KR20230155080A - Cbm 기반의 철도차량 공기질 개선장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치는, 객실(200)의 공기질 데이터를 측정하기 위한 공기질 센서(210); 상기 객실(200)에 복수로 설치되는 공기청정기(220); 상기 공기질 센서(210)로부터 상기 객실(200)의 공기질 데이터를 수신하며, 상기 공기청정기(220)를 제어하면서 상기 공기청정기(220)의 상태를 실시간으로 감지하는동안 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터를 생성하는 공기청정기 객실제어장치(230); 운전실(100)에서 상기 공기청정기(220)의 동작을 제어하는 것과, 상기 공기청정기 객실제어장치(230)로부터 상기 객실(200)의 공기질 데이터 및 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터를 수신하는 공기청정기 제어기(115)가 저장된 TCMS(110); 지하역사 플랫폼(300)으로부터 수신하는 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신하는 통신부(120); 및 상기 공기청정기 제어기(115)로부터 수신하는 상기 객실(200)의 공기질 데이터, 공기청정기(220)의 상태 데이터 및 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 기반으로 상기 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기 예측과 상기 공기청정기(220) 내 모터 및 팬의 이상기류를 감지하는 CBM 장치(140);를 포함할 수 있다.
Description
본 발명은 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 상태 기반 모니터링(Condition based monitoring, CBM)을 기반으로 철도차량의 객실 내 공기청정기를 유지보수함으로써 객실 내 공기질을 용이하게 개선할 수 있는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치에 관한 것이다.
철도차량에 있어서 승객의 쾌적성에 관한 문제는 승차감, 온도, 환기 등에 대한 것이나 쾌적성의 요구수준이 시대에 따라 변화하고 있어, 아직도 많은 실험 및 연구가 행해지고 있다.
일반적으로, 철도차량의 쾌적성에는 진동, 소음, 온도, 습도, 환기, 조명, 좌석 공간과 형상 등 여러가지 요인이 관계되어 있는데, 특히 온도, 습도 및 환기 등은 계절에 따라 조건이 달라지므로, 승객이 쾌적한 느낌을 받을 수 있도록 하는 공기조화시스템의 개발은 여전히 중요한 과제이다.
철도차량의 공기조화시스템은 신선한 공기를 공급하기 위한 공기청정기(환기장치)와 실내를 쾌적한 온도로 유지하는 냉난방장치, 온도조절기 등의 부속장치, 각 장치에 냉방, 난방 공기를 전달하는 덕트 등으로 구성되며, 이들을 차량의 제한된 공간에 적절히 배치하여 사용하고 있다.
현재 국내 대부분의 객차에는 냉방장치를 지붕에 탑재한 분산식 또는 반집중식을 채택하고 있으며, 난방장치로는 좌석 밑에 전기난방기를 설치하고 차량단부에 환기장치를 설치하여 강제통풍시키는 냉난방 및 환기구조를 적용하고 있다.
공기조화방식으로는 냉방과 난방의 독립적 공급 형태에서 난방의 부분적 온도제어방식으로 진전되어 왔으나, 환기와 관련한 총괄제어나 난방열 공급의 부분제어 등은 현재 상용화되어 있지 않다.
또한, 생활수준의 향상과 더불어 철도 이용객들의 요구는 점점 다양화되고 있으며, 특히 실내 쾌적성에 대한 관심이 증가하고 있다. 철도차량의 객실 내 쾌적성에 대한 평가는 중, 장거리를 이동하는 철도차량의 특성상 설계하는데 점점 중요한 요소가 되고 있다.
객실에서 승객이 느끼는 쾌적성에는 진동, 소음, 냉난방, 의자의 안락감, 의자 크기 및 간격 등이 있지만, 이 중에서도 특히 공기조화에 의해 객실 내부공간이 균일하게 열적 쾌적성을 유지하도록 철도차량의 설계가 이루어지는 것이 매우 중요한 문제가 된다.
한편, 객실은 밀폐된 좁은 공간에서 다수의 승객이 장시간 체류하는 특성으로 인하여 객실 내의 공조상태를 쾌적하게 유지하는데에 많은 어려움이 따른다. 예를 들면 승객, 조명 및 각종 기기로부터 발생하는 대량의 열을 한정된 공간에 설치되는 HVAC(Heating, Ventilation and Air-Conditioning) 설비로 처리해야 되며, 객실 내 공간을 채우고 있는 의자나 선반 등이 객실에 공급되는 신선공기의 유로를 방해하고, 또한 승객이 쾌적하게 느끼는 온도도 개인의 성향에 달라질 수 있기 때문이다.
철도차량 공조시스템의 주된 기능은 승객에게 안락함, 편안함, 쾌적함을 제공하는 것인데, 객실의 공기 환경과 공기청정기의 부적절한 관리는 객실의 공기오염 원인이 되어 승객의 건강을 위협하게 되는 문제점이 있다. 이에 따라, 객실 내 공기질을 개선하기 위해 공기청정기를 유지보수함으로써 철도차량 공조시스템의 주된 기능이 수행되도록 할 필요가 있다.
따라서, 본 발명은 상태 기반 모니터링을 기반으로 철도차량의 객실 내 공기청정기를 유지보수함으로써 객실 내 공기질을 용이하게 개선할 수 있는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치를 제공하는데 목적이 있다.
특히, 본 발명은 CBM 장치로 예측한 교체주기에 맞춰 공기청정기 내 필터가 정비되도록 요청하는 것과, CBM 장치로부터 감지된 공기청정기 내 모터와 팬의 이상기류에 따라 모터 및/또는 팬의 정비를 요청하는 것을 통해 객실 내 공기질이 개선되도록 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치를 제공하는데 목적이 있다.
다만, 본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치는, 객실(200)의 공기질 데이터를 측정하기 위한 공기질 센서(210); 상기 객실(200)에 복수로 설치되는 공기청정기(220); 상기 공기질 센서(210)로부터 상기 객실(200)의 공기질 데이터를 수신하며, 상기 공기청정기(220)를 제어하면서 상기 공기청정기(220)의 상태를 실시간으로 감지하는동안 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터를 생성하는 공기청정기 객실제어장치(230); 운전실(100)에서 상기 공기청정기(220)의 동작을 제어하는 것과, 상기 공기청정기 객실제어장치(230)로부터 상기 객실(200)의 공기질 데이터 및 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터를 수신하는 공기청정기 제어기(115)가 저장된 TCMS(110); 지하역사 플랫폼(300)으로부터 수신하는 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신하는 통신부(120); 및 상기 공기청정기 제어기(115)로부터 수신하는 상기 객실(200)의 공기질 데이터, 공기청정기(220)의 상태 데이터 및 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 기반으로 상기 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기 예측과 상기 공기청정기(220) 내 모터 및 팬의 이상기류를 감지하는 CBM 장치(140);를 포함할 수 있다.
본 발명은 CBM 장치로 예측한 교체주기에 맞춰 공기청정기 내 필터가 정비되도록 요청하는 것과, CBM 장치로부터 감지된 공기청정기 내 모터와 팬의 이상기류에 따라 모터 및/또는 팬의 정비를 요청하는 것을 통해 객실 내 공기질이 개선되도록 하는 효과가 있다.
다만, 본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치의 모식도이다.
도 2는 공기청정기 내 필터의 교체를 위한 알람이 생성된 TCMS의 화면과 필터의 교체주기가 출력된 TCMS의 화면을 나타내는 도면이다.
도 3은 객실 내 공기질 모니터링과 공기청정기의 동작을 제어하기 위한 TCMS의 화면을 나타내는 도면이다.
도 2는 공기청정기 내 필터의 교체를 위한 알람이 생성된 TCMS의 화면과 필터의 교체주기가 출력된 TCMS의 화면을 나타내는 도면이다.
도 3은 객실 내 공기질 모니터링과 공기청정기의 동작을 제어하기 위한 TCMS의 화면을 나타내는 도면이다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치의 모식도이며, 도 2는 공기청정기 내 필터의 교체를 위한 알람이 생성된 TCMS의 화면과 필터의 교체주기가 출력된 TCMS의 화면을 나타내는 도면이고, 도 3은 객실 내 공기질 모니터링과 공기청정기의 동작을 제어하기 위한 TCMS의 화면을 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치(10)(이하에서는 '공기질 개선장치(10)'이라 한다.)는 운전실(100)의 사용자(또는 기관사)가 객실(200) 내 공기질을 개선하기 위한 시스템이며, 이를 위한 구성요소는 운전실(100)과 객실(200)을 기준으로 나누어질 수 있다.
상기 공기질 개선장치(10)는 운전실(100)에 구비되는 구성요소가 TCMS(110), 통신부(120), 제1 스위치(130) 및 CBM 장치(140)일 수 있고, 객실(200)에 구비되는 구성요소는 상기 객실(200)의 공기질 데이터를 측정하기 위한 공기질 센서(210), 공기청정기(220), 공기청정기 객실제어장치(230) 및 제2 스위치(240)일 수 있다.
상기 TCMS(110)는 직렬 전송선을 통해 운전실(100)에서 공기청정기(220)의 동작을 제어하는 것과, 공기청정기 객실제어장치(230)로부터 공기질 데이터 및 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터를 수신하기 위한 공기청정기 제어기(115)가 저장되는 열차 정보 관리 시스템이다.
이때, 상기 공기청정기(220)는 객실(200)에 복수로 설치되며, 각 단계별 동작에 따라 전류 소모량을 달리하여 팬의 회전속도를 변경함으로써 객실(200) 내 미세먼지를 흡입하는 속도(효율)가 달라질 수 있다.
또한, 상기 공기청정기 객실제어장치(230)는 공기질 센서(210)로부터 객실(200)의 공기질 데이터를 수신하며, 공기청정기(220)를 제어하면서 상기 공기청정기(220)의 상태를 실시간으로 감지하는동안 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터를 생성하여 상기 객실(200)의 공기질 데이터와 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터를 RS-485 통신 방식에 기반하여 공기청정기 제어기(115)로 송신할 수 있다.
상기 공기청정기 제어기(115)는 앱 또는 프로그램의 형태로 TCMS(110)에 저장되며, 공기청정기 객실제어장치(230)로부터 객실(200)의 공기질 데이터와 공기청정기(220)의 상태 데이터를 수신할 뿐만 아니라 통신부(120)로부터 송신되는 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서, 상기 지하역사 플랫폼(300)에는 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 측정하기 위한 지상 제어기(310)와, 상기 지상 제어기(310)를 통해 측정된 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터가 공기청정기 제어기(115)로 송신되도록 통신부(120)와 통신이 이루어지는 지상 안테나(320)가 설치될 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에서, 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터에는 공기청정기 객실제어장치(230)가 실시간으로 측정하는 상기 공기청정기(220) 내 팬의 진동값과, 상기 공기청정기(220) 내 팬을 동작시키기 위한 상기 공기청정기(220) 내 모터의 발열량, 회전량, 전류량, 진동값 및 온도값이 포함될 수 있다.
더 나아가, 상기 TCMS(110)는 공기청정기 제어기(115)를 실행시킬 때 도 2의 (a)에 도시된 바와 같이 메인 화면(1150)이 출력될 수 있으며, 상기 메인 화면(1150)에는 상기 공기질 개선장치(10)의 통신상태(1150a), 객실(200) 내 공기질 상태(1150b), 사용자에 의해 선택되는 화면상의 공기청정기(220) 아이콘과 대응되는 공기청정기(220)의 운전상태 및 팬 회전속도(1150c)가 표시되며, 공기청정기(220) 내 필터가 교체주기에 근접하게 되면 교체주기까지 남은 기간과 함께 필터의 교체를 요청하는 메시지(1150d)가 생성될 수 있다.
여기서, 상기 공기청정기(220)는 객실(200) 내 미세먼지를 제거하기 위해 프리필터, 미디움필터, 헤파필터 및 카본필터가 내부에 설치될 수 있다. 즉, 상기 공기청정기(200) 내 필터는 본 발명의 일 실시예에서 프리필터, 미디움필터, 헤파필터 및 카본필터를 의미할 수 있다.
상기 제1 스위치(130)는 네트워크 스위치로서 TRDP 프토로콜 기반의 이더넷 통신으로 공기청정기 제어기(115)와 CBM 장치(140)간의 데이터 전송이 구현되도록 하며, 네트워크상 제2 스위치(240)와 연결되어 상기 공기청정기 제어기(115)와 객실(200) 내에 설치된 공기청정기 객실제어장치(230)간의 데이터 전송이 구현되도록 한다.
상기 CBM 장치(140)는 제1 스위치(130)를 통해 TRDP 프로토콜 기반의 이더넷 통신으로 공기청정기 제어기(115)로부터 객실(200)의 공기질 데이터, 공기청정기(220)의 상태 데이터 및 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 수신하며, 수신한 데이터를 기반으로 상기 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기 예측과 상기 공기청정기(220) 내 모터 및 팬의 이상기류를 감지할 수 있다.
이와 같은, 상기 공기질 개선장치(10)는 CBM 장치(140)를 통해 예측된 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기에 맞춰 상기 공기청정기(220) 내 필터가 정비되도록 요청하는 것과, 상기 CBM 장치(140)로부터 감지된 공기청정기(220) 내 모터와 팬의 이상기류에 따라 상기 모터 및/또는 팬의 정비를 요청하는 것을 통해 객실 내 공기질이 개선되도록 한다.
상기 공기질 개선장치(10)가 객실(200) 내 공기질을 개선하기 위해 공기청정기(220) 내 필터, 모터 및 팬의 정비를 요청하는 과정의 일 예는 다음과 같다.
먼저, 상기 공기질 개선장치(10)는 공기청정기(220) 내 모터가 기준 온도값을 초과하는 과열조건 시, 상기 모터가 구비된 공기청정기(220)에 전기 공급을 차단할 수 있다.
상기 모터가 구비된 공기청정기(220)에 전기 공급을 차단하는 과정의 구체적인 일 예로, CBM 장치(140)는 객실(200)의 공기질 데이터에 포함된 대기온도 및 모터의 발열량에 기초하여 상기 객실(200)에 구비된 각 공기청정기(220) 내 모터의 기준 온도값을 실시간으로 업데이트하며, 공기청정기 객실제어장치(230)로부터 수신하는 모터의 온도값이 상기 기준 온도값을 초과하는 과열조건 시, 과열조건의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 TRDP 프로토콜 기반의 이더넷 통신에 기반하여 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신할 수 있다.
이때, TCMS(110)는 저장된 공기청정기 제어기(115)를 통해 과열조건의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 수신하며, 상기 과열조건의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터로부터 상기 과열조건의 모터가 구비된 공기청정기(220)를 식별한 후 상기 공기청정기 제어기(115)를 통해 제어신호(또는 제1 제어신호)를 생성한 다음, 상기 제어신호를 RS-485 통신에 기반하여 공기청정기 객실제어장치(230)에 송신할 수 있다.
상기 공기청정기 객실제어장치(230)는 RS-485 통신에 기반하여 공기청정기 제어기(115)로부터 수신하는 제어신호에 따라 과열조건의 모터가 구비된 공기청정기(220)에 전기 공급을 차단하여 상기 과열조건의 모터를 정지시킴으로써, 모터의 소손 또는 화재를 방지할 수 있다.
또한, 상기 공기질 개선장치(10)는 공기청정기(220) 내 모터 및/또는 팬의 진동값이 정상 진동값을 벗어난 이상 진동값일 시, 상기 이상 진동값의 모터 및/또는 팬이 구비된 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청할 수 있다.
상기 이상 진동값의 모터 및/또는 팬이 구비된 공기청정기(220)의 정비를 요청하는 과정의 구체적인 일 예로, CBM 장치(140)는 정상 상태의 모터 및 팬의 정상 진동값을 설정하며 공기청정기 제어기(115)로부터 수신하는 모터 및/또는 팬의 진동값이 상기 정상 진동값을 벗어난 이상 진동값일 시, 상기 이상 진동값의 모터 및/또는 팬이 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 TRDP 프로토콜 기반의 이더넷 통신에 기반하여 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신할 수 있다.
이때, TCMS(110)는 객실(200)에 구비된 각 공기청정기(220)의 상태에 대해 아이콘으로 화면에 표시하되, 공기청정기 제어기(115)를 통해 상기 이상 진동값의 모터 및/또는 팬이 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 수신하면, 상기 공기청정기(220)의 아이콘을 변경시킬 수 있다.
또한, 상기 TCMS(110)는 상기 이상 진동값의 모터 및/또는 팬이 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 적색, 상기 정상 진동값의 모터 및 팬이 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 녹색으로 구분되게 화면에 표시하는 방식으로 공기청정기(220)의 아이콘 색상을 변경시킬 수 있다.
그리고 상기 TCMS(110)는 화면에 상기 이상 진동값의 모터 및/또는 팬이 구비된 공기청정기(220)의 아이콘이 생성되는 경우, 상기 공기청정기(220)와 이상 진동값의 객체가 모터 또는 팬인지 아니면 모터 및 팬인지에 대한 정보를 포함한 제1 알람을 화면상에 생성하여 상기 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청함으로써, 객실(200) 내 공기질이 개선되도록 한다.
이 뿐만 아니라, 상기 공기질 개선장치(10)는 공기청정기(220) 내 모터의 전류량이 공기청정기(220)의 각 단계별 동작에 따른 팬의 회전속도를 맞추기 위한 정상 전류량을 벗어난 이상 전류량일 시, 상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청할 수 있다.
상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 정비를 요청하는 과정의 구체적인 일 예로, CBM 장치(140)는 팬의 회전속도가 변동되는 공기청정기(220)의 각 단계별 동작에 따른 모터의 전류 소모량과 대비하여 공기청정기(220)의 상태 데이터에 포함된 상기 모터의 전류량이 정상 전류량을 벗어난 이상 전류량일 시, 상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 TRDP 프로토콜 기반의 이더넷 통신에 기반하여 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신할 수 있다.
이때, 상기 TCMS(110)는 객실(200)에 구비된 각 공기청정기(220)의 상태에 대해 아이콘으로 화면에 표시하되, 공기청정기 제어기(115)를 통해 상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 수신하면, 상기 공기청정기(220)의 아이콘을 변경시킬 수 있다.
또한, 상기 TCMS(110)는 상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 적색, 상기 정상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 녹색으로 구분되게 화면에 표시하는 방식으로 공기청정기(220)의 아이콘 색상을 변경시킬 수 있다.
다만, 상기 TCMS(110)가 공기청정기(220)의 아이콘을 표시하는 방식은 이와 같이 녹/적 인디케이팅 방식으로 한정되는 것은 아니며, 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 적색, 모터가 정비 중인 공기청정기(220)를 황색, 상기 정상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 녹색으로 구분되게 화면에 표시하는 녹/황/적 인디케이팅 방식일 수도 있다.
그리고 상기 TCMS(110)는 녹/적 인디케이팅 또는 녹/황/적 인디케이팅을 기반으로 상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 적색 아이콘이 화면에 생성되는 경우, 상기 공기청정기(220)와 상기 이상 전류량의 모터에 대한 정보를 포함한 제2 알람을 화면상에 생성하여 상기 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청함으로써, 객실(200) 내 공기질이 개선되도록 한다.
이 뿐만 아니라, 상기 공기질 개선장치(10)는 교체주기에 도달한 필터가 구비된 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청할 수 있다.
상기 교체주기에 도달한 필터가 구비된 공기청정기(220)의 정비를 요청하는 과정의 구체적인 일 예로, CBM 장치(140)는 객실(200)의 공기질 데이터와 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 통해 측정하는 상기 객실(200)의 실시간 미세먼지 농도 변화에 기반하여 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기를 실시간으로 예측하며, 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기 데이터를 TRDP 프로토콜 기반의 이더넷 통신에 기반하여 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신할 수 있다.
이때, TCMS(110)는 공기청정기 제어기(115)를 통해 수신하는 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기 데이터에 맞춰 설정된 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기를 화면에 표시하고, 교체주기에 도달한 필터가 발생할 시 상기 교체주기에 도달한 필터가 구비된 공기청정기(220)와 상기 교체주기에 도달한 필터의 정보를 비롯하여 상기 공기청정기(220) 내 설치된 필터의 정보를 포함한 제3 알람(1151)을 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 화면에 생성하여 상기 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청함으로써, 객실(200) 내 공기질이 개선되도록 한다.
상기 제3 알람(1151)에는 상기 공기청정기(220) 내 필터인 프리필터의 교체주기 정보(1151a), 미디움필터의 교체주기 정보(1151b), 헤파필터의 교체주기 정보(1151c) 및 카본필터의 교체주기 정보(1151d)가 포함될 수 있고, 교체주기에 도달하기 전의 교체주기 정보는 녹색, 교체주기에 도달한 교체주기 정보는 적색으로 표시될 수 있으며 교체주기에 도달한 필터의 교체가 완료되면 사용자에 의해 초기화될 수 있다.
그리고 상기 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기는 상기 필터의 집진량이 먼지보유용량을 초과할 때를 기준으로 설정될 수 있으며, 필터의 집진량은 이하의 [수학식 1]을 통해 산출될 수 있다.
상기 [수학식 1]에서, W(x)는 필터의 집진량, n은 시간, F는 유량, C는 미세먼지 농도, f는 필터의 집진량과 먼지보유용량의 모니터링 대조를 통해 산출된 농도 환산 인자를 의미한다.
한편, 상기 공기질 개선장치(10)는 청소주기에 도달한 팬이 구비된 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청할 수 있다.
상기 청소주기에 도달한 팬이 구비된 공기청정기(220)의 정비를 요청하는 과정의 구체적인 일 예로, CBM 장치(140)는 공기청정기 제어기(115)로부터 수신하는 모터의 회전량을 기반으로 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 팬의 청소주기를 실시간으로 예측하며, 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 팬의 청소주기를 TRDP 프로토콜 기반의 이더넷 통신에 기반하여 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신할 수 있다.
이때, TCMS(110)는 공기청정기 제어기(115)를 통해 수신하는 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 팬의 청소주기에 맞춰 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 팬의 청소주기를 화면에 표시하고, 상기 청소주기에 도달한 팬이 발생할 시 상기 청소주기에 도달한 팬이 구비된 공기청정기(220)와 상기 청소주기에 도달한 팬의 정보를 포함한 제4 알람을 화면에 생성하여 상기 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청함으로써, 객실(200) 내 공기질이 개선되도록 한다.
이와 같은, 상기 TCMS(110)는 객실(220) 내 공기질을 모니터링하기 위한 모니터링 시스템(1152)이 화면에 표시될 수 있다.
상기 모니터링 시스템(1152)에는 객실(200) 내 공기질 정보(1152a)와 공기질 세부 정보(1152b), 상기 객실(200) 내 공기청정기(220)가 자동 또는 수동으로 동작되는지에 대한 공기청정기 동작 정보(1152c)와 공기청정기 세부 동작 정보(1152d), 철도차량이 지하역사 플랫폼(300)에 도착한 시간 및 상기 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 포함한 지하역사 플랫폼 정보(1152e) 및 모니터링 시스템의 설정을 변경하기 위한 셋팅 정보(1152f)가 포함될 수 있다.
상기 공기질 개선장치(10)는 객실(200)의 공기질 데이터와 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 기반으로 공기청정기(220) 내 팬의 동작을 제어할 수 있다.
먼저, CBM 장치(140)는 객실(200)의 공기질 데이터와 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 기반으로 상기 객실(200)의 출입문이 개방될 때 상기 객실(200)로 유입되는 공기와 상기 객실(200)로부터 지하역사 플랫폼(300)으로 배출되는 공기에 의한 객실(200)의 공기질 변화를 예측하여 공기질 변화 예측 데이터를 생성하며, 상기 공기질 변화 예측 데이터를 TRDP 프로토콜 기반의 이더넷 통신에 기반하여 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신할 수 있다.
이때, TCMS(110)는 공기청정기 제어기(115)를 통해 수신하는 공기질 변화 예측 데이터를 분석하여 공기질 센서(210)로부터 측정되는 객실(200)의 공기질이 15 ㎍/m3 이하 또는 35 ㎍/m3 이하가 되도록 상기 객실(200) 내 공기청정기(220)의 팬의 동작을 제어하기 위한 팬 제어신호(또는 제2 제어신호)를 생성한 후, RS-485 통신에 기반으로 상기 공기청정기 제어기(115)를 통해 상기 팬 제어신호를 공기청정기 객실제어장치(230)로 송신할 수 있다.
이때, 상기 TCMS(110)는 객실(200)에 탑승하는 승객이 적은 시간 및 요일에서는 객실(200) 내 공기질이 15 ㎍/m3 이하가 되도록 팬 제어신호를 생성할 수 있으며, 객실(200)에 탑승하는 승객이 보다 많은 시간 및 요일에서는 객실(200) 내 공기질이 35 ㎍/m3 이하가 되도록 팬 제어신호를 생성할 수 있다.
상기 공기청정기 객실제어장치(230)는 상기 공기청정기 제어기(115)를 통해 수신하는 팬 제어신호를 기반으로 공기질 센서(210)로부터 측정되는 객실(200) 내 공기질이 15 ㎍/m3 이하 또는 35 ㎍/m3 이하가 되도록 상기 객실(200) 내 공기청정기(220)의 팬의 동작을 제어함으로써, 상기 객실(200) 내 공기질이 개선되도록 한다.
상술한 바와 같이 개시된 본 발명의 바람직한 실시예들에 대한 상세한 설명은 당업자가 본 발명을 구현하고 실시할 수 있도록 제공되었다. 상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 본 발명의 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 당업자는 상술한 실시예들에 기재된 각 구성을 서로 조합하는 방식으로 이용할 수 있다. 따라서, 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다.
본 발명은 본 발명의 기술적 사상 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다. 본 발명은 여기에 나타난 실시형태들에 제한되려는 것이 아니라, 여기서 개시된 원리들 및 신규한 특징들과 일치하는 최광의 범위를 부여하려는 것이다. 또한, 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함할 수 있다.
10: 공기질 개선장치,
100: 운전실,
110: TCMS, 115: 공기청정기 제어기,
120: 통신부, 130: 제1 스위치,
140: CBM 장치, 200: 객실,
210: 공기질 센서, 220: 공기청정기,
230: 공기청정기 객실제어장치, 240: 제2 스위치,
300: 지하역사 플랫폼, 310: 지상 제어기,
320: 지상 안테나.
110: TCMS, 115: 공기청정기 제어기,
120: 통신부, 130: 제1 스위치,
140: CBM 장치, 200: 객실,
210: 공기질 센서, 220: 공기청정기,
230: 공기청정기 객실제어장치, 240: 제2 스위치,
300: 지하역사 플랫폼, 310: 지상 제어기,
320: 지상 안테나.
Claims (16)
- 객실(200)의 공기질 데이터를 측정하기 위한 공기질 센서(210);
상기 객실(200)에 복수로 설치되는 공기청정기(220);
상기 공기질 센서(210)로부터 상기 객실(200)의 공기질 데이터를 수신하며, 상기 공기청정기(220)를 제어하면서 상기 공기청정기(220)의 상태를 실시간으로 감지하는동안 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터를 생성하는 공기청정기 객실제어장치(230);
운전실(100)에서 상기 공기청정기(220)의 동작을 제어하는 것과, 상기 공기청정기 객실제어장치(230)로부터 상기 객실(200)의 공기질 데이터 및 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터를 수신하는 공기청정기 제어기(115)가 저장된 TCMS(110);
지하역사 플랫폼(300)으로부터 수신하는 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신하는 통신부(120); 및
상기 공기청정기 제어기(115)로부터 수신하는 상기 객실(200)의 공기질 데이터, 공기청정기(220)의 상태 데이터 및 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 기반으로 상기 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기 예측과 상기 공기청정기(220) 내 모터 및 팬의 이상기류를 감지하는 CBM 장치(140);를 포함하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 공기청정기 객실제어장치(230)는,
상기 공기청정기(220) 내 팬의 진동값과, 상기 팬을 동작시키기 위한 상기 공기청정기(220) 내 모터의 발열량, 회전량, 전류량, 진동값 및 온도값을 실시간으로 측정하여 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터에 포함시키는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 CBM 장치(140)는,
상기 객실(200)의 공기질 데이터에 포함된 대기온도 및 모터의 발열량에 기초하여 상기 객실(200)에 구비된 각 공기청정기(220) 내 모터의 기준 온도값을 실시간으로 업데이트하며, 상기 공기청정기 객실제어장치(230)로부터 수신하는 모터의 온도값이 상기 기준 온도값을 초과하는 과열조건 시, 과열조건의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 3 항에 있어서,
상기 TCMS(110)는,
상기 공기청정기 제어기(115)를 통해 수신하는 상기 과열조건의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터로부터 상기 과열조건의 모터가 구비된 공기청정기(220)를 식별한 후, 상기 공기청정기 제어기(115)를 통해 제어신호를 생성하여 상기 공기청정기 객실제어장치(230)에 송신하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 4 항에 있어서,
상기 공기청정기 객실제어장치(230)는,
상기 공기청정기 제어기(115)로부터 수신하는 상기 제어신호에 따라 상기 과열조건의 모터가 구비된 공기청정기(220)에 전기 공급을 차단하여 상기 과열조건의 모터를 정지시키는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 CBM 장치(140)는,
정상 상태의 모터 및 팬의 정상 진동값을 설정하며, 상기 공기청정기 제어기(115)로부터 수신하는 상기 모터 및/또는 팬의 진동값이 상기 정상 진동값을 벗어난 이상 진동값일 시, 상기 이상 진동값의 모터 및/또는 팬이 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 TCMS(110)는,
상기 객실(200)에 구비된 각 공기청정기(220)의 상태에 대해 아이콘으로 화면에 표시하되, 상기 공기청정기 제어기(115)를 통해 상기 이상 진동값의 모터 및/또는 팬이 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 수신하면, 상기 공기청정기(220)의 아이콘을 변경시키는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 7 항에 있어서,
상기 TCMS(110)는,
상기 이상 진동값의 모터 및/또는 팬이 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 적색, 상기 정상 진동값의 모터 및 팬이 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 녹색으로 구분되게 화면에 표시하고,
상기 화면에 상기 이상 진동값의 모터 및/또는 팬이 구비된 공기청정기(220)의 아이콘이 생성되는 경우, 상기 공기청정기(220)와 이상 진동값의 객체에 대한 정보를 포함한 제1 알람을 화면상에 생성하여 상기 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 CBM 장치(140)는,
상기 팬의 회전속도가 변동되는 공기청정기(220)의 각 단계별 동작에 따른 모터의 전류 소모량과 대비하여 상기 공기청정기(220)의 상태 데이터에 포함된 상기 모터의 전류량이 정상 전류량을 벗어난 이상 전류량일 시, 상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 9 항에 있어서,
상기 TCMS(110)는,
상기 객실(200)에 구비된 각 공기청정기(220)의 상태에 대해 아이콘으로 화면에 표시하되, 상기 공기청정기 제어기(115)를 통해 상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 식별데이터를 수신하면, 상기 공기청정기(220)의 아이콘을 변경시키는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 TCMS(110)는,
상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 적색, 상기 정상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 녹색으로 구분되게 화면에 표시하고,
상기 화면에 상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 아이콘이 생성되는 경우, 상기 공기청정기(220)와 상기 이상 전류량의 모터에 대한 정보를 포함한 제2 알람을 화면상에 생성하여 상기 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 10 항에 있어서,
상기 TCMS(110)는,
상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 적색, 모터가 정비 중인 공기청정기(220)를 황색, 상기 정상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 아이콘을 녹색으로 구분되게 화면에 표시하고,
상기 화면에 상기 이상 전류량의 모터가 구비된 공기청정기(220)의 아이콘이 생성되는 경우, 상기 공기청정기(220)와 상기 이상 전류량의 모터에 대한 정보를 포함한 제2 알람을 화면상에 생성하여 상기 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 CBM 장치(140)는,
상기 객실(200)의 공기질 데이터와 지하역사 플랫폼(300)의 공기질 데이터를 통해 측정하는 상기 객실(200)의 실시간 미세먼지 농도 변화에 기반하여 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기를 실시간으로 예측하며, 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기 데이터를 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 13 항에 있어서,
상기 TCMS(110)는,
상기 공기청정기 제어기(115)를 통해 수신하는 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기 데이터에 맞춰 설정된 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 필터의 교체주기를 화면에 표시하고,
상기 교체주기에 도달한 필터가 발생할 시, 상기 교체주기에 도달한 필터가 구비된 공기청정기(220), 상기 교체주기에 도달한 필터 및 상기 공기청정기(220)에 설치된 각 필터의 정보를 포함한 제3 알람을 화면에 생성하여 상기 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 CBM 장치(140)는,
상기 공기청정기 제어기(115)로부터 수신하는 모터의 회전량을 기반으로 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 팬의 청소주기를 실시간으로 예측하며, 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 팬의 청소주기를 상기 공기청정기 제어기(115)로 송신하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치. - 제 15 항에 있어서,
상기 TCMS(110)는,
상기 공기청정기 제어기(115)를 통해 수신하는 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 팬의 청소주기에 맞춰 상기 객실(200)의 각 공기청정기(220) 내 팬의 청소주기를 화면에 표시하고,
상기 청소주기에 도달한 팬이 발생할 시, 상기 청소주기에 도달한 팬이 구비된 공기청정기(220)와 상기 청소주기에 도달한 팬의 정보를 포함한 제4 알람을 화면에 생성하여 상기 공기청정기(220)의 정비를 사용자에게 요청하는 것을 특징으로 하는 CBM 기반의 철도차량 공기질 개선장치.
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|---|---|---|---|
| KR1020220054510A KR20230155080A (ko) | 2022-05-03 | 2022-05-03 | Cbm 기반의 철도차량 공기질 개선장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230155080A true KR20230155080A (ko) | 2023-11-10 |
Family
ID=88742257
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|---|---|---|---|
| KR1020220054510A KR20230155080A (ko) | 2022-05-03 | 2022-05-03 | Cbm 기반의 철도차량 공기질 개선장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| KR (1) | KR20230155080A (ko) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102171414B1 (ko) | 2019-12-30 | 2020-10-28 | 주식회사 에어콕 | 미세먼지 및 초미세먼지를 포함하는 공기질 관리를 위한 플랫폼 시스템 |
| KR102189049B1 (ko) | 2019-07-17 | 2020-12-09 | 주식회사 에코플레이 | 실내 및 실외에서의 오염물질 노출량을 측정하는 방법 및 장치 |
-
2022
- 2022-05-03 KR KR1020220054510A patent/KR20230155080A/ko unknown
Patent Citations (2)
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