KR20100070467A - 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템 - Google Patents

무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템 Download PDF

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KR20100070467A
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박덕신
권순박
조영민
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 무선으로 센서신호를 모니터링 할 수 있는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 다수의 사람이 이용하는 공공시설에서 온도와 습도, 미세먼지, 악취, 이산화탄소 등의 물리 인자를 근거리 통신 프로토콜인 지그비(zigbee)를 이용하여 실시간으로 계측하되, 무선, 저전력 방식을 사용함에 따라 저렴한 비용으로 다량 제작하여 광범위한 지역의 공기질을 측정할 수 있는 새로운 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템에 관한 것이다.
센서네트워크, 공기질, 모니터링, 제어 시스템, 무선통신, 게이트웨이장치

Description

무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템{Air quality monitoring system based on wireless sensor network}
본 발명은 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 사람이 이용하는 공공시설에서 온도와 습도, 미세먼지, 악취, 이산화탄소(CO2) 등의 물리 인자를 근거리 통신 프로토콜인 Zigbee를 기반으로 하여 실시간 계측할 수 있는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 환경조건은 많은 물리적인 인자들의 상호 작용의 결과로 도출되는 바, 이러한 물리 인자에는 온도, 상대습도, 공기유동, 환기, 조명, 소음, 진동, 먼지, 전자기 현상, 공기 이온, 정전기 등이 있는 바, 이러한 물리 인자들이 환경 조건 형성에 영향을 미치게 되며, 특히 인간에 대한 삶의 질에 큰 영향을 미치게 된다.
이에, 다양한 환경/기후 제어시스템을 통해 이를 효과적으로 개선하여 인간이 쾌적하게 사는데 불편함을 느끼지 않도록 되어 있다.
특히, 이러한 물리 인자 중에 온도 및 습도, 이산화탄소(CO2), 먼지 등은 건강과 열적 편안함 및 공기질과 다양한 연관이 있다.
여기서, 상기 습도는 신체의 증발 열손실에 영향을 주게 되는데, 상대습도가 높을수록 피부와 주변 공기 사이의 수증기압 구배가 완만해져서 발한 작용과 열손실이 줄어들게 되어 열적인 편안함을 느끼게 되고, 반면 여름철에는 상대습도가 낮을수록 시원함을 느끼므로 열적인 편안함을 느끼게 되는 것이다.
또한, 상기 이산화탄소는 그 농도가 증가하면 인간의 호흡 운동이 증가하여 폐포 내 환기를 증대시킴으로써, 폐포 내의 이산화탄소량을 일정하게 유지한다.
공기 중의 이산화탄소 농도가 3%가 되면 호흡이 증가하고, 4%가 되면 폐포 내의 이산화탄소가 증가하기 시작하여 호흡곤란, 두통, 이명 등의 증상을 일으키게 된다.
단시간일 경우 5%까지 참을 수 있으나, 그 이상의 농도가 되면 호흡곤란이 현저해지고, 생명도 위험하게 된다.
따라서, 이산화탄소 농도는 실내공기의 환기상태를 평가하는 지표로 이용되는바, 환기가 불량한 실내는 온도나 습도 상승으로 불쾌감을 유발할 수 있으며, 공기 중의 분진이나 세균 수의 증가 등으로 인하여 실내 공기질이 악화 되기 때문에 환기가 반드시 필요하다.
통상, 이산화탄소 농도가 1,000ppm 또는 1,500ppm 이상이 되면 그 실내의 환기는 불량한 것으로 간주 된다.
한편, 현행 실내 공기질에 관한 기준인 "다중 이용시설 등의 실내 공기질 관리법"에서 지정하고 있는 유지기준에 따르면 미세먼지(PM10), 이산화탄소(CO2), 포름알데히드(HCHO), 일산화탄소(CO) 및 총부유세균 등 5개 항목이 있고, 라돈(Rn), 휘발성유기화합물(TVCOS), 이산화질소(NO2), 석면(Asbestos), 오존(O5) 등 5개 항목이 권고항목이며, 유지항목은 연 2회 이상, 권고항목은 연 1회 이상 측정 및 보고하여야 한다.
또한, 환경부에서는 2004년 12월 "실내 공기질 관리 기본계획 수립·확정"이라는 보도자료를 배포하였는데 이 자료에서 정부는 쾌적한 실내환경 조성을 통한 국민건강 보호를 위하여 범정부 차원의 실내 공기질 관리 중장기(2004-2008) 로드맵인 "실내 공기질 규제 기본계획"을 수립하였다고 발표하였다.
특히, 지하역사, 빌딩, 학교 등 다수의 사람이 이용하는 공공시설에서의 공기질을 보다 정확하고 신속하게 파악하는 것이 실내 공기질의 관리에 있어서 중요한 문제로 부각되고 있다.
이에, 종래에는 측정장비를 통해 상기의 물리 인자 중, 측정하고자 하는 물리 인자만을 별도로 측정하게 되므로 공기질에 영향을 미치는 다른 여러 물리 인자를 배제하게 되며, 그로 인하여 공기질을 정확하게 파악하는데 문제점이 있었다.
따라서, 이를 해결하기 위해 국내특허등록 제620060호, 철도 차량용 객실 공 기질 모니터링 및 제어시스템이 개시되어 있는바, 이는 각각의 센싱 수단 및 제어수단을 연결하는 연결부가 통신 회선을 통하여 데이터를 교신하기 위한 입출력 통신 인터페이스로 구성되어 있어 여러 개의 센싱 수단을 각각의 제어수단에 연결하기 위해서는 많은 유선 케이블이 사용된다.
따라서, 광범위한 지역의 공기질을 파악하기 위해서는 상기 유선 케이블의 길이를 길게 설정하는 것이 필요하지만 현실적으로 이를 설치하고 운영하는데는 한계가 있다.
이에, 지능화된 네트워크를 이용하여 원하는 항목이나 인자를 손쉽게 모니터링할 수 있으며, 특히 근거리 통신 프로토콜인 Zigbee를 기반으로 하는 무선센서 네트워크 시스템이 광범위하게 적용되고 있다.
무선센서 네트워크는 다양한 센서들의 배열에서 서버의 저장장소로 데이터를 전송하도록 설계되어 있으며, 통신망에서는 단순한 한 방향의 데이터 흐름보다는 전력소모를 최소화하고, 정보용량을 최대화하기 위해 시스템의 개별 요소가 자신의 자료를 정리하는 동시에, 필터링을 통해 어떤 데이터를 보낼 것인지를 결정하게 된다.
이러한 무선센서 네트워크 시스템의 구성은 도 에 도시된 바와 같이, 환경요소를 감지하는 센서노드(sensor node)와, 여러 개의 센서노드에서 수집된 정보를 서버로 이송하는 역할을 하는 베이스스테이션 그리고, 센서네트워크 서버로 구성된다.
그런데, 일부 공공시설에 설치되어 운영되는 공기질 측정장비는 규모가 크 고, 고가의 센서로 이루어져 공공시설, 특히 지하 역사와 같이 넓은 장소의 원하는 위치에 설치하는데 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 온도와 습도, 미세먼지, 악취, 이산화탄소 등의 물리 인자를 근거리 통신 규약인 zigbee를 이용하여 실시간으로 계측함으로써, 종래의 공기질 모니터링 시스템이 갖추지 못한 무선, 저전력 방식을 사용함에 따라 저렴한 비용으로 다량 제작하여 광범위한 지역의 공기질을 측정할 수 있는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템을 제공하고자 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 광범위한 지역의 온도, 습도, 미세먼지, 이산화탄소 등을 실시간으로 검출하여 이를 종합적으로 분석한 후 그 결과를 실시간으로 디스플레이하는 공기질 모니터링 시스템에 있어서, 상기 온도, 습도, 미세먼지, 이산화탄소 등의 농도를 감지하는 센서부(11a ~ 14a)와, 상기 센서부(11a ~ 14a)에서 감지한 값을 직접 계산하여 RF 신호로 전송하는 제어부(11b ~ 14b)를 포함하는 센서노드(11 ~ 14)로 이루어진 컴포넌트형 센싱수단(10)과; 상기 센싱수단(10)의 제어부(11b ~ 14b)에서 도출되는 계산값을 디지털 신호로 변환하여 무선 신호로 수신하는 무선통신수단(20)과; 상기 무선통신수단(20)을 통해 전송된 공기질에 대한 정보가 실시간으로 디스플레이되는 모니터링수단(30)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
바람직한 실시예로서, 상기 센싱수단(10)의 먼지검출센서노드(13)는 그 센서부(13a)에서 출력되는 전압값을 이용하여 자체 보정하되, 풍동(Wind tunnel) 내부에 센서부(13a)를 설치하고, 외부의 측정기기를 연결한 후 일정 유량으로 풍동 내부의 공기를 배출시키는 동시에 일정량의 먼지를 주입시켜 풍동 내부의 먼지 농도를 검출하는 자체 보정을 실시하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱수단(10)의 이산화탄소 검출센서노드(14)는 그 센서부(13a)에서 출력되는 전압값을 이용하여 자체 보정하되, 상기 센서부(14a)를 이산화탄소 챔버 내부에 설치하고, 일정 량의 표준 이산화탄소 가스를 챔버에 주입한 다음, 센서부(14a)로부터 외부에 연결한 측정기기를 통해 전압의 변화를 확인하고 오차 값을 보정하여 보정을 위한 수식을 통해 출력되는 전압 값에 해당되는 이산화탄소 농도 값을 검출하는 자체 보정을 실시하는 것을 특징으로 한다.
상기 센싱수단(10)의 센서노드(11 ~ 14)의 프로그래밍, 업데이터, 네트워크 관리 및 수집 데이터를 상기 모니터링수단(30)에 포함된 센서네트워크 서버(31)의 이더넷(ethernet)으로 연결하는 각각의 싱크노드(16~19)가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 센싱수단(10)은 연속적으로 작동하지 않고 일정한 주기를 통해 반복적으로 작동하는 슬립 주기에 의해 작동되는 것을 특징으로 한다.
상기 센싱수단(10)의 센서노드(11~14)는 최상위 노드와 연결되어 그 최상위 노드로부터 감지주기와 슬립 주기의 제어를 받아 전력소모를 최소화할 수 있도록 트리구조로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센싱수단(10)은 데이터의 흐름방향에 놓인 센서노드(11~14)의 거리가 서로 멀 경우에 시작점에서부터 완료점까지를 연결하는 연결기 역할의 라우터(15)가 구비된 것을 특징으로 한다.
상기 무선통신수단(20)은 근거리 무선통신 프로토콜인 지그비(Zigbee)가 탑재되고, 전송데이터의 처리를 위한 메모리 및 플래시 메모리와; 각 장치를 제어하는 중앙처리장치(CPU)와; 무선 통신 인터페이스를 제공하는 무선 모듈과; 상기 무선 모듈과 연결되며, 무선 게이트웨이장치(21)의 외부로 돌출된 안테나와; 상기 무선 게이트웨이장치(21)의 전면패널(FRONT PANNEL)에 위치하여 데이터 전송상태, 라인의 이상유무 등을 표시하는 복수의 엘이디(LED)로 구성된 게이트웨이장치인 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 모니터링수단(30)은 싱크노드(16~19)와 이더넷을 통해 연결되고, 중앙처리장치의 메모리에 저장된 상태에서 모니터링 및 로그 기능을 갖는 센서네트워크 서버(31)와, 상기 센서네트워크 서버(31)로 전달받은 현재의 공기질에 대한 데이터 정보를 디스플레이하는 디스플레이장치(32)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
이상에서 본 바와 같이, 본 발명에 따른 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템에 의하면, 종래의 가격이 비싼 측정 장비를 배제하고, 대신에 무선, 저전력 방식을 사용하는 동시에, 저렴한 비용으로 다량 제작함으로써, 광범위 한 지역의 공기질을 효율적으로 측정할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 구성에 대해 상세하게 설명하면 다음과 같다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템을 나타내는 개략적인 구성도이다.
본 발명은 설계 시 센서노드의 수명을 최대화하기 위하여 전력 소모를 최소화하여야 하고, 광범위한 지역에 다량의 센서를 설치해야 하므로 가격이 저렴하여야 하며, 상황변화에 능동적으로 대처해야 하므로 토폴로지(위상) 변화의 수용 및 해결 능력 등을 구비하여야 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 광범위한 지역의 공기질을 측정할 수 있도록 이와 관련된 컴포넌트형 센싱수단(10)을 구비하게 되는 바, 상기 센싱수단(10)은 온도와 습도, 미세먼지, 악취, 일산화탄소 및 이산화탄소 등의 유해가스를 각각 실시간으로 검출하게 된다.
이때, 상기 온도와 습도를 감지하는 온도/습도센서노드(11,12)로는 센서부(11a,12a)에서 온도와 습도값을 감지한 값을 제어부(11b,12b)인 MCU(Micro Control Unit)에서 직접 계산하여 디지털(RF) 신호로 무선통신수단(20)인 게이트웨이장치(21)에 전송하는 바, 기존의 아날로그 방식의 센서에서의 온도에 따른 습도 출력값의 변화를 개선하여 그 온도 및 습도 간의 변수 관계까지도 계산하여 출력값 을 표시하게 된다.
또한, 공기 중에 부유하는 먼지의 농도를 측정하는 먼지검출센서노드(13)는 공기 유입구를 통해 유입된 공기 중의 먼지 크기를 광학 센서를 이용하여 감지하고 이를 크기에 따라 일정한 전압의 출력을 일정한 시간동안 수행하여 적산할 경우, 공기 중 먼지의 농도를 계산할 수 있도록 되어 있다.
이때, 상기 먼지검출센서노드(13)는 상용화된 입자계측기와는 달리, 센서부(13a)에서 출력되는 전압값을 이용하여 자체 보정하는 바, 보정 절차는 ASHRAE 제작 표준에 맞게 제작된 풍동(Wind tunnel) 내부에 센서부(13a)를 설치하고, 외부의 측정기기를 연결한 후 일정 유량으로 풍동 내부의 공기를 배출시키면서 동시에 일정량의 먼지를 주입시켜 풍동 내부의 먼지 농도를 검출하게 된다.
상기 먼지검출센서노드(13)는 미세먼지의 농도를 감지하는 센서부(13a)와, 감지된 센서값을 RF신호를 통해 전달하고 제어하는 제어부(13b)로 구성된다.
그리고, 이산화탄소 농도를 감지하는 이산화탄소(CO2) 검출센서노드(14)는 상기 먼지검출센서노드(13)와 마찬가지로, 이산화탄소의 농도를 감지하는 센서부(14a)와, 감지된 센서값을 RF신호를 통해 전달하고 제어하는 제어부(14b)로 구성된다.
상기 센서부(14a)는 아날로그 센서로서, CO2 농도에 따라 0 mV ~ 20mV 사이의 선형적인 전압을 출력하고, 제어부(14b)인 MCU에서는 상기 센서부(14a)에서 나오는 전압의 출력에 따라 CO2 농도를 계산하기 위한 작업이 필요하다.
또한, 다른 센서부와 마찬가지로, 상기 센서부(14a)의 특성에 따라 변화 조절을 위한 보정을 수행해야 한다.
보정절차는 상기 센서부(14a)를 이산화탄소 챔버 내부에 설치한 후, 각각 20%, 40%, 60%의 표준 이산화탄소 가스를 챔버에 주입하고, 센서부(14a)로부터 외부에 연결한 측정기기를 통해 전압의 변화를 확인하고 오차 값을 보정하여 보정을 위한 수식을 만들어낸다.
이와 같이 만들어진 수식을 미들웨어에 입력하면 출력되는 전압 값에 해당되는 이산화탄소 농도 값을 구할 수 있게 된다.
상기와 같은 특성을 갖는 온도/습도센서노드(11,12), 먼지검출센서노드(13), 이산화탄소 검출센서노드(14) 등을 통해 각각 전기적인 신호로 검출된 측정하고자 하는 지역의 온도와 습도, 미세먼지, 이산화탄소 등에 대한 정보는 컴포넌트형 센싱수단(10)의 내부에 장착된 제어부(11b ~ 14b)에서 제어된다.
즉, 상기 각각의 센서(11~ 14)의 내측에 장착된 센서부(11a ~ 14a)에서 검출한 각종 공기질 정보를 통신인터페이스를 통해 전달받은 제어부(11b ~ 14b)에서는 각각의 온도, 습도, 미세먼지, 이산화탄소 등을 소정의 분석 프로그램을 통해 종합 분석한 후 RF 신호를 통해 데이터 전송 기능을 갖는 무선통신수단(20)의 게이트웨이장치(21)를 이용하여 모니터링수단(30)의 센서네트워크 서버(31)로 그 데이터를 전달 및 저장하여 차후의 통계 분석에 이용할 수 있도록 함은 물론, 상기 모니터링수단(30)의 디스플레이장치(32)에 출력시키게 된다.
이때, 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 센싱수단(10)의 온도/습도센서노 드(11,12), 먼지검출센서노드(13), 이산화탄소 검출센서노드(14)의 프로그래밍, 업데이터, 네트워크 관리 및 수집 데이터를 상기 센서네트워크 서버(31)의 이더넷(ethernet)으로 연결하는 각각의 싱크노드(16~19)가 구비되어 있다.
여기서, 상기 싱크노드(16~19)는 모니터링수단(30)의 센서네트워크 서버(31)로부터 각각의 센서노드(11~14)를 관리하기 위하여 데이터 전송 스케쥴을 관리하고 통제하는 제어를 수행하게 된다.
따라서, 상기 센싱수단(10)의 제어부(11b ~ 14b)에서 출력되는 각각의 공기질에 대한 정보 데이터가 싱크노드(16~19)를 통해 센서네트워크 서버(31)로 실시간 전송되는 바, 사용자는 각 센서노드(11~14)로부터 전달받은 현재의 공기질에 대한 데이터 정보를 GUI(Graphic User Interface) 등의 디스플레이장치(32)를 통해 정확하게 확인하여 공기질을 향상시키는 방안을 모색할 수 있게 된다.
한편, 상기 센싱수단(10)의 센서노드(11~14)는 도 3에 도시된 바와 같이, 트리(tree)구조로 이루어져 있는 바, 상기 트리 구조는 저전력을 위해 고안된 구조로서, 트리 구조의 모든 센서노드(11~14)는 최상위 노드와 연결되어 그 최상위 노드로부터 감지주기와 슬립 주기의 제어를 받아 전력소모를 최소화하게 된다.
상기 센서노드(11~14)가 서로 멀리 떨어져 있는 경우 중간에 데이터를 연결하는 역할을 해줄 루트가 필요한 바, 상기 루트는 자신의 센서 데이터를 상위 노드(parent-node)에게 전송하고, 하위 노드(child-node)의 센서 데이터를 상위 노드로 전달하는 역할을 하게 된다.
한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 데이터의 흐름방향에 놓인 센서노드(11~14) 의 거리가 서로 멀 경우에 시작점에서부터 완료점까지를 연결하는 연결기 역할의 라우터(router)(15)가 구비되어 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 디스플레이장치(32)에서, 왼쪽의 '노드 트리' 창에는 현재 네트워크 상에 등록된 노드들이 표시되고, 그 하단부의 '받은 정보' 창에는 센서노드(11~14)들로부터 전달받은 공기질에 대한 데이터 정보와 데이터 전달 경로의 ID가 표시된다.
오른쪽의 '센서 정보' 창에는 '네트워크'와 '노드정보' 탭이 표시되어 있는 바, 상기 '네트워크' 탭은 네트워크 내부의 노드와 네트워크 연결 상태 등을 웹 브라우저를 통해 표시해 주고, 상기 '노드정보' 탭은 센서 노드(11~14)들의 센서 데이터 값을 그래프를 통해 표시해 주게 된다.
이때, 상기 2개 이상의 다른 종류 또는 동일 종류의 무선 통신망을 상호 접속하여 통신망 간 정보를 주고받을 수 있게 하는 무선통신수단(20)인 게이트웨이장치(21)는 근거리 무선통신 프로토콜인 지그비(Zigbee)를 탑재하고 있다.
이러한 무선통신수단(20)인 게이트웨이장치(21)는 일반적으로 전송데이터의 처리를 위한 메모리 및 플래시 메모리와; 각 장치를 제어하는 중앙처리장치(CPU)와; 무선 통신 인터페이스를 제공하는 무선 모듈과; 상기 무선 모듈과 연결되며, 무선 게이트웨이장치(21)의 외부로 돌출된 안테나와; 상기 무선 게이트웨이장치(21)의 전면패널(FRONT PANNEL)에 위치하여 데이터 전송상태, 라인의 이상유무 등을 표시하는 복수의 엘이디(LED)로 구성된다.
이하, 상기와 같이 구성된 무선 게이트웨이장치(21)에 대하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
공기질을 센싱수단(10)의 센서부(11a ~ 14a)를 이용하여 감지하고, 그 데이터를 전기적인 신호를 통해 제어부(11b ~ 14b)에 전송할 경우, 상기 제어부(11b ~ 14b)는 자체적으로 기 설정되어 있는 공기 오염도 값과 비교한 후 그 결과값을 계산하고 그 값을 디지털 값으로 변환하여 무선 신호로 게이트웨이장치(21)에 전송하게 된다.
이로 인하여, 상기 제어부(11b ~ 14b)에서 디지털 값으로 전송되는 데이터는 안테나를 통해 무선 모듈에 인가된다.
상기 무선 모듈은 상기 중앙처리장치의 제어에 의해 유선으로 전송가능한 규약된 데이터의 형식으로 변환되며, 이는 메모리에 저장된 상태에서 외부장치 인터페이스부를 통해 특정한 외부장치, 즉 모니터링수단(30)으로 전송되거나, 라인을 통해 외부로 전송된다.
이때, 상기 중앙처리장치의 메모리에 저장된 상태에서 모니터링 및 로그(log) 기능의 센서네트워크 서버(31)로 이더넷을 통해 전달하게 되며, 특히 상기 컴포넌트형 센싱수단(10)은 연속적으로 작동하지 않고 일정한 주기를 통해 반복적으로 작동 가능하여 전력 소모를 줄일 수 있도록 되어 있는 바, 이러한 슬립 주기를 조절하여 상기 반복적인 주기를 달리 설정하고, 이를 통해 일정한 시간 단위로 공기질을 측정하게 된다.
따라서, 본 발명에 따른 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템은 공기질에 대한 정보를 컴포넌트형 센싱수단(10)을 통해 감지하고, 이를 제어 부(11b ~ 14b)를 통해 계측하여 근거리 통신 프로토콜인 지그비(Zigbee)를 이용하여 실시간으로 모니터링 할 수 있도록 함으로써, 저렴한 비용으로 광범위한 지역의 공기질을 측정할 수 있는 발명이다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위에서 청구된 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템을 나타내는 개략적인 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템의 센서네트워크 서버를 나타내는 개략적인 블록도,
도 3은 본 발명에 따른 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템의 센서노드의 트리구조를 나타내는 도면,
도 4는 본 발명에 따른 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템의 라우터를 갖는 네트워크의 기본 컨셉을 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 따른 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템의 디스플레이장치를 나타내는 도면이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
10 : 센싱수단 11 : 온도센서노드
12 : 습도센서노드 13 : 먼지검출센서노드
14 : 이산화탄소 검출센서노드 15 : 라우터
20 : 무선통신수단 21 : 게이트웨이장치
30 : 모니터링수단 31 : 센서네트워크 서버
32 : 디스플레이장치

Claims (9)

  1. 광범위한 지역의 온도, 습도, 미세먼지, 이산화탄소 등을 실시간으로 검출하여 이를 종합적으로 분석한 후 그 결과를 실시간으로 디스플레이하는 공기질 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 온도, 습도, 미세먼지, 이산화탄소 등의 농도를 감지하는 센서부(11a ~ 14a)와, 상기 센서부(11a ~ 14a)에서 감지한 값을 직접 계산하여 RF 신호로 전송하는 제어부(11b ~ 14b)를 포함하는 센서노드(11 ~ 14)로 이루어진 컴포넌트형 센싱수단(10)과;
    상기 센싱수단(10)의 제어부(11b ~ 14b)에서 도출되는 계산값을 디지털 신호로 변환하여 무선 신호로 수신하는 무선통신수단(20)과;
    상기 무선통신수단(20)을 통해 전송된 공기질에 대한 정보가 실시간으로 디스플레이되는 모니터링수단(30)을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센싱수단(10)의 먼지검출센서노드(13)는 그 센서부(13a)에서 출력되는 전압값을 이용하여 자체 보정하되, 풍동(Wind tunnel) 내부에 센서부(13a)를 설치하고, 외부의 측정기기를 연결한 후 일정 유량으로 풍동 내부의 공기를 배출시키는 동시에 일정량의 먼지를 주입시켜 풍동 내부의 먼지 농도를 검출하는 자체 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 센싱수단(10)의 이산화탄소 검출센서노드(14)는 그 센서부(13a)에서 출력되는 전압값을 이용하여 자체 보정하되, 상기 센서부(14a)를 이산화탄소 챔버 내부에 설치하고, 일정 량의 표준 이산화탄소 가스를 챔버에 주입한 다음, 센서부(14a)로부터 외부에 연결한 측정기기를 통해 전압의 변화를 확인하고 오차 값을 보정하여 보정을 위한 수식을 통해 출력되는 전압 값에 해당되는 이산화탄소 농도 값을 검출하는 자체 보정을 실시하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센싱수단(10)의 센서노드(11 ~ 14)의 프로그래밍, 업데이터, 네트워크 관리 및 수집 데이터를 상기 모니터링수단(30)에 포함된 센서네트워크 서버(31)의 이더넷(ethernet)으로 연결하는 각각의 싱크노드(16~19)가 구비된 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센싱수단(10)은 연속적으로 작동하지 않고 일정한 주기를 통해 반복적으로 작동하는 슬립 주기에 의해 작동되는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센싱수단(10)의 센서노드(11~14)는 최상위 노드와 연결되어 그 최상위 노드로부터 감지주기와 슬립 주기의 제어를 받아 전력소모를 최소화할 수 있도록 트리구조로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템.
  7. 제1항 또는 제6항에 있어서,
    상기 센싱수단(10)은 데이터의 흐름방향에 놓인 센서노드(11~14)의 거리가 서로 멀 경우에 시작점에서부터 완료점까지를 연결하는 연결기 역할의 라우터(15)가 구비된 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선통신수단(20)은 근거리 무선통신 프로토콜인 지그비(Zigbee)가 탑재되고, 전송데이터의 처리를 위한 메모리 및 플래시 메모리와; 각 장치를 제어하는 중앙처리장치(CPU)와; 무선 통신 인터페이스를 제공하는 무선 모듈과; 상기 무선 모듈과 연결되며, 무선 게이트웨이장치(21)의 외부로 돌출된 안테나와; 상기 무선 게이트웨이장치(21)의 전면패널(FRONT PANNEL)에 위치하여 데이터 전송상태, 라인의 이상유무 등을 표시하는 복수의 엘이디(LED)로 구성된 게이트웨이장치인 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 모니터링수단(30)은 싱크노드(16~19)와 이더넷을 통해 연결되고, 중앙처리장치의 메모리에 저장된 상태에서 모니터링 및 로그 기능을 갖는 센서네트워크 서버(31)와, 상기 센서네트워크 서버(31)로 전달받은 현재의 공기질에 대한 데이터 정보를 디스플레이하는 디스플레이장치(32)를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크를 이용한 공기질 모니터링 시스템.
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Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101365696B1 (ko) * 2012-04-12 2014-02-24 (주)티엘씨테크놀로지 Ｕｓｎ을 이용하여 해양 환경을 모니터링하기 위한 시스템 및 그 방법
KR101369215B1 (ko) * 2012-08-29 2014-03-06 주식회사 맥스포 무선 센서 모니터링 시스템
KR101492593B1 (ko) * 2014-05-22 2015-02-13 (주)씨앤테크 저전력 담보물 단말기를 구비한 담보물 감시 시스템 및 그 방법
KR101492592B1 (ko) * 2014-05-22 2015-02-13 (주)씨앤테크 동산 관리 시스템
KR101494663B1 (ko) * 2013-07-01 2015-02-17 류명열 실내공기레벨을 실시간으로 표시하는 장치
CN104792936A (zh) * 2015-03-25 2015-07-22 西南科技大学 多节点室内空气质量检测的装置及其使用方法
KR20150094446A (ko) 2014-02-11 2015-08-19 (주)유디웍스 무선으로 경보 신호를 출력할 수 있는 단독형 공기질 감지기, 이를 포함하는 시스템, 및 이의 동작 방법
ES2638715A1 (es) * 2016-04-21 2017-10-23 Universidad De Cádiz Sistema de telemedición de calidad del aire para la visualización en tiempo real de una red de dispositivos compactos
KR20180003750A (ko) * 2016-07-01 2018-01-10 우연정 근거리 무선통신을 이용한 미세먼지 측정 시스템
CN108398523A (zh) * 2017-02-08 2018-08-14 天津开发区先特网络系统有限公司 一种可拍摄的空气质量专用检测仪
KR101969936B1 (ko) * 2018-01-10 2019-08-13 (주)아드반텍 가스센서 집중관리 시스템 및 이의 동작방법
US11300493B2 (en) 2019-12-31 2022-04-12 Industrial Intelligence, Inc. Continuous dust accumulation monitoring system
WO2024091196A1 (en) * 2022-10-25 2024-05-02 Süleyman Demi̇rel Üni̇versi̇tesi̇ İdari̇ Ve Mali̇ İşler Dai̇re Başkanliği Genel Sekreterli̇k Real-time, wsn feature, air quality measurement, control automation and chemical hazard and fire warning system

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101365696B1 (ko) * 2012-04-12 2014-02-24 (주)티엘씨테크놀로지 Ｕｓｎ을 이용하여 해양 환경을 모니터링하기 위한 시스템 및 그 방법
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KR101492592B1 (ko) * 2014-05-22 2015-02-13 (주)씨앤테크 동산 관리 시스템
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CN104792936A (zh) * 2015-03-25 2015-07-22 西南科技大学 多节点室内空气质量检测的装置及其使用方法
ES2638715A1 (es) * 2016-04-21 2017-10-23 Universidad De Cádiz Sistema de telemedición de calidad del aire para la visualización en tiempo real de una red de dispositivos compactos
KR20180003750A (ko) * 2016-07-01 2018-01-10 우연정 근거리 무선통신을 이용한 미세먼지 측정 시스템
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