KR20240002674A - 수질 관리 방법 및 이를 지원하는 수질 관리 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 현재 시점의 저장된 물에 대한 수질 관리를 위해 분광 이미지를 수집하고, 상기 수질 검출 모델을 이용하여 상기 현재 시점의 분광 이미지에 대한 비부유물 점수를 산출하고, 상기 산출된 비부유물 점수가 사전 정의된 기준 값을 넘는 경우, 상기 분광 이미지에 대한 수질 관리를 위한 분류를 수행하고, 상기 분류 값에 대응하여 수질 관리를 제어하는 수질 관리 장치 및 이의 운용 방법을 개시할 수 있다.

Description

수질 관리 방법 및 이를 지원하는 수질 관리 장치 {Menagement method of water quality and menagement Device of water quality supporting the same}

본 발명은 수질 관리에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 분광 데이터를 이용한 수질 관리를 수행하는 수질 관리 기술에 관한 것이다.

도시 시설 및 산업 시설들이 정상적으로 운용되기 위해서는 필수적으로 물의 공급과 처리가 필요하다. 이와 관련하여, 수도 시설이 마련되고, 수도 시설은 물을 저장, 정수, 공급 및 후처리를 수행할 수 있도록 구성되고 있다. 수도 시설에 저장된 물에 대한 품질 관리가 적절히 수행되지 않을 경우, 다양한 질병이 급속도로 퍼질 위험이 있다.

이에 따라, 도시 시설과 산업 시설들의 운용을 위한 수도 시설의 물에 대한 품질 관리에 다양한 관심이 집중되고 있다. 수질 관리와 관련하여, 종래에는 저장된 물의 수질을 센싱할 수 있는 다양한 센서를 배치하고, 센서가 수집한 센싱 정보를 분석하여 수질을 확인하고 있었다. 그러나, 이러한 센서 운용 방식은 저장된 물에 대한 수질을 센싱하기 위해 특정 위치에만 배치되기 때문에, 종래 수질 관리 방식은 매우 국지적인 수질만을 확인할 수 있는 문제가 있다.

본 발명은 수조에 저장된 물의 품질을 보다 정확하게 판단할 수 있도록 지원하는 수질 관리 방법 및 이를 지원하는 시스템을 제공함에 있다.

그러나, 이러한 본 발명의 목적은 상기의 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 수질 관리 장치는 저장된 물과 관련한 복수의 분광 이미지들을 획득하는 분광 카메라, 상기 복수의 분광 이미지들을 기반으로 생성된 수질 검출 모델을 저장하는 메모리, 상기 분광 카메라 및 상기 메모리와 기능적으로 연결되는 프로세서를 포함할 수 있다. 일 예로, 프로세서는, 현재 시점의 저장된 물에 대한 수질 관리를 위해 분광 이미지를 수집하고, 상기 수질 검출 모델을 이용하여 상기 현재 시점의 분광 이미지에 대한 비부유물 점수를 산출하고, 상기 산출된 비부유물 점수가 사전 정의된 기준 값을 넘는 경우, 상기 분광 이미지에 대한 수질 관리를 위한 분류를 수행하고, 상기 분류 값에 대응하여 수질 관리를 제어하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 메모리는, 부유물 데이터 아카이브 및 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나를 포함하는 분광 라이브러리를 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 분광 이미지에 대하여 상기 부유물 데이터 아카이브 또는 상기 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나를 토대로 상기 비부유물 점수를 산출하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 메모리는, 부유물 데이터 아카이브를 포함하는 분광 라이브러리를 포함하고, 상기 프로세서는 상기 현재 시점의 분광 이미지에 대한 클러스터링을 수행하고, 상기 클러스터링 수행에 따른 클러스터를 상기 메모리의 상기 부유물 데이터 아카이브에 사전 저장된 클러스터들과 비교하여 상기 비부유물 점수를 산출하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 프로세서는 상기 비부유물 점수가 상기 사전 정의된 기준 값 미만인 경우, 상기 분광 이미지에 대한 정보를 상기 메모리의 비부유물 데이터 아카이브 영역에 저장하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 프로세서는, 상기 분류 수행과 관련하여, 상기 분광 이미지에 포함된 부유물 정도에 따라 정수 강도를 다르게 하도록 정의되며 상기 메모리에 사전 저장된 분류 값들을 기반으로 현재 분광 이미지의 분류 값을 산출하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 프로세서는 상기 분류 값에 대응하는 정수 강도를 포함하는 경고 메시지를 상기 저장된 물에 대한 정수를 수행할 수 있는 정수 장치 또는 상기 정수 장치를 관리하는 관리자의 관리자 단말에 전송하도록 설정된 것을 특징으로 한다.

본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 방법은, 수질 관리 장치의 프로세서가, 현재 시점에 저장된 물과 관련한 분광 이미지를 수집하는 단계, 복수의 분광 이미지들을 기반으로 생성된 수질 검출 모델을 이용하여 상기 분광 이미지에 대한 비부유물 점수를 산출하는 단계, 상기 산출된 비부유물 점수가 사전 정의된 기준 값 이상인 경우, 상기 분광 이미지에 대한 수질 관리를 위한 분류를 수행하는 단계, 상기 분류 값에 대응하여 수질 관리를 제어하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

구체적으로, 상기 비부유물 점수를 산출하는 단계는 부유물 데이터 아카이브 및 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나를 포함하는 분광 라이브러리를 기반으로, 상기 분광 이미지에 대하여 상기 부유물 데이터 아카이브 또는 상기 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나를 토대로 상기 비부유물 점수를 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 분류를 수행하는 단계는 상기 분광 이미지에 포함된 부유물 정도에 따라 정수 강도를 다르게 하도록 정의되며 상기 메모리에 사전 저장된 분류 값들을 기반으로 현재 분광 이미지의 분류 값을 산출하는 단계를 포함할 수 있다.

상기 제어하는 단계는 상기 분류 값에 대응하는 정수 강도를 포함하는 경고 메시지를 상기 저장된 물에 대한 정수를 수행할 수 있는 정수 장치 또는 상기 정수 장치를 관리하는 관리자의 관리자 단말에 전송하는 단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 본 발명은 종래 센서를 운용하는 방식에 비하여 보다 넓은 범위의 수질을, 필요에 따라 신속 정확하게 판단할 수 있다.

또한, 본 발명은 현재 시점의 수질 관리에 필요한 추가 조치를 적절하게 수행할 수 있도록 지원할 수 있다.

아울러, 상술한 효과 이외의 다양한 효과들이 후술될 본 발명의 실시 예에 따른 상세한 설명에서 직접적 또는 암시적으로 개시될 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 시스템의 한 예를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 장치 구성의 한 예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메인 서버 장치 구성의 한 예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부유물 검출 모델 운용의 한 예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분광 라이브러리 준비 방법의 한 예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분광 라이브러리 준비 방법의 다른 예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 방법의 한 예를 나타낸 도면.

본 발명의 과제 해결 수단의 특징 및 이점을 보다 명확히 하기 위하여, 첨부된 도면에 도시된 본 발명의 특정 실시 예를 참조하여 본 발명을 더 상세하게 설명한다.

다만, 하기의 설명 및 첨부된 도면에서 본 발명의 요지를 흐릴 수 있는 공지 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 구성 요소들은 가능한 한 동일한 도면 부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다.

이하의 설명 및 도면에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위한 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

또한, 제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하기 위해 사용하는 것으로, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용될 뿐, 상기 구성요소들을 한정하기 위해 사용되지 않는다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제2 구성요소는 제1 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제1 구성요소도 제2 구성요소로 명명될 수 있다.

또한, 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 "포함 한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

또한, 명세서에 기재된 "부", "기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다. 또한, "일(a 또는 an)", "하나(one)", "그(the)" 및 유사 관련어는 본 발명을 기술하는 문맥에 있어서(특히, 이하의 청구항의 문맥에서) 본 명세서에 달리 지시되거나 문맥에 의해 분명하게 반박되지 않는 한, 단수 및 복수 모두를 포함하는 의미로 사용될 수 있다.

상술한 용어들 이외에, 이하의 설명에서 사용되는 특정 용어들은 본 발명의 이해를 돕기 위해서 제공된 것이며, 이러한 특정 용어의 사용은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다른 형태로 변경될 수 있다.

아울러, 본 발명의 범위 내의 실시 예들은 컴퓨터 실행가능 명령어 또는 컴퓨터 판독가능 매체에 저장된 데이터 구조를 가지거나 전달하는 컴퓨터 판독가능 매체를 포함한다. 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는, 범용 또는 특수 목적의 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 가능한 임의의 이용 가능한 매체일 수 있다. 예로서, 이러한 컴퓨터 판독가능 매체는 RAM, ROM, EPROM, CD-ROM 또는 기타 광 디스크 저장장치, 자기 디스크 저장장치 또는 기타 자기 저장장치, 또는 컴퓨터 실행가능 명령어, 컴퓨터 판독가능 명령어 또는 데이터 구조의 형태로 된 소정의 프로그램 코드 수단을 저장하거나 전달하는 데에 이용될 수 있고, 범용 또는 특수 목적 컴퓨터 시스템에 의해 액세스 될 수 있는 임의의 기타 매체와 같은 물리적 저장 매체를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

이하, 본 발명의 수질 관리와 관련한 모델 생성을 지원하는 수질 관리 시스템 및 이에 포함되는 각 구성들의 종류와 역할에 대하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 시스템의 한 예를 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 수질 관리 시스템(10)은 저장된 물(50)(예: 수조에 저장된 물), 수질 관리 장치(100), 기지국(21), 중계 서버 장치(20), 메인 서버 장치(200), 및 관리자 단말(300)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 수질 관리 시스템(10)은 수질 관리 장치(100)와 메인 서버 장치(200), 중계 서버 장치(20) 또는 관리자 단말(300) 사이의 통신을 위해 기지국(21)을 포함하는 것으로 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 수질 관리 장치(100)와 상기 메인 서버 장치(200) 또는 수질 관리 장치(100)와 중계 서버 장치(20)는 기지국(21)의 구성 없이 근거리 무선 통신 채널로 연결되거나 또는 유선 케이블을 통하여 직접적으로 연결될 수도 있다. 이 경우 상기 기지국(21)의 구성은 수질 관리 시스템(10)에서 생략될 수 있다. 또한, 상술한 수질 관리 시스템(10) 구성에서 중계 서버 장치(20)를 예시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 중계 서버 장치(20)의 구성은 생략되거나 또는 상기 메인 서버 장치(200)에 일체화된 구성으로 제공될 수도 있다.

상기 저장된 물(50)은 일정 크기의 수조에 저장될 수 있는 구성을 포함할 수 있다. 물이 저장되는 상기 수조는 하수 처리장의 하수조 또는 상수 처리를 위한 상수조 등 다양한 타입의 수조 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이에 대응하여, 상기 저장된 물(50)은 하수조에 저장되는 물 또는 상수조에 저장되는 물 등이 될 수 있다. 본 발명의 저장된 물(50)은 예컨대, 저장되는 수조의 다양한 외부 또는 내부 조건에 따라 부유물을 포함할 수 있다. 부유물을 포함하는 저장된 물(50)은 정수 과정을 거쳐 정수될 수 있다. 상기 저장된 물(50)은 상기 수질 관리 장치(100)에 배치된 분광 카메라(120) 및 RGB 카메라(140)가 촬영할 수 있는 촬영 각도 내에 위치할 수 있다. 또한, 저장된 물(50)은 수질 관리 장치(100)에 배치된 또는 독립적으로 수조 일측에 배치된 적어도 하나의 센서에 의해 센싱될 수 있도록 배치될 수 있다.

상기 수질 관리 장치(100)는 저장된 물(50)의 분광 이미지를 수집하는 분광 카메라(120), 저장된 물(50)의 RGB 이미지를 수집하는 RGB 카메라(140), 상기 분광 카메라(120) 및 RGB 카메라(140)들을 거치하는 거치 구조물을 포함할 수 있다. 한편, 상술한 수질 관리 장치(100)는 분광 카메라(120)와 RGB 카메라(140)를 모두 포함하는 구조로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 수질 관리 장치(100)는 분광 카메라(120)만을 포함할 수도 있다. 추가로 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 장치(100)는 분광 이미지 이외에 저장된 물(50)의 수질과 관련한 센싱 정보를 수집할 수 있는 적어도 하나의 센서를 더 포함할 수 있다. 상기 수질 관리 장치(100)는 적어도 하나의 센서가 수집한 센싱 정보 및 상기 분광 카메라(120)가 수집한 분광 이미지, 상기 RGB 카메라(140)가 수집한 RGB 이미지 중 적어도 일부를 기반으로 저장된 물(50)의 수질을 검출할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 수질 관리 장치(100)는 수질 관리를 위한 적어도 하나의 모델을 생성 및 운용할 수 있다. 예컨대, 상기 수질 관리 장치(100)는 수집된 데이터(예: 분광 카메라(120)가 수집한 분광 이미지들, 상기 분광 이미지들 수집 시점에 함께 수집된 RGB 이미지 및 센싱 정보 중 적어도 일부)를 기반으로 수질 측정과 관련한 모델을 학습시킨다.

한편, 수질 관리 장치(100)는 저장된 물(50)과 관련한 수집 데이터(예: 분광 카메라(120)가 수집한 분광 이미지들, RGB 카메라(140)가 수집한 RGB 이미지, 적어도 하나의 센서가 수집한 센싱 정보 중 적어도 일부)를 메인 서버 장치(200)에 전송하도록 구성될 수도 있다. 이 경우, 상기 수질 관리 장치(100)는 기지국(21)을 통해 상기 메인 서버 장치(200)와 통신 채널을 형성(또는 직접적으로 연결될 수 있음)할 수 있다. 상기 수질 관리 장치(100)는 수집된 데이터(예: 분광 카메라(120)가 수집한 분광 이미지들, RGB 카메라(140)가 수집한 RGB 이미지 및 적어도 하나의 센서가 수집한 센싱 정보 중 적어도 일부)를 메인 서버 장치(200)에 전송할 수 있다.

상기 기지국(21)은 상기 수질 관리 장치(100)와 일정 거리 이격된 위치에 배치되면서, 수질 관리 장치(100)와 통신 채널을 형성할 수 있도록 지형적으로 수질 관리 장치(100)의 무선 통신 채널 형성 가능 거리나 위치에 배치될 수 있다. 또는, 기지국(21)은 수질 관리 장치(100)와 유선으로 연결될 수도 있다. 추가적으로, 상기 기지국(21)은 상기 수질 관리 장치(100)와 메인 서버 장치(200) 또는 상기 수질 관리 장치(100)와 상기 중계 서버 장치(20), 상기 중계 서버 장치(20)와 상기 메인 서버 장치(200), 상기 수질 관리 장치(100) 또는 상기 메인 서버 장치(200)와 상기 관리자 단말(300) 사이의 통신 채널들 중 적어도 하나의 통신 채널 형성을 지원할 수 있다.

상기 메인 서버 장치(200)는 상기 기지국(21)을 통하여(또는 기지국(21) 없이 직접적으로) 수질 관리 장치(100)와 통신 채널을 형성할 수 있다. 상기 메인 서버 장치(200)는 수질 관리 장치(100)로부터 수집 데이터를 수신하고, 수신된 수집 데이터(예: 분광 카메라(120)가 수집한 분광 이미지들, RGB 카메라(140)가 수집한 RGB 이미지, 적어도 하나의 센서가 수집한 센싱 정보 중 적어도 일부)를 기반으로 수질 검출 모델을 학습시킬 수 있다. 이후, 메인 서버 장치(200)는 학습된 수질 검출 모델을 기반으로 특정 시점의 저장된 물(50)에 대한 분광 이미지 분석을 수행하여, 해당 저장된 물(50)의 수질을 추정할 수 있다. 상기 메인 서버 장치(200)는 저장된 물(50)의 수질 결과(또는 수질 추정 결과)를 지정된 관리자 단말(300)(또는 사용자 단말)에 전송하거나 또는 연결된 디스플레이 장치를 통해 출력할 수 있다. 이 동작에서, 메인 서버 장치(200)는 저장된 물(50)의 부유물 여부, 부유물의 크기, 부유물의 정도, 부유물에 따른 정수(또는 정화) 작업 필요 여부 등을 산출하고, 산출된 정보를 관리자 단말(300)에 전달할 수 있다. 한편, 수질 검출 모델의 학습과 저장된 물(50)의 수질 결과 추정을 수질 관리 장치(100) 내에서 처리하도록 설계된 경우, 상기 메인 서버 장치(200) 구성은 생략될 수 있다. 이 경우, 상기 수질 관리 장치(100)는 수질 결과를 직접 산출하고, 산출된 수질 결과를 관리자 단말(300)에 전송하거나 연결된 디스플레이에 출력할 수 있다.

한편, 상술한 설명에서는 적어도 하나의 센서가 수질 관리 장치(100)에 포함되는 구성으로 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상기 적어도 하나의 센서는 상기 수질 관리 장치(100)에 포함되지 않은 상태에서 저장된 물(50)의 특정 위치에 적어도 하나가 배치될 수 있고, 자체적으로 통신 모듈을 포함하고, 중계 서버 장치(20)와 기지국(21)을 통해 연결될 수 있다. 여기서, 상기 적어도 하나의 센서에 포함된 통신 모듈은 유선 케이블을 통해 중계 서버 장치(20)에 연결되거나 또는 무선 통신 모듈로 형성되어 기지국(21)을 통해 중계 서버 장치(20)에 연결될 수 있다. 상기 적어도 하나의 센서는 사전 정의된 일정 스케줄 정보에 따라 저장된 물(50)에 대한 센싱 정보를 수집하고, 수집된 센싱 정보를 중계 서버 장치(20)에 전달할 수 있다.

상기 중계 서버 장치(20)는 적어도 하나의 센서와 연결되고, 적어도 하나의 센서로부터 수집된 센싱 정보를 일정 주기로 또는 실시간으로 수질 관리 장치(100) 및 메인 서버 장치(200) 중 적어도 하나에 전달할 수 있다. 또는, 중계 서버 장치(20)는 수질 관리 장치(100) 및 메인 서버 장치(200) 중 적어도 하나로부터 적어도 하나의 센서에 관한 제어 정보를 수신하고, 수신된 제어 정보에 대응하여 적어도 하나의 센서를 제어하고, 적어도 하나의 센서로부터 센싱 정보를 수집할 수도 있다. 한편, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 중계 서버 장치(20)는 메인 서버 장치(200)와 일체화되거나 또는 적어도 하나의 센서가 수질 관리 장치(100)에 포함되는 경우 생략될 수 있다.

상기 관리자 단말(300)은 기지국(21)을 통해 수질 관리 장치(100), 중계 서버 장치(20) 및 메인 서버 장치(200) 중 적어도 하나의 장치와 통신 채널을 형성할 수 있다. 상기 관리자 단말(300)은 적어도 하나의 장치로부터 추정된 수질 결과를 수신할 수 있다. 상기 관리자 단말(300)은 출력 장치(예: 디스플레이 또는 오디오 장치)를 통해 상기 수질 결과를 출력할 수 있다. 다른 예로서, 상기 관리자 단말(300)은 적어도 하나의 장치로부터 수질 결과에 따른 정수 작업 요청 메시지를 수신할 수 있다. 상기 관리자 단말(300)은 수신된 정수 작업 요청 메시지를 출력할 수 있다. 또는, 상기 관리자 단말(300)은 상기 수질 결과와 정수 작업 요청 메시지를 동시에 출력하여, 관리자가 저장된 물(50)에 대한 정수 작업을 언제 수행할지를 결정할 수 있도록 정보를 제공할 수 있다. 일 예로서, 상기 관리자 단말(300)은 상기 저장된 물(50)에 대한 정수 작업을 수행할 수 있는 정수 장치를 관리하는 관리자의 단말이 될 수 있다. 이와 관련하여, 상기 수질 관리 장치(100)는 상기 저장된 물(50)에 대한 정수를 수행할 수 있는 정수 장치를 더 포함할 수 있으며, 상기 관리자 단말(300)은 정수 장치를 포함할 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 시스템(10)은 저장된 물(50)의 분광 이미지를 획득하고, 획득된 분광 이미지들에 대한 학습을 기반으로 수질 검출 모델을 생성한 후, 이를 기반으로 특정 시점의 수질 결과를 추정할 수 있도록 지원한다. 일 예로서, 본 발명의 수질 관리 시스템(10)은 수질의 큰 영향을 끼치는 부유물의 존재 여부, 부유물의 형태 및 정도에 대한 정보를 수집하고, 부유물과 관련한 수질 검출 모델을 구성하여 운용함으로써, 수질 관리를 효과적으로 지원할 수 있다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 장치 구성의 한 예를 나타낸 도면이다. 이하 설명에서는 중계 서버 장치(20)가 메인 서버 장치(200)와 일체화된 형태를 예시하여 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 중계 서버 장치(20)가 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서부(160) 운용을 위해 수질 관리 시스템(10)에 별도로 포함될 수도 있다.

도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 장치(100)는 통신 회로(110), 분광 카메라(120), 메모리(130), RGB 카메라(140), 센서부(160), 디스플레이(170) 및 프로세서(150)를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 수질 관리 장치(100)가 분광 이미지만을 이용하여 수질 관리를 수행하도록 구성된 경우 상기 RGB 카메라(140) 및 센서부(160) 중 적어도 하나의 구성은 생략될 수도 있다. 추가로, 상기 수질 관리 장치(100)는 상기 분광 카메라(120)를 이용하여 저장된 물(50)의 적어도 일부를 촬영할 수 있는 각도를 지향하도록 상기 분광 카메라(120)를 거치하는 거치 구조물을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 수질 관리 장치(100)는 상술한 구성들 예컨대, 통신 회로(110), 분광 카메라(120), 메모리(130), RGB 카메라(140), 센서부(160), 디스플레이(170) 및 프로세서(150) 중 적어도 하나의 운용에 필요한 전원부(예: 영구전원 또는 배터리)를 더 포함할 수 있다. 한편, 상기 수질 관리 장치(100)의 구성 중 적어도 하나의 구성은 생략될 수도 있다.

상기 통신 회로(110)는 기지국(21)을 통해 메인 서버 장치(200)(또는 중계 서버 장치(20) 또는 관리자 단말(300))와 통신 채널을 형성할 수 있다. 또는 통신 회로(110)는 기지국(21)을 거치지 않고 직접적으로 메인 서버 장치(200) 또는 중계 서버 장치(20)와 통신 채널을 형성할 수도 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리를 메인 서버 장치(200)에서 수행하도록 설계된 경우, 통신 회로(110)는 분광 카메라(120)가 수집한 분광 이미지들(추가적으로 RGB 이미지들과 센싱 정보 중 적어도 일부)을 메인 서버 장치(200)에 전송할 수 있다. 한편, 수질 관리 기능은 수질 관리 장치(100)에 의해서 독립적으로 수행될 수도 있다. 이 경우, 통신 회로(110)는 수질 결과에 따른 경고 메시지(예: 저장된 물(50)에 대한 정수 작업 요청 메시지)를 메인 서버 장치(200)에 전송할 수 있다. 또는, 통신 회로(110)는 프로세서(150) 제어에 대응하여 상기 수질 결과 및 경고 메시지 중 적어도 일부를 특정 지역의 거주자 또는 특정 기관 소속 관리자(예: 관리자 단말(300))에 전송할 수 있다. 상기 통신 회로(110)는 유체 경로 확산 예측에 필요한 인공신경망 알고리즘을 메인 서버 장치(200)로부터 수신할 수도 있다.

상기 분광 카메라(120)는 저장된 물(50)의 적어도 일부 구간(또는 적어도 일 지점)에 대한 분광 이미지를 촬영할 수 있도록 배치될 수 있다. 분광 카메라(120)는 프로세서(150) 제어에 대응하여 저장된 물(50)에 대한 분광 이미지를 촬영할 수 있다. 일 예로서, 분광 카메라(120)는 사전 정의된 일정 이벤트가 발생하는 경우, 해당 이벤트 발생에 대응하여 저장된 물(50) 관련 복수의 분광 이미지들을 촬영할 수 있다. 예컨대, 분광 카메라(120)는 프로세서(150) 제어(또는 메인 서버 장치(200) 요청)에 대응하여 수조에 새로운 물이 유입된 경우, 수조에 저장된 물의 적어도 일부가 방출된 경우, 수조에 저장된 물(50)의 흐름이 변경된 경우, 저장된 물(50)이 있는 수조 주변 날씨가 변경되는 경우(예: 비나 눈이 오는 경우), 저장된 물(50)이 있는 수조의 주변 온도가 변경되는 경우, 저장된 물(50)이 있는 수조의 주변 조도가 변경되는 경우(예: 비구름 형성에 의해 조도가 변경되는 경우) 중 적어도 하나의 경우에 따라 저장된 물(50) 관련 복수의 분광 이미지들을 획득할 수 있다. 또는, 분광 카메라(120)는 사전 정의된 일정 주기에 따라 저장된 물(50) 관련 복수의 분광 이미지들을 촬영할 수 있다.

상기 메모리(130)는 수질 관리 장치(100) 운용에 필요한 적어도 하나의 프로그램 또는 데이터를 저장할 수 있다. 일 예로, 메모리(130)는 분광 카메라(120) 구동에 필요한 제어 프로그램, 분광 카메라(120)를 통해 획득된 복수의 분광 이미지들, 복수의 분광 이미지들을 통해 생성된 수질 검출 모델, 현재 시점에 획득된 분광 이미지와 이를 기반으로 산출된 수질 결과, 수질 결과에 대응하는 경고 또는 안내 메시지 중 적어도 일부를 저장할 수 있다. 또한, 메모리(130)는 수질 검출 모델에 필요한 인공신경망 알고리즘 또는 머신 러닝 학습 알고리즘을 저장할 수 있다.

상기 RGB 카메라(140)는 분광 카메라(120)가 촬영하는 촬영 각도 또는 촬영 지점과 동일한 각도 또는 지점을 향하도록 배치될 수 있다. 상기 RGB 카메라(140)는 상기 분광 카메라(120)가 분광 이미지를 촬영하는 시점에 동기화되어 저장된 물(50)에 대한 적어도 하나의 RGB 이미지를 획득할 수 있다. 일 예로, 상기 RGB 카메라(140)는 수조에 새로운 물이 유입된 경우, 수조에 저장된 물의 적어도 일부가 방출된 경우, 수조에 저장된 물의 흐름이 변경된 경우, 저장된 물(50)이 있는 수조 주변 날씨가 변경되는 경우(예: 비나 눈이 오는 경우), 저장된 물(50)이 있는 수조의 주변 온도가 변경되는 경우, 저장된 물(50)이 있는 수조의 주변 조도가 변경되는 경우(예: 비구름 형성에 의해 조도가 변경되는 경우) 중 적어도 하나의 경우에 따라 저장된 물(50) 관련 적어도 하나의 RGB 이미지를 획득할 수 있다. 획득된 RGB 이미지는 메모리(130)에 임시 저장되고, 프로세서(150) 제어에 대응하여 지정된 장치(예: 메인 서버 장치(200))에 전송될 수 있다. 일 예로, 획득된 RGB 이미지는 상기 수질 관리 장치(100)의 디스플레이(170)를 통해 출력될 수도 있다.

상기 센서부(160)는 수질 관리 장치(100)의 일측에 배치되어, 분광 카메라(120)가 분광 이미지를 획득하는 시점에 저장된 물(50)의 수질과 관련한 센서 정보를 수집할 수 있다. 예컨대, 상기 센서부(160)는 수질 정보를 직접적으로 측정할 수 있는 DO(Dissolved Oxygen) 센서, MLSS(Mixed Liquor Suspended Solids) 센서, BOD(Biochemical Oxygen Demand) 센서, COD(Chemical Oxygen Demand) 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 센서부(160)가 수집한 센싱 정보는 메모리(130)에 임시 저장되고, 설계 형태에 따라 메인 서버 장치(200)에 전송될 수 있다. 한편, 상기 센서부(160)에 포함된 적어도 하나의 센서는 중계 서버 장치(20)에 연결되고, 중계 서버 장치(20)의 제어에 대응하여 센싱 정보를 수집한 후, 수질 관리 장치(100) 또는 메인 서버 장치(200)에 전달하도록 구성될 수 도 있다. 상기 센서부(160)가 수집한 적어도 하나의 센싱 정보는 수질 검출 모델 생성 및 수질 결과 추정 중 적어도 하나의 동작에 이용될 수 있다. 상기 센서부(160)는 분광 이미지를 획득하는 시점에 센싱 정보를 수집하도록 설정될 수 있다. 또는, 센서부(160)는 사전 정의된 일정 시점이나 주기 또는 실시간으로 센싱 정보를 수집하도록 설정될 수 있다.

상기 디스플레이(170)는 수질 관리 장치(100) 운용에 필요한 다양한 정보 화면을 출력할 수 있다. 예컨대, 상기 디스플레이(170)는 수질 관리 장치(100)의 분광 카메라(120) 및 RGB 카메라(140) 중 적어도 하나의 운용과 관련한 화면을 출력할 수 있다. 상기 디스플레이(170)는 센서부(160) 운용 및 센서부(160)가 수집하는 센싱 정보 중 적어도 일부를 출력할 수 있다. 또한, 상기 디스플레이(170)는 생성 모델(또는 수질 검출 모델) 학습과 관련한 화면을 출력할 수도 있다. 상기 디스플레이(170)는 사용자 입력 기능을 지원하는 터치스크린을 포함할 수 있다. 상기 디스플레이(170)는 프로세서(150) 제어에 대응하여 현재 수집된 분광 이미지의 수질 결과, 수질 결과에 대응하는 경고 메시지 중 적어도 하나를 출력할 수 있다.

상기 프로세서(150)는 사전 정의된 이벤트 또는 메인 서버 장치(200), 또는 관리자 단말(300)의 요청에 따라 분광 카메라(120)를 이용하여 저장된 물(50) 관련 복수의 분광 이미지들 또는 현재 분광 이미지를 획득하도록 제어할 수 있다. 상기 프로세서(150)는 획득된 복수의 분광 이미지들을 기반으로 수질 검출 모델 생성하는 동작 및 현재 수집된 분광 이미지의 수질 결과를 추정하는 동작 중 적어도 하나를 수행할 수 있다.

일 예로서, 프로세서(150)는 수질 검출 모델을 생성하는 과정에서 부유물을 기준으로 모델을 생성할 수 있다. 상기 프로세서(150)는 분광 카메라(120)를 이용하여 저장된 물(50)에 대한 분광 이미지를 분석하여 부유물 (Suspended Material: SM) 존재 여부를 판별할 수 있는 모델을 생성할 수 있다. 일 예로서, 프로세서(150)는 획득된 분광 이미지 분석 과정에서 파장대(wavelength)가 사전 정의된 일정 기준과 비교하여 상대적으로 짧으며 해당 상황을 관측함에 있어 reflectance의 변동폭이 사전 정의된 일정 기준보다 적은 경우 부유물이 존재하는 경우로 판단할 수 있다. 상기 프로세서(150)는 파장대(wavelength)가 상기 사전 정의된 일정 기준과 비교하여 상대적으로 길어지며 전체적으로 reflectance가 높고 변동폭이 사전 정의된 일정 기준보다 큰 경우 부유물이 존재하지 않는 경우로 판단할 수 있다. 상기 사전 정의된 일정 기준은 획득된 분광 이미지들의 평균 값이거나, 또는 모델 생성에 관여하는 관리자의 설정 값에 의해 정의될 수 있다. 일 예로서, 부유물이 존재하는 경우의 분광 이미지의 일관성은 부유물이 존재하지 않는 경우의 일관성보다 높게 나타나는 특징을 나타낼 수 있다. 상기 프로세서(150)는 일관성이 높은, 부유물이 존재하는 분광 이미지들을 생성 모델(generative model) 학습에 사용할 수 있다.

상기 생성 모델 학습(또는 수질 검출 모델 학습)과 관련하여, 프로세서(150)는 딥러닝을 위한 심층인공신경망 중 Auto-Encoder, Generative Adversarial Network를 사용할 수 있다. 상기 프로세서(150)는 딥러닝 알고리즘 외 전통적 기계학습 모델을 사용 할 수 있으며, 본 발명이 딥러닝 및 기계학습 모델에 한정되지 않는다. 상기 프로세서(150)는 학습용 데이터 목록을 사용자(또는 생성 모델 학습에 관여하는 관리자)가 수동으로 지정할 수 있도록 사용자 UI(예: 학습용 데이터 목록 표시 화면, 목록에 포함된 적어도 하나의 항목을 선택할 수 있는 화면)을 디스플레이(170)를 통해 출력할 수 있다. 상기 프로세서(150)는 사용자 입력에 대응하여 각 데이터 샘플에 대한 라벨(label) 지정을 처리할 수 있다. 라벨링 동작에서, 프로세서(150)는 라벨에 분광 데이터(또는 분광 이미지)를 포함시킬 수 있으며, 또한 센서부(160)가 수집한 적어도 하나의 센싱 정보를 라벨링에 참조할 수 있도록 정보를 디스플레이(170)에 출력할 수 있다.

다른 예로서, 상기 프로세서(150)는 사용자가 허용한 기준치에 의해 label을 반자동으로 지정 할 수 있도록 지원할 수 있다. 기준치를 적용함에 있어 프로세서(150)는 분광 이미지(또는 분광 데이터)를 해당 라벨링된 데이터에 포함시키고, 센서부(160)가 수집한 적어도 일부 센싱 정보를 참조할 수 있도록 정보를 출력할 수 있다. 반자동 지정과 관련하여, 프로세서(150)는 부유물 존재 여부를 결정할 수 있는 특정 기준 값(예: 분광 이미지들의 주파수 값들의 평균 값 및 표준 편차에 사전 정의된 일정 계수 값을 곱한 값)을 사용자 지정할 수 있는 화면을 디스플레이(170)에 출력하고, 사용자 입력에 의해 분광 이미지의 부유물 존재 여부를 결정할 수 있는 기준 값을 결정할 수 있다. 상기 프로세서(150)는 기준 값이 결정되면, 분광 이미지들에 대한 스펙트럼을 분석하여 주파수 분포가 기준 값 미만인지 또는 이상인지를 확인하여 부유물 존재 여부를 자동으로 결정할 수 있다.

상기 프로세서(150)는 학습된 생성 모델에 분광 이미지를 입력하여 부유물 존재 여부를 판단할 수 있다. 상기 프로세서(150)는 복원 오차가 사전 정의된 기준 값보다 큰 경우 학습 과정에서 관측된 적 없는, 부유물이 존재하지 않는 상황으로 간주 또는 판정할 수 있다. 복원오차가 사전 정의된 기준 값보다 작은 경우, 프로세서(150)는 학습 과정에서 관측된 적 있는 (유사한 것을 관측한) 상황으로 간주하고, 부유물이 존재하는 것으로 판정할 수 있다. 일 예로서, 판정의 기준은 학습 과정에서 분류 성능 지표 (예: F1-score) 가 최대인 지점의 threshold를 사용할 수 있다. 여기서, 사용자 입력에 의해 threshold가 조정 또는 지정될 수 있다.

부유물 판별 모델을 통한 반자동 분광 라이브러리 구성과 관련하여, 상기 프로세서(150)는, 분광 이미지를 앞서 설명한 부유물 판별 방법에 따라 부유물이 존재하는 것으로 판단되면, 부유물이 존재하는 것으로 판단된 분광 이미지를 메모리(130)의 부유물 데이터 아카이브 영역(또는 별도의 부유물 아카이브)에 저장할 수 있다. 부유물이 존재하지 않는 것으로 판정되는 경우, 상기 프로세서(150)는 메모리(130)의 비부유물 (Non-SM) 데이터 아카이브 영역(또는 비부유물 데이터 아카이브)에 저장할 수 있다. 부유물 아카이브가 보유한 데이터가 사전 정의된 일정 수량을 넘거나 사용자 요청이 발생하면, 상기 프로세서(150)는 아카이브에 저장된 데이터들을 유사 특성끼리 클러스터링할 수 있다. 클러스터링 방법의 예시로 K-means clustering을 들 수 있으나, 본 발명이 이에 한정되지 않는다. 상기 프로세서(150)는 설정에 따라 또는 사용자 입력에 따라 비부유물 (Non-SM) 데이터 아카이브에 저장된 데이터들에도 동일한 클러스터링 과정을 수행할 수 있다. 상기 프로세서(150)는 클러스터링이 완료되면, 클러스터링 결과를 디스플레이(170)에 출력하여 사용자(또는 관리자)가 해당 클러스터링 결과를 확인할 수 있도록 지원하며, 사용자 입력에 대응하여 클러스터가 나타내는 정보를 확정할 수 있다. 이 과정에서, 디스플레이(170)에 출력되는 정보는, 특정 클러스터의 결과, 해당 클러스터에 대응하는 분광 이미지, 해당 분광 이미지 수집 시 함께 수집된 센싱 정보의 적어도 일부를 포함할 수 있다. 사용자 클러스터 정보를 확정하면, 프로세서(150)는 확정된 클러스터를 분광 라이브러리에 추가할 수 있다. 일 예로, 확정하는 정보는 수질 상태, 부유물 유형, 수질관리를 위해 수행해야 하는 조치 등 수질관리에 필요한 정보 중 하나 이상을 포함한다. 상기 프로세서(150)는 설정에 따라 또는 사용자 요청에 따라 분광 라이브러리(hyperspectral library)에 존재하는 다른 데이터를 참고하여 정보를 확정 할 수 있도록 지원할 수 있다. 일 예로서, 상기 프로세서(150)는 설정에 따라 또는 사용자 입력에 따라, 분광 라이브러리에 존재하는 정보를 삭제 또는 덮어쓰기 할 수 있다. 상기 프로세서(150)는 설정에 따라 또는 사용자 입력에 대응하여 부유물 데이터 아카이브 및 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나의 클러스터링 및 클러스터링 기반의 수질 관리 기능을 처리할 수 있다.

상기 프로세서(150)는 수질 관리와 관련하여 수질 상태를 표시하는 지표로서 부유물 존재 여부를 이용하는 유형 및 분광 라이브러리를 활용한 수질 상태 지표를 이용하는 유형 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 수질 관리의 기준은 모델 운영의 상기 2가지 유형 중 선택적으로 사용할 수 있고, 운영 중 필요에 따라 상기 부유물 존재 여부 표시 또는 분광 라이브러리 기반의 수질 상태 표시 중 적어도 하나를 사용할 수 있다. 일 예로서, 상기 프로세서(150)는 저장된 물(50)에 대해 부유물 존재 여부를 우선 판정하고, 부유물이 존재하는 경우 분광 라이브러리를 활용하여 현재 세부 상태를 판정할 수 있다.

도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 메인 서버 장치 구성의 한 예를 나타낸 도면이다. 앞서 설명한 바와 같이, 본 발명의 수질 관리 기능 지원을 수질 관리 장치(100)가 단독으로 수행하도록 설계된 경우, 상기 메인 서버 장치(200) 구성은 생략될 수도 있다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 메인 서버 장치(200)는 서버 통신 회로(210), 서버 메모리(230) 및 서버 프로세서(250)를 포함할 수 있다.

상기 서버 통신 회로(210)는 기지국(21)을 통하여 또는 직접적으로 수질 관리 장치(100)와 통신 채널을 형성할 수 있다. 상기 서버 통신 회로(210)는 지정된 주기 또는 사전 정의된 이벤트 발생에 대응하여 수질 관리 장치(100)로부터 복수의 분광 이미지들 및 현재 분광 이미지를 수집할 수 있다. 서버 통신 회로(210)는 수질 결과 및 그에 따른 경고 메시지를 지정된 관리자 단말(300)이나 기관에 전송할 수 있다.

상기 서버 메모리(230)는 메인 서버 장치(200) 운용에 필요한 적어도 하나의 프로그램 또는 데이터를 저장할 수 있다. 일 예로, 상기 서버 메모리(230)는 수질 검출 모델(231)을 저장할 수 있다. 추가로 상기 서버 메모리(230)는 수질 관리 장치(100)로부터 수신한 복수의 분광 이미지들(233)(또는 분광 데이터)을 저장할 수 있다. 또는, 상기 서버 메모리(230)는 수질 관리 장치(100)로부터 수신한 적어도 하나의 센싱 정보를 저장할 수 있다. 일 예로, 서버 메모리(230)는 수질 관리 장치(100)로부터 수신되어 수질 검출 모델(231) 생성을 위해 사용되는 복수의 분광 이미지들(233)을 저장할 수 있다. 상기 서버 메모리(230)는 상기 복수의 분광 이미지들(233)을 기반으로 생성된 수질 검출 모델(231)을 저장할 수 있다. 또한, 상기 서버 메모리(230)는 현재 수질 검사에 이용되는 현재 분광 이미지를 저장할 수도 있다.

상기 서버 프로세서(250)는 메인 서버 장치(200) 운용에 필요한 신호의 전달과 처리 또는 결과의 저장, 결과의 전송 또는 결과에 대응하는 메시지의 전송을 제어할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 서버 프로세서(250)는 데이터 수집부(251), 데이터 학습부(252), 수질 추정부(253)를 포함할 수 있다.

상기 데이터 수집부(251)는 사전 정의된 주기에 따라 또는 사전 정의된 이벤트 발생에 대응하여 저장된 물(50)과 관련한 복수의 분광 이미지를 수질 관리 장치(100)에 요청할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 데이터 수집부(251)는 수질 관리를 위해 사용할 생성 모델(또는 수질 검출 모델) 생성에 필요한 시점을 기준으로, 해당 시점 이전 일정 시간 동안 저장된 물(50) 관련 복수의 분광 이미지들을 수집할 수 있다. 다른 예로서, 상기 데이터 수집부(251)는 수질 관리 장치(100)로부터 분광 이미지 수집 시점에 함께 수집된 센싱 정보 및 RGB 이미지 중 적어도 일부를 요청하여 서버 메모리(230)에 저장할 수 있다.

상기 데이터 학습부(252)는 데이터 수집부(251)가 수집한 복수의 분광 이미지에 대한 학습을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 데이터 학습부(252)는 서버 메모리(230)에 저장된 학습 알고리즘을 기반으로 저장된 물(50) 관련 복수개의 분광 이미지들에 대한 학습을 수행하여, 수질 검출 모델을 생성할 수 있다. 이 과정에서, 상기 데이터 학습부(252)는 앞서 도 2a에서 설명한 프로세서(150) 동작의 적어도 일부를 수행할 수 있다. 예컨대, 데이터 학습부(252)는 서버 메모리(230)에 저장된 분광 이미지들(233)에서 부유물이 검출된 분광 이미지와 부유물이 검출되지 않은 분광 이미지를 구분하고, 구분된 분광 이미지들에 대한 각각의 학습을 수행할 수 있다. 예컨대, 데이터 학습부(252)는 부유물을 포함한 생성 모델에 대한 학습, 부유물을 포함하지 않은 생성 모델에 대한 학습 중 적어도 하나를 수행할 수 있다. 상기 데이터 학습부(252)는 부유물 존재 여부에 따라 구분된 데이터들에 대한 클러스터링을 수행하고, 클러스터링 결과에 따라 확정된 클러스터(또는 사용자 입력에 따라 확정된 클러스터) 및 그에 대응하는 분광 이미지(또는 추가적으로 해당 분광 이미지가 수집된 시점에 수집된 센싱 정보)를 분광 라이브러리에 저장할 수 있다.

상기 데이터 학습부(252)는 복수개의 분광 이미지들(233)에 대한 학습이 완료되어 수질 검출 모델(231)이 생성되면, 이를 요청한 관리자 단말(300)(또는 수질 관리 장치(100))에 안내 메시지를 제공할 수 있다. 상기 데이터 학습부(252)는 생성된 수질 검출 모델(231)을 서버 메모리(230)에 저장할 수 있다. 일 예로서, 상기 데이터 학습부(252)는 복수개의 분광 이미지들(233)에 대한 라벨링, 라벨링된 복수개의 분광 이미지들(233)에 대한 구분(예: 부유물이 포함된 분광 이미지들을 포함하는 부유물 데이터 셋과 부유물이 포함되지 않은 비부유물 데이터 셋의 구분), 학습용과 검증용 구분(예: 부유물 데이터 셋을 학습을 위한 일정 비율(예: 80%, 변경 가능)의 학습용 데이터 셋과, 검증을 위한 일정 비율(예: 20%, 변경 가능)의 검증용 데이터 셋으로의 구분)을 수행하고, 학습용 데이터 셋만을 이용하여 수질 검출 모델(231)을 생성한 후, 검증용 데이터 셋을 수질 검출 모델(231)의 입력 후 복원 오차를 분석하여 수질 검출 모델(231)의 성능 검사를 수행할 수 있다.

상기 데이터 학습부(252)는 라벨링과 관련하여, 복수의 분광 이미지들에 대한 색인을 부여하고, 색인을 기반으로 라벨링된 분광 이미지와 라벨링되지 않은 분광 이미지를 구분할 수 있다. 상기 데이터 학습부(252)는 라벨링되지 않은 분광 이미지에 대해서는 무결성(integrity) 검사(예: 센싱 정보 및 RGB 이미지, 분광 이미지 중 적어도 일부를 디스플레이(170)에 출력하여 사용자가 확인할 수 있도록 하고, 사용자 입력에 대응하여 무결성 검사)를 수행할 수 있다. 데이터 학습부(252)는 무결성 검사를 통과한 분광 이미지에 대해서 부유물 검사(예: 분광 이미지, RGB 이미지 및 센싱 정보의 적어도 일부를 디스플레이(170)에 출력하여 사용자가 확인하고, 사용자 입력에 대응하여 부유물 여부를 확정함)를 수행할 수 있다.

상기 수질 추정부(253)는 수질 검출 모델(231)(또는 생성 모델)을 이용하여 현재 수집된 분광 이미지의 복원 오차를 산출하고, 산출된 복원 오차를 기반으로 현재 수집된 분광 이미지의 수질 결과를 추정할 수 있다. 또는, 수질 추정부(253)는 분광 이미지에 대한 클러스터링 결과를 저장한 분광 라이브러리를 이용하여 현재 수집된 분광 이미지에 대한 수질 결과를 추정할 수 있다. 예컨대, 수질 추정부(253)는 현재 수집된 분광 이미지에 대한 스펙트럼을 분석하고, 스펙트럼에 대한 클러스터링을 수행한 후, 클러스터링 결과와 분광 라이브러리에 사전 저장된 클러스터(예: 부유물이 포함된 분광 이미지로 확정된 클러스터 또는 부유물이 포함되지 않은 분광 이미지로 확정된 클러스터, 또는 다양한 수질 상태로 분류된 클러스터들)와 상호 비교하고, 비교 결과를 기준으로 현재 수집된 분광 이미지의 수질 결과를 추정할 수 있다. 상기 수질 추정부(253)는 수질 결과 추정 값을 지정된 관리자 단말(300)에 전송하거나 또는 수질 결과에 따른 안내 메시지 또는 경고 메시지를 지정된 관리자 단말(300)에 전송할 수 있다.

한편, 상기 서버 프로세서(250)에서 설명한 데이터 수집부(251), 데이터 학습부(252) 및 수질 추정부(253)의 동작은 앞서 도 2에서 설명한 수질 관리 장치(100)의 프로세서(150) 구성이 될 수도 있으며, 수질 관리 장치(100)가 수질 검출 모델을 생성하고, 생성된 수질 검출 모델을 이용하여 수질을 검출하고, 검출된 수질 결과에 따른 동작을 수행하도록 설정될 수 있다. 이에 따라, 상기 도 2에서 수질 검출 모델(231)의 생성 및 수질 검사와 관련한 동작 중 도 3에서 설명되지 않은 부분은 도 3에 기재된 내용으로 보충될 수 있으며, 이와 유사하게, 도 3의 설명 중 도 2에서 설명되지 않은 내용은 도 2의 내용으로 보충되어 이해될 수 있을 것이다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 부유물 검출 모델 운용의 한 예를 나타낸 도면이다. 도 4에서 설명하는 검출 모델 운용 방식은 앞서 도 2에서 설명한 수질 관리 장치(100) 및 도 4에서 설명한 메인 서버 장치(200) 중 적어도 하나에 적용될 수 있다. 이하 설명에서는, 수질 관리 장치(100)의 프로세서(150) 동작을 기준으로 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 메인 서버 장치(200)의 서버 프로세서(250) 동작에도 동일 또는 유사하게 적용될 수 있다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 부유물 검출 모델 운용과 관련한 수질 관리 장치 운용 방법은, 수질 관리 장치(100)의 프로세서(150)가 401 블록에서와 같이, 초기 모델을 로드(Load Model)하고, 403 블록에 나타낸 바와 같이, 생성 모델(Generative Model), 검출 성능(Detection Performance), 슈도 역치(Pseudo Threshold)를 로드된 모델에 적용할 수 있다.

이후, 405 블록에서와 같이, 프로세서(150)는 메모리(130)예 저장된 데이터(예: 분광 이미지)를 획득(Data Acquisition)을 수행할 수 있다. 데이터 획득을 위해, 프로세서(150)는 407 블록에서와 같이 분광 이미지(Hyperspectral data), RGB image, 센싱 정보(DO value, MLSS value) 중 적어도 일부를 메모리(130)에서 읽어올 수 있다.

409 블록에서, 프로세서(150)는 비부유물 점수를 측정(Measure Non-SM Score)할 수 있다. 상기 비부유물 점수는 분광 이미지를 분석하여 해당 분광 이미지에 부유물이 포함되지 않은 영역의 비율을 기반으로 산출될 수 있다. 일 예로, 상기 수질 관리 장치(100)는 비부유물 점수 산출과 관련하여 부유물 데이터 아카이브 및 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나를 포함하는 분광 라이브러리를 저장한 메모리(130)를 포함할 수 있다. 상기 부유물 데이터 아카이브 또는 상기 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나는 예컨대, 분광 이미지에 대해 비부유물 점수를 산출할 수 있도록 구성된 데이터들을 저장할 수 있다. 일 예로서, 상기 프로세서(150)는 비부유물 점수가 기준 값보다 높은 경우 정수가 필요하지 않은 깨끗한 상태로 결정하고, 비부유물 점수가 기준 값 미만인 경우, 정수가 필요한 상태로 판단할 수 있다.

411 블록에서, 프로세서(150)는 비부유물 점수가 사전 정의된 문턱 값을 넘는지(Over threshold?) 확인할 수 있다. 비부유물 점수가 사전 정의된 문턱 값을 넘는 경우, 413 블록에서와 같이 프로세서(150)는 비부유물 데이터 아카이브(Non-SM data archive)(또는 메모리(130)의 비부유물 데이터 아카이브 영역)에 저장할 수 있다. 비부유물 점수가 사전 정의된 문턱 값을 넘지 못하는 경우, 프로세서(150)는 415 블록에서 획득된 분광 이미지를 부유물 데이터 아카이브(SM data archive)(또는 메모리(130)의 부유물 데이터 아카이브 영역)에 저장할 수 있다.

추가로, 비부유물 점수에 대한 기준 값 비교를 수행한 이후, 프로세서(150)는 417 블록에서 현재 과정이 종료 과정인지 확인할 수 있다. 종료 과정 확인과 관련하여, 프로세서(150)는 419 블록에서와 같이, 종료 과정과 관련한 화면 인터페이스를 디스플레이(170)에 출력한 후, 종료 관련 사용자 입력(User Interaction)이 발생하는지 또는 종료를 위해 사전 할당된 버튼 입력이 발생하는지 확인할 수 있다. 종료 관련 사용자 입력이 발생하는 경우, 프로세서(150)는 421 블록에서 분광 이미지의 부유물 운용을 종료할 수 있다. 종료 관련 사용자 입력이 발생하지 않는 경우, 프로세서(150)는 405 블록 이전으로 분기하여 이하 블록들의 동작을 재수행하도록 제어할 수 있다.

한편, 부유물 데이터 아카이브에 새 부유물 데이터(또는 부유물을 포함한 새 분광 이미지)가 저장되면, 423 블록에서 해당 분광 이미지에 대한 클러스터링 동작을 수행하고, 425 단계에서 사용자 입력(User Interaction) 또는 배치 처리(Batch processing)을 수행하며, 427 단계에서 슈도 라벨 저장(Save Pseudo Label)을 수행할 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 분광 라이브러리 준비 방법의 한 예를 나타낸 도면이다. 도 5에서는 수질 관리 장치의 프로세서 동작을 기준으로 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 5에서의 방법은 앞서 도 3에서 설명한 메인 서버 장치의 서버 프로세서 동작의 적어도 일부에 대응할 수 있다.

도 5를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 분광 라이브러리 준비와 관련한 수질 관리 장치 운용 방법은, 501 단계에서, 수질 관리 장치(100)의 프로세서(150)는 현재 처리할 클러스터가 마지막 클러스터인지(End of Cluster?) 확인할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 프로세서(150)는 복수의 분광 이미지들에 대응하는 클러스터들에 대해 마지막 클러스터를 인식할 수 있는 정보 처리를 수행할 수 있다. 예컨대, 마지막 클러스터는 다른 클러스터들과 다르게 사전 정의된 특정 기호나 데이터가 기입될 수 있다. 현재 처리할 클러스터가 마지막 클러스터가 아닌 경우, 상기 프로세서(150)는 503 단계에서 클러스터를 로드(Load Cluster)할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 프로세서(150)는 부유물 데이터 아카이브(511)에서 부유물 데이터(또는 분광 이미지, 또는 분광 이미지에 대한 클러스터링을 수행하여 생성된 클러스터)를 획득할 수 있다.

505 단계에서, 상기 프로세서(150)는 로드된 클러스터에 대한 시각화(Visualization)를 수행할 수 있다. 이 동작에서, 프로세서(150)는 로드된 클러스터의 슈도 라벨(Pseudo Label)을 함께 디스플레이(170)에 출력할 수 있으며, 저장소(513)(또는 메모리(130))에 저장된 분광 데이터(Hyperspectral data), RGB 이미지, 센싱 정보(DO value, MLSS value) 중 적어도 일부를 디스플레이(170)에 출력할 수 있다. 상기 시각화 과정을 통하여, 프로세서(150)는 디스플레이(170)에 분광 이미지에 대응하는 클러스터링 결과(예: 그래프)를 출력할 수 있다.

507 단계에서, 상기 프로세서(150)는 라벨 확인(Label Confirmation)을 수행할 수 있다. 예컨대, 프로세서(150)는 시각화를 통해 출력되는 데이터가 부유물을 포함한 데이터로 판단되면, 라벨을 확정할 수 있다. 509 단계에서, 프로세서(150)는 라벨링된 클러스터를 분광 라이브러리에 저장(Save Hyperspectral Library)하고, 이후 501 단계 이전으로 리턴할 수 있다. 이 동작에서, 상기 프로세서(150)는 부유물 데이터 아카이브의 분광 라이브러리 영역을 갱신할 수 있다.

501 동작에서, 마지막 클러스터이면, 상기 프로세서(150)는 분광 라이브러리 준비 동작을 종료할 수 있다. 여기서, 마지막 클러스터를 지시하는 정보는 별도의 실제 클러스터 정보가 기입되지 않고, 마지막 클러스터임을 지시하는 사전 정의된 특정 기호나 데이터를 포함할 수 있다.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 분광 라이브러리 준비 방법의 다른 예를 나타낸 도면이다. 도 6에서는 수질 관리 장치의 프로세서 동작을 기준으로 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 6에서의 방법은 앞서 도 3에서 설명한 메인 서버 장치의 서버 프로세서 동작의 적어도 일부에 대응할 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 분광 라이브러리 준비와 관련한 수질 관리 장치 운용 방법의 다른 예와 관련하여, 601 단계에서, 수질 관리 장치(100)의 프로세서(150)는 현재 처리할 정보의 색인이 마지막 색인(End of Index?)인지 확인할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 프로세서(150)는 복수의 분광 이미지들에 대한 색인을 할당하고, 현재 처리할 분광 이미지에 대응하는 색인이 마지막 색인인지 확인할 수 있다. 현재 처리할 색인이 마지막 색인이 아닌 경우, 상기 프로세서(150)는 603 단계에서 데이터를 로드(Load Data)할 수 있다. 이와 관련하여, 상기 프로세서(150)는 비부유물 데이터 아카이브(611)에서 비부유물 데이터(또는 분광 이미지)를 획득하여 로드할 수 있다.

605 단계에서, 상기 프로세서(150)는 로드된 데이터(예: 분광 이미지)에 대한 시각화(Visualization)를 수행할 수 있다. 이 동작에서, 프로세서(150)는 로드된 데이터의 슈도 라벨(Pseudo Label)을 함께 디스플레이(170)에 출력할 수 있으며, 저장소(613)(또는 메모리(130))에 저장된 분광 데이터(Hyperspectral data), RGB 이미지, 센싱 정보(DO value, MLSS value) 중 적어도 일부를 디스플레이(170)에 출력할 수 있다. 상기 시각화 과정을 통하여, 프로세서(150)는 디스플레이(170)에 분광 이미지에 대응하는 비부유물 포함 여부를 확인할 수 있도록 지원한다.

607 단계에서, 상기 프로세서(150)는 비부유물 확인(Non-SM Confirmation)을 수행할 수 있다. 예컨대, 프로세서(150)는 시각화를 통해 출력되는 데이터가 부유물을 포함하지 않는 비부유물 데이터로 판단되면, 현재 처리 중인 데이터에 대하여 비부유물 데이터로 확정할 수 있다. 또는, 프로세서(150)는 시각화를 통해 출력되는 데이터가 부유물을 포함하는 부유물 데이터로 판단되면, 현재 처리 중인 데이터에 대하여 부유물 데이터로 확정할 수 있다. 부유물 데이터 확정은 사용자 입력에 의해 결정될 수 있다.

609 단계에서, 프로세서(150)는 확정된 클러스터를 지정된 아카이브에 저장(Save SM or Non-SM archive)하고, 이후 501 단계 이전으로 리턴할 수 있다. 이 동작에서, 상기 프로세서(150)는 비부유물 데이터에 대해서 비부유물 데이터 아카이브(611)에 저장할 수 있다. 601 동작에서, 현재 처리할 색인이 마지막 색인인 경우, 상기 프로세서(150)는 분광 라이브러리 준비 동작을 종료할 수 있다.

한편, 상술한 도 5 및 도 6에서는 각각 부유믈 데이터 아카이브 생성과 비부유물 데이터 아카이브를 기반으로 분광 라이브러리를 생성하는 방법을 설명하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 필요 또는 요청에 따라 부유물 데이터 아카이브와 비부유물 데이터 아카이브의 기능(예: 클러스터링 수행 등)을 교환하여(또는 반대로) 수행할 수 있으며, 수질 관리 장치(100)(또는 메인 서버 장치(200))는 도 5 및 도 6의 동작 모두를 사용할 수도 있다.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 방법의 한 예를 나타낸 도면이다. 도 7에서는 수질 관리 장치의 프로세서 동작을 기준으로 설명하지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 도 7에서의 방법은 앞서 도 3에서 설명한 메인 서버 장치의 서버 프로세서 동작의 적어도 일부에 대응할 수 있다.

도 7을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 수질 관리 방법과 관련하여, 701 단계에서, 수질 관리 장치(100)의 프로세서(150)는 모델 로딩(Load Model)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 703 단계에서, 수질 관리 장치(100)는 복수의 분광 이미지들에 대한 생성 모델(Generative Model), 검출 성능(Detection Performance), 슈도 역치(Pseudo Threshold)를 마련할 수 있으며, 705 단계에서 분광 라이브러리(Hyperspectral Library)를 마련할 수 있다. 상기 703 단계 및 705 단계는 상기 701 단계보다 선행적으로 수행될 수 있다.

707 단계에서, 상기 프로세서(150)는 데이터 획득(Data Acquisition)을 수행할 수 있다. 이와 관련하여, 수질 관리 장치(100)는 709 단계에서 수질을 확인하고자 하는 시점(예: 현재 시점)의 분광 데이터(Hyperspectral data), RGB image, 센싱 정보(DO value, MLSS value) 중 적어도 일부를 마련할 수 있다. 한편, 709 단계에서 앞서 설명한 701 단계 및 707 단계보다 선행적으로 수행될 수 있다.

711 단계에서, 프로세서(150)는 비부유물 점수를 측정(Measure Non-SM Score)할 수 있다. 점수 측정과 관련하여, 상기 수질 관리 장치(100)는 다양한 분광 이미지들(또는 RGB 이미지와 센싱 정보 중 적어도 일부 포함)에 대하여 사전 정의된 일정 기준치에 따른 점수표를 저장 관리할 수 있다. 상기 프로세서(150)는 현재 시점의 분광 이미지에 대한 비부유물 점수를 산출하고, 713 단계에서 산출된 비부유물 점수가 사전 정의된 기준 값을 넘는지 확인할 수 있다. 비부유물 점수가 사전 정의된 기준 값을 넘는 경우, 715 단계에서 현재 시점의 분광 이미지에 대한 분류(Classification)를 수행할 수 있다. 분류와 관련하여, 수질 관리 장치(100)는 부유물 포함 정도에 따른 정수 작업(또는 정화 작업)의 시간과 강도를 분류한 정의된 정수 테이블을 저장 관리할 수 있다. 일 예로서, 수질 관리 장치(100)는 비부유물 점수가 기준 값을 넘는 경우, 정수가 필요한 상태로 판단하고, 비부유물 점수가 기준 값을 넘지 못하는 경우 정수가 필요 없는 상태로 판단할 수 있다.

다음으로, 프로세서(150)는 717 단계에서, 현재 분류 값이 수질 관리 제어가 필요한지(Need Quality Control?) 확인할 수 있다. 수질 관리 제어가 불필요한 것으로 판단되면, 프로세서(150)는 707 단계 이전으로 분기하여 이하 동작을 재수행할 수 있다. 한편, 수질 관리 제어가 필요한 경우, 프로세서(150)는 719 단계에서 수질 관리 제어(Quality Control, ex) Aeration)를 수행할 수 있다. 일 예로서, 상기 프로세서(150)는 저장된 물(50)에 대한 정수 작업을 수행할 수 있는 정수 장치 또는 정수 장치를 관리하는 관리자 단말(300)에 경고 메시지를 전송할 수 있다. 상기 경고 메시지는 예컨대, 분류 값을 포함할 수 있으며, 또한 상기 분류 값에 대응하여 정수 정보(예: 사용 약품의 종류 및 양, 정수 장치의 가동 시간과 운용 강도 중 적어도 일부)를 관리자 단말(300)(또는 정수 장치)에 제공할 수 있다.

한편, 713 단계에서, 비부유물 점수가 기준 값 이상인 경우, 721 단계에서 프로세서(150)는 처리 종료와 관련한 이벤트가 발생하는지 확인할 수 있다. 이와 관련하여, 프로세서(150)는 처리 종료와 관련한 사용자 입력(User Interaction)을 지원하는 723 단계를 수행할 수 있다. 일 예로, 프로세서(150)는 사용자 입력이 가능한 화면 인터페이스를 디스플레이(170)에 출력하거나, 현재 시점의 수질 관리 제어를 요청한 관리자 단말(300)로부터 사용자 입력을 수신할 수 있도록 인터페이싱(예: 입력 송수신 동작 수행)을 수행할 수 있다. 추가 처리 요청이 사전 정의된 일정 시간 동안 없거나 또는 처리 종료를 요청하는 사용자 입력이 발생하는 경우 727 단계에서 프로세서(150)는 수질 관리 제어에 관한 루틴을 종료할 수 있다.

수질 관리 제어와 관련한 종료 이벤트가 없거나 수질 관리 제어를 위한 추가 입력이 수신되는 경우, 프로세서(150)는 725 단계에서 비부유물 데이터 아카이브(Non-SM data archive)에 현재 처리된 데이터를 기록하고, 707 단계로 분기하여 이하 동작을 재수행할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 명세서는 다수의 특정한 구현물의 세부사항들을 포함하지만, 이들은 어떠한 발명이나 청구 가능한 것의 범위에 대해서도 제한적인 것으로서 이해되어서는 안되며, 오히려 특정한 발명의 특정한 실시형태에 특유할 수 있는 특징들에 대한 설명으로서 이해되어야 한다.

또한, 특정한 순서로 도면에서 동작들을 묘사하고 있지만, 이는 바람직한 결과를 얻기 위하여 도시된 그 특정한 순서나 순차적인 순서대로 그러한 동작들을 수행하여야 한다거나 모든 도시된 동작들이 수행되어야 하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 특정한 경우, 멀티태스킹과 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 또한, 상술한 실시형태의 다양한 시스템 컴포넌트의 분리는 그러한 분리를 모든 실시형태에서 요구하는 것으로 이해되어서는 안되며, 설명한 프로그램 컴포넌트와 시스템들은 일반적으로 단일의 소프트웨어 제품으로 함께 통합되거나 다중 소프트웨어 제품에 패키징될 수 있다는 점을 이해하여야 한다.

본 기술한 설명은 본 발명의 최상의 모드를 제시하고 있으며, 본 발명을 설명하기 위하여, 그리고 통상의 기술자가 본 발명을 제작 및 이용할 수 있도록 하기 위한 예를 제공하고 있다. 이렇게 작성된 명세서는 그 제시된 구체적인 용어에 본 발명을 제한하는 것이 아니다. 따라서, 상술한 예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하였지만, 통상의 기술자라면 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서도 본 예들에 대한 개조, 변경 및 변형을 가할 수 있다.

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위에 의해 정하여져야 한다.

10: 수질 관리 시스템
20: 중계 서버 장치
21: 기지국
50: 저장된 물
100: 수질 관리 장치
110: 통신 회로,
120: 분광 카메라
130: 메모리
140: 센서부
150: 프로세서
160: 센서부
170: 디스플레이
200: 서버 장치
210: 서버 통신 회로
230: 서버 메모리
250: 서버 프로세서
300: 관리자 단말

Claims (8)

1. 저장된 물과 관련한 복수의 분광 이미지들을 획득하는 분광 카메라;
   상기 복수의 분광 이미지들을 기반으로 생성된 수질 검출 모델을 저장하는 메모리;
   상기 분광 카메라 및 상기 메모리와 기능적으로 연결되는 프로세서;를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   현재 시점의 저장된 물에 대한 수질 관리를 위해 분광 이미지를 수집하고,
   상기 수질 검출 모델을 이용하여 상기 현재 시점의 분광 이미지에 대한 비부유물 점수를 산출하고,
   상기 산출된 비부유물 점수가 사전 정의된 기준 값을 넘는 경우, 상기 분광 이미지에 대한 수질 관리를 위한 분류를 수행하고,
   상기 분류 값에 대응하여 수질 관리를 제어하는 것을 특징으로 하는 수질 관리 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 메모리는,
   부유물 데이터 아카이브 및 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나를 포함하는 분광 라이브러리를 포함하고,
   상기 프로세서는,
   상기 분광 이미지에 대하여 상기 부유물 데이터 아카이브 또는 상기 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나를 토대로 상기 비부유물 점수를 산출하도록 설정된 것을 특징으로 하는 수질 관리 장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 메모리는,
   부유물 데이터 아카이브를 포함하는 분광 라이브러리를 포함하고,
   상기 프로세서는
   상기 현재 시점의 분광 이미지에 대한 클러스터링을 수행하고, 상기 클러스터링 수행에 따른 클러스터를 상기 메모리의 상기 부유물 데이터 아카이브에 사전 저장된 클러스터들과 비교하여 상기 비부유물 점수를 산출하도록 설정된 것을 특징으로 하는 수질 관리 장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는
   상기 비부유물 점수가 상기 사전 정의된 기준 값 미만인 경우, 상기 분광 이미지에 대한 정보를 상기 메모리의 비부유물 데이터 아카이브 영역에 저장하도록 설정된 것을 특징으로 하는 수질 관리 장치.
5. 제1항에 있어서,
   상기 프로세서는,
   상기 분류 수행과 관련하여, 상기 분광 이미지에 포함된 부유물 정도에 따라 정수 강도를 다르게 하도록 정의되며 상기 메모리에 사전 저장된 분류 값들을 기반으로 현재 분광 이미지의 분류 값을 산출하도록 설정된 것을 특징으로 하는 수질 관리 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 프로세서는
   상기 분류 값에 대응하는 정수 강도를 포함하는 경고 메시지를 상기 저장된 물에 대한 정수를 수행할 수 있는 정수 장치 또는 상기 정수 장치를 관리하는 관리자의 관리자 단말에 전송하도록 설정된 것을 특징으로 하는 수질 관리 장치.
7. 수질 관리 장치의 프로세서가, 현재 시점에 저장된 물과 관련한 분광 이미지를 수집하는 단계;
   복수의 분광 이미지들을 기반으로 생성된 수질 검출 모델을 이용하여 상기 분광 이미지에 대한 비부유물 점수를 산출하는 단계;
   상기 산출된 비부유물 점수가 사전 정의된 기준 값 이상인 경우, 상기 분광 이미지에 대한 수질 관리를 위한 분류를 수행하는 단계;
   상기 분류 값에 대응하여 수질 관리를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 수질 관리 방법.
8. 제7항에 있어서,
   상기 비부유물 점수를 산출하는 단계는
   부유물 데이터 아카이브 및 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나를 포함하는 분광 라이브러리를 기반으로, 상기 분광 이미지에 대하여 상기 부유물 데이터 아카이브 또는 상기 비부유물 데이터 아카이브 중 적어도 하나를 토대로 상기 비부유물 점수를 산출하는 단계;를 포함하고,
   상기 분류를 수행하는 단계는
   상기 분광 이미지에 포함된 부유물 정도에 따라 정수 강도를 다르게 하도록 정의되며 상기 메모리에 사전 저장된 분류 값들을 기반으로 현재 분광 이미지의 분류 값을 산출하는 단계;를 포함하고,
   상기 제어하는 단계는
   상기 분류 값에 대응하는 정수 강도를 포함하는 경고 메시지를 상기 저장된 물에 대한 정수를 수행할 수 있는 정수 장치 또는 상기 정수 장치를 관리하는 관리자의 관리자 단말에 전송하는 단계;를 포함하는 특징으로 하는 수질 관리 방법.