KR20240030003A - Wifi 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치 - Google Patents

Wifi 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치에 관한 것으로, 특히 공장 내 발생하는 유해물질 농도를 검출하고 공기 흐름에 따른 유해물질 확산을 관측 가능하여 유해물질의 증가 위험이 예측되는 해당 작업장에서의 신속한 대응과 함께 현장 작업자의 안전을 보호할 수 있다. 이에 본 발명은 공장 내부 배치된 여러 작업장(유해물질 발생부)마다 구비되는 각 유해물질 수집모듈을 통해 유해물질이 검출되고 무선 네트워크를 통해 관리실(관리서버)로 전송하여 유해물질 농도를 초과시 전기집진기를 가동시켜 유해물질 농도 증가를 방지함에 있어서, 공장 내부의 공기 흐름(풍향, 풍속)에 따른 각 작업장 유해물질의 변화를 관측하고 유해물질의 증가위험이 예측되는 해당 작업장의 전기집진기 동작(ON)을 제어하여 유해물질 농도를 감소시킬 수 있으며, 공장 내부에 배치되어 있는 여러 작업장(유해물질 발생부) 중에서 작업자의 모바일기기가 와이파이(WIFI) 접속 가능한 유해물질 수집모듈을 통해 작업자의 위치정보를 정확히 파악하고 유해물질 정보를 실시간 모티터링 가능하여 해당 작업장에 있는 작업자가 유해물질 증가에 따른 신속 현장 대응조치 가능함은 물론 작업자는 위험 작업장을 벗어나 안전한 장소로 대피 가능하여 유해물질로 인한 각종 산업 재해를 예방할 수 있다. 또한 공장 내부 배치된 여러 작업장(유해물질 발생부)마다 구비되는 각 유해물질 수집모듈을 통해 유해물질이 검출되고 무선 네트워크를 통해 관리실(관리서버)로 전송하여 유해물질 농도를 초과시 전기집진기를 가동시켜 유해물질 농도 증가를 방지함에 있어서, 공장 내부의 공기 흐름(풍향, 풍속)에 따른 각 작업장 유해물질의 변화를 관측하고 유해물질의 증가위험이 예측되는 해당 작업장의 전기집진기 동작(ON)을 제어하여 유해물질 농도를 감소시킬 수 있으며, 공장 내부에 배치되어 있는 여러 작업장(유해물질 발생부) 중에서 작업자의 모바일기기가 와이파이(WIFI) 접속 가능한 유해물질 수집모듈을 통해 작업자의 위치정보를 정확히 파악하고 유해물질 정보를 실시간 모티터링 가능하여 해당 작업장에 있는 작업자가 유해물질 증가에 따른 신속 현장 대응조치 가능함은 물론 작업자는 위험 작업장을 벗어나 안전한 장소로 대피 가능하여 유해물질로 인한 각종 산업 재해를 예방할 수 있게 된다.

Description

WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치{Hazardous substance spread prediction monitoring device using WIFI wireless network}
본 발명은 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치에 관한 것으로, 특히 공장 내 발생하는 유해물질 농도를 검출하고 공기 흐름에 따른 유해물질 확산을 관측 가능하여 유해물질의 증가 위험이 예측되는 해당 작업장에서의 신속한 대응과 함께 현장 작업자의 안전을 보호할 수 있는 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치에 관한 것이다.
산업혁명 이후 산업의 발달로 인간의 문명은 비약적으로 발달하였지만, 유해물질 배출량 증가로 지구의 평균온도는 매년 증가하고 있으며, 북극 해빙 면적이 지속적으로 감소하여 최근 열돔현상(Heat Dome)등 이상 기후 증세를 보이고 있다.
이러한 기후위기를 극복하고 산업단지의 유해물질 배출량을 감소시키기 위해 미국, 유럽 등 세계의 그린뉴딜 정책을 시작으로 국내에서도 2021년 한국판 그린뉴딜20, 디지털뉴딜 20 정책을 발표하고 그린뉴딜 20 정책에서 2025년까지 녹색산업혁신 생태계구축과 DNA(Data, Network, Artificial Intelligence) 생태계 강화를 목표로 하고 있다.
한국판 그린뉴딜 정책에 따라 환경부에서는 대기환경보전법 시행규칙인 대기오염물질의 배출허용기준을 강화하여 4,5종 소규모 대기배출사업장에서는 집진설비를 의무적으로 설치하고 있는 상황이다.
한편, 산업통상자원부에서는 집진설비 설치 지원 및 녹색 산업단지 조성을 위해 산단 내 클린팩토리 구축 지원사업을 2020년도부터 시행중에 있으며, 특히 산업단지는 산업부문 온실가스의 77%, 에너지소비의 83%를 차지하고 있어서 산업단지의 친환경화를 목표로 적극적으로 홍보 및 투자하고 있다.
환경부에서는 녹색산업혁신 생태계 구축을 위해 녹색혁신기업 육성, 지역 거점 구축, 스마트 생태공장 조성, 녹색산업 성장기반 구축 과제를 수행할 예정으로 4,5종 소규모 대기배출사업장의 집진설비 구축에 대한 수요는 폭발적으로 증가할 것으로 예상된다.
여기서, 자동차, 화학, 반도체, 전자 제조업의 공정 간에 발생 가능한 유해물질로 인한 각종 사고사례가 빈번히 발생되고 있다.
자동차, 화학, 반도체, 전자 등의 제조업에서 머시닝 센터(Machine Center), 선반(Lathe), 밀링(Milling), 레이저 절단기(Laser Cutting Machine) 등의 공작기계(집진대상)를 사용하는 공정에서 발생하는 각종 분진, 미세먼지, 휘발성유기화합물(VOCs, Volatile Organic Compounds) 등(이하 '유해물질'이라 통칭함)은 인체에 매우 유해하며 전 지구적 기후 위기를 가속화하는 요소로 작용하고 있다.
특히, 울산의 경우 3대 주력산업인 자동차, 석유화학, 조선 제조업이 활성화되어 있기 때문에 제조업 공단이 밀집되어 있어서 사고사례가 전국에서 3번째로 많은 지역으로 조사되고 있다.
현재 국내에서는 대형 집진기 설비 모니터링 및 유지보수비용에 대한 기술력만 보유하고 있는 수준으로 공장 내부의 유해물질 측정하여 집진 자동 제어시스템을 제어 기술 및 기업이 미비하며, 주로 스마트공장(제조관련), 집진기 필터, 설비 상태 모니터링 관련된 기술개발에 집약되어 있는 실정이다.
한편, 집진 자동 제어시스템 관련해서는 대기업에서 미세먼지 처리소재 및 공정개발 기술분야, 스크러버 분야, ICT기반 대기오염물질 관리 분야 등 실적용을 위한 기술확보를 집중적으로 추진하고 있으며, 연구기관에서는 물질별 제거반응을 위한 원인규명, 소재 원천기술 및 소재/공정 주요 핵심기술 분야의 연구를 집중적으로 추진하고 있다.
최근 정부에서 발표한 한국판 뉴딜 20 정책(그린/디지털뉴딜)으로 인해서 기존 유지비용에서 단점이 있는 IT기술이 접목되지 않은 집진설비 제조기술만 보유한 업체들이 녹색혁신기업으로 등록하거나 산업통상자원부의 클린팩토리 구축 지원사업을 이용하여 제조업 공장에 설치하고 있다.
하지만, 현장 관리자가 작업장 유해물질에 대한 모니터링을 지속적으로 해야하는 번거로움과 관리자가 전기집진기를 직접 제어하기 때문에 매우 불편하고, 유해물질 위험농도 발생 후에 전기집진 설비를 가동하는 작업장 사후관리 위주로 운영되고 있어 시급한 개선이 요구된다.
또, 설비동작관리 휴먼 에러로 인한 유해물질 누출사고 및 질식사고, 작업자의 안전불감증, 오조작으로 인해 집진설비를 미가동하여 유해물질이 대기로 누출되는 사고 등이 빈번히 발생하는 문제점이 있었다.
또, 획득된 유해물질 데이터에 대한 신뢰도가 감소함은 물론 노이즈(에러값)와 같은 오동작으로 인해 전기집진기에 대한 전기집진설비 비효율적인 전력낭비로 인해 설비를 가동하지 않아도 되는 유해물질이 없는 상태에서도 계속적으로 가동되어 전력낭비 발생 및 유지보수비용이 증가하는 문제점이 있었다.
나아가 기존 IoT기반 집진 자동 제어시스템의 집진설비에 대한 상태만 원격으로 모니터링하고 관리자가 집진기 동작유무, 모터에 대한 상태 등 설비 상태만 점검하는 형태로 적용되고 있는 한계가 있었다. 이는 관리자가 직접 동작명령을 전달하여 휴먼에러를 피해갈 수 없으며, 집진설비에 대해 오동작시 유해물질 대기 누출로 인해 작업자, 근처 주민들에게까지 피해가 확대될 수 있어 시급한 개선이 요구된다.
한편, 집진기 제어시스템과 관련한 종래의 선행기술(특허문헌)을 살펴보면, (특허문헌 0001) 국내 등록특허공보 제10-2032900(공고일자 2019년10월16일), '센서 데이터를 이용한 사물인터넷 기반의 스마트집진기 시스템', (특허문헌 0002) 국내 공개특허공보 제10-2021-0097395(공개일자 2021년08월09일), 'IoT 스마트 집진기 필터백 관리 시스템', (특허문헌 0003) 국내 공개특허공보 제10-2013-0125225(공개일자 2013년11월18일), '집진기 원격 제어 시스템' 등이 널리 공지되어 있으며, 이를 참조하면 좀더 쉽게 이해가 될 것으로 여겨진다.
국내 등록특허공보 제10-2032900(공고일자 2019년10월16일), 명칭 '센서 데이터를 이용한 사물인터넷 기반의 스마트집진기 시스템' 국내 공개특허공보 제10-2021-0097395(공개일자 2021년08월09일), 명칭 'IoT 스마트 집진기 필터백 관리 시스템' 국내 공개특허공보 제10-2013-0125225(공개일자 2013년11월18일), 명칭 '집진기 원격 제어 시스템'
본 발명의 목적은 공장 내부 배치된 여러 작업장(유해물질 발생부)들마다 구비되는 각 유해물질 수집모듈을 통해 유해물질이 검출되고 무선 네트워크를 통해 관리실(관리서버)로 전송하여 유해물질 농도를 초과시 전기집진기를 가동시켜 유해물질 농도 증가를 방지함에 있어서, 공장 내부의 공기 흐름(풍향, 풍속)에 따른 각 작업장 유해물질의 변화를 관측하고 유해물질의 증가위험이 예상되는 해당 작업장의 전기집진기 동작(ON)을 제어하여 유해물질 농도를 감소시킴과 함께 해당 작업장에 있는 작업자로 하여금 유해물질 증가에 따른 신속 대응 조치가 가능하고 작업자는 위험 작업장을 벗어나 안전한 장소로 대피 가능하여 유해물질로 인한 각종 산업 재해를 예방할 수 있다. 또한 공장 내부 배치된 여러 작업장(유해물질 발생부)마다 구비되는 각 유해물질 수집모듈을 통해 유해물질이 검출되고 무선 네트워크를 통해 관리실(관리서버)로 전송하여 유해물질 농도를 초과시 전기집진기를 가동시켜 유해물질 농도 증가를 방지함에 있어서, 공장 내부의 공기 흐름(풍향, 풍속)에 따른 각 작업장 유해물질의 변화를 관측하고 유해물질의 증가위험이 예측되는 해당 작업장의 전기집진기 동작(ON)을 제어하여 유해물질 농도를 감소시킬 수 있으며, 공장 내부에 배치되어 있는 여러 작업장(유해물질 발생부) 중에서 작업자의 모바일기기가 와이파이(WIFI) 접속 가능한 유해물질 수집모듈을 통해 작업자의 위치정보를 정확히 파악하고 유해물질 정보를 실시간 모티터링 가능하여 해당 작업장에 있는 작업자가 유해물질 증가에 따른 신속 현장 대응조치 가능함은 물론 작업자는 위험 작업장을 벗어나 안전한 장소로 대피 가능하여 유해물질로 인한 각종 산업 재해를 예방할 수 있는 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치를 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하고자 하는 본 발명의 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치는, 일정한 실내 공간에 마련된 복수의 작업장 개별적으로 구비되며, 각 작업장의 유해물질 발생부에서 배출되는 유해물질을 모아서 획득한 유해물질 데이터를 관리서버에 무선 네트워크를 통해 전송하는 제 1 내지 제 n 수집모듈; 상기 무선 네트워크와 연결된 제 2 통신부를 통해 상기 수집기로부터 수신되는 유해물질 데이터를 처리하여 전기집진기 제어신호를 출력하고 상기 무선 네트워크를 통해 작업자 모바일기기와 무선통신으로 접속 가능한 클라우드 환경을 제공하는 관리서버; 작업자가 원격지에서 상기 관리서버에 무선통신으로 접속하여 유해물질 발생부의 유해물질 발생현황을 웹(WEB) 또는 앱(APP)을 통해 원격 모니터링할 수 있는 모바일기기;를 포함하고, 상기 수집모듈은, 상기 유해물질 발생부에서 배출되는 유해물질을 검출하는 유해물질 감지부; 상기 작업장의 풍향(風向)을 검출하는 풍향 감지부; 상기 작업장의 풍속(風速)을 검출하는 풍속 감지부; 상기 관리서버와 무선 네트워크를 통해 무선통신 가능한 제 1 통신부; 상기 유해물질 감지부, 풍향 감지부, 풍속 감지부, 제 1 통신부의 동작을 제어하여 수신된 입력값을 처리하고 처리된 유해물질 데이터, 풍향 데이터, 풍속 데이터를 상기 관리서버로 송신하는 제 1 처리부;를 더 포함하여, 상기 관리서버는, 상기 수집모듈로부터 각 작업장에서 검출되는 유해물질 데이터를 입력받아 제 2 처리부가 미리 입력된 기준값을 초과시, 상기 전기집진기 제어신호를 온(ON)시켜 해당 작업장의 유해물질을 강제 배출하고 상기 작업자 모바일기기로 유해물질 농도초과 위험신호를 전송하게 되되, 어느 한 지점의 제 1 작업장으로부터 발생한 유해물질이 풍속에 따라 풍향(風向)에 위치한 다른 지점의 제 2 작업장으로 확산함에 따라 상기 제 2 작업장은 제 1 작업장의 유해물질 확산농도가 더해져 유해물질 농도가 증가하게 되고, 상기 유해물질 감지부, 풍향 감지부, 풍속 감지부에서 획득한 유해물질 데이터, 풍향 데이터와 풍속 데이터를 기반으로 상기 제 2 작업장의 유해물질 예측농도 데이터를 산출 가능하고, 이 유해물질 예측농도 데이터를 근거로 유해물질 농도초과가 예측되는 상기 제 2 작업장의 유해물질 농도를 감소시키기 위해 상기 전기집진기 제어신호가 온(ON) 상태로 전환 가능토록 구성되며; 상기 수집모듈은 상기 제 1 통신부에 상기 모바일기기가 무선통신으로 접속 가능한 와이파이(WIFI) 송수신부;를 더 포함하고, 상기 모바일기기는, 와이파이 로케이션(WIFI LOCATION) 방식을 기반으로 작업장 위치에 따른 적어도 하나 또는 복수개의 와이파이(WIFI)를 스캔하는 WIFI감지부; 상기 WIFI감지부에서 스캔한 수신신호강도세기(RSSI, Receiver Signal Strength Indicator) 값을 측정하는 RSSI측정부; 상기 RSSI측정부에서 측정한 RSSI값들 중 가장 강한 RSSI값의 와이파이(WIFI)에 선택적으로 접속 가능한 RSSI검출부;를 포함하여, 상기 관리서버는, 상기 모바일기기가 복수개 작업장들의 제 1 내지 제 n 수집모듈 중, 가장 강한 수신신호강도세기(RSSI)를 가지는 와이파이(WIFI) 접속된 상태에서 원격지의 해당 작업장 위치 정보와 상기 모바일기기 작업자 등록 정보를 식별 가능하여, 상기 수집모듈에서 수집한 해당 작업장의 유해물질 데이터, 상기의 유해물질 예측농도 데이터를 상기 와이파이(WIFI) 접속된 해당 작업장의 상기 작업자 모바일기기에 전송하여 상기 모바일기기 디스플레이를 통해 작업자가 실시간 모니터링 가능토록 구성된 것을 특징으로 하는 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치를 제안하고자 한다.
본 발명은 작업장 공기 흐름을 변화에 따른 유해물질 확산을 예측하여 전기집진기를 가동 제어하기 때문에 유해물질에 대한 사후관리 위주의 운영이 아닌 사전관리 운영이 가능하므로 신속한 대응 조치는 물론 유해물질 확산에 따른 유해물질 증가위험을 미연에 방지하여 쾌적한 실내 작업환경을 제공하고 클린 스마트 공장 구축이 가능한 효과가 있다.
본 발명은 유해물질로 인한 누출 및 질식 등의 사고 예방하여 작업자의 안전을 보호하고 산업재해를 예방할 수 있으며, 효율적인 전기집진기 운용이 가능하여 설비운영비용, 유지보수비용 감소시킬 수 있는 효과를 제공한다.
본 발명은 유해물질 수집모듈이 작업장에서 활동하는 작업자의 평균 신장에 맞추어 호흡기 근처 높이에서 유해물질 농도, 풍향, 풍속이 검출 가능하여 작업자 신체(호흡기 계통)에 미치는 유해물질의 악영향을 최소화할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 공장 내 여러 작업장들 중에서 작업자 모바일기기가 와이파이(WIFI) 접속된 유해물질 수집모듈을 통해 현재 작업자의 위치를 정확히 파악할 수 있고, 작업자 모바일기기를 통해 해당 작업장의 유해물질 정보를 실시간 모니터링 가능하여 작업자는 유해물질 증가위험에 따른 신속 현장 대응조치 가능함은 물론 작업장의 위험 상황으로부터 벗어나 안전한 장소로 신속히 대피 가능하여 유해물질로 인한 각종 산업 재해를 미연에 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치를 도시한 도면임.
도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면임.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따라 풍속이 0m/sec인 상태에서 제 1 작업장의 유해물질 농도확산 모습을 2차원적 평면(2d)으로 도시한 도면임.
도 4는 본 발명의 일실시 예에 따라 풍속이 1m/sec인 상태에서 풍향에 따른 제 1 작업장의 유해물질 농도확산 상태를 2차원적 평면(2d)으로 도시한 도면임.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치의 제어 흐름을 도시한 도면임.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따라 각 작업장마다 구비된 유해물질 수집모듈의 가장 강한 RSSI 와이파이(WIFI)에 작업자 모바일기기가 선택적으로 자동 접속되는 상태를 도시한 도면임.
도 7은 본 발명의 일실시 예에 따라 유해물질 수집모듈의 와이파이(WIFI) 접속된 모바일기기를 통해 해당 제 1 작업장의 유해물질 정보 및 전기집진기 동작상태, 위험신호 등을 전송받아 작업자 실시간 모니터링 상태를 도시한 도면임.
도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 모바일기기 WIFI통신부를 개략적으로 도시한 도면임.
이하 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하며, 도면상에서 동일한 도면부호는 동일한 요소를 지칭한다.
먼저, 본 발명을 상세하게 설명하기에 앞서 본 발명은 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
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.
본 명세서에서 "포함하다" 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", "…모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 각 도면을 참조하여 설명하는 실시 예의 구성 요소가 해당 실시 예에만 제한적으로 적용되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상이 유지되는 범위 내에서 다른 실시 예에 포함되도록 구현될 수 있으며, 또한 별도의 설명이 생략될지라도 복수의 실시 예가 통합된 하나의 실시 예로 다시 구현될 수도 있음은 당연하다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일하거나 관련된 참조 부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
그리고 도면의 도시에 있어서 요소들 간의 크기 비율이 다소 상이하게 표현되거나 서로 결합되는 부품들 간의 크기가 상이하게 표현된 부분도 있으나, 이와 같은 도면상에 나타나는 표현의 차이는 해당 분야의 종사자들이 용이하게 이해 가능한 부분들이므로 별도의 설명을 생략한다.
본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치는, 일정한 실내 공간에 마련된 복수의 작업장 개별적으로 구비되며, 각 작업장의 유해물질 발생부에서 배출되는 유해물질을 모아서 획득한 유해물질 데이터를 관리서버에 무선 네트워크를 통해 전송하는 제 1 내지 제 n 수집모듈; 상기 무선 네트워크와 연결된 제 2 통신부를 통해 상기 수집기로부터 수신되는 유해물질 데이터를 처리하여 전기집진기 제어신호를 출력하고 상기 무선 네트워크를 통해 작업자 모바일기기와 무선통신으로 접속 가능한 클라우드 환경을 제공하는 관리서버; 작업자가 원격지에서 상기 관리서버에 무선통신으로 접속하여 유해물질 발생부의 유해물질 발생현황을 웹(WEB) 또는 앱(APP)을 통해 원격 모니터링할 수 있는 모바일기기;를 포함하고, 상기 수집모듈은, 상기 유해물질 발생부에서 배출되는 유해물질을 검출하는 유해물질 감지부; 상기 작업장의 풍향(風向)을 검출하는 풍향 감지부; 상기 작업장의 풍속(風速)을 검출하는 풍속 감지부; 상기 관리서버와 무선 네트워크를 통해 무선통신 가능한 제 1 통신부; 상기 유해물질 감지부, 풍향 감지부, 풍속 감지부, 제 1 통신부의 동작을 제어하여 수신된 입력값을 처리하고 처리된 유해물질 데이터, 풍향 데이터, 풍속 데이터를 상기 관리서버로 송신하는 제 1 처리부;를 더 포함하여, 상기 관리서버는, 상기 수집모듈로부터 각 작업장에서 검출되는 유해물질 데이터를 입력받아 제 2 처리부가 미리 입력된 기준값을 초과시, 상기 전기집진기 제어신호를 온(ON)시켜 해당 작업장의 유해물질을 강제 배출하고 상기 작업자 모바일기기로 유해물질 농도초과 위험신호를 전송하게 되되, 어느 한 지점의 제 1 작업장으로부터 발생한 유해물질이 풍속에 따라 풍향(風向)에 위치한 다른 지점의 제 2 작업장으로 확산함에 따라 상기 제 2 작업장은 제 1 작업장의 유해물질 확산농도가 더해져 유해물질 농도가 증가하게 되고, 상기 유해물질 감지부, 풍향 감지부, 풍속 감지부에서 획득한 유해물질 데이터, 풍향 데이터와 풍속 데이터를 기반으로 상기 제 2 작업장의 유해물질 예측농도 데이터를 산출 가능하고, 이 유해물질 예측농도 데이터를 근거로 유해물질 농도초과가 예측되는 상기 제 2 작업장의 유해물질 농도를 감소시키기 위해 상기 전기집진기 제어신호가 온(ON) 상태로 전환 가능토록 구성되며; 상기 수집모듈은 상기 제 1 통신부에 상기 모바일기기가 무선통신으로 접속 가능한 와이파이(WIFI) 송수신부;를 더 포함하고, 상기 모바일기기는, 와이파이 로케이션(WIFI LOCATION) 방식을 기반으로 작업장 위치에 따른 적어도 하나 또는 복수개의 와이파이(WIFI)를 스캔하는 WIFI감지부; 상기 WIFI감지부에서 스캔한 수신신호강도세기(RSSI, Receiver Signal Strength Indicator) 값을 측정하는 RSSI측정부; 상기 RSSI측정부에서 측정한 RSSI값들 중 가장 강한 RSSI값의 와이파이(WIFI)에 선택적으로 접속 가능한 RSSI검출부;를 포함하여, 상기 관리서버는, 상기 모바일기기가 복수개 작업장들의 제 1 내지 제 n 수집모듈 중, 가장 강한 수신신호강도세기(RSSI)를 가지는 와이파이(WIFI) 접속된 상태에서 원격지의 해당 작업장 위치 정보와 상기 모바일기기 작업자 등록 정보를 식별 가능하여, 상기 수집모듈에서 수집한 해당 작업장의 유해물질 데이터, 상기의 유해물질 예측농도 데이터를 상기 와이파이(WIFI) 접속된 해당 작업장의 상기 작업자 모바일기기에 전송하여 상기 모바일기기 디스플레이를 통해 작업자가 실시간 모니터링 가능토록 구성된 것을 특징으로 한다.
위를 더욱 자세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치는 작업환경 유해물질의 위험농도를 예측 가능하여 전기집진기(10)의 동작을 자동 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치를 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치는 유해물질 수집모듈(100), 무선 네트워크(200), 관리서버(300), 모바일기기(400)를 포함할 수 있다.
수집모듈(100)은 공장 내부 다수 집진대상인 유해물질 발생부(공작기계 및 설비 등)에 구비되어 유해물질 발생부에서 발생되는 유해물질을 수집할 수 있다.
유해물질 감지부(110)는 작업장(A,B,...Z)내 유해물질 발생부에서 발생되는 유해물질을 검출하여 작업환경에서 수집된 유해물질 데이터를 무선 네트워크(200)를 통해 관리서버(300)로 송신할 수 있다. 집진대상의 동작유무는 각 수집모듈(100)에서 측정한 유해물질 데이터를 기초로 결정할 수 있다.
무선 네트워크(200)는 저전력/고신뢰 산업용 무선 릴레이장치(Relay Node) 및 게이트웨이장치(Gateway Node)를 포함할 수 있다.
관리서버(300)는 유해물질 발생부(집진대상, 공작기계 설비별/공정별)에서 발생되는 유해물질 데이터베이스를 구축할 수 있고, SVM, DNN기반 유해물질 위험농도 예측 알고리즘을 포함할 수 있다.
관리서버(300)는 무선 네트워크(200)를 통해 컴퓨터 및 모바일기기(400)와 무선통신으로 연결되는 클라우드 서버를 포함할 수 있다. 클라우드 서버(Cloud server)는 데이터를 무선 인터넷과 연결된 서버장치(저장매체)에 저장해서 인터넷에 접속하기만 하면 언제 어디서든 온-라인(On Line)으로 데이터 이용이 가능한 클라우드 환경을 제공하는 중앙컴퓨터를 포함한다.
모바일기기(400)는 원격지의 컴퓨터나 스마트폰, 스마트단말기와 같은 모바일기기(이하 '모바일기기'라 통칭함)를 포함하여, 관리자로 하여금 유해물질 발생부로부터 발생되는 유해물질을 웹(WEB)/앱(APP) 프로그램을 통해 원격 모니터링할 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치는 수집모듈(100), 관리서버(300)로 구성될 수 있다.
수집모듈(100)은 제 1 내지 제 n 작업장마다 적어도 하나 또는 복수개로 구비되어 유해물질을 검출할 수 있다. 수집모듈(100)은 유해물질을 수집하기 위해 속이 빈 케이스로 소정의 밀폐공간을 가지면서 박스(Box)형 또는 구(求)형, 원통(圓筒)형 등 다양한 형태를 갖출 수 있다.
유해물질 수집모듈(100)은 유해물질 감지부(110), 풍향 감지부(120), 풍속 감지부(130), 제 1 통신부(140), 제 1 처리부(150)를 포함할 수 있다.
유해물질 감지부(110)는 수집모듈(100) 내측에 구비되어 작업장의 유해물질을 검출할 수 있다.
유해물질 감지부(110)는 초음파나 레이저 등을 이용하여 검출하는 감지센서로, 유해물질{암모니아, 미세먼지, VOCs(톨루엔, 포름알데히드, 벤젠 등), 일산화탄소, 이산화질소, 이산화황, 이산화탄소 등} 농도를 측정할 수 있다.
풍향 감지부(120)는 작업장의 풍향(風向)을 측정하는 것으로, 수집모듈(100) 케이스 외부에 노출되어 검출된 풍향 데이터를 관리서버(300)로 송신할 수 있다.
풍향 감지부(120)는 공기의 흐름 방향을 검출할 수 있는 디지털 풍향계, 아날로그 풍향계를 포함한다. 아날로그 풍향계의 경우에 측정된 풍향을 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터를 포함할 수 있다.
풍속 감지부(130)는 작업장의 풍속(風速)을 측정하는 것으로, 수집모듈(100) 케이스 외부에 노출되어 검출된 풍속 데이터를 관리서버(300)로 송신할 수 있다.
풍속 감지부(130)는 공기의 흐름 속도를 검출할 수 있는 디지털 풍속계, 아날로그 풍속계를 포함한다. 아날로그 풍속계는 측정된 풍속을 디지털신호로 변환하는 A/D컨버터를 포함할 수 있다.
제 1 처리부(150)는 유해물질 감지부(110), 풍향 감지부(120), 풍속 감지부(130)로부터 수신된 입력값을 처리하고 유해물질 데이터, 풍향 데이터, 풍속 데이터를 생성할 수 있다.
제 1 통신부(140)는 IoT 무선 네트워크 알고리즘이 적용된 IoT 통신 송수신모듈을 포함하여 제 1 처리부(150)에서 처리된 유해물질 데이터, 풍향 데이터, 풍속 데이터를 무선 네트워크(200)를 통해 관리서버(300)로 송신할 수 있다.
제 1 통신부(140)는 무선인터페이스부를 포함할 수 있다. 무선인터페이스는 와이파이, 블루투스, ZigBee, Z-wave, RFID, WiGig, WirelessHD, UWB(Ultra-Wide Band), Wireless USB, NFC(Near Field Communication) 등 무선 네트워크 기기의 연결 인터페이스를 포함할 수 있다. 무선인터페이스부는 리모컨신호 송신 및/또는 수신을 위한 IR 송수신 모듈을 포함할 수 있다. 무선인터페이스부는 2G ~ 5G 등 이동통신기기 연결 인터페이스를 포함할 수 있다.
제 1 처리부(150)는 수집모듈(100)의 각 구성부품, 예를들면 수집모듈(100)의 유해물질 감지부(110), 풍향 감지부(120), 상기 풍속 감지부(130), 제 1 통신부(140)를 제어할 수 있다.
제 1 처리부(150)는 유해물질 감지부(110)가 측정한 유해물질 데이터가 제 1 통신부(140)를 통해 관리서버(300)로 전송되게 할 수 있다.
제 1 처리부(150)는 제어프로그램이 설치된 비휘발성의 메모리로부터 명령어들(instructions)을 포함하는 제어프로그램의 적어도 일부를 휘발성의 메모리로 로드하고, 로드된 제어프로그램의 명령어를 실행하는 적어도 하나의 범용 처리부를 포함하며, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), AP(application processor), 또는 마이크로처리부(microprocessor)로 구현될 수 있다.
제 1 처리부(150)는 유해물질 감지부(110), 풍향 감지부(120), 풍속 감지부(130)를 제어하기 위한 것으로, 정보입력부(카메라, 렌즈 등)를 통해 입력되는 정보 처리부(CORE), 롬(ROM) 및 램(RAM)은 내부 버스(bus)를 통해 상호 연결되며, 인쇄회로기판(PCB) 상에 실장되는 메인 SoC(Main SoC)에 포함되는 형태로서 구현 가능하다.
관리서버(300)는 집진대상을 관리하는 서버, 컴퓨터, 모바일 장치 등을 포함할 수 있다.
관리서버(300)는 제 1 내지 제 n 수집모듈(100)과 연동된 앱(APP)을 통해 각 작업장 내 유해물질 발생부(공작기계, 설비 등)의 상태, 풍향 및 풍속의 변화를 실시간으로 확인할 수 있다.
관리서버(300)는 수집모듈(100)로부터 입력된 유해물질 데이터, 풍향 데이터, 풍속 데이터를 기초로 유해물질 발생부(집진대상)에 대한 유해물질 농도 확산을 예측할 수 있다.
관리서버(300)는 수집모듈(100)로부터 입력된 유해물질 데이터 및 제 2 처리부(330)에서 산출된 유해물질 예측농도 데이터를 기초로 한 전기집진기(10)의 동작제어 플랫폼을 포함할 수 있다.
관리서버(300)는 수집모듈(100)이 보내온 유해물질 데이터 및 유해물질 예측농도 데이터를 기초로 유해물질의 배출상태 및 유해물질 확산상태를 예측하고 전기집진기(10)의 동작 유무를 제어할 수 있다.
관리서버(300)는 전기집진기(10)를 관리하는 관리자의 컴퓨터, 모바일장치, 또는 서버 중 적어도 하나일 수 있다.
관리서버(300)는 유해물질 발생부(집진대상)의 유해물질 발생 및 확산 예측을 위한 대기오염현황관리, 및 전기집진기의 집진동작관리를 위한 앱(APP)이 설치될 수 있다.
관리서버(300)는 사용자입력부(310), 저장부(320), 제 2 통신부(330) 및 제 2 처리부(340)를 포함할 수 있다.
사용자입력부(310)는 집진대상 정보, 집진대상의 유해물질수집 정보, 집진대상의 유해물질 배출시간 등의 유해물질 데이터를 수신할 수 있다. 사용자입력부(310)는 키보드, 터치스크린, 그래픽 UI, 버튼 등으로 구현될 수 있다.
한편, 사용자입력부(310)는 관리서버(300)의 동작을 표시 및 동작 설정을 위한 인터페이스를 표시할 수 있는 디스플레이(Display) 또는 터치스크린(Touch screen)을 포함할 수 있다.
저장부(320)는 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기록매체로서, 한정되지 않은 데이터가 저장된다. 저장부(320)는 제 2 처리부(340)에 의해 액세스되며, 이들에 의한 데이터의 독취, 기록, 수정, 삭제, 갱신 등이 수행될 수 있다.
저장부(320)는 사용자입력부(310)에서 입력된 또는 제 2 통신부(330)를 통해 수신된 집진대상 정보, 집진대상의 유해물질수집 정보, 집진대상의 유해물질 배출시간 등의 유해물질 데이터를 저장 및 호출할 수 있다. 저장부(320)는 수집모듈(100)에서 전송한 집진대상의 유해물질 데이터 및 제 2 처리부(340)에서 처리된 유해물질 예측농도 데이터를 저장할 수 있다.
저장부(320)는 집진대상의 유해물질 배출량, 종류에 대해 유해물질 배출시간, 즉 유해물질 발생부의 가동에 따른 유해물질 배출기간을 매칭시킨 유해물질 데이터베이스(DB)를 포함할 수 있다. 이 유해물질 데이터베이스는 지속적으로 업데이트될 수 있다.
저장부(320)는 운영체제, 운영체제 상에서 실행 가능한 다양한 애플리케이션(Application), 부가데이터 등을 포함할 수 있다.
저장부(320)는 제어프로그램이 설치되는 비휘발성의 메모리, 설치된 제어프로그램의 적어도 일부가 로드되는 휘발성의 메모리를 포함할 수 있다.
저장부(320)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory) SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory) 자기메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
제 2 통신부(330)는 수집모듈(100)과 통신하여 유해물질 발생부(집진대상)의 유해물질 데이터를 수신할 수 있다.
제 2 통신부(330)는 유선인터페이스부와 무선인터페이스부를 포함할 수 있다.
유선인터페이스부는 방송신호를 수신하기 위한 지상파/위성방송 안테나 연결 튜너, 케이블 방송 케이블 연결 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 유선인터페이스부는 영상기기 연결을 위한 HDMI, DP, DVI, Component, S-Video, 컴포지트(RCA 단자) 등을 포함할 수 있다. 유선인터페이스부는 범용 전자기기 연결을 위한 USB 인터페이스 등을 포함할 수 있다. 유선인터페이스부는 광케이블 기기의 연결 인터페이스를 포함할 수 있다. 유선인터페이스부는 헤드셋, 이어폰, 외부 스피커 등의 오디오기기 연결 인터페이스를 포함할 수 있다. 유선인터페이스부는 이더넷 등 유선 네트워크 기기의 연결 인터페이스를 포함할 수 있다.
무선인터페이스부는 와이파이, 블루투스, ZigBee, Z-wave, RFID, WiGig, WirelessHD, UWB(Ultra-Wide Band), Wireless USB, NFC(Near Field Communication) 등 무선 네트워크 기기의 연결 인터페이스를 포함할 수 있다. 무선인터페이스부는 리모컨신호 송신 및/또는 수신을 위한 IR 송수신 모듈을 포함할 수 있다. 무선인터페이스부는 2G ~ 5G 등 이동통신기기 연결 인터페이스를 포함할 수 있다.
제 2 처리부(340)는 관리서버(300)의 각 구성부품, 예를 들면 사용자입력부(310), 저장부(320) 및 제 2 통신부(330)를 제어할 수 있다.
제 2 처리부(340)는 수집모듈(100)에서 보내온 집진대상의 유해물질 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있다. 제 2 처리부(340)는 감지된 유해물질이 사전 설정된 위험농도 기준값(한계값)에 도달하는지 여부를 판단할 수 있다.
제 2 처리부(340)는 수집모듈(100)에서 보내온 집진대상의 유해물질 데이터를 분석하여 이를 기반으로 집진대상의 유해물질 배출시간을 예측할 수 있다.
제 2 처리부(340)는 풍향 감지부(120)와 풍속 감지부(130)에서 보내온 풍향 데이터와 풍속 데이터를 기반으로 각 작업장의 유해물질 예측농도 데이터를 산출할 수 있다.
제 2 처리부(340)는 제어프로그램이 설치된 비휘발성의 메모리로부터 명령어들(instructions)을 포함하는 제어프로그램의 적어도 일부를 휘발성의 메모리로 로드하고, 로드된 제어프로그램의 명령어를 실행하는 적어도 하나의 범용 처리부를 포함하며, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), AP(application processor), 또는 마이크로처리부(microprocessor)로 구현될 수 있다.
제 2 처리부(340)는 싱글 코어, 듀얼 코어, 트리플 코어, 쿼드 코어 및 그 배수의 코어를 포함할 수 있다. 제 2 처리부(340)는 복수 개 마련될 수 있으며, 처리부, 롬 및 램은 내부 버스(bus)를 통해 상호 연결된다. 제 2 처리부(340)는 관리서버(300)에 내장되는 PCB 상에 실장되는 메인 SoC(Main SoC)에 포함되는 형태로서 구현 가능하다.
관리서버(300)는 유해물질 데이터 및 유해물질 예측농도 데이터를 근거로 유해물질 농도초과가 예측되는 해당 작업장에 대하여 위험신호를 알림할 수 있다.
관리서버(300)는 유해물질 농도초과가 예측되는 해당 작업장의 유해물질 농도 증가를 방지하기 위해 해당 제 1 작업장의 전기집진기(10) 제어신호를 온(ON) 상태로 전환시켜 유해물질 농도가 더 이상 증가되지 않도록 예방할 수 있다.
이를 위해 관리서버(300)는 제 1 내지 제 n 수집모듈(100)로부터 각 작업장에서 검출되는 유해물질 데이터를 입력받아 제 2 처리부(330)가 미리 입력된 기준값을 초과시, 전기집진기(10) 제어신호를 온(ON) 상태로 전환할 수 있다. 관리서버(300)는 해당 제 1 작업장에 있는 작업자 모바일기기(400) 및 관리자 컴퓨터로 제 1 작업장의 유해물질 농도초과 위험신호를 문자나 텍스트, 영상 이미지 등의 메세지 형태로 전송하여 알릴 수 있다.
도 3은 본 발명의 일실시 예에 따라 풍속이 0m/sec인 상태에서 제 1 작업장의 유해물질 농도확산 모습을 2차원적 평면(2d)으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 일실시 예에 따라 풍속이 1m/sec인 상태에서 풍향에 따른 제 1 작업장의 유해물질 농도확산 상태를 2차원적 평면(2d)으로 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 어느 한 지점의 제 1 작업장으로부터 발생한 유해물질이 풍속에 따라 풍향에 위치한 다른 지점의 제 2 작업장으로 확산할 수 있다. 제 1 작업장에서 확산되는 유해물질 농도가 제 2 작업장 유해물질에 더해져 제 2 작업장의 유해물질 농도 증가를 예측할 수 있는 것이다.
즉, 제 2 작업장 유해물질 농도(x) = 제 2 작업장 유해물질 데이터 + {제 1 작업장 유해물질 데이터 x 확산계수(k)}로 산출할 수 있다.
풍향(風向)은 백터(Vector) 성분으로 유해물질 확산 방향(x축,y축)을 결정하고, 풍속(風速)은 스칼라(Scalar) 성분으로 유해물질의 확산영역(W)을 결정할 수 있다. 확산계수(k)는 어느 한 영역(제 1 작업장 A)에서 다른 영역(제 2 작업장 B)으로 확산되는 기체(유해물질)의 밀도(농도)이다.
도 4에서처럼, 일정한 공간 내 풍속 1m/sec 조건에서 풍향을 따라 유해물질 확산영역(W1',W2',W3',W4')이 증가할수록 농도는 반비례하여 감소한다. 유해물질 발생부(제 1 작업장 A) 중심부에서부터 풍향 방향으로 유해물질 확산영역(W)이 증가함에 따라 0.1~0.01범위 이내에서 유해물질 농도(PPM)가 점차 감소될 수 있다.
도 5에서처럼, 제 1 작업장에서 발생한 유해물질이 풍향(우측, 90도방향)을 따라 근처 제 2 작업장로 확산될 수 있다. 이때 확산계수(k)는 풍속 1m/sec를 기준으로 1시간당 0.02(PPM)씩 감소하여 제 2 작업장의 유해물질 예측 농도를 증가시킬 수 있다. 예컨대 제1 작업장과 제 2 작업장에서 발생되는 유해물질 농도가 허용치인 기준값 1.0PPM으로 동일한 상태이고, 풍속 1m/sec의 풍향이 우측(90도) 제 2 작업장으로 작용할 경우, 제 2 작업장 유해물질 예측 농도: 제 2 수집모듈의 유해물질 데이터(1.0)+{확산계수(0.03)x제 1 수집모듈 유해물질 데이터(1.0)}=1.03PPM으로 3시간 후에는 기준값 1.0PPM을 초과되는 것으로 예측 판단하여 관리서버(300)는 위험신호를 발생시킬 수 있다.
이처럼, 관리서버(300)는 유해물질 감지부(110), 풍향 감지부(120)와 풍속 감지부(130)에서 검출되는 유해물질 데이터, 풍향 데이터, 풍속 데이터를 기반으로 각 작업장의 유해물질 예측농도 데이터를 산출할 수 있다. 그리고 유해물질 예측농도 데이터를 근거로 유해물질 농도초과가 예측되는 제 2 작업장의 유해물질 농도를 감소시키기 위해 전기집진기(10) 제어신호를 온(ON) 상태로 전환할 수 있게 된다.
도 5는 본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치의 제어 흐름을 도시한 도면이다.
본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치의 제어 흐름을 도 5를 참조하여 살펴보면 먼저, 제 1 내지 제 n 수집모듈(100)들을 통해 작업장 유해물질 발생부의 유해물질 데이터, 풍향 및 풍속 데이터를 획득한 다음, 관리서버(300)가 유해물질 데이터를 분석하여 유해물질 예측 농도를 산출할 수 있다.
좀더 구체적으로, S10단계는 각 작업장 유해물질 발생부에서 배출하는 유해물질을 수집모듈(100)에 수집하고 유해물질 감지부(110)에 의해 검출된 유해물질을 제 1 처리부(150)에서 처리하여 유해물질 데이터를 생성할 수 있다.
S20단계는 풍향 감지부(120)에서 풍향을 검출하여 제 1 처리부(150)에서 풍향 데이터를 생성할 수 있다.
S30단계는 풍속 감지부(130)에서 풍속을 검출하여 제 1 처리부(150)에서 풍속 데이터를 생성할 수 있다.
수집모듈(100)은 제 1 처리부(150)에서 생성된 유해물질 데이터, 풍향 데이터, 풍속 데이터를 제 1 통신부(140) 및 무선 네트워크(200)를 통해 관리서버(300)로 무선 또는 유선 송신할 수 있다.
이어, 관리서버(300)는 공작기계별 및(또는) 설비별/공정별로 유해물질 데이터베이스(DB)를 구축하고 저장부(320)에 저장할 수 있다.
S40단계는 관리서버(300)가 유해물질 데이터, 풍향 데이터, 풍속 데이터를 선택적으로 비교 분석 처리하여 유해물질 예측 농도를 산출하여 유해물질 예측 농도 데이터를 생성할 수 있다.
S50단계는 관리서버(300)는 산출된 유해물질 예측 농도 데이터를 관리자 컴퓨터로 전송하여 유해물질의 농도예측 변화를 실시간 모니터링할 수 있다.
S51단계에서 관리서버(300)는 앞서 수집모듈(100)에서 생성된 유해물질 데이터, 풍향 데이터, 풍속 데이터를 제 1 통신부(140)를 통해 해당 작업장에 위치한 작업자 모바일기기(400) 및 관리자 컴퓨터에 문자나 텍스트, 영상 이미지 등의 형태로 메세지를 전송하여 알림에 따라 실시간 모니터링 가능하다.
S60단계에서 관리서버(300)는 저장부(320)의 유해물질 데이터가 유해물질 데이터의 위험농도 기준값을 벗어나는지의 이상 여부(예/아니오)를 판단할 수 있다.
S60단계에서 관리서버(300)는 유해물질 농도가 기준값을 벗어나 초과하는 것으로 판단되면(예) 전기집진기를 가동시켜 유해물질을 집진할 수 있다. 또는 S60단계에서 유해물질 농도가 기준값을 초과하지 않는 것으로 판단(아니오)되면 전기집진기를 가동시킬 필요 없이 S10단계로 복귀하여 다시 작업장 유해물질을 검출할 수 있다.
S70단계는 관리서버(300)가 전기집진기를 가동을 위해 전기집진기 제어신호(ON)를 발생시켜 전기집진기 처리부(컨트롤패널)로 전송할 수 있다.
S80단계에서 관리서버(300)는 작업자가 휴대한 모바일기기(400)로 알림(일예로 전기집진기 가동, 위험신호 등)을 무선 송신하므로써, 작업자가 전기집진기의 동작상태 또는 작업장 내 유해물질 배출상태를 쉽게 확인할 수 있고 신속한 현장 대응 조치가 가능하다.
이후, S90단계는 작업장의 작업자는 모바일기기(400)를 통해 전기집진기 동작 상태 및 후속조치 사항 등을 관리서버(300)로 전송하여 관리자에게 보고할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시 예에 따라 각 작업장마다 구비된 유해물질 수집모듈의 가장 강한 RSSI 와이파이(WIFI)에 작업자 모바일기기가 선택적으로 자동 접속되는 상태를 도시한 도면이다. 도 7은 본 발명의 일실시 예에 따라 유해물질 수집모듈의 와이파이(WIFI) 접속된 모바일기기를 통해 해당 제 1 작업장의 유해물질 정보 및 전기집진기 동작상태, 위험신호 등을 전송받아 작업자 실시간 모니터링 상태를 도시한 도면이다. 그리고 도 8은 본 발명의 일실시 예에 따른 모바일기기 WIFI통신부를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 7, 도 8을 참조하면, 수집모듈(100)은 제 1 통신부(140)에 모바일기기(400)가 무선통신으로 접속 가능한 와이파이(WIFI) 송수신부(160)를 포함한다.
모바일기기(400)는 WIFI통신부(410), 제 3 처리부(420)를 포함한다.
WIFI통신부(410)는 IEEE 802.11 통신규정을 만족하는 기기들끼리 무선으로 데이터를 주고받을 수 있도록 하는 기술로, 인근 WIFI송수신부(160)와 무선으로 와이파이(WIFI) 접속 및 통신할 수 있다.
WIFI통신부(410)는 WIFI감지부(411), RSSI측정부(412), RSSI검출부(413)를 포함할 수 있다.
WIFI감지부(410)는 와이파이 로케이션(WIFI LOCATION) 방식을 기반으로 작업장 위치에 따른 적어도 하나 또는 복수개의 와이파이(WIFI)를 스캔할 수 있다.
RSSI측정부(420)는 WIFI감지부(410)에서 스캔한 수신신호강도세기(RSSI, Receiver Signal Strength Indicator) 값을 측정할 수 있다.
RSSI검출부(430)는 RSSI측정부(420)에서 측정한 RSSI값들 중 가장 강한 RSSI값을 검출하여 WIFI송수신부(160) 와이파이(WIFI)에 선택적으로 접속할 수 있다.
제 3 처리부(420)는 모바일기기(400)의 각 부품인 WIFI통신부(410)를 제어할 수 있다.
모바일기기(400)는 제 3 처리부(420)가 수집모듈(100) 또는 관리서버(300)에서 보내온 집진대상의 유해물질 데이터 및 유해물질 예측농도 데이터를 처리하여 모바일기기(400) 디스플레이 또는 스피커를 통해 시각 또는 청각적으로 출력하여 실시간으로 모니터링할 수 있다.
제 3 처리부(420)는 제어프로그램이 설치된 비휘발성의 메모리로부터 명령어들(instructions)을 포함하는 제어프로그램의 적어도 일부를 휘발성의 메모리로 로드하고, 로드된 제어프로그램의 명령어를 실행하는 적어도 하나의 범용 처리부를 포함하며, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit), AP(application processor), 또는 마이크로처리부(microprocessor)로 구현될 수 있다.
모바일기기(400)는 제 1 내지 제 n 작업장들에 각각 구비되는 제 1 내지 제 n 수집모듈(100) 중, 가장 강한 수신신호강도세기(RSSI)를 가지는 와이파이(WIFI) 송수신부(160)에 접속할 수 있다.
도 6에서처럼, 관리서버(300)는 현장 작업자가 제 1 작업장 내 제 1 수집모듈(100)에 접근하여 자동으로 와이파이(WIFI)접속된 상태에서 원격지 해당 작업장의 제 1 수집모듈(100)에 대한 위치 정보와 모바일기기(400)를 휴대한 작업자의 등록 정보를 미리 입력된 정보와 비교하여 식별할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치는 수집모듈(100)에서 수집한 해당 작업장의 유해물질 데이터, 및 관리서버(400)에서 산출한 유해물질 예측농도 데이터를 와이파이(WIFI) 접속된 해당 작업장의 작업자 모바일기기(400)에 전송하므로써 디스플레이를 통해 실시간 모니터링할 수 있다.
본 발명의 일실시 예에 따른 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치는 유해물질 발생부(공작기계, 설비별/공정별)로부터 배출되는 유해물질 상태를 미리 예측하여 전기집진기의 동작을 자동제어할 수 있으며, 현장 작업자로 하여금 신속한 현장 대응 조치가 가능하여 작업장 사전관리는 물론 관리자가 원격지에서 스마트기기 및 컴퓨터를 통해 쉽고 안전하게 관리 감독할 수 있다.
10: 전기집진기
100: 유해물질 감지모듈
110: 유해물질 감지부
120: 풍향 감지부
130: 풍속 감지부
140: 제 1 통신부
150: 제 1 처리부
160: WIFI송수신부
200: 무선 네트워크
300: 관리서버
310: 사용자입력부
320: 저장부
330: 제 2 통신부
340: 제 2 처리부
400: 모바일기기
410: WIFI통신부
411: 감지부
412: RSSI측정부
413: RSSI검출부

Claims (1)

  1. 일정한 실내 공간에 마련된 복수의 작업장 개별적으로 구비되며, 각 작업장의 유해물질 발생부에서 배출되는 유해물질을 모아서 획득한 유해물질 데이터를 관리서버에 무선 네트워크를 통해 전송하는 제 1 내지 제 n 수집모듈;
    상기 무선 네트워크와 연결된 제 2 통신부를 통해 상기 수집기로부터 수신되는 유해물질 데이터를 처리하여 전기집진기 제어신호를 출력하고 상기 무선 네트워크를 통해 작업자 모바일기기와 무선통신으로 접속 가능한 클라우드 환경을 제공하는 관리서버;
    작업자가 원격지에서 상기 관리서버에 무선통신으로 접속하여 유해물질 발생부의 유해물질 발생현황을 웹(WEB) 또는 앱(APP)을 통해 원격 모니터링할 수 있는 모바일기기;를 포함하고,
    상기 수집모듈은,
    상기 유해물질 발생부에서 배출되는 유해물질을 검출하는 유해물질 감지부;
    상기 작업장의 풍향(風向)을 검출하는 풍향 감지부;
    상기 작업장의 풍속(風速)을 검출하는 풍속 감지부;
    상기 관리서버와 무선 네트워크를 통해 무선통신 가능한 제 1 통신부;
    상기 유해물질 감지부, 풍향 감지부, 풍속 감지부, 제 1 통신부의 동작을 제어하여 수신된 입력값을 처리하고 처리된 유해물질 데이터, 풍향 데이터, 풍속 데이터를 상기 관리서버로 송신하는 제 1 처리부;를 더 포함하여,
    상기 관리서버는,
    상기 수집모듈로부터 각 작업장에서 검출되는 유해물질 데이터를 입력받아 제 2 처리부가 미리 입력된 기준값을 초과시, 상기 전기집진기 제어신호를 온(ON)시켜 해당 작업장의 유해물질을 강제 배출하고 상기 작업자 모바일기기로 유해물질 농도초과 위험신호를 전송하게 되되,
    어느 한 지점의 제 1 작업장으로부터 발생한 유해물질이 풍속에 따라 풍향(風向)에 위치한 다른 지점의 제 2 작업장으로 확산함에 따라 상기 제 2 작업장은 제 1 작업장의 유해물질 확산농도가 더해져 유해물질 농도가 증가하게 되고, 상기 유해물질 감지부, 풍향 감지부, 풍속 감지부에서 획득한 유해물질 데이터, 풍향 데이터와 풍속 데이터를 기반으로 상기 제 2 작업장의 유해물질 예측농도 데이터를 산출 가능하고,
    이 유해물질 예측농도 데이터를 근거로 유해물질 농도초과가 예측되는 상기 제 2 작업장의 유해물질 농도를 감소시키기 위해 상기 전기집진기 제어신호가 온(ON) 상태로 전환 가능토록 구성되며;
    상기 수집모듈은 상기 제 1 통신부에 상기 모바일기기가 무선통신으로 접속 가능한 와이파이(WIFI) 송수신부;를 더 포함하고,
    상기 모바일기기는,
    와이파이 로케이션(WIFI LOCATION) 방식을 기반으로 작업장 위치에 따른 적어도 하나 또는 복수개의 와이파이(WIFI)를 스캔하는 WIFI감지부;
    상기 WIFI감지부에서 스캔한 수신신호강도세기(RSSI, Receiver Signal Strength Indicator) 값을 측정하는 RSSI측정부;
    상기 RSSI측정부에서 측정한 RSSI값들 중 가장 강한 RSSI값의 와이파이(WIFI)에 선택적으로 접속 가능한 RSSI검출부;를 포함하여,
    상기 관리서버는,
    상기 모바일기기가 복수개 작업장들의 제 1 내지 제 n 수집모듈 중, 가장 강한 수신신호강도세기(RSSI)를 가지는 와이파이(WIFI) 접속된 상태에서 원격지의 해당 작업장 위치 정보와 상기 모바일기기 작업자 등록 정보를 식별 가능하여,
    상기 수집모듈에서 수집한 해당 작업장의 유해물질 데이터, 상기의 유해물질 예측농도 데이터를 상기 와이파이(WIFI) 접속된 해당 작업장의 상기 작업자 모바일기기에 전송하여 상기 모바일기기 디스플레이를 통해 작업자가 실시간 모니터링 가능토록 구성된 것을 특징으로 하는 WIFI 무선 네트워크를 이용한 유해물질 확산 예측 모니터링장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20130125225A (ko) 2012-05-08 2013-11-18 주식회사 청호씨에이 집진기 원격 제어 시스템
KR102032900B1 (ko) 2019-07-24 2019-10-16 주식회사 에이치에이씨 센서 데이터를 이용한 사물인터넷 기반의 스마트집진기 시스템
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