KR20210012550A - 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스 및 이를 이용하는 시스템 - Google Patents

대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스 및 이를 이용하는 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스 및 이를 이용하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 그래핀 복합체 기반의 반도체식 가스센서를 사용하여 구동온도를 150℃이하의 낮은 온도로 맞춤으로써 저전력으로도 구동이 가능하여 PoE(Power over Ethernet) 기반의 IoT기술을 통해 원격지에 있는 사용자단말과 연결되어 실시간으로 정보를 송수신함으로써 사용자단말을 통해 원격지에서 가스센서 디바이스의 제어 및 데이터 모니터링이 가능한 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스 및 이를 이용하는 시스템에 관한 것이다.

Description

대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스 및 이를 이용하는 시스템{IoT gas sensor device capable of air quality romote maintenance and system thereof}
본 발명은 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스 및 이를 이용하는 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로는 그래핀 복합체 기반의 반도체식 가스센서를 사용하여 구동온도를 150℃이하의 낮은 온도로 맞춤으로써 저전력으로도 구동이 가능하여 PoE(Power over Ethernet) 기반의 IoT기술을 통해 원격지에 있는 사용자단말과 연결되어 실시간으로 정보를 송수신함으로써 사용자단말을 통해 원격지에서 가스센서 디바이스의 제어 및 데이터 모니터링이 가능한 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스 및 이를 이용하는 시스템에 관한 것이다.
최근 작업환경에 대한 안전성 강화를 위해 작업 환경 내 공기 질 검출에 대한 수요가 증가되고 있으며, 이에 따라 위험 작업 공간 내 가스 농도를 측정할 수 있는 IoT기반의 센서 기술 개발에 대한 요구가 증대되고 있다.
이와 더불어 내연기관(자동차, 보일러, 화력발전소 등)에서 배출되는 대기환경 유해물질로 인한 환경 문제가 심화되고 있어 이에 대한 정부의 환경규제 방안이 강화되고 있다.
이에 다양한 정부 규제 등의 정책강화 및 유해물질을 측정하기 위한 IoT기반의 센서 시스템에 대한 사회적 수요도 급속도로 증가되고 있다.
종래의 IoT기반의 센서는 대부분 전기화학식 센서를 주로 이용하고 있는데, 민감도가 떨어지고 감응 독극화 현상 등이 있어 지속적으로 장시간 데이터를 측정하는 데는 한계가 있다.
이에 비해 반도체식 센서는 소형화가 가능하고, 주위 온도에 대한 영향이 적으며, 높은 민감도, 빠른 반응시간, 긴 수명, 감응 독극화 현상이 없는 장점으로 인해 현재 반도체식 센서에 대한 관심이 다시 증대되고 있으나, 기존의 반도체식 가스센서는 300℃이상 온도를 올려야 센서가 동작하므로, IoT 기반으로 사용하기에는 소비전력이 크고 고열로 인한 안정성 확보를 위한 다양한 부가 장비가 필요한 문제점이 있다.
한편, 질소화합물 측정용 가스센서에 관한 종래기술로는 대한민국등록특허 제10-1212656호가 있다.
본 발명은 상술한 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 그래핀 복합체 기반의 반도체식 가스센서를 사용하여 구동온도를 150℃이하의 낮은 온도로 맞춤으로써 저전력으로도 구동이 가능하여 PoE(Power over Ethernet) 기반의 IoT기술을 통해 원격지에 있는 사용자단말과 연결되어 실시간으로 정보를 송수신함으로써 사용자단말을 통해 원격지에서 가스센서 디바이스의 제어 및 데이터 모니터링이 가능한 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스 및 이를 이용하는 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명이 해결하려는 과제는 전술한 과제로 제한되지 아니하며, 언급되지 아니한 또 다른 기술적 과제들은 후술할 내용으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템은 설치된 지역의 질소화합물의 농도를 측정하는 IoT 가스센서 디바이스; 및 PoE기술을 통해 상기 IoT 가스센서 디바이스와 연결되어 원격지에서 상기 IoT 가스센서 디바이스의 제어 및 데이터 모니터링이 가능한 사용자단말;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템은 그래핀 복합체 기반의 반도체식 가스센서를 사용하여 구동온도를 150℃이하의 낮은 온도로 맞춤으로써 저전력으로도 구동이 가능하여 PoE(Power over Ethernet) 기반의 IoT기술을 통해 원격지에 있는 사용자단말과 연결되어 실시간으로 정보를 송수신함으로써 사용자단말을 통해 원격지에서 가스센서 디바이스의 제어 및 데이터 모니터링이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템은 IoT 가스센서 디바이스의 작동과 CCTV카메라를 연동하여, CCTV카메라가 지역을 관찰하여 그 지역의 움직이는 물체를 사람으로 파악하고, 사람의 인원수에 맞게 가스측정의 주기를 조정할 수 있으며, 이에 따라 사람이 있을 때에는 가스측정 주기를 짧게 하여 시간에 따른 변화량을 더욱 정확하게 측정하여, 시간당 가스농도 상승률이 가파르면 가장 높은 단계의 경보음을 발생시키고, 사람이 없으며 가스측정 주기를 길게 조절하여 전력 소비를 최소화할 수 있다.
또한, 측정 결과 질소화합물의 농도 상승률이 일정치 이상으로 높은 경우 CCTV카메라 영상을 영상파악모듈로 전송하여 움직임이 감지되는지 여부를 파악하고, 그 결과 사람이 없다고 판단된 경우에는 경보음을 발생시키지 않고, 움직임이 파악되는 경우 IoT 가스센서 디바이스의 스피커를 통해 경보음을 발생할 수 있으며, 이때 측정을 멈추고 경보음만을 발생시켜 디바이스의 전력 소비를 최소화할 수 있다.
또한, 위험발생 시 가스위험이 측정된 디바이스 이외에 일정거리 이내에 배치된 다른 디바이스들에서도 작동을 중단하고 보유전력을 모두 스피커의 경보음 발생에 사용할 수 있으며, 또한 가스위험이 측정된 해당 영역 내에 설치된 5개의 디바이스가 있는 경우, 2~3개의 디바이스에서 측정을 중단하고 30초간 경보음을 발생시키고, 나머지 2~3개의 디바이스는 측정을 계속하는 방식으로 서로 번갈아 가면서 경보음 발생 및 측정가동을 할 수 있으며, 이 경우 경보음을 2 내지 5분간 지속시키면서도 주변의 가스농도를 계속해서 모니터링 할 수 있다.
또한, 다수개의 디바이스가 있을 경우에, 가스위험이 측정된 지역에 설치된 디바이스는 측정을 계속하고, 주변의 디바이스들이 번갈아 가며 경보음을 발생시킬 수 있다.
이에 더하여, 설정반경 영역 내에 설치된 다수 개의 디바이스에서 질소화합물 농도 측정치가 편차를 두고 측정될 때에, 질소화합물의 농도가 위험치 이하이더라도 CCTV카메라가 사람을 감지한 경우에는, 경보음의 소리 크기 및 주기 등을 달리하여 농도가 낮은 지점 쪽으로 방향을 지시하게 할 수 있다. 즉, 농도가 큰 쪽에서 농도가 낮은 쪽으로 경보음이 순차적으로 울리면 소리가 이동하는 방향을 사람들이 파악하여 첫 번째 경보음이 발생한 후 주변으로 경보음이 울리는 방향을 따라 피신할 수 있다. 예를 들어, 터널의 경우 앞으로 피신할지 뒤로 피신할지 알 수 없는데, 이때 농도가 낮아지는 방향에 설치된 디바이스들로 경보음이 순차적으로 울리면 사람들이 경보음이 들리는 방향으로 피신할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템의 구성도이다.
도 2는 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템의 블록도이다.
도 3 및 도 4는 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템의 작동 상태를 보여주는 도면이다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 다만 발명의 요지와 무관한 일부 구성은 생략 또는 압축할 것이나, 생략된 구성이라고 하여 반드시 본 발명에서 필요가 없는 구성은 아니며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 결합되어 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템의 구성도이고, 도 2는 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템의 블록도이고, 도 3 및 도 4는 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템의 작동 상태를 보여주는 도면이다.
이하, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명에 따른 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용하는 시스템의 구성에 대해 설명하도록 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용하는 시스템은 IoT 가스센서 디바이스(100), CCTV카메라(200), 관제실 서버(300) 및 사용자단말(400)을 포함하여 형성된다.
IoT 가스센서 디바이스(100)는 PoE(Power over Ethernet) 기술을 통해 관제실 서버(300) 및 사용자단말(400)과 연결되어 별도로 전원부(어뎁터 등)를 연결하지 않아도 랜 케이블을 통해 데이터 통신과 동시에 전원을 공급받아 설치된 지역의 질소화합물의 농도를 측정하여, 질소화합물의 농도가 일정기준 이상일 경우 경보음을 발생시키는 역할을 하는 구성으로, 온도제어기(110), 반도체식 가스센서(120), 경고 스피커(130), 제어부(140) 및 송수신부(150)를 포함한다.
반도체식 가스센서(120)는 설치된 지역의 질소화합물의 농도를 측정하는 구성으로, 그래핀 플레이크와 산화세라믹을 고에너지 조사 방식으로 합성한 그래핀 복합체를 질소화합물 감응 소자로 사용한 반도체식 가스센서로 구성되어 구동온도를 150℃이하의 낮은 온도로 맞춤으로써 저전력으로도 구동이 가능하여 PoE 기반의 IoT기술을 적용하는 것이 가능하다.
온도제어기(110)는 공급받는 전력을 이용하여 히터의 작동을 제어함으로써 반도체식 가스센서(120)를 구동 가능한 온도로 유지하는 역할을 한다.
경고 스피커(130)는 반도체식 가스센서(120)를 통해 측정된 질소화합물의 농도가 일정기준 이상일 경우 경보음을 발생시키는 역할을 한다.
송수신부(150)는 PoE를 통해 관제실 서버(300) 및 사용자단말(400)과 정보 송수신을 위한 통신 채널을 연결하여, 반도체식 가스센서(120)를 통해 측정된 질소화합물의 농도 정보를 관제실 서버(300) 및 사용자단말(400)으로 전송하고, 관제실 서버(300)로부터 전송되는 영상파악 정보 및 사용자단말(400)으로부터 전송되는 정보를 수신한다.
제어부(140)는 IoT 가스센서 디바이스(100)의 각 구성 요소와 연결되어 각 구성 요소들의 상태에 맞는 제어를 실시하는 역할을 한다.
CCTV카메라(200)는 IoT 가스센서 디바이스(100)가 설치된 지역을 실시간으로 촬영하여, 촬영된 영상을 관제실 서버(300)로 전송한다. 이러한 CCTV카메라(200)는 케이블을 통해 유선 연결되어 영상 데이터를 관제실 서버(300)로 전송하거나 또는 무선전송장치를 이용하여 영상 데이터를 관제실 서버(300)로 무선으로 전송하는 것이 가능하며, CCTV카메라(200)의 유선 또는 무선전송장치는 이미 공지된 기술이기 때문에 자세한 설명은 생략하도록 한다.
관제실 서버(300)는 CCTV카메라(200)로부터 전송된 영상을 통해 IoT 가스센서 디바이스(100)가 설치된 지역에 사람이 있는지 여부를 판단하여 IoT 가스센서 디바이스(100)에 판단된 정보를 전송하는 역할을 하는 구성으로, 서버측 송수신부(301), 영상관리부(302), 영상파악모듈(303) 및 저장부(304)를 포함한다.
서버측 송수신부(301)는 PoE를 통해 IoT 가스센서 디바이스(100)와 정보 송수신을 위한 통신 채널을 연결하여, 영상파악 정보를 IoT 가스센서 디바이스(100)로 전송하고, IoT 가스센서 디바이스(100)로부터 전송되는 질소화합물의 농도 측정 정보 및 CCTV카메라(200)로부터 전송되는 영상데이터를 수신한다.
영상관리부(302)는 CCTV카메라(200)로부터 전송된 영상데이터를 저장이 가능한 형태의 영상 신호로 변환하거나, 압축을 해제하여 출력이 가능한 원본 영상으로 되돌린다.
영상파악모듈(303)은 영상관리부(302)에서 압축이 해제된 원본 영상을 통해 움직임을 감지하여 사람의 존재 여부 및 인원수를 파악한다.
저장부(304)는 영상관리부(302)에서 저장이 가능한 형태로 변환된 영상 신호를 저장하며, 내장하드, 외장하드, 비디오 레코더 등의 다양한 형태의 저장장치로 구성될 수 있다.
한편 IoT 가스센서 디바이스(100)와 연계되는 사용자단말(400)은 통상의 스마트폰이나 태블릿PC인 것이 바람직하나, 실시하기에 따라 데스크톱 컴퓨터 또는 노트북 컴퓨터일 수도 있다.
이러한 사용자단말(400)은 통신부(411), 디스플레이(412), 키입력부(413), 앱운용부(414), 정보제공부(415) 및 정보수신부(416)를 포함한다. 각각의 구성부들은 스마트폰 등에 하드웨어적으로 구현된 것일 수도 있고, 메신저 어플리케이션에 의해 소프트웨어적으로 구현될 수도 있다.
통신부(411)는 IoT 가스센서 디바이스(100)와 정보 송수신을 위한 통신 채널을 연결하기 위해 마련된다.
디스플레이(412)는 IoT 가스센서 디바이스(100)의 제어를 위한 다양한 사용자 인터페이스 및 IoT 가스센서 디바이스(100)로부터 전송된 질소화합물 농도 측정값을 화면에 출력하기 위해 마련된다.
키입력부(413)는 IoT 가스센서 디바이스(100)의 제어를 위한 사용자 명령을 입력 받기 위해 마련된다. 실시하기에 따라 키입력부(413)는 디스플레이(412)와 일체화된 터치스크린으로 제작될 수도 있다.
앱운용부(414)는 IoT 가스센서 디바이스(100)와 연동된 어플리케이션을 운용하여 IoT 가스센서 디바이스(100)에 대한 전체 기능을 제어하기 위해 마련된다.
정보제공부(415)는 사용자단말(400)에 입력된 정보를 IoT 가스센서 디바이스(100)에 제공하기 위해 마련된다.
정보수신부(416)는 IoT 가스센서 디바이스(100)로부터 전송된 정보를 수신하기 위해 마련된다.
이하, 본 발명에 따른 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용하는 시스템의 운용방법 및 그에 따른 작용효과에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 본 발명에 따른 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스는 그래핀 플레이크와 산화세라믹을 고에너지 조사 방식으로 합성한 그래핀 복합체를 질소화합물 감응 소자로 사용한 그래핀 복합체 기반의 반도체식 가스센서를 사용하여 구동온도를 150℃이하의 낮은 온도로 맞춤으로써 저전력으로도 구동이 가능하여 별도의 전원부(어뎁터 등)를 연결하지 않아도 PoE(Power over Ethernet) 기반의 IoT기술을 적용하는 것이 가능하다.
이러한 IoT 가스센서 디바이스(100)를 질소화합물의 농도를 측정하고자 하는 지역에 설치하면, 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)가 미리 설정된 주기로 질소화합물의 농도를 측정하는데, 이때 IoT 가스센서 디바이스(100)의 작동과 CCTV카메라(200)를 연동하여, CCTV카메라(200)가 해당 지역의 영상을 촬영하여 관제실 서버(300)로 전송하면, 관제실 서버(300)의 영상파악모듈(301)에서 영상의 움직이는 물체를 사람으로 파악하여, 파악된 사람의 인원수를 IoT 가스센서 디바이스(100)에 전송하고, IoT 가스센서 디바이스(100)의 제어부(140)가 반도체식 가스센서(120)를 제어하여 사람의 인원수에 맞게 가스측정의 주기를 조정할 수 있으며, 이에 따라 사람이 있을 때에는 측정 주기를 짧게 하여 시간에 따른 변화량을 더욱 정확하게 측정하고, 사람이 없으며 측정 주기를 길게 조절하여 전력 소비를 최소화할 수 있다.
또한, 측정 결과 질소화합물의 농도 상승률이 일정치 이상으로 높은 경우, CCTV카메라(200) 영상을 관제실서버(300)로 전송하여 영상파악모듈(301)에서 움직임이 감지되는지 여부를 파악한 후, 파악된 데이터를 IoT 가스센서 디바이스(100)에 전송하고, IoT 가스센서 디바이스(100)의 제어부(140)가 경고 스피커(130)를 제어하여, 사람이 없다고 판단된 경우에는 경보음을 발생시키지 않고, 움직임이 파악되는 경우에만 경보음을 발생할 수 있으며, 이때 반도체식 가스센서(120)의 작동을 중지하여 측정을 멈춘 후 경보음을 발생시켜 IoT 가스센서 디바이스(100)의 전력 소비를 최소화할 수 있다.
본 발명에서는 IoT 가스센서 디바이스(100)가 별도의 전원선이 없이, PoE를 이용하여 전원을 공급받기 때문에, 반도체식 가스센서(120)를 구동 온도로 유지하기 위한 온도제어기(110)의 작동을 유지하는데 전력이 부족할 수도 있으며, 이에 따라 측정치가 높아도 아무 때나 알람을 발생하면 전력이 모자라게 되기 때문에 사람이 있을 때에만 경보음을 발생시키는 것이 바람직하며, 경보음 발생의 시간을 어느 정도 유지하고, 큰 소리로 경보음을 발생시키기 위해서는 히터를 작동시킨 상태에서 수행되는 측정 작업을 중단하여 히터에 소모되는 전력을 차단하고, 전력 소비를 최소화하고 모든 전력을 경보음의 음량을 증대시키는데 사용하게 된다.
한편, 질소화합물의 농도를 측정하고자 하는 지역에 일정 간격으로 다수개의 IoT 가스센서 디바이스(100)를 설치한 경우에는, 가스 위험이 측정된 해당 영역 내에 설치된 5개의 IoT 가스센서 디바이스(100)가 있는 경우, 2~3개의 IoT 가스센서 디바이스(100)가 측정중단을 하고 30초간 경보음을 발생시키며 나머지 2~3개의 IoT 가스센서 디바이스(100)는 측정을 계속하고, 이러한 방식으로 서로 번갈아 가면서 경보음 발생 및 측정 작업을 할 수 있으며, 이 경우 경보음을 2~5분간 지속시키면서도 주변의 가스농도를 계속 모니터링 할 수 있다.
구체적으로, 도 3(a)에 도시된 바와 같이 가스 위험이 측정된 해당 영역 내에 설치된 5개의 IoT 가스센서 디바이스(100) 중, 1번, 4번, 5번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)가 측정을 중단하고 30초간 경보음을 발생시키고, 나머지 2번, 3번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)는 측정을 계속하고, 이후, 30초가 지나면 가스 위험이 측정된 해당 영역 내에 설치된 5개의 IoT 가스센서 디바이스(100) 중, 2번, 3번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)가 측정을 중단하고 30초간 경보음을 발생시키고, 나머지 1번, 4번, 5번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)는 경보음 발생을 중단하고 다시 측정을 수행하는 방식으로 번갈아 가면서 경보음 발생 및 측정 가동을 함으로써, 경보음을 2~5분간 지속시키면서도 주변의 가스농도를 계속 모니터링 할 수 있다.
또한, 도 3(b)에 도시된 바와 같이 가스 위험이 측정된 2번, 3번 위치에 IoT 가스센서 디바이스(100)가 설치되고, 가스 위험이 측정되지 않은 주변의 1번, 4번, 5번 위치에 IoT 가스센서 디바이스(100)가 설치된 경우, 위험발생 시 가스위험이 측정된 2번, 3번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100) 이외에 일정거리 이내의 위치(1번, 4번, 5번)에 설치된 다른 IoT 가스센서 디바이스(100)들에서도 작동을 중단하고 보유전력을 모두 경고 스피커(130)의 경보음 발생에 사용할 수 있으며, 측정된 질소화합물의 농도가 위험수위인 2번, 3번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)는 측정을 계속하고, 주변의 1번, 4번, 5번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)들은 측정 작업을 중단하고 모든 전력을 사용하여 최대의 음량으로 경보음을 발생시킬 수도 있다.
이에 더하여, 해당 영역 내에 설치된 다수 개의 IoT 가스센서 디바이스(100)에서 질소화합물 농도 측정치가 편차를 두고 측정될 때에, 질소화합물의 농도가 위험치 이하이더라도 관제실서버(300)의 영상파악모듈(301)이 CCTV카메라(200)의 영상에서 움직임이 있음을 감지하면, 경보음의 소리 크기 및 주기 등을 달리하여 농도가 낮은 지점 쪽으로 대피 방향을 지시하게 할 수 있다.
구체적으로, 도 4(a)에 도시된 바와 같이 측정된 질소화합물의 농도가 가장 큰 1번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)에서 먼저 일정시간 경보음을 발생시킨 후, 1번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)의 경보음이 꺼지면 1번 위치보다 농도가 낮은 2번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)에서 일정시간 경보음을 발생시키고, 2번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)의 경보음이 꺼지면 마지막으로 농도가 가장 낮은 3번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)에서 일정시간 경보음을 발생시키는 방식으로, 질소화합물의 농도가 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 경보음이 순차적으로 울리면 소리가 이동하는 방향을 사람들이 파악하여 첫 번째 경보음이 발생한 후 주변으로 경보음이 울리는 방향을 따라 사람들이 피신할 수 있다. 예를 들어, 터널의 경우 앞으로 피신할지 뒤로 피신할지 알 수 없는데, 이때 농도가 낮아지는 방향에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)들로 경보음이 순차적으로 울리면 사람들이 경보음이 들리는 방향으로 피신할 수 있는 것이다. 이때, 1번, 2번, 3번 위치에 각각 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)에서 발생하는 경보음의 소리 크기 및 발생 시간을 각각 다르게 하는 것도 가능하다. 즉, 1번 위치의 IoT 가스센서 디바이스(100)에서 3번 위치의 IoT 가스센서 디바이스(100)로 갈수록 경보음이 더 큰 소리로 발생하도록 할 수도 있으며, 경보음 발생 시간을 더 길게 할 수도 있다.
또한, 도 4(b)에 도시된 바와 같이 측정된 질소화합물의 농도가 가장 낮은 위치인 3번 위치에 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)에서만 가장 큰 소리로 경보음을 발생시켜 사람들의 대피 경로를 안내할 수도 있다.
한편, IoT 가스센서 디바이스(100)를 질소화합물의 농도를 측정하고자 하는 지역에 설치하면, 설치된 IoT 가스센서 디바이스(100)가 미리 설정된 주기로 질소화합물의 농도를 측정하는데, 이때 PoE(Power over Ethernet) 기반의 IoT기술을 통해 원격지에 있는 사용자단말(400)과 IoT 가스센서 디바이스(100)의 작동을 연동함으로써 IoT 가스센서 디바이스(100)를 통해 측정된 질소화합물의 농도값을 실시간으로 사용자단말(400)로 전송하여 디스플레이(412)를 통해 출력함으로써 원격지에 있는 관리자가 사용자단말(400)을 통해 실시간으로 측정값을 모니터링하는 것이 가능하여 가스 누출과 같은 비상시에 신속하게 대처할 수 있다.
또한, 원격지에 있는 관리자가 사용자단말(400)의 어플리케이션을 통해 IoT 가스센서 디바이스(100)에 직접 접근하지 않고도 원격으로 설정 변경 등의 제어를 수행할 수 있다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템은 그래핀 복합체 기반의 반도체식 가스센서를 사용하여 구동온도를 150℃이하의 낮은 온도로 맞춤으로써 저전력으로도 구동이 가능하여 PoE(Power over Ethernet) 기반의 IoT기술을 통해 원격지에 있는 사용자단말과 연결되어 실시간으로 정보를 송수신함으로써 사용자단말을 통해 원격지에서 가스센서 디바이스의 제어 및 데이터 모니터링이 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템은 IoT 가스센서 디바이스의 작동과 CCTV카메라를 연동하여, CCTV카메라가 지역을 관찰하여 그 지역의 움직이는 물체를 사람으로 파악하고, 사람의 인원수에 맞게 가스측정의 주기를 조정할 수 있으며, 이에 따라 사람이 있을 때에는 가스측정 주기를 짧게 하여 시간에 따른 변화량을 더욱 정확하게 측정하여, 시간당 가스농도 상승률이 가파르면 가장 높은 단계의 경보음을 발생시키고, 사람이 없으며 가스측정 주기를 길게 조절하여 전력 소비를 최소화할 수 있다.
또한, 측정 결과 질소화합물의 농도 상승률이 일정치 이상으로 높은 경우 CCTV카메라 영상을 영상파악모듈로 전송하여 움직임이 감지되는지 여부를 파악하고, 그 결과 사람이 없다고 판단된 경우에는 경보음을 발생시키지 않고, 움직임이 파악되는 경우 IoT 가스센서 디바이스의 스피커를 통해 경보음을 발생할 수 있으며, 이때 측정을 멈추고 경보음만을 발생시켜 디바이스의 전력 소비를 최소화할 수 있다.
또한, 위험발생 시 가스위험이 측정된 디바이스 이외에 일정거리 이내에 배치된 다른 디바이스들에서도 작동을 중단하고 보유전력을 모두 스피커의 경보음 발생에 사용할 수 있으며, 또한 가스위험이 측정된 해당 영역 내에 설치된 5개의 디바이스가 있는 경우, 2~3개의 디바이스에서 측정을 중단하고 30초간 경보음을 발생시키고, 나머지 2~3개의 디바이스는 측정을 계속하는 방식으로 서로 번갈아 가면서 경보음 발생 및 측정가동을 할 수 있으며, 이 경우 경보음을 2 내지 5분간 지속시키면서도 주변의 가스농도를 계속해서 모니터링 할 수 있다.
또한, 다수개의 디바이스가 있을 경우에, 가스위험이 측정된 지역에 설치된 디바이스는 측정을 계속하고, 주변의 디바이스들이 번갈아 가며 경보음을 발생시킬 수 있다.
이에 더하여, 설정반경 영역 내에 설치된 다수 개의 디바이스에서 질소화합물 농도 측정치가 편차를 두고 측정될 때에, 질소화합물의 농도가 위험치 이하이더라도 CCTV카메라가 사람을 감지한 경우에는, 경보음의 소리 크기 및 주기 등을 달리하여 농도가 낮은 지점 쪽으로 방향을 지시하게 할 수 있다. 즉, 농도가 큰 쪽에서 농도가 낮은 쪽으로 경보음이 순차적으로 울리면 소리가 이동하는 방향을 사람들이 파악하여 첫 번째 경보음이 발생한 후 주변으로 경보음이 울리는 방향을 따라 피신할 수 있다. 예를 들어, 터널의 경우 앞으로 피신할지 뒤로 피신할지 알 수 없는데, 이때 농도가 낮아지는 방향에 설치된 디바이스들로 경보음이 순차적으로 울리면 사람들이 경보음이 들리는 방향으로 피신할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면, 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경 및 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 본 발명의 특허청구 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : IoT 가스센서 디바이스
110 : 온도제어기
120 : 반도체식 가스센서
130 : 경고 스피커
140 : 제어부
150 : 송수신부
200 : CCTV카메라
300 : 관제실 서버
301 : 서버측 송수신부
302 : 영상관리부
303 : 영상파악모듈
304 : 저장부
400 : 사용자단말
411 : 통신부
412 : 디스플레이
413 : 키입력부
414 : 앱운용부
415 : 정보제공부
416 : 정보수신부

Claims (1)

  1. 설치된 지역의 질소화합물의 농도를 측정하는 IoT 가스센서 디바이스; 및
    PoE기술을 통해 상기 IoT 가스센서 디바이스와 연결되어 원격지에서 상기 IoT 가스센서 디바이스의 제어 및 데이터 모니터링이 가능한 사용자단말;을 포함하는 것을 특징으로 하는 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스를 이용한 시스템.
KR1020190090471A 2019-07-25 2019-07-25 대기질 원격 관리가 가능한 IoT 가스센서 디바이스 및 이를 이용하는 시스템 KR20210012550A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113375712A (zh) * 2021-04-30 2021-09-10 西安交通大学 一种特殊作业视嗅融合安全识别柔性物联系统

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