KR20230129567A - 센서 장치 및 시스템 - Google Patents

Abstract

센서 장치, 방법 및 시스템의 실시예는 상대적인 농도로 정량화된 대기 중 다양한 가스 및 입자의 관점에서 임의의 오염물의 프로파일을 제공하도록 작동하는 다수의 환경 센서를 단일 모니터링 및 경고 메커니즘으로 사용한다. 다양한 실시예에서, 센서 장치는 전자 제어 시스템, 케이스, 차폐물 및 커버를 포함한 하드웨어 및 펌웨어 요소를 포함할 수 있다. 환경 센서는 전자 제어 시스템의 일부로서 고정될 수 있으며 차폐물은 효과적인 작동을 위해서 공기와 소리의 적절한 채널링을 용이하게 하도록 형성될 수 있다.

Description

센서 장치 및 시스템{SENSOR DEVICE AND SYSTEM}

본 개시는 다양한 환경 조건을 효과적이고 포괄적으로 검출하기 위한 센서, 더 구체적으로 센서 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.

화재, 연기, 일산화탄소 및 이산화탄소와 같은 것에 대한 개별 센서가 존재한다. 이들 장치는 일반적으로, 생명 안전 분야에 적합하고 예를 들어, 전통적인 저전압 유선 도난 경보 시스템 형태에 적합하도록 설계된 단일 목적 모듈로서 제작된다. 이들 유닛은 범주가 매우 좁게 설계되었으며 모니터링된 가스 또는 상태가 공지된 생명 안전 임계값을 통과하는 단일 임계값 측면에서만 응답한다. 그 임계값을 통과할 때, 간단한 전기 회로 또는 가청 경보가 촉발될 수 있다.

인간이 거주하는 건물, 특히 학교 또는 상업 환경과 같은 제도적 건물 또는 심지어 주거용 구조물은 화학 물질 또는 입자가 공기 중에서 그 자체로 인간에게 유독하지 않을 수 있는 레벨로 만들지만, 다른 이유로 문제가 될 수 있거나 실제 독성이 발생할 수 있는 상황으로 이어질 수 있는 몇몇 부류의 활동이나 사건을 시사하는 환경 조건에 직면해 있다.

그러한 상태는 이에 제한되지 않지만, 흡연, 베이핑(vaping), 접착제 솔벤트 냄새 맡기, 알코올 소비, 및 아마 제작자가 의도하지 않은 방식으로 다양한 청소 제품 사용과 같은 인간 행동으로 인해 종종 야기된다. 이들 오염물질 중 어느 것도 즉각적인 경보를 정당화하는 생명 안전 레벨을 설정하지 않았지만, 그들의 존재는 건강, 안전, 정책 또는 기타 이유로 개입을 요구하는 전반적인 상황을 나타낼 수 있다. 또한, 사적인 영역에서 비디오 녹화를 제한하면 잠재적인 가해자 또는 검출된 이벤트의 원인을 결정하는 능력을 저하시킬 수 있다. 또한, 관련 이벤트의 시각적 검출을 위한 구내 비디오 모니터링은 사람의 실수 또는 피로, 시야 방해 및 기타 이유로 인해 실패하기 쉽다.

본 개시는 부분적으로, 원치 않는 활동의 검출을 제공하고 실제 조건의 추가 검증을 제공할 수 있는 다른 시스템과 관련하여 작동할 수 있는 센서 장치, 방법 및 시스템에 관한 것이다.

다양한 실시예에서, 관찰 시스템이 센서에 의해 발생된 데이터 및 경보를 제공하게 하는 인터페이스가 제공된다. 그러한 인터페이스는 감시하에 있는 건물에 대한 라이브 비디오 및/또는 오디오와 함께 검출된 실체에 대한 라이브 및/또는 기록된 레벨을 표시하는데 사용될 수 있다.

다양한 실시예에서, 현재 개시된 센서 장치는 상대적인 농도 관점에서 정량화된, 대기 중의 다양한 가스 및 입자의 관점에서 임의의 오염물의 프로파일을 제공하도록 작동 가능한 단일 모니터링 및 경보 메커니즘으로서 다수의 환경 센서를 포함한다. 센서 장치의 실시예는 예를 들어, 산화 가스, 환원 가스, 암모니아, 이산화탄소 등가물, 휘발성 유기 화합물, 아산화질소, 소리, 노이즈, 가시광선, 습도, 온도, 움직임 및 미립자를 검출할 수 있는 일련의 센서 구성요소를 포함할 수 있다. 임의의 이들 센서 구성요소에 대해 개별적으로 경고하기 위한 임계값 및 표준을 설정할 수 있는 것에 추가하여, 본 개시의 실시예는 구별될 수 있는 특정 공통 물질에 대한 측정 프로파일을 개발할 수 있다. 예를 들어, 베이핑에 대한 측정 프로파일은 이산화탄소와 휘발성 유기 화합물을 제외할 수 있는 반면에, 흡연에 대한 측정 프로파일은 입자, 휘발성 유기 화합물 및 이산화탄소를 포함할 수 있다. 통합 센서는 검출 정확도 및 작동을 개선하는 방식으로 공기 및/또는 소리의 채널링을 용이하게 하기 위해서 본 개시의 설계 실시예에 따라서 패키징된다.

다양한 실시예에서, 가스 센서는 가열된 세라믹 기판에 미세 가공된 금속 산화물 필름을 포함하지만, 이에 제한되지 않는 초음파, 적외선 및 도핑되거나 도핑되지 않은 폴리머 필름을 포함한 다른 유형이 사용될 수 있다. 장치에는 예를 들어, 상이한 가스에 대해 두 개 또는 세 개의 상이한 검출 채널이 또한 제공될 수 있다. 예를 들어, 가열을 위한 전력, 증폭기 및 신호 처리를 위한 아날로그-디지털 변환기를 제어하기 위해서 보조 전자 회로가 제공될 수 있다.

다양한 실시예에서, 입자 검출기 센서 구성요소는 레이저 광의 반사를 사용하여 입자 수 및 빈 입자(bin particle)를 크기로 결정한다. 이에 제한되지 않지만 초음파 및 이온화를 포함한 다른 유형의 입자 검출기가 또한 사용될 수 있다.

다양한 실시예에서, 본 개시에 따른 인터페이스는 비디오 모니터링 시스템, 액세스 제어 시스템(access control system), 빌딩 관리 시스템 및/또는 조명 제어 시스템과 같은 하나 이상의 외부 관리 시스템에 연결될 수 있다. 음성 키워드를 사용하여 출구를 제어(도어 잠금/도어 잠금 해제), 조명 조건을 제어(예를 들어, 녹색 LED 조명으로 켜진 안전 출구 또는 빨간색 LED 조명으로 켜진 불안전 출구)를 위한 이벤트를 촉발시키거나 일반적으로 제재 이벤트를 생성하는데 사용될 수 있다.

비디오 모니터링 시스템은 바람직하지 않은 활동의 검증을 제공할 수 있지만 본 개시에 따라서 센서 장치에 의해 생성된 정량적 데이터의 표시에 아주 적합하지 않다. 다양한 실시예에서, 본 개시의 센서 패키지는 장치 내의 하나, 다수 또는 모든 센서 구성요소의 출력 값, 임계 한계 값 및 경보 상태를 나타내기 위해서 비디오 스트림에 구현된 시각적 대시보드(dashboard)를 발생하는 설비를 포함한다. 이러한 비디오 스트림은 센서 장치에 즉각적이고 심층적인 인터페이스를 제공하기 위해서 비디오 모니터링 시스템 내에 표시될 수 있다.

다양한 실시예에서, 검출된 이벤트 통신은 개별 검출 채널에 대한 임계값을 설정하고 하나 또는 다중 검출 채널에 걸쳐 모니터링된 실체에 대한 측정 프로파일을 설정함으로써 발생될 수 있다. 측정 프로파일이 일치하면, 명백한 실체를 설명하는 검출된 이벤트 통신이 발생된다. 본 개시의 센서 장치의 실시예는 발생된 검출 이벤트 통신의 전달을 허용하는 비디오 모니터링 시스템을 위한 인터페이스를 포함할 수 있다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 센서 장치의 실시예는 MQTT(MQ Telemetry Transport) 게시물 또는 예를 들어, TCP/IP, HTTP, HTTPS, REST, CANBUS, MODBUS 및 BACNET와 같은 기타 표준 또는 비표준 인터페이스를 통해 검출된 이벤트 통신을 또한, 전달하여, 다양한 시스템과 효과적으로 인터페이스할 수 있다.

다양한 실시예에서, 센서 장치는 전자 제어 시스템, 케이스, 차폐물(shield) 및 커버를 포함한 하드웨어 및 펌웨어 요소를 포함할 수 있다. 환경 센서는 전자 제어 시스템의 일부로서 고정될 수 있으며 차폐물은 효과적인 작동을 위해 공기와 소리의 적절한 채널링을 용이하게 하기 위해서 형성될 수 있다.

종래의 경보 시스템이 알림을 제공할 수 있지만, 정량 데이터에 대한 추가 검증이나 추세 표시 또는 분석을 제공할 수는 없다. 바람직하지 않은 활동은 이들 원하지 않는 활동과 관련된 인간 행동을 나타내는 소리를 종종 수반하기 때문에, 본 개시에 따른 센서 장치, 방법 및 시스템의 실시예는 비디오 및 오디오 검증을 제공하는 관찰 시스템으로 작동할 수 있다.

도 1은 본 개시의 실시예에 따른 센서 장치의 분해 사시도이다.
도 2는 본 개시의 실시예에 따라서 케이스의 림 내부에 위치된 메인 컴퓨팅 보드의 최상부 면의 평면도이다.
도 3은 본 개시의 양태에 따른 전자 제어 시스템의 예시적인 개략도이다.
도 4는 본 개시의 실시예에 따른 케이스 부재에 고정된 차폐 부재의 사시도이다.
도 5는 본 개시의 양태에 따른 오디오 시스템의 예시적인 개략도이다.
도 6은 본 개시의 양태에 따른 입자 센서의 예시적인 개략도이다.
도 7은 본 개시의 실시예에 따른 예시적인 구조적 도면이다.
도 8 내지 도 16은 본 개시의 양태에 따른 예시적인 스크린 샷(screen shot)이다.
도 17은 I2C 버스를 위한 풀-업 저항기(pull-up resistor) 세트를 포함한 예시적인 부분 회로도를 예시한다.
도 18은 본 개시의 실시예에 따른 가청 경보 구성요소의 개략도이다.
도 19는 분산 구조를 갖는 본 개시 내용의 시스템의 실시예를 예시하는 도면이다.
도 20은 본 개시 내용의 실시예에 따른 음향 마이크로폰 어레이를 도시하는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 위상 어레이 초음파 물체 검출을 나타내는 도면이다.
도 22는 본 개시의 양태에 따른 예시적인 스크린 샷이다.

본 발명에 개시된 요지는 첨부 도면을 참조하여 이후에 더욱 완전하게 설명될 것이지만, 본 발명에 개시된 요지의 모든 실시예가 아닌 일부 실시예가 도시된다. 동일한 부호는 전체적으로 동일한 요소를 지칭한다. 본 발명에 개시된 요지는 여러 가지 상이한 형태로 실시될 수 있으며 여기에 기재된 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 되며; 오히려, 이들 실시예는 본 개시가 적용 가능한 법적 요건을 만족하도록 제공된다. 실제로, 본 명세서에 기재된 본 발명에 개시된 요지의 많은 수정 및 다른 실시예는 전술한 설명 및 관련 도면에 제시된 교시의 이점을 갖는 본 발명에 개시된 요지가 속하는 당업자에게 떠오를 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 요지는 개시된 특정 실시예로 한정되지 않으며, 수정 및 다른 실시예가 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함되도록 의도된다고 이해해야 한다.

본 개시에서 "a", "an" 또는 다른 부정 관사에 대한 언급은 설명된 요소 중 하나 이상을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 따라서, 예를 들어, 프로세서에 대한 언급은 하나 이상의 프로세서를 포함할 수 있으며, 마이크로폰은 하나 이상의 마이크로폰을 포함할 수 있으며, 채널은 하나 이상의 채널 등을 포함할 수 있다.

본 명세서에서 사용되는 바와 같은, "데이터", "파일" 및 "데이터 파일(data file)"과 같은 용어는 포맷 또는 파일 유형에 관계없이 전자적으로 저장된 정보 또는 데이터를 포함하는 것으로 또한 이해될 것이다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 센서 장치(10)는 전자 제어 시스템(40), 케이스(15), 차폐물(60) 및 커버(70)를 포함한 하드웨어 및 펌웨어 요소(firmware element)를 포함할 수 있다. 케이스(15)는 단독이든 또는 차폐물(60) 및/또는 커버(70)와 조합이든 센서 장치용 하우징으로 간주될 수 있다. 케이스(15)는 예를 들어, 림(rim)(25), 바닥 표면(23) 및 전자 제어 시스템(40)을 수용하기 위한 개방된 내부(22)를 갖는 실질적으로 원통형 벽(20)을 갖는 플라스틱과 같은 일반적으로 단단하지만 경량 재료로 형성될 수 있다. 벽(20)에는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 전자 제어 시스템(40)의 다양한 내부 구성요소와의 연결을 가능하게 하기 위해서 액세스 포트(예를 들어, 네트워크 커넥터(network connector)(36) 및 USB(37) 포트)로 형성된 면(30)이 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 인터페이스 배선 플러그형 단자 블록(도시되지 않음)은 면(30)에 고정될 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 면(30)은 실질적으로 평면일 수 있고, 벽(20)으로부터 반경 방향 내측으로 연장하는 레지(39)에 접한다. 레지(ledge)(39)는 하나 이상의 액세스 포트(예를 들어, 38)로 또한 형성될 수 있으며 일반적으로 림(25)에 평행하다.

도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 전자 제어 시스템(40)은 예를 들어, 최상부(43) 및 바닥 면(44)을 갖는 메인 컴퓨팅 보드(42), 및 마이크로컨트롤러 또는 미니 컴퓨팅 장치(45), 예컨대 Raspberry Pi™를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 지지 브래킷(도시되지 않음)은 보드(42)의 바닥면(44)에 고정될 수 있고 마이크로컨트롤러(45)의 위치를 고정하거나 달리 지지할 수 있다. 입자 센서(50)는 바닥면(44) 및/또는 지지 브래킷에 고정될 수 있다. PoE(Power over Ethernet) 조절기(도시되지 않음), 릴레이 회로 커넥터(54) 및 다양한 인터페이스 릴레이(53)는 메인 컴퓨팅 보드(42)의 바닥면(44)에 고정될 수 있다. 인터페이스 릴레이(53)는 컴퓨팅 장치(45)를 보드(42)의 센서 구성요소에 링크한다. 아날로그-디지털(A-D) 변환기는 메인 컴퓨팅 보드(42)에 또한 고정된다. 메인 컴퓨팅 보드 상의 요소의 위치는 케이스(15), 차폐물(60) 및/또는 커버(70) 상의 보완 요소와, 또는 케이스(15), 차폐물(60) 및/또는 커버(70) 상의 다른 요소의 배치로 인한 하나 이상의 보완 채널과 조정되도록 설정된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 커버(70) 및 차폐물(60)은 센서에 대한 외부 물리적 접근을 차단하는 하나 이상의 유체 채널(102)을 형성한다. 추가로, 도 1은 공기 유동을 용이하게 하기 위해서 2차 공기 구멍(402) 및 흡기/배기 핀(404)이 제공된 커버(70)를 도시한다. 공기 구멍(402) 및 핀(404)을 통해 유동하는 공기는 본 명세서에 도시되고 설명된 바와 같은 장치의 구조용 요소에 의해 형성된 하나 이상의 유체 채널을 통해 효과적으로 유동한다. 도 1에 추가로 도시된 바와 같이, 본 개시의 실시예에 따라서 플라스틱으로 형성될 수 있는 차폐물(60)의 부피를 줄이기 위해 경량화 공동(406)이 제공될 수 있다. 입자 흡입 벽(408)은 차폐물(60)의 바닥 표면(476)에 또한 형성되고 입자 센서(50) 위에 정렬될 수 있다. 입자 흡입 벽(408)은 입자 흡입 채널(409)을 형성한다. 스피커 하우징(speaker housing)(412)은 외부 커버(70)와의 확실한 정합을 위한 보스(boss)(410)와 함께, 차폐물(60)의 최상부 표면(477)에 또한 제공된다. 센서 격리 벽(420)과 함께 부분 공기 배출구(416)가 차폐물(60)의 측벽(478)에 또한 형성될 수 있다. 배선 포트(418)는 예를 들어, 배선의 통과를 허용하기 위해서 차폐물(60)에 또한 형성될 수 있다.

도 2에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 마이크로폰(55, 56) 및 하나 이상의 가스 센서(58)는 환경 센서(107), 총 휘발성 유기 화합물(TVOC) 및 이산화탄소를 위한 센서(436), 적색, 녹색, 청색 및 혼합 색상 경고를 위한 LED 디스플레이(111), 광 센서(109), 시스템 재설정 버튼(175) 및 기타 요소와 함께 메인 컴퓨팅 보드(42)의 최상부 면(43)에 고정될 수 있다. I2S는 디지털 오디오 장치를 연결하는데 사용되는 전기 직렬 버스 인터페이스 표준이며, 이는 예를 들어 마이크폰(55, 56)을 마이크로컨트롤러(45)에 연결하는데 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, 환경 센서(107)는 국소 기압의 매우 작은 변화의 분해능을 위해서 16-비트 A-D 변환을 통합할 수 있는 온도, 습도 및 기압 센서이다. 이러한 기능은 예를 들어, 공조 작동, 창문 개방 및 도어 개방에서 이상 검출을 허용한다. 다양한 실시예에서, 가속도계는 환경 센서(107)와 함께 또는 동시에 사용된다. 가속도계는 차폐물(60) 또는 메인 컴퓨팅 보드(42)에 고정될 수 있거나, 다양한 실시예에서 프로세서 아래의 메인 컴퓨팅 보드(42)에 연결되고 나사 고정되는 보조 PC 보드에 장착될 수 있다. 가속도계는 장치(10)가 이동 또는 변조되고 있는 지의 여부를 결정할 수 있고 설정된 임계 값을 초과하는 검출된 움직임의 경우에 이벤트 알림을 제공할 수 있다.

또한, 메인 컴퓨팅 보드(42)는 공기 흡입구(57) 및 공기 배출구(59)로 형성되어 각각 입자 센서(50) 내외로 공기 유동을 용이하게 할 수 있다. 입자 센서(50)의 실시예에는 통풍구(57, 59)를 통한 공기 유동을 유도하는 것을 돕기 위한 팬이 제공될 수 있음이 이해될 것이다. 다양한 실시예에서, 케이스(15)의 내부(22)에는 메인 컴퓨팅 보드(42)의 외부 에지(67)를 지지하기 위해서 반경 방향 내측으로 연장하는 리지(66)가 제공된다. 보드(42)는 예를 들어, 나사를 사용하여 리지(66)에 고정될 수 있다. 보드에는 차폐물(60) 및/또는 커버(70)에 고정된 나사 또는 다른 부착 장치를 수용하기 위한 개구가 추가로 제공될 수 있다.

도 3은 제어 시스템(40)의 예시적인 개략도를 도시한다. 이러한 실시예에 도시된 바와 같이, 제어 시스템(40)은 예를 들어, 암모니아, 산화 및 환원 가스용 3-채널 센서뿐만 아니라, 이산화탄소 등가물 및 휘발성 유기 화합물(VOC)용 2-채널 센서를 포함한다. 이러한 예에서, 3-채널 센서 출력은 아날로그-디지털 변환기(105)를 통해 처리되고 디지털 출력은 I2C 프로토콜을 통해 마이크로컨트롤러(45)에 전달된다. I2C는 임베디드 시스템(embedded system)의 마이크로컨트롤러, EEPROM, A/D 및 D/A 변환기, I/O 인터페이스 및 기타 유사한 주변 장치와 같은 저속 장치를 연결하기 위한 2-선식 인터페이스용 직렬 프로토콜이다. 제어 시스템(40)은 예를 들어, I2C 프로토콜을 통해 마이크로컨트롤러와 통신하는 환경(예를 들어, 온도/습도/기압) 센서(107) 및 광 센서(109)를 더 포함한다. 환경 센서(107)는 장치의 위치에서 온도, 습도 및/또는 기압을 측정할 수 있다. 이들 측정은 인간 거주 쾌적함을 결정하는데 사용될 수 있고 임의의 현장 난방, 환기 및 공조 시스템의 작동에 대한 일반적인 평가를 지원할 수 있다. 예시적인 센서는 BME280 센서이다. 이러한 센서는 디지털 I2C 포맷으로 보정되고 선형화된 신호를 제공할 수 있다. 마이크로컨트롤러와의 직접적인 인터페이스는 습도 및 온도 디지털 출력용 모듈로 가능해질 수 있다. 모든 센서는 개별적으로 보정되고 테스트될 수 있다. 디지털 습도 센서의 해상도는 명령으로 변경(RH/T의 경우에 8/12 비트에서 최대 12/14 비트)될 수 있다.

다양한 실시예에서, 환경 센서(107)는 마이크로컨트롤러(45)의 I2C 버스에 연결되고 이는 컨트롤러와 검출기 사이에서 데이터를 전송하는 주요 수단이다. 드라이버 기능은 센서에서 정보를 추출하고 해당 정보를 다른 프로세스에서 편리하게 이용 가능하게 한다. 드라이버는 센서의 물리적 또는 논리적 세부사항에 대한 임의의 지식으로부터 정보 소비 공정을 분리하는 역할을 한다. 드라이버는 I2C 버스를 통해 올바르게 연결하기 위해서 센서의 I2C 주소를 알아야 할 필요가 있다. 이러한 주소가 장치의 설계과 하드웨어에 설정된 주소 구성에 의해 결정되기 때문에, 드라이버 코드에 포함될 수 있으며 구성 변수가 될 필요가 없다. 드라이버는 센서를 정기적으로 폴링(polling)하고 액세스 가능한 메모리 버퍼에 최신 온도, 습도 및 압력 값을 유지함으로써 센서에서 정보를 얻는다. 폴링 비율은 공급된 구성 값에 의해 결정된다. 센서는 한계 값을 초과할 때 활성 트리거를 발생하는 프로그램 가능한 내부 임계 값을 또한 포함할 수 있다. 이들 트리거는 인터럽트(interrupt)를 사용하여 프로세서에 전달될 수 있으므로, 폴링을 사용하는 것보다 훨씬 빠르고 훨씬 결정적인 이벤트 반응이 가능하다.

광 센서(109)는 예를 들어, 인간의 눈과 매우 유사한 스펙트럼 곡선을 갖는 고감도 광 센서일 수 있다. 광 센서(109)로부터의 데이터는 마이크로컨트롤러로 전송되어 API 63을 통해 원격 액세스에 이용 가능할 수 있다. 광 센서(109)는 장치 작동 영역의 조명이 사람의 작업에 적합한 지의 여부 및 예상하거나 예상치 못한 조명이 존재하는 지의 여부를 결정하는데 유용할 수 있다. 예를 들어, 화장실의 등이 점화되면, 광 센서(109)는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 경보 통신의 발생을 트리거할 수 있다.

본 명세서의 다른 곳에서 언급된 바와 같은 다양한 실시예에서, 환경 센서(107)는 기압 레벨을 검출하기 위한 기압 센서를 포함한다. 그러한 검출은 특정 레벨의 기압이 요구될 수 있는 특정 환경(예를 들어, 병원 및 기타 의료 시설) 내에서 구현하는데 도움이 될 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 본 명세서에 개시된 센서에는 이동 또는 정적 물체를 신뢰성 있게 검출하기 위해서 레이더 및/또는 라이더 검출기(lidar detector)가 제공될 수 있다. 그러한 센서는 예를 들어, 방에서 사람이 움직이거나 심지어 호흡하는 것을 검출하는데 도움이 될 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 본 명세서에 설명된 센서는 음성 활성화 질의 및 응답 기능과 같은 인공 지능으로 증강되어 사용자가 현장에서 피드백을 위해 장치를 구성 및/또는 질의할 수 있게 한다. 또 다른 실시예에서, 본 명세서에 설명된 센서 장치에는 다양한 생명 안전 요소 및 특징이 제공될 수 있다. 또한, 센서의 환경에서 고정된 물체와 움직이는 물체 모두에 민감한 초음파 검출기는 본 장치의 실시예에 통합될 수 있다. 다양한 구현예에서, 이들 위의 유형의 센서 각각은 단일 이미터/리시버(emitter/receiver) 설계일 수 있거나 스위치 어레이 또는 위상 어레이 다중 수신기 및/또는 다중 이미터 설계일 수 있다.

다양한 실시예에서, 경보 설비가 센서 장치와 함께 제공된다. 예를 들어, 적색-녹색-청색(RGB) 경고 LED(111)는 또한, I2C 프로토콜을 통해 마이크로컨트롤러(45)와 통신하는 LED 드라이버(112)를 갖는 제어 시스템(40)의 일부로서 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 경고 LED(111)는 장치의 표면에 노출될 수 있고 풀 컬러(full color) 및 세기 제어를 사용하여 다양한 시스템 상태 및 경고 표시를 디스플레이할 수 있다. 이러한 경고 LED(111)는 "숨김" 연산이 바람직한 애플리케이션에 대해 완전히 비-활성화될 수도 있다. 또한, 장치는 독립형 유닛을 사이렌/스트로브(siren/strobe), 종래의 알람 패널 또는 임의의 다른 저전압 회로에 연결하는데 사용될 수 있는 2 개의 전기적으로 절연된 릴레이(53)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 2 개의 릴레이(53)가 제공되며, 이들은 펌웨어에서 생성된 임의의 2 개의 임계 값 또는 규칙과 관련될 수 있다. 유선 전기 버스 연결은 CANBUS, MODBUS, RS-485 및 외부 데이터 소스에 대한 유선 연결 및 HVAC 제어, 빌딩 관리 및 자동화 시스템 등과 같은 외부 관련 시스템에 대한 직접 신호를 위한 것들을 포함할 수 있다고 이해될 것이다.

팬(51)을 갖는 레이저 입자 센서(50)는 예를 들어, 직렬 인터페이스를 통해 마이크로컨트롤러(45)와 통신할 수 있으며, PoE 조절기(48)는 전력을 위해 제공된다. 마이크로컨트롤러(45)와 통신하는 AD 변환기(59)를 사용하여 마이크로폰(55, 56)으로부터의 아날로그 신호가 변환된다. 마이크로컨트롤러는 프로세서(67)에 의한 실행을 위한 프로그래밍을 저장하는 메모리(65), 그리고 외부 시스템 및 프로그램과의 통신을 용이하게 하는 API(application programming interface) 및 웹 포털(web portal)(63)을 더 포함할 수 있다.

마이크로컨트롤러 펌웨어(운영 프로그램)의 실시예는 파일 시스템 작업, 구성 값 저장, 현재 데이터에 대한 모든 센서 폴링, 출력 장치 제어, 웹 페이지 호스팅(hosting), API 구현(예를 들어, MQTT 및 원격 시스템 전용), 보안 및 로그인 계정, 시각적(예를 들어, JPG, MJPEG, H264 또는 기타 비디오 압축 기술) 대시 보드 발생 및 스트리밍, 원하는 응답을 격리하기 위한 현재 센서 데이터 처리, 검출된 이벤트 통신을 개발하기 위한 임계 값 및 일정에 대한 테스트 응답, 외부 장치로 검출된 이벤트 통신의 전달, 그리고 API 및 본 명세서에 설명된 시각적 대시보드를 통한 현재 데이터 및 검출된 이벤트 통신의 전달을 포함한, 본 명세서에 설명된 의도된 기능을 구현하는데 요구되는 여러 작업을 수행할 수 있다.

전술한 바와 같이, 센서 장치(10)는 물리적 환경 상태를 측정하는 다중 하드웨어 장치, 예를 들어 센서를 포함할 수 있다. 이들 센서는 그들의 현재 값을 검색하기 위해서 중앙 프로세서(67)에 의해 폴링될 수 있다. 센서 폴링 작업은 컨트롤러와 주변 장치(센서, LED, 릴레이) 사이의 직접 유선 2진 논리 연결과 이들 직렬 모드에 대해 구성되는 특정 센서와의 직렬 데이터 통신의 혼합을 포함할 수 있다. 예를 들어, 입자 센서(50)는 RS-232 구현에 의해 일반적으로 사용되는 표준 비동기 직렬 프로토콜 및 UART를 컨트롤러(45)에 적절한 3.3V의 내부 로직 레벨에서 사용하는 컨트롤러(45)와 통신한다. 출력 릴레이는 프로세서(67)에 대한 직접 논리 레벨 유선 연결에 의해 제어된다.

본 명세서의 다른 곳에서 예시된 바와 같이, 대부분의 센서에 대한 통신은 마이크로컨트롤러 또는 임베디드 컨트롤러에 쉽게 연결할 수 있도록 빠른 2 선식 I2C 직렬 버스를 통해 수행될 수 있다. 장치의 디지털 출력은 직접 아날로그 인터페이스와 비교할 때 본질적으로 노이즈에 대한 더 큰 저항력을 가진다. 다양한 실시예에서, 오디오 서브시스템은 제어 및 구성을 위한 I2C를 사용하고 원시 오디오 데이터의 전송을 위한 SPI 버스를 사용한다. 적절한 통신 프로토콜이 본 발명에 개시된 장치 및 시스템과 함께 사용된다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, UART(Universal Asynchronous Receiver-Transmitter: 범용 비동기 송수신기)는 데이터 바이트를 가져와 순차적인 방식으로 개별 비트를 전송한다. 대상에서, 제 2 UART는 비트를 완전한 바이트로 재-조립한다. 각각의 UART은 직렬 형식과 병렬 형식 사이의 표준 변환 방법인 시프트 레지스터(shift register)를 포함한다. 단일 와이어 또는 다른 매체를 통한 디지털 정보(비트)의 직렬 전송은 다중 와이어를 통한 병렬 전송보다 비용이 더 저렴하다. UART는 보통, 상이한 장비 항목 간에 사용되는 외부 신호를 직접 발생하거나 수신하지 않는다. 별도의 인터페이스 장치는 UART의 논리 레벨 신호를 외부 신호 레벨 간에 변환하는데 사용될 수 있으며, 이는 표준화된 전압 레벨, 전류 레벨 또는 다른 신호일 수 있다.

통신은 심플렉스(simplex)(일 방향으로만, 수신 장치가 정보를 전송 장치로 다시 송신하는 규정이 없음), 풀 듀플렉스(full duplex)(두 장치가 동시에 송수신함) 또는 하프 듀플렉스(장치가 교대로 송수신함)일 수 있다.

센서 장치(10)에 통합된 다중 센서는 별도의 방식으로 주변 공기와 상호 작용해야 한다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 정확한 온도 측정은 유닛을 통과한 공기로부터 온도 센서의 격리를 요구한다. 또한, 다양한 센서는 우발적이거나 의도적인 물리적 접촉으로부터 가능한 한 최대로 보호되어야 한다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 실시예의 하드웨어 구성은 정확하고 효과적인 작동을 위한 이들 요구사항 및 다른 요구사항의 충족을 용이하게 한다.

다양한 실시예에서, 센서 시스템은 모든 센서 및 관련 구성요소가 단일 장치에 유지되지 않도록 분산 형태로 배열된다. 도 19는 마스터 노드(master node)(800)와 슬레이브 노드(slave node)(802) 사이의 연결(805)이 RS-485 멀티-드롭 시리얼(multi-drop serial), CAN 버스, I2C 버스, 13C 버스, BACNET, 1-선식 로컬 제어 버스, 및 기타 여러 확립된 또는 임시 전송 프로토콜 및 배선 체계의 형태로 데이터 링크를 포함할 수 있는 분산 형태 중 한 형태를 예시한다. 이들 연결(805)은 또한, 블루투스, 와이-파이, Z-Wave, LoRa, NFC, 및 임의의 다른 표준화 또는 임시 무선(라디오) 프로토콜과 같은 무선 프로토콜을 통해 구현될 수 있다. 또한, 이들 연결(805)은 광섬유, 적외선 또는 초음속 통신 프로토콜을 통해 구현될 수 있다.

다양한 실시예에서, 이들 연결(805)은 또한, 저전압 AC 또는 DC, PoE 표준으로서 분배된 전력을 포함할 수 있다. 슬레이브 노드는 배터리에 의해 전력을 공급받을 수 있다. 배터리는 1차 전지이거나 주기적으로 또는 태양열, 풍력 또는 다른 재생 가능한 전원에 의해 충전되는 2차 전지일 수 있다. 다양한 실시예에서, 슬레이브 노드(802)는 에너지 획득에 의해 전력을 공급받을 수 있다.

분산 형태는 도면에 도시된 바와 같이 2-계층이거나 중간 계층으로 설계된 슬레이브 노드의 추가 계층을 갖는 N-계층일 수 있음이 이해될 것이다. 분산 형태를 사용하는 실시예에서, 센서는 마스터 프로세서(810) 및 전력 변환기(812)를 여러 번 복제할 필요없이 더 큰 물리적 영역에 걸쳐 분산될 수 있다. 분산 형태는 또한, 더 많은 수의 센서에 마스터 프로세서(810)를 적용하고, 더 작고 덜 눈에 띄는 센서 패키지의 사용을 허용하고, 단일 마스터 노드가 모니터링되는 공간 내의 물리적 위치에 매핑된 데이터를 제공하게 하고, 단일 마스터 노드가 모니터링되는 물리적 공간을 통해 레벨 및 이벤트의 이동 및 전파를 추적하게 하게 하고, 단일 마스터 노드가 대규모 물리적 공간에서 음파 및 다른 이벤트 소스를 더 잘 찾을 수 있게 한다. 슬레이브 노드(802)는 슬레이브 프로세서(820) 및 하나 이상의 센서(822)를 포함할 수 있다.

다양한 실시예에서, 위치 정확도는 예를 들어, 표준 이더넷 네트워크(standard Ethernet network)에서 작동하는 다중 유닛으로 가능한 것보다 더욱 정확한 시간 비교를 허용하기 위해서 낮고 결정론적 지연 시간(deterministic latency)을 갖도록 로컬 연결 네트워크를 설계함으로써 향상될 수 있다. 분산 형태를 허용하는 동일한 로컬 연결 네트워크는 단일 물리적 패키지 맥락에서 교환 가능한 모듈식 센서 패키지를 마스터 프로세서에 연결하는데 사용될 수 있다. 로컬 연결 네트워크 프로토콜은 또한, 센서 기반 슬레이브 노드를 재설계하지 않고도 다양한 설계의 마스터 프로세서를 적용할 수 있다.

예를 들어, 도 4에 도시된 것과 같은 단일 통합 장치를 사용하는 본 개시의 실시예와 관련하여, 차폐물(60)은 센서 장치(10)의 작동을 용이하게 하기 위해서 내부에 형성된 개구를 갖는 기저부(81)로 형성될 수 있다. 예를 들어, 기저부(81)는 메인 컴퓨팅 보드(42) 상의 마이크로폰(55, 56)을 덮지 않도록 마이크로폰 개구(82, 83)를 포함할 수 있다. 차폐물(60)의 개구(82, 83)는 또한, 음향 채널로서 작동하여 마이크로폰을 예를 들어, 흡입 팬으로부터의 노이즈으로부터 격리시킬 수 있다. 다양한 실시예에서, 차폐물(60)은 ABS, PVC, 또는 폴리카보네이트 또는 다른 적합한 재료의 단일 몸체 부재를 포함할 수 있다.

기저부(81)는 또한, 센서 장치(10)가 설치되는 환경에 가스 센서(예를 들어, 3 채널 센서)(58)의 노출을 용이하게 하기 위해서 가스 센서 개구(85)를 포함할 수 있다. 입자 센서 흡입 개구(409) 및 입자 센서 배출 개구(416)는 메인 컴퓨팅 보드(42)의 흡입 통풍구(57) 및 배출 통풍구(59)와 정렬되도록 기저부(81)에 제공된다. 이에 의해서 개구(409, 416) 및 통풍구(57, 59)는 협력하여 흡입 및 배기 공기 유동을 격리하는 유체 채널을 형성한다. 다양한 실시예에서, 입자 검출 센서 및 가스 검출 센서 중 적어도 하나는 적어도 하나의 내장된 유체 채널을 통해 환경 센서로 통과하도록 가열 공기를 제공하기 위해서 소형 히터와 함께 구성된다. 열의 보상을 제공하고 측정 정확도의 증가를 제공하기 위해서 겉보기 주변 온도와 센서 내부 온도의 비교에 기초하여 계산이 수행될 수 있다. 다양한 다른 실시예에서, 내장된 유체 채널은 배출 공기를 흡입 기류로부터 멀리 분산시키고 흡입 기류를 오디오 구성요소로부터 멀리 지향시키도록 구성된다.

커버(70), 보드(42) 및/또는 케이스(15)에 차폐물을 부착하기 위해서 나사와 같은 고정 장치의 수용을 용이하게 하기 위해서 고정 장치 개구(90)가 기저부(81)에 또한 형성될 수 있다. 다양한 실시예에서, 외부 지지 커버(92)는 기저부(81)와 일체로 형성되고 기저부(81)의 최상부 표면(477) 및 케이스(15)의 림(25) 위로 연장한다. 중앙 구조물(92)은 센서 장치(10)의 작동 중에 차폐물(60)과 메인 컴퓨팅 보드(42)의 최상부면(43) 사이의 공기 및 소리의 유동을 분할하고 채널링하는 역할을 하는 하나 이상의 지지 브레이스(brace)/공기 유동 가이드(94)를 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 각각의 지지 브레이스(94)는 한 쌍의 측벽(96)으로 형성된 최상부 벽(95)으로서 형성될 수 있으며, 여기서 최상부 벽(95) 및 측벽(96)은 공기 및 소리가 내부에서 이동할 수 있는 차폐물(60)의 하부(476)에 내부 채널을 형성한다. 중앙 구조물(92)은 커버가 부착될 때 외부 커버(70)를 위한 기계적 보강재를 추가로 제공한다는 것이 이해될 것이다.

추가로, 가스 센서 개구(85)를 둘러싸는 격리 장벽(432)이 도시되며, 장벽(432) 내에는 가스 센서(58) 및 총 휘발성 유기 화합물(TVOC)/이산화탄소 센서(436)가 있다. 입자 센서(50)를 위한 공기 흡입구(87) 및 공기 배출구(88)와 함께, 온도 습도 센서(438)가 또한 도시된다. 광 센서 개구(442)가 또한, 도 12에서 차폐 부재(60)에 형성된 것으로 도시된다. 다양한 실시예에서, 케이스 부재(15)는 재료를 절약하기 위한 하나 이상의 측면 오목부(450) 및 하나 이상의 잠금 클램프(452)로 형성될 수 있다. 확성기(430)는 또한, (도 1과 관련하여 도시되고 설명된)스피커 하우징(412) 내에 위치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 센서 장치(10)에는 하나 이상의 가스 감지 검출기(58)가 제공될 수 있다. 많은 유형의 가스, 에어로졸(현탁액) 및 증발 생성물이 가스 감지 검출기(58)에 의해 감지되고 다중 채널 가스 감지의 사용을 통해 분류된다. 가스는 특정 온도로 가열되는 세라믹 기판에 미세 가공된 특수 금속 산화물 층과의 상호작용을 통해 감지된다. 이들 센서는 아날로그 및 I2C 프로토콜을 사용하여 마이크로컨트롤러(즉, 미니 컴퓨팅 장치(45))와 인터페이스되는 상용 집적 회로로서 이용 가능하다. 각각의 센서는 여러 일반적인 유형의 가스에 대한 별도 측정을 제공한다. 이들 유형에는 환원 가스, 산화 가스, 암모니아 함유 가스, 이산화탄소 등가물 및 휘발성 유기 화합물(VOC)이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 일련의 화학물질은 가스를 배출하는 대부분의 상업용 제품 및 연소 가스를 포함한 대부분의 자연 발생 가스의 프로파일을 포착하는데 충분하다.

그러한 센서는 교차 가스 반응의 문제를 겪을 수 있으며, 여기서 주어진 센서는 주로 한 유형의 가스에 반응하지만 다른 의도하지 않은 가스에는 덜 반응한다. 다양한 실시예에서, 전자 제어 시스템(40)의 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그래밍은 이들 교차 응답을 해결하고 특정 가스 및 물질에 대한 최상의 가능한 표시를 제공하는 기능을 한다. 본 개시의 실시예에 따른 공기 및/또는 소리 유동을 용이하게 하기 위한 하우징 및 구성요소의 물리적 배열은 또한, 특정 가스 및 물질에 대한 최상의 가능한 표시를 제공하는데 도움이 된다.

전술한 바와 같이, 센서 장치(10)에는 하나 이상의 오디오 센서가 또한 제공될 수 있다. 다양한 실시예에서, 오디오 검출은 보드(42)의 에지에 이격된 하나 이상의 정밀 MEMS 마이크로폰(55, 56)에 의해 제공된다. 최대 동적 범위 및 주파수 범위를 얻기 위해서, 마이크로폰은 사전 증폭된 다음 마이크로컨트롤러(45)에 연결된 별도의 고품질 오디오 코덱을 통해 처리될 수 있다. 오디오는 실시간 고속 푸리에 변환(Fourier Transform)(FFT)을 적용하여 각각의 대역이 그의 자체 레벨 판독 값을 갖는 대역으로 나누어짐으로써 마이크로컨트롤러(45)를 통해 작동 가능한 펌웨어를 통해 분석될 수 있다. 추가 펌웨어 루틴(firmware routine)은 예를 들어, 노이즈 감소, 에코 제거 및 방향성을 제공할 수 있다.

도 5는 오디오 펌웨어(154) 및 시스템의 오디오 하드웨어(152)와의 관계를 포함한, 오디오 구성요소(49)에 대한 대표적인 오디오 시스템 설계를 도시한다. FFT가 아닌 아날로그 또는 디지털 필터 및 더 크거나 더 작은 오디오 증폭기를 포함한 다른 설계가 사용될 수 있다. 오디오 펌웨어 요건과 관련하여, 예를 들어 44 Kbps 샘플링 속도 및 16-비트 동적 범위 및 스테레오(2 채널) 작동에서 작동을 위한 코덱 입력 하드웨어 요소를 구성하는 코덱 입력 드라이버(160)가 제공된다. 이러한 구성 선택은 예를 들어, 원격 네트워크 소스로부터 업로드될 수 있는 전체 시스템 구성 파일로부터 선택적으로 파생될 수 있다. 각각의 마이크로폰으로부터의 디지털화된 오디오 입력은 전치 증폭기(155, 156)에 의해 사전 증폭되고 펌웨어 FFT 분석 루틴을 통해 처리되어 FFT(168)에 대해 정의된 각각의 대역의 오디오 레벨에 대응하는 수치를 갖는 출력 세트를 개발할 수 있다. 이러한 주파수/값 쌍의 두(2) 가지 배열이 후속 이상 검출 공정에 이용할 수 있다. 다양한 실시예에서, 좌측 및 우측 FFT 채널의 구성은 대역 수, 대역 주파수 중심, 처리 비트 깊이(bit dept) 및 처리 속도에 대한 매개변수에 의해 결정된다. 이들 매개 변수는 시스템에 업로드된 전체 구성 파일로부터 파생될 수 있다. 수치 레벨과 이들 레벨의 1차 도함수는 센서 장치에서 경험할 가장 가능성 높은 외부 조건을 결정하도록 추가로 처리될 수 있다.

다양한 실시예에서, 더 많은 수의 마이크로폰 및 A-D 변환기가 노이즈 억제, 에코 제거, 빔포밍(beamforming) 및 소리 식별의 특성을 개선하는 다른 기술을 구현하는데 사용된다. 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 본 발명에 개시된 시스템은 음향 마이크로폰 어레이를 음향 위상 어레이 에코 센서와 조합하는 방법을 통합하여 두 기능을 모두 구현하는 더욱 공간 효율적이고, 비용 효율적이고, 최소화된 하드웨어 시스템을 생성할 수 있다.

도 20은 필수 아날로그-디지털 변환 및 선택적 전용 프로세싱(845) 및 메인 시스템 프로세서(850)에 대한 연결(848)과 함께 음향 마이크로폰 어레이(840)를 도시한다. 그러한 구성은 MEMS 마이크로폰(예를 들어, 842) 및 DSP 또는 게이트 어레이 형태의 전용 처리로 구현될 수 있지만 다른 방식으로 구현될 수도 있다. 선택적인 전용 처리(845)와 함께 마이크로폰 어레이(840)의 배열은 빔 형성, 노이즈 제거 및 에코 제거를 제공하여 본 명세서에 개시된 바와 같이 키워드 인식, 음성 인식, 유리 파손 검출, 공격 검출 및 다른 특수 작동의 목적으로 소리를 분석하는 알고리즘의 작동을 개선한다. 예를 들어, 다양한 실시예에서, 시스템은 물질을 검출하고 검출된 이벤트 통신을 트리거할 수 있다. 검출된 이벤트 통신을 수신할 때, 시스템 또는 운영자는 해당 지역에 있을 수 있는 임의의 사람에게 확성기를 통해 질의로 응답할 수 있다. 예를 들어, 검출된 물질이 연기이면, 질의는 해당 위치에 화재가 있는지 또는 다른 연기 원인이 있는 지의 여부를 확인하도록 사용자에게 요청할 수 있다.

도 19에 도시된 바와 같은 다양한 실시예에서, 마이크로폰의 어레이는 특정 거리 및 특정 기하학적 구조로 물리적으로 배열된다. 그러한 구성에 요청되는 대로 실시간으로 많은 수의 계산을 수행하는데 전용 처리가 종종 사용된다. 도 21에 도시된 바와 같은 다양한 실시예에서, 하나 이상의 음향 이미터(865)와 함께 음향 센서(860)의 어레이(855)는 영역 내에서 물리적 물체(예를 들어, 기계, 인간 또는 동물) 및 이들 물체의 움직임의 검출을 구현하는데 사용될 수 있다. 그러한 시스템은 사람의 청력이 정상 범위를 벗어나는 초음파 주파수에서 작동하여 해당 영역에 있는 사람의 짜증을 방지할 수 있다. 감지 능력은 이미터(865)로부터 발산되는 초음파의 짧은 펄스가 관심 영역의 물체로부터 반사되어 마이크로폰(860)으로 복귀함으로써 구현된다. 각각의 마이크로폰(860)은 반사 물체로부터 상이한 거리에 있고 소리 펄스는 상이한 시간 및/또는 상이한 위상 관계로 복귀한다. 또한, 반사 물체가 움직이고 있으면 복귀 주파수가 도플러 효과에 의해 이동될 수 있다. 전용 처리(870)는 관심 영역에서 물체의 절대 위치를 계산하기 위해서 장치 드라이버(872)를 통해 펄스의 방출뿐만 아니라 시간 측정 및 선택적으로 에코의 위상을 제어하는데 사용될 수 있다. 그러한 음향 에코 검출 시스템은 예를 들어, 일반적으로 25 KHZ 내지 50 KHZ의 초음파 주파수 범위에서, 가장 일반적으로 40 KHZ에서 작동할 수 있다. 전용 프로세서(872)는 도 21에 도시된 바와 같이 메인 프로세서(875)와 통신한다.

다양한 실시예에서, 본 발명에 개시된 시스템은 도 20의 이전에 설명된 가청 청취 마이크로폰 어레이를 도 21의 위상 어레이 초음파 물체 검출 시스템과 조합함으로써 구현될 수 있다. 가청 주파수 범위 청취 시스템에 사용된 MEMS 마이크로폰은 28 내지 40 KHZ의 초음파 범위에서 매우 효과적인 응답을 제공한다. 요구되는 마이크로폰의 물리적 배열 및 A-D 변환기에 대한 연결은 두 유형의 시스템에 대해 동일할 수 있음을 인식할 것이다. A-D 변환기의 샘플링 속도는 초음파 주파수로 작동할 수 있도록 전형적으로 초당 44,000 개 이상 샘플 내지 초당 96,000 개 이상 샘플로 증가되어야 한다. 오디오 레벨이 마이크로폰의 선형 영역에서 유지되는 한, 초음파 방출은 가청 주파수 수신을 방해하지 않는다. 동일한 DSP(디지털 신호 프로세서)는 가청 주파수 빔 형성, 에코 제거, 노이즈 필터링 및 가청 검출 기능을 수행하고, 동시에 물체 검출에 필요한 시간 및 위상 측정을 수행할 수 있다. 최종 결과는 단일 물리적 공간에 단일 하드웨어 세트를 사용하여 전용 가청 신호 검출 시스템 및 초음파 물체와 작동 검출 시스템 모두를 구현한 것이다.

본 명세서의 다른 곳에서 추가로 설명된 바와 같이, 센서 장치(10)에는 또한, 하나 이상의 입자 센서(50), 예컨대 공기 중의 부유 입자의 수, 즉 입자의 농도를 결정하고, 이를 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 디지털 인터페이스의 형태로 출력하는데 사용될 수 있는 범용 입자 농도 센서가 제공될 수 있다. 이러한 센서는 공기 중 부유 입자의 농도를 측정하여 시간에 따른 정확한 농도 데이터를 제공한다. 산란 원리가 이러한 센서에서 사용될 수 있다. 즉, 공기 중의 부유 입자를 조사하는데 구조화된 광을 이용하여 산란을 생성한 다음에, 특정 각도에서 산란 광을 수집하고 최종적으로 시간의 지남에 따른 산란 광 변화의 곡선을 얻을 수 있음이 이해될 것이다. 등가 입자 직경 및 단위 부피당 상이한 직경을 갖는 입자 수는 마이크로 프로세서, 예를 들어 MIE 이론을 사용함으로써 계산될 수 있다.

다양한 실시예에서, 입자 검출 센서(50)는 레이저 반사 입자 검출 센서일 수 있고, 흡입 팬(51)을 포함할 수 있으며, 여기서 흡입 팬은 정확하고 효과적인 판독을 가능하게 하는 임의의 방식으로 입자 검출 센서(50)를 가로지르는 공기 유동을 유도하도록 하우징 내에 고정된다. 입자 검출 센서는 예를 들어, 연기와 베이핑의 존재를 검출할 수 있다. 입자 센서(50)의 실시예를 예시하는 개략도가 도 6에 도시된다. 여기에 도시된 바와 같이, 입자 센서(50)는 레이저를 방출하여 공기 채널(192) 및 광 산란 측정 공동(194)을 가로질러 팬(51)에 의해 지향되는 입자를 조명할 수 있는 레이저 자원(190)을 포함한다. 결과적인 전기 신호는 필터 증폭기 회로(195) 및 마이크로프로세서(45)를 통해 처리되며, 디지털 신호 출력(196)이 생성된다. 다양한 실시예에서, 입자 검출 센서(50)의 출력은 단위 부피당 각각 3 개의 상이한 크기를 갖는 크기 빈의 각각의 입자의 품질 및 수로서 제공되며, 여기서 입자 수의 단위 부피는 0.1 L이고 질량 농도의 단위는 mg/m³이다. 출력 결과는 0.3 내지 1.0 uM, 1.0 내지 2.5 uM 및 2.5 내지 10 uM의 세 가지 범주로 묶일 수 있다. 검출될 미립자의 유형에 기초하여, 하나의 미립자 크기만을 검출할 수 있는 능력을 갖는 입자 검출 센서(50)가 사용될 수 있다. 예를 들어, 2.5 uM 입자는 동일한 밀도에서 10 uM 입자보다 인간에게 더 위험한 것으로 특성화된다. 따라서, 다양한 실시예에서, 센서는 2.5 uM 크기의 미립자를 검출하도록 설정될 수 있다.

광 및/또는 조도 센서(109)는 매우 큰 동적 범위, 의사 인간 눈 응답, 및 본 개시와 관련하여 유용하게 만드는 다른 특징을 제공할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 하나 이상의 실시예에서, 광-디지털 장치가 광 센서로서 사용된다. 그러한 장치는 온-칩 포토다이오드(on-chip photodiode), 통합 증폭기, ADC, 누산기(accumulator), 클록(clock), 버퍼(buffer), 비교기, 상태 머신 및 I2C 인터페이스를 포함할 수 있다. 그러한 장치는 가시광 선과 적외선 모두에 반응하는 하나의 포토다이오드(CH0), 및 주로 적외선에 반응하는 하나의 포토다이오드(CHI)를 조합할 수 있다. 두 개의 통합 ADC는 증폭된 포토다이오드 전류를 최대 16 비트의 분해능을 제공하는 디지털 값으로 동시에 변환한다. 변환 주기가 완료되면 변환 결과가 데이터 레지스터로 전송된다. 이러한 디지털 출력은 마이크로프로세서에 의해 판독될 수 있으며, 이를 통해 럭스 단위의 조도(주변 광 레벨)는 인간의 눈 반응에 근접하는 경험적 공식을 사용하여 도출된다.

다양한 실시예에서, 광 센서(109)는 레벨-스타일 인터럽트(level-style interrupt)를 위한 별도의 핀을 제공한다. 인터럽트가 활성화되고 사전 설정된 값이 초과되면, 인터럽트는 단정되고 제어 펌웨어에 의해 해제될 때까지 단정된 상태로 유지된다. 인터럽트 기능은 광도 값에 대해 센서를 폴링할 필요가 없으므로 시스템 효율성을 간단화하고 개선한다. ALS 변환 값이 상한 또는 하한 임계 값을 초과하면 인터럽트가 발생된다. 또한, 프로그램 가능한 인터럽트 지속 기능은 사용자가 인터럽트를 트리거하는데 얼마나 많은 연속 초과 임계 값이 필요한 지를 결정할 수 있다. 인터럽트 임계 값 및 지속성 설정은 독립적으로 구성될 수 있다.

도 3의 다른 센서와 유사하게, 광 센서(109)는 마이크로프로세서의 I2C 버스에 연결될 수 있으며 이는 컨트롤러와 검출기(109) 사이에서 데이터를 전송하는 주요 수단이다. 센서로부터 정보를 추출하고 해당 정보를 다른 프로세스에서 편리하게 이용할 수 있도록 하는 펌웨어 드라이버 기능이 포함된다. 드라이버는 센서의 물리적 또는 논리적 세부사항에 대한 임의의 지식으로부터 정보 소비 공정을 분리하는 역할을 한다. 드라이버는 I2C 버스를 통해 이를 올바르게 연결하기 위해서 센서의 I2C 주소를 알아야 한다. 이러한 주소가 장치의 설계와 하드웨어에 설정된 주소 구성에 의해서 결정되기 때문에, 이는 드라이버 코드에 포함될 수 있고 구성 변수가 될 필요가 없다. 드라이버는 센서를 정기적으로 폴링하고 액세스 가능한 메모리 버퍼에 최신 값을 유지함으로써 센서로부터 정보를 얻는다. 폴링 비율은 공급된 구성 값에 의해서 결정된다. 시스템 설계에 따라서, 드라이버는 고정된 값 또는 드라이버에 의해 유지되는 롤링 평균값의 백분율로 설정되는 상한 및 하한 임계 값을 포함할 수도 있다. 이들 임계 값은 각각의 폴링 작업 후에 평가되고 플래그(flag)를 설정하거나 교차 시 다른 공정을 트리거한다. 임계 값 및 롤링 평균 기간은 구성 값에 의해서 제공된다. 설계의 선택적인 부분은 광 센서 장치에 의해 선택적으로 제공되는 하드웨어 인터럽트를 사용하는 것이다. 이러한 인터럽트는 조명 레벨이 사용자-설정 상한 임계 값보다 높거나 사용자-설정 하한 임계 값보다 낮을 때마다 트리거된다. 다양한 실시예에서, 본 명세서에 설명된 바와 같은 임계 값 검출 메커니즘은 선택성을 개선하고 거짓 경보를 감소시키기 위한 타이머 및 조합 계산을 포함할 수 있다. 필터 및 타이머의 구성과 조합 계산은 예를 들어, 드롭 다운 메뉴(drop-down menu) 및 간단한 임베디드 스크립팅 언어(embedded scripting language)를 통해 사용자(예를 들어, 도 7의 78)에 의해서 설정될 수 있다.

센서 장치(10)는 감시된 건물의 비디오를 녹화하도록 구성된 하나 이상의 비디오 카메라를 포함한 비디오 모니터링 시스템(예를 들어, 도 7의 122)을 포함하는 통합 시스템의 일부로서 제공될 수 있다. 비디오 카메라(들)는 기록된 비디오 및 선택적으로 오디오를 당업자에게 이해되는 바와 같은 통신 방법에 따라서 외부 관리 시스템(124)과 같은 시스템으로 전송할 수 있다. 센서 장치(10)는 입자 검출 센서(50), 가스 검출 센서(들)(58), 광 검출 센서(109), 환경 센서(111) 및 오디오 구성요소(49)를 포함할 수 있는 하나 이상의 센서 그룹으로부터 모니터링 데이터를 수신할 수 있으며, 또한 하나 이상의 검출 물질의 프로파일을 발생할 수 있으며, 여기서 프로파일은 예를 들어, 숫자 형식과 같은, 가스 및 입자의 상대적 농도를 지정한다. 예를 들어, 검출된 물질이 전자 담배(즉, 베이핑) 활동으로부터의 가스 및/또는 입자일 때, "베이프(vape)" 프로파일은 이산화탄소 및 휘발성 유기 화합물을 제외한 세부사항을 제공할 수 있다. 본 개시 내용의 목적을 위해서, 용어 "베이프"는 전자 담배 또는 유사한 장치에 의해 생성된 에어로졸 또는 "증기"를 흡입 및 내쉬는 활성도를 나타내기 위해 사용될 수 있으며, "베이프"는 베이핑 활동으로 인한 실제 가스, 에어로졸 및/또는 입자를 나타내기 위해 추가로 사용될 수 있다. 검출된 물질이 연기일 때, 연기 프로파일은 입자, 휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소에 대한 세부사항을 제공할 수 있다. 센서 장치가 수신된 모니터링 데이터의 적어도 일부분이 임계 값의 초과를 나타내는 것으로 결정하고/하거나 수신된 모니터링 데이터가 발생된 프로파일의 데이터와 일치할 때, 검출된 이벤트 통신과 같은 통신은 건물의 비디오 녹화를 시작하는 비디어 모니터링 시스템으로 전송될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 센서 장치(10)는 실시간 분석을 제공하고, 경보 시스템(120), 비디오 모니터링 시스템(122) 및 원격 관리 시스템(124)과 같은 다른 시스템에 알리고, 본 명세서에서 설명된 바와 같은 다른 기능을 제공하기 위해서 네트워크(14)에 연결하도록 작동 가능하다. 데스크탑 컴퓨터, 랩탑, 노트북, 모바일 장치, 스마트폰 또는 기타 컴퓨팅 장치와 같은 개인 통신 장치와 같은 통신 장치(78)는 센서 장치(10)를 구성 및/또는 모니터링하기 위해서 원격 시스템(124)을 포함한 다양한 시스템과 네트워크(14)를 통해 통신할 수 있다. 다양한 실시예에서, 마이크로컨트롤러(45)는 전용 애플리케이션과 함께 Debian Linux, Windows, Android, iOS 또는 기타 운영 체제와 같은 운영 체제를 실행한다. 장치(45)에는 충분한 물리적 입력/출력(I/O), 실시간 분석 및 기타 기능을 위한 메모리 및 처리 능력이 제공되며, 여기서 상기 기능은 메모리에 저장된 프로그래밍 명령을 실행하는 프로세서에 의해 실행된다. 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 다양한 실시예에서, 센서 장치(10)는 시스템 작동을 위해 5 VDC를 전달하는 PoE 전력 인터페이스 및 조절기를 포함한다. 이는 특정 구성요소에 대해 3.3 VDC 및 1.8 VDC로 더 하위로 조정될 수 있다.

다양한 실시예에서, 메모리에 저장된 프로그래밍은 프로세서가 입자 검출 센서(50), 가스 검출 센서(58), 광 검출 센서(109), 환경 센서(107) 및 오디오 구성요소(49)를 포함한 센서 그룹 중 하나 이상으로부터 모니터링 데이터를 수신하게 하고, 수신된 모니터링 데이터의 적어도 일부분이 초과된 임계 값을 나타내는 지를 결정하고 검출된 이벤트 통신을 전송한다. 수신된 모니터링 데이터는 센서들 사이의 교차 결합 및 교차 측정의 영향을 감소시키기 위해서 하나 이상의 특정 물질에 대한 하나 이상의 센서 그룹의 응답을 측정하고 반영한다. 입자 검출 센서로부터 수신된 모니터링 데이터는 가스 검출 센서로부터 수신된 모니터링 데이터와 병합되어 특정 물질을 더욱 정확하게 검출할 수 있다.

다양한 실시예에서, (예를 들어, 장치(78)와 연관된)웹-기반 사용자 인터페이스는 사용자가 전형적인 웹 브라우저 소프트웨어를 사용하여 기본 설정을 구성하게 하는 것을 포함한 다양한 기능을 제공한다. 도 8은 주로 그래픽 형태로 센서 출력에 대한 정보를 제공하는 예시적인 라이브 뷰(live view) 상태 페이지(300)를 예시한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 베이프(302)의 레벨(311), 이산화탄소 등가물(304)의 레벨(313), VOC(306)의 레벨(315), THC 등가물(308)의 레벨(317), 일산화탄소(310)의 레벨(319) 및 산소(312)의 레벨(321)은 구성 중에 설정된 대로 각각의 가스에 대한 임계 레벨(예를 들어, 314)과 함께 도시된다. 다양한 실시예에서, 센서 장치는 THC가 있는 것과 없는 것 모두에서 검출된 베이프를 구별할 수 있다. 온도(316), 상대 습도(318) 및 조도 레벨(320)이 또한 도시될 수 있다. 대안적인 디스플레이가 본 명세서에서 구상되고 지원된다는 것이 이해될 것이다.

상태 페이지 이외에도, "구성 페이지(configuration page)"가 제공되고(도시되지 않음) 하나 이상의 장치를 설정하는데 사용될 수 있으며, 이는 예를 들어, 서버 IP 주소; 서버 포트; 서버 사용자 ID; 서버 암호; 사용자 DHCP; 로컬 IP 주소; 로컬 포트; 로컬 사용자 ID; 로컬 암호; 원격 펌웨어 업그레이드 허용[T/F]; 로컬 보안 활성화[T/F]를 포함하며; 기본 값은 초기 구성을 위한 로컬 연결을 허용하도록 설계된다. 상태 페이지 이외에도, 예를 들어 회사 정보, 하드웨어 모델 정보 및 펌웨어 버전을 위한 "정보 페이지(about page)"가 제공될 수 있다.

API(63)와 관련하여, 본 발명의 장치 및 시스템의 실시예에 따른 기능은 주로 웹 서비스 REST API를 통해 구성, 제어 및 액세스될 수 있다. API의 기능은 세 가지(3) 섹션: 즉 구성; 상태; 및 경고로 나누어질 수 있다. 구성 정보는 예를 들어, 단일 JSON, XML, 또는 예를 들어, 도 7의 원격 시스템(124)과 관련된 서버와 같은 원격 서버와의 주소 지정 및 접촉과 관련된 값을 제외한 모든 기능의 작동을 위한 모든 설정치와 값을 포함하는 비표준 포맷에 포함될 수 있다. API는 서버 측에서 명령 된대로 원격 서버(예를 들어, 124)로 그리고 원격 서버로부터 이러한 파일을 전송하게 하는 기능을 포함한다. 내부 작동은 인바운드 전송 중에 이러한 파일을 장치에 버퍼링(저장)하고 "이전" 설정을 교체하기 전에 무결성 검사를 수행하는 작동을 포함한다. "이전" 설정도 저장되므로 새로운 설정으로 작업하는데 실패하면 장치는 이전(작업) 설정으로 복귀할 수 있다. 이러한 복귀는 API 또는 로컬 물리적 제어 공정을 통해 명령할 수 있다.

하나 이상의 구현예에서, API는 서버가 하나 이상의 센서로부터 현재 상태 값을 요청할 수 있게 한다. 설계에는 가변 세분성이 있으므로 단일 웹 서비스 요청은 XML 또는 JSON의 스니펫(snippet)으로 복귀된 결과와 함께 하나 이상의 센서 목록을 포함할 수 있다. 일반적으로, 서버는 상태 데이터에 대해 장치를 폴링할 수 있으며, 여기서 더 중요한 데이터는 더 자주 폴링된다. 상태 API는 검사 및 로깅에 적합한 포괄적인 데이터를 제공하지만 경보/감지된 이벤트 액션을 위한 것은 아니다.

또한, 경보(즉, 감지된 이벤트 통신)는 적시에 서버로 전달되는 데이터를 포함할 수 있다. 그러한 데이터는 도 8과 관련하여 도시되고 설명된 바와 같이, 일반적으로 미리 설정된 임계 값을 초과하는 값 또는 감지된 거동을 포함하는 장치 내의 규칙 또는 공정의 출력 결과일 수 있다. 경고는 XML 또는 JSON의 작은 스니펫으로 전송될 수 있으며, 이는 장치에 의해서 서버의 액세스 가능한 웹 서비스로 푸시된다. 단지 드물게 예상되는 시의적절한 경고 및 알람 메시지를 위한 경고 전송이 제공될 수 있다. 하나 이상의 구현예에서, 그러한 전송은 원격 서버의 제어를 받지 않으며 일반적인 상태 메시지에 대해 이러한 메커니즘을 사용하면 실질적으로 불필요한 데이터의 전달뿐만 아니라 무작위 번칭(random bunching)으로 인해 중앙 서버에 과부하를 초래할 수 있다. IP 기반 물리적 보안 제품의 인터페이스에 대한 글로벌 표준 개발을 위한 개방형 산업 포럼인 ONVIF가 사용될 수 있다. 다양한 실시예에서, ONVIF 프로파일 C는 검출된 이벤트 전송을 위한 대체 인터페이스로 사용될 수 있으며, 특별한 통합 프로그래밍 또는 커넥터에 대한 필요성 없이, 검출된 이벤트 메시지에 대한 프로파일을 지원하는 임의의 제 3 자 비디오 관리 시스템(VMS) 또는 물리적 보안 관리 시스템(PSIM)과의 직접적인 상호 운용성을 가능하게 한다. 구성 데이터는 다양한 실시예에서, 이러한 외부 ONVIF 시스템에 대한 연결 및 인증 값을 저장하기 위한 섹션을 포함할 수 있다.

도 9는 시간에 따라 측정된 레벨을 그래픽으로 나타내기 위한 예시적인 디스플레이(350)를 도시한다. 예를 들어, 디스플레이(350)에서 현재 시간(352)에 측정된 베이핑의 레벨은 도면 부호 351에 도시된 바와 같이 30 분 전에 검출된 레벨보다 더 적다. 다중 센서가 단일 그래프에 표시될 수 있음이 이해될 것이다. 도 10은 사용자가 라이브 뷰, 센서, 이벤트, 액션, 알림 및 장치와 같은 디스플레이를 선택하게 하는 배너(banner)(399)를 포함한, 본 개시에 따른 이벤트 구성을 위한 예시적인 디스플레이(370)를 도시한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 다양한 이벤트(예를 들어, 371 내지 378)가 연속적인 행에 나열될 수 있으며, 사전 설정된 레벨을 초과하는 센서 장치의 센서들 중 하나로부터 측정과 같은, 이벤트가 발생하면 취해야 할 적절한 액션을 나타내기 위해서 선택 박스 세트(380)가 제공될 수 있다. 미리 설정된 또는 미리 확립된 레벨은 이벤트 구성 인터페이스(370)의 사용자에 의해서 입력될 수 있다. 1차 데이터 소스(예를 들어, 센서)는 도면 부호 382에서와 같이 식별될 수 있으며, 주어진 이벤트에 대한 임계 값은 도면 부호 384에서와 같이 식별될 수 있다. 다양한 실시예에서, 예를 들어 입력될 제어 스크립트(control script)에 대한 이벤트(예를 들어, 386)와 관련된 제 2 라인을 개방하기 위해서 385에서와 같은 "고급" 모드("advanced" mode)가 선택될 수 있다. 제어 스크립트는 예를 들어, 1차 센서와 하나 또는 여러 2차 센서 모두에 대한 임계 값 교차 조합을 기반으로 하여 이벤트 발생을 제공함으로써 작동을 향상시키는 사람이 판독 가능한 강력한 항목이 될 수 있으며, 여기서 각각의 센서는 별도의 임계 값을 가진다. 이들은 예를 들어, AND 및/또는 OR 논리 연산과 조합될 수 있다. 제어 스크립트는 경보에 필요한 임계 값 초과 기간을 명시적으로 정의할 수 있는 시간 요인을 추가로 제공할 수 있다. 제어 스크립트는 다양한 주파수와 극 수를 가질 수 있는 고역 통과(제로) 및 저역 통과(부드러운) 필터를 모두 정의하기 위해서 추가로 제공될 수 있다. 예를 들어, smooth4 20은 주파수가 20이고 극이 4 개인 저역 통과 필터를 정의할 수 있다. 이러한 배열은 예를 들어, 매우 노이즈가 많은 원시 데이터로부터 원하는 값을 추출하는데 효과적인 맞춤형 대역 통과 필터의 적용을 허용한다.

위의 예로서, 센서 그룹 중 단지 하나로부터 수신된 모니터링 데이터가 해당 센서에 대해 사전 설정된 임계 값을 초과할 때 검출된 이벤트 통신을 발행하도록 장치가 설정될 수 있다. 장치는 임계 값이 특정 시간에 또는 일정한 기간에 걸쳐서 초과될 때 검출된 이벤트 통신을 발행할 수 있다. 장치는 두 개 이상의 센서와 같은 하위 그룹에 대한 임계 값이 초과되거나, 임의의 다른 센서에 대한 다른 임계 값이 초과되지 않은 상태에서 단지 하나의 센서에 대한 임계 값이 초과될 때, 검출된 이벤트 통신을 추가로 발행할 수 있다.

도 11 내지 도 16 및 도 22는 본 개시의 양태에 따른 추가의 예시적인 스크린 샷을 도시한다. 예를 들어, 도 11은 액션 페이지의 스크린 샷(502)을 도시하며, 여기서 반달 이벤트(vandal event)(예를 들어, 장치를 조작하는 사람)에 대한 예시적인 경보/검출된 이벤트 설정은 LED 장치에 의해 방출될 적색의 선택(602), 초당 1회 깜박이는 장치의 설정(603), 및 장치가 사이렌을 울리는 설정(604)을 포함한다.

도 12는 고급 엔트리(605)가 선택되지 않은 이벤트 페이지의 도 10에 대한 대안적인 실시예의 스크린 샷(506)을 도시한다. 도 13은 고급 엔트리(605)가 선택된 이벤트 페이지의 도 10에 대한 대안적인 실시예의 스크린 샷(508)을 도시한다.

도 14는 라이브 뷰 구성 페이지의 스크린 샷(510)을 도시하며, 사용자는 URL 링크를 550으로, 예를 들어 이미지의 리프레시 비율(refresh rate)을 551로, 최대 클라이언트 수를 552로, 디스플레이 측면을 553으로, 다양한 전개 센서에 대한 그래프를 554로 구성할 수 있다. 이러한 방식으로, 일련의 디지털 이미지가 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 통신 장치의 사용자 인터페이스에 표시되도록 제공될 수 있으며, 여기서 일련의 이미지는 시간에 따라 변경되는 수신된 모니터링 데이터를 전달한다. 예를 들어, 도 14의 디스플레이(510)에 의해 표시된 시간에서 나열된 물질의 레벨은 시간이 지남에 따라 변경될 가능성이 있으며 이들 변경된 레벨은 실시간 및/또는 준-실시간으로 반영될 수 있다.

도 15는 통지 페이지의 스크린 샷(514)을 도시하며, 이는 사용자가 이메일 내용을 560으로, SMTP 설정을 561로, VMS 설정을 562로 설정하게 한다.

도 16은 마지막 업데이트(예를 들어, 570)의 시간 및 공기 미립자(571), 환경(572), 공기 품질(573), 가스(574), 노이즈(575) 및 움직임(576)에 대한 다른 측정을 나타내는 센서 페이지의 스크린 샷(516)을 도시한다.

도 22는 도 8과 유사한 센서 판독 값(885)의 라이브 뷰를 도시하는 사용자 인터페이스의 스크린 샷(880)을 도시한다. 도 22에 도시된 바와 같이, 이산화탄소의 측정(882)은 센서가 위치되는 장소 또는 그 근처에서 감시된 건물을 모니터링하는 비디오 모니터링 시스템에 의한 비디오 녹화를 트리거하는 임계 값(884)을 초과하는 것으로 도시된다. 이러한 예에서, 시스템은 사용자 인터페이스가 센서 판독 값(885)과 함께 기록되는 라이브 비디오(886)를 보여 주도록 이산화탄소에 대한 임계 값을 초과하는 수신된 모니터링 데이터에 기초하여 검출된 이벤트 통신을 발행한다. 다양한 실시예에서, 센서 장치는 화장실과 같은 영역 내에 위치될 수 있으며, 비디오 모니터링 시스템의 비디오 카메라는 화장실 외부에 위치될 수 있다. 이러한 예에서, 비디오로 감시되는 화장실 외부 복도의 건물은 장치가 설치된 위치에 가깝다. 임계 값 측정 레벨을 초과했을 때와 그 후에 비디오를 녹화함으로써, 시스템은 임계 값 측정 레벨을 초과하게 할 수 있는 잠재적인 가해자의 비디오를 캡처할 수 있다. 다양한 실시예에서, 오디오는 또한 비디오 카메라(들)에 의해 기록된다.

따라서, 다양한 실시예에서, 하나 이상의 센서로부터 수신된 모니터링 데이터의 일부 또는 전부가 일치하는 물질 프로파일 및/또는 초과 임계 값을 나타내는 것으로 결정할 때, 검출된 이벤트 통신이 발생되고 비디오 모니터링 시스템으로 송신되어 하나 이상의 비디오 카메라를 통한 감시 건물의 녹화를 시작할 수 있다. 또한, 검출된 이벤트 통신이 발생되어 하나 이상의 비디오 카메라에 의해 녹화된 대로 비디오 형태로 장치에 송신될 수 있다. 예를 들어, 원격 관리 시스템(124)과 관련된 사용자 인터페이스는 선택된 센서의 라이브 뷰를 표시하여 디스플레이를 보는 사용자가 시간에 따라 변화하는 대로의 센서의 측정을 포함한, 이들 센서의 현재 측정을 알 수 있다. 그러한 디스플레이는 도 8에서와 같이 나타날 수 있으며, 여기서 측정은 예컨대, MJPEG, H264 또는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같은 다른 비디오 압축 기술을 통해 지속적으로 업데이트된다. 임계 값을 초과하는 센서 중 하나 이상 또는 설정된 프로파일을 충족하는 센서 판독 값의 일부 조합시, 시스템에 의해 발생된 검출 이벤트 통신은 비디오 모니터링 시스템의 하나 이상의 카메라에 의한 건물 기록을 트리거할 수 있다. 동시에, 녹화된 비디오는 발생되어 사용자 인터페이스로 전달되는 검출된 이벤트 통신의 한 형태일 수 있다. 다양한 실시예에서, 녹화된 비디오는 검출된 이벤트 통신 또는 임의의 검출된 이벤트 통신이 발생될 때(예를 들어, 초과된 임계 값 또는 프로파일 일치를 결정할 때) 디스플레이 시작을 위해 송신된다. 도 22에 도시된 바와 같이, 선택된 센서의 라이브 뷰와 함께 녹화 비디오가 표시될 수 있다.

임의의 특정 센서는 상이한 설정을 가진 다중 이벤트 항목을 가질 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 베이프 센서가 제 1 레벨의 베이핑 활동을 검출하면, 알림(즉, 검출된 이벤트 통신)이 비디오 모니터링 시스템(예를 들어, 도 7의 122)으로 송신될 수 있는 반면에, 베이프 센서가 제 2 레벨의 베이핑 활동을 검출하면, 텍스트 또는 이메일과 같은 알림이 사용자 장치(78)를 통해 권한 있는 사람에게 송신될 수 있다.

본 개시 내용은 외부 시스템 네이티브(external system native) API, REST 인터페이스, MQTT 또는 유선 연결을 포함하지만 이에 한정되지 않는 그러한 경보/검출된 이벤트 메시지를 전송하는 여러 상이한 방법을 고려한다는 것이 이해될 것이다. 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 유선 전기 버스 연결은 CANBUS, MODBUS, RS-485, 및 외부 데이터 소스에 대한 유선 연결 및 HVAC 제어, 건물 관리와 자동화 시스템 등과 같은 외부 관련 시스템에 대한 직접 신호 전달을 위한 것을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 장치(111)와 관련하여 전술한 바와 같이, 다양한 시스템 조건 및 이벤트를 표시하기 위해서 단일 LED가 제공된다. LED는 광범위한 색상 및 조명 패턴을 표시할 수 있다. 이들 색상 및 조명 패턴은 I2C 버스를 사용하는 중앙 프로세서에 의해 차례로 제어되는 별도의 하위 시스템에 의해 제어된다. 이러한 배열은 프로세서에 부담을 주지 않고 다양한 색상과 패턴의 생성과 함께 이들을 표시하게 한다.

다양한 실시예에서, 유닛 구성은 네트워크(14)를 통해 센서 장치(10)로부터 업로드 및 그로부터 다운로드될 수 있는 파일에 저장된다. 예를 들어, 이러한 파일 설계에는 손상을 방지하기 위한 체크섬(checksum)과 파일이 설치되기 전에 전체 다운로드 및 체크를 위한 이중 버퍼링 메커니즘(double buffering mechanism)을 포함할 수 있다. 이러한 버퍼링은 다운로드 중에 현재 버전을 메모리에 유지하고 다운로드로 인해 오작동이 발생하면 이러한 마지막 작동 버전으로 돌아가는 기능을 포함한다. 이러한 파일은 적어도 모든 센서의 구성을 위한 데이터 및 매개 변수, 로컬 경고 기능에 대한 로직, 알고리즘 가중치 매개변수와 기능, 날짜/시간 일정(들)을 포함할 수 있다.

로컬 규칙은 센서 데이터 처리 알고리즘의 출력에 대한 로컬 상태 LED(111) 및 릴레이(53)의 연결 또는 네이티브 센서 값에 대한 임계 값을 포함할 수 있다. 다양한 실시예에서, 각각의 규칙은 입력 선택, 적용 가능한 임계 값, 출력 선택, 적용 가능성을 위한 일정, 각각의 트리거링 이벤트에 대한 출력 액션의 지속기간, 및 트리거링 이벤트 후의 보류 시간으로 구성된다. 규칙의 출력은 규칙을 트리거하는 소스 및 소스 상태를 포함한 콘텐츠를 갖는 이메일 또는 API 푸시 액션을 포함할 수 있다. 규칙은 특정 방향으로 교차하는 임계 값에서 트리거되거나 임계 값이 특정 방향으로 교차되면 유효할 수 있다. 일정은 1 분 단위로 하루 동안의 활성 요일과 활성 시간을 기초로 할 수 있다. 일정은 "휴가" 또는 "쇼(show)"와 같은 조직 태그(organizational tag) 또는 특정 단일 날짜 또는 날짜 범위도 포함할 수 있다. API는 해당 태그로 일정을 활성화하기 위해서 이들 태그 중 하나와 일치하도록 유닛 모드를 설정하는 매개변수를 포함한다.

다양한 실시예에서, 본 발명에 개시된 시스템은 예를 들어, 유닛에 할당된 URL(예를 들어, 도 14의 550)에서 액세스 가능한 다중 사용자 인터페이스를 제공한다. 하드 코딩된 기본 URL이 있을 수 있고 임의의 적합한 통신 장치(예를 들어, 도 7의 78)를 통해 작동 가능한 브라우저로부터 기본 설정을 구성할 수 있게 하는 자격 증명이 제공될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 사용자 인터페이스를 통해 다양한 정보 페이지가 제공될 수 있다. 예를 들어, "라이브 뷰" 페이지는 대부분이 그래픽 형식인, Halo 장치의 현재 상태에 대한 정보를 제공한다. 구성 페이지는 다음 판독 및 설정, 예를 들어 서버 IP 주소, 서버 포트, 서버 사용자 ID, 서버 암호, 사용자 DHCP, 로컬 IP 주소, 로컬 포트, 로컬 사용자 ID, 로컬 암호, 원격 펌웨어 업그레이드 허용[T/F], 로컬 보안 활성화[T/F]와 같은 장치를 설정하는데 사용된다. 기본값은 초기 구성을 위해 로컬 연결을 허용하도록 설계된다.

본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 개시된 장치 및 시스템의 기능은 웹 서비스 REST API와 같은 API(응용 프로그래밍 인터페이스)를 통해 주로 구성, 제어 및 액세스될 수 있다. 다양한 실시예에서, 본 발명에 개시된 시스템은 플러그인 드라이버(plug-in driver)를 통해 비디오 관리 시스템(122)과 같은 특정 외부 시스템과의 내재적 통합을 제공한다. 다른 외부 시스템은 다른 플러그인 드라이버와 직접 인터페이스된다.

MQTT 발행 및 구독 메시지 시스템은 이벤트 전달을 위한 다른 "프로그래밍 없음(no programming)" 메커니즘으로 사용될 수 있다. MQTT는 M2M(machine-to-machine)/"Intemet of Things(사물 인터넷)" 연결 프로토콜이다.

다양한 실시예에서, 본 발명에 개시된 장치 및 시스템은 경보/검출된 이벤트 통신의 발생 및 보급이 수행되는 클라우드-기반 프로그램(cloud-based program)에 연결될 수 있다. 본 개시에 따른 다중 장치는 지도 또는 건물 위치에 표시되어 건물 평면도 상의 그들의 절대 GPS 위치 또는 상대 위치를 제공할 수 있다. 이들 다중 장치의 결과는 문제가 있는 영역의 히트 맵(heat map)을 발생하는데 사용될 수 있으며 개별 프로그래밍 가능한 한계를 초과하는 센서 값보다는 히트 맵의 밀도를 기반으로 경고/검출된 이벤트 통신을 발생하도록 프로그래밍될 수 있다. 센서 장치는 예를 들어, 제 3 자에 의해 호스팅될 수 있는 클라우드 기반 포털을 통해 안전하게 구성되고 모니터링될 수 있음이 이해될 것이다. 포털에 대한 연결은 HTTPS를 통해 설정될 수 있다. 관리자는 장치 설정을 편집하고, 센서 임계 값을 정의하고, 이벤트 규칙을 생성 및 편집하여 다른 애플리케이션과 장치를 트리거할 수 있다. 계정 설정은 포털 계정에 액세스할 수 있는 사용자를 정의하기 위한 그룹, 개별 사용자 및 권한을 제어한다. 예를 들어, 단일 계정에 다중 로그인이 추가될 수 있다. 계정은 다중 건물 또는 위치에 대한 맵을 포함할 수 있으므로 단일 로그인을 통해서 모든 장치가 관리될 수 있다.

클라우드 기반 작동 및 다른 실시예를 포함하는 실시예에서, 프로세서가 장치의 하우징 내에 배치되거나 고정될 필요가 없다는 것이 이해될 것이다. 예를 들어, 본 명세서에 설명된 바와 같은 장치 및/또는 시스템을 통해 수집된 원시 센서 데이터는 클라우드 기반 포털로 전송될 수 있으며, 처리 및 후속 액션이 원격으로 수행될 수 있다.

따라서 프로세서의 위치에 관계없이, 시스템은 하나 이상의 센서로부터 데이터를 수신하고, 평균화, 노이즈 감소, 필터링, FFT 수행, 적분, 미분 및 기타 분석과 같은 데이터를 처리하고, 다중 센서 간의 데이터를 적절하게 조합하고, 적용된 임계 값이 충족되었는 지의 여부를 평가하고, 임의의 임계 값이 충족된 경우 본 명세서에 설명된 바와 같은 경고, 통신 및 기타 작동과 같은 적절한 액션을 트리거하고도록 작동할 수 있다. 시스템은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 바와 같이 학습 및/또는 신경망을 통해 작동을 추가로 학습하고 개선할 수 있다. 시스템은 또한, 본 명세서에 설명된 대로 경보를 시간을 맞춰 예약하고 센서 데이터와 경보를 데이터베이스에 저장하도록 작동할 수 있다. 그러한 처리 작업은 각각의 센서와 직접 연결된 센서 드라이버 소프트웨어 및 회로, 하우징 내의 로컬 마이크로프로세서, 다중 센서 장치를 지원하는 로컬 게이트웨이 장치, 많은 수의 장치를 지원하는 "클라우드" 서버 및/또는 데이터를 표시하는 사용자의 애플리케이션(예를 들어, 모바일 통신 장치 애플리케이션)에서 발생할 수 있다.

다양한 실시예에서, 포털은 센서 장치 내의 각각의 센서가 각각의 센서 장치의 물리적 위치를 보여주는 평면도에 표시되는 맵 인터페이스를 제공할 수 있다. 그런 다음 사용자는 임의의 장치의 아이콘을 클릭하여 특정 장치의 데이터와 상호 작용할 수 있다. 사용자는 데이터 테이블, 그래픽 차트 및 그래프의 형태로 각각의 관리 장치의 고유 센서 각각에 대한 실시간 데이터 흐름을 표시하는 대시보드 인터페이스를 통해 각각의 센서를 개별적으로 또는 집합적으로 모니터링할 수 있다. 정의된 임계 값이 센서에서 트리거되면 대시 보드는 이벤트를 표시할 수 있다. 포털은 장치가 트리거될 때 모바일 장치에 텍스트, 이메일 및 푸시 알림을 발생하고 송신할 수 있다. 사용자는 포털에 저장된 현재 또는 과거 데이터를 기반으로 보고서를 발생할 수 있다. 집중 맵이 문제 영역을 검토하도록 발송될 수 있다. 다양한 실시예에 따르면, 클라우드 기반 포털은 또한, 가용 계산 능력 추가 및 동일한 일반 영역에 위치된 추가 센서 유닛으로부터의 데이터 통합 가능성을 기반으로 더욱 심층적인 실시간 분석 및 경고 발생을 수행할 수 있다. 예를 들어, 한 영역에서 다른 영역으로 가스 농도 또는 비정상적인 소리의 이동이 검출되어 특정 경보/검출 이벤트 통신을 발생하는데 사용될 수 있다.

도 17을 참조하고 I2C 버스 통신(200)과 관련하여, I2C 버스(202)는 하나 이상의 구현예에 따라서 마이크로컨트롤러와 여러 센서 및 출력 서브시스템 사이에서 데이터를 전달한다. 물리적 I2C 버스 토폴로지는 SCL 204 및 SDA 206의 두 개의 전용 와이어(회로)를 포함할 수 있다. SCL 204는 클럭 라인이고 I2C 버스를 통해 데이터 전송을 동기화하는데 사용된다. SDA 206은 데이터 라인이다. SCL 204 및 SDA 206 라인은 I2C 버스의 모든 장치에 연결된다. SCL 204 및 SDA 206 라인은 칩이 출력을 낮게 구동하지만 높지는 않다는 점에서 "오픈 드레인(open drain)" 드라이버이다. 라인이 하이(high)가 될 수 있도록, 설계는 5V 전원에 풀-업 저항기(pull-up resistor)를 제공한다. 예를 들어, 저항기(208)는 SCL 라인으로부터 5v 라인으로 제공되고 다른 저항기(210)는 SDA 라인으로부터 5v 라인으로 제공된다. 따라서, 도 17에 도시된 구현예는 각각의 장치가 아닌 I2C 버스(202)를 위한 풀-업 저항기(208, 210)의 세트를 포함한다. 이들 저항기의 값은 2200 옴이 될 수 있으며, 이는 버스 속도와 전력 소비 간에 적절한 균형을 제공한다. I2C 버스의 1 내지 3 개의 장치는 마스터 또는 슬레이브로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 마스터 장치는 SCL 204 클록 라인을 구동하고 슬레이브는 마스터에 응답한다. 하나 이상의 구현예에서 그리고 마스터 장치와 달리, 슬레이브는 I2C 버스(202)를 통해 전송을 시작할 수 없다. 하나 이상의 구현예에서, 다중 슬레이브가 하나의 마스터와 함께 I2C 버스(202)에 제공될 수 있다. 마스터 및 슬레이브 장치는 모두 전형적으로 마스터에 의해 제어되는 I2C 버스(202)를 통해 데이터를 전송할 수 있다. 또한, 하나 이상의 구현예에서 마이크로컨트롤러가 마스터가 될 수 있다.

예시적인 작동에서, 마스터(예를 들어, 컨트롤러)가 슬레이브(예를 들어, 광 센서(109))와 통신할 때, 마스터는 I2C 버스(202)에서 시작 시퀀스를 발행함으로써 시작한다. 시작 시퀀스는 I2C 버스(202)에 대해 정의된 두 가지 특정 시퀀스 중 하나 일 수 있으며, 다른 하나는 정지 시퀀스이다. 하나 이상의 구현예에서, 시작 시퀀스 및 정지 시퀀스는 SCL(204)(클록 라인)이 높은 동안 SDA(206)(데이터 라인)가 변경될 수 있는 유일한 장소라는 점에서 특별하다. 데이터가 전송될 때, SDA는 안정적으로 유지되고 SCL이 높은 동안에는 변경되지 않는다. 시작 및 정지 시퀀스는 슬레이브 장치와의 통신 시작 및 끝을 표시한다.

SPI(Serial Peripheral Interface: 직렬 주변 장치 인터페이스)는 마이크로컨트롤러가 단거리에서 하나 이상의 주변 장치와 빠르게 통신하기 위해서 사용되는 동기식 직렬 데이터 프로토콜이다. 이는 두 마이크로컨트롤러 간의 통신에도 사용될 수 있다. SPI 연결에는 주변 장치를 제어하는 항상 하나의 마스터 장치(일반적으로 마이크로컨트롤러)가 있다. 전형적으로, 모든 장치에 공통인 세 개의 라인이 있다:

- MISO(Master In Slave Out) : 데이터를 마스터로 전송하는 슬레이브 라인,

- MOSI(Master Out Slave In) : 주변 장치로 데이터를 보내기 위한 마스터 라인,

- SCK(Serial Clock) : 데이터 전송을 동기화하는 클럭 펄스는 마스터에서 발생되며,

모든 장치에 대한 하나의 라인:

- SS(Slave Select) : 마스터가 특정 장치를 활성화 및 비활성화하는데 사용될 수 있는 각각의 장치의 핀이다.

장치의 슬레이브 선택 핀(Slave Select pin)이 낮으면 마스터와 통신한다. 핀이 높으면 마스터를 무시한다. 이는 동일한 MISO, MOSI 및 CLK 라인을 공유하는 다중 SPI 장치를 수용한다. SPI 인터페이스는 I2C 보다 더 복잡하지만 고속 데이터 전송이 가능하여 오디오 데이터에 적용될 수 있다.

청각 경고

다양한 실시예에서, 본 개시의 센서는 거의 무-제한적인 방식으로 구성 가능한 각각의 경보와 함께 가능한 조건에 대한 많은 범위의 경보를 제공한다. 이러한 유연성 덕분에 단순한 화재 경보기의 단일 부저(buzzer)보다 더 미묘한 지역 경보 메커니즘을 제공하는데 유용하다. 생명 안전 애플리케이션에 센서 패키지를 사용할 필요가 없기 때문에, 제공된 오디오 경고가 지나치게 방해가 될 필요가 없다.

도 18은 센서의 다양한 실시예에서 이용될 수 있는 D-A 변환기(702), 증폭기(704) 및 확성기(706)를 도시한다. 오디오 출력의 볼륨은 예를 들어, 원하는 오디오 출력을 나타내는 데이터 스트림이 마이크로컨트롤러(45)로부터 SPI 버스(703)를 통해 전달되는 동안 I2C 버스(701)를 사용하여 제어되는 코덱의 레지스터에 의해 조정될 수 있다. 파워 앰프는 확성기를 유용한 사운드 레벨로 구동하는데 충분한 전압과 전류를 제공한다. 오디오 출력은 또한, 사운드 레벨을 높이거나 더 넓은 분배를 위해서 외부 증폭기 또는 사운드 시스템에 연결될 수 있다. 원하는 경고음을 나타내는 파형은 센서 메모리에 저장된 사전-녹음된 사운드 파일로부터 파생된 프로그램에 의해서 직접 발생되거나, 그의 네트워크 연결을 통해 센서로 전달될 수 있다. 다양한 경고에 대해서 다양한 소리가 사용될 수 있다. 이들 소리는 사이렌이나 벨 또는 사람의 말과 같은 톤 패턴일 수 있다.

센서의 구성 유틸리티는 이들 소리 중 임의의 하나 이상을 임의의 원하는 경고 조건과 연결할 수 있다. 소리는 한 번, 여러 번, 또는 경고가 유효한 동안 계속 재생되도록 배열될 수 있다. 센서는 또한, 전기 버저 및 벨을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 형태의 청각 경보를 활용할 수 있다.

다양한 실시예에서, 펌웨어는 알고리즘 또는 다른 자가-학습 토폴로지가 정상적인 방 또는 위치에 대한 센서 판독 값이 어떻게 보이는지 학습함으로써 "프로그래밍"되는 학습 모드를 구현한다. 다양한 실시예에서, 이러한 설정은 필요한 전부이다. 정상적인 조건처럼 "보이지 않는" 것은 경고이다.

고급 조건

실제 조건에서 센서의 유용성은 본 명세서에 개시된 설계의 실시예의 매우 중요한 속성이라는 것이 이해될 것이다. 다양한 센서에 의해 제공되는 데이터의 관심 값과 변화는 종종, 다른 시간 척도에서 발생하는 임의의 변화에 의해 가려지고 물리적 센서 채널의 선택성이 부족에 의해 가려진다.

다양한 실시예에서, 본 개시의 고급 조건은 수치적으로, 논리적으로 그리고 시간에 대해 값을 필터링하고 조합하는 것을 허용한다. 필터링, 조합 및 타이밍의 목적은 센서에 의해 캡처된 원시 데이터로부터 신뢰할 수 있는 경고 표시를 추출하는 것이다.

몇몇 센서 데이터는 실제 물리적 이벤트가 없는 경우에 사전 설정된 임계 값이 궁극적으로 초과하게 할 수 있는 느린 기준선 드리프트(baseline drift)를 나타낸다. 기준선 드리프트 및 기타 원치 않는 저주파 데이터 구성요소를 줄이거나 제거하는데 사용될 수 있는 고역 통과 필터 기능이 제공될 수 있다. 이러한 필터는 예를 들어, 1에서 4까지의 원하는 극 수와 초 단위의 시간 상수를 선택함으로써 최적화될 수 있다.

몇몇 센서 데이터는 관심이 있는 물리적 이벤트를 나타내지 않지만 사전 설정된 임계 값을 초과할 수 있는 고주파 노이즈를 나타낸다. 원시 데이터에서 고주파 노이즈 및 스파이크를 줄이거나 제거하는데 사용될 수 있는 저역 통과 필터 기능이 본 개시에 따라서 제공될 수 있다. 이러한 필터는 예를 들어, 1에서 4까지의 원하는 극 수와 초 단위의 시간 상수를 선택함으로써 최적화될 있다.

다양한 실시예에서, 고역 및 저역 통과 필터는 최적화된 응답을 갖는 대역 통과 필터를 생성하기 위해서 함께 사용될 수 있다.

물리적 이벤트가 하나 초과의 센서 채널을 자극하는 경우에, 해당 센서로부터의 값을 조합함으로써 프로파일이 구현될 수 있다. 채널은 논리 및/또는 산술적으로(+,-) 조합될 수 있다. 주어진 유형의 검출된 이벤트가 두 센서 채널에 영향을 미치는 것으로 보이면, 이들 두 센서에 대한 임계 값을 논리적으로 조합하여 더 나은 식별이 달성될 수 있다. 예를 들어, 채널(A > 1000) 및 채널(B > 2000)은 단독 임계 값 공정보다 더 나은 구별을 제공한다.

이들 원시 또는 계산된 값에 적용되는 임계 값의 연산은 조합 방정식에 고정된 숫자 값(상수)을 포함함으로써 수정될 수 있다. 예를 들어, 센서(A + 1500)는 유효한 계산이다.

하나 초과의 센서 채널로부터의 데이터가 산술적으로 조합되거나 비교를 위해 함께 그려질 때, 이들 데이터를 동일한 일반 숫자 범위에 두는 것이 유용할 수 있다. 이는 주어진 센서의 범위와 Y 절편을 임의의 다른 원하는 범위와 Y 절편에 대해 매핑하는 스케일링 기능(scaling function)을 적용함으로써 수행될 수 있다. 스케일링 기능은 임의의 센서의 값 범위를 반전하는데 사용될 수 있다.

시간 관련 함수는 의사 응답(spurious response)을 추가로 구별하는데 사용될 수도 있다. 예를 들어, 센서가 월요일부터 금요일까지만 운영하고 주말 활동이 없는 공립 학교에 있는 경우에, 장치 및 시스템은 토요일과 일요일 또는 주중 특정 시간에 작동하도록 설정되지 않을 수 있다. "속도(Rate)" 기능은 값의 변하지 않는 구성요소를 억제하고 몇몇 상황에서 유용한 기준이 될 수 있는 변경 속도를 추출하는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 화재가 발생하여 몇 분 내에 온도가 급격히 상승하는 경우에, 온도 변화 속도는 검출된 이벤트 통신을 시작하는데 고려될 수 있다. "요구(Require)" 기능은 주어진 상태가 적어도 지정된 기간 동안 참이어야 함을 설정하는데 사용될 수 있다. "유지(Hold)" 기능은 그의 원래 재설정 지점을 지나 지정된 시간 동안 비교의 설정 상태를 유지하는데 사용될 수 있다. 모든 재설정이 영향을 받는다. "확장(Extend)" 기능은 적어도 지정된 시간 동안 설정된 상태를 유지하는데 사용될 수 있다. 긴 설정 상태는 영향을 받지 않는다. 이는 짧은 재설정 기간을 필터링하는 효과를 가진다.

본 개시의 전술한 실시예는 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 것과 같지만 이에 한정되지 않는 다양한 상이한 유형의 시스템 중 하나 이상에 따라서 또는 이와 관련하여 구현될 수 있다.

본 개시는 복수의 상이한 특징, 속성 또는 특성 중 하나 이상을 각각 갖는 다양한 상이한 시스템을 고려한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 "시스템"은 예를 들어, (a) 하나 이상의 센서 장치; (b) 하나 이상의 센서 장치 및 하나 이상의 외부 컴퓨팅 장치; (c) 하나 이상의 네트워크를 통해 통신하는 하나 이상의 센서 장치; (d) 하나 이상의 네트워크를 통해 통신하는 하나 이상의 센서 장치 및 하나 이상의 외부 컴퓨팅 장치; 및 (e) 데스크톱 컴퓨터, 랩톱 컴퓨터, 태블릿 컴퓨터, 개인 정보 단말기(personal digital assistant), 휴대폰 및 기타 모바일 컴퓨팅 장치와 같은 하나 이상의 개인용 컴퓨팅 장치의 다양한 조합을 지칭한다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 시스템은 또한, 하나 이상의 센서 유닛 및 연결된 센서 유닛으로부터 정보를 캡처 및 통합하고 이러한 정보를 증가된 효율성 및 보안성으로 더욱 일반적인 또는 공용 네트워크를 통해 전송하도록 설계된 게이트웨이 장치를 포함할 수 있다. 이러한 게이트웨이는 예를 들어, 센서 유닛의 그룹에 대한 관리 도구 및 센서 상태 모니터 역할을 할 수도 있다.

시스템이 센서 장치와 조합된 개인용 컴퓨팅 장치를 포함하는 특정 실시예에서, 컴퓨팅 장치는 적어도 하나의 프로세서 및 적어도 하나의 메모리 장치 또는 데이터 저장 장치를 포함하는 임의의 적합한 컴퓨팅 장치(예컨대, 서버)이다. 본 명세서에 추가로 설명된 바와 같이, 개인용 컴퓨팅 장치는 개인용 컴퓨팅 장치와 센서 장치 사이의 이벤트, 메시지, 명령 또는 임의의 다른 적합한 정보를 나타내는 데이터 또는 신호를 전송 및 수신하도록 구성된 적어도 하나의 프로세서를 포함한다. 개인용 컴퓨팅 장치의 프로세서는 개인용 컴퓨팅 장치의 작동과 관련하여 그러한 데이터 또는 신호에 의해 표현되는 이벤트, 메시지 또는 명령을 실행하도록 구성된다. 더욱이, 센서 장치의 프로세서는 센서 장치와 개인용 컴퓨팅 장치 사이에서 이벤트, 메시지, 명령, 또는 임의의 다른 적합한 정보를 나타내는 데이터 또는 신호를 전송 및 수신하도록 구성된다. 센서 장치 호스트의 프로세서는 센서 장치의 작동과 관련하여 그러한 데이터 또는 신호로 표시되는 이벤트, 메시지 또는 명령을 실행하도록 구성된다.

작동 중에, 센서 장치(10)는 설치될 수 있고 표준 802.3 af PoE 전력을 포함하는 유선 네트워크 연결(이더넷)을 요구할 수 있다. 다양한 실시예에서, 이러한 연결은 300 피트(100M)보다 길지 않아야 한다. 센서 장치(10)는 우연한 접근을 제한하기 위해서 바람직하게 천장 또는 벽의 높은 곳에 위치된다. 또한, 장치(10)는 기류가 비교적 없는 영역 및 상당한 배경 소음 또는 진동이 있는 영역에 있어야 한다. 네트워크 케이블은 케이스(15)의 면(30)에 있는 RJ-45 잭과 같은 잭에 연결된다. 센서 장치(10)와 함께 제공되는 프로그래밍은 네트워크에 설치된 유닛을 찾고 유닛의 네트워크 구성을 시설 네트워크 계획에 따라서 변경하는데 사용될 수 있다.

시스템이 데이터 네트워크(예를 들어, 도 7의 14)를 통해 센서 장치(10)와 통신하도록 구성된 개인용 컴퓨팅 장치를 포함하는 실시예에서, 데이터 네트워크는 근거리 통신망(LAN), 광역 통신망(WAN), 인터넷과 같은 공용 네트워크 또는 사설 네트워크이다. 센서 장치(10) 및 개인용 컴퓨팅 장치(예를 들어, 78)는 임의의 적합한 방식으로 데이터 네트워크 또는 원격 통신 링크에 연결하도록 구성된다. 다양한 실시예에서, 그러한 연결은 종래의 전화선 또는 다른 데이터 전송선, 디지털 가입자선(DSL), T-1 회선, 동축 케이블, 광섬유 케이블, 무선 또는 유선 라우팅 장치, 이동 통신 네트워크 연결(예컨대, 셀룰러 네트워크 또는 이동 인터넷 네트워크), 또는 기타 적합한 매체를 통해 달성된다.

다양한 실시예에서, 경고등 및 조명 센서의 작동은 그들이 상호 작용하지 않도록 시간이 정해질 수 있다. 또한, 센서 패키지는 확성기 및 마이크로폰 또는 광 센서 및 조명 센서와 같은 센서 쌍의 의도적인 상호 작용을 통해 자체-테스트될 수 있다. 또한, 본 발명에 공개된 대로의 시스템은 센서 유닛 작동을 개선할 뿐만 아니라 유닛 또는 설치 문제를 해결하고, 센서 유닛이 데모를 위해 그러한 데이터를 재생하도록 하기 위해서 자동 또는 수동 분석의 목적으로 모든 센서로부터의 이력 데이터를 내부적으로 저장할 수 있다. 저장된 데이터는 네트워크 연결을 통해 또는 메모리 장치를 물리적 제거에 의해 쉽게 검색될 수 있으며 원하는 경우 원격으로 추가로 삭제될 수 있다.

하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체의 임의의 조합이 이용될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터 판독 가능한 신호 매체 또는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 예를 들어, 전자, 자기, 광학, 전자기 또는 반도체 시스템, 장치 또는 기기, 또는 휴대용 컴퓨터 디스켓, 하드 디스크, RAM(Random Access Memory: 랜덤 액세스 메모리), ROM(읽기 전용 메모리), 소거 가능한 프로그래밍 가능 읽기 전용 메모리(EPROM 또는 플래시 메모리), 리피터(repeater)가 달린 적절한 광섬유, 휴대용 컴팩트 디스크 읽기 전용 메모리( CD-ROM), 광학 저장 장치, 자기 저장 장치, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 이러한 문서의 맥락에서, 컴퓨터 판독 가능 저장 매체는 명령어 실행 시스템, 장치 또는 기기에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위한 프로그램을 포함하거나 저장할 수 있는 임의의 유형의 매체일 수 있다.

컴퓨터 판독 가능 신호 매체는 예를 들어, 기저 대역에서 또는 반송파의 일부로서 본 명세서에서 구현된 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드와 함께 전파된 데이터 신호를 포함할 수 있다. 그러한 전파된 신호는 전자기, 광학 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 다양한 형태를 취할 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 신호 매체는 컴퓨터 판독 가능 저장 매체가 아니며 명령 실행 시스템, 장치 또는 기기에 의해 또는 이와 관련하여 사용하기 위해 프로그램을 통신, 전파 또는 전송할 수 있는 임의의 컴퓨터 판독 가능 매체일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 신호 매체에 구현된 프로그램 코드는 무선, 유선, 광섬유 케이블, RF 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는 임의의 적합한 매체, 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 사용하여 전송될 수 있다.

당업자에 의해 이해되는 바와 같이, 본 개시의 양태는 임의의 새롭고 유용한 공정, 기계, 제작 또는 물질의 조성, 또는 임의의 새롭고 유용한 개선을 포함하는 다수의 특허 가능한 부류 또는 맥락 중 임의의 것으로 본 명세서에서 예시되고 설명될 수 있다. 따라서, 본 개시의 양태는 전체적으로 하드웨어, 전체적으로 소프트웨어(펌웨어, 상주 소프트웨어(resident software), 마이크로-코드 등을 포함)로 구현될 수 있거나, 본 명세서에서 "회로", "모듈", "구성요소" 또는 "시스템"으로 모두 일반적으로 지칭될 수 있는 소프트웨어와 하드웨어 구현예를 조합하여 구현될 수 있다. 더욱이, 본 개시의 양태는 본 명세서에서 구현된 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드를 갖는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체로 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.

본 명세서에 개시된 모든 방법 및 절차는 하나 이상의 컴퓨터 프로그램 또는 구성요소를 사용하여 구현될 수 있다는 것이 이해될 것이다. 이들 구성요소는 RAM, SATA DOM 또는 기타 저장 매체를 포함한, 임의의 종래 컴퓨터 판독 가능 매체에 일련의 컴퓨터 명령으로서 제공될 수 있다. 명령은 일련의 컴퓨터 명령을 실행할 때, 개시된 방법 및 절차의 전부 또는 일부의 성능을 수행하거나 용이하게 하는 하나 이상의 프로세서에 의해 실행되도록 구성될 수 있다.

달리 언급되지 않는 한, 서로 통신하는 본 개시 내용의 장치 또는 구성요소는 서로 연속적으로 통신할 필요가 없다. 또한, 다른 장치 또는 구성요소와 통신하는 장치 또는 구성요소는 하나 이상의 중간 장치, 구성요소 또는 기타 중계기를 통해 직접 또는 간접적으로 통신할 수 있다. 또한, 여러 장치 및/또는 구성요소가 서로 통신하는 것으로 설명되는 본 개시의 실시예의 설명은 그러한 모든 구성요소가 필요하거나 개시된 구성요소 각각이 다른 모든 구성요소와 통신해야 함을 의미하지 않는다. 또한, 알고리즘, 공정 단계 및/또는 방법 단계가 순차적인 순서로 설명될 수 있지만, 그러한 접근방식은 상이한 순서로 작동하도록 구성될 수 있다. 환언하면, 본 명세서에 설명된 단계의 임의의 순서는 단계들이 그 순서로 수행되는 것만을 지시하지 않는다. 본 명세서에 설명된 바와 같은 방법 및/또는 공정과 관련된 단계는 실제적인 임의의 순서로 수행될 수 있다. 추가로, 몇몇 단계는 비-동시적으로 발생하는 것으로 설명되거나 암시됨에도 불구하고 동시에 또는 실질적으로 동시에 수행될 수 있다.

본 명세서에 설명된 알고리즘, 방법 단계 및 공정 단계는 예를 들어, 적절하게 프로그래밍된 컴퓨터 및 컴퓨팅 장치에 의해 구현될 수 있음이 이해될 것이다. 이와 관련하여, 프로세서(예를 들어, 마이크로프로세서 또는 컨트롤러 장치)는 명령을 포함하고/하거나 저장하는 메모리 또는 유사한 저장 장치로부터 명령을 수신하며, 프로세서는 이들 명령을 실행하여 이들 명령에 의해 정의된 공정을 수행한다. 더욱이, 본 개시의 양태는 구현된 컴퓨터 판독 가능 프로그램 코드를 갖는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 매체로 구현된 컴퓨터 프로그램 제품의 형태를 취할 수 있다.

본 개시의 양태에 대한 작동을 수행하기 위한 컴퓨터 프로그램 코드는 Java, Scala, Smalltalk, Eiffel, JADE, Emerald, C ++, C #, VB.NET, Python 등과 같은 객체 지향 프로그래밍 언어; "C" 프로그래밍 언어, Visual Basic, Fortran 2003, Perl, COBOL 2002, PHP, ABAP와 같은 종래의 절차적 프로그래밍 언어; Python, Ruby 및 Groovy와 같은 동적 프로그래밍 언어; 또는 다른 프로그래밍 언어를 포함한, 하나 이상의 프로그래밍 언어의 임의의 조합으로 작성될 수 있다. 프로그램 코드는 전체적으로 사용자의 컴퓨터에서, 부분적으로는 사용자의 컴퓨터에서 실행되며, 독립 실행형 소프트웨어 패키지로서, 부분적으로는 사용자의 컴퓨터에서, 부분적으로는 원격 컴퓨터에서 또는 전체적으로 원격 컴퓨터 또는 서버에서 실행될 수 있다. 후자의 시나리오에서, 원격 컴퓨터는 LAN(local area network: 근거리 통신망) 또는 WAN(Wide Area Network: 광역 통신망)을 포함한, 임의의 유형의 네트워크를 통해 사용자의 컴퓨터에 연결될 수 있거나, (예를 들어, 인터넷 서비스 제공업자를 이용하여 인터넷을 통해)외부 컴퓨터에 또는 클라우드 컴퓨팅 환경에 연결되거나 SaaS(Software as a Service)와 같은 서비스로 제공될 수 있다. 컴퓨터 코드는 또한, 적절한 애플리케이션 코드와 함께 RTOS(실시간 운영 체제)를 사용하여 구현되어 더욱 시의 적절한 응답 기능을 제공할 수 있음이 이해될 것이다.

본 개시에서 데이터베이스가 설명되는 경우에, 설명된 것에 대한 대안적인 데이터베이스 구조뿐만 아니라 데이터베이스 이외에 다른 메모리 구조가 쉽게 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 본 명세서에 제시된 임의의 예시적인 데이터베이스의 도면 표현 및 수반되는 설명은 예시적인 것이며 데이터의 저장된 표현에 대한 제한적인 배열이 아니다. 또한, 표, 차트, 그래프 및 매개변수 데이터의 임의의 예시적인 항목은 예시적인 정보만을 나타내고, 데이터베이스를 표로서 설명하더라도 다른 포맷(관계형 데이터베이스(relational databases), 객체 기반 모델 및/또는 분산 데이터베이스 포함)이 본 명세서에 설명된 데이터 유형을 저장, 처리 및 달리 조작하는데 사용될 수 있다. 전자 저장 장치는 당업자에게 이해되는 바와 같이, 로컬 또는 원격 저장 장치일 수 있다. 당업자에게 이해되는 바와 같이, 적절한 암호화 및 다른 보안 방법이 본 개시의 시스템에 의해 또한 사용될 수 있다.

Claims (2)

1. 모니터링 장치로서,
   하우징;
   하우징 내에 고정되고, 입자 검출 센서 및 가스 검출 센서를 포함하는 센서 그룹;
   프로세서; 및
   명령 저장 메모리를 포함하고,
   상기 메모리에 저장된 명령은 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가:
   입자 검출 센서로부터의 측정을 위한 임계값을 포함하는 베이핑 활동에 대한 프로파일을 생성하게 하는 명령,
   입자 검출 센서 및 가스 검출 센서 각각으로부터 모니터링 데이터를 수신하게 하는 명령,
   수신된 모니터링 데이터의 적어도 일부분이 베이핑 활동에 대한 프로파일로부터 입자에 대한 초과 임계값을 나타내고 가스 검출 센서에 의해 측정될 때 가스에 대한 초과 임계값을 나타내지 않는 것으로 결정할 때, 검출된 베이핑 이벤트 통신을 발생하게 하는 명령,
   입자 검출 센서로부터의 측정 임계값 및 가스 검출 센서로부터의 측정 임계값을 포함하는 흡연 활동에 대한 프로파일을 생성하게 하는 명령으로서, 흡연 활동에 대한 프로파일은 베이핑 활동에 대한 프로파일과 상이한, 명령, 및
   흡연 활동에 대한 프로파일이 일치되었음을 모니터링 데이터로부터 결정할때, 검출된 흡연 이벤트 통신을 생성하게 하는 명령이고,
   상기 베이핑 활동에 대한 프로파일은 이산화탄소 및 휘발성 유기 화합물을 배제하고, 흡연 활동에 대한 프로파일은 입자, 휘발성 유기 화합물 및 일산화탄소를 포함하는
   모니터링 장치.
2. 모니터링 장치로서,
   하우징;
   하우징 내에 고정되고, 입자 검출 센서 및 가스 검출 센서를 포함하는 센서 그룹;
   프로세서; 및
   명령 저장 메모리를 포함하고,
   상기 메모리에 저장된 명령은 프로세서에 의해 실행될 때, 상기 프로세서가:
   입자 검출 센서로부터의 측정을 위한 임계값을 포함하는 베이핑 활동에 대한 프로파일을 생성하게 하는 명령,
   입자 검출 센서 및 가스 검출 센서 각각으로부터 모니터링 데이터를 수신하게 하는 명령,
   수신된 모니터링 데이터의 적어도 일부분이 베이핑 활동에 대한 프로파일로부터 입자에 대한 초과 임계값을 나타내고 가스 검출 센서에 의해 측정될 때 가스에 대한 초과 임계값을 나타내지 않는 것으로 결정할 때, 검출된 베이핑 이벤트 통신을 발생하게 하는 명령,
   입자 검출 센서로부터의 측정 임계값 및 가스 검출 센서로부터의 측정 임계값을 포함하는 흡연 활동에 대한 프로파일을 생성하게 하는 명령으로서, 흡연 활동에 대한 프로파일은 베이핑 활동에 대한 프로파일과 상이한, 명령, 및
   흡연 활동에 대한 프로파일이 일치되었음을 모니터링 데이터로부터 결정할때, 검출된 흡연 이벤트 통신을 생성하게 하는 명령이고,
   상기 베이핑 활동에 대한 프로파일은 이산화탄소 및 휘발성 유기 화합물을 배제하고, 흡연 활동에 대한 프로파일은 입자, 휘발성 유기 화합물 및 이산화탄소를 포함하는
   모니터링 장치.