KR102541478B1 - 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템 - Google Patents

재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인체의 미세한 동작을 감지하여 재난시 인명 구조에 활용할 수 있는 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템에 관한 것으로서, 착용자의 신체에 부착하도록 구성되며 도플러센서를 이용하여 일정 시간 동안의 착용자 또는 피구조자의 신체의 움직임을 감지하여 동작정보를 생성하도록 구성되는 도플러모듈; 일정 영역 내의 소정의 위치에 설치되어 구성되며 상기 도플러모듈로부터 감지된 동작정보 및 상기 도플러모듈의 일정 영역 내의 위치를 감지하는 중계서버; 및 상기 중계서버에 의해 감지된 동작정보 및 도플러모듈의 위치를 디스플레이시켜 보여주고 동작정보에 따라 도플러모듈 착용자 또는 피구조자의 상태를 감지하는 메인서버;를 포함하여 구성되어 보다 안전하게 피구조자의 상태를 감지할 수 있도록 하여 효율적으로 인명을 구조할 수 있는 효과가 있다.

Description

재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템{LIFESAVING SYSTEM USING DOPPLER DETECTION SENSOR IN CASE OF DISASTER}
본 발명은 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 인체의 미세한 동작을 감지하여 재난시 인명 구조에 활용할 수 있는 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템에 관한 것이다.
화재 현장에서 구조 대상자를 구조하는 소방 활동에 있어서, 화염 또는 연기로 인해 소방관의 시야확보가 어려워 구조 작업에 한계가 있다.
이때, 한국 등록특허10-1656873, 3차원 인식 소방헬멧에서 소방관이 착용하는 헬멧에서 열화상 촬영을 통해 이미지를 획득하고, 획득된 영상을 헬멧을 착용한 소방관이 확인할 수 있도록 디스플레이하는 기술을 제시하고 있다.
종래의 이러한 헬멧들의 경우 화재 현장에서 구조자 또는 피구조자의 상태를 검출하여 구조를 결정한다. 이때, 구조를 하는 과정에서 체온 또는 맥박을 검출하여 해당 구조자 또는 피구조자의 상태를 판단하는 과정에서 구조자 또는 피구조자가 유독가스를 마셔 오랜 시간동안 무의식 상태에 있다가 해당 유독가스에 질식되어 있다가 죽는 경우가 많다. 오랜 시간동안 무의식 상태에 있다가 죽는 경우에는 맥박이나 체온은 정상 상태일 수 있다. 즉, 체온을 추출하는 경우에 주변의 온도가 높기 때문에 체온을 검출하는 것은 오류가 많다는 문제점이 있으며 유독가스에 중독된 상태인 경우 정상적인 체온을 오랜시간 유지할 수 있어 위급한 상황을 감지하지 못할 수 있다. 또한, 전술한 바와 간이 맥박을 검출하는 경우에 있어서 화재시 발생하는 유독가스에 의해 중독된 상태로 오랜 시간 방치되는 경우 사망에 이를 수 있지만, 맥막을 검출하여서는 위독한 상태를 검출할 수는 있으나 때가 너무 늦을 가능성이 높다. 즉, 체온과 맥막을 검출하는 방식으로는 구조자 또는 피구조자의 상태를 검출할 수는 있으나 유독가스에 의한 경우면 때가 늦었을 가능성이 높다는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1656873, 호(2016.09.12.) '3차원 인식 소방헬멧'
본 발명은 전술한 필요성을 충족시키기 위하여 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 인체의 미세한 동작을 도플러 센서를 이용하여 감지하고 이를 재난시 인명 구조에 활용할 수 있도록 하여 구조자 또는 피구조자를 효율적으로 구조할 수 있는 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 도플러 센서의 위치를 탐지하고 탐지된 보다 정확한 위치를 탐지해낼 수 있도록 하여 효율적으로 구조자 또는 피구조자의 위치를 감지해 낼 수 있는 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템은,
신체에 부착하도록 구성되며 해당 신체의 움직임을 포함하는 신체정보를 감지하도록 구성되는 도플러모듈;
일정 위치에 설치되어 구성되며 상기 도플러모듈로부터 감지된 신체정보 및 상기 도플러모듈의 위치를 추적하여 감지된 위치를 추적하여 일정 영역 내의 위치를 감지하고 감지된 위치를 인지하여 알려주는 중계서버; 및
상기 중계서버로에 의해 감지된 신체정보 및 도플러모듈의 위치를 디스플레이시켜 보여주는 메인서버;를 포함하여 구성된다.
상기 도플러모듈은,
도플러모듈 착용자의 전방으로 설치되며 도플러모듈을 착용한 착용자 또는 도플러모듈이 지향하여 구조하려는 피구조자의 움직임을 감지하여 동작정보를 생성하는 도플러센서;
상기 중계서버와 LoRa(Long Range) 통신하여 도플러모듈이 위치한 지상에서의 위치를 추적하여 지상위치정보를 생성하는 로라통신부;
상기 중계서버와 통신하도록 구성되며 중계서버에서 각 층별로 설치된 비콘안테나와 통신하여 도플러모듈의 위치를 나타내는 위치정보 중 현재의 층 수 인지하여 층수정보를 생성하는 비콘센서;
상기 도플러센서로부터 수신된 동작정보, 로라통신부로부터 수신된 지상위치정보 및 비콘센서로부터 도플러모듈의 층수정보를 수신하여 중계서버로 전송하는 무선모듈;을 포함하여 구성될 수 있다.
중계서버는,
상기 도플러모듈로부터 수신된 동작정보, 도플러모듈의 지상위치정보 및 도플러모듈의 층수정보를 수신하는 수신부;
상기 수신부로부터 동작정보, 지상위치정보 및 층수정보를 수신하고 상기 지상위치정보 및 층수정보를 이용하여 중계서버가 설치된 해당 영역의 지도 내의 도플러모듈의 위치를 표시하는 제1 위치정보 및 중계서버가 설치된 해당 영역의 위치를 나타내는 제2 위치정보를 생성하는 위치추적부; 및
상기 위치추적부로부터 제1 위치정보, 제2 위치정보 및 동작정보를 수신하여 메인서버로 전송하는 발신부;
메인서버는,
상기 중계서버로부터 제1 위치정보, 제2 위치정보 및 동작정보를 수신하는 통신부;
상기 제1 위치정보 및 제2 위치정보를 수신하여 제2 위치정보에 따라 중계서버가 설치된 영역의 절대위치를 표시하고 제1 위치정보에 따라 중계서버가 설치된 영역 내에서의 도플러모듈 착용자의 위치를 디스플레이시키는 디스플레이부; 및
상기 동작정보를 수신하여 도플러모듈 착용자 또는 도플러모듈이 지향하여 구조하려는 피구조자의 동작정보를 수신하여 착용자 또는 피구조자의 상태를 판단하는 건강상태판단부;
상기 건강상태판단부는 도플러센서에 의해 움직임이 있는 착용자의 속도를 감지하며, 감지된 속도가 1m/s 이상인 경우 정상동작으로 인지하고
1m/s 이하 1cm/s 이상인 경우 이상 상황이 감지된 상태인 이상상태로 인지하며,
1cm/s 이하인 경우 동작이 거의 없이 미동만 있는 상태로 감지하여 위험상태로 인지하도록 구성될 수 있다.
본 발명에 따른 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템은 인체의 미세한 동작을 감지하여 이를 재난시 인명 구조에 활용할 수 있도록 하여 보다 안전하게 구조자 또는 피구조자의 상태를 감지할 수 있도록 하여 효율적으로 인명을 구조할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 피구조자의 상태를 감지하는 모드와 구조자의 상태를 감지하는 모드로 변환할 수 있도록 하여 구조자 및 피구조자의 상태를 면밀하게 알아 낼 수 있도록 하여 효율적으로 인명을 구조할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템의 구성을 나타낸 블록 구성도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 도플러모듈의 구성을 나타낸 블록 구성도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 중계서버의 구성을 나타낸 블록 구성도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 메인서버의 구성을 나타낸 블록 구성도.
이하, 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템의 구성을 나타낸 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 도플러모듈의 구성을 나타낸 블록 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 중계서버의 구성을 나타낸 블록 구성도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 도 1의 메인서버의 구성을 나타낸 블록 구성도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 시스템은 도플러모듈(100), 중계서버(200) 및 메인서버(300)를 포함하여 구성된다.
먼저, 도플러모듈(100)은 신체에 부착하도록 구성되며 도플러센서를 이용하여 일정 시간 동안의 해당 신체의 움직임을 포함하는 움직임을 감지하여 동작정보를 생성한다. 도플러모듈(100)은 헬멧 형태로 머리에 착용하거나 또는 허리띠 형태로도 착용 가능하도록 구성된다. 한편, 도플러모듈(100)과 중계서버(200)는 단거리무선 무선통신 예컨대, LoRa통신하며, 중계서버(200)와 메인서버(300) 간에는 네트워크(10)를 통해 연결된다.
도 2를 참조하면, 상기 도플러모듈(100)은, 도플러센서(110), 로라통신부(120), 비콘센서(130) 및 무선모듈(140)을 포함하여 구성된다.
먼저, 도플러센서(110)는 착용자의 전방으로 설치되며 도플러모듈을 착용한 착용자 또는 도플러모듈이 지향하여 구조하려는 피구조자의 일정 시간동안의 움직임을 감지한다. 도플러센서(110)에는 착용자 또는 피구조자 중 어느 사람의 상태를 감지할 것인지를 결정하는 모드 선택 스위치가 구성될 수 있다. 즉, 모드 선택 스위치를 이용하여 구조자인 착용자의 동작을 감지할 것인지 또는 피구조자의 동작을 감지할 것인지 선택할 수 있다. 만약, 모드 선택 스위치가 착용자의 동작을 감지하는 모드로 선택된 경우, 1m 내외의 동작만을 감지하여 근거리의 동작을 감지한다. 모드 선택 스위치가 피구조자의 동작을 감지하는 모드로 선택된 경우, 2m 내지 5m 내의 거리의 동작을 감지한다. 바람직하게는 착용자의 동작을 감지하는 모드로 선택된 상태로 출시될 수 있으며 착용자의 동작을 감지하는 모드가 디폴트로 설정된다.
도플러센서(110)는 도플러 효과를 이용한 센서로 마이크로파의 방사원과 대상물체의 사에에 상대운동이 있는 경우에는 정지한 경우에 대비해서 마이크로파의 파장이 다르게 관측되며 이를 통하여 대상 물체의 속도를 감지하여 감지된 경우 동작신호를 생성한다. 만약 일정 시간 동안 동작이 감지되지 않으면 동작이 없음을 알리는 신호없음정보를 생성한다. 한편, 여기서 일정 시간 동안은 10초 내지 2분 동안의 시간 중 선택된 시간 동안의 시간이다.
로라통신부(120)는 중계서버(200)와 LoRa(Long Range) 통신하여 도플러모듈(100)이 위치한 영역 내의 지상에서의 위치를 추적하여 제1 위치정보를 생성하고 생성된 제1 위치정보를 중계서버(200)로 전송한다. 즉, 로라통신부(120)는 해당 영역 내에서의 도플러모듈(100)의 세밀한 위치를 추적하여 도플러모듈(100)이 해당 영역 내에 위치한 제1 위치정보를 생성한다. 여기서 해당 영역은 빌딩, 학교, 아파트와 같은 건물을 의미할 수 있으며, 제1 위치정보는 건물 내에서의 수직적인 위치를 의미할 수 있다.
비콘센서(130)는 예컨대, 해당 영역이 건물인 경우에 각 건물의 층별로 설치된 각 층별로 설치된 비콘안테나(220)와 통신한다. 비콘안테나(220)는 중계서버(200)와 연결되어 비콘센서(130)와 통신이 연결되면 중계서버(200)가 도플러모듈(100)이 위치한 층수를 인지하게 된다. 비콘안테나(220)는 해당 층수정보를 생성하여 이를 중계서버에 전송한다. 예컨대, 비콘안테나(220)는 해당 건물의 층수에 맞추어 설치되며, 큰 건물이어서 해당 층을 모두 수용하지 못하는 경우에는 해당 층을 다시 작은 영역으로 나눠 해당 영역별로 설치될 수 있다. 일반적으로는 해당 비콘안테나(220)가 하나의 층에 있는 비콘센서(110)을 수신할 수 있는 것으로 가정하여 설명하기로 한다.
무선모듈(140)은 도플러센서(110)로부터 수신된 동작정보, 로라통신부로부터 수신된 지상위치정보를 중계서버(200)로 전송한다.
중계서버(200)는 해당 영역의 일정 위치에 설치되어 구성된다. 예컨대, 중계서버(200)는 건물의 일정 영역에 설치된다. 상기 도플러모듈(100)로부터 감지된 신체정보, 제1 위치정보 및 비콘안테나(220)로부터 수신된 층수 정보를 이용하여 도플러모듈(100)의 위치를 추적한다. 또한, 중계서버(200)는 제2 위치정보를 이용하여 전자지도(Digital Map)와 같은 지도 상에 해당 영역을 표시한다. 즉, 중계서버(200)는 해당 역역, 즉, 건물인 경우 해당 건물의 위치를 전자지도 상에 표시한 정보인 제2 위치정보를 이용하여 해당 영역의 위치를 표시하고 제1 위치정보 및 층수정보를 이용하여 해당 영역 내에서의 위치를 인지할 수 있다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 중계서버(200)는 수신부(210), 비콘안테나(220), 위치추적부(230) 및 발신부(240)를 포함하여 구성된다.
먼저, 수신부(210)는 도플러모듈(100)로부터 수신된 동작정보, 도플러모듈의 제1 위치정보를 수신한다.
비콘안테나(220)는 비콘센서(120)를 통해 해당 도플러모듈(100)이 위치한 해당 영역 내의 층수를 인지한다. 즉, 여기서 해당 영역이 다층의 구조를 갖는 건물인 경우에 비콘안테나(220)가 설치되며, 해당 영역에 대응하는 건물이 지하층까지 10층 건물인 경우 10개의 비콘안테나(220)가 설치될 수 있다.
위치추적부(230)는 상기 수신부(210)로부터 동작정보 및 제1 위치정보를 수신하고 비콘안테나(220)로부터 층수정보를 수신하여 중계서버가 설치된 해당 영역의 지도 내의 도플러모듈(100)의 위치를 인지한다. 또한, 위치추적부(230)는 중계서버(200)가 설치된 해당 영역의 위치를 나타내는 제2 위치정보를 생성한다.
발신부(240)는 위치추적부(230)로부터 제1 위치정보, 층수정보, 제2 위치정보 및 동작정보를 수신하여 메인서버(300)로 전송한다.
메인서버(300)는 중계서버(200)에 의해 감지된 동작정보 및 제1 위치정보 및 제2 위치정보를 수신하여 도플러모듈(100)이 위치한 위치를 디스플레이시켜 보여주고 도플러모듈(100)을 착용한 착용자 또는 피구조자의 상태를 감지한다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 메인서버(300)는 통신부(310), 디스플레이부(320) 및 건강상태판단부(330)을 포함하여 구성된다.
통신부(310)는 중계서버(300)로부터 제1 위치정보, 제2 위치정보 및 동작정보를 수신한다.
디스플레이부(320)는 상기 제1 위치정보 및 제2 위치정보를 수신하여 제2 위치정보에 따라 중계서버(200)가 설치된 영역의 절대위치를 표시하고 제1 위치정보에 따라 중계서버(200)가 설치된 영역 내에서의 도플러모듈 착용자의 위치를 디스플레이시킨다. 즉, 디스플레이부(320)는 제1 위치정보에 따라 해당 영역 내의 위치를 표시하고 제2 위치정보에 따라 지도 내의 해당 영역의 위치를 표시한다.
건강상태판단부(330)는 동작정보를 수신하여 도플러모듈 착용자 또는 도플러모듈이 지향하여 구조되는 피구조자의 상태를 판단한다.
건강상태판단부(330)는 한편, 동작정보는 도플러센서(110)에 의해 측정된 해당 도플러센서의 착용자 또는 피구조자의 움직임을 나타내는 정보이다. 건강상태판단부(330)는 동작정보가 움직임이 있는 상태이고 움직임이 있는 착용자가 감지된 속도가 1m/s 이상인 경우 정상동작으로 인지한다.
건강상태판단부(330)는 동작정보가 움직임이 있는 상태이고 움직임이 있는 착용자가 감지된 속도가 1m/s 이하 1cm/s 이상인 경우 이상 상황이 감지된 상태인 이상상태로 인지한다.
건강상태판단부(330)는 동작정보가 움직임이 있는 상태이고 움직임이 있는 착용자가 감지된 속도가 1cm/s 이하인 경우 동작이 거의 없이 미동만 있는 상태로 감지하여 위험상태로 인지한다.
여기서 정상상태는 정상적으로 활동하는 상태를 의미하고, 이상상태는 동작이 느려진 상태로 경계해야 하는 상태를 의미하며, 위험상태는 동작이 거의 없는 상태로 매우 위험한 상태를 나타낸다. 한편, 동작정보를 판단하는 시간은 10초 내지 2분 사이에서 선택된 시간 동안의 움직임을 판단하는 것이다.
이상에서 설명한 것은 본 발명에 따른 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템을 실시하기 위한 실시 예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.
100 : 도플러모듈 110 : 도플러센서
120 : 로라통신부 130 : 비콘센서
140 : 무선모듈 200 : 중계서버
210 : 수신부 220 : 비콘안테나
230 : 위치추적부 240 : 발신부
300 : 메인서버 310 : 통신부
320 : 디스플레이부 330 : 건강상태판단부

Claims (2)

  1. 착용자의 신체에 부착하도록 구성되며 도플러센서를 이용하여 일정 시간 동안의 착용자 또는 피구조자의 신체의 움직임을 감지하여 동작정보를 생성하도록 구성되는 도플러모듈;
    일정 영역 내의 소정의 위치에 설치되어 구성되며 상기 도플러모듈로부터 감지된 동작정보 및 상기 도플러모듈의 일정 영역 내의 위치를 감지하는 중계서버; 및
    상기 중계서버에 의해 감지된 동작정보 및 도플러모듈의 위치를 디스플레이시켜 보여주고 동작정보에 따라 도플러모듈 착용자 또는 피구조자의 상태를 감지하는 메인서버;를 포함하고,
    상기 도플러모듈은,
    도플러모듈 착용자의 전방으로 설치되며 도플러모듈 착용자 또는 도플러모듈이 지향하는 피구조자의 움직임을 감지하여 동작정보를 생성하는 도플러센서;
    상기 중계서버와 LoRa(Long Range) 통신하여 도플러모듈이 위치한 지상에서의 위치를 추적하여 제1 위치정보를 생성하고, 는 로라통신부;
    상기 중계서버와 통신하도록 구성되며 중계서버와 연결되며 각 층별로 설치된 비콘안테나와 통신하여 도플러모듈의 위치한 현재의 층 수를 나타내는 층수정보를 상기 비콘안테나에 알려주는 비콘센서;
    상기 도플러센서로부터 수신된 동작정보, 로라통신부로부터 수신된 제1 위치정보를 수신하여 중계서버로 전송하는 무선모듈;을 포함하고,
    상기 중계서버는,
    상기 도플러모듈로부터 동작정보, 도플러모듈의 제1 위치정보 및 층수정보를 수신하는 수신부;
    상기 수신부로부터 동작정보, 제1 위치정보 및 층수정보를 수신하고 상기 제1 위치정보 및 층수정보를 이용하여 중계서버가 설치된 해당 영역의 지도 내의 도플러모듈의 위치를 인지하고, 중계서버가 설치된 해당 영역의 위치를 나타내는 제2 위치정보를 생성하는 위치추적부; 및
    상기 위치추적부로부터 제1 위치정보, 층수정보, 제2 위치정보 및 동작정보를 수신하여 메인서버로 전송하는 발신부;를 포함하며,
    상기 메인서버는,
    상기 중계서버로부터 제1 위치정보, 층수정보, 제2 위치정보 및 동작정보를 수신하는 통신부;
    상기 제1 위치정보, 층수정보 및 제2 위치정보를 수신하여 제2 위치정보에 따라 중계서버가 설치된 영역의 절대위치를 표시하고 제1 위치정보 및 층수정보에 따라 중계서버가 설치된 영역 내에서의 도플러모듈 착용자의 위치를 디스플레이시키는 디스플레이부; 및
    상기 동작정보를 수신하여 도플러모듈 착용자 또는 도플러모듈이 지향하여 구조하려는 피구조자의 동작정보를 수신하여 착용자 또는 피구조자의 상태를 판단하는 건강상태판단부;를 포함하고,
    상기 건강상태판단부는,
    도플러센서에 의해 움직임이 있는 착용자의 속도를 일정 시간 동안 감지하며, 감지된 속도가 1m/s 이상인 경우 정상동작으로 인지하고,
    1m/s 이하 1cm/s 이상인 경우 이상 상황이 감지된 상태인 이상상태로 인지하며,
    1cm/s 이하인 경우 동작이 거의 없이 미동만 있는 상태로 감지하여 위험상태로 인지하도록 구성되고,
    상기 일정 시간은 2분 내지 10초 사이에서 선택된 시간인 것인 재난시 도플러 감지 센서를 이용한 인명구조 시스템.
  2. 삭제
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101656873B1 (ko) 2015-05-29 2016-09-12 한국교통대학교산학협력단 3차원 인식 소방헬멧
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KR20210000448A (ko) * 2019-06-25 2021-01-05 신원섭 Ict 기반의 위험 상황 알림 서비스 제공 시스템

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