KR102212616B1 - ＩｏＴ 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템은 레이저 센서를 통해 시약을 감지하고, 상기 감지된 시약의 아이디(ID) 등록을 위해 NFC 리더를 통해 상기 시약의 NFC 태그를 읽어 상기 아이디를 획득하며, 전자 거울을 통해 계량 측정된 상기 시약의 무게를 데이터베이스에 적재하는 MCU 제어 모듈; 및 상기 MCU 제어 모듈에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스에 적재되어 있는 데이터를 참조하여, 사용자에게 시약 정보 조회 서비스 및 연구 지원 서비스와 같은 실시간 원격 모니터링 서비스를 제공하는 서버 관리 모듈을 포함한다.
Description
본 발명의 실시예들은 이화학, 약학, 생물학 및 의학 등 다양한 연구 실험 분야에서 물질의 성분을 검출 및 시험 또는 정량화하기 위해 연구 실험에 사용되는 시약 계량 및 등록의 연구지원 자동화 서비스의 제공에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영상인식 및 NFC 방식에 의한 시약 등록과 동시에 전자 저울로 계량 측정된 시약 정보를 자동으로 관리할 수 있는 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 및 방법에 관한 것이다.
사물 인터넷을 다양한 연구 실험 분야에 적용한 경우 다양한 센서와 기기를 부착하여 지능적으로 연구 장비 및 환경을 모니터링하고 제어함으로써 연구 실험자의 안전성과 편의성을 증대시킬 수 있다. 시약의 정확하고 편리한 기록 관리 및 실험 과정의 연구 이력과 근거, 역추적성 등을 위해서는 실시간 시약 계량 및 등록의 연구지원 자동화 서비스를 제공할 필요가 있다.
현재 기존 시약 등록 및 관리 방법은 수기에 의한 기록 관리가 대부분으로 실험에 대한 기록 오류 및 많은 시약에 대한 계량 및 등록에 대한 소요 시간이 큰 점 등 번거로움과 문제점들이 많다.
관련 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1768982호(발명의 명칭: 시약 관리 시스템 및 방법, 등록일자: 2017.08.10)가 있다.
본 발명의 일 실시예는 영상 인식 및 NFC 방식에 의한 시약 등록과 동시에 전자 저울로 계량 측정된 시약 정보를 자동으로 관리할 수 있는 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템 및 방법을 제공한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템은 레이저 센서를 통해 시약을 감지하고, 상기 감지된 시약의 아이디(ID) 등록을 위해 NFC 리더를 통해 상기 시약의 NFC 태그를 읽어 상기 아이디를 획득하며, 전자 거울을 통해 계량 측정된 상기 시약의 무게를 데이터베이스에 적재하는 MCU 제어 모듈; 및 상기 MCU 제어 모듈에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스에 적재되어 있는 데이터를 참조하여, 사용자에게 시약 정보 조회 서비스 및 연구 지원 서비스와 같은 실시간 원격 모니터링 서비스를 제공하는 서버 관리 모듈을 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템은 상기 시약의 감지 후 상기 시약에 상기 NFC 태그가 없을 경우, 상기 시약의 아이디 등록을 위하여 영상 처리를 수행하는 RPI 제어 모듈을 더 포함할 수 있다.
상기 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템은 상기 MCU 제어 모듈 및 상기 RPI 제어 모듈을 통해 시스템 필요 구성 장치들의 초기화 절차를 수행하되, 상기 초기화 절차는 시스템 엘이디(LED)를 온(On)하고 사용자 인터페이스 장치들과 통신 상태를 확인하며, 시약 계량 측정을 위한 상기 전자 저울의 초기화를 수행하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 RPI 제어 모듈은 상기 시약에 부착되어 있는 라벨의 영상 처리 과정에 의해 이미지 및 바코드를 인식하여 상기 시약의 아이디를 등록할 수 있다.
상기 영상 처리 과정은 영상 획득을 위한 프레임 크기를 설정하는 과정; 바코드 리더의 셋업(Setup)과 함께 이미지 스캐닝 과정과 스캐너 환경 구성을 수행하는 과정; 프레임 획득 후 컬러 변환을 하고 스캐너에서 이미지 데이터를 워핑(Warping)하여 이미지의 바코드를 인식하는 과정; 및 상기 시약의 아이디 등록을 위해 상기 인식된 바코드를 스캔하여 상기 시약의 ID를 체크하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 영상 처리 과정은 연속적으로 3회 동일 이미지 획득의 성공 여부를 체크하는 과정; 및 상기 체크의 결과 3회 연속 동일 이미지 획득에 성공한 경우, 해당 이미지를 상기 데이터베이스에 적재하는 과정을 더 포함할 수 있다.
상기 MCU 제어 모듈은 센서로부터 입력되는 센서값을 상기 데이터베이스에 적재하고 사용자 인터페이스 모듈에 전송할 수 있다.
상기 MCU 제어 모듈은 상기 전자 저울과 RS-232C를 이용하여 통신을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 방법은 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템의 MCU 제어 모듈이 레이저 센서를 통해 시약을 감지하고, 상기 감지된 시약의 아이디(ID) 등록을 위해 NFC 리더를 통해 상기 시약의 NFC 태그를 읽어 상기 아이디를 획득하는 단계; 상기 MCU 제어 모듈이 전자 거울을 통해 계량 측정된 상기 시약의 무게를 데이터베이스에 적재하는 단계; 및 상기 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템의 서버 관리 모듈이 상기 MCU 제어 모듈에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스에 적재되어 있는 데이터를 참조하여, 사용자에게 시약 정보 조회 서비스 및 연구 지원 서비스와 같은 실시간 원격 모니터링 서비스를 제공하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 방법은 상기 시약의 감지 후 상기 시약에 상기 NFC 태그가 없을 경우, 상기 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템의 RPI 제어 모듈이 상기 시약의 아이디 등록을 위하여 영상 처리를 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 방법은 상기 RPI 제어 모듈이 상기 시약에 부착되어 있는 라벨의 영상 처리 과정에 의해 이미지 및 바코드를 인식하여 상기 시약의 아이디를 등록하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 영상 처리 과정은 영상 획득을 위한 프레임 크기를 설정하는 과정; 바코드 리더의 셋업(Setup)과 함께 이미지 스캐닝 과정과 스캐너 환경 구성을 수행하는 과정; 프레임 획득 후 컬러 변환을 하고 스캐너에서 이미지 데이터를 워핑(Warping)하여 이미지의 바코드를 인식하는 과정; 및 상기 시약의 아이디 등록을 위해 상기 인식된 바코드를 스캔하여 상기 시약의 ID를 체크하는 과정을 포함할 수 있다.
상기 영상 처리 과정은 연속적으로 3회 동일 이미지 획득의 성공 여부를 체크하는 과정; 및 상기 체크의 결과 3회 연속 동일 이미지 획득에 성공한 경우, 해당 이미지를 상기 데이터베이스에 적재하는 과정을 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 영상 인식 및 NFC 방식에 의한 시약 등록과 동시에 전자 저울로 계량 측정된 시약 정보를 자동으로 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 3은 NFC 태그 리딩(Reading) 방법에 의한 아이디 인식 프로세스 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 4는 영상 인식 처리 방법에 의한 아이디 인식 프로세스 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 5는 데이터베이스의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 시약의 무게 계측 처리 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 서버의 MySQL 데이터베이스 시스템에 시약의 등록 정보, 카메라 영상 인식 정보, 시약 전자 저울 계량 정보, 센서 정보 등을 조회(Query)한 결과 테이블을 나타낸 도면이다.
도 8은 개발한 터치 패널의 모바일 앱 구현 결과를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 3은 NFC 태그 리딩(Reading) 방법에 의한 아이디 인식 프로세스 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 4는 영상 인식 처리 방법에 의한 아이디 인식 프로세스 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 5는 데이터베이스의 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 시약의 무게 계측 처리 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 서버의 MySQL 데이터베이스 시스템에 시약의 등록 정보, 카메라 영상 인식 정보, 시약 전자 저울 계량 정보, 센서 정보 등을 조회(Query)한 결과 테이블을 나타낸 도면이다.
도 8은 개발한 터치 패널의 모바일 앱 구현 결과를 나타낸 도면이다.
본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.
또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 기 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능 구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능 구성을 위주로 설명한다. 만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능 구성 중에서 종래에 기 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성 요소와 본 발명을 위해 추가된 구성 요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
또한, 이하의 설명에 있어서, 신호 또는 정보의 "전송", "통신", "송신", "수신" 기타 이와 유사한 의미의 용어는 일 구성요소에서 다른 구성요소로 신호 또는 정보가 직접 전달되는 것뿐만이 아니라 다른 구성요소를 거쳐 전달되는 것도 포함한다. 특히 신호 또는 정보를 일 구성요소로 "전송" 또는 "송신"한다는 것은 그 신호 또는 정보의 최종 목적지를 지시하는 것이고 직접적인 목적지를 의미하는 것이 아니다. 이는 신호 또는 정보의 "수신"에 있어서도 동일하다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템을 설명하기 위해 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템(100)은 MCU 제어 모듈(110), RPI 제어 모듈(120), 서버 관리 모듈(130) 및 사용자 인터페이스 모듈(140)을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 MCU 제어 모듈(110)은 레이저 센서(103)를 통해 시약을 감지하고, 상기 감지된 시약의 아이디(ID) 등록을 위해 NFC 리더(104)를 통해 상기 시약의 NFC 태그를 읽어 들여서 상기 시약의 아이디를 획득할 수 있다.
상기 MCU 제어 모듈(110)은 상기 NFC 태그로부터 상기 아이디뿐만 아니라 그 밖의 시약 관련 정보를 더 읽어 들일 수 있으며, 상기 아이디를 포함한 시약 관련 정보를 데이터베이스(DBMS)에 적재할 수 있다.
또한, 상기 MCU 제어 모듈(110)은 센서(105)로부터 입력되는 센서값을 상기 데이터베이스(DBMS)에 적재하고 상기 사용자 인터페이스 모듈(140)에 전송할 수 있다.
이를 위해, 상기 MCU 제어 모듈(110)은 라우터(109)를 통해 상기 데이터베이스(DBMS)에 접속하여 상기 시약 관련 정보 및 상기 센서값을 상기 데이터베이스(DBMS)에 저장할 수 있다.
한편, 상기 MCU 제어 모듈(110)은 전자 거울(106)을 통해 상기 시약의 무게를 계량 측정하고, 상기 계량 측정된 시약의 무게를 상기 데이터베이스(DBMS)에 적재할 수 있다. 상기 시약의 무게 계측 처리 과정은 도 6에 도시된 바와 같다.
이때, 상기 MCU 제어 모듈(110)은 상기 전자 저울(106)과 RS-232C를 이용하여 통신을 수행함으로써, 상기 전자 저울(106)로부터 상기 시약의 무게값을 수신하여 상기 데이터베이스(DBMS)에 저장할 수 있다.
상기 RPI 제어 모듈(120)은 상기 시약의 감지 후 상기 시약에 상기 NFC 태그가 없을 경우, 상기 시약의 아이디 등록을 위하여 영상 처리를 수행할 수 있다. 즉, 상기 RPI 제어 모듈(120)은 상기 감지된 시약에 상기 NFC 태그가 부착되어 있지 않은 경우에도 상기 시약의 아이디 등록을 할 수 있도록, 상기 시약에 대해 영상 처리를 수행할 수 있다.
다시 말해, 상기 RPI 제어 모듈(120)은 상기 시약에 부착되어 있는 라벨의 영상 처리 과정에 의해 이미지 및 바코드를 인식하여 상기 시약의 아이디를 등록할 수 있다.
여기서, 상기 영상 처리 과정은 영상 획득을 위한 프레임 크기를 설정하는 과정, 바코드 리더의 셋업(Setup)과 함께 이미지 스캐닝 과정과 스캐너 환경 구성을 수행하는 과정, 스트리밍 카메라(107) 또는 이미지 인식 카메라(108)를 통해 이미지의 프레임 획득 후 컬러 변환을 하고 스캐너에서 이미지 데이터를 워핑(Warping)하여 이미지의 바코드를 인식하는 과정, 및 상기 시약의 아이디 등록을 위해 상기 인식된 바코드를 스캔하여 상기 시약의 ID를 체크하는 과정을 포함할 수 있다.
아울러, 상기 영상 처리 과정은 연속적으로 3회 동일 이미지 획득의 성공 여부를 체크하는 과정, 및 상기 체크의 결과 3회 연속 동일 이미지 획득에 성공한 경우, 해당 이미지를 상기 데이터베이스(DBMS)에 적재하는 과정을 더 포함할 수 있다. 상기 데이터베이스(DBMS)의 구조는 도 5에 도시된 바와 같다.
즉, Reagent_Info 테이블에는 시약 정보가 적재되고 IoT_Devices 테이블에는 IoT 디바이스 타입 정보가 적재되며, Researcher_Access 테이블에는 연구원 근접 상태에 관한 정보가 적재될 수 있다. 그리고, NFC_Read 테이블에는 NFC 리딩 상태 및 리딩 값에 관한 정보가 적재되고, Image_Process 테이블에는 이미지 처리 상태 및 값에 관한 정보가 적재되며, Reagent_Measure 테이블에는 시약 무게 측정값이 적재될 수 있다. 또한, Report_Data 테이블에는 레포트 데이터 상태 및 값이 적재되고, Balance_Status 테이블에는 전자 저울 상태에 관한 정보가 적재되며, Sensors_Data 테이블에는 센서 타입 및 데이터가 적재될 수 있다.
상기 서버 관리 모듈(130)은 상기 MCU 제어 모듈(110)에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스(DBMS)에 적재되어 있는 데이터를 참조하여, 사용자에게 시약 정보 조회 서비스 및 연구 지원 서비스와 같은 실시간 원격 모니터링 서비스를 제공할 수 있다.
또는, 상기 서버 관리 모듈(130)은 상기 RPI 제어 모듈(120)에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스(DBMS)에 적재되어 있는 데이터를 참조하여, 사용자에게 시약 정보 조회 서비스 및 연구 지원 서비스와 같은 실시간 원격 모니터링 서비스를 제공할 수 있다.
즉, 상기 서버 관리 모듈(130)은 상기 시약에 NFC 태그가 부착되어 있는 경우에는 상기 MCU 제어 모듈(110)에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스(DBMS)에 적재되어 있는 데이터를 참조하고, 상기 시약에 NFC 태그가 부착되어 있지 않은 경우에는 상기 RPI 제어 모듈(120)에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스(DBMS)에 적재되어 있는 데이터를 참조하여, 실시간 원격 모니터링 서비스를 제공할 수 있다.
이를 위해, 상기 서버 관리 모듈(130)은 상기 MCU 제어 모듈(110) 및 상기 RPI 제어 모듈(120)과 라우터(109)를 통해 통신 연결될 수 있으며, 상기 라우터(109)를 경유하여 상기 MCU 제어 모듈(110) 및 상기 RPI 제어 모듈(120)에 접속함으로써 상기 시약 관련 정보 및 상기 센서값을 포함하는 데이터를 수신할 수 있다.
상기 사용자 인터페이스 모듈(140)은 모바일용 또는 PC용으로 구현될 수 있으며, 상기 서버 관리 모듈(130)과 연동하여 상기 실시간 원격 모니터링 서비스와 관련된 화면을 사용자에게 모바일 또는 PC로 제공할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템(100)은 상기 MCU 제어 모듈(110) 및 상기 RPI 제어 모듈(120)을 통해 시스템 필요 구성 장치들의 초기화 절차를 수행할 수 있다.
여기서, 상기 초기화 절차는 시스템 엘이디(LED)(101) 및 카메라 엘이디(102)를 온(On)하고 사용자 인터페이스 장치들과 통신 상태를 확인하며, 시약 계량 측정을 위한 상기 전자 저울(106)의 초기화를 수행하는 과정을 포함할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성 요소, 소프트웨어 구성 요소, 및/또는 하드웨어 구성 요소 및 소프트웨어 구성 요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성 요소는, 예를 들어, 프로세서, 컨트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 컨트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 방법을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
여기서 설명하는 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 방법은 본 발명의 하나의 실시예에 불과하며, 그 이외에 필요에 따라 다양한 단계들이 부가될 수 있고, 하기의 단계들도 순서를 변경하여 실시될 수 있으므로, 본 발명이 하기에 설명하는 각 단계 및 그 순서에 한정되는 것은 아니다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 단계(210)에서 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템(100)은 사용자 접근을 체크한다(User Access Check).
다음으로, 단계(220)에서 상기 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템(100)은 타이머를 온(Timer On)시키고 엘이디를 온(LED On)시키는 등의 시스템 초기화 과정을 수행한다.
다음으로, 단계(230)에서 상기 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템(100)의 MCU 제어 모듈(110)은 시약 아이디 인식 프로세스(ID Recognition Process)를 수행한다. 상기 아이디 인식 프로세스는 상기 시약에 NFC 태그가 부착되어 있는지 여부에 따라 두 가지 방법으로 나뉘어 수행될 수 있다.
즉, 상기 아이디 인식 프로세스는 상기 시약에 NFC 태그가 부착되어 있는 경우에는 NFC 태그 리딩(Reading) 방법으로 수행될 수 있으며, 상기 시약에 NFC 태그가 부착되어 있지 않은 경우에는 영상 인식 처리 방법으로 수행될 수 있다. 참고로, 도 3은 NFC 태그 리딩(Reading) 방법에 의한 아이디 인식 프로세스 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이고, 도 4는 영상 인식 처리 방법에 의한 아이디 인식 프로세스 과정을 설명하기 위해 도시한 흐름도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 단계(310)에서 상기 MCU 제어 모듈(110)은 레이저 센서(103)를 통해 시약을 감지할 수 있다.
이후, 단계(320)에서 상기 MCU 제어 모듈(110)은 상기 감지된 시약의 아이디(ID) 등록을 위해 NFC 리더(104)를 통해 상기 시약의 NFC 태그를 리딩(Reading)할 수 있다.
이후, 단계(330)에서 상기 MCU 제어 모듈(110)은 상기 NFC 태그의 리딩 정보로부터 상기 감지된 시약의 아이디를 획득할 수 있다.
이후, 단계(340)에서 상기 MCU 제어 모듈(110)은 상기 시약의 아이디를 등록함으로써 상기 시약의 아이디 인식 프로세스를 종료하게 된다.
한편, 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 단계(410)에서 상기 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템(100)의 RPI 제어 모듈(120)은 영상 획득을 위한 프레임 크기를 설정할 수 있다(예: Width = 1600, Height = 1200).
이후, 단계(420)에서 상기 RPI 제어 모듈(120)은 바코드 리더(예: ZBAR)의 셋업(Setup)과 함께 이미지 스캐닝 과정과 스캐너 환경 구성을 수행할 수 있다.
이후, 단계(430)에서 상기 RPI 제어 모듈(120)은 프레임 획득(Frame Capture) 후, 단계(440)에서 컬러 변환(Convert to grayscale)을 하고, 그런 다음 단계(450)에서 스캐너를 통해 이미지 데이터를 워핑(Warping)하여 이미지의 바코드를 인식할 수 있다.
이후, 단계(460)에서 상기 RPI 제어 모듈(120)은 상기 시약의 아이디 등록을 위해 상기 인식된 바코드를 스캔(Scan the image for Barcode)하여 상기 시약의 ID를 체크할 수 있다.
이때 상기 시약의 ID가 삭제된 경우(470의 "Y" 방향), 단계(480)에서 상기 RPI 제어 모듈(120)은 연속적으로 3회 동일 이미지 획득의 성공 여부를 체크할 수 있다.
상기 체크의 결과 3회 연속 동일 이미지 획득에 성공한 경우(480의 "Y" 방향), 단계(490)에서 상기 RPI 제어 모듈(120)은 해당 이미지를 데이터베이스(DBMS)에 적재할 수 있다.
반면, 상기 시약의 ID가 삭제되지 않은 경우(470의 "N" 방향)나 3회 연속 동일 이미지 획득에 실패한 경우(480의 "N" 방향), 상기 RPI 제어 모듈(120)은 단계(430)으로 리턴(Return)할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 단계(240)에서 상기 MCU 제어 모듈(110)은 전자 거울(106)을 통해 상기 시약의 무게를 계량 측정할 수 있다.
다음으로, 단계(250)에서 상기 MCU 제어 모듈(110)은 상기 VOC 센서(105), CDS 센서, Temp 센서 등을 통해 해당 센서값을 측정할 수 있다.
다음으로, 단계(260)에서 상기 MCU 제어 모듈(110)은 상기 시약의 아이디를 상기 시약의 무게 및 센서값 등과 매칭하여 상기 데이터베이스(DBMS)에 적재함으로써 등록 프로세스(Registration Process)를 수행할 수 있다.
이에 따라, 상기 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템(100)의 서버 관리 모듈(130)은 상기 MCU 제어 모듈(110)에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스(DBMS)에 적재되어 있는 데이터를 참조하여, 사용자에게 시약 정보 조회 서비스 및 연구 지원 서비스와 같은 실시간 원격 모니터링 서비스를 제공할 수 있다.
시스템 구현
제안 시스템은 MCU 제어 모듈(110), RPI 제어 모듈(120), 시약 라벨 전송용 스트리밍 카메라(107)와 시약 라벨 영상인식용 이미지 캡쳐용 카메라(108), 시약 무게를 계측할 수 있는 전자 저울(106), NFC 태그 리더기(104), 레이저 센서(103), 온습도 센서(Temp. Sensor), CDS 센서(CDS Sensor), LED 조명(101, 102), 서버 관리 모듈(130)과 데이터베이스(DBMS), 및 사용자용 터치 패널(User I/F Module)(140)을 포함하여 구성될 수 있다(도 1 참조).
1. MCU 제어 모듈 구현
MCU 제어 모듈(110)은 시스템 제어 처리, 초기 영상 인식 등록 후 시약 등록 관리를 위한 NFC 처리, 시약 무게 처리, RF 통신 처리, 센서 및 LED 등 시스템 필요 구성 장치들의 동작을 수행한다. ATmega328/TQFP32 MCU를 사용하며, RS-232 통신, 온습도 및 CDS 센서를 구성하여 구현한다. NFC 처리는 RFID-RC522 모듈을 이용하여 구현한다. RF424와 CC1101 칩을 이용하여 RF 트랜시버를 구현하여 별도의 RF 채널을 이용하여 통신이 가능하도록 하였다.
2. RPI(Raspberry Pi) 제어 모듈 구현
RPI 제어 모듈(120)은 시약 영상인식 처리, 서버 I/F 처리, 모바일 앱 I/F 처리, 표준 인터페이스 통신 처리를 수행한다. 이를 Raspberry Pi 3 모델을 활용하여 S/W를 구현하였다.
3. 서버 관리 모듈 구현
서버 관리 모듈(130)은 서버 및 DB 관리 처리를 수행한다. 서버 DB 시스템은 MySQL C Connector를 사용하였다. 도 7은 서버의 MySQL 데이터베이스 시스템에 시약의 등록 정보, 카메라 영상 인식 정보, 시약 전자 저울 계량 정보, 센서 정보 등을 조회(Query)한 결과 테이블을 나타낸 도면이다.
4. 사용자 인터페이스 모듈 구현
사용자 인터페이스 모듈(140)은 사용자 운용 S/W 개발, 사용자 운용을 위한 웹 처리, 모바일 앱 처리 등을 수행한다. 도 8은 개발한 터치 패널의 모바일 앱 구현 결과를 나타낸 도면이다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CDROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 청구범위와 균등한 것들도 후술하는 청구범위의 범위에 속한다.
101, 102: LED
103: 레이저 센서
104: NFC 리더
105: VOC 센서
106: 전자 저울
107, 108: 카메라
109: 라우터
110: MCU 제어 모듈
120: RPI 제어 모듈
130: 서버 관리 모듈
140: 사용자 인터페이스 모듈
103: 레이저 센서
104: NFC 리더
105: VOC 센서
106: 전자 저울
107, 108: 카메라
109: 라우터
110: MCU 제어 모듈
120: RPI 제어 모듈
130: 서버 관리 모듈
140: 사용자 인터페이스 모듈
Claims (13)
- 레이저 센서를 통해 시약을 감지하고, 상기 감지된 시약의 아이디(ID) 등록을 위해 NFC 리더를 통해 상기 시약의 NFC 태그를 읽어 상기 아이디를 획득하며, 전자 저울을 통해 상기 시약의 무게를 계량 측정하고, 계량 측정된 상기 시약의 무게를 데이터베이스에 적재하는 MCU 제어 모듈;
상기 시약의 감지 후 상기 시약에 상기 NFC 태그가 없을 경우, 상기 시약에 부착되어 있는 라벨의 영상 처리 과정에 의해 이미지 및 바코드를 인식하여 상기 시약의 아이디를 등록하는 RPI 제어 모듈; 및
상기 시약에 상기 NFC 태그가 부착되어 있는 경우에는 상기 MCU 제어 모듈에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스에 적재되어 있는 데이터를 참조하고, 상기 시약에 상기 NFC 태그가 부착되어 있지 않은 경우에는 상기 RPI 제어 모듈에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스에 적재되어 있는 데이터를 참조하여, 사용자에게 시약 정보 조회 서비스 및 연구 지원 서비스(이화학, 약학, 생물학 및 의학을 포함하는 연구 실험 분야에서 물질의 성분을 검출 및 시험 또는 정량화하기 위해 연구 실험에 사용되는 시약 계량 및 등록에 관한 연구 지원 서비스)와 같은 실시간 원격 모니터링 서비스를 제공하는 서버 관리 모듈
을 포함하고,
상기 영상 처리 과정은 영상 획득을 위한 프레임 크기를 설정하는 과정; 바코드 리더의 셋업(Setup)과 함께 이미지 스캐닝 과정과 스캐너 환경 구성을 수행하는 과정; 스트리밍 카메라 또는 이미지 인식 카메라를 통해 이미지의 프레임 획득 후 컬러 변환을 하고 스캐너에서 이미지 데이터를 워핑(Warping)하여 이미지의 바코드를 인식하는 과정; 상기 시약의 아이디 등록을 위해 상기 인식된 바코드를 스캔하여 상기 시약의 ID를 체크하는 과정; 연속적으로 3회 동일 이미지 획득의 성공 여부를 체크하는 과정; 및 상기 체크의 결과 3회 연속 동일 이미지 획득에 성공한 경우, 해당 이미지를 상기 데이터베이스에 적재하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템.
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 MCU 제어 모듈 및 상기 RPI 제어 모듈은
시스템 엘이디(LED)를 온(On)하고 사용자 인터페이스 장치들과 통신 상태를 확인하며, 시약 계량 측정을 위한 상기 전자 저울의 초기화를 수행하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 MCU 제어 모듈은
센서로부터 입력되는 센서값을 상기 데이터베이스에 적재하고 사용자 인터페이스 모듈에 전송하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 MCU 제어 모듈은
상기 전자 저울과 RS-232C를 이용하여 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템.
- IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템의 MCU 제어 모듈이 레이저 센서를 통해 시약을 감지하고, 상기 감지된 시약의 아이디(ID) 등록을 위해 NFC 리더를 통해 상기 시약의 NFC 태그를 읽어 상기 아이디를 획득하는 단계;
상기 MCU 제어 모듈이 전자 저울을 통해 상기 시약의 무게를 계량 측정하고, 계량 측정된 상기 시약의 무게를 데이터베이스에 적재하는 단계;
상기 시약의 감지 후 상기 시약에 상기 NFC 태그가 없을 경우, RPI 제어 모듈이 상기 시약에 부착되어 있는 라벨의 영상 처리 과정에 의해 이미지 및 바코드를 인식하여 상기 시약의 아이디를 등록하는 단계;
상기 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 시스템의 서버 관리 모듈이 상기 시약에 상기 NFC 태그가 부착되어 있는 경우에는 상기 MCU 제어 모듈에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스에 적재되어 있는 데이터를 참조하여, 사용자에게 시약 정보 조회 서비스 및 연구 지원 서비스(이화학, 약학, 생물학 및 의학을 포함하는 연구 실험 분야에서 물질의 성분을 검출 및 시험 또는 정량화하기 위해 연구 실험에 사용되는 시약 계량 및 등록에 관한 연구 지원 서비스)와 같은 실시간 원격 모니터링 서비스를 제공하는 단계; 및
상기 서버 관리 모듈이 상기 시약에 상기 NFC 태그가 부착되어 있지 않은 경우에는 상기 RPI 제어 모듈에 의해 처리된 데이터 및 상기 데이터베이스에 적재되어 있는 데이터를 참조하여, 사용자에게 상기 실시간 원격 모니터링 서비스를 제공하는 단계
를 포함하고,
상기 영상 처리 과정은 영상 획득을 위한 프레임 크기를 설정하는 과정; 바코드 리더의 셋업(Setup)과 함께 이미지 스캐닝 과정과 스캐너 환경 구성을 수행하는 과정; 스트리밍 카메라 또는 이미지 인식 카메라를 통해 이미지의 프레임 획득 후 컬러 변환을 하고 스캐너에서 이미지 데이터를 워핑(Warping)하여 이미지의 바코드를 인식하는 과정; 상기 시약의 아이디 등록을 위해 상기 인식된 바코드를 스캔하여 상기 시약의 ID를 체크하는 과정; 연속적으로 3회 동일 이미지 획득의 성공 여부를 체크하는 과정; 및 상기 체크의 결과 3회 연속 동일 이미지 획득에 성공한 경우, 해당 이미지를 상기 데이터베이스에 적재하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반 실시간 시약 계량 및 등록 방법. - 삭제
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