KR20190073519A - 스마트 감지 네트워크 - Google Patents

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KR20190073519A
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Abstract

실시예는 하나 이상의 센서 노드를 포함하는 감지 네트워크에 대해 기술되며, 여기서 하나 이상의 센서 노드 각각은 센서 노드를 둘러싸는 노드 커버리지 면적에서 하나 이상의 공기 매개 오염 물질의 존재, 농도, 또는 둘 다를 측정할 수 있는 가스 센서를 포함한다. 하나 이상의 공기 매개 오염 물질의 존재, 농도, 또는 둘 다를 측정할 수 있는 센서 베이스는 하나 이상의 센서 노드 각각의 노드 커버리지 면적에 위치하며, 상기 센서 베이스는 하나 이상의 센서 노드의 가스 센서보다 더 높은 정확도, 높은 민감도, 또는 둘 다를 갖는 가스 센서를 포함한다. 하나 이상의 서버가 센서 베이스와 하나 이상의 센서 노드에 통신 가능하게 결합된다. 센서 베이스와 센서 노드는 서버에 그들의 측정치를 통신할 수 있으며, 센서 베이스의 측정치는 서버에 의해 하나 이상의 센서 노드의 측정치를 보정하는데 기준으로 사용된다.

Description

스마트 감지 네트워크
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 35 U.S.C.§119(e)하에서 2016년 11월 16일에 출원된 미국 가출원 제 62/423,033호의 우선권을 주장하며, 이는 원용에 의해 그 전체로서 본원에 포함된다.
기술분야
개시된 실시예는 일반적으로 대기 오염 감지 및 모니터링에 관한 것으로, 특히 배타적이지는 않지만 대기 오염 감지 및 모니터링을 위한 스마트 감지 네트워크에 관한 것이다.
근대화가 됨에 따라, 도시 및 공업 단지 내의 대기 오염이 악화되어 대기 오염 물질(예를 들어, PM2.5, NOx, SOx, O3, 및 휘발성 유기 화합물(VOC)과 같은 화학물)에 의한 공중 보건 효과가 점차 주목받기 시작하였다. 복합적인 오염원 때문에, 관심있는 위치에서 최신의 대기 품질 정보를 일반 대중에게 제공하기 위해 더 밀도가 높은 공간 대기 품질 모니터링 데이터를 얻는 것이 필요하다.
주위의 대기 품질 모니터링이 구현되었지만, 신뢰성 있는 모니터링 데이터를 얻기 위해 비싸고 부피가 큰 실험 장비가 사용되어야 하기 때문에 제한된 위치에 한정된 개수의 모니터링 스테이션만이 셋 업 및 설치될 수 있다. 그리고, 모니터링 스테이션은 보통 장비 셋 업을 위해(특히 가스크로마토그래피(gas chromatography) 장비의 경우) 넓은 공간을 필요로 하기 때문에, 그들은 주로 수용할 공간이 있는 교외 지역에 설치되며, 공간이 적은 도시에는 극소수의 스테이션만이 설치된다. 결과적으로, 도시 전역의 공간 대기 품질을 모니터하기 위한 네트워크를 형성하기 위해 소형의 저비용 센서를 사용해야 할 필요성이 대두되고 있다.
본 발명의 비제한적 및 배타적인 실시예는 이하의 도면을 참조하여 기술되며, 유사한 도면 부호는 달리 언급되지 않는 한 다양한 도면 전반에 걸쳐 유사한 부분을 나타낸다.
도 1은 스마트 오염 감지 및 모니터링 시스템의 실시예의 블록도이다.
도 2a 및 도 2b는 센서 노드로부터 수신된 측정치를 보정하는 프로세스의 실시예를 도시한 흐름도 및 한 쌍의 그래프이다.
도 3은 스마트 오염 감지 및 모니터링 시스템의 또 다른 실시예의 블록도이다.
도 4는 스마트 오염 감지 및 모니터링 시스템의 또 다른 실시예의 블록도이다.
도 5는 스마트 오염 감지 및 모니터링 시스템의 또 다른 실시예의 블록도이다.
도 6은 스마트 오염 감지 및 모니터링 시스템의 또 다른 실시예의 블록도이다.
도 7은 스마트 오염 감지 및 모니터링 시스템의 또 다른 실시예의 블록도이다.
도 8은 스마트 오염 감지 및 모니터링 시스템의 또 다른 실시예의 블록도이다.
실시예는 대기 오염 감지 및 모니터링을 위한 스마트 감지 네트워크 장치, 시스템, 및 방법에 대하여 기술되었다. 특정 세부 사항이 실시예에 대한 이해를 제공하기 위해 기술되었지만, 관련 기술 분야의 통상의 기술자는 본 발명이 기술된 하나 이상의 세부 사항 없이 또는 다른 방법, 구성 요소, 물질 등과 함께 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 일부 예에서, 공지된 구조들, 물질들, 또는 동작들은도시되거나 상세히 기술되지 않았지만, 그럼에도 불구하고 본 발명의 범위 내에 포함된다.
본 명세서 전반에 걸쳐 "일 실시예" 또는 "실시예"는 기술된 특징, 구조, 또는 특성이 적어도 하나의 기술된 실시예에 포함될 수 있다는 것을 의미하며, "일 실시예에서" 또는 "실시예에서"는 반드시 모두 동일한 실시예를 지칭하는 것은 아니다. 또한, 특정 특징, 구조, 또는 특성은 하나 이상의 실시예에서 임의의 적절한 방식으로 결합될 수 있다.
도 1은 스마트 대기 오염 감지 및 모니터링 시스템(100)의 실시예를 도시한다. 시스템(100)은 하나 이상의 센서 베이스(B)(즉, 도시된 실시예에서 B1 및 B2) 및 하나 이상의 센서 노드(S)(즉, 도시된 실시예에서 S1a-S1d 및 S2a-S2d)에 통신 가능하게 결합된 데이터 센터(102)를 포함한다. 도시된 실시예는 2개의 센서 베이스(B1-B2) 및 8개의 센서 노드(S1a-S1d, S2a-S2d)를 갖지만, 다른 실시예는 도시된 것보다 많거나 적은 센서 베이스를 가질 수 있으며 도시된 것보다 많거나 적은 센서 노드를 가질 수 있다.
데이터 센터(102)는 통신 인터페이스, 하나 이상의 서버로서, 적어도 하나의 마이크로프로세서, 메모리, 및 저장 장치를 각각 포함하는 하나 이상의 서버, 및 추가 저장 장치 공간으로서, 예를 들어 그들의 유형, 정체성, 고정되는 경우의 위치, 이동 가능한 경우의 현재 위치, 측정치 내역 등을 포함하는 센서 베이스(B)와 센서 노드(S)에 관한 정보를 등록하기 위한 하나 이상의 데이터 베이스를 포함하는 추가 저장 장치 공간을 포함한다. 통신 인터페이스는 데이터 센터(102)를 센서 노드(S1a-S1d, S2a-S2d) 및 센서 베이스(B1, B2)에 통신 가능하게 결합한다. 센서 노드(S1a-S1d, S2a-S2d) 및 센서 베이스(B1, B2)는 유선으로, 무선으로, 또는 유선과 무선의 조합에 의해 데이터 센터(102)와 통신할 수 있다. 예를 들어, 도시된 실시예에서, 센서 노드(S1c, S1d)가 네트워크(104)를 통해 유선으로 데이터 센터(102)와 통신하는 동안, 센서 노드(S1a, S1b)는 네트워크(104)를 통해 무선으로 데이터 센터(102)와 통신한다. 유사하게, 센서 베이스(B1)는 네트워크(104)를 통해 유선으로 데이터 센터(102)와 통신한다. 센서 노드(S2a, S2d)가 네트워크(104)를 통해 무선으로 데이터 센터(102)와 통신하고 센서 노드(S2b, S2c)도 네트워크(104)를 통해 유선으로 데이터 센터(102)와 통신하는 동안, 센서 베이스(B2)는 네트워크(104)를 통해 무선으로 데이터 센터(102)와 통신한다. 상이한 실시예에서 네트워크(104)는 인터넷일 수 있거나, 로컬 네트워크(LAN), 광역 네트워크(WAN), 또는 일부 다른 유형의 네트워크일 수 있다.
센서 노드(S1a-S1d, S2a-S2d)는 센서 베이스에 대응하는 세트로 분할된다: 도시된 실시예에서, 센서 노드(S1a-S1d)는 센서 베이스(B1)와 그룹화되고, 센서 노드(S2a-S2d)는 센서 베이스(B2)와 그룹화되므로, 각 그룹에서 센서 노드와 센서 베이스 사이에서 다대일 대응이 이루어진다. 다른 실시예들은 이러한 다대일 대응을 가질 필요는 없지만, 대신 센서 노드와 센서 베이스 사이에 일대일 대응을 가질 수 있다. 도시된 실시예에서, 센서 베이스(B1-B2) 각각은 4개의 센서 노드들로 그룹화되지만, 다른 실시예에서 각각의 센서 베이스는 동일한 개수의 센서 노드들로 그룹화될 필요가 없다.
각각의 센서 노드(S)는 대응하는 커버리지 면적을 가지며, 이는 분석을 위해 센서 노드에 의해 모아진 공기 샘플이 대표로 간주될 수 있는 면적이다. 각 센서 베이스(B)는 유사하게 대응하는 커버리지 면적을 가진다. 도시된 실시예에서, 센서 베이스(B1)는 센서 노드(S1a-S1d)의 커버리지 면적과 겹치는 커버리지 면적을 가지므로, 분석을 위해 센서 베이스(B1)에 의해 모아진 공기 샘플은 또한 S1a-S1d의 커버리지 면적 내의 조건을 대표하는 것으로 간주될 수 있다. 반면에, 센서 베이스(B2)는 센서 노드(S2a-S2d)의 세트의 커버리지 면적과 겹치지 않는 커버리지 면적을 갖는다. B2가 이동 가능한 일 실시예에서, B2는 센서 노드(S2a-S2d)의 커버리지 면적 내외로 움직일 수 있다. 그러나, B2가 고정인 실시예에서, 센서 베이스(B2)가 센서(S2a-S2d)의 커버리지 면적에서 공기 샘플을 수집할 수 있도록, 하나 이상의 샘플링 튜브(106a-106d)를 포함하는 샘플링 매니폴드(106)는 센서 베이스(B2)에 유체적으로 결합될 수 있고, 각각은 센서 베이스(B2)에 일단부를 가지고 다른 하나는 센서 노드(S2a-S2d)의 커버리지 면적으로 연장된다. 본 출원의 문맥에서, "유체적으로 결합된"은 유체가 2개의 위치 사이에서 하나 또는 두 방향으로 흐를 수 있는 방식으로 결합된 것을 의미한다.
시스템(100)의 일부 실시예에서, 센서 노드(S) 및 센서 베이스(B)는 고정된 위치를 점유하고 따라서 서로에 대해 고정된다. 그러나, 이하에서 논의되는 바와 같이, 일부 실시예에서, 센서 베이스(B1, B2) 중 적어도 하나는 이동 가능할 수 있으며; 이러한 실시예에서, 센서 노드(S)에 대한 센서 베이스(B)의 위치가 변할 수 있으므로, 각 센서 노드는 특정 센서 베이스에 영구적으로 할당될 필요가 없다. 결과적으로, 그룹의 정확한 구성 - 즉, 센서 베이스의 개수와 정체성, 및 대응하는 센서 노드의 개수와 정체성 -은 시간에 따라 변할 수 있다. 이동 가능한 센서 베이스를 갖는 일부 실시예에서, 변화는 특정 그룹이 인식되지 않을 정도로 충분히 빈번할 수 있다.
도시된 실시예에서, 센서 노드(S1a-S1d, S2a-S2d)는 센서 베이스 B 보다 실질적으로 덜 비싼 고정된 현장의 저비용 대기 품질 모니터링 센서이며, 이는 현장 모니터링을 위해 고밀도 감지 네트워크를 형성하기 위해 다양한 위치의 현장에 쉽게 배치될 수 있고, 이에 제한되지는 않지만, 휘발성 유기 화합물(VOCs), NOx, SOx, O3과 같은 유기 또는 무기 화학물; PM2.5 (즉, 2.5μm 직경의 미립 물질)과 PM10과 같은 공기 매개 미립 물질(particulate matter, PM); 화합물; 중금속 오염 물질, 또는 공기 매개 생물학적 오염 물질; 등과 같은 공기 매개 화합물과 공기 매개 오염 물질에 대해 대중에게 시간-밀도, 공간-밀도가 높은 이용 가능한 대기 품질 정보를 전달하기 위해 빅 데이터 분석을 제공한다.
센서 노드로부터의 감지 데이터는 추가의 데이터 보정 또는 분석을 위해 하나 이상의 서버에 유선 또는 무선으로 업로드될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 센서 노드(S)와 센서 베이스(B) 사이에는 유선 또는 무선 연결이 있을 수 있으며; 예를 들어, 도시된 실시예에서 센서 노드(S1b)는 센서 베이스(B1)와 무선으로 통신할 수 있고, 센서 노드(S2d)는 센서 베이스(B2)와 무선으로 통신할 수 있으며, 센서 노드(S2c)는 센서 베이스(B2)와 유선으로 통신할 수 있다. 센서 노드(S)가 센서 베이스(B)와 직접 통신할 수 있는 실시예에서, 센서 노드 데이터를 데이터 센터(102)에 직접 전송하는 대신에, 센서 노드(S)는 센서 베이스(B)를 통해 간접적으로 센서 노드 데이터를 데이터 센터(102)에 전송할 수 있다. 저비용 센서는 실시간 또는 보다 빈번한 현장 대기 품질 모니터링 결과를 제공할 수 있다. 노드(S)를 감지하는데 사용되는 저비용 센서는 주기적인 베이스라인/민감도 드리프트 검사 및 보정을 요구하는 민감도 드리프트를 겪을 수 있다.
센서 베이스(B1-B2)는 그들의 대응하는 센서 노드(S)에 대한 데이터 기준으로서 기능한다. 센서 베이스(B1-B2)는 공기 샘플을 수집하고, 개별 화합물 검출에 대해 높은 특정성을 가지면서 정확하고 고품질의 일관된 측정 결과를 제공하는 분석기를 포함한다. 센서 베이스(B1-B2)는 공기 매개 오염 물질의 농도를 제공하기 위해 공기 샘플을 수집하고 분석할 수 있는 고성능 대기 품질 분석기를 사용하여 특정 위치와 시간에서 대기 품질을 측정한다. 측정된 오염 물질은, 이에 제한되지는 않지만, 휘발성 유기 화합물(VOCs), NOx, SOx, O3과 같은 유기 또는 무기 화학물; PM2.5 (즉, 2.5μm 직경의 미립 물질)과 PM10과 같은 공기 매개 미립 물질(PM); 화합물; 중금속 오염 물질, 또는 공기 매개 생물학적 오염 물질; 등을 포함할 수 있다. 센서 베이스(B1-B2)는 고정되거나 이동 가능하며; 이동이 가능한 경우, 센서 베이스(B)는 데이터 센터(102)에 그들의 현재 위치를 보고하는데 사용할 수 있는 GPS 수신기와 같은 위치 센서를 포함할 수 있다. 센서 베이스(B1-B2)에 의해 수행된 측정치를 위한 센서 데이터는 데이터 센터(102)의 하나 이상의 서버에 유선으로 또는 무선으로 업로드될 수 있다. 센서 베이스 데이터는 센서 노드 결과에 대한 데이터 보정을 위한 기준으로 사용될 수 있다. 센서 베이스는 또한 현장의 센서 노드 데이터 보정, 재교정, 또는 교체를 위한 주기적인 기준 데이터를 제공할 수도 있다.
도 2a-2b는 센서 베이스(B)로부터의 측정이 센서 노드(S)로부터의 측정치를 보정하는데 사용될 수 있는 프로세스(200)의 일 실시예를 도시한다. 도 2a는 시스템(100) 및 도 2b의 그래프와 관련하여 이하에서 논의될 흐름도이다. 시스템(100)에서, 프로세스(200)는 주로 데이터 센터(102)에 의해 수행된다.
프로세스는 블록 202에서 시작한다. 블록 204에서, 데이터 센터(102)는 통신할 수 있는 하나 이상의 센서 노드로부터 측정치를 수신한다. 블록 206에서, 프로세스는 현재 센서 베이스 측정이 그 센서에 대해 이용 가능한지 여부 - 즉, 수신된 센서 노드 측정치에 대해 시간 및 공간 모두에 근접한 센서 베이스 측정치가 존재하는지 여부 -를 점검한다. 센서 베이스(B)와 센서 노드(S)가 서로에 대해 고정된 실시예에서, 센서 베이스 측정치는 본질적으로 항상 유효할 것이다. 그러나, 센서 베이스(B)가 센서 베이스가 센서 노드에 대해 고정되지 않는 실시예 - 예를 들어, 센서 베이스(B)가 이동 가능한 실시예 - 에서, 센서 베이스가 측정치가 수신된 센서 노드의 근방에 최근에 있지 않았다면 센서 베이스 측정이 유효하지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 센서 베이스(B)는 특정 고정 주파수로 각각의 센서 노드(S)의 노드 커버리지 면적에서 또는 노드 커버리지 면적 주위에서 공기 샘플을 수집 및 분석할 수 있지만, 다른 실시예에서 센서 베이스(B)는 별도의 시간 주기로 공기 샘플을 수집 및 분석할 수 있다. 일부 실시예에서, 특별한 시간 주기들은 무작위로 또는 필요한 경우 포함한다. 여전히 다른 실시예에서, 만약 데이터 센터가 특정 센서 노드가 예상보다 빨리 드리프트하기 시작하나 여전히 교체하기 전에 허용할 만한 정도로 기능하는 것으로 결정하면, 센서 노드를 커버하는 (고정되거나 이동 가능한) 대응하는 센서 베이스는 더 정확한 데이터 보정을 제공하기 위해 센서 노드 주위의 공기 샘플 모니터링 주파수를 증가시키도록 조정될 수 있다.
블록 206에서 이용 가능한 현재 센서 베이스 데이터가 없는 경우, 프로세스는 블록 214로 진행하여, 센서 노드 데이터가 보고된다. 블록 214에서, 센서 노드 데이터는 그대로 - 즉, 드리프트가 데이터에 존재하는 지 여부에 상관없이 - 보고될 수 있다. 대안으로, 현재 베이스 센서 데이터가 없는 경우, 최종 데이터가 보고되기 전에 데이터 서버는 동일한 센서 노드의 이전 시간 경과에 따른 드리프트/디그레데이션을 기반으로 가능한 보정을 예측하기 위해 발전된 인공 지능 분석을 이용할 수 있다.
블록 206에서 현재 센서 베이스 측정치가 이용 가능한 경우, 프로세스는 센서 베이스로부터 전류 측정치를 수신하거나 데이터베이스로부터 현재 측정치를 회수하는 블록 208로 움직이고, 각각의 수신된 센서 노드 측정치에 대한 드리프트를 계산하는 블록 210으로 진행한다. 일 실시예에서, 드리프트는 도 2b에 도시된 바와 같이 특정 시간 및 특정 공간 위치에서 또는 그 근처에서 센서 노드 측정치와 센서 베이스 측정치 사이의 차이로서 정의될 수 있다. 도 2b의 상부 그래프에 보이는 바와 같이, 센서 노드는 그들의 공기 감지를 계속하면서 데이터 드리프트를 갖는다(도면에 도시된 바와 같이 감지 농도는 하강한다). 데이터 보정이 없으면, 센서 노드로부터의 결과는 오염 물질 농도의 잘못 인도된 감소에 의해 잘못된 모니터링 결과를 제공할 것이다. 그러나, 센서 베이스의 고성능 분석기(이동 가능하거나 고정된)로부터의 추가의 정확한 데이터로 (센서 베이스 데이터는 각각의 센서 노드에 대해 더 많은 이산 모니터링을 제공하지 못할 수 있음에도) 센서 노드의 드리프트된 결과는 실질적으로 동일한 시간 및 실질적으로 동일한 위치에서 측정된 센서 베이스 결과에 기초하여 보정된다. 드리프트는 총 오염 물질 농도의 측정, 개별 화합물의 농도, 또는 둘 다에 대해 계산될 수 있다. 예를 들어, 5개의 서로 다른 오염 물질을 감지할 수 있는 센서 노드에서, 총 오염 물질 농도에 대한 단일 드리프트가 있을 수 있고, 5개의 개별 드리프트로 각각의 오염 물질에 대한 하나의 드리프트가 있을 수 있으며, 또는 전체 및 개별 드리프트 둘 다 있을 수 있다.
블록 210에서 각각의 센서 노드 측정치에 대한 드리프트를 계산한 후, 프로세스는 센서 노드 측정치를 보정하는 블록 212로 진행한다. 센서 베이스 결과를 이용한 센서 노드 데이터 보정 후, 도 2b의 하부 그래프에서 도시된 바와 같이 저비용 센서 노드의 데이터 드리프트 문제는 더 정확하게 획득될 수 있다. 이러한 방법을 통해, 수백 또는 수천 개의 센서 노드 데이터는 보정될 수 있고, 안정적인 감지 네트워크 결과를 달성할 수 있다. 그 다음, 프로세스는 센서 노드 측정치가 추가 분석 또는 정보를 위해 사용자에게 출력되는 블록 214로 진행한다. 그 후, 프로세스는 블록 204로 되돌아가서 센서 노드로부터 추가 측정치를 수신할 수 있다.
블록 210에서 각각의 센서 노드에 대한 드리프트를 계산하면, 블록 212로 이동하는 것 이외에도 프로세스는 계산된 드리프트가 센서 노드가 재배치 또는 재교정되어야만 한다는 것을 나타내는 일부 임계치보다 큰 지 여부를 점검하는 블록 216으로 움직일 수 있다. 블록 216에서 특정 센서 노드의 드리프트가 미리 설정된 임계치보다 크다면, 프로세스는 사용자에게 센서 노드의 교체 또는 재교정이 필요하다는 신호를 보내는 블록 218로 움직인다. 블록 218 이후에, 프로세스는 블록 204로 되돌아가서 동일하거나 다른 센서 노드로부터 측정치를 수신한다.
도 3은 대기 품질 모니터링 시스템(300)에서의 센서 베이스 및 센서 노드의 위치 결정의 실시예를 도시한다. 시스템(300)에서, 센서 노드(S) 및 센서 베이스(B)는 서로에 대해 공간에 고정되고, 정지되며, 다양한 공간적 위치에 배치된다. 각 센서 베이스(B)의 커버리지 면적은 하나 이상의 센서 노드(S)를 에워싸서, 각 센서 베이스의 커버러지 면적과 그에 대응하는 센서 노드는 중첩된다. 각 센서 베이스는 센서 베이스 커버리지 면적에서 해당 센서 노드에 대한 기준 데이터를 제공할 수 있다.
도 4는 대기 품질 모니터링 시스템(400)에서의 센서 베이스 및 센서 노드의 위치 결정의 또 다른 실시예를 도시한다. 시스템(400)에서, 센서 노드(S)는 다양한 공간적 위치에 배치된다. 이동 가능한 센서 베이스(402)는 각각의 센서 노드(S)가 각각의 센서 노드가 설치된 위치에서 또는 그 근처에서 샘플을 수집하고 수집된 샘플을 분석할 수 있게 하도록 각 센서 노드(S)에 충분히 근접하게 하는 경로(404)를 따라 이동한다. 이동 가능한 센서 베이스(B)를 사용하면, 적은 수의 센서 베이스가 더 많은 개수의 센서 노드(S)를 커버할 수 있으므로, 각 센서 노드의 데이터 보정을 위해 공간적으로 밀도가 높은 기준 데이터가 획득될 수 있다.
도 5는 대기 품질 모니터링 시스템(500)에서의 센서 베이스 및 센서 노드의 위치 결정의 또 다른 실시예를 도시한다. 시스템(500)에서 일련의 정지된 센서 베이스(B) 및 다양한 센서 노드(S)가 다양한 공간적 위치에 배치된다. 이동 가능한 센서 베이스(502)는 각 센서 베이스(B) 및 각 센서 노드(S)가 설치된 위치에서 또는 그 근처에서 샘플을 수집하고 수집된 샘플을 분석할 수 있게 하도록 경로(504)를 따라 이동한다. 그렇게 함으로써, 이동 가능한 센서 베이스(502)는 다수의 고정된 센서 베이스(B)에 대한 백업으로서의 역할을 하며, 또한 각각의 센서 노드의 데이터 보정에 대한 기준 데이터를 수집하고 제공한다. 일부 극단적인 경우에, 일부 센서 노드(S)는 임의의 고정된 센서 베이스(B)로 커버되지 않는 위치에 설치될 수 있다. 이동 가능한 센서 베이스는 해당 센서 노드 상에서 필요한 드리프트 보정에 대한 기준 데이터를 제공하는데 사용될 수 있다.
도 6은 대기 품질 모니터링 시스템(600)에서의 센서 베이스 및 센서 노드의 위치 결정의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 6은 도시의 대기 품질을 모니터하기 위한 감지 네트워크를 형성하기 위해 도시에 배치된, 주로 건물의 외부, 거리, 및 보도에 배치된 저가의 센서 노드를 도시한다. 예를 들어, 이동 가능한 모니터링을 위해 차량에 설치된 이동 가능한 센서 베이스(602)는 센서 베이스가 대응하는 인접한 센싱 노드로 움직일 때 기준 데이터를 수집하기 위해 센서 노드(S)의 알려진 위치 근처의 도시 거리를 통하여 구동할 수 있다.
도 7은 대기 품질 모니터링 시스템(700)에서의 센서 베이스 및 센서 노드의 위치 결정의 또 다른 실시예를 도시한다. 도 7은 센서 베이스(B)로서 기능하는 고성능 분석기를 갖는 건물(704) 내부에 배치된 저비용 센서 노드를 도시한다. 매니폴드 튜브 또는 파이프(702)는 센서 베이스(B)로부터 건물의 내부에서 대기 품질 모니터링을 위해 상이한 층 및 위치로 연장된다. 각 층/위치에 대한 센서 베이스 데이터는 센서 노드 데이터를 보정하는데 사용될 수 있다.
도 8은 대기 품질 모니터링 시스템(800)에서의 센서 베이스 및 센서 노드의 위치 결정의 또 다른 실시예를 도시한다. (실시예는 도시에 한정되지는 않지만) 센서 노드(S)는 도시의 건물 내부 및 외부의 다양한 위치에 설치된다. 정지 센서 베이스(B)는, 필수는 아니지만, 정지 베이스 스테이션으로부터 관심있는 대기에 연결되는 매니폴드 샘플링의 유무에 관계없이 건물의 내부 또는 외부에 설치될 수 있다. 추가적인 이동 가능한 센서 베이스(802)는 정지 센서 베이스가 모니터링을 위해 도달할 수 없는 위치에 위치된 센서 노드를 커버할 수 있는 대응하는 센서 노드 위치로 고성능 대기 품질 분석기를 이송하는데 사용될 수 있다.
요약서에 기술된 것들을 포함하여, 실시예들에 대한 상기 설명은 본 발명을 철저하게 기술하거나 기술된 형태로 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니다. 본 발명의 특정 실시예 및 예시는 설명의 목적으로 본원에 기재되어 있지만, 상기 상세한 설명에 비추어 관련 기술 분야의 통상의 기술자가 인식할 수 있는 본 발명의 범위 내에서 다양하게 균등한 수정이 가능하다.

Claims (30)

  1. 감지 네트워크로서,
    하나 이상의 센서 노드 - 하나 이상의 센서 노드 각각은 센서 노드를 둘러싸는 노드 커버리지 면적에서 하나 이상의 공기 매개 오염 물질의 존재, 농도, 또는 둘 다 측정할 수 있는 가스 센서를 포함함 -;
    하나 이상의 센서 노드 각각의 노드 커버리지 면적에서 하나 이상의 공기 매개 오염 물질의 존재, 농도, 또는 둘 다 측정할 수 있는 센서 베이스 - 상기 센서 베이스는 상기 하나 이상의 센서 노드의 가스 센서보다 더 높은 정확도, 더 높은 감도, 또는 둘 다 갖춘 가스 센서를 포함함 -; 및
    상기 센서 베이스 및 하나 이상의 센서 노드에 통신 가능하게 결합된 하나 이상의 서버를 포함하고,
    상기 센서 베이스 및 센서 노드는 그들의 측정치를 서버로 통신할 수 있고, 상기 센서 베이스의 측정치는 상기 하나 이상의 센서 노드의 측정치를 보정하기 위해 상기 서버에 의해 기준으로 사용되는,
    감지 네트워크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 각 센서 노드의 노드 커버리지 면적에서 또는 노드 커버리지 면적 주위에서 공기 샘플을 수집하는,
    감지 네트워크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 고정되고 하나 이상의 샘플링 튜브를 가지며, 상기 하나 이상의 샘플링 튜브를 통해 각 센서 노드의 노드 커버리지 면적으로부터 샘플을 수집할 수 있는,
    감지 네트워크.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 고정되고 상기 센서 베이스를 둘러싸는 베이스 커버리지 면적에서 공기 샘플을 수집할 수 있으며,
    상기 베이스 커버리지 면적은 상기 센서 베이스에 의해 수집된 샘플이 하나 이상의 센서 노드 각각의 노드 커버리지 면적에서의 조건을 나타내는 것으로 간주될 수 있도록 상기 하나 이상의 센서 노드의 노드 커버리지 면적을 에워싸는,
    감지 네트워크.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 이동 가능하고, 노드 커버리지 면적으로부터 샘플을 수집하기 위해 하나 이상의 센서 노드 각각의 노드 커버리지 면적 내외로 움직일 수 있는,
    감지 네트워크.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서 베이스로부터 수신된 측정치는 하나 이상의 센서 노드를 재교정하는데 사용되는,
    감지 네트워크.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 센서 베이스 및 하나 이상의 센서 노드는 무선으로, 유선으로, 또는 둘 다에 의해 데이터 센터에 통신 가능하게 결합될 수 있는,
    감지 네트워크.
  8. 제7항에 있어서,
    하나 이상의 센서 노드는 무선으로, 유선으로, 또는 둘 다에 의해 상기 센서 베이스에 통신 가능하게 결합될 수 있는,
    감지 네트워크.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서 노드는 상기 센서 베이스를 통해 상기 데이터 센터에 통신 가능하게 결합될 수 있는,
    감지 네트워크.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 특정 고정 주파수 또는 별도의 시간 주기로 각 센서 노드의 노드 커버리지 면적에서 또는 노드 커버리지 면적 주위에서 공기 샘플을 수집하는,
    감지 네트워크.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 하나 이상의 센서 노드의 드리프트 속도에 의존하는 시간 지속 기간 또는 주파수로 각 센서 노드의 노드 커버리지 면적에서 또는 노드 커버리지 면적 주위에서 공기 샘플을 수집하는,
    감지 네트워크.
  12. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 센싱 노드의 측정치를 보정하는 것은,
    각 센싱 노드에 대한 드리프트를 계산하는 것 - 상기 드리프트는 각 센서 노드에 의한 특정 오염 물질의 측정치와 상기 센서 베이스에 의한 특정 오염 물질의 측정치 사이의 차이에 기초하여 계산됨 -; 및
    각 센싱 노드에서 특정 오염 물질에 대해 계산된 드리프트에 기초하여 각 센서 노드로부터 특정 오염 물질에 대해 획득된 측정치를 조절하는 것을 포함하는,
    감지 네트워크.
  13. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 센싱 노드의 측정치를 보정하는 것은,
    각 센싱 노드에 대한 드리프트를 계산하는 것 - 상기 드리프트는 각 센서 노드에 의한 오염 물질의 총 농도의 측정치와 상기 센서 베이스에 의한 오염 물질의 총 농도의 측정치 사이의 차이에 기초하여 계산됨 -; 및
    각 센싱 노드에서 오염 물질의 총 농도에 대해 계산된 드리프트에 기초하여 각 센서 노드로부터 오염 물질의 총 농도에 대해 획득된 측정치를 조절하는 것을 포함하는,
    감지 네트워크.
  14. 제1항에 있어서,
    하나 이상의 센싱 노드의 측정치를 보정하는 것은,
    각 센싱 노드에서 감지된 각 오염 물질에 대한 개별 드리프트를 계산하는 것 - 각 드리프트는 각 센서 노드에 의한 각 오염 물질의 농도 측정치와 상기 센서 베이스에 의한 각 오염 물질의 농도 측정치 사이의 차이에 기초하여 계산됨 -; 및
    각 오염 물질에 대해 계산된 드리프트에 기초하여 각 센서 노드로부터 각 오염 물질의 농도에 대해 획득된 측정치를 조절하는 것을 포함하는,
    감지 네트워크.
  15. 제1항에 있어서,
    적어도 하나의 오염 물질은 유기 또는 무기 화학물, 공기 매개 미립 물질(particulate matter, PM), 중금속 오염 물질, 또는 공기 매개 생물학적 오염 물질인,
    감지 네트워크.
  16. 하나 이상의 센서 노드로부터 상기 하나 이상의 센서 노드에 통신 가능하게 결합된 하나 이상의 서버로 측정치를 송신하는 단계 - 하나 이상의 센서 노드 각각은 센서 노드를 둘러싸는 노드 커버리지 면적에서 적어도 하나의 공기 매개 화학 물질의 존재, 농도, 또는 둘 다 측정할 수 있는 가스 센서를 포함함-;
    센서 베이스로부터 하나 이상의 서버로 측정치를 송신하는 단계 - 상기 센서 베이스는 상기 하나 이상의 서버에 통신 가능하게 결합되고, 상기 하나 이상의 센서 노드 각각의 노드 커버리지 면적에서 적어도 하나의 공기 매개 화학물의 존재, 농도, 또는 둘 다를 측정할 수 있으며, 상기 하나 이상의 센서 노드의 가스 센서보다 더 높은 정확도, 더 높은 감도, 또는 둘 다를 갖춘 가스 센서를 포함함 -; 및
    상기 센서 베이스로부터 수신된 측정치를 사용하여 상기 하나 이상의 센서 노드로부터 측정치를 보정하는 단계를 포함하는,
    방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 각각의 센서 노드의 노드 커버리지 면적에서 또는 노드 커버리지 면적 주위에서 공기 샘플을 수집하는,
    방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 고정되고 하나 이상의 샘플링 튜브를 가지며, 상기 하나 이상의 샘플링 튜브를 통해 각 센서 노드의 노드 커버리지 면적으로부터 샘플을 수집할 수 있는,
    방법.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 고정되고 상기 센서 베이스를 둘러싸는 베이스 커버리지 면적에 공기 샘플을 수집할 수 있으며,
    상기 베이스 커버리지 면적은 상기 센서 베이스에 의해 수집된 샘플이 하나 이상의 센서 노드 각각의 노드 커버리지 면적에서의 조건을 나타내는 것으로 간주될 수 있도록 상기 하나 이상의 센서 노드의 노드 커버리지 면적을 에워싸는,
    방법.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 이동 가능하고, 노드 커버리지 면적으로부터 샘플을 수집하기 위해 하나 이상의 센서 노드 각각의 노드 커버리지 면적 내외로 움직일 수 있는,
    방법.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 센서 베이스로부터 수신된 측정치는 하나 이상의 센서 노드를 재교정하는데 사용되는,
    방법.
  22. 제16항에 있어서,
    상기 센서 베이스 및 하나 이상의 센서 노드는 무선으로, 유선으로, 또는 둘 다에 의해 데이터 센터에 통신 가능하게 결합될 수 있는,
    방법.
  23. 제22항에 있어서,
    하나 이상의 센서 노드는 무선으로, 유선으로, 또는 둘 다에 의해 상기 센서 베이스에 통신 가능하게 결합될 수 있는,
    방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센서 노드는 상기 센서 베이스를 통해 상기 데이터 센터에 통신 가능하게 결합될 수 있는,
    방법.
  25. 제16항에 있어서,
    상기 베이스 노드는 특정 고정 주파수로 각 센서 노드의 노드 커버리지 면적에서 또는 노드 커버리지 면적 주위에서 공기 샘플을 수집하는,
    방법.
  26. 제25항에 있어서,
    상기 센서 베이스는 상기 하나 이상의 센서 노드의 드리프트 속도에 의존하는 특정 시간 주기 또는 주파수로 각 센서 노드의 노드 커버리지 면적에서 또는 노드 커버리지 면적 주위에서 공기 샘플을 수집하는,
    방법.
  27. 제16항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센싱 노드의 측정치를 보정하는 단계는,
    각 센싱 노드에 대한 드리프트를 계산하는 단계 - 상기 드리프트는 각 센서 노드에 의한 특정 오염 물질의 측정치와 상기 센서 베이스에 의한 특정 오염 물질의 측정치 사이의 차이에 기초하여 계산됨 -; 및
    각 센싱 노드에서 특정 오염 물질에 대해 계산된 드리프트에 기초하여 각 센서 노드로부터 특정 오염 물질에 대해 획득된 측정치를 조절하는 단계를 포함하는,
    방법.
  28. 제16항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센싱 노드의 측정치를 보정하는 단계는,
    각 센싱 노드에 대한 드리프트를 계산하는 단계 - 상기 드리프트는 각 센서 노드에 의한 오염 물질의 총 농도의 측정치와 상기 센서 베이스에 의한 오염 물질의 총 농도의 측정치 사이의 차이에 기초하여 계산됨 -; 및
    각 센싱 노드에서 오염 물질의 총 농도에 대해 계산된 드리프트에 기초하여 각 센서 노드로부터 오염 물질의 총 농도에 대해 획득된 측정치를 조절하는 단계를 포함하는,
    방법.
  29. 제16항에 있어서,
    상기 하나 이상의 센싱 노드의 측정치를 보정하는 단계는,
    각 센싱 노드에서 감지된 각 오염 물질에 대한 개별 드리프트를 계산하는 단계 - 각 드리프트는 각 센서 노드에 의한 각 오염 물질의 농도 측정치와 상기 센서 베이스에 의한 각 오염 물질의 농도 측정치 사이의 차이에 기초하여 계산됨 -; 및
    각 오염 물질에 대해 계산된 드리프트에 기초하여 각 센서 노드로부터 각 오염 물질의 농도에 대해 획득된 측정치를 조절하는 단계를 포함하는,
    방법.
  30. 제16항에 있어서,
    적어도 하나의 오염 물질은 유기 또는 무기 화학물, 공기 매개 미립 물질(PM), 중금속 오염 물질, 또는 공기 매개 생물학적 오염 물질인,
    방법.
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