[논문]이동식 복지용구 소독을 위한 스마트 기반의 통합제어시스템 구현

황기현

doi:10.6109/jkiice.2014.18.9.2251

이동식 복지용구 소독을 위한 스마트 기반의 통합제어시스템 구현
Implementation of Integration Control System Based on Smart for Moving Welfare Medical Device Disinfection 원문보기

한국정보통신학회논문지 = Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.18 no.9, 2014년, pp.2251 - 2258

황기현 (Division of Computer Information Engineering, Dongseo University)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 이동식 복지용구 소독을 위한 통합제어시스템을 개발하였다. 통합제어시스템은 과산화수소 증기 공급 제어회로와 저 진공을 이용한 살균 소독챔버 제어회로 및 마이크로버블을 이용한 세탁 제어회로 구성된다. 개발한 통합제어시스템에 대한 동작상태 및 통신 상태 등을 측정하기 위하여 스마트 기반의 원격 제어 및 모니터링 시스템을 구현하였다. 개발한 통합제어시스템 에 대한 성능을 평가하기 위해 실험 장치를 구현하였다. 제어회로에 대한 동작상태 및 신호 송수신 등을 측정해본 결과, 정상적으로 동작함을 알 수 있었다. 그리고 스마트 기반의 원격 제어 및 모니터링 시스템과의 연동 테스트에서 개발한 통합제어시스템이 통신상태, 센서 인터페이스 및 제어 면에서 좋은 동작성능을 보였다. 향 후 개발한 제어시스템을 실 시스템에 적용하여 그 성능을 증명하는 것이 필요하다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, an integrated control system for removable welfare equipment disinfection is implemented. The integrated control system consisted of a hydrogen peroxide vapor supply control circuit, a sterilization chamber control circuit using low vacuum, and a washing control circuit using microbubble. A Smart-phone based remote control and monitoring system is implemented to monitor the operating status and communication status for the integrated control system. An experiment is set up to evaluate the performance of the integrated control system. The experiment result confirms that signal and operation status can transmit and receive within the control circuit. The integrated control system shows good performance in terms of sensor interface, communication state and control. In future research, the proposed control system should deploy to an actual system for trial test to prove its performance.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 논문에서는 스마트 기반의 이동식 복지용구 소독을 위한 통합제어시스템을 개발하였다. 통합 제어시스템은 과산화수소 증기 공급 시스템과 저 진공을 이용한 살균 소독을 위한 제어시스템 및 마이크로버블을 이용한 세탁 제어시스템을 개발하였다.
본 논문에서는 이동식 복지용구 소독을 위한 통합제어시스템을 개발하였다. 개발한 통합제어시스템은 과산화수소 증기 공급 제어회로와 저 진공을 이용한 살균 소독챔버 제어회로 및 마이크로버블을 이용한 세탁 제어회로를 개발하였다.
본 연구에서 개발한 이동식 복지용구 소독을 위한 통합제어시스템에 대한 성능을 평가하기 위하여 스마트 기반의 원격 제어 및 모니터링 시스템을 구현하였다. 그림 14는 스마트 기반의 원격 제어 및 모니터링 시스템을 나타내었다.

제안 방법

a) MCU 클락(clock) 신호 테스트 : 그림 12는 개발한 마이크로 버블을 이용한 세탁 시스템 제어 회로에 내장된 MCU(PIC16F690) 클락(clock) 신호를 측정하였다. 사용한 MCU는 내부클락을 사용하기 때문에 직접적으로 클락 신호를 측정할 수가 없다.
a) MCU 클락(clock) 신호 테스트 : 그림 9는 저 진공을 이용한 살균 소독 챔버 제어 회로에 내장된 MCU(PIC16F690) 클락(clock) 신호를 측정하였다. 그림에서 보는 것처럼, MCU로 내부클락을 이용해서 구동하는 PIC16F690를 사용하였기 때문에 직접 MCU 클락을 측정할 수 없다.
b) RS485와 Bluetooth 통신 테스트 : 마이크로 버블을 이용한 세탁 시스템 제어 회로에 대한 RX/TX 신호를 측정하였다. RS485 통신 신호는 SN75167A 칩에서 측정하였고, Bluetooth 통신 신호는 FB755AC 모듈에서 측정하였다.
원격 제어 및 모니터링 시스템과의 연동테스트를 실시하였다. 개발한 통합제어시스템 에 대한 성능을 평가하기 위해 실험 장치를 구현하였다. 제어회로에 대한 동작상태 및 신호 송수신 등을 측정해본 결과, 정상적으로 동작함을 알 수 있었다.
개발한 통합제어시스템은 과산화수소 증기 공급 제어회로와 저 진공을 이용한 살균 소독챔버 제어회로 및 마이크로버블을 이용한 세탁 제어회로를 개발하였다. 개발한 통합제어시스템에 대한 동작상태 및 통신 상태 등을 측정하기 위하여 스마트 기반의 원격 제어 및 모니터링 시스템을 구현하였다. 이동식 복지용구 소독을 위한 통합제어시스템에 대한 실현가능성을 입증하였다.
본 논문에서는 이동식 복지용구 소독을 위한 통합제어시스템을 개발하였다. 개발한 통합제어시스템은 과산화수소 증기 공급 제어회로와 저 진공을 이용한 살균 소독챔버 제어회로 및 마이크로버블을 이용한 세탁 제어회로를 개발하였다. 개발한 통합제어시스템에 대한 동작상태 및 통신 상태 등을 측정하기 위하여 스마트 기반의 원격 제어 및 모니터링 시스템을 구현하였다.
그림에서 보는 것처럼, DC 48V 입력전압을 이용하여 MCU와 DC 전원 제어부의 입력전원으로 사용하기 위해 DC24V, DC5V 생성하는 전원회로, DC 전원 제어부는 DC 전압과 대 전류를 제어하기 위하여 MOS FET 전력제어 회로가 내장되어 있다. 그리고 USART를 이용한 RS-485통신과 Bluetooth 통신이 가능하도록 설계하였다.
그리고 MCU에는 RS485와 Bluetooth 통신 모듈이 연결되어 있고, 외부기기에서 각종 센서 데이터를 수신하는 센서 인터페이스가 내장되도록 설계하였다. 높은 전압의 높은 전류 기동을 위한 접점 출력 회로 설계, AC noise등에 의한 오동작을 최소화하는 회로 설계, OP AMP를 이용한 온도 센서 인터페이스 회로 설계 및 USART를 이용한 RS-485, 블루투스 인터페이스 설계하였다.
그림에서 보는 것처럼, MCU로 내부클락을 이용해서 구동하는 PIC16F690를 사용하였기 때문에 직접 MCU 클락을 측정할 수 없다. 따라서 MCU에서 SPI 통신을 이용하여 외부를 전송되는 신호를 측정하였다. 개발한 저 진공을 이용한 살균 소독 챔버 제어 회로는 정성적으로 동작하고 있음을 알 수 있다.
따라서 MCU에서 외부로 전송되는 SPI 신호를 측정하였다. 그림에서 보는 것처럼, 1GHz의 디지털오실로스코프를 이용하여 MCU(PIC16F690)에서 외부로 데이터 신호를 전송하는 SPI 핀에 플로그를 접속하여 신호를 측정하고 있는 사진을 나타내었다.
마이크로 버블을 이용한 세탁 시스템 제어 회로에 대한 S/W 흐름은 살균 소독 챔버 제어 회로와 유사하게 신호흐름을 제어하도록 구현하였다. 통신 선택 스위치에 따라 Rs-485 및 Bluetooth 통신을 선택한다.
통합 제어시스템은 과산화수소 증기 공급 시스템과 저 진공을 이용한 살균 소독을 위한 제어시스템 및 마이크로버블을 이용한 세탁 제어시스템을 개발하였다. 스마트 기반의 제어시스템에 대한 성능을 평가하기 위하여 실험 장치를 구현하였고, 제어회로의 동작상태 및 통신 상태 등을 측정하였다. 원격 제어 및 모니터링 시스템과의 연동테스트를 실시하였다.
스마트 기반의 제어시스템에 대한 성능을 평가하기 위하여 실험 장치를 구현하였고, 제어회로의 동작상태 및 통신 상태 등을 측정하였다. 원격 제어 및 모니터링 시스템과의 연동테스트를 실시하였다. 개발한 통합제어시스템 에 대한 성능을 평가하기 위해 실험 장치를 구현하였다.
각 종 외부기기로부터 아날로그 센서 데이터 신호를 수신하기 위한 센서 인터페이스와 RS485, Bluettoth 통신이 있는 MCU로 구성된다. 취합된 센서 정보를 A/D converter를 통해 변환하여 RS485 및 Bluetooth 통신 프로토콜에 맞게 변환하여 스마트 단말기로 전송하도록 설계하였다.
본 논문에서는 스마트 기반의 이동식 복지용구 소독을 위한 통합제어시스템을 개발하였다. 통합 제어시스템은 과산화수소 증기 공급 시스템과 저 진공을 이용한 살균 소독을 위한 제어시스템 및 마이크로버블을 이용한 세탁 제어시스템을 개발하였다. 스마트 기반의 제어시스템에 대한 성능을 평가하기 위하여 실험 장치를 구현하였고, 제어회로의 동작상태 및 통신 상태 등을 측정하였다.

대상 데이터

b) RS485와 Bluetooth 통신 테스트 : 마이크로 버블을 이용한 세탁 시스템 제어 회로에 대한 RX/TX 신호를 측정하였다. RS485 통신 신호는 SN75167A 칩에서 측정하였고, Bluetooth 통신 신호는 FB755AC 모듈에서 측정하였다. 그림 13은 RS485와 Bluetooth 통신 모듈에서 Smart 단말기와 제어보드로 전송되는 데이터를 오실로스코프로 측정한 파형을 나타내었다.
그림에서 보는 것처럼, DC 24V 전원을 DC 5V로 변환하는 전원회로, 진공 펌프, 히터, 콤프레셔 및 배수펌프를 제어하기 위한 AC 전원 제어부와 솔레노이드를 제어하기 위한 DC 전원 제어부를 구성된다. 각 종 외부기기로부터 아날로그 센서 데이터 신호를 수신하기 위한 센서 인터페이스와 RS485, Bluettoth 통신이 있는 MCU로 구성된다. 취합된 센서 정보를 A/D converter를 통해 변환하여 RS485 및 Bluetooth 통신 프로토콜에 맞게 변환하여 스마트 단말기로 전송하도록 설계하였다.
개발한 마이크로 버블을 이용한 세탁 시스템 제어 회로에 대한 시작품을 나타내었다. 시작품은 MCU로 PIC16F690, 통신기능으로 RS485와 Bluetooth 통신, 그리고 외부기기를 구동하기 위해서 AC/DC 전원 제어부와 각종 센서 데이터를 수신하기 위해 센서 인터페이스부로 구성되어 있다.
개발한 과산화수소수 증기 공급 시스템 제어 회로에 대한 시작품은 그림 6에 나타내었다. 시작품은 PIC16 F690를 사용하였고, 통신기능으로 RS485와 Bluetooth 통신 모듈을 내장하고 있다. 외부제어기를 구동하기 위해서 DC 전원 제어부가 탑재되어 있다.
개발한 저 진공을 이용한 살균 소독 챔버 제어 회로에 대한 시작품은 그림 8에 나타내었다. 시작품은 메인 MCU로 PIC16F690를 사용하였고, 통신기능으로 RS485와 Bluetooth 통신 모듈을 내장하고 있다. 그리고 외부제어기를 구동하기 위해서 AC/DC 전원 제어부와 외부에서 들어오는 각종 센서 데이터를 수신하기 위해 센서 인터페이스 칩을 내장하고 있다.

성능/효과

b) RS485와 Bluetooth 통신 테스트 : 저 진공을 이용한 살균 소독 챔버 제어 회로는 과산화수소수 증기 공급 시스템 제어회로의 통신 모듈을 이용하여 동일하게 구현하였다. 그림 10은 RS485와 Bluetooth 통신 모듈에서 Smart 단말기와 제어보드로 전송되는 데이터를 오실로스코프로 측정한 파형을 나타내었다.
따라서 MCU에서 SPI 통신을 이용하여 외부를 전송되는 신호를 측정하였다. 개발한 저 진공을 이용한 살균 소독 챔버 제어 회로는 정성적으로 동작하고 있음을 알 수 있다.
제어회로에 대한 동작상태 및 신호 송수신 등을 측정해본 결과, 정상적으로 동작함을 알 수 있었다. 그리고 스마트 기반의 원격 제어 및 모니터링 시스템과의 연동 테스트에서 개발한 통합제어시스템이 통신상태, 센서 인터페이스 및 제어 면에서 정상적인 동작 상태를 보임일 알 수 있었다. 향 후 개발한 제어시스템을 실 시스템에 적용 하여 그 성능을 증명하는 것이 필요하다.
그림 7은 RS485와 Bluetooth 통신 모듈에서 Smart 단말기와 제어보드로 데이터가 송수신되는 신호를 오실로스코프로 측정한 파형이다. 그림에서 보는 것처럼, RS485와 Bluetooth 통신 모듈에서 Smart 단말기로 데이터를 송수신 시 오실로스코프에서 원하는 제어 및 상태신호가 정확하게 측정됨을 알 수 있다. 그림 7(a)는 제어보드에서 Smart 단말기로 전송되는 상태 신호를 나타내었고, 그림 7(b)는 Smart 단말기에서 제어보드로 전송되는 제어신호를 나타내었다.
오실로스코프에서 측정된 MCU의 SPI 통신 신호를 나타내었다. 따라서 본 과제에서 개발한 마이크로 버블을 이용한 세탁 시스템 제어 회로는 정성적으로 동작하고 있음을 알 수 있다.

후속연구

그리고 스마트 기반의 원격 제어 및 모니터링 시스템과의 연동 테스트에서 개발한 통합제어시스템이 통신상태, 센서 인터페이스 및 제어 면에서 정상적인 동작 상태를 보임일 알 수 있었다. 향 후 개발한 제어시스템을 실 시스템에 적용 하여 그 성능을 증명하는 것이 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	통합제어시스템으로 측정한 것은?	통합 제어시스템은 과산화수소 증기 공급 시스템과 저 진공을 이용한 살균 소독을 위한 제어시스템 및 마이크로버블을 이용한 세탁 제어시스템을 개발하였다. 스마트 기반의 제어시스템에 대한 성능을 평가하기 위하여 실험 장치를 구현하였고, 제어회로의 동작상태 및 통신 상태 등을 측정하였다. 원격 제어 및 모니터링 시스템과의 연동테스트를 실시하였다.
	자비소독의 특징은?	소독하고자 하는 대상물을 끓는 물에 투입하여 살균 하는 자비소독(열탕소독)은 온도가 100C까지 상승하므로 일반적인 병원균에 효과가 있으나 아포균에는 효과가 없거나 살균하는데 장시간 소요되고 이러한 시스템을 통합적으로 관리 및 제어할 수 있는 제어시스템 개발은 아직까지 미흡한 상태이다.
	국내 복지용구의 소독방법은 어떻게 되는가?	현재 국내에서는 복지용구의 소독방법은 차아염소산나트륨과 같은 살균제를 분무하거나 100도씨 이하의 저온에서 장시간 가열하여 살균할 수 있는 제어시스템에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 일부 소독시설에서는 밀폐 챔버에 복지용구를 넣고 오존이나 EO가스를 투입하여 살균하는 장치를 개발하여 사용하고 있다[1].

참고문헌 (5)

G. H. Hwang "Development of Control System with Android Operation System for Dentistry Integrated Device", Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.16, no.3, pp.635-642, 2012.

원문보기 상세보기
S. K. Park, "Remote control of individual modules based on mobile phone and web", Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.15, no. 4, pp. 780-788, 2011.

원문보기 상세보기
J. H. Yoon et al, "An Implementation of Automobile Remote Control System using WIPI" Proceedings of the Korea Institute of Signal Processing and Systems Conference, vol. 6, no. 2, pp.298-301, 2005.
H. J. Kim et al,"A Interface Card Design and Implementation for Remote Control", Proceedings of the Korea Institute of Signal Processing and Systems Conference, vol. 1, no. 1, pp.57-60, 2000.
B. H. Kim, "Design and Implementation of Cloud Computing Monitoring System Based on Android", Journal of the Korea Institute of Information and Communication Engineering, v.17, no. 7, pp.1627-1632, 2013.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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