KR102586345B1 - 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치 - Google Patents

딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크린을 촬영하고 딥러닝 기반의 영상 학습을 통해 스크린의 세정주기를 자동으로 설정할 수 있는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치는 스크린(400)의 전방에 설치되어 스크린(400)에 대한 복수의 영상을 촬영하는 촬영부(100); 상기 스크린(400)의 후방에 설치되어 스크린(400)의 후면에 고압의 세정수를 분사하는 자동 역세부(200); 및 딥러닝에 기반하여 상기 촬영부(100)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 상기 자동 역세부(200)의 세정주기를 설정하는 스크린 분석 서버(300);를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치{Screen device with automatic backwash function using image learning based on deep learning}
본 발명은 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스크린을 촬영하고 딥러닝 기반의 영상 학습을 통해 스크린의 세정주기를 자동으로 설정할 수 있는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치에 관한 것이다.
일반적으로 하수, 오수, 분뇨 및 축산폐수(이하, '오폐수'라 칭함) 등은 환경오염 때문에 항상 정수처리를 하여 BOD(생물학적 산소요구량)를 최대한 낮춘 상태에서 배출하도록 법으로 규제하고 있으며, 이를 위해 오폐수를 배출하는 하수시설, 축산농가, 공장, 대단위 아파트단지 등에는 정화 처리시설을 의무적으로 설치해야만 한다.
특히, 정화 처리시설에서는 유입된 오폐수에서 비교적 부피가 큰 협잡물을 스크린 등의 설비로 걸러낸 다음 오폐수 속의 미세한 유기물은 생물학적 처리방법으로 분해하여 제거하고, 최종 침전지에서 상등수를 얻어 하천으로 방류하게 된다.
기존에 사용되고 있는 스크린으로는 바 스크린, 자동 스크린 등이 있으며, 수동식인 바 스크린(bar screen)은 스크린조에 비스듬히 착탈식으로 설치된 상태에서 단순히 협잡물을 걸러주도록 한 것이고, 자동 스크린은 레이크(rake)가 설치된 벨트를 순환식으로 설치하여 오폐수에 포함된 협잡물을 걷어 올린 후 별도의 수거통에 퇴적시키도록 한 것으로서, 필요에 따라 바 스크린이나 자동 스크린 중 어느 하나만을 선택하여 설치하기도 하고 또는 스크린 효율을 높이기 위해 바 스크린과 자동 스크린을 함께 설치하기도 한다.
이러한 기술의 일예가 하기 문헌 1 내지 문헌 3에 개시되어 있다.
특허문헌 1에는 한 쌍의 지지프레임; 상기 한 쌍의 지지프레임 내측에 설치되어, 순환 동작되는 체인컨베이어; 상기 한 쌍의 지지프레임 사이에 설치되는 스크린; 상기 체인컨베이어에 설치되어, 상기 체인컨베이어의 동작에 따라 연동되는 레이크; 상기 한 쌍의 지지프레임 전면 상부에 설치되어, 상하방향으로 접힘 또는 펼침 동작되는 커버부재;를 포함하며, 상기 커버부재는, 상기 한 쌍의 지지프레임에 고정되는 고정커버; 상기 고정커버에 다단으로 슬라이딩 삽입되는 복수의 이동커버; 상기 고정커버의 내부 상단에 설치되는 회전샤프트; 상기 회전샤프트를 회전 동작시키는 구동모터; 상기 회전샤프트의 외주면에 설치되는 적어도 하나의 와이어드럼; 일단은 상기 와이어드럼에 권취되고, 타단은 상기 이동커버의 끝단에 연결되는 와이어로프로 이루어지는 것을 특징으로 하는 하수 및 오폐수 처리용 평면스크린에 대해 개시되어 있다.
특허문헌 2에는 소정 각도로 경사지게 설치되는 스크린 바의 표면 양측에 모터의 동력을 받아 순환 회전하는 체인을 설치하고, 상기 체인 사이에 소정 간격으로 다수의 브러시를 설치하여 브러시들이 스크린 바 사이에 끼어 있는 협잡물을 걷어 올려 제거토록 한 것에 있어서, 상기 스크린 바들을 사다리꼴 단면에 가진 스크린 바로 형성하고, 이러한 스크린 바들 각각의 이면에 체결 링을 부착한 다음 와셔 두께에 의해 간격 조절이 되도록 스크린 바들의 체결 링들을 상하 서포트 봉에 끼워 본체에 설치한 것을 특징으로 하는 오폐수 처리용 자동 바 스크린 장치에 대해 개시되어 있다.
특허문헌 3에는 상, 하수 중에 포함된 협잡물을 제거하기 위한 자동 스크린 장치에 있어서, 상, 하수 유입부 전면에 협잡물을 걸러주기 위해 설치되는 스크린 바와, 상기 스크린 바의 간극이 일정하게 유지될 수 있도록 스크린 바가 끼워 조립될 수 있는 구조를 갖춘 서포트, 상기 서포트 좌우 양측으로 고정되어 유입수의 압력으로 인한 스크린 바의 부하를 지지할 수 있는 측면 프레임; 상기 스크린 바 좌우측 부분의 하단에 각각 설치되어 스크린 바의 간극 내부로 레이크의 진입이 원활히 이루어질 수 있도록 설치된 레이크 가이드 장치;로 구성된 것을 특징으로 하는 자동 스크린 장치에 대해 개시되어 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 종래의 기술은 초기 유입되는 오폐수에 포함된 덩어리 형태인 분뇨가 스크린 바에 쉽게 끼거나 고착되는 등의 문제가 발생하여 스크린의 잦은 고장을 유발하는 문제가 있다. 특히, 분뇨 등의 협잡물이 스크린 바에 고착되면서 협잡물 수거부로 수거되는 협잡물의 이송 및 양이 현저히 줄어들면서 스크린 바의 간극이 막히게 되며, 이로 인해 유기물의 이송통로를 막는 현상이 빈번히 발생하게 된다.
또한, 스크린의 운전을 정지한 상태에서 별도의 협잡물 제거 작업을 수행해야 하는 번거로움이 있고, 이로 인한 협잡물 처리효율이 저하되어 유지관리에 많은 어려움이 있으며, 유지관리 비용이 과도하게 소요되는 문제가 있다. 또한, 분뇨 등의 협잡물로부터 발생하는 악취로 인하여 시설 주변은 물론 지역 주민 등에 피해를 주는 문제가 있다.
또한, 생물학적 처리방법을 수행하기 위해서는 유기성 물질인 분뇨를 미생물의 기질로 이용할 수 있도록 후속 공정으로 제공되어야 하는데, 종래에는 스크린에 의해 대부분 걸러짐에 따라 후속 공정으로 제공되지 못하여 생물학적 처리가 제대로 이루어지지 못하는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-2319609호(2021.11.01. 공고) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0138917호(1999.04.01. 공고) 대한민국 등록실용신안공보 제20-0397900호(2005.10.10. 공고)
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 스크린 영상을 주기적으로 획득하고, 획득한 영상데이터를 딥러닝 기반의 학습을 통해 분석하여 스크린의 세정주기를 판단할 수 있는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한, 오폐수 정화처리시설의 스크린 장치의 본래 기능을 유지하면서 악조건의 현장 환경을 반영한 자동 역세 공정의 도입으로 오폐수 정화처리시설의 생물학적 처리를 위한 분뇨 및 고형 협잡물 내의 고농도 유기성 물질(양질의 유기물, 미생물의 기질공급)을 후속 공정으로 제공할 수 있는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치를 제공하는데 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치는 스크린(400)의 전방에 설치되어 스크린(400)에 대한 복수의 영상을 촬영하는 촬영부(100); 상기 스크린(400)의 후방에 설치되어 스크린(400)의 후면에 고압의 세정수를 분사하는 자동 역세부(200); 딥러닝에 기반하여 상기 촬영부(100)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 상기 자동 역세부(200)의 세정주기를 설정하는 스크린 분석 서버(300); 및 오폐수가 유입되는 유입조(500);를 포함하며, 상기 유입조(500)의 일측에는 상기 유입조(500)에서 발생되는 악취를 저감시키기 위한 악취저감부(800)가 설치되고, 상기 악취저감부(800)는, 일단이 상기 유입조(500)에 연결되고, 타단이 외부로 연장되는 배기관(810); 상기 배기관(810)의 일측에 설치되어 상기 유입조(500) 내의 악취가스를 흡입하는 흡입팬(820); 상기 배기관(810)의 일단에 연결되며, 상부 일측에 배출부(831)가 형성되는 반응조(830); 상기 반응조(830)의 내측 하부에 설치되어 악취가스를 산화 분해하기 위해 자외선을 조사하는 UV램프(840); 및 상기 반응조(830)의 내측 상부에 설치되어 상기 UV램프(840)를 통해 분해된 악취 분자를 흡착 및 탈취하는 활성탄 필터(850);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 자동 역세부(200)는, 상기 스크린(400)의 폭방향으로 배치되어 세정수를 공급하는 급수관(210); 상기 급수관(210)의 길이 방향으로 배열되어 스크린(400)을 향해 세정수를 분사하는 다수의 분사노즐(220); 및 상기 급수관(210) 상에 설치되어 외부로부터 세정수를 공급받아 펌핑 압력으로 세정수를 압송시키는 펌프(230);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크린 분석 서버(300)는, 상기 촬영부(100)로부터 수신된 스크린 영상을 기반으로 스크린(400)의 바(bar)에 낀 협잡물이 포함된 끼임 면적을 산출하는 제어부(310); 산출된 스크린 영상을 학습용 데이터로 하여 저장하는 메모리(320);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제어부(310)는, 스크린(400)의 영상데이터를 수신하는 수신모듈(311); 상기 수신모듈(311)로부터 수신한 영상데이터를 수집하고, 수집된 영상데이터를 스크린(400)의 협잡물 끼임 면적을 산출하도록 훈련된 딥러닝 기술을 이용하여 학습하는 데이터 학습모듈(312); 상기 데이터 학습모듈(312)의 학습 결과를 기반으로 스크린(400)의 협잡물 끼임 면적 비율이 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우 스크린(400)에 협잡물이 끼인 것으로 판단하여 자동 역세부(200)의 세정주기를 생성하는 진단모듈(313); 및 유/무선 통신으로 연결되어 스크린 분석 서버(300)로 해당 정보를 송수신하는 통신모듈(314);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 진단모듈(313)은 상기 스크린(400)의 전방에 설치된 촬영부(100)의 화각 및 거리에 따른 스크린(400)의 촬영 범위를 측정 영역(410)으로 설정하고, 상기 스크린(400)의 가동 전 상태의 원본 영상데이터를 기초로 스크린(400)의 가동 후 상태의 영상데이터를 비교 분석하여 스크린(400)의 측정 영역(410)에 대한 협잡물의 크기, 협잡물의 분포 및 협잡물의 면적 중 하나의 정보를 이용하여 스크린(400)의 협잡물 끼임 면적 비율을 수치로 평가하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크린 장치는 상기 유입조(500)로부터 유입된 오폐수에 포함된 분뇨 및 고형 협잡물을 제거하는 스크린조(600);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유입조(500)의 내측에는 분뇨 및 고형 협잡물을 파쇄하는 전처리부(700)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크린조(600)에는 스크린(400)이 소정 각도로 경사지게 설치되고, 상기 스크린(400)을 통해 분뇨 및 고형 협잡물이 제거된 하수가 배출되는 하수배출구(610)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
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또한, 상기 스크린(400)의 전방측에는 분뇨 및 고형 협잡물과의 거리를 감지하는 다수의 근접센서(620)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전처리부(700)는, 상기 유입조(500)의 내부로 유입된 분뇨 및 고형 협잡물을 스크류 회전에 의해 으깨면서 이송시키는 파쇄유닛(710); 상기 파쇄유닛(710)을 통과한 으깬 협잡물에 고압수를 분사하여 재차 으깨주는 살수유닛(720);을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 파쇄유닛(710)은, 상기 유입조(500)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 스크류축(711); 상기 스크류축(711)의 외면에 배열 형성되며, 유입된 분뇨 및 고형 협잡물을 배출 방향으로 이송시키는 과정에서 으깨는 스크류(712); 및 상기 스크류축(711)의 일단에 연결되어 상기 스크류축(711)을 회전시키는 모터(713);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 살수유닛(720)은, 상기 유입조(500)의 폭방향으로 배치되어 고압수를 공급하는 고압수 공급관(721); 상기 고압수 공급관(721)의 길이 방향으로 배열되어 고압수를 분사하는 다수의 고압수 분사노즐(722);를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 살수유닛(720)의 전방측에는 살수유닛(720)의 작동 시 고압 살수에 의한 분뇨 및 고형 협잡물과 고압수의 비산을 방지하고, 여름철 고온으로 인한 분뇨 및 고형 협잡물의 부유와 악취가스의 상승 흐름을 방지하는 차단판(723)이 경사지게 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 유입조(500) 및 스크린조(600)의 상부에는 악취의 유출을 방지하기 위한 보호커버(900)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스크린조(600)의 일측에는 스크린(400)에 의해 걸러진 협잡물을 수거하기 위한 협잡물 수거부(630)가 설치되는 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치는 촬영된 스크린 영상을 기반으로 스크린의 세정주기를 정확하게 판단할 수 있으며, 이를 통해 스크린의 유지관리에 소요되는 인력 및 비용을 절감하는 효과가 있다.
또한, 오폐수 정화처리시설의 스크린 장치의 본래 기능을 유지하면서 악조건의 현장 환경을 반영한 자동 역세 공정의 도입으로 오폐수 정화처리시설의 생물학적 처리를 위한 분뇨 및 고형 협잡물 내의 양질의 유기성 물질을 후속 공정으로 제공하는 한편 후속 공정의 가동 부하를 줄여주는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치를 도시한 사시도.
도 2는 본 발명에 따른 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치의 제어 흐름을 도시한 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 스크린 분석 서버의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 촬영부에 의한 스크린 촬영상태를 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 스크린의 측정 영역을 도시한 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 유입조를 확대하여 도시한 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 악취저감부를 확대하여 도시한 사시도.
도 8은 본 발명에 따른 스크린조를 확대하여 도시한 사시도.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 가장 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
통상적으로, 스크린 장치는 오폐수 정화처리시설의 초기 유입부 공정에 적용되는 장비로서, 자동 바 스크린, 드럼스크린, 종합협잡물처리기 등 다양한 방식의 스크린 장치가 사용되고 있다. 하지만, 스크린 장치의 내구연한 및 유지관리 인력들의 비 상주화로 인하여 사실상 관리가 어렵고, 유지관리 환경 또한 어려운 실정이다.
최근에는 일부 지자체의 경우 음식물 분쇄 시범사업 등의 영향으로 과거에 비해 협잡물의 미세화 현상이 발생하고 있으며, 이로 인해 기존 설치된 스크린 장치의 기능 저하, 내구연한 수명 저하로 교체 시기가 점점 짧아지고 있다. 이러한 직간접적인 문제로 인하여 오폐수 정화처리시설의 정비와 관련된 예산이 대폭 늘고 있을 뿐만 아니라 오폐수 정화처리시설 내 후속 공정의 기계설비의 고장빈도가 늘어나고 있다.
이에 본 발명에 따른 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치는, 스크린을 촬영하고 딥러닝 기반의 영상 학습을 통해 스크린의 세정주기를 자동으로 설정할 수 있는 것으로, 오폐수 정화처리시설의 스크린 장치의 본래 기능을 유지하면서 악조건의 현장 환경을 반영한 자동 역세 공정의 도입으로 오폐수 정화처리시설의 생물학적 처리를 위한 분뇨 및 고형 협잡물 내의 고농도 유기성 물질(양질의 유기물, 미생물의 기질공급)을 후속 공정으로 제공할 수 있고, 후속 공정의 가동 부하를 줄여준다. 이를 위하여, 상기 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치는 촬영부(100), 자동 역세부(200) 및 스크린 분석 서버(300)를 포함한다.
도 1 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 촬영부(100)는 스크린(400)의 전방에 설치되어 스크린(400)에 대한 복수의 영상을 촬영한다.
상기 촬영부(100)는 복수의 이미지 센서로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 촬영부(100)는 스크린(400)의 폭방향으로 배열되어 스크린(400)의 표면을 정밀하게 촬영한다. 상기 촬영부(100)는 스크린(400)을 촬영하고, 촬영된 영상을 후술하는 스크린 분석 서버(300)에 전송한다.
상기 촬영부(100)는 오폐수 및 협잡물 등으로 인해 고장이 발생되지 않도록 스크린조(600)의 내부 바닥에서 소정 높이로 이격되어 배치된 브라켓(미도시) 등을 이용하여 설치된다.
도 1 및 8에 도시된 바와 같이, 상기 자동 역세부(200)는 상기 스크린(400)의 후방에 설치되어 스크린(400)의 후면에 고압의 세정수를 분사한다. 이러한 자동 역세부(200)는 급수관(210), 다수의 분사노즐(220) 및 펌프(230)를 포함한다.
상기 급수관(210)은 상기 스크린(400)의 폭방향으로 배치되어 세정수를 공급한다. 상기 급수관(210)의 일단에는 세정수를 압송시키기 위한 펌프(230)가 연결된다.
상기 급수관(210)의 일측에는 밸브(240)가 설치되어 세정수의 흐름을 제어한다. 상기 밸브(240)는 외부 동력 및 전자신호로 유로를 차단할 수 있는 게이트 밸브 또는 전자밸브 등으로 구성될 수 있다.
상기 분사노즐(220)은 상기 급수관(210)의 길이 방향으로 배열되어 스크린(400)을 향해 세정수를 분사한다.
상기 분사노즐(220)은 균일한 양의 세정수가 분사되도록 서로 등간격으로 이격되게 배치되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 분사노즐(220)은 상기 스크린(400)에 낀 협잡물을 제거하거나 또는 후술하는 근접센서(620)의 표면에 부착된 협잡물을 제거할 수 있도록 상향 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
상기 펌프(230)는 상기 급수관(210) 상에 설치되어 외부로부터 세정수를 공급받아 펌핑 압력으로 세정수를 압송시킨다.
이렇게 펌프(230)의 작동에 의해 압송되어 분사노즐(220)을 통해 분사되는 세정수는 스크린(400)에 끼어 있는 협잡물을 씻어낸다.
이와 같이 구성된 자동 역세부(200)는 촬영부(100) 및 근접센서(620)에 의한 세정주기를 자동으로 인식하여 스크린(400)에 고압의 세정수를 분사하게 된다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 스크린 분석 서버(300)는 딥러닝에 기반하여 상기 촬영부(100)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 상기 자동 역세부(200)의 세정주기를 설정하는 것으로, 제어부(310)와 메모리(320)를 포함한다.
상기 제어부(310)는 상기 촬영부(100)로부터 수신된 스크린 영상을 기반으로 스크린(400)의 바(bar)에 낀 협잡물이 포함된 끼임 면적을 산출한다. 또한, 상기 제어부(310)는 자동 역세부(200)의 세정주기를 설정하고, 자동 역세부(200)의 작동을 제어한다.
상기 제어부(310)는 수신모듈(311), 데이터 학습모듈(312), 진단모듈(313) 및 통신모듈(314)를 포함한다.
상기 수신모듈(311)은 스크린(400)의 영상데이터를 수신한다.
상기 데이터 학습모듈(312)은 상기 수신모듈(311)로부터 수신한 영상데이터를 수집하고, 수집된 영상데이터를 스크린(400)의 협잡물 끼임 면적을 산출하도록 훈련된 딥러닝 기술을 이용하여 학습한다.
부연하면, 상기 데이터 학습모듈(312)은 스크린 영상을 지속적으로 축적한다. 또한, 상기 데이터 학습모듈(312)은 협잡물의 크기, 형태 등을 학습하고, 협잡물로 인한 스크린의 움직임 변화를 감지하도록 훈련된 인공 신경망 기반의 딥러닝 협잡물 감지 모델을 이용하여 딥러닝 데이터를 생성한다. 이렇게 생성된 딥러닝 데이터는 후술할 진단모듈(313)에 의하여 스크린(400)의 협잡물 끼임 여부를 분석하는데 활용된다.
상기 진단모듈(313)은 데이터 학습모듈(312)의 지속적인 학습에 의하여 생성된 딥러닝 데이터에 기반하여 입력되는 영상데이터를 분석하여 스크린(400)의 협잡물 끼임 여부를 분석한다.
부연하면, 상기 진단모듈(313)은 상기 데이터 학습모듈(312)의 학습 결과를 기반으로 스크린(400)의 협잡물 끼임 면적 비율이 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우 스크린(400)에 협잡물이 끼인 것으로 판단하여 자동 역세부(200)의 세정주기를 생성한다.
특히, 도 5에 도시된 바와 같이 상기 진단모듈(313)은 상기 스크린(400)의 전방에 설치된 촬영부(100)의 화각 및 거리에 따른 스크린(400)의 촬영 범위를 측정 영역(410)으로 설정하고, 상기 스크린(400)의 가동 전 상태의 원본 영상데이터를 기초로 스크린(400)의 가동 후 상태의 영상데이터를 비교 분석하여 스크린(400)의 측정 영역(410)에 대한 협잡물의 크기, 협잡물의 분포 및 협잡물의 면적 중 하나의 정보를 이용하여 스크린(400)의 협잡물 끼임 면적 비율을 수치로 평가한다.
따라서, 상기 진단모듈(313)은 스크린(400)의 협잡물 끼임 면적 비율을 산출하고, 프로그램에 의한 데이터 연산 등을 수행한 후 협잡물의 끼임 면적 비율에 맞추어 자동 역세부(200)의 세정주기를 판단하는 동작을 수행한다.
상기 통신모듈(314)은 유/무선 통신으로 연결되어 스크린 분석 서버(300)로 해당 정보를 송수신한다.
상기 통신모듈(314)은 촬영부(100)로부터 제공되는 스크린(400)의 영상데이터 정보를 포함하는 진단정보를 통신망을 통해 스크린 분석 서버(300)에 전송한다. 상기 통신모듈(314)은 와이파이, 비콘, 블루투스 등과 같은 다양한 무선통신 방식이 적용될 수 있다.
상기 메모리(320)는 산출된 스크린 영상을 학습용 데이터로 하여 저장한다.
한편, 도 1 및 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 스크린 장치는 오폐수가 유입되는 유입조(500) 및 상기 유입조(500)로부터 유입된 오폐수에 포함된 분뇨 및 고형 협잡물을 제거하는 스크린조(600)를 포함한다.
상기 유입조(500)는 초기의 오폐수가 유입되어 수용되며, 그 일측에는 오폐수가 유입되는 유입관(510)이 연결된다.
상기 유입조(500)의 후방측 벽면에는 월류유로(520)가 형성되며, 상기 월류유로(520)를 통해 유입조(500)의 내부로 과잉 유입된 오폐수가 월류하여 스크린조(600)로 유입되도록 한다.
상기 유입조(500)의 내측에는 분뇨 및 고형 협잡물을 파쇄하는 전처리부(700)가 설치된다. 상기 전처리부(700)는 파쇄유닛(710)과 살수유닛(720)을 포함한다.
상기 파쇄유닛(710)은 상기 유입조(500)의 내부로 유입된 분뇨 및 고형 협잡물을 스크류 회전에 의해 으깨면서 이송시킨다. 이러한 파쇄유닛(710)은 스크류축(711), 스크류(712) 및 모터(713)를 포함한다.
상기 스크류축(711)은 상기 유입조(500)의 내부에 회전 가능하게 설치되며, 양단이 베어링에 의해 회전 가능하게 지지된다. 그리고, 상기 스크류축(711)의 일단이 모터(713)에 연결된다. 상기 모터(713)는 상기 스크류축(711)의 일단에 연결되어 스크류축(711)을 회전시킨다.
따라서, 상기 모터(713)가 구동하는 경우, 상기 스크류축(711)이 회전될 수 있으며, 상기 스크류축(711)의 회전으로 스크류(712)도 연동 회전하게 된다.
상기 스크류(712)는 상기 스크류축(711)의 외면에 배열 형성되며, 유입된 분뇨 및 고형 협잡물을 배출 방향으로 이송시키는 과정에서 으깨준다.
이처럼, 상기 유입조(500)의 내부로 분뇨 및 고형 협잡물이 투입되는 경우, 상기 스크류(712)의 회전력과 가압력에 의하여 덩어리 형태의 분뇨 및 고형 협잡물을 으깨줌으로써 분뇨 및 고형 협잡물이 부스러진 상태가 된다.
상기 살수유닛(720)은 상기 파쇄유닛(710)을 통과한 으깬 협잡물에 고압수를 분사하여 재차 으깨준다. 이러한 살수유닛(720)은 고압수 공급관(721)과 다수의 고압수 분사노즐(722)을 포함한다.
상기 고압수 공급관(721)은 상기 유입조(500)의 폭방향으로 배치되어 고압수를 공급한다.
상기 고압수 공급관(721)의 일단에는 고압수를 압송시키기 위한 펌프가 설치되거나 혹은 자동 역세부(200)의 급수관(210)이 연결될 수 있다. 상기 고압수 공급관(721)은 상기 급수관(210)과 연결되는 경우, 상기 급수관(210)으로 공급되는 세정수가 공급될 수 있으며, 이때, 상기 고압수 공급관(721)과 급수관(210) 사이에 고압수의 흐름을 제어하기 위한 밸브(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 고압수 분사노즐(722)은 상기 고압수 공급관(721)의 길이 방향으로 배열되어 고압수를 분사한다.
상기 고압수 분사노즐(722)은 상기 유입조(500)의 내부로 유입된 분뇨 및 고형 협잡물을 향해 하향 경사지게 배치되는 것이 바람직하다.
위와 같이 구성된 살수유닛(720)은 상기 파쇄유닛(710)을 통해 으깨진 협잡물에 고압수를 분사하여 질퍽한 상태가 되도록 함으로써, 후속 공정으로의 고농도 유기성 물질(양질의 유기물, 미생물의 기질공급)을 원활하게 공급할 수 있다.
한편, 상기 살수유닛(720)의 전방측에는 차단판(723)이 경사지게 설치된다. 부연하면, 상기 차단판(723)은 유입조(500)의 내부에서 살수유닛(720)의 전방측에 배치되며, 분뇨 및 고형 협잡물을 향해 하향 경사지게 배치된 살수유닛(720)의 고압수 분사노즐(722)에 대응하여 소정의 각도로 경사지게 설치된다.
이러한 차단판(723)은 살수유닛(720)의 작동 시 고압 살수에 의한 분뇨 및 고형 협잡물과 고압수의 비산을 방지하고, 여름철 고온으로 인한 분뇨 및 고형 협잡물의 부유와 악취가스의 상승 흐름을 방지하는 역할을 한다.
한편, 상기 유입조(500)의 일측에는 상기 유입조(500)에서 발생되는 악취를 저감시키기 위한 악취저감부(800)가 설치된다. 부연하면, 상기 악취저감부(800)는 상기 유입조(500)의 내부에 설치되는 전처리부(700)와 자동 역세부(200)의 작동 시 발생되는 고농도의 악취를 저감시키는 역할을 한다.
도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 악취저감부(800)는 배기관(810), 흡입팬(820), 반응조(830), UV램프(840) 및 활성탄 필터(850)를 포함한다.
상기 배기관(810)은 일단이 상기 유입조(500)에 연결되고, 타단이 외부로 연장된다. 상기 배기관(810)은 유입조(500)로부터 악취가스를 반응조(830)로 배출하는 역할을 한다.
상기 흡입팬(820)은 상기 배기관(810)의 일측에 설치되어 상기 유입조(500) 내의 악취가스를 흡입한다.
상기 반응조(830)는 상기 배기관(810)의 일단에 연결되며, 상부 일측에 배출부(831)가 형성된다. 상기 반응조(830)는 내부에 공간이 형성되어 유입조(500)에서 발생되는 악취가스를 수용 가능한 구조로 제작될 수 있다.
즉, 상기 흡입팬(820)에 의해 유입조(500) 내의 악취가스를 반응조(830)의 내부로 유입되도록 흡입하고, 정화된 가스는 반응조(830)의 배출부(831)를 통해 외부로 배출된다.
상기 UV램프(840)는 상기 반응조(830)의 내측 하부에 설치되어 악취가스를 산화 분해하기 위해 자외선을 조사한다.
상기 UV램프(840)는 상기 반응조(830)의 내측에 복수개로 설치될 수 있으며, 강력한 살균작용을 하는 자외선을 악취가스에 조사하여 자외선과 오존에 의해 악취가스를 살균 및 분해 처리하여 정화한다.
특히, 상기 UV램프(840)는 파장영역에 따라 원자외선에 해당하는 UV-C램프로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 상기 UV-C램프는 오존을 발생시키는 파장의 범위인 150~200nm의 파장을 조사하는 것이 바람직하다. 상기 UV-C램프의 파장에 의해 공기 중의 산소와 물분자가 깨져 광전자와 오존이 발생하며, 오존을 이용하여 오염물질을 산화시켜 제거한다.
상기 활성탄 필터(850)는 상기 반응조(830)의 내측 상부에 설치되어 상기 UV램프(840)를 통해 분해된 악취 분자를 흡착 및 탈취한다.
상기 활성탄 필터(850)에 의해 정화된 가스는 반응조(830)의 배출부(831)를 통해 외부로 배출되게 된다.
상기 스크린조(600)는 오폐수에 포함된 분뇨 및 고형 협잡물을 제거하는 스크린 기능을 가진다.
도 1 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 스크린조(600)에는 스크린(400)이 소정 각도로 경사지게 설치되고, 상기 스크린(400)을 통해 분뇨 및 고형 협잡물이 제거된 하수가 배출되는 하수배출구(610)가 형성된다.
상기 스크린조(600)는 스크린(400)을 통해 오폐수에 포함된 분뇨 및 고형 협잡물을 제거하고 난 하수를 하수배출구(610)를 통해 배출시킨다.
상기 스크린(400)은 통상의 조대나 미세한 협잡물을 제거하는 오폐수 처리정화시설의 스크린을 의미한다.
상기 하수배출구(610)는 상기 스크린(400)을 통해 분뇨 및 고형 협잡물이 제거된 하수가 배출된다. 상기 하수배출구(610)를 통해 배출되는 하수는 침사조로 공급할 수 있다.
상기 스크린(400)의 전방측에는 분뇨 및 고형 협잡물과의 거리를 감지하는 다수의 근접센서(620)가 더 설치될 수 있다.
상기 근접센서(620)는 상기 스크린(400)의 전방측 하부에 배치되며, 스크린조(600)의 측벽에 스크린(400)의 폭방향으로 설치되되 스크린조(600)의 내부 바닥에서 소정 높이로 이격되어 배치된 브라켓(미도시) 등을 이용하여 설치된다.
상기 근접센서(620)는 스크린 장치의 유지관리 환경상 협잡물 등으로 인한 시스템의 오류를 방지하기 위하여 촬영부(100)의 오작동 및 고장 등에 대비하여 보조하는 역할을 한다.
예를 들면, 상기 촬영부(100)의 오염으로 인한 작동 불가능이나 오작동 등의 발생 시 근접센서(620)와 협잡물과의 거리를 고려하여 자동 역세부(200)를 작동할 수 있도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 스크린조(600)의 일측에는 스크린(400)에 의해 걸러진 협잡물을 수거하기 위한 협잡물 수거부(630)가 설치된다.
상기 협잡물 수거부(630)는 협잡물을 수집하기 위하여 상기 스크린(400)의 상단부에 설치한다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 상기 협잡물 수거부(630)는 협잡물 위어(weir)를 설치하여 협잡물을 분리하고, 상등수는 협잡물 수거부 경계에 설치된 상등수 위어에 의하여 분리할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 상기 유입조(500) 및 스크린조(600)의 상부에는 악취의 유출을 방지하기 위한 보호커버(900)가 설치된다.
상기 보호커버(900)는 상기 촬영부(100)의 조도 유지를 위해 투명 플라스틱 재질로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.
상기 보호커버(900)는 단일 개폐커버 또는 이중 개폐커버 타입으로 구성될 수 있다. 상기 보호커버(900)는 유지보수를 위한 것으로, 이중 개폐커버 타입일 경우 유입조(500) 및 스크린조(600)에 대응되어 분할 형성된 덮개일 수 있다. 또한, 상기 보호커버(900)는 힌지 결합체일 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시예를 중심으로 기술되었지만 당업자라면 이러한 기재로부터 본 발명의 범주를 벗어남이 없이 다양한 변형이 가능하다는 것은 명백하다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어져야 한다.
100 : 촬영부 200 : 자동 역세부
210 : 급수관 220 : 분사노즐
230 : 펌프 240 : 밸브
300 : 스크린 분석 서버 310 : 제어부
311 : 수신모듈 312 : 데이터 학습모듈
313 : 진단모듈 314 : 통신모듈
320 : 메모리 400 : 스크린
410 : 측정 영역 500 : 유입조
510 : 유입관 520 : 월류유로
600 : 스크린조 610 : 하수배출구
620 : 근접센서 630 : 협잡물 수거부
700 : 전처리부 710 : 파쇄유닛
711 : 스크류축 712 : 스크류
713 : 모터 720 : 살수유닛
721 : 고압수 공급관 722 : 고압수 분사노즐
723 : 차단판 800 : 악취저감부
810 : 배기관 820 : 흡입팬
830 : 반응조 831 : 배출부
840 : UV램프 850 : 활성탄 필터
900 : 보호커버

Claims (17)

  1. 스크린(400)의 전방에 설치되어 스크린(400)에 대한 복수의 영상을 촬영하는 촬영부(100);
    상기 스크린(400)의 후방에 설치되어 스크린(400)의 후면에 고압의 세정수를 분사하는 자동 역세부(200);
    딥러닝에 기반하여 상기 촬영부(100)에 의해 촬영된 영상을 분석하여 상기 자동 역세부(200)의 세정주기를 설정하는 스크린 분석 서버(300); 및
    오폐수가 유입되는 유입조(500);를 포함하며,
    상기 유입조(500)의 일측에는 상기 유입조(500)에서 발생되는 악취를 저감시키기 위한 악취저감부(800)가 설치되고,
    상기 악취저감부(800)는, 일단이 상기 유입조(500)에 연결되고, 타단이 외부로 연장되는 배기관(810);
    상기 배기관(810)의 일측에 설치되어 상기 유입조(500) 내의 악취가스를 흡입하는 흡입팬(820);
    상기 배기관(810)의 일단에 연결되며, 상부 일측에 배출부(831)가 형성되는 반응조(830);
    상기 반응조(830)의 내측 하부에 설치되어 악취가스를 산화 분해하기 위해 자외선을 조사하는 UV램프(840); 및
    상기 반응조(830)의 내측 상부에 설치되어 상기 UV램프(840)를 통해 분해된 악취 분자를 흡착 및 탈취하는 활성탄 필터(850);를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동 역세부(200)는, 상기 스크린(400)의 폭방향으로 배치되어 세정수를 공급하는 급수관(210);
    상기 급수관(210)의 길이 방향으로 배열되어 스크린(400)을 향해 세정수를 분사하는 다수의 분사노즐(220); 및
    상기 급수관(210) 상에 설치되어 외부로부터 세정수를 공급받아 펌핑 압력으로 세정수를 압송시키는 펌프(230);를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 스크린 분석 서버(300)는, 상기 촬영부(100)로부터 수신된 스크린 영상을 기반으로 스크린(400)의 바(bar)에 낀 협잡물이 포함된 끼임 면적을 산출하는 제어부(310);
    산출된 스크린 영상을 학습용 데이터로 하여 저장하는 메모리(320);를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 제어부(310)는, 스크린(400)의 영상데이터를 수신하는 수신모듈(311);
    상기 수신모듈(311)로부터 수신한 영상데이터를 수집하고, 수집된 영상데이터를 스크린(400)의 협잡물 끼임 면적을 산출하도록 훈련된 딥러닝 기술을 이용하여 학습하는 데이터 학습모듈(312);
    상기 데이터 학습모듈(312)의 학습 결과를 기반으로 스크린(400)의 협잡물 끼임 면적 비율이 미리 설정된 기준값을 초과하는 경우 스크린(400)에 협잡물이 끼인 것으로 판단하여 자동 역세부(200)의 세정주기를 생성하는 진단모듈(313); 및
    유/무선 통신으로 연결되어 스크린 분석 서버(300)로 해당 정보를 송수신하는 통신모듈(314);을 포함하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 진단모듈(313)은 상기 스크린(400)의 전방에 설치된 촬영부(100)의 화각 및 거리에 따른 스크린(400)의 촬영 범위를 측정 영역(410)으로 설정하고, 상기 스크린(400)의 가동 전 상태의 원본 영상데이터를 기초로 스크린(400)의 가동 후 상태의 영상데이터를 비교 분석하여 스크린(400)의 측정 영역(410)에 대한 협잡물의 크기, 협잡물의 분포 및 협잡물의 면적 중 하나의 정보를 이용하여 스크린(400)의 협잡물 끼임 면적 비율을 수치로 평가하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스크린 장치는 상기 유입조(500)로부터 유입된 오폐수에 포함된 분뇨 및 고형 협잡물을 제거하는 스크린조(600)를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 유입조(500)의 내측에는 분뇨 및 고형 협잡물을 파쇄하는 전처리부(700)가 설치되는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 6에 있어서,
    상기 스크린조(600)에는 스크린(400)이 소정 각도로 경사지게 설치되고, 상기 스크린(400)을 통해 분뇨 및 고형 협잡물이 제거된 하수가 배출되는 하수배출구(610)가 형성되는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 스크린(400)의 전방측에는 분뇨 및 고형 협잡물과의 거리를 감지하는 다수의 근접센서(620)가 더 설치되는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 전처리부(700)는, 상기 유입조(500)의 내부로 유입된 분뇨 및 고형 협잡물을 스크류 회전에 의해 으깨면서 이송시키는 파쇄유닛(710);
    상기 파쇄유닛(710)을 통과한 으깬 협잡물에 고압수를 분사하여 재차 으깨주는 살수유닛(720);을 포함하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 파쇄유닛(710)은, 상기 유입조(500)의 내부에 회전 가능하게 설치되는 스크류축(711);
    상기 스크류축(711)의 외면에 배열 형성되며, 유입된 분뇨 및 고형 협잡물을 배출 방향으로 이송시키는 과정에서 으깨는 스크류(712); 및
    상기 스크류축(711)의 일단에 연결되어 상기 스크류축(711)을 회전시키는 모터(713);를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  14. 청구항 12에 있어서,
    상기 살수유닛(720)은, 상기 유입조(500)의 폭방향으로 배치되어 고압수를 공급하는 고압수 공급관(721);
    상기 고압수 공급관(721)의 길이 방향으로 배열되어 고압수를 분사하는 다수의 고압수 분사노즐(722);를 포함하는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 살수유닛(720)의 전방측에는 살수유닛(720)의 작동 시 고압 살수에 의한 분뇨 및 고형 협잡물과 고압수의 비산을 방지하고, 여름철 고온으로 인한 분뇨 및 고형 협잡물의 부유와 악취가스의 상승 흐름을 방지하는 차단판(723)이 경사지게 설치되는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  16. 청구항 6에 있어서,
    상기 유입조(500) 및 스크린조(600)의 상부에는 악취의 유출을 방지하기 위한 보호커버(900)가 설치되는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
  17. 청구항 6에 있어서,
    상기 스크린조(600)의 일측에는 스크린(400)에 의해 걸러진 협잡물을 수거하기 위한 협잡물 수거부(630)가 설치되는 것을 특징으로 하는 딥러닝 기반의 영상 학습을 이용한 자동 역세 기능을 갖는 스크린 장치.
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