KR101815121B1 - 통합 스마트 센서 및 관제서버를 통한 건축물 상태 감시 장치 및 방법 - Google Patents

통합 스마트 센서 및 관제서버를 통한 건축물 상태 감시 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 건물에 부착되는 MEMS 기반의 통합 스마트 센서들을 이용하여 다양한 재난 상황을 통합적으로 모니터링 함으로써 판단의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 안전성을 높일 수 있고, 재난 상황 시 경보장치를 이용하여 외부로 표출하도록 구성됨으로써 재난으로 인한 인명사고를 절감시킬 수 있으며, 일반 건축물 및 건축시설물 안전관리에 대한 종합적·선제적 대응의 IOT 기반 시설물 통합 모니터링 체계구축이 가능한 건축물 상태 감시 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

통합 스마트 센서 및 관제서버를 통한 건축물 상태 감시 장치 및 방법{Apparatus and method for building physical status monitoring using integrated smart sensor and management server}
본 발명은 통합 스마트 센서 및 관제서버를 통한 건축물 상태 감시 장치 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게로는 9축 자이로센서, 온도센서, 습도센서, 경보부 및 통신부가 모듈 형태로 제작되는 통합 스마트 센서를 이용하여 감시대상인 건축물의 이상 여부를 정확하고 신속하게 판단할 수 있는 통합 스마트 센서 및 관제서버를 통한 건축물 상태 감시 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 들어, 지속적인 지진 발생 및 타워크레인 붕괴 등과 관련하여 일반 건축물 및 건축시설물 안전관리에 대한 관심이 급증하고 있으며, 이에 따라 IOT 기반 시설물 통합 모니터링 체계 구축으로 실효성 있는 재난단계별(예방·대비·대응) 필요성이 증대되었으며, 감시체계 확산을 위한 비용적 측면에서 저가형 범용적 IOT 센서의 활용방안이 대두되고 있다.
이를 해결하기 위해 건축물의 붕괴 등 재난 상황을 감시하기 위한 계측 장비를 급경사지, 저수지, 교량 및 빌딩 등의 건축물에 설치되고 있는 실정이다. 이러한 계측 장비들은 주로 강수량 센서, 고정밀도의 기울기 센서 등으로 구성되며, 유관 확인을 위해 CCTV를 부착함으로써 높은 가격대를 형성하고 있다.
최근 스마트 기기의 급속한 증가로 인해 MEMS(Micro Mechanical System) 기반의 세선들이 활발하게 제조되고 있고, 이로 인해 저가형 MEMS 센서 모듈을 통합하는 사례가 늘고 있다.
건축물에 대한 물리적인 상태를 감시하기 위해서는 건축물과 해당 건축물의 지반 상태 등을 기울기 센서를 통해 측정하는 것이 일반적이다. 그러나 최근 빈번히 발생하고 있는 지진은 건축물과 지반에 부과되는 진동도 함께 검출될 필요가 있으며 이러한 진동을 측정하기 위하여 고정밀도의 가속도 혹은 자이로 센서를 활용한 연구가 활발히 진행되고 있다.
또한 지진 및 사전 시설물의 기울어짐으로 인해 발생할 수 있는 화재에 대하여 화재를 감시할 수 있는 센서를 부착하고, 재난이 예측되거나 발생하였을 경우 신속한 대피를 위한 경보 체계를 구축함으로써 효과적인 건축물 및 건축시설물에 대한 재난방지 모니터링 체계를 구축할 기반기술을 확보하고자 한다.
본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 해결과제는 MEMS 기반의 가속도센서, 9축 자이로센서, 온도센서 및 습도센서가 모듈 형태로 제작된 통합 스마트 센서들을 건축물에 부착한 후 감지된 센싱값들을 분석하여 건축물의 물리적인 상태를 판단함과 동시에 만약 건축물의 상태가 재난상황이라고 판단되는 경우 경보장치를 가동시킴으로써 다양한 종류 및 형태의 센싱값들을 통해 판단의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있으며, 재난상황 판단 시 이를 신속하게 외부로 표출시켜 인명사고를 최소화할 수 있는 통합 스마트 센서 및 관제서버를 통한 건축물 상태 감시 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 컨트롤러가 통합 스마트 센서들로부터 측정된 측저값들을 이용하여 통합 스마트 센서의 장애를 1차적으로 점검하되, 관제서버사 해당 통합 스마트 센서의 장애를 2차로 점검하도록 구성됨으로써 장애 판단의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있는 통합 스마트 센서 및 관제서버를 통한 건축물 상태 감시 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 컨트롤러가 공지된 핑-테스트(Ping-test)를 이용하여 통합 스마트 센서들 및 관제서버와의 통신 상태를 주기적으로 점검하며, 만약 통신 장애가 발생되었다고 판단하는 경우 통합 스마트 센서 또는 자기 자신을 재부팅(리셋) 시키도록 구성됨으로써 장비의 일시적인 부하로 인한 오류를 절감시켜 장애 복구 효율성을 획기적으로 높일 수 있는 통합 스마트 센서 및 관제서버를 통한 건축물 상태 감시 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한 본 발명의 또 다른 해결과제는 통합 스마트 센서로부터 재난 확인데이터가 생성되면, 컨트롤러의 위험등급 검출모듈이 통합 스마트 센서들 및 인접 컨트롤러들로부터 전송받은 재난 확인데이터를 분석 및 활용하여 위험등급을 검출하도록 구성됨으로써 관제서버가 컨트롤러로부터 재난 확인데이터 뿐만 아니라 위험등급을 함께 전송받아 위험등급에 따라 신속한 대응을 수행할 수 있는 통합 스마트 센서 및 관제서버를 통한 건축물 상태 감시 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 해결수단은 건축 구조물에 설치되는 적어도 하나 이상의 통합 스마트 센서와, 상기 통합 스마트 센서로부터 전송받은 센싱값들을 모니터링 하는 관제서버를 포함하는 건축물 상태 통합 감시시스템에 있어서, 상기 통합 스마트 센서는 3축 가속도센서와, 3축 자이로센서를 포함하는 센서부; 기 설정된 주기(t) 마다 상기 센서부로부터 입력된 센싱값들을 분석하여 3축 가속도 및 3축 자이로에 대한 평균값 및 최대 변위값을 산출한 후 산출된 산출된 평균값에 산출된 최대 변위값에 제1 상수 및 제2 상수를 곱한 값을 합산 및 차감을 합산 및 차감하여 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정하며, 상기 3축 가속도센서 및 상기 3축 자이로센서로부터 입력된 센싱값이 대응되는 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값 사이를 벗어나는 경우 재난상황이 발생하였다고 판단하는 재난발생여부 판단부; 상기 센서부에 의해 측정된 센싱값들과, 상기 재난발생여부 판단부에 의해 재난이 발생되었다고 판단될 때 재난이 발생되었다는 재난 확인데이터를 상기 관제서버로 전송하는 제어부를 더 포함하는 것이다.
또한 본 발명에서 상기 재난발생여부 판단부는 상기 주기(t) 마다 상기 3축 가속도센서 및 상기 3축 자이로센서로부터 수집되는 센싱값들을 분석하여 3축의 기울기에 대한 평균값 및 표준편차를 산출한 후, 산출된 평균값에 산출된 표준편차에 제3 상수를 곱한 값을 합산 및 차감하여 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정하며, 입력된 센싱값이 설정된 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값 사이를 벗어나는 경우 재난상황이 발생하였다고 판단하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 센서부는 3축 기울기센서를 더 포함하고, 상기 재난발생여부 판단부는 주기(t) 마다 상기 3축 기울기센서로부터 수집되는 센싱값들을 분석하여 3축의 기울기에 대한 평균값 및 표준편차를 산출한 후, 산출된 평균값에 산출된 표준편차에 제3 상수를 곱한 값을 합산 및 차감하여 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정하며, 상기 3축 기울기센서로부터 입력된 센싱값이 설정된 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값 사이를 벗어나는 경우 재난상황이 발생하였다고 판단하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 센서부는 온도센서 및 습도센서를 더 포함하고, 상기 재난발생여부 판단부는 주기(t) 마다 상기 온도센서 및 상기 습도센서로부터 수집된 센싱값들을 분석하여 평균값과 표준편차를 산출한 후, 산출된 평균값에 산출된 표준편차에 제4 상수 및 제5 상수를 곱한 값을 합산 및 차감하여 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정하며, 상기 온도센서 및 상기 습도센서로부터 입력된 센싱값이 대응되는 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값 사이를 벗어나는 경우 재난상황이 발생하였다고 판단하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 통합 감시시스템은 상기 통합 스마트 센서들이 복수개일 때, 기 할당된 통합 스마트 센서들 및 상기 관제서버 사이에 설치되어 중개기능을 수행하는 적어도 하나 이상의 컨트롤러를 더 포함하고, 상기 통합 스마트 센서는 연결부품의 출력전류 또는 출력전압을 측정하는 측정수단들과, 리셋을 제어하는 리셋제어부를 더 포함하고, 상기 제어부는 상기 측정수단들에 의해 측정된 측정값들을 상기 컨트롤러로 전송하고, 상기 컨트롤러는 상기 통합 스마트 센서로부터 전송받은 측정값을 기 설정된 임계범위들 각각과 비교하여 장애를 판별하는 장애판별모듈; 상기 장애판별모듈에 의해 장애가 발생하였다고 판단되면, 상기 통합 스마트 센서를 재부팅대상으로 결정하는 재부팅대상 결정모듈; 상기 재부팅대상 결정모듈에 의해 재부팅대상이 자신인 컨트롤러로 결정되는 경우 자체적으로 재부팅을 수행하는 리셋관리모듈; 상기 재부팅대상 결정모듈에 의해 상기 통합 스마트 센서가 재부팅대상으로 결정되면, 상기 통합 스마트 센서로 재부팅을 수행하라는 리셋 명령데이터를 전송하며, 상기 통합 스마트 센서로부터 전송받은 측정값을하는 상기 관제서버로 전송하는 제어모듈을 더 포함하고, 상기 관제서버는 상기 컨트롤러로부터 전송받은 측정값을 이용하여 장애를 2차적으로 판단하며, 만약 장애가 발생되었다고 판단되면 장애 확인데이터를 상기 컨트롤러로 전송하고, 상기 컨트롤러의 상기 재부팅대상 결정모듈은 상기 관제서버로부터 장애 확인데이터를 전송받으면, 전송받은 시점부터 기 설정된 임계시간 이전 사이인 탐색주기(T) 동안에 상기 장애판별모듈에 의해 장애가 검출된 적이 있는지를 비교하며, 만약 탐색주기(T) 동안 상기 장애판별모듈에 의해 장애가 검출된 적이 있으면 별도의 동작을 수행하지 않고, 만약 탐색주기(T) 동안 상기 장애판별모듈에 의해 장애가 검출된 적이 있으면 재부팅대상을 자기 자신인 컨트롤러로 결정하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 컨트롤러는 통신 테스트 모듈을 더 포함하고, 상기 통신 테스트 모듈은 기 설정된 핑-테스트 알고리즘을 이용하여 상기 통합 스마트 센서 및 상기 관제서버에 대한 핑-테스트(Ping-test)를 수행하여 핑 데이터를 검출하는 핑-테스트 모듈; 상기 핑-테스트 모듈에 의해 검출된 핑-데이터를 기 설정된 임계값과 비교하는 비교모듈; 상기 비교모듈에 의해 검출된 핑-데이터가 임계값을 벗어나는 경우 통신 장애가 발생하였다고 판단하는 통신장애 판별모듈을 더 포함하고, 상기 재부팅대상 결정모듈은 상기 통신 테스트 모듈에 의해 상기 통합 스마트 센서에서 통신장애가 발생되었다고 판단되면, 재부팅대상을 상기 통합 스마트 센서로 결정하되, 상기 관제서버에서 통신장애가 발생되었다고 판단되면, 재부팅대상을 자기 자신인 컨트롤러로 결정하는 것이 바람직하다.
또한 본 발명에서 상기 통합 스마트 센서 및 상기 컨트롤러는 복수개이고, 임의의 컨트롤러에게 할당된 통합 스마트 센서들은 동일한 건축물에 설치되고, 상기 컨트롤러는 현재 위치로부터 임계범위 이내에 위치한 컨트롤러들로 정의되는 인접 컨트롤러들의 식별정보가 저장되는 메모리; 위험등급 검출모듈을 더 포함하고, 상기 제어모듈은 기 할당된 통합 스마트 센서들 중 적어도 하나 이상으로 재난 확인데이터를 전송받으면, 상기 인접 컨트롤러들로 재난 확인데이터를 전송함과 동시에 상기 위험등급 검출모듈을 구동시키고, 상기 위험등급 검출모듈은 재난 확인데이터를 전송한 통합 스마트 센서에 대한, 재난 확인데이터를 전송한 통합 스마트 센서가 현재 시점을 기준으로 이전에 기 설정된 주기(t) 단위로 재난 확인데이터를 생성한 횟수로 정의되는 지속성(N1)을 검출하는 지속성(N1) 검출모듈; 기 할당된 통합 스마트 센서들 중 재난 확인데이터를 전송한 통합 스마트 센서의 수량으로 정의되는 분포성(N2)을 검출하는 분포성(N2) 검출모듈; 전체 인접 컨트롤러의 수량 중 현재 시점으로부터 이전 임계시간 동안 사이에 재난 확인데이터를 전송한 인접 컨트롤러의 수량을 백분율로 나타낸 값으로 정의되는 확장성(N3)을 검출하는 확장성(N3) 검출모듈; 상기 지속성(N1) 검출모듈, 상기 분포성(N2) 검출모듈 및 상기 확장성(N3) 검출모듈로부터 지속성(N1), 분포성(N2) 및 확장성(N3)을 입력받으며, 지속성(N1), 분포성(N2), 확장성(N3)에 따라 위험등급이 매칭되어 저장된 기준테이블을 탐색하여 입력된 지속성(N1), 분포성(N2) 및 확장성(N3)에 대응되는 위험등급을 추출하는 위험등급 결정모듈을 더 포함하고, 상기 제어모듈은 상기 위험등급 결정모듈에 의해 추출된 위험등급을 상기 관제서버로 전송하는 것이 바람직하다.
상기 과제와 해결수단을 갖는 본 발명에 따르면 건물에 부착되는 MEMS 기반의 통합 스마트 센서들을 이용하여 다양한 재난 상황을 통합적으로 모니터링 함으로써 판단의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 안전성을 높일 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 재난 상황 시 경보장치를 이용하여 외부로 표출하도록 구성됨으로써 재난으로 인한 인명사고를 절감시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 일반 건축물 및 건축시설물 안전관리에 대한 종합적·선제적 대응의 IOT 기반 시설물 통합 모니터링 체계구축이 가능하게 된다.
또한 본 발명에 의하면 컨트롤러가 통합 스마트 센서들로부터 측정된 측저값들을 이용하여 통합 스마트 센서의 장애를 1차적으로 점검하되, 관제서버사 해당 통합 스마트 센서의 장애를 2차로 점검하도록 구성됨으로써 장애 판단의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 컨트롤러가 공지된 핑-테스트(Ping-test)를 이용하여 통합 스마트 센서들 및 관제서버와의 통신 상태를 주기적으로 점검하며, 만약 통신 장애가 발생되었다고 판단하는 경우 통합 스마트 센서 또는 자기 자신을 재부팅(리셋) 시키도록 구성됨으로써 장비의 일시적인 부하로 인한 오류를 절감시켜 장애 복구 효율성을 획기적으로 높일 수 있게 된다.
또한 본 발명에 의하면 통합 스마트 센서로부터 재난 확인데이터가 생성되면, 컨트롤러의 위험등급 검출모듈이 통합 스마트 센서들 및 인접 컨트롤러들로부터 전송받은 재난 확인데이터를 분석 및 활용하여 위험등급을 검출하도록 구성됨으로써 관제서버가 컨트롤러로부터 재난 확인데이터뿐만 아니라 위험등급을 함께 전송받아 위험등급에 따라 신속한 대응을 수행할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 건축물 상태 감시 시스템을 나타내는 구성도이다.
도 2는 도 1의 통합 스마트 센서를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 재난발생여부 판단부를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 가속도센싱값 분석모듈에서 재난상황을 검출하기 위한 웹 코딩을 나타내는 예시도이다.
도 5는 도 3의 방향센싱값 분석모듈에서 재난상황을 검출하기 위한 웹 코딩을 나타내는 예시도이다.
도 6은 도 1의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 6의 통신 테스트 모듈을 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 6의 위험등급 검출모듈을 나타내는 블록도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예를 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예인 건축물 상태 감시 시스템을 나타내는 구성도이다.
본 발명의 일실시예인 건축물 상태 감시 시스템(1)은 도 1에 도시된 바와 같이, 통합 스마트 센서(3-1), ..., (3-N)들과, 컨트롤러(5)들, 관제서버(7), 통신망(10)으로 이루어진다.
통신망(10)은 관제서버(7), 컨트롤러(5)들 및 통합 스마트 센서(3)들 사이의 데이터 이동경로를 제공하며, 상세하게로는 광역통신망(WAN), 이동통신망, 유선통신망, LTE 등으로 구성될 수 있다.
컨트롤러(5)는 기 할당된 통합 스마트 센서(3)들을 관리 및 제어한다. 이때 컨트롤러(5)에 의해 할당된 통합 스마트 센서(3)들은 동일한 건축물에 설치되는 것을 의미한다.
또한 컨트롤러(5)는 제어대상인 통합 스마트 센서(3)들 및 관제서버(7)를 중개하며, 상세하게로는 통합 스마트 센서(3)들로부터 전송받은 센싱값을 관제서버(7)로 전송한다. 이때 센싱값이란, 통합 스마트 센서(3)에 의해 검출되는 회전방향, 가속도, 지자기값, 온도값, 습도값 등과 같이 재난이 발생되었는지를 판단하는데 활용되는 데이터로 정의된다.
또한 컨트롤러(5)는 통합 스마트 센서(3)들로부터 재난이 발생하였다는 재난 확인데이터를 전송받으면, 관제서버(7)로 수신 받은 재난 확인데이터를 전송한다.
또한 컨트롤러(5)는 통합 스마트 센서(3)들 중 적어도 하나 이상으로부터 재난 확인데이터를 전송받으면, 해당 통합 스마트 센서(재난 확인데이터를 전송한 통합 스마트 센서)의 지속성(N1)을 검출한다. 이때 지속성(N1)이란, 현재 시점을 기준으로 기 설정된 주기(t) 단위로 해당 통합 스마트 센서에서 이전에 재난 확인데이터가 발생된 횟수를 의미한다.
예를 들어, 주기(t)가 ‘10초’로 설정되고, ‘A’ 통합 스마트 센서가 이전 40초 전부터 지속적으로 재난 확인데이터를 전송하였다고 가정할 때, 컨트롤러는 이전 주기인 ‘10초전’과, 그 이전 주기인 ‘20초전’, 그 이전 주기인 ‘30초전’, 그 이전 주기인 ‘40초전’에도 ‘A’ 통합 스마트 센서에서 재난 확인데이터가 발생하였기 때문에 지속성(N1)을 4로 검출한다.
또한 컨트롤러(5)는 통합 스마트 센서(3)들 중 적어도 하나 이상으로부터 재난 확인데이터를 전송받으면, 분포성(N2)을 검출한다. 이때 분포성(N2)이란, 동일한 건축물에 설치된 통합 스마트 센서들 중 재난 확인데이터를 생성한 통합 스마트 센서의 수량을 의미한다.
예를 들어 콘트롤러(5)가 할당하는, 즉 동일한 건축물에 설치되는 통합 스마트 센서가 ‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’, ‘E’인 5개로 구성된다고 가정하고, 이들 중 ‘A’, ‘C’, ‘E’에서 재난 확인데이터가 생성된다고 가정할 때, 컨트롤러는 분포성(N2)을 재난 확인데이터가 생성된 통합 스마트 센서들의 수량에 따라 ‘3’으로 검출한다.
또한 컨트롤러(5)는 현재 위치로부터 임계범위 이내에 위치한 컨트롤러인 인접 컨트롤러들의 식별정보가 기 설정되어 저장되며, 통합 스마트 센서(3)들 중 적어도 하나 이상으로부터 재난 확인데이터를 전송받으면, 인접 컨트롤러로 재난이 발생되었다는 재난 확인데이터를 전송한다.
즉 컨트롤러(5)는 통합 스마트 센서(3)들 중 적어도 하나 이상으로부터 재난 확인데이터를 전송받으면, 확장성(N3)을 검출한다. 이때 확장성(N3)이란, 전체 인접 컨트롤러의 수량 중 현재 시점으로부터 이전 임계시간 동안 사이에 재난 확인데이터를 전송한 인접 컨트롤러의 수량을 백분율로 나타낸 값이다.
예를 들어, ‘a’컨트롤러의 인접 컨트롤러가 ‘b’, ‘c’, ‘d’, ‘e’, ‘f’ 5개이고, 현재 시점부터 임계시간 이전 사이 동안 ‘a’컨트롤러로 ‘b’, ‘d’, ‘e’에서 재난 확인데이터를 전송하였다고 할 때, 확장성(N3)은 60%가 된다.
또한 컨트롤러(5)는 지속성(N1), 분포성(N2) 및 확장성(N3)이 검출되면, 지속성(N1), 분포성(N2), 확장성(N3)에 따라 위험등급이 매칭되어 저장된 기준테이블을 탐색하여 검출된 지속성, 분포성(N2), 확장성(N3)에 대응되는 위험등급을 검출하며, 검출된 위험등급을 관제서버(7)로 전송한다. 이때 위험등급은 지속성(N1), 분포성(N2) 및 확장성(N3)들 각각에 비례한다.
즉 본 발명은 컨트롤러(5)가 통합 스마트 센서(3)들 및 인접 컨트롤러들로부터 전송받은 재난 확인데이터를 분석하여 위험등급을 산출하도록 구성됨으로써 관제서버(7)가 컨트롤러(5)로부터 재난 확인데이터 뿐만 아니라 위험등급을 함께 전송받아 위험등급에 따라 신속한 대응을 수행할 수 있게 된다.
또한 컨트롤러(5)는 통합 스마트 센서(3)들로부터 측정값을 전송받으면 전송받은 측정값을 분석하여 장애여부를 판단함과 동시에 전송받은 측정값을 관제서버(7)로 전송한다. 이때 측정값이란, 출력전류, 출력전압, 핑-데이터(Ping data) 등과 같이 통합 스마트 센서(3)에 장애가 발생되었는지를 판단할 수 있는 데이터로 정의된다.
또한 컨트롤러(5)는 만약 장애가 발생되었다고 판단되면, 해당 통합 스마트 센서(3)로 리셋 명령데이터를 전송한다. 이때 통합 스마트 센서(3)는 컨트롤러(5)로부터 리셋 명령데이터를 전송받으면 자신을 리셋(재부팅) 시킴으로써 일시적인 부하로 인한 장애를 신속하게 해결하도록 한다.
또한 컨트롤러(5)는 관제서버(7)로부터 장애 확인데이터를 전송받으면, 전송받은 시점으로부터 임계범위 이전 사이인 탐색주기(T) 동안 장애가 발생된 적이 있으면 별도의 동작을 수행하지 않되, 탐색주기(T) 동안 장애가 발생된 적이 없으면 리셋대상을 자기 자신인 컨트롤러(5)로 결정함으로써 자체적인 부하로 인한 장애를 신속하게 해결하도록 한다.
관제서버(7)는 통합 스마트 센서(3)들로부터 센싱값들을 전송받아 저장함과 동시에 전송받은 센싱값들을 모니터링 한다.
또한 관제서버(7)는 통합 스마트 센서(3)들로부터 재난이 발생하였다는 재난 확인데이터 및 위헙등급 정보를 전송받으면, 경찰청, 소방서 등의 공공기관 서버(미도시)와 연계하여 해당 현장으로 신속한 출동이 이루어지도록 한다.
또한 관제서버(7)는 컨트롤러(5)로부터 전송받은 측정값들을 분석하여 장애 발생여부를 2차로 점검하며, 만약 장애가 발생되었다고 판단되는 경우, 장애 확인데이터를 컨트롤러(5)로 전송한다. 이때 컨트롤러(5)는 관제서버(7)로부터 장애 확인데이터를 전송받으면, 전송받은 시점으로부터 임계범위 이전 사이인 탐색주기(T) 동안 자체적으로 장애가 발생되었다고 판단된 적이 있었는지를 비교하며, 만약 탐색주기 동안 자체적으로 장애가 발생되었다고 판단한 경우가 없으면 통합 스마트 센서(3)를 리셋(재부팅)시키는 것이 아니라 컨트롤러(5) 자신을 리셋(재부팅) 시킨다.
즉 관제서버(7) 및 컨트롤러(5)는 둘 다 정상적으로 동작한다고 가정할 때, 동일한 데이터를 기반으로 장애 발생 여부에 대한 동일한 판단이 이루어지게 되나, 컨트롤러(5)에 일시적인 부하가 발생하여 장애를 점검하지 못한다고 가정할 때, 관제서버(7)에서만 장애가 발생되었다는 판단이 이루어지기 때문에 이러한 경우 컨트롤러(5)를 리셋(재부팅) 시킴으로써 컨트롤러(5)의 일시적인 부하로 인해 장애 검출이 이루어지지 않는 경우를 대비할 수 있게 된다.
도 2는 도 1의 통합 스마트 센서를 나타내는 블록도이다.
통합 스마트 센서(3)는 도 2에 도시된 바와 같이, 제어부(30)와, 메모리(31), 통신 인터페이스부(32), 센싱값 입력부(33), 측정값 입력부(34), 재난발생여부 판단부(35), 표출부(36), 전원부(37), 리셋제어부(38)로 이루어진다.
또한 통합 스마트 센서(3)는 자이로센서(331), 가속도센서(332), 방향센서(333), 온도센서(334) 및 습도센서(335)를 포함한다. 이때 자이로센서(331), 가속도센서(332), 방향센서(333), 온도센서(334) 및 습도센서(335)에 의해 검출되는 센싱값은 재난 상황 발생 여부의 판단에 활용된다.
또한 통합 스마트 센서(3)는 센서(331), (332), (333), (334), (335)들 및 각 구성수단의 출력전압, 출력전류를 측정하는 출력수단(341)들을 포함한다. 이때 출력수단(341)들에 의해 검출되는 측정값은 장애 발생 여부의 판단에 활용된다.
이때 출력수단(341)들은 자이로센서(331)의 출력전압을 측정하는 전압 측정 센서, 온도센서(334)의 출력전류를 측정하는 전류 측정 센서 또는 전원부(37)의 출력전압을 측정하는 전류 측정 센서 등으로 다양하게 구성될 수 있다.
제어부(30)는 통합 스마트 센서(3)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(31), (32), (33), (34), (35), (36), (37), (38)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어부(30)는 센싱값 입력부(33)에 의해 입력된 센싱값들을 재난발생여부 판단부(35)로 입력함과 동시에 통신 인터페이스부(32)를 통해 컨트롤러(5)로 전송하도록 한다.
이때 제어부(30)는 각 센서에 대응되는 센싱주기(T)에 따라 해당 센서로부터 수집된 센싱값들을 컨트롤러(5)로 전송한다.
또한 제어부(30)는 측정값 입력부(34)에 의해 입력된 측정값들이 컨트롤러(5)로 전송되도록 통신 인터페이스부(32)를 제어한다.
또한 제어부(30)는 재난발생여부 판단부(35)에 의해 재난 확인데이터가 생성되면, 표출부(36)를 구동시킴과 동시에 재난 확인데이터가 컨트롤러(5)로 전송되도록 통신 인터페이스부(32)를 제어한다.
또한 제어부(30)는 통신 인터페이스부(32)를 통해 컨트롤러(5)로부터 리셋 명령데이터를 수신 받으면, 수신 받은 리셋 명령데이터를 리셋제어부(38)로 입력한다.
메모리(31)에는 데이터들이 저장된다.
센싱값 입력부(33)는 자이로센서(331), 가속도센서(332), 방향센서(333), 온도센서(334) 및 습도센서(335)로부터 센싱값들을 입력받는다.
이때 센싱값 입력부(33)를 통해 입력된 센싱값들은 제어부(30)의 제어에 따라 재난발생여부 판단부(35)로 입력됨과 동시에 통신 인터페이스부(32)를 통해 컨트롤러(5)로 전송된다.
측정값 입력부(34)는 측정수단들(341)들로부터 측정값들을 입력받는다.
이때 측정값 입력부(34)를 통해 입력된 측정값들은 제어부(30)의 제어에 따라 통신 인터페이스부(32)를 통해 컨트롤러(5)로 전송된다.
도 3은 도 2의 재난발생여부 판단부를 나타내는 블록도이다.
재난발생여부 판단부(35)는 기 설정된 재난발생여부 판단 알고리즘을 이용하여, 기 설정된 주기(T) 동안 수집된 센싱값들을 이용하여 임계범위를 학습화하여 설정한 후, 입력된 센싱값을 설정된 임계범위와 비교하여 해당 건물에 재난이 발생되었는지를 판단한다.
또한 재난발생여부 판단부(35)는 도 3에 도시된 바와 같이, 가속도센싱값 분석모듈(351)과, 자이로센싱값 분석모듈(352), 방향센싱값 분석모듈(353), 온도센싱값 분석모듈(354), 습도센싱값 분석모듈(355), 판단모듈(356), 재난 확인데이터 생성모듈(357)로 이루어진다.
가속도센싱값 분석모듈(351)은 1)기 설정된 주기 마다 가속도센서(332)에 의해 주기 동안 수집된 센싱값들을 이용하여 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정(갱신) 하며, 2)가속도센서(332)에 의해 측정된 가속도센싱값을 재난상황 상한값 및 재난상한 하한값과 비교한다.
우선, 가속도센싱값 분석모듈(351)은 주기(t) 동안 가속도센서(332)에 의해 측정된 센싱값들의 최대변위량을 산출하며, 최대변위량의 산출 과정은 다음의 수학식1로 정의된다.
Figure 112017084374570-pat00001
이때, T는 시작시점이며, t는 경과시간이며, Max(X)는 Xi는 매초(i) 마다 측정되는 값이라고 할 때 X, Xi 집합의 최대값이며, Min(X)는 X, Xi 집합의 최소값이다.
만약 수학식 1에서 수신된 최대값(Max(X))과 최소값(Min(X))이 같은 경우에는 최대 변위량이 0이 되기 때문에 본 발명에서는 최대값(Max(X))과 최소값(Min(X))이 같은 경우 최대변위량을 0.01로 설정한다.
또한 가속도센싱값 분석모듈(351)은 수학식 1을 통해 최대변위량이 산출되면, 가속도의 X, Y, Z축에 대한 재난상황 상한값인 EUACC(X), EUACC(Y), EUACC(Z)를 산출하며, 재난상황 상한값들의 산출 과정은 다음의 수학식 2로 정의된다.
Figure 112017084374570-pat00002
이때, C1X, C1Y, C1Z는 상수이고, Mean(X)은 X축의 평균값이고, Mean(Y)은 Y축의 평균값이고, Mean(Z)은 Z축의 평균값이다.
또한 수학식 2에서, C1X, C1Y, C1Z는 관제서버(7)에 의해 설정되며, 상세하게로는 ‘10’, ‘10’, ‘20’으로 설정되는 것이 바람직하다.
또한 가속도센싱값 분석모듈(351)은 수학식 2를 통해 재난상황 상한값이 산출되면, 가속도의 X, Y, Z축에 대한 재난상황 하한값인 EDACC(X), EDACC(Y), EDACC(Z)를 산출하며, 재난상황 하한값들의 산출 과정은 다음의 수학식 3으로 정의된다.
Figure 112017084374570-pat00003
이때, C1X, C1Y, C1Z는 상수이다.
이러한 수학식 1, 2, 3은 통합 스마트 센서(3)가 정상(normal) 상태를 학습하는 단계로서, 주기(t)가 60초라고 할 때, 초기시점인 0초부터 종료시점인 60초까지 매초당 가속도값을 센싱하고, 이에 대한 평균 및 최대 변위를 계산하는 단계이다.
즉, 평균으로부터 최대 변위량의 상수배를 벗어난 경우를 검출하게 되는데, 이때의 상수 값은 검출의 민감도를 결정하게 된다. 기본적으로 설정된 상수값은 스마트 디바이스 진동을 검출하는 수준에서 결정하였다.
도 4는 도 3의 가속도센싱값 분석모듈에서 재난상황을 검출하기 위한 웹 코딩을 나타내는 예시도이다.
가속도센싱값 분석모듈(351)은 가속도센서(332)에 의해 센싱값이 측정되면, 도 4에 도시된 바와 같이, 측정된 센싱값을 전술하였던 수학식 1, 2, 3을 통해 설정된 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값에 비교한다.
자이로센싱값 분석모듈(352)은 가속도센싱값 분석모듈(351)에서 전술하였던 바와 같이, 동일한 방식으로 주기(t) 마다 각 축에 대한 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정한 후, 입력된 자이로센싱값을 설정된 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값에 비교한다.
방향센싱값 분석모듈(353)은 방향건축물의 기울기, 즉 방향의 변화량을 검출하는 방법은 기울기 센서로 측정된 센싱값을 이용하는 방법과, 가속도센서(332) 및 자이로센서(331)로부터 측정된 센싱값을 이용하는 방법이 있을 수 있으나, 본 발명에서는 방향센서(333)가 기울기센서인 것으로 예를 들어 설명하고, 방향센싱값 분석모듈(353)은 3축 중에서 X축 및 Y축으로 방향을 결정하기로 한다.
방향센싱값 분석모듈(353)은 다음의 수학식 4를 통해 X, Y축에 대한 재난상황 상한값인 EUANG(X), EUANG(Y)과, X, Y축에 대한 재난상황 하한값인 EDANG(X), EDANG(Y)을 산출한다.
Figure 112017084374570-pat00004
이때 C3X, C3Y는 상수이고, STDEV(X)는 주기(t) 동안 X축 측정값의 표준편차이고, STDEV(Y)는 주기(t) 동안 Y축 측정값의 표준편차이다.
또한 수학식 4에서, C3X, C3Y는 관제서버(7)에 의해 설정될 수 있다.
도 5는 도 3의 방향센싱값 분석모듈에서 재난상황을 검출하기 위한 웹 코딩을 나타내는 예시도이다.
방향센싱값 분석모듈(353)은 방향센서(333)에 의해 센싱값이 측정되면, 도 5에 도시된 바와 같이, 측정된 센싱값을 전술하였던 수학식 4를 통해 설정된 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값에 비교한다.
온도센싱값 분석모듈(354)은 다음의 수학식 5를 통해 주기(t) 동안 온도의 평균을 매초마다 산출한다. 이때 온도는 다른 센싱값들에 비해 변위가 크기 때문에 정교한 알고리즘이 필요하다.
Figure 112017084374570-pat00005
또한 온도센싱값 분석모듈(354)은 수학식 5를 통해 온도 평균값(Mean(Xk))이 산출되면, 다음의 수학식 6을 통해 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정한다.
Figure 112017084374570-pat00006
이때, C4는 상수이다.
또한 온도센싱값 분석모듈(354)은 온도센서(334)에 의해 센싱값이 측정되면, 측정된 센싱값을 전술하였던 수학식 6을 통해 설정된 설정된 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값에 비교한다.
습도센싱값 분석모듈(355)은 온도센싱값 분석모듈(354)과 동일한 방식으로 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정하며, 입력된 습도센싱값을 설정된 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값에 비교한다.
판단모듈(356)은 가속도센싱값 분석모듈(351)에서, 입력된 가속도센싱값이 설정된 재난상황 상한값을 초과하거나 또는 재난상황 하한값 미만일 때, 재난상황이 발생하였다고 판단한다.
또한 판단모듈(356)은 자이로센싱값 분석모듈(352)에서, 입력된 자이로센싱값이 설정된 재난상황 상한값을 초과하거나 또는 재난상황 하한값 미만일 때, 재난상황이 발생하였다고 판단한다.
또한 판단모듈(356)은 방향센싱값 분석모듈(353)에서, 입력된 방향센싱값이 설정된 재난상황 상한값을 초과하거나 또는 재난상황 하한값 미만일 때, 재난상황이 발생하였다고 판단한다.
또한 판단모듈(356)은 온도센싱값 분석모듈(354)에서, 입력된 온도센싱값이 설정된 재난상황 상한값을 초과하거나 또는 재난상황 하한값 미만일 때, 이상온도(재난상황)이 발생하였다고 판단한다.
또한 판단모듈(356)은 습도센싱값 분석모듈(355)에서, 입력된 가속도센싱값이 설정된 재난상황 상한값을 초과하거나 또는 재난상황 하한값 미만일 때, 이상습도 및 화재(재난상황)가 발생하였다고 판단한다.
재난 확인데이터 생성모듈(357)은 판단모듈(356)에 의해 재난이 발생하였다고 판단되는 경우 구동되며, 재난 확인데이터를 생성한다. 이때 재난 확인데이터는 해당 통합 스마트 센서(3)의 식별정보 및 위치정보와, 재난관련 내용정보를 포함한다.
또한 제어부(30)는 만약 재난 확인데이터 생성모듈(357)에 의해 재난 확인데이터가 생성되면, 통신 인터페이스부(32)를 제어하여 생성된 재난 확인데이터가 컨트롤러(5)로 전송되도록 함과 동시에 표출부(36)를 구동시킨다.
표출부(36)는 재난이 발생되는 경우 구동되며, 재난이 발생되었나는 정보를 표출한다.
이때 표출방식으로는 재난방송, 비상등, 비상벨 등으로 이루어질 수 있다.
전원부(37)는 통합 스마트 센서(3)의 전원 공급을 제어한다.
리셋제어부(38)는 컨트롤러(5)로부터 리셋 명령데이터를 전송받으면, 전원부(37)를 제어하여 해당 통합 스마트 센서(3)를 리셋(재부팅) 시킨다.
도 6은 도 1의 컨트롤러를 나타내는 블록도이다.
컨트롤러(5)는 기 할당된 통합 스마트 센서(3)들 및 관제서버(7) 사이에 설치되어 이들을 중개하는 기능을 수행한다.
또한 컨트롤러(5)는 도 6에 도시된 바와 같이, 제어모듈(50)과, 데이터 송수신모듈(52), 장애판별모듈(53), 통신테스트 모듈(54), 재부팅대상 결정모듈(55), 리셋관리모듈(56)로 이루어진다.
제어모듈(50)은 컨트롤러(5)의 O.S(Operating System)이며, 제어대상(52), (53), (54), (55), (56), (57)들을 관리 및 제어한다.
또한 제어모듈(50)은 통합 스마트 센서(3)들로부터 재난 확인데이터를 전송받으면, 전송받은 재난 확인데이터가 관제서버(7)로 전송되도록 데이터 송수신모듈(52)을 제어하며, 전송받은 재난 확인데이터를 위험등급 검출모듈(57)로 입력한다.
또한 제어모듈(50)은 인접 컨트롤러로부터 재난 확인데이터를 전송받으면, 전송받은 재난 확인데이터를 메모리(51)에 임시 저장한다.
또한 제어모듈(50)은 통합 스마트 센서(3)들로부터 재난 확인데이터를 전송받으면, 전송받은 재난 확인데이터를 기 설정된 인접 컨트롤러로 전송하도록 데이터 송수신모듈(52)을 제어한다.
또한 제어모듈(50)은 통합 스마트 센서(3)들로부터 출력수단들(341)에 의해 측정된 측정값들을 전송받으면, 전송받은 측정값들을 관제서버(7)로 전송함과 동시에 장애판별모듈(53)로 입력한다.
또한 제어모듈(50)은 관제서버(7)로부터 장애 확인데이터를 전송받으면 전송받은 장애 확인데이터를 재부팅대상 결정모듈(55)로 입력한다.
메모리(51)에는 기 설정된 인접 컨트롤러들의 식별정보가 저장된다. 이때 인접 컨트롤러는 현재 위치로부터 임계범위 이내에 위치한 컨트롤러들로 정의된다.
또한 메모리(51)에는 인접 컨트롤러들로부터 전송받은 재난 확인데이터가 임시 저장된다.
또한 메모리(51)에는 기 설정된 기준테이블이 저장된다. 이때 기준테이블은 지속성(N1), 분포성(N2), 확장성(N3)에 따라 위험등급이 매칭되어 저장된 데이터로 정의된다.
장애판별모듈(53)은 통합 스마트 센서(3)들로부터 전송받은 측정값들을 기 설정된 임계범위와 비교하여 장애발생여부를 판단한다.
또한 장애판별모듈(53)은 만약 측정값이 임계범위를 벗어나는 경우, 해당 통합 스마트 센서의 식별정보와, 해당 측정수단의 식별정보, 장애내용 관련정보를 포함하는 장애 확인데이터를 생성한다. 이때 생성된 장애 확인데이터는 제어모듈(50)의 제어에 따라 관제서버(7)로 전송됨과 동시에 재부팅대상 결정모듈(55)로 입력된다.
도 7은 도 6의 통신 테스트 모듈을 나타내는 블록도이다.
통신 테스트 모듈(54)은 도 6에 도시된 바와 같이, 핑-테스트 모듈(541)과, 비교모듈(542), 통신장애 판별모듈(543)로 이루어진다.
핑-테스트 모듈(541)은 기 설정된 핑-테스트 알고리즘을 이용하여 통합 스마트 센서(3)들 각각에 대한 핑-테스트(Ping-test)를 수행하여 핑 데이터를 검출한다. 이때 핑(Ping)은 통신망(10)에 연결된 특정 단말기로 일정한 테스트 데이터를 보내어 상대방 단말기의 통신 동작 여부를 테스트할 수 있는 유닉스(Unix) 명령어이고, 이러한 핑-테스트는 네트워크 시스템에서 네트워크 상태를 점검하기 위한 목적으로 통상적으로 사용되는 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하기로 한다.
또한 핑-테스트 모듈(541)은 관제서버(7)와의 핑-테스트를 수행하여 핑 데이터를 검출한다.
비교모듈(542)은 핑-테스트 모듈(541)에 의해 검출된 핑 데이터를 기 설정된 임계값과 비교한다.
통신장애 판별모듈(543)은 비교모듈(542)에 의해 핑 데이터가 임계값을 벗어나는 경우 통신장애가 발생하였다고 판단한다.
이때 제어모듈(50)은 통신장애 판별모듈(543)에 의해 통신장애가 발생되었다고 판단되면 재부팅대상 결정모듈(55)로 결과데이터를 입력한다.
재부팅대상 결정모듈(55)은 1)장애판별모듈(53)에 의해 장애가 발생되었다고 판단되면, 해당 통합 스마트 센서(3)를 리셋시키기로 결정하여 리셋 명령데이터를 생성한다. 이때 생성된 리셋 명령데이터는 제어모듈(50)의 제어에 따라 해당 통합 스마트 센서(3)로 전송되고, 해당 통합 스마트 센서(3)는 리셋 명령데이터를 전송받으면 재부팅을 수행하여 일시적인 부하로 인한 장애가 해결될 수 있게 된다.
또한 재부팅대상 결정모듈(55)은 2)통신 테스트 모듈(54)에 의해 통합 스마트 센서(3)들 중 어느 하나에 통신장애가 발생되었다고 판단되면, 해당 통합 스마트 센서(3)를 재부팅대상으로 결정하여 리셋 명령데이터를 생성하되, 통신 테스트 모듈(54)에 의해 관제서버(7)와의 통신장애가 발생되었다고 판단되면, 자기 자신을 재부팅대상으로 결정한다.
이때 재부팅대상 결정모듈(55)에 의해 재부팅대상이 자기 자신으로 결정되면, 리셋관리모듈(56)이 구동되어 컨트롤러(5)를 재부팅 시킨다.
또한 재부팅대상 결정모듈(55)은 3)관제서버(7)로부터 장애 확인데이터를 입력받으면, 입력된 시점부터 기 설정된 임계시간 이전 사이인 탐색주기(T) 동안 장애판별모듈(53)에 의해 장애가 발생되었다고 판단된 적이 있는지를 비교한다.
또한 재부팅대상 결정모듈(55)은 만약 탐색주기(T) 동안 장애판별모듈(53)에 의해 장애가 발생되었다고 판단된 적이 있으면, 별도의 동작을 수행하지 않고, 만약 탐색주기(T) 동안 장애판별모듈(53)에 의해 장애가 발생되었다고 판단된 적이 없으면, 재부팅대상을 자기 자신인 컨트롤러(5)로 결정한다.
즉 본 발명은 통합 스마트 센서(3)의 장애판별이 컨트롤러(5) 및 관제서버(7)에서 2중으로 수행됨으로써 장애판단의 정확성 및 신뢰도를 높임과 동시에 만약 동일한 측정값에 대하여 컨트롤러(5)에서는 장애를 검출하지 못하되, 관제서버(7)에서만 장애가 검출되는 경우 컨트롤러(5)에 일시적인 부하가 발생하였다고 판단하여 컨트롤러(5)를 리셋(재부팅) 시킴으로써 부하로 인한 장애를 해결할 수 있게 된다.
리셋관리모듈(56)은 재부팅대상 결정모듈(55)에 의해 컨트롤러(5) 자체가 재부팅대상으로 결정되는 경우 컨트롤러(5)를 재부팅 시킨다.
도 8은 도 6의 위험등급 검출모듈을 나타내는 블록도이다.
위험등급 검출모듈(57)은 기 할당된 통합 스마트 센서(3)들 중 적어도 하나 이상으로부터 재난 확인데이터를 전송받으면 제어모듈(50)의 제어에 따라 구동된다.
또한 위험등급 검출모듈(57)은 도 8에 도시된 바와 같이, 지속성(N1) 검출모듈(571)과, 분포성 검출모듈(572), 확장성 검출모듈(573), 위험등급 결정모듈(574)로 이루어진다.
지속성(N1) 검출모듈(571)은 재난 확인데이터를 전송한 통합 스마트 센서(3)에 대한 지속성(N1)을 검출한다. 이때 지속성(N1)이란, 재난 확인데이터를 전송한 통합 스마트 센서가 현재 시점을 기준으로 이전에 기 설정된 주기(t) 단위로 재난 확인데이터를 생성한 횟수로 정의된다.
예를 들어, 주기(t)가 ‘5초’로 설정되고, ‘A’ 통합 스마트 센서가 이전 13초 전부터 지속적으로 재난 확인데이터를 전송하였다고 가정할 때, 컨트롤러는 이전 주기인 ‘5초전’과, 그 이전 주기인 ‘10초전’에도 ‘A’ 통합 스마트 센서에서 재난 확인데이터가 발생하였기 때문에 지속성(N1)을 ‘2’로 검출한다.
또한 지속성(N1) 검출모듈(571)에 의해 검출된 지속성(N1)은 위험등급 결정모듈(574)로 입력된다.
분포성(N2) 검출모듈(572)은 분포성(N2)을 검출한다.
이때 분포성(N2)은 동일한 건축물에 설치된 통합 스마트 센서들 중 재난 확인데이터를 전송한 통합 스마트 센서의 수량으로 정의된다.
예를 들어 콘트롤러(5)가 할당하는, 즉 동일한 건축물에 설치되는 통합 스마트 센서가 ‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’, ‘E’인 5개로 구성된다고 가정하고, 이들 중 ‘A’, ‘B’, ‘C’, ‘D’, ‘E’에서 재난 확인데이터가 생성된다고 가정할 때, 컨트롤러는 분포성(N2)을 재난 확인데이터가 생성된 통합 스마트 센서들의 수량에 따라 ‘5’로 검출한다.
또한 분포성(N2) 검출모듈(572)에 의해 검출된 분포성(N2)은 위험등급 결정모듈(574)로 입력된다.
확장성(N3) 검출모듈(573)은 확장성(N3)을 검출한다.
이때 확장성(N3)은 전체 인접 컨트롤러의 수량 중 현재 시점으로부터 이전 임계시간 동안 사이에 재난 확인데이터를 전송한 인접 컨트롤러의 수량을 백분율로 나타낸 값으로 정의된다.
예를 들어, ‘a’컨트롤러의 인접 컨트롤러가 ‘b’, ‘c’, ‘d’, ‘e’ 4개이고, 현재 시점부터 임계시간 이전 사이 동안 ‘a’컨트롤러로 ‘b’에서만 재난 확인데이터를 전송하였다고 할 때, 확장성(N3)은 25%가 된다.
또한 확장성(N3) 검출모듈(573)에 의해 검출된 확장성(N3)은 위험등급 결정모듈(574)로 입력된다.
위험등급 결정모듈(574)은 지속성(N1) 검출모듈(571), 분포성(N2) 검출모듈(572) 및 확장성(N3) 검출모듈(573)로부터 지속성(N1), 분포성(N2) 및 확장성(N3)이 입력되면, 메모리(51)에 저장된 기준테이블을 탐색하여 입력된 지속성(N1), 분포성(N2) 및 확장성(N3)에 대응되는 위험등급을 추출한다.
이때 위험등급 결정모듈(574)에 의해 추출된 위험등급은 제어모듈(50)의 제어에 따라 관제서버(7)로 전송된다.
즉 본 발명은 통합 스마트 센서(3)로부터 재난 확인데이터가 생성되면, 컨트롤러(5)의 위험등급 검출모듈(57)이 통합 스마트 센서(3)들 및 인접 컨트롤러들로부터 전송받은 재난 확인데이터를 분석 및 활용하여 위험등급을 검출하도록 구성됨으로써 관제서버(7)가 컨트롤러(5)로부터 재난 확인데이터 뿐만 아니라 위험등급을 함께 전송받아 위험등급에 따라 신속한 대응을 수행할 수 있게 된다.
이와 같이 본 발명의 일실시예인 건축물 상태 감시 시스템(1)은 건물에 부착되는 통합 스마트 센서(3)들을 이용하여 다양한 재난 상황을 통합적으로 모니터링 함으로써 판단의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있을 뿐만 아니라 안전성을 높일 수 있게 된다.
또한 본 발명의 건축물 상태 감시 시스템(1)은 재난 상황 시 경보장치를 이용하여 외부로 표출하도록 구성됨으로써 재난으로 인한 인명사고를 절감시킬 수 있게 된다.
또한 본 발명의 건축물 상태 감시 시스템(1)은 일반 건축물 및 건축시설물 안전관리에 대한 종합적·선제적 대응의 IOT 기반 시설물 통합 모니터링 체계구축이 가능하게 된다.
또한 또한 본 발명의 건축물 상태 감시 시스템(1)은 컨트롤러(5)가 통합 스마트 센서(3)들로부터 측정된 측저값들을 이용하여 통합 스마트 센서(3)의 장애를 1차적으로 점검하되, 관제서버사 해당 통합 스마트 센서의 장애를 2차로 점검하도록 구성됨으로써 장애 판단의 정확성 및 신뢰도를 높일 수 있다.
또한 본 발명의 건축물 상태 감시 시스템(1)은 컨트롤러가 공지된 핑-테스트(Ping-test)를 이용하여 통합 스마트 센서들 및 관제서버와의 통신 상태를 주기적으로 점검하며, 만약 통신 장애가 발생되었다고 판단하는 경우 통합 스마트 센서 또는 자기 자신을 재부팅(리셋) 시키도록 구성됨으로써 장비의 일시적인 부하로 인한 오류를 절감시켜 장애 복구 효율성을 획기적으로 높일 수 있게 된다.
1:건축물 상태 감시 시스템 3:통합 스마트 센서
5:컨트롤러 7:관제서버 10:통신망
30:제어부 31:메모리 32:통신 인터페이스부
33:센싱값 입력부 34:측정값 입력부 35:재난발생여부 판단부
36:표출부 37:전원부 38:리셋제어부
351:가속도센싱값 분석모듈 352:자이로센싱값 분석모듈
353:방향센싱값 분석모듈 354:온도센싱값 분석모듈
355:습도센싱값 분석모듈 357:재난 확인데이터 생성모듈

Claims (7)

  1. 건축 구조물에 설치되는 적어도 하나 이상의 통합 스마트 센서와, 상기 통합 스마트 센서로부터 전송받은 센싱값들을 모니터링 하는 관제서버를 포함하는 건축물 상태 통합 감시시스템에 있어서,
    상기 통합 스마트 센서는
    3축 가속도센서와, 3축 자이로센서를 포함하는 센서부;
    기 설정된 주기(t) 마다 상기 센서부로부터 입력된 센싱값들을 분석하여 3축 가속도 및 3축 자이로에 대한 평균값 및 최대 변위값을 산출한 후 산출된 산출된 평균값에 산출된 최대 변위값에 제1 상수 및 제2 상수를 곱한 값을 합산 및 차감을 합산 및 차감하여 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정하며, 상기 3축 가속도센서 및 상기 3축 자이로센서로부터 입력된 센싱값이 대응되는 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값 사이를 벗어나는 경우 재난상황이 발생하였다고 판단하는 재난발생여부 판단부;
    상기 센서부에 의해 측정된 센싱값들과, 상기 재난발생여부 판단부에 의해 재난이 발생되었다고 판단될 때 재난이 발생되었다는 재난 확인데이터를 상기 관제서버로 전송하는 제어부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건축물 상태 통합 감시시스템.
  2. 청구항 제1항에 있어서, 상기 재난발생여부 판단부는
    상기 주기(t) 마다 상기 3축 가속도센서 및 상기 3축 자이로센서로부터 수집되는 센싱값들을 분석하여 3축의 기울기에 대한 평균값 및 표준편차를 산출한 후, 산출된 평균값에 산출된 표준편차에 제3 상수를 곱한 값을 합산 및 차감하여 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정하며, 입력된 센싱값이 설정된 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값 사이를 벗어나는 경우 재난상황이 발생하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 건축물 상태 통합 감시시스템.
  3. 청구항 제1항에 있어서, 상기 센서부는 3축 기울기센서를 더 포함하고,
    상기 재난발생여부 판단부는
    주기(t) 마다 상기 3축 기울기센서로부터 수집되는 센싱값들을 분석하여 3축의 기울기에 대한 평균값 및 표준편차를 산출한 후, 산출된 평균값에 산출된 표준편차에 제3 상수를 곱한 값을 합산 및 차감하여 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정하며, 상기 3축 기울기센서로부터 입력된 센싱값이 설정된 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값 사이를 벗어나는 경우 재난상황이 발생하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 건축물 상태 통합 감시시스템.
  4. 청구항 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 센서부는 온도센서 및 습도센서를 더 포함하고,
    상기 재난발생여부 판단부는
    주기(t) 마다 상기 온도센서 및 상기 습도센서로부터 수집된 센싱값들을 분석하여 평균값과 표준편차를 산출한 후, 산출된 평균값에 산출된 표준편차에 제4 상수 및 제5 상수를 곱한 값을 합산 및 차감하여 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값을 설정하며, 상기 온도센서 및 상기 습도센서로부터 입력된 센싱값이 대응되는 재난상황 상한값 및 재난상황 하한값 사이를 벗어나는 경우 재난상황이 발생하였다고 판단하는 것을 특징으로 하는 건축물 상태 통합 감시시스템.
  5. 청구항 제4항에 있어서, 상기 통합 감시시스템은 상기 통합 스마트 센서들이 복수개일 때, 기 할당된 통합 스마트 센서들 및 상기 관제서버 사이에 설치되어 중개기능을 수행하는 적어도 하나 이상의 컨트롤러를 더 포함하고,
    상기 통합 스마트 센서는 연결부품의 출력전류 또는 출력전압을 측정하는 측정수단들과, 리셋을 제어하는 리셋제어부를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 측정수단들에 의해 측정된 측정값들을 상기 컨트롤러로 전송하고,
    상기 컨트롤러는
    상기 통합 스마트 센서로부터 전송받은 측정값을 기 설정된 임계범위들 각각과 비교하여 장애를 판별하는 장애판별모듈;
    상기 장애판별모듈에 의해 장애가 발생하였다고 판단되면, 상기 통합 스마트 센서를 재부팅대상으로 결정하는 재부팅대상 결정모듈;
    상기 재부팅대상 결정모듈에 의해 재부팅대상이 자신인 컨트롤러로 결정되는 경우 자체적으로 재부팅을 수행하는 리셋관리모듈;
    상기 재부팅대상 결정모듈에 의해 상기 통합 스마트 센서가 재부팅대상으로 결정되면, 상기 통합 스마트 센서로 재부팅을 수행하라는 리셋 명령데이터를 전송하며, 상기 통합 스마트 센서로부터 전송받은 측정값을하는 상기 관제서버로 전송하는 제어모듈을 더 포함하고,
    상기 관제서버는 상기 컨트롤러로부터 전송받은 측정값을 이용하여 장애를 2차적으로 판단하며, 만약 장애가 발생되었다고 판단되면 장애 확인데이터를 상기 컨트롤러로 전송하고,
    상기 컨트롤러의 상기 재부팅대상 결정모듈은
    상기 관제서버로부터 장애 확인데이터를 전송받으면, 전송받은 시점부터 기 설정된 임계시간 이전 사이인 탐색주기(T) 동안에 상기 장애판별모듈에 의해 장애가 검출된 적이 있는지를 비교하며, 만약 탐색주기(T) 동안 상기 장애판별모듈에 의해 장애가 검출된 적이 있으면 별도의 동작을 수행하지 않고, 만약 탐색주기(T) 동안 상기 장애판별모듈에 의해 장애가 검출된 적이 있으면 재부팅대상을 자기 자신인 컨트롤러로 결정하는 것을 특징으로 하는 통합 감시시스템.
  6. 청구항 제5항에 있어서, 상기 컨트롤러는 통신 테스트 모듈을 더 포함하고,
    상기 통신 테스트 모듈은
    기 설정된 핑-테스트 알고리즘을 이용하여 상기 통합 스마트 센서 및 상기 관제서버에 대한 핑-테스트(Ping-test)를 수행하여 핑 데이터를 검출하는 핑-테스트 모듈;
    상기 핑-테스트 모듈에 의해 검출된 핑-데이터를 기 설정된 임계값과 비교하는 비교모듈;
    상기 비교모듈에 의해 검출된 핑-데이터가 임계값을 벗어나는 경우 통신 장애가 발생하였다고 판단하는 통신장애 판별모듈을 더 포함하고,
    상기 재부팅대상 결정모듈은
    상기 통신 테스트 모듈에 의해 상기 통합 스마트 센서에서 통신장애가 발생되었다고 판단되면, 재부팅대상을 상기 통합 스마트 센서로 결정하되, 상기 관제서버에서 통신장애가 발생되었다고 판단되면, 재부팅대상을 자기 자신인 컨트롤러로 결정하는 것을 특징으로 하는 통합 감시시스템.
  7. 청구항 제6항에 있어서, 상기 통합 스마트 센서 및 상기 컨트롤러는 복수개이고, 임의의 컨트롤러에게 할당된 통합 스마트 센서들은 동일한 건축물에 설치되고,
    상기 컨트롤러는
    현재 위치로부터 임계범위 이내에 위치한 컨트롤러들로 정의되는 인접 컨트롤러들의 식별정보가 저장되는 메모리;
    위험등급 검출모듈을 더 포함하고,
    상기 제어모듈은 기 할당된 통합 스마트 센서들 중 적어도 하나 이상으로 재난 확인데이터를 전송받으면, 상기 인접 컨트롤러들로 재난 확인데이터를 전송함과 동시에 상기 위험등급 검출모듈을 구동시키고,
    상기 위험등급 검출모듈은
    재난 확인데이터를 전송한 통합 스마트 센서에 대한, 재난 확인데이터를 전송한 통합 스마트 센서가 현재 시점을 기준으로 이전에 기 설정된 주기(t) 단위로 재난 확인데이터를 생성한 횟수로 정의되는 지속성(N1)을 검출하는 지속성(N1) 검출모듈;
    기 할당된 통합 스마트 센서들 중 재난 확인데이터를 전송한 통합 스마트 센서의 수량으로 정의되는 분포성(N2)을 검출하는 분포성(N2) 검출모듈;
    전체 인접 컨트롤러의 수량 중 현재 시점으로부터 이전 임계시간 동안 사이에 재난 확인데이터를 전송한 인접 컨트롤러의 수량을 백분율로 나타낸 값으로 정의되는 확장성(N3)을 검출하는 확장성(N3) 검출모듈;
    상기 지속성(N1) 검출모듈, 상기 분포성(N2) 검출모듈 및 상기 확장성(N3) 검출모듈로부터 지속성(N1), 분포성(N2) 및 확장성(N3)을 입력받으며, 지속성(N1), 분포성(N2), 확장성(N3)에 따라 위험등급이 매칭되어 저장된 기준테이블을 탐색하여 입력된 지속성(N1), 분포성(N2) 및 확장성(N3)에 대응되는 위험등급을 추출하는 위험등급 결정모듈을 더 포함하고,
    상기 제어모듈은 상기 위험등급 결정모듈에 의해 추출된 위험등급을 상기 관제서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 건축물 상태 통합 감시시스템.
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