KR101988979B1 - 다중감지센서 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 다중감지센서는, 상부본체(11)와 하부본체(12)로 구성되되, 상부본체(11)의 내부로는 회로기판(13)이 내장되며, 하부본체(12)에는 센서부(100)와 카메라(200)가 내장되어 상부본체(11)가 천장에 매립될 수 있도록 구성된 본체부(10); 상기 상부본체(11)의 하단 일측에 설치되어 하부본체(12)의 각도를 조절할 수 있도록 구성된 각도조절부(20); 상기 각도조절부(20)의 하단에 설치된 하부본체(12)의 내부에 설치되어 실내의 움직임을 감지하여 감지신호를 송출하도록 구성된 센서부(100); 상기 하부본체(12)에 내장되어 실내의 움직임이 감지될 경우, 실내의 상황을 화면으로 전송하도록 하는 카메라(200) 및 상기 센서부에서 보내온 감지신호와 상기 카메라가 전송한 실내 상황 화면을 관리자에게 전송하는 통신부 및 상기 통신부와 통신하여 상기 센서부에서 보내온 감지신호와 상기 카메라가 전송한 실내 상황 화면을 관리자가 실시간으로 받아볼 수 있는 전용단말기를 포함하고, 상기 센서부(100)는, 신호를 송신하고 송신한 신호를 수신하여 양 신호간의 주파수 차이를 감지하는 도플러센서(110); 온도센서(120); 인체감지센서(130); 조도센서(140) 및 화재감지센서(150)를 포함하고, 상기 도플러센서(110); 상기 온도센서(120); 상기 인체감지센서(130); 상기 조도센서(140) 및 상기 화재감지센서(150)와 연결되어, 각 센서의 고장을 진단하는 고장진단부를 더 포함하고, 상기 고장진단부는, 상기 센서부(100)의 구동회로 작동을 위한 외부 전원유입과 센서 출력값을 외부로 보내기 위한 단자부; 상기 센서부(100)의 작동을 위한 대응전극과 기준전극 간의 전위를 유지하기 위한 전위 가변기(potentistat) 회로부; 상기 각 센서의 고장 유무를 판단할 수 있는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 마이컴을 포함하며, 상기 마이컴으로 구동되는 제어부는 전위 가변기 회로부의 기준전압1(Vref1)과 센서 출력값 증폭을 위한 회로부의 기준전압2(Vref 2) 제어를 통해 센서의 고장진단을 하고, 상기 화재감지센서(150)는, 센싱 된 데이터를 저장하는 데이터베이스(151) 및 화재 경보 발생 기준 설정과 화재 경보 동작을 제어하는 설정제어모듈(152)을 포함하고, 상기 설정제어모듈(152)은, 미리 정해진 기간 동안 측정한 센싱 데이터로부터 평균치를 계산하여 화재 경보 임계치를 설정하여, 화재 경보 동작을 발생하여 상기 통신부를 통해 관리자에게 알림이 가도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

Description

다중감지센서 {Multi-function occupancy sensor}

본 발명은 건물 내의 각 실에 설치하여 사용자의 재실유무, 실내 온도 검출 및 실내의 화재 상황을 감지 및 감시하며 관련 DATA를 중앙관제장치 및 사용자의 휴대폰에 통보하는 다중감지센서에 관한 것이다.

재실감지센서라 함은, 건물 내에 설치되어 사람의 움직임을 감지하도록 구성된바, 사람의 움직임이 감지될 경우 이를 관리시스템에 전송하여 설정된 상황에 맞게 부설된 장치가 작동하도록 구성된 것을 말한다.

재실감지센서의 사용 예로는, 관리시스템이 방범상태로 설정되어 있을 경우 움직임을 감지하여 경보를 울리도록하거나 감시카메라로 움직임을 녹화하도록 신호를 송출하도록 구성되며, 관리시스템이 절전상태일 경우 움직임을 감지하여 차단된 전원이 공급되도록 신호를 송출하는 역할을 한다.

하지만 이러한 종래의 재실감지센서는 단순히 사용자나 침입자의 움직임을 감지하여 이를 관리시스템에 전달하는 역할을 하도록 제작된 것이 대부분이었다.

종래의 열화상카메라를 이용한 화재감지 시스템(국내등록특허 제10-1906900호)은 화재의 징후가 나타나는 감시대상영역을 선정한 후에 해당영역에 대한 명도, 온도 및 동적움직임을 관찰하여 화재를 판단할 수 있는 열화상카메라를 이용하여 화재를 감지하였다. 또한, IP 카메라와 화염 감지부가 결합된 화재감지기 및 그의 화재감지 방법(국내등록특허 제10-1816769호)에서도 화재 전이나 화재 후 영상을 촬영하는 IP 카메라를 이용하여 화염의 설정 파장 대역 변화를 감지하여 화재를 감지하였다. 따라서 모션감지기만으로는 오동작의 우려가 많으며 지연시간을 길게 가져가야하고 상기와 같이 감시카메라를 이용하여 감지할 경우 화재초기에 감지하기 어려우며, 비용 또한 많이 들게 된다는 문제점을 갖고 있다.

KR 10-1906900 B1 KR 10-1816769 B1 KR 10-2007-0111437 A

따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건물내 각 실에 설치하여 각 실 내 사람의 재실유무, 실내 온도 검출 및 실내의 화재 상황을 사전에 다중 감지하여 관련 데이터를 중앙관제장치 및 사용자의 휴대폰에 통보하여, 에너지 절약, 사용자의 편리성, 동파에 대한 기기보호, 화재로부터 인명보호 및 재난 예방, 관리의 효율성을 기하는 다중감지센서를 제공함에 있다.

상기의 목적을 이루기 위한 본 발명에 따른 다중감지센서는, 상부본체(11)와 하부본체(12)로 구성되되, 상부본체(11)의 내부로는 회로기판(13)이 내장되며, 하부본체(12)에는 센서부(100)와 카메라(200)가 내장되어 상부본체(11)가 천장에 매립될 수 있도록 구성된 본체부(10); 상기 상부본체(11)의 하단 일측에 설치되어 하부본체(12)의 각도를 조절할 수 있도록 구성된 각도조절부(20); 상기 각도조절부(20)의 하단에 설치된 하부본체(12)의 내부에 설치되어 실내의 움직임을 감지하여 감지신호를 송출하도록 구성된 센서부(100); 상기 하부본체(12)에 내장되어 실내의 움직임이 감지될 경우, 실내의 상황을 화면으로 전송하도록 하는 카메라(200) 및 상기 센서부에서 보내온 감지신호와 상기 카메라가 전송한 실내 상황 화면을 관리자에게 전송하는 통신부 및 상기 통신부와 통신하여 상기 센서부에서 보내온 감지신호와 상기 카메라가 전송한 실내 상황 화면을 관리자가 실시간으로 받아볼 수 있는 전용단말기를 포함하고, 상기 센서부(100)는, 신호를 송신하고 송신한 신호를 수신하여 양 신호간의 주파수 차이를 감지하는 도플러센서(110); 온도센서(120); 인체감지센서(130); 조도센서(140) 및 화재감지센서(150)를 포함하고, 상기 도플러센서(110); 상기 온도센서(120); 상기 인체감지센서(130); 상기 조도센서(140) 및 상기 화재감지센서(150)와 연결되어, 각 센서의 고장을 진단하는 고장진단부를 더 포함하고, 상기 고장진단부는, 상기 센서부(100)의 구동회로 작동을 위한 외부 전원유입과 센서 출력값을 외부로 보내기 위한 단자부; 상기 센서부(100)의 작동을 위한 대응전극과 기준전극 간의 전위를 유지하기 위한 전위 가변기(potentistat) 회로부; 상기 각 센서의 고장 유무를 판단할 수 있는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 마이컴을 포함하며, 상기 마이컴으로 구동되는 제어부는 전위 가변기 회로부의 기준전압1(Vref1)과 센서 출력값 증폭을 위한 회로부의 기준전압2(Vref 2) 제어를 통해 센서의 고장진단을 하고, 상기 화재감지센서(150)는, 센싱 된 데이터를 저장하는 데이터베이스(151) 및 화재 경보 발생 기준 설정과 화재 경보 동작을 제어하는 설정제어모듈(152)을 포함하고, 상기 설정제어모듈(152)은, 미리 정해진 기간 동안 측정한 센싱 데이터로부터 평균치를 계산하여 화재 경보 임계치를 설정하여, 화재 경보 동작을 발생하여 상기 통신부를 통해 관리자에게 알림이 가도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 건물 내의 조명, 전열기구, 냉난방기, FAN, 화장실(핸드드라이,비데) 등 여러 가지 장치를 재실유무, 온도 검출에 의한 기기보호와 화재감시센서를 통한 소방용 감지기가 동작하기 전에 화재 상황을 미리 감지하므로서 인명과 재산을 보호 할 수 있고 사용자의 유무를 감지센서를 통해 감지하여 실내 전등과 전원콘센트를 자동으로 ON/OFF시킬수 있도록 신호를 보내여 전등 및 전원의 제어가 용이하며, 불필요한 에너지 소모를 줄일 수 있는 효과를 갖는다.

도 1은 본 발명에 따른 다중감지센서의 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 다중감지센서의 인체감지센서의 원리를 보여준다.
도 3a은 본 발명에 따른 다중감지센서의 인체감지센서 회로도의 예시를 보여준다.
도 3b는 본 발명에 따른 다중감지센서의 인체감지센서 회로도 예시의 측면도를 보여준다.
도 4은 본 발명에 따른 다중감지센서의 고장진단 회로도이다.
도 5는 본 발명에 따른 다중감지센서의 고장진단부를 적용한 고장진단제어방법의 흐름도이다.
도 6는 본 발명에 따른 다중감지센서에서 고장진단 회로를 내재할 경우 고장 유형 별 센서 출력값 그래프이다.
도 7은 본 발명에 따른 다중감지센서의 사시도이다.
도 8은 본 발명에 따른 다중감지센서의 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명에 따른 다중감지센서의 배면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 다중감지센서의 측면도이다.
도 11은 본 발명에 따른 다중감지센서의 저면도이다.
도 12은 본 발명에 따른 다중감지센서의 사용상태 사시도이다.
도 13은 본 발명에 따른 다중감지센서의 인체감지센서의 동작순서를 설명하기 위한 블럭도이다.
도 14는 본 발명에 따른 다중감지센서에 적용할 수 있는 2차원 순방향 에러 정정방법을 구현하는 엔코더의 개념도이다.
도 15는 본 발명에 따른 다중감지센서에 적용할 수 있는 2차원 순방향 에러 정정방법을 구현하는 디코더의 개념도이다.

이하에서는, 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하지만, 이는 본 발명의 더욱 용이한 이해를 위한 것으로, 본 발명의 범주가 그것에 의해 한정되는 것은 아니다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "... 부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다.

본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.

설명에 앞서 본 명세서에는 다수의 양태 및 실시양태가 기술되며, 이들은 단순히 예시적인 것으로서 한정하는 것이 아니다.

본 명세서를 읽은 후에, 숙련자는 다른 양태 및 실시예가 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 가능함을 이해할 것이다.

이하에서 설명되는 실시양태의 상세 사항을 다루기 전에, 몇몇 용어를 정의하거나 또는 명확히 하기로 한다.

BEMS란 건물 에너지관리시스템(Building Energy Management System)의 약자이다.

도 1은 본 발명에 따른 다중감지센서의 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 다중감지센서의 인체감지센서의 원리를 보여주는 도면이고, 도 3a은 본 발명에 따른 다중감지센서의 인체감지센서 회로도의 예시를 보여주는 도면이고, 도 3b는 본 발명에 따른 다중감지센서의 인체감지센서 회로도 예시의 측면도이고, 도 4은 본 발명에 따른 다중감지센서의 고장진단 회로도이고, 도 5는 본 발명에 따른 다중감지센서의 고장진단부를 적용한 고장진단제어방법의 흐름도이고, 도 6는 본 발명에 따른 다중감지센서에서 고장진단 회로를 내재할 경우 고장 유형 별 센서 출력값 그래프이고, 도 7은 본 발명에 따른 다중감지센서의 사시도이고, 도 8은 본 발명에 따른 다중감지센서의 분해 사시도이고, 도 9는 본 발명에 따른 다중감지센서의 배면도이고, 도 10은 본 발명에 따른 다중감지센서의 측면도이고, 도 11은 본 발명에 따른 다중감지센서의 저면도이고, 도 12은 본 발명에 따른 다중감지센서의 사용상태 사시도이고, 도 13은 본 발명에 따른 다중감지센서의 인체감지센서의 동작순서를 설명하기 위한 블럭도이고, 도 14는 본 발명에 따른 다중감지센서에 적용할 수 있는 2차원 순방향 에러 정정방법을 구현하는 엔코더의 개념도이고, 도 15는 본 발명에 따른 다중감지센서에 적용할 수 있는 2차원 순방향 에러 정정방법을 구현하는 디코더의 개념도이다.

본 발명에 따른 다중감지센서는, 상부본체(11)와 하부본체(12)로 구성되되, 상부본체(11)의 내부로는 회로기판(13)이 내장되며, 하부본체(12)에는 센서부(100)와 카메라(200)가 내장되어 상부본체(11)가 천장에 매립될 수 있도록 구성된 본체부(10); 상기 상부본체(11)의 하단 일측에 설치되어 하부본체(12)의 각도를 조절할 수 있도록 구성된 각도조절부(20); 상기 각도조절부(20)의 하단에 설치된 하부본체(12)의 내부에 설치되어 실내의 움직임을 감지하여 감지신호를 송출하도록 구성된 센서부(100); 상기 하부본체(12)에 내장되어 실내의 움직임이 감지될 경우, 실내의 상황을 화면으로 전송하도록 하는 카메라(200) 및 상기 센서부에서 보내온 감지신호와 상기 카메라가 전송한 실내 상황 화면을 관리자에게 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 센서부(100)는, 신호를 송신하고 송신한 신호를 수신하여 양 신호간의 주파수 차이를 감지하는 도플러센서(110); 온도센서(120); 인체감지센서(130); 조도센서(140) 및 화재감지센서(150)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 화재감지센서(150)는, 센싱 된 데이터를 저장하는 데이터베이스(151) 및 화재 경보 발생 기준 설정과 화재 경보 동작을 제어하는 설정제어모듈(152)을 포함하고, 상기 설정제어모듈(152)은, 미리 정해진 기간 동안 측정한 센싱 데이터로부터 평균치를 계산하여 화재 경보 임계치를 설정하여, 화재 경보 동작을 발생하여 상기 통신부를 통해 관리자에게 알림이 가도록 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 통신부와 통신하여 상기 센서부에서 보내온 감지신호와 상기 카메라가 전송한 실내 상황 화면을 관리자가 실시간으로 받아볼 수 있도록 전용단말기를 더 포함할 수 있다.

그리고 상기 화재 경보에 대해 상세히 설명하자면, 각각의 센서에서 임계치가 모두 넘어가는 경우와 어느 하나의 센싱 인자라도 화재발생으로 판단되는 특정 절대치를 넘어설 경우에 동작하게 하고, 그외에는 각각의 센싱 인자들 중 일부의 인자에 대해 임계치를 넘어설 경우, 그에 따른 경고 표시만 하게 할 수 있다.

다음은 도 2를 참조하여 인체감지센서(130)에 대해 상세히 설명하도록 한다. 아파트 복도나 현관문 등에 부착되어서 사람(또는 동물)이 감지되면 조명을 켜주고 꺼주는 센서를 인체감지센서(PIR 센서, Passive Infrared Sensor)라고 한다. 인체는 36.5도의 열을 가지고 있으므로 적외선이 나오고, 이것과 움직임이 감지되면 신호를 보내주는 것이 인체감지센서이다. 인체에서 나오는 적외선을 감지하는 감도도 조절이 가능하고, 인체가 감지되면 신호를 보내는 시간을 조절할 수도 있다. 따라서 감지가 끝나더라도 일정시간은 신호를 보내주도록 한다. 그 이유로는 인체감지센서에 사람이 지나가게 되면 불이 켜지고, 이후에 사람이 없어도 잠시 뒤에 꺼지도록 하기 위함이다. 도 3a,b와 같은 회로를 가지며, 센서의 감도와 딜레이 시간을 설정할 수 있다.

또 다른 실시 예로 도 13과 같이 초전센서와 마이크로 웨이브 센서를 동시에 사용하여 인체감지의 정확도와 신뢰도를 높일 수 있다.

다음은 본 발명에 따른 다중감지센서에 적용하여 더 포함할 수 있는 가스감지센서에 대해 상세히 설명하도록 한다.

가스감지센서 구동회로 작동을 위한 외부 전원유입과 센서 출력값을 외부로 보내기 위한 단자부; 3전극 전기화학식 가스 센서의 작동을 위한 대응전극과 기준전극 간의 전위를 유지하기 위한 전위 가변기(potentistat) 회로부; 전기화학식 가스감지센서의 고장 유무를 판단할 수 있는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 마이컴을 포함하며, 상기 마이컴으로 구동되는 제어부는 전위 가변기 회로부의 기준전압1(Vref1)과 센서 출력값 증폭을 위한 회로부)의 기준전압2(Vref 2) 제어를 통해 전기화학식 가스감지센서의 고장진단을 하며, 상기 고장진단은 상기 기준전압1과 기준전압2의 전위차를 상기 마이컴과 연결된 바이어스(bias)인가 회로부에 상기 마이컴 내부의 타이머제어회로와 외부에 구성된 전압 설정회로에 의하여 바이어스 인가 시간을5ms ~ 200ms 범위에서, 전압은 ±50~300mV 사이의 전압으로 상기 기준전압2에 바이어스 전압을 가하고, 센서의 출력 값을 상기 센서 출력값 증폭을 위한 회로부에서 상기 마이컴으로 입력받아 내부 아날로그 디지털 신호변환을 통하여 전압 값으로 읽어 상기 센서의 고장진단을 하는 것을 특징으로 하는 고장진단 회로를 내재한 전기화학식 가스감지센서이다.

전기화학식 가스감지센서는 감지하고자 하는 가스의 산화환원 반응에 의해 동작하는 센서로서, 대기오염 및 산업현장의 환경오염에 밀접한 관련이 있는 이산화탄소(CO), 황화수소(H2S), 일산화질소(NO) 및 이산화질소(NO2) 가스와 같은 유독성 가스를 감지하는데 있어 민감도(Sensitivity), 선택성(Selectivity), 안정성(Stability), 재현성(Repeatability) 등이 우수한 특성을 보여주고 있다. 더불어 전기화학식 가스감지센서는 저 전력으로 구동이 가능한 장점을 지니고 있다.

전기화학식 가스감지센서(EC, Electro Chemical)는 일반적으로 외부 공기 내 감지하고자 하는 가스의 센서 내 유입량을 조절하여 출력 전류값을 결정하는 확산 유입구 부분과 감지하고자 하는 가스를 선택적으로 산화환원 반응하여 가스 농도에 비례하는 전류를 형성시켜주는 전극(작용전극(Working electrode), 대응전극(Counter electrode) 및 작용전극에 일정한 전위를 유지시켜주는 역할을 하는 기준전극(Reference electrode)) 그리고 산화환원 반응 시 발생되는 이온의 이동 매개체이며 전극의 전위 결정에 영향을 주는 전해질로 구성되어 있다.

다음은 본 발명의 각 센서들에 적용되는 고장진단부에 대해 상세히 설명하도록 한다. 설명을 용이하게 하기 위해 가스감지센서를 예로들어 설명하도록 한다. 고장진단을 위한 bias인가회로, 고장진단 유무 판단을 위한 데이터 처리부 및 외부 가스센서 응용기기에서 센서 고장진단 신호를 얻을 수 있는 출력부를 구성하는 고장진단 기능을 갖는 가스감지센서 구성회로도를 도 4에 제시하였다.

본 발명에 따른 가스감지센서에 따른 고장진단방법은 도 5를 참조해 상세히 설명하도록 한다. 마이컴 제어되는 전기화학식 가스감지센서 구동회로부에 있어, 상기 가스감지센서에 외부 전원이 인가되면, 상기 마이컴에서 상기 가스감지센서의 고장진단제어방법이 실행되어 가스감지센서의 고장 유,무 판단을 위한 bias가 인가되는 바이오스인가단계(S100); 및 상기 가스감지센서 출력 값을 검출하는 센서신호 검출단계(S200); 및 상기 검출단계에서 검출한 센서의 출력값으로부터 가스감지센서의 정상 유, 무를 판단하는 센서고장판단단계(S300), 상기 센서고장판단단계(S300)에서 고장으로 판단된 경우 상기 마이컴의 센서고장출력부에서 상기 전기화학식 센서의 최대값 출력 이상의 값을 출력하여 상기 통신부를 통해 고장을 알리거나, 0V 또는 상기 외부전원의 인가전압과 같은 전압을 출력하고 센서 고장을 출력하는 센서고장출력단계(S400); 및 상기 센서고장판단단계(S300)에서 센서가 정상으로 판단된 경우 상기 마이컴의 센서고장출력부를 비활성하여 상기 가스감지센서의 출력이 정상적으로 출력될 수 있도록 하는 센서출력단계(S500);를 포함한다.

상기와 같은 고장진단 제어 방법은 가스감지센서 뿐만 아니라 도플러센서(110), 온도센서(120), 인체감지센서(130), 조도센서(140), 화재감지센서(150)에도 적용할 수 있다.

가스감지센서 구동회로 작동을 위한 외부 전원유입, 센서 출력값을 외부로 보내기 위한 단자부; 3전극 가스감지센서의 안정적인 작동을 위한 대응전극과 기준전극간의 전위를 유지하기 위한 전위 가변기(potentistat) 회로부 및 가스감지센서의 고장 유무를 판단할 수 있는 제어부로 구성되어있다.

마이컴으로 구동되는 제어부는 전위 가변기 회로부의 기준전압(Vref1)과 센서 출력값 증폭을 위한 회로부의 기준전압(Vref 2) 제어를 통해 전기화학식 고장진단을 위한 bias 인가 회로부 및 고장 진단 시 고장신호 출력을 위한 출력부로 구성되어 고장진단을 위한 기능 구현 시 증폭된 센서 출력값을 확인하여 일정 기준이내에 미달하는 경우 센서 고장으로 고장에 해당하는 센서 출력을 나타내어 사용자가 센서 응용기기의 센서를 교체하여 사용하도록 유도할 수 있다.

상기 bios 인가 회로부는 상기 마이컴 내부의 타이머제어회로와 연동되어 바이어스 인가 시간을 5ms ~ 200ms 범위로 변환할 수 있으며, 바이어스 전압조절부에서 V+ 전압과 V- 전압을 볼륨 저항(10K옴)으로 전압분배하여 ±50~300mV 사이의 바이어스 전압을 설정할 수 있도록 구성하였으며, 상기 마이컴의 상기 bios인가 회로부의 신호에 의하여 상기 기준전압(Vref 2)에 그라운드(GND) 또는 상기 바이어스 전압을 공급할 수 있도록 한다.

본 발명에 따른 고장진단 방법은 도플러센서(110), 온도센서(12), 인체감지센서(130), 조도센서(140) 및 화재감지센서(150)에 순간적인 전위차를 발생시키면, 도 5와 같은 센서 출력 값의 변화를 일으킬 수 있다. 대부분의 센서의 고장은 전극의 노후화 및 전해질 증발에 의해발생되는 센서 내부 단락 및 센서 감도 변화 저하이다. 따라서, 상기와 같은 순간적인 전위를 센서에 인가한 경우 센서 내부 단락 및 센서 감도 변화 저하 센서는 센서의 출력 값이 변화되지 않거나 작은 변화를 보이는 특성이 있다. 도 6과 같이 결과를 살펴 볼 수 있으며, (a)는 정상센서, (b)는 감도저하 센서, (c)는 고장센서의 출력 그래프 값이다.

다음은 도 7 내지 도 12를 참조하여 본 발명에 따른 다중감지센서에 대해 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이 크게 본체부(10)와 각도조절부(20), 센서부(100) 및 카메라(200)로 구성되는바, 회로기판(13)이 내재된 상부본체(11)의 하단 일측에 각도조절부(20)가 설치되어 있으며, 각도조절부(20)의 하부에는 센서부(100)가 카메라(200)가 내장된 하부본체(12)가 구비된 대략적인 구성을 갖는다.

우선, 본체부(10)의 구성을 살펴보면, 전체적인 형태가 단차진 원통 형태로 형성된 상부본체(11)와 원형 함체형태의 하부본체(12)로 구성되는바, 상부본체(11)의 내부로는 회로기판(13)이 내장되며, 하부본체(12)의 내부로는 센서부(100)와 카메라(200)가 내장된다.

상기 회로기판(13)에는 후술하는 센서부(100)와 카메라(200)를 제어하도록 마이콤이 장착되고, 회로에 전원이 공급되도록 전원공급단자(14)가 구비되며, 관리시스템과 신호를 교환할 수 있도록 신호교환단자(15)가 구비된다.

또한, 상부본체(11)의 전·후면으로는 전원공급단자(14)와 신호교환단자(15)가 외부 라인과 연결되도록 통공이 형성되어 있어서, 재실감지센서가 건물의 천장에 매립·설치가 용이할 뿐만 아니라, 설치된 후 재실감지센서의 고장 등으로 교체가 필요할 시에는 전원공급단자(14)와 신호교환단자(15)에 체결된 단자를 분리하여 손쉽게 교체할 수 있는 구성을 갖는다.

한편, 상기 상부본체(11)의 하단 일측에 설치되는 각도조절부(20)의 구성을 살펴보면, 상부본체(11)의 하단과 하부본체(12)의 상단에 힌지 형태로 형성된 부분을 볼트(21)와 너트(22)를 통해 결합함으로써 하부본체(12)를 원하는 각도로 조절함으로써 그에 내장되는 센서와 카메라(200)의 각도를 용이하게 조절할 수 있도록 구성된다.

또한, 상기 하부본체(12)의 내부에 설치되는 센서부(100)의 구성을 살펴보면, 센서부(100)는 센서와 감지 표시용LED(101)로 구성되며, 실내의 재실 유무를 감지하여 이를 관리시스템으로 신호를 전송하도록 하는 구성을 갖는다.

상기 센서부(100)가 설치되는 개수와 종류는 다양한 형태로 실시될 수 있는바, 본 발명의 바람직한 실시 예로, 천장에 매립되는 형태일 경우, 하부본체(12)의 측면을 따라서 등간격으로 세 개의 센서와 감지표시용LED(101)가 설치되며, 벽면에 수평으로 매립되는 형태일 경우, 하부본체(12)의 저면에 하나의 센서와 감지표시용LED(101)가 설치되며, 공히 적외선 감지 방식의 센서를 사용하도록 구성된다.

한편, 상기 하부본체(12)의 내부에 설치되는 카메라(200)의 구성을 살펴보면, 방범상태일 때, 센서에 의해 침입자가 감지되면 즉시 촬영을 시작함과 동시에 관리시스템으로 영상을 전송하도록 하는 구성을 갖는다.

상기 설치되는 카메라(200)의 종류와 대수는 다양한 형태로 실시될 수 있는바, 본 발명의 바람직한 실시 예로, 천장에 매립되는 형태인 경우, 하부본체(12)의 측면을 따라서 센서의 사이에 등간격으로 세 개의 카메라(200)가 설치되며, 벽면에 수평으로 매립되는 형태인 경우, 하부본체(12)의 저면에 설치된 센서와 인접한 위치에 하나의 카메라(200)가 설치되며, 조명이 켜졌을 때 기준으로 선명하게 녹화될 수 있는 비교적 저가의 카메라(200)를 사용하도록 구성된다.

상기 센서부(30)와 카메라(200)의 종류와 설치 대수는 당업자라면 충분히 변형실시 할 수 있는 것으로, 이러한 변형실시는 본 발명의 권리범위 내에 당연히 속하는 것이라 하겠다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 조립 및 설치과정을 살펴보면, 우선, 상부본체(11)의 내부로 회로기판(12)을 내장하고, 하부본체(12)의 내부로는 센서와 감지표시용LED(101) 및 카메라(200)를 내장한다.

그런 다음, 상부본체(11)의 하단 일측과 하부본체(12)의 상단 일측에 형성된 힌지형태의 연결구를 맞물리게 결합한 후, 볼트(21)와 너트(22)를 이용하여 조립한다.

그 후, 상기 조립된 본 발명은 천장 혹은 벽면에 매립하되, 전원선은 전원공급단자(14)와 체결하고, 관리시스템과 스위치로 신호를 송수신하도록 신호교환단자(15)와 체결함으로써 손쉽게 천장 혹은 벽면에 매립을 완료한다.

따라서, 본 발명은 건물 내의 조명, 전열기구, 냉난방기, FAN, 화장실(핸드드라이,비데) 등 여러 가지 장치를 재실유무, 온도 검출에 의한 기기보호와 화재감시센서를 통한 소방용 감지기가 동작하기 전에 화재 상황을 미리 감지하므로서 인명과 재산을 보호 할 수 있고, 건축규모, 기존, 신축 구분없이 설치가 가능하며, 스프링 타입 소켓 형태로 설치가 간단 하다. 또한, 재실유무, 온도검출, 화재감시등의 모든 상황을 중앙관제장치 및 사용자 휴대폰으로 송출이 가능하여 즉각적으로 대응할 수 있고, 인체감지센서(PIR), 도플러센서 두 가지의 복합 감지로 인체감지의 신뢰성이 높다.

아울러 본 발명에 따른 다중감지센서의 각 센서간의 통신이나 다중감지센서와 에너지 통합관리 시스템 간의 통신에서 데이터의 신뢰성은 중요하며, 특히, 무선통신에서의 통신에러로 인하여 시스템이 오작동하거나, 시스템이 작동하지 않는 경우, 인명 및 재산상의 손해를 끼칠수도 있다.

이러한 데이터 통신의 에러를 검출하고, 정정하는 기법들은 종래에는 CRC, 터보코드 등의 방법이 사용되고 있으나, 본 시스템에서는 2차원 순방향 에러정정방법을 사용하여 데이터통신의 에러를 정정하는 것이다.

무선이동통신 시스템과 같은 많은 패킷에러가 발생하는 무선 통신망 환경에서 실시간 전송 특성을 가지는 멀티미디어 서비스를 제공하기 위하여 무선 통신망 상의 에러를 극복하여 서비스 품질 향상을 도모하기에 적합한 것이다. 2차원 순방향 에러정정방법은, 송신시에는 송신될 데이터 패킷들을 소정의 2차원 블록 단위로 정렬하고, 그 정렬된 패킷 블록의 각 행과 열에 대하여 수평방향의 패리티 패킷과 수직방향의 패리티 패킷을 생성하고, 수신시에는 수신된 데이터 패킷의 손실이 발생되면 상기 데이터 패킷들과 함께 전송되어온 수평방향 및 수직방향 패리티 패킷들을 이용하여 상기 손실된 데이터 패킷을 복구한다.

도 14는 본 발명에 따른 다중감지센서에 적용할 수 있는 2차원 순방향 에러 정정방법 및 이를 이용한 데이터 통신방법을 구현하는 송신측의 전송 데이터 엔코더를 개념적으로 도시한 도면이다.

동 도면에서, RTP(Real-Time Transport Protocol) 패킷 생성부는 입력되는 데이터 스트림을 제어부의 제어에 따라서 RTP 패킷(데이터 패킷)으로 패킷화한다. 그리고, 상기 생성된 데이터 패킷은 본 발명에 따른 2차원 순방향 에러 정정 방법에 의한 패리티 패킷을 생성하기 위하여 큐(queue)에 복사되어 일시 저장된다. 상기 큐에 저장된 데이터 패킷은 패리티 패킷생성부에 의하여 패리티 패킷을 생성하는데 이용된다. 여기서, 상기 제어부에서는 수신측에서 전송되어 오는 RTCP(Real-Time Transport Control Protocol) 패킷을 이용하여 수신측의 에러 복구율을 조절하는 방식으로 제어를 행한다.

상기 RTP 패킷 생성부에 의하여 생성된 패리티 패킷과 상기 패리티 패킷 생성부에 의하여 생성된 패리티 패킷은 패킷 순서 정렬부에서 본 발명에 따른 전송 순서로 정렬된 후에 순차적으로 출력버퍼를 경유하여 전송된다.

다음은 도 15의 엔코더 블록도를 참조하여 설명한다.

먼저, 송신측의 엔코더에 전송되어야 하는 데이터 스트림이 입력되면 RTP 패킷 생성부는 RTP 패킷(데이터 패킷)을 생성한다

이때, 엔코더의 제어부에서는 전송중인 패킷의 품질(패킷 손실율)에 대해서는 피드백 정보를 담고 있는 RTCP 패킷을 수신측으로부터 전송받음으로써 알 수 있다. 즉, 수신측에서는 총 수신한 RTP 패킷(데이터 패킷) 중에서 손실된 패킷 개수, 패킷간 전송 지연(즉, delay jitter) 정보 등을 RTCP 패킷에 담아 송신측으 로 피드백시킨다. 상기 RTCP 패킷은 SR(Sender Report)패킷, RR(Receiver Report)패킷, SDES(Source Description)패킷, BYE(Bye)패킷, APP(Application Specific)패킷으로 구분되며, 여기서 피드백 정보를 담고 있는 RTCP 패킷이라 함은 RR 패킷을 의미한다.

상기 엔코더의 제어부는 예를 들면, 수신된 RTCP 패킷(즉, RR 패킷)의 필드중에서 패킷 손실 비율 정보를 담고 있는 'fraction lost'필드를 확인하여 FEC(Forward Error Correction) 처리 여부를 결정한다

여기서, 패킷 손실율이 0%이면 FEC 처리를 하지 않는 것으로 결정하고 그렇지 않은 경우 FEC 처리를 하는 것으로 결정하는 것이 바람직하다.

FEC 처리를 하지 않는 것으로 결정되면, 제어부의 제어에 따라 상기 RTP 패킷 생성부에서 생성된 RTP 패킷(데이터 패킷)은 패킷순서 정렬부에서 그 생성순서대로 정렬되어 출력버퍼를 통해 전송된다. 여기서는 데이터 패킷을 정해진 패킷 사이즈의 크기로 생성하고 헤더와 페이로드를 채운 후 전송하게 되며, 이때 송신측에서는 생성된 데이터 패킷을 큐에 저장할 필요가 없다.

한편, FEC 처리를 하는 것으로 결정되면, 제어부는 상기 수신된 RTCP 패킷(즉, RR 패킷)의 필드중에서 패킷 손실 비율 정보를 담고 있는 'fraction lost'필드를 확인하여, 적용할 FEC 유형을 결정한다.

예를 들면 패킷 손실율이 10%이상이면 FEC 유형(type) 1인 행렬 (2,2) 단위의 FEC을, 패킷 손실율이 5%~10%이면 FEC 유형(type) 2인 행렬 (2,3) 단위의 FEC을, 패킷 손실율이 3%~5%이면 FEC 유형(type) 3인 행렬 (3,3) 단위의 FEC을, 패킷 손실율이 3%미만이면 FEC 유형(type) 4인 행렬 (4,3) 단위의 FEC을 결정한다. 그후, 결정된 FEC 유형에 따라 FEC 패리티 패킷을 생성한다. 즉, 상기 제어부의 제어하에 상기 RTP 패킷 생성부에서 생성된 RTP 패킷(데이터 패킷)들은 복사되어 큐에 임시 저장되고 패리티 패킷 생성부는 상기 큐에 저장된 RTP 패킷(데이터 패킷)들을 참조하여 상기 결정된 FEC 유형에 따라 2차원 FEC 패리티 패킷을 생성하게 된다. 여기서, 패리티 패킷의 페이로드 유형 정보를 담고 있는 PT(Payload Type) 필드에 적용되는 FEC 기법의 유형 정보를 담게 되면 수신측에서는 별도의 시그널링이나 협상과정 필요 없이 현재 적용되고 있는 2차원 FEC 기법의 유형을 식별할 수 있다.

이어, 상기 생성된 FEC 패리티 패킷들은 상기 RTP 패킷 생성부에서 생성된 RTP 패킷(데이터 패킷)들과 함께 패킷순서 정렬부에서 그 전송 순서대로 정렬된 후에 출력버퍼를 통해서 전송된다

즉, FEC를 적용하는 경우에는 적용되는 2차원 FEC 기법에 따라 패리티 패킷 전송 차례가 되면 패리티 패킷을 생성하기 위한 데이터 패킷의 XOR 연산을 통해 패리티 패킷을 생성한다. 이 과정에서 패리티 패킷을 생성하기 위해 필요한 데이터 패킷은 전송되기 전에 복사한 후 큐에 저장된다. 2차원 FEC 블록에서 패리티 패킷을 생성하기 위해 큐에 저장되어 있던 복사된 데이터 패킷은 마지막 패리티 패킷이 생성되면 큐에서 지워진다. RFC 2733에 의해 패리티 패킷의 헤더 부분에 있는 마스 크(Mask) 필드에 패리티 패킷을 생성하기 위해 사용된 데이터 패킷들의 순서 번호 정보가 기록되므로 수신측에서 손실된 데이터 패킷을 복구하기 위해 어떤 패리티 패킷을 사용해야 하는지를 알 수 있다.

한편, FEC 처리 유무를 결정할 때, 최초 전송시에는 RTCP 패킷이 수신되지 않으므로 특정한 FEC유형[예를 들면 FEC 유형 4인 행렬 (4,3)단위의 FEC]를 적용하도록 하고, 그 FEC 유형을 적용하여 전송된 패킷들에 대하여 수신측에서 RTCP 패킷이 수신되면 그 수신결과에 따라서 FEC 처리 유무와 FEC 유형을 결정하도록 하는 것이 바람직하다.

이상 본 발명의 실시 예에 따른 도면을 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속한 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 내용을 바탕으로 본 발명의 범주 내에서 다양한 응용 및 변형을 행하는 것이 가능할 것이다.

10 : 본체부
11 : 상부본체
12 : 하부본체
13 : 회로기판
14 : 전원공급단자
15 : 신호교환단자
20 : 각도조절부
21 : 볼트
22 : 너트
100 : 센서부
101 : 감지표시용 LED
110 : 도플러센서
120 : 온도센서
130 : 인체감지센서
140 : 조도센서
150 : 화재감지센서
151 : 데이터베이스
152 : 설정제어모듈
200 : 카메라

Claims (4)

1. 상부본체(11)와 하부본체(12)로 구성되되, 상부본체(11)의 내부로는 회로기판(13)이 내장되며, 하부본체(12)에는 센서부(100)와 카메라(200)가 내장되어 상부본체(11)가 천장에 매립될 수 있도록 구성된 본체부(10);
   상기 상부본체(11)의 하단 일측에 설치되어 하부본체(12)의 각도를 조절할 수 있도록 구성된 각도조절부(20);
   상기 각도조절부(20)의 하단에 설치된 하부본체(12)의 내부에 설치되어 실내의 움직임을 감지하여 감지신호를 송출하도록 구성된 센서부(100);
   상기 하부본체(12)에 내장되어 실내의 움직임이 감지될 경우, 실내의 상황을 화면으로 전송하도록 하는 카메라(200) 및
   상기 센서부에서 보내온 감지신호와 상기 카메라가 전송한 실내 상황 화면을 관리자에게 전송하는 통신부 및
   상기 통신부와 통신하여 상기 센서부에서 보내온 감지신호와 상기 카메라가 전송한 실내 상황 화면을 관리자가 실시간으로 받아볼 수 있는 전용단말기를 포함하고,
   상기 센서부(100)는,
   신호를 송신하고 송신한 신호를 수신하여 양 신호간의 주파수 차이를 감지하는 도플러센서(110); 온도센서(120); 인체감지센서(130); 조도센서(140) 및 화재감지센서(150)를 포함하고,
   상기 도플러센서(110); 상기 온도센서(120); 상기 인체감지센서(130); 상기 조도센서(140) 및 상기 화재감지센서(150)와 연결되어, 각 센서의 고장을 진단하는 고장진단부를 더 포함하고,
   상기 고장진단부는,
   상기 센서부(100)의 구동회로 작동을 위한 외부 전원유입과 센서 출력값을 외부로 보내기 위한 단자부; 상기 센서부(100)의 작동을 위한 대응전극과 기준전극 간의 전위를 유지하기 위한 전위 가변기(potentistat) 회로부; 상기 각 센서의 고장 유무를 판단할 수 있는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 마이컴을 포함하며, 상기 마이컴으로 구동되는 제어부는 전위 가변기 회로부의 기준전압1(Vref1)과 센서 출력값 증폭을 위한 회로부의 기준전압2(Vref 2) 제어를 통해 센서의 고장진단을 하고,
   상기 화재감지센서(150)는,
   센싱 된 데이터를 저장하는 데이터베이스(151) 및
   화재 경보 발생 기준 설정과 화재 경보 동작을 제어하는 설정제어모듈(152)을 포함하고,
   상기 설정제어모듈(152)은, 미리 정해진 기간 동안 측정한 센싱 데이터로부터 평균치를 계산하여 화재 경보 임계치를 설정하여, 화재 경보 동작을 발생하여 상기 통신부를 통해 관리자에게 알림이 가도록 제어하는 것을 특징으로 하는 다중감지센서.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상시 설정제어모듈(152)은,
   각각의 센서에서 임계치가 모두 넘어가는 경우와 어느 하나의 센싱 인자라도 화재발생으로 판단되는 미리설정한 특정 절대치를 넘어설 경우에 동작하게 하고, 그외에는 각각의 센싱 인자들 중 일부의 인자에 대해 임계치를 넘어설 경우, 그에 따른 경고 표시만 하게 할 수 있는 것을 특징으로 하는 다중감지센서.
   
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 센서부(100)는 가스감지센서를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 다중감지센서.
   
4. 청구항 3에 있어서,
   상기 가스감지센서는,
   외부 공기 내 감지하고자 하는 가스의 센서 내 유입량을 조절하여 출력 전류값을 결정하는 확산 유입구 부분과 감지하고자 하는 가스를 선택적으로 산화환원 반응하여 가스 농도에 비례하는 전류를 형성시켜주는 전극(작용전극(Working electrode);
   대응전극(Counter electrode);
   상기 작용전극에 일정한 전위를 유지시켜주는 역할을 하는 기준전극(Reference electrode)); 및
   산화환원 반응 시 발생되는 이온의 이동 매개체이며 전극의 전위 결정에 영향을 주는 전해질을 포함하는 것을 특징으로 하는 다중감지센서.
   

Images