KR102268240B1 - Operation system and method of automated waste collection bins based on deep learning based artificial intelligence - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자동화 폐기물 수거함의 운영에 관한 것으로서, 구체적으로 자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 인공지능 운영 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the operation of an automated waste collection box, and more particularly, to a deep learning-based artificial intelligence operating system and method of an automated waste collection box.
폐기물은 주로 한 곳에 모아지고 폐기물 수거 차량이 일괄 수거하는 방식으로 처리되고 있다. 도로변, 공공 장소, 주택가 등에 설치되는 폐기물 수거함(bin)은 다양한 폐기물(예컨대, 일반 폐기물, 재활용 폐기물, 산업 폐기물, 의료 폐기물 또는 음식 폐기물)를 적재한다. 상기 일반 쓰레기, 재활용 폐기물, 산업 폐기물 또는 음식 폐기물은 이하에서 "폐기물"이라고 통칭하기로 한다.Waste is mainly collected in one place and disposed of in a way that a waste collection vehicle collects it collectively. Waste bins installed on roadsides, public places, residential areas, etc. load various wastes (eg, general waste, recycling waste, industrial waste, medical waste, or food waste). The general waste, recycling waste, industrial waste, or food waste will be collectively referred to as “waste” hereinafter.
일반적으로, 쓰레기통이 차기도 전에 폐기물을 수거하는 경우가 발생한다. 이와 같은 경우는 폐기물 수거함 유지 관리에 필요 이상으로 많은 비용이 소요된다. 또한 폐기물 수거함이 꽉 찼음에도 불구하고 수거 시기가 되지 않아 폐기물이 수거함 밖으로 나와 있는 경우가 있다. 이와 같은 경우는 악취가 발생하고, 미관을 해치는 문제점이 있다.In general, it happens that waste is collected before the bins are full. In such a case, the maintenance of the waste collection box is more expensive than necessary. In addition, even though the waste bin is full, there are cases where the collection time does not come, and the waste comes out of the container. In such a case, there is a problem that an odor is generated and the aesthetics is impaired.
전술한 문제점들을 해결하기 위해 다양한 자동화 폐기물 수거함들이 도입되고 있다. 이때, 운용자가 직접 상기 다양한 자동화 폐기물 수거함으로 직접 찾아가지 않더라도 근거리 또는 원거리에서 상기 다양한 자동화 폐기물 수거함들을 자동적으로 운용하기 위해 인공지능을 이용한 운영 방안이 요구된다.In order to solve the above problems, various automated waste collection boxes have been introduced. In this case, even if the operator does not directly visit the various automated waste collection boxes, an operation method using artificial intelligence is required to automatically operate the various automated waste collection boxes in a short or long distance.
본 발명은 다양한 자동화 폐기물 수거함들을 효율적으로 운용하는 인공지능 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention provides an artificial intelligence system and method for efficiently operating various automated waste collection boxes.
본 발명의 일 실시 예에 따른 시스템은, 자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 인공지능 운영 시스템에 있어서, 폐기물을 압축 또는 일반 수용하고, 각 센서의 감지 정보를 생성하고, 각 자동화 폐기물 수거함의 종류 및 상태와 관련된 제1 정보, 상기 감지 정보, 및 상기 각 자동화 폐기물 수거함의 위치를 나타내는 제2 정보를 AI(Artificial Intelligence) 장치로 전송하는 상기 각 자동화 폐기물 수거함; 상기 제1 정보, 상기 감지 정보, 및 상기 제2 정보를 수신하고, 상기 감지 정보에 포함된 다수의 파라미터들 중에서 적어도 복수의 파라미터들을 선택하여 제1 파라미터 셋을 생성하고, 회귀적 신경망(RNN : Recurrent Neural Network) 기법 중 장단기기억(LSTM : Long Short Term Memory) 제1 딥러닝(deep learning) 알고리즘에 상기 제1 파리미터 셋을 입력하여 상기 각 자동화 폐기물 수거함에 대한 제1 수거 일정 및 제1 운영 요소를 출력하고, 상기 감지 정보가 대용량 데이터를 포함하는 경우, 상기 다수의 파라미터들 중에서 상기 AI 장치에서 미처리된 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 미처리된 감지 정보, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보를 딥러닝 기반 AI 운영 서버로 전송하는 상기 AI 장치; 상기 제1 정보, 상기 미처리된 감지 정보, 및 상기 제2 정보를 수신하고, 상기 미처리된 감지 정보에 포함된 다수의 파라미터들과 상기 미리 지정된 다수의 파라미터들 중에서 복수의 파라미터들을 선택하여 제2 파라미터 셋을 생성하고, 장단기기억 제2 딥러닝 알고리즘에 상기 제2 파라미터 셋을 입력하여 상기 각 자동화 폐기물 수거함에 대한 제2 수거 일정 및 제2 운영 요소를 출력하고, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보를 기반으로 상기 제2 수거 일정 및 상기 제2 운영 요소에 부합한 일정에 가용한 수거 차량 중 폐기물과 수거함의 특성에 맞는 해당 수거 차량과 인력을 결정하고, 해당 수거 차량과 담당자의 단말에 업무지시하는 딥러닝 기반 AI 운영 서버를 포함하고, 상기 제1 운영요소 및 상기 제2 운영요소는 상기 자동화 폐기물 수거함의 서비스, 고장 수리, 만적전 선수거, 추가 배치, 배치지역 철수 중 적어도 하나를 포함한다.A system according to an embodiment of the present invention, in a deep learning-based artificial intelligence operating system of an automated waste collection box, compresses or generally accommodates waste, generates detection information of each sensor, and the type and state of each automated waste collection box Each automated waste collection box for transmitting first information related to, the detection information, and second information indicating the location of each automated waste collection box to an AI (Artificial Intelligence) device; Receiving the first information, the sensing information, and the second information, selecting at least a plurality of parameters from among a plurality of parameters included in the sensing information to generate a first parameter set, and a recursive neural network (RNN: The first set of parameters is input to the first deep learning algorithm of Long Short Term Memory (LSTM) among Recurrent Neural Network) techniques, and the first collection schedule and first operating elements for each automated waste collection box output, and when the detection information includes a large amount of data, deep unprocessed detection information, the first information, and the second information including at least one parameter that has not been processed by the AI device among the plurality of parameters The AI device for transmitting to a learning-based AI operation server; receiving the first information, the unprocessed detection information, and the second information, and selecting a plurality of parameters from among a plurality of parameters included in the unprocessed detection information and a plurality of preset parameters to obtain a second parameter A set is generated, and the second parameter set is input to a long and short-term memory second deep learning algorithm to output a second collection schedule and a second operating element for each automated waste collection box, and the first information and the second information based on the second collection schedule and the collection vehicles available for the schedule matching the second operation factor, determine the relevant collection vehicle and manpower suitable for the characteristics of the waste and collection box, and instruct the collection vehicle and the terminal of the person in charge and a deep learning-based AI operation server, wherein the first operation element and the second operation element include at least one of service of the automated waste collection box, troubleshooting, full pre-removal, additional deployment, and evacuation of the deployment area. .
본 발명의 일 실시 예에 따른 방법은, 자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 인공지능 운영 방법에 있어서, AI(Artificial Intelligence) 장치에서, 각 자동화 폐기물 수거함에서 생성된 각 센서의 감지 정보, 상기 각 자동화 폐기물 수거함의 종류 및 상태와 관련된 제1 정보 및 상기 각 자동화 폐기물 수거함의 위치를 나타내는 제2 정보를 수신하는 과정; 상기 AI 장치에서, 상기 감지 정보에 포함된 다수의 파라미터들 중에서 적어도 복수의 파라미터들을 선택하여 제1 파라미터 셋을 생성하는 과정; 상기 AI 장치에서, 회귀적 신경망(RNN : Recurrent Neural Network) 기법 중 장단기기억(LSTM : Long Short Term Memory) 제1 딥러닝(deep learning) 알고리즘에 상기 제1 파리미터 셋을 입력하여 상기 각 자동화 폐기물 수거함에 대한 제1 수거 일정 및 제1 운영 요소를 출력하는 과정; 상기 AI 장치에서, 상기 감지 정보가 대용량 데이터를 포함하는 경우, 상기 다수의 파라미터들 중에서 상기 AI 장치에서 미처리된 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 미처리된 감지 정보, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보를 딥러닝 기반 AI 운영 서버로 전송하는 과정; 상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버에서, 상기 제1 정보, 상기 미처리된 감지 정보, 및 상기 제2 정보를 수신하는 과정; 상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버에서, 상기 미처리된 감지 정보에 포함된 다수의 파라미터들과 상기 미리 지정된 다수의 파라미터들 중에서 복수의 파라미터들을 선택하여 제2 파라미터 셋을 생성하는 과정; 상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버에서, 장단기기억 제2 딥러닝 알고리즘에 상기 제2 파라미터 셋을 입력하여 상기 각 자동화 폐기물 수거함에 대한 제2 수거 일정 및 제2 운영 요소를 출력하는 과정; 및 상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버에서, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보를 기반으로 상기 제2 수거 일정 및 상기 제2 운영 요소에 부합한 일정에 가용한 수거 차량 중 폐기물과 수거함의 특성에 맞는 해당 수거 차량과 인력을 결정하고, 해당 수거 차량과 담당자의 단말에 업무지시하는 과정을 포함하고, 상기 제1 운영요소 및 상기 제2 운영요소는 상기 자동화 폐기물 수거함의 서비스, 고장 수리, 만적전 선수거, 추가 배치, 배치지역 철수 중 적어도 하나를 포함한다.In the method according to an embodiment of the present invention, in the deep learning-based artificial intelligence operation method of the automated waste collection box, in the AI (Artificial Intelligence) device, detection information of each sensor generated in each automated waste collection box, each automated waste Receiving first information related to the type and state of the collection box and second information indicating the location of each automated waste collection box; generating, in the AI device, a first parameter set by selecting at least a plurality of parameters from among a plurality of parameters included in the detection information; In the AI device, each of the automated wastes is collected by inputting the first set of parameters to the first deep learning algorithm of Long Short Term Memory (LSTM) among Recurrent Neural Network (RNN) techniques. outputting a first collection schedule and a first operating element for ; In the AI device, when the detection information includes a large amount of data, unprocessed detection information including at least one parameter not processed by the AI device among the plurality of parameters, the first information, and the second information The process of sending to a deep learning-based AI operation server; Receiving the first information, the unprocessed sensing information, and the second information in the deep learning-based AI operation server; generating, in the deep learning-based AI operation server, a second parameter set by selecting a plurality of parameters from among a plurality of parameters included in the unprocessed detection information and a plurality of preset parameters; In the deep learning-based AI operation server, inputting the second parameter set to a second deep learning algorithm for long-term memory and outputting a second collection schedule and a second operation element for each automated waste collection box; and in the deep learning-based AI operation server, based on the first information and the second information, according to the characteristics of waste and collection boxes among the collection vehicles available for the second collection schedule and a schedule matching the second operation element Determining the collection vehicle and manpower, and instructing the collection vehicle and the terminal of the person in charge, wherein the first operating element and the second operating element are service of the automated waste collection box, troubleshooting, and full-time player It includes at least one of moving, additional deployment, and evacuation of the deployment area.
본 발명은 각 자동화 폐기물 수거함의 통합 관리를 가능케 한다.The present invention enables the integrated management of each automated waste bin.
본 발명은 신뢰성 높은 데이터베이스의 구축, 빅데이터화와 이의 분석을 가능케 한다.The present invention enables the construction of a reliable database, big dataization, and analysis thereof.
본 발명은 축적된 데이터 베이스의 분석으로 향후 폐기물 수거 정책 반영에 적용할 수 있는 정책적 자료가 될 수 있다.The present invention can become policy data that can be applied to reflect future waste collection policies by analyzing the accumulated database.
본 발명은 폐기물과 인간 및 동물의 접촉을 최소화 함으로 병원균의 사회노출을 최소화 할 수 있다.The present invention can minimize the social exposure of pathogens by minimizing the contact between waste and humans and animals.
본 발명은 폐기물의 수거 관리를 효율적으로 함으로 수거비용 절감 효과가 있다. The present invention has the effect of reducing the collection cost by efficiently managing the collection of waste.
본 발명은 최소 운용 인력 및 장비를 구축할 수 있다.The present invention can establish a minimum operating manpower and equipment.
본 발명은 유연성 및 신뢰성 높은 자동화 폐기물 수거함 수거 제어 시스템을 제공할 수 있다.The present invention can provide a flexible and highly reliable automated waste collection box collection control system.
본 발명은 선수금이 가능한 자동화 폐기물 수거장비를 활용함으로 폐기물 수거비에 대한 미수금을 방지할 수 있다.The present invention can prevent receivables for waste collection costs by utilizing an automated waste collection equipment capable of advance payment.
본 발명은 인터넷을 통한 원거리 정비 및 운영 지원이 가능할 수 있다.The present invention may enable remote maintenance and operation support through the Internet.
본 발명은 폐기물 수거 일정의 정확도를 높여 발생 폐기물의 외부노출을 방지 할 수 있다. The present invention can prevent the external exposure of the generated waste by increasing the accuracy of the waste collection schedule.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동화 폐기물 수거함의 수거 제어 시스템의 블록 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엣지 컴퓨팅 게이트웨이의 블록 구성도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 딥러닝 기반 AI 운영 서버의 블록 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동화 폐기물 수거함과 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(Edge Gateway)의 딥러닝 제어 시스템 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엣지 컴퓨팅 게이트웨이의 상세 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 딥러닝 기반 AI 운영 서버의 빅데이터 분석, 딥러닝 알고리즘 기능 및 운영 기능 제어의 상세 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 딥러닝 기반 AI 운영 서버 내 딥러닝 기반 AI 모듈의 상세 동작을 나타낸 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 딥러닝 기반 AI 모듈의 운영결과를 판단하고 이를 보정하기 위한 인공지능 신경망 운영 파라메터의 선정 및 적용 비율을 결정하는 상세 동작을 나타낸 흐름도이다.1 is a block diagram of a collection control system of an automated waste collection box according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram illustrating an edge computing gateway according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram of a deep learning-based AI operation server according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating the operation of a deep learning control system of an automated waste collection box and an edge computing gateway according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a detailed operation of an edge computing gateway according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating detailed operations of big data analysis, deep learning algorithm function, and operation function control of a deep learning-based AI operation server according to an embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a detailed operation of a deep learning-based AI module in a deep learning-based AI operation server according to an embodiment of the present invention.
8 is a flowchart illustrating a detailed operation of determining the operation result of the deep learning-based AI module and determining the selection and application rate of the artificial intelligence neural network operation parameter for correcting the operation result according to another embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 다양한 실시 예가 첨부된 도면을 참조하여 기재된다. 그러나, 이는 본 발명에 기재된 기술을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 실시 예의 다양한 변경(modifications), 균등물(equivalents), 및/또는 대체물(alternatives)을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용될 수 있다.Hereinafter, various embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, this is not intended to limit the technology described in the present invention to specific embodiments, and it should be understood that various modifications, equivalents, and/or alternatives of the embodiments of the present invention are included. . In connection with the description of the drawings, like reference numerals may be used for like components.
본 발명에서, "가진다", "가질 수 있다", "포함한다", 또는 "포함할 수 있다" 등의 표현은 해당 특징(예: 수치, 기능, 동작, 또는 부품 등의 구성요소)의 존재를 가리키며, 추가적인 특징의 존재를 배제하지 않는다.In the present invention, expressions such as “have”, “may have”, “include”, or “may include” indicate the presence of a corresponding characteristic (eg, a numerical value, function, operation, or component such as a part). and does not exclude the presence of additional features.
본 발명에서, "A 또는 B", "A 또는/및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는/및 B 중 하나 또는 그 이상"등의 표현은 함께 나열된 항목들의 모든 가능한 조합을 포함할 수 있다. 예를 들면, "A 또는 B", "A 및 B 중 적어도 하나", 또는 "A 또는 B 중 적어도 하나"는, (1) 적어도 하나의 A를 포함, (2) 적어도 하나의 B를 포함, 또는 (3) 적어도 하나의 A 및 적어도 하나의 B 모두를 포함하는 경우를 모두 지칭할 수 있다.In the present invention, expressions such as “A or B”, “at least one of A or/and B”, or “one or more of A or/and B” may include all possible combinations of the items listed together. . For example, "A or B", "at least one of A and B", or "at least one of A or B" means (1) includes at least one A, (2) includes at least one B; Or (3) it may refer to all cases including both at least one A and at least one B.
본 발명에서 사용된 "제 1", "제 2", "첫째", 또는 "둘째" 등의 표현들은 다양한 구성요소들을, 순서 및/또는 중요도에 상관없이 수식할 수 있고, 한 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위해 사용될 뿐 해당 구성요소들을 한정하지 않는다. 예를 들면, 제 1 사용자 기기와 제 2 사용자 기기는, 순서 또는 중요도와 무관하게, 서로 다른 사용자 기기를 나타낼 수 있다. 예를 들면, 본 발명에 기재된 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 바꾸어 명명될 수 있다.Expressions such as "first", "second", "first", or "second" used in the present invention may modify various elements, regardless of order and/or importance, and may modify one element to another. It is used only to distinguish it from the components, and does not limit the components. For example, the first user equipment and the second user equipment may represent different user equipment regardless of order or importance. For example, without departing from the scope of the rights described in the present invention, the first component may be named as the second component, and similarly, the second component may also be renamed as the first component.
어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "(기능적으로 또는 통신적으로) 연결되어((operatively or communicatively) coupled with/to)" 있다거나 "접속되어(connected to)" 있다고 언급된 때에는, 상술한 어떤 구성요소가 상술한 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나, 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)를 통하여 연결될 수 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소(예: 제 1 구성요소)가 다른 구성요소(예: 제 2 구성요소)에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 어떤 구성요소와 다른 구성요소 사이에 다른 구성요소(예: 제 3 구성요소)가 존재하지 않는 것으로 이해될 수 있다.A component (eg, a first component) is "coupled with/to (operatively or communicatively)" to another component (eg, a second component); When referring to "connected to", it should be understood that any of the above-described components may be directly connected to the above-described other component or may be connected through another component (eg, a third component). On the other hand, when it is said that a component (eg, a first component) is "directly connected" or "directly connected" to another component (eg, a second component), a component different from a component It may be understood that no other component (eg, a third component) exists between the elements.
본 발명에서 사용된 표현 "~하도록 구성된(또는 설정된)(configured to)"은 상황에 따라, 예를 들면, "~에 적합한(suitable for)", "~하는 능력을 가지는(having the capacity to)", "~하도록 설계된(designed to)", "~하도록 변경된(adapted to)", "~하도록 만들어진(made to)", 또는 "~를 할 수 있는(capable of)"과 바꾸어 사용될 수 있다. 용어 "~하도록 구성된(또는 설정된)"은 하드웨어적으로 "특별히 설계된(specifically designed to)" 것만을 반드시 의미하지 않을 수 있다. 대신, 어떤 상황에서는, "~하도록 구성된 장치"라는 표현은, 그 장치가 다른 장치 또는 부품들과 함께 "~할 수 있는" 것을 의미할 수 있다. 예를 들면, 문구 "A, B, 및 C를 수행하도록 구성된(또는 설정된) 프로세서"는 해당 동작을 수행하기 위한 전용 프로세서(예: 임베디드 프로세서), 또는 메모리 장치에 저장된 하나 이상의 소프트웨어 프로그램들을 실행함으로써, 해당 동작들을 수행할 수 있는 범용 프로세서(generic-purpose processor)(예: CPU 또는 AP(application processor))를 의미할 수 있다.The expression "configured to (or configured to)" used in the present invention depends on the context, for example, "suitable for", "having the capacity to" It can be used interchangeably with "," "designed to", "adapted to", "made to", or "capable of". The term “configured (or configured to)” may not necessarily mean only “specifically designed to” in hardware. Instead, in some circumstances, the expression “a device configured to” may mean that the device is “capable of” with other devices or parts. For example, the phrase “a processor configured (or configured to perform) A, B, and C” refers to a dedicated processor (eg, an embedded processor) for performing the operations, or by executing one or more software programs stored in a memory device. , may mean a generic-purpose processor (eg, a CPU or an application processor (AP)) capable of performing corresponding operations.
본 발명에서 사용된 용어들은 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 다른 실시 예의 범위를 한정하려는 의도가 아닐 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함할 수 있다. 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 용어들은 본 발명에 기재된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가질 수 있다. 본 발명에 사용된 용어들 중 일반적인 사전에 정의된 용어들은, 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 동일 또는 유사한 의미로 해석될 수 있으며, 본 발명에서 명백하게 정의되지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다. 경우에 따라서, 본 발명에서 정의된 용어일지라도 본 발명의 실시 예들을 배제하도록 해석될 수 없다.Terms used in the present invention are only used to describe specific embodiments, and may not be intended to limit the scope of other embodiments. The singular expression may include the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. Terms used herein, including technical or scientific terms, may have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art described in the present invention. Among the terms used in the present invention, terms defined in general dictionary may be interpreted with the same or similar meaning as the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present invention, ideal or excessively formal meanings is not interpreted as In some cases, even terms defined in the present invention cannot be construed to exclude embodiments of the present invention.
본 명세서에서 "폐기물 수거 장치의 종류", "폐기물 수거 장비의 종류"와 "자동화 폐기물 수거함의 종류와 관련된 정보"는 동일한 의미이므로 혼용하여 사용하기로 한다. 아울러, 본 명세서에서 "폐기물 수거 장치의 종류 및 상태", "폐기물 수거 장비의 종류 및 상태"와 "자동화 폐기물 수거함의 종류 및 상태와 관련된 정보"는 동일한 의미이므로 혼용하여 사용하기로 한다.In this specification, the terms "type of waste collection device", "type of waste collection equipment" and "information related to the type of automated waste collection box" have the same meaning, and therefore will be used interchangeably. In addition, in this specification, "type and state of waste collection equipment", "type and state of waste collection equipment" and "information related to the type and state of automated waste collection box" are used interchangeably because they have the same meaning.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 일 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동화 폐기물 수거함의 수거 제어 시스템의 블록 구성도이다.1 is a block diagram of a collection control system of an automated waste collection box according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 AI 운영 제어 시스템을 설명한다.Referring to FIG. 1 , a deep learning-based AI operation control system of an automated waste collection box will be described.
자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 AI 운영 제어 시스템은 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N), 단말(120), 및 딥러닝 기반 AI(Artificial Intelligence) 운영 서버(130), 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140) 등으로 구성될 수 있다.The deep learning-based AI operation control system of the automated waste collection box includes the automated waste collection box (110-1, 110-2, ... , 110-N), the
AI는 인간의 지능으로 할 수 있는 사고, 학습, 자기계발 등을 컴퓨터가 할 수 있도록 하는 방법을 연구하는 컴퓨터 공학 및 정보기술의 한 분야로, AI 장치는 컴퓨터가 인간의 지능적인 행동을 모방할 수 있도록 하는 장치를 의미한다. 상기 AI 장치는 일 예로 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)를 포함하며, 이에 한정하지 않는다. 상기 AI 장치를 이하에서는 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)로 칭하기로 한다. 상기 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)는 적절한 GPU(Graphic Processing Unit)와 CPU(Central Processing Unit)를 갖는 딥러닝 신경망을 구현하여 방대한 양의 정보(예컨대 빅데이터)를 학습할 수 있다.AI is a field of computer science and information technology that studies how computers can do the thinking, learning, and self-development that human intelligence can do. device that makes it possible. The AI device includes, for example, the
추가적으로, 본 발명의 실시 예에 따른 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)의 동작은 대용량 데이터를 적은 비용으로 빠르게 분석하여 처리하고, 파일을 여러 대의 서버에 분산 저장하는 하둡 분산형 파일 시스템(Hadoop Distributed FileSystem : HDFS)에 적용할 수 있다.Additionally, the operation of the
자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)은 사용자의 편의와 안전을 고려하여 비접촉식 센서(Untact sensor, contactless sensor 혹은 AI Camera)로 작동을 시작할 수 있다. 또한 신용카드, RF(radio frequency) 카드, T-머니 카드, 3D 안면 인식, QR(Quick Response) 코드, 또는 바코드(barcode) 등의 인식 방법으로 사용자를 인식할 수 있으며, 폐기물의 배출 시 폐기물 처리비 등 비용의 지급 혹은 재활용품과 같은 특정 폐기물의 배출 시 신용 포인트나 금액 보상의 수단으로 사용 될 수 있다. The automated waste collection boxes (110-1, 110-2, ..., 110-N) may start to operate with a non-contact sensor (Untact sensor, contactless sensor, or AI Camera) in consideration of user convenience and safety. In addition, users can be recognized by recognition methods such as credit cards, radio frequency (RF) cards, T-money cards, 3D facial recognition, QR (Quick Response) codes, or barcodes, and waste disposal costs when discharging waste It can be used as a means of payment of expenses such as credit points or compensation for money when discharging certain wastes such as recyclables.
자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)은 폐기물과 수거함의 특성에 맞게 결제하거나 받을 수 있다. 그리고 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)은 결제 후, 사용자가 폐기물을 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)에 투입하면, 폐기물을 압축 혹은 일반 수용한다. 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)은 국가나 지자체 등의 법령과 조례에 따라 결제 행위가 필요치 않은 수거함 일 수도 있다.The automated waste collection boxes (110-1, 110-2, ..., 110-N) can be paid or received according to the characteristics of waste and collection boxes. And the automated waste collection box (110-1, 110-2, ... , 110-N) after payment, the user puts the waste into the automated waste collection box (110-1, 110-2, ... , 110-N) Upon input, the waste is compressed or generally received. Automated waste collection boxes (110-1, 110-2, ... , 110-N) may be collection boxes that do not require payment according to laws and ordinances of the country or local government.
자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)은 자동화 폐기물 수거함 의 위치 정보 및 자동화 폐기물 수거함의 종류와 관련된 정보를 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)로 송신하도록 구성될 수 있다. 여기서, 자동화 폐기물 수거함의 종류와 관련된 정보는 자동화 폐기물 수거함의 ID가 포함될 수 있다.The automated waste bins 110-1, 110-2, ..., 110-N may be configured to transmit location information of the automated waste bin and information related to the type of automated waste bin to the
추가적으로 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)은 폐기물을 수용하면 미리 설치된 적어도 하나 이상의 센서에 의한 감지 정보를 생성하고 생성된 감지 정보를 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)로 송신하도록 구성될 수 있다. 상기 감지 정보는 폐기물의 적재량 정보(예 : 무게 또는 부피), 실린더의 압축 압력(압축 정보), 기울어짐 정보, 전복 정보, 폐기물의 온도 정보, VOC(Volatile Organic Compounds)와 같은 인간에 유해한 유독물질의 발생량 정보 등을 포함할 수 있다.Additionally, the automated waste collection box (110-1, 110-2, ..., 110-N) generates detection information by at least one or more sensors installed in advance when receiving waste, and transmits the generated detection information to the
자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)은 예컨대, 이하에서 설명 할 자동화 폐기물 수거함 1(110-1), ... , 자동화 폐기물 수거함 6(110-6)을 포함할 수 있으나, 이에 국한되지 않는다. 보다 구체적으로 각 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)에 대해 설명하면 다음과 같다.The automated waste collection bins 110-1, 110-2, ... , 110-N are, for example, the automated waste collection bins 1 (110-1), ..., and the automated waste collection bin 6 (110-6) to be described below. may include, but is not limited to. In more detail, each automated waste collection box (110-1, 110-2, ..., 110-N) will be described as follows.
도 1을 참조하면, 자동화 폐기물 수거함 1(110-1)은 사물인터넷인 IoT(Internet of Things) 기반 폐기물 압축 컨테이너(교체형)를 포함할 수 있다. 비접촉식 셔터 개방 및 운전 시작 버튼과 카드 등의 인식으로 장비가 작동되면, 자동화 폐기물 수거함 1(110-1) 내부에 폐기물을 투입하고, 무게를 측정하고, 측정된 무게에 따라 폐기물 배출 비용이 결정되고, 표기된 금액을 결제 한 후, 폐기물 수용과 함께, 결제 카드를 배출 후, 폐기물을 압축부로 배출한다.Referring to FIG. 1 , an automated waste collection box 1 110 - 1 may include an Internet of Things (IoT)-based waste compression container (replaceable type). When the equipment is operated by opening the non-contact shutter and recognizing the operation start button and card, waste is put into the automated waste collection box 1 (110-1), the weight is measured, and the cost of discharging waste is determined according to the measured weight. , After paying the indicated amount, with the waste acceptance, the payment card is discharged, and the waste is discharged to the compression unit.
자동화 폐기물 수거함 1(110-1)은 폐기물 배출용 플라스틱 봉투의 제작이나 사용이 별도로 필요 없고, 수거 인력 및 수거 차량을 최대 약 80% 절감할 수 있다. 또한, 자동화 폐기물 수거함 1(110-1)은 폐기물을 압축함으로써 부피를 약 1/5로 줄일 수 있다. 자동화 폐기물 수거함 1(110-1)에는 악취 센서 등을 장착하여 폐기물에서 악취가 발생할 경우, 오존 및 악취제거 화학제재 등을 살포하여 악취를 제거하거나, 악취 제거용 필터가 장착된 송풍팬을 이용하여 악취를 외부로 방출 할 수 있다. The automated waste collection box 1 (110-1) does not require separate production or use of a plastic bag for discharging waste, and can reduce collection personnel and vehicles by up to about 80%. In addition, the volume of the automated waste collection box 1 (110-1) can be reduced to about 1/5 by compressing the waste. Automated waste collection box 1 (110-1) is equipped with an odor sensor to remove odors by spraying ozone and odor-removing chemical agents, etc., or by using a blower fan equipped with a filter for odor removal when odors are generated from waste. Odors can be emitted to the outside.
자동화 폐기물 수거함 2(110-2)은 예컨대, 폐기물 수거함의 상부에 초음파 센서, 카메라, UV(Ultraviolet) 센서 등의 적재량 감지센서를 구비한 수거함일 수도 있다. 자동화 폐기물 수거함 2(110-2)에 적재랑 감지센서를 구비함으로써, 각 폐기물에 따라 구분된 각 수거함마다 발생하는 폐기물 발생량 변화를 미리 예측하고 또한 폐기물 수거함의 상태 값인 기구물 기울기, 화재 발생 여부, 습도, 강우 및 강설 상태 등을 감지하여, 운영 및 제어의 운영 parameter로 사용 할 수 있다. 추가적으로, 자동화 폐기물 수거함 2(110-2)은 수거 필요 시점을 딥러닝 기반 AI 운영 서버의 딥러닝 기반 AI 알고리즘을 통하여 예측함으로 수거 차량의 최적 동선을 구현하여, 폐기물 수거 비용을 절감할 수 있다. The automated waste collection box 2 110 - 2 may be, for example, a collection box provided with a loading amount detection sensor, such as an ultrasonic sensor, a camera, and a UV (Ultraviolet) sensor, on the upper part of the waste collection box. By equipping the automatic waste collection box 2 (110-2) with a loading tank detection sensor, the change in the amount of waste generated in each collection box classified according to each waste is predicted in advance, and the inclination of the equipment which is the state value of the waste collection box, the occurrence of fire, humidity , rain and snow conditions can be detected and used as operating parameters for operation and control. In addition, the automated waste collection box 2 (110-2) predicts the need for collection through the deep learning-based AI algorithm of the deep learning-based AI operation server to realize the optimal movement of the collection vehicle, thereby reducing waste collection costs.
자동화 폐기물 수거함 3(110-3)은 예컨대, 태양광 전지판넬과 수거물 발생량 감지 센서를 부착한 스마트 폐기물 수직 압축 수거함을 포함할 수 있다. 자동화 폐기물 수거함 3(110-3)는 해변가, 공원, 도시의 거리, 대학의 캠퍼스와 주택가 등에 설치하여, 행인과 관광객들이 버리는 폐기물을 수거·압축 후 인터넷을 통해 감지 정보를 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)로 전송할 수 있다. 또한 자동화 폐기물 수거함 3(110-3)에 태양광 전지판넬와 발생한 전기를 저장 할 수 있는 배터리를 장착함으로, 자동화 폐기물 수거함은 자체 에너지를 생산하고 저장하여 필요시 사용함으로 발생량에 따라 쉽게 이설 및 추가가 가능하여 폐기물의 효율적 수거 수단이 될 수 있다.The automated waste collection box 3 (110-3) may include, for example, a smart waste vertical compression collection box to which a solar panel and a collection amount detection sensor are attached. Automated waste collection box 3 (110-3) is installed on beaches, parks, city streets, university campuses and residential areas, and collects and compresses waste thrown away by passers-by and tourists, and then transmits the sensing information through the Internet to the edge computing gateway (140). can be sent to In addition, the automated waste collection box 3 (110-3) is equipped with a solar panel and a battery that can store the generated electricity, so the automated waste collection box produces and stores its own energy and uses it when necessary, so it can be easily moved or added according to the amount of generation. As a result, it can be an efficient means of collecting waste.
신용카드 등의 결제 수단으로 사용자의 인식으로 작동하면, 자동화 폐기물 수거함 4(110-4)는 예컨대 음식폐기물의 무게를 측정 후, 신용카드 또는 RF 카드 등을 이용하여 과금 혹은 지불 할 수 있다. 그리고, 자동화 폐기물 수거함 4(110-4)는 수용된 음식폐기물에 Fin Heater 열원을 활용하여 열풍발효 건조 방식을 적용하고, 백금촉매를 이용하여 발생 악취를 반영구 탈취할 수 있다. 자동화 폐기물 수거함 4(110-4)는 열풍발생, 순환, 재활용 등으로 에너지 효율을 극대화할 수 있다.When the user's recognition is used as a payment method such as a credit card, the automated waste collection box 4 (110-4) can measure the weight of food waste, for example, and then charge or pay using a credit card or RF card. And, the automated waste collection box 4 (110-4) can apply the hot air fermentation drying method by using the Fin Heater heat source to the accommodated food waste, and semi-permanently deodorize the generated odor using a platinum catalyst. The automated waste collection box 4 (110-4) can maximize energy efficiency by generating hot air, circulation, and recycling.
자동화 폐기물 수거함 5(110-5)은 기존의 쓰레기통 보다 최대 약 5~7배 더 많은 폐기물 수용이 가능하며, 모션감지센서를 장착한 핸즈프리 투입구를 적용할 수 있고, 상태 표시등으로 적재 상태를 나타낼 수 있다. 자동화 폐기물 수거함 5(110-5)는 모션감지센서를 장착한 핸즈프리 투입구를 적용함으로 사용자가 폐기물 수거함을 직접 만지지 않아도 되므로 깔끔하고 위생적일 수 있다. 또한 자동화 폐기물 수거함 5(110-5)는 상태 표시등으로 폐기물의 적재 상태를 쉽게 확인할 수 있다. 예컨대, 자동화 폐기물 수거함 5(110-5)는 정상작동 및 사용 준비 완료시에는 녹색으로 표시할 수 있다. The automated waste collection box 5 (110-5) can accommodate up to about 5 to 7 times more waste than conventional trash cans, can be applied with a hands-free inlet equipped with a motion sensor, and can indicate the loading status with a status indicator. have. The automated waste collection box 5 (110-5) can be neat and hygienic because the user does not have to directly touch the waste collection box by applying a hands-free inlet equipped with a motion sensor. In addition, the automatic waste collection box 5 (110-5) can easily check the loading status of the waste with a status indicator light. For example, the automated waste collection box 5 ( 110 - 5 ) may be displayed in green when it operates normally and is ready for use.
자동화 폐기물 수거함 6(110-6)는 자동화 폐기물 수거함 1(110-1) 및 자동화 폐기물 수거함 2(110-2)를 장착한 폐기물 수거함 지하 저장 장치를 포함할 수 있다. 자동화 폐기물 수거함 6(110-6)는 지상의 폐기물 수거 공간이 부족할 경우, 적용할 수 있는 폐기물 수거 시스템이 될 수 있다. 자동화 폐기물 수거함 6(110-6)는 폐기물을 저울과 결제 시스템이 결합되어 있는 외부 슈트로 배출하여, 악취와 분진발생 및 폐기물의 부패를 최소화할 수 있다.The automated waste collection box 6 ( 110 - 6 ) may include an underground storage device for a waste collection box equipped with an automated waste collection box 1 ( 110 - 1 ) and an automated waste collection box 2 ( 110 - 2 ). The automated waste collection box 6 (110-6) may be a waste collection system that can be applied when there is a shortage of waste collection space on the ground. The automated waste collection box 6 (110-6) discharges the waste to an external chute in which the scale and the payment system are combined, thereby minimizing the generation of odor and dust and the decay of the waste.
여기서, 자동화 폐기물 수거함 2(110-2)~ 자동화 폐기물 수거함 6(110-6)은 자동화 폐기물 수거함 1(110-1)과 달리 교체형이 아니라, 수거형이다.Here, the automated waste collection box 2 (110-2) to the automated waste collection box 6 (110-6) are not a replacement type, but a collection type, unlike the automated waste collection box 1 (110-1).
한편, 상기 단말(120)은 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말 등을 포함하도록 구성되며, 이하에서는 단말(120)을 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말(120)로 칭하기로 한다. 상기 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말(120)은 수거 차량의 위치 정보, 수거 차량에 적재된 폐기물의 적재량 정보 및 적재 여부 정보 등을 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140) 또는 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)로 전송할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말(120)은 예를 들면, 스마트폰(smartphone), 태블릿 PC(tablet personal computer), 이동 전화기(mobile phone), 영상 전화기, 전자책 리더기(e-book reader), 데스크탑 PC(desktop personal computer), 랩탑 PC(laptop personal computer), 넷북 컴퓨터(netbook computer), 워크스테이션(workstation), PDA(personal digital assistant), PMP(portable multimedia player), 및 웨어러블 장치(wearable device) 중 하나가 될 수 있다. Meanwhile, the terminal 120 is configured to include a collection vehicle terminal, a driver terminal, and a service engineer terminal, and hereinafter, the terminal 120 will be referred to as a collection vehicle terminal, a driver terminal, and a
엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)은 각 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)으로 부터 자동화 폐기물 수거함과 폐기물 수거차량 및 기타의 감지 정보를 수신하여 딥러닝 처리할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)은 처리하지 못한 데이터(예 : 감지정보)는 딥러닝 기반 AI 운영 서버에서 처리할 수 있도록 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)로 전송하도록 구성될 수 있다. 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)에서 1차 데이터를 처리해줌으로써, 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)의 부하를 분산시킬 수 있다.The
상기 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)은 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)와 TCP(Transmission Control Protocol), 로라(Long Range : LoRa) 또는 와이파이(Wi-Fi) 등으로 연결될 수 있다.The automated waste collection box (110-1, 110-2, ..., 110-N) is an
상기 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)는 상기 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 가까운 곳에 위치하며, AP(access point)에 삽입될 수 있다. AP를 단순히 신호 중계기로 이용하는 것이 아니라, 핵심 데이터를 실시간 처리하는 엣지 기기 또는 AI 장치(엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140))로 사용할 수 있다.The
상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 각 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 통합 관리를 위해 각 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 상태를 실시간으로 확인하여 운용할 수 있다.The deep learning-based
또한 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)로 부터 감지 정보를 수신하고, 상기 감지 정보를 기반으로 하여 빅데이터 분석을 수행한다. 이후 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 빅데이터 처리 결과를 딥러닝(deep learning) 알고리즘에 적용할 수 있다. 여기서, 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 빅데이터 분석 동작은 생략할 수 있다.In addition, the deep learning-based
빅데이터 분석 결과 및 추가 감지 데이터들을 후술될 parameter set를 갖춘 딥러닝 알고리즘에 적용하여 인공지능의 운영 판단 결과를 얻을 수 있다. By applying the big data analysis result and additional detection data to a deep learning algorithm with a parameter set to be described later, the operation judgment result of artificial intelligence can be obtained.
딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 빅데이터 처리 결과 및 추가 감지 데이터를 딥러닝 알고리즘에 적용한 결과를 기반으로 하여 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 수거 여부, 수거 일정, 또는 수거 순위를 결정하고, 수거 예상 일정에 가용한 수거 차량을 결정하도록 구성될 수 있다. 즉, 상기 자동화 폐기물 수거함의 수거 여부, 수거 일정, 또는 수거 순위는 빅데이터 처리 결과를 딥러닝 알고리즘에 적용한 결과를 기반으로 하여 결정될 수 있다.The deep learning-based
딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 수거하는 것으로 결정된 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 향후 수거 일정을 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말(120)로 전송하며, 긴급 수거에 대해 도로 상에 운행 중인 수거 차량 중에서 선택하여 해당 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말(120)로 수거 지시 메시지를 송신하도록 구성될 수 있다. 또한 수리 서비스 관련에 대한 정보도 딥러닝 기반 긴급 출장 수리와 수거 후 수리를 구분하여 수리 서비스 담당자의 단말을 나타내는 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말(120)에 전송 할 수 있다.The deep learning-based
수거 지시 메시지에는 해당 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 위치 정보가 포함될 수 있으며, 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말(120)에는 위치 정보를 곧바로 내비게이션(navigation) 어플리케이션에 적용하여 해당 위치 정보의 최적 길 안내 서비스를 제공하도록 구성될 수 있다.The collection instruction message may include location information of the corresponding automated waste collection boxes (110-1, 110-2, ..., 110-N), and the location information is provided to the collection vehicle terminal, driver terminal, and
정리하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 각 자동화 폐기물 수거함은 폐기물을 압축 또는 일반 수용하고, 각 센서의 감지 정보를 생성하고, 각 자동화 폐기물 수거함의 종류 및 상태와 관련된 제1 정보, 상기 감지 정보, 및 상기 각 자동화 폐기물 수거함의 위치를 나타내는 제2 정보를 전송한다.In summary, each automated waste collection box according to an embodiment of the present invention compresses or generally accommodates waste, generates detection information of each sensor, and first information related to the type and state of each automated waste collection box, the detection information , and second information indicating the location of each of the automated waste collection bins.
AI 장치는 상기 제1 정보, 감지 정보, 및 상기 제2 정보를 수신하고, 상기 감지 정보를 회귀적 신경망(RNN : Recurrent Neural Network) 기법 중 장단기기억(LSTM : Long Short Term Memory) 제1 딥러닝(deep learning) 알고리즘에 적용하고, 상기 제1 딥러닝 알고리즘에 적용한 결과를 기반으로 하여 상기 각 자동화 폐기물 수거함의 제1 수거 일정 및 제1 운영 요소를 결정하고, 미처리된 감지 정보가 있는 경우, 상기 제1 정보, 상기 미처리된 감지 정보 및 상기 제2 정보를 딥러닝 기반 AI(Artificial Intelligence) 운영 서버로 전송한다.The AI device receives the first information, the sensed information, and the second information, and uses the sensed information in a Recurrent Neural Network (RNN) technique of Long Short Term Memory (LSTM) first deep learning (deep learning) is applied to the algorithm, and based on the result applied to the first deep learning algorithm, the first collection schedule and the first operating element of each automated waste collection bin are determined, and if there is unprocessed sensing information, the The first information, the unprocessed sensing information, and the second information are transmitted to a deep learning-based AI (Artificial Intelligence) operation server.
상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버는 상기 제1 정보, 상기 미처리된 감지 정보, 및 상기 제2 정보를 수신하고, 상기 미처리된 감지 정보를 기반으로 하여 빅데이터 분석을 수행하고, 상기 빅데이터 분석 결과를 회귀적 신경망(RNN : Recurrent Neural Network) 기법 중 장단기기억(LSTM : Long Short Term Memory) 제2 딥러닝(deep learning) 알고리즘에 적용하고, 상기 제2 딥러닝 알고리즘에 적용한 결과를 기반으로 하여 상기 자동화 폐기물 수거함의 제2 수거 일정 및 제2 운영 요소를 결정하고, 상기 제1 정보 및 제2 정보를 기반으로 하여, 상기 결정 결과에 부합한 일정에 가용한 수거 차량 중 폐기물과 수거함의 특성에 맞는 해당 수거 차량과 인력을 결정하고, 해당 수거 차량과 담당자의 단말에 업무지시한다.The deep learning-based AI operation server receives the first information, the unprocessed sensed information, and the second information, performs big data analysis based on the unprocessed sensed information, and displays the big data analysis result Among the Recurrent Neural Network (RNN) techniques, Long Short Term Memory (LSTM) is applied to the second deep learning algorithm, and the automation is based on the result applied to the second deep learning algorithm. A second collection schedule and a second operating element of the waste container are determined, and based on the first and second information, a corresponding one suitable for the characteristics of the waste and the container among the collection vehicles available for the schedule consistent with the determination result It determines the collection vehicle and manpower, and gives a task instruction to the collection vehicle and the terminal of the person in charge.
여기서, 상기 제1 운영요소 및 제2 운영요소는 상기 자동화 폐기물 수거함의 서비스, 고장 수리, 만적전 선수거, 추가 배치, 배치지역 철수 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 딥러닝 알고리즘의 적용을 위한 신경망의 각각의 parameter는 parameter set으로 나타내고, 상기 parameter set은 적어도 2개 이상의 parameter의 조합으로 구성되고, 및 상기 parameter set은 상기 장단기기억 딥러닝의 학습결과에 의해 결정된다.Here, the first operating element and the second operating element include at least one of service of the automated waste collection box, troubleshooting, full pre-removal, additional deployment, and evacuation of the deployment area, and a neural network for application of the deep learning algorithm Each parameter of is represented by a parameter set, the parameter set is composed of a combination of at least two or more parameters, and the parameter set is determined by the learning result of the long-term memory deep learning.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엣지 컴퓨팅 게이트웨이의 블록 구성도를 나타낸다.2 is a block diagram illustrating an edge computing gateway according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 일 실시 예에 따른 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(130)는 제어 모듈(141), 통신 모듈(142), 엣지 컴퓨팅 모듈(143), 센서 모듈(144), 및 장비 모듈(145) 등으로 구성될 수 있다.The
상기 제어 모듈(141)은 상기 통신 모듈(142), 엣지 컴퓨팅 모듈(143), 센서 모듈(144), 및 장비 모듈(145) 등이 AI 동작을 수행할 수 있도록 각각을 제어할 수 있다.The
상기 통신 모듈(142)은 각각의 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)로 부터 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 위치 정보 및 감지 정보를 수신하거나 필요 시 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)로 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 위치 정보 및 감지 정보를 전송할 수 있도록 구성될 수 있다.The
상기 엣지 컴퓨팅 모듈(143)은 각각의 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)로 부터 감지 정보를 수신하여 딥러닝 기반 AI 알고리즘을 적용하여 시스템 운영 결정을 위한 parameter set을 생성하고, 생성된 parameter set을 기반으로 하여 딥러닝 결과를 추출할 수 있다. 상기 엣지 컴퓨팅 모듈(143)에 처리하지 못한 데이터는 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)에서 처리할 수 있도록 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)로 전송할 수 있도록 구성될 수 있다.The
상시 센서 모듈(144)은 하나 이상의 센서를 장착하며, 상기 하나 이상의 센서를 이용하여 각각의 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 감지 정보를 취합하도록 구성될 수 있다.The
상기 장비 모듈(145)은 자동화 폐기물 수거함의 종류 및 상태와 관련된 정보를 저장하도록 구성될 수 있다.The
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 딥러닝 기반 AI 운영 서버의 블록 구성도이다.3 is a block diagram of a deep learning-based AI operation server according to an embodiment of the present invention.
상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 중앙 운영 제어 모듈(131), 통신 모듈(132), 운영자 단말/모니터링 시스템 모듈(133), 수거차량, 수거원, 서비스 부문 정보 모듈(134),ㅡ빅데이터 분석 모듈(135), 딥러닝 기반 AI 모듈(136) , 및 데이터베이스(database)(이하, "DB"라 칭함)(137) 등을 포함하도록 구성될 수 있다.The deep learning-based
중앙 운영 제어 모듈(131)는 각 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 수거 제어를 위해 각 구성 요소 즉, 통신 모듈(132), 운영자 단말/모니터링 시스템 모듈(133), 수거차량, 수거원, 서비스 부문 정보 모듈(134), 빅데이터 분석 모듈(135), 딥러닝 기반 AI 모듈(136), 및 DB(137)를 각각 제어할 수 있다. 중앙 운영 제어 모듈(131)는 빅데이터 분석 결과의 딥러닝 기반 AI 알고리즘에 적용한 결과를 이용하여 각 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 수거 여부, 수거 일정, 또는 수거 순위 및 서비스 여부 등을 결정하도록 구성될 수 있다.The central
통신 모듈(132)은 인터넷을 통해 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)으로 부터 위치 정보 및 자동화 폐기물 수거함의 종류 및 상태와 관련된 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 또한 통신 모듈(131)은 인터넷을 통해 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)으로 부터 감지 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 또한, 통신 모듈(132)은 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말(120)로 부터 수거 차량의 위치 정보, 수거 차량에 적재된 폐기물의 적재량 정보를 수신하도록 구성될 수 있다. 추가적으로 통신 모듈(131)은 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말(120)로 수거 지시 및 서비스 메시지를 전송할 수 있도록 구성될 수 있다.The
운영자 단말/모니터링 시스템 모듈(133)은 시스템과 각 기기의 운영현황을 사용자 등에 디스플레이하고, 이의 간섭을 시스템 운영에 반영할 수 있도록 구성할 수 있다.The operator terminal/
수거 차량, 수거원, 서비스 부분 정보 모듈(134)은 수거 차량 단말, 운전자 단말 및 서비스 기사 단말(120)로 부터 통신 모듈(131)을 통해 수신된 수거 차량의 현재 위치 정보, 수거 차량에 실어진 폐기물의 적재량 정보 및 적재 여부 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 또한 수거 차량, 수거원, 서비스 부분 정보 모듈(134)은 딥러닝 기반 AI 모듈(136)에서 판단되고, 결정된, 각 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 수거 여부, 수거 일정과 상기 수거 차량, 수거원, 서비스 부분 정보 모듈(134)에 저장된 정보를 기반으로 하여 수거 대상인 자동화 폐기물 수거함에 대한 수거 차량을 선택하도록 구성될 수 있다.The collection vehicle, collection agent, and service
딥러닝 기반 AI 모듈(136)은 각 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 위치 정보, 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 종류 및 상태와 관련된 정보, 감지 정보를 이용하여 회귀적 신경망 방식의 딥러닝 분석을 수행하고, 분석 결과를 저장 및 전송할 수 있다. 딥러닝 기반 AI 모듈(136)은 보다 구체적으로 각 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 위치 정보, 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 종류 및 상태와 관련된 정보, 감지 정보를 RNN(Recurrent Neural Network - 회귀적 신경망) 기술 중 LSTM(Long Short Term Memory -장단기 메모리) 딥러닝 알고리즘에 적용하여 자동화 폐기물 수거함의 수거 일정 및 서비스, 고장 수리, 만적전 선수거, 추가 배치, 배치지역 철수 적어도 하나를 포함하는 운영 요소를 결정하도록 구성될 수 있다. 상기 딥러닝 분석은 딥러닝 기반 AI 알고리즘 실행을 통해 이루어질 수 있다.Deep learning-based
RNN은 관련 정보와 그 정보를 사용하는 지점 사이 거리가 멀 경우 역전파시 그래디언트(gradient)가 점점 줄어 학습 능력이 크게 저하되는 문제점이 있는데, 이를 해결하기 위한 것이 LSTM이다. LSTM은 RNN의 히든(hidden) state에 cell-state를 추가한 구조이다. 본 발명의 실시 예에서의 LSTM은 입력된 감지 정보(입력값 또는 입력 데이터) 등을 기반으로 하여 parameter set을 생성하도록 구성될 수 있다. 참고로, LSTM은 입력 값에 대한 입력 게이트(input gate), 출력 값에 대한 출력 게이트(output gate), 망각 값에 대한 망각 게이트(forget gate) 등을 포함하여 구성될 수 있고, 상기 입력 게이트를 통해 입력된 입력 값을 저장하고, 상기 망각 게이트의 망각 값을 조정하고, 상기 출력 게이트로 출력 값을 출력할 수 있다.RNN has a problem in that when the distance between related information and the point where the information is used is long, the gradient gradually decreases during backpropagation and the learning ability is greatly reduced. To solve this problem, LSTM is used. LSTM is a structure in which cell-state is added to the hidden state of RNN. The LSTM in an embodiment of the present invention may be configured to generate a parameter set based on input sensing information (input value or input data). For reference, the LSTM may include an input gate for an input value, an output gate for an output value, a forget gate for a forget value, and the like, and It is possible to store an input value input through the method, adjust a forgetting value of the forgetting gate, and output an output value to the output gate.
빅데이터 분석 모듈(135)은 딥러닝 기반 AI 모듈(136)의 분석 결과를 빅데이터 분석 기법으로 분석하고 그 결과를 출력하거나 DB(137)에 저장 할 수 있다.The big
DB(137)은 상기 딥러닝 기반 AI 모듈(136)의 처리 결과를 저장하거나 빅데이터 분석 모듈(135)의 분석 결과를 저장하도록 구성될 수 있다.The
이와 같은 본 발명의 일 실시 예에 따른 인공지능 시스템에 의해 수거 차량의 동선이 최적화되며, 수거 효율이 높아질 수 있다.The movement of the collection vehicle is optimized by the artificial intelligence system according to an embodiment of the present invention, and collection efficiency can be increased.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 자동화 폐기물 수거함과 엣지 게이트웨이(Edge Gateway)의 딥러닝 제어 시스템 동작을 나타낸 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating the operation of a deep learning control system of an automated waste collection box and an edge gateway according to an embodiment of the present invention.
자동화 폐기물 수거함은 401 단계에서 사용자의 직접적 수신호 혹은 동작에 의해 시동되고 신용카드 등의 카드 인식으로 작동될 수 있다. 본 인식 방법 뿐만 아니라 자동화 폐기물 수거함이 작동될 수 있는 모든 방법이 이용 가능하다.The automated waste collection box is started by a user's direct hand signal or operation in
자동화 폐기물 수거함은 402 단계에서 자동화 폐기물 수거함의 종류별 특성에 따라, 각각의 지정된 폐기물을 수용한다. 폐기물을 수용 후에, 필요 시 자동화 폐기물 수거함은 폐기물의 무게를 측정하거나, 투입물을 AI 카메라 등으로 인식하고, 신용카드 또는 RF 카드 등의 결제 수단을 이용하여 과금 하거나 금액 혜택 및 포인트를 적립 할 수 있다.In
자동화 폐기물 수거함은 403 단계에서 수용된 폐기물과 관련된 감지 정보를 생성하고, 생성된 감지 정보를 엣지 컴퓨터 게이트웨이(140)로 전송할 수 있다. 이때, 자동화 폐기물 수거함은 감지 정보를 엣지 컴퓨터 게이트웨이(140)로 전송하기 이전에 자동화 폐기물 수거함의 종류 및 상태와 관련된 정보 및 자동화 폐기물 수거함의 위치 정보를 엣지 컴퓨터 게이트웨이(140)로 미리 전송할 수 있다.The automated waste collection box may generate detection information related to the received waste in
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 엣지 컴퓨팅 게이트웨이의 상세 동작을 나타낸 흐름도이다.5 is a flowchart illustrating a detailed operation of an edge computing gateway according to an embodiment of the present invention.
엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)은 501 단계에서 데이터가 입력된다.The
엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)은 502 단계에서 입력된 데이터를 기반으로 하여 시스템 결정을 위한 parameter set을 생성한다.The
엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)은 503 단계에서 생성된 parameter set을 기반으로 하여 딥러닝 결과를 추출한다.The
501 단계의 동작 내지 503 단계의 동작은 도 2의 엣지 컴퓨터 모듈(143)에서 실행될 수 있다.The operations of
입력된 데이터를 딥러닝 기반 인공지능 AI 알고리즘에 적용한 결과는 상기 수거 일정 등을 결정하기 위한 parameter set으로 나타내고, 상기 parameter set는 적어도 2개 이상의 parameter의 조합으로 구성되고, 및 상기 parameter set은 학습에 의해 결정된다.The result of applying the input data to the deep learning-based artificial intelligence AI algorithm is shown as a parameter set for determining the collection schedule, etc., the parameter set is composed of a combination of at least two or more parameters, and the parameter set is for learning is determined by
여기서, 상기 parameter는 폐기물 수거함의 온도, 습도, 무게 또는 부피, 오작동 빈도, 화재, 수거 장비의 종류, 폐기물의 종류, 수거 및 배치트럭 작업량, 해당 장치가 설치된 지역의 기존 폐기물 발생 증가율, 계절, 지역적 특징, 악취 감지 센서 값, VOC(volatile organic compounds) 감지 센서 값, 이전 수거 후 운영 기간 혹은 최초 폐기물 투입 후 운영기간, 마모 부품 교체 일정, 민원 발생 빈도, 운영 중 사고, 민원, 행정업무 등으로 인한 운영자 개입, 교통량 통계, 요일, 날씨, 및 일기 예보 중 하나 이상 혹은 전체를 포함할 수 있다. 상기 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)는 각 parameter에 본 시스템의 정상적 운영 이후 현재까지 쌓인 데이터의 분석을 통한 가중치를 주거나 특정 parameter의 회귀(Recurrent)를 막는 RNN(Recurrent Neural Network - 회귀적 신경망) 기술 중 LSTM(Long Short Term Memory - 장단기 메모리)의 딥러닝 기술을 적용하여 폐기물 및 장비의 수거 우선순위를 결정할 수 있다.Here, the parameters are the temperature, humidity, weight or volume of the waste collection box, the frequency of malfunctions, fire, the type of collection equipment, the type of waste, the amount of collection and batch truck work, the increase rate of the existing waste generation in the area where the device is installed, season, regional Characteristics, odor detection sensor value, VOC (volatile organic compounds) detection sensor value, operation period after previous collection or operation period after the first waste input, replacement schedule for worn parts, frequency of complaints, accidents during operation, civil complaints, administrative tasks It may include one or more or all of operator intervention, traffic statistics, day of the week, weather, and weather forecast. The
한편, 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)은 504 단계에서 추가적으로 처리할 데이터 또는 미처리된 데이터가 있는가를 판단한다. 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)는 저용량 데이터를 처리하기 때문에 대용량 데이터는 처리할 수 없다. 따라서, 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)에서 처리하지 못하는 데이터는 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)에서 처리할 수 있다.Meanwhile, the
추가적으로 처리할 데이터 또는 미처리된 데이터가 존재할 경우, 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)은 505 단계에서 딥러닝 기반 AI 서버로 추가 감지 데이터 또는 미처리된 감지 데이터를 전송한다.If there is data to be additionally processed or unprocessed data, the
그러나 추가적으로 처리할 데이터 또는 미처리된 데이터가 존재하지 않은 경우, 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)은 506 단계에서 딥러닝 결과를 확인한다. However, if there is no data to be additionally processed or unprocessed data, the
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 딥러닝 기반 AI 운영 서버의 상세 동작을 나타낸 흐름도이다.6 is a flowchart illustrating a detailed operation of a deep learning-based AI operation server according to an embodiment of the present invention.
딥러닝 기반 AI 운영 서버는 601 단계에서 엣지 컴퓨팅 게이트웨이(140)로 부터 자동화 폐기물 수거함과 폐기물 수거차량 및 기타의 감지 정보를 수신할 수 있다. 딥러닝 기반 AI 운영 서버는 도 6에는 도시하지 않았지만, 감지 정보를 수신하기 전에 자동화 폐기물 수거함의 종류 및 상태와 관련된 정보 및 자동화 폐기물 수거함의 위치 정보를 수신할 수 있다.The deep learning-based AI operation server may receive an automated waste collection box, a waste collection vehicle, and other sensing information from the
딥러닝 기반 AI 운영 서버는 602 단계에서 빅데이터 분석 모듈(135)에 감지 정보 등을 입력한다. 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 603 단계에서 빅데이터 분석을 수행한다.The deep learning-based AI operation server inputs detection information, etc. to the big
딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 604 단계에서 빅데이터 분석 결과를 딥러닝 기반 AI 모듈(136)에 입력한다.The deep learning-based
딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 605 단계에서 빅데이터 분석 결과를 딥러닝 기반 AI로 분석한다. 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 빅데이터 분석 결과를 인공지능 딥러닝 신경망에 적용한 결과를 출력하거나 도면에 도시하지 않은 그래픽 인터페이스를 통해서 디스플레이 할 수 있다. 딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 606 단계에서 빅데이터 분석 결과를 인공지능 딥러닝 신경망에 적용한 판단 결과를 이용하여 각 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 운영에 관련한 결정, 즉, 수거 여부, 수거 일정, 또는 수거 순위를 결정, 수리 결정, 철거, 추가 수거 장치 설치 관련 결정 모듈과 운영 작업자에 통지 할 수 있다. The deep learning-based
딥러닝 기반 AI 운영 서버(130)는 607 단계에서 결정된 수거 일정 등에 가용한 차량과 인력을 결정할 수 있다. 수거 차량은 수거 차량의 최적의 운행 경로, 상기 수거 차량의 수거 일정, 상기 수거 차량의 적재량 정보, 상기 수거 차량의 적재 여부 정보 등을 기반으로 하여 결정할 수 있다.The deep learning-based
추가적으로 딥러닝 기반 AI 운영 서버는 자동화 폐기물 수거함의 종류에 적절한 수거 차량을 결정할 수 있다. 만약, 자동화 폐기물 수거함의 종류가 교체형(예컨대, 자동화 폐기물 수거함 1)일 경우, 수거 차량은 상기 수거 차량의 용량이 임계치 보다 높은 수거 차량으로 결정할 수 있다. 그러나 자동화 폐기물 수거함의 종류가 수거형(예컨대, 자동화 폐기물 수거함 2~6)일 경우, 수거 차량은 상기 수거 차량의 용량이 임계치 이하인 수거 차량으로 결정할 수 있다. 자동화 폐기물 수거함의 종류에 따라서 적절한 용량의 수거 차량을 결정하면, 경비 절감의 효과가 있다.Additionally, the deep learning-based AI operation server can determine the appropriate collection vehicle for the type of automated waste collection box. If the type of the automated waste collection box is a replaceable type (eg, automated waste collection box 1), the collection vehicle may determine that the collection vehicle has a capacity higher than a threshold value. However, when the type of the automated waste collection box is a collection type (eg, automated waste collection boxes 2 to 6), the collection vehicle may be determined to be a collection vehicle having a capacity of the collection vehicle equal to or less than a threshold value. If a collection vehicle with an appropriate capacity is determined according to the type of automated waste collection box, there is an effect of cost reduction.
딥러닝 기반 AI 운영 서버는 608 단계에서 수거하는 것으로 결정된 자동화 폐기물 수거함의 수거에 대해 지정된 수거 차량의 해당 수거 차량 운전자 단말로 수거 지시 메시지를 송신하도록 구성될 수 있다.The deep learning-based AI operation server may be configured to send a collection instruction message to the corresponding collection vehicle driver terminal of the designated collection vehicle for the collection of the automated waste collection box determined to be collected in
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 딥러닝 기반 AI 모듈의 상세 동작을 나타낸 흐름도이다.7 is a flowchart illustrating a detailed operation of a deep learning-based AI module according to an embodiment of the present invention.
딥러닝 기반 AI 모듈은 701 단계에서 딥러닝 기반 신경망 모듈에 데이터를 입력함으로 분석 및 판단 process를 시작한다.The deep learning-based AI module starts the analysis and judgment process by inputting data into the deep learning-based neural network module in
딥러닝 기반 AI 모듈은 702 단계에서 시스템 운영의 각종 결정을 위한 신경망의 parameter set을 생성한다. parameter set은 딥러닝 학습을 통해 결정되며, 하기 2개 이상의 시스템 운영 결정을 위한 parameter를 조합하여 생성될 수 있다. parameter set은 추가적으로 자동화 폐기물 수거함 주변의 상황 등에 의해 업데이트나 추가 될 수 있다. 참고로, parameter set을 결정하기 전에 학습률, 반복 횟수 등은 미리 설정될 수 있다.The deep learning-based AI module creates a parameter set of the neural network for various decisions of system operation in
상기 수거 순위 선정을 위한 parameter은 다음과 같다.The parameters for selecting the collection order are as follows.
A. 자동화 폐기물 수거함의 온도(Temperature)A. Temperature of automated waste bins
B. 자동화 폐기물 수거함의 습도(Moisture)B. Moisture in automated waste bins
C. 발생 폐기물의 무게 또는 부피(Weight or Volume)C. Weight or Volume of Waste Generated
D. 고장, 정기점검 및 교체 -폐기물 수거 장치 부품의 고장 및 정기 점검과 소모품의 교체D. Failure, Periodic Inspection and Replacement - Failure of waste collection device parts and periodic inspection and replacement of consumables
E. 설치 지역에서의 폐기물 발생 증가 추세E. Increasing trend of waste generation in the installation area
F. 장비내 화재(Fire)F. Fire in equipment
G. 수거 장비의 종류 - 자동화 폐기물 수거함 1(예 : iTainer), 자동화 폐기물 수거함 3(예 : iSolar), 자동화 폐기물 수거함 4(예 : iDry B) 등등. 폐기물에 따른 구분도 다양하다.G. Types of Collection Equipment - Automated Waste Bin 1 (eg iTainer), Automated Waste Bin 3 (eg iSolar), Automated Waste Bin 4 (eg iDry B), etc. The classification of waste is also different.
H. 폐기물의 종류 (Type of waste)H. Type of waste
I. 수거 차량 및 인력의 작업량 - 수거율 80% 이상 적재 예상 시점에 수거 트럭이나 작업자가 부족할 경우 만적전 미리 수거I. Work load of collection vehicles and personnel - Collection rate of 80% or more If there are not enough collection trucks or workers at the time of expected loading, collection is carried out in advance
J. 해당 위치에서 유사 폐기물 증가 추세(Historic Waste Increase Trend at the location) - 기존 폐기물 발생량 대비 증가율J. Historic Waste Increase Trend at the location - Rate of increase compared to existing waste generation
K. 계절(Season) ; 여름의 해변가, 봄과 가을의 유명산 등 우선 수거 대상은 Parameter 에 수거 우선 순위 및 장비 배치량 증가 결정시 가산점 추가 K. Season; For priority collection targets such as beaches in summer and famous mountains in spring and autumn, additional points are added when determining the priority of collection and increase in the amount of equipment placed in the parameters.
L. 지역적 특징 카테고리L. Regional Features Categories
i. 농촌 지역i. rural area
ii.도심 지역ii.City Area
iii.해변 지역iii.Beach area
iv.산악 지역iv.mountainous areas
v.인구 밀집 지역v.populated areas
vi.인구 희귀 지역 vi. Population Rare Areas
vii.예상 사용 인구수 혹은 가구수vii. Estimated number of users or households
viii. 공업 지역viii. industrial area
ix.상업 지역 - 우선 배차ix.Commercial Area - Priority dispatch
M.악취 발생 감지 센서 값M. Odor detection sensor value
N.VOC(volatile organic compounds - 휘발성 화학물질) 감지 센서 값N.VOC (volatile organic compounds) detection sensor value
O.최초 발생 폐기물의 보관 기간 - 최대 보관기간으로 여름에는 예컨대 10일 보관, 겨울에는 예컨대 30일 보관 O. Storage period of the first waste - The maximum storage period is 10 days in summer and 30 days in winter.
P.소모품 부품 교체 일정 - 유압유 교체, 구리스 추가, 베어링 교체 등 P. Consumable parts replacement schedule - hydraulic oil replacement, grease addition, bearing replacement, etc.
Q.민원 발생 : 실제 발생 및 기존 지역 민원 발생 빈도Q.Occurrence of complaints: Actual occurrence and frequency of existing local complaints
R.교통량 통계 - 금요일의 경우 막힘으로 최소한 배차 등R. Traffic volume statistics - In the case of Friday, at least dispatch due to congestion, etc.
S.주간 요일 : 토요일과 일요일은 운영비 증가로 최대한 배차 우선 순위 낮춤S. Weekdays: On Saturdays and Sundays, the priority of dispatching is lowered as much as possible due to increased operating costs.
T.날씨 인자(Weather Factor) T. Weather Factor
i.강우 태풍 예상 - 자주 수거하는 조건i.Prediction of rainfall and typhoon - Frequent collection conditions
ii.강설 및 강추위 예상 - 최대한 늦게 수거하는 조건 ii. Prediction of snowfall and extreme cold - condition of collection as late as possible
U.운영자 개입 : U. Operator intervention:
i.폐기물 처리시설의 정기 보수 전 폐기물 최대량 수거 개입i. Intervention to collect the maximum amount of waste prior to regular maintenance of the waste treatment facility
ii.폐기물 처리시설의 정기 보수 중 폐기물 최소량 수거 개입행사 시 행사장 폐기물 사전 수거 개입 등 다수ii. In case of intervention in collecting the minimum amount of waste during regular maintenance of waste treatment facilities, intervention in the pre-collection of waste at the event site, etc.
V.인구의 성별, 나이별 구성 비V. Population ratio by gender and age
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딥러닝 기반 AI 모듈의 딥러닝 기반 신경망의 판단의 예는, 인구 밀집 지역에는 비교적 젊은 사람들이 많이 살고 폐기물의 양이 많은 편이다. 반면에, 인구 희귀 지역은 비교적 노인들이 많이 살고, 폐기물의 발생 양이 적은 편이다. 인구 희귀 지역일 경우, 폐기물이 자동 폐기물 수거함에 쌓이는 기간이 길어질 수 있으므로, 딥러닝 기반 AI 서버는 30%만 차더라도 미리 정해진 기간이 지나면, 만적율과 무관하게 무조건 수거할 수 있다. 이때의 parameter set은 인구 희귀 지역, 기간, 무게 또는 부피 일 수 있다. An example of the judgment of the deep learning-based neural network of the deep learning-based AI module is that relatively young people live in densely populated areas and there is a large amount of waste. On the other hand, in areas with a sparse population, a relatively large number of elderly people live and the amount of waste generated is relatively small. In the case of rare population areas, it may take a long time for waste to accumulate in the automatic waste collection box, so even if the deep learning-based AI server is only 30% full, after a predetermined period, it can be collected unconditionally regardless of the full load rate. At this time, the parameter set may be a population rarity area, period, weight, or volume.
한편, 딥러닝 기반 AI 모듈(136)은 예컨대, 빅데이터 분석 결과에 따른 폐기물의 예측 부하량을 고려하여 자동 폐기물 수거함의 수거 기준을 여름에는 더 짧게 설정하고, 겨울에는 더 길게 설정할 수 있다. 이때의 parameter set은 계절, 기상정보의 인자가 될 수 있다.On the other hand, the deep learning-based
이로서 본 발명의 일 실시 예는 자동화 폐기물 수거함(110-1, 110-2, ... , 110-N)의 폐기물이 넘치는 것을 방지할 수 있으며, 최적의 선별 수거가 가능해진다.Accordingly, an embodiment of the present invention can prevent the waste from overflowing in the automated waste collection boxes 110-1, 110-2, ..., 110-N, and optimal selection and collection is possible.
딥러닝 기반 AI 모듈은 703 단계에서 생성된 parameter set을 기반으로 하여 딥러닝 기반의 인공지능의 운영판단 결과를 추출하고 이에 맞게 진행한다.The deep learning-based AI module extracts the operation judgment result of deep learning-based AI based on the parameter set created in
도 8은 딥러닝 기반 AI 모듈의 운영 결과를 판단하고 이를 보정하기 위한 인공지능 신경망 운영 parameter의 선정 및 적용 비율을 결정하는 상세 동작을 나타낸 흐름도이다.8 is a flowchart illustrating a detailed operation of determining the operation result of the deep learning-based AI module and determining the selection and application rate of the artificial intelligence neural network operation parameter for correcting it.
딥러닝 기반 AI 모듈은 801 단계에서 딥러닝 기반 인공지능 신경망의 처리결과를 확인할 수 있다. 여기서, 상기 빅데이터 분석 결과를 parameter set으로 나타내고, 상기 parameter set은 적어도 2개 이상의 parameter의 조합으로 구성되고, 상기 parameter set은 학습에 의해 변경 및 결정될 수 있다. 딥러닝 기반 신경망의 인공지능 알고리즘에 적용한 입력 데이터의 분석 결과는, 상기 수거 일정 등의 운영 판단을 결정하기 위한 입력 데이터(input data)로 사용될 수 있고, 딥러닝 기반 인공지능의 처리 결과는 예컨대, 적재량(무게 또는 부피) 및 기존 수거량 증가비로 나타낼 수 있다. 이하에서 적재량(무게 또는 부피) 및 기존 수거량 증가비는 제1 parameter set로 칭한다.The deep learning-based AI module can check the processing result of the deep learning-based artificial intelligence neural network in
딥러닝 기반 AI 모듈은 802 단계에서 특정 시간 t1에서 제1 parameter set를 확인할 수 있다.The deep learning-based AI module may check the first parameter set at a specific time t1 in
딥러닝 기반 AI 모듈은 803 단계에서 특정 시간 t1에서 제1 parameter set와 임계값의 차이로 옵셋 값을 결정할 수 있다.The deep learning-based AI module may determine the offset value as the difference between the first parameter set and the threshold value at a specific time t1 in
딥러닝 기반 AI 모듈은 804 단계에서 t2에서의 제1 parameter set의 예측값에 507 단계에서 결정한 옵셋 값을 적용할 수 있다.The deep learning-based AI module may apply the offset value determined in step 507 to the predicted value of the first parameter set at t2 in
딥러닝 기반 AI 모듈은 805 단계에서 t2에서의 옵셋 값이 적용된 제2 parameter set를 결정할 수 있다.The deep learning-based AI module may determine the second parameter set to which the offset value at t2 is applied in
본 발명의 실시 예는 도 8과 같이, 옵셋값을 적용하여 parameter set을 구성함으로써, 자동화 폐기물 수거함의 수거 여부, 수거 일정, 또는 수거 순위 등을 보다 정확하게 결정할 수 있다.In an embodiment of the present invention, as shown in FIG. 8 , by configuring a parameter set by applying an offset value, it is possible to more accurately determine whether an automated waste collection box is collected, a collection schedule, or a collection order.
본 발명의 실시 예는 전술한 각각의 방법 또는 각각의 기능을 수행할 수 있는 모듈 또는 장치로 구현될 수 있다. 이때, 상기 모듈은 소프트웨어 및/또는 하드웨어의 구성으로 구현할 수 있다. 또한, 본 발명의 실시 예에 의하면, 전술한 방법 또는 기능은 프로그램이 기록된 매체에 프로세서가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 전술된 내용은 본 발명에 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명의 일 실시 예들은 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술적 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.An embodiment of the present invention may be implemented as a module or device capable of performing each of the above-described methods or each function. In this case, the module may be implemented as a configuration of software and/or hardware. In addition, according to an embodiment of the present invention, the above-described method or function may be implemented as processor-readable code on a medium in which a program is recorded. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the above-described contents can be modified and modified without departing from the essential characteristics of the present invention. Accordingly, the exemplary embodiments of the present invention are for explanation rather than limiting the technical idea, and the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. The protection scope of the present invention should be construed by the following claims, and all technical ideas within the equivalent range should be construed as being included in the scope of the present invention.
Claims (10)
폐기물을 압축 또는 일반 수용하고, 각 센서의 감지 정보를 생성하고, 각 자동화 폐기물 수거함의 종류 및 상태와 관련된 제1 정보, 상기 감지 정보, 및 상기 각 자동화 폐기물 수거함의 위치를 나타내는 제2 정보를 AI(Artificial Intelligence) 장치로 전송하는 상기 각 자동화 폐기물 수거함;
상기 제1 정보, 상기 감지 정보, 및 상기 제2 정보를 수신하고, 상기 감지 정보에 포함된 다수의 파라미터들 중에서 적어도 복수의 파라미터들을 선택하여 제1 파라미터 셋을 생성하고, 회귀적 신경망(RNN : Recurrent Neural Network) 기법 중 장단기기억(LSTM : Long Short Term Memory) 제1 딥러닝(deep learning) 알고리즘에 상기 제1 파라미터 셋을 입력하여 상기 각 자동화 폐기물 수거함에 대한 제1 수거 일정 및 제1 운영 요소를 출력하고, 상기 감지 정보가 대용량 데이터를 포함하는 경우, 상기 다수의 파라미터들 중에서 상기 AI 장치에서 미처리된 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 미처리된 감지 정보, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보를 딥러닝 기반 AI 운영 서버로 전송하는 상기 AI 장치;
상기 제1 정보, 상기 미처리된 감지 정보, 및 상기 제2 정보를 수신하고, 상기 미처리된 감지 정보에 포함된 다수의 파라미터들과 미리 지정된 다수의 파라미터들 중에서 복수의 파라미터들을 선택하여 제2 파라미터 셋을 생성하고, 장단기기억 제2 딥러닝 알고리즘에 상기 제2 파라미터 셋을 입력하여 상기 각 자동화 폐기물 수거함에 대한 제2 수거 일정 및 제2 운영 요소를 출력하고, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보를 기반으로 상기 제2 수거 일정 및 상기 제2 운영 요소에 부합한 일정에 가용한 수거 차량 중 폐기물과 수거함의 특성에 맞는 해당 수거 차량과 인력을 결정하고, 해당 수거 차량과 담당자의 단말에 업무지시하는 딥러닝 기반 AI 운영 서버를 포함하고,
상기 제1 운영요소 및 상기 제2 운영요소는 상기 자동화 폐기물 수거함의 서비스, 고장 수리, 만적전 선수거, 추가 배치, 배치지역 철수 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 인공지능 운영 시스템.
In the deep learning-based artificial intelligence operating system of the automated waste collection box,
Compression or general acceptance of waste, generating detection information of each sensor, and AI with first information related to the type and state of each automated waste bin, the detection information, and second information indicating the location of each automated waste bin (Artificial Intelligence) each of the automated waste collection bins for transmission to the device;
Receiving the first information, the sensing information, and the second information, selecting at least a plurality of parameters from among a plurality of parameters included in the sensing information to generate a first parameter set, and a recursive neural network (RNN: A first collection schedule and a first operating element for each automated waste collection box by inputting the first parameter set to a long short-term memory (LSTM) first deep learning algorithm among Recurrent Neural Network) techniques output, and when the detection information includes a large amount of data, deep unprocessed detection information, the first information, and the second information including at least one parameter that has not been processed by the AI device among the plurality of parameters The AI device for transmitting to a learning-based AI operation server;
A second parameter set is received by receiving the first information, the unprocessed detection information, and the second information, and selecting a plurality of parameters from among a plurality of parameters included in the unprocessed detection information and a plurality of preset parameters. generates, and inputs the second parameter set to a long-term memory second deep learning algorithm to output a second collection schedule and a second operation element for each automated waste collection box, and the first information and the second information Based on the second collection schedule and the collection vehicles available in the schedule corresponding to the second operation factor, the collection vehicle and manpower suitable for the characteristics of the waste and collection box are determined, and the operation is given to the collection vehicle and the terminal of the person in charge. Including a deep learning-based AI operation server,
The first operating element and the second operating element are based on deep learning of the automated waste collection box, characterized in that it includes at least one of service of the automated waste collection box, troubleshooting, full removal, additional placement, and evacuation of the deployment area. artificial intelligence operating system.
상기 감지 정보에 포함된 다수의 파라미터들은 폐기물 수거 장치의 온도, 습도, 폐기물 수거 무게 또는 부피 합계량, 오작동 빈도, 화재 발생 여부, 악취 센서 값, VOC(volatile organic compounds) 감지 센서 값, 최초 발생 폐기물의 저장 기간 및 폐기물의 종류 중 적어도 다수를 포함하며,
상기 미리 지정된 다수의 파라미터들은 수거 장비의 종류, 수거 트럭의 일자별 작업량, 해당 수거 위치의 현재까지 수거량 증가율, 계절, 지역적 특징, 마모 부품 교체 일정, 민원 발생 시 및 기존 민원 발생 빈도, 교통량 통계, 요일, 날씨, 및 일기 예보 중 적어도 다수를 포함함을 특징으로 하는 자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 인공지능 운영 시스템.
According to claim 1,
A number of parameters included in the detection information are the temperature, humidity, total amount of waste collection weight or volume, malfunction frequency, fire occurrence, odor sensor value, VOC (volatile organic compounds) detection sensor value, and the value of the first generated waste. at least a plurality of storage periods and types of waste;
The predetermined number of parameters include the type of collection equipment, the daily workload of the collection truck, the increase rate of the collection amount to date at the collection location, the season, regional characteristics, the replacement schedule for worn parts, the frequency of complaints and existing complaints, traffic volume statistics, day of the week A deep learning-based artificial intelligence operating system of an automated waste collection bin, characterized in that it includes at least a plurality of , weather, and weather forecasts.
상기 수거 차량은 상기 수거 차량의 최적 운행 경로, 상기 수거 차량의 수거 일정, 상기 수거 차량의 적재량 정보, 상기 수거 차량의 적재 여부 정보를 기반으로 하여 결정되는 것을 특징으로 하는 자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 인공지능 운영 시스템.
3. The method of claim 2,
The collection vehicle is an automated waste collection box, characterized in that it is determined based on an optimal driving route of the collection vehicle, a collection schedule of the collection vehicle, information on the amount of loading of the collection vehicle, and information on whether or not the collection vehicle is loaded. artificial intelligence operating system.
AI(Artificial Intelligence) 장치에서, 각 자동화 폐기물 수거함에서 생성된 각 센서의 감지 정보, 상기 각 자동화 폐기물 수거함의 종류 및 상태와 관련된 제1 정보 및 상기 각 자동화 폐기물 수거함의 위치를 나타내는 제2 정보를 수신하는 과정;
상기 AI 장치에서, 상기 감지 정보에 포함된 다수의 파라미터들 중에서 적어도 복수의 파라미터들을 선택하여 제1 파라미터 셋을 생성하는 과정;
상기 AI 장치에서, 회귀적 신경망(RNN : Recurrent Neural Network) 기법 중 장단기기억(LSTM : Long Short Term Memory) 제1 딥러닝(deep learning) 알고리즘에 상기 제1 파라미터 셋을 입력하여 상기 각 자동화 폐기물 수거함에 대한 제1 수거 일정 및 제1 운영 요소를 출력하는 과정;
상기 AI 장치에서, 상기 감지 정보가 대용량 데이터를 포함하는 경우, 상기 다수의 파라미터들 중에서 상기 AI 장치에서 미처리된 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 미처리된 감지 정보, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보를 딥러닝 기반 AI 운영 서버로 전송하는 과정;
상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버에서, 상기 제1 정보, 상기 미처리된 감지 정보, 및 상기 제2 정보를 수신하는 과정;
상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버에서, 상기 미처리된 감지 정보에 포함된 다수의 파라미터들과 미리 지정된 다수의 파라미터들 중에서 복수의 파라미터들을 선택하여 제2 파라미터 셋을 생성하는 과정;
상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버에서, 장단기기억 제2 딥러닝 알고리즘에 상기 제2 파라미터 셋을 입력하여 상기 각 자동화 폐기물 수거함에 대한 제2 수거 일정 및 제2 운영 요소를 출력하는 과정; 및
상기 딥러닝 기반 AI 운영 서버에서, 상기 제1 정보 및 상기 제2 정보를 기반으로 상기 제2 수거 일정 및 상기 제2 운영 요소에 부합한 일정에 가용한 수거 차량 중 폐기물과 수거함의 특성에 맞는 해당 수거 차량과 인력을 결정하고, 해당 수거 차량과 담당자의 단말에 업무지시하는 과정을 포함하고,
상기 제1 운영요소 및 상기 제2 운영요소는 상기 자동화 폐기물 수거함의 서비스, 고장 수리, 만적전 선수거, 추가 배치, 배치지역 철수 중 적어도 하나를 포함함을 특징으로 하는 자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 인공지능 운영 방법.
In the deep learning-based artificial intelligence operation method of the automated waste collection box,
In the AI (Artificial Intelligence) device, sensing information of each sensor generated in each automated waste bin, first information related to the type and state of each automated waste bin, and second information indicating the location of each automated waste bin are received process;
generating, in the AI device, a first parameter set by selecting at least a plurality of parameters from among a plurality of parameters included in the detection information;
In the AI device, each of the automated wastes is collected by inputting the first parameter set to the first deep learning algorithm of Long Short Term Memory (LSTM) among Recurrent Neural Network (RNN) techniques. outputting a first collection schedule and a first operating element for ;
In the AI device, when the detection information includes a large amount of data, unprocessed detection information including at least one parameter not processed by the AI device among the plurality of parameters, the first information, and the second information The process of sending to a deep learning-based AI operation server;
Receiving the first information, the unprocessed sensing information, and the second information in the deep learning-based AI operation server;
generating, in the deep learning-based AI operation server, a second parameter set by selecting a plurality of parameters from among a plurality of parameters included in the unprocessed detection information and a plurality of preset parameters;
outputting a second collection schedule and a second operating element for each automated waste collection box by inputting the second parameter set to a second deep learning algorithm of long and short-term memory in the deep learning-based AI operation server; and
In the deep learning-based AI operation server, based on the first information and the second information, among the collection vehicles available for the second collection schedule and the schedule corresponding to the second operation element, the waste and the corresponding characteristic of the collection box Determining the collection vehicle and manpower, including the process of instructing the collection vehicle and the terminal of the person in charge,
The first operating element and the second operating element are based on deep learning of the automated waste collection box, characterized in that it includes at least one of service of the automated waste collection box, troubleshooting, full removal, additional placement, and evacuation of the deployment area. How artificial intelligence operates.
상기 감지 정보에 포함된 다수의 파라미터들은 폐기물 수거 장치의 온도, 습도, 폐기물 수거 무게 또는 부피 합계량, 오작동 빈도, 화재 발생 여부, 악취 센서 값, VOC(volatile organic compounds) 감지 센서 값, 최초 발생 폐기물의 저장 기간 및 폐기물의 종류 중 적어도 다수를 포함하며,
상기 미리 지정된 다수의 파라미터들은 수거 장비의 종류, 수거 트럭의 일자별 작업량, 해당 수거 위치의 현재까지 수거량 증가율, 계절, 지역적 특징, 마모 부품 교체 일정, 민원 발생 시 및 기존 민원 발생 빈도, 교통량 통계, 요일, 날씨, 및 일기 예보 중 적어도 다수를 포함함을 특징으로 하는 자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 인공지능 운영 방법.
7. The method of claim 6,
A number of parameters included in the detection information are the temperature, humidity, total amount of waste collection weight or volume, malfunction frequency, fire occurrence, odor sensor value, VOC (volatile organic compounds) detection sensor value, and the value of the first generated waste. at least a plurality of storage periods and types of waste;
The predetermined number of parameters include the type of collection equipment, the daily workload of the collection truck, the increase rate of the collection amount to date at the collection location, the season, regional characteristics, the replacement schedule for worn parts, the frequency of complaints and existing complaints, traffic volume statistics, day of the week A deep learning-based AI operation method of an automated waste collection bin, comprising at least a plurality of , weather, and weather forecast.
상기 수거 차량은 상기 수거 차량의 최적의 운행 경로, 상기 수거 차량의 수거 일정, 상기 수거 차량의 적재량 정보, 상기 수거 차량의 적재 여부 정보를 기반으로 하여 결정되는 것을 특징으로 하는 자동화 폐기물 수거함의 딥러닝 기반 인공지능 운영 방법.
8. The method of claim 7,
Deep learning of the automated waste collection box, characterized in that the collection vehicle is determined based on the optimal driving route of the collection vehicle, the collection schedule of the collection vehicle, information on the loading amount of the collection vehicle, and information on whether the collection vehicle is loaded How to operate based artificial intelligence.
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