KR20230101404A - 실내 재실자를 인식하여 공조기를 제어하는 공조기 제어장치 - Google Patents

실내 재실자를 인식하여 공조기를 제어하는 공조기 제어장치 Download PDF

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KR20230101404A
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Abstract

본 발명은 실내 공간에 위치한 복수의 객체들이 포함된 이미지를 촬영하는 촬영부; 인공지능으로 기학습된 실내 장소별 특징을 이용하여 상기 촬영부에서 촬영된 이미지의 장소를 인식하는 장소 인식부; 상기 촬영부의 이미지에서 재실자를 인식하는 재실자 인식부; 상기 재실자 인식부의 인식 결과를 기반으로 시간에 따른 재실자의 위치 변화를 고려하여 재실자의 이동을 인식하는 이동 인식부; 및 상기 장소 인식부, 상기 재실자 인식부 또는 상기 이동 인식부의 인식 결과를 통합하여 공조기의 운전을 제어하는 제어부를 포함하여, 실내 공간의 종류 또는 실내 공간의 상황에 따라 공조기가 제어됨으로써 쾌적한 실내 환경이 조성될 수 있으며, 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다.

Description

실내 재실자를 인식하여 공조기를 제어하는 공조기 제어장치{An air conditioner control device that controls the air conditioner by recognizing the occupants of the room}
본 발명은 공조기를 제어하는 제어장치에 관한 것으로, 실내 공간 내에 위치한 재실자 존부를 기반으로 하는 공조기 제어장치에 관한 것이다.
공조기는 실내의 온도나 습도 따위의 공기 상태를 보건에 알맞게 조절하는 기구로서, 실내 환경을 상황에 따라 조절하여 재실자에게 쾌적한 환경을 제공하기 위해 설치된다. 종래의 공조기는 실내 공간의 상황을 감지하여 자동으로 제어되지 못하고, 사용자가 공조기를 일일이 제어해야 했기 때문에 번거롭고 사용자 이용 편의성의 떨어지는 문제가 있었다.
실내 공기 환경은 실내 장소에 따라 사용자가 쾌적하다고 느끼는 수준이 상이하다. 예를 들어, 복도는 사용자가 대부분 머무르지 않고 이동하는 공간인 반면, 회의실 또는 강의실 등은 사용자가 큰 움직임 없이 장시간 머무르는 공간이다. 따라서, 복도와 회의실은 실내 공간의 온도나 습도가 달리 설정될 필요가 있다.
또한, 사용자가 실내 공간에 들어가서 공조기를 가동시킨 후에 사용자가 외부로 나가는 경우, 사용자가 공조기를 정지시키지 않으면 빈 공간의 실내 공간에 계속해서 공조기가 가동된다. 특히 최근 사용되는 공조기는 저소음으로 가동되므로, 사용자는 공조기의 전원을 끄는 것을 잊는 경우가 있다.
그러므로, 실내 공간이 종류 또는 기능에 따라 상이한 공조기 제어가 요구되고, 실내에 사용자가 존재하는지 등 상황에 따른 제어가 요구된다. 이에 본 출원인은 이러한 실내 환경 상태 및 변화를 감지하여 자동으로 제어될 수 있는 공조기 제어장치에 관한 연구 개발을 진행하였다.
한국등록특허 제10-2040953호
본 발명은 공조기 제어장치로서, 실내 공간의 종류 또는 상황에 따라 실내 환경을 제어할 수 있는 제어장치를 제공하고자 한다.
본 발명이 해결하려는 과제들은 앞에서 언급한 과제들로 제한되지 않는다. 본 발명의 다른 과제 및 장점들은 아래 설명에 의해 더욱 분명하게 이해될 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 실내 공간에 위치한 복수의 객체들이 포함된 이미지를 촬영하는 촬영부; 인공지능으로 기학습된 실내 장소별 특징을 이용하여 상기 촬영부에서 촬영된 이미지의 장소를 인식하는 장소 인식부; 상기 촬영부의 이미지에서 재실자를 인식하는 재실자 인식부; 상기 재실자 인식부의 인식 결과를 기반으로 시간에 따른 재실자의 위치 변화를 고려하여 재실자의 이동을 인식하는 이동 인식부; 및 상기 장소 인식부, 상기 재실자 인식부 또는 상기 이동 인식부의 인식 결과를 통합하여 공조기의 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 특징으로 한다.
바람직하게, 상기 장소 인식부는, 상기 촬영부를 통해 촬영된 이미지에서, 실내 공간을 복수의 영역으로 구분하여 인공지능으로 기학습된 실내 장소별 특징을 감지하며, 복수의 영역으로 인식되는 경우 각 영역을 별개의 장소로 인식할 수 있다.
바람직하게, 상기 촬영부는, 복수의 카메라, 거리 센서 또는 방향 센서를 포함하며, 상기 거리 센서는, 실내 공간의 규모를 센싱하고, 상기 거리 센서 또는 상기 방향 센서는, 상기 카메라를 기준으로 재실자의 거리와 방향을 센싱할 수 있다.
바람직하게, 상기 재실자 인식부는, 상기 촬영부의 이미지 내에 포함된 복수의 객체를 인식하고, 인공지능으로 학습된 사람 이미지 데이터를 기반으로 재실자의 존부를 인식할 수 있다.
바람직하게, 상기 재실자 인식부는, 사람의 모션 변화를 학습한 결과를 이용하여, 상기 촬영부의 이미지에서 포착되는 모션 변화를 인식하여 재실자의 존부를 인식할 수 있다.
바람직하게, 상기 이동 인식부는, 각 재실자에 대해 개별적으로 인식영역을 설정하고 개별 재실자의 이동을 추적하여, 재실자의 이동 방향 또는 이동 속도를 인식할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는, 실내 장소의 종류, 재실자의 수 또는 재실자의 이동상황에 따른 공조기의 설정 기준을 저장하는 데이터베이스를 포함하여, 상기 장소 인식부, 상기 재실자 인식부 또는 상기 이동 인식부에서의 인식 결과와 상기 설정 기준을 비교하여 공조기를 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는, 상기 장소 인식부에서 실내 공간을 별개의 장소로 구분하여 인식한 경우 장소에 따라 공조기를 개별적으로 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는, 실내 공간의 규모, 실내 공간 내에서의 재실자의 위치 또는 재실자의 수를 고려하여 공조기의 방향 또는 세기를 제어할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는, 실외의 기온 정보가 저장된 서버에서 실외 기온 데이터를 가져오는 수신부를 더 포함하여, 공조기 제어 시, 실외 기온 상태 및 실내 공간 상황을 고려할 수 있다.
바람직하게, 상기 제어부는, 상기 재실자 인식부에서 재실자가 없는 것으로 인식되는 경우 공조기가 off 되도록 제어하고, 상기 재실자 인식부에서 재실자는 인식되지만 상기 이동 인식부에서 재실자의 움직임이 인식되지 않는 경우 공조기의 상태를 on으로 유지하면서 이동 인식부(70)의 이동 감지 시간을 제어할 수 있다.
본 발명의 공조기 제어장치에 따르면, 실내 공간의 종류 또는 실내 공간의 상황에 따라 공조기가 제어됨으로써 쾌적한 실내 환경을 조성할 수 있으며, 에너지를 절감할 수 있는 효과가 있다. 특히 본 발명은 재실자의 존부 또는 이동을 감지하여 상황에 따라 공조기를 제어하므로, 더욱 사용자 편의성이 높은 장점을 가진다.
본 발명은 공조기가 가동되는 실내 공간이 어떤 기능을 하는지 그 종류를 인공지능 학습을 통해 자동으로 파악하여 실내 공간의 종류에 따른 제어가 가능하다. 또한, 본 발명은 실내 공간에 재실자가 있는지 그 존부와 재실자의 수 또는 위치를 파악하여 재실 상태에 따른 공조기 제어가 가능하다. 재실자가 실내 공간에서 이동하는 경우, 재실자의 이동 방향 또는 이동 속도를 감지하여 공조기 제어에 반영한다. 이를 통해 재실자가 실내 공간에서 외부로 나가는지, 다른 실내 공간으로 이동하는지 등을 파악할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공조기 제어장치의 구성도를 나타낸다.
이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.
본 발명의 목적 및 효과는 하기의 설명에 의해서 자연스럽게 이해되거나 보다 분명해질 수 있으며, 하기의 기재만으로 본 발명의 목적 및 효과가 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 공조기 제어장치(1)의 구성도를 나타낸다. 공조기 제어장치(1)는 실내 공간에 설치된 공조기(3)를 제어할 수 있으며, 촬영부(10), 장소 인식부(30), 재실자 인식부(30), 이동 인식부(70) 및 제어부(90)를 포함할 수 있다.
촬영부(10)는 실내 공간에 위치한 복수의 객체들이 포함된 이미지를 촬영할 수 있다. 촬영부(10)는 복수의 카메라(101), 거리 센서(103), 방향 센서(105)를 포함할 수 있다. 카메라(101)는 복수 개 마련되어 실내 공간을 전체적으로 촬영하여 실내 공간 내에 존재하는 모든 객체가 포함된 이미지를 생성할 수 있다. 거리 센서(103)는 카메라(101)가 설치된 실내 공간의 규모와 카메라(101)를 기준으로 재실자와의 거리를 센싱할 수 있다. 방향 센서(105)는 카메라(101)를 기준으로 재실자가 위치한 방향을 센싱할 수 있다. 거리 센서(103)와 방향 센서(105)는 재실자 인식부(50)에서 재실자의 존재가 확인된 경우에 동작하여 실내 공간에서의 재실자의 위치를 거리와 방향으로 파악할 수 있다.
장소 인식부(30)는 인공지능으로 기학습된 실내 장소별 특징을 이용하여 촬영부(10)에서 촬영된 이미지의 장소를 인식할 수 있다. 제어부(90)의 데이터베이스(910)는 인공지능 기반으로 학습된 실내 장소별 특징에 대한 장소 학습 데이터를 포함할 수 있다. 장소 학습 데이터는 실내 장소별 특징으로서, 특정 이미지에서 추출되는 객체에 따라 해당 실내 공간이 어느 장소인지 구분하는 기준이 될 수 있다. 예를 들어, 큰 모니터, 다수의 책상과 의자 이미지가 인식되는 경우 해당 공간은 강의실인 것으로 분류될 수 있다. 이러한 장소학습 데이터를 기반으로 하여, 촬영부(10)에서 촬영된 이미지에서 인식된 객체 이미지를 비교분석하여 실내 공간의 종류를 인식할 수 있다.
장소 인식부(30)는 촬영부(10)를 통해 촬영된 이미지에서, 실내 공간을 복수의 영역으로 구분하여 인공지능으로 기학습된 실내 장소별 특징을 감지하며, 복수의 영역으로 인식되는 경우 각 영역을 별개의 장소로 인식할 수 있다. 촬영부(10)의 이미지가 복수의 실내 공간이 촬영된 것일 수 있다. 이 경우 장소 인식부(30)는 실내 공간의 영역을 구분하여 별개의 장소로 인식할 수 있다. 장소 인식부(30)에서 복수의 장소로 인식하여 영역을 구분하는 경우에는, 이후 제어부(90)가 공조기(3)를 제어함에 있어서 각 장소별로 공조기(3)를 상이하게 제어할 수 있다. 예를 들어, 촬영부(10)의 이미지에 강의실과 복도가 함께 포함된 경우, 장소 인식부(30)는 실내 공간 분류를 위한 장소 학습 데이터를 기반으로 강의실과 복도를 별개의 장소로 인식하고, 제어부(90)는 강의실과 복도의 실내 환경을 구분하여 제어할 수 있다.
재실자 인식부(30)는 촬영부(10)의 이미지에서 재실자를 인식할 수 있다. 재실자 인식부(30)는 촬영부(10)의 이미지 내에 포함된 복수의 객체를 인식하고, 인공지능으로 학습된 사람 이미지 데이터를 기반으로 재실자의 존부를 인식할 수 있다. 재실자 인식부(30)는 사람의 모션 변화를 학습한 결과를 이용하여, 촬영부(10)의 이미지에서 포착되는 모션 변화를 인식하여 재실자의존부를 인식할 수 있다.
제어부(90)의 데이터베이스(910)는 인공지능 기반으로 학습된 객체 인식에 대한 객체 학습 데이터를 포함할 수 있다. 객체 학습 데이터는 객체를 사람, 물건, 동물 등 종류별로 학습하여 구조화된 이미지일 수 있다. 특히, 데이터베이스(910)는 사람에 대한 객체 학습 데이터 중 특정 공간에서 자주 보여지는 사람의 행동(모션) 이미지를 포함할 수 있다. 예를 들어, 공조기(3)를 제어하려는 장소가 강의실인지 또는 실내 골프장인지에 따라 주로 사람임을 인식하는 데이터가 상이할 수 있다. 이는 실내 공간이 장소와 연관될 수 있으므로, 장소 인식부(30)의 인식 결과가 고려될 수 있다. 즉, 재실자 인식부(30)는 기본적으로 사람이라는 객체의 이미지를 기반으로 하며, 특정 장소에 따라 사람의 행동 이미지가 달라지는 경우 이를 고려하여 실내 공간에 재실자가 존재하는지를 인식할 수 있다.
이동 인식부(70)는 재실자 인식부(50)에서 실내 공간에 재실자가 존재하는지를 인식한 인식 결과를 기반으로 시간에 따른 재실자의 위치 변화를 고려하여 재실자의 이동을 인식할 수 있다. 촬영부(10)는 시간 변화에 따라 복수회 또는 연속적으로 실내 공간을 촬영할 수 있으므로, 촬영부(10)는 시간에 따라 복수의 이미지를 생성할 수 있다. 이를 기반으로 이동 인식부(70)는 각 재실자에 대해 개별적으로 인식영역을 설정하고 개별 재실자의 이동을 추적하여, 재실자의 이동 방향 또는 이동 속도를 인식할 수 있다.
제어부(90)는 장소 인식부(30), 재실자 인식부(50) 또는 이동 인식부(70)의 인식 결과를 통합하여 공조기의 운전을 제어할 수 있다.
제어부(90)는 데이터베이스(910), 수신부(930)를 포함할 수 있다.
데이터베이스(910)는 실내 장소의 종류, 재실자의 수 또는 재실자의 이동상황에 따른 공조기의 설정 기준을 저장할 수 있다. 제어부(90)는 장소 인식부(30), 재실자 인식부(50) 또는 이동 인식부(70)에서의 인식 결과와 데이터베이스(910)에 저장된 설정 기준을 비교하여 공조기를 제어할 수 있다.
제어부(90)는 장소 인식부(30)에서 실내 공간을 별개의 장소로 구분하여 인식한 경우 장소에 따라 공조기(3)를 개별적으로 제어할 수 있다. 제어부(90)는 실내 공간의 규모, 실내 공간 내에서의 재실자의 위치 또는 재실자의 수를 고려하여 공조기(3)의 방향 또는 세기를 제어할 수 있다.
또한, 데이터베이스(910)는 인공지능 기반으로 학습된 실내 장소별 특징에 대해 실내 공간이 어느 장소인지 구분하는 기준이 되는 장소 학습 데이터를 포함할 수 있다. 데이터베이스(910)는 인공지능 기반으로 학습된 객체 인식에 대한 객체 학습 데이터를 포함할 수 있다.
수신부(930)는 실외의 기온 정보가 저장된 서버에서 실외 기온 데이터를 가져올 수 있으며, 실외 기온 상태 및 실내 공간 상황을 고려하여 공조기를 제어할 수 있다. 서버는 실외의 기온 정보를 실시간으로 업데이트하며 외부로 기상 데이터를 전송할 수 있으면 충분하다. 수신부(930)는 예를 들어 기상청 서버일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 제어부(90)는 공조기(3) 제어 시, 수신부(930)에서 가져온 실외 기온 데이터를 반영할 수 있다. 예를 들어 실외 기온이 낮은 경우, 온도에 대해 공조기(3)에 기설정된 설정 기준보다 높은 온도를 유지하도록 제어할 수 있다.
제어부(90)는 실내 상황에 따라 공조기의 동작을 제어할 수 있다. 재실자 인식부(30)에서 재실자가 없는 것으로 인식되는 경우, 제어부(90)는 공조기가 off 되도록 제어하여 불필요한 에너지 소비를 감축시킬 수 있다. 한편, 재실자 인식부(30)에서 재실자가 인식되지만, 이동 인식부(70)에서는 재실자의 움직임이 감지되지 않는 경우가 있을 수 있다. 이 경우 재실자의 존재는 인식되므로 공조기(3)의 상태를 on으로 유지하면서, 이동 인식부(70)는 재실자의 움직임 감지 시간을 기준보다 더 길게 설정하여 움직임을 감지할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리 범위는 설명한 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태에 의하여 정해져야 한다.
1 : 공조기 제어장치
10 : 촬영부
101 : 카메라
103 : 거리 센서
105 : 방향 센서
30 : 장소 인식부
50 : 재실자 인식부
70 : 이동 인식부
90 : 제어부
910 : 데이터베이스
930 : 수신부

Claims (11)

  1. 실내 공간에 위치한 복수의 객체들이 포함된 이미지를 촬영하는 촬영부;
    인공지능으로 기학습된 실내 장소별 특징을 이용하여 상기 촬영부에서 촬영된 이미지의 장소를 인식하는 장소 인식부;
    상기 촬영부의 이미지에서 재실자를 인식하는 재실자 인식부;
    상기 재실자 인식부의 인식 결과를 기반으로 시간에 따른 재실자의 위치 변화를 고려하여 재실자의 이동을 인식하는 이동 인식부; 및
    상기 장소 인식부, 상기 재실자 인식부 또는 상기 이동 인식부의 인식 결과를 통합하여 공조기의 운전을 제어하는 제어부를 포함하는 공조기 제어장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 장소 인식부는,
    상기 촬영부를 통해 촬영된 이미지에서, 실내 공간을 복수의 영역으로 구분하여 인공지능으로 기학습된 실내 장소별 특징을 감지하며, 복수의 영역으로 인식되는 경우 각 영역을 별개의 장소로 인식하는 것을 특징으로 하는 공조기 제어장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 촬영부는,
    복수의 카메라, 거리 센서 또는 방향 센서를 포함하며,
    상기 거리 센서는,
    실내 공간의 규모를 센싱하고,
    상기 거리 센서 또는 상기 방향 센서는,
    상기 카메라를 기준으로 재실자의 거리와 방향을 센싱하는 것을 특징으로 하는 공조기 제어장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 재실자 인식부는,
    상기 촬영부의 이미지 내에 포함된 복수의 객체를 인식하고, 인공지능으로 학습된 사람 이미지 데이터를 기반으로 재실자의 존부를 인식하는 것을 특징으로 하는 공조기 제어장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 재실자 인식부는,
    사람의 모션 변화를 학습한 결과를 이용하여, 상기 촬영부의 이미지에서 포착되는 모션 변화를 인식하여 재실자의 존부를 인식하는 것을 특징으로 하는 공조기 제어장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 이동 인식부는,
    각 재실자에 대해 개별적으로 인식영역을 설정하고 개별 재실자의 이동을 추적하여, 재실자의 이동 방향 또는 이동 속도를 인식하는 것을 특징으로 하는 공조기 제어장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    실내 장소의 종류, 재실자의 수 또는 재실자의 이동상황에 따른 공조기의 설정 기준을 저장하는 데이터베이스를 포함하여,
    상기 장소 인식부, 상기 재실자 인식부 또는 상기 이동 인식부에서의 인식 결과와 상기 설정 기준을 비교하여 공조기를 제어하는 것을 특징으로 하는 공조기 제어장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 장소 인식부에서 실내 공간을 별개의 장소로 구분하여 인식한 경우 장소에 따라 공조기를 개별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 공조기 제어장치.
  9. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    실내 공간의 규모, 실내 공간 내에서의 재실자의 위치 또는 재실자의 수를 고려하여 공조기의 방향 또는 세기를 제어하는 것을 특징으로 하는 공조기 제어장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    실외의 기온 정보가 저장된 서버에서 실외 기온 데이터를 가져오는 수신부를 더 포함하여,
    공조기 제어 시, 실외 기온 상태 및 실내 공간 상황을 고려하는 것을 특징으로 하는 공조기 제어장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 재실자 인식부에서 재실자가 없는 것으로 인식되는 경우 공조기가 off 되도록 제어하고, 상기 재실자 인식부에서 재실자는 인식되지만 상기 이동 인식부에서 재실자의 움직임이 인식되지 않는 경우 공조기의 상태를 on으로 유지하면서 이동 인식부(70)의 이동 감지 시간을 제어하는 것을 특징으로 하는 공조기 제어장치.
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