[논문]청정환기장치 최적제어를 위한 IoT 기반 실시간 공기질 모니터링 플랫폼 구현

수던 프라사드 우프레티; 김유신

doi:10.7472/jksii.2020.21.6.95

청정환기장치 최적제어를 위한 IoT 기반 실시간 공기질 모니터링 플랫폼 구현
IoT Based Real-Time Indoor Air Quality Monitoring Platform for a Ventilation System 원문보기

Journal of Internet Computing and Services = 인터넷정보학회논문지, v.21 no.6, 2020년, pp.95 - 104

수던 프라사드 우프레티 (Graduate School of Business IT, Kookmin University) , 김유신 (Alticast Inc.)

초록
AI-Helper

본 연구는 사물인터넷(IoT) 센서를 이용해 실내공기질에 주요한 영향을 미치는 미세먼지, 초미세먼지, 이산화탄소, 유기화학물과 온도, 습도 데이터를 실시간으로 수집/분석할 수 있는 실시간 실내공기질 모니터링 서비스를 클라우드 플랫폼으로 구현하였다. 이를 실내공기 정화시설인 청정환기장치와 연동하여 실시간 실내공기질 상태에 따라 환기장치 최적관리할 수 있도록 하였다. 본 플랫폼은 청정환기장치 내외부에 장착된 실내공기질 측정 센서로부터 실시간으로 데이터를 수집하는 IoT 데이터 수집부, 수집된 데이터를 클라우드 환경에서 가공/처리/적재하는 클라우드 데이터 처리부, 적재된 빅데이터를 분석하고 공기질 현황을 웹과 모바일에 시각화하여 보여주는 데이터 분석 서비스부로 구성된다. 그리고 이러한 플랫폼의 가동과 효과를 검증하기 위해 공기질에 민감한 영유아의 교육 생활환경인 국공립 어린이집 교실을 대상으로 실증을 실시하였다. 모든 분석 결과는 웹과 모바일에서 실시간으로 시각화 서비스될 수 있도록 실증 구현하였고, 환기장치의 실내공기질 개선효과는 실내공기질 측정 센서들의 측정값을 통계적으로 검증하여 공기질 개선에 기여하고 있음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose the real time indoor air quality monitoring and controlling platform on cloud using IoT sensor data such as PM10, PM2.5, CO2, VOCs, temperature, and humidity which has direct or indirect impact to indoor air quality. The system is connected to air ventilator to manage and optimize the indoor air quality. The proposed system has three main parts; First, IoT data collection service to measure, and collect indoor air quality in real time from IoT sensor network, Second, Big data processing pipeline to process and store the collected data on cloud platform and Finally, Big data analysis and visualization service to give real time insight of indoor air quality on mobile and web application. For the implication of the proposed system, IoT sensor kits are installed on three different public day care center where the indoor pollution can cause serious impact to the health and education of growing kids. Analyzed results are visualized on mobile and web application. The impact of ventilation system to indoor air quality is tested statistically and the result shows the proper optimization of indoor air quality.

주제어

표/그림 (11)

그림 (그림 1) 서비스 플랫폼 아키텍처 (Figure 1) Service Platform Architecture
그림 (그림 2) 실내 공기질 분류 기준 (Figure 2) Indoor Air Quality Classification Standard
그림 (그림 3) 실내공기질 측정 디바이스 설치 조감도 (Figure 3) Sensor installation for Indoor Air Quality
그림 (그림 4) 클라우드 기반 시스템 아키텍처 (Figure 4) Cloud Based System Architecture
그림 (그림 5) 실시간 공기질 모니터링 서비스 화면 (Figure 5) Real-time Air Quality Monitoring Dashboard
표 (표 1) IAQ 센서 구성과 수집 항목 (Table 1) IAQ Sensor and Features
표 (표 2) 수집된 센서 데이터 정보 (Table 2) Sensor Data
그림 (그림 6) 공기질 현황 시계열 그래프 (Figure 6) Air Quality Time Series Graph
그림 (그림 7) 환기장치 가동전후 데이터 비교 예시 (Figure 7) Data before and After ventilation
표 (표 3) 환기장치 가동전후 PM 2.5 측정값 비교 (Table 3) PM 2.5 value before and after ventilation
표 (표 4) 환기장치 가동전후 PM 2.5 Paired T-test (Table 4) PM 2.5 Paired T-test before and after ventilation

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