[논문]DO 센서와 라즈베리파이 카메라를 활용한 아두이노와 OpenCV기반의 이동식 녹조제거장치에 관한 연구

김민섭; 김예지; 임예은; 황유성; 백수황

doi:10.13067/jkiecs.2022.17.4.679

DO 센서와 라즈베리파이 카메라를 활용한 아두이노와 OpenCV기반의 이동식 녹조제거장치에 관한 연구
A Study on Portable Green-algae Remover Device based on Arduino and OpenCV using Do Sensor and Raspberry Pi Camera 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.17 no.4, 2022년, pp.679 - 686

김민섭 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과) , 김예지 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과) , 임예은 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과) , 황유성 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과) , 백수황 (상명대학교 휴먼지능로봇공학과)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 라즈베리파이 카메라와 DO(Dissolved Oxygen)센서를 사용하여 수중에 존재하는 녹조를 인식하고 녹조를 제거하는 기능을 갖는 녹조제거장치를 구현하였다. 라즈베리파이 보드는 카메라로부터 취득한 RGB 값을 HSV로 변환하여 녹조의 색을 인식한다. 이를 통해 녹조의 위치를 파악하고, DO 센서를 활용해 해당 위치의 용존산소량의 감소량이 기준치 이상일 경우 녹조제거장치가 녹조 제거 용액을 살포하도록 구동한다. 라즈베리파이의 카메라는 OpenCV를 활용하였고, 모터의 움직임은 DO 센서의 출력값과 카메라의 녹조인식 결과에 따라 제어한다. 녹조인식 및 녹조제거용액의 살포 기능은 아두이노와 라즈베리파이를 통해 구현되었으며 실험을 통해 제안한 이동식 녹조제거장치의 타당성을 검증하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we implemented an algae removal device that recognizes and removes algae existing in water using Raspberry Pi camera and DO (Dissolved Oxygen) sensor. The Raspberry Pi board recognizes the color of green algae by converting the RGB values obtained from the camera into HSV. Through this, the location of the algae is identified and when the amount of dissolved oxygen's decrease at the location is more than the reference value using the DO sensor, the algae removal device is driven to spray the algae removal solution. Raspberry Pi's camera uses OpenCV, and the motor movement is controlled according to the output value of the DO sensor and the result of the camera's green algae recognition. Algae recognition and spraying of algae removal solution were implemented through Arduino and Raspberry Pi, and the feasibility of the proposed portable algae removal device was verified through experiments.

주제어

표/그림 (11)

그림 그림 1. HSV 모델 Fig. 1 HSV Model
그림 그림 2. 라즈베리파이 카메라 시스템 구성도 Fig. 2 Raspberry Pi camera system configuration diagram
그림 그림 3. 배양일수에 따른 ADC_Voltage의 감소량 Fig. 3 Decrease of ADC_Voltage according to the number of incubation days
그림 그림 4. 녹조제거장치 단면도 및 외형 Fig. 4 Cross-section and appearance of green-algae removal device
그림 그림 5. 시스템 알고리즘 구성도 Fig. 5 Algorithm block diagram of algae removal system
그림 그림 6. 녹조인식 블록도 Fig. 6 Green-algae recognition block diagram
그림 그림 7. 녹조인식 결과 Fig. 7 Result of green-algae recognition
그림 그림 8. 녹조농도에 따른 ΔADC_Voltage 특성 Fig. 8 Characteristic of the ΔADC_Voltage according to the concentration of green-algae
그림 그림 9. 워터펌프 작동시간에 따른 ΔADC_Voltage변화 비교 Fig. 9 Comparison of the ΔADC_Voltage change according to water pump operating time
그림 그림 10. 녹조 농도에 따른 HSV 값 비교 (a) 녹조 농도 0.5mg/mL, (b) 녹조 농도 0.1mg/mL Fig. 10 Comparison of HSV values according to the concentration of Green-algae (a) Concentration of Green-algae 0.5mg/mL, (b) Concentration of Green-algae 0.1mg/mL
그림 그림 11. 녹조농도에 따른 HSV 특성 Fig. 11 Characteristic of HSV according to the concentration of green-algae

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