KR20150070786A - Wireless Water Quality Measuring Apparatus and Water Quality Monitoring system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일회용 수질 측정 센서를 탈부착하여 수질 및 소변의 pH 및 중금속을 측정할 수 있도록 하는 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a portable water quality measuring terminal and a water quality monitoring system, and more particularly, to a portable water quality measuring terminal and a water quality monitoring system for detachably attaching a disposable water quality measuring sensor to measure water quality and urine pH and heavy metals .
산업이 급속도로 발전함에 따라 대기 오염 및 수질 오염이 심각해지고 있으며 특히 수질 오염은 오염 성분이 눈에 잘 보이지 않으며, 또한 모든 공용 음용수에 대한 정기적인 수질 관리가 어렵기 때문에 사용자는 이용하는 음용수의 성분에 대해 잘 알지 못한 채 이용하고 있다.As the industry develops rapidly, air pollution and water pollution become serious. Especially water pollution is not visible to the public and regular water quality management for all common drinking water is difficult. Therefore, I use it without knowing about it.
일반적으로 많은 사람이 이용하는 공용 음용수에 대해서는 정기적인 검사가 이루어지고 있으나 이용하는 사람이 적은 음용수는 제외되거나 수질 검사 결과가 제대로 공개되지 않았다.In general, the public drinking water used by many people is regularly inspected, but the drinking water with fewer people is excluded or the water quality test result is not disclosed properly.
또한 음용수 근처에 공시되는 수질 검사서는 알아보기 힘들거나, 분실 및 훼손될 우려가 있었고, 인터넷에 공시되는 수질 자료는 각 공용 음용수 관리부서마다 각기 다른 인터넷 웹페이지에 공시하므로 사용자가 원하는 음용수의 수질 정보를 찾아 보기가 어려웠다.In addition, there is a possibility that the water quality test report announced near the drinking water is not easy to understand or may be lost or damaged. Since the water quality data disclosed on the Internet is disclosed to different internet web pages for each common drinking water management department, It was difficult to find.
또한 종래의 휴대용 수질 측정단말기는 음용수의 pH를 측정하는 것이 다수를 이루었으며, 중금속의 여부 및 존재량을 동시에 측정할 수 없었다.In addition, the conventional portable water quality measuring terminal has a large number of measuring pH of drinking water, and it has not been possible to simultaneously measure the presence and amount of heavy metals.
또한 일반적으로 사용되는 전해 전극은 사용함에 따라 전해 전극을 닦아내거나 표면을 갈아주는 등의 지속적인 관리가 필요하여 사용하기에 번거로웠다.In addition, since the electrolytic electrode generally used requires continuous maintenance such as wiping the electrolytic electrode or changing the surface, it is troublesome to use the electrolytic electrode.
또한 종래의 수질 측정 센서는 단일 종류의 중금속을 측정하는 것이어서 다중의 금속 이온을 측정하기 위해서는 여러 센서를 모두 부착하여 측정해야 하는 번거로움이 있었다.In addition, since the conventional water quality measuring sensor measures a single kind of heavy metal, in order to measure multiple metal ions, it is troublesome to perform measurement by attaching various sensors.
특히, 인체의 건강상태를 체크하기 위해 소변의 상태를 측정하는 센서도 인체에 대한 중금속에 대한 점검은 제대로 이루어지지 않는 실정이며, 일회용 센서에서 다양한 중금속 및 pH를 한번에 측정할 수 없었다.
In particular, the sensor for measuring the state of the urine to check the health condition of the human body has not been properly checked for heavy metals in the human body, and the disposable sensor has not been able to measure various heavy metals and pH at one time.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 수질 또는 소변의 pH 및 중금속 함량을 측정할 수 있는 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a portable water quality measuring terminal and a water quality monitoring system capable of measuring pH and heavy metal content of water or urine.
본 발명의 다른 목적은 일체형 일체형 다중측정센서가 인쇄형 전극으로 형성되어 일회용으로 사용됨에 따라 주기적으로 세척하거나 표면을 갈아주는 등의 지속적인 관리가 필요하지 않도록 하고, 항상 최적 상태의 센서를 사용할 수 있도록 하는 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an integrated type multi-measurement sensor which is formed as a printed electrode and is used for disposable use so that it is not necessary to periodically clean or periodically change the surface, And to provide a portable water quality measurement terminal and a water quality monitoring system.
본 발명의 다른 목적은 수질 측정시간과 수질 측정위치를 첨부한 수질 정보를 제공할 수 있도록 하는 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a portable water quality measuring terminal and a water quality monitoring system that can provide water quality information including a water quality measurement time and a water quality measurement location.
본 발명의 다른 목적은 이동통신장치 앱을 통하여 측정된 수질 정보를 다른 사용자들에게 쉽게 제공할 수 있는 수질 모니터링 시스템을 제공하는 것이다.
It is another object of the present invention to provide a water quality monitoring system which can easily provide measured water quality information to other users through a mobile communication device app.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 휴대용 수질 측정단말기는 pH 및 중금속 함량을 측정하는 일체형 일체형 다중측정센서가 단말기에 탈부착되는 센서결합부와 상기 측정된 pH 및 중금속 함량을 일체형 일체형 다중측정센서로부터 입력받아 디지털 값으로 변환하여 출력하는 다채널 ADC(Analog-to-Digital Converter)부와, 상기 다채널 ADC의 디지털 값을 기반으로 수질 또는 소변의 상태를 평가하는 연산부와, 상기 디지털 값 및 pH 또는 중금속의 수질상태 기준값이 측정 항목별로 저장되는 저장부와, 상기 디지털 값 또는 상기 평가된 수질 또는 소변의 상태가 표시되는 디스플레이부와 유무선 통신으로 이동통신장치에 상기 디지털 값 및 수질 또는 소변의 상태를 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.The portable water quality measuring terminal of the present invention for solving the above-mentioned problems is characterized in that the integrated type multi-measurement sensor for measuring pH and heavy metal content is detachably attached to a terminal, and the pH and heavy metal content are input from an integrated multi- Channel digital-to-analog converter (ADC) for converting the digital value into a digital value and outputting the digital value and outputting the digital value and the pH or heavy metal And a display unit for displaying the state of the digital value or the evaluated water quality or urine to transmit the state of the digital value and water quality or urine to the mobile communication device through wired / wireless communication And a communication unit which is connected to the communication unit.
또한, 본 발명의 휴대용 수질 측정단말기에서 상기 일체형 일체형 다중측정센서는 pH 측정용 센서 전극 및 중금속 다중측정 센서 전극이 인쇄형 전극으로 형성되어 일회용으로 사용되도록 하는 것을 특징으로 한다.Also, in the portable water quality measurement terminal of the present invention, the integral type multi-sensor according to the present invention is characterized in that the pH sensor electrode and the heavy metal multi-sensor electrode are formed as printing electrodes to be used for disposable use.
또한, 본 발명의 휴대용 수질 측정단말기에서 상기 일체형 일체형 다중측정센서는 온도 측정용 전극이 형성되어 온도가 측정되도록 하고, 상기 다채널 ADC부는 측정된 pH 및 중금속 함량과 온도를 일체형 일체형 다중측정센서로부터 입력받아 디지털 값으로 변환하여 출력하며, 상기 연산부는 측정된 온도에 따라 pH 수치값을 보상하는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.Also, in the portable water quality measurement terminal of the present invention, the integrated multi-measurement sensor for integrated type may be configured such that an electrode for temperature measurement is formed to measure the temperature, and the multi-channel ADC unit measures the pH and heavy metal content and temperature from the integrated multi- The pH value of the pH value is compensated according to the measured temperature.
또한 본 발명의 수질 모니터링 시스템은 수질이나 소변의 pH 또는 중금속 함량을 측정하는 휴대용 수질 측정단말기와 이동통신장치에 설치되어 상기 휴대용 수질 측정단말기로부터 pH 또는 중금속 함량 및 수질 상태를 유무선 통신으로 수신받아 수질 측정위치 정보 및 측정시간 정보를 추가하여 상기 이동통신장치에 포함된 저장부에 저장하는 스마트 수질 관리 앱과, 상기 스마트 수질 관리 앱으로부터 수신받은 수질 측정위치 정보 및 측정시간 정보를 토대로 수질 또는 소변의 상태를 분석하고 사용자에게 제공하는 수질 수집 분석 웹 서버와, GPS 장치를 통해 이동통신장치의 현재 위치를 기준으로 일정 범위내의 수질 또는 확인하고자 하는 수질의 상태 정보를 확인할 수 있는 스마트 음용수 앱을 포함하는 것을 특징으로 한다.Also, the water quality monitoring system of the present invention is installed in a portable water quality measuring terminal for measuring water quality, urine pH or heavy metal content, and a mobile communication device, and receives pH or heavy metal content and water quality status from the portable water quality measuring terminal through wired / A smart water quality management app for storing measurement location information and measurement time information in a storage unit included in the mobile communication device; and a smart water quality management application for storing water quality or urine based on the water quality measurement location information and measurement time information received from the smart water quality management app. And a smart drinking water application capable of checking status information of a water quality or water quality to be confirmed within a certain range based on the current position of the mobile communication device through a GPS device, .
또한 본 발명의 수질 모니터링 시스템의 상기 스마트 음용수 앱은 GPS 정보를 이용하여 음용수의 수질 상태가 임계치를 벗어난 곳에 상기 이동통신장치가 접근하면 경고음 또는 경고 메시지를 출력하는 것을 특징으로 한다.
Further, the smart drinking water application of the water quality monitoring system of the present invention is characterized by outputting a warning sound or a warning message when the mobile communication device approaches a water quality state of the drinking water out of the threshold by using GPS information.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템에 의하면 이동통신장치 앱을 이용하여 원하는 위치의 음용수 수질을 쉽게 확인할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the portable water quality measuring terminal and the water quality monitoring system according to the present invention, the drinking water quality at a desired location can be easily confirmed using a mobile communication device app.
또한 본 발명에 따른 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템에 의하면 저렴한 pH 및 중금속 일체형 다중측정센서로 수질의 상태를 손쉽게 파악할 수 있는 효과가 있다.According to the portable water quality measuring terminal and the water quality monitoring system according to the present invention, it is possible to easily grasp the state of the water quality by the inexpensive pH and heavy metal integrated multi-measurement sensor.
또한 본 발명에 따른 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템에 의하면 측정용 센서의 전극을 지속적으로 관리하지 않아도 항상 최적 상태의 전해 전극을 사용하는 효과를 얻을 수 있다.Also, according to the portable water quality measuring terminal and the water quality monitoring system according to the present invention, it is possible to obtain the effect of always using the optimum electrolysis electrode without continuously managing the electrodes of the measuring sensor.
또한 본 발명에 따른 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템에 의하면 단일 센서로 pH 및 중금속 다항목을 한번에 측정할 수 있는 효과가 있다.
In addition, according to the portable water quality measuring terminal and the water quality monitoring system according to the present invention, there is an effect that the pH and the heavy metal multi item can be measured at once by a single sensor.
도 1의 (a)와 (b)는 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 구성을 도시한 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 pH 검출 증폭기의 회로도.
도 3은 본 발명에 따른 중금속 검출 증폭기의 회로 개념도.
도 4는 본 발명에 따른 수질 모니터링 시스템의 간략화된 구성도.
도 5는 본 발명에 따른 휴대용 단말기 및 일체형 다중측정센서의 탈부착 도면.1 (a) and 1 (b) are diagrams showing a configuration of a portable terminal according to the present invention;
2 is a circuit diagram of a pH detection amplifier according to the present invention.
3 is a circuit schematic diagram of a heavy metal detection amplifier according to the present invention.
4 is a simplified schematic diagram of a water quality monitoring system in accordance with the present invention.
5 is a detachment view of a portable terminal and an integral multi-measurement sensor according to the present invention.
본 발명의 구체적 특징 및 이점들은 이하에서 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이에 앞서 본 발명에 관련된 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 구체적인 설명을 생략하기로 한다.
Specific features and advantages of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings. The detailed description of the functions and configurations of the present invention will be omitted if it is determined that the gist of the present invention may be unnecessarily blurred.
본 발명은 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 pH 및 중금속 일체형 다중측정센서를 이용한 휴대용 수질 측정단말기 및 수질 모니터링 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a portable water quality measuring terminal and a water quality monitoring system, and more particularly, to a portable water quality measuring terminal and a water quality monitoring system using a pH and heavy metal integrated multi-measurement sensor.
도 1은 본 발명에 따른 휴대용 단말기의 구성을 도시한 구성도이며, 도 2는 본 발명에 따른 pH 검출 증폭기의 회로도이며, 도 3은 본 발명에 따른 중금속 검출 증폭기의 회로 개념도이며, 도 4는 본 발명에 따른 수질 모니터링 시스템의 간략화된 구성도이며 도 5는 본 발명에 따른 휴대용 단말기 및 일체형 다중측정센서의 탈부착 도면이다.
2 is a circuit diagram of a pH detection amplifier according to the present invention. FIG. 3 is a circuit diagram of a heavy metal detection amplifier according to the present invention, and FIG. 4 is a circuit diagram of the pH detection amplifier according to the present invention. FIG. 5 is a perspective view of a portable terminal and an integrated multi-measurement sensor according to the present invention. FIG.
도 1에 도시한 바와 같이, pH 및 중금속 함량을 측정하는 일체형 다중측정센서가 단말기에 탈부착되는 센서결합부와 상기 측정된 pH 및 중금속 함량을 일체형 다중측정센서로부터 입력받아 디지털 값으로 변환하여 출력하는 다채널 ADC(Analog-to-Digital Converter)부와, 상기 다채널 ADC의 디지털 값을 기반으로 수질 또는 소변의 상태를 평가하는 연산부와, 상기 디지털 값 및 pH 또는 중금속의 수질상태 기준값이 측정 항목별로 저장되는 저장부와, 상기 디지털 값 또는 상기 평가된 수질 또는 소변의 상태가 표시되는 디스플레이부와 유무선 통신으로 이동통신장치에 상기 디지털 값 및 수질 또는 소변의 상태를 전송하는 통신부를 포함한다.
As shown in FIG. 1, an integrated multi-measurement sensor for measuring a pH and a heavy metal content is detachably attached to a terminal, and a sensor coupling unit for receiving the measured pH and heavy metal content from the integrated multi- Channel digital-to-analog (ADC) unit, an operation unit for evaluating a water quality or a urine state based on the digital value of the multi-channel ADC, And a communication unit for transmitting the digital value, the water quality, or the urine state to the mobile communication device through a wired or wireless communication with the display unit in which the digital value or the evaluated water quality or urine status is displayed.
일체형 다중측정센서(100)는 pH 측정용 센서 전극(110) 및 중금속 다중측정 센서 전극(120)이 인쇄형 전극으로 형성되어 일회용으로 사용되도록 하고 있으며, 상기 pH 측정용 전극(110)은 기준 전극(111)을 더 포함한다.In the integrated
인쇄형 전극은 극미량의 중금속 류도 검출할 수 있는 비스무스(Bismuth, Bi) 또는 전기전도성 고분자를 이용하여 만든 합금체와 탄소의 비율이 9:1 로 혼합하여 잉크를 제작하며 상기 혼합된 잉크를 사용하여 인쇄형 전극을 제작할 수 있다.
In the printed electrode, an ink is prepared by mixing 9: 1 ratio of an alloy body made of bismuth (Bi) or an electrically conductive polymer capable of detecting a trace amount of heavy metals and carbon, and using the mixed ink So that a printed electrode can be manufactured.
전기전도성 고분자는 가볍고 탄성이 있으며 가공이 쉬운 고분자 고유의 특성과 전기전도 특성을 모두 가지는 고분자를 말한다. 본 발명에서 사용하는 전기전도성 고분자는 그 자체로서 혹은 혼입에 의하여 전기전도성을 띠는 고분자로, 대개 주 사슬 내에 짝이중 결합을 가지고 있는 고분자 화합물로서, 폴리아세틸렌(polyacetylene), 폴리아닐린(polyaniline), 폴리피롤(polypyrrole), 폴리티오펜(polythiophene), 폴리설퍼니트리드(poly sulfur nitride) 등이 있으며, 상기에서 한정한 전기전도성 고분자 이외에도 전기전도적 특성을 갖는 고분자일 경우에는 모두 적용되어질 수 있다.
Electrically conductive polymers are polymers that are both light and elastic, and have both inherent and conductive properties that are easy to process. The electroconductive polymer used in the present invention is a polymer that has electrical conductivity by itself or by incorporation and is usually a polymer compound having a conjugated double bond in the main chain. Examples of the electroconductive polymer include polyacetylene, polyaniline, Polypyrrole, polythiophene, and poly sulfur nitride. In addition to the electrically conductive polymers defined above, the present invention can be applied to polymers having electrical conductivity.
상기와 같이 제작된 비스무스-탄소 인쇄형 전극과 전기전도성 고분자-탄소 인쇄형 전극은 0~80℃의 온도 범위에서 사용 가능하고 다중 측정 및 동시 분석이 가능하다.The bismuth-carbon printed electrode and the electroconductive polymer-carbon printed electrode fabricated as described above can be used in a temperature range of 0 to 80 ° C and can perform multiple measurement and simultaneous analysis.
또한 인쇄형 전극은 값이 저렴하여 일회용으로 사용하거나 교체하여 사용하기 쉬우므로 상기 센서 전극(110, 120)을 주기적으로 세척하거나 표면을 갈아주는 등의 번거로움 없이 항상 최적 상태의 측정용 센서 전극으로 음용수의 성분을 분석할 수 있다.
In addition, since the printed electrode has a low cost, it is easy to use or replace it for disposable use. Therefore, the
pH 측정은 음용수의 산성도에 따라 pH 측정용 센서 전극(110)에서 측정되는 전압 값이 달라지는 특성을 이용하여 음용수의 pH를 구할 수 있다.The pH value of the drinking water can be obtained by using the characteristic that the voltage value measured at the
여기서, pH는 음용수의 온도에 따라 다르게 측정되는데, 도 1의 (a)에 도시된 본 발명의 휴대용 수질 측정단말기(200)는 별도의 온도측정을 수행하지 않고, 측정 중에 온도가 변화하지 않는다고 가정하여 구성된 단말기이고, 도 1의 (b)에 도시된 본 발명의 휴대용 수질 측정단말기(200)는 일체형 다중측정센서(100)에 온도 측정용 전극(130)이 형성되어 온도가 측정되도록 한 것이다. 이를 통해 pH 측정 정확도와 재현성이 향상된다.
Here, the pH is measured differently depending on the temperature of the drinking water. The portable water
상기 기준 전극은 음용수의 pH에 관계없이 항상 일정한 전위를 유지하도록 하며 상기 기준 전극과 pH 측정용 센서 전극의 전위차를 측정한다. 상기 측정된 전위차의 출력은 이후에 설명할 다채널 ADC 또는 연산부(220)에 신호값이 전송된다.
The reference electrode maintains a constant potential at all times regardless of the pH of the drinking water, and measures the potential difference between the reference electrode and the sensor electrode for pH measurement. The output of the measured potential difference is transmitted to a multi-channel ADC or
측정되는 중금속 항목에는 카드뮴(Cd), 구리(Cu), 납(Pb), 비소(As), 수은(Hg) 등이 있다.Cd, Cu, Pb, As, and Hg are examples of heavy metals to be measured.
중금속 이온 측정 기술의 종류에는 분광학적 방법과 전기화학적인 방법이 있으나 분광학적 방법을 이용하는 장비들은 매우 고가이고 내부가 복잡하여 기능의 조절이나 설정이 어렵다. 따라서 전극을 이용한 전기화학적인 방법을 사용하는 것이 바람직하다.
There are spectroscopic and electrochemical methods for the measurement of heavy metal ions. However, equipment using the spectroscopic method is very expensive and complicated inside, making it difficult to adjust or set the functions. Therefore, it is preferable to use an electrochemical method using an electrode.
전기화학적인 방법은 중금속 일체형 다중측정센서 전극(120)의 전위를 일정하게 변화시키면서 변화하는 전류량을 측정하여 음용수에 존재하는 성분을 분석하는 방법이다.The electrochemical method is a method of analyzing a component existing in the drinking water by measuring a varying amount of current while constantly changing the potential of the heavy metal monolithic
특히, 중금속 다항목의 동시 분석을 위해서는 산화 전위 분석법을 이용할 수있다. 분석되는 금속의 산화 전위가 다르다면 동시 분석이 가능하다. 카드뮴(Cd), 납(Pb), 구리(Cu), 비소(As), 수은(Hg)의 산화 전위는 각각 -0.67V, -0.40V, -0.34V, +0.40V, +0.50V 정도이므로 산화 전류가 중첩되지 않고 확인될 수 있다.
In particular, oxidation potential analysis can be used for simultaneous analysis of heavy metals. Simultaneous analysis is possible if the oxidation potential of the metal being analyzed is different. The oxidation potentials of cadmium (Cd), lead (Pb), copper (Cu), arsenic (As) and mercury (Hg) are about -0.67V, -0.40V, -0.34V, +0.40V and +0.50V The oxidation current can be confirmed without overlapping.
또한 구형파 전압전류 분석법(Stripping Square Wave Voltammetry)을 통해 중금속 함량을 정확하게 분석할 수 있다. 구형파(Square Wave)를 사용하면 감도나 분해능이 다른 파형들보다 상대적으로 뛰어난 결과값을 얻을 수 있다. 이로써 여러 가지 중금속을 동시에 분석하는데 있어서, 특히 비슷한 결과값을 출력하는 중금속 류에 있어서 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.
Stripping Square Wave Voltammetry also allows accurate analysis of heavy metal content. Using a square wave gives you better results than waveforms with different sensitivities or resolutions. In this way, when analyzing various heavy metals at the same time, excellent effects can be obtained especially for heavy metals which output similar result values.
또한 상기 일체형 다중측정센서(100)는 아래에서 설명할 휴대용 수질 측정단말기(200)에 결합되어 전기적으로 연결되도록 휴대용 수질 측정단말기에 센서결합부가 포함된다.
In addition, the integrated
다채널 ADC부(Analog-to-Converter, 210)는 상기 pH 또는 중금속 측정값을 각각 다른 채널로부터 입력받아 디지털 값으로 변환하여 출력한다. 이에 따라 pH 및 중금속 측정값이 동시에 연산부로 입력되며, 디스플레이부에 같이 표시될 수 있다.A multi-channel ADC (Analog-to-Converter) 210 receives the pH or heavy metal measurement values from different channels, converts the measured values into digital values, and outputs the digital values. Accordingly, the pH and heavy metal measurement values are simultaneously input to the operation unit and displayed on the display unit.
상기 다채널 ADC는 상기 휴대용 수질 측정단말기의 출력 값(아날로그 값)을 디지털 값으로 바꾸어 사용자가 알아볼 수 있도록 출력할 수 있다. The multi-channel ADC can convert the output value (analog value) of the portable water quality measurement terminal into a digital value and output it so that the user can recognize the output value.
여기서 도 1의 (a)에 도시된 본 발명의 휴대용 수질 측정단말기(200)에서는 2채널 ADC가 사용되고, 도 1의 (b)에 도시된 본 발명의 휴대용 수질 측정단말기(200)에서는 3채널 ADC가 사용되어 측정된 pH 및 중금속 함량과 온도를 일체형 다중측정센서(100)로부터 입력받아 디지털 값으로 변환하여 출력하게 된다.
In the portable water
여러 중금속의 함량 측정값은 검출된 중금속 전극의 정전위를 측정할 수 있도록 하는 중금속 검출 증폭기(230)로부터 얻을 수 있다.
The content of the various heavy metals can be obtained from the heavy
연산부(220)는 상기 다채널 ADC(210)의 디지털 출력값으로부터 pH 및 중금속 다항목의 농도가 연산되며 수질의 상태를 평가한다. 여기서, 도 1의 (b)에 도시된 본 발명의 휴대용 수질 측정단말기(200)에서는 연산부(220)가 측정된 온도에 따라 pH 수치값을 보상하여 pH 측정 정확도와 재현성이 향상되도록 한다.The
본 발명에 따른 휴대용 수질 측정단말기의 상기 수질 상태는 pH의 경우 산성, 중성, 알칼리성으로 나누어지며 중금속의 경우 미검출, 정상, 높음으로 나누어진다.The water quality of the portable water quality measuring terminal according to the present invention is divided into acidic, neutral and alkaline in the case of pH, and undetected, normal and high in the case of heavy metal.
또한 본 발명에 따른 휴대용 수질 측정단말기의 구형파를 출력하는 DAC(Digital-to-Analog Converter, 224)를 더 포함한다.The apparatus further includes a digital-to-analog converter (DAC) 224 for outputting square waves of the portable water quality measuring terminal according to the present invention.
상기 연산부(220)는 일체형 다중측정센서(100)에서 출력되는 결과값과 DAC에서 출력되는 구형파의 진폭 및 진동수를 기반으로 연산하여 수질 또는 소변의 상태를 연산한다.The
이때 연산부는 pH 및 중금속 농도를 자동으로 교정하여 중금속 및 폐하(pH)의 농도를 측정하며 경우에 따라서는 산성, 중성, 알카리성 또는 미검출, 정상 및 높음의 기준을 다르게 설정할 수도 있다.At this time, the operation part automatically calibrates the pH and heavy metal concentration to measure the concentration of heavy metal and subterranean (pH). In some cases, the criteria of acidity, neutrality, alkali or non-detection, normal and high can be set differently.
구형파의 주사로 인한 센서의 출력값은 다른 파형에 비하여 더 안정되며 감도와 분해능이 좋아 여러 중금속을 한꺼번에 분석하는데 용이하다.
The output value of the sensor due to the square wave scanning is more stable than the other waveforms, and it is easy to analyze various heavy metals at once because of its sensitivity and resolution.
본 발명에 따른 휴대용 수질 측정단말기의 상기 휴대용 수질 측정단말기는 상기 DAC(224)에서 생성된 구형파를 입력받고 상기 일체형 다중측정센서 전극(120)과 연결되어 변화하는 전위에 따라 달라지는 전류값을 측정하여 출력하는 중금속 검출 증폭기(230)를 더 포함한다.The portable water quality measurement terminal of the portable water quality measurement terminal according to the present invention receives a square wave generated by the
전위에 따라 달라지는 전류값을 측정하여 출력하는 과정은 도 3에서 자세하게 설명하기로 한다.
The process of measuring and outputting the current value depending on the potential will be described in detail with reference to FIG.
저장부(221)는 상기 센서의 디지털 출력값이 저장되며 상기 센서의 출력값과 비교 연산되는 수질 상태 기준값을 각각의 측정 항목별로 저장한다.The
각 중금속의 수질 상태 기준값(또는 제한 기준값)은 아래 표와 같다.
The water quality reference value (or limit reference value) of each heavy metal is shown in the table below.
표 1은 음용수(마시는 물)를 기준으로 하는 중금속 농도의 제한 기준값이다. 상기 중금속 제한 기준값은 국가별로 다를 수 있으므로 제한 기준값은 필요에 따라 수정될 수 있도록 하는 것이 좋을 것이다.Table 1 shows the limit value of heavy metal concentration based on drinking water (drinking water). Since the heavy metal limit value may vary from country to country, the limit value may be modified as needed.
또한 음용수의 적정 pH는 5.8 이상 8.5 이하이므로 이것을 기준으로 섭취하기 적당함을 나타내는 것이 좋을 것이다.In addition, since the optimum pH of the drinking water is 5.8 or more and 8.5 or less, it is preferable to indicate that it is suitable as a reference.
상기 저장부는 상기 기준값을 상기 연산부(220)로 전송하여 비교 연산을 수행하도록 한다.
The storage unit transmits the reference value to the
디스플레이부(222)는 상기 측정값 및 평가된 수질 상태를 표시한다. 상기 연산부(240)에서 연산된 음용수의 수질 상태는 상기 디스플레이부(222)에 출력된다.The
상기 디스플레이부(222)는 pH와 중금속 다항목의 목록을 제공하고 정확한 수치 및 수질 상태를 제공하여 음용하기 알맞은 상태의 수질인지 쉽게 알 수 있도록 한다.
The
통신부(223)는 유무선 통신을 이용하여 이동통신장치에 상기 일체형 다중측정센서(100)의 측정값과 상기 연산부(220)에서 연산된 수질 상태를 전송한다.The
상기 통신부(223)는 블루투스(Bluetooth), 무선랜 통신(Wi-Fi), 지그비(ZigBee) 등과 같은 근거리 통신을 이용하여 데이터를 전송하거나, 유선 통신케이블을 이용하여 데이터를 전송한다.
The
도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 휴대용 수질 측정단말기(200)의 증폭기(211)는 pH 측정용 센서 전극(110)과 기준 전극(111)의 출력 값을 입력받아 전위차를 출력하는 역할을 한다.
2, the
도 2의 pH 검출 증폭기는 차동 증폭 회로로 구성되어 전류를 흘리지 않은 채로 전압을 측정하면 전자가 소모되지 않아 시간에 따라 전압이 떨어지지 않도록 하며 증폭하여 정확한 전압 값을 측정할 수 있다.
The pH detection amplifier shown in FIG. 2 comprises a differential amplification circuit. When the voltage is measured without flowing current, electrons are not consumed. Therefore, the voltage can be accurately measured by amplifying the voltage without dropping with time.
도 3은 휴대용 수질 측정단말기의 중금속 검출 증폭기(230)의 회로 개념도이다.3 is a circuit conceptual diagram of the heavy
상기 중금속 검출 증폭기(230)는 상기 중금속 일체형 다중측정센서 전극(120)과 연결되며 상기 DAC(224)로부터 -2~2V의 출력 범위를 갖는 구형파(Square Waver)를 입력받는다.The heavy
상기 중금속 일체형 다중측정센서 전극(120)과 구형파(Square Waver)는 증폭기(op-amp)에 의하여 이론적 단락 상태가 된다. 이로 인해 상기 일체형 다중측정센서 전극은 구형파가 입력되며 -2~2V의 출력 범위에서 변화하는 전위로 인해 전극에 전해된 금속이 산화되며 생성되는 전류값을 측정할 수 있다.The heavy metal integral
상기와 같은 전류값 측정 방법은 구형파 전압전류 분석법(Stripping Square Wave Voltammetry)이라고 한다.The method of measuring the current value is referred to as a square wave voltage / current analysis method (Stripping Square Wave Voltammetry).
구형파 전압전류 분석법은 구형파를 주사하여 전극에 전해된 금속이 산화되며 생성되는 전류값을 측정하여 금속의 성분을 추출할 수 있는 방법이며 구형파 전압전류 분석법으로 출력을 얻으면 여러 가지 중금속이 존재하는 음용수에 있어서 상기 중금속을 조금 더 명확하게 분리할 수 있는 출력값을 얻을 수 있다.The square wave voltage and current analysis method is a method of extracting the metal component by measuring the current value generated by oxidizing the metal which is injected to the electrode by scanning a square wave. When the output is obtained by the square wave voltage and current analysis method, So that an output value capable of separating the heavy metal more clearly can be obtained.
또한 구형파(Square Wave)를 사용하면 감도나 분해능이 다른 파형들보다 상대적으로 뛰어난 결과값을 얻을 수 있다.In addition, square waves can provide relatively better results than waveforms with different sensitivities or resolutions.
이로써 상기 구형파 전압전류 분석법은 여러 가지 중금속을 동시에 분석하는데 있어서, 특히 비슷한 결과값을 출력하는 중금속 류의 농도를 구별하여 연산하는데에 있어서 효과적인 방법이다.
Thus, the square-wave voltage / current analysis method is an effective method for simultaneously analyzing various heavy metals, and particularly for calculating the concentrations of heavy metals that output similar results.
본 발명에 따른 휴대용 수질 측정단말기의 상기 휴대용 수질 측정단말기는 상기 측정값이 위험 기준 또는 임계치를 넘어가면 문자메시지 또는 경고음을 출력하는 경보장치를 더 포함한다.The portable water quality measuring terminal of the portable water quality measuring terminal according to the present invention further includes an alarm device for outputting a text message or a warning sound when the measured value exceeds a danger criterion or a threshold value.
또한 이후에 설명할 스마트 음용수 앱에 중금속 색깔, 이미지, 텍스트 크기 등으로 강조 표시하여 위험 음용수의 위치를 보기 쉽게 표시할 수도 있다.
You can also display the locations of potentially dangerous drinks by highlighting heavy metal colors, images, text sizes, and so on in the Smart Drinks app, described below.
도 4에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 수질 모니터링 시스템의 구성은 이동통신장치에 설치되어 휴대용 수질 측정단말기(200)로부터 pH 또는 중금속 함량 및 수질 상태를 유무선 통신으로 수신받아 수질위치 정보 및 측정시간 정보(310)를 추가하여 상기 이동통신장치에 포함된 저장부에 저장하며 인터넷 네트워크를 이용하여 상기 수질위치 정보 및 측정시간 정보(310)가 추가된 측정값 및 수질 상태를 외부로 전송하는 스마트 수질 관리 앱(애플리케이션, 300)과, 상기 스마트 수질 관리 앱(300)으로부터 수신받은 위치 정보 및 시간 정보(310)가 추가된 측정값 및 수질 상태가 데이터베이스에 저장되며 상기 데이터베이스에 저장된 수질 측정값 및 수질 상태를 분석하여 사용자에게 제공하는 수질 분석 웹 서버(400)와, 이동통신장치의 GPS를 이용하여 이동통신장치의 현재 위치를 기준으로 일정 범위 내의 수질 또는 확인하고자 하는 수질의 상태정보를 확인할 수 있는 스마트 음용수 앱(500)을 포함한다.
As shown in FIG. 4, the water quality monitoring system according to the present invention is installed in a mobile communication device, receives pH or heavy metal content and water quality from a portable water
스마트 수질 관리 앱(300)은 상기 휴대용 수질 측정단말기(200)로부터 상기 측정값 및 수질 상태를 유무선 통신으로 수신받아야 하므로 휴대용 수질 측정단말기(200)를 소지하고 있는 사용자의 이동통신장치에 설치되는 것이 바람직할 것이다.Since the smart water
또한 상기 이동통신장치의 GPS 기능을 이용하여 수질을 측정한 위치의 정보 및 측정시간 정보(310)를 추가하여 상기 이동통신장치에 포함된 저장부에 저장한다.Further, information on a location where the water quality is measured and
또한 인터넷 네트워크를 이용하여 상기 위치 정보 및 시간 정보(310)가 추가된 측정값 및 수질 상태를 하기에서 설명할 수질 분석 웹 서버(400)에 전송한다.
Also, the measurement value and the water quality state to which the location information and the
본 발명에 따른 수질 모니터링 시스템의 수질 분석 웹 서버(400)는 상기 측정값 및 수질 상태를 위치 또는 위치별 시간 순서대로 분류하여 제공하며 상기 측정값을 표 또는 그래프로 제공한다.The water quality
또한 상기 수질 분석 웹 서버(400)는 상기 스마트 수질 관리 앱(300)으로부터 수신받은 위치 정보 및 시간 정보(310)가 추가된 측정값 및 수질 상태를 저장하며 다른 사용자가 알아보기 쉽도록 표 또는 그래프, 도면의 형태로 가공되어 음용수 수질 상태 정보로 제공될 수 있다.In addition, the water quality
또한 측정 위치별, 시간별로 분류하여 원하는 위치 및 시간대의 측정값을 제공할 수도 있다.It is also possible to provide measurement values at desired positions and time zones by grouping them by measurement position and time.
수질 수집 분석 웹 서버(400)는 인터넷 네트워크에 접속될 수 있는 환경 및 단말기를 보유하고 있는 사용자는 누구든지 접속하여 확인할 수 있다.
The water quality analysis and
스마트 음용수 앱(500) 현재 위치를 기준으로 근처의 음용수 또는 확인하고자 하는 위치를 기준으로 근처의 음용수 수질 상태 정보를 확인할 수 있다. 이동통신장치에 내장된 GPS 기능으로 현재 위치를 자동으로 추적하고 현재 위치를 기준으로 근처에 존재하는 수질 상태 정보를 수집하여 사용자에게 제공한다.Smart Drinking Water App (500) Based on the current location, you can check the drinking water quality of the nearby drinking water based on the nearby drinking water or the location to be confirmed. The GPS function built in the mobile communication device automatically tracks the current location and collects the water quality information in the vicinity based on the current location and provides it to the user.
본 발명에 따른 수질 모니터링 시스템의 상기 스마트 음용수 앱(500)은 사용자가 상기 스마트 음용수 앱을 확인하지 않고 음용수를 섭취할 가능성을 제한하기 위하여 음용수의 수질이 오염되어 음용수 섭취 위험 수준인 곳에 상기 이동통신장치가 접근하면 경고음 또는 경고 메시지를 출력한다.
The smart
도 5에 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 휴대용 수질 측정단말기의 일체형 다중측정센서(200)와 휴대용 수질 측정단말기(300)의 일실시 예로서 상기 일체형 다중측정센서(200)의 상부에는 상기 휴대용 수질 측정단말기(300)와 결합되는 결합부가 포함되며 상기 휴대용 수질 측정단말기(300)의 하부에 결합된다.5, the integrated
상기 결합부의 결합 단자는 상기 일체형 다중측정센서(200)의 인쇄형 전극과 마찬가지로 저렴한 가격의 인쇄형 전극으로 형성될 수도 있으나 상기 휴대용 수질 측정단말기(300)와 결합시에 부스러지거나 손상되어 접촉 불량이 발생하는 일이 없어야 하므로 판 형 전극으로 부착되어 형성될 수도 있다.
The coupling terminal of the coupling unit may be formed as an inexpensive printed electrode similar to the printed electrode of the integrated
이상과 같이 본 발명은, 바람직한 실시예를 중심으로 설명하였지만 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명의 특허청구범위에 기재된 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다. 따라서 본 발명의 범주는 이러한 많은 변형의 예들을 포함하도록 기술된 청구범위에 의해서 해석되어야 한다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is clearly understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be taken as a limitation of the scope of the present invention. Or modify it. The scope of the invention should, therefore, be construed in light of the claims set forth to cover many of such variations.
100 : 일체형 다중측정센서
110 : pH 측정용 센서 전극
111 : 기준 전극
120 : 중금속 일체형 다중측정센서 전극
130 : 온도 측정용 전극
200 : 휴대용 수질 측정단말기
210 : 다채널 ADC(multi-channel Analog-to-Digital Converter)
211 : pH 검출 증폭기
220 : 연산부
221 : 저장부
222 : 디스플레이부
223 : 통신부
224 : DAC(Digital-to-Analog Converter)
230 : 중금속 검출 증폭기
100+200 : 휴대용 수질 측정단말기
300 : 스마트 수질 관리 앱
310 : 위치 정보 및 시간 정보
400 : 수질 수집 분석 웹 서버
500 : 스마트 음용수 앱100: Integrated multi-sensor
110: Sensor electrode for pH measurement
111: reference electrode
120: Heavy metal integral multi-sensor electrode
130: Electrode for temperature measurement
200: Portable water quality measurement terminal
210: a multi-channel analog-to-digital converter (ADC)
211: pH detection amplifier
220:
221:
222:
223:
224: Digital-to-Analog Converter (DAC)
230: Heavy metal detection amplifier
100 + 200: Portable water quality measurement terminal
300: Smart water management app
310: Location information and time information
400: Water Quality Analysis Web Server
500: Smart Drinking Apps
Claims (5)
상기 측정된 pH 및 중금속 함량을 일체형 다중측정센서로부터 입력받아 디지털 값으로 변환하여 출력하는 다채널 ADC(Analog-to-Digital Converter)부;와,
상기 다채널 ADC의 디지털 값을 기반으로 수질 또는 소변의 상태를 평가하는 연산부;와,
상기 디지털 값 및 pH 또는 중금속의 수질상태 기준값이 측정 항목별로 저장되는 저장부;와,
상기 디지털 값 또는 상기 평가된 수질 또는 소변의 상태가 표시되는 디스플레이부;와
유무선 통신으로 이동통신장치에 상기 디지털 값 및 수질 또는 소변의 상태를 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는
휴대용 수질 측정단말기.
a sensor coupling unit detachably attached to the terminal, the integrated multi-measurement sensor measuring pH and heavy metal content;
A multi-channel ADC (Analog-to-Digital Converter) for receiving the measured pH and heavy metal content from the integrated multi-measurement sensor and converting the same into a digital value,
An operation unit for evaluating a state of water or urine based on the digital value of the multi-channel ADC;
A storage unit for storing the digital value and the pH or the water quality reference value of the heavy metal for each measurement item;
A display unit for displaying the digital value or the evaluated state of the water quality or urine;
And a communication unit for transmitting the digital value and the state of water quality or urine to the mobile communication device through wired / wireless communication
Portable water quality measuring terminal.
상기 일체형 다중측정센서는 pH 측정용 센서 전극 및 중금속 다중측정 센서 전극이 인쇄형 전극으로 형성되어 일회용으로 사용되도록 하는 것을 특징으로 하는
휴대용 수질 측정단말기
The method according to claim 1,
The integrated multi-measurement sensor is characterized in that a pH-measuring sensor electrode and a heavy metal multi-sensor electrode are formed as print electrodes and used for disposable use
Portable water quality measurement terminal
상기 일체형 다중측정센서는 온도 측정용 전극이 형성되어 온도가 측정되도록 하고,
상기 다채널 ADC부는 측정된 pH 및 중금속 함량과 온도를 일체형 다중측정센서로부터 입력받아 디지털 값으로 변환하여 출력하며,
상기 연산부는 측정된 온도에 따라 pH 수치값을 보상하는 것을 특징으로 하는
휴대용 수질 측정단말기.
The method according to claim 1,
In the integrated multi-measurement sensor, an electrode for temperature measurement is formed to allow a temperature to be measured,
The multi-channel ADC unit receives the measured pH and heavy metal content and temperature from the integrated multi-measurement sensor and converts the received digital value into a digital value,
Wherein the calculating unit compensates the pH value according to the measured temperature
Portable water quality measuring terminal.
이동통신장치에 설치되어 상기 휴대용 수질 측정단말기로부터 pH 또는 중금속 함량 및 수질 상태를 유무선 통신으로 수신받아 수질 측정위치 정보 및 측정시간 정보를 추가하여 상기 이동통신장치에 포함된 저장부에 저장하는 스마트 수질 관리 앱;과,
상기 스마트 수질 관리 앱으로부터 수신받은 수질 측정위치 정보 및 측정 시간 정보를 토대로 수질 또는 소변의 상태를 분석하고 사용자에게 제공하는 수질 수집 분석 웹 서버;와,
GPS 장치를 통해 이동통신장치의 현재 위치를 기준으로 일정 범위내의 수질 또는 확인하고자 하는 수질의 상태 정보를 확인할 수 있는 스마트 음용수 앱을 포함하는 것을 특징으로 하는
수질 모니터링 시스템.
A portable water quality measurement terminal for measuring water quality or urine pH or heavy metal content;
A smart water quality sensor installed in the mobile communication device for receiving the pH or heavy metal content and the water quality status from the portable water quality measurement terminal through wired / wireless communication, adding the water quality measurement location information and the measurement time information to the storage unit included in the mobile communication device, Management apps,
A water quality analysis and analysis web server for analyzing the state of water quality or urine on the basis of the water quality measurement location information and the measurement time information received from the smart water quality management app,
And a smart drinking water application which can check the state of the water quality or water quality to be confirmed within a certain range based on the current position of the mobile communication device through the GPS device
Water quality monitoring system.
상기 스마트 음용수 앱은 GPS 정보를 이용하여 음용수의 수질 상태가 임계치를 벗어난 곳에 상기 이동통신장치가 접근하면 경고음 또는 경고 메시지를 출력하는 것을 특징으로 하는
수질 모니터링 시스템.5. The method of claim 4,
Wherein the smart drinking water app uses a GPS signal to output a warning sound or a warning message when the mobile communication device approaches a water quality state of the drinking water beyond a threshold value
Water quality monitoring system.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130157386A KR20150070786A (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Wireless Water Quality Measuring Apparatus and Water Quality Monitoring system |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020130157386A KR20150070786A (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Wireless Water Quality Measuring Apparatus and Water Quality Monitoring system |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20150070786A true KR20150070786A (en) | 2015-06-25 |
Family
ID=53517274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020130157386A KR20150070786A (en) | 2013-12-17 | 2013-12-17 | Wireless Water Quality Measuring Apparatus and Water Quality Monitoring system |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20150070786A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105559681A (en) * | 2016-03-02 | 2016-05-11 | 佛山市川东磁电股份有限公司 | Intelligent toilet bowl and compensatory detection method thereof |
| CN106596881A (en) * | 2016-11-11 | 2017-04-26 | 天津大学 | Wireless Ad-hoc network PH value monitoring system supplying electricity by means of solar energy |
| KR20200103285A (en) | 2019-02-25 | 2020-09-02 | 대구가톨릭대학교산학협력단 | The portable wireless sensor system for realtime measuring water quality based on internet of things |
-
2013
- 2013-12-17 KR KR1020130157386A patent/KR20150070786A/en not_active Application Discontinuation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105559681A (en) * | 2016-03-02 | 2016-05-11 | 佛山市川东磁电股份有限公司 | Intelligent toilet bowl and compensatory detection method thereof |
| CN106596881A (en) * | 2016-11-11 | 2017-04-26 | 天津大学 | Wireless Ad-hoc network PH value monitoring system supplying electricity by means of solar energy |
| KR20200103285A (en) | 2019-02-25 | 2020-09-02 | 대구가톨릭대학교산학협력단 | The portable wireless sensor system for realtime measuring water quality based on internet of things |
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