KR20220114966A - 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치 및 원격관제 시스템 - Google Patents
선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치 및 원격관제 시스템 Download PDFInfo
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Abstract
본 실시예에 따른 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치 및 원격관제 시스템은 선박 침입, 충돌, 위험과 같은 안전과 보안을 감지하는 안전보안 감지부와, 선박 화재, 고장 및 운행 상태를 감지하는 상태 감지부와, 상기 안전보안 감지부와 상태 감지부의 감지 정보를 이용하여, 선박 침입, 충돌, 위험과 같은 안전 상태와, 화재, 고장, 운행과 같은 현재 상태를 판단하는 판단부와, 선박의 안전 상태와 현재 상태를 외부에 제공하고, 외부 신호를 제공 받기 위해 외부 장치와 통신을 수행하는 통신부와, 외부 제어 신호 및 상기 감지 정보를 이용하여 각부의 동작을 제어하는 제어부 및 각부에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치 및 원격관제 시스템을 제공한다
Description
본 발명은 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치 및 원격관제 시스템에 관한 것으로, 실시간 연근해 어선 안전보안 감시 및 상태 모니터링을 위한 통합 임베디드 IoT 블랙박스 및 원격관제 시스템을 제공한다.
매년 국내외에서 항내 정박 중인 선박 침입 및 도난 사건이 다수 발생하고 있다. 연근해 어선에는 잠금장치가 제대로 설치되어 있지 않거나 잠금장치가 있더라도 어획물 운반 등의 바쁜 틈을 이용하여 고가의 장비를 노린 절도가 많다. 실제로 연근해 어선 대부분은 조타실 문을 잠그지 않고 정박하여 방범 장치가 허술하기 때문에 범죄의 표적이 되기 쉽다.
영세 어민 생계수단인 어획물 및 어구 도난도 일어나며, 절취된 수산물은 장물로 유통되다보니 무자료 거래가 많아 건전한 수산 유통 질서를 해치고 있으며 조업에 필요한 선박 장비를 도난당한 어민은 당장 조업에 차질이 생기는 2차 피해를 낳고 있다.
항만에는 가까운 해경 파출소가 있고 CCTV도 설치되어 있지만, 모든 어선을 365일 24시간 감시하는 것은 불가능하다. 항만 바깥쪽에 있는 어선에서 일어나는 도난 사건은 포착하기 힘들고, 야간에는 아무것도 보이지 않아 식별하기가 어려워서, 어민들의 불안감은 좀처럼 가시지 않는 가운데 치안을 강화할 수 있는 방법을 마련하는 것이 시급한 실정이다.
최근 한국 등록특허 공보 제10-1732971호와 같이 선박에 사용하는 블랙박스에 관한 기술은 선박 침몰에 대비하여, 침몰시에도 선박의 내부와 외부 상태를 모니터링하는 기술만이 제시되어 있을 뿐, 상시 선박 상태의 모니터링을 수행할 수 있지 못한 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 연근해 어선의 현장 상황을 365일 24시간 모니터링이 가능하고, 침입, 도난, 화재 등의 긴급 상황을 감지하여 선주 및 관리자에게 알릴 수 있고, 이를 사전에 예방함은 물론, 안전 보안 상황은 물론, 항적과 같은 상태 데이터를 실시간으로 확인 검색이 가능한 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치 및 원격관제 시스템을 제공한다.
본 발명은 선박 침입, 충돌, 위험과 같은 안전과 보안을 감지하는 안전보안 감지부와, 선박 화재, 고장 및 운행 상태를 감지하는 상태 감지부와, 상기 안전보안 감지부와 상태 감지부의 감지 정보를 이용하여, 선박 침입, 충돌, 위험과 같은 안전 상태와, 화재, 고장, 운행과 같은 현재 상태를 판단하는 판단부와, 선박의 안전 상태와 현재 상태를 외부에 제공하고, 외부 신호를 제공 받기 위해 외부 장치와 통신을 수행하는 통신부와, 외부 제어 신호 및 상기 감지 정보를 이용하여 각부의 동작을 제어하는 제어부 및 각부에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치를 제공한다.
상기 안전보안 감지부는 선박의 내외부를 촬영하는 영상 촬영부와, 열원을 감지하는 열 감지 센서부와, 음향을 감지하는 오디오 센서부를 포함하고, 상기 영상 촬영부는 선박 선수의 기둥 끝단 및/또는 조타실 상측 기둥 끝단에 설치되고, 상기 오디오 센서부는 선수 및/또는 선미 영역에 설치되거나 상기 영상 촬영부와 동일 위치에 설치되고, 상기 열 감지 센서부는 조타실 측면에 설치되거나 상기 영상 촬영부와 동일 위치에 설치되고, 열 감지 센서부로 PIR을 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 상태 감지부는 선박의 위치를 감지하는 GPS 센서부와, 선박의 조타실 및 기관실의 온도를 감지하는 온도 센서와, 조타실 및 기관실 내의 연기 발생 여부를 감지하는 연기 센서와, 선박내의 전류를 측정하는 전류 센서를 포함하고, 상기 전류 센서로는 CT센서를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 판단부는 안전보안 감지부와 상태 감지부에 접속되어 감지 정보와 상태 정보를 제공받는 인터페이스부와, 감지 정보를 이용하여 선박의 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 통합 보안 판단부와, 감지 정보와 상태 정보를 이용하여 선박의 상태를 판단하는 상태 판단부와, 감지 정보와 상태정보가 저장된 정보 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 판단부는 안전보안 감지부와 상태 감지부에 접속되어 감지 정보와 상태 정보를 제공받는 인터페이스부와, 음파 정보의 노이즈를 필터링하는 필터링부와, 필터링된 음파 정보를 이용하여 선박의 안전 보안 이벤트 발생 여부를 선행 판단하는 선행 판단부와, 필터링된 음파 정보를 포함하는 감지 정보를 이용하여 선박의 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 통합 보안 판단부와, 감지 정보와 상태 정보를 이용하여 선박의 상태를 판단하는 상태 판단부와, 감지 정보와 상태정보가 저장된 정보 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 판단부, 통신부, 제어부 및 전원 공급부가 단일 하우징 내에 위치하고, 상기 판단부와, 통신부가 동일 회로 기판에 실장되고, 제어부가 분리된 회로 기판에 실장되고, 상기 하우징에는 판단부, 통신부 및 제어부가 외부 충격이나 물의 침입에 의해 손상되는 것을 방지하기 위한 손상 방지처리가 되어 있고, 단일 몸체로 제작되어 외부 연결을 위한 단자 모듈만이 외부로 노출되거나, 복수 몸체로 제작되고 결합 영역에 방수 기능이 있는 가스켓이 위치하여 외부 물질의 침입을 차단하는 것을 특징으로 한다.
상기 인터페이스부는 영상 촬영부에 접속되어 영상 정보를 제공받는 영상 입력 모듈, 열 감지 센서에 접속되어 열 감지 정보를 제공받는 열 감지 모듈, 오디오 센서에 접속되어 음파 정보를 제공받는 오디오 모듈, GPS 센서에 접속되어 위치 정보를 제공받는 위치 모듈, 온도 센서에 접속되어 온도 정보를 제공받는 온도 모듈, 연기 센서에 접속되어 스모크 정보를 제공받는 연기 모듈, 전류 센서에 접속되어 전류 정보를 제공받는 전류 모듈을 포함하고, 각 모듈은 외부 영상 촬영부 및 상태 감지부와 접속되기 때문에 적어도 그 일부가 하우징의 외측으로 노출되고, 노출 영역으로 물이나 다른 이물질이 칩입하거나 화재등에 의해 내부가 소실되는 것을 방지하기 위한 방지 처리 또는 이중 하우징 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.
상기 통합 보안 판단부는 영상 정보내의 객체를 인식 처리하는 영상 처리부와, 열 감지 정보의 변환 값을 처리하는 침입 처리부와, 음파 정보 내의 파형, 파의 높이, 크기를 분리 처리하는 음파 처리부와, 각 처리부의 정보를 융합하여 안전 보안 이벤트 발생 여부를 결정하는 통합 판단부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 침입 처리부는 아날로그 신호인 열 감지 정보의 아날로그 파형의 최대점과 최소점의 값, 파의 길이 값 및 진폭 값을 추출하고, 음파 처리부는 음파 정보의 파형 값, 파의 높이 값, 크기 값을 추출하고, 통합 판단부는 각 처리부의 정보를 바탕으로 화재 발생 이벤트, 선박 충돌 이벤트, 동물 침입 이벤트, 사람 침입 이벤트와 위험 감지 이벤트를 판단하되, 상기 통합 판단부는 영상 정보내의 객체가 사람으로 인식되고, 열 감지 정보에 의해 사람으로 인식되는 경우에는 사람의 침입으로 판단하고, 사람 침입 이벤트 신호를 생성하고, 상기 영상 정보내의 객체가 사람으로 인식되고, 열 감지 정보에 의해 사람으로 인식되고, 음파 정보가 기 저장된 정보 중 비명 정보에 해당하는 경우에는 위험이 발생한 것으로 판단하고, 위험 감지 이벤트 신호를 생성하며, 상기 영상 정보 내의 객체가 동물 또는 미인식되고, 열 감지 정보에 의해 동물로 인식되고, 음파 정보가 기 저장된 정보 중 동물 소리 정보에 해당하는 경우에는 동물이 침입한 것으로 판단하고, 동물 침입 이벤트 신호를 생성하고, 상기 영상 정보내의 객체가 선박으로 인식되고, 음파 정보가 기 저장된 정보 중 선박 이동 음파 정보와 충돌 음파 정보에 해당하는 경우에는 선박과의 충돌이 발생한 것으로 판단하고, 선박 충돌 이벤트 신호를 생성하고, 상기 영상 정보내의 객체가 불꽃으로 인식되고, 열 감지 정보의 아날로그 신호의 파형이 최대치값을 출력하는 경우에는 화재 발생으로 판단하고 화재 발생 이벤트 신호를 생성하며, 상기 영상 정보내의 객체가 미인식되고, 음파 정보가 기 저장된 정보 중 충돌 음파 정보에 해당하는 경우에는 선박이 암초등에 충돌한 것으로 판단하여 암초 충돌 이벤트 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 상태 판단부는 인터페이스부에 제공된 열 감지 정보, 위치 정보, 온도 정보, 스모크 정보 및 전류 정보를 이용하여 선박의 운항 여부, 기관 고장 여부 및 화재 발생과 같은 선박의 상태를 판단하고, 상기 위치 정보가 지속적으로 변화하는 경우에는 선박의 운행으로 판단하여 운행 상태 신호를 생성하고, 온도 정보와 스모크 정보가 발생하고, 열 감지 정보가 최대 값을 출력하는 경우에는 선박의 조타실 또는 기관실에 화재가 발생한 것으로 판단하여 화재 상태 신호를 생성하고, 상기 위치 정보가 변화하면서, 전류 정보가 기준치 값보다 낮거나 발생하지 않는 경우에는 선박의 고장으로 판단하여 고장 상태 신호를 생성하는 것을 특징으로 한다.
상기 필터링부는 음파 정보의 노이즈를 필터링 하기 위해 기준 노이즈 음파 정보를 생성하는 기준 음파 생성부와, 기준 노이즈 음파 정보를 이용하여 음파 정보내의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부와, 노이즈가 제거되어 필터링된 음파 정보를 전송하는 음파 송출부와, 음파 정보를 저장하는 음파 저장부를 포함하고, 상기 기준 음파 생성부는 이전 제공된 음파 정보 중 이벤트 신호가 발생하지 않는 구간의 음파 정보를 바탕으로 기준 노이즈 음파 정보를 생성하고, 상기 노이즈 제거부는 인터페이스부로부터 제공된 현재 음파 정보와 기준 노이즈 음파 정보를 비교하여, 제공된 음파 정보에서 기준 노이즈 음파 정보와 오차 범위 내에서 동일한 음파 신호를 제거하여 노이즈를 제거하는 것을 특징으로 한다.
상기 기준 음파 생성부는 이전 제공된 10초 내지 10분간의 음파 정보를 기준 노이즈 음파 정보로 지정하고, 기준 노이즈 음파 정보는 20분 내지 2시간 단위로 갱신되는 것을 특징으로 한다.
상기 선행 판단부는 다양한 이벤트 신호에 각기 대응하는 기 저장된 음파 정보들과 필터링된 음파 정보를 비교하여 선행 이벤트 신호를 생성하고, 입력된 음파 정보를 바탕으로 음파가 어느 방향에서 발생하였는지를 파악하여 선행 이벤트 신호에 이를 추가하고, 상기 선행 이벤트 신호는 통신부를 통해 먼저 제어부에 제공되어, 안전 보안 감지부의 영상 감지부 및 열 감지 센서를 활성화시켜 영상 정보와 열 감지 정보를 생성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 영상 촬영부와 열 감지 센서, 오디오 센서를 이용하여 선박의 안전과 보안을 감지하는 안전 보안 감지부와, GPS 센서, 온도 센서, 연기 센서 및 전류 센서를 이용하여 선박의 상태를 감지하는 상태 감지부 및 외부 관리 서버와 통신하는 통신부와, 관리 서버의 제어 신호에 따라 각부의 동작을 제어하는 제어부와, 각부에 전원을 제공하는 전원부를 포함하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치와, 안전 보안 감지부의 영상 정보, 열 감지 정보 및 음파 정보를 포함하는 감지 정보를 이용하여 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 서버 통합 보안 판단부와, 위치 정보, 온도 정보, 스모크 정보 및 전류 정보를 포함하는 상태 정보를 이용하여 선박 상태를 판단하는 서버 상태 판단부와, 블랙박스 장치와 관리자 단말간 통신을 수행하는 서버 통신부를 포함하는 관리 서버 및 상기 관리서버의 판단결과를 제공받는 관리자 단말을 포함하는 선박 원격 관제 시스템을 제공한다.
또한 본 발명에 따른 영상 촬영부와 열 감지 센서, 오디오 센서를 이용하여 선박의 안전과 보안을 감지하는 안전 보안 감지부와, GPS 센서, 온도 센서, 연기 센서 및 전류 센서를 이용하여 선박의 상태를 감지하는 상태 감지부와, 오디오 센서 출력 정보를 필터링하여 노이즈를 제거하는 필터링부와, 필터링된 정보를 이용하여 선행 이벤트 신호를 생성하는 선행 판단부 및 외부 관리 서버와 통신하는 통신부와, 관리 서버의 제어 신호에 따라 각부의 동작을 제어하는 제어부와, 각부에 전원을 제공하는 전원부를 포함하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치와, 선행 판단부의 선행 신호에 따라 동작하여 안전 보안 감지부의 영상 정보, 열 감지 정보 및 필터링된 음파 정보를 포함하는 감지 정보를 이용하여 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 서버 통합 보안 판단부와, 위치 정보, 온도 정보, 스모크 정보 및 전류 정보를 포함하는 상태 정보를 이용하여 선박 상태를 판단하는 서버 상태 판단부와, 블랙박스 장치와 관리자 단말간 통신을 수행하는 서버 통신부를 포함하는 관리 서버 및 상기 관리서버의 판단결과를 제공받는 관리자 단말을 포함하는 선박 원격 관제 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 영상 촬영부와 열 감지 센서, 오디오 센서를 이용하여 선박의 안전과 보안을 감지하는 안전 보안 감지부와, GPS 센서, 온도 센서, 연기 센서 및 전류 센서를 이용하여 선박의 상태를 감지하는 상태 감지부 및 외부 관리 서버와 통신하는 통신부와, 관리 서버의 제어 신호에 따라 각부의 동작을 제어하는 제어부와, 각부에 전원을 제공하는 전원부를 포함하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치와, 상기 오디오 센서의 음파 정보를 필터링하여 노이즈를 제거하는 필터링부와, 필터링된 정보를 이용하여 선행 이벤트 신호를 생성하는 선행 판단부와, 선행 이벤트 신호에 따라 동작한 안전 보안 감지부의 영상 정보, 열 감지 정보 및 음파 정보를 포함하는 감지 정보를 이용하여 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 서버 통합 보안 판단부와, 위치 정보, 온도 정보, 스모크 정보 및 전류 정보를 포함하는 상태 정보를 이용하여 선박 상태를 판단하는 서버 상태 판단부와, 블랙박스 장치와 관리자 단말간 통신을 수행하는 서버 통신부를 포함하는 관리 서버 및 상기 관리서버의 판단결과를 제공받는 관리자 단말을 포함하는 선박 원격 관제 시스템을 제공한다.
이와 같이 본 발명은 다양한 IoT 센서와, 내부 상태 모니터링을 통해 연근해 어선(선박)의 이상 상황을 감지하는 것이 가능하다.
또한, 통신을 통하여 연근해 어선의 선주와 관리자들에게 실시간으로 어선의 각종 데이터 및 상황 즉, 항적을 제공하여 실시간으로 대체할 수 있게 한다.
또한, 24시간 모니터링을 통해 선박의 침입, 도난 및 위험 상황을 감지하여 빠르게 이에 대한 대응이 가능할 수 있고, 모니터링을 통한 유지비용 및 관리 시간의 절감에 따른 편의성을 향상시킬 수 있다.
또한, 사고 발생시 영상/오디오 및 주변 감지 정보를 확보하여 원인 규명이 용이해질 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치가 설치된 선박 개념을 설명하기 위한 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 안전 보안 감시용 블랙박스 장치의 블록도.
도 3은 일 실시예에 따른 안전보안 감지부의 블록도.
도 4는 일 실시예에 따른 영상 촬영부의 블록도.
도 5는 일 실시예에 따른 상태 감지부의 블록도.
도 6은 일 실시예에 따른 판단부의 블록도.
도 7은 일 실시예에 따른 인터페이스부의 블록도.
도 8은 일 실시예에 따른 통합 보안 판단부의 블록도.
도 9는 본 발명의 일 변형예에 따른 판단부의 블록도.
도 10은 일 변형예에 따른 필터링부의 블록도.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 원격 관제 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 12는 일 실시예에 따른 블랙박스 장치의 블록도.
도 13은 일 실시예에 따른 관리 서버의 블록도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 안전 보안 감시용 블랙박스 장치의 블록도.
도 3은 일 실시예에 따른 안전보안 감지부의 블록도.
도 4는 일 실시예에 따른 영상 촬영부의 블록도.
도 5는 일 실시예에 따른 상태 감지부의 블록도.
도 6은 일 실시예에 따른 판단부의 블록도.
도 7은 일 실시예에 따른 인터페이스부의 블록도.
도 8은 일 실시예에 따른 통합 보안 판단부의 블록도.
도 9는 본 발명의 일 변형예에 따른 판단부의 블록도.
도 10은 일 변형예에 따른 필터링부의 블록도.
도 11는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 원격 관제 시스템을 설명하기 위한 도면.
도 12는 일 실시예에 따른 블랙박스 장치의 블록도.
도 13은 일 실시예에 따른 관리 서버의 블록도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 더욱 상세히 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 명세서에서의 구성부들에 대한 구분은 각 구성부가 담당하는 주기능별로 구분한 것에 불과함을 명확히 하고자 한다. 즉, 이하에서 설명할 2개 이상의 구성부가 하나의 구성부로 합쳐지거나 또는 하나의 구성부가 보다 세분화된 기능별로 2개 이상으로 분화되어 구비될 수도 있다. 그리고 이하에서 설명할 구성부 각각은 자신이 담당하는 주기능 이외에도 다른 구성부가 담당하는 기능 중 일부 또는 전부의 기능을 추가적으로 수행할 수도 있으며, 구성부 각각이 담당하는 주기능 중 일부 기능이 다른 구성부에 의해 전담되어 수행될 수도 있음은 물론이다. 따라서, 본 명세서를 통해 설명되는 각 구성부들의 존재 여부는 기능적으로 해석되어야 할 것이다. 이러한 이유로 본 발명의 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치 및 원격관제 시스템의 구성부들의 구성은 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 한도 내에서 상이해질 수 있음을 명확히 밝혀둔다.
본 명세서에서, 제1 및 제2, 상부 및 하부 등의 관계적인 용어는, 그러한 엔티티 또는 액션 간의 실제 관계 또는 순서를 반드시 요구하거나 암시하지 않고 다른 엔티티나 액션과 하나의 엔티티 또는 액션을 구별하는 데에만 사용될 수 있다. 용어 "포함하다(comprises)", "포함하는(comprising)" 또는 그 다른 변형은, 구성요소의 리스트를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치가 구성요소만을 포함하지 않지만 그러한 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치에 명시적으로 열거되거나 내재되지 않은 다른 구성요소를 포함할 수 있도록, 비배타적인 포함물을 커버하도록 의도된다. "하나의 ~를 포함하다"로 진행되는 하나의 구성요소는, 더 이상의 제한없이, 구성요소를 포함하는 프로세스, 방법, 제품, 또는 장치 내에 부가적인 동일한 구성요소의 존재를 배제한다.
본 발명의 특장점 및 이를 구현하는 방법은 첨부된 도면들과 함께 선박 안전보안 감시용 블랙박스 및 원격관제 시스템에 대하여 상세히 설명한다.
그러나 도면과 상세한 설명은 선박 보안 분야의 관련 종사자들이 통상적으로 알 수 있는 구성 및 방법에 대하여는 간략하게 설명하거나 생략하였고 본 발명의 개시를 명확하게 이해하는데 필요한 부분으로 한정하였다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니며 다양한 형태와 방법으로 구현될 수 있으며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치가 설치된 선박 개념을 설명하기 위한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 안전 보안 감시용 블랙박스 장치의 블록도이다.
도 3은 일 실시예에 따른 안전보안 감지부의 블록도이고, 도 4는 일 실시예에 따른 영상 촬영부의 블록도이고, 도 5는 일 실시예에 따른 상태 감지부의 블록도이고, 도 6은 일 실시예에 따른 판단부의 블록도이고, 도 7은 일 실시예에 따른 인터페이스부의 블록도이고, 도 8은 일 실시예에 따른 통합 보안 판단부의 블록도이다.
도 1 내지 도 8에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치는 선박의 안전과 보안을 감지하는 안전보안 감지부(100)와, 선박의 상태를 감지하는 상태 감지부(200)와, 안전보안 감지부(100)와 상태 감지부(200)의 감지 정보를 이용하여, 선박의 안전상태와 현재 상태를 판단하는 판단부(300)와, 외부 장치와 통신을 수행하는 통신부(400)와, 외부 제어 신호 및 상기 감지 정보를 이용하여 각부의 동작을 제어하는 제어부(500)와, 각부에 전원을 공급하는 전원 공급부(600)를 포함한다.
이와 같은 구성을 통해 연근해 어선(선박)의 각종 사고 예방 및 실시간 상태를 파악 분석하여 실시간으로 대처할 수 있다.
본 실시예에 따른 안전보안 감지부(100)는 선박의 내외부를 촬영하는 영상 촬영부(110)와, 열원을 감지하는 열 감지 센서부(120)와, 음향을 감지하는 오디오 센서부(130)를 포함한다.
안전보안 감지부(100)는 조타실 또는 기관실 외측에 설치되어 선박 내외부의 주변 상황을 감지하는 것이 효과적이다. 바람직하게는 본 실시예의 영상 촬영부(110)는 선박 선수의 기둥 끝단 및/또는 조타실 상측 기둥 끝단에 설치되는 것이 바람직하다. 이를 통해 선박의 내부는 물론, 외부 영상까지 획득이 가능하다. 또한, 오디오 센서부(130)는 선수 영역 및/또는 선미 영역에 설치되거나, 영상 촬영부(110)와 같이 선박 선수 기둥 끝단 및/또는 조타실 상측 기둥 끝단에 설치되는 것이 효과적이다. 이를 통해 선박의 중심을 기준으로 360도 범위의 소리를 모두 감지할 수 있게 된다. 열 감지 센서부(120)는 사각 기둥 형태 조타실의 4개의 수직면 영역에 각기 설치되는 것이 효과적이다. 이를 통해 조타실을 기준으로 360도 방향에서의 열 감지가 가능하다.
상술한 설명과 같이 다수의 촬영부와 센서들이 다양한 공간에 배치되는 것이 가장 효과적이지만, 가성비를 고려할 경우, 하나의 영상 촬영부(110), 오디오 센서부(130) 및 열 감지 센서부(120)가 조타실 또는 기관실 외측에 설치되는 것이 효과적이다. 이에, 조타실 상측면에 위치한 기둥 상부에 영상 촬영부(110), 오디오 센서부(130) 및 열 감지 센서부(120)가 위치하는 것이 바람직하다. 이때, 영상 촬영부(110)와 열 감지 센서부(120)를 회전시키는 회전부(미도시)를 더 구비하는 것이 효과적이다. 이를 통해 360도 범위의 영상과 열을 감지할 수 있다. 또한, 영상 촬영부(110) 및 열 감지 센서부(120)가 하나의 고정판에 설치되고, 이 고정판이 앞의 회전부에 의해 360도 회전되는 것이 가능하다. 오디오 센서부(130)는 기둥의 일측에 고정되어 있는 것이 바람직하다. 물론, 오디오 센서부(130)도 회전부에 의해 회전하는 것이 가능하다. 또한, 오디오 센서부(130)만 선박의 선수와 선미에 배치되는 것도 가능하다.
영상 촬영부(110)는 영상 정보를 실시간으로 획득하는 카메라부(111)와, 카메라부(111)의 영상 정보를 저장하는 영상 정보 저장부(112)와, 카메라부(111)를 상하좌우로 이동시키는 이동부(113)를 포함하는 것이 효과적이다.
카메라부(111)로는 CCTV카메라를 사용하는 것이 효과적이다. 본 실시예에서는 카메라부(111)의 영상 정보를 이용하여 객체를 검출하고, 분류하고, 추적하는 것과 행위 분석이 가능하여 침입 및 위험 상황 분석이 가능하게 된다. 이를 위해 상기 이동부(113)가 외부 카메라 제어 신호에 따라 동작하여, 판단부(300)의 객체 검출 결과에 따라 해당 객체의 추적이 가능하게 되고, 원하는 영역의 영상 정보를 선택적으로 획득할 수 있게 된다.
열감지 센서부(120)로는 PIR(Pyroelectric InfraRed)을 사용하는 것이 효과적이다.
물론, 본 실시예의 열감지 센서부(120)는 외부 침입을 감지하기 위한 다양한 모션 센서로 지칭하는 것이 가능하다. 모션 센서로는 위치 및 변위센서(Position and displacements sensors), 근접센서(Proximity sensors), 속도센서(Speed sensors) 및 토크센서(Torque sensors)를 사용하는 것도 가능하다.
본 실시예의 PIR 센서는 적외선 기반 열선 감지기로 넓은 구역의 감지가 가능하다. 초전형 적외선 센서인 PIR는 적외선 흡수시 물질 내의 분극(polarization) 변화로 전하가 유기되어 기전력이 발생하는 초전효과를 이용한 센서이다. 초전형 적외선 센서는 주변 환경과 원적외선을 발생시키는 물체(사람, 동물 등)과의 원적외선 차이를 감지하며, 이를 이용하여 사람 또는 동물 등의 움직임 검출이 가능하다.
PIR 센서는 주변 온도와의 차이를 감지하는 원리로 작동을 하기 때문에 주변 온도와 온도 차를 가지고 있는 물체가 움직여서 센서에 가까워질 때 가장 감도가 높을 수 있다. 따라서, 앞서 언급한 바와 같이 도난 발생이 가장 빈번하고, 중요한 기구가 위치한 조타실 입구 영역에 배치되는 것이 효과적이다. 물론, 조타실의 전면 영역에 배치되는 것도 가능하다. 또한, 조타실 내측에서 조타실 입구 영역으로 센싱 범위가 위치하도록 배치하는 것도 가능하다.
본 실시예의 PIR 센서는 제1 감지 영역과 제2 감지 영역을 포함한다. 제1 감지 영역은 사람에 해당하는 열원을 감지하고, 제2 감지 영역에서는 다양한 열원체를 감지한다. 이때, 센서를 기준으로 제2 감지 영역이 제1 감지 영역 외곽에 배치되는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 열 감지 센서부(120)의 열 감지 정보가 아날로그 신호로 출력되는 것이 효과적이다. 이를 위해 열 감지 센서부(120)가 판단부(300)에 유선으로 연결되어 있는 것이 효과적이다. 물론 무선 연결도 가능하다. 이와 같이 아날로그 신호를 통해 기존의 디지털화된 PIR 센서에 비하여 사람과 동물을 정확하게 판별하는 것이 가능하다. 또한, 열원의 판단으로 화재 발생 여부를 감지하는 것도 가능하다.
오디오 센서부(130)는 주변 음파를 수집할 수 있는 다양한 형태의 센서를 사용하는 것이 가능하다. 바람직하게는 360도 범위의 소리를 수집하고, 수집된 음파를 저장하고, 판단부에 제공한다.
본 발명의 상태 감지부(200)는 선박의 현재 상태를 파악하여, 운항 여부, 기관 고장 여부 및 화재 발생 등의 이상상태 여부를 확인하는 것이 가능하다.
상태 감지부(200)는 선박의 위치를 감지하는 GPS 센서부(210)와, 선박의 조타실 및 기관실의 온도를 감지하는 온도 센서(220)와, 조타실 및 기관실 내의 연기 발생 여부를 감지하는 연기 센서(230)와, 선박내의 전류를 측정하는 전류 센서(240)를 포함한다.
GPS 센서부(210)는 조타실 영역에 설치되고, 온도 센서(220)와 연기 센서(230)는 조타실과 기관실에 각기 설치되는 것이 효과적이다. 그리고, 전류 센서(240)는 선박의 엔진 출력단 영역에 설치되는 것이 바람직하다. 물론, 앞서 언급한 바와 같이 가성비 효율을 극대화하기 위해서는 온도 센서(220)를 기관실에 설치하고, 연기 센서(230)를 조타실에 설치하는 것이 효과적이다. 이를 통해 기관실의 엔진에 의해 발생하는 연기로 인한 오동작을 방지할 수 있고, 기관실 내부의 온도와 출력 전류량을 바탕으로 고장 유무 및 화재 발생 유무를 확인하는 것이 가능하다.
GPS 센서부(210)는 위치 정보를 생성한다. 이를 통해 선박의 현재 위치 파악이 가능하다. 또한, 온도 센서(220)는 온도 정보를 생성한다. 연기 센서(230)는 스모크 정보를 생성한다. 온도 정보와 스모크 정보를 바탕으로 화재 발생 여부의 파악이 가능할 수 있다. 또한, 전류 센서(240)는 전류 정보를 생성한다. 본 실시예에서는 이러한 전류 센서로 CT 센서를 사용한다. 운드 타입, 윈도우 타입 및 바타입의 사용이 가능하다. 물론, 이외에 다양한 직류 및 교류를 센싱할 수 있는 센서를 사용하는 것이 가능하다.
본 실시예의 판단부(300)는 안전보안 감지부(100)와 상태 감지부(200)에 접속되어 감지 정보와 상태 정보를 제공받는 인터페이스부(310)와, 감지 정보를 이용하여 선박의 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 통합 보안 판단부(320)와, 감지 정보와 상태 정보를 이용하여 선박의 상태를 판단하는 상태 판단부(330)와, 감지 정보와 상태 정보가 저장된 정보 저장부(340)를 포함한다.
본 실시예의 판단부(300)의 각부가 실장된 판단 인쇄 회로기판부를 더 포함하는 것이 가능하다. 이를 통해 본 실시예에서는 판단부(300)가 제어부(500)와 다르게 독자적인 판단을 진행하여 판단 속도를 상승시키는 것이 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 판단부(300), 통신부(400) 및 제어부(500)가 단일의 하우징 내에 위치하고, 판단부(300)와 통신부(400)가 동일 회로 기판에 실장되고, 제어부(500)가 분리된 회로 기판에 실장되는 것이 효과적이다. 하우징에는 판단부(300), 통신부(400) 및 제어부(500)를 외부 충격이나 물의 침입에 의해 손상되는 것을 방지하기 위한 손상 방지처리가 되어 있는 것이 효과적이다. 즉, 하우징이 단일 몸체로 제작되고, 외부 연결을 위한 단자 모듈만이 외부로 노출되도록 하는 것이 가능하다. 또한, 복수 몸체로 제작되는 경우에는 결합 영역에 방수 기능이 있는 가스켓과 같은 물질을 통해 외부 물질의 침입을 차단하는 것이 가능하다.
인터페이스부(310)는 영상 촬영부(110)에 접속되어 영상 정보를 제공받는 영상 입력 모듈(311), 열 감지 센서(120)에 접속되어 열 감지 정보를 제공받는 열 감지 모듈(312), 오디오 센서(130)에 접속되어 음파 정보를 제공받는 오디오 모듈(313), GPS 센서(210)에 접속되어 위치 정보를 제공받는 위치 모듈(314), 온도 센서(220)에 접속되어 온도 정보를 제공받는 온도 모듈(315), 연기 센서(230)에 접속되어 스모크 정보를 제공받는 연기 모듈(316), 전류 센서(240)에 접속되어 전류 정보를 제공받는 전류 모듈(317)을 포함한다. 이때, 각 모듈은 외부 영상 촬영부(110) 및 상태 감지부(200)와 접속되기 때문에 앞서 언급한 하우징의 외측으로 노출되어 있는 것이 효과적이다. 그리고, 각 모듈에는 이 노출 영역으로 물이나 다른 이물질이 칩입하거나 화재등에 의해 내부가 소실되는 것을 방지하기 위한 방지 처리가 되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 방지 처리 이외에도 하우징을 이중으로 구성하여 앞서의 효과를 얻을 수도 있다.
통합 보안 판단부(320)는 인터페이스부(310)에 제공된 영상 정보, 열 감지 정보 및 음파 정보를 이용하여 화재 발생 여부, 선박 충돌 여부, 동물 침입 여부, 사람 침입 여부, 위험 발생 여부 및 암초 충돌 여부와 같은 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단한다.
통합 보안 판단부(320)는 영상 정보내의 객체를 인식 처리하는 영상 처리부(321)와, 열 감지 정보의 변환 값을 처리하는 침입 처리부(322)와, 음파 정보 내의 파형, 파의 높이, 크기를 분리 처리하는 음파 처리부(323)와, 각 처리부의 정보를 융합하여 안전 보안 이벤트 발생 여부를 결정하는 통합 판단부(324)를 포함한다.
영상 처리부(321)는 영상 정보내의 객체(사람, 어선/선박)를 인식 및 분류하고, 객체의 움직임을 추적하고, 행위분석을 수행하는 것이 가능하다.
영상 정보내의 객체검출은 객체의 정적 특성 정보를 추출하는 것이 효과적이다. 객체의 정적 특성 정보는 객체 크기, 높이 및 너비 정보인 것이 바람직하다. 이를 통해 항만 인 연근해의 어선이나 사람을 감지하는 것이 가능해진다.
본 실시에에서는 영상 정보내의 움직이는 객체를 정확하고 신속하게 검출하기 위해, 적응 혼합 가우시안 모델(Adaptive Gaussian Mixture Model: AGMM)과 딥러닝(Deep Learning)을 사용하는 것이 가능하다.
이때, AGMM은 장면을 여러 개의 가우시안 분포로 모델링하고 입력되는 장면의 변화에 따라 적응적으로 혼합 가우시안 모델을 조정하는 알고리즘으로, 조명의 변화, 반복적 움직임을 적응하여 모델링하는 것이 가능하다.
딥러닝은 영상내의 객체 확인을 위해 다수의 컨볼루션과 풀 커넥션을 진행하여 객체를 예측하고, 객체가 어떠한 클래스인지 확률을 저장하고, 객체가 무엇인지에 관한 분류 확률을 구하게 된다. 이후, 클래스 확률 값을 높은 값에서부터 낮은 값으로 정렬하여 높은 확률의 클래스의 객체가 무엇인지 판단한다. 본 실시예의 딥러닝을 다양한 뉴로네트워크를 이용하여 사용하는 것이 효과적이다.
본 실시예의 영상 정보의 바다에 의한 투영음영이 발생할 수 있다. 이 투영 음영에 의해 객체 모양이 왜곡되거나 객체의 추적이나 분류에 에러가 발생할 수 있다. 본 실시예에서는 영상내의 명암비교 또는 영상의 움직임을 바탕으로 투영 음영을 제거하여 보다 정확한 객체 검출이 가능하다.
또한, 객체추적 알고리즘들을 통해 객체가 겹치거나 나뉘는 경우에도 객체를 지속 추적하는 것이 가능하다. 이를 위해 지역정보와 모션 템플리트의 픽셀 정보 그리고 색 정보를 융합하여 계층적으로 사용한다. 기본적으로 색 정보 기반의 CAMshift 알고리즘을 바탕으로 각 프레임마다 컬러 템플릿을 업데이트하여 현재의 객체와 탬플릿을 비교하고, 업데이트 된 컬러 템플릿을 바탕으로 색 분포를 사용하여 CAMshift 결과를 비교하여 추적하는 물체의 판단이 가능하다.
침입 처리부(322)는 아날로그 신호인 열 감지 정보의 아날로그 파형의 최대점과 최소점의 값, 파의 길이 값 및 진폭 값을 추출한다.
음파 처리부(323)는 음파 정보의 파형 값, 파의 높이 값, 크기 값을 추출한다.
통합 판단부(324)는 각 처리부의 정보를 바탕으로 화재 발생 이벤트, 선박 충돌 이벤트, 동물 침입 이벤트, 사람 침입 이벤트와 위험 감지 이벤트를 판단할 수 있다.
영상 정보내의 객체 정보, 객체의 움직임 정보, 객체와의 이격 거리 정보를 기본 값으로 사용하고, 열 감지 정보의 아날로그 파형 정보와 음파 처리부의 음의 파형 정보를 사용한다.
통합 판단부(324)는 영상 정보내의 객체가 사람으로 인식되고, 열 감지 정보에 의해 사람으로 인식되는 경우에는 사람의 침입으로 판단하고, 사람 침입 이벤트 신호를 생성한다. 물론, 영상 정보내의 객체 이격 거리 정보를 활용하여 사람 침입 이벤트 신호를 생성하는 것도 가능하다. 앞서 언급한 바와 같이 열 감지 센서(120)는 제1 감지 영역내의 감지값인 경우, 열원이 근접한 것을 인식할 수 있기 때문에, 영상 정보 내의 객체 이격 거리 정보를 활용하지 않더라고, 선박에 사람이 침입한 것을 알 수 있게 된다. 이때, 열 감지 정보의 아날로그 파형이 열 감지 정보가 표현할 수 있는 최대의 최대값 및 최소값의 차가 100일 경우, 열 감지 정보에 의해 검출된 아날로그 파형의 최대값과 최소값의 차이 값이 60 내지 80% 범위 내인 경우에는 사람으로 인식하는 것이 바람직하다. 물론, 파의 길이가 단위 구간에서 표현될 수 있는 최대 길이의 60 내지 80%인 경우에 사람으로 인식하는 것이 효과적이다. 그리고, 음파 정보가 기 저장된 음파 정보 중 사람 음성에 해당하는 정보일 경우 사람의 침입으로 판단한다.
통합 판단부(324)는 영상 정보내의 객체가 사람으로 인식되고, 열 감지 정보에 의해 사람으로 인식되고, 음파 정보가 기 저장된 정보 중 비명 정보에 해당하는 경우에는 위험이 발생한 것으로 판단하고, 위험 감지 이벤트 신호를 생성한다.
통합 판단부(324)는 영상 정보 내의 객체가 동물 또는 미인식되고, 열 감지 정보에 의해 동물로 인식되고, 음파 정보가 기 저장된 정보 중 동물 소리 정보에 해당하는 경우에는 동물이 침입한 것으로 판단하고, 동물 침입 이벤트 신호를 생성한다. 여기서, 열 감지 정보의 아날로그 파형이 열 감지 정보가 표현할 수 있는 최대의 최대값 및 최소값의 차가 100일 경우, 열 감지 정보에 의해 검출된 아날로그 파형의 최대값과 최소값의 차이 값이 50% 범위 이하인 경우에는 동물로 인식하는 것이 바람직하다. 물론, 파의 길이가 단위 구간에서 표현될 수 있는 최대 길이의 50% 이하인 경우에 동물로 인식하는 것도 가능하다.
통합 판단부(324)는 영상 정보내의 객체가 선박으로 인식되고, 음파 정보가 기 저장된 정보 중 선박 이동 음파 정보와 충돌 음파 정보에 해당하는 경우에는 선박과의 충돌이 발생한 것으로 판단하고, 선박 충돌 이벤트 신호를 생성한다.
통합 판단부(324)는 영상 정보내의 객체가 미인식되고, 음파 정보가 기 저장된 정보 중 충돌 음파 정보에 해당하는 경우에는 선박이 암초등에 충돌한 것으로 판단하여 암초 충돌 이벤트 신호를 생성한다.
통합 판단부(324)는 영상 정보내의 객체가 불꽃으로 인식되고, 열 감지 정보의 아날로그 신호의 파형이 최대치값을 출력하는 경우에는 화재 발생으로 판단하고 화재 발생 이벤트 신호를 생성한다.
본 실시예의 상태 판단부(330)는 인터페이스부(310)에 제공된 열 감지 정보, 위치 정보, 온도 정보, 스모크 정보 및 전류 정보를 이용하여 선박의 운항 여부, 기관 고장 여부 및 화재 발생과 같은 선박의 상태를 판단한다.
상태 판단부(330)는 위치 정보가 지속적으로 변화하는 경우에는 선박의 운행으로 판단하여 운행 상태 신호를 생성한다. 상태 판단부(330)는 온도 정보와 스모크 정보가 발생하고, 열 감지 정보가 최대 값을 출력하는 경우에는 선박의 조타실 또는 기관실에 화재가 발생한 것으로 판단하여 화재 상태 신호를 생성한다. 상태 판단부(330)는 위치 정보가 변화하면서, 전류 정보가 기준치 값보다 낮거나 발생하지 않는 경우에는 선박의 고장으로 판단하여 고장 상태 신호를 생성한다.
운행 상태 신호는 선박의 이동 위치가 실시간으로 저장되거나 일정 단위(예를 들어 0.1 내지 10초 단위)로 저장되어 있는 것이 바람직하다. 화재 상태 신호는 온도 정보 값이 기준 화재 온도 값보다 높을 경우에 생성될 수 있다. 또한, 스모크 정보 값이 기준 스모크 정보 값보다 높을 경우에 생성되는 것이 가능하다. 이와 같이 화재 상태 신호는 각각의 정보 값이 기준 값을 초과할 경우 발생될 수 있다.
본 실시예의 통신부(400)는 판단부(300)에서 생성된 사람 침입 이벤트 신호, 위험 감지 이벤트 신호, 동물 침입 이벤트 신호, 선박 충돌 이벤트 신호, 암초 충돌 이벤트 신호, 화재 발생 이벤트 신호, 운행 상태 신호, 화재 상태 신호 및 고장 상태 신호들을 포함한 다양한 신호을 외부 장치와 통신한다. 통신부(400)는 유/무선 통신을 사용하는 것이 가능하다. 바람직하게는 안전 보안 감지부(100) 및 상태 감지부(200)와는 유선 통신을 수행하고, 그 외의 외부 장치와는 무선 통신을 수행하는 것이 바람직하다. 안전 보안 감지부(100) 및 상태 감지부(200)가 독자적으로 구동하는 경우 무선을 통해 통신을 수행하여 해당 정보들을 전달 받는 것도 가능하다.
본 실시예의 제어부(500)는 외부 장치의 제어 정보 및 사용자의 제어 정보에 따라 각부의 동작을 제어한다. 앞서 언급한 바와 같이, 제어부(500)는 판단부(300)와 별도의 인쇄회로 기판에 위치하고, 통신부(400)와의 통신을 통해 각 부의 동작을 제어하는 것이 효과적이다. 또한, 제어부(500)는 판단부(300)의 판단 결과에 따라 도시되지는 않았지만, 선박에 장착된 알람 수단을 구동하여, 이벤트 발생을 선박에 탑승한 탑승자에게 통지하는 것이 가능하다.
본 실시예의 전원 공급부(600)는 선박의 기관실에 장착된 전원부로부터 전원을 공급 받고, 이를 하우징 내의 판단부(300), 통신부(400) 및 제어부(500)에 전원을 공급하는 것이 바람직하다. 물론, 판단부(300)의 인터페이스부(310)를 통해 안전 보안 감지부(100) 및 상태 감지부(200)에 전원을 공급하는 것도 가능하다. 하지만, 안전 보안 감지부(100)와 상태 감지부(200)가 다양한 위치에 설치되기 때문에 그 위치 영역에서 가장가까운 전원을 제공받는 것도 가능하다. 물론, 상기 전원 공급부(600)로는 하우징 내측에 설치된 배터리부를 사용하는 것이 바람직하다. 이를 통해 외부 전원의 공급이 차단되더라도 전원 공급이 가능할 수 있다.
본 실시예의 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치는 상술한 구성에 한정되지 않고, 다양한 변형이 가능하다. 특히, 판단부(300)의 구성과 동작 방식에 다양한 변형이 가능하고, 이에 따라 전체 구성부의 동작에 다양한 변형이 발생할 수 있다. 하기에서는 이와 같은 판단부의 변형에 관하여 설명한다. 후술되는 설명에서는 앞서 설명한 부분과 중복되는 설명을 생략한다. 그리고, 후술되는 설명의 기술은 상술한 설명에 적용될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 변형예에 따른 판단부의 블록도이다.
도 10은 일 변형예에 따른 필터링부의 블록도이다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치의 판단부(1300)는 안전보안 감지부(100)와 상태 감지부(200)에 접속되어 감지 정보와 상태 정보를 제공받는 인터페이스부(1310)와, 음파 정보의 노이즈를 필터링하는 필터링부(1320)와, 필터링된 음파 정보를 이용하여 선박의 안전 보안 이벤트 발생 여부를 선행 판단하는 선행 판단부(1330)와, 필터링된 음파 정보를 포함하는 감지 정보를 이용하여 선박의 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 통합 보안 판단부(1340)와, 감지 정보와 상태 정보를 이용하여 선박의 상태를 판단하는 상태 판단부(1350)와, 감지 정보와 상태정보가 저장된 정보 저장부(1360)를 포함한다.
본 변형예의 필터링부(1320)는 인터페이스부(1310)를 통해 제공된 음파 정보의 노이즈를 필터링한다. 바다는 고정되어 있지 않고, 매순간 움직이고, 이 움직임으로 인해 파도 소리를 생성하게 된다. 이 파도 소리는 오디오 센서에 의한 음파 신호에는 잡음에 해당한다. 따라서, 노이즈를 제거하여, 분석하는 것이 정확한 음파 신호 분석을 할 수 있는 장점이 있다.
음파 정보의 노이즈를 필터링 하기 위해 필터링부(1320)는 기준 노이즈 음파 정보를 생성하는 기준 음파 생성부(1321)와, 기준 노이즈 음파 정보를 이용하여 음파 정보내의 노이즈를 제거하는 노이즈 제거부(1322)와, 노이즈가 제거되어 필터링된 음파 정보를 전송하는 음파 송출부(1323)와, 음파 정보를 저장하는 음파 저장부(1324)를 포함한다.
기준 음파 생성부(1321)는 이전 제공된 음파 정보 중 이벤트 신호가 발생하지 않는 구간의 음파 정보를 바탕으로 기준 노이즈 음파 정보를 생성한다.
바람직하게는 이전 제공된 10초 내지 10분간의 음파 정보를 기준 노이즈 음파 정보로 지정한다. 그리고, 이와 같은 기준 노이즈 음파 정보는 20분 내지 2시간 단위로 갱신되는 것이 바람직하다. 그리고, 선박은 정박되어 있는 경우에는 파도 소리가 지속적인 노이즈가 되고, 운행 중인 경우에는 파도 소리와 선박의 엔진 소리가 노이즈가 된다. 따라서, 이 노이즈를 가장 효과적으로 제거하기 위해서는 1분 내지 3분간의 음파 정보를 기준 노이즈 음파 정보로 지정하고, 30분 내지 1시간 단위로 갱신하는 것이 파도소리와 선박의 엔진 소리를 가장 효과적으로 제거할 수 있다.
노이즈 제거부(1322)는 인터페이스부(1310)로부터 제공된 현재 음파 정보와 기준 노이즈 음파 정보를 비교하여, 제공된 음파 정보에서 기준 노이즈 음파 정보와 오차 범위 내에서 동일한 음파 신호를 제거하여 노이즈를 제거하는 것이 바람직하다. 이때, 기준 노이즈 음파 정보의 지정된 시간 단위로 비교하는 것이 가능하고, 실시간으로 비교하는 것이 가능하다. 즉, 현재 들어온 음파 정보 중에서 이전 음파 정보에 의해 선정된 10초 내지 10분간의 기준 노이즈 음파 정보와 오차 범위 내에서 동일한 음파 정보가 제거된다.
음파 송출부(1323)는 노이즈가 제거된 음파 정보를 선행 판단부(1330)에 제공한다.
음파 저장부(1324)에는 노이즈 필터링 전의 음파 정보가 저장되는 것이 효과적이다. 이 정보를 기준 음파 생성부(1321)가 제공 받아 기준 노이즈 음파 정보를 생성하는 것이 바람직하다. 물론, 필터링된(노이즈가 제거된) 음파 정보도 저장되는 것이 가능하다.
본 실시예에서는 이와 같이 노이즈가 제거된 음파 정보를 이용하여 선박의 안전 보안 이벤트 발생 여부를 선행 판단할 수 있다.
선행 판단부(1350)는 다양한 이벤트 신호에 각기 대응하는 기 저장된 음파 정보들과 필터링된 음파 정보를 비교하여 선행 이벤트 신호를 생성한다. 그리고, 선행 판단부(1350)는 입력된 음파 정보를 바탕으로 음파가 어느 방향에서 발생하였는지를 파악하여 선행 이벤트 신호에 이를 추가한다. 여기서, 기 저장된 음파 정보는 사람 소리 음파 정보, 동물 소리 음파 정보, 충돌 음파 정보, 비명 음파 정보를 포함한다.
이와 같이 선행 판단부(1350)에 의해 선행 이벤트 신호는 통신부(500)를 통해 먼저 제어부(600)에 제공된다. 제어부(600)는 선행 이벤트 신호에 따라 안전 보안 감지부(100)의 영상 촬영부(110) 및 열 감지 센서(120)를 활성화시켜, 이들로 부터 영상 정보와 열 감지 정보를 생성하도록 한다. 이때, 선행 이벤트 신호 내의 위치 정보를 함께 제공하여 해당 위치의 영상 정보와 열 감지 정보를 생성하도록 하는 것이 효과적이다.
이때, 생성된 영상 정보와 열 감지 정보 그리고, 필터링된 음파 정보를 이용하여 통합 보안 판단부(1340)가 동작하여 어떠한 이벤트가 발생하였는지를 판단하는 것이 가능하다.
이를 통해 이벤트 발생 가능성이 있는 경우에만 영상 촬영부(110)와 열 감지 센서(120)의 동작이 가능하도록 하여, 전력 소모를 최소화 할 수 있다. 선박의 경우 전원 공급이 배터리에 의해 이루어지기 때문에 선박이 운행하지 않고, 정박되어 있는 시점에 많은 전력을 사용하게 되면 배터리가 쉽게 방전될 수 있다. 이를 예방하기 위해 오디오 센서(130)와 필터링부(1320) 및 선행 판단부(1330) 만을 가동하여 이벤트 발생을 선행하여 감지하고, 이벤트 발생 가능성이 있는 경우, 영상 촬영부(110), 열 감지 센서(120), 통합 보안 판단부(1340), 상태 판단부(1350)를 동작시켜 이벤트 발생 여부를 정확하게 판단하는 것이 가능하다.
하기에서는 상술한 블랙박스 장치를 포함한 원격 관제 시스템에 관하여 설명한다.
후술되는 설명중 상술한 설명과 중복되는 설명을 생략하고, 후술되는 설명의 기술은 상술한 설명의 기술에 추가될 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 선박 원격 관제 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 일 실시예에 따른 블랙박스 장치의 블록도이다.
도 13은 일 실시예에 따른 관리 서버의 블록도이다.
도 11 내지 도 13에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 선박 원격 관제 시스템은 선박에 장착된 안전 보안 감시용 블랙 박스 장치(2000)와, 블랙박스 장치(2000)의 감지 정보를 이용하여 선박의 이상 유무를 판단하는 관리 서버(2100)와, 관리 서버(2100)의 판단 결과를 제공받는 관리자 단말(2200)을 포함한다.
블랙박스 장치(2000)는 영상 촬영부와 열 감지 센서, 오디오 센서를 이용하여 선박의 안전과 보안을 감지하는 안전 보안 감지부(2010)와, GPS 센서, 온도 센서, 연기 센서 및 전류 센서를 이용하여 선박의 상태를 감지하는 상태 감지부(2020) 및 외부 관리 서버(2100)와 통신하는 통신부(2040)와, 관리 서버(2100)의 제어 신호에 따라 각부의 동작을 제어하는 제어부(2040)와, 각부에 전원을 제공하는 전원부(2050)를 포함한다.
관리 서버(2100)는 안전 보안 감지부(2010)의 영상 정보, 열 감지 정보 및 음파 정보를 포함하는 감지 정보를 이용하여 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 서버 통합 보안 판단부(2110)와, 위치 정보, 온도 정보, 스모크 정보 및 전류 정보를 포함하는 상태 정보를 이용하여 선박 상태를 판단하는 서버 상태 판단부(2120)와, 블랙박스 장치(2000)와 관리자 단말(2200)간 통신을 수행하는 서버 통신부(2130)를 포함한다.
서버 통합 보안 판단부(2110)가 정상 상태가 아닌, 사람 침입 이벤트 신호, 위험 감지 이벤트 신호, 동물 침입 이벤트 신호, 선박 충돌 이벤트 신호, 암초 충돌 이벤트 신호, 화재 발생 이벤트 신호를 생성하는 경우, 이를 서버 통신부를 통해 관리자 단말에 이벤트 발생 현황을 즉시 알리 수 있다.
또한, 서버 상태 판단부(2120)가 운행 상태 신호, 화재 상태 신호 및 고장 상태 신호를 생성하는 경우에도 서버 통신부(2130)를 통해 관리자 단말(2200)에 선박의 현재 상태를 알리게 된다.
물론, 본 발명은 도시되지 않았지만, 상술한 설명에 한정되지 않고, 상기 블랙박스 장치에 필터링부와 선행 판단부가 배치되고, 선행 판단부에 의해 선행 판단 신호가 관리 서버에 전송되고, 관리서버는 이 선행 판단 신호를 이용하여 안전 보안 감지부 및 상태 감지부를 동작시킬 수 있다.
또한, 관리 서버에 필터링부와 선행 판단부가 배치되고, 관리서버의 선행 판단부에서 이벤트 발생이 예상되는 선행 판단 신호가 생성되는 경우, 관리 서버가 안전 보안 감지부와 상태 감지부를 동작시킬 수도 있다.
상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명은 본 발명의 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
110: 영상 촬영부
120: 열 감지 센서
130: 오디오 센서 200: 상태 감지부
300: 판단부 310: 인터페이스부
320: 통합 보안 판단부 321: 영상 처리부
322: 침입 처리부 323: 음파 처리부
324: 통합 판단부 330: 상태 판단부
340: 정보 저장부 400: 통신부
500: 제어부 600: 전원 공급부
1300: 판단부 1310: 인터페이스부
1320: 필터링부 1321: 기준 음파 생성부
1322: 노이즈 제거부 1323: 음파 송출부
1324: 음파 저장부 1330: 선행 판단부
1340: 통합 보안 판단부 1350: 상태 판단부
1360: 저장부 2000: 블랙박스 장치
2100: 관리 서버 2110: 서버 통합 보안 판단부
2120: 서버 상태 판단부 2130: 서버 통신부
2200: 관리자 단말
130: 오디오 센서 200: 상태 감지부
300: 판단부 310: 인터페이스부
320: 통합 보안 판단부 321: 영상 처리부
322: 침입 처리부 323: 음파 처리부
324: 통합 판단부 330: 상태 판단부
340: 정보 저장부 400: 통신부
500: 제어부 600: 전원 공급부
1300: 판단부 1310: 인터페이스부
1320: 필터링부 1321: 기준 음파 생성부
1322: 노이즈 제거부 1323: 음파 송출부
1324: 음파 저장부 1330: 선행 판단부
1340: 통합 보안 판단부 1350: 상태 판단부
1360: 저장부 2000: 블랙박스 장치
2100: 관리 서버 2110: 서버 통합 보안 판단부
2120: 서버 상태 판단부 2130: 서버 통신부
2200: 관리자 단말
Claims (12)
- 선박 침입, 충돌, 위험과 같은 안전과 보안을 감지하는 안전보안 감지부;
선박 화재, 고장 및 운행 상태를 감지하는 상태 감지부;
상기 안전보안 감지부와 상태 감지부의 감지 정보를 이용하여, 선박 침입, 충돌, 위험과 같은 안전 상태와, 화재, 고장, 운행과 같은 현재 상태를 판단하는 판단부;
선박의 안전 상태와 현재 상태를 외부에 제공하고, 외부 신호를 제공 받기 위해 외부 장치와 통신을 수행하는 통신부;
외부 제어 신호 및 상기 감지 정보를 이용하여 각부의 동작을 제어하는 제어부; 및
각부에 전원을 공급하는 전원 공급부를 포함하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 안전보안 감지부는 선박의 내외부를 촬영하는 영상 촬영부와, 열원을 감지하는 열 감지 센서부와, 음향을 감지하는 오디오 센서부를 포함하고,
상기 영상 촬영부는 선박 선수의 기둥 끝단 및/또는 조타실 상측 기둥 끝단에 설치되고,
상기 오디오 센서부는 선수 및/또는 선미 영역에 설치되거나 상기 영상 촬영부와 동일 위치에 설치되고,
상기 열 감지 센서부는 조타실 측면에 설치되거나 상기 영상 촬영부와 동일 위치에 설치되고, 열 감지 센서부로는 PIR을 사용하는 것을 특징으로 하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 상태 감지부는 선박의 위치를 감지하는 GPS 센서부와, 선박의 조타실 및 기관실의 온도를 감지하는 온도 센서와, 조타실 및 기관실 내의 연기 발생 여부를 감지하는 연기 센서와, 선박내의 전류를 측정하는 전류 센서를 포함하고, 상기 전류 센서로는 CT센서를 사용하는 것을 특징으로 하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치.
- 제3항에 있어서,
상기 판단부는 안전보안 감지부와 상태 감지부에 접속되어 감지 정보와 상태 정보를 제공받는 인터페이스부와, 감지 정보를 이용하여 선박의 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 통합 보안 판단부와, 감지 정보와 상태 정보를 이용하여 선박의 상태를 판단하는 상태 판단부와, 감지 정보와 상태정보가 저장된 정보 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치. - 제3항에 있어서,
상기 판단부는 안전보안 감지부와 상태 감지부에 접속되어 감지 정보와 상태 정보를 제공받는 인터페이스부와, 음파 정보의 노이즈를 필터링하는 필터링부와, 필터링된 음파 정보를 이용하여 선박의 안전 보안 이벤트 발생 여부를 선행 판단하는 선행 판단부와, 필터링된 음파 정보를 포함하는 감지 정보를 이용하여 선박의 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 통합 보안 판단부와, 감지 정보와 상태 정보를 이용하여 선박의 상태를 판단하는 상태 판단부와, 감지 정보와 상태정보가 저장된 정보 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치. - 제4항 또는 제5항에 있어서,
상기 판단부, 통신부, 제어부 및 전원 공급부가 단일 하우징 내에 위치하고, 상기 판단부와, 통신부가 동일 회로 기판에 실장되고, 제어부가 분리된 회로 기판에 실장되고,
상기 하우징은 판단부, 통신부 및 제어부를 외부 충격이나 물의 침입에 의해 손상되는 것을 방지하기 위한 손상 방지처리가 되어 있고, 단일 몸체로 제작되어 외부 연결을 위한 단자 모듈만이 외부로 노출되거나, 복수 몸체로 제작되고 결합 영역에 방수 기능이 있는 가스켓이 위치하여 외부 물질의 침입을 차단하는 것을 특징으로 하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치. - 제6항에 있어서,
상기 인터페이스부는 영상 촬영부에 접속되어 영상 정보를 제공받는 영상 입력 모듈, 열 감지 센서에 접속되어 열 감지 정보를 제공받는 열 감지 모듈, 오디오 센서에 접속되어 음파 정보를 제공받는 오디오 모듈, GPS 센서에 접속되어 위치 정보를 제공받는 위치 모듈, 온도 센서에 접속되어 온도 정보를 제공받는 온도 모듈, 연기 센서에 접속되어 스모크 정보를 제공받는 연기 모듈, 전류 센서에 접속되어 전류 정보를 제공받는 전류 모듈을 포함하고,
각 모듈은 외부 영상 촬영부 및 상태 감지부와 접속되기 때문에 적어도 그 일부가 하우징의 외측으로 노출되고, 노출 영역으로 물이나 다른 이물질이 침입하거나 화재등에 의해 내부가 소실되는 것을 방지하기 위한 방지 처리 또는 이중 하우징 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치. - 제6항에 있어서,
상기 통합 보안 판단부는 영상 정보내의 객체를 인식 처리하는 영상 처리부와, 열 감지 정보의 변환 값을 처리하는 침입 처리부와, 음파 정보 내의 파형, 파의 높이, 크기를 분리 처리하는 음파 처리부와, 각 처리부의 정보를 융합하여 안전 보안 이벤트 발생 여부를 결정하는 통합 판단부를 포함하는 것을 특징으로 하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치. - 제6항에 있어서,
상기 상태 판단부는 인터페이스부에 제공된 열 감지 정보, 위치 정보, 온도 정보, 스모크 정보 및 전류 정보를 이용하여 선박의 운항 여부, 기관 고장 여부 및 화재 발생과 같은 선박의 상태를 판단하고,
상기 위치 정보가 지속적으로 변화하는 경우에는 선박의 운행으로 판단하여 운행 상태 신호를 생성하고, 온도 정보와 스모크 정보가 발생하고, 열 감지 정보가 최대 값을 출력하는 경우에는 선박의 조타실 또는 기관실에 화재가 발생한 것으로 판단하여 화재 상태 신호를 생성하고, 상기 위치 정보가 변화하면서, 전류 정보가 기준치 값보다 낮거나 발생하지 않는 경우에는 선박의 고장으로 판단하여 고장 상태 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치.
- 영상 촬영부와 열 감지 센서, 오디오 센서를 이용하여 선박의 안전과 보안을 감지하는 안전 보안 감지부와, GPS 센서, 온도 센서, 연기 센서 및 전류 센서를 이용하여 선박의 상태를 감지하는 상태 감지부 및 외부 관리 서버와 통신하는 통신부와, 관리 서버의 제어 신호에 따라 각부의 동작을 제어하는 제어부와, 각부에 전원을 제공하는 전원부를 포함하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치;
안전 보안 감지부의 영상 정보, 열 감지 정보 및 음파 정보를 포함하는 감지 정보를 이용하여 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 서버 통합 보안 판단부와, 위치 정보, 온도 정보, 스모크 정보 및 전류 정보를 포함하는 상태 정보를 이용하여 선박 상태를 판단하는 서버 상태 판단부와, 블랙박스 장치와 관리자 단말간 통신을 수행하는 서버 통신부를 포함하는 관리 서버; 및
상기 관리서버의 판단결과를 제공받는 관리자 단말을 포함하는 선박 원격 관제 시스템.
- 영상 촬영부와 열 감지 센서, 오디오 센서를 이용하여 선박의 안전과 보안을 감지하는 안전 보안 감지부와, GPS 센서, 온도 센서, 연기 센서 및 전류 센서를 이용하여 선박의 상태를 감지하는 상태 감지부와, 오디오 센서 출력 정보를 필터링하여 노이즈를 제거하는 필터링부와, 필터링된 정보를 이용하여 선행 이벤트 신호를 셍성하는 선행 판단부 및 외부 관리 서버와 통신하는 통신부와, 관리 서버의 제어 신호에 따라 각부의 동작을 제어하는 제어부와, 각부에 전원을 제공하는 전원부를 포함하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치;
선행 판단부의 선행 신호에 따라 동작하여 안전 보안 감지부의 영상 정보, 열 감지 정보 및 필터링된 음파 정보를 포함하는 감지 정보를 이용하여 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 서버 통합 보안 판단부와, 위치 정보, 온도 정보, 스모크 정보 및 전류 정보를 포함하는 상태 정보를 이용하여 선박 상태를 판단하는 서버 상태 판단부와, 블랙박스 장치와 관리자 단말간 통신을 수행하는 서버 통신부를 포함하는 관리 서버; 및
상기 관리서버의 판단결과를 제공받는 관리자 단말을 포함하는 선박 원격 관제 시스템.
- 영상 촬영부와 열 감지 센서, 오디오 센서를 이용하여 선박의 안전과 보안을 감지하는 안전 보안 감지부와, GPS 센서, 온도 센서, 연기 센서 및 전류 센서를 이용하여 선박의 상태를 감지하는 상태 감지부 및 외부 관리 서버와 통신하는 통신부와, 관리 서버의 제어 신호에 따라 각부의 동작을 제어하는 제어부와, 각부에 전원을 제공하는 전원부를 포함하는 선박 안전보안 감시용 블랙박스 장치;
상기 오디오 센서의 음파 정보를 필터링하여 노이즈를 제거하는 필터링부와, 필터링된 정보를 이용하여 선행 이벤트 신호를 생성하는 선행 판단부와, 선행 이벤트 신호에 따라 동작한 안전 보안 감지부의 영상 정보, 열 감지 정보 및 음파 정보를 포함하는 감지 정보를 이용하여 안전 보안 이벤트 발생 여부를 판단하는 서버 통합 보안 판단부와, 위치 정보, 온도 정보, 스모크 정보 및 전류 정보를 포함하는 상태 정보를 이용하여 선박 상태를 판단하는 서버 상태 판단부와, 블랙박스 장치와 관리자 단말간 통신을 수행하는 서버 통신부를 포함하는 관리 서버; 및
상기 관리서버의 판단결과를 제공받는 관리자 단말을 포함하는 선박 원격 관제 시스템.
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| E90F | Notification of reason for final refusal | ||
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