KR101814513B1

KR101814513B1 - 세대원 모니터링 시스템

Info

Publication number: KR101814513B1
Application number: KR1020170092544A
Authority: KR
Inventors: 차성환
Original assignee: 차성환
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2017-07-21
Publication date: 2018-01-04

Abstract

본 발명은 유아, 노인 등과 같은 실시간 모니터링을 필요로 하는 세대원에 대한 인체정보를 체크함으로써, 피감시자에게는 심리적 안정감을, 감시자에게는 피감시자에게 발생하는 위급 상황에 신속하게 대처할 수 있도록 하되, 특히 LoRa(Long Range)을 이용하여, 보다 적은 전력 소모로 보다 광대역의 통신 환경을 구축하고, 별도의 기지국이나 중계 장비를 구비하지 않음으로써 보다 저렴한 비용으로 시스템을 구축할 수 있도록 한 세대원 모니터링 시스템에 관한 것으로,
각 세대에 구비되고, 세대원의 인체정보를 수집하는 수집모듈, 수집된 인체정보를 데이터화하는 처리모듈 및, 데이터화된 인체정보를 전송하는 전송모듈을 포함하는 인체감지장치, 그리고 상기 인체감지장치로부터 인체정보를 수신하는 관제장치를 포함하되, 상기 전송모듈은 LoRa(Long Range) 통신을 통해 상기 인체정보를 상기 관제장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.

Description

세대원 모니터링 시스템{MONITORING SYSTEM FOR A MEMBER OF HOUSEHOLD}

본 발명은 세대원에 대한 모니터링을 제공하는 시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 유아, 노인 등과 같은 실시간 모니터링을 필요로 하는 세대원에 대한 인체정보를 체크함으로써, 피감시자에게는 심리적 안정감을, 감시자에게는 피감시자에게 발생하는 위급 상황에 신속하게 대처할 수 있도록 하되, 특히 LoRa(Long Range)을 이용하여, 보다 적은 전력 소모로 보다 광대역의 통신 환경을 구축하고, 별도의 기지국이나 중계 장비를 구비하지 않음으로써 보다 저렴한 비용으로 시스템을 구축할 수 있도록 한 세대원 모니터링 시스템에 관한 것이다.

최근 인구의 급속한 고령화 현상과 거주 형태의 선진화 현상이 맞물리면서 혼자 거주하는 노인이 크게 늘어나고 있다. 또한 맞벌이의 증가로 인해 유아와 베이비시터만이 집에서 기거하는 형태의 라이프스타일도 점차 증가하고 있는 추세이다. 또한 장애인들과 같이 사회적 약자들은 독거에 취약하기 때문에 그 관리의 필요성이 절실하다.

이러한 노인, 유아, 장애인들의 사회적 방치를 해소하여 이들을 보다 효과적으로 보호하기 위한 수단들도 최근 다양하게 연구되고 있는 실정이며, 현재는 사회복지사나 보육사 등과 같이 인선을 통해 해결하고 있으나, 많은 대상자를 매일 방문하여 일신상의 문제를 확인하는 것은 실질적으로 어렵기 때문에, 일정한 기간을 두고 방문 확인을 하거나 전화를 이용하여 안부를 확인하는 수준에 그치고 있어 관리 효율이 매우 미비한 실정이다.

이러한 독거 중인 노인, 유아, 장애인 등(이하 세대원)을 지속적으로 모니터링 할 수 있도록 한 종래의 기술로, 공개특허 제10-2015-0116206호(이하 종래기술)가 있는데, 종래기술에는 독거노인들의 생체 신호를 측정하여 응급 상황을 알리는 방법에 대해 개시되어 있다.

구체적으로, 웨어러블(wearable) 타입의 생체 측정기기를 사용자에게 부착하고 심박, 혈압, 체온 등을 생체 정보를 측정하여 사용자 본인의 스마트폰이나 응급 센터로 송신하도록 구성되어 있다. 여기서, 사용자의 스마트폰과 웨어러블 타입의 생체 측정기기는 블루투스(Bluetooth) 통신을 연결되며 주변 사람들의 스마트폰과 생체 측정기기 역시 블루투스 페어링(Bluetooth pairing)을 수행하도록 구성되어 있다.

그러나 사용자의 스마트폰을 이용하여 응급 센터로 응급 상황을 알리는 데에는 문제가 없어도 응급 센터에서 사용자의 위치를 파악하여 사용자에게 이동하기까지는 상당한 시간이 소요되어 제대로 된 응급 처치나 구조를 하기에 어려운 문제점이 있다.

또한 웨어러블 타입의 생체 측정기기는 사용자 본인의 스마트폰뿐만 아니라 주변 사람들의 스마트폰과도 연결될 수 있는데, 주변 사람들의 스마트폰에 블루투스 모듈이 꺼져 있거나 켜져 있더라도 블루투스 페어링이 제대로 수행되지 않으면 연결이 되지 않는다는 문제 역시 가지고 있다.

또한 스마트폰과 같은 장치는 노인, 유아, 장애인 등 해당 세대원들이 장치 조작이 익숙지 않을 수 있는 경우가 많은 것을 감안할 때, 독거 세대원에 대한 모니터링을 위한 적절한 해결책으로 보기는 힘들다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로,

세대원에 대한 지속적인 모니터링을 제공하되, LoRa(Long Range) 통신을 이용하여, 보다 적은 전력 소모로 보다 광대역의 통신 환경을 구축하고, 별도의 기지국이나 중계 장비를 구비하지 않음으로써 보다 저렴한 비용으로 시스템을 구축할 수 있도록 하며, 나아가 스마트폰 등의 사용이 익숙지 않은 아이 또는 노인들에 대한 모니터링이 용이하게 이루어질 수 있고, 또한 전력 소모 절감 및 시공 편의성 등에 의해 소요 비용을 절감할 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 갖는 본 발명은

각 세대에 구비되고, 세대원의 인체정보를 수집하는 수집모듈, 수집된 인체정보를 데이터화하는 처리모듈 및, 데이터화된 인체정보를 전송하는 전송모듈을 포함하는 인체감지장치, 그리고 상기 인체감지장치로부터 인체정보를 수신하는 관제장치를 포함하되, 상기 전송모듈은 LoRa(Long Range) 통신을 통해 상기 인체정보를 상기 관제장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 인체정보는 해당 세대원의 동작 여부를 포함하고, 상기 수집모듈은 해당 세대원이 방출하는 열적외선의 변화를 감지하는 PIR 센서를 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

아울러 상기 수집모듈은 도플러 효과(Doppler Effect)를 통해 해당 세대원의 움직임을 감지하는 마이크로웨이브 센서를 더 포함할 수 있음을 특징으로 한다.

상기 구성 및 특징을 갖는 본 발명은

보다 적은 전력 소모로 보다 광대역의 통신 환경을 구축하고, 별도의 기지국이나 중계 장비를 구비하지 않음으로써 보다 저렴한 비용으로 시스템을 구축할 수 있도록 하며, 나아가 스마트폰 등의 사용이 익숙지 않은 아이 또는 노인들에 대한 모니터링이 용이하게 이루어질 수 있고, 또한 전력 소모 절감 및 시공 편의성 등에 의해 소요 비용을 절감할 수 있다는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명의 전체 구성도.
도 2는 본 발명의 세부 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명은 유아, 노인 등과 같은 실시간 모니터링을 필요로 하는 세대원에 대한 인체정보를 체크함으로써, 피감시자에게는 심리적 안정감을, 감시자에게는 피감시자에게 발생하는 위급 상황에 신속하게 대처할 수 있도록 하되, 특히 LoRa(Long Range)을 이용하여, 보다 적은 전력 소모로 보다 광대역의 통신 환경을 구축하고, 별도의 기지국이나 중계 장비를 구비하지 않음으로써 보다 저렴한 비용으로 시스템을 구축할 수 있도록 한 세대원 모니터링 시스템에 관한 것이다.

이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명에 따른 세대원 모니터링 시스템(이하 본 시스템)에 대해 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 전체 구성도, 도 2는 본 발명의 일 구성인 인체감지장치(1)의 세부 구성도에 관한 것으로, 각 구성을 블록화하여 단순하게 도시한 블록도이다.

먼저 도 1에 도시된 바와 같이, 본 시스템은 각 세대마다 구비되어 세대원의 인체정보를 수집 및 전송하는 인체감지장치(1), 그리고 인체감지장치(1)로부터 인체정보를 수신하는 관제장치(2)를 포함한다.

보다 구체적으로, 도 2에 도시되 바와 같이, 인체감지장치(1)는 세대원의 인체정보를 수집하는 수집모듈(11), 수집된 인체정보를 데이터화하는 처리모듈(12) 및, 데이터화된 인체정보를 전송하는 전송모듈(13)을 포함한다.

각 모듈 별로, 수집모듈(11)은 세대원의 인체정보 수집을 위해 각 종 센서를 포함하여 구성되고, 수집되는 인체정보는 해당 세대원의 체온, 동작 여부(움직임), 심박수, 혈압, 칼로리 소모량 등을 포함할 수 있으며, 이에 따라 수집모듈(11)은 수집하고자 하는 인체정보에 따라 맞춤 구비될 수 있다.

다음, 처리모듈(12)은 수집된 인체정보를 데이터화할 수 있도록 연산처리기를 포함하여 구성되고, 이러한 연산처리기는 중앙처리장치(CPU, MCU 등)를 통해 구현될 수 있다. 이러한 처리모듈(12)은 수집된 인체정보를 전송에 적합한 형태로 데이터화한다.

다음, 전송모듈(13)은 데이터화된 인체정보를 관제장치(2)로 전송하는 구성으로, 전송모듈(13)과 관제장치(2) 간의 통신은 무선 통신으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한 전송모듈(13)이 처리모듈(12)로부터 데이터화된 인체정보를 전송 받는 과정에서, 처리모듈(12)과 전송모듈(13) 간의 데이터 전송은 유선 또는 무선으로 이루어질 수 있으며, 특히 무선으로 이루어지는 경우 지그비(Zigbee) 통신을 활용할 수 있다. 상기한 처리모듈(12)과 전송모듈(13) 간의 무선 데이터 통신은 특히 수집모듈(11)이 해당 세대 내에서 다수 구비(ex. 세대의 각 방마다 구비되는 경우)될 때 특히 바람직하다.

특히 본 시스템은 전송모듈(13)이 LoRa(Long Range) 통신을 통해 인체정보를 관제장치(2)로 전송하는 것을 특징으로 하는데, LoRa 통신은 대규모 저전력 장거리 무선통신 기술을 의미하며, 특히 대기 전력이 적고 모듈 가격이 저렴하다는 장점을 갖는다. 특히 초고속, 광대역 네트워크를 필요로 하는 기존의 스마트 기기 연결 환경과는 다르게 별도의 기지국이나 중계 장비 없이 저전력으로 소규모 데이터의 송수신이 가능하여 시스템 구축이 간편하고 그 비용 또한 저렴하다는 장점을 갖는다. 또한 LoRa 통신은 통신 거리가 2Km까지 가능하고, 전력 소모가 적어 단말 배터리 수명을 장기간 유지할 수 있다는 장점을 갖는다. 이러한 장점들에 의해, 본 시스템은 이러한 LoRa 통신 방식을 채택함으로써, 스마트폰 등의 사용이 익숙지 않은 아이 또는 노인들에 대한 모니터링이 용이하게 이루어질 수 있고, 또한 전력 소모 절감 및 시공 편의성 등에 의해 소요 비용을 절감할 수 있다는 효과를 갖는다.

이하 본 발명의 실시예들을 설명하면서, 각 실시예에 따른 효과를 함께 설명하기로 한다.

본 발명의 일 실시예로, 인체정보는 해당 세대원의 체온을 포함하고, 이에 수집모듈(11)은 해당 세대원의 체온 감지를 위한 열감지센서를 포함할 수 있다. 이러한 실시에서, 열감지센서는 해당 세대원의 신체에 접촉 구비되는 것이 바람직하며, 이를 통해 해당 세대원의 체온 변화를 감지하여 건강상의 이상이나 비상 발생 여부를 체크할 수 있게 된다.

또 다른 실시예로, 인체정보는 해당 세대원의 동작 여부를 포함하고, 수집모듈(11)은 해당 세대원이 방출하는 열적외선의 변화를 감지하는 PIR 센서를 포함할 수 있다. 이러한 실시에서, PIR 센서는 해당 세대의 어느 한 지점에 설치될 수 있으며, 바람직하게는 해당 세대원이 그 세대 안에서 주로 머무는 장소에 설치될 수 있다. 이러한 PIR 센서는 해당 세대원이 방출하는 열적외선 변화를 감지하여 동작 여부를 판단함으로써, 예를 들면 해당 세대원이 의식을 잃고 쓰러지는 경우 등과 같이, 비정상적인 동작(특히 정지) 시 응급상황으로 간주하여 신속한 대처가 가능하게 한다.

또 다른 실시예로, 수집모듈(11)이 도플러 효과(Doppler Effect)를 통해 해당 세대원의 움직임을 감지하는 마이크로웨이브 센서를 더 포함할 수 있다. 이러한 실시에서, 마이크로웨이브 센서 역시 해당 세대원의 주로 기거하는 장소에 설치되는 것이 바람직하며, 마이크로웨이브 센서는 마이크로파를 발진시킨 후 해당 세대원에 의해 반사되는 마이크로파를 수신하여 해당 세대원의 동자 유무를 체크한다.

특히 본 발명의 핵심 특징 중 하나는 상기한 PIR 센서와 마이크로웨이브 센서를 병행하여 사용한다는 것이다. PIR 센서는 사물과 인체의 구별을 명확하게 할 수 있는 반면 온도 변화에 의한 민감도와 오작동 가능성이 높다, 이에 반해 마이크로웨이브 센서는 주변온도 및 주변잡음에 의한 오작동이 없는 반면 사물과 인체의 구별이 불가하다는 단점이 있다. 본 발명은 PIR 센서와 마이크로웨이브 센서를 병행 사용하여 서로의 단점을 상쇄하여, 보다 정확한 세대원의 동작 여부 감지를 제공한다.

추가적인 실시예로, 인체정보는 해당 세대원이 발생시키는 이산화탄소의 농도를 포함하고, 수집모듈(11)은 해당 세대원이 방출하는 이산화탄소의 농도를 감지하는 이산화탄소 센서를 포함할 수 있다. 이러한 실시에서, 이산화탄소 센서는 해당 세대원의 신체에 직접 설치되거나 또는 해당 세대의 어느 한 지점에 설치될 수 있으며, 바람직하게는 해당 세대원이 그 세대 안에서 주로 머무는 장소에 설치될 수 있다. 이러한 이산화탄소 센서는 해당 세대원이 방출하는 이산화탄소의 농도를 감지하여 해당 세대원의 재실 여부나 활동 여부를 판단할 수 있다.

한편, 본 발명의 또 다른 실시예로, 본 시스템은 상기한 인체감지장치(1) 또는 그 일부 구성인 수집모듈(11)이 각 세대의 콘센트 내에 삽입 설치될 수 있다. 이를 통해 본 시스템은 인체감지장치(1)(또는 수집모듈(11))를 효과적으로 은닉할 수 있다는 장점을 갖는다.

또 다른 실시예로, 본 시스템은 수집모듈(11)이 수집하는 정보는 인체정보 외 기타정보를 더 포함할 수 있고, 이러한 기타정보는 센서등의 전원 인가 여부를 포함하며, 이에 수집모듈은 전원감지센서를 더 포함할 수 있고, 상기한 인체감지장치(1) 또는 수집모듈(11)이 현관의 센서등 내부에 탑재될 수 있음을 특징으로 한다. 여기에서 기타정보는 센서등의 전원 인가 여부 외 다양한 정보들을 포함할 수 있다.

이러한 실시예에서는, 세대원(특히 어린이)의 귀가시간 체크 등과 같은 기능을 추가할 수 있다는 장점이 있으며, 또한 상기 본 시스템을 활용하여 비허가된 외부인의 출입 여부를 확인할 수 있는데, 예를 들면 휴가철과 같이 해당 세대를 장시간 비우는 경우, 현관의 센서등을 통해 출입이 감지되면 외부인의 침입으로 판단하여, 적절한 조치를 취하도록 할 수 있다.

추가 실시예로, 본 시스템은 수집모듈(11)이 수집한 인체정보 및 기타정보의 로그를 기록하는 데이터베이스를 더 포함할 수 있고, 이를 통해 본 시스템은 수집한 인체정보와 기타정보들을 기록하여 세대 별로 분류하거나 또는 활용 목적에 맞게 편집하여, 각 세대에 대한 관리의 용이성을 향상시킨다는 효과를 갖는다.

한편, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 인체감지장치(1)의 구동제어수단을 도시하고 있다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 인체감지장치(1)의 보다 안정적인 제어를 위한 구동제어수단을 더 포함하여 이루어진다.(구동제어수단을 구비한 인체감지장치(1)를 상기한 인체감지장치(1)와 구분하기 위해 인체감지장치(M)로 명명을 통합하고 도면참조부호를 달리하기로 한다)

도 3에 도시된 바와 같이, 이러한 구동제어수단은 인체감지장치(M)에 전원을 공급하는 전원공급모듈(M10), 인체감지장치(M)의 동작 상태에 따라 전원공급모듈(M10)을 제어하는 컨트롤모듈(M20), 인체감지장치(M)의 상태를 감지하여 컨트롤모듈(M20)로 전송하는 상태감지모듈(M30) 및, 컨트롤모듈(M20)에 전원을 상시 공급하는 비상전원모듈(M40)을 포함한다.

상기 구성을 포함하는 구동제어수단은 전원공급모듈(M10)을 통해 인체감지장치(M)에 안정적으로 전원을 공급하고, 상태감지모듈(M30)을 통해 인체감지장치(M)의 상태를 지속적으로 감지함으로써 인체감지장치(M)의 동작 상태에 따라 인체감지장치(M)에 공급되는 전원을 제어하며, 비상전원모듈(M40)을 통해 갑작스럽게 전원이 끊기는 등의 비상시에도 컨트롤모듈(M20)이 정상적으로 구동할 수 있도록 하여 사고에 적절하게 대처할 수 있도록 한다.

이하 도 3을 참고하여 상기한 구동제어수단의 각 모듈 별로 보다 구체적인 설명을 진행하기로 한다.

도 3을 참고하면, 전원공급모듈(M10)은 AC 입력전원에 포함된 노이즈를 제거하는 제1필터부(M11), 노이즈가 제거된 입력전원을 정류하여 DC 중간전원을 생성하는 정류부(M12), 전원의 온/오프 시에 중간전원에 포함되는 순간 노이즈를 제거하는 제2필터부(M13) 및, 중간전원을 변환하여 공급전원을 생성하는 변환부(M14)를 포함한다.

각 부 별로 살펴보면, 먼저 제1필터부(M11)는 입력전원의 노이즈를 1차로 제거하는 제1필터링회로(M111), 입력전원의 노이즈를 2차로 제거하는 제2필터링회로(M112) 및, 제1필터링회로(M111)를 거친 입력전원을 증폭하여 제2필터링회로(M112)로 인가하는 증폭회로(M113)를 포함한다.

보다 구체적으로, 먼저 제1필터링회로(M111)는 증폭용 npn 제1트랜지스터(Q101), 양단이 제1트랜지스터(Q101)의 베이스와 에미터에 연결된 필터용 캐패시터(C101) 및, 제1트랜지스터(Q101)의 콜렉터에 연결된 인덕터(L101)와 캐패시터들(C102)(C103)을 포함한다.

또한, 제2필터링회로(M112)는 증폭용 npn 제2트랜지스터(Q102), 제2트랜지스터(Q102)의 출력단에 연결된 필터용 캐패시터(C104), 역류방지용 다이오드(D101), 완충용 인덕터(L102)를 포함한다. 특히 필터용 캐패시터(C104)는 제2트랜지스터(Q102)의 콜렉터에 연결되고, 역류방지용 다이오드(D101)는 필터용 캐패시터(C104)와 완충용 인덕터(L102) 사이에 병렬로 연결되고, 완충용 인덕터(L102)는 후술하는 증폭회로(M113)의 제4트랜지스터(Q104)의 에미터에 연결된다.

아울러, 증폭회로(M113)는 다단으로 연결된 pnp 제3트랜지스터(Q103)와 npn 제4트랜지스터(Q104)를 포함한다. 이러한 다단 연결은 제3트랜지스터(Q103)의 콜렉터와 제4트랜지스터(Q104)의 베이스를 서로 연결함으로써 구성된다.

상기 구성을 포함하는 제1필터부(M11)의 동작 및 효과를 설명하면, 먼저 제1필터링회로(M111)에서, 제1트랜지스터(Q103)가 베이스에 연결된 저항(R101)을 통해 입력전원(예: AC 상용전원)을 인가받으면 턴-온(Turn-On) 되어 입력전원을 증폭시키고, 이 때 제1트랜지스터(Q101)의 콜렉터에 연결된 인덕터(L101)와 캐패시터(C102)(C103)들이 증폭된 입력전원에 포함된 노이즈를 제거하며, 추가로 상기 필터용 캐패시터(C101)가 에미터 측으로 흐르는 전류의 노이즈를 제거하여 제1트랜지스터(Q101)로 재입력한다.

이 후, 제1필터링회로(M111)를 거쳐 노이즈가 제거된 입력전원이 증폭회로(M113)의 제3 및 제4트랜지스터(Q103)(Q104)를 거치면서 증폭되어 제2필터링회로(M112)의 제2트랜지스터(Q102) 측으로 입력되고, 이 후 제2트랜지스터(Q102)는 입력된 입력전원을 재 증폭하고, 이 때 제2필터링회로(M112)의 필터용 캐패시터(C101)는 노이즈 제거를, 역류방지용 다이오드(D101)는 출력 측의 전원 역류 방지를, 완충용 인덕터(L102)는 정류부(M12)로 전송되는 입력전원의 저장을 통한 완충(Delay)을 제공한다.

다음으로, 전원공급모듈(M10)의 일 구성인 정류부(M12)는 노이즈가 제거된 입력전원을 정류하여 DC 중간전원을 생성하는 구성으로, AC-DC 정류에 관한 기술은 이미 널리 공지된 바 있으며, 이에 통상의 기술자가 본 발명을 실시하기 위해 종래의 기술을 충분히 참고하여 실시할 수 있는 바, 정류부(M12)에 관한 구체적인 설명 또는 도시를 생략하기로 한다.

다음으로, 전원공급모듈(M10)의 일 구성인 제2필터부(M13)는 전원의 온 시에 중간전원을 변환부(M14)로 공급하는 제1전원공급회로(M131), 전원의 오프 시에 중간전원을 변환부(M14)로 공급하는 제2전원공급회로(M132) 및, 제1 및 제2전원공급회로(M131)(M132)의 출력단에 연결되어 출력되는 중간전원의 노이즈를 그라운드로 소멸시키는 제3필터링회로(M133)를 포함한다.

보다 구체적으로, 제1전원공급회로(M131)는 pnp 제1스위칭트랜지스터(Q105), 제1스위칭트랜지스터(Q105)의 베이스 측에 구비된 추가정류용 다이오드(D102)와 바이어스 저항(R110)(R111)과 바이어스 캐패시터(C107), 제1스위칭트랜지스터(Q105) 에미터에 연결된 캐패시터(C109) 및, 제1스위칭트랜지스터(Q105)의 컬렉터에 연결된 출력다이오드(D105)를 포함한다.

다음으로, 제2전원공급회로(M132)는 npn 제2스위칭트랜지스터(Q106), 제2스위칭트랜지스터(Q106)의 베이스 측에 구비된 추가정류용 다이오드(D103)와 바이어스 저항(R112)(R113)(R114)과 바이어스 캐패시터(C108), 제2스위칭트랜지스터(Q106)의 컬렉터에 연결된 출력다이오드(D106)를 포함한다.

다음으로, 제3필터링회로(M133)는 npn 필터링 트랜지스터(Q107) 및, 필터링 트랜지스터(Q107)의 베이스 측에 구비된 저항(R116)을 포함한다.

상기 구성을 포함하는 제2필터부(M13)의 동작 및 효과를 설명하면, 전원 온 시, 즉 변환부(M14)를 통해 인체감지장치(M)에 공급전원을 공급할 때에는 제1전원공급회로(M131)가 동작하여 변환부(M14)로 중간전원을 전달하고, 전원 오프 시, 즉 변환부(M14)를 통해 인체감지장치(M)에 공급전원을 공급하지 않을 때에는 제2전원공급회로(M132)가 동작하여 변환부(M14)로 중간전원을 전달한다.

특히 제2필터부(M13)는 전원의 온/오프가 전환되는 순간에 의미를 갖는데, 이를 보다 상세하게 설명하면, 전원의 온 되는 순간에는, 저장캐패시터(C105)가 완충되기 전까지 제3필터링회로(M133)가 구동되어버리면 중간전원에 노이즈가 유입되는데, 이 때 제1전원공급회로(M131)의 저장캐패시터(C105)에서 추가정류용 다이오드(D102)와 바이어스 저항(R110)(R111)과 바이어스 캐패시터(C107)에 의해 분배되는 바이어스 전압이 제1스위칭트랜지스터(Q105)의 에미터 전압보다 높기 때문에 제1스위칭트랜지스터(Q105)가 차단 상태를 유지하고, 제2스위칭트랜지스터(Q106)가 동작하여 중간전원을 제3필터링회로(M133)로 전달하고, 제3필터링회로(M133)는 유입되는 또는 발생한 노이즈를 필터링 트랜지스터(Q107)의 에미터 측 그라운드를 통해 소멸시킨 후 변환부(M14)로 공급한다.

또한 전원이 오프 되는 순간에는 저장캐패시터(C105)에 충전된 전압으로는 제2스위칭회로(M132)를 구동시킬 수 없기 때문에, 제2스위칭트랜지스터(Q106)는 오프되고, 저장캐패시터(C105)가 방전되는 동안 제1스위칭회로(M131)가 구동되어 중간전원을 제3필터링회로(M133)로 전달하고, 제3필터링회로(M133)는 유입되는 또는 발생한 노이즈를 필터링 트랜지스터(Q107)의 에미터 측 그라운드를 통해 소멸시킨 후 변환부(M14)로 공급한다.

다음으로, 전원공급모듈(M10)의 일 구성인 변환부(M14)는 스위칭회로(M141), 저장회로(M142), 비교회로(M143) 및 제어회로(M144)를 포함하여 이루어지되, 제어회로(M144)가 공급전원의 위상과 기준 전압이, 동위상인 경우 PWM 제어를 수행하고, 위상차가 있는 경우 PFM 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.

각 회로 별로, 보다 구체적으로 설명하면, 먼저 스위칭회로(M141)는 중간전원을 스위칭하는 역할을 수행하며, 상호 직렬로 연결된 PMOS 스위칭 트랜지스터(M1)와 NMOS 동기정류 트랜지스터(M2)를 포함한다.

다음, 저장회로(M142)는 스위칭회로(M141)의 중간전원 스위칭에 의해 공급전원을 저장하는 역할을 수행하며, 스위칭회로(M141)의 출력 측에 연결된 인덕터(L103)와 이에 병렬로 연결된 캐패시터(C111)를 포함한다.

다음, 비교회로(M143)는 변환하고자 하는 기준 전압과 공급전원의 전압 및 위상을 비교하는 역할을 수행하며, 중간전원의 입력단에 연결된 반전 비교기(COM1), 반전 비교기(COM1)의 출력단에 선택적으로 연결되는 OR게이트(OR1)와 저항(R117), 스위칭 트랜지스터(M1)의 게이트와 OR게이트(OR1)의 사이에 연결된 딜레이소자(Delay)를 포함한다.

다음, 제어회로(M144)는 스위칭회로(M141)를 제어하여 공급전원이 기준 전압에 부합하도록 하는 역할을 수행하며, 상기한 반전 비교기(COM1)의 출력단, OR게이트(OR1)의 출력단, 그리고 스위칭회로(M141)에 연결된 변조제어소자(MC)를 포함한다.

상기 구성을 포함하는 변환부(M14)의 동작 및 효과를 설명하면, 일반적으로 인체감지장치(M)의 동작을 위해서는 주기 신호(클락, CLK)를 필요로 하고, 이러한 주기 신호는 펄스형으로 이루어지기 때문에, 펄스형 전원(공급전원)이 공급되어야 한다. 이러한 펄스형 전원을 공급하기 위해 PWM 제어가 활용되는데, 클락 주기를 길게 하기 위한 전원(이하 긴 주기용 전원)을 공급하게 되는 경우 PWM 제어는 효율성이 떨어지게 된다. 이를 해결하기 위해 변환부(M14)는 긴 주기용 전원을 공급하는 경우 PFM 제어로 전환하여 전원 공급 효율성을 향상시키는 효과를 갖는다.

이를 위해 변환부(M14)는 저장회로(M142)에 저장된 공급전원의 전압 및 위상과 기준 전압을 비교회로(M143)에서 비교하여 공급전원의 위상과 기준 전압이 동위상인 경우 제어회로(M144)가 PWM 제어를 수행하고, 위상차가 있는 경우(긴 주기용 전원) 제어회로(M144)가 PFM 제어를 수행하여, 효율성을 극대화하는 것이다.

이어서 도 3을 참고하면, 상태감지모듈(M30)은 인체감지장치(M)의 데이터 처리 상태, 즉 클락 주기를 검출하는 상태검출부(M31) 및, 인체감지장치(M)의 온도 상승을 검출하는 온도검출부(M32)를 포함한다.

보다 구체적으로, 상태검출부(M31)는 인체감지장치(M)에서 사용되고 있는 클락 주기를 감지하는 감시소자(M311)를 포함하고, 온도검출부는 인체감지장치(M)의 운전 온도를 감지하는 온도센서(M321)를 포함할 수 있다.

이러한 상태감지모듈(M30)의 구성을 통해, 컨트롤모듈(M20)은 인체감지장치(M)의 상태를 지속적으로 감지함으로써 인체감지장치(M)의 동작 상태에 따라 인체감지장치(M)에 공급되는 전원을 제어한다. 예를 들면, 인체감지장치(M)의 클락 주기를 줄여야 하는 경우, 상태검출부(M31)에서 인체감지장치(M)의 클락 주기를 검출하고 이를 기반으로 컨트롤모듈(M20)이 전원공급모듈(M10)에서 공급되는 공급전원의 펄스 주기를 감소시키도록 제어한다. 또 다른 예로, 인체감지장치(M)에 이상이 발생하여 비정상적으로 인체감지장치(M)의 온도가 상승하는 경우, 온도검출부(M32)에서 인체감지장치(M)의 운전 온도를 검출하고 이를 기반으로 컨트롤모듈(M20)이 전원공급모듈(M10)에서 공급되는 공급전원을 긴급 차단하도록 제어한다.

특히 이러한 컨트롤모듈(M20)은 긴급 상황을 대비하여 상시로 전원을 공급받는 것이 바람직하며, 이를 위해 구동제어수단은 비상전원모듈(M40)을 통해 갑작스럽게 전원이 끊기는 등의 비상시에도 컨트롤모듈(M20)이 정상적으로 구동할 수 있도록 하여 사고에 적절하게 대처할 수 있도록 하였다.

보다 구체적으로, 비상전원모듈(M40)은 제2필터부(M13)의 출력단에 연결되어 제2필터부(M13)로부터 중간전원을 인가받아 저장하고 있다가 비상 시(전원이 차단될 때) 컨트롤모듈(M20)에 전원을 공급하는데, 이러한 비상전원모듈(M40)은 전압 변환용 저항(R401)(R402), 이에 병렬 연결된 충전용 캐패시터(C401)(C402)(C403) 및, 이에 직렬 연결된 방전 방지용 다이오드(D401)를 포함한다.

상기 구성을 포함하는 비상전원모듈(M40)은 전압 변환용 저항(R401)(R402)을 통해 앞서 설명한 '노이즈가 제거된 중간전원'을 충전용 캐패시터(C401)(C402)(C403)에 저장함으로써 비상 상황 발생 시에도 컨트롤모듈(M20)로 전원이 공급될 수 있도록 하고, 이 때 다이오드(D401)를 통해 캐패시터(C401)(C402)(C403)에 충전된 전원이 방전되지 않도록 한다.

이상에서 첨부된 도면을 참조하여 설명한 본 발명은 통상의 기술자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

1: 인체감지장치
11: 수집모듈 12: 처리모듈
13: 전송모듈
2: 관제장치

Claims

각 세대에 구비되고, 세대원의 인체정보를 수집하는 수집모듈, 수집된 인체정보를 데이터화하는 처리모듈 및, 데이터화된 인체정보를 전송하는 전송모듈을 포함하는 인체감지장치; 및
상기 인체감지장치로부터 인체정보를 수신하는 관제장치;
를 포함하되,
상기 전송모듈은 LoRa(Long Range) 통신을 통해 상기 인체정보를 상기 관제장치로 전송하고,
상기 인체감지장치는, 상기 인체감지장치에 전원을 공급하는 전원공급모듈, 상기 인체감지장치의 동작 상태에 따라 상기 전원공급모듈을 제어하는 컨트롤모듈, 상기 인체감지장치의 상태를 감지하여 상기 컨트롤모듈로 전송하는 상태감지모듈 및, 상기 컨트롤모듈에 전원을 상시 공급하는 비상전원모듈을 포함하는 구동제어수단을 더 포함하되,
상기 전원공급모듈은 AC 입력전원에 포함된 노이즈를 제거하는 제1필터부, 노이즈가 제거된 입력전원을 정류하여 DC 중간전원을 생성하는 정류부, 전원의 온/오프 시에 상기 중간전원에 포함되는 순간 노이즈를 제거하는 제2필터부 및, 상기 중간전원을 변환하여 공급전원을 생성하는 변환부를 포함하고,
상기 제1필터부는 상기 입력전원의 노이즈를 1차로 제거하는 제1필터링회로, 상기 입력전원의 노이즈를 2차로 제거하는 제2필터링회로 및, 상기 제1필터링회로를 거친 상기 입력전원을 증폭하여 상기 제2필터링회로로 인가하는 증폭회로를 포함하고,
상기 제2필터부는 전원의 온 시에 상기 중간전원을 상기 변환부로 공급하는 제1전원공급회로, 전원의 오프 시에 상기 중간전원을 상기 변환부로 공급하는 제2전원공급회로 및, 상기 제1 및 제2전원공급회로의 출력단에 연결되어 출력되는 상기 중간전원의 노이즈를 그라운드로 소멸시키는 제3필터링회로를 포함하고,
상기 변환부는 상기 중간전원을 스위칭하는 스위칭회로, 상기 스위칭회로의 중간전원 스위칭에 의해 상기 공급전원을 저장하는 저장회로, 변환하고자 하는 기준 전압과 상기 공급전원의 전압 및 위상을 비교하는 비교회로 및, 상기 스위칭회로를 제어하여 상기 공급전원이 상기 기준 전압에 부합하도록 하는 제어회로를 포함하되, 상기 제어회로는 상기 공급전원의 위상과 상기 기준 전압이, 동위상인 경우 PWM 제어를 수행하고, 위상차가 있는 경우 PFM 제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 세대원 모니터링 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 인체정보는 해당 세대원의 동작 여부를 포함하고,
상기 수집모듈은 해당 세대원이 방출하는 열적외선의 변화를 감지하는 PIR 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 세대원 모니터링 시스템.
청구항 2에 있어서,
상기 수집모듈은 도플러 효과(Doppler Effect)를 통해 해당 세대원의 움직임을 감지하는 마이크로웨이브 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세대원 모니터링 시스템.
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