KR20150078799A - 무선 이산화탄소 센서를 이용한 실내 상황 인지 방법 - Google Patents

Abstract

무선 이산화탄소 센서를 이용한 실내 상황 인지 방법이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 실내 상황 인지 방법은, 실내 이산화탄소 농도를 측정하고, 측정된 이산화탄소 농도를 기초로 실내 활동량을 산출한다. 이에 의해, 실내 이산화탄소 농도를 기반으로 재실자 유무와 실내 활동량을 파악할 수 있게 되고, 파악된 실내 활동량을 기반으로 재실 인원수를 알아내어, 재실자의 생활 편의와 에너지 절감 모두를 이룰 수 있게 된다.

Description

무선 이산화탄소 센서를 이용한 실내 상황 인지 방법{Indoor Environment Recognition Method with Wireless Carbon Dioxide Sensor}

본 발명은 실내 상황 인지에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 이산화탄소 센서를 이용하여 실내 상황을 인지하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.

센서 기술이 발전함에 따라 다양한 센서들이 사용되고 있다. 특히, 인체감지 센서는 활동량을 파악하여 다른 시스템과 연동할 수 있다는 점에서 중요성이 매우 높다.

냉난방, 조명, 환기 시스템 등은 사람들이 활동하는 실내의 거주 편의를 위해 존재한다. 따라서, 재실 여부 판단은 각 시스템의 효율성과 작동성에 밀접한 관계가 있다. 특히, 기존의 에너지 시스템을 고도화하기 위해서는, 재실자 활동성을 파악하는 알고리즘이 반드시 필요할 것이다.

인체감지 센서로 사용되는 PIR 센서는 수신거리와 인식 각도에 따라 정확한 감지에 제약이 있으며, 재실자 수를 구하기 어렵다. 또한, PIR은 감지되지 않는 음영지역이 존재하며, 일정 지역내 인체 활동을 감지할 수 있지만, 실내에 얼마나 많은 재실자가 있는지 연산하기 어려운 측정값이다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 실내 이산화탄소 농도를 기반으로 실내 상황을 인지하기 위한 방법 및 시스템을 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 실내 상황 인지 방법은, 실내 이산화탄소 농도를 측정하는 단계; 및 측정된 이산화탄소 농도를 기초로 실내 활동량을 산출하는 단계;를 포함한다.

그리고, 상기 산출 단계는, 상기 이산화탄소 농도 및 농도 증가율을 이용하여, 실내 활동량을 산출할 수 있다.

또한, 상기 산출단계는, 상기 농도 증가율이 기준율 초과하면, 상기 실내에 재실자가 있는 것으로 판단할 수 있다.

그리고, 상기 산출단계는, 상기 재실자가 있는 것으로 판단되면, 재실자 부재 시 이산화탄소 농도 보다 기준치 이상 증가할 때마다 실내 활동량을 한 단위 증가시킬 수 있다.

또한, 실내 이산화탄소 농도를 필터링하는 단계;를 더 포함하고, 상기 산출단계는, 필터링된 이산화탄소 농도를 기초로 상기 실내 활동량을 산출할 수 있다.

그리고, 상기 실내 활동량을 기초로, 재실자 수를 파악하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 실내 상황 인지 시스템은, 실내 이산화탄소 농도를 측정하는 센서; 및 측정된 이산화탄소 농도를 기초로 실내 활동량을 산출하는 서버;를 포함한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 실내 이산화탄소 농도를 기반으로 재실자 유무와 실내 활동량을 파악할 수 있게 되고, 파악된 실내 활동량을 기반으로 재실 인원수를 알아내어, 재실자의 생활 편의와 에너지 절감 모두를 이룰 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 상황 인지 시스템을 도시한 도면,
도 2는 NDIR 방식의 이산화탄소 센서의 사진,
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실내 상황 인지 방법의 설명에 제공되는 흐름도,
도 4는 이동평균 필터링된 이산화탄소 농도 데이터,
도 5는 실험을 위해 설치한 무선 이산화탄소 센서들의 사진,
도 6 및 도 7은, 도 3에 도시된 실내 상황 인지 방법에서 S550단계를 제외한 결과가 나타난 그래프이다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 실내 상황 인지 시스템을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 실내 상황 인지 시스템은, 무선 이산화탄소 센서(100), 실내 상황 인지 서버(200), DB(300) 및 생활편의 시스템(400)을 포함한다.

무선 이산화탄소 센서(100)는 실내 이산화탄소 농도를 측정하고, 측정 결과를 실내 상황 인지 서버(200)에 무선으로 전송한다. 무선 이산화탄소 센서(100)는 도 2에 도시된 바와 같이, NDIR(Non-Dispersive Infra-Red) 방식으로 구현가능한데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

도 1에서 무선 이산화탄소 센서(100)는 하나만이 도시되어 있으나, 다수 개로 구현할 수도 있다. 무선 이산화탄소 센서(100)는 공조기의 흡입구 근처에 위치시켜서 공조기에서 회수하는 공기의 이산화탄소 농도를 측정하는데, 이상적인 측정 환경은 창문이 닫혀진 상태로 공조 시스템이 동작하고, 건물의 모든 공조기의 회수 흡입구마다 무선 이산화탄소 센서(100)를 설치하는 것이다.

실내 상황 인지 서버(200)는 무선 이산화탄소 센서(100)에 의해 측정된 이산화탄소 농도를 기반으로 재실 상황을 인지하고, 인지 결과를 생활편의 시스템(400)에 전달한다.

이를 위해, 실내 상황 인지 서버(200)는 이산화탄소 농도를 5초 간격으로 수집하여 DB(300)에 저장한다. 실내 상황 인지 서버(200)에 의한 수집/저장 주기는 다르게 구현할 수 있다.

수집/저장 주기를 짧게 하고, 무선 이산화탄소 센서(100)의 개수가 많아지는 경우, DB(300)는 빠른 반응 속도와 다수 데이터 접근을 위해 시계열 DB로 구현함이 바람직하다.

이하에서, 실내 상황 인지 서버(200)에 의한 실내 상황 인지 과정에 대해, 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 실내 상황 인지 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 실내 상황 인지 서버(200)는 무선 이산화탄소 센서(100)로부터 이산화탄소 농도 데이터를 수집하고(S510), 수집된 데이터를 이동평균 필터링(Moving Average Filtering)한다(S520).

S520단계는 이산화탄소 농도 데이터에 나타난 노이즈를 제거하기 위함이다. 도 4에는 이동평균 필터링된 이산화탄소 농도 데이터를 나타내었다. 도 4를 통해, 이산화탄소 농도 데이터는 노이즈가 제거됨으로 인해, 데이터 분석에 적합한 선형적으로 변화됨을 확인할 수 있다.

이후, 실내 상황 인지 서버(200)는 이산화탄소 농도의 증가율을 단위 시간별로 확인한다(S530). S530단계에서 증가율이 1.5 이하인 경우(S530-N), 실내 상황 인지 서버(200)는 실내에 재실자가 없는 것으로 판단한다(S560).

하지만, S530단계에서 증가율이 1.5를 초과하는 경우(S530-Y), 실내 상황 인지 서버(200)는 실내에 재실자가 있는 것으로 판단하고, S540단계 및 S550단계를 수행한다.

구체적으로, 실내 상황 인지 서버(200)는 부재 시의 이산화탄소 농도인 최저 수치보다 200ppm 증가할 때마다 활동량을 한 단위씩 증가시킨다(S540).

예를 들어, 최저 수치가 "300ppm"이고 한 단위가 "1"인 경우를 상정하면, 실내에서 이산화탄소 증가율이 1.5를 초과한 상태에서 500ppm인 경우 실내 활동량 1로 산출하고, 실내에서 이산화탄소 증가율이 1.5를 초과한 상태에서 700ppm인 경우 실내 활동량 2로 산출한다.

다음, 실내 상황 인지 서버(200)는 S540단계에서 산출한 활동량을 기반으로 재실자 수를 파악한다(S550). S550단계는, 활동량과 재실자 수가 매칭된 테이블을 참조로 파악 가능한데, 이 테이블은 실내 환경 마다 상이할 것이므로, 학습을 통해 미리 설정하여 놓는 것이 필요하다.

S550단계에서 파악된 재실자 수는 생활편의 시스템(400)에 전달되어, 생활편의 제어와 에너지 절감을 위해 활용된다. 나아가, 생활편의 시스템(400)는 이산화탄소 농도 정보를 더 제공 받아, 공기 정화를 제어할 수도 있다.

도 5 내지 도 7은, 본 발명의 실시예에 대한 실험 결과의 설명에 제공되는 사진과 그래프들이다.

도 5에는 19개 장소들에 설치한 무선 이산화탄소 센서(100)들의 사진이다. 데이터 검증과 분석을 위해 각 장소의 가운데에는 이산화탄소 센서를 설치하였고, 입구에는 PIR 센서를 설치하였다.

도 6 및 도 7은, 도 3에 도시된 실내 상황 인지 방법에서 S550단계를 제외한 결과가 나타난 그래프이다. 여기서, 검은색은 이산화탄소 농도의 변화이고, 붉은색으로 도 3에 도시된 방법에 따른 활동량 산출결과이다. 붉은색 그래프와 녹색의 PIR 센서로 감지 횟수와 비교하면 실제 움직임과 동일하게 적용된 것을 확인할 수 있다.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

100 : 무선 이산화탄소 센서
200 : 실내 상황 인지 서버
300 : DB
400 : 생활편의 시스템

Claims (7)

1. 실내 이산화탄소 농도를 측정하는 단계; 및
   측정된 이산화탄소 농도를 기초로 실내 활동량을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 실내 상황 인지 방법.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 산출 단계는,
   상기 이산화탄소 농도 및 농도 증가율을 이용하여, 실내 활동량을 산출하는 것을 실내 상황 인지 방법.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 산출단계는,
   상기 농도 증가율이 기준율 초과하면, 상기 실내에 재실자가 있는 것으로 판단하는 것을 실내 상황 인지 방법.
   
4. 제 3항에 있어서,
   상기 산출단계는,
   상기 재실자가 있는 것으로 판단되면, 재실자 부재 시 이산화탄소 농도 보다 기준치 이상 증가할 때마다 실내 활동량을 한 단위 증가시키는 것을 실내 상황 인지 방법.
   
5. 제 1항에 있어서,
   실내 이산화탄소 농도를 필터링하는 단계;를 더 포함하고,
   상기 산출단계는,
   필터링된 이산화탄소 농도를 기초로 상기 실내 활동량을 산출하는 것을 실내 상황 인지 방법.
   
6. 제 1항에 있어서,
   상기 실내 활동량을 기초로, 재실자 수를 파악하는 단계;를 더 포함하는 것을 실내 상황 인지 방법.
   
7. 실내 이산화탄소 농도를 측정하는 센서; 및
   측정된 이산화탄소 농도를 기초로 실내 활동량을 산출하는 서버;를 포함하는 것을 실내 상황 인지 시스템.
   

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