KR102573134B1 - Apparatus for measuring pollutants using AI and method for measuring pollutants using AI - Google Patents

Apparatus for measuring pollutants using AI and method for measuring pollutants using AI Download PDF

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Abstract

인공지능을 이용한 오염물질 계측장치 및 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법이 제공된다. 오염물질 계측장치는, 오염물질이 함유된 표준가스 내 오염물질에 대해 복수의 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터 및 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터를 제공받고 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출하고 수집하는 패턴형성모듈, 측정지역에서 표준가스 측정에 사용된 센서와 동일한 복수의 서로 다른 측정센서로 측정가스에 함유된 오염물질 농도를 측정하고 측정가스 내 오염물질에 대해 복수의 측정센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 측정데이터를 생성하여 전송하는 실측모듈, 및 실측모듈에서 전송된 측정데이터의 농도측정값 분포를 패턴형성모듈이 제공한 분포패턴들과 비교하되 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 분포패턴을 결정하고 결정된 분포패턴으로 대표된 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질을 측정가스 내 오염물질에 대한 실측치로 산출하는 패턴-비교산출모듈을 포함한다.A pollutant measuring device using artificial intelligence and a pollutant measuring method using artificial intelligence are provided. The pollutant measuring device provides standard data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of sensors for pollutants in the standard gas containing pollutants and data of actual pollutant concentration values of the standard gas used in generating the standard data. A pattern formation module that derives and collects a distribution pattern of concentration measurement values representing the actual concentration of pollutants in standard gas by learning the correlation by an artificial intelligence learning algorithm, and a plurality of identical sensors used for standard gas measurement in the measurement area In a measurement module that measures the concentration of pollutants contained in the measurement gas with different measurement sensors of the measurement gas and generates and transmits measurement data consisting of measurement values of concentrations measured by a plurality of measurement sensors for pollutants in the measurement gas, and in the measurement module The concentration measurement value distribution of the transmitted measurement data is compared with the distribution patterns provided by the pattern formation module, but the correlation is learned by the artificial intelligence learning algorithm to determine the distribution pattern with the highest similarity with the concentration measurement value distribution of the measurement data and a pattern-comparison calculation module for calculating the pollutant concentration represented by the determined distribution pattern and the pollutant corresponding thereto as an actual measured value for the pollutant in the measured gas.

Description

인공지능을 이용한 오염물질 계측장치 및 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법{Apparatus for measuring pollutants using AI and method for measuring pollutants using AI}Pollutant measuring device using artificial intelligence and pollutant measuring method using artificial intelligence {Apparatus for measuring pollutants using AI and method for measuring pollutants using AI}

본 발명은 오염물질을 측정(이하, '측정'과 '계측'은 실질적으로 동일한 의미임)하는 계측장치 및 계측방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 인공지능 기술에 기반하여 가스에 함유된 오염물질들의 농도 등을 보다 정확히 측정할 수 있는 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치 및 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법에 관한 것이다.The present invention relates to a measuring device and method for measuring pollutants (hereinafter, 'measuring' and 'measuring' have substantially the same meaning), and more particularly, to a pollutant contained in gas based on artificial intelligence technology. It relates to a pollutant measuring device using artificial intelligence capable of more accurately measuring the concentration of substances, and a pollutant measuring method using artificial intelligence.

대기 중에 섞여 있는 오염물질들은 다양한 배출원들로부터 배출된다. 예를 들어, 화학제품을 처리하는 산업시설이나 연료를 연소하여 발전하는 발전소 및 난방설비를 갖춘 주거시설 등이 모두 오염물질을 배출하는 배출원들일 수 있으며 엔진으로 동작하는 각종 운송수단들 역시 움직이는 오염물질 배출원일 수 있다. 오염물질들은 대부분 이들 오염물질 배출원에서 만들어진 가스에 함유되어 가스와 함께 배출된다.Pollutants mixed in the air are emitted from various sources. For example, industrial facilities that process chemical products, power plants that generate electricity by burning fuel, and residential facilities equipped with heating facilities can all be emission sources that emit pollutants, and various vehicles operated by engines are also moving pollutants. may be an emission source. Most of the pollutants are contained in the gas produced from these pollutant sources and are emitted with the gas.

따라서 대기 중의 오염물질들을 제거하거나 오염물질 확산 등을 억제하기 위한 기초단계로 가스에 함유된 오염물질의 측정은 필수적이다. 예시한 외에도 여러 가지 다양한 방식으로 만들어진 가스들이 있을 수 있고 그러한 가스 내 다양한 오염물질이 존재할 수 있다. 오염물질들이 정확히 측정되면 처리방식 등도 정확하게 결정할 수 있어 보다 효율적으로 대기 오염 등에 대처할 수 있다.Therefore, it is essential to measure pollutants contained in gas as a basic step for removing pollutants in the air or suppressing the spread of pollutants. In addition to the examples, there may be gases produced in various ways, and various contaminants may exist in such gases. If the pollutants are accurately measured, the treatment method can be accurately determined, so that air pollution can be dealt with more efficiently.

그러나 종래 가스 내 오염물질의 측정은 대개 특정 센서(예, 대한민국특허 10-1734355 등)를 이용하여 수행되었고 이러한 센서는 작동원리나 구조에 의해 적용범위가 한정된 경우가 많아 문제가 되고 있다. 예를 들어, 한 가지 오염물질에 대해서는 높은 감도를 가지고 있더라도 다른 오염물질에 대해서는 그렇지 못한 센서가 많으며 다른 오염물질이 섞여 있는 경우 센서의 감지능력이 예상치 못하게 떨어지는 문제가 나타나기도 하였다. 따라서 가스 내 오염물질들에 대한 농도 등을 정확히 측정하기 상당히 곤란한 문제가 있었다. 또한 현실적으로 감지능력이 높은 고가의 센서만으로 측정장비를 구성하기도 매우 어려울 뿐만 아니라 고가의 센서 역시 여러 오염물질이 섞여있는 경우 감도가 저하될 수도 있으며 저가의 센서는 대부분 감지능력이 떨어져 오염물질의 존재여부를 판별하는 정도로 사용될 뿐이므로 종래 기술로 가스에 함유된 여러 오염물질의 농도 등을 정확히 측정하기는 곤란한 문제가 있었다.However, conventional measurement of contaminants in gas is usually performed using a specific sensor (eg, Korean Patent No. 10-1734355, etc.), and the range of application of these sensors is often limited due to their operating principle or structure, which is a problem. For example, there are many sensors that have high sensitivity to one contaminant but not to other contaminants, and when other contaminants are mixed, the sensor's detection ability unexpectedly drops. Therefore, it is quite difficult to accurately measure the concentration of pollutants in the gas. In addition, it is not only very difficult to configure measurement equipment with only expensive sensors with high detection ability, but also expensive sensors may have reduced sensitivity when various contaminants are mixed. Since it is used only to the extent of determining the , it is difficult to accurately measure the concentration of various contaminants contained in the gas with the prior art.

한편, 본 발명의 발명자들은 2020년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 정보통신산업진흥원의 지원을 받아 연구(No. S0426-20-1004, 소규모 배출 사업장의 미세먼지 저감을 위한 IoT 모니터링 시스템 개발)를 수행하였다.On the other hand, the inventors of the present invention research (No. S0426-20-1004, IoT monitoring system development for fine dust reduction in small-scale emissions workplaces) with the support of the National IT Industry Promotion Agency with financial resources from the government (Ministry of Science and ICT in 2020) ) was performed.

대한민국등록특허공보 제10-1734355호, (2017. 05. 15), 명세서Republic of Korea Patent Registration No. 10-1734355, (2017. 05. 15), specification

본 발명의 기술적 과제는, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 인공지능 기술에 기반하여 가스에 함유된 오염물질들의 농도 등을 보다 정확히 측정할 수 있는 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치를 제공하는 것이다. 또한, 인공지능 기술에 기반하여 가스에 함유된 오염물질들의 농도 등을 보다 정확히 측정할 수 있는 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법을 제공하는 것이다.The technical problem of the present invention is to solve this problem, and to provide a pollutant measuring device using artificial intelligence that can more accurately measure the concentration of pollutants contained in gas based on artificial intelligence technology. In addition, it is to provide a pollutant measurement method using artificial intelligence that can more accurately measure the concentration of pollutants contained in gas based on artificial intelligence technology.

본 발명의 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem of the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

본 발명에 의한 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치는, 적어도 한 종류의 오염물질이 함유된 표준가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터, 및 상기 표준데이터 생성시 사용된 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터를 제공받고, 상기 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값 간 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출하고 수집하는 패턴형성모듈; 측정지역에 배치되어, 상기 표준가스 측정에 사용된 상기 센서와 동일한 복수의 서로 다른 측정센서로 측정가스에 함유된 오염물질 농도를 측정하고 상기 측정가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 상기 측정센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 측정데이터를 생성하여 전송하는 실측모듈; 및 상기 실측모듈에서 전송된 상기 측정데이터의 농도측정값 분포를 상기 패턴형성모듈이 제공한 상기 분포패턴들과 비교하되, 상기 측정데이터의 농도측정값 분포와 상기 분포패턴의 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 상기 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 상기 분포패턴을 결정하고, 결정된 상기 분포패턴으로 대표된 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질을 상기 측정가스 내 오염물질에 대한 실측치로 산출하는 패턴-비교산출모듈을 포함하되,하나의 상기 분포패턴은 상기 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값들에 대응되는 숫자들의 배열로 이루어져 다른 분포패턴과 구분되며, 상기 측정데이터의 농도측정값들에 대응되는 숫자들의 배열로 이루어진 측정패턴과, 행렬 형태로 정보가 비교 되는 것을 특징으로 한다.A pollutant measuring device using artificial intelligence according to the present invention includes standard data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different sensors for pollutants in a standard gas containing at least one kind of pollutant, and the standard data Data of the actual pollutant concentration values of the standard gas used at the time of generation are provided, and the correlation between the distribution of measured concentration values shown in the standard data and the actual pollutant concentration values of the standard gas is learned by an artificial intelligence learning algorithm. a pattern forming module for deriving and collecting a distribution pattern of measured concentration values representing actual pollutant concentrations of the standard gas; Arranged in the measurement area, a plurality of different measurement sensors identical to the sensors used for measuring the standard gas measure the concentration of pollutants contained in the measurement gas, and a plurality of different measurement sensors for pollutants in the measurement gas. a measurement module for generating and transmitting measurement data consisting of measured concentration values; And comparing the concentration measurement value distribution of the measurement data transmitted from the measurement module with the distribution patterns provided by the pattern forming module, and artificial intelligence learning the correlation between the concentration measurement value distribution of the measurement data and the distribution pattern. The distribution pattern having the highest similarity with the concentration measurement value distribution of the measured data is determined by learning by an algorithm, and the pollutant concentration represented by the determined distribution pattern and the pollutant corresponding thereto are determined for the pollutant in the measured gas. A pattern-comparison calculation module for calculating actual values, wherein one distribution pattern consists of an array of numbers corresponding to concentration measurement values measured by the plurality of different sensors and is distinguished from other distribution patterns, and the measurement data It is characterized in that information is compared in the form of a matrix with a measurement pattern consisting of an array of numbers corresponding to the measured concentration values of .

상기 표준가스 측정에 사용된 복수의 상기 센서와, 상기 실측모듈의 복수의 상기 측정센서는 오염물질의 측정방식이 서로 상이한 타입의 센서들의 조합으로 이루어질 수 있다.The plurality of sensors used for measuring the standard gas and the plurality of measuring sensors of the measurement module may be formed of a combination of sensors of different types that measure pollutants.

상기 상이한 타입의 센서들은, 금속산화물 센서, 폴리머 센서, 광음향 분광센서, 표면 플라즈몬 공명센서, 광산란 입자측정 센서, 및 마이크로 캔틸레버 센서 중에서 선택된 둘 이상을 포함할 수 있다.The different types of sensors may include two or more selected from among metal oxide sensors, polymer sensors, photoacoustic spectroscopy sensors, surface plasmon resonance sensors, light scattering particle measurement sensors, and microcantilever sensors.

상기 패턴형성모듈 및 상기 패턴-비교산출모듈의 인공지능 학습 알고리즘은, 입력층과 출력층 사이에 복수의 계산 노드들로 이루어진 은닉층이 적어도 하나 형성된 인공신경망(Artificial neural network) 알고리즘을 포함하며, 상기 인공신경망 알고리즘은 합성곱신경망(Convolutional neural network) 알고리즘을 포함할 수 있다.The artificial intelligence learning algorithm of the pattern forming module and the pattern-comparison calculation module includes an artificial neural network algorithm in which at least one hidden layer consisting of a plurality of calculation nodes is formed between an input layer and an output layer, and the artificial The neural network algorithm may include a convolutional neural network algorithm.

상기 표준가스에 함유된 오염물질은 복수이며, 상기 분포패턴은 복수의 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포로 이루어지며, 상기 패턴-비교산출모듈에서 산출된 실측치는, 상기 분포패턴으로 대표된 복수의 오염물질 농도와 그에 해당하는 복수의 오염물질 종류가 포함될 수 있다.The number of pollutants contained in the standard gas is plural, the distribution pattern is composed of a distribution of measured concentration values representing concentrations of a plurality of pollutants, and the measured value calculated by the pattern-comparison calculation module is represented by the distribution pattern. A plurality of contaminant concentrations and corresponding contaminant types may be included.

상기 패턴형성모듈은, 상기 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 오차에 관한 정보를 학습하여, 상기 표준가스 측정에 사용된 복수의 상기 센서 중 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 센서를 판별할 수 있다.The pattern forming module learns information about the error between the distribution of the measured concentration value shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas, and sets an allowable range among the plurality of sensors used for measuring the standard gas. It is possible to determine a sensor having a measurement error that exceeds

상기 패턴형성모듈은, 알람신호를 전송하여 상기 표준가스 측정에 사용된 복수의 상기 센서 중 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 센서 및 상기 실측모듈의 복수의 상기 측정센서 중 그와 동일한, 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 측정센서에 대한 교체를 지시할 수 있다.The pattern forming module transmits an alarm signal to detect a sensor having a measurement error exceeding the allowable range among the plurality of sensors used for measuring the standard gas and the same tolerance range among the plurality of measurement sensors of the measurement module. It is possible to instruct replacement of a measurement sensor with a measurement error that exceeds.

본 발명에 의한 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법은, (a) 적어도 한 종류의 오염물질이 함유된 표준가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터, 및 상기 표준데이터 생성시 사용된 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터를 컴퓨터가 처리하되, 컴퓨터가 상기 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값 간 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여, 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출하고 수집하는 단계; (b) 측정지역에서, 상기 (a) 단계의 상기 표준가스 측정에 사용된 센서와 동일한 복수의 서로 다른 측정센서로 측정가스에 함유된 오염물질 농도를 측정하고, 상기 측정가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 상기 측정센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 측정데이터를 생성하여 컴퓨터로 전송하는 단계; 및 (c) 상기 (b) 단계에서 전송된 상기 측정데이터의 농도측정값 분포를 컴퓨터가, 수집된 상기 분포패턴들과 비교하되, 상기 측정데이터의 농도측정값 분포와 상기 분포패턴의 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 상기 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 상기 분포패턴을 결정하고, 결정된 상기 분포패턴으로 대표된 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질을 상기 측정가스 내 오염물질에 대한 실측치로 산출하는 단계를 포함하되, 상기 (a) 단계에서 수집된 하나의 상기 분포패턴은 상기 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값들에 대응되는 숫자들의 배열로 이루어져 다른 분포패턴과 구분되며, 상기 (c) 단계에서 상기 측정데이터의 농도측정값들에 대응되는 숫자들의 배열로 이루어진 측정패턴과, 행렬 형태로 정보가 비교 되는 것을 특징으로 한다.The pollutant measurement method using artificial intelligence according to the present invention includes (a) standard data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different sensors for pollutants in a standard gas containing at least one kind of pollutant, and A computer processes the data of the actual pollutant concentration values of the standard gas used in generating the standard data, and the computer determines the correlation between the distribution of the measured concentration values shown in the standard data and the actual pollutant concentration values of the standard gas. Learning by an artificial intelligence learning algorithm to derive and collect a distribution pattern of concentration measurement values representing actual pollutant concentrations of the standard gas; (b) In the measurement area, the concentration of pollutants contained in the measurement gas is measured with a plurality of different measurement sensors identical to those used for the measurement of the standard gas in step (a), and the pollutants in the measurement gas are measured. Generating measurement data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different measurement sensors and transmitting the same to a computer; and (c) a computer compares the concentration measurement value distribution of the measurement data transmitted in step (b) with the collected distribution patterns, and determines the correlation between the concentration measurement value distribution of the measurement data and the distribution pattern. It is learned by an artificial intelligence learning algorithm to determine the distribution pattern having the highest similarity with the concentration measurement value distribution of the measurement data, and the pollutant concentration represented by the determined distribution pattern and the pollutant corresponding thereto Contamination in the measurement gas Comprising the step of calculating the measured value for the substance, wherein the one distribution pattern collected in the step (a) is composed of an array of numbers corresponding to the concentration measurement values measured by the plurality of different sensors, and different distribution patterns It is distinguished from, characterized in that information in the form of a matrix is compared with a measurement pattern consisting of an array of numbers corresponding to the measured concentration values of the measurement data in step (c).

상기 (a) 단계 및 상기 (c) 단계의 인공지능 학습 알고리즘은 입력층과 출력층 사이에 복수의 계산 노드들로 이루어진 은닉층이 적어도 하나 형성된 인공신경망(Artificial neural network) 알고리즘을 포함하며, 상기 인공신경망 알고리즘은 합성곱신경망(Convolutional neural network) 알고리즘을 포함할 수 있다.The artificial intelligence learning algorithm of steps (a) and (c) includes an artificial neural network algorithm in which at least one hidden layer consisting of a plurality of calculation nodes is formed between the input layer and the output layer, and the artificial neural network The algorithm may include a convolutional neural network algorithm.

상기 (a) 단계의 상기 표준가스에 함유된 오염물질은 복수이며, 상기 분포패턴은 복수의 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포로 이루어지며, 상기 (c) 단계에서 산출된 실측치는, 상기 분포패턴으로 대표된 복수의 오염물질 농도와 그에 해당하는 복수의 오염물질 종류가 포함될 수 있다.The number of contaminants contained in the standard gas in step (a) is plural, and the distribution pattern is composed of a distribution of measured concentration values representing concentrations of a plurality of contaminants, and the measured values calculated in step (c) are: A plurality of pollutant concentrations represented by the distribution pattern and a plurality of pollutant types corresponding thereto may be included.

상기 (a) 단계는, 컴퓨터가 상기 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 오차에 관한 정보를 학습하여, 상기 표준가스 측정에 사용된 복수의 상기 센서 중 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 센서를 판별하는 과정을 포함할 수 있다.In the step (a), the computer learns information about the error between the distribution of the concentration measurement value shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas, and among the plurality of sensors used to measure the standard gas A process of determining a sensor having a measurement error exceeding an acceptable range may be included.

본 발명에 의하면, 종래 정확한 측정이 쉽지 않았던 가스 내 오염물질들의 농도, 종류 등에 관한 측정값의 정확도를 향상시켜 보다 정확한 측정값을 제공할 수 있다. 특히 인공지능 기술에 기반한 방식으로 가스에 함유된 여러 오염물질들의 농도값 및 그 종류에 관한 정보를 동시에 제공하는 것이 가능하여 가스분석 등 측정에 기반한 여러 작업들이 보다 효율적으로 진행되도록 할 수 있다. 또한 본 발명을 통해 상대적으로 감지능력이 뛰어난 고가의 센서로부터 감지능력이 비교적 떨어지는 저가의 센서까지 다양한 타입의 센서들을 활용하는 것이 가능하므로 측정장비의 구성 등도 다변화할 수 있고 현장에 보유된 기존의 센서들로도 보다 향상된 측정값을 제공받을 수 있어 오염물질 측정과 관련된 다양한 작업이나 공정들에 대한 상당한 개선이 이루어질 수 있다.According to the present invention, it is possible to provide more accurate measurement values by improving the accuracy of measurement values related to concentrations, types, etc. of pollutants in gas, which have not been easy to accurately measure in the past. In particular, it is possible to simultaneously provide information on the concentration values and types of various contaminants contained in gas in a method based on artificial intelligence technology, so that various tasks based on measurements such as gas analysis can be performed more efficiently. In addition, through the present invention, it is possible to utilize various types of sensors, from expensive sensors with relatively excellent detection ability to low-cost sensors with relatively low detection ability, so that the configuration of measuring equipment can be diversified, and existing sensors possessed in the field can be diversified. Even with these systems, more improved measurement values can be provided, so that significant improvements can be made to various operations or processes related to pollutant measurement.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치의 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 표준데이터의 생성방식을 예시한 개념도이다.
도 3은 도 1에 도시된 분포패턴의 도출과정과 그 내용을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 측정데이터의 생성방식을 예시한 개념도이다.
도 5는 도 4의 측정데이터와 분포패턴의 비교과정 및 측정데이터의 내용을 개념적으로 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 인공지능 학습 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법을 도시한 순서도이다.
1 is a block diagram of a pollutant measuring device using artificial intelligence according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a method of generating standard data shown in FIG. 1 .
FIG. 3 is a view conceptually showing the process of deriving the distribution pattern shown in FIG. 1 and its contents.
4 is a conceptual diagram illustrating a method of generating measurement data shown in FIG. 1 .
FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a process of comparing measurement data and distribution patterns of FIG. 4 and contents of the measurement data.
6 is a diagram for explaining the artificial intelligence learning algorithm of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a pollutant measurement method using artificial intelligence according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징 그리고 그것들을 달성하기 위한 방법들은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 단지 청구항에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조부호는 동일 구성요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear with reference to the detailed description of the following embodiments in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and may be implemented in various different forms, but only the present embodiments make the disclosure of the present invention complete and the common knowledge in the art to which the present invention belongs. It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the invention is defined only by the claims. Like reference numerals designate like elements throughout the specification.

본 명세서 상에서 '계측'은 실질적으로 '측정'과 동일한 의미이다.In this specification, 'measurement' is substantially the same as 'measurement'.

이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명에 의한 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치 및 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법에 대해 상세히 설명한다. 설명이 간결하고 명확하도록, 먼저 도 1 내지 도 6을 참조하여 오염물질 계측방법의 수행이 가능한 오염물질 계측장치의 구성 및 작용효과 등을 상세히 설명한 후, 이를 바탕으로 오염물질 계측방법에 대해서도 상세히 설명하도록 한다. Hereinafter, a pollutant measuring device using artificial intelligence and a pollutant measuring method using artificial intelligence according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 7 . For concise and clear description, first, the configuration and operational effects of the pollutant measuring device capable of performing the pollutant measuring method will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 6, and then the pollutant measuring method will be described in detail based on this. let it do

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치의 구성도이다.1 is a block diagram of a pollutant measuring device using artificial intelligence according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 의한 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치(1)[이하, '오염물질 계측장치'로 지칭하여도 동일한 의미임]는 패턴형성모듈(100), 패턴-비교산출모듈(300), 및 실측모듈(200)을 포함하는 형태로 구성될 수 있다. 오염물질 계측장치(1)는 이러한 구성을 통해 가스 내 오염물질의 실제 농도값과 매칭되는 농도측정값의 분포패턴을 도출하고, 도출된 분포패턴과 측정데이터를 비교하여 보다 정확한 측정결과를 산출할 수 있다. 본 발명의 분포패턴은 선수집된 측정자료를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 도출한 복수 센서들의 산출 가능한 농도측정값들의 조합으로, 이는 각각의 서로 다른 측정대상, 측정방식 및/또는 정밀도로 동작하는 상이한 센서들이 가스 내 오염물질(들)이 특정 농도로 있을 때 반응하는 패턴과 그에 따른 측정값의 분포를 총체적으로 나타낸 정보이기도 하다. 따라서 하나의 분포패턴은 가스에 함유된 오염물질(들)과 그들의 특정 농도를 동시에 대표하며, 현시점에서 얻어진 측정데이터와 동일 내지는 가장 유사한 분포패턴을 결정함으로써 측정가스에 섞여있는 오염물질 종류뿐만 아니라 그들의 농도까지 높은 정확도로 산출할 수 있다. 또한 분포패턴의 도출 및 분포패턴과 측정데이터와의 비교과정에서는 인공지능 학습 알고리즘에 의한 데이터 학습을 통해 비선형 상관관계를 포함하는 가능한 다양한 상관관계들이 종합적으로 고려된 결과가 산출되는바 서로 다른 복수 센서들의 측정값에 대한 분포패턴을 도출하고 측정데이터와 비교하는 과정을 통해 종래에 비해 보다 높은 신뢰도로 오염물질을 측정하는 것이 가능하다.Referring to FIG. 1, the pollutant measuring device 1 using artificial intelligence according to the present invention (hereinafter, referred to as a 'pollutant measuring device' has the same meaning) includes a pattern forming module 100, pattern-comparison calculation It may be configured in a form including a module 300 and a measurement module 200 . Through this configuration, the pollutant measuring device 1 derives a distribution pattern of measured concentration values that matches the actual concentration value of pollutants in the gas, and compares the derived distribution pattern with the measured data to produce more accurate measurement results. can The distribution pattern of the present invention is a combination of concentration measurement values that can be calculated from a plurality of sensors derived by learning pre-collected measurement data by an artificial intelligence learning algorithm, which operates with different measurement objects, measurement methods, and/or precision. It is also the information that shows the overall distribution of the measured value and the response pattern of the different sensors that do when the contaminant(s) in the gas is present at a specific concentration. Therefore, one distribution pattern simultaneously represents the pollutant(s) contained in the gas and their specific concentration, and by determining the same or most similar distribution pattern as the measured data obtained at the present time, not only the types of pollutants mixed in the measured gas but also their specific concentrations are determined. Concentration can be calculated with high accuracy. In addition, in the process of deriving the distribution pattern and comparing the distribution pattern with the measurement data, the result of comprehensively considering various possible correlations including non-linear correlation through data learning by an artificial intelligence learning algorithm is calculated, resulting in a plurality of different sensors. It is possible to measure pollutants with higher reliability than before through the process of deriving a distribution pattern for the measured values of the pollutants and comparing them with the measured data.

이러한 본 발명의 오염물질 계측장치(1)는 구체적으로 다음과 같이 구성된다. 오염물질 계측장치(1)는, 적어도 한 종류의 오염물질이 함유된 표준가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터(도 2참조), 및 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터를 제공받고, 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 표준가스의 실제 오염물질 농도값 간 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴(도 3참조)을 도출하고 수집하는 패턴형성모듈(100), 측정지역에 배치되어, 표준가스 측정에 사용된 센서와 동일한 복수의 서로 다른 측정센서로 측정가스에 함유된 오염물질 농도를 측정하고 측정가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 측정센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 측정데이터(도 4참조)를 생성하여 전송하는 실측모듈(200), 및 실측모듈(200)에서 전송된 측정데이터의 농도측정값 분포를 패턴형성모듈(100)이 제공한 분포패턴들과 비교하되, 측정데이터의 농도측정값 분포와 분포패턴의 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 분포패턴을 결정하고(도 5참조), 결정된 분포패턴으로 대표된 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질을 측정가스 내 오염물질에 대한 실측치로 산출하는 패턴-비교산출모듈(300)을 포함한다.The contaminant measuring device 1 of the present invention is specifically configured as follows. The pollutant measuring device 1 generates standard data (see FIG. 2) consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different sensors for pollutants in a standard gas containing at least one kind of pollutant (see FIG. 2), and standard data. receive data of the actual pollutant concentration value of the standard gas used in the test, and learn the correlation between the distribution of the measured concentration value shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas by an artificial intelligence learning algorithm. A pattern forming module 100 that derives and collects a distribution pattern (see FIG. 3) of concentration measurement values representing actual pollutant concentrations, arranged in the measurement area, and a plurality of different measurements identical to the sensors used for standard gas measurement. Measurement module (200 ), and compare the concentration measurement value distribution of the measurement data transmitted from the measurement module 200 with the distribution patterns provided by the pattern forming module 100, but artificially It is learned by an intelligent learning algorithm to determine the distribution pattern that has the highest similarity with the concentration measurement value distribution of the measured data (see Fig. 5), and the pollutant concentration represented by the determined distribution pattern and the pollutant corresponding to it are polluted in the measured gas It includes a pattern-comparison calculation module 300 that calculates the measured value for the material.

특히 본 발명의 일 실시예에 따라, 표준가스 측정에 사용된 복수의 센서와, 실측모듈(200)의 복수의 측정센서는 오염물질의 측정방식이 서로 상이한 타입의 센서들의 조합으로 이루어질 수 있으며 이러한 상이한 타입의 센서들은, 금속산화물 센서, 폴리머 센서, 광음향 분광센서, 표면 플라즈몬 공명센서, 광산란 입자측정 센서, 및 마이크로 캔틸레버 센서 중에서 선택된 둘 이상을 포함할 수 있다. 또한, 표준가스에 함유된 오염물질은 복수이며, 분포패턴은 복수의 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포로 이루어지며, 패턴-비교산출모듈(300)에서 산출된 실측치는, 분포패턴으로 대표된 복수의 오염물질 농도와 그에 해당하는 복수의 오염물질 종류가 포함될 수 있다. 즉, 본 발명은 종래 서로 별개로 사용되던 상이한 타입의 여러 가지 센서들을 복합적으로 활용하여 보다 정확하게 오염물질 농도를 측정할 수 있을 뿐만 아니라, 복수 센서들의 분포패턴을 총체적으로 정보화하여 비교하는 방식을 통해 복수 오염물질의 종류와 그 농도값까지 한꺼번에 산출 가능한 특징을 갖는다. 이하, 각 구성과 그들의 작용효과 등을 도면을 참조하여 좀더 상세히 설명한다.In particular, according to an embodiment of the present invention, the plurality of sensors used for measuring the standard gas and the plurality of measuring sensors of the measurement module 200 may be formed by a combination of sensors of different types that measure pollutants. Different types of sensors may include two or more selected from metal oxide sensors, polymer sensors, photoacoustic spectroscopy sensors, surface plasmon resonance sensors, light scattering particle measurement sensors, and microcantilever sensors. In addition, the number of pollutants contained in the standard gas is plural, and the distribution pattern is composed of a distribution of measured concentration values representing the concentrations of a plurality of pollutants. A plurality of pollutant concentrations represented and a plurality of corresponding pollutant types may be included. That is, the present invention not only can more accurately measure the concentration of pollutants by utilizing various sensors of different types, which have been used separately in the past, but also through a method of comprehensively informationalizing and comparing the distribution patterns of a plurality of sensors. It has the feature of being able to calculate the types of multiple pollutants and their concentration values at once. Hereinafter, each configuration and their operational effects will be described in more detail with reference to the drawings.

도 1을 참조하면, 패턴형성모듈(100)은 표준가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터, 및 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터를 제공받고, 이를 처리한다. 패턴형성모듈(100)은 제공된 다수의 데이터를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 표준데이터와 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 상관관계를 파악하고 이로부터 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출한다. 이러한 과정은 컴퓨터 상에서 진행되는 일련의 데이터 연산과정을 포함하는 것으로 그러한 연산과정을 수행 가능한 패턴형성모듈(100) 또는 후술하는 패턴-비교산출모듈(300)은 하나 또는 복수의 컴퓨터 상에서 구현될 수 있다. 예를 들어 패턴형성모듈(100) 또는 패턴-비교산출모듈(300)은 하나 또는 복수의 컴퓨터에 설치된 하나 또는 복수의 프로그램모듈들로 구성될 수 있다. 각 프로그램모듈은 하나 또는 복수의 연산프로그램을 포함할 수 있으며 관련프로그램들이 복합된 일종의 소프트웨어로 형성되거나 그러한 소프트웨어와 함께 이를 저장하고 있는 하드웨어를 포함하는 형태로 형성될 수 있다. 필요한 경우, 패턴형성모듈(100) 또는 패턴-비교산출모듈(300)은 연산프로그램을 구동할 수 있는 중앙연산장치까지 포함하고 있을 수도 있으며 그러한 경우 하나 또는 복수의 컴퓨터 자체가 패턴형성모듈(100) 또는 패턴-비교산출모듈(300)을 형성할 수도 있다. 그러나 그와 같이 한정될 필요는 없으며 패턴형성모듈(100) 또는 패턴-비교산출모듈(300)은 프로그램모듈 형태 등으로 형성되어 서로가 하드웨어의 적어도 일부를 공유하는 형태로 형성될 수도 있다. 여러 가지 다양한 형태로 컴퓨터 상에 패턴형성모듈(100) 또는 패턴-비교산출모듈(300)을 구현할 수 있다.Referring to FIG. 1, the pattern forming module 100 includes standard data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different sensors for pollutants in the standard gas, and actual pollutant concentrations of the standard gas used when generating the standard data. It receives data of value and processes it. The pattern forming module 100 learns a plurality of data provided by an artificial intelligence learning algorithm to determine the correlation between the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas, and from this, the actual contamination of the standard gas used when generating the standard data. Derive a distribution pattern of concentration measurements representing the concentration of a substance. This process includes a series of data calculation processes performed on a computer, and the pattern forming module 100 capable of performing such calculation processes or the pattern-comparison calculation module 300 to be described later may be implemented on one or a plurality of computers. . For example, the pattern forming module 100 or the pattern-comparison calculation module 300 may be composed of one or a plurality of program modules installed in one or a plurality of computers. Each program module may include one or a plurality of operation programs, and may be formed as a kind of software in which related programs are combined, or may be formed in a form including hardware storing the same together with such software. If necessary, the pattern forming module 100 or the pattern-comparison calculation module 300 may even include a central arithmetic unit capable of driving an arithmetic program, and in that case, one or a plurality of computers themselves form the pattern forming module 100 Alternatively, a pattern-comparison calculation module 300 may be formed. However, it is not necessary to be limited in this way, and the pattern forming module 100 or the pattern-comparison calculation module 300 may be formed in the form of a program module or the like to share at least a portion of hardware with each other. The pattern formation module 100 or the pattern-comparison calculation module 300 may be implemented on a computer in various forms.

패턴형성모듈(100)로 제공되는 데이터는 실측모듈(200)에서 측정된 측정가스에 대한 자료가 아닌 그보다 선수집된 표준가스에 대한 데이터들로 이루어진다. 표준가스는 인위적으로 만들어질 수 있으며 표준가스를 생성하여 취득한 데이터들이 전술한 분포패턴을 도출하는 학습자료로 기능한다. 이러한 데이터에는 오염물질이 함유된 표준가스를 측정한 측정데이터, 및 표준가스의 실제 농도에 대한 데이터가 모두 포함된다. 즉, 패턴형성모듈(100)은 적어도 한 종류의 오염물질이 함유된 표준가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터, 및 상기 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터를 제공받고 연산한다. 표준가스에 대해 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The data provided to the pattern forming module 100 is not data on the measured gas measured by the actual measurement module 200, but rather consists of data on the pre-collected standard gas. The standard gas can be artificially created, and the data obtained by generating the standard gas function as learning data for deriving the above-described distribution pattern. These data include both measurement data obtained by measuring the standard gas containing pollutants and data on the actual concentration of the standard gas. That is, the pattern forming module 100 includes standard data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different sensors for pollutants in a standard gas containing at least one kind of pollutant, and a standard used when generating the standard data. The data of the actual pollutant concentration value of the gas is provided and calculated. A more detailed description of the standard gas is as follows.

도 2는 도 1에 도시된 표준데이터의 생성방식을 예시한 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a method of generating standard data shown in FIG. 1 .

도 2를 참조하면 표준가스는 예를 들어, 표준가스생성기(10)에서 생성될 수 있다. 표준가스생성기(10)는 다양한 형태로 형성될 수 있으나 예를 들면, 챔버 등 가스가 체류할 수 있는 일정한 공간을 갖는 것일 수 있다. 표준가스는 예를 들어, 오염물질을 발생시킬 수 있는 표준물질을 이용하여 생성할 수 있으며 모사하고자 하는 가스에 따라 오염물질의 종류는 특별한 제한 없이 달라질 수 있다. 예를 들어, 가스 및/또는 입자상 오염물질이 함유된 배가스를 모사하고자 하는 경우 가스 및/또는 입자상 오염물질이 오염물질이 될 수 있으며 이들을 생성할 수 있는 표준물질(오염물질에 대응하는 물질로 농도를 알고 있는 물질, 예를 들어, 농도를 알고 있는 일산화질소, 먼지와 같은 물질 등일 수 있다)을 이용하여 오염물질을 발생시킬 수 있다. 이러한 오염물질을 불활성가스(예, 질소)에 혼합하여 하나 또는 복수의 오염물질이 특정 농도로 함유된 표준가스를 생성시킬 수 있다. 이러한 표준가스에 함유되는 오염물질의 종류는 제한될 필요가 없으며 함유된 각 오염물질의 농도도 다양하게 변화시킬 수 있다. 원하는 만큼 다양한 오염물질을 조합하고 불활성가스와 오염물질간 비율도 원하는 대로 조정하여 여러 가지 오염물질들이 각각 여러 가지 농도로 함유된 다양한 표준가스를 생성시킬 수 있다. 오염물질은 반드시 인체에 유해한 물질 등 특정 범주의 물질만으로 한정될 필요도 없으며 분포패턴의 도출이 필요하다고 판단되는 물질을 임의로 표준가스 안에 조합하여 오염물질로 함유시킬 수 있다. 그러한 물질은 예를 들어, 대기오염물질, 및 기후·생태계 변화유발물질 중에서 선택된 하나 이상일 수 있다. 대기오염물질, 및 기후·생태계 변화유발물질은 각각 대한민국 대기환경보전법(시행 2020.5.27)상 정의되는 것일 수 있다.  즉, 오염물질은 대기오염의 원인으로 인정된 가스 및/또는 입자상 물질, 지구 온난화 등으로 생태계의 변화를 가져올 수 있는 기체상 물질로서 온실가스 등일 수 있다. 보다 구체적으로, 브롬, 알루미늄, 바나듐, 망간, 철, 아연, 셀렌, 안티몬, 주석, 텔루륨, 바륨, 인, 카드뮴, 납, 크롬, 비소, 수은, 구리, 염소, 니켈, 페놀, 베릴륨 내지 그 화합물, 일산화탄소, 일산화질소, 암모니아, 질소산화물, 황산화물, 황화메틸, 이황화메틸, 메르캅탄류, 아민류, 사염화탄소, 이황화탄소, 탄화수소, 붕소화합물, 아닐린, 벤젠, 스틸렌, 아크롤레인, 시안화물, 불소화물, 석면, 염화비닐, 다이옥신, 프로필렌옥사이드, 폴리염화비페닐, 클로로포름, 포름알데히드, 벤지딘, 1,3-부타디엔, 다환 방향족 탄화수소류, 에틸렌옥사이드, 디클로로메탄, 테트라클로로에틸렌, 1,2-디클로로에탄, 에틸벤젠, 트리클로로에틸렌, 아크릴로니트릴, 히드라진, 아세트산비닐, 비스(2-에틸헥실)프탈레이트, 디메틸포름아미드, 먼지, 매연, 검댕이, 휘발성유기화합물, 이산화탄소, 메탄, 아산화질소, 수소불화탄소, 과불화탄소, 육불화황, 염화불화탄소, 수소염화불화탄소 등일 수 있다. 표준가스 내 오염물질은 후술하는 측정가스 내 오염물질과 동일할 수 있으며 따라서 본 발명에 의해, 가스 및/또는 입자상 오염물질과 같은 다양한 오염물질에 대한 측정이 가능하다.Referring to FIG. 2 , the standard gas may be generated by, for example, the standard gas generator 10 . The standard gas generator 10 may be formed in various shapes, but may have a certain space in which gas can stay, such as a chamber, for example. The standard gas may be generated using, for example, a standard material capable of generating pollutants, and the type of pollutant may vary without particular limitation depending on the gas to be simulated. For example, if an exhaust gas containing gaseous and/or particulate pollutants is to be simulated, the gaseous and/or particulate pollutants may be contaminants and the standard substances capable of generating them (concentration as a substance corresponding to the pollutant) It is possible to generate pollutants by using a substance of known concentration, for example, a substance such as nitrogen monoxide or dust of which concentration is known. By mixing these contaminants with an inert gas (eg, nitrogen), a standard gas containing one or a plurality of contaminants at a specific concentration can be generated. The types of contaminants contained in the standard gas do not need to be limited, and the concentration of each contaminant contained can be varied. By combining various contaminants as desired and adjusting the ratio between the inert gas and the contaminant as desired, various standard gases containing various contaminants at various concentrations can be generated. Pollutants do not necessarily need to be limited to substances of a specific category, such as substances harmful to the human body, and substances that are judged to need to derive a distribution pattern can be arbitrarily combined in standard gas and included as pollutants. Such a substance may be, for example, one or more selected from “air pollutants,” and climate/ecosystem-changing substances. Air pollutants,   and climate/ecosystem change-inducing substances may be defined under the Air Quality Conservation Act (Enforcement   2020.5.27) of the Republic of Korea, respectively. That is, pollutants may be gas and/or particulate matter recognized as causes of air pollution, greenhouse gases, etc. as gaseous substances that may bring changes to the ecosystem due to global warming. More specifically, bromine, aluminum, vanadium, manganese, iron, zinc, selenium, antimony, tin, tellurium, barium, phosphorus, cadmium, lead, chromium, arsenic, mercury, copper, chlorine, nickel, phenol, beryllium or more Compounds, carbon monoxide, nitrogen monoxide, ammonia, nitrogen oxides, sulfur oxides, methyl sulfide, methyl disulfide, mercaptans, amines, carbon tetrachloride, carbon disulfide, hydrocarbons, boron compounds, aniline, benzene, styrene, acrolein, cyanides, fluorides , asbestos, vinyl chloride, dioxin, propylene oxide, polychlorinated biphenyl, chloroform, formaldehyde, benzidine, 1,3-butadiene, polycyclic aromatic hydrocarbons, ethylene oxide, dichloromethane, tetrachloroethylene, 1,2-dichloroethane , ethylbenzene, trichloroethylene, acrylonitrile, hydrazine, vinyl acetate, bis(2-ethylhexyl)phthalate, dimethylformamide, dust, soot, soot, volatile organic compounds, carbon dioxide, methane, nitrous oxide, hydrofluorocarbons , perfluorocarbon, sulfur hexafluoride, chlorofluorocarbon, hydrochlorofluorocarbon, and the like. Contaminants in the standard gas may be the same as contaminants in the measurement gas to be described later, and therefore, various contaminants such as gas and/or particulate contaminants can be measured by the present invention.

이러한 방식으로 하나 또는 복수의 오염물질이 함유된 표준가스를 생성할 수 있고 표준가스 생성시 각 오염물질의 농도도 변화시켜 다양한 성상의 표준가스에 대한 데이터를 얻을 수 있다. 예를 들어, 오염물질의 종류를 고정시키고 각 오염물질의 농도가 서로 다른 여러 가지 값을 갖도록 변화시켜 특정 가스(예를 들어, 전술한 배가스 등)를 모사한 표준가스가 다양한 농도로 변화되는 상황을 재현하고 복수의 센서들로 그에 대한 데이터를 얻을 수도 있다. 이와 같이 표준가스생성기(10)에서 표준가스를 생성시키면서, 복수의 서로 다른 센서로 농도를 측정하여 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터를 생성한다. In this way, a standard gas containing one or a plurality of contaminants can be generated, and when the standard gas is generated, the concentration of each contaminant can be changed to obtain data on the standard gas with various properties. For example, a situation in which a standard gas that simulates a specific gas (eg, the exhaust gas described above) is changed to various concentrations by fixing the type of pollutant and changing the concentration of each pollutant to have different values. can be reproduced and data about it can be obtained with a plurality of sensors. While the standard gas generator 10 generates the standard gas in this way, the concentration is measured with a plurality of different sensors to generate standard data consisting of the measured concentration values measured by the plurality of different sensors.

표준가스생성기(10)에서 생성된 이러한 표준가스는 예를 들어 챔버 내 복수의 센서(센서 type1~n, n은 자연수)를 배치하는 등의 방식으로 센서와 접촉시킬 수 있다. 센서의 개수는 원하는 대로 증가시킬 수 있으며 필요한 경우 감소시키는 것도 가능하다. 표준가스의 농도를 측정하는 복수의 서로 다른 센서(센서 type1~n, n은 자연수)들은 특히 오염물질의 측정방식이 서로 상이한 타입의 센서들의 조합으로 이루어질 수 있다. 그러한 상이한 타입의 센서들은, 이로써 한정될 필요는 없으나 예를 들면, 금속산화물 센서, 폴리머 센서, 광음향 분광센서, 표면 플라즈몬 공명센서, 광산란 입자측정 센서, 및 마이크로 캔틸레버 센서 중에서 선택된 둘 이상일 수 있다. 즉, 완전히 상이한 방식으로 작동하여 적용범위나 오차 등도 다르게 나타나고 복수의 오염물질에 대한 영향 등도 다르게 나타나는 복수의 상이한 타입의 센서들을 복합 활용하여 상술한 표준가스 내 오염물질 농도를 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터를 생성할 수 있다. 복수의 센서들은 개수가 증가될 때 종류도 같이 증가될 수 있으며 그에 따라 정보량이 증가된 표준데이터를 생성시킬 수 있다. 복수의 센서들은 예를 들면, 생성된 표준가스에 동시에 같은 시간 동안 노출되어 측정값을 산출할 수 있고 그에 따라 산출된 하나의 단위 표준데이터는 예를 들어, 각 센서들로부터 검출된 오염물질의 종류와 그들의 농도측정값들이 조합된 형태로 구성될 수 있다. 이러한 표준데이터를 전술한 바와 같이 같은 종류의 오염물질에 대해 농도를 바꾸어가며 반복적으로 생성하거나, 농도뿐만 아니라 오염물질의 종류에도 변화를 주면서 반복적으로 생성할 수 있다. 이와 같은 방식으로 복수의 서로 다른 센서가 하나 또는 복수의 오염물질이 함유된 표준가스를 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터들을 생성하고 수집할 수 있다.The standard gas generated by the standard gas generator 10 may be brought into contact with the sensor by, for example, arranging a plurality of sensors (sensor type 1 to n, where n is a natural number) in the chamber. The number of sensors can be increased as desired and can be decreased if necessary. A plurality of different sensors (sensor types 1 to n, where n is a natural number) for measuring the concentration of the standard gas may be formed as a combination of sensors of different types, in particular, measuring pollutants. Such different types of sensors may be, but are not necessarily limited to, two or more selected from, for example, metal oxide sensors, polymer sensors, photoacoustic spectroscopy sensors, surface plasmon resonance sensors, light scattering particle measurement sensors, and microcantilever sensors. In other words, it is a concentration measurement value obtained by measuring the concentration of the pollutant in the above-mentioned standard gas by using a plurality of different types of sensors that operate in completely different ways and have different application ranges and errors, and also have different effects on a plurality of pollutants. standard data can be created. When the number of the plurality of sensors is increased, the type may be increased as well, and standard data with an increased amount of information may be generated accordingly. A plurality of sensors, for example, can be exposed to the generated standard gas at the same time for the same amount of time to calculate a measurement value, and one unit standard data calculated accordingly is, for example, the type of pollutant detected from each sensor. and their concentration measurements can be configured in a combined form. As described above, the standard data may be repeatedly generated while changing the concentration of the same type of pollutant, or may be repeatedly generated while changing not only the concentration but also the type of pollutant. In this way, a plurality of different sensors can generate and collect standard data consisting of concentration measurement values of a standard gas containing one or a plurality of contaminants.

이때 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도값은 표준가스생성기(10) 등으로부터 직접 제공될 수 있다. 예를 들면, 표준가스생성기(10)에서 표준가스를 생성할 때 사용한 표준물질의 종류와 양, 그로부터 생성된 오염물질의 종류와 양, 및 그와 혼합되는 공기의 양 등은 표준가스 생성시 이미 알려져 있으므로 생성된 표준가스 내 오염물질과 그 오염물질들의 농도는 기록된 정보와 계산을 통해서 정확하게 알 수 있다. 따라서 표준가스생성기(10)에서 표준가스를 생성하면서, 그에 함유된 실제 오염물질 종류와 실제 오염물질 농도값의 데이터도 함께 수집할 수 있다. 이와 같이 수집된 표준가스에 대한 실제 오염물질 농도값의 데이터들은, 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터들과 함께 예를 들어, 데이터 저장부(20)와 같은 별도의 저장소에 기록되었다가 패턴형성모듈(100)로 제공될 수 있다.At this time, the actual pollutant concentration value of the standard gas used when generating the standard data may be directly provided from the standard gas generator 10 or the like. For example, the type and amount of the standard material used when generating the standard gas in the standard gas generator 10, the type and amount of pollutants generated therefrom, and the amount of air mixed with the standard gas, etc. Since it is known, the pollutants and their concentrations in the generated standard gas can be accurately known through recorded information and calculations. Therefore, while generating the standard gas in the standard gas generator 10, it is possible to collect data on the actual pollutant types and the actual pollutant concentration values contained therein. The data of actual pollutant concentration values for the standard gas collected in this way are stored together with standard data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different sensors, for example, in a separate storage such as the data storage unit 20. It may be recorded and provided to the pattern forming module 100.

표준데이터를 생성하는 복수의 센서를 예를 들어 좀더 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 이들은 전술한 바와 같이 오염물질의 측정방식이 서로 상이한 타입의 센서들로 이루어지며 이들 중 어느 하나는 예를 들어, 금속산화물 센서일 수 있다. 금속산화물 센서는 가스 내 물질이 금속산화물 표면에서 산소와 반응하여 전기저항을 변동시키는 원리를 이용한 것으로 반도체 재료 등을 이용하여 제조할 수 있다. 또한, 이들 중 어느 하나는 예를 들어, 폴리머 센서일 수 있다. 폴리머 센서는 가스 내 물질이 전도성 폴리머와 전도성 물질이 혼합된 복합체에 흡착되면서 전기적 특성이 변동되는 원리를 이용한 것으로 폴리머에 따라 다양한 종류가 있을 수 있다. 또한, 이들 중 어느 하나는 예를 들어, 광음향 분광센서일 수 있다. 광음향 분광센서는 가스 내 물질에 따라 분자 결합에너지가 달라 흡수되는 광파장도 달라지는 원리에 기초하며 특히 레이저 펄스 조사 시 가스의 열팽창 및 수축에 의해 나타나는 음파(광음향)가 광파장에 따라 변화되는 원리를 이용하는 것으로 광원에 따라 여러 가지 종류가 있을 수 있다. 또한, 이들 중 어느 하나는 예를 들어, 표면 플라즈몬 공명센서일 수 있다. 표면 플라즈몬 공명 센서는, 금속매질 표면에서 동일에너지, 동일운동량 및 동일위상을 갖고 진동하는 전하밀도의 양자화된 집단적 운동(표면 플라즈몬)의 운동량 변화가 계면에 접한 유전매질(가스 또는 가스 내 물질 등일 수 있다)의 국소적인 굴절률 변화에 따라 달라지는 원리를 이용한 것으로 광원을 조절하여 변화된 굴절률에 따른 표면 플라즈몬의 공명조건(에너지 공명흡수가 일어나는 조건)을 유지할 수 있게 형성될 수 있고 금속종류 및 광원의 선택과 조정 등을 통해 다양한 방식으로 구성할 수 있다. 또한, 이들 중 어느 하나는 예를 들어, 광산란 입자측정 센서일 수 있다. 광산란 입자측정 센서는 광원이 입상의 물질에 조사되면 산란광을 생성하는 원리를 이용한 것으로 산란광을 검출해 입자의 직경, 개수, 농도 등을 측정할 수 있으며 광원 및 광산란과 관련된 측정원리에 따라 다양한 방식으로 구성될 수 있다. 이러한 광산란 입자측정 센서로 특히 미세먼지 입자 등 입상의 오염물질에 대한 측정이 가능하다. 또한, 이들 중 어느 하나는 예를 들어, 마이크로 캔틸레버 센서일 수 있다. 마이크로 캔틸레버 센서는 가스 내 물질 등이 마이크로 캔틸레버에 흡착되어 하중 변화에 따라 진동 공진 주파수 등이 바뀌는 원리를 이용하는 것으로서 마이크로 캔틸레버의 형성방식 등에 따라 다양한 형태가 있을 수 있다. 이러한 각 센서들은 상술한 것처럼 오염물질의 측정방식이 서로 상이한 타입의 센서들이며 이와 같이 측정방식이 서로 상이한 타입의 센서들을 조합하여 표준가스 내 오염물질들에 대한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터를 생성할 수 있다. A plurality of sensors generating standard data will be described in more detail by way of example. As described above, these are composed of different types of sensors for measuring contaminants, and one of them may be, for example, a metal oxide sensor. The metal oxide sensor uses the principle that a substance in a gas reacts with oxygen on the surface of a metal oxide to change electrical resistance, and can be manufactured using a semiconductor material or the like. Also, any one of these may be, for example, a polymer sensor. Polymer sensors use the principle that electrical properties fluctuate as a material in a gas is adsorbed to a conductive polymer and a composite in which a conductive material is mixed, and there may be various types depending on the polymer. Also, any one of these may be, for example, a photoacoustic spectroscopy sensor. The photoacoustic spectroscopy sensor is based on the principle that the molecular binding energy differs depending on the substance in the gas and the wavelength of light absorbed is also different. Depending on the light source, there may be several types. Also, any one of these may be, for example, a surface plasmon resonance sensor. A surface plasmon resonance sensor is a device in which the momentum change of the quantized collective motion (surface plasmon) of the charge density oscillating with the same energy, the same momentum, and the same phase on the surface of a metal medium is applied to a dielectric medium (which can be a gas or a material in a gas) in contact with an interface. It is based on the principle that the refractive index varies according to the local refractive index change of (there is), and it can be formed to maintain the resonance condition (condition where energy resonance absorption occurs) of the surface plasmon according to the changed refractive index by adjusting the light source, and the selection of metal type and light source It can be configured in various ways through adjustments, etc. Also, any one of these may be, for example, a light scattering particle measurement sensor. The light scattering particle measurement sensor uses the principle of generating scattered light when a light source is irradiated on a granular material, and can measure the diameter, number, and concentration of particles by detecting the scattered light. can be configured. With this light-scattering particle measurement sensor, it is possible to measure granular contaminants, such as fine dust particles. Also, any one of these may be, for example, a micro-cantilever sensor. A microcantilever sensor uses a principle in which a substance in a gas is adsorbed to a microcantilever and changes a vibration resonance frequency according to a change in load, and may have various forms depending on the formation method of the microcantilever. As described above, each of these sensors is a type of sensor having different measuring methods of pollutants, and standard data consisting of measured concentration values of pollutants in a standard gas can be generated by combining sensors having different types of measuring methods. can

예시된 금속산화물 센서, 폴리머 센서, 광음향 분광센서, 표면 플라즈몬 공명센서, 광산란 입자측정 센서, 및 마이크로 캔틸레버 센서 중에서 선택된 둘 이상을 포함하는 조합으로 표준가스에 대한 표준데이터를 생성할 수 있으나, 이는 한정적인 의미가 아니므로 필요에 따라 또 다른 타입의 센서들을 얼마든지 추가하여 더욱 다양화된 센서들의 조합으로 표준데이터를 생성할 수 있다. 이러한 각각의 센서들은 측정방식이 서로 상이하고 그에 따른 동작특성도 상이하여 예를 들면, 오염물질에 대한 선택성, 측정정밀도, 측정범위 등이 다르고 온습도 등 동작조건에 따른 영향의 정도나 복수 오염물질이 존재할 때 상호 간섭에 의해 영향을 받는 정도 등이 모두 다르게 나타날 수 있다. 따라서 이들을 표준가스에 함께 노출시켜 생성한 다수의 표준데이터들로부터 그러한 차이나 상호 간섭에 의한 효과들을 패턴으로 파악할 수 있으며 표준데이터가 생성될 때 표준가스에 함유되어 있던 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출할 수 있다.Standard data for the standard gas can be generated by a combination including two or more selected from the exemplified metal oxide sensor, polymer sensor, photoacoustic spectroscopy sensor, surface plasmon resonance sensor, light scattering particle measurement sensor, and micro cantilever sensor, but this Since this is not a limiting meaning, other types of sensors can be added as needed to generate standard data with a combination of more diversified sensors. Each of these sensors has a different measurement method and different operation characteristics, for example, selectivity for pollutants, measurement accuracy, and measurement range are different, and the degree of influence by operating conditions such as temperature and humidity When present, the extent to which they are affected by mutual interference may all appear differently. Therefore, from a large number of standard data generated by exposing them together to the standard gas, the effects of such differences or mutual interference can be identified as a pattern, and the concentration measurement representing the actual concentration of pollutants contained in the standard gas when the standard data was generated The distribution pattern of values can be derived.

패턴형성모듈(100)은 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와, 표준가스의 실제 오염물질 농도값 간 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출 및 수집한다. 본 발명에서 인공지능 학습 알고리즘은 데이터를 학습하여 데이터간 상관관계, 유사도 등을 파악하는데 사용될 수 있으며 구체적으로는, 패턴형성모듈(100)이 분포패턴을 도출하는 과정(도 3참조)과, 후술하는 패턴-비교산출모듈(도 1의 300참조)이 실측모듈(도 1의 200참조)의 측정데이터를 수집된 분포패턴들과 비교하는 과정(도 5참조)에서 사용될 수 있다. 따라서 잠시 도 6을 참조하여 본 발명의 인공지능 학습 알고리즘에 대해 보다 상세히 설명한다. 이하 설명되는 인공지능 알고리즘에 대한 내용은 패턴형성모듈(100) 및 후술하는 패턴-비교산출모듈(300)에 모두 적용될 수 있다.The pattern forming module 100 measures the concentration representing the actual pollutant concentration of the standard gas by learning the correlation between the distribution of the measured concentration values shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas by an artificial intelligence learning algorithm. Derive and collect the distribution pattern of values. In the present invention, the artificial intelligence learning algorithm can be used to learn data and identify correlations and similarities between data. Specifically, the process of the pattern formation module 100 deriving a distribution pattern (see FIG. 3), A pattern-comparison calculation module (see 300 in FIG. 1 ) may be used in the process of comparing the measurement data of the measurement module (see 200 in FIG. 1 ) with the collected distribution patterns (see FIG. 5 ). Therefore, referring to FIG. 6 for a moment, the artificial intelligence learning algorithm of the present invention will be described in more detail. The content of the artificial intelligence algorithm described below can be applied to both the pattern forming module 100 and the pattern-comparison calculation module 300 described later.

도 6은 본 발명의 인공지능 학습 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for explaining the artificial intelligence learning algorithm of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 인공지능 학습 알고리즘[패턴형성모듈(100) 및 패턴-비교산출모듈(300)의 인공지능 학습 알고리즘으로 이는 후술하는 본 발명의 오염물질 계측방법에 나타난 인공지능 학습 알고리즘과도 동등함]은 예를 들어, 입력층과 출력층 사이에 복수의 계산 노드(Hn)들로 이루어진 은닉층이 적어도 하나 형성된 인공신경망(ANN: Artificial neural network) 알고리즘을 포함하며, 상기 인공신경망 알고리즘은 합성곱신경망(CNN: Convolutional neural network) 알고리즘을 포함할 수 있다. 이러한 인공지능 학습 알고리즘에 의해 이를 테면 머신-러닝 방식으로 데이터를 반복하여 학습할 수 있다. 예를 들면, 인공신경망 알고리즘에서 각 층의 노드들은 가중치 부여된 함수들일 수 있고, 이들이 도시된 바와 같이 네트워크 형태로 인공적인 뉴런을 구성하여 알고리즘에 따라 이들의 합성에 의한 연산이 수행될 수 있다. 이에 따라 데이터는 입력층의 노드(In)들에 입력되고 이로부터 은닉층에 형성된 복수의 노드들을 거치며 출력층의 노드(On)들로 전파되며 연산될 수 있다. 이러한 과정에서 노드의 가중치는 역전파법(back propagation) 등에 의해 갱신되어 결과가 최적화되도록 구성될 수 있다. 이러한 연산에 의한 결과로부터 예를 들면, 비선형 상관관계 등 입력데이터간 다양한 상관관계가 나타난 모델링 등이 가능하며 이로부터 다수의 입력데이터에서 종래 손쉽게 파악하기 어려운 데이터간 연관성, 유사성 등이 파악될 수 있다. 예를 들어, 각 노드나 노드를 합성하거나 노드의 결과를 처리하는 함수 등을 적절히 조정하거나 선택하여 원하는 종류의 연산을 수행하는 인공신경망을 구성할 수 있다. Referring to FIG. 6, the artificial intelligence learning algorithm of the present invention (the artificial intelligence learning algorithm of the pattern formation module 100 and the pattern-comparison calculation module 300, which is the artificial intelligence learning algorithm shown in the pollutant measurement method of the present invention described later) Algorithm] includes, for example, an artificial neural network (ANN) algorithm in which at least one hidden layer consisting of a plurality of calculation nodes (H n ) is formed between an input layer and an output layer, and the artificial neural network The algorithm may include a convolutional neural network (CNN) algorithm. By such an artificial intelligence learning algorithm, for example, data can be repeatedly learned using a machine-learning method. For example, in an artificial neural network algorithm, nodes of each layer may be weighted functions, and as shown, artificial neurons may be formed in a network form, and calculations may be performed according to the algorithm. Accordingly, data may be input to the nodes (In ) of the input layer and propagate to the nodes (O n ) of the output layer through a plurality of nodes formed in the hidden layer. In this process, the weight of the node may be updated by back propagation or the like to optimize the result. From the results of these operations, for example, modeling in which various correlations between input data, such as nonlinear correlations, are possible, and from this, correlations and similarities between data that are difficult to grasp conventionally easily in a plurality of input data can be identified. . For example, an artificial neural network that performs a desired type of operation may be configured by appropriately adjusting or selecting each node or a function that synthesizes nodes or processes a result of a node.

따라서 예를 들어, 패턴형성모듈(도 1의 100참조)의 경우, 다수의 표준데이터들과 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터들로부터 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 표준가스의 실제 오염물질 농도값 간 상관관계를 학습 가능한 인공신경망 알고리즘으로 데이터를 학습하도록 구성할 수 있고 이로부터 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출하는 것이 가능하다(도 3참조). 또한, 예를 들어, 패턴-비교산출모듈(도 1의 300참조)의 경우, 실측모듈(도 1의 200참조)에서 전송된 측정데이터의 농도측정값 분포를 패턴형성모듈(100)이 제공한 분포패턴들과 비교하되, 측정데이터의 농도측정값 분포와 분포패턴의 상관관계를 학습 가능한 인공신경망 알고리즘으로 데이터를 학습하도록 구성할 수 있고 이로부터 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 분포패턴을 결정하는 것이 가능하다(도 5참조). 특히 상기한 인공신경망 알고리즘은 이미지 또는 패턴 처리에 효과적일 수 있는 합성곱신경망 알고리즘을 포함할 수 있어 합성곱신경망 알고리즘을 통한 학습을 통해 분포패턴을 도출하거나, 분포패턴과 측정데이터의 농도측정값 분포를 비교하여 유사도 등을 판별하는 것이 가능하다. 합성곱신경망 알고리즘은 예를 들어, 커널(kernel) 또는 필터(filter)로 불리는 일종의 연산행렬을 통해 특성 맵(feature map)을 추출하는 등의 방식으로 이미지 또는 패턴화된 데이터를 처리할 수 있으며 데이터의 공간정보를 보존하는 연산을 할 수 있다. 합성곱신경망 알고리즘은 이러한 연산을 수행하는 합성곱층(convolution layer)을 포함할 수 있으며 특성 맵의 크기를 변환시키는 풀링(pooling)층 등도 포함할 수 있다. 합성곱층과 풀링층은 이를 테면, 은닉층 상에 형성되는 것일 수 있다. 도시되지 않았지만, 은닉층은 하나 또는 복수로 형성될 수 있으며 은닉층을 증가시켜 뉴런들의 수를 확대할 수 있다. 복수의 은닉층을 갖는 경우 예를 들어, 심층신경망(DNN: Deep neural network)으로 구성될 수 있으며 이로부터 딥 러닝에 의한 머신-러닝이 진행되어 비선형 상관관계 등도 보다 적합하게 파악될 수 있다. 또한, 합성공신경망 등의 구성도 보다 적합하게 이루어질 수 있다.Therefore, for example, in the case of the pattern forming module (see 100 in FIG. 1), the concentration measurement value shown in the standard data is obtained from a plurality of standard data and data of the actual pollutant concentration value of the standard gas used in generating the standard data. It can be configured to learn the data with an artificial neural network algorithm that can learn the correlation between the distribution and the actual pollutant concentration value of the standard gas, and from this it is possible to derive a distribution pattern of concentration measurement values representing the actual pollutant concentration of the standard gas. possible (see Figure 3). In addition, for example, in the case of the pattern-comparison calculation module (see 300 in FIG. 1), the pattern forming module 100 provides the concentration measurement value distribution of the measurement data transmitted from the measurement module (see 200 in FIG. 1) Compared with the distribution patterns, it can be configured to learn the data with an artificial neural network algorithm that can learn the correlation between the distribution of the distribution patterns and the distribution of the distribution patterns of the measured data, and from this, the distribution with the highest similarity to the distribution of the measured values of the measured data It is possible to determine the pattern (see Fig. 5). In particular, the artificial neural network algorithm described above may include a convolutional neural network algorithm that can be effective in image or pattern processing, so that a distribution pattern can be derived through learning through a convolutional neural network algorithm, or a distribution pattern and concentration measurement value distribution of measurement data. It is possible to determine the degree of similarity by comparing . The convolutional neural network algorithm can process images or patterned data by, for example, extracting a feature map through a kind of operation matrix called a kernel or filter. It is possible to perform an operation that preserves the spatial information of . The convolutional neural network algorithm may include a convolution layer that performs these operations and may also include a pooling layer that converts the size of a feature map. The convolutional layer and the pooling layer may be formed on, for example, a hidden layer. Although not shown, one or a plurality of hidden layers may be formed, and the number of neurons may be expanded by increasing the hidden layer. In the case of having a plurality of hidden layers, for example, it can be composed of a deep neural network (DNN), from which machine-learning by deep learning proceeds, so that nonlinear correlations can be more appropriately identified. In addition, the configuration of synthetic neural networks and the like can be made more appropriate.

이와 같이 인공신경망 알고리즘에 의한 동작이 가능하게 패턴형성모듈(100) 및 패턴-비교산출모듈(300)의 학습 알고리즘을 형성해 줄 수 있다. 그러나 이와 같이 한정될 필요는 없으며 필요한 경우 다른 인공지능 학습 알고리즘을 선택적/추가적으로 적용하는 것도 얼마든지 가능하다. 예를 들어, 해답이 있는 데이터로 훈련하는 개념의 지도학습 알고리즘, 및 해답이 없는 데이터의 군집화를 통한 분류를 통해 훈련하는 개념의 비지도학습 알고리즘 등 또 다른 여러 가지 학습 알고리즘이 선택적/추가적으로 다양하게 활용될 수 있으며 이러한 알고리즘들은 예를 들어, 딥 러닝을 통해 인공지능 학습 알고리즘으로 적용될 수 있다. 패턴형성모듈(100) 및 패턴-비교산출모듈(300)은 각각 이러한 인공지능 학습 알고리즘에 의해 구현된 하나 또는 복수의 연산프로그램을 포함할 수 있으며, 패턴-비교산출모듈(300)의 경우 그러한 연산프로그램으로부터 학습과 유사도 결정 및 실측치 산출이 함께 이루어지도록 할 수 있다. 또는 필요에 따라 인공지능 학습 알고리즘으로 데이터간 상관관계를 도출하고 유사도 등을 판별하는 연산프로그램과, 인공지능 학습 알고리즘으로 도출된 결과를 적용하여 실측치를 산출하는 또 다른 연산프로그램을 함께 포함할 수도 있다. 이러한 여러 가지 방식으로 인공지능에 기반한 학습방식을 적용하여 패턴형성모듈(100) 및 패턴-비교산출모듈(300)을 구성할 수 있다. In this way, the learning algorithm of the pattern formation module 100 and the pattern-comparison calculation module 300 can be formed so that the operation by the artificial neural network algorithm is possible. However, it is not necessary to be limited in this way, and it is possible to selectively/additionally apply other artificial intelligence learning algorithms if necessary. For example, several other learning algorithms, such as a concept supervised learning algorithm that trains with data with answers, and an unsupervised learning algorithm with a concept training through classification through clustering of unanswered data, are selectively/additionally diverse. And these algorithms can be applied as artificial intelligence learning algorithms through deep learning, for example. The pattern formation module 100 and the pattern-comparison calculation module 300 may each include one or a plurality of calculation programs implemented by such an artificial intelligence learning algorithm, and in the case of the pattern-comparison calculation module 300, such calculations Learning from the program, determination of similarity, and calculation of actual values can be performed together. Or, if necessary, a calculation program for deriving correlation between data and determining similarity with an artificial intelligence learning algorithm, and another calculation program for calculating actual values by applying the results derived from the artificial intelligence learning algorithm may be included together. . The pattern formation module 100 and the pattern-comparison calculation module 300 can be configured by applying the artificial intelligence-based learning method in these various ways.

도 3은 도 1에 도시된 분포패턴의 도출과정과 그 내용을 개념적으로 도시한 도면이다.FIG. 3 is a view conceptually showing the process of deriving the distribution pattern shown in FIG. 1 and its contents.

도 3을 참조하여, 이러한 인공지능 학습 알고리즘에 기반하여 패턴형성모듈(도 1의 100참조)이 분포패턴을 도출하는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 3에 도시된 것처럼 전술한 표준데이터와 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터가 패턴형성모듈(100)에서 학습되고 그에 따라 인공지능 학습 알고리즘에 의한 학습이 이루어진다. 학습은 머신-러닝방식에 의한 것일 수 있다. 이에 따라 인공지능에 기반한 학습과정에서 표준데이터에 나타난 복수의 서로 다른 센서의 농도측정값들의 분포와, 그와 대응되는 표준가스 내 실제 오염물질 농도값 간 상관관계가 종합적으로 파악되며 그에 따라 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴이 도출된다. 즉, 인공지능에 기반한 데이터의 학습을 통해 실제 오염물질 농도와 매칭되는 복수 센서의 농도측정값들의 분포를 상당히 높은 신뢰도로 도출할 수 있고, 그러한 복수 센서들의 농도측정값 분포를 도시된 바와 같이 하나의 패턴으로 상정하여 실제 오염물질 농도를 대표하게 할 수 있다. 농도측정값의 분포패턴은 예를 들면, 도 3에 도시된 것처럼 서로 다른 오염물질(오염물질a~e)들에 대해 서로 다른 센서(센서 type1~5)들이 산출 가능한 농도측정값(농도측정값A1~E5)들의 조합에 대한 정보를 포함할 수 있고 그러한 정보는 예를 들어, 서로 다른 복수의 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 센서가 산출 가능한 농도측정값들이 행렬의 형태로(즉, 공간정보를 포함하는 형태로) 나열된 것일 수 있다. 예를 들어, 하나의 분포패턴은 하나의 행렬로 표현될 수 있으며 행렬의 각 성분들마다 서로 다른 오염물질에 대해 서로 다른 센서로 측정하여 산출 가능한 농도측정값(A1~E5)들이 할당될 수 있다. 행렬의 성분에 해당하는 각 농도측정값(A1~E5)들은 각각 하나의 숫자에 대응될 수 있고 이러한 숫자들은 서로 다른 값을 가질 수 있다. 따라서 하나의 분포패턴 안에서 서로 다른 오염물질에 대한 서로 다른 센서들의 측정결과의 차이가 확인될 수 있으며 이러한 차이가 나타난 숫자들의 배열 전체가 하나의 특징적인 패턴을 이룰 수 있다. 따라서 이러한 분포패턴으로 분포패턴 도출시 학습된 표준데이터의 표준가스 내 실제 오염물질 농도값(및 오염물질이 복수인 경우에는 오염물질 종류까지)을 대표하게 할 수 있다. 즉, 분포패턴은 단순한 측정데이터의 조합이 아니며, 표준데이터와 표준데이터 생성시 표준가스의 실제 오염물질에 관한 정보를 학습하여, 실제 오염물질이 있을 때 복수 센서들이 반응하는 패턴을 각 센서들의 산출 가능한 농도측정값(농도측정값A1~E5)의 분포 형태로 도출한 것일 수 있다.Referring to FIG. 3, the process of deriving the distribution pattern by the pattern forming module (see 100 in FIG. 1) based on the artificial intelligence learning algorithm will be described in detail as follows. As shown in FIG. 3 , the above standard data and data of actual pollutant concentration values of the standard gas used in generating the standard data are learned in the pattern forming module 100, and learning is performed by an artificial intelligence learning algorithm accordingly. Learning may be by a machine-learning method. Accordingly, in the learning process based on artificial intelligence, the correlation between the distribution of the concentration measurement values of a plurality of different sensors shown in the standard data and the actual pollutant concentration values in the corresponding standard gas is comprehensively identified, and accordingly, the standard gas A distribution pattern of concentration measurements representing the actual contaminant concentration of That is, through artificial intelligence-based data learning, it is possible to derive the distribution of concentration measurement values of a plurality of sensors that match the actual pollutant concentration with a significantly high reliability, and the concentration measurement value distribution of such a plurality of sensors is one as shown in the figure. It can be assumed to represent the actual pollutant concentration by assuming a pattern of The distribution pattern of the concentration measurement values is, for example, as shown in FIG. 3, the concentration measurement values (concentration measurement values) that can be calculated by different sensors (sensor types 1 to 5) for different pollutants (pollutants a to e). A1 to E5), and such information is, for example, concentration measurements that can be calculated by a plurality of different sensors for a plurality of different pollutants in the form of a matrix (ie, spatial information may be listed). For example, one distribution pattern can be expressed as a matrix, and concentration measurement values (A1 to E5) that can be calculated by measuring with different sensors for different pollutants can be assigned to each component of the matrix. . Each concentration measurement value (A1 to E5) corresponding to a component of the matrix may correspond to a single number, and these numbers may have different values. Therefore, differences in the measurement results of different sensors for different pollutants can be identified within one distribution pattern, and the entire array of numbers showing these differences can form a characteristic pattern. Therefore, with such a distribution pattern, it is possible to represent the actual pollutant concentration value (and even the pollutant type if there are a plurality of pollutants) in the standard gas of the standard data learned when the distribution pattern is derived. That is, the distribution pattern is not a simple combination of measured data, and when standard data and standard data are created, information on actual pollutants in the standard gas is learned, and each sensor calculates a response pattern of multiple sensors when there are actual pollutants. It may be derived in the form of a distribution of possible concentration measurement values (concentration measurement values A1 to E5).

예시적으로 설명하면, 도 3에서 표준가스 내 서로 다른 오염물질의 실제 농도값인 실제농도 A~E가 각각 30, 20, 10, 10, 7의 값을 가질 때(분포패턴을 하나의 행렬로 보는 경우 이러한 오염물질들의 실제 농도값의 배열은 예를 들어, 하나의 행벡터 또는 열벡터로 볼 수 있다), 예를 들어 도출된 분포패턴의 각 성분들인 농도측정값 A1~E5는 첫 행인 A1~A5가 4, 21, 21, 3, 7로, 둘째 행인 B1~B5가 4, 20, 21, 11, 5로, 셋째 행인 C1~C5가 3, 18, 31, 9, 2로, 넷째 행인 D1~D5가 6, 7, 11, 51, 7로, 다섯째 행인 E1~E5가 6, 6, 28, 50, 17의 값으로 조합되어 전체가 숫자들의 조합 또는 배열에 의한 하나의 패턴을 형성할 수 있다. 이러한 분포패턴 내 숫자들의 조합 또는 배열은 그 자체로 다른 숫자들의 조합 또는 배열과 구분될 수 있으므로 독립성을 가지며, 따라서 다른 숫자들의 조합 또는 배열로 이루어진 또 다른 분포패턴과 상호 독립적으로 다양한 실제 오염물질의 종류 및 농도값을 대표할 수 있다. 이러한 값들은 설명을 위해 예시된 것이므로 본 발명의 내용을 예시와 같이 한정하여 이해할 필요는 없으나 이러한 예시를 통해 분포패턴에 대해 좀더 명확하게 이해할 수 있을 것이다.Illustratively, when the actual concentrations A to E, which are the actual concentration values of different pollutants in the standard gas in FIG. When viewing, the array of actual concentration values of these contaminants can be viewed as, for example, one row vector or column vector), for example, the concentration measurement values A1 to E5, each component of the derived distribution pattern, A5 goes to 4, 21, 21, 3, 7, second row B1 to B5 goes to 4, 20, 21, 11, 5, third row C1 to C5 goes to 3, 18, 31, 9, 2, fourth row D1 ~ D5 is 6, 7, 11, 51, 7, and the fifth row, E1 ~ E5, is combined with the value of 6, 6, 28, 50, 17, so that the whole can form a pattern by combination or arrangement of numbers. there is. The combination or arrangement of numbers in this distribution pattern is independent because it can be distinguished from other combinations or arrangements of numbers by itself, and therefore, the number of various actual pollutants is independent of another distribution pattern consisting of other combinations or arrangements of other numbers. Types and concentration values can be represented. Since these values are illustrative, it is not necessary to understand the contents of the present invention by limiting them to examples, but the distribution pattern can be more clearly understood through these examples.

특히 전술한 것처럼, 표준가스 내 오염물질 종류를 고정한 상태로 농도를 바꾸어가며 표준데이터를 생성할 수 있고 변동하는 각 농도마다 측정을 반복하여 농도마다 다수의 표준데이터를 축적할 수 있으므로, 특정 오염물질들이 특정 농도에 있는 상황이 복수의 표준데이터로부터 학습될 수 있으며 그러한 표준데이터들로부터 도출된 하나의 분포패턴은, 대응되는 특정 오염물질의 종류 및 농도를 동시에 대표할 수 있다. 전술한 것처럼 표준가스 생성시 오염물질 종류와 농도를 다양하게 변화시키며 데이터를 축적할 수 있는바 표준데이터의 생성방식을 다변화하고 축적된 데이터의 양을 증가시키면서 서로 다른 다양한 오염물질의 종류 및 농도를 대표하는 다양한 분포패턴을 다수로 도출할 수 있다. 실질적으로 표준가스의 농도는 원하는 만큼 세분화하여 변화시킬 수 있으며 그에 대응하는 만큼 세분화된 (농도)간격을 갖는 다양한 오염물질 농도를 대표하는 다수의 분포패턴들을 생성하는 것이 가능하다. 또한 이러한 과정을 오염물질의 종류를 바꾸어가며 수행할 수 있으므로 그에 따른 다수의 분포패턴들을 수집하여 가스 내 다양한 오염물질 종류도 동시에 대표하게 할 수 있다. 분포패턴들이 대표하는 오염물질 농도 및 종류는 전술한 것처럼 표준가스 생성시 사용된 오염물질 종류 및 농도를 직접 기록하거나 계산한 실제 양이므로, 예를 들어 수집된 분포패턴과 완전히 일치하는 분포를 갖는 측정데이터가 제공된다면 측정데이터를 생성한 측정가스 내 오염물질 농도와 종류를 사실상 오차 없이 알아내는 것도 가능할 수 있다. 그러나 완전히 일치하지 않더라도, 유사도에 따라 분포패턴을 적용하여 측정가스 내 오염물질에 대한 정보를 매우 높은 정확도로 알아낼 수 있다. 이와 같이 표준가스의 실제 오염물질 농도(및 오염물질이 복수인 경우에는 오염물질 종류까지)를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출하고 수집할 수 있다. 이하에서는 측정가스에 대한 측정과 그에 후속하는 분포패턴과의 비교과정 등을 상세히 설명하도록 한다.In particular, as described above, standard data can be generated by changing the concentration while the type of pollutant in the standard gas is fixed, and multiple standard data can be accumulated for each concentration by repeating measurement for each fluctuating concentration. A situation in which these concentrations are present can be learned from a plurality of standard data, and one distribution pattern derived from such standard data can simultaneously represent the type and concentration of the corresponding specific pollutant. As described above, it is possible to accumulate data while changing the types and concentrations of pollutants in various ways when generating standard gas. By diversifying the generation method of standard data and increasing the amount of accumulated data, the types and concentrations of different pollutants can be calculated. A number of representative distribution patterns can be derived. Practically, the concentration of the standard gas can be subdivided and changed as desired, and it is possible to generate a plurality of distribution patterns representing various contaminant concentrations having correspondingly subdivided (concentration) intervals. In addition, since this process can be performed while changing the type of pollutant, a plurality of distribution patterns can be collected accordingly to represent various types of pollutants in the gas at the same time. As described above, the concentration and type of pollutants represented by the distribution patterns are the actual amounts directly recorded or calculated for the type and concentration of pollutants used in generating the standard gas. If the data are provided, it may be possible to determine the concentration and type of pollutants in the measured gas that generated the measured data virtually without error. However, even if they do not match completely, it is possible to find out information on pollutants in the measured gas with very high accuracy by applying a distribution pattern according to the degree of similarity. In this way, it is possible to derive and collect a distribution pattern of measured concentration values representing the actual concentration of pollutants in the standard gas (and even types of pollutants when there are a plurality of pollutants). Hereinafter, the measurement of the measured gas and the subsequent comparison process with the distribution pattern will be described in detail.

다시 도 1을 참조하면, 실측모듈(200)은 측정데이터를 생성하여 패턴-비교산출모듈(300)로 전송한다. 패턴형성모듈(100)에서 도출되고 수집된 전술한 분포패턴들 역시 패턴-비교산출모듈(300)로 전송될 수 있다. 실측모듈(200), 패턴형성모듈(100) 및 패턴-비교산출모듈(300)은 서로 같은 지점에 배치될 수도 있으나 필요에 따라 공간적으로 다른 지점에 배치될 수도 있다. 특히 실측모듈(200)은 측정지역에 배치되어, 표준가스 측정에 사용된 센서와 동일한 복수의 서로 다른 측정센서로 측정가스에 함유된 오염물질 농도를 측정하여 측정데이터를 생성하고 전송한다. 실측모듈(200)은 예를 들어, 복수의 측정센서들이 조합된 형태로 구성될 수 있으며 필요에 따라 측정데이터를 저장하는 저장장치나 데이터처리가 가능한 처리모듈(데이터 가공 등이 가능한 연산프로그램 등을 포함하는 것일 수 있다)등을 포함하는 것도 가능하다. 이때 측정지역은, 오염물질 측정이 필요한 측정가스의 검출이 가능한 지역일 수 있으며 이는 측정가스의 종류에 따라 달라질 수 있다. 일 예로, 발전소 등의 배가스가 측정가스인 경우에는 측정지역은 해당 시설 주변일 수 있고 실측모듈(200)은 해당시설 주변에 배치될 수 있다. 그러나 이는 하나의 예시일 뿐이므로 그와 같이 한정될 필요는 없으며 측정가스가 다른 종류로 달라지는 경우 측정지역 역시 달라질 수 있다. 표준가스는 전술한 바와 같이 표준가스생성기(도 2의 10참조) 등과 같은 실험장비를 이용하여 인위적으로 만들어지는 것일 수 있으나 측정가스는 가스의 형태로 오염물질을 배출하는 오염원들로부터 직접 배출된 것일 수 있으므로 그러한 오염원들과 인접한 지점에서 측정이 이루어질 수 있다. 측정가스에 대한 측정이 가능한 다양한 지점에 실측모듈(200)을 배치하여 오염물질 측정이 요구되는 측정가스에 대한 측정데이터를 생성할 수 있다. 패턴형성모듈(100) 및 패턴-비교산출모듈(300)은 이러한 실측모듈(200)과 인접하게 배치될 수도 있고 그와 떨어져 다른 지점에 배치될 수도 있으며, 패턴형성모듈(100)과 패턴-비교산출모듈(300)도 서로 인접하게 배치되거나 떨어져 다른 지점에 배치될 수 있다. 패턴형성모듈(100), 실측모듈(200), 및 패턴-비교산출모듈(300)은 데이터 전송이 가능하게 서로 유선 또는 무선으로 연결될 수 있고 그러한 한도 내에서 상호 배치는 필요에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.Referring back to FIG. 1 , the measurement module 200 generates measurement data and transmits it to the pattern-comparison calculation module 300 . The above-described distribution patterns derived and collected by the pattern forming module 100 may also be transmitted to the pattern-comparison calculation module 300 . The measurement module 200, the pattern formation module 100, and the pattern-comparison calculation module 300 may be disposed at the same location, but may be disposed at spatially different locations as needed. In particular, the measurement module 200 is disposed in the measurement area, measures the concentration of pollutants contained in the measurement gas with a plurality of different measurement sensors identical to those used for standard gas measurement, and generates and transmits measurement data. The actual measurement module 200 may be configured, for example, in the form of a combination of a plurality of measurement sensors, and, if necessary, a storage device for storing measurement data or a processing module capable of data processing (an operation program capable of data processing, etc.) It may be included), etc. It is also possible to include. In this case, the measurement area may be an area where a measurement gas requiring measurement of pollutants can be detected, and this may vary depending on the type of measurement gas. For example, when the flue gas of a power plant, etc. is a measurement gas, the measurement area may be around a corresponding facility, and the measurement module 200 may be disposed around the corresponding facility. However, since this is only one example, there is no need to be so limited, and if the measured gas is changed to another type, the measured area may also be changed. As described above, the standard gas may be artificially created using experimental equipment such as a standard gas generator (see 10 in FIG. 2), but the measurement gas may be directly emitted from pollutants that emit pollutants in the form of gas. Therefore, measurements can be made at points in close proximity to such contaminants. Measurement data for the measurement gas for which pollutant measurement is required may be generated by arranging the measurement module 200 at various points where measurement of the measurement gas is possible. The pattern forming module 100 and the pattern-comparison calculation module 300 may be disposed adjacent to the measurement module 200 or may be disposed at different locations apart from the measurement module 200, and the pattern-comparison with the pattern forming module 100 The calculation modules 300 may also be disposed adjacent to each other or disposed at different locations apart from each other. The pattern formation module 100, the measurement module 200, and the pattern-comparison calculation module 300 may be wired or wirelessly connected to each other to enable data transmission, and within such limits, mutual arrangements may be freely changed as needed. there is.

도 4는 도 1에 도시된 측정데이터의 생성방식을 예시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating a method of generating measurement data shown in FIG. 1 .

도 4를 참조하여 측정데이터에 대해 좀더 상세히 설명한다. 측정데이터는 전술한 것처럼 복수의 측정센서(측정센서 type1~type n, n은 자연수)들로부터 얻어지며 이때 측정센서들은 실질적으로 전술한 표준가스 측정에 사용된 센서들과 동일하다{여기서 동일하다는 것은 측정대상, 측정방식, 및 정밀도가 일치(예, 기기의 종류 또는 모델이 일치)한다는 의미로 표준가스 측정시 사용한 센서를 측정센서로 반드시 재사용한다는 의미는 아니지만, 필요에 따라 표준가스 측정시 사용한 센서를 측정센서로 재사용하는 것도 불가능한 것은 아니므로 그러한 가능성이 배제될 필요는 없다}. 즉, 표준가스 측정에 사용된 센서와 동일한 복수의 서로 다른 측정센서로 측정가스에 함유된 오염물질 농도를 측정하고 측정가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 측정센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 측정데이터를 생성하여 전송할 수 있다. 예를 들어 도시된 복수의 측정센서(측정센서 type1~type n, n은 자연수) 각각은 전술한 복수의 센서(도 2의 센서 type1~type n참조) 각각과 서로 동일한 것일 수 있으며 따라서 각각의 측정센서는 조건이 완전히 일치한다면, 전술한 각각의 센서와 실질적으로 동일한 결과를 산출하는 것도 가능하다. 이러한 점을 이용하여 측정센서로부터 얻은 측정데이터의 세트를 전술한 센서가 측정한 데이터를 학습하여 얻은 분포패턴과 직접 비교하는 것이 가능하다. 실측모듈(200)의 복수의 측정센서 또한 전술한 복수의 센서와 동등하게, 오염물질의 측정방식이 서로 상이한 타입의 센서들의 조합으로 이루어질 수 있고, 상이한 타입의 센서들은, 역시 전술한 금속산화물 센서, 폴리머 센서, 광음향 분광센서, 표면 플라즈몬 공명센서, 광산란 입자측정 센서, 및 마이크로 캔틸레버 센서 중에서 선택된 둘 이상을 포함할 수 있다. 전술한 센서들에 대한 설명은 그대로 측정센서들에 대해서도 완전히 동일하게 적용되는 것이므로 그에 대한 구체적인 설명은 전술한 센서에 대한 설명으로 대신한다. 측정데이터는 전술한 표준데이터와는 측정 대상이 표준가스가 아닌 측정지역에서 검출된 측정가스인 점에서 실질적인 차이를 갖게 된다. 이와 같이 생성된 측정데이터는 측정지역에서 실측치가 산출되는 다양한 지점[이를 테면, 패턴-비교산출모듈(도 1의 300참조)이 배치된 지점]으로 전송될 수 있으며 추후 산출된 결과는 역으로 측정지역을 포함하는 다양한 지점으로 전파될 수 있다.Referring to FIG. 4, the measurement data will be described in more detail. Measurement data is obtained from a plurality of measurement sensors (measurement sensor type1 to type n, where n is a natural number) as described above, and at this time, the measurement sensors are substantially the same as the sensors used for the above-mentioned standard gas measurement. It does not necessarily mean that the measurement target, measurement method, and precision match (e.g., the type or model of the device is identical), but it does not necessarily mean that the sensor used for standard gas measurement is reused as a measurement sensor, but the sensor used for standard gas measurement is necessary if necessary. It is not impossible to reuse as a measuring sensor, so such a possibility need not be ruled out}. That is, the concentration of pollutants contained in the measured gas is measured by a plurality of different measuring sensors identical to those used for measuring the standard gas, and the concentration measurement values of the pollutants in the measuring gas are measured by the plurality of different measuring sensors. Measurement data can be generated and transmitted. For example, each of the plurality of measurement sensors shown (measurement sensors type1 to type n, where n is a natural number) may be the same as each of the plurality of sensors described above (see sensor type1 to type n in FIG. 2), and thus each measurement It is also possible for the sensor to produce substantially the same result as each sensor described above, provided that the conditions are perfectly matched. Using this point, it is possible to directly compare the set of measurement data obtained from the measurement sensor with the distribution pattern obtained by learning the data measured by the above-described sensor. The plurality of measurement sensors of the measurement module 200 may also be made of a combination of sensors of different types that measure pollutants in the same way as the plurality of sensors described above, and the different types of sensors are also the metal oxide sensors described above. , A polymer sensor, an photoacoustic spectroscopy sensor, a surface plasmon resonance sensor, a light scattering particle measurement sensor, and a micro cantilever sensor. Since the description of the above-described sensors is applied exactly the same to the measurement sensors as it is, the detailed description thereof is replaced by the description of the above-described sensor. The measurement data has a substantial difference from the aforementioned standard data in that the measurement target is a measurement gas detected in a measurement area rather than a standard gas. Measurement data generated in this way can be transmitted to various points where actual measured values are calculated in the measurement area [eg, points where the pattern-comparison calculation module (see 300 in FIG. 1) is disposed], and the results calculated later are measured inversely. It can propagate to various points including regions.

다시 도 1을 참조하면, 패턴-비교산출모듈(300)은 이와 같이 실측모듈(200)에서 전송된 측정데이터의 농도측정값 분포를, 패턴형성모듈(100)이 제공한 분포패턴들과 비교하는 방식으로 실측치를 산출한다. 특히 패턴-비교산출모듈(300)은 측정데이터의 농도측정값 분포를 분포패턴들과 비교하되, 측정데이터의 농도측정값 분포와 분포패턴의 상관관계를 전술한 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 분포패턴을 결정하고, 결정된 분포패턴으로 대표된 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질을 측정가스 내 오염물질에 대한 실측치로 산출한다. 즉 전술한 표준가스에 대한 분석으로 도출된 분포패턴과, 실제 측정이 요구되는 측정가스에 대한 데이터(측정데이터)가 패턴-비교산출모듈(300)로 전송되어 서로 비교되며, 인공지능 학습 알고리즘에 의한 데이터 학습을 통해 측정데이터와 가장 유사도가 높은 분포패턴을 결정하게 된다. 이때 전술한 합성곱신경망 알고리즘 등의 활용으로 패턴에 대한 분류 및 비교과정이 더욱 종합적, 효율적으로 이루어질 수 있고 이로부터 실측모듈(200)에서 전송된 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 분포패턴이 더욱 효과적으로 결정될 수 있다. 전술한 인공지능 학습 알고리즘에 기반하여 패턴-비교산출모듈(300)의 실측치 산출과정을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring back to FIG. 1, the pattern-comparison calculation module 300 compares the concentration measurement value distribution of the measurement data transmitted from the measurement module 200 in this way with the distribution patterns provided by the pattern formation module 100. Calculate actual value by method. In particular, the pattern-comparison calculation module 300 compares the concentration measurement value distribution of the measurement data with distribution patterns, but learns and measures the correlation between the concentration measurement value distribution of the measurement data and the distribution pattern by the above-described artificial intelligence learning algorithm. The distribution pattern having the highest similarity with the distribution of the measured concentration values of the data is determined, and the pollutant concentration represented by the determined distribution pattern and the corresponding pollutant are calculated as actual values for the pollutant in the measured gas. That is, the distribution pattern derived from the analysis of the above-described standard gas and the data (measurement data) on the measurement gas that actually requires measurement are transmitted to the pattern-comparison calculation module 300 and compared with each other, and are compared with each other to the artificial intelligence learning algorithm. The distribution pattern with the highest similarity to the measured data is determined through data learning by At this time, by utilizing the convolutional neural network algorithm described above, the classification and comparison process for patterns can be performed more comprehensively and efficiently, and from this, a distribution having the highest degree of similarity with the concentration measurement value distribution of the measurement data transmitted from the measurement module 200 Patterns can be determined more effectively. Based on the above-described artificial intelligence learning algorithm, the actual value calculation process of the pattern-comparison calculation module 300 will be described in more detail as follows.

도 5는 도 4의 측정데이터와 분포패턴의 비교과정 및 측정데이터의 내용을 개념적으로 도시한 도면이다.FIG. 5 is a diagram conceptually illustrating a process of comparing measurement data and distribution patterns of FIG. 4 and contents of the measurement data.

도 5를 참조하면, 측정데이터는 측정가스 내 오염물질에 대한 복수 측정센서들의 농도측정값 분포(농도측정값 a1~e5)가 나타나 있는 것일 수 있다. 그러한 측정데이터는 예를 들어, 전술한 분포패턴과 용이하게 비교가 가능하도록 행렬과 같은 형태로 배열하는 것이 가능하다. 측정데이터에 기록된 농도측정값들은 예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이 측정가스 내 서로 다른 오염물질(오염물질a~e)들에 대해 서로 다른 측정센서(측정센서 type1~5)들이 측정하여 산출한 농도측정값(농도측정값a1~e5)들의 조합으로 구성될 수 있으며 그러한 정보를 도시된 바와 같이 행렬의 형태로 나열하여 분포패턴과 비교할 수 있다. 그러한 경우 이를 테면, 측정데이터 행렬의 각 성분들마다 할당된 농도측정값(a1~e5)들은 각각 하나의 숫자에 대응될 수 있고 이러한 숫자들은 서로 다른 값을 가질 수 있다. 따라서 측정데이터의 측정가스를 측정하여 얻어진 농도측정값들 역시 숫자들의 배열 또는 분포로 이루어진 이를테면, 측정패턴을 형성할 수 있다. 따라서 이를 수집된 분포패턴과 비교하여 유사도 등을 판별할 수 있다. 즉, 측정데이터는 복수의 측정센서들이 측정가스를 직접 측정하여 얻은 농도측정값들의 조합으로, 전술한 분포패턴과 대응되는 형태로 배열을 바꾸는 등의 조작을 하여 비교할 수 있다. 그러한 조작 등은 예를 들면, 측정데이터와 분포패턴의 상관관계를 학습하여 유사도를 판별하는 학습과정 등에서 이루어질 수 있으며 그러한 방식으로 측정데이터와 수집된 분포패턴들 간 유사성 판별 등이 보다 용이하게 이루어질 수 있다. 예를 들면, 학습과정에서 측정데이터와 상대적으로 유사도가 높은 분포패턴들의 군을 학습을 통해 추출하고 그로부터 측정데이터와 가장 유사도가 높은 분포패턴을 결정하는 등의 비교가 이루어질 수 있다. 유사도는 다양한 방식으로 정의가 가능하므로 특별히 제한될 필요는 없으며 예시적으로, 도시된 바와 같이 행렬 형태로 정보를 비교하는 경우에는 성분들(따라서 그에 대응하는 각 숫자들)의 배열상태의 유사도, 각 성분간 값의 유사도, 행렬로부터 추출한 또 다른 값(예를 들어, 행렬식에 의한 값)의 유사도 등을 복합적으로 적용하여 전체적인 유사도 등을 판별하는 것이 가능하다. 그러나 이는 예시에 불과하므로 이와 같이 한정될 필요는 없으며 가능한 다양한 여러 가지 다양한 방식으로 유사도를 설정하여 측정데이터와 유사도가 가장높은 분포패턴을 결정할 수 있다.Referring to FIG. 5 , the measurement data may be a distribution of concentration measurement values (concentration measurement values a1 to e5) of a plurality of measurement sensors for contaminants in the measurement gas. Such measurement data can be arranged in a matrix-like form to enable easy comparison with, for example, the aforementioned distribution pattern. The concentration measurement values recorded in the measurement data are measured by different measurement sensors (measurement sensor types 1 to 5) for different contaminants (pollutants a to e) in the measurement gas, for example, as shown in FIG. 5. It can be composed of a combination of the calculated concentration measurement values (concentration measurement values a1 to e5), and such information can be arranged in the form of a matrix as shown and compared with the distribution pattern. In such a case, for example, concentration measurement values a1 to e5 assigned to each component of the measurement data matrix may correspond to a single number, and these numbers may have different values. Accordingly, concentration measurement values obtained by measuring the measurement gas of the measurement data may also form a measurement pattern consisting of an array or distribution of numbers. Therefore, similarity can be determined by comparing it with the collected distribution patterns. That is, the measurement data is a combination of concentration measurement values obtained by directly measuring the measurement gas by a plurality of measurement sensors, and can be compared by manipulation such as changing the arrangement in a form corresponding to the above-described distribution pattern. Such manipulation can be performed, for example, in a learning process of determining similarity by learning the correlation between measurement data and distribution patterns, and in such a way, similarity determination between measurement data and collected distribution patterns can be more easily accomplished. there is. For example, in the learning process, a group of distribution patterns having a relatively high similarity to the measured data is extracted through learning, and a distribution pattern having the highest similarity to the measured data is determined therefrom. Similarity can be defined in various ways, so it does not need to be particularly limited. As an example, when comparing information in a matrix form as shown, the similarity of the arrangement of components (and therefore each corresponding number), each It is possible to determine the overall degree of similarity by applying the similarity of values between components and the similarity of another value extracted from a matrix (for example, a value by a determinant) in a complex manner. However, since this is only an example, it is not necessary to be limited in this way, and the distribution pattern having the highest similarity to the measured data can be determined by setting the degree of similarity in a variety of possible ways.

그에 따라 예를 들면, 수집된 다수의 분포패턴(분포패턴1~n, n은 자연수) 중에서 실측모듈(도 1의 200참조)이 전송한 측정데이터와 유사도가 가장높은 분포패턴(예, 분포패턴3)을 결정할 수 있다. 이와 같이 유사도가 가장높은 분포패턴이 결정되면 패턴-비교산출모듈(도 1의 300참조)은 결정된 분포패턴으로 대표된 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질을 측정가스 내 오염물질에 대한 실측치로 산출한다. 즉 도 1과 같이 패턴-비교산출모듈(300)에서 산출되는 실측치는 오염물질 농도 및 그에 해당하는 종류가 모두 포함된 것으로 이는 측정데이터와 가장 유사한 것으로 결정된 분포패턴이 대표하는 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질의 종류와 일치한다. 이와 같이 측정데이터와 수집된 분포패턴과의 비교를 통해 측정가스 내 함유된 오염물질의 종류와 그 오염물질들의 농도값까지 일시에 알아내는 것이 가능하다. 유사도가 높을수록 보다 정확한 결과가 도출될 수 있으며 예를 들어, 측정데이터와 완전히 일치하는 분포패턴이 존재하는 경우라면 측정결과의 신뢰성은 비약적으로 커질 수 있다. 유사도는 전술한 것처럼 한가지 방식으로 특정될 필요가 없으므로 다양한 방식으로 유사도 판별방식을 바꾸어가며 실측치의 신뢰도를 높일 수도 있다. 특히 결정된 분포패턴과 측정데이터가 서로 완전히 일치하지 않더라도, 분포패턴에는 복수 센서들이 하나 또는 복수의 오염물질에 대해 반응하는 특성이 학습을 통해 반영되어 그에 따른 오차가 미리 제거되어 있는 것으로도 볼 수 있으므로 각각 별개의 센서로 측정가스를 직접 측정하여 나타나는 오차보다 실측치의 오차가 작을 수 있다. 이와 같은 방식으로 측정가스 내 오염물질에 대한 측정결과를 얻을 수 있으며 특히 측정가스 내 복수의 오염물질에 대한 각 오염물질의 농도값과 그에 해당하는 오염물질 종류까지 동시에 알아내는 것이 가능하다. 즉 전술한 바와 같이 표준가스에 함유된 오염물질은 복수이며, 따라서 분포패턴은 복수의 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포로 이루어지며, 그에 따라 패턴-비교산출모듈(300)에서 산출된 실측치는, 분포패턴으로 대표된 복수의 오염물질 농도와 그에 해당하는 복수의 오염물질 종류가 모두 포함될 수 있다. 이와 같은 방식으로 오염물질에 대한 측정을 보다 정확하고 효과적으로 진행할 수 있다.Accordingly, for example, among a plurality of collected distribution patterns (distribution patterns 1 to n, where n is a natural number), the distribution pattern having the highest similarity to the measurement data transmitted by the measurement module (see 200 in FIG. 1) (e.g., distribution pattern 3) can be determined. In this way, when the distribution pattern having the highest degree of similarity is determined, the pattern-comparison calculation module (see 300 in FIG. 1) calculates the pollutant concentration represented by the determined distribution pattern and the corresponding pollutant as actual values for the pollutant in the measured gas do. That is, as shown in FIG. 1, the measured value calculated by the pattern-comparison calculation module 300 includes both the pollutant concentration and the corresponding type, which is the pollutant concentration represented by the distribution pattern determined to be most similar to the measured data and the pollutant concentration corresponding thereto. corresponding to the type of contaminant. In this way, it is possible to find out at once the types of pollutants contained in the measured gas and the concentration values of the pollutants through comparison between the measured data and the collected distribution patterns. The higher the degree of similarity, the more accurate the result can be derived. For example, if there is a distribution pattern that completely matches the measurement data, the reliability of the measurement result can increase dramatically. Since the degree of similarity does not need to be specified in one method as described above, the reliability of the measured value may be increased by changing the method of determining the degree of similarity in various ways. In particular, even if the determined distribution pattern and the measured data do not completely match each other, it can be seen that the distribution pattern reflects the characteristics of multiple sensors responding to one or more pollutants through learning, and the resulting error is eliminated in advance. An error of the measured value may be smaller than an error that appears by directly measuring the measured gas with each separate sensor. In this way, it is possible to obtain measurement results for pollutants in the measured gas, and in particular, it is possible to simultaneously find out the concentration value of each pollutant and the corresponding pollutant type for a plurality of pollutants in the measured gas. That is, as described above, the number of pollutants contained in the standard gas is plural, and therefore, the distribution pattern is composed of a distribution of measured concentration values representing the concentrations of a plurality of pollutants, and accordingly, the pattern-comparison calculation module 300 calculates The measured values may include both concentrations of a plurality of pollutants represented by the distribution pattern and a plurality of types of pollutants corresponding thereto. In this way, it is possible to measure pollutants more accurately and effectively.

한편, 패턴형성모듈(100)은 전술한 학습과정에서 추가적으로 다음과 같은 작업을 함께 수행할 수 있다. 예를 들어, 패턴형성모듈(100)은 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 오차에 관한 정보를 학습하여, 표준가스 측정에 사용된 복수의 센서(도 2의 센서type1~n 참조, n은 자연수) 중 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 센서를 판별할 수 있다. 이러한 과정 역시 전술한 인공지능 학습 알고리즘에 의한 학습으로 진행될 수 있으며 따라서 학습과정에서 분포패턴을 도출하면서, 표준데이터를 생성하는 복수 센서들에 대한 성능도 함께 파악할 수 있다. 이후 패턴형성모듈(100)은, 이를 테면, 알람신호를 전송하여 표준가스 측정에 사용된 복수의 센서 중 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 센서 및 실측모듈(200)의 복수의 측정센서(도 5의 측정센서type1~n 참조, n은 자연수) 중 그와 동일한, 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 측정센서에 대한 교체를 지시할 수 있다. 즉, 데이터를 학습하는 과정에서 측정오차가 과도한 센서를 분별하고 그에 해당하는 센서 및 그와 동일한 측정센서에 대한 교체를 지시하여 데이터(즉, 복수의 센서가 표준가스에 대해 측정한 표준데이터, 및 그와 동일한 복수의 측정센서가 측정가스에 대해 측정한 측정데이터)의 신뢰도를 향상시키는 것이 가능하다. 따라서 이러한 과정을 통해 센서와 측정센서들을 바꾸어 주면 전체적인 데이터 학습과정과 그에 기반한 분포패턴의 도출 및 측정데이터와 분포패턴의 비교 등 후속하는 과정에 대한 신뢰도 역시 함께 상승될 수 있다. 이와 같은 방식으로 측정결과의 신뢰성을 증대시키는 것도 가능하다.Meanwhile, the pattern forming module 100 may additionally perform the following tasks together in the above-described learning process. For example, the pattern forming module 100 learns information about the error between the distribution of the concentration measurement value shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas, and a plurality of sensors used to measure the standard gas (FIG. 2 Among sensor types 1 to n in , where n is a natural number), a sensor with a measurement error exceeding the allowable range can be identified. This process can also proceed with learning by the above-described artificial intelligence learning algorithm, and thus, while deriving a distribution pattern in the learning process, the performance of a plurality of sensors that generate standard data can also be grasped. Thereafter, the pattern forming module 100 transmits, for example, an alarm signal to a sensor having a measurement error exceeding the allowable range among a plurality of sensors used for standard gas measurement and a plurality of measurement sensors of the measurement module 200 (FIG. 5 Among the measurement sensor types 1 to n of (where n is a natural number), replacement of a measurement sensor having a measurement error exceeding the allowable range may be indicated. That is, in the process of learning data, a sensor with an excessive measurement error is identified, and the corresponding sensor and the same measurement sensor are instructed to be replaced to obtain data (ie, standard data measured by a plurality of sensors for standard gas, and It is possible to improve the reliability of the measurement data measured for the measurement gas by the same plurality of measurement sensors. Therefore, if sensors and measurement sensors are changed through this process, the reliability of the entire data learning process, the derivation of a distribution pattern based on it, and the comparison of measurement data and distribution patterns, etc., can also be increased. It is also possible to increase the reliability of measurement results in this way.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법을 도시한 순서도이다.7 is a flowchart illustrating a pollutant measurement method using artificial intelligence according to an embodiment of the present invention.

이하, 상술한 바와 같은 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치에 대한 설명을 바탕으로 본 발명의 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법[이하, '오염물질 계측방법'으로 지칭하여도 동일한 의미임]에 대해 상세히 설명한다. 이하 설명되는 오염물질 계측방법은, 전술한 오염물질 계측장치를 이용하여 수행할 수 있는 것으로 별도 언급이 없는 한 오염물질 계측장치에서 설명된 구성에 대한 설명은 전술한 설명으로 대신하고 그에 대한 반복설명을 생략한다.Hereinafter, based on the description of the pollutant measuring device using artificial intelligence as described above, the pollutant measuring method using artificial intelligence of the present invention (hereinafter, referred to as 'pollutant measuring method' has the same meaning) Explain in detail. The pollutant measuring method described below can be performed using the pollutant measuring device described above, and unless otherwise specified, the description of the configuration described in the pollutant measuring device is replaced with the above description and repeated description thereof. omit

도 7을 참조하면, 본 발명의 오염물질 계측방법은, 다음과 같은 단계들로 구성될 수 있다. 먼저 (a) 적어도 한 종류의 오염물질이 함유된 표준가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터, 및 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터를 컴퓨터가 처리하되, 컴퓨터가 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 표준가스의 실제 오염물질 농도값 간 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여, 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출하고 수집한다(S100). 실질적으로, (a) 단계는 전술한 패턴형성모듈(도 1의 100참조)에 의해 수행될 수 있고, 따라서 실질적으로 (a) 단계의 내용 또한 전술한 패턴형성모듈(100)로 표준데이터 및 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터가 제공되고 인공지능 학습 알고리즘에 의한 학습과정을 거쳐 분포패턴을 도출하고 수집하는 과정과 동등하게 이해될 수 있다. 전술한 것처럼 패턴형성모듈(100)은 컴퓨터 상에서 구현될 수 있으므로 컴퓨터가 전술한 패턴형성모듈(100) 또는 실질적으로 그와 동등한 작용이 가능한 프로그램모듈 등을 탑재하여 이러한 단계를 원활하게 수행할 수 있다. 표준가스와 관련된 내용, 센서와 관련된 내용, 표준데이터 및 표준데이터 생성시 사용된 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터와 관련된 내용, 인공지능 학습 알고리즘에 대한 내용, 및 분포패턴에 대한 내용 등도 실질적으로 전술한 내용과 동일하므로 그에 대한 구체적인 설명은 전술한 설명으로 대신한다.Referring to FIG. 7 , the contaminant measuring method of the present invention may be composed of the following steps. First, (a) standard data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different sensors for pollutants in a standard gas containing at least one type of pollutant, and actual pollutant concentrations in the standard gas used in generating the standard data The computer processes the data of the value, and the computer learns the correlation between the distribution of the concentration measurement value shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas by an artificial intelligence learning algorithm to determine the actual pollutant concentration of the standard gas. A distribution pattern of representative concentration measurement values is derived and collected (S100). Substantially, step (a) may be performed by the above-described pattern forming module (see 100 in FIG. 1), and therefore substantially the contents of step (a) are also standard data and standards by the above-described pattern forming module 100. It can be understood as equivalent to the process of deriving and collecting a distribution pattern through a learning process by an artificial intelligence learning algorithm in which data of actual pollutant concentration values of the standard gas used in data generation are provided. As described above, since the pattern forming module 100 can be implemented on a computer, the computer can smoothly perform these steps by mounting the above-described pattern forming module 100 or a program module capable of substantially equivalent actions thereto. . Content related to standard gas, content related to sensors, content related to standard data and actual pollutant concentration data of standard gas used when creating standard data, content related to artificial intelligence learning algorithm, and content related to distribution patterns are also provided. Since it is the same as the above, the detailed description thereof is replaced by the above description.

이후, (b) 측정지역에서, (a) 단계의 표준가스 측정에 사용된 센서와 동일한 복수의 서로 다른 측정센서로 측정가스에 함유된 오염물질 농도를 측정하고, 측정가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 측정센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 측정데이터를 생성하여 컴퓨터로 전송한다(S200). 실질적으로 (b) 단계는 전술한 실측모듈(도 1의 200참조)에 의해 수행될 수 있고 따라서 실질적으로 (b) 단계의 내용 또한 전술한 실측모듈(200)로 측정가스에 대한 측정을 수행하고 측정데이터를 생성하여 전송하는 과정과 동등하게 이해될 수 있다. 전술한 것처럼, 실측모듈(200)은 표준가스 측정에 사용된 센서와 동일한 복수의 서로 다른 측정센서를 포함하여 구성될 수 있으므로 전술한 실측모듈(200) 또는 그와 실질적으로 동등하게 구성된 센서장비 등을 이용하여 (b) 단계를 수행할 수 있다. (b) 단계에서 측정데이터가 전송되는 컴퓨터는 패턴-형성모듈(도 1의 300참조) 또는 실질적으로 그와 동등한 작용이 가능한 프로그램모듈 등이 탑재된 컴퓨터일 수 있다. 측정센서와 관련된 내용, 측정데이터와 관련된 내용 등도 실질적으로 전술한 내용과 동일하므로 그에 대한 구체적인 설명 역시 전술한 설명으로 대신한다. Thereafter, (b) in the measurement area, the concentration of pollutants contained in the measurement gas is measured with a plurality of different measurement sensors identical to those used in the measurement of the standard gas in step (a), and the pollutants in the measurement gas are measured in multiple ways. Measurement data consisting of concentration measurement values measured by different measurement sensors is generated and transmitted to a computer (S200). Substantially, step (b) may be performed by the above-described measurement module (see 200 in FIG. 1 ), and therefore substantially the contents of step (b) also measure the measurement gas with the above-described measurement module 200, It can be understood as equivalent to the process of generating and transmitting measurement data. As described above, since the measurement module 200 may include a plurality of different measurement sensors identical to those used for measuring the standard gas, the above-described measurement module 200 or sensor equipment substantially equivalent thereto, etc. Step (b) can be performed using The computer to which measurement data is transmitted in step (b) may be a computer equipped with a pattern-forming module (see 300 in FIG. 1) or a program module capable of substantially equivalent operations thereto. Since the contents related to the measurement sensor and the contents related to the measurement data are substantially the same as those described above, the detailed description thereof is also replaced by the above description.

이후, (c) (b) 단계에서 전송된 측정데이터의 농도측정값 분포를 컴퓨터가, 수집된 분포패턴들과 비교하되, 측정데이터의 농도측정값 분포와 분포패턴의 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 분포패턴을 결정하고, 결정된 분포패턴으로 대표된 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질을 측정가스 내 오염물질에 대한 실측치로 산출한다(S300). (c) 단계 역시, 실질적으로 전술한 패턴-비교산출모듈(도 1의 300참조)에 수행될 수 있으며 따라서 실질적으로 (c) 단계의 내용 또한 전술한 패턴-비교산출모듈(300)이 인공지능 학습 알고리즘에 의한 학습과정으로 측정데이터의 농도측정값 분포를 수집된 분포패턴들과 비교하고, 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 분포패턴을 결정하여, 결정된 분포패턴으로 대표된 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질을 측정가스 내 오염물질에 대한 실측치로 산출하는 과정과 동등하게 이해될 수 있다. 전술한 것처럼 패턴-비교산출모듈(300) 또한 컴퓨터 상에서 구현될 수 있으므로 컴퓨터는 패턴-비교산출모듈(300) 또는 실질적으로 그와 동등한 작용이 가능한 프로그램모듈 등을 탑재하여 이러한 단계를 원활하게 수행할 수 있다. 인공지능 학습 알고리즘에 관한 내용, 측정데이터와 분포패턴을 비교하는 과정, 그에 따라 결정된 분포패턴으로 실측치를 산출하는 과정 등도 모두 실질적으로 전술한 내용과 동일하므로 그에 대한 구체적인 설명 역시 전술한 설명으로 대신한다.Then, (c) the computer compares the concentration measurement value distribution of the measurement data transmitted in step (b) with the collected distribution patterns, and the artificial intelligence learning algorithm compares the correlation between the concentration measurement value distribution of the measurement data and the distribution pattern. Determines the distribution pattern that has the highest similarity with the concentration measurement value distribution of the measured data by learning by S300). Step (c) may also be substantially performed by the above-described pattern-comparison calculation module (see 300 in FIG. 1), and therefore substantially the contents of step (c) also include the pattern-comparison calculation module 300 described above. The learning process by the learning algorithm compares the concentration measurement value distribution of the measurement data with the collected distribution patterns, determines the distribution pattern with the highest similarity to the concentration measurement value distribution of the measurement data, and determines the pollutant represented by the determined distribution pattern. It can be understood as equivalent to the process of calculating the concentration and the pollutant corresponding thereto as an actual value for the pollutant in the measured gas. As described above, since the pattern-comparison calculation module 300 can also be implemented on a computer, the computer can smoothly perform these steps by loading the pattern-comparison calculation module 300 or a program module capable of substantially equivalent operations thereto. can Since the contents of the artificial intelligence learning algorithm, the process of comparing measurement data and distribution patterns, and the process of calculating actual values with the distribution patterns determined accordingly are all substantially the same as the above, detailed descriptions thereof are also replaced by the above description. .

이에 따라 본 발명의 오염물질 계측방법에서 (a) 단계 및 (c) 단계의 인공지능 학습 알고리즘은 전술한 입력층과 출력층 사이에 복수의 계산 노드들로 이루어진 은닉층이 적어도 하나 형성된 인공신경망(Artificial neural network) 알고리즘을 포함하며, 인공신경망 알고리즘은 합성곱신경망(Convolutional neural network) 알고리즘을 포함할 수 있다. 또한, (a) 단계의 표준가스에 함유된 오염물질은 복수이며, 분포패턴은 복수의 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포로 이루어지며, (c) 단계에서 산출된 실측치는, 분포패턴으로 대표된 복수의 오염물질 농도와 그에 해당하는 복수의 오염물질 종류가 포함될 수 있다. 이러한 내용들 역시 앞서 설명된 내용들과 동등하므로 구체적인 설명은 전술한 설명으로 대신한다.Accordingly, the artificial intelligence learning algorithm of steps (a) and (c) in the pollutant measurement method of the present invention is an artificial neural network in which at least one hidden layer consisting of a plurality of calculation nodes is formed between the above-described input layer and output layer. network) algorithm, and the artificial neural network algorithm may include a convolutional neural network algorithm. In addition, the number of pollutants contained in the standard gas in step (a) is plural, and the distribution pattern consists of a distribution of measured concentration values representing the concentrations of a plurality of pollutants, and the measured values calculated in step (c) are the distribution pattern A plurality of pollutant concentrations represented by , and a plurality of pollutant types corresponding thereto may be included. Since these contents are also equivalent to the contents described above, the detailed description is replaced with the above description.

오염물질 계측방법의 컴퓨터는 다음과 같을 수 있다. 컴퓨터의 구현방식이나 형태 등은 특정하게 제약될 필요가 없다. 예를 들어, 오염물질 계측방법의 (a) 및 (c) 단계는, 물리적으로 통합된 단일 컴퓨터에서 진행할 수도 있고, 서로 별개의 독립된 컴퓨터에서 진행할 수도 있다. [(b) 단계에서도 측정센서의 측정 외 컴퓨터를 이용한 데이터 처리 등이 필요한 경우에는 컴퓨터를 참여시킬 수 있다] 예를 들면, 연산이 필요한 각 단계에서 해당되는 연산의 수행이 가능한 연산프로그램 등을 구동할 수 있는 중앙연산장치(CPU)가 포함되고 이들을 내장하거나 저장할 수 있는 메모리 등이 형성된 다양한 형태의 기기들이 컴퓨터가 될 수 있다. 따라서 컴퓨터라는 명칭에 의해 제약될 필요는 없으며 예를 들면, PLC(Programmed logic controller)등과 같은 제어기기 등도 실질적으로 본 발명의 컴퓨터의 범주 내 있을 수 있다. 이러한 컴퓨터장치를 활용하여 본 발명의 오염물질 계측방법을 수행할 수 있으며 그와 동등하게 그러한 컴퓨터장치를 활용하여 전술한 오염물질 계측장치를 구성할 수 있다.The computer of the pollutant measurement method may be as follows. The implementation method or form of the computer does not need to be specifically limited. For example, steps (a) and (c) of the method for measuring pollutants may be performed on a single physically integrated computer or on separate and independent computers. [Even in step (b), if data processing using a computer is required in addition to measurement of the measuring sensor, a computer can be involved] Computers can be various types of devices including a central processing unit (CPU) capable of processing and having a memory capable of embedding or storing them. Therefore, it is not necessary to be limited by the name of a computer, and for example, a control device such as a PLC (Programmed Logic Controller) may actually fall within the scope of the computer of the present invention. The pollutant measuring method of the present invention can be performed using such a computer device, and the above-described pollutant measuring device can be constructed using such a computer device equivalently.

이러한 오염물질 계측방법에서 (a) 단계는, 컴퓨터가 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 오차에 관한 정보를 학습하여, 표준가스 측정에 사용된 복수의 상기 센서 중 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 센서를 판별하는 과정을 포함할 수 있다. 즉 전술한 바와 같이, 분포패턴을 도출하는 학습과정에서 데이터의 오차에 관한 정보까지 함께 학습할 수 있으며 이를 통해 과도하게 측정오차가 나타나는 센서를 판별할 수 있다. 앞서 설명한 것처럼 그와 같이 과도한 측정오차를 갖는 센서와 그와 동등한 측정센서는 필요에 따라 제거하도록 하여 전체적인 오염물질 측정과정의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. 이와 같이 본 발명의 오염물질 계측방법을 이용하여 측정가스 내 오염물질을 보다 정확하고 효과적으로 측정할 수 있다.In this method of measuring pollutants, in step (a), the computer learns information about the error between the distribution of concentration values shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas, It may include a process of discriminating a sensor having a measurement error exceeding an allowable range among sensors. That is, as described above, in the learning process of deriving the distribution pattern, information on data errors can be learned together, and through this, sensors with excessive measurement errors can be identified. As described above, the reliability of the overall pollutant measurement process can be improved by removing the sensors having excessive measurement errors and equivalent measurement sensors as necessary. As such, pollutants in the measurement gas can be more accurately and effectively measured using the method for measuring pollutants of the present invention.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art can realize that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. you will be able to understand Therefore, the embodiments described above should be understood as illustrative in all respects and not limiting.

1: 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치
10: 표준가스생성기
20: 데이터 저장부
100: 패턴형성모듈
200: 실측모듈
300: 패턴-비교산출모듈
1: Pollutant measuring device using artificial intelligence
10: standard gas generator
20: data storage unit
100: pattern forming module
200: measurement module
300: pattern-comparison calculation module

Claims (11)

적어도 한 종류의 오염물질이 함유된 표준가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터, 및 상기 표준데이터 생성시 사용된 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터를 제공받고, 상기 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값 간 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출하고 수집하는 패턴형성모듈;
측정지역에 배치되어, 상기 표준가스 측정에 사용된 상기 센서와 동일한 복수의 서로 다른 측정센서로 측정가스에 함유된 오염물질 농도를 측정하고 상기 측정가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 상기 측정센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 측정데이터를 생성하여 전송하는 실측모듈; 및
상기 실측모듈에서 전송된 상기 측정데이터의 농도측정값 분포를 상기 패턴형성모듈이 제공한 상기 분포패턴들과 비교하되, 상기 측정데이터의 농도측정값 분포와 상기 분포패턴의 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 상기 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 상기 분포패턴을 결정하고, 결정된 상기 분포패턴으로 대표된 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질을 상기 측정가스 내 오염물질에 대한 실측치로 산출하는 패턴-비교산출모듈을 포함하되,
하나의 상기 분포패턴은 상기 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값들에 대응되는 숫자들의 배열로 이루어져 다른 분포패턴과 구분되며, 상기 측정데이터의 농도측정값들에 대응되는 숫자들의 배열로 이루어진 측정패턴과, 행렬 형태로 정보가 비교 되는 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치.
Standard data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different sensors for pollutants in a standard gas containing at least one type of pollutant, and actual pollutant concentration values of the standard gas used in generating the standard data Data is received, and the correlation between the distribution of concentration measurements shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas is learned by an artificial intelligence learning algorithm to measure the concentration representing the actual pollutant concentration of the standard gas a pattern formation module for deriving and collecting a distribution pattern of values;
Arranged in the measurement area, a plurality of different measurement sensors identical to the sensors used for measuring the standard gas measure the concentration of pollutants contained in the measurement gas, and a plurality of different measurement sensors for pollutants in the measurement gas. a measurement module for generating and transmitting measurement data consisting of measured concentration values; and
The concentration measurement value distribution of the measurement data transmitted from the measurement module is compared with the distribution patterns provided by the pattern forming module, and the correlation between the concentration measurement value distribution of the measurement data and the distribution pattern is compared with the artificial intelligence learning algorithm. to determine the distribution pattern having the highest degree of similarity with the concentration measurement value distribution of the measurement data by learning by means of, and determining the pollutant concentration represented by the determined distribution pattern and the pollutant corresponding thereto as an actual value of the pollutant in the measured gas Including a pattern-comparison calculation module calculated by
One distribution pattern consists of an array of numbers corresponding to the concentration measurement values measured by the plurality of different sensors and is distinguished from other distribution patterns, and consists of an array of numbers corresponding to the concentration measurement values of the measurement data. A pollutant measuring device using artificial intelligence, characterized in that the measurement pattern and information are compared in the form of a matrix.
제1항에 있어서,
상기 표준가스 측정에 사용된 복수의 상기 센서와, 상기 실측모듈의 복수의 상기 측정센서는 오염물질의 측정방식이 서로 상이한 타입의 센서들의 조합으로 이루어지는 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치.
According to claim 1,
The plurality of sensors used for measuring the standard gas and the plurality of measurement sensors of the measurement module are a pollutant measuring device using artificial intelligence consisting of a combination of sensors of different types with different measuring methods of pollutants.
제2항에 있어서,
상기 상이한 타입의 센서들은, 금속산화물 센서, 폴리머 센서, 광음향 분광센서, 표면 플라즈몬 공명센서, 광산란 입자측정 센서, 및 마이크로 캔틸레버 센서 중에서 선택된 둘 이상을 포함하는 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치.
According to claim 2,
The different types of sensors include at least two selected from metal oxide sensors, polymer sensors, photoacoustic spectroscopy sensors, surface plasmon resonance sensors, light scattering particle measurement sensors, and microcantilever sensors. Contaminant measuring device using artificial intelligence.
제1항에 있어서,
상기 패턴형성모듈 및 상기 패턴-비교산출모듈의 인공지능 학습 알고리즘은, 입력층과 출력층 사이에 복수의 계산 노드들로 이루어진 은닉층이 적어도 하나 형성된 인공신경망(Artificial neural network) 알고리즘을 포함하며, 상기 인공신경망 알고리즘은 합성곱신경망(Convolutional neural network) 알고리즘을 포함하는 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치.
According to claim 1,
The artificial intelligence learning algorithm of the pattern forming module and the pattern-comparison calculation module includes an artificial neural network algorithm in which at least one hidden layer consisting of a plurality of calculation nodes is formed between an input layer and an output layer, and the artificial The neural network algorithm is a pollutant measuring device using artificial intelligence including a convolutional neural network algorithm.
제1항에 있어서,
상기 표준가스에 함유된 오염물질은 복수이며, 상기 분포패턴은 복수의 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포로 이루어지며, 상기 패턴-비교산출모듈에서 산출된 실측치는, 상기 분포패턴으로 대표된 복수의 오염물질 농도와 그에 해당하는 복수의 오염물질 종류가 포함되는 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치.
According to claim 1,
The number of pollutants contained in the standard gas is plural, the distribution pattern is composed of a distribution of measured concentration values representing concentrations of a plurality of pollutants, and the measured value calculated by the pattern-comparison calculation module is represented by the distribution pattern. A pollutant measuring device using artificial intelligence that includes a plurality of pollutant concentrations and a plurality of corresponding pollutant types.
제1항에 있어서,
상기 패턴형성모듈은, 상기 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 오차에 관한 정보를 학습하여, 상기 표준가스 측정에 사용된 복수의 상기 센서 중 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 센서를 판별하는 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치.
According to claim 1,
The pattern forming module learns information about the error between the distribution of the measured concentration value shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas, and sets an allowable range among the plurality of sensors used for measuring the standard gas. A pollutant measuring device using artificial intelligence to determine a sensor with a measurement error that exceeds.
제6항에 있어서,
상기 패턴형성모듈은, 알람신호를 전송하여 상기 표준가스 측정에 사용된 복수의 상기 센서 중 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 센서 및 상기 실측모듈의 복수의 상기 측정센서 중 그와 동일한, 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 측정센서에 대한 교체를 지시하는 인공지능을 이용한 오염물질 계측장치.
According to claim 6,
The pattern forming module transmits an alarm signal to detect a sensor having a measurement error exceeding the allowable range among the plurality of sensors used for measuring the standard gas and the same tolerance range among the plurality of measurement sensors of the measurement module. A pollutant measuring device using artificial intelligence that instructs replacement of a measuring sensor with a measurement error that exceeds.
(a) 적어도 한 종류의 오염물질이 함유된 표준가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 표준데이터, 및 상기 표준데이터 생성시 사용된 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 데이터를 컴퓨터가 처리하되, 컴퓨터가 상기 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값 간 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여, 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포패턴을 도출하고 수집하는 단계;
(b) 측정지역에서, 상기 (a) 단계의 상기 표준가스 측정에 사용된 센서와 동일한 복수의 서로 다른 측정센서로 측정가스에 함유된 오염물질 농도를 측정하고, 상기 측정가스 내 오염물질에 대해 복수의 서로 다른 상기 측정센서가 측정한 농도측정값으로 이루어진 측정데이터를 생성하여 컴퓨터로 전송하는 단계; 및
(c) 상기 (b) 단계에서 전송된 상기 측정데이터의 농도측정값 분포를 컴퓨터가, 수집된 상기 분포패턴들과 비교하되, 상기 측정데이터의 농도측정값 분포와 상기 분포패턴의 상관관계를 인공지능 학습 알고리즘에 의해 학습하여 상기 측정데이터의 농도측정값 분포와 유사도가 가장높은 상기 분포패턴을 결정하고, 결정된 상기 분포패턴으로 대표된 오염물질 농도와 그에 해당하는 오염물질을 상기 측정가스 내 오염물질에 대한 실측치로 산출하는 단계를 포함하되,
상기 (a) 단계에서 수집된 하나의 상기 분포패턴은 상기 복수의 서로 다른 센서가 측정한 농도측정값들에 대응되는 숫자들의 배열로 이루어져 다른 분포패턴과 구분되며, 상기 (c) 단계에서 상기 측정데이터의 농도측정값들에 대응되는 숫자들의 배열로 이루어진 측정패턴과, 행렬 형태로 정보가 비교 되는 것을 특징으로 하는 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법.
(a) Standard data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different sensors for pollutants in standard gas containing at least one type of pollutant, and actual pollutants in the standard gas used in generating the standard data The computer processes the data of the concentration value, and the computer learns the correlation between the distribution of the concentration measurement value shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas by an artificial intelligence learning algorithm, deriving and collecting a distribution pattern of concentration measurement values representing pollutant concentrations;
(b) In the measurement area, the concentration of pollutants contained in the measurement gas is measured with a plurality of different measurement sensors identical to those used for the measurement of the standard gas in step (a), and the pollutants in the measurement gas are measured. Generating measurement data consisting of concentration measurement values measured by a plurality of different measurement sensors and transmitting the same to a computer; and
(c) the computer compares the concentration measurement value distribution of the measurement data transmitted in step (b) with the collected distribution patterns, and artificially detects the correlation between the concentration measurement value distribution of the measurement data and the distribution pattern. It is learned by an intelligent learning algorithm to determine the distribution pattern having the highest similarity with the concentration measurement value distribution of the measurement data, and pollutant concentrations represented by the determined distribution pattern and pollutants corresponding thereto are determined as pollutants in the measured gas. Including the step of calculating the actual value for
One of the distribution patterns collected in the step (a) is distinguished from other distribution patterns by an array of numbers corresponding to the concentration measurement values measured by the plurality of different sensors, and the measurement in the step (c) A pollutant measurement method using artificial intelligence, characterized in that the measurement pattern consisting of an array of numbers corresponding to the concentration measurement values of the data and the information in the form of a matrix are compared.
제8항에 있어서,
상기 (a) 단계 및 상기 (c) 단계의 인공지능 학습 알고리즘은 입력층과 출력층 사이에 복수의 계산 노드들로 이루어진 은닉층이 적어도 하나 형성된 인공신경망(Artificial neural network) 알고리즘을 포함하며, 상기 인공신경망 알고리즘은 합성곱신경망(Convolutional neural network) 알고리즘을 포함하는 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법.
According to claim 8,
The artificial intelligence learning algorithm of steps (a) and (c) includes an artificial neural network algorithm in which at least one hidden layer consisting of a plurality of calculation nodes is formed between the input layer and the output layer, and the artificial neural network The algorithm is a pollutant measurement method using artificial intelligence including a convolutional neural network algorithm.
제8항에 있어서,
상기 (a) 단계의 상기 표준가스에 함유된 오염물질은 복수이며, 상기 분포패턴은 복수의 오염물질 농도를 대표하는 농도측정값의 분포로 이루어지며, 상기 (c) 단계에서 산출된 실측치는, 상기 분포패턴으로 대표된 복수의 오염물질 농도와 그에 해당하는 복수의 오염물질 종류가 포함되는 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법.
According to claim 8,
The number of contaminants contained in the standard gas in step (a) is plural, and the distribution pattern is composed of a distribution of measured concentration values representing concentrations of a plurality of contaminants, and the measured values calculated in step (c) are: A pollutant measurement method using artificial intelligence including a plurality of pollutant concentrations represented by the distribution pattern and a plurality of pollutant types corresponding thereto.
제8항에 있어서,
상기 (a) 단계는, 컴퓨터가 상기 표준데이터에 나타난 농도측정값의 분포와 상기 표준가스의 실제 오염물질 농도값의 오차에 관한 정보를 학습하여, 상기 표준가스 측정에 사용된 복수의 상기 센서 중 허용범위를 넘어서는 측정오차를 갖는 센서를 판별하는 과정을 포함하는 인공지능을 이용한 오염물질 계측방법.
According to claim 8,
In the step (a), the computer learns information about the error between the distribution of the concentration measurement value shown in the standard data and the actual pollutant concentration value of the standard gas, and among the plurality of sensors used to measure the standard gas A method for measuring pollutants using artificial intelligence, including the process of determining a sensor with a measurement error exceeding the allowable range.
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102648887B1 (en) * 2022-07-12 2024-03-19 주식회사 에이배리스터컴퍼니 Graphene-based sensor, measuring device and analyzing method using graphene-based sensor
CN115238807B (en) * 2022-07-29 2024-02-27 中用科技有限公司 AMC detection method based on artificial intelligence
KR102528436B1 (en) * 2022-10-18 2023-05-03 주식회사 미래와도전 Intelligent Management System and Method for Nuclear Decommissioning Site Characterization

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001165899A (en) 1999-12-14 2001-06-22 Yazaki Corp Self-diagnostic method of oxygen sensor and device therefor
JP2003526768A (en) 1998-03-20 2003-09-09 サイラノ サイエンシズ,インコーポレイティド Handheld sensing device
KR100795227B1 (en) 2006-08-22 2008-01-17 강릉대학교산학협력단 Method and apparatus for analyzing signal pattern of sensor array
JP2019105502A (en) * 2017-12-12 2019-06-27 株式会社東芝 Learning model manufacturing method and contamination density calculation method and contamination density calculation device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100315314B1 (en) * 2000-05-06 2001-11-26 손원열 Gas Analysis, Concentration Estimation and Measurement, Measurement Data Calibration Method and Displaying Method thereof
KR101734355B1 (en) 2015-05-04 2017-05-15 한국기계연구원 Gas sensor and method for manufacturing thereof

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003526768A (en) 1998-03-20 2003-09-09 サイラノ サイエンシズ,インコーポレイティド Handheld sensing device
JP2001165899A (en) 1999-12-14 2001-06-22 Yazaki Corp Self-diagnostic method of oxygen sensor and device therefor
KR100795227B1 (en) 2006-08-22 2008-01-17 강릉대학교산학협력단 Method and apparatus for analyzing signal pattern of sensor array
JP2019105502A (en) * 2017-12-12 2019-06-27 株式会社東芝 Learning model manufacturing method and contamination density calculation method and contamination density calculation device

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McFarlane et al. Application of Gaussian mixture regression for the correction of low cost PM2. 5 monitoring data in Accra, Ghana
Sakarkar et al. Comparative study of ambient air quality prediction system using machine learning to predict air quality in smart city
Kendler et al. The effects of air pollution sources/sensor array configurations on the likelihood of obtaining accurate source term estimations
Ticknor et al. A robust framework to predict mercury speciation in combustion flue gases
Kaneko Estimating the reliability of predictions in locally weighted partial least‐squares modeling
Mumyakmaz et al. An E-Nose-based indoor air quality monitoring system: prediction of combustible and toxic gas concentrations
Khoshraftar et al. Modeling of CO2 solubility in piperazine (PZ) and diethanolamine (DEA) solution via machine learning approach and response surface methodology
Alattar et al. Evaluating Particulate Matter (PM2. 5 and PM10) Impact on Human Health in Oman Based on a Hybrid Artificial Neural Network and Mathematical Models
Gulbag et al. Quantitative discrimination of the binary gas mixtures using a combinational structure of the probabilistic and multilayer neural networks
Hamami et al. Classification of air pollution levels using artificial neural network
Ouhmad et al. The hybrid neural model to strengthen the e-nose restricted in real complex conditions
Ojha et al. Understating continuous ant colony optimization for neural network training: a case study on intelligent sensing of manhole gas components
Ragila et al. Neural network-based classification of toxic gases for a sensor array
Wibowo Electronic Nose in Classification of Gas Sensor Array Detection Through Flow Modulation
Kouda et al. Design of a selective smart gas sensor based on ANN-FL hybrid modeling
Khosravi-Nikou et al. A Robust Method to Predict Equilibrium and Kinetics of Sulfur and Nitrogen Compounds Adsorption from Liquid Fuel on Mesoporous Material
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Ku et al. Rational design of hybrid sensor arrays combined synergistically with machine learning for rapid response to a hazardous gas leak environment in chemical plants
Behal et al. An ensemble approach of multi-objective differential evolution based Benzene detection

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