KR100880779B1

KR100880779B1 - 정전 용량 센서를 이용한 생명체 감지 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100880779B1
Application number: KR1020050103020A
Authority: KR
Inventors: 전찬혁
Original assignee: 주식회사 세스코
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2009-02-02
Also published as: KR20070046374A

Abstract

본 발명은 생명체 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정전 용량 센서를 이용하여 인체, 동물, 및 곤충과 같은 다양한 생명체를 감지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 생명체 감지 시스템은 생명체와의 접촉을 감지하는 감지 전극, 상기 감지 전극의 정전 용량을 측정하는 정전 용량 측정부, 및 상기 측정된 정전 용량에 기초하여 상기 생명체에 대한 식별 정보를 판단하는 생명체 식별 정보 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따르면, 생명체 감지 시스템을 공간의 제약 없이 용이하게 설치 가능하고 구성이 간단하여 상업적 이용 가치가 매우 높다.

생명체, 감지, 센서, 감지 전극, 정전 용량

Description

정전 용량 센서를 이용한 생명체 감지 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR DETECTING LIFE USING AN ELECTROSTATIC CAPACITIVE SENSOR}

도 1은 정전 용량 형성 원리의 일례를 도시한 도면이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 생명체 감지 시스템의 블록도이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극 구성의 일례를 도시한 도면이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극을 통한 생명체 감지 방법의 일례를 도시한 도면이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따른, 정전 용량 변화량 측정을 위한 소정의 기준치 및 여유값의 일례를 도시한 도면이다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 폭 및 형태를 다양하게 구성한 일례를 도시한 도면이다.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 간극 및 길이를 다양하게 구성한 일례를 도시한 도면이다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 재료에 따른 감지 감도를 실험한 일례를 보여주는 도면이다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 재료에 따른 감지 감도 실 험의 결과 테이블을 도시한 도면이다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 형태에 따른 감지 감도를 실험한 일례를 보여주는 도면이다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 형태에 따른 감지 감도 실험의 결과 테이블을 도시한 도면이다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 길이에 따른 감지 감도를 실험한 일례를 보여주는 도면이다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 길이에 따른 감지 감도 실험의 결과 테이블을 도시한 도면이다.

도 14는 본 발명의 일실시예에 따른, 생명체 감지 시스템을 다양한 장소에 설치한 일례를 보여주는 도면이다.

도 15는 본 발명의 일실시예에 따른, 생명체 감지 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

201: 감지 전극

202: 정전 용량 측정부

203: 생명체 식별 정보 판단부

204: 출력부

본 발명은 생명체 감지 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 정전 용량 센서를 이용하여 인체, 동물, 및 곤충과 같은 다양한 생명체를 감지하기 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.

센서란, 일반적으로 물리량인 광, 온도, 자기, 압력, 습도 등을 전기신호로 변환해주는 장치이다. 센서는 산업 전반에 걸쳐 응용분야가 매우 넓으며, 가전제품, 자동차, 의료기기 및 보안장치 등에 사용되고 있다. 또한 센싱 방법에 있어서는 기계식, 전기식, 및 반도체식과 같은 다양한 방법이 있다.

이 중에서 현재 생명체를 감지하는 센서의 방법으로 적외선 변화 검출 방식, 영상인식, 그리고 다양한 형태의 광센서를 이용하는 방법 등이 개발되어 여러 분야에서 널리 사용되고 있다.

적외선 방식은 미약한 적외선 신호의 변화를 감지하는 초전센서를 이용하여 생명체를 감지하는 방식으로서, 방범 업체에서 침입감지 센서로 널리 활용되고 있다. 상기 적외선 방식은 비교적 회로구성이 복잡하고 가격 경쟁력이 다소 낮으며, 미약신호를 검출하므로 주변환경과 노이즈에 취약한 단점을 가지고 있다. 또한, 설치장소에 제약이 많으며 쥐, 곤충과 같은 소동체에 대한 감지를 보장할 수 없다.

영상인식 방법은 기술의 발전과 더불어 카메라와 이미지 프로세서의 대중화로 점차 응용분야가 늘고 있지만 아직까지 다른 방식에 비해 구현이 어렵고 경제성도 낮다. 또한, 회로가 매우 복잡하고, 설치 및 유지 관리가 어려워서 아직 사용화하기는 어렵다.

광센서를 이용하는 방식으로 대표적은 것은 수광부와 발광부를 두어 빛의 차단과 반사를 통해 물체의 유무를 판단하는 방식으로 구현이 간단하여 상업적인 분야에 사용 가능하다. 하지만, 광센서 방식 또한, 수광부와 발광부의 위치와 각도에 따라 감지 영역이 변하고, 빛과 같은 외부환경에 의해 영향을 받을 수 있으며, 검출물의 표면 재질과 색에 따라 오동작이 일어날 수 있다. 또한, 감지 영역을 늘리기 위해서는 많은 수의 센서가 필요하여 경제성이 떨어진다.

상기 방식들 모두 설치 장소에 구애를 받으며 가격이 비싸기 때문에 상용화에는 많은 어려움이 따른다. 그러므로, 생명체를 감지하는 방식에 있어서, 비교적 구현이 용이하고 경제성을 갖추며, 다양한 설치 장소에 변형 적용이 쉬운 방법이 필요하다. 또한, 주변의 환경적 영향을 받지 않으면서 사람, 개, 고양이, 쥐 등등 감지 가능 대상이 다양한 감지 시스템이 요구되고 있다.

이에 본 발명에서는 종래의 생명체를 감지하는 방법들의 문제점을 해결하고, 감지 가능 대상이 다양할 뿐만 아니라 구현이 용이하고 경제성을 갖춘 생명체 감지 시스템 및 방법을 제안하고자 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 생명체 감지 시스템의 구성 요소를 간략화하여 비교적 구현이 용이하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 저가의 감지 전극을 구성함으로써, 비용의 부담 없이 많은 센서를 설치하여 보다 넓은 감지 영역을 확보하는 것을 그 목적으로 한 다.

본 발명의 또 다른 목적은 생명체 감지 시스템의 구성 요소 중 감지 전극을 다양한 설치 장소에 변형 적용이 용이하도록 구성하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 소정의 기준치 및 여유값을 가변하도록 함으로써, 생명체 감지에 있어서 주변의 환경적 영향을 최소화하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 또 다른 목적은 생명체 감지 시스템의 감지 가능 대상을 다양화하고, 상기 감지 대상의 식별이 가능하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.

상기의 목적을 달성하고 상술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에 따른 생명체 감지 시스템은 상기 생명체와의 접촉을 감지하는 감지 전극, 상기 감지 전극의 정전 용량을 측정하는 정전 용량 측정부 및 상기 측정된 정전 용량에 기초하여, 상기 생명체에 대한 식별 정보를 판단하는 생명체 식별 정보 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 또 다른 실시예에 따른 생명체 감지 방법은 상기 생명체와의 접촉을 감지하는 단계, 상기 감지 전극의 정전 용량을 측정하는 단계, 및 상기 측정된 정전 용량에 기초하여, 상기 생명체에 대한 식별 정보를 판단하는 단계를 포함하는 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 생명체 감지 시스템 및 방법에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 정전 용량 형성 원리의 일례를 도시한 도면이다. 도면에 도시한 바 와 같이, 두 개의 전극판 사이에 소정의 유전체를 넣고 전압을 가하면 분극 작용에 의하여 전극에는 정전기가 축적된다. 상기와 같이 금속판 사이의 공간에 전기가 저장되는 현상을 이용한 것이 콘덴서이며, 정전 용량이란 그곳에 저장할 수 있는 전기 에너지의 양을 표현하는 수치이다.

상기 정전 용량은 금속판의 면적에 비례하며 두 금속판의 거리에 반비례한다. 일반적으로 금속판 전극 사이는 전해액이나 세라믹, 플라스틱 필름 등의 물질로 채운다. 상기 물질은 동일 전극의 면적과 전극간 거리와 함께 정전 용량을 결정하는 요소가 되며 이에 따라 정해지는 비율을 비유전율이라고 한다. 비유전율은 진공 중에서 1, 수지나 고무 등은 2~10, 물은 80, 인체에서는 300정도이다.

정전 용량을 C(capacity), 비유전율을 er, 진공중의 유전율을 e0, 전극의 면적을 S, 및 전극간 사이의 거리를 D라고 하면, 정전 용량 C는 다음과 같이 계산할 수 있다.

C = er * e0 * (S / D) -- 식 (1)

식 (1)을 보면 정전 용량에 관계된 것은 전극의 면적, 전극간 거리, 및 유전율이다. 본 발명에서는 식(1)을 이용하여, 전극의 면적 및 전극간 거리를 조정함으로써, 유전율이 다른 물체를 감지하는 방법을 제시하고자 한다. 즉, 감지 대상에 따라 유전율은 고정되어 있지만 전극의 면적과 전극거리를 가변하면 인체뿐만 아니라 유전율이 다른 개와 고양이, 쥐 등의 감지도 가능한 원리를 이용하여 생명체 감지 시스템을 구성할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른, 생명체 감지 시스템의 블록도이다. 본 발명에 따른 생명체 감지 시스템은 감지 전극(201), 정전 용량 측정부(202), 생명체 식별 정보 판단부(203), 및 출력부(204)를 포함한다.

감지 전극(201)에서는 감지 대상인 생명체와의 접촉이 직접적으로 이루어진다. 그러므로, 감지 전극(201)은 감지하고자 하는 생명체가 통과 예상되는 장소를 중심으로 설치하여, 생명체를 감지하는 것이 바람직하다. 감지 전극(201)은 소정의 유전체를 사이에 두고 대향 배치된 제1 감지 전극과 제2 감지 전극을 포함하고, 상기 제1 감지 전극은 접지 전극으로 사용하게 된다. 상기 접지 전극이란, 0V의 전압을 가지는 전극으로서, 혹시 발생할 수 있는 이상전압을 억제하고 감지 전극의 안정성을 확보하는 역할을 한다. 또한, 주위 환경에 의한 감지 센서의 오동작을 방지할 수도 있다.

일례로, 상기 감지 전극의 설치 장소 주위에 전선 또는 통신선이 지나가는 경우, 상기 전선 또는 통신선에 의한 유도 장애가 발생하여 상기 감지 전극에 영향을 미칠 수 있다. 그러므로 상기 접지 전극과 대지를 전기적으로 접속하여 감지 센서의 오동작을 방지할 수 있다. 감지 전극(201)의 구체적인 구성에 대해서는 도 3을 참조하여 후술하기로 한다.

정전 용량 측정부(202)는 감지 전극(201)의 정전 용량을 측정하게 된다. 즉, 용량 측정부(202)는 감지 전극(201)의 제1 감지 전극 및 제2 감지 전극에 각각 연결되어 감지 전극(201) 간의 정전 용량을 측정한다. 상기 정전 용량은 식 (1)에 기술한 바와 같이, 감지 전극(201)간 면적, 감지 전극(201)간 거리, 및 유전율을 이용하여 측정 가능하다.

생명체 식별 정보 판단부(203)는 정전 용량 측정부(202)에서 측정한 정전 용량에 기초하여, 감지 대상에 대한 식별 정보를 판단한다. 즉, 생명체 식별 정보 판단부(203)는 생명체가 감지되면, 상기 측정된 정전 용량에 기초하여 정전 용량을 구하는 공식에 의해 상기 생명체의 비유전율을 계산할 수 있다. 또한, 상기 계산된 비유전율을 이용하면 상기 생명체의 식별 정보를 판단할 수 있다.

생명체에 따라 비유전율이 모두 다르기 때문에, 인체, 동물, 및 곤충 등의 비유전율을 측정하여 기준값을 정한 후, 상기 기준값에 따라 생명체를 식별할 수 있다. 상기 기준값은 생명체의 부피에 따라 크게 차이가 나기 때문에, 식별하고자 하는 대상이 인체, 개나 고양이, 및 곤충와 같이 부피의 차이가 클 경우, 생명체 식별의 정확도는 더욱 높아지게 된다.

출력부(204)는 생명체 식별 정보 판단부(203)에서 판단한 감지 대상의 식별 정보를 출력한다. 출력부(204)에서는 생명체의 접촉에 따라, 생명체의 접근을 알리는 신호와 함께, 상기 생명체의 종류를 나타내는 식별정보를 함께 출력해 준다.

본 발명에 따른 생명체 감지 시스템은 다양한 분야에 적용 가능하다. 일례로, 근래에 들어 상점, 회사, 및 가정 등 다양한 곳에서 외부 침입을 감지하고 보안에 관한 업무를 수행하는 방범 업체들이 급증하고 있다. 상기 방범 업체들은 외부의 침입을 감지하기 위한 센서로서, 적외선 센서 또는 광센서를 주로 이용하고 있다. 그러므로, 외부 침입자가 아닌 애완견이나 곤충에 의한 센서 작동으로 오출동하는 경우가 많이 발생한다. 이러한 방범 업체에 본 발명에 따른 생명체 감지 시스템을 이용하면 장소에 구애 없이 용이하게 설치 가능하다. 또한, 감지 대상에 대한 식별 정보까지 제공함으로써, 감지된 생명체의 종류를 판별할 수 있기 때문에 오출동하는 문제점을 해결할 수 있다.

또 다른 적용 예로서, 해충 방제 업체에서 해충의 이동 경로를 판단하거나 해충의 침입을 감지하는데 이용할 수 있다. 해충 방제 업체에서는 해충의 박멸을 위해 해충의 이동 경로를 파악하여 해충 방제에 이용할 수 있는데, 본 발명에 따른 생명체 감지 시스템을 이용하면 편리하게 해충의 이동 경로를 파악할 수 있다. 해충의 경로가 대부분 천정, 벽, 및 전선로 등 경로파악이 힘든 곳이 대부분인데, 본 발명에 따른 알루미늄 테이프를 이용한 감지 전극을 이용하면, 상기 천정, 벽, 및 전선로와 같은 장소에도 감지 센서를 쉽게 설치 가능하다. 그러므로, 상기 감지 전극을 원하는 어떠한 장소에도 쉽게 설치하여, 해충의 이동을 감지할 수 있다.

즉, 본 발명은 정전 용량 센서를 이용하여 사람에게 해로운 쥐, 고양이, 너구리 등을 감지하고, 그 이동로 및 침입로의 확인이 가능하도록 하여 효과적인 방제 서비스에 활용할 수 있도록 한다. 또한 지속적인 감시를 통해 해충으로 인한 피해를 최소화하는 것이 가능하다.

본 발명에 따르면, 감지 전극판으로서 알루미늄 테이프를 이용할 수 있으며, 유전체로서 양면 테이프를 이용하여 상기 감지 전극을 구성할 수 있다. 상기 양면 테이프를 통해 감지 전극판이 직접적으로 접촉되는 것을 막을 수 있고, 상기 양면 테이프의 두께에 따라 감지 전극판의 간극을 조정할 수도 있다.

일반 알루미늄 테이프를 감지 전극으로 사용하면 경제적 이득뿐만 아니라, 설치장소에 맞게 감지 전극의 길이 및 형태를 조절할 수 있기 때문에 설치가 용이해진다. 또한, 일반 금속 전극보다 부피 및 무게가 적고 설치장소에 기타 설비 없이 바로 적용할 수 있는 장점을 갖는다. 즉, 비용이 저렴하여 기존 센서보다 확대적용이 쉬우며 그 대상을 가리지 않을 뿐만 아니라, 건물의 천정부터 작은 틈새까지 자유롭게 설치 가능하기 때문에 기존 센서로 감지할 수 없었던 장소까지 감지가 가능하다.

상기 감지 전극은 사용자가 직접 구성 및 설치가 가능한데, 알루미늄 테이프를 양면 테이프의 양쪽에 각각 대향 배치시키고 감지하고자 하는 생명체가 통과할 수 있는 곳에 원하는 형태로 붙여서 사용하면 된다. 그리고 각 감지 전극의 양쪽 끝을 정전 용량 센서에 연결하면 생명체 감지 시스템을 쉽게 구성 가능하다.

상기 감지 전극의 소재로서 알루미늄 테이프 외에도, 구리판, 스테인레스 및 알루미늄판과 같은 다양한 소재를 이용할 수 있다. 구리 소재는 전기적 전도율이 높기 때문에 생명체의 감지 감도를 높이는데 사용될 수 있으며, 스테인레스 소재는 녹이 슬지 않고 내구성이 뛰어나므로 온도 및 습도가 높은 장소에 사용될 수 있다. 그러므로, 감지 전극의 소재는 설치 장소 및 미관을 고려하여 다양하게 선정할 수 있다.

도면부호(401)는 평상시 감지 전극의 상태를 도시한 도면이고, 도면부호 (402)는 생명체가 접근 또는 접촉할 경우 변화하는 감지 전극의 상태를 도시한 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 평상시 감지 전극은 대향 배치되어 일정한 전기장을 형성하고 있고, 정전 용량 또한 변화없이 일정하다.

하지만, 도면부호(402)에 도시한 바와 같이 외부에서 생명체가 접근할 경우, 상기 생명체에 의해 감지 전극 간의 전기장 또는 유전율이 변화한다. 이런 전기장 또는 유전율의 변화에 의해 결국 정전 용량의 변화가 생기게 된다. 그러므로, 상기 정전 용량의 변화량을 측정하면, 감지된 생명체의 종류를 식별할 수 있다.

도면에 도시한 바와 같이 소정의 정전 용량 기준값 및 여유값에 의한 문턱값을 설정하고, 정전 용량의 측정값이 상기 문턱값을 초과한 경우 생명체를 감지한 것으로 인식한다. 상기 기준값은 생명체 감지를 위한 특정 정전 용량 값이고, 상기 여유값은 상기 기준값에서 발생할 수 있는 오차를 반영하여 가감한 값이다.

본 발명에 따른 생명체 감지 시스템 및 방법은 전기적 성질을 이용한 것이므로, 감지율은 주위 온도 및 습도에 영향을 받게 된다. 그러므로, 본 발명에 따르면 상기 주위 온도 및 습도에 따라 생명체를 감지하기 위한 정전 용량의 기준치 및 여유값을 변화시켜 주위 환경에 따른 오작동을 최소화할 수 있다. 주위 환경에 따라 기준값 및 여유값을 조정하는 일례로, 주위의 습도가 높아질 경우 오동작할 우려가 높기 때문에 여유값을 증가시킬 수 있고, 생명체를 감지하는 감도에 따라 상기 기준값을 조정할 수 있다.

본 발명에 따르면, 감지 전극간의 정전 용량 측정값은 감지 전극간 대향 면적, 대향 간극, 및 감지 전극의 길이에 따라 다양하므로, 상기 요소들에 따라 생명체 감지 센서의 감도가 변화하게 된다. 이하, 도 6 및 도 7을 참고하여, 본 발명에 따라 구성할 수 있는 다양한 형태의 실시예들에 대해 상술하기로 한다. 또한, 도 8 내지 도 13을 참고하여, 소정의 감지 감도 실험을 통해 상기 다양한 형태의 실시예들에 따른 감지 감도에 대해 상술하기로 한다.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 폭 및 형태를 다양하게 구성한 일례를 도시한 도면이다. 상기 감지 전극은 소정의 유전체를 사이에 두고 제1 감지 전극과 제2 감지 전극이 대향 배치되는데, 도면부호(601)는 상기 제1 감지 전극과 제2 감지 전극을 동일한 면적으로 대향 배치하여 구성한 감지 전극의 일례를 도시한 도면이다.

또한, 도면부호(602)는 상기 제2 감지 전극의 폭을 상기 제1 감지 전극의 폭보다 작게 구성한 감지 전극의 일례를 도시한 도면이다. 즉, 폭이 넓은 상기 제1 감지 전극 위에 유전체를 부착하고, 그 위에 폭이 좁은 상기 제2 감지 전극을 부착하여 구성한 일례이다.

도면부호(603)는 상기 제2 감지 전극을 띠 형태로 이루어진 복수의 전극으로 구성하고, 상기 복수의 전극을 상기 제1 감지 전극에 대향하여 일정 간격으로 평행하게 배치하여 구성한 감지 전극의 일례를 도시한 도면이다.

도면부호(604)는 상기 제2 감지 전극을 철사 형태로 이루어진 복수의 전극으로 구성하고, 상기 복수의 전극을 상기 제1 감지 전극에 대향하여 그물망 형태로 배치하여 구성한 감지 전극의 일례를 도시한 도면이다.

도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 생명체 감지 시스템에 포함된 감지 전극은 폭 및 대향 면적을 다양하게 구성하여 이용할 수 있다.

도면부호(701)는 도 6의 도면부호(602)와 같은 형태로 구성하고 길이를 더욱 증가시켜 구성한 감지 전극의 일례를 도시한 도면이다. 도면부호(702)는 도 6의 도면부호(603)와 같은 형태로 구성하고 길이를 더욱 증가시켜 구성한 감지 전극의 일례를 도시한 도면이다. 도면부호(703)는 도면부호(701)와 동일한 형태로 구성하되, 감지 전극의 대향 간극을 더욱 증가시켜 구성한 감지 전극의 일례를 도시한 도면이다.

도 6 및 도 7에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 감지 전극의 구성은 다양한 형태로 변형 가능하게 된다. 이처럼, 다양한 변형은 감지 전극간의 면적, 간극, 길이를 변화시키기 때문에 정전용량을 변화시켜, 궁극적으로 생명체를 감지하는 감도를 조정시킬 수 있게 된다. 그러므로, 감지 전극을 어떤 형태로 구성할 것인가는 설치 장소 및 감지 감도에 따라 다양하게 선택하는 것이 바람직하다.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 재료에 따른 감지 감도를 실험한 일례를 보여주는 도면이다. 도 8에서 예시한 바와 같이, 쥐를 이용하여 감지 전극의 재료에 따른 감지 감도를 측정하는 실험을 수행하였다. 본 실험에서는 실험을 간략히 하기 위해 감지 전극을 통해 생명체와의 접촉을 감지하고, 감지했을 경우 신호램프에 불이 들어오도록 감지 센서를 구성하였다.

도면부호(801)는 스테인레스를 재료로 한 감지 전극을 사용하여 실험한 일례이고, 도면부호(802)는 구리를, 또한 도면부호(803)는 알루미늄을 재료로 한 감지 전극을 사용하여 실험한 일례이다. 이 밖에도, 도면에는 도시하지 않았지만, 함석 및 칼라 철판을 재료로 한 감지 전극을 사용한 실험도 수행하였다.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 재료에 따른 감지 감도 실험의 결과 테이블을 도시한 도면이다. 햄스터 및 햄스터보다 부피가 큰 시궁쥐를 대상으로 통과 횟수에 따른 인식 횟수를 기준으로 인식률을 계산하였다. 실험한 결과, 도면에 도시한 바와 같이 감지 전극의 재료에 따라 인식률은 모두 상이하게 나왔다. 또한, 본 발명에 따르면 경제성이 우수한 알루미늄 테이프 또한 만족할 만한 인식률을 보였다. 구리는 전도율이 우수하여 인식률이 높게 나왔으며, 알루미늄 또한 품질의 편차가 작아 인식률이 높게 나왔다. 또한, 부피가 큰 시궁쥐를 더욱 용이하게 감지하는 것으로 판단된다.

앞서의 실험 결과, 감지 전극의 재료에 따라 인식률은 다소 차이가 있지만 모두 만족할만한 결과를 얻을 수 있었다. 그러므로, 감지 전극의 재료로 어떤 것을 사용할 것인가는 설치장소, 경제성, 및 내구성 등을 고려하여 선정하는 것이 바람직하다.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 형태에 따른 감지 감도를 실험한 일례를 보여주는 도면이다. 도면에 도시한 바와 같이, 본 실험에서는 도 6에 도시한 감지 전극의 폭 및 대향 면적을 다양하게 구성한 일례를 알루미늄 테이 프 및 양면 테이프를 이용하여 직접 제작하였다. 또한, 도면에서 보여주는 4가지 감지 전극을 사용하여 각각에 따른 감지 감도를 실험하였다. 상기 4가지 감지 전극은 위에서부터 차례대로 도 6의 도면부호(601), 도면부호(602), 도면부호(603), 도면부호(604)를 제작한 것이고, 편의상 이하 1형, 2형, 3형,및 4형-전극이라 하겠다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 형태에 따른 감지 감도 실험의 결과 테이블을 도시한 도면이다. 도 8 및 도 9에서의 실험과 마찬가지로, 햄스터와 시궁쥐를 대상을 실험한 결과 1형, 2형, 3형,및 4형-전극에 따라 모두 다른 인식률을 보였다. 이는 감지 전극간 면적 및 형태에 따른 정전용량이 모두 상이하기 때문인 것으로 판단된다. 또한, 실험 결과, 감지 전극의 면적을 동일하게 하는 것보다, 면적을 달리할 때 더 높은 인식률을 보였다.

도 12는 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 길이에 따른 감지 감도를 실험한 일례를 보여주는 도면이다. 도면에서 보이는 바와 같이, 도면부호(1201)부터 도면부호(1205)까지 감지 전극의 길이를 3m에서 0.5m씩 줄여가면서 5가지의 감지 전극을 구성하여 실험하였다.

도 13은 본 발명의 일실시예에 따른, 감지 전극의 길이에 따른 감지 감도 실험의 결과 테이블을 도시한 도면이다. 본 실험에서는 실험 대상으로 햄스터만을 이용하였고, 감지 전극의 형태는 2형, 3형, 및 5형-전극을 사용하였으며 길이를 5가지로 하여 인식률을 측정하였다. 실험 결과, 대체적으로 길이가 길수록 인식률이 낮게 나왔으며, 5형-전극은 길이가 길 경우에도 인식률은 높은 것으로 판단된 다. 또한, 2형-전극 및 3형-전극은 1m 이내의 길이에서 효율적인 것으로 판단된다.

이처럼, 본 발명에 따른 생명체 감지 시스템의 감지 감도는 감지 전극의 길이에 따라서도 모두 다르므로, 설치 장소를 고려하여 감지 전극을 효율적으로 분할하여 구성하는 것이 바람직하다.

도면부호(1401) 및 도면부호(1402)는 평행한 바닥에 감지 전극을 부착시켜 생명체 감지 시스템을 구성한 일례이다. 도면에 도시한 바와 같이, 감지 전극을 바닥에 부착하여 설치하면, 상기 감지 전극 위를 생명체가 통과하게 된다. 이때, 상기 생명체와의 접촉이 이루어지면 상기 감지 전극의 정전 용량이 변화하게 되어 사용자에게 상기 생명체의 식별 정보를 출력하게 된다.

도면부호(1403) 및 도면부호(1404)는 반원 형태의 입구와 같은 곳에 감지 전극을 부착하여 생명체 감지 시스템을 구성한 일례이다. 도면에 도시한 바와 같이, 감지 전극을 입구 주변에 부착하여 설치하면, 바닥이 아닌 곳을 통과하는 생명체의 감지도 용이하게 가능하다. 즉, 상기와 같은 구성은 조그만 구멍을 통해 침입하는 개미, 쥐, 및 바퀴벌레와 같은 해충을 감지하는데 용이하다.

본 발명에 따르면, 감지 전극의 설치 방법에 있어서, 도 14에 도시한 감지 전극의 설치 예시 외에도, 천장, 전선로, 및 벽틈 사이 등 다양한 장소에 감지 전극을 용이하게 부착하여 생명체를 감지할 수 있다.

지금까지 여러 실시예들에서 살펴본 바와 같이, 감지 전극의 재료, 간극, 면적, 길이 등을 변화시킴으로써 인식률의 변화를 줄 수 있다. 따라서, 이러한 인식률의 차이에 기초하여, 인체, 동물, 및 곤충 등의 생명체의 종류 및 개체의 크기, 개체의 운동 성향 등의 여러 가지 요소들을 고려함으로써, 최적의 실시예를 선택할 수 있음을 알 수 있다.

단계(1501)는 본 발명에 따른 생명체 감지 시스템을 유지한다. 생명체의 통과가 예상되는 장소에 감지 전극을 설치하고, 상기 감지 전극은 정전 용량을 측정하고 생명체를 판단하는 감지 센서에 연결된다. 그러므로, 단계(1501)에서 상기 감지 전극은 소정의 일정한 정전 용량을 유지하게 된다.

종래의 생명체를 감지하기 위한 시스템은 구성이 복잡하여 설치 및 유지가 어려웠지만, 본 발명에 따른 생명체 감지 시스템은 구현이 비교적 간단하고 구성 장치들을 보다 간략화할 수 있기 때문에, 설치 및 유지 보수가 훨씬 용이하다.

단계(1502)는 생명체와의 접촉을 감지한다. 본 단계에서 생명체가 일정한 정전 용량을 유지하는 상기 감지 전극에 접촉하는 것을 감지하게 된다. 상기 감지 전극의 설치 범위에 따라 생명체와의 접촉을 감지할 수 있는 범위는 더욱 넓어지게 된다.

종래에는 감지 범위를 넓히기 위해서는 감지 센서를 더욱 많이 설치해야 하며, 종래의 감지 센서는 대부분 고가이므로 사실상 감지 범위는 제한적일 수밖에 없다. 하지만 본 발명에 따르면, 감지 범위를 넓히기 위해서는 저가의 감지 전극을 원하는 곳에 어디에라도 설치만 하면 되기 때문에, 적은 비용으로도 넓은 감지 범위를 확보하는 것이 가능하다. 또한, 감지 전극의 재료로써, 알루미늄 테이프를 이용한다면, 설치 비용을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 생명체 감지 시스템을 설치 장소의 제약 없이 다양한 장소에 변형 적용할 수 있다.

단계(1503)는 감지 전극의 정전용량을 측정한다. 단계(1502)에서 생명체와의 접촉을 감지함에 따라, 본 단계에서 감지 전극을 정전용량을 측정하게 된다. 상기 측정값은 감지 대상이 생명체인지 여부와 생명체의 식별을 위한 판단 근거가 된다. 상기 정전용량은 감지 전극간 면적, 감지 전극간 거리, 및 유전율을 이용하여 측정 가능하다.

단계(1504)는 상기 정전용량 측정값과 소정의 문턱값을 비교한다. 본 단계에서 단계(1503)를 통해 측정된 정전용량 값을 미리 설정한 소정의 문턱값과 비교하게 된다. 상기 문턱값은 소정의 기준값에 온도 및 습도와 같은 주위 환경요소를 고려하여 오차범위 내에서 설정한 값이다. 단계(1504)에서의 비교 결과, 상기 정전용량 값이 상기 문턱값보다 클 경우, 생명체임을 인식하고 단계(1505)로 진행한다. 반대로, 상기 정전용량 값이 상기 문턱값보다 작거나 같을 경우, 생명체의 접촉이 아님을 인식하고, 다시 단계(1501)로 돌아가게 된다.

단계(1505)는 상기 정전용량 측정값에 기초하여, 상기 생명체의 식별 정보를 판단한다. 본 단계에서는, 단계(1503)에서 측정한 정전용량 값에 기초하여, 상기 생명체를 식별하게 된다. 식별하고자 하는 생명체별 유전율 값을 미리 설정하고, 상기 생명체별 유전율 값과 상기 정전용량 측정값을 비교하여 생명체의 식별 정보를 판단하게 된다.

단계(1506)는 상기 생명체의 식별 정보를 출력한다. 본 단계에서 생명체가 감지되었음을 알리고, 상기 생명체에 대한 식별 정보를 제공한다. 사용자는 상기 식별 정보를 이용하여, 감지된 생명체를 파악하고 적절히 대처할 수 있다.

일례로, 방범 업체의 경우, 동물이나 곤충이 감지된 경우는 무시하고, 사람이 감지된 경우 도둑으로 파악하고 즉시 대처할 수 있다. 방제 업체의 경우는 곤충을 중심으로 어떠한 곤충들이 어떤 이동 경로를 통해 이동하는지를 파악하는 데, 상기 정보를 이용할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 생명체 감지 방법에 대하여 설명하였고, 앞서 도 1 내지 도 14의 실시예들에서 언급한 내용들이 본 실시예에도 그대로 적용할 수 있으므로, 이하 상세한 내용은 생략하기로 한다.

본 발명에 따른 생명체를 감지하기 위한 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디 스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 매체는 프로그램 명령, 데이터 구조 등을 지정하는 신호를 전송하는 반송파를 포함하는 광 또는 금속선, 도파관 등의 전송 매체일 수도 있다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.

따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

본 발명에 따르면, 생명체 감지 시스템의 구현이 비교적 용이하고 구성 장치들을 보다 간략화할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 저가의 감지 전극을 사용하여 비용의 부담 없이 보다 많은 센서를 설치가능하기 때문에, 보다 넓은 감지 영역을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 감지 전극의 소재로서 알루미늄 테이프를 이용함으로써, 생명체 감지 시스템을 설치 장소의 제약 없이 다양한 장소에 변형 적용할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 생명체 감지를 위한 소정의 기준치 및 여유값을 온도 및 습도와 같은 주변 환경에 따라 가변하도록 함으로써 생명체 감지의 정확도를 더욱 높일 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 감지 가능 대상을 다양화할 뿐만 아니라, 사람, 개, 고양이, 쥐 등과 같은 감지 대상의 식별이 가능하도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 생명체 감지 시스템의 감지영역이 넓고 필요에 따라 설치 및 제거를 간편하게 할 수 있다.

Claims

생명체 감지 시스템에 있어서,

상기 생명체와의 접촉을 감지하는 감지 전극;

상기 감지 전극의 정전 용량을 측정하는 정전 용량 측정부; 및

상기 측정된 정전 용량에 기초하여, 상기 생명체에 대한 식별 정보를 판단하는 생명체 식별 정보 판단부

를 포함하고,

상기 식별 정보는 인체, 동물, 및 곤충에 대한 정보를 포함하며,

상기 생명체 식별 정보 판단부는 상기 측정된 정전 용량이 기설정된 정전 용량 기준치 및 여유값에 의한 문턱값을 초과하는 경우, 상기 인체, 동물, 및 곤충에 대하여 개별적으로 설정된 비유전률과 상기 측정된 정전 용량에 따라 계산된 비유전률을 비교하여, 상기 생명체에 대한 식별 정보를 판단하는 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
제1항에 있어서,

상기 감지 전극은 구리판, 알루미늄판, 및 알루미늄 테이프 중에서 어느 하나 이상으로부터 선택된 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
제1항에 있어서,

상기 감지 전극은 소정의 유전체를 사이에 두고 대향 배치된 제1 감지 전극과 제2 감지 전극을 포함하고,

상기 제1 감지 전극은 접지 전극으로 사용하는 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
제3항에 있어서,

상기 유전체는 양면 테이프인 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
제3항에 있어서,

상기 제2 감지 전극의 폭은 상기 제1 감지 전극의 폭보다 작은 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
제3항에 있어서,

상기 제2 감지 전극은 띠 형태로 이루어진 복수의 전극으로 구성되고, 상기 복수의 전극이 상기 제1 감지 전극에 대향하여 일정 간격으로 평행하게 배치되는 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
제3항에 있어서,

상기 제2 감지 전극은 철사 형태로 이루어진 복수의 전극으로 구성되고, 상기 복수의 전극이 상기 제1 감지 전극에 대향하여 그물망 형태로 배치되는 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
제3항에 있어서,

상기 감지 전극은 전극의 폭을 조정하여 상기 제1 감지 전극과 제2 감지 전극의 대향 면적을 조정 가능한 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
제3항에 있어서,

상기 감지 전극은 상기 유전체의 두께를 조정하여 상기 제1 감지 전극과 제2 감지 전극의 대향 간극을 조정 가능한 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
제1항에 있어서,

상기 감지 전극은 전극의 길이를 조정 가능한 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
삭제
제1항에 있어서,

상기 기준치 및 여유값은 주변 온도 또는 습도에 따라 변화하는 것을 특징으로 하는 생명체 감지 시스템.
삭제
생명체 감지 방법에 있어서,

상기 생명체와의 접촉을 감지하는 단계;

상기 감지 전극의 정전 용량을 측정하는 단계; 및

상기 측정된 정전 용량에 기초하여, 상기 생명체에 대한 식별 정보를 판단하는 단계

를 포함하고,

상기 식별 정보는 인체, 동물, 및 곤충에 대한 정보를 포함하며,

상기 생명체에 대한 식별 정보를 판단하는 단계는 상기 측정된 정전 용량이 기설정된 정전 용량 기준치 및 여유값에 의한 문턱값을 초과하는 경우, 상기 인체, 동물, 및 곤충에 대하여 개별적으로 설정된 비유전률과 상기 측정된 정전 용량에 따라 계산된 비유전률을 비교하여, 상기 생명체에 대한 식별 정보를 판단하는 것을 특징으로 하는 생명체 감지 방법.
제14항의 방법을 실행시키기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.