KR20210123688A - 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템 - Google Patents
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Abstract
미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템이 개시되어 있다.
이 개시된 환경 모니터링 시스템은, 소정 위치에 대해 고정되거나 이동 가능하게 설치되는 복수의 환경정보 수집부와; 환경정보 수집부에서 수집된 빅데이터에 대해 머신러닝 기술을 적용한 분석하여 예측 정보를 생성하고, 이를 시각화하는 데이터 베이스 서버와; 환경정보 수집부와 테이터 베이스 서버 사이에 설치되는 것으로, 환경정보 수집부에서 수집된 데이터를 데이터 베이스 서버에 전송하고, 데이터 베이스 서버에서 추출 및 식각화 처리된 자료를 사용자 단말로 전송하는 중계기 서버;를 포함한다.
이 개시된 환경 모니터링 시스템은, 소정 위치에 대해 고정되거나 이동 가능하게 설치되는 복수의 환경정보 수집부와; 환경정보 수집부에서 수집된 빅데이터에 대해 머신러닝 기술을 적용한 분석하여 예측 정보를 생성하고, 이를 시각화하는 데이터 베이스 서버와; 환경정보 수집부와 테이터 베이스 서버 사이에 설치되는 것으로, 환경정보 수집부에서 수집된 데이터를 데이터 베이스 서버에 전송하고, 데이터 베이스 서버에서 추출 및 식각화 처리된 자료를 사용자 단말로 전송하는 중계기 서버;를 포함한다.
Description
본 발명은 스마트 환경 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 특정 지역의 미세먼지 및 악취 데이터를 수집하고 분석하여 환경을 모니터링할 수 있도록 된 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템에 관한 것이다.
지방자치단체와 정부는 4차산업혁명 시대에 도래하면서, 도시혁신 및 미래성장동력 창출을 위한 스마트 시티를 추진하고 있다. 즉, 스마트시티는 교통, 에너지, 공공안전, 생활복지 및 환경분야 전반에 거쳐 종합적인 시스템을 구축한다. 즉, 스마트시티 서비스 환경분야는 4차산업혁명의 핵심 융합 사업에 포함되어 잇다. 이 환경분야는 상수 수질 및 수량 관리, 폐기물 관리, 친환경 수자원 이용 및 관리 뿐만 아니라 대기오염 예측 서비스를 포함한다.
여기서, 대기오염 예측 서비스 즉, 시민에게 대기오염 정도에 따라 외출 삼가, 행동요령 등을 알리기 위해서는 제공하기 위해서는 (i) 미세먼지와 악취를 측정할 수 있는 인프라 구축하고, (ii) 측정된 데이터를 분석하여 대기오염 정도를 예측할 수 있는 환경 모티터링 플랫폼 구축이 요구된다.
본 발명은 상기한 점들을 감안하여 창안된 것으로서, 환경안전 빅데이터 분석 기반을 통해 환경적 상황을 능동적이면서 이지적으로 대응할 수 있도로 된 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템은, 소정 위치에 대해 고정되거나 이동 가능하게 설치되는 복수의 환경정보 수집부와; 상기 환경정보 수집부에서 수집된 빅데이터에 대해 머신러닝 기술을 적용한 분석하여 예측 정보를 생성하고, 이를 시각화하는 데이터 베이스 서버와; 상기 환경정보 수집부와 상기 데이터 베이스 서버 사이에 설치되는 것으로, 상기 환경정보 수집부에서 수집된 데이터를 상기 데이터 베이스 서버에 전송하고, 상기 데이터 베이스 서버에서 추출 및 식각화 처리된 자료를 상기 사용자 단말로 전송하는 중계기 서버;를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템은 스마트 시티의 핵심 요소인 대기오염 정보를 실시간으로 파악하고, 즉각적으로 사용자에 제공할 수 있다. 즉 본 발명은 환경적 상황을 능동적이면서도 이지적으로 대응함으로써 시민 친화형 서비스가 가능하다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 구축 목표를 보인 도면.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 환경 안전 예·경보 통합 시스템을 보인 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 ICT 플랫폼 시스템을 보인 도면.
도 4는 도 3의 ICT 플랫폼 시스템의 구성을 보인 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 ICT 서버 플랫폼 아키텍처를 보인 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 시민 친화형 환경 정보 서비스를 보인 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 실시간 환경정보 스마트 앱 서비스를 설명하기 위한 도면.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 환경 안전 예·경보 통합 시스템을 보인 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 ICT 플랫폼 시스템을 보인 도면.
도 4는 도 3의 ICT 플랫폼 시스템의 구성을 보인 도면.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 ICT 서버 플랫폼 아키텍처를 보인 도면.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 시민 친화형 환경 정보 서비스를 보인 도면.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 실시간 환경정보 스마트 앱 서비스를 설명하기 위한 도면.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 구축 목표를 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 구축 목표는 서비스 분석 핵심요소를 기반으로 시스템 플랫폼을 구축하고, 이를 기반으로 시민 친화형 예·경보 통합 서비스 시스템을 제공하는데 있다.
스마트 환경 정보 시스템 구축 및 서비스 분석 핵심요소는 시스템 센서 장치, 환경 플랫폼 및 데이터 분석/예측/시각화이다.
시스템 센서 장치는 미세먼지 측정기와, 악취 측정기를 포함한다. 환경 플랫폼은 미세먼지 및 악취 측정기 위치 지도 표기화 처리, 측정 센서 데이터 수집 및 분석, 환경정보 처리 플랫폼 구축을 포함한다. 데이터 분석/예측/시각화 요소는 센서 데이터 분류 및 분석, 신뢰성 정보 기반 예측, 시민 친화형 환경 데이터 정보 시각화 기술 구현을 포함한다.
환경 정보 분석 기반 시민 친화형 스마트 서비스 활용 시스템 플랫폼은 상기한 핵심요소를 기초로 수집 및 분석된 데이트를 기초로 예방분석하고, 평가와 점검을 통하여 예측을 대비하며, 이를 토대로 시민친화형 사전 대응 가능한 플랫폼을 구축한다.
따라서, 본 발명은 환경 안전 빅데이터 분석 기반을 통해 환경적 상황을 능동적이면서도 이지적으로 대응하는 환경 정보 시스템을 활용한 시민 친화형 예·경보 통합 서비스 시스템을 제공할 수 있다.
도 2은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 환경 안전 예·경보 통합 시스템을 보인 도면이다.
도 2를 참조하면, 환경 안전 예·경보 통합 시스템은 고정형 미세먼지 측정기, 이동형·휴대형 미세먼지 측정기 및, 고정형 악취센서를 통하여 지속적으로 데이터를 수집한다. 이와 같이 수집된 빅데이터를 기반으로, 서버는 빅데이터를 분석한다. 이와 같은 빅데이터 분석 결과를 기초로 예·경보 통합 관제실은 유관기관의 협조를 얻어, 현장 출장을 통하여 문제를 해결하고, 비경경보 알람 등을 통하여 상황을 전파한다. 또한 예·경보 처리 서버는 환경안전 예·경보 처리 알고리즘을 통하여, 악취 저감시설의 가동, 미세먼지 대응조치 및 미세먼지 정보 제공 등을 수행한다.
따라서, 종래의 경험 기반 환경관리에서 분석 기반 환경관리로 환경관리 효율성을 개선할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 ICT 플랫폼 시스템을 보인 도면이다.
도 3을 참조하면, 미세먼지/악취 감지 환경 모니터링 시스템 구성으로서, 위치 정보를 포함한 환경 IoT 센서가 설치된 위치를 지도 상에 표시한다. 여기서, 고정형 미세먼지 측정장치와 악취 센서의 경우는 지도 상에 고정 표시하고, 이동형 또는 휴대형 미세먼지 측정장치는 실시간 위치를 표시할 수 있다. 여기서, 각 측정장치와 센서에 식별자(ID)를 부여함으로써, 데이터를 수집하는 서버는 어느 측정장치와 센서에서 수집된 데이터인지 여부와, 수집된 장소 및 수집된 시간 정보를 함께 수집할 수 있다. 이와 같이 수집된 데이터는 데이터 분석 및 예측 서버를 통하여 처리함으로써, 활용 가능한 예측 결과를 도출할 수 있다.
도 4는 도 3의 ICT 플랫폼 시스템의 구성을 보인 도면이다.
도 4를 참조하면, ICT 플랫폼 시스템은 인터넷 망(IP Network)을 통하여, 측정기 및 센서와, 데이터 분석 서버와, 예·경보 통합 관제실을 연결한다. 즉, 고정형 미세먼지 측정기와 악취 측정기 각각은 RSS-485 유선망 등을 통하여 IoT 데이터 수집장치와 연결되고, IoT 데이터 수집장치는 IoT 표준 프로토콜(CoAP/MQTT)을 통하여 인터넷 망과 연결된다.
휴대형·이동형 미세먼지 측정기는 블루투스를 통하여 휴대 단말기와 연결 된 후, 휴대 단말기의 통신망(LTE 또는 5G 통신)을 통하여 인터넷 망과 연결될 수 있다. 또한 휴대형·이동형 미세먼지 측정기는 와이파이 통신을 통하여 인터넷 망과 연결되는 것도 가능하다. 미세먼지 및 악취센서로부터 취득한 데이터를 분석하는 서버는 데이터 베이스를 포함하는 것으로, 인터넷망과 IoT 표준 프로토콜(CoAP/MQTT)를 통하여 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 ICT 서버 플랫폼 아키텍처를 보인 도면이다.
도 5를 참조하면, ICT 서버 플랫폼 아키텍처는 크게 웹서버, 중계기 서버, 환경설정 서버 및 데이터 베이스 서버를 포함한다.
웹서버는 중계기 서버 및 클라인언트 단말(센서 정보를 수집하는 IoT 센서, 바코드, 모바일, 데스크탑을 포함함)과 통신하는 프록시 서버와, 인증을 담당하는 Radius 서버 및 플랫폼의 규모에 따라 확장 가능한 개별 웹서버를 포함한다. 즉, 웹서버는 대용량 클라우딩 분산 서버 플랫폼으로써, 가상환경기반의 수평확장(Scale-Out)으로 대용량 처리가 가능하다.
데이터베이스 서버는 데이터를 저장하는 데이터 저장장치 내의 데이터를 기초로 데이터를 분석/편집한다. 이와 같이 분석/편집된 데이터는 추출 및 시각화 처리 후, 사용자(작업자, 관리자, 책임자, 일반 시민) 등이 사용하는 사용자 단말기를 통하여 제공된다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 시민 친화형 환경 정보 서비스를 보인 도면이다.
도 6을 참조하면, 미세먼저, 악취 측정 센서로부터 획득한 실시간 정보를 기반으로 한 빅데이터 분석을 수행한 후, 예·경보 통합 관제실을 통하여, 예방, 대응 및 조치를 수행하거나, 향후 정책에 반영할 수 있다.
예방 및 대응의 일 예를 살펴보면, 버스/교통관리시스템과 연동하여, 미세먼지 지역 내에서 하차하는 승객에게 마스크 착용을 공지할 수 있다. 또한 예방 및 조치의 예를 살펴보면, 공공 시설(노인 관련 등 취약 시설, 유치원, 학교) 내의 환기 처리 시스템과 연동되어 자동으로 환기시설을 가동하는 등의 조치를 취할 수 있다.
더 나아가, 정책 반영예로서, 교통 및 산업공단 정책으로서 미세먼지 저감정책을 강화하거나, 축산시설 등의 악취 저감 정책으로서 악취 저감 시설을 강화하는 정책을 수립할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템의 실시간 환경정보 스마트 앱 서비스를 설명하기 위한 도면이다. 도 7을 참조하면, 미세먼지 농도 등의 정보를 지도 맵과 연동하여, 표현 가능한 스마트 앱을 통하여 사용자에게 정보를 제공할 수 있다. 여기서 지도맵은 GPS 기반으로, 사용자의 현위치 주변 중심으로 표현되며, 줌 기능을 제공하여 사용자의 관심 지역 정보를 확대하여 관찰하는 것도 가능하다.
Claims (2)
- 소정 위치에 대해 고정되거나 이동 가능하게 설치되는 복수의 환경정보 수집부와;
상기 환경정보 수집부에서 수집된 빅데이터에 대해 머신러닝 기술을 적용한 분석하여 예측 정보를 생성하고, 이를 시각화하는 데이터 베이스 서버와;
상기 환경정보 수집부와 상기 데이터 베이스 서버 사이에 설치되는 것으로, 상기 환경정보 수집부에서 수집된 데이터를 상기 데이터 베이스 서버에 전송하고, 상기 데이터 베이스 서버에서 추출 및 식각화 처리된 자료를 상기 사용자 단말로 전송하는 중계기 서버;를 포함하는 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 환경정보 수집부는,
고정 또는 이동 가능하게 설치되는 것으로, 설치 지역의 미세먼지를 측정하는 미세먼지 측정기와;
소정 지역에 설치되는 것으로, 악취를 감지하는 악취 측정기를 포함하는 것을 특징으로 하는 미세먼지 및 악취 측정 빅데이터 분석 기반 스마트 환경 모니터링 시스템.
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