KR20220155994A - 통신 시스템, 모니터링 시스템 및 관련된 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 통신 시스템(140), 적어도 하나의 물질(112)의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템(110)에 관한 것으로, 여기서 모니터링 시스템(110)은 통신 시스템(140)뿐만 아니라 관련된 방법(310, 312)을 포함한다. 모니터링 시스템(110)은, 통신 시스템(140)을 통해, 적어도 하나의 물질(112)을 모니터링하기 위해 그리고 적어도 하나의 물질(112)을 처리하기 위한 처리 데이터를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 본원에서, 통신 시스템(140)은 클라우드 서버(144), 제1 서버(146), 적어도 하나의 제2 서버(148, 148'), 및 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')를 포함하고; 제1 서버는 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성되는 제1 통신 인터페이스(156)를 더 구비하고; 각각의 제2 서버(148, 148')는 적어도 하나의 물질(112)에 관련되는 스펙트럼 정보를 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성되는 제2 통신 인터페이스(158, 158')를 구비하고; 클라우드 서버(144)는, - 제1 서버(146)에 의해 제공되는 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 사용하는 것에 의해 캘리브레이션 모델 - 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함함 - 을 생성하도록; - 캘리브레이션 모델을 제2 서버(148, 148')에 의해 제공되는 적어도 하나의 물질(112)에 관련되는 스펙트럼 정보에 적용하고, 그에 의해, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되도록; - 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 제1 서버(146)에 제공하도록 구성되고; 제1 서버(146)는 또한 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터를 결정하도록 구성되되, 처리 데이터는 적어도 하나의 물질(112)의 제안된 처리에 관련되는 적어도 하나의 단편의 데이터를 포함하고; 제1 서버(146)는 적어도 하나의 제3 통신 인터페이스(160, 160')를 더 구비하되, 각각의 제3 통신 인터페이스는 처리 데이터를 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')에 제공하도록 구성된다.
Description
본 발명은 통신 시스템, 적어도 하나의 물질의 현장(in-situ) 모니터링을 위한 모니터링 시스템에 관한 것으로, 여기서 모니터링 시스템은 통신 시스템뿐만 아니라 관련된 방법을 포함한다. 모니터링 시스템은, 통신 시스템을 통해, 적어도 하나의 물질을 모니터링하기 위해 그리고 적어도 하나의 물질을 처리하기 위한 처리 데이터를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 모니터링 시스템은, 식품 또는 음료 관리 또는 모니터링, 산업 프로세스 제어, 재료 분류 또는 특성 묘사, 제품 위조 방지, 생체(living matter)의 특성 묘사, 또는 건강 애플리케이션과 같은 다양한 애플리케이션을 위해 사용될 수 있다.
튀김(deep-frying)은 식품을 준비하는 널리 사용되는 방법이다. 식품 서비스 산업에서, 튀김 오일 특성 묘사는 최적의 오일 관리를 위한 필요한 정보를 제공한다. 고효율 식당(restaurant) 및 튀김 요리(deep-fried dishes)에 전문화된 다른 비즈니스에서, 적절한 오일 관리는 고객 충족도에 대해서 뿐만 아니라, 또한 대차대조표(balance sheet)에 대해서도 직접적인 영향을 끼친다. 그것은 튀김 식품의 일관된 품질을 보장하는 것뿐만 아니라 임의의 유조(batch)로부터 최대의 사용을 얻는 데 도움이 된다. 튀김 오일 관리의 가장 중요한 기능 중 두 가지는 소망되는 식품 특성을 산출하는 오일 성분을 유지하는 것 및 오일을 교체할 때를 결정하는 것이다.
이들 고려 사항에 기초하여, 튀김 오일의 상태를 특성 묘사하기 위해 다양한 테스트가 개발되었다. 그러한 종류의 테스트는 문헌에서, 예컨대, 『R. F. Stier, The Measurement of Frying Oil Quality and Authenticity, Chapter 8 from Frying: Improving Quality, Ed. J. B. Rossell, Woodhead Publishing Limited, Cambridge (UK), 2001』에서 설명되거나, 또는 『"Deutsche Gesellschaft 
Fettwissenschaften" in German standard methods for the analysis of fats and other lipids, Wissenschaftliche Verlagsgesell-schaft, Stuttgart, Germany, 1998』과 같은 조직에 의해 정의되었다.
그러나, 이들 확립된 표준 방법 중 많은 것은 시간 소모적이고 번거롭다. 그들의 실행은 잘 갖추어진 실험실 및 숙련된 직원을 필요로 하며, 그 결과, 그들은 식당에서의 일상적인 운용에 대해서는 적합하지 않다. 오히려, 식품 서비스 산업은 사용하기 더 쉽고 더 빠른 결과를 산출하며 운용 동안 안전한 테스트를 요구할 것이다.
『R. F. Stier, Tests to monitor quality of deep-frying fats and oils, Eur. J. Lipid Sci. Technol. 106 (2004) 766-771』은 이용 가능한 빠른 테스트를 다음과 같이 분류하였다:
A. 물리적 방법:
1. 육안 검사:
a. 거품 형성 및 거품 높이;
b. 오일 컬러 및 투명도 결정;
2. 열과 산소의 영향 하에서 오일이 중합됨에 따라 오일의 점도가 증가한다는 관찰에 기초한 점도 테스팅;
3. 유전 상수에서의 변화가 모니터링되는 유전 측정(dielectric measurement);
4. 인공 코(artificial nose); 및
5. 근적외선 분광법;
B. 화학적 방법: 테스트 스트립 또는 화학적 테스트 키트를 사용하는 빠른 테스트.
R. F. Stier에 따르면, 거품 형성도 또한 오일 컬러도 오일이 교체되어야 하는지 또는 그렇지 않은지의 여부의 양호한 지표(indicator)가 아닌데, 여기서 막대기(wand)의 컬러에 도달할 수 있는 오일은 사용에 적합하지 않은 것으로 간주되어 폐기되어야 한다. 그러나, 이들 테스트는 실제 오일 품질에 대한 관련성을 가지지 않으며 주관적인데, 그 이유는, 컬러에서 양호한 오일이 어두울 수 있고 나쁜 오일이 밝을 수 있기 때문이다.
게다가, 오일의 중합 등급을 나타내기 위해 사용될 수 있는 오일 점도 측정은 다른 열화(degradation) 메커니즘을 참조하지 않는다. 그러나, 이들 메커니즘은, 『Q. Zhang 등등의 Chemistry and Physics of Lipids 165(2012) 662-681』에 따르면, 휘발성 화합물, 가수열화 산물, 산화된 트리아실글리세롤 단량체, 고리형 화합물, 트랜스 구성 화합물, 폴리머, 스테롤 유도체, 질소 및 황 함유 헤테로사이클릭 화합물, 및 아크릴아미드를 포함하는 다양한 열화 산물(degradation product)로 이어진다.
Ebro FOM 330 및 Testo 270과 같은, 오일의 유전 상수에서의 변화를 측정하도록 지정되는 기구(instrument)가 공지되어 있다. 『Schwarz, Quick tests used for fats and oils, Eur. J. Lipid Sci. Technol. 102(2000) 542』가 다른 빠른 테스트 방법과의 비교 연구에서 이 방법에 기초하여 기구의 값을 확인하는 반면, R. F. Stier(상기 참조)는, 문제를 극복하기 위해, 신선한 오일을 사용하여 기구가 "영점 조정되어야" 한다는 것 및 튀김을 위해 고체 지방이 사용될 때 센서 컵이 50℃까지 가열되어야 한다는 것을 제조사가 제안하는 것을 기술한다. 여과는 현탁된 고형물(solid) 및 혼입되는 물을 제거하기 위해 또한 활용될 수 있는데, 이것은 판독치에 부정적인 영향을 끼칠 것이다. 사실, 유전 측정은 가끔씩의 오일 테스팅을 위해 현재 식당에서만 사용된다.
게다가, R. F. Stier(상기 참조)에 따르면, 인공 코의 잠재력은 높은 것으로 보이지만, 그들은 기술적으로 성숙하지 않았다. 현재로서는, 이 기술에 기초한 오일 관리를 위한 어떠한 제품도 상업적 사용에 대해 이용 가능하지 않다.
따라서, 화학적 테스트는, 통상적으로, 식당에서 사용된다. 그러나, 그들은 뜨거운 튀김 오일의 샘플링을 포함하는 안전하지 않고 바람직하지 않은 프로시져를 필요로 한다. 이 목적을 위해, 테스트 스트립이 상업적으로 이용 가능하다. 그들은 3M에 의해 제공되는 "오일 품질 테스트 스트립"과 같은 오일의 유리 지방산에 민감할 수 있다. 매뉴얼에 따르면, 그러나, 테스트 스트립의 보관이 식당의 경우에는 도전 과제임을 알 수 있는데, 그 이유는, 그들이 저온에서, 이상적으로는 냉장고 또는 냉동고에서 단단히 밀봉된 컨테이너에 보관되어야 하기 때문이다.
게다가, R. F. Stier(상기 참조)는 튀김 오일의 특성 묘사에서 근적외선(near infrared; NIR) 분광법에 높은 잠재력을 할당한다. 따라서 근적외선 및 중적외선을 활용하는 테스트 시스템은 식품 산업 전반에 걸쳐 사용된다. 이들 단위는 온라인 또는 엣라인(at-line)에서 사용될 수 있다. 본원에서, NIR 측정은 반사율 또는 투과율을 통해 획득될 수 있다, 즉, 광은 산물에서 반사되거나 또는 통과하여 검출기에 의해 수집되는 곳으로 전달된다. NIR은 수분, 단백질, 지방 및 고체를 정량화하기 위해 사용될 수 있다. 『Buening-Pfaue and Kehraus, Application of near infrared spectroscopy (NIRS) to the analysis of frying fats, Eur. J. Lipid Sci. Technol. 102 (2000) 580』은 그들의 연구에서 튀김 지방을 평가하기 위해 NIR을 사용하는 것을 보고하는데, 여기서는 NIR과 전통적인 분석 방법 사이의 양호한 상관 관계가 발견되었고, 따라서, 이 기구가 식용 오일 분석을 위해 사용될 수 있다는 것을 나타낸다.
그것의 엄청난 잠재력에도 불구하고, NIR 분광법은 연구 실험실 밖에서 튀김 오일 특성 묘사를 위해 널리 채택되지 않았다. 확산은 높은 기기 가격, 시스템의 큰 부피, 뜨거운 오일에 잠긴 광학 프로브를 사용하는 것에 관련되는 비용 및 기술적 도전 과제, 및 스펙트럼 데이터로부터 오일 관리에서 의사 결정을 행하는 데 필요한 파라미터로의 정교한 변환에 의해 방해를 받았다.
현재 이용 가능한 오일 관리 시스템은 자동 오일 충전 및 비우기뿐만 아니라 오일 폐기를 위한 폐루프 오일 시스템을 제공한다. 이들 시스템은 식당에서의 오일 사용과 관련되는 데이터 관리 및 기록 유지 둘 모두를 지원하는 소프트웨어 솔루션을 포함한다. 그러나, 임의의 종류의 방법에 의한 오일의 특성 묘사는 이들 시스템의 일부가 아니다.
WO 2017/002079 A1은 튀김 오일의 품질에 관련되는 화학종(chemical species)을 감지하는 것에 의해 튀김 오일의 품질의 실시간 측정을 위한 디바이스 및 방법을 개시한다. 디바이스는, 적어도 하나의 광원 및 적어도 광 검출기를 포함하는 광학 센서; 광원이 챔버 내의 튀김 오일을 통해 광 검출기에 광학적으로 커플링되도록 배열되는 측정될 튀김 오일을 수용하기 위한 챔버; 및 프로세싱 유닛을 포함하는데, 프로세싱 유닛은: 광원에 의해 방출되는 광의 튀김 오일 흡수, 투과, 반사, 산란, 또는 이들의 조합의 신호를 광 검출기로부터 수신하도록; 수신된 신호로부터, 화학종 및 튀김 오일의 품질과 관련되는 사전 계산된 모델을 사용하여 튀김 오일의 품질을 나타내는 출력을 계산하도록 구성된다.
WO 2018/044972 A1은 액체 샘플의 조성을 전달하기 위해 NIR 분광법 및 스펙트럼 프로세싱을 사용하는 액체 샘플 분석을 위한 분석 시스템을 개시한다. 그러나, 오일 관리의 맥락에서, 이 정보는 오일 열화의 정교한 화학적 프로세스에서 어떠한 전문 지식도 갖지 않는 통상의 사용자에 대해서는 전혀 쓸모 없고, 그러므로, 화학 성분으로부터 어떠한 필요한 액션도 유도할 수 없다.
WO 2018/090142 A1은 분광 광도 분석(spectrophotometric analysis)의 방법을 개시한다. 저해상도 분광 강도 센서(spectrophotometric sensor), 이동 통신의 디바이스(예컨대, 스마트폰 또는 태블릿) 및 부분적으로는 그 디바이스 상에 그리고 부분적으로는 원격 컴퓨팅 서버 또는 서비스 상에 설치될 수 있는 소프트웨어를 포함하는 측정 시스템이 제공된다. 그 방법은, 광학 스펙트럼 또는 스펙트럼 관련 양(spectrum-related quantity)을 측정하는 데 적응된, 측정 채널의 캘리브레이션; 센서로부터의 데이터 및 캘리브레이션의 결과에 기초한, 임의적인 분석된 샘플의 광학 스펙트럼의 추정; 및 추정의 결과에 기초한 스펙트럼 관련 양의 평가를 포함한다. 이들 단계는 로컬 및/또는 원격 컴퓨팅 리소스의 개입을 포함할 수 있다.
WO 2018/122857 A1은 수영장에서 물과 기기의 모니터링, 분석 및 유지 보수(maintenance)를 위한 방법을 개시하는데, 상기 방법은 명령어 코드의 모듈이 저장된 비일시적 컴퓨터 판독 가능 스토리지 디바이스에 동작 가능하게 커플링되는 하나 이상의 프로세서에 의해 구현되고, 명령어의 모듈은, 실행시, 하나 이상의 프로세서로 하여금, 다음의 것을 수행하게 한다: 수영장의 주변에서 그리고 그 근처에서 센서, 액추에이터 및 차단기: 중 적어도 하나를 포함하는 엘리먼트로부터 데이터를 축적하고 모니터링하는 것; 로컬 프로세싱 유닛에서 복수의 소스로부터 비감각 데이터(non-sensory data)를 축적하는 것; 상기 데이터를 온라인 원격 서버로 전파하는 것; 모든 획득된 데이터를 통합하도록 그리고 권장 사항, 제어 파라미터를 제공하는 것에 의해 풀 유지 보수를 위한 최적의 정책을 획득하도록 구성되는 온라인 원격 서버에서 머신 러닝 또는 규칙 기반의 알고리즘을 적용하는 것; 및 수영장 소유자, 수영장 서비스맨, 수영장 유지 보수 회사, 수영장 판매업체 및 수영장 소매 딜러 중 적어도 하나에 대해 상기 권장 사항/제어 파라미터에 액세스하기 위한 온라인 인터페이스를 제공하는 것.
US 2019/353587 A1은 해산물의 현장 분광 특성 묘사(field spectroscopic characterization)를 위한 방법 및 장치를 개시한다. 휴대용 NIR 분광계는, 해산물 샘플의 진정한 아이덴티티를 정성적으로 또는 그 신선도를 정량적으로 결정하기 위해 반사 스펙트럼의 다변량 분석을 수행하도록 구성되는 분석기에 연결된다.
WO 2020/014073 A1은 분광계를 사용하여 식용 오일의 특성을 평가하는 것을 개시한다. 광학 반사율 데이터는 식용 오일을 수용하는 튀김 장치에서, 현장에서, 식용 오일로부터 획득되는데, 반사율 데이터는 명시된 범위의 적외선 파장에 대응한다. 평가되고 있는 특성에 대응하는 모델 프로파일이 그러한 프로파일의 보안 라이브러리를 수용하는 저장소로부터 획득된다. 모델 프로파일은 평가되고 있는 특성에 대응하는 값을 생성하기 위해 반사율 데이터를 변환함에 있어서 사용하기 위한 회귀 벡터를 정의한다. 오일 품질의 평가를 위해 사용자에게 제시하기 위한 특성의 단순화된 표현을 확립하기 위해 그 값에 기준이 적용된다.
따라서, 본 발명에 의해 다루어지는 문제는, 이러한 타입의 공지된 시스템, 디바이스 및 방법의 단점을 적어도 실질적으로 회피하는, 통신 시스템, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템, 및 관련된 방법을 명시하는 것의 문제이다.
특히, 시스템 및 관련된 방법은 액체를 포함할 수 있거나 또는 포함하지 않을 수 있는 적어도 하나의 물질의 효율적인 모니터링을 제공하는 것이 바람직할 것인데, 여기서 적어도 하나의 물질은 임의의 위치에, 심지어, 사용자의 구내에서, 원격에 또는 액세스하기 어려운 영역에 배치될 수 있고, 적어도 하나의 물질의 위치에서 또는 그 근처에서 획득되는 측정 데이터의 프로세싱은 측정 데이터의 평가에 정통한 제1 인스턴스와 평가된 측정 데이터에 기초하여 사용자에게 처리 데이터를 제공하는 것에 정통한 제2 인스턴스 사이에서 분산되고, 그에 의해, 시스템 및 관련된 방법은 자동 프로시져, 바람직하게는 완전 자동 프로시져를 활용하는 것에 의해 측정 데이터의 프로세싱 동안 높은 데이터 보호 표준 하에서 데이터의 특정한 교환 및 분산된 모범 사례를 동시적으로 적용할 수 있다.
특히 튀김 프로세스의 모니터링과 관련하여, 시스템 및 관련된 방법은, 특히 식품 품질에 합리적으로 상관될 수 있는 파라미터를 산출할 수 있는 효율적인 오일 특성 묘사에 의해, 튀김 동작을 위한 현장 조건 하에서의 튀김 오일을 특성 묘사하는 것에 의해 튀김 식품에 대한 고품질 표준을 보장할 수 있는 것이 바람직할 것이다. R. F. Stier(상기 참조)에 따르면, 이상적인 빠른 테스트는 다음의 기준을 충족한다:
- 공식적인 및/또는 일반적으로 인식되는 분석 방법과 상관됨;
- 사용하기 쉬움;
- 생산 영역에서 식품 준비에서 사용하기에 안전함;
- 식품 품질 및 안전에 상관됨;
- 현장에서 견고함;
- 재검사를 허용함; 및
- 환경 보호적이거나 또는 환경 친화적임.
일반적으로, 식품 또는 음료 관리 또는 모니터링, 산업 프로세스 제어, 재료 분류 또는 특성 묘사, 제품 위조 방지, 생체의 특성 묘사, 또는 건강 애플리케이션과 같은 다양한 애플리케이션에서, 액체를 포함하든 또는 포함하지 않든 간에, 다른 종류의 물질에 적용 가능한 기준의 유사한 카탈로그를 충족할 수 있는 것이 바람직할 것이다.
이 문제는 독립 특허 청구항의 피쳐를 갖는 본 발명에 의해 해결된다. 개별적으로 또는 결합하여 구현될 수 있는 본 발명의 유리한 개발은, 종속항에서 및/또는 하기의 명세서 및 상세한 실시형태에서 제시된다.
본원에서 사용될 때, 표현 "구비한다(have)", "포함한다(comprise)" 및 "함유한다(contain)"뿐만 아니라 그 문법적 변형어는 비배타적인 방식으로 사용된다. 따라서, 표현 "A는 B를 구비한다"뿐만 아니라 표현 "A는 B를 포함한다" 또는 "A는 B를 함유한다"는, 양자 모두, B 외에, A가 하나 이상의 또 다른 컴포넌트 및/또는 구성 요소를 함유한다는 사실, 및 B 외에, 어떠한 다른 컴포넌트, 구성 요소 또는 엘리먼트도 A에 존재하지 않는 경우를 가리킬 수 있다.
본 발명의 제1 양태에서, 통신 시스템이 개시된다. 따라서, 통신 시스템은 클라우드 서버, 제1 서버, 적어도 하나의 제2 서버, 및 적어도 하나의 제3 서버를 포함하되;
제1 서버는 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 제공하도록 구성되는 제1 통신 인터페이스를 더 구비하고;
각각의 제2 서버는 적어도 하나의 물질에 관련되는 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 제공하도록 구성되는 제2 통신 인터페이스를 구비하고;
클라우드 서버는,
- 제1 서버에 의해 제공되는 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 사용하는 것에 의해 캘리브레이션 모델 - 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함함 - 을 생성하도록;
- 캘리브레이션 모델을 제2 서버에 의해 제공되는 적어도 하나의 물질에 관련되는 스펙트럼 정보에 적용하고, 그에 의해, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되도록;
- 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제1 통신 인터페이스를 통해 제1 서버에 제공하도록 구성되고;
제1 서버는 또한 클라우드 서버에 의해 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터를 결정하도록 구성되되, 처리 데이터는 적어도 하나의 물질의 제안된 처리에 관련되는 적어도 하나의 단편(piece)의 데이터를 포함하고;
제1 서버는 적어도 하나의 제3 통신 인터페이스를 더 구비하되, 각각의 제3 통신 인터페이스는 처리 데이터를 적어도 하나의 제3 서버에 제공하도록 구성된다.
본원에서 사용될 때, 용어 "통신"은, 적어도 하나의 통신 인터페이스를 통해, 제1 서버로부터 제2 서버로의 또는 그 반대로의 데이터의 단편의 송신을 지칭한다. 본원에서, 용어 "데이터"는, 숫자 또는 영숫자 코드와 같은 디지털 또는 디지털화된 형태로 제공되는 정보의 단편에 관련된다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "정보"는 사용자에게 유용할 수 있는 콘텐츠를 포함하는 임의의 종류의 데이터를 지칭한다. 예로서, 정보는, 특정한 파장, 주파수, 또는 광자 에너지에서의 단일의 강도, 또는 선택된 범위의 파장, 주파수, 또는 광자 에너지에 걸쳐 분포되는 복수의 강도와 같은, 본원에서 "스펙트럼"으로 또한 표시되는, 전자기 스펙트럼에 관련되는 적어도 하나의 단편의 데이터에 관련되는 "스펙트럼 정보"일 수 있거나 또는 그것을 포함할 수 있다. 따라서, 분광 데이터를 포함하는 스펙트럼 정보는, 바람직하게는, 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같은 광학 분광계를 사용하는 것에 의해 본 발명의 또 다른 양태에 따라 생성될 수 있다. 또한, 스펙트럼 정보는 메타데이터를 포함할 수 있는데, 여기서 용어 "메타데이터"는 상기에서 설명되는 바와 같은 전자기 스펙트럼에 관련되는 정보, 특히 날짜, 시간, 위치 또는 적어도 하나의 환경, 예컨대 온도 또는 대기 조건, 분광계의 온도, 적어도 하나의 물질의 온도, 분광계 식별 데이터, 적어도 하나의 물질의 배치(batch), 적어도 하나의 물질의 제조사, 사용자, 사진, 스펙트럼 정보 또는 그것의 획득에 관련되는 종속 데이터(satellite data) 중 적어도 하나를 수반하는 정보의 적어도 하나의 아이템을 지칭한다. 따라서, 용어 "정보를 제공함"은, 정보의 특정한 단편이, 적어도 하나의 통신 인터페이스를 통해, 데이터의 단편의 형태로 제1 서버로부터 제2 서버로 또는 그 반대로 송신되게 되는 프로세스에 관련된다.
게다가, 용어 "시스템"은 적어도 두 개의 컴포넌트를 포함하는 디바이스를 지칭하는데, 여기서 컴포넌트 중 적어도 두 개는 개개의 컴포넌트이고, 한편, 컴포넌트 중 두 개 이상은 하나의 컴포넌트로 통합될 수 있으며, 컴포넌트는, 통신의 타입 또는 모니터링의 종류를 핸들링하는 것과 같은 공동 태스크를 수행하도록 구성된다. 특히, 용어 "통신 시스템"은, 일반적으로 사용되는 바와 같이, 제1 서버, 제2 서버, 및 서버 사이에서 데이터의 단편을 송신하도록 구성되는 통신 인터페이스를 적어도 포함하는 시스템을 지칭한다. 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 본 발명에 따른 통신 시스템은 클라우드 서버, 제1 서버, 적어도 하나의 제2 서버, 적어도 하나의 제3 서버, 및 다양한 통신 인터페이스를 포함한다. 추가로 일반적으로서 사용되는 바와 같이, 용어 "통신 인터페이스"는 데이터의 송신을 위해 지정되는 송신 채널을 지칭한다. 본원에서, 통신 인터페이스는 적어도 하나의 단편의 데이터를, 제1 서버로부터 제2 서버로의, 또는 제2 서버로부터 제1 서버로의 단일의 방향으로 포워딩하도록 구성되는 단방향 인터페이스로 배열될 수 있다. 대안적으로, 통신 인터페이스는 적어도 하나의 단편의 데이터를, 제1 서버로부터 제2 서버로의 또는 그 반대로의, 두 방향 중 하나로 포워딩하도록 구성되는 양방향 인터페이스로서 배열될 수 있다. 따라서, 특정한 양방향 인터페이스는, 대안으로서, 서로에 대한 반대 방향에서의 데이터 송신을 위해 구성되는 두 개의 개개의 단방향 인터페이스에 의해 대체될 수 있다. 데이터 송신의 목적을 위해, 통신 인터페이스는 유선 접속(wire-bound) 엘리먼트 또는 무선 엘리먼트를 포함할 수 있다. 예로서, 유선 접속 엘리먼트는, 구리 와이어 또는 금 와이어와 같은 금속 와이어; 범용 직렬 버스(universal serial bus; USB)와 같은 컴퓨터 버스 시스템; 또는 광섬유와 같은, 금속 와이어 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있고, 한편, 무선 엘리먼트는 무선 송신기 또는 블루투스(Bluetooth) 엘리먼트를 포함할 수 있다. 그러나, 또 다른 종류의 통신 인터페이스도 또한 실현 가능할 수 있다. 본원에서 추가로 사용되는 바와 같이, 용어 "제1 통신 인터페이스", "제2 통신 인터페이스", "제3 통신 인터페이스", 및 용어 "제4 통신 인터페이스"는 두 개의 개별적으로 할당된 서버 사이의 통신에 사용되는 네 개의 개개의 통신 인터페이스를 지칭한다.
본원에서 추가로 사용되는 바와 같이, 용어 "서버"는, 통상적으로 "클라이언트"로서 표시되는 추가적인 디바이스에 리소스를 제공하도록 구성되는 디바이스에 관련되는데, 여기서 "리소스"는, 특히, 예컨대 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 실행하기 위한 컴퓨팅 파워; 또는 예컨대 적어도 하나의 단편의 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 용량 중 적어도 하나를 포함한다. 예로서, 클라이언트는 단일의 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있거나 또는 다수의 서버에 걸쳐 분산되는 데이터의 단편을 저장할 수 있고, 한편 단일의 서버는 프로그램 실행 및 저장 요건 중 적어도 하나와 관련하여 다수의 클라이언트에 서비스를 제공할 수 있다. 로컬 네트워크 내에 배열되는 그러한 디바이스를 가리키는 용어 "서버"와는 대조적으로, 용어 "클라우드 서버"는 인터넷을 통해 클라이언트에 의해 요구시라 액세스 가능한 일종의 서버에 관련된다. 결과적으로, 클라우드 서버의 위치도 또는 클라우드 서버의 직접적인 능동적 관리도 클라이언트가 액세스 가능하지 않다. 본 발명과 관련하여, 용어 "제1 서버", "제2 서버", 및 "제3 서버"는, 자신의 로컬 네트워크 내에 각각 배열되는 세 개의 개개의 서버를 지칭하는데, 여기서 제2 서버 및 제3 서버는, 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 단일의 네트워크에서 배열되는 단일의 유닛으로 통합될 수 있고, 한편, 용어 "클라우드 서버"는 인터넷을 통해 클라이언트에 의해 요구시 액세스 가능한 서버의 종류를 지칭한다.
상기에서 이미 나타내어진 바와 같이, 용어 "스펙트럼 정보"는, 전자기 스펙트럼과 관련하여 적어도 하나의 단편의 데이터에 관련되는 정보의 단편을 지칭한다. 본원에서 사용될 때, "스펙트럼 정보"는, 미지의 콘텐츠 및 미지의 물리적 속성의 특정한 샘플을 가리키는 스펙트럼 정보에 관련되고, 반면, 용어 "기준 스펙트럼 정보"는, 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 스펙트럼 정보에 관련되는데, 여기서 용어 "기준 샘플"은 공지된 콘텐츠 및 공지된 물리적 속성의 샘플을 나타낸다. 본원에서 사용될 때, 용어 "기준 분석 데이터"는 기준 샘플의 공지된 콘텐츠 및 공지된 물리적 속성에 관련되는 적어도 하나의 단편의 데이터를 가리킨다. 본 발명에 따르면, 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보는 제1 서버에 의해 클라우드 서버에 제공된다. 게다가, 본 발명에 따르면, 스펙트럼 정보는 제2 통신 인터페이스를 사용하여 클라우드 서버에 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다. 본원에서 추가로 사용되는 바와 같이, 용어 "직접적으로"는, 스펙트럼 정보가 우회 없이 클라우드 서버에 제공되는 방식으로, 제2 통신 인터페이스가 적어도 하나의 제2 서버를 클라우드 서버와 연결하는 구성을 지칭한다. 이것에 대조적으로, 용어 "간접적으로"는, 제2 통신 인터페이스가 적어도 하나의 제2 서버를, 스펙트럼 정보가 제공되는 상이한 서버와, 특히 제1 서버와 먼저 연결하는 구성을 지칭하는데, 여기서 상이한 서버, 특히 제1 서버는, 후속하여, 스펙트럼 정보를 제1 서버로부터 클라우드 서버에 제공하도록 구성되는 제4 통신 인터페이스를 구비한다. 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 스펙트럼 정보는, 따라서, 상이한 서버, 특히 제1 서버에 의해 수행될 수 있는 수정을 적용받을 수 있다. 그러나, 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 간접적으로 제공하는 상이한 방식이 고려 가능하다.
본 발명에 따르면, 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보는 캘리브레이션 모델을 생성하기 위해 사용된다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "캘리브레이션 모델"은, 모델을 사용하는 것에 의해 미지의 콘텐츠 및 미지의 물리적 속성의 특정한 샘플에 관련되는 스펙트럼 정보로부터 분석 데이터를 유도할 수 있기 위해 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터의 상관 관계를 포함하는 모델을 지칭한다. 본원에서, 기준 스펙트럼 정보를 기준 분석 데이터에 상관시키는 프로세스는 용어 "캘리브레이션 모델을 생성함"에 의해 설명되고, 한편 용어 "캘리브레이션 모델을 적용함"은, 미지의 콘텐츠 및 미지의 물리적 속성의 특정한 샘플에 관련되는 스펙트럼 정보로부터 분석 데이터를 유도하는 또 다른 프로세스를 나타낸다. 본 발명에 따르면, 이 프로세스는 클라우드 서버에 의해 수행되며, 그 목적을 위해 클라우드 서버는 제1 서버에 의해 클라우드 서버에 제공되는 바와 같은 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용한다.
게다가, 본 발명에 따르면, 캘리브레이션 모델은, 분석 데이터의 설명을 위해, 적어도 하나의 파라미터, 통상적으로 파라미터 세트를 사용하는 것에 의해 구현된다. 적어도 하나의 파라미터에 기초하여, 캘리브레이션 모델은, 합리적인 방식으로, 특히, 적어도 하나의 파라미터를 전적으로 사용하는 것에 의해 기준 분석 데이터에 대한 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보의 상관 관계의 임계치 미만의 편차를 초래하는 것에 의해, 상관 관계를 충분히 표현하도록 구성된다. 본원에서 사용될 때, 용어 "파라미터"는 특정한 물질에 대한 분석 데이터에 대한 영향의 표현을 지칭한다. 파라미터에 대한 특정한 예가 하기에서 제시된다.
따라서, 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 추출함"은, 특정한 샘플의 실제 측정에서 획득되는 바와 같은 스펙트럼 정보의 조정을 위해 캘리브레이션 모델을 사용하는 것에 의해 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 결정하는 프로세스를 지칭한다. 결과적으로, 특정한 샘플의 분석 데이터는 적어도 하나의 파라미터에 의해 충분하게 설명된다. 결과적으로, 적어도 하나의 파라미터는 특정한 샘플의 물리적 속성 및 콘텐츠에 대한 일종의 시놉시스로서 사용될 수 있다. 일반적으로, 적어도 하나의 파라미터에 해 사용되는 데이터의 양은 관련된 스펙트럼을 설명하는 데 필요한 데이터의 양 중 적은 분율(fraction)만을 구성한다. 본 발명에 따르면, 이 프로세스는 또한 클라우드 서버에 의해 수행되는데, 그 목적을 위해 클라우드 서버는 클라우드 서버 내에서 이용 가능한 캘리브레이션 모델 및 적어도 하나의 제2 서버에 의해 직접적으로 또는 간접적으로 클라우드 서버에 제공되는 바와 같은 스펙트럼 정보를 사용한다.
게다가, 본 발명에 따르면, 처리 데이터는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 결정된다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "값"은 적어도 하나의 파라미터의 콘텐츠에 따라, 논리적 또는 숫자 코드를 가리킨다. 본원에서 사용될 때, 용어 "처리 데이터"는, 특히 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같은 모니터링 시스템을 사용하는 것에 의해 모니터링되는 적어도 하나의 물질의 제안된 처리에 관련되는 적어도 하나의 단편의 데이터를 지칭한다. 따라서, 본원에서 추가로 사용되는 바와 같은 용어 "처리 데이터를 결정함"은, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 모니터링되고 있는 적어도 하나의 물질의 제안된 처리에 관련되는 적어도 하나의 단편의 데이터를 생성하는 프로세스를 지칭한다. 본 발명에 따르면, 이 프로세스는 제1 서버에 의해 수행되며, 그 목적을 위해 제1 서버는 제1 통신 인터페이스를 통해 클라우드 서버에 의해 제1 서버에 제공되는 바와 같은 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용한다.
게다가, 본 발명에 따르면, 처리 데이터는 제1 서버와 각각의 제3 서버 사이의 특정한 제3 통신 인터페이스를 사용하는 것에 의해 적어도 하나의 제3 서버에 제공된다. 본원에서, 처리 데이터는 제3 서버의 데이터 스토리지 디바이스에 저장될 수 있거나 또는 무선 인터페이스 및/또는 유선 접속 연결부와 같은 적어도 하나의 인터페이스를 통해 처리 데이터가 제공될 수 있는 별개의 스토리지 디바이스에 저장될 수 있다. 상기 및 하기에서 나타내어지는 바와 같이, 특정한 제3 서버는 대응하는 제2 서버와 함께 단일의 네트워크에 배열되는 단일의 유닛으로서 제공될 수 있다. 본원에서 사용될 때, 용어 "처리 데이터를 제공함"은, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 방법의 단계 (iv)와 관련하여 하기에서 나타내어지는 바와 같이 처리 데이터에 따라 적어도 하나의 물질의 처리를 가능하게 하기 위해, 제1 서버에 의해 생성되는 바와 같은 모니터링되고 있는 적어도 하나의 물질의 제안된 처리에 관련되는 적어도 하나의 단편의 데이터를 포워딩하는 프로세스를 지칭한다.
이 목적을 위해, 제3 서버는, 처리 데이터에 관련되는 정보 중 적어도 하나의 아이템을 사용자에게 제공하도록 지정되는 사용자 인터페이스를 포함할 수 있거나 또는 그 사용자 인터페이스를 구동할 수 있다. 본원에서 사용될 때, 용어 "사용자 인터페이스"는, 바람직하게는 사용자가 잘 받아들이는 방식(user-receptive manner)으로, 가장 바람직하게는 사용자 친화적인 방식으로, 정보의 단편, 특히 처리 데이터를, 전자적으로, 시각적으로, 음향적으로 또는 이들의 어떤 임의적인 조합으로, 사용자에게 제공하도록 지정되는 디바이스를 지칭한다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "사용자가 잘 받아들이는 방식"은, 인간 사람이 정보의 수신된 단편을 소망되는 양식으로 이해할 수 있도록 정보를 인간에게 제공하는 양식에 관련된다. 이 목적을 위해, 사용자 인터페이스는, 바람직하게는, 퍼스널 컴퓨터 또는 이동 통신 디바이스 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "퍼스널 컴퓨터"는, 통상적으로 고정된 위치에서 배치되는 컴퓨터 디바이스를 지칭하고, 반면, 용어 "이동 통신 디바이스"는, 사용자에 의해 휴대될 수 있으며, 따라서, 사용자와 함께 이동할 수 있는, 스마트폰, 태블릿, 또는 개인 휴대형 정보 단말(personal digital assistant) 중 적어도 하나를 지칭한다. 결과적으로, 따라서, 사용자가 반복해서 다시 복귀할 수 있는 고정된 위치에 있는 사용자에게 및/또는 사용자가 현재 있는 위치로 처리 데이터를 제공하는 것이 가능할 수 있다. 특히, 사용자 인터페이스는, 처리 데이터에 관련되는 정보의 적어도 하나의 아이템을, 특히 이 대응하는 단편의 정보를 나타내는 그래픽 심볼 또는 적어도 하나의 언어의 일반 텍스트 중 적어도 하나에 의해 그것을 디스플레이하는 것에 의해 시각적 양식으로, 사용자에게 제공하도록 지정되는 모니터를 포함할 수 있다. 그러나, WO 2020/014073 A1에 제안되는 바와 같은 녹색, 노란색, 및 적색의 세 가지 지표를 갖는 신호등 스타일 표현을 사용하는 것은 "처리 데이터"로서 간주되지 않는데, 그 이유는, 그것이 권장된 프로시져의 명확한 지시를 포함하지 않기 때문이다. 대안적으로 또는 추가적으로, 사용자 인터페이스는, 특히 적어도 하나의 라우드스피커를 활용하는 것에 의해, 음향 양식으로 처리 데이터에 관련되는 정보의 적어도 하나의 아이템을 제공하도록 지정될 수 있는데, 여기서 적어도 하나의 라우드스피커는 모니터링될 물질의 위치에 가까운 곳 또는 사용자가 통상적으로 거주할 수 있는 위치 중 적어도 하나에서 위치될 수 있다. 이러한 방식으로, 심지어 사용자가 모니터를 관찰하지 않고 이동 통신 디바이스를 휴대하지 않을 수 있는 경우에도, 정보가 그 또는 그녀에게 도달할 수 있다는 것이 보장될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제3 서버는 처리 데이터를 처리 유닛 중 적어도 하나에 제공하도록 지정될 수 있다. 본원에서, 처리 데이터는 직접적인 방식으로, 예컨대 유선 접속 또는 무선 연결부를 통해, 또는 간접적인 방식으로, 예컨대 적어도 하나의 추가적인 프로세싱 디바이스를 통해 처리 유닛 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "처리 유닛"은, 적어도 하나의 물질의 소망되는 처리가 처리 데이터에 따라 수행되는 양식으로 적어도 하나의 물질에 대해 영향을 끼치도록 지정되는 적어도 하나의 디바이스를 지칭한다. 처리 유닛의 바람직한 실시형태가 하기에서 더욱 상세하게 설명된다. 그러나, 또 다른 종류의 처리 유닛도 또한 고려 가능할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제3 서버는 처리 데이터를 적어도 하나의 시뮬레이션 시스템에 제공하도록 지정될 수 있는데, 여기서 시뮬레이션 시스템은 제3 서버 또는 추가적인 프로세싱 디바이스 중 적어도 하나에 의해 포함될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "시뮬레이션 시스템"은, 기술 시스템을 실제로 구현하도록 요구받지 않으면서 기술 시스템의 거동을 관찰하기 위해, 적어도 하나의 단편의 데이터, 특히 처리 데이터를 사용하는 것에 의해 실제의 또는 구상된 기술 시스템의 모델링을 수행하도록 구성되는 적어도 하나의 컴퓨터 프로그램을 지칭한다. 특히 본 발명과 관련하여, 시뮬레이션 시스템은, 처리 데이터에 의해 수정되는 바와 같은 기술 시스템의 현재의 상태에 따라, 예측 유지 보수, 기술 시스템에 관련되는 파라미터의 최적화, 또는 모델링의 최적화 중 적어도 하나를 위해 사용될 수 있다. 또한, 처리 데이터는 다수의 기술 시스템에 걸쳐 모델링을 수행하기 위한 추가적인 기술 시스템에 관련되는 다른 데이터를 수반할 수 있다.
특히 본 발명에 따르면, 각각의 서버는 통신 시스템 내에서 결정적인 역할을 하도록 구성된다. 이 목적을 위해, 시스템은, 물질의 광학 분광계에 의해 획득되는 스펙트럼 정보의 프로세싱이 상이한 서버 사이에서 특별히 적응된 분산 양식으로 모니터링되는 것을 허용하도록 구성된다. 그 결과로서, 적어도 하나의 물질을 모니터링하기 위해 사용되는 바와 같은 스펙트럼 정보는 사용자에 의해 제공되고, 한편, 스펙트럼 정보의 프로세싱은, 스펙트럼 정보의 평가에 정통한 제1 인스턴스에 의해 수행되고, 한편 적어도 하나의 물질을 적절하게 처리할 수 있기 위해 사용자에 의해 소망되는 바와 같은 처리 데이터는 그들과 정통한 제2 인스턴스에 의해 생성된다. 결과적으로, 통신 시스템은, 따라서, 스펙트럼 정보의 평가와 관련한 분산된 모범 사례, 및, 동시에, 소망되는 처리 데이터를 생성하도록 그리고 그들을 사용자에게 제공하도록 지정되는 자동 프로시져, 바람직하게는 완전 자동 프로시져 내에서 스펙트럼 정보의 프로세싱 동안 높은 데이터 보호 표준 하에서 데이터의 특정한 교환 둘 모두를 제공할 수 있다.
특히, 분광 데이터는 사용자의 사이트에서 실시간으로 생성되고 추가적인 사용을 위해 제2 서버에 의해 이용 가능하게 만들어진다. 분광 데이터를 생성하도록 지정되는 하드웨어가 변경되지 않는 한, 사용자의 사이트에서 소프트웨어 업데이트도 또한 인프라의 변경도 요구되지 않는다. 기저의 캘리브레이션 모델 없이는 어떠한 처리 데이터도 생성하는 것을 가능하게 하지 않는 양식으로 사용자의 사이트에서 단지 분광 데이터만이 생성되고 전송을 위해 저장된다. 이것에 대조적으로, 실제 처리 데이터는 캘리브레이션 모델을 사용하여 클라우드 서버에 의해 생성되는 바와 같은 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 제1 서버에 의해 생성되는데, 그에 의해, 특히 처리 데이터의 생성 및 캘리브레이션 모델에 관련되는 중요한 정보는 서로 분리되는 두 개의 개개의 사이트에서 안전하게 관리 및 저장될 수 있다. 하기의 도면에서 예시되는 바와 같이, 분류법(systematics)을 결정하기 위해 다수의 사용자로부터의 데이터가 사용될 수 있다. 본원에서, 캘리브레이션 및 처리 데이터 모델은 다수의 사용자의 사이트에서 분광 데이터 생성을 왜곡하지 않으면서 지속적으로 업데이트되고 다시 확인될 수 있다.
이들 고려 사항에 기초하여, 제1 서버는, 먼저, 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 제공하도록, 그리고, 게다가, 클라우드로부터 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 수신하도록 구성되는 제1 통신 인터페이스를 포함한다. 따라서, 제1 통신 인터페이스는, 바람직하게는, 양방향 인터페이스로서 배열될 수 있거나 또는, 대안적으로, 반대 방향으로 배열되는 두 개의 개개의 단방향 인터페이스를 포함할 수 있다. 게다가, 제1 서버는 또한, 클라우드 서버에 의해 제공되는 바와 같은 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터를 결정하도록 구성되고, 처리 데이터를 적어도 하나의 제3 서버에 제공하도록 구성되는 적어도 하나의 제3 통신 인터페이스를 더 포함한다.
또한, 제1 서버는 제2 통신 인터페이스를 통해 적어도 하나의 제2 서버로부터 스펙트럼 정보를 수신하도록 그리고 제4 통신 인터페이스를 통해 그것을 클라우드 서버에 제공하도록 구성될 수 있다. 이로써, 제1 서버는 스펙트럼 정보를 수정하도록 구성될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "수정하는(modifying)" 및 "수정(modification)"은, 데이터에 적어도 하나의 알고리즘을 적용하는 것에 의해, 데이터, 특히 스펙트럼 정보를 반송하는 데이터의 변경을 지칭하는데, 여기서 알고리즘은 적어도 하나의 특정한 동작을 데이터에 대해 적용하도록 구성될 수 있다. 본 발명에 따르면, 동작은, 바람직하게는, 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다: 분광 정보 또는 관련된 메타데이터를 포함하는 데이터의 선택, 필터링, 결합, 분류, 그룹화, 또는 분석. 그러나, 또 다른 종류의 동작도 또한 실현 가능할 수 있다.
게다가 이들 고려 사항에 추가로 기초하여, 각각의 제2 서버는, 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 제공하도록 구성되는 대응하는 제2 통신 인터페이스를 포함한다. 상기에서 나타내어지는 바와 같이, 스펙트럼 정보는 대응하는 제2 통신 인터페이스를 통해 클라우드 서버로 직접적으로 송신될 수 있거나, 또는, 바람직하게는, 먼저, 제2 통신 인터페이스를 통해 제1 서버로, 후속하여, 제1 서버로부터 제4 통신 인터페이스를 통해 클라우드 서버로 송신될 수 있다. 직접 송신을 선택하는 것이 클라우드 서버 쪽으로 적어도 하나의 제2 서버 사이에서 직접적인 연결을 제공하는 이점을 초래하지만, 간접 송신은 전체적으로 덜 복잡한 통신 시스템을 요구하는 상이한 이점을 초래하는데, 그 이유는, 클라우드 서버가 제1 서버와만 통신하고 동시에 제1 서버가 다른 서버, 즉, 하나 이상의 제2 서버 및 하나 이상의 제3 서버와의 통신을 담당하기 때문이다.
게다가 이들 고려 사항에 추가로 기초하여, 클라우드 서버는, 적어도, 제1 서버에 의해 제공되는 바와 같은 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 사용하는 것에 의해 캘리브레이션 모델을 생성하는, 제2 서버에 의해 제공되는 스펙트럼 정보에 대한 정량적 및 정성적 모델링을 포함할 수 있는 캘리브레이션 모델을 적용하고, 그에 의해, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 추출하는, 그리고 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제1 통신 인터페이스를 통해 제1 서버에 제공하는 상기에서 나타내어진 동작을 클라우드 서버 내에서 수행하도록 구성된다. 클라우드 서버 내에서 인프라 - 인프라는 클라우드 서버 내에서 나타내어진 동작을 수행하는 데 필요로 됨 - 를 생성 및 유지하는 목적을 위해, 적어도 하나의 추가 서버가 사용될 수 있다.
특히 바람직한 실시형태에서, 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 데이터 사전 프로세싱 방법, 선택된 피쳐의 세트, 및 적어도 하나의 학습 알고리즘의 조합을 적용하는 것에 의해 생성될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "데이터 사전 프로세싱 방법"은, 특히 다음의 것 중 적어도 하나를 사용하는 것에 의해, 원시 데이터를 수정하는 프로세스를 지칭한다: 산란 보정, 베이스라인 보정, 평활화, 또는 스케일링. 게다가, 선택된 피쳐의 세트는, 바람직하게는 다음의 것으로부터 선택되는 적어도 하나의 특정한 데이터 아이템을 지칭할 수 있다: 적어도 하나의 특정한 픽셀 또는 적어도 하나의 특정한 파장. 추가로 일반적으로서 사용되는 바와 같이, 용어 "학습 알고리즘"은 데이터의 적어도 하나의 공지된 세트에서 적어도 하나의 패턴을 추출하는 프로세스에 관련되는데, 여기서 적어도 하나의 패턴은, 이후, 데이터의 적어도 하나의 미지의 세트에 적용될 수 있다. 또한, 데이터의 또 다른 미지의 세트를 사용하는 것에 의해, 적어도 하나의 패턴이 추가로 정제될 수 있다. 본원에서, 학습 알고리즘은, 바람직하게는, 머신 러닝 알고리즘 또는 딥 러닝 알고리즘으로부터 선택될 수 있다.
특히, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터를 결정하는 것은, 바람직하게는, 공지된 처리 데이터와의 공지된 파라미터에 대한 공지된 값의 조합에 적어도 하나의 학습 알고리즘을 적용하는 것에 의해 수행될 수 있다. 본원에서, 학습 알고리즘은 회귀 알고리즘 또는 분류 알고리즘 중 적어도 하나로부터 선택되는 적어도 하나의 알고리즘을 수반할 수 있다. 예로서, 다음의 알고리즘 중 적어도 하나가 사용될 수 있다: 부분 최소 자승 회귀(least square regression); 판별 분석(discriminant analysis); 나이브 베이즈(
), 무차별 대입(Brute-force) MAP 학습, 베이즈 신뢰 네트워크(Bayes Belief Network), 베이즈 최적 분류기(Bayes Optimal classifier)와 같은 Bayesian(베이지안) 알고리즘; 다수의 커널을 갖는 서포트 벡터 머신(Support Vector machine); 랜덤 포레스트(random forest), CART와 같은 결정 트리 알고리즘; LASSO(라쏘), Ridge(리지), 엘라스틱 넷(elastic net)과 같은 로지스틱 및 선형 회귀; 일변량 일반화 및 혼합 모델(univariate generalized and mixed model)과 같은 통계 분석; 완전 연결된(Fully connected) NN, 컨볼루션 NN, 순환 NN과 같은 신경망(neural network; NN) 알고리즘; 가우시안 프로세스 회귀(Gaussian process regression), 가우시안 그래픽 네트워크(Gaussian graphical network)와 같은 가우시안 모델링(Gaussian modelling); 비 음수 매트릭스 인수분해(non-negative matrix factorization), 주 성분 분석(principal component analysis; PCA), t-sne, LLE와 같은 자율 학습 방법(unsupervised learning method). 그러나, 다른 종류의 학습 알고리즘도 또한 실현 가능할 수 있다.
게다가 이들 고려 사항에 추가로 기초하여, 각각의 제3 서버는, 처리 데이터를 적어도 하나의 제3 서버에 제공하도록 구성되는 대응하는 제3 통신 인터페이스를 포함한다. 상기 및 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 각각의 제3 서버는, 또한, 처리 데이터에 관련되는 정보의 적어도 하나의 아이템을, 그것을 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 디스플레이하는 것, 또는 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 그것을 처리 유닛 또는 시뮬레이션 시스템 중 적어도 하나에 제공하는 것 중 적어도 하나에 의해 프로세싱하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템이 개시된다. 본원에서 추가로 사용되는 바와 같이, 용어 "모니터링"은, 사용자 상호 작용 없이 획득된 데이터로부터, 바람직하게는 획득된 데이터로부터 연속적으로 소망되는 정보를 유도하는 프로세스를 지칭하는데, 여기서 용어 "측정"은 사용자 상호 작용 없이 데이터의 단편을 획득하는 프로세스에 관련된다. 이 목적을 위해, 복수의 측정 신호가 생성되어 평가되고, 그로부터 소망되는 정보가 결정된다. 본원에서, 복수의 측정 신호는 고정된 또는 가변 시간 간격 내에서, 또는, 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 사전 명시된 이벤트의 발생시, 기록 및/또는 평가될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "현장 모니터링"은, 특히 적어도 하나의 물질의 샘플을 수집하고 그것을 상이한 곳에서 분석할 필요 없이, 적어도 하나의 물질이 이미 위치되는 위치에서 적어도 하나의 물질에 관련되는 데이터의 단편을 획득하는 것에 관련된다. 결과적으로, 모니터링 시스템은, 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 속성을 결정하기 위해, 적어도 하나의 물질의 위치에서 할당될 수 있다는 이점을 나타낸다.
상기에서 이미 나타내어진 바와 같이, 용어 "시스템"은 적어도 두 개의 컴포넌트를 포함하는 디바이스를 지칭하는데, 여기서 컴포넌트 중 적어도 두 개는 개개의 컴포넌트이고, 한편, 컴포넌트 중 두 개 이상은 하나의 컴포넌트로 통합될 수 있으며, 컴포넌트는, 모니터링의 타입을 핸들링하는 것과 같은 공동 태스크를 수행하도록 구성된다. 따라서, 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "모니터링 시스템"은, 적어도 두 개의 개개의 컴포넌트를 포함하는 시스템을 지칭하는데, 여기서 각각의 컴포넌트는 측정 신호의 생성 및 평가 중 적어도 하나를 위해 지정된다. 특히, 본 발명에 따른 모니터링 시스템은, 특히, 적어도 하나의 물질에 관련되는 적어도 하나의 파라미터를 결정하도록, 바람직하게는, 연속적으로 결정하도록, 그리고, 그로부터 소망되는 처리 데이터를 유도하기 위해 지정될 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템은 다음의 것을 포함한다:
- 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같은 통신 시스템;
- 다음을 위해 지정되는 광학 분광계
결과적으로, 본 발명에 따른 모니터링 시스템은 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같은 통신 시스템 및 광학 분광계를 포함한다. 결과적으로, 따라서, 그것은, 적어도 하나의 물질에 관련되는 적어도 하나의 파라미터를 결정하도록 그리고 그로부터 소망되는 처리 데이터를 유도하기 위해 사용되는 광학 신호를 생성하도록 지정된다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "광학"은 380 nm 내지 780 nm의 파장 및 인접한 파장 범위, 특히 근적외선(NIR) 스펙트럼 범위의 적어도 일부를 갖는 전자기파를 지칭한다. 일반적으로, NIR 스펙트럼 범위는 780 nm 내지 2500 nm의 파장을 커버하는 것으로 간주된다. 그러나, 용어 "광학"은 NIR 스펙트럼 범위 밖의 추가적인 파장, 예컨대, 2.5 ㎛를 초과하는 파장, 특히 최대 2.6 ㎛, 최대 3.1 ㎛, 최대 3.5 ㎛, 최대 5 ㎛, 최대 5.5 ㎛, 최대 6 ㎛, 최대 20 ㎛, 또는 최대 40 ㎛의 파장을 갖는 다른 적외선 스펙트럼 범위를 포괄하는 것으로 본원에서 간주된다. 바람직하게는, 250 nm에서부터 5 ㎛까지의, 바람직하게는 400 nm에서부터 3 ㎛까지의, 더욱 바람직하게는 1250 nm에서부터 2.7 ㎛까지의 파장은 본원에서 사용되는 바와 같은 정의에 따른 용어 "광학"에 의해 포괄된다. 따라서, 본원에서 사용되는 바와 같은 용어 "광(light)"은, 지시된 파장 범위 내의 적어도 하나의 파장을 갖는 방사선(radiation)에 관련된다.
추가로 일반적으로서 사용되는 바와 같이, 용어 "스펙트럼"은 광학 스펙트럼 범위의, 특히 상기에서 나타내어지는 바와 같은 근적외선(NIR) 스펙트럼 범위의 구획(partition)을 지칭한다. 본원에서, 스펙트럼의 각각의 부분은, 신호 파장 및 대응하는 신호 강도에 의해 정의되는 광학 신호에 의해 구성된다. 추가로 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "광학 분광계"는 스펙트럼 정보를 획득할 수 있는 장치에 관련되는데, 여기서 용어 "스펙트럼 정보를 획득함"은 신호 강도를, 스펙트럼의 대응하는 파장 또는 그것의 구획, 예컨대 파장 간격과 관련하여 기록하는 것을 지칭하는데, 여기서, 신호 강도는, 바람직하게는, 추가적인 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 엘리먼트(dispersive element)를 포함할 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "분산 엘리먼트"는, 적어도 하나의 물질로부터의 입사 광을, 그 각각의 강도가 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 단일의 검출기 또는 검출기 어레이에 의해 생성되는 바와 같은 검출기 신호의 형태로 후속하여 결정되는 구성 파장 신호의 스펙트럼으로 분리하도록 지정되는 디바이스를 지칭한다. 여기서, 분산 엘리먼트는, 바람직하게는, 적어도 하나의 회절 엘리먼트 또는 적어도 하나의 간섭 측정 엘리먼트(interferometric element)로부터 선택될 수 있다. 본원에서, 적어도 하나의 회절 엘리먼트는 프리즘 또는 광학 격자로부터 선택될 수 있는데, 여기서 적어도 하나의 간섭 측정 엘리먼트는 간섭 필터, 특히 대역 통과 필터, 대역 제거 필터, 브래그(Bragg) 필터, 길이 가변 필터, 예컨대 선형 가변 필터, 패브리-페롯(Fabry-Perot) 간섭계 또는 마이켈슨(Michelson) 간섭계로부터 선택될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "대역 통과 필터"는, 대역 밖을 감쇠시키면서 두 개의 차단 파장 사이의 파장의 대역을 투과시키도록 설계되는 광학 엘리먼트를 지칭한다. 대안적으로, "대역 제거 필터"는 대역 밖을 투과시키면서 대역 내에서 감쇠하도록 설계된다. 추가로 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "브래그 필터"는, 유리 기판 또는 광학 도파관의 코어의 짧은 세그먼트에 의해 포함되는 특정한 타입의 대역 제거 필터에 관련된다. 본원에서, 굴절률에서의 주기적 변동은, 대역 밖의 파장이 방해받지 않고 통과하는 것을 허용하고, 따라서, 대역 제거 필터로서 역할을 하면서, 대역 내 파장을 감쇠시키도록 설계되는 파장 고유의 유전체 미러(wavelength-specific dielectric mirror)로서 사용된다. 추가로 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "길이 가변 필터"는, 특히, 필터의 연속 배열로 제공될 수 있는 복수의 간섭 필터, 특히 대역 통과 필터를 포함하는 광학 필터를 지칭한다. 본원에서, 필터 각각은, 길이 가변 필터의 수신 표면 상에서 용어 "길이"에 의해 표시되는 단일 차원을 따라, 필터 상의 각각의 공간 포지션에 대한 가변 중심 파장을, 바람직하게는 연속적으로, 갖는 대역 통과를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 가변 중심 파장은 필터 상의 공간 포지션의 선형 함수일 수 있는데, 이 경우, 길이 가변 필터는 "선형 가변 필터"로서 지칭된다. 그러나, 가변 중심 파장과 필터 상의 공간 포지션 사이의 관계에 대해 다른 종류의 함수가 적용 가능할 수 있다. 특정한 실시형태에서, 길이 가변 필터는 웨지 필터(wedge filter)일 수 있는데, 이것은 투명 기판 상에서 적어도 하나의 반응 코팅을 지니도록 지정되는데, 여기서 반응 코팅은 공간적으로 가변적인 속성, 특히, 공간적으로 가변적인 두께를 나타낼 수 있다. 게다가, "패브리-페롯 간섭계"는, 광학 파(optical wave)가 광학 공동과 공진 상태에 있을 때 광학 파만이 광학 공동을 통과하는 것을 허용하는 두 개의 평행한 반사 표면을 갖는 광학 공동을 포함한다. 또한, 입사 광을 수신하도록 그리고 그것을 분산 엘리먼트로 전달하도록 설계되는 추가적인 광학 엘리먼트가 사용될 수 있다. 추가적인 세부 사항에 대해서는, WO 2019/115594 A1, WO 2019/115595 A1, 또는 WO 2019/115596 A1에 대한 참조가 이루어질 수 있다.
대안으로서, 광학 분광계는 적어도 하나의 푸리에 변환 적외선 분광법(Fourier-transform infrared spectroscopy; FTIR) 분광 광도계를 포함할 수 있다. 본원에서, 광학 분광계는 적어도 하나의 광대역 광원 및 적어도 하나의 간섭 측정 엘리먼트, 예컨대 마이켈슨 간섭계를 포함할 수 있다. FTIR 분광 광도계는 시간 의존 스펙트럼을 갖는 적어도 하나의 광 빔을 갖는 조명을 제공하도록 구성될 수 있다. 이 목적을 위해, FTIR 분광 광도계는, 바람직하게는, 적어도 하나의 이동 미러 엘리먼트를 포함할 수 있는데, 미러 엘리먼트의 이동에 의해 광대역 광원에 의해 생성되는 광 빔은 간섭 측정 엘리먼트에 의해 교대로 차단되고 투과될 수 있다. 광학 분광계는, 더구나, 미러 엘리먼트를 제어하도록 구성될 수 있는 적어도 하나의 마이크로 전자기계 시스템(microelectromechanical system; MEMS)을 포함할 수 있다. 게다가, FTIR 분광 광도계는, 상이한 파장이 상이한 레이트에서 변조되도록 파장에 따라 광 빔을 변조하도록 구성될 수 있다.
광은 단일의 검출기에 또는 검출기 어레이에 충돌할 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "검출기 어레이"는 광학 센서 중 적어도 하나에 충돌하는 입사 광의 강도를 측정하도록 지정되는 복수의 광학 센서를 포함하는 디바이스에 관련된다. 본원에서, 각각의 센서는, 바람직하게는, 특정한 파장에서 입사 광의 강도를 측정하도록 지정될 수 있다. 따라서, 검출기 어레이는, 바람직하게는, 하나가 다른 것을 뒤따르는 일련의 광학 센서의 형태로 위치될 수 있는 광학 센서의 시퀀스를 포함할 수 있는데, 여기서 광학 센서의 시퀀스는, 바람직하게는, 길이 가변 필터의 길이를 따라 각각의 광학 필터의 연속 배열과 관련하여 평행한 방식으로 배치될 수 있다. 따라서, 검출기 어레이는, 바람직하게는 길이 가변 필터의 길이를 따라, 일차원 매트릭스로서 단일의 라인에서, 또는 입사 광의 강도 중 가능한 한 많은 것을 수신하기 위해, 하나보다 더 많은 라인에서, 특히 두 개, 세 개, 또는 네 개의 평행한 라인으로서, 이차원 매트릭스의 형태로 특별히 배열될 수 있는 일련의 개개의 광학 센서를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 하나의 방향에서의 픽셀의 수(N)는, 일차원의 1×N 매트릭스 또는 직사각형의 이차원 M×N 매트릭스가 획득될 수 있도록 또 다른 방향에서의 픽셀의 수(M)와 비교하여 더 많을 수 있는데, 여기서 M < 10이고 및 N ≥ 10이며, 바람직하게는 N ≥ 20이고, 더욱 바람직하게는 N ≥ 50이다. 또한, 본원에서 사용되는 매트릭스는 엇갈려 배치된 배열로 또한 배치될 수 있다. 본원에서, 각각의 광학 센서는, 특히 일련의 광학 센서의 제조를 용이하게 하기 위해, 동일한, 또는 공차 레벨 내에서, 유사한 광학적 감도를 가질 수 있다. 대안적으로, 일련의 광학 센서에서 사용되는 바와 같은 광학 센서 각각은, 예컨대 일련의 광학 센서를 따라 파장에 따라 광학적 감도의 증가하는 변동 또는 감소하는 변동을 제공하는 것에 의해, 길이 가변 필터의 변화하는 투과 속성에 따라 변할 수 있는 변화하는 광학적 감도를 나타낼 수 있다. 그러나, 다른 종류의 배열도 또한 실현 가능할 수 있다.
특히, 복수의 픽셀화된 센서를 포함할 수 있는 검출기 어레이가 사용될 수 있는데, 여기서 픽셀화된 센서 각각은 분산 엘리먼트에 의해 제공되는 바와 같은 구성 파장 신호 중 하나의 적어도 일부를 수신하도록 적응된다. 상기에서 나타내어지는 바와 같이, 각각의 구성 파장 신호는, 이로써, 각각의 구성 파장의 강도 또는 진폭에 관련된다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "픽셀화된 광학 센서" 또는 "픽셀화된 센서"는, 개개의 픽셀 센서의 어레이를 포함하는 광학 센서를 지칭하는데, 여기서 개개의 픽셀 센서 각각은, 입사 광의 강도에 따라 전기 신호를 생성하도록 적응되는 적어도 방사선 감응 영역을 구비하고, 여기서 전기 신호는, 특히, 추가적인 평가를 위해 평가 유닛에 제공될 수 있다. 본원에서, 개개의 픽셀 센서 각각에 의해 포함되는 바와 같은 방사선 감응 영역은, 특히, 개개의 픽셀 센서에 충돌하는 입사 광을 수신하도록 구성되는 단일의 균일한 방사선 감응 영역일 수 있다. 그러나, 픽셀화된 센서의 다른 배열도 또한 고려 가능할 수 있다. 게다가, 상기에서 나타내어지는 바와 같이, 단일의 방사선 감응 영역을 갖는 단일의 검출기가 또한 실현 가능할 수 있다.
센서는, 개개의 픽셀화된 센서에 충돌하는 입사 광의 강도와 관련되는 검출기 신호, 바람직하게는 전자 신호를 생성하도록 설계된다. 검출기 신호는 아날로그 및/또는 디지털 신호일 수 있다. 따라서, 인접한 광학 센서에 대한 전자 신호는 동시에, 또는 그렇지 않으면 시간적으로 연속적인 방식으로 생성될 수 있다. 예로서, 행 스캔 또는 라인 스캔 동안, 일렬로 배열되는 일련의 개개의 광학 센서에 대응하는 전자 신호의 시퀀스를 생성하는 것이 가능할 수 있다. 또한, 개개의 센서는, 바람직하게는, 전자 신호를 평가 유닛에 제공하기 이전에 그것을 증폭하도록 적응될 수 있는 능동 센서일 수 있다. 이 목적을 위해, 광학 센서는, 전자 신호를 프로세싱 및/또는 사전 프로세싱하기 위한 하나 이상의 신호 프로세싱 디바이스, 예컨대 하나 이상의 필터 및/또는 아날로그-디지털 변환기를 포함할 수 있다.
광학 센서는 임의의 공지된 광학 센서, 특히 픽셀화된 센서로부터, 바람직하게는 픽셀화된 유기 카메라 엘리먼트, 특히 픽셀화된 유기 카메라 칩으로부터, 또는 픽셀화된 무기 카메라 엘리먼트, 특히 픽셀화된 무기 카메라 칩으로부터, 특히 CCD 칩 또는 CMOS 칩으로부터 선택될 수 있는데, 이들은, 일반적으로, 다양한 카메라에서 사용된다. 본원에서, 실리콘(Si)은, 통상적으로, 최대 1.1 ㎛의 파장에 대해 사용될 수 있다. 대안으로서, 특히 1.1 ㎛를 초과하는 파장에 대해, 광학 센서의 방사선 감응 영역은 광 검출기, 특히, 특히 최대 1.7 ㎛의 파장에 대한 갈륨 안티몬화물(GaSb); 특히 최대 1.85 ㎛의 파장에 대한 게르마늄(Ge); 특히 최대 2.5 ㎛의 파장에 대한 인듐 갈륨 비화물(InGaAs); 특히 최대 3.5 ㎛ 파장에 대한 인듐 비화물(InAs); 특히 최대 3.5 ㎛의 파장에 대한 납 황화물(PbS); 특히 최대 5.5 ㎛의 파장에 대한 인듐 안티몬화물(InSb); 특히 최대 6 ㎛의 파장에 대한 납 셀렌화물(PbSe); 및 특히 최대 20 ㎛의 파장에 대한 수은 카드뮴 텔루르화물(MCT, HgCdTe) 중 적어도 하나로부터 선택되는 무기 광 검출기를 포함할 수 있다. 그러나, 다른 광 검출기 또는 또 다른 종류의 재료도 또한 실현 가능할 수 있으며, 특히, 바람직하게는, 황산 트리글리신(triglycine sulfate; TGS) 또는 중수소화 황산 트리글리신(deuterated triglycine sulfate; DTGS)로부터 선택되는 방사선 감응 재료를 포함하는 초전성(pyroelectric) 검출기가, 특히, 최대 40 ㎛의 파장에 대해 사용될 수 있다. 본원에서, 검출기의 스펙트럼 감도가 광원의 방출 스펙트럼에 밀접하게 관련될 수 있는 스펙트럼 범위를 나타낼 수 있는 경우, 특히 검출기가 높은 감도를 갖는 검출기 신호를 제공할 수 있을 수 있고, 따라서, 충분한 신호 대 노이즈 비율, 및, 동시에, 높은 해상도를 갖는 검출기 신호의 평가를 가능하게 할 수 있다는 것을 보장하는 것이 바람직할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 모니터링 시스템은 적어도 하나의 물질에 관련되는 광학 신호를 측정하도록 지정되는 광학 프로브를 포함할 수 있다. 이 실시형태에서, 광학 분광계는 프로브에 의해 제공되는 바와 같은 측정된 광학 신호를 사용하는 것에 의해 적어도 하나의 물질에 관련되는 스펙트럼 정보를 획득하도록 지정될 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "광학 프로브"는, 바람직하게는 모니터링될 적어도 하나의 물질의 위치에서 또는 그 위치 가까이에서, 본원에서 "광학 신호"로서 또한 나타내어지는 적어도 하나의 측정 신호를 획득하는 것에 의해 광학 신호를 측정하도록 지정되는 디바이스를 지칭한다. 본원에서, 광학 프로브의 표면의 적어도 일부는, 특히, 열악한 환경 내에서 광학 프로브의 수명을 증가시킬 수 있을 수 있는 선택된 속성을 갖는 커버를 특히 포함할 수 있다. 특히, 광학 프로브의 표면 또는 그 적어도 일부는, 광학 프로브의 표면 상의 액체, 특히 뜨거운 튀김 오일 또는 그것의 적어도 하나의 열화 산물과 같은 적어도 하나의 물질의 접착을 방해하도록 지정되는 접착 방지 표면일 수 있거나 또는 그 접착 방지 표면을 포함할 수 있다. 그 이점으로서, 광학 프로브와 모니터링될 적어도 하나의 물질 사이의 역 상호 작용이 회피될 수 있는데, 여기서 역 상호 작용은, 결국에는, 광학 프로브 또는 그것의 적어도 일부를 손상시키거나 또는 파괴할 수 있다.
또한, 광학 프로브는 적어도 하나의 물질의 위치를 조명하기 위한 방사선을 제공하도록 지정될 수 있다. 그러나, 적어도 하나의 물질의 위치가 이미 충분히 조명되었을 수 있는 경우, 광학 프로브의 이러한 기능은 없어도 좋을 수 있다. 그러나, 본 발명과 관련하여 사용되는 바람직한 파장 범위는, 상기에서 제시되는 바와 같이, 충분한 강도로 적어도 하나의 물질의 위치에서 반드시 이용 가능하지 않은 파장을 포괄하는 것으로 간주되는 스펙트럼 범위이기 때문에, 광학 프로브는 적어도 하나의 물질의 위치를 조명하기 위해 소망되는 방사선을 제공하도록 지정될 수 있는 것이 바람직하다.
따라서, 광학 프로브는, 바람직하게는, 방사선을 제공하는 것 및 적어도 하나의 물질의 위치에서 적어도 하나의 물질의 일부와 방사선의 상호 작용으로부터 유래하는 적어도 하나의 광학 신호를 생성하는 것 둘 모두를 위해 사용될 수 있다. 이 목적을 위해, 광학 프로브는, 구체적으로, 적어도 하나의 물질의 지오메트리 및/또는 적어도 하나의 물질의 적어도 일부를 포함하는 리셉터클의 지오메트리에 적응될 수 있는 셋업을 포함할 수 있다. 특히, 셋업은 투과율 지오메트리, 트랜스플렉션(transflexion) 지오메트리, 또는 반사 지오메트리, 예컨대 확산 반사 지오메트리 또는 감쇠된 전반사 지오메트리 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 하기에서 더욱 상세하게 예시되는 바와 같이, 투과 지오메트리는 모니터링될 적어도 하나의 물질이 액체, 기체, 분말, 또는 과립(granulate) 중 적어도 하나로부터 선택되는 투명 재료를 포함할 수 있는 경우에 특히 바람직할 수 있는데, 이 경우, 그것은 적어도 하나의 물질 층의 두께를 투과하는 것이 유리할 수 있다. 본원에서, 투과율 지오메트리에 대한 셋업은, 바람직하게는, 특히 0.1 mm, 바람직하게는 1 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 8 mm, 더욱 바람직하게는 5 mm의, 모니터링될 적어도 하나의 물질의 층의 두께를 통해 광을 안내하도록 지정될 수 있다. 그러나, 모니터링할 적어도 하나의 물질이 분말, 과립 또는 벌크 재료와 같은 불투명 재료를 포함할 수 있는 경우, 반사 지오메트리가 더욱 바람직할 수 있다. 용어 "투명" 또는 "불투명"과 관련하여, 각각의 투명도의 등급은 적어도 하나의 물질에 적용되는 특정한 파장 또는 파장 범위, 특히 NIR 스펙트럼 범위 내에서의 투명도의 등급을 지칭한다는 것이 나타내어진다.
게다가, 평가를 위해 광학 프로브와 광학 프로브에 의해 생성되는 광학 신호를 광학 분광계로 안내하기 위한 광학 분광계 사이에 연결을 제공하기 위해 그리고, 바람직하게는 또한, 특히 NIR 스펙트럼 범위 내의 소망되는 스펙트럼 범위를 갖는 조명을 생성하도록 지정되는 광원과 광학 프로브 사이에서 추가적인 연결을 위해, 적어도 하나의 광섬유와 같은 적어도 하나의 광학 도파관이 사용될 수 있다. 그러나, 다른 종류의 연결도 또한 실현 가능할 수 있다.
특정한 실시형태에서, 광학 프로브는 적어도 하나의 튜브, 바람직하게는 두 개의 개개의 튜브를 포함할 수 있는데, 여기서 적어도 하나의 튜브는 적어도 하나의 연결을 수용하도록 지정된다. 게다가, 광학 프로브는 적어도 하나의 튜브가 부착될 수 있는 마운트를 포함할 수 있다. 이 목적을 위해, 나사와 같은 고정 엘리먼트가 사용될 수 있다. 본원에서, 마운트는, 바람직하게는, 강성의 마운트일 수 있고, 따라서, 광학 프로브에 소망되는 안정성을 제공할 수 있고, 한편 적어도 하나의 튜브는, 바람직하게는, 가요성 튜브일 수 있고, 따라서, 특히, 손상의 위험성을 감소시키기 위해, 거친 환경에서, 예컨대 액체에서, 특히 뜨겁거나 또는 독성이 있는 액체에서, 또는 분말, 과립 또는 벌크 재료를 포함하는 볼륨에서 유리할 수 있는 소정의 레벨의 유연성을 제공할 수 있다.
또한, 모니터링 시스템, 특히 광학 프로브는, 적어도 하나의 물질의 추가적인 물질 관련 정보를 측정하도록 지정될 수 있는 적어도 하나의 추가 센서를 포함할 수 있는데, 여기서 용어 "추가적인 물질 관련 정보"는, 광학 분광계를 사용하는 것에 의해 획득되는 적어도 하나의 물질에 대한 적어도 하나의 단편의 정보 외에 적어도 하나의 물질에 추가로 관련되는 데이터의 적어도 하나의 아이템을 가리킨다. 특히, 추가적인 물질 관련 정보는, 바람직하게는, 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다: 온도, 밀도, 플럭스, 전도도, 점도, 전자기장, 유전 상수, 굴절률, 형광, 인광, 자화 값, pH 값, 완충 능력(buffering capacity), 산가 또는 제타 전위. 그러나, 또 다른 종류의 추가적인 물질 관련 정보도 또한 실현 가능할 수 있다. 적어도 하나의 추가적인 물질 관련 정보를 결정하기 위해, 추가 센서는, 바람직하게는, 프로브의 마운트에 부착될 수 있는데, 여기서 전력 공급부 또는 데이터 판독을 위한 도선(lead)은, 바람직하게는, 적어도 하나의 튜브를 통해 안내될 수 있다. 또한, 광학 프로브에 부착될 수 있는 추가적인 엘리먼트가 고려 가능하다. 추가적인 대안으로서, 프로브는 적어도 하나의 화학적 및/또는 생화학적 양, 특히 체액, 예컨대 혈액, 소변, 타액, 안액, 또는 간질액(interstitial fluid)의 조성을 분석하도록 지정되는 적어도 하나의 마이크로유체 시스템 또는 적어도 하나의 랩 온 칩(lab-on-chip) 시스템일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다.
게다가, 광학 분광계는, 검출기에 의해 제공되는 바와 같은 검출기 신호를 평가하는 것에 의해 적어도 하나의 물질의 스펙트럼에 관련되는 스펙트럼 정보를 생성하도록 지정되는 평가 유닛을 포함한다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "평가 유닛"은 검출기 신호에 기초하여 정보를 생성하도록 설계되는 임의의 디바이스를 지칭한다. 이 목적을 위해, 평가 유닛은 적어도 하나의 집적 회로, 예컨대 하나 이상의 주문형 집적 회로(application-specific integrated circuit; ASIC), 및/또는 하나 이상의 디지털 신호 프로세서(digital signal processor; DSP), 및/또는 하나 이상의 필드 프로그래머블 게이트 어레이(field programmable gate array; FPGA), 및/또는 한 명 이상의 데이터 프로세싱 디바이스, 예컨대 하나 이상의 컴퓨터, 바람직하게는 하나 이상의 마이크로컴퓨터 및/또는 마이크로컨트롤러일 수 있거나 또는 이들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 사전 프로세싱 디바이스 및/또는 데이터 획득 디바이스, 예컨대 센서 신호의 수신 및/또는 사전 프로세싱을 위한 하나 이상의 디바이스, 예컨대 하나 이상의 AD 컨버터 및/또는 하나 이상의 필터와 같은 추가적인 컴포넌트가 포함될 수 있다. 게다가, 평가 유닛은 적어도 하나의 데이터 스토리지 디바이스를 포함할 수 있다. 게다가, 상기에서 개설되는 바와 같이, 평가 유닛은 적어도 하나의 인터페이스, 예컨대 무선 인터페이스 및/또는 유선 접속 인터페이스를 포함할 수 있다. 또한, 광학 분광계, 특히 평가 유닛은 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 적어도 하나의 물질에 관련되는 데이터를 결정하도록 추가로 지정될 수 있다. 이 목적을 위해, 평가 유닛은, 스펙트럼 정보, 검출기 어레이에 의해 제공되는 바와 같은 광학 신호, 또는 적어도 하나의 추가 센서에 의해 제공되는 바와 같은 센서 신호 중 적어도 하나로부터 적어도 하나의 물질에 관련되는 데이터를 결정하도록 구성되는 또 다른 평가 루틴을 포함할 수 있거나 또는 그 또 다른 평가 루틴에 액세스할 수 있다. 또한, 광학 분광계, 특히 평가 유닛은 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같이 적어도 하나의 물질의 추가적인 물질 관련 정보를 결정하기 위해 추가로 지정될 수 있다. 이 목적을 위해, 평가 유닛은 추가 센서 중 적어도 하나에 의해 제공되는 바와 같은 측정된 신호로부터 추가적인 물질 관련 정보를 결정하도록 구성되는 여전히 또 다른 평가 루틴을 포함할 수 있거나 또는 그 여전히 또 다른 평가 루틴에 액세스할 수 있다.
본원에서, 광학 분광계에 의해, 특히 광학 분광계에 의해 포함되는 바와 같은 평가 디바이스에 의해 생성되는 바와 같은 물질을 모니터링하기 위해 사용될 수 있는 스펙트럼 정보는, 바람직하게는, 데이터 전송 유닛에 의해 적어도 하나의 서버로, 특히, 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같은 통신 시스템에 의해 포함되는 적어도 하나의 제2 서버에 제공될 수 있다. 본원에서 사용될 때, 용어 "데이터 전송 유닛"은 광학 분광계로부터의 스펙트럼 정보를 유선 접속 송신 또는 무선 송신에서 통신 시스템에 의해 포함되는 바와 같은 적어도 하나의 제2 서버로 송신하도록 지정되는 임의적인 디바이스를 지칭한다. 이 목적을 위해, 데이터 전송 유닛은, 바람직하게는, 범용 직렬 버스(USB) 또는 블루투스 대응 디바이스(Bluetooth enabled device) 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 그러나, 광학 분광계, 특히 광학 분광계의 평가 디바이스와 대응하는 제2 서버 사이의 데이터 전송을 가능하게 하도록 구성되는 또 다른 방법 및 디바이스도 또한 고려 가능할 수 있다.
게다가, 광학 분광계는 광원과 같은 또 다른 컴포넌트를 포함할 수 있다. 본원에서 사용될 때, 용어 "광원"은 상기에서 나타내어지는 바와 같은 파장 범위 중 적어도 하나에서 충분한 방출을 제공하는 것으로 공지되어 있는 종류의 조명 소스를 지칭한다. 따라서, 조명 소스는, 백열 램프, 박막 필라멘트, 또는 흑체 스펙트럼을 방출하는 MEMS 시스템, 화염 소스; 화염 소스; 열원; 레이저, 특히, 레이저 다이오드(또 다른 타입의 레이저가 또한 사용될 수 있음); 발광 다이오드; 유기 광원, 특히 유기 발광 다이오드; 네온 광; 구조화된 광원 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 그러나, 열적외선 방출기(thermal infrared emitter)와 같은 다른 종류의 조명 소스가 사용될 수 있다. 본원에서 사용될 때, 용어 "열적외선 방출기"는 소망되는 방사선을 방출하도록 지정되는 방사선 방출 표면을 포함하는 미세 가공된 열적 방출 디바이스를 지칭한다. 예로서, 열적외선 방출기는, 스위스 CH-6056 
(쾨기스빌) Schwarzenbergstrasse(슈바르첸베르크스트라쎄) 10 소재의 Axetris(악세트리스) AG로부터의 "emirs50"의 이름 하에서, 독일 82140 올칭(Olching), 베르네르-폰-지멘스-스트라쎄(Werner-von-Siemens-Str) 15 소재의 LASER COMPONENTS GmbH로부터의 "열적외선 방출기"로서, 또는 미국 06460 코네티컷(CT)주 밀포드(Milford) 리서치 드라이브 #8 181 소재의 Hawkeye Technologies(호크아이 테크놀로지스)로부터의 "적외선 방출기"로서 이용 가능하다. 그러나, 또 다른 타입의 열적외선 방출기도 또한 실현 가능할 수 있다.
본원에서, 광원은 연속 광원, 또는, 대안으로서, 펄스식 광원일 수 있는데, 펄스식 광원은 적어도 1 Hz의, 적어도 5 Hz의, 적어도 10 Hz의, 적어도 50hz의, 적어도 100hz의, 적어도 500hz의, 적어도 1 kHz의, 또는 그 이상의 변조 주파수를 가질 수 있다. 특정한 실시형태에서, 광학 분광계 또는 광원 중 적어도 하나는 조명을 변조하도록, 바람직하게는 주기적 변조를 위해 지정되는 변조 디바이스를 포함할 수 있다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "변조"는 조명의 총 전력이, 바람직하게는 주기적으로, 특히 적어도 하나의 변조 주파수를 가지고, 변경되는 프로세스를 지칭한다. 특히, 주기적인 변조는 조명의 총 전력의 최대 값과 최소 값 사이에서 실행될 수 있다. 최소 값은 0일 수 있지만, 그러나 또한 0보다 클 수 있고, 그 결과, 예로서, 완전한 변조가 달성되지 않아야 한다. 본원에서, 변조는, 바람직하게는, 소망되는 변조된 조명을 생성하도록 지정되는 광원 내에서, 바람직하게는 변조된 강도 및/또는 총 전력, 예를 들면, 주기적으로 변조된 총 전력을 갖는 광원 그 자체에 의해, 및/또는 펄스식 조명 소스로서, 예를 들면, 펄스식 레이저로서 구체화되는 광원에 의해 실행될 수 있다. 추가적인 예로서, 2019년 12월 3일자로 출원된 유럽 특허 출원 19 21 32 77.7에서 개시되는 바와 같은 방사선을 생성하기 위한 디바이스가 이 목적을 위해 또한 사용될 수 있는데, 여기서 디바이스는 적어도 하나의 방사선 방출 엘리먼트 - 방사선 방출 엘리먼트는 전류에 의해 가열될 때 방사선을 생성하도록 지정됨 - ; 마운트 - 마운트는 적어도 하나의 방사선 방출 엘리먼트를 운반하고, 마운트 또는 그 일부는 이동 가능함 - ; 및 히트 싱크 - 히트 싱크는 마운트 및 마운트에 의해 접촉될 때 마운트에 의해 운반되는 적어도 하나의 방사선 방출 엘리먼트를 냉각하도록 지정됨 - 를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상이한 타입의 변조 디바이스, 예를 들면, 전자 광학 효과 및/또는 음향 광학 효과에 기초한 변조 디바이스가 또한 사용될 수 있다. 그러나, 빔 경로 내의 임의의 포지션에서의 광 빔의 변조가 또한 고려 가능할 수 있는데, 여기서 빔 초퍼 또는 상이한 타입의 주기적 빔 차단 디바이스, 예컨대 차단기 블레이드 또는 바람직하게는, 일정한 속도로 회전하는, 따라서, 주기적으로, 조명을 차단하는 차단기 휠이 또한 사용될 수 있다. 따라서, 검출기 어레이는, 상이한 변조가 상이한 변조 주파수를 가질 수 있는 경우에 적어도 두 개의 검출기 신호를 검출하도록 지정될 수 있다. 본원에서, 평가 유닛은 적어도 두 개의 검출기 신호로부터 스펙트럼 정보를 생성하도록 지정될 수 있다.
상기에서 이미 나타내어진 바와 같이, 용어 모니터링 시스템은 단일의 컴포넌트로 통합될 수 있는 적어도 두 개의 컴포넌트를 포함할 수 있다. 그 이점으로서, 특히 사용자에 의한 통합 컴포넌트의 핸들링이 용이하게 될 수 있다. 따라서, 광원 및 광학 분광계는, 바람직하게는, 단일의 유닛으로 통합될 수 있다. 대안적으로, 광학 프로브 및 광학 분광계는, 바람직하게는, 단일의 유닛으로 통합될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 광원, 광학 프로브 및 광학 분광계는, 바람직하게는, 단일의 유닛으로 통합될 수 있다. 게다가, 제2 서버 및 제3 서버는 단일의 유닛으로 통합될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 광학 분광계, 데이터 전송 유닛, 및 제2 서버는 단일의 유닛으로 통합될 수 있다. 예로서, 광학 분광계, 광원, 데이터 전송 유닛, 제2 서버, 및 제3 서버는 단일의 유닛으로 통합될 수 있다. 그러나, 다른 종류의 통합 컴포넌트도 또한 실현 가능할 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서, 통신 시스템을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법이 개시된다. 따라서, 본 발명에 따른 방법은 컴퓨터 구현 방법이다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, 용어 "컴퓨터 구현 방법"은, 프로그래밍 가능한 장치, 특히 프로그램을 지니는 판독 가능 매체, 컴퓨터, 또는 컴퓨터 네트워크를 수반하는 방법을 지칭하는데, 그에 의해, 본 발명의 피쳐 중 하나 이상은 적어도 하나의 프로그램을 통해 수행된다. 본 발명에 따르면, 적어도 하나의 프로그램은, 바람직하게는 인터넷을 통해 이용 가능할 수 있는 통신 시스템, 특히 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같은 통신 시스템을 통해 각각의 방법을 수행하도록 적응되는 장치에 의해 액세스 가능할 수 있다. 특히 본 발명과 관련하여, 본 방법은, 예컨대 적어도 하나의 적응된 컴퓨터 프로그램을 제공하는 것에 의해, 이러한 목적으로 구성되는 프로그래밍 가능한 장치 상에서 수행될 수 있다. 결과적으로, 본 발명에 따른 방법은, 특히, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링 영향을 끼칠 수 있는데, 그 목적을 위해, 본원에서 설명되는 바와 같은 통신 시스템을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법이 활용된다. 본원에서 추가로 사용되는 바와 같이, 용어 "동작하는" 및 "동작"은 소망되는 양식으로 통신 시스템의 기능을 실행하도록 구성되는 방법 단계의 시퀀스를 지칭한다.
본원에서 개시되는 바와 같은 통신 시스템을 동작시키기 위한 방법은, 바람직하게는, 주어진 순서로 수행될 수 있는 다음 단계를 포함한다. 게다가, 여기서 열거되지 않는 추가적인 방법 단계가 제공될 수 있다. 달리 명시적으로 나타내어지지 않는 한, 방법 단계 중, 특히 인접한 방법 단계 중 임의의 것 또는 모두는, 적어도 부분적으로, 동시 방식으로 수행될 수 있다. 게다가, 방법 단계 중 임의의 것 또는 모두는, 특히 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 본 발명에 따른 현장 모니터링 프로세스를 반복적으로 수행하는 것을 허용하기 위해, 적어도 두 번, 예컨대 반복되는 양식으로 수행될 수 있을 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 통신 시스템 - 통신 시스템은 클라우드 서버, 제1 서버, 적어도 하나의 제2 서버, 및 적어도 하나의 제3 서버를 포함함 - 을 동작시키기 위한 방법은 다음 단계를 포함한다:
a) 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 제1 통신 인터페이스를 통해 제1 서버로부터 클라우드 서버에 제공하는 단계;
b) 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 사용하는 것에 의해 클라우드 서버에서 캘리브레이션 모델 - 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함함 - 을 생성하는 단계;
c) 적어도 하나의 물질에 관련되는 스펙트럼 정보를 제2 서버로부터 제2 통신 인터페이스를 통해 클라우드 서버에 제공하는 단계;
d) 클라우드 서버의 캘리브레이션 모델을 적어도 하나의 물질에 관련되는 스펙트럼 정보에 적용하고, 그에 의해, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되는 단계;
e) 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제1 통신 인터페이스를 통해 제1 서버에 제공하는 단계;
f) 클라우드 서버에 의해 제1 서버에 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터 - 처리 데이터는 적어도 하나의 물질의 제안된 처리에 관련되는 적어도 하나의 단편의 데이터를 포함함 - 를 결정하는 단계;
g) 처리 데이터를 제1 서버로부터 제3 통신 인터페이스를 통해 제3 서버에 제공하는 단계.
본 발명의 또 다른 양태에서, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 컴퓨터 구현 방법이 개시된다. 용어 "컴퓨터 구현 방법"과 관련하여, 상기에서 제공되는 정의에 대한 참조가 이루어질 수 있다. 본원에서 개시되는 바와 같은 방법은, 바람직하게는, 주어진 순서로 수행될 수 있는 다음 단계를 포함한다. 게다가, 여기서 열거되지 않는 추가적인 방법 단계가 제공될 수 있다. 달리 명시적으로 나타내어지지 않는 한, 방법 단계 중, 특히 인접한 방법 단계 중 임의의 것 또는 모두는, 적어도 부분적으로, 동시 방식으로 수행될 수 있다. 게다가, 방법 단계 중 임의의 것 또는 모두는, 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 광학 스펙트럼을 반복적으로 획득하는, 평가 유닛을 통해 광학 스펙트럼으로부터 처리 데이터를 반복적으로 유도하는, 그리고 처리 데이터에 따라 적어도 하나의 물질의 처리를 가능하게 하기 위해 처리 데이터를 사용자에게 반복적으로 제공하는 방식으로, 특히, 현장 모니터링 프로세스를 수행하는 것을 허용하기 위해, 적어도 두 번, 예컨대 반복된 양식으로 수행될 수 있다.
따라서, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 컴퓨터 구현 방법은 다음 단계를 포함한다:
(i) 적어도 하나의 기준 샘플 - 각각의 기준 샘플은 모니터링될 적어도 하나의 물질을 포함하고, 기준 분석 데이터가 각각의 기준 샘플에 할당됨 - 의 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼을 획득하고, 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼으로부터 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 유도하는 단계;
(ii) 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 광학 스펙트럼을 현장에서 획득하고, 적어도 하나의 광학 스펙트럼으로부터 적어도 하나의 물질에 관련되는 스펙트럼 정보를 현장에서 유도하는 단계;
(iii) 본원의 다른 곳에서 설명되는 바와 같은 통신 시스템을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법에 따라 방법의 단계를 수행하는 단계;
(iv) 처리 데이터에 따라 적어도 하나의 물질을 처리하는 단계.
또 다른 양태에서, 본 발명은 컴퓨터 프로그램 제품에 관련된다. 일반적으로 사용되는 바와 같이, "컴퓨터 프로그램 제품"은, 본 발명에 따른 방법 중 적어도 하나, 바람직하게는 상기에서 나타내어지는 바와 같은 방법 둘 모두를 수행하기 위한 실행 가능 명령어를 지칭한다. 이 목적을 위해, 컴퓨터 프로그램은 본 발명에 따른 방법의 단계 중 임의의 것 또는 모두를 수행하도록, 따라서, 컴퓨터 또는 데이터 프로세싱 디바이스 상에서 구현될 때 오브젝트의 이미지의 생성을 확립하도록 구성되는 컴퓨터 프로그램 코드에 의해 제공되는 명령어를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램 코드는, 데이터 저장 매체 또는 광학 저장 매체와 같은 별개의 디바이스 상에서, 예를 들면, 컴팩트 디스크 상에서, 컴퓨터 또는 데이터 프로세싱 디바이스 상에서 직접적으로, 또는 사내 네트워크 또는 인터넷과 같은 네트워크를 통해, 예컨대 클라우드에서 제공될 수 있다.
컴퓨터 구현 방법뿐만 아니라 관련된 컴퓨터 프로그램 제품에 관한 추가적인 세부 사항에 대해서는, 본원의 다른 곳에서 개시되는 바와 같은 본 발명에 따른 시스템에 대한 참조가 이루어질 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태에서는, 통신 시스템, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템 - 모니터링 시스템은 통신 시스템을 포함함 - , 및 본 발명에 따른 관련된 방법의 사용이 개시된다. 본원에서, 통신 시스템, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템 및 관련된 방법은, 바람직하게는, 다음의 것으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 사용의 목적을 위해 사용될 수 있다:
- 특히 식품 및/또는 음료 관리, 특성 묘사, 분석, 분류 또는 성분, 알레르겐 또는 오염 물질의 증거로부터 선택되는, 식품 또는 음료 관리 또는 모니터링; 튀김 오일 특성 묘사; 커피 로스팅 및 품질의 모니터링; 품질, 신선도, 숙성도, 탄수화물, 지방, 단백질, 카페인, 설탕, 섬유질, 수분, 산, 또는 견과류와 같은 함량의 농도의 분석; 비건(vegan) 및 비 비건(non-vegan) 식품으로의 분류; 버진 올리브 오일 및 엑스트라 버진 올리브 오일로의 분류; 식품에 있는 박테리아 또는 분유에 있는 멜라민의 증거를 포함하지만 그러나 이들로 제한되지 않음;
- 특히 합성 제어, 에멀젼 안정성 제어, 품질 제어, 블렌드 형성, 균일성 제어, 연소 모니터링, 오일 열화 모니터링으로부터 선택되는, 산업 프로세스 제어;
- 특히 인바운드 제어, 출구 제어, 플라스틱 검출 및 분류, 플라스틱에서의 가소제 검출, 폐기물 분류 및 재활용, 윤활유 또는 연료 특성 묘사; 충전 노즐 또는 탱크 왜건에서의 재료 제어; 건축 재료, 예컨대 전신주(power pole), 콘크리트, 방화 재료, 또는 나사 앵커의 품질 제어; 예컨대, 상이한 섬유로의 직물 분류; 오염 물질의 검출 및 특성 묘사로부터 선택되는, 재료 분류 또는 특성 묘사;
- 특히 지폐, 여권 및 개인 신분증의 인증, IR 마커의 검출, 광학적 타간트(taggant)의 검출, 타간트가 없는 제품 인증으로부터 선택되는, 제품 위조 방지;
- 특히, 과일, 종자 또는 잎을 포함하는, 식물 또는 그 일부의 특성 묘사; 토양 분석; 오염 물질의 검출 및 특성 묘사로부터 선택되는 생체의 특성 묘사;
- 특히 피부를 통한 혈액 내 알코올의 검출, 혈액 내 글루코오스 레벨의 결정, 배설물 분석(설탕, 혈액, 탄수화물, 단백질, 지방); 예를 들면, 미용 애플리케이션을 위한 피부 분석(수분, 지질, 단백질); 모발 분석; 근육 산소화 또는 산화 에너지 대사의 결정; 공기질 모니터링으로부터 선택되는, 건강 애플리케이션.
그러나, 다른 종류의 사용이 또한 고려 가능할 수 있다.
식품 관리와 특히 관련하여, 특히 튀김 프로세스의 모니터링과 관련하여, 적어도 하나의 파라미터는, 바람직하게는, 열산화성 오일 열화 또는 가수분해에 의한 오일 열화에 관련되는 지표 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있는데, 바람직하게는, 예컨대, 표준(예를 들면, DGF) 방법을 사용하는 것에 의해 결정되는, 총 극성 화합물(total polar compound; TPC), 디아실글리세롤 및 중합된 트리아실글리세롤(diacylglycerols and polymerized triacylglycerol; DPTG), 아니시딘 값(anisidine value; AnV), 산가(acid value; AV); 지방산 조성, 유리 지방산 농도, 트랜스 지방산 농도, 요오드가(iodine value; IV), 단량체 산화 트리아실글리세롤(monomeric oxidized tri-acylglycerol; MonoxTG)의 함량; 또는 튀김 식품의 맛 관련 또는 외관 관련 지표 중 적어도 하나와 같은 감각 파라미터 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 열화된 오일 샘플의 통상적인 NIR 스펙트럼은, 파수에서, 833 nm 내지 2,500 nm에 대응하는, 12,000에서부터 4,000 cm-1까지의 범위에 이르지만(예를 들면, Wang 등등의, Anal. Methods 6, p. 7628, 2014 참조), 가장 두드러진 피쳐는, 9,000에서부터 4,000 cm-1까지의 파수 범위에서 발견된다. 4,000 cm-1 부근에서의 강한 흡수는 그 영역에서의 정보의 추출을 방해할 수 있다. 적어도 하나의 선택된 파라미터에 대한 적어도 하나의 값에 기초하여, 처리 데이터는, 특정한 시점에, 예컨대 지금 또는 나중의 순간에 튀김 오일을 교체하는 것, 또는 적어도 하나의 물질에 적어도 하나의 추가적인 물질을 첨가하는 것과 같은, 튀김 오일의 처리를 위한 권장된 프로시져를 특히 포함할 수 있다. 그러나, 또 다른 종류의 처리 데이터가 고려 가능하다. 상기에서 나타내어지고 하기의 예에서 설명되는 바와 같이, 처리 데이터는 그러한 액션을 수행하도록 사용자 또는 적어도 하나의 처리 유닛 중 적어도 하나를 트리거할 수 있다.
공기질 모니터링, 특히 실내 공기질 모니터링과 특히 관련하여, 이산화탄소(CO2), 일산화탄소(CO), 오존(O3), 또는 다른 휘발성 유기 화합물 중 적어도 하나의 농도가 모니터링될 수 있는데, 여기서 처리 데이터는 특히 실내 구내에 대한 환기의 동작을 위한 권장 사항을 포함할 수 있다. 게다가, 처리 데이터는, 특히, 이산화탄소(CO2), 또는 에탄올(C2H5OH)의 농도에 따라, 자동차의 엔진이 시동되어야 하는지 또는 그렇지 않은지의 여부에 대한 권장 사항을 포함할 수 있는데, 여기서 에탄올에 관련되는 파라미터를 결정하기 위해, 광학 프로브는, 바람직하게는, 사용자에 대한 호흡 분석기를 포함할 수 있다.
특히 연소 모니터링과 관련하여, 황산화물(S2O, SO, SO2, SO3, 또는 등등), 질소 산화물(NO, NO2, 또는 등등), 이산화탄소(CO, CO2, 또는 등등), 또는 오존(O3) 중 적어도 하나의 농도가 모니터링될 수 있는데, 여기서 처리 데이터는, 특히, 엔진 또는 촉매 컨버터 중 적어도 하나의 조정에 대한 권장 사항을 포함할 수 있다.
특히 윤활제의 특성 묘사와 관련하여, 첨가제 농도 또는 적어도 하나의 열화 파라미터, 예를 들면, 산화, 질화, 검댕/입자 농도, 산가(AN), 총 산가(total acid number; TAN), 총 염기가(total base number; TBN), 황 농도, 냉각제 함량, 점도, 또는 수분 함량이 모니터링될 수 있는데, 여기서 처리 데이터는, 특히, 윤활제를 교체할지 또는 하지 않을지의 여부 또는 첨가제를 추가 또는 재충전할지 또는 하지 않을지의 여부에 대한 권장 사항을 포함할 수 있다.
특히 플라스틱 분류 및 재활용과 관련하여, 모니터링 프로세스에서 폴리머 또는 가소제와 같은 첨가제가 식별될 수 있는데, 여기서 처리 데이터는, 특히, 폴리머를 포함하는 오브젝트, 또는 폴리머를 포함하는 오브젝트가 할당될 수 있는 리셉터클, 예컨대 컨테이너의 수락 또는 거부 중 적어도 하나에 대한 권장 사항을 포함할 수 있다.
특히 토양 분석과 관련하여, 토양 품질을 나타내는 적어도 하나의 파라미터가 모니터링될 수 있는데, 여기서 처리 데이터는, 특히, 특정한 농작물에 맞게 조정될 수 있는 비료의 적용 또는 토양의 처리를 위한 권장된 프로시져에 대한 권장 사항을 포함할 수 있다.
토마토, 또는 포도와 같은 과일, 또는 과일 주스 또는 스무디와 같은 이들의 제품의 특성 묘사와 특히 관련하여, 브릭스(Brix) 값과 같은 성숙도 또는 단맛 중 적어도 하나로부터 선택되는 파라미터가 모니터링될 수 있는데, 여기서 처리 데이터는, 특히, 품질 추정; 보관 조건에 대한 권장 사항; 과일을 먹을지의 여부; 또는 과일을 수확을 시작할지의 여부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
감자의 특성 묘사와 특히 관련하여, 전분 함량, 수분 함량, 당 함량 중 적어도 하나로부터 선택되는 파라미터가 모니터링될 수 있는데, 여기서 처리 데이터는, 특히, 보관 조건 또는 모니터링된 감자의 분류에 대한 권장 사항을 포함할 수 있다.
예컨대 대두, 캐놀라, 또는 목화 종자로부터 선택되는 오일 씨드(oil seed)의 특성 묘사와 특히 관련하여, 오일 함량, 지방산 프로파일, 유리 지방산 함량, 수분 함량, 또는 단백질 함량 중 적어도 하나로부터 선택되는 파라미터가 모니터링될 수 있는데, 여기서 처리 데이터는, 특히 품질 표시, 차별화 상품, 또는 특성 보강 농산물 중 적어도 하나에 대한 권장 사항을 포함할 수 있다.
밀, 옥수수, 보리, 또는 귀리와 같은 농작물의 특성 묘사와 특히 관련하여, 단백질 함량, 전분 함량, 또는 수분 함량 중 적어도 하나로부터 선택되는 파라미터가 모니터링될 수 있는데, 여기서 처리 데이터는, 특히, 현재 수확 여부와 같은 최적의 수확 시기, 품질 표시, 상품 대 특성 향상의 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 캘리브레이션 모델에 대한 권장 사항을 포함할 수 있다.
특히 잎 특성 묘사와 관련하여, 처리 데이터는, 특히, 질병, 가뭄 스트레스, 및 또는 관개(irrigation)에 대한 대책에 대한 권장 사항을 포함할 수 있다.
본원에서 추가로 사용되는 바와 같이, 용어 "재료"는, 스펙트럼 정보가, 특히 본 발명에 따른 모니터링 디바이스를 사용하는 것에 의해 생성되고 제2 서버의 제2 통신 인터페이스를 통해 제공되는 임의의 오브젝트 또는 그 일부에 의해 포함되는 적어도 하나의 화합물을 지칭한다. 결과적으로, 적어도 하나의 물질은, 액체; 기체; 고형체(solid body), 특히 분말, 과립, 또는 벌크 재료; 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있는데, 여기서, 일반적으로, 적어도 하나의 물질은 본 발명에 따른 통신 시스템 및 관련된 방법을 포함하는 모니터링 시스템의 특정한 용도에 의존한다. 본원에서, 특정한 물질은 적어도 하나의 성분을 포함할 수 있는데, 여기서 재료의 조성은 특정한 물질을 모니터링하는 동안 일정하게 유지될 수 있거나 또는 변경될 수 있다.
상기에서 이미 정의된 바와 같이, 용어 "파라미터"는 특정한 물질과 관련한 분석 데이터에 대한 영향의 표현을 지칭한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 또 다른 파라미터를 생성하기 위해 적어도 두 개의 파라미터가 결합될 수 있다. 따라서, 캘리브레이션 모델에 할당되는 적어도 하나의 파라미터는, 유사하게, 본 발명에 따른 통신 시스템 및 관련된 방법을 포함하는 모니터링 시스템의 특정한 용도에 의존한다. 구체적으로, 적어도 하나의 파라미터는 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다:
- 특히 물질, 물질의 적어도 하나의 성분, 물질의 적어도 하나의 변질 산물(degeneration product), 물질의 변질에 의해 생성되는 적어도 하나의 부산물 중 적어도 하나의 농도; 성분의 안정성; 제품의 등급, 물질의 연령으로부터 선택되는, 회귀 값;
- 특히 적어도 하나의 물질을 식별하기 위한 분류 값;
- 특히 적어도 하나의 물질에 관련되는 클러스터의 형성을 위한 클러스터링 값;
- 특히 형상, 사이즈, 위치, 방위 중 적어도 하나로부터 선택되는 감각 파라미터;
- 특히 스펙트럼 정보와 관련되는 적어도 하나의 피쳐로부터 선택되는 추출된 피쳐.
그 결과로서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 결정되는 처리 데이터는, 통신 시스템 및 관련된 방법을 포함하는 모니터링 시스템의 특정한 용도에 또한 의존한다. 따라서, 처리 데이터는, 특히, 다음의 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다:
- 적어도 하나의 물질의 식별에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질 또는 적어도 하나의 물질을 포함하는 제품의 진위에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질의 원산지에 대한 진술;
- 질병의 발생과 같은, 적어도 하나의 물질 상태의 존재 또는 부재에 대한 진술;
- 특히 적어도 하나의 물질의 품질, 농도, 타입으로부터 선택되는, 적어도 하나의 물질의 속성에 대한 진술;
- 특히 적어도 하나의 물질의 성분의 농도로부터 선택되는, 적어도 하나의 물질의 성분의 속성에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질과 적어도 하나의 다른 물질의 혼합물의 안정성에 대한 진술;
- 적어도 하나의 파라미터 값에 기초한 권장된 프로시져에 대한 진술.
본원에서, 권장된 프로시져는 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다:
- 결정된 시점 또는 시간 범위에서 적어도 하나의 물질의 적어도 일부를 대체하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 양을 첨가하는 것;
- 예컨대 약물로 치료하기 위해, 적어도 하나의 물질에 추가 물질을 첨가하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 대한 추가 물질의 첨가를 연기하는 것;
- 적어도 하나의 물질을 제거하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 대해 작용하는 온도 또는 압력 중 적어도 하나를 변경하는 것;
- 수확 프로시져를 수행하는 것;
- 수확 프로시져를 연기하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 수락하거나 또는 거부하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 권장하거나 또는 권장하지 않는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 소비하거나 또는 소비하지 않는 것;
- 입력 컨트롤 또는 종료 컨트롤에서 적어도 하나의 오브젝트를 수락하거나 또는 거부하는 것;
- 바람직하게는 재활용을 위해, 적어도 하나의 오브젝트를, 구체적으로는, 특정한 컨테이너에 분류하는 것;
- 특별히 특정한 보관 조건 또는 위치에서, 적어도 하나의 오브젝트를 보관하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트의 세정.
특히 처리될 재료의 종류에 따라, 처리 유닛은, 바람직하게는, 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다:
- 적어도 하나의 물질의 또는 상이한 물질의 추가 양을 비축하도록 그리고 그 일부를 제공하도록 지정되는 보관 컨테이너;
- 적어도 하나의 물질을 균질화하도록 및/또는 적어도 두 개의 상이한 물질을 혼합하도록 지정되는 프로세싱 유닛;
- 적어도 하나의 물질을 세정하도록 지정되는 세정 유닛;
- 사용된 물질을 수용하도록 지정되는 폐기물 컨테이너;
- 적어도 하나의 밸브를 제어하도록 지정되는 밸브 제어 유닛 - 밸브를 제어하는 것은 적어도 하나의 물질의 공급 또는 제거를 조정하는 것을 허용할 수 있음 - ;
- 적어도 하나의 물질의 일부를 할당하도록 지정되는 분류 유닛;
- 적어도 하나의 물질의 조명을 교대할 수 있도록 지정되는 조명 제어 유닛;
- 적어도 하나의 물질의 온도를 변경하도록 지정되는 온도 제어 유닛;
- 적어도 하나의 물질에 대한 압력을 변경하도록 지정되는 압력 제어 유닛;
- 적어도 하나의 물질에 열을 가하도록 지정되는 가열 유닛 - 적어도 하나의 물질을 가열하는 것은 적어도 하나의 물질의 물리적 또는 화학적 반응을 유도할 수 있음 - ;
- 적어도 하나의 물질을 냉각시키도록 지정되는 냉각 유닛 - 적어도 하나의 물질의 냉각은 적어도 하나의 물질의 물리적 또는 화학적 반응의 방해 또는 마무리를 초래할 수 있음 - .
그러나, 또 다른 종류의 처리 유닛도 또한 고려 가능할 수 있다.
따라서, 통신 시스템, 통신 시스템을 포함하는 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템, 및 관련된 방법은 적어도 하나의 물질에 효율적인 모니터링을 제공할 수 있고, 이로써, 적어도 하나의 물질이, 임의의 위치에서, 심지어 원격에 있는 또는 거의 액세스하기 불가능한 영역에서, 사용자의 구내에서 배치되는 것을 허용할 수 있다. 게다가, 적어도 하나의 물질의 위치에서 또는 근처에서 획득되는 측정 데이터의 프로세싱은, 적어도 하나의 추가 서버에 의해 생성 및 유지될 수 있는 클라우드 서버 내에서 지시된 동작을 수행하기 위한 인프라에 의해 표현되는 제1 인스턴스 - 제1 인스턴스는 측정 데이터의 평가에 정통함 - 와, 제1 서버에 의해 표현되는 제2 인스턴스 - 제2 인스턴스는, 결국에는, 평가된 측정 데이터에 기초하는 처리 데이터를 사용자에게 제공하는 것에 정통함 - 사이에서 분산된다. 이로써, 시스템 및 관련된 방법은, 자동 프로시져, 바람직하게는, 완전 자동 프로시져에서 측정 데이터를 프로세싱하는 동안 사용자에 대한 높은 데이터 보호 표준 하에서의 데이터의 특정한 교환 및 분산된 모범 사례 둘 모두를 동시에 적용할 수 있다.
요약하면, 본 발명의 맥락에서, 다음의 실시형태가 특히 바람직한 것으로 간주된다:
실시형태 1: 통신 시스템으로서, 통신 시스템은 클라우드 서버, 제1 서버, 적어도 하나의 제2 서버, 및 적어도 하나의 제3 서버를 포함하고;
제1 서버는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 클라우드 서버에 제공하도록 구성되는 제1 통신 인터페이스를 더 구비하고;
각각의 제2 서버는 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 제공하도록 구성되는 제2 통신 인터페이스를 구비하고;
클라우드 서버는,
- 제1 서버에 의해 제공되는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용하는 것에 의해 캘리브레이션 모델 - 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함함 - 을 생성하도록;
- 캘리브레이션 모델을 제2 서버에 의해 제공되는 스펙트럼 정보에 적용하고, 그에 의해, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되도록;
- 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제1 통신 인터페이스를 통해 제1 서버에 제공하도록 구성되고;
제1 서버는 또한 클라우드 서버에 의해 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터를 결정하도록 구성되고;
제1 서버는 적어도 하나의 제3 통신 인터페이스를 더 구비하되, 각각의 제3 통신 인터페이스는 처리 데이터를 적어도 하나의 제3 서버에 제공하도록 구성된다.
실시형태 2: 바로 이전 실시형태에 따른 통신 시스템으로서, 제2 통신 인터페이스는 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 직접적으로 또는 간접적으로 제공하도록 구성된다.
실시형태 3: 바로 이전 실시형태에 따른 통신 시스템으로서, 스펙트럼 정보는 스펙트럼 정보를 제1 서버에 제공하는 것에 의해 클라우드 서버에 간접적으로 제공되되, 제1 서버는 스펙트럼 정보를 클라우드 서버에 제공하도록 구성되는 제4 통신 인터페이스를 더 구비한다.
실시형태 4: 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 통신 시스템으로서, 파라미터는 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택된다: 회귀 값, 분류 값, 클러스터링 값, 감각 파라미터, 추출된 피쳐.
실시형태 5: 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 통신 시스템으로서, 제3 서버는 처리 데이터에 관련되는 정보의 적어도 하나의 아이템을 사용자에게 디스플레이하도록 지정되는 사용자 인터페이스를 포함하거나 또는 구동한다.
실시형태 6: 바로 이전 실시형태에 따른 통신 시스템으로서, 사용자 인터페이스는 퍼스널 컴퓨터 또는 이동 통신 디바이스를 포함한다.
실시형태 7: 바로 이전 실시형태에 따른 통신 시스템으로서, 이동 통신 디바이스는 스마트폰, 태블릿, 또는 개인 휴대형 정보 단말 중 적어도 하나이다.
실시형태 8: 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 통신 시스템으로서, 처리 데이터는 적어도 하나의 물질의 제안된 처리에 관련되는 적어도 하나의 단편의 데이터를 포함한다.
실시형태 9: 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 통신 시스템으로서, 처리 데이터는 다음의 것 중 적어도 하나를 포함한다:
- 적어도 하나의 물질의 식별에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질 또는 적어도 하나의 물질을 포함하는 제품의 진위에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질의 원산지에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질 상태의 존재 또는 부재에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질의 속성에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질의 성분의 속성에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질과 적어도 하나의 다른 물질의 혼합물의 안정성에 대한 진술;
- 적어도 하나의 파라미터 값에 기초한 권장된 프로시져에 대한 진술.
실시형태 10: 바로 이전 실시형태에 따른 통신 시스템으로서, 권장된 프로시져는 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택된다:
- 결정된 시점 또는 시간 범위에서 적어도 하나의 물질의 적어도 일부를 대체하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 양을 첨가하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 물질을 첨가하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 대한 추가 물질의 첨가를 연기하는 것;
- 적어도 하나의 물질을 제거하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 대해 작용하는 온도 또는 압력 중 적어도 하나를 변경하는 것;
- 수확 프로시져를 수행하는 것;
- 수확 프로시져를 연기하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 수락하거나 또는 거부하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 권장하거나 또는 권장하지 않는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 소비하거나 또는 소비하지 않는 것;
- 입력 컨트롤 또는 종료 컨트롤에서 적어도 하나의 오브젝트를 수락하거나 또는 거부하는 것;
- 특정한 컨테이너에서 물질을 분류하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 보관하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트의 세정.
실시형태 11: 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 통신 시스템으로서, 제3 서버는 처리 데이터를 처리 유닛 또는 시뮬레이션 시스템 중 적어도 하나에 제공하도록 지정된다.
실시형태 12: 바로 이전 실시형태에 따른 통신 시스템으로서, 처리 유닛은 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택된다: 보관 컨테이너, 프로세싱 유닛, 세정 유닛, 폐기물 컨테이너, 밸브 제어 유닛, 분류 유닛, 조명 제어 유닛, 온도 제어 유닛, 압력 제어 유닛, 가열 유닛, 냉각 유닛.
실시형태 13: 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 통신 시스템으로서, 기준 스펙트럼 정보는 적어도 하나의 기준 샘플을 참조한다.
실시형태 14: 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 통신 시스템으로서, 제2 서버 및 제3 서버는 단일의 유닛으로 통합된다.
실시형태 15: 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템으로서, 모니터링 시스템은 다음의 것을 포함한다.:
- 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 통신 시스템;
- 다음을 위해 지정되는 광학 분광계
실시형태 16: 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 분광계는 스펙트럼 정보를 통신 시스템에 의해 포함되는 적어도 하나의 제2 서버에 제공하도록 지정된다.
실시형태 17: 모니터링 시스템에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 다음의 것 중 적어도 하나를 더 포함한다:
- 적어도 하나의 물질의 적어도 일부를 조명하도록 지정되는 적어도 하나의 광원;
- 적어도 하나의 물질에 관련되는 광학 신호를 측정하도록 지정되는 광학 프로브;
- 측정된 광학 신호를 광학 분광계로 안내하도록 지정되는 광학 프로브와 광학 분광계 사이의 제1 연결부;
- 광을 적어도 하나의 물질로 안내하도록 지정되는 광원과 광학 프로브 사이의 제2 연결부;
- 광학 분광계와 제2 서버 사이의 연결을 위해 지정되는 데이터 전송 유닛.
실시형태 18: 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 데이터 전송 유닛은 유선 접속 또는 무선 송신을 제공하도록 지정된다.
실시형태 19: 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 데이터 전송 유닛은 범용 직렬 버스(USB) 또는 블루투스 대응 디바이스 중 적어도 하나이다.
실시형태 20: 세 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서,
- 광원 및 광학 분광계, 또는
- 광학 프로브 및 광학 분광계, 또는
- 광원, 광학 프로브, 및 광학 분광계
는 단일의 유닛으로 통합된다.
실시형태 21: 네 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 제2 서버, 광학 분광계 및 데이터 전송 유닛은 단일의 유닛으로 통합된다.
실시형태 22: 다섯 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 제1 연결부 및 제2 연결부 중 적어도 하나는 광학 도파관을 포함한다.
실시형태 23: 여섯 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광원은 백열 램프 또는 열적외선 방출기 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시형태 24: 일곱 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 프로브는 제1 튜브 및 제2 튜브 중 적어도 하나를 포함하고, 제1 튜브는 제1 연결부를 수용하도록 지정되고, 제2 튜브는 제2 연결부를 수용하도록 지정된다.
실시형태 25: 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 제1 튜브 및 제2 튜브 중 적어도 하나는 가요성 튜브이다.
실시형태 26: 두 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 적어도 하나의 튜브는 적어도 하나의 마운트에 부착된다.
실시형태 27: 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 적어도 하나의 마운트는 강성의 마운트이다.
실시형태 28: 모니터링 시스템에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 프로브는 투과율 지오메트리, 트랜스플렉션 지오메트리, 반사 지오메트리, 특히 확산 반사 지오메트리 또는 감쇠된 전반사 지오메트리 중 적어도 하나에 대한 셋업을 포함한다.
실시형태 29: 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 투과율 지오메트리에 대한 셋업은 0.1 mm, 바람직하게는 1 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 8 mm, 더욱 바람직하게는 5 mm의 물질의 층의 두께를 통해 광을 안내하도록 지정된다.
실시형태 30: 모니터링 시스템에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 분광계는 분산 엘리먼트 및 적어도 하나의 검출기, 특히 단일의 검출기 또는 검출기 어레이를 더 포함한다.
실시형태 31: 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 분산 엘리먼트는 적어도 하나의 물질로부터 광을 수신하도록 그리고 그것을 구성 파장 신호의 스펙트럼으로 분리하도록 지정된다.
실시형태 32: 두 개의 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 단일의 검출기는 단일의 방사선 감지 영역을 포함하거나, 또는 검출기 어레이는 복수의 픽셀화된 센서를 포함하되, 각각의 픽셀화된 센서는 구성 파장 신호 - 각각의 구성 파장 신호는 각각의 구성 파장의 강도에 관련됨 - 중 하나의 적어도 일부를 수신하도록, 그리고 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 적응된다.
실시형태 33: 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 각각의 픽셀화된 센서는 센서 영역을 포함하되, 각각의 센서 영역은 방사선 감응 재료를 포함한다.
실시형태 34: 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 방사선 감응 재료는 실리콘(Si), 갈륨 안티몬화물(GaSb), 게르마늄(Ge), 인듐 갈륨 비화물(InGaAs), 인듐 비화물(InAs), 납 황화물(PbS), 인듐 안티몬화물(InSb), 납 셀렌화물(PbSe), 수은 카드뮴 텔루르화물(MCT, HgCdTe), 황산 트리글리신(TGS), 및 중수소화 황산 트리글리신(DTGS)으로부터 선택된다.
실시형태 35: 디바이스에 관련되는 두 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 센서 영역은 균일한 센서 영역이다.
실시형태 36: 세 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 픽셀화된 센서는 센서 영역의 적어도 일부의 전기 저항 또는 전도도를 측정하는 것을 통해 센서 신호를 생성하는 것에 의해 입사 광을 측정하도록 지정된다.
실시형태 37: 바로 이전 실시형태에 따른 디바이스로서, 방사선 감응 엘리먼트는 적어도 하나의 전류-전압 측정 및/또는 적어도 하나의 전압-전류-측정을 수행하는 것에 의해 센서 신호를 생성하도록 지정된다.
실시형태 38: 모니터링 시스템에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 프로브의 표면의 적어도 일부는 적어도 하나의 물질의 접착을 방해하도록 지정되는 접착 방지 표면이다.
실시형태 39: 모니터링 시스템에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 프로브는 적어도 하나의 물질에 대한 물리적 영향을 결정하도록 지정되는 센서를 포함한다.
실시형태 40: 모니터링 시스템에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 적어도 하나의 물질에 대한 물리적 영향은 적어도 하나의 물질의 온도 또는 적어도 하나의 물질에 대한 압력으로부터 선택된다.
실시형태 41: 모니터링 시스템에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 광학 프로브는 적어도 하나의 물질에 관련되는 추가적인 물질 관련 정보를 측정하도록 지정되는 추가 센서를 포함한다.
실시형태 42: 바로 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 추가적인 물질 관련 정보는 온도, 밀도, 플럭스, 전도도, 점도, 전자기장, 유전 상수, 굴절률, 형광, 인광, 자화값, pH값, 완충 능력, 산가, 또는 적어도 하나의 물질에 관련되는 제타 전위 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시형태 43: 모니터링 시스템에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 물질은 액체, 기체, 고형체, 분말, 과립, 벌크 재료, 또는 이들의 혼합물 중 적어도 하나로부터 선택된다.
실시형태 44: 이전 실시형태에 따른 모니터링 시스템으로서, 고형체는 분말, 과립, 벌크 재료, 또는 이들의 혼합물로부터 선택된다.
실시형태 45: 모니터링 시스템에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템으로서, 파라미터는 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택된다: 회귀 값, 분류 값, 클러스터링 값, 감각 파라미터, 추출된 피쳐.
실시형태 46: 통신 시스템을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법으로서, 통신 시스템은 클라우드 서버, 제1 서버, 적어도 하나의 제2 서버, 및 적어도 하나의 제3 서버를 포함하되, 방법은 다음 단계를 포함한다:
a) 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 제1 통신 인터페이스를 통해 제1 서버로부터 클라우드 서버에 제공하는 단계;
b) 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 사용하는 것에 의해 클라우드 서버에서 캘리브레이션 모델 - 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함함 - 을 생성하는 단계;
c) 스펙트럼 정보를 제2 서버로부터 제2 통신 인터페이스를 통해 클라우드 서버에 제공하는 단계;
d) 클라우드 서버의 캘리브레이션 모델을 스펙트럼 정보에 적용하고, 그에 의해, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되는 단계;
e) 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제1 통신 인터페이스를 통해 제1 서버에 제공하는 단계;
f) 클라우드 서버에 의해 제1 서버에 제공되는 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터를 결정하는 단계;
g) 처리 데이터를 제1 서버로부터 제3 통신 인터페이스를 통해 제3 서버에 제공하는 단계.
실시형태 47: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 스펙트럼 정보는 클라우드 서버에 직접적으로 또는 간접적으로 제공된다.
실시형태 48: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 스펙트럼 정보는, 스펙트럼 정보를 제1 서버에 제공하는 것 및 스펙트럼 정보를 제1 서버에 의해 더 포함되는 제4 통신 인터페이스를 통해 제1 서버로부터 클라우드 서버에 제공하는 것에 의해, 클라우드 서버에 간접적으로 제공된다.
실시형태 49: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 스펙트럼 정보는, 먼저, 스펙트럼 정보를 제1 서버에 제공하는 것 및, 후속하여, 스펙트럼 정보를 제1 서버에 의해 더 포함되는 제4 통신 인터페이스를 통해 제1 서버로부터 클라우드 서버에 제공하는 것에 의해, 클라우드 서버에 간접적으로 제공된다.
실시형태 50: 두 개의 바로 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 캘리브레이션 모델은, 바람직하게는 머신 러닝 알고리즘 또는 딥 러닝 알고리즘으로부터 선택되는 학습 알고리즘을 적용하는 것에 의해 생성된다.
실시형태 51: 방법에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터를 결정하는 것은, 공지된 처리 데이터와의 공지된 파라미터에 대한 공지된 값의 조합에 학습 알고리즘을 적용하는 것에 의해 수행된다.
실시형태 52: 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 컴퓨터 구현 방법으로서, 방법은 다음 단계를 포함한다:
(i) 적어도 하나의 기준 샘플 - 각각의 기준 샘플은 모니터링될 적어도 하나의 물질을 포함하고, 기준 분석 데이터가 각각의 기준 샘플에 할당됨 - 의 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼을 획득하고, 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼으로부터 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 유도하는 단계;
(ii) 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 광학 스펙트럼을 현장에서 획득하고, 적어도 하나의 광학 스펙트럼으로부터 스펙트럼 정보를 유도하는 단계;
(iii) 통신 시스템을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법에 관련이 있는 이전 실시형태에 따른 방법의 단계를 수행하는 단계;
(iv) 처리 데이터에 따라 적어도 하나의 물질을 처리하는 단계.
실시형태 53: 방법에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼은, 동일한 온도 중 적어도 하나에서 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 동일한 타입의 시스템을 사용하여 적어도 하나의 광학 기준 샘플을 측정하는 것에 의해 또는 광학 분광계의 공지된 편차 또는 공지된 온도 효과 중 적어도 하나에 대한 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼을 조정하는 것에 의해 획득된다.
실시형태 54: 방법에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 물질의 광학 스펙트럼 및 광학 기준 스펙트럼 중 적어도 하나는 250 nm에서부터 6 ㎛까지의 파장을 커버한다.
실시형태 55: 방법에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 적어도 하나의 물질의 적어도 하나의 광학 스펙트럼은, 적어도 하나의 물질을 수반하는 프로세스가 동작하는 동안, 현장에서 반복적으로 획득된다.
실시형태 56: 방법에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 처리 데이터는 적어도 하나의 물질의 제안된 처리에 관련되는 적어도 하나의 단편의 데이터를 포함한다.
실시형태 57: 방법에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 처리 데이터는 다음의 것 중 적어도 하나를 포함한다:
- 적어도 하나의 물질의 식별에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질 또는 적어도 하나의 물질을 포함하는 제품의 진위에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질의 원산지에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질 상태의 존재 또는 부재에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질의 속성에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질의 성분의 속성에 대한 진술;
- 적어도 하나의 물질과 적어도 하나의 다른 물질의 혼합물의 안정성에 대한 진술;
- 적어도 하나의 파라미터 값에 기초한 권장된 프로시져에 대한 진술.
실시형태 58: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 권장된 프로시져는 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택된다:
- 결정된 시점 또는 시간 범위에서 적어도 하나의 물질의 적어도 일부를 대체하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 양을 첨가하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 추가 물질을 첨가하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 대한 추가 물질의 첨가를 연기하는 것;
- 적어도 하나의 물질을 제거하는 것;
- 적어도 하나의 물질에 대해 작용하는 온도 또는 압력 중 적어도 하나를 변경하는 것;
- 수확 프로시져를 수행하는 것;
- 수확 프로시져를 연기하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 수락하거나 또는 거부하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 권장하거나 또는 권장하지 않는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 소비하거나 또는 소비하지 않는 것;
- 입력 컨트롤 또는 종료 컨트롤에서 적어도 하나의 오브젝트를 수락하거나 또는 거부하는 것;
- 특정한 컨테이너에서 물질을 분류하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트를 보관하는 것;
- 적어도 하나의 오브젝트의 세정.
실시형태 59: 방법에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 처리 데이터에 관련되는 정보의 적어도 하나의 아이템이 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 디스플레이된다.
실시형태 60: 방법에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 처리 데이터는 처리 유닛 또는 시뮬레이션 시스템 중 적어도 하나에 제공된다.
실시형태 61: 바로 이전 실시형태에 따른 방법으로서, 처리 유닛은 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택된다: 보관 컨테이너, 프로세싱 유닛, 세정 유닛, 폐기물 컨테이너, 밸브 제어 유닛, 분류 유닛, 조명 제어 유닛, 온도 제어 유닛, 압력 제어 유닛, 가열 유닛, 냉각 유닛.
실시형태 62: 방법에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법으로서, 기준 스펙트럼 정보는 적어도 하나의 기준 샘플을 참조한다.
실시형태 63: 방법에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 방법 단계를 수행하기 위한 실행 가능 명령어를 포함하는 컴퓨터 프로그램 제품.
실시형태 64: 식품 또는 음료 관리 또는 모니터링, 산업 프로세스 제어, 재료 분류 또는 특성 묘사, 제품 위조 방지, 생체의 특성 묘사, 건강 애플리케이션:으로 구성되는 그룹으로부터 선택되는 용도의 목적을 위해 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템에 관련이 있는 이전 실시형태 중 임의의 하나에 따른 모니터링 시스템의 용도.
본 발명의 또 다른 옵션 사항인 세부 사항 및 피쳐는, 종속항과 연계하여 후속하는 바람직한 예시적인 실시형태의 설명으로부터 명백하다. 이러한 맥락에서, 특정한 피쳐는 단독으로 또는 조합된 피쳐로 구현될 수 있다. 본 발명은 예시적인 실시형태로 제한되지는 않는다. 예시적인 실시형태가 도면에서 개략적으로 도시된다. 개개의 도면에서의 동일한 참조 번호는 동일한 엘리먼트 또는 동일한 기능을 갖는 엘리먼트, 또는 그들 기능과 관련하여 서로 대응하는 엘리먼트를 가리킨다.
구체적으로, 도면에서:
도 1은, 본 발명에 따른, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템의 바람직한 예시적인 실시형태를 예시하는데, 여기서 모니터링 시스템은 통신 시스템 및 광학 분광계를 포함한다;
도 2는, 본 발명에 따른, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템의 또 다른 바람직한 예시적인 실시형태를 예시하는데, 여기서 모니터링 시스템은 통신 시스템 및 광학 분광계를 포함한다;
도 3은, 광학 분광계에 의해 옵션 사항으로 포함되는 바와 같은 적어도 하나의 물질에 관련되는 광학 신호를 측정하도록 지정되는 광학 프로브의 바람직한 예시적인 실시형태를 예시한다; 그리고
도 4는 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 컴퓨터 구현 방법의 바람직한 예시적인 실시형태를 나타내는 다이어그램을 예시하는데, 그 방법은 통신 시스템을 작동시키기 위한 방법을 포함한다.
구체적으로, 도면에서:
도 1은, 본 발명에 따른, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템의 바람직한 예시적인 실시형태를 예시하는데, 여기서 모니터링 시스템은 통신 시스템 및 광학 분광계를 포함한다;
도 2는, 본 발명에 따른, 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템의 또 다른 바람직한 예시적인 실시형태를 예시하는데, 여기서 모니터링 시스템은 통신 시스템 및 광학 분광계를 포함한다;
도 3은, 광학 분광계에 의해 옵션 사항으로 포함되는 바와 같은 적어도 하나의 물질에 관련되는 광학 신호를 측정하도록 지정되는 광학 프로브의 바람직한 예시적인 실시형태를 예시한다; 그리고
도 4는 적어도 하나의 물질의 현장 모니터링을 위한 컴퓨터 구현 방법의 바람직한 예시적인 실시형태를 나타내는 다이어그램을 예시하는데, 그 방법은 통신 시스템을 작동시키기 위한 방법을 포함한다.
도 1은, 본 발명에 따른, 적어도 하나의 물질(112)의 현장 모니터링을 위한 모니터링 시스템(110)의 예시적인 실시형태를, 고도로 개략적인 양식으로, 예시한다. 일반적으로, 물질(112)은, 물질(112)에 대한 책임이 있을 수 있는 사용자 또는 물질(112)에 관련되는 처리 데이터를 수신하는 데 관심이 있을 수 있는 사용자 중 적어도 한 명일 수 있는 사용자에게 할당될 수 있다. 그 곳에서 예시되는 바와 같이, 물질은, 리셉터클(116)에 보관될 수 있는 어떤 양의 액체(114)일 수 있고, 그에 의해 리셉터클(116) 내의 액체 레벨(118)이 획득될 수 있다. 본 발명의 범위를 제한하지 않으면서, 이 특정한 예에서 사용되는 바와 같은 액체(114)는, 식품을 준비하는 프로시져에서 튀김을 위해 사용될 수 있는 튀김 오일일 수 있다. 그러나, 상기에서 더욱 상세하게 나타내어진 바와 같이, 다양한 다른 종류의 물질, 특히 또다른 액체, 기체 또는 고형체, 예컨대 분말, 과립, 벌크 재료, 또는 이들의 혼합물도 본 발명과 관련하여 또한 사용될 수 있다.
본 발명에 따르면, 모니터링 시스템(110)은 물질(112)에 관련되는 광학 신호를 측정하도록 지정되는 광학 프로브(120)를 더 포함할 수 있다. 도 1에서 개략적으로 예시되는 바와 같이, 광학 프로브(120)는, 리셉터클(116) 내의 액체(114)에, 바람직하게는 액체 레벨(118) 완전히 아래에서 침지될 수 있다. 특정한 실시형태에서, 광학 프로브(120)는, 리셉터클(116)의 내부 벽(122)에, 바람직하게는, 리셉터클(116)의 저부(124)에 가깝게, 부착될 수 있고, 따라서 액체(114)의 동작의 교란을 가능한 한 방지한다. 광학 프로브(120)에 관한 추가적인 세부 사항에 대해서는, 상기의 설명, 도 3 및 그것을 참조하는 구절(passage)에 대한 참조가 이루어질 수 있다. 광학 프로브(120)에 의해 측정될 수 있는 광학 신호는, 바람직하게는, 유선 접속 연결부, 예컨대 광학 도파관(128), 또는 무선 연결부일 수 있는 연결부(126)를 통해, 본 발명의 모니터링 시스템(110)에 의해 더 포함되는 바와 같은 광학 분광계(130)로 안내될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 광학 분광계(130)는, 구체적으로는, 바람직하게는, 반사 지오메트리를 위해, 특히 확산 반사 지오메트리 또는 감쇠된 반사 지오메트리(여기서는 묘사되지 않음)를 위해 설계되는 셋업을 사용하는 것에 의해, 광학 신호를 직접적으로 획득하도록 지정될 수 있다.
따라서, 광학 분광계(130)는 물질(112)에 관련되는 분광 정보를 획득하도록 지정되며, 그 목적을 위해, 광학 프로브(120)에 의해 측정되는 또는 광학 분광계(130)에 의해 직접적으로 획득되는 바와 같은 광학 신호가 사용될 수 있다. 이 목적을 위해, 광학 분광계(130)는, 도 1에서 추가로 묘사되는 바와 같이, 물질(112)의 적어도 일부를 조명하도록 지정되는 적어도 하나의 광원(132)을 포함할 수 있다. 특히, 광원(132)은 근적외선(NIR) 스펙트럼 범위의 적어도 일부를 커버하는 전자기 방사선을 방출할 수 있다. 일반적으로, NIR 스펙트럼 범위는 780 nm 내지 2500 nm의 파장을 커버하는 것으로 간주된다. 그러나, 광원(132)은 또한, NIR 스펙트럼 범위, 예컨대 380 nm 내지 780 nm의 파장을 커버하는 가시 스펙트럼 범위 밖의, 또는 2.5 ㎛를 초과하는 파장, 특히 최대 2.6 ㎛, 최대 3.1 ㎛, 최대 3.5 ㎛, 최대 5 ㎛, 최대 5.5 ㎛, 최대 6 ㎛, 최대 20 ㎛, 또는 최대 40 ㎛의 파장을 갖는 다른 적외선 스펙트럼 범위 내의 또 다른 파장을 방출할 수 있을 수 있다.
소망되는 방사선을 생성하는 목적을 위해, 광원(132)은, 필라멘트 또는 필름의 형태로 제공되는, 구체적으로는 텅스텐 또는 NiCr, 또는 그래파이트 중 적어도 하나로부터 선택되는, 낮은 전기 전도도의 금속을 갖는 백열 램프를 포함하는 것이 바람직할 수 있다. 본원에서, 필라멘트 또는 필름은, 전류에 의한 필라멘트의 가열이, 특히, NIR 스펙트럼 범위를 포함하는 상당히 넓은 스펙트럼 범위에 걸친 광자의 방출을 초래하는 양식으로, 전류에 의해 충돌될 수 있다. 대안으로서, 다른 종류의 열 방사선 소스, 구체적으로는, 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같은 열적외선 방출기가 또한 사용될 수 있다. 그러나, 상이한 광원(132)이 또한 실현 가능할 수 있다.
상기에서 이미 나타내어진 바와 같이, 광원(132)은 연속 광원, 또는, 대안으로서, 펄스식 광원일 수 있는데, 펄스식 광원은 적어도 1 Hz의, 적어도 5 Hz의, 적어도 10 Hz의, 적어도 50hz의, 적어도 100hz의, 적어도 500hz의, 적어도 1 kHz의, 또는 그 이상의 변조 주파수를 가질 수 있다. 결과적으로, 변조 주파수는, 특히 1/f 노이즈의 강한 영향에 기인하여, 500 Hz 이상에서 특히 민감한 적외선 센서의 검출 감도의 범위와 적적하게 적합된다. 이 목적을 위해, 반도체, 예컨대 발광 다이오드, 또는 레이저, 구체적으로 양자 폭포 레이저(quantum cascade laser)에 기초하는 범위가 넓고(comprehensive) 고가의 방사선 생성기가 사용될 수 있다. 저렴한 대안은, 기계적 초퍼 휠에 의해 또는 텅스텐 또는 NiCr의 낮은 열 질량 필라멘트를 포함하는 펄스화 가능 적외선 소스를 사용하는 것에 의해 제공될 수 있다. 예로서, 그러한 종류의 펄스화 가능 적외선 소스는 Helioworks(헬리오웍스)의 EP 시리즈 또는 EF 시리즈(www.helioworks.com 참조)로부터, 또는 ICx Photonics(포토닉스)로부터의 FLIR(www.amstechnologies.com/fileadmin/amsmedia/ downloads/2533_IR_Broadband_Sources.pdf 참조)로서 이용 가능하다. 또 다른 대안으로서, 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 2019년 12월 3일자로 출원된 유럽 특허 출원 19 21 32 77.7에서 개시되는 바와 같은 방사선을 생성하기 위한 디바이스가 또한 사용될 수 있다.
도 1에서 추가로 예시되는 바와 같이, 광원(132)에 의해 방출되는 광은, 바람직하게는 동일한 광학 도파관(128)을 포함하는 동일한 연결부(126), 또는 광원(132)과 광학 프로브(120) 사이에서 배치될 수 있는 상이한 연결부(여기서는 묘사되지 않음)를 사용하는 것에 의해 광학 프로브(120)를 향해 안내될 수 있다. 하기의 도 3에서 아래에 더욱 상세하게 묘사되는 바와 같이, 연결부(126)는 분기형 형태로 제공될 수 있는데, 여기서 제1 분기는 광원(132)에 의해 생성되는 바와 같은 광을 광학 프로브(120)에 제공하기 위해 사용될 수 있고, 한편, 제2 분기는, 일반적으로 모니터링 하에 있는 물질(112)에 의해 수정된, 광학 프로브(120)로부터 수신되는 광을 광학 분광계(130)로 안내하기 위해 사용될 수 있다.
이 목적을 위해, 광학 분광계(130)는, 물질(112)로부터 광을 수신하도록 그리고 그것을 구성 파장 신호의 스펙트럼으로 분리하도록 지정되는 분산 엘리먼트(134), 및 복수의 픽셀화된 센서를 포함할 수 있는 검출기 어레이(136)를 더 포함할 수 있는데, 각각의 픽셀화된 센서는 구성 파장 신호 - 각각의 구성 파장 신호는 각각의 구성 파장의 강도에 관련됨 - 중 하나의 적어도 일부를 수신하도록, 그리고 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하도록 적응된다. 대안으로서, 단일의 방사선 감응 영역을 갖는 단일의 검출기가 또한 실현 가능할 수 있다.
본원에서, 검출기 어레이(136)에 의해 포함되는 바와 같은 적어도 하나의, 바람직하게는 정확하게 하나의 픽셀화된 센서 - 여기서 각각의 강도 또는 진폭이 결정됨 - 에 단일의 파장 또는 좁은 파장 범위만이 충돌할 수 있도록, 분산 엘리먼트(134)는 물질(112)로부터 수신되는 광을 구성 파장 신호의 스펙트럼으로 분리하기 위해 광학 분광계(130)에서 사용된다. 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 분산 엘리먼트(134)는 회절 엘리먼트 또는 간섭 측정 엘리먼트일 수 있는데, 여기서 회절 엘리먼트는 프리즘 또는 광학 격자일 수 있고, 한편, 간섭 측정 엘리먼트는 간섭 필터, 특히 대역 통과 필터, 대역 제거 필터, 브래그 필터, 길이 가변 필터, 예컨대 선형 가변 필터, 패브리-페롯 간섭계 또는 마이켈슨 간섭계일 수 있다. 대안으로서, 광학 분광계(130)는 적어도 하나의 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR) 분광 광도계를 포함할 수 있는데, 여기서 광학 분광계(130)는 적어도 하나의 광대역 광원 및 마이켈슨 간섭계와 같은 적어도 하나의 간섭 측정 엘리먼트를 포함할 수 있다. FTIR 분광 광도계는 시간 의존 스펙트럼을 갖는 적어도 하나의 광 빔을 사용하여 오브젝트를 조명하도록 구성될 수 있다. 바람직하게는, FTIR 분광 광도계는 적어도 하나의 이동 미러 엘리먼트를 포함할 수 있는데, 미러 엘리먼트의 이동에 의해 광대역 광원(132)에 의해 생성되는 광 빔은 간섭 측정 엘리먼트에 의해 교대로 차단되고 투과될 수 있다. 광학 분광계는, 더구나, 미러 엘리먼트를 제어하도록 구성되는 적어도 하나의 마이크로 전자기계 시스템(MEMS)을 포함할 수 있다. 게다가, FTIR 분광 광도계는, 상이한 파장이 상이한 레이트에서 변조되도록 파장에 따라 광 빔을 변조하도록 구성될 수 있다.
게다가, 검출기 어레이(136)에 의해 포함되는 바와 같은 각각의 픽셀화된 센서는 물질(112)로부터 광을 수신하도록 지정되며 적어도 하나의 검출기 신호의 생성이 트리거될 수 있는 방식으로 분산 엘리먼트(134)에 의해 구성 파장 신호의 스펙트럼으로 분할되는 균일한 센서 영역을 포함할 수 있다. 우선적으로, 적어도 하나의 검출기 신호의 생성은 검출기 신호와 센서 영역의 조명의 방식 사이의 정의된 관계에 의해 통제될 수 있다. 본원에서, 센서 영역은 10 mm×1 mm 이하, 바람직하게는 2 mm×0.2 mm 이하, 더욱 바람직하게는 1 mm×0.1 mm 이하, 가장 바람직하게는 0.5 mm×0.05 mm 이하의 사이즈를 가질 수 있다. 조명시 적어도 하나의 검출기 신호를 생성하는 목적을 위해, 센서 영역은, 특히 최대 1.1 ㎛의 파장에 대한, 바람직하게는 실리콘(Si)으로부터 선택될 수 있는 방사선 감응 재료를 포함할 수 있다. 1.1 ㎛를 초과하는 파장의 경우, 방사선 감응 재료는, 특히 최대 1.7 ㎛의 파장에 대한 갈륨 안티몬화물(GaSb); 특히 최대 1.85 ㎛의 파장에 대한 게르마늄(Ge); 특히 최대 2.5 ㎛의 파장에 대한 인듐 갈륨 비화물(InGaAs); 특히 최대 3.5 ㎛ 파장에 대한 인듐 비화물(InAs); 특히 최대 3.5 ㎛의 파장에 대한 납 황화물(PbS); 특히 최대 5.5 ㎛의 파장에 대한 인듐 안티몬화물(InSb); 특히 최대 6 ㎛의 파장에 대한 납 셀렌화물(PbSe); 특히 최대 20 ㎛의 파장에 대한 수은 카드뮴 텔루르화물(MCT, HgCdTe), 최대 40 ㎛ 파장에 대한 황산 트리글리신(TGS), 및 최대 40 ㎛ 파장에 대한 중수소화 황산 트리글리신(DTGS) 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 그러나, 검출기 어레이(136)에서 사용되는 것에 대해 다른 재료도 또한 실현 가능할 수 있다.
도 1에서 추가로 묘사되는 바와 같이, 광학 분광계(130)는, 검출기 어레이(136)에 의해 제공되는 검출기 신호를 평가하는 것에 의해 소망되는 스펙트럼 정보를 결정하도록 지정되는 내부 평가 유닛(138)을 포함한다. 그러나, 평가 유닛(138)은 광학 분광계(130)와는 분리되는 또 다른 유닛으로서 또한 제공될 수 있다. 상기에서 정의되는 바와 같이, 용어 "평가 유닛"은, 그 스펙트럼이 기록된 물질(112)에 관련되는 소망되는 스펙트럼 정보를 결정하도록 구성되는 디바이스를 지칭하는데, 여기서 스펙트럼 정보는 검출기 어레이(136)에 의해 제공되는 바와 같은 검출기 신호를 평가하는 것에 의해 획득될 수 있다.
또한, 광학 분광계(130)는 여기서는 묘사되지 않는 또 다른 엘리먼트를 포함할 수 있다. 특히, 적어도 하나의 전달 엘리먼트(여기서는 묘사되지 않음)가 사용될 수 있는데, 여기서 전달 엘리먼트는, 바람직하게는 광학 도파관(128)으로부터, 예를 들면, 연결부(126)를 통해 광학 프로브(120)를 사용하는 것에 의해 물질(112)로부터 광을 수신하도록, 그리고 그것을 분산 엘리먼트(134)로 전달하도록, 그에 의해, 바람직하게는, 분산 엘리먼트(134) 상으로 광을 집중시키도록 설계된다. 바람직한 전달 엘리먼트의 예는 WO 2019/115594 A1, WO 2019/115595 A1, 또는 WO 2019/115596 A1에서 확인될 수 있다.
본 발명에 따르면, 모니터링 시스템(110)은 통신 시스템(140)을 더 포함하는데, 이것은 도 1에서 긴 파선(dashed line)(142)에 의해 포함되는 콘텐츠에 의해 개략적으로 나타내어진다. 그 곳에서 예시되는 바와 같이, 통신 시스템(140)은 클라우드 서버(144), 제1 서버(146), 제2 서버(148), 및 제3 서버(150)를 포함한다. 그 곳에서 추가로 묘사되는 바와 같이, 통신 시스템(140)은 하나 이상의 또 다른 제2 서버(148') 및 하나 이상의 또 다른 제3 서버(150')를 더 포함할 수 있는데, 여기서 제2 서버(148, 148')의 수는, 일반적으로, 제3 서버(150, 150')의 수와 동일하다. 짧은 파선에 의해 나타내어지는 바와 같이, 제2 서버(148, 148') 및 대응하는 제3 서버(150, 150') 둘 모두의 태스크를 수행할 수 있는 공통 서버(152, 152')가 단일의 유닛으로서 제공될 수 있다.
상기에서 이미 나타내어진 바와 같이, 각각의 서버(144, 146, 148, 150)는, 특히 본 발명에 따라, 결정적인 역할을 하도록 구성되고, 따라서, 광학 분광계(130)에 의해 획득되는 스펙트럼 정보의 프로세싱이, 본원에서 설명되는 바와 같이 특정한 양식으로 상이한 서버(144, 146, 148, 150) 사이에서 분산되는 것을 허용한다. 그 결과로서, 물질(112)의 모니터링을 위해 사용되는 스펙트럼 정보가 사용자에 의해 제공되는 반면, 스펙트럼 정보의 프로세싱은 스펙트럼 정보의 평가에 정통한 제1 인스턴스에 의해 수행되고, 사용자에 의해 소망되는 바와 같은 처리 데이터는 그것에 정통한 제2 인스턴스에 의해 생성된다. 결과적으로, 통신 시스템(140)은, 따라서, 스펙트럼 정보의 평가와 관련한 분산된 모범 사례, 및, 동시에, 소망되는 처리 데이터를 생성하도록 그리고 그들을 사용자에게 제공하도록 지정되는 자동 프로시져, 바람직하게는 완전 자동 프로시져 내에서 스펙트럼 정보의 프로세싱 동안 높은 데이터 보호 표준 하에서 데이터의 특정한 교환 둘 모두를 제공할 수 있다.
물질(112)을 모니터링하기 위해 사용될 수 있는 스펙트럼 정보는, 바람직하게는, 데이터 전송 유닛(154)에 의해 제2 서버(148)에 제공될 수 있다. 본원에서, 데이터 전송 유닛(154)은 광학 분광계(130)로부터의 스펙트럼 정보를 유선 접속 또는 무선 송신에서 제2 서버(148)로 송신하도록 지정될 수 있다. 이 목적을 위해, 데이터 전송 유닛(154)은, 바람직하게는, 범용 직렬 버스(USB) 또는 블루투스 대응 디바이스 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다. 도 1에서 추가로 도시되는 바와 같이, 광학 분광계(130), 데이터 전송 유닛(154) 및 제2 서버(148)는, 개략적으로 일점쇄선에 의해 개략적으로 나타내어지는 바와 같이, 단일의 유닛으로 또한 통합될 수 있다. 그러나, 다른 실시형태도 또한 실현 가능할 수 있다.
도 1에서 개략적으로 예시되는 바와 같이, 제1 서버(146)는, 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성되는 제1 통신 인터페이스(156)를 추가로 구비한다. 상기 및 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터는 캘리브레이션 모델을 생성하기 위해 클라우드 서버(144)에 의해 사용되는데, 여기서 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 양식으로 배열된다. 게다가, 각각의 제2 서버(148, 148')는 적어도 하나의 제2 통신 인터페이스(158, 158')를 구비하는데, 여기서 각각의 제2 통신 인터페이스(158, 158')는, 도 1에서 개략적으로 예시되는 바와 같이, 스펙트럼 정보를 클라우드 서버(144)에 직접적으로 제공하도록 구성될 수 있다. 제2 통신 인터페이스(158, 158')와 관련한 통신 경로에 대한 대안적인 구성이 도 2에서 나타내어진다. 상기 및 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 클라우드 서버(144)에서 유지되는 캘리브레이션 모델은 스펙트럼 정보에 적용되고, 그에 의해, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출된다. 게다가, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값은 제1 통신 인터페이스(156)를 사용하는 것에 의해 제1 서버(146)에 제공된다. 상기 및 하기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 제1 서버(146)는 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 바와 같은 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터를 결정하도록 추가로 구성된다. 게다가, 제1 서버(146)는 적어도 하나의 제3 통신 인터페이스(160, 160')를 추가로 구비하는데, 여기서 각각의 제3 통신 인터페이스(160, 160')는 처리 데이터를 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')에 제공하도록 구성된다. 본원에서, 통신 인터페이스(156, 158, 158', 160, 160') 중 임의의 하나는, 바람직하게는, 무선 양식으로 제공될 수 있지만; 그러나, 유선 접속 통신도 또한 실현 가능할 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, 제1 서버(146)는 제1 데이터 스토리지 디바이스(162)를 포함할 수 있는데, 여기서 제1 데이터 스토리지 디바이스(162)는, 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 클라우드 서버(144)에, 그리고 독립적으로, 제1 서버(146)에 의해 더 포함되는 제1 프로세싱 유닛(164)에 제공되기 위한 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 저장하도록 구성될 수 있다. 게다가, 제1 서버(146)는 제2 데이터 스토리지 디바이스(166)를 포함할 수 있는데, 여기서 제2 데이터 스토리지 디바이스(166)는 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')에 제공되기 위한 처리 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 게다가, 제1 서버(146)에 의해 포함되는 바와 같은 제1 프로세싱 유닛(164)은, 제1 데이터 스토리지 디바이스(162)에 의해 제공되는 바와 같은 기준 분석 데이터 및 기준 스펙트럼 정보뿐만 아니라 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 바와 같은 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터를 생성하도록 구성될 수 있다. 본원에서, 제1 데이터 스토리지 디바이스(162) 및 제2 데이터 스토리지 디바이스(166)는 도 1에서 파선에 의해 나타내어지는 바와 같이 단일의 데이터 스토리지 디바이스에 의해 포함될 수 있다. 그러나, 제1 서버(146)의 추가적인 배열도 또한 고려 가능할 수 있다.
게다가, 클라우드 서버(144) 및, 옵션 사항으로, 적어도 하나의 클라우드 데이터 스토리지 디바이스(168)는, 도 1에서 개략적으로 묘사되는 바와 같이, 클라우드(170)에서 요구시 이용 가능할 수 있다. 또한, 하나 이상의 또 다른 디바이스가 클라우드(170)의 인프라에 기여할 수 있다. 일반적으로, 클라우드 서버(144) 및 옵션 사항의 클라우드 데이터 스토리지 디바이스(168)는, 따라서, 제1 서버(146) 또는 제2 서버(148, 148')의 사용자 또는 오퍼레이터에 의한 직접적인 능동적 관리를 요구하지 않으면서, 컴퓨팅 파워 및 데이터 저장 용량을 각각 제공할 수 있다.
도 1에서 묘사되는 바와 같은 인프라에 기초하여, 본 발명에 의해 사용될 클라우드 서버(144)는 다음의 것을 하도록 구성된다
- 제1 서버(146)에 의해 제공되는 바와 같은 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 사용하는 것에 의해 캘리브레이션 모델 - 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함함 - 을 생성하는 것;
- 캘리브레이션 모델을 제1 서버에 의해 제공되는 바와 같은 스펙트럼 정보에 적용하고, 그에 의해, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되는 것;
- 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제1 통신 인터페이스를 통해 제1 서버(146)에 제공하는 것.
이 목적을 위해, 상이한 사람 및/또는 엔티티일 수 있는 서비스 제공자가 캘리브레이션 모델의 구조물을 제공할 수 있을 수 있다. 상기에서 나타내어지는 바와 같이, 캘리브레이션 모델은, 캘리브레이션 모델이 기초로 할 수 있는 하나 이상의 파라미터를 포함하는 구조물을 구비한다. 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같은, 적어도 하나의 파라미터는 회귀 값, 분류 값, 클러스터링 값, 감각 파라미터, 추출된 피쳐 중에서부터 선택될 수 있다.
도 1에 추가로 개략적으로 묘사되는 바와 같이, 제3 서버(150)는, 처리 데이터에 관련되는 적어도 하나의 정보의 아이템(174)을 사용자에게 디스플레이하도록 지정되는 사용자 인터페이스로서 역할을 할 수 있는 모니터(172)를 구동할 수 있다. 본원에서, 정보의 아이템(174)은 "오일 제거", "오일 보충"과 같은 평문 또는 이러한 종류의 정보를 나타내는 그래픽 심볼일 수 있다. 그 곳에서 추가로 예시되는 바와 같이, 모니터(172)는 제3 서버(150)에 의해 직접 구동될 수 있지만; 그러나, 모니터(172)는, 서버(150)에 의해 정보의 아이템(174)을 수신할 수 있는 퍼스널 컴퓨터에 의해 또한 포함될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 바람직하게는 스마트폰, 태블릿 또는 개인 휴대형 정보 단말 중 적어도 하나로부터 선택되는 이동 통신 디바이스(176)가 사용될 수 있는데, 여기서 이동 통신 디바이스는, 예컨대 이 목적을 위해 구성되는 특정한 애플리케이션("앱")을 적용하는 것에 의해, 적어도 하나의 정보의 아이템(174)을 사용자에게 제공하도록 구성될 수 있는 디스플레이를 포함한다. 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 라우드스피커(178)와 같은 음성 출력 디바이스는 적어도 하나의 정보의 아이템(174)을 사용자에게 제공하기 위해 사용될 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제3 서버(150)는, 예컨대 유선 접속 또는 무선 연결부(182)를 통해 직접적으로, 또는 예컨대 또 다른 프로세싱 디바이스(여기서는 묘사되지 않음)를 통해 간접적으로 처리 데이터를 처리 유닛(180)에 제공하도록 지정될 수 있다. 도 1에서 개략적으로 묘사되는 바와 같이, 처리 유닛(180)은 다음의 것 중 적어도 하나를 포함할 수 있다
- 추가적인 양의 액체(114)를 비축하도록 그리고 점선 화살표에 의해 나타내어지는 바와 같이, 액체의 일부를 리셉터클(116)에 제공할 수 있도록 지정될 수 있는 보관 컨테이너(184);
- 예를 들면, 밸브(190)에 개방 신호를 제공하는 것에 의해, 예컨대 추가적인 점선 화살표에 의해 나타내어지는 리셉터클로부터 사용된 액체(188)를 수용하도록 지정될 수 있는 폐기물 컨테이너(186);
- 액체(114)의 속성, 예를 들면, 액체(114)의 점도를 변경하기 위해, 특히, 예컨대 리셉터클(116)의 벽(122) 및/또는 저부(124)를 통해, 액체(114)를 냉각 또는 가열시키는 것에 의해, 리셉터클(116)에 의해 포함되는 바와 같은 액체(114)의 온도를 변경할 수 있도록 지정될 수 있는 온도 제어 유닛(192).
그러나, 상기의 설명 또는 다른 것에서 나타내어지는 것들과 같은 또 다른 종류의 처리 유닛(180)도 또한 고려 가능할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 제3 서버(150)는 처리 데이터를 적어도 하나의 시뮬레이션 시스템(여기서는 묘사되지 않음)에 제공하도록 지정될 수 있는데, 여기서 시뮬레이션 시스템은 제3 서버(150) 또는 추가적인 프로세싱 디바이스(여기서는 묘사되지 않음) 중 적어도 하나에 의해 포함될 수 있다. 시뮬레이션 시스템에 대한 추가적인 세부 사항에 대해서는, 상기의 설명에 대한 참조가 이루어질 수 있다.
도 1에서 추가로 묘사되는 바와 같이, 추가 서버(198)는, 추가 인터페이스(199)와 함께, 제1 서버(146)에 의해 제공되는 바와 같은 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 사용하는 것에 의해 캘리브레이션 모델을 생성하는, 제2 서버(148, 148')에 의해 제공되는 바와 같은 스펙트럼 정보에 캘리브레이션 모델을 적용하고, 그에 의해, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 추출하는, 그리고 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값을 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 제1 서버(146)에 제공하는 동작을 클라우드 서버(144) 내에서 수행하도록 지정되는 도 1에서 나타내어지는 바와 같은 인프라를 클라우드 서버(144) 내에서 생성 및 유지하기 위해 사용될 수 있다.
상기에서 나타내어지는 바와 같이, 도 2는 제2 통신 인터페이스(158, 158')와 관련한 통신 경로에 대한 대안적인 구성을 예시한다. 통신 시스템(140)에 대한 대안적인 구성을 포함하는 본 발명에 따른 모니터링 시스템(110)의 이러한 또 다른 바람직한 실시형태에서, 각각의 제2 서버(148, 148')에 의해 포함되는 바와 같은 각각의 제2 통신 인터페이스(158, 158')는, 도 2에서 개략적으로 예시되는 바와 같이, 스펙트럼 정보를 클라우드 서버(144)에 간접적으로 제공하도록 구성될 수 있다. 이 목적을 위해, 각각의 제2 통신 인터페이스(158, 158')는 제1 서버(146)를 대상으로 할 수 있는데, 그 제1 서버는, 이 바람직한 실시형태에서, 각각의 제2 통신 인터페이스(158, 158')로부터 스펙트럼 정보를 수신하도록 그리고 제4 통신 인터페이스(194)를 사용하는 것에 의해 그것을 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성될 수 있고, 제4 통신 인터페이스는, 후속하여, 스펙트럼 정보를 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성될 수 있다.
본원에서, 스펙트럼 정보는 스펙트럼 정보에 어떠한 애플리케이션도 적용하지 않고 단순히 제4 통신 인터페이스(194)로 재지향될 수 있다. 그러나, 도 2에서 추가로 묘사되는 바와 같이, 제1 서버(146)는, 또한, 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같은 양식으로 스펙트럼 정보를 변경하도록 구성될 수 있는 제2 프로세싱 유닛(196)을 포함할 수 있다.
모니터링 시스템(110)의, 특히 도 2에서 개략적으로 묘사되는 바와 같은 통신 시스템(140)의 또 다른 실시형태와 관련한 추가적인 세부 사항에 대해서는, 도 1에서 예시되고 상기에서 설명되는 바와 같은 실시형태의 설명에 대한 참조가 이루어질 수 있다.
도 3은 물질(112)에 관련되는 광학 신호를 측정하도록 지정되는 광학 프로브(120)의 바람직한 예시적인 실시형태를 예시한다. 그 곳에서 개략적으로 묘사되는 바와 같이, 광학 프로브(120)는 제1 튜브(212) 및 제2 튜브(214)가 부착되는 마운트(210)를 포함할 수 있다. 이 목적을 위해, 나사(216, 218)가 사용될 수 있다. 그러나, 다른 종류의 부착도 또한 실현 가능할 수 있다. 본원에서, 마운트(210)는, 바람직하게는, 강성의 마운트일 수 있고, 따라서 광학 프로브(120)에 소망되는 안정성을 제공할 수 있고, 한편, 튜브(212, 214) 중 적어도 하나는, 바람직하게는, 가요성 튜브일 수 있고, 따라서, 손상의 위험성을 감소시키기 위해, 거친 환경에서, 예컨대 액체(114)에서, 특히 뜨거운 튀김 오일에서, 또는 분말, 과립 또는 벌크 재료를 포함하는 볼륨에서 사용될 수 있는 소정 레벨의 유연성을 튜브(212, 214)에 제공할 수 있다. 예로서, 중합된 오일 증가, 튀김 식품 또는 다른 소스로부터 유래하는 입자, 또는 튀김 식품 또는 다른 소스로부터 생성되는 증기의 기포에 기인하는 광의 방해가 가능한 한 방지될 수 있는 양식으로 광학 프로브(120)를 설계하는 것이 유리할 수 있다.
대안적으로 또는 추가적으로, 광학 프로브(120)는, 열악한 환경 내에서 광학 프로브(120)의 수명을 증가시킬 수 있을 수 있는 선택된 속성을 갖는 커버를 포함할 수 있다. 특히, 광학 프로브(120) 또는 그 적어도 일부, 특히 튜브(212, 214)의 표면은, 바람직하게는, 광학 프로브(120)의 표면 상에서, 물질(112), 예컨대 액체(114), 특히 뜨거운 튀김 오일 또는 그들의 하나 이상의 열화 산물의 접착을 방해하도록 지정될 수 있는 접착 방지 표면일 수 있다. 이 목적을 위해, 바람직하게는, 플루오로폴리머 코팅, 예컨대 NIR 영역에서의 자신의 유리한 투명도에 기인하여 선호되는 폴리테트라플루오로에틸렌(Teflon®), 또는 플루오린화(폴리)-실란; Kevlar®(케블라)와 같은 폴리아미드 코팅; 세라믹 코팅; 또는 예컨대 『John T. Simpson 등등의, Rep. Prog. Phys. 78, 086501, 2015』에 의해 설명되는 (초)소수성 코팅이 사용될 수 있다. 그러나, 상이한 종류의 커버가 또한 고려 가능할 수 있다.
바람직한 실시형태에서, 광학 프로브(120)는 투과율, 트랜스플렉션 또는 반사 지오메트리 중 적어도 하나에서 광학 측정을 위해 사용될 수 있는 셋업을 포함할 수 있다. 도 3에서 도시되는 바와 같이, 투과율 지오메트리는, 모니터링될 물질(112)이 액체(114), 구체적으로, 튀김 오일, 가스, 분말, 또는 과립 중 적어도 하나를 포함하는 경우 특히 바람직할 수 있다. 본원에서, 투과율 지오메트리에 대한 셋업은, 바람직하게는, 특히 0.5 mm, 바람직하게는 1 mm, 더욱 바람직하게는 2 mm 내지 20 mm, 바람직하게는 8 mm, 더욱 바람직하게는 5 mm의, 모니터링될 물질(112)의 층의 두께(d)를 통해 광을 안내하도록 지정될 수 있다. 도 3의 예시적인 실시형태에서, 광학 측정의 위치는 모니터링될 물질(112)의 층의 두께를 정의하는 마운트(210)의 갭(220)에 의해 제공된다. 그러나, 모니터링될 물질(112)이 벌크 재료를 포함하는 경우, 감쇠된 전반사 지오메트리와 같은 반사 지오메트리가 더욱 바람직할 수 있다.
도 3에서 묘사되는 바와 같은 바람직한 실시형태에서, 투과율 지오메트리에서 광학 측정을 위해 지정되는 광학 프로브(120)에 대한 셋업에서, 제1 튜브(212)는 제1 연결부(222)를 수용하도록 지정되고 한편 제2 튜브(214)는 제2 연결부(224)를 수용하도록 지정된다. 본원에서, 제1 연결부(222)는, 광학적 측정 위치에서 광학 프로브(120)에 의해 측정되는 광학 신호를 안내하기 위해 광학 측정 위치와 광학 분광계(130) 사이에서 제공되고, 한편, 제2 연결부(224)는, 광을 광학 측정의 위치로 안내하기 위해 광원(132)과 광학 측정의 위치 사이에서 제공된다. 본원에서, 연결부(222, 224)는, 바람직하게는, 유선 접속 연결부, 특히 광학 도파관일 수 있지만, 그러나, 대안적으로 또는 추가적으로, 무선 연결부가 또한 사용될 수 있다. 연결부(222, 224)는 도 3에서 예시적으로 예시되는 바와 같이 적응된 밀봉부(226) 및 대응하는 커플링(228)을 사용하는 것에 의해 도 1 및 도 2와 관련하여 상기에서 언급되는 바와 같이 연결부(126)의 분기에 부착될 수 있다. 그러나, 다른 종류의 부착이 또한 고려 가능할 수 있다.
또한, 광학 프로브(120)는, 광학 분광계(130)를 사용하는 것에 의해 획득되는 적어도 하나의 물질(112)에 대한 적어도 하나의 단편의 정보 외에, 그것에 추가로 관련되는 적어도 하나의 물질(112)의 추가적인 물질 관련 정보를 측정하도록 지정될 수 있는 추가 센서(여기서는 묘사되지 않음)를 포함할 수 있다. 본원에서, 추가적인 물질 관련 정보는, 바람직하게는, 다음의 것 중 적어도 하나로부터 선택될 수 있다: 온도, 밀도, 플럭스, 전도도, 점도, 전자기장, 유전 상수, 굴절률, 형광, 인광, 자화 값, pH 값, 완충 능력, 산가 또는 제타 전위. 그러나, 또 다른 종류의 추가적인 물질 관련 정보도 또한 실현 가능할 수 있다. 본원에서, 추가 센서는, 바람직하게는, 마운트(210)에 부착될 수 있는데, 여기서 전력 공급부 또는 데이터 판독을 위한 도선은, 바람직하게는, 제1 튜브(212) 및 제2 튜브(214) 중 적어도 하나를 통해 안내될 수 있다. 또한, 광학 프로브(120)에 부착될 수 있는 추가적인 엘리먼트가 고려 가능하다.
도 1 또는 도 2에서 도시되는 바와 같은 본 발명에 따른 모니터링 시스템(110)의 바람직한 예시적인 실시형태와는 별개로, 모니터링 시스템(110)의 또 다른 실시형태가 또한 고려 가능할 수 있다는 것이 여기서 나타내어진다.
도 4는 물질(112)의 현장 모니터링을 위한 컴퓨터 구현 방법(310)을, 고도로 개략적인 양식으로, 예시하는데, 여기서 물질(112)의 현장 모니터링을 위한 방법(310)은 통신 시스템(140)을 동작시키기 위한 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. 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 각각의 기준 샘플은 모니터링될 물질(112)을 포함하는데, 여기서 기준 분석 데이터는 각각의 기준 샘플에 할당된다. 이 목적을 위해, 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼은, 특히, 바람직하게는 동일한 온도에서, 물질(112)의 현장 모니터링을 위한 동일한 타입의 시스템(110)을 사용하여 적어도 하나의 광학 기준 샘플을 측정하는 것에 의해 획득될 수 있다. 대안으로서, 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼은 광학 분광계(130) 또는 광학 프로브(120) 중 적어도 하나의 공지된 온도 효과 또는 공지된 편차 중 적어도 하나에 대해 조정될 수 있다. 게다가, 기준 스펙트럼 정보는, 기준 획득 단계(314)에서, 적어도 하나의 기준 샘플의 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼으로부터 유도되고, 바람직하게는, 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 클라우드 서버(144)에 제공되기 위해 제1 서버(146)의 제1 데이터 스토리지 디바이스(162)에서 기준 분석 데이터와 함께 저장된다.
단계 (ii)에 따른 획득 단계(316)에서, 물질(112)의 적어도 하나의 광학 스펙트럼은, 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 광학 분광계(130)에 의해, 바람직하게는 광학 프로브(120)를 사용하는 것에 의해 현장에서 획득된다. 본원에서, 소망되는 스펙트럼 정보는 물질(112)의 적어도 하나의 광학 스펙트럼으로부터 유도된다.
단계 (iii)에 따른 동작 단계(318)에서, 통신 시스템(140)을 동작시키기 위한, 바람직하게는 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이 통신 시스템(140)을 동작시키기 위한 방법(312)의 단계가 수행된다.
본원에서, 단계 a)에 따른 참조 단계(320)에서, 제1 서버(146)에 의해 제공되는 바와 같은 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보는, 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 클라우드 서버(144)로 안내된다. 상기에서 나타내어지는 바와 같이, 클라우드 서버(144) 또는 적어도 하나의 클라우드 데이터 스토리지 디바이스(168) 중 적어도 하나는, 특히 다음 단계 b)에서의 나중의 사용을 위해, 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장 용량으로서 사용될 수 있다.
단계 b)에 따른 캘리브레이팅 단계(322)에서, 참조 단계(320)에서 클라우드 서버(144)에 제공되는 바와 같은 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 사용하는 것에 의해 클라우드 서버(144)에서 캘리브레이션 모델이 생성된다. 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함하는 데, 그 중 둘은, 바람직하게는, 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 바와 같은 컴퓨팅 파워를 사용하는 것에 의해 결정될 수 있고, 필요로 되는 경우, 특히 다음 단계 c)에서의 나중의 사용을 위해, 클라우드 서버(144) 또는 적어도 하나의 클라우드 데이터 스토리지 디바이스(168) 중 적어도 하나에서 저장될 수 있다.
단계 c)에 따른 제공 단계(324)에서, 스펙트럼 정보는 적어도 하나의 제2 서버(158, 158')로부터 클라우드 서버(144)로 제공된다. 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같이, 스펙트럼 정보는 각각의 제2 서버(148, 148')에 의해 제공되는데, 스펙트럼 정보는, 그곳으로부터, 도 1에서 개략적으로 묘사되는 바와 같이 적어도 하나의 제2 통신 인터페이스(158, 158')를 경유하는 직접 경로 상에서, 또는 도 2에서 개략적으로 묘사되는 바와 같이 적어도 하나의 제2 통신 인터페이스(158, 158'), 제1 서버(146), 및 제4 통신 인터페이스(194)를 수반하는 간접 경로 상에서 클라우드 서버(144)로 안내될 수 있다. 간접 경로에서, 스펙트럼 정보는, 스펙트럼 정보에 대해 임의의 애플리케이션을 적용한 상태에서 또는 스펙트럼 정보에 대해 어떠한 애플리케이션도 적용하지 않은 상태에서, 제1 서버(146)를 통과할 수 있다. 상기에서 이미 설명된 바와 같이, 스펙트럼 정보는, 특히 다음 단계 d)에서의 즉시 사용을 위해, 바람직하게는 클라우드 서버(144)에 저장될 수 있다. 그러나, 스펙트럼 정보는 적어도 하나의 클라우드 데이터 스토리지 디바이스(168)에 또한 저장될 수 있다.
단계 d)에 따른 파라미터화 단계(326)에서, 캘리브레이션 모델은 클라우드 서버(144)에서 스펙트럼 정보에 적용된다. 이러한 방식으로, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값은, 바람직하게는 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 바와 같은 컴퓨팅 파워를 사용하는 것에 의해, 특정한 스펙트럼 정보로부터 추출되며, 그 목적을 위해, 클라우드 서버(144) 또는, 바람직하게는, 적어도 하나의 클라우드 데이터 스토리지 디바이스(168) 중 적어도 하나에 저장되는, 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보가 사용된다. 바람직하게는, 특정한 스펙트럼 정보로부터 추출되는 바와 같은 적어도 하나의 파라미터는, 특히 다음 단계 e)에서의 즉시 사용을 위해, 클라우드 서버(144)에 저장될 수 있다.
단계 e)에 따른 공급 단계(328)에서, 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값은 제1 통신 인터페이스(156)를 사용하는 것에 의해, 바람직하게는 클라우드 서버(144)로부터 직접적으로 제1 서버(146)에 공급된다. 상기에서 이미 나타내어진 바와 같이, 제1 서버(146)는, 바람직하게는, 제1 프로세싱 유닛(164)을 포함할 수 있는데, 여기서 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값은, 바람직하게는, 특히 다음 단계 f)에서의 즉시 사용을 위해 저장될 수 있다.
단계 f)에 따른 결정 단계(330)에서, 처리 데이터는, 클라우드 서버(144)에 의해 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 제1 서버(146)로 제공되는 바와 같은 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값 및, 바람직하게는, 제1 데이터 스토리지 디바이스(162)에 의해 제공되는 바와 같은 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 사용하는 것에 의해, 바람직하게는 제1 서버(146)에서, 결정된다. 이 목적을 위해, 제1 프로세싱 유닛(164)은, 바람직하게는, 상기에서 이미 나타내어진 바와 같이 사용될 수 있다.
단계 g)에 따른 정보 단계(332)에서, 처리 데이터는 제1 서버(146)로부터 적어도 하나의 제3 통신 인터페이스(160, 160')를 통해 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')로 제공된다. 이 목적을 위해, 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')는, 처리 데이터에 관련되는 적어도 하나의 정보의 아이템(174)을 사용자에게 디스플레이하도록 지정되는 사용자 인터페이스로서 역할을 할 수 있는 모니터(172)를 구동할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 이동 통신 디바이스(176)는 사용자 인터페이스로서 역할을 할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 라우드스피커(178)는 음향 방식으로 사용자에게 적어도 하나의 정보의 아이템(174)을 제공할 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')는 예컨대 도 1 및 도 2에서 개략적으로 묘사되는, 상기에서 더욱 상세하게 설명되는 바와 같은 처리 유닛(180)에 처리 데이터를 제공하도록 지정될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')는 상기에서 설명되는 바와 같은 적어도 하나의 시뮬레이션 시스템에 처리 데이터를 제공하도록 지정될 수 있다.
단계 (iv)에 따른 프로세싱 단계(334)에서, 물질(112)은, 따라서, 사용자 또는 처리 유닛(180) 중 적어도 하나에 의해 처리 데이터에 따라 처리된다.
참조 번호의 목록
110
모니터링 시스템
112
물질
114
액체
116
리셉터클
118
액체 레벨
120
광학 프로브
122
벽
124
저부
126
연결부
128
광학 도파관
130
광학 분광계
132
광원
134
분산 엘리먼트
136
검출기 어레이
138
평가 유닛
140
통신 시스템
142
긴 파선
144
클라우드 서버
146
제1 서버
148
제2 서버
150
제3 서버
152
쌍
154
데이터 전송 유닛
156
제1 통신 인터페이스
158
제2 통신 인터페이스
160
제3 통신 인터페이스
162
제1 데이터 스토리지 디바이스
164
제1 프로세싱 유닛
166
제2 데이터 스토리지 디바이스
168
클라우드 데이터 스토리지 디바이스
170
클라우드
172
모니터
174
정보의 아이템
176
이동 통신 디바이스
178
라우드스피커
180
처리 유닛
182
연결부
184
보관 컨테이너
186
폐기물 컨테이너
188
사용된 액체
190
밸브
192
온도 제어 유닛
194
제4 통신 인터페이스
196
제2 프로세싱 유닛
198
추가 서버
199
추가 인터페이스
210
마운트
212
제1 튜브
214
제2 튜브
216
나사
218
나사
220
갭
222
제1 연결부
224
제2 연결부
226
밀봉부
228
커플링
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
참조 단계
322
캘리브레이팅 단계
324
제공 단계
326
파라미터화 단계
328
공급 단계
330
결정 단계
332
정보 단계
334
처리 단계
Claims (15)
- 통신 시스템(140)으로서,
상기 통신 시스템(140)은 클라우드 서버(144), 제1 서버(146), 적어도 하나의 제2 서버(148, 148'), 및 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')를 포함하고;
상기 제1 서버(146)는 기준 분석 데이터 및 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 상기 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성되는 제1 통신 인터페이스(156)를 더 구비하고;
각각의 제2 서버(148, 148')는 적어도 하나의 물질(112)에 관련되는 스펙트럼 정보를 상기 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성되는 제2 통신 인터페이스(158, 158')를 구비하고;
상기 클라우드 서버(144)는,
- 상기 제1 서버(146)에 의해 제공되는 상기 기준 분석 데이터 및 상기 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 상기 기준 스펙트럼 정보를 사용하는 것에 의해 캘리브레이션 모델 - 상기 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함함 - 을 생성하도록;
- 상기 캘리브레이션 모델을 상기 제2 서버(148, 148')에 의해 제공되는 상기 적어도 하나의 물질(112)에 관련되는 상기 스펙트럼 정보에 적용하고, 그에 의해, 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되도록;
- 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 상기 적어도 하나의 값을 상기 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 상기 제1 서버(146)에 제공하도록 구성되고;
상기 제1 서버(146)는 또한 상기 클라우드 서버(144)에 의해 제공되는 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 상기 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터를 결정하도록 구성되되, 상기 처리 데이터는 상기 적어도 하나의 물질(112)의 제안된 처리에 관련되는 적어도 하나의 단편(piece)의 데이터를 포함하고;
상기 제1 서버(146)는 적어도 하나의 제3 통신 인터페이스(160, 160')를 더 구비하되, 각각의 제3 통신 인터페이스는 상기 처리 데이터를 상기 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')에 제공하도록 구성되는, 통신 시스템(140). - 제1항에 있어서,
상기 제2 통신 인터페이스(158, 158')는 상기 스펙트럼 정보를 상기 클라우드 서버(144)에 직접적으로 또는 간접적으로 제공하도록 구성되되, 상기 스펙트럼 정보는, 상기 스펙트럼 정보를 상기 제1 서버(146)에 제공하는 것에 의해 상기 클라우드 서버(144)에 간접적으로 제공되고, 상기 제1 서버(146)는 상기 스펙트럼 정보를 상기 제1 서버로부터 상기 클라우드 서버(144)에 제공하도록 구성되는 제4 통신 인터페이스를 더 구비하는, 통신 시스템(140). - 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 제3 서버(150, 150')는 상기 처리 데이터에 관련되는 정보의 적어도 하나의 아이템을 사용자에게 디스플레이하도록 지정되는 사용자 인터페이스를 포함하거나 또는 구동하는, 통신 시스템(140). - 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제3 서버(150, 150')는 상기 처리 데이터를 처리 유닛(180) 또는 시뮬레이션 시스템 중 적어도 하나에 제공하도록 지정되는, 통신 시스템(140). - 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제2 서버(148, 148') 및 상기 제3 서버(150, 150')는 단일의 유닛으로 통합되는, 통신 시스템(140). - 적어도 하나의 물질(112)의 현장(in-situ) 모니터링을 위한 모니터링 시스템(110)으로서,
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 통신 시스템(140);
- 광학 분광계(130) - 상기 광학 분광계(130)는
상기 적어도 하나의 물질(112)에 관련되는 스펙트럼 정보를 획득하도록;
상기 스펙트럼 정보를 적어도 하나의 서버에 제공하도록
지정됨 - 를 포함하는, 모니터링 시스템(110). - 제6항에 있어서,
상기 광학 분광계(130)는 상기 적어도 하나의 물질(112)에 관련되는 상기 스펙트럼 정보를 상기 통신 시스템(140)에 의해 포함되는 적어도 하나의 제2 서버(148, 148')에 제공하도록 지정되는, 모니터링 시스템(110). - 제6항 또는 제7항에 있어서,
- 상기 적어도 하나의 물질(112)의 적어도 일부를 조명하도록 지정되는 적어도 하나의 광원(132);
- 상기 적어도 하나의 물질(112)에 관련되는 광학 신호를 측정하도록 지정되는 광학 프로브(120);
- 상기 측정된 광학 신호를 상기 광학 분광계(130)로 안내하도록 지정되는 상기 광학 프로브(120)와 상기 광학 분광계(130) 사이의 제1 연결부(126, 222);
- 광을 상기 광학 프로브(120)로 안내하도록 지정되는 상기 광원(132)과 상기 광학 프로브(120) 사이의 제2 연결부(126, 224);
- 상기 광학 분광계(130)와 상기 제2 서버(148, 148') 사이의 연결을 위해 지정되는 데이터 전송 유닛(154)
중 적어도 하나를 더 포함하는, 모니터링 시스템(110). - 제8항에 있어서,
상기 제2 서버(148, 148'), 상기 광학 분광계(130) 및 상기 데이터 전송 유닛(154)은 단일의 유닛으로 통합되는, 모니터링 시스템(110). - 제8항 또는 제9항에 있어서,
상기 제1 연결부(126, 222) 및 상기 제2 연결부(126, 224) 중 적어도 하나는 광학 도파관(128)을 포함하는, 모니터링 시스템(110). - 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광학 프로브(120)는 투과율 지오메트리, 트랜스플렉션(transflexion) 지오메트리, 또는 반사 지오메트리 중 적어도 하나에 대한 셋업을 포함하는, 모니터링 시스템(110). - 통신 시스템(140)을 동작시키기 위한 컴퓨터 구현 방법(310)으로서,
상기 통신 시스템(140)은 클라우드 서버(144), 제1 서버(146), 적어도 하나의 제2 서버(148, 148'), 및 적어도 하나의 제3 서버(150, 150')를 포함하고, 상기 방법(310)은:
a) 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보 및 기준 분석 데이터를 상기 제1 서버(146)로부터 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 상기 클라우드 서버(144)에 제공하는 단계;
b) 상기 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 상기 기준 스펙트럼 정보 및 상기 기준 분석 데이터를 사용하는 것에 의해 상기 클라우드 서버(144)에서 캘리브레이션 모델 - 상기 캘리브레이션 모델은 적어도 하나의 파라미터를 포함함 - 을 생성하는 단계;
c) 적어도 하나의 물질(112)에 관련되는 스펙트럼 정보를 상기 제2 서버(148, 148')로부터 제2 통신 인터페이스(158, 158')를 통해 상기 클라우드 서버(144)에 제공하는 단계;
d) 상기 클라우드 서버(144)의 상기 캘리브레이션 모델을 상기 적어도 하나의 물질(112)에 관련되는 상기 스펙트럼 정보에 적용하고, 그에 의해, 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 적어도 하나의 값이 추출되는 단계;
e) 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 상기 적어도 하나의 값을 상기 제1 통신 인터페이스(156)를 통해 상기 제1 서버(146)에 제공하는 단계;
f) 상기 클라우드 서버(144)에 의해 상기 제1 서버(146)에 제공되는 상기 적어도 하나의 파라미터에 대한 상기 적어도 하나의 값을 사용하는 것에 의해 처리 데이터 - 상기 처리 데이터는 상기 적어도 하나의 물질(112)의 제안된 처리에 관련되는 적어도 하나의 단편의 데이터를 포함함 - 를 결정하는 단계;
g) 상기 처리 데이터를 상기 제1 서버(146)로부터 제3 통신 인터페이스(160, 160')를 통해 상기 제3 서버(150, 150')에 제공하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 구현 방법(310). - 제12항에 있어서,
상기 스펙트럼 정보는 상기 클라우드 서버(144)에 직접적으로 또는 간접적으로 제공되되, 상기 스펙트럼 정보는, 상기 스펙트럼 정보를 상기 제1 서버(146)에 제공하는 것 및 상기 스펙트럼 정보를 상기 제1 서버(146)에 의해 더 포함되는 제4 통신 인터페이스를 통해 상기 제1 서버(146)로부터 상기 클라우드 서버(144)에 제공하는 것에 의해, 상기 클라우드 서버(144)에 간접적으로 제공되는, 컴퓨터 구현 방법(310). - 적어도 하나의 물질(112)의 현장 모니터링을 위한 컴퓨터 구현 방법(312)으로서,
상기 방법(312)은:
(i) 적어도 하나의 기준 샘플 - 각각의 기준 샘플은 모니터링될 상기 적어도 하나의 물질(112)을 포함하고, 기준 분석 데이터가 각각의 기준 샘플에 할당됨 - 의 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼을 획득하고, 상기 적어도 하나의 광학 기준 스펙트럼으로부터 상기 적어도 하나의 기준 샘플을 참조하는 기준 스펙트럼 정보를 유도하는 단계;
(ii) 상기 적어도 하나의 물질(112)의 적어도 하나의 광학 스펙트럼을 현장에서 획득하고, 상기 적어도 하나의 광학 스펙트럼으로부터 상기 적어도 하나의 물질(112)에 관련되는 스펙트럼 정보를 현장에서 유도하는 단계;
(iii) 통신 시스템(140)을 동작시키기 위한 상기 컴퓨터 구현 방법(310)에 관련이 있는 제12항 또는 제13항에 따른 상기 방법(310)의 단계들을 수행하는 단계;
(iv) 상기 처리 데이터에 따라 상기 적어도 하나의 물질(112)을 처리하는 단계를 포함하는, 컴퓨터 구현 방법(312). - 제14항에 있어서,
상기 처리 데이터에 관련되는 정보의 적어도 하나의 아이템은 사용자 인터페이스를 통해 사용자에게 디스플레이되는 것, 또는 처리 유닛(180) 또는 시뮬레이션 시스템 중 적어도 하나에 제공되는 것 중 적어도 하나인, 컴퓨터 구현 방법(312).
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