KR101897236B1 - 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 사용자가 착용한 스마트밴드를 활용하여 게이트웨이 또는 스마트폰을 통해 생체신호 및 위치정보를 수집하고, 수집된 생체신호를 기반으로 긴급상황 발생 시 관련자들에게 사용자의 위치정보와 함께 긴급상황에 대한 알림신호를 전송하여 긴급상황에 신속하게 대처할 수 있도록 하는 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드에 관한 것으로서, 비콘(Beacon)의 광고패킷(Advertising packet)의 브로드캐스트 데이터 필드(Broadcast Data Field)에 매칭되는 포맷으로 위치데이터 및 센싱데이터 필드를 구성하여, 스마트폰 및 게이트웨이 중 적어도 어느 하나로 전송하는 것을 특징으로 하는 스마트밴드 및 상기 스마트밴드로부터 위치데이터 및 센싱데이터를 수신하여 무선 전송하는 스마트폰; 상기 스마트밴드로부터 위치데이터 및 센싱데이터를 수신하여 유선 전송하는 게이트웨이; 및 상기 스마트폰 및 상기 게이트웨이 중 적어도 어느 하나로부터 위치데이터 및 센싱데이터를 수신하고, 저장하며, 수신한 상기 위치데이터 및 센싱데이터를 분석하여 위치정보 및 센싱정보를 생성하여, 상기 스마트폰으로 전송하는 서버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템을 제공한다.
Description
본 발명은 신변보호 및 안전사고예방 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 특히 사용자가 착용한 스마트밴드를 활용하여 게이트웨이 또는 스마트폰을 통해 생체신호 및 위치정보를 수집하고, 수집된 생체신호를 기반으로 긴급상황 발생 시 관련자들에게 사용자의 위치정보와 함께 긴급상황에 대한 알림신호를 전송하여 긴급상황에 신속하게 대처할 수 있도록 하는 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드에 관한 것이다.
최근 손목에 착용하여 건강 및 운동 관련된 다양한 정보를 모으고 저장하고 전송하는 역할을 하는 액세서리 형태의 스마트밴드(Smart band)가 많이 사용되고 있다. 이러한 스마트밴드는 24시간 이용자와 접촉하고 이용자의 움직임을 파악할 수 있다는 점에서 스마트폰만으로는 불가능한 기능을 수행할 수 있다.
스마트밴드와 같은 웨어러블 디바이스(Wearable devices)를 통해 성장 가능성이 높은 주요 서비스를 살펴보면 개인건강관리(Wellness) 서비스, 헬스케어(Healthcare) 서비스, 생활밀착형 서비스, 엔터테인먼트 서비스, 보안 서비스, 교육 서비스 등이 있다.
현재 웨어러블 디바이스의 활용은 스포츠·피트니스·건강관리가 중심인 헬스케어 분야가 가장 큰 비중을 차지하고, 정보·오락분야는 성장 초기로서 향후 스마트폰과 연동해 관련 분야가 증대될 것으로 예상되며, 차세대 웨어러블 디바이스 시장은 스포츠 및 피트니스, 헬스케어 및 의료, 엔터테인먼트와 접목된 기기들이 61%를 차지하고 있어 스마트 기기와 센서기술을 통해 운동량, 식사량, 심박동수, 수면 측정 등 일상에서 생성되는 데이터를 정량화·수치화 하는 건강관리가 가능한 손목 착용(밴드)형 웨어러블 디바이스와 같은 간편하고 편리한 헬스케어 제품의 성장이 주목된다.
스마트밴드는 등록특허공보 제10-1691142호를 비롯한 다수의 선행문헌들에 기재된 바와 같이, 착용자의 팔목에 채워지는 밴드, 상기 착용자의 팔목에 밀착되는 본체 및 각종 정보가 표시되는 디스플레이로 구성되며, 사용자의 팔목을 통하여 충격, 흔들림, 진동, 중력, 방위, 맥박, 체온과 같은 사용자의 상체상태를 센싱하여 대응되는 생체신호를 발생하고, 현재위치, 온도, 습도, 진동, 조도 등의 정보를 센싱하는 센서유닛을 구비한다.
이에 따라, 스마트밴드는 생체신호가 설정된 범위내에 포함되면 정상생체신호를 발생한다든지 생체신호가 설정된 범위에서 벗어나면 이상생체신호를 반복적으로 발생하고, 이상생체신호가 발생되었을 때 상기 착용자에게 위급상황임을 인지시키기 위한 경고알람을 발생하거나 응급상황알람을 발생하게 된다. 일반적으로, 스마트밴드는 착용자의 스마트폰이나 무선AP 등으로 정상생체신호 또는 이상생체신호를 무선통신을 이용하여 전송하기 위하여 와이파이, 지그비 등 근거리 무선통신모듈을 구비하게 된다. 무선통신모듈은 스마트폰 등을 통해 응급상황 발생시 전화 또는 메시지를 송신할 수도 있고, 착용자의 아이디와 지역정보를 포함하는 응급호출신호를 미리 설정된 도우미나 지킴이 등 보호자에게 전송할 수도 있다(등록특허공보 제10-1440362호 참조).
그러나 종래기술에 따른 스마트밴드를 이용한 위급상황 알림 또는 실시간 신체상태 모니터링 기술들은 착용자의 스마트밴드와 동기화된 스마트폰을 통해서만 기 설정된 원격지의 보호자에게 전화 또는 메시지를 전달할 수 있기 때문에, 착용자의 스마트폰이 동작불능인 상황에서는 외부와의 통신이 차단된 상태가 되어 스마트밴드를 이용한 위급상황 알림이나 응급호출신호 등이 실효를 거두기 어렵게 되는 문제점이 있다.
한편, 일반적인 스마트밴드보다 고가의 웨어러블기기인 스마트와치에는 스마트밴드의 생체신호 수집 및 위치알림 기능을 비롯하여 직접적으로 외부와 통신을 수행할 수 있는 기능이 탑재되어 있지만, 현재의 저가 스마트밴드에서는 원격지의 무선통신을 위해서는 여전히 착용자의 스마트폰에 의존해야 하는 실정이다.
등록특허공보 제10-1557370호인 스마트밴드를 활용한 실시간 신체상태 모니터링 시스템에는, 사용자의 신체상태정보를 제3자의 단말기에서도 확인이 가능하도록 연동하여 커플, 부모와 자식간에 서로의 신체상태를 점검 및 대처할 수 있도록 하는 실시간 신체상태 모니터링 시스템이 개시되어 있다. 그러나 해당 모니터링 시스템의 경우, 제3자 단말기가 가족 및 지인 한정이므로 요양원, 복지관, 병원, 어린이집 등 다수의 노약자들에 대해서는 활용할 수 없는 문제가 있다.
한편, 등록특허공보 제10-1582190호인 스마트밴드를 활용한 독거노인 보호 관리 시스템에는, 스마트밴드 및 스마트단말기를 활용하여 실내 또는 실외에서 24시간 내내 소모된 칼로리(활동량)를 독거노인과 생활 관리사가 함께 측정 및 관리하고 이를 관리자(자식, 지인, 친척 등)에게 전송하여 함께 관리할 수 있는 기술이 개시되어 있다. 그러나 해당 보호관리시스템은 스마트밴드와 스마트폰을 함께 소지하고 있어야 대상자의 신체상태를 측정할 수 있으며, 실내의 경우에도 스마트폰을 소지하여야 하는 불편함이 있다. 또한, 복층으로 이루어진 다소 규모가 있는 병원이나 복지관 등에서는 GPS를 통해 스마트밴드의 실내위치를 정확하게 파악하기 어려우므로, 스마트폰 분실, 응급상황 발생 시 대처가 늦어질 수밖에 없는 문제점이 있다.
전술한 바와 같이, 종래기술에 따른 스마트밴드를 활용한 모니터링 시스템은, 실내에서도 스마트폰을 반드시 소지하여야만 건강상태의 변화를 확인할 수 있고, 해당 스마트밴드와 스마트폰이 블루투스 등 근거리 무선통신에 페어링되어 연결된 상태여야만 데이터가 송수신될 수 있는 문제점이 있다.
또한, 종래기술에 따른 모니터링 시스템은 블루투스 등 근거리 무선통신을 사용하는 경우 블루투스의 광고모드(advertising mode)의 무작위 전송으로 인해 개인정보가 타인에게 무작위로 유출될 위험이 있으며, GPS를 통한 위치정보 수집 방식이므로 야외보다 실내에 상주하는 시간이 상대적으로 많은 현대 생활에서 규모가 큰 건물의 경우 층이 다르더라도 같은 위치로 표시되기 때문에 응급상황 발생시 큰 혼선을 야기할 수 있는 문제점이 있다.
총인구 중에 65세 이상의 인구가 총인구의 7% 이상인 사회를 고령화 사회라고 하고, 65세 이상의 인구가 14% 이상이 되면 고령사회, 20% 이상이 되면 초고령 사회이다. 우리나라는 1980년 65세 이상 인구가 3.8%에 불과했지만 2000년 고령화 사회로 진입했고 2015년 13.0%를 기록한 데 이어 2026년에는 초고령 사회(65세 이상 인구 21%이상)로, 2050년에는 그 비율이 35.9%까지 급상승 할 것으로 전망되고 있다.
우리나라는 2016년 말 현재 65세 이상 전체 가구주는 386만 7천 가구이며 고령자 1인 가구는 129만 4천 가구로 전체 33.5% 차지하고 있으며, 의료기술의 발달로 수명이 계속 늘어나 이제 우리나라의 기대수명은 약 83세이다.
특히, 우리나라의 1990년 80세 이상 고령자 가구는 전체 고령자 가구의 10% 수준이었으나 2016년말 26.5%로 지난 15년간 약 16.5% 증가함으로써 현재 전세계에서 가장 빠른 고령화 속도를 보이고 있다.
이에 따라, 65세 이상 노인의 요양병원 또는 요양원 이용과 입원일수가 크게 증가하고 있는데, 이와 대조적으로 요양보호사의 수요는 매우 부족한 실정이어서, 입원 중인 환자관리에 대한 어려움이 가중되고 있다.
따라서 저가의 스마트밴드를 활용하여 생체신호 및 위치정보를 수집하고, 스마트폰 뿐만 아니라 무선AP와 같은 게이트웨이를 통해 수집된 생체신호를 기반으로 긴급상황 발생 시 개인정보를 보호하면서도 관련자들에게 사용자의 정확한 위치정보와 함께 긴급상황에 대한 알림신호를 전송하여 긴급상황에 신속하게 대처할 수 있도록 하는 방안이 더욱 시급히 요망된다.
이에 본 발명자는 상술한 제반 사항을 종합적으로 고려하여 기존의 스마트밴드를 활용한 신체정보 모니터링 시스템이 지닌 한계 및 문제점의 해결에 역점을 두어, 실내에서 스마트밴드에 연결된 스마트폰 없이도 원격지에서 다수의 관심자들이 스마트밴드 착용자의 신체상태를 모니터링할 수 있으며, 착용자의 정확한 위치를 제공함으로써 응급상황 발생 시 신속하고 효율적으로 대처할 수 있는 효과를 도모할 수 있는 새로운 방식의 스마트밴드를 활용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템을 개발하고자 각고의 노력을 기울여 부단히 연구하던 중 그 결과로써 본 발명을 창안하게 되었다.
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 스마트폰을 소지하지 않고도 스마트밴드를 착용한 착용자의 건강상태를 실시간으로 모니터링할 수 있는 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드를 제공하는 데 있는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제 및 목적은 스마트밴드와 스마트폰의 블루투스 등 근거리 무선통신 연결(페어링)이 되지 않아도 스마트밴드가 획득한 착용자의 데이터를 수집할 수 있는 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제 및 목적은 블루투스 등 근거리 무선통신의 광고모드의 무작위 전송으로 인한 개인정보 유출을 방지하면서도 스마트밴드 착용자의 건강상태를 실시간으로 다수의 관련자가 실시간으로 모니터링 할 수 있는 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제 및 목적은 GPS로는 정확한 위치를 제공할 수 없었던 실내에서의 스마트밴드 착용자의 착용자의 신체정보 및 동선을 정확하게 파악하여, 응급상황 발생 시 동선을 추적함으로써 신속한 대처가 가능한 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드를 제공하는 데 있다.
여기서 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제 및 목적은 이상에서 언급한 기술적 과제 및 목적으로 국한하지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제 및 목적들은 아래의 기재로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 실시간 사고예방 모니터링 시스템을 위한 스마트밴드는, 비콘(Beacon)의 광고패킷(Advertising packet)의 브로드캐스트 데이터 필드(Broadcast Data Field)에 매칭되는 포맷으로 위치데이터 및 센싱데이터 필드를 구성하여, 스마트폰 및 게이트웨이 중 어느 하나로 전송함으로써, 다수개의 스마트폰 및 게이트웨이에 실시간으로 스마트밴드의 착용자의 정확한 위치정보 및 건강정보를 제공할 수 있다.
이때, 본 발명에 따른 실시간 사고예방 모니터링 시스템을 위한 스마트밴드의 상기 위치데이터 및 센싱데이터 필드는, 자이로센서 x, y, z 센싱데이터와, 가속도센서 x, y, z 센싱데이터와, 심장박동수 데이터 및 배터리 잔여량 데이터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템은, 비콘(Beacon)의 광고패킷(Advertising packet)의 브로드캐스트 데이터 필드(Broadcast Data Field)에 매칭되는 포맷으로 위치데이터 및 센싱데이터 필드를 구성하여, 무선 전송하는 스마트밴드; 상기 스마트밴드로부터 위치데이터 및 센싱데이터를 수신하여 무선 전송하는 스마트폰; 상기 스마트밴드로부터 위치데이터 및 센싱데이터를 수신하여 유선 전송하는 게이트웨이; 및 상기 스마트폰 및 상기 게이트웨이 중 적어도 어느 하나로부터 위치데이터 및 센싱데이터를 수신하고, 저장하며, 수신한 상기 위치데이터 및 센싱데이터를 분석하여 위치정보 및 센싱정보를 생성하여, 상기 스마트폰으로 전송하는 서버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 상기 위치데이터 및 센싱데이터 필드는, 자이로센서 x, y, z 센싱데이터와, 가속도센서 x, y, z 센싱데이터와, 심장박동수 데이터 및 배터리 잔여량 데이터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
전술한 바와 같이 본 발명은 스마트폰을 소지하고 있지 않거나 페어링이 되지 않더라도 스마트밴드로부터 착용자의 건강상태를 실시간으로 모니터링하고, 실내에서의 위치도 정확하게 파악할 수 있으므로 응급상황에 한층 신속하고 효율적으로 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 블루투스 등 근거리 무선통신망을 사용하더라도 개인정보 유출의 위험을 최소화할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명은 블루투스 스마트 모드(Bluetooth Smart Mode)를 이용하여 디바이스와 연결함으로써 특정 형태의 정보를 주고받는 기존의 페어링 방식과 달리, 특정 디바이스를 지정하지 않고 주변 모든 디바이스에게 데이터를 전송할 수 있으므로, 한 번에 여러 개의 디바이스와 통신이 가능하며, 특히 디바이스로 보낼 데이터의 용량이 작은 경우 더욱 효율적일 뿐만 아니라 오버헤드를 크게 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 개인관리뿐만 아니라 특히 관리대상자가 많은 병원, 요양원, 어린이집, 사회복지관 등 노약자에 대한 실시간 모니터링에 의한 집중관리가 필요한 상황에서 더욱 효과적이다.
또한, 본 발명은 다대다 방식으로 스마트밴드 착용자의 관리자들뿐만 아니라, 가족, 지인을 비롯한 관심자를 쉽게 등록할 수 있으므로, 착용자의 건강상태에 관심이 많은 관련자들에게 착용자의 건강상태를 공유할 수 있어, 더욱 안전하고 효율적인 사고예방이 가능한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 실내외별 작동방법을 나타낸 도면,
도 3a 및 도 3b는 비콘 광고패킷 포맷,
도 4는 도 3의 비콘 광고패킷을 활용한 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 브로드캐스트 데이터 포맷,
도 5는 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 데이터 포맷의 일 예시도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 게이트웨이 및 스마트폰에서 서버로 전송하는 데이터 포맷을 각각 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템에서 다수의 스마트밴드에 대한 데이터 수집방식의 일 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 실내외별 작동방법을 나타낸 도면,
도 3a 및 도 3b는 비콘 광고패킷 포맷,
도 4는 도 3의 비콘 광고패킷을 활용한 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 브로드캐스트 데이터 포맷,
도 5는 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 데이터 포맷의 일 예시도,
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 게이트웨이 및 스마트폰에서 서버로 전송하는 데이터 포맷을 각각 나타낸 도면,
도 7은 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템에서 다수의 스마트밴드에 대한 데이터 수집방식의 일 예시도.
이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
이에 앞서, 후술하는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석하여야 함을 명시한다.
또한, 본 발명과 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
여기서 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기 및 형태와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.
이하에서 설명되는 실시 예는 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것으로, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되지 않고 다양한 형태로 구현될 수 있다.
도면들 중 동일한 구성들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타낸다. 하기의 설명에서 구체적인 특정 사항들이 나타나고 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해 제공된 것일 뿐, 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
여기서, 첨부된 도면들은 기술의 구성 및 작용에 대한 설명과 이해의 편의 및 명확성을 위해 일부분을 과장하거나 간략화하여 도시한 것으로, 각 구성요소가 실제의 크기와 정확하게 일치하는 것은 아님을 밝힌다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이는 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 개념과 당해 기술분야에서 통용 또는 통상적으로 인식되는 의미로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
IOT시대에서는 무분별한 기능 및 기술로 인해 정작 필요로 하는 대상이 지원받지 못하여 발생하는 문제를 최소화하고, 사용을 두려워하는 대상을 위해 최소한의 최대의 효과를 낼 수 있는 서비스가 필요하다.
이에 따라, 본 발명은 기존 스마트밴드에 IPS기능을 추가하여 실외뿐만이 아닌 실내까지 위치를 측위하며 환자 및 노약자의 안전예방 및 신속한 사후조치가 가능한 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드를 제공하는데 특징이 있다.
또한, 본 발명은 IOT시스템과 실내위치기반 스마트밴드의 연동으로 사용자의 실시간 건강분석을 통해 건강증진 및 진료서비스를 스마트폰으로 제공받는 서비스가 가능한 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드를 제공하는데 특징이 있다.
또한, 본 발명은 빅데이터를 이용해 사용자의 건강상태 및 위험요소를 체계적이고 정확히 분석하여 모니터링할 수 있는 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드를 제공하는데 특징이 있다.
먼저, 도 1은 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 개념도로서, 본 발명은 실내위치를 측정할 수 있는 스마트밴드(100)를 개발하여 수집단계(S1)에서 활용함으로써, 수집된 데이터는 서버(400)에 저장되어 저장단계(S2)에서 IOT스마트케어시스템(20)을 제공하는데 특징이 있다. IOT스마트케이시스템(20)은 스마트케어시스템 및 위치기반정보시스템을 융합하여 병의원 및 사후관리가 필요한 환자를 중심으로 한 비즈니스 모델로서 사후관리부터 건강관리 긴급전화까지 사용자가 스스로 건강을 체크함과 아울러 편리한 의료건강서비스를 누릴 수 있는 서비스를 제공한다.
이를 위하여, 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템은 정보 수집단계(S1)에서 기존의 GPS위성(10)을 이용한 GPS방식 위치측정으로 인해 실내에서 실제 위치와의 오차범위가 증가되는 문제를 IPS(Indoor Positioning Service)를 적용함으로써 실외뿐만 아니라 실내에서도 정확한 위치를 측정하여 사용자의 정확한 위치를 파악하도록 한다. 또한, 본 발명은 상황에 따라 응급기관(30)에 긴급출동기능을 제공함으로써 위급한 사용자의 생명을 구할 수 있도록 한다. 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템은 실내의 곳곳에 설치된 게이트웨이(300)를 이용하여 스마트폰(200)과 별개로 스마트밴드(100)로부터 착용자의 위치정보, 건강상태정보 및 생존여부 등의 정보를 수집한다. 특히, 게이트웨이(300)를 통하여 실내에서 착용자의 위치를 큰 오차 없이 정확하게 파악할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템은 저장단계(S2)에서 축적된 데이터를 분석단계(S3)에서 빅데이터 분석툴(410)을 활용함으로써, 사용자의 건강정보 및 행동을 측정 및 분석하여 운동 및 질병에 대한 위험지수를 판단하고, 이를 사용자 및 관리자 앱(App., 210)을 통해 제공할 수 있다. 이에 따라, 병원측은 환자관리가 용이해지므로 환자치료에 좀 더 전념할 수 있으며, 환자는 스스로 자신의 상태를 파악할 수 있고 자신의 상태에 맞는 솔루션을 제공받을 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 실내외별 작동방법을 나타낸 도면으로서, 본 발명에 따른 스마트밴드(100)는 통상의 스마트밴드가 갖는 기능에 더하여 실내위치측정이 가능하다. 이를 위하여, 본 발명에 따른 스마트밴드는 실외(A1)와 실내(A2)의 상황변화에 따른 위치기반서비스를 구현함으로써, 스마트폰(200)이 없어도 실내위치측정이 가능하다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 스마트밴드(100)는 실외(A1)에서는 통상의 스마트밴드와 같이 스마트폰(200)을 통하여 GPS위성(10)으로부터 GPS위치데이터를 수신하고, 착용자의 건강데이터와 함께 서버(400)로 전송하고, 서버(400)는 스마트폰(200)으로 확인된 위치정보 및 건강정보를 제공하며, 사용자 또는 관리자는 스마트폰(200)의 앱(210)을 통해 이를 확인한다.
한편, 본 발명에 따른 스마트밴드(100)는 착용자가 실내(A2)에 있는 경우에는 실내의 여러 곳에 설치된 게이트웨이(300)를 통해 실내위치데이터 및 건강데이터를 서버(400)로 전송한다. 이 경우, 서버(400)는 스마트폰(200)으로 확인된 위치정보 및 건강정보를 제공하며, 사용자 또는 관리자는 스마트폰(200)의 앱(210)을 통해 이를 확인할 수 있다.
이때, 서버(400)로부터 위치정보 및 건강정보를 제공받는 스마트폰(200)은 서버(400)에 기 등록된 식별번호에 따라 서로 다른 위치에 있는 다수개의 스마트폰, 스마트패드, 휴대폰, 노트북, PC 등이 될 수 있다.
한편, 서버(400)는 스마트폰(200) 또는 게이트웨이(300)를 통해 수집된 스마드밴드(100)의 위치데이터 및 건강데이터를 실시간으로 분석하고, 축적된 빅데이터를 기반으로 증상별, 환자별 솔루션을 등록된 식별번호를 갖는 스마트폰(200)으로 제공한다. 빅데이터 분석을 통해 서버(400)가 스마트폰(200)으로 제공하는 정보는 스마트밴드(100)의 위치정보, 건강상태정보, 위험지수, 생존여부 등에 대한 모니터링 결과가 될 수 있다.
이때, 서버(400)는 분석결과가 위급상황 발생에 대응되면, 이를 기 등록된 응급기관(30)에 긴급으로 위급상황이 발생되었음을 경보한다. 위급상황발생경보를 수신하는 응급기관(30)은 서버(400)가 분석한 스마트밴드(100)의 위치와 가장 근접한 곳에 위치한 응급기관(30)이 되는 것이 바람직하며, 서버(400)가 응급기관(30)에 전송하는 위급상황발생경보에는 대상 환자의 위급상황에 대한 정보 및 현재 위치정보를 포함하는 것이 바람직하다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명에서 참고한 비콘 광고패킷 포맷이고, 도 4는 도 3a 및 도 3b의 비콘 광고패킷을 활용한 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 브로드캐스트 데이터 포맷으로서, 본 발명에 따른 스마트밴드(100)는 스마트폰(200) 및 게이트웨이(300)로 전송하는 위치데이터 및 건강데이터를 도 3a, 도 3b 및 도 4에 도시한 비콘 광고패킷을 변형한 의사(pseudo) 패킷 포맷으로 전송한다. 이에 따라, 본 발명에 따른 스마트밴드(100)는 통상의 스마트밴드와는 달리 다수의 스마트폰(200) 및 게이트웨이(300)로 위치데이터 및 건강데이터를 전송할 수 있다.
비콘(Beacon)의 데이터 서비스 개념을 간략히 언급하면, 반경 50m안에 있는 모든 비콘이 블루투스 통신이 가능한 사용자의 스마트폰(200)에 자신의 ID관련정보를 제공하면, 이를 수신한 스마트폰(200)은 비콘이 등록된 관련 비콘매니저에 비콘의 ID관련정보를 제공하여 비콘서버로부터 블루투스 신호의 세기값을 비롯한 각종 센싱(Sensing) 정보를 서비스앱을 통해 제공받는 방식으로 구동된다. 따라서 도 3a 및 도 3b의 비콘 광고패킷(Beacon Advertising Packet)은 통신반경에 있는 블루투스 통신이 가능한 모든 스마트폰(200)에 브로드캐스팅 방식으로 전달된다.
이때, 본 발명에 따른 스마트밴드(100)는 위치데이터 및 건강데이터를 도 4에 도시한 브로드캐스트 데이터 포맷으로 변환하여, 도 3a 및 도 3b의 비콘 광고패킷의 브로드캐스트 데이터 필드에 결합하여 스마트폰(200) 또는 게이트웨이(300)로 전송한다. 도 3a 및 도 3b에 도시한 비콘 광고패킷은 공지의 기술이므로 여기서는 상세한 설명을 생략하고, 도 4에 도시한 본 발명에 따른 스마트밴드(100)의 브로드캐스트 데이터 패킷의 프로토콜 구조에 대하여 하기의 표 1에 상세히 정리하였다. 하기의 표 2는 표 1의 userdata(실제 센서 값)을 구성하는 데이터 필드 구조를 정리한 것이다.
하기의 표 1에서 두 번째 'length'필드 값은 mac, type, companyid, userdata, major, minor, power를 합한 총길이를 나타내는 payload의 총 데이터 길이를 나타내며, 'companyid'필드 값은 패킷을 전송하는 다른 스마트밴드를 구분하기 위한 것이다. 'companyid'필드 값과 일치하지 않는 디바이스의 데이터는 수집되지 않으므로, 기존 비콘 수집 라이브러리(소프트웨어 모듈)도 본 발명에 따른 스마트밴드의 값을 읽을 수 없고, 수집한다 하더라도 데이터가 기존 비콘 데이터 패킷 포맷과 다르기 때문에 데이터 자체가 다르고 수집 데이터가 항상 상이하기 때문에 활용이 불가능하므로, 개인정보유출을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 데이터 포맷의 일 예시도로서, 본 발명에 따른 스마트밴드(100)가 전송한 실제 패킷을 분석 툴(Texas Instruments Packet Sniffer)로 수신하여 캡처한 패킷 사진이다.
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템의 게이트웨이 및 스마트폰에서 서버로 전송하는 데이터 포맷을 각각 나타낸 도면으로서, 스마트폰(200) 및 게이트웨이(300)는 스마트밴드(100)에서 수신한 패킷으로부터 사용자데이터(userdata: 자이로, 가속도, 심박수, 배터리 데이터)를 10진수로 변환하여 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같은 패킷을 서버(400)로 전송한다. 스마트폰(200) 및 게이트웨이(300)는 자이로 및 가속도 센서 데이터를 이용하여 걸음수를 산출하고, 심박수 및 배터리 데이터는 10진수로만 변환하여 전송한다.
도 6a 및 도 6b에 도시한 본 발명에 따른 스마트폰(200) 및 게이트웨이(300)의 데이터 패킷의 프로토콜 구조에 대하여 하기의 표 3에 상세히 정리하였다.
도 7은 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템에서 다수의 스마트밴드에 대한 데이터 수집방식의 일례를 설명하기 위한 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 스마트밴드(100)의 착용자가 실내에 위치한 경우에, 스마트밴드(100)와 통신가능지역에 게이트웨이(300)와 스마트폰(200)이 모두 함께 있더라도 게이트웨이(300)와 스마트폰(200)은 스마트밴드(100) 데이터를 각각 수신한다.
이때, 스마트폰(200)은 서버(400)에 현재시간을 기준으로 게이트웨이(300)에서 전송된 데이터가 있는지 서버(400)에 요청하여 현재 주위에 있는 게이트웨이(300)의 데이터 전송이력을 확인하고, 만약 게이트웨이(300)의 데이터 전송이력이 있으면 스마트폰(200)은 스마트밴드(100) 데이터의 수집을 중지할 수 있다. 반면에, 게이트웨이(300)의 데이터 전송이력이 없으면 스마트폰(200)은 스마트밴드(100) 데이터의 수집을 재개한다.
스마트폰(200)은 로그인된 사용자 정보, 즉 착용자의 데이터(스마트밴드, 담당자, 신체데이터)를 가지고 있으므로, 스마트밴드 데이터 중 'MAC'필드 값이 현재 수신된 스마트밴드의 'MAC'필드 값과 일치할 경우만 서버로 전송합니다.
전술한 바와 같이, 블루투스 스마트 모드(Bluetooth Smart Mode)를 이용하여 디바이스와 연결함으로써 특정 형태의 정보를 주고받는 기존의 페어링 방식과 달리, 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템은 광고 모드(Advertise Mode)-->비콘 모드(Beacon Mode)-->방송 모드(Broadcast Mode)를 이용하여, 특정 디바이스를 지정하지 않고 주변 모든 디바이스에게 데이터를 전송할 수 있다. 이에 따라, 본 발명은 스마트밴드로 하여금 한 번에 여러 개의 디바이스(스마트폰, 게이트웨이)와 통신이 가능하며, 특히 디바이스로 보낼 데이터의 용량이 작은 경우 더욱 효율적일 뿐만 아니라 오버헤드를 크게 줄일 수 있다.
이에 따라, 본 발명에 따른 스마트밴드는 비콘 광고포맷을 활용(Customizing)하여 위치데이터 및 센싱된 각종 건강데이터를 브로드캐스팅 방식으로 전송함으로써 기 등록된 다수개의 스마트폰(200) 및 게이트웨이(300)에 대하여 데이터를 전송할 수 있으므로, 환자 및 노약자의 위치 및 건강상태를 염려하는 다수의 관련자들에게 실시간으로 관련 정보를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템은 스마트폰을 소지하지 않고도 스마트밴드를 착용한 착용자의 건강상태를 실시간으로 모니터링하고, 스마트밴드와 스마트폰의 블루투스 등 근거리 무선통신 연결(페어링)이 되지 않아도 스마트밴드가 획득한 착용자의 데이터를 수집하여 다수의 관련자의 단말로 모니터링 정보를 제공함으로써, 한층 더 안전하고 신뢰할 수 있는 사고예방 모니터링이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드는 비콘 광고패킷 포맷을 커스터마이징한 패킷 포맷을 사용하여 스마트폰 및 게이트웨이로 데이터를 전송함으로써, 블루투스 등 근거리 무선통신의 광고모드의 무작위 전송으로 인한 개인정보 유출을 방지하면서도 스마트밴드 착용자의 건강상태를 실시간으로 다수의 관련자가 실시간으로 모니터링 할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드는 GPS로는 정확한 위치를 제공할 수 없었던 실내에서의 스마트밴드 착용자의 착용자의 신체정보 및 동선을 정확하게 파악하여, 응급상황 발생 시 동선을 추적함으로써 신속한 대처가 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템 및 이를 위한 스마트밴드는 개인관리뿐만 아니라 특히 관리대상자가 많은 병원, 요양원, 어린이집, 사회복지관 등 노약자에 대한 실시간 모니터링에 의한 집중관리가 필요한 상황에서 더욱 효율적인 실시간 사고예방 모니터링 기법을 제공한다.
한편, 본 발명의 상세한 설명에서는 첨부된 도면에 의해 참조되는 바람직한 실시 예를 중심으로 구체적으로 기술되었으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구의 범위뿐 아니라 이 특허청구의 범위와 균등한 것들에 의해서 정해져야 한다.
10: GPS위성 20: IOT스마트케어시스템
30: 응급기관 100: 스마트밴드
200: 스마트폰 210: 사용자/관리자 앱
300: 게이트웨이 400: 서버
410: 빅데이터 분석툴 A1/A2: 실외/실내
30: 응급기관 100: 스마트밴드
200: 스마트폰 210: 사용자/관리자 앱
300: 게이트웨이 400: 서버
410: 빅데이터 분석툴 A1/A2: 실외/실내
Claims (4)
- 삭제
- 삭제
- x, y, z 자이로센서 데이터, x, y, z 가속도센서 데이터 및 심박수센서 데이터를 포함하는 착용자의 건강데이터를 수집하는 자이로센서, 가속도센서 및 심박수 측정센서와 배터리를 구비하고, 착용자가 휴대하고 있는 스마트폰 및 착용자 주위의 게이트웨이 중 적어도 어느 하나에 상기 착용자의 건강데이터와, 상기 배터리의 잔여량 데이터 및 위치데이터를 무선 전송하되, 비콘(Beacon)의 광고패킷(Advertising packet)의 브로드캐스트 데이터 필드(Broadcast Data Field)의 유저데이터(User Data)필드에 상기 착용자의 건강데이터 및 상기 배터리의 잔여량 데이터를 기록하고, 상기 착용자가 휴대하고 있는 스마트폰의 식별값 필드를 추가로 구성하여, 무선 전송하는 스마트밴드;
상기 스마트밴드로부터 수신한 패킷의 상기 유저데이터의 심박수 및 배너리 잔여량 데이터와, 자이로 및 가속도센서 데이터를 이용하여 산출한 걸음수를 10진수로 변환하여 실외위치데이터와 함께 데이터 패킷을 생성하여 무선 전송하는 스마트폰;
상기 스마트밴드로부터 수신한 패킷의 상기 유저데이터의 심박수 및 배너리 잔여량 데이터와, 자이로 및 가속도센서 데이터를 이용하여 산출한 걸음수를 10진수로 변환하여 실내위치데이터와 함께 데이터 패킷을 생성하여 유선 전송하는 게이트웨이; 및
상기 스마트폰 및 상기 게이트웨이 중 적어도 어느 하나로부터 수신된 데이터를 저장하고, 저장한 상기 데이터를 분석하여 위치정보 및 건강정보를 생성하며, 상기 생성한 위치정보 및 건강정보를 상기 스마트폰 및 상기 스마트폰의 식별값에 대응하여 기 등록된 통신기기로 전송하는 서버;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템.
- 제 3항에 있어서, 상기 스마트폰은,
상기 서버에 현재시간을 기준으로 상기 게이트웨이에서 전송된 데이터가 있는지 데이터 전송이력을 확인하여, 상기 게이트웨이의 데이터 전송이력이 있으면 상기 스마트밴드로부터 데이터 수집을 중지하고, 데이터 전송이력이 없으면 상기 스마트밴드로부터 데이터 수집을 재개하는 것을 특징으로 하는 스마트밴드를 이용한 실시간 사고예방 모니터링 시스템.
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