KR20220163748A - 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템 - Google Patents
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Abstract
본발명은 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템에 관한 것으로, 공기 유입구(10)와 공기 유출구(50)가 설치되어 먼지가 유입 및 유출되어 미세먼지를 측정하는 함체(100)의 내부에 미세먼지 측정용 미세먼지 센서인 광산란 센서(20)와; 제로에어를 주입하여 상기 광산란센서 및 함체(100)내 먼지를 청소하는 제로 에어 서플라이(30);가 설치되는 것으로,
본발명은 운행중인 지하철뿐만 아니라 터널과 같이 미세먼지가 농도가 높고 인적자원을 상시 투입하기 어려운 공간에도 적합하며, 고순도가스인 제로에어를 주입하여 장비를 자동 세척이 가능하게 하므로 센서 등 장비의 고장을 예방하며 장비 내구성을 올릴 수 있으며 자동 보정으로 정확한 미세먼지 값등의 공기질 상태를 유지할 수 있으며, 3개의 센서로 측정된 평균 데이터값을 표출, 열악한 터널 내 미세먼지량을 안정되게 측정하는 현저한 효과가 있다.
본발명은 운행중인 지하철뿐만 아니라 터널과 같이 미세먼지가 농도가 높고 인적자원을 상시 투입하기 어려운 공간에도 적합하며, 고순도가스인 제로에어를 주입하여 장비를 자동 세척이 가능하게 하므로 센서 등 장비의 고장을 예방하며 장비 내구성을 올릴 수 있으며 자동 보정으로 정확한 미세먼지 값등의 공기질 상태를 유지할 수 있으며, 3개의 센서로 측정된 평균 데이터값을 표출, 열악한 터널 내 미세먼지량을 안정되게 측정하는 현저한 효과가 있다.
Description
본발명은 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 운행중인 지하철뿐만 아니라 터널과 같이 미세먼지가 농도가 높고 인적자원을 상시 투입하기 어려운 공간에도 적합하며, 불순물을 제거한 고순도에어인 표준에어(일명 제로에어)를 주입하여 장비를 자동 세척이 가능하게 하므로 센서 등 장비의 고장을 예방하며 장비 내구성을 올릴 수 있으며 자동 보정으로 정확한 미세먼지 값등의 공기질 상태를 유지할 수 있으며, 3개의 센서로 측정된 평균 데이터값을 표출, 열악한 터널 내 미세먼지량을 안정되게 측정하는 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안 미세먼지는 국민의 관심사가 되었고 불안의 대상이 되고 있는 실정이다. 서울 지하철 터널 구간의 초미세먼지 농도 평균은 높으며 스크린 도어로 터널 내 초 미세먼지 유입을 많이 차단하였지만 여전히 스크린도어의 윗부분과 환풍시설로 많이 유입되고 있다. 지하구간이 많을 수밖에 없는 도시철도의 특성상, 장시간 지하철을 이용하는 시민들의 경우 자신의 건강과 직결될 있는 지하구간에 대한 실시간 미세먼지의 오염도에 대해서 많은 관심이 있을 수 밖에 없으며, 지하철역사 미세먼지에 대한 정보를 인터넷을 통해 실시간으로 제공하여 시민들의 알권리에 대한 충족과 불안감의 해소가 필요한 시점이다.
종래특허기술의 일례로서 등록특허공보 등록번호 10-1988292호에는
지하철 역내의 공기를 유입하는 제 1 공기유입관(200) 및 상기 제 1 공기유입관(200)과 연결된 제 1 공기배출관(210);
상기 제 1 공기유입관(200)과 연결되어 유입된 상기 공기의 일부를 샘플링하는 제 1 공기이송관(220);
제 1 공기이송관(220)과 연결되어 샘플링된 공기내의 미세먼지 농도를 측정하는 미세먼지센서(160);
일측이 상기 미세먼지센서(160)와 연결된 제 2 공기이송관(230);
상기 제 2 공기이송관(230)의 타측에 연결된 이산화탄소센서(120) 및 일산화탄소센서(130);
상기 지하철 역내로 지하철이 진입하는지 여부를 판단하는 진입판단수단; 및
상기 진입판단수단의 판단결과에 기초하여 상기 미세먼지 농도를 저장하는 제어부(260);를 포함하고, 상기 제어부(260)는 상기 이산화탄소센서(120)의 출력신호에 기초하여 상기 지하철 역내의 이용객 수를 추정하고, 상기 미세먼지센서(160)에 의해 측정된 미세먼지농도에 기초하여 외부공기의 유입 여부를 더 판단하는 것을 특징으로 하는 지하철 역내 미세먼지 농도 측정장치가 공개되어 있다.
또한 공개특허공보 공개번호 10-2016-0101487호에는 지하철 터널 내 설치 및 실시간 측정 가능한 실내 공기 모니터링 시스템 및 이를 이용한 실내
공기 모니터링 방법이 공개되어 있다.
미세먼지 측정법은 중량법, 베타선 측정법, 광산란법으로 크게 3가지로 나눌 수 있는데 현재 대기 오염 공정 시험 기준법이 제정된 방식은 중량법과 베타선 측정법이 있다.
공정시험기준법이 있는 방식은 정확한 방식이나 비용과, 크기에 제약이 커서 터널과 같이 공간이 협소하며 빅데이터를 수집하기에 비용적 부담이 크다.
지하철 터널 특성상 장비를 자주 점검할 수 없으며 실시간 측정이 가능해야함. 그리고 크기가 작고 설치가 용이하며 빅데이터를 위해 여러 곳 설치를 위해 비용이 저렴한 광산란법이 가장 적합하다. 그러나 기존 광산란법은 소형화가 가능하며 실시간 측정이 가능하다는 장점이 있으나 정밀도가 떨어지며 장비내 쌓인 먼지 때문에 유지관리가 어려운 단점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 운행중인 지하철뿐만 아니라 터널과 같이 미세먼지가 농도가 높고 인적자원을 상시 투입하기 어려운 공간에도 적합하며, 고순도가스인 제로에어를 주입하여 장비를 자동 세척이 가능하게 하므로 센서 등 장비의 고장을 예방하며 장비 내구성을 올릴 수 있으며 자동 보정으로 정확한 미세먼지 값등의 공기질 상태를 유지할 수 있으며, 3개의 센서로 측정된 평균 데이터값을 표출, 열악한 터널 내 미세먼지량을 안정되게 측정하는 자동 정화 및 보정 기술을 적용하여 정확성과 내구성 있는 미세먼지 측정시스템을 제공하고자 하는 것이다.
본발명은 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템에 관한 것으로, 공기 유입구(10)와 공기 유출구(50)가 설치되어 먼지가 유입 및 유출되어 미세먼지를 측정하는 함체(100)의 내부에 미세먼지 측정용 미세먼지 센서인 광산란 센서(20)와; 제로에어를 주입하여 상기 광산란센서 및 함체(100)내 먼지를 청소하는 제로 에어 서플라이(30);가 설치되는 것을 특징으로 한다.
따라서 본발명은 운행중인 지하철뿐만 아니라 터널과 같이 미세먼지가 농도가 높고 인적자원을 상시 투입하기 어려운 공간에도 적합하며, 고순도가스인 제로에어를 주입하여 장비를 자동 세척이 가능하게 하므로 센서 등 장비의 고장을 예방하며 장비 내구성을 올릴 수 있으며 자동 보정으로 정확한 미세먼지 값등의 공기질 상태를 유지할 수 있으며, 3개의 센서로 측정된 평균 데이터값을 표출, 열악한 터널 내 미세먼지량을 안정되게 측정하는 현저한 효과가 있다.
도 1은 본발명의 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템의 측정흐름도
도 2는 본발명의 자동세척 흐름도
도 2는 본발명의 자동세척 흐름도
본발명은 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템에 관한 것으로, 공기 유입구(10)와 공기 유출구(50)가 설치되어 먼지가 유입 및 유출되어 미세먼지를 측정하는 함체(100)의 내부에 미세먼지 측정용 미세먼지 센서인 광산란 센서(20)와; 제로에어를 주입하여 상기 광산란센서 및 함체(100)내 먼지를 청소하는 제로 에어 서플라이(30);가 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공기 유입구(10)는 함체(100) 상부에 설치되는 상부 공기유입구(11)와 함체 측면에 설치되는 측면공기유입구(12)로 구성되며, 상기 측면 공기유입구(12)에 유입되는 공기는 함체 내부에서 펌프(31)를 거쳐서 제로 에어 서플라이(30)의 제로 에어 필터(32)를 거쳐서 좌측 광산란센서(21)에 공급되는 것 먼지유출구는 우측면에 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제로에어 서플라이는 펌프(31)와, 상기 펌프에 의해 공급되는 공기중 미세먼지등 이물질을 걸러내는 제로 에어 필터(32)로 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상부 공기유입구(11)에 연결되어 하부로 향하는 상부닥트와 측면공기유입구(12)에 연결되어 상부로 향하는 하부닥트는 서로 연결부에 의해 연결되어 있고, 상기 연결부는 광산란센서들(21, 22, 23) 과 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 함체내 세 개의 광산란 센서(21, 22, 23)를 설치하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 광산란센서(21, 22, 23)들은 수평하게 나란히 일정간격으로 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제어기의 제어부는 세 개의 광산란센서들(21, 22, 23)의 측정값의 평균값을 산출하여 데이터 신뢰성을 높이는 것을 특징으로 한다.
본발명을 첨부도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
본발명 광산란 측정장비는 제로 에어 서플라이를 장착하여 주기적으로 제로에어를 주입하여 장비를 자동 세척이 가능하게 한다. 또 제로 에어 서플라이용 펌프가 설치되어 있다.
그러므로 자동 세척으로 인해 장비의 고장을 예방하며 장비 내구성이 올릴 수 있으며 자동 보정으로 센서도 최적의 상태를 유지할 수 있다.
기존 센서 하나씩 들어가는 장비와 다르게 세 개의 센서를 사용하여 평균값을 산출하여 데이터 신뢰성을 높인다. 또한 세 개의 센서 중 오차가 일정이상 나는 센서는 데이터 산출에 배제시키고 장비 이상 알람을 통해 점검을 가능하게 한다.
또한, 측정된 지하구간 초미세먼지 농도를 대기 미세먼지 농도, 온도, 습도와의 상관관계를 분석한 후 역사별 특성에 맞는 관리방안을 마련하여 효율적으로 초미세먼지에 대처해 나갈 수 있다.
본발명의 도면에서 보듯이 제로에어발생기의 역할은 미세먼지 측정기 함체 내 쌓인 먼지를 자체 정화하도록 한 것이다.
그러므로 광산란 측정장비는 제로 에어 서플라이를 장착하여 주기적으로 제로에어를 주입하여 장비를 자동 세척이 가능하게 한다.
그리고 기존 센서 하나씩 들어가는 장비와 다르게 세 개의 센서를 사용하여 평균값을 산출하여 데이터 신뢰성을 높인다. 또한 세 개의 센서 중 오차가 일정이상 나는 센서는 데이터 산출에 배제시키고 장비 이상 알람을 통해 점검을 가능하게 한 것이다.
자동 정화 기능은 장비 내 쌓인 먼지를 주기적으로 배출하며 먼지로 인한 고장을 예방하여 장비 내구성을 올려주며 자체 보정으로 데이터의 신뢰성을 올려준다.
실시간 미세먼지/초미세먼지 측정기는 도면에 제시된 바와 같이 크기는 최소화하고 정밀도와 정확도가 높은 실시간 광산란 측정기이다.
제로 에어 서플라이로 먼지량에 따라 자체 정화기능을 탑재, 장비 내 미세먼지를 배출하여 장비의 고장을 예방한다.
제로 에어 서플라이를 작동시킬 때 장비 자체 보정을 할 수 있게 프로그래밍한 것이다.
3개의 센서로 측정된 평균 데이터값을 표출, 열악한 터널 내 미세먼지량을 안정되게 측정한다.
3개의 센서 중 편차가 기준보다 크게 표출하는 센서는 이상으로 감지하여 나머지 센서의 데이터로 표출하며 장비 이상을 표시한다.
제어부는 온습도센서, 대기압센서와 연결되어 센서값을 읽고 상기 센서값에 의해 제어기(콘트롤보드포함)의 제어부가 제어한다.
| 구분 | 개발사양 |
| 측정범위 | 0.001 ~ 2mg/m3 |
| 산란계수범위 | 1.5 ×10-6 ~ 0.6m-1 |
| 정밀도 | ±0.2%(60초 평균) |
| 정확도 | ±5% |
| 유량범위 | 1.0 ~ 3.5 liters/minute |
| 농도표출변환간격 | 1sec |
| 농도표출변환평균 | 1 ~ 60sec |
| 기록데이터 | 평균농도, 온도, 습도, 압력, 시간/날짜, 데이터번호 |
| 씨리얼 인터페이스 | USB/RS232, 19, 200 baud |
| 실시간 아날로그 시그널 | 0 ~ 5V 또는 4 ~ 20mA |
| 작동온도 | -10 ~ 50℃ |
| 크기 | 250mm(H) ×200mm(W) × 120mm(D) |
| 무게 | 1.8kg |
평소 측정상태모드인 Step 1. Control System Module에 대해 설명하면,
광 산란(Light Scattering) 측정분석 시스템 모듈은 Control board, Power 및 통신 board, 센서(측정, 온·습도, 기압) 부문으로 구성된다.측면유입구 공기구멍은 막고 상부유입구 공기만 유입되게 하여 측정한다. 이때 측정상태에 따라 상부유입구 공기와 측면유입구 공기를 혼합되게 하여 광산란센서로 유입되게 할 수 있다. 이 경우 상부유입구와 측면유입구에 유량계를 설치하여, 상부유입구 공기와 측면유입구 공기 혼합비율에 대한 센서측정치를 제어부에 전송하고 제어부는 터널 등 제어공간내의 공기질 기준설정수치에 해당되면 제어부는 통신부를 통해 원격지의 관리서버나 관리자의 스마트폰에 혼합비를 전송하여 이를 참고하게 한다. 그리고 본발명은 상기 측정, 온·습도, 기압값이 설정치 오차보다 차이가 나면, 제어부는 2단계인 스텝 2로 변환하여, 상부유입구를 닫고 측면유입구만 개방하여 공기가 광산란센서로 유입되게 하여 센서를 세척하게 된다. 이때 타이머에 의해 주기를 정해 제어부는 스텝 2모드로 운전할 수 있다.
Step 2. 자동 정화 장치에 대해 설명하면,
Zero air supply를 장착하여 일정 기간 후 펌프로 장비 내부 먼지를 불어내어 정화하여 다음 측정에 정확도를 확보하도록 제작한다.
Step 3. 자동 보정 장치에 대해 설명하면,
광 산란 센서 3개를 이용하여 평균값을 표출하여 보정하고 정확한 데이터를 얻을 수 있게 설계. 3개의 센서 중 오차가 큰 센서에 대해서는 제외시키고 나머지 2개의 센서의 데이터를 사용하고 장비 이상을 표출한다.
따라서 본발명은 운행중인 지하철뿐만 아니라 터널과 같이 미세먼지가 농도가 높고 인적자원을 상시 투입하기 어려운 공간에도 적합하며, 고순도가스인 제로에어를 주입하여 장비를 자동 세척이 가능하게 하므로 센서 등 장비의 고장을 예방하며 장비 내구성을 올릴 수 있으며 자동 보정으로 정확한 미세먼지 값등의 공기질 상태를 유지할 수 있으며, 3개의 센서로 측정된 평균 데이터값을 표출, 열악한 터널 내 미세먼지량을 안정되게 측정하는 현저한 효과가 있다.
10 : 공기 유입구 11 : 상부 공기유입구
12 : 측면 공기유입구 50 : 공기유출구
100 : 함체 20 : 미세먼지센서(광산란센서)
21 : 좌측 광산란센서 22 : 중앙광산란센서
23 : 우측 광산란센서
30 : 제로 에어 서플라이
31 : 펌프 32 : 제로 에어 필터
12 : 측면 공기유입구 50 : 공기유출구
100 : 함체 20 : 미세먼지센서(광산란센서)
21 : 좌측 광산란센서 22 : 중앙광산란센서
23 : 우측 광산란센서
30 : 제로 에어 서플라이
31 : 펌프 32 : 제로 에어 필터
Claims (3)
- 공기 유입구(10)와 공기 유출구(50)가 설치되어 먼지가 유입 및 유출되어 미세먼지를 측정하는 함체(100)의 내부에 미세먼지 측정용 미세먼지 센서인 광산란 센서(20)와; 제로에어를 주입하여 상기 광산란센서 및 함체(100)내 먼지를 청소하는 제로 에어 서플라이(30);가 설치되는 것을 특징으로 하는 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템
- 제1항에 있어서, 상기 공기 유입구(10)는 함체(100) 상부에 설치되는 상부 공기유입구(11)와 함체 측면에 설치되는 측면공기유입구(12)로 구성되며, 상기 측면 공기유입구(12)에 유입되는 공기는 함체 내부에서 펌프(31)를 거쳐서 제로 에어 서플라이(30)의 제로 에어 필터(32)를 거쳐서 좌측 광산란센서(21)에 공급되는 것 먼지유출구는 우측면에 설치되는 것을 특징으로 하는 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템
- 제2항에 있어서, 상기 함체내에 세 개의 광산란 센서(21, 22, 23)를 설치하는 것을 특징으로 하는 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템
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| KR1020210072292A KR102541876B1 (ko) | 2021-06-03 | 2021-06-03 | 자동 정화 및 보정 기술을 적용한 미세먼지 측정시스템 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102594820B1 (ko) | 2023-01-02 | 2023-10-27 | 서울특별시 | 인공지능을 이용한 미세먼지 예측시스템 |
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2021
- 2021-06-03 KR KR1020210072292A patent/KR102541876B1/ko active IP Right Grant
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| KR102594820B1 (ko) | 2023-01-02 | 2023-10-27 | 서울특별시 | 인공지능을 이용한 미세먼지 예측시스템 |
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| Publication number | Publication date |
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