KR20210048785A - 단일 센서의 기울기 기반 적응형 가스 탐지 장치 - Google Patents

단일 센서의 기울기 기반 적응형 가스 탐지 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 단일 센서 기반의 가스 탐지기에 관한 발명입니다.
본 발명의 가스 탐지기의 프로세서는 타깃 가스만을 탐지하는 단일 센서가 감지한 센서 신호를 전달받아 디지털 신호로 처리하는 신호처리부와 미리 설정한 일정한 주기로 통신합니다. 본 발명의 탐지 프로세스에서 사용하는 타깃 가스 탐지 기준은 센서 신호의 반응 레벨이 아닌 센서 신호의 기울기로 정해집니다. 프로세서는 센서 신호의 기울기가 미리 정한 임계 기울기를 초과하여 측정되는 탐지 깊이에 의해 타깃 가스에 대한 탐지 여부를 판단합니다.
또한, 타깃 가스에 대해 탐지 상태로 판단한 후, 정상 상태로 회복되기 전에 타깃 가스가 다시 주입되는 경우에는 적응형 탐지 임계값으로 타깃 가스 탐지 기준을 적용합니다.

Description

단일 센서의 기울기 기반 적응형 가스 탐지 장치{THE ADAPTIVE GAS DETECTION DEVICE BASED ON SLOPE-DIFFERENCE WITH A SINGLE SENSOR}
본 발명은 화학 가스를 탐지하는 기술에 관하며, 특히 탐지된 가스 신호를 분석하는 방법에 관한다.
본 발명의 발명자들은 화학테러물질을 감지하는 부착 센서를 개발하기 위하여 오랜 시간 연구개발을 지속해 왔다. 그 결과 중 일부가 대한민국 특허 제10-1757194호로 공개되어 있다. 이 특허는 웨어러블 화학가스센서라는 명칭으로 헬멧이나 의복에 부착해서 사용할 수 있는 디바이스 구성을 특징으로 한다. 특히 화학가스센서에 형성된 탄소나노튜브층을 이용해서 화학가스를 흡착시키고, 흡착된 가스로 인한 소스 전극 및 드레인 전극 사이의 정전용량의 변화를 측정하는 구성을 주요 내용으로 한다.
그러나 화학가스가 인체에 미치는 위험도를 감안할 때 화학가스 센서의 성능을 개선하기 위한 노력은 언제나 강조될 수밖에 없다. 그런 관점에서 정확한 탐지뿐만 아니라 오탐지를 최소화하는 기법이 지속적으로 연구되어야 한다.
본 발명의 발명자들은 위와 같은 문제를 해결하기 위하여 연구하고 노력한 끝에 지금까지 알려지지 않은 신종 기술을 개발하는 데 성공하였으며, 본 발명의 가스 탐지 알고리즘을 완성하기에 이르렀다.
가스 탐지기의 센서는 감지한 가스를 아날로그 신호로 프로세서에 전달한다. 그다음 프로세서는 수신한 신호를 처리하고 분석한다. 본 발명의 목적은 가스 탐지기 메인 프로세서가 센서 신호의 의미있는 기울기 변화만을 감지해 가스 검출 유무를 판단할 수 있는 신규한 방법을 제안함에 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 모든 가스 탐지기의 숙명적인 목적으로서 디바이스의 탐지 신뢰성을 향상시키고 오탐지를 최소화하는 방법을 제공하는 데 있다.
한편, 본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.
위와 같은 과제를 달성하기 위해 본 발명은 단일 센서 기반의 가스 탐지기로서:
프로세서는 타깃 가스만을 탐지하는 단일 센서가 감지한 센서 신호를 전달받아 디지털 신호로 처리하는 신호처리부와 미리 설정한 일정한 주기로 통신하면서 타깃 가스 탐지 기준을 센서 신호의 반응 레벨이 아닌 센서 신호의 기울기로 정해서 센서 신호의 기울기가 미리 정한 임계 기울기를 초과하여 측정되는 탐지 깊이에 의해 타깃 가스에 대한 탐지 여부를 판단하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 단일 센서 기반의 가스 탐지기에 있어서, 상기 프로세서가 타깃 가스에 대해 탐지 상태로 판단하면, 무선통신부를 통해 외부 디바이스로 탐지 알람 신호를 전송하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 단일 센서 기반의 가스 탐지기에 있어서, 상기 프로세서가 타깃 가스에 대해 탐지 상태로 판단한 후, 정상 상태로 회복되기 전에 타깃 가스가 다시 주입되는 경우에는 적응형 탐지 임계값으로 상기 타깃 가스 탐지 기준을 적용하되,
Figure pat00001
AdaptiveDETthreshold: 적응형 탐지 임계값
DETLEVEL: 센서 신호의 탐지 레벨
ABSYdiff: 센서 신호의 베이스 레벨과 현재 레벨과의 차이
SATLEVEL): 센서 신호의 포화 탐지 레벨
상기 적응형 탐지 임계값은 상기 수식으로 정해지도록 하는 것이 좋다.
또한, 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 단일 센서 기반의 가스 탐지기에 있어서, 상기 센서 신호는 정전용량 값 또는 저항값인 것이 좋다.
본 발명에 따르면 가스의 정전용량값이나 저항값의 센서 신호의 피크값으로 타깃 센서를 감지하는 것이 아니라, 센서 신호의 순간적인 기울기 값으로 타깃 센서만을 탐지하기 때문에 일반적인 대기 환경 변화와 다른 물질로 인한 오탐지와 탐지 실패를 최소화할 수 있다는 장점이 있다.
한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 단일 센서 기반의 가스 탐지기(100)의 전자적 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도1의 가스 탐지기(100)에서 신호 처리부와 MCU 사이의 관계를 보다 상세히 나타내었다.
도 3은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 MCU에서 실행하는 탐지 프로세스의 구성 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 센서 신호의 반응 레벨의 예를 나타내는 그래프이다.
도 5는 도 4의 그래프를 센서 신호 기울기 그래프로 변환한 도면이다.
도 6은 본 발명의 센서의 성능을 실험한 결과를 분석하여 나타내는 도면이다.
※ 첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.
먼저 본 명세서에서 사용되는 주요 용어의 의미를 아래와 같이 정리한다.
정규화(Normalizing): 센서의 드리프트 현상을 극복하기 위해 가스 반응도를 보정하는 프로세스를 뜻한다. 센서의 기본 베이스 레벨에 따라 검출 레벨에 보정 공식을 적용한다.
베이스 레벨(Base level): 일반적 대기 환경에서 정해지는 센서 신호의 현재 값. 보통 저항(resistor) 또는 정전용량(capacitance)을 사용한다.
반응 레벨(Response level): 가스 탐지기의 센서가 임의의 물질로부터 반응하여 감지한 센서 신호 값. 베이스 레벨(B)에서 센서신호의 변곡점(R)까지의 높이를 뜻한다.
임계 기울기(Trigger slope): 센서가 "정상" 상태를 유지하는 중 타깃 가스에 의한 변화로 판단할만한 인접한 센서 신호의 최소 기울기를 뜻한다. 프로세서는 센서 신호를 수신 할 때마다 그 순간의 기울기를 감시한다. 그리고 센서 신호가 임계 기울기를 초과하는 시점부터 데이터를 누적하여 "탐지" 상태가 되는지를 관찰한다.
회복계수(Recovery Factor): 탐지 이후 "회복" 단계에서 적응형 회복 레벨을 결정하는 계수를 뜻한다. 0~1의 범위로 정해진다. 이 회복계수로 인해 센서의 회복 기준을 정한다. 센서의 회복 성능이 좋을수록 회복계수가 1에 가까워지고 성능이 떨어질수록 0에 가까워진다.
적응형 회복 레벨(Adaptive recovery level): 탐지 이후 "회복" 단계에서 이전 베이스 레벨과 현재 레벨의 센서 신호의 차이를 뜻한다. 이 레벨에 도달하는 순간 센서는 "정상" 상태가 되는 것이다. 이 회복 레벨이 작을수록 센서가 짧은 시간에 기존 베이스 레벨에 근접함을 의미한다. 이는 곧 회복 성능이 우수함을 뜻한다.
탐지 레벨(Detection level): 베이스 레벨(B)에서 기울기 변곡점(D)까지의 높이로서 센서 신호가 임계 기울기를 넘은 시점부터 기울기가 증가하는 구간까지의 누적값을 뜻한다. 이 누적값이 탐지 임계값을 초과하면 타깃 물질의 "탐지" 상태로 판단한다.
포화 탐지 레벨(Saturation level): 센서의 타깃 물질에 대한 최대 탐지 깊이를 의미한다. 탐지 임계값을 가변 적용하기 위한 것으로, 현재 센서가 물질에 반응한 정도에 따라 반응성이 변하기 때문에 이를 보완하기 위한 상수이다. 센서가 충분히 회복하지 못한 상태에서도 이전과 같은 가스 농도에 대해 동일한 "탐지" 반응을 이끌어 내기 위한 기준값으로 작용한다.
안정 상태 총계(Count of long term stable slope): 앞서 센서가 반응한 가스 농도에 따라 "정상" 기준을 가변 적용하기 위해 적응형 회복 레벨을 적용했는데 여전히 오랜 시간 동안 회복 기준 레벨에 미치지 못하는 경우를 보완하기 위해 적용된 개념이다. "회복" 단계에서 수신되는 기울기가 임계 기울기보다 작은 안정된 상태로 진입하는 순간부터 카운트가 시작돼 안정 상태 총계에 도달하면 "정상" 상태가 된다.
탐지 임계값(detection threshold): 센서가 "정상" 상태에서 타깃 물질의 탐지 기준이 되는 상수 값을 뜻한다.
적응형 탐지 임계값(Adaptive detection threshold): 가스 탐지 후 정상상태로 완전 회복하기 전에 적용되는 탐지 임계값을 뜻한다. "정상" 상태에서는 탐지 기준이 상수 값인 탐지 임계값이 적용되고, 회복 전에는 적응형 탐지 임계값이 기준이 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예가 안내하는 본 발명의 구성과 그 구성으로부터 비롯되는 효과에 대해 살펴본다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 단일 센서 기반의 가스 탐지기(100)의 개략적인 구성을 나타낸다. 센서(110), 신호 처리부(120), MCU(130), 무선통신부(140), 전원부(150)를 포함한다. 손으로 휴대할 수 있는 소형 디바이스인 것이 좋다. 드론 장치에 임베디드 될 수도 있다.
본 발명의 가스 탐지기(100)는 단일 센서(110)로 구성된다. 종래에는 복수의 가스 센서를 사용한 어레이 형태의 검출 방식으로 주성분 분석을 이용해서 가스를 탐지했으나, 본 발명의 단일 센서(110)를 이용하여 타깃 가스 발생 여부만을 탐지한다.
단일 센서(100)를 통해 감지된 센서 신호는 신호 처리부(120)로 전달되고, 신호 처리부(120)가 신호를 디지털 처리하여 프로세서 역할을 하는 MCU(130)로 전달한다. 그리고 MCU(130)에 의해 미리 프로그래밍된 센서 신호의 기울기 기반으로 탐지 여부를 판단하고, 판단 결과를 검출 알람 신호로 무선통신부(140)를 통해 수신 단말기(200)로 전송한다.
신호 처리부(120)를 제어하는 MCU(130)의 가스 탐지 알고리즘은 이하에서 자세히 설명될 것이다. 상기 수신 단말기(200)는 바람직하게는 휴대폰이지만, 그 밖에 본 발명의 가스 탐지기(100)와 무선통신하여 가스 검출 알람 신호를 수신할 수 있다면 디바이스의 종류에 제한되지는 않는다.
무선 통신부(140)는 바람직하게는 블루투스 모듈일 수 있다.
전원부(150)는 배터리를 사용할 수 있으며 가스 탐지기(100)의 전자적 요소에 전원을 공급한다. 외부 전원과 연결하여 충전될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 가스 탐지기에 이루어지는 센서 신호 처리 과정을 개략적으로 나타내었다.
센서(110)는 아날로그 센서 신호를 신호 처리부(120)로 전달한다. 이 센서 신호는 바람직하게는 정전용량 값이다. 다른 실시예에서는 저항값일 수도 있다. 이하 같다.
신호 처리부(120)는 아날로그 코어(121), 디지털 코어(123) 및 출력부(125)를 포함하여 구성될 수 있다. 입력된 센서 신호는 아날로그 코어(121)에 의해 샘플링되어 측정된다. CDC 옵셋, 레퍼런스 등을 이용해 적절한 정전용량 범위를 설정해 센서 신호를 측정하여 디지털 코어(123)로 전달한다. 디지털 코어(123)는 수신한 센서 신호의 샘플 값을 디지털 신호 처리로 보정하고, 출력부(125)를 통해 MCU(130)로 데이터를 전송한다.
MCU(130)의 프로세서는 신호 처리부(120)를 제어하면서 센서의 신호를 수신해 탐지 알고리즘을 실행하며, 최종 알람 여부를 판단한다.
또한 MCU(130)는 미리 설정한 일정한 주기로 신호 처리부(120)와 통신한다. 본 발명에서는 MCU(130)는 신호 처리부(120)로부터 500ms 주기로 데이터를 수신한다. 데이터를 수신할 때마다 탐지 프로세스를 한 번씩 실행한다.
그렇다면 MCU(130)에서 실행되는 탐지 프로세스를 자세히 살펴볼 필요가 있겠다. 도 3은 본 발명의 바람직한 어느 실시예에 따른 탐지 프로세스의 과정을 나타낸다.
먼저 MCU(130)는 신호 처리부(120)로부터 센서 신호를 수신하여 이동 평균(moving average)을 적용하여 노이즈를 제거한다(S10).
다음으로 센서 드리프트 현상을 보정하기 위해 데이터 정규화를 수행한다(S11).
그리고 센서 상태를 모니터링한다(S12). S12 단계에서 MCU(130)는 신호를 받을 때마다 센서 신호의 기울기와 탐지 깊이를 계산해 이들 변수들을 갱신한다. 센서 신호의 기울기가 미리 설정한 임계 기울기를 넘지 않는다면 현재 수신된 신호가 베이스 레벨이 된다.
베이스 레벨이 정해지면 다음으로 본격적으로 전술한 바와 같은 일정한 주기로 반복해서 탐지 프로세스를 실행한다(S13). 센서의 이전 신호와의 기울기를 구한다. 그런 다음 현재 신호 레벨과 센서의 베이스 레벨의 절대값 차이를 구한다. 1 사이클의 탐지 프로세스가 종료되면 탐지 알고리즘 변수를 갱신한다(S14).
본 발명의 바람직한 탐지 프로세스에서는 센서 신호의 반응 레벨이 아닌, 즉 센서 신호의 피크 값(peak signal)으로 가스 탐지 여부를 판단하기보다는 센서 신호 기울기로 타깃 가스의 탐지 여부를 판단한다. 피크 신호로 판단한다면, 가스 탐지기가 타깃 가스가 아닌 다른 종류의 가스에 지속적으로 노출되는 경우가 발생될 수도 있고, 그런 경우 역시 피크 신호에 도달하는 부작용이 발생할 우려가 있다. 이것은 오탐지를 의미한다. 따라서 오탐지 가능성을 제거하기 위해 피크 신호가 아닌 센서 신호 기울기를 이용하여 타깃 가스 탐지 프로세스를 실행한다. 도 4는 센서 신호의 신호값을 개략적으로 나타낸다.
도 4의 센서 신호 곡선(1)은 시간(time)에 따른 센서 신호(예컨대 정전용량)의 변화를 개략적으로 나타낸다. 센서 종류에 따라 타깃 가스 반응시 센서 신호가 낮아지기도 하고, 올라가기도 하는 특성이 있다. 도 4에서는 아래 방향(이를 "네거티브"라 한다)으로 센서 신호가 낮아진 것이다.
조금 더 자세히 설명하면, 베이스 레벨(B)에 있는 센서 신호가 떨어지는 지점(T)을 트리거로 하여 센서 신호의 반응 레벨이 가장 낮은 변곡점(R), 즉 피크 신호에 도달한 다음에 다시 회복된다. 본 발명에서는 센서 신호의 반응 레벨의 변곡점(R)이 아닌 센서 신호 기울기의 변곡점(D)을 탐지의 기준점으로 판단한다. 도 5를 보라.
도 5는 도 4의 센서 신호 반응 레벨 그래프를 센서 기울기 그래프로 변환한 것이다. 도의 센서 기울기 신호 곡선(2)에서 x축은 시간이다. 도 4의 트리거 지점(T), 탐지 기준점(D), 회복지점(R)은 각각 도 5의 T, D, R에 대응한다.
센서 신호의 기울기는 아래의 식 1로 계산한다.
Figure pat00002
(식 1)
여기서 y2, y1은 바로 인접한 센서 데이터이다. 도 5에 나타난 바와 같이, 가스 반응에서 센서 기울기의 절대값은 계속 증가하는데 기울기 변곡점(D)이 나타나는 순간 기본 베이스 레벨을 기준으로 기울기의 누적 값이 탐지 임계값을 넘게 되면 "탐지" 상태로 인식한다. 이 센서 신호 기울기의 변곡점을 지난 후에는 신호 기울기가 완만해지며 y값이 0에 이르기까지 여전히 센서 신호는 증가하는 중이다. Y값이 0을 넘어서는 순간 기울기 부호가 바뀌며 센서는 회복 단계에 진입한다.
이처럼 탐지 기준을 반응 레벨이 아닌 기울기 변곡점으로 설정한 이유는, 전술한 바와 같이, 타깃 가스가 아닌 다른 가스로 인한 오탐지 뿐만 아니라, 온/습도의 변화로 발생하는 오탐지를 최소화하기 위함이다. 타깃 가스가 아닌 다른 요인으로도 센서의 정전용량 또는 저항이 변하기 때문에 기울기 변곡점 구간의 짧은 변화 시간만을 탐지기준으로 정하게 되면 탐지 신뢰성을 높일 수 있다.
도 6은 본 발명의 4개의 센서의 성능을 실험한 결과를 나타낸 그래프이다. 정전용량을 센서 신호로 이용하였다. 타깃 가스는 네거티브로 반응을 보인다. 센서 1, 센서 2, 센서 3은 △T1에서 트리거(a), 탐지(b), 회복(c) 과정을 보였다. △T1 구간은 9초이며 실제로 트리거(a), 탐지(b), 회복(c)까지는 3초 이내였다. 이때의 트리거(a)는 센서 신호의 기울기가 임계 기울기를 넘었다는 의미이다. 본 발명의 탐지 프로세스(S13)는 이 트리거(a)지점부터 데이터를 누적하여 탐지 깊이가 탐지 임계값을 넘는지 모니터링한다. 탐지 임계값을 초과하면 네거티브 탐지 상태되어 가스 탐지를 판단하고 알람신호를 발생시켜서 수신 단말기로 무선으로 전송한다(S20).
가스 탐지 후 기울기가 역전되면 회복단계로 진입하고 일정 조건을 만족하면 정상상태로 돌아온다.
한편, 센서 4에서는 트리거(a)가 있었으나 센서 신호 기울기 탐지 임계값을 넘지 않은 상태에서 회복(c)되었다.
이들 센서들은 △T2 구간에서 어떤 가스에 반응을 보였다. 그러나 타깃 가스가 아닌 물질에 대한 불분명(d)한 반응이었으며 다시 베이스 레벨로 회복(c)되었다. △T2 구간은 9초이며 불분명 지점(d)에서 회복(c)까지 대략 3초 이내였다.
예를 들어 불산 누출의 가능성이 있는 환경에서 이를 네거티브 탐지하는 불산 센서를 사용한다고 가정하면 그래프 왼쪽은 불산을 탐지한 것이고, 오른쪽은 다른 환경 변화(알 수 없는 가스, 온/습도)에 의한 상승 곡선을 보였기 때문에 "불분명"으로 판단하고 다시 베이스가 회복될 때까지 대기 상태가 된다.
전술한 바와 같이, 가스 탐지 후 정화가 되면 센서 신호가 베이스 레벨로 원복되는 과정인 "회복" 단계로 진입하게 되는데, 완전히 회복되기 전 가스가 다시 주입될 때 수 있고, 이때 정상적으로 검출하기 위해 적응형 탐지 레벨을 적용하였다.
일반적으로 센서는 가스가 검출된 후 완전히 회복하기 전에는 반응도가 떨어지는 특성을 갖는다. 즉 센서 반응도가 바로 직전 가스 검출피크의 크기와 반비례하는 특성이 있기 때문에, 완전 회복되기 전에 동일한 농도의 가스가 다시 주입될 때 기존 탐지 임계값을 그대로 적용하면 탐지 불능상태에 빠진다.
따라서 본 발명은 센서의 가스 반응 감도 변화 특성에 근거하여 센서 신호의 베이스 레벨과 센서 신호의 현재 레벨과의 차이(ABSYdiff)에 따라 탐지 레벨을 가변으로 적용하였다. ABSYdiff는 회복 단계에서 가스가 다시 검출돼 기울기가 역전하는 순간 바로 직전의 센서 신호 레벨을 나타낸다.
Figure pat00003
(식2)
위의 식 2에서 포화 탐지 레벨(SATLEVEL) 상수 값은 센서 고유의 타겟 물질에 대한 최대 반응도를 의미한다. DETLEVEL은 탐지 레벨을 뜻한다.
이론적으로 적응형 탐지 임계값(AdaptiveDETthreshold)은 0 ~ DETLEVEL의 범위를 갖는다. ABSYdiff 값이 포화 탐지 레벨(SATLEVEL)에 근접할수록 검출 레벨은 0에 가까워지는데 1보다 작다는 것은 회복 도중 기울기가 반대로 역전되기만 하면 가스 검출로 판단한다는 것이다.
이러한 적응형 탐지 임계값을 적용하면 타깃 가스에 대한 탐지 실패 확률을 줄일 수 있다는 장점이 있다.
또한, 센서는 가스 탐지 깊이에 따라 회복단계에서 기존 베이스 레벨로 원복하는 시간이 다르다. 따라서 본 발명의 탐지 프로세스에서 "회복" 중인 상태에서 "정상" 상태로 진입하는 기준을 탐지 피크(nEGpeak)에 따라 차별적으로 적용하였다. 가스 탐지 피크를 기준으로, 현재 센서가 회복된 비율로 "정상" 상태 여부를 판단한다. 즉 센서는 탐지 농도에 따라 짧은 시간 내에 탐지 이전 베이스 레벨로 완전 회복하기에는 한계가 있기 때문에 일정 비율을 만족하게 되면 "정상" 상태로 보는 것이다.
식 3을 이용하여 적응형 회복 레벨을 구할 수 있다.(X는 곱하기 기호이다)
Figure pat00004
(식 3)
전술한 바와 같이 이 회복 레벨(RCVLEVEL)은 가스 탐지 이후 "회복" 단계에서 탐지 이전 베이스 레벨과 현재 레벨과의 차이이다. 센서 회복 능력에 따라 회복 계수(RCVFACTOR)가 0 ~ 1 사이의 값이 정해지고, 회복 레벨은 0 ~ nEGPEAK의 범위를 갖는다. 회복 레벨 0은 탐지 이후 기울기가 반대로 전환되기만 하면 정상 상태라는 의미이며, 회복 레벨이 nEGPEAK 라는 것은 이전 베이스 레벨에 도달해야 정상 상태라는 의미를 뜻한다. 센서 특성에 따라 이 회복 계수가 적절하게 조정될 것이다.
이러한 적응형 회복 레벨을 적용함으로써 고농도의 화학가스에 노출된 센서의 회복 시간이 길어져서 탐지 기능 불능 상태가 오래 지속되는 현상을 방지할 수 있다.
참고로, 본 발명의 일 실시예에 따른 탐지 알고리즘은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독가능매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독가능매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.
컴퓨터 판독가능매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체, 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함될 수 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급언어코드를 포함한다. 상술한 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다
본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명이 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

Claims (4)

  1. 프로세서는 타깃 가스만을 탐지하는 단일 센서가 감지한 센서 신호를 전달받아 디지털 신호로 처리하는 신호처리부와 미리 설정한 일정한 주기로 통신하면서 타깃 가스 탐지 기준을 센서 신호의 반응 레벨이 아닌 센서 신호의 기울기로 정해서 센서 신호의 기울기가 미리 정한 임계 기울기를 초과하여 측정되는 탐지 깊이에 의해 타깃 가스에 대한 탐지 여부를 판단하는 것인, 단일 센서 기반의 가스 탐지기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서가 타깃 가스에 대해 탐지 상태로 판단하면, 무선통신부를 통해 외부 디바이스로 탐지 알람 신호를 전송하는 것인, 단일 센서 기반의 가스 탐지기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서가 타깃 가스에 대해 탐지 상태로 판단한 후, 정상 상태로 회복되기 전에 타깃 가스가 다시 주입되는 경우에는 적응형 탐지 임계값으로 상기 타깃 가스 탐지 기준을 적용하되,
    Figure pat00005

    AdaptiveDETthreshold: 적응형 탐지 임계값
    DETLEVEL: 센서 신호의 탐지 레벨
    ABSYdiff: 센서 신호의 베이스 레벨과 현재 레벨과의 차이
    SATLEVEL): 센서 신호의 포화 탐지 레벨
    상기 적응형 탐지 임계값은 상기 수식으로 정해지는 것인, 단일 센서 기반의 가스 탐지기.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 센서 신호는 정전용량 값 또는 저항값인, 단일 센서 기반의 가스 탐지기.
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