다.
즉, 풍속이 강하고 풍량이 많은 경우 고압펌프의 가동율을 높여 외부로 배출되는 미스트의 양을 증가시키고, 풍속이 약한 경우 고압펌프의 가동율을 낮춰 외부로 배출되는 미스트의 양을 감소시킴으로써 외부 환경에 따른 고압펌프의 조절이 가능하다.
다음으로, 상기 제어방법을 이용한 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템은,
대기 중의 온도, 습도, 미세먼지 농도, 압력에 대한 기준값 및 기준범위가 저장된 데이터 베이스부(100)와,
대기 중의 온도, 습도, 미세먼지 및 압력을 감지하기 위한 하나 이상의 온도센서, 습도센서, 미세먼지센서 및 압력센서를 포함한 환경측정 센서노드(200)와,
상기 환경측정 센서노드로부터 측정된 데이터 값을 상기 데이터 베이스부에 저장된 기준값 및 기준범위와 비교하여 각 장치에 대한 제어신호를 생성 및 제공하는 중앙제어부(300)와,
상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 고압펌프의 동작을 제어하는 압력제어부(400)와,
상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 미스트 분사장치의 동작을 제어하는 온도제어부(500) 및
상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 분사장치 및 고압펌프의 동작을 제어하는 습도제어부(600)를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙제어부에는,
상기 환경측정 센서노드와 유선 또는 무선 또는 이들 모두를 통하여 상기 데이터 값을 입력 받는 통신모듈과,
상기 통신모듈을 통해 입력 받은 데이터 값을 상기 중앙제어부 또는 관리자가 확인할 수 있는 형태로 변환하는 프로토콜 변환기와,
상기 중앙제어부로부터 전송 받은 제어신호를 상기 압력제어부, 온도제어부, 습도제어부로 전송하는 출력부를 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 터치 스크린, 키보드, 마우스 등과 같은 데이터 입력 수단을 통해 데이터를 입력 받는 입력부,
상기 환경측정 센서노드를 통해 측정된 온도, 습도, 미세먼지, 압력의 데이터 값에 따른 경보를 발생시키는 경보발생부를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙제어부는
기 설정된 관리자 단말기와 유선 또는 무선 중 적어도 하나와 통신 가능하게 연결되는 원격통신모듈과,
상기 관리자 단말기를 통해 입력된 제어 신호를 상기 원격통신모듈로부터 입력받아 상기 각 구성을 제어하는 신호를 생성하는 원격 제어부를 더 포함한 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은 대기의 온도, 습도, 미세먼지 등의 조건에 따라 배출되는 미스트의 분무량과 분무압을 자동으로 조절함으로써 열섬현상의 개선과 냉방 효과를 얻을 수 있고,
대기의 다양한 조건에 맞추어 분무량과 분무압이 조절된 미스트가 분사됨으로서 쾌적하고 시원한 환경을 유지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 주위에 배치된 각 사물에 온도, 습도, 미세먼지 등을 감지하는 센서를 포함한 환경측정 센서노드를 구성하고, 이들로부터 측정된 데이터 값을 전송 받아 해당 지역의 온도와 습도를 조절함으로써 IoT 환경을 이용한 데이터 값의 전송, 그리고 기 설정된 관리자 단말기를 통한 온도와 습도의 제어가 가능함으로써 신속하고 적절한 온도 및 습도의 조절이 가능한 장점이 있다.
나아가, 실외에 설치되는 경우 풍속 및 풍향 등의 조건을 고려하여 분무량과 분무압을 조절할 수 있고,
저전력 저비용의 경제적 운용이 가능하여 유지보수에 소요되는 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템의 제어 방법을 나타낸 흐름도.
도 2는 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템에서 온도, 습도에 의한 비례 제어를 수행하는 단계를 나타낸 흐름도.
도 3은 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템에서 미세먼지, 습도에 의한 비례 제어를 수행하는 단계를 나타낸 흐름도.
도 4는 본 발명에 따른 압력제어부에 따른 제어를 수행하는 단계를 순차적으로 나타낸 흐름도.
도 5는 본 발명에 따른 압력제어부에 따른 주파수 출력 변화에 따른 노즐 배관의 공급 압력 변화를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템을 설치한 실시예를 나타낸 외형도.
도 7은 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템을 설치한 실시예에 따른 배관을 도시한 예시도.
도 8은 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템을 설치한 실시예를 나타낸 구성도.
도 9은 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템의 관리 방법을 나타낸 흐름도.
도 10는 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템을 나타낸 흐름도.
도 11은 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템을 도시한 개념도.
도 12은 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템이 구축된 실시예를 도시한 블록도.
도 13는 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템의 제어 방법을 나타낸 순서도.
도 14은 도 13의 (f) 단계의 실시예를 도시한 순서도.
도 15는 도 13의 (g) 단계의 실시예를 도시한 순서도.
이하, 상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 및 그 제어방법의 바람직한 구현예를 설명하도록 한다.
먼저, 도 1 및 도 13에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템 제어방법은,
(a) 온도, 습도, 미세먼지 농도, 압력의 기준값 및 기준범위를 설정하여 웹서버 데이터 베이스부에 저장하는 단계(S100);
(b) 온도센서, 습도센서, 미세먼지 센서, 압력센서를 통해 현재의 온도, 습도, 미세먼지, 압력을 측정하는 단계(S200);
(c) 상기 (b)단계의 온도, 습도, 미세먼지, 압력의 측정된 데이터값을 상기 (a) 단계의 웹서버 데이터 베이스부에 저장된 온도, 습도, 미세먼지, 압력의 기준값 및 기준범위와 비교하는 단계(S300);
(d) 상기 (c) 단계에서 온도의 데이터 값이 기준값 이상이고, 습도의 데이터 값이 기준값 이하인 경우 압력에 의한 제어를 수행하기 위하여 고압펌프를 가동시키는 단계(S400);
(e) 상기 (c) 단계에서 온도의 데이터 값이 기준값 이하이고, 습도의 데이터 값이 기준값 이상인 경우 압력에 의한 제어를 정지하기 위하여 고압펌프를 정지시키는 단계(S500);
(f) 상기 (c) 단계에서 온도의 데이터 값이 기준범위 이상이고, 습도의 데이터 값이 기준범위에 포함되는 경우 압력에 의한 제어를 수행하되,
온도의 데이터 값이 기준값보다 높은 경우, 고압펌프를 가동시켜 미스트를 분사하는 동작을 실행하고,
습도의 데이터 값이 기준범위보다 높은 경우, 고압펌프를 정지시키는 단계(S600);
(g) 상기 (c) 단계에서 미세먼지의 데이터 값이 기준범위 이상이고, 습도의 데이터 값이 기준범위에 포함되는 경우, 고압펌프를 가동시켜 미스트를 분사하는 단계(S700)를 포함한다.
먼저, 상기 (a) 단계는 웹서버(Web Server) 또는 클라우딩 플랫폼(Cloud Platform)의 클라우드 서버 등과 같은 데이터 저장 스토리지로 구성되는 웹서버 데이터 베이스부(100)에 해당 설치 장소에 따른 온도, 습도, 미세먼지, 압력 등의 기준값과 기준범위를 저장한다.
여기서 해당 설치 장소란, 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템이 설치되는 장소를 지칭하며, 이러한 장소는 실내, 실외 모두에 설치 가능하다.
이하의 설명에서는 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템이 공원의 파고라에 설치되어 있는 상태를 실시예로 하여 설명한다.
그리고, 상기 웹서버 데이터 베이스부(100)는 유선 또는 무선 중 적어도 하나의 통신 수단을 이용하여 접속 및 제어가 가능한 데이터 저장 스토리지로서, 다중 백업이 가능하도록 구성되며 바람직하게는 다중 백업과 동시에 후술하는 (b) 단계에서 입력된 데이터 값이 실시간으로 반영되고, 해당 설치 장소에 설치된 각 센서로부터 입력된 데이터 값을 시트별로 분류 저장함으로서 해당 센서에서 측정된 데이터 값을 통해 해당 설치 장소의 주간별, 월간별, 분기별, 년도별로 온도, 습도, 미세먼지의 변동량을 확인할 수 있도록 저장되는 것이 바람직하다.
이러한 데이터는 해당 설치 장소의 기준값 및 기준범위를 설정함에 있어 주요한 조건으로 사용된다. 일 예로, 해당 설치 장소가 도심(都心)의 공원인 경우 여름의 평균온도는 도시의 외곽에 비해 2~3℃높고, 습도는 도시의 외곽에 비해 10~20% 낮은 평균값을 가지므로 이를 고려하여 도심 공원에 설치되는 경우 기준값과 기준범위를 도시의 외곽에 비해 상대적으로 높게 설정한다.
또 다른 예로 바닷가나 호수 등과 같이 상대적으로 습도가 높은 지형에 설치되는 경우 해당 설치 장소의 연평균 습도를 고려하여 습도에 대한 기준값 및 기준범위를 낮게 설정한다.
상기 (b) 단계는 해당 설치 장소의 온도, 습도, 미세먼지, 압력, 풍속, 풍향 등을 각 센서를 통해 측정하여 데이터 값을 획득하는 단계이다.
바람직하게는 상기 온도센서, 습도센서, 미세먼지 센서 등은 해당 설치 장소를 일정한 방위 또는 면적으로 구획한 후 각 방위 또는 면적에 각각 배치되어 해당 설치 장소의 전방위 및 전면적에 대한 각각의 온도, 습도, 미세먼지에 대한 데이터 값을 획득하도록 하고, 획득된 데이터 값은, 후술하는 (c) 단계에서 방위별 또는 면적별 또는 전체에 대한 평균값으로 환산된 후 기준값 또는 기준범위와 대비된다.
다음 상기 (c) 단계는, 상기 (b) 단계에서 측정된 데이터 값을 상기 (a) 단계의 웹서버 데이터 베이스부에 저장된 온도, 습도, 미세먼지, 압력의 기준값 및 기준범위와 비교하는 단계이다.
상기 (c) 단계를 통해 비교된 결과에 따른 각 구성요소의 동작은 이하의 단계를 통해 상세히 설명한다.
먼저, (d) 단계는 (c) 단계에서 비교된 값 중 온도센서와 습도센서를 통해 측정된 온도와 습도의 데이터 값과 기 저장된 온도와 습도의 기준값 및 기준범위를 비교하여,
온도의 측정된 데이터 값이 기준값 이상이고, 습도의 측정된 데이터 값이 기준값 이하인 경우 외부로 미스트를 분무하기 위하여 고압펌프를 가동시키는 단계이다.
즉, (d) 단계는 해당 설치 장소의 온도는 높고 습도는 낮은 상태인 고온건조 상태일 경우 고압펌프를 가동시켜 해당 설치 장소에 습도를 높이고, 이를 통해 온도를 낮추는 쿨링 효과를 기대하는 것이다.
다음 (e) 단계에서는 (c) 단계에서 비교된 값 중 온도센서와 습도센서를 통해 측정된 온도와 습도의 데이터 값과 기 저장된 온도와 습도의 기준값 및 기준범위를 비교하여,
온도의 측정된 데이터 값이 기준값 이하이고, 습도의 측정된 데이터 값이 기준값 이상인 경우 가동 중인 고압펌프를 정지시키는 단계이다.
즉, 해당 설치 장소의 온도가 낮고 습도가 높은 경우 고압펌프의 가동을 중지하여 해당 설치 장소의 온도가 더 이상 내려 가지 않도록 하고, 습도를 높이지 않도록 하는 단계이다.
다음 (f) 단계에서는 (c) 단계에서 비교된 값 중 온도센서와 습도센서를 통해 측정된 온도와 습도의 데이터 값과 기 저장된 온도와 습도의 기준값 및 기준범위를 비교하여,
온도의 측정된 데이터 값이 기준범위 이상이고, 습도의 측정된 데이터 값이 기준범위에 포함되는 경우 일 때,
온도의 데이터 값이 기준값보다 높은 경우 고압펌프를 가동시키고, 가동된 고압펌프에 의해 점진적으로 상승하는 습도의 데이터 값이 기준범위보다 높아진 경우 고압펌프를 정지시키는 단계이다.
즉, 상기 (f) 단계는, 해당 설치 장소의 측정된 온도와 습도의 데이터 값이 고온건조한 상태인 경우 이를 해소하고자 연속적으로 미스트를 분사하는 과정에서, 해당 설치 장소의 습도가 기 설정된 기준범위보다 높은 경우 고압펌프를 정지시킨다.
이는 높아진 습도를 통해 해당 설치 장소의 온도가 점진적으로 하강하기 때문에 기 설정된 기준범위 보다 습도를 높은 상태로 유지함으로서 쿨링 효과를 기대할 수 있는 것이다.
다음 상기 (g) 단계는 상기 (c) 단계에서 측정한 미세먼지의 데이터 값이 기준범위 이상이고, 측정된 습도의 데이터 값이 기준범위에 포함되는 경우 고압펌프를 가동시켜 미스트를 분사하는 단계이다.
즉, 상기 (g) 단계는 해당 설치 장소의 미세먼지가 높은 경우 미스트를 지속적으로 분사하여 미세먼지의 농도를 낮추되, 분사된 미스트로 인한 습도가 기준범위에 포함되는 경우에만 미스트를 분사하도록 하고, 기준범위를 초과하는 경우 고압펌프를 정지시킨다.
상기의 단계들을 통해서 본 발명은 해당 설치 장소의 온도, 습도, 미세먼지의 측정된 데이터 값을 기 설정된 기준값 및 기준범위와 비교하여 온도를 낮추고 습도를 제어하며 동시에 분무된 미스트를 통해 미세먼지를 저감시킬 수 있다.
이때, 온도를 낮추는 쿨링효과와 미세먼지를 저감시키기 위해서 미스트를 분사하고, 분사된 미스트로 인한 습도를 지속적으로 감지하여 해당 설치 장소의 습도가 기준값 또는 기준범위에 초과하는 경우 고압펌프를 정지시켜 습도가 기준값 또는 기준범위를 초과하지 않도록 하여 쾌적한 상태를 형성할 수 있도록 한다.
상기의 각 단계를 통한 본 발명의 제어방법은 도 1의 흐름도 및 도 13의 순서도를 통해서 도시되었다.
한편, 상기 (f) 단계를 도 2, 도 4 및 도 14를 참조하여 좀 더 상세히 살펴보면 다음과 같다.
(f-1) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 온도의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 온도의 기준값보다 낮은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시키는 단계(S610)와,
(f-2) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 온도의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 온도의 기준값보다 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 가동시키는 단계(S620)와,
(f-3) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 낮은 경우, 저압 경보를 발생시키는 단계(S630)와,
(f-4) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 5 bar 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시켜 공급수의 유입을 차단하는 단계(S640)와,
(f-5) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 높은 경우, 고압 경보를 발생시키는 단계(S650)와,
(f-6) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값을 벗어나는 경우, 고압펌프의 동작을 자동으로 가변 제어하여 설정 압력에 따라 원하는 입자와 물량을 조절하여 미스트의 분무량은 비례 비율로, 입자경은 반비례 비율로 배출되도록 제어하는 단계(S660)를 포함한다.
상기 (f-1) 단계는, 해당 설치 장소의 온도를 측정한 데이터 값이 기 설정된 온도의 기준값보다 낮은 경우 미스트를 분사하기 위한 고압펌프를 자동으로 정지시키는 단계이다.
여기서 자동으로 정지시키는 것이란, 고압펌프에 전원 및 신호를 인가하는 중앙제어부를 통해 이루어지며, 상기 중앙제어부에 대한 구성은 이하의 포그시스템의 설명에서 보다 상세히 설명하도록 한다.
상기 (f-1) 단계는, 해당 설치 장소의 온도가 낮은 경우 미스트를 분사하지 않도록 고압펌프를 정지시켜 해당 설치 장소의 온도가 미스트에 의해 더 낮아지지 않도록 하는 단계이다.
상기 (f-2) 단계는, 상기 (b) 단계를 통해 측정된 온도의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 온도의 기준값보다 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 가동시키는 단계로서, 해당 설치 장소의 온도가 기준값에 비해 높은 경우 고압펌프를 가동시켜 미스트를 분사하고, 분사된 미스트를 통해 온도를 낮추도록 하는 단계이다.
상기 (f-3) 단계는, 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 낮은 경우, 저압 경보를 발생시키는 단계로서, 고압펌프로부터 배출되는 미스트의 압력을 측정하여 측정된 데이터 값이 기 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 보다 낮은 경우 이를 관리자에게 전달하기 위한 저압 경보를 발생시킨다.
상기 (f-3) 단계를 첨부된 도 7을 참조하여 좀 더 상세히 살펴보면, 공급수배관(1)을 통해 유입된 공급수는 정수 필터(2)를 거치면서 이물질이 걸러지고, 이후 고압펌프(3)로 유입된다.
상기 고압펌프(3)를 통해 생성된 고압의 미스트는 고압공급 배관(10)을 통해 고압노즐(8)로 이송되는데, 고압공급 배관(10)에는 압력계(4)와 수동 압력 조절기(5)가 설치되어 고압공급 배관(10)을 통해 이동하는 미스트의 압력을 감지하여 필요에 따라 작업자가 수작업으로 압력을 조절하고, 이후 바이패스 밸브(6)를 통해 고압노즐(8) 또는 바이패스 배관(7)으로 분기된다.
여기서 고압공급 배관(10)을 통해 이동하는 미스트는 고압펌프(3)에서 생성되는데 소정의 압력을 유지한 상태로 이송되어야 상기 고압노즐(8)에서 분사될 때 기 설정된 비산 거리 및 범위를 유지할 수 있게 된다.
이때 고압공급 배관(10)을 통해 이동하는 미스트의 압력이 기준값보다 낮은 경우 비산 거리가 짧아지고 비산 범위는 좁아지는 문제가 발생하고 이는 미스트를 통한 쿨링 효과 및 습도 조절 효과가 저하되는 문제점이 발생한다.
따라서 고압공급 배관을 통해 이동하는 미스트의 압력을 실시간으로 측정하고 측정된 데이터 값이 기준값보다 8 bar 낮은 경우 이를 관리자에게 알려줌으로써 해당 설치 위치의 고압펌프를 점검하거나 상기 수동 압력 조절기를 조절하여 압력을 조절할 수 있도록 한다.
여기서 관리자란 해당 설치 장소에 설치된 포그시스템을 관리하는 관제실 또는 상기 포그시스템과 유선, 무선 등의 통신수단으로 연결된 중앙관제실에 배치된 관리서버 또는 관리자용 단말기일 수 있다.
상기 (f-4) 단계는, 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 5 bar 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시켜 공급수의 유입을 차단하는 단계로서, 상술한 바와 같이 고압펌프를 통해 생성된 미스트가 이송하는 고압공급 배관의 압력을 측정하여 측정된 데이터 값이 기준값에 비해 5 bar 이상 높은 경우 고압공급 배관, 고압노즐, 바이패스 밸브 등의 구성이 파손되는 것을 방지하기 위하여 고압펌프를 정지시키고 동시에 공급수의 유입을 차단한다.
이때 첨부된 도 7에 도시된 바와 같이 고압펌프(3)로 공급수를 공급하는 공급수배관(1)에는 공급수의 이동을 차단하기 위한 차단밸브(9)가 구비되며, 상기 (f-4) 단계에서는 상기 차단밸브(9)를 고압펌프(3)의 정지와 함께 폐쇄하여 공급수의 이동을 차단하는 것이 바람직하다.
다음 (f-5) 단계는, 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 높은 경우, 고압 경보를 발생시키는 단계로서, 미스트가 이동하는 고압공급 배관의 압력을 측정하여 기준값보다 8 bar 높은 경우 고압공급 배관, 고압노즐, 바이패스 밸브 등의 파손을 방지하기 위하여 경보를 발생하여 관리자가 확인할 수 있도록 한다.
한편, 상기 (f-3) 단계 및 (f-5) 단계에서 경보란, 소리, 조명, 문자, 팝업(pop-up) 경고창 등 다양한 형태로 이루어질 수 있다.
다음 (f-6) 단계는, 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값을 벗어나는 경우, 고압펌프의 동작을 자동으로 가변 제어하여 설정 압력에 따라 원하는 입자와 물량을 조절하여 미스트의 분무량은 비례 비율로, 입자경은 반비례 비율로 배출되도록 제어하는 단계이다.
상기 (f-6) 단계는 고압공급 배관을 측정한 데이터 값이 기준값을 벗어나는 경우에 이와 연동하여 고압노즐로 이송되는 미스트의 분무량을 조절하고 동시에 고압노즐의 입자경을 조절하는 단계로서,
측정된 데이터 값이 기준값보다 높은 경우 미스트의 분무량은 이와 비례(比例)하여 증가하고, 고압노즐의 입자경은 반비례(反比例)하여 작아지고,
측정된 데이터 값이 기준값보다 낮은 경우 미스트의 분무량은 이와 비례하여 감소하고, 고압노즐의 입자경은 이와 반비례하여 커진다.
이를 통해 고압공급 배관의 압력이 커진 경우 고압노즐을 통해 많은 양의 미스트를 상대적으로 먼 거리로 비산시키고, 고압공급 배관의 압력이 작아진 경우 상대적으로 적은 양의 미스트를 짧은 거리로 비산시킨다.
여기서 고압공급 배관의 압력의 변화는 고압펌프의 가동에 따라 변경되는 것으로, 고압펌프의 가동은 상술한 바와 같이, 해당 설치 장소의 온도, 습도, 미세먼지 등의 조건에 따라 변경되기 때문에 고압펌프를 통해 이송되는 미스트의 양이 많아져 고압공급 배관의 압력이 증가하는 것은 해당 설치 장소에 많은 양의 미스트가 신속하게 분사되어야 하는 것이고, 이와 반대로 적은 양이 미스트가 이동하는 것은 해당 설치 장소에 적은 양의 미스트가 분사되는 미세 조절 상태인 것이다.
그러므로 본 발명에서는 많은 양의 미스트가 생산 및 공급될 때는 고압노즐을 통해 분사되는 분무량을 증가시키고 입자경의 조절을 통해 분무압을 조절함으로써 먼 거리로 많은 양의 미스트가 비산될 수 있도록 하고, 반대의 경우 입자경의 조절을 통해 분무압이 짧은 거리로 적은 양이 미스트가 비산되어 해당 설치 장소의 쿨링효과, 습도 조절 효과 및 미세먼지 저감 등의 효과를 얻을 수 있는 것이다.
또한, 고압공급 배관의 압력에 따른 분무량 및 입자경의 조절을 통해 에너지 절감의 효과도 얻을 수 있는 것으로, 이를 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명에 따른 포그시스템이 가로 8M, 세로 3M, 높이 2.4M로 이루어진 약 7.2평(坪)으로 이루어지며 공원에 설치된 파고라에 구비된 경우, 파고라의 상단에 고압 노즐이 설치되어, 상기 고압 노즐은 0.15mm, 38구, 고압배관 24M에서 고압분무(40~70 bar)로 미세 물입자(미스트)(10 ~ 30 ㎛)로 미스트를 분무하되, 고압노즐 1구에서 소비되는 공급수의 양은 시간당 약 0.4ℓ/h 이다.
따라서, 고압펌프의 용량이(220V, 1.1KW)일 때 총 38구의 고압노즐에 필요한 공급수는 약 15.2ℓ/h 이며, 소비전력은 약 1KWh이다.
상기의 조건에서 상기 (f-6) 단계를 통해 분무압과 분무량이 제어되면 표 1과 같은 에너지 절감의 효과를 기대할 수 있다.
압력제어부 주파수 출력 공급압력 부하율(%) 절감율(%)
25 hz 일 때, 40 bar 41.7 58.3
30 hz 일 때, 50 bar 50 50
40 hz 일 때, 70 bar 66.7 33.3
50 hz 일 때, 80 bar 83.3 16.7
60 hz 일 때, 90 bar 100 0
상기 표 1은 압력제어부 주파수 출력 변화에 따른 노즐배관의 공급 압력 변화 및 이로 인한 에너지 절감율을 표현한 것이다.
상기 표 1에 표시된 바와 같이, 고압펌프가 실제 사용되는 구간인 40~70 bar 압력 구간에서 절감율은 최소 33.3%에서 최대 59.3%를 나타내고 있으며, 고압경보 발생 구간인 80 bar 에서도 기존 대비 16.7% 의 에너지 절감 효율을 나타낸다.
또한, 상기 표 1은 상기 (f-6) 단계를 통해 측정된 데이터 값이 기준값보다 높거나 낮은 경우 미스트의 분무량 및 분무압을 조절할 때 얻어지는 에너지 절감 효과가 나타나는 것으로, 이를 통해 본 발명이 에너지를 절감하면서도 해당 설치 장소의 온도, 습도, 미세먼지 등을 조절하여 쾌적한 환경을 조성할 수 있는 장점이 있다.
도 5는 상기 표 1을 그래프화하여 나타낸 것이다.
한편, 상기의 실시예는 공원에 설치된 파고라의 경우를 예로 들어 설명하였지만, 설정된 기준값에 따라 공원뿐 아니라 산책로, 버스정류장 등과 같은 공동시설이나 빌딩, 교실 등의 실내에도 변형하여 적용 가능하다.
다음으로 상기 (g) 단계를 도 3, 도 4 및 도 14, 도 15를 참고하여 살펴보면,
(g-1) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 미세먼지의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 미세먼지의 기준값보다 낮은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시키는 단계(S710)와,
(g-2) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 미세먼지의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 미세먼지의 기준값보다 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 가동시키는 단계(S720)와,
(g-3) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 보다 낮은 경우, 저압 경보를 발생시키는 단계(S730)와,
(g-4) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 5 bar 보다 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시켜 공급수의 유입을 차단하는 단계(S740)와,
(g-5) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 보다 높은 경우, 고압 경보를 발생시키는 단계(S750)와,
(g-6) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 온도의 기준범위를 벗어나는 경우, 고압펌프의 동작을 자동으로 가변 제어하여 설정 압력에 따라 원하는 입자와 물량을 조절하여 미스트의 분무량은 비례 비율로, 입자경은 반비례 비율로 배출되도록 제어하는 단계(S760)를 더 포함한다.
먼저, 상기 (g) 단계는 해당 설치 장소의 미세먼지를 측정한 데이터 값을 통해 고압펌프의 동작을 제어하기 위한 단계로서,
상기 (g-1) 단계는, 해당 설치 장소를 측정한 미세먼지의 데이터 값이 기준값보다 낮은 경우 고압펌프를 중지시켜 미스트가 분사되지 않도록 하는 단계이다.
상기 (g-2) 단계는, 해당 설치 장소를 측정한 미세먼지의 데이터 값이 기준값보다 높은 경우 고압펌프를 가동시켜 미스트를 해당 설치 장소로 분사하여 미세먼지를 저감시키기 위한 단계이다.
다음 (g-3) 내지 (g-6) 단계는 상기 (f-3) 내지 (f-6) 단계의 설명과 중복되므로 중복되는 설명은 생략한다.
상기와 같이 이루어진 본 발명은, 해당 설치 장소의 온도, 습도, 미세먼지 및 고압공급 배관의 압력 상태를 측정하고, 측정한 데이터 값을 기준값과 비교하여 고압펌프의 가동 및 정지를 제어함으로써 다양한 조건에 따른 쿨링 효과, 습도 조절 효과, 미세먼지 저감 효과 등을 기대할 수 있다.
즉, 종래 하나의 조건에 따라 미스트를 분사하던 것에 비해 정밀하고 세밀한 조절이 가능하고, 분무량 및 분무압의 조절이 온도, 습도, 미세먼지 및 고압공급 배관의 압력 상태를 통해서 조절되기 때문에 해당 설치 장소의 쾌적한 환경을 유지할 수 있는 장점이 있다.
한편, 상기 제어방법을 이용한 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템은,
대기 중의 온도, 습도, 미세먼지 농도, 압력에 대한 기준값 및 기준범위가 저장된 데이터 베이스부(100)와,
대기 중의 온도, 습도, 미세먼지 및 압력을 감지하기 위한 하나 이상의 온도센서, 습도센서, 미세먼지센서 및 압력센서를 포함한 환경측정 센서노드(200)와,
상기 환경측정 센서노드로부터 측정된 데이터 값을 상기 데이터 베이스부에 저장된 기준값 및 기준범위와 비교하여 각 장치에 대한 제어신호를 생성 및 제공하는 중앙제어부(300)와,
상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 고압펌프의 동작을 제어하는 압력제어부(400)와,
상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 미스트 분사장치의 동작을 제어하는 온도제어부(500) 및
상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 분사장치 및 고압펌프의 동작을 제어하는 습도제어부(600)를 포함한다.
상기 데이터 베이스부(100)는, 포그시스템이 설치되는 설치 장소를 쾌적하게 유지하기 위한 기준값, 기준범위가 저장되는 것으로, 본 발명에서 데이터 베이스부(100)는 물리적인 저장장치 뿐만 아니라 웹서버, 클라우드 서버 등과 같이 네트워크를 통해 데이터를 송수신하며 동시에 데이터가 저장되는 장치로 구성될 수 있다.
상기 환경측정 센서노드(200)는, 해당 설치 장소에 설치된 온도센서, 습도센서, 미세먼지센서 및 고압공급 배관에 설치된 압력센서를 포함한다.
이러한 환경측정 센서노드(200)는 측정된 데이터 값을 전송하기 위한 IoT 게이트웨이가 더 구비된 것으로, 이를 통해 해당 측정 장소의 구비된 사물에 각 센서를 배치하고, 배치된 센서로부터 데이터 값을 획득하고 이를 상기 중앙제어부(300)로 전송하도록 구성된다.
상기 중앙제어부(300)는 해당 설치 장소에 따른 온도, 습도, 미세먼지 농도 및 고압공급 배관의 압력에 대한 기준값을 설정 및 저장하고, 상기 환경측정 센서노드(200)로부터 측정된 데이터 값을 기준값과 비교하여 각 장치에 대한 제어신호를 생성 및 제공한다.
이를 위해 중앙제어부(300)는,
상기 환경측정 센서노드(200)와 유선 또는 무선 또는 이들 모두를 통하여 상기 데이터 값을 입력 받는 통신모듈(310)과,
상기 통신모듈을 통해 입력 받은 데이터 값을 상기 중앙제어부(300) 또는 관리자가 확인할 수 있는 형태로 변환하는 프로토콜 변환기(320)와,
상기 중앙제어부로부터 전송 받은 제어신호를 상기 압력제어부(400), 온도제어부(500), 습도제어부(600)로 전송하는 출력부(330)와,
기 설정된 관리자 단말기와 유선 또는 무선 중 적어도 하나와 통신 가능하게 연결되는 원격통신모듈(360)과,
상기 관리자 단말기를 통해 입력된 제어 신호를 상기 원격통신모듈(360)로부터 입력받아 상기 각 구성을 제어하는 신호를 생성하는 원격제어부(370)를 더 포함한다.
상기 통신모듈(310)은 환경측정 센서노드(200)로부터 데이터 값을 입력 받기 위한 것으로, wifi, zigbee, BACnet, MQTT 등의 다양한 통신 규격 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 통신 규격으로 이루어질 수 있다. 이러한 통신 규격은 공지의 것이므로 동작관계에 대한 상세한 설명은 생략하도록 한다.
상기 프로토콜 변환기(320)는 상기 통신모듈(310)을 통해 수신된 데이터 값을 중앙제어부(300) 또는 관리자가 확인할 수 있는 형태로 변환하는 것으로, 이러한 프로토콜 변환기(320)는 네트워크의 해당 프로토콜을 통해 수신된 메시지를 다른 네트워크로 재전송할 수 있도록 해당 프로토콜을 변환할 수 있는 장치로서, 여기서 해당 프로토콜은 환경측정 센서노드(200)의 데이터 값이며, 다른 네트워크란 프로토콜 변환기와 중앙제어부를 연결하는 네트워크 또는 프로토콜 변환기와 관리자 단말기를 연결하는 네트워크를 지칭한다.
상기 출력부(330)는, 상기 중앙제어부(300)로부터 생성된 제어신호를 전송 받아 이를 압력제어부(400), 온도제어부(500), 습도제어부(600)로 전송한다.
상기 원격통신모듈(360)은, 기 설정된 관리자 단말기와 유선 또는 무선 등의 통신수단을 통해 연결되어 관리자 단말기로 상기 환경측정 센서노드(200)에서 획득한 데이터 값, 중앙제어부(300)의 비교 결과, 상기 출력부(330)의 동작 상태 등을 전송하고, 관리자 단말기로부터 제어 신호를 수신받는다.
여기서 사용되는 통신수단은 wifi, zigbee, BACnet, MQTT 등의 다양한 통신 규격 중 선택된 하나 또는 둘 이상의 통신 규격으로 이루어질 수 있다.
상기 원격통신모듈(360)은 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 유/무선 네트워크를 통해 관리자 단말기인 PC 또는 모바일단말기와 통신 가능하고, 바람직하게는 본 발명에 따른 포그시스템의 동작 및 환경측정 센서노드를 통해 측정된 데이터 값, 중앙제어부(300)를 통해 비교 연산된 결과값, 상기 결과값을 통해 제어되는 압력제어부, 온도제어부, 습도제어부의 동작 상태등을 저장하는 IOT 통합데이터 시스템(T1)과 통신 가능하도록 구비된다.
여기서 IOT 통합데이터 시스템(T1)은 상술한 바와 같이 본 발명에 따른 포그시스템에서 사용되는 데이터 들을 모두 저장하고 이들을 관리 및 정렬하여 해당 설치 장소에 대한 월별, 분기별, 연도별 온도, 습도, 미세먼지 등의 평균값을 연산하고 이를 통해 해당 설치 장소에 따른 기준값 및 기준범위를 설정하도록 함으로서 효율적인 관리가 가능한 장점이 있다.
상기 원격제어부(370)는, 관리자 단말기로부터 입력된 제어 신호를 통해 압력제어부(400), 온도제어부(500), 습도제어부(600)를 제어하는 신호를 생성하는 것으로, 이를 통해 관리자는 원거리에서 포그시스템이 설치된 해당 설치 장소의 온도, 습도, 미세먼지 등의 상황에 따른 적절한 조치를 취할 수 있고, 고압공급 배관의 압력 변화에 따른 미스트의 분무량 및 분무압을 미세 조절함으로서 저전력에 따른 에너지 절감의 효과도 기대할 수 있다.
상기 압력제어부(400)는, 상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 고압펌프의 동작을 제어하는 것이며,
상기 온도제어부(500)는, 상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 미스트 분사장치의 동작을 제어하며,
상기 습도제어부(600)는, 상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 분사장치 및 고압펌프의 동작을 제어한다.
이러한 압력제어부(400)와 온도제어부(500) 및 습도제어부(600)는 각 장치의 동작을 제어하기 위한 프로그램이 내장되어 있고, 이를 구동하기 위한 인가된 전원 및 제어신호를 통해 구동되는 것으로, 이러한 프로그램을 이용한 장치의 제어는 공지의 것이므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.
한편, 본 발명에 따른 포그시스템은,
터치 스크린, 키보드, 마우스 등과 같은 데이터 입력 수단을 통해 데이터를 입력 받는 입력부(340)와,
상기 환경측정 센서노드(200)를 통해 측정된 온도, 습도, 미세먼지, 압력의 데이터 값에 따른 경보를 발생시키는 경보발생부(350)를 더 포함한다.
상기 입력부(340)는, 상기 중앙제어부(300) 또는 상기 출력부(330)와 신호를 송수신하도록 구성되고, 터치스크린, 키보드, 마우스 등과 같은 데이터 입력 수단을 통해 중앙제어부(300)에 기 설정된 기준값 또는 기준범위의 수정하거나 상기 출력부(330)와 직접 연결되어 고압펌프, 고압노즐 등의 구성을 직접 제어할 수 있도록 한다.
상기 경보발생부(350)는 환경측정 센서노드로부터 측정된 데이터 값에 따른 경보를 발생하는 것으로, 특히 고압공급 배관에 설치된 압력센서로부터 감지된 고압공급 배관의 측정 데이터 값이 기준값보다 8 bar 높거나 낮은 경우 이를 관리자에게 알려주어 저압 또는 고압에 따른 장치의 파손 등을 방지한다.
여기서 경보란, 소리, 조명, 팝업스크린, 진동 등 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이는 관리자 단말기 또는 경보수단이 지원하는 형태이면 중복되어 사용될 수 있다.
한편 도 12는 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템(S1)이 구축된 실시예를 도시한 블록도로서, 특히 상술한 스마트 IOT 쿨링/포그 제어시스템(T1)과 연동되어 구축된 것을 도시한 것이다.
즉, 본 발명에 따른 미스트의 포그시스템을 사물인터넷을 활용하여 데이터 값을 획득하고, 클라우드 플랫폼 또는 이와 통신가능하게 구성된 웹서버를 통해 해당 설치 장소의 기준값 및 기준범위가 저장되고, 여기에 획득한 데이터 값이 ModBus를 통해 전송되어 이들을 상호 비교한 후 비교된 결과값을 통해 고압펌프 및 고압노즐의 동작을 제어하도록 한 것이다.
이를 통해 관리자는 원격에서도 해당 설치 장소의 온도, 습도, 미세먼지 및 고압공급 배관의 압력 상태를 확인할 수 있고, 이에 대한 제어값을 전송하여 해당 장치를 제어함으로서 유지 보수의 편의성을 향상시킨 효과가 있다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
S1 : 본 발명에 따른 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템
100 : 데이터 베이스부 200 : 환경측정 센서노드
300 : 중앙제어부 400 : 압력제어부
500 : 온도제어부 600 : 습도제어부

Claims (7)

  1. 포그시스템의 제어방법에 있어서,
    (a) 온도, 습도, 미세먼지 농도, 압력의 기준값 및 기준범위를 설정하여 웹서버 데이터 베이스부(100)에 저장하는 단계(S100);
    (b) 온도센서, 습도센서, 미세먼지 센서, 압력센서를 통해 현재의 온도, 습도, 미세먼지, 압력을 측정하는 단계(S200);
    (c) 상기 (b)단계의 온도, 습도, 미세먼지, 압력의 측정된 데이터값을 상기 (a) 단계의 웹서버 데이터 베이스부(100)에 저장된 온도, 습도, 미세먼지, 압력의 기준값 및 기준범위와 비교하는 단계(S300);
    (d) 상기 (c) 단계에서 온도의 데이터 값이 기준값을 초과하고, 습도의 데이터 값이 기준값에 미만하는 경우 압력에 의한 제어를 수행하기 위하여 고압펌프를 가동시키는 단계(S400);
    (e) 상기 (c) 단계에서 온도의 데이터 값이 기준값에 미만하고, 습도의 데이터 값이 기준값을 초과하는 경우 압력에 의한 제어를 정지하기 위하여 고압펌프를 정지시키는 단계(S500);
    (f) 상기 (c) 단계에서 온도의 데이터 값이 기준범위를 초과하고, 습도의 데이터 값이 기준범위에 미만 하는 경우 압력에 의한 제어를 수행하되,
    온도의 데이터 값이 기준값을 초과하는 경우, 고압펌프를 가동시켜 미스트를 분사하는 동작을 실행하고,
    습도의 데이터 값이 기준범위를 초과하는 경우, 고압펌프를 정지시키는 단계(S600);
    (g) 상기 (c) 단계에서 미세먼지의 데이터 값이 기준범위를 초과하고, 습도의 데이터 값이 기준범위에 미만하는 경우, 고압펌프를 가동시켜 미스트를 분사하는 단계(S700)를 포함하되,
    상기 (f) 단계는,
    (f-1) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 온도의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 온도의 기준값에 미만하는 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시키는 단계(S610),
    (f-2) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 온도의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 온도의 기준값을 초과하는 경우, 고압펌프를 자동으로 가동시키는 단계(S620),
    (f-3) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 낮은 경우, 저압 경보를 발생시키는 단계(S630),
    (f-4) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 5 bar 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시켜 공급수의 유입을 차단하는 단계(S640),
    (f-5) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 높은 경우, 고압 경보를 발생시키는 단계(S650),
    (f-6) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값을 초과하는 경우, 고압펌프의 동작을 자동으로 가변 제어하여 설정 압력에 따라 원하는 입자와 물량을 조절하여 미스트의 분무량은 비례 비율로, 입자경은 반비례 비율로 배출되도록 제어하는 단계(S660)를 포함한 것을 특징으로 하는 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템의 제어방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 (g) 단계는,
    (g-1) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 미세먼지의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 미세먼지의 기준값보다 낮은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시키는 단계(S710),
    (g-2) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 미세먼지의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 미세먼지의 기준값보다 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 가동시키는 단계(S720),
    (g-3) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 보다 낮은 경우, 저압 경보를 발생시키는 단계(S730),
    (g-4) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 5 bar 보다 높은 경우, 고압펌프를 자동으로 정지시켜 공급수의 유입을 차단하는 단계(S740),
    (g-5) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 압력의 기준값보다 8 bar 보다 높은 경우, 고압 경보를 발생시키는 단계(S750),
    (g-6) 상기 (b) 단계를 통해 측정된 압력의 데이터 값이 상기 (a) 단계에서 설정된 온도의 기준범위보다 높은 경우, 고압펌프의 동작을 자동으로 가변 제어하여 설정 압력에 따라 원하는 입자와 물량을 조절하여 미스트의 분무량은 비례 비율로, 입자경은 반비례 비율로 배출되도록 제어하는 단계(S760)를 포함한 것을 특징으로 하는 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템의 제어방법.
  4. 제1항 또는 제3항에 따른 제어방법을 이용한 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템은,
    대기 중의 온도, 습도, 미세먼지 농도, 압력에 대한 기준값 및 기준범위가 저장된 데이터 베이스부(100)와,
    대기 중의 온도, 습도, 미세먼지 및 압력을 감지하기 위한 하나 이상의 온도센서, 습도센서, 미세먼지센서 및 압력센서를 포함한 환경측정 센서노드(200);와,
    상기 환경측정 센서노드로부터 측정된 데이터 값을 상기 데이터 베이스부에 저장된 기준값 및 기준범위와 비교하여 각 장치에 대한 제어신호를 생성 및 제공하는 중앙제어부(300);와,
    상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 고압펌프의 동작을 제어하되,
    상기 중앙제어부에서 생성된 제어신호에서,
    온도센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값을 초과하고, 습도센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값에 미만하는 경우 고압펌프를 가동시키고,
    온도센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값에 미만하고, 습도센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값을 초과하는 경우 고압펌프를 정지시키는 압력제어부(400);와,
    상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 미스트 분사장치의 동작을 제어하되,
    상기 중앙제어부에서 생성된 제어신호에서,
    온도센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값을 초과하면, 고압펌프를 가동시켜 미스트를 분사하고,
    습도센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준범위를 초과하면 고압펌프를 중지시키되,
    온도센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값에 미만하는 경우 고압펌프를 정지시키고,
    온도센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값을 초과하는 경우 고압펌프를 가동시키고,
    압력센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값보다 8bar 낮은 경우, 저압 경보를 발생시키고,
    압력센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값보다 5bar 높은 경우 고압펌프를 자동으로 정지시켜 공급수의 유입을 차단하고,
    압력센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값보다 8bar 높은 경우, 고압 경보를 발생시키고,
    압력센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준값을 초과하는 경우 고압펌프의 동작을 자동으로 가변 제어하여 설정 압력에 따라 원하는 입자와 물량을 조절하여 미스트의 분무량은 비례 비율로, 입자경은 반비례 비율로 배출하는 온도제어부(500) 및
    상기 중앙제어부로부터 제어신호를 제공 받아 분사장치 및 고압펌프의 동작을 제어하되,
    미세먼지센서를 통해 감지된 값이 데이터 베이스부에 저장된 기준범위를 초과하고, 습도센서를 통해 감지된 값이 기준범위에 미만이면, 고압펌프를 가동시켜 미스트를 분사하는 습도제어부(600)를 포함한 것을 특징으로 하는 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 중앙제어부(300)에는,
    상기 환경측정 센서노드(200)와 유선 또는 무선 또는 이들 모두를 통하여 상기 데이터 값을 입력 받는 통신모듈(310);
    상기 통신모듈을 통해 입력 받은 데이터 값을 중앙제어부에 배치된 중앙처리장치 또는 관리자가 확인할 수 있는 형태로 변환하는 프로토콜 변환기(320);
    상기 중앙제어부로부터 전송 받은 제어신호를 상기 압력제어부(400), 온도제어부(500), 습도제어부(600)로 전송하는 출력부(330)를 포함한 것을 특징으로 하는 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    터치 스크린, 키보드, 마우스 등과 같은 데이터 입력 수단을 통해 데이터를 입력 받는 입력부(340),
    상기 환경측정 센서노드(200)를 통해 측정된 온도, 습도, 미세먼지, 압력의 데이터 값에 따른 경보를 발생시키는 경보발생부(350)를 더 포함한 것을 특징으로 하는 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템.
  7. 제4항에 있어서, 상기 중앙제어부는
    기 설정된 관리자 단말기와 유선 또는 무선 중 적어도 하나와 통신 가능하게 연결되는 원격통신모듈(360)과,
    상기 관리자 단말기를 통해 입력된 제어 신호를 상기 원격통신모듈(360)로부터 입력받아 상기 각 구성을 제어하는 신호를 생성하는 원격 제어부(370)를 더 포함한 것을 특징으로 하는 압력을 이용한 고압분무 미스트의 포그시스템.
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