KR20220039595A - Multi point block remote monitoring system for watching unauthorized discharge of toxicity waste water based on internet of things and artifical intelligence - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명의 유독성 폐수의 무단방류를 실시간으로 감시하고 그 오염원을 신속하게 찾아내 방류를 차단할 수 있는 IoT와 AI를 이용한 다점형 블록 원격 감시 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a multi-point block remote monitoring system using IoT and AI that can monitor the unauthorized discharge of toxic wastewater in real time and quickly find the source of its pollution and block the discharge.
최근, 수자원의 이용, 용수 및 오폐수 처리, 수질 오염 방지 등 수질관리 분야가 중요한 과제로 제기되고 있다. 공장 또는 축산사업장 등은 발생하는 오폐수를 허용된 기준 이하로 정화하여 하천으로 흘려보내야 한다. 그러나 정화장치 유지 비용의 증가 또는 고장을 이유로 무단으로 방류하는 예가 증하고 있다. 환경관리공단은 이러한 유독성 또는 유해성 오폐수의 무단 방류에 의한 하천의 물고기 떼죽음으로 오염 사실을 파악하고 그 오염원을 찾아내고 있다. 또는 환경 공무원은 출장에 의해 정기적 또는 비정기적으로 하천으로 흘러드는 오폐수를 채집 및 분석하여 오염여부를 감시하고 있다. Recently, water quality management such as the use of water resources, treatment of water and wastewater, and prevention of water pollution has been raised as an important task. Factories or livestock establishments must purify the generated wastewater below the permitted standards and discharge it into rivers. However, the number of cases of unauthorized discharge due to an increase in maintenance cost or breakdown of the purification system is increasing. The Environmental Management Corporation is investigating the fact of pollution due to the death of fish in the river due to the unauthorized discharge of such toxic or harmful wastewater and is searching for the source of the pollution. Alternatively, environmental officials are monitoring contamination by collecting and analyzing wastewater that flows into rivers regularly or irregularly on business trips.
그러나 이와 같은 종래의 오폐수 감시 및 관리 방법은 오폐수가 이미 하천을 오염시킨 상태에서 그 오염원을 찾아내기도 어렵고, 어렵게 찾아내더라도 이미 오염된 상태이기 때문에 하천의 오염을 원상태로 회복시키기는 불가능하다는 문제가 있다. 또한, 유독성 폐수의 무단 방류로 인한 상수도 취수원이 오염되는 사례도 증가하고 있어, 시민의 건강에 위협이 되고 있다.However, in this conventional method for monitoring and managing wastewater, it is difficult to find the source of the pollution in the state where the wastewater has already polluted the river, and even if it is difficult to find, it is impossible to restore the pollution of the river to its original state because it is already contaminated. there is. In addition, the number of cases of contamination of water supply sources due to the unauthorized discharge of toxic wastewater is increasing, posing a threat to the health of citizens.
본 발명의 목적은 유독성 또는 유해성 오폐수의 방류를 실시간으로 분석하고 그 오염원을 빠르고 정확하게 찾아내 추가적인 오염을 방지할 수 있는 IoT 및 AI를 이용한 다점형 블록 원격 감시 시스템을 제공하는 데에 있다.It is an object of the present invention to provide a multi-point block remote monitoring system using IoT and AI that can analyze the discharge of toxic or harmful wastewater in real time and quickly and accurately find the contamination source to prevent further contamination.
상술한 과제를 달성하기 위한 IoT 및 AI를 이용한 다점형 블록 원격 감시 시스템이 제공된다. 원격 감시 시스템은 하천으로 배출되는 하수의 경로를 다수의 블록으로 구획하고 각 구획된 블록의 적어도 하나의 점형 감시 지점에 마련되고 상기 하수의 성분을 실시간으로 감지할 수 있는 적어도 하나의 IoT센서, 상기 적어도 하나의 센서로부터 감지된 하수 성분 값을 수신하는 제1인터페이스부 및 상기 제1인터페이스부를 제어하는 제1프로세서를 가진 게이트웨이 및 상기 하수의 성분 값에 따른 하수오염원이 상호 매칭된 빅데이터와 상기 IoT 서버로부터 수신된 성분데이터를 기초로 하수의 오염원을 추적하는 제2프로세서를 가진 서버를 포함한다.A multi-point type block remote monitoring system using IoT and AI for achieving the above-mentioned tasks is provided. The remote monitoring system divides the path of sewage discharged to the river into a plurality of blocks, is provided at at least one point monitoring point of each divided block, and at least one IoT sensor capable of detecting the components of the sewage in real time; A gateway having a first interface unit for receiving a sewage component value sensed from at least one sensor and a first processor for controlling the first interface unit, and big data and the IoT in which sewage pollution sources according to the component values of the sewage are matched with each other and a server having a second processor that tracks a source of pollution of sewage based on the component data received from the server.
상기 빅데이터는 성분 데이터 별로 연관된 오염원이 매칭된 룩업테이블을 포함할 수 있다.The big data may include a lookup table in which a pollutant associated with each component data is matched.
상기 제2프로세서는 인공지능(Artificial Intelligence)의 구현 방법 중 딥러닝(Deep Learning) 또는 머신러닝(Machine Learning) 기법을 이용하는 상기 빅데이터를 구축할 수 있다.The second processor may build the big data using Deep Learning or Machine Learning among the implementation methods of Artificial Intelligence.
상기 제2프로세서는 상기 성분 데이터가 정상 기준치를 초과하는지 식별하고, 수질오염원을 추측할 수 있다.The second processor may identify whether the component data exceeds a normal reference value, and infer a water pollution source.
상기 제2프로세서는 상기 점형 지점의 수질 데이터와 블록 지점의 수질 데이터 사이에 상관관계(Correlation)를 이용한 수학적 모델링을 통해 상기 시스템이 설치되어 있지 않은 다른 경로를 통한 무단 방류를 예측할 수 있다.The second processor may predict an unauthorized discharge through another route in which the system is not installed through mathematical modeling using a correlation between the water quality data of the dotted point and the water quality data of the block point.
상기 제2프로세서는 하수의 오염 정도를 상기 새로운 성분 데이터의 양에 따라 검출 단계, 주의단계 및 경고 단계로 구분하여 관리자에게 메시지를 전송할 수 있다.The second processor may transmit a message to the manager by dividing the pollution degree of the sewage into a detection step, a caution step, and a warning step according to the amount of the new component data.
본 발명에 의한 다점형 하수 블록 감시 시스템은 하수의 성분을 실시간으로 검사하고 변화하는 하수의 성분 변화를 추적하여 오염 초기에 오염 원인을 예측함으로써 오염의 추가 진행을 예방할 수 있다. 따라서, 유독성 또는 유해성 오폐수가 하천을 오염시키는 것을 예방함으로써 깨끗한 물 환경을 구축할 수 있다. The multi-point sewage block monitoring system according to the present invention can prevent further progress of contamination by predicting the cause of contamination at the initial stage of contamination by inspecting the components of sewage in real time and tracking the changing components of sewage. Therefore, it is possible to build a clean water environment by preventing toxic or harmful wastewater from polluting rivers.
또한, 본 발명에 의한 다점형 하수 블록 감시 시스템에서 수집한 수질 빅데이터(BIG DATA)와 인공지능(Artificial Intelligence)을 이용한 수질 데이터 가공 결과값을 새로운 공공데이터로써 물 관리 기관에 제공하여 물 관리자의 관리 수준을 높일 수 있으며, Iot, 인공지능, 공공데이터, 빅데이터 등을 이용해 국가 기반 시설을 지능화를 함으로써 수자원 관리 비용을 줄일 수 있다.In addition, the water quality big data (BIG DATA) collected in the multi-point type sewage block monitoring system according to the present invention and the result of water quality data processing using artificial intelligence (Artificial Intelligence) are provided as new public data to a water management institution to provide a water manager The level of management can be increased, and water resource management costs can be reduced by making national infrastructure intelligent using IoT, artificial intelligence, public data, and big data.
도 1은 하수 배출 경로를 기반으로 한 다점형 블록을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 B-2블록을 나타내는 도면이다.
도 3은 다점형 블록의 하수 배출 경로를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다점형 블록 원격 감시 시스템을 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다점형 블록 원격 감시 방법을 나타내는 순서도이다.1 is a diagram illustrating a multi-point block based on a sewage discharge path.
FIG. 2 is a diagram illustrating block B-2 of FIG. 1 .
3 is a view showing a sewage discharge path of a multi-point block.
4 is a block diagram illustrating a multi-point type block remote monitoring system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a multi-point type block remote monitoring method according to an embodiment of the present invention.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 다점형 블록 원격감시시스템을 설명한다.Hereinafter, a multi-point type block remote monitoring system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 하수배출 경로를 기반으로 한 다점형 블록을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a multi-point block based on a sewage discharge path.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 다점형 블록 원격감시 시스템을 설명한다.Hereinafter, a multi-point type block remote monitoring system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 하수 배출 경로를 기반으로 한 다점형 블록을 나타내는 도면이다.1 is a diagram illustrating a multi-point block based on a sewage discharge path.
공장, 축산농장, 상업용 또는 가정용 건물은 오폐수를 포함한 하수를 자체 정화처리한 후에 하수관을 통해 배출하고 있다. 이때 정화된 하수는 하수관을 통해 하천으로 흘러간다. Factories, livestock farms, and commercial or residential buildings discharge sewage, including wastewater, through a sewage pipe after self-cleaning treatment. At this time, the purified sewage flows into the river through the sewer pipe.
도 1을 참조하면, 공장, 축산농장, 상업용 또는 가정용 건물이 밀집된 일정 지역을 하수가 배출되는 하수관의 흐름을 기초로 다수의 블록, 예를 들면 A-1~A-3블록, B-1~B-9블록, C-1~C3블록, D1~D3블록, E1~E6블록으로 구획할 수 있다.Referring to Figure 1, based on the flow of sewage pipe through which sewage is discharged in a certain area densely populated with factories, livestock farms, commercial or household buildings, a plurality of blocks, for example, A-1 to A-3 blocks, B-1 to It can be divided into B-9 blocks, C-1 to C3 blocks, D1 to D3 blocks, and E1 to E6 blocks.
도 2는 도 1의 B-2블록을 확대하여 나타낸 도면이다.FIG. 2 is an enlarged view of block B-2 of FIG. 1 .
도 2를 참조하면, B-2블록에 위치하는 다수의 공장, 농장 또는 건물들에서 정화된 하수가 흐르는 하수관, 즉 점형 감시 지점에 하수의 성분을 특정하는 센서(1)들이 설치될 수 있다.Referring to FIG. 2 ,
도 3은 다점형 블록의 하수 배출 경로를 나타내는 도면이다.3 is a view showing a sewage discharge path of a multi-point block.
도 3을 참조하면, 하수를 배출하는 지역은 블록으로 구획될 수 있다.Referring to FIG. 3 , an area for discharging sewage may be divided into blocks.
블록(B)은 다수의 제1하수배출원(B-21, B-22, B-23, …)을 포함할 수 있다. 다수의 제1하수배출원(B-21, B-22, B-23, …)은 각각 제1분기하수관(B1)을 통해 제1서브 하수관(SB1)으로 합류할 수 있다. 제1점형감시지점(b1p)은 제1분기하수관(B1)에 위치하며, 센서(1), 예를 들면 NTU, pH, TDS 센서 등이 설치될 수 있다. Block (B) may include a plurality of first sewage discharge sources (B-21, B-22, B-23, ...). The plurality of first sewage discharge sources (B-21, B-22, B-23, ...) may each merge into the first sub sewage pipe SB1 through the first branch sewer pipe B1. The first point type monitoring point b1p is located in the first branch sewer pipe B1, and a
서브 하수관(SB1)에 흐르는 하수는 메인 하수관으로 합류할 수 있다.The sewage flowing in the sub sewage pipe SB1 may be merged into the main sewage pipe.
메인하수관의 말단에는 블록 구간(메인하수관) 감시를 위한 블록형 센서 및 게이트웨이가 설치될 수 있다. 블록형 센서는 TOC 센서, COD 센서 등을 포함할 수 있다.A block-type sensor and gateway for monitoring the block section (main sewer pipe) may be installed at the end of the main sewer pipe. The block-type sensor may include a TOC sensor, a COD sensor, and the like.
점형감시지점은 제1 내지 서브하수관 또는 메인하수관에도 위치할 수 있다.The point monitoring point may also be located in the first through the sub sewer pipe or the main sewage pipe.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 다점형 블록 원격 감시 시스템을 나타내는 블록도이다.4 is a block diagram illustrating a multi-point type block remote monitoring system according to an embodiment of the present invention.
도 4를 참조하면, 다점형 블록 감시 시스템은 IoT센서(1), 게이트웨이(2), 및 서버(3)를 포함한다.Referring to FIG. 4 , the multi-point block monitoring system includes an
IoT센서(1)는 도 3에 나타낸 바와 같은 하수 블록의 각 점형 감시 지점 또는 블록형 감시 지점에 설치될 수 있다.The IoT
IoT센서(1)는 하수에 포함된 중금속, 화학물질, 탁도, 산성, 알칼리성 등을 측정할 수 있다. The
IoT센서(1)는 하수에 포함된 성분 로우데이터(Raw data)로 실시간으로 획득할 수 있다. IoT센서(1)는 점형 감시지점에 설치되는 TDS, pH, NTU 센서 등을 포함할 수 있다.The IoT
IoT센서(1)는 블록형 감시지점에 설치되는 TOC센서, COD 센서 등을 포함할 수 있다.The IoT
IoT센서(1)는 측정된 하수 성분 로우데이터(Raw data)를 게이트웨이(2)로 전송하는 예컨대 Ethernet 통신모듈을 포함할 수 있다.The
게이트웨이(2)는 제1인터페이스부(21), 제1프로세서(22), 및 제1메모리(23)를 포함할 수 있다. The
제1인터페이스부(22)는 다수의 IoT센서(1)에서 획득한 하수 성부 로우데이터를 취합하여 유무선 인터넷을 통해 서버(3)로 전송할 수 있다. The
제1인터페이스부(22)는 유선인터페이스부와 무선인터페이스부를 포함할 수 있다. The
유선인터페이스부는 방송신호를 수신하기 위한 지상파/위성방송 안테나 연결 튜너, 케이블 방송 케이블 연결 인터페이스 등을 포함할 수 있다.The wired interface unit may include a terrestrial/satellite broadcasting antenna connection tuner for receiving a broadcast signal, a cable broadcasting cable connection interface, and the like.
유선인터페이스부는 광케이블 기기의 연결 인터페이스를 포함할 수 있다.The wired interface unit may include a connection interface of an optical cable device.
유선인터페이스부는 이더넷 등 유선 네트워크 기기의 연결 인터페이스를 포함할 수 있다무선인터페이스부는 와이파이, 블루투스, ZigBee, Z-wave, RFID, WiGig, WirelessHD, UWB(Ultra-Wide Band), Wireless USB, NFC(Near Field Communication) 등 무선 네트워크 기기의 연결 인터페이스를 포함할 수 있다.The wired interface unit may include a connection interface of a wired network device such as Ethernet. The wireless interface unit is Wi-Fi, Bluetooth, ZigBee, Z-wave, RFID, WiGig, WirelessHD, Ultra-Wide Band (UWB), Wireless USB, Near Field (NFC) Communication), etc., may include a connection interface of a wireless network device.
무선인터페이스부는 리모컨신호 송신 및/또는 수신을 위한 IR 송수신 모듈을 포함할 수 있다. The wireless interface unit may include an IR transceiver module for transmitting and/or receiving a remote control signal.
무선인터페이스부는 2G ~ 5G 등 이동통신기기 연결 인터페이스를 포함할 수 있다.The wireless interface unit may include a mobile communication device connection interface such as 2G to 5G.
제1프로세서(22)는 IoT센서(1)에서 획득한 하수 성분 로우데이터를 유무선 인터넷을 통해 서버(2)로 전송하도록 제1인터페이스부(22)를 제어할 수 있다.The
제1프로세서(22)는 게이트웨이(2)에 내장되고 PCB 상에 실장되는 메인 SoC(Main SoC)에 포함되는 형태로서 구현 가능하다.The
제1프로세서(22)는 전반적으로 게이트웨이(2)의 구성 부품들을 제어할 수 있다. The
제1프로세서(22)는 수집된 하수 성분 로우데이터를 서버(3)로 전송할 수 있다.The
제1프로세서(22)는 제어프로그램이 설치된 비휘발성의 메모리로부터 명령어들(instructions)을 포함하는 제어프로그램의 적어도 일부를 휘발성의 메모리로 로드하고, 로드된 제어프로그램의 명령어를 실행하는 적어도 하나의 범용 프로세서를 포함하며, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), AP(application processor), 또는 마이크로프로세서(microprocessor)로 구현될 수 있다. The
제1프로세서(22)는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다. 제1프로세서(22)는 복수 개 마련될 수 있다. 제1프로세서(22)는 예를 들어, 메인 프로세서(main processor) 및 슬립 모드(sleep mode, 예를 들어, 대기 전원만 공급되는 모드)에서 동작하는 서브 프로세서(sub processor)를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서, 롬 및 램은 내부 버스(bus)를 통해 상호 연결된다.The
제1프로세서(22)는 내장되는 PCB 상에 실장되는 메인 SoC(Main SoC)에 포함되는 형태로서 구현 가능하다.The
제어프로그램은, BIOS, 디바이스드라이버, 운영체계, 펌웨어, 플랫폼 및 응용프로그램(어플리케이션) 중 적어도 하나의 형태로 구현되는 프로그램(들)을 포함할 수 있다. 응용프로그램은, 게이트웨이(2)의 제조 시에 미리 설치 또는 저장되거나, 혹은 추후 사용 시에 외부로부터 응용프로그램의 데이터를 수신하여 수신된 데이터에 기초하여 설치될 수 있다. 응용 프로그램의 데이터는, 예컨대, 어플리케이션 마켓과 같은 외부 서버로부터 게이트웨이(2)로 다운로드될 수도 있다. 이와 같은 제어프로그램, 외부 서버 등은, 컴퓨터프로그램제품의 일례이나, 이에 한정되는 것은 아니다.The control program may include program(s) implemented in the form of at least one of a BIOS, a device driver, an operating system, firmware, a platform, and an application program (application). The application program may be installed or stored in advance when the
제1메모리(23)는 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록 매체로서, 한정되지 않은 데이터가 저장된다. 제1메모리(23)는 제1프로세서(22)에 의해 액세스 되며, 이들에 의한 데이터의 독취, 기록, 수정, 삭제, 갱신 등이 수행된다.The
제1메모리(23)는 다수의 IoT센서(1)에서 실시간으로 전송하는 하수 성분 로우데이터를 저장할 수 있다.The
제1메모리(23)는 운영체제, 운영체제 상에서 실행 가능한 다양한 애플리케이션, 부가데이터 등을 포함할 수 있다.The
제1메모리(23)는 제어프로그램이 설치되는 비휘발성의 메모리, 설치된 제어프로그램의 적어도 일부가 로드되는 휘발성의 메모리를 포함한다.The
제1메모리(23)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.The
서버(3)는 제2인터페이스부(31), 제2프로세서(32) 및 제2메모리(33)를 포함할 수 있다.The
제2인터페이스부(31)는 다수의 IoT센서(1)에서 실시간으로 하수 성분 로우데이터를 수집할 수 있다.The
제2인터페이스부(31)의 구성은 제1인터페이스부(21)와 유사하므로 설명을 생략한다.Since the configuration of the
제2프로세서(32)는 서버(3)의 각 구성부품을 전반적으로 제어한다. 제2프로세서(32)는 실시간으로 하수 성분 로우데이터를 분석하고 가공하여 빅데이터 데이터베이스를 구축한다. 제2프로세서(32)는 하수 성분 로우데이터 분석하여 표준 성분 이외의 새로운 성분이 있는지, 하수의 TOC 수치가 산업폐수 배출허용기준 수치를 벗어났는지, 하수의 알칼리성 또는 산성 변화가 있는지, 하수에 중금속 물질이 존재하는지를 식별한다. 만일, 하수물의 수질변화가 발견되면, 성분 변화에 따른 수질오염원을 매칭시킨 빅데이터를 이용하여 오염원을 추적할 수 있다. The
제2프로세서(32)는 수질변화원이 추적되면 해당 점형 감시 지점 또는 블록형 감시 지점을 흐르는 유독성 하수 주변에 정수처리장(상수도)이 위치할 시 유독성 하수로 인한 취수원(상수도)의 오염을 방지할 수 있도록 담당 관리자에게 알린다. 이때, 정수처리장(상수도)으로의 알림은 검출된 성분이 기준치를 상회하는지 여부, 및 성분 변화가 지속적으로 유지되는지, 증가하는지, 감소하는지 여부를 반영하여 이루어질 수 있다. When the water quality change source is tracked, the
제2프로세서(32)는 하수오염원이 추적되면 환경 감시 관리자 또는 하수오염원의 관리자의 외부장치(스마트폰, 컴퓨터) 등으로 경고 메시지 또는 메일을 전달할 수 있다. 관리자는 하수 총관리자, 하수오염이 관측된 지점의 관리자 등을 포함할 수 있다. When the sewage pollution source is tracked, the
제2프로세서(32)는 데이터를 수집하고, 수집된 데이터를 분석, 처리, 및 결과 정보 생성 중 적어도 일부를 수학적 모델링 규칙 기반 또는 인공지능(Artificial Intelligence) 알고리즘으로서 기계학습, 신경망 네트워크(neural network), 또는 딥러닝 알고리즘 중 적어도 하나를 이용하여 수행할 수 있다.The
일 예로, 제2프로세서(32)는 학습부 및 인식부의 기능을 수행할 수 있다. 학습부는, 예를 들면, 학습된 신경망 네트워크를 생성하는 기능을 수행하고, 인식부는 학습된 신경망 네트워크를 이용하여 데이터를 인식(또는, 추론, 예측, 추정, 판단)하는 기능을 수행할 수 있다. 학습부는 신경망 네트워크를 생성하거나 갱신할 수 있다. 학습부는 신경망 네트워크를 생성하기 위해서 학습 데이터를 획득할 수 있다. 예를 들면, 학습부는 학습 데이터를 메모리 또는 외부로부터 획득할 수 있다. 학습 데이터는, 신경망 네트워크의 학습을 위해 이용되는 데이터일 수 있다.For example, the
학습부는 학습 데이터를 이용하여 신경망 네트워크를 학습시키기 전에, 획득된 학습 데이터에 대하여 전처리 작업을 수행하거나, 또는 복수 개의 학습 데이터들 중에서 학습에 이용될 데이터를 선별할 수 있다. 예를 들면, 학습부는 학습 데이터를 기 설정된 포맷으로 가공하거나, 필터링하거나, 또는 노이즈를 추가/제거하여 학습에 적절한 데이터의 형태로 가공할 수 있다. 학습된 신경망 네트워크는, 복수의 신경망 네트워크(또는, 레이어)들로 구성될 수 있다. 복수의 신경망 네트워크의 노드들은 가중치를 가지며, 복수의 신경망 네트워크들은 일 신경망 네트워크의 출력 값이 다른 신경망 네트워크의 입력 값으로 이용되도록 서로 연결될 수 있다. 신경망 네트워크의 예로는, CNN (Convolutional Neural Network), DNN (Deep Neural Network), RNN (Recurrent Neural Network), RBM (Restricted Boltzmann Machine), DBN (Deep Belief Network), BRDNN(Bidirectional Recurrent Deep Neural Network) 및 심층 Q-네트워크 (Deep Q-Networks)과 같은 모델을 포함할 수 있다.The learning unit may perform a preprocessing operation on the acquired training data before training the neural network using the training data, or may select data to be used for learning from among a plurality of training data. For example, the learning unit may process the learning data into a preset format, filter it, or add/remove noise to process the learning data into a form suitable for learning. The learned neural network network may be composed of a plurality of neural network networks (or layers). Nodes of the plurality of neural networks have weights, and the plurality of neural networks may be connected to each other so that an output value of one neural network is used as an input value of another neural network. Examples of neural networks include Convolutional Neural Network (CNN), Deep Neural Network (DNN), Recurrent Neural Network (RNN), Restricted Boltzmann Machine (RBM), Deep Belief Network (DBN), Bidirectional Recurrent Deep Neural Network (BRDNN) and It can include models such as Deep Q-Networks.
한편 인식부는 타겟 데이터를 획득할 수 있다. 타겟 데이터는 메모리 또는 외부로부터 획득된 것일 수 있다. 타겟 데이터는, 신경망 네트워크의 인식 대상이 되는 데이터일 수 있다. 인식부는 타겟 데이터를 학습된 신경망 네트워크에 적용하기 전에, 획득된 타겟 데이터에 대하여 전처리 작업을 수행하거나, 또는 복수 개의 타겟 데이터들 중에서 인식에 이용될 데이터를 선별할 수 있다. 예를 들면, 인식부는 타겟 데이터를 기 설정된 포맷으로 가공하거나, 필터링 하거나, 또는 노이즈를 추가/제거하여 인식에 적절한 데이터의 형태로 가공할 수 있다. 인식부는 전처리된 타겟 데이터를 신경망 네트워크에 적용함으로써, 신경망 네트워크로부터 출력되는 출력값을 획득할 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 인식부는 출력값과 함께 학률값(또는, 신뢰도값)을 함께 획득할 수 있다.Meanwhile, the recognizer may acquire target data. The target data may be obtained from a memory or externally. The target data may be data to be recognized by the neural network. The recognizer may perform preprocessing on the acquired target data before applying the target data to the learned neural network, or select data to be used for recognition from among a plurality of target data. For example, the recognition unit may process the target data into a preset format, filter, or add/remove noise to process the target data into a form suitable for recognition. The recognizer may obtain an output value output from the neural network by applying the preprocessed target data to the neural network. According to various embodiments, the recognition unit may acquire an academic rate value (or a reliability value) together with an output value.
제2프로세서(32)는 제어프로그램이 설치된 비휘발성의 메모리로부터 명령어들(instructions)을 포함하는 제어프로그램의 적어도 일부를 휘발성의 메모리로 로드하고, 로드된 제어프로그램의 명령어를 실행하는 적어도 하나의 범용 프로세서를 포함하며, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), AP(application processor), 또는 마이크로프로세서(microprocessor)로 구현될 수 있다. The
제2프로세서(32)는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다. 제2프로세서(32)는 복수 개 마련될 수 있다. 제2프로세서(32)는 예를 들어, 메인 프로세서(main processor) 및 슬립 모드(sleep mode, 예를 들어, 대기 전원만 공급되는 모드)에서 동작하는 서브 프로세서(sub processor)를 포함할 수 있다. 또한, 프로세서, 롬 및 램은 내부 버스(bus)를 통해 상호 연결된다.The
제2프로세서(23)는 내장되는 PCB 상에 실장되는 메인 SoC(Main SoC)에 포함되는 형태로서 구현 가능하다.The
제어프로그램은, BIOS, 디바이스드라이버, 운영체계, 펌웨어, 플랫폼 및 응용프로그램(어플리케이션) 중 적어도 하나의 형태로 구현되는 프로그램(들)을 포함할 수 있다. 응용프로그램은, 서버(3)의 제조 시에 미리 설치 또는 저장되거나, 혹은 추후 사용 시에 외부로부터 응용프로그램의 데이터를 수신하여 수신된 데이터에 기초하여 설치될 수 있다. 응용 프로그램의 데이터는, 예컨대, 어플리케이션 마켓과 같은 외부 서버로부터 서버(2)로 다운로드될 수도 있다. 이와 같은 제어프로그램, 외부 서버 등은, 컴퓨터프로그램제품의 일례이나, 이에 한정되는 것은 아니다.The control program may include program(s) implemented in the form of at least one of a BIOS, a device driver, an operating system, firmware, a platform, and an application program (application). The application program may be installed or stored in advance when the
제2메모리(33)는 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록매체로서, 한정되지 않은 데이터가 저장된다. 메모리(24)는 제2프로세서(23)에 의해 액세스 되며, 이들에 의한 데이터의 독취, 기록, 수정, 삭제, 갱신 등이 수행된다.The
제2메모리(33)는 각 점형 감시 지점 또는 블록형 감시 지점에서 검출한 하수 로우데이터 및 그의 분석 정보를 저장한다. The
제2메모리(33)는 하수의 성분 별로 오염원(공장, 축산농장, 가정용 또는 상업용 건물)을 매칭시킨 룩업테이블을 포함한다. 제2프로세서(32)는 이러한 룩업테이블을 참조하여 분석한 하수 성분에 대한 오염원을 빠르고 정확하게 추적할 수 있다.The
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 다점형 블록 원격 감시 방법을 나타내는 순서도이다.5 is a flowchart illustrating a multipoint block remote monitoring method according to an embodiment of the present invention.
단계 S1에서, IoT센서(1)는 게이트웨이(2)와 Ethernet 통신 세션 연결을 수행한다.In step S1, the
단계 S2에서, 게이트웨이(2)는 서버(3)과 Lora, NB-IoT, 4G, 5G 등을 이용해 무선 통신 세션 연결을 수행한다.In step S2, the
단계 S3에서, IoT센서(1)를 게이트웨이(2)에 등록하고, 게이트웨이(2)에서는 컨트롤러 정보를 생성한다.In step S3 , the
단계 S4에서, 게이트웨이(2)는 IoT센서(1)의 등록정보, 즉 위치정보 및 하수 배출원 정보 등을 포함하는 IoT 컨트롤러 정보를 서버(3)에 전달한다.In step S4 , the
단계 S5에서, IoT센서(1)는 하수의 성분 로우데이터를 게이트웨이(2)에 전달한다.In step S5 , the
단계 S6에서, 게이트웨이(2)는 IoT센서(1)로부터 수집한 하수 성분 로우데이터를(Raw data) 서버(3)에 전달하고, 서버(3)에서는 Database를 구축한다.In step S6, the
단계 S7에서, 서버(3)는 하수 성분 로우데이터(Raw data)를 분석하고 빅데이터 및 인공지능을 이용하여 하수오염원을 추적한다.In step S7, the
단계 S8에서, 서버(3)는 하수오염원을 관리자의 모바일 장치나 컴퓨터(4)에 메시지 또는 메일을 전송한다.In step S8, the
다시 도 3을 참조하면, 다수의 제1하수배출원(B-21, B-22, B-23, …)은 각각 제1분기하수관(B1)을 통해 제1서브 하수관(SB1)으로 합류하며, 제1분기하수관(B1)에 위치한 제1점형감시지점(b1p)에는 IoT센서(1)가 배치될 수 있다. 이때, IoT센서(1)가 하수에 포함된 모든 성분을 감지할 수 있을 정도의 성능을 발휘하는 것은 현실적으로 매우 어렵다. 따라서, 제1점형감시지점(b1p)에 설치되는 IoT센서(1)를 특정 타켓 성분만을 감지할 수 있는 타켓 센서로 제한하는 것이 바람직하다. 타켓 성분은 제1하수배출원(B-21, B-22, B-23, …)과 이들이 사용하는 성분 물질을 사전에 파악함으로써 알아낼 수 있다. 이러한 사전 파악은 해당 제1하수배출원(B-21, B-22, B-23, …)에 대한 경고의 의미도 부여할 수 있다. 또한, 지자체는 제1하수배출원(B-21, B-22, B-23, …)으로부터 새로운 성분 물질의 변경이나 도입의 경우 사전에 등록 또는 신고하도록 유도할 수 있다.Referring back to FIG. 3, the plurality of first sewage discharge sources (B-21, B-22, B-23, ...) merge into the first sub sewage pipe (SB1) through the first branch sewage pipe (B1), respectively, The
하수는 지상의 노천과 지하의 하수관을 통해 이동될 수 있다. 하수는 지상의 노천에 설치되는 지상무인감시장치(5)와 지하의 하수관에 설치되는 지하무인감시장치(6)에 의해 오염이 측정될 수 있다.Sewage can be transported through open air above ground and underground sewer pipes. Contamination of sewage may be measured by the ground
이하, 도 6을 참조하여 지상에 흐르는 하수오염을 실시간으로 감지하는 지상 무인감지장치(5)를 상세하게 설명한다. Hereinafter, the ground
지상무인감지장치(5)는 점형감시지점에 설치하는 기둥(51), 기둥(51)의 상부에 설치하는 태양전지(52), 기둥(51)의 상부에 마련된 센서전원박스(53), 기둥(51)의 상부에 가로로 설치된 센서지지부(54), 및 센서지지부(54)에 마련된 센서어셈블리(55)를 포함할 수 있다.The ground
기둥(51)은 하수의 수위가 계절마다 변화하기 때문에 급류 또는 급류에 함유된 이물들로부터 센서어셈블리(55)를 보호하기 위해 하수면으로부터 충분히 높은 위치로, 그리고 태양전지(52)를 높은 위치로 설치하기 위한 것이다.The
태양전지(52)는 센서구동부(551), 센서(553), 및 센서(553)가 추출한 성분 로(raw)데이터를 게이트웨이(도4의 2)로 전송하기 위한 통신모듈을 동작시키기 위한 전력을 생산할 수 있다.The
센서전원박스(53)는 충방전 가능한 배터리, 및 센서(553)가 추출한 성분 로(raw)데이터를 게이트웨이(2)로 전송하기 위한 통신모듈이 마련될 수 있다.The
센서지지부(54)는 관 형상으로 센서구동부(551)와 배터리를 연결하는 전원선 및 센서(553)와 통신모듈을 연결하는 통신선이 통과할 수 있다. 센터지지부(54)에는 센서어셈블리(55)가 설치될 수 있다.The
센서어셈블리(55)는 센서구동부(551), 센서연결선(552) 및 센서(553)를 포함할 수 있다.The
센서구동부(551)는 센서연결선(552)이 도 6의 (a)와 같이 감기거나, 도 6의 (b)와 같이 풀리도록 회전할 수 있는 드럼 및 드럼을 회전시킬 수 있는 모터를 포함할 수 있다.The
센서연결선(552)은 드럼에 감길 수 있도록 플렉시블하며, 통신모듈에 연결된 통신선을 포함할 수 있다. The
센서(553)는 센서연결선(552)의 단부에 마련되어 하수에 잠긴 상태로 하수의 오염성분을 측정할 수 있다.The
상술한 지상무인감지장치(5)는 설정된 시간마다 하강하여 하수의 오염을 측정하여 게이트웨이(2)로 전송할 수 있다. 이와 같은 지상무인감지장치(5)는 측정을 위해 인력이 동원될 필요 없고 계절에 따른 하수의 수위에 관계없이 정해진 시간 간격으로 안정적으로 하수의 오염을 측정할 수 있다.The above-described unmanned
이하, 도 7을 참조하여 지하에 흐르는 하수오염을 실시간으로 감지하는 지하 무인감지장치(6)를 상세하게 설명한다.Hereinafter, the underground
지하무인감지장치(6)는 지반 아래의 지층에 마련된 맨홀(60) 내에 마련될 수 있다. 맨홀(60)은 지하무인감지장치(6)의 고장 시에 이를 수선하기 위해 개폐 가능한 구조일 수 있다.The underground
지하무인감지장치(6)는 하수관의 감시지점에 지상과 하수관 사이를 통하도록 파여진 맨홀60), 맨홀(60)에 설치하는 기둥(61), 기둥(61)의 상부에 설치하는 태양전지(62), 기둥(61)의 하단에 마련된 센서전원박스(63), 및 센서전원박스(63)에서 하수관 내로 마련된 센서어셈블리(64)를 포함할 수 있다.The underground
기둥(61)은 센서전원박스(63)에 전력을 공급하도록 지층 외부에 태양전지(62)를 설치하기 위한 것이다. 기둥(61)은 센서전원박스(63)와 센서어셈블리(64) 간 전원이 연결 또는 분리될 수 있도록 착탈 가능하다.The
태양전지(62)는 센서(642), 및 센서(642가 추출한 성분 로(raw)데이터를 외부장치로 전송하기 위한 통신모듈을 동작시키기 위한 전력을 생산할 수 있다.The
센서전원박스(63)는 충방전 가능한 배터리, 및 센서(642)가 추출한 성분 로(raw)데이터를 외부장치로 전송하기 위한 통신모듈이 마련될 수 있다.The
센서어셈블리(64)는 센서연결선(641) 및 센서(642)를 포함할 수 있다.The
센서연결선(642)은 하수의 흐름에 따라 움직일 수 있도록 플렉시블하며, 통신모듈에 연결 또는 분리될 수 있는 통신선을 포함할 수 있다.The
센서(642)는 센서연결선(641)의 단부에 마련되어 수돗물에 잠긴 상태로 오염성분을 측정할 수 있다.The
상술한 지하무인감지장치(6)는 설정된 시간마다 하수의 오염을 측정하여 게이트웨이로 전송할 수 있다. 이와 같은 지하무인감지장치(6)는 측정을 위해 인력이 동원될 필요 없고 지하에 매설되는 하수관에 흐르는 하수의 오염을 정해진 시간 간격으로 안정적으로 측정할 수 있다.The above-described unmanned
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.In the above, preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described, but the present invention is not limited to the specific embodiments described above, and it is common in the technical field to which the present invention pertains without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications may be made by those having the knowledge of, of course, and these modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or perspective of the present invention.
1: IoT센서
2: 게이트웨이
21: 제1인터페이스부
22: 제1프로세서
23: 제1메모리
3: 서버
31: 제2인터페이스부
32: 제2프로세서
33: 제2메모리
4: 외부장치1: IoT sensor
2: Gateway
21: first interface unit
22: first processor
23: first memory
3: Server
31: second interface unit
32: second processor
33: second memory
4: External device
Claims (5)
상기 적어도 하나의 센서로부터 감지된 하수 성분 값을 수신하는 제1인터페이스부 및 상기 제1인터페이스부를 제어하는 제1프로세서를 가진 게이트웨이; 및
상기 하수의 성분 값에 따른 하수오염원이 상호 매칭된 빅데이터와 상기 게이트웨이로부터 수신된 성분 데이터를 기초로 하수의 오염원을 추적하는 제2프로세서를 가진 서버를 포함하는 IoT와 AI를 이용한 다점형 블록 하수 원격 감시 시스템.at least one IoT sensor that divides the path of sewage discharged into the river into a plurality of blocks and is provided at at least one point-shaped monitoring point of each divided block and can detect the components of the sewage in real time;
a gateway having a first interface for receiving the sewage component value sensed from the at least one sensor and a first processor for controlling the first interface; and
Multi-point block sewage using IoT and AI including a server having a second processor that tracks the source of sewage pollution based on big data matched with each other and the component data received from the gateway according to the component value of the sewage remote monitoring system.
상기 빅데이터는 성분 데이터별로 연관된 오염원이 매칭된 룩업데이블을 포함하는 IoT와 AI를 이용한 다점형 블록 하수 원격감시 시스템.The method of claim 1,
The big data is a multi-point block sewage remote monitoring system using IoT and AI that includes a lookup table that matches the pollutant source associated with each component data.
상기 제2프로세서는 인공지능(Artificial Intelligence)의 구현 방법 중 딥러닝(Deep Learning) 또는 머신러닝(Machine Learning) 기법을 이용하여 상기 빅데이터를 구축하는 IoT와 AI를 이용한 다점형 블록 하수 원격 감시 시스템.The method of claim 1,
The second processor is a multi-point block sewage remote monitoring system using IoT and AI to build the big data using Deep Learning or Machine Learning among the implementation methods of Artificial Intelligence. .
상기 제2프로세서는 상기 성분 데이터로부터 기준 성분과 다른 새로운 성분이 있는지를 식별하고, 상기 성분 데이터가 배출허용 기준치를 초과하는지를 식별하여 수질오염원을 추적하는 IoT와 AI를 이용한 다점형 블록 하수 원격 감시 시스템.The method of claim 1,
The second processor identifies whether there is a new component different from the reference component from the component data, and identifies whether the component data exceeds the discharge allowable standard value to track the water pollution source Multi-point block sewage remote monitoring system using IoT and AI .
상기 제2프로세서는 하수의 오염 정도에 따라 상기 새로운 성분 데이터의 양을 기초로 검출 단계, 주의단계 및 경고 단계로 구분하여 관리자에게 메시지를 전송하는 IoT와 AI를 이용한 다점형 블록 하수 원격 감시 시스템.
5. The method of claim 4,
The second processor is a multi-point block sewage remote monitoring system using IoT and AI that transmits a message to the manager by dividing it into a detection step, a caution step, and a warning step based on the amount of the new component data according to the degree of contamination of the sewage.
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Cited By (1)
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CN117077870A (en) * | 2023-10-12 | 2023-11-17 | 北京德润誉达科技有限公司 | Water resource digital management method based on artificial intelligence |
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2021
- 2021-09-13 KR KR1020210122109A patent/KR20220039595A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN117077870A (en) * | 2023-10-12 | 2023-11-17 | 北京德润誉达科技有限公司 | Water resource digital management method based on artificial intelligence |
CN117077870B (en) * | 2023-10-12 | 2023-12-22 | 北京德润誉达科技有限公司 | Water resource digital management method based on artificial intelligence |
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Legal Events
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E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |