KR20100118729A - 유비쿼터스 센서 네트워크와 위성을 이용한 대기환경 관리장치 및 그 방법 - Google Patents

유비쿼터스 센서 네트워크와 위성을 이용한 대기환경 관리장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

개시된 내용은 유비쿼터스 센서 네트워크와 위성을 이용한 대기환경 관리장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 대기환경 관리를 위한 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 데이터를 실시간으로 측정하는 USN 기기와, 대기환경 관리를 위한 영상 데이터 확보를 위하여 각 지역별로 촬영을 수행하는 위성과, USN 기기로부터 입력되는 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터에서 필요한 데이터를 필터링하여 데이터베이스에 저장함과 동시에 위성으로부터 입력되는 영상 데이터에서 대기온도 데이터, 식생 데이터를 추출하여 데이터베이스에 저장하고, 데이터베이스에 기저장된 이전의 각 지역별 대기환경 데이터와 USN 기기와 위성으로부터 전송받은 센서 데이터 및 영상 데이터의 시공간적인 분석을 통해 각 지역별 대기환경의 변화 정도를 실시간으로 분석하고, 분석결과를 토대로 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 생성하며, 생성된 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 클라이언트에게 제공하는 서버 컴퓨터, 그리고 서버 컴퓨터로부터 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 유무선으로 제공받거나 또는 서버 컴퓨터에 접속하여 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 확인하는 클라이언트 단말기를 포함한다.
따라서, 본 발명은 각 개인 사용자 및 관련 기관들은 정확한 위치와 지역을 참고하여 대기환경 변화에 즉각적이고 세밀한 대처를 수행할 수 있으며, 대기환경의 급격한 변화로 인한 피해 확산 방지 및 대처능력의 향상을 이룰 수 있다.
대기환경, USN, 위성, 관리, 운영, 온난화 탐지, 시공간 분석

Description

유비쿼터스 센서 네트워크와 위성을 이용한 대기환경 관리장치 및 그 방법{Apparatus for managing atmosphere environment using an ubiquitous sensor network and satellite and method therof}
본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network, 이하 USN이라 함)와 위성을 이용한 대기환경 관리장치 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 들어 산업사회가 발전함에 따라 미세먼지, 이산화탄소 등과 같은 대기오염이 증가하고 있으며, 지구 온난화로 인한 대기온도 상승, 도시 열섬 현상 등 대기환경이 급격하게 변화되고 있다. 이에 따라 대기의 관측, 분석, 모니터링 등과 관련된 대기환경관리의 필요성이 점차 증가하고 있다.
대기환경관리를 위해서 종래에는 센서 등을 통해 취합한 데이터를 소프트웨어를 사용하여 분석하고, 분석 결과를 사람들에게 알려주어 대기환경 변화에 대응할 수 있도록 하는 시스템이 사용되고 있다.
그러나, 이와 같은 종래의 센서를 이용한 분석은 센서를 통해 측정을 수행한 후, 측정된 데이터를 토대로 분석을 할 수 있는 다른 프로그램을 통하여 분석을 수행하는 방식이었기 때문에 실시간으로 이루어지는 센서의 이점을 살리지 못하고 대기환경 변화에 따른 현상에 즉각적인 대처를 취하지 못하는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 센서를 이용한 시스템들은 대기환경의 분석 및 모니터링을 수행할 때 센서를 통해 측정된 데이터만을 가지고 분석 및 모니터링을 수행하였기 때문에 대기환경 변화를 정확하게 분석, 예측하기 어려운 문제점이 있었다.
이에 따라 대규모 범위를 모니터링하고, 데이터를 습득할 수 있는 위성을 활용하는 방식을 도입하는 시스템이 사용되기도 한다. 하지만, 이러한 종래 시스템들은 센서 시스템, 위성 시스템이 각각 독립되어 있고, 센서로 측정한 데이터와 위성으로 획득한 영상 데이터의 연동이 이루어지지 않아 종합적인 데이터 활용을 수행하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은 전술한 문제점을 해결할 수 있도록, USN 장비로 획득되는 센서 데이터와 위성의 영상 데이터를 통합하여 실시간으로 각 지역의 대기환경 분석을 수행하도록 하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, USN 장비와 위성을 이용한 실시간 분석결과를 토대로 각 지역별 대기환경의 진단, 예측정보를 사용자 및 관련 기관에 제공하여 대기 환경 변화에 즉각적인 대처를 수행할 수 있도록 하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치는, 대기환경 관리를 위한 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 데이터를 실시간으로 측정하는 하나 이상의 USN 기기와, 대기환경 관리를 위한 영상 데이터 확보를 위하여 각 지역별로 촬영을 수행하는 위성과, USN 기기로부터 입력되는 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터에서 필요한 데이터를 필터링하여 데이터베이스에 저장함과 동시에 위성으로부터 입력되는 영상 데이터에서 대기온도 데이터, 식생 데이터를 추출하여 데이터베이스에 저장하고, 데이터베이스에 기 저장된 이전의 각 지역별 대기환경 데이터와 USN 기기와 위성으로부터 전송받은 센서 데이터 및 영상 데이터의 시공간적인 분석을 통해 각 지역별 대기환경의 변화 정도를 실시간으로 분석하고, 분석결과를 토대로 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 생성하며, 생성된 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 클라이언트에게 제공하는 서버 컴퓨터, 그리고 서버 컴퓨터로부터 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 유무선으로 제공받거나 또는 서버 컴퓨터에 접속하여 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 확인하는 하나 이상의 클라이언트 단말기를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리방법은, (1) 대기 환경 관리를 수행하는 서버 컴퓨터는, USN 기기로부터 각 지역별 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터를 전송받아 데이터베이스에 저장하는 단계와, (2) 서버 컴퓨터는, 위성으로부터 각 지역별로 촬영되는 영상 데이터를 전송받아 데이터베이스에 저장하는 단계와, (3) 서버 컴퓨터는, 데이터베이스에 저장되어 있는 이전의 각 지역별 대기환경 데이터와 USN 기기 및 위성으로부터 전송받은 센서 데이터 및 영상 데이터의 시공간적인 분석을 통해 온도 변화, 오염도 변화를 포함한 각 지역별 대기환경의 변화 정도를 실시간으로 수행하는 단계와, (4) 서버 컴퓨터는, (3) 단계에서 실시간으로 수행한 분석결과를 토대로 이상 발생 여부를 확인하고, 이상 발생시 각 지역별 대기환경의 변화 정도에 따른 요인 분석을 포함한 진단 및 예측 정보를 생성하여 데이터베이스에 저장하며, 정상적인 상황이면 (1) 단계 이후를 반복하여 수행하는 단계, 그리고 (5) 서버 컴퓨터는, (4) 단계에서 생성된 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 각각의 클라이언트 단말기로 제공하는 단계를 포함한다.
이상에서와 같이 본 발명의 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치 및 그 방법에 따르면, USN 장비로 획득한 센서 데이터와 위성의 영상 데이터를 연동하여 데이터 측정이 이루어짐과 동시에 실시간 분석을 수행하고, 각 지역별 대기환경의 진단, 예측정보를 생성하여 사용자 및 관련 기관에 제공하기 때문에 각 개인 사용자 및 관련 기관들은 정확한 위치와 지역을 참고하여 대기환경 변화에 즉각적이고 세밀한 대처를 수행할 수 있으며, 이에 따라 대기환경의 급격한 변화로 인한 피해 확산 방지 및 대처능력의 향상을 이룰 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치 및 그 방법을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이 본 발명의 대기환경 관리장치는, 하나 이상의 USN 기기(100), 위성(200), 서버 컴퓨터(300), 하나 이상의 클라이언트 단말기(400) 등으로 구성된다.
USN 기기(100)는 대기환경 관리를 위한 대기온도, 이산화탄소(CO2), 미세먼지를 포함한 데이터를 실시간으로 측정하고, 측정된 센서 데이터를 서버 컴퓨터(300)로 전송한다.
위성(200)은 대기환경 관리를 위한 영상 데이터 확보를 위하여 각 지역별로 촬영을 수행하며, 촬영된 영상 데이터를 서버 컴퓨터(300)로 전송한다.
서버 컴퓨터(300)는 USN 기기(100)로부터 입력되는 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터에서 필요한 데이터를 필터링하여 데이터베이스에 저장함과 동시에 위성(200)으로부터 입력되는 영상 데이터에서 대기온도 데이터, 식생 데이터를 추출하여 데이터베이스에 저장한다. 그리고 데이터베이스에 기 저 장된 이전의 각 지역별 대기환경 데이터와 USN 기기(100)와 위성(200)으로부터 전송받은 센서 데이터 및 영상 데이터의 시공간(spatio-temporal)적인 분석을 통해 각 지역별 대기환경의 변화 정도를 실시간으로 분석하고, 분석결과를 토대로 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 생성하며, 생성된 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 클라이언트 단말기(400)로 제공한다.
이때 서버 컴퓨터(300)에서 생성되는 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보는, 각 지역별 대기오염에 따른 경고정보, 온도변화에 따른 폭염/한파 정보, 이상 발생에 대한 대처 방안 등이며, 각 지역은 특정 도시를 여러 단위로 나누어 구분한 것을 의미한다.
클라이언트 단말기(400)는 서버 컴퓨터(300)로부터 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 유무선으로 제공받거나 또는 서버 컴퓨터(300)에 접속하여 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 확인한다.
이때 상술한 클라이언트 단말기(400)는, 개인 사용자 및 관련 기관( 예를 들어, 기상청, 시청, 농산업/수자원/해양자원 관련 공공부서 등 )에서 사용하는 PC, 휴대전화, PDA를 포함한 통신 단말기이며, 서버 컴퓨터(300)로부터 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 전자우편, 문자 메시지, 음성 메시지 중 하나의 형태로 제공받거나, 또는 서버 컴퓨터(300)로 유무선 인터넷을 통해 접속하여 확인한다.
또한, 도 2는 상술한 도 1의 USN 기기(100)의 구성을 상세하게 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이 USN 기기(100)는, 전원부(110), 센서(120), 아날로그/디지털 변환부(130), 제어부(140), 메모리(150), 통신부(160) 등으로 구성된다.
전원부(110)는 USN 기기(100)를 구성하는 각 소자에 동작 전원을 공급하며, 배터리를 사용하는 것이 일반적이다.
센서(120)는 특정 지역의 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 데이터를 측정하여 아날로그/디지털 변환부(130)로 출력한다.
아날로그/디지털 변환부(130)는 센서(120)에서 측정된 아날로그의 센서 데이터를 디지털 데이터로 변환하고, 디지털로 변환된 센서 데이터를 제어부(140)로 출력한다.
제어부(140)는 센서(120)의 측정을 제어하며, 아날로그/디지털 변환부(130)에서 디지털로 변환한 센서 데이터를 통신부(160)를 통해 서버 컴퓨터(300)로 전송하도록 제어한다.
메모리(150)는 USN 기기(100)의 운영 및 동작관리를 위한 각종 프로그램이 저장되어 있다.
통신부(160)는 서버 컴퓨터(300)로부터 전송되는 센서 측정 요청신호를 제어부(140)로 출력하며, 제어부(140)의 제어에 따라 센서(120)에서 측정된 센서 데이터를 서버 컴퓨터(300)로 전송한다.
이때 센서(120)는 지그비(zigbee) 통신 등의 근거리 통신을 통해 측정된 센서 데이터를 아날로그/디지털 변환부(130)로 전송하며, 통신부(160)는 CDMA(Code Division Multiple Access) 통신 등의 원거리 통신을 통해 서버 컴퓨터(300)로 측 정된 센서 데이터를 전송한다.
또한, 도 3은 상술한 도 1의 서버 컴퓨터(300)의 구성을 보다 상세하게 나타낸 블록도이다.
도시된 바와 같이 서버 컴퓨터(300)는, 데이터 수집부(310), 데이터 가공부(320), 데이터베이스(330), 데이터 분석부(340), 데이터 제공부(350), 제어부(360) 등으로 구성된다.
데이터 수집부(310)는 USN 기기(100)로 대기환경 관리를 위한 각 지역별 센서 데이터의 측정을 요청하며, USN 기기(100)로부터 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터를 전송받아 데이터 가공부(320)로 출력한다. 그리고 위성(200)을 관리하는 전문기관으로 대기환경 관리를 위한 각 지역별 영상 데이터의 제공을 요청하며, 위성(200)으로부터 촬영된 영상 데이터를 파일이나 유무선 인터넷 등을 통해 전송받아 데이터 가공부(320)로 출력한다.
데이터 가공부(320)는 데이터 수집부(310)를 통해 USN 기기(100)로부터 전송받은 각 지역별 센서 데이터에서 필요한 데이터를 필터링하여 데이터베이스(330)에 저장하며, 데이터 수집부(310)를 통해 위성(200)으로부터 전송받은 각 지역별 영상 데이터에서 밴드를 분리한 후 대기온도 데이터, 식생 데이터를 추출하여 데이터베이스(330)에 저장한다.
데이터베이스(330)는 이전의 각 지역별 대기환경 데이터가 저장되어 있으며, 데이터 가공부(320)에서 처리된 USN 기기(100)로부터 전송된 센서 데이터와 위성(200)으로부터 전송된 영상 데이터를 저장한다.
데이터 분석부(340)는 데이터베이스(330)에 저장되어 있는 이전의 각 지역별 대기환경 데이터와 데이터 가공부(320)에서 처리되어 데이터베이스(330)에 저장한 센서 데이터 및 영상 데이터의 시공간적인 분석을 통해 각 지역별 대기환경의 변화 정도를 실시간으로 분석하며, 분석결과를 토대로 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 생성한다.
데이터 제공부(350)는 데이터 분석부(340)에서 생성되는 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 클라이언트 단말기(400)로 제공하거나, 또는 서버 컴퓨터(300)로 접속된 클라이언트 단말기(400)로 각 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 제공한다.
제어부(360)는 상술한 데이터 수집부(310), 데이터 가공부(320), 데이터베이스(330), 데이터 분석부(340), 데이터 제공부(350)의 제반 동작을 총괄적으로 제어한다.
다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명에 따른 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리방법의 일 실시예를 도 4 내지 도 10을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 4 내지 도 7은 본 발명에 따른 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
우선, 대기환경 관리를 수행하는 서버 컴퓨터(300)는 USN 기기(100)로부터 각 지역별 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터를 전송받아 데이터베이스(330)에 저장한다(S100).
이를 도 5를 참조하여 상세하게 설명하면, 도시의 각 지역에 설치된 USN 기기(100)에서 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 데이터를 측정하고(S110), 각 USN 기기(100)에서 측정한 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터를 서버 컴퓨터(300)로 전송한다(S120). 그리고 서버 컴퓨터(300)는 도시의 각 지역에 설치된 USN 기기(100)로부터 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터를 수집하며(S130), 도시의 각 지역에 설치된 USN 기기(100)로부터 수집한 센서 데이터 중 필요한 데이터만을 필터링하여 데이터베이스(330)에 저장한다(S140).
또한, USN 기기(100)로부터 센서 데이터를 전송받는 서버 컴퓨터(300)는 위성(200)으로부터 각 지역별로 촬영되는 영상 데이터를 전송받아 데이터베이스(330)에 저장한다(S200).
이를 도 6을 참조하여 상세하게 설명하면, 서버 컴퓨터(300)는 위성(200)을 제어하는 전문기관으로 도시를 각 지역별로 촬영한 영상 데이터를 요청하고(S210), 서버 컴퓨터(300)의 요청에 따라 위성(200)에서 촬영한 각 지역별 영상 데이터를 전문기관을 통해 전송받으며(S220), 위성(200)으로부터 전송받은 영상 데이터의 밴드를 분리하고, 밴드를 분리한 영상 데이터에서 온도 데이터, 식생 데이터를 추출한 후 데이터베이스(330)에 저장한다(S230).
S100 단계와 S200 단계를 통해 USN 기기(100)로부터 센서 데이터를 전송받음과 동시에 위성(200)으로부터 영상 데이터를 전송받은 서버 컴퓨터(300)는 데이터베이스(330)에 저장되어 있는 이전의 각 지역별 대기환경 데이터와 USN 기기(100) 및 위성(200)으로부터 전송받은 센서 데이터 및 영상 데이터의 시공간적인 분석을 통해 온도 변화, 오염도 변화를 포함한 각 지역별 대기환경의 변화 정도를 실시간으로 수행한다(S300).
이를 도 7을 참조하여 상세하게 설명하면, 서버 컴퓨터(300)는 데이터베이스(330)에 기저장되어 있는 과거의 각 지역별 대기환경 데이터와 USN 기기(100) 및 위성(200)으로부터 전송받은 현재의 센서 데이터 및 영상 데이터를 비교한다(S310).
그리고 서버 컴퓨터(300)는 S310 단계의 비교결과에 따른 각 지역별 대기환경의 변화에 대한 미래 시점의 예측 자료를 생성한다(S320).
이후 서버 컴퓨터(300)는 시간이 경과하여 미래의 데이터가 현재 시점에서 예측한 데이터와 일치하는지의 여부를 비교, 확인하며(S330), 확인결과 미래의 데이터가 현재 시점에서 예측한 데이터와 일치하는지를 판단한다(S340).
판단결과 미래의 데이터가 현재 시점에서 예측한 데이터와 일치하면, 서버 컴퓨터(300)는 현재 수행하고 있는 비교 방식을 토대로 향후의 대기환경 변화에 대한 예측을 수행한다(S350).
그러나 S340 단계의 판단결과 미래의 데이터가 현재 시점에서 예측한 데이터와 일치하지 않으면, 서버 컴퓨터(300)는 현재 수행하고 있는 비교 방식을 보정한 후 S310 단계 이후를 반복 수행한다(S360).
이제 S300 단계를 통해 대기환경 변화의 실시간 분석을 수행한 서버 컴퓨터(300)는 실시간으로 수행한 분석결과를 토대로 이상이 발생되는지를 판단한 다(S400). 즉 기저장되어 있는 과거의 각 지역별 대기환경 데이터와 USN 기기(100) 및 위성(200)으로부터 전송받은 현재의 센서 데이터 및 영상 데이터를 비교한 결과 대기오염이나 온도변화에 따른 대기환경이 일반인들에게 경고해야 할 정도의 상황이 되는지를 판단하는 것이다.
S400 단계의 판단결과 이상이 발생되면, 서버 컴퓨터(300)는 대기환경의 변화 정도에 따른 요인 분석을 포함한 진단 및 예측 정보를 생성하여 데이터베이스(330)에 저장한다(S500). 즉 각 지역별 대기오염에 따른 경고정보, 온도변화에 따른 폭염/한파 정보, 이상 발생에 대한 대처 방안 등의 진단 및 예측 정보를 생성하는 것이다.
S400 단계의 판단결과 별다른 이상 징후가 없는 정상적인 상황이면, 서버 컴퓨터(300)는 S100 단계 이후를 반복하여 수행한다.
이후 서버 컴퓨터(300)는 S500 단계를 통해 대기환경의 변화 정도에 따른 요인 분석을 포함한 진단 및 예측 정보를 각각의 클라이언트 단말기(400)로 제공한다(S600).
이때 서버 컴퓨터(300)에서 클라이언트 단말기(400)로 제공되는 각 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보는, 이상 발생시 자동으로 유무선 통신망을 통해 문자 메시지 또는 음성 메시지로 제공하거나, 또는 서버 컴퓨터(300)로 통신 접속을 진행한 클라이언트 단말기(400)의 지역 선택에 따라 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 제공한다.
이에 따라 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 제공받 는 각 클라이언트( 개인 및 관련 단체 )는 대기환경 변화에 따른 예측 정보 및 대처 방안에 관련된 각종 정보를 토대로 대기환경의 급변에 적절하게 대응할 수 있게 된다.
한편, 도 8은 특정 도시지역의 온도상승을 예로 한 본 발명의 방법에 따른 일 실시예를 나타낸 순서도이며, 도 9와 도 10은 도 8의 위성 영상 데이터에서 추출한 식생 데이터와 온도 데이터의 결과를 나타낸 도면이다.
이를 상세하게 설명하면, 도시의 특정 지역에 설치되어 있는 USN 기기(100)에서 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지 등을 측정하고(S810), 측정된 센서 데이터는 서버 컴퓨터(300)에서 각 지역별로 구분하여 수집하고(S820), 수집된 데이터에서 필요한 데이터와 필요없는 데이터를 필터링한다(S830).
이와 함께 위성(200)에서는 도시의 각 지역을 구분하여 촬영한 영상 데이터를 서버 컴퓨터(300)로 전송하며(S840), 서버 컴퓨터(300)는 도 9와 도 10에 도시된 바와 같이 위성(200)에서 촬영한 영상 데이터에서 센서 데이터와 함께 비교 분석을 수행하기 위한 식생 데이터와 온도 데이터를 추출한다(S850).
그리고 서버 컴퓨터(300)는 S830 단계를 통해 필터링된 센서 데이터와 S850 단계를 통해 추출된 식생 데이터와 온도 데이터를 데이터베이스에 저장한다(S860).
이후 서버 컴퓨터(300)는 데이터베이스에 저장된 센서 데이터와 영상 데이터를 참조하여 시공간적으로 온도상승 그래프 분석을 수행하고(S870), 분석결과에 따라 생성되는 폭염주의보 등의 온도상승에 따른 정보를 각 클라이언트 단말기(400)로 제공하여(S880), 각 클라이언트가 해당 정보를 토대로 대기의 온도상승에 따른 대처를 수행하도록 한다.
여기에서, 상술한 본 발명에서는 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블록도,
도 2는 도 1의 USN 기기의 구성을 상세하게 나타낸 블록도,
도 3은 도 1의 서버 컴퓨터의 구성을 상세하게 나타낸 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도,
도 5 내지 도 7은 도 4의 각 서브루틴의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도,
도 8은 특정 도시지역의 온도상승을 예로 한 본 발명의 방법에 따른 일 실시예를 나타낸 순서도,
도 9와 도 10은 도 8의 위성 영상 데이터에서 추출한 식생 데이터와 온도 데이터의 결과를 나타낸 도면이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : USN 기기 110 : 전원부
120 : 센서 130 : 아날로그/디지털 변환부
140 : 제어부 150 : 메모리
160 : 통신부 200 : 위성
300 : 서버 컴퓨터 310 : 데이터 수집부
320 : 데이터 가공부 330 : 데이터베이스
340 : 데이터 분석부 350 : 데이터 제공부
360 : 제어부 400 : 클라이언트 단말기

Claims (10)

  1. 대기환경 관리를 위한 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 데이터를 실시간으로 측정하는 하나 이상의 USN 기기,
    대기환경 관리를 위한 영상 데이터 확보를 위하여 각 지역별로 촬영을 수행하는 위성,
    상기 USN 기기로부터 입력되는 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터에서 필요한 데이터를 필터링하여 데이터베이스에 저장함과 동시에 상기 위성으로부터 입력되는 영상 데이터에서 대기온도 데이터, 식생 데이터를 추출하여 데이터베이스에 저장하고, 데이터베이스에 기저장된 이전의 각 지역별 대기환경 데이터와 상기 USN 기기와 위성으로부터 전송받은 센서 데이터 및 영상 데이터의 시공간적인 분석을 통해 각 지역별 대기환경의 변화 정도를 실시간으로 분석하고, 분석결과를 토대로 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 생성하며, 생성된 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 클라이언트에게 제공하는 서버 컴퓨터, 그리고
    상기 서버 컴퓨터로부터 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 유무선으로 제공받거나 또는 상기 서버 컴퓨터에 접속하여 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 확인하는 하나 이상의 클라이언트 단말기를
    포함하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 USN 기기는,
    동작 전원을 공급하는 전원부,
    특정 지역의 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 데이터를 측정하는 센서,
    상기 센서에서 측정된 아날로그의 센서 데이터를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그/디지털 변환부,
    상기 센서의 측정을 제어하며, 상기 아날로그/디지털 변환부에서 디지털로 변환한 센서 데이터를 상기 서버 컴퓨터로 전송하도록 제어하는 제어부,
    상기 USN 기기의 운영 및 동작관리를 위한 각종 프로그램이 저장되어 있는 메모리, 그리고
    상기 서버 컴퓨터로부터 전송되는 센서 측정 요청신호를 상기 제어부로 출력하며, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 센서에서 측정된 센서 데이터를 상기 서버 컴퓨터로 전송하는 통신부를
    포함하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 센서는 지그비(zigbee) 통신의 근거리 통신을 통해 측정된 센서 데이터를 상기 아날로그/디지털 변환부로 전송하며,
    상기 통신부는 CDMA(Code Division Multiple Access) 통신의 원거리 통신을 통해 상기 서버 컴퓨터로 측정된 센서 데이터를 전송하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 서버 컴퓨터는,
    상기 USN 기기로 대기환경 관리를 위한 각 지역별 센서 데이터의 측정을 요청하고, 상기 USN 기기로부터 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터를 전송받고, 상기 위성으로 대기환경 관리를 위한 각 지역별 영상 데이터의 제공을 요청하며, 상기 위성으로부터 촬영된 영상 데이터를 전송받는 데이터 수집부,
    상기 데이터 수집부를 통해 상기 USN 기기로부터 전송받은 각 지역별 센서 데이터에서 필요한 데이터를 필터링하며, 상기 데이터 수집부를 통해 상기 위성으로부터 전송받은 각 지역별 영상 데이터에서 밴드를 분리한 후 대기온도 데이터, 식생 데이터를 추출하는 데이터 가공부,
    이전의 각 지역별 대기환경 데이터가 저장되어 있으며, 상기 데이터 가공부에서 처리된 센서 데이터와 영상 데이터를 저장하는 데이터베이스,
    상기 데이터베이스에 저장되어 있는 이전의 각 지역별 대기환경 데이터와 상기 데이터 가공부에서 처리된 센서 데이터 및 영상 데이터의 시공간적인 분석을 통해 각 지역별 대기환경의 변화 정도를 분석하며, 분석결과를 토대로 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 생성하는 데이터 분석부,
    상기 데이터 분석부에서 생성되는 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 상기 클라이언트 단말기로 제공하거나, 또는 상기 서버 컴퓨터로 접속된 상기 클라이언트 단말기로 각 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 제공하는 데이터 제공부, 그리고
    상기 데이터 수집부, 데이터 가공부, 데이터베이스, 데이터 분석부, 데이터 제공부의 동작을 총괄적으로 제어하는 제어부를
    포함하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 클라이언트 단말기는,
    개인 사용자 및 관련 기관에서 사용하는 PC, 휴대전화, PDA를 포함한 통신 단말기이며,
    상기 서버 컴퓨터로부터 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 전자우편, 문자 메시지, 음성 메시지 중 하나의 형태로 제공받거나, 또는 상기 서버 컴퓨터로 유무선 인터넷을 통해 접속하여 확인하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리장치.
  6. (1) 대기환경 관리를 수행하는 서버 컴퓨터는, USN 기기로부터 각 지역별 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터를 전송받아 데이터베이스에 저장하는 단계,
    (2) 상기 서버 컴퓨터는, 위성으로부터 각 지역별로 촬영되는 영상 데이터를 전송받아 데이터베이스에 저장하는 단계,
    (3) 상기 서버 컴퓨터는, 데이터베이스에 저장되어 있는 이전의 각 지역별 대기환경 데이터와 상기 USN 기기 및 위성으로부터 전송받은 센서 데이터 및 영상 데이터의 시공간적인 분석을 통해 온도 변화, 오염도 변화를 포함한 각 지역별 대기환경의 변화 정도를 실시간으로 수행하는 단계,
    (4) 상기 서버 컴퓨터는, 상기 (3) 단계에서 실시간으로 수행한 분석결과를 토대로 이상 발생 여부를 확인하고, 이상 발생시 각 지역별 대기환경의 변화 정도에 따른 요인 분석을 포함한 진단 및 예측 정보를 생성하여 데이터베이스에 저장하며, 정상적인 상황이면 상기 (1) 단계 이후를 반복하여 수행하는 단계, 그리고
    (5) 상기 서버 컴퓨터는, 상기 (4) 단계에서 생성된 대기환경 변화에 대한 진단 및 예측 정보를 각각의 클라이언트 단말기로 제공하는 단계를
    포함하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 (1) 단계는,
    (1-1) 도시의 각 지역에 설치된 상기 USN 기기에서 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 데이터를 측정하는 단계,
    (1-2) 상기 USN 기기에서 측정한 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터를 상기 서버 컴퓨터로 전송하는 단계,
    (1-3) 상기 서버 컴퓨터에서 도시의 각 지역에 설치된 상기 USN 기기로부터 대기온도, 이산화탄소, 미세먼지를 포함한 센서 데이터를 수집하는 단계, 그리고
    (1-4) 상기 서버 컴퓨터에서 도시의 각 지역에 설치된 상기 USN 기기로부터 수집한 센서 데이터 중 필요한 데이터만을 필터링하여 데이터베이스에 저장하는 단계를
    포함하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 (2) 단계는,
    (2-1) 상기 서버 컴퓨터에서 상기 위성을 제어하는 전문기관으로 도시를 각 지역별로 촬영한 영상 데이터를 요청하는 단계,
    (2-2) 상기 서버 컴퓨터에서 상기 위성에서 촬영한 각 지역별 영상 데이터를 전문기관을 통해 전송받는 단계, 그리고
    (2-3) 상기 서버 컴퓨터에서 상기 위성으로부터 전송받은 영상 데이터의 밴드를 분리하고, 밴드를 분리한 영상 데이터에서 온도 데이터, 식생 데이터를 추출한 후 데이터베이스에 저장하는 단계를
    포함하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 (3) 단계는,
    (3-1) 상기 서버 컴퓨터는 데이터베이스에 기저장되어 있는 과거의 각 지역별 대기환경 데이터와 상기 USN 기기 및 위성으로부터 전송받은 현재의 센서 데이터 및 영상 데이터를 비교하는 단계,
    (3-2) 상기 서버 컴퓨터는 상기 (3-1) 단계의 비교결과에 따른 각 지역별 대기환경의 변화에 대한 미래 시점의 예측 자료를 생성하는 단계,
    (3-3) 상기 서버 컴퓨터는 시간 경과 후 미래의 데이터가 현재 시점에서 예측한 데이터와 일치하는지의 여부를 비교, 확인하는 단계,
    (3-4) 상기 (3-3) 단계의 확인결과 미래의 데이터가 현재 시점에서 예측한 데이터와 일치하면, 상기 서버 컴퓨터는 현재 수행하고 있는 비교 방식을 토대로 향후의 대기환경 변화에 대한 예측을 수행하는 단계, 그리고
    (3-5) 상기 (3-3) 단계의 확인결과 미래의 데이터가 현재 시점에서 예측한 데이터와 일치하지 않으면, 상기 서버 컴퓨터는 현재 수행하고 있는 비교 방식을 보정한 후 상기 (3-1) 단계 이후를 반복 수행하는 단계를
    포함하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 (5) 단계를 통해 상기 서버 컴퓨터에서 상기 클라이언트 단말기로 제공되는 각 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보는,
    이상 발생시 자동으로 유무선 통신망을 통해 문자 메시지 또는 음성 메시지로 제공하거나, 또는 상기 서버 컴퓨터로 통신 접속을 진행한 클라이언트 단말기의 지역 선택에 따라 해당 지역별 대기환경 변화에 관련된 진단 및 예측 정보를 제공하는 USN과 위성을 이용한 대기환경 관리방법.
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