KR20140069485A - 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치 - Google Patents

전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치 Download PDF

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KR20140069485A
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Abstract

본 발명에서는 종래의 디지털 사이니지가 대형구조로 이루어져 있고, 24시간 운용되고 있어 전력소비가 크다는 문제점과, LED모듈로 이루어진 디지털 사이니지가 지나가는 사람이 있든지 없든지 간에, 설정된 시간안에 셋팅된 광고패턴만을 동일하게 계속해서 표출시키기 때문에 열이 많이 발생되고, 이로 인해 시스템에 과LED 화면 표출부로 인해 고장이 자주 발생되는 문제점을 개선하고자, 사이니지본체(10), LED 화면 표출부(20), 초광각 카메라부(30), 초음파센서부(40), 조도센서부(50), AC직구동 LED 드라이버부(60), 비상전원부(70), 사이니지스마트제어모듈(80)로 구성됨으로서, 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어할 수 있어, 불필요한 전력소모를 줄일 수 있고, 기존에 비해 70%로 전력소비를 최소화시킬 수 있으며, 초광각영상센서부를 통해 사이니지 본체를 지나는 소비자를 촬영한 후, 소비자 대상을 식별해서 소비자의 성별, 나이에 맞는 1:1 원샷타켓광고를 노출시킬 수 있어 광고효과를 극대화시킬 수 있고, 전원공급이 차단되는 비상시에도 자가충전을 통해 자가발전시킬 수 있는 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치{THE APPARATUS OF DIGITAL SIGNAGE}
본 발명에서는 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어할 수 있어, 불필요한 전력소모를 줄일 수 있고, 기존에 비해 전력소비를 최소화시킬 수 있는 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치에 관한 것이다.
디지털 사이니지(Digital Signage)란 길가나 점포, 공공시설 등에 표시되어 있는 포스터나 안내표시, 간판 등 기존의 하드웨어 매체가 아닌 디지털 디스플레이를 통해 각종 콘텐츠와 메시지를 제공하는 옥외 미디어를 말한다.
최근 LCD, LED 등을 기반으로 하는 지능형 디지털 영상장치의 급속한 발전으로 디지털 사이니지(Digital Signage)는 보편화되고 있으며, 기존의 단방향 광고 매체가 아닌 쌍방향 의사소통이 가능한 특징으로 인해 디지털 사이니지에 대한 수요 및 시장은 급속한 성장을 보이고 있다.
디지털 광고시장은 전반적인 글로벌 경기침체에도 불구하고 지속적인 성장세를 보일것으로 전망하고 있으며, 융합(Convergence)미디어 관점에서도 간판이 디지털화됨에 따라 정보와 예술, 콘텐츠, 기업 마케팅 니즈가 결합되면서 점차 TV 등 기존 매체광고를 대체하는 새로운 수단으로서의 역할을 수행할 것으로 예상하고 있다.
하지만, 디지털 사이니지는 대형구조로 이루어져 있고, 24시간 운용되고 있어 전력소비가 크다는 문제점이 있었다.
또한, LED모듈로 이루어진 디지털 사이니지를 지나가는 사람이 있든 없든지 간에, 설정된 시간안에 셋팅된 광고패턴만을 동일하게 계속해서 표출시키기 때문에 열이 많이 발생되고, 이로 인해 시스템에 과LED 화면 표출부로 인해 고장이 자주 발생되는 문제점이 있었다.
국내공개특허공보 제10-2011-0083393호(2011년07월20일 공개)
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어할 수 있어, 불필요한 전력소모를 줄일 수 있고, 초광각영상센서부를 통해 사이니지 본체를 지나는 소비자를 촬영한 후, 소비자 대상을 식별해서 소비자의 성별, 나이에 맞는 1:1 원샷타켓광고를 노출시킬 수 있으며, 전원공급이 차단되는 비상시에도 자가충전을 통해 자가발전시킬 수 있는 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치는
직립형 사각박스형상으로 이루어져, 각 기기를 지지하면서 외압으로부터 각 기기를 보호하는 사이니지본체(10)와,
사이니지본체의 전면에 위치되고, 복수의 LED 모듈이 매트릭스 형태로 배열되어 컨텐츠 및 광고화면을 표출시키는 LED 화면 표출부(20)와,
사이니지본체 상단쪽 둘레를 따라 위치되어 170°~210°의 시야각범위에서 구동되면서 외부영상을 촬영하는 초광각 카메라부(30)와,
초광각 카메라부 하단 일측에 위치되어 객체에 초음파를 보내고 반사된 초음파를 받아 객체의 움직임을 검출하는 초음파센서부(40)와,
초음파센서부 일측에 위치되어, 사이니지본체 주위의 밝기변화를 검출하는 조도센서부(50)와,
사이니지본체의 하단 일측에 위치되어 전원공급차단시 비상시에 자가발전시켜 각 기기에 비상전원을 공급시키는 비상전원부(60)와,
각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어하며, 사이니지학습알고리즘을 통해 학습을 통한 최적의 제어 시나리오를 설정하는 사이니지스마트제어모듈(70)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어할 수 있어, 불필요한 전력소모를 줄일 수 있고, 기존에 비해 70%로 전력소비를 최소화시킬 수 있으며, 초광각영상센서부를 통해 사이니지 본체를 지나는 소비자를 영상 촬영한 후, 소비자 대상을 식별해서 소비자의 성별, 나이에 맞는 1:1 원샷타켓광고를 노출시킬 수 있어 광고효과를 극대화시킬 수 있고, 전원공급이 차단되는 비상시에도 자가충전을 통해 자가발전시킬 수 있어 비상안내등 및 비상안내문구를 표출시켜 안전대피 시킬 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치(1)의 구성요소를 도시한 분해사시도
도 3은 본 발명에 따른 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치(1) 중 LED 화면 표출부(20)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 LED 화면 표출부 중 디밍제어모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 AC직구동 LED 드라이버부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 6은 본 발명에 따른 비상전원부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치의 동작과정을 도시한 일실시예도.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것으로, 이는 사이니지본체(10), LED 화면 표출부(20), 초광각 카메라부(30), 초음파센서부(40), 조도센서부(50), 비상전원부(60), 사이니지스마트제어모듈(70)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 사이니지본체(10)에 관해 설명한다.
상기 사이니지본체(10)는 직립형 사각박스형상으로 이루어져, 각 기기를 지지하면서 외압으로부터 각 기기를 보호하는 역할을 한다.
이는 내구성, 열전도성, 방열성, 부식성이 강한 알루미늄 합금재질로 이루어진다.
상기 사이니지본체(10)는 직립형 사각박스형상, 직립형 판넬형상, "T"자 형상 중 어느 하나가 선택되어 형성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 LED 화면 표출부(20)에 관해 설명한다.
상기 LED 화면 표출부(20)는 사이니지본체의 전면에 위치되고, 복수의 LED 모듈이 매트릭스 형태로 배열되어 컨텐츠 및 광고화면을 표출시키는 역할을 한다.
이는 다수의 LED를 매트릭스 형태로 배열하고, 매트릭스 형태로 배열된 다수의 LED가 이미지를 표시하기 위한 픽셀을 형성함으로써, 다양한 영상의 표시가 가능하게 된다. 이러한 LED 전광판은 광고나 각종 정보의 전달을 위해 건물 외부나 내부에 다양한 형태로 설치되어 사용되고 있다.
본 발명에 따른 LED 화면 표출부(20)는 도 3에 도시한 바와 같이, LED 디스플레이 패널(21), 패널 구동부(22), AC직구동 LED 드라이버부(23), 블랙 라인 추출부(24), 메인 제어부(25)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 LED 디스플레이 패널(21)에 관해 설명한다.
상기 LED 디스플레이 패널(21)은 다수의 LED가 배열되어 화면을 형성함으로써, 패널 구동부의 구동에 따라 화면상에 영상을 표출한다.
여기서, LED 디스플레이 패널에는 적어도 2 이상의 LED가 하나의 픽셀을 형성한다.
예를 들어, 적색 LED, 녹색 LED 및 청색 LED가 하나의 픽셀을 형성하는 풀-컬러(Full-color) 형태로 마련되거나, 적색 LED 및 녹색 LED가 하나의 픽셀을 형성하는 3-컬러(3-color) 타입으로 마련될 수 있음은 물론이다.
그리고, 본 발명에 따른 LED 디스플레이 패널은 소정 개수의 LED가 배열되어 형성된 복수의 LED 모듈이 매트릭스 형태로 배열되어 화면을 형성한다.
예를 들어, 16×16 개의 픽셀이 하나의 LED 모듈을 형성하고, 다수의 LED 모듈이 매트릭스 형태로 배열되어 LED 디스플레이 패널의 전체 화면을 형성할 수 있다.
둘째, 본 발명에 따른 패널 구동부(22)에 관해 설명한다.
상기 패널 구동부(22)는 영상 변환부로부터의 디지털 영상 신호를 이용하여 LED 디스플레이 패널에 영상이 표출되도록 LED 디스플레이 패널을 구동한다.
여기서, 본 발명에 따른 패널 구동부는, 각각의 LED 모듈에 대응하여 마련되어 각 LED 모듈에 영상이 표출되도록 각 LED 모듈을 구동하는 다수의 모듈 드라이버를 포함할 수 있다. 이때, 메인 제어부는 각 LED 모듈에 표출되는 영상이 합쳐져서 전체 영상이 형성 가능하도록 영상변환부로부터 출력되는 디지털 영상 신호에 기초하여 각 LED 모듈을 제어한다.
셋째, 본 발명에 따른 AC직구동 LED 드라이버부(23)에 관해 설명한다.
상기 AC직구동 LED 드라이버부(23)는 AC(교류)110V,220V를 직접 연결하여 상기 LED 디스플레이 패널에 공급하는 역할을 한다.
이는 교류 전원입력부(23a), 브릿지정류부(23b), 과전압검출부(23c), 과전압차단부(23d), 변동전류검출부(23e), 제어부(23f)로 구성된다.
상기 교류 전원입력부(23a)는 교류(AC) 상전원을 공급받는 역할을 한다.
이는 퓨즈로 구성된다.
상기 브릿지정류부(23b)는 입력받은 교류 전원을 맥류로 변환시키는 역할을 한다.
이때, E1의 전압이 형성된다.
상기 과전압검출부(23c)는 입력전압이 설정전압 이상이면 과전압차단을 작동시키는 역할을 한다.
이는 E1전압이 과전압검출에 설정된 기준전압보다 높으면 과전압차단을 작동시켜 출력제어를 오프(OFF)시킨다.
상기 과전압차단부(23d)는 과전압검출부의 신호에 의해 출력제어의 작동을 차단시키는 역할을 한다.
상기 변동전류검출부(23e)는 전원부에서 입력받은 입력전압의 변동과 LED 디스플레이 패널의 부하전류 변동을 함께 검출하는 역할을 한다.
이는 LED 디스플레이 패널이 정상적으로 구동된 이후에, E1의 변화량과 출력제어의 E2 변화량을 검출하여 전류제한을 작동시키는 역할을 한다.
상기 제어부(23f)는 초기 구동시 부드러운 점등을 위해 출력지연시키고, 브릿지정류부에서 입력받은 맥류 전압을 상기 LED 디스플레이 패널의 구동전력에 도달할 때까지 0.1초 내지 5초 동안 점차 상승시켜 출력제어시키는 역할을 한다.
이는 출력지연부(23f-1)와 출력제어(23f-2)가 포함되어 구성된다.
상기 출력지연부(23f-1)는 초기 구동시 부드러운 점등을 위한 수단으로서 LED 디스플레이 패널의 적정전력이 도달할 때까지의 예를 들면 1초의 시간 동안 점차 상승시키는 방법으로 출력제어의 구동을 제어한다.
본 발명에서는 출력지연부를 통하여 LED 디스플레이 패널에 출력지연 시간 동안 점차적으로 상승되는 전력을 공급함으로써 점등쇼크를 방지할 수가 있다.
상기 출력제어(23f-2)는 과전압검출부 및 변동전류검출부에 표준전압을 공급하는 정전압전원신호 및 과전압검출부 및 변동전류검출부의 출력신호로 LED 디스플레이 패널에 공급되는 전류를 제어하는 역할을 한다.
넷째, 본 발명에 따른 블랙 라인 추출부(24)에 관해 설명한다.
상기 블랙 라인 추출부(24)는 LED 디스플레이 패널을 통해 출력될 영상 신호를 분석하여 각 LED 모듈 단위로 블랙으로 처리되는 픽셀 라인을 추출한다.
이는 영상 변화부로부터 패널 구동부으로 전달되는 영상 신호로부터 블랙으로 처리될 픽셀 라인을 추출하는 것으로, 영상 변환부 내의 신호 처리 과정이나 패널 구동부 내의 신호 처리 과정에서 블랙으로 처리될 픽셀라인의 추출이 가능하도록 구성된다.
다섯째, 본 발명에 따른 메인 제어부(25)에 관해 설명한다.
상기 메인 제어부(25)는 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 상기 영상 신호에 기초하여 상기 LED 디스플레이 패널을 통해 영상이 표출되도록 상기 패널 구동부를 제어하는 역할을 한다.
또한, 메인 제어부는 블랙 라인 추출부에 의해 추출된 픽셀 라인에 공급되는 구동전원이 차단되도록 제어한다.
메인 제어부는 블랙 라인 추출부에 의해 추출된 픽셀 라인(11_1,11_2,11_N)에 해당하는 픽셀라인(11_1,11_2,11_N)에 공급되는 구동전원이 차단되도록 해당 픽셀 라인(11_1,11_2,11_N)에 구동전원을 공급하는 라인 전원 공급 유닛의 스위칭 신호를 제어하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 LED 화면 표출부(20)는 일측에 디밍제어모듈(26)이 포함되어 구성된다.
상기 디밍제어모듈(26)은 사이니지스마트제어모듈의 제어하에 구동되어, 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어하는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 디밍제어부(26a), 디밍스위치(26b)로 구성된다.
상기 디밍제어부(26a)는 리얼타임클럭에 기억된 디밍설정 시간대에서 LED 화면 표출부를 전환 점등시키는 역할을 한다.
상기 디밍 스위치(26b)는 LED 화면 표출부가 최대전력, 절감전력(디밍구간) 및 최대전력으로 순차 점등되도록 스위칭시키는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 초광각 카메라부(30)에 관해 설명한다.
상기 초광각 카메라부(30)는 사이니지본체 상단쪽 둘레를 따라 위치되어 170°~210°의 시야각범위에서 구동되면서 외부영상을 촬영하는 역할을 한다.
이는 화각170°~210°의 초광각렌즈로 구성된다.
본 발명에 따른 초광각 카메라부를 통해 사이니지 몸체의 뒷부분까지 영상촬영하고, 촬영된 영상데이터는 사이니지스마트제어모듈(80)로 전달시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 초음파센서부(40)에 관해 설명한다.
상기 초음파센서부(40)는 초광각 카메라부 하단 일측에 위치되어 객체에 초음파를 보내고 반사된 초음파를 받아 객체의 움직임을 검출하는 역할을 한다.
이는 투과형 초음파센서와 반사형 초음파센서로 구성된다.
상기 투과형 초음파센서는 송파, 수파전용의 2개 진동자가 각각의 기능을 가진 것으로서, 송파기에서 초음파를 보내 공기중에 전파하여 수파기에서 수파한 것으로서 물체의 유무를 검출한다.
상기 반사형 초음파센서는 검출체에서의 반사파유무 도는 반사파를 수파하기까지의 시간을 검출하여 검출체의 유무, 위치를 판별한다.
다음으로, 본 발명에 따른 조도센서부(50)에 관해 설명한다.
상기 조도센서부(50)는 초음파센서부 일측에 위치되어, 사이니지본체 주위의 밝기변화를 검출하는 역할을 한다.
이는 CDS센서로 구성된다.
즉, 일몰 및 일출시 외부의 빛을 감지한 후, 감지된 빛에 따라 저항값이 감소하는 광도전효과를 이용하여 측정된 빛에 따른 저항값을 CDS센싱저항 R1로 전달하는 역할을 하는 것으로, 이는 (+)단자와 (-)단자 사이에 CDS센서에서 측정된 빛에 따라 저항값을 전달받는 CDS센싱저항 R1이 구성된다.
이는 빛저항(Light Resistance at 10Lux (at 25℃))이 18~50KΩ이고, 다크저항(Dark Resistance at 0 Lux)이 2.0MΩ(min)이며, 전원손실(Power Dissipation(at 25℃))이 100mW이고, 최대 전압(Max Voltage (at 25℃))이 150V이며, 주위 온도 범위(Ambient Temperature Range)가 -30~+70℃가 되도록 구성된다.
상기 일몰 및 일출시 외부의 빛을 감지한 후, 감지된 빛에 따라 저항값이 감소한다는 것은 감지된 빛(=조도)이 10Lux이면, 18~50KΩ로 저항값이 감소하도록 설정하는 것을 말한다.
즉, 10Lux별로 18~50KΩ로 저항값이 감소하도록 설정한다.
다음으로, 본 발명에 따른 비상전원부(60)에 관해 설명한다.
상기 비상전원부(60)는 사이니지본체의 하단 일측에 위치되어 전원공급차단시 비상시에 자가발전시켜 각 기기에 비상전원을 공급시키는 역할을 한다.
이는 도 6에 도시한 바와 같이, 솔레노이드 자가발전장치(61), 보호회로부(62), 충전용 배터리(63), 차단회로부(64), DC잭(65)으로 구성된다.
상기 솔레노이드 자가발전장치(61)는 앙페르-오른나사의 법칙에 따라 중심 코어를 따라 오른나사 방향으로 감은 전선에 전류가 흐를 때 나사 방향으로 자기장이 형성되는 것을 역으로 이용하여 자기장의 방향에 강제로 영구자석을 걸어주어 역기전력이 발생되고, 이를 정류하여 충전용 배터리(63)의 충전에 필요한 DC 전압으로 변환한다.
이러한 솔레노이드 자가발전장치(61)는 자기력선의 유도체 역할을 하는 코어에 전선이 감겨지고, 전선이 감겨진 코어의 상하에 N극과 S극을 갖는 영구자석이 배치되는 구조를 갖는다.
코어를 따라 자기력선이 지나가게 되면 코어를 감싼 전선에 유도기전력이 발생하는 원리에 의해 전기 에너지가 생산된다.
이러한 솔레노이드 발전장치는 전선을 감은 권수와 자기력선의 밀도에 비례하여 발생하는 전류가 증가하게 된다.
상기 보호회로부(62)는 차단회로부(64)에 연결되어 충전용 배터리(63)의 전압이나 전류를 검출하고, 과전압, 과방전인 경우나, 과전류인 경우에 전류의 흐름을 차단함으로써 충전용 배터리(63)를 보호한다.
상기 충전용 배터리(63)는 솔레노이드 자가발전장치(61) 또는, DC잭(65)에 연결된 외부의 DC 어댑터를 통해 충전하고, LED 화면 표출부(50)에 비상전원을 공급하는 역할을 한다.
이는 리튬이온(Li-ion) 배터리, 리튬폴리머(Li-Polymer) 배터리, 니켈-수소 배터리, 니켈-카드뮴 배터리 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
상기 차단회로부(64)는 솔레노이드 자가발전장치(61) 또는 DC잭(65)의 뒷단에 연결되어 LED 화면 표출부(50)에 공급되는 충전용 배터리(63)의 충전전압을 검출하여 일정전압 이하로 내려가면 전류의 흐름을 차단함으로써 충전용 배터리(63)의 불필요한 방전을 방지한다.
상기 DC잭(65)은 연결잭으로서 DC 입출력을 담당한다.
이는 상용 교류전원을 DC전압으로 변환하는 DC 어댑터와 연결되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 사이니지스마트제어모듈(70)에 관해 설명한다.
상기 사이니지스마트제어모듈(70)은 각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어하며, 사이니지학습알고리즘을 통해 학습을 통한 최적의 제어 시나리오를 설정하는 역할을 한다.
이는 마이크로프로세서유닛으로 구성된다.
즉, PA0~PA7 출력단자와 PC0~PC7 출력단자 일측에 LED 화면 표출부가 연결되어, 사용자의 연령 및 성별에 맞는 1:1 맞춤형 광고컨텐츠를 출력시키고, PB0~PB1 입력단자에 초광각 카메라부가 연결되어, 외부영상을 촬영한 영상데이터가 입력되고, PB2~PB3 입력단자에 초음파센서부가 연결되어, 사이니지 본체 주위에 움직이는 객체를 감지한 객체감지데이터가 입력되며, PB4~PB5 입력단자에 조도센서부가 연결되어 사이니지본체 주위의 밝기변화를 검출한 조도검출데이터가 입력되고, PB6~PB7 출력단자에 AC직구동 LED 드라이버부가 연결되어, AC(교류)110V,220V를 직접 연결하여 LED 화면 표출부를 점등시키도록 출력신호를 보내고, PD0 출력단자에 비상전원부에 연결되어 사이니지 본체에 과전압, 과전류, 누전 발생으로 인해 정상적인 전원공급차단시 비상시에 자가발전시켜 각 기기에 비상전원을 공급시키도록 비상전원부에 출력신호를 보내며, PD1 출력단자에 디밍제어모듈이 연결되어, 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어하도록 제어신호를 보내도록 구성된다.
여기서, 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어한다는 것은 사이니지본체 주위의 사람 움직임이 없을 경우에는 LED 화면표출부의 구동을 오프시키는 절전모드로 변환시키고, 일몰 및 일출시 감지된 빛에 따라 저항값이 감소하도록 설정해서 LED 화면표출부의 밝기를 평상시에 비해 10%~30% 다운시키는 착시모드로 변환시키는 것을 말한다.
또한, 본 발명에 따른 사이니지스마트제어모듈(70)은 내부에 사이니지학습알고리즘엔진이 포함되어 구성된다.
상기 사이니지학습알고리즘엔진은 초광각 카메라부, 초음파센서부, 조도센서부로부터 전달된 데이터를 기준으로 설정 시간대에 점등되도록 LED 화면표출부의 조도를 시나리오 설정시키는 역할을 한다.
이는 Q-학습알고리즘엔진으로 구성된다.
상기 Q-학습알고리즘엔진은 히든 엠디피 프로세스(hidden MDP process)에서 Q-함수를 추정하는데 사용한다.
LED 화면표출부의 조도를 설정시키는 최적의 시나리오(π*)는 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure pat00001
수학식 1에서 Q-함수가 상태 x에서 Q-값이 최대인 행동 a를 명시해 주기 때문에, Q-값을 추정할 수 있고, 추정된 Q-값을 사용하여 Q*-함수를 학습하는데 Q-학습알고리즘엔진이 사용된다.
Q-학습알고리즘엔진을 사용하기에 앞서, 이산적인 시간 스텝(time-step) t≥0마다 상태 xt에서 학습전략(learning strateqy)φt에 따라 행동 at∈A를 선택한다.
선택된 at를 취하여 얻어지는 보상 R(xt,at,xt +1)과 다음 상태 xt +1에서 모든 행동 a에 대한 최대의 Q-값을 이용하여 Q*(x,a)의 추정값은 다음의 수학식 2에 의해 업데이트된다.
Figure pat00002
그리고, (x,a)≠(xt,at)인 모든 (x,a)쌍에 대해서는 다음의 수학식 3에 의해 업데이트된다.
Figure pat00003
상기 수학식 2에서 γ∈(0,1)는 디스카운트 팩터(discount factor)를 나타낸 것이고, α(xt,at)는 사이니지학습알고리즘엔진의 학습을 Q-함수의 업데이트 식에 반영하는 정도를 나타내는 계수인 학습율(learning rate)을 나타낸 것이다.
여기서, 각 행동이 각 상태에서 무한히 수행되고, 시간 t가 증가할 때, α(xt,at)가 적절하게 작아진다면, Q-값은 1의 확률로 Q*-값에 수렴된다.
Q-값이 Q*-에 거의 수렴된다면, 사이니지학습알고리즘엔진은 각 상태에서 Q-값이 최대인 행동을 선택하여 수행한다.
다음의 표 1은 본 발명에 따른 Q-학습알고리즘엔진의 슈도코드에 관한 것이다.
[표 1]
INIT:
1. Set γ∈(0,1), c∈(0,1), final time step T
2. time step t←0
3. Initialize Q(x,a) arbitrarily(e.g., Q(x,a):=0 ∀ x∈X, ∀ a∈A)
END INIT
4. Repeat(for each episode):
4-1. Initialize xt as starting state
4-2. Repeat(for each step of episode):
4-2-1. Choose at from xt using learning strategy φt
(e.g., εt-greedy strategy)
4-2-2. Take action at
4-2-3. Observe R(xt,at,xt +1)
4-2-4. Observe xt +1
4-2-5. Update Qt +1(xt,at)←Qt(xt,at)+α(xt,at)[R(xt,at,xt +1)+γmaxaQt(xt +1,a)-Qt(xt,at)]
4-2-6. t←t+1(xt←xt +1)
until xt is terminal
until t equals T
상기 표 1의 1.2.3은 초기화 부분으로 디스카운트 팩터 γ, 익스플로레이션-익스플로이테이션의 빈도를 결정하는 c와 최종시간스텝(final time step) T를 설정하고, 타임 스텝 t를 0으로 초기화한다.
그 후 Q-함수를 학습할 Q-테이블을 임의의 값으로 혹은 0으로 초기화한다.
4.에서는 시간 스텝 t가 T가 될 때까지 각 에피소드에 대해서 4-1.과 4-2.를 수행한다.
여기서 에피소드는 시작(starting)상태에서 마지막(terminal) 상태에 도달할 때까지의 한 반복(iteraton)을 말한다. 4-1.에서는 의사 결정자가 처음 접하는 초기상태를 설저한다. 4-2. 에서는 LED 화면표출부의 조도를 설정시키는 최적의 시나리오를 학습해 나가는 반복(iteraton)으로 마지막 상태에 도달할 때까지 수행한다. 4-2-1.에서 학습전략, 예를 들어 εt-greedy 전략을 통하여 상태 xt에서 행동 at를 선택하고, 선택한 at를 4-2-2에서 수행한다. 4-2-3.와 4-2-4.에서 보상값 R(xt,at,xt +1)과 다음 상태 xt +1로 업데이트되고, 에피소드의 각 스텝의 반복(iteraton)이 끝난다.
이하, 본 발명에 따른 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, AC직구동 LED 드라이버부를 통해 AC(교류)110V,220V를 직접 연결하여 LED 화면 표출부를 점등시킨다.
이어서, 사이니지스마트제어모듈의 제어하에 LED 화면 표출부(20)를 통해 광고컨텐츠를 표출시킨다.
이어서, 초광각 카메라부를 통해 170°~210°의 시야각범위에서 구동되면서 사이니지본체의 외부영상을 촬영한다.
이어서, 초음파센서부를 통해 객체에 초음파를 보내고 반사된 초음파를 받아 객체의 움직임을 검출한다.
이어서, 조도센서부에서 사이니지본체 주위의 밝기변화를 검출한다.
이어서, 사이니지스마트제어모듈의 제어하에 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어한다.
이때, 사이니지학습알고리즘을 통해 학습을 통한 최적의 제어 시나리오를 설정한다.
끝으로, 전원공급차단시 사이니지스마트제어모듈의 제어하에 비상전원부가 구동되어 각 기기에 비상전원을 공급시킨다.
1 : 디지털 사이니지 장치 10 : 사이니지본체
20 : LED 화면 표출부 30 : 초광각 카메라부
40 : 초음파센서부 50 : 조도센서부
60 : AC직구동 LED 드라이버부 70 : 비상전원부
80 : 사이니지스마트제어모듈

Claims (5)

  1. 직립형 사각박스형상으로 이루어져, 각 기기를 지지하면서 외압으로부터 각 기기를 보호하는 사이니지본체(10)와,
    사이니지본체의 전면에 위치되고, 복수의 LED 모듈이 매트릭스 형태로 배열되어 컨텐츠 및 광고화면을 표출시키는 LED 화면 표출부(20)와,
    사이니지본체 상단쪽 둘레를 따라 위치되어 170°~210°의 시야각범위에서 구동되면서 외부영상을 촬영하는 초광각 카메라부(30)와,
    초광각 카메라부 하단 일측에 위치되어 객체에 초음파를 보내고 반사된 초음파를 받아 객체의 움직임을 검출하는 초음파센서부(40)와,
    초음파센서부 일측에 위치되어, 사이니지본체 주위의 밝기변화를 검출하는 조도센서부(50)와,
    사이니지본체의 하단 일측에 위치되어 전원공급차단시 비상시에 자가발전시켜 각 기기에 비상전원을 공급시키는 비상전원부(60)와,
    각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 사이니지본체 주위의 사람의 움직임여부와 주변밝기 환경에 따라 LED 화면 표출부의 조도를 제어하며, 사이니지학습알고리즘을 통해 학습을 통한 최적의 제어 시나리오를 설정하는 사이니지스마트제어모듈(70)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 LED 화면 표출부(20)는
    소정 개수의 LED가 배열되어 형성된 복수의 LED 모듈이 매트릭스 형태로 배열되어 화면을 형성하는 LED 디스플레이 패널(21)과;
    상기 각각의 LED 모듈에 대응하여 마련되어 상기 각 LED 모듈에 영상이 표출되도록 상기 각 LED 모듈을 구동하는 다수의 모듈 드라이버를 갖는 패널 구동부(22)와;
    AC(교류)110V,220V를 직접 연결하여 상기 LED 디스플레이 패널에 공급하는 AC직구동 LED 드라이버부(23)와,
    상기 디스플레이 패널을 통해 출력될 영상 신호를 분석하여 상기 각 LED 모듈 단위로 블랙으로 처리되는 픽셀라인을 추출하는 블랙 라인 추출부(24)와;
    각 기기의 전반적인 동작을 제어하고, 상기 영상 신호에 기초하여 상기 LED 디스플레이 패널을 통해 영상이 표출되도록 상기 패널 구동부를 제어하는 메인 제어부(25)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 AC직구동 LED 드라이버부(23)는
    교류(AC) 상전원을 공급받는 교류 전원입력부(23a)와,
    입력받은 교류 전원을 맥류로 변환시키는 브릿지정류부(23b)와,
    입력전압이 설정전압 이상이면 과전압차단을 작동시키는 과전압검출부(23c)와,
    과전압검출부의 신호에 의해 출력제어의 작동을 차단시키는 과전압차단부(23d)와,
    전원부에서 입력받은 입력전압의 변동과 LED 디스플레이 패널의 부하전류 변동을 함께 검출하는 변동전류검출부(23e)와,
    초기 구동시 부드러운 점등을 위해 출력지연시키고, 브릿지정류부에서 입력받은 맥류 전압을 상기 LED 디스플레이 패널의 구동전력에 도달할 때까지 0.1초 내지 5초 동안 점차 상승시켜 출력제어시키는 제어부(23f)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 비상전원부(60)는
    앙페르-오른나사의 법칙에 따라 중심 코어를 따라 오른나사 방향으로 감은 전선에 전류가 흐를 때 나사 방향으로 자기장이 형성되는 것을 역으로 이용하여 자기장의 방향에 강제로 영구자석을 걸어주어 역기전력이 발생되고, 이를 정류하여 충전용 배터리(30)의 충전에 필요한 DC 전압으로 변환시키는 솔레노이드 자가발전장치(71)와,
    차단회로부(74)에 연결되어 충전용 배터리(73)의 전압이나 전류를 검출하고, 과전압, 과방전인 경우나, 과전류인 경우에 전류의 흐름을 차단함으로써 충전용 배터리(73)를 보호하는 보호회로부(72)와,
    솔레노이드 자가발전장치(71) 또는, DC잭(75)에 연결된 외부의 DC 어댑터를 통해 충전하고, LED 화면 표출부(50)에 비상전원을 공급하는 충전용 배터리(73)와,
    솔레노이드 자가발전장치(71) 또는 DC잭(75)의 뒷단에 연결되어 LED 화면 표출부(50)에 공급되는 충전용 배터리(73)의 충전전압을 검출하여 일정전압 이하로 내려가면 전류의 흐름을 차단함으로써 충전용 배터리(73)의 불필요한 방전을 방지하는 차단회로부(74)와,
    연결잭으로서 DC 입출력을 담당하는 DC잭(75)로 구성되는 것을 특징으로 하는 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 사이니지스마트제어모듈(70)은
    초광각 카메라부, 초음파센서부, 조도센서부로부터 전달된 데이터를 기준으로 설정 시간대에 점등되도록 LED 화면표출부의 조도를 시나리오 설정시키는 사이니지학습알고리즘엔진이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 전방위 상황인지형 저전력 디지털 사이니지 장치.
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