KR102536794B1 - 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템 및 이를 이용한 염소 자동 투입방법 - Google Patents

인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템 및 이를 이용한 염소 자동 투입방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 염소의 농도가 변화하는 복합적인 요인을 종합적으로 판단하여 최적의 염소 투입량을 결정하고, 이를 통해 잔류염소 농도를 법적 기준에 준하는 농도로 유지시킬 수 있는 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템 및 이를 이용한 염소 자동 투입방법에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템은, 저수조; 상기 저수조에 저장되는 물의 수위, 잔류염소 농도, 상기 저수조 내부로 유입되는 물의 양, 상기 저수조 내부에서 배출되는 물의 양, 물의 수온, 물의 수소이온 농도(pH)를 각각 측정하는 센서모듈; 상기 저수조의 일측에 설치되어 내부로 설정된 양의 염소를 투입하는 염소투입장치; 상기 센서모듈을 통해 측정된 데이터를 이용하여 수질을 측정하고, 상기 염소투입장치의 동작을 제어하는 수질측정장치; 및 상기 수질측정장치와 유선 또는 무선 인터넷으로 연결되어 측정된 데이터와 상기 염소투입장치의 제어 정보가 전달되고, 머신러닝 및 딥러닝을 통해 잔류염소 소멸 속도를 예측하며, 염소 투입량과 투입시간을 예측하여 상기 수질측정장치에 제어신호를 전달하는 모니터링서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템 및 이를 이용한 염소 자동 투입방법{Automatic Chlorine Injection Device using Artificial Intelligence and Automatic Chlorine Injection Method using the same}
본 발명은 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템 및 이를 이용한 염소 자동 투입방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소규모 배수지, 저수조(물탱크), 대중목욕탕 및 수영장 등에 공급되는 물이 법적 기준치의 염소 농도를 유지할 수 있도록 적정량의 염소를 자동 투입하는 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템 및 이를 이용한 염소 자동 투입방법에 관한 것이다.
일반적으로 소규모 배수지, 저수조(물탱크), 대중목욕탕 및 수영장(이하 '저수조'통칭한다)에 공급되는 물은 오존 살균, 자외선 살균 및 염소소독 등을 통해 노로바이러스 등의 병원성 세균이 번식하지 못하도록 살균하여 제공되게 된다.
특히 수도법에는 수도꼭지에서 유지되어야 하는 잔류 염소를 규정하고 있고, 이 때문에 오존 살균이나 자외선 살균을 통해 물을 소독하더라도 최종적으로는 염소를 투입하여 염소소독을 실시하게 된다.
이러한 염소소독은 대량의 물에도 소독 효과가 우수하고, 소독 효과가 일정기간 잔류하여 그 효과가 유지되는 장점이 있으나, 그 사용량이 기준에 부합되지 않는 경우에는 소독 효과가 떨어지거나 또는 특유의 맛과 냄새를 유발하는 문제가 있다.
따라서 염소소독의 경우 정량의 염소 소독제가 투입될 필요가 있는데, 이를 위해 정량의 염소 소독제를 자동 투입하기 위한 다양한 장치가 개발되고 있다.
상기와 같은 목적의 종래 기술로는 등록특허공보 제1138001호의 인공지능을 이용한 액체염소 자동투입장치(이하 '특허문헌'이라 한다)가 개시되어 있다.
상기 특허문헌은 양수펌프에 의해 양수된 지하수가 메인파이프를 통해 저장되는 물탱크; 물탱크의 수위를 측정하는 수위센서; 물탱크에 액체염소를 제공하는 염소투입기; 염소투입기에 의해 투입된 물탱크 내의 잔류염소량을 측정하는 염소센서; 유입 서브파이프에 설치되어 유동량 박스로의 지하수 유동량 유입을 조절하는 유입 체크밸브의 개폐를 제어하는 제어장치; 수위센서와 염소센서의 측정신호를 수신하는 무선 송수신장치; 및 무선 송수신장치로부터 수위센서의 측정신호를 수신하여 수위가 설정수위를 벗어났을 경우에 설정수위가 되도록 양수펌프를 가동시키기 위한 제어신호와, 염소센서의 실시간 측정신호를 수신하여 잔류염소가 설정량을 벗어났을 경우 설정량이 되도록 염소투입기를 가동시켜 염소투입량을 제어하기 위한 제어신호를 제어장치로 송신하는 중앙제어컴퓨터를 포함하는 액체염소 자동투입시스템에 있어서, 염소투입기는 메인파이프의 지하수를 유입 서브파이프를 통해 유통시켜 유출 서브파이프를 통해 메인파이프로 유출시키는 유동량 박스와, 이 유동량 박스에 설치되어 유동량 박스의 지하수 유동량에 비례하여 액체염소를 유출 서브파이프로 분출하는 액체염소 저장통으로 구성되되, 유동량 박스는 제어장치에 의해 제어되어 열린 유입 체크밸브를 통해 유입되는 지하수 유동량에 의해 상하 작동하여 상향작동시 열리는 유출 체크밸브를 통해 지하수를 유출시키는 다이아프램; 다이아프램의 상하운동에 따라 상하 작동하는 분사로드; 및 분사로드의 하향작동에 의해 액체염소 저장통의 액체염소를 유출 서브파이프로 분출토록 하는 분사펌프를 포함하는 것으로 이루어진다.
그러나 상기와 같은 종래의 염소 자동 투입시스템은 저수조 등의 잔류 염소 농도를 측정하고, 측정된 염소 농도에 따라 부족한 염소 소독제 또는 물을 투입(보충)하도록 구성되는데, 염소는 휘발성이 있어 자연적으로 소멸되게 됨과 동시에 저수조 내 물의 온도, 물의 체류시간, 물의 양, 잔류 염소 농도, 수소이온의 농도(pH) 등의 복합적인 요인에 영향을 받아 그 농도가 감소하게 되므로 단순히 잔류 염소 농도를 측정하여 염소 소독제 또는 물을 투입하게 되면, 계절과 물의 사용량 등에 따라 잔류 염소의 농도가 법적 기준(수도법시행규칙 제22조2)을 충족하지 못하게 되는 경우가 빈번하게 발생하게 되고, 이 경우 저수조에 병원성 세균이 번식하거나 물에서 특유의 맛과 냄새가 발생하여 민원이 발생하게 되는 원인이 되게 된다.
따라서 염소를 자동 투입하는 시스템에 있어서, 염소의 농도가 변화하는 복합적인 요인을 종합적으로 판단하여 최적의 염소 투입량을 결정하고, 이를 통해 잔류염소 농도를 법적 기준에 준하는 농도로 유지시킬 수 있도록 개선된 염소 자동 투입시스템 및 방법의 개발이 요구된다.
KR 10-1138001 B1 (2012. 04. 12.) KR 10-2139556 B1 (2020. 07. 24.) KR 10-2120968 B1 (2020. 06. 03.) KR 10-1043521 B1 (2011. 06. 15.) KR 10-0320660 B1 (2002. 01. 02.)
본 발명은 상기와 같은 종래의 자동 염소 투입시스템이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 염소의 농도가 변화하는 복합적인 요인을 종합적으로 판단하여 최적의 염소 투입량을 결정하고, 이를 통해 잔류염소 농도를 법적 기준에 준하는 농도로 유지시킬 수 있는 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템 및 이를 이용한 염소 자동 투입방법을 제공하는 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템은, 내부에 물이 저장되는 소정 크기의 수용공간이 형성되면서 일측에 물이 유입되고 배출되는 유입관과 배출관이 구비되는 저수조; 상기 저수조에 저장되는 물의 수위, 잔류염소 농도, 상기 저수조 내부로 유입되는 물의 양, 상기 저수조 내부에서 배출되는 물의 양, 물의 체류 시간, 물의 수온, 물의 수소이온 농도(pH)를 각각 측정하는 센서모듈; 상기 저수조의 일측에 설치되어 내부로 설정된 양의 염소를 투입하는 염소투입장치; 상기 센서모듈을 통해 측정된 데이터를 이용하여 수질을 측정하고, 상기 염소투입장치의 동작을 제어하는 수질측정장치; 및 상기 수질측정장치와 유선 또는 무선 인터넷으로 연결되어 측정된 데이터와 상기 염소투입장치의 제어 정보가 전달되고, 머신러닝 및 딥러닝을 통해 잔류염소 소멸 속도를 예측하며, 염소 투입량과 투입시간을 예측하여 상기 수질측정장치에 제어신호를 전달하는 모니터링서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 상기 모니터링서버가 상기 센서모듈을 통해 저수조내로 유입되는 유입수내의 잔류염소 농도와, 저수조에서 배출되는 배출수내의 잔류염소 농도 및 저수조내의 잔류염소 농도를 각각 측정하고, 상기 저수조 내의 물의 수위, 물의 체류 시간, 물의 수온 및 물의 수소이온 농도(pH) 변화에 따른 저수조내 잔류염소 농도 변화를 측정하여 잔류염소 소멸 속도를 예측하고, 예측된 잔류염소 소멸 속도를 통해 상기 저수조 내의 잔류염소 농도가 기준치 이하가 되는 시간을 예측하며, 예측된 시간을 기준으로 염소 투입시간을 산출하며, 산출된 염소 투입시간에 상기 저수조 내의 물의 수위를 측정하여 측정된 수위에 맞는 염소 투입량을 산출하는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 염소 자동 투입시스템을 이용한 염소 자동 투입방법은, 센서모듈을 통해 실시간으로 저수조의 수위를 감지하고, 잔류염소 농도를 검출하며, 상기 저수조 내부로 유입되는 물의 양과 상기 저수조 내부에서 배출되는 물의 양에 대한 정보를 획득하고, 물의 수온과 상기 저수조의 외부 온도를 각각 측정하며, 물의 수소이온 농도(pH)를 측정하여 각각의 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계; 상기 데이터 획득 단계를 통해 획득된 데이터를 이용하여 물의 체류시간, 수위, 수온 및 수소이온 농도 변화에 따른 잔류염소 소멸 속도 변화 데이터를 수집하고, 수집된 잔류염소 소멸 속도 변화 데이터를 머신러닝 및 딥러닝을 통해 반복 학습하는 반복 학습 단계; 상기 반복 학습 단계를 통해 학습된 잔류염소 소멸 속도에 기초하여 상기 저수조 내부에 저장된 물의 잔류염소 농도가 기준치 이하로 떨어지는 시간을 예측하는 염소 투입시간 예측 단계; 상기 염소 투입시간 예측 단계에서 예측된 시간에 맞추어 상기 저수조 내부에 저장된 물의 수위, 수온 및 잔류염소 농도에 맞추어 염소 투입량을 산출하는 염소 투입량 산출 단계; 및 상기 염소 투입시간 예측 단계와 상기 염소 투입량 산출 단계를 반복하면서 산출된 잔류염소 소멸 속도 및 염소 투입량에 맞추어 염소투입장치의 동작을 제어하여 염소를 투입하는 염소 투입 단계로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명은 상기 염소 투입 단계에서 잔류염소 농도가 기준치 이하로 떨어지는 시간을 기준으로 미리 설정된 투입 제한시간 만큼 빠르게 염소가 투입되도록 제어되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 투입제한시간이 상기 저수조 내부로 투입된 염소가 균일하게 확산되어 일정한 농도를 유지하는 속도를 고려하여 2 ~ 5분으로 설정되는 것을 또 다른 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 저수조 내에 저장된 물에 잔류하는 염소의 소멸에 영향을 주는 다양한 요인에 대한 데이터를 실시간으로 수집하고, 수집된 데이터를 머신러닝과 딥러닝을 통해 반복 학습하여 저수조에 저장된 물의 잔류염소 소멸 시간이 예측되며, 이렇게 예측된 잔류염소 소멸시간에 맞추어 적정량의 염소가 자동으로 투입되므로 잔류염소를 소멸시키는 다양한 환경적인 변화에도 저수조 내에 저장된 물의 잔류염소 농도가 법적 기준치 범위내로 유지될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템의 예를 보인 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템을 이용한 염소 자동 투입방법의 예를 보인 순서도.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.
본 발명은 염소의 농도가 변화하는 복합적인 요인을 종합적으로 판단하여 최적의 염소 투입량을 결정하고, 이를 통해 잔류염소 농도를 법적 기준에 준하는 농도로 유지시킬 수 있는 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템 및 이를 이용한 염소 자동 투입방법을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명의 염소 자동 투입시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 저수조(10), 센서모듈(20), 염소투입장치(30), 수질측정장치(40) 및 모니터링서버(50)를 포함한다.
저수조(10)는 내부에 물이 저장되는 소정 크기의 수용공간이 형성되는 구성으로, 이러한 저수조(10)의 일측에는 저수조(10)의 내부로 물을 공급하는 유입관(11)과 내부의 물을 외부로 배출시키는 배출관(12)이 구비된다.
그리고 저수조(10)의 상면에는 소정 크기의 개구부(도면부호 없음)가 형성되고, 상기 개구부에는 개폐 가능한 덮개(도시하지 않음)가 설치되어, 필요시 덮개를 개방하여 저수조(10) 내부를 점검할 수 있도록 구성된다.
센서모듈(20)은 저수조(10)에 저장되는 물의 잔류염소를 소멸시키는 다양한 요건을 실시간으로 측정하여 각각의 데이터를 수집하는 구성이다.
이러한 센서모듈(20)은 도 1에 도시된 바와 같이 저수조(10) 내부에 저장된 물의 수위를 측정하는 수위감지센서(21)와, 저수조(10)의 유입관(11)에 설치되어 저수조(10) 내부로 공급되는 물의 잔류염소 농도를 측정하는 유입수 잔류염소 농도 측정센서(22)와, 저수조(10)의 배출관(12)에 설치되어 저수조(10)에서 배출되는 물의 잔류염소 농도를 측정하는 배출수 잔류염소 농도 측정센서(23)와, 저수조(10) 내부에 저장된 물의 수온을 측정하는 수온 감지센서(25) 및 저수조(10) 외부의 공기 온도를 측정하는 외기온도 감지센서(26)를 포함한다.
이때 수위감지센서(21)는 초음파 또는 레이저 센서로 이루어져 저수조(10) 내부에 저장된 물의 수위(높이)를 감지하고, 이렇게 감지된 정보는 후술되는 수질측정장치(40)를 통해 모니터링서버(50)로 전달되며, 모니터링서버(50)에서 미리 저장된 저수조(10)의 가로세로 값과 저수조(10)에 저장된 물의 높이 값을 이용하여 저장된 물의 양이 산출되게 된다.
상기와 같은 센서모듈(20)을 통해 저수조(10)에 저장되는 물의 수위, 잔류염소 농도, 저수조(10) 내부로 유입되는 물의 양, 저수조(10) 내부에서 배출되는 물의 양, 물의 수온, 물의 수소이온 농도(pH)가 각각 측정되고, 이렇게 측정된 데이터는 후술되는 수질측정장치(40)로 전달되게 된다.
염소투입장치(30)는 저수조(10)의 일측에 설치되어 후술되는 수질측정장치(40)의 제어에 의해 내부에 저장된 염소를 설정된 양만큼 저수조(10) 내부로 투입하도록 구성되는 것으로, 이러한 염소투입장치(30)는 정량밸브, 정량펌프 및 정량노즐 등의 구성을 포함하여 구성될 수 있다.
이때 염소는 저장조(10) 내부에 저장된 물에 쉽고 빠르게 섞일 수 있도록 액상의 염소가 사용된다.
수질측정장치(40)는 센서모듈(20)을 제어하여 실시간으로 각종 데이터를 수집하고, 염소투입장치(30)의 동작을 제어하며, 후술되는 모니터링서버(50)로 측정된 데이터를 전달하는 구성이다.
이러한 수질측정장치(40)는 내부에 이더넷 통신모듈(도시하지 않음)이 구비되어 무선 또는 유선 인터넷을 이용하여 수집된 각종 데이터가 실시간으로 전달되도록 구성될 수 있다.
모니터링서버(50)는 수질측정장치(40)와 유선 또는 무선 인터넷으로 연결되어 측정된 데이터와 염소투입장치(30)의 제어 정보가 전달되고, 머신러닝 및 딥러닝을 통해 잔류염소 소멸 속도를 예측하며, 염소 투입량과 투입시간을 예측하여 수질측정장치(40)에 제어신호를 전달하는 구성이다.
이러한 모니터링서버(50)는 수질측정장치(40)를 통해 전달되는 데이터를 머신러닝 및 딥러닝을 통해 반복 학습하여 잔류염소가 소멸되는 시간과 저수조(10)에 저장된 물의 양 대비 염소의 투입량을 자동으로 산출하게 된다.
더욱 상세하게는 센서모듈(20)을 통해 저수조(10)내로 유입되는 유입수내의 잔류염소 농도와, 저수조(10)에서 배출되는 배출수내의 잔류염소 농도 및 저수조(10)내의 잔류염소 농도가 각각 측정되어 전달되면, 저수조(10) 내의 물의 수위, 물의 체류 시간, 물의 수온 및 물의 수소이온 농도(pH) 변화에 따른 저수조내 잔류염소 농도 변화를 반복 학습하여 잔류염소 소멸 속도를 예측하게 된다.
그리고 예측된 잔류염소 소멸 속도를 통해 저수조(10) 내의 잔류염소 농도가 기준치 이하가 되는 시간을 예측하고, 예측된 시간을 기준으로 염소 투입시간이 산출되게 된다.
또한, 산출된 염소 투입시간에 저수조(10) 내의 물의 수위를 측정하고, 측정된 수위에 맞는 염소 투입량이 산출되며, 이렇게 산출된 염소 투입량 정보는 수질측정장치(40)에 전달되고, 수질측정장치(40)는 전달된 염소 투입량 정보에 기초하여 염소투입장치(30)의 동작을 제어하게 된다.
이때 모니터링서버(50)는 실시간으로 측정되어 전달되는 데이터의 모니터링을 통해 잔류염소 농도 변화의 이상여부를 모니터링할 수 있고, 이상이 감지되는 경우 관리자에게 저수조(10), 센서모듈(20), 염소투입장치(30) 및 수질측정장치(40) 등의 구성을 점검하도록 안내하게 된다.
이하에서는 본 발명의 염소 자동 투입시스템을 이용한 염소 자동 투입방법에 대하여 설명한다.
본 발명의 염소 자동 투입방법은 도 2에 도시된 바와 같이 데이터 획득 단계(S10), 반복 학습 단계(S20), 염소 투입시간 예측 단계(S30), 염소 투입량 산출 단계(S40) 및 염소 투입 단계(S50)로 이루어진다.
(1) 데이터 획득 단계(S10)
이 단계는 센서모듈(20)의 수위감지센서(21)를 통해 실시간으로 저수조(10)의 수위를 감지하고, 유입수내 잔류염소 농도 측정센서(22), 배출수내 잔류염소 농도 측정센서(23) 및 저수조내 잔류염소 농도 측정센서(24)를 이용하여 잔류염소 농도를 검출하며, 또한 유입관(11)과 배출관(12)을 통해 유입 및 배출되는 물의 유량을 검출하여 저수조(10) 내에 저장되는 물의 체류 시간 정보를 획득하고, 수온 감지센서(25)를 통해 저수조(10) 내에 저장된 물의 수온을 측정하며, 외기온도 감지센서(26)를 통해 저수조(10)의 외부 온도를 측정하고, 수소이온농도 감지센서(도시하지 않음)를 통해 물의 수소이온 농도(pH)를 측정하여 각각의 데이터를 획득하는 것으로, 이렇게 획득된 데이터는 수질측정장치(40)를 통해 실시간으로 모니터링서버(50)에 전달되게 된다.
(2) 반복 학습 단계(S20)
이 단계는 위 데이터 획득 단계(S10)를 통해 획득된 데이터가 모니터링서버(50)로 전달되고 나면, 모니터링서버(50)에서는 물의 체류시간, 수위, 수온 및 수소이온 농도 변화에 따른 잔류염소 소멸 속도 변화 데이터를 수집하고, 수집된 잔류염소 소멸 속도 변화 데이터를 저장하여 빅데이터화한 다음, 저장된 데이터를 머신러닝 및 딥러닝을 통해 반복 학습하는 것이다.
(3) 염소 투입시간 예측 단계(S30)
이 단계는 위 반복 학습 단계(S20)를 통해 학습된 잔류염소 소멸 속도에 기초하여 저수조(10) 내부에 저장된 물의 잔류염소 농도가 기준치 이하로 떨어지는 시간을 예측하는 것이다.
이때 잔류염소 소멸 속도는 저수조(10)에 저장되는 물의 양, 수온 및 물의 체류 시간 등의 변화에 따라 실시간으로 갱신되게 된다.
이러한 예로, 물의 수위가 낮으면 저수조(10) 내부로 유입되는 물의 양이 많아지기 때문에 잔류염소의 소멸 속도가 증가되고, 이와 반대로 물의 수위가 높으면 저수조(10) 내부로 유입되는 물의 양이 적어지게 되면서 잔류염소의 소멸 속도가 감소하게 된다.
또한, 수온이 높으면 염소의 산화 환원반응이 촉진되면서 염소의 분해 속도가 증가되고, 이에 의해 잔류염소 소멸 속도가 빨라지게 된다.
그리고 평일과 주말 및 연휴 등과 같이 수돗물의 사용량에 직접적인 영향을 주는 요인으로 인해 저수조(10)에 저장되는 물의 체류 시간이 급변하는 경우, 저수조(10)에 저장된 물의 잔류염소 소멸 속도에 직접적인 영향을 주기 때문에 이러한 요인들을 감안하여 잔류염소 소멸 속도가 실시간으로 갱신되고, 결과적으로 잔류염소의 소멸 속도 변화에 따른 염소 투입시간도 함께 변경되게 된다.
(4) 염소 투입량 산출 단계(S40)
이 단계는 위 염소 투입시간 예측 단계(S30)에서 예측된 시간에 맞추어 저수조(10) 내부에 저장된 물의 수위, 수온 및 잔류염소 농도에 따른 염소 투입량을 산출하는 것이다.
(5) 염소 투입 단계(S50)
이 단계는 위 염소 투입시간 예측 단계(S30)와 염소 투입량 산출 단계(S40)를 반복하면서 산출된 잔류염소 소멸 속도 및 염소 투입량에 맞추어 염소투입장치(20)의 동작을 제어하고, 이를 통해 저수조(10) 내부로 적정량의 염소가 적시에 투입되도록 제어하는 것이다.
이때 염소 투입시간은 염소 투입시간 예측 단계(S30)에서 잔류염소 농도가 기준치 이하로 떨어지는 시간으로 예측된 시간을 기준으로 미리 설정된 투입 제한시간 만큼 빠르게 염소가 투입되도록 제어되는데, 이때 투입제한시간은 저수조(10) 내부로 투입된 염소가 균일하게 확산되어 일정한 농도를 유지하는 속도를 고려하여 2 ~ 5분으로 설정될 수 있다.
이러한 투입제한시간은 저수조(10)의 용량 및 저수조(10)에 저장된 물의 수위 등에 따라 따르게 설정될 수 있다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 저수조 내에 저장된 물에 잔류하는 염소의 소멸에 영향을 주는 다양한 요인에 대한 데이터를 실시간으로 수집하고, 수집된 데이터를 머신러닝과 딥러닝을 통해 반복 학습하여 저수조에 저장된 물의 잔류염소 소멸 시간이 예측되며, 이렇게 예측된 잔류염소 소멸시간에 맞추어 적정량의 염소가 자동으로 투입되므로 잔류염소를 소멸시키는 다양한 환경적인 변화에도 저수조 내에 저장된 물의 잔류염소 농도가 법적 기준치 범위내로 유지되게 된다.
위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.
10: 저수조 11: 유입관
12: 배출관 20: 센서모듈
21: 수위감지센서 22: 유입수내 잔류염소 농도 측정센서
23: 배출수내 잔류염소 농도 측정센서
24: 저수조내 잔류염소 농도 측정센서
25: 수온 감지센서 26: 외기온도 감지센서
30: 염소투입장치 40: 수질측정장치
50: 모니터링서버

Claims (5)

  1. 내부에 물이 저장되는 소정 크기의 수용공간이 형성되면서 일측에 물이 유입되고 배출되는 유입관(11)과 배출관(12)이 구비되는 저수조(10);
    상기 저수조(10)에 저장되는 물의 수위, 잔류염소 농도, 상기 저수조(10) 내부로 유입되는 물의 양, 상기 저수조(10) 내부에서 배출되는 물의 양, 물의 수온, 물의 수소이온 농도(pH)를 각각 측정하는 센서모듈(20);
    상기 저수조(10)의 일측에 설치되어 내부로 설정된 양의 염소를 투입하는 염소투입장치(30);
    상기 센서모듈(20)을 통해 측정된 데이터를 이용하여 수질을 측정하고, 상기 염소투입장치(30)의 동작을 제어하는 수질측정장치(40); 및
    상기 수질측정장치(40)와 유선 또는 무선 인터넷으로 연결되어 측정된 데이터와 상기 염소투입장치(30)의 제어 정보가 전달되고, 상기 수질측정장치(40)를 통해 전달되는 데이터를 머신러닝 및 딥러닝을 통해 반복 학습하여 잔류염소 소멸 속도를 예측하며, 염소 투입량과 투입시간을 예측하여 상기 수질측정장치(40)에 제어신호를 전달하는 모니터링서버(50);
    를 포함하고,
    상기 모니터링서버(50)는,
    상기 센서모듈(20)을 통해 저수조내로 유입되는 유입수내의 잔류염소 농도와, 저수조에서 배출되는 배출수내의 잔류염소 농도 및 저수조내의 잔류염소 농도를 각각 측정하고, 상기 저수조(10) 내의 물의 수위, 물의 체류 시간, 물의 수온 및 물의 수소이온 농도(pH) 변화에 따른 저수조내 잔류염소 농도 변화를 측정하여 잔류염소 소멸 속도를 예측하고, 예측된 잔류염소 소멸 속도를 통해 상기 저수조(10) 내의 잔류염소 농도가 기준치 이하가 되는 시간을 예측하며, 예측된 시간을 기준으로 염소 투입시간을 산출하며, 산출된 염소 투입시간에 상기 저수조(10) 내의 물의 수위를 측정하여 측정된 수위에 맞는 염소 투입량을 산출하며,
    상기 센서모듈(20)은,
    상기 저수조(10) 내부에 저장된 물의 수위를 측정하는 수위감지센서(21);
    상기 저수조(10)의 상기 유입관(11)에 설치되어 상기 저수조(10) 내부로 공급되는 물의 잔류염소 농도를 측정하는 유입수 잔류염소 농도 측정센서(22);
    상기 저수조(10)의 상기 배출관(12)에 설치되어 상기 저수조(10)에서 배출되는 물의 잔류염소 농도를 측정하는 배출수 잔류염소 농도 측정센서(23);
    상기 저수조(10) 내부에 저장된 물의 수온을 측정하는 수온 감지센서(25); 및
    상기 저수조(10) 외부의 공기 온도를 측정하는 외기온도 감지센서(26);
    를 포함하고,
    상기 수위감지센서(21)는,
    초음파 또는 레이저 센서로 이루어져 저수조(10) 내부에 저장된 물의 수위(높이)를 감지하고, 감지된 정보는 상기 수질측정장치(40)를 통해 상기 모니터링서버(50)로 전달되며,
    상기 모니터링서버(50)는,
    미리 저장된 상기 저수조(10)의 가로세로 값과 상기 저수조(10)에 저장된 물의 높이 값을 이용하여 저장된 물의 양을 산출하고,
    상기 염소투입장치(30)는,
    정량밸브, 정량펌프 및 정량노즐 등의 구성을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 염소 자동 투입시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 따른 염소 자동 투입시스템을 이용한 염소 자동 투입방법에 있어서,
    센서모듈(20)을 통해 실시간으로 저수조(10)의 수위를 감지하고, 잔류염소 농도를 검출하며, 상기 저수조(10) 내부로 유입되는 물의 양과 상기 저수조(10) 내부에서 배출되는 물의 양에 대한 정보를 획득하고, 물의 수온과 상기 저수조(10)의 외부 온도를 각각 측정하며, 물의 수소이온 농도(pH)를 측정하여 각각의 데이터를 획득하는 데이터 획득 단계(S10);
    상기 데이터 획득 단계(S10)를 통해 획득된 데이터를 이용하여 물의 체류시간, 수위, 수온 및 수소이온 농도 변화에 따른 잔류염소 소멸 속도 변화 데이터를 수집하고, 수집된 잔류염소 소멸 속도 변화 데이터를 머신러닝 및 딥러닝을 통해 반복 학습하는 반복 학습 단계(S20);
    상기 반복 학습 단계(S20)를 통해 학습된 잔류염소 소멸 속도에 기초하여 상기 저수조(10) 내부에 저장된 물의 잔류염소 농도가 기준치 이하로 떨어지는 시간을 예측하는 염소 투입시간 예측 단계(S30);
    상기 염소 투입시간 예측 단계(S30)에서 예측된 시간에 맞추어 상기 저수조(10) 내부에 저장된 물의 수위, 수온 및 잔류염소 농도에 맞추어 염소 투입량을 산출하는 염소 투입량 산출 단계(S40); 및
    상기 염소 투입시간 예측 단계(S30)와 상기 염소 투입량 산출 단계(S40)를 반복하면서 산출된 잔류염소 소멸 속도 및 염소 투입량에 맞추어 염소투입장치(20)의 동작을 제어하여 염소를 투입하는 염소 투입 단계(S50);
    로 이루어지고,
    상기 염소 투입 단계(S50)에서는,
    잔류염소 농도가 기준치 이하로 떨어지는 시간을 기준으로 미리 설정된 투입 제한시간 만큼 빠르게 염소가 투입되도록 제어되며,
    상기 투입 제한시간은,
    상기 저수조(10) 내부로 투입된 염소가 균일하게 확산되어 일정한 농도를 유지하는 속도를 고려하여 2 ~ 5분으로 설정되는 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 염소 자동 투입방법.
  4. 삭제
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