KR20070103631A - 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 조난구조시스템 - Google Patents

유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 조난구조시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 조난구조시스템에 관한 것으로, 좀더 자세하게는 기존 인프라가 제공할 수 없는 특수한 장소에 센서 네트워크 인프라를 구축하여, 센서 네트워크는 조난구조단말기와 환경정보단말기 등과 같은 단말기들로 구성되며, 조난구조단말기는 일정한 간격마다 단말기 메모리에 절대위치정보를 저장하고 있고, 조난자가 발생하였을 경우, 조난자 자신 또는 동료가 조난구조단말기의 조난구조스위치을 이용하여 특정지역 관리자에게 조난발생을 알려주며, 조난구조신호와 동시에 위치정보를 동시에 전송하여, 조난자의 위치를 실시간 파악할 수 있어, 조난자를 신속하고 정확하게 구조할 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 조난구조시스템이다.관리자와 사용자가 유용하게 이용할 수 있는 시스템이다.
이를 위해 본 발명은, 조난구조 신호를 전송하기 위한 조난구조단말기와, 특정지역의 환경정보를 측정하고 전송하기 위한 환경정보단말기와, 이 두 단말기를 사용하여 일정 지역에 네트워크를 형성하여 통신망을 형성하고, 조난신호와 환경 데이터 분석을 위한 분석 서버와, 외부 통신망과 연동시키기 위한 게이트웨이와, 게이트웨이를 통해 데이터를 사용자에게 실시간 제공하기 위한 웹서버로 구성된 것을 특징으로 한다.
본 발명을 이용하여 기존 인프라가 제공되지 않는 지역에서도 조난구조시스템은 운용할 수 있으며, 휴대단말기를 이용한 조난구조시스템은 조난신고를 할 수 있는 지역에서 조난자의 위치를 상세하게 설명할 수 없었던 단점이 있었으나, 본 발명은 조난구조단말기에 저장되어 있는 위치정보를 조난구조요청을 할 때 관리자에게 위치정보를 제공함으로써, 구조대가 조난자를 신속하고 정확하게 구조할 수 있는 장점이 있다. 그리고 환경정보단말기를 이용하여 환경정보를 데이터베이스에 저장하고 특정 장소에 방문하는 사용자에게 환경정보를 제공하여 방문하고자하는 지역의 환경정보를 현장과 인터넷을 통해 미리 알려줄 수 있는 장점이 있다.
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조난구조, 유비쿼터스 센서 네트워크, GPS, 환경정보, 산악조난구조, 이동통신망

Description

유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 조난구조시스템{Accident Rescue System used Ubiquitous Sensor Networks}
도 1 본 발명의 조난구조시스템의 전체 구성도
도 2 본 발명의 조난구조시스템의 동작 순서도
도 3 본 발명이 이루고자하는 조난구조시스템의 개념도
도 4 종래 조난구조시스템의 기능 구성도
도 5 종래 휴대단말기에 의한 조난구조시스템의 방법 및 순서도
도 6 종래 휴대단말기의 조난구조 방법 및 순서도
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
101 : 게이트웨이 102 : 분석서버
104 : 이동단말기 105 : 조난구조단말기
106 : 환경정보감지단말기
본 발명은 기존 이동 통신망이 제공되지 않거나, 통신망이 원활히 지원되지 않는 산악지역이나 국립공원과 유사한 관광지에서, 관광 경로와 등산로 상에 조난구조 단말기를 일정한 간격으로 설치하고, 또한 이용자는 이동 단말기를 소지할 수 있으며, 조난구조 단말기는 다중 홉 통신을 지원하여 원거리에 위치한 경보시스템에 정보를 제공하고, 경로 상에 설치된 조난구조 단말기는 이동단말기의 이격거리를 실시간 감시하여 경로이탈을 방지하며, 경로를 이탈했을 경우 이동단말기의 조난구조 스위치를 사용하여 구조요청을 할 수 있으며, 수신 신호 세기를 이용하여 조난자의 위치를 확인할 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 조난구조시스템에 관한 것이다.
본 발명의 센서네트워크를 이용한 조난구조시스템의 특징은, 조난구조단말기는 유비쿼터스 센서 네트워크에서 센서 노드(Sensor Node)의 역할을 하며, 조난구조단말기는 프로그래밍 된 경로설정에 의해 다중 홉 통신을 하고, 메모리에 고유 식별번호와 위치정보를 저장하고 있으며, 특정 지역의 환경 정보(온도, 습도 등) 데이터를 수집하여, 일정한 주기마다 분석 서버에 데이터를 전송하여 통신망 점검 및 특정 지역의 환경 정보를 제공하고, 이동단말기를 소지한 이용자는 조난구조단말기와 통신할 수 있는 거리에 들어가면, 조난구조단말기가 이동단말기의 인증번호와 사용자 정보를 수신하여 메모리에 저장하고, 특정 신호를 송수신하여 이동단말기를 관리한다. 이동단말기를 소지하지 않은 이용자는 조난 발생시 조난구조단말기의 조난구조스위치를 사용하여 조난구조요청을 구조대에 알릴 수 있으며, 이동단말기를 소지한 이용자는 이동단말기의 조난구조스위치를 사용하여 조난구조요청을 구조대에 송신할 수 있으며, 분석 서버는 조난자가 위치한 장소와 가장 인접한 지역 에 위치하고 있는 구조대에 조난구조정보를 송신하고, 구조대는 신속하고 정확하게 조난자를 구조할 수 있는 특징과 장점이 있다.
종래 조난구조시스템은 도 4와 같이 서비스 신청된 휴대단말기(402)의 GPS(401) 정보를 이용하여 이동경로를 추적하고 해당지역의 지도정보, 경로정보, 기상정보를 제공하는 동시에 위험지역진입, 경로이탈, 기상악화, 이동 및 정지 등의 경우, 해당 경보신호를 출력하며, 추적이 불가능한 경우는 최종 추적위치에 구조대를 파견하여 조난 없이 안전한 관광과 등산을 할 수 있도록 하는 휴대단말기를 이용한 조난방지시스템이다.
종래 기술을 상세히 설명하면, 휴대단말기(402)에 해발, 경도, 위도, 시간으로 분석되는 위치정보를 제공하는 인공위성(401), 인공위성의 위치정보를 수신 분석하여 현재 위치의 해발 경도, 위도, 시간 정보를 검출하고 기지국에 무선송신하는 휴대단말기(402), 휴대단말기와 서비스 영역에서 무선접속하여 위치정보를 수신하고 통신신호를 송수신하는 기지국(403), 기지국과 접속하고 휴대단말기의 위치정보를 분석하여 이동경로를 추적하며 통신 경로를 설정하는 이동교환국(404), 이동교환국으로부터 휴대단말기의 이동경로를 인가받고 위치를 추적하여 지도정보와 경로정보와 위험지역 정보와 기상정보를 제공하며 경보신호를 발생하는 통제국(405)을 포함하여 이루어지는 장치구성을 특징으로 한다.
도 5는 종래 휴대단말기기에 의한 조난구조 방법 순서도를 상세히 설명하면, 휴대단말기로 관광지 조난 방지 서비스를 등록하는 경우 현장이나 인터넷으로 서비스를 신청하는 등록과정과, 상기 과정의 휴대단말기는 인공위성으로부터 주기적으 로 GPS 위치 정보를 수신하고 기지국에 통보하며, 정보를 수신 활용하는 정보과정과, 상기 과정의 휴대단말기에 조난상황이 발생하면 통신으로 조난상황을 통보하고, 관광이 완료되면 종료하는 통보과정으로 이루어지는 방법을 특징으로 한다.
도 6은 종래 시스템에 의한 휴대단말기의 조난구조방법 순서도를 상세히 설명하면, 이동교환국(404)은 휴대단말기가 관광지 조난방지 서비스에 등록하는 경우에 주기적인 GPS 위치정보를 수신하고 이동경로를 추적 기록하는 위치과정과, 휴대단말기 위치정보에 의한 관광지 지도정보와 관광경로 정보와 위험지역 정보와 기상정보를 검색하여 전송하며 안전진단 루틴을 운용하는 안전과정과, 관광지 관광이 완료된 경우 서비스 제공에 의한 과금을 처리하고 종료하는 과정으로 이루어진다.
상기와 같은 종래의 기술은, 휴대통신망이 원활한 지역에서는 사용이 가능하나 산악지역과 같은 휴대통신망이 원활히 제공되지 못하는 지역에서는 사용이 불가능한 문제점이 있다. 또한, 휴대단말기를 이용한 종래 기술은, 서비스를 이용함에 있어 인터넷과 휴대단말기 사용에 능숙한 사람이 아닐 경우에는 이용하기에 불편한 문제점이 있으며, 종래 기술을 이용하였을 경우 서비스 종료 후 이용료를 지불해야 한다.
본 발명은 관광지 경로와 등산로 상에 설치된 조난구조단말기를 이용하여 조난을 당했을 경우 조난구조단말기의 조난구조스위치를 사용하여 관리사무소나 구조대에 자신의 조난 여부를 알리고, 조난당한 위치를 정확하게 알려줌으로써 신속하게 조난자를 구조하며, 특정 지역에 배치되어 있는 환경정보단말기의 정보를 활용 하여 방문하고자 하는 장소의 기후정보를 실시간 확인하여 방문할 수 있으며, 조난이 발생했을 경우 조난지역의 기후정보를 실시간 파악하여 현장의 상황을 미리 파악하고 조난자를 구조할 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 조난구조시스템을 제공하는 것이 그 목적이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 안출한 본 발명은, 미리 선정된 장소에 설치하여 조난발생시 조난위치를 알려주기 위한 조난구조스위치를 장착한 조난구조단말기와; 특정지역의 환경정보 즉, 온도, 습도, 조도, 풍향, 풍속 등을 감지하기 위한 환경정보단말기와; 상기 조난구조단말기와 환경정보단말기가 보내는 데이터를 수신하고 데이터를 분석할 분석 서버와; 환경정보단말기가 보내오는 특정지역의 환경정보를 분석한 정보를 사용자에게 제공하기 위한 정보전광판과; 분석한 데이터를 외부 데이터베이스 서버와 웹 서버와 부가서비스 서버에 접속하기 위한 게이트웨이와; 외부 인터넷 환경을 사용해서 이용자에게 실시간 정보를 제공할 웹 서버와; 특정지역의 데이터를 주기적으로 저장할 데이터베이스 서버와; 웹 서버를 통해 부가서비스를 제공하기 위한 부가정보 서버가 포함되어 이루어지는 장치구성을 특징으로 한다.
상기와 같은 구성은 본 발명에 의한 것으로, 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 조난구조시스템을 첨부된 도면을 참고하여 설명한다.
본 발명을 설명하기 위해 첨부된 것으로, 도 1은 본 발명에 의한 조난구조시스템의 전체 시스템 구성도이며, 도 2는 본 발명에 의한 조난구조시스템의 처리 순 서도이고, 도 3은 본 발명에 의해 구축될 조난구조시스템 개념도 이다.
도 1은 본 발명에 의한 조난구조시스템의 전체 시스템 구성도이다. 조난구조시스템의 구성요소를 설명하면, 조난 신호를 전송하기 위한 조난구조단말기(105)와; 특정 지역의 환경정보를 감지하고 전송하기 위한 환경정보감지단말기(106)와; 이용자가 휴대하여 조난구조단말기와 통신 가능한 거리에서 직접 구조요청을 할 수 있는 이동단말기(104)와; 특정지역의 환경정보와 조난 상황을 알리기 위한 정보전광판(103)과; 조난 신호 및 환경정보 데이터를 외부 서버에 전송하기 위한 게이트웨이(101)와; 데이터 저장을 위한 데이터베이스 서버(109)와; 웹 서비스를 제공하기 위한 웹 서버(108)와; 부가서비스를 제공할 부가정보 서버(110)로 구성되는 시스템을 특징으로 한다.
상기 조난구조단말기(105)는 관광지의 경로나 등산로 상에 특정 지역에 임의적으로 배치하며, 조난구조단말기는 지정된 조난구조단말기까지 통신망 확립을 목적으로 주기적으로 통신망을 검사하며, 조난구조단말기 장치 설치시 GPS장비를 사용하여 실제 설치되는 장소의 정확한 위치를 조난구조단말기 각각의 메모리에 저장하고, 조난구조단말기를 이용하여 구조요청신호를 전송할 경우 데이터 패킷에 정확한 위치정보를 함께 분석 서버에 전송하는 방법을 사용한다.
또한, 상기 조난구조단말기의 다른 기능은 각 단말기가 클러스터 헤드와 같이 동작하여 이동단말기가 일정한 거리를 이탈할 경우 경보음을 발생시켜 경로이탈을 방지할 수 있으며, 조난당했을 경우 조난구조단말기의 조난구조스위치를 직접 사용하지 못할 경우에도 이동단말기의 조난구조스위치를 사용하여 조난구조를 요청 할 수 있다. 이 경우에는 이동단말기로부터 조난구조 신호를 수신한 조난구조단말기는 자신의 위치정보를 분석 서버에 전송하며, 분석 서버는 조난 위치를 최초 조난구조단말기의 위치를 표시하고, 조난구조단말기에서 이동단말기까지의 이탈 거리를 알려준다.
상기 환경정보감지단말기(106)는 특정 지역의 온도, 습도, 조도, 풍향, 풍속과 같은 환경정보를 주기적으로 감지하여 분석 서버로 전송하는 것을 목적으로 하는 장치이다. 환경정보감지단말기가 일정한 주기 즉, 조난구조단말기가 통신망 확립을 위해 통신하는 주기에 감지한 환경정보 데이터를 전송하는 방식으로 데이터를 전송한다.
상기 이동단말기(104)는 이용자가 휴대할 수 있으며, 조난구조단말기가 장치된 지역에서 조난구조단말기와 통신할 수 있다. 이동단말기는 조난구조단말기의 수신신호의 세기를 이용하여 일정거리 이상 경로를 이탈할 경우에 경보음을 발생시켜 경로이탈을 방지할 수 있으며, 이동단말기를 소지한 이용자가 조난구조단말기와 일정거리 떨어져서 조난구조단말기의 조난구조스위치를 직접 이용하지 못하는 상황에서 이동단말기의 조난구조스위치를 사용하여 조난 발생시 구조요청 신호를 전송할 수 있다.
상기 분석 서버(102)는 조난구조단말기와 환경정보감지단말기가 전송하는 데이터를 분석하여 관리자에게 정보를 제공하는 역할을 목적으로 한다. 분석 서버는 조난구조단말기에서 전송된 데이터를 분석하여 조난자가 발생했는지 여부를 판단하여 관리자에게 제공할 수 있도록 프로그램되며, 환경정보감지단말기에서 보내오는 환경정보를 분석하여 특정지역의 기후를 실시간 환경전광판에 게시할 수 있으며, 분석된 데이터를 게이트웨이를 사용하여 외부 서버에 정보를 제공할 수 있다.
상기 게이트웨이(101)는 외부 서버와 분석 서버 사이의 중계자 역할을 한다. 기존 인프라인 이동통신망과 인터넷망, 무선랜, 전화통신망과 센서네트워크를 연결시켜 데이터를 송수신할 수 있게 구성된 장치이다.
상기 웹 서버(108), 데이터베이스 서버(109), 부가정보 서버(110)는 조난구조단말기와 환경정보감지단말기가 보내온 데이터를 인터넷을 통해 이용자에게 정보를 제공할 목적으로 장치된 장비이다. 웹 서버를 통해 이용자는 인터넷으로 이용하고자하는 지역의 기후 정보와 관광정보를 이용할 수 있으며, 데이터베이스 서버에 저장된 정보는 데이터베이스화하여 통계자료로 활용될 수 있으며, 웹 서버와 데이터베이스 서버를 활용하여 부가정보 서버를 구축하여 다양한 정보제공 서비스를 구성할 수 있다.
도 2는 조난구조시스템 처리 순서도 이다. 조난구조단말기와 환경정보감지단말기는 네트워크 구성과 통신망 유지를 위해 인접 조난구조단말기 또는 환경정보감지단말기와 주기적으로 데이터를 송수신한다. 데이터 송수신시 각 단말기의 에너지 상태와, 환경정보감지 데이터를 함께 보내며, 조난신호가 발생되었을 경우 조난신호 여부를 분석 서버에서 판단하고, 조난신호일 경우 분석 서버에서 조난신호의 정확한 위치를 분석하고, 가장 인근 구조대에 비상호출하여 구조대를 출동시켜 조난자를 구출하는 순서대로 처리된다. 조난신호 발생시 정확성을 판단하기 위해 양방향 통신을 사용하여 조난자에게 확인 신호를 호출한 후 조난신호가 재 호출될 경우 에 실재 상황이라 판단하여 구조대를 호출한다. 구조대가 조난 장소에 출동하기 전에 환경정보감지단말기가 보내온 데이터를 바탕으로 조난지역의 기본적인 환경정보를 파악하여 구조대가 진입하는데 도움을 준다. 만약 조난신호가 허위일 경우 조난구조시스템을 대기상태로 되돌아 간다.
도 3은 조난구조시스템의 개념도이다. 일정한 지역에 일정한 간격으로 조난구조단말기(105)를 설치하고, 환경정보를 수집하고자 하는 중요지점(302)에 환경정보감지단말기를 설치하여 실시간 환경정보를 수집하여, 이용자와 관리자가 환경정보를 이용하여 특정한 지역을 방문하기 전에 그 지역의 현재 환경 상태를 모니터링 할 수 있다. 모든 단말기는 자신의 현재 위치를 메모리에 저장하고 있으며, 각 단말기 사이의 거리는 분석 서버에 저장되어 있어, 조난 발생시 위치정보와 거리정보를 분석 서버가 제공하여 거리가 가장 가까운 관리사무소에서 구조대를 급파하여 신속하고 정확하게 조난자를 구조할 수 있다.
또한, 관광지 각 입구와 분기점마다 자동계수시스템과 연동하여, 실시간 관광지에 얼마나 많은 관광객이 있는지 파악할 수 있으며, 관광지가 기상 악화로 인해 폐쇄되어야 할 경우가 발생하면, 현재 관광객들이 어떤 위치에 얼마나 많은지 실시간 파악하여 안전한 곳으로 신속하게 대피시킬 수 있다. 기상 악화 정보는 관광객이 소지하는 이동단말기(104)에 기상악화 경보 메시지를 전송시켜, 주의를 환기시키고 인근 대피소를 알려줄 수 있다.
본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 조난구조시스템 및 그 방법에 관한 것이다. 본 발명이 이루고자 하는 효과는 기존 인프라가 없는 지역에서 통신망을 구축하고, 실시간 데이터를 수집할 수 있으며, 특정지역의 환경 정보를 제공할 수 있으며, 환경정보를 바탕으로 관광지를 방문할 수 있는지를 관리자에게 정보를 제공할 수 있다.
조난구조시스템은 특정지역에 조난자가 발생했을 경우 기존통신망, 즉 이동통신망, 전화통신망과 같은 기존 인프라가 없을 경우에도 자체 통신망을 구축하여 관리자에게 조난자의 위치를 정확하게 알려줄 수 있으며, 또한 조난 위치 정보를 기반으로 분석 서버가 가장 가까운 곳에 위치한 구조대를 연결시켜 신속하게 조난자를 구조할 수 있다.
또한, 급변하는 환경에 대처하기 위해 실시간 환경정보를 모니터링하여 관광객에게 정보를 제공할 수 있으며, 환경 정보를 기반으로 특정 지역의 호우나 폭설을 감지하여 관광객을 미리 대피시킬 수 있다.
이동단말기를 소지한 관광객은 직접 조난구조단말기에 접근하지 않아도 이동단말기 조난구조스위치를 사용하여 조난을 당했을 경우 조난구조요청을 할 수 있다.

Claims (5)

  1. 본 발명은 관광지 경로와 등산로 상에 설치된 조난구조단말기를 이용하여 조난자가 발생할 경우 조난자 또는 일행이 조난구조단말기의 조난구조스위치를 이용하여 조난구조를 요청하는 것과, 이동단말기를 이용하여 조난구조단말기를 직접 이용하지 않고 조난구조를 요청하는 것과, 특정 지역에 배치하여 환경정보를 감지하여 센서 네트워크를 통해 데이터를 전송하고, 분석 서버에서 데이터 분석 후 정보를 제공하는 것과, 분석 서버에서 제공하는 정보를 저장하는 데이터베이스 서버와, 데이터 베이스 서버와 연동하여 인터넷으로 정보를 제공하는 웹서버로 구성된 유비쿼터스 센서 네트워크를 이용한 조난구조시스템.
  2. 청구항 1에 있어서 조난구조단말기를 이용하여 조난구조신호를 요청하는 도 2의 조난구조요청 알고리즘으로써, 조난자가 조난구조요청을 했을 경우; 조난자가 발생한 위치정보와 환경정보를 구조대에 신속하게 알려주는 방식을 사용하며; 위치정보와 환경정보를 구조대가 출동하기 전에 제공하는 방식과; 구조대는 조난자가 위치한 지역의 상세 정보와 환경정보를 미리 알 수 있어 현장의 지역정보와 기후정보를 미리 알 수 있어 구조방법을 강구하는데 도움을 주는 방법
  3. 청구항 1에 있어서, 환경정보감지단말기를 이용하여 실시간 환경정보를 제공하여 웹서버 또는 전광판을 이용하여 방문하고자 하는 지역의 환경정보를 제공하는 방법; 환경정보는 센서 네트워크의 통신망을 확인하는 시간에 데이터를 송수신하며, 주기적으로 환경정보를 분석 서버에 제공할 수 있으며, 분석 서버는 특정 지역의 환경정보를 주기적으로 갱신할 수 있으며; 방문자는 특정 지역에 가기 전에 환경정보를 모니터링 한 후에 방문 경로를 설정할 수 있는 방법과; 분석 서버가 제공하는 데이터를 데이터베이스 서버에 저장하여, 특정 지역의 환경정보를 언제 어디서나 정보를 제공할 수 있는 방법.
  4. 청구항 1에 있어서, 이동단말기를 이용하여 조난구조단말기가 제공하는 통신거리에서 이동단말기의 조난구조스위치를 이용하여 조난구조를 요청하는 방법으로; 이동단말기는 단계별로 송신 출력을 자동으로 조절할 수 있는 장치와; 특정 조난구조단말기와 통신하며, 조난구조요청시 조난구조단말기는 이동단말기와 이격된 거리 정보를 위치정보와 함께 제공하는 방식; 구조대는 조난구조신호를 송출한 단말기의 위치정보와 이동단말기가 이격된 거리정보를 기반으로 조난자의 위치를 최소 영역으로 축소하여 신속하고 정확하게 조난자를 구조할 수 있는 방식.
  5. 청구항 1에 있어서, 조난구조단말기와 환경정보감지단말기가 주기적으로 보내오는 데이터를 분석 서버가 처리하고, 처리된 정보를 데이터베이스 서버에 저장하는 방식; 데이터베이스 서버는 저장된 데이터를 인터넷을 통해 언제 어디서나 정보를 확인할 수 있는 방식과; 조난자가 발생한 횟수, 장소, 시간, 빈도 정보를 조난구조단말기가 위치한 정보를 기반으로 통계 정보를 제공하며, 특정 시간대별, 일 별, 주별, 월별, 반기 및 분기별, 년별 통계 정보를 제공하는 방법.
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