KR20200129434A - Control system and method of IoT lighting device for lactation - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 댁내에 설치된 IoT 조명장치(무드등, 천정등 등)의 제어 방법에 관한 것으로서, 구체적으로는 아기의 상태에 따라 IoT 조명장치의 동작모드를 자동으로 전환할 수 있는 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a control method of an IoT lighting device (mood light, ceiling light, etc.) installed in the house, and specifically, to a control system and method capable of automatically switching the operation mode of the IoT lighting device according to the state of the baby. About.
일반적으로 아기들은 생후 1년 정도 수유가 필요하며, 수유 횟수는 생후 1개월까지는 약 2~3시간 간격으로 하루 평균 8~12회 , 생후 2개월 까지는 3~4시간 간격으로 하루 평균 6~8회, 생후 3개월 부터는 4~5시간 간격으로 하루 평균 5~6회 정도인 것으로 알려져 있다.In general, babies need to be fed for about 1 year, and the number of feedings is 8 to 12 times a day at intervals of about 2 to 3 hours until 1 month of age, and 6 to 8 times a day at intervals of 3 to 4 hours until 2 months of age. , From 3 months of age, it is known to be about 5-6 times a day on average at 4-5 hour intervals.
그러나 아기 마다 수유량이나 수유 횟수의 차이가 크고, 모유와 분유의 수유 간격에도 차이가 있기 때문에 수유 간격이나 횟수를 모든 아기에게 일률적으로 적용할 수는 없다.However, there is a large difference in feeding amount and number of feedings for each baby, and there is also a difference in feeding intervals between breast milk and formula, so the feeding interval or frequency cannot be uniformly applied to all babies.
수유 간격이나 횟수를 세는 것 보다 더 중요한 것은 보호자가 아기에게 주의를 집중하여 아기가 표현하는 수유 요구 신호를 정확하게 파악하는 것이다.More important than counting the feeding interval or frequency is for the caregiver to pay attention to the baby and pinpoint the baby's feeding request signals.
그러나 밤에도 몇 번을 깨야 하는 보호자의 입장에서는 항상 잠이 모자라므로 밤에 아기를 주의 깊게 살피는 것은 결코 쉬운 일이 아니며, 아기가 깨서 울거나 칭얼거릴 때만 일어나서 수유를 할 수밖에 없는 것이 현실이다.However, from the standpoint of a guardian who has to wake up several times at night, it is not easy to watch the baby carefully at night because it is not always easy, and the reality is that only when the baby wakes up and cries or whispers, you have to wake up and breastfeed.
한편 밤에 수유를 하기 위해서는 조명을 켜야 하는데 영유아의 눈이 밝은 빛에 장기간 노출되면 근시가 될 확률이 높은 것으로 알려져 있으므로 최근에는 수유할 때 일반 조명등을 켜지 않고 밝기와 색온도가 낮은 수유등을 사용하는 경우가 늘어 나고 있다.On the other hand, in order to breastfeed at night, the light must be turned on, but it is known that there is a high probability of becoming nearsighted when the eyes of infants are exposed to bright light for a long period of time, so recently, when breastfeeding, a feeding lamp with a low brightness and color temperature is used. The number of cases is increasing.
그런데 종래의 수유등은 잠에서 깬 보호자가 몸을 일으키거나 팔을 뻗어서 스위치를 직접 조작해야 하는 불편이 있었다. 이러한 불편을 개선하기 위하여 리모컨이나 스마트폰으로 제어할 수 있는 수유등이 소개되기도 하였으나 보호자의 입장에서는 여전히 리모컨이나 스마트폰을 손에 쥐고 명령을 입력해야 하는 불편이 있다. 또한 음성으로 제어할 수 있는 수유등이 소개되기도 하였으나 보호자의 음성으로 인해 아이가 놀라거나 숙면이 방해될 수 있는 단점이 있다.However, in the conventional nursing lamp, there was an inconvenience that the guardian who woke up from asleep had to wake up or stretch his arm to directly operate the switch. In order to improve this inconvenience, a feeding lamp that can be controlled with a remote control or a smartphone has been introduced, but the guardian still has the inconvenience of holding the remote control or a smartphone in his hand and inputting a command. In addition, a feeding lamp that can be controlled by voice has been introduced, but there is a disadvantage that the child may be surprised by the voice of the guardian or sleep sleep may be disturbed.
본 발명은 이러한 배경에서 안출된 것으로서, 사용자가 리모컨이나 스마트폰 등을 조작하지 않고도 자동으로 온/오프할 수 있고, 아이의 상태에 따라 동작모드를 수유모드 또는 수면모드로 자동 전환할 수 있는 IoT조명장치를 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is conceived from this background, and the user can automatically turn on/off without manipulating a remote control or a smartphone, and the IoT can automatically switch the operation mode to a nursing mode or a sleep mode according to the child's condition. Its purpose is to provide a lighting device.
또한 아기와 보호자의 상태를 함께 모니터링하고 모니터링 결과를 바탕으로 적절한 시기에 보호자에게 기상 알람을 제공함으로써 보호자의 수면의 질을 개선하고 육아 피로도를 줄이는 한편 아기의 수면 방해도 최소화할 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.In addition, by monitoring the condition of the baby and the guardian together and providing a wake-up alarm to the guardian at an appropriate time based on the monitoring results, the purpose of this is to improve the sleep quality of the guardian, reduce child-rearing fatigue, and minimize the sleep disturbance of the baby. There is this.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 양상은, 조명등과, 음향검출부와, 자세검출부와, 생체신호검출부와, 음향출력부를 구비하는 IoT조명장치; 상기 IoT조명장치에서 획득한 음향데이터, 자세데이터 및 생체신호를 이용하여 감시대상자의 수면상태를 판단하는 수면상태판단부; 상기 수면상태판단부의 판단결과를 이용하여 설정 조건을 충족하는지 여부를 판단하고, 설정 조건이 충족되면 상기 IoT조명장치의 동작모드를 수유등 모드로 전환하는 모드전환판단부를 포함하는 IoT조명장치의 제어시스템을 제공한다.In order to achieve this object, an aspect of the present invention is an IoT lighting device including a lighting lamp, an acoustic detection unit, a posture detection unit, a biosignal detection unit, and an audio output unit; A sleep state determination unit that determines a sleep state of a person to be monitored using the acoustic data, posture data, and bio-signals acquired from the IoT lighting device; Control of an IoT lighting device including a mode switching determination unit that determines whether or not a set condition is satisfied using the determination result of the sleep state determination unit, and when the set condition is satisfied, the operation mode of the IoT lighting device is switched to a nursing lamp mode System.
본 발명의 일 양상에 따른 제어시스템에서, 상기 모드전환판단부는, 설정된 수유 시간이 도래하고, 상기 수면상태판단부를 통해 확인된 보호자의 상태가, 깨어 있는 상태, 렘수면상태, 비렘수면 1단계, 비렘수면 2 단계 중에서 어느 하나이고, 상기 수면상태판단부를 통해 확인된 아기의 상태가, 깨어 있는 상태, 렘수면(활동수면)상태 중에서 어느 하나이면 상기 설정 조건이 충족된 것으로 판단할 수 있다. 이때 상기 IoT조명장치의 동작모드가 수유등 모드로 전환된 이후 설정 시간 동안에 상기 수면상태판단부에서 상기 보호자의 움직임이 검출되지 않으면, 상기 음향출력부를 통해 소정의 기상알람을 출력하는 피드백판단부를 더 포함할 수 있다.In the control system according to an aspect of the present invention, the mode change determination unit, when the set feeding time has arrived, and the state of the guardian identified through the sleep state determination unit, is awake state, REM sleep state,
본 발명의 다른 양상은, IoT조명장치가 보호자와 아이의 수면상태를 모니터링하면서 음향데이터, 자세데이터, 생체데이터를 획득하는 단계; 상기 음향데이터, 자세데이터, 생체데이터 중에서 적어도 하나를 이용하여 보호자와 아기의 수면상태를 각각 판단하는 단계; 설정된 수유 시간이 도래하고, 보호자의 상태가 깨어 있는 상태, 렘수면상태, 비렘수면 1단계, 비렘수면 2 단계 중에서 어느 하나이고, 아기의 상태가 깨어 있는 상태, 렘수면(활동수면)상태 중에서 어느 하나이면 IoT조명장치의 동작모드를 수유등 모드로 전환하는 단계를 포함하는 IoT 조명장치의 제어 방법을 제공한다.In another aspect of the present invention, the IoT lighting device monitors the sleep state of a parent and a child while acquiring acoustic data, posture data, and biometric data; Determining a sleep state of a parent and a baby using at least one of the acoustic data, posture data, and biometric data, respectively; If the set nursing time has arrived, and the parental status is any one of awake, REM sleep,
상기 제어 방법에서, 상기 IoT조명장치의 동작모드가 수유등 모드로 전환된 단계 이후에는, 설정 시간 동안에 상기 수면상태판단부에서 상기 보호자의 움직임이 검출되는지 여부를 확인하는 단계와, 상기 보호자의 움직임이 검출되지 않으면 상기 음향출력부를 통해 소정의 기상알람을 출력하는 단계를 더 포함할 수 있다.In the control method, after the step of switching the operation mode of the IoT lighting device to the nursing lamp mode, checking whether the movement of the guardian is detected by the sleep state determination unit during a set time, and the movement of the guardian If this is not detected, the step of outputting a predetermined wake-up alarm through the sound output unit may be further included.
본 발명에 따르면, 보호자와 아기의 상태를 모니터링한 결과를 바탕으로 IoT조명장치의 동작 모드를 수유등 모드, 수면등 모드 등으로 자동 전환할 수 있다. 따라서 보호자의 입장에서는 리모컨이나 스마트폰 등을 조작할 필요가 없으므로 사용 편의성이 크게 높아진다.According to the present invention, it is possible to automatically switch the operation mode of the IoT lighting device to a nursing lamp mode, a sleeping lamp mode, etc. based on the result of monitoring the condition of the parent and the baby. Therefore, the guardian does not need to operate a remote control or a smartphone, so the convenience of use is greatly improved.
또한 보호자와 아기의 상태를 함께 모니터링하고 모니터링 결과를 바탕으로 최적의 시기에 수유등 모드로 전환함으로써 보호자의 수면의 질을 개선하여 육아 피로도를 줄일 수 있고 아기의 수면 방해도 최소화할 수 있게 된다.In addition, by monitoring the condition of the caregiver and the baby together and switching to the feeding light mode at the optimal time based on the monitoring results, the quality of the caregiver's sleep can be improved, reducing child-rearing fatigue and minimizing the sleep disturbance of the baby.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT조명장치 제어 시스템을 나타낸 블록도
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT조명장치에 탑재된 프로그램의 기능블록도
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 IoT조명장치 제어 시스템을 나타낸 블록도
도 4는 모니터링장치를 나타낸 블록도
도 5는 딥러닝 알고리즘의 인공신경망 구성을 예시한 도면
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT조명장치이 제어방법을 나타낸 순서도1 is a block diagram showing an IoT lighting device control system according to an embodiment of the present invention
2 is a functional block diagram of a program mounted in an IoT lighting device according to an embodiment of the present invention
3 is a block diagram showing an IoT lighting device control system according to another embodiment of the present invention
4 is a block diagram showing a monitoring device
5 is a diagram illustrating a configuration of an artificial neural network of a deep learning algorithm
6 is a flow chart showing a control method of the IoT lighting device according to an embodiment of the present invention
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
참고로 본 명세서에서 하나의 구성요소(element)가 다른 구성요소와 연결, 결합, 또는 통신하는 경우는, 다른 구성요소와 직접적으로 연결, 결합, 또는 통신하는 경우뿐만 아니라 중간에 다른 요소를 사이에 두고 간접적으로 연결, 결합, 또는 통신하는 경우도 포함한다.For reference, in the present specification, when one element is connected, combined, or communicated with another element, not only the case of direct connection, coupling, or communication with another element, but also another element in the middle This includes cases of indirect connection, association, or communication over and over.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함하는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.In addition, when a certain part includes a certain component, it means that other components may be further included rather than excluding other components unless specifically stated to the contrary.
본 발명의 일 실시예에 따른 IoT조명장치(100)는, 도 1의 블록도에 예시한 바와 같이, 프로세서(110), 메모리(120), 통신부(130), 조명제어부(140), 조명등(142), 음향검출부(150), 자세검출부(160), 생체신호검출부(170), 음향출력부(180), 버스(190) 등을 포함할 수 있다.IoT
프로세서(110)는 메모리(120)에 저장된 컴퓨터프로그램을 실행하여 소정의 연산이나 데이터 처리를 실행한다. 예를 들어 프로세서(110)는 음향검출부(150), 자세검출부(160), 생체신호검출부(170) 등에서 검출한 음향정보, 자세정보, 생체신호정보 등을 이용하여 사용자의 상태 또는 의도를 분석하고, 분석결과에 따라 조명제어부(140), 음향출력부(180) 등을 제어할 수 있다.The processor 110 executes a computer program stored in the
메모리(120)는 IoT조명장치(100)의 동작을 위한 컴퓨터프로그램을 저장할 수 있다. 컴퓨터프로그램은 프로세서(110)에 의해 실행되는 명령어의 집합으로서, 운영체제, 미들웨어, 애플리케이션 또는 애플리케이션 프로그래밍 인터페이스(API: application programming interface)를 포함할 수 있다.The
메모리(120)는 비휘발성 메모리(예: 플래시 메모리 등)와 휘발성 메모리(예: RAM(random access memory)를 포함할 수 있다. 컴퓨터 프로그램은 비휘발성 메모리에 저장되고 휘발성 메모리로 로드되어 실행될 수 있다.The
또한 메모리(120)는 프로세서(110), 통신부(130), 조명제어부(140), 음향검출부(150), 자세검출부(160), 생체신호검출부(170) 등에서 생성된 데이터 또는 명령을 저장할 수 있다.In addition, the
메모리(120)에 저장되어 프로세서(110)에 의해 실행될 수 있는 프로그램의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어 도 2의 기능블록도에 예시한 바와 같이, 수면상태판단부(122), 모드전환판단부(124), 피드백판단부(126), 통계분석부(128) 등을 포함할 수 있다. The types of programs that can be stored in the
수면상태판단부(122), 모드전환판단부(124), 피드백판단부(126) 및 통계분석부(128)는 각각 독립된 소프트웨어일 수도 있고, 2 개 이상이 하나의 소프트웨어에 포함될 수도 있다.The sleep state determination unit 122, the mode change determination unit 124, the feedback determination unit 126, and the statistical analysis unit 128 may each be independent software, or two or more may be included in one software.
한편 수면상태판단부(122), 모드전환판단부(124), 피드백판단부(126) 및 통계분석부(128) 중에서 적어도 하나는 펌웨어 또는 하드웨어 형태로 구현될 수도 있도 있다.Meanwhile, at least one of the sleep state determination unit 122, the mode change determination unit 124, the feedback determination unit 126, and the statistical analysis unit 128 may be implemented in the form of firmware or hardware.
수면상태판단부(122), 모드전환판단부(124), 피드백판단부(126) 및 통계분석부(128)의 구체적인 기능은 후술하기로 한다.Specific functions of the sleep state determination unit 122, the mode change determination unit 124, the feedback determination unit 126, and the statistical analysis unit 128 will be described later.
통신부(130)는 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT조명장치(100)와 다른 전자기기 간의 통신인터페이스를 제공한다. IoT조명장치(100)의 통신부(130)는 도 3에 나타낸 바와 같이 게이트웨이(200)와 통신하고 이를 통해 외부 통신망(300)과 연결될 수 있다. The communication unit 130 provides a communication interface between the
IoT조명장치(100)와 통신할 수 있는 전자기기의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 다른 IoT조명장치(100), 다른 종류의 IoT기기, 스마트폰, 태블릿, 홈네트워크 기기 등과 제한없이 통신할 수 있다. The type of electronic device that can communicate with the IoT
통신부(130)는 무선 통신 또는 유선 통신을 지원할 수 있다. 무선통신의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 예를 들어, 와이파이(Wi-Fi), 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth), 근접장통신(NFC), 이동통신, RF통신 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.The communication unit 130 may support wireless communication or wired communication. The type of wireless communication is not particularly limited, and may include, for example, at least one of Wi-Fi, Zigbee, Bluetooth, near field communication (NFC), mobile communication, and RF communication. .
조명등(142)은 LED를 이용하는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 조명등(142)은 컬러 LED와 같이 2 이상의 색상을 표현할 수 있는 것이 바람직하지만 이에 한정되는 것은 아니다.The lighting lamp 142 is preferably an LED, but is not limited thereto. In addition, the lighting lamp 142 is preferably capable of expressing two or more colors, such as a color LED, but is not limited thereto.
조명제어부(140)는 프로세서(110)로부터 전송된 제어신호에 응하여 조명등(142)을 온(on) 또는 오프(off)시키거나, 디밍(dimming) 제어를 통해 밝기를 조절하거나, 발광색상을 변경시키는 역할을 한다.The
음향검출부(150)는 침실에서 발생하는 음향을 검출하기 위한 것으로서, 하나 이상의 마이크로폰을 포함할 수 있다. 다수의 마이크로폰을 사용하는 경우에는 고주파대역에 민감한 마이크로폰과 저주파대역에 민감한 마이크로폰을 함께 사용할 수도 있다.The sound detection unit 150 is for detecting sound generated in the bedroom, and may include one or more microphones. When multiple microphones are used, a microphone sensitive to a high frequency band and a microphone sensitive to a low frequency band may be used together.
음향검출부(150)는 2인 이상의 음성이 동시에 입력되었을 때 누구의 음성인지 구분할 수 있는 것이 바람직하다. 음향검출부(150)에서 검출된 음성이 아기의 소리인지, 보호자(엄마)의 소리인지, 다른 사람의 소리인지 등을 구분할 수 있으면 최적의 피드백이 가능하기 때문이다.When two or more voices are simultaneously input, the sound detection unit 150 is preferably capable of discriminating whose voice is. This is because optimal feedback is possible if the voice detected by the sound detection unit 150 is the sound of a baby, the sound of a guardian (mother), or the sound of another person.
이를 위해서는 사전에 아기, 보호자 등의 음성 데이터를 수집하여 통계분석, 성문분석 등을 통해 각자의 음성 특성값을 저장해 두거나 머신러닝을 통해 음성분석 방법을 학습해 두는 것이 바람직하다.To this end, it is desirable to collect voice data of babies and guardians in advance and store their voice characteristic values through statistical analysis and voiceprint analysis, or to learn voice analysis methods through machine learning.
자세검출부(160)는 취침 중인 감시대상자의 자세나 움직임을 검출하기 위한 것으로서, 예를 들어 적외선카메라를 이용하여 설정된 주기(예, 5초, 10초 등) 마다 대상자의 영상을 촬영하고, 촬영된 영상을 분석하여 취침자세, 뒤척임 빈도 등을 확인할 수 있다.The
감시대상자의 취침 자세는, 예를 들어 바른 자세, 엎드린 자세, 우측 웅크린 자세, 좌측 웅크린 자세 중에서 어느 하나로 검출될 수 있다. 보다 정밀한 분석을 위해서는 취침 자세를 더욱 세분할 수도 있다. 예를 들어 바른 자세를 천정을 바라보는 자세, 머리가 우측으로 기울어진 자세, 머리가 좌측으로 기울어진 자세 등으로 더욱 세분하거나, 엎드린 자세를 머리가 우측으로 기울어진 자세와 머리가 좌측으로 기울어진 자세 등으로 더욱 세분할 수 있다.The sleeping posture of the monitored person may be detected in any one of a right posture, a prone posture, a right crouching posture, and a left crouching posture. For more precise analysis, you can further subdivide your sleeping position. For example, the correct posture can be further subdivided into a posture facing the ceiling, a posture with the head tilted to the right, and a posture with the head tilted to the left, or a posture with the head tilted to the right and the head tilted to the left. It can be further subdivided into posture, etc.
감시대상자의 뒤척임 빈도는 설정 기간(예, 10분) 동안 사용자의 자세가 변경된 횟수를 의미하며, 뒤척임 빈도가 적을수록 깊은 수면 중이고, 뒤척임 빈도가 많을수록 얕은 수면 중이거나 잠이 들지 않은 것을 의미할 수 있다.The frequency of the subject's tossing refers to the number of times the user's posture has changed during the set period (e.g., 10 minutes), and the less frequent the tossing is, the deeper the sleep is, and the more the tossing frequency is, the more it is that he is in shallow sleep or not asleep. have.
자세검출부(160)는 감시대상영역에 2인 이상이 있는 경우에 각자의 자세와 움직임을 구분하여 판단할 수 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 아기와 보호자의 뒤척임 정도를 개별적으로 확인함으로써 각자의 수면상태를 보다 정확히 판단할 수 있고, 이를 통해 최적의 피드백이 가능하기 때문이다.It is preferable that the
생체신호검출부(170)는 감시대상자의 생체신호를 검출하기 위한 것으로서, 예를 들어 감시대상자의 신체로부터 이격된 상태에서 비접촉식으로 호흡수, 심박수 등의 생체신호를 검출할 수 있는 도플러(Doppler) 레이더 센서, IR-UWB(Impulse Radio Ultra-WideBand) 레이더 센서 등을 포함할 수 있다.The biological signal detection unit 170 is for detecting a biological signal of a subject to be monitored, for example, a Doppler radar capable of detecting biological signals such as respiration rate and heart rate in a non-contact manner in a state separated from the subject's body. Sensor, an Impulse Radio Ultra-WideBand (IR-UWB) radar sensor, and the like.
생체신호검출부(170)는 자세검출부(160)에서 획득한 적외선 영상이미지를 분석하여 취침 중인 대상자의 체온을 판단할 수도 있다. 이때 대상자의 체온이 정상범위인지, 정상보다 낮은 지, 정상보다 높은 지 여부 등을 함께 판단할 수도 있다.The biosignal detection unit 170 may analyze the infrared image image acquired by the
생체신호검출부(170)는 감시대상영역에 2인 이상이 있는 경우에 각자의 생체신호를 독립적으로 검출하는 것이 바람직하다. 이렇게 하면 아기와 보호자의 생체신호를 개별적으로 확인함으로써 각자의 수면상태를 보다 정확히 판단할 수 있고, 이를 통해 최적의 피드백이 가능하기 때문이다.It is preferable that the bio-signal detection unit 170 independently detects each bio-signal when there are two or more persons in the area to be monitored. This is because, by individually checking the biological signals of the baby and guardian, each sleep state can be more accurately determined, and through this, optimal feedback is possible.
음향출력부(180)는 프로세서(110)로부터 전송된 제어신호에 응하여 소정의 음향을 출력하는 스피커를 포함한다. 출력되는 음향은 빗소리, 물소리, 도서관 소리 등의 백색소음(white noise) 일 수도 있고, 기상 알람일 수도 있고, 알림용 멘트일 수도 있고, 질문용 멘트일 수도 있고, 경고음일 수도 있고, 기타 다른 소리일 수도 있다.The
버스(190)는 전술한 구성요소들을 서로 연결하고 전기적 신호를 전달하는 회로일 수 있다.The bus 190 may be a circuit that connects the above-described components to each other and transmits an electrical signal.
도면에는 나타내지 않았지만, IoT조명장치(100)는 전원공급부를 포함하며, 전원공급부는 배터리를 포함할 수도 있고, 외부의 AC전원 또는 DC전원과 연결될 수도 있다. Although not shown in the drawing, the
또한 IoT조명장치(100)는 사용자가 명령을 입력하거나 설정을 변경하기 위한 버튼, 키패드, 터치스크린 등의 입력수단을 포함할 수도 있다. 또한 음향검출부(150)를 통해 입력된 음성을 입력으로 변환하는 음성입력수단을 포함할 수도 있다. 이와 달리 사용자의 스마트폰 등 휴대단말이 입력수단으로 사용될 수도 있으며, 이 경우 휴대단말에서 실행되고 있는 전용 애플리케이션을 통해 사용자 명령이 입력되면, 입력된 명령은 휴대단말에서 IoT조명장치(100)의 통신부(130)로 전송된 후 프로세서(110)에 의해 실행될 수 있다.In addition, the
다시 도 2를 참조하면, 수면상태판단부(122)는 음향검출부(150), 자세검출부(160), 생체신호검출부(170) 등에서 검출한 음향정보, 자세정보, 생체신호정보를 이용하여 감시대상자의 수면단계, 신체상태 등을 실시간으로 또는 주기적으로 판단하는 역할을 한다.Referring back to FIG. 2, the sleep state determination unit 122 uses sound information, posture information, and bio-signal information detected by the acoustic detection unit 150, the
감시대상자는 감시영역(예, 침실) 내에 있는 모든 사람을 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서는 아기와 보호자(엄마)를 모두 감시대상자에 포함시키는 것이 바람직하다.Surveillance targets may include everyone within the surveillance area (eg, bedroom). In an embodiment of the present invention, it is preferable to include both the baby and the guardian (mother) in the subject to be monitored.
일반적으로 성인의 수면은 렘(rapid eye movement, REM) 수면과 비렘(Non-REM)수면이 교대로 진행되며, 렘수면은 전체수면의 20~25%를 차지하고 비렘수면은 75~80%를 차지한다. 또한 비렘수면은 4단계로 구분되며 각 단계마다 뇌파의 특성이 다른 것으로 알려져 있다. 예를 들어 1단계 수면에서는 쎄타파(theta activity:3.5-7.5Hz)가 나타나며, 2 단계 수면에서는 쎄타파, 수면방추(sleep spindle), 날카로운 파형의 K복합(K complex)가 나타나며, 3 단계 수면에서는 진폭이 큰 델타파(delta activity: 3.5Hz 이하)가 나타나며, 4단계 수면에서는 델타파가 50% 이상으로 증가하는 것으로 알려져 있다. 최근에는 비렘수면 3~4단계를 구분하지 않고 같은 단계로 취급하는 경우도 있다. 렘수면 단계에서는 쎄타파가 산발적으로 나타나는 것으로 알려져 있다. In general, sleep in adults consists of rapid eye movement (REM) sleep and non-REM sleep, and REM sleep accounts for 20-25% of total sleep and non-REM sleep accounts for 75-80%. . In addition, non-REM sleep is divided into four stages, and it is known that the characteristics of brain waves are different for each stage. For example, theta activity (3.5-7.5Hz) appears in
이러한 성인의 수면단계 중에서 렘수면과 비렘수면 1~2단계는 얕은 수면으로 구분하고, 비렘수면 3~4단계는 깊은 수면으로 구분할 수 있다. 또한 얕은 수면 단계에서 잠을 깨우면 빨리 일어날 뿐만 아니라 기상 후 피로도가 적고, 깊은 수면 단계에서 잠을 깨우면 잘 일어나지 못할 뿐만 아니라 기상 후 피로도가 높은 것으로 알려져 있다.Among these sleep stages of adults, REM sleep and non-REM sleep stages 1~2 can be classified as shallow sleep, and non-REM sleep stages 3~4 can be classified as deep sleep. In addition, it is known that waking up in a shallow sleep stage not only wakes up quickly but also causes less fatigue after waking up, and waking up in a deep sleep stage makes it difficult to wake up and has high fatigue after waking up.
한편 아기의 수면패턴은 성인과 크게 다른 것으로 알려져 있다. 즉, 아기는 생후 약 1년 간은 성인과 비교하여 2배에 가까운 시간 동안 수면을 취하며, 비렘수면과 유사한 비활동수면(quiet sleep), 렘수면인 활동수면(active sleep), 중간단계(intermediate sleep)의 3가지 수면패턴이 나타난다. 또한 생후 1년간은 렘수면이 전체 수면시간의 약 50%를 차지하고, 비렘수면과 렘수면의 주기는 약 50-60분으로서 성인의 90분에 비하여 훨씬 짧은 것으로 알려져 있다.Meanwhile, it is known that babies' sleep patterns are significantly different from those of adults. In other words, babies sleep for nearly twice as long as adults for about one year after birth, and are inactive sleep similar to non-REM sleep, active sleep, which is REM sleep, and intermediate stages. sleep) appears. In addition, during the first year of life, REM sleep accounts for about 50% of the total sleep time, and the cycle of non-REM sleep and REM sleep is about 50-60 minutes, which is much shorter than that of adults.
수면단계는 수면 중인 사용자의 뇌파를 검출하여 직접적으로 판단할 수도 있고, 비접촉식으로 측정 가능한 다른 생체신호를 이용하여 간접적으로 판단할 수도 있다.The sleep step may be determined directly by detecting the brain waves of the sleeping user, or may be determined indirectly using other biometric signals that can be measured in a non-contact manner.
사용자의 뇌파를 직접적으로 검출하기 위해서는 뇌파를 측정할 수 있는 뇌전도센서(도면에는 나타내지 않았음)를 대상자에게 부착하고, 뇌전도센서와 IoT조명장치(100)의 통신부(130)를 유선통신 또는 무선통신으로 연결하면 된다.In order to directly detect the user's EEG, an EEG sensor (not shown in the drawing) capable of measuring EEG is attached to the subject, and the EEG sensor and the communication unit 130 of the
뇌전도센서는 감시대상자의 얼굴이나 머리에 직접 부착될 수도 있고, 안대 등과 같은 착용기구에 설치될 수도 있다. 비접촉식으로 뇌파를 정확히 측정할 수 있는 센서가 있다면 이를 활용할 수도 있다.The electroencephalogram sensor may be directly attached to the face or head of the person to be monitored, or may be installed on a wearing device such as an eye patch. If you have a sensor that can accurately measure brain waves in a non-contact way, you can use it.
뇌파를 직접 측정하지 않고 간접적으로 판단하는 방법에는 통계적인 추정법과 머신러닝 추정법이 있다.There are statistical estimation methods and machine learning estimation methods for indirectly determining brain waves without measuring them directly.
통계적인 추정법을 적용하기 위해서는 수면 중인 대상자의 뇌파, 다른 생체신호(호흡수, 심박수, 체온 등), 자세정보, 뒤척임 빈도 등의 데이터를 장기간 수집한 후 통계분석을 통해 상관관계를 분석해야 한다.In order to apply a statistical estimation method, data such as brain waves, other biological signals (respiration rate, heart rate, body temperature, etc.), posture information, and torsional frequency of a sleeping subject must be collected for a long period of time and then analyzed for correlation through statistical analysis.
따라서 IoT조명장치(100)는 감시대상자의 자세, 호흡수, 심박수, 체온 등의 생체신호데이터를 검출한 후 이와 상관관계가 높은 뇌파를 추출하고, 이를 기반으로 수면단계를 추정할 수 있다.Therefore, the
머신러닝 추정법을 적용하기 위해서는 머신러닝 알고리즘을 이용하여 수면단계의 출력값의 정확도를 높이는 학습과정을 수행해야 한다.In order to apply the machine learning estimation method, it is necessary to perform a learning process to increase the accuracy of the output value of the sleep phase using a machine learning algorithm.
머신러닝 알고리즘의 종류는 특별히 한정되지 않는다. 일 예로서, SVM(Support Vector machine), KNN(K-Nearest Neighbor), Random Forest 등의 알고리즘을 이용하여 수면단계 분석을 위한 머신러닝을 수행할 수 있다. 다른 예로서, DNN(Deep Neural Network), CNN(convolutional Neural Network), RNN(Recurrent Neural Network) 등의 인공신경망(ANN, Artificial Neural Network)을 기반으로 하는 딥러닝 알고리즘을 이용하여 수면 분석을 위한 머신러닝을 수행할 수도 있다.The kind of machine learning algorithm is not particularly limited. As an example, machine learning for sleep stage analysis may be performed using algorithms such as Support Vector Machine (SVM), K-Nearest Neighbor (KNN), and Random Forest. As another example, a machine for sleep analysis using deep learning algorithms based on artificial neural networks (ANNs) such as DNN (Deep Neural Network), CNN (convolutional Neural Network), and RNN (Recurrent Neural Network). You can also run.
딥러닝 알고리즘의 인공신경망(ANN) 도 5에 예시한 바와 같이 입력레이어와 출력레이어의 사이에 하나 이상의 히든레이어(hidden layer)를 가지며, 딥러닝 알고리즘을 통한 학습은 임의의 제1 레이어의 노드(뉴런)와 제2 레이어의 노드(뉴런) 사이에 부여된 가중치([W]1,...[W]n)를 최적화하는 과정이다.Artificial Neural Network (ANN) of Deep Learning Algorithm As illustrated in FIG. 5, it has one or more hidden layers between the input layer and the output layer, and learning through the deep learning algorithm is performed by a node of an arbitrary first layer ( This is a process of optimizing the weights ([W]1,...[W]n) assigned between the neurons) and the nodes (neurons) of the second layer.
딥러닝 알고리즘은 학습주기마다 또는 설정된 주기마다 출력노드의 출력값과 목표값 사이의 오차를 기초로 경사감소법(Gradient Descent Method) 등을 적용하여 각 가중치([W]1,...[W]n)를 갱신함으로써 출력값의 정확도를 지속적으로 향상시킬 수 있다.The deep learning algorithm applies the gradient reduction method, etc., based on the error between the output value of the output node and the target value at each learning cycle or at a set cycle, and each weight ([W]1,...[W] By updating n), the accuracy of the output value can be continuously improved.
본 발명의 실시예에서는 입력레이어의 각 입력노드에는 IoT조명장치(100)에서 검출한 음향데이터, 자세데이터, 호흡수데이터, 심박수데이터, 체온데이터 등이 입력되고, 출력레이어의 출력노드는 입력된 정보에 대응하는 수면단계 등을 출력할 수 있다.In an embodiment of the present invention, sound data, posture data, respiratory rate data, heart rate data, body temperature data, etc. detected by the
한편 모드전환판단부(124)는 음향검출부(150)에서 획득한 음향데이터 또는 수면상태판단부(122)의 판단결과를 이용하여 IoT조명장치(100)의 조명등(142)의 동작모드를 전환할지 여부를 판단한다.On the other hand, the mode switching determination unit 124 determines whether to switch the operation mode of the lighting lamp 142 of the
만일 조명등(142)이 꺼져 있거나 수면등 모드로 켜진 상태에서 음향검출부(150)에서 소리를 검출하면, 모드전환판단부(124)는 검출된 음향데이터가 아기 소리인지 여부 및 모드전환 대상인지 여부를 판단하며, 아기 소리이면서 모드전환대상인 것으로 판단되면 조명제어부(140)를 제어하여 조명등(142)을 수유등 모드로 전환시킬 수 있다. If the sound detection unit 150 detects sound while the light 142 is turned off or is turned on in the sleep light mode, the mode change determination unit 124 determines whether the detected sound data is baby sound and whether it is a target for mode change. When it is determined that the sound is a baby and is a target for mode conversion, the
아기 울음 소리이지만 지속시간이 설정 시간 보다 짧은 경우, 아기 소리이지만 측정된 데시벨이 기준치 이하인 경우 등은 모드전환대상에서 제외할 수 있다.If the baby's crying sound but the duration is shorter than the set time, the baby sound but the measured decibel is less than the reference value, etc. can be excluded from the mode change target.
수유등 모드로 전환될 때 조명등(142)이 이미 수면등 모드로 켜져 있었으면 조도가 더 밝은 수유등 모드로 전환시키고, 조명등(142)이 꺼져 있었으면 수유등 모드에 해당하는 조도와 색온도를 갖도록 조명등(142)을 켜면 된다.When the lamp 142 is switched to the nursing lamp mode, if the lamp 142 is already turned on in the sleeping lamp mode, the lamp is switched to the nursing lamp mode with a brighter illumination, and if the lamp 142 is turned off, the lamp has an illumination and color temperature corresponding to the nursing lamp mode. 142).
또한 조명등(142)이 수유등 모드인 상태에서 수면상태판단부(122)에서 아기가 수면상태로 판단하면, 모드전환판단부(124)는 조명제어부(140)를 제어하여 조명등(142)의 동작모드를 조도가 훨씬 낮은 수면등 모드로 전환시키거나 아예 소등(off) 시킬 수 있다.In addition, when the light 142 is in the nursing light mode and the sleep state determination unit 122 determines that the baby is sleeping, the mode change determination unit 124 controls the
피드백판단부(126)는 음향검출부(150)에서 획득한 음향데이터 또는 수면상태판단부(122)의 판단결과를 이용하여 감시대상자에 대한 피드백 여부를 결정한다. The feedback determination unit 126 determines whether or not to give feedback to the person to be monitored by using the sound data obtained by the sound detection unit 150 or the determination result of the sleep state determination unit 122.
예를 들어 피드백판단부(126)는 기상알람 조건을 충족하는지 여부를 판단하고, 충족하면 음향출력부(180)를 통해 기상알람 발생지령을 출력할 수 있다. For example, the feedback determination unit 126 may determine whether a weather alarm condition is satisfied, and if it is satisfied, may output a weather alarm generation command through the
앞서 설명한 바와 같이 수면 중에는 얕은 수면과 깊은 수면이 교대로 나타나는데, 일반적으로 얕은 수면 중에 깨우면 쉽게 일어나는 반면에 깊은 수면 중에 깨우면 잘 일어나지 못할 뿐만 아니라 일어나서도 피로감을 많이 느끼는 것으로 알려져 있다.As described above, shallow sleep and deep sleep appear alternately during sleep.In general, it is known that waking up during shallow sleep can easily wake up, whereas waking up during deep sleep not only does not wake up, but also feels a lot of fatigue.
따라서 보호자(엄마)의 수면상태를 실시간으로 또는 주기적으로 감시하여, 렘수면, 비렘수면 1~2단계 등과 같은 얕은 수면 단계일 때 기상알람을 발생시킨다면 보호자가 보다 쉽게 일어날 수 있고, 기상 후 피로감을 덜 느끼게 되어 육아피로도를 크게 낮출 수 있다. Therefore, if a wake-up alarm is generated during a shallow sleep stage such as REM sleep or non-REM sleep stage by monitoring the sleep status of the caregiver (mother) in real time or periodically, the caregiver can more easily wake up and reduce fatigue after waking up. This can greatly reduce parental fatigue.
또한 아기를 깨워야 하는 경우에는 아기의 수면상태를 지속적으로 감시하여 렘수면(활동수면) 단계일 때 기상알람을 발생시킨다면 아기가 좀 더 쉽게 일어날 수 있다.In addition, when a baby needs to be awakened, the baby can wake up more easily if a wake-up alarm is generated during the REM sleep (active sleep) stage by continuously monitoring the baby's sleep state.
이러한 방식으로 기상알람을 발생시키기 위해서는 사용자가 IoT조명장치(100)를 통해 알람가능한 기간(예, 06:30~07:30)을 미리 설정해 두는 것이 바람직하다.In order to generate a wake-up alarm in this manner, it is preferable that the user presets an alarmable period (eg, 06:30 to 07:30) through the
피드백판단부(126) 또는 모드전환판단부(124)는 설정된 기간 동안 수면상태판단부(122)로부터 수면단계 정보를 획득하여 기상알람 발생여부를 판단하고 알람조건이 충족되면 음향출력부(180)를 통해 설정된 기상 알람을 발생시키고, 조명제어부(140)를 제어하여 조명등(142)을 온(on)시킬 수 있다. 조명등(142)을 온(on)시킬 때는 디밍제어를 통해 수유등 모드에 대응하는 밝기를 갖도록 하는 것이 바람직하다.The feedback determination unit 126 or the mode change determination unit 124 acquires sleep stage information from the sleep state determination unit 122 for a set period to determine whether a wake-up alarm has occurred, and when the alarm condition is satisfied, the sound output unit 180 A set wake-up alarm may be generated through and the
만일 설정된 알람가능 기간 중에 렘수면이나 비렘수면 1~2 단계가 도달하지 않는다면, 설정된 기간의 종료와 함께 기상 알람을 발생시킬 수도 있다.If the REM sleep or
만일 아기와 보호자(엄마)가 함께 자고 있는 경우에는 각 자의 수면단계를 별도로 분석하고, 소정 조건이 충족되는 경우에 한하여 기상 알람을 발생시킬 수 있다.If the baby and the guardian (mother) are sleeping together, the sleep stages of each person are separately analyzed, and a wake-up alarm can be generated only when a predetermined condition is satisfied.
이를 위해서는 음향검출부(150), 자세검출부(160), 생체신호검출부(170)에서 검출되는 각자의 음향데이터, 자세데이터, 심박데이터, 호흡데이터 등을 추출하여 아기와 보호자(엄마)의 수면단계를 각각 결정한 후에 조건 충족 여부를 판단하는 것이 바람직하다.To this end, each of the acoustic data, posture data, heart rate data, respiration data, etc. detected by the acoustic detection unit 150, the
일 예로서, 아침 준비를 위해 보호자(엄마)만을 깨워야 하는 경우에는, 피드백판단부(126)는 설정된 알람가능 기간이 도래한 후에 보호자(엄마)의 수면단계는 얕은 수면단계(예, 렘수면, 비렘수면 1~2단계 등) 이고 아기의 수면단계는 깊은 수면단계(예, 비활동수면 또는 비렘수면 3~4단계 등)인 경우에 한하여 기상 알람을 발생시킬 수 있다.As an example, if only the guardian (mother) needs to be awakened to prepare for the morning, the feedback determining unit 126 may perform the sleep phase of the guardian (mother) after the set alarm period has reached a shallow sleep phase (eg, REM sleep,
이렇게 하면 보호자(엄마)의 입장에서는 얕은 수면 상태이므로 비교적 빨리 일어날 수 있으면서도 육아 피로를 덜 느낄 수 있고, 아기가 상대적으로 깊이 잠든 중에 기상알람이 발생하므로 기상알람으로 인해 아기가 깰 가능성을 크게 줄일 수 있다.In this way, the guardian (mother) is in a shallow sleep state, so it can get up relatively quickly, but it is possible to feel less fatigue in parenting, and a wake-up alarm occurs while the baby is asleep relatively deeply, greatly reducing the possibility of awakening the baby due to the wake-up alarm. have.
한편 피드백판단부(126)는 음향출력부(180)를 통해 기상알람을 발생시킬 수도 있고, 이와 동시에 또는 별도로 조명등(143)을 깜박이거나 조도를 높이는 방법으로 기상알람을 발생시킬 수도 있다.Meanwhile, the feedback determining unit 126 may generate a wake-up alarm through the
다른 예로서, 수유를 위해 보호자(엄마)와 아기를 모두 깨워야 하는 경우에는, 피드백판단부(126) 또는 모드전환판단부(124)는 설정된 수유시간이 도래한 후에 보호자(엄마)가 얕은 수면단계(예, 렘수면, 비렘수면 1~2단계 등)이고 아기도 얕은 수면단계(예, 활동수면)인 경우에 한하여 수유등 모드로 전환하여 수유등을 켜고, 소정의 기상 알람을 발생시킬 수 있다.As another example, when both the guardian (mother) and the baby are to be awakened for lactation, the feedback determining unit 126 or the mode switching determining unit 124 may have a shallow sleep after the set lactation time has arrived. Only in the case of stages (e.g., REM sleep,
한편 피드백판단부(126)는 감시대상자(보호자, 아기 등)가 잠이 들지 못하고 뒤척이고 있는 것으로 판단되면 음향출력부(180)를 통해 빗소리, 물소리 등의 백색소음을 출력할 수도 있다.Meanwhile, the feedback determination unit 126 may output white noise such as rain or water sound through the
또한 피드백판단부(126)는 수면상태판단부(122)로부터 수신한 감시대상자의 생체신호(호흡수, 심박수, 체온 등)에 이상이 있는 것으로 판단되면, 음향출력부(180)를 통해 경고음을 발생시킬 수 있다. 또는 조명제어부(140)를 제어하여 조명등(142)을 켤 수도 있고, 다른 침실이나 다른 집에 설치된 IoT조명장치(100)를 통해 경고음을 발생시키고 조명등(142)을 켤수도 있다. 또한 미리 등록된 보호자의 스마트폰이나 관공서 등으로 긴급메시지를 전송할 수도 있다.In addition, the feedback determination unit 126, when it is determined that there is an abnormality in the biological signals (respiration rate, heart rate, body temperature, etc.) of the monitored person received from the sleep state determination unit 122, a warning sound through the
이 밖에도 피드백판단부(126)는 수면 모니터링 결과를 바탕으로 다양한 종류의 피드백 명령을 생성할 수 있다In addition, the feedback determination unit 126 may generate various types of feedback commands based on the sleep monitoring result.
통계분석부(128)는 감시대상자의 뇌파, 다른 생체신호(호흡수, 심박수, 체온 등), 자세정보, 뒤척임 빈도 등의 데이터를 장기간 수집한 후 다양한 통계분석을 한다. 예를 들어 다른 생체신호와 뇌파의 상관관계를 분석할 수 있다. 통계분석부(128)에서 분석된 데이터는 별도의 DB에 저장될 수 있다.The statistical analysis unit 128 collects data such as brain waves of the monitored person, other biological signals (respiration rate, heart rate, body temperature, etc.), posture information, and torsional frequency for a long time, and then performs various statistical analysis. For example, it is possible to analyze the correlation between other biological signals and brain waves. The data analyzed by the statistical analysis unit 128 may be stored in a separate DB.
수면상태판단부(122)는 감시대상자의 자세, 호흡수, 심박수, 체온 등의 생체신호데이터를 검출한 후 이와 상관관계가 높은 뇌파를 추출하고, 이를 기반으로 감시대상자의 수면단계를 추정할 수 있다.The sleep state determination unit 122 detects bio-signal data such as posture, respiration rate, heart rate, and body temperature of the subject to be monitored, extracts brain waves having a high correlation therewith, and estimates the sleep stage of the subject to be monitored based on this. have.
이상에서는 댁내에 설치된 IoT조명장치(100)가 수면상태판단부(122), 모드전환판단부(124), 피드백판단부(126), 통계분석부(128)를 모두 포함하는 것으로 설명하였으나, 이들 중에서 적어도 하나의 기능은 다른 전자기기에서 수행될 수도 있다.In the above, it has been described that the
예를 들어 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 게이트웨이(200) 및 외부 통신망(300)을 통해 댁내의 IoT조명장치(100)와 통신하는 모니터링장치(400)에 수면상태판단부(422), 모드전환판단부(424), 피드백판단부(426), 통계분석부(428)를 설치할 수도 있다. For example, as shown in FIGS. 3 and 4, a sleep state determination unit 422 in the monitoring device 400 communicating with the
이 경우에는 IoT조명장치(100)에서 획득한 음향데이터, 자세데이터, 심박수 데이터, 호흡수 데이터 등은 통신부(130)를 통해 모니터링장치(400)로 전송되며, 모니터링장치(400)에 설치된 수면상태판단부(422), 모드전환판단부(424), 피드백판단부(426) 및 통계분석부(428)는 수신한 데이터를 이용하여 감시대상자의 수면상태, 모드전환여부, 피드백 여부 등을 판단한다. In this case, the sound data, posture data, heart rate data, and respiratory rate data acquired from the
모니터링장치(400)에서 생성된 모드전환지령, 피드백지령 등은 IoT조명장치(100)로 전송되어 프로세서(110), 음향출력부(180), 조명제어부(140) 등에 의해 실행된다.The mode change command and feedback command generated by the monitoring device 400 are transmitted to the
모니터링장치(400)에 설치된 수면상태판단부(422), 모드전환판단부(424), 피드백판단부(426) 및 통계분석부(428)의 기능은 전술한 IoT조명장치(100)에 설치된 수면상태판단부(122), 모드전환판단부(124), 피드백판단부(126) 및 통계분석부(128)의 기능과 각각 같으므로 이에 대한 설명은 생략한다.The functions of the sleep state determination unit 422 installed in the monitoring device 400, the mode change determination unit 424, the feedback determination unit 426, and the statistical analysis unit 428 are provided in the above-described
수면상태판단부(422), 모드전환판단부(424), 피드백판단부(426), 통계분석부(428) 중에서 일부만 모니터링장치(400)에 설치하고, 일부는 IoT조명장치(100)에 설치할 수도 있다.Only some of the sleep state determination unit 422, mode change determination unit 424, feedback determination unit 426, and statistical analysis unit 428 are installed in the monitoring device 400, and some are installed in the
모니터링장치(400)는 도 4의 블록도에 예시한 바와 같이, 프로세서(410), 메모리(420), 데이터베이스(430), 통신부(440), 버스(490) 등을 포함할 수 있다.The monitoring device 400 may include a processor 410, a memory 420, a
수면상태판단부(422), 모드전환판단부(424), 피드백판단부(426) 및 통계분석부(428)는 메모리(420)에 저장되어 프로세서(410)에 의해 실행되는 프로그램일 수 있다. 이와 달리 수면상태판단부(422), 모드전환판단부(424), 피드백판단부(426), 통계분석부(428) 중에서 적어도 하나는 펌웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있다.The sleep state determination unit 422, the mode change determination unit 424, the feedback determination unit 426, and the statistical analysis unit 428 may be programs stored in the memory 420 and executed by the processor 410. Unlike this, at least one of the sleep state determination unit 422, the mode change determination unit 424, the feedback determination unit 426, and the statistical analysis unit 428 may be implemented as firmware or hardware.
이하에서는 도 6을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 IoT조명장치(100)의 제어 방법을 설명한다.Hereinafter, a control method of the
먼저 IoT조명장치(100)의 동작모드를 수면 모니터링 모드로 전환한다.First, the operation mode of the
IoT조명장치(100)의 동작모드는 사용자가 모드전환 명령을 입력함으로써 수면 모니터링 모드로 전환될 수도 있고, 소정의 조건이 충족되면 자동으로 수면 모니터링 모드로 전환될 수도 있다. 예를 들어 설정된 시간(예, 23시)이 되면 수면 모니터링 모드로 자동 전환되거나, 조명등(142)이 소등되거나 수유등 모드에서 수면등 모드로 전환되면 수면 모니터링 모드로 자동 전환될 수도 있다. (ST11)The operation mode of the
IoT조명장치(100)는 수면 모니터링 모드로 전환된 후 음향검출부(150), 자세검출부(160), 생체신호검출부(170) 등을 통해 음향데이터, 자세데이터, 심박수 데이터, 호흡수 데이터 등을 실시간으로 또는 주기적으로 획득한다.After the
그리고 음향검출부(150)를 통해 검출된 소리가 아기 울음소리인지 여부를 지속적으로 판단한다.(ST12)Then, it is continuously determined whether the sound detected through the sound detection unit 150 is the crying sound of the baby (ST12).
만일 ST12단계에서 아기 울음소리가 검출되지 않는 것으로 확인되면, 모드전환판단부(124)는 사용자가 설정한 수유시간의 도래 여부를 확인하며, 수유시간이 도래하지 않았으면 위 과정을 반복 수행하고 수유시간이 도래하면 모드전환조건의 충족여부를 판단한다.If it is confirmed that the crying sound of the baby is not detected in step ST12, the mode change determination unit 124 checks whether the feeding time set by the user has arrived, and if the feeding time has not arrived, repeats the above process and feeds. When the time comes, it is determined whether the mode change condition is satisfied.
모드전환조건은 감시대상자의 특정한 수면단계일 수 있다. 예를 들어 모드전환판단부(126)는 보호자(엄마)가 깨어 있거나 렘수면, 비렘수면 1단계, 비렘수면 2단계 등과 같은 얕은 수면 단계에 있고, 아기가 깨어 있거나 렘수면(활동 수면)과 같은 얕은 수면 단계에 있으면 모드전환조건을 충족한 것으로 판단할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니므로 보호자(엄마)의 경우에는 렘수면 단계만을 모드전환조건으로 설정할 수도 있고, 렘수면 또는 비렘수면 1단계를 모드전환조건으로 설정할 수도 있다. (ST13, ST14)The mode switching condition may be a specific sleep stage of the monitored person. For example, the mode change determining unit 126 is a parent (mother) is awake or in a shallow sleep stage such as REM sleep,
ST14의 모드전환조건을 모두 충족하는 것으로 판단되는 경우에는, 모드전환판단부(124)는 IoT조명장치(100)의 동작모드를 수유등 모드로 전환하고, 조명제어부(140)는 이에 응하여 조명등(142)의 동작모드를 수면등에서 수유등으로 전환하거나 꺼진 조명등(142)을 수유등 모드로 켠다. When it is determined that all of the mode switching conditions of ST14 are satisfied, the mode switching determination unit 124 switches the operation mode of the
ST12단계에서 아기의 울음소리가 검출된 것으로 확인된 경우에도 모드전환판단부(124)는 IoT조명장치(100)의 동작모드를 수유등 모드로 전환하는 것이 바람직하다.Even when it is confirmed that the crying sound of the baby is detected in step ST12, it is preferable that the mode change determination unit 124 switches the operation mode of the
모드전환판단부(124)는 수유등 모드로 전환할 때 조명등(142)의 밝기와 색온도를 함께 조절할 수도 있다.The mode change determination unit 124 may adjust the brightness and color temperature of the lamp 142 together when switching to the nursing lamp mode.
한편 수유등 모드로 전환되었음에도 보호자의 움직임이 감지되지 않는 경우에는 보호자가 피곤해서 일어나지 못하고 있는 상태이므로 피드백판단부(126)는 음향출력부(180)를 제어하여 소정의 기상 알람을 출력할 수 있다. (ST15)On the other hand, when the movement of the guardian is not detected even after the nursing lamp mode is switched, the guardian is tired and cannot wake up, so the feedback determination unit 126 may control the
모드전환판단부(124)는 수유등 모드로 전환된 이후에 수유 종료 여부를 지속적으로 판단한다. The mode change determination unit 124 continuously determines whether or not feeding is terminated after the mode is switched to the feeding lamp mode.
예를 들어 수유등 모드로 전환된 이후에 보호자의 움직임이 감지되었다가 설정 시간이 경과한 이후에 보호자와 아이의 움직임이 감지되지 않으면, 모드전환판단부(124)는 수유가 종료된 것으로 판단할 수 있다. (ST16)For example, if the parental's movement is detected after switching to the nursing lamp mode and the movement of the parental and child is not detected after the set time has elapsed, the mode switching determination unit 124 may determine that the lactation is complete. I can. (ST16)
모드전환판단부(124)는 수유가 종료된 것으로 판단되면 IoT조명장치(100)의 동작모드를 수유등 모드에서 수면등 모드로 전환한다. When it is determined that lactation has ended, the mode change determination unit 124 switches the operation mode of the
조명제어부(140)는 이에 응하여 조명등(142)의 동작모드를 수유등에서 수면등으로 전환하거나 조명등(142)을 소등한다. 이어서 IoT조명장치(100)는 수면 모니터링 모드로 동작하면서 감시대상자의 수면상태를 감시한다.(ST17)In response to this, the
이상에서는 본 발명의 바람직한 일 실시예를 설명하였으나 본 발명은 전술한 실시예에 한정되지 않고 다양한 형태로 변형되어 실시될 수 있으며, 변형 또는 수정된 실시예도 후술하는 특허청구범위에 개시된 본 발명의 기술적 사상을 포함한다면 본 발명의 권리범위에 속함은 당연하다 할 것이다.In the above, a preferred embodiment of the present invention has been described, but the present invention is not limited to the above-described embodiment, but may be modified in various forms, and modified or modified embodiments are also disclosed in the claims to be described later. If the idea is included, it will be natural to belong to the scope of the present invention.
100: IoT조명장치
110: 프로세서
120: 메모리
122: 수면상태판단부
124: 모드전환판단부
126: 피드백판단부
128: 통계분석부
130: 통신부
140: 조명제어부
142: 조명등
150: 음향검출부
160: 자세검출부
170: 생체신호검출부
180: 음향출력부
190: 버스
200: 게이트웨이(G/W)
300: 통신망
400: 모니터링장치
410: 프로세서
420: 메모리
422: 수면상태판단부
424: 모드전환판단부
426: 피드백판단부
428: 통계분석부
430: DB
440: 통신부
490: 버스100: IoT lighting device 110: Processor 120: Memory
122: sleep state determination unit 124: mode change determination unit 126: feedback determination unit
128: statistical analysis unit 130: communication unit 140: lighting control unit
142: lighting lamp 150: sound detection unit 160: attitude detection unit
170: biological signal detection unit 180: sound output unit 190: bus
200: gateway (G/W) 300: communication network 400: monitoring device
410: processor 420: memory 422: sleep state determination unit
424: mode change judgment unit 426: feedback judgment unit 428: statistical analysis unit
430: DB 440: communication unit 490: bus
Claims (5)
상기 IoT조명장치에서 획득한 음향데이터, 자세데이터 및 생체신호를 이용하여 감시대상자의 수면상태를 판단하는 수면상태판단부;
상기 수면상태판단부의 판단결과를 이용하여 설정 조건을 충족하는지 여부를 판단하고, 설정 조건이 충족되면 상기 IoT조명장치의 동작모드를 수유등 모드로 전환하는 모드전환판단부;
를 포함하는 IoT조명장치의 제어시스템IoT lighting device including a lighting lamp, an acoustic detection unit, a posture detection unit, a biosignal detection unit, and an audio output unit;
A sleep state determination unit that determines a sleep state of a person to be monitored using sound data, posture data, and bio-signals acquired from the IoT lighting device;
A mode switching determination unit that determines whether or not a set condition is satisfied using the determination result of the sleep state determination unit, and switches an operation mode of the IoT lighting device to a nursing lamp mode when the set condition is satisfied;
IoT lighting device control system including
설정된 수유 시간이 도래하고,
상기 수면상태판단부를 통해 확인된 보호자의 상태가, 깨어 있는 상태, 렘수면상태, 비렘수면 1단계, 비렘수면 2 단계 중에서 어느 하나이고,
상기 수면상태판단부를 통해 확인된 아기의 상태가, 깨어 있는 상태, 렘수면(활동수면)상태 중에서 어느 하나이면,
상기 설정 조건이 충족된 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 IoT조명장치의 제어시스템The method of claim 1, wherein the mode change determining unit,
The set feeding time has arrived,
The state of the guardian identified through the sleep state determination unit is any one of awake state, REM sleep state, non-REM sleep phase 1, and non-REM sleep phase 2,
If the state of the baby identified through the sleep state determination unit is any one of awake state and REM sleep (active sleep) state,
Control system of an IoT lighting device, characterized in that it is determined that the setting condition is satisfied
상기 IoT조명장치의 동작모드가 수유등 모드로 전환된 이후 설정 시간 동안에 상기 수면상태판단부에서 상기 보호자의 움직임이 검출되지 않으면, 상기 음향출력부를 통해 소정의 기상알람을 출력하는 피드백판단부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT조명장치의 제어시스템The method of claim 2,
If the movement of the guardian is not detected in the sleep state determination unit during a set time after the operation mode of the IoT lighting device is switched to the nursing lamp mode, further comprising a feedback determination unit for outputting a predetermined wake-up alarm through the sound output unit IoT lighting device control system, characterized in that
상기 음향데이터, 자세데이터, 생체데이터 중에서 적어도 하나를 이용하여 보호자와 아기의 수면상태를 각각 판단하는 단계;
설정된 수유 시간이 도래하고, 보호자의 상태가 깨어 있는 상태, 렘수면상태, 비렘수면 1단계, 비렘수면 2 단계 중에서 어느 하나이고, 아기의 상태가 깨어 있는 상태, 렘수면(활동수면)상태 중에서 어느 하나이면 IoT조명장치의 동작모드를 수유등 모드로 전환하는 단계
를 포함하는 IoT 조명장치의 제어 방법Obtaining acoustic data, posture data, and biometric data while the IoT lighting device monitors the sleep state of the parent and child;
Determining sleep states of a parent and a baby using at least one of the acoustic data, posture data, and biometric data, respectively;
If the set feeding time has arrived, and the parental status is any one of awake, REM sleep, non-REM sleep stage 1, and non-REM sleep stage 2, and the baby's condition is either awake or REM sleep (active sleep) Switching the operation mode of the IoT lighting device to the nursing lamp mode
IoT lighting device control method comprising a
상기 IoT조명장치의 동작모드가 수유등 모드로 전환된 단계 이후에는,
설정 시간 동안에 상기 수면상태판단부에서 상기 보호자의 움직임이 검출되는지 여부를 확인하는 단계와,
상기 보호자의 움직임이 검출되지 않으면 상기 음향출력부를 통해 소정의 기상알람을 출력하는 단계
를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT조명장치의 제어방법The method of claim 4,
After the step of switching the operation mode of the IoT lighting device to the nursing lamp mode,
Checking whether the movement of the guardian is detected by the sleep state determination unit during a set time; and
If the movement of the guardian is not detected, outputting a predetermined wake-up alarm through the sound output unit
Control method of an IoT lighting device, characterized in that it further comprises
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20070039331A (en) * | 2005-10-07 | 2007-04-11 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for inducing sound sleep and wake-up |
KR20160001189U (en) * | 2014-10-01 | 2016-04-11 | 주식회사 해찬 | lactation lamp |
KR20160084980A (en) * | 2015-01-07 | 2016-07-15 | 순천향대학교 산학협력단 | A real-time sleep monitoring system using a smartphone |
KR101639670B1 (en) | 2015-01-14 | 2016-07-15 | 주식회사 지비솔루션즈 | Environmental- friendly led lamp for breastfeeding with smart-phone control |
KR101798498B1 (en) * | 2017-04-28 | 2017-11-16 | 주식회사 엠프로스 | Biometric information measuring device and system for sleep monitoring of infants |
KR20180036068A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-09 | 주식회사 케이티 | A system of controlling internet of things devices and a method for the same |
KR101940218B1 (en) | 2017-04-24 | 2019-04-11 | 박우철 | Lactation lamp interconnectable with mobile device |
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Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20070039331A (en) * | 2005-10-07 | 2007-04-11 | 삼성전자주식회사 | Apparatus and method for inducing sound sleep and wake-up |
KR20160001189U (en) * | 2014-10-01 | 2016-04-11 | 주식회사 해찬 | lactation lamp |
KR20160084980A (en) * | 2015-01-07 | 2016-07-15 | 순천향대학교 산학협력단 | A real-time sleep monitoring system using a smartphone |
KR101639670B1 (en) | 2015-01-14 | 2016-07-15 | 주식회사 지비솔루션즈 | Environmental- friendly led lamp for breastfeeding with smart-phone control |
KR20180036068A (en) * | 2016-09-30 | 2018-04-09 | 주식회사 케이티 | A system of controlling internet of things devices and a method for the same |
KR101940218B1 (en) | 2017-04-24 | 2019-04-11 | 박우철 | Lactation lamp interconnectable with mobile device |
KR101798498B1 (en) * | 2017-04-28 | 2017-11-16 | 주식회사 엠프로스 | Biometric information measuring device and system for sleep monitoring of infants |
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