이온선택성 전극을 활용한 모바일 수질 모니터링 시스템 (Mobile Water Quality Monitoring System using Ion-Selective-Electrodes)

서지정보

· 발행기관 : 대한전자공학회
· 수록지 정보 : 전자공학회논문지 / 55권 / 2호 / 29 ~ 38페이지
· 저자명 : 백승준, 성찬영, 최상호, 박연수, 김민수

초록

본 논문은 이온선택성 전극(ion selective electrodes: ISE) 센서 기반의 리더기, 안드로이드 APP과 휴대폰 기반 스마트 미터(smart meter: SM) 및 원격 서버로 구성되는 저가형 모바일(이동식) 수질 모니터링 시스템을 제안한다. 제안 시스템은 안드로이드 APP을 이용하여 수질 오염유무를 발생 현장에서 즉시 판정하는 실시간 모바일 모니터링으로 불법적인 무단 폐수 방류에 효과적이고 신속한 대처를 가능하게 한다. 제안한 ISE 센서는 스크린 인쇄기법을 기반으로 제작되어 저가형이며 기존의 ISE에 비해 여러 이온선택성 전극을 하나의 형태로 제작하여 대량생산과 함께 소형화가 용이하다. 각 센서는 Nerenst Equation에 의거 시료의 전위차로부터 이온농도를 측정하며 측정 데이터는 리더기를 경유 블루투스를 통해 SM으로 보내어진다. SM의 안드로이드 APP은 수신한 측정 데이터를 이용 GUI 기반 실시간 분석으로 시료의 오염유무를 간단히 판정한다. APP은 또한 시료 분석 결과를 측정 데이터와 함께 WiFi 혹은 WAN(Wide Area Networks) 망에 연결된 웹 서버로 보내주어 원격 감시 및 DB (MySQL) 확보(저장)를 가능하게 한다. 테스트 베드는 마스터(SM)-슬레이브(리더기) 방식으로 구현되며, 리더기는 atmega328 MCU 칩(Chip)을 갖는 아두이노 우노보드로 설계한다. SM와 리더기 간 통신은 블루투스(HC-06) 모듈을 활용하며 리더기는 I2C(Inter-Integrated Circuit) 통신 방식을 통해 각 이온선택성 전극을 제어한다.

영어초록

This paper proposes a low-cost mobile water quality monitoring system consisting of ion-selective electrode (ISE) sensor-based reader, android APP and a smartphone-based smart meter (SM), and a remote server. The proposed system enables effective and prompt countermeasures against unauthorized wastewater discharge by real-time mobile monitoring that instantly judges the presence or absence of water pollution using Android app (APP). The proposed ISE sensor is manufactured based on the screen printing technique and is low price. It is possible to manufacture various ion selective electrodes in one form compared with the existing ISE, and it is easy to miniaturize together with mass production. Each ISE sensor measures the ion concentration from the potential difference of the sample according to the Nerenst Equation, and its sensor sends the measurement data to the SM via Bluetooth. The APP of SM then determines whether the sample is contaminated and sends that information to a web server connected to a WiFi network or a WAN (Wide Area Networks) network, which enables remote water quality monitoring and database (MySQL) storage. The testbed is implemented as a master (SM)-slave (reader) scheme, and the reader is designed with an Arduino Uno board that has an atmega328 MCU chip. The APP to reader communication uses the Bluetooth (HC-06) module and the reader controls ISE sensors through the I2C (Inter-Integrated Circuit) communication.

참고자료

· 없음