KR102189020B1 - IoT 복합센서를 활용한 현장 미세먼지 및 온열 관리시스템 및 그 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 IoT 복합센서를 활용한 현장 미세먼지 및 온열 관리시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 작업 현장의 환경 상태를 실시간으로 모니터링하고, 그에 적절한 대응 조치를 취하여 미세먼지/폭염 등에 의한 작업현장의 환경 악화에 따른 환경조치를 개선할 수 있는 관리시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 IoT 복합센서를 활용한 현장 미세먼지 및 온열 관리시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 미세먼지/폭염 등에 의한 작업현장의 환경 악화에 따른 환경조치를 개선할 수 있는 관리시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
종래의 기상 및 대기 품질을 측정하고 표시하는 시스템으로는 특허 1(대한민국 특허출원 제10-2018-0038703호), 특허 2(대한민국 특허출원 제10-2008-0062662호), 특허 3(대한민국 특허출원 제10-2014-0186904호) 등이 있었다.
그런데, 특허 1과 같은 경우, 표시하여야 할 정보들을 각각의 디스플레이의 각각의 표시영역에 구분하여 표시하는 것에 불과하여, 다양한 정보를 페이지 별로 구성하여 표시하는 데에 부족함이 있었고, 네트워크를 통하여 전송 받은 데이터를 표시하는 것으로서, 작업현장에서 직접 측정되는 현장 대기질의 표시나 조치사항을 표시하는 데에 부족함이 있었다.
특허 2는, 작업장 내의 온도 및 습도를 센서를 통해 검출하고, 그 센서정보를 바탕으로 식중독을 유발시키는 식중독 지수를 산출하여 이를 디스플레이에 표시하는 시스템에 관한 것인데, 현장의 환경정보를 산출하여 디스플레이에 표시한다는 점에서 특허 1의 디스플레이를 개선하였다.
그러나, 특허 2는 단순히 정보를 산출하여 표시하는 데에 머물러 있었고, 효율적인 디스플레이 정보 표시를 위한 리소스 감축 등의 기술이 부족하였다.
특허 3은 실내공기의 오염 정도와 식중독 발생 정도를 동시에 측정하고 이를 분할된 화면의 각 영역에서 표시하고자 하는 시스템이다. 그런데 특허 3 역시 현장에서의 적극적인 환경개선조치를 수행할 수 있는 시스템은 아니었다.
또한, 위 종래의 기술들은 측정 데이터를 단순히 인접한 혹은 네트워크 연결된 디스플레이 장치에 표시하는 것인데, 네트워크 손상이나 환경 개선장치의 제어에 대해서는 고려가 부족한 것들이었다.
한편, 대규모 건설현장과 같은 공사현장에서는 작업자들의 건강에 직접적인 영향을 미칠 수 있는 대기 품질의 급격한 저하, 폭염에 의한 온열질환 발생 등으로 인하여 작업효율이 저하되거나 작업자들의 건강에 치명적인 영향을 받는 일들이 종종 발생한다.
이러한 대규모 건설현장은, 현장에 설치하는 센서와 그 데이터를 표시하는 표시부 사이의 통신이 원활하지 않은 문제가 있으며, 열악한 대기환경, 폭염 등에 대한 조치사항들을 센서 측정 데이터에 따라 자동으로 표시하여 작업자에게 취할 수 있도록 하는 것이 필요하다.
또한, 미세먼지나 폭염 등에 대한 조치로서, 즉각적인 환경개선 조치가 필요한데, 종래 기술은 이와 같은 환경개선 조치를 할 수 있는 수단이 부족하고 단순히 환경 정보만을 표시하는 정도에 불과하였다.
이에 본 발명에서는, 미세먼지/폭염 등에 의한 작업현장의 환경 악화에 대한 효과적인 경보 및 경보 시스템의 효율화, 환경 악화에 따른 즉각적인 환경조치 개선이 가능한 시스템 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 현장 미세먼지 및 온열 관리 시스템은, 작업 현장에 구비되어, 작업장의 실외 공기질과 폭염의 정도를 측정하는 복합 센서부; 상기 복합 센서부로부터의 측정 데이터를 기반으로 작업장 전체 시스템의 제어 및 관리를 수행하는 현장 서버; 각 작업자들이 휴대하는 작업자 단말; 상기 복합 센서부로부터의 측정 데이터를 바탕으로 가상의 페이지를 미리 렌더링하여, 렌더링 한 가상 페이지를 표시정보로서 디스플레이하는 전자게시판 장치; 상기 현장 서버, 전자게시판 장치 및/또는 작업자 단말의 제어에 따라 미세수분을 분무하는 미세수분 분무 시스템; 및 상기 복합 센서부, 현장 서버, 전자게시판 장치, 작업자 단말 및 미세수분 분무 시스템을 상호 통신 연결하는 현장 통신 네트워크; 를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 현장 통신 네트워크는, 하나 이상의 작업자 단말들을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 작업자 단말은, 복합 센서부로부터의 측정 데이터 및/또는 현장 서버로부터의 제어 데이터를 다른 작업자 단말로부터 추가로 수신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 작업자 단말은, 상기 현장 통신 네트워크를 통하여 다른 작업자 단말로부터 수신한 측정 데이터 및/또는 제어 데이터를 전자게시판 장치, 미세수분 분무 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 현장 서버는, 상기 복합 센서부로부터의 측정 데이터를 소정의 기준 데이터와 비교하여 그 비교 결과에 따라 미세수분 분무 시스템의 제어를 위한 제어 데이터를 생성하는 제어 데이터 처리부; 를 포함하여 구성되며, 상기 생성한 제어 데이터는, 현장 통신 네트워크를 통하여 미세수분 분무 시스템, 현장 서버 및/또는 작업자 단말로 전송되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 미세수분 분무 시스템은, 미세 직경을 가지는 물방울을 분사하는 미세수분 노즐; 미세수분을 생성하는 수분펌프; 수분펌프로부터 미세수분 노즐로 공급되는 미세수분에 냉각대기를 공급하는 냉각장치; 상기 현장 통신 네트워크를 통하여 수신한 제어 데이터에 따라 미세수분 노즐, 수분펌프 및 냉각장치 동작을 각각 제어하는 분무 시스템 제어부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 전자게시판 장치는, 현장 통신 네트워크를 통해 획득한 표시 정보를 디스플레이부에 표시할 수 있도록, 디스플레이부의 각 구역 및 가상 구역 및 가상 페이지를 렌더링하여 저장하는 게시판 처리장치; 상기 게시판 처리장치에 저장된 가상 페이지들을 각 구역 및 페이지 별로 표시하는 디스플레이부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 현장 미세먼지 및 온열 관리 방법은, 복합 센서부, 현장 서버, 작업자 단말, 전자게시판 장치 및 미세수분 분무 시스템을 상호 연결하는 현장 통신 네트워크를 형성하는 현장 통신 네트워크 형성단계; 작업 현장에 하나 이상 구비된 복합 센서부에서 미세먼지, 초미세먼지, 온도, 습도를 포함하는 환경 데이터를 측정하는 현장 환경 데이터 측정단계; 상기 현장 통신 네트워크를 통하여, 상기 복합 센서부에서 측정된 현장 환경 데이터를 현장 서버, 작업자 단말, 전자게시판 장치 및 미세수분 분무 시스템 간에 주고 받는 환경 데이터 송/수신단계; 전자게시판 장치에서, 상기 수신한 환경 데이터를 가상의 페이지로 미리 렌더링하여, 상기 렌더링한 가상 페이지들을 표시하는 환경 데이터 표시단계; 상기 복합 센서부로부터의 환경 데이터를 기반으로 미세수분 분무 시스템의 동작을 제어하는 분무 시스템 제어단계; 를 포함하여 구성된다.
이 때, 상기 환경 데이터 송/수신단계에서, 일 작업자 단말은 타 작업자 단말로부터 전송 받은 환경 데이터를 미세수분 분무 시스템 및 전자게시판 장치로 전달하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 환경 데이터 표시단계는, 현장 통신 네트워크를 통하여 수신한 환경 데이터를 가상 페이지로 렌더링하는 가상 페이지 렌더링단계; 상기 렌더링한 가상 페이지들을 저장하는 가상 페이지 저장단계; 상기 저장된 가상 페이지들을 표시정보로서 디스플레이부에 표시하는 가상 페이지 표시단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 분무 시스템 제어단계는, 현장 서버에서, 현장 통신 네트워크를 통하여 획득한 복합 센서부로부터의 환경 데이터를 소정의 기준 데이터와 비교하여 미세수분 분무 시스템을 제어하기 위한 제어 데이터를 생성하는 제어 데이터 생성단계; 전자게시판 장치에서, 상기 현장 서버로부터의 제어 데이터에 따라 미세수분 노즐, 냉각장치 및 수분펌프 각각의 동작을 제어하여 미세수분의 분무를 조절하는 미세수분 분무 조절단계; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 미세먼지/폭염 등에 의한 작업현장의 환경 상태를 실시간으로 모니터링하며 그에 따른 조치를 취하여, 작업장의 환경을 효과적으로 개선할 수 있다.
또한, 작업 현장의 환경 개선 조치를 취함으로써, 환경 악화에 따라 발생할 수 있는 여러 가지의 악영향으로부터 작업자를 보호할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 미세먼지 관리 시스템의 일 화면을 가상 페이지로 렌더링 한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 미세먼지 및 온열질환 예방 지침의 예시를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 현장 통신 네트워크를 구성하는 데이터 경로를 나타내는 도면이다.
도 2는 미세먼지 관리 시스템의 일 화면을 가상 페이지로 렌더링 한 상태를 나타내는 도면이다.
도 3은 미세먼지 및 온열질환 예방 지침의 예시를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 현장 통신 네트워크를 구성하는 데이터 경로를 나타내는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면부호를 붙였다.
1. 본 발명의 전체 시스템
본 발명은 IoT 복합센서를 활용한 현장 미세먼지 및 온열 관리시스템으로서, 그 시스템 구성을 보면, 복합 센서부(100), 현장 서버(200), 작업자 단말(300), 현장 프린터(400), 전자게시판 장치(500), 미세수분 분무 시스템(600), 현장 통신 네트워크(700)로 구성된다.
이하, 각각의 구성에 대하여 설명한다.
1.1. 복합 센서부(100)
본 발명의 복합 센서부는 센서부(110)와 센서 통신부(120)로 구성된다.
복합 센서부는 도 4에 도시된 것과 같이, 작업 현장에서 별도의 구성으로 배치될 수 있으며, 혹은 전자게시판 장치(500)의 복합센서 수용부(미도시)에 수용되는 형태로 전자게시판 장치에 결합되어 구성될 수 있다.
(1) 센서부(110)
미세먼지, 초미세먼지, 온도, 습도 센서를 포함하여 구성된다. 복합 센서부는 건설현장의 실외 공기질을 측정하는 공기질 측정센서와 태양열 등에 의한 폭염의 정도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함하여 구성된다.
(2) 센서 통신부(120)
센서 통신부는 유/무선 통신모듈을 포함하며, 센서부(110)에서 측정한 센서 데이터를 컴퓨터 장치(200) 및 작업자 단말(300)로 전송한다.
센서 통신부는 측정데이터 저장부에 저장한 측정 데이터를 후술하는 현장 통신 네트워크(700)를 구성하는 임의의 일 단말로 전송하여 네트워크를 타고 현장 서버(200) 또는 작업자 단말(300) 또는 미세수분 분무 시스템(600)으로 전송할 수 있다.
1.2. 현장 서버(200)
현장 서버는 통상의 컴퓨터 장치 또는 셋탑박스 등으로 구성될 수 있다. 셋탑박스로 구성되는 경우, 셋탑박스는 후술하는 전자게시판 장치에 통합 모듈로 포함되어 구성될 수 있다.
현장 서버의 기능은 통상의 네트워크 서버의 기능으로서 작업장 전체 시스템의 제어 및 관리를 수행하며, 외부 네트워크에 연결되어 기상 관측소, 재해본부 등으로부터의 환경/기상 정보를 수신할 수 있으며, 건설 현장의 환경/기상 정보를 외부로 전송할 수 있다.
(1) 제어 데이터 처리부(210)
현장 서버는 미세수분 분무 시스템(600)의 제어를 위한 제어 데이터 처리부를 포함한다. 제어 데이터 처리부는 복합 센서부(100)로부터의 측정 데이터를 기반으로 분무 시스템(600)의 제어를 수행한다.
예를 들어, 현장 서버(200)는 도 3에서와 같은 미세먼지 및 온열질환 예방 지침에 따른 기준을 저장하여 가지고 있을 수 있는데, 복합 센서부(100)로부터 측정된 측정 데이터를 이 기준과 대비하여 분무 시스템(600)의 제어 데이터를 생성할 수 있다.
제어 데이터는 미세먼지 및 온열질환 예방 지침에 따른 기준에 따라 분무 시스템의 노즐들의 온/오프, 노즐 개방정도, 분무의 세기 등의 정도를 제어하는 정보이다.
제어 데이터는 미세먼지 제어와 온열질환 제어를 별도의 기준으로 제어할 수 있다.
예를 들어, 미세먼지 제어의 경우 도 3 (a)와 같은 기준으로 제어할 수 있고, 온열질환 제어는 도 3 (b)와 같은 기준으로 제어할 수 있다.
1.3. 작업자 단말(300)
작업자 단말은 데이터 통신 기능을 가지는 무선 단말기이다.
작업자 단말(300m)은 센서 통신부(120) 및 다른 작업자 단말(300n), 현장 서버(200), 전자게시판 장치(500), 미세수분 분무 시스템(600)으로 구성되는 현장 통신 네트워크(700)에 연결된다.
작업자 단말은 자체 센서인 단말 센서(미도시)를 포함하도록 구성될 수 있다. 작업자 단말이 단말 센서를 포함하는 경우, 작업자 단말 센서는 미세먼지 및 온도를 측정하여 측정 데이터를 현장 통신 네트워크(700)로 전송한다.
1.4. 현장 프린터(400)
현장 프린터는 현장 서버(200) 또는 작업자 단말(300)이 전송하는 데이터를 기반으로 환경 경보, 환경 개선조치에 따른 보고서 등을 출력한다.
1.5. 전자게시판 장치(500)
본 발명의 전자게시판 장치는 디스플레이부(510), 게시판 처리장치(520), 게시판 통신모듈(530)을 포함하는 본체부와 복합센서 수용부, 본체 지지부(이하, 미도시)를 포함하여 구성된다.
전자게시판 장치는 셋탑박스의 형태로 구성된 현장 서버(200)를 통합 수용할 수 있도록 구성될 수 있다.
또한, 복합 센서부(100)를 통합하여 전자게시판 장치 내에 설치할 수 있다.
(1) 디스플레이부(510)
디스플레이부는 게시판 처리장치(520)로부터 입력 받는 표시정보를 디스플레이의 각 구역 및 페이지 별로 표시하기 위하여, 게시판 처리장치(520)로부터 전송하는 가상 페이지를 입력 받아 표시한다.
(2) 게시판 처리장치(520)
게시판 처리장치는 게시판 통신모듈(530)을 통해 입수한 표시정보를 처리하고 디스플레이부(510)로 표시될 수 있도록 하는 구성이다. 게시판 처리장치는 통신모듈(530)을 통해 입수한 표시정보를 디스플레이부(510)에 표시할 수 있도록 데이터를 분류하고 처리한다.
또한, 게시판 처리장치(520)는 디스플레이부(510)의 각 구역 및 가상 구역 및 가상 페이지를 렌더링하는 가상 페이지 모듈(521), 배경 페이지 모듈(522), 가상 구역 모듈(523)을 포함하여 구성될 수 있으며, 렌더링한 각 페이지를 저장하는 가상 페이지 저장 모듈(524), 표시 기준을 설정하는 표시기준 설정부(525)를 구비할 수 있다.
본 발명의 게시판 처리장치(520)는 전자게시판 장치(500)에 탑재되는 대신, 현장 서버(200) 또는 게시판 처리장치(520)에 셋탑박스 모듈로 탑재되는 서버장치에 탑재되어 구성될 수 있다. 이러한 경우에는 전자게시판 장치(500)는 순수하게 디스플레이로서의 역할만 수행하게 된다.
(2-1) 가상 페이지 모듈(521)
본 발명의 게시판 처리장치는 디스플레이부(510)에 정보를 표시함에 있어서, 가상의 페이지를 미리 렌더링하여 저장하고 이를 표시하는 방식을 사용할 수 있다.
가상의 페이지는 이를테면, ‘Page_#(number)’과 같은 형태의 데이터로 각 페이지 렌더링 데이터에 포함될 수 있다.
예를 들면, 도 2(a)에 도시된 것과 같이, 미세먼지 관리 시스템의 일 화면은 ‘미세먼지 관리 시스템’으로서의 미세먼지 측정결과 데이터, 미세먼지 예보단계, 단계별 현장 활동사항 등을 표시하도록 가상 페이지 모듈에 의해 미리 렌더링 될 수 있다.
예로 든 도 2(a)의 페이지는 이를테면, 표시데이터에서 Page_1과 같은 형태의 태그를 가질 수 있으며, Page_1의 표시데이터는 배경 페이지와 아래 가상 구역 모듈에서 렌더링하는 각 구역별 데이터를 가질 수 있다.
(2-2) 배경 페이지 모듈(522)
배경 페이지 모듈은 각 페이지의 배경을 렌더링한다. 예를 들어, 도 2에서 배경은 도 2의 (b)와 같이 설정될 수 있는데, 배경 페이지 모듈은 이와 같은 각 페이지의 배경을 렌더링 할 수 있다. 각 페이지의 배경 페이지 렌더링 데이터는 Page_#Bac2G와 같이 식별될 수 있다.
배경 페이지는 각 페이지의 구역 별로 설정될 수 있으며, 각 구역에 대한 배경 페이지 데이터는, 이를테면, Page_#Bac2G_Area# 로 구분되는 각 구역별 데이터를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 2 (c)의 구역 배경 데이터를 Page_1 Bac2G_Area 1과 같이 식별될 수 있다.
(2-3) 가상 구역 모듈(523)
또한 본 발명의 게시판 처리장치(520)는 디스플레이부(510)에 정보를 표시함에 있어서, 가상의 구역을 설정하고, 각 구역에 대한 데이터를 렌더링하여 표시하는 방식을 사용할 수 있다.
가상의 구역은 이를 테면, ‘Area_#’ 과 같은 형태의 데이터로 각 페이지 렌더링 데이터에 포함될 수 있다.
각 가상 구역은, 데이터가 표시되는 구역인데, 배경 페이지 모듈(522)에서 렌더링하는 화면과는 달리, 각 구역의 데이터를 변경하여 표시한다.
예를 들어, 도 2 (b)의 구역 1은 도 2 (c)에 도시한 것과 같이, 미세먼지, 초미세먼지, 온도, 습도 데이터를 표시하는 영역인데, 이는 배경 페이지 모듈(522)에 의해서 렌더링 되고, 가상 구역 모듈은, 이를테면, ‘Page_1 Area_1’의 구역을 렌더링 할 데이터를 복합 센서부(100)로부터 입력 받아 가상 구역에 표시한다.
렌더링 된 #Page_1 Area_1 데이터는 #Page_1_Bac2G_1 레이어에 결합되어 표시할 #Page_1의 전체 표시화면을 완성한다. 도 2 (d)는 복합 센서부(100)로부터 소정의 입력 받은 소정의 데이터를 렌더링하여 완성한 Page_1_Bac2_G Area 1에 결합하여 완성한 표시데이터의 예시이다.
(2-4) 가상 페이지 저장모듈(524)
가상 페이지 저장모듈은 가상 페이지 모듈에서 생성한 가상 페이지들을 저장한다.
게시판 처리장치(520)는 가상 페이지 저장모듈에 저장된 가상 페이지들을 디스플레이부(510)에 표시하도록 제어하며, 가상 페이지가 노출되는 시간/빈도/주기 등을 조정할 수 있다.
본 발명에서는 디스플레이부(510)에 표시할 표시 페이지들을 가상 페이지 저장모듈에 가상 페이지로 저장함으로써, 시스템 자원을 효율화할 수 있으며, 현장 서버를 소형화하고 사양을 낮춰, 기존의 대형 컴퓨터 장치가 아니더라도, 전자게시판 장치(500)에 셋탑박스 형태로 구현이 가능하도록 한다.
또한, 작업자 단말(300)에 직접 가상 페이지들을 전송하여 표시되도록 구현할 수도 있다. 작업자 단말에 대기 환경 정보를 표시하는 것은 작업자 단말에 애플리케이션을 구동하여 직접 센서 데이터로부터 표시화면을 구동하도록 할 수도 있지만, 본 발명에서와 같이 저장된 가상 페이지들을 전송하여 표시하도록 하는 경우, 작업자 단말의 자원을 획기적으로 줄일 수 있으며, 산업용 PDA 등의 표시화면에 적은 자원으로도 대기 환경 자원을 효과적으로 표시할 수 있다.
(2-5) 표시기준 설정부(525)
표시기준 설정부는 가상 구역 모듈이 단계별 데이터를 선택적으로 표시하여야 하는 경우, 그 표시기준을 설정하는 기능을 수행한다.
(3) 게시판 통신모듈(530)
게시판 통신모듈은 센서 통신부(532), 외부 통신부(534)를 포함하여 구성된다.
(3-1) 센서 통신부(532)
센서 통신부는 복합 센서부(100)와 통신한다.
(3-2) 외부 통신부(534)
외부 통신부는 인터넷, 이동통신망을 포함하는 유/무선 통신모듈로 구성되어, 외부와의 유/무선 통신을 수행한다.
외부 통신부는 작업자 단말(300), 미세수분 분무 시스템(600), 현장 서버(200)와 직접 데이터 통신을 할 수 있도록 구성된다.
(4) 복합센서 수용부(미도시)
복합센서 수용부는, 복합 센서부가 전자게시판 장치에 결합될 수 있도록 복합 센서부를 수용하는 구성이다. 이는 복합 센서부의 크기/형태를 고려하여 그에 대응하는 형태를 가질 수 있다.
1.6. 미세수분 분무 시스템(600)
본 발명의 미세수분 분무 시스템은 게시판 처리장치(520), 현장 서버(200), 작업자 단말(300)의 제어에 따라 미세수분을 분무하는 양과 범위를 조절한다.
미세수분의 분무량과 범위를 가변시키기 위한 구성으로 미세수분 분무 시스템은 미세수분 노즐(610) 및 분무 시스템 제어부(640), 분무 시스템 통신모듈(650)을 포함하여 구성된다.
분무 시스템을 구성하는 기타 구성들은 통상의 구성들이므로 설명을 생략한다.
(1) 미세수분 노즐(610)
미세수분 노즐은 미세수분 분무 시스템(600)에서 미세 직경을 가지는 물방울을 분사하는 노즐로서, 분무 시스템 제어부(640)의 제어를 받아 물방울의 제어량을 조절한다.
분무 시스템 제어부의 제어를 통하여 하나 이상의 미세수분 노즐은 분사량 조절, 분사방향 조절, 분사 온/오프 제어된다.
(2) 냉각장치(620)
분무 시스템 제어부(640)에서 생성한 또는 외부로부터의 제어데이터에 포함된 냉각장치 제어코드에 따라 동작을 개시한다.
냉각장치는 수분 펌프로부터 미세수분 노즐로 미세수분이 공급되는 경로에 냉각로를 연결하여 미세수분에 냉각대기를 공급할 수 있다.
공급되는 냉각대기의 온도나 양은 제어데이터에 의해 제어된다.
(3) 수분 펌프(630)
수분펌프는 제어데이터에 따라서 미세수분을 생성하는 미세수분 생성장치를 포함한다.
수분펌프는 제어데이터에 따라서 미세수분의 생성량 등을 조절하고, 미세수분 노즐로 생성된 미세수분을 공급한다.
(4) 분무 시스템 제어부(컨트롤러, 640)
분무 시스템 제어부는 분무 시스템 제어데이터에 기반하여 미세수분 노즐(610)을 제어한다.
분무 시스템 제어데이터는 분무 시스템 통신모듈(650)로부터 들어오는 제어데이터를 사용할 수도 있고, 복합 센서부(100)로부터 네트워크(700)를 통하여 직접 수신한 센서 측정 데이터를 바탕으로 제어데이터를 생성하도록 구성될 수 있다.
센서 측정 데이터를 직접 수신하여 제어데이터를 생성하는 경우, 현장 서버(200)의 제어 데이터 처리부(210)에서 보유하고 있는 도 3의 미세먼지 및 온열질환 예방 지침에 따른 기준을 저장하여 가지고 있을 수 있으며, 이에 근거하여 현장 서버(200)의 제어 데이터 처리부(210)에서 생성하는 제어데이터와 동일한 제어데이터를 생성할 수 있다.
제어데이터는 냉각장치(620)와 수분펌프(630) 동작을 각각 제어할 수 있는데, 이를테면 온도 데이터에 따른 온열질환 가이드에 따라 냉각장치(620)를 제어하는 제어코드를 포함할 수 있으며, 미세먼지 관리 가이드에 따라 수분펌프(630) 동작을 제어하는 제어코드를 포함할 수 있다.
(5) 분무 시스템 통신모듈(650)
분무 시스템 통신모듈은 현장 서버(200)와 유/무선으로 통신 연결되어, 현장 서버로부터 전송되는 제어데이터를 수신할 수 있다. 또한, 작업자 단말(300)과 네트워크(700)를 통하여 연결되어 작업자 단말(300)로부터 센서 측정 데이터를 수신할 수도 있다.
1.7. 현장 통신 네트워크(700)의 구성
본 발명의 미세먼지 및 온열관리 시스템이 주로 사용되는 대형 공사현장은 소정의 범위에 걸쳐서 작업자들이 다양한 작업을 진행하는 환경이다.
작업자들은 작업자 단말을 휴대하고 작업을 진행하게 되는데, 본 발명을 구성하는 현장 서버(200), 작업자 단말(300), 전자게시판 장치(500), 미세수분 분무 시스템(600)은 상호 네트워크로 연결되어 데이터를 주고 받는다.
(1) 미세수분 분무 시스템 제어 경로의 구성
이러한 네트워크를 구성하는 경로에서 특히 중요한 것은, 미세수분 분무 시스템(600)으로 제어신호를 송신하는 경로이다. 통상의 경우, 특정 시스템을 제어하기 위한 제어신호는 중앙의 제어장치로부터 제어신호가 송신되는데, 예를 들면, 본 발명의 경우 현장 서버(200)에서 미세수분 분무 시스템(600)의 미세수분의 분무량과 범위를 가변시키거나, 온/오프 하는 제어신호를 송신한다.
그런데, 현장 상황으로 인하여 유선망의 장애/결핍, 무선망의 차폐 등으로 인하여 현장 서버(200)로부터의 제어신호가 미세수분 분무 시스템(600)으로 적절하게 전달되지 못하는 경우가 있을 수 있다.
이러한 경우를 방지하기 위하여, 본 발명에서는, 작업장에 하나 이상 설치되는 전자게시판 장치들, 작업자들이 휴대하는 작업자 단말들을 미세수분 분무 시스템 제어의 네트워크 중계망에 포함시킨다.
(1-1) 제1 실시예의 데이터 경로
먼저, 제1 실시예의 일반 데이터 경로를 도 4 (a)를 들어 설명한다.
복합 센서부(100)로부터의 측정 데이터 경로 S_DP는 현장 서버(200) 및/또는 전자게시판 장치(500)로 형성된다.
현장 서버(200)는 각종 표시데이터 및/또는 제어데이터를 전자게시판 장치(500)로의 네트워크 경로 D_DP, 작업자 단말(300)로의 네트워크 경로 C_DP를 형성하여 전송하고, 또한, 분무 시스템으로의 제어데이터를 W_DP 경로를 형성하여 전송한다.
(1-2) 제2 실시예의 데이터 경로
제2 실시예의 네트워크 경로는, 제1 실시예의 네트워크 경로에 더하여 도 4 (b)에서 점선으로 표시한 것과 같이, 작업자 단말(300)이 데이터 중계기로서의 역할을 수행하는 동시에 직접 전자게시판 장치(500), 미세수분 분무 시스템(600), 현장 프린터(400) 등의 제어 데이터를 전송하는 기능을 수행한다.
제2 실시예와 같이 네트워크를 구성하는 경우, 제1 실시예에 비하여, 복합 센서부(100)로부터의 측정 데이터가 현장 서버(200)로 전송이 되지 않는다거나, 현장 서버(200)로부터 분무 시스템(600)의 제어경로가 문제가 있는 경우 작업자 단말(300m~300n)들로 연결된 네트워크를 통해서 미세수분 분무 시스템(600)으로 제어데이터를 전송하거나 복합 센서부(100)로부터의 측정 데이터를 현장 서버(200)로 전송할 수 있다.
즉, 제2 실시예에서, 작업자 단말들(300m~300n) 각각은 현장 서버(200), 미세수분 분무 시스템(600), 전자게시판 장치(500), 복합 센서부(100) 사이에 형성된 네트워크에서 중계기 역할을 수행한다.
2. 본 발명의 현장 미세먼지 및 온열 관리 방법
2.1. 현장 통신 네트워크 형성단계
본 발명의 복합 센서부(100), 현장 서버(200), 작업자 단말(300), 전자게시판 장치(500), 미세수분 분무 시스템(600)을 유/무선 통신 방식으로 상호 연결하여 현장 통신 네트워크(700)를 형성하는 단계로서, 이러한 통신 네트워크를 통해 특정 경로로만 데이터를 주고 받는 것이 아닌 모든 구성들이 상호 연결되어 데이터를 주고 받을 수 있다.
2.2. 현장 환경 데이터 측정단계
작업 현장의 미세먼지, 초미세먼지, 온도, 습도 등을 포함하는 환경 데이터를 측정하는 단계로서, 현장의 실외 공기질을 측정하는 공기질 측정센서와 태양열 등에 의한 폭염의 정도를 측정하기 위한 온도 센서를 포함하는 작업장에 하나 이상 설치된 복합 센서부(100)에 의해 이루어진다.
한편, 작업자 단말(300)이 자체 센서인 단말 센서를 포함하는 경우, 작업자 단말 센서에서도 자체적으로 환경 데이터 측정단계를 수행할 수 있다.
2.3. 환경 데이터 송/수신단계
도 4 (a)에 보이는 것처럼, 복합 센서부(100)에서 측정한 현장 환경 데이터를 현장 통신 네트워크(700)의 S_DP 경로를 통하여 현장 서버(200)로 송신하고, 이를 수신한 현장 서버(200)는 C_DP, P_DP, D_DP, W_DP 경로를 통하여 현장 작업자 단말(300), 현장 프린터(400), 전자게시판 장치(500), 미세수분 분무 시스템(600)으로 전송할 수 있다.
또한, 이에 더하여 도 4 (b)에 나타낸 점선 화살표와 같은 통신 경로를 통하여 전체 구성들 간에 데이터를 주고 받을 수 있다.
2.4. 환경 데이터 표시단계
본 발명은 복합 센서부(100)로부터의 환경 측정 데이터를 기반으로 하는 표시정보를 전자게시판 장치(500)에 표시하는 과정에 있어서, 표시하여야 할 페이지들을 가상 페이지로 미리 렌더링하여 저장하고 이를 표시하는 방식을 사용할 수 있다. 이러한 과정은, 게시판 처리장치(520)의 가상 페이지 모듈(521), 배경 페이지 모듈(522), 가상 구역 모듈(523), 가상 페이지 저장 모듈(524) 그리고 표시기준 설정부(525)에 의해 수행된다.
2.4.1. 가상 페이지 렌더링단계
전자게시판 장치(500)의 게시판 처리장치(520)에서, 현장 통신 네트워크(700)를 통하여 입수한 표시정보를 이용하여 디스플레이부(510)에 표시하여야 할 가상의 페이지를 미리 렌더링하는 단계를 수행한다. 예를 들면, 도 2에 도시된 것과 같이 미세먼지, 초미세먼지, 온도, 습도 측정결과 데이터, 미세먼지 예보단계, 단계별 현장 활동사항 등을 표시하도록 구성되는 가상 페이지를 렌더링할 수 있다. 이러한 과정은, 게시판 처리장치(520)에 구비된 가상 페이지 모듈(521), 배경 페이지 모듈(522), 가상 구역 모듈(523)에 의해 수행된다.
2.4.2. 가상 페이지 저장단계
가상 페이지 렌더링단계에서 생성한 가상 페이지들을 저장하는 단계로서, 이들 가상 페이지들은 가상 페이지 저장모듈(524)에 저장된다.
2.4.3. 가상 페이지 표시단계
가상 페이지 저장모듈(524)에 저장된 가상 페이지들을 표시정보로서 디스플레이부(510)에 표시하는 단계이다. 게시판 처리장치(520)는 가상 페이지 저장모듈(524)에 저장된 가상 페이지들을 디스플레이부(510)에 표시하도록 제어할 수 있다.
2.5. 분무 시스템 제어단계
분무 시스템을 제어하는 단계는, 복합 센서부(100)에서 측정한 작업 현장의 환경 데이터를 바탕으로 미세수분 분무 시스템(600)의 동작을 제어하여, 현재 작업 현장에 적합한 미세먼지나 폭염 등에 대한 환경개선 조치를 취하는 단계이다.
2.5.1. 제어 데이터 생성단계
미세수분 분무 시스템(600)의 노즐들의 온/오프, 노즐 개방정도, 분무의 세기 등의 정도를 제어하는 정보로서의 제어 데이터를 생성하는 단계로서, 복합 센서부(100)에서 측정한 센서 측정 데이터를 기반으로 생성한다.
제어 데이터를 생성하는 것은, 현장 서버(200)에서 미리 저장된 미세먼지 및 온열질환 예방 지침에 따른 기준을 복합 센서부(100)로부터의 측정 데이터와 비교하여 생성할 수 있고, 미세수분 분무 시스템(600)에 구성되어 있는 분무 시스템 제어부(640)에서 복합 센서부(100)로부터 네트워크를 통하여 수신한 측정 데이터를 기반으로 하여 상기 현장 서버(200)와 동일한 방식으로 제어 데이터를 생성할 수 있다.
2.5.2. 미세수분 분무 조절단계
미세수분 분무 시스템(600)을 구성하는 미세수분 노즐(610), 냉각장치(620), 수분펌프(630) 동작을 각각 제어하는 단계로서, 현장 서버(200)로부터의 제어 데이터 또는 분무 시스템 제어부(640)에서 생성한 제어 데이터에 따라 제어할 수 있다.
제어 데이터에 따라서 미세수분 노즐(610)의 분사량, 조절, 분사방향 조절, 분사 온/오프 등을 제어하여 미세수분 노즐이 분사하는 물방울의 제어량을 조절할 수 있다.
또한, 제어 데이터에 따라 냉각장치(620)가 미세수분에 공급하는 냉각대기의 온도나 양 등을 조절할 수 있다.
또한, 제어 데이터에 따라 수분펌프(630)의 미세수분 생성량 등을 조절하고, 생성된 미세수분을 미세수분 노즐(610)로 공급하도록 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
100: 복합 센서부
200: 현장 서버
210: 제어 데이터 처리부
300: 작업자 단말
400: 현장 프린터
500: 전자게시판 장치
510: 디스플레이부
520: 게시판 처리장치
521: 가상 페이지 모듈
522: 배경 페이지 모듈
523: 가상 구역 모듈
524: 가상 페이지 저장 모듈
525: 표시기준 설정부
530: 게시판 통신모듈
600: 미세수분 분무 시스템
610: 미세수분 노즐
620: 냉각장치
630: 수분 펌프
640: 분무 시스템 제어부
700: 현장 통신 네트워크
200: 현장 서버
210: 제어 데이터 처리부
300: 작업자 단말
400: 현장 프린터
500: 전자게시판 장치
510: 디스플레이부
520: 게시판 처리장치
521: 가상 페이지 모듈
522: 배경 페이지 모듈
523: 가상 구역 모듈
524: 가상 페이지 저장 모듈
525: 표시기준 설정부
530: 게시판 통신모듈
600: 미세수분 분무 시스템
610: 미세수분 노즐
620: 냉각장치
630: 수분 펌프
640: 분무 시스템 제어부
700: 현장 통신 네트워크
Claims (11)
- 작업 현장에 구비되어, 작업장의 실외 공기질과 폭염의 정도를 측정하는 복합 센서부;
상기 복합 센서부로부터의 측정 데이터를 기반으로 작업장 전체 시스템의 제어 및 관리를 수행하는 현장 서버;
상기 복합 센서부로부터의 측정 데이터를 바탕으로, 디스플레이부의 표시화면의 각 구역, 각 페이지의 배경 그리고 상기 측정 데이터가 표시되는 각 가상 구역을 각각 렌더링하고, 이들을 결합한 형태의 가상의 페이지를 미리 렌더링하여 저장하는 게시판 처리장치; 및 상기 게시판 처리장치에 저장된 가상 페이지들을 각 구역 및 페이지 별로 표시하는 디스플레이부; 를 포함하여 구성되는 전자게시판 장치;
상기 현장 서버, 전자게시판 장치 및/또는 작업자 단말의 제어에 따라 미세수분을 분무하는 미세수분 분무 시스템;
각 작업자들이 휴대하며, 상기 복합 센서부, 현장 서버, 전자게시판 장치, 미세수분 분무 시스템 사이에 형성되는 네트워크에서 데이터를 중계하는 중계기인 동시에, 상기 전자게시판 장치로부터의 가상 페이지를 추가로 표시하는 표시부로서 기능하는 작업자 단말; 및
상기 복합 센서부, 현장 서버, 전자게시판 장치, 둘 이상의 작업자 단말 및 미세수분 분무 시스템을 상호 통신 연결하는 현장 통신 네트워크;
를 포함하여 구성되며,
일 작업자 단말은,
상기 복합 센서부로부터의 측정 데이터 및 현장 서버로부터의 제어 데이터를 다른 작업자 단말로부터 추가로 수신하며,
상기 현장 통신 네트워크를 통하여 다른 작업자 단말로부터 수신한 측정 데이터 및 제어 데이터를 현장 서버, 전자게시판 장치와 미세수분 분무 시스템으로 각각 중계하는 것을 특징으로 하고,
상기 전자게시판 장치의 게시판 처리장치는, 상기 렌더링 된 가상 페이지들을 디스플레이부에 표시하도록 제어하면서 상기 현장 통신 네트워크에 접속된 작업자 단말들에 추가로 전송하여 표시하도록 하는 것을 특징으로 하는 현장 미세먼지 및 온열 관리 시스템. - 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 현장 서버는,
상기 복합 센서부로부터의 측정 데이터를 소정의 기준 데이터와 비교하여 그 비교 결과에 따라 미세수분 분무 시스템의 제어를 위한 제어 데이터를 생성하는 제어 데이터 처리부; 를 포함하여 구성되며,
상기 생성한 제어 데이터는, 현장 통신 네트워크를 통하여 미세수분 분무 시스템, 현장 서버 및/또는 작업자 단말로 전송되는 것을 특징으로 하는 현장 미세먼지 및 온열 관리 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 미세수분 분무 시스템은,
미세 직경을 가지는 물방울을 분사하는 미세수분 노즐;
미세수분을 생성하는 수분펌프;
수분펌프로부터 미세수분 노즐로 공급되는 미세수분에 냉각대기를 공급하는 냉각장치;
상기 현장 통신 네트워크를 통하여 수신한 제어 데이터에 따라 미세수분 노즐, 수분펌프 및 냉각장치 동작을 각각 제어하는 분무 시스템 제어부;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 현장 미세먼지 및 온열 관리 시스템. - 삭제
- 복합 센서부, 현장 서버, 둘 이상의 작업자 단말, 전자게시판 장치 및 미세수분 분무 시스템을 상호 연결하는 현장 통신 네트워크를 형성하는 현장 통신 네트워크 형성단계;
작업 현장에 하나 이상 구비된 복합 센서부에서 미세먼지, 초미세먼지, 온도, 습도를 포함하는 환경 데이터를 측정하는 현장 환경 데이터 측정단계;
상기 현장 통신 네트워크를 통하여, 상기 복합 센서부에서 측정된 현장 환경 데이터를 현장 서버, 둘 이상의 작업자 단말, 전자게시판 장치 및 미세수분 분무 시스템 간에 주고 받는 환경 데이터 송/수신단계;
전자게시판 장치에서, 상기 수신한 환경 데이터를 디스플레이부의 표시화면의 각 구역, 각 페이지의 배경 그리고 상기 환경 데이터가 표시되는 각 가상 구역을 각각 렌더링하고, 이들을 결합한 형태의 가상의 페이지로 미리 렌더링하여, 상기 렌더링한 가상 페이지들을 표시하는 환경 데이터 표시단계;
현장 서버에서, 상기 복합 센서부로부터의 환경 데이터를 기반으로 미세수분 분무 시스템의 동작을 제어하는 분무 시스템 제어단계;
를 포함하여 구성되며,
상기 환경 데이터 송/수신단계는,
일 작업자 단말이, 상기 복합 센서부로부터의 현장 환경 데이터를 다른 작업자 단말로부터 추가로 수신하여, 이를 현장 서버 및 전자게시판 장치로 전달하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하고,
상기 환경 데이터 표시단계는,
현장 통신 네트워크를 통하여 수신한 환경 데이터를 가상 페이지로 렌더링하는 가상 페이지 렌더링단계;
상기 렌더링한 가상 페이지들을 저장하는 가상 페이지 저장단계;
상기 저장된 가상 페이지들을 표시정보로서 디스플레이부에 표시하는 가상 페이지 표시단계;
상기 저장된 가상 페이지들을 상기 현장 통신 네트워크에 접속된 작업자 단말들에 전송하는 가상 페이지 전송단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하고,
상기 분무 시스템 제어단계는,
현장 서버에서 분무 시스템 제어 신호를 작업자 단말이 중계하여 분무 시스템으로 전송하는 과정을 포함하는 것;
을 특징으로 하여,
상기 현장 통신 네트워크에 접속된 각 작업자 단말은, 상기 복합 센서부, 현장 서버, 전자게시판 장치, 미세수분 분무 시스템 사이에서 데이터를 중계하는 중계기인 동시에, 상기 전자게시판 장치로부터의 가상 페이지를 표시정보로서 추가로 표시하는 표시부로 기능하는 것을 특징으로 하는 현장 미세먼지 및 온열 관리 방법. - 삭제
- 삭제
- 제8항에 있어서,
상기 분무 시스템 제어단계는,
현장 서버에서, 현장 통신 네트워크를 통하여 획득한 복합 센서부로부터의 환경 데이터를 소정의 기준 데이터와 비교하여 미세수분 분무 시스템을 제어하기 위한 제어 데이터를 생성하는 제어 데이터 생성단계;
전자게시판 장치에서, 상기 현장 서버로부터의 제어 데이터에 따라 미세수분 노즐, 냉각장치 및 수분펌프 각각의 동작을 제어하여 미세수분의 분무를 조절하는 미세수분 분무 조절단계;
를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 현장 미세먼지 및 온열 관리 방법.
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| KR1020200025721A KR102189020B1 (ko) | 2020-03-02 | 2020-03-02 | IoT 복합센서를 활용한 현장 미세먼지 및 온열 관리시스템 및 그 방법 |
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2020
- 2020-03-02 KR KR1020200025721A patent/KR102189020B1/ko active IP Right Grant
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