KR102650272B1 - 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질 계측기 및 수질측정항목 교정주기 예측 방법 - Google Patents
수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질 계측기 및 수질측정항목 교정주기 예측 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기 및 수질측정항목 교정주기 예측 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수질측정항목별로 진단데이터 및 교정 직선식을 반영한 교정주기 농도값을 계산하고, 계산된 수질측정항목별 교정주기 농도값을 일정 기준기간의 해당 진단데이터에 기반한 해당 수질측정항목의 교정주기식에 적용하여 수질측정항목별 측정모듈의 교정주기를 예측하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기 및 수질측정항목 교정주기 예측 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기 및 수질측정항목 교정주기 예측 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수질측정항목별로 진단데이터 및 교정 직선식을 반영한 교정주기 농도값을 계산하고, 계산된 수질측정항목별 교정주기 농도값을 일정 기준기간의 해당 진단데이터에 기반한 해당 수질측정항목의 교정주기식에 적용하여 수질측정항목별 측정모듈의 교정주기를 예측하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기 및 수질측정항목 교정주기 예측 방법에 관한 것이다.
일반적으로 하천수, 호소수, 상수원수, 저수지, 지하수, 수돗물, 먹는 샘물 등의 물과, 정수, 수처리, 급수, 이송, 보관, 공급, 이용, 재사용 등의 물 관련 시설에 설정된 환경기준이나 물(이하 "물"을 "수", "워터" 등의 용어와 혼용하여 사용함)의 이용 목적을 만족시키기 위해 수질 관리를 수행한다.
수질 관리를 효과적으로 수행하기 위해서는 현장 특성에 따른 다양한 항목을 측정하여 수질에 대한 정확한 평가를 수행할 필요가 있다. 따라서 수질의 상태를 실시간으로 판단할 수 있는 중요한 변수인 탁도, 수소이온(pH), 전기전도도, 잔류염소 등 적어도 하나 이상의 간접 인자를 동시에 측정하여 수질을 종합적으로 평가하는 다항목 수질계측기가 개발되어 현장에 적용되고 있다.
일반적인 다항목 수질계측기는 수질측정항목별 센서의 측정값을 표시하고, 통신기술을 이용하여 센서의 측정값을 원격지로 전송함으로써 실시간으로 수질의 상태를 모니터링할 수 있다.
그러나 일반적인 다항목 수질계측기는 측정값의 오류 또는 센서의 이상 유무를 원격지에서 확인할 수 없으므로, 관리자가 정기적으로 현장에 방문하여 센서를 점검해야 하거나, 원격으로 이상 현상의 발생을 확인한 후, 현장에 방문하여 조처하는 형태로 유지관리가 이루어졌다.
그러나 기존의 유지 관리는 사후적인 방법으로, 오류 및 이상 현상의 발생에 의한 수질 사고를 사전에 방지할 수 없으며, 갑작스러운 유지보수관리로 작업자의 작업량을 늘릴 수 있는 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 대한민국 등록특허 제10-2135191호(2020.07.17.공고)(이하 "선행기술"이라 함)는 수질측정항목별 센서로부터 입력되는 전류값과 기준 전류값을 비교하여 수질측정항목별 센서의 이상 여부를 감지하여 임피던스 및 농도 곡선을 자동 보정하는 자동 교정 기술을 개시한다.
상기 선행기술은 이상이 감지되면 임피던스를 자동 보정하여 센서 이상을 자동으로 해결할 수 있는 효과를 가지나, 선행기술 또한 사후적인 관리방법으로 사전에 항목별 센서, 즉 측정모듈의 오류 및 이상 현상을 사전에 예측하여 방지할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 선행기술은 시스템에 의한 자동 보정으로 시스템의 오류에 의한 잘못된 보정을 수행할 가능성을 배제할 수 없는 문제점이 있다.
따라서 본 발명의 목적은 수질측정항목별로 진단데이터 및 교정 직선식을 반영한 교정주기 농도값을 계산하고, 계산된 수질측정항목별 교정주기 농도값을 일정 기준기간의 해당 진단데이터에 기반한 해당 수질측정항목의 교정주기식에 적용하여 수질측정항목별 측정모듈의 교정주기를 예측하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기 및 수질측정항목 교정주기 예측 방법을 제공함에 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기는: 측정하고자 하는 수질측정항목의 수질을 측정하기 위한 센서를 구비하고, 공급된 측정수의 배출 후 상기 수질측정항목의 센서를 진단한 진단값을 출력하는 다수의 수질측정항목에 대한 다수의 수질측정항목 측정모듈을 포함하는 다항목 측정부; 제어를 받아 상기 다항목 측정부에 측정수를 공급하거나 공급된 측정수를 배출하는 측정수 처리부; 및 제로수 및 스팬수에 의한 상기 다항목 측정부의 수질측정항목별 센서의 교정에 따른 교정직선식의 기울기 및 상기 측정수 처리부를 통해 상기 다항목 측정부의 측정수를 배출한 후 수질측정항목별 센서의 초기 진단값인 초기값이 반영된 수질측정항목별 교정주기 농도를 계산하고, 수질측정항목별 기준기간 동안 수집된 수질측정항목별 진단값들인 진단데이터에 의한 교정주기식을 생성한 후 상기 수질측정항목의 교정주기 농도를 상기 교정주기식에 적용하여 해당 수질측정항목별 교정주기를 예측하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어모듈은, 상기 다항목 측정부의 수질측정항목 측정모듈들로 해당하는 측정전원을 공급하는 전원 공급부; 상기 수질측정항목 측정모듈들 각각의 센서로 공급된 상기 측정전원에 의한 상기 센서의 반응에 따른 전압을 검출하여 수질측정항목 측정모듈별로 출력하는 측정전원 검출부; 및 상기 측정전원 검출부를 통해 상기 진단값을 획득하고, 제로수 및 스팬수에 의한 상기 수질측정항목별 센서의 교정에 따른 교정직선식의 기울기 및 초기 진단값인 초기값이 반영된 수질측정항목별 교정주기 농도를 계산하고 수질측정항목별 기준기간 동안 수집된 수질측정항목별 진단값들인 진단데이터에 의한 교정주기식을 생성한 후 상기 해당 수질측정항목의 교정주기 농도를 상기 교정주기식에 적용하여 해당 수질측정항목별 교정주기를 예측하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 수질측정항목별 제로수 및 스팬수를 공급받아 각각에 대한 수질측정항목별로 제로수 측정값 및 스팬수 측정값을 측정하고, 제로수 측정값에 대한 제로수 보정 농도값 및 스팬수 보정 농도값을 입력받아 교정 직선식을 생성하는 교정직선식 생성부; 상기 측정수 처리부를 제어하여 상기 다항목 측정부로 측정수를 공급하거나 상기 다항목 측정부로 공급된 측정수를 외부로 배출하는 측정수 제어부; 교정주기 이벤트가 발생하는지를 모니터링하는 교정주기 예측 이벤트 모니터링부; 교정주기 예측 이벤트가 발생하면 다항목 측정부에 측정수가 공급되어 있는 상태이면 상기 측정수 처리부를 제어하여 측정수를 배출한 후 상기 측정전원 공급부를 제어하여 측정전원을 다항목 측정부로 공급하고 측정전원 검출부를 통해 수질측정항목별 진단값을 획득하는 수질 측정부; 상기 수질 측정부를 통한 초기값 저장 시점부터 1일 경과 시마다 교정 진행일을 카운트하는 교정 진행일 카운트부; 카운트되는 상기 교정 진행일이 수질측정항목별 기준기간을 초과하는 수질측정항목이 있는지를 모니터링하고, 상기 교정 진행일이 기준기간을 초과하는 수질측정항목에 대한 상기 교정 진행일 동안의 진단데이터에 기반하여 교정주기식을 생성하는 교정주기식 생성부; 상기 교정직선식의 기울기가 반영된 교정주기 농도 수학식을 가지고 있으며, 상기 교정주기 농도 수학식에 상기 진단데이터의 초기값을 적용하여 교정주기 농도값을 계산하는 교정주기 농도 계산부; 및 상기 수질측정항목별 교정주기식을 가지고 있으며, 상기 교정주기 농도 계산부로부터 출력되는 수질측정항목별 교정주기 농도를 해당 수질측정항목의 교정주기식에 적용하여 수질측정항목별 교정주기를 예측하는 교정주기 예측부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어부는, 상기 교정주기 예측부에서 예측된 교정주기에서 상기 기준기간을 감산하여 교정주기 잔여일을 계산하고, 상기 교정 진행일 카운트부에서 1일이 카운트될 때마다 교정주기 잔여일을 1일 감산하여 교정주기 잔여일을 갱신하는 교정주기 잔여일 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수질측정항목은, 탁도, 잔류염소, 수소이온, 전기전도도, 중금속류, 유기염류류, 유해물질류, 용존산소(Dissolved Oxygen: DO) 및 산화환원전위(Oxidation Reduction Potential: ORP) 중 어느 하나 이상을 포함하되, 상기 수질측정항목 측정모듈은, 상기 수질측정항목에 대응하여 탁도 측정모듈, 잔류염소 측정모듈, 수소이온 측정모듈 및 전기전도도 측정모듈, 중금속류 측정모듈, 유기염류류 측정모듈, 유해물질류 측정모듈, 용존산소 측정모듈 및 산화환원전위 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 교정주기 농도 수학식은 하기와 같이 정의되는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
여기서, 상기 초기값은 구동 후 첫 번째로 진단되어 획득된 진단데이터의 첫 번째 진단값이고, 교정주기 측정농도 오차율은 해당 수질측정항목의 센서에 대한 초기값으로부터 보정하여야 하는 시점의 진단값의 오차율이다.
상기 교정주기 측정농도 오차율은, 교정주기를 결정하는 상기 진단값의 오차율(10%)과 센서별 특성에 따라 상기 진단값의 오차율(10%)을 결정하는 교정주기의 차에 따른 센서 간의 오차율을 보정한 보정 교정주기 측정농도 오차율을 적용하는 것을 특징으로 한다.
잔류염소에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.11이고, 전기전도도에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.074이며, 탁도에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.15이고, 수소이온에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.0373인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법은: 제어모듈의 제어부가 교정직선식 생성부를 통해 수질측정항목별 제로수 및 스팬수를 공급받아 각각에 대한 수질측정항목별로 제로수 측정값 및 스팬수 측정값을 측정하고, 제로수 측정값에 대한 제로수 보정 농도값 및 스팬수 보정 농도값을 입력받아 교정 직선식을 생성하는 교정직선식 생성 과정; 상기 제어부가 교정주기 예측 이벤트 모니터링부를 통해 교정주기 이벤트가 발생하는지를 모니터링하는 교정주기 예측 이벤트 모니터링 과정; 상기 제어부가 교정주기 예측 이벤트가 발생하면 다항목 측정부에 측정수가 공급되어 있는 상태이면 측정수 처리부를 제어하여 측정수를 배출한 후 측정전원 공급부를 제어하여 측정전원을 다항목 측정부로 공급하고 측정전원 검출부를 통해 수질측정항목별 진단값을 획득하되 일정 시간 주기로 저장부에 저장하여 진단데이터를 구성하는 수질 측정 과정; 상기 제어부가 교정 진행일 카운트부를 통해 진단데이터의 초기값 저장 시점부터 1일 경과 시마다 교정 진행일을 카운트하는 교정 진행일 카운트 과정; 상기 제어부가 교정주기식 생성부를 통해 상기 카운트되는 상기 교정 진행일이 수질측정항목별 기준기간을 초과하는 수질측정항목이 있는지를 모니터링하고, 상기 교정 진행일이 기준기간을 초과하는 수질측정항목에 대한 상기 교정 진행일 동안의 진단데이터에 기반하여 교정주기식을 생성하는 교정주기식 생성 과정; 상기 제어부가 상기 교정직선식의 기울기가 반영된 교정주기 농도 수학식을 가지고 있는 교정주기 농도 계산부를 통해 상기 교정주기 농도 수학식에 상기 진단데이터의 초기값을 적용하여 교정주기 농도값을 계산하는 교정주기 농도 계산 과정; 및 상기 제어부가 수질측정항목별 교정주기식을 가지고 있는 교정주기 예측부를 통해 상기 교정주기 농도 계산부로부터 출력되는 수질측정항목별 교정주기 농도를 해당 수질측정항목의 교정주기식에 적용하여 수질측정항목별 교정주기를 예측하는 교정주기 예측 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 방법은: 상기 제어부가 교정주기 잔여일 계산부를 통해 상기 교정주기 예측부에서 예측된 교정주기에서 상기 기준기간을 감산하여 교정주기 잔여일을 계산하고, 상기 교정 진행일 카운트부에서 1일이 카운트될 때마다 교정주기 잔여일을 1일 감산하여 교정주기 잔여일을 갱신하는 교정주기 잔여일 계산 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 수질측정항목은, 상기 수질측정항목은, 탁도, 잔류염소, 수소이온, 전기전도도, 중금속류, 유기염류류, 유해물질류, 용존산소(Dissolved Oxygen: DO) 및 산화환원전위(Oxidation Reduction Potential: ORP) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 교정주기 농도 수학식은 하기와 같이 정의되는 것을 특징으로 한다.
[수학식]
여기서, 초기값은 구동 후 첫 번째로 진단되어 획득되는 진단데이터의 첫 번째 진단값이고, 교정주기 측정농도 오차율은 해당 수질측정항목의 센서에 대한 초기값으로부터 보정하여야 하는 시점의 진단값의 오차율이다.
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잔류염소에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.11이고, 전기전도도에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.074이며, 탁도에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.15이고, 수소이온에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.0373인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 다수의 수질측정항목 측정모듈별로 센서의 교정주기를 관리자에게 알려주므로 오류 및 이상 현상 발생 전에 교정 대상 수질측정항목 측정모듈의 센서에 대한 교정을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 오류 및 이상 현상 발생 전에 교정주기가 된 수질측정항목 측정모듈을 사전에 교정할 수 있으므로 수질 사고의 발생을 최소화하므로, 다항목 수질계측기의 신뢰성을 높이고, 고객 만족도를 높일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 사전에 수질측정항목 측정모듈별로 교정주기를 관리자에게 알려주므로 관리자가 자신의 업무 스케줄을 용이하게 계획할 수 있도록 하여 작업량을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제1잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제2잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 제2 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제3잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 제3 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제4잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 제4 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 전기전도도의 전기전도도 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 전기전도도 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 탁도의 탁도 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 탁도 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 Ph의 Ph 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 Ph 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제1잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제2잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 제2 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제3잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 제3 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 그래프를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제4잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 제4 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 전기전도도의 전기전도도 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 전기전도도 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 탁도의 탁도 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 탁도 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 Ph의 Ph 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이다.
도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 Ph 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명에 따른 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법을 나타낸 흐름도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기의 구성 및 동작을 상세히 설명하고, 상기 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법을 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제1잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일실시 예에 따른 제1 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제2잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이며, 도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 제2 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제3잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따른 제3 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 그래프를 나타낸 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 잔류염소의 제4잔류염소 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이며, 도 9는 본 발명의 일실시 예에 따른 제4 잔류염소 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이고, 도 10은 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 전기전도도의 전기전도도 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 일실시 예에 따른 전기전도도 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이고, 도 12는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 탁도의 탁도 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이며, 도 13은 본 발명의 일실시 예에 따른 탁도 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이고, 도 14는 본 발명의 일실시 예에 따른 수질측정항목 중 Ph의 Ph 센서에 대한 진단데이터를 나타낸 도면이며, 도 15는 본 발명의 일실시 예에 따른 Ph 센서에 대한 교정 직선식 그래프 및 교정 진행일수별 진단데이터 그래프를 나타낸 도면이다. 이하 도 1 내지 도 15를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기는 다항목 측정부(100), 측정수 처리부(200) 및 제어모듈(300)을 포함한다.
다항목 측정부(100)는 측정수가 공급된 상태에서 다수의 수질측정항목에 대한 수질을 측정하고, 측정수가 배수된 상태에서 센서를 진단하고 수질측정항목별로 측정된 측정값 및 진단값을 제어모듈(300)로 출력한다. 측정수가 공급된 상태에서 수질측정항목별로 측정된 값을 수질측정항목 측정값(또는 설명의 편의상 "측정값"이라 함)이라 하고, 측정수가 배수된 상태, 즉 측정수가 없는 상태에서 수질측정항목별로 측정된 값을 수질측정항목 진단값(또는 설명의 편의상 "진단값"이라 함)이라 하며, 상기 측정값을 시간에 따라 수집한 데이터를 측정데이터라 하고, 상기 진단값을 시간에 따라 수집한 데이터를 진단데이터라 한다. 상기 측정값 및 진단값은 전압값으로 mV의 값을 가지나 측정값 및 진단값은 해당 수질측정항목의 농도값으로 변환되어 처리된다. 상기 수질측정항목은 탁도, 잔류염소, 수소이온, 전기전도도, 중금속류, 유기염류류, 유해물질류, 용존산소(Dissolved Oxygen: DO) 및 산화환원전위(Oxidation Reduction Potential: ORP)인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서 상기 다항목 측정부(100)는 다수의 수질측정항목 측정모듈(110)을 포함하고, 상기 수질측정항목 측정모듈(110)은 측정수의 탁도 농도를 측정하기 위한 탁도 측정모듈(110-1), 잔류염소 농도를 측정하기 위한 잔류염소 측정모듈(110-2), 수소이온 농도를 측정하기 위한 수소이온 측정모듈(110-3), 전기전도도를 측정하기 위한 전기전도도 측정모듈(110-4) 등이 될 수 있을 것이다. 상기 수질측정항목 측정모듈(110)은 측정할 수질측정항목에 대응하는 센서를 포함하며, 동일 수질측정항목의 복수의 센서들 각각 그 특성이 미세하게 달라 센서 특성에 따른 오차가 발생할 수 있을 것이다. 상기 탁도, 잔류염소 농도, 수소이온, 전기전도도는 본 발명에 따른 동일 방식에 의해 교정주기를 예측하므로, 이하 설명에서는 잔류염소 농도를 위주로 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기의 동작을 설명한다.
상기 수질측정항목 측정모듈(110)은 제어모듈(300)에 고정 연결될 수도 있고, 착탈되도록 구성될 수도 있을 것이다. 또한, 상기 수질측정항목 측정모듈(110)은 자체적으로 센서의 임피던스 등을 교정하기 위한 교정수단을 포함할 수도 있을 것이다.
측정수 처리부(200)는 제어모듈(300)의 제어를 받아 다항목 측정부(100)로 측정수를 공급하거나, 다항목 측정부(100)에 공급된 측정수를 외부로 배출하여 제거한다.
제어모듈(300)은 저장부(310), 통신부(320), 디스플레이부(330), 입력부(340), 전원 공급부(350), 측정전원 검출부(360) 및 제어부(400)를 포함하고, 실시 예에 따라 교정부(370) 및 측정모듈 착탈 감지부(380)를 더 포함하여 본 발명에 따른 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기의 전반적인 동작을 제어한다.
저장부(310)는 본 발명에 따른 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기의 전반적인 동작을 제어하기 위한 제어프로그램을 저장하는 프로그램영역, 상기 제어프로그램 수행 중에 발생하는 데이터를 일시 저장하는 임시영역, 상기 제어프로그램에 필요한 데이터 및 상기 제어프로그램 수행에 따라 발생하는 데이터를 반영구적으로 저장하는 데이터영역을 포함한다. 상기 데이터영역에는 실시 예에 따라 수질측정항목별 센서의 제로(Zero)수 및 스팬(Span)수 각각에 대한 농도값 및 진단값을 저장하고 상기 제로수 및 스팬수의 농도값 및 제로수 및 스팬수의 측정값에 따른 기울기 및 절편을 포함하는 교정직선식, 시간에 따라 측정되는 수질측정항목별 측정데이터, 수질측정항목별 진단데이터, 카운트되는 교정 진행일, 교정주기, 교정주기 잔여일 등이 저장될 수 있을 것이다.
본 발명에서는 수질측정항목별로 적용할 수 있는 4개의 센서를 선정하여 수질측정항목별 센서의 교정주기 예측 테스트를 수행하였다. 상기 동일 수질측정항목의 4개의 센서는 미세하게 그 특성이 달라 측정값 및 진단값에 오차가 발생할 수 있을 것이다.
이하 설명에서는 잔류염소의 경우만 4개의 센서에 대한 교정 예측 방법을 설명하고, 전기전도도, 탁도, 수소이온의 경우 1개의 센서에 대한 교정 예측 방법을 설명한다.
본 발명의 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기는 진단값 및 진단데이터를 적용하여 교정주기를 예측한다.
예를 들어, 본 발명의 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기는 진단데이터를 기반으로, 측정농도에서 미리 설정된 측정농도 오차율이 발생하는 시점을 교정주기로 간주하고, 교정주기 중 교정주기 잔여일을 예측한다. 상기 교정주기의 측정농도 오차율은 잔류염소, 탁도, 전기전도도인 경우 대략 10%이고, 수소이온(pH)의 경우 3%인 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.
통신부(320)는 유무선 데이터통신망(미도시)에 유선 및 무선 중 어느 하나로 연결되어 상기 유무선 데이터통신망에 접속되어 있는 관리자 단말부(미도시)와 데이터통신을 수행할 수 있도록 한다.
상기 유무선 데이터통신망은 와이파이(WiFi) 및 로컬망(Local Area Network: LAN)을 포함하는 인터넷망, 3세대(3 Generation: 3G), 4G, 5G 등을 포함하는 이동통신망 중 어느 하나 이상이 결합되어 있는 데이터통신망일 수 있을 것이다.
상기 관리자 단말부는 데스크톱 컴퓨터, 개인용 컴퓨터, 노트북 등의 컴퓨터 단말기일 수도 있고, 스마트폰, 스마트패드 등의 스마트 단말기일 수도 있을 것이다.
디스플레이부(330)는 액정표시장치(Liquid Crystal Display: LCD) 등의 표시장치일 수 있으며, 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기의 동작상태, 센서 측정값 보정을 위한 센서 교정 수단을 포함하는 사용자 인터페이스 수단, 수질측정항목별 측정값, 진단값, 교정주기, 교정주기 잔여일 등의 정보를 텍스트, 그래픽 등 중 어느 하나 이상으로 표시한다.
입력부(340) 또한 실시 예에 따라 구성될 수 있으며, 상기 디스플레이부(330)의 화면과 일체로 구성되는 터치패드, 다양한 명령을 입력할 수 있는 키 또는 버튼을 포함하는 키입력장치 등 중 어느 하나 이상을 포함하여, 상기 디스플레이부(330)를 통해 제공되는 사용자 인터페이스 수단을 통해 다양한 정보 및 명령을 입력할 수 있도록 한다.
전원 공급부(350)는 외부전원, 배터리 등으로부터 공급되는 소스전원을 입력받고 제어부(400)의 제어를 받아 각 수질측정항목 측정모듈(110)에 필요한 측정전원을 생성하여 다항목 측정부(100)로 출력한다.
측정전원 검출부(360)는 다항목 측정부(100)의 각 수질측정항목 측정모듈(110)로부터 출력되는 측정전원(전류)에 대한 측정값(mV) 또는 진단값(mV)을 검출하여 제어부(400)로 출력한다.
교정부(370)는 실시예에 따라 구성되어 제어부(400)의 제어를 받아 다항목 측정부(100)의 수질측정항목 측정모듈(110)별로 해당 수질측정항목 측정모듈(110)의 임피던스를 교정한다. 상기 교정부(370)는 다항목 측정부(100)에 구성되는 각 수질측정항목 측정모듈(110)에 구성되어, 각 수질측정항목 측정모듈(110)의 임피던스를 교정할 수 있도록 구성될 수도 있을 것이다.
측정모듈 착탈 감지부(380) 또한 실시 예에 따라 구성되어, 다항목 측정부(100)에 구성된 수질측정항목 측정모듈(110)이 제거되거나 장착되는지를 감지하고, 장착되는 수질측정항목 측정모듈(110)의 모듈 식별정보를 제어부(400)로 제공한다.
제어부(400)는 교정직선식 생성부(411), 측정수 제어부(412), 교정 진행일 카운트부(413), 수질 측정부(414), 교정주기 예측 이벤트 모니터링부(415), 교정주기식 생성부(416), 교정주기 농도 계산부(417), 교정주기 예측부(418), 교정주기 잔여일 계산부(419) 및 교정주기 알림부(420)를 포함하고, 실시 예에 따라 교정 제어부(421) 및 모듈교체 인식부(422)를 더 포함하여, 본 발명에 따른 제어모듈(300)의 전반적인 동작을 제어한다.
교정직선식 생성부(411)는 수질측정항목별 제로수 및 스팬수를 공급받아 각각에 대한 수질측정항목별로 제로수 측정값 및 스팬수 측정값을 측정하고, 제로수 측정값에 대한 제로수 보정 농도값 및 스팬수 보정 농도값을 입력받아 설정하여 (제로수 측정값(mV), 제로수 보정 농도값(value)) 및 (스팬수 측정값(mV), 스팬수 보정 농도값(value))을 두 점으로 하는 교정직선식을 생성한다.
상기 제로수는 해당 수질측정항목의 수질의 농도를 0으로 하는 수이고, 스팬수는 해당 수질측정항목의 수질의 농도가 임의의 값을 가지는 수이다. 도 3, 도 5, 도 7 및 도 9의 잔류염소를 예를 들면 제로수는 잔류염소 0인 수이고, 스팬수는 잔류염소 농도가 1.8인 수이다. 센서1의 경우, 도 3에서 나타낸 바와 같이 제로수를 다항목 측정부(100)의 잔류염소 측정모듈(110-2)에 공급 후 다항목 측정부(100)의 잔류염소 측정모듈(110-2)에 의해 측정되는 진단값이 -0.34mV이다. 이때 잔류염소 측정모듈(110-2)에 측정된 잔류염소 농도는 0이 아닌 임의의 값을 가지는 경우 0을 입력하여 교정을 수행한다.
또한, 도 3에서 나타낸 바와 같이 스팬수를 잔류염소 측정모듈(110-2)에 공급 후 잔류염소 측정모듈(110-2)에 의해 측정되는 진단값은 -9.03mV이다. 이때 잔류염소 측정모듈(110-2)에 의해 측정된 잔류염소 농도는 1.8이 아닌 아닌 다른 값을 가질 수 있으며, 1.8을 입력하여 상기 -9.03mV에 대한 교정을 수행한다.
상기 잔류염소에 대한 제로수는 활성탄 필터에 수를 주입하고, 활성탄 필터를 통과한 수를 기준장비로 측정하여 0의 값을 가질 때까지 활성탄 필터에 의한 필터링을 반복 수행하여 만들 수 있을 것이다.
스팬수는 수에 염소를 섞으면서 기준장비로 수의 잔류염소량을 측정하여, 상기 스팬값을 가질 때까지 염소를 섞어 만들 수 있을 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 잔류염소 농도의 4개의 센서에 대한 제로수 측정값, 제로수 보정 농도값, 스팬수 측정값, 스팬수 보정 농도값 및 교정직선식의 기울기 및 절편은 도 3, 도 5, 도 7, 도 9 및 하기 표 1과 같이 표현될 수 있다.
그리고 전기전도도, 탁도 및 수소이온(pH)에 대한 제로수 측정값, 제로수 보정 농도값, 스팬수 측정값, 스팬수 보정 농도값 및 교정직선식의 기울기 및 절편은 도 11, 도 13, 도 15 및 하기 표 2와 같이 표현될 수 있을 것이다.
측정수 제어부(412)는 측정수 처리부(200)를 제어하여 다항목 측정부(100)에 측정수를 공급하거나, 다항목 측정부(100)로 공급된 측정수가 외부로 배출되도록 제어한다. 상기 측정수 제어부(412)는 측정값의 측정 시 측정수 처리부(200)를 제어하여 다항목 측정부(100)로 측정수를 공급하고, 진단값 측정 시 측정수 처리부(200)를 제어하여 다항목 측정부(100)로부터 측정수를 배출시킨다.
교정 진행일 카운트부(413)는 수질측정이 시작된 시점, 진단데이터의 초기값이 저장된 시점 또는 교정직선식의 생성 후 수질측정이 개시된 시점부터 경과되는 일 수인 교정 진행일을 카운트한다.
수질 측정부(414)는 상기 측정수 제어부(420)를 통해 다항목 측정부(100)에 측정수를 공급하여 수질측정항목별로 측정값을 측정하거나, 측정수 제어부(420)를 통해 다항목 측정부(100)의 측정수를 배출한 후 수질측정항목별로 센서를 진단한 진단값을 측정하거나, 측정값 및 진단값 둘 모두를 순차적으로 측정하여 저장부(310)에 저장한다.
교정주기 예측 이벤트 모니터링부(415)는 교정주기 예측 이벤트가 발생되는지를 모니터링한다. 상기 교정주기 예측 이벤트는 통신부(320)를 통해 관리자 단말부로부터 교정주기 예측 명령이 수신되는 경우 발생할 수도 있고, 일정 시간 주기(1일 주기 등)로 발생할 수도 있으며, 디스플레이부(330) 및 입력부(340)를 통해 교정주기 예측 명령이 입력되는 경우 발생할 수도 있으며, 수질측정항목 측정모듈(110)이 탈거되었다가 재장착되는 경우 발생할 수도 있을 것이다.
수질 측정부(414)는 상기 교정주기 예측 이벤트 모니터링부(415)를 통해 교정주기 예측 이벤트가 발생하면 상기 측정수 제어부(412)를 통해 다항목 측정부(100)에 측정수를 공급하여 수질측정항목별로 측정값을 측정하거나, 측정수 제어부(412)를 통해 다항목 측정부(100)의 측정수를 배출한 후 수질측정항목별로 진단값을 측정하거나, 측정값 및 진단값 둘 모두를 순차적으로 측정하여 저장부(310)에 저장한다.
상기 수질 측정부(414)는 일정 주기(1일 주기 등)로 발생하는 교정주기 예측 이벤트에 따라 측정되는 측정값을 저장부(310)에 저장하여 측정데이터를 구성하고, 진단되는 진단값을 저장부(310)에 저장하여 진단데이터를 구성한다.
교정주기식 생성부(416)는 도 3의 302, 도 5의 402, 도 7의 502, 도 9의 602, 도 11의 702, 도 13의 802, 도 15의 902에서 나타낸 바와 같이 교정 진행일 카운트부(413)를 통해 카운트되는 교정 진행일을 참조하여 진단데이터가 수질측정항목별로 미리 설정된 기준기간 동안 수집되었는지를 모니터링하고, 상기 미리 설정된 기준기간 동안 진단데이터가 수집되었으면 수집된 진단데이터에 의해 교정주기식을 생성한다. 상기 교정주기식은 속도상수식이다. 속도 상수식은 이 기술분야의 당업자에게 잘알려져 있는 기술로 속도 상수식 생성방법은 설명하지 않는다.
상기 기준기간은 잔류염소의 경우 10일일 수 있고, 전기전도도, 탁도 및 수소이온(pH)의 경우 20일일 수 있을 것이다.
상기 잔류염소 센서별(S1, S2, S3, S4)에 대한 교정주기식은 첨부된 도면 2 내지 도 9의 예의 경우, 하기 수학식 1과 같이 나타낼 수 있다.
또한, 전기전도도, 탁도 및 수소이온에 대한 교정주기식은 첨부된 도면 10 내지 도 15의 예의 경우 다음의 수학식 2 내지 4와 같이 나타낼 수 있다.
교정주기 농도 계산부(450)는 상기 수질측정항목별 교정주기식이 계산되면 하기 수학식 5의 교정주기 농도식에 수질측정항목별 초기값 및 교정주기 측정농도 오차율을 적용하여 교정주기 농도를 계산한다.
여기서, 초기값은 도 2, 도 4, 도 6, 도 8, 도 10, 도 12, 도 14의 진단데이터의 첫 번째 값이다. 그리고 교정주기 측정농도 오차율은 해당 수질측정항목의 센서, 즉 수질측정항목 측정모듈의 초기값으로부터 보정하여야 하는 시점의 진단값의 오차율이다.
잔류염소의 경우, 10%의 오차가 발생한다면(센서 성능 저하), 측정농도가 감소하는 경향을 대부분 나타내므로 ±가 아닌 +를 적용한다. 상기 + 또는 -의 선택은 교정주기 농도값이 수질측정항목별 진단데이터의 방향(+방향 또는 -방향)에 일치하는 방향으로 나오도록 결정된다
도 2, 도 4, 도 6 및 도 8에서 나타낸 바와 같이 상기 수학식5에 초기값 및 교정 직선식의 기울기를 적용하여 산출된 교정주기의 시점(제1센서: 97, 제2센서: 86, 제3센서: 78, 제4센서: 87)에서 측정데이터의 측정농도 오차율은 실제로 10%의 오차가 발생한 시점(제1센서: 84, 제2센서: 74, 제3센서: 79, 제4센서: 84)과 일치하지 않는다. 제1센서, 제2센서, 제3센서, 제4센서는 교정주기 시점에서 각각 9.31%, 7.68%, 8.46%, 8.04%의 측정농도 오차율을 나타내었다. 이는 10%의 측정농도 오차율과는 약간의 차이가 있으며, 10%와 상기 각 센서의 교정시점의 측정농도 오차율 간의 오차율은 6.85%, 23.17%, 15.40%, 19.62%이고, 평균은 16.28%이며, 95% 신뢰수준은 5.57762%이므로 이 두 개의 편차는 10.70%이다. 상기 편차를 상기 10%의 오차에 반영하여야 더 정확한 교정주기 농도를 계산할 수 있다. 따라서 10.70%는 10%에 대한 편차이므로, 편차를 반영한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 10%+10%*0.1070=11.07%이다. 잔류염소의 경우, 상기 보정 교정주기 측정농도 오차율을 상기 수학식5에 적용하여 하기 수학식 6으로 대체하고, 전기전도도의 경우 하기 수학식 7로 대체하고, 탁도의 경우 하기 수학식 8로 대체하며, 수소이온의 경우 수학식 9로 대체하는 것이 바람직하다.
교정주기 농도 계산부(417)가 상기 수학식 6, 7, 8, 9에 의해 수질측정항목별로 교정주기 농도가 계산되면 교정주기 예측부(418)는 수질측정항목별 교정주기 농도를 상기 생성된 해당 수질측정항목의 교정주기식 각각에 적용하여 수질측정항목별 교정주기를 계산한다.
상기 도 2 내지 도 9의 잔류염소에 대한 교정주기는 하기 표 3과 같이 나타낼 수 있다.
도 2내지 도 9와 상기 표 3에서 보이는 바와 같이 10일간의 진단데이터와 90일간의 진단데이터를 각각 교정일자 예측에 적용해 보았을 때, 실제로 10% 오차가 난 일자랑 큰 오차를 보이지 않는다. 따라서 예측을 위해서는 기준기간을 짧게 설정하는 것이 바람직하므로 10일로 결정하였다. 이에 따라 본 발명은 10일간의 진단데이터 수집 후 교정주기식 생성부(416)를 통해 상술한 바와 같이 교정주기식을 생성하고, 교정주기 농도 계산부(417)를 통해 교정주기 농도를 계산한 후 교정주기 예측부(418)를 통해 교정주기식에 적용하여 교정주기를 계산한다.
교정주기 잔여일 계산부(419)는 수질측정항목별 교정주기가 계산되면 계산된 교정주기에서 수질측정항목별 기준기간(잔류염소-10일, 전기전도도, 탁도 및 수소이온-20일)을 빼서 교정주기 잔여일을 계산하여 저장부(310)에 저장하고, 이후 교정 진행일 카운트부(413)에서 교정 진행일이 1 증가할 때마다 교정주기 잔여일에서 1일씩 차감하여 교정주기 잔여일을 갱신한다.
교정주기 알림부(420)는 교정주기 잔여일 계산부(419)를 통해 하나 이상의 수질측정항목 또는 전체 수질측정항목에 대한 교정주기에 따른 교정주기 잔여일이 계산 및 갱신되면 예측된 교정주기 잔여일을 저장부(310)에 미리 설정되어 있는 관리자 단말부로 발송하고, 디스플레이부(330)에 표시한다.
교정주기 알림부(420)는 수질측정항목별로 교정주기 잔여일이 해당 수질측정항목의 교정주기에 따라 미리 설정된 기준 교정주기 잔여일 미만이 되는 경우에만 해당 수질측정항목에 대한 교정주기 잔여일을 관리자 단말부로 발송하도록 구성될 수도 있을 것이다.
교정 제어부(421)는 실시 예에 따라 구성되어 교정주기 예측부(418)로부터 출력되는 교정주기 잔여일이 미리 설정된 기준 교정주기 잔여일 미만인 경우 미리 설정된 교정정보에 따라 교정부(370)를 제어하여 다항목 측정부(100)의 해당 수질측정항목 측정모듈(110)에 대한 교정을 수행한다. 상기 교정은 수질측정항목 측정모듈(110)의 임피던스 교정일 수 있을 것이다.
또한, 교정 제어부(421)는 통신부(320) 또는 디스플레부(330) 및 입력부(340)를 통해 교정 명령을 받아 교정부(370)를 제어하여 다항목 측정부(100)의 임의의 수질측정항목 측정모듈(110)에 대한 교정을 수행하도록 구성될 수도 있을 것이다.
모듈 교체 인식부(422)는 다항목 측정부에 구성된 수질측정항목 측정모듈(110)별 모듈 식별정보를 저장하여 관리하고, 측정모듈 착탈 감지부(380)를 통해 다항목 측정부(100)의 수질측정항목 측정모듈(110)의 탈거 및 장착을 검출하고, 장착된 수질측정항목 측정모듈(110)의 모듈 식별정보와 저장된 모듈 식별정보를 비교하여 상기 수질측정항목 측정모듈(110)이 새것으로 교체되었는지를 판단한다. 새것으로 교체된 경우, 제어부(400)는 교정직선식 생성부(411)를 통해 교체된 수질측정항목 측정모듈(110)의 센서에 대한 교정직선식을 생성하여 저장부(310)에 저장하고, 교정 진행일 카운트부(413)를 통해 상기 교체된 수질측정항목 측정모듈(110)에 대한 교정 진행일을 카운트하기 시작하며, 수질측정부(414)를 통해 교체된 수질측정항목 측정모듈(110)에 대한 측정데이터, 진단데이터, 초기값 등을 새롭게 수집하고 저장부(310)에 저장하여, 상술한 바와 같이 교체된 수질측정항목 측정모듈(110)의 센서에 대한 교정주기를 예측할 것이다.
도 16은 본 발명의 일실시 예에 따른 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 16을 참조하면, 제어모듈(300)의 제어부(400)는 별도의 수질측정항목별 기준장비를 이용한 제로수 및 스팬수 투입에 의한 수질측정항목별 센서 교정을 수행한다(S111). 상기 제어부(400)는 상기 센서 교정에 따라 수질측정항목별 제로수 및 스팬수를 공급받아 각각에 대한 수질측정항목별로 제로수 측정값 및 스팬수 측정값을 측정하고, 제로수 측정값에 대한 제로수 보정 농도값 및 스팬수 보정 농도값을 입력받아 설정하여 센서 교정을 수행한다.
제어부(400)는 상기 센서 교정 시 획득된 (제로수 측정값(mV), 제로수 보정 농도값(value)) 및 (스팬수 측정값(mV), 스팬수 보정 농도값(value))을 두 점으로 하는 교정직선식을 생성한다(S113).
수질측정항목별 교정직선식이 생성되면, 제어부(400)는 측정수 처리부(200)를 통해 다항목 측정부(100)로 수를 공급하고(S115), 다항목 측정부(100)를 통해 수질측정항목별 수질을 측정하여 디스플레이부(330)에 표시한다(S117)
수질이 측정되기 시작하면 제어부(400)는 교정주기 예측 이벤트가 발생하는지를 모니터링하고(S119), 교정주기 예측 이벤트가 발생하면 다항목 측정부(100)로 공급된 측정 수를 외부로 배출한(S121) 후, 수질측정항목별 센서 진단을 수행하여 진단값을 획득한 후 저장부(310)에 저장하여 진단데이터를 생성한다(S123).
제어부(400)는 진단데이터의 첫 번째 진단값인 초기값이 저장되면 교정 진행일을 카운트하기 시작한다(S125). 상기 교정 진행일은 수질측정항목별로 카운트되며, 진단데이터의 초기값이 기록된 시점부터 1일의 경과 시 1씩 증가한다.
교정직선식이 생성되고 교정 진행일이 카운트되기 시작하면 제어부(400)는 교정 진행일 카운트부(413)를 통해 카운트되는 교정 진행일이 미리 설정된 수질측정항목별 기준기간을 초과하는지를 판단한다(S127).
교정 진행일이 수질측정항목별 기준기간을 초과하지 않았으면 상술한 S115 이후의 과정을 반복 수행한다.
반면, 수질측정항목 중 교정 진행일이 기준기간을 초과하면 제어부(400)는 해당 수질측정항목에 대해 수집된 진단데이터에 기반한 교정주기식을 생성한다(S129).
교정주기식이 생성되면 제어부(400)는 수질측정항목별 교정주기 농도를 계산한다(S131). 상기 교정주기 농도는 진단데이터의 초기값이 측정되면 미리 계산되어 저장부(310)에 저장되어 있을 수도 있을 것이다.
교정주기 농도가 계산되면 제어부(400)는 수질측정항목별 교정주기식에 해당 수질측정항목의 교정주기 농도를 적용하여 교정주기를 계산한다(S133).
교정주기가 계산되면 제어부(400)는 교정주기에서 카운트된 교정 진행일을 감산하여 교정주기 잔여일을 계산한다(S133). 계산된 교정주기 잔여일은 디스플레이부(330)를 통해 표시된다. 잔류염소의 경우, 기준 기간이 10일이고, 도 2 및 도 3의 센서1이 적용된 잔류염소의 예를 들면, 제어부(400)는 교정 진행일이 기준 기간을 초과하는 10일 이후 교정주기, 97을 계산할 것이다. 제어부(400)는 초기값에 대해 97을 계산한 것이므로 97일에서 10일이 지난 시점에서 교정주기를 예측한 것이다. 따라서 제어부(400)는 97일에서 10일을 감산하여 87일을 교정주기 잔여일로 계산한다. 이후 제어부(400)는 교정 진행일이 1일 경과될 때마다 87일로부터 1일씩 감산하여 교정 잔여일을 갱신한다.
교정주기 잔여일이 계산되면 제어부(400)는 통신부(320)를 통해 미리 설정된 관리자의 관리자 단말부로 교정 잔여일을 통지하거나, 교정 잔여일이 미리 설정된 기준 잔여일 미만인 경우에만 교정주기 잔여일을 관리자 단말부로 전송한다(S137).
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.
100: 다항목 측정부 110: 수질측정항목 측정모듈
200: 측정수 처리부 300: 제어모듈
310: 저장부 320: 통신부
330: 디스플레이부 340: 입력부
350: 전원 공급부 360: 측정전원 검출부
370: 교정부 380: 측정모듈 착탈 감지부
400: 제어부 411: 교정직선식 생성부
412: 측정수 제어부 413: 교정 진행일 카운트부
414: 수질 측정부 415: 교정주기 예측 이벤트 모니터링부
416: 교정주기식 생성부 417: 교정주기 농도 계산부
418: 교정주기 예측부 419: 교정주기 잔여일 계산부
420: 잔여일 알림부 421: 교정 제어부
422: 모듈 교체 인식부
200: 측정수 처리부 300: 제어모듈
310: 저장부 320: 통신부
330: 디스플레이부 340: 입력부
350: 전원 공급부 360: 측정전원 검출부
370: 교정부 380: 측정모듈 착탈 감지부
400: 제어부 411: 교정직선식 생성부
412: 측정수 제어부 413: 교정 진행일 카운트부
414: 수질 측정부 415: 교정주기 예측 이벤트 모니터링부
416: 교정주기식 생성부 417: 교정주기 농도 계산부
418: 교정주기 예측부 419: 교정주기 잔여일 계산부
420: 잔여일 알림부 421: 교정 제어부
422: 모듈 교체 인식부
Claims (14)
- 측정하고자 하는 수질측정항목의 수질을 측정하기 위한 센서를 구비하고, 공급된 측정수의 배출 후 상기 수질측정항목의 센서를 진단한 진단값을 출력하는 다수의 수질측정항목에 대한 다수의 수질측정항목 측정모듈을 포함하는 다항목 측정부;
제어를 받아 상기 다항목 측정부에 측정수를 공급하거나 공급된 측정수를 배출하는 측정수 처리부; 및
제로수 및 스팬수에 의한 상기 다항목 측정부의 수질측정항목별 센서의 교정에 따른 교정직선식의 기울기 및 상기 측정수 처리부를 통해 상기 다항목 측정부의 측정수를 배출한 후 수질측정항목별 센서의 초기 진단값인 초기값 및 오차율이 반영된 수질측정항목별 교정주기 농도를 계산하고, 수질측정항목별 기준기간 동안 수집된 수질측정항목별 진단값들인 진단데이터에 의한 수질측정항목별 교정주기식을 생성한 후 각 수질측정항목의 교정주기 농도를 해당 수질측정항목의 교정주기식에 적용하여 수질측정항목별 교정주기를 예측하는 제어모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기.
- 제1항에 있어서,
상기 제어모듈은,
상기 다항목 측정부의 수질측정항목 측정모듈들로 해당하는 측정전원을 공급하는 전원 공급부;
상기 수질측정항목 측정모듈들 각각의 센서로 공급된 상기 측정전원에 의한 상기 센서의 반응에 따른 전압을 검출하여 수질측정항목 측정모듈별로 출력하는 측정전원 검출부; 및
상기 측정전원 검출부를 통해 상기 진단값을 획득하고, 제로수 및 스팬수에 의한 상기 수질측정항목별 센서의 교정에 따른 교정직선식의 기울기 및 초기 진단값인 초기값이 반영된 수질측정항목별 교정주기 농도를 계산하고 수질측정항목별 기준기간 동안 수집된 수질측정항목별 진단값들인 진단데이터에 의한 교정주기식을 생성한 후 상기 해당 수질측정항목의 교정주기 농도를 상기 교정주기식에 적용하여 해당 수질측정항목별 교정주기를 예측하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기.
- 제2항에 있어서,
상기 제어부는,
수질측정항목별 제로수 및 스팬수를 공급받아 각각에 대한 수질측정항목별로 제로수 측정값 및 스팬수 측정값을 측정하고, 제로수 측정값에 대한 제로수 보정 농도값 및 스팬수 보정 농도값을 입력받아 교정 직선식을 생성하는 교정직선식 생성부;
상기 측정수 처리부를 제어하여 상기 다항목 측정부로 측정수를 공급하거나 상기 다항목 측정부로 공급된 측정수를 외부로 배출하는 측정수 제어부;
교정주기 이벤트가 발생하는지를 모니터링하는 교정주기 예측 이벤트 모니터링부;
교정주기 예측 이벤트가 발생하면 다항목 측정부에 측정수가 공급되어 있는 상태이면 상기 측정수 처리부를 제어하여 측정수를 배출한 후 상기 측정전원 공급부를 제어하여 측정전원을 다항목 측정부로 공급하고 측정전원 검출부를 통해 수질측정항목별 진단값을 획득하는 수질 측정부;
상기 수질 측정부를 통한 초기값 저장 시점부터 1일 경과 시마다 교정 진행일을 카운트하는 교정 진행일 카운트부;
카운트되는 상기 교정 진행일이 수질측정항목별 기준기간을 초과하는 수질측정항목이 있는지를 모니터링하고, 상기 교정 진행일이 기준기간을 초과하는 수질측정항목에 대한 상기 교정 진행일 동안의 진단데이터에 기반하여 교정주기식을 생성하는 교정주기식 생성부;
상기 교정직선식의 기울기가 반영된 교정주기 농도 수학식을 가지고 있으며, 상기 교정주기 농도 수학식에 상기 진단데이터의 초기값을 적용하여 교정주기 농도값을 계산하는 교정주기 농도 계산부; 및
수질측정항목별 교정주기식을 가지고 있으며, 상기 교정주기 농도 계산부로부터 출력되는 수질측정항목별 교정주기 농도를 해당 수질측정항목의 교정주기식에 적용하여 수질측정항목별 교정주기를 예측하는 교정주기 예측부를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기.
- 제3항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 교정주기 예측부에서 예측된 교정주기에서 상기 기준기간을 감산하여 교정주기 잔여일을 계산하고, 상기 교정 진행일 카운트부에서 1일이 카운트될 때마다 교정주기 잔여일을 1일 감산하여 교정주기 잔여일을 갱신하는 교정주기 잔여일 계산부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기.
- 제1항에 있어서,
상기 수질측정항목은, 탁도, 잔류염소, 수소이온, 전기전도도, 중금속류, 유기염류류, 유해물질류, 용존산소(Dissolved Oxygen: DO) 및 산화환원전위(Oxidation Reduction Potential: ORP) 중 어느 하나 이상을 포함하되, 상기 수질측정항목 측정모듈은, 상기 수질측정항목에 대응하여 탁도 측정모듈, 잔류염소 측정모듈, 수소이온 측정모듈 및 전기전도도 측정모듈, 중금속류 측정모듈, 유기염류류 측정모듈, 유해물질류 측정모듈, 용존산소 측정모듈 및 산화환원전위 모듈 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기.
- 제4항에 있어서,
상기 교정주기 농도 수학식은 하기와 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기.
[수학식]
여기서, 초기값은 구동 후 첫 번째로 진단되어 획득되는 진단데이터의 첫 번째 진단값이고, 교정주기 측정농도 오차율은 해당 수질측정항목의 센서에 대한 초기값으로부터 보정하여야 하는 시점의 진단값의 오차율이다.
- 제6항에 있어서,
상기 교정주기 측정농도 오차율은,
교정주기를 결정하는 상기 진단값의 오차율과 센서별 특성에 따라 상기 진단값의 오차율을 결정하는 교정주기의 차에 따른 센서간의 오차율을 보정한 보정 교정주기 측정농도 오차율을 적용하는 것을 특징으로 하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기.
- 제7항에 있어서,
잔류염소에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.11이고, 전기전도도에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.074이며, 탁도에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.15이고, 수소이온에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.0373인 것을 특징으로 하는 수질측정항목 교정주기 예측 기능을 가지는 수질계측기.
- 제어모듈의 제어부가 교정직선식 생성부를 통해 수질측정항목별 제로수 및 스팬수를 공급받아 각각에 대한 수질측정항목별로 제로수 측정값 및 스팬수 측정값을 측정하고, 제로수 측정값에 대한 제로수 보정 농도값 및 스팬수 보정 농도값을 입력받아 교정 직선식을 생성하는 교정직선식 생성 과정;
상기 제어부가 교정주기 예측 이벤트 모니터링부를 통해 교정주기 이벤트가 발생하는지를 모니터링하는 교정주기 예측 이벤트 모니터링 과정;
상기 제어부가 교정주기 예측 이벤트가 발생하면 다항목 측정부에 측정수가 공급되어 있는 상태이면 측정수 처리부를 제어하여 측정수를 배출한 후 측정전원 공급부를 제어하여 측정전원을 다항목 측정부로 공급하고 측정전원 검출부를 통해 수질측정항목별 진단값을 획득하되 일정 시간 주기로 저장부에 저장하여 진단데이터를 구성하는 수질 측정 과정;
상기 제어부가 교정 진행일 카운트부를 통해 진단데이터의 초기값 저장 시점부터 1일 경과 시마다 교정 진행일을 카운트하는 교정 진행일 카운트 과정;
상기 제어부가 교정주기식 생성부를 통해 상기 카운트되는 상기 교정 진행일이 수질측정항목별 기준기간을 초과하는 수질측정항목이 있는지를 모니터링하고, 상기 교정 진행일이 기준기간을 초과하는 수질측정항목에 대한 상기 교정 진행일 동안의 진단데이터에 기반하여 교정주기식을 생성하는 교정주기식 생성 과정;
상기 제어부가 상기 교정직선식의 기울기가 반영된 교정주기 농도 수학식을 가지고 있는 교정주기 농도 계산부를 통해 상기 교정주기 농도 수학식에 상기 진단데이터의 초기값을 적용하여 교정주기 농도값을 계산하는 교정주기 농도 계산 과정; 및
상기 제어부가 수질측정항목별 교정주기식을 가지고 있는 교정주기 예측부를 통해 상기 교정주기 농도 계산부로부터 출력되는 수질측정항목별 교정주기 농도를 해당 수질측정항목의 교정주기식에 적용하여 수질측정항목별 교정주기를 예측하는 교정주기 예측 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 제어부가 교정주기 잔여일 계산부를 통해 상기 교정주기 예측부에서 예측된 교정주기에서 상기 기준기간을 감산하여 교정주기 잔여일을 계산하고, 상기 교정 진행일 카운트부에서 1일이 카운트될 때마다 교정주기 잔여일을 1일 감산하여 교정주기 잔여일을 갱신하는 교정주기 잔여일 계산 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 수질측정항목은, 탁도, 잔류염소, 수소이온, 전기전도도, 중금속류, 유기염류류, 유해물질류, 용존산소(Dissolved Oxygen: DO) 및 산화환원전위(Oxidation Reduction Potential: ORP) 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법.
- 제11항에 있어서,
상기 교정주기 농도 수학식은 하기와 같이 정의되는 것을 특징으로 하는 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법.
[수학식]
여기서, 초기값은 구동 후 첫 번째로 진단되어 획득되는 진단데이터의 첫 번째 진단값이고, 교정주기 측정농도 오차율은 해당 수질측정항목의 센서에 대한 초기값으로부터 보정하여야 하는 시점의 진단값의 오차율이다.
- 제12항에 있어서,
상기 교정주기 측정농도 오차율은,
교정주기를 결정하는 상기 진단값의 오차율과 센서별 특성에 따라 상기 진단값의 오차율을 결정하는 교정주기의 차에 따른 센서간의 오차율을 보정한 보정 교정주기 측정농도 오차율을 적용하는 것을 특징으로 하는 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법.
- 제13항에 있어서,
잔류염소에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.11이고, 전기전도도에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.074이며, 탁도에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.15이고, 수소이온에 대한 보정 교정주기 측정농도 오차율은 0.0373인 것을 특징으로 하는 수질계측기의 수질측정항목 교정주기 예측 방법.
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR102135191B1 (ko) | 2017-10-30 | 2020-07-17 | (주)썬텍엔지니어링 | 임피던스 조절을 이용한 센서 자동 교정 기능을 탑재한 수질계측장치 및 임피던스 조절을 이용한 센서 자동 교정 방법 |
| KR102318337B1 (ko) * | 2019-12-18 | 2021-10-27 | 충북대학교 산학협력단 | 이동형 수질측정장치 및 이를 이용한 예측시스템 |
| KR102470006B1 (ko) * | 2022-06-08 | 2022-11-23 | 주식회사 아이씨티솔루션스 | 수질 측정 장비의 유지관리 기능을 수행하는 지능형 데이터 로거 시스템 및 방법 |
-
2023
- 2023-12-29 KR KR1020230196021A patent/KR102650272B1/ko active IP Right Grant
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