KR20110093329A

KR20110093329A - Ｕｓｎ기반 실내 공기 질 모니터링 및 개선 시스템

Info

Publication number: KR20110093329A
Application number: KR1020100013301A
Authority: KR
Inventors: 서동근
Original assignee: 서동근
Priority date: 2010-02-12
Filing date: 2010-02-12
Publication date: 2011-08-18

Abstract

본 발명은 찜질방이나 극장 등의 사람이 많이 모이는 대형 실내 공간이나 판금도장과 제재소와 같은 실내 작업장 내에서 작업하고 생활하는 사람들의 공기환경을 모니터링하고 보다 깨끗한 공기환경을 제공할 수 있도록 유비쿼터스 환경에서 상황에 따른 가스나 먼지발생 형태 등을 다양한 기계학습을 바탕으로 이를 분석하여 패턴을 추출하고 이를 토대로 공기 질 개선에 필요한 제어기능을 지능적으로 제공하는 시스템이다.

Description

ＵＳＮ기반 실내 공기 질 모니터링 및 개선 시스템{System of monitering and improvement an indoor air quality based USN}

본 발명은 ＵＳＮ기반 실내 공기 질 모니터링 및 개선 시스템에 관한 것이다.

찜질방이나 극장 등의 사람이 많이 모이는 실내 공간은 각종 유해가스나 다량의 미생물 및 먼지가 발생할 위험이 높고 화재 등 안전사고의 위험도 높아서 항상 공기질 감시 및 유해공기 대책이 반드시 필요한 곳이다. 현재 이러한 실내 공간의 쾌적한 환경상태를 유지하기 위한 시스템은 매우 미흡하며 기존의 장비는 설치비용이 높고 설치하기가 까다로워 좀 더 저럼하고 손쉽게 설치 및 이용할 수 있는 시스템이 필요하다.

또한 제재소나 석탄광, 라돈광, 갱내, 제분소, 시멘트광 및 시멘트 공장, 그 외 판금도장 등 다량의 분진발생 작업장이나 다량의 유해 가스발생이 있을 수 있는 작업장은 작업종사자의 건강을 지키고, 폭발사고를 방지하기 위하여 분진 및 가스의 감시 및 대응방안이 반드시 필요한 곳이다. 이러한 작업공간의 쾌적한 환경상태를 유지하기 위해서는 현재 이런 작업장에 구축된 방재설비의 기능을 강화하는 것도 매우 중요하지만 기존의 장비를 최대한 활용하여 안전하고 쾌적한 환경을 지원할 수 있는 방법을 찾는 것이 무엇보다 중요하다.

현재 사용되고 있는 실내 공기 모니터링 및 방재장비는 아날로그 형식의 신호발생과 통신형식 및 유선전기사용으로 큰 부피와 무거운 중량 및 통신과 전력선을 유선형식으로 채용하기 때문에 장비가격이 높고 설치가 불편하여 업소나 작업장마다 충분한 설치를 하기가 매우 어려웠다.

유비쿼터스 환경에서 정보를 수집할 수 있는 센서 네트워킹 기술, 수집한 정보를 분석 할 수 있는 상황인식 기반기술, 상황인식에 따른 응용을 제공하는 상황인지 응용기술 분야는 학계에서 학술적 차원 및 일부 응용 분야 적용을 위한 연구가 추진 중이나 아직 초보 단계이며 대부분 플랫폼, 미들웨어 개발에 집중되어 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 많은 사람이 이용하며 유해공기 발생 및 유입의 위험이 높은 특정 실내 공간의 공기환경을 모니터링하고 보다 깨끗한 공기환경을 제공할 수 있도록 유비쿼터스 환경에서 상황에 따른 가스나 먼지발생 형태 등을 다양한 기계학습을 바탕으로 이를 분석하여 패턴을 추출하고 이를 토대로 공기 질 개선에 필요한 제어기능을 지능적으로 제공하는 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 ＵＳＮ기반 실내 공기 질 모니터링 및 개선 시스템은, 실내 공간의 공기환경을 모니터링하고 보다 깨끗한 공기환경을 제공할 수 있도록 유비쿼터스 센서 네트워크 환경에서 상황에 따른 가스나 먼지발생 형태 등을 다양한 기계학습을 바탕으로 이를 분석하여 패턴을 추출하고 이를 토대로 공기 질 개선에 필요한 제어기능을 지능적으로 제공한다.

보다 바람직하게는, 본 발명의 실시양태에 따른 ＵＳＮ기반 실내 공기 질 모니터링 및 개선 시스템은, CO2 등 가스센서와 온습도 센서, 미세먼지 센서 및 비전센서들이 실시간으로 전송하는 실내 공기상황에 대한 정보를 분석하고, 기존의 저장된 과거의 실내 공기정보를 함께 고려하여 현재의 실내 공기상황에 대한 정확한 인지와 판단을 하고 이를 바탕으로 환풍기 등 무선통신 네트워크로 연결된 구동기들에게 그 상황에 맞는 제어명령을 전송하여 실내 공기 질을 개선시킨다.

이러한 구성의 본 발명에 따르면, 보다 깨끗하고 안전한 실내 공기환경이 조성되어 그곳에서 생활하고 작업하는 사람들의 건강을 지키고 작업능률을 증진시킬 수 있다.

본 발명의 효과를 기술적인 측면과 경제 산업적인 측면으로 세분해 보면 다음과 같다.

1. 기술적 측면

- 대규모 시설의 실내 및 작업장 내 공기환경 측정 및 질 개선 방법 향상

- 에너지 절감 방법 향상

- 상황인지에 의한 지능형 서비스 실현 가능

- USN 하드웨어, 미들웨어 그리고 환풍기 등의 구동을 위한 지능형 시스템 개발로 전체 시스템 가격 인하 효과

- 다양한 공기환경 측정 및 공기 질 개선 제품에 응용 가능

2. 경제 산업적 측면

- 대규모 시설의 실내 및 작업장 내 공기 환경 모니터링 및 공기 질 개선으로 작업의욕 고취 및 생산성 증대 효과

- 사용 에너지 절감 효과

- USN 기반 산업에 새로운 서비스 개발 및 비즈니스 모델을 제시 할 수 있을 것으로 판단됨

- 새로운 실내 공기 모니터링 및 공기 질 개선 서비스 인프라 완성

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 ＵＳＮ기반 실내 공기 질 모니터링 및 개선 시스템의 구성도이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 ＵＳＮ기반 실내 공기 질 모니터링 및 개선 시스템에 대하여 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 실시예의 시스템을 구현하기 위한 핵심기술로는 다음과 같은 기술이 있다.

1) CO2 등 각종 가스 센서들의 디지털 신호를 인식하고 해석할 수 있는 기술

2) 온습도 센서들의 디지털 신호를 인식하고 해석할 수 있는 기술

3) 미세 먼지 센서들의 디지털 신호를 인식하고 해석할 수 있는 기술

4) 비전 센서(카메라)들의 디지털 신호를 인식하고 해석할 수 있는 기술

5) 실내 공기의 상황변화를 정확하고 신속하게 감지할 수 있도록 각종 센서들을 실내의 적절한 곳에 위치시키는 기술

6) 환풍기 등 구동기들에게 디지털 제어 신호를 전달하여 구동기를 제어할 수 있는 기술

7) 실내의 여러 곳에 분포한 다수의 각기 다른 센서들이 무선으로 전송하는 센싱정보를 안전하고 정확하게 수신하여 인식하고 저장하는 통신기술

8) 실내의 여러 곳에 분포한 각종 구동기들에 제어정보를 무선으로 안전하고 정확하게 전송하는 통신기술

9) 각종 센서들로부터 실시간으로 전달된 센싱 정보들을 저장, 분류, 검색하는 기술

10) 각종 센서들로부터 전달된 실시간 센싱정보들을 종합적으로 해석하고 기존에 저장되어 있는 과거 센싱정보를 함께 고려하여 현재의 실내 공기상황을 인지 및 판단하는 기술

11) 현재의 공기상황에 맞는 대처를 위한 신속하고 정확한 구동기별 제어명령 발생 기술

12) 법률에 정한 실내 공기표준을 준수하면서 시스템 사용자 및 사용환경에 따라 표준 공기질 및 임계값을 설정할 수 있도록 하는 기술

그리고, 본 발명의 실시예의 시스템을 기술적으로 개발한 개발범위는 다음과 같다.

1) CO2, CO, NO2, SO2 등 유해가스를 실시간으로 감지하여 이를 디지털 신호로 변환한 후 지그비 등 무선통신으로 전송하는 유해가스 센서 장치. 측정을 원하는 유해가스 별로 선택하고, 또한 센서들은 민감도와 정확성에서 많은 차이가 있어서 적절한 것으로 선택하고, 또 측정위치가 한군데 이상이 필요하면 센서의 개수도 그만큼 필요하다. 가스의 성질에 따라 센서의 측정 위치도 달라져야 한다(실내의 상부나 하부 등).

2) 온도와 습도를 실시간으로 감지하여 이를 디지털 신호로 변환한 후 지그비 등 무선통신으로 전송하는 온습도 센서 장치(실내의 중간부분 부착). 화재감지기는 실내의 상부에 부착.

3) 공기 중의 미세 먼지 농도를 실시간으로 감지하여 이를 디지털 신호로 변환한 후 지그비 등 무선통신으로 전송하는 미세먼지 센서 장치. 미세먼지 알갱이의 크기가 다양하여 센서도 다양하게 존재하며 측정대상이 되는 미세먼지 크기에 따라 종류를 선택하고 공장의 작업장 같은 경우에는 실내에서 먼지발생을 시키는 작업이 일어나므로 하나 이상의 먼지 측정 센서를 적절한 위치에 위치시킬 필요가 있다.

4) 사람의 존재유무, 실내조명의 밝기 정도, 화재 등의 이상 현상을 실시간으로 감지하여 이를 디지털 신호로 변환한 후 지그비 등 무선통신으로 전송하는 비전 센서(카메라) 장치. 이 장치는 움직임과 밝기 정도를 감지하는 장치에서부터 고성능 카메라까지 다양하게 있을 수 있다. 한편 비전 센서가 고성능 카메라일 경우 디지털 제어신호를 무선으로 수신하여 카메라 각도조절 등의 기능을 할 수도 있다.

5) 디지털 제어신호를 무선으로 수신하여 구동되는 환풍기.

6) 디지털 제어신호를 무선으로 수신하여 구동되는 창문 개폐기.

7) 디지털 제어신호를 무선으로 수신하여 구동되는 집진기.

8) 센싱정보의 전송을 위하여 각 센서장치에 부착되는 지그비 등 무선 통신장치(저비용). 고성능 카메라일 경우 전송되는 정보량이 다른 센서들보다는 매우 많아서 블루투스 등의 다른 무선 통신장치(비교적 고비용)가 사용되어야 한다. 그리고 실내가 매우 크거나 여러 곳의 실내에 센서들이 분포하거나 구석진 곳에 센서가 있는 경우 등에는 정확하고 안전한 무선통신을 위하여 통신 중계를 전담하는 장치가 추가로 사용될 수도 있다.

9) 제어정보를 무선으로 수신하기 위하여 각종 구동기들에 부착되는 지그비 등의 무선 통신장치.

10) 센서들로부터 무선으로 전송되는 신호를 일괄적으로 받아 중앙처리기로 전달하고, 또 중앙처리기에서 전달되는 각종 제어신호를 해당 구동기로 전달하는 역할을 하는 게이트웨이 장치. 한 가지 이상의 통신방식이나 통신경로가 필요할 경우(즉, 지그비와 블루투스가 동시에 사용 등) 한개 이상의 게이트웨이가 있을 수 있다.

11) 각종 센서들로부터 실시간으로 전달된 센싱 정보들을 저장, 분류, 검색하는 시스템과 이 정보들을 디스플레이 하는 단말기.

12) 각종 센서들로부터 전달된 실시간 센싱정보들을 종합적으로 해석하고 기존에 저장되어 있는 과거 센싱정보를 함께 고려하여 현재의 실내 공기상황을 인지 및 판단하는 시스템과 이 판단결과들을 디스플레이하는 단말기.

13) 현재의 공기상황에 맞는 대처를 위하여 신속하고 정확하게 제어명령을 각 구동기별로 내릴수 있도록 결정하여 제어명령을 발생시키는 시스템과 구동기별 동작상황을 표시하는 단말기. 이 시스템은 기존의 유선 방재설비(공기청정기, 화재경보기 등)에 대한 제어명령을 내릴 수 있도록 연동시킬 수도 있다.

14) 법률에 정한 실내 공기표준을 준수하면서 시스템 사용자 및 사용 환경에 따라 표준 공기질 및 임계값을 설정할 수 있도록 하는 시스템과 사용자의 설정을 가능케 하는 단말기.

본 발명의 시스템은 도 1과 같이 실내의 여러 적절한 곳에 부착된 CO2 등 각종 가스 센서들, 온습도 센서들, 미세 먼지 센서들, 그리고 비전 센서(카메라)들의 디지털 신호를 무선통신을 통하여 실시간으로 수신하여 각 정보별로 분석하고, 과거 저장된 정보와 비교하여 보다 정확한 상황판단을 할 수 있도록 한다.

또한 정보들의 종합분석도 하여 최종적인 상황판단을 한다.

그런 다음, 그 상황에 적절한 제어명령을 생성시켜, 그 명령은 구동기들에 무선통신을 통하여 전달하면 그 제어명령을 받은 구동기들은 작동을 개시하거나 멈추거나 세기조절을 하여 실내 공기 질 개선을 도모하게 된다.

비전센서는 사람의 존재 유무, 조명의 밝기(어두움, 밝음 등), 특이하고 돌발적인 변화(화재, 매연 등)등을 감지하여 이에 적절한 상황대처를 할 수 있도록 한다.

온도센서는 현재 실내의 온도와 급격한 온도변화를 감지하여 적절한 상황대처를 할 수 있도록 한다.

습도센서는 현재 실내의 습도와 급격한 습도변화를 감지하여 적절한 상황대처를 할 수 있도록 한다.

CO2 등 가스센서는 현재 실내의 가스농도와 급격한 농도변화를 감지하여 적절한 상황대처를 할 수 있도록 한다(법률에 정한 유해가스 농도 준수 여부 등).

미세먼지 센서는 현재 실내의 미세먼지 농도와 급격한 농도변화를 감지하여 적절한 상황대처를 할 수 있도록 한다(법률에 정한 미세먼지 농도 준수 여부 등).

화재여부는 비전센서와 온도센서, 가스센서 및 미세먼지 센서 모두의 정보를 종합분석하여 보다 정확하게 판단할 수 있으며(즉, 발생위치나 발생정도 및 화재경과) 보다 다각적인 대책도 가능하다.

또한 지속적으로 반복되는 유해공기상황 및 그 패턴 등도 파악 가능하여 보다 적절한 대처가 가능하다.

본 발명의 시스템은 그 사용 환경이나 사용자에 따라 표준 공기 질의 각 지표를 설정하거나 임의의 임계값을 설정하여 그에 맞는 대처를 할 수 있도록 설정할 수 있도록 하여야 한다. 예를 들어 온도가 30도가 되면 온도를 낮출 필요가 있다고 설정하여 창문을 열도록 한다든지, 미세 먼지농도가 200㎍/㎥ 에 가까워지면 먼지 농도를 낮출 필요가 있다고 설정하여 집진기를 구동시키도록 한다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예로만 한정되는 것이 아니라 본 발명의 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 수정 및 변형하여 실시할 수 있고, 그러한 수정 및 변형이 가해진 기술사상 역시 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims

CO2 등 가스센서와 온습도 센서, 미세먼지 센서 및 비전센서들이 실시간으로 전송하는 실내 공기상황에 대한 정보를 분석하고, 기존의 저장된 과거의 실내 공기정보를 함께 고려하여 현재의 실내 공기상황에 대한 정확한 인지와 판단을 하고 이를 바탕으로 환풍기 등 무선통신 네트워크로 연결된 구동기들에게 그 상황에 맞는 제어명령을 전송하여 실내 공기 질을 개선시키도록 한 것을 특징으로 하는 ＵＳＮ기반 실내 공기 질 모니터링 및 개선 시스템.