KR102288701B1 - 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치 - Google Patents
사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치에 관한 것으로, 건물 벽면의 상부에 설치된 기울기 센서를 통해 상기 건물 벽면의 기울기를 센싱하는 기울기 센서부, 최초 설치 시점에서 산출되고, 상기 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간을 나타내는 붕괴 임계치를 결정하는 붕괴 임계치 결정부, 상기 기울기 센서에 의해 측정된 기울기의 변화율을 검출하여 상기 붕괴 임계치를 갱신하는 붕괴 임계치 갱신부 및 상기 기울기에 따른 붕괴 임계치를 결정하여 상기 잔존 시간을 추정하는 잔존 시간 추정부를 포함한다. 따라서, 본 발명은 IoT(Internet of Things, 사물인터넷)를 통해 노후건물을 관리함으로써 관리 비용을 줄이고 관리 효율성을 향상시킬 수 있다.
Description
본 발명은 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷)를 통해 노후건물을 관리함으로써 관리 비용을 줄이고 관리 효율성을 향상시킬 수 있는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치에 관한 것이다.
최근 저출산, 고령화와 저성장 기조가 지속되면서, 노후건물에 해당하는 빈집이 해마다 증가하고 있다. 특히, 구도심 쇠퇴와 정비사업의 지연, 고령화와 인구감소가 되면서, 빈집이 도시 및 농어촌 지역으로 확대되고 있다. 여기서 빈집이란, 시장, 군수 등과 같은 지방자치단체장이 거주 또는 사용 여부를 확인한 날부터 1년 이상 아무도 거주하지 아니하거나 사용하지 아니하는 주택 또는 건축물을 의미할 수 있다. 이렇게, 장기간 방치된 빈집은 안전사고나 범죄발생의 우려가 있고, 도시미관이나 주거 환경에 장애가 되는 등 다양한 사회적 문제들을 유발하고 있다. 이러한 빈집의 증가는 지역경제의 쇠퇴를 가속화시킨다는 점에서 빈집 문제로 막대한 사회적 비용이 발생하기 때문에, 다양한 사회적 문제들과 비용발생을 줄이기 위하여, 빈집 등 소규모 주택정비 특례법이 국가차원에서 제정되었다. 특히, 빈집 등 소규모 주택정비 특례법의 주된 목적은 상기한 빈집관련 문제들에 대해 선제적으로 대응 또는 상기 빈집을 활용하기 위한 것이다. 이에 따라, 상기 빈집을 선제적으로 대응 또는 활용하기 위해선, 해당 빈집의 정비 또는 철거 여부를 우선적으로 판단할 수 있는 시스템이 필요하다.
한국등록특허 제10-1859341 (2018.05.11)호는 빈집을 촬영하는 카메라들로부터 영상을 전송받아 각 빈집의 건축연차를 기초로 붕괴위험도를 산출하고, 상기 붕괴위험도에 따라 해당 빈집의 정비방법을 결정하는 빈집관리 시스템으로서, 상기 빈집의 설계정보와 상기 빈집이 위치한 지역의 현재 연도의 환경요인에 해당하는 제1 붕괴요 소의 해당 인자를 수집하는 수집부, 상기 영상으로부터 상기 빈집의 객체를 추출하고, 상기 설계정보를 토대로, 다르게 시공된 또는 변형된 제2 붕괴요소의 해당 인자를 추출하고, 상기 객체의 기울어짐 정도에 해당하는 제3 붕괴요소의 해당 인자를 추출하는 추출부, 상기 제1 내지 제3 붕괴요소에 해당하는 인자들과 관리자로부터 평가된 구조 위험지수를 이용하여 상기 빈집에 대해 붕괴위험도를 산출하는 산출부 및 상기 붕괴위험도의 수치에 따라 상기 빈집을 철거대상 또는 정비대상 중 어느 하나의 대상으로 결정하는 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한국공개특허 제10-2002-0021548 (2002.03.21)호는 구조물에 그 안전 상태를 확인할 수 있는 각종 센서를 설치한 후에 이를 인터넷을 통하여 실시간 원격 계측하여 구조물의 안전이나 하자 예방에 대한 자동 경보 서비스를 제공할 수 있는 인터넷을 이용한 구조물의 원격 계측 및 관리 시스템과 그 방법에 관한 것으로, 다수의 구조물에 설치되어 각각의 구조물에 대한 안전 상태를 확인하는 다수의 센서와, 상기 다수의 센서에 의하여 측정된 각각의 구조물의 안전 상태에 대한 데이터를 인터넷을 통하여 전송하는 다수의 센서 제어부로 구성되는 구조물 감시부와; 상기 다수의 센서 제어부로부터 각각의 구조물에 대한 안전 상태에 대한 데이터를 전송받아 그 구조물의 안전 상태를 진단하여 그 결과를 저장하고 출력하는 시스템 서버와; 인터넷을 통하여 상기 시스템 서버에 연결되어 각 건물의 안전 상태를 확인할 수 있는 다수의 사용자 단말기로 구성된다.
본 발명의 일 실시예는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷)를 통해 노후건물을 관리함으로써 관리 비용을 줄이고 관리 효율성을 향상시킬 수 있는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 건물 벽면의 기울기 변화를 측정하여 노후건물의 붕괴에 대해 예측하고 관리할 수 있는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 장기적인 운용이 가능하도록 태양열 충전이 가능한 배터리로 전원을 인가하는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 기울기 센서 등의 현장 설치 및 운용을 통해 실제 발생할 수 있는 경우의 수를 최대한 반영하여 센싱 데이터를 주기적으로 갱신하여 관리하는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치를 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치는 건물 벽면의 상부에 설치된 기울기 센서를 통해 상기 건물 벽면의 기울기를 센싱하는 기울기 센서부, 최초 설치 시점에서 산출되고, 상기 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간을 나타내는 붕괴 임계치를 결정하는 붕괴 임계치 결정부, 상기 기울기 센서에 의해 측정된 기울기의 변화율을 검출하여 상기 붕괴 임계치를 갱신하는 붕괴 임계치 갱신부 및 상기 기울기에 따른 붕괴 임계치를 결정하여 상기 잔존 시간을 추정하는 잔존 시간 추정부를 포함한다.
실시예들 중에서, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치는 침입에 의한 건물 벽면의 상태변화를 감지하는 상태변화 감지 센서를 포함하여 상기 건물 내 침입을 탐지하는 침입탐지 센서부를 더 포함할 수 있다.
실시예들 중에서, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치는 상기 건물 벽면의 기울기, 잔존시간 및 상태변화에 관한 정보를 사용자 단말에 주기적으로 전송하는 통신부를 더 포함할 수 있다.
상기 기울기 센서부는 NB-IoT(Narrow Band-Internet of Things) 통신 모듈을 통해 상기 기울기 센서와 양방향 통신을 수행할 수 있다.
상기 기울기 센서부는 상기 건물 벽면의 충격을 감지하는 충격 감지 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 붕괴 임계치 결정부는 상기 기울기의 변화를 실시간으로 검출하고 검출된 상기 기울기의 변화를 기초로 상기 붕괴 임계치를 결정할 수 있다.
상기 붕괴 임계치 갱신부는 상기 잔존 시간들의 갱신이 특정횟수만큼 수행되면 상기 통신부를 통해 상기 잔존 시간들을 상기 사용자 단말에 전송할 수 있다.
실시예들 중에서, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치는 태양열 집광판, 상기 태양열 집광판을 통해 충전되는 배터리, 건물 벽면의 상부에 설치되어 상기 건물 벽면의 기울기를 센싱하는 기울기 센서부, 최초 설치 시점에서 산출되고 상기 기울기에 따라 상기 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간을 점진적으로 나타내는 붕괴 임계치들을 결정하는 붕괴 임계치 결정부, 상기 기울기에 따른 붕괴 임계치를 통해 상기 잔존 시간을 추정하는 잔존 시간 추정부 및 상기 건물 벽면의 기울기 및 상기 잔존시간에 관한 정보를 IoT 통신 모듈을 통해 주기적으로 사용자 단말에 전송하는 통신부를 포함할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치는 IoT(Internet of Things, 사물인터넷)를 통해 노후건물을 관리함으로써 관리 비용을 줄이고 관리 효율성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치는 건물 벽면의 기울기 변화를 측정하여 노후건물의 붕괴에 대해 예측하고 관리할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치는 설치 환경에 따라 태양열 충전이 가능한 배터리로 전원을 인가하여 장기적인 운용이 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치는 기울기 센서 등의 현장 설치 및 운용을 통해 실제 발생할 수 있는 경우의 수를 최대한 반영하여 센싱 데이터를 주기적으로 갱신하여 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치의 프로세서의 구성 요소를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치의 기울기 센서의 설치에 관한 일 실시예를 나타내는 사진이다.
도 2는 도 1에 있는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치의 프로세서의 구성 요소를 나타내는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치의 기울기 센서의 설치에 관한 일 실시예를 나타내는 사진이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 시스템을 나타내는 도면이다.
도1을 참조하면, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 시스템(100)은 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110), 사용자 단말(120), 기울기 센서(130) 및 데이터베이스(140)를 포함한다.
사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 노후되어 붕괴 조짐을 보이는 노후 건물에 대해서 침입감지와 함께 건물의 벽면의 기울기 변화를 검출하여 건물의 붕괴를 예측 및 관리할 수 있다. 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 기울기 센서(130)와 네트워크를 통해 연결되어 기울기 센서(130)에서 센싱된 다양한 정보들을 송수신하여 처리할 수 있다. 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 기울기 센서(130), 침입탐지 센서(미도시됨) 등과 네트워크를 통해 연결되어 노후건물을 관리하는 서버의 역할을 수행할 수 있다.
사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 사용자 단말(120)과 네트워크를 통해 연결될 수 있는 컴퓨팅 장치에 해당한다. 사용자 단말(120)은 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)와 연결되어 사용자에게 사용자 인터페이스를 제공할 수 있는 컴퓨팅 장치에 해당한다. 사용자 단말(120)은 스마트폰, 노트북 또는 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 태블릿 PC 등 다양한 디바이스로도 구현될 수 있다. 사용자 단말(120)은 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)와 네트워크를 통해 연결될 수 있고, 적어도 하나의 사용자 단말(120)은 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)와 동시에 연결될 수 있다.
기울기 센서(130)는 건물 벽면에 설치될 수 있다. 일 실시예에서, 기울기 센서(130)는 건물 벽면의 상부에 설치되어 건물 벽면의 기울기 변화를 센싱할 수 있다. 보다 구체적으로, 기울기 센서(130)는 건물 벽면의 상부에 설치되어 시간 경과에 따라 건물이 붕괴되는 과정에서 건물 벽면의 기울기 변화를 센싱하고, 건물 벽면의 붕괴 임계치들을 결정하며 이를 기초로 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간을 추정할 수 있다. 일 실시예에서, 기울기 센서(130)는 건물 벽면의 기울기 정보, 붕괴 임계치 정보 및 잔존 시간 정보 등을 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)에 네트워크를 통해 실시간 또는 주기적으로 전송할 수 있다.
사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 데이터베이스(140)를 포함하여 구현될 수 있고, 데이터베이스(140)와 독립적으로 구현될 수 있다. 데이터베이스(140)와 독립적으로 구현된 경우 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 데이터베이스(140)와 유선 또는 무선으로 연결되어 파일을 주고받을 수 있다.
데이터베이스(140)는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리에 필요한 정보들을 저장할 수 있는 저장장치이다. 일 실시예에서, 데이터베이스(140)는 건물 벽면의 기울기 정보, 실시간 기울기의 변화율 정보, 건물의 현재 붕괴 임계치, 갱신된 붕괴 임계치 및 건물의 붕괴에 도달하는 잔존 시간 정보들을 저장할 수 있고, 반드시 이에 한정되지 않으며, 사물인터넷을 기반으로 노후건물의 관리를 하는 과정에서 다양한 형태로 수집 또는 가공된 정보들을 저장할 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 프로세서(210), 메모리(220), 사용자 입출력부(230) 및 네트워크 입출력부(240)를 포함할 수 있다.
프로세서(210)는 사물인터넷을 기반으로 노후건물을 관리할 수 있고, 이러한 과정에서 읽혀지거나 작성되는 메모리(220)를 관리할 수 있으며, 메모리(220)에 있는 휘발성 메모리와 비휘발성 메모리 간의 동기화 시간을 스케줄 할 수 있다. 프로세서(210)는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)의 동작 전반을 제어할 수 있고, 메모리(220), 사용자 입출력부(230) 및 네트워크 입출력부(240)와 전기적으로 연결되어 이들 간의 데이터 흐름을 제어할 수 있다. 프로세서(210)는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)의 CPU(Central Processing Unit)로 구현될 수 있다.
메모리(220)는 SSD(Solid State Disk) 또는 HDD(Hard Disk Drive)와 같은 비휘발성 메모리로 구현되어 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)에 필요한 데이터 전반을 저장하는데 사용되는 보조기억장치를 포함할 수 있고, RAM(Random Access Memory)과 같은 휘발성 메모리로 구현된 주기억장치를 포함할 수 있다.
사용자 입출력부(230)은 사용자 입력을 수신하기 위한 환경 및 사용자에게 특정 정보를 출력하기 위한 환경을 포함하고, 예를 들어, 마우스, 트랙볼, 터치 패드, 그래픽 태블릿, 스캐너, 터치 스크린, 키보드 또는 포인팅 장치와 같은 어댑터를 포함하는 입력장치 및 모니터와 같은 어댑터를 포함하는 출력장치를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 사용자 입출력부(230)은 원격 접속을 통해 접속되는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있고, 그러한 경우, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 서버로서 수행될 수 있다.
네트워크 입출력부(240)은 적어도 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)와 연결하기 위한 환경을 포함하고, 예를 들어, LAN(Local Area Network) 통신을 위한 어댑터를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 네트워크 입출력부(240)를 통해 사용자 단말(120), 기울기 센서(130) 또는 데이터베이스(140)로 연결될 수 있다.
도 3은 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치의 프로세서의 구성 요소를 나타내는 블록도이다.
도 3을 참조하면, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 기울기 센서부(310), 붕괴 임계치 결정부(320), 붕괴 임계치 갱신부(330), 잔존 시간 추정부(340), 침입탐지 센서부(350), 통신부(360) 및 제어부(370)를 포함할 수 있다.
기울기 센서부(310)는 건물의 벽면의 상부에 설치된 기울기 센서(130)를 통해 건물 벽면의 기울기를 센싱할 수 있다. 일 실시예에서, 기울기 센서부(310)는 기울기 센서(130)와 네트워크를 통해 건물의 벽면의 기울기에 대한 정보를 주고받을 수 있다. 보다 구체적으로, 기울기 센서부(310)는 다양한 통신 모듈을 통해 기울기 센서(130)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 일 실시예에서, 기울기 센서부(310)는 NB-IoT(Narrow Band-Internet of Things) 통신 모듈을 통해 기울기 센서(130)와 양방향 통신을 수행할 수 있다. 예를 들어, 기울기 센서부(310)는 별도의 통신 공사 구축이 필요하지 않고, 센싱된 건물 벽면의 기울기 정보 등을 저전력 광역 통신망(LPWAN, Low-Power Wide-Area Network)을 통해 기울기 센서(130)로부터 수신할 수 있다. 기울기 센서부(310)는 기울기 센서(130)를 통해 실시간으로 센싱된 건물 벽면의 기울기를 주기적으로 수신하고 또한, 기울기 센서(130)에 다시 송신할 수 있다. 예를 들어, 기울기 센서부(310)는 통상적으로 기울기 센서(130)로부터 센싱된 건물 벽면의 기울기를 열두시간 간격으로 수신할 수 있다.
일 실시예에서, 기울기 센서부(310)는 충격 감지 센서를 더 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 기울기 센서부(310)는 건물 벽면의 기울기를 센싱하는 기울기 센서(130)뿐만 아니라 건물 벽면의 충격을 감지하는 충격 감지 센서를 더 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 충격 감지 센서(미도시됨)는 건물 벽면에 설치된 기울기 센서(130)에 포함되어 설치될 수 있고, 반드시 이에 한정되지 않으며, 기울기 센서(130)와 분리되어 건물 벽면에 별도로 설치되어 건물 벽면의 충격을 감지할 수 있다. 충격 감지 센서는 건물 벽면에 충격이 발생하면 이를 검출하여 기울기 센서부(310)에 실시간으로 전송할 수 있다. 기울기 센서부(310)는 충격에 의한 건물 벽면의 진동을 감지하는 충격 감지 센서를 통하여 건물 벽면의 붕괴에 대한 1차 센싱을 수행할 수 있고, 기울기 센서(130)를 통해 x, y, z의 3축의 각도와 가속도 변화를 감지하는 2차 센싱 수행하여 건물 벽면의 기울어짐을 실시간으로 측정할 수 있다. 일 실시예에서, 기울기 센서부(310)는 기울기 센서(130)를 평상시 수면 모드로서 동작하지 않게 제어하다가 충격 감지 센서를 통해 건물 벽면에 대한 충격이 1차적으로 감지되면, 동작 모드로 전환하도록 제어하여 이후 감지된 충격에 따른 건물의 기울어짐을 실시간으로 측정하도록 하는 제어를 수행할 수 있다.
붕괴 임계치 결정부(320)는 기울기 센서(130)의 최초 설치 시점에 산출되는 붕괴 임계치를 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 붕괴 임계치 결정부(320)는 기울기 센서(130)의 최초 설치 시점에 센싱된 건물 벽면의 기울기를 기초로 해당 건물의 붕괴 임계치를 결정할 수 있다. 여기에서, 붕괴 임계치는 특정 건물이 붕괴에 도달할 때까지 걸리는 잔존 시간을 추정하기 위해 결정되는 특정 설정값을 의미할 수 있다. 즉, 붕괴 임계치는 건물이 붕괴되지 않고 견디는 한계값에 해당할 수 있고 따라서, 잔존 시간은 붕괴 임계치와 비례하여 길어질 수 있다. 예를 들어, 붕괴 임계치는 사용자에 의해서 특정 기울기 범위에 대해 기 설정된 특정 상수로 결정될 수 있다. 예를 들어, 붕괴 임계치는 건물 벽면의 기울기가 커지면 그만큼 작아지고, 기울기가 작아지면 커질 수 있다. 붕괴 임계치 결정부(320)는 건물 벽면의 기울기의 변화를 실시간으로 검출하고 검출된 기울기의 변화를 기초로 붕괴 임계치를 결정할 수 있다. 일 실시예에서, 붕괴 임계치 결정부(320)는 건물 벽면의 실시간 기울기의 변화에 따라 산출되는 복수의 붕괴 임계치들을 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 붕괴 임계치 결정부(320)는 최초 설치 시점의 건물 벽면의 기울기를 기초로 붕괴 임계치들을 결정할 수 있고, 건물 벽면의 기울기 변화에 따라 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간들을 점진적으로 나타내는 복수의 붕괴 임계치들을 결정할 수 있다. 즉, 붕괴 임계치 결정부(320)는 건물 벽면의 기울기 변화를 검출하여 각각 변화 구간에 해당하는 복수의 붕괴 임계치들을 결정할 수 있다.
일 실시예에서, 붕괴 임계치 갱신부(330)는 기울기 센서(130)에 의해 측정된 기울기의 변화율을 검출하여 붕괴 임계치를 갱신할 수 있다. 보다 구체적으로, 붕괴 임계치 갱신부(330)는 기울기 센서(130)에 의해 측정된 건물 벽면의 기울기의 특정 기간 동안의 변화율을 검출할 수 있다. 붕괴 임계치 갱신부(330)는 사용자에 의해 기 설정된 특정 기간에 대한 건물 벽면의 기울기 변화율을 검출하고, 검출된 기울기 변화율을 기초로 건물의 붕괴 임계치를 다시 결정할 수 있다. 예를 들어, 붕괴 임계치 갱신부(330)는 건물의 기울기 변화율이 작은 경우에는, 기울기 변화에 따라 기 결정된 붕괴 임계치를 높이도록 갱신하고, 건물의 기울기 변화율이 큰 경우에는, 기 결정된 붕괴 임계치를 낮추도록 갱신할 수 있다. 일 실시예에서, 붕괴 임계치 갱신부(330)는 붕괴 임계치의 갱신이 특정횟수만큼 수행되면 통신부(360)를 통해 사용자 단말(120)에 갱신된 붕괴 임계치를 전송할 수 있다. 예를 들어, 붕괴 임계치 갱신부(330)는 붕괴 임계치의 갱신이 3회 수행된 경우 사용자 단말(120)에 붕괴 임계치의 갱신에 대한 정보를 전송하도록 설정될 수 있다. 보다 구체적으로, 붕괴 임계치 갱신부(330)는 건물 벽면의 기울기 변화율에 따라 갱신된 붕괴 임계치에 관한 정보를 사용자에게 주기적으로 전달함으로써 건물의 붕괴 예측 시점 등에 대한 사용자의 착오를 방지하고, 사용자는 갱신된 붕괴 임계치에 해당하는 잔존 시간에 대한 정보를 요청할 수 있다.
잔존 시간 추정부(340)는 건물 벽면의 기울기에 따른 붕괴 임계치를 기초로 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간을 추정할 수 있다. 잔존 시간 추정부(340)는 붕괴 임계치가 높으면 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간을 길게 결정하고, 붕괴 임계치가 낮으면 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간을 짧게 결정할 수 있다. 보다 구체적으로, 잔존 시간 추정부(340)는 건물 벽면의 기울기 변화에 따라 결정되는 복수의 붕괴 임계치들에 대해서 점진적으로 잔존 시간을 추정할 수 있다. 예를 들어, 잔존 시간 추정부(340)는 건물 벽면의 기울기가 커짐에 따라 결정되는 변화 구간에서의 복수의 붕괴 임계치들에 대해서 잔존 시간을 점진적으로 줄어들도록 추정할 수 있다. 잔존 시간은 결정된 붕괴 임계치에 대해서 사용자에 의해 기 설정된 특정 시간에 해당할 수 있고 또는, 설정된 알고리즘에 따라 자동으로 산출되는 시간에 해당할 수 있다. 일 실시예에서, 잔존 시간 추정부(340)는 아래 수학식에 따라 잔존 시간을 결정할 수 있다.
[수학식]
여기에서, T는 잔존 시간을 나타내는 값을, K는 비례상수를, H는 건물의 건축날짜를 나타내는 값을, L1은 최초 설치시 결정된 붕괴 임계치를, L2는 현재 붕괴 임계치를, P는 최초 설치시부터 현재까지의 건물 벽면의 기울기 변화율을 나타내는 값에 해당할 수 있다. 일 실시예에서, 잔존 시간은 T값에 따라 설정된 시간의 수치로 환산될 수 있다.
일 실시예에서, 침입탐지 센서부(350)는 침입에 의한 건물 벽면의 상태변화를 감지하는 상태변화 감지 센서를 통해 건물 내 침입을 탐지할 수 있다. 일 실시예에서, 침입탐지 센서부(350)는 건물 벽면의 상태변화를 감지하는 상태변화 감지 센서(미도시됨)를 기울기 센서(130)에 포함시키거나 기울기 센서(130)와 근접하게 설치하고, 건물 벽면의 진동 등을 감지하여 건물 내의 사람의 침입을 탐지할 수 있다. 다른 일 실시예에서, 침입탐지 센서부(350)는 건물 벽면뿐만 아니라 건물의 문, 창문 등에 상태변화 감지 센서를 설치하여 침입을 탐지할 수 있다. 즉, 침입 탐지 센서부(350)의 상태변화 감지 센서는 기울기 센서(130)의 동작에 영향을 주지 않고, 기울기 센서(130)와 함께 건물 벽면에 설치되어 노후건물의 관리를 효과적으로 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 통신부(360)는 건물 벽면의 기울기, 잔존시간 및 상태변화에 관한 정보를 사용자 단말(120)에 주기적으로 전송할 수 있다. 보다 구체적으로, 통신부(360)는 사용자 단말(120)과의 통신을 주도적으로 담당하여 실시간으로 수신하는 건물 벽면의 기울기, 건물 벽면의 붕괴에 도달하기까지 잔존시간 및 건물 벽면의 상태변화, 사람의 침입탐지 정보를 기 결정된 특정 주기마다 또는 실시간으로 사용자 단말(120)에 IoT 통신 모듈을 통하여 전송할 수 있다.
일 실시예에서, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 설치 환경을 가변적으로 결정할 수 있고 장기적으로 운용할 수 있도록 태양열 집광판(미도시됨)을 통해 충전되는 배터리(미도시됨)를 포함할 수 있다. 또한, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 효율적인 태양열 수집을 위해 태양열 집광판을 일체형으로 또는 분리하여 설치할 수 있다. 예를 들어, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 태양열 집광판의 크기를 70mm X 70mm X 3mm 이하의 크기로 결정하여, 집광판으로 인하여 디바이스 크기와 기능에 유해함이 없도록 할 수 있다.
일 실시예에서, 제어부(370)는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)의 전반적인 제어를 수행하고, 기울기 센서부(310), 붕괴 임계치 결정부(320), 붕괴 임계치 갱신부(330), 잔존 시간 추정부(340), 침입탐지 센서부(350) 및 통신부(360)간의 제어 및 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 4에서, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 기울기 센서부(310)를 통해 건물 벽면의 상부에 설치된 기울기 센서(130)를 통해 건물 벽면의 기울기를 센싱할 수 있다(단계 S410).
사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 붕괴 임계치 결정부(320)를 통해 최초 설치 시점에 산출되고, 건물 벽면의 기울기에 따라 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간들을 점진적으로 나타내는 복수의 임계치들을 결정할 수 있다(단계 S420).
사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 붕괴 임계치 갱신부(330)를 통해 기울기 센서(130)에 의해 측정된 기울기의 변화율을 검출하여 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간들을 갱신할 수 있다(단계 S430).
사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 잔존 시간 추정부(340)를 통해 건물 벽면의 기울기에 따른 붕괴 임계치를 결정하여 잔존 시간을 추정할 수 있다(단계 S440).
도 5는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치의 기울기 센서의 설치 일 실시예를 나타내는 사진이다. 도 5a는 기울기 센서(단말기)의 설치 위치를 정면에서 보여주는 사진이고, 도 5b는 기울기 센서(130)의 설치 위치를 측면에서 보여주는 사진이다.
도 5에서, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 건물 벽면의 상부에 기울기 센서(130)를 설치할 수 있다. 기울기 센서(130)는 건물 벽면의 상부에 설치되어 건물 벽면의 x축, y축, z축의 기울기 변화를 센싱할 수 있다. 일 실시예에서, 기울기 센서(130)는 건물 벽면의 최상부인 지붕의 바로 밑에 설치될 수 있다. 보다 구체적으로, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 기울기 센서(130)를 통해 건물 벽면의 상부에 설치되어 지면을 기준으로 x,y,z의 3축의 기울기 변화를 검출하고, 건물 벽면의 붕괴 임계치를 결정하여 붕괴 시점을 예측하기위한 잔존 시간을 추정할 수 있다. 일 실시예에서, 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치(110)는 벽면에 설치된 기울기 센서(130)와 양방향 IoT 통신을 수행하여 12시간 단위로 측정된 기울기를 송수신한다. 그에 따라 노후건물의 붕괴 시점을 예측할 수 있으며 적은 비용으로 지속적이고 효과적인 노후건물의 관리가 가능하다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 시스템
110: 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치
120: 사용자 단말
130: 기울기 센서
140: 데이터베이스
210: 프로세서 220: 메모리
230: 사용자 입출력부 240: 네트워크 입출력부
310: 기울기 센서부 320: 붕괴 임계치 결정부
330: 붕괴 임계치 갱신부 340: 잔존 시간 추정부
350: 침입탐지 센서부 360: 통신부
370: 제어부
110: 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치
120: 사용자 단말
130: 기울기 센서
140: 데이터베이스
210: 프로세서 220: 메모리
230: 사용자 입출력부 240: 네트워크 입출력부
310: 기울기 센서부 320: 붕괴 임계치 결정부
330: 붕괴 임계치 갱신부 340: 잔존 시간 추정부
350: 침입탐지 센서부 360: 통신부
370: 제어부
Claims (8)
- 건물 벽면의 상부에 설치되어 상기 건물 벽면의 기울기를 센싱하는 기울기 센서와 상기 건물 벽면의 충격을 감지하는 충격 감지 센서를 포함하는 기울기 센서부;
최초 설치 시점에서 산출되고, 상기 건물 벽면의 붕괴에 도달하는 잔존 시간을 나타내는 붕괴 임계치를 결정하는 붕괴 임계치 결정부;
상기 기울기 센서에 의해 측정된 기울기의 변화율을 검출하여 상기 붕괴 임계치를 갱신하는 붕괴 임계치 갱신부;
상기 기울기에 따른 붕괴 임계치를 결정하여 상기 잔존 시간을 추정하는 잔존 시간 추정부; 및
상기 건물 벽면에 설치되어 침입에 의한 건물 벽면의 상태변화를 감지하는 상태변화 감지 센서를 통해 건물 내 침입을 탐지하는 침입탐지 센서부를 포함하되,
상기 기울기 센서부는 상기 기울기 센서를 평상시 기 설정된 시간 단위로 주기적으로 제어하면서 상기 충격 감지 센서 및 상기 상태변화 감지 센서를 통해 상기 건물 벽면에 대한 진동이 1차적으로 감지되면 동작 모드로 전환하여 상기 건물 벽면의 기울어짐을 실시간으로 측정하도록 제어하고,
상기 잔존 시간 추정부는 아래 수학식에 따라 잔존 시간을 결정하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치.
[수학식]
(여기에서, T는 잔존 시간을 나타내는 값을, K는 비례상수를, H는 건물의 건축날짜를 나타내는 값을, L1은 최초 설치시 결정된 붕괴 임계치를, L2는 현재 붕괴 임계치를, P는 최초 설치시부터 현재까지의 건물 벽면의 기울기 변화율을 나타내는 값에 해당함)
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 건물 벽면의 기울기, 붕괴 임계치, 잔존시간 및 상태변화에 관한 정보를 사용자 단말에 주기적으로 전송하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 기울기 센서부는
NB-IoT(Narrow Band-Internet of Things) 통신 모듈을 통해 상기 기울기 센서와 양방향 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치.
- 삭제
- 제1항에 있어서, 상기 붕괴 임계치 결정부는
상기 기울기의 변화를 실시간으로 검출하고 검출된 상기 기울기의 변화를 기초로 상기 붕괴 임계치를 결정하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치.
- 제3항에 있어서, 상기 붕괴 임계치 갱신부는
상기 붕괴 임계치의 갱신이 특정횟수만큼 수행되면 상기 통신부를 통해 현재 붕괴 임계치를 상기 사용자 단말에 전송하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치.
- 제1항에 있어서,
태양열 집광판; 및
상기 태양열 집광판을 통해 충전되는 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 기반의 노후건물 관리 장치.
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