KR102095890B1 - Gas measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 가스 측정 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a gas measurement system.
일반적으로, 작업자가 산소결핍이나 유해 위험성 가스로 인한 중독, 화재폭발 등의 위험이 있는 밀폐구역 진입 시, 먼저 가스측정기를 활용하여 내부의 유해가스 농도를 측정하여 안전한지를 확인한 후에 진입하고 있다.In general, when entering a confined area where there is a risk of poisoning, fire explosion, etc. due to oxygen deficiency or harmful hazardous gas, the worker first enters after confirming whether it is safe by measuring the concentration of harmful gas inside.
특히, 선박 또는 해양공사에서는 밀폐구역에 대한 복합가스(산소 및 가연성 가스 등) 측정을 통한 작업 구역 출입을 명문화하고 있다. 그런데, 밀폐구역마다 복합가스 측정기를 개별적으로 설치하기에는 구입 비용과 안전 감시자 증가 요인이 되고 있다.In particular, in ships or offshore construction, it is stipulated to enter and exit the work area through measurement of complex gas (oxygen and combustible gas, etc.) for the closed area. However, the purchase cost and safety monitor are increasing factors for the installation of the gas detector individually for each closed area.
종래 밀폐구역내 가스 농도를 측정하는 방법을 살펴보면, 밀폐구역 바닥에 산소 측정기를 고정 설치하고 출입구에서 산소 농도를 확인한다. 즉, 밀폐구역 하부에 산소 측정기를 설치한 후 케이블을 연결하여 밀폐구역 진입 시, 상부에서 산소 농도를 미리 확인한 후 하부로 내려가 작업한다.Looking at the conventional method for measuring the gas concentration in the closed area, the oxygen meter is fixedly installed at the bottom of the closed area and the oxygen concentration is checked at the entrance. That is, after installing the oxygen meter in the lower part of the sealed area, connect the cable to enter the sealed area, check the oxygen concentration in the upper part before going down to work.
그런데, 이러한 종래 방법의 경우, 밀폐구역의 특정 위치에 한정하여 단일의 산소 가스농도만 측정함으로써 필요에 따라서는 가스 측정기를 추가로 설치해야 하기 때문에 추가적인 비용이 발생되며, 또한 이들을 별도로 관리해야 하는 문제점이 있다.However, in the case of such a conventional method, by measuring only a single oxygen gas concentration limited to a specific location in an enclosed area, an additional cost is incurred because an additional gas meter must be installed, if necessary. There is this.
이와 더불어, 가스 측정기의 설치 및 해체 시 무거워서 작업자가 회피하는 경향이 있다. 즉, 가스 측정기 설치 시 밀폐구역 하부로 가스 측정기와 케이블을 들고 내려가서 설치해야 하기 때문에 작업자의 가스 측정기 설치 기피 현상이 발생될 뿐만 아니라 작업 효율 저하를 초래한다.In addition, it tends to be avoided by the operator because it is heavy when installing and dismantling the gas meter. That is, when installing the gas meter, the gas meter and the cable must be lowered and installed under the closed area, so that the worker avoids installing the gas meter and causes a decrease in work efficiency.
본 발명은 가스 분압(농도)과 가스 센서 측정값과의 최적화된 관계계수를 학습한 후 전체 비용함수를 최소화하는 분압값을 산출하는 것이 가능한 가스 측정 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a gas measurement system capable of calculating a partial pressure value that minimizes the overall cost function after learning an optimized relationship coefficient between a gas partial pressure (concentration) and a gas sensor measurement value.
한편, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the technical problems to be achieved in the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems that are not mentioned are clearly apparent to those skilled in the art from the following description. Will be understandable.
본 발명의 실시예에 따른 가스 측정 시스템은 혼합 가스내에서 복수의 가스 센서로 측정된 측정값을 이용해 특정 가스의 분압값을 측정하는 가스 측정 시스템에 있어서, 혼합 가스 내에서 측정된 적어도 하나의 가스 센서의 측정값을 비용 함수에 입력하고, 상기 비용 함수를 최소화하는 적어도 하나의 가스의 분압값 각각을 산출하는 연산 모듈; 을 포함하고, 상기 연산 모듈은 각 가스의 개수 및 분압값이 알려진 기준 환경에서 측정된 측정값과 분압값을 상기 비용 함수에 입력하여 상기 비용 함수를 최소화하는 비용 함수의 상관 계수를 산출하고, 각 가스의 개수 및 분압값을 변화시키며 비용 함수를 최소화하는 비용 함수의 상관 계수를 산출하는 과정을 반복 수행함으로써 이를 학습하는 학습부; 및 상기 학습부에서 산출되어 학습된 상관 계수가 적용된 비용 함수에 혼합 가스 내에서 측정하고자 하는 가스의 종류, 개수 및 복수의 가스 센서의 측정값을 입력 받아 측정하고자 하는 가스의 분압값 각각을 산출하는 산출부; 를 포함한다.A gas measurement system according to an embodiment of the present invention is a gas measurement system for measuring a partial pressure value of a specific gas using a measurement value measured by a plurality of gas sensors in a mixed gas, wherein at least one gas measured in the mixed gas A calculation module for inputting a measurement value of a sensor into a cost function and calculating each partial pressure value of at least one gas that minimizes the cost function; Including, the calculation module calculates the correlation coefficient of the cost function to minimize the cost function by inputting the measured value and the partial pressure value in a reference environment in which the number and partial pressure value of each gas are known, and each A learning unit learning this by repeatedly performing a process of calculating a correlation coefficient of a cost function that changes the number of gas and partial pressure values and minimizes the cost function; And the type, number of gases to be measured in the mixed gas and the measured values of a plurality of gas sensors are input to a cost function to which a correlation coefficient calculated and learned by the learning unit is applied to calculate each partial pressure value of the gas to be measured. Calculation unit; It includes.
또한, 상기 상관 계수는 제1상관 계수 및 제2상관 계수를 포함하고, 상기 제1상관 계수는 적어도 하나의 가스 각각의 분압값과 적어도 하나의 가스 센서의 측정값 사이의 상관관계에 대한 상관 계수고, 상기 제2상관 계수는 복수의 가스의 분압값 사이의 상관관계에 대한 상관 계수일 수 있다.In addition, the correlation coefficient includes a first correlation coefficient and a second correlation coefficient, and the first correlation coefficient is a correlation coefficient for a correlation between a partial pressure value of each of the at least one gas and a measurement value of the at least one gas sensor. In addition, the second correlation coefficient may be a correlation coefficient for a correlation between partial pressure values of a plurality of gases.
또한, 상기 학습부는 를 통해 상기 비용 함수를 최소화하는 비용 함수의 상관 계수를 산출하며, 여기서, α는 제1상관 계수, δ는 제2상관 계수, M은 가스 센서의 개수, N은 가스환경 실험조건에 따른 센서특성 학습용 데이터 개수, P는 측정하고자 하는 가스의 개수, S는 가스 센서의 측정값, C는 가스의 분압값, l은 1 내지 P 중 어느 하나의 자연수를 나타낼 수 있다.In addition, the learning unit Calculate the correlation coefficient of the cost function to minimize the cost function, where α is the first correlation coefficient, δ is the second correlation coefficient, M is the number of gas sensors, and N is the sensor characteristics according to the gas environment experimental conditions. The number of learning data, P is the number of gases to be measured, S is the measured value of the gas sensor, C is the partial pressure value of the gas, and l can represent any natural number from 1 to P.
또한, 상기 산출부는 를 통해 상기 비용 함수를 최소화하는 적어도 하나의 가스의 분압값을 산출하며, 여기서, Cjk는 산출하는 목표값, α는 제1상관 계수, δ는 제2상관 계수, M은 가스 센서의 개수, P는 측정하고자 하는 가스의 개수, S는 가스 센서의 측정값을 나타낼 수 있다.In addition, the calculation unit To calculate the partial pressure value of at least one gas minimizing the cost function, C jk is a target value to be calculated, α is a first correlation coefficient, δ is a second correlation coefficient, M is the number of gas sensors, P may indicate the number of gases to be measured, and S may indicate the measured value of the gas sensor.
또한, 상기 복수의 가스 센서를 포함하는 센서 모듈 및 상기 센서 모듈에서 측정된 측정값을 상기 연산 모듈로 전송하는 통신 모듈을 더 포함할 수 있다.In addition, a sensor module including the plurality of gas sensors and a communication module transmitting measurement values measured by the sensor module to the calculation module may be further included.
또한, 상기 센서 모듈을 에워싸는 보호 부재를 더 포함하고, 상기 보호 부재에는 상기 가스가 유입되기 위한 유입홀이 형성될 수 있다.In addition, a protection member surrounding the sensor module may be further included, and an inflow hole for introducing the gas may be formed in the protection member.
또한, 상기 보호 부재 내부에 배치되며, 상기 센서 모듈에 전원을 공급하는 신재생 에너지 생성부를 더 포함할 수 있다.In addition, it is disposed inside the protective member, it may further include a renewable energy generating unit for supplying power to the sensor module.
본 발명의 실시예에 따르면, 가스 분압(농도)과 가스 센서 측정값과의 최적화된 관계계수를 학습한 후 전체 비용함수를 최소화하는 분압값을 산출하는 것이 가능하다.According to an embodiment of the present invention, it is possible to calculate the partial pressure value that minimizes the overall cost function after learning the optimized relationship coefficient between the gas partial pressure (concentration) and the gas sensor measurement value.
한편, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.On the other hand, the effects obtainable in the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Will be able to.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도이고,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 시스템에서 센서 모듈을 개략적으로 나타낸 예시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 측정 시스템에서 센서 모듈이 보호 부재에 수용된 상태를 나타낸 예시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 측정 시스템에서 보호 부재에 신재생 에너지 생성부가 부착된 상태를 나타낸 예시도이다.1 is a block diagram schematically showing a gas measurement system according to an embodiment of the present invention,
2 is an exemplary view schematically showing a sensor module in a gas measurement system according to an embodiment of the present invention.
3 is an exemplary view showing a state in which a sensor module is accommodated in a protective member in a gas measurement system according to another embodiment of the present invention.
4 is an exemplary view showing a state in which a renewable energy generating unit is attached to a protection member in a gas measurement system according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The embodiments of the present invention can be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be interpreted as being limited to the following embodiments. This embodiment is provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Therefore, the shape of the elements in the drawings has been exaggerated to emphasize a clearer explanation.
본 발명이 해결하고자 하는 과제의 해결 방안을 명확하게 하기 위한 발명의 구성을 본 발명의 바람직한 실시 예에 근거하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하되, 도면의 구성요소들에 참조번호를 부여함에 있어서 동일 구성요소에 대해서는 비록 다른 도면상에 있더라도 동일 참조번호를 부여하였으며 당해 도면에 대한 설명 시 필요한 경우 다른 도면의 구성요소를 인용할 수 있음을 미리 밝혀둔다.The configuration of the invention for clarifying the solution to the problem to be solved by the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings based on preferred embodiments of the present invention, but the same is used in assigning reference numbers to components of the drawings. For the components, even if they are on different drawings, the same reference numbers are assigned, and it is revealed in advance that components of other drawings may be cited when necessary for the description of the drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 시스템을 개략적으로 나타낸 블럭도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 시스템에서 센서 모듈을 개략적으로 나타낸 예시도이다.1 is a block diagram schematically showing a gas measurement system according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exemplary view schematically showing a sensor module in a gas measurement system according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 측정 시스템은 센서 모듈(100), 통신 모듈(200) 및 연산 모듈(300)을 포함할 수 있다.1 and 2, a gas measurement system according to an embodiment of the present invention may include a
센서 모듈(100)은 혼합 가스 환경에 노출되어, 혼합 가스에 존재하는 각각의 가스의 종류 및 분압 정보를 측정하고 분석할 수 있다.The
센서 모듈(100)은 단일 또는 복수의 기판 상에 복수의 가스 센서가 어레이 형태로 배열된 것일 수 있다.The
센서 모듈(100)은 각각의 가스 센서에서 측정된 측정값을 수집하여 관리할 수 있다.The
각각의 가스 센서는 기체와 물질 사이의 상호작용을 이용하는 것으로 그 검지방식에 따라 여러 가지로 나누어진다.Each gas sensor uses an interaction between a gas and a substance, and is divided into various types according to the detection method.
각각의 가스 센서는 검지방식에 따라 반도체식 가스 센서, 고체 전해질식 가스 센서, 전기화학식 가스 센서, 접촉 연소식 가스 센서 및 비분산 적외선식 가스 센서를 포함할 수 있다.Each gas sensor may include a semiconductor gas sensor, a solid electrolyte gas sensor, an electrochemical gas sensor, a contact combustion gas sensor, and a non-dispersive infrared gas sensor according to the detection method.
여기서, 반도체식 가스센서는 저가의 저전력 소형으로 제작할 수 있고 수명이 길다는 장점이 있으나 선택성이 낮다는 단점이 있고, 전기화학식은 선택성이 뛰어나지만 수명이 짧고 고가의 소형제작이 힘들다는 단점이 있으며, 접촉 연소식과 고체 전해질식은 현재 측정 가능한 가스가 적어 특정가스 검출에만 적용된다. 광학적 측정 방식인 비분산 적외선식은 타 성분에 의한 방해가 커 측정 시스템이 복잡해진다.Here, the semiconductor type gas sensor has the advantage of being able to be manufactured in a low-cost, low-power and small size, and has a long life, but has a disadvantage of low selectivity, and the electrochemical formula has excellent selectivity, but has a short life and short expensive manufacturing. , Catalytic combustion type and solid electrolyte type are only applicable to the detection of specific gas due to the small amount of gas that can be measured. The non-dispersive infrared type, which is an optical measurement method, increases the complexity of the measurement system due to large interference by other components.
이러한 특성 때문에 측정대상 가스와 적용 목적에 맞게 가스 센서는 선택될 수 있다.Due to these characteristics, the gas sensor can be selected according to the gas to be measured and the application purpose.
통신 모듈(200)은 센서 모듈(100)에 연결되거나 일체로 형성되어, 센서 모듈(100)에서 측정된 측정값 데이터를 연산 모듈(300)로 전송할 수 있다.The
여기서, 통신 모듈(200)은 센서 모듈(100)에 연결된 송수신 모듈과 연산 모듈(300)에 연결된 송수신 모듈을 포함할 수 있다.Here, the
여기서, 통신 모듈(200)은 근거리 통신 모듈 또는 원거리 통신 모듈을 포함할 수 있다.Here, the
근거리 통신 모듈은 근거리 통신을 위한 모듈을 말한다.The short-range communication module refers to a module for short-range communication.
일례로, 근거리 통신용 모듈은 NFC(Near Field Communication) 통신, 블루투스 통신, RFID(Radio Frequency Identification) 통신, IrDA(Infrared Data Association) 통신, UWB(Ultra-Wideband) 통신, 지그비 통신, LoRa 통신, RADAR 통신, 저전력 무선통신, WiFi 통신 등 공지의 근거리 무선통신 방식 중 어느 하나의 통신방식에 따라 무선 통신을 수행하는 통신 모듈일 수 있다. As an example, the short-range communication module includes NFC (Near Field Communication) communication, Bluetooth communication, Radio Frequency Identification (RFID) communication, IrDA (Infrared Data Association) communication, UWB (Ultra-Wideband) communication, Zigbee communication, LoRa communication, RADAR communication , It may be a communication module that performs wireless communication according to any one of known short-range wireless communication methods such as low-power wireless communication and WiFi communication.
또한, 원거리 통신 모듈은 원거리 통신을 위한 모듈을 말한다.In addition, the telecommunication module refers to a module for telecommunication.
원거리 통신용 모듈은 GSM, GPRS, EDGE, LTE-A, LTE, CDMA, WCDMA, EVDO, Wibro, Mobile WiMax 등 공지의 원거리 무선통신 방식 중 어느 하나의 통신방식에 따라 무선 통신을 수행하는 원거리 통신용 모듈일 수 있다.The module for telecommunications is a module for telecommunications that performs wireless communication according to any one of known telecommunications methods such as GSM, GPRS, EDGE, LTE-A, LTE, CDMA, WCDMA, EVDO, Wibro, Mobile WiMax, etc. You can.
연산 모듈(300)은 통신 모듈(200)을 통해 전송된 센서 모듈(100)에서 측정된 측정값 데이터를 제공받을 수 있다.The
연산 모듈(300)은 학습부(310) 및 산출부(320)를 포함할 수 있다.The
여기서, 학습부(310)와 산출부(320)는 단일의 제어 알고리즘으로 구현될 수 있다.Here, the
학습부(310)는 각 가스의 개수 및 분압값을 알고 있는 주어진 환경에서 측정된 가스 센서의 측정값과 분압값을 입력 받고, 이러한 특정 데이터를 다음의 [수학식 1]로 정의되는 비용 함수에서, 비용 함수를 최소화하는 비용 함수의 상관 계수를 산출하고, 각 가스의 개수 및 분압값을 변화시키며 비용 함수를 최소화하는 비용 함수의 상관 계수를 산출하는 과정을 반복 수행함으로써 이를 학습할 수 있다.The
여기서, 학습부(310)는 오픈소스(Open Source) 라이브러리, 엔진 및 API(Application Programming Interface) 등을 사용할 수 있다. 예컨대, 학습부(310)는 'Spark' 또는 'mahout'와 같은 라이브러리나, 구글의 'TensorFlow'와 같은 학습 엔진, IBM의 'WATSON'과 같은 API 등을 사용할 수 있다.Here, the
여기서, 학습부(310)의 학습 데이터는 별도의 데이터 베이스(미도시)에 저장될 수 있다.Here, the learning data of the
여기서, 별도의 데이터 베이스는 별도의 클라우드 서버일 수 있다.Here, the separate database may be a separate cloud server.
[수학식 1][Equation 1]
(여기서, α는 제1상관 계수, δ는 제2상관 계수, M은 가스 센서의 개수, N은 가스환경 실험조건에 따른 센서특성 학습용 데이터 개수, P는 측정하고자 하는 가스의 개수, S는 가스 센서의 측정값, C는 가스의 분압값, l은 1 내지 P 중 어느 하나의 자연수를 나타냄)(Where α is the first correlation coefficient, δ is the second correlation coefficient, M is the number of gas sensors, N is the number of data for learning sensor characteristics according to the gas environment experimental conditions, P is the number of gases to be measured, and S is the gas The measured value of the sensor, C is the partial pressure value of the gas, and l is a natural number from 1 to P)
여기서, 제1상관 계수는 적어도 하나의 가스 각각의 분압값과 적어도 하나의 가스 센서의 측정값 사이의 상관관계에 대한 상관 계수며, 제2상관 계수는 복수의 가스의 분압값 사이의 상관관계에 대한 상관 계수일 수 있다.Here, the first correlation coefficient is a correlation coefficient for a correlation between a partial pressure value of each of the at least one gas and a measured value of the at least one gas sensor, and the second correlation coefficient is a correlation between a partial pressure value of a plurality of gases. It can be a correlation coefficient for.
예컨대, 우선, 학습부(310)는 주어진 환경 내에 혼합 가스에서 특정된 2개의 가스(제1가스(A)와 제2가스(B))의 종류 및 분압을 알고 있는 상황에서, 주어진 환경 내에서 센서 모듈(100)을 통해 측정된 측정값을 비용 함수에 입력하여, 다음의 [수학식 2]의 비용 함수를 최소화하는 비용 함수의 상관 계수를 산출할 수 있다.For example, first, the
[수학식 2][Equation 2]
(여기서, α는 첫번째 가스의 제1상관 계수, β는 두번째 가스의 제1상관 계수, δ는 제2상관 계수, M은 가스 센서의 개수, N은 가스환경 실험조건에 따른 센서특성 학습용 데이터 개수, S는 가스 센서의 측정값, C는 가스의 분압값을 나타냄)(Where α is the first correlation coefficient of the first gas, β is the first correlation coefficient of the second gas, δ is the second correlation coefficient, M is the number of gas sensors, and N is the number of data for learning sensor characteristics according to the gas environment experimental conditions. , S is the measured value of the gas sensor, C is the partial pressure value of the gas)
이후, 학습부(310)는 주어진 환경 내에서 가스의 개수 및 분압값을 변화시키며 각각의 환경에서 비용 함수를 최소화하는 비용 함수의 상관 계수를 산출하는 과정을 반복 수행함으로써 이를 학습할 수 있다.Thereafter, the
한편, 상술한 바와 같이 학습부(310)는 학습된 데이터 상에서 상관 계수를 계층으로 구분하거나 테이블로 구분하여 저장할 수 있다.On the other hand, as described above, the
산출부(320)는 학습부에서 산출되어 학습된 상관 계수가 적용된 비용 함수에 혼합 가스 내에서 측정하고자 하는 가스의 종류, 개수 및 복수의 가스 센서의 측정값을 입력 받아 측정하고자 하는 가스의 분압값 각각을 산출할 수 있다.The
예컨대, 산출부(320)는 각 가스의 개수 및 분압값을 알고 있지 않은 실제 환경에서 측정하고자 하는 특정 가스의 분압값을 산출할 수 있다.For example, the
여기서, 산출부(320)는 다음의 [수학식 3]을 통해 비용 함수를 최소화하는 제1가스(A) 및 제2가스(B)의 분압값 각각을 산출할 수 있다.Here, the
[수학식 3][Equation 3]
(여기서, CA는 첫번째 가스의 분압값, CB는 두번째 가스의 분압값, α는 첫번째 가스의 제1상관 계수, β는 두번째 가스의 제1상관 계수, δ는 제2상관 계수, M은 가스 센서의 개수, S는 가스 센서의 측정값을 나타냄)(Where C A is the partial pressure value of the first gas, C B is the partial pressure value of the second gas, α is the first correlation coefficient of the first gas, β is the first correlation coefficient of the second gas, δ is the second correlation coefficient, M is Number of gas sensors, S indicates the measured value of the gas sensor)
즉, 산출부(320)는 학습부(310)에서 학습된 상관 계수를 이용해, 다음의 [수학식 4]과 같이, 가스의 분압값을 산출하는 수식을 일반화할 수 있으며, 이를 통해 비용 함수를 최소화하는 특정된 적어도 하나의 가스의 분압값을 산출할 수 있다.That is, the
[수학식 4][Equation 4]
(여기서, Cjk는 산출하는 목표값, α는 제1상관 계수, δ는 제2상관 계수, M은 가스 센서의 개수, P는 측정하고자 하는 가스의 개수, S는 가스 센서의 측정값을 나타냄)(Wherein, C jk is the target value to be calculated, α is the first correlation coefficient, δ is the second correlation coefficient, M is the number of gas sensors, P is the number of gases to be measured, and S is the measured value of the gas sensor. )
즉, 연산 모듈(300)은 학습 과정을 통해, 혼합 가스 내에서 측정된 적어도 하나의 가스 센서의 측정값을 비용 함수에 입력하고, 상기 비용 함수를 최소화하는 적어도 하나의 가스의 분압값 각각을 산출할 수 있다.That is, the
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 가스 측정 시스템은 가스 분압(농도)과 가스 센서 측정값과의 최적화된 관계계수를 학습한 후 전체 비용함수를 최소화하는 분압값을 산출하는 것이 가능하다.Therefore, the gas measurement system according to the embodiment of the present invention can calculate the partial pressure value that minimizes the overall cost function after learning the optimized relationship coefficient between the gas partial pressure (concentration) and the gas sensor measurement value.
이하에서는 도 3을 참조하여, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 측정 시스템에 대해 설명한다.Hereinafter, a gas measurement system according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3.
여기서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 측정 시스템은 센서 모듈을 보호하기 위한 보호 부재에 대해 중점적으로 설명한다.Here, the gas measurement system according to another embodiment of the present invention focuses on the protective member for protecting the sensor module.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 가스 측정 시스템에서 센서 모듈이 보호 부재에 수용된 상태를 나타낸 예시도이다.3 is an exemplary view showing a state in which a sensor module is accommodated in a protective member in a gas measurement system according to another embodiment of the present invention.
도 3을 참조하면, 가스 센서 유닛(10)은 센서 모듈(100)을 보호하는 보호 부재(11)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the
보호 부재(11)는 센서 모듈(100)을 에워싸는 형태로 구현될 수 있으며, 외면은 구형상으로 구성되어 사용자의 투척 등의 외력 또는 가스 센서 유닛(10)의 자력에 의해 원하는 위치로 용이하게 이동할 수 있다.The
여기서, 보호 부재(11)는 소정의 탄성력을 갖는 합성 수지로 구성되는 것이 바람직하다.Here, the
보호 부재(11)에는 내부에 수용된 센서 모듈(100)에 가스 분자가 유입될 수 있도록 복수의 유입홀(12)이 형성될 수 있다.A plurality of inlet holes 12 may be formed in the
또한, 보호 부재(11)의 내부에는 보호 부재(11)의 내부에 수용된 센서 모듈(100) 및 통신 모듈이 구동되기 위한 전원을 공급하기 위한 전원 공급부(13)이 배치될 수 있다.Further, a
전원 공급부(13)는 충방전이 가능한 이차전지 셀로 구성되는 것이 바람직하다.여기서, 도시하지 않았지만, 전원 공급부(13)는 센서 모듈(100) 및 통신 모듈에 전원을 공급하기 위한 전원 케이블을 포함한다.The
이하에서는 도 4를 참조하여, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 측정 시스템에 대해 설명한다.Hereinafter, a gas measurement system according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4.
여기서, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 측정 시스템은 신재생 에너지 생성부에 대해 중점적으로 설명한다.Here, the gas measurement system according to another embodiment of the present invention focuses on the renewable energy generation unit.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 가스 측정 시스템에서 보호 부재에 신재생 에너지 생성부가 부착된 상태를 나타낸 예시도이다.4 is an exemplary view showing a state in which a renewable energy generating unit is attached to a protection member in a gas measurement system according to another embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 가스 센서 유닛(10)은 센서 모듈(100)을 보호하는 보호 부재(11)의 내부에 적어도 하나의 신재생 에너지 생성부(14)가 배치될 수 있다.Referring to FIG. 4, the
가스 센서 유닛(10)은 독립적으로 가스 환경에 투입될 수 있으므로, 보호 부재(11)의 내부에 수용된 센서 모듈(100) 및 통신 모듈이 구동되기 위한 전원을 지속적으로 공급하는 것이 바람직하다.Since the
즉, 신재생 에너지 생성부(14)는 센서 모듈(100) 및 통신 모듈에 전기적으로 연결될 수 있다.That is, the renewable
신재생 에너지 생성부(14)는 태양 발전 또는 풍력 발전과 같은 신재생 에너지를 이용해 전원을 생성하는 것이 가능한 발전 모듈로 구현될 수 있다.The renewable
여기서, 보호 부재(11)는 광이 투과하여, 신재생 에너지 생성부(14)로 전달될 수 있도록 투명한 것이 바람직하다.Here, the
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The above detailed description is to illustrate the present invention. In addition, the above-described content is to describe and describe preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications and environments. That is, it is possible to change or modify the scope of the concept of the invention disclosed herein, the scope equivalent to the disclosed contents, and / or the scope of the art or knowledge in the art. The embodiments described describe the best state for implementing the technical idea of the present invention, and various changes required in specific application fields and uses of the present invention are possible. Accordingly, the detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. In addition, the appended claims should be construed to include other embodiments.
100: 센서 모듈
200: 통신 모듈
300: 연산 모듈100: sensor module
200: communication module
300: operation module
Claims (7)
혼합 가스 내에서 측정된 적어도 하나의 가스 센서의 측정값을 비용 함수에 입력하고, 상기 비용 함수를 최소화하는 적어도 하나의 가스의 분압값 각각을 산출하는 연산 모듈; 을 포함하고,
상기 연산 모듈은
각 가스의 개수 및 분압값이 알려진 기준 환경에서 측정된 측정값과 분압값을 상기 비용 함수에 입력하여 상기 비용 함수를 최소화하는 비용 함수의 상관 계수를 산출하고, 각 가스의 개수 및 분압값을 변화시키며 비용 함수를 최소화하는 비용 함수의 상관 계수를 산출하는 과정을 반복 수행함으로써 이를 학습하는 학습부; 및
상기 학습부에서 산출되어 학습된 상관 계수가 적용된 비용 함수에 혼합 가스 내에서 측정하고자 하는 가스의 종류, 개수 및 복수의 가스 센서의 측정값을 입력 받아 측정하고자 하는 가스의 분압값 각각을 산출하는 산출부; 를 포함하는 가스 측정 시스템.
In the gas measurement system for measuring the partial pressure value of a specific gas using the measurement value measured by a plurality of gas sensors in the mixed gas,
A calculation module for inputting a measured value of at least one gas sensor measured in the mixed gas into a cost function and calculating each partial pressure value of at least one gas minimizing the cost function; Including,
The calculation module
The measurement function and the partial pressure value measured in a reference environment in which the number and partial pressure value of each gas are known are input to the cost function to calculate a correlation coefficient of the cost function that minimizes the cost function, and the number and partial pressure values of each gas are changed. A learning unit learning this by repeatedly performing a process of calculating a correlation coefficient of a cost function to minimize the cost function; And
Calculation to calculate the partial pressure value of the gas to be measured by inputting the type, number of gas to be measured in the mixed gas and the measured values of a plurality of gas sensors to the cost function applied with the correlation coefficient calculated and learned by the learning unit part; Gas measurement system comprising a.
상기 상관 계수는 제1상관 계수 및 제2상관 계수를 포함하고,
상기 제1상관 계수는 적어도 하나의 가스 각각의 분압값과 적어도 하나의 가스 센서의 측정값 사이의 상관관계에 대한 상관 계수고,
상기 제2상관 계수는 복수의 가스의 분압값 사이의 상관관계에 대한 상관 계수인 가스 측정 시스템.
According to claim 1,
The correlation coefficient includes a first correlation coefficient and a second correlation coefficient,
The first correlation coefficient is a correlation coefficient for a correlation between a partial pressure value of each of the at least one gas and a measured value of the at least one gas sensor,
And the second correlation coefficient is a correlation coefficient for a correlation between partial pressure values of a plurality of gases.
상기 학습부는 를 통해 상기 비용 함수를 최소화하는 비용 함수의 상관 계수를 산출하며,
여기서, α는 제1상관 계수, δ는 제2상관 계수, M은 가스 센서의 개수, N은 가스환경 실험조건에 따른 센서특성 학습용 데이터 개수, P는 측정하고자 하는 가스의 개수, S는 가스 센서의 측정값, C는 가스의 분압값, l은 1 내지 P 중 어느 하나의 자연수를 나타내는 가스 측정 시스템.
According to claim 2,
The learning unit To calculate the correlation coefficient of the cost function to minimize the cost function,
Here, α is the first correlation coefficient, δ is the second correlation coefficient, M is the number of gas sensors, N is the number of data for learning sensor characteristics according to the gas environment experimental conditions, P is the number of gases to be measured, S is the gas sensor The measured value of, C is the partial pressure value of the gas, l is a gas measurement system showing any natural number of 1 to P.
상기 산출부는 를 통해 상기 비용 함수를 최소화하는 적어도 하나의 가스의 분압값을 산출하며,
여기서, Cjk는 산출하는 목표값, α는 제1상관 계수, δ는 제2상관 계수, M은 가스 센서의 개수, P는 측정하고자 하는 가스의 개수, S는 가스 센서의 측정값을 나타내는 가스 측정 시스템.
According to claim 3,
The calculation unit To calculate the partial pressure value of at least one gas to minimize the cost function,
Here, C jk is the target value to be calculated, α is the first correlation coefficient, δ is the second correlation coefficient, M is the number of gas sensors, P is the number of gases to be measured, and S is the gas representing the measured value of the gas sensor. Measuring system.
상기 복수의 가스 센서를 포함하는 센서 모듈 및
상기 센서 모듈에서 측정된 측정값을 상기 연산 모듈로 전송하는 통신 모듈을 더 포함하는 가스 측정 시스템.
According to claim 1,
A sensor module including the plurality of gas sensors and
Gas measurement system further comprising a communication module for transmitting the measured value from the sensor module to the calculation module.
상기 센서 모듈을 에워싸는 보호 부재를 더 포함하고,
상기 보호 부재에는 상기 가스가 유입되기 위한 유입홀이 형성된 가스 측정 시스템.
The method of claim 5,
Further comprising a protective member surrounding the sensor module,
A gas measurement system in which an inflow hole for introducing the gas is formed in the protection member.
상기 보호 부재 내부에 배치되며, 상기 센서 모듈에 전원을 공급하는 신재생 에너지 생성부를 더 포함하는 가스 측정 시스템.The method of claim 6,
Gas measurement system that is disposed inside the protective member, further comprising a renewable energy generating unit for supplying power to the sensor module.
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