1조 - 먼지잡이

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 실시간 미세먼지 측정 및 모니터링 시스템 ..

영문 : Real-time Indoor Fine Dust Measurement and Monitoring System..

과제 팀명

먼지잡이..

지도교수

이수일,성민영 교수님

개발기간

2019년 3월 ~ 2018년 6월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 2013430023 연제웅(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학과 2015430030 이성재

서론

최근 가장 큰 문제가 되는 실내 오염물질은 ‘미세먼지’다. 미세먼지는 WHO가 지정한 1급 발암 물질로, 질산염·황산염과 탄소류·검댕 등이 주요 성분이다. 미세먼지는 입자의 크기에 따라 PM10(10㎛ 이하)과 PM2.5(2.5㎛ 이하)로 나눌 수 있는데, 크기가 작을수록 체내에 더 깊숙이 침투해 천식, 만성 폐쇄성 폐 질환(COPD), 심정지 같은 호흡기·심혈관계 질환을 유발한다. 또한 미세먼지는 후각 신경을 타고 뇌로 직접 침투해 치매와 파킨슨병, 알츠하이머병 같은 신경성 질환도 일으킬 수 있는 것으로 보고됐다. 따라서 전반적인 실내 미세먼지를 측정하는 시스템을 제안함으로써 더욱 쾌적한 삶을 사용자에게 제공하고자 한다.

개발 과제 요약

본 프로젝트는 대기 질에 대한 관심이 커지는 때에, 외기 미세먼지 뿐 아니라 실내 미세먼지를 측정하고 이를 모니터링 하는 시스템을 제안한다. 생활 공간을 패트롤하는 로봇을 이용하여 실시간으로 실내 미세먼지 농도를 측정하고, 이를 중앙 컴퓨터에서 모니터링함으로서 미리 사용자에게 실내 공기 질에 대한 경고 메시지를 부여할 수 있다. 이를 통해서 외기 미세먼지 측정값으로는 알 수 없는 실내 생활공간에 대한 미세먼지 농도를 정확히 파악하고 경각심을 가질 수 있도록 한다.

개발 과제의 배경 및 효과

정부에서 제공하는 미세먼지 측정소는 서울의 경우 총 56대(2018년 말 기준)가 설치되어있으며, 이는 측정기 한 대가 축구장 1,000개 면적(7㎢)을 담당하고 있는 셈이다. 지방의 경우 지역별 세부 데이터를 측정하기에 턱없이 부족한 실정이다. 또한, 우리가 예보에서 확인하는 미세먼지 수치는 지역별로 위치한 미세먼지 측정소에서 제공한다. 집을 나설 때, 지하철을 탈 때, 실내를 환기하거나 환기하지 않을 때, 그때그때 우리가 들이마시는 일상의 공기 질이 어떻게 달라지는지는 정확하게 알기 어렵다. 이에 대처하기 위해서는 실시간으로 내가 실제 들이마시는 생활 공간의 공기 질에 대한 측정이 필요하다.

개발 과제의 목표와 내용

◇ Robot OS를 이용한 실내 패트롤봇 구현

사용자가 미세먼지 측정을 원하는 곳을 실시간으로 측정하기 위해서 KOBUKI 로봇과 Open source Robot OS(ROS)를 이용한 패트롤봇을 구현한다. RPlidar 센서를 이용하여 과학기술관 3층의 맵 데이터를 수집하여, 그 맵 데이터를 바탕으로 과학기술관 3층을 지속적으로 패트롤하게 한다. 이 구현은 ROS의 패키지인 SLAM과 Navigation을 이용한다. 이 주행 프로세스는 RaspberryPi를 이용하여 처리한다.

◇ 미세먼지 센서를 이용한 실시간 미세먼지 농도 데이터 수집 및 외기 데이터와의 비교

주행도중 미세먼지 센서를 이용하여 수시로 미세먼지 농도 데이터를 수집하고, 이를 RaspberryPi와 UART통신으로 연결한다. 그리고 WiFi를 이용하여 수집한 데이터를 중앙 모니터링 시스템으로 전송한다. 이를 통해 실내 미세먼지 데이터를 지역 외기 데이터와 비교하여 유의미한 정보를 사용자에게 제공하는 것을 목표로 한다.

◇ 모니터링을 위한 시스템 구축

중앙 모니터링 컴퓨터는 WiFi를 이용하여 패트롤봇의 RaspberryPi와 통신한다. 이를 이용해 실내 미세먼지 데이터를 제공받아 사용자가 보기 쉽게 시각화하여 웹에 제공하는 것을 첫 번째 목표로 한다. 또한 공공데이터포털에서 제공하는 무료 미세먼지 데이터를 받아 동대문구 전농동의 미세먼지 농도와 실내 미세먼지 농도를 비교한 데이터를 GUI형태로 제공하는 것을 두 번째 목표로 한다.

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적 및 사회적 파급효과

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

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개념설계안

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이론적 계산 및 시뮬레이션

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조립도

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조립순서

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부품도

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제어부 및 회로설계

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소프트웨어 설계

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자재소요서

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결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

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포스터

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특허출원번호 통지서

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개발사업비 내역서

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완료 작품의 평가

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향후평가

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부록

참고문헌 및 참고사이트

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소프트웨어 프로그램 소스

내용