KR102105253B1 - Particles measurement device using light scattering - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 광산란 방식을 이용한 미세먼지 측정 장치에 관한 것으로, 파장대가 다른 레이저 다이오드를 사용하여 미세입자를 측정하고 다수개의 광산란 방식을 통해 미세먼지를 측정하는 광산란 미세먼지 측정 장치에 관한 것이다. The present invention relates to an apparatus for measuring fine dust using a light scattering method, and a light scattering fine dust measuring apparatus for measuring fine particles using laser diodes having different wavelength bands and measuring fine dust through a plurality of light scattering methods.
기존의 정부 측정소의 미세먼지 측정기는 베타선 방식으로, 미세먼지를 흡수하여 테이프와 같은 필터에 1시간 동안 포집 후 베타선을 노출시켜 그 값을 1시간 동안의 측정값으로 환산시켜 표시하였다. 정부 측정소는 광역 단위로 설치되어 있어서 그 외의 지역은 미세먼지 양을 측정할 수 없었다. 또한, 정부 측정소는 지역주민 센터나 건물의 옥상에 설치되어 있어서 실제 사람이 거주하거나 이동하는 곳에 설치되지 않아 그 측정값이 다르게 반영될 수 있다. 정부 측정소의 측정기 가격은 고가이며, 필터를 주기적으로 교체해야하는 운영상 많은 어려움이 있었다. The fine dust meter of the existing government measuring station is a beta-ray method, absorbs fine dust, collects it on a filter such as a tape for 1 hour, exposes the beta ray, and displays the converted value for 1 hour. Government measuring stations were installed in a wide area, so it was impossible to measure the amount of fine dust in other areas. In addition, the government measurement center is installed on the roof of a local resident center or a building, so it is not installed where a real person lives or moves, so the measurement value may be reflected differently. The price of the meter in government measuring stations is expensive, and there are many operational difficulties in that the filter needs to be replaced periodically.
이에 반해, 저가이면서 필터 교체가 필요 없는 광산란 방식의 미세먼지 측정 방식이 연구되고 있다. 그러나 이러한 광산란 방식은 5초 또는 10초 안에 측정하는 방식으로, 1시간 동안 그 값이 계속 변해서 어느 값을 정부에서 표시하는 1시간 동안의 환산한 값으로 비교해야 할지 어려움이 있었다. 또한, 도 2에 나타난 바와 같이, 미세먼지 단위는 ㎍/㎥로 실제 1㎥이상의 상당한 부피에서 1시간 동안 측정한 미세먼지 값과 1㎥ 속 작은 사이의 광산란 센서를 통해 약 5초간 측정한 값에는 차이가 날 수 밖에 없어 기존의 광산란 방식의 미세먼지는 문제점이 많이 있었다. On the other hand, a method for measuring fine dust using a light scattering method that is inexpensive and does not require replacement of filters has been studied. However, this light scattering method was measured in 5 seconds or 10 seconds, and the value was continuously changed for 1 hour, and it was difficult to compare which value was converted into the converted value for 1 hour indicated by the government. In addition, as shown in FIG. 2, the fine dust unit is µg / m 3, and the value measured for about 5 seconds through a light scattering sensor between the fine dust value measured in 1 hour at a substantial volume of 1 m 3 or more and small in 1 m 3 The difference was inevitable, so there were many problems with the fine dust of the existing light scattering method.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위해서 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 미세먼지의 측정 민감도 또는 정확도를 향상시킬 수 있는 광산란 미세먼지 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a light scattering fine dust measuring device capable of improving measurement sensitivity or accuracy of fine dust.
또한, 본 발명은 소형이며 필터 교체가 필요 없는 광산란 방식의 미세먼지 측정 장치를 제공하는데 그 목적이 있다. In addition, the present invention has a purpose to provide a small dust measuring device of a light scattering method that is compact and does not require filter replacement.
발명이 해결하고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems to be solved by the invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description. Will be able to.
본 발명에 따른 광산란 미세먼지 측정장치는, Light scattering fine dust measuring apparatus according to the present invention,
장치의 양측에 마련되어 미세먼지가 흡입되는 흡입구(10);A
상기 흡입구(10)에서 흡입된 미세먼지에 레이저를 조사하는 광학부(20);An
상기 미세먼지에 의해 산란된 레이저를 검출하는 다수개의 센서가 마련되어 있고, 상기 센서에 의해 검출값을 계산하는 제어부(30);A
상기 흡입구(10)의 수직 아래에 마련되어 있어 상기 흡입구(10) 및 광학부(20)에서 배출되는 미세먼지를 용이하게 배출하는 배출구(40);로 구성되는 것을 특징으로 하고,It is provided under the vertical of the
상기 레이저는 635-700nm 파장의 붉은색, 490-560nm 파장의 초록색, 450-490nm파장의 파란색 및 400-450nm 파장의 보라색으로 마련되고,The laser is provided in red of 635-700 nm wavelength, green of 490-560 nm wavelength, blue of 450-490 nm wavelength, and purple of 400-450 nm wavelength,
상기 제어부(30)는 1시간 동안 기설정된 일정한 간격에 의해 연차적으로 측정한 뒤 평균값을 상기 검출값으로 제시하거나 분산값을 상기 검출값으로 제시할 수 있다. 상기 검출값은 측정값에서 가장 높은 값과 가장 낮은 값은 제외한 나머지 값을을 상기 검출값으로 제시하는 것을 특징으로 한다. The
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 미세먼지의 측정 민감도 또는 정확도를 향상시킬 수 있는 광산란 미세먼지 측정 장치를 제공할 수 있다. By means of solving the above problems, the present invention can provide a light scattering fine dust measuring device capable of improving the measurement sensitivity or accuracy of fine dust.
또한, 본 발명은 소형이며 필터 교체가 필요 없는 광산란 방식의 미세먼지 측정 장치를 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a fine dust measuring device of a light scattering method that is compact and does not require filter replacement.
도 1은 본 발명인 광산란 미세먼지 측정 장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 cubic 안의 미세먼지를 나타내는 모식도이다.
도 3은 파란색과 붉은색의 파장대가 다른 빛에서 산란되는 미세먼지의 형태를 나타내는 모식도이다.
도 4는 팬(fan)이 없는 미세먼지 센서의 원리를 나타내는 그림이다.
도 5는 본 발명인 광산란 미세먼지 측정 장치의 일실시예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명 장치를 이용하여 측정된 미세먼지 측정값의 원리를 설명하는 그래프이다.
도 7은 본 발명 장치를 이용하여 측정된 미세먼지 측정값의 원리를 설명하는 또 다른 그래프이다. 1 is a view showing a light scattering fine dust measuring device of the present invention.
2 is a schematic diagram showing fine dust in a cubic.
3 is a schematic diagram showing the form of fine dust scattered from light having different wavelengths of blue and red.
4 is a view showing the principle of a fan (fan) fine dust sensor.
5 is a view showing an embodiment of the light scattering fine dust measuring device of the present invention.
6 is a graph illustrating the principle of fine dust measurement values measured using the apparatus of the present invention.
7 is another graph illustrating the principle of the fine dust measurement value measured using the apparatus of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.Terms used in the present specification will be briefly described, and the present invention will be described in detail.
본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.The terminology used in the present invention was selected from the general terms that are currently widely used while considering the functions in the present invention, but this may vary according to the intention or precedent of a person skilled in the art or the appearance of new technologies. Therefore, the terms used in the present invention should be defined based on the meanings of the terms and the contents of the present invention, not simply the names of the terms.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 “포함”한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.When a certain part of the specification “includes” a certain component, it means that the other component may be further included rather than excluding the other component unless otherwise specified.
아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art to which the present invention pertains may easily practice. However, the present invention can be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described herein.
본 발명에 대한 해결하고자 하는 과제, 과제의 해결 수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시 예 및 도면들에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다.The problems to be solved for the present invention, the means for solving the problems, and specific matters including the effects of the invention are included in the following embodiments and drawings. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be clarified with reference to embodiments described below in detail together with the accompanying drawings.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명은 광산란 방식을 이용한 미세먼지 측정장치에 관한 것으로, 기존의 붉은색 레이저 다이오드를 사용한 것을 파란색, 초록색, 보라색 등 파장대가 다른 레이저 다이오드를 사용함으로써 미세입자의 측정 민감도 또는 정확도를 향상시키고, 기존의 단일 광산란 방식 측정장치를 2개 이상의 다수 광산란 방식 채택함으로 한 지점에서 측정한 측정 값의 범위를 넓혀 정확도를 향상키시고, 기존 광산란 방식의 5초 내지 그 이상의 짧은 측정 시간 적용을 1시간 정부 방식과 비교해서 1시간 동안 5초 또는 그 이상 또는 10분간의 일정한 간격 동안 연차적으로 측정해서 그 측정값의 평균 값을 적용하거나 또는 분산 기법을 통해 측정의 정확도를 향상시키는 것에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus for measuring fine dust using a light scattering method, which improves the sensitivity or accuracy of measurement of fine particles by using laser diodes having different wavelengths, such as blue, green, and purple, using conventional red laser diodes. By adopting two or more multiple light scattering methods of the single light scattering method, the range of the measured value at one point is widened to improve the accuracy, and the application of a short measurement time of 5 seconds to more than the existing light scattering method is applied for 1 hour It is related to improving the accuracy of the measurement by applying an average value of the measured value by continuously measuring for 5 seconds or more for 1 hour or a constant interval of 10 minutes, or by using a dispersion technique as compared with.
도 1에 나타난 바와 같이, 본 광산란 미세먼지 측정 장치는 흡입구(10), 광학부(20), 제어부(30), 배출구(40), 디스플레이부(50) 및 네트워크부(60)로 구성된다. As shown in FIG. 1, the light scattering fine dust measurement device is composed of an
상기 흡입구(10)는 장치의 양측에 마련되어 미세먼지가 흡입된다. 상기 흡입구(10)는 팬을 더 마련하여 미세먼지의 측정을 더욱 용이하게 한다. The
도 4에 나타난 바와 같이, 종래의 광산란 방식의 미세먼지 센서는 외부의 미세먼지를 내부로 보내는 팬(fan)이 없이 내부 저항의 열에 의한 대류로 미세먼지 유입을 유도함으로써 대류가 일정하지 않아 미세먼지 측정값이 일정하지 않는 문제가 있었다. 따라서 본 발명은 상기 흡입구(10)에 팬을 더 마련하여 일정한 대류를 유지할 수 있도록 한다. As shown in FIG. 4, the conventional light scattering type fine dust sensor induces fine dust inflow by convection due to heat of internal resistance without a fan that sends external fine dust to the inside, so that convection is not constant and fine dust There was a problem that the measured values were not constant. Therefore, the present invention is to provide a fan to the
상기 광학부(20)는 상기 흡입구(10)에서 흡입된 미세먼지에 레이저를 조사한다. The
상기 레이저는 635-700nm 파장의 붉은색, 490-560nm 파장의 초록색, 450-490nm파장의 파란색 및 400-450nm 파장의 보라색으로 마련되는 것이 바람직하나, 선택된 어떤 파장 영역의 레이저를 조사할 수 있다. The laser is preferably provided with a red color at a wavelength of 635-700 nm, a green color at a wavelength of 490-560 nm, a blue color at a wavelength of 450-490 nm, and a purple color at a wavelength of 400-450 nm.
도 3는 본 발명에서 상기 레이저를 파란색과 붉은색을 사용하였을 때, 파장대가 다른 빛에서 산란되는 미세먼지의 형태를 나타내는 모식도이다. 붉은색 및 파란색의 레이저를 조사할 때 다른 파장으로 인해 미세먼지의 산란되는 형태 또한 다름을 확인할 수 있다. 따라서 본 발명에서 다양한 파장의 레이저를 활용하여 미세먼지와 접촉하면 산란된 미세먼지가 다양하므로 더 정밀한 측정이 가능하게 된다. 3 is a schematic diagram showing the form of fine dust scattered from light having different wavelengths when the laser uses blue and red colors in the present invention. When irradiating red and blue lasers, it can be seen that the scattered shape of fine dust is also different due to different wavelengths. Therefore, in the present invention, by using lasers of various wavelengths, scattered fine dust varies when it comes into contact with fine dust, thereby enabling more precise measurement.
상기 제어부(30)는 상기 미세먼지에 의해 산란된 레이저를 검출하는 다수개의 센서가 마련되어 있고, 상기 센서에 의해 검출값을 계산한다. The
일반적인 광산란 방식 미세먼지 측정기는 5초 또는 10초 안에 측정하는 방식으로 1시간 동안 그 값이 계속 변하므로 측정값을 나타내기가 어려웠다. 또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 1㎥이상의 상당한 부피에서 1시간 동안 측정한 미세먼지 값과 1㎥ 속 작은 사이지의 광산란 센서를 통해 약 5초간 측정한 값에는 상당한 차이가 있었다. In general, the light scattering type fine dust measuring instrument measures within 5 seconds or 10 seconds, and its value continuously changes for 1 hour, making it difficult to display the measured value. In addition, as shown in FIG. 3, there was a significant difference between the fine dust value measured for 1 hour at a significant volume of 1 m 3 or more and the value measured for about 5 seconds through a light scattering sensor of a small size in 1 m 3.
상기 센서는 다수개로 마련된 상기 흡입구(10)와 연결되어 있어 동시간에 주변의 여러 공간으로부터 다수의 측정값을 측정할 수 있고, 상기 제어부(30)는 상기 다수의 측정값을 수집하여 최종 측정값으로 환산함으로써 종래 기술인 한 공간에서 1개의 센서로부터 1개의 측정값을 환산하는 오류를 방지할 수 있다. 따라서 상기 센서는 미세먼지의 측정 가능성을 높여주기 위해 본 발명은 다수개의 센서를 마련되는 것이 바람직하다. The sensor is connected to the
또한, 상기 제어부(30)는, 도 6에 나타난 바와 같이, 1시간 동안 기설정된 일정한 간격에 의해 연차적으로 측정한 뒤 평균값 또는 분산값을 상기 검출값으로 제시한다. In addition, as shown in FIG. 6, the
다만, 도 7에 나타난 바와 같이, 상기 1시간 동안 측정한 측정값에서 가장 높은 값과 가장 낮은 값은 제외한 나머지 값의 평균값 또는 분산값을 상기 검출값으로 제시하는 것이 바람직하다. 상기 가장 높은 값과 가장 낮은 값은 전체 신뢰도를 떨어뜨리는 값일 수 있으므로 제외하고 나머지 값의 평균값 또는 분산값을 최종 1시간 동안의 측정값으로 환산한다. However, as shown in FIG. 7, it is preferable to present the average value or variance value of the remaining values excluding the highest value and the lowest value from the measured values measured during the 1 hour as the detected values. Since the highest value and the lowest value may be values that decrease the overall reliability, the average value or variance value of the remaining values is converted to the measured value during the last hour.
상기 제어부(30)에 의해 계산된 검출값을 표시하는 디스플레이부(50)를 더 포함하여 사용자가 바로 상기 검출값을 확인할 수 있도록 마련된다. 상기 디스플레이부(50)는 미세먼지 모니터링 장치가 마련된 현장에서 사람들이 미세먼지를 실시간으로 확인할 수 있다. The
도 5에 나타난 바와 같이, 상기 다수개로 마련된 센서는 측정값을 평균하여 미세먼지 양을 표시하고, 일반적으로 미세먼지 센서는 장시간 운전하면서 오염되기가 쉬운데 다수의 미세먼지 센서를 사용함으로써 둘 중 또는 여러 개 중에 하나가 오염되면 다른 센서는 작동하면서 수리하기가 편한 장점이 있다. As shown in FIG. 5, the sensor provided in a plurality of units displays the amount of fine dust by averaging the measured values, and in general, the fine dust sensor is easily contaminated while operating for a long time. When one of the dogs is contaminated, the other sensor has the advantage of being easy to repair while operating.
상기 배출구(40)는 상기 흡입구(10)의 수직 아래에 마련되어 있어 상기 흡입구(10) 및 광학부(20)에서 배출되는 미세먼지를 용이하게 배출한다. 상기 배출구(40)는 상기 흡입구와 마찬가지로 팬 또는 펌프를 구비하여 일정한 기류를 형성할 수 있다. The
상기 네트워크부(60)는 제어부와 연결되어 IoT 기반으로 네트워크 서버로 미세먼지 측정값을 전송하고, 앱이나 웹을 통해 미세먼지 양을 모니터링할 수 있는 기능을 포함한다. The
상기 과제의 해결 수단에 의해, 본 발명은 미세먼지의 측정 민감도 또는 정확도를 향상시킬 수 있는 광산란 미세먼지 측정 장치를 제공할 수 있다. By means of solving the above problems, the present invention can provide a light scattering fine dust measuring device capable of improving the measurement sensitivity or accuracy of fine dust.
또한, 본 발명은 소형이며 필터 교체가 필요 없는 광산란 방식의 미세먼지 측정 장치를 제공할 수 있다. In addition, the present invention can provide a fine dust measuring device of a light scattering method that is compact and does not require filter replacement.
이와 같이, 상술한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.As described above, it will be understood that the technical configuration of the present invention described above can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention by those skilled in the art to which the present invention pertains.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Therefore, the above-described embodiments are to be understood as illustrative and not restrictive in all respects, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the detailed description, and the meaning and scope of the claims It should be construed that any altered or modified form derived from the equivalent concept is included in the scope of the present invention.
10. 흡입구
20. 광학부
30. 제어부
40. 배출구
50. 디스플레이부
60. 네트워크부10. Intake
20. Optics
30. Control
40. Outlet
50. Display
60. Network Division
Claims (5)
상기 흡입구(10)에서 흡입된 미세먼지에 레이저를 조사하는 광학부(20);
상기 흡입구(10)와 연결되고 상기 미세먼지에 의해 산란된 레이저를 검출하는 다수개의 센서가 마련되고, 상기 센서에 의해 검출값을 계산하는 제어부(30);
상기 흡입구(10)의 수직 아래에 마련되어 있어 상기 흡입구(10) 및 광학부(20)에서 배출되는 미세먼지를 용이하게 배출하되, 팬을 구비하여 일정한 기류를 형성하는 배출구(40);
상기 제어부(30)에 의해 계산된 검출값을 표시하는 디스플레이부(50); 및
상기 제어부(30)와 연결되어 IoT 기반의 네트워크 서버로 미세먼지 측정값을 전송하고, 앱이나 웹을 통해 미세먼지 양을 모니터링 할 수 있는 네트워크부(60);로 구성하되,
상기 레이저는,
635-700nm 파장의 붉은색, 490-560nm 파장의 초록색, 450-490nm파장의 파란색 및 400-450nm 파장의 보라색으로 마련되고,
상기 제어부(30)는,
1시간 동안 기설정된 일정한 간격에 의해 연차적으로 측정한 뒤, 평균값 및 분산값을 상기 검출값으로 제시하도록 마련되고,
상기 평균값 및 분산값은,
측정값에서 가장 높은 값과 가장 낮은 값은 제외한 나머지 값을 선택하는 것을 특징으로 하는 광산란 미세먼지 측정 장치.Fine suction is provided on both sides of the device, the suction port 10 is provided with a fan to maintain a constant convection;
An optical unit 20 for irradiating laser to the fine dust sucked from the suction port 10;
A control unit 30 connected to the intake port 10 and provided with a plurality of sensors for detecting a laser scattered by the fine dust, and calculating a detection value by the sensors;
It is provided under the vertical of the suction port 10 to easily discharge the fine dust discharged from the suction port 10 and the optical unit 20, the discharge port 40 to form a constant air flow with a fan;
A display unit 50 for displaying the detected value calculated by the control unit 30; And
The control unit 30 is connected to the IoT-based network server to transmit the measurement of fine dust, and the network unit 60 capable of monitoring the amount of fine dust through the app or the web;
The laser,
Available in red of 635-700 nm wavelength, green of 490-560 nm wavelength, blue of 450-490 nm wavelength, and purple of 400-450 nm wavelength,
The control unit 30,
It is provided to present the mean value and the variance value as the detection value after the measurement is performed at regular intervals preset for 1 hour,
The average value and the variance value,
Light scattering fine dust measuring device, characterized in that for selecting the remaining value excluding the highest and lowest values from the measured value.
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