KR101891328B1 - Eco-friendly smart lighting control system according to the biorhythm and environment change - Google Patents

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박철균
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Abstract

The present invention relates to a lighting control apparatus according to biological signals and environment changes, which accurately analyzes an emotion state of a user based on biological information (brainwaves, electrocardiograms, heartbeats, etc.) and environment information (temperature, illuminance, humidity, etc.), and automatically adjusts brightness and colors of lighting (particularly, LED lighting) based on the analyzed emotion state of the user to automatically provide lighting optimized for the user. According to the present invention, an eco-friendly smart lighting control apparatus according to biorhythm and environment changes comprises a biological and environmental information acquiring unit acquiring biological information and environmental information of the user; intelligent lighting management middleware calculating an emotion index corresponding to the biorhythm of the user based on the collected biological information and environmental information, and generating a profile for controlling the LED lighting according to the calculated emotion index to output lighting control data; a master lighting controller controlling brightness and colors of the LED lighting based on the lighting control data; and a slave lighting controller adjusting colors and brightness of the lighting according to the lighting control data.

Description

생체리듬 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치{Eco-friendly smart lighting control system according to the biorhythm and environment change}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an intelligent smart lighting control system,

본 발명은 생체신호 및 환경변화에 따른 조명제어장치에 관한 것으로, 특히 생체정보(뇌파, 심전도, 맥박, 기타)와 환경정보(온도, 조도, 습도, 기타)를 기반으로 정확하게 사용자의 감성 상태를 분석하고, 이를 기반으로 조명(특히, LED 조명)의 밝기와 색을 자동으로 조절하여 사용자에게 최적화된 조명을 자동으로 제공할 수 있도록 한 생체신호 및 환경변화에 따른 조명제어장치에 관한 것이다.[0001] The present invention relates to a lighting control apparatus according to a biological signal and an environmental change, and more particularly to a lighting control apparatus for a lighting control apparatus that accurately detects a user's emotional state based on biological information (brain waves, electrocardiogram, pulse, And more particularly, to a lighting control device according to a living body signal and an environment change, which can automatically provide lighting optimized for a user by automatically adjusting brightness and color of illumination (in particular, LED lighting) based on the analysis result.

감성 ICT 기술은 일상생활에서 인간의 감성변화에 의한 자율신경계의 활동에 의해 나타나는 생체신호 및 환경/상황신호, 영상신호, 음성신호 등을 센싱 할 수 있는 초소형/초정밀 센서 기술과, 센싱된 생체신호 및 환경신호를 처리 및 분석하여 이를 기반으로 인간의 감성을 인식, 검증, 규격화하여 정보화하고, 사용상황에 맞게 정보를 처리하여 감성 맞춤형 제품 및 서비스를 제공하는 기술이다.Sensitivity ICT technology is a micro / ultra-precision sensor technology capable of sensing bio-signals, environment / situation signals, video signals, voice signals, and the like, which are manifested by the activity of the autonomic nervous system due to human emotional changes in everyday life, And environmental signals, and recognizes, verifies, and standardizes human emotions based on the information, and processes the information according to the usage situation to provide emotional customized products and services.

현재 연구되고 있는 여러 관련 분야들 중 LED 감성조명은 LED 조명이 주는 에너지 절감 효과를 극대화하고, 더 나아가 인간의 감성과 반응하는 효과를 제공할 수 있다. 이러한 추세를 반영하여 이미 외국 선진 업체들은 친환경적인 LED를 개발하고 있으며, 우리나라 또한 시장의 변화에 빠르게 대응하고 있다.Among the various related fields currently being studied, LED emotional lighting can maximize the energy saving effect of LED lighting, and furthermore, it can provide the effect of reacting with human emotion. Reflecting this trend, foreign advanced companies are developing eco-friendly LEDs, and Korea is also responding quickly to changes in the market.

국내의 조명 제어기술은 조명을 중앙 통제하는 시스템 기술, 센서로부터 인체를 감지하여 제어하는 기술, On/Off 및 디밍 제어기술, 플리커 제어 기술 등이 진행되고 있으나, ICT 기반 조명 제어시스템 기술은 아직까지 미비한 수준이다.On the other hand, domestic lighting control technology has been going on system technology to centrally control lighting, technology to detect human body from sensor, on / off and dimming control technology, flicker control technology, It is insufficient.

국외에서는 와이파이(Wi-Fi)와 저전력 블루투스(Bluetooth)를 이용하여 가전이나 조명을 제어하는 IoT 기술을 개발 중이며, 구글 글래스와 시계, 옷 등 다양한 웨어러블 디바이스와 연동한 기술 개발을 추진 중이다.Overseas, we are developing IoT technology to control household appliances and lighting using Wi-Fi and low-power Bluetooth, and are working on technology development that works in conjunction with various wearable devices such as Google glass, watches and clothes.

주지한 바와 같이, 이전의 조명은 필요한 밝기, On/Off의 제어, 조광과 같은 행위들을 사용자가 스스로 결정하거나 시설되어 있는 조명설비의 초기 설정 값을 변경할 수 없어 이를 그대로 사용하는 수동 조명의 개념이었다. 이에 반해 ICT 기반 스마트 조명은 능동 조명의 개념이다. 조명이 필요한 공간에 대한 사용자의 움직임과 환경특성 등을 감지하고, 상황 및 이벤트에 적합한 조명을 자동으로 연출하여 조명 고유의 기능뿐만 아니라 다양한 조명환경 및 기능을 조명장치 스스로 창출해 낼 수 있는 신개념의 조명시스템이다.As noted, previous lighting was the concept of manual lighting in which the user himself could decide on behaviors such as required brightness, on / off control, dimming, or could not change the default settings of the lighting fixtures that were installed . On the other hand, smart lighting based on ICT is the concept of active lighting. It detects the user's movement and environmental characteristics in the space requiring lighting, and automatically creates the lighting suitable for the situation and the event, so as to create various lighting environments and functions in addition to the functions unique to the lighting. Lighting system.

스마트 조명 시스템의 개발이 본격적으로 이루어진 시기는 LED라는 새로운 광원이 일반 조명으로 적용되면서이다. LED는 구동전류를 감소시켜 최대광도의 1% 이내 범위까지도 조광이 가능하고, On/Off 동작에 따른 에너지 소모 및 광원수명의 단축이 발생하지 않기 때문에, 형광램프, 방전램프 등 조명에 사용되던 기존의 광원에 비해 제어의 측면에서 유리하며, 점등·소등 속도가 매우 빠르다. 또한, 광원의 크기가 매우 작기 때문에 조명기구에 대한 디자인적 자유도가 높고, 가스와 필라멘트 등을 사용하지 않으므로 환경오염이 적은 장점도 가지고 있다.The development of the smart lighting system was made in earnest when a new light source such as LED was applied as general illumination. LEDs can reduce dimming within 1% of maximum luminous intensity by LED, reduce energy consumption and shorten life of light source due to On / Off operation, The light source is advantageous in terms of control, and the lighting / light-off speed is very fast. In addition, since the size of the light source is very small, the degree of design freedom for the lighting apparatus is high, and there is no environmental pollution since gas and filament are not used.

IT 융합 스마트 조명에 대한 종래 기술이 하기의 <비 특허문헌 1> 내지 < 비 특허문헌 2> 에 개시되어 있다.Non-Patent Documents 1 to Non-Patent Documents 2 disclose the following prior arts for IT convergence smart illumination.

<비 특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 환경, 인간의 행동, 감성, 생리, 건축 등의 각종 요소와 조명의 관계에 대한 지식을 바탕으로 LED, IT, 광학, 디자인, 센서, IC 등 다양한 기술을 접목함으로써 감성을 반영하고, 생활의 편리함을 추구하며, TPO(Time, Place, Occasion)를 반영한 에너지 절감이 가능하도록 구성한 조명시스템을 제공한다.The prior art disclosed in Non-Patent Document 1 is based on knowledge of various factors such as environment, human behavior, sensibility, physiology, architecture, and illumination, and various technologies such as LED, IT, optical, To provide a lighting system that reflects emotions, pursues the convenience of living, and enables energy saving based on TPO (Time, Place, Occasion).

또한, <비 특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 형광등, LED 디밍 조명, 시스템 조명 등과 같은 조명, 미관과 안전성을 제공하는 조명기구, 조명제어 서버, 센서와 유무선통신을 연결하는 조명 인터페이스, 조명 제어 단말 등으로 구성되어, 조명전기의 에너지 절감과 동시에 생활 편의를 만족하는 ICT 기반 자동제어 조명시스템을 제공한다.In addition, the prior art disclosed in Non-Patent Document 2 includes lighting such as fluorescent lamps, LED dimming lights, system lights and the like, lighting apparatuses providing beauty and safety, lighting control servers, lighting interfaces connecting sensors and wired / Terminal and the like, and provides an ICT-based automatic control lighting system that satisfies living convenience at the same time as energy saving of illumination electricity.

(비 특허문헌 1) 김훈, 이민욱, IT융합 스마트조명 기술, 한국통신학회지, Vol. 28, No.5 Pages 10-14, 2011.(Non-Patent Document 1) Kim Hoon, Lee Min Wook, IT convergence smart lighting technology, Journal of the Korean Institute of Communication Sciences, Vol. 28, No. 5 Pages 10-14, 2011. (비 특허문헌 2) 정보통신산업진흥원, M2M기술 기반의 스마트 감성조명 개발 방향, 2012.(Non-Patent Document 2) Information and Communication Industry Promotion Agency, Development Direction of Smart Emotion Lighting Based on M2M Technology, 2012.

그러나 상기와 같은 종래기술은 학습을 위해서 많은 양의 생체 데이터를 수집하여 감성인식에 필요한 파라미터를 훈련해야 한다. 따라서, 수집된 학습 데이터의 신뢰도가 이후 인식 시스템의 성능을 크게 좌우하는 단점이 있다.However, in the conventional art as described above, a large amount of biometric data must be collected for training and parameters necessary for emotional recognition must be trained. Therefore, the reliability of the collected learning data greatly deteriorates the performance of the recognition system.

또한, 종래의 감성인식 시스템은 과장되고 연출된 감정이 표현된 학습데이터를 사용하기 때문에, 사용자의 감성을 최적으로 반영한 기술이라고 볼 수 없다. 이는 감성이 포함된 학습 데이터를 인공적으로 취득하는 것이 용이하기 때문으로서, 실제 상황에서 감성인식 시스템의 성능이 저하되는 주요 요인 중 하나가 된다. In addition, since the conventional emotional recognition system uses learning data expressed with exaggerated and directed emotions, it can not be regarded as a technique that best reflects emotions of a user. This is because it is easy to artificially acquire the learning data including emotion, and is one of the main factors that deteriorates the performance of the emotion recognition system in actual situations.

또한, 종래의 감성인식 시스템은 목표로 하는 모든 생체정보를 획득하지 못하는 경우에는 감성지수를 산출하는 데 정확성이 결여되어 사용자에게 최적화된 조명을 자동으로 제공해주는 것이 불가능한 단점이 있다.In addition, when the conventional emotional recognition system can not acquire all the desired biometric information, the emotion index lacks accuracy in calculating the emotional index, and thus it is impossible to automatically provide optimized illumination to the user.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 생체정보(뇌파, 심전도, 맥박, 기타)와 환경정보(온도, 조도, 습도, 기타)를 기반으로 사용자의 감성 상태를 분석하고, 이를 기반으로 조명(특히, LED 조명)의 밝기와 색을 자동으로 조절하여 사용자에게 최적화된 조명을 자동으로 제공할 수 있도록 한 생체리듬 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve all the problems occurring in the prior art as described above, and it is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting a user's environment based on biometric information (brain waves, electrocardiogram, pulse, Based on the analyzed emotional state, it automatically adjusts the brightness and color of lighting (especially LED lighting) to automatically provide optimized lighting to the user. And the like.

본 발명의 다른 목적은 단일 생체신호만을 이용한 감성인지를 지양하고 여러 생체신호를 복합적으로 활용하거나 추가로 음성 및 표정 등의 감성 측정 지표를 활용하여 정확하게 감성을 판단할 수 있도록 한 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치를 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide a bio-signal and environment change detection system which avoids emotional recognition using only a single bio-signal and utilizes a plurality of bio-signals in combination or additionally uses emotion measurement indexes such as voice and facial expressions, Friendly smart lighting control apparatus according to the present invention.

본 발명의 또 다른 목적은 LED 조명의 색과 조도가 인간의 감성과 상태에 영향을 미친다는 기존의 연구 결과를 바탕으로 스마트 빌딩에서의 감성조명 제어 미들웨어 시스템을 제공하여 사용자의 감성에 맞춰 자동으로 조명의 밝기와 색을 조절하도록 한 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide an emotional lighting control middleware system in a smart building based on existing research results that the color and illuminance of the LED illumination affects the emotion and the state of the human being, And to provide an environmentally friendly smart lighting control device according to a change in environment and a living body signal in which brightness and color of illumination are adjusted.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치는 사용자의 생체정보 및 환경정보를 획득하는 생체 및 환경정보 획득수단; 상기 생체 및 환경정보 획득수단에서 수집한 생체정보 및 환경정보를 기초로 사용자의 생체리듬에 대응하는 감성 지수를 산출하고, 산출한 감성지수에 따라 LED 조명 제어를 위한 프로파일을 생성하여 조명 제어데이터를 출력하는 지능형 조명관리 미들웨어; 상기 지능형 조명관리 미들웨어에서 출력되는 조명 제어데이터를 기초로 LED조명의 밝기 및 색상을 제어하는 마스터 조명 컨트롤러; 상기 마스터 조명 컨트롤러로부터 통신으로 전송되는 조명 제어 데이터에 따라 조명의 색상 및 밝기를 조절하는 슬레이브 조명 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided an environmentally friendly smart lighting control apparatus according to the present invention, comprising: living body and environment information acquisition means for acquiring biometric information and environment information of a user; A biometric information obtaining unit for obtaining a biometric information corresponding to the user's biorhythm based on the biometric information and the environment information acquired by the biometric information acquiring unit and generating a profile for LED illumination control according to the calculated emotion index, Output intelligent lighting management middleware; A master lighting controller for controlling the brightness and color of the LED lighting based on the lighting control data output from the intelligent lighting management middleware; And a slave lighting controller that adjusts the color and brightness of the lighting according to the lighting control data transmitted from the master lighting controller through communication.

상기에서 생체 및 환경정보 획득수단은 생체 정보를 획득하는 생체정보 센서와 환경정보를 획득하는 환경센서를 포함하는 정보 획득부를 포함하고, 정보 획득부는 통신을 통해 획득한 정보를 상기 지능형 조명관리 미들웨어에 직접 전송하는 것을 특징으로 한다.The information acquiring unit may acquire information acquired through communication with the intelligent lighting management middleware. The intelligent lighting management middleware may include a living body information acquiring unit that acquires living body information and an environment sensor that acquires environment information, And direct transmission is performed.

상기에서 생체 및 환경정보 획득수단은 상기 정보 획득부와 연동하여 생체정보 및 환경정보를 획득하고, 획득한 생체정보 및 환경정보를 상기 지능형 조명관리 미들웨어에 전송하는 정보수집 단말기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The biological and environmental information acquisition means includes an information collection terminal for acquiring biological information and environment information in cooperation with the information acquisition unit and transmitting the acquired biological information and environmental information to the intelligent lighting management middleware do.

상기에서 정보수집 단말기는 LED조명의 밝기 및 색상을 자동으로 제어한 후, 사용자로부터 입력된 평가정보를 상기 지능형 조명관리 미들웨어에 전송해주는 것을 특징으로 한다.The information collecting terminal automatically controls the brightness and color of the LED lighting and then transmits the evaluation information inputted by the user to the intelligent lighting management middleware.

상기에서 정보수집 단말기는 조명 제어 애플리케이션을 통해 감성지수 및 생체 정보 및 환경정보를 열람하고, 사용자의 키 입력장치를 통한 조작에 따라 LED 조명의 색상과 밝기를 직접 조절하고, LED 조명의 색상과 밝기 조절 데이터를 상기 지능형 조명관리 미들웨어에 전송하는 것을 특징으로 한다.The information collecting terminal reads the emotion index, the biometric information, and the environment information through the illumination control application. The information collecting terminal directly controls the color and brightness of the LED light according to the operation through the key input device of the user, And transmits the adjustment data to the intelligent lighting management middleware.

상기에서 지능형 조명관리 미들웨어는 생체정보 및 환경정보를 기초로 LED 조명 감성 제어를 위한 감성 지수를 산출하되, 생체정보와 환경정보가 모두 획득되지 못하는 경우에는 생체정보와 환경정보를 상호 호환하여 감성지수를 정확하게 산출하는 감성지수 산출부를 포함한다.The intelligent lighting management middleware calculates the emotion index for controlling the LED lighting emotion based on the biometric information and the environment information. When the biometric information and the environment information are not both obtained, the intelligent lighting management middleware compares the biometric information and the environment information, And a sensitivity index calculating unit for accurately calculating the sensitivity index.

상기에서 감성지수 산출부는 뇌파와 심전도를 제1 생체정보로 설정하고, 맥박을 제2 생체정보로 설정하며, 온도/습도/조도를 환경정보로 설정하고, 각각의 정보에 계수를 부여하여 정규화하고, 정규화된 데이터를 감성지수 산출 함수에 대입하여 감성지수를 산출하는 것을 특징으로 한다.The emotion index calculating unit sets the EEG and electrocardiogram as the first biometric information, sets the pulse as the second biometric information, sets the temperature / humidity / illuminance as the environment information, assigns coefficients to the respective information, and normalizes , And the emotion index is calculated by substituting the normalized data into the emotion index calculating function.

상기에서 감성지수 산출은 제2 생체정보와 환경정보만 존재하면, 수집된 제2 생체정보의 데이터와 정규화된 계수를 계산하여 감성지수 산출 함수에 제1 생체 정보 대신에 2개의 환경정보와 제2 생체정보만을 적용하여 감성지수를 산출하고, 제1 생체정보와 환경정보만 존재하면, 수집된 제2 생체정보의 데이터에서 심전도(ECG)와 뇌파(EEG)의 비율로 각각 60%와 40%로 설정하고, 제2 생체정보 데이터와 정규화된 계수를 계산하여 감성지수 산출 함수에 제1 생체 정보 대신에 2개의 환경정보와 제2 생체정보만을 적용하여 감성지수를 산출하고, 환경정보만 존재하면 수집된 환경 데이터를 제1 생체정보와 제2 생체 정보 대신에 감성지수 산출 함수에 3개의 환경 정보를 각각 대입하여 감성지수를 산출하고, 상기 제1 및 제2 생체정보와 환경정보가 모두 존재하면 제1 및 제2 생체정보 데이터와 정규화된 계수를 계산하고, 감성지수 산출 함수에 제1 생체정보와 제2 생체정보 및 환경정보를 각각 대입하여 감성지수를 산출하는 것을 특징으로 한다.If only the second biometric information and the environment information are present, the emotional index calculating unit may calculate the second biometric information and the normalized coefficients of the collected biometric information, If only the first biometric information and the second environment information exist, the second biometric information data are 60% and 40% in the ratio of ECG and EEG, respectively. The second biometric information data and the normalized coefficient are calculated, and the emotion index is calculated by applying only the two pieces of environment information and the second biometric information to the emotion index calculating function instead of the first biometric information, The first biometric information and the second biometric information are substituted into the first and second biometric information, respectively, to calculate a sensitivity index. If both the first and second biometric information and the environment information are present, 1, the second biometric information data and the normalized coefficient, and substituting the first biometric information, the second biometric information, and the environment information into the sensitivity index calculating function to calculate the emotion index.

상기에서 마스터 조명 컨트롤러는 +5V 어댑터(ADAPTER) 혹은 슬레이브 조명 컨트롤러에서 공급되는 전원을 입력받아 장치 내부의 디바이스 동작에 필요한 정전압을 공급하는 정전압기; 스마트폰 애플리케이션으로부터 블루투스를 통해 전송된 조명 제어 데이터 또는 PC 또는 서버의 전용 프로그래밍 U.I로부터 WI-FI를 통해 전송된 조명 제어데이터를 입력받는 조명 제어데이터 입력부; 장치를 매뉴얼로 운용시 각 LED 색상의 양 및 밝기의 설정 값을 표시하는 표시부; 장치를 매뉴얼로 운용시 각 LED 색상의 양 및 밝기를 선택하기 위한 조작부; 상기 입력부를 통해 입력된 조명 제어 데이터 또는 상기 조작부를 통해 설정된 LED 색상의 양 및 밝기의 설정 값에 따라 LED 램프의 COLOR 및 조도를 제어하는 조명 제어신호를 출력하는 메인 컨트롤 유닛; 상기 메인 컨트롤 유닛에서 전송된 조명 제어신호를 통신을 통해 슬레이브 조명 컨트롤러에 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.In the above, the master lighting controller is a constant voltage generator which receives a power supplied from a + 5V adapter or a slave lighting controller and supplies a constant voltage necessary for device operation inside the device; An illumination control data input unit for receiving illumination control data transmitted via Bluetooth from a smartphone application or illumination control data transmitted through a WI-FI from a dedicated programming U.I of a PC or a server; A display unit for displaying a set value of the amount and brightness of each LED color when operating the apparatus manually; An operating unit for selecting the amount and brightness of each LED color when operating the device manually; A main control unit for outputting a lighting control signal for controlling the COLOR and illuminance of the LED lamp according to the lighting control data input through the input unit or the setting value of the amount and brightness of the LED color set through the operation unit; And a communication unit for transmitting the lighting control signal transmitted from the main control unit to the slave lighting controller through communication.

상기에서 슬레이브 조명 컨트롤러는 입력받은 상용 전원에 과전압 및 과전류가 흐를 경우 단선 되어 장치를 보호하는 퓨즈; 바리스터를 사용하여 낙뢰 혹은 입력에 순간적인 PEAK 전압이 인가될 경우 회로를 보호하는 입력 서지 보호기; L(LINE FILTER)과 C(CAPACITOR)를 사용하여 회로 동작시 발생하는 전자기(CONDUCTION, 전도성) 노이즈와 고주파(RADIATION, 방사성) 노이즈가 외부로 방출되는 것을 억제하는 전자파 필터(EMI FILTER); 최초 전원 투입시에 순간적으로 발생하는 PEAK 전류를 제한하는 돌입전류 보호기; 입력 전원을 정류하는 제1정류기; 전압과 전류 사이에 발생하는 위상의 차이를 동일하게 맞추어 입력 손실을 방지하는 역률 보상기(POWER FACTOR CORRECTION); 원하는 출력 전압을 얻기 위해 입력 전원을 스위칭하는 주 스위칭부(MAIN SWITCHING); 상기 주 스위칭부의 스위칭에 따라 1차측 입력 전원을 2차 측으로 유기하는 트랜스포머; 상기 트랜스포머의 출력 전압을 정류하는 제2정류기; 상기 제2정류기에서 정류한 DC 전압의 RIPPLE 성분을 제거하여 양질의 DC 전압을 생성하는 노이즈 필터; 상기 제2정류기의 출력 전압을 소정 레벨의 정전압으로 만들어 상기 마스터 조명 컨트롤러에 공급하는 정전압기; 상기 노이즈 필터를 통해 출력되는 출력 전압을 감시하는 전압 검출기; 상기 트랜스포머의 1차와 2차를 분리시키는 절연기; 조명 역할을 하는 LED 램프; 상기 마스터 조명 컨트롤러에서 통신으로 전송된 조명 제어데이터를 수신하는 통신부; 상기 통신부에서 수신한 조명 제어 데이터에 따라 상기 LED 램프의 DRIVE 전압 제어를 하여 LED 조명의 컬러와 조도를 조절하는 메인 제어 유닛; 상기 메인 제어 유닛에서 발생하는 드라이브 전압 제어를 기초로 상기 LED 램프의 조명을 구동하는 LED 구동기를 포함하는 것을 특징으로 한다.The slave lighting controller may include a fuse that is disconnected when an overvoltage or an overcurrent flows to the input commercial power supply to protect the device. An input surge protector that protects the circuit when a momentary PEAK voltage is applied to the lightning or input using a varistor; (EMI FILTER) which suppresses the emission of electromagnetic (COD) noise and RFIATION noise generated in circuit operation by using L (Line Filter) and C (CAPACITOR); An inrush current protector which limits the instantaneous PEAK current at the time of initial power-on; A first rectifier for rectifying input power; POWER FACTOR CORRECTION to prevent input loss by matching the phase difference generated between voltage and current equally; A main switching unit (MAIN SWITCHING) for switching an input power source to obtain a desired output voltage; A transformer for inducing the primary side input power to the secondary side according to the switching of the main switching unit; A second rectifier for rectifying an output voltage of the transformer; A noise filter for removing the RIPPLE component of the DC voltage rectified by the second rectifier to generate a high-quality DC voltage; A constant voltage generator for converting an output voltage of the second rectifier into a constant voltage of a predetermined level to supply the constant voltage to the master lighting controller; A voltage detector for monitoring an output voltage output through the noise filter; An isolator for separating the primary and secondary of the transformer; An LED lamp serving as a lighting; A communication unit for receiving illumination control data transmitted by communication from the master lighting controller; A main control unit for controlling the drive voltage of the LED lamp according to the illumination control data received from the communication unit to adjust the color and intensity of the LED illumination; And an LED driver for driving the LED lamp based on a drive voltage control generated in the main control unit.

본 발명에 따르면 생체정보(뇌파, 심전도, 맥박, 기타)와 환경정보(온도, 조도, 습도, 기타)를 기반으로 사용자의 감성 상태를 정확하게 분석하고, 이를 기반으로 조명(특히, LED 조명)의 밝기와 색을 자동으로 조절할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, an emotion state of a user is accurately analyzed based on biometric information (brain wave, electrocardiogram, pulse, etc.) and environmental information (temperature, illumination, humidity, It has the advantage of automatically adjusting brightness and color.

또한, 본 발명에 따르면 단일 생체신호만을 이용한 감성인지를 지양하고 여러 생체신호를 복합적으로 활용하거나 추가로 음성 및 표정 등의 감성 측정 지표를 활용하여 정확하게 감성을 판단할 수 있는 장점도 있다.According to the present invention, there is also an advantage that it is possible to precisely judge emotion by utilizing a plurality of bio-signals in combination, or further using emotion measurement indexes such as voice and facial expressions, avoiding emotion recognition using only a single bio-signal.

또한, 본 발명에 따르면 LED 조명의 색과 조도가 인간의 감성과 상태에 영향을 미친다는 기존의 연구 결과를 바탕으로 스마트 빌딩에서의 감성조명 제어 미들웨어 시스템을 이용하여 사용자의 감성에 맞춰 자동으로 조명의 밝기와 색을 조절할 수 있는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, based on the existing research result that the color and the illuminance of the LED illumination affect the emotion and the state of the human being, the emotion lighting control middleware system in the smart building is used to automatically The brightness and the color of the image can be adjusted.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치의 전체 구성도,
도 2는 도 1의 마스터 조명 컨트롤러의 실시 예 블록 구성도,
도 3은 도 1의 슬레이브 조명 컨트롤러의 실시 예 블록 구성도,
도 4는 SHT11 센서의 데이터 형태도,
도 5는 STH11 센서의 명령어 코드 예시도,
도 6은 EEG 데이터 송수신 프로세스도,
도 7은 ECG 데이터 송수신 프로세스,
도 8은 센서데이터 수신과 이벤트의 정의 예시도,
도 9는 생체리듬 지수에 따른 대응 감성 컬러표,
도 10은 뇌파의 파형별 주파수 대역과 상태표,
도 11은 맥박에 대한 감성지수 적용표,
도 12는 불쾌지수와 사용자 상태 관계도,
도 13은 감성지수의 정규화 및 최적화 과정 예시도,
도 14는 환경정보를 이용한 대응색상표,
도 15는 색채별 감성의 척도,
도 16은 색채감성 척도에 대비한 감성언어 예시도,
도 17은 감성 정의를 위한 감성 평가 언어 예시도,
도 18은 감성에 대비되는 색 온도,
도 19는 CIE 1931색도 좌표계,
도 20은 감성지수에 따른 RGB 값 예시도,
도 21은 색 온도에 해당하는 RGB 값,
도 22는 감성 조명 제어관리 미들웨어 구조도,
도 23은 앱의 설계 화면으로서, 개인정보 관리 및 룸 설정 화면 예시도,
도 24는 서비스 제어 및 관리를 위한 앱의 메인 화면 예시도,
도 25a 및 도 25b는 앱의 설계 화면으로서, 센서 정보 열람 예시도,
도 26a 및 도 26b는 앱 설계 화면으로서, 조명 컨트롤 예시도.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is an overall configuration diagram of an environmentally friendly smart lighting control apparatus according to a bio-signal and environment change according to a preferred embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram of an embodiment of the master lighting controller of FIG. 1;
Fig. 3 is a block diagram of an embodiment of the slave lighting controller of Fig.
4 is a data format of the SHT11 sensor,
Fig. 5 is an example of a command code of the STH11 sensor, Fig.
Fig. 6 is a process diagram of an EEG data transmission /
7 is a flowchart illustrating an ECG data transmission / reception process,
FIG. 8 is an exemplary view of sensor data reception and definition of events,
FIG. 9 is a graph showing the corresponding emotional color table according to the biorhythm index,
10 shows frequency bands and status tables of waveforms of brain waves,
11 is a table of emotional index applied to a pulse,
12 is a graph showing the relationship between the discomfort index and the user state relationship,
13 is a diagram illustrating an exemplary process of normalizing and optimizing the emotion index,
14 is a diagram showing a corresponding color table using environmental information,
FIG. 15 is a graph showing a scale of emotion per color,
FIG. 16 is a diagram showing an emotional language example against a color emotion scale,
FIG. 17 is a diagram illustrating an emotional evaluation language for defining emotions,
FIG. 18 is a graph showing the relationship between the color temperature,
19 shows the CIE 1931 chromaticity coordinate system,
20 is an exemplary illustration of RGB values according to emotion index,
FIG. 21 is a graph showing RGB values corresponding to the color temperature,
22 is a schematic diagram of the emotion lighting control management middleware,
23 is an example of a design screen of an application, showing an example of personal information management and a room setting screen,
FIG. 24 is an exemplary main screen of an application for service control and management,
25A and 25B are application screens of an app, an example of browsing sensor information,
Figs. 26A and 26B show an example of a lighting control as an application design screen. Fig.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an environmentally friendly smart lighting control apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치의 전체 구성도이다.1 is an overall configuration diagram of an environmentally friendly smart lighting control apparatus according to a bio-signal and environment change according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치는 생체 및 환경정보 획득수단(10), 지능형 조명관리 미들웨어(300), 마스터 조명 컨트롤러(400) 및 슬레이브 조명 컨트롤러(500)를 포함한다.The environmentally friendly smart lighting control apparatus according to the present invention includes the living body and environment information acquiring means 10, the intelligent lighting management middleware 300, the master lighting controller 400 and the slave lighting controller 500 do.

상기 생체 및 환경정보 획득수단(10)은 사용자의 생체정보 및 환경정보를 획득하는 역할을 한다. 이러한 생체 및 환경정보 획득수단(10)은 사용자의 뇌파(EEG), 심전도(ECG), 맥박, 근전도, 피부전도도, 피부 온도를 생체 정보로 획득하고, 온도, 습도 및 조도를 환경 정보로 획득하는 것이 바람직하다.The living body and environment information acquisition means 10 acquires biometric information and environment information of the user. The biological and environmental information acquiring means 10 acquires the EEG, ECG, pulse, EMG, skin conductivity, and skin temperature of a user as biometric information and obtains temperature, humidity, and illuminance as environmental information .

이러한 생체 및 환경정보 획득수단(10)은 생체 정보를 획득하는 생체정보 센서와 환경정보를 획득하는 환경센서를 포함하는 정보 획득부(100)를 포함하고, 상기 정보 획득부(100)는 통신을 통해 획득한 정보를 상기 지능형 조명관리 미들웨어에 직접 전송하는 것이 바람직하다.The biological and environmental information acquiring unit 10 includes an information acquiring unit 100 including a biological information sensor for acquiring biological information and an environmental sensor for acquiring environmental information, To the intelligent lighting management middleware.

또한, 상기 생체 및 환경정보 획득수단(10)은 상기 정보 획득부(100)와 연동하여 생체정보 및 환경정보를 획득하고, 획득한 생체정보 및 환경정보를 상기 지능형 조명관리 미들웨어(300)에 전송하는 정보수집 단말기(200)를 포함한다.In addition, the living body and environment information acquiring unit 10 acquires biometric information and environment information in cooperation with the information acquiring unit 100, and transmits the acquired biometric information and environment information to the intelligent lighting management middleware 300 And an information collecting terminal 200 for collecting information.

이러한 정보수집 단말기(200)는 LED조명의 밝기 및 색상을 자동으로 제어한 후, 사용자로부터 입력된 평가정보를 상기 지능형 조명관리 미들웨어(300)에 전송해주는 것이 바람직하다.It is preferable that the information collecting terminal 200 automatically control the brightness and color of the LED lighting and then transmit the evaluation information inputted by the user to the intelligent lighting management middleware 300.

또한, 상기 정보수집 단말기(200)는 조명 제어 애플리케이션을 통해 감성지수 및 생체 정보 및 환경정보를 열람하고, 사용자의 키 입력장치를 통한 조작에 따라 LED 조명의 색상과 밝기를 직접 조절하고, LED 조명의 색상과 밝기 조절 데이터를 상기 지능형 조명관리 미들웨어(300)에 전송한다.In addition, the information collecting terminal 200 reads the emotion index, biometric information, and environment information through the illumination control application, directly adjusts the color and brightness of the LED light according to the operation of the user through the key input device, Brightness control data to the intelligent lighting management middleware 300.

여기서 정보수집 단말기(200)는 리모컨과 같은 역할을 할 수 있으며, 생체 및 환경 정보 수집을 위한 애플리케이션을 이용하여 생체 및 환경 정보를 수집하는 스마트폰을 이용할 수 있다.Here, the information collecting terminal 200 may serve as a remote controller, and a smart phone that collects living body and environment information by using an application for collecting living body and environment information can be used.

상기 지능형 조명관리 미들웨어(300)는 상기 생체 및 환경정보 획득수단(10)으로부터 수집한 생체정보 및 환경정보를 기초로 사용자의 생체리듬에 대응하는 감성 지수를 산출하고, 산출한 감성지수에 따라 LED 조명 제어를 위한 프로파일을 생성하여 조명 제어데이터를 출력하는 역할을 한다. 이러한 지능형 조명관리 미들웨어는 서버라고 할 수 있다.The intelligent lighting management middleware 300 calculates an emotion index corresponding to a user's biorhythm based on the biometric information and environment information collected from the biometric and environmental information acquiring means 10, Generates a profile for lighting control, and outputs lighting control data. This intelligent lighting management middleware is called a server.

예컨대, 지능형 조명관리 미들웨어(300)는 생체 및 환경 데이터 지수를 산출 및 융합하고, 퍼스널 생체데이터 패턴과 이동경로에 따른 환경 패턴을 분석하고, 각각 분석한 결과 정보를 기초로 개인 취향을 분석하여 LED 조명 제어를 위한 프로파일을 생성하여 조명을 제어하는 역할을 한다.For example, the intelligent lighting management middleware 300 may calculate and combine biometric and environmental data indexes, analyze personal biometric data patterns and environmental patterns according to migration paths, analyze personal preferences based on the analyzed results, And controls the illumination by generating a profile for lighting control.

이러한 지능형 조명관리 미들웨어(300)는 생체정보 및 환경정보를 기초로 LED 조명 감성 제어를 위한 감성 지수를 산출하되, 생체정보와 환경정보가 모두 획득되지 못하는 경우에는 생체정보와 환경정보를 상호 호환하여 감성지수를 정확하게 산출하는 감성지수 산출부(320)를 포함한다.The intelligent lighting management middleware 300 calculates the emotion index for controlling the LED lighting emotion based on the biometric information and the environment information. If the biometric information and the environment information can not be obtained, the biometric information and the environment information are mutually compatible And a sensitivity index calculating unit 320 for accurately calculating the sensitivity index.

상기 감성지수 산출부(320)는 생체 정보 및 환경 정보를 기초로 생체/환경 데이터에 대한 불쾌지수 및 감성지수를 산출하고 이를 융합하는 지수 산출 및 융합모듈, 상기 생체 정보를 기초로 퍼스널 생체데이터 패턴을 분석하는 생체데이터 패턴 분석모듈, 상기 환경 정보를 기초로 이동경로에 따라 환경 패턴을 분석하는 환경패턴 분석모듈을 포함할 수 있다.The emotional index calculating unit 320 calculates an unpleasantness index and an emotional index for living body / environment data based on the living body information and the environment information, and calculates and fuses the index. And an environmental pattern analysis module for analyzing environmental patterns according to the movement path based on the environmental information.

상기 감성지수 산출부(320)는 뇌파와 심전도를 제1 생체정보로 설정하고, 맥박을 제2 생체정보로 설정하며, 온도/습도/조도를 환경정보로 설정하고, 각각의 정보에 계수를 부여하여 정규화하고, 정규화된 데이터를 감성지수 산출 함수에 대입하여 감성지수를 산출하는 것이 바람직하다.The emotion index calculating unit 320 sets the brain waves and the electrocardiogram as the first biometric information, sets the pulse as the second biometric information, sets the temperature / humidity / illuminance as the environment information, It is preferable to calculate the emotion index by substituting the normalized data into the emotion index calculating function.

상기 감성지수 산출은 제2 생체정보와 환경정보만 존재하면, 수집된 제2 생체정보의 데이터와 정규화된 계수를 계산하여 감성지수 산출 함수에 제1 생체 정보 대신에 2개의 환경정보와 제2 생체정보만을 적용하여 감성지수를 산출하고, 제1 생체정보와 환경정보만 존재하면, 수집된 제2 생체정보의 데이터에서 심전도(ECG)와 뇌파(EEG)의 비율로 각각 60%와 40%로 설정하고, 제2 생체정보 데이터와 정규화된 계수를 계산하여 감성지수 산출 함수에 제1 생체 정보 대신에 2개의 환경정보와 제2 생체정보만을 적용하여 감성지수를 산출하고, 환경정보만 존재하면 수집된 환경 데이터를 제1 생체정보와 제2 생체 정보 대신에 감성지수 산출 함수에 3개의 환경 정보를 각각 대입하여 감성지수를 산출하고, 상기 제1 및 제2 생체정보와 환경정보가 모두 존재하면 제1 및 제2 생체정보 데이터와 정규화된 계수를 계산하고, 감성지수 산출 함수에 제1 생체정보와 제2 생체정보 및 환경정보를 각각 대입하여 감성지수를 산출하는 것이 바람직하다.If only the second biometric information and the environment information are present, the emotional index calculating unit may calculate the sensed index calculating function by calculating data of the collected second biometric information and a normalized coefficient, (ECG) and EEG (EEG) are set to 60% and 40%, respectively, in the data of the collected second biometric information if only the first biometric information and the environment information exist. The second biometric information data and the normalized coefficient are calculated, and the emotion index is calculated by applying only the second environmental information and the second biometric information to the emotion index calculating function instead of the first biometric information, The emotional index is calculated by substituting environmental data for the first biometric information and the second biometric information in the emotional index calculating function, respectively, and if the first and second biometric information and the environment information are both present, And It is preferable to calculate the emotion index by calculating the second biometric information data and the normalized coefficient, substituting the first biometric information, the second biometric information, and the environment information into the sensitivity index calculating function, respectively.

또한, 상기 지능형 조명관리 미들웨어(300)는 상기 생체 및 환경정보 획득수단(10)으로부터 전송된 생체 정보 및 환경 정보를 데이터베이스화하는 퍼스널 데이터베이스(310), 상기 감성지수 산출부(320)에서 산출한 감성지수 및 분석 결과를 기초로 개인 취향을 분석하고, 분석한 개인 취향에 따라 프로파일을 생성한 후, 조명 제어 데이터를 생성하여 출력하는 개인 취향 분석 및 프로파일 생성부(330)를 포함한다.The intelligent lighting management middleware 300 includes a personal database 310 for converting biometric information and environment information transmitted from the biometric and environmental information acquiring means 10 into a database, A personal taste analyzing and profile generating unit 330 for analyzing personal taste based on the emotion index and analysis result, generating a profile according to the personal taste analyzed, and generating and outputting illumination control data.

상기 마스터 조명 컨트롤러(400)는 상기 지능형 조명관리 미들웨어(300)에서 출력되는 조명 제어데이터를 기초로 LED조명의 밝기 및 색상을 제어하는 역할을 한다.The master lighting controller 400 controls the brightness and color of the LED lighting based on the lighting control data output from the intelligent lighting management middleware 300.

이러한 마스터 조명 컨트롤러(400)는 도 2에 도시한 바와 같이, +5V 어댑터(ADAPTER) 혹은 슬레이브 조명 컨트롤러(500)에서 전송된 POWER를 입력받아 장치 내부의 모든 모듈의 동작에 필요한 정전압을 공급하는 정전압기(401), 스마트폰 애플리케이션으로부터 블루투스를 통해 전송된 조명 제어데이터 또는 PC 또는 서버의 전용 프로그래밍 U.I로부터 WI-FI를 통해 전송된 조명 제어데이터를 입력받는 조명 제어데이터 입력부(402), 장치를 매뉴얼로 운용시 각 LED 색상의 양 및 밝기의 설정 값을 표시하는 표시부(403), 장치를 매뉴얼로 운용시 각 LED 색상의 양 및 밝기를 선택하기 위한 조작부(404), 상기 입력부를 통해 입력된 조명 제어 데이터 또는 상기 조작부를 통해 설정된 LED 색상의 양 및 밝기의 설정 값에 따라 LED 램프의 COLOR 및 조도를 제어하는 조명 제어신호를 출력하는 메인 컨트롤 유닛(405), 상기 메인 컨트롤 유닛(405)에서 전송된 조명 제어신호를 RS-485 통신을 통해 슬레이브 조명 컨트롤러(500)에 전송하는 통신부(406)를 포함한다.2, the master lighting controller 400 receives the POWER transmitted from the + 5V adapter ADAPTER or the slave lighting controller 500, receives a constant voltage required for the operation of all the modules in the apparatus, An illumination control data input unit 402 for receiving illumination control data transmitted from a smartphone application via Bluetooth or illumination control data transmitted through a WI-FI from a dedicated programming UI of a PC or a server, A display unit 403 for displaying a set value of the amount and brightness of each LED color in operation, an operation unit 404 for selecting the amount and brightness of each LED color when the apparatus is operated by manual operation, And a lighting control signal for controlling the color and intensity of the LED lamp according to the control data or the setting value of the amount and brightness of the LED color set through the operation unit The main control unit 405 to power, and a communication unit 406 that transmits the illumination control signal transmitted from the main control unit 405 to the slave lighting controller 500 via the RS-485 communication.

상기 슬레이브 조명 컨트롤러(500)는 상기 마스터 조명 컨트롤러(400)로부터 통신으로 전송되는 조명 제어 데이터에 따라 LED 조명의 색상 및 밝기를 조절하는 역할을 한다.The slave lighting controller 500 controls the color and brightness of the LED lighting according to the lighting control data transmitted from the master lighting controller 400 through communication.

이러한 슬레이브 조명 컨트롤러(500)는 도 3에 도시한 바와 같이, 입력받은 상용 전원에 과전압 및 과전류가 흐를 경우 단선 되어 장치를 보호하는 퓨즈(501), 바리스터를 사용하여 낙뢰 혹은 입력에 순간적인 PEAK 전압이 인가될 경우 회로를 보호하는 입력 서지 보호기(502), L(LINE FILTER)과 C(CAPACITOR)를 사용하여 회로 동작시 발생하는 전자기(CONDUCTION, 전도성) 노이즈와 고주파(RADIATION, 방사성) 노이즈가 외부로 방출되는 것을 억제하는 전자파 필터(EMI FILTER)(503), 최초 전원 투입시에 순간적으로 발생하는 PEAK 전류를 제한하는 돌입전류 보호기(504), 입력 전원을 정류하는 제1정류기(505), 전압과 전류 사이에 발생하는 위상의 차이를 동일하게 맞추어 입력 손실을 방지하는 역률 보상기(POWER FACTOR CORRECTION)(506), 원하는 출력 전압을 얻기 위해 입력 전원을 스위칭하는 주 스위칭부(MAIN SWITCHING)(507), 상기 주 스위칭부(507)의 스위칭에 따라 1차측 입력 전원을 2차 측으로 유기하는 트랜스포머(508), 상기 트랜스포머(508)의 출력 전압을 정류하는 제2정류기(509), 상기 제2정류기(509)에서 정류한 DC 전압의 RIPPLE 성분을 제거하여 양질의 DC 전압을 생성하는 노이즈 필터(510), 상기 제2정류기(509)의 출력 전압을 소정 레벨의 정전압으로 만들어 상기 마스터 조명 컨트롤러(400)에 공급하는 정전압기(511), 상기 노이즈 필터(510)를 통해 출력되는 출력 전압을 감시하는 전압 검출기(512), 상기 트랜스포머(507)의 1차와 2차를 분리시키는 절연기(513), 조명 역할을 하는 LED 램프(517), 상기 마스터 조명 컨트롤러(400)에서 통신으로 전송된 조명 제어데이터를 수신하는 통신부(514), 상기 통신부(514)에서 수신한 조명 제어 데이터에 따라 상기 LED 램프(517)의 DRIVE 전압 제어를 하여 LED 조명의 컬러와 조도를 조절하는 메인 제어 유닛(515), 상기 메인 제어 유닛(515)에서 발생하는 드라이브 전압 제어를 기초로 상기 LED 램프(517)의 조명을 구동하는 LED 구동기(516)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the slave lighting controller 500 uses a fuse 501 and a varistor, which are disconnected when an overvoltage or an overcurrent flows through the input commercial power source to protect the device. The slave lighting controller 500 generates an instantaneous PEAK voltage The input surge protector 502 which protects the circuit when it is applied, and L (LINE FILTER) and C (CAPACITOR) are used to prevent the electromagnetic (COD) noise and the radio- An inrush current protector 504 for limiting the instantaneous PEAK current generated at the time of initial power-on, a first rectifier 505 for rectifying the input power, (POWER FACTOR CORRECTION) 506 for preventing the input loss by matching the phase difference generated between the two currents and the current, and switching the input power source to obtain a desired output voltage A transformer 508 for converting the primary side input power to a secondary side according to the switching of the main switching unit 507, a second switching unit 507 for rectifying the output voltage of the transformer 508, A noise filter 510 for removing the RIPPLE component of the DC voltage rectified by the second rectifier 509 to generate a DC voltage of good quality, a rectifier 509 for rectifying the output voltage of the second rectifier 509 to a predetermined level A constant voltage generator 511 for generating a constant voltage and supplying the constant voltage to the master lighting controller 400, a voltage detector 512 for monitoring an output voltage output through the noise filter 510, A communication unit 514 for receiving illumination control data transmitted by communication from the master lighting controller 400; a communication unit 514 for receiving the illumination control data from the communication unit 514; According to one illumination control data, the LED lamp 5 A main control unit 515 for controlling the driving voltage of the LED lamp 517 by controlling the driving voltage of the LED lamp 517 based on the drive voltage control generated by the main control unit 515, Lt; RTI ID = 0.0 &gt; 516 &lt; / RTI &gt;

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.The operation of the environmentally friendly smart lighting control apparatus according to the present invention will be described in detail as follows.

본 발명은 특정 공간에 주거하는 사용자의 감성에 기반하여 스마트 LED 조명을 자동으로 제어한다. 사용자의 생체리듬 및 환경변화를 자동으로 감지하여 사용자에게 최적화된 조명시스템을 제공하는 것이다. 라이프로그 분석에 의하여 동시에 100개 이상의 LED 조명을 컨트롤할 수 있는 기술로서, 생체 및 환경 정보에 기반하여 감성조명을 제공하는 IT 기술 융합 첨단 기술이며, 사용자의 편의와 삶의 질을 향상시킬 수 있는 효과적인 기술이다.The present invention automatically controls smart LED lighting based on the emotions of users residing in specific spaces. And automatically detects a user's biorhythm and environment change to provide a lighting system optimized for the user. It is a technology that can control more than 100 LED lights at the same time by the life log analysis. It is an IT technology fusion technology that provides emotional lighting based on living body and environmental information. It is a high technology that can improve user convenience and quality of life It is an effective technique.

이를 위해, 생체 및 환경정보 획득수단(10)의 정보 획득부(100)는 사용자의 생체정보 및 환경정보를 획득하여 지능형 조명관리 미들웨어(300)에 직접 전달하거나, 정보 수집기(200)에 전달한다.To this end, the information obtaining unit 100 of the living body and environment information obtaining means 10 obtains the biometric information and the environment information of the user and directly transmits the information to the intelligent lighting management middleware 300 or the information collecting device 200 .

여기서 생체정보는 뇌파와 심전도 및 맥박, 피부전도도, 피부 온도를 사용자의 감성을 분석하는 지표로 획득한다. 본 발명에서는 획득한 다양한 생체정보 중 뇌파와 심전도 및 맥박만을 이용하는 것을 실시 예로 설명하며, 뇌파와 심전도 및 맥박은 기존에 알려진 다양한 측정장치를 그대로 채택하여 측정하는 것이 바람직하다. 특히, "락싸"의 QEEG-8, QECG-3 제품을 이용할 수 있다.Here, the bio-information acquires the electroencephalogram, electrocardiogram, pulse, skin conductivity, and skin temperature as an index for analyzing the emotion of the user. In the present invention, only the EEG, electrocardiogram and pulse are used among the obtained various pieces of bio-information, and it is preferable that the EEG, electrocardiogram and pulse are measured by adopting various known measuring devices as they are. In particular, QEEG-8 and QECG-3 products of "Laxa" can be used.

아울러 QEEG-8은 동시에 8개의 부위에서 뇌파 측정이 가능하며, 측정 중 이벤트에 대한 마킹이 가능해 측정의 신뢰도를 높일 수 있다.In addition, QEEG-8 can measure EEG at 8 sites at the same time, and it is possible to mark events during measurement, which can increase the reliability of measurement.

또한, QECG-3은 양 팔목, 양 발목에 전극을 부착하는 표준 사지유도법에 의해서 Lead Ⅰ, Ⅱ, Ⅲ 심전도 신호를 측정하며, 사지전극 부착방식이므로 착의/착석 상태에서도 심전도 측정이 가능하다는 장점이 있다.In addition, QECG-3 measures Lead I, II, and III electrocardiogram signals by standard limb induction method that attaches electrodes to both wrists and both ankles. It also has an advantage of measuring electrocardiogram have.

환경정보는 온도 센서, 습도 센서 및 조도 센서를 이용하여 온도, 습도, 조도를 환경 정보로 취득한다. 환경 센서는 알려진 다양한 환경 센서를 그대로 채택하여 사용할 수 있으나, 본 발명자는 "한백 전자"의 HBE-ZigbeX Ⅱ를 이용하였다.The environmental information acquires temperature, humidity, and illuminance as environmental information by using a temperature sensor, a humidity sensor, and an illuminance sensor. The environmental sensor can be used by adopting various known environmental sensors as it is, but the present inventor used HBE-ZigbeX II of "Hanbaek Electronics".

이렇게 획득되는 생체정보 및 환경정보는 지능형 조명관리 미들웨어(300) 또는 정보수집 단말기(200)로 전송된다. The acquired biometric information and environment information are transmitted to the intelligent lighting management middleware 300 or the information collecting terminal 200.

여기서 정보 획득부(100)와 정보수집 단말기(200) 간에는 다양한 통신을 통해 획득한 데이터를 송수신하는 것이 가능하다.Here, it is possible to transmit and receive data obtained through various communications between the information obtaining unit 100 and the information collecting terminal 200.

환경 센서의 경우, ZigbeX 장비를 통해서 온도, 습도, 조도 데이터를 취득한다. ZigbeX는 9개의 싱크 노드로 구성되어 있으며, 노드는 1개의 루트 노드와 8개의 서브 노드로 구성되어 있다. ZigbeX에서 온도, 습도, 조도를 측정하기 위한 센서는 SHT11이며, 센서 모트의 CPU Pin과 직접적으로 연결되어 있다. SHT11 센서는 측정한 값을 디지털 신호로 바꾸는 AD 기능이 자체적으로 포함하고 있어 센싱한 데이터를 바로 CPU로 전송한다.For environmental sensors, temperature, humidity, and illumination data are acquired through ZigbeX equipment. ZigbeX consists of nine sink nodes, and each node consists of one root node and eight subnodes. In ZigbeX, the sensor for measuring temperature, humidity and illuminance is SHT11, which is directly connected to the CPU pin of the sensor motor. The SHT11 sensor itself includes an AD function that converts the measured value into a digital signal, and transmits the sensed data directly to the CPU.

도 4는 SHT11 센서의 데이터 형태 예시이다.4 is an example of the data format of the SHT11 sensor.

SHT11로부터 측정된 센싱 값을 읽기 위해서는 CPU와 연결된 두 라인을 통해 일정한 클록과 명령어를 입력시켜야 한다. 도 4는 CPU에서 센서로부터 측정된 데이터를 받기 위한 클록 타이밍과 명령어의 입력 방식을 보여준다. CPU는 데이터 라인을 통해 비트 단위의 명령어를 SHT11 센서와 주고받은 후 실제 센싱 값을 얻어온다. 데이터 라인은 클록 신호가 HIGH일 때만 값을 읽어 오며, 이때 데이터 라인의 신호는 변하지 않는다. 전송을 시작하기 전 전송 시작을 알리는 펄스를 먼저 입력한 후 주소 비트와 명령어를 SHT11에 보내고 센서 데이터를 읽어온다. SHT11 칩에 전송되는 명령어는 도 5와 같다.In order to read the sensing value measured from SHT11, a certain clock and command must be inputted through two lines connected to the CPU. Figure 4 shows the clock timing and command input method for receiving measured data from the sensor in the CPU. The CPU sends a bit-by-bit instruction to the SHT11 sensor via the data line and then obtains the actual sensing value. The data line reads the value only when the clock signal is HIGH, and the signal on the data line does not change. Before starting transmission, input a pulse to notify start of transmission, send address bit and command to SHT11, and read sensor data. The commands sent to the SHT11 chip are shown in FIG.

CPU는 명령어를 전송한 후, SHT11 센서가 습도 측정을 완료할 때까지 기다리게 된다. 12비트의 습도 데이터를 얻기 위해 약 55mx 정도의 시간이 소요된다. 측정이 완료되면 SHT11은 데이터 라인을 LOW로 만들어 준 후 CPU에 데이터를 전송한다. CPU는 데이터 라인을 통해 12비트의 측정된 데이터를 읽어온 후, CRC 에러 체크 필드의 내용에 따라 ACK 전송 여부를 결정한다. 이때 데이터를 읽어 올 수 없다면 Reset을 통해 SHT11과의 접속을 갱신한다. SHT11센서를 내장하고 있는 ZigbeX는 각각의 싱크 노드에서 측정된 온도, 습도, 조도에 대한 정보를 0번 싱크(Root node)로 전송한다. After sending the command, the CPU waits until the SHT11 sensor completes the humidity measurement. It takes about 55mx to obtain 12-bit humidity data. When the measurement is completed, SHT11 makes the data line LOW and transfers the data to the CPU. The CPU reads the 12-bit measured data through the data line, and then determines whether to transmit the ACK according to the content of the CRC error check field. If data can not be read at this time, the connection with SHT11 is updated through Reset. ZigbeX with SHT11 sensor transmits information about temperature, humidity, and illuminance measured at each sink node to 0 root node.

ZigbeX Mote를 통해서 환경 센서 정보 획득 방법으로서, TreeRouting 기법을 사용하여 Mote 간의 네트워크를 구성한다. Sink 노드(root)인 Mote를 지정(Mote 0)하고, Sink 노드는 각각의 노드(Mote)에서 센싱된 데이터를 취합한다. 시리얼 통신 통해 Sink 노드는 Server로 환경 센서 정보 전송한다. Server에서는 환경 데이터 확인 및 센싱 주기 설정이 가능하다. 여기서 서버는 정보수집 단말기가 되거나 지능형 조명관리 미들웨어가 될 수 있다.As a method of acquiring environmental sensor information through ZigbeX Mote, a network between the mote is constructed using the TreeRouting technique. The sink node (Mote 0) is specified as the root node, and the sink node collects the sensed data from each node (Mote). Through the serial communication, the sink node transmits the environmental sensor information to the server. Server can check environment data and set sensing period. Here, the server may be an information collecting terminal or an intelligent lighting management middleware.

다음으로, 뇌파/심전도 데이터 송수신 방식은 다음과 같다.Next, the EEG / ECG data transmission / reception method is as follows.

뇌파, 심전도, 맥박과 같은 생체신호 데이터는 환경 센서와 다르게 개인화된 데이터로서 웨어러블 장비와 블루투스로 연결되어 정보 획득부(100)에 수신된다. 정보 획득부(100)와 블루투스로 연결된 각각의 장비는 주기별로 데이터를 정보 수집기(200) 또는 서버(지능형 조명관리 미들웨어)로 전송된다.Biological signal data such as brain waves, electrocardiograms, and pulses are personalized data different from environmental sensors and are connected to wearable equipment via Bluetooth and are received by the information obtaining unit 100. Each piece of equipment connected to the information obtaining unit 100 via Bluetooth is transmitted to the information collector 200 or the server (intelligent lighting management middleware) for each cycle.

본 발명에서는 주지한 바와 같이, 뇌파와 심전도데이터 측정을 위해 QEEG-8, QECG-3 측정 장비를 사용했기 때문에 TCP/IP를 통해 서버 또는 정보 수집기와 연결한다.In the present invention, since QEEG-8 and QECG-3 measurement equipment are used for EEG and ECG data measurement, it is connected to a server or an information collector through TCP / IP.

뇌파의 경우 8개의 전극에서 취득되는 8채널 데이터로 1개의 패킷 당 42바이트가 전송된다. 샘플링 주파수는 256Hz로 초당 256 패킷을 전송해야 한다. 데이터의 구조는 도 6에 도시한 바와 같이, EEG/ECG를 구분하는 6바이트 헤더와 1 ~ 256까지의 인덱스가 있으며, 채널당 4바이트의 Raw-data를 전송한다.In the case of EEG, 42 bytes are transmitted per packet with 8 channel data acquired from 8 electrodes. The sampling frequency should be 256 Hz and transmit 256 packets per second. As shown in FIG. 6, the data structure includes a 6-byte header for distinguishing EEG / ECG and an index of 1 to 256, and transmits raw data of 4 bytes per channel.

수신된 Raw-Data는 실시간 처리와 감성 정보 추론을 위해 2초 단위로 나눠진 데이터 큐에 저장된다. 2초의 버퍼 크기는 FFT를 통해 의미 있는 데이터를 수집할 수 있는 최소 단위다. 데이터 큐에 저장된 2초의 Raw-Data는 채널별로 FFT를 통해 주파수 도메인으로 변경되며 이후 파워 스펙트럼을 통해 세타, 알파, 베타, 감마에 해당하는 주파수 대역의 파워 값으로 저장된다.The received raw data is stored in a data queue divided by 2 seconds for real-time processing and emotion information inference. The 2-second buffer size is the smallest unit that can collect meaningful data through FFT. The 2-second raw data stored in the data queue is changed to the frequency domain by FFT for each channel, and then stored as the power value of the frequency band corresponding to theta, alpha, beta, and gamma through the power spectrum.

심전도의 경우 3개의 채널에서 취득되는 신호를 1개의 패킷 당 20바이트로 나뉘어 전송된다. 전송되는 패킷의 구조는 도 7에 도시한 바와 같이, ECG 신호임을 알리는 6바이트의 헤더와 인덱스, 데이터로 구성된다.In the case of an electrocardiogram, signals acquired from three channels are transmitted by being divided into 20 bytes per packet. As shown in FIG. 7, the structure of the transmitted packet is composed of a 6-byte header, an index, and data indicating that the packet is an ECG signal.

인덱스는 256Hz로 샘플링된 심전도 신호의 시간 데이터와 동기화할 수 있도록 1 ~ 256까지의 인덱스를 담은 2바이트 데이터이며, Raw-data는 3개의 채널 각각 4바이트씩으로 구성되어 있다. 심전도 역시 초당 256 패킷이 전송된다. 심전도 신호는 뇌파와 달리 구간을 나누지 않고 측정된 시간에서 발생하는 교감신경/부교감신경의 비율을 관찰한다.The index is 2-byte data containing 1 to 256 indexes so that it can be synchronized with the time data of the electrocardiogram signal sampled at 256 Hz, and the raw data is composed of 4 bytes each of 3 channels. The electrocardiogram also transmits 256 packets per second. Unlike electroencephalogram, electrocardiogram signals do not divide the interval but observe the ratio of sympathetic / parasympathetic nerves that occur at the measured time.

먼저, 심전도의 특성 중 하나인 Q, R, S 파형을 검출하기 위해 Moving Average Filter를 통해 신호의 높낮이를 완만하게 만든다. QRS 신호를 검출하기 위해서는 여러 가지 방법이 쓰이지만 본 발명에서는 기울기 검출을 통해 Positive Peak와 Negative Peak를 찾아 각각 Q, R, S의 신호로 검출한다. 검출된 QRS 신호에서 R파형간의 인덱스 거리를 나타내는 R-R interval을 추출하고, 도 7의 좌측 하단과 같이 시간별로 변하는 R-R interval의 심박변이도(HRV)를 계산한다. 심박 변이도는 시간별로 변하는 사용자의 심박에 대한 시계열 데이터로 FFT와 스펙트럼 분석을 통해 교감신경, 부교감신경의 정보를 취득할 수 있다.First of all, to detect the Q, R, S waveform, which is one of the characteristics of electrocardiogram, the moving average filter smoothes the signal height. In order to detect a QRS signal, various methods are used. In the present invention, a positive peak and a negative peak are detected through slope detection and detected as signals of Q, R, and S, respectively. The R-R interval indicating the index distance between the R waveforms is extracted from the detected QRS signal, and the HRV of the R-R interval, which varies with time as shown in the lower left part of FIG. 7, is calculated. The heart beat variability is time series data of the heart rate of a user who changes over time, and information of sympathetic nerve and parasympathetic nerve can be acquired through FFT and spectrum analysis.

맥박 정보는 스마트 밴드에서 블루투스로 연결된 정보 획득부(100) 또는 정보 수집 단말기(200)로 전송된다. 본 발명에서 사용한 스마트 밴드는 삼성 갤럭시 기어로 타이젠 OS 기반으로 된 스마트 밴드와 안드로이드 기반인 스마트폰 사이의 통신이 필요하다. 타이젠 블루투스 API를 통해 스마트 밴드에서 측정되는 사용자의 맥박 정보를 실시간으로 스마트폰으로 전송한다. 스마트폰에 수신된 맥박 정보는 서버로 XML 파싱을 통해 저장된다. Post 방식으로 전송 폼에 맞게 파싱하면 서버에서 형식을 검사하고 DB에 입력한다.The pulse information is transmitted to the information acquisition unit 100 or the information collection terminal 200 connected from the smart band to the Bluetooth. The smart band used in the present invention is a Samsung Galaxy Gear, and communication between the smart band based on the Tezen OS and the smartphone based on the Android is required. The user's pulse information measured in the smart band is transmitted to the smartphone in real time through the Tethered Bluetooth API. The pulse information received by the smartphone is stored in the server through XML parsing. If you parse it according to the post form, the server will check the format and enter it into the DB.

정보수집 단말기(200) 역시 상기 정보 획득부(100)에서 획득한 생체정보 및 환경정보를 서버인 지능형 조명관리 미들웨어(300)에 전송한다. 여기서 생체 및 환경정보 획득수단(10)에서 생체 정보 및 환경정보 획득 및 전송하는 시점은 실시간 또는 미리 설정된 주기로 할 수 있다. 실시간으로 할 경우 너무 잦은 데이터 통신이 발생하므로, 감성을 충분히 전달할 수 있는 주기를 설정하고 주기적으로 발생하는 방식이 여러모로 적합하다고 할 수 있다. 다만, 주기적으로 획득 정보를 전송하는 방식으로 운영할 경우, 실시간으로 정보를 획득하되 이벤트 발생(이전 대비 생체정보나 환경정보가 변경된 경우)시에는 바로 이벤트 발생 시점에서 정보를 전송하는 것이 바람직하다.The information collecting terminal 200 also transmits the biometric information and the environment information acquired by the information acquiring unit 100 to the intelligent lighting management middleware 300, which is a server. Here, the time of acquiring and transmitting the biometric information and the environment information by the biometric and environmental information acquiring means 10 can be set in a real time or a predetermined cycle. Since data communication occurs too frequently in real-time, it can be said that there are many ways to set up a period that can transmit sensibility sufficiently and occur periodically. However, when operating in a method of transmitting acquisition information periodically, it is preferable to acquire information in real time, but to transmit information at the time of occurrence of an event when an event occurs (when biometric information or environment information has changed in comparison with previous ones).

다음으로, 지능형 조명관리 미들웨어(300)는 상기 생체 및 환경정보 획득수단(10)으로부터 전송된 생체정보 및 환경정보를 퍼스널 데이터베이스(310)에 등록한다. 여기서 생체정보 및 환경정보를 퍼스널 데이터베이스(310)에 등록할 때, 단말기를 구분하기 위한 고유정보가 부여된 것으로 가정한다.Next, the intelligent lighting management middleware 300 registers the biometric information and environment information transmitted from the biometric and environmental information acquiring means 10 in the personal database 310. [ Herein, when biometric information and environment information are registered in the personal database 310, it is assumed that unique information for identifying the terminal is given.

따라서 퍼스널 데이터베이스(310)에 생체정보 및 환경정보를 등록할 때 고유 정보를 기반으로 등록함으로써, 추후 각각의 사용자별로 감성지수를 산출하는 것이 가능해진다.Therefore, when registering the biometric information and the environment information in the personal database 310, it is possible to calculate the emotion index for each user by registering the unique information on the basis of the unique information.

상기 지능형 조명관리 미들웨어(300)의 감성지수 산출부(320)는 상기 퍼스널 데이터베이스(310)에 저장된 생체 정보 및 환경 정보를 기초로 생체/환경 데이터에 대한 감성지수를 산출하고, 산출한 감성지수에 대응하는 색과 밝기로 LED 조명을 제어하기 위한 조명 제어데이터를 산출한다.The emotion index calculating unit 320 of the intelligent light management middleware 300 calculates the emotion index of the living body / environment data based on the biometric information and the environment information stored in the personal database 310, And calculates illumination control data for controlling the LED illumination with the corresponding color and brightness.

감성 분류를 위해 HP(Hewlett-Packard)의 "The Meaning of Color"에서 정해 놓은 20개의 컬러 감성 모델을 기반으로 대표 컬러 요소를 선정하되, 도 9와 같은 생체리듬 지수에 따라서 5가지로 감성을 분류하여 감성지수 산출 알고리즘에 적용한다.For the emotion classification, representative color elements are selected based on the 20 color emotion models set in "The Meaning of Color" of HP (Hewlett-Packard), and emotion is classified into five according to the biorhythm index as shown in FIG. 9 And apply it to the emotion index calculation algorithm.

아울러 뇌파와 심전도 데이터는 복합 생체신호 분석을 통해 생체 리듬 지수로 산출한다. In addition, EEG and electrocardiogram data are calculated as bio-rhythm index by analyzing complex bio-signals.

뇌파의 경우 델타, 알파, 베타, 감마에 해당하는 각각의 파형의 비율을 상대파워라고 하며, 사용자의 감성상태를 판단하는 지표로 활용한다. 도 10은 각 파형의 주파수 대역과 상태를 나타낸 것이다.In the case of brain waves, the ratio of each waveform corresponding to delta, alpha, beta, and gamma is referred to as relative power and is used as an index for determining the emotional state of the user. 10 shows frequency bands and states of the respective waveforms.

심전도의 경우 P, Q, R, S, T에 해당하는 특징을 갖는 파형이 반복된다. 여기서 R은 심전도 파형의 가장 높은 피크 값을 의미하며, R 피크의 주기는 사용자의 맥박을 의미한다. In the case of an electrocardiogram, waveforms having characteristics corresponding to P, Q, R, S, and T are repeated. Here, R means the highest peak value of the electrocardiogram waveform, and the period of the R peak means the pulse of the user.

심전도의 R 피크 주기는 HRV(Heart Rate Variability)라는 시계열 데이터로 표현할 수 있다. HRV의 0.004 ~ 0.15Hz는 교감신경의 활동성의 지표이며, 0.15 ~ 0.4Hz는 부교감 신경의 활동성에 대한 지표이다.The R peak period of an electrocardiogram can be expressed by time series data called HRV (Heart Rate Variability). HRV of 0.004-0.15 Hz is an index of activity of sympathetic nerves, and 0.15-0.4 Hz is an index of activity of parasympathetic nerves.

본 발명에서는 심전도에서 교감신경과 부교감신경의 비율을 뇌파 상대파워와 함께 복합 생체 신호를 분석하는 특징 데이터로 사용한다. 아울러 심전도에서 검출된 맥박은 생체리듬 지수를 산출하는 보조 지표로 사용되어 복합 생체신호의 신뢰도를 향상시킬 수 있다. In the present invention, the ratio of the sympathetic nerve to the parasympathetic nerve in the electrocardiogram is used as the characteristic data for analyzing the complex bio-signal together with the EEG relative power. In addition, the pulse detected by the electrocardiogram can be used as an auxiliary index for calculating the vital rhythm index, thereby improving the reliability of the combined bio signal.

감성 지수를 추출하기 위한 정보는 주지한 바와 같이 생체신호 1(뇌파/심전도), 생체신호 2(맥박), 환경정보(온도/습도/조도)로 이루어진다. 3가지의 정보를 종합해 사용자의 감성 지수를 추론한 후 사용자에게 필요한 조명을 제공한다.The information for extracting the emotion index consists of a bio signal 1 (brain wave / electrocardiogram), a bio signal 2 (pulse), and environmental information (temperature / humidity / illuminance). It compiles the three kinds of information, deduces the emotion index of the user, and provides the necessary lighting for the user.

지능형 조명관리 미들웨어(300)의 수신 데몬은 생체신호 1, 생체신호 2, 환경 센서 데이터를 수시로 수신받는다. 그 중 취득 주기가 가장 빈번한 환경 센서 데이터가 수신되면 새로운 Event를 생성한다. 환경 센서 데이터가 취득되면 Sensor Event는 수신된 데이터를 검사한다. Boo 형식으로 저장된 각각의 센서 튜플에 입력된 센서의 데이터를 True로 배정한다. 처음으로 환경 데이터 센서가 취득되면 조도(e_ILLU), 온도(e_Humi), 습도(e_Tempo) 값이 True로 변하면서 새로운 Event 번호가 추가된다.The reception daemon of the intelligent light management middleware 300 receives the biometric signal 1, the biometric signal 2, and the environment sensor data from time to time. If environmental sensor data with the most frequent acquisition period is received, a new event is generated. When the environmental sensor data is acquired, the sensor event checks the received data. Assigns the data of the sensor input to each sensor tuple stored in Boo format as True. When the environmental data sensor is acquired for the first time, new event numbers are added with the illumination (e_ILLU), temperature (e_Humi), humidity (e_Tempo)

다음 환경센서의 취득 주기가 오기 전에 ECG, EEG, Pulse와 같은 생체신호 데이터가 취득이 되면, 현재의 Event 번호에 속하게 되며 SensorEvent에서 현재 Event 번호에 해당하는 뇌파(e_EEG), 심전도(e_ECG), 맥박(e_pulse) 튜플 중 입력된 신호가 True로 변경된다.(E_EEG), an electrocardiogram (e_ECG), a heartbeat (e_ECG) corresponding to the current event number in the SensorEvent, and a heartbeat signal corresponding to the current event number in the SensorEvent when the biosignal data such as ECG, EEG, (e_pulse) Input signal of tuple is changed to True.

이벤트 번호를 통해 들어온 데이터를 구분하고 검사하는 이유는 3가지 정보 중 누락되는 신호가 있더라도 감성을 추출하고 조명을 제어하기 위해서이다. 예를 들어 Room 1에 환경 센서가 4개 부착되어 있고 안에 사용자가 없거나, 사용자가 1명 있지만 맥박 센서만을 착용하고 있을 경우와 같이 상황에 맞는 조명 제어를 제공하기 위해 Event 번호와 주기를 검사한다.The reason for distinguishing and inspecting the data coming in through the event number is to extract the emotion and control the lighting even if there is a missing signal among the three pieces of information. For example, if you have four environmental sensors in Room 1 and you do not have any users in them, or if you are wearing only a pulse sensor, check the event number and cycle to provide the appropriate lighting control.

수신 데몬에 입력되는 생체 신호는 각각의 신호에 맞는 전처리 과정을 통해 감성 지수 추출을 위한 정보로 정제된다.The bio-signals input to the reception daemon are refined as information for emotional index extraction through a preprocessing process corresponding to each signal.

예컨대, 생체신호 1(뇌파/심전도) 데이터 생성은 다음과 같다.For example, the bio-signal 1 (brain wave / electrocardiogram) data generation is as follows.

뇌파의 경우 사용자의 각성 상태를 분석하기 위해 FFT를 통해 주파수 도메인으로 변경 후 파워 스펙트럼을 통해 쎄타(4~8Hz), SMR(12~15Hz), 미드베타(15~20Hz)의 파워 값을 추출한다. 일반적으로 쎄타는 수면, 명상과 같은 행위에서 높게 발생하며 SMR, 미드 베타파는 흥분, 각성 상태에서 높게 발생한다. 따라서 본 발명에서 하기의 [수학식 1] 을 통해 뇌파의 각성 상태를 분석한다.In the case of EEG, the power spectrum of the theta (4 ~ 8Hz), SMR (12 ~ 15Hz) and mid beta (15 ~ 20Hz) are extracted through the FFT . Generally, theta is high in activities such as sleeping and meditation, and SMR and mid-beta waves are high in excitement and arousal. Therefore, in the present invention, the awakening state of the brain wave is analyzed through the following expression (1).

Figure 112017019727110-pat00001
Figure 112017019727110-pat00001

상기 [수학식 1] 에서 알 수 있듯이 뇌파의 비 각성 상태와 각성 상태의 파형의 비율을 계산해 각성한 정도를 수식화한다.As can be seen from the above equation (1), the degree of awakening is calculated by calculating the ratios of the non-arousal state and the awake state waveform of the EEG.

심전도의 경우 수신된 데이터에서 Moving Average Filter와 QRS Detection을 통해 심전도의 Q, R, S 특징을 검출한다. Q, R, S 특징 검출을 위한 Peak값 검출은 하기의 [수학식 2]를 이용하여 산출한다.In case of electrocardiogram, Q, R and S characteristics of electrocardiogram are detected by Moving Average Filter and QRS Detection in received data. Peak value detection for Q, R, S feature detection is calculated using the following equation (2).

Figure 112017019727110-pat00002
Figure 112017019727110-pat00002

R 피크는 다음의 [수학식 3] 을 통해 시간의 차와 축적 시간으로 구성된 시계열 정보 HRV로 변환된다.R peak is converted into time series information HRV composed of time difference and accumulation time through the following Equation (3).

Figure 112017019727110-pat00003
Figure 112017019727110-pat00003

HRV 역시 뇌파와 마찬가지로 FFT와 파워 스펙트럼 분석으로 교감신경(LF: 0.04 ~ 0.15㎐)과 부교감신경(HF: 0.15 ~ 0.4㎐)의 파워 값으로 변환된다.HRV is converted to power values of sympathetic nerve (LF: 0.04 to 0.15 Hz) and parasympathetic nerve (HF: 0.15 to 0.4 Hz) by FFT and power spectrum analysis like brain waves.

교감 신경과 부교감신경은 평상시 일반 활동 중에 교감이 부교감 신경보다 6:4의 비율로 약간 더 활성화되어 있는 것을 정상으로 본다.The sympathetic nerves and parasympathetic nerves normally appear to be slightly active at a ratio of 6: 4 to the parasympathetic nerves during normal activities.

따라서 본 발명에서는 자율신경계 비율(LF/HF)을 통해 사용자의 감성상태를 쾌, 불쾌로 분류한다. 일반적인 실험에서 자율신경계 비율은 약 1.5가 정상치로 나타났고, 공포와 화남, 혐오와 같은 감성에서는 최대 2.5의 수치를 보였다.Therefore, in the present invention, the emotional state of the user is classified as pleasant or unpleasant through the autonomic nervous system ratio (LF / HF). In the general experiment, the ratio of autonomic nervous system was about 1.5, and it was 2.5 in fear, angry, and dislike.

뇌파와 심전도 복합 생체 신호는 3개의 감성 지수 중 하나의 값으로 계산되며, 각성 상태에서 심전도의 교감신경과 부교감신경 비율의 신뢰도가 더 높기 때문에 6:4의 비율로 하기의 [수학식 4]와 같이 심전도와 뇌파 신호를 정의한다.The electroencephalogram (ECG) complex electrocardiogram is calculated as one of the three emotion indexes, and since the reliability of the sympathetic nerve and the parasympathetic nerve ratio of the electrocardiogram is higher in a state of awakening, Likewise, define ECG and EEG signals.

Figure 112017019727110-pat00004
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맥박 데이터의 경우 Event 번호 주기 내의 변화율의 평균값을 통해 사용자의 감성 정보를 추론한다. 도 11은 맥박 평균값에 대한 생체신호지수 그리고 사용자의 추론 감성을 나타낸 것이다.In the case of pulse data, the emotion information of the user is inferred through the average value of the rate of change in the event number cycle. 11 shows the bio-signal index for the pulse average value and the inferential emotion of the user.

마지막으로 환경센서에서 입력된 데이터는 현재 공간의 불쾌지수를 계산할 수 있는 지수가 된다.Finally, the data input from the environmental sensor is an index that can calculate the discomfort index of the current space.

불쾌지수란 기온과 습도의 조합으로 사람이 느끼는 온도를 표현한 것으로 온습도지수(THI)라고도 하며, 개인에 따라 쾌감 대의 범위가 다른 것처럼 불쾌지수 값에 따라 불쾌감을 느끼는 정도도 개인에 따라 약간의 차이가 있지만 실내환경의 쾌적 정도를 알 수 있기 때문에 사용자의 감성에 영향을 준다.The discomfort index is a combination of temperature and humidity that expresses the temperature felt by humans. It is also referred to as the Temperature and Humidity Index (THI), and the degree of discomfort depending on the discomfort index value varies slightly depending on the individual However, since the degree of comfort of the indoor environment can be known, it affects the emotion of the user.

환경 센서는 온도, 습도, 조도의 데이터를 취득할 수 있지만, 불쾌지수는 센서의 온도, 습도 정보를 사용하며, 조도의 경우 출력된 LED 조명의 조도, 색 온도의 값을 확인하기 위해 사용된다. 불쾌지수는 다음과 같은 [수학식 5] 로 산출된다.Environmental sensor can acquire data of temperature, humidity, and illuminance, but discomfort index uses sensor temperature and humidity information. In case of illuminance, it is used to check illuminance and color temperature of output LED illumination. The discomfort index is calculated by the following equation (5).

Figure 112017019727110-pat00005
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여기서 T는 기온(℃), RH는 습도(%)를 나타낸다.Where T is the temperature (° C) and RH is the humidity (%).

불쾌지수의 값에 해당하는 범위와 쾌적 상태는 도 12와 같다.The range corresponding to the value of the discomfort index and the comfortable state are shown in Fig.

생체신호 1, 생체신호 2 그리고 환경 데이터를 통해 사용자에게 알맞은 조명을 제공하기 위해 3개의 지수를 정규화하여 백분율로 표현한다. 정규화를 위해서는 각각의 데이터에 계수를 부여하고 감성지수를 산출해야 한다. 이때 각각의 신호에 대한 계수는 사용자의 평가 및 피드백을 통해 지속적으로 지수 산정 및 계수 조정이 이뤄지고 훈련이 거듭 될수록 사용자에게 알맞은 맞춤 프로파일이 생성되게 된다. 감성지수의 정규화 및 최적화 과정은 도 13과 같다.The three indices are normalized and expressed as a percentage to provide the user with appropriate illumination through the bio-signal 1, bio-signal 2, and environmental data. For normalization, each data should be given a coefficient and emotion index should be calculated. At this time, the coefficient for each signal is consistently indexed and adjusted by user's evaluation and feedback, and as the training is repeated, a customized profile suitable for the user is generated. The normalization and optimization process of the emotion index is shown in FIG.

여기서 본 발명의 특징은 상기 감성지수 산출부(320)에서 생체정보 및 환경정보를 기초로 LED 조명 감성 제어를 위한 감성 지수를 산출하되, 입력되는 생체정보의 종류와 환경정보가 모든 획득되지 않아도 생체정보와 환경정보를 상호 호환하여 감성지수를 정확하게 산출할 수 있다는 것이다.The feature of the present invention is that the emotion index calculating unit 320 calculates the emotion index for the LED illumination emotion control based on the biometric information and the environment information, Information and environmental information are compatible with each other, so that the emotion index can be accurately calculated.

예컨대, 상기 감성지수 산출부(320)는 뇌파와 심전도를 제1 생체정보로 설정하고, 맥박을 제2 생체정보로 설정하며, 온도/습도/조도를 환경정보로 설정하고, 각각의 정보에 계수를 부여하여 정규화하고, 정규화된 데이터를 감성지수 산출 함수에 대입하여 감성지수를 산출한다. 여기서 정규화를 위한 계수는 제1 생체 정보 = 30%, 제2 생체정보 = 30%, 환경 정보 = 40%로 부여한다.For example, the emotion index calculating unit 320 sets the brain waves and the electrocardiogram as the first biometric information, sets the pulse as the second biometric information, sets the temperature / humidity / illuminance as the environment information, And assigns the normalized data to the emotional index calculating function to calculate the emotional index. Here, coefficients for normalization are given as first biometric information = 30%, second biometric information = 30%, and environment information = 40%.

이때, 감성지수 산출 시 제2 생체정보와 환경정보만 존재하면, 수집된 제2 생체정보의 데이터와 정규화된 계수를 계산하여 감성지수 산출 함수에 제1 생체 정보 대신에 2개의 환경정보와 제2 생체정보만을 적용하여 감성지수를 산출한다.If only the second biometric information and the environment information are present at the time of calculating the emotional index, the data of the collected second biometric information and the normalized coefficients are calculated, and the environment information of the second biometric information, The emotion index is calculated by applying only biometric information.

아울러 제1 생체정보와 환경정보만 존재하면, 수집된 제2 생체정보의 데이터에서 심전도(ECG)와 뇌파(EEG)의 비율로 각각 60%와 40%로 설정하고, 제2 생체정보 데이터와 정규화된 계수를 계산하여 감성지수 산출 함수에 제1 생체 정보 대신에 2개의 환경정보와 제2 생체정보만을 적용하여 감성지수를 산출한다.If only the first biometric information and the second environment information exist, the second biometric information data are set to 60% and 40% in the ratio of the electrocardiogram (ECG) and the brain wave (EEG) The emotion index is calculated by applying only the second environmental information and the second biometric information instead of the first biometric information to the emotion index calculating function.

또한, 환경정보만 존재하면 수집된 환경 데이터를 제1 생체정보와 제2 생체 정보 대신에 감성지수 산출 함수에 3개의 환경 정보를 각각 대입하여 감성지수를 산출한다.If there is only environmental information, the emotion index is calculated by substituting the collected environmental data for the first biometric information and the second biometric information, and substituting the three environmental information into the emotion index calculating function.

마지막으로, 상기 제1 및 제2 생체정보와 환경정보가 모두 존재하면 제1 및 제2 생체정보 데이터와 정규화된 계수를 계산하고, 감성지수 산출 함수에 제1 생체정보와 제2 생체정보 및 환경정보를 각각 대입하여 감성지수를 산출한다.Finally, if both of the first and second biometric information and the environment information exist, the first and second biometric information data and the normalized coefficient are calculated, and the first biometric information, the second biometric information, The emotion index is calculated by substituting the information.

이러한 방식으로 감성지수를 산출하면, 2개의 생체정보와 3개의 환경정보를 모두 획득하지 못하는 경우에도, 항상 정확한 감성지수의 산출이 가능해지게 되는 것이다.When the emotion index is calculated in this way, even when both of the two pieces of biometric information and the three pieces of environment information can not be acquired, the accurate emotion index can always be calculated.

한편, 개인 취향 분석 및 프로파일 분석부(330)는 상기 획득한 개인별 생체 정보를 기초로 생체데이터 패턴을 분석한다. 생체데이터 패턴이란 생체 리듬을 판단하기 위한 패턴이다. 예컨대, 생체 리듬이 어떻게 변하는가 패턴 분석한다. 아울러 개인 취향 분석 및 프로파일 분석부(330)는 상기 획득한 해당 공간의 환경 정보를 기초로 환경정보의 패턴을 분석한다. 예컨대, 환경 정보가 어떤 형태의 패턴으로 변경되는지를 분석한다.On the other hand, the personal taste analysis and profile analysis unit 330 analyzes the biometric data pattern based on the acquired individual biometric information. The biometric data pattern is a pattern for determining the biorhythm. For example, we analyze how the biorhythms change. In addition, the personal taste analysis and profile analysis unit 330 analyzes a pattern of environmental information based on the acquired environment information of the corresponding space. For example, it analyzes what kind of pattern the environmental information is changed to.

이어, 상기 개인 취향 분석 및 프로파일 생성부(330)는 상기 산출한 감성지수 및 불쾌지수, 생체데이터 패턴 분석 결과와 환경패턴 분석 결과를 기초로 개인 취향을 분석하고, 분석한 개인 취향에 따라 프로파일을 생성한 후, 조명 제어 데이터를 생성하여 출력한다.Then, the personal taste analysis and profile generation unit 330 analyzes personal taste based on the calculated emotion index, discomfort index, biometric data pattern analysis result, and environment pattern analysis result, And generates and outputs illumination control data.

여기서 개인 취향에 따른 프로파일을 생성할 때, 감성지수, 사용자의 성별/연령대별 불쾌지수와 연동된 LED 색 온도 데이터베이스를 구축하고, 축적된 데이터에 대한 마이닝 기술을 활용하여 자동으로 최적 환경정보를 도출하고, 그에 대응하는 LED 조명 데이터를 산출하여 마스터 조명 컨트롤러(400)로 전송한다.Here, when creating a profile according to personal preference, an LED color temperature database linked to emotion index and discomfort index by sex / age group of the user is constructed, and optimal environment information is automatically derived using mining technology for the accumulated data And calculates corresponding LED lighting data and transmits it to the master lighting controller 400.

도 14는 환경정보를 이용한 대응색상의 예시이다.14 is an example of a corresponding color using environmental information.

예컨대, 상기 개인 취향 분석 및 프로파일 생성부(330)는 위에서 언급된 3종류의 사용자 관련 데이터인 생체데이터 1(뇌파, 심전도)/생체데이터 2(맥박)/환경데이터(온도, 습도, 조도)를 수집하고 정규화하여, 이를 기반으로 각각에 대한 생체리듬지수 및 환경지수를 계측한다.For example, the personal taste analysis and profile generation unit 330 may generate the bio-data 1 (electroencephalogram, electrocardiogram) / biometrics data 2 (pulse) / environment data (temperature, humidity, illumination) Based on which the biorhythm and environmental indexes are measured.

이어, 생체 및 환경 데이터에 기반을 둔 최종 감성지수를 도출하고 이를 통하여 LED 색상을 제어한다.Next, the final emotion index based on the living body and environment data is derived and the LED color is controlled through this.

3가지의 데이터를 통해 추론된 감성 지수는 사용자가 필요로 하는 조명의 색상으로 정의할 수 있다.The emotion index deduced from the three kinds of data can be defined as the color of the illumination required by the user.

먼저, 감성 지수별 조명 색상을 정의하기 위해 감성에 대해 평가가 이루어져야 한다. 감성공학 영역에서 연구된 컬러 이미지스케일(Color image scale)과 형용사 이미지 스케일(Adjective image scale)을 이용해 일반 사용자가 느끼는 감성과 색상이 어떻게 매칭되는지 알 수 있다.First, the emotion should be evaluated to define the lighting color by emotion index. Using the color image scale and the adjective image scale, which are studied in the field of sensibility engineering, we can see how emotions and colors match the general user.

각각의 색채가 지닌 특정한 이미지를 측정하고 전체적으로 나타내 보기 위한 방법으로는 X, Y 좌표를 사용하는 이미지 스케일이 있다. 이미지 정도를 측정하기 위한 좌표의 X축과 Y축에 어떠한 요인을 설정하기 위해서는 우선 이미지 평가에서 가장 중요하게 영향을 미치는 요인을 파악할 필요가 있다.There are image scales that use X, Y coordinates to measure and display a specific image of each color. In order to determine what factors are in the X and Y axes of the coordinates for measuring the degree of image, it is first necessary to identify the factors that are most important to the image evaluation.

도 15는 정적인-동적인 이미지가 X축을 나타내고, Y축은 부드러운-딱딱한 이미지를 나타낸다. 이러한 이미지 스케일은 그 내부 공간에 색채 이미지의 전체를 담아 볼 수 있다는 가정에서 만들어진 척도 개념이다.FIG. 15 shows that the static-dynamic image represents the X-axis and the Y-axis represents the soft-hard image. This image scale is a metric concept made on the assumption that the entire interior of a color image can be seen in its internal space.

도 16은 색채의 감성 척도별로 나열한 감성 언어의 척도이다. X축 동적인-정적인 어투에서 Y축 부드럽고 딱딱한 이미지의 언어들을 통해 인간의 감성에 매칭되는 색상을 유추할 수 있다.Figure 16 is a measure of the emotional language listed for each color sensitivity scale. X-axis Dynamic - In static speech, Y-axis can simulate colors that match human emotions through soft, hard image languages.

두 척도를 매칭해서 보면 전체적으로 색상에서 난색은 주로 부드러운 쪽에, 한색은 주로 딱딱한 쪽에 치우쳐 있는 것을 알 수 있다. 그러나 톤에서는 밝은 톤이 부드럽고, 정적인 이미지에 있고, 어두운 톤은 동적이고 딱딱한 이미지에, 수수한 톤은 정적이고 딱딱한 이미지에, 화려한 톤은 동적이고 부드러운 이미지에 치우쳐 있음을 알 수 있다.If you match two scales, you can see that the overall color is mostly on the soft side and the one color on the hard side. However, it can be seen that the tone is a soft, static image with a light tone, a dark tone with a dynamic and rigid image, a quiet tone with a static and rigid image, and a brilliant tone with a dynamic and smooth image.

즉, 색상보다는 톤이 세부적인 감성을 변화시키는 데 더 중요한 변수임을 알 수 있다. 따라서 본 발명은 이러한 색채 감성과 감성언어의 매칭된 색상의 신뢰도를 높이기 위해 각각의 감성 언어에 대비되는 색 온도를 정의하고, LED 조명에 반영할 수 있도록 RGB 값으로 변환하는 알고리즘을 제안한다.In other words, it can be seen that tone rather than color is a more important variable in changing the detailed sensitivity. Accordingly, the present invention proposes an algorithm for defining the color temperature to be compared with each emotion language and converting it into an RGB value so that it can be reflected in the LED illumination, in order to increase the reliability of the color sensibility and the matching color of the emotional language.

본 발명에서 사용자의 감성을 정의하기 위해 사용된 감성 언어는 도 16에서 정의된 언어 중 중복된 언어를 삭제하고 일반적으로 사용자가 느낄 수 있는 언어들로 도 17과 같이 선정하였다.In the present invention, the emotional language used to define the emotion of the user is selected from among the languages defined in FIG. 16, as shown in FIG. 17, by deleting the overlapped languages and generally speaking to the user.

또한, 선정된 감성 언어들은 활동성, 안정감, 역량성으로 분류할 수 있다. 예컨대, 상쾌하다-불쾌하다, 선명하다-희미하다와 같은 언어는 활동성의 요인으로 정의할 수 있으며, 따뜻하다-시원하다, 편안하다-불안하다와 같은 언어는 안정감에 대한 요인으로, 강렬하다-은은하다, 화려하다-수수하다와 같은 언어들은 요인으로 정의할 수 있다.In addition, selected emotional languages can be classified into activity, stability, and competence. For example, a language such as refreshing - unpleasant, vivid - blurred can be defined as a factor of activity and is warm - cool, comfortable - anxious language is a factor for stability - Languages such as silver, glittering, and brilliant can be defined as factors.

선정된 언어들을 평가하기 위한 색 온도는 3800[K], 5800[k], 8300[K]의 조명으로 기존에 연구된 결과 활동적인 요인에서는 8300[K] > 5800[K] > 3800[K] 순으로 선호하며, 안정적인 요인에서는 3800[K] > 5800[K]> 8300[K] 순으로, 역량성 요인에서는 강렬하거나 화려한 색상의 요인으로 색 온도가 가장 높은 8300[K]이 선호되었다.The color temperature for evaluating the selected languages is 8300 [K]> 5800 [K]> 3800 [K] for the active factors, which were previously studied with illumination of 3800 [K], 5800 [ , 8300 [K] in the order of 3800 [K], 5800 [K] and 8300 [K] in the stable factors.

따라서 본 발명에서는 기존에 연구되었던 색 온도와 감성평가의 결과를 응용하여 사용자의 활동적인 감성 그리고 우울한 감성을 기준으로, 도 18과 같이 알맞은 색 온도를 정의했다. 예를 들어, 각성된 상태의, 지나치게 활성 된 감성에는 낮고 차가운 3800[K]의 조명을 제공하고, 우울하고 위축된 감성에서는 활기차고 밝은 8300[K]의 조명을 제공하는 방식으로 정의한다.Therefore, in the present invention, the appropriate color temperature is defined as shown in FIG. 18 based on the user's active emotions and depressed emotions by applying the results of color temperature and emotion evaluation that have been studied previously. For example, define a way to provide low and cool 3800 [K] lighting for an awakened, overactive sensation, and 8300 [K] for a bright and shiny sensation.

색 온도는 광원의 색을 수치로 나타낸 것으로, 이상 흑체에 열을 가열했을 때 흑체가 나타내는 색을 의미한다. 따라서 LED 조명에 적용하기 위해서는 색 온도를 RGB 값으로 변환해야 한다.The color temperature is a numerical value of the color of a light source, which means the color represented by a black body when heat is applied to an ideal black body. Therefore, in order to be applied to LED lighting, the color temperature must be converted into the RGB value.

먼저, 색 온도에 해당하는 도 19와 같은 CIE 1931 색도 좌표계의 x, y 좌표로 변환한다.First, it is converted into x, y coordinates of the chromaticity coordinate system of CIE 1931 as shown in Fig. 19 corresponding to the color temperature.

색도 좌표계의 x, y를 통해 하기의 [수학식 6] 을 통해 CIE XYZ 색공간으로 변환한다.(X, y) of the chromaticity coordinate system into the CIE XYZ color space through the following expression (6).

Figure 112017019727110-pat00006
Figure 112017019727110-pat00006

CIE XYZ 색 공간을 하기의 [수학식 7] 을 이용하여 CIE RGB 색 공간으로 변환한다.The CIE XYZ color space is converted into the CIE RGB color space using Equation (7) below.

Figure 112017019727110-pat00007
Figure 112017019727110-pat00007

CIE 1931 색도 좌표계에 대입을 통해 정의된 8300[K] ~ 3800[K] 색 온도의 RGB값은 도 20과 같으며, 도 21은 색온도에 해당하는 RGB값의 분포도이다.The RGB values of 8300 [K] to 3800 [K] color temperature defined through substitution in the CIE 1931 chromaticity coordinate system are shown in FIG. 20, and FIG. 21 is a distribution diagram of RGB values corresponding to the color temperature.

상기와 같은 조명 데이터(조명 밝기 및 색상)를 산출하기 위한 지능형 조명관리 미들웨어는 도 22와 같다.The intelligent lighting management middleware for calculating such illumination data (illumination brightness and color) is shown in Fig.

도 22와 같은 지능형 조명관리 미들웨어(300)는 다가구의 환경에서 사용자 각각의 개인화와 감성 조명 제어를 위해 개발한 것이다. 미들웨어의 입력 데이터로는 주지한 바와 같이 사용자의 감정 정보(생체정보)와 환경정보를 취득하기 위한 센서 디바이스를 이용한다.The intelligent lighting management middleware 300 shown in FIG. 22 is developed for personalization and emotional lighting control of each user in a multi-environment environment. As the input data of the middleware, a sensor device for acquiring emotion information (biometric information) and environmental information of the user is used as well known.

먼저, 감정 정보(생체 정보)는 뇌파 측정기기와 생체신호 기반 센서 장비가 있으며, 환경정보로는 온도, 습도, 조도와 같은 환경센서가 있다. 미들웨어는 생체정보 및 환경정보를 취합해 생체리듬지수/불쾌지수에 의한 사용자 감성지수를 산출하고, 최종적으로 조명을 감성대응 색상으로 구현하는 역할을 한다. First, emotion information (biometric information) includes an EEG device and a bio-signal based sensor device, and environmental information includes environmental sensors such as temperature, humidity, and illumination. The middleware collects biometric information and environmental information to calculate the user's emotional index based on the biorhythm index / discomfort index, and ultimately realizes the illumination as a color corresponding to the emotional response.

예컨대, 실시간으로 취득되는 생체 및 환경 스트림 데이터는 Metadata Extractor를 통해서 정제되고, 정제된 데이터는 User Metadata Registry와 Emotion Data Warehouse에 저장한다. 이어, 생체신호와 웨어러블 디바이스를 통해 구분된 개인 ID를 바탕으로 사용자의 감정 상태 및 환경상황은 Multi-level Reasoning에 의해 정리되고, 이렇게 추출된 정보를 바탕으로 개인화 프로파일을 구축하면서, 현재 사용자에게 최적화된 색 온도 및 조도를 자동으로 판별한다. 이어, 미들웨어에서 자동으로 판단된 최적의 색 온도/조도 정보는 무선을 통해서 마스터 조명 컨트롤러(400)로 전달된다.For example, biometric and environmental stream data acquired in real time is refined through a metadata extractor, and the refined data is stored in a user metadata registry and an emotion data warehouse. Then, the user's emotional state and environment are sorted by multi-level reasoning based on the bio-signals and the personal IDs separated by the wearable device, and a personalization profile is constructed based on the extracted information, Thereby automatically determining the color temperature and the illuminance. Then, the optimal color temperature / illumination information automatically determined by the middleware is transmitted to the master lighting controller 400 through the wireless communication.

상기 마스터 조명 컨트롤러(400)는 상기 지능형 조명관리 미들웨어(300)에서 출력되는 조명 제어데이터를 기초로 LED조명의 밝기 및 색상을 제어한다.The master lighting controller 400 controls the brightness and color of the LED lighting based on the lighting control data output from the intelligent lighting management middleware 300.

예컨대, 마스터 조명 컨트롤러(400)는 도 2에 도시한 바와 같이, 정전압기(401)에서 +5V 어댑터(ADAPTER) 혹은 슬레이브 조명 컨트롤러(500)에서 전송된 POWER(+5V)를 입력받아 장치 내부의 모든 모듈의 동작에 필요한 정전압을 공급한다. 입력부(402)는 스마트폰 애플리케이션으로부터 블루투스를 통해 전송된 조명 제어데이터 또는 PC 또는 서버(지능형 조명관리 미들웨어)의 전용 프로그래밍 U.I로부터 WI-FI를 통해 전송된 조명 제어데이터를 입력받아 메인 컨트롤 유닛(405)에 전달한다.2, the master lighting controller 400 receives the + 5V adapter ADAPTER from the constant voltage device 401 or the POWER (+ 5V) signal transmitted from the slave lighting controller 500, It supplies the constant voltage necessary for the operation of all modules. The input unit 402 receives the illumination control data transmitted through the Bluetooth from the smartphone application or the illumination control data transmitted through the WI-FI from the dedicated programming UI of the PC or the server (intelligent light management middleware) ).

여기서 조명을 매뉴얼로 운용시, 표시부(403)는 각 LED 색상의 양 및 밝기의 설정 값을 표시해주게 되고, 사용자는 조작부(404)를 통해 각 LED 색상의 양 및 밝기를 선택한다.When operating the lighting manually, the display unit 403 displays a set value of the amount and brightness of each LED color, and the user selects the amount and brightness of each LED color through the operation unit 404.

그러면 메인 컨트롤 유닛(405)은 상기 입력부(402)를 통해 입력된 조명 제어 데이터 또는 상기 조작부(404)를 통해 설정된 LED 색상의 양 및 밝기의 설정 값에 따라 LED 램프의 COLOR 및 조도를 제어하는 조명 제어신호를 출력한다.Then, the main control unit 405 controls the color and intensity of the LED lamp according to the illumination control data inputted through the input unit 402 or the setting value of the amount and brightness of the LED color set through the operation unit 404 And outputs a control signal.

이렇게 출력되는 조명 제어신호는 통신부(406)를 통해 RS-485 통신으로 슬레이브 조명 컨트롤러(500)에 전송된다.The illumination control signal thus outputted is transmitted to the slave lighting controller 500 through the RS-485 communication through the communication unit 406. [

상기 슬레이브 조명 컨트롤러(500)는 상기 마스터 조명 컨트롤러(400)로부터 통신으로 전송되는 조명 제어 데이터에 따라 LED 조명의 색상 및 밝기를 조절한다.The slave lighting controller 500 adjusts the color and brightness of the LED lighting according to the lighting control data transmitted from the master lighting controller 400 through communication.

예컨대, 슬레이브 조명 컨트롤러(500)는 도 3에 도시한 바와 같이, 퓨즈(501)는 입력받은 상용 전원에 과전압 및 과전류가 흐를 경우 단선 되어 장치를 보호한다. 퓨즈(501)를 통한 전압은 입력 서지 보호기(502)에 전달되고, 입력 서지 보호기(502)는 바리스터를 사용하여 낙뢰 혹은 입력에 순간적인 PEAK 전압이 인가될 경우 회로를 보호한다.For example, as shown in FIG. 3, the slave lighting controller 500 is disconnected when the overvoltage and the overcurrent flow to the input commercial power source to protect the device. The voltage across the fuse 501 is passed to the input surge protector 502 which uses a varistor to protect the circuit when an instantaneous PEAK voltage is applied to the lightning or input.

다음으로, 전자파 필터(503)는 L(LINE FILTER)과 C(CAPACITOR)를 사용하여 회로 동작시 발생하는 전자기(CONDUCTION, 전도성) 노이즈와 고주파(RADIATION, 방사성) 노이즈가 외부로 방출되는 것을 억제하게 되고, 돌입전류 보호기(504)는 최초 전원 투입시에 순간적으로 발생하는 PEAK 전류를 제한한다.Next, the electromagnetic wave filter 503 uses L (Line Filter) and C (CAPACITOR) to suppress electromagnetic (RF) and radio frequency (RF) noise generated during circuit operation from being emitted to the outside And the inrush current protector 504 limits the instantaneous PEAK current at the initial power-up.

제1정류기(505)는 상기 돌입전류 보호기(504)를 통과한 전원을 정류하게 되고, 역률 보상기(506)는 전압과 전류 사이에 발생하는 위상의 차이를 동일하게 맞추어 입력 손실을 방지한다.The first rectifier 505 rectifies the power that has passed through the inrush current protector 504 and the power factor compensator 506 prevents the input loss by matching the phase difference generated between the voltage and the current.

다음으로, 주 스위칭부(507)는 메인 제어 유닛(515)의 제어에 따라 원하는 출력 전압을 얻기 위해 입력 전원을 스위칭하게 되고, 트랜스포머(507)는 상기 주 스위칭부(507)의 스위칭에 따라 1차측 입력 전원을 2차 측으로 유기하여 출력한다.Next, the main switching unit 507 switches the input power source to obtain a desired output voltage under the control of the main control unit 515, and the transformer 507 switches 1 And outputs the secondary side input power to the secondary side.

이어, 제2정류기(509)는 상기 트랜스포머(508)의 출력 전압을 정류하게 되고, 노이즈 필터(510)는 상기 제2정류기(509)에서 정류한 DC 전압의 RIPPLE 성분을 제거하여 양질의 DC 전압을 출력한다.The second rectifier 509 rectifies the output voltage of the transformer 508 and the noise filter 510 removes the RIPPLE component of the DC voltage rectified by the second rectifier 509, .

다음으로, 정전압기(511)는 상기 제2정류기(509)의 출력 전압을 소정 레벨의 정전압으로 만들어 상기 마스터 조명 컨트롤러(400)에 공급해준다. 아울러 전압 검출기(512)는 상기 노이즈 필터(510)를 통해 출력되는 출력 전압을 감시하여 상기 메인 제어 유닛(515)에 전달하게 된다. 아울러 절연기(513)는 상기 트랜스포머(507)의 1차와 2차를 분리시켜 절연을 구현한다.Next, the constant voltage generator 511 supplies the output voltage of the second rectifier 509 to a constant voltage of a predetermined level to supply the voltage to the master lighting controller 400. In addition, the voltage detector 512 monitors the output voltage output through the noise filter 510 and transmits the monitored output voltage to the main control unit 515. The isolator 513 isolates the primary and secondary of the transformer 507 to provide insulation.

다음으로, 통신부(514)는 상기 마스터 조명 컨트롤러(400)에서 통신으로 전송된 조명 제어데이터를 수신하여 메인 제어 유닛(515)에 전달하게 되고, 상기 메인 제어 유닛(515)은 상기 통신부(514)에서 수신한 조명 제어 데이터에 따라 상기 LED 램프(517)의 DRIVE 전압 제어를 하여 LED 조명의 컬러와 조도를 조절한다.The communication unit 514 receives the illumination control data transmitted through the communication from the master lighting controller 400 and transmits the received illumination control data to the main control unit 515. The main control unit 515 controls the communication unit 514, And controls the DRIVE voltage of the LED lamp 517 according to the illumination control data received from the LED driver 517 to adjust the color and illumination of the LED illumination.

LED 구동기(516)는 상기 메인 제어 유닛(515)에서 발생하는 드라이브 전압 제어를 기초로 상기 LED 램프(517)의 조명을 구동형, LED의 밝기와 색상을 감성지수에 대응하게 구현하게 된다.The LED driver 516 implements the driving of the LED lamp 517 based on the drive voltage control generated in the main control unit 515 and the brightness and color of the LED corresponding to the emotion index.

한편, 대부분의 웨어러블 디바이스가 블루투스 통신만 제공하거나, 일부 WCDMA 칩이 장착된 웨어러블 디바이스의 경우에도 저장장치 공간이 극히 협소하므로, 실시간으로 취득되는 생체신호 데이터는 사용자가 소유한 스마트폰에 일차적으로 저장할 필요성이 있다.On the other hand, even when most wearable devices provide only Bluetooth communication or wearable devices equipped with some WCDMA chips, the storage space is extremely narrow. Therefore, biometric signal data acquired in real time can be stored in a smart phone owned by the user There is a need.

이를 위하여 블루투스/Wi-Fi/WCDMA를 통해 웨어러블 디바이스로부터 취득된 생체정보 및 블루투스/Wi-Fi를 통해 취득된 환경정보를 취합/정제/임시저장하고, 생체/환경정보를 지능형 조명관리 미들웨어(300)로 실시간 스트림 송신해야 한다. 따라서 스마트폰인 정보수집 단말기(200)에 "사용자 개인정보 설정 및 관리 앱"을 내장시켜, 감성지수/조명상태 등 종합된 조명관련 정보를 사용자에게 제공하고, 사용자의 Feedback을 상기 지능형 조명관리 미들웨어(300)로 송신하도록 한다. 여기서 사용자 개인정보 설정 및 관리 앱은 사용자의 이동 경로 및 스마트폰에 내장된 센서정보를 라이프로그 형태로 저장/관리하고 이를 지능형 조명관리 미들웨어로 전송하는 기능을 담당한다. 사용자가 본인의 개인정보를 관리 및 확인할 수 있는 기능도 함께 구현하는 것이 바람직하다.For this, biometric information acquired from the wearable device via Bluetooth / Wi-Fi / WCDMA and environment information acquired through Bluetooth / Wi-Fi are collected / refilled / temporarily stored, and biometric / environmental information is transmitted to the intelligent lighting management middleware 300 ). Accordingly, it is possible to integrate the "user personal information setting and management application" in the intelligent information collecting terminal 200 to provide the user with information related to the lighting, including the emotion index / lighting status, (300). Here, the user's personal information setting and management application stores and manages the user's movement path and sensor information embedded in the smart phone in the form of a lifelog, and transmits the information to the intelligent lighting management middleware. It is also desirable to implement a function that allows the user to manage and verify his / her personal information.

또한, 사용자의 상황 및 편의를 고려하여 사용자가 직접 조명 시스템을 제어할 수 있도록 한다. 즉, 스마트 디바이스 애플리케이션을 통하여 사용자가 손쉽게 직접 조명제어가 가능하도록 한다. 이 경우 스마트폰인 정보수집 단말기(200)가 리모컨과 같은 역할을 하여, 정보수집 단말기(200)를 이용하여 직접 조명을 제어한다.In addition, the user can directly control the lighting system in consideration of the user's situation and convenience. That is, the user can easily control the lighting through the smart device application. In this case, the information collecting terminal 200, which is a smart phone, acts as a remote controller, and controls the lighting directly using the information collecting terminal 200.

도 23은 상기 개인정보 설정 및 관리 앱의 메인 설계 화면 예시이다. 사용자는 개인정보 설정 및 관리 앱을 통해 조명의 설치 위치와 개인 정보를 열람 및 수정한다. 23 is an illustration of a main design screen of the personal information setting and management application. Users view and modify the installation location and personal information of the lighting through the personal information configuration and management app.

도 24는 서비스 제어 및 관리를 위해 개발된 앱의 메인 화면 예시이다. 사용자는 서비스 제어 및 관리를 위해 개발된 앱을 통해 감성 제어할 조명 등록, 조명 제어, 감성 조명, 기어 연동 등의 서비스를 실현한다.24 is an example of a main screen of an application developed for service control and management. The user realizes services such as lighting registration, lighting control, emotional lighting, and gear interlocking for emotional control through an app developed for service control and management.

도 25a 및 도 25b는 취득된 심전도, 뇌파, 맥박에 해당하는 생체 정보 열람, 온도, 습도, 조도에 해당하는 환경 정보 열람 기능의 예시이다.25A and 25B are examples of an environmental information browsing function corresponding to acquired biometric information browsing corresponding to the acquired electrocardiogram, brain waves, pulse, temperature, humidity, and illuminance.

여기서 센서 정보의 열람 기능은 다음과 같다.Here, the function of reading sensor information is as follows.

현재 환경/생체 정보 내용, 현재 환경/생체 정보 표시 및 최종 측정 일시 표시, 과거의 환경 정보 확인(환경 정보 항목 클릭 -> 항목별 그래프), 과거의 생체 정보 확인(생체 정보 항목 클릭 -> 항목별 그래프)을 포함한다.Current environmental / biometric information, current environment / biometric information display, final measurement date and time display, confirmation of past environmental information (click on environment information item -> graph by item), confirmation of past biometric information (click on biometric information item -> item Graph).

실시간으로 심박, 뇌파, 심전도, 온도, 습도, 조도에 대한 데이터를 받아올 수 있으며, 센싱 데이터뿐 아니라 데이터들을 통하여 나온 감성지수도 받아 감성조명에 적용할 수 있다.It can receive data on heartbeat, brain waves, electrocardiogram, temperature, humidity, and illumination in real time, and it can be applied to emotional lighting as well as sensing data as well as emotion index derived from data.

도 26a 및 도 26b는 사용자가 직접 LED 조명의 색상과 밝기를 조절하는 조절기능을 보인 것이다.26A and 26B show the adjustment function of the user to adjust the color and brightness of the LED light.

LED 조명의 밝기는 5단계로 조절할 수 있으며, 색상은 R, G, B 값을 수동으로 입력하여 조절할 수 있다. 또한, 색상 조절이 불편할 경우, 색상표를 열어 쉽게 색상을 정할 수도 있다.The brightness of the LED illumination can be adjusted in 5 steps, and the color can be adjusted by manually entering R, G, B values. Also, if you are not comfortable adjusting the color, you can easily set the color by opening the color table.

이때, LED조명의 밝기 조절은 Red LED, Blue LED, Green LED를 기본적으로 제어하여 다양한 색을 연출한다, 부가적으로 Warm White LED, Cool White LED, Amber LED가 추가되어 전체적인 조명의 밝기를 조절한다. 각 LED는 개별로 제어가 가능하며 각 LED의 특성에 따라 해상도(resolution)를 달리할 수 있다. 또한, 플리커링(flickering)을 없애기 위해 조명에 인가되는 PWM 신호의 반복 주기는 조절이 가능하며, LED 칩마다 다른 특성을 고려하여 조명에 인가되는 PWM 신호의 반복 주기 역시 조절이 가능하다. LED의 순방향 전압과 순방향 전류의 비선형 특성을 고려하여 밝기를 제어한다. 전류 원의 전류 공급을 일정하게 유지하면서 전압을 on/off에 의한 모듈레이션을 통해 밝기(brightness)를 조절할 수 있다. 또한, 전압 원의 전압 공급을 일정하게 유지하면서 전류에 의한 밝기(brightness) 조절도 가능하다.At this time, brightness control of LED lighting basically controls Red LED, Blue LED and Green LED to produce various colors. In addition, Warm White LED, Cool White LED and Amber LED are added to adjust the brightness of the whole lighting . Each LED is individually controllable and can have different resolution depending on the characteristics of each LED. In order to eliminate flickering, the repetition period of the PWM signal applied to the illumination can be adjusted, and the repetition period of the PWM signal applied to the illumination can be adjusted in consideration of different characteristics of each LED chip. The brightness is controlled in consideration of the nonlinear characteristics of the forward voltage and the forward current of the LED. The brightness can be adjusted by modulating the voltage on / off while keeping the current supply of the current source constant. It is also possible to adjust the brightness by the current while keeping the voltage supply of the voltage source constant.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다. Although the present invention has been described in detail with reference to the above embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

본 발명은 생체정보와 환경정보를 이용하여 감성지수를 추론하고, 이를 기반으로 LED 조명의 밝기 및 색상을 자동으로 조절하는 기술에 적용된다.The present invention is applied to a technology for inferring the emotion index using biometric information and environment information, and automatically adjusting the brightness and color of the LED illumination based on the emotion index.

10: 생체 및 환경정보 획득수단
100: 정보 획득부
200: 정보수집 단말기
300: 지능형 조명관리 미들웨어
310: 퍼스널 데이터베이스
320: 감성지수 산출부
330: 개인 취향 분석 및 프로파일 생성부
400: 마스터 조명 컨트롤러
500: 슬레이브 조명 컨트롤러
10: Means for acquiring biological and environmental information
100: Information obtaining unit
200: information collecting terminal
300: Intelligent lighting management middleware
310: Personal Database
320: Emotion index calculating unit
330: Personal taste analysis and profile generation unit
400: master lighting controller
500: Slave Lighting Controller

Claims (10)

생체신호 및 환경변화에 따라 조명의 밝기 및 색상을 자동으로 조절하는 장치로서,
사용자의 생체정보 및 환경정보를 획득하는 생체 및 환경정보 획득수단;
상기 생체 및 환경정보 획득수단에서 수집한 생체정보 및 환경정보를 기초로 사용자의 생체리듬에 대응하는 감성 지수를 산출하고, 산출한 감성지수에 따라 LED 조명 제어를 위한 프로파일을 생성하여 조명 제어데이터를 출력하는 지능형 조명관리 미들웨어;
상기 지능형 조명관리 미들웨어에서 출력되는 조명 제어데이터를 기초로 LED조명의 밝기 및 색상을 제어하는 마스터 조명 컨트롤러; 및
상기 마스터 조명 컨트롤러로부터 통신으로 전송되는 조명 제어 데이터에 따라 조명의 색상 및 밝기를 조절하는 슬레이브 조명 컨트롤러를 포함하고,
상기 지능형 조명관리 미들웨어는 생체정보 및 환경정보를 기초로 LED 조명 감성 제어를 위한 감성 지수를 산출하되, 생체정보와 환경정보가 모두 획득되지 못하는 경우에는 생체정보와 환경정보를 상호 호환하여 감성지수를 정확하게 산출하는 감성지수 산출부; 상기 산출한 감성지수 및 사용자의 성별/연령대의 불쾌지수, 생체데이터 패턴 분석 결과와 환경패턴 분석 결과를 기초로 개인 취향을 분석하고, 분석한 개인 취향에 따라 프로파일을 생성한 후, 조명 제어 데이터를 생성하여 출력하는 개인 취향 분석 및 프로파일 생성부를 포함하며,
상기 감성지수 산출부는 뇌파와 심전도를 제1 생체정보로 설정하고, 맥박을 제2 생체정보로 설정하며, 온도/습도/조도를 환경정보로 설정하고, 각각의 정보에 계수를 부여하여 정규화하고, 정규화된 데이터를 감성지수 산출 함수에 대입하여 감성지수를 산출하되,
상기 제2 생체정보와 환경정보만 존재하면, 수집된 제2 생체정보의 데이터와 정규화된 계수를 계산하여 감성지수 산출 함수에 제1 생체 정보 대신에 2개의 환경정보와 제2 생체정보만을 적용하여 감성지수를 산출하고, 제1 생체정보와 환경정보만 존재하면, 수집된 제2 생체정보의 데이터에서 심전도(ECG)와 뇌파(EEG)의 비율로 각각 60%와 40%로 설정하고, 제2 생체정보 데이터와 정규화된 계수를 계산하여 감성지수 산출 함수에 제1 생체 정보 대신에 2개의 환경정보와 제2 생체정보만을 적용하여 감성지수를 산출하고, 환경정보만 존재하면 수집된 환경 데이터를 제1 생체정보와 제2 생체 정보 대신에 감성지수 산출 함수에 3개의 환경 정보를 각각 대입하여 감성지수를 산출하고, 상기 제1 및 제2 생체정보와 환경정보가 모두 존재하면 제1 및 제2 생체정보 데이터와 정규화된 계수를 계산하고, 감성지수 산출 함수에 제1 생체정보와 제2 생체정보 및 환경정보를 각각 대입하여 감성지수를 산출하는 것을 특징으로 하는 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치.
An apparatus for automatically adjusting brightness and color of illumination according to a biological signal and an environmental change,
Biological and environmental information acquisition means for acquiring biometric information and environment information of a user;
A biometric information obtaining unit for obtaining a biometric information corresponding to the user's biorhythm based on the biometric information and the environment information acquired by the biometric information acquiring unit and generating a profile for LED illumination control according to the calculated emotion index, Output intelligent lighting management middleware;
A master lighting controller for controlling the brightness and color of the LED lighting based on the lighting control data output from the intelligent lighting management middleware; And
And a slave lighting controller that adjusts the color and brightness of the lighting according to the lighting control data transmitted from the master lighting controller through communication,
The intelligent lighting management middleware calculates the emotion index for controlling the LED lighting emotion based on the biometric information and the environment information. If the biometric information and the environment information can not be obtained, the intelligent lighting management middleware intercommunicates the biometric information and the environment information, An emotion index calculating unit for accurately calculating the emotion index; The personal taste is analyzed on the basis of the calculated emotion index and discomfort index of the sex / age range of the user, the biometric data pattern analysis result and the environment pattern analysis result, and the profile is generated according to the personal taste analyzed. And a personal taste analysis and profile generation unit for generating and outputting a personal taste analysis result,
Wherein the emotion index calculating unit sets the EEG and electrocardiogram as the first biometric information, sets the pulse as the second biometric information, sets the temperature / humidity / illuminance as the environment information, assigns the coefficients to the respective information, The emotion index is calculated by substituting the normalized data into the emotion index calculating function,
If only the second biometric information and the environment information exist, the data of the collected second biometric information and the normalized coefficient are calculated, and only two pieces of environment information and second biometric information are applied to the sensitivity index calculating function instead of the first biometric information (ECG) and EEG (EEG) are set to 60% and 40%, respectively, in the data of the collected second biometric information when only the first biometric information and the environment information exist, The biometric information data and the normalized coefficient are calculated and the emotional index is calculated by applying only the two environmental information and the second biometric information to the emotion index calculating function instead of the first biometric information. The first and second biometric information and the second biometric information are substituted into the sensitivity index calculation function to calculate the sensitivity index. If both of the first and second biometric information and the environment information are present, Information And calculating an emotion index by substituting the first biometric information, the second biometric information, and the environment information into the emotion index calculating function, and calculating an emotion index using the eco-friendly smart lighting control Device.
청구항 1에서, 상기 생체 및 환경정보 획득수단은 생체 정보를 획득하는 생체정보 센서와 환경정보를 획득하는 환경센서를 포함하는 정보 획득부를 포함하고, 상기 정보 획득부는 통신을 통해 획득한 정보를 상기 지능형 조명관리 미들웨어에 직접 전송하는 것을 특징으로 하는 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치.
The information processing apparatus according to claim 1, wherein the biological and environmental information obtaining means includes an information obtaining unit including a biological information sensor for obtaining biological information and an environmental sensor for obtaining environmental information, And transmits it directly to the lighting management middleware.
청구항 2에서, 상기 생체 및 환경정보 획득수단은 상기 정보 획득부와 연동하여 생체정보 및 환경정보를 획득하고, 획득한 생체정보 및 환경정보를 상기 지능형 조명관리 미들웨어에 전송하는 정보수집 단말기를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치.
The intelligent lighting management middleware according to claim 2, wherein the living body and environment information acquiring means includes an information collecting terminal for acquiring biometric information and environment information in cooperation with the information acquiring unit and transmitting the acquired biometric information and environment information to the intelligent lighting management middleware And the environment-friendly smart lighting control device according to the environment change.
청구항 3에서, 상기 정보수집 단말기는 LED조명의 밝기 및 색상을 자동으로 제어한 후, 사용자로부터 입력된 평가정보를 상기 지능형 조명관리 미들웨어에 전송해주는 것을 특징으로 하는 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치.
The intelligent lighting management middleware according to claim 3, wherein the information collecting terminal automatically controls the brightness and color of the LED illumination, and then transmits the evaluation information input from the user to the intelligent lighting management middleware. Lighting control device.
청구항 4에서, 상기 정보수집 단말기는 조명 제어 애플리케이션을 통해 감성지수 및 생체 정보 및 환경정보를 열람하고, 사용자의 키 입력장치를 통한 조작에 따라 LED 조명의 색상과 밝기를 직접 조절하고, LED 조명의 색상과 밝기 조절 데이터를 상기 지능형 조명관리 미들웨어에 전송하는 것을 특징으로 하는 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치.
The information collecting terminal reads the emotion index, the biometric information, and the environment information through the illumination control application, directly adjusts the color and brightness of the LED illumination according to the operation of the user through the key input device, And transmits the color and brightness adjustment data to the intelligent lighting management middleware.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에서, 상기 마스터 조명 컨트롤러는 +5V 어댑터(ADAPTER) 혹은 슬레이브 조명 컨트롤러에서 공급되는 전원을 입력받아 장치 내부의 디바이스 동작에 필요한 정전압을 공급하는 정전압기; 스마트폰 애플리케이션으로부터 블루투스를 통해 전송된 조명 제어 데이터 또는 PC 또는 서버의 전용 프로그래밍 U.I로부터 WI-FI를 통해 전송된 조명 제어데이터를 입력받는 조명 제어데이터 입력부; 장치를 매뉴얼로 운용시 각 LED 색상의 양 및 밝기의 설정 값을 표시하는 표시부; 장치를 매뉴얼로 운용시 각 LED 색상의 양 및 밝기를 선택하기 위한 조작부; 상기 입력부를 통해 입력된 조명 제어 데이터 또는 상기 조작부를 통해 설정된 LED 색상의 양 및 밝기의 설정 값에 따라 LED 램프의 COLOR 및 조도를 제어하는 조명 제어신호를 출력하는 메인 컨트롤 유닛; 상기 메인 컨트롤 유닛에서 전송된 조명 제어신호를 통신을 통해 슬레이브 조명 컨트롤러에 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치.
The master lighting controller of claim 1, wherein the master lighting controller comprises: a constant voltage generator for receiving a power supplied from a + 5V adapter or a slave lighting controller and supplying a constant voltage necessary for device operation inside the device; An illumination control data input unit for receiving illumination control data transmitted from a smartphone application through Bluetooth or illumination control data transmitted through a WI-FI from a dedicated programming UI of a PC or a server; A display unit for displaying a set value of the amount and brightness of each LED color when operating the apparatus manually; An operating unit for selecting the amount and brightness of each LED color when operating the device manually; A main control unit for outputting a lighting control signal for controlling the COLOR and illuminance of the LED lamp according to the lighting control data input through the input unit or the setting value of the amount and brightness of the LED color set through the operation unit; And a communication unit for transmitting the illumination control signal transmitted from the main control unit to the slave lighting controller through communication.
청구항 1에서, 상기 슬레이브 조명 컨트롤러는 입력받은 상용 전원에 과전압 및 과전류가 흐를 경우 단선 되어 장치를 보호하는 퓨즈; 바리스터를 사용하여 낙뢰 혹은 입력에 순간적인 PEAK 전압이 인가될 경우 회로를 보호하는 입력 서지 보호기; L(LINE FILTER)과 C(CAPACITOR)를 사용하여 회로 동작시 발생하는 전자기(CONDUCTION, 전도성) 노이즈와 고주파(RADIATION, 방사성) 노이즈가 외부로 방출되는 것을 억제하는 전자파 필터(EMI FILTER); 최초 전원 투입시에 순간적으로 발생하는 PEAK 전류를 제한하는 돌입전류 보호기; 입력 전원을 정류하는 제1정류기; 전압과 전류 사이에 발생하는 위상의 차이를 동일하게 맞추어 입력 손실을 방지하는 역률 보상기(POWER FACTOR CORRECTION); 원하는 출력 전압을 얻기 위해 입력 전원을 스위칭하는 주 스위칭부(MAIN SWITCHING); 상기 주 스위칭부의 스위칭에 따라 1차측 입력 전원을 2차 측으로 유기하는 트랜스포머; 상기 트랜스포머의 출력 전압을 정류하는 제2정류기; 상기 제2정류기에서 정류한 DC 전압의 RIPPLE 성분을 제거하여 양질의 DC 전압을 생성하는 노이즈 필터; 상기 제2정류기의 출력 전압을 소정 레벨의 정전압으로 만들어 상기 마스터 조명 컨트롤러에 공급하는 정전압기; 상기 노이즈 필터를 통해 출력되는 출력 전압을 감시하는 전압 검출기; 상기 트랜스포머의 1차와 2차를 분리시키는 절연기; 조명 역할을 하는 LED 램프; 상기 마스터 조명 컨트롤러에서 통신으로 전송된 조명 제어데이터를 수신하는 통신부; 상기 통신부에서 수신한 조명 제어 데이터에 따라 상기 LED 램프의 DRIVE 전압 제어를 하여 LED 조명의 컬러와 조도를 조절하는 메인 제어 유닛; 상기 메인 제어 유닛에서 발생하는 드라이브 전압 제어를 기초로 상기 LED 램프의 조명을 구동하는 LED 구동기를 포함하는 것을 특징으로 하는 생체신호 및 환경변화에 따른 친환경 스마트 조명제어장치.





The slave lighting controller according to claim 1, further comprising: a fuse that is disconnected when an overvoltage and an overcurrent flow to the input commercial power source to protect the device; An input surge protector that protects the circuit when a momentary PEAK voltage is applied to the lightning or input using a varistor; (EMI FILTER) which suppresses the emission of electromagnetic (COD) noise and RFIATION noise generated in circuit operation by using L (Line Filter) and C (CAPACITOR); An inrush current protector which limits the instantaneous PEAK current at the time of initial power-on; A first rectifier for rectifying input power; POWER FACTOR CORRECTION to prevent input loss by matching the phase difference generated between voltage and current equally; A main switching unit (MAIN SWITCHING) for switching an input power source to obtain a desired output voltage; A transformer for inducing the primary side input power to the secondary side according to the switching of the main switching unit; A second rectifier for rectifying an output voltage of the transformer; A noise filter for removing the RIPPLE component of the DC voltage rectified by the second rectifier to generate a high-quality DC voltage; A constant voltage generator for converting an output voltage of the second rectifier into a constant voltage of a predetermined level to supply the constant voltage to the master lighting controller; A voltage detector for monitoring an output voltage output through the noise filter; An isolator for separating the primary and secondary of the transformer; An LED lamp serving as a lighting; A communication unit for receiving illumination control data transmitted by communication from the master lighting controller; A main control unit for controlling the drive voltage of the LED lamp according to the illumination control data received from the communication unit to adjust the color and intensity of the LED illumination; And an LED driver for driving the LED lamp based on drive voltage control generated in the main control unit.





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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111385654A (en) * 2020-03-04 2020-07-07 四川长虹电器股份有限公司 Intelligent television analog quantity parameter control method based on middleware
KR20200081745A (en) * 2018-12-28 2020-07-08 성민 마 Method for controlling a smart emotional light device based on IoT by considering biological rhythm and life patterns of human
KR20200130006A (en) * 2019-05-10 2020-11-18 주식회사 엔플러그 Health care system and method using lighting device based on IoT
KR20200143097A (en) 2019-06-14 2020-12-23 선문대학교 산학협력단 Infant care system for check condition of infant in real time
CN113949853A (en) * 2021-10-13 2022-01-18 济南景雄影音科技有限公司 Projection system with environment adaptive adjustment capability and method
KR20220131451A (en) * 2021-03-19 2022-09-28 한국광기술원 Digital therapy system and method thereof
KR102596220B1 (en) 2023-05-04 2023-10-31 (주)알트온 Lighting control platform system through user taste and environmental pattern analysis

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101274110B1 (en) * 2013-04-02 2013-06-12 (주)블루싸이언스 Led lamp apparatus using driver circuit for power factor correction and current control
KR101397191B1 (en) * 2012-06-25 2014-05-19 주식회사 플레넷 Dimming control system and method for led lamp tunnel light
KR101665310B1 (en) * 2014-08-22 2016-10-12 아주대학교산학협력단 System and method for providing therapy based on smart space

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101397191B1 (en) * 2012-06-25 2014-05-19 주식회사 플레넷 Dimming control system and method for led lamp tunnel light
KR101274110B1 (en) * 2013-04-02 2013-06-12 (주)블루싸이언스 Led lamp apparatus using driver circuit for power factor correction and current control
KR101665310B1 (en) * 2014-08-22 2016-10-12 아주대학교산학협력단 System and method for providing therapy based on smart space

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200081745A (en) * 2018-12-28 2020-07-08 성민 마 Method for controlling a smart emotional light device based on IoT by considering biological rhythm and life patterns of human
KR102206685B1 (en) * 2018-12-28 2021-01-25 성민 마 Method for controlling a smart emotional light device based on IoT by considering biological rhythm and life patterns of human
KR20200130006A (en) * 2019-05-10 2020-11-18 주식회사 엔플러그 Health care system and method using lighting device based on IoT
KR102236727B1 (en) * 2019-05-10 2021-04-06 (주)엔플러그 Health care system and method using lighting device based on IoT
KR20200143097A (en) 2019-06-14 2020-12-23 선문대학교 산학협력단 Infant care system for check condition of infant in real time
CN111385654A (en) * 2020-03-04 2020-07-07 四川长虹电器股份有限公司 Intelligent television analog quantity parameter control method based on middleware
KR20220131451A (en) * 2021-03-19 2022-09-28 한국광기술원 Digital therapy system and method thereof
KR102573959B1 (en) 2021-03-19 2023-09-05 한국광기술원 Digital therapy system and method thereof
CN113949853A (en) * 2021-10-13 2022-01-18 济南景雄影音科技有限公司 Projection system with environment adaptive adjustment capability and method
CN113949853B (en) * 2021-10-13 2022-10-25 济南景雄影音科技有限公司 Projection system with environment adaptive adjustment capability
KR102596220B1 (en) 2023-05-04 2023-10-31 (주)알트온 Lighting control platform system through user taste and environmental pattern analysis

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