KR101873831B1 - Evacuee guidance system and method using sensor network and directional speaker - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a system for inducing evacuation using a sensor network and a directional speaker, and a method thereof. The present invention analyzes a current status and a cause of a social disaster and establishes a gas and fire detection sensor network, an evacuation induction type directional speaker and an LED lighting system at the indoor in order to improve disaster response ability. Also, in case of indoor gas explosion, fire occurrence and flood disaster occurrence, an evacuation induction algorithm is applied to be rapidly evacuated through an early warning and a disaster situation propagation system using the directional speaker in a disaster region and a directional sound system is immediately output. In addition, the present invention displays an evacuation place on LED light of the LED lighting system and rapidly induces evacuation in the disaster region so as to be rapidly evacuated, thereby reducing casualties and maintaining a safety management system. The system for inducing evacuation comprises: a plurality of sensors; a gateway; an evacuation induction operating system; the directional speaker system (IDS); and a plurality of LED lighting systems.

Description

센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템 및 방법{Evacuee guidance system and method using sensor network and directional speaker}[0001] The present invention relates to an evacuation guidance system and method using a sensor network and a directional speaker,

본 발명은 피난 유도 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 사회 재난의 발생 현황과 원인을 분석하여 재난 대응 능력을 향상시키기 위해 실내에서 가스, 화재 감지 센서 네트워크와 피난 유도형 지향성 스피커와 LED 조명 시스템을 구축하며, 실내 가스 폭발, 화재 발생시 재난 발생 지역에서 지향성 스피커를 활용한 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 피난 유도 알고리즘을 적용하여 즉시 지향성 음향 시스템으로 출력하고, 대피 장소를 LED 조명등으로 방향을 표시하여 신속하게 대피하도록 재난 지역에서 긴급하게 피난을 유도하여 인명 피해를 줄이고 안전관리체계를 유지하는, 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an evacuation guidance system and a method thereof, and more particularly, to an evacuation guidance system and a method thereof, in which a gas, a fire detection sensor network, an evacuation induction- The lighting system is constructed, the evacuation guidance algorithm is applied to emergency evacuation through the early warning and disaster situation propagation system using the directional speaker in the disaster area where the indoor gas explosion and fire occur, and it is immediately output to the directional acoustic system, The present invention relates to an evacuation guidance system using a sensor network and a directional speaker and a method thereof, in which evacuation is promptly evacuated in a disaster area so as to evacuate quickly by displaying a direction to an LED light.

사회문화적 측면에서, 국민 생활수준의 향상에 따라 편안하고 안전한 생활환경을 최우선시하는 사회적 풍토가 확산되고 있으며, 인구의 도시집중도가 높아지면서 도심지에서 재난이 발생하는 경우 대량인명피해가 발생할 가능성이 높으며, 안전한 생활환경에 대한 국민수요 급증 및 사회변화에 따른 장기적 관점의 재난관리체계가 필요하다. In terms of socio-cultural aspects, the social climate that gives priority to a comfortable and safe living environment has been spreading with the improvement of the standard of living of the people, and when the urban concentration of the population is increasing, the disaster in the urban area is likely to cause mass casualties , A rapid increase in national demand for a safe living environment, and a long-term disaster management system based on social change are needed.

도시지역보다 농촌지역의 고령화 속도가 빨라 재난대응 취약지역이 되고 있어 농어촌지역에 대한 장기적 관점의 재난대응 체계구축이 필요하다. It is necessary to establish a long-term disaster response system for rural and rural areas because the aging of agriculture in rural areas becomes more vulnerable to disaster response than in urban areas.

획일화된 재난대응 방식에서 벗어나 지자체별, 지역별 특성에 맞게 재난대응 체계를 구축할 필요가 있다. It is necessary to build a disaster response system in accordance with local characteristics and regional characteristics.

경제산업적 측면에서, 우리나라는 경제성장을 거듭하면서 고도화된 기술문명 사회로 급속히 발전한 결과 과거와는 달리 지하철사고, 가스폭발사고, 화학물질 분출사고 등 재난의 유형이 다양화되고 그 피해의 양상 또한 복잡화되고 있으며, 사회재난에 대한 종합적이고 전략적인 대응이 필요한 실정이다. From the economic and industrial point of view, Korea has developed rapidly into an advanced civilized civilized society through repeated economic growth. As a result, unlike the past, various types of disasters such as subway accidents, gas explosions, And it is necessary to make a comprehensive and strategic response to social disasters.

사회재난의 발생 횟수 및 규모의 증가에 따라 직접 피해뿐만 아니라, 간접 피해로 인한 경제적 피해 규모 급증하고 있으며, 이를 복구하기 위한 국가나 민간의 경제적 비용도 급증하고 있다. As the frequency and magnitude of social disasters increase, the economic damage caused by indirect damage has increased not only directly but also the economic costs of the state and private sector are rapidly increasing.

재난의 발생유형이 매우 복잡해졌을 뿐만 아니라 기후변화 등 예측 불가능한 불확실성 요소들이 증가하고 있어 정보통신기술들을 사용해 종합적으로 대응하는 체계를 구축할 필요가 있으며, 예방중심의 재난대응 체계구축이 절실히 요구되고 있다.In addition to the complexity of the occurrence of disasters, uncertainty factors such as climate change are increasing, so it is necessary to establish a comprehensive response system using information and communication technologies, and it is urgently required to establish a preventive centered disaster response system .

사회재난 대응체계에 대하여, 안전 관련 정책의 결정은 "재난 및 안전관리 기본법" 제9조에 따라 국무총리가 위원장이 되는 "중앙안전관리위원회"를 설치하여 재난 및 안전관리 정책을 심의하도록 하고 있으며, 실무검토를 위하여 국민안전처 장관이 주관하는 안전정책조정위원회, 지역단위 재난안전정책 검토를 위한 지역위원회를 각각 두고 있다. Regarding the social disaster response system, the decision on safety related policy is based on Article 9 of the "Basic Law on Disaster and Safety Management" and the Prime Minister establishes a "Central Safety Management Committee" to deliberate disaster and safety management policy. For the practical review, there are the Safety Policy Coordination Committee, which is led by the Minister of National Defense, and the Regional Committee, for reviewing the local disaster safety policy.

자연재해를 비롯하여 대규모 사회재난에 대해서는 "재난 및 안전관리 기본법"제 14조에 따라 국민안전처 장관이 본부장이 되는 "중앙재난안전 대책본부"를 설치하여 재해대응 실무를 총괄하도록 하고 있으며, 사고수습을 위한 중앙 및 지역 사고수습본부를 설치하여 시도 및 시군구 단위의 재난안전 대책본부를 지휘할 수 있도록 하고 있다. For large-scale social disasters, including natural disasters, the "National Disaster Safety Headquarters" is established under the Article 14 of the "Basic Act on Disaster and Safety Management", which is the head of the National Security Agency, to oversee disaster countermeasures. The Central and Local Accident Prevention Headquarters have been set up to direct the disaster and safety headquarters of the provincial units and municipal units.

또한, 재난정보에 대한 공유를 위하여 중앙 재난안전 상황실과 지역단위 시도 재난안전상황실과 시군구 재난안전상황실을 연결시켜 재난상황 정보를 공유하도록 체계를 구성하고 있다.In order to share disaster information, the system is structured to share disaster situation information by linking the central disaster safety situation room with the local unit emergency disaster safety situation room and the municipal disaster safety situation room.

이를 위해, 기술적 측면에서, 사회재난의 조기·사전 대비를 위한 통신, 영상, 센서 등의 ICT 관련 분야 요소기술들을 사용한 첨단 정보통신 기술을 적용하여 과거에는 구현이 어려웠던 기술들이 현실화되고 있으므로, 재난안전 분야에도 적극적으로 ICT 기술을 접목시켜 적은 비용으로 효과적인 사회재난 예방체계를 구축할 필요가 있다. 지자체의 방재관련 예산 및 인력 부족에 의해 실질적인 현장중심의 재난관리가 이루어지기 어려우므로 자동화 및 정보 기술을 활용하여 재난다발 지역을 효과적으로 관리하는 재난대응 체계 구축이 요구된다.In order to do this, technology that has been difficult to implement in the past has been realized by applying cutting-edge information and communication technologies using ICT-related element technologies such as communication, image, and sensor for early and proactive preparation of social disasters in terms of technology. It is necessary to construct an effective social disaster prevention system at a low cost by actively incorporating ICT technology into the field. Because disaster management budget and manpower shortage of local governments make it difficult to carry out actual field-oriented disaster management, it is required to construct a disaster response system that effectively manages disaster-hit areas by utilizing automation and information technology.

재난발생시 1차 재난에 대한 적절한 대응조치가 이뤄지지 못하는 경우 2차 재난으로 이어지는 경우가 많아 조기경보 및 초기대응이 가능한 관리체계가 필요하다.In the event of a disaster, if a proper response to the first disaster is not achieved, it often leads to a second disaster, and a management system capable of early warning and early response is needed.

다중이용 시설의 증가의 경우, 재난 발생시에 사람들이 밀집한 장소로부터 많은 사람들을 일시에 대피시켜야 하는 문제가 발생하며, ICT 기술을 활용하여 효과적으로 피난을 유도할 수 있는 방법을 개발할 필요가 있다. In the case of an increase in the number of multi-use facilities, it is necessary to evacuate a large number of people from a crowded place at the time of a disaster, and it is necessary to develop a method for effectively evacuating the ICT technology.

이와 관련된 선행기술1로써, 특허 공개번호 10-2012-0066222에서는 "화재 또는 가스 누출시 긴급 대피용 하향식 피난 사다리 장치"가 개시되어 있다. As a related art 1, Patent Publication No. 10-2012-0066222 discloses a " top-down evacuation ladder system for emergency evacuation in case of fire or gas leakage ".

도 1은 종래의 긴급 대피용 하향식 피난 사다리 장치의 사시도이다. 1 is a perspective view of a conventional top-down escape ladder system for emergency evacuation.

화재 또는 가스누출시 접이사다리를 이용한 긴급 대피용 하향식 피난 사다리 장치는 상기 접이사다리(20)를 작동레버(22) 및 감압장치(23)와 함께 수용하고, 상면에 개폐용 커버(12)를 지닌 하우징(10); 상기 하우징(10)의 일측에 인접하여 설치되고, 상기 작동레버(22)에 대한 구동 출력을 판단하는 제어기(30); 상기 제어기(30)에 연결되어 가스누출, 화재, 커버(12)의 개폐에 대응한 신호를 감지하는 입력수단(40); 및 상기 제어기(30)에 연결되어 상황 안내용 표시기(33)와 음향안내용 부저 또는 음성안내용 스피커를 지닌 경보기(54)를 구동하는 출력수단(50)을 포함한다. 이에 따라, 화재 또는 가스 누출시 긴급 대피용 하향식 피난 사다리 장치는 가스/연기 감지 센서, 열감지 센서와 연동된 제어기에 연결된 피난 사다리의 하부 도어의 잠금 장치가 해제되고, 가스 또는 열이 감지되면 경보음을 발생하고 조명이 켜지며, 사용자가 피난 사다리의 상부 도어를 열고 래칫 방식의 감압장치의 걸림 장치를 해제하면 하향식으로 다단으로 구성된 피난사다리를 펼치고, 아래층으로 안전하게 대피 경로를 제공한다. A top-down type escape ladder device for emergency evacuation using a folding ladder in the event of a fire or gas leakage is characterized in that the folding ladder 20 is accommodated together with the operating lever 22 and the pressure reducing device 23, A housing (10); A controller (30) installed adjacent to one side of the housing (10) and judging a drive output to the operation lever (22); Input means (40) connected to the controller (30) for detecting gas leakage, fire, and signals corresponding to opening and closing of the cover (12); And an output means (50) connected to the controller (30) for driving an alarm (54) having a status indicator (33) and an audible indicator buzzer or an audible indicator speaker. Accordingly, in case of fire or gas leakage, the emergency escape ladder for emergency evacuation is unlocked in the lower door of the escape ladder connected to the gas / smoke sensor, the controller linked with the heat sensor, and when gas or heat is detected, When the user opens the upper door of the escape ladder and releases the latching device of the ratchet type decompression device, the escape ladder composed of a multi-tiered top-down structure is unfolded, and a safe escape path is provided to the lower layer.

일본, 미국, 유럽 등의 선진국에서는 재난피해에 대응하여 CCTV, 지향성 스피커, IoT(Internet of Things) 기반의 예·경보 및 차세대 대응 시스템을 통한 대국민 서비스 시범 적용하는 추세이다. In developed countries such as Japan, USA, and Europe, it is a trend to apply the service to the people through CCTV, directional speaker, IoT (Internet of Things) based case, alarm and next generation response system in response to disaster damage.

특히, 사회재난 가운데 수난 재해는 발생건수 대비 사망자 발생비율이 17.2%로써, 화재(0.6%), 추락(4.4%) 등과 비교하여 사망자 발생 비율이 월등히 높아 특별한 관리방안이 필요한 것으로 검토되었다. Especially, in the case of flood disasters, 17.2% of deaths occurred in the case of flood disaster, and it is considered that special management plan is needed because the death rate is much higher than fire (0.6%) and fall (4.4%).

이처럼 사고발생대비 사망자 발생 빈도가 높은 홍수, 폭풍, 해일 등의 수난재해의 경우, 발생원인은 세월호 등의 대형 유람선의 전복, 실족, 낚시, 다슬기 채취 등이 주요원인으로 조사되었으며, 계절은 하절기에 많이 발생하였고, 발생장소는 강, 계곡, 다슬기 채취장, 캠핑장 등에서 많이 발생한 것으로 조사되었다.In the case of floods, storms and tsunamis, which are frequently caused by accidents, the major cause of the accidents was rollovers, slings, fishing, And it was observed that the place of occurrence occurred mostly in rivers, valleys, reed marshes and camping sites.

홍수, 폭풍, 해일의 수난재해 이외에도 발생 빈도는 적지만 화재, 가스누출, 붕괴 등의 재난 사고가 발생하는 경우 인명피해 가능성이 매우 높은 고층빌딩, 지하철, 쇼핑센터, 체육관, 지하상가 등의 다중이용 시설에 대하여 인명피해를 최소화하는 재난대응 방안 필요하다.In the event of a disaster such as fire, gas leakage, or collapse, the frequency of occurrence of floods, storms, and tsunamis is low, but multiple uses such as high-rise buildings, subways, shopping centers, gymnasiums and underground shopping malls Disaster response measures are needed to minimize damage to facilities.

특허 공개번호 10-2012-0066222 (공개일자 2012년 06월 22일), "화재 또는 가스 누출시 긴급 대피용 하향식 피난 사다리 장치", 전영세Patent Publication No. 10-2012-0066222 (Published on June 22, 2012), "Top-down evacuation ladder system for emergency evacuation in case of fire or gas leak"

종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 사회 재난의 발생 현황과 원인을 분석하여 재난 대응 능력을 향상시키기 위해 실내에서 가스, 화재 감지 센서 네트워크와 피난 유도형 지향성 스피커와 LED 조명 시스템을 구축하며, 실내 가스 폭발, 화재 발생시 재난 발생 지역에서 지향성 스피커를 활용한 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 피난 유도 알고리즘을 적용하여 즉시 지향성 스피커 음향 시스템으로 출력하고, 대피 장소를 LED 조명등으로 방향을 표시하여 신속하게 대피하도록 재난 지역에서 긴급하게 피난을 유도하여 인명 피해를 줄이고 안전관리체계를 유지하는, 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템을 제공한다. An object of the present invention to solve the problems of the prior art is to construct a gas, fire detection sensor network, an evacuation induction-oriented directional speaker and an LED lighting system indoors in order to improve disaster response capability by analyzing the current situation and cause of social disasters The emergency evacuation guidance algorithm is applied to emergency evacuation through the early warning and disaster situation propagation system using directional loudspeaker in the area where the gas explosion or fire occurs in case of fire, and the result is output to the directive speaker acoustical system. It provides a evacuation guidance system using a sensor network and directional loudspeakers to evacuate urgently in a disaster area to promptly evacuate by displaying a direction to reduce damage to people and maintain safety management system.

본 발명의 다른 목적은 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 제공 방법을 제공한다.Another object of the present invention is to provide a method of providing evacuation guidance using a sensor network and a directional speaker.

본 발명의 목적을 달성하기 위해, 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 지향성 음향 시스템은, 장치 ID가 할당되고, 가스 누출 감지, 화재 감지, 하천 수위, 강우와 유속, 또는 풍속 정보를 감지하는 각 지역에 설치된 복수의 센서들; 상기 센서들로부터 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 취합하는 싱크 노드와, 상기 싱크 노드로부터 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 무선 센서 네트워크(WSN)를 통해 수신받아 이를 전송하는 게이트웨이; 상기 게이트웨이로부터 랜(LAN) 또는 무선 랜(Wi-Fi)을 통해 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 화재 감지 정보, 하천 수위, 강우와 유속, 또는 풍속 정보를 수신받아 컴퓨터에 재난 상황이 표시되며 재난 발생 지역에서 사고 위치를 식별하며 사고지역, 위험 지역, 주의 지역을 분류하여 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 사고 지역 이외의 최단 거리 피난 경로를 탐색하는 피난 유도 알고리즘을 적용하여 지향성 스피커 시스템의 제어부와 음원변조 가변출력제어가 되는 앰프와 연결된 각 지역에 설치된 각각의 지향성 스피커로 출력되도록 제어하고, 대피 장소로 출입구를 알리는 LED 조명 시스템으로 표시되도록 제어하는 피난 유도 운영 시스템;
상기 피난 유도 운영 시스템은 중앙 관제 시스템과 연동되며,
상기 피난 유도 운영 시스템과 연결되고, 지향성 스피커 시스템의 제어부에 의해 앰프의 음량을 조절하고, 음성 신호를 변조하여 최장 송출거리 제어, 지향성 스피커의 방사각도 제어, 최장 송출거리 조절, 방사 각도 조절에 의해 재난 상황을 알리는 음성 신호를 증폭하여 출력하며, 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 재난 상황에 따른 단계별 음향 레벨 가변 출력과 ±(15°~ 90°) 범위의 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능한 복수의 지향성 스피커를 구비하는 지향성 스피커 시스템(IDS); 및
상기 피난 유도 운영 시스템과 연결되고, 재난 상황시에 안전한 출입구 방향으로 LED 조명등을 표시하여 긴급 피난 경로를 알려주는 LED 조명 제어 컨트롤러와 각 지역에 설치된 복수의 LED 조명 시스템을 포함하며,
상기 지향성 스피커는 음성 신호를 증폭하는 프리앰프; 상기 프리앰프로부터 증폭된 음성 신호를 변조하는 변조부; 변조된 음성 신호를 40~200kHz 대역으로 고역 통과필터링하는 고역 통과필터(HPF); 고역 통과 필터링된 음성 신호를 증폭하여 출력하는 파워앰프 출력부; 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 지향성 스피커의 방사각도를 조절하는 방사 각도 조절부; 상기 지향성 스피커의 방사 각도를 조정하는 방사 각도 제어부; ±(15°~ 90°)로 방사각도 위상을 조절하는 위상 편이 제어부; 설정된 볼륨에 따라 음성을 출력하도록 제어하는 AVC 제어부; 일정 거리 이내의 음원 도달거리를 제어하는 음원 도달거리 제어부; 스피커의 음원 도달거리를 조절하는 음원 도달거리 조절부; 및 증폭된 음성 신호를 출력하도록 발진하는 스피커 발진부를 포함하며,
상기 피난 유도 운영 시스템과 이동통신망을 통해 연결되며, 상기 피난 유도 시스템과 연동된 지향성 스피커로부터 가청 신호 및 비가청 신호가 스마트 디바이스 방향으로 출력되며, 상기 비가청 신호로 해당 재난 지역의 재난 위치와 재난 상황 정보와 피난 유도 경로를 제공받는 피난유도 앱(App)이 설치된 스마트 디바이스를 더 포함하며,
상기 비가청 신호의 비가청 대역 신호 주파수는 사람 귀에 들리지 않는 비가청 주파수 대역 10kHz ~ 300GHz의 음파신호를 사용한다.
In order to achieve the object of the present invention, an evacuation-guiding directional acoustic system using a sensor network and directional loudspeakers is provided with a device ID assigned thereto and adapted to detect gas leak detection, fire detection, river water level, rainfall and flow velocity, A plurality of sensors installed in the area; A sink node for collecting the device ID, the gas leakage, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow velocity or the wind speed information from the sensors, A gateway for receiving fire detection information, the river water level, the rainfall and flow velocity, or the wind speed information through a wireless sensor network (WSN) and transmitting the information; The device receives the device ID, the gas leakage, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow velocity or the wind velocity information from the gateway through the LAN or the Wi-Fi, In this paper, we propose an evacuation guidance algorithm that identifies the location of an accident in the area where the accident occurred, classifies the accident area, the hazard area, An evacuation guidance operating system for controlling to be outputted to each directional speaker installed in each area connected to a control unit of the system and an amplifier which is a sound source modulation variable output control and to be displayed as an LED lighting system informing a doorway to an evacuation place;
The refuge induction operating system is interlocked with the central control system,
The control unit of the directional speaker system adjusts the volume of the amplifier and modulates the voice signal to control the maximum emission distance, the emission angle control of the directional speaker, the longest emission distance, and the emission angle (15 ° to 90 °) range according to a disaster situation installed in each area by a motor control signal receiver and a motor connected to the control unit, A directional speaker system (IDS) having a plurality of directional speakers capable of pan / tilt adjustment; And
An LED lighting control controller connected to the evacuation guiding operating system and displaying an LED illuminating light in a safe entrance direction in case of a disaster to inform the emergency evacuation route and a plurality of LED lighting systems installed in each area,
Wherein the directional speaker comprises: a preamplifier for amplifying a voice signal; A modulator for modulating the voice signal amplified from the preamplifier; A high pass filter (HPF) for high pass filtering the modulated voice signal in a band of 40 to 200 kHz; A power amplifier output section for amplifying and outputting a high pass filtered voice signal; A radiation angle adjusting unit for adjusting a radiation angle of a directional speaker installed in each area by a motor control signal receiver connected to the control unit and a motor; A radiation angle control unit for adjusting a radiation angle of the directional speaker; A phase shift control section for adjusting the radiation angle phase in a range of ± (15 ° to 90 °); An AVC control unit for controlling the audio output according to the set volume; A sound source reaching distance controller for controlling a sound source reaching distance within a predetermined distance; A sound source reaching distance adjuster for adjusting a sound source reaching distance of the speaker; And a speaker oscillation unit oscillating to output the amplified voice signal,
And an audible signal and an audible signal are output from the directional speaker connected to the evacuation guiding operating system through a mobile communication network in the direction of the smart device. The non-audible signal causes the disaster location and the disaster Further comprising a smart device installed with an evacuation guidance app (App) provided with situation information and an evacuation guidance route,
The non-audible signal frequency of the non-audible signal uses an audible signal of 10 kHz to 300 GHz in the non-audible frequency band which can not be heard by the human ear.

본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 제공 방법은 장치 ID가 할당되고 각 지역에 설치된 복수의 센서들로부터 싱크 노드로 장치 ID와 가스 누출, 화재 감지 정보, 하천 수위, 강우와 유속, 또는 풍속 정보를 상기 싱크 노드로 수신받아 취합하며, 상기 싱크 노드로부터 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 무선 센서 네트워크(WSN)를 통해 게이트웨이로 전송되는 단계; 상기 게이트웨이로부터 랜(LAN) 또는 무선 랜(Wi-Fi)을 통해 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 피난 유도 운영 시스템으로 수신받고, 상기 피난 유도 운영 시스템과 중앙 관제 시스템의 컴퓨터에 재난 상황이 표시되며, 상기 피난 유도 운영 시스템이 재난 발생 지역에서 사고 위치를 식별하며 사고지역, 위험 지역, 주의 지역을 분류하여 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 사고 지역 이외의 최단 거리 피난 경로를 탐색하는 피난 유도 알고리즘을 적용하여 지향성 스피커 시스템(IDS)의 제어부와 음원변조 가변출력제어가 되는 앰프와 연결된 각 지역에 설치된 재난 상황에 따른 단계별 음향 레벨 가변 출력과 ±(15°~ 90°) 범위의 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능한 지향성 스피커로 출력되도록 제어하고, 대피 장소로 출입구를 알리는 각 지역에 설치된 LED 조명 시스템으로 표시되도록 제어하는 단계; 상기 피난 유도 운영 시스템은 상기 중앙 관제 시스템과 연동되고, 재난 상황 인지시에 상기 피난 유도 운영 시스템과 연결되는 지향성 스피커 시스템(IDS)의 제어부와 음원변조 가변출력제어가 되는 앰프와 연결된 각 지역에 설치된 각각의 지향성 스피커를 구동하며, 상기 지향성 스피커는 재난 상황에 따른 단계별 음향 레벨 가변 출력과 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능하며, 상기 제어부에 의해 앰프의 음량을 조절하고, 음성 신호를 변조하여 최장 송출거리 제어, 지향성 스피커의 방사각도 제어, 최장 송출거리 조절, 방사 각도 조절에 의해 재난 상황을 알리는 음성 신호를 증폭하여 출력하며, 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 각각의 지향성 스피커로 출력하는 단계;
상기 지향성 스피커는 음성 신호를 증폭하는 프리앰프; 상기 프리앰프로부터 증폭된 음성 신호를 변조하는 변조부; 변조된 음성 신호를 40~200kHz 대역으로 고역 통과필터링하는 고역 통과필터(HPF); 고역 통과 필터링된 음성 신호를 증폭하여 출력하는 파워앰프 출력부; 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 지향성 스피커의 방사각도를 조절하는 방사 각도 조절부; 상기 지향성 스피커의 방사 각도를 조정하는 방사 각도 제어부; ±(15°~ 90°)로 방사각도 위상을 조절하는 위상 편이 제어부; 설정된 볼륨에 따라 음성을 출력하도록 제어하는 AVC 제어부; 일정 거리 이내의 음원 도달거리를 제어하는 음원 도달거리 제어부; 스피커의 음원 도달거리를 조절하는 음원 도달거리 조절부; 및 증폭된 음성 신호를 출력하도록 발진하는 스피커 발진부를 포함하며,
상기 피난 유도 운영 시스템과 이동통신망을 통해 연결되며, 상기 피난 유도 운영 시스템과 연동된 지향성 스피커로부터 가청 신호 및 비가청신호가 스마트 디바이스 방향으로 출력되며, 상기 비가청 신호의 비가청 대역 신호 주파수는 사람 귀에 들리지 않는 비가청 주파수 대역 10kHz ~ 300GHz의 음파신호를 사용하고, 상기 비가청 신호로 해당 재난 지역의 재난 위치와 재난 상황 정보와 피난 유도 경로를 피난유도 앱(App)이 설치된 스마트 디바이스로 제공받는 단계; 및
상기 피난 유도 운영 시스템과 연결된 LED 조명 제어 컨트롤러와 각 지역에 설치된 복수의 LED 조명 시스템에 의해 재난 상황시에 안전한 출입구 방향으로 LED 조명등을 표시하여 긴급 대피 피난 경로를 알려주는 단계를 포함한다.
In order to achieve the other object of the present invention, a method of providing evacuation guidance using a sensor network and a directional speaker includes a step of assigning a device ID and transmitting a device ID and a gas leak from a plurality of sensors installed in each area to a sink node, The fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow rate, or the wind speed information from the sink node, Transmitting to a gateway via a wireless sensor network (WSN); The device ID and the gas leakage, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow rate, or the wind speed information are received from the gateway through a LAN or a wireless LAN (Wi-Fi) The evacuation guidance operating system identifies the accident location in the disaster occurrence area and classifies the accident area, the danger area, and the attention area so that the early warning and disaster In order to evacuate emergency situations through a situation propagation system, a control system of the directional speaker system (IDS) is applied by using an evacuation induction algorithm for searching the shortest distance evacuation route other than the accident area. , And a radiation angle and pan / tilt control in the range of ± (15 ° to 90 °) Controlling the LED lighting system installed in each area to be controlled so as to be output to a speaker with a directional speaker and informing a doorway to a place of evacuation; The evacuation guidance operating system is installed in each area connected to the control unit of the directional speaker system (IDS) connected with the evacuation guidance operating system and the amplifier which is controlled by the variable sound source modulation when interrupted by the central control system And the directional speaker is capable of varying the output level, the radiation angle, and the pan / tilt of each stage according to a disaster situation. The control unit adjusts the volume of the amplifier, modulates the voice signal, And outputs a voice signal informing a disaster situation by controlling the emission distance, the radiation angle control of the directional speaker, the longest emission distance adjustment, and the emission angle adjustment, and outputs the amplified voice signal to the motor control signal receiver connected to the control unit, To a directional speaker of the speaker;
Wherein the directional speaker comprises: a preamplifier for amplifying a voice signal; A modulator for modulating the voice signal amplified from the preamplifier; A high pass filter (HPF) for high pass filtering the modulated voice signal in a band of 40 to 200 kHz; A power amplifier output section for amplifying and outputting a high pass filtered voice signal; A radiation angle adjusting unit for adjusting a radiation angle of a directional speaker installed in each area by a motor control signal receiver connected to the control unit and a motor; A radiation angle control unit for adjusting a radiation angle of the directional speaker; A phase shift control section for adjusting the radiation angle phase in a range of ± (15 ° to 90 °); An AVC control unit for controlling the audio output according to the set volume; A sound source reaching distance controller for controlling a sound source reaching distance within a predetermined distance; A sound source reaching distance adjuster for adjusting a sound source reaching distance of the speaker; And a speaker oscillation unit oscillating to output the amplified voice signal,
The evacuation guidance operating system is connected to the evacuation guiding operating system through a mobile communication network, and an audible signal and a non-audible signal are output from the directional speaker connected to the evacuation guiding operating system in the direction of the smart device, Using the sound signal of the inaudible non-audible frequency band of 10 kHz to 300 GHz and receiving the disaster location and disaster information of the disaster area and the evacuation guidance route with the non-audible signal as a smart device installed with an evacuation guidance app ; And
And a step of informing the emergency evacuation route by displaying the LED illumination light in the direction of the safe entrance in case of a disaster by the LED lighting control controller connected to the evacuation guiding operating system and a plurality of LED illumination systems installed in each area.

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본 발명에 따른 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템 및 방법은 사회 재난의 발생 현황과 원인을 분석하여 재난 대응 능력을 향상시키기 위해 실내에서 가스, 화재 감지 센서 네트워크와 피난 유도형 지향성 스피커와 LED 조명 시스템을 구축하며, 실내 가스 폭발, 화재 발생시 재난 발생 지역에서 지향성 스피커를 활용한 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 피난 유도 알고리즘을 적용하여 즉시 지향성 음향 시스템으로 출력하고, 대피 장소를 LED 조명등으로 표시하여 신속하게 대피하도록 재난 지역에서 긴급하게 피난을 유도하여 인명 피해를 줄이고 안전관리체계를 유지하는 효과가 있다. The sensor network and the directional speaker using the sensor network and the directional speaker according to the present invention analyze the present situation and cause of the social disaster and improve the disaster response ability by using the gas, fire detection sensor network, the evacuation induction directional speaker, The lighting system is constructed, the evacuation guidance algorithm is applied to emergency evacuation through the early warning and disaster situation propagation system using the directional speaker in the disaster area where the indoor gas explosion and fire occur, and it is immediately output to the directional acoustic system, It is effective to evacuate quickly in the disaster area by evacuating quickly by displaying it as LED light.

「사회재난 대응을 위한 융·복합기술 기반의 지향성스피커 등을 활용한 인명지킴이 시스템 개발사업」은 최근 다양화 되고 있는 사회재난을 효과적으로 관리통제하는 전략적 수단이 될 수 있다. "The project to develop a system to protect people using directional loudspeakers based on fusion and hybrid technology to cope with social disasters" can be a strategic means to effectively manage and control diversified social disasters in recent years.

사회재난에 대한 면밀한 특성 분석과 ICT기술의 적절한 결합을 통하여 국민 개개인에게는 직접적으로 인명보호 서비스를 하며, 국가적으로는 전반적인 인명피해를 감소시켜 사회적 손실비용을 줄이는 효과를 얻을 수 있다. Through the careful analysis of social disasters and the appropriate combination of ICT technologies, individual citizens are provided with services for protection of lives directly. Nationally, overall loss of lives is reduced and social loss costs can be reduced.

현재 한국의 사회재난 대응의 가장 큰 문제점은 중앙과 지방, 도시와 농촌 간의 재해대응 능력의 격차가 심화, 저출산/고령화 등의 사회구조 변화에 의해 재난 사각지대의 증가하여 이에 대비하여 본 사업에서 개발되는 시스템을 사용하면 적은 비용으로 사회재난을 예방할 수 있는 효과를 얻을 것으로 기대된다. At present, the biggest problem of social disaster response in Korea is the increase of disaster blindness due to the widening gap between central and local, urban and rural disaster response capabilities and social structure such as low fertility / aging. It is anticipated that it will be effective to prevent social disaster at low cost.

연구개발 성과는 지자체의 사회재난 관리모델로 확산 적용될 수 있을 뿐만 아니라 해외에 개발된 시스템 및 기술을 수출함으로써 국가안전산업을 육성할 수 있는 경제적 효과도 창출할 수 있다. The R & D achievements can be applied not only to the social disaster management model of the local governments but also to the economical effect to foster the national safety industry by exporting the systems and technologies developed overseas.

도 1은 종래의 긴급 대피용 하향식 피난 사다리 장치의 사시도이다.
도 2는 가스 폭발, 화재, 수난 재해 등의 재난 상황 발생시 관제 센터에서 대피 경로를 음성 안내를 제공하는 지향성 스피커와 비상 조명을 사용하는 피난 유도 기술 연구의 필요성을 나타낸 개념도이다.
도 3은 지향성 스피커는 방사 각도 조절, 음원 도달 거리 조절, AVC 조절 기술, 가청 음향 송출 기술, 피난유도용 비가청 주파수 탐색 기술을 구비하는, 재난 상황시에 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템 구성도이다.
도 4는 가변 출력 지향성 스피커 시스템의 연구 목표를 나타낸 도면이다.
도 5는 재난 사고시에 가변 출력/방사 각도 조절이 가능한 피난 유도용 다중주파수 지향성 스피커를 사용하여 피난 유도용 네비게이션 APP 기술을 사용하는 피난 유도 시스템의 개념도이다.
도 6은 지향성 스피커의 개발 목표와 특징을 나타낸 도면이다.
도 7은 고정형, 차량형, 드론형 지향성 스피커의 개발 목표를 나타낸 도면이다.
도 8a는 영상 및 센서네트워크를 통한 재난 상황 인식 개념도이다.
도 8b는 IoT 센서, 카메라, 지향성 스피커를 IoT 플랫폼과 연동된 피난 유도 시스템에서 IoT 센서 및 카메라의 영상 추적을 통해 재난 상황을 감지하여 지향성 스피커 피난 유도 기술, 가청/비가청 주파수 피난 유도 기술, 출입구로 유도하는 LED 조명 제어 기술을 제공하고, 재난사고 유형의 빅 데이터를 분석하는 시스템의 개념을 설명한 도면이다.
도 9는 재난 상황을 감지하는 가스 센서, 화재 감지 센서, 수난 등의 수위를 측정하는 센서를 포함하는 IoT 센서노드와 무선 센서 네트워크(MANET, 6LoWPAN)와 게이트웨이를 경유하여 랜 또는 무선랜을 통해 인터넷상의 클라우드 서버 인 피난 유도 운영 시스템(MOBIUS 서버)과 연동되고 중앙 재난 관제 센터의 램프와 지향성 스피커 및 조명 제어 컨트롤러와 LED 조명 시스템을 구동하여 재난 지역의 피난 유도를 하며, 이동 관제센터에서 스마트 디바이스의 피난 유도 앱(App)을 사용하는 시스템 개념도이다.
도 10a는 본 발명에 따른 센서 네트워크와 지향성 스피커 및 LED 조명 시스템을 사용한 피난 유도 시스템 구성도이다.
도 10b는 센서 네트워크와 지향성 스피커 및 LED 조명 시스템과 피난 유도 알고리즘이 적용된 피난 유도 시스템 구성도이다.
도 10c는 센서를 통한 재난 정보 획득, LED 조명, 지향성 스피커 활용, 분산 대피 알고리즘 연구, 가청/비가청 신호를 사용한 피난 유도 시스템을 나타낸 도면이다.
도 10d는 피난 유도 알고리즘을 나타낸 순서도이다.
도 10e는 센서와 CCTV 시스템을 사용한 예방, 재난 발생, 대응, 복구 단계의 동작을 나타낸 도면이다.
도 11a는 지향성 스피커를 적용한 IDS(IoT, Directional Speaker, Seamless Tracking) 시스템을 나타낸 도면이다.
도 11b는 스마트 디바이스의 피난유도 앱(App)과, 가청 신호/비가청 주파수 신호를 송출하는 피난 유도 시스템 구성도이다.
도 12a와 12b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 폭발, 화재 등의 재난 상황시 실내 또는 지하철 역사의 센서를 사용하는 무선 센서 네트워크(MANET, Zigbee, BLE, Wi-Fi)와 게이트웨이를 통해 연결되는 피난 유도 운영 시스템(모비우스 서버)와 지향성 스피커 시스템과 LED 조명 시스템을 구비하며, 피난 유도 운영 시스템과 연동되는 중앙 관제 시스템을 사용한 피난 유도 예(실내, 지하철 역사)이다.
도 12c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지하철 역사 등의 다중 공공 시설 또는 지방 하천에서 수난 사고시 강우량, 수위 측정 및 유속을 측정하는 강우 센서, 수위 센서, 유속 센서, 음향 센서를 사용하는 무선 센서 네트워크(MANET, Zigbee, BLE, Wi-Fi)와 게이트웨이를 통해 연결되는 피난 유도 운영 시스템(모비우스 서버)과 지향성 스피커 시스템과 LED 조명 시스템을 구비하며, 피난 유도 운영 시스템과 연동되는 중앙 관제 시스템을 사용한 피난 유도 예(하천)이다.
도 12d는 하천 수위 유속 상승, 강물 범람 및 홍수 경보 발령시에 수난 재해시에 위험 지역에서 안전 지역으로 피서객 대피를 유도하는 지향성 스피커 대응 전략을 나타낸 도면이다.
도 13a는 지향성 스피커의 내부 구성도이다.
도 13b는 가변 출력 지향성 스피커의 방사각도 범위를 나타낸 도면이다.
도 14는 고정형/이동형 지향성 스피커 활용 시스템 블럭도이다.
도 15는 피난 유도 알고리즘(최단 거리 피난경로 탐색알고리즘) 및 비가청 주파수 기술을 활용하여 지향성 스피커로부터 비가청 신호 주파수를 스마트 기기로 전송하여 LED 조명 시스템과 함께 피난 경로를 유도하는 지향성 스피커를 이용한 피난 유도 시스템을 나타낸 화면이다.
도 16은 비가청 신호 주파수를 이용한 피난 유도 기술을 예시한 화면이다.
도 17은 피난 유도 운영 시스템과 연결되는 조명 제어 컨트롤러와 각 지역에 설치된 LED 조명 제어 시스템 구성도이다.
도 18은 지향성 스피커 기반 음원 방향 안드로이드 기반 APP 개념과 가청/비가청 신호의 특성 실험을 나타낸 도면이다.
도 19는 지향성 스피커 기반 음원 방향 안드로이드 기반 APP 개념으로써, 스마트폰 특성 실험 시에 i) 스피커와 스마트폰 거리별 수신음 강도 분석, ii) 스마트폰의 마이크 각도에 따른 수신음 강도 분석 화면이다.
1 is a perspective view of a conventional top-down escape ladder system for emergency evacuation.
FIG. 2 is a conceptual diagram showing the necessity of research on evacuation induction technology using directional loudspeakers and emergency lighting, which provide voice guidance on a evacuation route in the event of a disaster such as a gas explosion, a fire, or a flood disaster.
Fig. 3 is a schematic diagram of a directional loudspeaker system in which a sensor network and an evacuation guidance system using directional loudspeakers in a disaster situation, including a radial angle adjustment, a sound source reaching distance adjustment, an AVC adjustment technology, an audible sound transmission technology, FIG.
4 is a diagram showing a research objective of a variable output directional speaker system.
5 is a conceptual diagram of an evacuation guidance system using a navigation APP technique for evacuation guidance using a multi-frequency directional speaker for evacuation guidance capable of adjusting the variable output / emission angle in a disaster.
Fig. 6 is a diagram showing development goals and characteristics of a directional speaker.
Fig. 7 is a diagram showing development targets of a fixed type, vehicle type, and drone type directional speaker.
8A is a conceptual diagram of a disaster situation awareness through a video and sensor network.
FIG. 8B is a view showing an example of a directional speaker evacuation induction technique, an audible / non-audible frequency evacuation inducing technique, an entrance / exit audiovisual evacuation technique, and the like by detecting a disaster situation through image tracking of an IoT sensor and a camera in an evacuation guidance system interlocked with an IoT sensor, FIG. 1 is a diagram illustrating a concept of a system for providing LED lighting control technology for leading a vehicle to a vehicle, and analyzing big data of a catastrophic accident type.
FIG. 9 is a block diagram showing an example of a configuration of an IoT sensor node including an IoT sensor node including a gas sensor for detecting a disaster situation, a fire detection sensor, and a sensor for measuring a water level, (MOBIUS server) which is a cloud server on the cloud server, and it drives the lamp of the central disaster control center, the directional speaker and the lighting control controller and the LED lighting system to evacuate the disaster area, This is a conceptual diagram of a system using an evacuation induction app.
Fig. 10A is a diagram showing the configuration of an evacuation guidance system using a sensor network, a directional speaker, and an LED illumination system according to the present invention.
FIG. 10B is a view of the evacuation guidance system to which the sensor network, the directional speaker, the LED lighting system, and the evacuation guidance algorithm are applied.
FIG. 10C is a view showing an evacuation guidance system using an audible / non-audible signal, a disaster information acquisition through a sensor, an LED illumination, a directional speaker utilization, a dispersion evacuation algorithm study, and the like.
10D is a flowchart showing an evacuation inducing algorithm.
FIG. 10E is a diagram showing operations of prevention, disaster occurrence, response, and recovery using the sensor and the CCTV system.
11A is a diagram illustrating an IDS (Directional Speaker, Seamless Tracking) system to which a directional speaker is applied.
11B is an evacuation guidance system configuration for transmitting an evacuation guidance app (App) of the smart device and an audible signal / non-audible frequency signal.
12A and 12B are diagrams for explaining a case where a wireless sensor network (MANET, Zigbee, BLE, Wi-Fi) using a sensor in the indoor or subway history and a gateway in a disaster situation such as gas explosion or fire according to the first embodiment of the present invention It is evacuation guidance (indoor, subway history) using a central control system that is connected to an evacuation guidance operating system (Mobius server), a directional speaker system and an LED lighting system, and is interlocked with an evacuation guidance operating system.
FIG. 12C is a schematic diagram of a wireless sensor using a rain sensor, a water level sensor, a flow rate sensor, and a sound sensor for measuring rainfall, water level, and flow velocity in a multi-public facility such as a subway station or a local river according to the second embodiment of the present invention It is equipped with an evacuation guidance operating system (Mobius server), a directional speaker system and an LED lighting system, which are connected through a network (MANET, Zigbee, BLE, Wi-Fi) and a gateway. The used evacuation example (river).
FIG. 12D is a diagram showing a directional speaker response strategy for inducing the evacuation of a passerby from a dangerous area to a safe area at the time of a flood hazard when a river water level rise, a river flood, or a flood warning is issued.
13A is an internal configuration diagram of a directional speaker.
13B is a view showing a range of radial angles of a variable output directional speaker.
14 is a block diagram of a fixed / mobile directional speaker utilizing system.
FIG. 15 is a schematic diagram of an evacuation route using a directional loudspeaker for evacuating the evacuation route together with an LED illumination system by transmitting an evanescent signal frequency from a directional loudspeaker to a smart device using evacuation induction algorithm (shortest path evacuation route search algorithm) Fig.
FIG. 16 is a view illustrating an evacuation induction technique using the non-audible signal frequency.
FIG. 17 is a diagram of a lighting control controller connected to the evacuation guidance operating system and a LED lighting control system installed in each area.
18 is a diagram showing a directional speaker-based sound source direction Android-based APP concept and characteristics test of audible / non-audible signals.
19 is a directional speaker-based Android-based APP concept, i) analyzing the strength of the received sound by the distance between the speaker and the smartphone, and ii) analyzing the strength of the received sound according to the microphone angle of the smartphone.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 가스 폭발, 화재, 수난 재해 등의 재난 상황 발생시 관제 센터에서 대피 경로를 음성 안내를 제공하는 지향성 스피커와 비상 조명을 사용하는 피난 유도 기술 연구의 필요성을 나타낸 개념도이다. FIG. 2 is a conceptual diagram showing the necessity of research on evacuation induction technology using directional loudspeakers and emergency lighting, which provide voice guidance on a evacuation route in the event of a disaster such as a gas explosion, a fire, or a flood disaster.

도 3은 지향성 스피커는 방사 각도 조절, 음원 도달 거리 조절, AVC 조절 기술, 가청 음향 송출 기술, 피난유도용 비가청 주파수 탐색 기술을 구비하는, 재난 상황시에 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템 구성도이다. Fig. 3 is a schematic diagram of a directional loudspeaker system in which a sensor network and an evacuation guidance system using directional loudspeakers in a disaster situation, including a radial angle adjustment, a sound source reaching distance adjustment, an AVC adjustment technology, an audible sound transmission technology, FIG.

도 4는 가변 출력 지향성 스피커 시스템의 연구 목표를 나타낸 도면이다. 4 is a diagram showing a research objective of a variable output directional speaker system.

도 5는 재난 사고시에 가변 출력/방사 각도 조절이 가능한 피난 유도용 다중주파수 지향성 스피커를 사용하여 피난 유도용 네비게이션 APP 기술을 사용하는 피난 유도 시스템의 개념도이다. 5 is a conceptual diagram of an evacuation guidance system using a navigation APP technique for evacuation guidance using a multi-frequency directional speaker for evacuation guidance capable of adjusting the variable output / emission angle in a disaster.

도 6은 지향성 스피커의 개발 목표와 특징을 나타낸 도면이다. Fig. 6 is a diagram showing development goals and characteristics of a directional speaker.

도 7은 고정형, 차량형, 드론형 지향성 스피커의 개발 목표를 나타낸 도면이다.Fig. 7 is a diagram showing development targets of a fixed type, vehicle type, and drone type directional speaker.

본 기술은 「사회재난 대응을 위한 융·복합기술 기반의 지향성스피커 등을 활용한 인명지킴이 시스템 개발사업」프로젝트 하에, 사회재난에 대한 ICT 기술을 적용하여 국민 인명피해를 감소시켜 사회적 손실비용을 줄이기 위해 제작되었다. This technology is applied to ICT technology for social disaster under the project of "Development of human security system using directional speakers based on fusion and hybrid technology to cope with social disasters" It was made for.

센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 지향성 음향 시스템은 사회 재난의 발생 현황과 원인을 분석하여 재난 대응 능력을 향상시키기 위해 실내에서 가스, 화재 감지 센서 네트워크와 피난 유도형 지향성 스피커와 LED 조명 시스템을 구축하며, 실내 가스 폭발, 화재 발생시 재난 발생 지역에서 지향성 스피커를 활용한 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 최단 거리 피난 유도 알고리즘을 적용하여 즉시 지향성 음향 시스템을 출력하고, 대피 장소를 LED로 표시하여 신속하게 대피하도록 재난 지역에서 긴급하게 피난을 유도하여 인명 피해를 줄이고 안전관리체계를 유지하기 위한 것이다. The evacuation directional acoustic system using the sensor network and the directional loudspeakers has been installed in the indoor gas and fire detection sensor network and evacuation induction directional loudspeakers and LED lighting system in order to improve the disaster response ability by analyzing the current situation and cause of social disaster. And the emergency evacuation guidance algorithm is applied to evacuate emergency gas through an early warning and disaster situation propagation system using directional loudspeaker in a disaster area where an indoor gas explosion or fire occurs, To promptly evacuate the disaster area by inducing emergency evacuation in the disaster area to reduce the casualties and maintain the safety management system.

도 8a는 영상 및 센서네트워크를 통한 재난 상황 인식 개념도이다. 8A is a conceptual diagram of a disaster situation awareness through a video and sensor network.

도 8b는 IoT 센서, 카메라, 지향성 스피커를 IoT 플랫폼과 연동된 피난 유도 시스템에서 IoT 센서 및 카메라의 영상 추적을 통해 재난 상황을 감지하여 지향성 스피커 피난 유도 기술, 가청/비가청 주파수 피난 유도 기술, 출입구로 유도하는 LED 조명 제어 기술을 제공하고, 재난사고 유형의 빅 데이터를 분석하는 시스템의 개념을 설명한 도면이다. FIG. 8B is a view showing an example of a directional speaker evacuation induction technique, an audible / non-audible frequency evacuation inducing technique, an entrance / exit audiovisual evacuation technique, and the like by detecting a disaster situation through image tracking of an IoT sensor and a camera in an evacuation guidance system interlocked with an IoT sensor, FIG. 1 is a diagram illustrating a concept of a system for providing LED lighting control technology for leading a vehicle to a vehicle, and analyzing big data of a catastrophic accident type.

(1) 센서네트워크와 지향성 스피커를 사용한 재난상황 파악 및 전파기술 개발 (1) Development of disaster situation detection and propagation technology using sensor network and directional speaker

- 센서네트워크 데이터의 통합관리 기술 개발 - Development of integrated management technology of sensor network data

- Seamless tracking을 위한 객체추적 알고리즘, 융복합 기반의 상황인식 기술 개발 - Object Tracking Algorithm for Seamless Tracking, Development of Situation Recognition Technology based on Complex Combination

- 재난현장 조건을 고려한 가변출력/방사각도 조절이 가능한 지향성 스피커 개발 - Development of directional speaker with variable output / radiation angle control considering disaster scene conditions

- 지향성 스피커의 경량화 및 소형화를 위한 모듈화 기술 개발 - Development of modularization technology for light weight and miniaturization of directional speaker

- 지능형 무인 방송기술을 통한 재난예방 방안 개발 - Development of disaster prevention plan through intelligent unmanned broadcasting technology

- 안전사각 지역을 위한 이동형 관제시스템 개발 - Development of mobile control system for safe square area

- 센서네트워크 연동 피난 경로 탐색 알고리즘 개발 - Development of evacuation route search algorithm based on sensor network

- 피난유도용(가청/비가청 신호 주파수) 다중 지향성 스피커 개발- Development of multi-directional speaker for evacuation guidance (audible / non-audible signal frequency)

- 피난유도용 LED 조명 제어 시스템 개발 - Development of LED lighting control system for evacuation guidance

- 스마트 디바이스(스마트폰)를 활용한 피난 유도 성능 평가용 App 개발 - Development of evacuation induction performance app using smart device (smart phone)

(2) 융복합 센서 기반의 Seamless Tracking 시스템 개발(2) Development of seamless tracking system based on fusion compound sensor

- 재난대응 시나리오 기반의 영상세서 활용방안수립 및 기술개발 실태 조사- Establishment of the utilization plan of the image based on the scenario of disaster response and research on the status of technology development

- IDS(IoT, Directional Speaker, Seamless Tracking) 기반의 Seamless Tracking 기술개발 및 고도화 - Development and advancement of Seamless Tracking technology based on IDS (IoT, Directional Speaker, Seamless Tracking)

- 영상과 센서 정보를 이용한 위험상황 인지 및 객체추적기술- Risk awareness and object tracking technology using image and sensor information

- Seamless Tracking기술 고도화를 위한 유효정보 획득 및 공유기술 개발 및 고도화- Development and enhancement of effective information acquisition and sharing technology for advanced seamless tracking technology

- IDS 기반의 관제 시스템 개발 및 고도화- Development and advancement of IDS-based control system

- 고해상도 영상전송장치 설계 및 개발 - Design and development of high resolution video transmission device

- 다중 영상을 이용한 고정/이동형 원격 영상감시 및 재난상황 전파 기술- Fixed / mobile remote video surveillance and disaster situation propagation technology using multiple images

- VAS(영상분석 서버) 최적화 및 매니저 S/W개발 - VAS (Image Analysis Server) optimization and manager S / W development

- NDMS 연계방안 도출- Derivation of NDMS linkage plan

* 향후 핵심 연구개발 기술 목표* Future Core R & D Objectives

<IDS 기반의 Seamless Tracking 기술개발 및 고도화 ><Development and advancement of seamless tracking technology based on IDS>

- 각종 재난, 재해 현장에서 초저조도, 광학줌, NIR, 열화상 카메라 등의 영상 분석을 통해 객체의 상황, 행위, 위치를 파악- Understand the situation, behavior, and location of objects through image analysis of various disasters, disasters, super low light, optical zoom, NIR, thermal camera

- IoT 센서 노드 기반의 센서 네트워크를 통해서 들어오는 다양한 데이터 수집을 통해 주변 상황을 인지하고 분석 객체의 상황에 대한 위험상황을 판단하여 가장 적합한 음성 출력으로 상황파악을 통지하는 시나리오 수립 및 시스템 구성- Scenario configuration and system configuration to recognize the surrounding situation through various data collection coming through sensor network based on IoT sensor node and to notify the situation detection with the most appropriate voice output by judging the danger situation about the analyzed object situation

- 영상과 센서정보를 이용한 위험상황 인지 및 객체 추적 기술- Risk awareness and object tracking technology using image and sensor information

- 단계별 분리된 위험 영역에 객체를 검출하고, 상황인지를 통해서 쓰러짐 등의 이상 행위가 발생하는 경우(낮은 물에서 다슬기를 채집하던 사람이 물에 쓰러지는 경우) 해당 상황을 인지- Detecting objects in a stepwise separated danger area, and when an abnormal behavior such as falling down occurs due to a situation recognition (when a person who collects water from low water collapses in water)

- 다중 센서 정보를 기반으로 위치 정보를 파악하고 PTZ 제어를 통해 광학줌 영상을 촬영한 후, 추가 유효정보 획득과 이후 고정카메라 기반 객체 추적을 이용하여 Seamless Tracking 핵심 기술 개발. - Development of key technology for seamless tracking by acquiring additional effective information and tracking fixed camera-based object tracking after capturing optical zoom image through PTZ control by grasping position information based on multiple sensor information.

- 다중카메라 협업 기반 객체 추적 기술 개발하고 융복합 센서를 통한 Seamless Tracking 기발 기술 고도화- Development of object tracking technology based on multi-camera collaboration and advanced technology for seamless tracking using fusion sensor

- Seamless Tracking 기술 고도화를 위한 유효정보 획득 및 공유기술 개발 및 고도화- Development and enhancement of effective information acquisition and sharing technology for advanced seamless tracking technology

- 영상 분석을 통한 객체 움직임 기반 단독 추적 기술을 개발하고 해당 분석을 통해 얻은 기본 정보를 카메라 채널 영상의 히스토그램 특성 분석에 의한 고속 객체 추적 기술 개발.- Development of object tracking based on object motion based on image analysis and development of high speed object tracking technology by analyzing histogram characteristics of camera channel images with basic information obtained through corresponding analysis.

- 광학줌 모듈을 이용해 대상 객체를 확대하여 확대 되어진 대상 객체의 추가 정보 획득 기술 및 유효정보 통합 기술- Extension of the target object using the optical zoom module to acquire additional information of the enlarged target object and effective information integration technology

- 채널간 유효정보 공유를 통한 동일 객체 분석 기술을 개발- Developed the same object analysis technology by sharing effective information between channels

<IDS기반의 관제 시스템 개발 및 고도화><Development and advancement of IDS-based control system>

- 다중 영상을 이용한 고정/이동형 원격 영상감시 및 재난상황 전파 기술- Fixed / mobile remote video surveillance and disaster situation propagation technology using multiple images

- 다양한 상황에 따라 초저조도, 광학줌, NIR, 열화상 카메라 등의 카메라에서 최적의 이미지 센서를 선택하는 다중 이미지 센서 복합 처리기술 개발- Developed multiple image sensor complex processing technology to select optimal image sensor for cameras such as ultra low light, optical zoom, NIR, thermal camera according to various situations

- 카메라로 촬영된 고해상도 영상을 유무선 IP 카메라 통해 비디오 서버로 전송받고, 실시간 영상 모니터링 영상 관제 시스템 구축- Receives the high resolution video shot by the camera to the video server through the wired / wireless IP camera and real time video monitoring system

- 해당 영상의 영상 분석의 결과와 주변 센서 네트워크를 통해 센서 정보들을 통합 분석하여 위험지역 및 위험상황을 인지하고, 시나리오에 맞추어서 경고, 구난 및 피난 관련 지시를 원격으로 자동 지시하는 네트워크 영상 저장 장치 개발- Development of a network image storage device that recognizes dangerous area and danger situation by integrated analysis of the sensor image information through the result of image analysis of the image and peripheral sensor network, and remotely automatically instructs warning, rescue and evacuation directions according to the scenario

* 재난안전 상황실의 중앙 관제 센터와 연계 추적 및 고도화 방안 도출* Linkage with the Central Control Center of the Disaster Safety Office

- 고정형 및 이동형 영상 저장장치에서 들어오는 영상 신호 및 센서 네트웍 정보들을 취합하여 중앙에서 관제하며 NDMS 관련 연계 방안을 도출.- It collects incoming video signal and sensor network information from fixed and mobile image storage devices and controls it from the center and derives linkage method related to NDMS.

- 주변의 센서 노드(ZigBee, BLE 등)들을 통해 부여된 객체의 아이디와 재난이 발생된 센서 노드에 검지된 재난 발생 위치에서의 객체 영상정보를 맵핑하여, 카메라 간에 객체가 이동을 하거나 하나의 고정형 시스템에서 사라져도 주변에 연계된 다른 카메라에 나타난 객체가 동일한 객체인지 판별하며 연계 추적- map the object image information at the disaster occurrence location detected by the sensor node where the disaster occurred, and the ID of the object given through the surrounding sensor nodes (ZigBee, BLE, etc.) When the object disappears from the system, it is determined that the objects displayed on other cameras connected to the surroundings are the same object,

- 재난 안전 상황실의 중앙관제 센터에서 저장되어 있는 객체들의 유효정보(메타 데이터)를 통한 검색이 가능한 포렌식 검색 개발- Forensic search that can search through valid information (metadata) of objects stored in central control center of disaster safety situation room

- 영상 저장 장치 관련 시스템 및 영상분석을 이용한 연계 추적 기술을 센서 네트워크와 융합하여 사회재난 사고 발생 시 활용할 수 있도록 고도화- Combined with the sensor network, linkage tracking technology using image storage related system and image analysis to enhance the application in case of social disaster

도 4는 가변 출력 지향성 스피커 시스템의 연구 목표를 나타낸 도면이다. 4 is a diagram showing a research objective of a variable output directional speaker system.

도 5는 재난 사고시에 가변 출력/방사 각도 조절이 가능한 피난 유도용 다중주파수 지향성 스피커를 사용하여 피난 유도용 네비게이션 APP 기술을 사용하는 피난 유도 시스템의 개념도이다. 5 is a conceptual diagram of an evacuation guidance system using a navigation APP technique for evacuation guidance using a multi-frequency directional speaker for evacuation guidance capable of adjusting the variable output / emission angle in a disaster.

도 6은 지향성 스피커의 개발 목표와 특징을 나타낸 도면이다. Fig. 6 is a diagram showing development goals and characteristics of a directional speaker.

기존 제품은 140dB 이상 음압레벨, 2~3 km 최대 도달거리, 100m 음성 도달거리, ±15°~30° 방사각도, 30 ~ 150 kg 중량, 1000 W 이하 저 전력이 소비된다. Conventional products consume a low power of 140dB or more sound pressure level, a maximum reaching distance of 2 to 3 km, a voice reaching distance of 100m, a radiation angle of 15 to 30 degrees, a weight of 30 to 150 kg,

개발 목표로 하는 지향성 스피커는 청각 손상이 없는 120dB 이하 음압레벨, 1 km 최대 도달거리(가변 출력), 100m 음성 도달거리, ±15°~ 90° 방사각도, 1 ~ 10 kg 중량, 1000 W 이하 저 전력이 소비된다. The directional speaker to be developed has a sound pressure level of 120dB or less without hearing damage, 1km of maximum reachable distance (variable output), 100m voice range, ± 15 ° ~ 90 ° radiation angle, 1 ~ 10 kg weight, Power is consumed.

지향성 스피커는 재난 상황에 따른 단계별 음압 레벨 가변 출력, 방사각도 조절이 가능하며, 경량화에 의한 이동 설치 편리, 센서/영상 정보 연계 사용, 청각 손상이 없는 120dB 이하 음압레벨, 저 전력을 소비한다. The directional speaker is able to adjust the sound pressure level of the step by step according to the disaster situation, the radiation angle can be controlled, the convenience of moving installation by light weight, sensor / image information use, sound pressure level below 120dB without sound damage and low power consumption.

향후, 지향성 스피커는 스피커 앰프 일체형 AMP 재설계로 음압 레벨 출력 향상하여 30dB 이하 음압레벨, 750m 최대 도달거리 향상, 50m 음성 도달거리 향상, 최대 ±90° 방사각도, 방사 각도 자동 조절 시스템, 단계별 방사 각도 수동 조절, 영상 정보 및 센서 연계 시스템, 방수, 방진, 진동 고려 설계 및 개발될 예정이다.In the future, the directional speaker is a speaker amplifier integrated AMP redesign to improve the sound pressure level output to 30dB or less sound pressure level, 750m maximum reaching distance improvement, 50m voice reaching distance improvement, up to ± 90 ° radiation angle, radiation angle automatic adjustment system, Manual control, image information and sensor linkage system, waterproof, dustproof, and vibration.

향후, 드론형 지향성 스피커를 개발할 예정이다.In the future, we plan to develop doron-type directional speakers.

도 7은 고정형, 차량형, 드론형 지향성 스피커의 개발 목표(표 1)를 나타낸 도면이다. FIG. 7 is a diagram showing development goals (Table 1) of fixed type, vehicle type, and drone type directional speakers.

개발규격\개발유형Development standard \ development type 고정형       Fixed type 차량형        Vehicle type 드론형     Drone type 전원        power AC 220 VAC 220 V 차량내 발전기 전력 사용Use generator power in the vehicle 배터리 전원 사용
2.4~4.8V
Using battery power
2.4 ~ 4.8V
Amplifier Output Amplifier Output 500~1000 W500 to 1000 W 500~1000 W500 to 1000 W 50 W50 W 음압 레벨    Sound pressure level 120 dB 이하120 dB or less 120 dB 이하120 dB or less 90 dB 이상90 dB or more 거리
Street
최대유효송출Maximum effective transmission 100m   100m 100m  100m 50m  50m
최장 송출Longest transmission 1,000m1,000m 1,000m1,000m 100m100m 방사 지향 각도  Radiation-oriented angle ±(15°~ 90°)± (15 ° to 90 °) ±(15°~ 90°)± (15 ° to 90 °) ±(15°~ 90°)± (15 ° to 90 °) SIZE      SIZE 500 x 300 x 200500 x 300 x 200 500 x 300 x 200500 x 300 x 200 200 x 200 x 50200 x 200 x 50 중량      weight 10 kg 이하Less than 10 kg 10 kg 이하Less than 10 kg 10 kg 이하Less than 10 kg 일반 사항    General Information ㆍ스피커 앰프 일체형
ㆍ방수, 방진 설계
ㆍ가변 방사각도 자동 출력
ㆍ영상 센서 연계 스피커 위치 보정 및 음성 통지
ㆍ Integrated Speaker Amplifier
ㆍ Waterproof and dustproof design
ㆍ Variable emission angle auto output
ㆍ Correction of position of speaker connected with video sensor and voice notification
ㆍ스피커 앰프 탈착형
ㆍ방수, 방진 설계
ㆍ가변 방사각도 자동 출력
ㆍ재난 상황별 음압레벨 단계별 자동 출력
ㆍ영상 센서 연계 스피커 위치 보정 및 음성 통지
ㆍ Speaker amplifier removable type
ㆍ Waterproof and dustproof design
ㆍ Variable emission angle auto output
ㆍ Automatic output of sound pressure level by disaster situation
ㆍ Correction of position of speaker connected with video sensor and voice notification
ㆍ스피커 앰프 일체형
ㆍ방수, 방진 설계
ㆍ Integrated Speaker Amplifier
ㆍ Waterproof and dustproof design

도 8은 무선 센서 네트워크(WSN)에 연동된 IoT 센서, 카메라, 지향성 스피커가 융복합된 IoT 플랫폼과 연동된 피난 유도 시스템에서 IoT 센서 및 카메라의 영상 추적을 통해 재난 상황을 감지하여 지향성 스피커 피난 유도 기술, 가청/비가청 주파수 피난 유도 기술, 출입구로 유도하는 LED 조명 제어 기술을 제공하고, 재난사고 유형의 빅 데이터를 분석하여 사회 재난 대응 전략 및 시나리오를 제공하는 시스템의 개념을 설명한 도면이다. FIG. 8 is a schematic diagram illustrating a method of detecting a disaster by detecting images of an IoT sensor and a camera in an evacuation guidance system coupled with an IoT sensor, a camera, and an IoT platform fused with a wireless sensor network (WSN) Technology, audible / non-audible frequency evacuation technology, and LED lighting control technology that leads to the entrance, and analyze the big data of the type of the disaster type to provide a social disaster response strategy and scenario.

도 9는 재난 상황을 감지하는 가스 센서, 화재 감지 센서, 수난 등의 수위를 측정하는 센서를 포함하는 IoT 센서노드와 무선 센서 네트워크(WSN: MANET, 6LoWPAN)와 게이트웨이를 경유하여 랜 또는 무선랜을 통해 인터넷상의 클라우드 서버 인 피난 유도 운영 시스템(MOBIUS 서버)과 연동되고 중앙 재난 관제 센터의 램프와 지향성 스피커 및 조명 제어 컨트롤러와 LED 조명 시스템을 구동하여 재난 지역의 피난 유도를 제공하며, 이동 관제센터에서 스마트 디바이스의 피난 유도 앱(App)을 사용하는 시스템 개념도이다. FIG. 9 is a diagram showing an example of a configuration of an IoT sensor node including a gas sensor for detecting a disaster situation, a fire detection sensor, and a sensor for measuring a water level, and a LAN or wireless LAN via a wireless sensor network (WSN: MANET, 6LoWPAN) (MOBIUS server), which is a cloud server on the Internet, and provides the evacuation guidance of the disaster area by driving the lamp of the central disaster control center, the directional speaker and the lighting control controller and the LED lighting system, It is a conceptual diagram of a system that uses a smart device evacuation induction app.

상기 센서들은 지하철 역사를 포함하는 공공 시설의 실내 각 지역에 설치되는 IoT 센서 노드로써, 장치 ID가 할당되고, 가스 센서, 화재 감지 센서, 온도 센서, 수난 재해를 측정하는 강우 센서, 수위를 측정하는 수위 센서, 유속 센서, 풍속 센서, 음향 센서 중 적어도 하나 이상의 센서들을 사용하며, The sensor is an IoT sensor node installed in each indoor area of a public facility including a subway station, and is assigned with a device ID, and includes a gas sensor, a fire sensor, a temperature sensor, a rain sensor for measuring a water hazard, At least one of a water level sensor, a flow velocity sensor, an wind speed sensor, and an acoustic sensor is used,

지방 하천에서 수난 재해 감지 센서가 사용되는 경우, 상기 IoT 센서 노드는 강우 센서, 수위 센서, 유속 센서, 풍속 센서, 음향 센서를 포함하며, 강우, 수위, 유속, 풍속이 측정 가능하며, In the case where a disaster detection sensor is used in a local river, the IoT sensor node includes a rainfall sensor, a water level sensor, a flow velocity sensor, an wind speed sensor, and an acoustic sensor, and can measure rainfall, water level,

상기 센서 네트워크는 지그비 센서 네트워크를 사용하거나, 또는 상기 IoT 센서 노드에 블루투스 통신부가 탑재되거나, 또는 상기 IoT 센서 노드에 무선 랜 모듈이 탑재되며, 게이트웨이로 감지된 정보를 전송한다, The sensor network uses a Zigbee sensor network or a Bluetooth communication unit is mounted on the IoT sensor node or a wireless LAN module is mounted on the IoT sensor node and information detected by the gateway is transmitted.

무선 센서 네트워크(WSN:Wireless Sensor Network)는 센서 노드들로부터 취득된 정보를 피난 유동 운영 시스템(중앙 관제 서버)로 전달하기 위한 Mesh 또는 Mobile Ad-hoc 통신 네트워크로 구현될 수 있다. A wireless sensor network (WSN) can be implemented as a mesh or mobile ad-hoc communication network for transmitting information obtained from sensor nodes to an evacuation flow operating system (central control server).

도 10a는 본 발명에 따른 센서 네트워크와 지향성 스피커 및 LED 조명 시스템을 사용한 피난 유도 시스템 구성도이다. Fig. 10A is a diagram showing the configuration of an evacuation guidance system using a sensor network, a directional speaker, and an LED illumination system according to the present invention.

도 10b는 센서 네트워크와 지향성 스피커 및 LED 조명 시스템과 피난 유도 알고리즘이 적용된 피난 유도 시스템 구성도이다. FIG. 10B is a view of the evacuation guidance system to which the sensor network, the directional speaker, the LED lighting system, and the evacuation guidance algorithm are applied.

피난 유도 시스템은 화재 및 재난 감지, 센서 노드의 재난 위치 식별, 피난 최단 경로 검출, 지향성 스피커, LED 조명 제어에 의한 유도등을 활용한 대패 안내를 제공하며, 가청/비가청 주파수 신호를 이용한 대피 기술이 제공된다. The evacuation guidance system provides guidance on the fire and disaster detection, identification of the disaster location of the sensor node, evacuation shortest path detection, directional speaker, guidance by LED lighting control, and evacuation technology using audible / / RTI &gt;

또한, 가청/비가청 주파수 신호를 이용한 대피 기술은 지향성 스피커를 활용한 가청 대역을 사용한 음성 안내를 제공하며, 스마트폰의 피난 유도 앱(지향성 스피커 기반 음원 방향 탐지용 안드로이드 기반 앱(App))을 통해 비가청 주파수 대역의 안내 방송 수신 및 피난 유도를 제공받는다. In addition, evacuation technology using audible / non-audible frequency signals provides voice guidance using audible bands using directional speakers and smartphone evacuation guidance apps (an Android-based app for directional speaker-based sound source direction detection) The reception of the announcement in the non-audible frequency band and the evacuation guidance are provided.

비가청 대역 신호 주파수는 사람 귀에 들리지 않는 비가청 주파수 대역 10kHz ~ 300GHz의 음파신호를 사용한다. The non-audible band signal frequency uses an acoustic signal of 10 kHz to 300 GHz in the non-audible frequency band which can not be heard by the human ear.

도 10c는 센서를 통한 재난 정보 획득, LED 조명, 지향성 스피커 활용, 분산 대피 알고리즘 연구, 가청/비가청 신호를 사용한 피난 유도 시스템을 나타낸 도면, 도 10d는 피난 유도 알고리즘을 나타낸 순서도이다. FIG. 10C is a diagram showing an evacuation guidance system using an audible / non-audible signal, a disaster information acquisition through a sensor, an LED illumination, a directional speaker utilization, a dispersion evacuation algorithm study, and a flowchart showing an evacuation guidance algorithm.

본 발명에 따른 센서 네트워크와 지향성 스피커 및 LED 조명 시스템을 사용한 피난 유도 시스템은, 장치 ID가 할당되고, 가스 누출 감지, 화재 감지, 하천 수위, 강우와 유속, 또는 풍속 정보를 감지하는 각 지역에 설치된 복수의 센서들(100); 상기 센서들(100)로부터 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 취합하는 싱크 노드(110)와, 상기 싱크 노드로부터 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 무선 센서 네트워크(WSN)를 통해 수신받아 이를 전송하는 게이트웨이(120); 상기 게이트웨이(120)로부터 랜(LAN) 또는 무선 랜(Wi-Fi)을 통해 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 수신받아 컴퓨터에 재난 상황이 표시되며, 재난 발생 지역에서 센서 노드에 의해 재난이 감지된 사고 위치를 식별하며 사고지역, 위험 지역, 주의 지역을 분류하여 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 재난 발생 지점의 사고 지역 이외의 최단 피난 경로를 탐색하는 피난 유도 알고리즘을 적용하여 지향성 스피커 시스템(IDS)의 제어부와 음원변조 가변출력제어가 되는 앰프(170)와 연결된 각 지역에 설치된 각각의 지향성 스피커(190)로 출력되도록 제어하고, 대피 장소로 출입구를 알리는 LED 조명 시스템(140)으로 표시되도록 제어하는 피난 유도 운영 시스템(130, 모비우스 서버); 상기 피난 유도 운영 시스템(130)은 재난 안전 상황실의 중앙 관제 시스템과 연동되며,
상기 피난 유도 운영 시스템(130)과 연결되고, 지향성 스피커 시스템에 구비되는 제어부와, 상기 제어부에 연결되는 앰프와 상기 제어부에 의해 변조기를 통해 전송되는 음성신호(가청 신호)에 대하여 앰프의 음량을 조절하고, 음성 신호를 변조하여 최장 송출거리 제어, 지향성 스피커의 방사각도 제어, 최장 송출거리 조절, 방사 각도 조절에 의해 재난 상황을 알리는 음성 신호를 증폭하여 출력하며, 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 재난 상황에 따른 단계별 음향 레벨 가변 출력과 ±(15°~ 90°) 범위의 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능한 복수의 지향성 스피커(Directional Speaker)(190)를 구비하는 지향성 스피커 시스템; 및 상기 피난 유도 운영 시스템(130)과 연결되고, 재난 상황시에 출입구 방향으로 LED 조명등을 표시하여 피난 경로를 알려주는 LED 조명 제어 컨트롤러와 각 지역에 설치된 복수의 LED 조명 시스템(140)을 포함한다.
The evacuation guidance system using the sensor network and the directional speaker and LED lighting system according to the present invention is installed in each area where a device ID is assigned and which detects gas leakage detection, fire detection, river water level, rainfall and flow velocity, A plurality of sensors (100); A sink node (110) for collecting the device ID, the gas leakage, the fire detection information, the river level, the rainfall and the flow rate, or the wind speed information from the sensors (100) And a gateway 120 receiving the gas leakage, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow velocity, or the wind speed information through a wireless sensor network (WSN) and transmitting the same. And receives the device ID, the gas leakage, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow rate, or the wind speed information from the gateway 120 via a LAN or a wireless LAN (Wi-Fi) , It identifies the location of the accident where the disaster was detected by the sensor node in the disaster area and classifies the accident area, the danger area, and the state area so as to evacuate through the early warning and disaster situation propagation system. The directional speaker system 190 is connected to the control unit of the directional speaker system (IDS) and the amplifier 170, which is controlled by the sound source modulation variable output, by applying an evacuation inducing algorithm to search for the shortest evacuation route, And an evacuation guidance operating system 130, which controls the LED lighting system 140 to display an entrance to the evacuation place, Flavian server); The evacuation guidance operating system 130 is interlocked with the central control system of the disaster safety situation room,
A control unit connected to the evacuation guiding operating system 130 and provided in the directional speaker system; an amplifier connected to the control unit; and a control unit for controlling the volume of the audio signal (audible signal) transmitted through the modulator by the control unit And amplifies and outputs a voice signal informing a disaster situation by controlling the longest emission distance, the radiation angle control of the directional speaker, the longest emission distance adjustment, and the radiation angle adjustment, modulates the voice signal, And a plurality of directional speakers 190 capable of varying the level of the sound level in response to the disaster situation installed in each area by the motor and the radiation angle and the pan / tilt in the range of ± (15 ° to 90 °) Directional Speaker System; And an LED lighting control controller connected to the evacuation guiding operating system 130 and indicating an evacuation route by displaying an LED illuminating light toward an exit direction in a disaster situation and a plurality of LED lighting systems 140 installed in each area .

상기 시스템은 상기 피난 유도 운영 시스템과 이동통신망을 통해 연결되며, 상기 피난 유도 운영 시스템(130)과 연동된 지향성 스피커로부터 가청 신호 및 비가청신호가 스마트 디바이스 방향으로 출력되며, 비가청 신호로 해당 재난 지역의 재난 위치와 재난 상황 정보와 피난 유도 경로 정보를 제공받는 피난유도 앱(App)이 설치된 스마트 디바이스를 더 포함하며, The system is connected to the evacuation guiding operating system through a mobile communication network, and an audible signal and a non-audible signal are output from the directional speaker associated with the evacuation guiding operating system 130 in the direction of the smart device. And an evacuation guidance app (App) provided with disaster location information, disaster situation information, and evacuation guidance route information of the evacuation guidance route information,

스마트 디바이스는 스마트폰을 사용하며, 스마트폰의 피난유도 앱(지향성 스피커 기반 음원 방향 탐지용 안드로이드 기반 피난유도 앱(App))을 통해 비가청 주파수 대역의 안내 방송 수신 및 피난 유도를 제공받는다. Smart devices use smartphones and are provided with guidance reception and evacuation guidance of non-audible frequency bands through smartphone evacuation-inducing apps (Android-based evacuation-inducing apps for directional speaker-based source direction detection).

본 발명의 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 방법은 장치 ID가 할당되고 각 지역에 설치된 복수의 센서들(100)에 의해 가스 누출 감지, 화재 감지, 하천 수위, 강우와 유속, 또는 풍속 정보를 감지하여 감지된 정보를 싱크 노드로 전송하는 단계; 상기 센서들(100)로부터 상기 싱크 노드(110)로 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 수신받아 취합하며, 상기 싱크 노드(110)로부터 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 무선 센서 네트워크(WSN)를 통해 게이트웨이(120)로 전송되는 단계; 상기 게이트웨이(120)로부터 랜(LAN) 또는 무선 랜(Wi-Fi)을 통해 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 피난 유도 운영 시스템(130)으로 수신받고, 상기 피난 유도 운영 시스템(130)과 연동된 재난안전 상황실의 중앙 관제 시스템의 컴퓨터에 재난 상황이 표시되며 재난 발생 지역에서 사고 위치를 식별하며 사고지역, 위험 지역, 주의 지역을 분류하여 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 사고 지역 이외의 최단 거리 피난 경로를 탐색하는 피난 유도 알고리즘을 적용하여 방사 각도가 조절되는 지향성 스피커 시스템이 구비하는 제어부와 음원변조 가변출력제어가 되는 앰프(170)와 연결된 각 지역에 설치된 재난 상황에 따른 단계별 음향 레벨 가변 출력과 ±(15°~ 90°) 범위의 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능한 각각의 지향성 스피커(190)로 출력되도록 제어하고, 대피 장소로 출입구를 알리는 각 지역에 설치된 LED 조명 시스템(190)으로 표시되도록 제어하는 단계; 상기 피난 유도 운영 시스템(130)은 상기 중앙 관제 시스템과 연동되고, 재난 상황 인지시에 상기 피난 유도 운영 시스템(130)과 연결되는 지향성 스피커 시스템(IDS)에 구비되는 제어부와 음원변조 가변출력제어가 되는 앰프(170)와 연결된 각 지역에 설치된 각각의 지향성 스피커(190)를 구동하며, 상기 제어부에 의해 변조기를 통해 앰프의 음량을 조절하고, 음성 신호를 변조하여 최장 송출거리 제어, 지향성 스피커의 방사각도 제어, 최장 송출거리 조절, 방사 각도 조절에 의해 재난 상황을 알리는 음성 신호를 증폭하여 출력하며, 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능한 지향성 스피커로 출력하는 단계; 및 상기 피난 유도 운영 시스템(130)과 연결된 LED 조명 제어 컨트롤러와 각 지역에 설치된 복수의 LED 조명 시스템(140)에 의해 재난 상황시에 안전한 출입구 방향으로 LED 조명등을 표시하여 피난 경로를 알려주는 단계를 포함한다. The evacuation guidance method using the sensor network and the directional speaker according to the present invention is a method of guiding evacuation by using a plurality of sensors 100 installed in each area to which a device ID is assigned and detecting gas leakage, fire detection, river water level, Transmitting the sensed information to the sink node; The sink node 110 receives the device ID, the gas leakage, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow rate, or the wind speed information from the sensors 100 to the sink node 110, (110) to the gateway (120) via the wireless sensor network (WSN) with the device ID and the gas leak, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow rate, or the wind speed information; The device ID and the gas leakage, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow velocity, or the wind speed information are evacuated from the gateway 120 through a LAN or a Wi-Fi The system is displayed on the computer of the central control system of the disaster safety situation room connected to the evacuation guidance operating system 130 and is displayed in the disaster occurrence area, A control section provided in a directional speaker system in which a radiation angle is controlled by applying an evacuation inducing algorithm for searching for a shortest distance evacuation route except an accident area so as to evacuate through an early warning and disaster situation propagation system, A stepped sound level variable output according to a disaster situation installed in each area connected to the controlled amplifier 170 and a ± 15 ° to 90 ° ) To be output to the respective directional speakers 190 capable of controlling the pan / tilt angle, and displaying the LED lighting system 190 installed in each area informing the exit to the evacuation place; The evacuation guidance operating system 130 includes a control unit and a sound source modulation variable output control interlocked with the central control system and provided in the directional speaker system (IDS) connected to the evacuation guiding operating system 130 in case of a disaster situation The control unit controls the volume of the amplifier through the modulator and modulates the voice signal to control the longest transmission distance and the directional emission of the directional speaker 190. [ The audio signal is output by amplifying and outputting a voice signal informing the disaster situation by angle control, the longest emission distance adjustment, and the radiation angle adjustment. The motor control signal receiver connected to the control unit and the motor can adjust the radiation angle and pan / Outputting to a directional speaker; And an LED lighting control controller connected to the evacuation guiding operating system 130 and a plurality of LED lighting systems 140 installed in each area to display an LED lighting lamp in a safe entrance direction in a disaster situation to inform the evacuation route .

피난 유도 운영 시스템(130)은 소음 DB, 영상 DB, 방송 DB, 히스토리 DB, 방송 DB, 음원 DB, 시나리오 DB에 저장하여 관리하며, 재난 상황 인지시에 재난 위치를 식별하고 긴급 대피 경로를 위한 재난 지역의 최단 피난 경로를 탐색하며, 재난 상황 인지시에 주의 방송 및 유도 방송을 통해 상기 피난 유도 운영 시스템(130)과 연결되는 지향성 스피커 시스템(IDS)에 구비되는 제어부와 음원변조 가변출력제어가 되는 앰프(170)와 연결된 각 지역에 설치된 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능한 지향성 스피커(190)를 구동하며, 피난 유도 운영 시스템(130)과 연결된 LED 조명 제어 컨트롤러와 각 지역에 설치된 복수의 LED 조명 시스템(140)에 의해 재난 상황시에 출입구 방향으로 LED 조명등을 표시하여 피난 경로를 유도하여 인명 피해를 줄이는 기능을 제공한다.The evacuation guiding operating system 130 stores and manages the noise DB, the image DB, the broadcast DB, the history DB, the broadcast DB, the sound source DB, and the scenario DB, identifies the location of a disaster in the event of a disaster, A control unit provided in the directional speaker system (IDS) connected to the evacuation guiding operating system 130 via a broadcast and guided broadcasting in case of a disaster situation, A LED lighting control controller connected to the evacuation guiding operating system 130, and a plurality of LED lights (not shown) installed in each area, The system 140 displays an LED lighting lamp in the direction of the entrance in the event of a disaster, thereby guiding the evacuation route, thereby reducing the damage to persons.

도 10e는 센서와 CCTV 시스템을 사용한 예방, 재난 발생, 대응, 복구 단계의 동작을 나타낸 도면이다. FIG. 10E is a diagram showing operations of prevention, disaster occurrence, response, and recovery using the sensor and the CCTV system.

도 11a는 지향성 스피커를 적용한 IDS(IoT, Directional Speaker, Seamless Tracking) 시스템을 나타낸 도면이다. 11A is a diagram illustrating an IDS (Directional Speaker, Seamless Tracking) system to which a directional speaker is applied.

지향성 스피커 시스템(IDS)은 피난 유도 운영 시스템(130)이 재난 상황 인지시에 전원부를 ON 시키고, 피난 유도 운영 시스템(130)과 연결되는 지향성 스피커 시스템(IDS)에 구비되는 제어부로 피난 유도 운영 시스템(130)으로부터 제어 신호와 음성 신호를 수신받아 제어부의 제어 따라 앰프의 음량을 조절하고, 음성 신호를 변조하여 최장 송출거리 제어, 지향성 스피커(190)의 방사각도 제어, 최장 송출거리 조절, 방사 각도 조절에 의해 재난 상황을 알리는 음성 신호를 증폭하여 출력되도록 제어하는 제어부와; 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터; 및 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 지향성 스피커(Directional Speaker)의 단계별 방사 각도를 조절하고 단계별 음압 레벨을 조절하여 음성 신호(가청 신호)를 출력하는 각 지역에 설치된 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능한 지향성 스피커를 포함한다. The directional speaker system (IDS) is a control unit provided in a directional speaker system (IDS) connected to the evacuation guiding operating system 130 to turn on a power source when the evacuation guiding operating system 130 is in a disaster situation, And controls the longest emission distance, the emission angle control of the directional speaker 190, the longest emission distance adjustment, the emission angle, and the emission angle of the directional speaker 190, A control unit for amplifying and outputting a voice signal informing of the disaster situation by the adjustment; A motor control signal receiver coupled to the controller and a motor; And a motor control signal receiver and a motor to adjust the stepwise radiation angle of the directional speaker and adjust the step sound pressure level to output a voice signal (audible signal). Directional speaker.

도 11b는 스마트 디바이스의 피난유도 앱(App)과, 가청 신호/비가청 신호를 송출하는 피난 유도 시스템 구성도이다. 11B is an evacuation guidance system configuration for transmitting an evacuation guidance app (App) of the smart device and an audible signal / non-audible signal.

상기 피난 유도 운영 시스템(130)과 이동통신망을 통해 연결되며, 상기 피난 유도 운영 시스템(130)과 연동된 지향성 스피커로부터 송출된 가청 신호 및 비가청 신호가 스마트 디바이스 방향으로 출력되며, 비가청 신호로 해당 재난 지역의 재난 위치와 재난 상황 정보와 피난 유도 경로 정보를 제공받는 피난유도 앱(App)이 설치된 스마트 디바이스를 구비한다. An audible signal and an audible signal transmitted from the directional speaker connected to the evacuation guiding operating system 130 through a mobile communication network and interfaced with the evacuation guiding operating system 130 are output in the direction of the smart device, And a smart device installed with an evacuation guidance app (App) provided with disaster location, disaster situation information and evacuation guidance route information of the disaster area.

도 12a와 12b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 가스 폭발, 화재 등의 재난 상황시 실내 또는 지하철 역사의 센서를 사용하는 무선 센서 네트워크(MANET, Zigbee, BLE, Wi-Fi)와 게이트웨이를 통해 연결되는 피난 유도 운영 시스템(모비우스 서버)과 지향성 스피커 시스템과 LED 조명 시스템을 구비하며, 피난 유도 운영 시스템과 연동되는 중앙 관제 시스템을 사용한 피난 유도 예(실내, 지하철 역사)이다. 12A and 12B are diagrams for explaining a case where a wireless sensor network (MANET, Zigbee, BLE, Wi-Fi) using a sensor in the indoor or subway history and a gateway in a disaster situation such as gas explosion or fire according to the first embodiment of the present invention It is an evacuation guidance system (indoor and subway history) using a central control system that is connected to an evacuation guidance operating system (Mobius server), a directional speaker system and an LED lighting system, and is interlocked with an evacuation guidance operating system.

도 12a의 경우, 예를 들면, 지향성 스피커 피난유도 모식도를 참조하면, 2번이 재난 사고 지역인 경우, 위험 지역은 1,3,6,7,8, 주의 지역은 4,5,9,10,11,12,13,14,15로 설정되고, 그 외의 안전 지역이 존재한다. In the case of FIG. 12A, for example, referring to the directional guidance of evacuation of the directional speaker, in the case of the number 2 disaster area, the dangerous area is 1,3,6,7,8, , 11, 12, 13, 14, and 15, and other safety zones exist.

예를들면, 가스폭발 또는 화재 발생시에 2번 재난 사고 지역이 센서 노드에 의해 감지되면, 무선 센서 네트워크를 통해 피난 유도 운영 시스템으로 전송되고, 재난안전 상황실의 중앙 관제 시스템의 컴퓨터에 재난 상황이 표시되며, 재난 발생 지역에서 센서노드의 장치ID를 확인하여 사고 위치를 식별하며, 위험 상황 확인 후 소방서와 긴급 구조대로 조치를 취하고 동시에 통제 구역을 설정하여 사고지역, 위험 지역, 주의 지역을 분류하며, 재난 상황에 따라 관제 센터의 통제에 따라 해당 지역의 화재 시에 스프링 쿨러를 작동하며, 해당 지역에 CCTV 시스템이 구비된 경우 CCTV 카메라와 비디오 서버와 모니터링 PC에서 병목 현상을 인지하며 화재 발생 경보를 통해 긴급 대피하도록 재난 사고 지역 이외의 최단 거리 피난 경로를 탐색하는 피난 유도 알고리즘을 적용하여 각 지역에 설치된 방사각도가 조절된 지향성 스피커를 통해 음성 신호를 전달하고 LED 조명 시스템을 작동하여 출구로 피난을 유도한다.For example, when a gas explosion or a fire occurs and the second disaster area is detected by the sensor node, it is transmitted to the evacuation guidance operating system through the wireless sensor network, and the disaster situation is displayed on the computer of the central control system of the disaster safety situation room It identifies the location of the accident by checking the device ID of the sensor node in the area where the disaster occurred. After confirming the danger situation, the fire department and the emergency rescue team take action and set the control zone at the same time to classify the accident area, According to the disaster situation, the sprinkler is operated according to the control of the control center in case of a fire in the area. If the CCTV system is installed in the area, the bottleneck is recognized in the CCTV camera, the video server and the monitoring PC. Emergency Evacuation Evacuation-inducing algorithms to search for shortest-path evacuation routes outside the accident area And the voice signal is transmitted through the directional speaker with the radiation angle adjusted in each region and the LED lighting system is operated to lead the evacuation to the exit.

피난 유도등(LED 조명등)과 결합한 지향성 스피커는 음량 조절 기능과, 재난 상황에 따른 단계별 음향 레벨 가변 출력한다. Directional loudspeakers combined with an evacuation guidance light (LED light) are capable of adjusting the volume and varying the level of sound level according to the disaster situation.

재난 사고 지역과 위험 지역에 지향성 스피커와 피난 유도등을 통해 피난 유도가 되도록 하여 사고 지역 출구 a, b과, 위험 지역 출구 c, 주의 지역의 d,e,h,i,j 출구로 긴급 피난 경로를 제공한다. Emergency evacuation routes are provided through the directional loudspeakers and evacuation guidance lights in the hazardous area and the dangerous area so that the emergency evacuation route can be made to the exit points a, b, the dangerous area exit c, and the exit d, e, h, i, to provide.

도 12c는 본 발명의 제2 실시예에 따른 지하철 역사 등의 다중 공공 시설 또는 지방 하천에서 수난 사고시 강우량, 수위 측정 및 유속을 측정하는 강우 센서, 수위 센서, 유속 센서, 음향 센서를 사용하는 무선 센서 네트워크(MANET, Zigbee, BLE, Wi-Fi)와 게이트웨이를 통해 연결되는 피난 유도 운영 시스템(모비우스 서버)과 지향성 스피커 시스템과 LED 조명 시스템을 구비하며, 피난 유도 운영 시스템과 연동되는 중앙 관제 시스템을 사용한 피난 유도 예(하천)이다. FIG. 12C is a schematic diagram of a wireless sensor using a rain sensor, a water level sensor, a flow rate sensor, and a sound sensor for measuring rainfall, water level, and flow velocity in a multi-public facility such as a subway station or a local river according to the second embodiment of the present invention It is equipped with an evacuation guidance operating system (Mobius server), a directional speaker system and an LED lighting system, which are connected through a network (MANET, Zigbee, BLE, Wi-Fi) and a gateway. The used evacuation example (river).

상기 센서들은 지하철 역사를 포함하는 공공 시설의 실내 각 지역에 설치되는 IoT 센서 노드로써, 장치 ID가 할당되고, 가스 센서, 화재 감지 센서, 수난 재해를 측정하는 강우 센서, 수위 센서, 유속 센서, 풍속 센서, 음향 센서 중 적어도 하나 이상의 센서들을 사용하며, The sensor is an IoT sensor node installed in each indoor area of a public facility including a subway station, and is assigned a device ID. The sensor ID is assigned to a gas sensor, a fire detection sensor, a rainfall sensor for measuring a disaster, a water level sensor, A sensor, and an acoustic sensor,

지방 하천에서, 수난 재해를 측정하는 수난 센서가 사용되는 경우, IoT 센서 노드는 강우 센서, 수위 센서, 유속 센서, 풍속 센서, 음향 센서를 포함하며, In a local river, when a water sensor for measuring a water hazard is used, the IoT sensor node includes a rain sensor, a water level sensor, a flow velocity sensor, an air velocity sensor, and an acoustic sensor,

상기 센서 네트워크는 지그비 센서 네트워크(ZigBee Sensor Network)를 사용하거나, 또는 상기 IoT 센서 노드에 블루투스 통신부(BLE)가 탑재되거나, 또는 상기 IoT 센서 노드에 무선 랜(Wi-Fi) 모듈이 탑재되며 게이트웨이와 통신되는 것을 특징으로 한다.The sensor network may include a ZigBee sensor network or a Bluetooth communication unit installed in the IoT sensor node or a Wi-Fi module installed in the IoT sensor node, Communication is performed.

무선 센서 네트워크(WSN, Wireless Sensor Network)는 지그비 센서 네트워크(ZigBee Sensor Network) 프로토콜을 사용하는 경우, 지그비 센서 노드, 지그비 라우터, 지그비 코디네이터가 게이트웨이에 연결되며, 이 경우 게이트웨이는 지그비 프로토콜과 TCP/IP 프로토콜 변환 기능을 제공한다. When a ZigBee Sensor Network protocol is used, a ZigBee sensor node, a ZigBee router, and a ZigBee coordinator are connected to a gateway. In this case, the gateway uses a ZigBee protocol and a TCP / IP Protocol conversion function.

이 경우, 예를들면, 상류 지역에서 국지성 호우로 인해 하류에 도달하는 시간, 수위량을 물리적인 융복합 센서를 사용하는 경우, 위험지역 접근자 반응에 따른 국지적 경고 방송을 하는 1-3단계 국지적 단계; 관제센터 알림 및 지향성 스피커와 끊임없는 추적(Seamless tracking) 영상 연계 추적 단계; 접근자 이외 수난 예상 범위를 확대하는 4단계; 및 수난 위험이 높아질때 전방위 위험 경고 방송을 하는 5단계를 포함하며, 이동식 차량 지휘 통제 및 접근 불가 지역에는 카메라가 장착된 드론을 투입하여 재난 상황을 대비한다. In this case, for example, the time to reach the downstream due to localized heavy rain in the upstream region, the water level to be used for the physical fusion sensor, step; Control center notification and directional speaker and seamless tracking image linkage tracking step; Four steps to expand the expected range of accidents other than accessors; And 5 stages of warning of all-around danger warning when the risk of flooding becomes high. In case of moving control and inaccessible areas, the dron with camera is put in to prepare for disaster situation.

도 12d는 하천 수위 유속 상승, 강물 범람 및 홍수 경보 발령시에 수난 재해시에 위험 지역에서 안전 지역으로 피서객 대피를 유도하는 지향성 스피커 대응 전략을 나타낸 도면이다. FIG. 12D is a diagram showing a directional speaker response strategy for inducing the evacuation of a passerby from a dangerous area to a safe area at the time of a flood hazard when a river water level rise, a river flood, or a flood warning is issued.

도 13a는 지향성 스피커의 내부 구성도이다. 도 13b는 가변 출력 지향성 스피커의 방사각도 범위를 나타낸 도면이다.13A is an internal configuration diagram of a directional speaker. 13B is a view showing a range of radial angles of a variable output directional speaker.

지향성 스피커(190)는 음성 신호(가청 신호)를 증폭하는 프리앰프(191); 상기 프리앰프로부터 증폭된 음성 신호(가청 신호)를 변조하는 변조부(192); 변조된 음성 신호를 40~200kHz 대역으로 고역 통과필터링하는 고역 통과필터(HPF)(193); 고역 통과된 음성 신호를 증폭하여 출력하는 파워앰프 출력부(194); 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 지향성 스피커의 방사각도를 조절하는 방사 각도 조절부(195); 지향성 스피커의 방사 각도를 조정하는 방사 각도 제어부(196); ±(15°~ 90°)로 방사각도 위상을 조절하는 위상 편이 제어부(197); 설정된 볼륨에 따라 음성을 출력하도록 제어하는 AVC 제어부(198); 예를 들면 100m 이내의 음원 도달거리를 제어하는 음원 도달거리 제어부(199); 스피커의 음원 도달거리를 조절하는 음원 도달거리 조절부(200); 및 증폭된 음성 신호를 출력하도록 발진하는 스피커 발진부(201)를 포함한다. The directional speaker 190 includes a preamplifier 191 for amplifying a voice signal (audible signal); A modulator 192 for modulating the audio signal (audible signal) amplified from the preamplifier; A high pass filter (HPF) 193 for high pass filtering the modulated voice signal in a band of 40 to 200 kHz; A power amplifier output 194 for amplifying and outputting a high-pass voice signal; A radiation angle adjusting unit 195 for adjusting the radiation angle of the directional speaker installed in each area by the motor control signal receiver connected to the control unit and the motor; A radiation angle control unit (196) for adjusting the radiation angle of the directional speaker; A phase shift control unit (197) for adjusting the radiation angle phase within ± (15 ° to 90 °); An AVC control unit 198 for controlling the audio output according to the set volume; A sound source reaching distance control unit 199 for controlling a sound source reaching distance within 100 m, for example; A sound source reaching distance adjusting unit 200 for adjusting a sound source reaching distance of the speaker; And a speaker oscillation unit 201 that oscillates to output the amplified voice signal.

지향성 스피커(190)는 실내에서 하울링 없이 효과적인 음성전달이 가능한 장점을 갖고 있어 센서네트워크를 통한 정확한 재난상황 인식기술, 등기구의 순차적 제어를 통한 시각 정보전달 기술, 지향성 스피커의 비가청 주파수 대역을 가청신호로 변환하는 상황전파 기술, 인지자의 비가청 주파수 대역을 활용한 피난 방향지시 APP 개발 등의 요소기술 개발 및 연계를 통하여 효과적인 피난유도 시스템을 개발하였다. 비가청 신호 주파수는 사람 귀에 들리지 않는 비가청 주파수 대역(10kHz ~ 300GHz)의 음파신호를 사용한다. Since the directional speaker 190 has an advantage of effective voice transmission without howling in the room, it can accurately detect disaster situations through a sensor network, transmit visual information through sequential control of a luminaire, And the development of an evacuation direction APP using the non-audible frequency band of the cognizant, and developed an effective evacuation guidance system. The non-audible signal frequency uses the sound signal of the non-audible frequency band (10kHz ~ 300GHz) which can not be heard by the human ear.

<가변출력 지향성 스피커 개발> <Development of Variable Output Directional Speaker>

- 가변출력 및 가변 지향각도 변환 스피커- Variable Output and Variable Oriented Angle Conversion Speakers

- 상황 변화에 따른 음압 레벨, 방사각도를 가변화- Variable sound pressure level and radiation angle according to the situation change

- 사고자의 반응과 재난 상황에 따라 경고 방송 시나리오에 따른 자동 통지 - Automatic notification according to warning scenario according to accident response and disaster situation

- 재난 상황에 따른 단계별 음향 레벨 가변 출력 - Variable output level of sound level according to disaster situation

- 가변 방사 각도 자동 출력- Variable emission angle auto output

- 스피커, 앰프 일체형으로 개발- Developed as speaker, amplifier integrated type

- 방수, 방진 설계 - Waterproof and dustproof design

- 방사 각도(방사 지향 각도) ±(15°~ 90°)- Radiation angle (radial direction angle) ± (15 ° ~ 90 °)

- 최대 유효 송출 거리 100m- Maximum effective transmission distance 100m

- 최장 송출 거리 1000m- Longest transmission distance 1000m

- 크기(Size) : 500 x 300 x 200 mm- Size: 500 x 300 x 200 mm

도 14는 고정형/이동형 지향성 스피커 활용 시스템 블럭도이다. 14 is a block diagram of a fixed / mobile directional speaker utilizing system.

재난 상황에서 구난자에게 정확한 음성정보를 전달하기 위해 구난자의 위치와 주변소음환경을 고려하여 소리를 가변적으로 조정할 수 있는 기술이 필요하므로 센서네트워크의 데이터 가운데 음향 센서(Sound Sensor)로 재난 상황의 음압레벨(dB) 계측 및 각종 물리 융복합 센서를 연계하여 재난 상황 변화에 따라 적절한 음압과 방사각도 조정이 가능한 가변출력 지향성 스피커와 이를 활용한 재난대응 시스템을 개발한다. In order to transmit the accurate voice information to the old oocyte in a disaster situation, it is necessary to have a technology that can adjust the sound variably in consideration of the position of the rescuer and the surrounding noise environment. Therefore, among the data of the sensor network, We will develop a variable output directional speaker that can adjust the sound pressure and radiation angle appropriately according to the change of disaster by connecting level (dB) measurement and various physical and hybrid sensors, and disaster response system using it.

도 15는 피난 유도 알고리즘(피난경로 탐색알고리즘) 및 비 가청 주파수 기술을 활용하여 지향성 스피커로부터 비가청 신호 주파수를 스마트 기기로 전송하여 LED 조명 시스템과 함께 피난 경로를 유도하는 지향성 스피커를 이용한 피난 유도 시스템을 나타낸 화면이다. Fig. 15 shows an evacuation guidance system using a directional speaker for evacuating the evacuation path together with the LED illumination system by transmitting the non-audible frequency from the directional speaker to the smart device using evacuation induction algorithm (evacuation route search algorithm) Fig.

도 16은 비가청 신호 주파수를 이용한 피난 유도 기술을 예시한 화면이다. FIG. 16 is a view illustrating an evacuation induction technique using the non-audible signal frequency.

- 센서 네트워크와 연계된 피난 유도 알고리즘(피난경로 탐색알고리즘) 개발 - Development of evacuation guidance algorithm (evacuation route search algorithm) linked with sensor network

- 피난유도 방송 기술 개발 - Evacuation induction broadcasting technology development

- 스마트폰 등 개인용 장치와 연동된 비 가청 주파수 신호를 이용한 피난 유도 기술 개발- Evacuation induction technology using non-audible frequency signal linked with personal devices such as smartphone

도 17은 피난 유도 운영 시스템과 연결되는 LED 조명 제어 컨트롤러와 각 지역에 설치된 LED 조명 시스템 구성도이다.17 is a block diagram of an LED lighting control system connected to an evacuation guidance operating system and an LED lighting system installed in each district.

LED 조명 시스템은, 피난 유도 운영 시스템과 연결되며, 재난 상황시에 안전한 출입구 방향으로 LED 조명등에 표시하여 피난 경로를 알려주는 각 지역에 설치된 LED 조명등을 제어하는 LED 조명 제어 컨트롤러; 및 상기 LED 조명 제어 컨트롤러에 의해 피난 유도 경로 상에 조명을 제공하는 각 지역에 설치된 LED 조명 시스템을 포함한다. The LED lighting system is connected to the evacuation guidance operating system and controls the LED lighting lamp installed in each area to indicate the evacuation route by displaying it on the LED lighting in the direction of safe entrance in case of disaster. And an LED lighting system installed in each area for providing illumination on the evacuation induction path by the LED lighting control controller.

LED 조명제어 기술은, 지하철 역사, 공공 시설의 실내에서 화재 및 가스유출 등의 재난 사고 초기 시각 인지가 가능한 상황에서 피난 유도 알고리즘을 탑재한 피난 유도 운영 시스템(서버)와 연계하여 등기구를 피난지까지 순차적으로 점등하여 구난자의 피난 유도 효과를 증대시키는 제어 기술이다. LED lighting control technology can be applied to the evacuation guidance operation system (server) equipped with the evacuation induction algorithm in a situation where it is possible to recognize the initial time of the accident such as fire and gas leakage in the subway history, To increase the evacuation inducing effect of the rescuer.

이를 위해 피난 유도 운영 시스템은 조명 제어를 위한 조명제어 서버 기능이 포함되고, Local Dimming 제어가 가능한 LED 조명 제어 콘트롤러(등기구 연동형 디밍 보드), 데이터 전송을 위한 중계 및 확장 장치, 통신방식 변경을 위한 브릿지 장비, 각 지역에 설치된 LED 조명 시스템과 LED 조명등이 구비된다.To this end, the evacuation guidance operating system includes a lighting control server function for lighting control, an LED lighting control controller (luminaire interlocking type dimming board) capable of local dimming control, a relay and expansion device for data transmission, Bridge equipment, LED lighting system installed in each area, and LED lighting.

향후, 지향성 스피커와 지능형 감시카메라의 유효각과 유효거리를 고려하여 고정형 폴대의 위치 및 개수를 선정하고, 고정형 폴대의 유효 범위가 아닌 구역(수면 위 또는 이동 거리가 긴 경우)에서는 지향성 스피커가 탑재된 드론과 차량과 같은 이동형 관제 시스템을 구축하며, 기존에 사용하는 센서 및 장비를 최대한 유지하며 추가적인 설치하여 연동 운영될 예정이다.In the future, the position and the number of the stationary poles are selected considering the effective angle and the effective distance of the directional loudspeaker and the intelligent surveillance camera. In the case where the stationary poles are not in the effective range (on the water surface or the travel distance is long) It will build a mobile control system such as a drone and a car, and it will be installed and operated by maintaining additional existing sensors and equipment as much as possible.

도 18은 지향성 스피커 기반 음원 방향 안드로이드 기반 APP 개념과 가청/비가청 신호의 특성 실험을 나타낸 도면이다. 18 is a diagram showing a directional speaker-based sound source direction Android-based APP concept and characteristics test of audible / non-audible signals.

도 19는 지향성 스피커 기반 음원 방향 안드로이드 기반 APP 개념으로써, 스마트폰 특성 실험 시에 i) 스피커와 스마트폰 거리별 수신음 강도 분석, ii) 스마트폰의 마이크 각도에 따른 수신음 강도 분석 화면이다. 19 is a directional speaker-based Android-based APP concept, i) analyzing the strength of the received sound by the distance between the speaker and the smartphone, and ii) analyzing the strength of the received sound according to the microphone angle of the smartphone.

본 발명에 따른 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템 및 방법은 사회 재난의 발생 현황과 원인을 분석하여 재난 대응 능력을 향상시키기 위해 실내에서 가스, 화재 감지 센서 네트워크와 피난 유도형 지향성 스피커와 LED 조명 시스템을 구축하며, 실내 가스 폭발, 화재 발생, 수난 재해 발생시 재난 발생 지역에서 지향성 스피커를 활용한 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 피난 유도 알고리즘을 적용하여 즉시 지향성 음향 시스템을 출력하고, 대피 장소를 LED로 표시하여 신속하게 대피하도록 재난 지역에서 긴급하게 피난을 유도하여 인명 피해를 줄이고 안전관리체계를 유지하게 되었다. The sensor network and the directional speaker using the sensor network and the directional speaker according to the present invention analyze the present situation and cause of the social disaster and improve the disaster response ability by using the gas, fire detection sensor network, the evacuation induction directional speaker, The lighting system is constructed and an evacuation guidance algorithm is applied to emergency evacuation through emergency warning and disaster situation propagation system using directional loudspeaker in a disaster area in case of explosion of indoor gas, , The evacuation site is indicated by LED, and evacuation is promptly evacuated in the disaster area so as to evacuate quickly and reduce the damage of the person and maintain the safety management system.

「사회재난 대응을 위한 융·복합기술 기반의 지향성스피커 등을 활용한 인명지킴이 시스템 개발사업」은 재난 상황시에 긴급 피난 유도를 하여 인명 피해를 방지할 수 있다. "The project for the development of human life protection system using directional loudspeakers based on fusion and hybrid technology to cope with social disasters" can prevent casualties by inducing emergency evacuation in the event of a disaster.

본 발명의 방법은 프로그램으로 구현되어 컴퓨터의 소프트웨어를 이용하여 읽을 수 있는 형태로 기록매체(CD-ROM, RAM, ROM, 메모리 카드, 하드 디스크, 광자기 디스크, 스토리지 디바이스 등)에 저장될 수 있다. The method of the present invention can be stored in a recording medium (such as a CD-ROM, a RAM, a ROM, a memory card, a hard disk, a magneto-optical disk, a storage device, etc.) in the form of a program and readable using software of a computer .

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.While the present invention has been described in connection with what is presently considered to be practical exemplary embodiments, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, It will be understood that various modifications and changes may be made without departing from the scope of the present invention.

100: 센서(가스 센서, 화재 감지 센서, 온도 센서)
110: 무선 센서 네트워크(WSN, 싱크노드)
120: 게이트웨이 130: 피난 유도 운영시스템
131: SOP DB 132: 음원 DB
140: LED 조명 시스템 170: 앰프(음원변조출력제어)
190: 방사 각도와 팬틸트 제어가 가능한 지향성 스피커
100: Sensor (gas sensor, fire detection sensor, temperature sensor)
110: Wireless sensor network (WSN, sink node)
120: gateway 130: evacuation guidance operating system
131: SOP DB 132: Sound source DB
140: LED lighting system 170: Amplifier (sound source modulation output control)
190: Directional speaker with radiation angle and pan / tilt control

Claims (12)

장치 ID가 할당되고, 가스 누출 감지, 화재 감지, 또는 하천 수위, 강우와 유속, 풍속 정보를 감지하는 각 지역에 설치된 복수의 센서들;
상기 센서들로부터 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 취합하는 싱크 노드와, 상기 싱크 노드로부터 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 무선 센서 네트워크(WSN)를 통해 수신받아 이를 전송하는 게이트웨이;
상기 게이트웨이로부터 랜 또는 무선 랜을 통해 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 수신받아 컴퓨터에 표시되며, 재난 발생 지역에서 사고 위치를 식별하며 사고지역, 위험 지역, 주의 지역을 분류하여 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 사고 지역 이외의 최단 거리 피난 경로를 탐색하는 피난 유도 알고리즘을 적용하여 지향성 스피커 시스템의 제어부와 음원변조 가변출력제어가 되는 앰프와 연결된 각 지역에 설치된 각각의 지향성 스피커로 출력되도록 제어하고, 대피 장소로 출입구를 알리는 LED 조명 시스템으로 표시되도록 제어하는 피난 유도 운영 시스템;
상기 피난 유도 운영 시스템은 중앙 관제 시스템과 연동되며,
상기 피난 유도 운영 시스템과 연결되고, 지향성 스피커 시스템의 제어부에 의해 앰프의 음량을 조절하고, 음성 신호를 변조하여 최장 송출거리 제어, 지향성 스피커의 방사각도 제어, 최장 송출거리 조절, 방사 각도 조절에 의해 재난 상황을 알리는 음성 신호를 증폭하여 출력하며, 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 재난 상황에 따른 단계별 음향 레벨 가변 출력과 ±(15°~ 90°) 범위의 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능한 복수의 지향성 스피커를 구비하는 지향성 스피커 시스템(IDS); 및
상기 피난 유도 운영 시스템과 연결되고, 재난 상황시에 안전한 출입구 방향으로 LED 조명등을 표시하여 피난 경로를 알려주는 LED 조명 제어 컨트롤러와 각 지역에 설치된 복수의 LED 조명 시스템을 포함하며,
상기 지향성 스피커는 음성 신호를 증폭하는 프리앰프; 상기 프리앰프로부터 증폭된 음성 신호를 변조하는 변조부; 변조된 음성 신호를 40~200kHz 대역으로 고역 통과필터링하는 고역 통과필터(HPF); 고역 통과 필터링된 음성 신호를 증폭하여 출력하는 파워앰프 출력부; 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 지향성 스피커의 방사각도를 조절하는 방사 각도 조절부; 상기 지향성 스피커의 방사 각도를 조정하는 방사 각도 제어부; ±(15°~ 90°)로 방사각도 위상을 조절하는 위상 편이 제어부; 설정된 볼륨에 따라 음성을 출력하도록 제어하는 AVC 제어부; 일정 거리 이내의 음원 도달거리를 제어하는 음원 도달거리 제어부; 스피커의 음원 도달거리를 조절하는 음원 도달거리 조절부; 및 증폭된 음성 신호를 출력하도록 발진하는 스피커 발진부를 포함하며,
상기 피난 유도 운영 시스템과 이동통신망을 통해 연결되며, 상기 피난 유도 시스템과 연동된 지향성 스피커로부터 가청 신호 및 비가청 신호가 스마트 디바이스 방향으로 출력되며, 상기 비가청 신호로 해당 재난 지역의 재난 위치와 재난 상황 정보와 피난 유도 경로를 제공받는 피난유도 앱(App)이 설치된 스마트 디바이스를 더 포함하며,
상기 비가청 신호의 비가청 대역 신호 주파수는 사람 귀에 들리지 않는 비가청 주파수 대역 10kHz ~ 300GHz의 음파신호를 사용하는, 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템.
A plurality of sensors installed in each area to which a device ID is assigned and which detects gas leakage detection, fire detection, or river level, rainfall and flow velocity, and wind speed information;
A sink node for collecting the device ID, the gas leakage, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow velocity or the wind speed information from the sensors, A gateway for receiving fire detection information, the river water level, the rainfall and flow velocity, or the wind speed information through a wireless sensor network (WSN) and transmitting the information;
Receiving the device ID, the gas leakage, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow rate, or the wind speed information from the gateway through the LAN or the wireless LAN and displaying the accident location in the disaster occurrence area The evacuation guidance algorithm is applied to classify the accident area, the danger area, and the state area and to search for the shortest distance evacuation route except the accident area so as to evacuate through the early warning and disaster situation propagation system. An evacuation guidance operating system for controlling the display to be output to each directional speaker installed in each area connected to the amplifier which is controlled by the variable output control, and to be displayed as an LED lighting system informing the entrance to the evacuation place;
The refuge induction operating system is interlocked with the central control system,
The control unit of the directional speaker system adjusts the volume of the amplifier and modulates the voice signal to control the maximum emission distance, the emission angle control of the directional speaker, the longest emission distance, and the emission angle (15 ° to 90 °) range according to a disaster situation installed in each area by a motor control signal receiver and a motor connected to the control unit, A directional speaker system (IDS) having a plurality of directional speakers capable of pan / tilt adjustment; And
An LED lighting control controller connected to the evacuation guiding operating system and displaying an LED lighting light in a safe entrance direction in case of a disaster to inform the evacuation route and a plurality of LED lighting systems installed in each area,
Wherein the directional speaker comprises: a preamplifier for amplifying a voice signal; A modulator for modulating the voice signal amplified from the preamplifier; A high pass filter (HPF) for high pass filtering the modulated voice signal in a band of 40 to 200 kHz; A power amplifier output section for amplifying and outputting a high pass filtered voice signal; A radiation angle adjusting unit for adjusting a radiation angle of a directional speaker installed in each area by a motor control signal receiver connected to the control unit and a motor; A radiation angle control unit for adjusting a radiation angle of the directional speaker; A phase shift control section for adjusting the radiation angle phase in a range of ± (15 ° to 90 °); An AVC control unit for controlling the audio output according to the set volume; A sound source reaching distance controller for controlling a sound source reaching distance within a predetermined distance; A sound source reaching distance adjuster for adjusting a sound source reaching distance of the speaker; And a speaker oscillation unit oscillating to output the amplified voice signal,
And an audible signal and an audible signal are output from the directional speaker connected to the evacuation guiding operating system through a mobile communication network in the direction of the smart device. The non-audible signal causes the disaster location and the disaster Further comprising a smart device installed with an evacuation guidance app (App) provided with situation information and an evacuation guidance route,
Wherein the non-audible signal frequency of the non-audible signal uses an acoustic signal of a non-audible frequency band of 10 kHz to 300 GHz which is inaudible to the human ear.
제1항에 있어서,
상기 스마트 디바이스는 스마트폰을 사용하며, 상기 스마트폰의 피난유도 앱(지향성 스피커 기반 음원 방향 탐지용 안드로이드 기반 피난유도 앱(App))을 통해 비가청 주파수 대역의 안내 방송 수신 및 피난 유도를 제공받는, 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템.
The method according to claim 1,
The smart device uses a smartphone and is provided with guidance reception and evacuation inducement in an invisible frequency band through an evacuation induction app of the smartphone (an Android-based evacuation inducing app for detecting a directional sound source based on a directional speaker) , Evacuation guidance system using sensor network and directional speaker.
제1항에 있어서,
상기 센서들은 지하철 역사를 포함하는 공공 시설의 실내 각 지역에 설치되는 IoT 센서 노드로써, 장치 ID가 할당되고, 가스 센서, 화재 감지 센서, 수난 재해시 강우 센서, 수위 센서, 유속 센서, 풍속 센서, 음향 센서 중 적어도 하나 이상의 센서들을 사용하며,
지방 하천에서 수위를 측정하는 수난 센서가 사용되는 경우, 상기 IoT 센서 노드는 강우 센서, 수위 센서, 유속 센서, 풍속 센서, 음향 센서를 포함하며, 강우, 수위, 유속, 풍속이 측정 가능하며, 상기 무선 센서 네트워크는 지그비 센서 네트워크를 사용하거나, 또는 상기 IoT 센서 노드에 블루투스 통신부가 탑재되거나, 또는 상기 IoT 센서 노드에 무선 랜 모듈이 탑재되는, 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템.
The method according to claim 1,
The sensor is an IoT sensor node installed in each indoor area of a public facility including a subway station, and is assigned a device ID. The sensor ID is assigned to a gas sensor, a fire sensor, a rain sensor, At least one of the acoustic sensors is used,
When a water temperature sensor for measuring the water level in a local river is used, the IoT sensor node includes a rainfall sensor, a water level sensor, a flow velocity sensor, an wind speed sensor, and an acoustic sensor, and can measure rainfall, water level, Wherein the wireless sensor network uses a Zigbee sensor network or a Bluetooth communication unit is mounted on the IoT sensor node or a wireless LAN module is mounted on the IoT sensor node.
제1항에 있어서,
상기 지향성 스피커 시스템(IDS)은
상기 피난 유도 운영 시스템이 재난 상황 인지시에 전원부를 ON 시키고, 상기 피난 유도 운영 시스템과 연결되는 지향성 스피커 시스템(IDS)에 구비되는 제어부로 상기 피난 유도 운영 시스템으로부터 제어 신호와 음성 신호를 수신받아 앰프의 음량을 조절하고, 음성 신호를 변조하여 최장 송출거리 제어, 지향성 스피커의 방사각도 제어, 최장 송출거리 조절, 방사 각도 조절에 의해 재난 상황을 알리는 음성 신호를 증폭하여 출력되도록 제어하는 제어부와;
상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터; 및
상기 모터제어신호 수신기와 상기 모터에 의해 지향성 스피커의 단계별 방사 각도를 조절하고 단계별 음압 레벨을 조절하여 음성 신호(가청 신호)를 출력하는 각 지역에 설치된 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능한 지향성 스피커;
를 포함하는 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템.
The method according to claim 1,
The directional speaker system (IDS)
A control unit provided in a directional speaker system (IDS) connected to the evacuation guiding operating system for receiving a control signal and a voice signal from the evacuation guiding operating system, A control unit for modulating a voice signal and controlling the output of a voice signal for notifying a disaster situation by controlling the longest transmission distance, the radiation angle control of the directional speaker, the longest transmission distance adjustment, and the radiation angle adjustment;
A motor control signal receiver coupled to the controller and a motor; And
A directional speaker capable of adjusting a radial angle of the directional loudspeaker of the directional speaker by the motor control signal receiver and the motor and adjusting a radial angle and a pan / tilt angle in each area for adjusting a sound pressure level in each stage to output a voice signal;
And a sensor network including the speaker and the directional speaker.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 지향성 스피커는 청각 손상이 없는 120dB 이하 음압레벨, 1 km 최대 도달거리(가변 출력), 100m 음성 도달거리, ±(15°~ 90°) 방사각도, 1 ~ 10 kg 중량, 1000 W 이하 저 전력이 소비되는, 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템.
The method according to claim 1,
The directional speaker has a sound pressure level of 120dB or less without hearing damage, a maximum reachable distance (variable output) of 1km, a sound reaching distance of 100m, a radiation angle of 15 ° to 90 °, a weight of 1 to 10 kg, Evacuation guidance system using sensor network and directional speaker.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 피난 유도 운영 시스템과 연결되며, 재난 상황시에 안전한 출입구 방향으로 LED 조명등에 표시하여 피난 경로를 알려주는 각 지역에 설치된 LED 조명등을 제어하는 LED 조명 제어 컨트롤러; 및
상기 LED 조명 제어 컨트롤러에 의해 피난 유도 경로 상에 조명을 제공하는 각 지역에 설치된 LED 조명 시스템;
를 포함하는 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 시스템.
The method according to claim 1,
An LED lighting control controller connected to the evacuation guiding operating system and controlling an LED lighting lamp installed in each area for indicating an evacuation route by displaying the LED lighting lamp in a safe entrance direction in a disaster situation; And
An LED lighting system installed in each area for providing illumination on the evacuation induction path by the LED lighting control controller;
And a sensor network including the speaker and the directional speaker.
장치 ID가 할당되고 각 지역에 설치된 복수의 센서들로부터 싱크 노드로 장치 ID와 가스 누출, 화재 감지 정보, 하천 수위, 강우와 유속, 또는 풍속 정보를 상기 싱크 노드로 수신받아 취합하며, 상기 싱크 노드로부터 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 화재 감지 정보, 하천 수위, 강우와 유속, 또는 풍속 정보를 무선 센서 네트워크(WSN)를 통해 게이트웨이로 전송되는 단계;
상기 게이트웨이로부터 랜(LAN) 또는 무선 랜(Wi-Fi)을 통해 상기 장치 ID와 상기 가스 누출, 상기 화재 감지 정보, 상기 하천 수위, 상기 강우와 유속, 또는 상기 풍속 정보를 피난 유도 운영 시스템으로 수신받고, 상기 피난 유도 운영 시스템과 중앙 관제 시스템의 컴퓨터에 표시되며, 상기 피난 유도 운영 시스템이 재난 발생 지역에서 사고 위치를 식별하며 사고지역, 위험 지역, 주의 지역을 분류하여 조기경보 및 재난 상황 전파체계를 통해 긴급 대피하도록 사고 지역 이외의 최단 거리 피난 경로를 탐색하는 피난 유도 알고리즘을 적용하여 지향성 스피커 시스템(IDS)의 제어부와 음원변조 가변출력제어가 되는 앰프와 연결된 각 지역에 설치된 재난 상황에 따른 단계별 음향 레벨 가변 출력과 ±(15°~ 90°) 범위의 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능한 각각의 지향성 스피커로 출력되도록 제어하고, 대피 장소로 출입구를 알리는 각 지역에 설치된 LED 조명 시스템으로 표시되도록 제어하는 단계;
상기 피난 유도 운영 시스템은 중앙 관제 시스템과 연동되고, 재난 상황 인지시에 상기 피난 유도 운영 시스템과 연결되는 지향성 스피커 시스템(IDS)의 제어부와 음원변조 가변출력제어가 되는 앰프와 연결된 각 지역에 설치된 각각의 지향성 스피커를 구동하며, 상기 지향성 스피커는 재난 상황에 따른 단계별 음향 레벨 가변 출력과 방사각도와 팬/틸트 조절이 가능하며, 상기 제어부에 의해 앰프의 음량을 조절하고, 음성 신호를 변조하여 최장 송출거리 제어, 지향성 스피커의 방사각도 제어, 최장 송출거리 조절, 방사 각도 조절에 의해 재난 상황을 알리는 음성 신호를 증폭하여 출력하며, 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 각각의 지향성 스피커로 출력하는 단계;
상기 지향성 스피커는 음성 신호를 증폭하는 프리앰프; 상기 프리앰프로부터 증폭된 음성 신호를 변조하는 변조부; 변조된 음성 신호를 40~200kHz 대역으로 고역 통과필터링하는 고역 통과필터(HPF); 고역 통과 필터링된 음성 신호를 증폭하여 출력하는 파워앰프 출력부; 상기 제어부와 연결된 모터제어신호 수신기와 모터에 의해 각 지역에 설치된 지향성 스피커의 방사각도를 조절하는 방사 각도 조절부; 상기 지향성 스피커의 방사 각도를 조정하는 방사 각도 제어부; ±(15°~ 90°)로 방사각도 위상을 조절하는 위상 편이 제어부; 설정된 볼륨에 따라 음성을 출력하도록 제어하는 AVC 제어부; 일정 거리 이내의 음원 도달거리를 제어하는 음원 도달거리 제어부; 스피커의 음원 도달거리를 조절하는 음원 도달거리 조절부; 및 증폭된 음성 신호를 출력하도록 발진하는 스피커 발진부를 포함하며,
상기 피난 유도 운영 시스템과 이동통신망을 통해 연결되며, 상기 피난 유도 시스템과 연동된 지향성 스피커로부터 가청 신호 및 비가청 신호가 스마트 디바이스 방향으로 출력되며, 상기 비가청 신호의 비가청 대역 신호 주파수는 사람 귀에 들리지 않는 비가청 주파수 대역 10kHz ~ 300GHz의 음파신호를 사용하고, 상기 비가청 신호로 해당 재난 지역의 재난 위치와 재난 상황 정보와 피난 유도 경로를 피난유도 앱(App)이 설치된 스마트 디바이스로 제공받는 단계; 및
상기 피난 유도 운영 시스템과 연결된 LED 조명 제어 컨트롤러와 각 지역에 설치된 복수의 LED 조명 시스템에 의해 재난 상황시에 안전한 출입구 방향으로 LED 조명등을 표시하여 긴급 대피 피난 경로를 알려주는 단계;
를 포함하는 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 방법.
A device ID, a device ID and gas leakage, fire detection information, river water level, rainfall and flow rate, or wind speed information from a plurality of sensors installed in each area to a sink node, Transmitting the device ID and the gas leakage, fire detection information, river water level, rainfall and flow velocity, or wind velocity information to a gateway through a wireless sensor network (WSN);
The device ID and the gas leakage, the fire detection information, the river water level, the rainfall and the flow rate, or the wind speed information are received from the gateway through a LAN or a wireless LAN (Wi-Fi) The evacuation guidance operating system identifies the accident location in the disaster occurrence area and classifies the accident area, the danger area, and the attention area, and displays the early warning and disaster state propagation system (IDS) and the amplifier which is controlled by the sound source modulation variable output by applying the evacuation induction algorithm to search the shortest distance evacuation route except the accident area to be evacuated through the emergency area Each of the sound level adjustable outputs and ± (15 ° to 90 °) radiation angles and pan / tilt adjustments Controlling to be output to the directional speaker, and controlling the LED lighting system installed in each area to inform the entrance to the evacuation place;
The evacuation guiding operating system includes a control unit of the directional speaker system (IDS) connected to the evacuation guiding operating system in interrelation with the central control system and connected to the evacuation guiding operating system, The directional loudspeaker drives the directional loudspeaker. The directional loudspeaker is capable of varying the output level, the radiation angle, and the pan / tilt of the loudspeakers according to the disaster situation. The controller adjusts the volume of the amplifier, modulates the voice signal, A voice control unit for controlling the distance control, the radiation angle control of the directional speaker, the longest emission distance control, and the radiation angle control to amplify and output a voice signal indicating a disaster situation, Outputting to a directional speaker;
Wherein the directional speaker comprises: a preamplifier for amplifying a voice signal; A modulator for modulating the voice signal amplified from the preamplifier; A high pass filter (HPF) for high pass filtering the modulated voice signal in a band of 40 to 200 kHz; A power amplifier output section for amplifying and outputting a high pass filtered voice signal; A radiation angle adjusting unit for adjusting a radiation angle of a directional speaker installed in each area by a motor control signal receiver connected to the control unit and a motor; A radiation angle control unit for adjusting a radiation angle of the directional speaker; A phase shift control section for adjusting the radiation angle phase in a range of ± (15 ° to 90 °); An AVC control unit for controlling the audio output according to the set volume; A sound source reaching distance controller for controlling a sound source reaching distance within a predetermined distance; A sound source reaching distance adjuster for adjusting a sound source reaching distance of the speaker; And a speaker oscillation unit oscillating to output the amplified voice signal,
Wherein an evanescent signal and an audible signal are output in a direction of a smart device from a directional speaker connected to the evacuation guiding operating system through a mobile communication network and the non-audible signal frequency of the non- Using the sound signal of the inaudible non-audible frequency band of 10 kHz to 300 GHz and receiving the disaster location and disaster information of the disaster area and the evacuation guidance route with the non-audible signal as a smart device installed with an evacuation guidance app ; And
Displaying an LED lighting lamp in a direction of a safe entrance in case of a disaster by an LED lighting control controller connected to the evacuation guiding operating system and a plurality of LED lighting systems installed in each area to inform an emergency evacuation route;
And a sensor network including the speaker and the directional speaker.
삭제delete 삭제delete 제9항에 있어서,
상기 센서들은 지하철 역사를 포함하는 공공 시설의 실내 각 지역에 설치되는 IoT 센서 노드로써, 장치 ID가 할당되고, 가스 센서, 화재 감지 센서, 수난 재해시 강우 센서, 수위 센서, 유속 센서, 풍속 센서, 음향 센서 중 적어도 하나 이상의 센서들을 사용하며,
지방 하천에서 수위를 측정하는 수난 센서가 사용되는 경우, 상기 IoT 센서 노드는 강우 센서, 수위 센서, 유속 센서, 풍속 센서, 음향 센서를 포함하며, 강우, 수위, 유속, 풍속이 측정 가능하며,
상기 무선 센서 네트워크는 지그비 센서 네트워크를 사용하거나, 또는 상기 IoT 센서 노드에 블루투스 통신부가 탑재되거나, 또는 상기 IoT 센서 노드에 무선 랜 모듈이 탑재되며 게이트웨이와 통신되는, 센서 네트워크와 지향성 스피커를 사용한 피난 유도 방법.
10. The method of claim 9,
The sensor is an IoT sensor node installed in each indoor area of a public facility including a subway station, and is assigned a device ID. The sensor ID is assigned to a gas sensor, a fire sensor, a rain sensor, At least one of the acoustic sensors is used,
When a water sensor for measuring the water level in a local stream is used, the IoT sensor node includes a rainfall sensor, a water level sensor, a flow velocity sensor, an wind speed sensor, and an acoustic sensor, and can measure rainfall, water level,
Wherein the wireless sensor network uses a Zigbee sensor network or a Bluetooth communication unit is mounted on the IoT sensor node or a wireless LAN module is mounted on the IoT sensor node, Way.
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