KR100792014B1 - Ｕｓｎ 기반 상황 실시간 감시 시스템 - Google Patents

Ｕｓｎ 기반 상황 실시간 감시 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지그비(ZigBee), RFID 등 다양한 센서 네트웍 요소 기술을 이용하여 구축된 USN(Ubiquitous Sensor Network)을 기반으로 하는 화재/방재, 방범 등 실시간 감시 및 경보 체계가 요구되는 응용분야에서 USN 특성을 반영하여 설계된 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템에 관한 것으로, 종래의 실시간 감시 시스템의 비가공 센서 데이터 수집, 감시 서버에 의한 상황 판단, 감시 서버에 의한 경보 생성 및 감시 서버에 의한 조치 체계에 있어서 감시노드, 서버노드, 경보노드 간에 동기화된 이중화 전송 구조로 인한 네트웍 시스템의 비효율성, 고비용성 및 동시 다발 긴급 상황 발생시 감시 네트웍 마비 현상 등을 획기적으로 개선하기 위하여 멀티 센서 기반의 센서노드를 구성하여 센서노드 자체에서 데이터 수집, 상황 판단, 경보 발생 및 조치가 이루어지도록 한다.
USN, 센서 네트웍, 감시, 경보, 화재, 방범

Description

ＵＳＮ 기반 상황 실시간 감시 시스템 {Circumstances Realtime Monitoring System Based on USN}
도 1은 본 발명에 따른 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템의 전체적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 따른 상황인지 센서노드의 구성도이다.
도 3은 도 1의 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템에서, 경보 레벨이 정해진 수준(X) 보다 작을 때 동작 순서도이다.
도 4는 도 1의 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템에서, 경보 레벨이 정해진 수준(X) 보다 클 때 동작 순서도이다.
도 5는 도 1의 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템에서, 각종 경보 발생시 상황 판단을 위한 경보 Byte 구성 포맷의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 화재/방재 상황 탐지를 위해 온도, 연기, 습도, 불꽃 센서가 조합된 화재/방재 감시노드에서, 화재/방재 종류별 차별화된 경보 생산을 수행하는 동작 순서도이다.
도 7은 도 6에서 화재/방재를 탐지하기 위해 사용되는 감시노드의 경보 테이블을 도시하는 도면이다.
도 8은 방범 상황 탐지를 위해 접촉 센서, 동체 감지 센서, 조도 센서, IR 센서가 조합된 방범 감시노드에서, 방범 상황별 차별화된 경보 생산을 수행하는 동작 순서도이다.
도 9는 도 8에서 방범 상황 탐지를 위해 사용되는 감시노드의 경보 테이블을 도시하는 도면이다.
도 10 및 도 11은 지역 경보노드(고정형, 이동형)의 경보 레벨에 따른 차별화된 조치를 수행하는 동작 순서도이다.
도 12는 전역 경보노드의 경보 레벨에 따른 차별화된 조치를 수행하는 동작 순서도이다.
도 13은 화재/방재 감시노드와 지역 경보노드가 통합된 노드에서, 화재/방재 감시와 경보가 수행하는 동작 순서도이다.
도 14는 방범 감시노드와 지역 경보노드가 통합된 노드에서, 방범 감시와 경보가 수행하는 동작 순서도이다.
도 15 및 도 16은 전역감시 서버노드의 개략적인 하드웨어 블록도이다.
도 17은 전역감시 서버노드에서, 화재 감시노드 경보의 종류 및 인접성 등에 따른 차별화된 전역 경보 생산을 수행하는 동작 순서도이다.
도 18은 영상 감시노드에서, 관심 지역 자동 포커싱을 수행하기 위한 동작 순서도이다.
본 발명은 실시간 감시 시스템 체계에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지그비(ZigBee), RFID 등 다양한 센서 네트웍 요소 기술을 이용하여 구축된 USN(Ubiquitous Sensor Network)을 기반으로 하는 화재/방재, 방범 등 실시간 감시 및 경보 체계가 요구되는 응용분야에서 USN 특성을 반영하여 설계된 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템에 관한 것이다.
종래의 유무선 실시간 감시 시스템에서는 상황 데이터(온도, 연기, 습도, 불꽃 발생 여부 등)를 서버가 감시노드들로부터 수집하여 상태를 분석하고, 분석된 결과로부터 적절한 정보 수준을 판단하여 경보를 해당 노드에게 보내는 서버 중심의 양방향 이중화된 감시 체계이다.
그러나, 이러한 서버 중심의 양방향 감시 체계는 감시 네트웍 망에서의 과도한 통신량을 야기하여 쉽게 통신 병목 현상이 발생할 수 있다. 또한, 만약 많은 노드에서 동시에 비가공 센서 데이터가 전송될 시 네트웍 망이 쉽게 마비될 가능성도 존재한다. 더욱이, 주기적 또는 비주기적 비가공 데이터 전송을 위하여 과도한 전력 소모, 통신량 과다로 인한 대역폭 증대는 불필요한 감시 시스템 구축비용 증대를 초래하게 되며, 따라서 고난도/고비용의 설계가 요구되고 있는 실정이다. 그밖에, 서버에 집중된 정보 처리 체계로 인해 서버에 이상발생시 전체 감시 네트웍이 마비되는 위험성을 가지고 있다.
한편, USN은 수많은 노드가 협동하여 동작하는 네트웍이며, 특정 노드가 전체 네트웍 성능에 미치는 영향은 최소화해야 하는 특성이 있다. 하지만, 종래의 서버 중심의 감시 네트웍은 서버노드의 불안정성이 전체 네트웍에 지대한 영향을 미 침으로 인해 USN 특성을 반영하기 곤란하였으며, USN 기반의 응용분야 구현도 용이하지 못한 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 감시 서버 중심의 이중화된 실시간 감시 네트웍 구축 기술의 비효율성을 극복하기 위하여 멀티센서 기반의 방재/화재 감시와 방범 감시를 위한 USN 단말 노드를 기반으로 운영되는 USN 기반 상황 실시간 감시 및 인지를 위한 USN 네트웍 구축 방안을 제공하는 것이다.
상세하게는, 본 발명은 종래의 실시간 감시 시스템의 비가공 센서 데이터 수집, 감시 서버에 의한 상황 판단, 감시 서버에 의한 경보 생성 및 감시 서버에 의한 조치 체계에 있어서 감시노드, 서버노드, 경보노드 간에 동기화된 이중화 전송 구조로 인한 네트웍 시스템의 비효율성, 고비용성 및 동시 다발 긴급 상황 발생시 감시 네트웍 마비 현상 등을 획기적으로 개선하기 위하여 멀티 센서 기반의 센서노드를 구성하여 센서노드 자체에서 데이터 수집, 상황 판단, 경보 발생 및 조치가 이루어지도록 한다.
본 발명의 기술적인 핵심내용은 종래 기술의 한계인 감시서버 중심의 의사 결정구조를 USN 노드 중심의 의사결정 구조로 바꾸고, USN 노드가 의사 결정 결과인 경보 Byte를 업무적인 관련이 있는 USN 상의 노드들에게 포인트-투-포인트(point-to-point) 혹은 브로드케스트(Broadcast) 형식으로 전송하여 각 해당 노 드가 경보 Byte의 의미를 해독하여 적절한 조치를 취할 수 있도록 단방향 감시 네트웍 구조를 설계하고 구현한 것이다.
이를 위해 본 발명에서는 우선 화재/방재 상황을 자체적으로 인지할 수 있는 하드웨어/소프트웨어를 내장한 화재/방재 감시 USN 노드와, 방범 상황을 자체적으로 인지할 수 있는 방범 감시 USN 노드를 제안한다. 이 두 가지 노드는 자체에 다양한 센서 및 액추에이터, 인터페이스 회로, CPU, 메모리, RF 송수신 모듈들이 내장형 컴퓨터 형태로 묶여 있으며, 이러한 하드웨어를 직접 조작하여 온도, 연기, 습도, 불꽃, 동체 감시 여부 등을 자체 판단할 수 있는 소프트웨어가 탑재되어 동작한다.
이러한 노드들은 자체 판단한 상황인지 결과를 조합하여 경보 Byte를 만들고 이 경보 Byte를 USN 망 내에 협동 작업을 하는 노드들에게 단방향 송신을 함으로써 USN 내의 통신량을 최소화하고, 감시 서버가 고장으로 인해 미동작시에도 감시 네트웍은 기본 기능을 충실히 수행할 수 있도록 구현하고 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템의 전체적인 구성도로서, 지역 감시노드가 되는 상황인지 센서노드(90)와, 중계노드(20...20n)와, 전역감시 서버노드(30)를 포함하고 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 상황인지 센서노드(90)를 구성하는 각각의 센서노드들(10, 12, 40, 50, 60)은 자체 판단한 상황인지 결과를 조합하여 경보 Byte를 만들고, 이 경보 Byte를 USN 망 내에 협동 작업을 하는 노드들에게 단방향 송신할 수 있도록 상항 데이터를 인지하는 상황 데이터 인지부(92)와, 상기 인지된 상항 데이터에 적합한 경보 바이트 데이터를 자체 생성하고 해석하는 상황 판별부(94)와, 상기 생성된 경보 바이트 데이터를 관련 노드들에게 무선 전송하는 RF 신호 등의 무선통신 프로토콜부(96)를 포함하고 있다. 참고로, 무선통신 프로토콜부(96)는 네트워크 레이어(96a), Mac 레이어(96b), 802.14.4 물리적 레이어(96c) 등으로 구성된다.
구체적으로, 상황인지 센서노드(90)는 화재/방재 감시노드(10)와 방범 감시노드(12)로 구분되는 지역 감시노드, 지역 경보노드(40)와 전역경보노드(50)로 구분되는 경보노드, 및 영상 감시노드(60)로 구성된다.
화재/방재 감시노드(10)는 한정된 단위 공간(방, 가게, 사무실 등)에 설치되고, 화재 및 방재 응용분야를 위한 온도 센서, 연기 센서, 습도 센서 및 불꽃 센서를 내장하고 있으며, CPU 등 임베디드 컴퓨터 회로와 연결되어 동작하며, 화재의 종류(유류, 옷감, 목재, 전기합선, 가스 등) 및 상태에 따른 차별화된 경보를 발생시켜 지역 경보노드(40) 또는 전역감시 서버노드(30)로 전송해 준다.
방범 감시노드(12)는 접촉 센서, 동체 감지 센서, IR 센서, 조도 센서 등을 내장하고 있으며, 밤낮 구분, 침입자 여부, 도어 개폐 여부에 따른 차별화된 경보를 발생시켜 지역 경보노드(40) 또는 전역감시 서버노드(30)로 전송해주는 소프트웨어가 내장되어 있다.
지역 경보노드(40)는 이러한 지역감시노드들(10, 12)로부터 전송되는 경보 내용에 따라 해당지역에 제한적인 경보를 발생시키는데, 그 형태에 따라 고정형과 이동형(혹은 리모컨형)으로 나뉜다.
고정형 지역 경보노드(42)는 한정된 단위 공간 (방, 가게, 사무실 등)에 설치되고, 경보 LED, 부저 및 푸시 버튼 등이 내장되어 CPU 등 임베디드 컴퓨터 회로와 연결되어 동작하며, 지역 감시노드들(10, 12)로부터 전송된 경보 신호 레벨에 따라 적합한 경보 LED 표시, 부저음 발생, 푸시 버튼에 의한 화재/방재, 방범 상황 발생시 특정 지역에 특정 상황 발생을 표시하는 기능을 수행한다.
이동형 지역 경보노드(44)는 RF 회로 등 무선통신 USN 프로토콜이 내장된 USN 전용 리모컨 혹은 USN 프로토콜을 지원하거나 무선 이동 통신 기능을 가진 휴대 단말(휴대폰, PDA 등)이며, 화재/방재 감시노드(10)로부터 관심 지역(특정 방, 가게, 사무실 등)에 대한 상태 정보(온도, 습도, 연기)를 직접 수시로 전송 받을 수 있으며, 화재 상황 발생시 전역감시 서버노드(30)로부터 비상 대피 요령, 대피 장소 등에 대한 직접 지시를 수신할 수 있다.
또한, 이동형 지역 경보노드(44)는 위치인식 소프트웨어를 내장할 수 있는데, 화재 장소에서 고립되었을 시 위치인식 소프트웨어에 의해서 산출된 이동형 지역 경보노드 소지자의 정확한 위치 정보를 전역감시 서버노드(30)에 전송하여 적절한 구조가 이루어 질 수 있도록 하는 기능도 포함하고 있다.
전역감시 서버노드(30)는 USN 및 기간망(LAN, PSTN 등)과 연동되는 하드웨어 및 소프트웨어를 내장하고 있는 일반 컴퓨터로서, 상황 감시 정보를 위한 전역 데이터베이스, 사용자 인터페이스 및 SMS 메시지를 PSTN 혹은 인터넷 망으로 송수신 할 수 있는 기능을 수행한다.
전역감시 서버노드(30)는 USN에 설치된 다수의 감시노드들로부터 정기/비정기적으로 경보 신호를 포함하는 지역 상태 정보를 보고 받으며, 다수의 인접 지역에 공통적인 정보 상황(화재 징후 및 진행 상황)을 분석 판단하여 전역 경보노드(50) 및 휴대 단말(휴대폰, PDA 등)에 적절한 경보 상황을 전달할 수 있는 역할을 한다.
전역 경보노드(50)는 다수의 단위 공간(방, 가게, 사무실 등)이 공유하고 있는 전역 공간(복도, 거실, 로비 등)에 설치되는 RF 회로 등 무선통신 USN 프로토콜이 내장된 노드이며, 강력한 경종 및 비상 출입구 표시 유도등이 내장되어 CPU 등 임베디드 컴퓨터 회로와 연결되어 동작하며, 전역감시 서버로부터 전송된 경보 레벨에 따라 차별화된 경종 타종 및 비 위험 지역으로의 대비 유도 등의 처리를 할 수 있다.
영상 감시노드(60)는 화재/방재 감시노드(10) 또는 방범 감시노드(12)로부터 전송되는 경보 수준 및 해당 노드의 위치 정보를 이용하여 상황(침입자, 화재 등)이 발생한 지역에 카메라 방향을 조준하여 그 지역의 상황에 대한 실시간 영상을 취득한다.
본 발명에 따른 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템은 상황(화재/방재, 방범)에 따라 관련 노드들 간에 다음과 같은 연계 동작 체계를 유지하게 되는데, 크게 경보 레벨이 사용자가 미리 설정한 레벨(X)보다 작을 경우(도 3)와 클 경우(도 4) 로 나눌 수 있다.
센서노드(90)는 크게 주기 신호와 비주기 신호의 2가지 신호를 제공한다.
주기 신호는 일정한 시간마다 한번씩 보고 되는 내용으로써 감시노드에서 아무런 이상이 없다는 비경보 Byte를 보내게 되며, 비주기 신호는 화재, 침입자 발생등 긴급한 상황이 발생했을때 발생하는 신호로써 각 상황별 레벨을 도 7이나 도 9의 경보 Byte 테이블을 이용하여 판단후 판단된 경보 Byte를 각종 노드로 전달하게 된다.
도 3의 경보 레벨이 X보다 작을 때 동작 순서도를 살펴보면, 비주기 신호인 경보 Byte를 받은 전역감시 서버노드(30), 고정형 지역 경보노드(42), 이동형 지역 경보노드(44)는 경보 Byte의 레벨과 내용에 따라 적합한 동작을 하게 되며, 경보 레벨이 X보다 작기 때문에 전역 경보노드(50)는 경보를 발생시키지 않는다.
감시노드(10)는 각종 상황(화재, 침입자) 발생시 현재의 상황을 분석하여 판단한 후 경보 Byte를 생성하여 목적 노드로 전달한다.
전역감시 서버노드(30)는 경보 Byte의 내용을 분석한 뒤 경보 레벨과 경보 내용을 서버에 저장한 다음, 그 내용을 SMS 서비스를 이용하여 각종 모바일 단말(휴대폰, PDA)에 전달한다. 여기서, 휴대폰과 PDA같은 모바일 단말 노드도 이동형 지역 경보노드(44)에 해당되지만, SMS 서비스를 지원한다는 점에서 다른 이동형 지역 경보노드와 구분이 되며, 이러한 SMS 서비스로 인해 다른 이동형 지역 경보노드가 직접 감시노드로부터 데이터를 받는것과는 달리 전역감시 서버노드(30)를 거쳐 서 SMS 데이터를 받게 된다.
고정형 지역 경보노드(42)의 경우에는 경보 Byte를 수신하여 내용을 분석 후 내용에 따라 경보노드에 부착된 LED나 부저를 이용하여 현재의 경보상황을 사용자에게 알리게 된다.
이동형 지역 경보노드(44)의 경우에는 경보 Byte를 수신하여 내용을 분석 후 내용에 따라 LCD창이나 기타 전달 수단을 이용하여 현재의 상황을 사용자에게 알리게 된다.
한편, 주기 신호인 경보 Byte를 받은 전역감시 서버노드(30), 고정형 지역 경보노드(42), 이동형 지역 경보노드(44)는 현재 아무런 이상이 없음을 알게 되고, 이상이 없음을 사용자에게 알리게 된다.
감시노드(10)는 아무런 이상이 없으므로 일정한 주기에 한번씩 아무런 이상이 없음을 각종 목적 노드로 전달한다.
전역감시 서버노드(30)는 경보 Byte를 분석한 후 이상이 없음을 알게 되고 이상이 없음을 휴대폰, PDA등 모바일 단말노드에 전달하게 된다.
고정형 지역 경보노드(42), 이동형 지역 경보노드(44)는 경보 Byte를 수신하여 내용을 분석 후 이상이 없음을 알게 되고 이상이 없음을 표시하게 된다. 만약 LED나 부저가 작동되고 있는 상황이면 부저나 LED의 작동을 멈추게 된다.
도 4의 경보 레벨이 X보다 클 때 동작 순서도를 살펴보면, 비주기 신호인 경보 Byte를 받은 전역감시 서버노드(30), 지역 경보노드(40), 전역 경보노드(50)는 경보 Byte의 레벨과 내용에 따라 적합한 동작을 하게 된다. 경보 레벨이 X보다 크기 때문에 도 3에서와는 달리 전역 경보노드(50)도 작동을 하게 된다. 또한, 도 3에서와는 달리 모든 경보노드에 경보 Byte를 전달하여 구역 내에 있는 모든 지역 경보노드(40)와 전역 경보노드(50)가 작동하게 한다는 차이를 가진다.
감시노드(10)는 각종 상황(화재, 침입자)에 따라 상황을 판단 후 판단된 결과를 경보 Byte를 통하여 각종 목적 노드에 전달하게 되는데, 목적 노드가 구역내에 있는 모든 경보노드 및 전역감시 서버노드이므로 여러개의 감시노드가 동시에 경보 Byte를 보내게 되면 각종 비상 상황 발생시 경보 Byte 폭주현상이 일어나게 되므로 현재 경보 Byte를 보내고 있는 해당 노드를 제외한 나머지 감시노드들은 경보 Byte 송신을 중지하는 마스킹 데이터(Broadcast Masking)를 수신하게 된다.
전역감시 서버노드(30)는 도 3에서와 마찬가지로 경보 Byte의 내용을 분석한 뒤 경보 레벨과 경보 내용을 서버에 저장한 후 그 내용을 SMS 서비스를 이용하여 각종 모바일 단말 (휴대폰, PDA)에 전달하게 된다.
고정형 지역 경보노드(42)의 경우에는 경보 Byte를 수신하여 내용을 분석 후 내용에 따라 경보노드에 부착된 LED나 부저를 이용하여 현재의 경보상황을 사용자에게 알린다.
이동형 지역 경보노드(44)의 경우에는 경보 Byte를 수신하여 내용을 분석 후 내용에 따라 LCD창이나 기타 전달 수단을 이용하여 현재의 상황을 사용자에게 알린다.
전역 경보노드(50)의 경우에는 경보 Byte를 수신하여 내용을 분석 후 내용에 따라 경종을 작동시켜 사용자들이 빨리 대피할 수 있도록 돕는다. 지역 경보노드(40)와는 달리 전역 경보노드(50)는 복도, 로비등 사용자가 공통으로 사용하는 곳에 배치되어 있기 때문에 LED나 부저와는 달리 경종과 같은 강력한 경보음을 발생하게 된다.
한편, 주기 신호인 경보 Byte를 받은 전역감시 서버노드(30), 지역 경보노드(40), 전역 경보노드(50)는 현재 아무런 이상이 없음을 알게 되고, 이상이 없음을 사용자에게 알리게 된다.
감시노드(10)는 아무런 이상이 없으므로 일정한 주기에 한번씩 아무런 이상이 없음을 각종 목적 노드로 전달한다.
전역감시 서버노드(30)는 경보 Byte를 분석한 후 이상이 없음을 알게 되고 이상이 없음을 휴대폰, PDA등 모바일 단말노드에 전달하게 된다. 또한, 도 3에서와는 달리 경보 레벨이 정해진 수준(X)보다 큰 심각한 상황이므로 지역 경보노드(40)나 전역 경보노드(50) 자체에서 경보를 해지하는 것이 아니라 전역감시 서버노드(30)에서 상황이 종료되었음(화재진압, 침입자 검거 등)을 파악한 뒤 지역 경보노드(40) 및 전역 경보노드(50)에 경보 해제 명령을 보내어 경보를 해제하며, 감시노드(10)에 마스킹된 마스크를 해제한다.
지역 경보노드(40) 및 전역 경보노드(50)는 도 3에서와는 달리 전역감시 서버노드(30)에서 경보 해제명령이 올 때 까지 계속 경보를 발생시키며, 경보 해제 명령이 도착하면 경보를 해제한다.
다음은 본 발명에서 제안된 각종 감시노드, 경보노드, 서버노드 그리고 통신 체계 및 운영 방법에 대한 자세한 설명이다.
경보 Byte 및 경보 Byte 구성 포맷
본 발명에서는 각종 징후 및 상황 판단을 위하여 2byte 길이의 경보 Byte를 이용하며, 경보 Byte 의 구성 포맷은 도 5와 같다.
이 경보 Byte는 경보 레벨 필드, 감시 모드 필드, 경보 Byte 필드로 구성되어 있으며, 총 2Byte의 길이를 가진다. 경보 레벨 필드는 3bit로 표시되며 전달하고자 하는 정보의 긴급성에 따라 Level 0 ~ Level 7 의 레벨을 가진다. 감시 모드 필드는 3bit로 표시되며 현재 감시하고 있는 감시 모드의 종류를 표시한다. 경보 Byte(0~7bit)까지의 값은 감시노드(90)에 내장되는 상황 판별부(94)에 의한 판단을 통하여 해당 비트가 Set 또는 Reset 된다. USN 상의 모든 노드간의 감시 정보 전송은 이 경보 Byte 만을 이용한다.
화재/방재 감시노드
도 6에서 보는 바와 같이, 화재/방재 감시노드(10) 온도, 연기, 습도, 불꽃 센서 조합을 통하여 노드 자체에서 화재 상태, 화재 종류 등을 자체 판단한다.
불꽃 감지 센서는 라이터 불꽃이나 가스버너의 불꽃 등 화재 초기에 발생 할 수 있는 불꽃을 감지하여 감시노드로 알려주는 역할을 한다.
연기 감지센서의 경우 가연성 물질에 의해 발생하는 연기를 감지하여 감시노 드로 알려준다.
습도 센서와 온도 센서는 현재의 습도와 온도를 파악하여 감시노드에 미리 정해진 기준에 의해 현재 온도상황과 습도를 파악하여 감시서버로 전달한다. 습도는 과습도, 정상습도, 저습도로 구분되며, 온도는 정해진 온도를 초과하거나 짧은 시간에 큰 온도차가 발생할 때 이상이 있음을 알리게 된다.
그리고, 온도센서와 습도센서는 평상시 습도와 온도를 감시서버로 전달하여 사용자가 현재 습도와 온도를 파악할 수 있게 하는 역할도 한다.
응급버튼의 경우 화재 발생시나 화재 징후 발생시 사용자가 긴급 구조 요청용으로 사용할 수 있다. 연기나 불에 의해 고립되었을 경우 사용자의 위치를 파악할 수 있는 역할로 사용된다. 평상시에는 사용자가 자리에 없을 때 방문자가 온 경우 방문자가 왔음을 파악하는 용도 등으로 사용될 수 있다.
이러한 센서와 버튼 입력의 조합으로 여러 가지 상황에 대한 화재 레벨을 판단하게 되는데, 이때 판단 기준은 도 7의 화재/방재 감시노드 경보 Byte 테이블이며, 이것을 참고하여 화재 레벨에 따라 관련노드, 즉 전역감시 서버노드(30), 지역 경보노드(40)로 2Byte 길이의 정보를 보낸다.
이와 같이, 감시노드에서 모든 상황을 파악하여 서버노드로 전송하기 때문에 감시 서버의 부하가 줄어들게 되며, 데이터의 전송량이 줄어들기 때문에 전력소모도 많이 줄일 수 있다.
온도센서와 습도센서의 경우, 설정된 값에 의해 이상 유무를 판단하게 되므로 다양한 환경에 적합한 감시 환경을 구축할 수 있다.
방범 감시노드
도 8에서 보는 바와 같이, 방범 감시노드(12)는 동체 감지 센서, 창문 센서, 도어 센서로 구성되어 있으며, 실시간으로 각종 센서 동작여부와 버튼의 상태를 감시한다.
동체 감지센서는 원적외선을 이용하여 사람의 움직임을 감지하여 감시노드로 알려주는 역할을 한다.
창문 센서는 창문으로 들어오는 침입자를 감시하며, 도어 센서는 도어로 들어오는 침입자를 감시하는 역할을 한다.
화재/방재 감시노드(10)와 마찬가지로 방범 감시노드(12)도 도 9의 경보 테이블 포맷을 이용하여 각종 정보를 관련 노드로 보낸다.
지역 경보노드
지역 경보노드(40)는 한 장소에 부착된 고정형 지역 경보노드(42)와 사용자가 쉽게 들고 다닐 수 있는 이동형(또는 리모컨형) 지역 경보노드(44)으로 나뉜다.
고정형 지역 경보노드(42)의 경우에는 단위 방, 단위 가계 또는 단위 사무실에 설치되어 사용자가 쉽게 화재경보 상황을 인식할 수 있도록 하고, 사용자에게 각종 화재 상황을 알리기 위한 LED와 부저로 구성되어 있으며, 도 10에 도시된 바와 같이 화재상황에 대한 정보를 감시노드로부터 받아서 정보의 레벨에 따라 사용자에게 경보를 발생시킨다. 즉, 미리 설정된 경보 레벨 구분 기준 (X1, X2)에 따라 경고 LED, 부저, 경종을 작동시킴으로써 각종 상황을 사용자에게 전달하게 된다.
이동형 지역 경보노드(44)는 전역감시 서버노드(30)와 연동하기 위한 USN 전용 리모컨, 휴대폰이나, PDA등의 휴대 단말 장치를 지칭한다. 휴대폰이나 PDA의 경우, 이동통신 서비스인 SMS를 이용하여 전역감시 서버노드(30)로부터 감시 시스템의 경보 메시지를 전송받을 수 있다.
이동형 지역 경보노드(44)는 도시되어 있지않지만 사용자가 각종 정보를 확인 할 수 있는 메시지 표시장치(LCD)와 사용자의 입력을 위한 키패드로 구성되고, 도 11a 및 도 11b에 도시된 바와 같이 각종 경보 표시, 위치 인식, 및 일반적인 리모컨의 기능도 가진다. 리모컨에서 사용자의 의도가 있을 때나, 미리 정해진 주기적인 시간마다 리모컨의 위치를 전역감시 서버노드(30)로 전송한다.
전역 경보노드
전역 경보노드(50)는 도 12에 도시된 바와 같이 통로나 복도 등에 설치되어 여러 사람들이 경보상황을 빨리 인식할 수 있도록 하며, 각종 경보 상황을 알리는 경종과 응급상황 시 사용자를 안전한 곳으로 유도하기 위한 유도등으로 구성되어 있다. 유도등은 화재 시 서버로부터 화재상황에 대한 정보를 받아 불길 반대방향으로 대피자를 유도시킬 수 있도록 하였으며, 연기, 정전 등으로 인하여 어두워진 곳에서도 잘 보일 수 있도록 하였다. 또 신뢰성 있는 화재경보를 위하여 전역 경보노드는 경종이 동작하는지 알 수 있는 확인센서가 부착되어서 경종의 동작여부를 서버에서 확인이 가능하다.
감시노드 및 지역 경보노드 통합형 노드
도 13 및 도 14에서 보는 바와 같이, 지역 경보노드(40)는 각종 감시노드(화재/방재. 방범 등)(10, 12)와 결합된 형태를 가질 수 있으며, 감시와 경보의 역할을 동시에 한다.
전역감시 서버노드
전역감시 서버노드(30)는 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이 이동 단말 노드에 SMS 메시지를 송신할 수 있도록 하는 장치, 무선 송수신 장치와 통신하기 위한 시리얼 포트, 기간 망과의 인터넷 연결을 위한 TCP/IP 모듈로 구성되어 있다.
전역감시 서버노드(30)는 도 17에 도시된 바와 같이 평상시 화재/방재 감시노드(10)나 방범 감시노드(12)로부터 전달된 경보 Byte를 기록하는 역할을 하며, 경보 발생시 사용자의 모바일 단말에 SMS 메시지를 전달하는 역할을 한다. 또한, 경보 상황 종료 시 경보노드(40, 50)의 경보를 해제하는 역할을 한다.
영상 감시노드
영상 감시노드(60)는 사용자의 요구에 의해 구동 가능한 카메라로 구성되어 있으며, 도 18에 도시된 바와 같이 경보 상황 발생시 전역감시 서버노드(430)로부터 상황이 발생한 좌표 정보를 수신하여 그 좌표의 영상을 사용자에게 제공한다.
본 발명은, 상기의 실시예에 한정되는 일 없이 특허청구의 범위 내에서 여러 가지 변경·응용이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 센서노드들이 자체 판단한 상황인지 결과를 조합하여 경보 Byte를 만들고 이러한 경보 Byte를 USN 망 내에 협동 작업을 하는 노드들에게 단방향 송신을 함으로써 USN 내의 통신량을 최소화하고 감시 서버가 고장으로 인해 미동작시에도 감시 네트웍은 기본 기능을 충실히 수행할 수 있다는 장점을 가진다.
즉, 본 발명은 기본적으로 경보 Byte 중심의 단방향 비동기형 통신방식을 택하고 있으므로 USN 망 내 통신량을 최소화 할 수 있으며, 서버 중심 감시 체계가 아니고 노드 중심 감시 체계이므로 서버 고장 혹은 일부 노드의 오동작에도 불구하고 전체 네트웍은 정상 동작이 가능하다.

Claims (8)

  1. 각종 상황을 감시하고 경보를 발생하는 상황인지 센서노드(90), 각종 데이터의 저장 및 SMS 서비스를 제공하는 전역감시 서버노드(30), 및 상기 상황인지 센서노드와 전역감시 서버노드 사이의 데이터 중계를 담당하는 중계노드(20)를 포함하는 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템에 있어서,
    상기 상황인지 센서노드(90)를 구성하는 각각의 센서노드들은 상황 데이터를 인지하는 상황 데이터 인지부(92)와; 상기 인지된 상항 데이터에 적합한 경보 Byte 데이터를 생성하고 해독하는 상황 판별부(94)와; 상기 생성된 경보 바이트 데이터를 관련 노드들에게 단방향으로 무선 전송하는 무선통신 프로토콜부(96)로 구성되는 것을 특징으로 하는 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 상황인지 센서노드(90)는,
    화재/방재 상황을 자체적으로 인지할 수 있는 화재/방재 감시노드(10)와 방범 상황을 자체적으로 인지할 수 있는 방범 감시를 위한 방범 감시노드(12)로 구분되는 지역 감시노드,
    상기 지역 감시노드로부터 전송되는 경보 레벨에 따라 해당지역에 제한적인 경보를 발생시키는 지역 경보노드(40)와 해당지역에 총괄적인 경보를 발생시키는 전역 경보노드(50)로 구분되는 경보노드, 및
    상기 지역 감시노드로부터 전송되는 경보 레벨 및 해당 노드의 위치 정보를 이용하여 상황이 발생한 지역에 대한 영상을 제공하는 영상 감시노드(60)로 구성되는 것을 특징으로 하는 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 지역 경보노드(40)는 한정된 단위 공간 내에 설치되는 고정형 지역 경보노드(42)와 USN 전용 리모컨 혹은 USN 프로토콜을 지원하거나 무선 이동 통신 기능을 가진 휴대 단말인 이동형 지역 경보노드(44)로 구분되는 것을 특징으로 하는 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 경보 Byte 데이터는 경보 레벨 필드, 감시 모드 필드, 경보 Byte 필드로 구성되며, 상기 상황 판별부(94)에 의한 판단을 통하여 해당 비트가 세트 또는 리셋되는 것을 특징으로 하는 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템.
  5. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 상황인지 센서노드(90)는 경보 레벨이 기준값(X)보다 작은 경우에 상기 전역감시 서버노드(30), 고정형 경보노드(40), 이동형 경보 노드(50)에 각각 경보 Byte 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 전역감시 서버노드(30)는 화재/방재, 방범 감시노드 경보 Byte 테이블을 이용하여 경보의 원인과 상황을 파악한 뒤 SMS 서비스를 이용하여 휴대 단말에 경보 메시지를 전달하고,
    상기 고정형 경보 노드는 판단된 상황에 따라 LED나 부저를 작동시킴으로써 현재의 상황을 사용자에게 알리며,
    상기 이동형 경보 노드는 소정의 경보 메시지를 메시지 표시장치에 표시하여 현재의 상황을 사용자에게 알리는 것을 특징으로 하는 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템.
  7. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서,
    상기 상황인지 센서노드(90)는 경보 레벨이 기준값(X)보다 큰 경우에 상기 전역감시 서버노드(30), 고정형 지역 경보노드(42) 또는 이동형 지역 경보노드(44), 전역 경보노드(50)로 상기 경보 Byte 데이터와 현재 경보 Byte 데이터를 전송하는 해당 노드를 제외한 나머지 노드들이 경보 Byte 송신을 중지하도록 하는 마스킹 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 전역감시 서버노드(30)는 화재/방재, 방범 감시노드 경보 Byte 테이블을 이용하여 경보의 원인과 상황을 파악한 뒤 SMS 서비스를 이용하여 휴대 단말에 경보 메시지를 전달하며,
    상기 지역 경보노드와 전역 경보노드는 판단된 상황에 따라 LED나 부저, 경종, 유도등을 작동시킴으로써 현재의 상황을 사용자에게 알리는 것을 특징으로 하는 USN 기반 상황 실시간 감시 시스템.
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