KR20220142683A - 활동센서 기반의 상황 감시 시스템 - Google Patents

활동센서 기반의 상황 감시 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 활동센서 기반의 상황 감시 시스템에 관한 것으로, 실내 환경에서 사용자의 생체 신호를 감지하는 레이더 측정기; 상기 레이더 측정기에 의해 수집된 생체 신호를 수신하여 상기 실내 환경 하에서 상기 사용자에 대한 응급상황의 발생을 검출하는 모니터링 서버; 및 전용 어플리케이션을 통해 상기 레이더 측정기 및 상기 모니터링 서버 각각과 연동하는 사용자 단말;을 포함한다. 따라서, 본 발명은 가정, 사무실 등의 실내 환경에서 생체 신호를 감지하여 사용자의 위급상황 발생을 효과적으로 검출할 수 있다.

Description

활동센서 기반의 상황 감시 시스템{SITUATION MONITORING SYSTEM BASED ON ACTIVITY SENSOR}
본 발명은 활동센서 기반의 상황 모니터링 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가정, 사무실 등의 실내 환경에서 생체 신호를 감지하여 사용자의 위급상황 발생을 효과적으로 검출할 수 있는 활동센서 기반의 상황 감시 시스템에 관한 것이다.
생체 정보 모니터링 기법이 다양한 분야에서 응용되고 있으나, 대부분의 응용은 생체 정보의 측정 대상 객체(예컨대, 사람 또는 동물)의 몸에 측정 장비를 설치하거나 대상 객체가 측정 장비를 착용하도록 하여 생체 정보를 모니터링하는 기법이 이용되고 있다.
그러나, 종래의 착용형 측정 장비는 고비용인 경우가 많으며, 대상 객체가 착용하고 있는 동안 불편함을 초래하는 단점이 있다. 특히, 수면 중의 생체 정보를 측정하기 위해서 이러한 장비를 수면 중에까지 착용하도록 하는 것은 매우 번거로운 일이다.
또한, 최근들어 독거노인의 고독사 문제가 사회적 문제로 대두되고 있으며, 장애인시설, 노인시설, 보안시설에서 중증질환 환자 등에 대한 생활 정보 감시는 이를 해결하기 위한 주요 방안 중 하나이다.
따라서, 측정 대상 객체(예컨대, 독거노인과 같은 사람)의 재실이나 활동 여부를 주기적으로 확인할 수 있고, 측정 대상 객체로 하여금 불편함을 초래하지 않으면서 효과적으로 생체 정보를 모니터링할 수 있는 방법의 개발이 필요하다.
한국등록특허 제10-1952691호 (2019.02.21)
본 발명의 일 실시예는 가정, 사무실 등의 실내 환경에서 생체 신호를 감지하여 사용자의 위급상황 발생을 효과적으로 검출할 수 있는 활동센서 기반의 상황 감시 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예는 신호 선택 능력이 개선되고 생활 정보 처리 기능이 향상된 레이더 측정기를 통해 생체 신호 모니터링을 효과적으로 수행할 수 있는 활동센서 기반의 상황 감시 시스템을 제공하고자 한다.
실시예들 중에서, 활동센서 기반의 상황 감시 시스템은 실내 환경에서 사용자의 생체 신호를 감지하는 레이더 측정기; 상기 레이더 측정기에 의해 수집된 생체 신호를 수신하여 상기 실내 환경 하에서 상기 사용자에 대한 응급상황의 발생을 검출하는 모니터링 서버; 및 전용 어플리케이션을 통해 상기 레이더 측정기 및 상기 모니터링 서버 각각과 연동하는 사용자 단말;을 포함한다.
상기 레이더 측정기는 전방에 형성되는 센서 감지 영역 내로 적어도 하나의 무선 신호를 방출하고 상기 적어도 하나의 무선 신호로부터 파생되는 파생 신호들을 수신한 결과로서 상기 생체 신호를 측정하는 신호 측정부; 및 바닥면이 고정된 상태에서 상기 신호 측정부를 지지하는 지지부;를 포함하고, 상기 센서 감지 영역은 상기 신호 측정부의 전면으로부터 5m 거리에 형성되고 수평거리 및 수직거리로 정의되는 가상의 측정 평면(measurement plane)을 포함할 수 있다.
상기 레이더 측정기는 상기 사용자의 재실 여부, 활동 여부, 호흡수 및 심박수를 상기 생체 신호로서 수집하고, 상기 모니터링 서버는 상기 생체 신호를 시각화 하여 표시하는 인터페이스를 제공할 수 있다.
상기 모니터링 서버는 상기 생체 신호를 기초로 상기 사용자의 재실 여부를 결정하고, 상기 사용자의 재실에 따라 상기 사용자의 활동 여부를 추적하며, 상기 사용자의 움직임에 따른 움직임 데이터가 소정의 제1 시간 동안 연속하여 발생하면 상기 사용자의 활동으로 처리하고, 소정의 제2 시간 동안 상기 사용자의 활동에 관한 처리 빈도수를 기초로 상기 사용자의 움직임에 관한 활동량을 산출하여 등급화 할 수 있다.
상기 모니터링 서버는 상기 사용자의 활동에 관한 처리가 소정의 제3 시간 동안 지속적으로 실패하는 경우 상기 생체 신호의 호흡수 및 심박수에 따라 상기 재실 여부를 갱신하고, 상기 갱신에 따라 상기 사용자의 재실이 소정의 제4 시간을 초과하여 연속적으로 발생하는 경우 상기 응급상황에 관한 알림을 상기 사용자 단말에게 전송할 수 있다.
상기 모니터링 서버는 상기 호흡수 및 심박수 각각이 기 설정된 정상 범위를 벗어나는지 여부를 검출하고, 해당 검출 횟수가 기 설정된 기준 횟수를 초과하는 경우 상기 알림을 생성할 수 있다.
상기 모니터링 서버는 상기 호흡수 및 심박수 각각에 대해 정상 범위, 관찰 범위 및 중재 범위를 설정하고, 상기 검출마다 상기 관찰 범위 및 상기 중재 범위에서의 분포를 수집하며, 상기 분포의 범위별 패턴과 비율에 따라 상기 응급상황의 등급을 결정하고, 상기 등급에 따라 상기 알림을 차등적으로 생성할 수 있다.
개시된 기술은 다음의 효과를 가질 수 있다. 다만, 특정 실시예가 다음의 효과를 전부 포함하여야 한다거나 다음의 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 개시된 기술의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 활동센서 기반의 상황 감시 시스템은 가정, 사무실 등의 실내 환경에서 생체 신호를 감지하여 사용자의 위급상황 발생을 효과적으로 검출할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 활동센서 기반의 상황 감시 시스템은 신호 선택 능력이 개선되고 생활 정보 처리 기능이 향상된 레이더 측정기를 통해 생체 신호 모니터링을 효과적으로 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 상황 감시 시스템을 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1의 레이더 측정기의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1의 레이더 측정기의 기능을 설명하는 도면이다.
도 4는 도 1의 모니터링 서버의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 상황 감시 시스템의 동작 과정의 일 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 6은 도 1의 모니터링 서버에서 제공하는 인터페이스의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다"또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.
본 발명은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현될 수 있고, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록 장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있다. 또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산 방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
도 1은 본 발명에 따른 상황 감시 시스템을 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 상황 감시 시스템(100)은 레이더 측정기(110), 모니터링 서버(130) 및 사용자 단말(150)을 포함할 수 있다.
레이더 측정기(110)는 특정 실내 공간에 설치되어 해당 공간에 존재하는 사람의 검출하고 생체 신호를 측정할 수 있는 장치에 해당할 수 있다. 즉, 레이더 측정기(110)는 실내 공간으로 무선 신호를 방출할 수 있고, 이로부터 파생되는 파생 신호들을 수신하여 해당 실내 공간에 대한 다양한 상황 정보를 수집할 수 있다.
레이더 측정기(110)는 모니터링 서버(130) 및 사용자 단말(150)과 각각 네트워크를 통해 연결될 수 있으며, 필요에 따라 동일한 실내 공간에 복수의 레이더 측정기(110)들이 설치되어 동작할 수도 있다.
또한, 레이더 측정기(110)는 무선 신호의 송·수신을 위한 안테나와 수신기, 신호 증폭을 위한 증폭기, 신호 처리를 위한 신호 처리기 등을 포함하여 구현될 수 있다. 레이더 측정기(110)는 생체 신호 측정을 위해 다양한 무선 신호를 사용할 수 있으며, 필요에 따라 주파수 대역을 특정하여 소정의 주파수만을 이용하여 생체 신호 측정 동작을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 레이더 측정기(110)는 신호 측정부와 지지대를 포함하여 구현될 수 있으며, 필요에 따라 다양한 형상 및 구조로 구성될 수 있다. 이에 대해서는 도 2를 통해 보다 자세히 설명한다.
일 실시예에서, 레이더 측정기(110)는 사용자의 재실 여부, 활동 여부, 호흡수 및 심박수를 생체 신호로서 수집할 수 있다. 보다 구체적으로, 레이더 측정기(110)는 수신된 신호로부터 신호의 세기, 변화량 및 변화 패턴 등 다양한 특징 정보를 추출할 수 있고, 이를 기초로 상황 감시를 위한 다양한 상황 정보를 결정할 수 있다. 예를 들어, 상황 정보는 사용자가 특정 공간에 존재하는지에 관한 재실 여부와 해당 특정 공간에서 움직이고 있는지에 관한 활동 여부를 포함할 수 있다. 상황 정보는 생체 신호로부터 도출되는 사용자의 호흡수와 심박수를 포함할 수도 있다.
일 실시예에서, 레이더 측정기(110)는 기 정의된 통신 프로토콜을 이용하여 생체 신호를 모니터링 서버(130)로 전송할 수 있다. 이때, 통신 프로토콜은 생체 레이더 프로토콜로 정의될 수 있다. 생체 레이더 프로토콜은 차수(Order)에 따라 0 부터 22까지 데이터 유형(meaning)과 값(value)으로 정의될 수 있다. 예를 들어, 생체 레이더 프로토콜은 아래의 표 1과 같이 표현될 수 있다.
[표 1]
Figure pat00001
이때, 생체 레이더 프로토콜을 통해 전송되는 데이터 형태는 {(#mac, rssi, A, B, C, D, E$), BPM(Beats Per Minute)}와 같이 표현될 수 있다. 여기에서, #은 시작 워드(word), $은 종료 워드, mac은 맥 어드레스(mac address 12byte ascii), rssi는 수신신호강도(received signal strength indicator)(단위 dBm), A는 감지영역 내(1)/외(0) 알림, B는 움직임 판단(None=0, Activity=1), C는 호흡 BPM(1~22), D는 심박 BPM(60~120), E는 파형 피크-투-피크(Peak to Peak)(15s 동안, integer range)에 해당한다.
예를 들어, “#mac, rssi, 0, 0, 0, 0, 200$”는 “mac, rssi, 없음, 활동 아님, 호흡 없음, 심박 없음, 파형 피크 to 피크 200”를 나타내고, “#mac, rssi, 1, 0, 0, 0, 400$”는 “mac, rssi, 재실, 활동 아님, 호흡 없음, 심박 없음, 파형 피크 to 피크 400”를 나타내며, “#mac, rssi, 1, 1, 12, 67, 400$”는 “mac, rssi, 재실, 활동, 호흡 12 BPM, 심박 67 BPM, 파형 피크 to 피크 400”를 나타내고, “#mac, rssi, 1, 1, 0, 0, 400$”는 “mac, rssi, 재실, 활동, 호흡 표시 안함, 심박 표시 안함, 파형 피크 to 피크 400”를 나타낸다.
모니터링 서버(130)는 레이더 측정기(110)에 의해 측정된 생체 신호를 기반으로 사용자의 응급상황을 감시할 수 있는 장치에 해당할 수 있다. 모니터링 서버(130)는 다양한 프론트엔드 함수(Front End Function)들을 이용하여 게이트웨이와 연동할 수 있고, 게이트웨이를 통해 수집된 정보를 데이터베이스(DBMS)에 저장하여 관리할 수 있다.
또한, 모니터링 서버(130)는 관리자 또는 사용자를 위해 전용 사용자 인터페이스를 제공할 수 있으며, 전용 사용자 인터페이스는 모니터링 서버(130) 상에서 동작하는 웹 서버(Web Server)를 통해 제공될 수 있다. 한편, 전용 사용자 인터페이스는 사용자 단말(150) 상에서 동작하는 전용 어플리케이션(application)을 통해 제공될 수도 있다.
모니터링 서버(130)는 레이더 측정기(110) 및 사용자 단말(150)과 네트워크를 통해 연결될 수 있으며, 필요에 따라 추가적인 기능 및 동작 수행을 위해 외부 시스템과 연결되어 동작할 수 있다. 예를 들어, 모니터링 서버(130)는 사용자의 응급상황을 검출한 경우 신속한 대응을 위해 경찰서, 소방서, 병원 등에서 운용하는 시스템으로 상황 전파를 위한 알림을 전송할 수 있다.
사용자 단말(150)은 상황 감시 시스템(100)을 통해 다양한 모니터링 정보와 응급상황 발생에 따른 알림을 수신할 수 있는 컴퓨팅 장치에 해당할 수 있다. 사용자 단말(150)은 모니터링 서버(130)와 연결되어 동작 가능한 스마트폰, 노트북 또는 컴퓨터로 구현될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 태블릿 PC 등 다양한 디바이스로도 구현될 수 있다.
또한, 사용자 단말(150)은 모니터링 서버(130)와 연동하기 위한 전용 프로그램 또는 어플리케이션을 설치하여 실행할 수 있다. 이를 통해, 사용자 단말(150)은 모니터링 서버(130)에서 제공하는 다양한 서비스를 이용할 수 있다.
또한, 사용자 단말(150)은 WiFi 모듈 전용 앱을 통해 레이더 측정기(110)와의 연동을 위한 파라미터들을 설정할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(150)은 원격 서버(remote server)의 IP를 설정하거나 WiFi 공유기와 접속 SSID 및 패스워드(password) 등을 설정할 수도 있다.
도 2는 도 1의 레이더 측정기의 일 실시예를 설명하는 도면이고, 도 3은 도 1의 레이더 측정기의 기능을 설명하는 도면이다.
도 2 및 3을 참조하면, 레이더 측정기(110)는 실내 환경이 조성된 특정 공간에 설치도어 동작할 수 있으며, 해당 공간 내에 존재하는 사용자를 검출하거나 검출된 사용자로부터 생체 신호를 측정하는 동작을 수행할 수 있다. 즉, 레이더 측정기(110)는 사용자로부터 생체 신호 측정을 위한 구성을 포함할 수 있으며, 구체적으로 생체 신호 측정을 위한 신호 측정부(210) 및 신호 측정부(210)를 지지하는 지지부(230)를 포함하여 구현될 수 있다.
도 2에서, 신호 측정부(210)는 전면부가 사각형의 평면 형상을 갖도록 구현될 수 있으며, 이에 따라 전면부의 전방에 형성되는 소정의 공간 상에서 생체 신호를 보다 정확하게 측정할 수 있다. 즉, 신호 측정부(210)는 전방에 형성되는 센서 감지 영역 내로 적어도 하나의 무선 신호를 방출하고 적어도 하나의 무선 신호로부터 파생되는 파생 신호들을 수신한 결과로서 생체 신호를 측정할 수 있다.
예를 들어, 도 3에서 센서 감지 영역은 신호 측정부(210)의 전면으로부터 5m 거리에 형성되고 수평거리 및 수직거리로 정의되는 가상의 측정 평면(measurement plane)을 포함할 수 있다.
또한, 신호 측정부(210)는 소정의 방향으로 회전 가능한 물리적 구조로 지지부(230)와 결합할 수 있다. 지지부(230)는 지면에 접촉하여 고정 결합되는 바닥면을 포함하여 구현될 수 있으며, 바닥면으로부터 수직 방향으로 신장되어 형성되는 결합 부재를 통해 신호 측정부(210)에 형성된 결합 부재와 상호 결합될 수 있다.
한편, 레이더 측정기(110)는 도 2 및 3에서 도시된 내용으로 한정되지 않으며, 측정 환경에 따라 다양한 형상 및 크기로 구현될 수 있음은 물론이다. 또한, 레이더 측정기(110)는 생체 신호 측정을 위해 다양한 센서들을 포함하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 레이더 측정기(110)는 온도 센서 또는 습도 센서를 통해 해당 특정 공간의 온도와 습도 등을 환경 정보로서 수집할 수 있다.
일 실시예에서, 레이더 측정기(110)는 음성 재생을 위한 스피커와 음성 녹음을 위한 마이크를 포함하여 구현될 수 있으며, 이를 통해 응급상황 발생에 따른 상황 전파 동작을 수행할 수도 있다.
도 4는 도 1의 모니터링 서버의 기능적 구성을 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 모니터링 서버(130)는 생체 신호 수신부(410), 응급상황 검출부(430) 및 제어부(450)를 포함할 수 있다.
생체 신호 수신부(410)는 레이더 측정기(110)로부터 생체 신호를 수신하여 데이터베이스에 저장할 수 있다. 생체 신호 수신부(410)는 수신된 생체 신호를 종류별로 구분하여 관리할 수 있다. 예를 들어, 생체 신호 수신부(410)는 생체 신호를 사용자의 재실 여부, 활동 여부, 호흡수 및 심박수 분석과 연관지어 구분할 수 있다.
일 실시예에서, 생체 신호 수신부(410)는 생체 신호에 관한 다양한 통계 정보를 제공할 수 있다. 생체 신호 수신부(410)는 생체 신호로부터 도출되는 다양한 통계 정보를 시각화 하여 표시할 수 있으며, 이를 위한 그래픽 유저 인터페이스(GUI)를 제공할 수 있다.
응급상황 검출부(430)는 생체 신호를 분석하여 사용자에게 응급상황이 발생하였는지 여부를 검출할 수 있다. 사용자에게 응급상황이 발생한 것으로 검출된 경우 응급상황 검출부(430)는 상황 전파 및 대응을 위한 운영 시나리오에 따라 동작할 수 있다. 예를 들어, 운영 시나리오는 재실 기준, 호흡 및 심박수를 기준으로 정의되어 상황 전파 및 대응 과정에서 적용될 수 있다.
일 실시예에서, 응급상황 검출부(430)는 생체 신호를 기초로 사용자의 재실 여부를 결정하고, 사용자의 재실에 따라 사용자의 활동 여부를 추적하며, 사용자의 움직임에 따른 움직임 데이터가 소정의 제1 시간 동안 연속하여 발생하면 사용자의 활동으로 처리하고, 소정의 제2 시간 동안 사용자의 활동에 관한 처리 빈도수를 기초로 사용자의 움직임에 관한 활동량을 산출하여 등급화 할 수 있다.
보다 구체적으로, 응급상황 검출부(430)는 생체 신호를 기초로 사람이 레이더 범위 내에 존재하는지, 즉 재실 여부를 결정할 수 있다. 특정 공간 상에 사용자가 존재하는 재실의 경우, 사용자의 활동(움직임)이 존재하는 제1 상태와 사용자의 활동이 존재하지 않는 제2 상태로 구분될 수 있다. 응급상황 검출부(430)는 재실 상태에서 사용자의 활동 여부를 추적할 수 있다.
즉, 응급상황 검출부(430)는 사용자의 움직임에 따른 움직임 데이터가 소정의 제1 시간 동안 연속하여 발생하면 사용자의 활동으로 처리하고, 소정의 제2 시간 동안 사용자의 활동에 관한 처리 빈도수를 기초로 사용자의 움직임에 관한 활동량을 산출하여 등급화 할 수 있다. 예를 들어, 3초 이상 움직임 데이터가 발생하는 경우 사용자의 활동으로 처리될 수 있으며, 이후 10초 이상 움직임이 없는 경우에는 활동 처리가 해제될 수 있다. 또한, 사용자의 움직임에 관한 활동량은 1시간 간격으로 측정되는 활동처리 빈도수에 따라 상, 중 및 하로 각각 등급화 될 수 있다.
일 실시예에서, 응급상황 검출부(430)는 사용자의 활동에 관한 처리가 소정의 제3 시간 동안 지속적으로 실패하는 경우 생체 신호의 호흡수 및 심박수에 따라 재실 여부를 갱신하고, 재실 여부에 관한 갱신에 따라 사용자의 재실이 소정의 제4 시간을 초과하여 연속적으로 발생하는 경우 응급상황에 관한 알림을 사용자 단말(150)에게 전송할 수 있다.
예를 들어, 3초 이상의 연속적인 움직임이 지속적으로 없는 경우 응급상황 검출부(430)는 사용자의 심박 및 호흡 데이터를 수집할 수 있다. 만약 호흡 또는 호흡과 심박 데이터가 존재하는 경우 사용자의 움직임은 없지만 재실로 처리할 수 있다. 또한, 응급상황 검출부(430)는 재실 처리 빈도가 연속적으로 3시간 이상 발생하는 경우 응급상황의 발생에 관한 알림을 제공할 수 있다. 이때, 응급상황 검출부(430)는 시간 범위를 고려하여 사용자가 수면상태인 경우에는 응급상황 발생의 범위에서 제외시킬 수 있다.
일 실시예에서, 응급상황 검출부(430)는 호흡수 및 심박수 각각이 기 설정된 정상 범위를 벗어나는지 여부를 검출하고, 해당 검출 횟수가 기 설정된 기준 횟수를 초과하는 경우 알림을 생성할 수 있다. 즉, 응급상황 검출부(430)는 응급상황 발생 시 이벤트값 전송 기준으로서 호흡수 및 심박수의 정상범위에 관한 미달 또는 초과 상태를 모니터링할 수 있다. 응급상황 검출부(430)는 중간 활동상황이 벌어질 수 있으므로 3분 또는 5분 동안 심박수, 호흡수를 모니터링할 수 있고, 정상범위를 벗어나는 심박수, 호흡수의 발생빈도를 측정할 수 있다.
예를 들어, 생체 데이터는 1초 또는 3초에 한번씩 전달되므로 3분 또는 5분동안 정상범위를 벗어나는 심박수 또는 호흡수의 발생빈도가 15회, 30회 또는 60회 이상 발생할 때마다 응급상황에 관한 알림이 전송될 수 있다.
일 실시예에서, 응급상황 검출부(430)는 호흡수 및 심박수 각각에 대해 정상 범위, 관찰 범위 및 중재 범위를 설정하고, 정상 범위의 이탈에 관한 검출마다 관찰 범위 및 중재 범위에서의 분포를 수집하며, 분포의 범위별 패턴과 비율에 따라 응급상황의 등급을 결정하고, 해당 등급에 따라 알림을 차등적으로 생성할 수 있다.
보다 구체적으로, 호흡수와 심박수에 대해 정상 범위, 관찰 범위 및 중재 범위가 아래의 표 2와 같이 설정될 수 있다.
[표 2]
Figure pat00002
여기에서, 서맥의 증상은 어지럼증, 잦은 피로감, 실신 등이 나타날 수 있으며, 30초 이상 지속되는 경우 응급치료가 필요할 수 있다. 빈맥의 증상은 어지럼증, 두근거림, 답답함, 메슥거림 등이 나타날 수 있으며, 30초 이상 지속되는 경우 지속적 관리가 필요할 수 있다.
또한, 빈호흡의 원인은 패혈증, 세균성, 바이러스성 폐렴, 높은 외부환경 온도 노출, 저산소증, 저칼슘혈증, 저혈당 등을 포함할 수 있다. 서호흡은 호흡곤란 및 급성 호흡곤란이 원인일 수 있으며, 천식, 만성 폐쇄성 폐질환(COPD), 폐렴, 폐색전증, 기흉, 울혈성심부전, 심근경색의 질환에서 나타날 수 있다.
또한, 응급상황 검출부(430)는 상기의 표 2와 같이 호흡수 및 심박수에 관한 정상 범위, 관찰 범위 및 중재 범위를 개별로 설정할 수 있으며, 정상 범위의 이탈이 검출되면 관찰 범위와 중재 범위에서의 분포를 누적하여 수집할 수 있다. 응급상황 검출부(430)는 관찰 범위와 중재 범위에서의 분포를 독립적으로 추적하여 각 범위별 분포 패턴과 분포 비율을 산출할 수 있다. 응급상황 검출부(430)는 범위별 분포 패턴과 분포 비율을 기초로 응급상황의 등급을 분류할 수 있다. 예를 들어, 응급상황의 등급은 위급의 경중에 따라 상, 중 및 하와 같이 정의될 수 있으며, 반드시 이에 한정되지 않고, 다양한 등급으로 세분화되어 정의될 수도 있다.
일 실시예에서, 응급상황 검출부(430)는 각 범위별 분포 패턴과 분포 비율에 관한 특징 정보를 학습하여 응급상황 등급 분류를 수행하는 학습 모델을 구축할 수 있다. 보다 구체적으로, 응급상황 검출부(430)는 범위별 분포 패턴에 대한 피처맵(feature map)을 생성할 수 있고, 피처맵으로부터 특징 벡터를 특징 정보로서 추출할 수 있다. 또한, 응급상황 검출부(430)는 범위별 분포 비율에 관한 특징 벡터를 생성할 수 있으며, 범위별 분포 패턴 및 분포 비율에 관한 특징 벡터를 학습 데이터로서 학습하여 학습 모델을 구축할 수 있다.
이때, 범위별 분포 패턴에 대한 피처맵을 독립적으로 사용될 수 있으며, 필요에 따라 하나의 피처맵으로 통합된 후 사용될 수도 있다. 학습 모델은 범위별 분포 패턴과 분포 비율에 관한 특징 정보를 입력으로 수신하여 응급상황 등급에 관한 분류 결과를 출력으로 생성할 수 있다. 따라서, 응급상황 검출부(430)는 학습 모델을 통해 호흡수와 심박수에 관한 모니터링 정보를 기초로 응급상황 발생이 검출된 경우 등급상황 등급을 효율적으로 결정할 수 있다.
제어부(450)는 모니터링 서버(130)의 전체적인 동작을 제어하고, 생체 신호 수신부(410) 및 응급상황 검출부(430) 간의 제어 흐름 또는 데이터 흐름을 관리할 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 상황 감시 시스템의 동작 과정의 일 실시예를 설명하는 순서도이다.
도 5를 참조하면, 상황 감시 시스템(100)은 레이더 측정기(110)에 의해 수집된 생체 신호를 기초로 모니터링 서버(130)를 통해 특정 공간 상에서 사용자의 응급상황 발생을 검출하고 이에 대한 알림을 제공할 수 있다.
이때, 상황 감시 시스템(100)은 레이더 측정기(110)를 통해 사용자의 생체 신호를 감지할 수 있으며(단계 S510), 모니터링 서버(130)를 통해 사용자의 재실 여부를 결정할 수 있다(단계 S530). 또한, 상황 감시 시스템(100)은 모니터링 서버(130)를 통해 사용자의 활동 여부를 추적할 수 있으며(단계 S550), 이를 기초로 응급상황 발생을 검출할 수 있다(단계 S570).
한편, 상황 감시 시스템(100)은 응급상황 발생에 따른 상황 전파는 물론 상황 대응을 위한 동작들을 수행할 수 있으며, 이를 위해 기 정의된 운영 시나리오를 활용할 수 있다.
도 6은 도 1의 모니터링 서버에서 제공하는 인터페이스의 일 실시예를 설명하는 도면이다.
도 6을 참조하면, 상황 감시 시스템(100)은 모니터링 서버(130)를 통해 레이더 측정기(110)에 의해 수집된 생체 신호를 분석하여 사용자의 응급상황 발생을 효과적으로 검출할 수 있다. 또한, 모니터링 서버(130)는 사용자 단말(150)을 통해 모니터링 정보를 제공할 수 있으며, 사용자 단말(150)은 전용 인터페이스를 통해 모니터링 정보를 제공할 수 있다.
도 6은 사용자 단말(150) 상에서 제공되는 전용 인터페이스(GUI)(610)의 일 실시예를 나타낼 수 있다. 전용 인터페이스(610)는 사용자의 생체 신호에 관한 시각화된 정보를 표시하는 전용 뷰어(viewer)에 해당할 수 있다. 예를 들어, 전용 인터페이스(610)는 호흡수, 심박수, 재실 및 활동에 관한 모니터링 윈도우와 생체 레이더 프로토콜을 통해 수신된 데이터들에 관한 로그 윈도우로 구성될 수 있다. 여기에서, 로그 윈도우는 IO(재실, 0 or 1), ACT(활동, 0 or 1), BR(호흡 BPM, 12 ~ 30), HR(심박 BPM, 55 ~ 120), P2P(재실, 호흡, 심박의 P2P), Cnt(시간 카운트)로 구성된 로그 데이터를 3초 간격으로 표시할 수 있다. 예를 들어, 로그 데이터는 “IO:0 ACT:0 BR:0 HR:0 P2P:(303,447,271) Cnt:0”과 같이 표시될 수 있다.
또한, 모니터링 윈도우는 재실 및 활동 상태에 대한 결과와 함께 30초 간격으로 호흡과 심박 BPM 데이터를 표시할 수 있다. 이때, 사용자는 표시된 숫자를 보고 재실이나 활동 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 무인 상태의 경우 재실이 0으로 표시되며, 감지 영역에 사람이 존재하지 않음을 의미할 수 있다. 재실 상태의 경우 재실이 1로 표시되며, 감지 영역에 사람이 존재하고 있음을 의미할 수 있다. 또한, 사람이 감지 영역으로 진입하였음을 감지한 경우 30초 후에 호흡과 심박 BPM이 표시될 수 있다.
또한, 전용 인터페이스(610)는 호흡과 심박수에 관하여 범위 설정 기능을 제공할 수 있다. 도 6에서, 호흡과 심박 BPM이 표시되는 부분의 하단에는 각 범위를 구체적으로 설정할 수 있는 기능이 제공될 수 있다. 예를 들어, 호흡 BPM의 범위를 1 - 10으로 설정한 경우, 호흡 BPM이 11 이상이나 0인 경우 빨간색으로 표시될 수 있고, 이와 함께 경보(알림)이 전달될 수 있다. 심박 BPM의 범위를 60 - 85로 설정한 경우, 86 이상이나 59 이하일 때 빨간색으로 표시되고 경보가 전달될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
100: 상황 감시 시스템
110: 레이더 측정기 130: 모니터링 서버
150: 사용자 단말
210: 신호 측정부 230: 지지부
410: 생체 신호 수신부 430: 응급상황 검출부
450: 제어부
610: 전용 인터페이스

Claims (7)

  1. 실내 환경에서 사용자의 생체 신호를 감지하는 레이더 측정기;
    상기 레이더 측정기에 의해 수집된 생체 신호를 수신하여 상기 실내 환경 하에서 상기 사용자에 대한 응급상황의 발생을 검출하는 모니터링 서버; 및
    전용 어플리케이션을 통해 상기 레이더 측정기 및 상기 모니터링 서버 각각과 연동하는 사용자 단말;을 포함하는 활동센서 기반의 상황 감시 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 레이더 측정기는
    전방에 형성되는 센서 감지 영역 내로 적어도 하나의 무선 신호를 방출하고 상기 적어도 하나의 무선 신호로부터 파생되는 파생 신호들을 수신한 결과로서 상기 생체 신호를 측정하는 신호 측정부; 및
    바닥면이 고정된 상태에서 상기 신호 측정부를 지지하는 지지부;를 포함하고,
    상기 센서 감지 영역은 상기 신호 측정부의 전면으로부터 5m 거리에 형성되고 수평거리 및 수직거리로 정의되는 가상의 측정 평면(measurement plane)을 포함하는 것을 특징으로 하는 활동센서 기반의 상황 감시 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 레이더 측정기는 상기 사용자의 재실 여부, 활동 여부, 호흡수 및 심박수를 상기 생체 신호로서 수집하고,
    상기 모니터링 서버는 상기 생체 신호를 시각화 하여 표시하는 인터페이스를 제공하는 것을 특징으로 하는 활동센서 기반의 상황 감시 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 모니터링 서버는
    상기 생체 신호를 기초로 상기 사용자의 재실 여부를 결정하고,
    상기 사용자의 재실에 따라 상기 사용자의 활동 여부를 추적하며,
    상기 사용자의 움직임에 따른 움직임 데이터가 소정의 제1 시간 동안 연속하여 발생하면 상기 사용자의 활동으로 처리하고,
    소정의 제2 시간 동안 상기 사용자의 활동에 관한 처리 빈도수를 기초로 상기 사용자의 움직임에 관한 활동량을 산출하여 등급화 하는 것을 특징으로 하는 활동센서 기반의 상황 감시 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 모니터링 서버는
    상기 사용자의 활동에 관한 처리가 소정의 제3 시간 동안 지속적으로 실패하는 경우 상기 생체 신호의 호흡수 및 심박수에 따라 상기 재실 여부를 갱신하고,
    상기 갱신에 따라 상기 사용자의 재실이 소정의 제4 시간을 초과하여 연속적으로 발생하는 경우 상기 응급상황에 관한 알림을 상기 사용자 단말에게 전송하는 것을 특징으로 하는 활동센서 기반의 상황 감시 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 모니터링 서버는
    상기 호흡수 및 심박수 각각이 기 설정된 정상 범위를 벗어나는지 여부를 검출하고,
    해당 검출 횟수가 기 설정된 기준 횟수를 초과하는 경우 상기 알림을 생성하는 것을 특징으로 하는 활동센서 기반의 상황 감시 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모니터링 서버는
    상기 호흡수 및 심박수 각각에 대해 정상 범위, 관찰 범위 및 중재 범위를 설정하고,
    상기 검출마다 상기 관찰 범위 및 상기 중재 범위에서의 분포를 수집하며,
    상기 분포의 범위별 패턴과 비율에 따라 상기 응급상황의 등급을 결정하고,
    상기 등급에 따라 상기 알림을 차등적으로 생성하는 것을 특징으로 하는 활동센서 기반의 상황 감시 시스템.
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