KR102353587B1 - IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 그 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템은 복수의 독립 공간이 구비되어 있는 시설에서 IoT 센서를 이용하여 상기 독립 공간의 안전을 관리하는 시스템에 있어서, 상기 독립 공간 각각에 설치되며, 상기 독립 공간 내 재실자의 움직임과 독립 공간 내의 온도를 감지하는 센서모듈; 및 상기 센서모듈로부터 상기 독립공간의 온도 데이터와 움직임 데이터를 수신하여 상기 독립공간의 재실 유무 상태를 판단하는 게이트웨이를 포함하고, 상기 게이트웨이는 상기 온도센서의 온도 데이터를 기초로 재실 여부를 판단하고, 제1시간 동안 재실인 상태에서 제2시간 동안 움직임이 감지되지 않을 때 사고가 난 것으로 판단하고 알람을 발생하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 카메라가 설치되어 있지 않은 독립공간을 이용 시 독립공간 예를 들어 카메라를 설치할 수 없는 화장실 내에서 장시간 머물고 있는 사용자의 상태를 확인하고 사고 발생을 미연에 방지할 뿐만 아니라, 위험상황 발생시 응급상황 등 문제점 등을 해결하고, 카메라 없이도 체계적으로 독립공간을 관리할 수 있다.

Description

IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템 및 방법 {System and method for managing the safety of independent space using IoT sensors}
본 발명은 지하철이나 전철 역사의 화장실 등 독립 공간에 사람의 재실 유무와 상태 및 상황을 판단할 수 있는 독립 공간 안전관리에 관한 것으로서, 특히 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
사생활 보호를 위해 카메라를 설치할 수 없는 화장실이나 설치비용이나 유지관리 비용을 절감하기 위해 카메라를 이용하지 않고도 관심영역이나 독립 공간에 사람의 재실 유무 및 상태를 관리할 상황이 있을 수 있다.
특히 지하철 역사나 전철 역사에 위치한 화장실에서 술에 취하거나 지병으로 인해 화장실을 사용하는 중 쓰러져 의식 불명에 이르는 위급 상황이 발생하는 경우가 있다. 이 때 칸막이 화장실 내에 있는 사람이 어떤 상황에 처해 있는지 밖에서는 알 수 없고, 함부로 문을 열 수도 없고 상황을 확인하기도 어렵기 때문에 위급 상황 때 대처가 늦어져 불행한 일이 발생할 수 있다.
또한 화장실의 밀폐된 특성으로 인해, 범죄의 표적이 되는 경우도 있다. 하지만, 화장실 범죄 예방 만을 위해 따로 경비원을 채용하기에는 비용상 어려운 실정이다.
이에, 카메라가 설치되어 있지 않은 독립공간이나 화장실 이용 시 화장실 내에서 장시간 머물고 있는 사용자의 상태를 확인하고 사고 발생을 미연에 방지할 뿐만 아니라, 위험상황 발생시 응급상황 등 문제점 등을 해결하고, 체계적으로 화장실을 관리할 수 있는 방안이 요구된다.
등록특허공보 제10-1889913, 2018.08.13)
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 화장실내에서 장시간 머물고 있는 사용자의 상태를 확인하고 사고 발생을 미연에 방지하고 효율적인 화장실 관리를 위하여 화장실내 카메라 설치가 불가능한 대안으로 재실 센서를 부착하여 관리할 수 있도록 효율적인 센서망을 구축하여 관리하는, IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일시예에 의한 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템은, 복수의 독립 공간이 구비되어 있는 시설에서 IoT 센서를 이용하여 상기 독립 공간의 안전을 관리하는 시스템에 있어서, 상기 독립 공간 각각에 설치되며, 상기 독립 공간 내 재실자의 움직임과 독립 공간 내의 온도를 감지하는 센서모듈; 및 상기 센서모듈로부터 상기 독립공간의 온도 데이터와 움직임 데이터를 수신하여 상기 독립공간의 재실 유무 상태를 판단하는 게이트웨이를 포함하고, 상기 게이트웨이는 상기 온도센서의 온도 데이터를 기초로 재실 여부를 판단하고, 제1시간 동안 재실인 상태에서 제2시간 동안 움직임이 감지되지 않을 때 사고가 난 것으로 판단하고 알람을 발생하는 것을 특징으로 한다.
상기 센서모듈은 하나의 독립 공간을 복수개의 영역으로 나누어 영역별로 온도를 감지하여 영역별 온도데이터를 출력하는 온도센서; 상기 독립 공간 내 재실자의 움직임을 감지하여 출력하는 움직임센서; 상기 온도센서가 출력하는 영역별 온도 데이터와 상기 움직임센서가 출력하는 움직임 데이터를 수집하는 제어부; 및 상기 제어부에 의해 수집된 영역별 온도 데이터와 움직임 데이터를 상기 게이트웨이로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일시예에 의한 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템은, 상기 게이트웨이로부터 상기 독립공간의 상태와 알람을 수신하여 상기 독립공간의 상태를 디스플레이하는 서버를 더 포함한다.
상기 서버는 상기 온도센서의 영역별(8x8) 데이터 패턴을 기초로 기계학습(machine learning)하여 독립공간 내의 재실자의 형태 및 사고 유형을 추론하는 재실상태 인공지능부; 및 상기 게이트웨이로부터 온도센서의 영역별(8x8) 데이터 패턴을 수신하여 상기 재실상태 인공지능부를 통해 출력되는 재실자의 형태 및 사고 유형을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명의 일시예에 의한 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 방법은, 복수의 독립 공간이 구비되어 있는 시설에서 상기 독립공간 각각에 설치된 움직임 센서 및 온도 센서를 이용하여 상기 독립 공간의 안전을 관리하는 방법에 있어서, 상기 온도센서가 하나의 독립 공간을 복수개의 영역으로 나누어 영역별로 온도를 감지하고, 상기 움직임 센서가 상기 독립공간 내의 물체의 움직임을 감지하는 단계; 게이트웨이가 상기 온도센서 및 움직임센서의 감지 데이터를 수신하는 단계; 상기 게이트 웨이가 상기 온도센서의 영역별 온도 데이터를 기초로 상기 독립공간의 재실 여부를 판단하는 단계; 및 제1시간 동안 재실인 상태에서 제2시간 동안 움직임이 감지되지 않을 때 사고가 발생한 것으로 판단하고 알람을 발생하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일시예에 의한 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 방법은, 서버가 상기 게이트웨이로부터 상기 독립공간의 상태와 알람을 수신하여 상기 독립공간의 상태를 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한 본 발명의 일시예에 의한 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 방법은, 재실상태 인공지능부가 상기 온도센서의 영역별(8x8) 데이터 패턴을 기초로 기계학습(machine learning)하여 독립공간 내의 재실자의 형태 및 사고 유형을 추론하는 단계; 및 서버가 상기 게이트웨이로부터 온도센서의 영역별 데이터 패턴을 수신하여 상기 재실상태 인공지능부를 통해 출력되는 재실자의 형태 및 사고 유형을 디스플레이하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템 및 방법에 의하면, 카메라가 설치되어 있지 않은 독립공간을 이용 시 독립공간 예를 들어 카메라를 설치할 수 없는 화장실 내에서 장시간 머물고 있는 사용자의 상태를 확인하고 사고 발생을 미연에 방지할 뿐만 아니라, 위험상황 발생시 응급상황 등 문제점 등을 해결하고, 카메라 없이도 체계적으로 독립공간을 관리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템의 구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템의 센서모듈의 자세한 구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 3은 독립공간을 8x8의 영역(셀)로 나누어 각 셀 별로 온도 값을 출력하는 예를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템의 서버의 자세한 구성을 블록도로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템의 재실상태 인공지능부의 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템의 일 구현 예로 IoT 센서를 이용한 지하철 역사의 화장실 안전관리 시스템을 블록도로 나타낸 것이다.
도 7은 남자화장실의 센서모듈과 여자화장실의 센서모듈 내부에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다.
도 8은 MCU와 적외선 센서의 연결도에 대한 일 예를 나타낸 것이다.
도 9는 I2C 인터페이스 데이터 흐름(Flow) 및 포맷(Format)을 나타낸 것이다.
도 10은 화장실 게이트웨이의 내부 블록도의 일 실시예를 나타낸 것이다.
도 11은 화장실 게이트웨이와 센서모듈간 RS485 연결도를 나타낸 것이다.
도 12는 RS485 연결선도를 나타낸 것이다.
도 13은 센서모듈, 화장실 게이트웨이 간의 데이터 포맷의 일 예를 나타낸 것이다.
도 14는 화장실 게이트웨이와 프로토콜 게이트웨이 간의 데이터 포맷의 일 예를 나타낸 것이다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 방법에 대한 일실시예를 흐름도로 나타낸 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템의 구성을 블록도로 나타낸 것으로서, 복수의 독립 공간이 구비되어 있는 시설에서 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템은 센서모듈(110-1, 110-2, 110-n, 120-1, 120-2, 120-n) 및 게이트웨이(130, 140)를 포함하여 이루어지고, 서버(150)를 더 포함할 수 있다.
센서모듈(110-1, 110-2, 110-n, 120-1, 120-2, 120-n)은 독립 공간(10-1, 10-2, 10-n, 15-1, 15-2, 15-n) 각각에 설치되며, 독립 공간(10-1, 10-2, 10-n, 15-1, 15-2, 15-n) 내 재실자의 움직임과 독립 공간(10-1, 10-2, 10-n, 15-1, 15-2, 15-n) 내의 온도를 감지한다. 도 2는 본 발명에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템의 센서모듈의 자세한 구성을 블록도로 나타낸 것으로서, 센서모듈(110-1, 110-2, 110-n, 120-1, 120-2, 120-n) 중 일 예로 센서모듈(110-1)은 온도센서(210), 움직임센서(220), 제어부(230) 및 통신부(240)을 포함하여 이루어진다.
온도센서(210)는 하나의 독립 공간(10-1)을 복수개의 영역(셀, 예 : 8x8 또는 16x16)으로 나누어 영역별로 온도를 감지하여 영역별 온도데이터를 출력한다. 도 3은 독립공간을 8x8의 영역(셀)로 나누어 각 셀 별로 온도 값을 출력하는 예를 나타낸 것이다. 도 3을 참조하면, 참조번호 310은 독립공간(10-1)을 8x8의 영역(셀) 중 하나를 나타낸 것이고, 색상은 셀의 온도를 나타낸 것이다. 색상에 상응하는 온도값의 범위는 색상과 온도 범위를 나타내는 색상표(30)에 나타나 있다. 본 발명의 실시예에서는 온도센서(210)으로 적외선 열 센서(Infrared thermal sensor)가 사용될 수 있다.
움직임 센서(220)는 독립 공간(10-1) 내 재실자의 움직임을 감지하여 출력한다. 움직임 센서(220)의 예로는 인체 감지센서(Pyroelectric IR Sensor, PIR 센서)가 있으며, PIR 센서는 피동형 적외선 센서를 의미하며, 프레넬 렌즈(Fresnel Lens)를 통해 재실자의 움직임을 감지한다. 그리고 보다 정확하게 독립공간의 재실상태를 알기 위해서는 복수의 온도센서 및 움직임 센서를 하나의 독립공간에 설치할 수도 있다.
제어부(230)는 온도센서(220)가 출력하는 독립공간의 영역별 온도 데이터와 움직임센서(220)가 출력하는 움직임 데이터를 수집한다.
통신부(240)는 제어부(230)에 의해 수집된 영역별 온도 데이터와 움직임 데이터를 게이트웨이(130)로 전송한다.
게이트웨이(130, 140)는 센서모듈(110-1, 110-2, 110-n, 120-1, 120-2, 120-n)로부터 독립공간(10-1, 10-2, 10-n, 15-1, 15-2, 15-n) 의 온도 데이터와 움직임 데이터를 수신하여 독립공간(10-1, 10-2, 10-n, 15-1, 15-2, 15-n) 의 재실 유무 상태를 판단한다. 구체적으로, 게이트웨이#1(130)는 센서모듈(110-1, 110-2, 110-n)로부터 독립공간(10-1, 10-2, 10-n)의 온도 데이터와 움직임 데이터를 수신하여 독립공간(10-1, 10-2, 10-n)의 재실 유무 상태를 판단하고, 게이트웨이#2(140)는 센서모듈(120-1, 120-2, 120-n)로부터 독립공간(15-1, 15-2, 15-n)의 온도 데이터와 움직임 데이터를 수신하여 독립공간(15-1, 15-2, 15-n)의 재실 유무 상태를 판단한다.
게이트웨이(130, 140)는 일 실시예로 온도센서(210)의 온도 데이터를 기초로 재실 여부를 판단하고, 제1시간, 예를 들어 30분 동안 재실인 상태에서 제2시간, 예를 들어 10분 동안 움직임이 감지되지 않을 때 사고(안전에 이상 발생)가 난 것으로 판단하고 알람(alarm)을 발생할 수 있다.
서버(150)는 게이트웨이(130, 140)로부터 독립공간(10-1, 10-2, 10-n, 15-1, 15-2, 15-n)의 상태와 알람을 수신하여 독립공간(10-1, 10-2, 10-n, 15-1, 15-2, 15-n)의 상태를 디스플레이할 수 있다. 도 4는 본 발명에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템의 서버의 구성에 대한 일실시예를 블록도로 나타낸 것이다. 도 4를 참조하면, 서버(150)는 인공지능부(410) 및 디스플레이부(420)를 포함하여 이루어질 수 있다.
재실상태 인공지능부(410)는 온도센서(210)의 영역별 데이터 패턴, 예를 들어 16x16, 32x32 등 적절한 크기의 데이터 패턴을 기초로 기계학습(machine learning)하여 독립공간(10-1, 10-2, 10-n, 15-1, 15-2, 15-n) 내의 재실자의 형태 및 사고 유형을 추론할 수 있다. 인공지능부(410)의 입력부에 사용되는 IoT 센서의 예로는 32x32 이상의 픽셀을 가진 Thermal sensor array와 움직임 센서, 출입감지센서, 조명감지센서, 냄새 센서, 소리감지센서 등 다양한 IoT 센서가 부가적으로 설치될 수 있고, 상기 다양한 IoT 센서들의 출력데이터를 인공지능부(410)의 입력부에 사용될 수 있다.
상기 재실자의 형태 및 사고유형은 예를 들어, 화장실에서 정상적으로 용변을 보고 있는 형태, 화장실에 앉은 채 의식을 잃고 앉아 있는 형태, 화장실에서 의식을 잃고 쓰러져 있는 상태, 화장실에 두 명 또는 그 이상이 있는 형태 등이 있을 수 있다. 즉, 화장실 영역별 온도 패턴 데이터를 이용하여 화장실 내의 사고 또는 범죄상황 등 비정상 상황을 추론할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템의 재실상태 인공지능부의 구성에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다. 인공지능의 일 예로 CNN(Convolution Neural Network)을 사용할 수 있으며, 온도센서로부터 출력되는 독립공간의 영역별 온도 패턴 데이터를 입력이미지로 변환하여 입력이미지에 따른 재실자 형태 및 사고 유형을 학습하고, 게이트웨이로(130, 140)부터 각 독립공간의 영역별 온도 패턴 데이터를 수신하여 재실상태 인공지능부(410)의 입력 이미지로 변환하여 독립공간의 재실자 형태 및 사고유형을 판단할 수 있다.
디스플레이부(420)는 게이트웨이(130, 140)로부터 온도센서의 영역별(32x32 등) 데이터 패턴을 수신하여 재실상태 인공지능부(410)를 통해 출력되는 재실자의 형태 및 사고 유형을 디스플레이 할 수 있다.
한편, 도 6은 본 발명에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 시스템의 일 구현 예로 IoT 센서를 이용한 지하철 역사의 화장실 안전관리 시스템을 블록도로 나타낸 것으로서, 남자화장실의 센서모듈(610-1, 610-2, 610-3, 610-n), 여자화장실의 센서모듈(620-1, 620-2, 620-3, 620-n), 남자화장실 게이트웨이(630), 여자화장실 게이트웨이(640), L2스위치(650), L3스위치(660)로 구성되고 내부 IP망(670)을 통하여 서버팜(680)의 프로토콜gateway로 연결된다. 화장실에서 재실을 확인하기 위하여 센서모듈을 사용하고 센서모듈은 PIR(passive Infrared Ray)동작감지센서와 적외선(Infrared)센서로 구성되어 있다. 화장실 게이트웨이(gateway)의 설치 대수는 남여화장실의 구조에 따라 결정된다. 센서모듈은 재실을 감지하는 기능을 수행하기 위하여 화장실을 사용하는 인체의 초기 움직임을 PIR 센서로 검출하고, 이후 인체의 움직임이 없을 때나 적을 때 재실을 확인하기 위하여 적외선 열센서를 이용할 수 있다. 남자화장실의 센서모듈(610-1, 610-2, 610-3, 610-n)과 남자화장실 게이트웨이(630)는 전원선과 RS485/RS422 으로 연결될 수 있다. 또한 여자화장실의 센서모듈(620-1, 620-2, 620-3, 620-n)과 여자화장실 게이트웨이(640)는 전원선과 RS485/RS422 으로 연결될 수 있다. 그리고 화장실 게이트웨이(630, 640), L2스위치(650), L3스위치(660), IP망(670) 및 서버팜(680)의 프로토콜 게이트웨이는 TCP/IP(PoE)로 연결될 수 있다.
도 7은 남자화장실의 센서모듈(610-1, 610-2, 610-3, 610-n)과 여자화장실의 센서모듈(620-1, 620-2, 620-3, 620-n) 내부에 대한 일 예를 블록도로 나타낸 것이다. 남자화장실과 여자화장실 마다 센서모듈이 설치되며, PIR 센서(710)에서 출력된 TTL level과 적외선 센서(720)에서 출력된 I2C I/F 데이터를 MCU(730)가 RS485를 통하여 화장실 게이트웨이(770)로 전송한다. PIR센서(710)에서 출력되는 TTL level 에서 TTL “”출력은 인체의 움직임이 발생되었을 경우 일정한 시간 동안 나타나고 움직임이 없거나 인체가 센서의 감지 범위 내에 없으면 “L”가 출력된다.
도 8은 MCU(730)와 적외선 센서(720)의 연결도에 대한 일 예를 나타낸 것이고, 도 9는 I2C 인터페이스 데이터 흐름(Flow) 및 포맷(Format)을 나타낸 것이다. 도 9를 참조하면, 적외선 센서(720)가 인체의 열이 감지되면 I2C 인터페이스(I/F)를 통하여 감지된 열에 상응하는 데이터를 받기 위한 data flow를 나타내고 있다. 센서의 열 데이터는 command가 입력되면 주위온도 데이터 (PTAT) 2 바이트(bytes)를 우선 출력하고 이후 4x4의 16개 pixel의 data 32bytes가 순서대로 출력된다. 픽셀이 8x8 이면 64개의 픽셀의 데이터가 128 bytes가 출력될 수 있다.
도 6을 참조하면, 남자 화장실 및 여자 화장실에서 칸막이 내의 재실 유무를 확인하기 위하여 센서(610-1, 610-2, 610-3, 610-n, 620-1, 620-2, 620-3, 620-n))에서 검출된 데이터는 serial port를 통하여 화장실 게이트웨이(630, 640)로 전송되고 화장실 게이트웨이(630, 640)에서 실질적인 각 칸막이 내의 재실 유무를 판단한다. 화장실 게이트웨이(630, 640)는 칸막이 내의 인체에 대한 재실을 판단하고 재실인 상태에서 일정한 시간이 지나도 인체의 움직임이 없을 경우 문제가 발생했다고 판단하여 확인을 위하여 알람(alarm)을 서버팜(680)이 있는 protocol gateway로 전송한다.
한편, 도 10은 화장실 게이트웨이(630, 640)의 내부 블록도의 일 실시예를 나타낸 것이다. 화장실 게이트웨이(630, 640)는 IP가 부여될 수 있고 이더넷 케이블을 통해 이더넷으로 연결될 수 잇다. 게이트 웨이 내부에 LAN 연결을 위한 TCP/IP stack을 가질 수 있으며 센서(1005)와 serial port로 연결될 수 있다. 1개의 화장실 게이트웨이는 드라이버(1010)을 통해 적어도 30개 이상의 센서모듈(1005)과 연결될 수 있고 Bluetooth 모듈(1050)을 가지고 있어 센서모듈과 무선연결도 가능하다. 화장실게이트웨이는 PoE splitter(1020)를 통해 하나의 케이블로 데이터와 전원을 동시에 보낼 수 있는 PoE(Power over Ethernet)로 전원을 공급받아서 Power 모듈(1030)을 통해 내부적인 전력으로 사용하고 연결된 센서모듈에도 전원을 공급할 수 있다. 드라이버(1010)은 화장실 내의 IoT 센서(1005)와 RS485/422 통신을 통해 연결될 수 있으며, IoT 센서의 출력데이터를 수신하여 IoT 센서 데이터를 수집한다. MCU(1040)은 수집된 IoT 센서 데이터를 이용하여 재실자 존재 여부와 움직임 등 화장실 내의 상황을 판단하며, 데이터 저장, 서버와의 통신하며 명령을 받고 상황보고하고 서버(1060)로부터 프로그램을 받아 업데이트하고, IoT센서(1005)와의 데이터 통신, IoT상태 등을 체크한다. 또한 MCU(1040)은 판단 결과를 저장했다가 일정시간(예: 30분) 이상 움직임이 없으면 1차로 알람을 발생하고 또 일정시간(예:1시간)이 경과하여도 움직임이 없으면 2차로 알람을 발생할 수 있다. 1차 알람은 요주의 사항으로 관리하고, 2차 알람은 서버로 전송하여 역무원이 확인할 수 있게 할 수도 있다.
도 11은 화장실 게이트웨이와 센서모듈간 RS485 연결도를 나타낸 것이다. 도 11을 참조하면, 화장실 칸막이 마다 설치되어 있는 센서모듈과 화장실gateway는 RS485의 신호선 data+, data-와 GND 및 전원선으로 연결될 수 있다. 구체적으로 전원은 +12 volt로 공급하며 센서모듈에서 5Volt로 drop하여 사용할 수 있다. 화장실 게이트웨이와 센서모듈간에는 multi-drop 형태로 연결되어 있고 게이트웨이와 최종 센서모듈 간에는 신호 양단간 임피던스 매칭 저항이 연결된다.
도 12는 RS485 연결선도를 나타낸 것으로서, 두 가지 방식으로 연결할 수 있는 방식1은 임피던스 저항을 내장하고 있고 연결 핀(pin)을 사용하여 연결 설정을 할 수 있다. 신호선 및 GND선은 daisy chain으로 연결된다. 방식2는 연결 커넥터(connector)를 이용하여 임피던스 저항을 마지막 센서모듈에 연결하고 신호선과 GND는 별도의 connector pin에 할당하여 연결하는 구조이다. RS485에서 센서모듈의 address는 각 센서모듈에 실장된 8pin구성의 dip switch로 설정할 수 있다. 이 때 화장실 게이트웨이는address dip switch로 258로 고정하여 설정할 수 있다.
도 13은 센서모듈, 화장실 게이트웨이 간의 데이터 포맷의 일 예를 나타낸 것이다. 도 13을 참조하면, Additional address는 센서모듈의 주소이고, Function code는 read/write/diagnostics code로 사용할 수 있다. 그리고 Error check는 CRC-16을 사용하여 16비트를 할당할 수 있다.
도 14는 화장실 게이트웨이와 프로토콜 게이트웨이 간의 데이터 포맷의 일 예를 나타낸 것이다. 도 14를 참조하면, 화장실 게이트웨이와 프로토콜 게이트웨이(protocol gateway) 간의 date 전송은 TCP/IP 전송 소켓(socket)을 통하여 전송되나 TCP의 ADU에는 MBAP(Modbus Application Protocol)를 사용하여 데이터 프레임을 적용할 수 있다. Transaction ID(1410)는 date 전송시에 Master와 Slaver간에 요청과 응답시 마다 순차적으로 지정하여 전송할 수 있다. Unit ID(1420)는 gateway가 RS485로 연결된 sensor module을 지정하기 위한 unit address이다. Function code(1430)는 Read holding registers, Write single Register 가 할당될 수 있다. Data(1440)는 접근하려는 메모리의 시작번지인 Start Address, 시작번지부터 값을 읽거나 쓸 길이를 나타내는 Length, 읽거나 쓰려는 메모리 데이터의 바이트 개수인 Byte Count, 일거나 쓰려는 메모리 값인 Data의 형태를 가질 수 있다.
도 15는 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 방법에 대한 일실시예를 흐름도로 나타낸 것이다. 복수의 독립 공간이 구비되어 있는 시설에서 상기 독립공간 각각에 움직임 센서 및 온도 센서가 설치되어 있고, 움직임 센서 및 온도 센서를 이용하여 상기 독립 공간의 안전을 관리하기 위해,
상기 온도센서(210)가 하나의 독립 공간을 복수개의 영역(셀) 예를 들어 8x8 셀로 나누어 영역별로 온도를 감지하고, 상기 움직임 센서(220)가 상기 독립공간 내의 물체의 움직임을 감지한다.(S1510단계) 게이트웨이(130)가 상기 온도센서(210) 및 움직임센서(220)의 감지 데이터를 수신한다.(S1520단계)
게이트 웨이(130)가 온도센서(210)의 영역별 온도 데이터를 기초로 상기 독립공간의 재실 여부를 판단한다.(S1530단계) 제1시간, 예를 들어 30분 동안 재실인 상태에서 제2시간, 예를 들어 10분 동안 움직임이 감지되지 않을 때 사고(안전에 이상 발생)가 난 것으로 판단하고 알람을 발생한다.(S1540단계)
그리고 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 방법은 서버(150)가 게이트웨이(130)로부터 상기 독립공간의 상태와 알람을 수신하여 상기 독립공간의 상태를 디스플레이 단계를 더 포함할 수도 있다. 또한 본 발명의 일실시예에 따른 IoT 센서를 이용한 독립 공간 안전관리 방법은 재실상태 인공지능부(410)가 온도센서(210)의 영역별(8x8) 데이터 패턴을 기초로 기계학습(machine learning)하여 독립공간 내의 재실자의 형태 및 사고 유형을 추론하여(S1550단계), 서버(150)가 게이트웨이(130)로부터 온도센서(210)의 영역별(8x8) 데이터 패턴을 수신하여 재실상태 인공지능부(410)를 통해 출력되는 재실자의 형태 및 사고 유형을 디스플레이하는 단계(S1560단계)를 더 포함할 수도 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10-1, 10-2, 10-3, 10-n : 독립공간
15-1, 15-2, 15-3, 15-n : 독립공간
110-1, 110-2, 110-3, 110-n, 120-1, 120-2, 120-3, 120-n : 센서모듈
130 : 게이트웨이 #1 140 : 게이트웨이 #2
150 : 서버 210 : 온도센서
220 : 움직임센서 230 : 제어부
240 : 통신부 30 : 온도색상표
310 : 독립공간의 영역(셀) 410 : 재실상태 인공지능부
420 : 디스플레이부
610-1, 610-2, 610-3, 610-n, 620-1, 620-2, 620-3, 620-n : 센서모듈
630 : 남자화장실 게이트웨이 640 : 여자화장실 게이트웨이
650 : L2 스위치 660 : L3 스위치
670 : IP 망 680 : 서버팜
710 : PIR 센서 720 : Thermal 센서
730 : MCU 770 : 화장실 게이트웨이

Claims (7)

  1. 복수의 화장실이 구비되어 있는 시설에서 IoT 센서를 이용하여 상기 복수의 화장실의 안전을 관리하는 시스템에 있어서,
    상기 화장실 각각에 설치되며, 상기 화장실 내 재실자의 움직임을 감지하여 출력하는 움직임 센서 및 상기 화장실 각각에 대해 복수개의 영역으로 나누어 영역별로 온도를 감지하여 영역별 온도데이터를 출력하는 온도센서를 구비하고, 상기 화장실 내 재실자의 움직임과 상기 화장실 내의 온도를 감지하는 센서모듈;
    상기 센서모듈로부터 상기 화장실의 온도 데이터와 움직임 데이터를 수신하여 상기 화장실의 재실 유무 상태를 판단하고, 상기 온도센서의 온도 데이터를 기초로 재실 여부를 판단하고, 제1시간 동안 재실인 상태에서 제2시간 동안 움직임이 감지되지 않을 때 사고가 난 것으로 판단하고 알람을 발생하는 게이트웨이; 및
    상기 게이트웨이로부터 상기 화장실의 상태와 알람을 수신하여 상기 복수의 화장실의 상태를 디스플레이하고, 상기 게이트웨이로부터 수신한 상기 온도센서의 영역별 데이터 패턴을 입력이미지로 변환하여 입력이미지에 따른 재실자의 형태 및 사고 유형을 기계학습(machine learning)하고, 게이트웨이를 통해 수신되는 화장실별 온도 패턴 데이터를 이미지로 변환하여 변환된 이미지를 이용하여 화장실의 재실자 형태 및 사고유형을 추론하여 디스플레이하는 서버를 포함하는 것을 특징으로 하는, IoT 센서를 이용한 복수의 화장실 안전관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 센서모듈은
    하나의 화장실을 복수개의 영역으로 나누어 영역별로 온도를 감지하여 영역별 온도데이터를 출력하는 온도센서;
    상기 화장실 내 재실자의 움직임을 감지하여 출력하는 움직임센서;
    상기 온도센서가 출력하는 영역별 온도 데이터와 상기 움직임센서가 출력하는 움직임 데이터를 수집하는 제어부; 및
    상기 제어부에 의해 수집된 영역별 온도 데이터와 움직임 데이터를 상기 게이트웨이로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는, IoT 센서를 이용한 복수의 화장실 안전관리 시스템.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 서버는
    상기 온도센서의 영역별(8x8) 데이터 패턴을 기초로 기계학습(machine learning)하여 독립공간 내의 재실자의 형태 및 사고 유형을 추론하는 재실상태 인공지능부; 및
    상기 게이트웨이로부터 온도센서의 영역별(8x8) 데이터 패턴을 수신하여 상기 재실상태 인공지능부를 통해 출력되는 재실자의 형태 및 사고 유형을 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하는 것을 특징으로 하는, IoT 센서를 이용한 복수의 화장실 안전관리 시스템.
  5. 복수의 화장실이 구비되어 있는 시설에서 독립공간 각각에 설치된 움직임 센서 및 온도 센서를 이용하여 상기 복수의 화장실의 안전을 관리하는 방법에 있어서,
    상기 온도센서가 하나의 화장실을 복수개의 영역으로 나누어 영역별로 온도를 감지하고, 상기 움직임 센서가 상기 화장실 내의 물체의 움직임을 감지하는 단계;
    게이트웨이가 상기 온도센서 및 움직임센서의 감지 데이터를 수신하는 단계;
    상기 게이트 웨이가 상기 온도센서의 영역별 온도 데이터를 기초로 상기 화장실의 재실 여부를 판단하고, 제1시간 동안 재실인 상태에서 제2시간 동안 움직임이 감지되지 않을 때 사고가 발생한 것으로 판단하고 알람을 발생하는 단계;
    서버가 상기 게이트웨이로부터 상기 화장실의 상태와 알람을 수신하여 상기 복수의 화장실의 상태를 디스플레이하고, 상기 게이트웨이로부터 수신한 상기 온도센서의 영역별 데이터 패턴을 입력이미지로 변환하여 입력이미지에 따른 재실자의 형태 및 사고 유형을 기계학습(machine learning)하는 단계; 및
    서버가 게이트웨이를 통해 수신되는 화장실별 온도 패턴 데이터를 이미지로 변환하여 변환된 이미지를 이용하여 화장실의 재실자 형태 및 사고유형을 추론하여 디스플레이하는 단계를 포함하는, IoT 센서를 이용한 복수의 화장실 안전관리 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
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