KR102615439B1 - Object remote detection sensor using quantum sensing and compressive sensing - Google Patents

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Abstract

본 발명은 양자센싱과 Compressive 센싱을 이용한 객체 원격 검출 센서에 관한 것으로서 상세하게는 가스누출 여부 및 농도를 측정하고, 위험성을 실시간 관제센터로 전달하는 것과, 센싱반경이 상대적으로 넓어 원거리까지 가스 성분을 검출할 수 있는 양자 센서 기반의 가스 센싱장치를 제공한다.
더나가, 본 발명의 양자센싱과 co pressive 센싱을 통해 인체, 이동물체, 건물 실내 외 등의 패턴을 감시할 수 있다.The present invention relates to a sensor for remote object detection using quantum sensing and compressive sensing. Specifically, it measures gas leakage and concentration, transmits the risk to a real-time control center, and has a relatively wide sensing radius to detect gas components over a long distance. We provide a gas sensing device based on a quantum sensor that can detect.
Furthermore, through the quantum sensing and co-pressive sensing of the present invention, patterns of the human body, moving objects, and indoors and outdoors of buildings can be monitored.

Description

양자센싱과 Compressive 센싱을 이용한 객체 원격 검출 센서{Object remote detection sensor using quantum sensing and compressive sensing}Object remote detection sensor using quantum sensing and compressive sensing}

본 발명은 양자센싱과 Compressive 센싱을 이용한 객체 원격 검출 센서에 관한 것으로서 상세하게는 가스누출 여부 및 농도를 측정하고, 위험성을 실시간 관제센터로 전달하는 것과, 센싱반경이 상대적으로 넓어 원거리까지 가스 성분을 검출할 수 있는 양자 센서 기반의 가스 센싱장치를 제공한다.The present invention relates to a sensor for remote object detection using quantum sensing and compressive sensing. Specifically, it measures gas leakage and concentration, transmits the risk to a real-time control center, and has a relatively wide sensing radius to detect gas components over a long distance. We provide a gas sensing device based on a quantum sensor that can detect.

더나가, 본 발명의 양자센싱과 co pressive 센싱을 통해 인체, 이동물체, 건물 실내 외 등의 패턴을 감시할 수 있다.Furthermore, through the quantum sensing and co-pressive sensing of the present invention, patterns of the human body, moving objects, and indoors and outdoors of buildings can be monitored.

본 발명은 SPAD (single photon avalanche diode)를 이용하여 가스를 검출한다.The present invention detects gas using SPAD (single photon avalanche diode).

또, 유해가스를 구분하여 검출하는 시스템 기술을 제공한다.In addition, it provides system technology to classify and detect harmful gases.

일반적으로 가스 센싱장치는 대기 중 특정 기체 성분을 검출한다. 특정 기체 성분은 주로 인체에 유해한 기체 성분으로서, 메탄(CH4), VOC(Volatile Organic Compounds), 포름 알데히드 또는 톨루엔 등이 포함된다.Generally, a gas sensing device detects specific gas components in the atmosphere. Specific gas components are mainly harmful to the human body and include methane (CH4), VOC (Volatile Organic Compounds), formaldehyde, or toluene.

이러한 기체 성분을 검출하기 위한 가스 센싱장치로서, 종래에는 다음과 같은 가스 센싱장치 패키지가 사용되었다. 종래의 가스 센싱장치 패키지는 특정 기체 성분을 센싱하기 위한 센싱물질 및 센싱물질을 활성화하기 위한 히터를 포함하였다. 여기서, 센싱물질이 특정 기체성분을 센싱하기 위해서는 활성화가 되어야 하는데, 종래의 가스 센싱장치 패키지는 센싱물질을 활성화시키기 위해 히터를 이용하였다. 종래의 가스 센싱장치 패키지는 히터를 이용하여 센싱물질의 온도를 상승시킴으로써, 센싱물질을 활성화시켜 특정 기체성분을 센싱하였다.As a gas sensing device for detecting these gas components, the following gas sensing device package has been used in the past. A conventional gas sensing device package included a sensing material for sensing a specific gas component and a heater to activate the sensing material. Here, the sensing material must be activated in order to sense a specific gas component, and the conventional gas sensing device package used a heater to activate the sensing material. A conventional gas sensing device package uses a heater to increase the temperature of the sensing material to activate the sensing material and sense a specific gas component.

그러나 종래의 가스 센싱장치 패키지 내에 히터를 포함해야 하므로, 부피가 커지는 불편이 존재한다. 또한, 가스 센싱장치 패키지 내 센싱물질이 활성화되기 위해서는 가열되어야 하는 점에서, 상온의 환경에서 바로 사용되지 못하고 일정시간 가열되어야만 사용될 수 있는 불편이 있었다.However, since a heater must be included in the conventional gas sensing device package, there is an inconvenience of increasing the size. In addition, since the sensing material in the gas sensing device package must be heated to be activated, there was an inconvenience in that it could not be used immediately in a room temperature environment and could only be used after being heated for a certain period of time.

이에, 광원을 이용하여 특정 기체성분을 센싱하는 가스 센싱장치가 등장하였다. 기체 성분들이 각각 특정 파장 대역의 광을 흡수하는 성질을 이용한 것으로서, 종래의 가스 센싱장치는 검출하고자 하는 성분이 흡수하는 파장 대역의 광을 조사하고, 그로부터 반사되는 반사광량을 센싱하여 검출하고자 하는 성분의 존부와 양을 센싱하였다.Accordingly, a gas sensing device that senses specific gas components using a light source has emerged. By taking advantage of the property of gas components to absorb light in a specific wavelength band, the conventional gas sensing device irradiates light in the wavelength band absorbed by the component to be detected and senses the amount of reflected light reflected from it to detect the component to be detected. The presence and amount of food was sensed.

광원에서 출력되는 광의 파장대역은 온도에 상당히 민감하여, 광원 주변의 온도가 변함에 따라 출력되는 광의 파장대역도 함께 변하게 된다. 이러한 문제로 인해, 온도에 민감하지 않은 광원이 가스 센싱장치 내에 탑재될 경우 제조 원가가 상당히 높아지는 문제가 있으며, 그렇지 않을 경우 품질이 상당히 저하되는 문제가 있다.The wavelength band of light output from a light source is very sensitive to temperature, and as the temperature around the light source changes, the wavelength band of light output also changes. Due to this problem, if a light source that is not sensitive to temperature is mounted in a gas sensing device, the manufacturing cost increases significantly, and if not, the quality deteriorates significantly.

또한, 일정 거리 범위 내의 가스 성분만을 검출할 수 있는 불편이 있으며, 그를 위해 일정 공간 내에 상대적으로 많은 양의 가스 센싱장치가 배치되어야 하는 문제가 있었다.In addition, there is an inconvenience in that only gas components within a certain distance range can be detected, and for this, there is a problem that a relatively large amount of gas sensing devices must be placed within a certain space.

그리고 검출된 가스가 영상으로 시각화가 되지 않아 가스의 형태를 육안으로 확인할 수 없어 교육으로 활용하기에 미흡하였다.Additionally, the detected gas was not visualized through images, so the shape of the gas could not be confirmed with the naked eye, making it insufficient to be used for education.

특히 작업현장의 문제점(가스누출 등)을 작업자들에게 시각적으로 확인시켜주지 못했다In particular, problems at the work site (gas leaks, etc.) were not visually confirmed to workers.

압축 센싱은 MR 이미지의 희박성을 이용하는 집단 k-space 샘플링 전략을 이용한다. 이는 여기(excitation)의 수를 증가시키지 않으면서 높은 공간 해상도의 구현을 가능하게 한다. MMME 영상법에서 압축 센싱을 수행함으로써, 3D 스핀 에코 이미지를 얻기 위한 여기(excitation)의 수를 대폭 줄일 수 있다. Compressive sensing uses a collective k-space sampling strategy that takes advantage of the sparsity of MR images. This enables the implementation of high spatial resolution without increasing the number of excitations. By performing compressed sensing in MMME imaging, the number of excitations to obtain 3D spin echo images can be significantly reduced.

상기 종래의 문제점을 감안하여 안출된 것으로, 본 발명은 양자센싱과 Compressive 센싱을 이용한 원격 가스센서은 가스누출 여부 및 농도를 측정하고, 위험성을 실시간 관제센터로 전달하는 것과 센싱반경이 상대적으로 넓어 원거리까지 가스 성분을 검출할 수 있는 양자 센서 기반의 가스 센싱장치를 제공한다.The present invention was developed in consideration of the above-mentioned problems, and the present invention is a remote gas sensor using quantum sensing and compressive sensing that measures gas leakage and concentration, transmits the risk to a real-time control center, and has a relatively wide sensing radius to cover long distances. Provides a gas sensing device based on a quantum sensor that can detect gas components.

그리고, 회전반사판(B300)이 상기 적외선 카메라(200)의 디텍터(230)를 바라본 상태에서 제어부(미도시)의 제어 신호에 따라 모터(AA)를 구동하면 회전반사판(B300)이 회전하는데 이 때 적외선이 롱웨이브 패스 필터(250)로 인입된 적외선이 상기 반사판(A300)에 굴절되어 굴절된 적외선이 다시 회전하는 회전반사판(B300)에 굴절되어 상기 디텍터(230)에 인입되는 구성을 제공하는 과제이다.In addition, when the motor (AA) is driven according to a control signal from a control unit (not shown) while the rotating reflector (B300) is looking at the detector 230 of the infrared camera 200, the rotating reflector (B300) rotates. The problem is to provide a configuration in which infrared rays entering the long wave pass filter 250 are refracted by the reflector A300, and the refracted infrared rays are refracted by the rotating rotating reflector B300 and entered into the detector 230. am.

제1 파장대역의 광 및 기 설정된 제2 파장대역의 광을 순차적으로 조사하는 광원; 상기 광원에서 조사된 후 반사되어 입사하는 반사광을 수광하는 수광부; 및A light source that sequentially irradiates light in a first wavelength band and light in a preset second wavelength band; a light receiving unit that receives reflected light that is reflected and incident after being irradiated from the light source; and

상기 광원이 기 설정된 제1 파장대역의 광 및 기 설정된 제2 파장대역의 광을 순차적으로 조사하도록 제어하는 제어부를 포함하며,It includes a control unit that controls the light source to sequentially irradiate light in a preset first wavelength band and light in a preset second wavelength band,

상기 기 설정된 제1 파장대역의 광은 검출하고자 하는 가스 성분이 흡수하는 파장대역이며, 상기 기 설정된 제2 파장대역의 광은 검출하고자 하는 가스 성분이 흡수하는 파장대역 이외의 파장대역이고,The light in the preset first wavelength band is a wavelength band absorbed by the gas component to be detected, and the light in the preset second wavelength band is a wavelength band other than the wavelength band absorbed by the gas component to be detected,

상기 제어부는 상대적으로 근거리와 상대적으로 원거리에 광을 번갈아 조사하도록 상기 광원을 제어하고, 그에 대응하여 상기 수광부의 수신 감도를 제어하되,The control unit controls the light source to alternately irradiate light at a relatively short distance and at a relatively long distance, and correspondingly controls the reception sensitivity of the light receiving unit,

상대적으로 근거리로 광을 조사하도록 상기 광원을 제어하는 경우, 리니어 모드(Lineaf Mode)로 동작하도록 상기 수광부를 제어하는 것을 특징으로 하는 양자센싱과 Compressive 센싱을 이용한 원격 가스센서.A remote gas sensor using quantum sensing and compressive sensing, characterized in that when controlling the light source to irradiate light at a relatively short distance, the light receiving unit is controlled to operate in linear mode.

본 발명은 양자센싱과 Compressive 센싱을 이용한 원격 가스센서에 관한 것으로서 가스누출 여부 및 농도를 측정하고, 위험성을 실시간 관제센터로 전달하는 효과가 있다.The present invention relates to a remote gas sensor using quantum sensing and compressive sensing, and has the effect of measuring gas leakage and concentration and transmitting the risk to a real-time control center.

상기 이상의 효과는 구체적인 내용에서 더 밝혀진다.The above effects are further revealed in specific details.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 분석 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센싱장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 가변필터의 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 분석서버의 구성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센싱장치가 센싱한 센싱값을 도시한 도면이다.
도 7은 파장에 따른 기체의 광 흡수도를 도시한 그래프이다.Figure 1 is a diagram showing the configuration of an artificial intelligence analysis system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a diagram showing the configuration of a gas sensing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 is a diagram showing the configuration of a light source according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a diagram showing the configuration of a wavelength tunable filter according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 is a diagram showing the configuration of an artificial intelligence analysis server according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a diagram showing sensing values sensed by a gas sensing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 is a graph showing light absorption of gas according to wavelength.

본 발명의 핵심 기술에 해당하는 것으로써 상기 수광부(220)는 SPAD 어레이로 구현되어 마치 이미지와 같이 센싱을 수행한다.As the core technology of the present invention, the light receiving unit 220 is implemented as a SPAD array and performs sensing like an image.

본 발명에서 양자 기반 가스 센싱 솔루션은 시설물에 빛을 발사하고 반사된 빛의 파장을 분석해 가스누출 여부 및 농도를 측정하고, 위험성을 유 무선으로 실시간 관제센터로 전달한다.In the present invention, the quantum-based gas sensing solution emits light to a facility, analyzes the wavelength of the reflected light, measures gas leakage and concentration, and transmits the risk to a real-time control center by wire or wirelessly.

본 발명에서 양자 기반 가스 센싱 솔루션은 시설물에 빛을 발사하고 반사된 빛의 파장을 분석해 가스누출 여부 및 농도를 측정하고, 유 무선으로 위험성을 실시간 관제센터로 전달하거나 SPAD 어레이로 구현되어 이미지화 하여 시각적으로 확인할 수 있다.In the present invention, the quantum-based gas sensing solution emits light to a facility and analyzes the wavelength of the reflected light to measure gas leakage and concentration, and transmits the risk to a real-time control center by wire or wireless, or is implemented as a SPAD array to provide visual information. You can check this.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 분석 시스템(100)은 가스 센싱장치(110) 및 인공지능 분석서버(120)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the artificial intelligence analysis system 100 according to an embodiment of the present invention includes a gas sensing device 110 and an artificial intelligence analysis server 120.

인공지능 분석 시스템(100)은 플랜트(Plant) 등 가스가 발생할 수 있는 현장에서, 가스의 발생을 분석하는 시스템이다. 인공지능 분석 시스템(100)은 광을 이용하여 특정 가스 성분을 센싱하고, 센싱한 센싱값을 분석하여 외부 잡광에 의한 영향이 있던 것인지 가스 성분에 의해 발생한 것인지를 판별하여 가스의 발생을 분석한다.The artificial intelligence analysis system 100 is a system that analyzes the generation of gas at sites where gas may be generated, such as a plant. The artificial intelligence analysis system 100 uses light to sense a specific gas component, analyzes the sensed value, and analyzes the occurrence of gas by determining whether it is influenced by external light or caused by the gas component.

가스 센싱장치(110)는 시스템(100)이 설치되는 장소의 곳곳에 배치되어, 가스 성분을 센싱한다. 도 7을 참조하여 후술하는 바와 같이, 가스성분은 각 성분마다 특정(고유의) 파장대역의 광을 흡수하는 특성을 갖는다. 광이 조사되는 공간 상에 해당 파장대역의 광을 흡수하는 가스성분이 존재하지 않을 경우 상대적으로 다량의 광이 반사될 것이고, 그렇지 않을 경우 상대적으로 소량의 광이 반사된다. 이러한 특성을 이용하여 가스 센싱장치(110)는 광을 이용하여 가스 성분을 센싱한다.The gas sensing device 110 is placed in various places where the system 100 is installed and senses gas components. As will be described later with reference to FIG. 7, each gas component has the characteristic of absorbing light in a specific (unique) wavelength band. If there is no gas component that absorbs light in the corresponding wavelength band in the space where the light is irradiated, a relatively large amount of light will be reflected. Otherwise, a relatively small amount of light will be reflected. Using these characteristics, the gas sensing device 110 senses gas components using light.

가스 센싱장치(110)는 상대적으로 근거리에서와 상대적으로 원거리 모두에 대해 가스 성분을 센싱할 수 있다. 가스 센싱장치(110)는 상대적으로 근거리와 상대적으로 원거리를 구분하여 광을 조사한다. 가스 센싱장치(110)는 각 거리에서 반사되는 반사광을 수광하여 각 거리에서 검출하고자 하는 가스 성분이 존재하는지를 판단한다.The gas sensing device 110 can sense gas components both at a relatively short distance and at a relatively long distance. The gas sensing device 110 irradiates light separately into a relatively short distance and a relatively long distance. The gas sensing device 110 receives reflected light reflected from each distance and determines whether a gas component to be detected exists at each distance.

상대적으로 원거리에서 반사되는 반사광의 감도는 상대적으로 현저히 떨어지기 때문에, 가스 센싱장치(110)는 상대적으로 원거리에서 반사되는 반사광을 센싱함에 있어서는, 상대적으로 높은 감도로 광을 센싱하여 반사광이 있는지 여부를 센싱한다.Since the sensitivity of reflected light reflected from a relatively long distance is relatively significantly low, the gas sensing device 110 senses light with a relatively high sensitivity to determine whether there is reflected light when sensing reflected light reflected from a relatively long distance. Sensing.

가스 성분을 센싱하기 위해 광을 조사함에 있어, 가스 센싱장치(110)는 가스 성분이 흡수하는 파장대역의 광과 그렇지 않은 광 모두를 조사한다. When irradiating light to sense gas components, the gas sensing device 110 irradiates both light in the wavelength band absorbed by the gas component and light that is not absorbed.

상기 가스 센싱장치(110)는 가스가 발생할 수 있는 다양한 현장에 배The gas sensing device 110 is deployed at various sites where gas may be generated.

치되기 때문에, 오롯이 조사지점으로부터 반사된 반사광 뿐만 아니라 기타 잡광도 수광할 수 있다. 가스 센싱장치(110)는 가스 성분이 흡수하는 파장대역의 광 뿐만 아니라 그렇지 않은 광까지 조사함으로서, 어느 하나를 대조군으로 비교하여 잡광이 존재하는지를 판단한다. 가스 센싱장치(110)에 대한 구체적인 설명은 도 2 내지 4를 참조하여 후술한다.Because it is aligned, not only the reflected light reflected from the irradiation point but also other miscellaneous light can be received. The gas sensing device 110 irradiates not only the light in the wavelength band absorbed by the gas component but also light that is not absorbed, and determines whether stray light exists by comparing one of them with a control group. A detailed description of the gas sensing device 110 will be described later with reference to FIGS. 2 to 4.

인공지능 분석서버(120)는 가스 센싱장치(110)의 센싱값을 수신하여, 조사지점에 검출하고자 하는 가스 성분이 있는지 여부를 판단한다. 인공지능 분석서버(!20)는 가스 센싱장치(110)의 센싱값을 입력값으로 하고, 조사지점The artificial intelligence analysis server 120 receives the sensing value of the gas sensing device 110 and determines whether there is a gas component to be detected at the irradiation point. The artificial intelligence analysis server (!20) uses the sensing value of the gas sensing device (110) as an input value, and

에 검출하고자 하는 가스 성분이 있는지 여부를 출력값으로 하여 학습된 인공지능 학습모델을 저장한다. 인공지능 분석서버(120)는 가스 센싱장치(110)로부터 수신한 센싱값을 학습모델의 입력값으로 입력함으로서, 해당 조사지점에 가스 성분이 있는지를 분석한다. 특히, 인공지능 분석서버(120)는 센싱값을 토대로, 잡광이 함께 센싱 되었는지 여부와 무관하게 가스 성분이 존재하는지 여부를 분석할 수 있다. The learned artificial intelligence learning model is stored as an output value of whether there is a gas component to be detected. The artificial intelligence analysis server 120 analyzes whether there is a gas component at the corresponding survey point by inputting the sensing value received from the gas sensing device 110 as an input value of the learning model. In particular, the artificial intelligence analysis server 120 can analyze whether gas components are present regardless of whether stray light is also sensed based on the sensing value.

인공지능 분석서버(120)에 대한 구체적인 설명은 도 5 및 6을 참조하여 후술한다.A detailed description of the artificial intelligence analysis server 120 will be described later with reference to FIGS. 5 and 6.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센싱장치의 구성을 도시한 도면이다.Figure 2 is a diagram showing the configuration of a gas sensing device according to an embodiment of the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센싱장치(110)는 광원(210), 수광부(220), 제어부(230) 및 통신부(240)를 포함한다.Referring to FIG. 2, the gas sensing device 110 according to an embodiment of the present invention includes a light source 210, a light receiving unit 220, a control unit 230, and a communication unit 240.

광원(210)은 기 설정된 지점으로 기 설정된 파장대역의 광을 조사한다.The light source 210 irradiates light of a preset wavelength band to a preset point.

광원(210)은 파장을 가변하여 출력할 수 있으며, 제어부(230)의 제어를 받아 기 설정된 제1 파장대역과 기 설정된 제2 파장대역의 광을 조사한다. 기 설정된 제1 파장대역의 광은 검출하고자 하는 가스 성분이 흡수하는 파장 대역의 광에 해당하고, 기 설정된 제2 파장대역의 광은 검출하고자 하는 가스 성분이 흡수하지 못하는 파장대역의 광에 해당한다. The light source 210 can output a variable wavelength, and irradiates light in a preset first wavelength band and a preset second wavelength band under the control of the control unit 230. Light in the preset first wavelength band corresponds to light in the wavelength band absorbed by the gas component to be detected, and light in the preset second wavelength band corresponds to light in the wavelength band not absorbed by the gas component to be detected. .

가스 성분은 도 7에 도시된 도면과 같은 특성을 갖는다.The gas component has the same characteristics as shown in FIG. 7.

도 7은 파장에 따른 기체의 광 흡수도를 도시한 그래프이다.Figure 7 is a graph showing light absorption of gas according to wavelength.

도 7은 검출하고자 하는 가스의 일 예인 메탄의 파장에 따른 광 흡수도를 도시한 그래프이다. 도 7을 참조하면, 메탄은 다양한 파장에서 일정 수준 이상의 광 흡수도를 보이고 있다. 다만, 수 pm 정도로 아주 좁은 선폭의 파장 대역의 광에서는 상당량을 흡수하며, 해당 파장대역을 벗어나면 광의 흡수도가 현저히 감소한다. 이에, 일정파장 범위(Δλ) 내의 광이 조사되면 가스 성분에 상당량이 흡수됨을 알 수 있으며, 해당 파장대역을 벗어나는 경우 광의 흡수도가 현저히 감소함을 확인할 수 있다.Figure 7 is a graph showing the light absorption according to the wavelength of methane, an example of the gas to be detected. Referring to Figure 7, methane shows light absorption above a certain level at various wavelengths. However, a significant amount of light is absorbed in a wavelength band with a very narrow linewidth of about a few pm, and beyond that wavelength band, the light absorption significantly decreases. Accordingly, it can be seen that when light within a certain wavelength range (Δλ) is irradiated, a significant amount is absorbed by the gas component, and when the light is outside the corresponding wavelength range, the light absorption is significantly reduced.

다시 도 2를 참조하면, 광원(210)은 기 설정된 제1 파장대역의 광과 함께 기 설정된 제2 파장대역의 광을 전송함으로서 다음과 같은 효과를 가져올 수 있다. 전술한 대로, 가스 센싱장치(100), 보다 구체적으로, 수광부(230)로는 광원(210)이 발광하여 반사되는 광 뿐만 아니라, 기타 잡광도 함께 유입될 수 있다. 기타 잡광은 가스 성분을 검출함에 있어 검출의 정확도에 악영향을 미치기 때문에, 판단에 있어 제외되어야 한다. 따라서, 광원(210)은 두 파장대역의 광을 조사함으로써, 외부의 영향을 배제할 수 있도록 한다. 양 광에 대한 센싱값은 가스 성분에 의해 흡수된 것 외에는, 동일하거나 거의 동일한 수준으로 기타 잡광의 영향받게 된다. 따라서, 양광에 대한 센싱값의 차이는 실질적으로 가스 성분으로 인해 광이 흡수되었는지 여부만이 달라질 수 있다. Referring again to FIG. 2, the light source 210 can bring about the following effects by transmitting light in a preset second wavelength band along with light in a preset first wavelength band. As described above, not only the light emitted and reflected by the light source 210 but also other miscellaneous light may flow into the gas sensing device 100, more specifically, the light receiving unit 230. Since other stray light has a negative effect on the accuracy of detection when detecting gas components, it should be excluded in the judgment. Accordingly, the light source 210 irradiates light in two wavelength bands to exclude external influences. The sensing value for both lights is affected by other miscellaneous light to the same or almost the same level, except for that absorbed by the gas component. Accordingly, the difference in the sensing value for sunlight can only differ substantially in whether the light is absorbed due to the gas component.

이처럼, 광원(210)은 가스 성분을 검출하기 위한 파장대역의 광 뿐만 아니라 그 이외의 파장대역의 광도 조사함으로서, 기타 잡광으로 인한 오류를 최소화할 수 있다.In this way, the light source 210 irradiates not only light in the wavelength band for detecting gas components but also light in other wavelength bands, thereby minimizing errors due to other stray light.

인공지능 분석서버(120)가 명확하고 원활하게 광원(210)의 조사시점과 수광부(220)의 수광시점을 판단할 수 있도록, 광원(210)은 기 설정된 파장대역의 광을 조사함에 있어 펄스 형태로 조사할 수 있다. In order for the artificial intelligence analysis server 120 to clearly and smoothly determine the irradiation point of the light source 210 and the light reception point of the light receiver 220, the light source 210 irradiates light in a preset wavelength band in a pulse form. It can be investigated.

광원(210)은 펄스형태의 광을 기 설정된 간격마다 조사함으로서, 인공지능 분석서버(120)가 어느 시점에 광원(210)으로부터 광이 조사되어, 어느 시점에 수광부(220)로 해당 광의 반사광이 수광되었는지를 명확히 판단할 수 있도록 한다.The light source 210 irradiates light in the form of pulses at preset intervals, so that the artificial intelligence analysis server 120 at some point irradiates light from the light source 210 and reflects the light to the light receiver 220. Make it possible to clearly determine whether light has been received.

광원(210)은 광을 조사함에 있어, 기 설정된 주파수로 변조하여 조사한다. 광원(210)이 출력광을 기 설정된 주파수로 변조하여 조사할 경우, 추후 해당 광으로부터 생성된 반사광도 동일한 주파수 변조특성을 갖는다. 이에따라, 수광부(220)는 수광한 광이 광원(210)으로부터 조사된 광인지 여부 및 수신 시간에 따라 광원(210)이 언제 조사한 광인지까지 모두 분석할 수 있다. 수광부(220)는 광원(210)이 변조한 주파수 대역을 토대로 동일한 과정으로 복조를 하며, 광원(210)이 주파수 변조하여 조사한 광인지 아닌지를 분석할 수 있다. 이를 토대로, 수광부(220)는 광원(210)이 센싱을 위해 조사한 광인지 여부를 판단할 수 있다.When the light source 210 irradiates light, it modulates and irradiates light at a preset frequency. When the light source 210 modulates the output light with a preset frequency and irradiates it, the reflected light generated from the light later has the same frequency modulation characteristics. Accordingly, the light receiving unit 220 can analyze whether the received light is light radiated from the light source 210 and even when the light was radiated from the light source 210 according to the reception time. The light receiving unit 220 demodulates through the same process based on the frequency band modulated by the light source 210, and can analyze whether or not the light emitted by the light source 210 has been frequency modulated. Based on this, the light receiving unit 220 can determine whether the light emitted by the light source 210 is for sensing.

수광부(220)는 광원(210)으로부터 조사된 후 외부 공간에서 반사되는 반사광을 수광한다.The light receiving unit 220 receives reflected light emitted from the light source 210 and then reflected in external space.

수광부(220)는 광원(210)으로부터 조사된 후 외부 공간에서 반사되는 반사광을 수광한다. 수광부(220)가 반사광을 어느 시점에 수광하였는지 여부를 토대로, 인공지능 분석서버(120)는 어느 지점에 가스 성분이 존재하는지 여부를 분석할 수 있다. 광원(210)으로부터 조사된 후 수광부(220)로 반사광이 입사될 때까지 걸리는 시간이 검출할 성분과 광원(210) 까지의 거리에 비례하기 때문에, 인공지능 분석서버(120)는 수광부(220)가 수광힌 시점으로부터 검출할 가스 성분과 광원(210) 간의 거리를 판단할 수 있다.The light receiving unit 220 receives reflected light emitted from the light source 210 and then reflected in external space. Based on the point in time at which the light receiving unit 220 received the reflected light, the artificial intelligence analysis server 120 can analyze whether gas components exist at any point. Since the time it takes for the reflected light to enter the light receiving unit 220 after being irradiated from the light source 210 is proportional to the component to be detected and the distance to the light source 210, the artificial intelligence analysis server 120 detects the light receiving unit 220 The distance between the gas component to be detected and the light source 210 can be determined from the point in time when the light is received.

수광부(220)는 제어부(230)의 제어에 따라 수신감도를 달리하여 반사광을 수광한다. 수광부(220)는 SPAD(Single Photon Avalanche Diode)로 구현되어, 자신으로 입사되는 반사광량이 현저히 적은 원거리에서도 가스 성분의 검출을 수행할 수 있다.The light receiving unit 220 receives reflected light by varying the receiving sensitivity under the control of the control unit 230. The light receiver 220 is implemented with a single photon avalanche diode (SPAD), and can detect gas components even at a distance where the amount of reflected light incident on it is significantly small.

근거리에 위치한 가스 성분을 검출함에 있어서, 수광부(230)는 제어부(230)의 제어를 받아 리니어 모드(Linear Mode)로 동작한다. 리니어 모드는 수광부(220)로 항복전압(Breakdown Voltage) 이하의 게이트 전압이 인가되며, 반사광량에 비례하는 출력값을 발생시킨다.When detecting gas components located at a short distance, the light receiving unit 230 operates in linear mode under the control of the control unit 230. In linear mode, a gate voltage below the breakdown voltage is applied to the light receiving unit 220, and an output value proportional to the amount of reflected light is generated.

반면, 원거리에 위치한 가스 성분을 검출함에 있어서, 수광부(230)는 제어부(230)의 제어를 받아 게이티드 가이거 모드(Gated Geiger Mode)로 동작한다. 게이티드 가이거 모드란 수광부로 항복전압보다 큰 역바이어스 전압이 인가될 경우, 수광부가 외부로부터 광자 단위의 광이 수광되더라도 검출할 수 있도록 동작하는 것을 의미한다. On the other hand, when detecting gas components located at a distance, the light receiving unit 230 operates in gated Geiger mode under the control of the control unit 230. Gated Geiger mode means that when a reverse bias voltage greater than the breakdown voltage is applied to the light receiver, the light receiver operates so that it can detect even if light in units of photons is received from the outside.

수광부(220)가 게이티드 가이거 모드로 동작할 경우, 수광부의 접합영역(PN Junction)으로 큰 역전압이 인가되며 이로 인해, 접합영역에는 큰 전기장이 형성된다. 이때, 접합 영역으로 입사된 광자에 의해, 접합영역에서는 전자-정공 쌍(Electron-Hole Pair)이 생성된다. 접합 영역에 인가된 강한 전자장에 의해 에너지를 획득한 전자-정공 쌍은 차례로 가속되며, 새로운 전자-정공 쌍을 생성시킨다. 이러한 현상이 누적적으로 발생하는 것을 아발란치(Avalanche, 전자사태) 현상이라고 한다. 수광부(230)는 원거리에 위치한 가스 성분의 검출을 위해 게이티드 가이거 모드로 동작하며 아발란치 현상을 이용해 미세량의 반사광을 검출한다. 따라서, 수광부(220)는 이처럼 가스 성분의 거리마다 서로 다른 방식으로 동작함에 따라, 반사광량이 미세한 원거리에서도 검출하고자 하는 가스 성분이 존재하는지 여부를 검출할 수 있다.When the light receiver 220 operates in gated Geiger mode, a large reverse voltage is applied to the junction area (PN Junction) of the light receiver, and as a result, a large electric field is formed in the junction area. At this time, an electron-hole pair is generated in the junction region by photons incident on the junction region. Electron-hole pairs that acquire energy by the strong electromagnetic field applied to the junction region are accelerated in turn, creating new electron-hole pairs. The cumulative occurrence of this phenomenon is called the avalanche phenomenon. The light receiving unit 230 operates in gated Geiger mode to detect gas components located at a distance and detects a small amount of reflected light using the avalanche phenomenon. Accordingly, as the light receiving unit 220 operates in different ways depending on the distance of the gas component, it can detect whether the gas component to be detected exists even at a long distance with a small amount of reflected light.

수광부(230)는 SPAD, 보다 구체적으로 SPAD 어레이(Array)로 구현될 수 있다. 수광부(230)가 SPAD 어레이로 구현됨으로서, 반사광을 센싱함에 있어 마치 일정한 면적의 이미지처럼 센싱할 수 있다. 즉, 수광부(230)는 SPAD 어레이로 구현되며, 반사광을 일정 면적으로 수광하며 면적 내 어떠한 부분으로 광이 얼마만큼 입사하였는지를 판단할 수 있다.The light receiving unit 230 may be implemented as a SPAD, or more specifically, as a SPAD array. Since the light receiving unit 230 is implemented as a SPAD array, reflected light can be sensed as if it were an image of a certain area. That is, the light receiving unit 230 is implemented as a SPAD array, receives reflected light over a certain area, and can determine which part of the area and how much light was incident.

제어부(230)는 가스 센싱장치(110) 내 각 구성의 동작을 제어한다.The control unit 230 controls the operation of each component within the gas sensing device 110.

제어부(230)는 광원(210)이 가스 성분 검출을 위한 광을 조사하도록 제어한다, 제어부(230)는 광원(210)이 가스성분 검출을 위한, 기 설정된 제1 파장대역의 광을 조사하도록 제어한다. 나아가, 제어부(230)는 전술한 바와 같이 기타 잡광의 구분을 위해, 기 설정된 제2 파장대역의 광을 제1 파장대역의 광과 순차적으로 조사하도록 제어한다.The control unit 230 controls the light source 210 to irradiate light for detecting gas components. The control unit 230 controls the light source 210 to irradiate light in a preset first wavelength band for detecting gas components. do. Furthermore, as described above, the control unit 230 controls the light in the preset second wavelength band to be irradiated sequentially with the light in the first wavelength band in order to distinguish other stray lights.

제어부(230)는 광원(210)의 광 조사방향을 제어한다. 전술한 대로, 수광부(230)의 수신감도에 따라, 근거리에서 부터 원거리까지 상당히 넓은 범위에서 가스 성분의 감지가 가능하다. 이를 위해, 제어부(230)는 광원(210)의The control unit 230 controls the light irradiation direction of the light source 210. As described above, depending on the reception sensitivity of the light receiving unit 230, gas components can be detected in a fairly wide range from a short distance to a long distance. For this purpose, the control unit 230 controls the light source 210.

광 조사방향을 제어한다. 제어부(230)는 광원(210)이 근거리 및 원거리로 광을 번갈아 조사하도록 제어한다. 이에 따라, 가스 센싱장치(110)가 근거리 뿐만 아니라 원거리까지 모두 센싱할 수 있다.Controls the direction of light irradiation. The control unit 230 controls the light source 210 to irradiate light alternately at a short distance and at a long distance. Accordingly, the gas sensing device 110 can sense both a short distance as well as a long distance.

제어부(230)는 수광부(220)의 동작 형태를 제어한다. 근거리로 광을 조사하도록 광원(210)을 제어하는 경우, 제어부(230)는 수광부(220)가 리니어 모드로 동작하도록 제어한다. 제어부(230)는 수광부(220)를 리니어 모드로 동작시킴으로서, (반사광이 존재할 경우) 충분한 광량으로 반사되는 반사광을 수광하여 가스 성분이 존재하는지를 원활히 판단할 수 있도록 한다. 반면, 원거리로 광을 조사하도록 광원(210)을 제어하는 경우, 제어부(230)는 수광부(220)가 게이티드 가이거 모드로 동작하도록 제어한다. 광이 원거리로 조사될 경우, 동일한 반사가 일어 나더라도 수광부(220)로 입사하는 반사광량은 현저히 감소하게 된다. 이에 따라, 수광부(230)가 리니어 모드로 동작할 경우, 거의 수광을 인지하지 못할 정도의 반사광이 입사되는 경우도 존재할 수 있다. The control unit 230 controls the operation mode of the light receiving unit 220. When controlling the light source 210 to emit light at a short distance, the control unit 230 controls the light receiving unit 220 to operate in linear mode. The control unit 230 operates the light receiving unit 220 in linear mode to receive reflected light with a sufficient amount (if reflected light exists) to smoothly determine whether gas components are present. On the other hand, when controlling the light source 210 to irradiate light over a long distance, the control unit 230 controls the light receiving unit 220 to operate in the gated Geiger mode. When light is irradiated from a long distance, the amount of reflected light incident on the light receiving unit 220 is significantly reduced even if the same reflection occurs. Accordingly, when the light receiving unit 230 operates in linear mode, there may be cases where reflected light is incident to such an extent that the received light is barely recognized.

그러나 이는 가스 성분이 존재하여 반사광량이 감소한 것일 수도 있으나, 단순히 거리로 인해 수광부(220)로 입사되는 반사광량이 감소한 것일 수도 있다. 이처럼 단순히 거리로 인해 감소한 반사광도 감지할 수 있도록, 제어부(230)는 수광부(220)를 게이티드 가이거 모드로 동작시킨다.However, this may be a decrease in the amount of reflected light due to the presence of a gas component, or simply a decrease in the amount of reflected light incident on the light receiving unit 220 due to the distance. In order to detect reflected light simply reduced due to distance, the control unit 230 operates the light receiving unit 220 in gated Geiger mode.

제어부(230)는 수광부(220)의 센싱값을 인공지능 분석서버(120)로 전송하도록 통신부(240)를 제어한다.The control unit 230 controls the communication unit 240 to transmit the sensing value of the light receiving unit 220 to the artificial intelligence analysis server 120.

통신부(240)는 제어부(230)의 제어에 따라, 수광부(220)의 센싱값을 분석서버(120)로 전송한다. 통신부(240)는 수광부(220)의 센싱값이 생성될 때마다 바로 전송할 수도 있고, 기 설정된 시간 동안 수광부(220)의 센싱값을 누적하여 일시에 전송할 수도 있다.The communication unit 240 transmits the sensing value of the light receiving unit 220 to the analysis server 120 under the control of the control unit 230. The communication unit 240 may immediately transmit the sensing value of the light receiving unit 220 whenever it is generated, or may accumulate the sensing value of the light receiving unit 220 for a preset time and transmit it at once.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원의 구성을 도시한 도면이다.Figure 3 is a diagram showing the configuration of a light source according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 광원(210)은 레이저 다이오드(310), 파장가변필터(320) 및 제1 내지 3 열전소자(330, 334, 338)를 포함한다. 나아가, 광원(210)은 대역통과필터(340)를 더 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the light source 210 according to an embodiment of the present invention includes a laser diode 310, a wavelength tunable filter 320, and first to third thermoelectric elements 330, 334, and 338. Furthermore, the light source 210 may further include a band-pass filter 340.

레이저 다이오드(310)는 파장가변필터(320)를 향해 레이저 광을 조사한다. 레이저 다이오드(310)는 외부로부터 전원을 공급받아 레이저 광을 파장가변필터(320)로 조사한다.The laser diode 310 irradiates laser light toward the wavelength tunable filter 320. The laser diode 310 receives power from the outside and radiates laser light to the wavelength tunable filter 320.

파장가변필터(320)는 레이저 다이오드(310)가 광을 발진하는 방향으로 레이저 다이오드(310)의 전방에 배치되어, 기 설정된 파장대역의 광만을 투과시킨다. 전술한 대로, 광원(210)은 기 설정된 제1 파장대역의 광과기 설정된 제2 파장대역의 광을 순차적으로 조사하여야 한다. 이를 위해, 파장가변필터(320)가 전술한 위치에 배치되여, 자신을 투과할 광의 파장대역을 가변하며 해당 파장대역의 광만을 통과시킨다.The wavelength tunable filter 320 is disposed in front of the laser diode 310 in the direction in which the laser diode 310 oscillates light, and transmits only light in a preset wavelength band. As described above, the light source 210 must sequentially irradiate light in a preset first wavelength band and light in a preset second wavelength band. For this purpose, the wavelength tunable filter 320 is disposed at the above-described position, changes the wavelength band of light to be transmitted through it, and passes only light in the corresponding wavelength band.

제1 열전소자(330)는 제2 및 제3 열전소자(334, 338)와 레이저 다이오드(310) 및 파장가변필터(320)를 지지하며, 광원(210) 내 온도를 조정한다. 레이저 다이오드(310)가 발진하는 광의 파장대역이나 파장가변필터(320)를 통과하는 광의 파장대역은 온도에 굉장히 민감하다. 온도에 따라, 동일한 조건이라도 발진되거나 통과 하는 광의 파장대역이 상이해진다. 제1 열전소자(330)는 전술한 구성들을 지지하며, 광원(210) 내부 온도를, 광원(210)으로부터 기 설정된 파장대역의 광이 조사하기 위한 온도로 설정한다.The first thermoelectric element 330 supports the second and third thermoelectric elements 334 and 338, the laser diode 310, and the tunable filter 320, and adjusts the temperature within the light source 210. The wavelength band of light oscillated by the laser diode 310 or the wavelength band of light passing through the wavelength tunable filter 320 is very sensitive to temperature. Depending on the temperature, the wavelength band of light oscillated or passing through is different even under the same conditions. The first thermoelectric element 330 supports the above-described configurations and sets the internal temperature of the light source 210 to a temperature at which light of a preset wavelength band is irradiated from the light source 210.

제2 열전소자(334)는 제1 열전소자(330) 상에서 레이저 다이오드(310)를 지지하며, 레이저 다이오드(310)의 온도를 제어한다. 제2 열전소자(334)는 레이저 다이오드(310)의 온도만을 집중적으로 제어하며, 레이저 다이오드(310)에서 발진하여 파장가변필터(320)를 통과할 광이 기 설정된 파장대역을 갖도록 한다. 광원(210)에서 기 설정된 파장대역의 광이 출력되기 위해서, 광원(210)의 내부에는 특정 온도가 설정되어야 한다. 그러나 전술한 조건을 만족시키기 위해, 광원(210) 내부의 온도와 레이저 다이오드(310)의 온도는 서로 상이할 수 있다. 이에 따라, 제1 열전소자(330)상에 추가적으로 제2 열전소자(334)가 배치되어 레이저 다이오드(310)의 온도만을 별도로 조정한다.The second thermoelectric element 334 supports the laser diode 310 on the first thermoelectric element 330 and controls the temperature of the laser diode 310. The second thermoelectric element 334 intensively controls only the temperature of the laser diode 310, and ensures that the light oscillating from the laser diode 310 and passing through the wavelength tunable filter 320 has a preset wavelength band. In order for light in a preset wavelength band to be output from the light source 210, a specific temperature must be set inside the light source 210. However, in order to satisfy the above-described conditions, the temperature inside the light source 210 and the temperature of the laser diode 310 may be different from each other. Accordingly, a second thermoelectric element 334 is additionally disposed on the first thermoelectric element 330 to separately adjust the temperature of the laser diode 310.

제3 열전소자(338)는 제1 열전소자(330) 상에서 파장가변필터(320)를 지지하며, 파장가변필터(320)의 온도를 제어한다. 파장가변필터(320) 역시, 레이저 다이오드(310)와 마찬가지로 기 설정된 파장대역의 광을 투과시키기 위해, 광원(210) 내부의 온도와는 독립적으로 온도가 제어되어야 한다. 제3 열전소자(338)는 제1 열전소자(330)상에서 파장가변필터(320)의 온도만을 독립적으로 제어한다.The third thermoelectric element 338 supports the wavelength tunable filter 320 on the first thermoelectric element 330 and controls the temperature of the wavelength tunable filter 320. Like the laser diode 310, the temperature of the wavelength tunable filter 320 must be controlled independently of the temperature inside the light source 210 in order to transmit light in a preset wavelength band. The third thermoelectric element 338 independently controls only the temperature of the wavelength tunable filter 320 on the first thermoelectric element 330.

파장가변필터(320)의 온도를 보다 확실히 제어하기 위해, 제3 열전소자(338)는 도 4에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다.In order to more reliably control the temperature of the wavelength tunable filter 320, the third thermoelectric element 338 may be arranged as shown in FIG. 4.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 파장 가변필터의 구성을 도시한 도면이다.Figure 4 is a diagram showing the configuration of a wavelength tunable filter according to an embodiment of the present invention.

도 4에 도시된 바와 같이, 파장가변필터(320)는 제1 열전소자(330) 상에 배치되어 지지되며, 제3 열전소자(338)가 파장가변필터(320)의 외곽을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 파장가변필터(320)의 외곽을 둘러싸는 형태로 배치됨에 따라, 제3 열전소자(338)는 파장가변필터(320)의 온도를 보다 신속하게 제어할 수 있다.As shown in FIG. 4, the wavelength tunable filter 320 is disposed and supported on the first thermoelectric element 330, and the third thermoelectric element 338 surrounds the outside of the wavelength tunable filter 320. can be placed. As it is arranged to surround the exterior of the wavelength tunable filter 320, the third thermoelectric element 338 can control the temperature of the wavelength tunable filter 320 more quickly.

다시 도 3을 참조하면, 레이저 다이오드(310)에서 광이 조사되는 방향으로 파장가변필터(320)의 전방에 추가적으로 대역통과필터(340)가 배치될 수 있다. 대역통과필터(340)가 배치되며, 파장가변필터(320)를 통과한 광 이외의 광은 필터링한다.Referring again to FIG. 3, an additional band-pass filter 340 may be disposed in front of the wavelength tunable filter 320 in the direction in which light is irradiated from the laser diode 310. A band-pass filter 340 is disposed, and light other than the light that has passed through the wavelength-tunable filter 320 is filtered.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 분석서버의 구성을 도시한 도면이다.Figure 5 is a diagram showing the configuration of an artificial intelligence analysis server according to an embodiment of the present invention.

도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 인공지능 분석서버(120)는 통신부(510), 분석부(520), 메모리부(530) 및 제어부(540)를 포함한다.Referring to FIG. 5, the artificial intelligence analysis server 120 according to an embodiment of the present invention includes a communication unit 510, an analysis unit 520, a memory unit 530, and a control unit 540.

통신부(510)는 가스 센싱장치(110) 내 통신부(510)로부터 수광부(220)의 센싱값을 수신한다.The communication unit 510 receives the sensing value of the light receiving unit 220 from the communication unit 510 in the gas sensing device 110.

통신부(510)는 경우에 따라, 분석부(520)의 분석결과를 인공지능 분석 시스템(100)의 관리자 단말 등 외부로 전송할 수 있다.In some cases, the communication unit 510 may transmit the analysis results of the analysis unit 520 to the outside, such as the administrator terminal of the artificial intelligence analysis system 100.

분석부(520)는 수신한 센싱값으로부터 해당 지점에서 검출하고자 하는 가스 성분이 존재하는지를 분석한다.The analysis unit 520 analyzes whether a gas component to be detected at a corresponding point exists from the received sensing value.

분석부(520)는 메모리부(530) 내 저장된 인공지능 학습모델을 이용하여 수신한 센싱값으로부터 가스 성분의 존부를 검출한다. 인공지능 학습모델은 가스 센싱장치(110)의 센싱값을 입력받아, 조사지점에 검출하고자 하는 가스 성분이 있는지 여부를 출력하도록 학습된 인공지능 학습모델이다. The analysis unit 520 detects the presence or absence of gas components from the received sensing value using an artificial intelligence learning model stored in the memory unit 530. The artificial intelligence learning model is an artificial intelligence learning model that receives the sensing value of the gas sensing device 110 and is learned to output whether there is a gas component to be detected at the irradiation point.

상기 수광부(220)는 SPAD 어레이로 구현되어 마치 이미지와 같이 센싱을 수행하기 때문에, 인공지능 학습모델은 CNN(Convolutional Neural Network) 학습모델을 토대로 학습이 수행된다.Since the light receiver 220 is implemented as a SPAD array and performs sensing like an image, the artificial intelligence learning model is learned based on a CNN (Convolutional Neural Network) learning model.

인공지능 학습모델의 학습은 도 6에 도시된 센싱값에 대해 수행된다.Learning of the artificial intelligence learning model is performed on the sensing values shown in FIG. 6.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스 센싱장치가 센싱한 센싱값을 도시한 도면이다.Figure 6 is a diagram showing sensing values sensed by a gas sensing device according to an embodiment of the present invention.

도 6a는 조사지점에 검출하고자 하는 가스 성분이 존재하는 상황에서, 수광부(220)가 기 설정된 제1 파장대역의 반사광을 센싱한 상황이다. Figure 6a shows a situation in which the light receiving unit 220 senses reflected light in a preset first wavelength band in a situation where a gas component to be detected is present at the irradiation point.

도 6a에 도시된 바와 같이 광이 조사된 지점 중 가스 성분이 존재하지 않는 지점에서는 상대적으로 많은 양의 반사가 일어나기 때문에, 센싱값 내 해당 부분에서 반사된 반사광(610)은 일정한 크기의 센싱값을 갖는다. As shown in FIG. 6A, a relatively large amount of reflection occurs at a point where no gas component exists among the points where light is irradiated, so the reflected light 610 reflected at that part within the sensing value has a sensing value of a certain size. have

반면, 가스 성분이 존재하는 지점에서는 가스 성분에 의해 조사된 광의 흡수가 진행되기에, 해당 부분에서 반사된 반사광(620)은 0에 근접하거나 상대적으로 상당히 작은 크기의 센싱값을 갖는다.On the other hand, since the light emitted by the gas component is absorbed at the point where the gas component is present, the reflected light 620 reflected at that portion has a sensing value close to 0 or relatively small in size.

잡광이 수광부(220)로 입사되지 않는 상황이라면, 도 6a와 같이 기 설정된 제1 파장대역의 반사광에 대한 센싱값만을 분석하더라도 가스 성분의 검출이 원활하게 수행될 수 있다.In a situation where stray light does not enter the light receiving unit 220, detection of gas components can be performed smoothly even if only the sensing value of the reflected light in the preset first wavelength band is analyzed as shown in FIG. 6A.

이러한 경우, 도 6a와 같이 가스 성분이 존재하는 지점에서 반사된 반사광(640)과 그렇지 않은 반사광(630)의 센싱값처럼 명확히 구분될 수 있다 In this case, as shown in FIG. 6A, the sensing value of the reflected light 640 reflected at the point where the gas component is present and the reflected light 630 that is not reflected can be clearly distinguished.

인공지능 학습모델은 입력된 차이를 연산하여 차이가 존재하는지 여부를 토대로 가스 성분이 존재하는지를 판단한다. The artificial intelligence learning model calculates the input difference and determines whether a gas component exists based on whether the difference exists.

분석부(520)는 이처럼 학습된 학습모델을 이용하여, 서로 다른 파장대역의 센싱값을 하나의 세트로 입력하여 가스 성분이 존재하는지 여부를 분석한다.Using the learning model learned in this way, the analysis unit 520 inputs sensing values of different wavelength bands as one set and analyzes whether gas components are present.

메모리부(530)는 분석부(520)가 가스 성분의 존부를 분석하기 위한 인공지능 학습모델을 저장한다.The memory unit 530 stores an artificial intelligence learning model for the analysis unit 520 to analyze the presence or absence of gas components.

제어부(540)는 인공지능 분석서버 내 각 구성(510, 520)의 동작을 제어한다.The control unit 540 controls the operation of each component (510, 520) in the artificial intelligence analysis server.

다음은 도 8 내지는 도 14에 의해 또다른 실시예를 설면한다Next, another embodiment is described with reference to FIGS. 8 to 14.

도 8는 종래 기술에 따른 밴드 패스 필터를 이용한 유해가스 구분 검출 방식을 나타낸 예시도로서, 종래 기술에 따를 경우 협대역의 밴드 패스 필터를 이용하여 유해가스에 대하여만 샤프한 검출이 가능할 것으로 기대되었나, 실제 테스트 결과 이러한 협대역 필터로 인하여 주변에서 인입되어지는 적외선 광원의 세기가 약화되어, 성능이 저하되는 문제점이 발생하였다.Figure 8 is an example diagram showing a method for classifying and detecting harmful gases using a band pass filter according to the prior art. It was expected that sharp detection would be possible only for harmful gases using a narrow band band pass filter according to the prior art. Actual test results showed that this narrow-band filter weakened the intensity of the infrared light source coming in from the surrounding area, resulting in deterioration in performance.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 제안된 본 발명의 실시예에 따르면, 도 14에 도시한 바와 같이, 복수의 롱웨 이브 패스 필터를 포함하되, 임계치를 7.044um, 8.996um, 8.002um, 13.570um로 설정함으로써, 메탄, 에탄, 황 화수소, 벤젠 중 적어도 어느 하나의 유해가스를 검출하는 것이 가능하다.According to an embodiment of the present invention proposed to solve this problem, as shown in FIG. 14, a plurality of long wave pass filters are included, and the thresholds are set to 7.044um, 8.996um, 8.002um, and 13.570um. , it is possible to detect at least one harmful gas among methane, ethane, hydrogen sulfide, and benzene.

실시예에 따르면, 밴드 패스 필터를 사용하는 경우에 비해서 인입되어지는 적외선 광원의 세기가 상대적으로 커지므로, 유해가스의 이미지화 성능이 높아지는 효과가 있다.According to the embodiment, the intensity of the infrared light source is relatively greater compared to the case of using a band pass filter, so the imaging performance of harmful gases is improved.

실시예에 따른 필터회전부는 스텝 모터(410) 및 모터 컨트롤러(420)를 포함하고, 모터 컨트롤러(420)는 모터 전원부(430)로부터 전압을 인가 받아 동작하며, 스텝 모터(410)에 의하여 롱웨이브 패스 필터(250) 및 렌즈(240)를 포함하는 경통의 회전에 따라 인입되는 적외선 광원의 세기 정보를 이용하여 스텝 모터값을 설정하고, 설정한 스텝 모터값을 이용하여 회전판을 회전시켜 경통을 교환시켜 적외선 입구(210)에 배치한다.The filter rotating unit according to the embodiment includes a step motor 410 and a motor controller 420, and the motor controller 420 operates by receiving voltage from the motor power unit 430, and generates a long wave by the step motor 410. The step motor value is set using the intensity information of the infrared light source coming in according to the rotation of the barrel including the pass filter 250 and the lens 240, and the barrel is exchanged by rotating the rotary plate using the set step motor value. and placed at the infrared inlet (210).

유해 가스 별로 사용되도록 채택된 경통(렌즈 및 필터)을 적외선 디텍터(230)의 중심부에 정확하게 위치시키는 것은 유해 가스 누출 이미지 형상화 성능에 크게 영향을 준다.Accurately positioning the optical tube (lens and filter) selected to be used for each harmful gas at the center of the infrared detector 230 greatly affects the performance of shaping the harmful gas leak image.

실시예에 따르면, 사용자가 수동으로 설정하는 경우와 비교하여 볼 때 정밀한 설정이 가능하고, 적외 선 광원 세기 정보를 이용하여 기구적으로 단순하게 계산되는 스텝 위치를 저장하여 관리함으로써, 정밀한 해당 위치로 경통을 배치시키는 것이 가능하다. 이로써, 적외선 기반의 유해가스 누출 영상의 시각화 성능을 높이는 효과가 있다.According to the embodiment, compared to the case where the user manually sets, precise settings are possible, and by storing and managing the step position that is simply calculated mechanically using the infrared light source intensity information, the precise corresponding position is possible. It is possible to place the optical tube. This has the effect of increasing the visualization performance of infrared-based harmful gas leak images.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 IP를 이용한 비냉각식 유해가스 구분 검출 장치의 동작을 나타내는 블록 다이 어그램이다.Figure 8 is a block diagram showing the operation of an uncooled harmful gas classification and detection device using IP according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 실시예에 따른 IP를 이용한 비냉각식 유해가스 구분 검출 장치는 렌즈(240), 롱웨이브 패스 필터An uncooled harmful gas classification and detection device using IP according to an embodiment of the present invention includes a lens 240 and a long wave pass filter.

(250) 및 회전판(300)을 포함하는 적외선 필터 뱅크와, 롱웨이브 패스 필터(250)를 통과하는 열화상을 촬영하여 유해가스 검출 정보를 획득하고 이를 웹서버에 저장시키는 비냉각식 적외선 카메라(200)와, 롱웨이브 패스 필터An uncooled infrared camera (250) and an infrared filter bank including a rotating plate 300, acquires harmful gas detection information by taking thermal images passing through the long wave pass filter 250, and stores this information on a web server ( 200) and long wave pass filter

(250)를 회전 구동하는 스텝 모터(410) 및 비냉각식 적외선 카메라(200)의 촬영구역에 대한 실영상을 획득하는 카메라(100)를 포함한다.It includes a step motor 410 that rotates 250 and a camera 100 that acquires real images of the shooting area of the uncooled infrared camera 200.

본 발명의 실시예에 따른 카메라(100)는 CCD 네트워크 카메라로서, CCD 이미지를 IP 공유기(700)로 전송하고, 비냉각식 적외선 카메라(200)는 획득한 적외선 이미지를 IP 공유기(700)로 전송한다. IP 공유기(700)는 모터 제 어신호를 전송하여, 스텝 모터 컨트롤러(420)의 제어에 따라 스텝 모터(410)를 구동하여 경통의 회전각이 제어 된다.The camera 100 according to an embodiment of the present invention is a CCD network camera and transmits a CCD image to the IP router 700, and the uncooled infrared camera 200 transmits the acquired infrared image to the IP router 700. do. The IP router 700 transmits a motor control signal and drives the step motor 410 under the control of the step motor controller 420 to control the rotation angle of the optical tube.

실시예에 따른 스텝 모터(410)는 적외선 필터 뱅크를 회전 구동하여 복수의 롱웨이브 패스 필터(250) 중 적어도 어느 하나를 비냉각식 적외선 카메라(200)의 전면에 배치시키되, 비냉각식 적외선 카메라(200)로 인 입되는 적외선 광원의 세기 정보에 따라 기설정한 스텝 모터 값을 이용하여 복수의 롱웨이브 패스 필터(250) 중 적어도 어느 하나를 비냉각식 적외선 카메라(200)의 전면, 즉 적외선 입구에 배치시킨다.The step motor 410 according to the embodiment rotates the infrared filter bank to place at least one of the plurality of long wave pass filters 250 in front of the uncooled infrared camera 200. At least one of the plurality of long wave pass filters 250 is applied to the front of the uncooled infrared camera 200, that is, the infrared rays, using a step motor value preset according to the intensity information of the infrared light source coming into (200). Place it at the entrance.

검출하고자 하는 유해가스의 적외선 파장대별 투과율에 기초하여 기설정된 통과 임계치를 가지는 복수의 롱웨이브 패스 필터를 포함하는 필터부;A filter unit including a plurality of long wave pass filters having a preset pass threshold based on the transmittance of each infrared wavelength band of the harmful gas to be detected;

스텝 모터를 이용하여 상기 롱웨이브 패스 필터를 회전시키되, 상기 스텝 모터에 의한 롱웨이브 패스 필터의 회전에 따라 인입되는 적외선 광원의 세기값이 피크값에 해당되는 스텝 지점에 대하여 기획득된 스텝 모터값을 이 용하여 상기 롱웨이브 패스 필터를 회전시키는 필터회전부;The long wave pass filter is rotated using a step motor, and the intensity value of the infrared light source introduced as the long wave pass filter is rotated by the step motor is calculated to be a step motor value obtained with respect to the step point corresponding to the peak value. A filter rotating unit that rotates the long wave pass filter using;

상기 필터부를 거쳐 입력되는 적외선 열화상을 획득하는 적외선 열화상 획득부; 및an infrared thermal image acquisition unit that acquires an infrared thermal image input through the filter unit; and

상기 적외선 열화상 획득부가 획득한 적외선 열화상에 기초하여 상기 유해가스를 구분 검출하는 유해가스 검출부를 포함하는 비냉각식 유해가스 구분 검출 장치An uncooled harmful gas classification and detection device including a harmful gas detection unit that classifies and detects the harmful gas based on the infrared thermal image acquired by the infrared thermal image acquisition unit.

몸체(AAA) 전방의 죄우측에 각각 적외선을 인입받는 롱웨이브 패스 필터(250)를 구비하고 상기 롱웨이브 패스 필터(250)의 후방에 적외선을 굴절시키는 각각 반사판(A300)을 구비하고Long wave pass filters 250 for receiving infrared rays are provided on the right side of the front of the body AAA, and reflectors A300 for refracting infrared rays are provided behind the long wave pass filters 250.

상기 각각의 반산판(A300) 사이 중앙에 모터(AA)에 의해 회전하는 회전반사판(B300)을A rotating reflector (B300) rotated by a motor (AA) is placed in the center between each of the reflection plates (A300).

구비하고 상기 회전반사판(B300) 후방에 비냉각식 적외선 카메라(200)가 위치되되 It is provided with an uncooled infrared camera (200) located behind the rotating reflector (B300).

또 다른 제 2실시예를 살펴보면, 상기 회전반사판(B300)이 상기 적외선 카메라(200)의 디텍터(230)를 바라본 상태에서 제어부(미도시)의 제어 신호에 따라 모터(AA)를 구동하면 회전반사판(B300)이 회전하는데 이 때 적외선이 롱웨이브 패스 필터(250)로 인입된 적외선이 상기 반사판(A300)에 굴절되어 굴절된 적외선이 다시 회전하는 회전반사판(B300)에 굴절되어 상기 디텍터(230)에 인입되는 구성이다.Looking at another second embodiment, when the rotating reflector (B300) drives the motor (AA) according to a control signal from a control unit (not shown) while looking at the detector 230 of the infrared camera 200, the rotating reflector (B300) (B300) rotates, and at this time, the infrared rays entering the long wave pass filter 250 are refracted by the reflector A300, and the refracted infrared rays are refracted by the rotating rotating reflector B300 again and are transmitted to the detector 230. It is a composition that is introduced into .

상기와 같이 회전반사판(B300)을 통해 회전(정회전 역회전에 해당)시키면 양 반사판(A300)으로부터 적외선을 번갈아 가면서 인입받아 디텍터(230)로 출력(디텍터에서 인입)하게 된다. As described above, when the rotating reflector (B300) is rotated (equivalent to forward and reverse rotation), infrared rays are alternately received from both reflectors (A300) and output to the detector (230).

제1 실시 처럼 필터(250)와 렌지(240)가 회전하는 경우 렌즈(240)가 디텍터(230)와 직선으로 일치하지 않는다.When the filter 250 and the range 240 rotate as in the first embodiment, the lens 240 does not line up with the detector 230 in a straight line.

이유는 지속적으로 유해가스를 감시해야함으로 렌즈를 멈추지 않고 지속적으로 회전시켜야 한다(순간적으로 정지 상태의 기능을 구비하는 경우 정밀한 장치를 장착해야 함으로 비용이 대폭 상승한다).The reason is that harmful gases must be continuously monitored, so the lens must be continuously rotated without stopping (if it has an instantaneous stop function, the cost increases significantly because a precise device must be installed).

상기 필터(250)와 렌즈(240)가 회전하는 경우 디텍터(230)로 인입되는 적외선이 정확하게 인입되지 않아 적외선의 데이터값이 정확하지 않지만When the filter 250 and lens 240 rotate, the infrared rays entering the detector 230 are not accurately introduced, so the infrared data values are not accurate.

필터(250)와 렌즈(240)가 고정된 상태에서 회전반사판을 정회전 역회전을With the filter 250 and lens 240 fixed, the rotating reflector can be rotated forward and backward.

반복적으로 회전하는 과정에 정회전 끝단(정회전 후 역회전으로 시작되는 지점)과 역회전 끝단(역회전 후 정회전으로 시작되는 지점)에서 순간적으로 정확하게 정지 상태가 이루어지므로 그 때 적외선이 반사판을 통해 인입되므로 이때 디텍터로 정확하게 인입된다. In the process of repetitive rotation, an instantaneous and precise stop is made at the end of forward rotation (the point where reverse rotation begins after forward rotation) and the end of reverse rotation (the point where forward rotation begins after reverse rotation), and at that time, infrared rays travel through the reflector. Since it is introduced through, it is accurately introduced into the detector at this time.

몸체 전방의 좌 우측 중 일측면에 대상 가스의 IR 스펙트럼에서 투과가 잘 되는(흡수가 안되는) 대역에서 얻은 영상을 인입받은 필터를 구비하여 기준 영상(Reference Image)으로하고,A filter is provided on one of the left and right sides of the front of the body to receive an image obtained from a band with good transmission (non-absorption) in the IR spectrum of the target gas, and serves as a reference image.

타측면에 대상 가스의 IR 스펙트럼에서 흡수가 잘 되는 대역에서 얻은 영상을 인입받는 필터를 구비하여 흡수 영상(Absorption Image)으로 하여On the other side, a filter is provided to receive an image obtained from a band that is easily absorbed in the IR spectrum of the target gas, and an absorption image is created.

기준영상과 흡수영상을 비교하여 가스를 모니터링 한다.Gas is monitored by comparing the reference image and absorption image.

본 발명의 실시예에 따른 렌즈(240)와 필터(250)를 포함하는 경통은 스텝 모터(410)에 의하여 회전되어, 적외선이 인입되는 입구(210)에 배치된다. The lens barrel including the lens 240 and the filter 250 according to an embodiment of the present invention is rotated by the step motor 410 and placed at the inlet 210 through which infrared rays enter.

본 발명의 실시예에 따른 필터회전부는 스텝 모터(410) 및 모터 컨트롤러(420)를 포함하고, 모터 컨트롤러(420)는 모터 전원부(430)로부터 전압을 인가받아 동작하며, 스텝 모터(410)에 의하여 롱웨이브 패스 필터(250) 및 렌즈(240)를 포함하는 경통의 회전에 따라 인입되는 적외선 광원의 세기 정보를 이용하여 스텝 모터값을 설정하고, 설정한 스텝 모터값을 이용하여 회전판을 회전시켜 경통을 교환시켜 적외선 입구(210)에 배치한다.The filter rotating unit according to an embodiment of the present invention includes a step motor 410 and a motor controller 420, and the motor controller 420 operates by receiving a voltage from the motor power supply unit 430 and is connected to the step motor 410. The step motor value is set using the intensity information of the infrared light source that comes in according to the rotation of the barrel including the long wave pass filter 250 and the lens 240, and the rotary plate is rotated using the set step motor value. The optical tube is exchanged and placed at the infrared inlet (210).

유해 가스 별로 사용되도록 채택된 경통(렌즈 및 필터)을 적외선 디텍터(230)의 중심부에 정확하게 위치시키는 것은 유해 가스 누출 이미지 형상화 성능에 크게 영향을 준다.Accurately positioning the optical tube (lens and filter) selected to be used for each harmful gas at the center of the infrared detector 230 greatly affects the performance of shaping the harmful gas leak image.

그러나 실시 1에서는 상술한 바와 같이 지속적으로 회전하는 경통이 However, in Example 1, the continuously rotating barrel as described above was used.

제1 실시처럼 경통에 해당하는 필터(250)와 렌지(240)가 회전하는 경우 렌즈(240)가 디텍터(230)와 직선으로 일치하지 않는다.As in the first embodiment, when the filter 250 and the range 240 corresponding to the barrel rotate, the lens 240 does not line up with the detector 230 in a straight line.

그 이유는 지속적으로 유해가스를 감시해야함으로 렌즈를 멈추지 않고 지속적으로 회전시켜야 한다(순간적으로 정지 상태의 기능을 구비하는 경우 정밀한 장치를 장착해야 함으로 비용이 대폭 상승한다).This is because harmful gases must be continuously monitored, so the lens must be continuously rotated without stopping (if it has a momentary stop function, the cost increases significantly because a precise device must be installed).

100 ; 인공지능 분석 시스템
110 ; 가스 센싱장치
120 ; 인공지능 분석서버100 ; artificial intelligence analysis system
110 ; gas sensing device
120 ; Artificial intelligence analysis server

Claims (1)

양자센싱과 Compressive 센싱을 이용한 객체 원격 검출 가스 센싱장치에 있어서

상기 가스 센싱장치는 몸체(AAA) 전방의 좌우측에 각각 적외선을 인입받는 롱웨이브 패스 필터(250)를 구비하고 상기 롱웨이브 패스 필터(250)의 후방에 적외선을 굴절시키는 각각 반사판(A300)을 구비하고
상기 각각의 반사판(A300) 사이 중앙에 모터(AA)에 의해 회전하는 회전반사판(B300)을 구비하고 상기 회전반사판(B300) 후방에 적외선 디텍터(230)를 위치되되

상기 회전반사판(B300)이 상기 디텍터(230)를 바라본 상태에서 제어부의 제어 신호에 따라 모터(AA)를 구동하면 회전반사판(B300)이 회전하는데 이 때 적외선이 롱웨이브 패스 필터(250)로 인입된 적외선이 상기 반사판(A300)에 굴절되어 굴절된 적외선이 다시 회전하는 회전반사판(B300)에 굴절되어 상기 디텍터(230)에 인입 되도록 구성하여

회전하는 상기 회전반사판(B300)을 통해 양 반사판(A300)으로부터 적외선을 번갈아 가면서 인입받아 상기 디텍터(230)로 출력(디텍터에서 인입)하는 구성을 포함한 것을 특징으로 하는 양자센싱과 Compressive 센싱을 이용한 객체 원격 검출 센서,
In a gas sensing device for remote object detection using quantum sensing and compressive sensing

The gas sensing device is provided with a long wave pass filter 250 that receives infrared rays on the left and right sides in front of the body AAA, and a reflector A300 that refracts infrared rays behind the long wave pass filter 250. do
A rotating reflector (B300) is provided in the center between each of the reflectors (A300) and rotated by a motor (AA), and an infrared detector (230) is located behind the rotating reflector (B300).

When the motor (AA) is driven according to a control signal from the controller while the rotating reflector (B300) is facing the detector 230, the rotating reflector (B300) rotates. At this time, infrared rays enter the long wave pass filter 250. The infrared rays are refracted by the reflector (A300), and the refracted infrared rays are refracted by the rotating reflector (B300) and entered into the detector (230).

An object using quantum sensing and compressive sensing, characterized in that it includes a configuration that alternately receives infrared rays from both reflectors (A300) through the rotating rotating reflector (B300) and outputs them to the detector (230) (incoming from the detector). remote detection sensor,
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Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100951243B1 (en) * 2007-10-05 2010-04-05 삼성전기주식회사 Light detection and ranging apparatus
JP6440622B2 (en) * 2012-10-26 2018-12-19 ケーエルエー−テンカー コーポレイション Sample inspection system detector
KR102238300B1 (en) * 2020-09-24 2021-04-12 국방과학연구소 Method and apparatus for producing infrared spectrum
KR20220043907A (en) * 2020-09-29 2022-04-05 (주)퀀텀센싱 Method And Apparatus for Detecting Gases Based on Quantum Technology
KR102479238B1 (en) * 2022-04-15 2022-12-20 선두전자(주) Quantum Sensor-Based Remote High-precision Gas Sensing Apparatus

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100951243B1 (en) * 2007-10-05 2010-04-05 삼성전기주식회사 Light detection and ranging apparatus
JP6440622B2 (en) * 2012-10-26 2018-12-19 ケーエルエー−テンカー コーポレイション Sample inspection system detector
KR102238300B1 (en) * 2020-09-24 2021-04-12 국방과학연구소 Method and apparatus for producing infrared spectrum
KR20220043907A (en) * 2020-09-29 2022-04-05 (주)퀀텀센싱 Method And Apparatus for Detecting Gases Based on Quantum Technology
KR102479238B1 (en) * 2022-04-15 2022-12-20 선두전자(주) Quantum Sensor-Based Remote High-precision Gas Sensing Apparatus

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