KR20210155792A - 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템 - Google Patents
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Abstract
공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템이 개시된다. 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템은, 미세먼지 농도와 공기 오염을 측정하는 환경 센서; 상기 환경 센서에 연결되며, 측정된 센서 정보에 따라 공조기, 공기 청정기, HVAC 시스템의 온도 조절기를 제어하며, 비상 상태 표시 및 방송되도록 제어하며 오디오 소스 방송, 유무선 마이크 방송, 로컬 지역 방송을 제공하고, 개별적으로/그룹별로/전체적으로 해당 독립 장치ID의 해당 장치ID의 스피커들로 오디오 신호를 출력하도록 제어하는 중앙 제어 장치; 상기 중앙 제어 장치와 연결되고, 타측은 오디오 소스, 공조기, 공기 청정기, 온도 조절기와 연결되는 컨트롤 타워 매트릭스; 및 상기 중앙 제어 장치와 연결되는 독립 장치 또는 일측은 컨트롤타워 매트릭스와 연결되며 타측은 복수의 스피커들과 연결되는 복수의 독립 장치들을 포함한다.
Description
본 발명은 공기오염 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템에 관한 것으로, 공기 오염 측정 센서를 기초로 공조기와 공기 청정기 등을 구비하는 공기조화 장치를 구동하며, 이에 따른 스피커 방송을 제공하는, 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템에 관한 것이다.
음향기기 시스템은 전원 분배기(Power Distributor), 유선 마이크, 무선 마이크, 각각의 무선 마이크와 안테나들(ANT)을 통해 연결되는 안테나 스플리터(antenna splitter), 무선 마이크 채널별로 입력된 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 적어도 하나 이상의 와이어리스 리시버(Wireless Receiver), 상기 와이어리스 리시버 및 유선 마이크와 연결되고 채널별 아날로그 신호를 믹싱하는 오디오 믹서(Audio Mixer)와, 오디오 믹서에 연결되는 디지털 신호 처리기(Digital Signal Processor), 디지털 신호 처리기(DSP)와 연결되는 채널별 아날로그 신호의 주파수 레벨을 조절하는 이퀄라이저(EQ), 아날로그 신호를 증폭하는 파워 앰프(Power Amplifier), 증폭된 아날로그 신호를 출력하는 하나 이상의 스피커로 구성된다.
도 1은 기존 음향기기 시스템 구성도이다.
스피커는 전기 신호를 음파로 변환하는 방법에 따라 다이내믹 형, 전자기형, 정전형, 유전체형, 및 자기왜형 스피커 등이 있다. 음악 재생용이나 음성 통신용으로 성능이 좋은 다이내믹 형 스피커가 널리 쓰인다.
다이내믹형 스피커는 영구 자석의 자기장 내에 있는 코일에 음성 신호 전류를 흘리면, 그 전류의 세기에 따라 기계적인 힘이 코일에 작용하여 운동을 일으키는 원리를 사용한다.
전자기형 스피커는 영구 자석 끝에 설치한 코일에 음성 전류를 흘려 코일 사이에 있는 철편을 진동시키고, 이 진동이 레버를 통해 진동판에 전달되어 소리를 낸다. 고주파 특성이 나쁘고 일그러짐이 많아 점차 사용이 줄고 있다.
정전형은 고음용으로 사용되는 경우가 있고, 유전체형·자기왜형은 가청 주파수가 아닌 20 kHz 이상의 초음파 영역에서 사용된다. 스피커 중에서 특히 고역 주파수 대(10 kHz 이상)용으로 사용하는 것을 트위터(Tweeter)라고 한다.
스피커의 진동판이 공기 중에 직접 노출되는 종류를 복사형 스피커라 하고, 진동판이 혼(horn) 속에 놓이는 종류를 혼 형 스피커라고 한다. 직접 복사형은 보통 라디오·스테레오 장치에 많이 쓰이는 콘(Cone) 스피커가 대부분이며, 금속 진동판을 사용한 것도 있다.
스피커는 전기신호를 진동판의 진동으로 바꾸어 공기에 소밀파를 발생시켜 음파를 복사(輻射)하여 음향 신호를 출력하는 음향기기이며, 라우드 스피커(loudspeaker)라고 한다.
스피커는 구조에 따라 콘형(cone type) 스피커, 돔형(dome type) 스피커, 진동판 앞에 horn을 설치하는 혼형(horn type) 스피커로 분류된다.
진동판이 공기중에 직접 놓이는 복사형 스피커는 스테레오 라디오 장치에서 대부분 콘 스피커(cone speaker)가 많이 사용된다.
콘 스피커는 진동판에 원뿔형(cone) 판을 많이 사용하며 전자기형 인 마그네틱스피커(자기확성기)보다 동전형이 많이 쓰인다. 효율은 코일을 지나는 총 자속수의 제곱에 비례하므로, 큰 자석을 사용한 대구경의 스피커가 전기 음향 변환효율이 좋다.
스피커(loudspeaker)는 오디오 주파수 대역에 따라 저음(woofer,20~100Hz), 중음(squawker, 100~1,000Hz), 고음(tweeter, 1,000Hz ~ 10kHz) 유니트를 조합하여 제조되며, 기본적인 스피커 시스템은 오디오 신호처리 시스템과 파워 앰프(Amp)와 스피커(L,R)가 구비된다.
가청주파수 대역(20~20,000 Hz)의 저음부터 고음까지 재생하는 전대역 스피커(full range speaker)는 20~100 Hz 대역의 저음을 재생하는 인 우퍼(woofer), 수백 Hz ~ 수천 Hz 대역의 중음역을 재생하는 스쿼커(squawker), 수천 Hz ~ 20 kHz 대역의 고음을 재생하는 트위터(tweeter)가 존재한다.
스피커는 출력 음압 레벨(SPL, sound pressure level), 주파수 특성, 지향각에 따라 공간의 음향 특성에 따라 출력과 지향 특성을 고려하여 음성은 100 ~ 8000 Hz 대역에서 재생하고, 음악은 30~15,000 Hz 대역에서 재생한다.
음압(sound pressure)은 대기압(1기압= 1,013 mbar)으로부터 공기 압력의 변동분을 의미한다. 보통 사람의 청력을 기준으로 1 kHz의 평면파의 소리의 최소 가청값 Po = 
μbar에 대한 사람이 들을 수 있는 가장 작은 소리를 '기준 음압'이라고 한다.
음압 레벨(SPL)은 
[dB]
단, Po는 기준 음압(
μbar), P는 측정 대상 음압이며, 음압 레벨은 데시벨(dB)의 단위로 표시된다.
이와 관련된 선행기술1로써, 특허 등록번호 10-1928561에서는 "ＰｏＥ 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 ＩＰ 스피커 시스템"이 등록되어 있다.
PoE(Power over Ethernet) 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 IP 스피커 시스템이 개시된다. 상기 앰프 내장형 IP 스피커 시스템은 UTP(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 배터리 내장 충전시스템, DC-DC 컨버터 전원부, PoE 이더넷 모듈, 무선 통신부(Wi-Fi, Bluetooth), CPU와 DSP/볼륨 조절부/이퀄라이저 조절부(음원 제어 보드), 앰프, 하나 이상의 고출력 스피커를 구비하며,
상기 앰프 내장형 IP 스피커는 음원 서버로부터 제공된 디지털 오디오 데이터를 IP 네트워크를 통해 PoE 이더넷 모듈로 수신하거나 또는 상기 무선 통신부를 통해 수신받아 앰프 내장형 IP 스피커로 출력되며,
UTP(CAT5) 선로에 연결된 앰프 내장형 IP 스피커에 PoE 방식으로 전송된 오디오 음원과 전원, 제어신호를 스피커에서 수신하며 음원 신호가 없을 시는 앰프는 STAND-BY 상태로 동작하고 이때 전원을 배터리로 충전하며, 음원의 신호가 CPU의 감시 모듈에 의해 수신이 확인되면 충전 시스템은 정지되고, 충전된 전력과 전송된 전력으로 앰프를 가동하여 스피커가 동작된다.
상기 앰프 내장형 IP 스피커는 IP 주소가 할당되고,
상기 앰프 내장형 IP 스피커는, 상기 음원 서버로부터 디지털 오디오 데이터를 IP 네트워크를 통해 수신하는 PoE 이더넷 모듈; USB 케이블로 정격 전압과 전류가 충전되는 PoE 방식 충전 시스템; 상기 PoE 방식 충전 시스템과 연결되며, DC 전압을 소정의 DC 전압으로 변환하는 DC-DC 컨버터; 아날로그 오디오 신호 입력부를 통해 제공된 아날로그 오디오 신호를 A/D 변환하여 디지털 오디오 신호로 제공하는 오디오 ADC; 스마트 기기와 연동되어 디지털 음원 데이터를 수신받는 무선 통신부(Wi-Fi, Bluetooth); 앰프 내장형 IP 스피커의 충전과 오디오 신호의 출력의 각 기능을 제공하는 CPU; 상기 CPU와 연결되고 DSP 프로그램이 설치된 DSP; 상기 DSP와 연결된 전원 온/오프 버튼; 볼륨 레벨을 조절하는 볼륨 조절부; 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨을 조절하는 이퀄라이저 조절부; 디지털 오디오 신호를 D/A 변환하여 아날로그 오디오 신호를 제공하는 오디오 DAC; 및 기 조정된 볼륨 레벨과 주파수 대역별 이퀄라이저 레벨에 따라 아날로그 오디오 신호를 증폭하는 앰프(Amp)와; 상기 앰프(Amp)와 연결되고 증폭된 아날로그 오디오 신호를 출력하는 스피커를 포함한다.
이와 관련된 선행기술2로써, 특허등록번호 10-1937091에서는 "미세먼지 알림 방송시스템"이 등록되어 있다.
미세먼지 알림 방송시스템은 임의 영역에 설치되어 외부의 환경정보를 측정하는 환경측정부와, 다색으로 발광되는 점등모듈과, 상기 환경측정부로부터 전송받는 상기 환경정보의 측정값이 일정 값 이상일 경우, 기설정된 색상으로 상기 점등모듈을 점등시키고, 점등된 시점에서 상기 환경정보의 측정값이 일정 값 이상 또는 이하로 변경될 경우에는 상기 점등모듈의 점등에 따른 색상을 유지하거나 또는 변경시키도록 제어하는 제어모듈이 구비된 미세먼지 알림장치; 상기 환경측정부로부터 상기 환경정보를 전송받고, 상기 환경정보의 측정값이 일정 값 이상일 경우, 상기 환경정보를 사용해 안내방송을 생성하는 방송관제서버; 및 임의 영역에 설치되고, 상기 방송관제서버로부터 상기 안내방송을 전송받아 출력하도록 형성되는 복수의 미디어출력부;를 포함하고, 상기 방송관제서버는, 상기 환경측정부로부터 상기 환경정보를 전송받고, 상기 환경정보의 측정값이 일정 값 이상일 경우, 상기 환경정보를 이용해 안내방송을 생성하는 방송생성부와, 상기 방송생성부로부터 상기 안내방송을 전송받고, 상기 안내방송의 오디오 데이터를 편집 및 제어하여 유선 및 무선 송출이 가능하도록 형성되는 방송용 믹싱콘솔을 포함하여 구성되는 미세먼지 알림 방송시스템을 제공한다.
최근, 중국의 황사와 스모그(연기와 안개가 미세먼지ㆍ황산화물ㆍ질소산화물 등의 대기오염물질이 혼합된 상태), 자동차의 배기 가스, 대기 오염에 의해 10 ㎛ 이하의 미세 먼지가 발생되고 있다. 특히, 석탄 발전소는 황산화물(SOx)이나 질소산화물(NOx)을 많이 배출하며, 이러한 물질은 배기 가스와 마찬가지로 2.5㎛ 이하의 초미세 먼지가 발생된다.
그러나, 기존의 학교 방송 시스템은 유무선 마이크와 오디오 소스, 콘트롤러, 오디오 믹서, 이퀄라이저, 파워앰프(P.A.), 스피커들을 구비하였지만, 미세먼지 측정 센서, 공기 오염 측정 센서, 화재 감지 센서, 연기 감지 센서 등의 환경 센서와 연동되어 방송 음향 서비스를 제공하지 않았다.
최근, 중국의 황사와 스모그(연기와 안개가 미세먼지ㆍ황산화물ㆍ질소산화물 등의 대기오염물질이 혼합된 상태), 자동차의 배기 가스, 대기 오염 등에 의해 발생되는 10㎛ 이하의 미세 먼지를 저감하고 실내 오염을 줄이기 위해 학교 방송 시스템은 덕트의 공기 순환 장치와 공기 정화 장치가 구비된 공조기, 공기 청정기와 연동되어 작동되는 학교 방송 시스템을 제공하지 않았으며, 학교 각 건물내의 중앙 제어 장치와 서브 방송 시스템의 연동되어 학교내 교실과 실내에서 공기 오염을 줄이는 시스템을 제공하지 않았다.
상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 학교 방송 시스템이 미세먼지 측정 센서와 공기 오염 측정 센서 등의 환경 센서 모니터링을 통해 공조기와 공기 청정기를 자동 ON/OFF 하며, 미세먼지 농도, 공기 오염 물질의 농도에 따른 방송 상태 전환이 가능하며, 학교 방송 시스템은 중앙 제어 장치와 복수의 독립 장치들과 스피커 등의 학교 방송 장비들이 연동되며, 또는 독립 장치 자체로 구성되며, 유무선 마이크 방송, 로컬 지역 방송을 위해 할당된 IP 주소를 이용한 하나 이상의 독립 장치들로 텍스트를 송출하여 개별적으로/그룹별로/전체적으로 해당 장치ID의 스피커들로 TTS 변환 음성 신호를 출력하는, 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템을 제공한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템은, 미세먼지 농도와 공기 오염 물질을 측정하는 환경 센서; 상기 환경 센서에 연결되며, 측정된 센서 정보에 따라 공조기, 공기 청정기, HVAC 시스템의 온도 조절기를 제어하며, 비상 상태 표시 및 방송되도록 제어하며 오디오 소스 방송, 유무선 마이크 방송, 로컬 지역 방송을 제공하고 개별적으로/그룹별로/전체적으로 해당 독립 장치ID의 해당 장치ID의 스피커들로 오디오 신호를 출력하도록 제어하는 중앙 제어 장치; 상기 중앙 제어 장치와 연결되고, 타측은 오디오 소스, 공조기, 공기 청정기, HVAC 시스템의 온도 조절기와 연결되는 컨트롤 타워 매트릭스; 및 일측은 상기 컨트롤 타워 매트릭스와 연결되며 타측은 복수의 스피커들과 연결되는 복수의 독립 장치들을 포함하고,
상기 중앙 제어 장치는 IP 주소와 장치ID가 할당된 복수의 독립 장치와 개별적으로 UTP (CAT 5) 케이블을 사용하여 Ethernet으로 연결되는 이더넷 연결부를 구비하며,
상기 독립 장치는 이더넷 연결부를 구비하며, 상기 독립 장치는 상기 중앙 제어 장치에 연결되거나 또는 자체적으로 전관 방송 시스템 또는 학교 방송 시스템의 학교 방송 장비를 사용하며, 유무선 마이크 방송, 오디오 소스 방송을 위해 상기 컨트롤 타워 매트릭스와 스피커들과 연결되며,
상기 독립 장치의 콘트롤러는 파워 앰프의 정상 동작 여부를 판단하기 위해 "입력 음원"과 "출력 음원"을 비교하고, 상기 중앙 제어 장치는 각각의 독립 장치(1,2,3,4)의 파워 앰프(P.A.)를 모니터링하며,
상기 환경 센서는 공기 오염 측정 센서, 화재 감지 센서를 사용하며,
상기 공기 오염 측정 센서는 가스 센서를 사용하며, 상기 공기 오염 물질에 포함된 일산화탄소, 이산화탄소, 포름알데히드의 실내의 공기 오염 물질을 측정하고,
상기 공기 오염 측정 센서는 
를 이용한 가스 센서를 사용하여 포름알데히드 가스를 감지한다.
상기 환경 센서는 온도 센서, 및 습도 센서를 더 포함한다.
상기 중앙 제어 장치는 IP 주소와 장치ID가 할당된 복수의 독립 장치와 개별적으로 UTP (CAT 5) 케이블을 사용하여 Ethernet으로 연결되는 이더넷 연결부를 구비한다.
상기 컨트롤 타워 매트릭스는 공조기, 공기 청정기, HVAC 시스템의 온도 조절기와 연결되어 작동된다.
상기 독립 장치는 이더넷 연결부를 구비하며, 텍스트를 TTS 변환하여 해당 장치ID의 스피커로 출력하도록 제어하며, 유무선 마이크 방송 또는 오디오 소스를 방송하도록 제어하는 콘트롤러; 상기 콘트롤러에 연결되는 오디오 믹서; 상기 오디오 믹서에 연결되며, 오디오 신호의 주파수 레벨을 조정하는 하나 이상의 그래픽 이퀄라이저; 각각의 그래픽 이퀄라이저에 연결되며, 이퀄라이저 레벨이 조정된 상기 오디오 신호를 증폭하는 하나 이상의 파워 앰프(P.A.); 각각의 파워 앰프(P.A.)에 연결된 L/R 스피커; 및 시스템 전원을 공급하는 전원 분배기(Power Distributor)를 포함한다.
본 발명의 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템은 학교 방송 시스템이 미세먼지 측정 센서와 연기 감지 센서와 온도 센서와 공기 오염 측정 센서 등의 환경 센서 모니터링을 통해 공조기와 공기 청정기를 자동 ON/OFF 하며, 환경 센서의 미세 먼지 농도, 공기 오염 물질의 농도에 따른 방송 상태 전환이 가능하며, 학교 방송 시스템은 중앙 제어 장치와 복수의 독립 장치들과 스피커 등의 학교 방송 장비들이 연동되며, 또는 독립 장치 자체로 구성되며, 유무선 마이크 방송, 학교 내 건물들의 로컬 지역 방송을 위해 할당된 IP 주소를 이용한 하나 이상의 독립 장치들로 텍스트를 송출하여 하나 이상의 독립 장치들을 통해 개별적으로/그룹별로/전체적으로 해당 장치ID의 스피커들로 TTS 변환 음성 신호를 출력하는, 환경 센서 모니터링을 이용한 스피커 매트릭스 시스템을 구비한 학교 방송 장비와 연동이 가능한 방송 시스템을 제공하게 되었다.
대기 및 실내 환경 오염의 정도에 따라 미세먼지 농도나 공기 오염 기체가 각각의 기준치를 초과하면, HVAC 시스템의 공조기와 공기청청기와 온도조절기가 작동되도록 제어되며, 메인 장비(중앙 제어 장치)와 서브 장비(독립 장치1,2,3,4)로 나누어 방송이 제어되며, 메인 장비(중앙 제어 장치)가 각 지역 건물에 독립 장치의 파워 앰프와 스피커들의 고장 유무와 작동 상황을 체크하여 중앙 제어 장치로 음향기기 정보들을 전송하여 모니터링되도록 한다. 또한, 각각의 독립 장치는 중앙 제어 없이 자체 독립 방송이 가능하다.
도 1은 기존 음향기기 시스템 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템 구성도이다.
도 3은 학교 방송 시스템에서, 중앙 제어 장치와 연결된 독립 장치(학교 방송 시스템)의 학교 방송 장비와 스피커의 연결 구성도이다.
도 4는 미세먼지(
) 관측법[베타선 흡수법(β-ray Absorption Method)], 초미세먼지(
) 측정법(중량농도법)을 보인 그림이다.
도 5는 미세먼지 측정 센서와 공기 오염 측정 센서 등의 환경 센서의 모니터링 화면이다.
도 2는 본 발명에 따른 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템 구성도이다.
도 3은 학교 방송 시스템에서, 중앙 제어 장치와 연결된 독립 장치(학교 방송 시스템)의 학교 방송 장비와 스피커의 연결 구성도이다.
도 4는 미세먼지(
도 5는 미세먼지 측정 센서와 공기 오염 측정 센서 등의 환경 센서의 모니터링 화면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다. 본 발명의 설명에 있어서 관련된 공지의 기술 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 자세한 설명을 생략한다. 또한, 도면 번호는 동일한 구성을 표기할 때에 다른 도면에서 동일한 도면번호를 부여한다.
본 발명의 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템은 학교 방송 시스템이 미세먼지 측정 센서와 연기 감지 센서(화재 감지 센서)와 온도 센서와 공기 오염 측정 센서 등의 환경 센서 모니터링을 통해 공조기와 공기 청정기를 자동 ON/OFF 하며, 환경 센서의 미세먼지 농도, 공기 오염 물질의 농도에 따른 방송 상태 전환이 가능하며, 학교 방송 시스템은 중앙 제어 장치와 복수의 독립 장치들과 스피커 등의 학교 방송 장비들이 연동되며, 또는 독립 장치 자체로 구성되며, 유무선 마이크 방송, 학교 내 건물들의 로컬 지역 방송을 위해 할당된 IP 주소를 이용한 하나 이상의 독립 장치들로 텍스트를 송출하여 하나 이상의 독립 장치들을 통해 개별적으로/그룹별로/전체적으로 해당 장치ID의 스피커들로 TTS 변환 음성 신호를 출력한다.
공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템의 특징
* 환경 센서와 연결된 하나의 중앙 제어 장치와 복수의 독립 장치
* 환경 센서: 미세먼지 측정 센서, 화재 감지 센서, 온도 센서, 연기 감지 센서, 공기 오염 측정 센서
* 환경 센서의 미세 먼지 농도에 따른 방송 상태 전환
* 학교 내 각 건물마다 구비된 독립 장치(학교 방송 시스템)는 학교 방송 장비와 오디오 콘트롤 매트릭스와 스피커들과 연결됨
* 각 학급의 환경 상태를 모니터링하여 공조 시스템 자동 운영 및 방송
* 방송 지역의 변동시에 스피커 매트릭스로 구성된 입출력 망으로 쉽게 변동
* 출력의 이상 상태 시 스피커 매트릭스로 구성된 정상 출력으로 전환
* 비상 상태 표시 및 자동 방송 시스템
* 중앙 제어 장치의 메인 방송과 연계된 독립 장치의 지역 방송과 연동되며, 독립 장치의 자체 방송 가능
* 학교 방송 시스템에서, 학급 및 별도 공간에서 모니터링되는 환경 센서에 감지된 측정 데이터에 기초하여 중앙 제어 및 방송
* UTP (CAT 5) 케이블을 이용한 PoE(Power over Ethernet) 기반 Ethernet
* 중앙 제어 장치 -> 독립 장치(TTS 변환부) -> TTS 변환 음성 신호 해당 장치ID의 스피커 출력
중앙 제어 장치는 미세먼지 농도, 온도, 공기 오염 측정 데이터가 기준치를 초과하면 자동 ON/OFF 제어를 통해 HVAC 시스템의 공조기와 공기청정기 ON, 실내 공기를 순환하게 하고 실내 공기를 청정하게 유지되도록 제어한다.
도 2는 본 발명에 따른 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템 구성도이다.
공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템은
미세먼지 농도, 온도, 습도, 공기 오염 물질을 측정하는 환경 센서(701);
상기 환경 센서에 연결되며, 측정된 센서 정보에 따라 공조기, 공기 청정기, HVAC 시스템의 온도 조절기를 제어하며, 비상 상태 표시 및 방송되도록 제어하며, CD/Tuner/MP3 재생기/인터넷 미디어 서버 등의 오디오 소스 방송, 유무선 마이크 방송, 학교 내 건물들의 로컬 지역 방송을 위해 할당된 IP 주소를 이용한 하나 이상의 독립 장치들로 텍스트를 송출하고, 개별적으로/그룹별로/전체적으로 해당 독립 장치ID의 스피커들로 텍스트를 송출하며, 하나 이상의 독립 장치들을 통해 개별적으로/그룹별로/전체적으로 해당 독립 장치ID의 스피커들로 TTS 변환된 음성 신호를 해당 장치ID의 스피커로 출력하도록 제어하는 중앙 제어 장치(702);
상기 중앙 제어 장치(702)와 연결되며, 타측은 오디오 소스, 공조기, 공기 청정기, HVAC 시스템의 온도 조절기와 연결되는 컨트롤 타워 매트릭스(703);
상기 중앙 제어 장치(702)와 연결되는 하나 이상의 독립 장치(710,720,730,770) 또는 일측은 컨트롤 타워 매트릭스(703)와 연결되며 타측은 복수의 스피커들과 연결되는 복수의 독립 장치들(710,720,730,770)을 포함하고,
상기 중앙 제어 장치(702)는 IP 주소와 장치ID가 할당된 복수의 독립 장치와 개별적으로 UTP (CAT 5) 케이블을 사용하여 Ethernet으로 연결되는 이더넷 연결부를 구비하며,
상기 독립 장치(710,720,730,770)는 이더넷 연결부를 구비하고,
상기 독립 장치(710,720,730,770)는 상기 중앙 제어 장치(702)에 연결되거나 또는 자체적으로 전관 방송 시스템 또는 학교 방송 시스템의 학교 방송 장비를 사용하며 오디오 소스 방송, 유무선 마이크 방송을 위해 컨트롤 타워 매트릭스(703)와 스피커들과 연결되며,
상기 환경 센서(701)는 미세먼지 측정 센서 및/또는 공기 오염 측정 센서, 화재 감지 센서 중 하나 이상의 센서를 사용하며,
상기 공기 오염 측정 센서는 가스 센서를 사용하며, 상기 공기 오염 물질에 포함된 일산화탄소, 이산화탄소, 포름알데히드 등의 실내의 공기 오염 물질을 측정하고,
상기 공기 오염 측정 센서는 
를 이용한 가스 센서를 사용하여 포름알데히드 가스를 감지한다.
상기 독립 장치(710,720,730,770)는 중앙 제어 장치(702)에 연결되거나 또는 자체적으로 전관 방송(Public Address) 시스템 또는 학교 방송 시스템의 학교 방송 장비를 사용하며, 유무선 마이크 방송, 오디오 소스 방송을 위해 컨트롤 타워 매트릭스(703)와 스피커들과 연결된다.
상기 중앙 제어 장치(702)는 IP 주소와 장치ID가 할당된 복수의 독립 장치와 개별적으로 UTP (CAT 5) 케이블을 사용하여 Ethernet으로 연결되는 이더넷 연결부를 구비한다.
상기 중앙 제어 장치(702)는 미세먼지 농도, 온도, 습도, 공기 오염 측정 데이터가 기준치를 초과하면 자동 ON/OFF 제어를 통해 공조기와 공기 청정기를 ON시켜, 공기 청정기의 필터를 통해 미세먼지를 여과시키고 실내 맑은 공기를 순환하게 하며 실내 공기를 청정하게 유지되도록 한다.
공조기는 공기조화 시스템(Heating Ventilation and Air Conditioning, HVAC)으로써 난방(Heating), 환기(Ventilation), 공기조화(Air Conditioning)를 위한 공조 설비(Air Handling Units, AHU)를 구비한다. 공조 설비는 자동 제어 설비에 의해 가동되며, 냉난방 설비를 구비하며, 가열 코일, 냉각 코일, 가습기, 공기여과기(에어 필터)를 구비하며, 공조기와 실내 공간 사이에 공조기의 자동 제어 설비가 구동되면, 맑은 공기를 순환시키거나 외기를 유입하는 공기 환기 통로 인 덕트 내에 송풍기와 팬(fan)을 더 구비한다. 공기 조화의 4대 요소 인 온도, 습도, 기류, 청정도를 유지하도록 실내 맑은 공기를 유지되도록 한다.
공조기가 구동되면(공조기 ON), 덕트의 환기 장치와 공기 정화 장치를 작동하여 실내에 맑은 공기를 유지하게 하거나, 또는 공기 청정기를 구동(공기 청정기 ON)한다.
공기 청정기는 기본적으로 필터를 구비하여 미세먼지를 걸러낸다.
독립장치의 콘트롤러는 파워 앰프의 정상 동작 여부를 판단하기 위해 "입력 음원"과 "출력 음원"을 비교한다.
중앙 제어 장치는 각각의 독립 장치(1,2,3,4)의 파워 앰프(P.A.)를 모니터링할 수 있도록 중앙 센터 또는 관리 시스템으로 입력 및 출력 음원으로 수집된 오디오 데이터를 MP3, MPEG4 AAC 코덱 등에 의해 압축 및 복원하는 오디오 코덱을 사용한다.
상기 환경 센서(701)는 미세먼지 측정 센서, 및/또는 공기 오염 측정 센서 중 하나 이상의 센서를 사용한다.
상기 환경 센서는 온도 센서, 및 습도 센서를 더 포함한다.
참고로, 환경부와 국립환경과학원의 기초자료에 따르면, 미세먼지는 10㎛ 이하의 미세먼지(
)와 2.5㎛ 이하의 초미세먼지(
)로 구분되며, 미세먼지 농도(
)는 단위 부피 세제곱미터(
)당 질량(μg)으로 표시된다.
도 4는 미세먼지(
) 관측법[베타선 흡수법(β-ray Absorption Method)], 초미세먼지(
) 측정법(중량농도법)을 보인 그림이다.
도 5는 미세먼지 측정 센서와 공기 오염 측정 센서 등의 환경 센서의 모니터링 화면이다.
미세먼지(
) 관측 기술은 베타선 흡수법(β-ray Absorption Method)을 사용한다. 베타선 흡수법은 방사선의 한 종류인 베타선의 물리적 특성을 이용하여 미세먼지를 간접적으로 측정하는 방법이다. 베타선은 방사선의 한 종류이며 어떤 물질을 통과할 때 그 물질의 질량이 클수록 더 많이 흡수되는 성질을 갖는다. 이러한 성질을 이용하여 미세먼지를 채취한 테이프 여과지에 베타선을 쪼이고, 감지기에서는 줄어든 베타선의 차이를 측정한 후, 측정된 값을 바탕으로 미세먼지 농도를 측정한다.
초미세먼지(
)를 관측 기술은 미세먼지의 질량을 직접적으로 측정하는 중량농도법을 사용한다. 중량농도법은 충돌판에서 일정 크기 이상의 미세먼지를 제거한 다음 초미세먼지(
)를 하루 동안 여과지에 채취한 후, 직접 질량을 측정하는 방식을 사용한다.
미세먼지 측정 센서는 먼지와 부딪혀 흩어지는 빛의 양을 측정하는 원리를 사용하며, 예를들면 미세먼지 측정부와 발광부(LED)와 수광부(Photo Transistor)를 구비하며, 발광부로부터 빛을 발사하여 수광부의 빛의 세기를 측정하여 빛의 광량이 측정되며 광량이 검출되면 미세먼지 농도가 낮게 된다.
공기 오염 측정 센서는 가스 센서를 사용하며, 공기 오염 물질에 포함된 일산화탄소, 이산화 탄소, 포름알데히드 등의 실내의 공기 오염 물질을 측정한다.
공기 오염 측정 센서는 
를 이용한 가스 센서를 사용하여 포름알데히드 가스를 감지할 수 있다.
예를들면, 환경 센서는 미세먼지 측정 센서와 공기 오염 측정 센서를 사용하는 경우, 미세먼지 농도 또는 유해 성분의 공기 오염 물질의 기체들이 각각의 기준치 보다 높으면, 측정 지역 건물의 환경 센서에 연결된 중앙 제어 장치의 제어에 따라 공조기를 구동(공조기 ON)하여 덕트의 환기 장치와 공기정화 장치를 작동하여 실내에 맑은 공기를 유지하게 하거나, 또는 공기 청정기를 구동(공기청정기 ON)한다. 공기 청정기는 필터를 통해 10㎛ 이하의 미세 먼지를 걸러내고 일산화탄소, 이산화 탄소, 이산화질소, 휘발성 유기 화합물 등을 청정 기능을 제공하고, 실내 공기를 맑게 순환시킨다.
도 3은 학교 방송 시스템에서, 중앙 제어 장치와 연결된 독립 장치(학교 방송 시스템)의 학교 방송 장비와 스피커의 연결 구성도이다.
중앙 제어 장치는 미세먼지 농도(
), 온도(℃), 공기 오염 측정 데이터가 일정 기준치를 초과하면 자동 ON/OFF 제어를 통해 공조기 ON과 공기청정기 ON시켜, 실내 공기를 순환하게 하고 실내 공기를 청정하게 유지되도록 한다.
중앙 제어 장치(702)와 연결되는 독립 장치(710,720,730,770)는 i) 중앙 제어 장치 연동, ii) 독립 장치 자체 방송을 한다.
상기 독립 장치(710,720,730,770)는 학교 방송 시스템의 학교 방송 장비와 스피커들을 연동된다.
상기 독립 장치(710,720,730,770)는
이더넷 연결부를 구비하며, 중앙 제어 장치로부터 전송된 텍스트 또는 독립 장치와 연결된 관제 PC에서 입력된 텍스트를 TTS 변환하여 해당 장치ID의 스피커로 TTS 변환된 음성 신호를 출력하도록 제어하며, 유무선 마이크 방송 또는 오디오 소스를 방송하도록 제어하는 콘트롤러;
상기 콘트롤러에 연결되는 오디오 믹서;
상기 오디오 믹서에 연결되며, 오디오 신호의 주파수 레벨을 조정하는 하나 이상의 그래픽 이퀄라이저;
각각의 그래픽 이퀄라이저에 연결되며, 이퀄라이저 레벨이 조정된 상기 오디오 신호를 증폭하는 하나 이상의 파워 앰프(P.A.);
각각의 파워 앰프(P.A.)에 연결된 L/R 스피커; 및
시스템 전원을 공급하는 전원 분배기(Power Distributor)를 포함한다.
독립 장치의 콘트롤러는 파워 앰프의 정상 동작 여부를 판단하기 위해 "입력 음원"과 "출력 음원"을 비교한다.
중앙 제어 장치는 각각의 독립 장치(1,2,3,4)의 파워 앰프(P.A.)를 모니터링할 수 있도록 중앙 센터 또는 관리 시스템으로 입력 및 출력 음원으로 수집된 오디오 데이터를 MP3, MPEG4 AAC 코덱 등에 의해 압축 및 복원하는 오디오 코덱을 사용한다.
상기 독립 장치의 콘트롤러는 중앙 제어 장치로부터 전송된 텍스트 또는 독립 장치와 연결된 관제 PC에서 입력된 텍스트를 TTS 변환하여 변환된 오디오 신호를 해당 장치ID의 스피커로 출력되도록 하는 TTS 변환부를 더 포함한다.
중앙 제어 장치로부터 학교 내 건물 마다 구비된 독립 장치로 텍스트를 전송하면, 독립 장치의 콘트롤러의 제어에 따라 콘트롤러에 구비된 TTS 변환부가 텍스트를 TTS(Text To Speech) 변환하여 텍스트가 변환된 오디오 신호를 해당 장치ID의 스피커로 출력되도록 한다.
학교 방송 시스템은 각 교실 및 지역 건물에 있는 미세먼지 농도와 공기 오염 물질의 환경 상황이 환경 센서로 기준치 초과가 확인되면, 중앙 제어 장치의 제어에 따라 각 건물의 독립 장치로 학교 방송을 통해 주변에 전파한다. 이에 방송 선로의 문제가 있거나 방송 시스템의 에러에 의해 방송이 되지 않는 경우 방송 입력 신호의 방송 입력 신호와 출력 신호를 감지하여 문제가 있는 선로를 매트릭스(Matrix)로 구성된 시스템으로 정상 경로 방송으로 자동 유도하여 순조로운 방송을 제공한다.
대기 및 실내 환경 오염의 정도에 따라 미세먼지 농도나 해당 공기 오염 기체가 각각의 기준치를 초과하면, 관제 PC에 알람을 발생하고 공조기와 공기 청청기와 온도 조절기가 작동되도록 제어되며, 메인 장비(중앙 제어 장치)와 서브 장비(독립 장치1,2,3,4)로 나누어 방송이 제어되며, 메인 장비(중앙 제어 장치)가 각 지역 건물에 독립 장치의 파워 앰프와 스피커들의 고장 유무와 작동 상황을 체크하여 중앙 제어 장치로 음향기기 정보들을 전송하여 모니터링되도록 한다. 또한, 각각의 독립 장치는 중앙 제어 없이 자체 독립 방송이 가능하다.
방송에 문제 있는 스피커 라인을 센서로 확인되면, 정상 매트릭스(Matrix) 경로로 전환된다.
독립 장치의 콘트롤러는 파워 앰프의 정상 동작 여부를 판단하기 위해 "입력 음원"과 "출력 음원"을 비교하며, 중앙 제어 장치는 각각의 독립 장치(1,2,3,4)의 파워 앰프(P.A.)를 모니터링한다.
중앙 제어 장치는 각각의 독립 장치(1,2,3,4)의 파워 앰프(P.A.)를 모니터링할 수 있도록 중앙 센터 또는 관리 시스템으로 입력 및 출력 음원으로 수집된 오디오 데이터를 MP3, MPEG4 AAC 코덱 등에 의해 압축 및 복원하는 오디오 코덱을 사용한다.
본 발명의 구체적인 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상기와 같이 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상과 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 다양하게 변형하여 실시될 수 있으며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.
701: 환경 센서
702: 중앙 제어 장치
703: 컨트롤 타워 매트릭스 704: 오디오 소스
707: 공조기 708: 공기 청정기
709: 온도 조절기 711: 모니터링 PC
710,720,730,740,770: 독립 장치 712: L/R 스피커
777: 오디오 컨트롤 매트릭스 773: L/R 스피커
703: 컨트롤 타워 매트릭스 704: 오디오 소스
707: 공조기 708: 공기 청정기
709: 온도 조절기 711: 모니터링 PC
710,720,730,740,770: 독립 장치 712: L/R 스피커
777: 오디오 컨트롤 매트릭스 773: L/R 스피커
Claims (3)
- 미세먼지 농도와 공기 오염 물질을 측정하는 환경 센서;
상기 환경 센서에 연결되며, 측정된 센서 정보에 따라 공조기, 공기 청정기, HVAC 시스템의 온도 조절기를 제어하며, 비상 상태 표시 및 방송되도록 제어하며 오디오 소스 방송, 유무선 마이크 방송, 로컬 지역 방송을 제공하고, 개별적으로/그룹별로/전체적으로 해당 독립 장치ID의 해당 장치ID의 스피커들로 오디오 신호를 출력하도록 제어하는 중앙 제어 장치;
상기 중앙 제어 장치와 연결되고, 타측은 오디오 소스, 공조기, 공기 청정기, HVAC 시스템의 온도 조절기와 연결되는 컨트롤 타워 매트릭스;
일측은 상기 컨트롤 타워 매트릭스와 연결되며 타측은 복수의 스피커들과 연결되는 복수의 독립 장치들을 포함하고,
상기 중앙 제어 장치는 IP 주소와 장치ID가 할당된 복수의 독립 장치와 개별적으로 UTP (CAT 5) 케이블을 사용하여 Ethernet으로 연결되는 이더넷 연결부를 구비하며,
상기 독립 장치는 이더넷 연결부를 구비하고, 상기 독립 장치는 상기 중앙 제어 장치에 연결되거나 또는 자체적으로 전관 방송 시스템 또는 학교 방송 시스템의 학교 방송 장비를 사용하며 유무선 마이크 방송, 오디오 소스 방송을 위해 상기 컨트롤 타워 매트릭스와 스피커들과 연결되며,
상기 독립 장치의 콘트롤러는 파워 앰프의 정상 동작 여부를 판단하기 위해 "입력 음원"과 "출력 음원"을 비교하고, 상기 중앙 제어 장치는 각각의 독립 장치(1,2,3,4)의 파워 앰프(P.A.)를 모니터링하며,
상기 환경 센서는 공기 오염 측정 센서, 화재 감지 센서를 사용하며,
상기 공기 오염 측정 센서는 가스 센서를 사용하며, 상기 공기 오염 물질에 포함된 일산화탄소, 이산화탄소, 포름알데히드의 실내의 공기 오염 물질을 측정하고,
상기 공기 오염 측정 센서는를 이용한 가스 센서를 사용하여 포름알데히드 가스를 감지하는, 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 환경 센서는 온도 센서, 및 습도 센서를 더 포함하는, 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 독립 장치는
이더넷 연결부를 구비하며, 텍스트를 TTS 변환하여 해당 장치ID의 스피커로 음성 신호를 출력하도록 제어하며, 유무선 마이크 방송 또는 오디오 소스를 방송하도록 제어하는 콘트롤러;
상기 콘트롤러에 연결되는 오디오 믹서;
상기 오디오 믹서에 연결되며, 오디오 신호의 주파수 레벨을 조정하는 하나 이상의 그래픽 이퀄라이저;
각각의 그래픽 이퀄라이저에 연결되며, 이퀄라이저 레벨이 조정된 상기 오디오 신호를 증폭하는 하나 이상의 파워 앰프(P.A.);
각각의 파워 앰프(P.A.)에 연결된 L/R 스피커; 및
시스템 전원을 공급하는 전원 분배기;
를 포함하는 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템.
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ID=77925913
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210052025A KR20210116352A (ko) | 2020-09-18 | 2021-04-21 | 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템 |
| KR1020210163774D KR20210155792A (ko) | 2020-09-18 | 2021-11-24 | 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템 |
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Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210052025A KR20210116352A (ko) | 2020-09-18 | 2021-04-21 | 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템 |
Family Applications After (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210163774A KR102363478B1 (ko) | 2020-09-18 | 2021-11-24 | 공기오염 측정 센서와 공기조화 장치를 이용한 스피커 시스템 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (3) | KR20210116352A (ko) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102431569B1 (ko) * | 2022-01-25 | 2022-08-11 | 아카데미정보통신(주) | 유선통신 기반 센서링 스피커 시스템 |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN118031362B (zh) * | 2024-04-12 | 2024-06-18 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种空气检测装置、空气净化机及控制方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101928561B1 (ko) | 2017-08-01 | 2018-12-12 | 박영민 | ＰｏＥ 방식을 사용한 충전식 전원 내장 앰프 내장형 ＩＰ 스피커 시스템 |
| KR101952719B1 (ko) * | 2018-01-12 | 2019-02-27 | 박영민 | 음향 시스템용 절전형 전원 분배기 |
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2021
- 2021-04-21 KR KR1020210052025A patent/KR20210116352A/ko not_active Application Discontinuation
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- 2021-11-24 KR KR1020210163774A patent/KR102363478B1/ko active IP Right Grant
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102431569B1 (ko) * | 2022-01-25 | 2022-08-11 | 아카데미정보통신(주) | 유선통신 기반 센서링 스피커 시스템 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20210116352A (ko) | 2021-09-27 |
| KR102363478B1 (ko) | 2022-02-14 |
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