KR100791365B1 - Acquiring method of shortest path of emergency evacuation system - Google Patents

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Abstract

A method for producing the shortest safe path between two nodes in a home network system is provided to produce the shortest escape path efficiently by applying the concept of a node weight to an existing Dijkstra algorithm and easily modifying the whole network structure. A server expresses a home network system as nodes and edges(S21). Then the server appoints an NW(Node Weight) and an EW(Edge Weight) respectively to each node and edge(S22). If an emergency is detected from the information collected through sensor nodes(S23), the server updates the node weight of a specific node, where the emergency has been generated, to infinity(S24). Then the server applies a Dijkstra algorithm and produces the shortest path to an exit from the present location of a user(S25).

Description

홈 네트워크 시스템에서 두 노드 사이의 안전한 최단 경로 산출방법 {acquiring method of shortest path of emergency evacuation system}{Acquiring method of shortest path of emergency evacuation system}

도 1은 일반적인 홈 네트워크 시스템의 구성도,1 is a configuration diagram of a typical home network system;

도 2는 서버가 안전한 최단 경로를 산출하는 방법을 도시한 동작 흐름도,2 is an operation flowchart showing how the server calculates the safest shortest path;

도 3 내지 도 5는 이 발명이 적용되는 홈 네트워크 시스템의 일 예시도이다.3 to 5 are exemplary diagrams of a home network system to which the present invention is applied.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명 >     <Brief description of symbols for the main parts of the drawings>

11, 12, 13 : 센서노드 21 : 서버11, 12, 13: sensor node 21: server

31, 32, 33 : 어플라이언스31, 32, 33: Appliance

이 발명은 홈 네트워크 시스템의 대피 경로 산출방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘을 변경하여 홈 네트워크 시스템에서 비상 상황 발생시 사용자의 현재 위치와 출구 사이의 안전한 최단 대피 경로를 산출하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for calculating an evacuation route of a home network system, and more particularly, to modify a Dijkstra algorithm to calculate a safe shortest evacuation route between a user's current location and an exit when an emergency occurs in a home network system. It is about a method.

홈 네트워크는 주변의 온도, 습도, 조도, 사용자 위치 정보 등의 정보를 수집, 전송하는 센서 노드와, 수집된 정보를 이용하여 홈 네트워크 시스템을 제어하는 서버와, 이 서버에서 내려진 명령에 의해 사용자에게 서비스를 제공하는 통신 기능이 추가된 가전 제품 등의 어플라이언스(appliance)들로 이루어진다. The home network includes a sensor node that collects and transmits information such as temperature, humidity, illumination, and user location information, a server that controls the home network system using the collected information, and a command issued from the server. It consists of appliances such as home appliances with added communication functions to provide services.

홈 네트워크 시스템이 구축된 주거 공간에서, 이 홈 네트워크 시스템은 화재 등의 비상 상황이 발생하면 신속하게 화재 경보를 하여 사용자에게 화재 발생 사실 및 지점을 알리고, 사용자가 안전한 출구로 신속하게 대피할 수 있도록 사용자의 현재 위치로부터 출구까지의 안전한 대피 경로를 산출하여 사용자에게 알려줘야 한다.In residential spaces with built-in home network systems, the home network system alerts you quickly and in the event of an emergency, such as a fire, to alert you to the point and point of a fire and allows you to evacuate to a safe exit. A safe evacuation route from the user's current location to the exit should be calculated and advised.

사용자의 현재 위치로부터 출구로의 최단 거리를 계산하는 알고리즘으로서, 다익스트라(Dijkstra) 알고리즘이 있다.As an algorithm for calculating the shortest distance from the user's current position to the exit, there is a Dijkstra algorithm.

일반적인 다익스트라 알고리즘은 각 노드 사이의 에지 웨이트(Edge Weight)를 정의하여 노드 사이의 거리를 정하고, 이를 이용하여 임의의 두 지점간 최단 경로를 산출하는 알고리즘이다.A general Dijkstra algorithm is an algorithm that defines edge weights between nodes to determine the distance between nodes, and calculates the shortest path between any two points using the edge weights.

이 다익스트라 알고리즘에서는 특정 노드에서 비상상황이 발생하면, 해당 특정 노드와 연결된 다른 모든 노드들의 에지 웨이트를 모두 갱신해야 하고, 갱신된 에지 웨이트로부터 특정 노드와 인접한 모든 다른 노드들과의 거리를 갱신해야만 한다. 이 때문에, 다익스트라 알고리즘을 적용한 홈 네트워크 시스템에서는, 화재 등과 같은 비상 상황 발생시 안전한 최단 대피 경로를 신속하게 찾지 못하는 문제점이 있다.In this Dijkstra algorithm, when an emergency occurs in a particular node, all edge weights of all other nodes connected to that particular node must be updated, and the distance from the updated edge weight to all other nodes adjacent to the particular node must be updated. do. For this reason, in the home network system to which the Dijkstra algorithm is applied, there is a problem in that a safe shortest evacuation route cannot be found quickly in case of an emergency such as a fire.

이 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다익스트라 알고리즘을 변경하여 화재 등과 같은 비상 상황 발생시 화재 발생 지점을 제외한 노드들만으로 안전한 최단 대피 경로를 신속하게 산출하는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and provides a method for quickly calculating the safest evacuation route only by nodes except the fire occurrence point in case of an emergency situation such as a fire by changing the Dijkstra algorithm. Its purpose is.

상술한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 홈 네트워크 시스템에서 두 노드 사이의 안전한 최단 경로 산출방법은,In the home network system according to the present invention for achieving the above object, a safe shortest path calculation method between two nodes,

상기 홈 네트워크 시스템을 구성하는 다수의 센서노드들과 임의의 두 센서노드들을 직접 연결하는 경로를 각각 노드 및 에지로 표현하는 제1단계와,A first step of expressing a plurality of sensor nodes constituting the home network system and a path connecting directly two arbitrary sensor nodes to nodes and edges, respectively;

상기 제1단계의 노드 및 에지에 각각 노드 웨이트와 에지 웨이트를 설정하는 제2단계와,A second step of setting node weights and edge weights at the nodes and edges of the first step, respectively;

임의의 한 노드에 비상상황이 발생하면, 상기 비상상황 발생 노드의 노드 웨이트를 무한대로 갱신하는 제3단계와,A third step of updating the node weight of the emergency occurrence node indefinitely if an emergency occurs in any one node;

상기 제3단계 후 현재 사용자의 위치로부터 출구까지의 경로에 포함된 노드들 및 에지들의 노드 웨이트 및 에지 웨이트를 모두 가산하여 최단 경로를 찾는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 한다.And after the third step, a fourth step of finding the shortest path by adding all node weights and edge weights of nodes and edges included in the path from the current user's location to the exit.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 이 발명의 한 실시예에 따른 홈 네트워크 시스템에서 두 노드 사이의 안전한 최단 경로 산출방법을 상세하게 설명한다.Hereinafter, a method for calculating a safe shortest path between two nodes in a home network system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

화재 등의 비상 상황시 인명 피해가 일어나는 가장 큰 원인은 연기로 인한 질식이며, 이는 신속한 화재 경보와 안전한 출구 안내를 통한 개선될 수 있다.Smoke is the main cause of personal injury in emergency situations such as fires, which can be improved through rapid fire alarms and safe exit guidance.

홈 네트워크가 구축된 주거 공간에서는 이와 같이 일각을 다투는 상황하에서 신속하게 경보를 발생하고, 안전한 출구로의 경로를 산출하여 이를 사용자에게 알려줄 수 있어야 한다.In a residential space where a home network is constructed, it is necessary to be able to promptly generate an alarm and to calculate a route to a safe exit under such a situation.

도 1은 일반적인 홈 네트워크 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a general home network system.

홈 네트워크 시스템은 다수의 센서노드(11, 12, 13)와, 서버(21)와, 다수의 어플라이언스(31, 32, 33)로 이루어진다.The home network system consists of a plurality of sensor nodes 11, 12, 13, a server 21, and a plurality of appliances 31, 32, 33.

각 센서노드(11, 12, 13)는 주변의 온도, 습도, 조도, 사용자명령, 사용자 위치 등의 정보를 수집하여 서버(21)에게 전송한다. 이 발명의 센서노드(11, 12, 13)에는 고휘도 LED를 포함하여, 서버(21)의 제어를 받아 점등되어 사용자가 출구로의 탈출 경로를 인지할 수 있도록 한다. 서버(21)는 각 센서노드(11, 12, 13)에서 수집된 정보에 의해 시스템을 제어한다. 어플라이언스(31, 32, 33)는 서버(21)의 제어를 받아 사용자에게 각종 서비스를 제공하는 가전제품이다.Each sensor node 11, 12, 13 collects information such as temperature, humidity, illuminance, user command, user location, and the like, and transmits the information to the server 21. The sensor nodes 11, 12, and 13 of the present invention include high brightness LEDs, and are turned on under the control of the server 21 so that the user can recognize the escape route to the exit. The server 21 controls the system by the information collected at each sensor node (11, 12, 13). The appliances 31, 32, and 33 are home appliances that provide various services to a user under the control of the server 21.

서버(21)는 홈 네트워크 시스템을 노드와 에지로 표현하여 저장해 놓고 있다가, 센서노드(11, 12, 13)로부터 수집된 정보로부터 특정 노드에서의 비상상황이 포착되면, 사용자의 현재 위치로부터 출구까지의 안전한 최단 경로를 산출하여 사용자를 탈출 경로로 안내한다.The server 21 stores and expresses the home network system in terms of nodes and edges. When the emergency situation at a particular node is detected from the information collected from the sensor nodes 11, 12, and 13, the server 21 exits from the current location of the user. Calculate the safest shortest path to and direct the user to the escape route.

서버가 안전한 최단 경로를 산출하는 방법을 도 2의 동작 흐름도 및 도 3 내 지 도 5의 예시도를 참조하여 설명한다. A method for calculating a safe shortest path by the server will be described with reference to the operation flowchart of FIG. 2 and the exemplary diagrams of FIGS. 3 to 5.

먼저, 서버는 홈 네트워크 시스템을 노드 및 에지로 표현한다(S21). 여기서, 노드는 각 센서노드가 위치한 지점이고 에지는 두 노드 사이의 직접 이동 경로를 표현한 것이다. 도 3에는 7개의 노드(A, B, C, D, E, F, G)와 11개의 에지로 이루어진 홈 네트워크 시스템의 일 예가 도시되어 있다.First, the server represents the home network system as a node and an edge (S21). Here, the node is the point where each sensor node is located and the edge represents the direct movement path between the two nodes. 3 shows an example of a home network system consisting of seven nodes (A, B, C, D, E, F, G) and eleven edges.

서버는 각 노드 및 에지에 노드 웨이트(Node Weight:NW)와 에지 웨이트(Edge Weight:EW)를 설정한다(S22). 직접 이동 경로가 없는 두 노드들은 에지 웨이트가 무한대인 것으로 간주할 수 있다. 일반적인 다익스트라 알고리즘에서는 노드에 노드 웨이트를 부여하지 않고, 노드간의 거리를 에지 웨이트로 표현하였다. 그러나, 이 발명에서는 각 에지에 에지 웨이트를 부여하고, 각 노드에 노드 웨이트를 부여한다. 이와 같이 에지 웨이트와 노드 웨이트가 모두 부여된 상황에서, 임의의 두 노드 사이를 연결하는 임의의 경로의 거리는 해당 경로의 모든 에지 웨이트와 노드 웨이트의 합으로 구한다.The server sets a node weight NW and an edge weight EW at each node and edge (S22). Two nodes without a direct movement path may consider the edge weight to be infinite. In the general Dijkstra algorithm, the node-to-node distance is expressed as an edge weight without giving a node weight. However, in the present invention, edge weights are assigned to each edge and node weights are assigned to each node. In this situation where both edge weights and node weights are given, the distance of any path connecting between any two nodes is obtained by the sum of all edge weights and node weights of the corresponding path.

서버가 센서노드를 통해 수집한 정보로부터 비상상황이 포착되면(S23), 도 4에 도시된 바와 같이 비상상황이 발생한 노드(노드 F)의 노드 웨이트를 무한대(INF)로 갱신한다(S24).When an emergency situation is captured from the information collected by the server through the sensor node (S23), as shown in FIG. 4, the node weight of the node (node F) where the emergency situation occurs is updated to infinity (INF) (S24).

그리고, 다익스트라 알고리즘을 적용하여 사용자의 현재 위치에서 출구까지의 최단 경로를 산출한다(S25). 단계 S24와 같이 비상상황이 발생한 노드(노드 F)의 노드 웨이트가 무한대(INF)로 갱신되면, 비상상황 발생 노드를 지나는 모든 경로의 거리가 무한대가 되기 때문에, 도 5에 도시된 바와 같이 단계 S25에서 최단 대피 경로를 산출할 때 비상상황 발생 노드(노드 F)를 거치는 모든 경로를 제외시킬 수 있게 된다.The shortest path from the current location of the user to the exit is calculated by applying the Dijkstra algorithm (S25). When the node weight of the node (node F) in which an emergency situation occurs as in step S24 is updated to infinity (INF), since the distances of all the paths passing through the emergency occurrence node become infinity, step S25 as shown in FIG. When calculating the shortest evacuation path, we can exclude all paths through the emergency node (node F).

이렇게 사용자의 현재 위치에서 출구까지의 최단 대피 경로가 산출되면 산출된 경로의 노드들에 포함된 고휘도 LED를 점등하여(S26), 사용자가 안전한 최단 대피 경로를 통해 신속하게 대피할 수 있도록 한다.When the shortest evacuation path from the user's current location to the exit is calculated, the high brightness LED included in the nodes of the calculated path is turned on (S26), so that the user can quickly evacuate through the safest evacuation path.

비상상황이 포착되지 않은 정상상황(S23)에서, 사용자로부터 현재 위치로부터 임의의 지점까지의 최단 경로 안내가 요청되면(S27), 서버는 다익스트라 알고리즘을 적용하여 사용자의 현재 위치에서 출구까지의 최단 경로를 산출하고(S28), 산출된 경로의 노드들에 포함된 고휘도 LED를 점등하여(S29), 사용자가 원하는 지점으로 이동할 수 있도록 한다.In the normal situation (S23) where the emergency situation is not captured, when the shortest route guidance is requested from the current position to the arbitrary point from the user (S27), the server applies the Dijkstra algorithm to the shortest from the current position of the user to the exit. The path is calculated (S28), the high brightness LED included in the nodes of the calculated path is turned on (S29), so that the user can move to a desired point.

이상에서 이 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 이 발명의 가장 양호한 일 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 이 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자이면 누구나 이 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the technical spirit of the present invention has been described above with the accompanying drawings, it is intended to exemplarily describe the best embodiment of the present invention, but not to limit the present invention. In addition, it is obvious that any person skilled in the art may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.

이상과 같이 이 발명에 따르면 종래의 다익스트라 알고리즘에 노드 웨이트 개념을 도입하여 전체 네트워크 구조를 쉽게 변경할 수 있도록 함으로써, 효율적으로 최단 대피 경로를 산출할 수 있는 잇점이 있다. 이러한 다익스트라 알고리즘을 홈 네트워크 시스템에 적용하면 화재와 같은 비상상황 하에서 사용자의 안전을 지킬 수 있으며, 별도의 장비 없이도 사용자에게 안전한 대피 경로를 알릴 수 있는 잇점이 있다.As described above, according to the present invention, the node weight concept is introduced into the conventional Dijkstra algorithm so that the entire network structure can be easily changed, and thus the shortest evacuation path can be efficiently calculated. Application of these Dijkstra algorithms to home network systems can protect users in emergency situations such as fires, and can provide users with a safe evacuation route without any additional equipment.

Claims (2)

다수의 센서노드들을 포함한 홈 네트워크 시스템에서, 서버가 두 노드 사이의 안전한 최단 경로를 산출하는 방법에 있어서,In a home network system including a plurality of sensor nodes, a method for a server to calculate a safe shortest path between two nodes, 상기 홈 네트워크 시스템을 구성하는 다수의 센서노드들과 임의의 두 센서노드들을 직접 연결하는 경로를 각각 노드 및 에지로 표현하는 제1단계와,A first step of expressing a plurality of sensor nodes constituting the home network system and a path connecting directly two arbitrary sensor nodes to nodes and edges, respectively; 상기 제1단계의 노드 및 에지에 각각 노드 웨이트와 에지 웨이트를 설정하는 제2단계와,A second step of setting node weights and edge weights at the nodes and edges of the first step, respectively; 임의의 한 노드에 비상상황이 발생하면, 상기 비상상황 발생 노드의 노드 웨이트를 무한대로 갱신하는 제3단계와,A third step of updating the node weight of the emergency occurrence node indefinitely if an emergency occurs in any one node; 상기 제3단계 후 현재 사용자의 위치로부터 출구까지의 경로에 포함된 노드들 및 에지들의 노드 웨이트 및 에지 웨이트를 모두 가산하여 최단 경로를 찾는 제4단계를 포함한 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템에서 두 노드 사이의 안전한 최단 경로 산출방법.And a fourth step of finding the shortest path by adding both node weights and edge weights of nodes and edges included in the path from the current user's location to the exit after the third step. The safest shortest path between methods. 제 1 항에 있어서, 상기 제4단계에서 찾아진 최단 경로를 구성하는 센서노드들을 제어하여 점등되도록 하는 제5단계를 더 포함한 것을 특징으로 하는 홈 네트워크 시스템에서 두 노드 사이의 안전한 최단 경로 산출방법.The method of claim 1, further comprising a fifth step of turning on by controlling the sensor nodes forming the shortest path found in the fourth step.
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