KR20150042034A - 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동성이 뛰어난 초소형 이산화탄소 측정 장비를 스마트폰 내부 센서들과 연계하여 분산 이동형 센서 네트워크를 구축하고 이를 이용하여 정확하고 유지 가능한 도로교통 이산화탄소 배출량 측정 체계를 구축하여 대기환경정보를 측정하는 방법을 제공하기 위한 것으로서, 대기정보 측정부를 통해 센서모듈을 통해 대기환경정보를 취득하는 단계와, 상기 대기정보 측정부의 센서모듈에서 취득된 대기환경정보를 근거리 무선통신망인 와이파이를 통해 스마트폰에서 수집하여 측정오차를 보정하고, 센터서버로 현재 위치정보와 함께 수집 및 보정된 대기환경정보를 전송하는 단계와, 상기 스마트폰을 통해 광범위한 지역에 분포된 다수의 대기정보 측정부들로부터 수집된 정보를 GIS 기반의 정보로 가공 및 분석하여 디스플레이를 통한 모니터링으로 관리하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

Description

이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 방법{Mobile sensor based air quality measurement method}

본 발명은 도로교통 이산화탄소 배출량을 통한 대기환경정보 측정 시스템에 관한 것으로, 특히 이동성이 뛰어난 초소형 이산화탄소 측정 장비를 스마트폰 내부 센서들과 연계하여 분산 이동형 센서 네트워크를 구축하고 이를 이용하여 정확하고 유지 가능한 도로교통 이산화탄소 배출량 측정 체계를 구축하여 대기환경정보를 측정하는 방법에 관한 것이다.

일반적으로 대기오염은 대기 중에 인위적으로 배출된 오염물질이 한 가지 또는 그 이상이 존재하여 오염물질의 양, 농도 및 지속시간이 해당지역의 불특정 다수에게 불쾌감을 주거나, 해당지역에 공중보건상 위해를 끼치고 인간이나 동물, 식물의 활동에 해를 주는 상태를 의미한다.

상기 대기오염을 일으키는 물질은 크게 가스상 물질, 입자상 물질, 중금속 물질 그리고 악취 물질로 구분된다. 가스상 물질은 일산화탄소, 암모니아, 황화수소, 이산화탄소, 오존 등이 있으며, 입자상 물질은 분진, 매연, 재, 안개, 검댕, 연무질, 훈연, 액적, 박무, 연하, 공중 알레르기 물질 등이 있으며, 중금속 물질은 수은, 카드뮴, 납, 크롬, 구리, 니켈, 바나듐, 방사능 물질 등이 있으며, 악취 물질은 암모니아, 메틸메르캅탄, 황화수소, 황화메틸, 이황화메틸, 트리메틸아민, 아스트알데히드, 스티렌 등으로 매우 다양하다. 특히, 공장 등이 많지 않은 대도시의 주된 대기오염의 원인은 차량에서 배출되는 배기가스에 의한 것임은 공지된 사실이다.

이러한 배기가스를 포함한 온실가스 배출로 인한 기후변화는 전 세계적인 관심 대상이 되고 있다. 특히 온실가스의 주 배출원인 도로교통 부분은 매우 심각한 수준으로 도로교통 부분의 배출량을 정확히 산정하여 효율적인 대책을 수립하는 것은 국가의 기후변화 대응 및 대기환경 관리 정책을 수립하는데 있어 가장 기조가 되는 요소이다.

하지만, 도로교통의 특성상 현 측정 체계로는 정확하고 민감한 배출량의 측정이 어려운 실정이므로, 보다 정확하고 유지 가능한 도로교통 배출량 측정 체계의 개발이 필수적이다.

국내특허공개 10-2008-0027022 : 도로 환경 데이터 수집을 위한 네비게이션 장치 및 이를 이용한 도로 환경 데이터 제공 시스템

국내특허공개 10-2011-0088752 : 차량단말의 도로환경정보 수집 방법 및 그 시스템

따라서 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 이동성이 뛰어난 초소형 이산화탄소 측정 장비를 스마트폰 내부 센서들과 연계하여 분산 이동형 센서 네트워크를 구축하고 이를 이용하여 정확하고 유지 가능한 도로교통 이산화탄소 배출량 측정 체계를 구축하여 대기환경정보를 측정하는 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 방법의 특징은 (A) 대기정보 측정부를 통해 센서모듈을 통해 대기환경정보를 취득하는 단계와, (B) 상기 대기정보 측정부의 센서모듈에서 취득된 대기환경정보를 근거리 무선통신망인 와이파이를 통해 스마트폰에서 수집하여 측정오차를 보정하고, 센터서버로 현재 위치정보와 함께 수집 및 보정된 대기환경정보를 전송하는 단계와, (C) 상기 스마트폰을 통해 광범위한 지역에 분포된 다수의 대기정보 측정부들로부터 수집된 정보를 GIS 기반의 정보로 가공 및 분석하여 디스플레이를 통한 모니터링으로 관리하는 단계를 포함하여 이루어지는데 있다.

바람직하게 상기 측정오차의 보정은 대기환경정보가 수신된 대기정보 측정부와의 거리 및 현재 위치를 기반으로 하는 주변환경을 이용하여 미리 거리별, 주변환경별 설정되어 있는 가중치와 합산하여 측정오차를 보정하는 것을 특징으로 한다.

바람직하게 상기 (C) 단계는 스마트폰에서 전달되는 보정된 대기환경정보 및 스마트폰의 현재 위치 정보를 GIS 기반의 정보로 가공하여 위치별로 대기환경정보를 분류하고 설정하는 단계와, 상기 위치별로 설정되어 분류된 대기환경정보를 위치별, 지역별로 디스플레이부에 표시하는 단계와, 상기 디스플레이부에 스마트폰에서 취득된 현재 위치의 좌표를 기반으로 센서값, 속도, 오염도에 따른 컬러코딩 및 날짜조회 중 적어도 하나를 포함하는 추가 정보를 제공하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 방법은 다음과 같은 효과가 있다.

첫째, 도로교통 부분 이산화탄소 측정에만 제한되지 않고 센서의 교체만으로 여타 사회기반 시설의 대기오염 측정 및 관제에도 즉시 적용이 가능하다.

둘째, 이동형 센서는 교통수단 및 건물 내부의 이산화탄소를 포함한 대기 오염도를 실시간으로 모니터링할 수 있어 공조 시스템과 연동 시 고효율, 친환경적 냉난방 운영이 가능하다.

셋째, 현 스마트폰에 포함되지 않은 공기질 센서의 시제품을 제시함으로써, 향후 스마트폰의 성능향상에 기여할 수 있다.

넷째, 실측 배출량에 근거한 도로교통 부분 온실가스 감소 대책수립으로 저탄소 녹색성장을 위한 근간을 마련할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 시스템의 구성을 나타낸 구성도
도 2 는 도 1에서 센서모듈의 구성을 상세히 나타낸 구성도
도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도
도 4 는 도 3에서 스마트폰에 설치된 모바일 어플리케이션의 작동 프로세스를 설명하기 위한 도면
도 5 는 도 3에서 센터서버에 디스플레이부에 표시되어 관리자에게 모니터링을 제공하는 내용을 설명하기 위한 도면

본 발명의 다른 목적, 특성 및 이점들은 첨부한 도면을 참조한 실시예들의 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.

본 발명에 따른 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 방법의 바람직한 실시예에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록하며 통상의 지식을 가진자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 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.

도 1 은 본 발명의 실시예에 따른 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 시스템의 구성을 나타낸 구성도이다.

도 1에서 도시하고 있는 것과 같이, 센서모듈(100)을 통해 대기환경정보를 취득하는 대기정보 측정부(미도시)와, 상기 대기정보 측정부의 센서모듈(100)에서 취득된 대기환경정보를 근거리 무선통신망인 와이파이를 통해 수집하여 측정오차를 보정하고, 센터서버(300)로 현재 위치정보와 함께 수집 및 보정된 대기환경정보를 전송하는 스마트폰(200)과, 상기 스마트폰(200)을 통해 광범위한 지역에 분포된 다수의 대기정보 측정부들로부터 수집된 정보를 GIS 기반의 정보로 가공 및 분석하여 디스플레이를 통한 모니터링으로 관리하는 센터서버(300)로 구성된다.

이때, 상기 대기정보 측정부에 구비된 센서모듈(100)은 도 2에서 도시하고 있는 것과 같이, 센서모듈에 전원을 공급하는 전원부(110)와, 상기 스마트폰(200)과의 와이파이 통신을 위한 안테나와 연결되는 안테나 연결부(120)와, 대기정보 측정부와의 케이블을 통한 데이터 전송을 위한 케이블 연결부(130)와, 대기환경정보를 센싱하는 센서부(140)와, 외부기기로부터 상기 센서부(140)의 동작을 제어하기 위해 제어신호를 입력받기 위한 인터페이스부(RS-232)(150)로 구성된다.

그리고 상기 스마트폰(200)은 대기정보 측정부에 구비된 센서모듈(100)에서 측정된 대기환경정보(이산화탄소)의 측정정보를 수집 및 측정오차를 처리하고, 센터서버(300)로 전송할 수 있는 모바일 어플리케이션이 설치되어 있다.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 시스템의 동작을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 도 1 또는 도 2와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 수행하는 동일한 부재를 지칭한다.

도 3 은 본 발명의 실시예에 따른 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하여 설명하면, 먼저 도시 전역에 분포된 대기정보 측정부에 구비된 센서모듈(100)을 통해 이산화탄소를 포함하는 대기환경정보를 취득하면(S10), 근거리 무선통신망인 와이파이를 통해 주변 스마트폰(200)으로 취득된 대기환경정보를 전송한다. 이때, 대기정보 측정부는 도로주변은 물론 도로외곽 등지에 위치한다.

그리고 상기 스마트폰(200)은 대기정보 측정부에 구비된 센서모듈(100)에서 측정된 대기정보(이산화탄소)의 측정정보를 수집 및 측정오차를 처리하고, 센터서버(300)로 전송할 수 있는 모바일 어플리케이션이 설치되어 있다.

따라서 상기 스마트폰(200)은 상기 대기정보 측정부의 센서모듈(100)에서 취득된 대기환경정보를 무선통신망인 와이파이를 통해 수집하여 측정오차를 보정한다(S20). 이때, 상기 측정오차의 보정은 대기환경정보가 수신된 대기정보 측정부와의 거리 및 현재 위치를 기반으로 하는 주변환경(도심지, 교외, 도로주변, 강변, 계곡, 산 등)을 이용하여 미리 거리별, 주변환경별 설정되어 있는 가중치와 합산하여 측정오차를 보정한다.

그리고 상기 스마트폰(200)은 거리 및 주변환경을 기반으로 보정된 대기환경정보를 스마트폰(200) 내부에 부착된 GPS모듈로부터 검출된 현재 위치와 결합하여 위에서 설명하고 있는 모바일 어플리케이션의 작동으로 센터서버(300)로 전달한다(S30). 이때, 상기 모바일 어플리케이션은 도 4에서 도시하고 있는 것과 같이, 인접한 대기정보 측정부의 정보를 선택 및 설정하는 제 1 설정 영역(210)과, 센서와의 연결을 위한 연결(connect) 버튼(220)과, 대기환경정보 수집을 설정하기 위한 온/오프(on/off) 버튼(230)과, 데이터 수집 완료 후 대기정보 측정부와의 연결 해제(disconnect)를 위한 연결 해제 버튼(240)과, 보정된 대기환경정보 및 현재 위치를 전달하기 위한 센터서버(300)의 IP주소를 선택 및 설정하는 제 2 설정 영역(220)과, 제 2 설정 영역(220)에서 설정된 IP주소를 통해 센터서버(300)로의 접속을 수행하는 접속연결 버튼(260)과, 접속된 센터서버(300)로 스마트폰(200)의 저장부(SD카드)에 저장된 보정된 대기환경정보 및 현재 위치가 포함된 파일(.txt)을 센터서버(300)로 전달하기 위한 전송 버튼(270)을 포함하며, 이렇게 구성된 모바일 어플리케이션을 이용하여 보정된 대기환경정보 및 현재 위치를 센터서버(300)로 전달한다.

한편, 상기 보정된 대기환경정보 및 스마트폰(200)의 현재 위치를 센터서버(300)로 전달하는 방법으로는 이동통신망, 인터넷망, 근거리 통신망 등을 통한 통상의 유무선 통신망을 통해 이루어지게 된다.

상기 센터서버(300)는 스마트폰(300)에서 전달되는 보정된 대기환경정보 및 스마트폰(200)의 현재 위치 정보를 GIS 기반의 정보로 가공하여 위치별로 대기환경정보를 분류하고 설정한다(S40). 이때, 위치별로 분류되는 대기환경정보는 이미 스마트폰(200)을 통해 대기정보 측정부와 스마트폰 간의 거리 및 스마트폰의 주변환경을 기반으로 보정된 대기환경정보를 나타내고 있으므로, 현재의 스마트폰의 위치에 따른 대기환경정보로 설정할 수 있다. 이는 대기정보 측정부가 도시 전역에 분포되어 있지만, 주택가 좁은 골목길 등 모든 공간을 포괄하는데 한계가 있는 문제점을 사람이 이동할 수 있는 모든 위치에서 스마트폰을 활용하여 대기환경정보를 취득할 수 있다는 점에서 보다 광범위한 공간의 대기환경정보를 취득할 수 있는 장점을 가지게 된다.

따라서 상기 센터서버(300)는 위치별로 설정되어 분류된 대기환경정보를 위치별, 지역별로 디스플레이부에 표시함으로써(S50), 도 5에서 도시하고 있는 것과 같이 디스플레이부에 스마트폰에서 취득된 현재 위치의 좌표를 기반으로 센서값, 속도 등과, 오염도에 따른 컬러코딩 및 날짜조회 등의 추가 정보를 제공하여 관리자가 전역의 대기환경을 모니터링할 수 있도록 한다(S60).

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims (3)

1. (A) 대기정보 측정부를 통해 센서모듈을 통해 대기환경정보를 취득하는 단계와,
   (B) 상기 대기정보 측정부의 센서모듈에서 취득된 대기환경정보를 근거리 무선통신망인 와이파이를 통해 스마트폰에서 수집하여 측정오차를 보정하고, 센터서버로 현재 위치정보와 함께 수집 및 보정된 대기환경정보를 전송하는 단계와,
   (C) 상기 스마트폰을 통해 광범위한 지역에 분포된 다수의 대기정보 측정부들로부터 수집된 정보를 GIS 기반의 정보로 가공 및 분석하여 디스플레이를 통한 모니터링으로 관리하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 측정오차의 보정은 대기환경정보가 수신된 대기정보 측정부와의 거리 및 현재 위치를 기반으로 하는 주변환경을 이용하여 미리 거리별, 주변환경별 설정되어 있는 가중치와 합산하여 측정오차를 보정하는 것을 특징으로 하는 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 (C) 단계는
   스마트폰에서 전달되는 보정된 대기환경정보 및 스마트폰의 현재 위치 정보를 GIS 기반의 정보로 가공하여 위치별로 대기환경정보를 분류하고 설정하는 단계와,
   상기 위치별로 설정되어 분류된 대기환경정보를 위치별, 지역별로 디스플레이부에 표시하는 단계와,
   상기 디스플레이부에 스마트폰에서 취득된 현재 위치의 좌표를 기반으로 센서값, 속도, 오염도에 따른 컬러코딩 및 날짜조회 중 적어도 하나를 포함하는 추가 정보를 제공하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 이동형 센서 기반 대기환경정보 측정 방법.

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