KR100979820B1

KR100979820B1 - The air pure cis which uses a sensor network system

Info

Publication number: KR100979820B1
Application number: KR1020080039774A
Authority: KR
Inventors: 구자천; 이상용; 김영백; 조진희
Original assignee: 신성델타테크 주식회사
Priority date: 2008-04-29
Filing date: 2008-04-29
Publication date: 2010-09-02
Also published as: KR20090114026A

Abstract

본 발명은 집안이나 사무실, 병원과 같이 사람이 많이 거주하는 실내에서 발생하는 공기를 청정하여 깨끗한 공기를 공급하기 위한 목적으로 개발한 것으로, 실내의 곳곳에 센서를 설치 배치한 센서네트워크 시스템을 공기청정기에 적용하여 실내 곳곳에 발생할 수 있는 먼지의 위치를 계산하여 먼지의 발생 위치에 따라 능동적으로 공기를 청정할 수 있도록 한 센서네트워크를 이용한 공기청정 시스템에 관 한 것이다.The present invention was developed for the purpose of supplying clean air by purifying the air generated in a large number of people living in the house, office, hospital, etc. It is related to an air cleaning system using a sensor network that calculates the location of dust that can occur in various places in the room and actively cleans the air according to the location of dust.

본 발명은 먼지를 검출할 수 있는 센서를 포함한 먼지감지 센서모듈(40)과 상기 먼지감지 센서모듈(40)에서 전송되는 신호를 받아 이를 지그비(ZigBee)통신을 이용하여 다시 전송하는 통신모듈(50)과, 상기 먼지감지 센서모듈(40)과 통신모듈(50)로 된 센서 네트워크(10)와, 상기 센서 네트워크(10)를 통해 발송되는 신호를 수신하여 이를 지그비(ZigBee)통신을 이용하여 현재 집안의 먼지 정보를 전송하는 센서 코디네이터(20) 및 상기 센서 코디네이터(20)로 부터 먼지의 위치를 계산하고 공기청정기(30)의 풍향을 능동적으로 결정하여 작동하도록 함을 특징으로 한다.The present invention receives a signal transmitted from the dust detection sensor module 40 and the dust detection sensor module 40 including a sensor capable of detecting dust and the communication module 50 for transmitting it again using ZigBee (ZigBee) communication ), The sensor network 10 comprising the dust detection sensor module 40 and the communication module 50, and a signal transmitted through the sensor network 10 and receiving the current signal using ZigBee communication. From the sensor coordinator 20 and the sensor coordinator 20 for transmitting the dust information of the house to calculate the location of the dust and to actively determine the wind direction of the air cleaner 30 is characterized in that it operates.

센서 네트워크, 센서 코디네이터, 공기청정기, 먼지감지 센서모듈, 통신모듈 Sensor Network, Sensor Coordinator, Air Purifier, Dust Sensor Module, Communication Module

Description

The air pure cis which uses a sensor network system

실내에서 많은 시간을 보내는 현대인들에게 있어서 실내의 공기질은 현대인들의 건강과 밀접한 관계를 가지고 있다. For modern people who spend a lot of time indoors, indoor air quality is closely related to the health of modern people.

집안에 있는 먼지에 붙어사는 집먼지 진드기들은 알레르기성 비염의 원인이 되고 특히, 담배 연기는 흡연자뿐만 아니라 비 흡연자에게도 간접흡연을 하게끔 하여 폐암 발생률 등을 높인다. House dust mites that stick to the dust in the house cause allergic rhinitis, and in particular, cigarette smoke increases the incidence of lung cancer by allowing non-smokers to smoke indirectly.

이처럼 현대인들의 건강과 밀접한 관계를 가지고 있는 공기의 질을 높이기 위하여 많은 업체들이 여러 가지 방법의 공기 청정기들을 개발하여 판매하고 있다.In order to improve air quality, which is closely related to the health of modern people, many companies develop and sell various types of air cleaners.

하지만 이러한 공기 청정기들은 대부분 청정기 내부에 있는 센서를 이용하여 먼지의 많고 적음을 판단하고 단순히 먼지가 많으면 바람을 강하게 보내고 적으면 바람을 약하게 보내는 형태를 취한다. However, most of these air cleaners use a sensor inside the cleaner to determine how much and how little dust there is, and when there is a lot of dust, the air is sent strong and the air is sent weakly.

이러한 방식은 구현은 쉬우나 공기 청정기 근처의 먼지들에 대해서만 검출하기 때문에 집안 곳곳의 먼지들에 대해서 능동적으로 대처할 수 없는 문제점이 있었다.This method is easy to implement, but only detects dust near the air purifier, there is a problem that can not actively cope with the dust around the house.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 개발한 것으로, 집안이나 사무실, 병원과 같이 사람이 많이 거주하는 실내에서 발생하는 공기를 청정하여 깨끗한 공기를 공급하기 위한 목적으로 개발한 것으로, 실내의 곳곳에 센서를 설치 배치한 센서네트워크 시스템을 공기청정기에 적용하여 실내 곳곳에 발생할 수 있는 먼지의 위치를 계산하여 먼지의 발생 위치에 따라 능동적으로 공기를 청정할 수 있도록 한 센서네트워크를 이용한 공기청정 시스템에 관 한 것이다.The present invention was developed in order to solve the above problems, and was developed for the purpose of supplying clean air to clean the air generated in a lot of people, such as homes, offices, hospitals, indoors The sensor network system with the sensor installed in the air cleaner is applied to the air cleaner to calculate the location of dust that can occur in various places in the room, and to clean the air actively according to the location of the dust. It is a tube.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출한 것으로, 먼지 발생 위치를 계산하기 위하여 먼지를 검출할 수 있는 센서를 집안 천장에 동서남북으로 설치하며, 이 센서들은 ZigBee 통신을 이용하여 현재 집안의 먼지 정보를 센서 코디네이터에 전송하고, 센서 코디네이터는 센서들로부터 수신된 먼지 검출 시간을 이용하여 먼지의 위치를 계산하고 공기청정기의 풍향을 능동적으로 결정한 것으로 실내 천장의 동서남북 여러 곳에 설치한 먼지감지 센서모듈의 센서를 통해 먼지 발생 위치를 먼저 센서 네트워크에 전달하면 방안의 먼지를 검출하고 검출된 정보를 센서 코디네이터에게 보내주면 센서 코디네이터는 보다 효율적인 먼지 제거를 위해서 먼지 발생 위치를 추정하여 풍향 제어신호를 생성하여 공기 청정기에 그 신호를 보내면 공기 청정기는 그 신호에 따라서 풍향의 방향을 조절하도록 한 것이다.The present invention has been made to solve the above problems, in order to calculate the location of the dust to install the sensors to detect the dust on the ceiling of the house in the north-west, north-south, these sensors using the ZigBee communication of the current house dust information Is sent to the sensor coordinator, and the sensor coordinator calculates the location of the dust using the dust detection time received from the sensors and actively determines the wind direction of the air cleaner. If the dust generating position is first transmitted to the sensor network, the dust in the room is detected and the detected information is sent to the sensor coordinator.The sensor coordinator generates the air direction control signal by estimating the dust occurrence position for more efficient dust removal, Send that signal to the air purifier According to the signal to which to adjust the direction of the wind direction.

상기와 같이 된 본 발명은 실내 천장의 동서남북 여러 곳에 설치한 먼지감지 센서모듈의 센서중에서 먼지를 감지한 센서의 작동에 따라 풍향의 방향 각도를 공기청정기에 전달하여 줌으로 실내공기가 깨끗하여 감지가 약하게 감지될 경우 공기청정기의 풍향을 약하게 자동적으로 조절하여 줌으로 전기 비용의 절감을 할 수 있고 공기청정기의 풍향 강약을 수동으로 조절하지 않아도 편리하게 사용할 수 있도록 한 것이다.According to the present invention as described above, according to the operation of the sensor that detects the dust from the sensors of the dust detection sensor module installed in several places in the east, south, west, north and south of the indoor ceiling, the direction of the wind direction is transmitted to the air cleaner to detect the clean indoor air. If it is detected weakly, the wind direction of the air cleaner is automatically adjusted to reduce the electric cost by zooming, and it is convenient to use without the need to manually adjust the wind direction strength of the air cleaner.

첨부된 도 1은 본 발명에 따른 공기청정 시스템의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공기청정 시스템의 흐름도이며, 도 3a는 왼쪽, 도 3b는 가운데, 도 3c는 오른쪽 센서에 먼지가 검출된 것을 나타낸 것으로 각각 하나의 센서에서 먼지가 검출된 경우 결정된 풍향을 나타낸 것이며, 도 4는 두 개의 센서에서 먼지가 검출된 경우의 풍향과 가중치 영역을 나타낸 것이며, 도 5는 세 개의 센서에서 먼지가 검출된 경우의 풍향과 가중치 영역을 나타낸 것이다.1 is a block diagram of the air cleaning system according to the present invention, Figure 2 is a flow chart of the air cleaning system according to the present invention, Figure 3a is left, Figure 3b is the center, Figure 3c is the dust detection on the right sensor 4 shows the wind direction determined when dust is detected by one sensor, and FIG. 4 shows the wind direction and weighted area when dust is detected by two sensors, and FIG. It shows the wind direction and weight area in the case of detection.

상기 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 공기청정시스템은, 센서 네트워크(10)와, 센서 코디네이터(20)와, 공기청정기(30)를 포함한다.As shown in the figure, the air cleaning system according to an embodiment of the present invention, the sensor network 10, the sensor coordinator 20, and the air cleaner 30.

상기의 센서 네트워크(10)는 먼지감지 센서모듈(40)과, 통신모듈(50)를 포함한다.The sensor network 10 includes a dust detection sensor module 40 and a communication module 50.

상기의 먼지감지 센서모듈(40)은 먼지를 검출할 수 있는 센서를 포함하며, 센서로 실내 천장의 동서남북 여러 곳에 설치하며 먼지 발생 위치를 계산한다.The dust sensor module 40 includes a sensor that can detect the dust, installed in several places in the east, west, north and south of the indoor ceiling as a sensor and calculates the location of the dust.

상기 통신모듈(50)은 상기 먼지감지 센서모듈(40)에서 발송되는 신호를 수신하여 이를 지그비(ZigBee)통신을 이용하여 현재 집안의 먼지 정보를 센서 코디네이터(20)에 전송한다. The communication module 50 receives a signal sent from the dust detection sensor module 40 and transmits the current dust information to the sensor coordinator 20 using ZigBee communication.

상기 센서 코디네이터(20)는 먼지감지 센서모듈(40)의 센서들로부터 수신된 먼지 검출 시간을 이용하여 먼지의 위치를 계산하고 공기청정기(30)의 풍향을 능동적으로 결정한다.The sensor coordinator 20 calculates the position of the dust using the dust detection time received from the sensors of the dust sensor module 40 and actively determines the wind direction of the air cleaner 30.

즉, 하나의 먼지감지 센서모듈(40)의 센서에 먼지가 검출되어 지면 검출신호를 통신모듈(50)의 지그비(ZigBee)통신을 이용하여 센서 코디네이터(20)에 전송하면, 센서 코디네이터(20)에는 검출된 시간을 저장한 후 공기청정기(30)로 신호를 보내어 공기청정기(30)의 풍향을 먼지가 검출된 센서의 먼지감지 센서모듈(40) 쪽으로 향하게 한다.That is, when dust is detected by the sensor of one dust detection sensor module 40, if the detection signal is transmitted to the sensor coordinator 20 using the ZigBee communication of the communication module 50, the sensor coordinator 20 After the detected time is stored and sends a signal to the air cleaner 30 to direct the wind direction of the air cleaner 30 toward the dust sensor module 40 of the sensor where the dust is detected.

그런 상태에서 다시 다른 하나의 센서에 먼지가 검출되면 각각의 센서에 먼지가 검출된 시간을 이용하여 거리 차를 구하고 각각의 센서를 초점으로 하는 쌍곡선 방정식을 구한다.When dust is detected in another sensor in such a state, the distance difference is obtained using the time when dust is detected in each sensor, and a hyperbolic equation in which each sensor is focused is obtained.

상기와 같이 구해진 쌍곡선은 먼지의 발생위치를 나타내게 되는데 공기 청정기(30)의 풍향이 이 쌍곡선의 위치를 지날 때는 가중치를 두어 더 오래 공기를 청정 시키도록 한다.The hyperbola obtained as described above indicates the location of dust generation, and when the wind direction of the air cleaner 30 passes the position of the hyperbola, it is weighted to clean the air longer.

마지막으로 세 군데 이상의 센서에서 먼지가 검출되면 두 개의 쌍곡선의 방정식을 연립하여 먼지 발생 위치를 보다 정밀하게 추정하여 풍향을 조절한다. Finally, when dust is detected from three or more sensors, two hyperbolic equations are combined to adjust the wind direction by more precise estimation of the location of dust generation.

상기와 같은 본 발명을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.Referring to the present invention in more detail as follows.

상기와 같은 본 발명은 실내 천장의 동서남북 여러 곳에 설치한 먼지감지 센서모듈(40)의 센서를 통해 먼지 발생 위치를 먼저 센서 네트워크(10)에 전달하면 방안의 먼지를 검출하고 검출된 정보를 센서 코디네이터(20)에게 보내주면 센서 코디네이터(20)는 보다 효율적인 먼지 제거를 위해서 먼지 발생 위치를 추정하여 풍향 제어신호를 생성하여 공기 청정기(30)에 그 신호를 보내면 공기 청정기(30)는 그 신호에 따라서 풍향의 방향을 조절하는 것이다.In the present invention as described above, when the dust generating position is first transmitted to the sensor network 10 through the sensors of the dust detection sensor module 40 installed in various places in the east, south, north, and south of the indoor ceiling, the dust of the room is detected and the detected information is the sensor coordinator. The sensor coordinator 20 generates a wind direction control signal by estimating the location of dust generation for more efficient dust removal, and sends the signal to the air cleaner 30, and the air cleaner 30 according to the signal. It is to control the direction of the wind direction.

이와 같이 된 본 발명에 있어 먼지 발생 위치의 추정은 하나의 점 오염원이 정상적으로 확산 된다는 가정하에 이루어진다.In the present invention, the estimation of the dust generation position is made on the assumption that one point pollutant source is normally spread.

이러한 가정은 센서들간의 먼지 검출 시간의 차이와 먼지 확산 방정식을 이용하여 먼지 발생 위치를 추정 가능하게 한다.This assumption makes it possible to estimate the location of dust generation using the difference in dust detection time between the sensors and the dust diffusion equation.

먼지 발생 위치 추정은 하나의 센서에서만 먼지가 검출된 경우, 두 개의 센서에서 먼지가 검출된 경우, 그리고 세 개 이상의 센서에서 먼지가 검출된 경우로 나누어서 이루어진다.The dust generation position estimation is divided into cases where dust is detected by only one sensor, when dust is detected by two sensors, and when dust is detected by three or more sensors.

상기와 같은 본 발명의 실시 예에 있어서는, 도 3a, 도3b, 도 3c에 도시한 바와 같이 어느 하나의 센서에서 먼지가 검출된 경우에는, 하나의 센서에서만 먼지가 검출되었기 때문에 먼지의 발생 위치가 그 센서 주변이라고 결정할 수 있다.In the embodiment of the present invention as described above, when dust is detected by any one of the sensors as shown in Figs. 3A, 3B, and 3C, since only one sensor detects dust, It can be determined that it is around the sensor.

즉, 먼지의 발생 위치는 주변의 다른 센서들보다는 먼지가 검출된 센서쪽에 가깝다는 것이다.In other words, the location of dust generation is closer to the sensor where the dust is detected than other sensors around.

그러므로 공기 청정기(30) 풍향을 먼지가 검출된 센서를 중심으로 주변의 센 서까지 거리의 절반으로 한다.Therefore, the air direction of the air cleaner 30 is set to half of the distance from the sensor to which the dust is detected.

상기 실시 예에 있어, 도 4처럼 두 개의 센서에서 먼지가 검출된 경우는, 처음 먼지가 검출된 센서와 두 번째 먼지가 검출된 센서 간의 검출 시간의 차와 먼지 확산 방정식을 이용한 단위 시간당 먼지의 이동거리를 구한다.In the above embodiment, when dust is detected by two sensors as shown in FIG. 4, the difference in detection time between the first sensor and the second sensor is detected and the dust movement per unit time using the dust diffusion equation. Find the distance

이렇게 구해진 시간의 차와 시간당 먼지의 이동거리를 곱한 값을 이용하여 각 센서의 위치를 초점으로 하는 쌍곡선의 방정식을 얻을 수 있다.The hyperbolic equation focusing on the position of each sensor can be obtained by multiplying the difference in time and the moving distance of dust per hour.

그리고 먼지가 검출된 두 개의 센서 근처에서 먼지가 발생하였음을 가정할 수 있다. And it can be assumed that dust is generated near two sensors where dust is detected.

따라서 먼지 발생 가능 영역에서 쌍곡선의 방정식을 대입하면 먼지 발생 가능 위치에 대한 자취를 추정할 수 있다. Therefore, by substituting the hyperbolic equation in the dust-prone region, the trace of dust-prone position can be estimated.

예를 들어 처음 먼지를 검출한 센서가 서쪽 센서 F(wx, wy)이고, 두 번째 먼지를 검출한 센서가 북쪽 센서 F'(nx, ny)라면 다음 식에 의해서 먼지 발생 위치를 추정 가능하다.For example, if the first dust detection sensor is the west sensor F (wx, wy) and the second detection sensor is the north sensor F '(nx, ny), the dust generation position can be estimated by the following equation.

그 방정식은 아래와 같다.The equation is as follows.

여기서, timeCount는 첫 번째 센서에 먼지가 검출된 후 두 번째 센서에 먼지가 검출되기까지의 시간이고 V는 단위 시간당 먼지의 이동량이다. Here, timeCount is the time from when the dust is detected by the first sensor to the dust is detected by the second sensor, and V is the amount of movement of dust per unit time.

공기청정기(30)의 풍향이 위 식에 의해 추정된 위치를 향할 경우 가중치를 두어 더 오래 풍향이 그 방향을 향하도록 한다.If the wind direction of the air cleaner 30 is directed to the position estimated by the above equation, a weight is given so that the wind direction is directed in that direction longer.

상기 실시 예에 있어, 도 5처럼 세 개 이상의 센서에서 먼지가 검출된 경우, 두 개의 센서에서 먼지가 검출된 경우와 같은 방법으로 먼지 발생 위치를 추정하는데 여기서는 쌍곡선의 방정식이 하나 더 나오기 때문에 두 개의 쌍곡선 방정식을 연립하여 풀어서 먼지 발생 가능 위치에 대한 자취가 아니라 한 점의 위치를 추정할 수 있다.In the above embodiment, when dust is detected by three or more sensors as shown in FIG. 5, the dust generation position is estimated in the same manner as when dust is detected by two sensors, and here, since one more hyperbolic equation appears, By solving the hyperbolic equations, we can estimate the position of a point rather than the trace of a possible dust location.

그러므로 두 개의 센서에서 먼지가 검출되었을 경우보다 정밀하게 공기 청정기(30) 풍향에 대한 가중치를 부여할 수 있다.Therefore, the weight of the air cleaner 30 can be weighted more precisely than when dust is detected by the two sensors.

상기와 같은 본 발명에 있어 먼지 확산 방정식은 점 오염원에 대한 정상상태의 확산방정식은 아래와 같이 표현된다.In the present invention as described above, the dust diffusion equation is a steady state diffusion equation for the point source is expressed as follows.

여기서

는 오염농도,

는 오염발생량이며

는 델타함수이다. 점오염원의 위치는 (

,

) 이다. here

Is the pollution concentration,

Is the amount of pollution

Is a delta function. The location of the point source is (

,

) to be.

풍속(

), 연직 방향과 풍향의 수직 방향의 확산계수(

,

)는 다음과 같이 표현하였다.Wind speed (

), The diffusion coefficient in the vertical direction of the vertical direction and the wind direction (

,

) Is expressed as follows.

상기와 같이 된 본 발명은 하나의 센서에 먼지가 검출되어 지면 검출된 시간을 저장한 후 공기청정기(30)의 풍향의 방향을 먼지가 검출된 센서 쪽으로 향하게 하고, 그런 상태에서 다시 다른 하나의 센서에 먼지가 검출되면, 각각의 센서에 먼지가 검출된 시간을 이용하여 거리차를 구하고 각각의 센서를 초점으로 하는 쌍곡선 방정식을 구한다.According to the present invention as described above, after the dust is detected in one sensor and the time detected is stored, the direction of the wind direction of the air cleaner 30 is directed toward the sensor in which the dust is detected. When dust is detected, the distance difference is obtained by using the time when dust is detected in each sensor, and a hyperbolic equation in which each sensor is focused is obtained.

이렇게 구해진 쌍곡선은 먼지의 발생위치를 나타내게 되는데 공기 청정기(30)의 풍향이 이 쌍곡선의 위치를 지날 때는 가중치를 두어 더 오래 공기를 청정 시키도록 하며, 마지막으로 세 군데 이상의 센서에서 먼지가 검출되면 두 개의 쌍곡선의 방정식을 연립하여 먼지 발생 위치를 보다 정밀하게 추정하여 풍향의 방향을 조절하도록 한 것이다.The hyperbolic curve thus obtained indicates the location of dust generation. When the wind direction of the air cleaner 30 passes the hyperbolic position, it is weighted to clean the air longer. Finally, when dust is detected by three or more sensors, Two hyperbolic equations were combined to adjust the direction of the wind direction more accurately by estimating the location of dust.

도 1은 본 발명에 따른 공기청정 시스템의 구성도1 is a block diagram of an air cleaning system according to the present invention

도 2는 본 발명에 따른 공기청정 시스템의 흐름도2 is a flowchart of an air cleaning system according to the present invention.

도 3a는 왼쪽 센서에 먼지가 검출된 것을 나타낸 예시도Figure 3a is an exemplary view showing that dust is detected in the left sensor

도 3b는 가운데 센서에 먼지가 검출된 것을 나타낸 예시도3B is an exemplary view showing that dust is detected at the center sensor.

도 3c는 오른쪽 센서에 먼지가 검출된 것을 나타낸 예시도3c is an exemplary view showing that dust is detected at the right sensor

도 4는 두 개의 센서에서 먼지가 검출된 경우의 풍향과 가중치 영역을 나타낸 예시도4 is an exemplary view showing a wind direction and a weighted area when dust is detected by two sensors

도 5는 세 개의 센서에서 먼지가 검출된 경우의 풍향과 가중치 영역을 나타낸 예시도5 is an exemplary view showing a wind direction and a weighted area when dust is detected by three sensors;

도면의 주요부분에 대한 부호 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings

10: 센서 네트워크10: sensor network

20: 센서 코디네이터20: Sensor Coordinator

30: 공기청정기30: air cleaner

40: 먼지감지 센서모듈40: dust detection sensor module

50: 통신모듈50: communication module

Claims

A dust detection sensor module 40 installed at a plurality of positions, including a sensor capable of detecting dust at each position;

A communication module 50 which receives the signal transmitted from the dust sensor module 40 and transmits it again using ZigBee communication;

A sensor network 10 comprising the dust detection sensor module 40 and the communication module 50;

A sensor coordinator (20) for receiving a dust detection time sent through the sensor network (10) by Zigbee communication to calculate the position of the dust and transmitting dust information of the current house; And

And an air cleaner (30) which receives dust information according to the dust detection time from the sensor coordinator (20) and actively determines the wind direction.