KR102357150B1 - 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템 및 그 방법 - Google Patents
인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템 및 그 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템은 미세먼지와 악취 등의 대기 오염 상태를 실시간 측정 및 모니터링하기 위하여, 고정형 공기질 센서 장치와 이동형 공기질 센서 장치 및 통합 관제 서버를 포함한다. 고정형 공기질 센서 장치는 설치 장치에 고정 설치되어 대기 중의 미세먼지 농도와 악취 가스 농도를 측정한다. 이동형 공기질 센서 장치는 차량의 지붕에 고정 설치되어 차량 이동 중에 미세먼지 농도와 악취 가스 농도를 측정한다. 통합 관제 서버는 고정형 공기질 센서 장치와 이동형 공기질 센서 장치들로부터 측정된 감지 정보를 실시간 또는 주기적으로 전송받아서 인공지능 기반으로 분석 및 반복 학습하고, 이를 통해 대기 오염 상태에 대한 빅데이터를 구축한다. 통합 관제 서버는 고정형 공기질 센서 장치에 의해 이벤트가 발생된 지역으로 이동형 공기질 센서 장치를 출동시켜서 대기 오염원을 측정 및 추적한다. 본 발명에 의하면, 고정형 공기질 센서 장치와 이동형 공기질 센서 장치를 연동해서 대기 오염원을 추적 및 모니터링하여 정확한 대기 오염원을 판별할 수 있다.
Description
본 발명은 대기 오염 모니터링 시스템에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로 다양한 장소의 실외에 설치된 고정형 공기질 센서 장치를 이용하여 설치 장소의 미세먼지, 총휘발성 유기화합물, 다양한 악취 가스, 온도, 습도, 풍향, 풍속 등의 대기 오염 상태를 실시간으로 측정 및 수집하고, 수집된 감지 정보를 대기 오염 지도 상에 표시하여 모니터링하도록 하고, 인공지능과 빅데이터를 통해 대기 오염 상태를 지역별, 도로별, 시간대별, 기간별 등으로 분석하여 다양한 형태의 가시화 솔루션을 제공하여 대기 오염 상태를 직관적으로 확인 가능하고, 이동형 공기질 센서 장치를 이용하여 특정 장소의 현장 방문과 대기 오염도 측정 및 검사, 불법 공기 오염 행위 적발 및 벌금 부과 등의 후속 조처와 이를 통해 향후 환경 정책에 반영할 수 있도록 하는 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 급속한 산업 발전과 지구 온난화 등으로 인해 심각한 대기 오염 특히, 미세먼지와 악취로 인한 대기 환경 문제가 사회적으로 크게 이슈화되고 있다. 이러한 대기 오염은 사람들의 건강에 커다란 위협 요소로 작용하고 있다. 이에 따라 현재 많은 국가에서는 대기 오염을 국가적 재난으로 인식하고 다양한 기술을 개발 및 활용하여 대기 오염 등의 환경 문제를 적극적으로 해결하고자 노력하고 있다.
일반적으로, 대기 오염은 대기 중에 미세먼지와, 악취를 발생시키는 휘발성 유기화합물과 다양한 가스 등의 오염원에 의해 해당 지역의 불특정 다수에게 불쾌감을 주거나, 해당 지역에 공중 보건상 위해를 끼치고, 인간이나 동물, 식물에 피해를 주게 된다. 특히 산업체나 산업 단지 등에서 발생되는 각종 오염원으로 인하여 악취 등의 대기 오염이 발생하고 있으며, 악취가 주변 지역에 미치는 영향이 사회적으로 문제가 되고 있다.
이에 따라 환경부와 지방 자치 단체 등의 관련 기관에서는 미세먼지나 악취 발생 등의 대기 오염 수치를 모니터링하는 시스템을 구축하고, 이를 통해 환경 오염 우려 지역 및 생활 민원 다발 지역 등을 대상으로 대기 오염 상태를 측정하도록 하고, 측정된 정보를 전광판, 방송 등을 통해 안내하고, 대기 환경 기준 물질 및 기상 자료를 분석하여 대기 오염원을 제거하는 등의 환경 개선 방안을 마련하고 있는 실정이다.
그러나 미세먼지와 악취 발생으로 인한 대기 오염을 방지하기 위하여, 미세먼지나 악취 발생의 원인이 되는 오염원을 관리할 필요성이 증가하고 있는데 반해, 현재의 대기 오염 상태를 모니터링하는 시스템은 대부분이 현장의 대기 오염 상태를 측정 및 모니터링하는 정도로 이루어지고 있어, 미세먼지와 악취에 대한 정확한 모니터링과 오염원에 대한 정확한 추적이 이루어지지 못하고 있는 실정이다.
따라서 대기 오염과 공기질에 관한 관심이 급증함에 따라 공기질 관리에 대한 요구를 만족시킬 수 있는 공기질 모니터링 시스템이 절실히 필요하다.
본 발명의 목적은 고정형 공기질 센서 장치와 이동형 공기질 센서 장치를 이용하여 대기 오염 상태를 실시간 측정 및 모니터링하는 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 고정형 공기질 센서 장치를 통해 설치 장소의 대기 오염 상태를 측정 및 모니터링하고, 대기 오염 상태에 이벤트가 발생되면, 해당 장소의 대기 오염 상태를 이동형 공기질 센서 장치를 통해 정밀 측정 및 모니터링하는 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고정형 공기질 센서 장치와 이동형 공기질 센서 장치를 이용하여 측정된 대기 오염 상태에 따른 다양한 정보들을 인공지능 기반으로 분석하여 빅데이터를 구축하고, 이를 통해 측정된 대기 오염 상태를 다양한 형태로 가시화하여 제공하는 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적들을 달성하기 위한, 본 발명의 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템은 고정형 공기질 센서 장치를 이용하여 설치 장소의 대기 오염 상태를 측정 및 모니터링하고, 인공지능 기반으로 대기 오염 상태에 따른 감지 정보를 분석하여 빅데이터를 구축하고, 빅데이터를 이용하여 대기 오염 상태를 다양한 형태로 가시화하여 제공하고, 이벤트 발생 시, 해당 지역을 이동형 공기질 센서 장치를 이용하여 이동 중의 대기 오염 상태를 측정 및 모니터링하도록 하는데 그 한 특징이 있다. 이와 같은 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템은 고정형 공기질 센서 장치와 이동형 공기질 센서 장치를 연동해서 대기 오염원을 추적 및 판별함으로써, 미세먼지와 악취를 제거하기 위한 선제적인 대응이 가능하고, 해당 지역에서의 불법 공기 오염 행위를 적발하고, 벌금을 부과하는 등의 행정 조치를 취할 수 있도록 하여 근본적으로 대기 오염원을 제거할 수 있다.
이 특징에 따른 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템은: 통신망에 연결되어 옥외의 서로 다른 장소 각각에 고정 설치되고, 적어도 대기 중의 미세먼지 농도와, 총휘발성 유기화합물 농도와, 악취 가스 농도와, 온도 및 습도를 포함하는 제1 감지 정보를 실시간으로 측정하는 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치; 통신망에 연결되고, 차량들 각각에 고정 설치되어 상기 차량의 이동 중에 적어도 대기 중의 미세먼지 농도와, 휘발성 유기화합물 농도 및 악취 가스 농도를 포함하는 제2 감지 정보를 측정하는 복수 개의 이동형 공기질 센서 장치; 및 통신망을 통하여 상기 고정형 공기질 센서 장치와 상기 이동형 공기질 센서 장치를 식별하고, 상기 고정형 공기질 센서 장치들 각각으로부터 측정된 제1 감지 정보를 실시간으로 전송받아서 복수의 설치 장소들의 대기 오염 상태를 모니터링하도록 표시하고, 인공지능 기반으로 제1 감지 정보를 분석 및 반복 학습하여 대기 오염 상태에 대한 빅데이터를 구축하고, 상기 빅데이터를 통해 특정 장소의 대기 오염 상태가 기준치 이상인 이벤트가 발생되면, 상기 이동형 공기질 센서 장치를 통해 이벤트가 발생된 특정 장소의 대기 오염 상태를 측정 및 추적하도록 하고, 상기 이동형 공기질 센서 장치로부터 측정된 제2 감지 정보를 전송받아서 상기 이벤트가 발생된 대기 오염원을 판별하는 통합 관제 서버를 포함한다.
이 특징에 있어서, 상기 고정형 공기질 센서 장치는, 입구에 이물질 유입을 방지하는 차단망이 설치되어 대기 중의 공기를 흡입하는 흡기구와, 출구에 배기팬이 구비되어 대기 중으로 공기를 배출하는 배기구가 형성되는 함체; 상기 함체의 내부에 구비되고, 배관을 통해 상기 흡기구와 상기 배기구가 각각 연결되어 상기 흡기구로부터 유입된 공기가 상기 배기구로 배출되어 일정량의 공기가 수용되는 내부 공간을 형성하는 공기 챔버; 상기 공기 챔버의 내부 공간에 설치되어 유입된 공기 중의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 센서; 상기 공기 챔버의 내부 공간에 설치되어 유입된 공기 중의 총휘발성 유기화합물 농도를 측정하는 총휘발성 유기화합물 센서; 상기 공기 챔버의 내부 공간에 설치되어 유입된 공기의 온도와 습도를 측정하는 온습도 센서; 상기 함체의 내부 공간에 설치되어 대기 중의 서로 다른 종류의 악취 가스 농도를 측정하는 복수 개의 가스 센서; 상기 함체의 내부 공간에 설치되어 풍향과 풍속을 측정하는 바람 센서; 통신망에 연결되어 상기 센서들로부터 측정된 제1 감지 정보를 상기 통합 관제 서버로 전송하는 통신 모듈; 외부로부터 전원을 공급받아서 상기 고정형 공기질 센서 장치의 구동 전원을 공급하는 전원부; 상기 고정형 공기질 센서 장치의 식별 정보를 구비하고, 상기 전원부와 상기 통신 모듈 및 상기 센서들을 제어하여 식별 정보와 제1 감지 정보를 상기 통합 관제 서버로 전송하며, 시스템 오류 발생 시, 상기 고정형 공기질 센서 장치를 자동으로 리셋시키는 와치독 모듈을 구비하는 컨트롤 유닛을 포함한다.
이 특징에 있어서, 상기 이동형 공기질 센서 장치는, 전방 및 후방 각각에 공기를 유입 및 배출하는 복수 개의 제1 흡기구와 복수 개의 제1 배기구가 형성되는 유선형의 몸체로 구비되고, 하부면이 개방되는 하우징; 상기 차량의 지붕에 안착되고 상기 하우징의 개방된 하부면과 결합되는 고정 플레이트; 상기 고정 플레이트의 상부면에 고정 장착되고 상기 하우징의 내부 공간에 수용되는 본체; 및 상부면이 상기 고정 플레이트의 가장자리 부분에 부착되고 하부면이 상기 차량의 지붕에 부착되는 장착부재를 포함하여 상기 차량의 지붕에 고정 설치되고; 상기 본체는, 제2 흡기구와 제2 배기구가 형성되어 상기 제1 흡기구로 유입된 공기가 상기 제2 흡기구를 통해 일정량 수용되는 내부 공간을 형성하고, 상기 내부 공간이 상기제2 배기구를 통해 상기 제1 배기구와 연결되어 공기를 배출하는 공기 챔버; 상기 공기 챔버의 내부로 유입된 공기량을 측정하는 공기 유량 센서; 상기 공기 유량 센서를 통해 측정된 공기량이 일정량 유지되도록 상기 제2 흡기구를 통해 상기 공기 챔버의 내부 공간으로 공기를 유입하는 공기 펌프; 상기 공기 챔버의 내부 공기를 상기 제2 흡기구로 배출시키는 배기팬; 상기 공기 챔버 내부에 설치되어 상기 공기 챔버로 유입된 공기의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지 센서; 상기 공기 챔버 내부에 설치되어 상기 공기 챔버로 유입된 공기의 휘발성 유기화합물 농도를 측정하는 휘발성 유기화합물 센서; 상기 공기 챔버 내부에 설치되어 상기 공기 챔버로 유입된 공기의 악취 가스 농도를 측정하는 가스 센서; 상기 공기 챔버 내부에 설치되어 상기 공기 챔버로 유입된 공기의 온도와 습도를 측정하는 온습도 센서; 상기 차량의 이동에 따른 상기 이동형 공기질 센서 장치의 위치 정보를 획득하는 GPS 모듈; 통신망에 연결되어 상기 센서들로부터 측정된 제2 감지 정보를 상기 통합 관제 서버로 전송하는 통신 모듈; 상기 차량의 전원을 공급받아서 상기 이동형 공기질 센서 장치의 구동 전원을 공급하는 전원부; 및 상기 이동형 공기질 센서 장치의 식별 정보를 구비하고, 상기 전원부와 상기 GPS 모듈과 상기 통신 모듈 및 상기 센서들을 제어하여 식별 정보와 위치 정보 및 제2 감지 정보를 상기 통합 관제 서버로 전송하며, 시스템 오류 발생 시, 상기 이동형 공기질 센서 장치를 자동으로 리셋시키는 와치독 모듈을 구비하는 컨트롤 유닛을 포함한다.
이 특징에 있어서, 상기 통합 관제 서버는, 상기 고정형 공기질 센서 장치와 상기 이동형 공기질 센서 장치의 상기 센서들 각각의 센서 상태 및 정확도를 인공지능 기반으로 분석 및 확인하여 클라우드 기반으로 센서 보정을 처리한다.
이 특징에 있어서, 상기 통합 관제 서버는, 상기 고정형 공기질 센서 장치의 제1 감지 정보와 상기 이동형 공기질 센서 장치의 제2 감지 정보에 따른 대기 오염 상태를 적어도 라인 챠트, 3D 히스토그램, 히트맵 형태, 애니메이션 리포트 형태로 전자 지도 상에 표시하도록 가시화 처리한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템은 고정형 공기질 센서 장치와 이도형 공기질 센서 장치를 이용하여 대기 오염 상태를 실시간 측정 및 모니터링함으로써, 정확한 대기 오염원의 검출이 가능하다.
또 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템은 고정형 공기질 센서 장치를 통해 특정 지역에서의 대기 오염 상태에 대한 이벤트 발생 시, 이벤트 의심 및 발생 지역에 대한 대기 오염 상태를 이동형 공기질 센서 장치를 이용하여 대기 오염 상태를 정밀하게 측정하도록 함으로써, 환경부, 지방 자치 단체 등의 담당 관리자가 현장에 출동하여 정확한 대기 오염원을 파악하여 해당 지역에서의 불법 공기 오염 행위를 적발하고, 벌금을 부과하는 등의 행정 조치를 취할 수 있도록 하여 대기 오염원을 제거할 수 있다.
또 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템은 인공지능 기반으로 분석 및 반복 학습하여 대기 오염 상태에 대한 빅데이터를 구축하고, 이를 통해 대기 오염 상태를 실시간으로 모니터링하도록 다양한 형태로 시각화하여 제공함으로써, 대기 오염 상태를 직관적으로 파악할 수 있다.
또한 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템은 고정형 공기질 센서 장치와 이도형 공기질 센서 장치에 일정량의 공기가 수용되는 공기 챔버를 이용하여 대기 오염 상태를 측정하도록 함으로써, 미세먼지와 다양한 악취 가스 등을 안정적이고 정확하게 측정 가능하다.
뿐만 아니라, 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템은 통합 관제 서버를 통해 클라우드 기반으로 고정형 공기질 센서 장치와 이도형 공기질 센서 장치들의 센서 보정을 처리함으로써, 센서 사용에 따른 정확도를 확보할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블록도,
도 2 내지 도 5는 도 1에 도시된 고정형 공기질 센서 장치의 구성을 나타내는 도면들,
도 6 내지 도 11은 도 1에 도시된 이동형 공기질 센서 장치의 구성을 나타내는 도면들,
도 12는 도 1에 도시된 통합 관제 서버의 구성을 나타내는 블록도, 그리고
도 13 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 통합 관제 서버의 대기 오염 상태를 모니터링하기 위한 화면을 나타내는 도면들이다.
도 2 내지 도 5는 도 1에 도시된 고정형 공기질 센서 장치의 구성을 나타내는 도면들,
도 6 내지 도 11은 도 1에 도시된 이동형 공기질 센서 장치의 구성을 나타내는 도면들,
도 12는 도 1에 도시된 통합 관제 서버의 구성을 나타내는 블록도, 그리고
도 13 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 통합 관제 서버의 대기 오염 상태를 모니터링하기 위한 화면을 나타내는 도면들이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 발명에 따른 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템은 서로 다른 장소에 고정 설치된 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치들을 이용하여 설치 장소들 각각의 공기질에 대한 감지 정보를 실시간으로 측정 및 수집하고, 측정된 감지 정보를 인공지능 기반으로 분석하여 빅데이터를 구축하여 대기 오염 상태를 실시간으로 모니터링하고, 특정 지역에서의 대기 오염 상태에 대한 이벤트 발생 시, 이벤트 의심 및 발생 지역에 대한 대기 오염 상태를 차량에 설치된 이동형 공기질 센서 장치를 이용하여 정밀하게 측정하도록 한다.
본 발명에 따른 대기 오염 모니터링 시스템은 감지 정보를 시간대별, 일시별, 장소별, 구역별, 도로별 등에 따라 다양한 형태로 시각화하여 제공한다.
이에 본 발명에 따른 대기 오염 모니터링 시스템은 이동형 공기질 센서 장치를 통해 대기 오염원을 추적 및 모니터링하여 대기 오염원을 검출하여 환경부, 지방 자치 단체 등의 담당 관리자가 현장에 출동하여 정확한 대기 오염원을 판별하도록 하여 해당 지역에서의 불법 공기 오염 행위를 적발하고, 벌금을 부과하는 등의 행정 조치를 취할 수 있도록 하여 대기 오염원을 제거할 수 있다.
이하 첨부된 도 1 내지 도 16을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템의 네트워크 구성을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 인공지능과 빅데이터를 기반으로 하여 다양한 장소의 대기 오염 상태를 실시간으로 측정 및 모니터링하기 위하여, 서로 다른 장소에 고정 설치되는 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치(100)와, 차량에 설치되어 이동 중에 대기 오염 상태를 측정하는 적어도 하나의 이동형 공기질 센서 장치(200)를 이용하여 설치 장소들 각각의 대기 오염 상태를 측정하고, 측정된 감지 정보를 통신망(10)을 통해 통합 관제 서버(300)로 전송하여 실시간 또는 주기적으로 감지 정보를 수집 및 분석한다. 이 때, 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)로부터 측정된 감지 정보를 인공지능 기반으로 분석 및 반복 학습하고, 이를 통해 대기 오염 상태에 대한 빅데이터를 구축한다.
본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 통합 관제 서버(300)가 고정형 공기질 센서 장치(100)의 감지 정보를 통해 대기 오염 상태가 기준 이상으로 오염된 이벤트가 발생되면, 이벤트 의심 및 발생 지역을 판별하고, 해당 지역으로 이동형 공기질 센서 장치(200)를 출동시켜서 대기 오염 상태를 추가적으로 정밀 측정, 추적 및 모니터링하도록 구비된다.
또 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 복수의 지역에 대한 대기 오염 상태를 웹, 앱 기반으로 모니터링할 수 있도록 관리자 단말기(400)로 감지 정보를 전송하고, 관리자 단말기(400)로 이벤트 발생에 따른 알림 정보를 제공하는 알림 서비스를 처리할 수 있다.
따라서 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 고정형 공기질 센서 장치(100)를 이용하여 설치 장소들 각각에 대한 대기 오염 상태를 실시간 모니터링하고, 특정 장소의 대기 오염 상태에 이벤트가 발생되면, 이동형 공기질 센서 장치(200)를 이용하여 해당 장소의 현장 방문과 대기 오염도 측정 및 검사하여 대기 오염원을 추적 및 확인하고, 이를 통해 불법 공기 오염 행위 적발 및 벌금 부과 등의 후속 조처와 향후 환경 정책에 반영할 수 있도록 한다.
이를 위해 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치(100)와, 복수 개의 이동형 공기질 센서 장치(200) 및 통합 관제 서버(300)를 포함한다. 또 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 복수 개의 관리자 단말기(400)를 더 포함한다.
구체적으로, 통신망(10)은 예를 들어, 유무선 통신망, 이동 통신망 등을 포함하고, 각각의 단일 통신망 또는 이들 각각이 결합된 복합 통신망으로 구비된다. 고정형 공기질 센서 장치(100)와 통합 관제 서버(300), 이동형 공기질 센서 장치(200)와 통합 관제 서버(300), 그리고 통합 관제 서버(300)와 관리자 단말기(400)들 각각은 통신망(10)을 통하여 데이터 전송이 이루어지도록 연결된다.
복수 개의 고정형 공기질 센서 장치(100)는 각각이 서로 다른 위치의 옥외에 고정 설치되고, 각각이 설치 장소에 대응하는 식별 정보(예를 들어, IP, ID 등)를 구비한다. 고정형 공기질 센서 장치(100)는 설치 장소의 대기 오염 상태를 실시간 측정하기 위하여, 미세먼지 농도, 악취 가스 농도, 온도 및 습도를 실시간으로 측정한다. 고정형 공기질 센서 장치(100)는 공기의 흐름을 판별하기 위하여, 바람의 방향(풍향)과 세기(속도)를 측정한다. 이러한 고정형 공기질 센서 장치(100)는 통신망(10)을 통해 측정된 감지 정보를 실시간 또는 주기적으로 통합 관제 서버(300)로 전송한다.
복수 개의 이동형 공기질 센서 장치(200)는 복수 개의 차량들 각각 예를 들어, 업무용 차량, 택시 등의 지붕에 고정 설치된다. 이동형 공기질 센서 장치(200)는 차량들 각각에 대응하는 식별 정보를 구비한다. 이동형 공기질 센서 장치(200)는 차량 이동 중에 GPS와 연동해서 실시간으로 위치 정보를 획득한다. 이동형 공기질 센서 장치(200)는 차량의 이동 중에 도로 주변 등 이동 경로 상의 대기 오염 상태를 실시간 정밀 측정하기 위하여, 미세먼지 농도, 악취 가스 농도, 온도 및 습도를 실시간으로 측정한다. 이동형 공기질 센서 장치(200)는 통신망(10)을 통해 측정된 감지 정보를 실시간 또는 주기적으로 통합 관제 서버(300)로 전송한다. 이러한 이동형 공기질 센서 장치(200)는 예를 들어, 행정 구역, 지역, 산업 단지 등 단위 영역별로 적어도 하나가 배치되어 차량에 설치된다.
관리자 단말기(400)는 일정 범위의 단위 영역별 예컨대, 행정 구역, 지역, 산업 단지 등에 설치된 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치(100)들과 단위 영역에 할당된 이동형 공기질 센서 장치(200)들을 운용, 관리하는 관리자 예를 들어, 지방자치단체, 환경부 등의 담당 공무원 등이 구비하는 통신 가능한 전자 장치로서, 스마트폰, 퍼스널 컴퓨터(PC) 등으로 구비된다. 관리자 단말기(400)는 영역 단위로 대기 오염 상태를 모니터링 및 관리하기 위하여, 통합 관제 서버(300)로부터 고정형 공기질 센서 장치(100)과 이동형 공기질 센서 장치(200)들의 감지 정보를 전송받아서 실시간, 주기적 및/또는 이벤트 발생 시, 해당 영역에 대한 대기 오염 상태를 모니터링한다. 또 관리자 단말기(400)는 통신망(10)을 통해 통합 관제 서버(300)에 접속하여 통합 관제 서버(300)로부터 가공 및 제공되는 다양한 정보들을 모니터링 및 확인할 수 있다.
그리고 통합 관제 서버(300)는 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치(100)와 복수 개의 이동형 공기질 센서 장치(200)들을 통합 관리한다. 즉, 통합 관제 서버(300)는 통신망(10)을 통해 고정형 공기질 센서 장치(100)들 각각의 식별 정보를 인식하여 설치 장소를 판별하고, 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각의 식별 정보를 인식하여 설치 차량을 판별한다. 통합 관제 서버(300)는 차량의 이동 중에 이동형 공기질 센서 장치(200)의 위치 정보를 전송받아서 실시간으로 차량의 이동을 추적한다.
통합 관제 서버(300)는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각으로부터 전송된 감지 정보를 인공지능 기반으로 분석하고, 이를 머신러닝 등으로 반복 학습하여, 대기 오염 상태에 대한 빅데이터를 구축한다.
통합 관제 서버(300)는 빅데이터를 이용하여 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각으로부터 전송된 감지 정보를 다양한 형태의 데이터로 가공하고, 이를 통해 다양한 형태로 가시화하여 대기 오염 상태를 모니터링하도록 제공한다.
따라서 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 인공지능 기반의 빅데이터를 이용하여 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 로부터 전송된 감지 정보를 수집, 분석 및 학습하여 대기 오염 상태를 실시간으로 모니터링하고, 이를 통해 대기 오염원을 파악하도록 하여 해당 지역에서의 불법 공기 오염 행위를 적발하고, 벌금을 부과하는 등의 행정 조치를 취할 수 있도록 한다.
구체적으로, 본 발명의 실시예에 따른 대기 오염 모니터링 시스템의 구성 및 기능을 상세히 설명한다.
도 2 내지 도 5는 도 1에 도시된 고정형 공기질 센서 장치의 구성을 나타내는 도면들이다.
도 2 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 고정형 공기질 센서 장치(100)는 설치 장소의 대기 오염 상태를 실시간 측정하기 위한 함체(102 ~ 106) 형태의 옥외형 센서 장치로, 다양한 설치 장소 예를 들어, 건물의 옥상, 건물의 벽면 등에 설치된 전용 지지대나, 전신주, 가로등, 신호등 등의 지지대에 고정 설치된다.
이를 위해, 본 발명의 고정형 공기질 센서 장치(100)는 함체(102 ~ 106), 공기 챔버(120), 미세먼지 센서(130), TVOC 센서(132), 온습도 센서(134), 바람 센서(140), 복수 개의 가스 센서(150), 컨트롤 유닛(110), GPS 모듈(170), 통신 모듈(114), 메모리(116), 인터페이스 모듈(118), 표시부(180), 배터리(162) 및 전원부(160)를 포함한다.
구체적으로, 고정형 공기질 센서 장치(100)는 케이스(102)와 커버(104) 및 프론트 패널(106)이 결합되어 함체(102 ~ 106)를 형성한다. 케이스(102)는 예를 들어, 강화 플라스틱 재질로 육면체 형상과 대체로 유사하게 구비되고, 상부면과 전면이 개방되어 내부 공간을 형성한다.
커버(104)는 예를 들어, 강화 플라스틱 재질로 구비되고, 일측이 회전 가능하게 케이스(102)의 개방된 상부면과 힌지 결합되어 개방된 케이스(102)의 상부면을 덮는다. 이 때, 커버(104)는 타측이 케이스(102)에 구비된 잠금 장치(108)에 의해 결합 및 분리되어 시건 및 개방이 가능하다.
프론트 패널(106)은 예를 들어, 강화 플라스틱 재질로 구비되고, 케이스(102)의 개방된 전면에 결합된다. 프론트 패널(106)은 일부가 개방되어 함체(102 ~ 106) 내부로 공기를 유입하는 흡기구(106a)와, 함체(102 ~ 106) 내부로부터 공기를 배출하는 배기구(106b)가 형성된다. 흡기구(106a)에는 미세먼지 등의 이물질 유입을 방지하기 위한 차단망(122)이 설치된다. 배기구(106b)에는 공기 챔버(120) 내부의 공기를 외부로 배출하기 위한 배기팬(128)이 설치된다. 프론트 패널(106)에는 일측에 대기 오염 상태를 표시하는 표시부(180)가 구비되고, 외부로부터 전원 예를 들어, 교류(AC) 전원 또는 태양광 전원을 공급받기 위한 전원 케이블(164)이 삽입 설치된다. 프론트 패널(106)은 함체(102 ~ 106)의 전면이 하향되게 지지대에 설치된다.
함체(102 ~ 106)는 설치 장소의 대기 오염 상태를 측정하기 위하여, 일정량의 공기를 수용하는 내부 공간을 갖는 공기 챔버(120)가 구비된다. 공기 챔버(120)는 배관(124, 126)들 각각을 통해 흡기구(106a)와 배기구(106b) 각각에 연결된다. 공기 챔버(120)는 공기 유입, 흐름 및 배출에 따라 내부에 미세먼지 등의 이물질이 축적되지 않아 불필요한 유지 보수가 발생되지 않으며, 이로 인해 센서의 정확도를 오랜 시간 확보할 수 있다.
이러한 함체(102 ~ 106)는 국제 보호(IP) 등급 예컨대, IP5x 등급의 옥외 방수 및 방진 규격에 적합하게 상호 결합된다. 따라서 함체(102 ~ 106)는 외부 충격이나 환경 등에 따른 영향을 최소화할 수 있다.
또 고정형 공기질 센서 장치(100)는 함체(102 ~ 106)의 내부에 복수 개의 센서(130 ~ 134, 140, 150)들이 설치된다. 즉, 고정형 공기질 센서 장치(100)는 미세먼지 센서(130), TVOC 센서(132), 온습도 센서(134), 바람 센서(140) 및 가스 센서(150)를 포함한다. 미세먼지 센서(130)와 TVOC 센서(132) 및 온습도 센서(134)들은 공기 챔버(120)의 내부에 설치된다. 바람 센서(140)와 가스 센서(150) 각각은 모듈 형태로 구비되어 프론트 패널(106)의 내측에 설치된다. 이러한 센서(130 ~ 134, 140, 150)들 각각은 모듈화되어 사용자가 필요에 따라 추가하거나 교체할 수 있도록 구비된다.
미세먼지 센서(130)는 적어도 하나가 구비되고, 설치 장소의 대기 오염 상태를 측정한다. 미세먼지 센서(130)는 예컨대, PM2.5 레벨, PM10 레벨 등의 초미세먼지 농도, 미세먼지 농도를 실시간으로 측정한다. TVOC 센서(132)는 설치 장소에서의 악취 발생 여부를 측정한다. TVOC 센서(132)는 설치 장소의 대기 중에 총휘발성 유기화합물(Total Volatile Organic Compounds : TVOC)들 예를 들어, 포름알데히드, 벤젠, 톨루엔, 에틸벤젠, 자일렌, 스티렌, 아세트알데히드 등의 총휘발성 유기화학물 농도를 실시간으로 측정한다. 온습도 센서(134)는 설치 장소에 대한 온도와 습도를 실시간으로 측정한다. 온습도 센서(134)는 측정된 온도와 습도에 따라 설치 장소의 미세먼지 농도와 TVOC 농도를 정확하게 도출할 수 있도록 제공한다.
이러한 미세먼지 센서(130)와 TVOC 센서(132) 및 온습도 센서(134)는 공기 챔버(120) 내부에 설치되고, 흡기구(106a)와 배기구(106b) 사이의 공기 흐름의 경로 상에 위치하고, 공기 챔버(120)를 통해 안정적인 공기 유량을 조절하여 공기 중의 미세먼지 농도, TVOC 농도, 온도 및 습도를 정확하게 측정할 수 있다.
바람 센서(140)는 함체(102 ~ 104)의 외부에 설치되는 풍향계, 풍속계 등과 전기적으로 연결되어 바람의 방향과 세기 즉, 풍향과 풍속을 실시간으로 측정한다. 바람 센서(140)는 측정된 풍향과 풍속을 분석하여 대기 오염의 흐름을 판별하여 대기 오염원을 추적하는데 활용될 수 있다.
가스 센서(150)는 부가적으로 설치 장소의 악취 가스를 측정하기 위해 다양한 종류 예를 들어, 일산화탄소(CO), 오존(O3), 이산화질소(NO2), 이산화황(SO2), 황화수소(H2S), 암모니아(NH3), 메탄(methane), 메틸에르캅탄(CH3SH), 테트라하이드로티오펜(THT) 등의 가스 농도를 실시간으로 측정한다.
GPS 모듈(170)은 위성 항법 시스템(GPS)와 연동해서 실시간 또는 주기적으로 고정형 공기질 센서 장치(100)의 위치 정보를 획득한다. 즉, GPS 모듈(170)은 설치 장소에 대응하는 위치 정보를 획득한다.
통신 모듈(114)은 예컨대, 유무선 이더넷, 직렬 인터페이스, 와이파이 등의 유무선 통신 모듈, 4G LTE, 5G 등의 이동 통신 모듈 등으로 구비되어 통신망(10)을 통해 통합 관제 서버(300)와 상호 데이터 통신을 처리한다.
메모리(116)는 고정형 공기질 센서 장치(100)의 식별 정보, 위치 정보 및 다양한 센서(130 ~ 134, 140, 150)들 각각으로부터 측정된 다양한 감지 정보(즉, 미세먼지 농도, TVOC 농도, 온습도, 바람의 풍향과 속도 및 가스 농도 등)을 저장한다. 메모리(116)는 감지 정보를 감지 일시, 감지 종류 등의 로그(LOG) 정보에 매칭시켜서 저장한다.
인터페이스 모듈(118)은 유선 네트워크 등을 이용하여 외부 전자 장치들 예를 들어, 태양 전지판, 가스 샘플러 등과 전기적으로 연결하여 외부 전자 장치들과의 인터페이스를 처리한다. 인터페이스 모듈(118)은 대기 오염 상태를 측정하기 위한 다른 센서 장치들을 연결할 수도 있다.
표시부(180)는 예를 들어, 적어도 하나의 발광다이오드(LED)를 구비하고 컨트롤 유닛(110)의 제어를 받아서 대기 오염 상태를 표시한다. 표시부(180)는 프론트 패널(106)의 일측에 노출되어 대기 오염 상태의 좋음, 보통 및 나쁨 등에 따라 서로 다른 색상(예를 들어, 녹색, 주황색, 빨간색 등)으로 표시하거나 점멸 표시한다.
전원부(160)는 외부로부터 교류 전원 또는 태양광 전원을 공급받아서 일정 레벨의 직류 전원으로 변환하여 고정형 공기질 센서 장치(100)의 구동 전원을 공급한다. 전원부(160)는 교류 전원 또는 태양광 전원을 이용하여 배터리(162)를 재충전시킨다. 또 전원부(160)는 직류 전원, PoE(Power over Ethernet) 등을 이용하여 고정형 공기질 센서 장치(100)의 전원을 공급할 수도 있다.
배터리(162)는 외부의 교류 전원, 태양 전지판의 전원 등으로부터 공급된 전원을 이용하여 재충전하고, 전원 공급 이상으로 전원부(160)의 전원이 차단되면, 컨트롤 유닛(110)의 제어를 받아서 고정형 공기질 센서 장치(100)의 안정적인 동작을 위해 구동 전원을 임시로 공급한다. 배터리(162)는 전원부(160)에 의해 재충전된다.
그리고 컨트롤 유닛(110)는 고정형 공기질 센서 장치(100)의 제반 동작을 처리하도록 제어한다. 즉, 컨트롤 유닛(110)은 미세먼지 센서(130), TVOC 센서(132), 온습도 센서(134), 바람 센서(140), 가스 센서(150), GPS 모듈(170), 통신 모듈(114), 메모리(116), 인터페이스 모듈(118), 표시부(180), 배터리(162) 및 전원부(160)들 각각의 기능이 상호 유기적으로 처리하도록 제어한다. 또 컨트롤 유닛(110)은 통신망(10)을 통해 통합 관제 서버(300)와 상호 연동된다.
이러한 컨트롤 유닛(110)은 고정형 공기질 센서 장치(100)의 식별 정보를 구비하고, 전원부(160) 또는 배터리(162)로부터 전원 공급을 제어한다. 컨트롤 유닛(110)은 GPS 모듈(170)로부터 획득된 위치 정보와, 미세먼지 센서(130), TVOC 센서(132), 온습도 센서(134), 바람 센서(140), 가스 센서(150)들 각각으로부터 측정된 감지 정보를 메모리(116)에 저장시키고, 통신 모듈(114)를 통해 식별 정보, 위치 정보 및 감지 정보를 실시간 또는 주기적으로 통합 관제 서버(300)로 전송하도록 제어한다. 컨트롤 유닛(110)은 시간의 흐름에 따라 센서(130 ~ 134, 140, 150)들의 정확한 측정을 위해, 통합 관제 서버(300)로부터 센서 상태와 정확도 분석을 통해 각각의 센서(130 ~ 134, 140, 150)들을 보정한다.
컨트롤 유닛(110)은 감지 정보에 대응하여 표시부(180)에 대기 오염 상태를 표시한다. 또 컨트롤 유닛(110)은 와치독 모듈(112)을 구비하여 고정형 공기질 센서 장치(100)의 오동작, 하드웨어 및 소프트웨어에 의한 시스템 오류(system hang) 및 통신 오류 등의 이상 발생 시, 이를 감지하여 자동으로 고정형 공기질 센서 장치(100)를 리셋(reset) 시킨다.
따라서 본 발명의 고정형 공기질 센서 장치(100)는 다양한 장소에 고정 설치되어 설치 장소의 미세먼지 농도, TVOC 농도, 다양한 가스 농도 등을 실시간 측정하고, 설치 장소의 대기 오염 상태를 모니터링하도록 통신망(10)을 통해 측정된 감지 정보를 통합 관제 서버(300)로 실시간 또는 주기적으로 전송한다.
도 6 내지 도 11은 도 1에 도시된 이동형 공기질 센서 장치의 구성을 나타내는 도면들이다.
도 6 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 이동형 공기질 센서 장치(200)는 차량의 이동 중에 도로 주변 등의 대기 오염 상태를 실시간 측정하기 위하여, 차량의 지붕에 고정 설치된다. 이동형 공기질 센서 장치(200)는 차량의 이동 시, 대기 중의 미세먼지 농도, 다양한 종류의 휘발성 유기화합물 농도, 온도 및 습도를 실시간으로 측정한다. 이동형 공기질 센서 장치(200)는 차량의 이동 시, 대기 중의 악취 가스를 측정하기 위해 다양한 종류의 가스 농도를 더 측정한다.
이러한 이동형 공기질 센서 장치(200)는 고정형 공기질 센서 장치(100)에 의해 대기 오염 상태가 심각한 지역으로 판별되면 즉, 대기 오염 상태에 이벤트가 발생되면, 통합 관제 서버(300)에 의해 차량을 해당 지역으로 출동하도록 하여 대기 오염 상태를 정밀하게 측정하도록 구비된다.
이를 위해, 본 발명의 이동형 공기질 센서 장치(200)는 차량의 지붕에 고정 설치하기 위해, 하우징(270), 고정 플레이트(280) 및 장착부재(290)를 포함한다. 이동형 공기질 센서 장치(200)는 하우징(270)과 고정 플레이트(280) 사이의 공간에 본체(202)가 고정 설치된다. 본체(202)는 공기 챔버(220), 미세먼지 센서(230), 휘발성 유기화합물 센서(232), 가스 센서(234), 온습도 센서(236), 컨트롤 유닛(210), GPS 모듈(214), 통신 모듈(216), 메모리(218), 배터리(262) 및 전원부(260)를 포함한다. 또 이동형 공기질 센서 장치(200)는 공기 챔버(220) 내부에 공기 펌프(222), 공기 유량 센서(224) 및 배기팬(226)을 구비한다.
구체적으로, 하우징(270)은 차량의 지붕에 이동형 공기질 센서 장치(200)를 고정 설치하기 위하여, 예컨대, 강화 플라스틱 재질, 금속 재질 등으로 구비되어 일정 폭을 갖고 대체로 전후 방향으로 길게 연장되는 유선형의 몸체로 구비되고, 내부에 본체(202)가 수용되는 공간을 형성하며, 하부면의 일부가 개방된다. 하우징(270)은 개방된 하부면에 고정 플레이트(280)가 결합되고, 고정 플레이트(280)의 상부면에 본체(202)가 고정 장착된다. 하우징(270)은 전방 및 후방 각각에 공기를 유입 및 배출하기 위한 복수 개의 흡기구(272)와 복수 개의 배기구(274)가 형성된다. 이러한 하우징(270)은 바람의 저항을 최소화하고 방열, 방수 기능을 구비하여 안정성을 강화시킬 수 있다.
고정 플레이트(280)는 예컨대, 스틸 등의 금속 재질로 대체로 사각형과 유사한 평판 형상으로 구비되고 차량의 지붕에 안착된다. 고정 플레이트(280)는 상부면에 본체(202)가 고정 장착되고, 상부의 가장자리 부분이 하우징(270)과 결합된다. 고정 플레이트(280)는 상부면에 본체(202)가 장착되는 평판부(282)와, 평판부(282)의 모서리 부분들 각각이 외측 대각선 방향으로 일정 길이 연장되는 복수 개의 확장부(284)로 구성된다. 평판부(282)는 상부면이 본체(202)와 나사 결합되고, 상부면의 가장자리가 하우징(270)과 탈착 가능하게 결합된다. 확장부(284)는 끝단이 대체로 원형과 유사한 형상으로 구비되고, 하부면에 장착부재(290)가 부착된다.
장착부재(290)는 예컨대, 자석부재로 구비된다. 장착부재(290)는 일정 두께를 갖고 확장부(284)보다 큰 직경을 갖는 원형으로 구비된다. 장착부재(290)는 상부면이 확장부(284)의 하부면에 부착되고, 하부면이 차량의 지붕에 부착된다. 장착부재(290)는 본체(202)가 결합된 고정 플레이트(280)를 차량의 지붕에 장착시킨다. 따라서 이동형 공기질 센서 장치(200)는 복수 개의 장착부재(290)에 의해 차량의 지붕에 고정 설치되고, 하우징(270)의 흡기구(272)를 통해 차량 이동 중에 공기를 유입하고, 배기구(274)를 통해 공기를 배출한다.
본체(202)는 차량의 이동 중 도로 주변 등의 대기 오염 상태를 측정하기 위하여, 대체로 직육면체 형상으로 구비되고, 하부면이 고정 플레이트(280)의 평판부(282)에 고정 결합되고, 그 주변에 공기가 흐를 수 있도록 하우징(270)이 결합된다. 본체(202)는 하우징(270)의 흡기구(272)와 배기구(274) 각각에 대응하는 위치에 흡입구(204)와 배출구(206)가 형성된다.
본체(202)는 내부에 공기 챔버(220), 컨트롤 유닛(210), GPS 모듈(214), 통신 모듈(216), 메모리(218), 배터리(262) 및 전원부(260)를 구비한다. 본체(202)는 하우징(270)의 내부로 유입된 공기를 흡입구(204)를 통해 공기 챔버(220) 내부로 공급하고, 공기 챔버(220)의 배출구(206)를 통해 배출되는 공기를 하우징(270)의 외부로 배출한다. 이러한 본체(202)는 국제 보호(IP) 등급 예컨대, IP5x 등급의 옥외 방수 및 방진 규격에 적합하게 구비된다.
공기 챔버(220)는 하우징(270)의 내부로 유입된 공기를 안정적으로 측정할 수 있도록 하기 위하여, 일정량의 공기가 수용되는 내부 공간을 형성한다. 공기 챔버(220)는 안정적인 공기의 유량을 조절하여 정확한 센서값을 도출할 수 있도록 설계된다. 공기 챔버(220)는 내부 공간이 흡입구(204)와 배출구(206)가 연결되어 공기 흐름이 형성된다. 흡입구(204)는 개방된 입구에 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 차단망(미도시됨)이 설치되고, 배출구(206)는 개방된 출구에 배기팬(226)이 설치되어 공기 챔버(220) 내부의 공기를 외부로 배출시킨다.
공기 챔버(220)는 공기 펌프(222), 공기 유량 센서(224) 및 배기팬(226)이 구비된다. 공기 챔버(220)는 공기 펌프(222)를 통해 일정량의 공기를 유입 및 수용하고, 흡입구(204)와 배출구(206) 사이에 공기의 흐름에 따른 유로가 형성된다. 이 때, 유로는 공기 챔버(220)의 형상에 따라 다양한 형태로 설계될 수 있으며, 이 실시예에서는 예를 들어, 지그재그 방식으로 형성된다. 공기 챔버(220)는 공기 유입, 흐름 및 배출에 따라 내부에 미세먼지 등의 이물질이 축적되지 않아 불필요한 유지 보수가 발생되지 않으며, 이로 인해 센서의 정확도를 오랜 시간 확보할 수 있다.
공기 챔버(220)는 유입되는 공기량을 조절하기 위해 공기 유량 센서(224)로 공기 챔버(220) 내부로 유입되는 공기량을 측정하고, 이에 대응하여 공기 펌프(222)를 제어하여 흡입구(204)로 일정량의 공기를 흡입하여 내부 공간에 수용하고, 배기팬(226)을 통해 배출구(206)로 공기를 배출한다.
또 공기 챔버(220)에는 미세먼지 센서(230), 휘발성 유기화합물(VOCs) 센서(232), 가스 센서(234) 및 온습도 센서(236)가 구비된다. 미세먼지 센서(230)는 복수 개가 구비되어 공기 챔버(220)로 유입된 공기의 미세먼지 농도를 실시간 측정한다. 미세먼지 센서(230)는 예컨대, PM2.5 레벨, PM10 레벨 등의 초미세먼지 농도, 미세먼지 농도를 실시간으로 측정한다. 휘발성 유기화합물 센서(232)는 적어도 하나가 구비되어 다양한 종류의 유기화합물 농도를 실시간으로 측정한다. 휘발성 유기화합물 센서(232)는 예를 들어, 공기 중의 액체 또는 기체 형태의 일산화탄소와 이산화탄소를 제외한 유기화합물들에 대한 농도를 측정한다. 가스 센서(234)는 공기 챔버(220)에 유입된 공기 중 악취 가스를 측정하기 위해 다양한 종류 예를 들어, 일산화탄소(CO), 오존(O3), 이산화질소(NO2), 이산화황(SO2), 황화수소(H2S), 암모니아(NH3), 메틸에르캅탄(CH3SH), 테트라하이드로티오펜(THT) 등의 가스 농도를 실시간으로 측정한다. 온습도 센서(236)는 공기 챔버(220)에 유입된 공기의 온도와 습도를 실시간 측정한다.
이러한 센서(230 ~ 234)들은 차량 이동 중에 도로 주변 등에서 대기 중의 미세먼지와 악취 가스를 측정하여 대기 오염 상태를 모니터링하도록 측정된 감지 정보를 통합 관제 서버(300)로 제공한다.
GPS 모듈(214)은 위성 항법 시스템(GPS)과 연동해서 차량 이동에 따른 이동형 공기질 센서 장치(200)의 위치 정보를 실시간으로 획득한다.
통신 모듈(216)은 예컨대, 무선 이더넷, 와이파이 등의 무선 통신 모듈, 4G LTE, 5G 등의 이동 통신 모듈로 구비된다. 통신 모듈(216)은 통신망(10)을 통해 통합 관제 서버(300)와 연결된다.
메모리(218)는 이동형 공기질 센서 장치(200)의 식별 정보, 위치 정보 및 다양한 센서(230 ~ 234)들 각각으로부터 측정된 다양한 감지 정보(즉, 미세먼지 농도, VOCs 농도, 온습도 및 가스 농도 등)을 저장한다. 메모리(218)는 감지 정보를 감지 일시, 감지 종류 등의 로그(LOG) 정보에 매칭시켜서 저장한다.
전원부(260)는 차량으로부터 공급된 전원을 일정 레벨의 직류 전원으로 변환하여 이동형 공기질 센서 장치(200)의 구동 전원을 공급한다. 전원부(260)는 배터리(262)를 재충전시킨다. 물론 전원부(260)는 차량에 설치된 태양광 전지(미도시됨)를 이용하여 이동형 공기질 센서 장치(200)의 전원을 공급할 수도 있다.
배터리(262)는 전원부(260)에 의해 재충전되고, 전원부(260)의 전원 공급 이상으로 전원이 차단되면, 컨트롤 유닛(210)의 제어를 받아서 이동형 공기질 센서 장치(200)의 구동 전원을 임시로 공급한다.
그리고 컨트롤 유닛(210)은 이동형 공기질 센서 장치(200)의 제반 동작을 처리하도록 제어한다. 즉, 컨트롤 유닛(210)은 공기 펌프(222), 공기 유량 센서(224), 배기팬(226), 미세먼지 센서(230), 휘발성 유기화합물 센서(232), 가스 센서(234), 온습도 센서(236), GPS 모듈(214), 통신 모듈(216), 메모리(218), 배터리(262) 및 전원부(260)들 각각의 기능이 상호 유기적으로 처리하도록 제어한다. 또 컨트롤 유닛(210)은 통신망(10)을 통해 통합 관제 서버(300)와 상호 연동된다.
이러한 컨트롤 유닛(210)은 이동형 공기질 센서 장치(200)의 식별 정보(예컨대, ID 등)를 구비하고, 전원부(260) 또는 배터리(262)로부터 전원 공급을 제어한다. 컨트롤 유닛(210)은 GPS 모듈(214)로부터 획득된 위치 정보와, 미세먼지 센서(230), VOCs 센서(232), 가스 센서(234), 온습도 센서(236)들 각각으로부터 측정된 감지 정보를 메모리(218)에 저장시키고, 통신 모듈(216)를 통해 식별 정보, 위치 정보 및 감지 정보를 실시간 또는 주기적으로 통합 관제 서버(300)로 전송하도록 제어한다. 컨트롤 유닛(210)은 시간의 흐름에 따라 센서(230 ~ 236)들의 정확한 측정을 위해, 통합 관제 서버(300)로부터 센서 상태와 정확도 분석을 통해 각각의 센서(230 ~ 236)들을 보정한다.
또 컨트롤 유닛(210)은 와치독 모듈(212)을 구비하여 이동형 공기질 센서 장치(200)의 오동작, 하드웨어 및 소프트웨어에 의한 시스템 오류(system hang) 및 통신 오류 등의 이상 발생 시, 이를 감지하여 자동으로 이동형 공기질 센서 장치(200)를 리셋(reset) 시킨다.
따라서 본 발명의 이동형 공기질 센서 장치(200)는 차량에 설치되어 이동 중에 대기 오염 상태를 측정하고, 측정된 감지 정보를 통합 관제 서버(300)로 실시간 또는 주기적으로 전송하여, 특정 지역의 대기 오염 상태를 모니터링하도록 제공한다. 이 때, 이동형 공기질 센서 장치(200)는 위치 정보와 감지 정보를 주기적 예컨대, 일정 크기의 데이터 전송 주기로 통합 관제 서버(300)에 전송하며, 예를 들어, GPS 감도, 차량의 속도 등에 따라 데이터 전송 주기를 변경할 수 있다.
그리고 도 12는 도 1에 도시된 통합 관제 서버의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 12를 참조하면, 본 발명의 통합 관제 서버(300)는 인공지능 기반의 빅데이터를 이용하여 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치(100)와 복수 개의 이동형 공기질 센서 장치(200)들을 통합 관리하고, 고정형 공기질 센서 장치(100)들 각각으로부터 설치 장소의 미세먼지 및 악취 가스 등의 대기 오염 상태에 따른 감지 정보를 전송받아서 대기 오염 상태를 모니터링하고, 특정 지역에서의 대기 오염도가 심각한 상태로 판별되면, 이동형 공기질 센서 장치(200)를 이용하여 해당 지역의 대기 오염 상태를 정밀 측정 및 모니터링하도록 처리한다.
따라서 본 발명의 통합 관제 서버(300)는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들로부터 실시간 또는 주기적으로 대기 오염 상태에 따른 감지 정보를 수집, 분석 및 반복 학습하여 빅데이터를 구축하고, 이를 통해 실시간 공기질 센싱 및 모니터링, 대기 오염원 추적, 대기 오염 상태에 대한 알림 서비스 등을 처리한다.
이를 위해 본 발명의 통합 관제 서버(300)는 서버부(310)와 데이터베이스부(350)를 포함한다.
서버부(310)는 통신망(10)을 통해 실시간으로 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치(100)와 복수 개의 이동형 공기질 센서 장치(200) 및 복수 개의 관리자 단말기(400)들 각각과 연결되어 데이터 통신이 가능하도록 처리하고, 인공지능을 기반으로 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들을 통합 관리하기 위한 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼, 알고리즘 등이 통합된 웹 서버, 애플리케이션 서버 등으로 구비된다.
구체적으로, 서버부(310)는 제어부(312), 통신부(314), 센서 장치 관리부(316), 관리자 정보 관리부(318), 공기질 정보 수집부(320), 공기질 정보 분석부(322), 공기질 가시화 처리부(324), 공기질 모니터링 처리부(326), 오염원 추적 처리부(328) 및 알림 처리부(330)를 포함한다.
제어부(312)는 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치(100)와 복수 개의 이동형 공기질 센서 장치(200) 및 복수 개의 관리자 단말기(400)들과 연동해서 통합 관제 서버(300)의 제반 동작을 처리하도록 제어한다. 즉, 제어부(312)는 통신부(314), 센서 장치 관리부(316), 관리자 정보 관리부(318), 공기질 정보 수집부(320), 공기질 정보 분석부(322), 공기질 가시화 처리부(324), 공기질 모니터링 처리부(326), 오염원 추적 처리부(328) 및 알림 처리부(330)들 각각의 기능이 상호 유기적으로 처리되도록 제어한다.
통신부(314)는 예를 들어, 유무선 통신 모듈, 이동 통신 모듈 등으로 구비되고, 통신망(10)을 통해 고정형 공기질 센서 장치(100), 이동형 공기질 센서 장치(200) 및 관리자 단말기(400)들 각각과 연결되어 상호 데이터 통신이 이루어지도록 처리한다.
센서 장치 관리부(316)는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각의 식별 정보와 위치 정보를 등록 관리한다. 센서 장치 관리부(316)는 고정형 공기질 센서 장치(100)들 각각의 식별 정보와 위치 정보를 판별하여 설치 장소를 인식하고, 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각의 식별 정보와 위치 정보를 판별하여 이동 상태를 인식한다. 센서 장치 관리부(316)는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각에 구비된 다양한 센서(130 ~ 134, 140, 150, 230 ~ 234)들의 정확한 센싱을 위한 센서 보정 알고리즘을 이용하여 예를 들어, 센서의 제로 보정, 오프셋 보정, 이득 오류 보정, 감도 오차 보정 등 클라우드 기반의 센서 보정을 처리한다.
관리자 정보 관리부(318)는 단위 영역별로 할당된 담당 관리자에 대한 관리자 정보(예를 들어, 소속, 이름, 연락처, 담당 지역 등)를 등록, 저장 및 관리한다. 관리자 정보 관리부(318)는 관리자 정보에 해당 관리자가 관리하는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각의 식별 정보를 매칭시켜서 저장, 관리한다.
공기질 정보 수집부(320)는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각으로부터 대기 오염 상태에 따른 감지 정보를 실시간 또는 주기적으로 전송받아서 저장, 관리한다. 공기질 정보 수집부(320)는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각의 식별 정보에 매칭되게 감지 정보를 저장, 관리한다.
공기질 정보 분석부(322)는 공기질 정보 수집부(320)에 수집된 감지 정보를 인공지능 기반으로 분석하고, 이를 통해 예를 들어, 지역별, 위치별, 기간별, 시간대별 등으로 대기 오염 상태에 대한 빅데이터를 구축한다. 공기질 정보 분석부(320)는 데이터 분석 결과를 머신러닝 등을 이용하여 반복 학습하고, 이를 통해 정확한 대기 오염 상태를 모니터링하도록 처리한다. 공기질 정보 분석부(322)는 지역 단위로 대기 오염 상태가 기준치 이상으로 오염된 이벤트가 발생되면, 해당 지역을 이벤트 위험 및 발생 지역으로 판별한다.
공기질 가시화 처리부(324)는 공기질 정보 분석부(322)에 의해 분석 및 학습된 대기 오염 상태를 실시간으로 모니터링할 수 있도록 다양한 형태로 가공하여 가시화 처리한다. 공기질 가시화 처리부(324)는 실시간 측정된 대기 오염 상태를 예를 들어, 라인 챠트, 3D 히스토그램, 히트맵 형태, 공기질 분석 애니메이션 리포트 등으로 가시화하여 제공한다. 공기질 가시화 처리부(324)는 이동형 공기질 센서 장치(200)의 경우, 실시간 측정된 대기 오염 상태를 이동 경로를 따라 표시하도록 가시화 처리한다.
공기질 모니터링 처리부(326)는 공기질 가시화 처리부(324)에 의해 제공된 대기 오염 상태를 예를 들어, 지역별, 위치별, 기간별, 시간대별 등으로 모니터링하도록 검색, 추출 및 표시 처리한다. 공기질 모니터링 처리부(326)는 공기질 정보 분석부(322)에 의해 대기 오염도에 따라 지역별, 등급별, 거리별, 핫스팟 지역 등으로 분류하여 대기 오염 상태를 다양한 형태로 표시한다.
오염원 추적 처리부(328)는 공기질 정보 분석부(322)에 의해 특정 지역의 대기 오염 상태가 기준치 이상으로 오염된 상태 즉, 이벤트 위험 및 발생 지역으로 판별되면, 해당 지역으로 이동형 공기질 센서 장치(200)를 출동하도록 처리하고, 이를 통해 해당 지역의 대기 오염 상태를 정밀 측정 및 모니터링하여 대기 오염원을 추척하도록 처리한다.
그리고 알림 처리부(330)는 공기질 정보 분석부(322)에 의해 이벤트가 발생되면, 해당 지역을 담당하는 관리자 단말기(400)로 이벤트 발생에 따른 알림 정보(예를 들어, 이벤트 발생 지역, 이벤트 발생 시간, 이벤트 내역 등)를 전송한다.
그리고 데이터베이스부(350)는 서버부(310)에 의해 처리되는 통합 관제 서버(300)의 제반 처리 과정에 따른 다양한 정보들을 저장 및 관리한다. 이 실시예에서 데이터베이스부(350)는 통합 관제 서버(300)에 포함되어 있으나, 독립적인 데이터베이스 서버로 구비될 수도 있다.
이 실시예에서, 데이터베이스부(350)는 제어부(312)의 제어를 받아서 센서 장치 정보(352), 관리자 정보(354), 공기질 감지 정보(356), 공기질 분석 정보(358), 공기질 가시화 정보(360) 및 이벤트 정보(360) 등을 적어도 저장, 관리한다.
센서 장치 정보(352)에는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각의 식별 정보, 위치 정보, 설치 장소, 설치 차량 정보, 담당 관리자 정보 등이 포함된다.
관리자 정보(354)에는 지역 단위로 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들을 관리하는 담당 관리자의 개인 정보 예를 들어, 소속, 이름, 연락처, 담당 지역, 담당 센서 장치(100, 200)의 식별 정보 등이 포함된다.
공기질 감지 정보(356)에는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각으로부터 측정된 다양한 감지 정보(예를 들어, 미세먼지 농도, 총휘발성 유기화합물 농도, 온도, 습도, 가스 농도, 풍량, 풍속 등)들이 포함된다. 공기질 감지 정보(356)는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각의 식별 정보에 매칭되어 저장된다.
공기질 분석 정보(358)에는 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들 각각으로부터 측정된 다양한 감지 정보를 분석 및 반복 학습하여 구축된 빅데이터가 포함된다. 공기질 분석 정보(358)에는 감지 정보를 다양한 형태로 모니터링할 수 있도록 가공된 데이터를 포함한다. 공기질 분석 정보(358)는 예를 들어, 행정 구역, 도시 단위, 산업 단지, 도심 지역, 교통 혼잡 지역, 오염 의심 지역 등의 지역별/위치별/거리별, 주야간/출퇴근/주말주중/오전오후/연휴 등의 시간대별, 주간/월간/년간 등의 기간별, 감지 정보의 평균값 등으로 가공될 수 있다.
공기질 가시화 정보(360)에는 공기질 분석 정보(358)에 따라 실시간 측정된 감지 정보를 다양한 형태로 가공하거나, 검색 및 추출 가능한 형태로 생성하여 저장한다. 공기질 가시화 정보(360)에는 예를 들어, 라인 챠트, 3D 히스토그램, 히트맵 형태, 공기질 분석 애니메이션 리포트 등으로 생성된다.
그리고 이벤트 정보(360)에는 공기질 분석 정보(358)에 따라 이벤트가 발생된 지역(위치), 시간, 감지 정보, 이벤트 내역, 관리자 정보 등이 포함된다.
따라서 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 고정형 공기질 센서 장치(100)들 각각으로부터 대기 오염 상태에 따른 감지 정보를 실시간 또는 주기적으로 전송받아서 수집, 분석 및 반복 학습하여, 감지 정보를 모니터링하고, 이벤트 발생 시, 이벤트 발생 지역을 담당하는 이동형 공기질 센서 장치(200)를 현장에 출동시켜서 대기 오염 상태를 정밀 측정 및 모니터링하고, 이를 통해 대기 오염원을 추적하는 등의 선제적 대응 뿐만 아니라, 추적된 대기 오염원을 현장에서 확인하여 실외 미세먼지 및 악취 발생 원인을 찾아 제거함으로써, 실외 대기질을 근복적으로 정화할 수 있고, 불법 오염 행위 적발 및 벌금 부과, 이를 통한 근본적인 실외 대기질 오염 행위 감지 및 예방과 근절이 가능하게 한다.
또한 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 대기 오염 상태에 따른 다양한 정보를 관련 기관으로 제공하여 대기 환경을 개선하기 위한 의사 결정, 행동 요령 수립, 마스크 착용, 환기 등의 적절한 대응과, 시설 관리 방안과, 대기질 개선을 위한 솔루션 수립 및 교통시설 유지 관리 계획 수립 등에 활용할 수 있도록 한다.
계속해서 도 13 내지 도 16은 본 발명의 실시예에 따른 통합 관제 서버의 대기 오염 상태를 모니터링하기 위한 화면을 나타내는 도면들이다.
도 13 내지 도 16을 참조하면, 본 발명의 통합 관제 서버(300)는 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치(100)들 각각으로부터 실시간 또는 주기적으로 대기 오염 상태에 따른 미세먼지와 악취 가스 등에 대한 감지 정보를 전송받아서 다양한 형태로 가공하여 전자 지도 상에 표시하여 모니터링하도록 처리한다.
또 본 발명의 통합 관제 서버(300)는 고정형 공기질 센서 장치(100)들 각각으로부터 측정된 대기 오염 상태에 이벤트가 발생되면, 이동형 공기질 센서 장치(200)의 이동 경로를 따라 이벤트 위험 및 발생 장소의 대기 오염 상태를 정밀 측정 및 모니터링하도록 전자 지도 상에 실시간으로 표시한다.
이 실시예에서, 통합 관제 서버(300)는 서로 다른 장소에 고정 설치된 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치(100)들의 설치 장소(위치)를 모니터링하기 위하여, 통신망(10)을 통해 고정형 공기질 센서 장치(100)들 각각의 식별 정보(또는 위치 정보)를 인식하고, 이를 고정형 센서 설치 현황 화면(370)을 이용하여 전자 지도 상에 각각의 설치 장소(372)를 표시한다. 고정형 센서 설치 현황 화면(370)에는 설치 지역, 설치된 고정형 공기질 센서 장치(200)에 대한 센서의 수, 센서의 종류 등을 더 표시할 수 있다.
통합 관제 서버(300)는 고정형 대기 오염 모니터링 화면(374)을 이용하여 실시간으로 고정형 공기질 센서 장치(100)들 각각으로부터 측정된 감지 정보를 설치 장소들 각각에 대응하여 대기 오염 상태(376)를 표시한다. 이 때, 고정형 대기 오염 모니터링 화면(374)에는 대기 오염도(378)의 높고 낮음에 따라 설치 장소별로 서로 다른 색상으로 표시하고, 대기 오염 상태의 범위에 따라 반경 크기를 달리하여 표시한다. 또 고정형 대기 오염 모니터링 화면(374)은 대기 오염 상태를 설치 장소와의 거리 단위로 표시하여, 설치 장소에 인접하는 특정 위치의 대기 오염원 즉, 이벤트가 발생된 대기 오염원을 판별할 수 있다.
또 고정형 대기 오염 모니터링 화면(374)에는 대기 오염 상태가 높은 지역 즉, 이벤트가 발생된 지역(380)에 대해 이동형 공기질 센서 장치(200)를 출동하여 정밀 측정 및 모니터링하도록 표시한다. 또 고정형 대기 오염 모니터링 화면(374)에서 하나의 설치 장소를 선택하면, 해당 지역의 미세먼지 농도, 총휘발성 유기화합물 농도, 가스 농도 등에 대한 상세한 감지 정보를 팝업창 형태로 표시하고, 미세먼지 농도, 총휘발성 유기화합물 농도, 가스 농도 중 어느 하나를 선택하면, 해당 감지 정보를 고정형 대기 오염 모니터링 화면(374) 상에 상세히 표시할 수 있다. 또 고정형 대기 오염 모니터링 화면(374)을 모니터링하고자 하는 측정 날짜와 시간별, 기간별, 지역, 행정 구역, 산업 단지 등의 설치 장소별로 어느 하나를 설정하여 해당 항목별로 대기 오염 상태를 표시할 수 있다.
통합 관제 서버(300)는 분석 모니터링 화면(382)을 이용하여 설치 장소를 일정 크기의 지역별(또는 구역별)(384)로 분석하고, 이를 통해 대기 오염 상태를 일간, 주간, 월간 등 기간별로 추출하여 표시한다. 이 때, 지역별로 대기 오염 상태의 높고 낮음에 따라 서로 다른 색상으로 구분하여 표시할 수 있다. 또 분석 모니터링 화면(382)에는 대기 오염 상태가 높은 지역 즉, 이벤트가 발생된 지역(386)에 대해 지역의 위치, 대기 오염도 등을 팝업창 형태로 표시한다. 이에 통합 관제 서버(300)는 이동형 공기질 센서 장치(200)를 해당 지역으로 출동시켜서 대기 오염 상태를 정밀 측정하도록 할 수 있다.
그리고 통합 관제 서버(300)는 이동형 대기 오염 모니터링 화면(388)을 이용하여 이동형 공기질 센서 장치(200)의 이동에 따라 도로 주변 등의 대기 오염 상태를 정밀 측정한 감지 정보를 이동 경로(390)에 따라 표시한다. 이동형 대기 오염 모니터링 화면(388)에는 대기 오염 상태의 높고 낮음에 따라 서로 다른 색상으로 표시할 수 있으며, 이를 통해 이벤트가 발생된 위치(392)를 쉽게 판별할 수 있다. 이 때, 이동 경로(390)에 따라 측정된 미세먼지 농도, 유기화합물 농도, 가스 농도 등을 실시간으로 그래프 형태(394)로 표시할 수 있다.
이러한 모니터링 화면(370, 374, 382, 388)들은 전자 지도를 이용하여 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들로부터 측정된 대기 오염 상태에 따른 감지 정보, 위치 정보 등의 다양한 정보를 실시간 또는 주기적으로 전송받아서 표시한다.
또한 이러한 모니터링 화면(370, 374, 382, 388)들은 인공지능 기반의 분석과 빅데이터를 이용하여 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들로부터 측정된 감지 정보들을 대기 오염 상태에 따라 다양한 형태로 가공하여 표시함으로써, 가시화를 극대화할 수 있다. 예를 들어, 가시화 화면은 전자 지도 상에 하나의 설치 장소 또는 위치에 대해 하나의 점으로 표시하고, 각각의 점들을 대기 오염 상태에 따라 서로 다른 색상으로 표시하며, 시간과 공간의 변화에 따라 복수 개의 점들을 연결하여 라인 형태로 표시하는 라인 차트, 시간과 공간의 변화와 감지 정보의 크기에 따라 서로 다른 색상으로 3차원의 막대 그래프 형태로 생성하고, 이를 전자 지도 상에 표시하는 3D 히스토그램, 감지 정보를 열분포 형태의 서로 다른 색상으로 생성하고, 이를 전자 지도 상에 표시하는 히트맵, 대기 오염 상태에 따라 지역별, 구역별, 이벤트 발생 여부 등에 대응하여 서로 다른 애니메이션 이미지 형태로 생성하여 전자 지도 상에 표시하는 애니메이션 리포트 등으로 가공되어 표시될 수 있다.
따라서 본 발명의 대기 오염 모니터링 시스템(2)은 인공지능과 빅데이터를 이용하여 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)들로부터 측정된 대기 오염 상태에 따른 감지 정보를 다양한 형태로 가시화하여 모니터링할 수 있으며, 고정형 공기질 센서 장치(100)와 이동형 공기질 센서 장치(200)를 연동해서 대기 오염 상태를 모니터링하여 대기 오염원을 추적 및 현장 확인하고, 이를 통해 대기 오염 발생에 따른 선제적 대응, 대기 오염 발생 원인 제거, 불법 오염 행위 적발 및 벌금 부과 등 근본적인 실외 대기질 오염 행위 감지 및 예방과 근절이 가능하게 한다.
이상에서, 본 발명에 따른 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템의 구성 및 작용을 상세한 설명과 도면에 따라 도시하였지만, 이는 실시예를 들어 설명한 것에 불과하며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다.
2 : 대기 오염 모니터링 시스템
10 : 통신망
100 : 고정형 공기질 센서 장치
200 : 이동형 공기질 센서 장치
300 : 통합 관제 서버
400 : 관리자 단말기
10 : 통신망
100 : 고정형 공기질 센서 장치
200 : 이동형 공기질 센서 장치
300 : 통합 관제 서버
400 : 관리자 단말기
Claims (5)
- 대기 오염 모니터링 시스템에 있어서:
통신망에 연결되어 옥외의 서로 다른 장소 각각에 고정 설치되고, 적어도 대기 중의 미세먼지 농도와, 총휘발성 유기화합물 농도와, 악취 가스 농도와, 온도 및 습도를 포함하는 제1 감지 정보를 실시간으로 측정하는 복수 개의 고정형 공기질 센서 장치;
통신망에 연결되고, 차량들 각각에 고정 설치되어 상기 차량의 이동 중에 적어도 대기 중의 미세먼지 농도와, 휘발성 유기화합물 농도 및 악취 가스 농도를 포함하는 제2 감지 정보를 측정하는 복수 개의 이동형 공기질 센서 장치; 및
통신망을 통하여 상기 고정형 공기질 센서 장치와 상기 이동형 공기질 센서 장치를 식별하고, 상기 고정형 공기질 센서 장치들 각각으로부터 측정된 제1 감지 정보를 전송받아서 복수의 설치 장소들의 대기 오염 상태를 모니터링하도록 표시하고, 인공지능 기반으로 제1 감지 정보를 분석 및 반복 학습하여 대기 오염 상태에 대한 빅데이터를 구축하고, 상기 빅데이터를 통해 특정 장소의 대기 오염 상태가 기준치 이상인 이벤트가 발생되면, 상기 이동형 공기질 센서 장치를 통해 이벤트가 발생된 특정 장소의 대기 오염 상태를 측정 및 추적하도록 하고, 상기 이동형 공기질 센서 장치로부터 측정된 제2 감지 정보를 전송받아서 상기 이벤트가 발생된 대기 오염원을 판별하는 통합 관제 서버;를 포함하되,
상기 고정형 공기질 센서 장치는,
입구에 이물질 유입을 방지하는 차단망이 설치되어 대기 중의 공기를 흡입하는 제1 흡기구와, 출구에 배기팬이 구비되어 대기 중으로 공기를 배출하는 제1 배기구가 형성되는 함체;
상기 함체의 내부에 구비되고, 배관을 통해 상기 제1 흡기구와 상기 제1 배기구가 각각 연결되고 상기 제1 흡기구로부터 유입된 공기가 상기 제1 배기구로 배출되어 일정량의 공기가 수용되는 내부 공간을 형성하는 제1 공기 챔버;
상기 제1 공기 챔버의 내부 공간에 설치되어 유입된 공기 중의 미세먼지 농도를 측정하는 제1 미세먼지 센서;
상기 제1 공기 챔버의 내부 공간에 설치되어 유입된 공기 중의 총휘발성 유기화합물 농도를 측정하는 제1 총휘발성 유기화합물 센서;
상기 제1 공기 챔버의 내부 공간에 설치되어 유입된 공기의 온도와 습도를 측정하는 제1 온습도 센서;
상기 함체의 내부 공간에 설치되어 대기 중의 서로 다른 종류의 악취 가스 농도를 측정하는 복수 개의 제1 가스 센서;
상기 함체의 내부 공간에 설치되어 풍향과 풍속을 측정하는 바람 센서;
상기 제1 미세먼지 센서와 상기 제1 총휘발성 유기화합물 센서와 상기 제1 온습도 센서와 상기 제1 가스 센서 및 상기 바람 센서들로부터 측정된 제1 감지 정보를 적어도 저장하는 제1 메모리;
통신망에 연결되어 상기 제1 미세먼지 센서와 상기 제1 총휘발성 유기화합물 센서와 상기 제1 온습도 센서와 상기 제1 가스 센서 및 상기 바람 센서들로부터 측정된 제1 감지 정보를 상기 통합 관제 서버로 전송하는 제1 통신 모듈;
외부로부터 전원을 공급받아서 상기 고정형 공기질 센서 장치의 구동 전원을 공급하는 제1 전원부;
상기 제1 전원부로부터 전원을 공급받아서 재충전되고, 상기 제1 전원부의 전원이 차단되면, 상기 고정형 공기질 센서 장치의 구동 전원을 공급하는 제1 배터리;
상기 고정형 공기질 센서 장치의 식별 정보를 구비하고, 상기 제1 메모리와 상기 제1 전원부와 상기 제1 배터리와 상기 제1 통신 모듈과 상기 제1 미세먼지 센서와 상기 제1 총휘발성 유기화합물 센서와 상기 제1 온습도 센서와 상기 제1 가스 센서 및 상기 바람 센서들을 제어하고, 식별 정보와 제1 감지 정보를 상기 통합 관제 서버로 전송하며, 시스템 오류 발생 시, 상기 고정형 공기질 센서 장치를 자동으로 리셋시키는 제1 와치독 모듈을 구비하는 제2 컨트롤 유닛;을 포함하고,
상기 이동형 공기질 센서 장치는,
전방 및 후방 각각에 공기를 유입 및 배출하는 복수 개의 제2 흡기구와 복수 개의 제2 배기구가 형성되는 유선형의 몸체로 구비되고, 하부면이 개방되는 하우징;
상기 차량의 지붕에 안착되고 상기 하우징의 개방된 하부면과 결합되는 고정 플레이트;
상기 고정 플레이트의 상부면에 고정 장착되고 상기 하우징의 내부 공간에 수용되는 본체; 및
상부면이 상기 고정 플레이트의 가장자리 부분에 부착되고 하부면이 상기 차량의 지붕에 부착되는 장착부재를 포함하여 상기 차량의 지붕에 고정 설치되고;
상기 본체는,
흡입구와 배출구가 형성되어 상기 제2 흡기구로 유입된 공기가 상기 흡입구를 통해 일정량 수용되는 내부 공간을 형성하고, 내부 공간이 상기 배출구를 통해 상기 제1 배기구와 연결되어 내부 공간의 공기를 배출하는 제2 공기 챔버;
상기 제2 공기 챔버의 내부로 유입된 공기량을 측정하는 공기 유량 센서;
상기 공기 유량 센서를 통해 측정된 공기량이 일정량 유지되도록 상기 흡입구를 통해 상기 제2 공기 챔버의 내부 공간으로 공기를 유입하는 공기 펌프;
상기 제2 공기 챔버의 내부 공기를 상기 배출구로 배출시키는 배기팬;
상기 제2 공기 챔버의 내부에 설치되어 상기 제2 공기 챔버로 유입된 공기의 미세먼지 농도를 측정하는 제2 미세먼지 센서;
상기 제2 공기 챔버의 내부에 설치되어 상기 제2 공기 챔버로 유입된 공기의 휘발성 유기화합물 농도를 측정하는 제2 휘발성 유기화합물 센서;
상기 제2 공기 챔버의 내부에 설치되어 상기 제2 공기 챔버로 유입된 공기의 악취 가스 농도를 측정하는 제2 가스 센서;
상기 제2 공기 챔버의 내부에 설치되어 상기 제2 공기 챔버로 유입된 공기의 온도와 습도를 측정하는 제2 온습도 센서;
상기 차량의 이동에 따른 상기 이동형 공기질 센서 장치의 위치 정보를 획득하는 GPS 모듈;
통신망에 연결되어 상기 제2 미세먼지 센서와 상기 제2 총휘발성 유기화합물 센서와 상기 제2 온습도 센서 및 상기 제2 가스 센서들로부터 측정된 제2 감지 정보를 상기 통합 관제 서버로 전송하는 제2 통신 모듈;
상기 이동형 공기질 센서 장치의 위치 정보와 상기 제2 미세먼지 센서와 상기 제2 총휘발성 유기화합물 센서와 상기 제2 온습도 센서 및 상기 제2 가스 센서들로부터 측정된 제2 감지 정보를 적어도 저장하는 제2 메모리;
상기 차량의 전원을 공급받아서 상기 이동형 공기질 센서 장치의 구동 전원을 공급하는 제2 전원부;
상기 제2 전원부로부터 전원을 공급받아서 재충전되고, 상기 제2 전원부의 전원이 차단되면, 상기 이동형 공기질 센서 장치의 구동 전원을 공급하는 제2 배터리; 및
상기 이동형 공기질 센서 장치의 식별 정보를 구비하고, 상기 제2 전원부와 상기 GPS 모듈과 상기 제2 통신 모듈과 상기 제2 미세먼지 센서와 상기 제2 총휘발성 유기화합물 센서와 상기 제2 온습도 센서 및 상기 제2 가스 센서들을 제어하여 식별 정보와 위치 정보 및 제2 감지 정보를 상기 통합 관제 서버로 전송하며, 시스템 오류 발생 시, 상기 이동형 공기질 센서 장치를 자동으로 리셋시키는 제2 와치독 모듈을 구비하는 제2 컨트롤 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기 오염 모니터링 시스템.
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- 청구항 1에 있어서,
상기 통합 관제 서버는,
상기 고정형 공기질 센서 장치와 상기 이동형 공기질 센서 장치의 상기 센서들 각각의 센서 상태 및 정확도를 인공지능 기반으로 분석 및 확인하여 클라우드 기반으로 센서 보정을 처리하는 것을 특징으로 하는 대기 오염 모니터링 시스템.
- 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
상기 통합 관제 서버는,
상기 고정형 공기질 센서 장치의 제1 감지 정보와 상기 이동형 공기질 센서 장치의 제2 감지 정보에 따른 대기 오염 상태를 적어도 라인 챠트, 3D 히스토그램, 히트맵 형태, 애니메이션 리포트 형태로 전자 지도 상에 표시하도록 가시화 처리하는 것을 특징으로 하는 대기 오염 모니터링 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210096228A KR102357150B1 (ko) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템 및 그 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210096228A KR102357150B1 (ko) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템 및 그 방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102357150B1 true KR102357150B1 (ko) | 2022-02-08 |
Family
ID=80252097
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210096228A KR102357150B1 (ko) | 2021-07-22 | 2021-07-22 | 인공지능 기반의 빅데이터를 이용한 대기 오염 모니터링 시스템 및 그 방법 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102357150B1 (ko) |
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