KR20050102617A - 무선 분산 제어 기능의 인체 감지 센서등 - Google Patents

무선 분산 제어 기능의 인체 감지 센서등 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사람이 있는 경우에만 자동으로 점등되며 동시에, 무선으로 분산적인 점등 및 소등을 제어하는 무선 분산 제어 기능의 인체 감지 센서등에 관한 것으로서, 에너지를 절감하면서 무인으로 조명을 자동으로 단독, 또는 그룹 별로 제어하는 목적을 갖는다.
본 발명에 의한 센서등은 사람이 잔류함에도 불구하고 설정 시간이 지나면 소등되는 기존 센서등에 비하여 이미지 센서의 영상 신호를 이용하여 감지 구역 내의 인체 존재 유무를 정확히 판단하여 점등 및 소등이 되며 조명 대상 구역이 넓어서 여러 센서등의 그룹이 있는 경우 각 센서등 간에 무선을 이용한 일괄적인 분산 제어가 가능한 장점이 있다.
본 발명의 센서등은 광 센서, 적외선 센서 및 이미지 센서로 구성된 센서부, 분산 제어 신호의 송수신 기능을 위한 RF 통신부와 점등 제어를 위한 MCU(Micro Controller Unit)로 구성함을 특징으로 한다.

Description

무선 분산 제어 기능의 인체 감지 센서등{Human Body Sensing Lamp with Wireless Distributed Control}
본 발명은 에너지를 절감하기 위하여 사람이 있는 경우에만 자동으로 점등되는 인체 감지 센서등에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사람의 접근 및 존재 여부를 정확히 감지하여 자동으로 점등 및 소등되며 또한, 일정 구역 안의 여러 센서등이 무선 방식으로 상호 교신하여 일정하게 점등 및 소등되는 센서등에 관한 것이다.
현재 아파트, 주택, 빌딩 등의 복도, 통로, 현관, 계단, 화장실 등에 전력 절감을 위하여 인체의 접근을 감지하여 자동으로 점등 및 소등이 되는 인체 감지 센서등을 이용하고 있다. 이와 같은 인체 감지 센서등은 광센서, 열감지 센서, 적외선 감지 센서, 근접 센서 등을 이용하여 인체의 접근을 감지하여 전등을 자동으로 점등한 후 타이머의 설정 시간 후 소등하는 원리를 이용하고 있다. 그러나 사람이 타이머 설정 시간 후까지 그 위치에 계속 머무는 경우에 소등되기 때문에 손을 흔들거나 움직여서 센서등을 재동작시켜야 하는 불편함이 있으며 또는 불법 침입자가 움직이지 않는 경우에 소등됨으로 인하여 보안상의 문제가 있다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 적외선 센서와 초음파 센서를 이용한 복합 센서 방식으로 인체의 계속 잔류 상태를 검지하는 방식이 도입되고도 있다. 그러나 이 방식도 마찬가지로 인체의 잔류 상태를 정확하게 검지하지 못하고 있는 실정이다. 이외에도 복도나 화장실과 같이 넓은 면적에서 여러 전등이 설치되어 있는 경우 개별적으로 동작함으로 인하여 실내외 조명으로서 역할을 제대로 하지 못하는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 기존 센서등의 문제점인 사람이 잔류하고 있음에도 불구하고 타이머 종료로 인하여 소등되는 점과 넓은 지역에 여러 전등이 설치된 경우 일괄적으로 점등 및 소등하지 못하는 점을 해결하기 위하여 사람의 잔류 여부를 정확히 감지하고 동일 장소의 조명을 그룹 별로 설정하여 일괄적으로 제어할 수 있는 인체 감지 센서등을 제공하는데 있다.
이를 위하여 크게 두가지 내용을 적용한다. 첫째, 인체의 계속 잔류 여부를 이미지 센서로 감지하여 인체가 머무는 한 점등을 계속 유지할 수 있는 기능과 둘째, 무선 기능을 이용하여 넓은 장소에 설치된 여러 전등 그룹이 분산적으로 일괄적인 점등 제어가 가능한 센서등에 관한 발명이다.
본 발명은 기존 센서등이 사람의 잔류에도 불구하고 소등되는 문제점을 개선하기 위하여 기존의 센서등에 이미지 센서를 이용하여 사람의 잔류를 정확하게 감지하여 소등하며 일정 구역 내의 전등들을 통일되게 제어하는 센서등에 관한 것이다. 이하 본 발명에 따른 무선 분산 제어 기능의 인체 감지 센서등에 대한 실시예를 첨부된 도면들에 의하여 상세히 설명한다.
이미지 센서는 사람의 시각 역할을 하는 센서로서 영상을 전기적 신호로 변환하는 소자이다. 이와 같은 이미지 센서는 광 신호를 수광부에서 받아서 전기 신호로 변환하는 회로로 구성된다.
무선 통신 방식은 현재 가정 제어, 빌딩 제어 및 산업 제어용으로 관심받고 있는 지그비(Zigbee) 방식을 이용한다. 지그비는 10에서 20m 이내의 근거리에서 저속, 저전력 소비, 소형 저가격 특서이 필요한 제어 응용에 적합하도록 개발된 국제 표준으로서 향후 유비쿼터스 환경의 무선 통신 방식으로 주목받고 있다.
이하, 첨부된 도면을 참고로 하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 동작을 설명한다. 우선, 도 1은 본 발명에 따른 무선 분산 제어 기능의 인체 감지 센서등의 사시도이다. 도 1에 나타낸 바와 같이 본 발명인 센서등의 외관은 전등(11), 광센서(12), 적외선 센서(13), 이미지 센서(14)와 RF 안테나(15)로 구성된다. 광센서(12)는 빛을 검출하여 예를 들어 대낮과 같이 주변 조도가 일정 이상이면 전등이 점등되지 않도록 하는 기능을 갖는다. 적외선 센서(13)는 인체의 접근을 감지하여 센서등을 자동으로 점등되도록 한다. 이미지 센서(14)는 센서등이 적외선 센서(13)를 이용하여 점등된 후 인체의 잔류를 감지하여 잔류하지 않는 경우에 센서등을 소등하도록 한다. RF 안테나(15)는 동일한 센서등의 점등 및 소등을 일괄적으로 제어하기 위하여 필요한 데이터를 무선으로 교신하기 위한 신호를 주고 받는 기능을 한다.
도 2는 본 발명에 따른 전체 구성을 나타낸 블록 구성도로서, 크게 센서등을 제어하기 위한 외부 신호를 감지하는 센서부, 센서부에서 감지된 신호를 적절한 알고리즘에 따라 처리하는 신호 처리부, 각 부분의 동작을 제어하는 제어부인 MCU, 전등과 전등의 점등 및 소등을 구동하는 전등부, 다른 센서등과 무선으로 교신하기 위한 RF부로 구성된다. 각 부분에 대하여 상세히 설명하면, 센서부는 광 센서(201), 적외선 센서(202)와 이미지 센서(203)로 구성되며, 광 센서(201)는 빛의 세기에 비례하는 전기 신호를 광신호 처리부(204)에 전달하고, 광신호 처리부(204)는 그 전기 신호를 디지털화하여 MCU(207)로 출력한다. MCU(207)는 대낮과 같이 주변 환경이 일정 조도 이상인 경우 센서등이 점등되지 않도록 제어하며 센서등 점등 제어 신호 중 가장 우선순위가 높다. 적외선 센서(202)는 인체의 접근을 감지하여 센서등을 점등하는 역할을 한다. 초전형 적외선 센서(PIR)는 한정된 감지 범위 이내에서 인체가 움직일 때 인체에서 방출하는 적외선의 온도 변화인 서로 다른 온도의 움직임을 감지하여 인체의 움직임을 변화하는 전기 신호로 출력하여 인체의 움직임을 감지한다. 적외선 신호 처리부(205)는 적외선 센서(202)의 전기 신호에서 잡음을 제거하고 증폭한 후 디지털화하여 MCU(207)로 출력한다. 이미지 센서(203)는 영상 신호를 전기 신호로 변환한다. 이미지 신호 처리부(206)는 적외선 센서(202)의 인체 감지 신호에 따라 센서등이 점등된 후 영상 신호를 전처리한 후 MCU(207)로 전송하여 MCU(207)가 영상 신호를 분석하여 인체의 잔류 유무를 판단하도록 한다.
제어부인 MCU(207)는 내부에 프로세서와 메모리가 내장되어 있으며, 센서부에서 감지한 각 신호를 입력받아 내장 메모리에 저장된 프로그램에 의하여 센서등의 점등 및 소등을 제어한다. 광센서(201)에 입력되는 신호와 설정된 조도와 비교하여 그 미만이면 적외선 신호 처리부(205)를 동작시키고 그 이상이면 동작시키지 않는다. 적외선 신호 처리부(205)가 동작되면 그 출력 신호를 받아 사람이 접근했다고 판단하면 점등 신호를 출력한다. 점등된 후 이미지 신호 처리부(206)가 동작하여 사람이 있다고 판단하면 계속 점등 상태를 유지하고 사람이 없다고 판단하면 소등 신호를 전등 구동부(208)로 출력한다. 정해진 시간 간격 마다 영상 신호를 획득하여 데이터 메모리에 저장하고 MCU(207)에 의하여 이전 영상과 현재 영상을 비교 분석하여 일치하면 점등 유지, 일치하지 않으면 소등 신호를 출력한다.
전등부는 전등 구동부(208)와 전등(210)으로 구성되며, 전등 구동부(208)는 MCU(207)에서 출력하는 제어 신호에 따라 전등(210)에 공급되는 전원을 개폐하여 전등의 점등 및 소등을 제어한다.
RF부는 RF 처리부(209)와 안테나(211)로 구성되며, RF 처리부(209)는 통신 알고리즘에 따라 다른 센서등과 교신하고자 하는 데이터를 MCU(207)에서 입력받아 무선 채널에 적합한 신호로 변환하는 기능을 한다. 안테나(211)는 RF 처리부(209)에서 보내는 RF 신호를 공간으로 방사하는 역할을 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 분산 제어 기능 인체 감지 센서등의 동작 흐름을 제어하는 MCU의 내장 메모리에 저장된 프로그램의 흐름도로서 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명하면 다음과 같다.
도 3에서, 초기화 과정에서 센서등의 상태를 소등 상태로 초기화하고 동일하게 조명 제어할 센서등의 그룹을 설정한다. 그룹으로 설정된 여러 센서등은 동일하게 점등 및 소등된다. 다음 광센서에서 감지된 주변 조도와 설정한 기준 조도를 비교하여 크면 주변이 밝은 경우이므로 점등하지 않고 작으면 인체 접근을 감지하기 위하여 적외선 센서부를 동작시켜 인체 접근 유무를 감지한다. 인체가 접근했다고 판단한 경우이거나 또는 동일 그룹의 다른 센서등에서 전등 ON 무선 신호가 수신되면 센서등을 점등한다. 점등된 후 이미지 센서가 동작되어 영상 신호를 획득하고 그 신호를 기반으로 인체의 잔류 유무를 판단한다. 인체의 잔류로 판단한 경우에는 점등을 계속 유지하고 점등 ON 무선 신호를 송신한다. 인체가 잔류하지 않는다 즉 사람이 없다고 판단하면 동일 그룹내의 모든 센서등에서 점등 OFF 무선 신호를 수신하였는지 검사한다. 아니면 점등 OFF 무선 신호를 송신하고 영상 신호를 이용한 인체 잔류 유무 판단 동작을 계속한다. 동일 그룹내의 모든 센서등에서 점등 OFF 무선 신호를 수신하였다면 타이머 설정 시간 동안 대기한 후 센서등을 소등하고 전등 OFF 무선 신호를 송신한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 무선 분산 기능의 인체 감지 센서등은 기존 센서등에 비해 인체의 접근 및 잔류 유무를 정확히 판단하여 사람이 존재하는 한 점등을 유지하고 없으면 소등되는 기능을 하고 또한 동일 구역에 설치된 여러 센서등을 무선을 이용하여 일괄적으로 분산 제어함으로써 기존 센서등에 비해 정확한 점등 및 소등 효과와 일정 구역의 통일된 점등 및 소등 효과를 얻을 수 있으며 에너지 절감 효과와 무단 침입자의 감지와 같은 보안 기능을 얻을 수 있는 유용한 발명이다.
도 1은 본 발명인 센서등의 사시도
도 2는 본 발명의 전체 구성을 나타낸 블록 구성도
도 3은 본 발명에 따른 센서등의 동작 흐름도
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
11 : 전등 12 : 광센서
13 : 적외선 센서 14 : 이미지 센서
15 : RF(Radio Frequency) 안테나
201 : 광센서 202 : 적외선 센서
203 : 이미지 센서 204 : 광신호 처리부
205 : 적외선 신호 처리부 206 : 이미지 신호 처리부
207 : MCU(Micro Controller Unit) 208 : 전등 구동부
209 : RF 처리부 210 : 전등
211 : RF 안테나

Claims (5)

  1. 인체의 접근과 잔류 유무에 따라 자동으로 점등 및 소등되고 일정 구역에서 통합된 점등 및 소등 제어가 가능한 센서등을 구성하는 것에 있어서, 이미지 센서와 무선 통신 회로를 사용함을 특징으로 하는 무선 분산 제어 기능의 인체 감지 센서등
  2. 제1항의 센서등에 있어서, 인체의 잔류 유무를 정확히 판단하기 위한 영상 신호를 획득하는 이미지 센서(203)와 이미지 신호 처리부(206)
  3. 제1항의 센서등에 있어서, 동일 구역 내의 여러 센서등을 통합 제어하기 위하여 MCU(207)의 제어에 의해 무선으로 전등의 ON 및 OFF 신호를 교신하는 RF 처리부(209)와 RF 안테나(211)
  4. 제2항의 이미지 센서부에 있어서, 획득한 영상 신호를 이용하여 인체의 잔류 유무를 판단한 후 점등 및 소등 판단을 내리는 MCU(207)와 내장 프로그램 동작부
  5. 제3항의 RF 부에 있어서, RF 처리부(209)Z의 동작을 제어하고 동일 그룹 내의 센서등이 의도대로 통일되게 점등 및 소등되도록 제어하는 MCU(207)의 프로그램 동작부
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