JP7274784B2 - ゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステム - Google Patents

Description

本発明は、状況モニタリング技術に関し、より詳細には、非接触、無自覚、無拘束方式のＩｏＴセンサを用いて世帯内で発生する緊急状況を効果的に観察できるゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステムに関する。

一般に、６５歳以上の人口が全体人口で占める割合が７％以上であれば、高齢化社会（Ａｇｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ）といい、１４％以上であれば、高齢社会（Ａｇｅｄ Ｓｏｃｉｅｔｙ）といい、２０％以上であれば、後期高齢社会（Ｐｏｓｔ－ａｇｅｄ Ｓｏｃｉｅｔｙ）あるいは超高齢社会という。

韓国の場合、高齢者雇用促進法施行令では、５５歳以上を高齢者、５０～５４歳を準高齢者（２条）と規定しているが、国連では、６５歳以上の人口が全体人口で占める割合が７％以上であるとき、高齢化社会とみなしている。

また、このような高齢化傾向とともに、近年、単身世帯の増加により、死亡後、長時間放置されてから発見される孤独死が増えている。これにより、各級地方自治体では、社会福祉士やボランティアをして独居老人を周期的に訪問したり、電話を介して健康状態を確認させるなど、孤独死予防のための努力を傾けている。

しかし、このような方法は、限定された人力のため、独居老人の状態をリアルタイムに確認することができず、応急状況が発生したとき、速かに対処し難いという問題がある。

これにより、最近には、情報通信技術を利用して独居老人の家に監視装置を設け、応急状況が発生したとき、保護者や応急センタに自動に連絡できるモニタリングシステムについての研究開発が活発になされている。

特許文献１：韓国特開第１０－２００９－００８０６７２号

本発明の一実施形態は、非接触、無自覚、無拘束方式のＩｏＴセンサを用いて世帯内で発生する緊急状況を効果的に観察できるゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステムを提供する。

本発明の一実施形態は、様々な無線通信機能を実現するゲートウェイを介して様々な製品及びサービスと相互連動性を確保することにより、開放型スマートホーム生態系構築を支援できるゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステムを提供する。

実施形態等の中で、ゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステムは、各々が特定空間に設けられ、少なくとも１つの無線通信方式によって連結され、モニタリング情報として前記特定空間で発生する生活信号を収集する複数のエッジセンサ端末と、前記複数のエッジセンサ端末と前記少なくとも１つの無線通信方式によって選択的に連結され、前記生活信号を受信してクラウドサーバに送信するゲートウェイ端末と、前記ゲートウェイ端末から受信された前記生活信号を分析して前記特定空間に対するモニタリングを行いつつ、異常状況の発生を検出するクラウドサーバとを備え、前記異常状況の発生は、予め構築された予測モデル（前記予測モデルは、前記生活信号を前記エッジセンサ端末別に分類して生成された生活信号パターンを学習して構築される）を介して確率的に予測される。

前記複数のエッジセンサ端末は、火災感知器、ガス遮断器、熱画像感知器、出入り口感知器、活動感知器、生体信号感知器、緊急呼出機、及びＡＩスピーカを備え、前記少なくとも１つの無線通信方式としてワイファイ（登録商標）（Ｗｉ－Ｆｉ：登録商標）、ブルートゥース（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：登録商標）、及びジグビー（登録商標）（ＺｉｇＢｅｅ：登録商標）を各々使用し、当該無線通信方式によってグループ化されることができる。

前記ゲートウェイ端末は、前記グループ化によるグループ別に前記少なくとも１つの無線通信方式に対する通信占有を独立的に許容し、前記グループ間のチャネル重なりが存在する場合、当該重なりチャネルに連関した無線通信方式を選択的に連結することができる。

前記ゲートウェイ端末は、前記当該重なりチャネルに連関した当該無線通信方式の各々と連関したグループのサイズ、グループ別平均データ量と平均送信周期によって、前記当該無線通信方式の各々に対する選択的連結の優先順位及び連結時間を動的に決定することができる。

前記クラウドサーバは、前記異常状況の発生が検出された場合、予め設定された管理者または保護者に当該異常状況に関する報知を提供し、前記ゲートウェイ端末に前記当該異常状況の伝達及び措置に関する制御信号を提供できる。

前記クラウドサーバは、前記予測モデルとして隠れマルコフモデル（ＨＭＭ）を使用し、前記生活信号パターンに、前記生活信号に含まれた少なくとも１つの生体信号と少なくとも１つの環境信号との組み合わせパターンを追加して前記予測モデルを構築し、前記組み合わせパターンは、独立した隠れ層（Ｈｉｄｄｅｎ Ｌａｙｅｒ）に対応して前記隠れマルコフモデルに追加されることができる。

開示された技術は、次の効果を有することができる。ただし、特定実施形態が次の効果を全部含むべきであるとか、次の効果だけを含むべきであるという意味ではないので、開示された技術の権利範囲は、これによって制限されることと理解されてはならない。

本発明の一実施形態に係るゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステムは、非接触、無自覚、無拘束方式のＩｏＴセンサを用いて世帯内で発生する緊急状況を効果的に観察することができる。

本発明の一実施形態に係るゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステムは、様々な無線通信機能を実現するゲートウェイを介して様々な製品及びサービスと相互連動性を確保することによって開放型スマートホーム生態系構築を支援できる。

本発明に係る状況モニタリングシステムを説明する図である。 本発明に係るエッジセンサ端末の一実施形態を説明する図である。 図１のエッジセンサ端末の機能的構成を説明する図である。 図１のゲートウェイ端末の機能的構成を説明する図である。 図１のクラウドサーバのシステム構成を説明する図である。 本発明に係るゲートウェイ基盤の状況モニタリング方法を説明する順序図である。

本発明に関する説明は、構造的、機能的説明のための実施形態に過ぎないので、本発明の権利範囲は、本文に説明された実施形態によって制限されると解釈されてはならない。すなわち、実施形態は、様々な変更が可能であり、種々の形態を有することができるので、本発明の権利範囲は、技術的思想を実現できる均等物等を含むと理解されなければならない。また、本発明において提示する目的または効果は、特定実施形態がこれを全部含むべきであるとか、そのような効果だけを含むべきであるという意味ではないので、本発明の権利範囲は、これによって制限されると理解されてはならない。

一方、本明細書において述べる用語の意味は、次のように理解されるべきである。

「第１」、「第２」などの用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別するためのものであって、これらの用語によって権利範囲が限定されてはならない。例えば、第１構成要素は第２構成要素と命名されることができ、同様に、第２構成要素も第１構成要素と命名されることができる。

ある構成要素が他の構成要素に「連結されて」いると言及されたときには、その他の構成要素に直接連結されることができるが、中間に他の構成要素が存在することもできると理解されるべきである。それに対し、ある構成要素が他の構成要素に「直接連結されて」いると言及されたときには、中間に他の構成要素が存在しないと理解されるべきである。一方、構成要素等間の関係を説明する他の表現、すなわち、「～間に」と「すぐ～間に」、または「～に隣り合う」と「～に直接隣り合う」なども同様に解釈されなければならない。

単数の表現は、文脈上明白に異なるように意味しない限り、複数の表現を含むと理解されなければならず、「含む」または「有する」などの用語は、実施された特徴、数字、ステップ、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとするものであり、１つまたはそれ以上の他の特徴や数字、ステップ、動作、構成要素、部分品、またはこれらを組み合わせたものなどの存在または付加可能性を予め排除しないと理解されなければならない。

各ステップにおいて識別符号（例えば、ａ、ｂ、ｃなど）は、説明の便宜のために使用するものであって、識別符号は、各ステップの順序を説明するものでなく、各ステップは、文脈上明白に特定順序を記載しない限り、記載された順序と異なるように起こることができる。すなわち、各ステップは、記載された順序と同様に起こることができ、実質的に同時に行われることもでき、反対の順序で行われることもできる。

本発明は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体にコンピュータ読み取り可能なコードとして実現されることができ、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、コンピュータシステムによって読み取られることができるデータが格納されるあらゆる種類の記録装置を含む。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例では、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＣＤ－ＲＯＭ、磁気テープ、フロッピーディスク、光データ格納装置などがある。また、コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、ネットワークで連結されたコンピュータシステムに分散されて、分散方式にてコンピュータ読み取り可能なコードが格納され、実行されることができる。

ここで使用するあらゆる用語は、異なるように定義されない限り、本発明の属する分野における通常の知識を有する者により一般的に理解されるのと同じ意味を有する。一般的に使用される辞書に定義されている用語は、関連技術の文脈上有する意味と一致すると解釈されなければならず、本出願において明白に定義しない限り、理想的であるか、過度に形式的な意味を有すると解釈されることができない。

図１は、本発明に係る状況モニタリングシステムを説明する図である。

図１に示すように、状況モニタリングシステム１００は、エッジセンサ端末１１０、ゲートウェイ端末１３０、及びクラウドサーバ１５０を備えることができる。

エッジセンサ端末１１０は、特定場所に設けられて、当該場所における生活反応に関する情報（すなわち、生活信号）を測定できる。このために、エッジセンサ端末１１０は、基本的に少なくとも１つのセンサを備えて実現されることができるが、必ずしもこれに限定されるものではない。また、エッジセンサ端末１１０は、無線生体計測センサを備えて実現されることができる。広帯域周波数使用により精密な生体情報収集が可能であり、低電力、小型化、及び高い解像度を有することができる。エッジセンサ端末１１０は、ゲートウェイ端末１３０とネットワークを介して連結されることができ、必要に応じてクラウドサーバ１５０と直接通信することができるが、ここでは、基本的にゲートウェイ端末１３０と連結されると仮定して説明する。

ゲートウェイ端末１３０は、複数のエッジセンサ端末１１０から測定された生活信号を受信することができ、クラウドサーバ１５０に伝達することができる。ゲートウェイ端末１３０は、エッジセンサ端末１１０とクラウドサーバ１５０との間に位置し、両者間のデータ送信を中継することができる。ゲートウェイ端末１３０は、基本的に１つの装置で実現されることができるが、必ずしもこれに限定されず、必要に応じて複数の独立した装置で実現されることもできる。この場合、各ゲートウェイ端末１３０は、相互連動して動作することができる。

クラウドサーバ１５０は、特定場所で収集された生体信号を分析して、特定場所に存在する人（例えば、老弱者、患者等）に危急状況が発生したかを検出でき、危険状況を外部に伝達し、緊急事態のための措置を遠隔制御するコンピュータまたはプログラムに該当するサーバで実現されることができる。すなわち、クラウドサーバ１５０は、収集された情報を分析して無呼吸、心停止、呼吸、落傷（落ちたり倒れたりしてケガをすること）、睡眠の質、火災発生や安寧感知、及び活動量などの情報を分析結果として生成することができ、これを介して２４時間常時モニタリング機能を提供できる。

また、クラウドサーバ１５０は、ゲートウェイ端末１３０と有線または無線ネットワークで連結されることができ、例えば、イーサネット（登録商標）（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ：登録商標）を介してゲートウェイ端末１３０とデータを送受信することができる。一方、クラウドサーバ１５０は、外部システムと連動して動作することができる。例えば、クラウドサーバ１５０は、緊急救助に必要な病院、消防署、警察などと連結されることができ、住民センタなどの公共システムに連結されて関連情報を提供することができる。

図２は、本発明に係るエッジセンサ端末の一実施形態を説明する図である。

図２に示すように、エッジセンサ端末１１０は、ゲートウェイ端末１３０と連結されて、各端末で測定した様々な生活信号を伝達できる。エッジセンサ端末１１０は、独立的な機能を果たすために、少なくとも１つのセンサを備えて実現されることができ、自体的な演算能力を有するように実現されることができる。例えば、エッジセンサ端末１１０は、火災感知器、ガス遮断器、ＡＩスピーカ、熱画像感知器、出入り口感知器、活動感知器、緊急呼出機、及びレーダセンサなどを備えることができる。これらの各端末は、１つの空間（例えば、住宅）に配置されて、内部状況情報を多角的に収集することができる。

より具体的に、火災感知器は、火災発生を感知し、これを報知できる装置に該当することができる。ガス遮断器は、ガス漏れを感知し、ガス漏れが感知された場合、ガスを自動遮断する開閉装置を含んで実現されることができる。ＡＩスピーカは、内部にＡＩ機能を含んで人と直接言葉を交わすことができる。熱画像感知器は、内部に存在する人の温度や体温を測定でき、熱画像カメラは、人の温度や体温を識別する映像を撮影できる。

また、出入り口感知器は、出入り口に設けられて、出入り口の動作を感知できる。活動感知器は、設置された空間内部における動きを感知し、これに関する感知信号を生成できる。レーダセンサは、レーダ信号を基に物体を探知する動作を行うことができ、人の場合、呼吸や心拍などに関する信号を測定できる。緊急呼出機は、緊急ボタンを押す場合、緊急信号を生成できる。

一方、各エッジセンサ端末１１０は、各々独立した無線通信方式を利用してゲートウェイ端末１３０と連結されることができる。例えば、火災感知器、ガス遮断器、ＡＩスピーカ、及び熱画像カメラは、ワイファイ（登録商標）（Ｗｉ－Ｆｉ：登録商標）を介してゲートウェイ端末１３０と連結されることができる。出入り口感知器、活動感知器、緊急呼出機、及びレーダセンサは、ジグビー（ＺｉｇＢｅｅ）を介してゲートウェイ端末１３０と連結されることができる。

したがって、本発明に係るゲートウェイ端末１３０は、様々なエッジセンサ端末１１０との無線通信のために、様々な無線通信方式で通信可能なように実現されることができる。例えば、ゲートウェイ端末１３０は、ワイファイ通信、ブルートゥース（登録商標）通信、及びジグビー通信のための機能を全て含んで実現されることができ、必要に応じて無線通信方式を選択的に適用することができる。

一実施形態において、複数のエッジセンサ端末１１０は、無線通信方式によってグループ化されて管理されることができる。例えば、ワイファイグループ２１０は、火災感知器、ガス遮断器、ＡＩスピーカ、及び熱画像感知器を備えることができる。ジグビーグループ２５０は、出入り口感知器、活動感知器、緊急呼出機、及びレーダセンサを備えることができ、ブルートゥースグループ２３０は、ブルートゥース通信を利用したエッジセンサ端末１１０を備えることができる。

一方、ゲートウェイ端末１３０は、周期的に各無線通信方式に対するスキャン（ｓｃａｎ）動作を介して周辺で探知されるエッジセンサ端末１１０を探索し、相互連結状態をチェックすることができる。このために、ゲートウェイ端末１３０は、エッジセンサ端末１１０を無線通信方式によってグループ化して管理することができる。

図３は、図１のエッジセンサ端末の機能的構成を説明する図である。

図３に示すように、エッジセンサ端末１１０は、センサモジュール３１０、通信モジュール３３０、動作モジュール３５０、及び制御モジュール３７０を備えることができる。

センサモジュール３１０は、少なくとも１つのセンサを備えて実現されることができる。センサモジュール３１０は、提供しようとする機能に適したセンサで構成されることができ、センサの動作を制御して、センシング信号をリアルタイムにまたは周期的に収集する役割を果たすことができる。

通信モジュール３３０は、エッジセンサ端末１１０をゲートウェイ端末１３０またはクラウドサーバ１５０とネットワークを介して連結させることができる。通信モジュール３３０は、当該エッジセンサ端末１１０が利用する無線通信方式によって当該通信機能を提供するように実現されることができる。

動作モジュール３５０は、エッジセンサ端末１１０の独立した機能を果たすための演算ユニットに該当することができる。すなわち、制御モジュール３７０がエッジセンサ端末１１０の各構成間の連動及び制御を全般的に制御する役割を果たすのに対し、動作モジュール３５０は、エッジセンサ端末１１０が提供しようとする独立した機能を処理する役割を果たすことができる。動作モジュール３５０により生成された情報は、制御モジュール３７０に伝達されることができ、内部格納空間に格納されて管理されることができる。

制御モジュール３７０は、エッジセンサ端末１１０の全体的な動作を制御し、センサモジュール３１０、通信モジュール３３０、及び動作モジュール３５０の間の制御フローまたはデータフローを管理できる。

図４は、図１のゲートウェイ端末の機能的構成を説明する図である。

図４に示すように、ゲートウェイ端末１３０は、生活信号受信部４１０、通信連結部４３０、サーバ送信部４５０、及び制御部４７０を備えることができる。

生活信号受信部４１０は、複数のエッジセンサ端末１１０からセンシング情報として生活信号を受信できる。生活信号受信部４１０は、受信された生活信号に対して前処理動作を行い、以後動作に必要な形態に加工することができる。生活信号受信部４１０は、受信された生活信号と加工された生活信号とを各々格納して保管することができる。生活信号受信部４１０は、エッジセンサ端末１１０別に分類して保管することができ、必要に応じてフィルタリング、サンプリング、正規化、または標準化などの動作を行うことができる。

通信連結部４３０は、生活信号受信部４１０と連動して、連結しようとするエッジセンサ端末１１０の無線通信方式によって通信機能を活性化して無線通信を提供することができる。通信連結部４３０は、様々なエッジセンサ端末１１０との通信のために、様々な無線通信方式を選択的に使用することができ、複数の無線通信方式を順次使用するか、または同時に使用することができる。また、通信連結部４３０は、多数の無線通信方式を同時に使用する互いに異なる無線通信方式間の干渉を最小化するために独立的な連結政策を適用できる。

一実施形態において、通信連結部４３０は、エッジセンサ端末１１０に対するグループ化の結果として生成された各グループ別に少なくとも１つの無線通信方式に対する通信占有を独立的に許容することができる。このとき、グループ間のチャネル重なりが存在する場合、当該重なりチャネルに連関した無線通信方式を選択的に連結することができる。

より具体的に、通信連結部４３０は、ワイファイグループ２１０との連結のために、当該エッジセンサ端末１１０に対してワイファイ通信チャネルに対する通信占有を許容することができる。ワイファイ通信チャネルは、５ＭＨｚ単位に１３個のチャネルで構成されることができ、通信連結部４３０は、ワイファイグループ２１０との通信のために、当該チャネルのうち、少なくとも１つのチャネルに対する占有を許容することができる。ワイファイ通信方式で通信するエッジセンサ端末１１０は、当該チャネルを介してゲートウェイ端末１１０にデータを送信することができる。

仮りに、互いに異なる通信グループ間のチャネル重なりが存在する場合であれば、通信連結部４３０は、各グループに対して互いに異なるチャネルを各々割り当てることにより、各グループに対する通信連結を並列的に提供することができる。これにより、ゲートウェイ端末１３０は、様々なエッジセンサ端末１１０間のチャネル干渉を最小化し、データ送受信を効率的に処理することができる。

一実施形態において、通信連結部４３０は、重なりチャネルに連関した無線通信方式の各々と連関したグループのサイズ、グループ別平均データ量と平均送信周期によって無線通信方式の各々に対する選択的連結の優先順位及び連結時間を動的に決定することができる。ゲートウェイ端末１３０が設けられる空間の構造、用途、及び特性などによって連結可能なエッジセンサ端末１１０の種類と個数などが変わることができる。

これにより、ゲートウェイ端末１３０は、通信連結部４３０を介して重なりチャネルに関するチャネル占有を管理する過程で各グループのサイズ（すなわち、グループに属したエッジセンサ端末の個数）、グループ別平均データ量と平均送信周期によって無線通信方式等の優先順位を動的に決定することができ、優先順位によって各無線通信方式を順次許容することができる。ここで、グループ別平均データ量は、各グループに属したエッジセンサ端末１１０のデータ送信量の平均に該当することができる。

また、通信連結部４３０は、グループ別平均データ量と平均送信周期を考慮して、各無線通信方式に対する連結時間を制限的に許容することができる。すなわち、通信連結部４３０は、優先順位によって無線通信方式を連結し、制限された連結時間が経過すれば、次の順位の無線通信方式を連結する方式で無線通信方式間の干渉を最小化できる。

サーバ送信部４５０は、受信された生活信号をクラウドサーバ１５０に送信することができる。ゲートウェイ端末１３０は、イーサネット（Ｅｔｈｅｒｎｅｔ）を介してクラウドサーバ１５０と連結されることができ、サーバ送信部４５０は、イーサネット通信方式によって生活信号をクラウドサーバ１５０に送信することができる。一実施形態において、サーバ送信部４５０は、無線通信方式でクラウドサーバ１５０に生活信号を送信でき、この場合、生活信号を暗号化して送信することができる。

制御部４７０は、ゲートウェイ端末１３０の全体的な動作を制御し、生活信号受信部４１０、通信連結部４３０、及びサーバ送信部４５０の間の制御フローまたはデータフローを管理できる。

図５は、図１のクラウドサーバのシステム構成を説明する図である。

図５に示すように、クラウドサーバ１５０は、プロセッサ５１０、メモリ５３０、ユーザ入出力部５５０、及びネットワーク入出力部５７０を備えて実現されることができる。

プロセッサ５１０は、クラウドサーバ１５０が動作する過程における各ステップを処理するプロシージャを実行でき、その過程全般で読み出されるか、作成されるメモリ５３０を管理でき、メモリ５３０にある揮発性メモリと不揮発性メモリとの間の同期化時間をスケジュールすることができる。プロセッサ５１０は、クラウドサーバ１５０の動作全般を制御でき、メモリ５３０、ユーザ入出力部５５０、及びネットワーク入出力部５７０と電気的に連結されて、これらの間のデータフローを制御できる。プロセッサ５１０は、クラウドサーバ１５０のＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）で実現されることができる。

メモリ５３０は、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）またはＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）のような不揮発性メモリで実現されて、クラウドサーバ１５０に必要なデータ全般を格納するのに使用される補助記憶装置を含むことができ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）のような揮発性メモリで実現された主記憶装置を含むことができる。

ユーザ入出力部５５０は、ユーザ入力を受信するための環境及びユーザに特定情報を出力するための環境を含むことができる。例えば、ユーザ入出力部５５０は、タッチパッド、タッチスクリーン、画像キーボード、またはポインティング装置のようなアダプタを備える入力装置及びモニタまたはタッチスクリーンのようなアダプタを備える出力装置を含むことができる。一実施形態において、ユーザ入出力部５５０は、遠隔接続を介して接続されるコンピューティング装置に該当することができ、クラウドサーバ１５０とサーバ－クライアント関係を形成できる。

ネットワーク入出力部５７０は、ネットワークを介して外部装置またはシステムと連結するための環境を含み、例えば、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＭＡＮ（Ｍｅｔｒｏｐｏｌｉｔａｎ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、ＷＡＮ（Ｗｉｄｅ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）、及びＶＡＮ（Ｖａｌｕｅ Ａｄｄｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ）などの通信のためのアダプタを備えることができる。

本発明に係るクラウドサーバ１５０は、ゲートウェイ端末１３０から受信された生活信号を分析して特定空間に対するモニタリングを行いつつ、異常状況の発生を検出することができる。

一実施形態において、クラウドサーバ１５０は、異常状況の発生が検出された場合、予め設定された管理者または保護者に当該異常状況に関する報知を提供することができる。また、クラウドサーバ１５０は、ゲートウェイ端末１３０に当該異常状況の伝達及び措置に関する制御信号を提供でき、ゲートウェイ端末１３０は、制御信号に応じてエッジセンサ端末１１０を介して特定情報を提供するか、または関連内容を速かに伝達することができる。

例えば、クラウドサーバ１５０は、予め指定された管理者または保護者に緊急文字メッセージを発送して状況を伝達することができ、ゲートウェイ端末１３０に制御信号を送信することにより、ゲートウェイ端末１３０と連結されたＡＩスピーカをして当該場所に存在する他の人々との通話を試みるようにすることができる。また、ゲートウェイ端末１３０は、火災感知器の火災センサが感知されるか、または動作する場合、制御信号に応じてガス遮断器の動作を制御して２次事故を予防できる。ゲートウェイ端末１３０は、火災センサの感知または動作の際、制御信号に応じて出入り口感知器と連動するドアロックの解除機能を制御して緊急待避状況を支援できる。

一実施形態において、クラウドサーバ１５０は、予測モデルとして隠れマルコフモデル（ＨＭＭ）を使用でき、生活信号パターンに、生活信号に含まれた少なくとも１つの生体信号と少なくとも１つの環境信号との間の組み合わせパターンを追加して予測モデルを構築できる。このとき、組み合わせパターンは、独立した隠れ層（Ｈｉｄｄｅｎ Ｌａｙｅｒ）に対応して隠れマルコフモデルに追加されることができる。

ここで、隠れマルコフモデル（ＨＭＭ、Ｈｉｄｄｅｎ Ｍａｒｋｏｖ Ｍｏｄｅｌ）は、マルコフチェーン（Ｍａｒｋｏｖ ｃｈａｉｎ）を前提としたモデルに該当することができ、マルコフチェーン（Ｍａｒｋｏｖ ｃｈａｉｎ）は、マルコフ性（Ｍａｒｋｏｖ Ｐｒｏｐｅｒｔｙ）を有した離散確率過程（ｄｉｓｃｒｅｔｅ－ｔｉｍｅ ｓｔｏｃｈａｓｔｉｃ ｐｒｏｃｅｓｓ）に該当することができる。

クラウドサーバ１５０は、生活信号パターンに関する学習データを隠れマルコフモデルに適用して予測モデルとして構築することができる。このとき、生活信号パターンの中にはユーザとオブジェクトとの間の相互作用によるパターンを含むことができる。この場合、当該パータンは、生体センサを介してユーザから収集された生体信号とＩｏＴセンサを介してオブジェクトから収集された環境信号との間の組み合わせで生成されることができる。例えば、生活信号パターンには、熱画像感知器を介して収集されたユーザの体温に関する生体信号と活動感知器を介して収集された動きに関する環境信号との組み合わせによって生成されたパターンなどが含まれ得る。

結果的に、隠れマルコフモデルは、ユーザとオブジェクトとの間の相互作用過程で発生する生体信号と環境信号との間の組み合わせに関する様々なパターンを学習データとして含んで構築されることができる。一方、隠れマルコフモデルは、複数の隠れ層（Ｈｉｄｄｅｎ Ｌａｙｅｒ）を含んで構築されることができ、生体信号と環境信号との各々に対応する独立した隠れ層を備えることができる。隠れマルコフモデルは、生体信号と環境信号との間の相互作用を反映して、対応する隠れ層が順次連結されるか、相互交差して連結されるように実現されることができる。また、隠れマルコフモデルは、生体信号と環境信号との間の組み合わせに対応する独立した隠れ層を備えて構築されることもできる。

他の例として、クラウドサーバ１５０は、生体信号と環境信号とに各々対応する隠れマルコフモデルを構築し、これらの間の相互作用により、各隠れマルコフモデル間の連結を介して統合された隠れマルコフモデル（すなわち、連結された隠れマルコフモデル、ｃｏｕｐｌｅｄ ＨＭＭ）を構築できる。このとき、隠れマルコフモデル間の連結は、特定隠れ層の間の連結を介して実現されることができる。

図６は、本発明に係るゲートウェイ基盤の状況モニタリング方法を説明する順序図である。

図６に示すように、状況モニタリングシステム１００は、特定空間に設けられた複数のエッジセンサ端末１１０から生活信号を収集できる（ステップＳ６３０）。すなわち、複数のエッジセンサ端末１１０の各々は、独立的に生活信号を測定できる（ステップＳ６１０）。ゲートウェイ端末１３０は、複数のエッジセンサ端末１１０と連結されて、無線通信を介して生活信号を受信することができ、クラウドサーバ１５０に送信することができる。

その後、状況モニタリングシステム１００は、クラウドサーバ１５０を介して生活信号を分析し、特定空間に対するモニタリングを行うことができる。このとき、クラウドサーバ１５０は、生活信号に対する分析結果を参照して異常状況の発生を検出できる（ステップＳ６５０）。

クラウドサーバ１５０は、異常状況の発生が検出された場合、速かに状況を伝達し、状況措置のための動作を行うことができる（ステップＳ６７０）。例えば、クラウドサーバ１５０は、予め設定された管理者または保護者に当該異常状況に関する報知を文字メッセージ形態で送信することができ、予め設定された構造機関や管制センタなどの外部システムに状況を伝達して、異常状況による措置が速かに進まれるように支援することができる。

本発明に係る状況モニタリングシステム１００は、センサ、ゲートウェイ、及びクラウドに繋がる統合モニタリング体系を構築して、多角的に異常状況発生をモニタリングすることができ、クラウド、ゲートウェイ、及びセンサに繋がる状況伝達及び制御体系を介して速やかな状況措置と２次事故予防を達成できる。

上記では、本発明の望ましい実施形態を参照して説明したが、当該技術分野の熟練した当業者は、下記の特許請求の範囲に記載された本発明の思想及び領域から逸脱しない範囲内で本発明を様々に修正及び変更させ得ることが理解できるであろう。

１００ 状況モニタリングシステム
１１０ エッジセンサ端末
１３０ ゲートウェイ端末
１５０ クラウドサーバ
２１０ ワイファイ通信グループ
２３０ ブルートゥース通信グループ
２５０ ジグビー通信グループ
３１０ センサモジュール
３３０ 通信モジュール
３５０ 動作モジュール
３７０ 制御モジュール
４１０ 生活信号受信部
４３０ 通信連結部
４５０ サーバ送信部
４７０ 制御部
５１０ プロセッサ
５３０ メモリ
５５０ ユーザ入出力部
５７０ ネットワーク入出力部

Claims (5)

1. 各々が特定空間に設けられ、少なくとも１つの無線通信方式によって連結され、モニタリング情報として前記特定空間で発生する生活信号を収集する複数のエッジセンサ端末と、
   前記複数のエッジセンサ端末と前記少なくとも１つの無線通信方式によって選択的に連結され、前記生活信号を受信してクラウドサーバに送信するゲートウェイ端末と、
   前記ゲートウェイ端末から受信された前記生活信号を分析して前記特定空間に対するモニタリングを行いつつ、異常状況の発生を検出するクラウドサーバと、
   を備え、
   前記異常状況の発生は、予め構築された予測モデル（前記予測モデルは、前記生活信号を前記エッジセンサ端末別に分類して生成された生活信号パターンを学習して構築される）を介して確率的に予測され、
   前記複数のエッジセンサ端末は、
   火災感知器、ガス遮断器、熱画像感知器、出入り口感知器、活動感知器、生体信号感知器、緊急呼出機、及びＡＩスピーカを備え、
   前記少なくとも１つの無線通信方式としてワイファイ（登録商標）（Ｗｉ－Ｆｉ：登録商標）、ブルートゥース（登録商標）（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：登録商標）、及びジグビー（登録商標）（ＺｉｇＢｅｅ：登録商標）を各々使用し、当該無線通信方式によってグループ化されることを特徴とするゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステム。
2. 前記ゲートウェイ端末は、
   前記グループ化によるグループ別に前記少なくとも１つの無線通信方式に対する通信占有を独立的に許容し、
   前記グループ間のチャネル重なりが存在する場合、当該重なりチャネルに連関した無線通信方式を選択的に連結することを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステム。
3. 前記ゲートウェイ端末は、
   前記当該重なりチャネルに連関した当該無線通信方式の各々と連関したグループのサイズ、グループ別平均データ量と平均送信周期によって、前記当該無線通信方式の各々に対する選択的連結の優先順位及び連結時間を動的に決定することを特徴とする請求項２に記載のゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステム。
4. 前記クラウドサーバは、
   前記異常状況の発生が検出された場合、予め設定された管理者または保護者に当該異常状況に関する報知を提供し、
   前記ゲートウェイ端末に前記当該異常状況の伝達及び措置に関する制御信号を提供することを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステム。
5. 前記クラウドサーバは、
   前記予測モデルとして隠れマルコフモデル（ＨＭＭ）を使用し、
   前記生活信号パターンに、前記生活信号に含まれた少なくとも１つの生体信号と少なくとも１つの環境信号との組み合わせパターンを追加して前記予測モデルを構築し、
   前記組み合わせパターンは、独立した隠れ層（Ｈｉｄｄｅｎ Ｌａｙｅｒ）に対応して前記隠れマルコフモデルに追加されることを特徴とする請求項１に記載のゲートウェイ基盤の状況モニタリングシステム。
   

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