KR100862959B1 - 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 및 그 운용방법 - Google Patents

무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 및 그 운용방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선센서 네트워크와 카메라 네트워크로부터 전송된 센싱정보와 영상정보를 마이크로 웨이브(microwave, M/W)로 변환하여 단일 패스를 통해 동시에 상황인지 및 제어를 제공할 수 있는 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 및 그 운용방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템의 운용방법은, 각종 신호를 감지하여 센싱정보를 획득하고, 네트워크를 구성하는 다수 개의 무선센서와; 상기 네트워크 내에 위치하여 상기 네트워크 내의 영상정보를 수집하는 무인감시카메라와; 상기 다수 개의 무선센서와 상기 무인감시카메라로부터 센싱정보와 영상정보를 수신하여 마이크로웨이브 신호로 변환하여 출력하는 리모트 시스템과; 상기 리모트 시스템으로부터 마이크로웨이브 신호를 수신하여 센싱정보와 영상정보로 분할하여 출력하는 도너 시스템; 및 상기 도너 시스템으로부터 출력되는 상기 센싱정보와 영상정보를 기지국를 거쳐 수신하여 저장, 확인 및 제어하는 관제센터의 제어장치;를 포함하는 실시간 감시 시스템을 구성하고, 이를 운용하는 방법에 있어서, 상기 네트워크 내의 상기 무인감시카메라와 상기 무선센서로부터 영상정보와 센싱정보를 수집하는 단계와; 상기 수집된 영상정보와 센싱정보를 상기 리모트 시스템으로 전송하는 단계와; 상기 리모트 시스템에서 상기 전송된 영상정보와 센싱정보를 마이크로웨이브 신호로 변환하여 단일 채널을 통해 상기 도너 시스템으로 전송하는 단계와; 상기 도너 시스템에서 상기 마이크로웨이브 신호를 영상정보와 센싱정보로 다시 변환하여 기지국으로 전송하는 단계와; 상기 관제센터의 제어장치에서 상기 영상정보와 센싱정보를 수신 및 확인하여 상기 네트워크 내의 주변환경을 실시간으로 감시하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
마이크로 웨이브, 중계기, 센싱정보, 영상정보, USN(ubiquitous sensor network), WSN(wireless sensor network), WAN(wide area network)

Description

무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 및 그 운용방법{A real-time video monitoring system using Wireless Sensor Network and the operating method thereof}
도 1은 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템의 구성을 상세하게 보여주는 블록도.
도 3은 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템을 구성하는 리모트 시스템과 도너 시스템의 구성을 보여주는 블록도.
도 4는 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 간에 정보가 송수신되는 상태를 보여주는 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
110, 120, 130, 140 : 무선센서 네트워크(WSN) 210 : 광대역 네트워크(WAN)
310, 320, 330, 340 : 무인감시카메라 400 : 도너시스템
402, 412 : 수신부 404, 414 : 변환부
406, 416 : 송신부 500 : 기지국
410, 420, 430, 440 : 리모트시스템 600 : 관제센터의 제어장치
본 발명은 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 및 그 운용방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 무선센서 네트워크와 카메라 네트워크로부터 전송된 센싱정보와 영상정보를 마이크로 웨이브(microwave, M/W)로 변환하여 단일 패스를 통해 동시에 상황인지 및 제어를 제공할 수 있는 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 및 그 운용방법에 관한 것이다.
최근 정보통신기술의 발달로 원거리 데이터통신망을 매개하여 다양한 분야에 대한 정보를 적어도 하나 이상의 호스트 서버를 통하여 다수의 가입자측으로 실시간 제공하는 정보제공기술의 개발이 활발하게 진행중이다.
이를 기반으로 최근에는 가입자에게 정확한 정보를 보다 신속하게 제공하기 위한 주변기술과 가입자의 취항 및 선호도에 보다 편리하게 접근할 수 있는 정보 선별기술 및 압축기술이 개발중이며, 이를 통한 각종 콘텐츠 및 그 솔루션의 개발에도 박차를 가하고 있는 실정이다.
또한, 유비쿼터스 컴퓨팅(Ubiquitous Computing)은 신규한 개념의 IT 패러다임으로, 1988년 미국 제록스 팰로랠토 연구소의 마크 와이저(Mark Wesiser)에 의하여 제안되었다. 이러한 유비쿼터스 컴퓨팅 기술의 하나인 USN(Ubiquitous Sensor Network)는 주변의 온도, 습도, 조도, 압력, 오염, 진동 등과 같은 환경정보를 감 지할 수 있는 센서들이 액세스 포인트(Access Point : AP)없이도 자율적으로 네트워크를 구성하여 환경정보를 수집한다. 수집된 정보를 데이터베이스와 같은 미들 웨어를 통해 수집하고, 일반적인 컴퓨팅 시스템을 통하여 무선네트워크를 시각화하고, 센싱 정보의 처리를 통해 인간이 좀 더 편리하고 안정적인 생활을 도모할 수 있게 한다. 이러한 센서 네트워크는 텔레메틱스 분야, 홈 네트워크 분야, 비상 대응분야, 의료분야 그리고 재고관리분야 등 다양한 분야에서의 활용이 가능하여 인간이 좀 더 편리하고 안정적인 생활을 도모할 수 있도록 한다.
이러한 센싱정보는 무선센서 네트워크 내에서 수집되어 인접한 곳에 설치되어 있는 중계장치를 통해 서비스 이용자에게 전송되고 있는데, 통상 2.4GHz의 주파수 대역의 신호를 이용하고 있기 때문에 같은 무선센서 네트워크 내에서의 송수신은 가능하지만, 넓은 영역에서의 송수신이 불가하였다.
또한, 무선센서 네트워크로부터 수집된 센싱정보가 사용자에게 전송되어 표시될 때에는 텍스트 형태로 보여지기 때문에 센싱정보가 수집된 지역에서의 현재 상태를 파악할 수 없어 신속한 대응이 어려웠다.
따라서 무선센서 네트워크 내에 주변 상황을 보여줄 수 있는 무인감시카메라 등을 설치하여 센싱정보와 함께 영상정보를 수집할 수 있는 방법이 요구되고 있으나, 이러한 경우 센싱정보와 영상정보가 서로 다른 대역의 주파수를 갖고 있기 때문에 서로 다른 패스를 통해 사용자에게 전송되어 사용자는 센싱정보와 영상정보를 시간에 따라 재구성해야하는 번거로움이 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 무선센서 네트워크 내에서 수집된 센싱정보와 영상정보를 마이크로웨이브(microwave) 신호로 변환하여 단일 패스를 통해 동시에 전송할 수 있게 함으로써 다양한 상황을 인지하여 신속하고 정확하게 실시간으로 제어할 수 있도록 하는 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 및 그 운용방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템은, 각종 신호를 감지하여 센싱정보를 획득하고, 서로 네트워크를 구성하여 상기 감지된 센싱정보를 출력하는 다수 개의 무선센서와; 상기 네트워크 내에서 영상정보를 획득하는 무인감시카메라와; 상기 센싱정보와 상기 영상정보를 수신하여 마이크로웨이브 신호로 변환시켜 출력하는 다수 개의 리모트 시스템과; 상기 다수 개의 리모트 시스템을 종속시키며, 상기 다수 개의 리모트 시스템으로부터 상기 마이크로웨이브 신호를 수신하여 상기 센싱정보와 영상정보로 재구성하여 출력하는 도너 시스템과; 상기 도너 시스템으로부터 출력되는 상기 센싱정보와 영상정보를 수신하여 전송하는 기지국; 및 상기 기지국을 통해 수신한 상기 센싱정보와 영상정보를 저장, 확인 및 제어하는 관제센터의 제어장치;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템의 운용방법은, 각종 신호를 감지하여 센싱정보를 획득하고, 네트워크를 구성하는 다수 개의 무선센서와; 상기 네트워크 내에 위치하여 상기 네트워크 내의 영상정보를 수집하는 무인감시카메라와; 상기 다수 개의 무선센서와 상기 무인감시카메라로부터 센싱정보와 영상정보를 수신하여 마이크로웨이브 신호로 변환하여 출력하는 리모트 시스템과; 상기 리모트 시스템으로부터 마이크로웨이브 신호를 수신하여 센싱정보와 영상정보로 분할하여 출력하는 도너 시스템; 및 상기 도너 시스템으로부터 출력되는 상기 센싱정보와 영상정보를 기지국를 거쳐 수신하여 저장, 확인 및 제어하는 관제센터의 제어장치;를 포함하는 실시간 감시 시스템을 구성하고, 이를 운용하는 방법에 있어서, 상기 네트워크 내의 상기 무인감시카메라와 상기 무선센서로부터 영상정보와 센싱정보를 수집하는 단계와; 상기 수집된 영상정보와 센싱정보를 상기 리모트 시스템으로 전송하는 단계와; 상기 리모트 시스템에서 상기 전송된 영상정보와 센싱정보를 마이크로웨이브 신호로 변환하여 단일 채널을 통해 상기 도너 시스템으로 전송하는 단계와; 상기 도너 시스템에서 상기 마이크로웨이브 신호를 영상정보와 센싱정보로 다시 변환하여 기지국으로 전송하는 단계와; 상기 관제센터의 제어장치에서 상기 영상정보와 센싱정보를 수신 및 확인하여 상기 네트워크 내의 주변환경을 실시간으로 감시하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템의 구성을 상세하게 보여주는 블록도이며, 도 3은 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템을 구성하는 리모트 시스템과 도너 시스템의 구성을 보여주는 블록도이다.
본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템은, 무선센서 네트워크(WSN ; 110, 120, 130, 140)를 구성하고 주변 환경정보를 수집하는 무선센서(미도시)들과, WSN(110, 120, 130, 140) 내에 각각 위치하여 WSN 내의 영상정보를 수집하는 무인감시카메라(310, 320, 330, 340)와, 수집된 센싱정보와 영상정보를 전송받아 마이크로웨이브 신호로 변환하여 출력하는 리모트시스템(410, 420, 430, 440)과, 리모트시스템(410, 420, 430, 440)으로부터 출력된 마이크로웨이브 신호를 전송받아 이를 센싱정보와 영상정보로 재구성하여 기지국(500)으로 전달하는 도너시스템(400)과, 기지국(500)을 통해 출력되는 센싱정보와 영상정보를 저장, 가공 및 표시(display)하는 제어장치(600)를 포함하여 구성된다.
여기에서 WSN(110, 120, 130, 140) 내에 산재해 있는 다수 개의 무선센서들은 주변으로부터 감지한 센싱정보를 수 GHz 대역의 신호로 발생시키고, 무인감시카메라(310, 320, 330, 340)는 NTSC 방식의 신호를 발생시킨다. 상기 센싱정보 및 영상정보에는 무선센서나 무인감시카메라의 아이디(IDentification) 정보를 저장하고 있어 어느 곳에서 정보가 수집되었는지를 파악할 수 있도록 한다.
무인감시카메라(310, 320, 330, 340)는 NTSC 전송 신호의 다양한 방식(zoom, 센서, 적외선, 웹) 카메라 기능을 지원하고, 다양한 영상을 저장할 수 있는 인터페이스(PC base, DVR base, VCR base)를 제공하며, 무선 전송 시스템 및 모듈 인터페이스(M/W, WLAN)를 제공한다.
다수 개의 리모트 시스템(410, 420, 430, 440)은 하나의 도너 시스템(400)과 쌍을 이루어 신호를 송수신하는데, 상기 리모트 시스템(410, 420, 430, 440)과 상기 도너 시스템(400)은 각각 클라이언트(client)와 서버(server)의 역할을 한다. 따라서, 하나의 도너 시스템(400)은 다수 개의 리모트 시스템(410, 420, 430, 440)과 신호를 송수신할 수 있는데, 최대 4개의 리모트 시스템과 송수신을 수행할 수 있다.
도 3을 참조하여 리모트 시스템(410, 420, 430, 440)의 구성을 간단하게 설명하면, 무선센서와 무인감시카메라(310, 320, 330, 340)로부터 전송되는 센싱정보와 영상정보를 수신하는 수신부(412)와, 수신된 센싱정보와 영상정보를 마이크로웨이브 신호로 변환하는 변환부(414)와, 마이크로웨이브 신호를 도너 시스템(400)으로 송신하는 송신부(416)로 구성될 수 있다. 상기 수신부(412)에서는 NTSC 방식의 무인감시카메라로부터 동영상 및 음성을 실시간으로 수신하고 무선센서로부터 HDLC 방식의 데이터 프레임으로 센싱정보를 수신하며, 상기 변환부(414)에서는 영상정보를 MPEG 2, 4 타입의 이미지파일로 압축한 다음, 센싱정보와 이미지 파일을 조합하여 RF 신호로 변환했다가 다시 RF 신호를 마이크로웨이브 신호를 변환하고 마이크로웨이브 신호로부터 센싱정보를 동기신호인 파일롯(Pilot) 신호로 분리한다.
리모트 시스템(410, 420, 430, 440)과 도너 시스템(400)이 순방향으로 신호를 전송할 때 송신부(416)에서는 마이크로웨이브 신호를 여러 가지 채널에 걸쳐 나뉘어 전송할 수 있는데, 센싱정보는 파일롯 채널(pilot channel)을 통해 전송될 수 있다.
또한 도너 시스템(400)은 리모트 시스템(410, 420, 430, 440)에서 전송한 마이크로웨이브 신호와 파일롯 신호를 수신하는 수신부(402)와, 수신한 마이크로웨이브 신호와 파일롯 신호를 리모트 시스템(410, 420, 430, 440)에서 마이크로웨이브 신호로 변경하기 전과 같은 상태로 복원하는 변환부(404)와, 복원된 신호를 기지국으로 전송하는 송신부(406)로 구성된다. 도너 시스템(400)의 변환부(404)에서는 마이크로웨이브 신호를 MPEG 2, 4 타입의 이미지 파일과 2.4GHz의 센싱정보로 복원하여 재생성하고, 송신부(406)에서는 이렇게 재생성된 이미지 파일과 센싱정보를 기지국(500)을 통해 관제센터의 제어장치(600)로 전송하게 된다.
이하, 본 발명에 따른 실시간 감시 시스템의 운용방법에 대하여 설명한다.
도 4는 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 간에 정보가 송수신되는 상태를 보여주는 블록도이다.
WSN1(110) 내에 분산되어 있는 무선센서(SN1, SN2 ···SNn)는 지속적으로 주변환경에서 감지된 센싱정보를 2.4 GHz의 주파수를 이용하여 리모트 시스템(410)으로 전송하고, WSN1(110) 내에 설치되어 있는 무선감시카메라(310)는 WSN1(110) 내에서 촬영한 NTSC 방식의 아날로그 신호인 영상정보를 리모트 시스템(410)의 수신부로 전송한다.
이렇게 리모트 시스템(410)으로 전송된 센싱정보와 영상정보는 리모트 시스템(410)의 변환부를 거치면서 마이크로웨이브 신호로 변환되고, 리모트 시스템(410)의 송신부를 거쳐 도너 시스템(400)의 수신부로 전송된다. 이때, 리모트 시스템(410)으로부터 전송되는 마이크로웨이브 신호는 2 내지 3㎞까지 전송 가능하다.
도너 시스템(400)에서는 마이크로웨이브 신호로부터 영상정보와 센싱정보를 복원하여 기지국(500)으로 전송하고, 기지국(500)에서는 영상정보와 센싱정보를 관제센터의 제어장치(600)로 전송한다.
관제센터에서는 제어장치(600)로 전송된 영상정보와 센싱정보를 저장하고, 전송된 영상정보와 센싱정보를 프로그램으로 구현하여 제어장치(600)에 디스플레이할 수 있도록 가공 및 저장하고, 제어장치(600)에 연결된 화면 등에 디스플레이하여 영상정보 및 센싱정보를 시각적으로 확인한다. 만약, 센싱정보로부터 이상이 감지되는 경우에는 제어장치(600)를 통해 이상이 감지된 WSN 내에 위치하는 무인감시카메라를 제어하여 이상이 감지된 영역의 상황을 실시간으로 감시 및 확인할 수 있다. 관제센터에서 제어명령이 발생되면 도너 시스템을 통해 제어신호가 리모트 시스템으로 전달되어 무인감시카메라를 제어하는 것은 공지의 기술로 별도로 설명하지 않는다. 또한, 비상 사태가 발생한 경우에는 경보를 발생하고, 비상 출동을 명령과 함께 비상 사태가 발생한 지역에서의 현재 상황을 실시간으로 알려주어 비상 상태에 신속하고 정확하게 대응할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템 및 그 운용방법은, 무선센서 네트워크 내에서 수집된 영상정보와 센싱정보를 마이크로웨이브 신호로 변환하여 단일 패스를 통해 동시에 전송할 수 있게 함으로써 다양한 상황을 시각적으로 인지할 수 있으므로 각 상황에 대하여 신속하고 정확하게 대응할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 각종 신호를 감지하여 센싱정보를 획득하고, 서로 네트워크를 구성하여 상기 감지된 센싱정보를 출력하는 다수 개의 무선센서와;
    상기 네트워크 내에서 영상정보를 획득하는 무인감시카메라와;
    상기 센싱정보와 상기 영상정보를 수신하여 마이크로웨이브 신호로 변환시켜 출력하는 다수 개의 리모트 시스템과;
    상기 다수 개의 리모트 시스템을 종속시키며, 상기 다수 개의 리모트 시스템으로부터 상기 마이크로웨이브 신호를 수신하여 상기 센싱정보와 영상정보로 재구성하여 출력하는 도너 시스템과;
    상기 도너 시스템으로부터 출력되는 상기 센싱정보와 영상정보를 수신하여 전송하는 기지국; 및
    상기 기지국을 통해 수신한 상기 센싱정보와 영상정보를 저장, 확인 및 제어하는 관제센터의 제어장치;
    를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어장치는 상기 도너 시스템과 리모트 시스템을 통해 상기 무인감시카메라를 제어할 수 있는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템.
  4. 각종 신호를 감지하여 센싱정보를 획득하고, 네트워크를 구성하는 다수 개의 무선센서와;
    상기 네트워크 내에 위치하여 상기 네트워크 내의 영상정보를 수집하는 무인감시카메라와;
    상기 다수 개의 무선센서와 상기 무인감시카메라로부터 센싱정보와 영상정보를 수신하여 마이크로웨이브 신호로 변환하여 출력하는 리모트 시스템과;
    상기 리모트 시스템으로부터 마이크로웨이브 신호를 수신하여 센싱정보와 영상정보로 분할하여 출력하는 도너 시스템; 및
    상기 도너 시스템으로부터 출력되는 상기 센싱정보와 영상정보를 기지국를 거쳐 수신하여 저장, 확인 및 제어하는 관제센터의 제어장치;를 포함하는 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템을 구성하고, 이를 운용하는 방법에 있어서,
    상기 네트워크 내의 상기 무인감시카메라와 상기 무선센서로부터 영상정보와 센싱정보를 수집하는 단계와;
    상기 수집된 영상정보와 센싱정보를 상기 리모트 시스템으로 전송하는 단계와;
    상기 리모트 시스템에서 상기 전송된 영상정보와 센싱정보를 마이크로웨이브 신호로 변환하여 단일 채널을 통해 상기 도너 시스템으로 전송하는 단계와;
    상기 도너 시스템에서 상기 마이크로웨이브 신호를 영상정보와 센싱정보로 다시 변환하여 기지국으로 전송하는 단계와;
    상기 관제센터의 제어장치에서 상기 영상정보와 센싱정보를 수신 및 확인하여 상기 네트워크 내의 주변환경을 실시간으로 감시하는 단계;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템의 운용방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 센싱정보는 상기 리모트 시스템에서 파일롯(pilot) 신호로 변환되어 상기 마이크로웨이브 신호에 끼워져 상기 도너 시스템으로 전송되는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템의 운용방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 영상정보는 상기 리모트 시스템에서 MPEG 2, 4 타입의 이미지 파일로 압축된 후 마이크로웨이브 신호로 변환되는 것을 특징으로 하는 무선센서네트워크를 이용한 실시간 영상감시 시스템의 운용방법.
  7. 삭제
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