KR102234083B1 - 하이브리드 ＩｏＴ 독서실용 관리형 쿠션 및 이를 이용한 독서실 학습 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 및 이를 이용한 독서실 학습 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 쿠션 바디(110); 쿠션 바디(110)의 상부면에는 복수개가 분포되어 형성되어 착석 여부를 감지하는 압력센서(120); 및 쿠션 바디(110) 상에서 사용자의 대퇴부와 인접한 전방면과 상부면이 만나는 곡면 영역에 형성되어 압력센서(120)와 함께 학습활동 기록을 감지하는 광센서(130); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 및 이를 이용한 독서실 학습 관리 시스템은, 의자나 책상이 아닌 의자에 얹어서 사용하는 독립적인 쿠션에 센서만을 통해 주도 학습 및 온라인 교육에 최적화시키며, 차세대 교육과정에 필요한 빅데이터 구축 및 활용, 4차 산업혁명 시대의 새로운 교육 과정에 필요한 IoT 쿠션을 제공할 수 있고, 또한, 빅데이터 기반으로 IoT 쿠션을 사용하여 학습을 수행하는 학생의 학습활동 이력을 분석하여 보호자 및 학생에게 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 3D 영상으로 직관적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 및 이를 이용한 독서실 학습 관리 시스템은, 의자나 책상이 아닌 의자에 얹어서 사용하는 독립적인 쿠션에 센서만을 통해 주도 학습 및 온라인 교육에 최적화시키며, 차세대 교육과정에 필요한 빅데이터 구축 및 활용, 4차 산업혁명 시대의 새로운 교육 과정에 필요한 IoT 쿠션을 제공할 수 있고, 또한, 빅데이터 기반으로 IoT 쿠션을 사용하여 학습을 수행하는 학생의 학습활동 이력을 분석하여 보호자 및 학생에게 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 3D 영상으로 직관적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
Description
본 발명은 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 및 이를 이용한 독서실 학습 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 자기 주도 학습 및 온라인 교육에 최적화시키며, 차세대 교육과정에 필요한 빅데이터 구축 및 활용, 4차 산업혁명 시대의 새로운 교육 과정에 필요한 IoT 기기를 제공하도록 하기 위한 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 및 이를 이용한 독서실 학습 관리 시스템에 관한 것이다.
학습활동 이력을 분석하여 보호자 및 학생에게 제공하는 방식에 있어서, 기존에는 주로 학생에 의해 학습시간에 대한 관리 앱을 통해 계획과 계획에 따른 실천 사항을 입력하는 방식을 주로 하고 있어서 제대로된 관리가 미흡한 현실이다.
또한, 기존에는 주로 의자 또는 책상에 보조수단으로 학생의 부재를 감시하기 위한 영상촬영수단을 통해 감시를 하는 방식을 취하고 있는데, 이는 특수제작과 프로그램에 대한 개발을 통해 의자 또는 책상에 대한 제작비용을 증대시켜서 고가의 전자 장비화가 되는 한계점이 있다.
이에 따라 본 발명에서는 간단한 구성요소로 센서를 구비한 쿠션을 개발하기 위한 기술을 제공하고자 한다.
한편, 이와 관련된 종래의 기술들을 살펴보면, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2011-0062616(2011.06.28)호 "학생용 의자의 등받이 방석"은 본체의 하단에 마련된 개구부를 통해 학생용 의자의 등받이에 삽입 결합되고, 본체의 전면에 신축 가능한 쿠션층이 마련되는 학생용 의자의 등방석를 구성함에 있어서, 상기 본체의 전면의 쿠션층을 내부에 공기가 충전되는 공기쿠션부로 형성하되, 본체의 상부면과 양측면에도 공기쿠션부를 마련하고, 본체의 전면 하부 중앙에 후두보호부를 연장 형성하는 동시에 후두보호부의 전면에도 공기쿠션부를 마련하는 기술에 관한 것이다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2009-0110561(2009.11.16)호 "유연성 발열체에 의한 발열패드를 갖는 방석"은 분할 형태의 발열패드를 적용하는 경우에는 원하는 부분의 발열패드를 선택적으로 작동시킬 수 있어 사용상의 효율성은 물론 편리성이 뛰어난 것이며, 방석 자체의 보온성에 발열패드의 열기가 더해지므로 매우 우수한 방한 작용 및 체온 보호작용을 수행할 수 있는 것이고, 유연성 발열체가 전체적으로 고른 전압의 분포도를 유지케 하여 발열 온도가 고르게 유지될 수 있도록 하면서도 전류충돌이나 전압강하를 방지할 수 있어 사용중의 오류나 발열 온도 편차 등을 예방하므로 사용 수명이 연장되도록 하는 기술에 관한 것이다.
그러나 상기 기술들은 방석 내지는 쿠션 등을 활용하여 학습 환경을 개선하는 것으로 IoT 기기로서 제공하지 못하는 한계가 있다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0124492(2014.09.18)호 "감성 의자로봇 및 이의 제어방법"은 사용자가 착석할 수 있는 착석부; 상기 착석부 및 상기 착석부의 전후방을 촬영하여 상기 착석부의 전후방에 존재하는 사용자의 얼굴 및 움직임, 상기 착석부 내 사용자의 착석여부를 나타내는 적어도 하나의 영상을 생성하는 카메라부; 상기 사용자의 음성신호를 입력받는 음성인식부; 상기 카메라부로부터 생성된 영상과 상기 음성인식부로부터 음성신호를 입력받고, 상기 영상 및 음성신호에 기초하여 상기 사용자의 얼굴인식, 움직임여부, 감정상태 및 착석여부를 판단하고, 판단결과에 대응하는 구동을 위한 적어도 하나의 제어신호를 생성하는 제어부; 상기 제어부로부터 생성된 제어신호를 입력받고, 상기 제어신호에 응답하여 전후 좌우 방향으로 이동하는 이동부; 및 상기 제어부로부터 생성된 제어신호를 입력받고, 상기 제어신호에 응답하여 효과음을 외부로 출력하는 스피커부;를 포함함으로써, 도서관과 같이 학습을 위한 특정 공간에 유아가 방문하는 경우, 방문한 유아의 얼굴을 인식하여 이전 방문한 적이 있으면 환영음을 출력하거나 또는 애완견과 같은 특정 행동을 수행하도록 함으로써, 유아의 지적 호기심을 향상시킬 뿐만 아니라, 지루함을 느끼지 못하도록 하여, 사용자 만족도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
그러나 상기 기술은 쿠션이 아닌 의자에 형성된 것일 뿐만 아니라, 촬영을 통한 특정 객체에 대한 인식방식은 거부감이 들 뿐만 아니라, 데이터에 대한 수집시 데이터 용량이 커져서 관리에 어려움이 있는 한계점이 있다.
또한, 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2011-0000318(2011.01.03)호 "졸음 방지용 의자"는 졸음 방지용 의자는 상단에 장착된 압전 소자와 등 받침, 하단, 팔걸이에 장착된 열전 소자로 이루어져 있으며, 의자 상단의 머리 받침대 부분에 장착된 압전 소자를 통해 피곤해 몸을 뒤로 눕힐 경우 접촉에 의해 전기 신호로 동작을 감지하고, 장착된 펠티에 소자를 이용해 냉기를 전달해줌으로써 사용자의 졸음을 쫓아 내는 학습에 도움을 줄 수 있는 졸음 방지용 의자를 제공하는 기술에 관한 것이다.
이러한 기술은 쿠션이 아닌 의자에 형성된 것일 뿐만 아니라, 주로 사용자의 자세를 감지하여 감지를 기반으로 자극을 주는 방식인데, 이러한 방식은 자기 주도 학습 및 온라인 교육에 최적화시키지 못하는 한계점이 있으며, 단순한 인식을 통해 학생들이 페이크 수단에 해당하는 더미 바디(dummy body) 등을 통해 손쉽게 보호자를 속일 수 있다는 단점 등이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 의자나 책상이 아닌 의자에 얹어서 사용하는 독립적인 쿠션에 센서만을 통해 주도 학습 및 온라인 교육에 최적화시키며, 차세대 교육과정에 필요한 빅데이터 구축 및 활용, 4차 산업혁명 시대의 새로운 교육 과정에 필요한 IoT 쿠션을 제공하도록 하기 위한 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 및 이를 이용한 독서실 학습 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 빅데이터 기반으로 IoT 쿠션을 사용하여 학습을 수행하는 학생의 학습활동 이력을 분석하여 보호자 및 학생에게 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 3D 영상으로 직관적으로 제공하도록 하기 위한 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 데스크 및 이를 이용한 독서실 학습 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션은, 쿠션 바디(110); 쿠션 바디(110)의 상부면에는 복수개가 분포되어 형성되어 착석 여부를 감지하는 압력센서(120); 및 쿠션 바디(110) 상에서 사용자의 대퇴부와 인접한 전방면과 상부면이 만나는 곡면 영역에 형성되어 압력센서(120)와 함께 학습활동 기록을 감지하는 광센서(130); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 쿠션 바디(110)는, 내부에 충진재를 넣어서 미리 설정된 높이를 갖고 양 측부면, 그리고 전방면 및 후방면을 갖고 상부면과 하부면이 평평한 구조로 형성되며, 측부면, 전방면, 후방면은 평평하거나 곡면 구조로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 광센서(130)는, 사용자의 대퇴부와 인접한 전방면과 상부면이 만나는 곡면 영역에 형성되는 제 1 광센서(131) 외에 후방면과 상부면이 만나는 곡면 영역에 형성되는 제 2 광센서(132)로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 쿠션 바디(110)의 후방면에 추가로 형성되는 모션센서(140); 를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션을 이용한 독서실 학습 관리 시스템은, 각각이 움직임을 감지하기 위한 센싱부를 갖는 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100) 복수개가 집합하여 이루어진 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 그룹(100g), 무선라우터(200), 독서실 관리 서버(400)를 포함하는 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션을 이용한 독서실 학습 관리 시스템(1)에 있어서, 독서실 관리 서버(400)는, 적어도 하나 이상의 무선라우터(200)에 대한 네트워크(300)를 통한 학생의 보호자 단말(600)에 대한 액세스를 수용하도록 송수신부(410)를 제어한 뒤, 보호자 단말(600)에 의해 액세스한 무선라우터(200)와 지정된 쿠션 ID를 갖는 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100) 간의 근거리 무선 통신 커버리지에 대한 인식 완료가 확인되는 경우, 보호자 단말(600) 상에서 학생 ID 및 비밀번호를 통한 무선라우터(200)에 대한 보호자 로그인 이후, 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100) 상으로 보호자의 학생이 앉도록 지시를 통해 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 각 압력센서(120)에 의해 상술한 기초형상정보와 각 압력센서(120)에 의해 인식된 하중정보를 적어도 두번 이상 제공하여 각 압력센서(120)별 하중범위가 생성되도록 하는 정보등록모듈(421); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 및 이를 이용한 독서실 학습 관리 시스템은, 의자나 책상이 아닌 의자에 얹어서 사용하는 독립적인 쿠션에 센서만을 통해 주도 학습 및 온라인 교육에 최적화시키며, 차세대 교육과정에 필요한 빅데이터 구축 및 활용, 4차 산업혁명 시대의 새로운 교육 과정에 필요한 IoT 쿠션을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 본 발명의 다른 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 및 이를 이용한 독서실 학습 관리 시스템은, 빅데이터 기반으로 IoT 쿠션을 사용하여 학습을 수행하는 학생의 학습활동 이력을 분석하여 보호자 및 학생에게 제공할 수 있을 뿐만 아니라, 3D 영상으로 직관적으로 제공할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 이용한 독서실 학습 관리 시스템(1)을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 이용한 독서실 학습 관리 시스템(1) 중 독서실 관리 서버(400)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 이용한 독서실 학습 관리 시스템(1) 에 응용되는 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어(800)를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 이용한 독서실 학습 관리 시스템(1)을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 이용한 독서실 학습 관리 시스템(1) 중 독서실 관리 서버(400)의 구성요소를 나타내는 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 이용한 독서실 학습 관리 시스템(1) 에 응용되는 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어(800)를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 나타내는 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 구성요소를 나타내는 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 제 1 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)(도 1a)은 쿠션 바디(110), 압력센서(120), 광센서(130), MCU(150), 통신모듈(160) 및 저장부(170)를 포함하며, 제 2 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)(도 1b)은 쿠션 바디(110), 압력센서(120), 광센서(130), 모션센서(140), MCU(150), 통신모듈(160) 및 저장부(170)를 포함함으로써, 학생들의 안전 및 학습을 관리할 수 있도록 하는 기능을 수행할 수 있다.
쿠션 바디(110)는 시중에 유통되는 일반적인 형태로 도 1에 도시된 바와 같이 내부에 충진재를 넣어서 미리 설정된 높이를 갖고 양 측부면, 그리고 전방면 및 후방면을 갖고 상부면과 하부면이 평평한 구조로 형성될 수 있으며, 측부면, 전방면, 후방면은 평평하거나 곡면 구조로 형성될 수 있다.
여기서 제 1 실시예의 경우 쿠션 바디(110)의 상부면에는 압력센서(120)가 복수개가 분포되어 형성되며, 사용자의 대퇴부와 인접한 전방면과 상부면이 만나는 곡면 영역에는 광센서(130)가 형성될 수 있다. 한편, 제 2 실시예의 경우 제 1 실시예와 동일하게 쿠션 바디(110)의 상부면에는 압력센서(120)가 복수개가 분포되어 형성되며, 사용자의 대퇴부와 인접한 전방면과 상부면이 만나는 곡면 영역에는 광센서(130)가 하나 형성될 뿐만 아니라, 후방면과 상부면이 만나는 곡면 영역에 광센서(130)가 추가로 형성되고, 후방면에 모션센서(140)가 추가로 형성될 수 있다. 여기서, 광센서(130)가 추가로 형성되는 후방면과 상부면이 만나는 곡면 영역은 사용자의 엉덩이와 직접 닿거나 인접한 영역에 해당할 수 있다.
이하에서는 도 1b 및 도 2에서 도시된 제 2 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 구조를 중심으로 구체적으로 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다.
압력센서(120)는 쿠션 바디(110)의 상부면에 복수의 압력센서가 배치되어 모듈 형태로 형성되고, 쿠션 바디(110)의 상부면 중 학생의 엉덩이 끝단이 근접한 후방 영역에 비해 학생의 대퇴부가 근접한 전방 영역에 비해 많은 갯수를 분포시킴으로써, 주로 전방 영역에 학생의 대퇴부와 연결된 두 다리의 움직임을 관찰할 수 있는 것에 착안하여, 쿠션 바디(110)의 상부면의 전방의 복수의 압력센서의 전체 간격이 데스크 프레이트 전방의 복수의 압력센서의 전체 간격에 비해 좁게 그리고 갯수가 많도록 배치하는 것이 바람직하다.
압력센서(120)는 각 압력측정값을 포함하는 압력인식정보로 MCU(150)로 제공할 수 있다. 한편, 각 압력센서(120)는 가압 인식 뿐만 아니라, 각 센서에 누르는 하중도 함께 측정하기 위한 중량센서를 함께 구비하는 것이 바람직하다.
광센서(130)는 상술한 바와 같이 쿠션 바디(110)의 전방면과 후방면이 상부면과 만나는 영역에 제 1 광센서(131) 및 제 2 광센서(132)로 형성됨으로써, 학생이 쿠션 바디(110)의 상부면에 착석하는 경우 제 1 광센서(131)는 학생의 다리의 움직임을, 그리고 제 2 광센서(132)는 학생의 엉덩이의 움직임에 따른 조도를 측정하여 조도정보를 생성하는 조도센서와, 적외선광 출력단과 수광단을 포함하여 적외선광 출력단으로부터 발광된 적외선광원이 학생의 다리(제 1 광센서(131)),엉덩이 및 등(제 2 광센서(132))에 반사되어 입사되는 광원의 양에 따라 학생의 다리 움직임에 따른 위치와, 등 또는 엉덩이의 위치 정보를 가늠하기 위한 적외선광원정보를 생성하는 적외선센서를 포함할 수 있다.
여기서 광센서(130)를 구성하는 적외선센서는 복수개가 집합되는 모듈 형태로 각 적외선센서가 적외선광 출력단과 수광단이 이웃하게 형성되어 적외선광 출력단으로부터 발광된 적외선광원이 학생의 신체 일부에 반사되어 입사되는 광원의 양에 따라 다리의 위치 정보(제 1 광센서(131)), 그리고 등 또는 엉덩이의 위치 정보(제 2 광센서(132))를 가늠할 수 있다.
즉, 광센서(130)를 구성하는 적외선센서는 적외선광원이 미리 설정된 제 1 오차 범위를 초과하여 감소하는 지점에 대해서 학생이 쿠션 바디(110) 상부로 다리를 얹어 놓은 지점을 인식할 뿐만 아니라, 적외선광원이 미리 설정된 제 2 오차 범위 내에서 증가하는 지점에 대해서 RTT(Round Trip Time)에 대한 측정을 통해 엉덩이 또는 등이 위치한 높이 지점을 인식할 수 있다.
또한, 광센서(130)를 구성하는 조도센서도 적외선 센서와 동일한 위치에 형성되므로 조도센서도 조도 정보의 평균값을 조도정보로 MCU(150)로 제공할 수 있다.
이에 따라, 광센서(130)는 압력센서(120)에 의한 초기압력정보가 입력됨을 MCU(150)에 의해 인식된 뒤, MCU(150)의 요청에 따라 조도정보, 다리, 엉덩이(등)의 위치정보를 MCU(150)로 제공함으로써, MCU(150)의 분석에 따라 제 1 및 제 2 광센서(131, 131)에 대한 조도정보의 변화가 디폴트 상태(쿠션 바디(110)로 착선하기 전의 조도정보)로부터 초기 임계치 이상 발생하고, 제 1 광센서(131)로부터 제공받은 다리의 위치정보가 쿠션 바디(110)의 상부면 상에서 미리 설정된 지점 이상으로 당겨져 있는 상태가 미리 설정된 시간 동안 지속되고, 제 2 광센서(132)로부터 제공받은 엉덩이(등)의 위치정보로부터 제 1 광센서(131)에 의해 인식된 다리의 위치정보 중 임의의 위치까지의 길이에 대해서, 학생이 기초형상정보를 획득하기 위해 앉은 경우 측정된 좌석시 면적정보를 이루는 세로 길이(다리에서 엉덩이로 향하는 방향에 대한 길이) 상에서의 대응되는 길이로 기초형상정보 상에서 매칭되는 경우 착석으로 인식하여 착석을 인식하도록 하는 착석시간정보를 MCU(150)로 통지할 수 있다. 여기서 학생의 좌석시 면적정보는 사전에 복수의 센서로 이루어진 압력센서(120)에 의해 측정되어 MCU(150)에 의해 저장부(170)에 저장되거나 오프라인 상에서 측정을 통해 저장부(170)에 저장된 정보일 수 있다.
모션센서(140)는 쿠션 바디(110) 중 후면부 또는 쿠션 바디(110) 내부에 자이로 센서로 형성됨으로써, 쿠션 바디(110)의 방향 변화 정보를 모션인식정보로 MCU(150)로 제공할 수 있다.
여기서, MCU(150)는 압력센서(120)를 통해 압력인식정보가 수신되는 경우, 압력인식정보 상에 포함된 복수의 압력센서(120)에 의해 인식되는 엉덩이와 대퇴부로 이어지는 형상정보를 분석할 뿐만 아니라, 형상정보의 각 테두리 영역과 내부 영역을 형성하는 각 압력센서(120)에서 추출한 하중을 추출할 수 있다.
이후, MCU(150)는 저장부(170)에 각 학생 ID로 저장된 기초형상정보와, 기초형상정보를 형성하기 위한 각 압력센서(120)에 의해 인식된 하중범위에 대해서 각각 먼저 추출된 형상정보와, 형상정보를 구성하는 포인트의 하중정보의 비교를 통해 매칭되는 경우 인증을 완료함으로써, 통신모듈(160)을 사용한 무선 인증 절차가 필요없게 간편한 인증을 수행할 수 있다.
MCU(150)는 형상정보와 매칭되는 기초형상정보를 갖는 학생 ID를 저장부(170)로부터 추출한 뒤, 압력센서(120)를 통해 압력인식정보를 수신하여 인증이 완료된 후에 광센서(130)로부터 착석시간정보를 수신한 뒤, 추출된 학생 ID를 메타데이터로 저장부(170) 상으로 착석시간정보 및 쿠션 ID를 함께 저장할 수 있다.
이후, MCU(150)는 압력센서(120), 광센서(130), 모션센서(140)를 통해 압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보를 각각 수신한 뒤, 수신된 학생의 압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보를 수집하여 학습기록정보를 생성한 뒤, 생성된 학습기록정보를 추출된 학생 ID를 메타데이터로 저장부(170) 상으로 착석시간정보 및 쿠션 ID와 함께 "학생단위정보"로 실시간으로 저장할 수 있다.
이후, MCU(150)는 학생단위정보를 무선라우터(200)로 근거리 무선통신을 통해 전송하도록 통신모듈(160)을 제어함으로써, 무선라우터(200)에 의해 네트워크(300)를 통해 독서실 관리 서버(400)로 "학생단위정보"에 "독서실 ID" 및 "학생 ID"를 추가하여 함께 전송할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 이용한 독서실 학습 관리 시스템(이하, 독서실 학습 관리 시스템)(1)을 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 독서실 학습 관리 시스템(1)은 복수의 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)로 이루어진 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 데스크 그룹(100g), 무선라우터(200), 네트워크(300), 독서실 관리 서버(400), 빅데이터 서버(500), 복수의 보호자 단말(600)로 이루어진 보호자 단말 그룹(600g), 복수의 학생 단말(700)로 이루어진 학생 단말 그룹(700g)을 포함할 수 있다.
여기서 네트워크(300)는 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간 망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선 망일 수 있다. 네트워크(300)가 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다. 비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 네트워크(300)는 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망 그 밖의 5G 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 네트워크(300)는 무선라우터(200), 독서실 관리 서버(400), 빅데이터 서버(500), 복수의 보호자 단말(600)로 이루어진 보호자 단말 그룹(600g), 복수의 학생 단말(700)로 이루어진 학생 단말 그룹(700g), 그 밖의 시스템 상호 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 독서실 학습 관리 시스템(1) 중 독서실 관리 서버(400)의 구성요소를 나타내는 블록도이다. 도 4를 참조하면, 독서실 관리 서버(400)는 송수신부(410), 제어부(420) 및 데이터베이스(430)를 포함하며, 제어부(420)는 정보등록모듈(421), 정보수집모듈(422), 기록정보 분석모듈(423) 및 정보제공모듈(424)을 포함할 수 있다.
정보등록모듈(421)은 적어도 하나 이상의 무선라우터(200)에 대한 네트워크(300)를 통한 학생의 보호자 단말(600)에 대한 액세스를 수용하도록 송수신부(410)를 제어한 뒤, 보호자 단말(600)에 의해 액세스한 무선라우터(200)와 지정된 쿠션 ID를 갖는 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100) 간의 근거리 무선 통신 커버리지에 대한 인식 완료가 확인되는 경우, 보호자 단말(600) 상에서 학생 ID 및 비밀번호를 통한 무선라우터(200)에 대한 보호자 로그인 이후, 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100) 상으로 보호자의 학생이 앉도록 지시를 통해 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 각 압력센서(120)에 의해 상술한 기초형상정보와 각 압력센서(120)에 의해 인식된 하중정보를 적어도 두번 이상 제공하여 각 압력센서(120)별 하중범위가 생성되도록 할 수 있다.
정보등록모듈(421)은 생성된 기초형상정보와 하중범위를 무선라우터(200)로부터 학생 ID 및 독서실 ID와 함께 수신한 뒤, 수신된 학생 ID 및 독서실 ID와 함께 기초형상정보와 하중범위를 데이터베이스(430) 상에 저장할 수 있다. 여기서 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 MCU(150)는 학생 ID 및 독서실 ID와 함께 기초형상정보와 하중범위를 정보등록모듈(421)로 전송전에 저장부(170) 상에 학생 ID를 메타데이터로 기초형상정보와 하중범위를 저장할 수 있다.
이후, 정보수집모듈(422)은 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 MCU(150)에 의해 저장부(170)에 각 학생 ID 및 각 쿠션 ID로 저장된 기초형상정보와, 기초형상정보를 형성하기 위한 각 압력센서(120)에 의해 인식된 하중범위에 대해서 각각 먼저 추출된 형상정보와, 형상정보를 구성하는 포인트의 하중정보의 비교를 통해 매칭되는 경우 인증을 완료함을 네트워크(300)를 통해 통지 받은 경우, 독서실 ID, 쿠션 ID, 학생 ID와 함께 수신되는 학생단위정보를 네트워크(300)를 통해 수신한 뒤, 데이터베이스(430) 상에 각 독서실 ID를 대 카테고리로 하고, 쿠션 ID를 중 카테코리, 학생 ID를 소 카테고리로 하여 학생단위정보를 실시간으로 저장할 수 있다. 여기서 학생단위정보와 함께, 정보수집모듈(422)은 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 MCU(150)에 의해 통지된 착석시간정보를 저장부(170) 상에 함께 저장할 수 있다.
기록정보 분석모듈(423)은 데이터베이스(430)에 저장된 각 독서실 ID 및 쿠션 ID 별 학생 ID에 해당하는 학생단위정보 중 압력센서(120)에 의해 수집된 압력인식정보, 광센서(130)에 의해 수집된 광인식정보, 모션센서(140)에 의해 수집된 모션인식정보에 대한 분석을 통해 "학습활동 기록정보"를 생성할 수 있다.
여기서 제 1 실시예로, 기록정보 분석모듈(423)은 압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보 중 압력인식정보(형상정보, 하중정보)가 학습시에 발생가능한 미리 설정된 활성화 압력변화범위를 갖는 경우 제 1 학습활동 활성화 정보로 분석할 수 있다. 즉, 기록정보 분석모듈(423)은 압력인식정보로 복수의 압력센서(150) 각각의 하중 측정값 중 적어도 하나 이상에 대해서 각 자기 주도 학습 및 온라인 교육의 과목에 대해서 미리 설정된 위치범위내(기초형상정보 및 기초형상정보의 복수의 변형 패턴)에서 압력센서의 하중 측정값에 대해서 각각 초기의 디폴트(default) 상태에서의 압력에서 하중 측정값의 변화(제 1 파라미터)가 미리 설정된 활성화 압력변화범위 내인 경우, 제 1 학습활동 활성화 정보로 분석하는 것이다.
제 2 실시예로, 기록정보 분석모듈(423)은 압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보 중 제 1 광센서(131) 및 제 2 광센서(132)에 의해 각각 수신된 광인식정보가 미리 설정된 조도 임계치 이하의 조도정보를 개별적으로 가질 뿐만 아니라, 네트워크(300)를 통해 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어(100)에 대한 질의를 통해 착석시간정보 생성의 기초가 된 제 1 광센서(131)로부터 제공받은 다리의 위치정보가 쿠션 바디(110)의 미리 설정된 지점 이상으로 당겨져 있는 상태가 미리 설정된 시간 동안 지속되고, 제 2 광센서(132)로부터 제공받은 엉덩이(등)의 위치정보로부터 다리의 위치정보 중 임의의 위치까지의 길이가 학생이 기초형상정보를 획득하기 위해 앉은 경우 측정된 좌석시 면적정보를 이루는 세로 길이(다리에서 엉덩이로 향하는 방향에 대한 길이) 상에서의 대응되는 길이로 기초형상정보 상에서 매칭되는 시간이 미리 설정된 시간 동안 지속되는 경우, 다리의 위치정보가 당겨지 있는 상태 지점 및 지점과 연동된 대응되는 길이에 대한 변화(제 2 파라미터)가 없거나 미리 설정된 오차 범위 내의 변동에 해당하는 미리 설정된 활성화 적외선광원범위를 갖는 경우 제 2 학습활동 활성화 정보로 분석할 수 있다.
또한, 제 3 실시예로, 기록정보 분석모듈(423)은 압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보 중 모션인식정보가 미리 설정된 활성화 모션인식범위를 갖는 경우 제 3 학습활동 활성화 정보로 분석할 수 있다.
즉, 기록정보 분석모듈(423)은 모션인식정보로 모션센서(140)로부터 제공된 쿠션 바디(110)의 방향 변화 정보에 해당하는 학생의 위치변화에 대해서 분석하되, 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 MCU(150)에 의해 광센서(130)를 통해 수신된 학생의 착석시간정보에 해당하는 시간에 해당하는 디폴트(default) 상태에서의 위치변화(제 3 파라미터)가 미리 설정된 활성화 모션인식범위를 갖는 경우 제 3 학습활동 활성화 정보로 분석할 수 있다.
최종적으로 기록정보 분석모듈(423)은 제 1 내지 제 3 학습활동 활성화 정보중 적어도 하나 이상을 생성한 뒤, 생성된 제 1 내지 제 3 학습활동 활성화 정보의 기초가 된 압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보의 각 파라미터(상기 제 1 내지 제 3 파라미터)정보를 네트워크(300)를 통한 빅데이터 서버(500)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어한 뒤, 빅데이터 서버(500)로부터 "학습활동 기록정보"에 대한 반환 요청을 전송할 수 있다.
여기서, 빅데이터 서버(500)는 네트워크(300)를 통해 수신된 제 1 내지 제 3 학습활동 활성화 정보 생성의 기초가 된 압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보의 각 파라미터정보 뿐만 아니라, 각 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 구성하는 체어 바디(110)의 모델정보도 함께 무선라우터(200)로부터 수신한 뒤, 각 모델정보에 따라 설정된 각 과목에 대한 학습시의 제 1 내지 제 3 중 적어도 하나 이상의 학습활동 활성화 정보에 대한 생성 여부, 그리고 제 1 학습활동 활성화 정보에서 미리 설정된 활성화 적외선광원범위 내에서 각 과목에 대한 미리 설정된 범위인지 여부, 제 2 학습활동 활성화 정보에서 미리 설정된 활성화 압력변화범위 내에서 각 과목에 대한 미리 설정된 범위인지 여부, 제 3 학습활동 활성화 정보에서 미리 설정된 활성화 모션인식범위 내에서 각 과목에 대해서 미리 설정된 범위인지 여부를 분석하여, 최종적으로 학습활동 오프(OFF), 특정 과목에 대한 학습활동 온(ON), 불특정 과목에 대한 학습활동 온(ON) 중 하나에 해당하는 "학습활동 기록정보"를 생성할 수 있다. 즉, 자율학습 또는 온라인학습이 활동적이지 않은 과목인 경우 각 미리 설정된 범위가 빅데이터 서버(500)에 의해 AI 기반으로 낮게 설정되며, 동일한 방식으로 노트 필기와 책에 대한 많은 페이지에 대한 넘기는 등의 활동성이 높아지는 과목에 대해서는 미리 설정된 범위를 높게 설정되는 것이 바람직하다.
이후, 빅데이터 서버(500)는 생성된 학습활동 기록정보를 네트워크(300)를 통해 독서실 관리 서버(400)로 전송할 수 있다.
정보제공모듈(424)은 빅데이터 서버(500)로부터 반환된 "학습활동 기록정보"를 각 독서실 ID를 대 카테고리로 하고, 쿠션 ID를 중 카테고리로 하고, 학생 ID를 소 카테고리로 하여 데이터베이스(430) 상에 저장할 수 있다.
이후, 정보제공모듈(424)은 각 보호자 단말(600)의 학생 ID와 부모인증을 통해 학생활동 기록정보에 대한 열람 요청을 네트워크(300)를 통해 보호자 단말(600)로부터 수신하도록 송수신부(410)를 제어한 뒤, 각 학생 ID에 해당하는 타임라인에 따른 학습활동 기록정보를 네트워크(300)를 통해 보호자 단말(600)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어할 수 있다.
또한, 정보제공모듈(424)은 각 호보자 단말(600) 상에 학습활동 앱이 설치된 경우, 보호자 단말(600)에 의한 학생 ID 및 비밀번호 설정에 따라 실시간으로 자녀의 학습활동 상태를 확인하는 정보를 제공할 수 있다.
한편, 정보제공모듈(424)은 제 1 파라미터와 관련하여 압력인식정보에 해당하는 쿠션 바디(110) 상에서의 형상정보 및 하중정보에 대한 변화정보(제 1 정보), 제 2 파라미터와 관련하여 다리의 위치정보가 당겨지 있는 상태 지점 및 지점과 연동된 대응되는 길이에 대한 변화 정보(제 2 정보), 제 3 파라미터와 관련하여 모션인식정보로 모션센서(140)로부터 제공된 학생의 움직임과 위치변화에 대해서 학생의 착석시간정보에 해당하는 시간에 해당하는 디폴트(default) 상태에서의 위치변화 정보(제 3 정보)를 동일한 타임라인에 맞춰서 동기화시킨 상태에서, 기존의 학생에 대해서 수집된 3차원 영상과 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 3차원 형상을 동일한 축척으로 일치시킨 뒤, 학생의 3차원 영상에 대해서 제 1 내지 제 3 정보에 대한 변환 작업을 걸쳐, 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100) 상에서 하부의 의자와 함께 앉아 있는 상태 정보를 3차원 아이콘 영상 정보로 생성하여 네트워크(300)를 통해 각 학생 ID에 매칭하여 저장된 학생 단말(700)의 단말식별번호(IMEI)를 데이터베이스(430) 상에서 추출한 뒤 전송하도록 송수신부(410)를 제어할 수 있다.
여기서, 정보제공모듈(424)은 기존의 학생에 대해서 수집된 2차원 영상을 3차원 영상으로 변환시키는 경우, 사진 이미지에 대해서 디코딩을 수행하여 복수의 디코딩된 이미지를 생성하고, 3차원 형상으로 표현하기 위한 기본단위인 폴리곤의 집합을 생성한 뒤, 디코딩된 이미지 각각을 상기 폴리곤의 집합 위에 붙이는 텍스쳐맵핑을 수행하여 3차원 영상을 생성하여, 생성된 3차원 영상에 대해서 폴리곤에 대한 각 영역의 제 1 내지 제 3 정보로의 픽셀 변환을 통해 앉아 있는 상태 정보를 생성할 수 있다.
한편, 정보제공모듈(424)은 정보수집모듈(422)에 의해 학생이 앉는 의자가 도 5와 같은 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어(800)인 경우, 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어(800)로부터 제공받은 광센서(820) 중 적외선센서로부터 수신되는 학생과 등받이 간의 거리 정보 변화 정보(제 4 정보), 모션센서(830)로부터 체어 바디(810)의 방향 변화 정보(제 5 정보)를 제 1 내지 제 3 정보와 동일한 타임라인에 맞춰서 동시화시킨 상태에서, 기존의 학생에 대해서 수집된 3차원 영상과 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어(700)의 3차원 형상을 동일한 축척으로 일치시킨 뒤, 학생의 3차원 영상에 대해서 제 1 내지 제 5 정보에 대한 변환 작업을 걸쳐, 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어(800) 및 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)상에서 앉아 있는 상태 정보를 네트워크(300)를 통해 보호자 단말(600) 및 학생 단말(100)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어할 수도 있다.
여기서 광센서(820)는 등받이의 상단부에 형성되며, 학생이 등받이와 형성된 간격에 등을 대고 있느냐 미리 설정된 간격을 띄어서 등을 세우고 있는 정보에 따른 조도를 측정하여 조도정보를 생성하는 조도센서와, 적외선광 출력단과 수광단을 포함하여 적외선광 출력단으로부터 발광된 적외선광원이 학생의 등에 반사되어 입사되는 광원의 양에 따라 학생과의 거리 정보를 가늠하기 위한 적외선광원정보를 생성하는 적외선센서를 포함할 수 있다.
모션센서(830)는 체어 바디(810) 중 전방에 형성된 2개의 다리의 상단 영역을 연결하는 보강대에 자이로 센서로 형성됨으로써, 체어 바디(810)의 방향 변화 정보를 모션인식정보로 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어(800)의 MCU로 제공할 수 있다.
또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다.
컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술 분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
1 : 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션을 이용한 독서실 학습 관리 시스템
100 : 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션
100g : 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 그룹
110 : 쿠션 바디 120 : 압력센서
130 : 광센서 140 : 모션센서
150 : MCU 160 : 통신모듈
170 : 저장부 200 : 무선라우터
300 : 네트워크 400 : 독서실 관리 서버
410 : 송수신부 420 : 제어부
421 : 정보등록모듈 422 : 정보수집모듈
423 : 기록정보 분석모듈 424 : 정보제공모듈
430 : 데이터베이스 500 : 빅데이터 서버
600 : 보호자 단말 600g : 보호자 단말 그룹
700 : 학생 단말 700g : 학생 단말 그룹
800 : 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어
100 : 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션
100g : 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션 그룹
110 : 쿠션 바디 120 : 압력센서
130 : 광센서 140 : 모션센서
150 : MCU 160 : 통신모듈
170 : 저장부 200 : 무선라우터
300 : 네트워크 400 : 독서실 관리 서버
410 : 송수신부 420 : 제어부
421 : 정보등록모듈 422 : 정보수집모듈
423 : 기록정보 분석모듈 424 : 정보제공모듈
430 : 데이터베이스 500 : 빅데이터 서버
600 : 보호자 단말 600g : 보호자 단말 그룹
700 : 학생 단말 700g : 학생 단말 그룹
800 : 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어
Claims (5)
- 복수의 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)로 이루어진 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 데스크 그룹(100g), 무선라우터(200), 네트워크(300), 독서실 관리 서버(400), 빅데이터 서버(500), 복수의 보호자 단말(600)로 이루어진 보호자 단말 그룹(600g), 복수의 학생 단말(700)로 이루어진 학생 단말 그룹(700g)을 포함하는 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)을 이용한 독서실 학습 관리 시스템(1)에 있어서,
하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)은, 쿠션 바디(110), 압력센서(120), 광센서(130), 모션센서(140), MCU(150), 통신모듈(160) 및 저장부(170)를 포함하며,
쿠션 바디(110)는,
내부에 충진재를 넣어서 미리 설정된 높이를 갖고 양 측부면, 그리고 전방면 및 후방면을 갖고 상부면과 하부면이 평평한 구조로 형성될 수 있으며, 측부면, 전방면, 후방면은 평평하거나 곡면 구조로 형성되며,
압력센서(120)는,
쿠션 바디(110)의 상부면에 복수의 압력센서가 배치되어 모듈 형태로 형성되고, 쿠션 바디(110)의 상부면 중 학생의 엉덩이 끝단이 근접한 후방 영역에 비해 학생의 대퇴부가 근접한 전방 영역에 비해 많은 갯수를 분포시킴으로써, 후방 영역 보다 전방 영역에 학생의 대퇴부와 연결된 두 다리의 움직임을 관찰할 수 있으며, 각 압력측정값을 포함하는 압력인식정보로 MCU(150)로 제공하며, 가압 인식 뿐만 아니라, 각 센서에 누르는 하중도 함께 측정하기 위한 중량센서를 함께 구비하며,
광센서(130)는,
쿠션 바디(110)의 전방면과 후방면이 상부면과 만나는 영역에 제 1 광센서(131) 및 제 2 광센서(132)로 형성됨으로써, 학생이 쿠션 바디(110)의 상부면에 착석하는 경우 제 1 광센서(131)는 학생의 다리의 움직임을, 그리고 제 2 광센서(132)는 학생의 엉덩이의 움직임에 따른 조도를 측정하여 조도정보를 생성하는 조도센서와, 적외선광 출력단과 수광단을 포함하여 적외선광 출력단으로부터 발광된 적외선광원이 학생의 다리(제 1 광센서(131)), 엉덩이 및 등(제 2 광센서(132))에 반사되어 입사되는 광원의 양에 따라 학생의 다리 움직임에 따른 위치와, 등 또는 엉덩이의 위치 정보를 가늠하기 위한 적외선광원정보를 생성하는 적외선센서를 포함하며, 광센서(130)를 구성하는 적외선센서는 복수개가 집합되는 모듈 형태로 각 적외선센서가 적외선광 출력단과 수광단이 이웃하게 형성되어 적외선광 출력단으로부터 발광된 적외선광원이 학생의 신체 일부에 반사되어 입사되는 광원의 양에 따라 다리의 위치 정보(제 1 광센서(131)), 그리고 등 또는 엉덩이의 위치 정보(제 2 광센서(132))를 가늠하며,
광센서(130)를 구성하는 적외선센서는 적외선광원이 미리 설정된 제 1 오차 범위를 초과하여 감소하는 지점에 대해서 학생이 쿠션 바디(110) 상부로 다리를 얹어 놓은 지점을 인식할 뿐만 아니라, 적외선광원이 미리 설정된 제 2 오차 범위 내에서 증가하는 지점에 대해서 RTT(Round Trip Time)에 대한 측정을 통해 엉덩이 또는 등이 위치한 높이 지점을 인식하며,
광센서(130)를 구성하는 조도센서도 적외선 센서와 동일한 위치에 형성되므로 조도센서도 조도 정보의 평균값을 조도정보로 MCU(150)로 제공하며,
압력센서(120)에 의한 초기압력정보가 입력됨을 MCU(150)에 의해 인식된 뒤, MCU(150)의 요청에 따라 조도정보, 다리, 엉덩이(등)의 위치정보를 MCU(150)로 제공함으로써, MCU(150)의 분석에 따라 제 1 및 제 2 광센서(131, 131)에 대한 조도정보의 변화가 디폴트 상태(쿠션 바디(110)로 착선하기 전의 조도정보)로부터 초기 임계치 이상 발생하고, 제 1 광센서(131)로부터 제공받은 다리의 위치정보가 쿠션 바디(110)의 상부면 상에서 미리 설정된 지점 이상으로 당겨져 있는 상태가 미리 설정된 시간 동안 지속되고, 제 2 광센서(132)로부터 제공받은 엉덩이(등)의 위치정보로부터 제 1 광센서(131)에 의해 인식된 다리의 위치정보 중 임의의 위치까지의 길이에 대해서, 학생이 기초형상정보를 획득하기 위해 앉은 경우 측정된 좌석시 면적정보(사전에 복수의 센서로 이루어진 압력센서(120)에 의해 측정되어 MCU(150)에 의해 저장부(170)에 저장되거나 오프라인 상에서 측정을 통해 저장부(170)에 저장된 정보)를 이루는 세로 길이(다리에서 엉덩이로 향하는 방향에 대한 길이) 상에서의 대응되는 길이로 기초형상정보 상에서 매칭되는 경우 착석으로 인식하여 착석을 인식하도록 하는 착석시간정보를 MCU(150)로 통지하며,
모션센서(140)는,
쿠션 바디(110) 중 후면부 또는 쿠션 바디(110) 내부에 자이로 센서로 형성됨으로써, 쿠션 바디(110)의 방향 변화 정보를 모션인식정보로 MCU(150)로 제공하며,
MCU(150)는,
압력센서(120)를 통해 압력인식정보가 수신되는 경우, 압력인식정보 상에 포함된 복수의 압력센서(120)에 의해 인식되는 엉덩이와 대퇴부로 이어지는 형상정보를 분석할 뿐만 아니라, 형상정보의 각 테두리 영역과 내부 영역을 형성하는 각 압력센서(120)에서 추출한 하중을 추출하며,
저장부(170)에 각 학생 ID로 저장된 기초형상정보와, 기초형상정보를 형성하기 위한 각 압력센서(120)에 의해 인식된 하중범위에 대해서 각각 먼저 추출된 형상정보와, 형상정보를 구성하는 포인트의 하중정보의 비교를 통해 매칭되는 경우 인증을 완료함으로써, 통신모듈(160)을 사용한 무선 인증 절차가 필요없게 간편한 인증을 수행하며,
형상정보와 매칭되는 기초형상정보를 갖는 학생 ID를 저장부(170)로부터 추출한 뒤, 압력센서(120)를 통해 압력인식정보를 수신하여 인증이 완료된 후에 광센서(130)로부터 착석시간정보를 수신한 뒤, 추출된 학생 ID를 메타데이터로 저장부(170) 상으로 착석시간정보 및 쿠션 ID를 함께 저장하며,
압력센서(120), 광센서(130), 모션센서(140)를 통해 압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보를 각각 수신한 뒤, 수신된 학생의 압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보를 수집하여 학습기록정보를 생성한 뒤, 생성된 학습기록정보를 추출된 학생 ID를 메타데이터로 저장부(170) 상으로 착석시간정보 및 쿠션 ID와 함께 "학생단위정보"로 실시간으로 저장하며,
학생단위정보를 무선라우터(200)로 근거리 무선통신을 통해 전송하도록 통신모듈(160)을 제어함으로써, 무선라우터(200)에 의해 네트워크(300)를 통해 독서실 관리 서버(400)로 "학생단위정보"에 "독서실 ID" 및 "학생 ID"를 추가하여 함께 전송하며,
독서실 관리 서버(400)는,
송수신부(410), 제어부(420) 및 데이터베이스(430)를 포함하며, 제어부(420)는 정보등록모듈(421), 정보수집모듈(422), 기록정보 분석모듈(423) 및 정보제공모듈(424)을 포함하며,
정보등록모듈(421)은,
적어도 하나 이상의 무선라우터(200)에 대한 네트워크(300)를 통한 학생의 보호자 단말(600)에 대한 액세스를 수용하도록 송수신부(410)를 제어한 뒤, 보호자 단말(600)에 의해 액세스한 무선라우터(200)와 지정된 쿠션 ID를 갖는 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100) 간의 근거리 무선 통신 커버리지에 대한 인식 완료가 확인되는 경우, 보호자 단말(600) 상에서 학생 ID 및 비밀번호를 통한 무선라우터(200)에 대한 보호자 로그인 이후, 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100) 상으로 보호자의 학생이 앉도록 지시를 통해 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 각 압력센서(120)에 의해 기초형상정보와 각 압력센서(120)에 의해 인식된 하중정보를 적어도 두번 이상 제공하여 각 압력센서(120)별 하중범위가 생성되도록 하며, 생성된 기초형상정보와 하중범위를 무선라우터(200)로부터 학생 ID 및 독서실 ID와 함께 수신한 뒤, 수신된 학생 ID 및 독서실 ID와 함께 기초형상정보와 하중범위를 데이터베이스(430) 상에 저장하며,
정보수집모듈(422)은,
하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 MCU(150)에 의해 저장부(170)에 각 학생 ID 및 각 쿠션 ID로 저장된 기초형상정보와, 기초형상정보를 형성하기 위한 각 압력센서(120)에 의해 인식된 하중범위에 대해서 각각 먼저 추출된 형상정보와, 형상정보를 구성하는 포인트의 하중정보의 비교를 통해 매칭되는 경우 인증을 완료함을 네트워크(300)를 통해 통지 받은 경우, 독서실 ID, 쿠션 ID, 학생 ID와 함께 수신되는 학생단위정보를 네트워크(300)를 통해 수신한 뒤, 데이터베이스(430) 상에 각 독서실 ID를 대 카테고리로 하고, 쿠션 ID를 중 카테코리, 학생 ID를 소 카테고리로 하여 학생단위정보를 실시간으로 저장하되, 학생단위정보와 함께, 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 MCU(150)에 의해 통지된 착석시간정보를 저장부(170) 상에 함께 저장하며,
기록정보 분석모듈(423)은,
데이터베이스(430)에 저장된 각 독서실 ID 및 쿠션 ID 별 학생 ID에 해당하는 학생단위정보 중 압력센서(120)에 의해 수집된 압력인식정보, 광센서(130)에 의해 수집된 광인식정보, 모션센서(140)에 의해 수집된 모션인식정보에 대한 분석을 통해 "학습활동 기록정보"를 생성하며,
압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보 중 압력인식정보(형상정보, 하중정보)가 학습시에 발생가능한 미리 설정된 활성화 압력변화범위를 갖는 경우 제 1 학습활동 활성화 정보로 분석하되, 압력인식정보로 복수의 압력센서(150) 각각의 하중 측정값 중 적어도 하나 이상에 대해서 각 자기 주도 학습 및 온라인 교육의 과목에 대해서 미리 설정된 위치범위내(기초형상정보 및 기초형상정보의 복수의 변형 패턴)에서 압력센서의 하중 측정값에 대해서 각각 초기의 디폴트(default) 상태에서의 압력에서 하중 측정값의 변화(제 1 파라미터)가 미리 설정된 활성화 압력변화범위 내인 경우, 제 1 학습활동 활성화 정보로 분석하며,
압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보 중 제 1 광센서(131) 및 제 2 광센서(132)에 의해 각각 수신된 광인식정보가 미리 설정된 조도 임계치 이하의 조도정보를 개별적으로 가질 뿐만 아니라, 네트워크(300)를 통해 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 체어(100)에 대한 질의를 통해 착석시간정보 생성의 기초가 된 제 1 광센서(131)로부터 제공받은 다리의 위치정보가 쿠션 바디(110)의 미리 설정된 지점 이상으로 당겨져 있는 상태가 미리 설정된 시간 동안 지속되고, 제 2 광센서(132)로부터 제공받은 엉덩이(등)의 위치정보로부터 다리의 위치정보 중 임의의 위치까지의 길이가 학생이 기초형상정보를 획득하기 위해 앉은 경우 측정된 좌석시 면적정보를 이루는 세로 길이(다리에서 엉덩이로 향하는 방향에 대한 길이) 상에서의 대응되는 길이로 기초형상정보 상에서 매칭되는 시간이 미리 설정된 시간 동안 지속되는 경우, 다리의 위치정보가 당겨지 있는 상태 지점 및 지점과 연동된 대응되는 길이에 대한 변화(제 2 파라미터)가 없거나 미리 설정된 오차 범위 내의 변동에 해당하는 미리 설정된 활성화 적외선광원범위를 갖는 경우 제 2 학습활동 활성화 정보로 분석하며,
압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보 중 모션인식정보가 미리 설정된 활성화 모션인식범위를 갖는 경우 제 3 학습활동 활성화 정보로 분석하며, 분석시 모션인식정보로 모션센서(140)로부터 제공된 쿠션 바디(110)의 방향 변화 정보에 해당하는 학생의 위치변화에 대해서 분석하되, 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 MCU(150)에 의해 광센서(130)를 통해 수신된 학생의 착석시간정보에 해당하는 시간에 해당하는 디폴트(default) 상태에서의 위치변화(제 3 파라미터)가 미리 설정된 활성화 모션인식범위를 갖는 경우 제 3 학습활동 활성화 정보로 분석하며,
제 1 내지 제 3 학습활동 활성화 정보중 적어도 하나 이상을 생성한 뒤, 생성된 제 1 내지 제 3 학습활동 활성화 정보의 기초가 된 압력인식정보, 광인식정보, 모션인식정보의 각 파라미터(상기 제 1 내지 제 3 파라미터)정보를 네트워크(300)를 통한 빅데이터 서버(500)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어한 뒤, 빅데이터 서버(500)로부터 "학습활동 기록정보"에 대한 반환 요청을 전송하며,
정보제공모듈(424)은,
빅데이터 서버(500)로부터 반환된 "학습활동 기록정보"를 각 독서실 ID를 대 카테고리로 하고, 쿠션 ID를 중 카테고리로 하고, 학생 ID를 소 카테고리로 하여 데이터베이스(430) 상에 저장하며, 각 보호자 단말(600)의 학생 ID와 부모인증을 통해 학생활동 기록정보에 대한 열람 요청을 네트워크(300)를 통해 보호자 단말(600)로부터 수신하도록 송수신부(410)를 제어한 뒤, 각 학생 ID에 해당하는 타임라인에 따른 학습활동 기록정보를 네트워크(300)를 통해 보호자 단말(600)로 전송하도록 송수신부(410)를 제어하며,
각 호보자 단말(600) 상에 학습활동 앱이 설치된 경우, 보호자 단말(600)에 의한 학생 ID 및 비밀번호 설정에 따라 실시간으로 자녀의 학습활동 상태를 확인하는 정보를 제공하며,
제 1 파라미터와 관련하여 압력인식정보에 해당하는 쿠션 바디(110) 상에서의 형상정보 및 하중정보에 대한 변화정보(제 1 정보), 제 2 파라미터와 관련하여 다리의 위치정보가 당겨지 있는 상태 지점 및 지점과 연동된 대응되는 길이에 대한 변화 정보(제 2 정보), 제 3 파라미터와 관련하여 모션인식정보로 모션센서(140)로부터 제공된 학생의 움직임과 위치변화에 대해서 학생의 착석시간정보에 해당하는 시간에 해당하는 디폴트(default) 상태에서의 위치변화 정보(제 3 정보)를 동일한 타임라인에 맞춰서 동기화시킨 상태에서, 기존의 학생에 대해서 수집된 3차원 영상과 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 3차원 형상을 동일한 축척으로 일치시킨 뒤, 학생의 3차원 영상에 대해서 제 1 내지 제 3 정보에 대한 변환 작업을 걸쳐, 하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100) 상에서 하부의 의자와 함께 앉아 있는 상태 정보를 3차원 아이콘 영상 정보로 생성하여 네트워크(300)를 통해 각 학생 ID에 매칭하여 저장된 학생 단말(700)의 단말식별번호(IMEI)를 데이터베이스(430) 상에서 추출한 뒤 전송하도록 송수신부(410)를 제어하는 것을 특징으로 하는 IoT 독서실용 관리형 쿠션을 이용한 독서실 학습 관리 시스템.
- 청구항 1에 있어서,
하이브리드 IoT 독서실용 관리형 쿠션(100)의 MCU(150)는 학생 ID 및 독서실 ID와 함께 기초형상정보와 하중범위를 정보등록모듈(421)로 전송전에 저장부(170) 상에 학생 ID를 메타데이터로 기초형상정보와 하중범위를 저장하는 것을 특징으로 하는 IoT 독서실용 관리형 쿠션을 이용한 독서실 학습 관리 시스템.
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| KR20110008611A (ko) * | 2009-07-20 | 2011-01-27 | 엘지전자 주식회사 | 자세 교정 장치 및 그 방법 |
| KR20160128682A (ko) * | 2015-04-29 | 2016-11-08 | 중소기업은행 | 스마트 체어 및 이를 구비하는 스마트 독서실용 책상 |
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Non-Patent Citations (4)
| Title |
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| 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2009-0110561(2009.11.16)호 "유연성 발열체에 의한 발열패드를 갖는 방석(Floor cushion having pad using flexible heating unit)" |
| 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2011-0000318(2011.01.03)호 "졸음 방지용 의자(chair capable of shaking off sleepiness)" |
| 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2011-0062616(2011.06.28)호 "학생용 의자의 등받이 방석(a cushion and head protector for student chair)" |
| 대한민국 특허출원 출원번호 제10-2014-0124492(2014.09.18)호 "감성 의자로봇 및 이의 제어방법(Emotional chair robot and control method thereof)" |
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