KR20160040773A - 다수 측정센서들과의 통신제어가 최적화된 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템은, 보육시설의 영유아 건강관리 모니터링시스템에 있어서, 소정의 온도센서, 습도센서, 포름알데히드센서, 이산화탄소센서, 미세먼지센서를 구비하여 영유아생활공간의 공기질 및 환경 상태를 측정하는 제1센서군; 상기 제1센서군의 개별센서들과 유/무선으로 연결되어 센서들의 측정데이터를 개별적으로 수신하는 유무선수신부; 소정의 펌웨어를 메모리에 내장하여 소정 제어신호에 따라 상기 센서들의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 센서들의 개별 측정값을 소정의 제1전송주기마다 소정의 시리얼 데이터패킷으로 변환하여 일괄전송하는 지그비단말모듈을 구비한 제1센서플랫폼; 및 상기 제1센서플랫폼의 지그비단말모듈로부터 데이터패킷을 수신하는 지그비서버모듈; 시스템의 전반적인 구성을 제어하고, 상기 수신된 데이터패킷을 구문분석(parsing)하여 상기 센서들의 개별 측정값들을 구분하여 소정의 메모리에 저장하고 기설정된 방식으로 화면상에 디스플레이하며, 상기 센서 측정값이 소정 기준값을 초과하면 위험상황이라고 판별하는 관리제어부; 및 상기 위험상황이 판별되면 HTML5규격을 이용하여 소정의 네트웍에 연동된 원격서버나 스마트폰 어플에 경보를 발령하는 SNS모듈을 구비한 모니터링서버를 포함하며, 상기 지그비 데이터패킷의 형식은 머리부(HEADER)와 몸체부(BODY) 및 꼬리부(TAIL)로 구성되며, 머리부(HEADER)에는 시작코드와 전체패킷데이터길이와 센서플랫폼노드ID와 명령어코드가 기설정된 순서대로 담기고, 몸체부(BODY)에는 상기 센서들의 개별 측정값들이 기설정된 순서대로 담기고, 꼬리부(TAIL)에는 체크섬정보와 종료코드가 기설정된 순서대로 담기며, 상기 명령어코드는 센서플랫폼노드에서 모니터링서버로 데이터를 전송하는 경우와 상기 모니터링서버에서 센서플랫폼노드로 전송주기 설정값을 전송하는 경우 및 ACK신호를 전송하는 경우로 구분하여 정의되는 것을 특징으로 한다. 이로써, 본 발명에 따른 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템은 보육시설에 설치되는 다수의 센서들 및 센서플랫폼, 지그비 통신채널과 모니터링서버의 저전력화, 수명연장, 전송횟수 단축, 전송 데이터량 감축, 데이터 전송 시간 및 속도의 개선을 통해 보육시설내 영유아의 건강관리상태를 실시간 모니터링 가능케 하고, 긴급상황 발생시 관리자가 적시에 상황대응을 가능케 한다.
Description
본 발명은 영유아 건강관리 모니터링시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 영유아 보육시설의 다채널 센서네트워크에 최적화된 새로운 통신방식을 이용하여 센서노드의 저전력화와 수명연장, 그리고 데이터 처리시간 및 처리속도를 개선한 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템에 관한 것이다.
다중이용시설은 쾌적한 환경조성과 이용자들의 건강유지를 위해 실내공기질 관리법으로 그 요건을 정해 엄격하게 시행하고 있다. 특히 면연력이 약한 영유아가 하루 종일 이용하는 어린이집과 유치원 등 보육시설은 포름알데히드, 미세먼지, 이산화탄소 등의 실내공기질과 온도 및 습도 등의 환경을 더 엄격하게 측정하여 기준치 이내에서 관리할 필요가 절실해지고 있다. 영유아는 신체의 체적당 흡입하는 공기량이 400ml/min·kg으로서 성인의 흡입량인 150ml/min·kg보다 두배 이상 많아서 실내공기 오염으로 인해 영유아 건강에 미치는 영향이 더 심각하다. 따라서 어린이집과 유치원 등 영유아 보육시설의 실내환경관리가 매우 중요해졌다.
현재 영유아 보육시설에는 대기센서들, 환경센서들, 도어개폐감지센서들, 수면상태 감지 센서들, CCTV 등의 측정센서들이 개별적으로 일부 설치되어 실내에서 경보하고 있으나, 다수의 측정센서들을 유기적으로 연계하여 통합적으로 관리하고, 종합적으로 실시간으로 모니터링하여 위험상황을 경보하는 시스템이 아직 최적화되어 있지 못한 실정이다. 다수 센서노드들을 이용한 실내환경 오염농도의 실시간 측정 및 통합 모니터링 시스템을 구성하는 요소기술로는 다수의 센서노드기술, 다수의 센서노드들을 연결하여 네트워킹하는 네트워크기술, 센서네트워크와 응용시스템 연동을 위한 미들웨어기술(SW), 목표 서비스모델 구현을 위한 응용기술로 분류할 수 있다.
상기와 같은 센서 네트워크 시스템을 구성하는 기술의 일례가 한국특허공개 제10-2009-0121066호(2009.11.25 공개)의 "지그비 통신방법 및 지그비 단말"에 개시되어 있다.
상기 선행기술은 지그비 단말이 대기모드에서 지그비서버로부터 지그비아이디 필드가 포함된 지그비패킷을 수신하는 패킷수신부와, 상기 대기모드를 유지한 채 상기 지그비아이디를 이용하여 지그비패킷이 자신에게 전송된 패킷이 맞는지 확인하는 패킷분석부와, 상기 지그비패킷이 자신에게 전송된 패킷이 맞는 경우, 상기 대기모드를 해제하고 송수신모드로 변경하는 모드제어부와, 수신한 패킷을 처리하여 패킷에 따른 동작을 수행하는 어플리케이션부 및 상기 송수신모드가 되면 상기 지그비패킷을 상기 어플리케이션부로 전송하는 패킷전송부를 포함하여 구성하여 지그비 단말의 불필요한 전력 손실을 방지하는 지그비 통신방법이다.
그러나 상기한 선행기술에는 지그비서버가 지그비단말로 데이터를 전송할 때의 경우에 대해서만 적용되며, 따라서 센서네트워크의 특성상 지그비단말이 지그비서버로 다량의 데이터를 전송하는 경우에는 적용할 수 없다는 문제점이 있다.
한편, 센서네트워크의 지그비단말이 지그비서버로 데이터를 전송하는 경우에 채용하는, 일반적인 데이터패킷 형식이 도 1에 개시되어 있다. 도 1은 센서노드와 게이트웨이 및 서버로 이루어진 센서네트워크에서, 센서노드가 개별센서 측정값을 서버에 개별적으로 전송하는 데이터패킷의 일반적인 형식을 보여준다. 도 1을 참조하면, 기존에는 센서노드가 개별센서노드의 측정값을 센서 마다의 개별적인 데이터패킷으로 변환하여 소정 지그비(Zigbee) 통신채널을 통해 서버로 개별적으로 전송하고 있다.
따라서, 종래에는 센서 수량이 많을 경우 그 측정값을 전송하는 시간과 속도가 느려지고 전력이 더 소모된다. 이러한 종래방식은 저전력 및 저전송율이 특징인 지그비 통신채널에서는, 센서노드 종류 및 수량이 많아질수록 지그비 통신채널에 과부하가 걸리고, 지그비노드의 수명이 단축되며, 그 통신효율이 급격히 떨어져 실시간 모니터링 시에 상당한 장애요인이 발생하고 있다. 특히 다수의 공기질센서 및 환경센서 등을 구비하여 통합적으로 실시간 영유아 건강관리 모니터링 서비스를 제공해야 하는 영유아 보육시설에서는 지그비 통신채널이 과부하인 경우에, 위급상황이 발생하면 적시에 상황대응을 하지 못해 영유아의 건강관리가 크게 위협받을 수 있다는 문제점이 여전하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 영유아 보육시설의 생활환경에 최적화된 대기환경 센서모듈과 센서노드, 센서플랫폼, 모니터링서버를 유기적으로 구성하여 효율적인 제어로직을 구현하고, 아울러 센서노드에서 측정데이터를 모니터링서버로 전송할 때 전력소모가 적고 통신횟수와 데이터 처리시간 및 처리속도 등의 통신효율이 월등하게 향상된 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템은, 보육시설의 영유아 건강관리 모니터링시스템에 있어서, 소정의 온도센서, 습도센서, 포름알데히드센서, 이산화탄소센서, 미세먼지센서를 구비하여 영유아생활공간의 공기질 및 환경 상태를 측정하는 제1센서군; 상기 제1센서군의 개별센서들과 유/무선으로 연결되어 센서들의 측정데이터를 개별적으로 수신하는 유무선수신부; 소정의 펌웨어를 메모리에 내장하여 소정 제어신호에 따라 상기 센서들의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 센서들의 개별 측정값을 소정의 제1전송주기마다 소정의 시리얼 데이터패킷으로 변환하여 일괄전송하는 지그비단말모듈을 구비한 제1센서플랫폼; 및 상기 제1센서플랫폼의 지그비단말모듈로부터 데이터패킷을 수신하는 지그비서버모듈; 시스템의 전반적인 구성을 제어하고, 상기 수신된 데이터패킷을 구문분석(parsing)하여 상기 센서들의 개별 측정값들을 구분하여 소정의 메모리에 저장하고 기설정된 방식으로 화면상에 디스플레이하며, 상기 센서 측정값이 소정 기준값을 초과하면 위험상황이라고 판별하는 관리제어부; 및 상기 위험상황이 판별되면 HTML5규격을 이용하여 소정의 네트웍에 연동된 원격서버나 스마트폰 어플에 경보를 발령하는 SNS모듈을 구비한 모니터링서버를 포함하며, 상기 지그비 데이터패킷의 형식은 머리부(HEADER)와 몸체부(BODY) 및 꼬리부(TAIL)로 구성되며, 머리부(HEADER)에는 시작코드와 전체패킷데이터길이와 센서플랫폼노드ID와 명령어코드가 기설정된 순서대로 담기고, 몸체부(BODY)에는 상기 센서들의 개별 측정값들이 기설정된 순서대로 담기고, 꼬리부(TAIL)에는 체크섬정보와 종료코드가 기설정된 순서대로 담기며, 상기 명령어코드는 센서플랫폼노드에서 모니터링서버로 데이터를 전송하는 경우와 상기 모니터링서버에서 센서플랫폼노드로 전송주기 설정값을 전송하는 경우 및 ACK신호를 전송하는 경우로 구분하여 정의되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템은, 보육시설의 수면실에 설치되어 영유아의 수면상태나 그 수면패턴을 감지하기 위한 제2센서군; 주방이나 위험구역에 설치되어 도어의 개폐여부를 감지하기 위한 제3센서군; 소정 영유아 활동공간에 설치되어 영유아의 활동상태를 영상으로 모니터링하기 위한 CCTV 중에서 적어도 하나의 센서군이 더 구비되고, 상기 센서군과 상기 모니터링서버 사이에는 별도의 인터페이스 채널을 통한 소정의 센서플랫폼이 더 연동되며, 상기 모니터링서버에는 상기 센서군별 측정상태값을 수신하여 관리하고, 소정의 센서군별로 기설정된 기준값과 비교한 위험상황 발생시 이를 내부관리자 및 외부관계자에게 경보하기 위한 제어관리모듈을 더 구비하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 모니터링서버의 제어명령에 따라, 상기 센서플랫폼은 상기 제 1 내지 제 3센서군의 센서들의 측정값 전송주기를 변경설정하도록 구성하고, 상기 제 2센서군과 제 3센서군의 센서 측정값의 모니터링서버 전송주기는 상기 제 1전송주기보다 더 짧게 설정되는 것이 보다 바람직하다.
본 발명에 따르면, 센서플랫폼이 다수 센서들의 측정값을 일괄적으로 모니터니링서버로 전송하므로 전송횟수를 크게 줄이고 전체 데이터 전송량과 데이터 처리시간을 단축시켜 실시간 모니터링이 가능케 하고, 위험상황 발생시 관리자가 즉각적인 대응조치를 취할 수 있게 한다.
특히 본 발명에 따른 영유아 건강관리 모니터링시스템은 대기환경센서들(온도,습도,포름알데이히드,이산화탄소,미세먼지)과 도어개폐센서들, 수면상태관리센서들 및 CCTV 등이 다수 설치되는 영유아 보육시설에서는 센서들 및 센서플랫폼노드의 소모전력을 절감시켜 상기 노드 단말들의 수명을 더 연장시킨다.
더욱이 본 발명에서는 다수의 개별센서들의 어드레스나 ID가 모니터링서버로 직접 전송되지 않으므로, 센서들의 수량이 증가할수록 그 통신효율은 배가된다.
또한 본 발명에 따른 영유아 건강관리 모니터링시스템은 센서군별 설치되는 센서 수량, 센서플랫폼, 통신채널 또는 측정데이터가 더 많아질수록 통신채널과 모니터링서버의 부하를 저감시키고 효율적으로 통합적 관리를 가능케 함으로써, 관리자 또는 관계자가 영유아에게 건강관리 위험상황 발생시 실시간 상황대처를 가능케 하는 효과가 극대화된다.
도 1은 종래기술에서 센서노드가 개별센서 측정값을 서버에 개별적으로 전송하는 데이터 패킷의 개략적인 형식을 보여주는 구성도이고,
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템의 세부구성을 보여주는 기능 블럭도이고,
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 센서플랫폼 노드에 연동된 다수의 센서별 측정값들을 일괄적으로 서버에 전송하기 위해 새롭게 최적화되어 제안된 데이터패킷의 형식을 보여주는 구성도이며
도 4a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 도 2에 보여진 제1센서군 및 제 1센서플랫폼의 시제품을 보여주는 사진이고,
도 4b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 도 2에 보여진 모니터링서버에 의해 보육시설의 영유아 생활건강 상태를 측정 및 분석하여 카테고리별로 현재상태 및 위험수준을 내부관리자 및 외부의 관계자들에게 유형별로 보여주기 위한 어플리케이션 화면 구성예이다.
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도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 센서플랫폼 노드에 연동된 다수의 센서별 측정값들을 일괄적으로 서버에 전송하기 위해 새롭게 최적화되어 제안된 데이터패킷의 형식을 보여주는 구성도이며
도 4a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 도 2에 보여진 제1센서군 및 제 1센서플랫폼의 시제품을 보여주는 사진이고,
도 4b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 도 2에 보여진 모니터링서버에 의해 보육시설의 영유아 생활건강 상태를 측정 및 분석하여 카테고리별로 현재상태 및 위험수준을 내부관리자 및 외부의 관계자들에게 유형별로 보여주기 위한 어플리케이션 화면 구성예이다.
본 발명에 따른 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템은 어린이집이나 유치원 등의 보육시설 내부의 대기상태와 온습도 등 환경상태, 도어개폐 여부, 영유아 수면상태를 측정하여 유무선 통신망을 통해 수집된 데이터를 분석시스템에서 그 위험수준을 분석 및 판별하여 디스플레이 또는 경보하며, 따라서 현재 보육시설의 영유아 건강관리 위험인자들의 상태 및 위험상황을 현장의 영유아교육기관이나 가정 및 부모 등에게 PC 및 모바일을 통해 실시간으로 알려주게 된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 영유아 실시간 건강관리 모니터링시스템의 세부 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템의 세부구성을 보여주는 구성도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템은 유형별 센서군(100)과 센서플랫폼(200), 그리고 모니터링서버(300)와 모니터링표시부(400)를 구비한다.
센서들은 유형별 및 설치장소별로 구분되어 제 1센서군, 제 2센서군, 제 3센서군, 제 4센서군 등으로 구분할 수 있다. 제 1센서군(100)은 실내공기질(이산화탄소, 포름알데이히드, 미세먼지의 농도)을 측정하는 대기센서들과 온도와 습도 등 환경상태를 측정하는 환경센서를 통합적으로 구비하여 보육시설의 실내 적정 장소에 설치된다. 보육시설의 규모에 따라 제 1센서군(100)은 시설내 적정 장소마다 적어도 하나 이상 설치될 수 있다. 제 2센서군은 보육시설내 영유아 수면실에 설치되며, 영유아의 수면상태 등을 실시간으로 체크하여 돌연사를 미연에 방지하기 위한 것이다. 센서들은 수면 매트나 기저귀 또는 옷 등에 설치되어 수면중인 영유아의 호흡상태, 맥박, 뒤척임, 엎어짐 등을 감지할 수 있는 센서들로 선별되어 영유아 의 신체 또는 매트마다 설치되므로 그 센서종류나 영유아 수에 따라 다수의 센서들이 설치될 있다. 도어개폐센서는 주방이나 위험물이 있는 장소의 도어에 설치되어 그 개폐여부를 감지하여 영유아 출입을 제한함으로써 영유아의 안전사고를 미연에 방지한다.
센서플랫폼은 센서종류, 측정 데이터량, 설치장소 등을 감안하여 센서군 마다 설치하는 것이 바람직하다. 따라서 본 발명의 일실시예에서는 상기 센서군 마다 그에 대응하여 하나의 센서플랫폼을 설치하는 것으로 구성하였다. 제 1센서플랫폼(200)은 유무선수신부와 제어부 및 지그비단말모듈을 구비한다. 유무선수신부는 제 1센서군의 개별센서들과 유무선으로 연동되어 개별센서들의 측정데이터를 개별적으로 수신한다. 제어부는 메모리에 펌웨어를 구비하여 센서플랫폼의 각 구성을 전반적으로 제어하며, 특히 소정 제어신호에 따라 상기 센서들의 동작 상태와 지그비단말모듈을 제어할 수 있다. 지그비단말모듈은 상기 제어부의 제어에 따라 상기 센서들의 개별측정값들을 하나의 기설정된 형식(도 4에 상세표시)의 시리얼 데이터패킷으로 변환하여 소정의 제1전송주기 마다 모니터링서버(300)로 일괄전송한다.
모니터링서버(300)는 지그비서버모듈과 관리제어부, 메모리 및 SNS모듈을 적어도 구비한다. 지그비서버모듈은 상기 제1센서플랫폼의 지그비단말모듈로부터 데이터패킷을 수신한다. 관리제어부는 시스템의 전반적인 구성을 제어하고, 상기 수신된 데이터패킷을 구문분석(parsing)하여 상기 센서들의 개별 측정값들을 구분하여 소정의 메모리 테이블에 저장 및 디스플레이하며, 상기 센서측정값이 소정 기준값을 초과하면 위험상황이라고 판별한다. SNS모듈은 영유아 건강관리 위험상황이 판별되면 HTML5규격을 이용하여 내부 관리자PC나 소정의 네트웍에 연동된 원격서버나 스마트폰 어플에 위험 경보를 발령한다. 여기서, 모니터링서버(300)에는 소정의 응용서비스 어플리케이션을 구비하여 내부관리자나 외부의 관계기관 또는 부모가 보육시설의 영유아 건강관리상태를 현재상태와 위험수준을 센서군별로, 또는 유형별로 구분하여 모니터링표시부(400)를 통해 모니터링 할 수 있도록 구성된다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 센서플랫폼(200) 노드에서 다수의 센서별 측정값들을 일괄적으로 모니터링서버(300)에 전송하기 위해 새롭게 최적화되어 제안된 데이터패킷의 형식을 보여주는 구성도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 센서군별 센서들의 측정값을 개별적으로 수신하는 센서플랫폼(200)과 그 측정데이터를 수신하여 분석, 평가, 경보하는 모니터링서버(300) 사이에는 지그비(ZigBee) 통신채널이 구성된다.
본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 영유아보육시설 환경에 최적화되어 새롭게 제안되는 지그비 데이터패킷의 형식은 머리부(HEADER)와 몸체부(BODY) 및 꼬리부(TAIL)로 구성된다.
도 3의 바람직한 실시예를 참조하면, 상기 머리부에는 시작코드와 전체패킷데이터길이와 센서플랫폼노드ID와 명령어식별자가 기설정된 순서대로 담긴다. 1바이트의 시작코드는 $으로 정의된다. 1바이트의 전체패킷데이터길이(NOD)에는 패킷의 전체데이터길이 정보가 정의된다. 예를 들면, 본 발명의 실시예에서는 전체패킷데이터길이는 21바이트가 될 수 있다. 2바이트의 노드ID에는 지그비통신단말이 채용된 센서플랫폼의 ID가 정의된다. 1바이트의 명령어식별자인 COMM은 명령어코드가 정의된다. 이 명령어코드는 센서플랫폼(200)노드에서 모니터링서버(300)로 데이터를 전송하는 경우에는 'COMM=01'로 정의되고, 모니터링서버(300)에서 센서플랫폼(200)노드로 전송주기 설정값을 전송하는 경우에는 'COMM=02'로 정의되며, ACK신호를 전송하는 경우에는 'COMM=03'으로 정의되고, 그 명령어코드는 필요에 따라 더 설정할 수 있다.
도 3의 바람직한 실시예를 참조하면, 14바이트로 구성되는 상기 몸체부에는 상기 센서들의 개별 측정값들이 기설정된 순서대로 정의된다. 예를 들면, 본 발명의 구현예에서는 각기 2바이트가 할당되는 개별측정데이터들이 예비1, 예비2, 포름알데히드, 온도, 습도, 미세먼지, 이산화탄소 측정값의 순서대로 정의되며, 그 배열 순서 및 데이터길이는 필요에 따라 확장, 축소 가능하다. 여기서, 2바이트의 개별측정값의 데이터 형식은 정수부 1바이트와 소수부 1바이트로 구성되며, 단 이산화탄소의 농도 측정값은 2바이트로 구성된다. 또한 모든 센서측정값 데이터는 16진수(Hexadecimal)로 표현되어 전송데이터량을 더 감축할 수 있다.
도 3의 바람직한 실시예를 참조하면, 상기 꼬리부에는 체크섬정보와 종료코드가 담긴다. 1바이트의 체크섬 정보에는 현재 머리부에 정의된 패킷전체데이터길이(NOD)를 채용할 수 있다. 1바이트의 종료코드는 '!'로 정의되며, 전송되는 데이터패킷의 종료지점을 의미한다.
전술한 바와 같이 센서들의 측정값을 일괄전송하는 데이터패킷 형식의 순서와 영역별 정의는 미리 테이블(룩업테이블)로 구성되어 데이터 전송시에 참조할 수 있으며, 따라서 몸체부의 개별센서 측정값에 대응하는 개별센서의 ID나 어드레스를 서버로 전송할 필요가 없으므로, 데이터 전송량이 더 감축되고 그에 따른 통신효율은 더 개선된다.
종합적으로 살펴보면, 기존에는 개별센서들의 측정데이터를 전송할 때마다 데이터패킷의 머리부와 꼬리부를 일일이 더 전송해야 했으나 본 발명에서는 센서군별 측정데이터들의 일괄전송이 가능하므로 데이터전송량이 획기적으로 감축된다. 더욱이 지그비단말노드에 구비되는 대기모드와 송수신모드 중 송수신모드에서 전력이 많이 소모되나, 본 발명에서는 전송횟수를 크게 줄일 수 있으므로(상기 구현예에서는 약 1/7) 지그비단말모듈이 채용된 센서플랫폼 노드의 전력소모를 크게 감축하고, 이는 센서플랫폼 노드의 수명을 연장하는 부수효과를 더 제공한다. 나아가 송수신모드의 횟수가 크게 줄고 대기모드상태가 더 늘어나 과부하상태가 방지되므로, 긴급상황에서 관리자 또는 모니터링서버에 의한 실시간 상황대처가 가능하다는 잇점을 더 제공한다. 또한 다수의 센서군 및 센서플랫폼의 설치에 따른 지그비 통신채널이 증가할수록, 모니터링서버에서의 다수 통신채널 관리시 그 전체 통신부하도 저감되어 모니터링서버의 통신효율도 더 개선된다.
한편, 전술한 명령어코드 'COMM=02'에 의해 모니터링서버는 센서플랫폼에서의 측정값 전송주기를 필요에 따라 변경 설정할 수 있으며, 이때 패킷 몸체부의 전송주기 값은 2바이트로 구성할 수 있다. 또한 명령어코드 'COMM=03'의 ACK신호 전송의 경우에도 전송주기값은 2바이트로 구성할 수 있다. 여기서, 상기 제 2센서군과 제 3센서군은 영유아 안전사고 위험수준 또는 중요도가 더 높으므로 사실상의 실시간 모니터링이 필요하고, 따라서 그 측정값 전송주기는 상기 대기환경센서들로 구성된 제 센서군의 제 1전송주기 보다 더 짧게 설정하는 것이 바람직하다. 수면실의 영유아 수면상태 모니터링 간격(측정값 전송주기)은 최소한 15초 내지 20초를 넘기지 않도록 하여 돌발상황이나 긴급상황 발생시에 내부관리자가 빠르게 대응하여 영유아의 질식사나 안전사고를 예방할 수 있도록 한다.
도 4a는 본 발명의 도 2에 보여진 제1센서군 및 제 1센서플랫폼의 시제품을 제작하여 보여주는 실물 사진이다. 보육시설 실내의 공기질 및 온/습도를 측정하는 대기환경센서들로 구성된 제 1센서군의 센서들은 분산 설치할 필요 없이 하나의 하우징에 패키징하여 실내의 적정 장소에 설치해도 충분하며, 따라서 제 1센서플랫폼에 유선으로 연결하여 측정 센서들과 센서플랫폼 사이에서 무선전송시의 노이즈환경에 따른 측정데이터의 왜곡이나 교란을 차단할 수 있게 한다.
미도시한 수면상태를 감시하는 제 2센서군의 경우에는, 영유아의 수면활동을 방해하지 않도록 다수의 개별센서들과 센서플랫폼과의 연동시 소정의 무선환경으로 구축하는 것이 보다 바람직하다.
도 4b는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라, 도 2에 보여진 모니터링서버에 의해 보육시설의 영유아 생활건강 상태를 측정 및 분석하여 유형별/카테고리별로 현재상태 및 그 위험수준을 보여주기 위한 어플리케이션 화면 구성예이다. 이때, 보육시설 내부에 설치된 PC모니터, 원격서버의 PC, 내부관리자나 부모 등의 스마트폰 어플에서 관리자 권한을 그 관리수준별로 획득한 후에 모니터링서버에 접속하여 보육시설의 영유아 생활환경상태를 종합적으로 실시간 모니터링 할 수 있으므로, 본 발명에 따른 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템은 보육시설 관계자 및 부모 모두에게 영유아 안전사고의 예방 및 종합적인 측정데이터 관리, 부모의 안심도 제고, 안전사고 위험수준 도달시 사고예방 대처를 매우 빠르게 할 수 있는 효과를 제공한다.
한편, 본 발명은 도면에 도시된 바람직한 일실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기 본 발명에 따른 기술적 사상 및 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 권리범위 내에서 다양한 변형 실시예의 도출이 가능하다는 점을 이해할 것이다.
100 : 제 1센서군 200 : 제 1센서플랫폼
300 : 모니터링서버 400 : 모니터링표시부
300 : 모니터링서버 400 : 모니터링표시부
Claims (3)
- 보육시설의 영유아 건강관리 모니터링시스템에 있어서,
소정의 온도센서, 습도센서, 포름알데히드센서, 이산화탄소센서, 미세먼지센서를 구비하여 영유아생활공간의 공기질 및 환경 상태를 측정하는 제1센서군;
상기 제1센서군의 개별센서들과 유/무선으로 연결되어 센서들의 측정데이터를 개별적으로 수신하는 유무선수신부; 소정의 펌웨어를 메모리에 내장하여 소정 제어신호에 따라 상기 센서들의 동작을 제어하는 제어부; 및 상기 센서들의 개별 측정값을 소정의 제1전송주기마다 소정의 시리얼 데이터패킷으로 변환하여 일괄전송하는 지그비단말모듈을 구비한 제1센서플랫폼; 및
상기 제1센서플랫폼의 지그비단말모듈로부터 데이터패킷을 수신하는 지그비서버모듈; 시스템의 전반적인 구성을 제어하고, 상기 수신된 데이터패킷을 구문분석(parsing)하여 상기 센서들의 개별 측정값들을 구분하여 소정의 메모리에 저장하고 기설정된 방식으로 화면상에 디스플레이하며, 상기 센서 측정값이 소정 기준값을 초과하면 위험상황이라고 판별하는 관리제어부; 및 상기 위험상황이 판별되면 HTML5규격을 이용하여 소정의 네트웍에 연동된 원격서버나 스마트폰 어플에 경보를 발령하는 SNS모듈을 구비한 모니터링서버를 포함하며,
상기 지그비 데이터패킷의 형식은 머리부(HEADER)와 몸체부(BODY) 및 꼬리부(TAIL)로 구성되며, 머리부(HEADER)에는 시작코드와 전체패킷데이터길이와 센서플랫폼노드ID와 명령어코드가 기설정된 순서대로 담기고, 몸체부(BODY)에는 상기 센서들의 개별 측정값들이 기설정된 순서대로 담기고, 꼬리부(TAIL)에는 체크섬정보와 종료코드가 기설정된 순서대로 담기며, 상기 명령어코드는 센서플랫폼노드에서 모니터링서버로 데이터를 전송하는 경우와 상기 모니터링서버에서 센서플랫폼노드로 전송주기 설정값을 전송하는 경우 및 ACK신호를 전송하는 경우로 구분하여 정의되는 것을 특징으로 하는, 다수 측정센서들과의 통신제어가 최적화된 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템. - 제 1항에 있어서,
수면실에 설치되어 영유아의 수면상태나 그 수면패턴을 감지하기 위한 제2센서군; 주방이나 위험구역에 설치되어 도어의 개폐여부를 감지하기 위한 제3센서군; 및 소정의 영유아 활동공간에 설치되어 영유아의 활동상태를 영상으로 모니터링하기 위한 CCTV 중에서 적어도 하나의 센서군이 더 구비되고,
상기 센서군과 상기 모니터링서버 사이에는 별도의 인터페이스 채널을 통한 소정의 센서플랫폼이 더 연동되며,
상기 모니터링서버에는 상기 센서군 측정값을 수신하여 관리하고, 소정의 센서군 별로 기설정된 기준값과 비교한 위험상황 판별시 이를 내부관리자 및 외부관계자에게 경보하기 위한 제어관리모듈이 더 구비되는 것을 특징으로 하는, 다수 측정센서들과의 통신제어가 최적화된 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템. - 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 모니터링서버의 제어명령에 따라 상기 센서플랫폼은 상기 제 1 내지 제 3센서군의 센서 측정값 전송주기를 변경설정가능하도록 구성하고,
상기 제 2센서군과 제 3센서군의 센서측정값들의 모니터링서버 전송주기는 상기 제 1전송주기보다 더 짧게 설정되는 것을 특징으로 하는, 다수 측정센서들과의 통신제어가 최적화된 실시간 영유아 건강관리 모니터링시스템.
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