KR20130083662A - 수질 검지시스템 및 그 제어방법 - Google Patents

수질 검지시스템 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 날씨 및 조도 등과 같은 외부환경의 영향을 최소화 하고, 실시간으로 정확한 수질상태를 검지할 수 있는 수질 검지시스템 및 그 제어방법을 위하여, 수질상태를 검지할 검지영역의 화면인 제1화면을 촬영하는 제1카메라부; 상기 검지영역의 색상에 영향을 주는 대조영역의 화면인 제2화면을 촬영하는 제2카메라부; 및 상기 제1화면 및 상기 제2화면을 비교분석하여 상기 제1화면의 색상을 보정하고, 보정된 상기 제1화면의 색상으로부터 상기 검지영역의 수질상태를 판단하는 영상분석장치;를 포함하는, 수질 검지시스템 및 그 제어방법을 제공한다.

Description

수질 검지시스템 및 그 제어방법{Water quality monitoring system and method of controlling the same}
본 발명은 카메라를 통한 검사 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 수질 검지시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로 수질상태 검지시스템은 검사하려는 수질의 일정량을 채취하여 물의 화학적 성분과 미생물 등을 조사하여 음료수로서의 적합여부를 판정한다.
이러한 수질검사방법은 수중의 부유물, 용해성분의 종류 및 양을 측정하는 이화학적 시험과, 수중의 세균류, 특히 대장균이 배양될 수 있는 적당한 영양분과 온도를 주어 그 결과로서 수량이나 존재여부를 측정하는 세균학적 시험, 현미경을 사용하여 수중생물의 종류와 수를 측정하는 생물학적 시험 등이 있다.
이와 같은 시험은 같은 시료를 각각 다른 각도에서 독특한 방법을 써서 시험하여 최후에 각각의 결과를 종합해서 판정을 내린다. 또한 조사할 때는 동시에 현장의 환경을 조사하는 것이 바람직하며, 이 결과들을 종합하여 검토함으로써 적정한 판단이 내려질 수 있도록 한다.
그러나 이러한 종래의 수질 검지시스템에는 광범위한 지역을 측정할 경우, 시간과 비용이 많이 들고, 실시간으로 감지하지 못한다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 날씨 및 조도 등 외부환경의 영향을 최소화 하고, 실시간으로 수질을 감시할 수 있는 수질 검지시스템 및 그 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 관점에 따르면, 수질상태를 검지할 검지영역의 화면인 제1화면을 촬영하는 제1카메라부; 상기 검지영역의 색상에 영향을 주는 대조영역의 화면인 제2화면을 촬영하는 제2카메라부; 및 상기 제1화면 및 상기 제2화면을 비교분석하여 상기 제1화면의 색상을 보정하고, 보정된 상기 제1화면의 색상으로부터 상기 검지영역의 수질상태를 판단하는 영상분석장치;를 포함하는, 수질 검지시스템이 제공된다.
이때, 상기 제2카메라부는 상기 대조영역에 대한 데이터인 기상, 조명, 채도, 명도, 조도, 휘도, 적외선농도 및 색상 값 중 적어도 어느 하나를 입력받아 영상분석장치로 전송하는 전송부;를 더 포함할 수 있다.
상기 대조영역은 상공을 포함할 수 있다.
상기 영상분석장치는, 상기 대조영역에 대한 데이터를 근거로 하여 상기 제1화면의 색상을 보정하는 보정부; 보정된 상기 제1화면의 색상과 대응하는 수질상태의 색상기준표를 포함하는 데이터베이스부; 및 상기 색상기준표에 대응되는 상기 보정된 상기 제1화면의 색상을 분석하여 수질상태를 판단하는 영상분석부;를 포함할 수 있다.
상기 제1카메라부 또는 제2카메라부를 움직이는 구동부를 더 포함할 수 있다.
상기 구동부는 유선 또는 무선으로 조정하는 컨트롤러부를 포함할 수 있다.
상기 제1화면 및 상기 제2화면은 동영상 화면 또는 사진 화면을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 관점에 따르면, 수질상태를 검지할 검지영역의 제1화면을 촬영하는 단계; 상기 검지영역의 색상에 영향을 주는 대조영역의 제2화면을 촬영하는 단계; 상기 제1화면 및 상기 제2화면을 비교분석하여 상기 제1화면의 색상을 보정하는 단계; 및 보정된 상기 제1화면의 색상으로부터 상기 검지영역의 수질를 판단하는 단계;를 포함하는, 수질 검지시스템의 제어방법이 제공된다.
상기 대조영역의 제2화면을 촬영하는 단계는 상기 대조영역에 대한 데이터인 기상, 조명, 채도, 명도, 조도, 휘도, 적외선농도 및 색상 값 중 적어도 어느 하나를 제공하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 제1화면 및 상기 제2화면을 비교분석하여 상기 제1화면의 색상을 보정하는 단계는 상기 대조영역에 대한 데이터를 근거로 하여 상기 제1화면의 색상을 보정하는 단계를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 날씨 및 조도 등 외부환경의 영향을 최소화 하고, 실시간으로 수질을 감시할 수 있는 수질 검지시스템 및 그 제어방법 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예인 수질 검지시스템을 개략적으로 도시하는 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 검지시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 검지시스템의 제어방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 검지시스템을 을 개략적으로 도시하는 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 검지시스템의 구성을 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 수질 검지시스템은 검지영역(200)의 화면인 제1화면을 촬영하는 제1카메라부(111), 상기 검지영역(200)의 색상에 영향을 주는 대조영역(300)의 화면인 제2화면을 촬영하는 제2카메라부(112) 및 영상분석장치(120)를 포함할 수 있다. 이때, 영상분석장치는(120) 보정부(125), 영상분석부(130) 및 데이터베이스부(140)를 포함할 수 있다. 제1카메라부(111) 및 제2카메라부(112)는 일반카메라뿐만 아니라 적외선 카메라를 포함할 수 있으며, 적외선 카메라는 후술하는 색상기준표만 다를 뿐 일반 카메라를 통해 수질상태를 판단하는 과정과 같을 수 있다.
제1카메라부(111)가 촬영하는 검지영역(200)은 해양, 운하, 강 및 하천 등을 포함할 수 있다. 제1카메라부는 해양, 운하, 강 및 하천 등을 촬영하여 동영상 화면 또는 사진 화면을 제공할 수 있다. 제공된 동영상 화면 또는 사진화면은 영상분석장치(120)를 통해 색상의 분석을 통하여 수질상태를 판단할 수 있다. 예컨대 색상기준표와의 대조를 통해 수질오염의 수준을 판단할 수 있다. 색상기준표는 수질의 오염정도를 색상별로 나타내어 정리한 표로서 영상분석장치(120)의 데이터베이스부(140)에 저장될 수 있다. 이러한 색상기준표는 제1카메라부를 통해 제공된 제1화면과 대조될 수 있다.
예를 들어, 녹조 색상기준표는 녹조의 정도를 색상으로 나타낸 표로서, 녹조 색상기준표를 통해 수질오염의 수준을 판단할 수 있다. 녹조 현상은 물색을 직접 녹색으로 변화 시키므로 제1카메라부(111)를 통해 제공된 제1화면과 녹조 색상기준표와의 대조를 통해 녹조의 수준을 판단할 수 있다. 이러한 녹조현상은 가정의 생활하수나 가축의 배설물 등이 하천에 한꺼번에 많이 유입되면 물속에 유기물과 무기물이 증가하게 되는데 이를 일컫는 부영영화에 의해 발생할 수 있다.
녹색으로 변화된 하천 및 강 등은 햇볕을 차단하여 물을 썩게 하고 악취를 풍길 수 있다. 부유성 조류(식물플랑크톤)가 과다하게 증식하면 물속의 산소가 고갈되어 어패류 뿐 아니라 주변의 다른 생물체까지 집단으로 질식사 시킬 수 있다. 물에 유입된 영양 염류를 제거하지 않으면 수중 생태계의 물질 순환 구조속에 계속 남아 녹조 현상이 되풀이 되면서 피해가 더 커질 수 있으므로 녹조를 발견하게 되면 빠른 대처가 필요하다. 따라서 제1카메라부(111)를 통해 제공된 제1화면을 통해 녹조의 수준을 판단하고, 빠른 대처를 할 수 있다.
다른 예로 적조 색상기준표를 통해 적조의 수준을 판단할 수 있다. 적조 현상은 평상 기온에서 수중에 번식하던 특정의 녹색 조류들이 수온이 저하됨에 따라 휴면 포자를 형성하며 광합성을 중단하여 갈색 또는 적갈색으로 나타날 수 있다. 적조의 발생시 해수, 운하, 강 및 하천 등의 색은 반드시 적색으로만 나타나는 것이 아니기 때문에 플랑크톤의 종류, 활성도, 밀도 등에 따라 백조(白潮), 청조 및 녹조 등 다양한 이름으로 불리어질 수 있으며, 데이터베이스부(140)는 각각의 색상에 대비되는 색상기준표를 포함할 수 있다.
영상분석장치(120)에 포함되는 데이터베이스부(140)에는 위와 같은 다양한 색상기준표를 구비하여 제1카메라부(111)를 통해 제공된 제1화면과 비교분석하여 검지영역(200)의 수질상태를 측정할 수 있으며, 색상기준표는 데이터베이스부에 저장되어 제1화면과 대조될 수 있다. 한편, 제1카메라부에 의한 제1화면은 대조영역(300)의 명도, 채도, 조도, 휘도 및 색상 또는 비, 눈, 흐림, 맑음 등과 같은 기상 조건 또는 주변의 환경에 따라 색상이 달라질 수 있다.
예를 들어, 제1화면은 제2카메라부(112)가 촬영하는 상공의 색상에 영향을 받을 수 있다. 상공의 색상은 지구의 대기와 관계가 있는데, 태양광선이 공기 중의 질소 및 산소 등 여러 기체 분자와 부딪히면서 산란되어 상공이 색이 다르게 보이게 된다. 가시광선 중에서 빨간색의 파장은 약 0.71 um이고, 파란색은 약 0.45 um이다. 파란색의 광선은 빨간색의 광선보다 약 6배 정도 많이 산란되는데, 이 때문에 상공의 색이 푸르게 보이는 것이다. 하지만 지구의 대기를 비스듬히 통과하는 경우 태양광선은 더 먼 거리의 대기를 통과해야 되므로, 산란된 파란색은 에너지를 쉽게 잃고, 눈에 보이지 않게 된다. 대신 파장이 길어서 거의 산란을 일으키지 않은 붉은색 빛에 의해 상공이 붉게 보일 수 있다. 이러한 파란색 및 붉은색 등과 같은 상공의 색은 검지영역(200)에 투영 또는 반사되어 검지영역의 색상에 영향을 줄 수 있다.
다른 예로 대조영역(300)의 기상의 맑을수록 검지영역(200)의 영상 또는 정지된 화면의 명도가 높아 흰색으로 표현될 수 있다. 이와 비슷한 반대의 예로서 흐린 날 또는 구름이 많이 낀 날에는 검지영역을 촬영한 제1화면의 색상에 어두운 회색 또는 검은색 등이 투영되어 하천의 본래 색 보다 어둡게 나타날 수 있다. 따라서 제2카메라부(112)는 이와 같이 다양한 검지영역(200)의 영상 또는 정지된 화면의 색상에 영향을 주는 대조영역(300)에 대한 데이터인 기상, 조명, 채도, 명도, 조도, 휘도, 적외선농도 및 색상 값 중 적어도 어느 하나를 입력받아 색상을 보정할 수 있다.
영상분석장치(120)는 보정부(125)를 포함할 수 있으며, 보정부(125)는 대조영역(300)에 대한 데이터를 근거로 하여 제1화면의 색상을 보정할 수 있다. 예를 들어 상공의 색상의 붉은색일 경우 하천의 검지영역(200) 중 하나인 하천의 색상 또한 붉은색이 투영되어 붉게 보일 수 있다. 따라서 제1화면은 적조가 아닌 상태인 경우에도 적조로 판단될 수 있으므로 제2카메라부(112)를 통해 제공받은 대조영역(300)의 데이터를 포함시켜 제1화면의 색상을 보정할 수 있다. 이렇게 보정된 제1화면의 색상은 데이터베이스부(140)에 저장된 색상기준표를 통해 제1화면의 색상과 대응하는 수질상태를 판단할 수 있다. 수질상태의 분석은 영상분석장치(120)에 포함된 영상분석부(130)에서 할 수 있다.
한편, 제1카메라부(111) 또는 제2카메라부(112)는 이를 움직이게 하는 구동부를 더 포함할 수 있다. 검지영역(200)을 촬영하는 경우 일부만 촬영하여 평균적인 수질상태를 측정하지 못할 수도 있다. 예컨대 하천을 촬영하는 경우 하천의 영역을 제1영역과 제2영역으로 나누어서 촬영하는 경우, 제1영역은 녹조가 발생하고, 제2영역에는 발생하지 않을 수도 있다. 이 경우 제1영역에는 초록색 색상이 검지되어 녹조가 판단될 수 있으나 제2영역만을 촬영하는 경우에는 평상시의 수질과 같아 녹조를 검출하지 못할 수 있다. 따라서 이러한 경우를 방지하기 위해 제1카메라부(111)는 구동부를 포함하여 제1영역과 제2영역 모두를 촬영하고, 촬영한 데이터를 영상분석장치(120)를 통해 분석하여 이 둘의 평균값을 산출하여 수질의 상태를 판단할 수 있다.
이와 마찬가지로 제2카메라부(112) 또한 대조영역(300)의 일부만 촬영하여 조명, 채도, 명도, 조도, 휘도 및 색상 값 등을 전부 반영하지 못할 수 있다. 따라서 구동부를 통해 360도의 방향을 촬영하여 검지영역(200)에 투영 및 반사되는 빛의 정도, 채도, 명도 및 색상 등을 측정하고, 이를 반영하여 제1카메라부(111)를 통해 제공되는 제1화면의 색상을 보정할 수 있다. 나아가 제1카메라부(111)를 통해 검지영역(200)을 촬영한 후 구동부를 통해 상공 방향으로 움직여서 대조영역(300)을 촬영할 수 있다.
제1카메라부(111) 및 제2카메라부(112)를 움직이는 구동부는 유선 또는 무선으로 조정하는 컨트롤러부를 포함할 수 있다. 이를 통해 사용자는 제1카메라부(111) 및 제2카메라부(112)를 멀리서 또는 가까이서 움직일 수 있으며, 원하는 방향으로 향하도록 제어할 수 있다. 이러한 컨트롤러부는 무선으로 다른 장치와 결합 할 수 있으며 예컨대 사용자의 핸드폰 및 스마트폰 등을 통해 제어될 수도 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 수질 검지시스템의 제어방법을 개략적으로 나타내는 순서도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 수질상태를 검지할 해양, 운하, 강 및 하천 등을 포함하는 검지영역(200)의 제1화면을 촬영할 수 있다(S400). 제1화면은 제1카메라부(111)를 통해 촬영될 수 있으며 제2카메라부(112)를 통해 촬영해도 무관하다. 제2카메라부(112)는 대조영역(300)의 제2화면을 촬영할 수 있다(S410). 이때, 대조영역의 제2화면을 촬영하는 단계(S410)는 대조영역에 대한 데이터인 기상, 조명, 채도, 명도, 조도, 휘도, 적외선농도 및 색상 값 중 적어도 어느 하나를 제공할 수 있다. 제1화면 및 제2화면은 동영상 화면 또는 사진 화면으로 제공될 수 있으며, 제공된 화면은 전송부를 통해 영상분석장치(120)로 보내질 수 있다. 영상분석장치(120)로 보내진 화면은 보정부(125)를 통해 제1화면과 제2화면을 비교분석하여 제1화면을 보정할 수 있다(S420). 이때, 보정은 제공된 상기 대조영역(300)에 대한 데이터를 근거로 하여 제1화면의 색상을 보정할 수 있다. 보정된 화면은 영상분석장치(120)의 영상분석부(130)를 통해 데이터베이스부(140)에 저장된 색상기준표와 대조될 수 있고, 대조된 영상에 의해 검지영역(200)의 수질을 검지할 수 있다(S430). 이외에 수질검지 시스템에 대한 구체적인 설명은 도 1 및 도 2를 참조하여 설명한 것과 동일하므로 여기서는 생략한다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
111: 제1카메라부 112: 제2카메라부
120: 영상분석장치 125: 보정부
130: 영상분석부 140: 데이터베이스부
200: 검지영역 300: 대조영역

Claims (10)

  1. 수질상태를 검지할 검지영역의 화면인 제1화면을 촬영하는 제1카메라부;
    상기 검지영역의 색상에 영향을 주는 대조영역의 화면인 제2화면을 촬영하는 제2카메라부; 및
    상기 제1화면 및 상기 제2화면을 비교분석하여 상기 제1화면의 색상을 보정하고, 보정된 상기 제1화면의 색상으로부터 상기 검지영역의 수질상태를 판단하는 영상분석장치;
    를 포함하는, 수질 검지시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2카메라부는 상기 대조영역에 대한 데이터인 기상, 조명, 채도, 명도, 조도, 휘도, 적외선농도 및 색상 값 중 적어도 어느 하나를 입력받아 영상분석장치로 전송하는 전송부;를 더 포함하는, 수질 검지시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 대조영역은 상공을 포함하는, 수질 검지시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 영상분석장치는,
    상기 대조영역에 대한 데이터를 근거로 하여 상기 제1화면의 색상을 보정하는 보정부;
    보정된 상기 제1화면의 색상과 대응하는 수질상태의 색상기준표를 포함하는 데이터베이스부; 및
    상기 색상기준표에 대응되는 상기 보정된 상기 제1화면의 색상을 분석하여 수질상태를 판단하는 영상분석부;
    를 포함하는, 수질 검지시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1카메라부 또는 제2카메라부를 움직이는 구동부를 더 포함하는, 수질 검지시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동부는 유선 또는 무선으로 조정하는 컨트롤러부를 포함하는, 수질 검지시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1화면 및 상기 제2화면은 동영상 화면 또는 사진 화면을 포함하는, 수질 검지시스템.
  8. 수질상태를 검지할 검지영역의 제1화면을 촬영하는 단계;
    상기 검지영역의 색상에 영향을 주는 대조영역의 제2화면을 촬영하는 단계;
    상기 제1화면 및 상기 제2화면을 비교분석하여 상기 제1화면의 색상을 보정하는 단계; 및
    보정된 상기 제1화면의 색상으로부터 상기 검지영역의 수질을 판단하는 단계;
    를 포함하는, 수질 검지시스템의 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 대조영역의 제2화면을 촬영하는 단계는 상기 대조영역에 대한 데이터인 기상, 조명, 채도, 명도, 조도, 휘도, 적외선농도 및 색상 값 중 적어도 어느 하나를 제공하는 단계;를 포함하는, 수질 검지시스템의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1화면 및 상기 제2화면을 비교분석하여 상기 제1화면의 색상을 보정하는 단계는 상기 대조영역에 대한 데이터를 근거로 하여 상기 제1화면의 색상을 보정하는 단계를 포함하는, 수질 검지시스템의 제어방법.

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