KR20180135665A - Optical remote sensing for monitoring hazardous air pollutants in the atmosphere - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 유해대기물질을 원격으로 탐지하는 시스템에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 대기 중의 오염물질을 입체적으로 탐지함으로써 오염물질에 대한 신속한 대응이 가능할 뿐만 아니라, 탐지된 지점을 조준하여 측정함으로써 정량화된 데이터를 가지고 신뢰성 있는 정보를 제공할 수 있는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템 및 이를 이용한 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법을 제공하는 것이다. The present invention relates to a system for remotely detecting harmful atmospheric substances. More particularly, the present invention relates to a method and apparatus for detecting a pollutant in the air by three-dimensionally detecting pollutants in the air, and is capable of quickly responding to pollutants, And a method for optical remote sensing of harmful atmospheric substances using the optical remote sensing system.
정부는 대기환경보전법에 의해 산업단지, 대도시 등의 지역별 오염도를 상시 감시하고 있다. 대기환경의 악화에 따라 이러한 감시 시설은 더욱 확대될 전망이다. 특히, 공장 또는 소각로와 같은 유해가스를 발생하는 시설로부터 배출되는 미세먼지의 양은 많아지고 있고, 이를 포함하여 대기 중의 유해물질은 주거지 등 전역에 걸쳐 각종 호흡기 질환 등 인체에 직접적인 피해를 주고 있어, 유해물질에 대한 감시 시설의 효율적 운용이 필요하다. According to the Air Quality Preservation Act, the government constantly monitors the pollution levels of industrial complexes, metropolitan cities, and other regions. These surveillance facilities are expected to expand further as the atmosphere deteriorates. In particular, the amount of fine dust discharged from facilities generating harmful gases such as factories or incinerators is increasing, and harmful substances in the air including harmful substances in the air are directly harmful to human bodies such as various respiratory diseases throughout the residence area, Effective use of monitoring facilities for substances is needed.
대기 유해물질은 기체의 흐름에 따라 이동하기 때문에 발생 지역뿐만 아니라 광범위한 지역에 대한 모니터링이 요구된다. Since atmospheric hazardous materials move with the flow of gas, monitoring is required not only in the area where they occur but also in a wide area.
광범위한 지역의 대기 유해물질을 감지하는 방법으로 차등흡수분광법(Differential Optical Absorption Spectrometer, DOAS)이 있다. 차등흡수분광법은 대기 중 다양한 성분의 미량 기체물질을 검출하는데 사용되는 것으로 빛이 매질을 통과할 때 파장에 의존해서 흡수가 일어나는 것을 이용하며, 먼 거리에서도 기체물질 및 미세먼지를 형성하는 전구물질을 한꺼번에 검출할 수 있다. 하지만, 광을 생성하는 광원, 광원을 대기 중에 조사하는 송신광학기, 광원을 수신하는 수신광학기 등이 상시 운전되어야 하고, 감시 시설을 확충해야하는 등의 어려움이 있다. Differential Optical Absorption Spectrometer (DOAS) is a method to detect air pollutants in a wide area. Differential absorption spectroscopy is used to detect trace gaseous substances of various constituents in the atmosphere, taking advantage of the fact that absorption takes place depending on the wavelength when the light passes through the medium, and the precursors that form gaseous substances and fine dusts It can be detected all at once. However, there is a difficulty in that the light source for generating light, the transmission optics for irradiating the light source to the atmosphere, and the light receiving period for receiving the light source must be always operated, and the surveillance facility must be expanded.
따라서 보다 효율적으로 대기 중 유해물질을 감시 운용될 수 있도록 하는 시스템 및 유해대기물질의 탐지 방법에 대한 연구 개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to research and develop a system that can monitor and operate harmful substances in the atmosphere more efficiently, and a detection method of harmful atmospheric substances.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 유해물질이 발생될 광범위한 지역을 대상으로 대기 중의 유해물질을 효율적으로 감시할 수 있는 유해대기물질의 원격 탐지 시스템 및 이를 이용한 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법을 제공하고자 한다. Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a remote detection system of harmful air pollutants capable of efficiently monitoring harmful substances in the air, Optical remote sensing method.
나아가, 본 발명은 대기 유해물질을 다량으로 생성하는 지역과 주거지역 간의 경계를 중심으로 정성적인 것뿐만 아니라 보다 정밀하게 오염지역과 그 곳에서의 유해물질의 정량 감시가 이루어질 수 있도록 하는 시스템 및 이를 이용한 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, the present invention is not limited to a system for monitoring quantities of contaminated areas and hazardous substances therefrom more precisely, as well as qualitative, centering on boundaries between areas where a large amount of atmospheric harmful substances are generated, and residential areas. And to provide a method for optical remote sensing of harmful atmospheric substances.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 양태는 According to an aspect of the present invention,
서로 다른 방향으로 태양산란광을 집속하는 둘 이상의 산란광 수신기를 포함하는 제1측정부,A first measuring unit including at least two scattered light receivers for collecting solar scattered light in different directions,
복수개의 능동발생광 소스 및 상기 능동발생광 소스로부터 광을 수신하는 능동발생광 수신기를 포함하는 제2측정부, A second measurement unit including a plurality of active generation light sources and an active generation light receiver for receiving light from the active generation light source,
상기 제1측정부 및 제2측정부로부터 수신된 광을 이용하여 대기 중의 물질을 분석하는 검출부,A detector for analyzing the atmospheric substance using the light received from the first measuring unit and the second measuring unit,
상기 제1측정부로부터 분석된 서로 다른 방향의 대기 중의 물질 데이터 값의 차이가 미리 입력된 설정값을 초과하는지를 결정하고, 상기 결정에 따라 상기 제1측정부 및 제2측정부의 작동 여부를 제어하는 제어부 및 Determining whether a difference between material data values in the atmosphere in different directions analyzed from the first measurement unit exceeds a previously set set value, and controlling whether the first measurement unit and the second measurement unit operate according to the determination The controller and /
상기 검출부에서 분석된 데이터를 출력하는 출력부An output unit for outputting data analyzed by the detection unit,
를 포함하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템에 관한 것이다. To an optical remote sensing system of a harmful atmospheric substance.
본 발명의 일 실시예에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템에 있어서, 상기 둘 이상의 산란광 수신기는 산업단지의 경계에 배치되어 적어도 하나는 산업단지 방향으로 산란광을 수집하고, 다른 하나는 상기 산업단지와 반대되는 방향으로 산란광을 수집하는 것일 수 있다. In the optical remote detection system for harmful air pollutants according to an embodiment of the present invention, the two or more scattered light receivers are arranged at the boundary of the industrial complex, at least one of which collects scattered light in the direction of the industrial complex, And collect scattered light in the opposite direction.
본 발명의 일 실시예에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템에 있어서, 상기 제어부는 서로 다른 방향의 대기 중의 물질 데이터 값의 차이가 미리 입력된 설정값을 초과하지 않는 경우 제1측정부만 작동시키는 것일 수 있다. In the optical remote sensing system for a harmful air material according to an embodiment of the present invention, when the difference of the atmospheric substance data values in different directions does not exceed a pre-input set value, only the first measuring unit It can be done.
본 발명의 일 실시예에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템에 있어서, 상기 대기 중의 물질은 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), PM(Particulate Matter), BTEX(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene), 포름알데히드(HCHO), 글리옥살(Glyoxal, CHOCHO) 및 오존(O3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다. In an optical remote sensing system for a harmful atmospheric substance according to an embodiment of the present invention, the atmospheric substance is at least one selected from the group consisting of nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), carbon monoxide (CO), particulate matters (PM) , Toluene, ethylbenzene, Xylene), formaldehyde (HCHO), glyoxal (CHOCHO), and ozone (O 3 ).
또한, 본 발명의 다른 양태는 Further, another aspect of the present invention is
서로 다른 방향으로 태양산란광을 집속하는 둘 이상의 산란광 수신기로부터 수신된 광을 이용하여 대기 중의 물질을 분석하는 검출 단계,A detection step of analyzing the atmospheric substance using light received from at least two scattered light receivers for collecting solar scattered light in different directions,
상기 검출 단계로부터 분석되는 대기 중의 물질 데이터 값의 차가 미리 입력된 설정값을 초과하는지를 결정하는 유해대기물질 감지 단계,A harmful air pollutant detection step of determining whether the difference of the atmospheric substance data values analyzed from the detection step exceeds a preset input value,
상기 유해대기물질 감지에 따라 능동발생광 소스 및 상기 능동발생광 소스로부터 광을 수신하는 능동발생광 수신기를 작동시키고, 상기 능동발생광 수신기로부터 수신된 광을 이용하여 유해대기물질을 분석하는 정밀 분석 단계 및An active generation optical receiver for receiving light from the active generation light source and the active generation light source in response to the detection of the harmful air material and for analyzing the harmful atmospheric substance using the light received from the active generation light receiver, Step and
상기 정밀 분석 단계로부터 분석된 데이터를 출력하는 정보 제공 단계An information providing step of outputting analyzed data from the fine analysis step
를 포함하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법에 관한 것이다. To an optical remote sensing method of a harmful atmospheric substance.
본 발명의 일 실시예에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법에 있어서, 상기 둘 이상의 산란광과 능동광에 의한 흡광의 수신기는 산업단지의 내부에 배치되어 적어도 하나는 산업단지 내부에서 지정된 방향으로부터 발생하는 대기물질을 통과하는 흡수광 또는 산란광을 수집하는 것일 수 있다. In the optical remote sensing method for harmful air pollutants according to an embodiment of the present invention, the two or more scattered light and the light absorbing light receiver are disposed in the interior of the industrial complex, Or absorbing light or scattered light passing through the atmospheric material.
본 발명의 일 실시예에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법에 있어서, 상기 능동발생광 소스는 산업단지 내부 혹은 유해물질의 발생원에 설치되는 것일 수 있다. In the optical remote sensing method of a harmful air material according to an embodiment of the present invention, the active light source may be installed in an industrial complex or a source of harmful substances.
본 발명의 일 실시예에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법에 있어서, 상기 대기 중의 물질은 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), PM(Particulate Matter), BTEX(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene), 포름알데히드(HCHO), 글리옥살(Glyoxal, CHOCHO) 및 오존(O3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.In the optical remote sensing method of a harmful atmospheric substance according to an embodiment of the present invention, the atmospheric substance may be at least one selected from the group consisting of nitrogen oxides (NOx), sulfur oxides (SOx), carbon monoxide (CO), particulate matter (PM) , Toluene, ethylbenzene, Xylene), formaldehyde (HCHO), glyoxal (CHOCHO), and ozone (O 3 ).
본 발명에 따른 유해대기물질의 원격 탐지 시스템 및 이를 이용한 유해대기물질의 원격 탐지 방법은 광범위한 지역을 대상으로 신속하고 효율적으로 대기 중의 유해물질을 감시할 수 있는 장점을 가진다. 뿐만 아니라, 유해대기물질을 다량으로 생성하는 산업단지와 이를 둘러싼 경계를 기준으로 노출되는 유해물질에 대한 정성적인 자료는 물론 보다 정밀하게 오염지역 및 오염지역에서의 유해물질의 정량 자료가 빠르게 파악할 수 있어, 후처리를 위한 신속한 대응이 가능한 장점을 가진다. The remote detection system of the harmful air material according to the present invention and the remote detection method of the harmful air material using the same have the advantage of monitoring the harmful substances in the air quickly and efficiently in a wide area. In addition, quantitative data of hazardous materials in contaminated areas and contaminated areas can be obtained more precisely as well as qualitative data on exposed hazardous materials based on the industrial complexes that generate a large amount of harmful air pollutants and their surrounding boundaries And has the advantage of being able to quickly respond to post-processing.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법의 순서도를 나타낸 것이다.FIG. 1 schematically illustrates an optical remote sensing system for a harmful atmospheric substance according to an embodiment of the present invention.
2 is a flow chart of a method of optical remote sensing of a hazardous atmosphere material according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템 및 이를 이용한 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법에 대하여 상세히 설명한다. Hereinafter, an optical remote sensing system for a harmful air material according to the present invention and an optical remote sensing method for a harmful air material using the same will be described in detail.
다만 하기 구체예 또는 실시예는 본 발명을 상세하게 설명하기 위한 하나의 참조일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 다양한 형태로 구현될 수 있다. It should be understood, however, that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, is intended to cover various modifications and equivalent arrangements included within the spirit and scope of the invention.
또한, 달리 정의되지 않는 한, 모든 기술적 용어 및 과학적 용어는 본 발명의 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하고 있는 의미와 동일한 의미를 가지며, 설명에 사용된 용어는 단지 특정 구체예를 효과적으로 기술하기 위한 것으로 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않는다. Also, unless otherwise defined, all technical and scientific terms have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention pertains, And is not intended to limit the invention in any way.
또한, 명세서 및 첨부된 특허청구범위에서 사용되는 단수 형태는 문맥에서 특별한 지시가 없는 한 복수 형태를 포함하는 것일 수 있으며, ‘포함한다’ 및/또는 ‘포함하는’은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. It is also to be understood that the singular forms as used in the specification and appended claims may include plural forms unless the context clearly dictates otherwise and "includes" and / or "comprising" Does not exclude the presence or addition of components.
본 발명에서, 용어 ‘산업단지’는 특정 산업단지에 제한되는 것이 아니고, 유해대기물질이 발생할 확률이 높은 곳을 포괄하여 의미하는 것으로 해석된다. In the present invention, the term "industrial complex" is not limited to a specific industrial complex but is interpreted to mean a region having a high probability of occurrence of harmful air pollutants.
또한, 본 발명에서, 용어 ‘산란광’은 태양산란광 또는 달빛에 의해 산란되는 광을 의미하는 것으로, 대표적으로 태양산란광을 예시하여 기술하며, 상기 산란광이 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 태양산란광은 대류권과 성층권에서 존재하는 물질들에 의해 흡수 또는 산란되어 수신되는 광을 포함한다. 또한, 본 발명에서 흡광을 측정하는 방법은 능동광으로부터 지정된 구역을 통과하여 측정하거나 적외선 열원을 측정하는 방법을 이용할 수 있으며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. Also, in the present invention, the term 'scattered light' means light scattered by sun-scattered light or moon-light. Representatively, sun-scattered light is exemplified and the scattered light is not limited thereto. The sun scattered light includes light that is absorbed or scattered by materials present in the troposphere and stratosphere. In the present invention, the method of measuring the light absorption may be performed by passing through the designated region from the active light or measuring the infrared heat source. However, the present invention is not limited thereto.
또한, 본 발명에서, 용어 ‘측정부’는 수신되는 광으로부터 회절격자판을 이용하여 광을 파장별로 분리하고, 분리된 광을 다시 집속하는 일련의 과정을 수행할 수 있는 기기 혹은 푸리에분광기를 의미한다. Also, in the present invention, the term 'measuring part' means a device or a Fourier spectroscope capable of performing a series of processes for separating light into wavelengths by using a diffraction grating plate from the received light and re-focusing the separated light .
본 발명에 따른 광학 원격 탐지 시스템은 측정 대상 지역을 유해대기물질이 발생될 확률이 높은 산업단지를 중심으로 하고, 상기 산업단지로부터 유해대기물질이 주거지역인 바다 및 도심지역에 흘러나가는 경우를 대비하여 감시를 통해 신속하게 대응할 수 있다. 종래, 이러한 대기 중의 유해물질에 대한 감시는 산업단지 등 대기오염 유발 지역을 중심으로 설치된 대기오염 자동측정망에 의해 실시되고 있으나, 설치지점의 공기 샘플 또는 특정 지역만을 대상으로 오염 물질을 파악하는 수준의 지점 모니터링 방식으로 기류에 따라 흐름의 방향이 변동될 수 있는 대기 중의 유해대기물질에 대한 감시의 시·공간적 분해능의 한계점과, 주거지역으로 유입되는 유해대기물질에 대한 대응이 늦어지는 문제점이 있어 왔다. 또한, 대기오염 자동측정망의 상시 운용에 따른 비용 부담이 크고, 광범위한 지역을 포괄하여 원격으로 감시하는데 한계가 있어 왔다. 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고, 광범위한 지역을 대상으로 신속하고 정밀하게 대기 중 유해물질의 정성적, 정량적 분석을 실시하고 그에 따른 결과를 근거로 대응을 할 수 있도록 하는 경제적이고 체계적인 감시 시스템에 관한 것이다. The optical remote detection system according to the present invention is characterized in that the measurement target area is an industrial complex having a high probability of generating harmful air pollutants and a case in which hazardous atmospheric substances flow from the industrial complex to the sea and the urban area And can respond promptly through surveillance. Conventionally, such monitoring of harmful substances in the atmosphere is carried out by an air pollution automatic measurement network installed at air pollution inducing areas such as industrial complexes. However, There has been a problem that the time and space resolution of the monitoring of the harmful atmospheric substances in the atmosphere which can change the direction of the flow according to the air stream and the response to the harmful atmospheric substances flowing into the residential area are delayed. In addition, there is a large cost burden due to the continuous operation of the air pollution Countermeasures network, and there has been a limit to remotely monitor a wide area. The present invention solves the above problems and provides an economical and systematic monitoring system that can perform rapid and accurate analysis of qualitative and quantitative analysis of atmospheric pollutants in a wide range of areas, .
본 발명에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템은 일 양태로서,The optical remote detection system of the harmful atmospheric substance according to the present invention is, as one embodiment,
서로 다른 방향으로 태양산란광을 집속하는 둘 이상의 산란광 수신기를 포함하는 제1측정부, A first measuring unit including at least two scattered light receivers for collecting solar scattered light in different directions,
복수개의 능동발생광 소스 및 상기 능동발생광 소스로부터 광을 수신하는 능동발생광 수신기를 포함하는 제2측정부, A second measurement unit including a plurality of active generation light sources and an active generation light receiver for receiving light from the active generation light source,
상기 제1측정부 및 제2측정부로부터 수신된 광을 이용하여 대기 중의 물질을 분석하는 검출부, A detector for analyzing the atmospheric substance using the light received from the first measuring unit and the second measuring unit,
상기 제1측정부로부터 분석된 서로 다른 방향의 대기 중의 물질 데이터 값의 차이가 미리 입력된 설정값을 초과하는지를 결정하고, 상기 결정에 따라 상기 제1측정부 및 제2측정부의 작동 여부를 제어하는 제어부 및 Determining whether a difference between material data values in the atmosphere in different directions analyzed from the first measurement unit exceeds a previously set set value, and controlling whether the first measurement unit and the second measurement unit operate according to the determination The controller and /
상기 검출부에서 분석된 데이터를 출력하는 출력부를 포함한다. And an output unit for outputting the analyzed data from the detection unit.
구체적으로, 본 발명에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템은 도 1에서 볼 수 있는 바와 같이, 제1측정부로서 제1 산란광 수신기(101) 및 제2 산란광 수신기(102)가 서로 다른 방향, 좋게는 대향하는 방향으로 태양산란광을 집속한다. 이때, 상기 제1측정부는 산업단지와 산업단지를 제외한 지역, 일예로 바다 및 도심의 주거지역을 구획하는 산업단지의 경계에 배치되어 제1 산란광 수신기(101)는 산업단지 방향으로 산란광을 수집하고, 제2 산란광 수신기(102)는 산업단지 방향의 반대되는 방향인 주거지역의 산란광을 수집하는 것을 특징으로 한다. 바람직하게는 상기 제1산란광 수신기(101) 및 제2 산란광 수신기(102)는 대칭형이며, 스텝 모터를 포함하여 방향이 조절될 수 있다. 이는 유해대기물질 탐지시 탐지된 지점을 조준하여 측정함으로써 정밀도를 높이고 신뢰성 있는 정보를 얻을 수 있는 장점을 가진다.Specifically, the optical remote detection system of the harmful atmospheric substance according to the present invention includes a first
또한, 본 발명의 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템은 복수개의 능동발생광 소스로 제1 능동발생광 소스(201), 제2 능동발생광 소스(202) 및 제3 능동발생광 소스(203)와, 상기 능동발생광 소스들로부터 광을 수신하는 능동발생광 수신기(204)를 포함하는 제2측정부를 구비한다. 상기 능동발생광 소스는 일예로서 3개가 구비된 것을 도시한 것이나, 예측되는 유해대기물질의 발원지에 따라 능동발생광 소스의 설치 개수는 조절될 수 있다. 상기 제2측정부에서 상기 능동발생광 소스는 능동적으로 광을 생성하는 광원이며, 상기 능동발생광 수신기는 광원으로부터 광을 수신한다. In addition, the optical remote detection system of the harmful air material of the present invention includes a first active generation
상기 검출부는 도 1에서는 도시하지 않았지만, 제1 측정부 및 제2 측정부로부터 수신된 광을 이용하여 대기 중의 물질을 분석하는 것이다. 일예로, 제1 측정부는 산란광으로부터 수집된 광을 분석하는 것으로, 수집된 광에서 집광 미러 및 슬릿을 통해 분해능이 높은 광의 일부가 통과되어 분광부에 도달하고, 분광부는 파장별로 광을 분리한다. 상기 파장별로 분리된 광은 파장별로 집속되고, 파장에 따라 분리된 광의 양을 감지하여 파장에 따른 광 강도 결과치를 도출하고, 이로부터 대기 중 물질의 성분 및 함량을 분석할 수 있다. 상기 검출부는 푸리에분광기와 회절격자판을 이용한 파장별 분리 및 광집속부와 1차원 혹은 2차원 채널의 광검출기를 포함한다.Although not shown in FIG. 1, the detection unit analyzes the atmospheric substance using the light received from the first measurement unit and the second measurement unit. For example, the first measuring unit analyzes light collected from the scattered light, and a part of light having a high resolution is passed through the condensing mirror and the slit in the collected light to reach the spectroscopic unit, and the spectroscopic unit separates the light according to the wavelength. The light separated for each wavelength is focused by wavelength, and the amount of light separated according to the wavelength is detected to derive a light intensity result according to the wavelength, and the composition and content of the atmospheric substance can be analyzed therefrom. The detection unit includes a wavelength separation unit using a Fourier spectroscope and a diffraction grating, a light focusing unit, and a one- or two-dimensional channel optical detector.
본 발명에서, 상기 대기 중의 물질은 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), PM(Particulate Matter), BTEX(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene), 포름알데히드(HCHO), 글리옥살(Glyoxal, CHOCHO) 및 오존(O3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하며, 반드시 이에 제한되는 것은 아니다. In the present invention, the atmospheric substance may be at least one selected from the group consisting of NOx, SOx, CO, PM, BTEX, But is not limited to, at least one selected from the group consisting of Glyoxal (CHOCHO) and Ozone (O 3 ).
상기 제어부는 상기 제1측정부의 산란광 수신기(101, 102)로부터 분석되는 서로 다른 방향의 대기 중의 물질에 따라 앞서 검출부에서 파장별로 분리된 광을 분석하여 얻은 데이터 값을 비교한다. 일예로, 산업단지의 방향으로부터 얻은 데이터 값과, 상기 산업단지 방향의 반대방향인 주거지역의 방향으로부터 얻은 데이터 값을 비교 분석하여, 그 차이 또는 분석 결과값이 미리 입력된 설정값을 초과 또는 기준값을 벗어나는지를 결정한다. 특히, 이상발생시, 주거지역과 산업단지의 값의 차이는 정상시에 비하여 더욱 커질 것이기 때문이다. 이러한 결정을 통해 제2측정부의 특정지점의 집중 작동 여부를 제어한다. 즉, 상기 제어부는 평상시에는 유해대기물질이 발생될 확률이 높은 산업단지와, 상기 산업단지에서 발생되는 유해대기물질이 사람들에게 직접적인 피해를 줄 수 있는 주거지역으로 기류를 타고 흘러갈 수 있는지에 대한 사전 정보를 제공하여 신속하게 대응할 수 있도록, 상기 두 광범위한 지역 간의 대기 중의 물질 데이터 값의 차이가 미리 입력된 설정값을 초과하는지를 결정하고 그에 따라 차등신호를 발생하도록 한다. 본 발명에 따른 시스템은 차등신호가 발생하면 제1측정부로부터 수신된 광으로부터 검출부에서 분석된 정성 데이터를 보다 정밀한 정량 데이터로 전환시킬 수 있도록 제2측정부의 작동을 제어부를 통해 실시하도록 제어한다. 이는 평상시 차등신호가 발생하지 않는 경우에는 제1측정부만 작동시킴으로써 능동광을 이용한 유해대기물질 감시 시스템의 상시 운전에 따른 에너지 및 관리, 운용의 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라, 특히 서로 다른 방향의 산란광을 집속하는 것만으로도 효율적이고 신속 정확한 정보를 얻을 수 있는 장점을 가진다. The controller compares the data values obtained by analyzing the light separated by the wavelength in the detection unit according to the atmospheric substances in the different directions analyzed from the scattered light receivers (101, 102) of the first measurement unit. For example, the data value obtained from the direction of the industrial complex is compared with the data value obtained from the direction of the residential area opposite to the direction of the industrial complex, and the difference or the analysis result value exceeds the pre- ≪ / RTI > In particular, the difference between the values of the residential area and the industrial complex will be larger than the normal case when the fault occurs. Through such determination, it is possible to control whether or not a specific point of the second measuring unit is operated intensively. That is, the control unit may be configured to determine whether an industrial complex having a high probability of generating harmful air pollutants and a hazardous air pollutant generated in the industrial complex can flow into a residential area, It is determined whether the difference of the atmospheric substance data value between the two broad regions exceeds the pre-input set value, so as to generate the differential signal, so as to respond quickly by providing the advance information. The system according to the present invention controls the operation of the second measurement unit through the control unit so that the qualitative data analyzed by the detection unit can be converted into more accurate quantitative data from the light received from the first measurement unit when the differential signal is generated. In the case where a differential signal is not normally generated, only the first measurement unit is activated, thereby reducing the energy, management, and operation cost of the hazardous air monitoring system using active light during normal operation, It is advantageous to obtain information efficiently and promptly by merely concentrating the scattered light of the light source.
상기 검출부는 차등신호의 유무에 따라 제1측정부 및 제2측정부로부터 분석된 데이터를 출력부에 전송하여 정보를 출력하게 되고, 유해대기물질에 대한 정보를 제공할 수 있다. The detector transmits data analyzed from the first measuring unit and the second measuring unit to the output unit according to the presence or absence of the differential signal to output information and can provide information on the harmful atmospheric substance.
본 발명은 다른 양태로, The present invention, in another aspect,
서로 다른 방향으로 태양산란광을 집속하는 둘 이상의 산란광 수신기로부터 수신된 광을 이용하여 대기 중의 물질을 분석하는 검출 단계(S100),A detection step (S100) of analyzing the atmospheric substance using light received from at least two scattered light receivers which collect solar scattered light in different directions,
상기 검출 단계로부터 분석되는 대기 중의 물질 데이터 값의 차가 미리 입력된 설정값을 초과하는지를 결정하는 유해대기물질 감지 단계(S200),(S200) for determining whether the difference of the substance data values in the atmosphere analyzed from the detection step exceeds a pre-input set value,
상기 유해대기물질 감지에 따라 능동발생광 소스 및 상기 능동발생광 소스로부터 광을 수신하는 능동발생광 수신기를 작동시키고, 상기 능동발생광 수신기로부터 수신된 광을 이용하여 유해대기물질을 분석하는 정밀 분석 단계(S300) 및An active generation optical receiver for receiving light from the active generation light source and the active generation light source in response to the detection of the harmful air material and for analyzing the harmful atmospheric substance using the light received from the active generation light receiver, Steps S300 and
상기 정밀 분석 단계로부터 분석된 데이터를 출력하는 정보 제공 단계(S400)를 포함하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법을 제공하는 것이다. And an information providing step (S400) of outputting the analyzed data from the fine analysis step.
도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법은 검출단계(S100)를 실시한다. 상기 검출단계는 서로 다른 방향, 즉 산업단지의 경계에 둘 이상의 산란광 수신기를 배치하여, 적어도 하나는 산업단지 방향으로 산란광을 수집할 수 있도록 하고, 다른 하나는 상기 산업단지와 반대되는 방향, 일예로 산업단지로부터 유해대기물질이 이동할 수 있는 지역 혹은 위험 지역으로 예상되는 방향으로 산란광을 수집하는 것을 특징으로 한다. 상기 검출단계(S100)는 수집된 광을 이용하여 대기 중의 물질을 분석한다. As can be seen from FIG. 2, the optical remote sensing method of the harmful air material according to an embodiment of the present invention performs detection step S100. The detecting step may include arranging two or more scattered light receivers in different directions, that is, at the boundary of the industrial complex, so that at least one of the scattered light receivers can collect scattered light in the direction of the industrial complex, and the other is a direction opposite to the industrial complex And collects scattered light from the industrial complex in a direction in which hazardous atmospheric materials can move or in a dangerous area. The detecting step S100 analyzes the atmospheric substance using the collected light.
다음으로 유해대기물질 감지 단계(S200)를 실시한다. 상기 유해대기물질 감지 단계(S200)는 분석된 데이터를 통해 서로 다른 방향에서의 광범위한 지역에 대한 유해대기물질을 감지 분석하는 단계이다. 이때, 상기 분석된 데이터에 의해, 산업단지의 방향으로부터 얻은 데이터 값과, 상기 산업단지 방향의 반대방향인 주거지역의 방향으로부터 얻은 데이터 값을 비교 분석하여 지역 간의 대기 중의 물질 데이터 값의 차이가 미리 입력된 설정값을 초과하는지에 따라 차등신호를 발생 유무를 결정한다. Next, a step S200 of detecting a harmful air is performed. In the step S200, the harmful air pollutants are detected and analyzed in a wide range from different directions through the analyzed data. At this time, a data value obtained from the direction of the industrial complex and a data value obtained from the direction of the residential area opposite to the direction of the industrial complex are compared and analyzed according to the analyzed data, Whether the differential signal is generated or not is determined according to whether or not the input set value is exceeded.
상기 유해대기물질 감지 단계(S200)으로부터 차등신호가 발생하지 않으면 유해대기물질이 발생하지 않았음을 출력부를 통해 정보를 제공하는 정보 제공 단계(S400)가 실시된다. If no differential signal is generated from the step S200, an information providing step S400 is performed to inform the output unit that no harmful substances have been generated.
한편, 상기 유해대기물질 감지 단계(S200)으로부터 차등신호가 발생하는 경우 유해대기물질이 발생한 것으로 판단하고, 산란광 수신기로부터 수신된 광을 이용하여 분석된 검출부의 정성 데이터에 더하여 보다 정밀한 정량 데이터를 분석할 수 있는 정밀분석단계(S300)를 실시한다. 즉, 능동발생광 소스로부터 광을 송신하고 능동광수신기를 통한 수신된 광을 통해 신뢰성있는 정밀한 데이터를 얻을 수 있도록 한다. 특히, 본 발명은 상기 능동발생광 소스가 산업단지 내부와 같은 유해대기물질의 발생 예측 지역 혹은 유해물질의 발생원에 설치됨으로써 보다 효율적인 유해대기물질 배출에 따른 사고 대응이 용이하고 신속할 수 있도록 하는 것을 특징으로 한다. Meanwhile, when a differential signal is generated from the harmful-atmospheric-substance sensing step (S200), it is determined that a harmful atmospheric substance has been generated, and more accurate quantitative data is analyzed in addition to the qualitative data of the detection unit analyzed using light received from the scatter- (Step S300). That is, it transmits light from the active generation light source and obtains reliable and precise data through the received light through the active light receiver. Particularly, in the present invention, since the active light source is installed in a predicted area for generating harmful air pollutants such as the inside of an industrial complex or a source of harmful substances, it is possible to easily and quickly respond to accidents caused by discharge of harmful air pollutants .
상기 정밀분석단계(S300)으로부터 분석된 정밀 데이터는 출력부를 통해 유해대기물질의 발생, 성분 및 함량 등의 정보를 제공하게 된다. The precise data analyzed from the precise analysis step (S300) provides information on the generation, composition, and content of the harmful atmospheric substances through the output unit.
상기와 같은 본 발명의 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법은 광범위한 지역에 대하여 대기 중의 유해물질의 감시를 효율적으로 운용할 수 있도록 하고, 특히 유해대기물질을 다량으로 발생시킬 수 있는 산업단지와 이를 둘러싼 경계를 기준으로 산업단지 밖으로 유출이 예상되는 유해물질에 대한 정성적인 데이터는 물론 정량적인 데이터를 제공하여 높은 신뢰성을 가진 유해대기물질의 파악이 가능하고, 이를 통한 신속한 대응을 할 수 있는 효과를 가진다. The optical remote detection method of the harmful air pollutants of the present invention as described above can efficiently monitor the pollutants in the air in a wide area and can efficiently detect harmful substances in an industrial complex that can generate a large amount of harmful air pollutants, It provides quantitative data as well as qualitative data on toxic substances expected to leak out of the industrial complex on the basis of the boundary, so that it is possible to grasp harmful atmospheric substances with high reliability, and it is possible to respond promptly .
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 도면에 의해 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술되는 특허 청구 범위뿐 아니라 이 특허 청구 범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, And various modifications and changes may be made thereto by those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, it is to be understood that the subject matter of the present invention is not limited to the described embodiments, and all of the equivalents or equivalents of the claims are included in the scope of the present invention will be.
101: 제1 산란광 수신기,
102: 제2 산란광 수신기
201: 제1 능동발생광 소스,
202: 제2 능동발생광 소스
203: 제3 능동발생광 소스,
204: 능동광수신기101: first scattered light receiver, 102: second scattered light receiver
201: first active generation light source, 202: second active generation light source
203: third active light source, 204: active optical receiver
Claims (8)
복수개의 능동발생광 소스 및 상기 능동발생광 소스로부터 광을 수신하는 능동발생광 수신기를 포함하는 제2측정부,
상기 제1측정부 및 제2측정부로부터 수신된 광을 이용하여 대기 중의 물질을 분석하는 검출부,
상기 제1측정부로부터 분석된 서로 다른 방향의 대기 중의 물질 데이터 값의 차이가 미리 입력된 설정값을 초과하는지를 결정하고, 상기 결정에 따라 상기 제1측정부 및 제2측정부의 작동 여부를 제어하는 제어부 및
상기 검출부에서 분석된 데이터를 출력하는 출력부
를 포함하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템.
A first measuring unit including at least two scattered light receivers for collecting solar scattered light in different directions,
A second measurement unit including a plurality of active generation light sources and an active generation light receiver for receiving light from the active generation light source,
A detector for analyzing the atmospheric substance using the light received from the first measuring unit and the second measuring unit,
Determining whether a difference between material data values in the atmosphere in different directions analyzed from the first measurement unit exceeds a previously set set value, and controlling whether the first measurement unit and the second measurement unit operate according to the determination The controller and /
An output unit for outputting data analyzed by the detection unit,
And an optical remote sensing system for a harmful atmospheric substance.
상기 둘 이상의 산란광 수신기는 산업단지의 경계에 배치되어 적어도 하나는 산업단지 방향으로 산란광을 수집하고, 다른 하나는 상기 산업단지와 반대되는 방향으로 산란광을 수집하는 것을 특징으로 하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템.
The method according to claim 1,
Characterized in that the two or more scattered light receivers are arranged at the boundary of the industrial complex and at least one collects the scattered light in the direction of the industrial complex and the other collects the scattered light in the direction opposite to the industrial complex. Detection system.
상기 제어부는 서로 다른 방향의 대기 중의 물질 데이터 값의 차이가 미리 입력된 설정값을 초과하지 않는 경우 제1측정부만 작동시키는 것을 특징으로 하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the control unit operates only the first measurement unit when the difference of the substance data values in the atmosphere in different directions does not exceed a pre-input set value.
상기 대기 중의 물질은 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), PM(Particulate Matter), BTEX(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene), 포름알데히드(HCHO), 글리옥살(Glyoxal, CHOCHO) 및 오존(O3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 시스템.
The method according to claim 1,
The atmospheric material may be selected from the group consisting of NOx, SOx, CO, PM, BTEX, HCHO, CHOCHO), and ozone (O 3 ).
상기 검출 단계로부터 분석되는 대기 중의 물질 데이터 값의 차가 미리 입력된 설정값을 초과하는지를 결정하는 유해대기물질 감지 단계(S200),
상기 유해대기물질 감지에 따라 능동발생광 소스 및 상기 능동발생광 소스로부터 광을 수신하는 능동발생광 수신기를 작동시키고, 상기 능동발생광 수신기로부터 수신된 광을 이용하여 유해대기물질을 분석하는 정밀 분석 단계(S300) 및
상기 정밀 분석 단계로부터 분석된 데이터를 출력하는 정보 제공 단계(S400)
를 포함하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법.
A detection step (S100) of analyzing the atmospheric substance using light received from at least two scattered light receivers which collect solar scattered light in different directions,
(S200) for determining whether the difference of the substance data values in the atmosphere analyzed from the detection step exceeds a pre-input set value,
An active generation optical receiver for receiving light from the active generation light source and the active generation light source in response to the detection of the harmful air material and for analyzing the harmful atmospheric substance using the light received from the active generation light receiver, Steps S300 and
An information providing step (S400) for outputting analyzed data from the fine analysis step;
Gt; a < / RTI > method for optical remote sensing of a hazardous atmospheric substance.
상기 둘 이상의 산란광수신기는 산업단지의 경계에 배치되어 적어도 하나는 산업단지 방향으로 산란광을 수집하고, 다른 하나는 상기 산업단지와 반대되는 방향으로 산란광을 수집하는 것을 특징으로 하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법.
6. The method of claim 5,
Characterized in that the two or more scattered light receivers are arranged at the boundary of the industrial complex and at least one collects the scattered light in the direction of the industrial complex and the other collects the scattered light in the direction opposite to the industrial complex. Detection method.
상기 능동발생광 소스는 산업단지 내부 혹은 유해대기물질의 발생원에 설치되는 것을 특징으로 하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the active light source is installed in an industrial complex or a source of a harmful air material.
상기 대기 중의 물질은 질소산화물(NOx), 황산화물(SOx), 일산화탄소(CO), PM(Particulate Matter), BTEX(Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene), 포름알데히드(HCHO), 글리옥살(Glyoxal, CHOCHO) 및 오존(O3)으로 이루어진 군으로부터 선택되는 어느 하나 이상을 포함하는 유해대기물질의 광학 원격 탐지 방법. 6. The method of claim 5,
The atmospheric material may be selected from the group consisting of NOx, SOx, CO, PM, BTEX, HCHO, CHOCHO), and ozone (O 3 ).
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| CN110909960A (en) * | 2019-12-18 | 2020-03-24 | 邯郸学院 | Atmospheric emission control monitoring system and control method thereof |
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- 2017-06-13 KR KR1020170074034A patent/KR101980149B1/en active IP Right Grant
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