KR20200031433A - 스마트 실내공기 정화 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스마트 실내공기 정화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IoT 센서를 통해 실내공기 오염정도를 자동으로 감지 및 촬영하여 화면상에 디스플레이하고, 상기 감지한 실내공기 오염정도의 모니터링을 토대로 실내공기를 정화한 다음 정화된 상태를 상기 IoT 센서를 통해 자동으로 감지 및 촬영하여 화면상에 디스플레이함으로써, 사용자가 실내공기의 오염상태 및 정화상태를 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있는 스마트 실내공기 정화 시스템에 관한 것이다.

Description

스마트 실내공기 정화 시스템{SYSTEM FOR SMART PURIFYING INDOOR AIR}

본 발명은 스마트 실내공기 정화 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 센서를 통해 실내공기 오염정도를 자동으로 감지 및 촬영하여 화면상에 디스플레이하고, 상기 감지한 실내공기 오염정도의 모니터링을 토대로 실내공기를 정화한 다음 정화된 상태를 상기 IoT 센서를 통해 자동으로 감지 및 촬영하여 화면상에 디스플레이함으로써, 사용자가 영상을 통해 실내공기의 오염상태 및 정화상태를 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있는 스마트 실내공기 정화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 가정, 사무실 등의 실내공간의 공기는 사람의 호흡, 냉난방, 작업이나 움직임, 요리 등에 의해 미세먼지, 이산화탄소, 일산화탄소, 온도, 습도 등의 각종 환경요인이 변화되어 시간이 지날수록 점차 오염된다.

따라서 실내공기의 환기나 정화가 원활하게 이루어지지 않으면 실내공간에 위치한 사람의 호흡에 지장을 주게 되고, 오염된 상태가 장시간 지속되는 경우 건강에 악영향을 미치게 된다.

이를 방지하기 위하여 대부분의 가정이나 사무실에서는 주기적으로 도어나 창문을 개폐하여 환기를 수행하고 있다.

하지만, 실내공기의 오염도를 측정하는 별도의 장치 없이 사람들이 실내공기의 오염상태를 확인하고, 오염 상태에 따라 도어나 창문의 개폐를 수행하기는 쉽지 않다.

이에 따라 밀폐된 실내공간의 공기를 순환시켜 실내에 신선한 공기를 공급하고 오염된 공기를 외부로 배출할 수 있는 환기장치나 실내공간의 공기를 정화하는 공기청정기 등의 사용이 크게 증가하고 있다.

또한 최근에는 실내공기 오염도를 측정하고, 측정한 실내공기 오염도에 따라 자동으로 환기장치를 구동하여 실내공기를 환기시키는 시스템을 구축하여 사용하기도 한다.

그러나, 상술한 바와 같은 종래의 자동화된 환기 시스템은 실내공기 오염도를 측정하는 센서의 정확도가 크게 떨어지기 때문에 실내공기 오염도 측정이 잘못 수행되는 경우 불필요하게 실내공기 환기가 이루어지거나 실내공기 환기가 이루어지지 않아 실내공기가 더욱 더 오염되는 문제점이 발생하였다.

또한 자동화된 환기 시스템을 이용하는 사용자들도 실내공기 오염도에 대한 정보를 수치적으로만 확인하기 때문에 해당 수치만으로는 실내공기가 어느 정도 오염된 상태인지를 직관적으로 확인하기 어려울 뿐만 아니라, 실내공기의 오염상태나 정화상태를 시각적으로 확인하지 못하여 환기 시스템의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있었다.

따라서 본 발명에서는 레이저를 이용한 먼지입자 확인 및 카메라 촬영기능이 결합된 IoT 센서를 통해 실내공기 오염정도를 감지 및 촬영하여 디스플레이하고, 감지한 실내공기 오염정도의 모니터링을 토대로 실내공기를 정화한 다음 정화된 상태를 상기 IoT 센서로 감지 및 촬영하여 화면상에 디스플레이함으로써, 사용자가 영상을 통해 실내공기의 오염상태 및 정화상태를 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

또한 본 발명은 라이파이(light-fidelity, LiFi)를 기반으로 실내공기의 오염상태 및 정화상태의 디스플레이를 위한 정화 제어 장치와 디스플레이 장치 간의 먼지영상 송수신, 실내공기 오염정도에 따라 실내공기를 정화하기 위한 정화 제어 장치와 공기 정화 장치 간의 제어정보 송수신을 수행함으로써, 고속의 데이터 전송과 전파 간섭을 줄일 수 있는 방안을 제시하고자 한다.

다음으로 본 발명의 기술분야에 존재하는 선행기술에 대하여 간단하게 설명하고, 이어서 본 발명이 상기 선행기술에 비해서 차별적으로 이루고자 하는 기술적 사항에 대해서 기술하고자 한다.

먼저 한국공개특허 제2011-0097001호(2011.08.31.)는 실내 공기질 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 실내 공기질을 모니터링하여 사용자에게 알려줄 수 있으며 공기 정화를 위한 최적의 환기 조건을 제시하는 것을 기술적 특징으로 한다.

하지만 본 발명은 레이저 및 카메라가 결합된 IoT 센서를 통해 실내공기 오염상태 및 정화상태를 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있고, 라이파이를 사용하여 먼지영상이나 제어신호의 송수신을 처리하는 기술적 구성을 제시하고 있기 때문에, 상기 선행기술의 실내 공기질을 측정하고, 측정한 실내 공기질이 오염 상태로 판단되면 실외 공기질을 참조하여 최적 환기 조건을 출력하는 기술 구성과 비교해 볼 때 기술적 구성의 차이점이 분명하다.

또한 한국등록특허 제1865143호(2018.06.08.)는 실내외 공기질 측정 기반의 환기 시스템에 관한 것으로, 특히 실내의 공기질뿐만 아니라 실외 공기질도 동시에 측정한 후, 실내 공기질과 실외 공기질을 비교하여 실외 공기질이 실내 공기질보다 더 양호한 경우에만 환기가 이루어질 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

하지만 본 발명에서 제시한 레이저 및 카메라가 결합된 IoT 센서를 통해 실내공기 오염상태 및 정화상태를 화면을 통해 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있으며, 먼지영상의 가시적인 디스플레이와 실내공기의 정화를 위한 제어신호를 송수신할 때 라이파이를 통해 수행하는 기술적 구성은, 실내 공기질이 더 악화되는 것을 방지하여 실내 공기질을 최적화시킬 수 있도록 하는 상기 선행기술의 기술적 구성과는 전혀 다르다.

즉 상기 선행기술들은 실내 공기질을 모니터링하여 사용자에게 알려주며 공기 정화를 위한 최적의 환기 조건을 제시하는 구성, 실외 공기질이 실내 공기질보다 더 양호한 경우 환기가 이루어질 수 있도록 하는 구성을 제시하고 있지만, 본 발명의 기술적 특징인 사용자가 레이저 및 카메라가 결합된 IoT 센서를 통해 확인한 실내공기 오염상태 및 정화상태를 디스플레이 장치를 통해 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있고, 라이파이를 기반으로 디스플레이 장치에 가시적으로 표시되는 먼지영상의 송수신이나 실내공기의 정화를 위한 제어신호의 송수신을 수행하는 구성에 대해서는 구체적인 기재가 없기 때문에 기술적 차이점이 분명한 것이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 레이저를 이용한 먼지입자 확인 및 카메라 촬영기능이 결합된 IoT 센서를 통해 실내공기 오염정도를 자동으로 감지 및 촬영하여 화면상에 디스플레이함으로써, 사용자가 실내공기의 오염상태를 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 IoT 센서를 통해 감지한 실내공기 오염정도에 대하여 모니터링을 수행하고, 모니터링 결과를 토대로 실내공기 정화를 수행한 다음 IoT 센서를 통해 정화된 상태를 감지 및 촬영하여 화면상에 디스플레이함으로써, 사용자가 실내공기의 정화상태를 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 실내공기의 오염상태 및 정화상태의 디스플레이를 위한 먼지영상의 송수신, 실내공기 오염정도에 따라 실내공기를 정화하기 위한 제어정보의 송수신을 라이파이(LiFi) 기반으로 처리할 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 레이저를 이용한 먼지입자 확인 및 카메라 촬영기능이 결합된 IoT 센서 이외에, 냄새의 정도, 이산화탄소 농도 등을 포함한 각종 환경요인을 측정하는 IoT 센서를 사용하여 측정한 정보를 참조하여 실내공기 오염정도를 확인하고, 상기 확인한 실내공기 오염정도를 토대로 실내공기의 정화를 수행할 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한 본 발명은 실내공기 오염정도를 자동으로 감지할 때, 실외공기의 상태를 함께 확인하고, 실내공기 정화가 필요한 경우 실외공기의 상태에 따라 실외공기를 실내로 유입하여 실내공기를 정화할 수 있는 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 실내공기 정화 시스템은, 실내 먼지상태를 가시적으로 출력하는 상태 표시기, 및 상기 상태 표시기를 포함하는 공기 정화기를 포함하며, 상기 먼지상태의 가시정보를 외부에서 입력받거나 자체적으로 획득하여 공기가 먼지에 오염된 실제 상태를 사용자에게 보여주어, 사용자가 먼지상태를 확인한 상태에서 상기 공기 정화기를 가동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 먼지상태의 가시정보는, IoT 센서를 통해 소정의 계측영역을 촬영한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 IoT 센서는, 레이저 프로브를 통해 상기 계측영역에 평면광을 조사하여 상기 계측영역에 산란되는 입자를 가시화시키는 레이저 조사부, 및 고속 카메라를 통해 상기 입자가 가시화된 계측영역을 촬영하여 먼지영상을 획득하는 촬영부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 공기 정화기는, 상기 먼지상태의 가시정보에 포함된 먼지의 수 및 분포를 확인하고, 상기 확인한 먼지의 수 및 분포를 기 설정되어 있는 기준 데이터와 비교하는 모니터링을 수행하여 실내공기 정화가 필요한지의 여부를 결정하고, 실내공기 정화가 필요한 경우 공기정화 제어신호를 생성하여 출력하는 정화 제어부, 및 상기 정화 제어부로부터 제공받은 상기 공기정화 제어신호를 토대로 공기 정화기를 구동시키는 공기 정화부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 공기 정화부는, 실내의 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입구, 상기 흡입한 오염된 공기를 정화시켜 출력하는 필터, 및 상기 필터를 통해 정화한 공기를 실내로 배출하는 공기 배출구를 포함하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 실내공기 정화 방법은, 상태 표시기를 포함하는 공기 정화기에서, 상기 상태 표시기를 통해 실내 먼지상태를 가시적으로 출력하는 먼지상태 표시 단계를 포함하며, 상기 먼지상태의 가시정보를 외부에서 입력받거나 자체적으로 획득하여 공기가 먼지에 오염된 실제 상태를 사용자에게 보여주어, 사용자가 먼지상태를 확인한 상태에서 상기 공기 정화기를 가동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다.

이때 상기 먼지상태의 가시정보는, IoT 센서를 통해 소정의 계측영역을 촬영한 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스마트 실내공기 정화 방법은, 상기 IoT 센서에서, 레이저 프로브를 통해 상기 계측영역에 평면광을 조사하여 상기 계측영역에 산란되는 입자를 가시화시키는 레이저 조사 단계, 및 상기 IoT 센서에서, 고속 카메라를 통해 상기 입자가 가시화된 계측영역을 촬영하여 먼지영상을 획득하는 촬영 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 스마트 실내공기 정화 방법은, 상기 공기 정화기에서, 정화 제어부를 통해 상기 먼지상태의 가시정보에 포함된 먼지의 수 및 분포를 확인하고, 상기 확인한 먼지의 수 및 분포를 기 설정되어 있는 기준 데이터와 비교하는 모니터링을 수행하여 실내공기 정화가 필요한지의 여부를 결정하고, 실내공기 정화가 필요한 경우 공기정화 제어신호를 생성하여 출력하는 정화 제어 단계, 및 상기 공기 정화기에서, 공기 정화부를 통해 상기 공기정화 제어신호를 토대로 공기 정화기를 구동시키는 공기 정화 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 공기 정화 단계는, 상기 공기 정화기에서, 공기 흡입구를 통해 실내의 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입 단계, 상기 공기 정화기에서, 상기 흡입한 오염된 공기를 필터를 통해 정화시켜 출력하는 필터링 단계, 및 상기 공기 정화기에서, 상기 필터로 정화한 공기를 공기 배출구를 통해 실내로 배출하는 공기 배출 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

이상에서와 같이 본 발명의 스마트 실내공기 정화 시스템에 따르면, IoT 센서를 통해 실내공기 오염정도를 자동으로 감지하여 화면상에 디스플레이함은 물론, IoT 센서를 통해 감지한 실내공기 오염정도의 모니터링에 따라 실내공기 정화를 수행한 다음 IoT 센서를 통해 정화된 상태를 감지 및 촬영하여 화면상에 디스플레이하기 때문에, 사용자가 실내공기의 오염상태 및 정화상태를 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 실내공기의 오염상태 및 정화상태의 디스플레이를 위한 먼지영상의 송수신, 실내공기 오염정도에 따라 실내공기를 정화하기 위한 제어정보의 송수신을 수행할 때 라이파이 기반으로 데이터의 송수신을 처리할 수 있으므로, 데이터 전송을 고속으로 수행할 수 있고, 전파를 이용하는 경우처럼 특정 주파수 대역의 할당이나 사용허가 등이 필요하지 않으며, 전파 간섭의 염려가 없는 효과가 있다.

또한 본 발명은 레이저를 이용한 먼지입자 확인 및 카메라 촬영기능이 결합된 IoT 센서 이외에, 냄새의 정도, 이산화탄소 농도 등을 포함한 각종 환경요인을 측정하는 IoT 센서를 사용하여 측정한 정보를 참조하여 실내공기 오염정도를 보다 정확하게 확인할 수 있으며, 이를 통해 실내공기의 정화작업을 정밀하게 처리할 수 있는 효과가 있다.

또한 본 발명은 실내공기 자체만으로 정화를 수행하는 것이 아니고 실외공기의 상태에 따라 실외공기를 실내로 유입하여 실내공기를 정화할 수 있기 때문에 실내공기 정화의 효율을 크게 증대시키는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 정화기의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 정화기를 이용한 스마트 실내공기 정화 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 실내공기 정화과정을 설명하기 위한 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 실내공기 정화 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 도 4의 정화 제어 장치의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 IoT 센서의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 실내공기 정화 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.
도 8은 도 7의 실내공기 오염정도의 자동감지 과정을 보다 상세하게 나타낸 순서도이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 스마트 실내공기 정화 시스템에 대한 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는 것이 바람직하다.

제1 실시예

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 정화기의 구성을 상세하게 나타낸 도면이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 정화기(10)는 IoT 센서(20), 정화 제어부(30), 상태 표시기(40), 공기 정화부(50) 등을 포함하여 구성된다. 이때 상기 IoT 센서(20)는 별도로 구비되어 네트워크를 통해 통신 접속될 수 있다.

상기 공기 정화기(10)는 상기 IoT 센서(20)를 통해 먼지상태의 가시정보를 네트워크를 통해 외부에서 입력받거나, 또는 일체로 구비된 IoT 센서(20)를 통해 자체적으로 획득한 후, 상기 먼지상태의 가시정보를 상기 상태 표시기(40)를 통해 출력하여 공기가 먼지에 오염된 실제 상태를 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록 하며, 사용자가 먼지상태를 확인한 상태에서 상기 공기 정화기(10)를 직접 가동하여 공기정화를 수행할 수 있도록 한다.

이때 상기 먼지상태의 가시정보는 상기 IoT 센서(20)를 통해 소정의 계측영역을 촬영한 영상정보이다.

상기 IoT 센서(20)는 상기 공기 정화기(10)에 일체로 형성되거나, 또는 실내공간의 특정 위치에 설치되며, 실내공간의 특정 계측영역에 존재하는 먼지입자 확인을 위한 레이저 및 먼지영상 촬영을 위한 카메라를 포함하고 있다.

또한 상기 IoT 센서(20)는 하기 도 6에서와 같이, 레이저 프로브를 통해 계측영역에 평면광을 조사하여 계측영역에 산란되는 입자를 가시화시키는 레이저 조사부와, 고속 카메라를 통해 상기 입자가 가시화된 계측영역을 촬영하여 먼지영상을 획득하는 촬영부로 구성된다. 이때 상기 IoT 센서(20)는 외부에 독립적으로 구성되어 있는 경우에는, 상기 레이저 조사부 및 촬영부 이외에, 상기 공기 정화기(10)와 통신 접속하여 먼지상태의 가시정보인 촬영영상을 전송하는 통신 인터페이스부를 추가로 구성할 수 있다.

상기 정화 제어부(30)는 상기 IoT 센서(20)에서 촬영한 영상을 토대로 먼지상태의 가시정보를 상기 상태 표시기(40)에 표시하는 것을 제어하고, 먼지에 오염된 실제 상태를 확인한 사용자의 키 입력을 토대로 상기 공기 정화부(50)의 구동을 제어하여 실내공기 정화를 수행하도록 한다.

한편 상기 정화 제어부(30)는 사용자의 직접 조작에 의한 구동을 제어하는 방식 이외에, 상기 상태 표시기(40)에 표시되는 상기 먼지상태의 가시정보에 포함된 먼지의 수 및 분포를 확인하고, 상기 확인한 먼지의 수 및 분포를 저장부(미도시)에 기 설정되어 있는 기준 데이터와 비교하는 모니터링을 수행하여 실내공기 정화가 필요한지의 여부를 결정한 다음, 실내공기 정화가 필요한 경우 공기정화 제어신호를 생성한 후, 상기 공기정화 제어신호를 상기 공기 정화부(50)로 출력하여 공기정화를 위한 구동을 수행하도록 할 수 있다.

상기 상태 표시기(40)는 상기 IoT 센서(20)를 통해 외부로부터 제공받거나 자체적으로 획득한 실내 먼지상태를 가시적으로 출력하여, 사용자가 실내공기가 먼지에 오염된 실제 상태를 시각적으로 확인할 수 있도록 한다.

상기 공기 정화부(50)는 상기 정화 제어부(30)로부터 제공받은 공기정화 제어신호를 토대로 상기 공기 정화기(10)를 구동시켜 실내의 오염된 공기를 정화한다.

이때 상기 공기 정화부(50)는, 실내의 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입구(51), 상기 공기 흡입구(51)를 통해 흡입한 오염된 공기를 정화시켜 출력하는 필터(52), 상기 필터(51)를 통해 정화한 공기를 실내로 배출하는 공기 배출구(53) 등으로 구성된다.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명의 제1 실시예에 따른 스마트 실내공기 정화 방법을 도 2를 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 공기 정화기를 이용한 스마트 실내공기 정화 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

먼저, 공기 정화기(10)는 외부에 독립적으로 구비된 IoT 센서(20)로부터 먼지상태의 가시정보(즉 먼지영상 데이터)를 제공받거나, 자체적으로 구비된 IoT 센서(20)를 통해 먼지상태의 가시정보를 획득한다(S10).

상기 S10 단계를 통해 상기 IoT 센서(20)로부터 먼지상태의 가시정보를 획득한 공기 정화기(10)는 상기 먼지상태의 가시정보를 상기 상태 표시기(40)를 통해 출력하여 공기가 먼지에 오염된 실제 상태를 사용자가 시각적으로 확인할 수 있도록 한다(S20).

이처럼 상기 S20 단계를 통해 상기 상태 표시기(40)에 디스플레이되는 먼지상태의 가시정보를 시각적으로 확인하는 과정에서, 상기 공기 정화기(10)는 사용자에 의해 공기 정화기(10)의 가동 조작이 수행되는지를 판단한다(S30).

상기 S30 단계의 판단결과 사용자의 조작에 의해 공기 정화기(10)의 가동 조작이 수행되면, 상기 정화 제어부(30)는 상기 상태 표시기(40)를 통해 먼지에 오염된 실제 상태를 확인한 사용자의 키 입력을 토대로 상기 공기 정화기(10)의 구동을 위한 공기정화 제어신호를 생성한 후, 상기 공기정화 제어신호를 상기 공기 정화부(50)로 출력하여 상기 공기 정화부(50)에서 오염된 실내공기를 정화하도록 한다(S40).

한편 본 발명에서는 상기 공기 정화기(10)의 구동을 사용자의 직접 조작에 의하여 수행하는 방식 이외에, 오염 상태에 따라 자동화하여 처리할 수 있다.

즉 상기 정화 제어부(30)에서 상기 상태 표시기(40)에 표시되는 상기 먼지상태의 가시정보에 포함된 먼지의 수 및 분포를 확인한 후, 상기 확인한 먼지의 수 및 분포를 기 설정되어 있는 기준 데이터와 비교하여 실내공기 정화가 필요한지의 여부를 판단하고, 실내공기 정화가 필요하면 공기정화 제어신호를 생성하여 상기 공기 정화부(50)로 출력하고, 상기 공기 정화부(50)에서 상기 공기정화 제어신호를 토대로 구동되어 오염된 실내공기를 정화할 수 있는 것이다.

제2 실시예

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 실내공기 정화과정을 설명하기 위한 개념도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스마트 실내공기 정화 시스템은 가정이나 사무실과 같이 밀폐된 실내공간에 구축되는 것으로서, 거실, 부엌, 룸 등에 실내공기의 오염정도를 자동으로 감지하는 IoT 센서(200)가 복수 개 설치되며, 상기 복수의 IoT 센서(200)와 WiFi, 케이블 등의 네트워크를 이용하여 실내공기 오염정도에 관련한 각종 정보를 송수신하는 상기 정화 제어 장치(100)가 댁내의 소정 위치에 설치되어 있다. 이때 상기 정화 제어 장치(100)와 상기 복수의 IoT 센서(200) 사이에 이루어지는 데이터 통신은 광원을 이용한 라이파이 방식을 적용할 수도 있다.

또한 댁내에는 상기 정화 제어 장치(100)와 라이파이 방식으로 광원을 통해 데이터 송수신을 수행하여 먼지영상을 가시적으로 디스플레이하는 디스플레이 장치(300) 및 상기 정화 제어 장치(100)의 구동제어를 토대로 실내공기를 자체적으로 정화하거나 외부 공기를 이용하여 환기시키는 복수의 공기 정화 장치(400)가 설치되어 있다.

여기서 본 발명에서는 상기 정화 제어 장치(100)와 디스플레이 장치(300) 및 공기 정화 장치(400) 사이에 이루어지는 통신 방식을 라이파이 방식을 사용하는 것을 예로 하여 설명하고 있지만 이에 한정되는 것은 아니며, 라이파이 방식 이외에 공지되어 있는 모든 형태의 유무선 네트워크 중 어느 하나를 사용하여도 무방함을 밝혀둔다.

이때 상기 라이파이(LiFi)는 무선전파를 이용한 통신규격인 WiFi와 달리 가시광선을 이용한 통신 방법으로서, 기존의 전자파를 이용한 데이터 전송이 아니라 LED 조명에 칩을 달아 가시광선에 데이터를 보내는 원리로 광대역 통신망보다 최고 250배나 빠른 전송속도를 낼 수 있다. 즉 상기 라이파이 기술은 LED에서 나오는 빛의 파장을 이용하여 정보를 전달하는 가시광 통신(VLC; Visible Light Communication)의 일종으로서, 조명이 있는 곳이면 어디서나 사용할 수 있고, 인체에 무해하고, 짧은 도달 거리, 저비용, 고속 통신, 안정성, 보안성 등 다양한 장점을 갖고 있으며, 허가 불필요 대역으로 주파수 사용 대가가 무료이다.

또한 상기 정화 제어 장치(100)에서 상기 공기 정화 장치(400)로 공기정화 제어신호를 라이파이 방식으로 전송하여 공기정화를 수행할 때, 상기 정화 제어 장치(100)에서 모든 공기 정화 장치(400)의 구동을 제어하여 전체 실내공기를 정화시키거나, 또는 특정 공간별로 구분하여 일부 공기 정화 장치(400)의 구동을 제어하여 특정 구역의 실내공기만을 정화시킬 수 있다.

또한 상기 스마트 실내공기 정화 시스템을 이용하는 사용자는 상기 정화 제어 장치(100)에서 상기 IoT 센서(200)에서 감지 및 측정한 정보의 모니터링 결과 실내공기 정화가 필요하다고 확인되면, 상기 정화 제어 장치(100)로부터 실내공기 오염에 대한 경고신호를 전송받아 확인할 수 있다. 이때 사용자는 상기 사용자 단말(500)에 설치된 소정의 애플리케이션 프로그램을 사용하여 상기 공기 정화 장치(400)를 수동으로 제어할 수도 있다.

또한 상기 스마트 실내공기 정화 시스템을 이용하는 사용자는 상기 디스플레이 장치(300)를 통해 실내공기 오염상태 및 정화상태를 가시적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있는데, 이 경우 상기 정화 제어 장치(100)는 사용자의 조작을 토대로 전체 또는 일부 실내공간의 공기정화를 위한 공기정화 제어신호를 생성하고, 상기 공기정화 제어신호를 상기 공기 정화 장치(400)로 전송하여 실내공기 정화가 수행될 수 있도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 스마트 실내공기 정화 시스템은 레이저를 이용한 먼지입자 확인 및 카메라 촬영기능이 결합된 IoT 센서(200)를 사용하는 것을 예로 하여 설명하고 있지만, 상기 IoT 센서(200)가 레이저 및 촬영기능이 포함된 것 이외에 실내의 냄새의 정도, 이산화탄소 농도 등을 포함한 각종 환경요인을 측정하여 상기 디스플레이 장치(300)를 통해 먼지영상과 함께 수치적으로 표현할 수 있도록 구성할 수 있으며, 이렇게 측정한 각종 환경요인 정보를 먼지영상 정보와 함께 참조하여 실내공기 오염정도를 확인하고, 상기 확인한 실내공기 오염정도를 토대로 실내공기의 정화를 수행할 수 있다.

또한 상기 스마트 실내공기 정화 시스템은 실내공기 오염정도를 자동으로 감지할 때, 공기의 상태를 함께 확인하고, 실내공기 정화가 필요한 경우 실외공기의 상태에 따라 실외공기를 실내로 유입하여 실내공기를 정화시킬 수 있다. 예를 들어 실외공기가 실내공기보다 청결한 경우에는 외부 공기의 실내유입과 실내 공기의 실외 배출을 수행할 수 있으며, 실외공기가 실내공기보다 나쁜 경우에는 실내공기를 자체적으로 정화하도록 하는 것이다.

또한 상기 스마트 실내공기 정화 시스템은 실내공기의 오염도 측정, 분석 및 공기 정화 장치를 사용한 공기정화에 대한 기록 관리를 계절별, 시간대별로 구분하여 지속적으로 저장 관리할 수 있다.

또한 상기 스마트 실내공기 정화 시스템은 데이터베이스로 저장 관리중인 공기정화와 관련된 각종 정보의 통계 처리를 수행함으로써, 어느 계절이나 시간대에 공기가 많이 오염되었고, 실내에 배치된 복수의 공기 정화 장치(400)를 어떻게 구동시키는 것이 공기정화에 효율적인지를 사용자에게 제공할 수 있다.

다음에는 도 4를 참조하여 본 발명의 스마트 실내공기 정화 시스템의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 실내공기 정화 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스마트 실내공기 정화 시스템은 정화 제어 장치(100), 적어도 하나 이상의 IoT 센서(200), 디스플레이 장치(300), 적어도 하나 이상의 공기 정화 장치(400), 사용자 단말(500) 등을 포함하여 구성된다.

상기 정화 제어 장치(100)는 댁내에 구비된 IoT 센서(200), 디스플레이 장치(300), 공기 청정 장치(400)와 통신 접속되어 실내공기 오염정도와 관련된 감지 및 촬영정보, 공기정화 제어신호의 송수신을 수행하는 장치로서, 독립적인 장치로 구성되거나, 또는 홈 서버나 게이트웨이에 포함하여 구성할 수 있다.

이때 상기 정화 제어 장치(100)는 상기 IoT 센서(200)와는 WiFi, 케이블 등의 네트워크를 이용하여 데이터 송수신을 수행하며, 상기 디스플레이 장치(300) 및 공기 정화 장치(400)와는 광원을 이용한 라이파이 방식을 사용하여 데이터 송수신을 수행한다.

여기서, 상기 정화 제어 장치(100)는 상기 디스플레이 장치(300) 및 공기 정화 장치(400)와 마찬가지로 상기 IoT 센서(200)와 광원을 통한 라이파이 방식으로 데이터 송수신을 수행할 수 있다. 또한 상기 정화 제어 장치(100)는 상기 디스플레이 장치(300) 및 공기 정화 장치(400)와 WiFi, 케이블 등의 네트워크를 이용하여 데이터 송수신을 수행할 수 있다.

또한 상기 정화 제어 장치(100)는 상기 IoT 센서(200)로부터 수신한 계측영역별로 실내공기 오염정도를 촬영한 원시의 먼지영상 데이터를 디지털 데이터로 변환한 다음, 디지털 데이터로 변환한 먼지영상을 라이파이 방식으로 변조하고, 상기 라이파이 방식으로 변조한 먼지영상을 광원을 통해 상기 디스플레이 장치(300)로 전송하여 화면상에 디스플레이하도록 한다. 이에 따라 사용자는 상기 디스플레이 장치(300)에 표시되는 먼지영상을 통해 실내공기의 오염상태나 정화상태를 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있게 된다.

또한 상기 정화 제어 장치(100)는 상기 IoT 센서(200)로부터 수신하여 디지털로 변환한 계측영역별 먼지영상 데이터를 토대로 먼지입자의 수, 분포 등을 확인하고, 상기 먼지영상에서 확인한 먼지입자의 수, 분포 등의 정보를 기 설정되어 있는 기준 데이터와 비교하여 실내공기가 오염되어 정화가 필요한지의 여부를 분석한다.

그리고 상기 정화 제어 장치(100)는 상기 IoT 센서(200)로부터 수신한 먼지영상 데이터의 분석결과에 따라 실내공기의 정화가 필요한 경우, 정화가 필요한 영역에 구비되어 있는 공기 정화 장치(400)를 확인하고, 상기 확인한 해당 공기 정화 장치(400)를 구동하기 위한 공기정화 제어신호를 생성한다.

그리고 상기 정화 제어 장치(100)는 상기 공기정화 제어신호를 라이파이 방식으로 변조하고, 상기 라이파이 방식으로 변조한 먼지영상을 광원을 통해 상기 공기 정화 장치(400)로 전송한다. 이에 따라 해당 공기 정화 장치(400)는 상기 정화 제어 장치(100)로부터 라이파이 방식으로 수신한 공기정화 제어신호를 복조하고, 상기 복조한 공기정화 제어신호에 따라 장비를 구동하여 실내공기 정화를 수행하게 된다.

한편 상기 정화 제어 장치(100)는 상기 IoT 센서(200)로부터 수신한 계측영역별 실내공기 오염정도를 촬영한 먼지영상 데이터 이외에, 상기 IoT 센서(200)로부터 냄새의 정도, 이산화탄소 농도 등을 포함한 각종 환경요인과 관련된 측정 데이터를 수신할 수 있으며, 이 경우 상기 환경요인과 관련된 측정 데이터와 먼지영상 데이터를 동시에 참조하여 실내공기 오염정도의 확인 및 실내공기 정화를 수행할 수 있다.

상기 IoT 센서(200)는 실내공간의 특정 계측영역에 존재하는 먼지입자 확인을 위한 레이저 및 먼지영상 촬영을 위한 카메라가 포함된 장비로서, 댁내의 거실, 부엌, 방 등에 적어도 하나 이상 설치되어 있으며, 계측영역별로 촬영한 원시의 먼지영상 데이터를 유무선 네트워크를 통해 상기 정화 제어 장치(100)로 전송한다. 이때 상기 IoT 센서(200)는 라이파이 기능이 구비되어 있는 경우 계측영역별로 촬영한 먼지영상을 라이파이 방식으로 변조한 다음 상기 정화 제어 장치(100)로 전송할 수도 있다.

또한 상기 IoT 센서(200)는 상기 설명과 같이 레이저 및 카메라를 이용하여 먼지영상을 촬영하는 것 이외에, 실내공간의 냄새, 이산화탄소 농도 등을 포함한 각종 환경요인을 측정하고, 측정 데이터를 상기 정화 제어 장치(100)로 전송하도록 다양하게 구성할 수 있다.

상기 디스플레이 장치(300)는 댁내에 구비되어 있는 TV, 모니터 등으로서, 상기 정화 제어 장치(100)로부터 라이파이 방식으로 변조되어 광원을 통해 전송되는 먼지영상을 라이파이 수신부(310)를 통해 수신하고, 상기 수신한 먼지영상을 복조하여 화면상에 디스플레이하여 사용자가 실내공간의 오염상태나 정화상태를 가시적으로 확인할 수 있도록 한다.

이때 상기 디스플레이 장치(300)는 먼지영상 데이터를 화면상에 디스플레이할 때, 모니터링 과정에서의 각 계측영역별 모든 먼지영상 데이터를 화면상에 디스플레이하거나, 오염상태로 판단된 시점 및 정화가 마무리된 시점의 먼지영상 데이터만을 선택적으로 화면상에 디스플레이하도록 설정할 수 있다.

또한 상기 디스플레이 장치(300)는 상기 설명에서와 같이 댁내에 별도로 구비되지 않고, 상기 정화 제어 장치(100)에 자체적으로 구비될 수 있다.

또한 상기 디스플레이 장치(300)는 실내공간의 먼지영상 이외에, 오염도를 수치적으로 함께 표시할 수 있으며, 상기 IoT 센서(200)에서 실내공간의 냄새, 이산화탄소 농도 등을 포함한 각종 환경요인을 측정하는 경우, 해당 측정 데이터를 상기 정화 제어 장치(100)로부터 라이파이 방식으로 수신한 다음, 이를 복조하여 각종 환경요인을 수치적으로 화면상에 표시할 수 있다.

상기 공기 정화 장치(400)는 댁내의 소정 위치에 구비된 공기청정기, 환기장치 또는 이들의 조합을 포함한 장비로서, 상기 정화 제어 장치(100)로부터 라이파이 방식으로 변조되어 광원을 통해 전송되는 공기정화 제어신호를 라이파이 수신부(410)를 통해 수신하고, 상기 수신한 공기정화 제어신호를 복조한 다음 상기 공기정화 제어신호를 토대로 구동되어 실내공기를 자체적으로 정화하거나 외부 공기를 이용하여 환기시킨다.

이때 상기 공기 정화 장치(400)는 상기 정화 제어 장치(100)의 구동제어를 토대로 실내공간에 배치된 모든 공기 정화 장치(400)가 동시에 구동되어 전체 실내공기를 정화시키거나, 일부 공기 정화 장치(400)별로 구동되어 특정 구역의 실내공기만을 정화시킬 수 있다.

또한 상기 공기 정화 장치(400)는 상기 IoT 센서(200)에서 촬영한 먼지영상을 확인한 사용자의 직접 조작에 따라 구동되어 실내공간의 공기정화를 수행할 수 있다.

상기 사용자 단말(500)은 사용자가 소지하고 있는 스마트폰 등의 통신장비로서, 상기 정화 제어 장치(100)에서의 실내공기 오염에 대한 모니터링 결과 실내공기가 오염된 경우, 상기 정화 제어 장치(100)로부터 제공되는 실내공기 오염상태에 관련된 정보를 토대로 진동, 소리 등의 경고신호를 출력하여 사용자가 실내공기가 오염된 상태인 것을 즉시 확인할 수 있도록 한다.

다음에는 도 5와 도 6을 참조하여 본 발명에 적용되는 정화 제어 장치(100) 및 IoT 센서(200)의 세부 구성에 대하여 보다 상세하게 설명한다.

도 5는 상기 도 4의 정화 제어 장치(100)의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이며, 도 6은 상기 도 4의 IoT 센서(200)의 구성을 보다 상세하게 나타낸 도면이다.

먼저, 상기 정화 제어 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 먼지영상 수신부(110), 데이터 변환부(120), 먼지영상 분석부(130), 공기 정화 처리부(140), 라이파이 송신부(150), 저장부(160), 제어부(170) 등으로 구성된다.

또한 상기 정화 제어 장치(100)는 도면에 도시하지는 않았지만, 각 구성 부분에 동작전원을 공급하는 전원부, 각종 기능에 대한 데이터 입력을 위한 입력부, 각종 동작프로그램의 업데이트를 관리하는 업데이트 관리부, 원격의 정화 제어 장치(100)에서 각 IoT 센서(200)의 동작을 직접 제어하는 동작 제어부 등을 추가로 포함할 수 있다.

상기 먼지영상 수신부(110)는 유무선 네트워크를 통해 상기 IoT 센서(200)로부터 계측영역별 실내공기 오염정도를 촬영한 원시의 먼지영상 데이터를 수신한다.

또한 상기 먼지영상 수신부(110)는 상기 먼지영상 데이터 이외에, 상기 IoT 센서(200)로부터 실내공간의 냄새, 이산화탄소 농도 등을 포함한 각종 환경요인에 관련된 측정 데이터를 수신할 수 있다.

상기 데이터 변환부(120)는 상기 먼지영상 수신부(110)를 통해 상기 IoT 센서(200)로부터 수신한 특정 계측영역별 원시의 먼지영상 데이터를 디지털 데이터로 변환한다.

또한 상기 데이터 변환부(120)는 상기 IoT 센서(200)에서 먼지영상 데이터가 압축되거나 암호화되어 전송되는 경우, 압축되거나 암호화된 먼지영상 데이터를 원 데이터로 변환하는 기능을 추가로 수행할 수 있다.

상기 먼지영상 분석부(130)는 상기 먼지영상 수신부(110)를 통해 상기 IoT 센서(200)로부터 수신하여 상기 데이터 변환부(120)를 통해 디지털 데이터로 변환한 계측영역별 먼지영상에 포함된 먼지입자의 수 및 분포를 확인한다.

이때 먼지영상에서 먼지입자의 수 및 분포를 확인할 경우, 상기 데이터 변환부(120)를 통해 디지털로 변환한 먼지영상을 픽셀이나 n*n의 블록 등으로 나누어 처리할 수 있다.

또한 상기 먼지영상 분석부(130)는 상기 확인한 먼지입자의 수 및 분포를 상기 저장부(160)에 기 설정되어 있는 기준 데이터와 비교하는 모니터링을 수행하고, 모니터링 결과 먼지입자의 수 및 분포가 상기 기준 데이터를 초과하는 경우 실내공기 정화가 필요한 것으로 판단하며, 상기 판단한 결과를 상기 제어부(170)로 출력한다.

상기 공기 정화 처리부(140)는 상기 먼지영상 분석부(130)에서 분석한 결과를 토대로 실내공기 정화가 필요한 경우, 해당 실내공간의 정화를 위한 공기정화 제어신호를 생성하고, 상기 생성한 공기정화 제어신호를 상기 라이파이 송신부(150)를 통해 상기 공기 정화 장치(400)로 전송하여 실내공기 정화를 수행하도록 한다.

또한 상기 공기 정화 처리부(140)는 상기 먼지영상 수신부(110)를 통해 상기 IoT 센서(200)로부터 오염정도를 촬영한 먼지영상 데이터 이외에, 냄새의 정도, 이산화탄소 농도 등을 포함한 각종 환경요인과 관련된 측정 데이터가 수신되면, 상기 환경요인과 관련된 측정 데이터와 상기 먼지영상 데이터에서 확인한 먼지입자의 수 및 분포를 동시에 참조하여 환경요인이나 먼지입자의 수 및 분포 중 어느 하나가 상기 저장부(160)에 저장된 기준 데이터를 초과하는 경우 실내공기가 오염된 것으로 판단하고, 판단결과를 토대로 해당 실내공간의 정화를 위한 공기정화 제어신호를 생성할 수 있다. 이렇게 생성된 공기정화 제어신호는 상기 라이파이 송신부(150)를 통해 해당 공기 정화 장치(400)로 전송되며, 상기 공기 정화 장치(400)는 상기 공기정화 제어신호를 토대로 실내공기의 자체 정화 또는 실외공기의 유입을 통한 실내공기 정화를 수행한다.

또한 상기 공기 정화 처리부(140)는 상기 디스플레이 장치(300)를 통해 실내공기 오염상태 및 정화상태를 가시적으로 확인한 사용자의 조작을 토대로 해당 실내공간의 공기정화 제어신호를 생성하고, 상기 공기정화 제어신호를 상기 라이파이 송신부(150)를 통해 상기 공기 정화 장치(400)로 전송하여 실내공기 정화를 수행하도록 할 수 있다.

상기 라이파이 송신부(150)는 상기 먼지영상 수신부(110)를 통해 상기 IoT 센서(200)로부터 수신하여 상기 데이터 변환부(120)를 통해 디지털 데이터로 변환한 계측영역별 먼지영상을 라이파이 방식으로 변조하고, 라이파이 방식으로 변조한 먼지영상을 광원을 통해 상기 디스플레이 장치(300)로 전송한다. 이렇게 라이파이 방식으로 전송되는 먼지영상은 상기 IoT 센서(200)에서 측정한 실내공기 오염에 대한 수치정보와 함께 상기 디스플레이 장치(300)를 통해 디스플레이되며, 사용자는 화면상에 디스플레이되는 먼지영상을 통해 실내공기 오염상태 및 정화상태를 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있다.

또한 상기 라이파이 송신부(150)는 상기 공기 정화 처리부(140)에서 생성된 공기정화 제어신호를 라이파이 방식으로 변조하고, 상기 라이파이 방식으로 변조한 공기정화 제어신호를 광원을 통해 상기 공기 정화 장치(400)로 전송한다.

상기 저장부(160)는 상기 정화 제어 장치(100)에서 사용하는 각종 동작프로그램이 저장되어 있으며, 먼지입자의 수 및 분포에 따른 실내공기 오염정도를 판단하기 위한 기준 데이터가 저장되어 있다.

또한 상기 저장부(160)는 냄새의 정도, 이산화탄소 농도 등을 포함한 각종 환경요인별로 실내공기 오염정도를 판단하기 위한 기준 데이터를 추가로 저장할 수 있다.

이때 상기 기준 데이터는 상기 IoT 센서(200)에서 촬영하여 획득하는 먼지영상에 포함된 먼지입자의 수나 분포, 또는 상기 IoT 센서(200)에서 측정하는 냄새의 정도나 이산화탄소 농도에 따라 실내공기의 오염을 판정할 수 있는 임계값을 의미한다.

한편, 상기 저장부(160)에 저장되는 동작프로그램, 실내공기 오염정도의 판단을 위한 기준 데이터는 시스템 사업자에 의해 주기적으로 또는 실시간으로 업데이트될 수 있다.

상기 제어부(170)는 상기 정화 제어 장치(100)의 각 구성부분을 총괄적으로 제어하는 부분으로서, 상기 먼지영상 수신부(110)의 계측영역별 실내공기 오염정도를 촬영한 원시의 먼지영상 데이터 수신, 상기 데이터 변환부(120)의 특정 계측영역별 원시의 먼지영상 데이터의 디지털 데이터 변환, 상기 먼지영상 분석부(130)의 계측영역별 먼지영상에 포함된 먼지입자의 수 및 분포와 기준 데이터의 비교와 실내공기 정화의 필요여부 판단을 제어한다.

또한 상기 제어부(170)는 상기 공기 정화 처리부(140)의 실내공간의 정화를 위한 공기정화 제어신호 생성, 상기 라이파이 송신부(150)의 계측영역별 먼지영상과 공기정화 제어신호의 라이파이 변조와 광원을 통한 상기 디스플레이 장치(300) 및 공기 정화 장치(400)로의 라이파이 송신을 제어한다.

또한 상기 IoT 센서(200)는 도 6에 도시된 바와 같이, 레이저 조사부(210), 촬영부(220), 통신 인터페이스부(230) 등으로 구성된다.

또한 상기 IoT 센서(200)는 도면에 도시하지는 않았지만, 각 구성 부분에 동작전원을 공급하는 전원부, 상기 정화 제어 장치(100)에서의 직접 제어를 위한 동작 제어부, 냄새의 정도, 이산화탄소 농도를 포함한 환경정보나 실외공기 오염정도를 측정하는 측정부 등을 추가로 포함할 수 있다.

상기 레이저 조사부(210)는 레이저 프로브를 통해 상기 계측영역에 평면광을 조사하여 상기 계측영역에 산란되는 입자를 가시화시키는 기능을 수행한다. 예를 들어 특정 계측영역에 존재하는 먼지입자를 가시화시키기 위한 평면광을 만들어 내기 위하여 공랭식 반도체 레이저와 LLS Probe(Laser Light Sheet Probe)를 사용하여 수mm의 막전(Sheet Light)을 조사시키는 것이다.

상기 촬영부(220)는 고속 카메라로서, 상기 레이저 조사부(210)에서 조사한 레이저에 의해 먼지입자가 가시화된 계측영역을 촬영하여 먼지영상을 획득하고, 상기 먼지영상을 상기 통신 인터페이스부(230)를 통해 상기 정화 제어 장치(100)로 전송하도록 한다.

상기 통신 인터페이스부(230)는 상기 촬영부(220)에서 촬영하여 획득한 먼지영상 데이터를 네트워크를 통해 상기 정화 제어 장치(100)로 전송한다. 이때 상기 먼지영상 데이터는 네트워크를 통한 빠르고 안전한 전송을 위하여 압축 및 암호화되어 전송될 수 있다.

다음에는, 이와 같이 구성된 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 실내공기 정화 방법을 도 7과 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다. 이때 본 발명의 방법에 따른 각 단계는 사용 환경이나 당업자에 의해 순서가 변경될 수 있다.

도 7과 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 스마트 실내공기 정화 방법의 동작과정을 상세하게 나타낸 순서도이다.

우선, 댁내의 거실, 부엌, 방 등에 적어도 하나 이상 설치된 IoT 센서(200)에서 계측영역별로 먼지영상을 촬영하고, 상기 촬영한 원시의 먼지영상 데이터를 유무선 네트워크를 통해 상기 정화 제어 장치(100)로 전송한다(S100).

상기 S100 단계를 도 8을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 상기 IoT 센서(200)는 레이저 프로브를 통해 상기 계측영역에 평면광을 조사하여 상기 계측영역에 산란되는 입자를 가시화시킨다(S110).

상기 계측영역에 레이저를 조사하여 입자를 가시화한 이후, 상기 IoT 센서(200)에서 카메라를 통해 상기 입자가 가시화된 계층영역을 촬영하여 먼지영상을 획득하며(S120), 카메라로 촬영한 원시의 먼지영상 데이터를 네트워크를 통해 상기 정화 제어 장치(100)로 전송한다(S130).

상기 S100 단계를 통해 상기 IoT 센서(200)에서 원시의 먼지영상 데이터를 상기 정화 제어 장치(100)로 전송하면, 상기 정화 제어 장치(100)는 상기 IoT 센서(200)로부터 수신한 계측영역별 먼지영상을 라이파이 방식으로 변조한 다음, 상기 라이파이 방식으로 변조한 먼지영상을 광원을 통해 디스플레이 장치(300)로 전송한다(S200).

그러면 상기 디스플레이 장치(300)는 라이파이를 통해 수신한 먼지영상을 복조한 다음, 상기 복조한 먼지영상을 화면상이 디스플레이하여 사용자가 실내공간의 오염상태나 정화상태를 가시적으로 확인할 수 있도록 한다(S300). 이때 상기 디스플레이 장치(300)는 실내공간의 먼지영상 이외에, 오염도를 수치적으로 함께 표시할 수 있으며, 상기 IoT 센서(200)에서 냄새의 정도, 이산화탄소 농도 등의 각종 환경요인과 실외공기 오염도를 측정하는 경우, 상기 각종 환경요인과 실외공기 오염도를 수치적으로 표시할 수 있다.

또한 상기 정화 제어 장치(100)는 상기 S100 단계를 통해 상기 IoT 센서(200)로부터 수신하여 디지털로 변환한 계측영역별 먼지영상 데이터를 분석하여 먼지입자의 수, 분포 등을 확인하고(S400), 상기 먼지영상에서 확인한 먼지입자의 수, 분포 등의 정보를 기 설정되어 있는 기준 데이터와 비교하는 모니터링을 수행한다(S500).

상기 S500 단계의 모니터링 수행 결과, 상기 정화 제어 장치(100)는 실내공기가 오염되어 실내공기 정화가 필요한지의 여부를 판단한다(S600).

상기 S600 단계의 판단결과 실내공기가 오염되어 실내공기 정화가 필요하면, 상기 정화 제어 장치(100)는 실내공기 정화가 필요한 위치에 설치된 공기 정화 장치(400)를 확인하고, 상기 확인한 해당 공기 정화 장치(400)를 구동하기 위한 공기정화 제어신호를 생성한 다음, 상기 생성한 공기정화 제어신호를 라이파이 방식으로 변조하고, 상기 라이파이 방식으로 변조한 공기정화 제어신호를 광원을 통해 상기 공기 정화 장치(400)로 전송한다(S700).

그러면 상기 공기 정화 장치(400)는 라이파이로 수신한 상기 공기정화 제어신호를 복조 처리한 후, 상기 공기정화 제어신호에 따라 구동되어 실내공기의 자체 정화 또는 실외공기의 유입을 통한 실내공기 정화를 수행한다(S800).

또한 상기 공기 정화 장치(400)는 상기 S800 단계를 통해 실내공기 정화를 수행하는 과정에서, 시스템 전원이 차단되는 등의 실내공기 정화가 종료되는지를 판단하고(S900), 현재 수행중인 실내공기 정화를 종료하거나, 상기 S100 단계 이후를 반복하여 수행한다.

상기 S600 단계의 판단결과 실내공기 정화가 필요하지 않다고 판단되면, 상기 정화 제어 장치(100)는 실내공기를 정화하기 위해 현재 구동중인 공기 정화 장치(400)를 초기화시키거나, 초기화 상태를 유지하도록 한다(S1000).

한편 상기 기재와 같이 상기 IoT 센서(200)에서 촬영한 먼지영상을 시각적으로 확인한 사용자는 실내공기 오염상태 및 정화상태를 토대로 상기 정화 제어 장치(100)를 조작하여 해당 위치의 공기 정화 장치(400)의 동작을 제어하거나, 또는 해당 위치의 공기 정화 장치(400)의 동작을 직접 조작하여 실내공기의 정화를 수행할 수 있다.

이처럼, 본 발명은 사용자가 레이저를 이용한 먼지입자 확인 및 카메라 촬영기능이 결합된 IoT 센서를 통해 자동으로 감지하여 화면상에 가시적으로 디스플레이하는 실내공기 오염상태 및 정화상태를 시각적으로 확인하면서 공기정화를 수행할 수 있다.

또한 본 발명은 실내공기의 오염상태 및 정화상태의 디스플레이를 위한 먼지영상의 송수신, 실내공기 오염정도에 따라 실내공기를 정화하기 위한 제어정보의 송수신을 수행할 때 라이파이 기반으로 데이터 송수신을 처리함으로써, 데이터 전송을 고속으로 수행할 수 있고, 특정 주파수 대역의 할당이나 사용허가가 필요하지 않으며, 전파 간섭의 염려가 없다.

이상에서와 같이 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.

10 : 공기 정화기 20 : IoT 센서
30 : 정화 제어부 40 : 상태 표시기
50 : 공기 정화부 100 : 정화 제어 장치
110 : 먼지영상 수신부 120 : 데이터 변환부
130 : 먼지영상 분석부 140 : 공기 정화 처리부
150 : 라이파이 송신부 160 : 저장부
170 : 제어부 200 : IoT 센서
210 : 레이저 조사부 220 : 촬영부
230 : 통신 인터페이스부 300 : 디스플레이 장치
400 : 공기 정화 장치 500 : 사용자 단말

Claims (10)

1. 실내 먼지상태를 가시적으로 출력하는 상태 표시기; 및
   상기 상태 표시기를 포함하는 공기 정화기;를 포함하며,
   상기 먼지상태의 가시정보를 외부에서 입력받거나 자체적으로 획득하여 공기가 먼지에 오염된 실제 상태를 사용자에게 보여주어, 사용자가 먼지상태를 확인한 상태에서 상기 공기 정화기를 가동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 스마트 실내공기 정화 시스템.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 먼지상태의 가시정보는,
   IoT 센서를 통해 소정의 계측영역을 촬영한 것을 특징으로 하는 스마트 실내공기 정화 시스템.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 IoT 센서는,
   레이저 프로브를 통해 상기 계측영역에 평면광을 조사하여 상기 계측영역에 산란되는 입자를 가시화시키는 레이저 조사부; 및
   고속 카메라를 통해 상기 입자가 가시화된 계측영역을 촬영하여 먼지영상을 획득하는 촬영부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 실내공기 정화 시스템.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 공기 정화기는,
   상기 먼지상태의 가시정보에 포함된 먼지의 수 및 분포를 확인하고, 상기 확인한 먼지의 수 및 분포를 기 설정되어 있는 기준 데이터와 비교하는 모니터링을 수행하여 실내공기 정화가 필요한지의 여부를 결정하고, 실내공기 정화가 필요한 경우 공기정화 제어신호를 생성하여 출력하는 정화 제어부; 및
   상기 정화 제어부로부터 제공받은 상기 공기정화 제어신호를 토대로 공기 정화기를 구동시키는 공기 정화부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 실내공기 정화 시스템.
5. 청구항 4에 있어서,
   상기 공기 정화부는,
   실내의 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입구;
   상기 흡입한 오염된 공기를 정화시켜 출력하는 필터; 및
   상기 필터를 통해 정화한 공기를 실내로 배출하는 공기 배출구;를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 실내공기 정화 시스템.
6. 상태 표시기를 포함하는 공기 정화기에서, 상기 상태 표시기를 통해 실내 먼지상태를 가시적으로 출력하는 먼지상태 표시 단계;를 포함하며,
   상기 먼지상태의 가시정보를 외부에서 입력받거나 자체적으로 획득하여 공기가 먼지에 오염된 실제 상태를 사용자에게 보여주어, 사용자가 먼지상태를 확인한 상태에서 상기 공기 정화기를 가동할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 스마트 실내공기 정화 방법.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 먼지상태의 가시정보는,
   IoT 센서를 통해 소정의 계측영역을 촬영한 것을 특징으로 하는 스마트 실내공기 정화 방법.
8. 청구항 7에 있어서,
   상기 스마트 실내공기 정화 방법은,
   상기 IoT 센서에서, 레이저 프로브를 통해 상기 계측영역에 평면광을 조사하여 상기 계측영역에 산란되는 입자를 가시화시키는 레이저 조사 단계; 및
   상기 IoT 센서에서, 고속 카메라를 통해 상기 입자가 가시화된 계측영역을 촬영하여 먼지영상을 획득하는 촬영 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 실내공기 정화 방법.
9. 청구항 6에 있어서,
   상기 스마트 실내공기 정화 방법은,
   상기 공기 정화기에서, 정화 제어부를 통해 상기 먼지상태의 가시정보에 포함된 먼지의 수 및 분포를 확인하고, 상기 확인한 먼지의 수 및 분포를 기 설정되어 있는 기준 데이터와 비교하는 모니터링을 수행하여 실내공기 정화가 필요한지의 여부를 결정하고, 실내공기 정화가 필요한 경우 공기정화 제어신호를 생성하여 출력하는 정화 제어 단계; 및
   상기 공기 정화기에서, 공기 정화부를 통해 상기 공기정화 제어신호를 토대로 공기 정화기를 구동시키는 공기 정화 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 실내공기 정화 방법.
10. 청구항 9에 있어서,
    상기 공기 정화 단계는,
    상기 공기 정화기에서, 공기 흡입구를 통해 실내의 오염된 공기를 흡입하는 공기 흡입 단계;
    상기 공기 정화기에서, 상기 흡입한 오염된 공기를 필터를 통해 정화시켜 출력하는 필터링 단계; 및
    상기 공기 정화기에서, 상기 필터로 정화한 공기를 공기 배출구를 통해 실내로 배출하는 공기 배출 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 실내공기 정화 방법.

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