KR102660063B1 - 다중채널 전환방식에 의한 재비산먼지 측정시스템 및 그의 동작방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향이 적은 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하고, 각각 선택적으로 유입된 타깃공간의 유체 및 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지를 각각 검출하며, 그 검출된 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하고, 그 산출된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 사전에 설정된 통신 네트워크를 통해 외부로 전송하는 미세먼지 측정기; 및 상기 통신 네트워크를 통해 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 이용하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 재비산먼지 산출서버를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의해 본 발명은 타깃공간에 대한 미세먼지의 측정과 배경공간에 대한 미세먼지의 측정이 하나의 검출센서에 의해 수행되어 검출센서간의 캘리브레이션의 오차가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 광산란 방식을 기반으로 하여 재비산하는 먼지의 입자를 측정하는 재비산먼지 측정시스템 및 그의 동작방법에 관한 것이다.
기존의 재비산먼지의 측정 방식은 중력에 의해 침적된 먼지가 대기 중으로 비산하는 공간의 재비산먼지와 재비산먼지의 영향이 거의 존재하지 않는 배경공간의 배경먼지의 농도를 별도의 검출센서를 사용하여 각각 측정하고 이를 비교함으로써 재비산먼지가 발생하는 공간의 재비산먼지 농도를 측정한다.
예를 들면 기존의 도로 재비산먼지를 측정하는 도로 재비산먼지 측정시스템은 자동차에 탑재되어, 이동하는 자동차의 바퀴에 의해 비산하는 재비산먼지와 자동차의 상부 대기에 포함된 배경먼지의 농도를 별도의 검출센서를 사용하여 각각 측정하고 이를 비교함으로써 재비산먼지가 발생하는 공간의 재비산먼지 농도를 측정한다.
일반적으로 재비산먼지는 대기 중에 떠다니는 지름이 10㎛ 이하의 입자상 부유물질로서, 먼지 지름에 따라 PM10과 PM2.5 으로 구분된다. 예를 들면 도로 재비산먼지는 자동차 배기가스, 타이어 마모, 브레이크 패드 마모 등에 의해 도로 위에 침적된 먼지가 차량의 이동에 의해 대기 중으로 재 비산되는 입자상 물질이다.
그러나 이러한 종래 재비산먼지 측정시스템은 비교 대상인 재비산먼지의 측정과 배경먼지의 측정이 별개의 센서들에 의해 수행되어 센서들 간에 캘리브레이션의 오차가 발생하는 문제가 있다.
또한 종래 재비산먼지 측정시스템은 재비산먼지 농도값에 영향을 미치는 온도 및 습도에 대한 영향을 적절히 반영하지 못해 측정 정확도가 떨어지는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 재비산먼지의 측정 및 배경먼지의 측정이 별개의 센서에 의해 이루어짐에 따라 발생하는 캘리브레이션 오차를 최소화하여 재비산먼지 농도의 정확한 측정이 가능한 다중채널 전환방식에 의한 재비산먼지 측정시스템 및 그 동작방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 재비산먼지 측정시스템은 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향이 적은 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하고, 각각 선택적으로 유입된 타깃공간의 유체 및 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지를 각각 검출하며, 그 검출된 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하고, 그 산출된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 사전에 설정된 통신 네트워크를 통해 외부로 전송하는 미세먼지 측정기; 및 상기 통신 네트워크를 통해 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 이용하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 재비산먼지 산출서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 미세먼지 측정기는 상기 타깃공간과 상기 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하기 위한 유체가이드부와, 상기 유체가이드부에 각각 선택적으로 유입된 상기 타깃공간의 유체 및 상기 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지를 각각 검출하기 위한 미세먼지 검출부와, 상기 미세먼지 검출부에 의해 검출된 상기 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 상기 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하여 상기 통신 네트워크를 통해 외부로 전송하는 제어부를 구비할 수 있다.
상기 유체가이드부는 상기 타깃공간과 상기 배경공간으로부터 유체를 각각 유입하기 위한 유입관들과 상기 유입관들로 각각 유입된 유체를 외부로 배출하기 위한 유출관과, 상기 유입관들의 각 유출구들과 상기 유출관의 유입구를 연결하기 위한 분배관과, 상기 분배관에 배치되고 상기 제어부의 제어에 의해 상기 유입관들로 유입된 상기 타깃공간의 유체 및 상기 배경공간의 유체를 상기 유출관으로 선택적으로 유도하기 위한 채널들을 형성하는 선택기와, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 유입관, 상기 유출관 및 상기 채널들에 유체의 흐름을 발생시키기 위한 유동팬을 구비하고, 상기 미세먼지 검출부는 상기 제어부의 제어에 의해 동작하고, 상기 채널들에 의해 상기 유출관으로 유도된 상기 타깃공간의 유체 또는 상기 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지의 입자를 광산란 방식에 의해 검출할 수 있다.
상기 제어부는 상기 유동팬을 구동시키기 위한 구동속도를 설정하고, 상기 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 상기 설정된 유동팬의 구동속도값을 이용하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값을 산출하고, 상기 배경공간의 미세먼지 검출값 및 상기 설정된 유동팬의 구동속도값을 이용하여 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출할 수 있다.
상기 미세먼지 측정기는 상기 유입관들에 배치되어 상기 제어부의 제어에 의해 열을 발생하는 히팅부를 더 구비하고, 상기 제어부는 상기 히팅부가 사전에 정해진 온도를 유지하도록 상기 히팅부를 제어할 수 있다.
상기 유입관들은 상기 타깃공간으로부터 유체를 유입하기 위한 제1 유입관과 상기 배경공간으로부터 유체를 유입하기 위한 제2 유입관으로 구성되고, 상기 제1 유입관은 유입구 측이 하측방향을 향하도록 경사져 배치되고, 유입구의 개구방향이 하측방향으로 비스듬하게 형성될 수 있다.
상기 제1 유입관 및 상기 제2 유입관의 각 유출구들의 단면적이 상기 제1 유입관 및 상기 제2 유입관의 각 유입구들의 단면적보다 작게 형성될 수 있다.
상기 제1 유입관 및 상기 제2 유입관은 각 유입구들에 지름이 10㎛ 이하의 미세먼지를 통과시키기 위한 차단망을 각각 구비할 수 있다.
상기 유출관의 단면적은 상기 제1 유입관 및 상기 제2 유입관의 각 유입구들의 단면적보다 크게 형성될 수 있다.
상기 유출관은 중력 방향으로 배치된 유출관유입부와, 중력 방향에 대해 수평으로 배치된 유출관유출부, 상기 유출관유입부 및 상기 유출관유출부를 연결하고 호 모양으로 굴곡지게 형성된 유출관연결부를 구비할 수 있다.
상기 선택기는 유입포트들이 상기 제1 유입관 및 상기 제2 유입관의 각 유출구들에 연결되고, 유출포트가 상기 유출관의 유입구에 연결되는 3방향 솔레노이드 밸브일 수 있다.
상기 미세먼지 측정기는 상기 타깃공간의 재비산먼지가 상기 배경공간으로 직접적으로 전달되지 않도록 상기 타깃공간과 상기 배경공간을 구분하는 구분수단을 더 구비할 수 있다.
상기 미세먼지 측정기는 도로와 인도 사이의 경계에 배치될 수 있다.
상기 재비산먼지 산출서버는 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 미세먼지 측정기의 상기 미세먼지 농도값들의 산출시간들 별로 저장하는 DB부와, 상기 DB부로부터 상기 미세먼지 농도값들의 산출시간들이 서로 인접한 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값의 한 쌍을 추출하고 비교하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들별로 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 재비산먼지농도 산출부를 구비하고, 상기 DB부는 상기 재비산먼지농도 산출부에 의해 산출된 상기 재비산먼지 농도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별로 저장할 수 있다.
상기 재비산먼지농도 산출부는 사전에 확보된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도학습값, 상기 배경공간의 미세먼지 농도학습값의 특성에 대해 사전에 검증된 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도라벨값을 출력으로 하는 학습데이터 세트를 이용하여 지도학습 머신러닝을 수행하여 재비산먼지농도값 산출모델을 생성하고, 상기 재비산먼지농도 산출부는 상기 DB부로부터 추출된 상기 한 쌍의 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 재비산먼지농도값 산출모델에 입력하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들별로 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출할 수 있다.
상기 미세먼지 측정기는 상기 타깃공간의 유체에 포함된 온도 및 습도를 검출하는 온습도부를 더 구비하고, 상기 미세먼지 측정기는 상기 온습도부에 의해 검출된 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값과 함께 상기 통신 네트워크를 통해 상기 재비산먼지 산출서버로 전송하며, 상기 재비산먼지 산출서버는 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값 및 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 이용하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출할 수 있다.
상기 재비산먼지 산출서버는, 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별로 저장하고, 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 배경공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별로 저장하며, 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 온도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별 저장하며, 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 습도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별로 저장하는 DB부와, 상기 DB부로부터 상기 미세먼지 농도값들의 산출시간들이 서로 인접한 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값의 한 쌍을 추출하고 그 추출한 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간에 대응하는 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 추출하여 분석하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들별로 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 재비산먼지농도 산출부를 구비하고, 상기 DB부는 상기 재비산먼지농도 산출부에 의해 산출된 상기 재비산먼지 농도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별로 저장할 수 있다.
상기 재비산먼지농도 산출부는 상기 DB부로부터 추출된 상기 한 쌍의 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값의 차이값을 이용하여 예비재비산먼지 농도값을 산출하고, 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 이용하여 상기 예비재비산먼지 농도값을 보정하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출할 수 있다.
상기 재비산먼지농도 산출부는 사전에 확보된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도학습값, 상기 배경공간의 미세먼지 농도학습값, 상기 타깃공간의 온도학습값 및 상기 타깃공간의 습도학습값의 특성에 대해 사전에 검증된 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도라벨값을 출력으로 하는 학습데이터 세트를 이용하여 지도학습 머신러닝을 수행하여 재비산먼지농도값 산출모델을 생성하고, 상기 재비산먼지농도 산출부는 상기 DB부로부터 추출된 상기 한 쌍의 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값과, 상기 DB부로부터 추출된 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 상기 재비산먼지농도값 산출모델에 입력하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 재비산먼지 측정시스템의 동작방법은 미세먼지 측정기와, 그 미세먼지 측정기와 사전에 설정된 통신 네트워크를 통해 연결되는 재비산먼지 산출서버를 포함하는 재비산먼지 측정시스템의 동작방법에 관한 것이다.
상기 재비산먼지 측정시스템의 동작방법은 상기 미세먼지 측정기가 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향이 적은 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하여 미세먼지를 각각 검출하는 단계; 상기 미세먼지 측정기가 상기 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하는 단계; 상기 미세먼지 측정기가 상기 산출된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 통신 네트워크를 통해 상기 재비산먼지 산출서버로 전송하는 단계; 및 상기 재비산먼지 산출서버가 상기 전송된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 비교하여 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 일 측면에 따른 재비산먼지 측정시스템의 동작방법은 미세먼지 측정기와, 그 미세먼지 측정기와 사전에 설정된 통신 네트워크를 통해 연결되는 재비산먼지 산출서버를 포함하는 재비산먼지 측정시스템의 동작방법에 관한 것이다.
상기 재비산먼지 측정시스템의 동작방법은 상기 미세먼지 측정기가 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향이 적은 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하여 미세먼지를 각각 검출하는 단계; 상기 미세먼지 측정기가 상기 타깃공간의 유체에 포함된 온도 및 습도를 검출하는 단계; 상기 미세먼지 측정기가 상기 검출된 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하는 단계; 상기 미세먼지 측정기가 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값과 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 통신 네트워크를 통해 상기 재비산먼지 산출서버로 전송하는 단계; 및 상기 재비산먼지 산출서버가 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값 및 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 이용하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 재비산먼지 농도값의 산출 단계는, 상기 재비산먼지 산출서버가 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값의 차이값을 이용하여 예비재비산먼지 농도값을 산출하는 단계와, 상기 재비산먼지 산출서버가 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 이용하여 상기 예비재비산먼지 농도값을 보정하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 재비산먼지 농도값의 산출 단계는, 상기 재비산먼지 산출서버가 사전에 확보된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도학습값, 상기 배경공간의 미세먼지 농도학습값, 상기 타깃공간의 온도학습값 및 상기 타깃공간의 습도학습값의 특성에 대해 사전에 검증된 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도라벨값을 출력으로 하는 학습데이터 세트를 이용하여 지도학습 머신러닝을 수행하여 재비산먼지농도값 산출모델을 생성하는 단계와, 상기 재비산먼지 산출서버가 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값, 상기 배경공간의 미세먼지 농도값, 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 상기 재비산먼지농도값 산출모델에 입력하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 단계를 구비할 수 있다.
이와 같이 본 발명은 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 이의 비교 대상이 되는 배경공간으로부터의 유체를 선택적으로 유입하여 동일한 검출센서에 의해 미세먼지를 측정함으로써 비교 대상인 타깃공간에 대한 미세먼지의 측정과 배경공간에 대한 미세먼지의 측정이 하나의 검출센서에 의해 수행되어 검출센서간의 캘리브레이션의 오차가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
또한 본 발명은 미세먼지 농도값을 산출하는데 광산란 방식의 미세머지 입자에 대한 검출값에 더하여 사전에 설정된 유동팬의 구동속도값을 고려함으로써 유체의 흐름의 변화에 따른 영향이 적은 미세먼지농도값을 산출할 수 있다.
또한 본 발명은 재비산먼지 농도값을 산출하는데 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값의 차이에 더하여 타깃공간의 온도값 및 습도값을 고려함으로써 온도 및 습도의 변화에 따른 영향을 고려한 보다 정확한 재비산먼지 농도값을 산출할 수 있다.
또한 본 발명은 재비산먼지 농도값을 산출하는데 머신러닝을 활용하여 재비산먼지 농도값에 영향을 미치는 다양한 변수들간의 관계를 효과적으로 반영함으로써 보다 정확한 재비산먼지 농도값을 산출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 미세먼지 측정기에 대해 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 미세먼지 측정기의 변형예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정기의 유체가이드부의 변형예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정기의 제어부의 블록도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정기의 설치예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 동작을 설명하기 위한 도표이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 동작을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 동작을 설명하기 위한 도표이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 동작을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 변형예의 동작을 설명하기 위한 도표이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 변형예의 동작을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 동작을 설명하기 순서도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 동작을 설명하기 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 미세먼지 측정기에 대해 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 미세먼지 측정기의 변형예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정기의 유체가이드부의 변형예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정기의 제어부의 블록도이다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정기의 설치예를 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 동작을 설명하기 위한 도표이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 동작을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 블록도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 동작을 설명하기 위한 도표이다.
도 12는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 동작을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 13은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 변형예의 동작을 설명하기 위한 도표이다.
도 14는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버의 변형예의 동작을 설명하기 위한 다이어그램이다.
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 동작을 설명하기 순서도이다.
도 16은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템의 동작을 설명하기 순서도이다.
이하 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템에 대해 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가진다. 또한, 본 발명의 실시예를 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 실시예에 대한 이해를 방해한다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템(1)은 크게 미세먼지 측정기(100)과 그와 통신 네트워크(N)를 통해 연결된 재비산먼지 산출서버(200)를 포함한다.
통신 네트워크(N)는 종래 상용화된 다양한 유선통신 또는 무선통신 기술에 의해 구축될 수 있으며, 종래 기술로서 구체적 설명은 생략한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 미세먼지 측정기(100)는 유체가이드부(110), 미세먼지 검출부(130), 히팅부(150), 제어부(170)와 이들을 하우징하는 몸체(180)로 이루어진다.
미세먼지 측정기(100)는 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향이 적은 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하고, 각각 선택적으로 유입된 타깃공간의 유체 및 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지를 각각 검출하는 기능을 수행한다.
이와 같이 본 실시예에 따른 미세먼지 측정기(100)는 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 이의 비교 대상이 되는 배경공간으로부터의 유체를 선택적으로 유입하여 동일한 검출센서에 의해 미세먼지를 측정함으로써 비교 대상인 타깃공간에 대한 미세먼지의 측정과 배경공간에 대한 미세먼지의 측정이 하나의 측정기에 의해 수행되어 검출센서간의 캘리브레이션의 오차가 발생하는 문제를 방지할 수 있다.
또한 미세먼지 측정기(100)는 검출된 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하고, 그 산출된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 통신 네트워크(N)를 통해 재비산먼지 산출서버(200)로 전송하는 기능을 수행한다.
이하에서는 도 2 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정기(100)에 대해 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정기에 대해 설명하기 위한 개념도이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 유체가이드부(110)는 제1 유입관(111), 제2 유입관(112), 유출관(113), 분배관(115), 선택기(117), 유동팬(119)을 구비하고, 유체가이드부(110)는 측정 대상인 재비산먼지가 발생하는 타깃공간의 유체와 타깃공간의 측정대상인 재비산먼지의 영향이 거의 없는 배경공간의 유체를 선택적으로 유입할 수 있다. 도 2는 구성을 설명하기 위한 개념도에 불과하며 각 구성의 형태 및 배치 위치가 이 도면에 한정되는 것은 아니다.
제1 유입관(111)은 측정하고자 하는 재비산먼지가 존재하는 타깃공간으로부터 유체를 유입하는 기능을 수행하며 파이프 형태로 마련될 수 있다. 제2 유입관(112)은 배경공간으로부터 유체를 각각 유입하기 위한 기능을 수행하며 파이프 형태로 마련될 수 있다. 본 실시예와 달리 유입관은 2개 이상 복수개로 마련될 수 있다. 예를 들면 제1 유입관(111)을 2개로 제2 유입관(112)을 1개로 마련하거나, 제1 유입관(111)을 2개로 제2 유입관(112)을 2개로 마련할 수 있다.
또한 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)은 도 2에 도시되지 않았지만 각 유입구들(111-1, 112-1)에 지름이 10㎛ 이하의 미세먼지를 통과시키기 위한 차단망을 구비할 수 있다.
유출관(113)은 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)으로 각각 유입된 유체를 외부로 배출하는 기능을 수행하며 파이프 형태로 마련될 수 있다. 분배관(115)은 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)의 각 유출구들과 유출관(113)의 유입구를 연결하는 기능을 수행한다.
유출관(113)은 유출구(113-5)가 타깃방향을 향하도록 형성되고, 중력방향으로 배치된 유출관유입부(113-1), 중력방향에 대해 수평방향으로 배치된 유출관유출부(113-2), 유출관유입부(113-1)와 유출관유출부(113-2)를 연결하며 호 모양으로 굴곡지게 형성된 유출관연결부(113-3)로 이루어진다. 이러한 호 모양의 유출관연결부(113-3)는 유체에 포함된 미세먼지가 유출관(113)내에 잔존하지 않고 원활히 배출하는데 기여할 수 있다.
분배관(115)은 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)들의 각 유출구와 유출관(113)의 유입구를 연결하는 기능을 수행하고 선택기(117)가 배치된다.
선택기(117)는 분배관(115)에 배치되고 제어부(170)의 제어에 의해 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)으로 유입된 타깃공간의 유체 및 배경공간의 유체를 유출관(113)으로 선택적으로 유도하기 위한 채널들을 형성한다.
선택기(117)는 제1 유입관(111)및 제2 유입관(112)으로 부터 유입되는 유체를 선택적으로 차단하도록 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)의 유출구와 유출관(113)의 유입구를 연통하는 각 채널을 선택적으로 차단하기 위한 차단모듈(117-1)과 제어부(170)의 제어에 의해 차단모듈(117-1)을 구동시켜 각 채널들을 선택적으로 차단하는 구동모듈(117-2)을 구비할 수 있다.
예를 들면, 선택기(117)는 밀폐 성능을 극대화하기 위해 유입포트들이 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)의 각 유출구들에 연결되고, 유출포트가 유출관(113)의 유입구에 연결되는 3방향 솔레노이드 밸브로 마련될 수 있다.
유동팬(119)은 제어부(170)의 제어에 의해 동작하고, 선택기(117)에 의해 형성된 채널들에 유체의 흐름을 발생시키는 기능을 수행한다. 유동팬(119)은 유출관(113)의 유출구(113-5)근처에 마련될 수 있다. 유동팬(119)은 제어부(170)에 의해 설정된 구동속도로 동작한다.
이하 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정기의 변형예를 설명한다. 도 3에 도시된 바와 같이 미세먼지 측정기(100)는 위의 실시예와 달리 구분수단(190)를 추가로 포함한다.
구분수단(190)은 타깃공간의 재비산먼지가 배경공간으로 직접적으로 전달되지 않도록 타깃공간과 배경공간을 구분하는 역할을 수행한다. 도 3에 도시된 바와 같이 구분수단(190)은 도 2의 실시예의 구성들을 모두 내부에 배치하는 구조를 가질 수 있다.
또한 구분수단(190)은 필요에 따라 미세먼지 측정기(100)의 상측에 배치될 수도 있다. 이 경우 타깃공간의 바닥으로부터 비산되는 미세먼지의 측정에 유리한 측면을 가진다.
이하 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 유체가이드부(110)의 변형예를 설명한다. 도 4에 도시된 바와 같이 유체가이드부(110)는 위의 실시예에 달리 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)의 형태가 상이하고, 유출관(113)의 단면적도 유입관(111, 112)의 단면적보다 크게 형성된다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 유입관(111)은 유입구(111-1) 측이 하측방향으로 향하도록 경사져 배치되고, 유입구(111-1)의 개구방향이 하측으로 비스듬하게 경사져 형성될 수 있다.
이와 같은 유체가이드부(110)의 형태는 타깃공간의 바닥으로부터 비산하는 미세먼지의 유입에 유리한 구조이다. 또한 이러한 구조는 타깃공간이 차도라면 바람 또는 차량풍에 의해 제1 유입관(111)으로 유입되는 유체의 흐름이 변경되는 것을 최소화할 수 있다.
도 4의 실시예에서는 제1 유입관(111)을 비스듬히 경사져 배치하였지만 이와 달리 유입구(111-1)가 직각 하향을 향하도록 배치할 수 있다. 또한 도 4의 실시예와 달리 제2 유입관(112)도 제1 유입관(111)과 대칭으로 경사져 배치할 수 있다.
또한, 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)의 각 유출구들의 단면적이 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)의 각 유입구들(111-1, 112-1)의 단면적보다 작게 형성될 수 있다. 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)의 각 유출구들의 폭이 각 유입구들(111-1, 112-1)의 폭보다 좁아짐으로써 유속이 증가되어 유체에 포함된 미세먼지의 분포를 조밀하게 할 수 있다.
도 4의 실시예와 달리, 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)의 각 유출구들의 단면적과 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)의 각 유입구들(111-1, 112-1)의 단면적을 동일하게 형성할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)은 각 유입구들에 지름이 10㎛ 이하의 미세먼지를 통과시키기 위한 차단망(118)을 구비할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 유출관(113)의 단면적은 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)의 각 유입구들(111-1, 112-1)의 단면적보다 크게 형성될 수 있다. 이와 같이 유출관(113)의 단면적을 넓게하여 유속을 감소시킴으로써 광산란 방식이 적용된 미세먼지 검출부(130)의 검출율을 증가시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 검출부(130)는 선택기(117)에 의해 형성된 채널들에 의해 선택적으로 유출관(113)으로 유도된 타깃공간의 유체 또는 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지의 입자를 광산란 방식에 의해 검출할 수 있다.
광산란 방식의 미세먼지 검출방식은 유체에 포함된 미세먼지의 입자에 빛을 조사하여 빛이 산란하는 성질을 이용하는 측정방식으로, 발광부(미도시)에 의한 빛이 유체의 미세먼지에 의해 산란되고, 산란된 빛은 집광부(미도시)을 통해 수광부(미도시)에서 검출된다. 수광부(미도시)는 검출된 빛의 양에 비례하여 전기적 신호를 발생한다.
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 히팅부(150)는 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)에 배치되어 제어부(170)의 제어에 의해 열을 발생하는 기능을 수행한다. 제어부(170)는 히팅부(150)가 사전에 정해진 온도를 유지하도록 히팅부(150)를 제어한다. 히팅부(150)에 의한 열에 의해 제1 유입관(111) 및 제2 유입관(112)을 통해 유입되는 유체에 포함된 습기를 일정하게 유지할 수 있다.
이하에서는 도 5를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(170)에 대해 설명한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 제어부(170)는 동작제어모듈(172), 미세먼지농도산출모듈(174), 데이터전송모듈(176)을 구비한다.
동작제어모듈(172)은 전술한 미세먼지 측정기(100)의 구성요소의 동작을 제어한다. 동작제어모듈(172)은 유동팬(119)이 사전에 정해진 시간에 사전에 설정된 구동속도로 동작하도록 제어하고, 미세먼지 검출부(130) 및 선택기(117) 및 히팅부(150)가 사전에 정해진 시간에 동작하도록 제어할 수 있다. 추가적으로 유동팬(119)의 구동속도는 타깃공간의 유체의 흐름을 고려하여 설정될 수 있다.
미세먼지농도산출모듈(174)은 미세먼지 검출부(130)에 의해 검출된 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출할 수 있다.
또 다른 변형예로서, 미세먼지농도산출모듈(174)은 미세먼지 검출부(130)에 의해 검출된 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 설정된 유동팬(119)의 구동속도값을 이용하여 타깃공간의 미세먼지 농도값을 산출하고, 미세먼지 검출부(130)에 의해 검출된 배경공간의 미세먼지 검출값 및 설정된 유동팬(119)의 구동속도값을 이용하여 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 미세먼지농도산출모듈(174)은 미세먼지 농도값을 산출하는데 광산란 방식의 미세먼지 입자에 대한 검출값에 더하여 사전에 설정된 유동팬(119)의 구동속도값을 고려함으로써 유체의 흐름의 변화에 따른 영향이 적은 미세먼지농도값을 산출할 수 있다.
데이터전송모듈(176)은 미세먼지농도산출모듈(174)에 의해 산출된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 사전에 설정된 통신 네트워크를 통해 재비산먼지 산출서버(200)로 전송한다. 데이터전송모듈(176)의 통신 네트워크(N)와 통신을 설정하기 위한 통신기기(미도시)를 구비한다. 통신기기(미도시)는 통신 네트워크의 종류에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 유선 통신 또는 무선 통신으로 구현될 수 있다. 데이터전송모듈(176)에 포함된 통신기기(미도시)는 상용 기술로서 구체적 설명은 생략한다.
이하에서는, 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 미세먼지 측정기(100)의 설치예를 설명한다.
미세먼지 측정기(100)는 도로 및 인도의 경계에 배치되고, 타깃공간을 도로로 설정하고 배경공간을 인도로 설정함으로써 도로의 재비산먼지를 측정할 수 있다.
미세먼지 측정기(100)은 도 6에 도시된 바와 같이 도로 및 인도 사이에 위치한 경계석의 상부에 배치되거나, 도 7에 도시된 바와 같이 경계석의 위치에 대신하여 배치될 수 있다.
본 실시예에서는 미세먼지 측정기(100)이 도로 및 인도의 경계에 배치된 것을 예로 들었으나 재비산먼지를 측정하고자 하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향을 받지 않는 배경공간이 구분된 곳이라면 어디든지 어떤 형태로도 배치하는 것이 가능하다.
이하에서는 도 1 및 도 8 및 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버(200)에 대해 설명한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 재비산먼지 산출서버(200)는 데이터수신부(210), DB부(230), 재비산먼지농도 산출부(250), 표시부(270)로 이루어진다.
재비산먼지 산출서버(200)는 통신 네트워크(N)를 통해 전송된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 비교하여 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출할 수 있다.
데이터수신부(210)는 통신 네트워크(N)를 통해 미세먼지 측정기(100)과 통신을 설정하여 미세먼지 측정기(100)로부터 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 수신하는 역할을 수행한다. 데이터수신부(210)는 통신 네트워크(N)와의 통신을 설정하기 위한 통신기기(미도시)를 구비한다. 통신기기(미도시)는 통신 네트워크의 종류에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 유선 통신 또는 무선 통신으로 구현될 수 있다. 데이터수신부(210)에 포함된 통신기기(미도시)는 상용 기술로서 구체적 설명은 생략한다.
도 8에 나타난 바와 같이 DB부(230)는 데이터수신부(210)를 통해 수신된 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)을 미세먼지 측정기(100)의 미세먼지 농도값들의 산출시간들 별로 저장할 수 있다.
또한 DB부(230)는 후술하는 재비산먼지농도 산출부(250)에 의해 산출된 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별(t1, t3, ...)로 저장할 수 있다.
도 8에 나타난 바와 같이 재비산먼지농도 산출부(250)는 DB부(230)로부터 서로 인접한 산출시간들(t1 및 t2, t3 및 t4,...)의 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)의 한 쌍(a_t1 및 b_t2, a_t3 및 b_t4)을 추출하고 비교하여 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...)의 산출시간들(t1, t3, ...)별로 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 산출할 수 있다.
재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)은 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)의 차이에 비례하는 산출식에 의해 계산될 수 있다. 또는 사전에 신뢰성이 높은 기준 재비산먼지 농도측정기에 의해 타깃공간에서 실제로 측정한 재비산먼지 농도값을 출력으로 위의 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)을 입력으로 하는 룩업테이블을 사전에 마련하여 이용함으로써 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 산출할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 재비산먼지농도 산출부(250)는 머신러닝 중 신경망을 활용하여 구현될 수 있다.
구체적으로 재비산먼지농도 산출부(250)는 사전에 확보된 타깃공간의 미세먼지 농도학습값, 배경공간의 미세먼지 농도학습값의 특성에 대해 사전에 검증된 타깃공간의 재비산먼지 농도라벨값을 출력으로 하는 학습데이터 세트를 이용하여 지도학습 신경망 머신러닝을 수행하여 재비산먼지농도값 산출모델(252)을 생성할 수 있다.
재비산먼지농도 산출부(250)는 지도학습 신경망 머시러닝 외에도 다양한 지도학습 머신러닝 알고리즘을 적용할 수 있다. 본 실시예의 재비산먼지농도 산출부(250)에 적용되는 지도학습 머신러닝 알고리즘은 상용기술로 구체적인 설명은 생략한다.
도 9에 도시된 바와 같이, 재비산먼지농도 산출부(250)는 DB부(230)로부터 추출된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값의 한 쌍(a_t1 및 b_t2, a_t3 및 b_t4,...)을 재비산먼지농도값 산출모델(252)에 입력하여 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들(t1,t3,...)별로 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 산출한다. 본 실시예에서는 신경망의 구조를 3개의 노드를 가진 1개의 히든레이어를 구비하는 것으로 예시하였으나, 신경망의 구조는 다양하게 구현될 수 있다.
표시부(270)는 DB부(230)에 저장된 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들(t1, t3,...)별로 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 외부의 디스플레이 표시장치(미도시)에 표시할 수 있다. 표시부(270)는 미세먼지 측정기(100)의 설치 위치 정보를 사전에 마련된 지도의 이미지상에 사전에 정해진 마크로 표시하면서 마크의 인접 위치에 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 숫자로 표시할 수 있다. 지도의 이미지상에 표시되는 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)은 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들(t1,t3,...)별로 업데이트되어 표시될 수 있다.
이하에서는 도 10 내지 도 14를 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템(2)에 대해 설명한다. 전술한 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템(2)는 전술한 실시예와 동일하게 미세먼지 측정기(100)과 그와 통신 네트워크(N)를 통해 연결된 재비산먼지 산출서버(200)를 포함한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 미세먼지 측정기(100)는 유체가이드부(110), 미세먼지 검출부(130), 온습도부(140), 히팅부(150), 제어부(170)로 이루어 진다. 전술한 실시예와 달리 미세먼지 측정기(100)는 온습도부(140)를 더 구비한다.
온습도부(140)는 제어부(170)의 제어에 의해 동작시간이 결정되며 타깃공간의 유체에 포함된 온도 및 습도를 검출하는 기능을 수행한다. 온습도부(140)는 유체가이드부(110)의 도 2의 제1 유입관(111) 또는 유출관(113)에 배치될 수 있다.
제어부(170)는 온습도부(140)에 의해 검출된 타깃공간의 온도값 및 타깃공간의 습도값과 미세먼지 검출부(130)에 의해 산출된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 통신 네트워크(N)를 통해 재비산먼지 산출서버(200)로 전송한다. 제어부(170)는 온습도부(140)가 사전에 정해진 시간에 동작하도록 제어한다.
도 10에 도시된 바와 같이, 재비산먼지 산출서버(200)는 전술한 실시예와 동일하게 데이터수신부(210), DB부(230), 재비산먼지농도 산출부(250), 표시부(270)로 이루어진다. 재비산먼지 산출서버(200)는 타깃공간의 재비산먼지 농도값의 산출을 위해 추가로 타깃공간의 온도값 및 타깃공간의 습도값을 이용한다는 점에서 전술한 실시예와 상이하다.
재비산먼지 산출서버(200)는 통신 네트워크(N)를 통해 미세먼지 측정기(100)로부터 전송된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값 및 타깃공간의 온도값 및 타깃공간의 습도값을 이용하여 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출할 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버(200)는 재비산먼지 농도값을 산출하는데 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값의 차이에 더하여 타깃공간의 온도값 및 습도값을 고려함으로써 온도 및 습도의 변화에 따른 영향을 고려한 보다 정확한 재비산먼지 농도값을 산출할 수 있다.
데이터수신부(210)는 통신 네트워크(N)를 통해 미세먼지 측정기(100)와 통신을 설정하여 미세먼지 측정기(100)로부터 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값 및 타깃공간의 온도값 및 타깃공간의 습도값을 수신하는 역할을 수행한다. 데이터수신부(210)는 통신 네트워크(N)와의 통신을 설정하기 위한 통신기기(미도시)를 구비한다. 통신기기(미도시)는 통신 네트워크(N)의 종류에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 유선 통신 또는 무선 통신으로 구현될 수 있다. 데이터수신부(210)에 포함된 통신기기(미도시)는 상용 기술로서 구체적 설명은 생략한다.
이하에서는 도 11 및 도 12를 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버(200)에 대해 설명한다.
도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 재비산먼지 산출서버(200)는 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)의 차이값을 이용하여 예비재비산먼지 농도값(e_t1,e_t3,...)을 산출하고, 타깃공간의 온도값(c_t1,c_t3,...) 및 타깃공간의 습도값(d_t1,d_t3,...)을 이용하여 예비재비산먼지 농도값(e_t1,e_t3,...)을 보정함으로써 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 산출할 수 있다.
도 11에 나타난 바와 같이, DB부(230)는 데이터수신부(210)에 의해 수신된 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...)을 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간(t1,t3,...)별로 저장하고, 데이터수신부(210)에 의해 수신된 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)을 배경공간의 미세먼지 농도값의 산출시간(t2,t4,...)별로 저장하며, 데이터수신부(210)에 의해 수신된 타깃공간의 온도값(c_t1,c_t3,...) 및 타깃공간의 습도값(d_t1,d_t3,...)을 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간(t1,t3,...)별로 저장한다.
또한 DB부(230)는 후술하는 재비산먼지농도 산출부(250)에 의해 산출된 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...)의 산출시간별(t1, t3,...)로 저장할 수 있다.
도 11 및 도 12에 나타난 바와 같이, 재비산먼지농도 산출부(250)는 DB부(230)로부터 서로 인접한 산출시간들의 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값의 한쌍(a_t1 및 b_t2, a_t3 및 b_t4,...) 을 추출하여 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들(t1,t3,...)별로 예비재비산먼지 농도값(e_t1,e_t3,...)을 산출한다.
예비재비산먼지 농도값(e_t1,e_t3,...)은 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)의 차이에 비례하는 산출식에 의해 계산될 수 있다. 또는 예비재비산먼지 농도값(e_t1,e_t3,...)은, 사전에 신뢰성이 높은 기준 재비산먼지 농도측정기에 의해 타깃공간에서 실제로 측정한 재비산먼지 농도값을 출력으로 위의 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)을 입력으로 하는 룩업테이블을 사전에 마련하여 이용하여 산출할 수 있다.
재비산먼지농도 산출부(250)는 DB부(230)로부터 타깃공간의 온도값(c_t1,c_t3,...), 타깃공간의 습도값(d_t1,d_t3,...)을 추출하여 위에서 산출한 예비재비산먼지 농도값(e_t1,e_t3,...)의 보정을 위한 보정계수(f_t1,f_t3,...)를 산출한다.
보정계수(f_t1,f_t3,...)는 타깃공간의 온도값(c_t1,c_t3,...)에 비례하면서 타깃공간의 습도값(d_t1,d_t3,...)에 반비례하는 산출식에 의해 계산될 수 있다. 또는 보정계수(f_t1,f_t3,...)는 사전에 신뢰성이 높은 기준 재비산먼지 농도측정기에 의해 타깃공간에서 실제로 측정한 재비산먼지 농도값을 출력으로 위의 예비재비산먼지 농도값(e_t1,e_t3,...)을 입력으로 하는 룩업테이블을 사전에 작성하여 산출할 수 있다.
재비산먼지농도 산출부(250)는 위에서 산출된 예비재비산먼지 농도값(e_t1,e_t3,...)과 보정계수(f_t1,f_t3,...)를 곱하여 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들(t1,t3,...)별로 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 산출한다.
이하에서는 도 10 및 도 13 및 도 14를 참조하여 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버(200)의 변형예에 대해 설명한다. 전술한 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 설명을 생략한다.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 재비산먼지농도 산출부(250)는 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...) 및 타깃공간의 온도값(c_t1,c_t3,...) 및 타깃공간의 습도값(d_t1,d_t3,...)을 입력으로 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 출력으로 하는 지도학습 머신러닝을 활용하여 구현될 수 있다.
이와 같이 본 실시예에 따른 재비산먼지 산출서버(200)는 재비산먼지 농도값을 산출하는데 머신러닝을 활용하여 재비산먼지 농도값에 영향을 미치는 다양한 변수들간의 관계를 효과적으로 반영함으로써 보다 정확한 재비산먼지 농도값을 산출할 수 있다.
구체적으로 재비산먼지농도 산출부(250)는 사전에 확보된 타깃공간의 미세먼지 농도학습값, 배경공간의 미세먼지 농도학습값, 타깃공간의 온도학습값, 타깃공간의 습도학습값의 특성에 대해 사전에 검증된 타깃공간의 재비산먼지 농도라벨값을 출력으로 하는 학습데이터 세트를 이용하여 지도학습 신경망 머신러닝을 수행하여 재비산먼지농도값 산출모델(252)을 생성할 수 있다. 본 실시예에서는 신경망의 구조를 1개의 히든레이어와 3개의 노드를 구비하는 것으로 예시하였으나, 신경망의 구조는 다양하게 구현될 수 있다.
재비산먼지농도 산출부(250)는 지도학습 신경망 머시러닝 외에도 다양한 지도학습 머신러닝 알고리즘을 적용할 수 있다. 본 실시예의 재비산먼지농도 산출부(250)에 적용되는 지도학습 머신러닝 알고리즘은 상용기술로 구체적인 설명은 생략한다.
도 13 및 도 14에 도시된 바와 같이, 재비산먼지농도 산출부(250)는 DB부(230)로부터 추출한 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값의 한쌍(a_t1 및 b_t2, a_t3 및 b_t4, ...)과 타깃공간의 온도값(c_t1,c_t3,...), 타깃공간의 습도값(d_t1,d_t3,...)을 재비산먼지농도값 산출모델(252)에 입력하여 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들(t1, t3, ...)별로 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 산출한다.
이하에서는 도 1 및 도 8 및 도 15를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템(1)의 동작을 설명한다.
먼저, 미세먼지 측정기(100)는 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향이 적은 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하여 미세먼지를 각각 검출한다(S110).
다음, 미세먼지 측정기(100)는 S110 단계에서 검출된 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)을 산출한다(S120).
다음, 미세먼지 측정기(100)는 S120 단계에서 산출된 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)을 통신 네트워크(N)를 통해 재비산먼지 산출서버(200)로 전송한다(S130).
다음, 재비산먼지 산출서버(200)는 S130 단계에서 전송된 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)을 DB부(230)에 저장한다(S140).
다음, 재비산먼지 산출서버(200)는 S140 단계에서 DB부(230)에 저장된 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)을 추출하여 비교하여 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 산출한다(S150).
이하에서는 도 10 내지 도 14 및 도 16을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 재비산먼지 측정시스템(2)의 동작을 설명한다.
먼저, 미세먼지 측정기(100)는 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향이 적은 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하여 미세먼지를 각각 검출하면서, 상기 타깃공간의 유체에 포함된 온도 및 습도를 검출한다(S210)
다음, 미세먼지 측정기(100)는 S210 단계에서 검출된 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)을 산출한다(S220).
다음, 미세먼지 측정기(100)는 S210 단계에서 검출된 타깃공간의 온도값 및 타깃공간의 습도값과 S220 단계에서 산출된 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)을 통신 네트워크(N)를 통해 재비산먼지 산출서버(200)로 전송한다(S230).
다음, 재비산먼지 산출서버(200)는 S230 단계에서 전송된 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...) 및 타깃공간의 온도값(c_t1,c_t3,...) 및 타깃공간의 습도값(d_t1,d_t3,...)을 DB부(230)에 저장한다(S240).
다음, 재비산먼지 산출서버(200)는 S240 단계에서 저장된 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...) 및 타깃공간의 온도값(c_t1,c_t3,...) 및 타깃공간의 습도값(d_t1,d_t3,...)을 추출하여 분석함으로써 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 산출한다(S250).
S250 단계는, 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...) 및 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...)의 차이값을 이용하여 예비재비산먼지 농도값을 산출하는 단계와,타깃공간의 온도값(c_t1,c_t3,...) 및 타깃공간의 습도값(d_t1,d_t3,...)을 이용하여 산출된 예비재비산먼지 농도값(e_t1,e_t3,...)을 보정하여 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 산출하는 단계를 구비할 수 있다.
또는, S250 단계는 재비산먼지 산출서버(200)가 사전에 확보된 타깃공간의 미세먼지 농도학습값, 배경공간의 미세먼지 농도학습값, 타깃공간의 온도학습값 및 타깃공간의 습도학습값의 특성에 대해 사전에 검증된 타깃공간의 재비산먼지 농도라벨값을 출력으로 하는 학습데이터 세트를 이용하여 지도학습 머신러닝을 수행하여 재비산먼지농도값 산출모델(252)을 생성하는 단계와, 재비산먼지 산출서버(200)가 미세먼지 측정기(100)로부터 전송된 타깃공간의 미세먼지 농도값(a_t1,a_t3,...), 배경공간의 미세먼지 농도값(b_t2,b_t4,...), 타깃공간의 온도값(c_t1,c_t3,...) 및 타깃공간의 습도값(d_t1,d_t3,...)을 재비산먼지농도값 산출모델(252)에 입력하여 타깃공간의 재비산먼지 농도값(g_t1,g_t3,...)을 산출하는 단계를 구비할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다.
따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
1, 2 : 재비산먼지 측정시스템 100 : 미세먼지 측정기
110 : 유체가이드부 111 : 제1 유입관
111-1 : 유입구 112 : 제2 유입관
112-1 : 유입구 113 : 유출관
113-1 : 유출관유입부 113-2 : 유출관유출부
113-3 : 유출관연결부 113-5 : 유출구
115 : 분배관 117 : 선택기
117-1 : 차단모듈 117-2 : 구동모듈
119 : 유동팬 130 : 미세먼지 검출부
150 : 히팅부 170 : 제어부
172 : 동작제어모듈 174 : 미세먼지농도산출모듈
176 : 데이터전송모듈 180 : 몸체
190 : 구분수단 200 : 재비산먼지 산출서버
210 : 데이터수신부 230 : DB부
250 : 재비산먼지농도 산출부
252 : 재비산먼지농도값 산출모델 270 : 표시부
110 : 유체가이드부 111 : 제1 유입관
111-1 : 유입구 112 : 제2 유입관
112-1 : 유입구 113 : 유출관
113-1 : 유출관유입부 113-2 : 유출관유출부
113-3 : 유출관연결부 113-5 : 유출구
115 : 분배관 117 : 선택기
117-1 : 차단모듈 117-2 : 구동모듈
119 : 유동팬 130 : 미세먼지 검출부
150 : 히팅부 170 : 제어부
172 : 동작제어모듈 174 : 미세먼지농도산출모듈
176 : 데이터전송모듈 180 : 몸체
190 : 구분수단 200 : 재비산먼지 산출서버
210 : 데이터수신부 230 : DB부
250 : 재비산먼지농도 산출부
252 : 재비산먼지농도값 산출모델 270 : 표시부
Claims (23)
- 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향이 적은 배경공간으로부터 유체를 사전에 정해진 시차를 두고 각각 선택적으로 유입하고, 각각 선택적으로 유입된 타깃공간의 유체 및 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지를 각각 검출하며, 그 검출된 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하고, 그 산출된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 사전에 설정된 통신 네트워크를 통해 외부로 전송하는 미세먼지 측정기; 및
상기 통신 네트워크를 통해 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 이용하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 재비산먼지 산출서버를 포함하고,
상기 미세먼지 측정기는 상기 타깃공간과 상기 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하기 위한 유체가이드부와, 상기 유체가이드부에 각각 선택적으로 유입된 상기 타깃공간의 유체 및 상기 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지를 각각 검출하기 위한 1개의 미세먼지 검출부와, 상기 미세먼지 검출부에 의해 검출된 상기 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 상기 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하여 상기 통신 네트워크를 통해 외부로 전송하는 제어부를 구비하며,
상기 유체가이드부는 상기 타깃공간과 상기 배경공간으로부터 유체를 각각 유입하기 위한 유입관들과 상기 유입관들로 각각 유입된 유체를 외부로 배출하기 위한 유출관과, 상기 유입관들의 각 유출구들과 상기 유출관의 유입구를 연결하기 위한 분배관과, 상기 분배관에 배치되고 상기 제어부의 제어에 의해 상기 유입관들로 유입된 상기 타깃공간의 유체 및 상기 배경공간의 유체를 상기 유출관으로 선택적으로 유도하기 위한 채널들을 형성하는 선택기와, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 유입관, 상기 유출관 및 상기 채널들에 유체의 흐름을 발생시키기 위한 유동팬을 구비하고,
상기 미세먼지 검출부는 상기 제어부의 제어에 의해 동작하고, 상기 채널들에 의해 상기 유출관으로 유도된 상기 타깃공간의 유체 또는 상기 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지의 입자를 광산란 방식에 의해 검출하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 유동팬을 구동시키기 위한 구동속도를 설정하고, 상기 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 상기 설정된 유동팬의 구동속도값을 이용하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값을 산출하고, 상기 배경공간의 미세먼지 검출값 및 상기 설정된 유동팬의 구동속도값을 이용하여 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제1항에 있어서,
상기 미세먼지 측정기는 상기 유입관들에 배치되어 상기 제어부의 제어에 의해 열을 발생하는 히팅부를 더 구비하고,
상기 제어부는 상기 히팅부가 사전에 정해진 온도를 유지하도록 상기 히팅부를 제어하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제1항에 있어서,
상기 유입관들은 상기 타깃공간으로부터 유체를 유입하기 위한 제1 유입관과 상기 배경공간으로부터 유체를 유입하기 위한 제2 유입관으로 구성되고,
상기 제1 유입관은 유입구 측이 하측방향을 향하도록 경사져 배치되고, 유입구의 개구방향이 하측방향으로 비스듬하게 형성되는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제6항에 있어서,
상기 제1 유입관 및 상기 제2 유입관의 각 유출구들의 단면적이 상기 제1 유입관 및 상기 제2 유입관의 각 유입구들의 단면적보다 작게 형성되는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제6항에 있어서,
상기 제1 유입관 및 상기 제2 유입관은 각 유입구들에 지름이 10㎛ 이하의 미세먼지를 통과시키기 위한 차단망을 각각 구비하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제6항에 있어서,
상기 유출관의 단면적은 상기 제1 유입관 및 상기 제2 유입관의 각 유입구들의 단면적보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제6항에 있어서,
상기 유출관은 중력 방향으로 배치된 유출관유입부와, 중력 방향에 대해 수평으로 배치된 유출관유출부, 상기 유출관유입부 및 상기 유출관유출부를 연결하고 호 모양으로 굴곡지게 형성된 유출관연결부를 구비하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제6항에 있어서,
상기 선택기는 유입포트들이 상기 제1 유입관 및 상기 제2 유입관의 각 유출구들에 연결되고, 유출포트가 상기 유출관의 유입구에 연결되는 3방향 솔레노이드 밸브인 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제1항에 있어서,
상기 미세먼지 측정기는 상기 타깃공간의 재비산먼지가 상기 배경공간으로 직접적으로 전달되지 않도록 상기 타깃공간과 상기 배경공간을 구분하는 구분수단을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제12항에 있어서,
상기 미세먼지 측정기는 도로와 인도 사이의 경계에 배치되는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제1항에 있어서,
상기 재비산먼지 산출서버는 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 미세먼지 측정기의 상기 미세먼지 농도값들의 산출시간들 별로 저장하는 DB부와, 상기 DB부로부터 상기 미세먼지 농도값들의 산출시간들이 서로 인접한 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값의 한 쌍을 추출하고 비교하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들별로 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 재비산먼지농도 산출부를 구비하고,
상기 DB부는 상기 재비산먼지농도 산출부에 의해 산출된 상기 재비산먼지 농도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별로 저장하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제14항에 있어서,
상기 재비산먼지농도 산출부는 사전에 확보된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도학습값, 상기 배경공간의 미세먼지 농도학습값의 특성에 대해 사전에 검증된 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도라벨값을 출력으로 하는 학습데이터 세트를 이용하여 지도학습 머신러닝을 수행하여 재비산먼지농도값 산출모델을 생성하고,
상기 재비산먼지농도 산출부는 상기 DB부로부터 추출된 상기 한 쌍의 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 재비산먼지농도값 산출모델에 입력하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들별로 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제1항에 있어서,
상기 미세먼지 측정기는 상기 타깃공간의 유체에 포함된 온도 및 습도를 검출하는 온습도부를 더 구비하고,
상기 미세먼지 측정기는 상기 온습도부에 의해 검출된 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값과 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 통신 네트워크를 통해 상기 재비산먼지 산출서버로 전송하며,
상기 재비산먼지 산출서버는 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값 및 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 이용하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제16항에 있어서,
상기 재비산먼지 산출서버는, 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별로 저장하고, 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 배경공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별로 저장하며, 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 온도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별 저장하며, 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 습도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별로 저장하는 DB부와, 상기 DB부로부터 상기 미세먼지 농도값들의 산출시간들이 서로 인접한 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값의 한 쌍을 추출하고 그 추출한 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간에 대응하는 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 추출하여 분석하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간들별로 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 재비산먼지농도 산출부를 구비하고,
상기 DB부는 상기 재비산먼지농도 산출부에 의해 산출된 상기 재비산먼지 농도값을 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값의 산출시간별로 저장하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제17항에 있어서,
상기 재비산먼지농도 산출부는 상기 DB부로부터 추출된 상기 한 쌍의 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값의 차이값을 이용하여 예비재비산먼지 농도값을 산출하고, 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 이용하여 상기 예비재비산먼지 농도값을 보정하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 제17항에 있어서,
상기 재비산먼지농도 산출부는 사전에 확보된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도학습값, 상기 배경공간의 미세먼지 농도학습값, 상기 타깃공간의 온도학습값 및 상기 타깃공간의 습도학습값의 특성에 대해 사전에 검증된 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도라벨값을 출력으로 하는 학습데이터 세트를 이용하여 지도학습 머신러닝을 수행하여 재비산먼지농도값 산출모델을 생성하고,
상기 재비산먼지농도 산출부는 상기 DB부로부터 추출된 상기 한 쌍의 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값과, 상기 DB부로부터 추출된 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 상기 재비산먼지농도값 산출모델에 입력하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템. - 미세먼지 측정기와, 그 미세먼지 측정기와 사전에 설정된 통신 네트워크를 통해 연결되는 재비산먼지 산출서버를 포함하는 재비산먼지 측정시스템의 동작방법에 있어서,
상기 미세먼지 측정기가 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향이 적은 배경공간으로부터 유체를 사전에 정해진 시차를 두고 각각 선택적으로 유입하여 미세먼지를 각각 검출하는 단계;
상기 미세먼지 측정기가 상기 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하는 단계;
상기 미세먼지 측정기가 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 통신 네트워크를 통해 상기 재비산먼지 산출서버로 전송하는 단계; 및
상기 재비산먼지 산출서버가 상기 전송된 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 비교하여 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 미세먼지 측정기는 상기 타깃공간과 상기 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하기 위한 유체가이드부와, 상기 유체가이드부에 각각 선택적으로 유입된 상기 타깃공간의 유체 및 상기 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지를 각각 검출하기 위한 1개의 미세먼지 검출부와, 상기 미세먼지 검출부에 의해 검출된 상기 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 상기 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하여 상기 통신 네트워크를 통해 외부로 전송하는 제어부를 구비하며,
상기 유체가이드부는 상기 타깃공간과 상기 배경공간으로부터 유체를 각각 유입하기 위한 유입관들과 상기 유입관들로 각각 유입된 유체를 외부로 배출하기 위한 유출관과, 상기 유입관들의 각 유출구들과 상기 유출관의 유입구를 연결하기 위한 분배관과, 상기 분배관에 배치되고 상기 제어부의 제어에 의해 상기 유입관들로 유입된 상기 타깃공간의 유체 및 상기 배경공간의 유체를 상기 유출관으로 선택적으로 유도하기 위한 채널들을 형성하는 선택기와, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 유입관, 상기 유출관 및 상기 채널들에 유체의 흐름을 발생시키기 위한 유동팬을 구비하고,
상기 미세먼지 검출부는 상기 제어부의 제어에 의해 동작하고, 상기 채널들에 의해 상기 유출관으로 유도된 상기 타깃공간의 유체 또는 상기 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지의 입자를 광산란 방식에 의해 검출하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템의 동작방법. - 미세먼지 측정기와, 그 미세먼지 측정기와 사전에 설정된 통신 네트워크를 통해 연결되는 재비산먼지 산출서버를 포함하는 재비산먼지 측정시스템의 동작방법에 있어서,
상기 미세먼지 측정기가 재비산먼지가 발생하는 타깃공간과 재비산먼지의 영향이 적은 배경공간으로부터 유체를 사전에 정해진 시차를 두고 각각 선택적으로 유입하여 미세먼지를 각각 검출하는 단계;
상기 미세먼지 측정기가 상기 타깃공간의 유체에 포함된 온도 및 습도를 검출하는 단계;
상기 미세먼지 측정기가 상기 검출된 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하는 단계;
상기 미세먼지 측정기가 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값과 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 상기 통신 네트워크를 통해 상기 재비산먼지 산출서버로 전송하는 단계; 및
상기 재비산먼지 산출서버가 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값 및 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 이용하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 단계를 포함하고,
상기 미세먼지 측정기는 상기 타깃공간과 상기 배경공간으로부터 유체를 선택적으로 유입하기 위한 유체가이드부와, 상기 유체가이드부에 각각 선택적으로 유입된 상기 타깃공간의 유체 및 상기 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지를 각각 검출하기 위한 1개의 미세먼지 검출부와, 상기 미세먼지 검출부에 의해 검출된 상기 타깃공간의 미세먼지 검출값 및 상기 배경공간의 미세먼지 검출값을 분석하여 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값을 산출하여 상기 통신 네트워크를 통해 외부로 전송하는 제어부를 구비하며,
상기 유체가이드부는 상기 타깃공간과 상기 배경공간으로부터 유체를 각각 유입하기 위한 유입관들과 상기 유입관들로 각각 유입된 유체를 외부로 배출하기 위한 유출관과, 상기 유입관들의 각 유출구들과 상기 유출관의 유입구를 연결하기 위한 분배관과, 상기 분배관에 배치되고 상기 제어부의 제어에 의해 상기 유입관들로 유입된 상기 타깃공간의 유체 및 상기 배경공간의 유체를 상기 유출관으로 선택적으로 유도하기 위한 채널들을 형성하는 선택기와, 상기 제어부의 제어에 의해 상기 유입관, 상기 유출관 및 상기 채널들에 유체의 흐름을 발생시키기 위한 유동팬을 구비하고,
상기 미세먼지 검출부는 상기 제어부의 제어에 의해 동작하고, 상기 채널들에 의해 상기 유출관으로 유도된 상기 타깃공간의 유체 또는 상기 배경공간의 유체에 포함된 미세먼지의 입자를 광산란 방식에 의해 검출하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템의 동작방법. - 제21항에 있어서,
상기 재비산먼지 농도값의 산출 단계는, 상기 재비산먼지 산출서버가 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값 및 상기 배경공간의 미세먼지 농도값의 차이값을 이용하여 예비재비산먼지 농도값을 산출하는 단계와, 상기 재비산먼지 산출서버가 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 이용하여 상기 예비재비산먼지 농도값을 보정하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템의 동작방법. - 제21항에 있어서,
상기 재비산먼지 농도값의 산출 단계는, 상기 재비산먼지 산출서버가 사전에 확보된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도학습값, 상기 배경공간의 미세먼지 농도학습값, 상기 타깃공간의 온도학습값 및 상기 타깃공간의 습도학습값의 특성에 대해 사전에 검증된 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도라벨값을 출력으로 하는 학습데이터 세트를 이용하여 지도학습 머신러닝을 수행하여 재비산먼지농도값 산출모델을 생성하는 단계와, 상기 재비산먼지 산출서버가 상기 미세먼지 측정기로부터 전송된 상기 타깃공간의 미세먼지 농도값, 상기 배경공간의 미세먼지 농도값, 상기 타깃공간의 온도값 및 상기 타깃공간의 습도값을 상기 재비산먼지농도값 산출모델에 입력하여 상기 타깃공간의 재비산먼지 농도값을 산출하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 재비산먼지 측정시스템의 동작방법.
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| KR1020210171854A KR102660063B1 (ko) | 2021-12-03 | 2021-12-03 | 다중채널 전환방식에 의한 재비산먼지 측정시스템 및 그의 동작방법 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| AMND | Amendment | ||
| E601 | Decision to refuse application | ||
| X091 | Application refused [patent] | ||
| AMND | Amendment | ||
| X701 | Decision to grant (after re-examination) | ||
| GRNT | Written decision to grant |