KR100993494B1 - 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템에 관한 것으로서, 사용자의 행동을 감지하는 센서 노드와, 센서 노드의 무선 감지 데이터를 취합하여 원시 상황 데이터를 발생시키는 센서 코디네이터와, 상기 원시 상황 데이터를 수신하여 사용자의 동작과 사용자가 처한 상황을 판별하는 행동 인지 모듈과, 상기 행동 인지 모듈에서 생성된 통합 상황 데이터에 따라 사용자에게 적합한 서비스를 선별하고 서비스를 제공하는 서비스 모듈이 포함된 것을 특징으로 한다.

이에 의해, 사용자의 위치와 행동을 구속형 장비 없이 감지할 수 있고, 사용자의 상황에 적합한 서비스를 자동적으로 제공할 수 있다.

센서, 유비쿼터스, 감지장치, 행동감지, 동작감지, 위치인식, 홈네트워킹

Description

행동감지를 위한 지능형 센서 시스템{SMART SENSOR SYSTEM FOR ACTIVITY AWARENESS}

본 발명은 무구속, 무자각형 센서 시스템에 관한 것으로서, 특히, 사용자의 위치와 행동을 구속형 장비가 없이도 감지 할 수 있고, 사용자의 위치, 상황 및 행동을 판별하여 사용자에게 자동적으로 적합한 서비스를 제공하기 위한 지능형 센서 시스템에 관한 것이다.

정보 통신 기술이 발달함에 따라 무선 인터넷이 가능해지는 등, 점차 무선 통신 환경의 저변이 확대되고 있으며, 이에 대한 학계 및 일반인의 관심도 커져가고 있다.

이러한 관심들 속에서 '홈네트워킹(Home Networking)', 또는 '유비쿼터스(Ubiquitous)'의 개념이 점차 자리를 잡아가고 있다.

여기서, 홈네트워킹이란, 가정 내 다양한 정보기기들 상호간의 네트워크를 구축하는 것을 의미한다.

보다 상세하게 설명하자면, 가정 내부에서는 정보가전 기기들이 유무선 네트워크를 통해 상호 커뮤니케이션하고 외부에서는 인터넷을 통해 상호 접속이 가능한 환경을 구축하는 것을 의미한다.

그리고, 유비쿼터스는 '동시에 어디에나 존재하는, 편재하는'이라는 사전적 의미를 가지고 있으며, 언제 어디서나 컴퓨터에 엑세스할 수 있는 환경을 의미한다.

상기 홈네트워킹과 유비쿼터스 환경이 실제 생활속에 구현되기 위해서는 사람의 행동이나 위치를 감지하는 센서 시스템에 대한 개발이 선행되어야 한다.

즉, 사람이 위치나 행동에 따라 사람이 처한 상황을 파악하고 그에 적합한 서비스가 제공될 수 있고, 상기 서비스는 사용자가 원하는 시간과 원하는 장소에서 즉각적으로 제공될 수 있는 유무선 네트워크 감지 시스템이 마련되어야 본격적인 홈네트워킹 및 유비쿼터스 환경이 조성될 수 있다.

일반적으로, 공간내 사람의 위치를 파악하기 위해서 팔찌 혹은 목걸이형 신호발신기가 이용되는 경우가 많았으나, 상기 신호발신기는 분실의 위험이 있고 별도로 사람이 장착해야 한다는 번거로움이 있었으며, 습기가 높은 곳에서 사용할 수 없다는 등의 환경적인 요소에 제약을 많이 받는 문제점이 있었다.

또한, 사람을 영상으로 촬영하여 사람의 행동이나 위치를 파악하는 경우, 상기 촬영 데이터가 외부로 유출됨으로써 개인의 사생활 침해가 발생될 여지가 있다.

본 발명은 상술한 문제를 해결하기 위해 마련된 것으로써, 본 발명의 목적은 사용자가 별도의 구속-착탈형 신호발생기를 소지하고있지 않더라도 사용자의 공간 내 위치를 파악할 수 있고, 사용자의 특정 행동을 감지할 수 있는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템을 제공하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 각 사용자 별 정보에 따라 공간내 환경이 자동적으로 조성되게 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사용자에게 위기 상황이 발생했을 때, 위기에 신속하게 대처할 수 있으며, 사용자가 위기 상황을 벗어나기 전까지 사용자가 위치하고 있는 공간의 구조물로부터 도움을 받게 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은, 사용자의 개인정보가 유출될 가능성이 없는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템은, 사용자의 위치와 행동을 무구속, 무자각 장치를 통해 감지하고, 각 구성요소간의 무선 통신을 통해 정보가 상호 전송되는 지능형 센서 플랫폼과, 상기 지능형 센서 플랫폼으로부터 전송된 원시상황 데이터로부터 사용자의 위치 및 동작 상태 등을 파악하고, 사용자에게 상황에 적합한 서비스를 제공하는 행동 결정 추론 엔진을 포함하는 센서 시스템에 있어서, 상기 지능형 센서 플랫폼은, 건물 내부 등에 복수개로 설치되어 실질적인 사용자 감지를 수행하고, 상기 행동 결정 추론 엔진으로부터 전송된 신호에 따라 공간내 구조물을 제어하는 센서 노드와, 상기 센서 노드로부터 전송된 무선 데이터를 취합하여 상기 행동 결정 추론 엔진으로 전달하기에 적합한 형식의 원시 상황 데이터로 가공하는 센서 코디네이터로 마련되고, 상 기 행동 결정 추론 엔진은, 상기 센서 노드로부터 전송된 원시상황 데이터로부터 사용자의 위치 및 동작을 파악하고, 사용자별 정보 및 공간의 형상과 공간을 구성하는 다양한 구조물의 정보를 저장하는 행동 인지 모듈과, 상기 행동 인지 모듈로부터 전송된 통합 상황 데이터를 분석하고, 사용자에게 상황별로 적합한 서비스를 선정하여 제공하는 서비스 모듈로 마련되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 센서 노드는, 사용자가 거주하는 공간 및 공간 내 구조물에 마련됨으로써, 공간 내의 온도나 광량 또는 사용자의 구조물 조작상태를 감지하거나, 빛, 열, 초음파, 압력 등을 통해 원거리 또는 근거리에서 사용자의 행동을 감지하는 감지부재와, 상기 감지부재를 통해 감지된 사용자, 구조물, 공간 정보를 무선통신에 적합한 신호로 변환시키고, 상기 센서 코디네이터로부터 전송된 구조물 제어신호를 후술하는 구조물 제어부재로 전달하는 센서 프로세스부재와, 상기 센서 프로세서부재로부터 전송된 신호를 상기 센서 코디네이터로 전달시키기 위해 공기 중의 무선채널 상으로 신호를 송출시키고, 상기 센서 코디네이터로부터 전송된 무선신호를 수신하여 상기 센서 프로세스부재에 전달하는 무선통신부재와, 상기 센서 프로세스부재로부터 전달된 제어신호에 따라 공간 내의 구조물의 상태나 작동을 제어하는 구조물 제어부재로 마련될 수 있다.

그리고, 상기 센서 코디네이터는, 상기 각 센서 노드마다 개별적으로 마련되고, 상기 센서 노드로부터 전송된 무선신호를 수신하거나, 후술하는 센서 노드 관리부재로부터 전달된 신호를 센서 노드로 송출하는 센서 노드 인터페이스와, 상기 모든 센서 노드 인터페이스로부터 전송된 신호를 취합하여, 감지가 수행된 시간 및 센서 노드가 설치된 장소와 센서 노드들의 위치관계 등의 정보를 통합하여 원시상황 데이터를 생성하는 센서 노드 관리부재와, 상기 센서 노드 관리부재로부터 전송된 원시상황 데이터를 유선 또는 무선 통신에 적합한 신호로 변화시켜 상기 행동 결정 추론 엔진의 행동 인지 모듈로 전송시키는 네트워크 인터페이스로 마련될 수 있다.

또한, 상기 행동 인지 모듈은, 상기 센서 코디네이터로부터 전송된 원시상황 데이터를 해석하여 사용자가 감지된 공간내 위치를 파악하고 사용자의 동작을 분석하기 위한 기초 데이터를 생성시키는 행동정보 해석부와, 상기 행동정보 해석부로부터 전송된 기초 데이터와 후술하는 행동 인지부와 행동정보 관리부로부터 전송된 데이터를 통합하여 사용자가 처해있는 상황을 실시간으로 분석하여 5W1H 형식의 통합 상황 데이터를 발생시키는 행동정보 통합처리부와, 상기 센서 노드가 설치된 높이 및 설치 각도를 참조하여 사용자가 거주하거나 활동하는 공간의 크기 및 구조에 따른 3차원 좌표를 설정하는 정적공간모델링부와, 상기 정적공간모델링부의 3차원 좌표를 참조하여 상기 행동정보 통합처리부를 통해 전송된 사용자의 행동패턴을 판별하고, 추가적인 사용자의 행동패턴 데이터를 입력받을 수 있는 행동 인지부와, 사용자가 거주하거나 활동하는 공간 내부에 마련된 가전기구 등의 구조물에 대한 위치 및 상태 정보를 입력받는 구조물 관리부와, 상기 구조물 관리부를 통해 입력된 공간내 구조물과 연관된 사용자의 행동패턴 정보를 입력받고, 상기 구조물의 종류와 사용자의 행동패턴에 따라 사용자가 처한 상황을 분류하는 행동정보 관리부와, 각 사용자별 정보와, 상기 구조물 관리부를 통해 입력된 구조물 정보와, 상기 행동정보 관리부를 통해 입력된 상황별 행동패턴 정보를, 각각 사용자 정보와 구조물 정보와 상황 정보로 저장하는 데이터 저장부로 마련될 수 있다.

또한, 상기 서비스 모듈은, 상기 행동 인지 모듈로부터 전송된 5W1H 형식의 통합 상황 데이터를 분석하여 상황에 적합한 서비스를 선정하는 서비스 해석부와, 상기 행동 인지 모듈에 저장된 사용자별 정보와 연계하여 각 사용자의 과거 기록으로부터 사용자에게 적합한 서비스를 추론하여 선별하거나, 사용자에게 적합한 서비스를 입력받는 사용자정보 처리부와, 상기 행동 인지 모듈에 저장된 구조물의 작동 및 이상우뮤를 판별하고 관리하는 가용 장치 관리부와, 사용자에게 제공되는 서비스 목록을 관리하고 각 서비스별 요구되는 구조물 등을 파악하는 서비스 관리부와, 상기 서비스 해석부와 사용자정보 처리부와 가용 장치 관리부와 서비스 관리부에서 발생된 신호에 따라 사용자에게 적합한 서비스를 제공하는 서비스 구동부로 마련될 수 있다.

여기서, 상기 센서 노드의 감지부재는 진동감지센서, 온도감지센서, 적외선감지센서, 광량감지센서, 압력감지센서, 전압전력감지센서 등으로 마련될 수 있다.

또한, 상기 센서 노드는 사용자가 활동하는 공간 내의 구조물과 천장과 측면벽과 바닥 등 다양한 높이를 가지는 위치에 설치됨으로써, 한 명의 사용자를 복수개의 센서 노드를 통해서 중복적으로 감지하여, 사용자의 행동패턴 감지의 정확도를 높일 수 있다.

그리고, 상기 센서 노드의 무선통신부재는 무선랜(WLAN), 또는 블루투스(Bluetooth), 또는 개인영역무선통신(WPAN) 중 어느 하나의 방식을 통해서 무선 통신을 수행할 수 있다.

그리고, 상기 센서 노드의 센서 프로세스부재는 TinyOS를 통해서 센서 운영프로그램이 구현되는 것을 특징으로 할 수 있다.

한편, 상기 행동 인지 모듈의 데이터 저장부에 저장되는 상황 정보에 공간내 위치 또는 공간내 위치별 행동패턴에 따라 개별적인 위험등급 정보가 포함되고, 데이터 저장부의 구조물 정보에 각 구조물별 위험등급 정보가 포함될 수 있다.

바람직하게는, 사용자가 공간내의 위험지역으로 분류된 곳에 머무르는 경우, 또는 사용자가 특정 위치에서 위험등급에 해당하는 동작을 취하는 경우, 상기 센서 노드의 감지 민감도가 상승하고, 상기 행동정보 통합처리부에서 경고예비신호가 포함된 통합 상황 데이터가 발생될 수 있다.

그리고, 상기 서비스 구동부에서 발생되는 서비스 신호에, 사용자가 활동하는 공간 내의 구조물을 제어하는 제어신호가 포함되어 상기 센서 코디네이터에 전송되는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.

본 발명에 의해, 사용자가 별도의 구속-착탈형 신호발생기를 소지하고있지 않더라도 사용자의 공간내 위치를 파악할 수 있고, 사용자의 특정 행동을 감지할 수 있다.

또한, 본 발명에 의해, 각 사용자 별 정보에 따라 공간내 환경이 자동적으로 조성될 수 있다.

또한, 본 발명에 의해, 사용자에게 위기 상황이 발생했을 때, 위기에 신속하 게 대처할 수 있으며, 사용자가 위기 상황을 벗어나기 전까지 사용자가 위치하고 있는 공간의 구조물로부터 도움을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에 의해, 사용자의 개인정보가 유출될 가능성이 없는 감지 시스템을 제공할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다.

이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템의 블럭도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템은, 사용자의 위치와 행동을 무구속, 무자각 장치를 통해 감지하고, 각 구성요소간의 무선 통신을 통해 정보가 상호 전송되는 지능형 센서 플랫폼(100)과, 상기 지능형 센서 플랫폼으로부터 전송된 원시상황 데이터로부터 사용자의 위치 및 동작 상태 등을 파악하고, 사용자에게 상황에 적합한 서비스를 제공하는 행동 결정 추론 엔진(200)을 포함하는 센서 시스템에 있어서, 상기 지능형 센서 플랫폼(100)은, 건물 내부 등에 복수개로 설치되어 실질적인 사용자 감지를 수행하고, 상기 행동 결정 추론 엔진으로부터 전송된 신호에 따라 공간내 구조물을 제어하는 센서 노드(110)와, 상기 센서 노드로부터 전송된 무선 데이터를 취합하여 상기 행동 결정 추론 엔진으로 전달하기에 적합한 형식의 원시 상황 데이터로 가공하는 센서 코디네이터(120)로 마련되고, 상기 행동 결정 추론 엔진(200)은, 상기 센서 노드(110)로부터 전송된 원시상황 데이터로부터 사용자의 위치 및 동작을 파악하고, 사용자별 정보 및 공간의 형상과 공간을 구성하는 다양한 구조물의 정보를 저장하는 행동 인지 모듈(210)과, 상기 행동 인지 모듈(210)로부터 전송된 통합 상황 데이터를 분석하고, 사용자에게 상황별로 적합한 서비스를 선정하여 제공하는 서비스 모듈(220)로 마련되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 센서 노드(110)는, 사용자가 거주하는 공간 및 공간 내 구조물에 마련됨으로써, 공간 내의 온도나 광량 또는 사용자의 구조물 조작상태를 감지하거나, 빛, 열, 초음파, 압력 등을 통해 원거리 또는 근거리에서 사용자의 행동을 감지하는 감지부재(111)와, 상기 감지부재(111)를 통해 감지된 사용자, 구조물, 공간 정보를 무선통신에 적합한 신호로 변환시키고, 상기 센서 코디네이터(120)로부터 전송된 구조물 제어신호를 후술하는 구조물 제어부재(112)로 전달하는 센서 프로세스부재(113)와, 상기 센서 프로세서부재(113)로부터 전송된 신호를 상기 센서 코디네이터(120)로 전달시키기 위해 공기 중의 무선채널 상으로 신호를 송출시키 고, 상기 센서 코디네이터(120)로부터 전송된 무선신호를 수신하여 상기 센서 프로세스부재(113)에 전달하는 무선통신부재(114)와, 상기 센서 프로세스부재(113)로부터 전달된 제어신호에 따라 공간 내의 구조물의 상태나 작동을 제어하는 구조물 제어부재(112)로 마련될 수 있다.

한 개의 센서 노드(110)는 상기 감지부재(111), 구조물 제어부재(112), 센서 프로세스부재(113), 무선통신부재(114)를 모두 내장하고있는 독립적인 감지장치로서, 센서 노드(110)가 설치되는 위치에 따라 구조물 제어부재(112)가 생략되는 구조로 마련될 수 있다.

감지부재(111)는 실질적으로 공간내 사용자의 위치 및 동작을 감지하는 감지 센서로서, 구체적으로, 진동감지센서, 온도감지센서, 적외선감지센서, 광량감지센서, 압력감지센서, 전압전력감지센서 등으로 마련될 수 있다.

예를 들어, 센서 노드(110)가 공간 내 조명 장치에 마련되는 경우, 조명의 조도나, 조명 장치에 흐르는 전류 및 전압의 크기를 측정하는 방식으로 마련될 수 있다.

또는, 상기 센서 노드(110)가 사용자가 거주하는 공간 내부의 천장에 적외선감지센서로써 마련되는 경우, 사용자의 체온이나 사용자의 형체 외곽선을 감지할 수 있게 된다.

또는, 상기 센서 노드(110)가 사용자가 거주하는 공간 내부에 마련된 소파에 압력감지센서로써 마련되는 경우, 사용자의 체중이나 사용자의 동작을 감지할 수 있게 된다.

즉, 감지부재(111)는 사용자의 주변 환경에 포함되어 마련됨으로써, 사용자가 별도의 신호 발생장치를 구비하지 않아도 사용자의 상태나 위치를 파악할 수 있게한다.

센서 프로세스부재(112)는 센서 노드(110)의 핵심적인 제어장치로서, 상기 감지부재(111)로부터 발생된 신호를 무선전송에 적합한 신호로 변환하고, 센서 노드(110) 고유의 식별ID를 보유하는 역할을 수행한다.

상기 감지부재(111)로부터 발생된 감지 신호는 단순한 전기적 부호에 불과하므로, 이를 무선으로 전송하기 위한 신호의 변환이 필수적이다.

그리고, 감지부재(111)로부터 신호가 실시간으로 전송되는 경우, 각 감지신호 별로 시간정보가 추가될 필요가 있으며, 그러한 작업이 센서 프로세스부재(112)에서 수행된다.

한편, 사용자가 거주하는 공간 내에 복수개의 센서 노드(110)가 마련될 수 있으므로, 각 센서 노드(110)로부터 전송되는 신호를 구분하고, 신호의 혼선을 방지하기 위해서 센서 노드(110)별 식별ID는 필수적으로 마련되어야 하는데, 센서 프로세스부재(112)의 식별ID는 센서 노드(110)에 무선인식 태그(RFID : Radio Frequency Identification Tag)가 포함됨으로써 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 상기 무선인식 태그는 무선인식 태그가 장착되는 물체의 상세정보가 내장된 반도체 칩과 소형 안테나가 내장되어 있어, 라디오 주파수 방식을 통해 상기 물체의 정보를 수 m 내지 수십 m 까지 전송할 수 있는 무선주파수 시스템을 의 미하는데, 상기 센서 프로세스부재(112)가 마이크로프로세서로 마련되는 경우, 상기 무선인식 태그가 일체로 구현될 수 있다.

이와같이, 공간내 설치되는 복수개의 센서 노드(110)는 각각 독립적으로 작동하고 식별ID를 통해 구별됨으로써, 일부의 센서 노드(110)가 부착된 위치에서 이탈되거나, 새롭게 추가되거나, 혹은 고장을 일으켜도 타 센서 노드(110)에 아무런 영향을 미치지 않는다.

센서 노드(110)는 작동을 위한 전원을 외부로부터 무선으로 수신하거나, 센서 노드(110)가 포함된 구조물로부터 직접 제공받을 수 있는데, 전체 시스템의 효율성과 가용성을 위해, 센서 노드(110)는 극히 적은 에너지를 소모해야하며, 또한, 효율적으로 전원이 관리되어야 한다.

이와 같은 요구사항을 충족시키기 위해, 센서 프로세스부재(112)의 작동을 제어하는 운영프로그램이 TinyOS로 구현될 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

여기서, 상기 TinyOS는 센서 네트워크를 위해 고안된 시스템 기술로서, 프로세스의 병행처리가 우수하고, 제한된 메모리를 운영하는 능력이 뛰어나며, 마이크로프로세서가 미사용일 때 휴지상태로 전이되어 전체 시스템의 전원 소모량을 줄이는 특성을 가지고 있다.

특히, TinyOS는 센서를 통해 전해진 센서 정보를 효율적으로 관리하기 위한 데이터베이스와 보안체계를 갖추고 있어 유비쿼터스 네트워크 환경에 적합하다.

구조물 제어부재(113)는 센서 노드(110)가 사용자가 거주하는 공간내의 특정 구조물 내부에 마련되는 경우, 후술하는 서비스 모듈로부터 발생된 서비스 신호에 따라 구조물의 작동을 제어하기 위해 마련된 것이다.

상술한 바와 같이, 센서 노드(110)가 조명장치에 마련되는 경우, 서비스 신호에 따라 조명 장치의 밝기를 조절하거나 점멸을 제어하게 된다.

무선통신부재(114)는 센서 노드(110)와 센서 코디네이터(120)와의 무선통신을 위해 마련된 것으로, 후술하는 센서 코디네이터(120)의 센서 노드 인터페이스(121)와 무선신호를 주고받게 된다.

바람직하게는, 무선통신부재(114)는 무선랜(WLAN), 또는 블루투스(Bluetooth), 또는 개인영역무선통신(WPAN) 중 어느 하나의 방식을 통해서 무선통신을 수행할 수 있는데, 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 무선통신부재(114)의 무선통신을 위해 무선랜 방식이 이용되는 경우, 기존의 네트워킹을 그대로 이용할 수 있고, ISM 주파수대역을 사용함으로써 전파사용료가 별도로 부과되지 않는다는 장점을 활용할 수 있다.

그리고, 무선통신부재(114)의 무선통신을 위해 블루투스 방식이 이용되는 경우, 센서 노드(110)가 외부공간에 노출되지 않는 상태에서도 무선통신이 가능하고 무선랜 방식과 마찬가지로 ISM 주파수대역을 사용함으로써 전파사용료가 별도로 부과되지 않는다는 장점을 활용할 수 있으며, 전력소모가 적은 신호의 송수신이 가능해진다.

한편, 무선통신부재(114)의 무선통신을 위해 개인영역무선통신 방식이 이용되는 경우, 저속 홈 오토메이션 네트워크 표준기술인 ZigBee를 통해 저전력, 저비용의 전파송수신이 가능해지고, 하나의 무선 네트워크에 255개의 센서 노드(110)가 마련될 수 있다는 장점을 활용할 수 있다.

바람직하게는, 상기 센서 노드(110)는 사용자가 활동하는 공간 내의 구조물과 천장과 측면벽과 바닥 등 다양한 높이를 가지는 위치에 설치됨으로써, 한 명의 사용자를 복수개의 센서 노드(110)를 통해서 중복적으로 감지할 수 있다.

즉, 공간 내의 천장에 마련된 적외선감지형 센서 노드(110)와 소파에 마련된 압력감지형 센서 노드(110)와 벽에 마련된 적외선감지형 센서 노드(110)가 하나의 그룹으로써 감지를 수행하는 경우, 사용자를 내려다 보는 시점의 사용자 형체와 사용자를 정면으로 바라보는 시점의 사용자 형체 및 사용자가 앉아있는 소파에 압력이 가해지는 면적 등을 함께 고려하여 사용자의 동작을 감지할 수 있게 된다.

이와 같이, 하나의 그룹으로써 감지가 수행되는 경우, 후술하는 센서 노드 관리부재(1220)에서 상기 3 개의 센서 노드(110)는 동일한 그룹임을 나타내는 그룹식별ID를 감지신호에 포함시키게 된다.

그리고, 후술하는 행동 인지 모듈(210)에서 그룹으로 감지된 감지신호를 분석함으로써, 각 센서 노드(110) 데이터의 상호 비교를 통해 사용자 행동패턴 분석의 정확도를 높일 수 있으며, 한 공간에 다수의 사용자가 존재하는 경우, 사용자 구별의 정확도도 높일 수 있다.

센서 코디네이터(120)는, 상기 센서 노드(110)로부터 전송된 무선신호를 수신하거나, 후술하는 센서 노드 관리부재(122)로부터 전달된 신호를 센서 노드(110)로 송출하는 센서 노드 인터페이스(121)와, 상기 모든 센서 노드 인터페이스(121) 로부터 전송된 신호를 취합하여, 감지가 수행된 시간 및 센서 노드(110)가 설치된 장소와 센서 노드(110)들의 위치관계 등의 정보를 통합하여 원시상황 데이터를 생성하는 센서 노드 관리부재(122)와, 상기 센서 노드 관리부재(122)로부터 전송된 원시상황 데이터를 유선 또는 무선 통신에 적합한 신호로 변화시켜 상기 행동 결정 추론 엔진(200)의 행동 인지 모듈(210)로 전송시키는 네트워크 인터페이스(123)로 마련될 수 있다.

센서 코디네이터(120)는 각 공간마다 1 개인 것으로 마련될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 모든 센서 노드(110)로 부터 용이하게 신호가 수신될 수 있는 장소에 설치될 수 있다.

센서 노드 인터페이스(121)는 상기 센서 노드(110)의 무선통신부재(114)에서 이용되는 통신방식에 따라 수신부가 마련되며, 센서 노드(110)로부터 전송된 신호를 수신하는 것 뿐만 아니라, 후술하는 네트워크 인터페이스(123)가 수신한 서비스 구동부(225)의 서비스 신호를 센서 노드(110)로 송출하기도 한다.

센서 노드 관리부재(122)는 센서 코디네이터(120)의 핵심 구성요소로써, 본 센서 코디네이터(120)에 연결된 모든 센서 노드(110)의 신호를 통합하여 원시 상황 데이터를 생성하는 역할을 한다.

상기 원시 상황 데이터가 생성될 때, 상술한 바와 같이, 공간 내에서 인접한 센서 노드(110)들로부터 발생된 감지신호가 하나의 그룹으로 결속되어 처리될 수 있으며, 또는, 동류의 센서 노드(110)의 신호가 하나의 그룹으로 결속되어 처리될 수 있다.

그리고, 센서 노드 관리부재(122)는 하위의 센서 노드(110)가 추가 혹은 감축되더라도 별도의 조작이 필요없으며, 센서 노드 관리부재(122)의 고유코드 신호가 포함된 센서 노드의 신호만을 선별하여 처리함으로써, 사용 공간 외부에서 전해지는 타 사용자의 센서 노드(110) 신호로 인한 간섭을 사전에 방지하는 방식으로 마련될 수 있다.

네트워크 인터페이스(123)는 상기 센서 노드 관리부재(122)에서 발생된 원시 상황 데이터를 후술하는 행동 인지 모듈(210)의 행동정보 해석부(211)로 전송시키는 역할을 담당하며, 전송시 이용되는 유선 혹은 무선 회선에 적합한 형태로 상기 원시 상황 데이터를 변환시킨다.

그리고, 상기 네트워크 인터페이스(123)는 후술하는 서비스 구동부(225)의 서비스 신호를 수신하여 상기 센서 노드 관리부재(122)로 전달하는 역할도 수행한다.

행동 인지 모듈(210)은, 상기 센서 코디네이터(120)로부터 전송된 원시상황 데이터를 해석하여 사용자가 감지된 공간내 위치를 파악하고 사용자의 동작을 분석하기 위한 기초 데이터를 생성시키는 행동정보 해석부(211)와, 상기 행동정보 해석부(211)로부터 전송된 기초 데이터와 후술하는 행동 인지부(213)와 행동정보 관리부(215)로부터 전송된 데이터를 통합하여 사용자가 처해있는 상황을 실시간으로 분석하여 5W1H 형식의 통합 상황 데이터를 발생시키는 행동정보 통합처리부(212)와, 상기 센서 노드(100)가 설치된 높이 및 설치 각도를 참조하여 사용자가 거주하거나 활동하는 공간의 크기 및 구조에 따른 3차원 좌표를 설정하는 정적공간모델링부(214)와, 상기 정적공간모델링부(214)의 3차원 좌표를 참조하여 상기 행동정보 통합처리부(212)를 통해 전송된 사용자의 행동패턴을 판별하고, 추가적인 사용자의 행동패턴 데이터를 입력받을 수 있는 행동 인지부(212)와, 사용자가 거주하거나 활동하는 공간 내부에 마련된 가전기구 등의 구조물에 대한 위치 및 상태 정보를 입력받는 구조물 관리부(216)와, 상기 구조물 관리부(216)를 통해 입력된 공간내 구조물과 연관된 사용자의 행동패턴 정보를 입력받고, 상기 구조물의 종류와 사용자의 행동패턴에 따라 사용자가 처한 상황을 분류하는 행동정보 관리부(215)와, 각 사용자별 정보와, 상기 구조물 관리부를 통해 입력된 구조물 정보와, 상기 행동정보 관리부를 통해 입력된 상황별 행동패턴 정보를, 각각 사용자 정보와 구조물 정보와 상황 정보로 저장하는 데이터 저장부(217)로 마련될 수 있다.

행동정보 해석부(211)는 상기 센서 코디네이터(120)으로부터 전송된 원시 상황 데이터로부터 사용자의 공간내 위치, 동작상태, 공간의 상태와 구조물의 작동유무 및 상태를 나타내는 신호를 추출하여 상황 판단을 위한 기초 데이터를 생성한다.

즉, 센서 노드(110)들 중 사용자가 감지된 센서 노드(110)가 어느 곳에 설치된 것인지 우선적으로 파악하며, 그 후, 사용자가 위치하고 있는 곳의 전등, 난냉방 장치 등의 작동 상태를 파악하고, 그와 동시에 적외선방식의 센서 노드(110)나 열감지방식의 센서 노드(110)로부터 전송된 사용자의 신체 상태 및 동작 상태를 함께 파악한다.

이와 같이, 상기 행동정보 해석부(211)에서 감지 신호의 종류별로 분류된 기초 데이터는 행동 인지 모듈의 중추인 행동정보 통합처리부(212)로 전달된다.

행동정보 통합처리부(212)는 우선, 상기 행동정보 해석부(211)에서 전송된 기초 데이터를 분류하여 각각 행동 인지부(213)와 행동정보 관리부(215)로 전달한다.

그리고, 상기 행동 인지부(213)와 행동정보 관리부(215)의 처리과정을 거친 신호를 통합하여 5W1H 형태의 통합 상황 데이터를 발생시킨다.

여기서, 상기 5W1H 통합 상황 데이터는, 육하원칙에 따라 파악된 사용자의 상황을 표현하는 데이터로, '누가', '언제', '어디서', '무엇을', '어떻게', '왜'의 항목에 따라 각 정보가 배열되어, 하나의 정보단위가 되는 형태로 마련될 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.

즉, '누가'는 사용자의 고유코드를 표시하는 정보이고, '언제'는 감지가 행해진 구체적인 시간을 나타내는 정보로써 '년:월:일:시간:분:초'의 상세한 단위로 표현된다.

그리고, '어디서'는 감지가 행해진 공간내 구체적인 장소를 표시하는 정보로써, 상기 센서 코디네이터(120)가 설치된 공간의 고유코드와 공간 내의 각 위치를 표시하는 고유위치코드로써 표현된다.

또한, '무것을'은 사용자가 조작한 구조물이나 사용자와 인접한 구조물의 고유코드를 표시하는 정보이고, '어떻게'는 사용자의 행동감지를 통해 파악된 사용자의 구체적인 행위를 고유코드로써 표현하는 정보이다.

여기서, 상기 구조물의 고유코드는, 상기 센서 노드(110)가 포함된 구조물의 경우 센서 노드(110)의 식별ID로써 표현되고, 구조물에 무선인식 태그가 부착된 경우 상기 구조물의 태그ID로써 표현된다.

마지막으로, '왜'는 사용자의 체온이나 병력 유무 등과 관련된 사용자의 현재 상태 정보 및 사용자의 과거 상태 정보 코드 등이 포함되며, 추가적으로 사용자의 과거 상태 정보 코드와 현재 인접한 구조물과의 관계를 추론하는 데이터와 위급상황 데이터가 포함될 수 있다.

이와 같이 생성된 통합 상황 데이터는, 각 항목 데이터별 열람 및 정렬이 용이하며, 이를 통해, 사용자별 상황데이터, 혹은 위치별 상황데이터, 혹은 구조물별 상황데이터, 혹은 시간별 상황데이터 등의 자료를 추출하는데 요소되는 시간이 최소화될 수 있다.

정적공간모델링부(214)는 공간의 구조와 위치를 3차원 좌표화 하여 보유하고 있으며, 행동 인지부(213)의 요청이 있을 때 공간좌표정보를 제공하는 역할을 하게 된다.

즉, 영상을 통해서 파악되는 공간의 구조는 2차원적인 구조를 지니고 있으므로, 보다 정확한 입체적 구조 파악을 위해서 센서 노드(110)가 전송하는 2차원 영상의 위치별 3차원 좌표가 설정되어야 한다.

또한, 센서 노드(110)의 감지부재(111)의 감지각도 및 센서 노드(110)의 설치 위치에 따라 감지되는 영상의 왜곡도 및 시야의 각도가 달라지므로, 이를 고려한 공간 계산이 필요로 하게 된다.

통상적으로, 이러한 3차원 좌표계산은 본 발명에 따른 지능형 센서 시스템이 본격적으로 가동되기 전에 이루어지며, 차후 공간의 구조에 변경이 발생했을 경우, 이를 보완하기 위해 공간 데이터를 입력받을 수 있는 입력장치가 구비되어 있으며, 상기 입력장치는 컴퓨터 등의 GUI(그래픽 유저 인터페이스)를 통해 마련될 수 있다.

행동 인지부(213)는 사용자의 동작이 어떠한 행동패턴에 해당하는지를 파악하는 구성요소로써, 사용자 주변의 구조물에 대한 정보를 배제한채 정보를 처리하게 된다.

즉, 상기 행동 인지부(213)은 적외선 감지가 가능한 센서 노드(110) 등을 통해서 획득된 영상으로부터, 상기 영상에서 사용자의 형상을 구성하는 최외곽의 선 성분만 추출하는 영상처리를 수행한다.

그리고, 영상처리된 데이터를 이미 저장된 사람의 행동 패턴을 비교하여, 사용자의 움직임이 구체적으로 어떤 행동에 해당하는지 추론하게 되는데, 상기 행동 인지부(213)의 구성 및 처리 방식이 이에 한정되는 것은 아니다.

여기서, 상기 행동 인지부(213)에 저장된 사람의 행동 패턴은 GUI를 통해서 추가적으로 입력될 수 있으며, 또는, 최신의 데이터로 업데이트가 가능할 수 있다.

구조물 관리부(216)는 센서 노드(110)가 내장된 구조물, 무선인식 태그가 내장된 구조물, 그리고 각 위치별 가구 등의 정보를 포함하고 있으며, GUI를 통해서 추가적인 정보를 입력받을 수 있고, 입력된 구조물 정보를 데이터 저장부(217)로 전송하여 저장할 수 있다.

이때, 상기 구조물 마다 위험등급 정보가 추가적으로 포함될 수 있다.

예를 들어, 부엌의 가스렌지 같은 경우, 화상, 화재 및 가스폭발의 위험이 존재하므로, 고도의 위험을 의미하는 위험등급이 부여될 수 있다.

행동정보 관리부(215)는 상기 행동정보 통합처리부(212)를 거쳐 상기 행동 인지부(213)에서 전송된 사용자의 행동패턴 데이터와, 상기 구조물 관리부(216)에서 전송된 구조물 데이터와, 데이터 저장부(217)의 상황 정보로부터 전송된 상황 데이터를 통합하여 사용자가 어떤 상황에 있는지 판단하는 구성요소이다.

즉, 행동정보 관리부(215)는 구조물 관리부(216) 및 행동 인지부(213)의 데이터를 참조한 현재의 데이터가 과거의 상황, 또는 패턴으로써 미리 지정된 상황과 대비하여 사용자가 위험하거나 곤란한 상황에 쳐해진 것인지 등을 판단할 수 있다.

여기서, 상기 행동정보 관리부(215)의 상황판단은 공간내 위치, 사용자 정보, 사용자 인근의 구조물 정보를 추가적으로 이용하여 판단하게 된다.

이를태면, 어린 아이가 구조물인 가스렌지 근방에서 활발하게 뛰어다니는 경우, 상기 행동정보 관리부(215)는 아이가 위험한 상황에 처해질 수 있다고 판단할 수 있으나, 사용자가 성인인 경우, 어린 아이의 경우에 비해서 상대적으로 덜 위함 상황이라고 판단하게 된다.

그리고, 행동정보 관리부(215)의 상황판단 데이터는 데이터 저장부(217)의 상황 정보로써 저장되어 차후의 상황에 대한 판단 자료로써 활용되며 또한, 상기 상황판단 데이터를 상기 행동정보 통합처리부(212)로 전송하여 5W1H 형식의 통합 상황 데이터를 만드는 기본적인 자료로 이용된다.

데이터 저장부(217)는 상황, 사용자, 구조물 관련 정보를 저장하는 구성요소로써, 행동 인지 모듈(210)의 외부 혹은 내부에 마련될 수 있다.

특히, 상기 데이터 저장부(217)에 저장되는 상황 정보에 공간내 위치 또는 공간내 위치별 행동패턴에 따라 개별적인 위험등급 정보가 포함되고, 데이터 저장부(217)에 저장되는 구조물 정보에 각 구조물별 위험등급 정보가 포함될 수 있다.

상기와 같이, 각 상황별 또는 구조물별 위험등급 정보가 미리 지정됨으로써, 상기 행동정보 관리부(215)의 신속한 상황판단 처리를 돕게 된다.

그리고, 상기 데이터 저장부(217)의 정보들은, 수많은 상황들이 데이터베이스화 되어 저장된 것으로써, 각 상황별 사용자의 상태 또는 행동을 추론하게 되는 근거 자료로써 활용된다.

상술한 바와 같이, 상기 행동 인지 모듈(210)에서 적외선촬영이나 기타 센서로부터 취득된 감지 데이터가 별도로 내부에 저장되지 않으며, 감지 데이터가 5W1H 행태로 고유코드가 나열되는 데이터로 변환됨으로써, 사용자의 개인정보가 보호되고, 설사 유출되더라도, 각 고유코드가 의미하는 바가 무엇인지 알지 못하는 한, 유출된 5W1H 데이터로부터 용이하게 사용자의 개인정보를 도출할 수 없다.

서비스 모듈(220)은, 상기 행동 인지 모듈(210)로부터 전송된 5W1H 형식의 통합 상황 데이터를 분석하여 상황에 적합한 서비스를 선정하는 서비스 해석부(221)와, 상기 행동 인지 모듈(210)에 저장된 사용자별 정보와 연계하여 각 사용자의 과거 기록으로부터 사용자에게 적합한 서비스를 추론하여 선별하거나, 사용자 에게 적합한 서비스를 입력받는 사용자정보 처리부(222)와, 상기 행동 인지 모듈(210)에 저장된 구조물의 작동 및 이상우뮤를 판별하고 관리하는 가용 장치 관리부(224)와, 사용자에게 제공되는 서비스 목록을 관리하고 각 서비스별 요구되는 구조물 등을 파악하는 서비스 관리부(223)와, 상기 서비스 해석부(221)와 사용자정보 처리부(222)와 가용 장치 관리부(224)와 서비스 관리부(223)에서 발생된 신호에 따라 사용자에게 적합한 서비스를 제공하는 서비스 구동부(225)로 마련될 수 있다.

서비스 해석부(221)는 사용자의 현재 상태를 분석하여 사용자에게 적합한 서비스를 선정하는 방식으로 마련되어 있다.

다시 말해, 상기 5W1H 형식의 통합 상황 데이터는 현재의 사용자의 상황이 기록된 데이터로써, 서비스 해석부(221)는 현재 사용자의 위치별 상황에 따라 상이한 서비스를 선정하게 된다.

이를 태면, 사용자가 침실에서 오랫동안 누워있는 상태로 판단되는 경우, 사용자가 위치하고 있는 침실의 조명을 어둡게 하는 서비스를 제공하게 된다.

이에 반해, 사용자정보 처리부(222)는 사용자의 과거 기록에 의거하여 사용자에게 필요한 서비스를 선정하게 된다.

이를 태면, 사용자에게 폐렴 등의 병력이 있다면, 사용자가 감기에 걸리지 않게끔 늘 실내 공간의 온도를 일정하게 유지시키는 서비스가 우선적으로 제공될 수 있다.

일반적으로, 서비스 해석부(221)에서 선별된 서비스와 사용자정보 처리부(222)에서 선별된 서비스 중, 사용자의 건강과 안전을 우선시 하는 방향으로 서 비스가 결정되나, 상기 데이터 저장부(217)의 데이터베이스에 형성된 과거의 기록들을 참조하여 보다 사용자에게 유용한 방향으로 서비스가 결정될 수 있다.

예를 들어, 사용자가 부주의 하여 창문을 열어둠으로써 사용자가 거주하는 공간의 기온이 낮추어진 경우, 그 사용자가 과거에 감기를 자주 앎았던 병력이 존재한다면, 상기 상황을 공간의 기온을 낮추는 방향으로 옮겨가기보다는, 상기 공간의 기온을 높이고 사용자에게 창문이 열렸음을 알리는 통지 신호를 보내는 형태의 서비스가 선정될 수 있다.

서비스 관리부(223)은 사용자에게 제공될 수 있는 모든 서비스의 목록을 저장하고 각 서비스마다 필요시 되는 구조물을 설정하는 역할을 담당한다.

사용자에게 제공될 수 있는 서비스의 종류는 복합 서비스와 개별 서비스로 구분될 수 있는데, 상기 복합 서비스는 사용자가 처해진 특정 상황을 전체적으로 변화시키는 서비스이고, 개별 서비스는 1회성 또는 단순한 알람 등의 서비스를 의미한다.

상기 복합 서비스의 예로써, 사용자가 속한 공간의 온도를 높이는 경우, 난방 기기를 작동시키고 개방된 창문을 폐쇄하는 등의 여러 개별 서비스가 동시에 제공될 수 있다.

가용 장치 관리부(224)는 상기 데이터 저장부(217)에 등재된 가전기기 또는 가구 등 구조물의 작동 및 이상 유무, 또는 상기 구조물이 서비스 제공시 활용될 수 있는지를 판별하는 구성요소로써, 가용 장치 관리부(224)의 처리를 거친 구조물 데이터는 다시 데이터 저장부(217)로 전송되어 저장된다.

서비스 구동부(225)는 상기 서비스 해석부(221) 및 사용자정보 처리부(222)를 통해 선별된 서비스를 사용자에게 실제로 제공하는 신호를 발생시키는 역할을 하는데, 상기 서비스 모듈(220)에 의해서 사용자에게 실제로 서비스가 제공되기 위해서, 상기 서비스 구동부(225)에서 발생되는 서비스 신호에, 사용자가 활동하는 공간 내의 구조물을 제어하는 제어신호가 포함되어 상기 센서 코디네이터(120)에 전송이 될 수 있다.

그리고 최종적으로, 상기 제어신호는 센서 노드(110)에 전달되어 센서 노드(110)가 장착된 구조물을 작동시킴으로써 상기 서비스 구동부(225)의 서비스 제공이 달성된다.

또한, 상기 센서 노드(110)가 설치되지 않은 구조물에 대한 유무선 제어신호도 함께 서비스 구동부(225)로부터 발생된다.

그리고, 서비스 구동부(225)는 외부의 경찰서, 병원 등과 네트워크를 통해 연결이 되어, 사용자에게 응급상황이 발생했을 경우 신속하게 정보 및 상황을 전달하는 방식으로 작동할 수 있다.

한편, 상기 가용 장치 관리부(224)와 서비스 관리부(223)의 정보에 따라 상기 서비스 구동부(225)에서 실제로 제공되는 서비스의 종류가 달라지게 된다.

즉, 상기 서비스 해석부(221) 및 사용자정보 처리부(222)에서 공간의 기온을 높이는 서비스를 결정했다고 하더라도, 실제 서비스 목록에 난방과 관련된 서비스가 상기 서비스 관리부(223)에 존재하지 않거나, 난방과 관련된 난로 등의 구조물이 파손된 것으로 상기 가용 장치 관리부(224)에서 판단되는 경우, 실제 난방 서비 스가 제공될 수 없을 것이다.

상기와 같은 경우에, 상기 서비스 구동부(225)는 상기 난방 서비스의 부재를 사용자에게 알리는 공지 신호를 발생시키거나, 외부에 연결된 네트워크 망을 통해 난방 서비스 업체에 유선 혹은 무선으로 수리 요청 신호를 전달하게 된다.

바람직하게는, 사용자가 공간내의 위험지역으로 분류된 곳에 머무르는 경우, 또는 사용자가 특정 위치에서 위험등급에 해당하는 동작을 취하는 경우, 상기 센서 노드(110)의 감지 민감도가 상승하고, 상기 행동정보 통합처리부(212)에서 경고예비신호가 포함된 통합 상황 데이터가 발생될 수 있다.

여기서, 상기 감지 민감도의 상승은, 감지부재(111)의 감지 주기를 짧게 하고, 정상 상태일 때 보다 많은 수의 센서 노드(110)가 사용자를 감지하는데 이용됨으로써 달성될 수 있다.

그리고, 상기 경고예비신호는 상기 행동정보 통합처리부(212)에서 발생되는 5W1H 형식의 통합 상황 데이터의 1H 항목에 추가적으로 기록되는 형식으로 마련될 수 있으며, 통합 상황 데이터에 경고예비신호가 포함되는 경우, 서비스 해석부(212)에서 타 서비스보다 우선적으로 사용자가 위험 상황에서 벗어나는데 도움을 주는 서비스를 제공하거나, 차후 발생될 수 있는 응급상황을 대비하는 서비스 신호가 준비 상태로 전환될 수 있다.

예를 들어, 고령의 사용자가 습도가 매우 높은 욕실로 들어간 것이 센서 노드(110)에 감지된 경우, 상기 행동정보 통합처리부(212)에서 발생된 경고예비신호 에 의해, 상기 사용자의 안전사고를 대비하여 욕실의 조명의 밝기를 높이고, 다른 사용자 등에게 상기 고령의 사용자가 욕실에 입장했음을 알리는 공지 신호를 전송하는 서비스가 서비스 구동부(225)에 의해서 제공될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템의 적용예를 도시한 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템을 통해 응급상황이 발생했을 때 처리하는 과정을 도시한 것이다.

도 2에 의하면, 화장실, 거실, 방, 부엌 등 사용자가 거주하는 공간 곳곳에 센서 노드(110)가 마련될 수 있으며, 한 쪽 벽에 설치된 센서 코디네이터(120)를 통해서 상기 센서 노드(110)의 감지 신호를 무선으로 수신하는 방식으로 마련될 수 있다.

그리고, 센서 코디네이터(120)는 유무선 회선을 통해 행동 인지 모듈(210)에 원시 상황 데이터를 전송하고, 상기 행동 인지 모듈(210)에서 발생된 통합 상황 데이터는 서비스 모듈(220)로 전송되어 사용자에게 필요한 서비스가 각처로 전송되게 된다.

상기 행동 인지 모듈(210)과 서비스 모듈(220)은 사용자가 거주하는 공간에 함께 마련될 수 있고, 또는 전체 사용자의 거주 공간들을 관리하는 별도의 장소에 마련될 수 있다.

예를 들어, 노인들의 치료를 위한 목적으로 설립된 요양원 등에 본 발명에 따른 지능형 센서 시스템이 설치되는 경우. 노인들이 생활하는 장소에 센서 노 드(110) 및 센서 코디네이터(120)가 설치되고, 상기 행동 인지 모듈(210)과 서비스 모듈(220)은 관리병동 등에 마련될 수 있다.

이때, 행동 인지부(213)에 저장되는 행동 패턴은 노인의 동작을 분석한 데이터가 이용될 수 있고, 서비스 구동부(225)에서 제공되는 서비스는 난방을 중시하고, 화장실이나 세면실 등의 장소를 건조시켜 미끄러짐을 방지하는 서비스가 제공될 수 있다.

도 3을 참조하면, 노인이 바닥면에 쓰러진 상태에서 일정 시간 이상 움직임이 없는 경우가 발생되었을 때, 이것을 지능형 센서 플랫폼(100)의 센서 노드(110)가 적외선을 통한 체온감지 및 사람의 형상감지를 통해 감지하게 되고, 이러한 감지를 통해 발생된 신호를 행동 결정 추론 엔진(200)에서 처리하게 된다.

여기서, 위급한 상황에 빠졌다는 행동정보 통합처리부(212)의 통합 상황 데이터가 발생되면, 서비스 모듈(220)에서 노인의 신상 정보와 현재 행동 정보와 노인이 위치하고 있는 장소를 담당 의사 및 담당 간호원에게 통지하는 서비스 등이 발생되어 신속하게 노인의 상태를 확인하는 것이 가능할 수 있다.

그리고, 센서 노드(110)를 통해 노인의 체온을 감지하여, 담당 의사 또는 간호사가 당도하기 전까지 노인이 위치하고 있는 곳의 기온을 일정하게 유지하거나 높이고, 조명의 밝기를 높이는 등의 서비스가 제공되어 노인의 상태를 용이하게 확인할 수 있고 급격한 체온하락 등으로 인한 이상 증세를 예방할 수 있다.

본 발명에 따른 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템은 상술한 응급상황에 대한 대비 뿐만 아니라 일상생활에서도 유용하게 이용될 수 있다.

예를 들어, 중풍 환자의 경우, 꾸준한 재활훈련을 통해 신체를 많이 움직이는 운동을 많이 해야하며, 환자의 운동상태를 담당 의사가 상세하게 파악할 필요가 있다.

여기서, 지능형 센서 시스템이 환자의 가정에 적용된 경우, 담당 의사는 환자의 움직임에 관한 통계적인 자료를 취득할 수 있으며, 필요한 경우, 환자의 운동을 위해 원격제어기 등으로 제어되는 TV 등의 가전기기 등이 원격제어신호를 받아들이지 않도록 하는 제한서비스를 환자의 가정에 제공할 수 있다.

또는, TV 시청 시간이 많은 어린이의 TV 시청 시간을 관리하기 위해, TV가 작동하는 상태에서 TV가 설치된 거실 등에서 어린이가 장시간 머무르는 것이 감지된 경우, 어린이의 부모가 설정한 서비스 타이머 등에 의해서 일정 시간 동안만 TV가 작동되는 것으로 할 수 있다.

또는, 공간 내의 대부분의 구조물이 무선 통신을 통해서 연결되어 있으므로, 사용자와 구조물 사이가 벽으로 가로막혀 있거나 멀리 떨어져있더라도, 사용자의 무선 제어 신호에 의해서 공간 내의 구조물 제어가 가능하며, 사용자가 공간 외부에서 유무선 네트워크 접속을 통해 공간 내부의 구조물 제어가 가능할 수 있다.

이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템의 블럭도이다.

도 2는 본 발명에 따른 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템의 적용예를 도시한 개략도이다.

도 3은 본 발명에 따른 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템을 통해 응급상황이 발생했을 때 처리하는 과정을 도시한 것이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

100 : 지능형 센서 플랫폼 110 : 센서 노드

111 : 감지부재 112 : 구조물 제어부재

113 : 센서 프로세스부재 114 : 무선통신부재

120 : 센서 코디네이터 121 : 센서 노드 인터페이스

122 : 센서 노드 관리부재 123 : 네트워크 인터페이스

200 : 행동 결정 추론 엔진 210 : 행동 인지 모듈

211 : 행동정보 해석부 212 : 행동정보 통합처리부

213 : 행동 인지부 214 : 정적공간모델링부

215 : 행동정보 관리부 216 : 구조물 관리부

217 : 데이터 저장부 220 : 서비스 모듈

221 : 서비스 해석부 222 : 사용자정보 처리부

223 : 서비스 관리부 224 : 가용 장치 관리부

225 : 서비스 구동부

Claims (12)

1. 사용자의 위치와 행동을 감지하고, 각 구성요소간의 무선 통신을 통해 정보가 상호 전송되는 지능형 센서 플랫폼과;

   상기 지능형 센서 플랫폼으로부터 전송된 원시상황 데이터로부터 사용자의 위치 및 동작 상태 등을 파악하고, 사용자에게 상황에 적합한 서비스를 제공하는 행동 결정 추론 엔진;을 포함하는 센서 시스템에 있어서,

   상기 지능형 센서 플랫폼은,

   건물 내부 등에 복수개로 설치되어 사용자 감지를 수행하고, 상기 행동 결정 추론 엔진으로부터 전송된 신호에 따라 공간내 구조물을 제어하는 센서 노드와;

   상기 센서 노드로부터 전송된 무선 데이터를 취합하여 상기 행동 결정 추론 엔진으로 전달하기에 적합한 형식의 원시 상황 데이터로 가공하는 센서 코디네이터;로 마련되고,

   상기 행동 결정 추론 엔진은,

   상기 센서 노드로부터 전송된 원시상황 데이터로부터 사용자의 위치 및 동작을 파악하고, 사용자별 정보 및 공간의 형상과 공간을 구성하는 다양한 구조물의 정보를 저장하는 행동 인지 모듈과;

   상기 행동 인지 모듈로부터 전송된 통합 상황 데이터를 분석하고, 사용자에게 상황별로 적합한 서비스를 선정하여 제공하는 서비스 모듈;로 마련되며,

   상기 행동 인지 모듈은,

   상기 센서 코디네이터로부터 전송된 원시상황 데이터를 해석하여 사용자가 감지된 공간내 위치를 파악하고 사용자의 동작을 분석하기 위한 기초 데이터를 생성시키는 행동정보 해석부와;

   상기 행동정보 해석부로부터 전송된 기초 데이터와 행동 인지부와 행동정보 관리부로부터 전송된 데이터를 통합하여 사용자가 처해있는 상황을 실시간으로 분석하여 5W1H 형식의 통합 상황 데이터를 발생시키는 행동정보 통합처리부와;

   상기 센서 노드가 설치된 높이 및 설치 각도를 참조하여 사용자가 거주하거나 활동하는 공간의 크기 및 구조에 따른 3차원 좌표를 설정하는 정적공간모델링부와;

   상기 정적공간모델링부의 3차원 좌표를 참조하여 상기 행동정보 통합처리부를 통해 전송된 사용자의 행동패턴을 판별하고, 추가적인 사용자의 행동패턴 데이터를 입력받을 수 있는 행동 인지부와;

   사용자가 거주하거나 활동하는 공간 내부에 마련된 가전기구 등의 구조물에 대한 위치 및 상태 정보를 입력받는 구조물 관리부와;

   상기 구조물 관리부를 통해 입력된 공간내 구조물과 연관된 사용자의 행동패턴 정보를 입력받고, 상기 구조물의 종류와 사용자의 행동패턴에 따라 사용자가 처한 상황을 분류하는 행동정보 관리부와;

   각 사용자별 정보와, 상기 구조물 관리부를 통해 입력된 구조물 정보와, 상기 행동정보 관리부를 통해 입력된 상황별 행동패턴 정보를, 각각 사용자 정보와 구조물 정보와 상황 정보로 저장하는 데이터 저장부;로 마련되는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.
2. 제1항에 있어서,

   상기 센서 노드는,

   사용자가 거주하는 공간 및 공간 내 구조물에 마련됨으로써, 공간 내의 온도나 광량 또는 사용자의 구조물 조작상태를 감지하거나, 빛, 열, 초음파, 압력 등을 통해 사용자의 행동을 감지하는 감지부재와;

   상기 감지부재를 통해 감지된 사용자, 구조물, 공간 정보를 무선통신에 적합한 신호로 변환시키고, 상기 센서 코디네이터로부터 전송된 구조물 제어신호를 구조물 제어부재로 전달하는 센서 프로세스부재와;

   상기 센서 프로세서부재로부터 전송된 신호를 상기 센서 코디네이터로 전달시키기 위해 공기 중의 무선채널 상으로 신호를 송출시키고, 상기 센서 코디네이터로부터 전송된 무선신호를 수신하여 상기 센서 프로세스부재에 전달하는 무선통신부재와;

   상기 센서 프로세스부재로부터 전달된 제어신호에 따라 공간 내의 구조물의 상태나 작동을 제어하는 구조물 제어부재;로 마련되는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.
3. 제1항에 있어서,

   상기 센서 코디네이터는,

   상기 센서 노드로부터 전송된 무선신호를 수신하거나, 센서 노드 관리부재로 부터 전달된 신호를 센서 노드로 송출하는 센서 노드 인터페이스와;

   상기 모든 센서 노드 인터페이스로부터 전송된 신호를 취합하여, 감지가 수행된 시간 및 센서 노드가 설치된 장소와 센서 노드들의 위치관계 등의 정보를 통합하여 원시상황 데이터를 생성하는 센서 노드 관리부재와;

   상기 센서 노드 관리부재로부터 전송된 원시상황 데이터를 유선 또는 무선 통신에 적합한 신호로 변화시켜 상기 행동 결정 추론 엔진의 행동 인지 모듈로 전송시키는 네트워크 인터페이스;로 마련되는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,

   상기 서비스 모듈은,

   상기 행동 인지 모듈로부터 전송된 5W1H 형식의 통합 상황 데이터를 분석하여 상황에 적합한 서비스를 선정하는 서비스 해석부와;

   상기 행동 인지 모듈에 저장된 사용자별 정보와 연계하여 각 사용자의 과거 기록으로부터 사용자에게 적합한 서비스를 추론하여 선별하거나, 사용자에게 적합한 서비스를 입력받는 사용자정보 처리부와;

   상기 행동 인지 모듈에 저장된 구조물의 작동 및 이상우뮤를 판별하고 관리하는 가용 장치 관리부와;

   사용자에게 제공되는 서비스 목록을 관리하고 각 서비스별 요구되는 구조물 등을 파악하는 서비스 관리부와;

   상기 서비스 해석부와 사용자정보 처리부와 가용 장치 관리부와 서비스 관리부에서 발생된 신호에 따라 사용자에게 적합한 서비스를 제공하는 서비스 구동부;로 마련되는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.
6. 제2항에 있어서,

   상기 센서 노드의 감지부재는 진동감지센서, 온도감지센서, 적외선감지센서, 광량감지센서, 압력감지센서, 전압전력감지센서 등으로 마련되는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.
7. 제6항에 있어서,

   상기 센서 노드는 사용자가 활동하는 공간 내의 구조물과 천장과 측면벽과 바닥 등 다양한 높이를 가지는 위치에 설치됨으로써, 한 명의 사용자를 복수개의 센서 노드를 통해서 중복적으로 감지하여, 사용자의 행동패턴 감지의 정확도를 높이는 것을 특징으로 하는 행동가지를 위한 지능형 센서 시스템.
8. 제7항에 있어서,

   상기 센서 노드의 무선통신부재는 무선랜(WLAN), 또는 블루투스(Bluetooth), 또는 개인영역무선통신(WPAN) 중 어느 하나의 방식을 통해서 무선통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.
9. 제8항에 있어서,

   상기 센서 노드의 센서 프로세스부재는 TinyOS를 통해서 센서 운영프로그램이 구현되는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.
10. 제1항에 있어서,

    상기 행동 인지 모듈의 데이터 저장부에 저장되는 상황 정보에 공간내 위치 또는 공간내 위치별 행동패턴에 따라 개별적인 위험등급 정보가 포함되고, 데이터 저장부에 저장되는 구조물 정보에 각 구조물별 위험등급 정보가 포함되는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.
11. 제10항에 있어서,

    사용자가 공간내의 위험지역으로 분류된 곳에 머무르는 경우, 또는 사용자가 특정 위치에서 위험등급에 해당하는 동작을 취하는 경우, 상기 센서 노드의 감지 민감도가 상승하고, 상기 행동정보 통합처리부에서 경고예비신호가 포함된 통합 상황 데이터가 발생되는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.
12. 제5항에 있어서,

    상기 서비스 구동부에서 발생되는 서비스 신호에, 사용자가 활동하는 공간 내의 구조물을 제어하는 제어신호가 포함되어 상기 센서 코디네이터에 전송되는 것을 특징으로 하는 행동감지를 위한 지능형 센서 시스템.

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