KR20240057478A - Smart Management System for Infants and Toddlers using Big Data-based Machine Learning Analysis Algorithm - Google Patents
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Abstract
본 발명은 영유아의 신체적 특성이나 환경적인 요인 등에 따라 달라질 수 있는 생체데이터의 변동을 고려하여 영유아의 이상을 정확하게 감지하고, 보호자가 영유아의 위험을 조기에 정확하게 인지하여 사고를 방지할 수 있는 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템은, 생체데이터 취득부; 상기 생체데이터 취득부에서 획득된 생체데이터를 처리하는 데이터처리부; 및 상기 데이터처리부에서 전송되는 데이터를 통해 실시간으로 수신하여 상기 감지대상의 상태를 모니터링하는 모니터링부를 포함하고, 상기 모니터링부는, 상기 데이터처리부에서 전송되는 데이터를 저장하여 빅데이터화 하고, 누적된 데이터를 인공지능 머신러닝 기법을 통해 상기 감지대상의 생체데이터를 반복 학습하여 수면습관, 수면자세 및 체온변화를 학습하며, 학습된 정보에 기초하여 상기 감지대상 별로 모니터링 임계값을 자동으로 설정하고, 임계값 도달시 미리 연계된 관련기관에 자동으로 생체데이터가 전달되어 응급상황에 맞는 응급조치를 현장에서 실시할 수 있도록 안내되는 것을 특징으로 한다.The present invention accurately detects abnormalities in infants and young children by taking into account changes in biometric data that may vary depending on the infant's physical characteristics or environmental factors, and provides big data that allows guardians to accurately recognize infants' risks early and prevent accidents. This is about a smart management system for infants and toddlers using a machine learning analysis algorithm.
The infant smart management system using a big data-based machine learning analysis algorithm according to the present invention to solve the above problems includes a biometric data acquisition unit; a data processing unit that processes biometric data acquired from the biometric data acquisition unit; and a monitoring unit that receives in real time the data transmitted from the data processing unit and monitors the status of the sensing object, wherein the monitoring unit stores the data transmitted from the data processing unit and turns it into big data, and artificially converts the accumulated data into big data. Through intelligent machine learning techniques, the biometric data of the detection target is repeatedly learned to learn sleep habits, sleeping posture, and body temperature changes. Based on the learned information, the monitoring threshold is automatically set for each detection target, and the threshold is reached. It is characterized by automatically transmitting biometric data to related organizations linked in advance and guiding them to take emergency measures appropriate for the emergency situation on site.
Description
본 발명은 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 영유아의 수면 중 발생할 수 있는 돌연사를 방지하기 위해 수면 상태를 모니터링하는 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart management system for infants and young children using a big data-based machine learning analysis algorithm. More specifically, it relates to a smart management system for infants and young children using a big data-based machine learning analysis algorithm that monitors sleep status to prevent sudden death that may occur during sleep in infants. It is about a smart management system for infants and toddlers.
일반적으로 영유아의 경우 언어능력과 인지능력의 부족으로 자신의 건강 등의 상태를 보호자에게 정확하게 인지시키기가 어렵고, 이 때문에 보호자가 영유아의 위험을 조기에 인지하지 못하여 다양한 원인의 크고 작은 질병과 돌연사 등의 인명 사고가 지속적으로 발생하고 있다.In general, in the case of infants and young children, it is difficult to accurately recognize their health and other conditions to their guardians due to their lack of language and cognitive abilities, and because of this, guardians are unable to recognize the risks of infants and young children at an early stage, resulting in various causes such as large and small diseases and sudden death. Fatal accidents continue to occur.
따라서 근래에는 영유아의 상태를 모니터링하여 건강 이상 등을 조기가 발견하고 조치할 수 있도록 하는 다양한 장치가 개발되고 있는데, 이러한 목적의 종래 기술로는 등록특허공보 제1970919호의 지능형 아기 돌보미 장치 제어방법(이하 '특허문헌'이라 한다)이 개시되어 있다.Therefore, in recent years, various devices have been developed to monitor the condition of infants and toddlers so that health abnormalities, etc. can be detected and taken action at an early stage. Conventional technologies for this purpose include the intelligent baby care device control method of Registered Patent Publication No. 1970919 (hereinafter referred to as (referred to as ‘patent document’) is disclosed.
상기 특허문헌은 시트 및 등받이로 이루어진 몸체와, 제어부와, 상기 몸체를 거치한 후 제어부의 제어에 따라 자동으로 움직이는 거치부와, 상기 제어부와 외부의 스마트 기기가 무선으로 통신하기 위한 근거리 통신부와, 상기 제어부와 보호자의 스마트폰의 통신을 위한 네트워크 통신부로 이루어지는 지능형 아기 돌보미 장치의 제어부에서 각종센서 및 근거리 통신부를 통해 스마트 기기와 통신하는 1단계; 상기 제어부가 통신을 통해 수신한 신호를 통해 결과로 판단하는 2단계; 상기 제어부가 판단한 결과를 네트워크 통신부를 통해 보호자의 스마트폰으로 전송하는 3단계; 로 이루어지는 지능형 아기 돌보미 장치 제어방법에 있어서, 상기 1단계에서는, 상기 제어부는 체온을 포함한 아기의 신체상태, 아기를 촬영한 영상, 거치부의 무게, 음성, 주위온도, 산소농도, 유해가스, 또는 미세먼지를 신호로써 수신하는 것이며, 상기 2단계에서는, 상기 제어부에서 아기의 신체상태에 대한 신호를 통해 체온, 기울기, 또는 맥박에 대한 결과를 얻을 수 있는 것이며, 상기 3단계에서는 보호자의 스마트폰뿐만 아니라, 경찰에게도 전송 가능한 것이며, 상기 제어부에는 음성감지센서가 연결되는 것으로, 상기 제어부는 근거리 통신부를 통해 자동차의 제어부로부터 신호를 받으며, 신호를 통해 주변에 부모가 없으며 자동차의 시동이 꺼진상태로 판단될 경우, 음성감지센서의 신호를 통해 아기의 울음을 판단하는 것이며, 울음이 일정시간 이상 지속되면, 보호자의 스마트 폰이나, 경찰에게 통보하는 것이며, 상기 제어부에는 온도감지센서가 연결되는 것으로, 상기 제어부는 온도감지센서의 신호를 통해 주위온도를 판단하되, 상기 주위온도가 설정된 최저온도인 일정온도 이하거나, 설정된 최고온도인 일정온도 이상이면, 열전소자가 작동하는 것이며, 상기 제어부에는 산소농도감지기가 연결되고, 지능형 아기 돌보미 장치의 하부에는 비상산소박스가 설치되는 것으로, 상기 제어부는 산소농도감지기의 신호를 통해 산소농도를 판단하되, 밀폐되어 산소가 부족한 일정산소농도이하로 판단되면, 비상산소박스를 작동하는 것으로, 상기 제어부는 비상산소박스의 작동시, 비상산소박스의 개폐벨브에 결합된 엑츄에이터를 제어하되, 엑츄에이터를 후진시키도록 제어함으로써, 비상산소박스의 산소공급도어관을 오픈시키는 것이며, 상기 제어부에는 유해가스감지센서 및 미세먼지센서가 설치되며, 상기 제어부는 근거리 통신부를 통해 자동차의 제어부로부터 신호를 받으며, 신호를 통해 자동차의 창문이 열린 상태인 경우, 유해가스감지센서를 통해 유해가스를 감지하며, 미세먼지감지센서를 통해 미세먼지를 감지하는 것으로, 유해가스나 미세먼지가 일정수치 이상일 경우, 보호자의 스마트 폰이나, 경찰에게 통보하는 것으로 이루어진다.The patent document includes a body consisting of a seat and a backrest, a control unit, a holder that automatically moves under the control of the control unit after placing the body, a short-distance communication unit for wireless communication between the control unit and an external smart device, A first step of communicating with a smart device through various sensors and a short-range communication unit in the control unit of the intelligent baby care device, which consists of a network communication unit for communication between the control unit and the guardian's smartphone; Step 2, where the control unit determines the result based on a signal received through communication; Step 3: transmitting the result determined by the control unit to the guardian's smartphone through the network communication unit; In the intelligent baby care device control method consisting of, in the first step, the control unit controls the baby's physical condition including body temperature, images taken of the baby, weight of the holder, voice, ambient temperature, oxygen concentration, harmful gases, or fine particles. Dust is received as a signal, and in the second step, the control unit can obtain results on body temperature, tilt, or pulse through signals about the baby's physical condition, and in the third step, the device is used not only through the guardian's smartphone, but also through , It can also be transmitted to the police, and a voice detection sensor is connected to the control unit. The control unit receives a signal from the control unit of the car through a short-range communication unit, and through the signal, it is determined that there are no parents around and the car is turned off. In this case, the baby's crying is determined through the signal from the voice detection sensor, and if the crying continues for more than a certain period of time, the guardian's smartphone or the police is notified, and a temperature detection sensor is connected to the control unit. The ambient temperature is determined through a signal from the temperature sensor, and if the ambient temperature is below a certain temperature, which is the set minimum temperature, or above a certain temperature, which is the set maximum temperature, the thermoelectric element operates, and the control unit has an oxygen concentration sensor. It is connected, and an emergency oxygen box is installed at the bottom of the intelligent baby care device. The control unit determines the oxygen concentration through a signal from the oxygen concentration sensor. If it is determined to be below a certain oxygen concentration due to airtightness and insufficient oxygen, the emergency oxygen box By operating, the control unit controls the actuator coupled to the opening and closing valve of the emergency oxygen box when operating the emergency oxygen box, and controls the actuator to move backwards, thereby opening the oxygen supply door pipe of the emergency oxygen box, A harmful gas detection sensor and a fine dust sensor are installed in the control unit. The control unit receives a signal from the control unit of the car through a short-distance communication unit, and when the window of the car is opened through a signal, the harmful gas detection sensor detects harmful gas. It detects fine dust through a fine dust detection sensor, and when harmful gas or fine dust exceeds a certain level, it notifies the guardian's smartphone or the police.
그러나 상기 특허문헌은 차량에 탑승한 영유아의 이상 징후를 발견하여 보호자의 스마트폰 등으로 안내하는 것으로, 영유아의 기울기, 체온, 소리, 맥박, 산소농도, 유해가스 또는 미세먼지 감지 등을 통해 영유아의 상태를 감지하여 이상여부를 판단하는 것이나, 단순히 차량 주행 중 발생할 수 있는 외부 환경적인 요인에 의해 체온, 소리 및 기울기 등의 오감지가 발생할 수 있고, 반복되는 오감지로 인해 영유아 모니터링에 대한 신뢰가 떨어지는 문제가 있다.However, the above patent document detects abnormal signs of infants and children riding in a vehicle and guides them to the guardian's smartphone, etc., by detecting the infant's inclination, body temperature, sound, pulse, oxygen concentration, harmful gas or fine dust, etc. It is a problem that detects the condition and determines whether there is an abnormality, or simply due to external environmental factors that may occur while driving the vehicle, misdetection of body temperature, sound, and tilt may occur, and trust in infant monitoring decreases due to repeated misdetection. There is.
따라서 영유아의 생체데이터를 획득하여 이상을 감지함에 있어서, 영유아의 신체적 특성이나 환경적인 요인 등에 따라 달라질 수 있는 생체데이터의 변동을 고려하여 영유아의 이상을 정확하게 감지하고, 이를 통해 보호자가 영유아의 위험을 조기에 정확하게 인지하여 사고를 방지할 수 있도록 개선된 영유아 관리시스템의 개발이 요구된다.Therefore, when acquiring biometric data of infants and toddlers and detecting abnormalities, abnormalities in infants can be accurately detected by taking into account changes in biometric data that may vary depending on the infant's physical characteristics or environmental factors, and through this, guardians can reduce the risks to their infants. The development of an improved infant management system is required to prevent accidents by accurately recognizing them at an early stage.
본 발명은 상기와 같은 종래의 영유아 스마트 관리시스템이 가지는 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 영유아의 신체적 특성이나 환경적인 요인 등에 따라 달라질 수 있는 생체데이터의 변동을 고려하여 영유아의 이상을 정확하게 감지하고, 이를 통해 보호자가 영유아의 위험을 조기에 정확하게 인지하여 사고를 방지할 수 있는 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템을 제공하는 것이다.The present invention was created to solve the problems of the conventional infant and young child smart management system as described above. The problem that the present invention aims to solve is to consider changes in biometric data that may vary depending on the infant's physical characteristics or environmental factors. The goal is to provide a smart management system for infants and young children using a big data-based machine learning analysis algorithm that accurately detects abnormalities in infants and through which guardians can accurately recognize infants' risks early and prevent accidents.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템은, 스마트 요람에 내장되어 감지대상의 생체데이터를 획득하는 생체데이터 취득부; 상기 생체데이터 취득부에서 획득된 생체데이터를 처리하는 데이터처리부; 및 상기 데이터처리부에서 전송되는 데이터를 통해 실시간으로 수신하여 상기 감지대상의 상태를 모니터링하는 모니터링부를 포함하고, 상기 모니터링부는, 상기 데이터처리부에서 전송되는 데이터를 저장하여 빅데이터화 하고, 누적된 데이터를 인공지능 머신러닝 기법을 통해 상기 감지대상의 생체데이터를 반복 학습하여 수면습관, 수면자세 및 체온변화를 학습하며, 학습된 정보에 기초하여 상기 감지대상 별로 모니터링 임계값을 자동으로 설정하고, 임계값 도달시 미리 연계된 관련기관에 자동으로 생체데이터가 전달되어 응급상황에 맞는 응급조치를 현장에서 실시할 수 있도록 안내되는 것을 특징으로 한다.The infant smart management system using a big data-based machine learning analysis algorithm according to the present invention to solve the above problems includes a biometric data acquisition unit built in a smart cradle to acquire biometric data of the detection target; a data processing unit that processes biometric data acquired from the biometric data acquisition unit; and a monitoring unit that receives in real time the data transmitted from the data processing unit and monitors the status of the detection object, wherein the monitoring unit stores the data transmitted from the data processing unit and turns it into big data, and artificially converts the accumulated data into big data. Through intelligent machine learning techniques, the biometric data of the detection target is repeatedly learned to learn sleep habits, sleeping posture, and body temperature changes. Based on the learned information, the monitoring threshold is automatically set for each detection target, and the threshold is reached. It is characterized by automatically transmitting biometric data to related organizations linked in advance and guiding them to take emergency measures appropriate for the emergency situation on site.
그리고 본 발명의 상기 스마트 요람은 상면이 개방된 소정 크기의 하우징부; 상기 하우징부의 내부에 삽입되어 상부 둘레를 따라 소정 폭이 노출되도록 설치되는 탄성재질의 제1 쿠션부; 상기 제1 쿠션부의 상면 일측에 위치되어 상기 감지대상의 머리 부분을 지지하는 헤드안착부; 상기 제1 쿠션부의 상면 타측에 위치되어 상기 감지대상의 몸 부분을 지지하는 소정 크기의 바디안착부; 및 상기 제1 쿠션부와 상기 바디안착부 사이에 위치되면서 "U"자 모양을 가지도록 돌출되는 탄성재질의 제2 쿠션부를 포함하고, 상기 생체데이터 취득부는, 상기 헤드안착부와 상기 바디안착부에 걸쳐 상기 하우징부의 내부에 수용되는 것을 또 다른 특징으로 한다.And the smart cradle of the present invention includes a housing portion of a predetermined size with an open upper surface; a first cushion part made of elastic material that is inserted into the housing part and installed to expose a predetermined width along the upper circumference; a head seating portion located on one side of the upper surface of the first cushion portion and supporting the head of the sensing target; a body seating portion of a predetermined size located on the other side of the upper surface of the first cushion portion and supporting a body portion of the sensing object; and a second cushion part made of an elastic material positioned between the first cushion part and the body seating part and protruding to have a "U" shape, wherein the biometric data acquisition unit includes the head seating part and the body seating part. Another feature is that it is accommodated inside the housing portion.
또한, 본 발명은 상기 바디안착부가 격자 모양의 격리된 복수 개의 구획공간을 가지는 에어셀로 구성되고, 상기 하우징부에는, 상기 바디안착부의 에어셀로 공기를 공급하는 컴프레서가 설치되어, 상기 에어셀에 충전되는 공기에 의해 상기 바디안착부의 기울기가 변경되어 선택적으로 상기 감지대상의 자세 변경을 유도하는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, in the present invention, the body seating portion is composed of an air cell having a plurality of grid-shaped isolated partition spaces, and a compressor is installed in the housing portion to supply air to the air cells of the body seating portion, so that the air cells are charged. Another feature is that the inclination of the body seating portion is changed by air to selectively induce a change in the posture of the sensing object.
이에 더해 본 발명은 상기 모니터링부가 상기 데이터처리부에서 전송되는 데이터를 저장하는 데이터저장부; 상기 데이터저장부에 저장된 데이터를 머신러닝을 통해 반복 학습하는 머신러닝부; 상기 데이터처리부를 통해 전송되는 실시간 데이터와 상기 머신러닝부를 통해 학습된 데이터를 분석하여 상기 감지대상의 이상 징후를 감지하는 분석부; 및 상기 분석부의 분석 결과에 따라 선택적으로 상기 스마트 요람의 동작을 제어하거나 또는 연계된 관련기관에 생체데이터를 전달하는 제어부를 포함하는 것을 또 다른 특징으로 한다.In addition, the present invention includes a data storage unit where the monitoring unit stores data transmitted from the data processing unit; A machine learning unit that repeatedly learns the data stored in the data storage unit through machine learning; An analysis unit that detects abnormalities in the detection target by analyzing real-time data transmitted through the data processing unit and data learned through the machine learning unit; And another feature includes a control unit that selectively controls the operation of the smart cradle or transmits biometric data to a related organization according to the analysis results of the analysis unit.
그리고 본 발명은 상기 데이터처리부가 취득된 생체데이터 중, 상기 감지대상의 수면 호흡을 나타내는 신호를 증폭시키고, 상기 모니터링부가 상기 데이터처리부에서 증폭되어 전달되는 수면호흡 데이터를 분석하여 수면 무호흡 구간을 판별 및 분석하며, 분석된 수면 무호흡 구간에 맞춰 수면 무호흡 구간을 예측하여 상기 스마트 요람의 동작을 제어함으로써 상기 감지대상의 수면 무호흡의 시간을 단축시키거나 또는 수면 무호흡의 발생을 방지하는 것을 또 다른 특징으로 한다.In the present invention, the data processing unit amplifies a signal indicating sleep breathing of the detection target among the acquired biometric data, and the monitoring unit analyzes the sleep breathing data amplified and transmitted from the data processing unit to determine the sleep apnea section and Another feature is to shorten the sleep apnea time of the detection target or prevent the occurrence of sleep apnea by predicting the sleep apnea section according to the analyzed sleep apnea section and controlling the operation of the smart cradle. .
본 발명에 따르면, 감지대상의 신체적 특성이나 환경적인 요인에 따른 생체데이터가 지속적으로 수집되어 빅데이터화되고, 이렇게 빅데이터화된 데이터가 머신러닝 기반으로 반복 학습되어 감지대상별로 맞춤 감시가 가능한 장점이 있다.According to the present invention, biometric data according to the physical characteristics or environmental factors of the detection target is continuously collected and converted into big data, and this big data is repeatedly learned based on machine learning, which has the advantage of enabling customized monitoring for each detection target. .
또한, 감시대상의 수면 무호흡을 감지하여 필요시 수면자세 변경을 유도하고, 이를 통해 수면 무호흡 구간을 인위적으로 해소하여 감시대상의 돌연사를 방지할 수 있는 장점이 있다.In addition, it has the advantage of detecting sleep apnea of the monitored subject and inducing a change in sleeping position when necessary, thereby artificially eliminating the sleep apnea section and preventing sudden death of the monitored subject.
도 1은 본 발명에 따른 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템의 예를 보인 구성도.
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 스마트 요람의 예를 보인 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 데이터처리부의 예를 보인 구성도.Figure 1 is a configuration diagram showing an example of a smart management system for infants and toddlers using a big data-based machine learning analysis algorithm according to the present invention.
Figures 2 and 3 are configuration diagrams showing an example of a smart cradle according to the present invention.
Figure 4 is a configuration diagram showing an example of a data processing unit according to the present invention.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 도시한 첨부도면에 따라 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail according to the accompanying drawings showing preferred embodiments.
본 발명은 영유아의 신체적 특성이나 환경적인 요인 등에 따라 달라질 수 있는 생체데이터의 변동을 고려하여 영유아의 이상을 정확하게 감지하고, 이를 통해 보호자가 영유아의 위험을 조기에 정확하게 인지하여 사고를 방지할 수 있는 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템을 제공하고자 하는 것으로, 이러한 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 생체데이터 취득부(10), 데이터처리부(20) 및 모니터링부(30)로 이루어진다.The present invention accurately detects abnormalities in infants and young children by taking into account changes in biometric data that may vary depending on the infant's physical characteristics or environmental factors, and through this, guardians can accurately recognize infants' risks early and prevent accidents. The present invention is intended to provide a smart management system for infants and young children using a big data-based machine learning analysis algorithm. As shown in FIG. 1, the present invention consists of a biometric
생체데이터 취득부(10)는 감지대상의 생체신호를 획득하는 구성으로, 이러한 생체데이터 취득부(10)는 감지대상이 착용하는 옷, 팔찌, 발찌, 발싸개, 손싸개 등의 내부에 내장되거나 또는 스마트 요람(1)에 내장될 수 있다.The biometric
상기 스마트 요람(1)은 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 상면이 개방된 소정 크기의 하우징부(1A)와, 상기 하우징부(1A)의 내부에 삽입되어 상부 둘레를 따라 소정 폭이 노출되도록 설치되는 탄성재질의 제1 쿠션부(1B)와, 상기 제1 쿠션부(1B)의 상면 일측에 위치되어 감지대상의 머리 부분을 지지하는 헤드안착부(1C)와, 상기 제1 쿠션부(1B)의 상면 타측에 위치되어 감지대상의 몸 부분을 지지하는 소정 크기의 바디안착부(1D) 및 상기 제1 쿠션부(1B)와 바디안착부(1D) 사이에 위치되면서 "U"자 모양을 가지도록 돌출되는 탄성재질의 제2 쿠션부(1E)를 포함하여 구성될 수 있다.As shown in Figures 2 and 3, the smart cradle (1) has a housing part (1A) of a predetermined size with an open top, and is inserted into the housing part (1A) to expose a predetermined width along the upper circumference. A first cushion part (1B) made of an elastic material, a head seating part (1C) located on one side of the upper surface of the first cushion part (1B) to support the head of the sensing object, and the first cushion part A body seating portion (1D) of a predetermined size located on the other side of the upper surface of (1B) to support the body part of the sensing object, and a “U” shape located between the first cushion portion (1B) and the body seating portion (1D). It may be configured to include a
그리고 생체데이터 취득부(10)는 헤드안착부(1C)와 바디안착부(1D)에 걸쳐 하우징부(1A)의 내부에 수용되고, 이를 통해 필요한 생체신호를 각각 수집하도록 구성되는데, 이때 감지대상의 호흡, 코골이 등의 소리를 측정하는 소리감지부(12), 무호흡감지부(14)의 경우 헤드안착부(1C)에 근접하여 설치되고, 체온감지부(11), 맥박감지부(13)의 경우 바디안착부(1D)에 근접하여 설치되어 생체신호를 확실하게 취득할 수 있도록 구성될 수 있다.In addition, the biometric
또한, 바디안착부(1D)는 격자 모양의 격리된 복수 개의 구획공간을 가지는 에어셀로 이루어지는 자세변화유도부(16)로 구성될 수 있고, 하우징부(1A)에는 바디안착부(1D)의 에어셀로 공기를 공급하는 컴프레서가 설치될 수 있으며, 이러한 구성을 통해 필요시 자세변화유도부(16)의 에어셀에 공기를 충전하여 바디안착부(1D)의 기울기를 변경하고, 이를 통해 감지대상의 자세가 변경되도록 유도될 수 있다.In addition, the
이때 컴프레서는 소정 크기를 가지는 차음케이스 내부에 수용 설치되고, 이를 통해 컴프레서의 동작시 발생하는 소음이 감소되도록 구성될 수 있다.At this time, the compressor is accommodated and installed inside a sound-insulating case having a predetermined size, and through this, the noise generated during operation of the compressor can be reduced.
이에 더해 하우징부(1A)에는 감지대상의 움직임을 감지하는 모션감지부(15)와, 응급상황 발생시 알람을 발생하는 비상알람부(17)의 구성이 포함될 수 있고, 이러한 체온감지부(11), 소리감지부(12), 맥박감지부(13), 무호흡감지부(14), 모션감지부(15), 자세변화유도부(16) 및 비상알람부(17)에서 감지된 신호가 후술되는 데이터처리부(20)를 통해 신호 처리되어 모니터링부(30)로 전달되게 된다.In addition, the
데이터처리부(20)는 생체데이터 취득부(10)에서 취득된 다양한 생체신호 중에 포함된 노이즈를 제거하고, 신호를 증폭시킨 다음, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고, 이렇게 디지털 신호로 변환된 생체데이터를 후술되는 모니터링부(30)로 전달하는 것이다.The
이러한 데이터처리부(20)는 도 4에 도시된 바와 같이 신호처리부(21)와 무선통신부(22)를 포함하고, 신호처리부(21)는 Buffer(voltage follower), 고주파 필터(High Pass Filter, HPF), 증폭기(Amplifier, AMP), 저주파 필터(Low Pass Filter, LPF) 및 Offset을 포함하여 구성될 수 있으며, 이를 통해 입력되는 생체신호의 손실이 최소화되면서 특정 대역대의 노이즈가 제거되어 정확한 분석이 가능하게 된다.This
이때 취득되는 생체신호(생체데이터) 중, 무호흡감지부(14)에서 감지되는 수면 호흡 신호의 경우, 2 ~ 3배로 신호의 세기를 증폭시키게 되고, 이를 통해 모니터링부(30)에서 미세한 호흡과 무호흡 구간을 확실하게 구분할 수 있도록 처리되게 된다.Among the biometric signals (biological data) acquired at this time, in the case of the sleep breathing signal detected by the
모니터링부(30)는 스마트폰에 설치되는 모니터링 앱으로 구성될 수 있고, 이러한 모니터링부(30)는 데이터처리부(20)에서 전송되는 데이터를 실시간으로 수신하여 감지대상의 상태를 모니터링하는 구성이다.The
이러한 모니터링부(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 데이터처리부(20)에서 전송되는 데이터를 저장하는 데이터저장부(31)와, 상기 데이터저장부(31)에 저장된 데이터를 머신러닝을 통해 반복 학습하는 머신러닝부(32)와, 상기 데이터처리부(20)를 통해 전송되는 실시간 데이터와 머신러닝부(32)를 통해 학습된 데이터를 분석하여 감지대상의 이상 징후를 감지하는 분석부(33) 및 상기 분석부(33)의 분석 결과에 따라 선택적으로 스마트 요람(1)의 동작을 제어하거나 또는 연계된 관련기관에 생체데이터를 전달하는 제어부(34)를 포함한다.As shown in FIG. 1, the
그리고 분석부(33)는 데이터처리부(20)에서 증폭되어 전달되는 수면호흡 데이터를 분석하여 수면 무호흡 구간을 판별 및 분석하고, 분석된 수면 무호흡 구간에 맞춰 수면 무호흡 구간을 예측하여 제어부(34)를 통해 스마트 요람(1)의 동작을 제어함으로써 감지대상의 수면 무호흡의 시간을 단축시키거나 또는 수면 무호흡의 발생을 방지하도록 제어될 수 있다.And the
이때 제어부(34)는 스마트 요람(1)에 구비된 컴프레서의 동작을 제어하여 에어셀로 이루어지는 자세변화유도부(16)의 형태를 변경하고, 이러한 자세변화유도부(16)의 형태 변화로 인해 바디안착부(1D)에 안착된 감지대상의 몸 등의 신체의 기울기 등이 변경되게 되면서 자연스럽게 수면 무호흡 증상이 완화 및 방지되게 된다.At this time, the
또한, 제어부(34)는 자세변화유도부(16)의 형태 변경으로 인해 수면 무호흡 증상이 완화되지 않거나 수면 무호흡 증상이 지속될 경우에는 비상알람부(17)를 통해 알람을 발생시키거나, 스마트폰 등에 해정 정보를 안내하여 사용자가 이를 인지할 수 있도록 하고, 이를 통해 사용자가 직접 감지대상의 상태를 살필 수 있도록 유도할 수 있다.In addition, if sleep apnea symptoms are not alleviated or sleep apnea symptoms persist due to a change in the shape of the posture
이에 더해 제어부(34)는 소리감지부(12)를 통해 수면 중 수집된 소리로부터 피크값을 검출하여 기준값과 비교하고, 검출된 피크값을 패턴화하여 수면 이상 여부를 예측하게 된다.In addition, the
이때 검출된 피크값이 기준값 미만인 경우 기준값을 재설정하고, 설정된 주기상에서 피크값이 미검출되는 경우를 판단하며, 설정된 주기 외에서 발생한 피크값을 잡음으로 처리하고, 피크값이 설정된 패턴의 범주내에 있는 경우에는 감지대상이 숙면 상태인 것으로 판단하게 된다.At this time, if the detected peak value is less than the reference value, the reference value is reset, the case where the peak value is not detected within the set period is determined, the peak value that occurs outside the set period is treated as noise, and the peak value is within the range of the set pattern. It is determined that the detection target is in a deep sleep state.
또한, 피크값 미검출시 임계시간과 비교하여 무호흡 상태 또는 숙면 상태로 판단하고, 잡음으로 처리된 주기 외의 피크값을 감지대상의 뒤척임 등의 움직임에 의한 소음으로 판단하여 표 1에서와 같이 수면 상태(W, LS, DS, REM)를 판단하게 된다.In addition, when the peak value is not detected, it is judged as an apnea state or a deep sleep state by comparing it with the threshold time, and the peak value outside the period processed as noise is judged to be noise caused by movement such as tossing and turning of the sensing object, and the sleep state is determined as in Table 1. (W, LS, DS, REM) are judged.
위와 같이 취득된 생체데이터를 기반으로 수면 상태를 패턴화하여 데이터화하고, 이러한 데이터를 반복하여 누적 수집하여 빅데이터화시키며, 빅데이터화된 감지대상의 수면 상태 패턴을 인공지능 머신러닝 기법을 통해 반복 학습하여 수면 습관을 맞춤식으로 정립하게 된다.Based on the biometric data acquired as above, the sleep state is patterned and converted into data, this data is repeatedly and cumulatively collected and turned into big data, and the sleep state pattern of the big data detected target is repeatedly learned through artificial intelligence machine learning techniques. You will establish customized sleeping habits.
상기와 같이 감지대상의 수편 습관이 맞춤식으로 정립되게 되면, 감지대상의 수면 상태 이상을 조기에 정확하게 발견할 수 있고, 필요에 따라 수면자세의 변경을 유도하거나 사용자에게 안내할 수 있고, 또 다르게는 미리 연계된 관련기관(119, 병원 등)에 자동 연락하여 감지대상의 돌연사 등의 위급 상황을 줄일 수 있게 된다.If the sleeping habits of the sensing target are customized as described above, abnormalities in the sleeping state of the sensing target can be accurately detected at an early stage, and if necessary, a change in sleeping posture can be induced or the user can be guided. By automatically contacting related organizations (119, hospitals, etc.) linked in advance, it is possible to reduce emergency situations such as sudden death of the detection target.
위에서는 수면 습관 중 수면 무호흡 등의 이상을 조기에 발견하는 것으로만 설명되었으나, 이에 더해 감지대상의 수면자세 및 체온변화를 추가로 학습하고, 이를 통해 감지대상 별로 최적화된 모니터링 임계값을 자동으로 설정하고, 임계값 도달시 미리 연계된 관련기관에 자동으로 생체데이터가 전달되어 응급상황에 맞는 응급조치를 현장에서 실시할 수 있도록 안내될 수 있다.Above, it was explained that it is only about early detection of abnormalities such as sleep apnea in sleeping habits, but in addition, the sleeping posture and body temperature changes of the detection target are additionally learned, and through this, the optimized monitoring threshold value is automatically set for each detection target. And, when the threshold is reached, biometric data is automatically transmitted to related organizations linked in advance, so that emergency measures appropriate for the emergency situation can be carried out on site.
한편, 모니터링부(30)는 스마트폰 앱으로 구성되어 분석된 수면 상태 패턴과 자세 및 체온변화 등을 그래프 등으로 나타내어 실시간으로 안내하고, 수면 무호흡 등의 수면 이상 상태를 진동과 소리 등으로 안내하며, 감지대상의 생체데이터를 기반으로 분석한 건강 상태를 종합점수로 환산하여 건강지수를 안내하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, the
또한, 모니터링부(30)는 설정을 통해 감지대상을 등록, 변경 및 삭제할 수 있도록 구성될 수 있다.Additionally, the
위에서는 감지대상의 패턴화된 누적 데이터를 빅데이터화하여 인공지능 머신러닝 기법을 통해 반복 학습하는 것으로만 설명되었으나, 초기 운용시 감지대상의 생체데이터가 충분히 확보되지 않은 경우에는 감지대상과 비슷한 연령대의 수면 패턴 데이터를 클라우드 서버에 저장된 평균데이터로부터 추출하고, 추출된 데이터와 감지대상으로부터 실시간 취득되는 생체데이터를 비교 분석하여 수면 이상 상태 등을 판단하고, 이후 감지대상의 생체데이터가 충분히 누적되고 나면, 감지대상의 누적된 생체데이터를 인공지능 머신러닝 기법을 통해 반복 학습하여 맞춤 운용되도록 구성될 수 있다.In the above, it was explained that the patterned accumulated data of the detection target is converted into big data and repeated learning is performed through artificial intelligence machine learning techniques. However, if sufficient biometric data of the detection target is not secured during initial operation, Sleep pattern data is extracted from the average data stored in the cloud server, and the extracted data is compared and analyzed with biometric data acquired in real time from the detection object to determine sleep abnormalities, etc. After the biometric data of the detection object has accumulated sufficiently, It can be configured for customized operation by repeatedly learning the accumulated biometric data of the detection target through artificial intelligence machine learning techniques.
이상 설명한 바와 같이 본 발명은 감지대상의 신체적 특성이나 환경적인 요인에 따른 생체데이터가 지속적으로 수집되어 빅데이터화되고, 이렇게 빅데이터화된 데이터가 머신러닝 기반으로 반복 학습되어 감지대상별로 맞춤 감시가 가능하게 된다.As described above, the present invention continuously collects biometric data according to the physical characteristics or environmental factors of the detection target and turns it into big data, and this big data is repeatedly learned based on machine learning to enable customized monitoring for each detection target. do.
그리고 감시대상의 수면 무호흡을 감지하여 필요시 수면자세 변경을 유도하고, 이를 통해 수면 무호흡 구간을 인위적으로 해소하여 감시대상의 돌연사를 방지할 수 있게 된다.In addition, it detects sleep apnea of the monitored subject and induces a change in sleeping position when necessary, thereby artificially eliminating the sleep apnea section and preventing sudden death of the monitored subject.
위에서는 설명의 편의를 위해 바람직한 실시예를 도시한 도면과 도면에 나타난 구성에 도면부호와 명칭을 부여하여 설명하였으나, 이는 본 발명에 따른 하나의 실시예로서 도면상에 나타난 형상과 부여된 명칭에 국한되어 그 권리범위가 해석되어서는 안 될 것이며, 발명의 설명으로부터 예측 가능한 다양한 형상으로의 변경과 동일한 작용을 하는 구성으로의 단순 치환은 통상의 기술자가 용이하게 실시하기 위해 변경 가능한 범위 내에 있음은 지극히 자명하다고 볼 것이다.Above, for convenience of explanation, reference numerals and names have been given to the drawings showing preferred embodiments and the configurations shown in the drawings. However, this is an embodiment according to the present invention, and the shapes shown in the drawings and the names given are The scope of the rights should not be construed as limited, and changes to various shapes that can be predicted from the description of the invention and simple substitution to a configuration that performs the same function are within the scope of changes that can be easily carried out by a person skilled in the art. You will see this as extremely self-evident.
1: 스마트 요람
1A: 하우징부
1B: 제1 쿠션부
1C: 헤드안착부
1D: 바디안착부
1E: 제2 쿠션부
10: 생체데이터 취득부
11: 체온감지부
12: 소리감지부
13: 맥박감지부
14: 무호흡감지부
15: 모션감지부
16: 자세변화유도부
17: 비상알람부
20: 데이터처리부
21: 신호처리부
22: 무선통신부
30: 모니터링부
31: 데이터저장부
32: 머신러닝부
33: 분석부
34: 제어부1:
1B:
1D:
10: Biometric data acquisition unit 11: Body temperature detection unit
12: Sound detection unit 13: Pulse detection unit
14: Apnea detection unit 15: Motion detection unit
16: Posture change induction unit 17: Emergency alarm unit
20: data processing unit 21: signal processing unit
22: wireless communication department 30: monitoring department
31: data storage unit 32: machine learning unit
33: analysis unit 34: control unit
Claims (5)
상기 생체데이터 취득부(10)에서 획득된 생체데이터를 처리하는 데이터처리부(20); 및
상기 데이터처리부(20)에서 전송되는 데이터를 통해 실시간으로 수신하여 상기 감지대상의 상태를 모니터링하는 모니터링부(30);
를 포함하고,
상기 모니터링부(30)는,
상기 데이터처리부(20)에서 전송되는 데이터를 저장하여 빅데이터화 하고, 누적된 데이터를 인공지능 머신러닝 기법을 통해 상기 감지대상의 생체데이터를 반복 학습하여 수면습관, 수면자세 및 체온변화를 학습하며, 학습된 정보에 기초하여 상기 감지대상 별로 모니터링 임계값을 자동으로 설정하고, 임계값 도달시 미리 연계된 관련기관에 자동으로 생체데이터가 전달되어 응급상황에 맞는 응급조치를 현장에서 실시할 수 있도록 안내되는 것을 특징으로 하는 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템.
A biometric data acquisition unit (10) built into the smart cradle (1) to acquire biometric data of the detection target;
a data processing unit (20) that processes the biometric data obtained from the biometric data acquisition unit (10); and
a monitoring unit 30 that receives data transmitted from the data processing unit 20 in real time and monitors the status of the detection object;
Including,
The monitoring unit 30,
The data transmitted from the data processing unit 20 is stored and converted into big data, and the accumulated data is used to repeatedly learn the biometric data of the detection target through artificial intelligence machine learning techniques to learn sleep habits, sleeping posture, and body temperature changes, Based on the learned information, the monitoring threshold is automatically set for each detection target, and when the threshold is reached, the biometric data is automatically delivered to the relevant organizations linked in advance, so that emergency measures appropriate for the emergency situation can be carried out on site. A smart management system for infants and toddlers using a big data-based machine learning analysis algorithm.
상기 스마트 요람(1)은,
상면이 개방된 소정 크기의 하우징부(1A);
상기 하우징부(1A)의 내부에 삽입되어 상부 둘레를 따라 소정 폭이 노출되도록 설치되는 탄성재질의 제1 쿠션부(1B);
상기 제1 쿠션부(1B)의 상면 일측에 위치되어 상기 감지대상의 머리 부분을 지지하는 헤드안착부(1C);
상기 제1 쿠션부(1B)의 상면 타측에 위치되어 상기 감지대상의 몸 부분을 지지하는 소정 크기의 바디안착부(1D); 및
상기 제1 쿠션부(1B)와 상기 바디안착부(1D) 사이에 위치되면서 "U"자 모양을 가지도록 돌출되는 탄성재질의 제2 쿠션부(1E);
를 포함하고,
상기 생체데이터 취득부(10)는,
상기 헤드안착부(1C)와 상기 바디안착부(1D)에 걸쳐 상기 하우징부(1A)의 내부에 수용되는 것을 특징으로 하는 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템.
In claim 1,
The smart cradle (1) is,
A housing portion (1A) of a predetermined size with an open upper surface;
a first cushion part (1B) made of elastic material that is inserted into the housing part (1A) and installed to expose a predetermined width along the upper circumference;
a head seating portion (1C) located on one side of the upper surface of the first cushion portion (1B) to support the head of the sensing object;
a body seating portion (1D) of a predetermined size located on the other side of the upper surface of the first cushion portion (1B) and supporting the body part of the sensing object; and
a second cushion part (1E) made of elastic material that protrudes to have a “U” shape and is located between the first cushion part (1B) and the body seating part (1D);
Including,
The biometric data acquisition unit 10,
A smart management system for infants and toddlers using a big data-based machine learning analysis algorithm, characterized in that it is accommodated inside the housing portion (1A) across the head seating portion (1C) and the body seating portion (1D).
상기 바디안착부(1D)는,
격자 모양의 격리된 복수 개의 구획공간을 가지는 에어셀로 구성되고,
상기 하우징부(1A)에는,
상기 바디안착부(1D)의 에어셀로 공기를 공급하는 컴프레서가 설치되어, 상기 에어셀에 충전되는 공기에 의해 상기 바디안착부(1D)의 기울기가 변경되어 선택적으로 상기 감지대상의 자세 변경을 유도하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템.
In claim 2,
The body seating portion (1D),
It is composed of air cells with a plurality of grid-shaped isolated compartment spaces,
In the housing portion 1A,
A compressor is installed to supply air to the air cell of the body seating portion (1D), and the tilt of the body seating portion (1D) is changed by the air charged in the air cell to selectively induce a change in the posture of the sensing object. A smart management system for infants and toddlers using a big data-based machine learning analysis algorithm.
상기 모니터링부(30)는,
상기 데이터처리부(20)에서 전송되는 데이터를 저장하는 데이터저장부(31);
상기 데이터저장부(31)에 저장된 데이터를 머신러닝을 통해 반복 학습하는 머신러닝부(32);
상기 데이터처리부(20)를 통해 전송되는 실시간 데이터와 상기 머신러닝부(32)를 통해 학습된 데이터를 분석하여 상기 감지대상의 이상 징후를 감지하는 분석부(33); 및
상기 분석부(33)의 분석 결과에 따라 선택적으로 상기 스마트 요람(1)의 동작을 제어하거나 또는 연계된 관련기관에 생체데이터를 전달하는 제어부(34);
를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템.
In claim 1,
The monitoring unit 30,
a data storage unit 31 that stores data transmitted from the data processing unit 20;
A machine learning unit 32 that repeatedly learns the data stored in the data storage unit 31 through machine learning;
An analysis unit 33 that detects abnormalities in the detection target by analyzing real-time data transmitted through the data processing unit 20 and data learned through the machine learning unit 32; and
A control unit 34 that selectively controls the operation of the smart cradle (1) or transmits biometric data to a related organization according to the analysis results of the analysis unit 33;
A smart management system for infants and toddlers using a big data-based machine learning analysis algorithm, characterized in that it includes.
상기 데이터처리부(20)는,
취득된 생체데이터 중, 상기 감지대상의 수면 호흡을 나타내는 신호를 증폭시키고,
상기 모니터링부(30)는,
상기 데이터처리부(20)에서 증폭되어 전달되는 수면호흡 데이터를 분석하여 수면 무호흡 구간을 판별 및 분석하며,
분석된 수면 무호흡 구간에 맞춰 수면 무호흡 구간을 예측하여 상기 스마트 요람(1)의 동작을 제어함으로써 상기 감지대상의 수면 무호흡의 시간을 단축시키거나 또는 수면 무호흡의 발생을 방지하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 기반 머신러닝 분석 알고리즘을 이용한 영유아 스마트 관리시스템.In claim 1,
The data processing unit 20,
Among the acquired biometric data, a signal indicating sleep breathing of the detection target is amplified,
The monitoring unit 30,
By analyzing the sleep breathing data amplified and transmitted from the data processing unit 20, the sleep apnea section is determined and analyzed,
Big data that predicts the sleep apnea section according to the analyzed sleep apnea section and controls the operation of the smart cradle (1) to shorten the sleep apnea time of the detection target or prevent the occurrence of sleep apnea. Infant smart management system using based machine learning analysis algorithm.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020220137037A KR20240057478A (en) | 2022-10-24 | 2022-10-24 | Smart Management System for Infants and Toddlers using Big Data-based Machine Learning Analysis Algorithm |
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Citations (6)
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KR20160069725A (en) | 2014-12-09 | 2016-06-17 | 승상우 | Smart cradle for infants |
KR101755594B1 (en) | 2016-01-29 | 2017-07-19 | 동서대학교 산학협력단 | Infant safety monitoring system using wearable device based on smart-phone |
KR101970919B1 (en) | 2018-07-04 | 2019-04-19 | 장원 | An intelligent baby care device control method |
KR101999453B1 (en) | 2017-12-19 | 2019-07-11 | 재단법인 다차원 스마트 아이티 융합시스템 연구단 | Wearable sleeping and awakening detection system for infant and the method thereof |
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- 2022-10-24 KR KR1020220137037A patent/KR20240057478A/en unknown
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