KR102634007B1 - 안심 음용수 공급 장치 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 본 발명은 안심 음용수 공급 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수돗물의 탁도를 측정하여 탁도가 미리 설정된 기준치를 만족하고, 공급할 수돗물을 카메라로 촬영한 수 이미지에 기반하여 물에 이물질이 존재하는지를 검사하여 이물질이 없는 경우에만 수돗물의 출수를 허용하되, 측정된 탁도 및 수 이미지를 포함하는 이물질 확인 정보를 표시하여 음용자에게 수돗물이 깨끗함을 인식시키고 음용자에 의한 출수 요청 시 출수되는 수돗물을 UV로 살균한 후 출수하는 안심 음용수 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 안심 음용수 공급 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수돗물의 탁도를 측정하여 탁도가 미리 설정된 기준치를 만족하고, 공급할 수돗물을 카메라로 촬영한 수 이미지에 기반하여 물에 이물질(또는 "파티클"이라 함)이 존재하는지를 검사하여 이물질이 없는 경우에만 수돗물의 출수를 허용하되, 측정된 탁도 및 수 이미지를 포함하는 이물질 확인 정보를 표시하여 음용자에게 수돗물이 깨끗함을 인식시키고 음용자에 의한 출수 요청 시 출수되는 수돗물을 UV로 살균한 후 출수하여 시민들이 수돗물을 안심하고 마실 수 있도록 하는 안심 음용수 공급 장치 및 방법에 관한 것이다.
정부는 해마다 깨끗하고 안전한 수돗물의 생산을 위해 수조 원의 예산과 노력을 들이고 있다.
그러나, 국민은 수돗물 안전성에 대한 불신으로 수돗물을 직접 마시지 않고, 비싼 비용을 지불하면서 정수기를 사용하거나, 생수를 구매하여 음용하고 있다.
수돗물은 깨끗하게 처리되어 공급됨에도 불구하고, 수돗물 대부분은 설거지, 빨래, 목욕 등의 비음용수로 사용되고 있다.
따라서 정부는 수돗물의 음용률을 높이기 위해 수많은 노력과 높은 비용을 지출하고 있다. 이러한 노력으로 수돗물에 대한 국민의 만족도 및 이용률이 증가하고는 있으나, 실제 수돗물을 그대로 음용하는 식수 음용률은 5% 내외에 머물고 있는 실정이다.
또한, 정수기를 이용해도 정수기의 관리 부실로 인한 정수기 수질 문제로 인해 한국소비자보호원에 접수된 피해 및 불만 상담사례는 해마다 증가하고 있다.
생수도 생수 판매업체 3곳 중 1곳이 수질 기준을 위반한 업체로부터 먹는 샘물을 공급받아 판매해왔던 것으로 드러나고 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-1632732호(2016.06.23.공고), 음수기 수질정보 제공 시스템(이하 "선행기술"이라 함)은 수돗물의 안전성을 국민에게 인식시키기 위해서 동일 수질 시설 영역 내의 설치된 메인 음수기가 수질을 측정하고, 측정된 수질을 상기 동일 수질 시설 영역 내의 다른 음수기들로 제공하여 표시함으로써 상기 동일 수질 시설 영역에 공급되는 수돗물에 대한 신뢰성을 제공한다.
상기 선행기술은 국민에게 어느 정도의 신뢰성을 제공하기는 하나, 단순한 수치만을 표시함으로써 국민의 수돗물에 대한 신뢰성을 제공하는 데에는 한계가 있다.
이는 국민이 여전히 수돗물의 수질에 대한 막연한 불안감을 가지고 있기 때문이며, 이를 근본적으로 해소할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 수돗물의 탁도를 측정하여 탁도가 미리 설정된 기준치를 만족하고, 공급할 수돗물을 카메라로 촬영한 수 이미지에 기반하여 물에 이물질이 존재하는지를 검사하여 이물질이 없는 경우에만 수돗물의 출수를 허용하되, 측정된 탁도 및 수 이미지를 포함하는 이물질 확인 정보를 표시하여 음용자에게 수돗물이 깨끗함을 인식시키고 음용자에 의한 출수 요청 시 출수되는 수돗물을 UV로 살균한 후 출수하여 시민들이 수돗물을 안심하고 마실 수 있도록 하는 안심 음용수 공급 장치 및 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안심 음용수 공급 장치는: 디스플레이부; 제1수조를 포함하고, 수돗물을 공급받아 상기 제1수조를 통해 외부로 출수하되, 상기 제1수조를 통해 흐르는 수돗물의 탁도를 측정하는 탁도 측정부; 제2수조를 포함하고, 상기 탁도 측정부로부터 공급되는 수돗물을 상기 제2수조를 통해 출수하되, 상기 제2수조에 공급된 수돗물을 촬영한 수 이미지를 출력하는 화상 수질 측정부; 탁도 측정부 및 화상 수질 측정부를 통해 인입되는 수돗물을 UV로 살균하는 살균부; 상기 살균부에서 UV 살균된 수돗물을 먹는 물로 외부로 출수하는 출수부; 및 상기 화상 수질 측정부로부터 입력되는 수 이미지를 분석하여 상기 수돗물에 이물질이 존재하는지를 검사하고, 수 이미지의 분석에 의한 이물질 검사 결과인 이물질 확인 정보 및 측정된 상기 탁도를 상기 디스플레이부에 표시하는 제어모듈을 포함하되, 상기 제어모듈은, 연속하는 세 프레임의 수 이미지 중 순차적인 두 수 이미지 간의 차분에 의한 차분 이미지를 생성하고, 상기 두 차분 이미지(Diff1, Diff2)를 픽셀곱 연산을 수행하여 검출 이미지를 생성한 후 상기 검출 이미지에서 변화가 발생한 픽셀 수를 카운팅하고, 카운팅된 픽셀수가 미리 설정된 기준치를 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
상기 장치는: 제어를 받아 상기 화상 수질 측정부로부터 공급되는 수돗물을 수 처리하여 먹는 물로 상기 살균부로 출수하는 먹는 물 공급부; 및 상수관로로부터 수돗물을 공급받아 상기 탁도 측정부로 출수하거나 상기 탁도 측정부, 화상 수질 측정부 및 상기 먹는 물 공급부로 공급된 수를 외부로 배출하는 수 처리부를 더 포함하되, 상기 제어모듈은, 탁도가 기준치 초과하거나 이물질이 존재하면 상기 수 처리부를 통해 공급된 수돗물을 외부로 배출하고, 탁도가 기준치 이하이거나 이물질이 없으면 상기 수돗물을 상기 살균부 및 출수부를 통해 출수될 수 있도록 수돗물의 출수를 허용 처리하는 것을 특징으로 한다.
상기 탁도 측정부는, 수직 또는 수평 방향에 대해 일정 각도 기울어지도록 배치되어 상기 제1수조가 마름모꼴 형상되도록 배치되며, 상기 마름모꼴의 상단 꼭지점 부분에 출수구가 형성되도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 장치는: 수돗물의 수 처리 명령을 발생하기 위한 입력수단을 포함하는 입력부를 더 포함하되, 상기 제어모듈은, 상기 디스플레이부를 통해 상기 수 처리 명령을 발생시킬 수 있는 수 처리 수단을 포함하는 먹는 물 출수 인터페이스 수단을 표시하고, 상기 입력부 및 먹는 물 출수 인터페이스 수단을 통해 사용자가 입력한 수 처리 명령을 발생하여 출력하는 먹는 물 출수 인터페이스부; 상기 탁도 측정부를 제어하여 탁도 측정부의 제1수조에 있는 수돗물에 대한 탁도를 획득하고, 탁도가 미리 설정된 기준치를 초과하는지를 판단하고 그 결과정보를 출력하는 탁도 확인부; 상기 화상 수질 측정부를 제어하여 화상 수질 측정부의 제2수조에 차 있는 수돗물에 대한 수 이미지를 획득하고, 획득된 수 이미지에 이물질이 있는지를 확인하고, 이물질 확인 정보를 출력하는 영상 파티클 확인부; 살균부 구동 이벤트의 발생 시 상기 살균부를 구동하는 UV 제어부; 및 상기 결과정보 및 상기 이물질 확인 정보에 의해 탁도가 기준치 초과하거나 이물질이 존재하는 것으로 판단되면 상기 수 처리부를 통해 공급된 수돗물을 외부로 배출하고, 탁도가 기준치 이하이거나 이물질이 없으면 상기 수돗물을 상기 살균부 및 출수부를 통해 출수될 수 있도록 수돗물의 출수를 허용 처리하고, 상기 수 처리 명령에 따라 수 처리를 수행하도록 상기 먹는 물 공급부를 제어하는 출수 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 영상 파티클 확인부는, 상기 제2수조의 수돗물을 촬영 시 상기 제2수조의 상부, 중부 및 하부, 세단계로 나누어 촬영한 상부 수 이미지, 중부 수 이미지 및 하부 수 이미지를 획득하고, 상부 수 이미지, 중부 수 이미지 및 하부 수 이미지 각각에 대해 이물질 존재 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
삭제
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 안심 음용수 공급 방법은: 제어모듈이 제1수조를 포함하는 탁도 측정부의 상기 제1수조로 공급되는 수돗물의 탁도를 측정하는 탁도 측정 과정; 상기 제어모듈이 제2수조를 포함하는 화상 수질 측정부를 통해 상기 제2수조로 공급되는 수돗물을 촬영한 수 이미지를 획득한 후 분석하여 상기 수돗물에 이물질이 존재하는지를 검사하고, 그 결과정보인 이물질 확인 정보를 출력하는 화상 수질 측정 과정; 제어모듈이 상기 수 이미지에 대한 이물질 확인 정보 및 측정된 상기 탁도를 디스플레이부에 표시하는 음용수 수질정보 표시 과정; 및 상기 제어모듈이 살균부를 제어하여 탁도 측정부 및 화상 수질 측정부를 거쳐 인입되는 수돗물을 UV로 살균하는 살균 과정을 포함하되, 상기 화상수질 측정 과정은, 상기 제어모듈의 영상 파티클 확인부가 연속하는 세 프레임의 수 이미지 중 순차적인 두 수 이미지 간의 차분에 의한 차분 이미지를 생성하는 차분 이미지 생성 단계; 상기 영상 파티클 확인부가 상기 두 차분 이미지(Diff1, Diff2)를 픽셀곱 연산을 수행하여 검출 이미지를 생성하는 검출 이미지 생성 단계; 상기 영상 파티클 확인부가 상기 검출 이미지에서 변화가 발생한 픽셀 수를 카운팅하는 변화량 카운팅 단계; 및 상기 영상 파티클 확인부가 카운팅된 상기 픽셀수가 미리 설정된 기준치를 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단하여 상기 이물질 확인정보를 상기 디스플레이부를 통해 표시하는 이물질 확인정보 제공 단계를 포함하는 이물질 모니터링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법은: 상기 제어모듈이 상기 탁도가 기준치 초과하거나 이물질이 존재하면 수 처리부를 통해 공급된 수돗물을 외부로 배출하고, 탁도가 기준치 이하이거나 이물질이 없으면 상기 수돗물을 상기 살균부 및 출수부를 통해 출수될 수 있도록 수돗물의 출수를 허용 처리하는 수 공급 결정 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 화상 수질 측정 과정은, 상기 제어모듈이 상기 화상 수질 측정부의 카메라를 상기 제2수조의 상부로 이동하여 상기 제2수조의 상부 수돗물을 촬영한 상부 수 이미지를 획득하는 상부 수 이미지 획득 단계; 상기 제어모듈이 상기 화상 수질 측정부의 카메라를 상기 제2수조의 중부로 이동하여 상기 제2수조의 중부 수돗물을 촬영한 중부 수 이미지를 획득하는 중부 수 이미지 획득 단계; 상기 제어모듈이 상기 화상 수질 측정부의 카메라를 상기 제2수조의 하부로 이동하여 상기 제2수조의 하부 수돗물을 촬영한 하부 수 이미지를 획득하는 하부 수 이미지 획득 단계; 및 상기 제어모듈이 상부 수 이미지, 중부 수 이미지 및 하부 수 이미지 각각에 대해 이물질 존재 여부를 판단하는 이물질 모니터링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
삭제
본 발명은 음용수로 마실 수돗물의 탁도 및 이미지에 기반한 이물질의 존재 여부를 포함하는 수질정보를 표시하고, 음용자에 의한 출수 요청 발생 시 수질이 검증된 음용수에 자외선(Ultraviolet)을 조사하여 살균한 후 출수함으로써 음용자의 수돗물에 대한 신뢰성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 장치 내에 탁도 측정부를 기울여 배치하고 수돗물이 아랫부분에서 들어와 윗부분으로 출사되도록 구성하므로, 탁도 측정부의 수조가 마름모꼴로 형성되어 위쪽에 형성된 수조의 꼭지점 부분으로 수돗물에서 발생한 기포들이 자연적으로 모이도록 하고, 모인 기포가 수조의 윗부분에 형성된 출수구를 통해 자연 배출되도록 구성되므로, 탁도 측정장치에 별도의 에어벤트를 구성할 필요가 없는 효과가 있다. 이같이 함으로써 탁도 측정장치의 내부 수조가 진공상태로 유지되므로 외부에서 상기 수조 내부로 이물질 및 세균이 침투하는 것을 방지할 수 있고 이로 인해 외부의 이물질 및 세균 침투로 인한 측정 오차를 방지할 수 있으므로 탁도 측정 정확도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 안심 음용수 공급 장치의 블록 구성도를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 안심 음용수 공급 장치 내부의 수돗물 경로 기반의 기구적인 구성도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 음용수 공급 장치의 탁도 측정부의 구성 및 기포 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 음용수 공급 장치의 제어모듈의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 음용수 공급 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실 시예에 따른 음용수 공급 방법 중 이미지 기반 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 안심 음용수 공급 장치 내부의 수돗물 경로 기반의 기구적인 구성도를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 음용수 공급 장치의 탁도 측정부의 구성 및 기포 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 음용수 공급 장치의 제어모듈의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 음용수 공급 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일실 시예에 따른 음용수 공급 방법 중 이미지 기반 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 안심 음용수 공급 장치의 구성 및 동작을 상세히 설명하고, 상기 장치의 안전 음용수 공급 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 안심 음용수 공급 장치의 블록 구성도를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 안심 음용수 공급 장치 내부의 수돗물 경로 기반의 기구적인 구성도를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명에 따른 음용수 공급 장치의 탁도 측정부의 구성 및 기포 제거 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이하 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 안전 음용수 공급 장치는 탁도 측정부(20), 화상 수질 측정부(30), 살균부(50), 출수부(60), 디스플레이부(70) 및 제어모듈(100)을 포함하고, 실시 예에 따라 수 처리부(10), 먹는 물 공급부(40), 입력부(80) 및 통신부(90)를 더 포함할 수 있을 것이다.
수 처리부(10)는 도 2에 나타낸 바와 같이 상수관로(1)와 연결되어 상수관로(1)로부터 공급되는 수돗물을 탁도 측정부(20)로 공급하는 수돗물 공급 밸브(12), 탁도 측정부(20)로 공급된 수돗물을 배출하는 세정밸브(11), 화상 수질 측정부(30)로 공급된 수돗물을 배출하는 카메라 세정 밸브(13) 먹는물 공급부(40)로 공급된 수돗물을 배출하는 직수관 세정밸브(14)를 포함한다.
수 처리부(10)는 제어모듈(100)의 제어를 받아 탁도 측정부(20)로 상수관로(1)의 수돗물을 공급하거나, 탁도 측정부(20), 화상 수질 측정부(30) 및 먹는물 공급부(40)로 공급된 수돗물을 하수관로(2) 또는 외부로 배출한다.
탁도 측정부(20)는 도 3에서 나타낸 바와 같이 본체부(21), 탁도램프(22), 탁도센서(23), 입수구(24), 드레인(25) 및 출수구(26)를 포함한다.
본체부(21)는 내측으로 공간부를 가지는 제1수조(3)을 포함한다.
탁도램프(22)는 본체부(21)의 상단부에 구성되어 제1수조(3)의 내부 공간부로 빛을 조사한다.
탁도센서(23)는 본체부(21)의 좌측 또는 우측 측면에 구성되어 상기 제1수조(3)에 차 있는 수돗물의 탁도를 측정하여 제어모듈(100)로 출력한다.
입수구(24)는 본체부(21)의 하단부에서 제1수조(3)로 관통되어 연결되고 수돗물 공급 밸브(12)와 연결되어 상수관로(1)의 수돗물을 상기 제1수조(3)로 공급한다. 실시 예에 따라 상기 입수구(24)에는 상수관로(1)와 직접 연결되고, 제어모듈(100)의 제어를 받아 상기 상수관로(1)의 수돗물을 제1수조(3)로 공급하거나 차단하는 입수밸브(미도시)를 더 포함할 수도 있을 것이다.
드레인(25)은 제1수조(3)로 관통되어 연결되고 세정밸브(11)와 연결되어 제어모듈(100)의 제어를 받아 상기 제1수조(3)에 차 있는 수돗물을 외부로 배출한다.
출수구(26)는 상기 제1수조(3)의 상단부 모서리에 구성되어 상기 제1수조(3)와 관통 연결되고 화상 수질 측정부(30)와 연결되어 제1수조(3)에 차 있는 수돗물을 화상 수질 측정부(30)로 공급한다.
상기 탁도 측정부(20)는 안심 음용수 공급 장치 내에서 도 3에서 나타낸 바와 같이 수직 또는 수평 방향에 대해 상기 출수구(26)가 마름모의 꼭지점에 위치되도록 일정 각도로 기울어지도록 배치된다.
이는 제1수조(3)가 도 3에서 나타낸 바와 같이 수평방향에 대해 마름모 꼴로 형성되도록 하며, 제1수조(3)에 공급된 수돗물에 발생하는 기포(4)가 마름모의 상부 꼭지점으로 자연적으로 모이도록 하기 위한 것이다. 제1수조(3)의 꼭지점으로 모인 기포(4)는 제1수조(3)의 수돗물이 화상 수질 측정부(30)로 공급될 때 출수구(26)를 통해 제1수조(3)에서 외부로 배출될 것이다. 출수구(26)를 통해 외부로 배출된 기포는 화상 수질 측정부(30)를 통해 먹는 물 공급부(40)로 공급되는 중에 상기 화상 수질 측정부(30)와 먹는 물 공급부(40) 사이의 호스에 구성된 에어벤트 밸브(35)를 통해 배출되도록 구성될 수 있을 것이다.
이같이 함으로써 본 발명의 탁도 측정부(20)는 에어벤트를 구성하지 않아도 되므로 제1수조(3)의 공간부는 외부환경에 노출되지 않기 때문에 에어벤트의 이용에 의해 기포를 제거할 경우 발생하는 제1수조(3)로의 이물질 및 세균 유입을 방지할 수 있다. 즉, 본 발명의 탁도 측정부(20)는 제1수조(3)의 공간부가 외부환경에 노출되지 않기 때문에 공급된 수돗물에 대해서만 수질을 측정할 수 있으므로 외부 오염물질의 유입으로 인한 측정 오차를 방지할 수 있다.
화상 수질 측정부(30)는 내부에 수돗물이 공급되는 공간부를 가지는 제2수조(미도시)를 포함하고, 상기 제2수조에 빛을 조사하는 조명부(31) 및 상기 제2수조에 차 있는 수돗물을 촬영하여 수 이미지를 출력하는 카메라(32)를 포함한다.
도 2의 화상 수질 측정부(30)는 오른쪽으로 90도 기울어진 상태이며, 실시 예에 따라 카메라(30)가 제2수조를 따라 상하(도 2에서는 좌우)로 움직이도록 구성되며, 상부, 중부 및 하부로 구분하여 촬영을 수행하고 상부 수 이미지, 중부 수 이미지 및 하부 수 이미지를 제어모듈(100)로 제공한다.
먹는 물 공급부(40)는 실시 예에 따라 구성되어 화상 수질 측정부(30)로부터 수돗물을 공급받고, 제어모듈(100)의 제어를 받아 수 처리를 수행하여 살균부(50)로 공급한다. 여기서 수 처리란, 공급된 수돗물을 미리 설정된 온도로 가열하여 출수하거나, 미리 설정된 온도로 냉각하여 출수하거나, 그대로 출수하는 것을 의미한다.
살균부(50)는 제어모듈(100)의 제어를 받아 구동하여 먹는물 공급부(40)로부터 공급되는 수돗물에 자외선(UV)을 조사하여 살균한 후 출수부(60)로 공급한다.
출수부(60)는 실시 예에 따라 출수 버튼을 포함할 수 있으며, 출수 버튼이 눌리거나 제어모듈(100)로부터 출수 명령의 입력 시 살균부(50)로부터 공급되는 수돗물을 먹는 물로써 외부로 출수한다.
디스플레이부(70)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD), 유기발광다이오드(OLED) 디스플레이 장치 등이 될 수 있으며, 제어모듈(100)의 제어를 받아 다양한 정보를 텍스트, 그래픽, 정지영상, 동영상 중 어느 하나 이상으로 표시한다.
입력부(80)는 온수, 냉수, 미온수, 수돗물(수 처리하지 않은 수돗물 그대로) 등을 선택할 수 있는 다수의 버튼을 포함하는 버튼 입력장치 및 상기 디스플레이부(70)의 화면과 일체로 구성되어 터치되는 화면의 위치에 대응하는 위치정보를 제어모듈로 출력하여 디스플레이부(70)의 화면에 표시되는 사용자 그래픽 인터페이스 수단인 먹는 물 출수 인터페이스 수단을 통해 온수 출수, 냉수 출수, 미온수 출수, 수돗물 출수, UV 구동, 탁도 측정, 이물질 확인 등을 터치에 의해 선택할 수 있도록 하는 터치패드 등 중 어느 하나 이상을 포함할 수 있을 것이다.
통신부(90)는 와이파이(WiFi)망을 포함하는 인터넷망, 3세대(3 Generation: 3G), 4G, 5G 등을 포함하는 이동통신망 등 중 어느 하나 이상이 결합되어 있는 데이터통신망을 통해 관리시스템(미도시), 안심 음용수 공급 장치 관리자가 사용하는 컴퓨터 단말기, 스마트 단말기 등의 관리자 단말부 등과 데이터통신을 수행할 수 있도록 한다.
제어모듈(100)은 본 발명에 따른 안심 음용수 공급 장치의 전반적인 동작을 제어한다. 제어모듈(100)의 상세 구성 및 동작은 다음의 도 5를 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 음용수 공급 장치의 제어모듈의 상세 구성을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제어모듈(100)은 먹는 물 출수 인터페이스부(101), 탁도 확인부(102), 영상 파티클 확인부(104), 파티클 종류 검출부(105), UV 제어부(106) 및 출수 제어부(107)를 포함한다.
먹는 물 출수 인터페이스부(101)는 먹는 물 출수 인터페이스 수단을 디스플레이부(70)에 표시하고, 입력부(80) 또는 먹는 물 출수 인터페이스 수단 및 입력부(80)를 통해 사용자 수 처리 명령을 입력받고, 사용자 수 처리 명령에 대응하는 수 처리 명령을 출수 제어부(107), 탁도 확인부(102), 영상 파티클 확인부(104), 파티클 종류 검출부(105) 및 UV 제어부(106) 중 해당 구성으로 출력한다. 상기 수 처리 명령은 온수 출수 명령, 미온수 출수 명령, 냉수 출수 명령, 수돗물 출수 명령, 탁도 확인 명령, 이물질 확인 명령, 이물질 종류 검출 명령, UV 구동 명령 등이 될 수 있을 것이다.
먹는 물 출수 인터페이스부(101)는 탁도 확인부(102), 영상 파티클 확인부(104), 파티클 종류 검출부(105)로부터 탁도, 수 이미지, 이물질 확인 결과정보, 이물질 종류 정보 등을 수집하여 먹는 물 출수 인터페이스 수단을 통해 표시한다.
탁도 확인부(102)는 탁도 확인 이벤트의 발생 시 탁도 측정부(20)를 통해 제1수조(3)에 공급된 수돗물의 탁도를 획득하여 상기 먹는 물 출수 인터페이스부(101)로 출력하고, 획득한 탁도가 미리 설정된 기준치를 초과하는지를 판단하고, 그 결과정보를 출수 제어부(107)로 출력한다. 상기 탁도 확인 이벤트는 미리 설정된 일정 주기로 발생할 수도 있고, 입력부(80) 및 통신부(90)로부터 탁도 확인 명령의 입력 시 발생할 수도 있을 것이다. 상기 탁도 확인 명령은 입력부(80) 또는 입력부(80) 및 먹는 물 출수 인터페이스 수단의 탁도 확인 버튼의 눌림 또는 클릭 시 발생할 수도 있고, 통신부(90)를 통해 원격지의 관리시스템(미도시) 및 관리자 단말부로부터 수신될 수도 있을 것이다.
영상 파티클 확인부(104)는 상기 화상 수질 측정부(30)를 제어하여 화상 수질 측정부(30)의 제2수조에 차 있는 수돗물에 대한 수 이미지를 획득하고, 획득된 수 이미지에 이물질이 있는지를 확인하고, 이물질 확인 정보를 먹는 물 출수 인터페이스부(101), 파티클 종류 검출부(105) 및 출수 제어부(107)로 출력한다.
영상 파티클 확인부(104)는 화상 수질 측정부(30)의 제2수조에 차 있는 수돗물의 이물질 존재 여부를 보다 정밀하게 확인하기 위해 화상 수질 측정부(30)의 카메라(32)를 제2수조의 상부, 중부 및 하부로 순차 이동하면서 촬영을 수행하여 제2수조의 상부의 수돗물을 촬영한 상부 수 이미지, 중부의 수돗물을 촬영한 중부 수 이미지, 하부의 수돗물을 촬영한 하부 수 이미지를 획득한다.
상부 수 이미지, 중부의 수돗물을 촬영한 중부 수 이미지, 하부의 수돗물을 촬영한 하부 수 이미지가 획득되면 영상 파티클 확인부(104)는 상기 상부 수 이미지, 중부 수 이미지 및 하부 수 이미지 각각에 대해 이물질 존재 여부를 확인한다.
영상 파티클 확인부(104)의 이물질 검출 방법을 설명하면, 영상 파티클 확인부(104)는 수 이미지의 이물질을 존재 여부를 확인하기 위해 카메라(32)로부터 연속되는 프레임 이미지인 3개의 수 이미지를 획득하고 각 수 이미지를 그레이스케일(Grayscale, 흑백)로 변환한다.
3개의 그레이스케일화된 수 이미지가 획득되면 영상 파티클 확인부(104)는 하기 수학식1과 같이 프레임 간 차이에 의한 차분 이미지(Diff1, Diff2)를 생성하고, 두 차분 이미지를 픽셀곱 연산을 수행하여 검출 이미지를 생성하며, 검출 이미지에서 변화가 발생한 픽셀 수를 카운트한다.
영상 파티클 확인부(104)는 카운트된 픽셀수가 미리 설정된 기준치 이하이면 변화량을 무시하고, 기준치를 초과하면 이물질이 있는 것으로 간주하여 검출 이미지를 파티클 종류 검출부(105)로 출력한다.
파티클 종류 검출부(105)는 실시 예에 따라 다양한 이물질별 다수의 이미지 또는 서로 다른 이물질을 포함하는 다수의 수 이미지와, 각 이미지에 포함된 이물질 식별정보가 라벨링된 학습데이터에 의해 학습된 이물질 분류 인공지능모델을 포함한다. 이물질 식별정보는 이물질별로 고유하게 할당된 식별번호일 수도 있고, 이물질명일 수도 있을 것이다.
파티클 종류 검출부(105)는 영상 파티클 확인부(104)로부터 검출 이미지가 입력하면 상기 검출 이미지를 이물질 분류 인공지능모델에 적용하여 상기 검출 이미지에 포함된 이물질의 종류를 식별하고, 이물질 종류 정보를 먹는 물 출수 인터페이스부(101)로 제공한다.
다른 실시 예에 따라 상기 이물질 분류 인공지능모델은 본 발명의 안심 음용수 공급 장치와 인터넷망(미도시)을 통해 연결되어 상기 통신부(90)를 통해 통신을 수행할 수 있는 별도의 이물질 분류 서버(미도시)에 구성될 수도 있을 것이다.
이 경우, 상기 파티클 종류 검출부(105)는 상기 영상 파티클 확인부(104)로부터 입력되는 검출 이미지를 상기 이물질 분류 서버로 전송하고, 상기 검출 이미지를 상기 이물질 분류 인공지능모델에 적용하여 분류한 이물질 종류 정보를 상기 이물질 분류 서버로부터 수신하여 저장한 후 먹는 물 출수 인터페이스부(101)를 통해 상기 디스플레이부(70)에 표시한다.
UV 제어부(106)는 UV 구동 이벤트의 발생 시 살균부(50)를 제어하여 화상 수질 측정부(30) 또는 먹는 물 공급부(40)에서 출수부(60)로 수돗물을 공급하는 공급관에 자외선을 조사하도록 제어한다. 상기 UV 구동 이벤트는 안심 음용수 공급 장치에 전원 공급 시 한 번만 발생할 수도 있고, 출수부(60) 또는 입력부(80)를 통한 출수 요청 시 발생할 수도 있으며, 입력부(80) 및 먹는 물 출수 인터페이스 수단을 통한 자외선 구동 명령의 입력 시 발생할 수도 있을 것이다. 즉, 살균부(50)는 전원 공급 시 구동되어 장치의 전원이 오프될 때까지 지속적으로 동작할 수도 있고, 자외선 구동 명령 입력 시부터 장치의 전원이 오프되거나 자외선 구동 종료 명령 입력 시까지 지속적으로 구동될 수도 있고, 출수 요청 발생 시에 일정 시간동안만 동작할 수도 있을 것이다.
출수 제어부(107)는 탁도 확인부(102)로부터 입력되는 결과정보 및 영상 파티클 확인부(104)로부터 입력되는 이물질 확인 정보에 의해 탁도가 기준치를 초과하거나 이물질이 존재하면 상기 수 처리부(10)를 통해 공급된 수돗물을 외부로 배출하고, 탁도가 기준치 이하이거나 이물질이 없으면 상기 수돗물을 상기 살균부(50) 및 출수부(60)를 통해 출수될 수 있도록 수돗물의 출수를 허용 처리하고, 상기 수 처리 명령에 따라 수 처리를 수행하도록 상기 먹는 물 공급부(40)를 제어한다.
도 5는 본 발명에 따른 음용수 공급 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 제어모듈(100)은 수 처리부(10) 또는 탁도 측정부(20)가 상수관로(1)에 연결되면 수 처리부(10)를 제어하여 탁도 측정부(20)로 수돗물을 공급하거나 탁도 측정부(20)의 입수구(24)에 구비되는 입수밸브(미도시)를 제어하여 탁도 측정부(20)로 수돗물을 공급한다(S111).
제어모듈(100)은 수돗물이 공급되기 시작하면 탁도 측정부(20)를 통해 탁도를 측정하고(S113), 탁도가 기준치를 초과하면 탁도정보를 디스플레이부(70)에 표시하고(S117), 수 처리부(10)를 제어하여 탁도 측정부(20), 화상 수질 측정부(30) 및 먹는물 공급부(40)로 공급된 수돗물을 외부로 배출한다(S119).
탁도가 정상이면 제어모듈(100)은 화상 수질 측정부(30)를 통해 공급된 수돗물을 촬영한 연속된 3개의 수 이미지 간의 차분에 의해 차분 이미지를 생성하고, 생성된 차분 이미지에 기반하여 수돗물에 이물질 존재하는지를 검사하여(S123) 이물질이 존재하는지를 판단한다(S125). 이물질 검출 방법은 다음의 도 6을 참조하여 좀 더 상세히 설명한다.
영상 기반의 이물질 존재 여부를 검사하여 이물질이 검출되면 제어모듈(100)은 탁도, 수 이미지 등을 포함하는 수질정보를 디스플레이부(70)에 표시하고(S131), 수 처리부(10)를 제어하여 장치 내부로 공급된 수돗물을 외부로 배출한다(S133).
실시 예에 따라 제어모듈(100)은 이물질 검출 시 생성된 3개의 수 이미지 간의 차분에 의해 생성된 두 차분 이미지(Diff1, Diff2)의 픽셀곱 연산을 통해 검출 이미지를 생성하여 이물질 분류 인공지능모델에 적용하거나, 상기 검출 이미지를 상기 이물질 분류 인공지능모델을 가지고 있는 이물질 분류 서버(미도시)로 전송하여(S127), 분류된 이물질 종류가 획득되는지를 모니터링하며(S129), 이물질 종류가 출력되면 이물질 정보 및 이물질 이미지를 포함하는 이물질 종류 정보를 상기 수질정보 표시 시 함께 표시할 것이다. 제어모듈(100)은 이물질 정보에 대응하는 이물질 이미지를 저장하고 있어야 할 것이다.
반면, 수돗물의 탁도가 정상이고, 이물질이 없으면 제어모듈(100)은 탁도정보, 이물질이 없는 수 이미지 등을 포함하는 수질정보를 디스플레이부(70)에 표시하고(S135), 수돗물을 먹는 물로 공급할 것을 허용하는 수돗물 공급 허용 처리를 수행한다(S139).
제어모듈(100)은 수돗물 공급 허용이 처리되면 UV 살균기(50)를 구동하여 출수부(60)로 공급되는 수돗물을 살균한다(S141).
도 6은 본 발명에 따른 음용수 공급 방법 중 이미지 기반 이물질 검출 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 제어모듈(100)의 영상 파티클 확인부(104)는 화상수질 측정부(30)의 카메라(32)를 통해 연속되는 3개의 순차적인 프레임 이미지인 수 이미지를 획득한다(S211).
연속된 3개의 수 이미지가 획득되면 영상 파티클 확인부(104)는 각 프레임, 즉 각 수 이미지를 그레이스케일 변환을 수행하여 흑백 이미지로 변환한다(S213).
영상 파티클 확인부(104)는 상기 수학식 1과 같이 흑백 이미지로 변환된 3개의 수 이미지(frame1, frame2, frame3) 간 차분(frame1-frame2, frame2-frame3)을 수행하여 차분 이미지(Diff1, Diff2)을 생성한다(S215).
차분 이미지가 생성되면, 영상 파티클 확인부(104)는 차분 이미지를 픽셀곱 연산을 수행하여 검출 이미지를 생성한다(S217). 수 이미지에 이물질이 포함되어 있는 경우, 상기 검출 이미지는 이물질 이미지에 대응할 것이다.
검출 이미지가 생성되면 영상 파티클 확인부(104)는 상기 검출 이미지에서 변화가 발생한 픽셀 수를 카운트한다(S219).
픽셀 수가 카운트되면 영상 파티클 확인부(104)는 픽셀 수가 미리 설정된 기준치를 초과하는지를 판단한다(S221).
판단 결과, 픽셀 수가 기준치 이하이면 영상 파티클 확인부(104)는 촬영된 수 이미지를 무시(폐기)하고, 수질이 정상임을 알리는 수질정보를 출수 제어부(107)로 출력하고, 먹는 물 출수 인터페이스부(101)를 통해 디스플레이부(70)에 표시한다(S223).
반면, 픽셀 수가 상기 기준치를 초과하여 이물질이 존재하는 것으로 판단되면 영상 파티클 확인부(104)는 이물질이 검출되었음을 알리는 이물질 확인 정보를 출수 제어부(107)로 출력하고(S225), 상기 검출 이미지를 파티클 종류 검출부(105)로 제공한다(S227).
한편, 본 발명은 전술한 전형적인 바람직한 실시 예에만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 개량, 변경, 대체 또는 부가하여 실시할 수 있는 것임은 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 이러한 개량, 변경, 대체 또는 부가에 의한 실시가 이하의 첨부된 특허청구범위의 범주에 속하는 것이라면 그 기술사상 역시 본 발명에 속하는 것으로 보아야 한다.
1: 상수관로 3: 제1수조
10: 수 처리부 11: 세정밸브
12: 수돗물 공급밸브 13: 카메라 세정밸브
14: 직수관 세정밸브 20: 탁도 측정부
21: 본체부 22: 탁도램프
23: 탁도센서 24: 입수구
25: 드레인 26: 출수구
30: 화상 수질 측정부 31: 조명램프
32: 카메라 40: 먹는 물 공급부
50: 살균부 60: 출수부
70: 디스플레이부 80: 입력부
90: 통신부 100: 제어모듈
101: 먹는 물 출수 인터페이스부 102: 탁도 확인부
104: 영상 파티클 확인부 105: 파티클 종류 검출부
106: UV 제어부 107: 출수 제어부
10: 수 처리부 11: 세정밸브
12: 수돗물 공급밸브 13: 카메라 세정밸브
14: 직수관 세정밸브 20: 탁도 측정부
21: 본체부 22: 탁도램프
23: 탁도센서 24: 입수구
25: 드레인 26: 출수구
30: 화상 수질 측정부 31: 조명램프
32: 카메라 40: 먹는 물 공급부
50: 살균부 60: 출수부
70: 디스플레이부 80: 입력부
90: 통신부 100: 제어모듈
101: 먹는 물 출수 인터페이스부 102: 탁도 확인부
104: 영상 파티클 확인부 105: 파티클 종류 검출부
106: UV 제어부 107: 출수 제어부
Claims (10)
- 디스플레이부;
제1수조를 포함하고, 수돗물을 공급받아 상기 제1수조를 통해 외부로 출수하되, 상기 제1수조를 통해 흐르는 수돗물의 탁도를 측정하는 탁도 측정부;
제2수조를 포함하고, 상기 탁도 측정부로부터 공급되는 수돗물을 상기 제2수조를 통해 출수하되, 상기 제2수조에 공급된 수돗물을 촬영한 수 이미지를 획득한 후 분석하여 상기 수돗물에 이물질이 존재하는지를 검사하고, 그 결과정보인 이물질 확인 정보를 출력하는 화상 수질 측정부;
탁도 측정부 및 화상 수질 측정부를 통해 인입되는 수돗물을 UV로 살균하는 살균부;
상기 살균부에서 UV 살균된 수돗물을 먹는 물로 외부로 출수하는 출수부; 및
상기 화상 수질 측정부로부터 입력되는 수 이미지를 분석하여 상기 수돗물에 이물질이 존재하는지를 검사하고, 수 이미지의 분석에 의한 이물질 검사 결과인 이물질 확인 정보 및 측정된 상기 탁도를 상기 디스플레이부에 표시하는 제어모듈을 포함하고,
상기 탁도 측정부는,
상기 제1수조가 수직 또는 수평 방향에 대해 일정 각도 기울어지도록 마름모꼴로 구성되되, 상기 마름모꼴의 상단 꼭지점 부분에 출수구가 구성되며,
상기 제어모듈은,
상기 제2수조의 수돗물을 촬영 시 상기 제2수조의 상부, 중부 및 하부, 세단계로 나누어 촬영한 상부 수 이미지, 중부 수 이미지 및 하부 수 이미지를 획득하고, 상부 수 이미지, 중부 수 이미지 및 하부 수 이미지 각각에 대해 이물질 존재 여부를 판단하되,
연속하는 세 프레임의 수 이미지 중 순차적인 두 수 이미지 간의 차분에 의한 차분 이미지를 생성하고, 두 차분 이미지(Diff1, Diff2)를 픽셀곱 연산을 수행하여 검출 이미지를 생성한 후 상기 검출 이미지에서 변화가 발생한 픽셀 수를 카운팅하고, 카운팅된 픽셀수가 미리 설정된 기준치를 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 안심 음용수 공급 장치.
- 제1항에 있어서,
제어를 받아 상기 화상 수질 측정부로부터 공급되는 수돗물을 수 처리하여 먹는 물로 상기 살균부로 출수하는 먹는 물 공급부; 및
상수관로로부터 수돗물을 공급받아 상기 탁도 측정부로 출수하거나 상기 탁도 측정부, 화상 수질 측정부 및 상기 먹는 물 공급부로 공급된 수를 외부로 배출하는 수 처리부를 더 포함하되,
상기 제어모듈은,
탁도가 기준치 초과하거나 이물질이 존재하면 상기 수 처리부를 통해 공급된 수돗물을 외부로 배출하고, 탁도가 기준치 이하이거나 이물질이 없으면 상기 수돗물을 상기 살균부 및 출수부를 통해 출수될 수 있도록 수돗물의 출수를 허용 처리하는 것을 특징으로 하는 안심 음용수 공급 장치.
- 제2항에 있어서,
수돗물의 수 처리 명령을 발생하기 위한 입력수단을 포함하는 입력부를 더 포함하되,
상기 제어모듈은,
상기 디스플레이부를 통해 상기 수 처리 명령을 발생시킬 수 있는 수 처리 수단을 포함하는 먹는 물 출수 인터페이스 수단을 표시하고, 상기 입력부 및 먹는 물 출수 인터페이스 수단을 통해 사용자가 입력한 수 처리 명령을 발생하여 출력하는 먹는 물 출수 인터페이스부;
상기 탁도 측정부를 제어하여 탁도 측정부의 제1수조에 있는 수돗물에 대한 탁도를 획득하고, 탁도가 미리 설정된 기준치를 초과하는지를 판단하고 그 결과정보를 출력하는 탁도 확인부;
상기 화상 수질 측정부를 제어하여 화상 수질 측정부의 제2수조에 차 있는 수돗물에 대한 수 이미지를 획득하고, 획득된 수 이미지에 이물질이 있는지를 확인하고, 이물질 확인 정보를 출력하는 영상 파티클 확인부;
살균부 구동 이벤트의 발생 시 상기 살균부를 구동하는 UV 제어부; 및
상기 결과정보 및 상기 이물질 확인 정보에 의해 탁도가 기준치를 초과하거나 이물질이 존재하는 것으로 판단되면 상기 수 처리부를 통해 공급된 수돗물을 외부로 배출하고, 탁도가 기준치 이하이거나 이물질이 없으면 상기 수돗물을 상기 살균부 및 출수부를 통해 출수될 수 있도록 수돗물의 출수를 허용 처리하고, 상기 수 처리 명령에 따라 수 처리를 수행하도록 상기 먹는 물 공급부를 제어하는 출수 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안심 음용수 공급 장치.
- 제어모듈이 수직 또는 수평 방향에 대해 일정 각도 기울어지도록 마름모꼴로 구성되는 제1수조 및 상기 제1수조의 마름모꼴의 상단 꼭지점 부분에 구성되는 출수구를 포함하는 탁도 측정부를 통해 상기 제1수조로 공급되는 수돗물의 탁도를 측정하는 탁도 측정 과정;
상기 제어모듈이 제2수조를 포함하는 화상 수질 측정부를 통해 상기 제2수조로 공급되는 수돗물을 촬영한 수 이미지를 획득한 후 분석하여 상기 수돗물에 이물질이 존재하는지를 검사하고, 그 결과정보인 이물질 확인 정보를 출력하는 화상 수질 측정 과정;
제어모듈이 상기 수 이미지에 대한 이물질 확인 정보 및 측정된 상기 탁도를 디스플레이부에 표시하는 음용수 수질정보 표시 과정; 및
상기 제어모듈이 살균부를 제어하여 탁도 측정부 및 화상 수질 측정부를 거쳐 인입되는 수돗물을 UV로 살균하는 살균 과정을 포함하되,
상기 화상 수질 측정 과정은,
상기 제어모듈이 상기 화상 수질 측정부의 카메라를 상기 제2수조의 상부로 이동하여 상기 제2수조의 상부 수돗물을 촬영한 상부 수 이미지를 획득하는 상부 수 이미지 획득 단계;
상기 제어모듈이 상기 화상 수질 측정부의 카메라를 상기 제2수조의 중부로 이동하여 상기 제2수조의 중부 수돗물을 촬영한 중부 수 이미지를 획득하는 중부 수 이미지 획득 단계;
상기 제어모듈이 상기 화상 수질 측정부의 카메라를 상기 제2수조의 하부로 이동하여 상기 제2수조의 하부 수돗물을 촬영한 하부 수 이미지를 획득하는 하부 수 이미지 획득 단계; 및
상기 제어모듈이 상부 수 이미지, 중부 수 이미지 및 하부 수 이미지 각각에 대해 이물질 존재 여부를 판단하는 이물질 모니터링 단계를 포함하되,
상기 이물질 모니터링 단계는,
상기 제어모듈의 영상 파티클 확인부가 연속하는 세 프레임의 수 이미지 중 순차적인 두 수 이미지 간의 차분에 의한 차분 이미지를 생성하는 차분 이미지 생성 단계;
상기 영상 파티클 확인부가 두 차분 이미지(Diff1, Diff2)를 픽셀곱 연산을 수행하여 검출 이미지를 생성하는 검출 이미지 생성 단계;
상기 영상 파티클 확인부가 상기 검출 이미지에서 변화가 발생한 픽셀 수를 카운팅하는 변화량 카운팅 단계; 및
상기 영상 파티클 확인부가 카운팅된 상기 픽셀 수가 미리 설정된 기준치를 초과하면 이물질이 존재하는 것으로 판단하여 상기 이물질 확인 정보를 상기 디스플레이부를 통해 표시하는 이물질 확인정보 제공 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 안심 음용수 공급 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 제어모듈이 상기 탁도가 기준치 초과하거나 이물질이 존재하면 수 처리부를 통해 공급된 수돗물을 외부로 배출하고, 탁도가 기준치 이하이거나 이물질이 없으면 상기 수돗물을 상기 살균부 및 출수부를 통해 출수될 수 있도록 수돗물의 출수를 허용 처리하는 수 공급 결정 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 안심 음용수 공급 방법. - 삭제
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