KR20220154696A - 통신 시스템, 모니터링 시스템 및 관련 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질(112)을 현장에서 모니터하는 통신 시스템(140), 모니터링 시스템(110) 및 관련 방법에 관한 것으로, 모니터링 시스템(110)은 통신 시스템(140)을 포함한다. 모니터링 시스템(110)은 통신 시스템(140)을 통해서 적어도 하나의 물질(112)을 모니터하고, 적어도 하나의 물질(112)을 취급하기 위한 취급 데이터를 제공하는 데 사용될 수 있다. 여기서, 통신 시스템(140)은 클라우드 서버(144), 제 1 서버(146), 적어도 하나의 제 2 서버(148, 148'), 및 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')를 포함하고, 제 1 서버(146)는, 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성된 제 1 통신 인터페이스(156)를 더 구비하고, 제 2 서버(148, 148') 각각은, 적어도 하나의 물질(112)과 관련된 스펙트럼 정보를 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성된 제 2 통신 인터페이스(158, 158')를 구비하며, 클라우드 서버(144)는, - 제 1 서버(146)에 의해 제공되는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용해서, 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 교정 모델을 생성하고, - 교정 모델을, 제 2 서버(148, 148')에 의해 제공되는 적어도 하나의 물질(112)과 관련된 스펙트럼 정보에 적용해서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되게 하며, - 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해 제 1 서버(146)에 제공하도록 구성되고, 제 1 서버(146)는, 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 결정하도록 더 구성되며 - 취급 데이터는, 적어도 하나의 물질(112)의 제안된 취급과 관련된 적어도 하나의 데이터를 포함함 - , 제 1 서버(146)는 적어도 하나의 제 3 통신 인터페이스(160, 160')를 더 구비하고, 제 3 통신 인터페이스(160, 160') 각각은 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')에 상기 취급 데이터를 제공하도록 구성된다.
Description
본 발명은, 통신 시스템, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템 및 관련 방법에 관한 것으로, 모니터링 시스템은 통신 시스템을 포함한다. 모니터링 시스템은, 통신 시스템을 통해서, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 모니터하고, 가스 스크러빙 처리에 사용되는 적어도 하나의 물질을 취급하기 위한 취급 데이터를 제공하는 데, 사용될 수 있다.
고객은 가스 취급 플랜트(gas treatment plants)에서 용제를 사용한다. 일반적으로, 이 용제는 시간이 경과함에 따라 노화되므로(age), 그 효과를 보장하고 가스 취급 플랜트의 안정적인 운영을 가능하게 하기 위해서 수시로 분석된다. 이를 위해, 최신의 분석 방법은 가스 취급 설비의 성능에 영향을 미치는 파라미터 값을 결정하며, 여기서, 분석 방법은 비한정 예로서 GC(gas chromatography), HPLC(high performance liquid chromatography) 및 칼 피셔 적정(Karl Fischer titration)을 포함하는데, 이는 일반적으로 고가의 장비, 잘 갖추어진 실험실, 숙련되고 잘 훈련된 직원을 필요로 한다.
오늘날, 이 분석 방법은 여러 국가의 선택된 실험실에서 수행된다. 용제는 이중 용도 상품(dual-use good)으로서 분류될 수 있기 때문에, 이 샘플을 선적하는(shipping) 과정은 복잡하고 시간이 많이 소요된다. 일반적으로, 선적인(shipper)은 각각의 국가의 수출입 허가를 받아야 한다. 결과적으로, 샘플링, 선적, 분석 및 보고라고 하는 전체 처리는 몇 주가 걸릴 수도 있고 또는 몇 달이 걸릴 수도 있다.
CO2 포집에 사용되는 아민 용액에 대한 다양한 분석 방법이 알려져 있다:
DE 103 22 439 A1은 이소시아네이트 이성질체 혼합물에서 이성질체 조성을 측정하는 방법을 개시하고 있으며, 여기서 이성질체 혼합물의 스펙트럼이 기록되고, 이 스펙트럼은 화학 측정 교정 모델에 입력된다.
A. Einbu 등의, 'Online analysis of amine concentration and CO2 loading in MEA solutions by ATR-FTIR spectroscopy' 에너지 프로시디아(Energy Procedia) 23(2012), 55~63 페이지에 설명된 바와 같이, 모노에탄올아민(MEA(mono-ethanolamine)의 수용액은, 연소 후 탄소 포집 분야에서 널리 연구되었다. 이를 위해, 2.5㎛~14㎛의 파장에서 감쇠 전반사 모드의 적외선(IR) 기기가 사용된다. IR 데이터에 기초해서, MEA 및 CO2는 광범위한 농도에서 성공적으로 예측할 수 있다.
그러나, Eckeveld 등의, 'Online Monitoring of the Solvent and Absorbed Acid Gas Concentration in a CO2 Capture Process using Monoethanolamine', Ind. Eng. Chem. Res. 2014, 53, 5515-5523 페이지에서는, A. Einbu 등의 IR 결과에 대해서, 얻어진 결과가 예측 정확도와 관련해서는 유망했지만, IR 장비의 사용과 관련된 몇 가지 단점이 있다고 언급는데, 먼저 필요한 장치의 상대적으로 높은 비용 및 처리 위치의 수 미터 이내에 위치되어야 한다는 점이다. 대신, Eckevald 등은 밀도, 전도도, 굴절률 및 음속 측정을 포함한 여러 가지 특성화 방법의 조합을 제안한다.
Bottinger 등은 'Online NMR Spectroscopic Study of Species Distribution in MDEA-H2O-CO2 and MDEA-PIP-H2O-CO2', Ind. Eng. Chem. Res. 2008, 47, 7917-7926 페이지에서, 온라인nmR 기반 방법을 설명한다.
GB 2 477 542 B는 질량 분석법을 사용하는 인라인 용제 분석 시스템을 개시한다.
US 4,336,233 A는 MDEA(methyl-diethanolamine) 및 피페라진을 포함하는 보다 복잡한 제형을 가진 아민 용액을 개시하고 있다.
EP 3 185 990 B1은 아민 및 활성화제 성분을 포함하는 용액을 개시하고 있다.
Katchko 등의 'In-Line Monitoring of the CO2, MDEA, and PZ Concentrations in the Liquid Phase during High Pressure CO2 Absorption' Ind. Eng. Chem. Res. 2016, 55, 3804-3812 페이지에서는, CO2 포집에 사용되는 여러 용제 시스템의 특성화 방법을 연구했다. 여기서, 밀도, pH, 전도도, 음속, 굴절률 및 근적외선(NIR) 스펙트럼의 측정에 기초한 화학 측정 모델링의 결과를 제시한다. 이 저자들은 개발된 방식을 통해서, MDEA의 경우 0.7%, 피페라진의 경우 0.4%, CO2의 경우 2.5%의 정확도로 농도를 예측할 수 있다고 주장한다.
NIR 분광법을 포함한 다수의 분석 방법은 CO2 포집 응용 분야에서 사용되는 아민 수용액의 특성화에 대해 알려져 있다. 그러나 알려진 방법 단독으로는, 가스 취급 플랜트의 운영자에게 거의 사용되지 않는다.
- 이들은 연구 응용 분야용으로 개발된 고가의 복잡한 실험실 장비에서 수행된다.
- 실험을 제대로 수행하려면 훈련된 직원이 필요하다.
- 획득한 데이터는 전문가가 다변수(multi-variate) 분석을 사용해서 분석해야 한다.
- 적어도 하나의 아민, 열 안정성 염(heat stable salt) 또는 가스의 농도와 같은 결정된 파라미터는 그 자체로 작업자에게 의미가 없으며; 오히려 이들은, 가스 취급 시스템의 성능을 향상시키기 위해서 이 파라미터들을 적어도 하나의 권장된 프로시저로 변환하는 지식을 가진 전문가에 의해 해석되어야 한다.
WO 2017/002079 A1는 튀김유의 품질과 관련된 화학종을 감지함으로써 튀김유의 품질을 실시간으로 측정하는 장치 및 방법을 개시하고 있다. 이 장치는 적어도 하나의 광원 및 적어도 하나의 광 검출기를 포함하는 광학 센서; 광원이 챔버 내의 튀김유를 통해 광 검출기에 광학적으로 연결되도록 배열된 피측정 튀김유를 수용하는 챔버; 및 광 검출기로부터, 광원에 의해 방출된 광의 튀김유 흡수, 투과, 반사, 산란 또는 이들의 조합의 신호를 수신하고, 수신한 신호로부터, 화학종 및 튀김유의 품질과 관련된 사전 계산된 모델을 사용해서 튀김유의 품질을 나타내는 출력을 계산하도록 구성된 처리 유닛을 포함한다.
WO 2018/090142 A1은 분광학 분석 방법을 개시하고 있다. 저해상도 분광학 센서, 이동 통신 장치(예를 들어, 스마트폰 또는 태블릿) 및 이 장치에 부분적으로 설치되고 원격 컴퓨팅 서버 또는 서비스에 부분적으로 설치될 수 있는 소프트웨어를 포함하는 측정 시스템이 제공된다. 이 방법은, 광학 스펙트럼 관련 양을 측정하는 데 중점을 둔 측정 채널의 교정; 센서로부터의 데이터 및 보정 결과에 기초해서, 임의의 분석된 샘플의 광학 스펙트럼의 추정; 및 이 추정 결과에 기초한 스펙트럼-관련 양의 평가를 포함한다. 이들 단계는, 로컬 및/또는 원격 컴퓨팅 리소스의 참여를 포함할 수 있다.
WO 2018/122857 A1은 수영장에서 물과 장비를 모니터링, 분석 및 유지 관리하는 방법을 개시하며, 이 방법은 명령어 코드의 모듈이 저장되어 있는 비일시적 컴퓨터 판독 가능 저장 장치에 동작 가능하게 연결된 하나 이상의 프로세서에 의해 구현되며, 명령어 코드는 실행될 때 하나 이상의 프로세서로 하여금, 수용장 주변의 센서, 액추에이터 및 브레이커 중 적어도 하나를 포함하는 요소로부터의 데이터를 축적하고 모니터하게 하고; 로컬 프로세싱 유닛에서 복수의 소스로부터 비-센서 데이터를 축적하게 하며; 데이터를 온라인 원격 서버로 전파하게 하고; 획득한 모든 데이터를 통합하고, 권장 사항, 제어 파라미터를 제공함으로써 수영장 유지 관리를 위한 최적의 정책을 획득하도록 구성된 온라인 원격 서버에서 머신 학습 또는 규칙 기반 알고리즘을 적용하게 하며; 및 수영장 소유자, 수영장 종업원, 수영장 유지 관리 회사, 수영장 벤더 및 수영장 소매 딜러 중 적어도 하나에 대해 추천/제어 파라미터에 액세스하기 위한 온라인 인터페이스를 제공하게 한다.
US 2019/353587 A1은 해산물의 현장 분광 특성화를 위한 방법 및 장치를 개시한다. 휴대형 NIR 분광기는, 반사 스펙트럼의 다변수 분석을 수행해서 해산물 샘플의 신선도를 정성적으로 또는 정량적으로 결정하도록 구성된, 분석기에 접속된다.
WO 2020/014073 A1는, 분광기를 이용해서 식용유의 특성을 평가하는 방법을 개시하고 있다. 광학 반사율 데이터는 식용유를 담고 있는 튀김 장치의 현장에 있는 식용유로부터 얻어지는데, 반사율 데이터는 특정한 범위의 적외선 파장에 대응한다. 평가되는 특성에 대응하는 모델 프로파일이, 이러한 프로파일의 보안 라이브러리가 있는 저장소로부터 획득된다. 모델 프로파일은, 평가되는 특성에 대응하는 값을 생성하기 위해 반사율 데이터를 변환하는 데 사용하기 위한 회귀 벡터를 정의한다. 식용유 품질 평가를 위해 사용자에게 표시할 특성의 단순화된 표현을 설정하기 위한 기준이 이 값에 적용된다.
따라서, 통신 시스템, 가스 스크러빙 공정에서 사용되는 적어도 하나의 물질의 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템, 및 관련 방법을 개시하고 있는 본 발명에 의해 해결되는 문제는, 공지된 이러한 타입의 시스템, 장치 및 방법의 단점을 적어도 실질적으로 방지하는 것이다.
특히, 시스템 및 관련 방법은 가스 스크러빙 처리에 사용되는 적어도 하나의 물질에 대한 효율적인 모니터링을 제공하는 것이 바람직하며, 여기서 가스 스크러빙 처리에 사용되는 적어도 하나의 장치는 임의의 위치에, 심지어 사용자의 부지 내에서 이격된 혹은 거의 접근하기 어려운 지역에 배치될 수 있고, 적어도 하나의 장치의 위치에서 또는 그 부근에서 획득된 측정 데이터의 처리가 측정 데이터의 평가에 익숙한 제 1 인스턴스와 평가된 측정 데이터에 기초해서 사용자에게 취급 데이터를 제공하는데 익숙한 제 2 인스턴스 사이에 분산되며, 이로써, 시스템 및 관련 방법은 측정 데이터를 처리하는 동안 바람직하게는 완전 자동 절차를 사용해서 높은 데이터 보호 표준 하에서 분산된 최상의 프랙티스 및 특정 데이터 교환을 동시에 적용할 수 있다.
특히, 가능한 한 용제의 특성화를 위해 다음과 같은 요건을 충족하는 것이 바람직하다.
- 최소한의 교육을 받은 경험이 없는 직원도 쉽게 사용할 수 있음;
- 현장에서 견고한 방법 및 장치;
- 빠른 결과 산출;
- 추천 절차를 제공해서 플랜트 운영에 문제가 없게 함;
- 기존 소프트웨어에 내장됨;
o 플랜트 시뮬레이션을 개선해서 더 우수한 추천으로 이어지도록,
o 계획된 유지 관리를 개선하도록,
o 가스 스크러빙에 사용되는 아민 용액의 생산 계획 및/또는 공급망 관리를 개선하도록,
- 제공 업체에서 전문가의 재검사 가능:
- 인라인 설치와 호환됨.
이러한 문제는 독립 청구항의 특징들을 가진 본 발명에 의해 해결된다. 본 발명의 바람직한 개선점들을 개별적으로 실현될 수도 있고 또는 조합하여 실현될 수도 있으며, 독립 청구항 및/또는 하기 본원 및 상세한 설명에 기재된다.
본 명세서에서 사용되는 표현 "구비한다", "포함한다" 및 "함유한다" 및 이들의 문법적인 변형은 배타적이지 않은 방식으로 사용된다. 그러므로, 표현 "A가 B를 구비한다" 및 표현 "A가 B를 포함한다" 또는 "A가 B를 함유한다"는 모두 B 이외에 A가 하나 이상의 추가적인 구성 요소 및/또는 성분을 더 함유한다는 점, 및 B 이외에 다른 구성 요소, 성분 또는 요소가 A에 존재하지 않는 경우를 가리킨다.
본 발명의 제 1 측면에서, 통신 시스템이 개시된다. 특히, 통신 시스템은 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템에 사용된다. 따라서, 통신 시스템은 클라우드 서버, 제 1 서버, 적어도 하나의 제 2 서버, 및 적어도 하나의 제 3 서버를 포함하고;
제 1 서버는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 클라우드 서버에 제공하도록 구성된 제 1 통신 인터페이스를 더 구비하고;
각각의 제 2 서버는 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 제공하도록 구성된 제 2 통신 인터페이스를 구비하며;
여기서 클라우드 서버는,
- 제 1 서버에 의해 제공되는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용해서, 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 교정 모델을 생성하고,
- 교정 모델을, 제 2 서버에 의해 제공되는 스펙트럼 정보에 적용해서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되게 하며,
- 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제 1 통신 인터페이스를 통해 제 1 서버에 제공하도록 구성되고,
제 1 서버는 클라우드 서버에 의해 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 결정하도록 더 구성되며,
제 1 서버는 적어도 하나의 제 3 통신 인터페이스를 더 구비하고, 제 3 통신 인터페이스 각각은 적어도 하나의 제 3 서버에 취급 데이터를 제공하도록 구성된다.
본 명세서에서 사용되는, "통신"이라는 용어는 적어도 하나의 통신 인터페이스를 통해서 데이터의 일부를 제 1 서버로부터 제 2 서버로 또는 그 반대로 전송하는 것을 의미한다. 본 명세서에서, "데이터"라는 용어는 숫자 또는 문자 코드와 같은, 디지털 또는 디지털화된 형태로 제공되는 정보의 조각에 관한 것이다. 일반적으로 사용되는 "정보"라는 용어는 사용자에게 유용할 수 있는 컨텐츠를 포함하는 모든 종류의 데이터를 가리킨다. 예를 들어, 정보는 전자기 스펙트럼과 관련된 적어도 하나의 데이터와 관련된 "스펙트럼 정보"일 수도 있고, 이를 포함할 수도 있으며, 이는 본 명세서에서 특정한 파장, 주파수, 또는 광자 에너지의 단일 강도, 또는 선택된 범위의 파장, 주파수 또는 광자 에너지에 걸쳐 분포된 복수의 강도와 같은, "스펙트럼"이라고도 한다. 따라서, 분광 데이터를 포함하는 스펙트럼 정보는 바람직하게는 광학 분광계를 사용해서 본 발명의 다른 측면에 따라 생성될 수 있으며, 이에 대해서는 아래에 보다 상세하게 설명한다. 나아가, 스펙트럼 정보는 메타데이터를 포함할 수 있으며, 여기서 "메타데이터"라는 용어는, 스펙트럼 정보 또는 그 획득과 관련된, 특히 날짜, 시간, 위치, 또는 온도 또는 대기 상태, 분광계의 온도, 적어도 하나의 물질의 온도, 분광계 식별 데이터, 적어도 하나의 물질의 배치(batch), 적어도 하나의 물질 제조업체, 사용자, 사진, 위성 데이터와 같은 적어도 하나의 환경과 같은, 상술한 바와 같은 전자기 스펙트럼과 관련된 정보를 포함하는 적어도 하나의 정보를 가리킬 수 있다. 따라서, "정보를 제공"이라는 용어는, 적어도 하나의 통신 인터페이스를 통해서, 특정 정보의 조각을 데이터 조각의 형태로 제 1 서버로부터 제 2 서버로 또는 그 반대로 전송하는 처리에 관한 것이다.
또한, "시스템"이라는 용어는 적어도 2개의 구성 요소를 포함하는 장치를 가리키며, 여기서 구성 요소 중 적어도 2개는 개별 구성 요소이지만, 구성 요소 중 2개 이상이 하나의 구성 요소로 통합될 수도 있으며, 구성 요소는 일종의 통신 처리 또는 일종의 모니터링과 같은 공동 작업을 수행하도록 구성된다. 특히, "통신 시스템"이라는 용어는, 일반적으로 사용되는 바와 같이, 적어도 제 1 서버, 제 2 서버, 및 서버들 사이에서 일부 데이터를 전송하도록 구성된 통신 인터페이스를 포함하는 시스템을 지칭한다. 이하 설명하는 바와 같이, 본 발명에 따른 통신 시스템은 클라우드 서버, 제 1 서버, 적어도 하나의 제 2 서버, 적어도 하나의 제 3 서버 및 다양한 통신 인터페이스를 포함한다. 더 일반적으로 사용되는 "통신 인터페이스"라는 용어는 데이터의 전송을 위해 지정된 전송 채널을 가리킨다. 여기서, 통신 인터페이스는 적어도 하나의 데이터를 제 1 서버로부터 제 2 서버로, 또는 제 2 서버로부터 제 1 서버로 단방향으로 포워딩하도록 구성된 단방향 인터페이스로 배열될 수 있다. 다른 방안으로, 통신 인터페이스는 적어도 하나의 데이터를 제 1 서버로부터 제 2 서버로 또는 그 반대로의 두 방향 중 하나로 포워딩하도록 구성된 양방향 인터페이스로서 배열될 수도 있다. 따라서, 다른 방안으로, 특정한 양방향 인터페이스는 서로 반대 방향으로 데이터를 전송하도록 구성된 2개의 개별 단방향 인터페이스로 대체될 수 있다. 데이터 전송을 위해서, 통신 인터페이스는 유선(wire-bound) 요소 또는 무선 요소를 포함할 수 있다. 예로서, 유선 요소는, 구리 와이어 또는 금 와이어와 같은 금속 와이어; USB(Universal Serial Bus)와 같은 컴퓨터 버스 시스템; 또는 광섬유 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있는 반면, 무선 요소는 무선 송신기 또는 블루투스 요소를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 종류의 통신 인터페이스도 가능하다. 본 명세서에서 더 사용되는 "제 1 통신 인터페이스", "제 2 통신 인터페이스", "제 3 통신 인터페이스", 및 "제 4 통신 인터페이스"라는 용어는 2개의 개별적으로 할당된 서버 사이의 통신에 사용되는 4개의 개별 통신 인터페이스를 가리킨다.
본 명세서에 더 사용되는 용어 "서버"는 일반적으로, "클라이언트"라고 표시되는 다른 장치에 리소스를 제공하도록 구성된 장치에 관한 것으로, 여기서 "리소스"는 특히 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위한 컴퓨팅 성능이나; 또는 적어도 하나의 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 용량 중 적어도 하나를 포함한다. 예를 들어, 클라이언트는 단일 컴퓨터 프로그램을 실행하거나, 다수 서버에 분산된 데이터 조각을 저장할 수 있는 반면, 단일 서버는 프로그램 실행 및 저장 요건 중 적어도 하나와 관련하여 다수 클라이언트에 서비스를 제공할 수 있다. 로컬 네트워크 내에 배치된 이러한 장치를 나타내는 "서버"라는 용어와 대조적으로, "클라우드 서버"라는 용어는 인터넷을 통해 클라이언트의 요청에 따라 액세스할 수 있는 일종의 서버와 관련된다. 그 결과, 클라우드 서버의 위치나 클라우드 서버의 직접적인 능동 관리 모두에 클라이언트는 액세스할 수 없다. 본 발명과 관련해서, "제 1 서버", "제 2 서버" 및 "제 3 서버"라는 용어는 로컬 네트워크 내에 각각 배열된 3개의 개별 서버를 지칭하며, 여기서 제 2 서버 및 제 3 서버는, 아래에서 더 설명하는 바와 같이, 하나의 네트워크에 배열된 단일 장치로 통합되는 반면, "클라우드 서버"라는 용어는 클라이언트의 요청에 따라 인터넷을 통해 액세스할 수 있는 종류의 서버를 가리킨다.
위에서 설명한 "스펙트럼 정보"라는 용어는 전자기 스펙트럼과 관련하여 데이터의 적어도 하나의 조각과 관련된 정보의 조각을 가리킨다. 본 명세서에서 사용되는 "스펙트럼 정보"는 알려지지 않은 컨텐츠 및 알려지지 않은 물리적 특성의 특정 샘플을 가리키는 스펙트럼 정보에 관한 것인 반면, 용어 "기준 스펙트럼 정보"는 기준 샘플을 가리키는 스펙트럼 정보에 관한 것이며, 여기서 용어 "기준 샘플"은 알고 있는 컨텐츠 및 알고 있는 물리적 특성의 샘플을 나타낸다. 본 명세서에서 사용되는 "기준 분석 데이터"라는 용어는 기준 샘플의 알고 있는 컨텐츠 및 알고 있는 물리적 특성과 관련된 적어도 하나의 데이터를 의미한다. 본 발명에 따르면, 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터는 제 1 서버에 의해 클라우드 서버에 제공된다. 또한, 본 발명에 따르면, 스펙트럼 정보는 제 2 통신 인터페이스를 사용해서 클라우드 서버에 간접적으로 제공된다. 또한, 본 명세서에서 "직접적으로"라는 용어는, 스펙트럼 정보가 우회 없이 클라우드 서버에 제공되는 방식으로, 제 2 통신 인터페이스가 적어도 하나의 제 2 서버를 클라우드 서버와 접속하는 구성을 의미한다. 이와 달리, "간접적으로"라는 용어는 제 2 통신 인터페이스가 적어도 하나의 제 2 서버를 다른 서버와 특히, 스펙트럼 정보가 제공되는 제 1 서버와 먼저 접속하는 구성을 가리키며, 여기서 다른 서버, 특히 제 1 서버는, 후속적으로 제 1 서버로부터 클라우드 서버로 스펙트럼 정보를 제공하도록 구성된 제 4 통신 인터페이스를 갖는다. 이하 더 상세히 설명되는 바와 같이, 스펙트럼 정보는 따라서 다른 서버, 특히 제 1 서버에 의해 수행될 수 있는 수정의 대상이 될 수 있다. 그러나, 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 간접적으로 제공하는 다양한 방식이 상정될 수 있다.
본 발명에 따르면, 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터는 교정 모델을 생성하기 위해 사용된다. 일반적으로 사용되는 "교정 모델"이라는 용어는, 이 모델이 사용하는 알려지지 않은 컨텐츠 및 알려지지 않은 물리적 특성의 특정 샘플과 관련된 스펙트럼 정보로부터 분석 데이터를 도출할 수 있도록, 기준 스펙트럼 정보와 기준 분석 데이터의 상관 관계를 포함하는 모델을 가리킨다. 본 명세서에서, 기준 스펙트럼 정보를 기준 분석 데이터와 연관시키는 처리를 "교정 모델 생성"이라는 용어로 설명하고, "교정 모델 적용"이라는 용어는 알려지지 않은 컨텐츠 및 알려지지 않은 물리적 특성의 특정 샘플과 관련된 스펙트럼 정보로부터 분석 데이터를 취득하는 추가 처리를 의미한다. 본 발명에 따르면, 이 처리는 클라우드 서버에 의해 수행되며, 이를 위해서 클라우드 서버는 제 1 서버에 의해 클라우드 서버에 제공되는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용한다.
또한, 본 발명에 따르면, 교정 모델은, 분석 데이터의 설명을 위해, 적어도 하나의 파라미터를 사용해서 구현되고, 일반적으로는 파라미터 세트를 사용해서 구현된다. 적어도 하나의 파라미터에 기초해서, 교정 모델은 특히, 하나 이상의 파라미터만을 사용해서 기준 분석 데이터에 대한 기준 스펙트럼 정보의 상관 관계의 편차를 임계값 미만으로 함으로써, 합리적인 방식으로 상관 관계를 충분히 나타내도록 구성된다. 본 명세서에 사용되는 용어 "파라미터"는 특정 물질이 분석 데이터에 미치는 영향의 표현을 가리킨다. 파라미터에 대한 특정 예가 아래에 나와있다.
따라서, 본 명세서에서 사용되는 "적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 추출하는"이라는 용어는, 특정 샘플의 실제 측정에서 획득된 스펙트럼 정보의 조정을 위한 교정 모델을 사용해서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 결정하는 처리를 가리킨다. 그 결과, 특정 샘플의 분석 데이터는 적어도 하나의 파라미터에 의해 충분히 기술된다. 결과적으로, 적어도 하나의 파라미터는, 특정 샘플의 컨텐츠 및 물리적 특성에 대한 일종의 시놉시스로서 사용될 수 있다. 일반적으로 적어도 하나의 파라미터에 사용되는 데이터의 양은, 관련 스펙트럼을 설명하는 데 필요한 데이터 양의 일부분만을 이룬다. 본 발명에 따르면, 이 프로세스는 또한 클라우드 서버에 의해 수행되며, 이를 위해 클라우드 서버는 클라우드 서버 내에서 이용 가능한 적어도 하나의 제 2 서버 및 교정 모델에 의해 직접 또는 간접적으로 클라우드 서버에 제공되는 스펙트럼 정보를 사용한다.
또한, 본 발명에 따르면, 취급 데이터는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 결정된다. 일반적으로 사용되는 용어 "값"은 적어도 하나의 파라미터의 컨텐츠에 따라서, 논리 코드를 가리키거나 또는 숫자 코드를 가리킨다. 본 명세서에 사용되는 용어 "취급 데이터"는, 특히 모니터링 시스템을 사용해서 모니터되는 적어도 하나의 물질의 제안된 취급과 관련된 적어도 하나의 데이터를 지칭하며, 하기에 보다 상세하게 설명한다. 따라서, 본 명세서에서 더 사용되는 용어 "취급 데이터를 결정"은, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서, 모니터되는 적어도 하나의 물질의 제안된 취급과 관련된 적어도 하나의 데이터를 생성하는 처리를 가리킨다. 본 발명에 따르면, 이 처리는 제 1 서버에 의해 수행되며, 이를 위해 제 1 서버는 제 1 통신 인터페이스를 통해 클라우드 서버에 의해 제 1 서버에 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용한다.
또한, 본 발명에 따르면, 취급 데이터는, 제 1 서버와 각각의 제 3 서버 사이의 특정 제 3 통신 인터페이스를 사용하여, 적어도 하나의 제 3 서버에 제공된다. 여기서, 취급 데이터는 제 3 서버의 데이터 저장 장치에 저장되거나, 혹은 무선 인터페이스 및/또는 유선 접속과 같은, 적어도 하나의 인터페이스를 통해서 제공될 수 있는 별도의 저장 장치에 저장될 수도 있다.
위에서 및 아래에서 설명하는 바와 같이, 특정 제 3 서버는, 대응하는 제 2 서버와 함께 단일 네트워크에 배치된 단일 유닛으로 제공될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 "취급 데이터를 제공"이라는 용어는, 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 방법의 단계 (iv)와 관련하여 아래에 표시되는 취급 데이터에 따른, 적어도 하나 물질을 취급할 수 있도록, 제 1 서버에 의해 생성되는, 모니터되는 적어도 하나의 물질의 제안된 취급과 관련된 적어도 하나의 데이터를 포워딩하는 처리를 가리킨다.
이를 위해, 제 3 서버는 취급 데이터와 관련된 정보 중 적어도 하나를 사용자에게 제공하도록 지정된 사용자 인터페이스를 포함하거나 혹은 구동할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "사용자 인터페이스"는 정보의 조각을, 특히 취급 데이터를 전자적으로, 시각적으로, 청각적으로 또는 이들의 임의의 조합으로 사용자 호의적인(user-receptive) 방식으로, 더 바람직하게는 사용자 친화적인 방식으로, 사용자에게 제공하도록 지정된 장치를 가리킨다. 일반적으로 사용되는 "사용자 호의적인 방식"이라는 용어는, 수신한 정보의 조각을 인간이 원하는 방식으로 이해할 수 있도록, 인간에게 정보를 제공하는 방식에 관한 것이다. 이를 위해, 사용자 인터페이스는 바람직하게는 개인용 컴퓨터 또는 이동 통신 장치 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로 사용되는 "개인용 컴퓨터"라는 용어는, 일반적으로 고정된 위치에 배치되는 컴퓨터 장치를 가리키며, 반면 "이동 통신 장치"라는 용어는 사용자가 휴대할 수 있는, 따라서 사용자와 함께 이동할 수 있는 스마트폰, 태블릿 또는 개인용 디지털 장치 중 적어도 하나를 가리킨다. 결과적으로, 사용자가 반복해서 돌아올 수 있는 고정된 위치 및/또는 사용자가 현재 있는 위치에서, 취급 데이터를 사용자에게 제공하는 것이 가능할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스는, 취급 데이터와 관련된 정보의 적어도 하나의 아이템을, 특히 대응하는 정보의 조각을 나타내는 적어도 하나의 언어의 일반 텍스트나 또는 그래픽 기호 중 적어도 하나에 의해 사용자에게 표시함으로써 시각적 방식으로 제공하도록 지정된 모니터를 포함할 수 있다. 그러나 WO 2020/014073 A1에 제안된 녹색, 황색 및 적색의 3가지 표시자가 있는 신호등 스타일 표현을 사용하는 것은, 추천 절차에 대한 명확한 표시를 포함하지 않기 때문에, "취급 데이터"로서 간주되지 않는다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 사용자 인터페이스는 취급 데이터와 관련된 정보의 적어도 하나의 아이템을 특히 적어도 하나의 스피커를 사용해서 청각적 방식으로 제공하도록 지정될 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 스피커는 모니터 대상 물질의 위치에 가깝게 혹은 사용자가 일반적으로 있을 수 있는 위치에 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, 사용자가 모니터를 관찰하지 않는 경우 및 이동 통신 장치를 휴대하지 않는 경우에도 정보가 사용자에게 도달할 수 있는 것을 보장할 수 있다.
이와 달리 혹은 이에 더해서, 제 3 서버는 취급 데이터를 취급 유닛 중 적어도 하나에 제공하도록 지정될 수 있다. 여기서, 취급 데이터는 유선 또는 무선 접속과 같은 직접적인 방식으로 또는 적어도 하나의 추가 취급 유닛을 통하는 것과 같은 간접적인 방식으로 취급 유닛 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 일반적으로 사용되는 "취급 유닛"이라는 용어는, 적어도 하나의 물질의 원하는 취급이 취급 데이터에 따라 수행되는 방식으로 적어도 하나의 물질에 영향을 미치도록 지정된 적어도 하나의 장치를 가리킨다. 취급 유닛의 바람직한 실시예를 아래에서 보다 상세하게 설명한다. 그러나 다른 종류의 취급 유닛도 상정할 수 있다.
이와 달리 혹은 이에 더해서, 제 3 서버는 취급 데이터를 적어도 하나의 시뮬레이션 시스템에 제공하도록 지정될 수 있으며, 여기서 시뮬레이션 시스템은 제 3 서버 또는 추가 취급 유닛 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 일반적으로 사용되는 "시뮬레이션 시스템"이라는 용어는, 기술 시스템을 실제로 구현할 필요 없이 기술 시스템의 동작을 관찰하기 위해서, 데이터의 적어도 하나의 조각을 사용해서, 특히 취급 데이터를 사용해서 실제 또는 예상되는 기술 시스템의 모델링을 수행하도록 구성된 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 가리킨다. 본 발명과 관련해서, 시뮬레이션 시스템은, 취급 데이터에 의해 수정되는 기술 시스템의 현재 상태에 따라서, 예측 유지보수, 기술 시스템과 관련된 파라미터의 최적화, 또는 모델링의 최적화 중 적어도 하나에 사용될 수 있다. 나아가, 취급 데이터는 다수의 기술 시스템에 걸쳐서 모델링을 수행하기 위한 추가 기술 시스템과 관련된 다른 데이터와 함께 제공될 수도 있다.
특히 본 발명에 따르면, 각각의 서버는 통신 시스템 내에서 결정적인 역할을 하도록 구성된다. 이를 위해, 이 시스템은 개개의 서버들 사이에서 특별히 적응된 분산 방식으로 모니터 대상 물질의 광학 분광계에 의해 획득된 스펙트럼 정보를 처리할 수 있도록 구성된다. 그 결과, 적어도 하나의 물질을 모니터하는 데 사용되는 스펙트럼 정보가 사용자에 의해 제공되는 반면, 스펙트럼 정보의 처리는 스펙트럼 정보의 평가에 익숙한 제 1 인스턴스에 의해 수행되고, 한편 적어도 하나의 물질을 적절하게 취급할 수 있도록 사용자가 요구하는 취급 데이터는, 이것에 익숙한 제 2 인스턴스에 의해 생성된다. 결과적으로, 통신 시스템은 따라서, 원하는 취급 데이터를 생성해서 사용자에게 제공하도록 지정된, 바람직하게는 완전 자동 절차 내에서, 스펙트럼 정보의 평가와 관련하여 분산 방식의 최상의 사례를 제공하는 동시에, 스펙트럼 정보를 처리하는 동안 높은 데이터 보호 표준에 따른 특정 데이터 교환을 제공할 수 있다.
특히, 분광 데이터는 사용자의 사이트에서 실시간으로 생성되고, 추가적인 사용을 위해서 제 2 서버에서 이용될 수 있다. 분광 데이터를 생성하도록 지정된 하드웨어가 변경되지 않는 한, 사용자의 사이트에서 소프트웨어 업데이트나 인프라 변경이 필요하지 않다. 사용자의 사이트에서 분광 데이터만, 기본적인 교정 모델 없이는 취급 데이터를 생성할 수 없는 방식으로, 생성되어서 전송을 위해 저장된다. 이와 달리, 실제 취급 데이터는, 클라우드 서버가 교정 모델을 사용해서 생성한 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 제 1 서버에 의해 생성되며, 이로써 특히 교정 모델 및 취급 데이터의 생성과 관련된 중요한 정보는, 서로 분리된 두 개의 개별 사이트에서 안전하게 관리 및 저장될 수 있다. 이하, 도면에 도시된 바와 같이, 여러 사용자로부터의 데이터를 사용해서 계통(systematic)을 결정할 수 있다. 여기서, 교정 및 취급 데이터 모델은, 여러 사용자의 사이트에서의 분광 데이터의 생성을 왜곡하는 일 없이, 지속적으로 업데이트되고 복구될(refound) 수 있다.
이러한 고려 사항에 기초해서, 제 1 서버는, 먼저 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 클라우드 서버에 제공하고, 추가로 클라우드로부터 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 수신하도록 구성된, 제 1 통신 인터페이스를 포함한다. 따라서, 제 1 통신 인터페이스는 바람직하게는 양방향 인터페이스로서 배열될 수 있고, 또는 다른 방안으로 반대 방향으로 배열된 2개의 개별 단방향 인터페이스를 포함할 수도 있다. 또한, 제 1 서버는 클라우드 서버가 제공하는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하여 취급 데이터를 결정하고, 취급 데이터를 적어도 하나의 제 3 서버에 제공하도록 구성된 적어도 하나의 제 3 통신 인터페이스를 더 포함하도록 구성된다.
나아가, 제 1 서버는, 제 2 통신 인터페이스를 통해 적어도 하나의 제 2 서버로부터 스펙트럼 정보를 수신하고, 이를 제 4 통신 인터페이스를 통해 클라우드 서버에 제공하도록 구성될 수 있다. 이로써, 제 1 서버는 스펙트럼 정보를 수정하도록 구성될 수 있다. 일반적으로 사용되는 "수정하는" 및 "수정"이라는 용어는 데이터에 대해 적어도 하나의 알고리즘을 적용함으로써 데이터, 특히 스펙트럼 정보를 전달하는 데이터의 변경을 가리키며, 여기서 알고리즘은 데이터에 대한 적어도 하나의 특정한 동작을 행사하도록(exert) 구성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이 동작은 바람직하게는 분광 정보 또는 관련 메타데이터를 포함하는 데이터의 선택, 필터링, 결합, 분류, 그룹화, 또는 분석 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 그러나 다른 종류의 동작도 가능하다.
또한, 이러한 고려 사항에 기초하여, 각각의 제 2 서버는 클라우드 서버에 스펙트럼 정보를 제공하도록 구성된, 대응하는 제 2 통신 인터페이스를 포함한다. 위에 나타낸 바와 같이, 스펙트럼 정보는 대응하는 제 2 통신 인터페이스를 통해 클라우드 서버로 직접 전송될 수도 있고, 바람직하게는 먼저 제 2 통신 인터페이스를 통해 제 1 서버로 전송되고, 후속해서 제 4 통신 인터페이스를 통해서 제 1 서버로부터 클라우드 서버로 전송될 수 있다. 직접 전송을 선택하면 적어도 하나의 제 2 서버를 클라우드 서버에 직접 접속하는 이점이 있는 반면, 간접 전송은, 클라우드 서버가 제 1 서버와만 통신하고 제 1 서버는 다른 서버, 즉 하나 이상의 제 2 서버 및 하나 이상의 제 3 서버와의 통신을 담당하기 때문에, 전반적으로 덜 복잡한 통신 시스템이 필요하다는 다른 이점이 있다.
또한, 이러한 고려 사항에 기초하여, 클라우드 서버는, 제 1 서버가 제공하는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용하여 교정 모델을 생성하는 것, 제 2 서버가 제공하는 스펙트럼 정보에 정량적 모델링 및 정성적 모델링을 포함할 수 있는 교정 모델을 적용함으로써, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 추출하는 것, 및 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제 1 통신 인터페이스를 통해 제 1 서버에 제공하는 것 중 적어도 하나의 상기 나타낸 동작을 클라우드 서버 내에서 수행하도록 구성된다. 클라우드 서버 내에서 표시된 동작을 수행하기 위한 인프라가 필요한 경우, 클라우드 서버 내에서 인프라를 생성 및 유지하기 위한 목적으로, 적어도 하나의 추가 서버가 사용될 수 있다.
특히 바람직한 실시예에서, 교정 모델은, 적어도 하나의 데이터 전처리 방법, 선택된 특징들의 세트, 및 적어도 하나의 학습 알고리즘의 조합을 적용함으로써, 생성될 수 있다. 일반적으로 사용되는 "데이터 전처리 방법"이라는 용어는 특히 산란 보정, 기준선 보정, 평활화 또는 스케일링 중 적어도 하나를 사용해서 원시 데이터를 수정하는 처리를 가리킨다. 또한, 선택된 특징들의 세트는, 바람직하게는 적어도 하나의 특정 픽셀 또는 적어도 하나의 특정 파장으로부터 선택되는, 적어도 하나의 특정 데이터 아이템을 가리킬 수 있다. 또한 일반적으로 사용되는 "학습 알고리즘"이라는 용어는 적어도 하나의 알고 있는 데이터 세트에서 적어도 하나의 패턴을 추출하는 처리에 관한 것으로, 여기서 적어도 하나의 패턴은 이후에 적어도 하나의 알려지지 않은 데이터 세트에 적용될 수 있다. 나아가, 추가 알려지지 않은 데이터 세트를 사용해서, 적어도 하나의 패턴이 더 정제될(refined) 수도 있다. 여기서, 학습 알고리즘은 바람직하게는 머신 학습 알고리즘 또는 딥 러닝 알고리즘 중에서 선택될 수 있다.
특히, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 결정하는 것은 바람직하게는, 알고 있는 파라미터에 대한 알고 있는 값을 알고 있는 취급 데이터와 조합한 것에 적어도 하나의 학습 알고리즘을 적용함으로써 수행될 수 있다. 여기서, 학습 알고리즘은 회귀 알고리즘 또는 분류 알고리즘 중 적어도 하나로부터 선택된 적어도 하나의 알고리즘을 포함할 수 있다. 예를 들어, 다음 알고리즘 중 적어도 하나가 사용될 수 있다: 부분 최소 자승 회귀; 판별 분석; 나이브 베이즈, 무차별 대입(Brute-force) MAP 학습, 베이즈 빌리프(Bayes Belief) 네트워크, 베이즈 옵티멀 분류기(Bayes Optimal classifier)와 같은 베이지안 알고리즘; 다수 커널이 있는 서포트 벡터 머신; 랜덤 포레스트, CART와 같은 결정 트리 알고리즘; LASSO, 릿지(Ridge), 엘라스틱 넷(Elastic net)과 같은 로지스틱 및 선형 회귀; 단변량 일반화 및 혼합 모델(univariate generalized and mixed models)과 같은 통계 분석; 완전 접속 NN, 컨볼루션 NN, 순환 NN과 같은 신경망(NN) 알고리즘; 가우스 프로세스 회귀, 가우스 그래픽 네트워크와 같은 가우스 모델링; 비-음수 행렬 분해(non-negative matrix factorization), PCA(principal component analysis), t-sne, LLE와 같은 비지도 학습 방법. 그러나 다른 종류의 학습 알고리즘도 가능하다.
또한 이러한 고려 사항에 기초해서, 각각의 제 3 서버는 취급 데이터를 적어도 하나의 제 3 서버에 제공하도록 구성된 대응하는 제 3 통신 인터페이스를 포함한다. 상기 및 하기에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 각각의 제 3 서버는, 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 표시하거나, 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 취급 유닛 또는 시뮬레이션 시스템 중 적어도 하나에 이를 제공함으로써, 취급 데이터와 관련된 정보 중 적어도 하나의 아이템을 더 처리하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질의 현장 모니터하는 모니터링 시스템이 개시된다. 본 명세서에 더 사용되는 "모니터링"이라는 용어는 사용자 상호작용 없이 획득한 데이터로부터 원하는 정보를, 바람직하게는 연속적으로 취득하는 처리를 가리키며, 본 명세서에서 "측정"이라는 용어는 사용자 상호작용 없이 데이터의 조각을 획득하는 처리에 관한 것이다. 이를 위해 복수의 측정 신호가 생성되고 평가되며, 이로부터 원하는 정보가 결정된다. 여기서, 복수의 측정 신호는 고정 또는 가변 시간 간격 내에서 또는 이와 달리 혹은 이에 더해서 적어도 하나의 미리 지정된 이벤트의 발생 시에, 기록 및/또는 평가될 수도 있다. 일반적으로 사용되는 "현장에서 모니터하는"이라는 용어는 적어도 하나의 물질이 이미 위치되어 있는 위치에서, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질과 관련된 데이터의 조각을 획득하는 것에 관한 것으로, 특히 적어도 하나의 물질 샘플을 수집하고 다른 위치에서 분석하지 않아도 된다. 결과적으로, 모니터링 시스템은 적어도 하나의 속성을 결정하도록 적어도 하나의 물질의 위치에 할당될 수 있다는 이점이 있다.
이미 위에서 언급한 바와 같이, 용어 "시스템"은 적어도 2개의 구성 요소를 포함하는 장치를 가리키며, 여기서 구성 요소 중 적어도 2개는 개별 구성 요소이지만, 구성 요소 중 2개 이상이 하나의 구성 요소로 통합될 수도 있고, 이 때 구성 요소는, 일종의 모니터링을 핸들링하는 것과 같은, 공동 작업을 수행하도록 구성된다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 용어 "모니터링 시스템"은 적어도 2개의 개별 구성 요소를 포함하는 시스템을 가라키며, 여기서 각각의 구성 요소는 측정 신호의 생성과 평가 중 적어도 하나를 위해 지정된다. 특히, 본 발명에 따른 모니터링 시스템은 특히 바람직하게는 연속적으로 적어도 하나의 물질과 관련된 적어도 하나의 파라미터를 결정하고, 이로부터 원하는 처리 데이터를 얻도록 지정될 수 있다.
따라서, 가스 스크러빙 처리에 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템은,
- 본 명세서에서 설명된 통신 시스템과,
o 적어도 하나의 물질과 관련된 스펙트럼 정보를 획득하고,
o 적어도 하나의 서버에 스펙트럼 정보를 제공하도록
지정된 광학 분광계
를 포함한다.
결과적으로, 본 발명에 따른 모니터링 시스템은 본 명세서곳에서 설명된 통신 시스템 및 광학 분광계를 포함한다. 결과적으로, 적어도 하나의 물질과 관련된 적어도 하나의 파라미터를 결정하는 데 사용되는 광학 신호를 생성하고, 이로부터 원하는 취급 데이터를 취득하는 데 사용되는 광학 신호를 생성하도록 지정된다. 일반적으로 사용되는 용어 "광학"은 380nm 내지 780nm의 파장 및 인접한 파장 범위, 특히 근적외선(NIR) 스펙트럼 범위의 적어도 일부를 갖는 전자기파를 가리킨다. 일반적으로 NIR 스펙트럼 범위는 780nm에서 2500nm의 파장을 포함하는 것으로 간주된다. 그러나 "광학"이라는 용어는 NIR 스펙트럼 범위 밖의 추가 파장, 예를 들어 2.5㎛를 초과하는 파장을 가진 다른 적외선 스펙트럼 범위, 특히 최대 2.6㎛, 최대 3.1㎛, 최대 3.5㎛, 최대 5㎛, 최대 5.5㎛, 최대 6㎛, 최대 20㎛ 또는 최대 40㎛의 파장을 커버하는 것으로 간주된다. 250nm 내지 5㎛, 바람직하게는 400nm 내지 3㎛, 더욱 바람직하게는 1250nm 내지 2.7㎛의 파장은 본원에 사용된 정의에 따른 용어 "광학"에 포함된다. 따라서, 본 명세서에서 사용되는 용어 "광"은 표시된 파장 범위 내에서 적어도 하나의 파장을 갖는 방사에 관한 것이다.
추가로 일반적으로 사용되는 용어 "스펙트럼"은 광학 스펙트럼 범위, 특히 위에 나타낸 바와 같은 근적외선(NIR) 스펙트럼 범위의 분할을 의미한다. 본 명세서에서, 스펙트럼의 각 부분은 신호 파장 및 대응하는 신호 강도에 의해 정의되는 광 신호로 구성된다. 또한 일반적으로 사용되는 "광학 분광계"라는 용어는 스펙트럼 정보를 획득할 수 있는 장치에 관한 것으로, 여기서 "스펙트럼 정보를 획득한다"는 거은 스펙트럼의 대응하는 파장 또는 파장 간격과 같은 그 파티션에 대한 신호 강도를 기록하는 것을 가리키며, 신호 강도는 바람직하게는 추가 평가를 위해 사용될 수 있는 전기 신호로서 제공될 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 모니터링 프로세스를 수행하기 위해, 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 광학 스펙트럼은 현장에서 반복적으로 획득될 수 있다.
광학 분광계는 바람직하게는 분산 요소를 포함할 수 있다. 일반적으로 사용되는 "분산 요소"는 적어도 하나의 물질로부터 입사광을 구성 파장 신호의 스펙트럼으로 분리하도록 지정된 장치를 가리키며, 구성 파장 신호 각각의 강도는 이후에 이하에서 더 자세히 설명하는 단일 검출기 또는 검출기 어레이에 의해 생성된 검출기 신호의 형태로 결정된다. 여기서, 분산 요소는 바람직하게는 적어도 하나의 회절 요소 또는 적어도 하나의 간섭계 요소 중에서 선택될 수 있다. 여기서, 적어도 하나의 회절 요소는 프리즘 또는 광학 격자 중에서 선택될 수 있고, 여기서 적어도 하나의 간섭계 요소는 간섭 필터, 특히 대역통과 필터, 대역 제거 필터, 브래그 필터, 선형 가변 필터, 파브리 페로(Fabry-Perot) 간섭계 또는 마이켈슨(Michelson) 간섭계와 같은 길이 가변 필터 중에서 선택될 수 있다. 일반적으로 사용되는 "대역 통과 필터"라는 용어는 2개의 컷오프 파장 사이의 파장의 대역은 투과하면서, 대역 외부에서 감쇠하도록 설계된 광학 요소를 의미한다. 다른 방안으로, "대역 제거 필터"는 대역 외부에서는 투과하면서 대역 내에서 감쇠하도록 설계되었다. 또한 일반적으로 사용되는 "브래그 필터"라는 용어는 광학 도파관 또는 유리 기판의 코어의 짧은 세그먼트로 구성되는 특정 타입의 대역 제거 필터에 관한 것이다. 여기서, 굴절률의 주기적인 변화는, 대역 내의 파장을 감쇠시키고 대역 외부의 파장은 방해받지 않고 통과시켜서, 대역 제거 필터의 역할을 하도록 설계된, 파장 맞춤 유전체 미러로서 사용된다. 또한 일반적으로 사용되는 "길이 가변 필터"라는 용어는 특히, 필터의 연속 배열로 제공될 수 있는 복수의 간섭 필터, 특히 대역통과 필터를 포함하는 광학 필터를 가리킨다. 여기서, 각각의 필터는, 가변 길이 필터의 수신 표면에서 용어 "길이"로 표시된 단일 차원을 따라서, 바람직하게는 연속적으로, 필터 상의 각각의 공간 위치에 대해 가변 중심 파장을 갖는 대역통과를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 가변 중심 파장은 필터 상의 공간 위치의 선형 함수일 수 있으며, 이 경우 길이 가변 필터는 "선형 가변 필터"를 가리킨다. 그러나 가변 중심 파장과 필터의 공간적 위치 사이의 관계에는 다른 종류의 함수가 적용될 수도 있다. 특정 실시예에서, 길이 가변 필터는 웨지 필터일 수 있으며, 이는 투명 기판 상에 적어도 하나의 반응 코팅을 배치하도록 지정되며, 여기서 반응 코팅은 공간적으로 가변적인 특성, 특히 공간적으로 가변적인 두께를 나타낼 수 있다. 또한, "파브리 페로 간섭계"는 2개의 평행한 반사 표면을 갖는 광학 공동을 포함하는 것으로, 이 2개의 평행한 반사 표면은 광학 공동과 공진 상태일 때 광파만이 광학 공동을 통과할 수 있게 하는 것이다. 나아가, 입사광을 수신하고 이를 분산 요소로 전달하도록 설계된 추가 광학 요소가 사용될 수도 있다. 더 자세한 내용은 WO 2019/115594 A1, WO 2019/115595 A1 또는 WO 2019/115596 A1을 가리킬 수 있다.
다른 방안으로, 광학 분광계는 적어도 하나의 FTIR(Fourier-transform infrared spectroscopy) 분광 광도계를 포함할 수 있다. 여기서, 광학 분광계는 적어도 하나의 광대역 광원 및 마이켈슨 간섭계와 같은 적어도 하나의 간섭계 요소를 포함할 수 있다. FTIR 분광 광도계는, 시간-의존 스펙트럼을 가진 적어도 하나의 광 빔으로 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, FTIR 분광 광도계는 바람직하게는 적어도 하나의 이동 미러 요소를 포함할 수 있으며, 미러 요소를 이동시킴으로써, 광대역 광원에 의해 생성된 광 빔은 간섭계 요소에 의해 차단 및 투과를 교번할 있다. 광학 분광계는 또한, 미러 요소를 제어하도록 구성될 수 있는 적어도 하나의 MEMS(microelectromechanical system)를 포함할 수 있다. 또한, FTIR 분광 광도계는 파장에 따라 광빔을 변조하도록 구성될 수 있어, 여러 파장이 다양한 속도로 변조될 수 있다.
광은 단일 검출기에 충돌할 수도 있고 또는 검출기 어레이에 충돌할 수도 있다. 일반적으로 사용되는 용어 "검출기 어레이"는, 광학 센서 중 적어도 하나에 충돌하는 입사광의 강도를 측정하도록 지정된 복수의 광학 센서를 포함하는 장치에 관한 것이다. 여기서, 각각의 센서는 바람직하게는 특정 파장에서 입사광의 강도를 측정하도록 지정될 수 있다. 따라서, 검출기 어레이는 바람직하게는 일련의 광학 센서의 형태로 위치될 수 있는 광학 센서의 시퀀스를 포함할 수 있으며, 여기서 일련의 광학 센서는 바람직하게는 가변 길이 필터의 길이를 따라 각각의 광학 필터의 연속 배열에 대해서 평행한 방식으로 배치될 수 있다. 따라서, 검출기 어레이는 바람직하게는, 일련의 개별 광학 센서를 포함할 수 있는데, 이는 특히 바람직하게는 가변 길이 필터의 길이를 따라서 1차원 매트릭스로서 단일 라인으로 또는 특히 가능한 한 많은 입사광의 강도를 수신하기 위해서, 특히 2차원 매트릭스의 형태로 특히, 2개, 3개 또는 4개의 평행선으로서 배열될 수 있다. 따라서, 1차원 1 x N 행렬 또는 직사각형 2차원 M x N 행렬이 얻어질 수 있도록, 한 방향의 픽셀 수 N은 다른 방향의 픽셀 수 M에 비해 더 많을 수도 있으며, 여기서 M < 10 및 N ≥ 10이고, 바람직하게는 N ≥ 20이며, 보다 바람직하게는 N ≥ 50이다. 나아가, 본 명세서에서 사용되는 매트릭스는 엇갈린 배열로 배치될 수도 있다. 여기서, 각각의 광 센서는 특히 일련의 광 센서의 제조를 용이하게 하기 위해서, 동일한 혹은 허용 오차 수준 내에서 유사한 광 감도를 가질 수 있다. 다른 방안으로, 일련의 광학 센서에 사용되는 광학 센서 각각은, 일련의 광학 센서에 따른 파장을 가진 광학 감도의 광학 감도의 증가 변화 또는 감소 변화를 제공함으로써, 가변 길이 필터의 다양한 투과율 특성에 따라 변할 수 있는 다양한 광학 감도를 보일 수 있다. 그러나 다른 종류의 배열도 가능하다.
특히, 복수의 픽셀화된 센서를 포함할 수 있는 검출기 어레이가 사용될 수 있으며, 여기서 픽셀화된 센서 각각은 분산 요소에 의해 제공되는 구성 파장 신호 중 하나의 적어도 일부를 수신하도록 구성된다. 위에서 언급한 바와 같이, 각각의 구성 파장 신호는, 이로써, 각각의 구성 파장의 강도 또는 진폭과 관련된다. 일반적으로 사용되는 "픽셀화된 광학 센서" 또는 "픽셀화된 센서"라는 용어는, 개별 픽셀 센서의 어레이를 포함하는 광학 센서를 가리키며, 여기서 개별 픽셀 센서 각각은, 입사광의 강도에 따른 전기 신호를 생성하도록 구성된 방사 감응 영역을 적어도 구비하며, 여기서 전기 신호는 특히 추가의 평가를 위해 평가 유닛에 제공될 수 있다. 여기서, 각각의 개별 픽셀 센서에 의해 구성되는 방사 감응 영역은 특히, 개별 픽셀 센서에 충돌하는 입사광을 수신하도록 구성된 단일의 균일한 방사 감응 영역일 수 있다. 그러나, 픽셀화된 센서의 다른 배열도 상정할 수 있다. 또한, 위에서 지적한 바와 같이, 단일 방사 감응 영역을 갖는 단일 검출기도 가능할 수 있다.
이 센서는 개별 픽셀화된 센서에 충돌하는 입사광의 강도와 관련된 검출기 신호, 바람직하게는 전자 신호를 생성하도록 설계되었다. 검출기 신호는 아날로그 및/또는 디지털 신호일 수 있다. 따라서 인접한 광 센서에 대한 전자 신호는 동시에 생성될 수도 있고 또는 시간적으로 연속적인 방식으로 생성될 수도 있다. 예를 들어, 행 스캔 동안 또는 라인 스캔 동안에, 일렬로 배열된 일련의 개별 광 센서에 대응하는 일련의 전자 신호를 생성하는 것이 가능할 수 있다. 나아가, 개별 센서는, 바람직하게는 전자 신호를 평가 유닛에 제공하기 전에 증폭하도록 구성될 수 있는 능동 센서일 수 있다. 이를 위해, 광학 센서는 전자 신호를 처리 및/또는 전처리하기 위한 하나 이상의 필터 및/또는 아날로그-디지털 변환기와 같은 하나 이상의 신호 처리 장치를 포함할 수 있다.
광학 센서는 임의의 공지된 광학 센서, 특히 픽셀화된 센서, 바람직하게는 픽셀화된 유기 카메라 요소, 특히 픽셀화된 유기 카메라 칩, 또는 픽셀화된 무기 카메라 요소, 특히 픽셀화된 무기 카메라 칩으로부터, 일반적으로 다양한 카메라에 일반적으로 사용되는 CCD 칩 또는 CMOS 칩으로부터 선택될 수 있다. 여기서 실리콘(Si)은 일반적으로 최대 1.1㎛의 파장에 사용될 수 있다. 다른 방안으로서, 특히 1.1㎛ 초과의 파장에 대해, 광학 센서의 방사 감응 영역은 광검출기를 포함할 수 있으며, 특히 1.7㎛ 이하의 파장에 대해 갈륨 안티몬화물(GaSb); 특히 1.85㎛ 이하의 파장에 대해 게르마늄(Ge); 특히 2.5㎛ 이하의 파장에 대해 인듐 갈륨 비소(InGaAs); 특히 3.5㎛ 이하의 파장에 대해 인듐 비소(InAs); 특히 3.5㎛ 이하의 파장에 대해 황화납(PbS); 특히 5.5㎛ 이하의 파장에 대해 인듐 안티몬화물(InSb); 특히 6㎛ 이하의 파장에 대해 셀렌화납(PbSe); 및 특히 20㎛ 이하의 파장에 대해 수은 카드뮴 텔루라이드(MCT, HgCdTe) 중 적어도 하나로부터 선택되는 무기 광검출기를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 광검출기 또는 다른 종류의 재료도 가능하며, 특히 바람직하게는 TGS(triglycine sulfate) 또는 DTGS(deuterated triglycine sulfate)로부터 선택된 방사 감응 재료를 포함하는 초전기(pyroelectric) 검출기가, 특히 40㎛ 이하의 파장에 대해 사용될 수 있다. 여기서, 검출기의 스펙트럼 감도가 광원의 방출 스펙트럼과 밀접하게 관련될 수 있는 스펙트럼 범위를 나타낼 수 있는 경우, 특히 검출기가 높은 감도를 가진 검출기 신호를 제공할 수 있음을 보장해서, 충분한 신호 대 잡음비와 동시에 고해상도로 검출기 신호를 평가할 수 있는 것이 바람직할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 모니터링 시스템은 적어도 하나의 물질과 관련된 광 신호를 측정하도록 지정된 광학 프로브를 포함할 수 있다. 이 실시예에서, 광학 분광계는, 프로브에 의해 제공되는 측정된 광 신호를 사용해서 적어도 하나의 물질과 관련된 스펙트럼 정보를 획득하도록 지정될 수 있다. 일반적으로 사용되는 "광학 프로브"라는 용어는, 여기에서 바람직하게는 모니터될 적어도 하나의 물질의 위치 또는 이와 가까운 위치에서 "광 신호"라고도 하는 적어도 하나의 측정 신호를 획득하여 광 신호를 측정하도록 지정된 장치를 가리킨다. 여기서, 광학 프로브는 산성 가스 제거 플랜트의 용제 루프에 위치될 수 있는 및/또는 용액을 포함하는 샘플을 처리하도록 지정된 실험실에 설치될 수 있는 플로우 셀로 구성될 수 있다. 그러나, 광학 프로브의 추가 실시예도 실현될 수 있다.
나아가, 광학 프로브는 적어도 하나의 물질의 위치를 조명하기 위한 방사를 제공하도록 지정될 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 물질의 위치가 이미 충분히 조명되었을 수 있는 경우, 광학 프로브의 이러한 기능은 필요하지 않을 수 있다. 그러나, 본 발명과 관련하여 사용되는 바람직한 파장 범위는, 위에 제시된 바와 같이, 적어도 하나의 물질의 위치에서 충분한 강도로 이용할 수 없는 파장을 커버하는 것으로 간주되는 스펙트럼 범위이기 때문에, 광학 프로브는 적어도 하나의 물질의 위치를 조명하기 위해 원하는 방사를 제공하도록 지정될 수 있는 것이 바람직하다.
따라서, 광학 프로브는 바람직하게는 방사를 제공하고, 적어도 하나의 물질의 위치에서 적어도 하나의 물질의 일부와 방사의 상호작용으로 인한 적어도 하나의 광학 신호를 생성하는 데 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 광학 프로브는, 특히 적어도 하나의 물질의 기하 구조 및/또는 적어도 하나의 물질의 적어도 일부를 포함하는 리셉터클의 기하 구조에 적응될 수 있는, 설정을 포함할 수 있다. 특히, 설정은 투과율 기하 구조, 트랜스플렉션(transflexion) 기하 구조, 또는 확산 반사 기하 구조나 감쇠 전반사 기하 구조와 같은 반사 기하 구조 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 이하 더 자세히 예시된 바와 같이, 투과율 기하 구조는 모니터 대상 적어도 하나의 물질이 투명 재료를 포함할 수 있는 경우 특히 바람직할 수 있으며, 이 경우 적어도 하나의 물질의 층의 두께를 투과하는 것이 바람직할 수 있다. 여기서, 투과율 기하 구조에 대한 설정은 바람직하게는 적어도 하나의 모니터 대상 물질 층의 두께의, 특히 0.1mm, 바람직하게는 0.2mm, 보다 바람직하게는 0.5mm부터 5mm, 바람직하게는 2.5mm, 더 바람직하게는 2mm, 특히 1mm까지 광을 가이드하도록 지정될 수 있다. 그러나, 모니터 대상 적어도 하나의 물질이 투명하지 않은 물질을 포함할 수 있는 경우, 반사 기하 구조가 더 바람직할 수 있다. "투명한" 또는 "불투명한"이라는 용어와 관련해서, 각각의 투명도의 등급은 적어도 하나의 물질에 적용되는 특정 파장 또는 파장 범위, 특히 NIR 스펙트럼 범위 내의 투명도 등급을 가리킨다는 것을 나타낸다.
또한, 광학 프로브에 의해 생성된 광 신호를, 평가를 위해 광학 분광계로 가이드하기 위해서 광학 프로브와 광학 분광계 사이에 접속, 바람직하게는 특히 NIR 스펙트럼 범위 내에 원하는 스펙트럼 범위를 가진 조명을 생성하도록 지정된 광원과 적어도 하나의 광섬유와 같은 적어도 하나의 광학 도파관이 광학 프로브 사이의 접속이 사용될 수 있다. 그러나 다른 종류의 접속도 가능하다.
특정 실시예에서, 광학 프로브는 적어도 하나의 튜브, 바람직하게는 2개의 개별 튜브를 포함할 수 있고, 여기서 적어도 하나의 튜브는 적어도 하나의 광학 도파관을 포함하고 적어도 하나의 접속을 수용하도록 지정된다. 또한, 광학 프로브는 적어도 하나의 튜브가 부착될 수 있는 마운트(mount)를 포함할 수 있다. 이를 위해 나사와 같은 고정 요소가 사용될 수 있다. 여기서, 마운트는 바람직하게는 광학 프로브에 원하는 안정성을 제공할 수 있는 강성(rigid) 마운트일 수 있고, 적어도 하나의 튜브는 바람직하게는 가요성 튜브일 수 있으며, 따라서 일정 레벨의 유연성을 제공할 수 있다.
나아가, 모니터링 시스템, 특히 광학 프로브는 적어도 하나의 물질의 추가 물질 관련 정보를 측정하도록 지정될 수 있는 적어도 하나의 추가 센서를 포함할 수 있으며, 여기서 "추가 물질 관련 정보"라는 용어는, 광학 분광계를 이용해서 획득한 적어도 하나의 물질에 관한 적어도 하나의 정보의 조각 이외에 적어도 하나의 물질과 더 관련된 적어도 하나의 데이터를 가리킨다. 특히, 추가 물질 관련 정보는 바람직하게는 온도, 밀도, 플럭스, 전도도, 점도, 전자기장, 유전 상수, 굴절률, 형광성, 인광, 자화 값, pH 값, 완충 용량(buffering capacity), 산가 또는 제타 전위 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 그러나, 다른 종류의 추가 물질 관련 정보도 가능하다. 적어도 하나의 추가 물질 관련 정보를 결정하기 위해, 추가 센서는 바람직하게는 프로브의 마운트에 부착될 수 있으며, 여기서 전원 공급 또는 데이터 판독을 위한 리드가 바람직하게는 적어도 하나의 튜브를 통해서 가이드될 수도 있다. 나아가, 광학 프로브에 부착될 수 있는 추가 요소를 상정할 수 있다. 다른 대안으로서, 이 프로브는 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 분석하도록 지정된 적어도 하나의 랩온칩(lab-on-chip) 시스템 또는 적어도 하나의 미세유체(microfluidic) 시스템일 수도 있고, 이를 포함할 수도 있다.
또한, 광학 분광계는, 검출기에 의해 제공되는 검출기 신호를 평가함으로써 적어도 하나의 물질의 스펙트럼과 관련된 스펙트럼 정보를 생성하도록 지정된 평가 유닛을 포함한다. 일반적으로 사용되는 "평가 유닛"이라는 용어는 검출기 신호에 기초해서 정보를 생성하도록 설계된 임의의 장치를 가리킨다. 이러한 목적을 위해, 평가 유닛은 하나 이상의 ASIC(application-specific integrated circuit), 및/또는 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(DSP) 및/또는 하나 이상의 FPGA(field programmable gate arrays), 및/또는 하나 이상의 컴퓨터, 바람직하게는 하나 이상의 마이크로컴퓨터 및/또는 마이크로컨트롤러와 같은 하나 이상의 데이터 처리 장치와 같은, 하나 이상의 집적 회로일 수도 있고, 이를 포함할 수도 있다. 하나 이상의 AD 변환기 및/또는 하나 이상의 추가 필터와 같은, 센서 신호를 수신 및/또는 전처리하는 하나 이상의 장치와 같은, 하나 이상의 전처리 장치 및/또는 데이터 획득 장치와 같은 추가 구성 요소가 포함될 수 있다. 또한, 평가 유닛은 적어도 하나의 데이터 저장 장치를 포함할 수 있다. 나아가, 위에서 개략적으로 설명한 바와 같이, 평가 유닛은 무선 인터페이스 및/또는 유선 인터페이스와 같은 적어도 하나의 인터페이스를 포함할 수 있다. 나아가, 광학 분광계, 특히 평가 유닛은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 적어도 하나의 물질과 관련된 데이터를 결정하도록 더 지정될 수 있다. 이를 위해, 평가 유닛은 스펙트럼 정보, 검출기 어레이에 의해 제공되는 광학 신호, 또는 적어도 하나의 추가 센서에 의해 제공되는 센서 신호로부터, 적어도 하나의 물질과 관련된 데이터를 결정하도록 구성된 추가 평가 루틴을 포함할 수도 있고, 이에 액세스할 수도 있다. 나아가, 광학 분광계, 특히 평가 유닛은 본 명세서의 여러 곳에서 설명된 바와 같이, 적어도 하나의 물질의 추가 물질 관련 정보를 결정하기 위해 추가로 지정될 수 있다. 이를 위해, 평가 유닛은, 추가 센서 중 적어도 하나에 의해 제공되는 측정된 신호로부터 추가 물질 관련 정보를 결정하도록 구성된 추가 평가 루틴을 포함할 수도 있고, 이에 액세스할 수도 있다.
여기서, 광학 분광계에 의해, 특히 광학 분광계에 포함된 평가 장치에 의해 생성된 물질을 모니터하는 데 사용할 수 있는 스펙트럼 정보는, 바람직하게는 데이터 전송 유닛에 의해 적어도 하나의 서버에 제공될 수 있으며, 특히 본 명세서의 여러 곳에서 설명된 바와 같이 통신 시스템에 포함된 적어도 하나의 제 2 서버에 제공될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "데이터 전송 유닛"이라는 용어는 유선 전송에서 또는 무선 전송에서 통신 시스템에 포함된, 광학 분광계로부터의 스펙트럼 정보를 적어도 하나의 제 2 서버로 전송하도록 지정된 임의의 장치를 지칭한다. 이를 위해, 데이터 전송 유닛은 바람직하게는 USB(Universal Serial Bus) 또는 블루투스 지원 장치 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 그러나, 광학 분광계, 특히 광학 분광계의 평가 장치와 대응하는 제 2 서버 사이의 데이터 전송을 가능하게 하도록 구성된 다른 방법 및 장치도 생각할 수 있다.
또한, 광학 분광계는 광원과 같은 추가 구성 요소를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 "광원"이라는 용어는, 위에 나타낸 바와 같은 파장 범위 중 적어도 하나에서 충분한 방출을 제공하는 것으로 알려진 종류의 조명원을 가리킨다. 따라서, 조명원은 백열 램프, 박막 필라멘트, 또는 흑체 스펙트럼(black-body spectrum)을 방출하는 MEMS 시스템, 화염원(flame source); 열원; 레이저, 특히 레이저 다이오드(다른 타입의 레이저가 사용될 수도 있음); 발광 다이오드; 유기 광원, 특히 유기 발광 다이오드; 네온 광; 구조화된 광원으로부터 선택될 수 있다. 그러나, 열적외선 방출기와 같은 다른 타입의 조명원이 사용될 수도 있다. 본 명세서에 사용되는 용어 "열적외선 방출기"는 원하는 복사를 방출하도록 지정된 복사 방출 표면을 포함하는 미세 가공된 열 방출 장치를 가리킨다. 예를 들어, 열적외선 이미터는 스위스 Schwarzenberg-strasse 10, CH-6056 kagiswil에 있는 Axetris AG의 명칭 "emirs 50"이나, 독일 Werner-von-Siemens-Str. 15 82140 Olching에 있는 LASER COMPONENTS GmbH의 "thermal infrared emitters"이나, 미국 181 Research Drive #8, Milford CT 06460의 Hawkeye Technologies의 "적외선 방출기"도 사용 가능하다.
여기서, 이 광원은 연속광원일 수도 있고, 다른 방안으로 펄스 광원일 수도 있으며, 펄스 광원은 적어도 1Hz, 적어도 5Hz, 적어도 10Hz, 적어도 50Hz, 적어도 100Hz, 적어도 500Hz, 적어도 1kHz, 또는 그 이상의 변조 주파수를 가질 수 있다. 특정 실시예에서, 광학 분광계 또는 광원 중 적어도 하나는 조명을 변조하도록, 바람직하게는 주기으로 변조하도록 지정된 변조 장치를 포함할 수 있다. 일반적으로 사용되는 "변조"라는 용어는 조명의 총 전력이 변경되는, 바람직하게는 특히 적어도 하나의 변조 주파수로 주기적으로 변경되는 처리를 가리킨다. 특히, 조명의 총 전력의 최대값과 최소값 사이에서 주기적인 변조가 수행될 수 있다. 최소값은 0일 수 있지만, 예를 들어 완전한 변조가 수행될 필요가 없도록 > 0일 수도 있다. 여기서, 변조는 원하는 변조된 조명을 생성하도록 지정된 광원 내에서, 바람직하게는 변조된 강도 및/또는 총 전력, 예를 들어 주기적으로 변조된 총 전력을 갖는 광원 자체에 의해, 및/또는 펄스 조명원, 예를 들어 펄스 레이저로서 구현된 광원에 의해 달성된다. 추가 예로서, 2019년 12월 3일자로 출원된 유럽 특허 출원 제 19 21 32 77.7호에 개시된 바와 같은 방사를 생성하기 위한 장치도 이러한 목적을 위해 사용될 수 있으며, 여기서 이 장치는 전류에 의해 가열될 때 복사를 생성하도록 지정된 적어도 하나의 방사 방출 요소; 적어도 하나의 방사 방출 요소를 지지하는 마운트(여기서 마운트 또는 그 일부가 이동 가능함); 및 마운트에 의해 접촉될 때 마운트 및 마운트에 의해 지지되는 적어도 하나의 방사 방출 요소를 냉각하도록 지정된 히트 싱크를 포함한다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 다른 타입의 변조 장치, 예를 들어 전기 광학 효과 및/또는 음향 광학 효과에 기초한 변조 장치가 사용될 수도 있다. 그러나, 빔 경로 내의 임의의 위치에서 광선의 변조도 생각할 수 있으며, 여기서 빔 초퍼 또는, 차단기(interrupter) 블레이드 또는 차단기 휠과 같은 다른 타입의 주기적 빔 차단 장치는 바람직하게는 일정한 속도로 회전하고, 따라서 주기적으로 조명을 차단하는 것도 사용할 수 있다. 따라서, 검출기 어레이는, 각각의 변조가 서로 다른 변조 주파수를 가질 수 있는 경우에 적어도 2개의 검출기 신호를 검출하도록 지정될 수 있다. 여기서, 평가 유닛은 적어도 2개의 검출기 신호로부터 스펙트럼 정보를 생성하도록 지정될 수 있다.
이미 위에서 언급한 바와 같이, 모니터링 시스템이라는 용어는 단일 구성 요소에 통합될 수 있는 적어도 2개의 구성 요소를 포함할 수 있다. 그 장점으로서, 특히 사용자가 통합 구성 요소를 핸들링하는 것이 용이할 수 있다. 따라서, 광원 및 광학 분광계는 바람직하게는 단일 유닛으로 통합될 수 있다. 다른 방안으로, 광학 프로브 및 광학 분광계는 바람직하게는 단일 유닛으로 통합될 수 있다. 추가 방안으로서, 광원, 광학 프로브 및 광학 분광계는 바람직하게는 단일 유닛으로 통합될 수 있다. 또한, 제 2 서버와 제 3 서버는 단일 유닛으로 통합될 수 있다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 광학 분광계, 데이터 전송 유닛, 및 제 2 서버는 단일 유닛으로 통합될 수 있다. 예를 들어, 광학 분광계, 광원, 데이터 전송 유닛, 제 2 서버 및 제 3 서버는 단일 유닛으로 통합될 수 있다. 그러나 다른 종류의 통합 구성 요소도 가능하다.
본 발명의 다른 측면에서, 통신 시스템을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법이 개시된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터 구현 방법이다. 일반적으로 사용되는 용어 "컴퓨터 구현 방법"은 프로그램 가능 장치, 특히 프로그램을 포함하는 판독 가능한 매체, 컴퓨터 또는 컴퓨터 네트워크를 포함하는 방법을 말하며, 이에 의해 본 발명의 특징 중 하나 이상이 적어도 하나의 프로그램을 통해 수행된다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 프로그램은 통신 시스템, 특히 바람직하게는 인터넷을 통해 이용가능할 수 있는, 본 명세서의 여러 곳에서 설명된 바와 같은 통신 시스템을 통해 각각의 방법을 수행하도록 구성된 장치에 의해 액세스가능할 수 있다. 특히, 본 발명과 관련하여, 본 방법은, 적어도 하나의 적응된 컴퓨터 프로그램을 제공함으로써, 이러한 목적으로 구성된 프로그램 가능 장치 상에서 수행될 수 있다. 그 결과, 본 발명에 따른 방법은 특히 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링에 영향을 미칠 수 있으며, 이를 위해 본 명세서에서 설명된 통신 시스템을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법이 사용된다. 본 명세서에서 추가로 사용되는 바와 같이, "동작하는" 및 "동작"이라는 용어는 원하는 방식으로 통신 시스템의 기능을 수행하도록 구성된 일련의 방법 단계를 가리킨다.
본 명세서에 개시된 통신 시스템을 동작시키기 위한 방법은 바람직하게는 주어진 순서로 수행될 수 있는 다음의 단계들을 포함한다. 또한 본 명세서에 나열되지 않은 추가 방법 단계가 제공될 수도 있다. 별도로 명시적으로 언급하지 않는 한, 방법 단계 중 일부 또는 전체, 특히 인접한 방법 단계는 적어도 부분적으로 동시 방식으로 수행될 수 있다. 또한, 방법 단계 중 어느 것 또는 전부는, 특히 이하에서 보다 상세하게 설명되는 바와 같이 본 발명에 따른 현장 모니터링 처리를 반복적으로 수행할 수 있도록 하기 위해, 예를 들어 반복 방식으로 적어도 두 번 수행될 수 있다.
따라서, 클라우드 서버, 제 1 서버, 적어도 하나의 제 2 서버, 및 적어도 하나의 제 3 서버를 포함하는, 본 발명에 따른 통신 시스템을 동작시키는 방법은,
a) 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 제 1 통신 인터페이스를 통해 제 1 서버로부터 클라우드 서버로 제공하는 단계와,
b) 클라우드 서버에서, 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용해서, 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 교정 모델을 생성하는 단계와,
c) 적어도 하나의 물질과 관련된 스펙트럼 정보를 제 2 통신 인터페이스를 통해서 제 2 서버로부터 클라우드 서버로 제공하는 단계와,
d) 클라우드 서버의 교정 모델을 적어도 하나의 물질과 관련된 스펙트럼 정보에 적용해서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되게 하는 단계와,
e) 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제 1 통신 인터페이스를 통해 제 1 서버에 제공하는 단계 - 취급 데이터는, 적어도 하나의 물질의 제안된 취급과 관련된 적어도 하나의 데이터를 포함함 - 와,
f) 클라우드 서버에 의해 제 1 서버에 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 결정하는 단계와,
g) 취급 데이터를 제 3 통신 인터페이스를 통해 제 1 서버로부터 제 3 서버로 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 측면에서, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 컴퓨터 구현 방법이 개시된다. "컴퓨터 구현 방법"이라는 용어와 관련해서는 위에 제공된 정의를 참조한다. 본 명세서에 개시된 바와 같은 방법은 하기 단계를 포함하는데, 이는 바람직하게는 주어진 순서로 수행될 수 있다. 또한, 본 명세서에 나열되지 않은 추가 방법 단계가 제공될 수 있다. 별도로 명시적으로 언급하지 않는 한, 방법 단계 중 일부 또는 전체, 특히 인접한 방법 단계는 적어도 부분적으로 동시 방식으로 수행될 수도 있다. 또한, 방법 단계 중 어느 것 또는 모두는, 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 광학 스펙트럼을 반복적으로 획득하는 방식으로 현장 모니터링 처리를 수행할 수 있도록, 반복 방식 등으로 적어도 2회 수행되어서, 이로부터 평가 유닛을 통해 취급 데이터를 반복적으로 취득하고, 이에 따라서 적어도 하나의 물질을 취급할 수 있도록 취급 데이터를 사용자에게 반복적으로 제공할 수 있다.
따라서, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 컴퓨터 구현 방법은,
(i) 적어도 하나의 기준 샘플의 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼을 획득하고 - 각각의 기준 샘플은 적어도 하나의 모니터 대상 물질을 포함하고, 기준 분석 데이터는 각각의 기준 샘플에 할당됨 - , 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼으로부터 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보를 취득하는 단계와,
(ⅱ) 현장에서 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 광학 스펙트럼을 획득하고, 적어도 하나의 광학 스펙트럼으로부터 현장에서 적어도 하나의 물질과 관련된 스펙트럼 정보를 취득하는 단계와,
(ⅲ) 본 명세서 여러 곳에 개시된 통신 시스템을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법에 따른 방법의 단계를 수행하는 단계와,
(ⅳ) 취급 데이터에 따라서 적어도 하나의 물질을 취급하는 단계
를 포함한다.
다른 측면에서, 본 발명은 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 것이다. 일반적으로 사용되는 "컴퓨터 프로그램 제품"은 본 발명에 따라 상기 방법 중 적어도 하나, 바람직하게는 두 가지 방법 모두를 수행하기 위한 실행 가능한 명령어를 의미한다. 이 목적을 위해, 컴퓨터 프로그램은 본 발명에 따른 방법의 일부 또는 모든 단계를 수행하고, 따라서 컴퓨터 또는 데이터 처리 장치에서 구현될 때 대상의 이미지의 생성을 성립시키도록 설정하도록 구성된 컴퓨터 프로그램 코드를 이용해서 제공되는 명령어를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 코드는 데이터 저장 매체 또는 광학 저장 매체와 같은 별도의 장치에, 예를 들어, 컴퓨터 또는 데이터 처리 장치의 컴팩트 디스크에 직접 제공될 수도 있고, 또는 사내 네트워크와 같은 네트워크 또는 클라우드와 같은 인터넷을 통해 제공될 수도 있다.
컴퓨터 구현 방법 및 관련된 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 추가 세부사항에 대해서는, 본 명세서의 여러 곳에 개시되어 있는 본 발명에 따른 시스템을 참조한다.
본 발명의 다른 측면에서, 통신 시스템의 사용, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템으로서, 모니터링 시스템은 통신 시스템을 포함하고, 본 발명에 따른 관련 방법이 개시된다. 여기서, 통신 시스템, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질의 현장 모니터하는 모니터링 시스템 및 관련 방법은 바람직하게는,
- 화석 연료 발전소 또는 증기 터빈과 같은 소스로부터 나오는 연소 가스 또는 기타 산소 함유 가스의 탄소 포집에서의 사용,
- 특히 알칸, CO2 및/또는 H2S 및/또는 산소 및/또는 올레핀을 포함하는 가스 스트림에서 바이오가스 적용을 목표로, 산성 가스 제거에서의 사용,
- 천연 가스 응용 분야, 특히 CO2 및/또는 H2S의 대량 제거로부터 LNG 응용 분야에서의 산성 가스의 심층 제거에 이르기까지에서의 사용,
- 합성 가스, 암모니아, 수소/일산화탄소(HYCO) 및 철광석 생산 시 산성 가스 제거에서의 사용,
- 선택적 산성 가스 제거, 즉 천연 가스 및 AGE(acid-gas enrichment) 또는 TGT(tail-gas treatment) 유닛에서 황 성분을 제거하는 데 사용,
- 시멘트 생산에서 발생하는 배가스/배출 가스에서 탄소 포집에 사용
으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 사용 목적에 사용될 수 있다.
그러나, 가스 스크러빙 처리에서 이 방법의 다른 종류의 사용도 상정할 수 있다.
특히 가스 스크러빙을 모니터하는 것과 관련해서, 적어도 하나의 파라미터는 바람직하게는
- 물;
- 아민, 특히
o 구체적으로 메틸디에탄올아민(MDEA), 테르트-부틸아미노에톡시에탄올과 같은 입체장애(hindered) 알칸올아민, 아미노-에톡시에탄올(AEE), 또는 (2-(2-(2-테르트-부틸아미노에톡시)에톡시)에틸)메틸 에테르(MEETB) 중 적어도 하나로부터 선택된 3차 아민,
o 피페라진, 모노에탄올아민(MEA), 디에탄올아민(DEA) 중 적어도 하나로부터 구체적으로 선택된 1차 또는 2차 아민
- 구체적으로 폼산염, 인산염, 아세테이트, 글리코세이트(glycosate), 수산염, 석신산 중 적어도 하나로부터 선택되는 열 안정성 염(heat stable salt),
- 특히 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S) 중 적어도 하나로부터 선택된 기체
와 관련된 함량 또는 농도와 같은 표시자 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다.
본 명세서에 추가로 사용되는 용어 "물질"은 특히 본 발명에 따른 모니터링 장치를 사용해서 스펙트럼 정보가 생성되고 제 2 서버의 제 2 통신 인터페이스를 통해 제공되는 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 화합물을 가리킨다. 결과적으로, 적어도 하나의 물질은 바람직하게는 적어도 하나의 용액, 특히 아민 용액, 열 안정성 염을 포함하는 용액, 기체 용액; 또는 이들의 혼합물, 구체적으로 상기 표시된 바와 같은 적어도 하나의 물질로부터의 혼합물일 수도 있고 이를 포함할 수도 있다. 그러나, 가스 스크러빙 처리에 사용되는 다른 종류의 물질도 가능하다. 여기서, 특정 물질은 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있으며, 여기서 물질의 조성은 특정 물질을 모니터하는 동안 일정하게 유지되거나 변경될 수 있다.
위에서 이미 정의한 바와 같은 "파라미터"라는 용어는 특정 물질과 관련한 분석 데이터에 대한 영향을 나타낸다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 적어도 2개의 파라미터가 결합되어서 추가 파라미터를 생성할 수도 있다. 따라서, 교정 모델에 할당된 적어도 하나의 파라미터는 유사하게 본 발명에 따른 통신 시스템 및 관련 방법을 포함하는 모니터링 시스템의 특정 용도에 따라 달라진다. 구체적으로, 적어도 하나의 파라미터는 다음 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다:
- 특히 물질의 적어도 하나의 성분의 농도, 물질의 적어도 하나의 변성 생성물의 의 농도, 물질의 변성에 의해 생성된 적어도 하나의 부산물의 농도로부터 선택된 회귀 값; 성분의 안정성; 제조 등급, 물질의 연령(age);
- 특히 적어도 하나의 물질을 식별하기 위한 분류 값;
- 특히 적어도 하나의 물질과 관련된 클러스터를 형성하기 위한 클러스터링 값;
- 추출된 특징, 특히 스펙트럼 정보와 관련된 적어도 하나의 특징으로부터 선택된 특징.
그 결과, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하여 결정되는 취급 데이터는 또한 통신 시스템 및 관련 방법을 포함하는 모니터링 시스템의 특정한 사용에 따라 달라진다. 따라서, 취급 데이터는 특히,
- 적어도 하나의 물질의 식별에 대한 설명(statement);
- 적어도 하나의 물질 또는 적어도 하나의 물질을 포함하는 제품의 진위(authenticity)에 대한 설명;
- 적어도 하나의 물질의 기원에 대한 설명;
- 적어도 하나의 물질 상태의 존재나 또는 부재에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질의 특성에 관한 설명, 특히 적어도 하나의 물질의 품질, 농도, 유형으로부터 선택되는 특성에 대한 설명;
- 적어도 하나의 물질의 성분, 특히 적어도 하나의 물질의 성분의 농도로부터 선택되는 성분의 특성에 대한 설명;
- 적어도 하나의 물질과 적어도 하나의 다른 물질의 혼합물의 안정성에 대한 설명;
- 적어도 하나의 파라미터 값에 기초한 추천 절차에 대한 설명
중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서 추천 절차는,
- 정해진 시점 또는 정해진 시간 범위에 적어도 하나의 물질의 적어도 일부를 대체하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 양을 추가하는 것;
- 의약으로 취급하는 것과 같이, 적어도 하나의 물질에 추가 물질을 추가하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 물질의 추가를 연기하는 것;
- 적어도 하나의 물질을 제거하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 작용하는 온도 또는 압력 중 적어도 하나를 변경하는 것;
- 적어도 하나의 물질 또는 그 물질과 관련된 물체를 클리닝하는 것
중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
특히, 취급 유닛은 바람직하게는 다음 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다:
- 적어도 하나의 물질 또는 다른 물질의 추가 양을 비축하고 그 일부를 제공하도록 지정된 저장 용기;
- 적어도 하나의 물질을 균질화하고/하거나 적어도 2개의 다른 물질을 혼합하도록 지정된 처리 유닛;
- 적어도 하나의 물질을 클리닝하도록 지정된 클리닝 유닛;
- 사용한 물질을 수용하도록 지정된 폐기물 용기;
- 적어도 하나의 밸브를 제어하도록 지정된 밸브 제어 유닛으로, 여기서 밸브를 제어하면 적어도 하나의 물질의 공급 또는 제거를 조정할 수 있음;
- 적어도 하나의 물질의 조명을 교번할 수 있도록 지정된 조명 제어 유닛;
- 적어도 하나의 물질의 온도를 변경하도록 지정된 온도 제어 유닛;
- 적어도 하나의 물질에 대한 압력을 변경하도록 지정된 압력 제어 유닛;
- 적어도 하나의 물질에 열을 가하도록 지정된 가열 유닛으로, 여기서 적어도 하나의 물질을 가열하면 적어도 하나의 물질의 물리적 또는 화학적 반응을 유도할 수 있음;
- 적어도 하나의 물질을 냉각하도록 지정된 냉각 유닛으로서, 여기서 적어도 하나의 물질을 냉각하면 적어도 하나의 물질의 물리적 또는 화학적 반응을 방해하거나 종료할 수 있음.
그러나, 다른 종류의 취급 유닛도 생각할 수 있다.
따라서, 통신 시스템, 통신 시스템을 포함하는 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템, 및 관련 방법은 적어도 하나의 물질에 효율적인 모니터링을 제공할 수 있으며, 이로써 가스 스크러빙 처리에 사용되는 적어도 하나의 장치는, 사용자 구내에서 원격으로 또는 거의 액세스할 수 없는 영역의, 모든 위치에 배치된다. 또한, 적어도 하나의 장치의 위치에서나 또는 그 근처에서 획득된 측정 데이터의 처리는, 적어도 하나의 추가 서버에 의해 생성 및 유지될 수 있는 클라우드 서버 내에서 표시된 동작을 수행하기 위한 인프라에 의해 제시되는 제 1 인스턴스- 제 1 인스턴스는 측정 데이터의 평가에 익숙함 - 와, 제 1 서버에 의해 제시된 제 2 인스턴스 - 제 2 인스턴스는, 최종적으로는 평가된 측정에 기초하는 취급 데이터를 사용자에게 제공하는데 익숙함 - 사이에 분산된다. 이로써, 시스템 및 관련 방법은, 바람직하게는 완전 자동 절차로 측정 데이터를 처리하는 동안 높은 데이터 보호 표준 하에서 분산된 최상의 사례 및 특정 데이터 교환을 동시에 사용자에게 적용할 수 있다.
요약하면, 본 발명의 측면에서, 하기 실시예가 특히 바람직한 것으로 간주된다:
실시예 1: 클라우드 서버, 제 1 서버, 적어도 하나의 제 2 서버, 및 적어도 하나의 제 3 서버를 포함하는 통신 시스템으로서,
제 1 서버는, 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 클라우드 서버에 제공하도록 구성된 제 1 통신 인터페이스를 더 구비하고,
제 2 서버 각각은, 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 제공하도록 구성된 제 2 통신 인터페이스를 구비하며,
클라우드 서버는,
- 제 1 서버에 의해 제공되는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용해서, 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 교정 모델을 생성하고,
- 교정 모델을, 제 2 서버에 의해 제공되는 스펙트럼 정보에 적용해서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되게 하며,
- 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제 1 통신 인터페이스를 통해 제 1 서버(146)에 제공하도록 구성되고,
제 1 서버는, 클라우드 서버에 의해 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 결정하도록 더 구성되며,
제 1 서버는 적어도 하나의 제 3 통신 인터페이스를 더 구비하고,
제 3 통신 인터페이스 각각은 적어도 하나의 제 3 서버에 취급 데이터를 제공하도록 구성된다.
실시예 2: 이전 실시예에 따른 통신 시스템으로서, 제 2 통신 인터페이스는 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 직접적으로 또는 간접적으로 제공하도록 구성된다.
실시예 3: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 통신 시스템으로서, 스펙트럼 정보는 제 1 서버에 제공됨으로써 클라우드 서버에 간접적으로 제공되고, 제 1 서버는 스펙트럼 정보를 클라우드 서버로 제공하도록 구성된 제 4 통신 인터페이스를 더 구비한다.
실시예 4: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 통신 시스템으로서, 파라미터는, 회귀 값, 분류 값, 클러스터링 값, 센서 파라미터, 추출된 특징 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시예 5: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 통신 시스템으로서, 제 3 서버는 취급 데이터와 관련된 정보 중 적어도 하나의 아이템을 사용자에게 표시하도록 지정된 사용자 인터페이스를 포함하거나 구동한다.
실시예 6: 이전 실시예에 따른 통신 시스템으로서, 사용자 인터페이스는 개인용 컴퓨터 또는 모바일 통신 장치를 포함한다.
실시예 7: 이전 실시예에 따른 통신 시스템으로서, 모바일 통신 장치는 스마트폰, 태블릿 또는 PDA 중 적어도 하나이다.
실시예 8: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 통신 시스템으로서, 취급 데이터는, 적어도 하나의 물질의 제안된 취급과 관련된 적어도 하나의 데이터를 포함한다.
실시예 9: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 통신 시스템으로서, 취급 데이터는
- 적어도 하나의 물질의 식별에 대한 설명(statement);
- 적어도 하나의 물질 또는 적어도 하나의 물질을 포함하는 제품의 진위(authenticity)에 대한 설명;
- 적어도 하나의 물질의 기원에 대한 설명;
- 적어도 하나의 물질 상태의 존재나 또는 부재에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질의 특성에 관한 설명;
- 적어도 하나의 물질의 성분의 특성에 대한 설명;
- 적어도 하나의 물질과 적어도 하나의 다른 물질의 혼합물의 안정성에 대한 설명;
- 적어도 하나의 파라미터 값에 기초한 추천 절차에 대한 설명
중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예 10: 이전 실시예에 따른 통신 시스템으로서, 추천 절차는,
- 정해진 시점 또는 정해진 시간 범위에 적어도 하나의 물질의 적어도 일부를 대체하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 양을 추가하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 물질을 추가하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 물질의 추가를 연기하는 것;
- 적어도 하나의 물질을 제거하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 작용하는 온도 또는 압력 중 적어도 하나를 변경하는 것;
- 적어도 하나의 물질 또는 그 물질과 관련된 물체를 클리닝하는 것
중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
실시예 11: 이전 실시예에 따른 통신 시스템으로서, 제 3 서버는 취급 데이터를 취급 유닛 또는 시뮬레이션 시스템 중 적어도 하나에 제공하도록 지정된다.
실시예 12: 이전 실시예에 따른 통신 시스템으로서, 취급 유닛은 저장 용기, 처리 유닛, 클리닝 유닛, 폐기물 용기, 밸브 제어 유닛, 소팅 유닛, 조명 제어 유닛, 온도 제어 유닛, 압력 제어 유닛, 가열 유닛, 냉각 유닛 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시예 13: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 통신 시스템으로서, 기준 스펙트럼 정보는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리킨다.
실시예 14: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 통신 시스템으로서, 제 2 서버 및 제 3 서버는 단일 유닛으로 통합된다.
실시예 15: 가스 스크러빙 처리에 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템으로서,
- 위의 실시예 중 어느 하나에 따른 통신 시스템과,
- o 적어도 하나의 물질과 관련된 스펙트럼 정보를 획득하고, o 상기 스펙트럼 정보를 적어도 하나의 서버에 제공하도록 지정된 광학 분광계
를 포함한다.
실시예 16: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 분광계는 스펙트럼 정보를, 통신 시스템에 포함되는 적어도 하나의 제 2 서버에 제공하도록 지정된다.
실시예 17: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서,
- 적어도 하나의 물질의 적어도 일부를 조명하도록 지정된 적어도 하나의 광원과,
- 적어도 하나의 물질과 관련된 광 신호를 측정하도록 지정된 광학 프로브와,
- 광학 프로브와 상기 광학 분광계 사이에서, 측정된 광 신호를 광학 분광계로 가이드하도록 지정된 제 1 접속부와,
- 광원과 광학 프로브 사이에서, 광을 광학 프로브로 가이드하도록 지정된 제 2 접속부와,
- 광학 분광계와 제 2 서버를 접속하도록 지정된 데이터 전송 유닛
중 적어도 하나를 더 포함한다.
실시예 18: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 데이터 전송 유닛은 유선 전송 또는 무선 전송을 제공하도록 지정된다.
실시예 19: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 데이터 전송 유닛은 USB(Universal Serial Bus) 또는 블루투스 지원 장치 중 적어도 하나이다.
실시예 20: 이전 3개의 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서,
- 광원 및 광학 분광계, 또는
- 광학 프로브 및 광학 분광계, 또는
- 광원, 광학 프로브 및 광학 분광계
는 단일 유닛으로 통합된다.
실시예 21: 이전 4개의 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 제 2 서버, 광학 분광계 및 데이터 전송 유닛은 단일 유닛으로 통합된다.
실시예 22: 이전 5개의 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 제 1 접속부 및 제 2 접속부 중 적어도 하나는 광학 도파관을 포함한다.
실시예 23: 이전 6개의 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광원은 백열 램프와 열적외선 방출기 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시예 24: 이전 7개의 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 프로브는 제 1 튜브와 제 2 튜브 중 적어도 하나를 포함하고, 제 1 튜브는 제 1 접속을 수용하도록 지정되고, 제 2 튜브는 제 2 접속을 수용하도록 지정된다.
실시예 25: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 제 1 튜브 및 제 2 튜브 중 적어도 하나는 가요성 튜브이다.
실시예 26: 이전 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 적어도 하나의 튜브가 적어도 하나의 마운트에 부착된다.
실시예 27: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 적어도 하나의 마운트는 강성 마운트이다.
실시예 28: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 프로브는 투과율 기하 구조, 트랜스플렉션(transflexion) 기하 구조, 특히 확산 반사 기하 구조 또는 감쇠 전반사 기하 구조 중 적어도 하나에 대한 설정을 포함한다.
실시예 29: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 투과율 기하 구조에 대한 설정은 물질 층의 두께의, 특히 0.1mm, 바람직하게는 0.2mm, 보다 바람직하게는 0.5mm부터 5mm, 바람직하게는 2.5mm, 더 바람직하게는 2mm, 특히 1mm까지 광을 가이드하도록 지정된다.
실시예 30: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 분광계는 분산 요소 및 적어도 하나의 검출기, 특히 단일 검출기 또는 검출기 어레이를 포함한다.
실시예 31: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 분산 요소는 적어도 하나의 물질로부터 광을 수신하고, 이를 구성 파장 신호의 스펙트럼으로 분리하도록 지정된다.
실시예 32: 이전 2개의 예에 따른 모니터링 시스템으로서, 단일 검출기는 단일 방사 감응 영역을 포함하거나, 혹은 검출기 어레이가 복수의 픽셀화된 센서를 포함하고, 각각의 픽셀화된 센서는 구성 파장 신호 중 하나의 적어도 일부를 수신하도록 구성되고, 각각의 구성 파장 신호는 각각의 구성 파장의 강도와 관련되며, 적어도 하나의 검출기 신호를 생성한다.
실시예 33: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 각각의 픽셀화된 센서는 센서 영역을 포함하고, 각각의 센서 영역은 방사 감응 재료를 포함한다.
실시예 34: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 방사 감응 영역은 실리콘(Si), 갈륨 안티몬화물(GaSb), 게르마늄(Ge), 인듐 갈륨 비소(InGaAs), 인듐 비소(InAs), 황화납(PbS), 인듐 안티몬화물(InSb), 셀렌화납(PbSe), 수은 카드뮴 텔루라이드(MCT, HgCdTe), TGS(triglycine sulfate) 또는 DTGS(deuterated triglycine sulfate)로부터 선택된다.
실시예 35: 장치와 관련된 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 센서 영역은 균일한 센서 영역이다.
실시예 36: 이전 3개의 예에 따른 모니터링 시스템으로서, 픽셀화된 센서는 센서 영역의 적어도 일부의 전기 저항 또는 전도도를 측정해서 센서 신호를 생성함으로써, 입사광을 측정하도록 지정된다.
실시예 37: 이전 실시예에 따른 장치로서, 방사 감응 요소는 적어도 하나의 전류-전압 측정 및/또는 적어도 하나의 전압-전류 측정을 수행함으로써 센서 신호를 생성하도록 지정된다.
실시예 38: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 프로브의 표면의 적어도 일부는, 적어도 하나의 물질의 접착을 방해하도록 지정된 접착 방지 표면이다.
실시예 39: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 프로브는 적어도 하나의 물질에 대한 물리적 충격을 결정하도록 지정된 센서를 포함한다.
실시예 40: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 적어도 하나의 물질에 대한 물리적 충격은 적어도 하나의 물질의 온도 또는 적어도 하나의 물질에 대한 압력으로부터 선택된다.
실시예 41: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 프로브는 적어도 하나의 물질과 관련된 추가 물질 관련 정보를 측정하도록 지정된 추가 센서를 포함한다.
실시예 42: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 온도, 밀도, 플럭스, 전도도, 점도, 전자기장, 유전 상수, 굴절률, 형광성, 인광, 자화 값, pH 값, 완충 용량, 산가 또는 제타 전위 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시예 43: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 물질은 적어도 하나의 용액, 특히 아민 용액, 열 안정성 염을 포함하는 용액, 기체 용액; 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.
실시예 44: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 아민 용액은 1차 아민, 2차 아민, 3차 아민 중 적어도 하나를 포함한다.
실시예 45: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 1차 아민 또는 2차 아민은 피페라진, 모노에탄올아민(MEA), 디에탄올아민(DEA) 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시예 46: 이전 실시예에 따른 모니터링 시스템으로서, 3차 아민은 메틸디에탄올아민(MDEA), 테르트-부틸아미노에톡시에탄올과 같은 입체장애(hindered) 알칸올아민, 아미노-에톡시에탄올(AEE), 또는 (2-(2-(2-테르트-부틸아미노에톡시)에톡시)에틸)메틸 에테르(MEETB) 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시예 47: 이전 4개의 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 열 안정성 염은 폼산염, 인산염, 아세테이트, 글리코세이트(glycosate), 수산염, 석신산 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시예 48: 이전 5개의 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 기체 용액은 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S) 중 적어도 하나로부터 선택된 기체를 포함한다.
실시예 49: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 파라미터는, 회귀 값, 분류 값, 클러스터링 값, 센서 파라미터, 추출된 특징 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시예 50: 클라우드 서버, 제 1 서버, 적어도 하나의 제 2 서버, 및 적어도 하나의 제 3 서버를 포함하는, 통신 시스템을 동작시키는 컴퓨터 구현 방법은,
a) 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 제 1 통신 인터페이스를 통해 제 1 서버로부터 클라우드 서버로 제공하는 단계와,
b) 클라우드 서버에서, 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용해서, 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 교정 모델을 생성하는 단계와,
c) 스펙트럼 정보를 제 2 통신 인터페이스를 통해서 제 2 서버로부터 클라우드 서버로 제공하는 단계와,
d) 클라우드 서버의 교정 모델을 적어도 하나의 물질과 관련된 스펙트럼 정보에 적용해서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되게 하는 단계와,
e) 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제 1 통신 인터페이스를 통해 제 1 서버에 제공하는 단계와,
f) 클라우드 서버에 의해 제 1 서버에 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 결정하는 단계와,
g) 취급 데이터를 제 3 통신 인터페이스를 통해 제 1 서버로부터 제 3 서버로 제공하는 단계를 포함한다.
실시예 51: 이전 실시예에 따른 방법으로서, 스펙트럼 정보는 클라우드 서버에 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다.
실시예 52: 이전 실시예에 따른 방법으로서, 스펙트럼 정보는, 스펙트럼 정보를 제 1 서버에 제공하고, 제 1 서버에 더 포함된 제 4 통신 인터페이스를 통해서 제 1 서버로부터 클라우드 서버로 스펙트럼 정보를 제공함으로써 클라우드 서버에 간접적으로 제공된다.
실시예 53: 이전 실시예에 따른 방법으로서, 스펙트럼 정보는, 먼저 스펙트럼 정보를 제 1 서버에 제공하고, 이후 제 1 서버에 더 포함된 제 4 통신 인터페이스를 통해서 제 1 서버로부터 클라우드 서버로 스펙트럼 정보를 제공함으로써 클라우드 서버에 간접적으로 제공된다.
실시예 54: 이전 2개의 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 교정 모델은, 바람직하게는 머신 러닝 알고리즘 또는 딥 러닝 알고리즘으로부터 선택되는 학습 알고리즘을 적용함으로써 생성된다.
실시예 55: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 결정하는 것은, 알고 있는 파라미터에 대한 알고 있는 값을 알고 있는 취급 데이터와 조합한 것에 적어도 하나의 학습 알고리즘을 적용함으로써 수행될 수 있다.
실시예 56: 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 컴퓨터 구현 방법은,
(i) 적어도 하나의 기준 샘플의 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼을 획득하고 - 각각의 기준 샘플은 적어도 하나의 모니터 대상 물질을 포함하고, 기준 분석 데이터는 각각의 기준 샘플에 할당됨 - , 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼으로부터 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보를 취득하는 단계와,
(ⅱ) 현장에서 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 광학 스펙트럼을 획득하고, 적어도 하나의 광학 스펙트럼으로부터 스펙트럼 정보를 취득하는 단계와,
(ⅲ) 통신 시스템을 동작시키기 위한 이전 컴퓨터 구현 방법 중 어느 하나에 따른 방법의 단계를 수행하는 단계와,
(ⅳ) 취급 데이터에 따라서 적어도 하나의 물질을 취급하는 단계
를 포함한다.
실시예 57: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼은, 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 동일한 유형의 시스템으로 동일한 온도 중 적어도 하나에서 적어도 하나의 광학 기준 샘플을 측정하거나, 혹은 광학 분광계의 알고 있는 온도 효과 또는 알고 있는 편차 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼을 조정함으로써 획득된다.
실시예 58: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 광학 기준 스펙트럼 및 적어도 하나의 물질의 광학 스펙트럼 중 하나 이상이 250nm 내지 6㎛의 파장을 커버한다.
실시예 59: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 물질을 포함하는 프로세스가 작동하는 동안에, 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 광학 스펙트럼이 현장에서 반복적으로 획득된다.
실시예 60: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 취급 데이터는 적어도 하나의 물질의 제안된 취급와 관련된 적어도 하나의 데이터를 포함한다.
실시예 61: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 취급 데이터는
- 적어도 하나의 물질의 식별에 대한 설명(statement);
- 적어도 하나의 물질 또는 적어도 하나의 물질을 포함하는 제품의 진위(authenticity)에 대한 설명;
- 적어도 하나의 물질의 기원에 대한 설명;
- 적어도 하나의 물질 상태의 존재나 또는 부재에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질의 특성에 관한 설명;
- 적어도 하나의 물질의 성분의 특성에 대한 설명;
- 적어도 하나의 물질과 적어도 하나의 다른 물질의 혼합물의 안정성에 대한 설명;
- 적어도 하나의 파라미터 값에 기초한 추천 절차에 대한 설명
중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
실시예 62: 이전 실시예에 따른 방법으로서, 추천 절차는,
- 정해진 시점 또는 정해진 시간 범위에 적어도 하나의 물질의 적어도 일부를 대체하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 양을 추가하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 물질을 추가하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 물질의 추가를 연기하는 것;
- 적어도 하나의 물질을 제거하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 작용하는 온도 또는 압력 중 적어도 하나를 변경하는 것;
- 적어도 하나의 물질 또는 그 물질과 관련된 물체를 클리닝하는 것
중 적어도 하나를 선택할 수 있다.
실시예 63: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 취급 데이터와 관련된 정보의 적어도 하나의 아이템은, 사용자 인터페이스를 통해서 사용자에게 표시된다.
실시예 64: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 취급 데이터는 취급 유닛 또는 시뮬레이션 시스템 중 적어도 하나에 제공된다.
실시예 65: 이전 실시예에 따른 방법으로서, 취급 유닛은 저장 용기, 처리 유닛, 클리닝 유닛, 폐기물 용기, 밸브 제어 유닛, 소팅 유닛, 조명 제어 유닛, 온도 제어 유닛, 압력 제어 유닛, 가열 유닛, 냉각 유닛 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시예 66: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 방법으로서, 기준 스펙트럼 정보는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리킨다.
실시예 67: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 방법 단계를 수행하기 위한 실행 가능한 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
실시예 68: 이전 실시예 중 어느 하나에 따른 모니터링 시스템의 사용으로서, 다음으로 구성된 그룹으로부터 선택된 사용 목적을 위한 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템.
본 발명의 다른 옵션인 세부사항 및 특징은 첨부된 특허청구범위와 함께 이어지는 바람직한 예시적인 실시예의 설명으로부터 명백해진다. 이와 관련하여, 특정 특징은 단독으로 실행될 수도 있고 또는 몇 가지가 함께 실행될 수도 있다. 본 발명은 예시적인 실시예로 한정되는 것은 아니다. 예시적인 실시예는 도면에 개략적으로 도시된다. 도면들에서 동일한 참조 번호는 동일한 요소 또는 동일한 기능을 갖는 요소, 또는 기능과 관련하여 서로 상응하는 요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명에 따른, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는, 통신 시스템 및 광학 분광계를 포함하는 모니터링 시스템의 바람직한 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는, 통신 시스템 및 광학 분광계를 포함하는 모니터링 시스템의 또 다른 바람직한 예시적인 실시예를 도시한다.
도 3은 광학 분광계에 선택적으로 포함되는, 적어도 하나의 물질과 관련된 광학 신호를 측정하도록 지정된 광학 프로브의 바람직한 예시적인 실시예를 도시한다.
도 4는 가스 스크러빙 처리에 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 컴퓨터 구현 방법의 바람직한 예시적인 실시예를 나타내는 도면으로, 이 방법은 통신 시스템을 동작시키는 방법을 포함한다.
도 5는 7000cm-1 내지 8000cm-1의 파수를 갖는 흡광도 스펙트럼의 온도 기인 시프트(temperature-induced shift)의 예를 도시한다.
도 6 내지 도 8은 각각, 대응하는 교정 모델에서 사용되는, 특정 물질에 대한 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는, 통신 시스템 및 광학 분광계를 포함하는 모니터링 시스템의 바람직한 예시적인 실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따른, 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는, 통신 시스템 및 광학 분광계를 포함하는 모니터링 시스템의 또 다른 바람직한 예시적인 실시예를 도시한다.
도 3은 광학 분광계에 선택적으로 포함되는, 적어도 하나의 물질과 관련된 광학 신호를 측정하도록 지정된 광학 프로브의 바람직한 예시적인 실시예를 도시한다.
도 4는 가스 스크러빙 처리에 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 컴퓨터 구현 방법의 바람직한 예시적인 실시예를 나타내는 도면으로, 이 방법은 통신 시스템을 동작시키는 방법을 포함한다.
도 5는 7000cm-1 내지 8000cm-1의 파수를 갖는 흡광도 스펙트럼의 온도 기인 시프트(temperature-induced shift)의 예를 도시한다.
도 6 내지 도 8은 각각, 대응하는 교정 모델에서 사용되는, 특정 물질에 대한 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 나타내는 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질(112)을 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템(110)의 예시적인 실시예를 매우 개략적으로 도시한다. 특히, 시스템(110)은, 플랜트의 특정한 원할한 운영을 가능하게 하기 위해서, 산성 가스 제거 플랜트의 운영자에게 추천 절차를 제공할 수 있는 아민 용액 관리 시스템일 수 있다. 그러나, 다른 종류의 가스 스크러빙 처리에 사용될 수 있는 추가 시스템도 가능하다.
도시된 바와 같이, 이 물질은 리셉터클(116)에 저장될 수 있는 액체 용액 또는 기체 용액과 같은 용액(114)의 양일 수 있고, 여기서 리셉터클(116) 내의 용액(114)의 레벨(118)이 얻어질 수 있다. 본 발명의 범위를 한정하지 않고, 본 발명의 목적에 사용되는 물질(112), 특히 용액(114)은 다음 중 적어도 하나일 수도 있고, 이를 포함할 수도 있다:
- 물;
- 적어도 하나의 아민을 포함하는 용액, 특히 기체 용액, 특히
o 구체적으로 메틸디에탄올아민(MDEA), 테르트-부틸아미노에톡시에탄올과 같은 입체장애(hindered) 알칸올아민, 아미노에톡시에탄올(AEE), 또는 (2-(2-(2-테르트-부틸아미노에톡시)에톡시)에틸)메틸 에테르(MEETB) 중 적어도 하나로부터 선택된 3차 아민,
o 피페라진, 모노에탄올아민(MEA), 디에탄올아민(DEA) 중 적어도 하나로부터 구체적으로 선택된 1차 또는 2차 아민
- 적어도 하나의 열 안정성 염(heat stable salt)을 포함하는 용액, 특히 기체 용액(열 안정성 염은 구체적으로 폼산염, 인산염, 아세테이트, 글리코세이트(glycosate), 수산염, 석신산 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있음),
- 적어도 하나의 기체를 포함하는 용액(기체는 특히 이산화탄소(CO2), 황화수소(H2S) 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있음).
그러나, 특히 OASE® 용액 중 적어도 하나로부터 선택되는 다른 종류의 용액이 본 발명과 관련하여 사용될 수도 있다:
- 화석 연료 발전소 또는 증기 터빈과 같은 소스로부터 나오는 연소 가스 또는 다른 산소 함유 가스의 탄소 포집에 사용하기 위한 OASE® 블루;
- 특히 산소 및/또는 올레핀을 함유하는 가스 흐름에서, 바이오가스 응용 분야를 타깃으로 하는 산성 가스 제거용 OASE® 그린;
- 특히 CO2의 대량 제거부터 LNG 응용 분야의 산성 가스의 심층 제거에 이르기까지 천연 가스 응용 분야의 OASE® 퍼플;
- 합성 가스, 암모니아, 수소/일산화탄소(HYCO) 및 철광석 생산시의 산성 가스 제거용 OASE® 화이트;
- 천연 가스 및 산성 가스 농축(AGE) 또는 테일 가스 처리(TGT) 장치의 황 성분과 같은 선택적 산성 가스 제거를 위한 것이다.
- 선택적 산성 가스 제거, 즉 천연 가스 및 AGE(acid-gas enrichment) 또는 TGT(tail-gas treatment) 유닛에서 황 성분을 제거하기 위한 OASE® 옐로우.
본 발명에 따르면, 모니터링 시스템(110)은, 물질(112)과 관련된 광학 신호를 측정하도록 지정된 광학 프로브(120)를 더 포함할 수 있다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광학 프로브(120)는 용액(114)에 침지될 수 있으며, 바람직하게는 리셉터클(116) 내에서의 용액(114)의 레벨(118) 완전히 아래로 침지될 수 있다. 특정 실시예에서, 광학 프로브(120)는 산성 가스 제거 플랜트의 용제 루프(solvent loop)에 설치될 수 있고, 이는 바람직하게는 용액(114)의 작동을 가능한 한 방해하지 않도록 리셉터클(116)의 바닥(124)에 근접해서 내부 벽(122)에 부착될 수 있다. 광학 프로브(120)에 관한 추가 세부사항에 대해서는, 상기 설명, 도 3 및 이를 참조하는 구절을 참조한다. 여기서, 광학 프로브(120)는 플로우 셀에 포함될 수 있으며, 플로우 셀은 바람직하게는 산성 가스 제거 플랜트의 용제 루프에 위치될 수도 있고 및/또는 용액(114)을 포함하는 샘플을 처리하도록 지정된 검사실에 설치될 수도 있다. 그러나 추가 실시예도 가능하다.
광학 프로브(120)에 의해 측정될 수 있는 광 신호는 바람직하게는, 광학 도파관(128)과 같은, 유선 접속 또는 무선 접속일 수 있는, 접속(126)을 통해, 본 발명의 모니터링 시스템(110)에 더 포함되는 광학 분광계(130)로 가이드될 수 있다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 광학 분광계(130)는 특히, 바람직하게는 반사 기하 구조, 특히 확산 반사 기하 구조 또는 감쇠 반사 기하 구조(여기에 도시되지 않음)를 위해 설계된 설정을 사용해서, 광학 신호를 직접 획득하도록 지정될 수 있다.
따라서, 광학 분광계(130)는 물질(112)과 관련된 분광 정보를 획득하도록 지정되며, 이를 위해 광학 프로브(120)에 의해 측정되거나 혹은 광학 분광계(130)에 의해 직접 획득된 광 신호가 사용될 수 있다. 이를 위해, 광학 분광계(130)는 도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 물질(112)의 적어도 일부를 조명하도록 지정된 적어도 하나의 광원(132)을 포함할 수 있다. 특히, 광원(132)은 근적외선(NIR) 스펙트럼 범위의 적어도 일부를 포함하는 전자기 방사를 방출할 수 있다. 일반적으로, NIR 스펙트럼 범위는 780nm 내지 2500nm의 파장을 포함하는 것으로 간주된다. 그러나, 광원(132)은 또한 380nm 내지 780nm의 파장을 포함하는 가시 스펙트럼 범위와 같은 NIR 스펙트럼 범위 밖의 추가 파장, 또는 특히 2.5㎛ 이상의 파장을 가진, 특히 최대 2.6㎛, 최대 3.1㎛, 최대 3.5㎛, 최대 5㎛, 최대 5.5㎛, 최대 6㎛, 최대 20㎛ 또는 최대 40㎛의 파장을 가진 다른 적외선 스펙트럼 범위에서 방출할 수 있다.
원하는 방사를 생성하기 위해, 광원(132)은 바람직하게는, 구체적으로 텅스텐 또는 NiCr이나, 필라멘트 또는 필름의 형태로 제공되는 흑연 중 적어도 하나로부터 선택되는 낮은 전기 전도도의 금속을 가진 백열 램프를 포함할 수 있다. 여기서, 필라멘트 또는 필름에는, 필라멘트를 가열해서 특히 NIR 스펙트럼 범위를 포함하는 상당히 넓은 스펙트럼 범위에 걸쳐서 광자를 방출하는 방식으로, 전류가 충돌될 수 있다. 다른 방안으로, 다른 종류의 열 방사 소스, 구체적으로 위에서 보다 상세하게 설명된 바와 같은 열 적외선 방출기가 또한 사용될 수 있다. 그러나, 다른 광원(132)도 가능하다.
이미 위에서 언급한 바와 같이, 광원(132)은 연속 광원일 수도 있고, 또는 다른 방안으로 펄스 광원일 수도 있으며, 여기서 펄스 광원은 적어도 1Hz, 적어도 5Hz, 적어도 10Hz, 적어도 50Hz, 적어도 100Hz, 적어도 500Hz, 적어도 1kHz, 또는 그 이상의 변조 주파수를 가질 수 있다. 결과적으로 이 변조 주파수는 특히 1/f 노이즈의 강한 영향으로 인해서 500Hz 이상에서 특히 민감한 적외선 센서의 감지 범위와 잘 맞는다. 이를 위해, 발광 다이오드 또는 레이저, 특히 양자 캐스케이드 레이저와 같은 반도체에 기초해서, 포괄적인 고가의 방사 발생기가 사용될 수 있다. 다른 저가의 방안으로, 기계적 초퍼 휠이나 텅스텐 또는 NiCr의 낮은 열-질량(thermal-mass) 필라멘트를 포함하는 펄스 가능한 적외선 소스를 사용해서 제공될 수 있다. 예를 들어, 이러한 종류의 펄스 가능한 적외선 소스는 Helioworks의 EP-Series 또는 EF-Series(www.helioworks.com 참조) 또는 ICx Photonics의 FLIR(www.amstechnologies.com/fileadmin/downloads/2533_IR_Broadband_Sources.pdf 참조)에서 얻을 수 있다. 추가 대안으로서, 위에서 더 상세히 기술된 바와 같이, 2019년 12월 3일에 출원된 유럽 특허 출원 제19 21 32 77.7호에 개시된 바와 같은 방사 생성 장치가 또한 사용될 수 있다.
도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 광원(132)에 의해 방출된 광은 바람직하게는 동일한 광학 도파관(128)을 포함하는 동일한 접속부(126)를 사용해서 광학 프로브(120)로 가이드될 수도 있고, 혹은 광원(132)과 광학 프로브(120) 사이에 배열될 수 있는 다른 접속부(도시 생략)를 사용해서 광학 프로브(120)로 가이드될 수도 있다. 아래에 도 3에 더 자세히 도시된 바와 같이, 접속부(126)는 브랜치된 형태로 제공될 수 있으며, 여기서 제 1 브랜치는 광원(132)에 의해 생성된 광을 광학 프로브(120)로 제공하는데 사용될 수 있는 반면, 제 2 브랜치는 광학 프로브(120)로부터 수신한, 모니터링 중인 물질(112)에 의해 수정된 광을, 광학 분광계(130)로 가이드하는데 사용될 수 있다.
이를 위해, 광학 분광계(130)는, 물질(112)로부터 광을 수신하고 이를 구성 파장 신호의 스펙트럼으로 분리하도록 지정된 분산 요소(134) 및 복수의 픽셀화된 센서를 포함할 수 있는 검출기 어레이(136)를 더 포함할 수 있고, 각각의 픽셀화된 센서는 구성 파장 신호 중 하나의 적어도 일부를 수신하도록 구성되고, 각각의 구성 파장 신호는 각각의 구성 파장의 강도와 관련되며, 적어도 하나의 검출기 신호를 생성한다. 다른 방안으로, 단일 방사 감응 영역을 갖는 단일 검출기도 실현될 수 있다.
여기서, 분산 요소(134)는 물질(112)로부터 수신한 광을 구성 파장 신호의 스펙트럼으로 분리하기 위해 광학 분광계(130)에서 사용되고, 이로써 단일 파장 또는 좁은 파장 범위만이, 검출기 어레이(136)에 포함된 적어도 하나, 바람직하게는 정확히 하나의 픽셀화된 센서에 충돌할 수 있으며, 여기서 각각의 강도 또는 진폭이 결정된다. 위에서 보다 상세하게 설명된 바와 같이, 분산 요소(134)는 회절 요소일 수도 있고 또는 간섭계 요소일 수도 있으며, 여기서 회절 요소는 프리즘 또는 광학 격자일 수 있는 반면, 간섭계 요소는 간섭 필터, 특히 대역통과 필터, 대역 제거 필터, 브래그 필터, 선형 가변 필터, 파브리 페로(Fabry-Perot) 간섭계 또는 마이켈슨(Michelson) 간섭계와 같은 길이 가변 필터일 수 있다. 다른 방안으로서, 광학 분광계(130)는 적어도 하나의 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 분광 광도계를 포함할 수 있고, 여기서 광학 분광계(130)는 적어도 하나의 광대역 광원 및 마이컬슨 간섭계와 같은 적어도 하나의 간섭계 요소를 포함할 수 있다. FTIR 분광 광도계는 시간-의존 스펙트럼을 가진 적어도 하나의 광 빔으로 물체를 조명하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는 FTIR 분광 광도계는 적어도 하나의 이동 미러 요소를 포함할 수 있으며, 미러 요소를 이동시킴으로써, 광대역 광원(132)에 의해 생성된 광 빔은 간섭계 요소에 의해 차단 및 투과를 교번할 있다. 광학 분광계는 또한, 미러 요소를 제어하도록 구성될 수 있는 적어도 하나의 MEMS(microelectromechanical system)를 포함할 수 있다. 또한, FTIR 분광 광도계는 파장에 따라 광빔을 변조하도록 구성될 수 있어, 여러 파장이 다양한 속도로 변조될 수 있다.
또한, 검출기 어레이(136)에 포함된 각각의 픽셀화된 센서는 물질(112)로부터 광을 수신하도록 지정된 균일한 센서 영역을 포함할 수 있고, 위에서 보다 상세하게 기술된 바와 같이 적어도 하나의 검출기 신호의 생성이 트리거될 수 있는 방식으로 회절 요소(134)에 의해 구성 파장 신호의 스펙트럼으로 분할될 수 있다. 우선적으로, 적어도 하나의 검출기 신호의 생성은 검출기 신호와 센서 영역의 조명 방식 사이의 정의된 관계에 의해 통제될 수 있다. 여기서, 센서 영역은 10mm x 1mm 이하, 바람직하게는 2mm x 0.2mm 이하, 보다 바람직하게는 1mm x 0.1mm 이하, 가장 바람직하게는 0.5mm x 0.05mm 이하의 크기를 가질 수 있다. 조명 시에 적어도 하나의 검출기 신호를 생성할 목적으로, 센서 영역은 특히 1.1㎛ 이하의 파장에 대해 바람직하게는 실리콘(Si)으로부터 선택될 수 있는 방사 감응 재료를 포함할 수 있다. 1.1㎛ 초과의 파장에 대해, 방사 민감성 재료는, 특히 1.7㎛ 이하의 파장에 대해 갈륨 안티몬화물(GaSb); 특히 1.85㎛ 이하의 파장에 대해 게르마늄(Ge); 특히 2.5㎛ 이하의 파장에 대해 인듐 갈륨 비소(InGaAs); 특히 3.5㎛ 이하의 파장에 대해 인듐 비소(InAs); 특히 3.5㎛ 이하의 파장에 대해 황화납(PbS); 특히 5.5㎛ 이하의 파장에 대해 인듐 안티몬화물(InSb); 특히 6㎛ 이하의 파장에 대해 셀렌화납(PbSe); 특히 20㎛ 이하의 파장에 대해 수은 카드뮴 텔루라이드(MCT, HgCdTe); 및 특히 40㎛ 이하의 파장에 대해 DTGS(deuterated triglycine sulfate) 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 그러나, 검출기 어레이(136)에 사용하기 위해 다른 재료도 가능하다.
도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 광학 분광계(130)는 검출기 어레이(136)에 의해 제공되는 검출기 신호를 평가함으로써 원하는 스펙트럼 정보를 결정하도록 지정된 내부 평가 유닛(138)을 포함한다. 그러나, 평가 유닛(138)은 광학 분광계(130)와는 별도의 추가 유닛으로서 제공될 수도 있다. 상기 정의된 바와 같이, "평가 유닛"이라는 용어는 스펙트럼이 기록된 물질(112)과 관련된 원하는 스펙트럼 정보를 결정하도록 구성된 장치를 가리키며, 여기서 스펙트럼 정보는 검출기 어레이(136)에 의해 제공되는 검출기 신호를 평가함으로써 획득될 수 있다.
나아가, 광학 분광계(130)는 여기에 도시되지 않은 추가 요소를 포함할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 전달 요소(여기에 도시되지 않음)가 사용될 수 있으며, 여기서 전달 요소는 물질(112)로부터 예를 들어, 광학 프로브(120)를 사용해서 접속부(126)를 통해, 바람직하게는 광학 도파관(128)으로부터 광을 수신하고, 이를 분산 요소(134)로 전달함으로써, 바람직하게는 분산 요소(134)에 광을 집중시킨다. 바람직한 전달 요소의 예는 WO 2019/115594 A1, WO 2019/115595 A1, 또는 WO 2019/115596 A1에서 찾을 수 있다.
본 발명에 따르면, 모니터링 시스템(110)은 통신 시스템(140)을 더 포함하며, 이는 도 1에서 긴 점선(142)에 포함된 컨텐츠에 의해 개략적으로 표시된다. 여기에 도시된 바와 같이, 통신 시스템(140)은 클라우드 서버(144), 제 1 서버(146), 제 2 서버(148), 및 제 3 서버(150)를 포함한다. 여기에 더 도시된 바와 같이, 통신 시스템(140)은 하나 이상의 추가 제 2 서버(148') 및 하나 이상의 추가 제 3 서버(150')를 더 포함할 수 있으며, 여기서 제 2 서버(148, 148')의 수는 일반적으로 제 3 서버(150, 150')의 수와 동일하다. 짧은 점선으로 표시된 바와 같이, 제 2 서버(148, 148') 및 대응하는 제 3 서버(150, 150') 모두의 태스크를 수행할 수 있는 공통 서버(152, 152')는 단일 유닛으로서 제공될 수도 있다.
이미 위에서 지적한 바와 같이, 각각의 서버(144, 146, 148, 150)는 특히 본 발명에 따라서 결정적인 역할을 하도록 구성되며, 이로써 광학 분광계(130)에 의해 획득된 스펙트럼 정보의 처리가 본 명세서에 기술된 바와 같은 특정한 방식으로 여러 서버(144, 146, 148, 150)에 분산될 수 있다. 그 결과, 물질(112)의 모니터링에 사용되는 스펙트럼 정보는 사용자에 의해 제공되는 반면, 스펙트럼 정보의 처리는 스펙트럼 정보의 평가에 익숙한 제 1 인스턴스에 의해 수행되고, 사용자가 원하는 취급 데이터는 이에 익숙한 제 2 인스턴스에 의해 생성된다. 결과적으로, 통신 시스템(140)은 따라서, 원하는 취급 데이터를 생성해서 사용자에게 제공하도록 지정된, 바람직하게는 완전 자동 절차 내에서, 스펙트럼 정보의 평가와 관련하여 분산 방식의 최상의 사례를 제공하는 동시에, 스펙트럼 정보를 처리하는 동안 높은 데이터 보호 표준에 따른 특정 데이터 교환을 제공할 수 있다.
물질(112)을 모니터하기 위해 사용될 수 있는 스펙트럼 정보는 바람직하게는 데이터 전송 유닛(154)에 의해 제 2 서버(148)에 제공될 수 있다. 여기서, 데이터 전송 유닛(154)은 광학 분광계(130)로부터 제 2 서버(148)로 유선 전송으로 또는 무선 전송으로 스펙트럼 정보를 전송하기 위해 지정될 수 있다. 이를 위해, 데이터 전송 유닛(154)은 바람직하게는 USB(Universal Serial Bus) 또는 블루투스 지원 장치 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 광학 분광계(130), 데이터 전송 유닛(154) 및 제 2 서버(148)는 개략적으로 점선으로 표시된 바와 같이 단일 유닛으로 통합될 수 있다. 그러나, 다른 실시예도 가능하다.
도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 제 1 서버(146)는 제 1 통신 인터페이스(156)를 더 갖고 있으며, 이는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 클라우드 서버(144)로 제공하도록 구성된다. 위에서 및 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터는 클라우드 서버(144)에 의해서 교정 모델을 생성하는데 사용되며, 여기서 교정 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 방식으로 배열된다. 또한, 각각의 제 2 서버(148, 148')는 적어도 하나의 제 2 통신 인터페이스(158, 158')를 가지며, 여기서 각각의 제 2 통신 인터페이스(158, 158')는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 스펙트럼 정보를 클라우드 서버(144)에 직접 제공하도록 구성될 수 있다. 제 2 통신 인터페이스(158, 158')에 대한 통신 경로의 다른 대안의 구성이 도 2에 도시되어 있다. 위에서 및 아래에서 더 상세히 설명되는 바와 같이, 클라우드 서버(144)에서 유지되는 교정 모델은 스펙트럼 정보에 적용되고, 이로써 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출된다. 또한, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값은 제 1 통신 인터페이스(156)를 사용하여 제 1 서버(146)에 제공된다. 위에서 및 아래에 더 상세히 설명되는 바와 같이, 제 1 서버(146)는 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 결정하도록 더 구성된다. 또한, 제 1 서버(146)는 적어도 하나의 제 3 통신 인터페이스(160, 160')를 더 가지며, 여기서 각각의 제 3 통신 인터페이스(160, 160')는 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')에 취급 데이터를 제공하도록 구성된다. 여기서, 통신 인터페이스(156, 158, 158', 160, 160') 중 어느 하나는 바람직하게는 무선 방식으로 제공될 수도 있지만; 그러나 유선 통신도 가능하다.
본 발명의 목적을 위해, 제 1 서버(146)는 제 1 데이터 저장 장치(162)를 포함할 수 있고, 여기서 제 1 데이터 저장 장치(162)는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 저장하도록 구성될 수 있는데, 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터는 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해 클라우드 서버(144)에 제공되고, 독립적으로 제 1 서버(146)에 의해 더 포함된 제 1 처리 유닛(164)에 제공된다. 또한, 제 1 서버(146)는 제 2 데이터 저장 장치(166)를 포함할 수 있고, 여기서 제 2 데이터 저장 장치(166)는 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')에 제공하기 위한 취급 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 또한, 제 1 서버(146)에 포함된 제 1 처리 유닛(164)은 제 1 데이터 저장 장치(162)에 의해 제공되는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터, 그리고, 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해서 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 여기서, 제 1 데이터 저장 장치(162) 및 제 2 데이터 저장 장치(166)는 도 1에 점선으로 표시된 바와 같이 단일 데이터 저장 장치로 구성될 수 있다. 그러나, 제 1 서버(146)의 추가 배열도 상정할 수 있다.
또한, 클라우드 서버(144) 및 선택적으로 적어도 하나의 클라우드 데이터 저장 장치(168)는 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이 클라우드(170)에서 주문형으로 이용 가능할 수 있다. 나아가, 클라우드(170)의 인프라 구조에 하나 이상의 추가 장치가 있을 수 있다. 일반적으로, 클라우드 서버(144) 및 옵션인 클라우드 데이터 저장 장치(168)는 따라서 제 1 서버(146) 또는 제 2 서버(148, 148')의 사용자 또는 운영자에 의한 직접적인 능동 관리를 요구하는 일 없이, 컴퓨팅 파워 및 데이터 저장 용량을 각각 제공할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같은 인프라 구조에 기초해서, 본 발명에서 사용되는 클라우드 서버(144)는
- 제 1 서버(146)에 의해 제공되는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용해서, 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 교정 모델을 생성하고,
- 교정 모델을, 제 1 서버(146)에 의해 제공되는 스펙트럼 정보에 적용해서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되게 하며,
- 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해 제 1 서버(146)에 제공하도록
구성된다.
이를 위해, 다른 사람 및/또는 엔티티일 수 있는 서비스 제공자가, 교정 모델의 구조를 제공할 수도 있다. 위에 나타낸 바와 같이, 교정 모델은 교정 모델의 기반이 될 수 있는 하나 이상의 파라미터를 포함하는 구조를 가지고 있다. 상술한 바와 같이, 적어도 하나의 파라미터는 회귀 값, 분류 값, 클러스터링 값, 센서 파라미터, 추출된 특징 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다.
도 1에 또한 개략적으로 도시된 바와 같이, 제 3 서버(150)는 취급 데이터와 관련된 정보(174)의 적어도 하나의 아이템을 사용자에게 표시하도록 지정된 사용자 인터페이스로서 작용할 수 있는, 모니터(172)를 구동할 수 있다. 여기서, 정보(174)의 아이템은 "제거 솔루션(remove solution)", "충진 솔루션(refill solution)"과 같은 평문 텍스트일 수도 있고, 또는 이러한 종류의 정보를 나타내는 그래픽 심볼일 수도 있다. 여기에 더 도시된 바와 같이, 모니터(172)는 제 3 서버(150)에 의해 직접 구동될 수도 있지만; 그러나, 모니터(172)는, 서버(150)로부터의 정보의 아이템(174)을 수신할 수 있는 개인용 컴퓨터에 포함될 수도 있다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 바람직하게는 스마트폰, 태블릿 또는 PDA 중 적어도 하나로부터 선택된 모바일 통신 장치(176)가 사용될 수 있으며, 모바일 통신 장치는 이러한 목적으로 구성된 특정 애플리케이션("앱")을 적용함으로써, 사용자에게 적어도 하나의 정보 아이템(174)을 제공하도록 구성될 수 있는 디스플레이를 포함한다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 적어도 하나의 스피커(178)와 같은 음성 출력 장치가, 적어도 하나의 정보(174) 아이템을 사용자에게 제공하기 위해 사용될 수 있다.
이와 달리 혹은 이에 더해서, 제 3 서버(150)는 유선 접속 또는 무선 접속(182)을 통해 직접적으로, 또는 추가 처리 장치(여기에 도시되지 않음)를 통해 간접적으로 취급 데이터를 취급 유닛(180)에 제공하도록 지정될 수 있다. 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 취급 유닛(180)은,
- 추가 양의 용액(114)을 비축하고, 점선 화살표로 도시된 바와 같이, 리셉터클(116)에 그 일부를 제공하도록 지정될 수 있는 저장 용기(184);
- 예를 들어 밸브(190)에 개방 신호를 제공함으로써, 추가 점선 화살표로 도시된 바와 같이, 리셉터클로부터 사용된 액체(188)를 수용하도록 지정될 수 있는 폐기물 용기(186);
- 용액(114)의 특성, 예를 들어 용액(114)의 점도를 변경하기 위해서, 특히 리셉터클(116)의 벽(122) 및/또는 바닥(124)을 통하는 것과 같이, 리셉터클(116)에 포함된 용액(114)의 온도를 변경할 수 있도록 지정될 수 있는 온도 제어 유닛(192)
중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
그러나, 위의 설명 또는 다른 것에 표시된 것과 같은 다른 종류의 취급 유닛(180)도 상정할 수 있다.
이와 달리 혹은 이에 더해서, 제 3 서버(150)는 취급 데이터를 적어도 하나의 시뮬레이션 시스템(여기에 도시되지 않음)에 제공하도록 지정될 수 있으며, 여기서 시뮬레이션 시스템은 제 3 서버(150) 또는 추가 처리 장치(여기에 도시되지 않음) 중 적어도 하나에 포함될 수 있다. 시뮬레이션 시스템에 대한 추가 세부 사항은 위의 설명을 참조할 수 있다.
도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 추가 서버(198)는 추가 인터페이스(199)와 함께, 클라우드 서버(144) 내에서 동작을 수행하도록 지정된, 도 1에 나타낸 바와 같은, 클라우드 서버(144) 내의 인프라 구조를 생성 및 유지하는데 사용될 수 있으며, 클라우드 서버(144)는, 제 1 서버(146)에 의해 제공되는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용해서 교정 모델을 생성하고, 교정 모델을, 제 2 서버(148, 148')에 의해 제공되는 스펙트럼 정보에 적용해서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되게 하며,적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해 제 1 서버(146)에 제공하도록 구성된다.
위에서 나타낸 바와 같이, 도 2는 제 2 통신 인터페이스(158, 158')와 관련된 통신 경로의 대안의 구성을 나타낸다. 통신 시스템(140)에 대한 대안의 구성을 포함하는, 본 발명에 따른 모니터링 시스템(110)의 이러한 추가의 바람직한 실시예에서, 각각의 제 2 서버(148, 148')에 포함되는 각각의 제 2 통신 인터페이스(158, 158')는 도 2에 도시된 바와 같이 클라우드 서버(144)에 스펙트럼 정보를 간접적으로 제공하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 각각의 제 2 통신 인터페이스(158, 158')는 제 1 서버(146)로 향할 수 있으며, 제 1 서버(146)는 이 바람직한 실시예에서 각각의 제 2 통신 인터페이스(158, 158')로부터 스펙트럼 정보를 수신하고, 이를 제 4 통신 인터페이스(194)를 사용해서 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성될 수 있으며, 제 4 통신 인터페이스(194)는 이후에 클라우드 서버(144)에 스펙트럼 정보를 제공하도록 구성될 수 있다.
여기서, 스펙트럼 정보는, 스펙트럼 정보에 대해서 어떠한 것도 적용하지 않고, 단순히 제 4 통신 인터페이스(194)로 지향될 수 있다. 그러나, 도 2에 더 도시된 바와 같이, 제 1 서버(146)는 또한, 상술한 바와 같은 방식으로, 스펙트럼 정보를 변경하도록 구성될 수 있는 제 2 취급 유닛(196)을 포함할 수 있다.
모니터링 시스템(110), 특히 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같은 통신 시스템(140)의 추가 실시예에 대한 추가 세부사항은, 도 1에 도시되고 위에서 설명된 실시예의 설명을 참조할 수 있다.
전술한 바와 같이, 통신 시스템(140)은 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질(112)을 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템(110)에 포함된다. 특히 본 발명과 관련해서, 통신 인터페이스는 바람직하게는 특히 통신 시스템(140)의 적어도 2개의 구성 요소 사이에서, 특히 광학 분광계(130)로부터의 분광 정보를 수신하는 제 2 서버(148, 148')와, 사용자에게 제공될 취급 데이터를 수신하는 제 3 서버(150) 사이에서 데이터를 전송하기 위한 OASE® 커넥트 소프트웨어 시스템을 포함할 수 있다. 결과적으로, OASE® 커넥트 소프트웨어 시스템은, 바람직하게는 방화벽 뒤에 위치된, 인스톨된 OASE® 커넥트 샘플 분석 플러스 디지랩(Sample Analytics plus digilab) 및 OASE® 커넥트 백엔드 서버와의 OASE® 커넥트 포털을 사용해서, 클라우드 서버(144) 및/또는 제 1 서버(146)와 데이터를 송수신할 수 있다. 그 결과 사용자는 이중 인증(two-factor authentication)을 통해 인증된 이후에, OASE® 커넥트 샘플 분석을 통해서 OASE® 커넥트 백엔드와만 통신할 수 있다. 또한 OASE® 커넥트 샘플 분석 플러스 디지랩에서 제공하는 사용자 인터페이스는 추천 절차를 사용자에게 표시하도록 구성할 수 있다.
본 명세서에 설명된 위의 시스템 및 방법은 특히 최근에 측정된 용액 상태로 전체 플랜트의 성능을 계산하고 특히 온도 압력과 유량과 같은 추가 DCS 데이터를 사용하는 것과 조합해서, 디지털 트윈을 모방하기 위해, 플랜트 제어 시스템에 직접 내장될 수 있다. 여기서 플랜트 제어 시스템과의 통신은 OASE® 커넥트 CAPE-OPEN 표준 인터페이스 구현을 통해 수행될 수 있다.
또한, 분석된 샘플 결과는 유사한 기술을 사용하는 다른 플랜트의 샘플 결과 집계와 비교해서 사용자에게 보여지며, 이로써, 사용자는 자신의 용액을 이러한 기준 성분과 용이하게 비교할 수 있게 된다.
또한 OASE® 용액 측정과 유사하게, 기체 상태의 분석도 OASE® 접속 소프트웨어 플랫폼에 구현될 수 있다.
도 3은 물질(112)과 관련된 광학 신호를 측정하도록 지정된, 광학 프로브(120)의 바람직한 예시적인 실시예를 도시한다. 여기에 개략적으로 도시된 바와 같이, 광학 프로브(120)는, 제 1 튜브(212) 및 제 2 튜브(214)가 부착된 마운트(210)를 포함할 수 있다. 이를 위해, 나사(216, 218)가 사용될 수 있다. 그러나, 다른 종류의 부착도 가능하다. 여기서, 마운트(210)는 바람직하게는 강성 마운트여서 광학 프로브(120)에 원하는 안정성을 제공할 수 있는 반면, 튜브(212, 214) 중 적어도 하나는 바람직하게는 가요성 튜브여서 튜브(212, 214)에 특정 레벨의 가요성을 제공할 수 있다.
이미 위에서 나타낸 바와 같이, 광학 프로브(120)는, 산성 가스 제거 플랜트의 용제 루프에 위치될 수도 있고 및/또는 용액(114)을 포함하는 샘플을 처리하도록 지정된 실험실에 설치될 수도 있는, 플로우 셀에 포함될 수 있다. 그러나, 다른 실시예도 가능하다. 여기서, 소량, 특히 0.5ml 내지 10ml의 용액(114)이 바람직하게는 10℃ 내지 50℃의 온도에서 실험실 내의 벽을 가진 플로우 셀에 주입될 수 있다. 플로우 셀의 벽과의 빠른 열 평형으로 인해서, 용액(114)은 바람직하게는 실온에서 또는 실온에 가깝게 되도록 특성화될 수 있으며, 여기서 "실온"이라는 용어는 일반적으로 20°C 내지 25°C의 온도를 가리킨다. 또한, 용액(114)은 이러한 특성화 이전에 필터(여기에 도시되지 않음)를 통과해서 용액(114)으로부터 입자들이 제거될 수 있다. 또한, 광학 측정 신호를 방해하지 않도록, 용액(114)은, 기포의 발생이 방지될 수 있는 방식으로 유동 셀에 삽입될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 광학 프로브(120)는 투과율 기하 구조, 트랜스플렉션(transflexion) 기하 구조 또는 반사 기하 구조 중 적어도 하나에서 광학 측정에 사용될 수 있는 설정을 포함할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 투과율 기하 구조적 구조는, 모니터 대상 물질(112)이 위에서 보다 상세히 나타낸 바와 같이 적어도 하나의 용액(114)을 포함하는 경우에, 특히 바람직할 수 있다. 여기에서, 투과율 기하 구조에 대한 설정은 바람직하게는, 특히 0.1mm, 바람직하게는 0.2mm, 더 바람직하게는 0.5mm, 바람직하게는 5mm, 바람직하게는 2.5mm, 더욱 바람직하게는 2mm, 특히 1mm의, 모니터 대상 물질(112) 층의 두께 d를 지나서 광을 가이드하도록 지정될 수 있다. 도 3의 예시적인 실시예에서, 광학 측정의 위치는 마운트(210)의 갭(220)에 의해 제공되며, 이 갭(220)이 모니터 대상 물질(112)의 층의 두께를 정의한다. 그러나, 모니터 대상 물질(112)이 벌크 재료를 포함하는 경우, 감쇠 전반사 기하 구조와 같은 반사 기하 구조가 더 바람직할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같은 바람직한 실시예에서, 투과율 기하 구조에서 광학 측정을 위해 지정된 광학 프로브(120)에 대한 설정에서, 제 1 튜브(212)는 제 1 접속부(222)를 수용하도록 지정되고 제 2 튜브(214)는 제 2 접속부(224)를 수용하도록 지정된다.
본 명세서에서, 제 1 접속부(222)는 광학 측정 위치와 광학 분광계(130) 사이에 제공되어서 광학 측정 위치에서 광학 프로브(120)에 의해 측정된 광 신호를 가이드하고, 제 2 접속부(224)는 광원(132)과 광학 측정 위치 사이에 제공되어서 광을 광학 측정 위치로 가이드한다. 여기서, 접속부(222, 224)는 바람직하게는 유선 접속, 특히 광학 도파관일 수 있지만, 이와 달리 혹은 이에 더해서 무선 접속이 사용될 수도 있다. 접속부(222, 224)는 도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 적합한 밀봉(226) 및 대응하는 커플링(228)을 사용해서, 도 1 및 2와 관련하여 위에서 언급한 바와 같이 접속부(126)의 브랜치에 부착될 수도 있다. 그러나, 다른 종류의 부착도 생각할 수 있다.
나아가, 광학 프로브(120)는 추가 센서(여기에 도시되지 않음)를 포함할 수 있으며, 이는 광학 분광계(130)를 사용해서 획득한 적어도 하나의 물질(112)에 관한 정보의 적어도 하나의 조각에 더해서, 이와 더 관련된 적어도 하나의 물질(112)의 추가 물질 관련 정보를 측정하도록 지정될 수 있다. 여기서, 추가 물질 관련 정보는 바람직하게는 온도, 밀도, 플럭스, 전도도, 점도, 전자기장, 유전 상수, 굴절률, 형광성, 인광, 자화 값, pH 값, 완충 용량, 산가 또는 제타 전위 중 적어도 하나로부터 선택된다. 그러나 다른 종류의 추가 물질 관련 정보도 가능하다. 여기서, 추가 센서가 바람직하게는 마운트(210)에 부착될 수도 있고, 여기서 전원 공급 또는 데이터 판독을 위한 리드가 바람직하게는 제 1 튜브(212) 및 제 2 튜브(214) 중 적어도 하나를 통해 가이드될 수 있다. 나아가, 광학 프로브(120)에 부착될 수 있는 추가 요소를 상정할 수 있다.
도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같은 본 발명에 따른 모니터링 시스템(110)의 바람직한 예시적인 실시예와는 별도로, 모니터링 시스템(110)의 추가 실시예가 또한 고려될 수 있다.
도 4는 물질(112)을 현장에서 모니터링하는 컴퓨터 구현 방법(310)을 매우 개략적인 방식으로 도시하는 것으로, 여기서 물질(112)의 현장 모니터링 방법(310)은 통신 시스템(140)을 동작시키는 컴퓨터 구현 방법(312)의 단계를 포함한다.
단계 (i)에 따른 기준 획득 단계(314)에서, 적어도 하나의 기준 샘플의 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼이 획득된다. 위에서 더 자세히 설명된 바와 같이, 각각의 기준 샘플은 모니터 대상 물질(112)을 포함하며, 여기서 기준 분석 데이터가 각 기준 샘플에 할당된다. 이를 위해서, 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼은, 특히 물질(112)을 현장에서 모니터하기 위한 동일한 타입의 시스템(110)으로, 바람직하게는 동일한 온도에서 적어도 하나의 광학 기준 샘플을 측정함으로써 획득될 수 있다. 대안으로서, 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼은 광학 분광계(130) 또는 광학 프로브(120) 중 적어도 하나의 알려진 온도 효과 또는 알려진 편차 중 적어도 하나에 대해 조정될 수 있다. 또한, 기준 스펙트럼 정보는 기준 획득 단계(314)에서, 적어도 하나의 기준 샘플의 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼으로부터 획득되고, 바람직하게는 기준 분석 데이터와 함께 제 1 서버(146)의 제 1 데이터 저장 장치(162)에 저장되어서 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해서 클라우드 서버(144)에 제공된다.
단계 (ⅱ)에 따른 획득 단계(316)에서, 물질(112)의 적어도 하나의 광학 스펙트럼은 광학 분광계(130)에 의해, 바람직하게는 위에서 더 상세히 기술된 바와 같이 광학 프로브(120)를 사용함으로써 현장에서 획득된다. 여기서, 원하는 스펙트럼 정보는 물질(112)의 적어도 하나의 광학 스펙트럼으로부터 얻어진다.
단계 (ⅲ)에 따른 동작 단계(318)에서, 통신 시스템(140)을 동작시키기 위한 방법(312)의 단계들, 바람직하게는 위에서 더 상세히 설명된 바와 같이 통신 시스템(140)을 동작시키기 위한 방법(312)의 단계들이 수행된다.
여기서, 단계 a)에 따른 기준 단계(320)에서, 제 1 서버(146)에 의해 제공되는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터는 위에서 상세하게 나타낸 바와 같이, 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해서 클라우드 서버(144)에 가이드된다. 위에 나타낸 바와 같이, 클라우드 서버(144) 중 적어도 하나 또는 적어도 하나의 클라우드 데이터 저장 장치(168)는, 특히 다음 단계 b)에서 이후에 사용하기 위해, 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 용량으로서 사용될 수 있다.
단계 b)에 따른 교정 단계(322)에서는, 교정 모델이, 기준 단계(320)에서 클라우드 서버(144)에 제공되는, 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용해서 클라우드 서버(144)에서 생성된다. 위에서 상세하게 설명된 바와 같이, 교정 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함하며, 모두 바람직하게는 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 컴퓨팅 전력을 사용해서 결정될 수 있고, 필요에 따라서, 특히 다음 단계 c)에서 이후에 사용하기 위해서, 클라우드 서버(144) 중 적어도 하나 또는 적어도 하나의 클라우드 데이터 저장 장치(168)에 저장된다.
단계 c)에 따른 제공 단계(324)에서, 스펙트럼 정보는 적어도 하나의 제 2 서버(158, 158')로부터 클라우드 서버(144)로 제공된다. 위에 설명된 바와 같이, 스펙트럼 정보는 각각의 제 2 서버(148, 148')에 의해 제공되며, 이로부터, 도 1에 개략적으로 도시된 바와 같이, 적어도 하나의 제 2 통신 인터페이스(158, 158')를 통한 직접 경로로 또는 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이 적어도 하나의 제 2 통신 인터페이스(158, 158'), 제 1 서버(146), 및 제 4 통신 인터페이스(194)를 포함하는 간접 경로로 클라우드 서버(144)로 가이드될 수 있다. 간접 경로에서, 스펙트럼 정보는, 스펙트럼 정보에 대해서 어떠한 응용을 행하거나 행하지 않고, 제 1 서버(146)로 전달될 수 있다. 이미 위에서 설명한 바와 같이, 스펙트럼 정보는 특히 다음 단계 d)에서 즉시 사용하기 위해 바람직하게는 클라우드 서버(144)에 저장될 수 있다. 그러나, 스펙트럼 정보는 또한 적어도 하나의 클라우드 데이터 저장 장치(168)에 저장될 수 있다.
단계 d)에 따른 파라미터화 단계(326)에서, 교정 모델은 클라우드 서버(144)에서 스펙트럼 정보에 적용된다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 바람직하게는 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 컴퓨팅 파워를 사용해서 특정 스펙트럼 정보로부터 추출되며, 이를 위해, 클라우드 서버(144) 중 적어도 하나에 저장되거나 또는 바람직하게는 적어도 하나의 클라우드 데이터 저장 장치(168)에 저장된 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터가 사용된다. 바람직하게는, 특정 스펙트럼 정보로부터 추출된 적어도 하나의 파라미터는 특히 다음 단계 e)에서 즉시 사용하기 위해 클라우드 서버(144)에 저장될 수 있다.
단계 e)에 따른 공급 단계(328)에서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 바람직하게는 제 1 통신 인터페이스(156)를 사용해서 클라우드 서버(144)로부터 직접 제 1 서버(146)에 공급된다. 위에서 이미 언급한 바와 같이, 제 1 서버(146)는 바람직하게는 제 1 처리 유닛(164)을 포함할 수 있고, 여기서 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값은 바람직하게는 특히 다음 단계 f)에서 즉시 사용하기 위해 저장될 수 있다.
단계 f)에 따른 결정 단계(330)에서, 취급 데이터는 클라우드 서버(144)에 의해 제 1 서버(146)를 통해 제 1 통신 인터페이스(156)에 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용해서, 바람직하게는 제 1 데이터 저장 장치(162)에 의해 제공되는 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용해서 결정된다. 이를 위해, 제 1 처리 유닛(164)은 바람직하게는, 위에서 이미 자세히 설명한 바와 같이 사용된다.
단계 g)에 따른 정보 단계(332)에서, 취급 데이터는 적어도 하나의 제 3 통신 인터페이스(160, 160')를 통해 제 1 서버(146)로부터 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')로 제공된다. 이를 위해, 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')는 취급 데이터와 관련된 정보의 적어도 하나의 아이템(174)을 사용자에게 표시하도록 지정된 사용자 인터페이스의 역할을 할 수 있는 모니터(172)를 구동할 수 있다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 모바일 통신 장치(176)가 사용자 인터페이스로서 작용할 수 있다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 스피커(178)가 음향 방식으로 사용자에게 정보의 적어도 하나의 아이템(174)을 제공할 수 있다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')는 도 1 및 도 2에 개략적으로 도시된 바와 같이, 위에서 더 상세히 설명된 바와 같이, 취급 데이터를 취급 유닛(180)에 제공하도록 지정될 수 있다. 이와 달리 혹은 이에 더해서, 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')는 전술한 바와 같이 적어도 하나의 시뮬레이션 시스템에 취급 데이터를 제공하도록 지정될 수 있다.
따라서, 단계 (ⅳ)에 따른 처리 단계(334)에서, 물질(112)은 사용자 또는 취급 유닛(180) 중 적어도 하나에 의해 처리 데이터에 따라 처리된다.
도 5는 7000cm-1 내지 8000cm-1의 파수를 갖는 흡광도 스펙트럼의 온도 기인 시프트(temperature-induced shift)의 예를 도시한다. 여기에 도시된 바와 같이, 1로 정의된 물질(112)의 흡광율의 값으로부터 물질(112)의 투과율 값을 뺀 값은 일반적으로, 물질(112)의 흡광율이 측정되는 플로우 셀의 온도에 따라 달라진다. 따라서, 측정 결과에 대한 온도의 영향을 최소화하기 위해서, 물질(112)의 흡광율 측정을 실온 또는 그 부근에서 수행하는 것이 바람직하다.
도 6 내지 도 8은 각각 대응하는 교정 모델에서 사용될 특정 물질(112)에 대한 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 나타내는 도면이다. 여기서 도 6은 수분 함량의 측정값을 나타내고, 도 7은 MDEA 함량의 측정값을 나타내며, 도 8은 피페라진 함량의 측정값을 각각 나타낸다. 각각의 도면에서 가로축은 대응하는 물질(112)의 실제 측정된 함량(wt. %)을 나타내고, 세로축은 복수의 기준 샘플을 포함하는 참조 테스트 세트에 대해 획득된 예측의 평균을 나타낸다. 샘플에 첨부된 오차 막대는 예측의 표준 편차를 나타낸다.
110 : 모니터링 시스템
112 : 물질
114 : 용액
116 : 리셉터클
118 : 레벨
120 : 광학 프로브
122 : 벽
124 : 바닥
126 : 접속부
128 : 광 도파관
130 : 광학 분광계
132 : 광원
134 : 분산 요소
136 : 검출기 어레이
138 : 평가 유닛
140 : 통신 시스템
142 : 긴 점선
144 : 클라우드 서버
146 : 제 1 서버
148 : 제 2 서버
150 : 제 3 서버
152 : 서버 쌍
154 : 데이터 전송 유닛
156 : 제 1 통신 인터페이스
158 : 제 2 통신 인터페이스
160 : 제 3 통신 인터페이스
162 : 제 1 데이터 저장 장치
164 : 제 1 처리 유닛
166 : 제 2 데이터 저장 장치
168 : 클라우드 데이터 저장 장치
170 : 클라우드
172 : 모니터
174 : 정보 아이템
176 : 모바일 통신 장치
178 : 스피커
180 : 취급 유닛
182 : 접속부
184 : 저장 용기
186 : 폐기물 용기
188 : 사용된 액체
190 : 밸브
192 : 온도 조절 유닛
194 : 제 4 통신 인터페이스
196 : 제 2 처리 유닛
198 : 추가 서버
199 : 추가 인터페이스
210 : 마운트
212 : 제 1 튜브
214 : 제 2 튜브
216 : 나사
218 : 나사
220 : 갭
222 : 제 1 접속부
224 : 제 2 접속부
226 : 밀봉부
228 : 결합부
310 : 물질의 현장 모니터링을 위한 컴퓨터 구현 방법
312 : 통신 시스템을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법
314 : 기준 획득 단계
316 : 획득 단계
318 : 동작 단계
320 : 기준 단계
322 : 교정 단계
324 : 제공 단계
326 : 파라미터화 단계
328 : 공급 단계
330 : 결정 단계
332 : 정보 단계
334 : 처리 단계
112 : 물질
114 : 용액
116 : 리셉터클
118 : 레벨
120 : 광학 프로브
122 : 벽
124 : 바닥
126 : 접속부
128 : 광 도파관
130 : 광학 분광계
132 : 광원
134 : 분산 요소
136 : 검출기 어레이
138 : 평가 유닛
140 : 통신 시스템
142 : 긴 점선
144 : 클라우드 서버
146 : 제 1 서버
148 : 제 2 서버
150 : 제 3 서버
152 : 서버 쌍
154 : 데이터 전송 유닛
156 : 제 1 통신 인터페이스
158 : 제 2 통신 인터페이스
160 : 제 3 통신 인터페이스
162 : 제 1 데이터 저장 장치
164 : 제 1 처리 유닛
166 : 제 2 데이터 저장 장치
168 : 클라우드 데이터 저장 장치
170 : 클라우드
172 : 모니터
174 : 정보 아이템
176 : 모바일 통신 장치
178 : 스피커
180 : 취급 유닛
182 : 접속부
184 : 저장 용기
186 : 폐기물 용기
188 : 사용된 액체
190 : 밸브
192 : 온도 조절 유닛
194 : 제 4 통신 인터페이스
196 : 제 2 처리 유닛
198 : 추가 서버
199 : 추가 인터페이스
210 : 마운트
212 : 제 1 튜브
214 : 제 2 튜브
216 : 나사
218 : 나사
220 : 갭
222 : 제 1 접속부
224 : 제 2 접속부
226 : 밀봉부
228 : 결합부
310 : 물질의 현장 모니터링을 위한 컴퓨터 구현 방법
312 : 통신 시스템을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법
314 : 기준 획득 단계
316 : 획득 단계
318 : 동작 단계
320 : 기준 단계
322 : 교정 단계
324 : 제공 단계
326 : 파라미터화 단계
328 : 공급 단계
330 : 결정 단계
332 : 정보 단계
334 : 처리 단계
Claims (15)
- 클라우드 서버(144), 제 1 서버(146), 적어도 하나의 제 2 서버(148, 148'), 및 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')를 포함하는 통신 시스템(140)으로서,
상기 제 1 서버(146)는, 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 상기 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성된 제 1 통신 인터페이스(156)를 더 구비하고,
상기 제 2 서버(148, 148') 각각은, 적어도 하나의 물질(112)과 관련된 스펙트럼 정보를 상기 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성된 제 2 통신 인터페이스(158, 158')를 구비하며,
상기 클라우드 서버(144)는,
- 상기 제 1 서버(146)에 의해 제공되는 상기 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 상기 기준 스펙트럼 정보 및 상기 기준 분석 데이터를 사용해서, 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 교정 모델을 생성하고,
- 상기 교정 모델을, 상기 제 2 서버(148, 148')에 의해 제공되는 상기 적어도 하나의 물질(112)과 관련된 스펙트럼 정보에 적용해서, 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되게 하며,
- 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 상기 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해 상기 제 1 서버(146)에 제공하도록 구성되고,
상기 제 1 서버(146)는, 상기 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 상기 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 결정하도록 더 구성되며 - 상기 취급 데이터는, 상기 적어도 하나의 물질(112)의 제안된 취급과 관련된 적어도 하나의 데이터를 포함함 - ,
상기 제 1 서버(146)는 적어도 하나의 제 3 통신 인터페이스(160, 160')를 더 구비하는 - 상기 제 3 통신 인터페이스(160, 160') 각각은 상기 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')에 상기 취급 데이터를 제공하도록 구성됨 - ,
통신 시스템(140).
- 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 통신 인터페이스(158, 158')는 상기 스펙트럼 정보를 상기 클라우드 서버(144)에 직접적으로 또는 간접적으로 제공하도록 구성되고,
상기 스펙트럼 정보는 상기 제 1 서버(146)에 제공됨으로써 상기 클라우드 서버(144)에 간접적으로 제공되고,
상기 제 1 서버(146)는 상기 스펙트럼 정보를 상기 제 1 서버로부터 상기 클라우드 서버로 제공하도록 구성된 제 4 통신 인터페이스(194)를 더 구비하는,
통신 시스템(140).
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 3 서버(150, 150')는 상기 취급 데이터와 관련된 정보 중 적어도 하나의 아이템을 사용자에게 표시하도록 지정된 사용자 인터페이스를 포함하거나 구동하는,
통신 시스템(140).
- 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 3 서버(150, 150')는 상기 취급 데이터를 취급 유닛(180) 또는 시뮬레이션 시스템 중 적어도 하나에 제공하도록 지정되는,
통신 시스템(140).
- 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 서버(148, 148') 및 상기 제 3 서버(150, 150')는 단일 유닛으로 통합되는,
통신 시스템(140).
- 가스 스크러빙 처리에 사용되는 적어도 하나의 물질을 현장에서 모니터하는 모니터링 시스템(110)으로서,
- 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 따른 통신 시스템(140)과,
- · 상기 적어도 하나의 물질(112)과 관련된 스펙트럼 정보를 획득하고, · 상기 스펙트럼 정보를 적어도 하나의 서버에 제공하도록 지정된 광학 분광계(130)
를 포함하는 모니터링 시스템(110).
- 제 6 항에 있어서,
상기 광학 분광계(130)는 상기 적어도 하나의 물질(112)과 관련된 상기 스펙트럼 정보를, 상기 통신 시스템(140)에 포함되는 적어도 하나의 제 2 서버(148, 148')에 제공하도록 지정되는,
모니터링 시스템(110).
- 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
- 상기 적어도 하나의 물질(112)의 적어도 일부를 조명하도록 지정된 적어도 하나의 광원(132)과,
- 상기 적어도 하나의 물질(112)과 관련된 광 신호를 측정하도록 지정된 광학 프로브(120)와,
- 상기 광학 프로브(120)와 상기 광학 분광계(130) 사이에서, 상기 측정된 광 신호를 광학 분광계(130)로 가이드하도록 지정된 제 1 접속부(126, 222)와,
- 상기 광원(132)과 상기 광학 프로브(120) 사이에서, 상기 광을 상기 광학 프로브(120)로 가이드하도록 지정된 제 2 접속부(126, 224)와,
- 상기 광학 분광계(130)와 상기 제 2 서버(148, 148')를 접속하도록 지정된 데이터 전송 유닛(154)
중 적어도 하나를 더 포함하는 모니터링 시스템(110).
- 제 8 항에 있어서,
상기 제 2 서버(148, 148'), 상기 광학 분광계(130) 및 상기 데이터 전송 유닛(154)은 단일 유닛으로 통합되는,
모니터링 시스템(110).
- 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
상기 제 1 접속부(126, 222) 및 상기 제 2 접속부(126, 224) 중 적어도 하나는 광학 도파관(128)을 포함하는,
모니터링 시스템(110).
- 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 프로브(120)는 투과율 기하 구조, 트랜스플렉션(transflexion) 기하 구조 또는 반사 기하 구조 중 적어도 하나에 대한 설정을 포함하는,
모니터링 시스템(110).
- 통신 시스템(140)을 동작시키는 컴퓨터-구현 방법(310)으로서,
상기 통신 시스템(140)은 클라우드 서버(144), 제 1 서버(146), 적어도 하나의 제 2 서버(148, 148') 및 적어도 하나의 제 3 서버(150, 150')를 포함하고,
상기 방법(310)은,
a) 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해 상기 제 1 서버(146)로부터 상기 클라우드 서버(144)로 제공하는 단계와,
b) 상기 클라우드 서버(144)에서, 상기 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 상기 기준 스펙트럼 정보 및 상기 기준 분석 데이터를 사용해서, 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 교정 모델을 생성하는 단계와,
c) 적어도 하나의 물질(112)과 관련된 스펙트럼 정보를 제 2 통신 인터페이스(158, 158')를 통해서 상기 제 2 서버(148, 148')로부터 상기 클라우드 서버(144)로 제공하는 단계와,
d) 상기 클라우드 서버(144)의 상기 교정 모델을 상기 적어도 하나의 물질(112)과 관련된 스펙트럼 정보에 적용해서, 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되게 하는 단계와,
e) 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 상기 제 1 통신 인터페이스(156)를 통해 상기 제 1 서버(146)에 제공하는 단계와,
f) 상기 클라우드 서버(144)에 의해 상기 제 1 서버(146)에 제공되는 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 상기 적어도 하나의 값을 사용해서 취급 데이터를 결정하는 단계 - 상기 취급 데이터는, 상기 적어도 하나의 물질(112)의 제안된 취급과 관련된 적어도 하나의 데이터를 포함함 - 와,
g) 상기 취급 데이터를 제 3 통신 인터페이스(160, 160')를 통해 상기 제 1 서버(146)로부터 상기 제 3 서버(150, 150')로 제공하는 단계
를 포함하는 컴퓨터-구현 방법(310).
- 제 12 항에 있어서,
상기 스펙트럼 정보는 상기 클라우드 서버(144)에 직접적으로 또는 간접적으로 제공되며,
상기 스펙트럼 정보는, 상기 스펙트럼 정보를 상기 제 1 서버(146)에 제공하고, 상기 스펙트럼 정보를 상기 제 1 서버(146)로부터 상기 클라우드 서버(144)로, 상기 제 1 서버(146)에 더 포함된 제 4 통신 인터페이스(194)를 통해서 제공함으로써 상기 클라우드 서버(144)에 간접적으로 제공되는,
컴퓨터-구현 방법(310).
- 가스 스크러빙 처리에서 사용되는 적어도 하나의 물질(112)을 현장에서 모니터하는 컴퓨터 구현 방법(312)으로서,
상기 방법(312)은,
(i) 적어도 하나의 기준 샘플의 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼을 획득하고 - 각각의 기준 샘플은 모니터 대상 상기 적어도 하나의 물질(112)을 포함하고, 기준 분석 데이터는 각각의 기준 샘플에 할당됨 - , 상기 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼으로부터 상기 적어도 하나의 기준 샘플을 가리키는 기준 스펙트럼 정보를 취득하는 단계와,
(ⅱ) 현장에서 상기 적어도 하나의 물질(112)의 적어도 하나의 광학 스펙트럼을 획득하고, 상기 적어도 하나의 광학 스펙트럼으로부터 현장에서 상기 적어도 하나의 물질(112)과 관련된 스펙트럼 정보를 취득하는 단계와,
(ⅲ) 통신 시스템(140)을 동작시키기 위한 상기 컴퓨터 구현 방법(310)을 나타내는 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 따른 방법의 단계를 수행하는 단계와,
(ⅳ) 상기 취급 데이터에 따라서 상기 적어도 하나의 물질(112)을 취급하는 단계
를 포함하는,
컴퓨터-구현 방법(310).
- 제 14 항에 있어서,
상기 취급 데이터와 관련된 정보의 적어도 하나의 아이템은, 사용자 인터페이스를 통해서 사용자에게 표시되는 것과, 취급 유닛(180) 또는 시뮬레이션 시스템 중 적어도 하나에 제공되는 것 중 적어도 하나인,
컴퓨터-구현 방법(310).
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