KR20210071585A - IoT 기반의 생활안전 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템에 관한 것으로, 그 구성은 학교, 공공건물 내에 고정 설치되어 각 센서부의 구동을 통해 미세먼지, 진동에 따른 파장, 소음 상태 및 공간 내의 공기 상태를 각각 감지하기 위해 프로그램화된 각 센서부의 구동을 통해 미세먼지 농도 수집, 소정 규모 이상의 지진을 감지, 소음 상태, 공기질의 상태를 감지 및 수집하는 센서장치; 센서장치를 통해 전송되는 수집된 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보를 수집하여 저장하고 데이터베이스하고 다수개의 센서장치와 연동되어 미세먼지 농도, 지진 감지 정보, 소음 상태 정보 또는 공기질의 상태 정보를 기초로 설정된 기준치 초과에 따른 응급상황시 해당 정보를 등급별로 분류되어 인가된 사용자 단말로 전송하여 응급상황 대처로 해당 지역의 공기청정기 가동, 가스차단 정보를 송출하여 시행이 되도록 하는 운영서버; 센서장치의 원격제어를 위해 운영서버를 통하여 구동 어플(APP)을 전송받아 실행하고, 운영서버에서 제공되는 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보에 대하여 메뉴얼화되어 저장된 상황에 따라 원격에서 사물통신(IoT)을 통해 설치 공간내 공기청정기를 가동하거나, 가스 밸브 잠금 또는 차단이 되도록 해당 구동신호를 송출하는 사용자 단말: 및 상기 운영서버에서 제공되는 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보 등의 응급상황에 따른 해당 정보를 기초로 운영서버에 저장된 데이터베이스를 기준으로 각 센서부와 연동된 장치에 응급상황 대처를 위해 관리자로 인해 수행되도록 하거나, 운영서버의 구동에 필요한 제반적인 동작을 모니터링하는 관리자 단말;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 본 발명은 지진, 미세먼지, 소음 또는 공기질 센서를 포함한 센서장치의 구동을 통해 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기의 공기의 상태 정보를 감지하고 수집하여 데이터 관리 및 정보화로 생활안전 향상을 도모하고 사물통신을 통해 원격에서 실시간 대처할 수 있는 효과를 제공한다.

Description

IoT 기반의 생활안전 관리 시스템{A management system of life safety based on IoT}
본 발명은 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템에 관한 것으로 보다 구체적으로는 지진, 미세먼지, 소음 또는 공기질 센서를 포함한 센서장치의 구동을 통해 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기의 공기의 상태 정보를 감지하고 수집하여 데이터 관리 및 정보화로 생활안전 향상을 도모하고 사물통신을 통해 원격에서 실시간 대처할 수 있는 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 센서장치를 통해 수집된 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기환경 공기의 확인을 위해 프로그램화하여 제어부를 통해 자동으로 센싱하고, 센싱된 정보를 데이터베이스화하고 이를 기초로 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기의 공기 상태가 설정된 기준치에 따라 이상 여부에 유무선 통신을 통해 실시간 데이터들을 전송하여 미세먼지 또는 소음에 따라 외부환경 차단, 지진에 따른 경고를 송출하여 신속한 대응이 이루어지고 긴급재난에 대하여 신뢰성을 확보할 수 있는 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템에 관한 것이다.
최근 전세계 여러 지역에서 크고 작은 지진으로 인하여 수많은 인명 및 국가적인 피해가 발생하고 있으며, 비교적 안전지대로 분류되었던 우리나라에도 이러한 조짐이 발생하고 있다. 따라서, 이에 대한 대비를 철저히 하고, 만일의 사태 발생 시 피해를 최소화하기 위한 국가 재난시스템 점검 및 건축물의 내진설계 강화와 같은 움직임이 일어나고 있는 추세이다.
하지만, 기존의 건물이나 노후화된 건축물에는 내진설계가 반영되지 않아, 대지진이 아닌 중소지진이 발생하더라도 건물의 붕괴, 가스 및 누전에 의한 화재로 큰 피해가 발생할 수 있고, 내진설계를 반영하여 건축된 건물이라 할지라도 지진의 피해를 완벽히 피해갈 수 없는 것이 현실이다.
최근 전통적인 가스 산업 기술에 전송, 제어, 분석과 같은 실시간 및 자동화 기술의 융합 분야가 각광받고 있다. 특히 LPG 가스 시설에 가스 누출 등의 안전사고가 발생할 경우, 즉시 가스가 누출된 가스시설이 위치한 지역을 감지하고, 가스시설의 가스 누출을 차단하기 위한 차단기를 자동으로 원격 작동시켜 가스 누출, 폭발, 화재 등으로 인한 인명 및 재산 피해를 최소화하는 방안이 연구되고 있다.
한편, 현재 많은 국가에서 대기환경오염만큼 실내 공기오염에도 관심이 증가하는 추세이고, 실내의 공기질 측정 및 각 플랫폼에서 측정한 데이터를 전송하는 사물 인터넷(IoT) 기반 기술과 데이터 분석 기술이 다양하게 연구되고 있다.
그리고 이러한 기술을 바탕으로 사물 인터넷 기반 실내 공기질 측정 및 분석 플랫폼 또한 다양하게 개발되는 추세이다. 이러한 플랫폼은 수집된 공기질 데이터를 분석하여 사용자에게 분석 결과를 제공하는 것에 중점을 두고 있으며, 센서의 정확도가 조금 부족하더라도 사용자에게 실시간으로 현재 공기질에 대한 알림을 제공하여 환기 및 대처를 유도하는 것이 중요하다.
실외의 경우 국내 및 국외 각각의 통합 공기질 지수로 대기 오염도의 측정치를 표현하며 1시간에서 24시간 주기의 측정 데이터를 기반으로 산출한다. 그러나 국내 및 국외에서 사용되는 통합대기환경지수는 공기질 변화에 대한 실시간 공기질지수 산출이 어렵다.
또한, 실내의 경우 통합된 공기질에 대해 아직 정해진 알림지수가 없고, 오염된 공기가 한정된 공간에서 순환하기 때문에 지속적인 오염도가 높으며 실외보다 더 빠른 실시간 실내 공기질 알림지수 산출이 필요하다. 그리고 기존 통합공기질 지수는 해당 시간 측정 데이터의 평균을 사용하여 지수를 산출하였으나 이는 실시간으로 공기질 지수를 표현하는데 한계가 있다.
이에 본 출원은 지진, 대기의 미세먼지 등의 긴급상황시 신속하게 대처할 수 있도록 사물통신(IoT) 기술을 접목하여 실시간으로 가스 누수, 유출 방지 및 공기질의 개선을 위한 기술 내역을 제안하고자 한다.
[관련기술문헌]
1. IoT 기반의 센서 데이터 분석 및 제공 시스템 및 방법(Sensor data analyzing and providing system and method based on IoT technologies)(특허공개번호 제10-2017-0111054호)
2. 실시간 통합 실내 공기질 알림지수 결정 방법 및 장치(METHOD AND APPARATUS FOR DETERMINING REAL-TIME COMPREHENSIVE INDOOR AIR QUALITY INDEX)(특허등록번호 제10-1771053호)
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 센서장치를 통해 수집된 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기환경 공기의 확인을 위해 프로그램화하여 제어부를 통해 자동으로 센싱하고, 센싱된 정보를 데이터베이스화하고 이를 기초로 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기의 공기 상태가 설정된 기준치에 따라 이상 여부에 유무선 통신을 통해 실시간 데이터들을 전송하여 미세먼지 또는 소음에 따라 외부환경 차단, 지진에 따른 경고를 송출하여 신속한 대응이 이루어지고 긴급재난에 대하여 신뢰성을 확보할 수 있는 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 건물내 일측에 설치된 미세먼지, 지진에 따른 센서장치의 구동을 통해 설정된 미세먼지 농도, 소정 규모 이상의 검지된 진동 신호를 출력하거나 건물붕괴에 따라 진동을 감지하여 외부환경 차단 및 공기정화기 가동을 통해 대기의 미세먼지를 차단하거나, 가스의 잠금기능을 통해 유입되는 가스를 차단 또는 잠금기능을 수행하여 미세먼지, 가스누출 및 긴급 재난에 대해 신속히 대응할 수 있는 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 지진, 미세먼지, 소음 또는 공기질 센서를 포함한 센서장치의 구동을 통해 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기의 공기의 상태 정보를 감지하고 수집하여 데이터 관리 및 정보화로 생활안전 향상을 도모하고 사물통신을 통해 원격에서 실시간 대처할 수 있는 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템을 제공하기 위한 것이다.
그러나 본 발명의 목적들은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템은, 학교, 공공건물 내에 고정 설치되어 각 센서부의 구동을 통해 미세먼지, 진동에 따른 파장, 소음 상태 및 공간 내의 공기 상태를 각각 감지하기 위해 프로그램화된 각 센서부의 구동을 통해 미세먼지 농도 수집, 소정 규모 이상의 지진을 감지, 소음 상태, 공기질의 상태를 감지 및 수집하는 센서장치; 센서장치를 통해 전송되는 수집된 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보를 수집하여 저장하고 데이터베이스하고 다수개의 센서장치와 연동되어 미세먼지 농도, 지진 감지 정보, 소음 상태 정보 또는 공기질의 상태 정보를 기초로 설정된 기준치 초과에 따른 응급상황시 해당 정보를 등급별로 분류되어 인가된 사용자 단말로 전송하여 응급상황 대처로 해당 지역의 공기청정기 가동, 가스차단 정보를 송출하여 시행이 되도록 하는 운영서버; 센서장치의 원격제어를 위해 운영서버를 통하여 구동 어플(APP)을 전송받아 실행하고, 운영서버에서 제공되는 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보에 대하여 메뉴얼화되어 저장된 상황에 따라 원격에서 사물통신(IoT)을 통해 설치 공간내 공기청정기를 가동하거나, 가스 밸브 잠금 또는 차단이 되도록 해당 구동신호를 송출하는 사용자 단말: 및 상기 운영서버에서 제공되는 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보 등의 응급상황에 따른 해당 정보를 기초로 운영서버에 저장된 데이터베이스를 기준으로 각 센서부와 연동된 장치에 응급상황 대처를 위해 관리자로 인해 수행되도록 하거나, 운영서버의 구동에 필요한 제반적인 동작을 모니터링하는 관리자 단말;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템은, 센서장치를 통해 수집된 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기환경 공기의 확인을 위해 프로그램화하여 제어부를 통해 자동으로 센싱하고, 센싱된 정보를 데이터베이스화하고 이를 기초로 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기의 공기 상태가 설정된 기준치에 따라 이상 여부에 유무선 통신을 통해 실시간 데이터들을 전송하여 미세먼지 또는 소음에 따라 외부환경 차단, 지진에 따른 경고를 송출하여 신속한 대응이 가능하고 긴급재난에 대하여 신뢰성을 확보할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템은 건물내 일측에 설치된 미세먼지, 지진에 따른 센서장치의 구동을 통해 설정된 미세먼지 농도, 소정 규모 이상의 검지된 진동 신호를 감지하여 가스 차단 및 공기정화기 가동을 통해 대기의 미세먼지를 차단하거나, 가스의 자동 잠금기능을 통해 유입되는 가스를 차단 또는 잠금기능을 수행하여 미세먼지, 가스누출 및 긴급 재난에 대해 신속히 대응할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템은 실내 일측에 설치된 센서장치를 통해 수집 또는 감지되는 미세먼지, 공기질, 소음 및 진동 신호를 운영서버로 전송하여 설정된 위험 수치의 이상 감지될 경우 위험경보와 알림을 통해 신속하게 대응할 수 있도록 하거나, 등급별로 분류되어 허락된 사용자 단말의 사용자에게 무선 전송을 통해 원격에서 사물통신(IoT)을 통해 창문 개폐, 밸브 차단 등의 신호를 송출하여 신속하게 대처할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템은 학교, 공공건물 내에 미세먼지 센서를 설치하고 대기의 미세먼지 또는 실내의 미세먼지 농도를 센싱하여 운영서버로 전송하거나, 등급별로 허락되어 구동된 어플(APP)의 사용자 단말로 해당 미세먼지 농도를 전송하여 미세먼지 농도에 따라 경보, 창문 차단 여부, 공기청정기의 가동 여부를 원격에서 구동하여 효율적인 관리를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템은 지진, 미세먼지, 소음 또는 공기질 센서를 포함한 센서장치의 구동을 통해 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기의 공기의 상태 정보를 감지하고 수집하여 데이터 관리 및 정보화로 생활안전 향상을 도모하고 사물통신을 통해 원격에서 실시간 대처할 수 있는 효과를 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템은 센서장치를 통해 수집된 지진, 미세먼지, 소음 또는 대기의 공기상태에 따른 응급상황시 저장된 데이터베이스의 기준에 따라 응급상황 대처에 따른 정보를 무선으로 송출하여 구동 어플(APP)의 실행을 통해 사물통신(IoT)으로 원격에서 시설물에 대해 차단을 위한 정보를 송출하여 안정적인 시설물 관리 및 운영을 도모할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 구성도.
도 2는 도 1에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 세부 시스템 구성도.
도 3은 도 1에 따른 IoT 기반 중 미세먼지센서가 설치된 환경의 시스템 상태도
도 4는 도 1에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 개락도
도 5는 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 운영서버의 세부구성을 도시한 블록도
도 6은 도 5에 따른 oT 기반의 생활안전 관리 시스템의 센서장치 세부구성을 도시한 블록도
도 7은 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 미세먼지 센서의 내부 구성도
도 8은 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 미세먼지 센서의 성능을 측정한 그래프
도 9는 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 공기질 센서의 성능을 측정한 그래프
이하, 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명은 첨부된 도면들을 참조하여 설명할 것이다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.
본 명세서에 있어서는 어느 하나의 구성요소가 다른 구성요소로 데이터 또는 신호를 '전송'하는 경우에는 구성요소는 다른 구성요소로 직접 상기 데이터 또는 신호를 전송할 수 있고, 적어도 하나의 또 다른 구성요소를 통하여 데이터 또는 신호를 다른 구성요소로 전송할 수 있음을 의미한다.
본 발명은 실내 일측에 설치된 센서장치를 통해 수집 또는 감지되는 미세먼지, 공기질, 소음 및 진동 신호를 운영서버로 전송하여 설정된 위험 수치의 이상 감지될 경우 위험경보와 알림을 통해 신속하게 대응할 수 있도록 하거나, 등급별로 분류되어 허락된 사용자 단말의 사용자에게 무선 전송을 통해 원격에서 사물통신(IoT)을 통해 창문 개폐, 밸브 차단 등의 신호를 송출하여 신속하게 대처할 수 있는 생활안전 관리를 제공하도록 구성된 것이다.
특히, 본 발명은 학교, 공공건물 내에 미세먼지 센서를 설치하고 대기의 미세먼지 또는 실내의 미세먼지 농도를 센싱하여 운영서버로 전송하거나, 등급별로 허락되어 구동된 어플(APP)의 사용자 단말로 해당 미세먼지 농도를 전송하여 미세먼지 농도에 따라 경보, 창문 차단 여부, 공기청정기의 가동여부를 원격에서 구동할 수 있는 사물통신(IoT)을 이용한 미세먼지 관리를 제공하는 것을 기술적 특징으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 따른 실시예로서 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 세부 시스템 구성을 도시한 것으로서, 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템은 크게, 센서장치(100), 통신망(200), 운영서버(300), 사용자 단말(400), 관리자 단말(500) 및 공공기관장치(600)을 포함한다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 2를 참조하여 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 구성의 동작 절차를 살펴보면, 먼저 상기 센서장치(100)는 학교, 공공건물 내에 고정 설치되어 각 센서부의 구동을 통해 미세먼지, 진동에 따른 파장, 소음 상태 및 공간 내의 공기 상태를 감지하여 감지된 센싱 정보를 무선 통신을 통해 전송하도록 동작한다.
한편, 상기 센서장치는 첨부된 도 6에 도시된 바와 같이 미세먼지 센서부(110), 지진 센서부(130), 소음 센서부(150), 공기질 센서부(170)로 각각 구성되어 설치 공간 내의 미세먼지를 감지 및 수집하고, 진동에 따른 건물의 흔들림 등을 감지하거나, 내외부 환경을 고려하여 소음 상태를 검지하고, 공간 내의 공기 상태를 감지하도록 각각 동작한다.
상기 센서장치(100)는 미세먼지 감지 및 수집, 화재 및 진동 여부 감지, 소음 상태 감지, 공간 내 공기 상태를 각각 감지하기 위해 프로그램화하여 각 센서부의 구동을 통해 미세먼지 농도 수집, 소정 규모 이상의 지진을 감지, 소음 상태, 공기질의 상태를 감지하여 해당 수집된 신호를 운영서버(300)로 전송하거나, 운영서버(300), 사용자 단말(400)의 원격 제어신호에 따라 실내 공기 청정기 가동, 가스의 자동 감금을 통해 실내 유입된 미세먼지를 유입하거나, 가스를 차단을 위해 잠금기능을 수행하도록 구성된다.
한편, 상기 센서장치(100)는 사용자 단말(400)이 운영서버(300)에서 제공되는 어플(app)을 실행하여 어플 구동을 통해 분류된 등급에 따라 원격에서 사물통신(IoT)을 통해 미세먼지를 흡입할 수 있도록 실내 공기청정기 가동에 따라 동작하거나, 가스 누출, 연기 감지에 따른 화재 상태 정보, 진동에 따른 지진의 상태 정보에 따라 사물통신(IoT)을 통해 가스 잠금, 가스 공급 차단 설정 신호를 수신하여 해당 상태로 전환되도록 동작한다.
또한, 상기 센서장치(100)는 통신망(300)을 통해 분류되어 인가된 사용자 단말(400)에서 전송한 미세먼지에 따른 공기 청정기 가동, 설정한 가스 누출, 연기 감지, 진동에 따른 지진파의 정보에 따라 무선 전송된 제어신호에 따라 원격에서 제어될 수 있도록 하고, 관리자 단말(500) 또는 사용자 단말(400)에 의하여 다수의 센서장치(100)와 연동된 공기청정기 가동, 가스 차단기를 설정 및 구동을 위해 관리자 또는 사용자가 운영서버(300)의 전송신호를 통해 통합 관리할 수 있다.
상기 운영서버(300)는 센서장치(100)를 통해 전송되는 수집된 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보를 수집하여 저장하고 데이터베이스하고 통신망(200)을 통해 외부 공공기관장치(600), 다수개의 센서장치(100)와 연동되어 미세먼지 농도, 지진 감지 정보, 소음 상태 정보 또는 공기질의 상태 정보를 기초로 설정된 기준치 초과에 따른 응급상황시 해당 정보를 등급별로 분류되어 인가된 사용자 단말(400)로 전송하여 응급상황 대처로 해당 지역의 공기청정기 가동, 가스차단 정보를 송출하여 시행이 될 수 있도록 하거나, 사용자 단말(400)로 원격에서 센서장치(100)의 제어를 위한 구동 어플(APP)을 제공하고, 등급별로 분류되어 인가된 사용자 단말(400)을 통해 해당 센서장치(100)가 각각 제어되도록 해당 정보를 송출한다.
또한, 상기 운영서버(300)는 상기 센서장치(100)를 통해 수집되어 전송된 미세먼지의 농도, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보를 저장하고, 저장된 데이터를 시간, 키워드, 위치별로 조회가 가능하도록 데이터 리스트를 분류하여 저장하고, 분류되어 인가된 기준 및 등급에 따라 사용자단말(400) 또는 관리자단말(500)의 접속신호에 따라 시간 및 장소에 관계없이 기준에 따른 정보가 실시간 모니터링 및 긴급 지원이 가능하도록 한다.
또한, 상기 운영서버(300)는 사용자 단말(400)의 등급에 따라 해당 구역의 센서장치(100)의 측정값, 과거의 이력 정보를 날짜별, 키워드별 조회가 필요할 경우 조회된 데이터를 구분하여 저장하여 비교 분석 데이터로 활용할 수 있도록 해당 정보를 전환 및 저장하는데, 예를들어 학교내 특정 교실에 센싱된 미세먼지의 농도에 대하여 시간, 날짜, 월별, 년별로 분류하고 공기질과 미세먼지에 따른 비교 업보, 소음과 진동(지진)의 비교 분석정보, 이를 통한 교실 환경의 변화와 학생들의 성장 및 질병에 대한 데이터를 산출하여 비교 분석하여 데이터베이스화가 되도록 한다.
즉, 상기 운영서버(300)는 미세먼지 농도, 지진 정보의 등급, 소음의 기준정보, 대기환경에 따른 공기질의 상태 정보에 따라 각 기준별 데이터 값을 분류 저장하고, 사용자 단말(400)의 인가된 정보에 따라 등급별로 분류하여 상기 센서장치(100)에서 수집되어 전송된 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보를 기초로 분류되어 인가된 기준에 따라 해당 사용자 단말(400)의 구동 어플(app)로 해당 상태 정보 및 대처 정보를 전송하거나 관리자 단말(500)의 관리자에게 해당 상태 정보를 송출하여 응급상황에 따라 신속히 대처할 수 있도록 생활안전 시스템의 제반적인 동작을 제어한다.
상기 사용자 단말(400)은 센서장치(100)의 원격제어를 위해 운영서버(300)를 통하여 구동 어플(APP)을 전송받아 실행하고, 운영서버(300)에서 제공되는 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보에 대하여 메뉴얼화되어 저장된 상황에 따라 원격에서 사물통신(IoT)을 통해 설치 공간내 공기청정기를 가동하거나, 가스 밸브 잠금 또는 차단이 되도록 해당 구동신호를 송출하여 안정적인 센서장치(100)의 동작에 따른 운영이 되도록 한다.
한편, 상기 사용자 단말(400)은 운영서버(300)에 분류된 등급에 따라 인가 정보에 한정되어 실행된 어플(app)을 통해 해당 센서장치(100)로부터 각 센서부의 동작에 따라 수집된 미세먼지 농도, 지진의 상태 정보, 소음의 상태정보, 대기환경에 따른 공기질의 상태 정보를 무선으로 직접 전송받아 건물 내 구비된 공기청정기를 가동, 가스 밸브 잠금 또는 차단이 되도록 해당 구동신호를 송출하여 긴급 재난에 대응할 수 있다.
상기 관리자 단말(500)은 상기 운영서버(300)에서 제공되는 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보 등의 응급상황에 따른 해당 정보를 기초로 운영서버(300)에 저장된 데이터베이스를 기준으로 각 센서부와 연동된 장치에 응급상황 대처를 위해 관리자로 인해 수행되도록 하거나, 운영서버(300)의 구동에 필요한 제반적인 동작을 모니터링한다.
상기 공공기관장치(600)는 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보에 따라 운영서버(300)을 통해 전송되는 응급상황을 확인하여 통신망(200)을 통해 응급상황에 따른 긴급재난문자를 전송하기 위한 것으로, 기상청 안전처 또는 소방청 등의 공공기관의 운영장치를 칭한다.
상기 통신망(200)은 대용량, 장거리 음성 및 데이터 서비스가 가능한 대형 통신망의 고속 기간망인 통신망이며, 인터넷(Internet) 또는 고속의 멀티미디어 서비스를 제공하기 위한 차세대 유선 및 무선망일 수 있다. 통신망(200)이 이동통신망일 경우 동기식 이동 통신망일 수도 있고, 비동기식 이동 통신망일 수도 있다.
비동기식 이동 통신망의 일 실시 예로서, WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 방식의 통신망을 들 수 있다. 이 경우 도면에 도시되진 않았지만, 이동통신망은 RNC(Radio Network Controller)을 포함할 수 있다. 한편, WCDMA망을 일 예로 들었지만, 3G LTE망, 4G망, 5G망 등 차세대 통신망, 그 밖의 IP를 기반으로 한 IP망일 수 있다. 통신망(200)은 센서장치(100), 운영서버(300), 사용자 단말(400), 관리자 단말(500) 및 공공기관장치(600) 간의 신호 및 데이터를 상호 전달하는 역할을 한다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 개락도를 나타내는데, 각 센세부의 구동을 위해 DC 12V의 전원에 대해 충전 절차를 통해 각 센서부의 센서장치(100)의 구동을 위한 전원(DC 3.3V)로 변환하여 해당 전원이 인가되고, 프로그램화되어 구비된 센서장치(100)의 미세먼지 센서부(110), 지진 센서부(130), 소음 센서부(150), 공기질 센서부(190)의 구동에 따라 센싱된 미세먼지 정보, 화재 및 진동 감지, 소음 상태 감지, 공간 내 공기 상태를 마이컴의 제어신호에 따라 통신망(200)을 통해 운영서버(300)로 전송하거나, 사용자 단말(400)로 해당 상태 정보를 전송하도록 동작한다.
또한, 상기 센서장치(100)는 내부 마이컴의 동작에 따라 감지된 미세먼지 정보, 화재 및 진동 감지, 소음 상태 감지, 공간 내 공기 상태에 따라 경고장치를 통해 해당 정보를 송출하는데, 이는 Buzzer을 통해 경고음, LED 램프를 통해 경광등, 외부 연동 장치로 해당 경고정보를 송출하여 동작될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 운영서버(300)의 세부구성을 도시한 블록도를 나타내는데, 본 발명에 따른 생활안전 관리 시스템의 운영서버(300)는 제어부(310), 수신부(320), 설정부(330), 저장부(340), 분석부(350), 전송부(360) 및 출력부(370)를 포함하여 구성된다.
이하, 첨부된 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명에 따른 운영서버(100)의 세부구성 및 동작을 살펴보면, 먼저, 상기 제어부(110)는 상기 센서장치(100)를 통해 전송되는 수집된 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보를 수신하여 저장하고, 다수개의 센서장치(100)와 연동되어 미세먼지 농도, 지진 감지 정보, 소음 상태 정보 또는 공기질의 상태 정보를 기초로 설정된 기준치 초과에 따른 응급상황시 해당 정보를 등급별로 분류되어 인가된 사용자 단말(400)로 전송하여 해당 지역의 공기청정기 가동, 가스차단 정보를 송출하여 응급상황이 시행이 될 수 있도록 운영서버(300)의 제반적인 동작을 제어한다.
또한, 상기 제어부(310)는 상기 센서장치(100)를 통해 수집되어 전송된 미세먼지의 농도, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 저장된 데이터를 시간, 키워드, 위치별로 조회가 가능하도록 데이터 리스트를 분류하여 분류되어 인가된 기준 및 등급에 따라 사용자 단말(400) 또는 관리자 단말(500)의 접속신호에 따라 해당 정보를 실시간 모니터링 및 긴급 지원이 가능하도록 운영서버(300)의 동작을 제어한다.
또한, 상기 제어부(310)는 사용자 단말(400)의 등급에 따라 해당 구역의 센서장치(100)의 측정값, 과거의 이력 정보를 날짜별, 키워드별 조회가 가능하도록 데이터를 구분하여 저장부(370)를 해당 데이터가 저장되도록 하고, 상기 관리자 단말(500)의 접속신호에 따라 저장된 데이터를 비교 분석 정보로 활용할 수 있도록 해당 정보를 제공한다.
상기 수신부(320)는 제어부(310)의 제어신호에 학교, 공공건물 내에 고정 설치된 센서장치(100)의 각 미세먼지 센서부(110), 지진 센서부(130), 소음 센서부(15)0), 공기질 센서부(170)를 통해 감지되어 수집된 미세먼지 농도, 진동에 따른 파장, 소음 상태 및 공간 내의 공기 질 상태정보가 통신망(200)을 통해 전송될 때 해당 수집된 정보를 수신하여 저장부(340)를 통해 저장되도록 한다.
상기 설정부(330)는 상기 제어부(310)의 제어신호에 반응하여 사용자 단말(400) 또는 관리자 단말(500)의 정보 검색 및 사물통신(IoT) 구동을 위하여 사용자 또는 관리자 별로 등급을 분류하고 실시간 모니터링 및 조회 범위에 대하여 제한과 권한 부여를 위해 등급를 분류하여 상기 저장부(340)를 통해 저장되도록 한다.
예를들어, 학교내 설치된 미세먼지 센서부(110)의 구동에 따라 긴급상황시 사물통신(IoT)을 통해 공기청정기 등의 구동하기 위한 자격을 부여하는 것으로 설정할 때, 일반학생은 미세먼지 데이터를 조회가 불가능하고, 해당 선생님은 데이터 조회 및 구동 기구의 동작을 위한 자격으로 설정하거나, 교육청 담당자의 경우도 해당 미세먼지 센서부(110)의 구동을 통한 긴급 또는 응급상황시 해당 데이터의 조회 및 구동 자격을 부여하는 것으로, 그 요건 및 자격에 따라 사물통신 구동을 위한 동작의 설정 또는 제한하도록 한다.
한편, 상기 설정부(330)를 통해 분류되어 인가된 등급의 기준에 따라 사용자 단말(400)의 구동 어플(app) 실행후 저장부(340)에 저장된 공기질과 미세먼지의 실시간 분석 결과, 소음과 진동에 따라 실시간 분석 결과를 차별적으로 해당 정보가 제공되게 된다.
상기 저장부(340)는 상기 제어부(310)의 제어신호에 따라 상기 수신부(320)를 통해 전송되는 학교, 공공건물 내에 고정 설치된 센서장치(100)의 각 미세먼지 센서부(110), 지진 센서부(130), 소음 센서부(15)0), 공기질 센서부(170)를 통해 감지되어 수집된 미세먼지 농도, 진동에 따른 파장, 소음 상태 및 공간 내의 공기 질 상태정보를 저장한다.
또한, 상기 저장부(340)는 미세먼지, 지진, 소음 또는 공기질의 위험수치에 따른 기본정보를 저장하고, 상기 분석부(250)에서 저장부(340)에 저장된 위험수치와 수신된 센서장치(100)의 상태 정보를 분석한 시간, 키워드, 위치별 조회 데이터값에 대한 세부 리스트를 파일단위로 저장한다.
상기 분석부(350)는 상기 저장부(340)에 수집되어 저장된 미세먼지 농도, 지진 상태정보, 소음 정보 또는 대기환경의 공기질의 상태정보와 공공기관에서 제공된 농도 등을 고려하여 해당 건물내의 시간, 날짜, 월별, 년별로 해당 건물 또는 기관의 미세먼지 농도, 진동에 따른 파장, 소음 상태 및 공간 내의 공기 질을 체계적으로 분석하거나, 공기질과 미세농도의 관계, 소음과 진동에 소음질, 지진여부를 분석한다.
상기 전송부(360)는 상기 제어부(310)의 제어신호에 반응하여 상기 사용자 단말(100) 요청신호에 따라 사물통신(IoT) 원격 제어를 위한 어플(app)을 제공하거나, 사용자 단말(400) 또는 관리자 단말(400)의 입력신호에 따라 상기 설정부(330)에 분류되어 인가된 등급 기준에 따라 저장부(340)에 저장된 공기질과 미세먼지의 실시간 분석 결과, 소음과 진동에 따라 실시간 분석 결과를 차별적으로 해당 정보가 제공되게 된다.
상기 출력부(370)는 제어부(310)의 제어신호에 따라 상기 사용자 단말(400) 또는 관리자 단말(500)의 입력 및 선택신호에 따라 상기 저장부(340)에 저장된 미세먼지 상태 정보, 소음 정보, 대기환경 환경의 공기 질의 상태정보를 표시되도록 한다.
한편, 도 7은 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 미세먼지 센서의 내부 구성도이고, 도 8은 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 미세먼지 센서의 성능을 측정한 그래프로서, 공기가 통과하는 Air Channel에서 전기적신호로 변환하여 Micro Processor로 전달하면 Micro Processor에서 디지털신호로 data를 제공하도록 동작한다.
도 9는 본 발명에 따른 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템의 공기질 센서의 성능을 측정한 그래프를 도시한 것으로, 상기 센서장치(100) 중 공기질 센서부(170) 모듈에서 신호를 감지하여 디지털 신호로 MCU에 제공되면 MCU에서는 무선통신기기(WiFi/ZigBee/BLE 등)를 통하여 운영서버(300)에서 인가된 정보에 따라 등급별로 구분된 사용자 단말(400)로 해당 센싱된 공기질에 따른 대기 오염 경고 신호를 송출한다.
이상과 같이, 본 명세서와 도면에는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 개시하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용된 것이지, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예 외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형 예들이 실시 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.
100 : 센서장치
110 : 미세먼지 센서부 130 : 진동 센서부
150 : 소음 센서부 170 : 공기질 센서부
200 : 통신망
300 : 운영서버
310 : 제어부 320 : 수신부
330 : 설정부 340 : 저장부
350 : 분석부 360 : 전송부
370 : 출력부
400 : 사용자 단말
500 : 관리자 단말
600 : 공공기관장치

Claims (4)

  1. 학교, 공공건물 내에 고정 설치되어 각 센서부의 구동을 통해 미세먼지, 진동에 따른 파장, 소음 상태 및 공간 내의 공기 상태를 각각 감지하기 위해 프로그램화된 각 센서부의 구동을 통해 미세먼지 농도 수집, 소정 규모 이상의 지진을 감지, 소음 상태, 공기질의 상태를 감지 및 수집하는 센서장치(100);
    센서장치(100)를 통해 전송되는 수집된 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보를 수집하여 저장하고 데이터베이스하고 다수개의 센서장치(100)와 연동되어 미세먼지 농도, 지진 감지 정보, 소음 상태 정보 또는 공기질의 상태 정보를 기초로 설정된 기준치 초과에 따른 응급상황시 해당 정보를 등급별로 분류되어 인가된 사용자 단말(400)로 전송하여 응급상황 대처로 해당 지역의 공기청정기 가동, 가스차단 정보를 송출하여 시행이 되도록 하는 운영서버(300);
    센서장치(100)의 원격제어를 위해 운영서버(300)를 통하여 구동 어플(APP)을 전송받아 실행하고, 운영서버(300)에서 제공되는 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보에 대하여 메뉴얼화되어 저장된 상황에 따라 원격에서 사물통신(IoT)을 통해 설치 공간내 공기청정기를 가동하거나, 가스 밸브 잠금 또는 차단이 되도록 해당 구동신호를 송출하는 사용자 단말(400): 및
    상기 운영서버(300)에서 제공되는 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보 등의 응급상황에 따른 해당 정보를 기초로 운영서버(300)에 저장된 데이터베이스를 기준으로 각 센서부와 연동된 장치에 응급상황 대처를 위해 관리자로 인해 수행되도록 하거나, 운영서버(300)의 구동에 필요한 제반적인 동작을 모니터링하는 관리자 단말(500);을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 센서장치(100)는 사용자 단말(400)이 운영서버(300)에서 제공되는 어플(app)을 실행하여 어플 구동을 통해 분류된 등급에 따라 원격에서 사물통신(IoT)을 통해 미세먼지를 흡입할 수 있도록 실내 공기청정기 가동에 따라 동작하거나, 가스 누출, 연기 감지에 따른 화재 상태 정보, 진동에 따른 지진의 상태 정보에 따라 사물통신(IoT)을 통해 가스 잠금, 가스 공급 차단 설정 신호를 수신하여 해당 상태로 전환되도록 동작하고,
    상기 운영서버(300)는 상기 센서장치(100)를 통해 수집되어 전송된 미세먼지의 농도, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보를 저장하고, 저장된 데이터를 시간, 키워드, 위치별로 조회가 가능하도록 데이터 리스트를 분류하여 저장하고, 분류되어 인가된 기준 및 등급에 따라 사용자 단말(400) 또는 관리자 단말(500)의 접속신호에 따라 시간 및 장소에 관계없이 기준에 따른 정보가 실시간 모니터링 및 긴급 지원이 가능하도록 동작하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 운영서버(300)는 사용자 단말(400)의 등급에 따라 해당 구역의 센서장치(100)의 측정값, 과거의 이력 정보를 날짜별, 키워드별 조회가 필요할 경우 조회된 데이터를 구분하여 저장하여 비교 분석 데이터로 활용할 수 있도록 해당 정보를 전환 및 저장하고,
    미세먼지 농도, 지진 정보의 등급, 소음의 기준정보, 대기환경에 따른 공기질의 상태 정보에 따라 각 기준별 데이터 값을 분류 저장하고, 사용자 단말(400)의 인가된 정보에 따라 등급별로 분류하여 상기 센서장치(100)에서 수집되어 전송된 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보를 기초로 분류되어 인가된 기준에 따라 해당 사용자 단말(400)의 구동 어플(app)로 해당 상태 정보 및 대처 정보를 전송하도록 구성된 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 운영서버(100)는
    상기 센서장치(100)를 통해 전송되는 수집된 미세먼지의 상태정보, 지진 감지에 따른 상태 정보, 소음 상태 정보 또는 대기환경에 따른 공기질의 상태정보를 수신하여 저장하고, 다수개의 센서장치(100)와 연동되어 미세먼지 농도, 지진 감지 정보, 소음 상태 정보 또는 공기질의 상태 정보를 기초로 설정된 기준치 초과에 따른 응급상황시 해당 정보를 등급별로 인가된 사용자 단말(400)로 측정값, 과거의 이력 정보를 날짜별, 키워드별로 분류된 정보를 전송하여 해당 지역의 공기청정기 가동, 가스차단 정보를 송출하여 응급상황이 시행이 될 수 있도록 운영서버(300)의 제반적인 동작을 제어하는 제어부(310),
    상기 제어부(310)의 제어신호에 학교, 공공건물 내에 고정 설치된 센서장치(100)의 각 미세먼지 센서부(110), 지진 센서부(130), 소음 센서부(15)0), 공기질 센서부(170)를 통해 감지되어 수집된 미세먼지 농도, 진동에 따른 파장, 소음 상태 및 공간 내의 공기 질 상태정보가 통신망(200)을 통해 전송될 때 해당 수집된 정보를 수신하여 저장부(340)를 통해 저장되도록 하는 수신부(320),
    상기 제어부(310)의 제어신호에 반응하여 사용자 단말(400) 또는 관리자 단말(500)의 정보 검색 및 사물통신(IoT) 구동을 위하여 사용자 또는 관리자 별로 등급을 분류하고 공기질과 미세먼지의 실시간 분석 결과, 소음과 진동에 따라 실시간 분석 결과를 대하여 시간, 키워드, 위치별 조회 데이터 값에 대한 세부 리스트를 파일단위로 저장하여 등급별로 차별적으로 해당 정보가 제공되도록 하는 설정부(330), 및
    상기 저장부(340)에 수집되어 저장된 미세먼지 농도, 지진 상태정보, 소음 정보 또는 대기환경의 공기질의 상태정보와 공공기관에서 제공된 농도 등을 고려하여 해당 건물내의 시간, 날짜, 월별, 년별로 해당 건물 또는 기관의 미세먼지 농도, 진동에 따른 파장, 소음 상태 및 공간 내의 공기 질을 체계적으로 분석하거나, 공기질과 미세농도의 관계, 소음과 진동에 소음질, 지진여부를 판단하는 분석부(350)을 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 IoT 기반의 생활안전 관리 시스템.
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