KR102318337B1 - 이동형 수질측정장치 및 이를 이용한 예측시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 보트의 형상으로 구비되는 수질측정장치 본체, 상기 수질측정장치 본체에 구비되는 아두이노 보드 및 상기 아두이노 보드에 구비되는 수질측정센서, DC모터, 서보모터, 온도센서, 와이파이모듈, 블루투스모듈, 및 전원을 공급하는 건전지를 포함하여 구성되는 수질측정장치; 상기 수질측정장치에서 측정한 수질데이터를 저장하는 데이터베이스; 상기 데이터베이스에 수질데이터 처리과정을 통해 저장된 수질데이터 및 수질예측정보를 사용자에게 시계열 그래프의 형식으로 제공하는 웹을 포함하여 구성되되, 상기 와이파이모듈에 의하여 상기 수질데이터를 상기 데이터베이스에 송신하는 것을 특징으로 하는 것으로서, 가볍게 만들어 직접 설치하는 것이 가능한 시간 및 비용의 효율성이 높은 수질측정장치 및 수질을 안전하게 측정하고, 측정된 데이터는 웹을 통해 실시간으로 확인할 수 있는 수질측정시스템을 제공할 수 있다.

Description

이동형 수질측정장치 및 이를 이용한 예측시스템{MOBILE WATER QUALITY MEASURING APPARATUS AND PREDICTION SYSTEM USING THE SAME}

본 발명은 수면위에서 이동 가능하도록 구비되는 수질측정장치 및 이를 이용한 예측시스템에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 보트의 형상으로 구비되는 수질측정장치 본체, 상기 수질측정장치 본체에 구비되는 아두이노 보드 및 상기 아두이노 보드에 구비되는 수질측정센서, DC모터, 서보모터, 온도센서, 와이파이모듈, 블루투스모듈, 및 전원을 공급하는 건전지를 포함하여 구성되는 수질측정장치; 상기 수질측정장치에서 측정한 수질데이터를 저장하는 데이터베이스; 상기 데이터베이스에 수질데이터 처리과정을 통해 저장된 수질데이터 및 수질예측정보를 사용자에게 시계열 그래프의 형식으로 제공하는 웹을 포함하여 구성되는 수질측정장치 및 이를 이용하 예측시스템에 관한 것이다.

수질측정장치 일반적으로 오·폐수, 상수, 배수지, 발전소 및 일반 생산라인 등의 프로세스에서, 1대의 측정기로 여러 가지 측정항목을 측정하고, 그에 따른 데이터를 전송하는 것을 의미한다.

예를 들면, 발전소에서 사용되는 발전설비는 출력에 따라 다르지만, 1호기 내지 8호기로 구성된다. 또한, 각각의 호기별 발전용수 공급 라인은, 많게는 14라인의 샘플 레(Sample Rack)게서 전처리 설비 및 수질측정기기가 부착되어 있다. 따라서, 이러한 발전 설비는 발전용수로 사용 가능한지를 판단하는 데 있어서 가장 중요한 설비이다.

이러한 발전 용수의 공급라인에서, 필요하면 수질측정 장치는, 수질제어, 수질측정 감시 및 제어분야에서 사용되는 수질의 온도측정, 수소이온측정, 화학적 산소요구량 측정, 부유물질량측정, 전체질소량 측정, 전체인양측정, 염소량측정 등을 하는 것이다. 이와 같은 종래의 수질측정 장치는 각 측정항목에 대한 개별적으로 구성된 수질측정 장치를 이용하여 수질을 측정하도록 구성된다.

그러나 수질의 다양한 성분 및 여러 항목에 대한 특성을 측정하기 위해서는 각 항목의 측정에 맞는 수질측정장치가 개별적으로 측정하게 되어 측정을 위한 복잡한 점과 다수개의 수질측정 장치를 구매 및 운용하는데 따른 비용이 많이 소요되는 문제점이 있었다.

또한, 종래의 수질측정 장치는 대부분 외국의 기술로 제작되어 판매되는 것으로, 구입 및 절차가 복잡하며, 이상발생 및 고장으로 인해 수리가 어려운 점이 있었다. 아울러, 종래의 수질측정 장치는 외국의 제품을 사용하여 조작이 어려울 뿐만 아니라, 매뉴얼을 소유한 관리자 및 측정자 이외의 사람은 취급할 수 없어 보편적으로 사용할 수 없는 문제점이 있었다.

이로 인하여, 관리자 및 측정자 이외의 사람이 쉽게 운용할 수 있으며, 국내의 기술로 만들어진 수질측정 장치를 사용하여 보수 및 유지관리의 편리성과 경제적으로 저렴하게 공급받아 사용할 수 있는 수질측정기가 절실히 요구되는 상황이다. 매뉴얼을 소유한 관리자 및 측정자 이외의 사람은 취급할 수 없어 보편적으로 사용할 수 없는 문제점이 있었다. 이로 인하여, 관리자 및 측정자 이외의 사람이 쉽게 운용할 수 있으며, 국내의 기술로 만들어진 수질측정 장치를 사용하여 보수 및 유지관리의 편리성과 경제적으로 저렴하게 공급받아 사용할 수 있는 수질측정 장치가 절실히 요구되는 상황이다.

또한, 종래의 기존의 수질측정장치는 20kg 이상이다 보니 설치하기 위해서 여러 명의 인원이 필요하고, 설치와 수거를 위해서는 직접 물에 들어가야 했다. 만약 측정해야 하는 구역이 오염되었다면 사람이 직접 들어가기에는 어렵고 측정하는데 어려움이 있을 것이다. 이러한 수고와 인력 때문에 큰 비용이 들어간다. 그리고 교각에 설치하기 때문에 같은 구간의 수질만 측정하는 문제점이 있다.

문헌 1 대한민국특허청, 등록특허 제10-1801033호, “사물인터넷 기능을 갖는 수질감시장치” 문헌 2 대한민국특허청, 공개특허 제10-2012-0117429호, “원격감시시스템과 이를 이용한 원격감시방법”

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 가볍게 만들어 직접 설치하는 것이 가능한 시간 및 비용의 효율성이 높은 수질측정장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 블루투스 통신을 이용해 보트 형태의 제품을 직접 조종해서 원하는 구역의 수질을 안전하게 측정하고, 측정된 데이터는 웹을 통해 실시간으로 확인할 수 있는 수질측정시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 보트의 형상으로 구비되어 수면위에서 수면에서 구동 가능하게 구비되는 수질측정장치 본체; 상기 수질측정장치 본체에 구비되는 아두이노 보드를 포함하여 구성되되, 상기 아두이노 보드에는 구비되는 수질측정센서, DC모터, 서보모터, 온도센서, 와이파이(WI-Fi)모듈, 블루투스모듈, 및 전원을 공급하는 건전지가 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 수질측정센서는 PH센서, 용존산소센서 및 탁도센서 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 보트의 형상으로 구비되는 수질측정장치 본체, 상기 수질측정장치 본체에 구비되는 아두이노 보드 및 상기 아두이노 보드에 구비되는 수질측정센서, DC모터, 서보모터, 온도센서, 와이파이모듈, 블루투스모듈, 및 전원을 공급하는 건전지를 포함하여 구성되는 수질측정장치; 상기 수질측정장치에서 측정한 수질데이터를 저장하는 데이터베이스; 상기 데이터베이스에 수질데이터 처리과정을 통해 저장된 수질데이터 및 수질예측정보를 사용자에게 시계열 그래프의 형식으로 제공하는 웹을 포함하여 구성되되, 상기 와이파이모듈에 의하여 상기 수질데이터를 상기 데이터베이스에 송신하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 상기 수질데이터 처리과정은 상기 데이터베이스와 연결하는 단계(S100); 상기 테이터베이스를 이용하여 현재 사용자의 위치를 측정하는 단계(S200); 현재 사용차의 위치를 기준으로 가까운 하천의 위치를 검색하는 단계(300); 및 현재 사용자가 위치한 하천의 수질데이터와 상기 테이터베이스에 저장된 수질데이터를 비교하여 하천의 수질데이터를 예측하고 이를 웹으로 출력하는 단계(S400)를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

전술한 구성에 의한 본 발명의 실시로 발생하는 효과는 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 실시로 가볍게 만들어 직접 설치하는 것이 가능한 시간 및 비용의 효율성이 높은 수질측정장치를 제공할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시로 블루투스 통신을 이용해 보트 형태의 제품을 직접 조종해서 원하는 구역의 수질을 안전하게 측정하고, 측정된 데이터는 웹을 통해 실시간으로 확인할 수 있는 수질측정시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 사용하는 수질측정장치 본체의 개념도 및 아두이노 보드의 평면도,
도 2는 본 발명의 제1실시예에 따른 아두이노 보드에 의한 데이터의 처리과정을 나타내는 절차도,
도 3은 본 발명의 바람직한 제2실시예의 구성도, 및
도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예의 절차도이다.

이하에서는 첨부된 도면의 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도, 판례 또는 새로운 기술의 출현 등에 의해 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 고려하여 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 상세한 설명에서 상세히 기능 및 구조의 설명을 통하여 의미를 설명할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 사용하는 수질측정장치 본체의 개념도 및 아두이노 보드의 평면도이다.

본 발명인 수질측정장치(10)는 보트의 형상으로 구비되어 수면위에서 구동모터에 의해 수면에서 구동 가능하게 구비되는 수질측정장치 본체(100); 상기 수질측정장치 본체에 구비되는 아두이노 보드(200)를 포함하여 구성되되, 상기 아두이노 보드는 수질측정센서(210), DC모터(220), 서보모터(230), 온도센서(240), 와이파이(WI-Fi)모듈(250), 블루투스모듈(260), 및 전원을 공급하는 건전지(270)가 포함하여 구성된다.

상기 수질측정장치 본체(100)는 첨부된 도 1과 같이 일반적인 소형 또는 장난감 크기의 보트의 형상으로 구비되어 후술하는 DC모터(220) 또는 서보모터(230)에 의해 구동 가능하도록 구성할 수 있다. 상기 수질측정장치 본체(100)의 형상은 실시조건에 따라 다양한 방법에 의해 구성할 수 있으므로 도 1에서는 예시적인 형상으로 도시하였다. 단, 상기 수질측정장치 본체(100)의 크기는 수질측정을 위한 목적이므로 길이 50cm 및 폭 20cm 의 내외로 조정하여 실시하는 것이 바람직하다.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 아두이누 보드(200)는 상기 수질측정장치 본체에 구비된다. 이때 아두이노 보드는 수질측정센서(210), DC모터(220), 서보모터(230), 온도센서(240), 와이파이(WI-Fi)모듈(250), 블루투스모듈(260), 및 전원을 공급하는 건전지(270)를 포함하여 실시하는 것이 바람직하다. 그리고 상기 수질측정센서(210)는 PH센서(212), 용존산소센서(214) 및 탁도센서(216) 중 어느 하나 이상으로 구성하여 실시할 수 있다.

상기 수질측정센서(210)를 구성하는 상기 PH센서(212)는 측정 전극과 기준 전극의 직접 전위차 법을 이용하여 용액 중의 수소이온농도를 분석하는 장치이고, 용존산소센서(214)는 물속에 녹아있는 산소의 양을 측정하는 장치이며, 상기 탁도센서(216)는 빛을 입사시켜 빛의 산란도를 통해 액체의 탁함을 측정하는 장치로서 전술한 바와 같이 상기 3개의 센서를 실시조건에 따라 하나 이상으로 구성하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이외에도 생물학적산소요구량(BOD) 또는 화학적산소요구량(COD)의 측정을 위한 다른 센서를 더 부가하여 실시할 수도 있다.

상기 DC모터(220)는 상기 배의 형상으로 구비되는 수질측정장치 본체에 구동시키기 위해서 사용하고 상기 서보모터(230)는 배의 방향을 조절하기 위해 사용한다. 이때 상기 DC모터(220) 및 서보모터(230)의 구동력의 크기는 실시조건에 따라 다양하게 변경하여 실시하는 것이 바람직하다.

상기 온도센서(240)는 수질측정의 대상이 되는 물의 수온을 측정한다. 그리고 상기 와이파이모듈(250)은 측정된 수질의 데이터를 데이터베이스(20)에 전송하기 위해 사용한다. 상기 블루투스모듈(260)은 상기 수질측정장치를 핸드폰 또는 리모콘(remote controller)를 이용하여 블루투스통신을 통해서 조종을 하기 위해 사용한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 사용하는 아두이노 보드에 의한 데이터의 처리과정을 나타내는 절차도이다.

먼저, 전원이 아두이노 보드(200)에 공급되면 상기 와이파이모듈(250)이 재시작되어 와이파이 모드의 선택에 의해 와이파이가 연결되어 네트워크에 연결된다.

그리고 사용자의 스마트폰 또는 리모컨에 의한 입력 값이 블루투스통신을 통해 전달되면 상기 DC모터(220) 및 서보모터(230)에 의해 수질측정장치 본체가 정방향 또는 역방향으로 구동한다.

그리고 상기 수질측정장치 본체(100)가 구동하면서 상기 온도센서(240), 와이파이(WI-Fi)모듈(250), 블루투스모듈(260), PH센서(212), 용존산소센서(214) 및 탁도센서(216) 등이 수질을 측정하고 측정된 데이터는 상기 와이파이모듈(250)을 통해 후술하는 데이터베이스(20)로 전송되고 이후에 웹(30)에서 이를 확인할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바람직한 제2실시예의 구성도 및 도 4는 본 발명의 바람직한 제2실시예에의 절차도이다.

본 발명의 다른 실시예로서의 수질예측시스템은 보트의 형상으로 구비되는 수질측정장치 본체(100), 상기 수질측정장치 본체(100)에 구비되는 아두이노 보드(200) 및 상기 아두이노 보드(200)에 구비되는 수질측정센서(210), DC모터(220), 서보모터(230), 온도센서(240), 와이파이모듈(250), 블루투스모듈(260), 및 전원을 공급하는 건전지(270)를 포함하여 구성되는 수질측정장치(10); 상기 수질측정장치에서 측정한 수질데이터를 저장하는 데이터베이스(20); 상기 데이터베이스(20)에 수질데이터 처리과정을 통해 저장된 수질데이터 및 수질예측정보를 사용자에게 시계열 그래프의 형식으로 제공하는 웹(30)을 포함하여 구성되되, 상기 수질데이터를 상기 와이파이모듈(250)에 의하여 상기 데이터베이스(250)에 송신하도록 구성하여 실시할 수 있다. 그리고 상기 수질측정센서(210)는 PH센서(212), 용존산소센서(214) 또는 탁도센서(216) 중 어느 하나로 구성하여 실시할 수 있다.

즉, 도 3의 경우와 같이 사용자에 원격조정에 의하여 상기 수질측정장치 본체(100)를 이용하여 수질을 측정한 다음 수질데이터를 데이터베이스(20)에 송부하면 데이터베이스(20)는 이를 저장한다. 그리고 상기 웹에 수질데이터를 전송하고 다른 사용자는 웹(30)에 접속하여 이를 확인할 수 있는 것이다. 그리고 실시조건에 따라서는 데이터베이스에서 별도의 기상API(application program interface)데이터를 웹(30)에 제공하도록 실시할 수도 있다. 그리고 상기 웹(30)은 상기 데이터베이스(20)에 수질데이터 처리과정을 통해 저장된 수질데이터 및 수질예측정보를 사용자에게 시계열 그래프의 형식으로 제공하도록 구성하여 실시할 수 있다.

상기 수질데이터 처리과정은 도 4와 같이 상기 데이터베이스(20)와 연결하는 단계(S100); 상기 테이터베이스(20)를 이용하여 현재 사용자의 위치를 측정하는 단계(S200); 현재 사용차의 위치를 기준으로 가까운 하천의 위치를 검색하는 단계(300); 및 현재 사용자가 위치한 하천의 수질데이터와 상기 테이터베이스(20)에 저장된 수질데이터를 비교하여 하천의 수질데이터를 예측하고 이를 웹으로 출력하는 단계(S400)로 구성하여 실시할 수 있다. 도 4의 실시예에서는 이러한 과정을 1분 정도로 가정하여 실시하였다.

먼저, 외부에 있는 상기 데이터베이스(20)에 연결한 다음 상기 데이터베이스(20)를 이용하여 현재의 사용자의 위치를 측정한다. 그리고 현재 사용자의 위치를 기준으로 하여 가까운 하천을 검색한다. 현재 사용자가 위치하는 하천의 수질을 측정한 수질데이터와 상기 데이터베이스(20)에 저장된 수질데이터를 비교하여 수질데이터를 예측하여 수질을 예상한다. 그리고 이를 웹으로 출력하여 다른 사용자 등이 이를 확인할 수 있도록 한다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

10; 수질측정장치
20; 데이터베이스
30; 웹
100; 장치 본체
200; 아두이노 보드
210; 수지측정센서
212; pH센서
214; 용존산소센서
216; 탁도센서
220; DC모터
230; 서보모터
240; 온도센서
250; 와이파이모듈
260; 블루투스모듈
270; 건전지

Claims (5)

1. 삭제
2. 삭제
3. 보트의 형상으로 구비되는 수질측정장치 본체, 상기 수질측정장치 본체에 구비되는 아두이노 보드 및 상기 아두이노 보드에 구비되는 수질측정센서, DC모터, 서보모터, 온도센서, 와이파이모듈, 블루투스모듈, 및 전원을 공급하는 건전지를 포함하여 구성되는 수질측정장치;
   상기 수질측정장치에서 측정한 수질데이터를 저장하는 데이터베이스;
   상기 데이터베이스에 수질데이터 처리과정을 통해 저장된 수질데이터 및 수질예측정보를 사용자에게 시계열 그래프의 형식으로 제공하는 웹;
   을 포함하여 구성되되,
   상기 와이파이모듈에 의하여 상기 수질데이터를 상기 데이터베이스에 송신하고,
   상기 수질데이터 처리과정은,
   상기 데이터베이스와 연결하는 단계(S100);
   상기 데이터베이스를 이용하여 현재 사용자의 위치를 측정하는 단계(S200);
   현재 사용차의 위치를 기준으로 가까운 하천의 위치를 검색하는 단계(300); 및
   현재 사용자가 위치한 하천의 수질데이터와 상기 데이터베이스에 저장된 수질데이터를 비교하여 하천의 수질데이터를 예측하고 이를 웹으로 출력하는 단계(S400);
   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 수질측정장치를 이용한 수질예측시스템.
   
4. 제3항에서,
   상기 수질측정센서는 탁도센서, PH센서, 용존산소센서 중 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 수질측정장치를 이용한 수질예측시스템
   
5. 삭제

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