WO2017171177A1 - Ａｉｈｏｎｅｔ 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치 - Google Patents

Ａｉｈｏｎｅｔ 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치 Download PDF

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WO2017171177A1
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control
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김천섭
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김천섭
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Definitions

  • the on-off control of the load device (automatic lighting, automatic CCTV, boiler, handset) to the AIHonet module as a device the safety device is the entrance visitor confirmation, entrance door opening detection, isolation survivor confirmation, floor noise detection, It configures fire detection and external intrusion detection function, and receives data sensed from load device through artificial intelligence function and controls load by self-analyzing according to the set reference value.
  • the present invention relates to a home network integrated management device for intelligent safety accident detection through an AIHonet module that can perform a fixed or mobile integrated management function that can be controlled remotely.
  • a home network generally connects home appliances and systems with each other or with information devices on the external Internet, allowing remote access and control of each device and system, and enabling bidirectional use of contents such as music, video, and data.
  • Existing home network system has integrated server in apartment complex to use parking control system, unmanned delivery service, CCTV, unmanned security system and remote metering system in apartment complex. Control, heating control, cooling control, ventilation control, curtain control, home appliance control, etc.
  • the existing home network system is not separately integrated into the control device of each household appliances, survival check of the isolated person, fire detection device, security device for preventing external intrusion, and black box recording device.
  • survival check of the isolated person fire detection device, security device for preventing external intrusion, and black box recording device.
  • the present invention can design and implement an intelligent home network using a smart device and an inexpensive AIHonet module at a low cost, and provide a dual method of supplying AC power and auxiliary power through solar power. It can supply power and can be constructed between ubiquitous sensor network (USN) network consisting of Zigbee communication network, not wired, between smart sensor node unit and AIHonet module attached to the load machine, and easy to carry.
  • the AIHonet module consists of a fixed and mobile device that can be easily installed at a location that wants to be integrated with the home network.
  • On-off control of load devices (automatic lighting, automatic CCTV, boiler, handset) on the AIHonet module, a visitor, visitors Confirmation, opening and closing of the front door, confirmation of survival of the isolated person (in case of building collapse due to earthquake or disaster), noise between floors , Fire detection, to provide intelligent safety through AIHonet module that allows you to configure the intrusion detection feature detects the home network management apparatus that purpose.
  • a smart device 100 for outputting a control signal for controlling the driving on and off,
  • AIHonet module to open and close the front door, check the survival of the isolated person (in case of building collapse due to earthquake or disaster), floor noise detection, fire detection, external intrusion detection, and transmit and control image data and sensing data to smart devices. 200),
  • Smart sensor node installed detachably on one side of load device in home, sensing temperature, humidity, load device voltage, current, intrusion detection of load device and transmitting sensed data to AIHonet module Section 300,
  • USB ubiquitous sensor network
  • USB ubiquitous sensor network
  • smart devices and inexpensive AIHonet modules can be used to design and implement AI home networks at lower cost.
  • the AIHonet module can be constructed between the smart sensor node attached to the load unit and the AIHonet module using a ubiquitous sensor network (USN) network consisting of a ZigBee communication network, not a wired one. It can be easily installed in a place where it wants to manage home network integrated, so it is easy to install after moving.
  • USN ubiquitous sensor network
  • AIHonet module on-off control the load inside the home, the survival of the isolated person (in case of building collapse due to earthquake or disaster), floor noise detection, Fire detection and external intrusion detection can be monitored, which can improve disaster prevention and crime prevention effects by 80%.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the components of the intelligent safety accident detection home network integrated management device (1) through the AIHonet module according to the present invention
  • FIG. 2 is a block diagram showing the components of the intelligent safety accident detection home network integrated management device (1) through the AIHonet module according to the present invention
  • FIG. 3 is a block diagram illustrating components of a smart device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the components of the AIHonet module according to the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram illustrating an embedded control module according to the present invention located at one side of an inner space of a module body and controlling one or more cores to control the overall operation of each device;
  • FIG. 6 is a perspective view showing the external components of the AIHonet module according to the present invention.
  • FIG. 7 is an exploded internal perspective view showing the internal components of the AIHonet module according to the present invention.
  • FIG. 8 is a block diagram showing components of an embedded control module according to the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the components of the microprocessor unit according to the present invention.
  • FIG. 11 is a block diagram showing the components of the black box unit according to the present invention.
  • FIG. 12 is a block diagram showing the components of the smart sensor node unit according to the present invention.
  • FIG. 13 is a block diagram showing the components of the sensor node control unit according to the present invention.
  • FIG. 14 is a diagram illustrating an example of receiving a command signal transmitted from a base station controller through an actuator controller according to the present invention, operating an actuator formed in the load, and controlling on / off control.
  • FIG. 15 is a diagram illustrating an on-off control of a load inside a home connected through a ubiquitous sensor network (USN) forming unit in the AIHonet module according to the present invention
  • Figure 16 is installed on one side of the refrigerator in accordance with the present invention, self-recognized through the embedded control module that the emergency occurred based on the image of the user collapsed due to food poisoning, external 119 management server, emergency disaster management
  • One embodiment also shows the notification to the server, the management office server,
  • FIG. 17 is an emergency situation in which an interlayer noise occurs after self-learning analysis in the AIHonet module when the interlayer noise exceeds the reference setting range in the upper layer sensed by the noise sensor and the vibration sensor of the smart sensor node unit according to the present invention.
  • a notification is sent to a predetermined smart device and a management office server through a transmitter.
  • a fire detection signal indicating that heat, smoke, and flame are detected from a fire detection sensor installed at one side of a load device in a home, or at one side of a home interior space according to the present invention, After learning analysis, an embodiment of the notification that the fire occurred in the emergency notification device to the preset smart device, the management office server, the 119 management server.
  • intelligent home network integrated management device 100 smart device
  • AIHonet module 300 smart sensor node
  • a smart device 100 for outputting a control signal for controlling the driving on and off,
  • AIHonet module to open and close the front door, check the survival of the isolated person (in case of building collapse due to earthquake or disaster), floor noise detection, fire detection, external intrusion detection, and transmit and control image data and sensing data to smart devices. 200),
  • the smart sensor node unit 300 After sensing the humidity, voltage, current, floor noise, intrusion detection of the load device, the smart sensor node unit 300 for transmitting the sensed sensing data to the AIHonet module,
  • AIHonet module consisting of a ubiquitous sensor network (USN) forming unit 400 to form a ubiquitous sensor network (USN: Ubiquators Senser Network) network between the AIHonet module and the smart sensor node unit Home network integrated management device.
  • USN ubiquitous sensor network
  • USN Ubiquators Senser Network
  • AIHonet module described in the present invention means an abbreviation of AIHonet AI (A rtificial ntelligence I) HO me NET work.
  • the loading machine described in the present invention includes not only the automatic lighting, automatic CCTV, boiler, handset, which consumes electricity, but also air conditioners, heaters, devices required for work (production), computers, lighting equipment, and living power devices.
  • FIG. 1 is a block diagram showing the components of the intelligent safety accident detection home network integrated management device (1) through the AIHonet module according to the present invention
  • Figure 2 is an artificial safety through the AIHonet module according to the present invention
  • the configuration diagram showing the components of the accident detection home network integrated management device (1), which is a smart device 100, AIHonet module 200, smart sensor node unit 300, ubiquitous sensor network (USN) formation It is composed of a portion (400).
  • the smart device 100 is connected to the AIHonet module and the WiFi communication network, while monitoring the operation status of the load device inside the home (Home), the home internal video, external invasion on the application screen, remote location-based services (LBS) ) Controls the on / off control of the load device on the basis of).
  • Home home
  • H home
  • video external invasion on the application screen
  • LBS remote location-based services
  • the AIHonet control activity unit (Drone Control Activity) 110
  • the image display activity unit (Display Activity) 120
  • the AIHonet control intent unit (Drone Control Intent) 130
  • AIHonet The pairing access control unit 140 is configured.
  • the AIHonet control activity unit (Drone Control Activity) 110 serves to create an AIHonet control user interface (UI) composed of a view and an event response on a smart device screen.
  • UI AIHonet control user interface
  • the video display activity unit (Display Activity) 120 receives the sensing data and the image data from the AIHonet module connected through the AIHonet pairing access control unit and serves to display on the smart device screen.
  • the AIHonet control intent unit (Drone Control Intent 130) is a load device (automatic lighting, automatic CCTV when the screen is switched to another screen according to the user's touch on the screen, the user interface (UI) for AIHonet control is displayed) , Boiler, handset) on / off control mode, entrance visitor confirmation mode, entrance door opening mode, isolation survivor confirmation (in case of building collapse due to earthquake or disaster) mode, floor noise detection mode, fire detection mode, external intrusion detection mode Either one sends a request command to the event drive controller to perform the selected event.
  • UI user interface
  • Boiler handset
  • the AIHonet pairing access control unit 140 accesses and connects to the WiFi communication network of the AIHonet module, and pairs the AIHonet module located in the WiFi communication network based on a location based service (LBS) and displays the paired AIHonet module while connecting. .
  • LBS location based service
  • the smart device is configured by selecting any one of a smart phone, a smart pad, and a smart TV.
  • AIHonet module 200 Next, the AIHonet module 200 according to the present invention will be described.
  • the AIHonet module 200 is installed at one side of a home interior space, receives data sensed from a load device, and analyzes the self-learning according to a set reference value, and then loads the load device (automatic light, auto CCTV, boiler, handset). On / Off control, entrance visitor confirmation, entrance door opening, isolation of survivors (in case of building collapse due to earthquake or disaster), floor noise detection, fire detection, external intrusion detection, integrated management control, image data and sensing data It plays a role in controlling transmission.
  • the module main body 210 As shown in FIG. 4, the module main body 210, the embedded control module 220, the home gateway unit 230, the cam camera unit 240, the black box unit 250, the speaker unit 260, and a transformer Type power supply unit 270 and display unit 280.
  • the module body 210 has a rectangular box shape to protect and support each device from external pressure.
  • the module body is formed at one side of the front door or the wall inside the groove.
  • the module body is divided into an upper cover and a lower cover.
  • an embedded control module is formed at one side of the inner space of the upper cover, a black box part is formed at one side of the embedded control module, and a speaker part is formed at one side of the black box part.
  • the display unit is formed at one side of the direction.
  • the black box portion is installed on one side of the load device, one side of the entrance of the building, and one side of the roof of the building.
  • a home gateway part is formed at one side of the inner space of the lower cover, a transformer type power supply part is formed at one side of the home gateway part, and a cam camera part is formed at one side of the transformer type power supply part.
  • the embedded control module 220 is located on one side of the internal space of the module body, and consists of one or two or more cores to control the overall operation of each device.
  • the microprocessor unit 221, the main memory unit 222, the input unit 223, and the output unit 224 are configured.
  • the microprocessor unit 221 forms a 1: 1 customized communication protocol in accordance with the load of the connected USN network, and loads an operation program stored in the main memory unit, calculates the operation program according to the operation program, and outputs an output signal to the output unit.
  • Self-learning analysis on / off control of load equipment formed in ubiquitous sensor network (USN) network, entrance visitor check, entrance door opening, isolation of survivors (in case of earthquake or disaster), floor noise detection , Fire detection and external intrusion detection are integrated management control.
  • It consists of one or more 3-10GHz microprocessors connected.
  • Giga Ethernet module 81-1 is formed, Wince, Linux, Android OS is formed, Kernel message confirmation or terminal function through 6 ⁇ 15 channel UART It is formed to use, and LED and switch for debugging through general purpose I / O port in the form of additional sub board using expansion connector are formed, and 60Pin LCD Connector is formed to drive the LCD monitor window of the display unit.
  • Micro SD Card Slot 1Port is formed to store all types of files such as music, video, RTC (Real Time Clock) IC, Input Voltage is set to DC 5V / 2A, Key Button It is formed and configured to include Wi-Fi module interface, Zigbee module interface, asynchronous RS2332 port, synchronous RS232 port.
  • the microprocessor unit is connected to the input terminal on one side of the input terminal, the sensing data input from the smart sensor node input from the input unit is input, the cam camera unit is connected to one side of the other input terminal, the cam camera unit photographed Video data for load devices, door visitors, and external intruders inside the home is input, and the black box camera unit is connected to one input terminal, and the image data shot by the camera unit for the black box is input and output.
  • One side of the terminal is connected to the home gateway part, and outputs a connecting signal for connecting the connection of the smart sensor node connected to the home gateway part, and another speaker is connected to one side of the output terminal, so as to provide a voice message for emergency situation and external invader.
  • an output signal for outputting a warning sound and a display on one side of another output terminal Connected to the display unit, and outputs the image data photographed by the cam camera unit on the display unit and a display expression signal for expressing the sensing data of the load device, and a circuit breaker is connected to one output terminal, so that the overload or overvoltage Is detected, outputs a circuit breaker off signal for turning off the circuit breaker, and if a normal current is detected at the load, outputs a circuit breaker temperature signal for turning on the circuit breaker, and a transformer-type power supply is connected to one output terminal, It is configured to output an emergency power supply signal to supply power to each device through a pre-charged auxiliary battery in case of emergency.
  • the microprocessor unit in addition to the integrated type, the on-off control mode of the load device (automatic lighting, automatic CCTV, boiler, handset), entrance visitor confirmation mode, door opening and closing mode, isolated person survival check (earthquake or disaster) Corresponds to the mode of building collapse), floor noise detection mode, fire detection mode, external intrusion detection mode, and is an extended independent type microprocessor for on / off control of load equipment, microprocessor for entrance visitor and entrance door opening, and isolation survival check. It is divided into microprocessor, floor noise detection microprocessor, fire detection microprocessor and external intrusion detection microprocessor.
  • the microprocessor for fire detection suppression automatically turns on the automatic valve for firefighting water supply when the fire is detected, supplies water with a roll-type water hose, and turns on the pressurized pump (circulating pump) installed on the ceiling. And to drive the sprinkler.
  • the microprocessor unit 221 includes a self-learning analysis program engine unit 221a.
  • the self-learning analysis program engine unit 221a serves to perform self-learning analysis through a gradient-descent method that minimizes the sum of squared errors between a target output value and an artificial neural network output value.
  • the backpropagation algorithm consists of two steps: forward calculation and backward calculation.
  • Forward calculation is the process of calculating the output value of the neural network for a given input value
  • backward calculation is the difference between the output value and the target output value obtained by the forward calculation, that is, error propagates from the output layer to the input layer, The process of saving.
  • the self-learning analysis process by the backpropagation algorithm according to the present invention is as follows.
  • the input layer uses j, the hidden layer k, and the output layer i.
  • omni-directional calculation calculates the output values of the respective processing elements (PEs) in the same manner in the hidden and output layers.
  • Equation 1 It calculates the total of the input values in the processing element (PE), as in Equation 1, and typically treats the offset ( ⁇ ) value as a weight connected to a virtual processing element that is always one.
  • Equation 2 the output value is determined using the transition function.
  • the error is calculated as the backward calculation and the weight is adjusted.
  • Equation 3 Assuming the sigmoid transition function, it is expressed as Equation 3 below.
  • Equation 4 an error value for correcting the weight connected to the hidden layer PE is calculated.
  • the link weight is adjusted by the following equations (5) and (6).
  • ⁇ represents the learning coefficient.
  • the learning is completed once, and the process is repeated by self-learning analysis by the desired number of learning times or until the error in the output layer falls below a threshold.
  • microprocessor unit 221 is configured to include an emergency alert transmitter 221b.
  • the emergency alert transmitter 221b notifies the national disaster management server firstly when the noise between floors inside the home, fire detection, external intrusion detection, and the preconfigured smart device and management office server. Play a role.
  • the main memory unit 222 stores an operation program and a self-learning analysis firmware program related to the overall driving of the intelligent home network integrated management apparatus.
  • the DDR SDRAM is configured by copying the operating program or the kernel for the overall operation of the intelligent home network integrated management device
  • the NAND flash is configured to store the boot loader, kernel image, self-learning analysis firmware program.
  • the input unit 223 serves to transfer the sensing data sensed by the smart sensor node unit to the microprocessor unit.
  • USB Host 2.0 x 20 Port is formed, USB 2.0 device 20 Port is formed.
  • the output unit 224 is connected to the home gateway unit, the cam camera unit, the black box unit, the speaker unit, the display unit, and under the control of the microprocessor unit, the home gateway unit, the cam camera unit, the black box unit, the speaker unit, the display unit It outputs an output signal to the side.
  • the UART selection jumper and a serial connector are connected to a home gateway part, a cam camera part, a black box part, a speaker part, and a display part.
  • the home gateway 230 according to the present invention will be described.
  • the home gateway 230 serves to bundle and connect the smart sensor node installed in one side of the load device in a 1: N structure.
  • cam camera unit 240 According to the present invention will be described.
  • the cam camera unit 240 is installed at one side of the front or rear of the module main body, and serves to photograph the load device, the door visitor, the external intruder inside the home.
  • the internally configured PixelPlus processor compensates for images naturally, even in motion due to vivid image quality and digital natural motion.
  • the cam camera unit 240 is configured by dividing an external CCTV cam camera unit and an internal CCTV cam camera unit.
  • the black box 250 is located at one side of the embedded control module or at one side of the load device, and serves to backup and store the sensing data and the image data of the load device at predetermined reference periods.
  • the black box body 251 is formed in a box shape that is easy to carry and move, and serves to protect and support each device from external pressure.
  • the black box camera photographing unit 252 is positioned on the head of the black box body and has a wide angle of 180 ° to 360 °, and serves to photograph an object and a load machine.
  • the black box memory unit 253 is formed in the inner space of the black box body and serves to store the sensing data and the image data of the load device in real time.
  • the USB connector 254 is formed on one side of the outside of the black box body, USB connection with the output terminal of the smart sensor node unit, and transmits the sensing data of the load device sensed by the smart sensor node unit to the data memory unit. do.
  • the short-range wireless communication unit 255 for the black box is located at one side of the data memory unit, and serves to transmit sensing data and image data of the load device stored in the data memory unit to the embedded control module.
  • It consists of a Zigbee communication network.
  • the black box body 251 consisting of a black box body 251, a camera photographing unit 252, a black box memory unit 253, a USB connection connector unit 254, a short-range wireless communication unit 255 for the black box. It is easy to carry and move, easy to connect and connect with the smart sensor node, and can upload and store the sensing data, video data in real time through the memory unit for the black box.
  • the black box unit according to the present invention is installed on one side of the smart sensor node unit installed in the home, or one side of the refrigerator of the load device.
  • Image data may be provided to solve the problem, and as shown in FIG. 16, the embedded control module may self-recognize that an emergency situation is generated based on the image of a user who has fallen due to food poisoning. This is to notify management server, emergency disaster management server and management office server.
  • the black box unit according to the present invention is installed at one side of the entrance of the building, or one side of the roof of the building, in addition to the inside of the home, and photographs external intruders illegally invading the building.
  • the speaker unit 260 is driven according to the control signal of the embedded control module, and serves to output a voice message and an alert sound regarding an emergency situation and an external invader.
  • transformer-type power supply unit 270 Seventh, a transformer-type power supply unit 270 according to the present invention will be described.
  • the transformer-type power supply unit 270 is supplied with commercial power in ordinary times to supply power to each device, and serves to supply power to each device through a pre-charged auxiliary battery in an emergency situation due to a power failure.
  • It is configured to supply power to each device by dual method of AC power supply and auxiliary power supply through solar power.
  • the display unit 280 is located on one side of the front of the module body, and serves to control the on-off operation of the load device with a touch input while displaying image data captured by the cam camera unit and sensing data of the load device. .
  • the AIHonet module 200 is configured to include a handset 290 in one side of the inner space of the module body.
  • the handset 290 is directly connected to a predetermined emergency disaster management server when a building collapses due to an earthquake or disaster, and serves to connect a telephone call in a transmission / reception method.
  • the emergency disaster management server It is connected to the emergency disaster management server through a telephone line or WiFi communication network.
  • the smart sensor node unit 300 is detachably installed on one side of the load device in the home, and senses the temperature, humidity, voltage of the load device, current, interlayer noise, intrusion detection, and then sensing It sends a sensed data to AIHonet module.
  • the sensor unit 310 includes a sensor node control unit 320, a short range wireless communication unit 330, and a power supply unit 340.
  • the actuator includes a actuator for turning on and off the driving of the load device when the load device is detached to one side of the load device in the home.
  • the sensor unit 310 serves to sense the temperature, humidity, voltage, current or interlayer noise, fire detection, intrusion detection of the load device.
  • the temperature sensor serves to measure the temperature of the load device.
  • thermocouple thermometer temperature measuring resistor thermometer
  • NTC thermistor thermometer
  • metal thermometer metal thermometer
  • the humidity sensor serves to measure the humidity of the load device installation space.
  • It is configured to measure the humidity through a change in the electrical resistance or capacitance caused by absorption into the porous ceramics or the polymer membrane, or a change in the resonant frequency of the vibrator due to the change in the weight of the absorbent material installed in the vibrator.
  • the current sensor serves to detect the AC current and DC current of the load device.
  • It uses a donut-shaped magnetic core to wind the primary and secondary coils around the magnetic core and measures the secondary current to install the Hall element in a current transformer method that detects the primary current and the magnetic field created by the current. By measuring the voltage, it is configured to detect the strength of the magnetic field, that is, the strength of the current.
  • the infrared sensor serves to detect heat generated in the human body with infrared rays.
  • the infrared sensor according to the present invention is configured to be 30m ⁇ 50m infrared detection.
  • the infrared sensor is converted to a disaster mode when a building collapses due to an earthquake or disaster according to a control signal of an embedded control module, and detects a person located inside a destroyed building home with infrared rays and transmits it to an embedded control module. Is configured to.
  • the noise sensor serves to sense the noise of the reference dB set through the microphone.
  • the vibration sensor serves to detect the vibration shock of the reference vibration set value through the spring source.
  • the fire detection sensor serves to detect heat, smoke, sparks generated from the load device.
  • the sensor node controller 320 changes the command signal received from the AIHonet module to ZigBee protocol, and then operates an actuator to turn on / off control of the load device, and converts the analog signal output from the sensor into a digital signal. And converts the converted digital signal to the short range wireless communication unit.
  • the base station controller 321, the actuator controller 322, and the oscilloscope RF controller 323 are configured.
  • the base station controller 321 changes the command signal received from the AIHonet module to ZigBee protocol and transmits the command signal wirelessly to the actuator controller.
  • the actuator controller 322 receives a command signal transmitted from the base station controller, operates an actuator formed in the load, and controls on / off.
  • the actuator includes a gas on / off actuator, a boiler on / off actuator, and an illumination on / off actuator.
  • the oscilloscope RF controller 323 serves to convert an analog signal output from the sensor unit into a digital signal.
  • the short range wireless communication unit 330 is formed of a short range wireless communication network and is driven according to a control signal of the sensor node controller to transmit sensing data converted into a digital signal to the AIHonet module.
  • It consists of a Zigbee wireless network.
  • the ZigBee wireless network is a technology that refers to IEEE 802.15.4, but the transmission speed is slower than that of Bluetooth, but the ad-hoc network configuration is easy, low power, and chipset price is low.
  • the power supply unit 340 serves to supply power supplied from the rechargeable battery to each device.
  • the ubiquitous sensor network (USN) forming unit 400 serves to form an ubiquitous sensor network (USN) between the AIHonet module and the smart sensor node unit.
  • the wired home networking network consisting of Ethernet, PLC, IEEE1394, Home Phoneline Networking Alliance (HomePNA), optical home LAN, and wireless home networking network consisting of Wireless LAN, Bluetooth, WPAN, ZigBee, UWB, and Wireless1394 are selected. It is composed.
  • the PLC Power Line Communication
  • the PLC has a feature that is low in cost and easy to expand because it communicates through a pre-built power line.
  • the UWB (Ultra Wideband) is a wide area referred to as IEEE802.15.3a and performs a function of transmitting a large amount of information at low power over a very wide band compared to the existing spectrum.
  • Bluetooth is a technology referred to as IEEE 802.15.1 and performs a short-range wireless communication role that implements bidirectional near field communication at low cost without complicated cable.
  • ZigBee ZigBee
  • ZigBee is a technology that refers to IEEE 802.15.4, but the transmission speed is slower than Bluetooth, but ad-hoc network configuration is easy, low power, and chipset price is low.
  • Ubiquitous sensor network (USN) forming unit 400 is composed of a ZigBee network between the AIHonet module and the smart sensor node.
  • the AIHonet module 200 is installed at one side inside a home.
  • the smart sensor node is attached to one side of the load device inside the home.
  • USB ubiquitous sensor network
  • the remotely located smart device outputs a control signal for controlling the driving of the load device on and off based on the LBS.
  • the AIHonet module receives the data sensed from the load device and analyzes the self-learning according to the set reference value. Then, the on / off control of the load device (automatic lighting, automatic CCTV, boiler, handset), door visitors confirmation, door opening, Integrated management control for isolation survival check (in case of building collapse due to earthquake or disaster), floor noise detection, fire detection and external intrusion detection.
  • the AIHonet module when a control signal for turning on or off the boiler operation among the load devices is input to the AIHonet module from the smart device, as shown in FIG. 15, in the AIHonet module, the inside of the home is formed through the ubiquitous sensor network (USN) forming unit. After connecting with the smart sensor node installed on the boiler of the load device, the operation of the boiler is controlled on and off through the boiler on-off actuator of the actuator control unit.
  • USB ubiquitous sensor network
  • the self-learning analysis of the embedded control module of the AIHonet module automatically turns on the front door automatic door lock if the visitor frequently visits. Open the front door.
  • the voice message "Who are you” is displayed through the speaker unit, and then the smart device or the management.
  • the office server notifies a real-time notification message that a new visitor has visited the home.
  • the entire home network integrated management device when the building collapses due to an earthquake or disaster, the entire home network integrated management device is programmed in a disaster mode under the control of the embedded control module of the AIHonet module, and then the infrared sensor of the smart sensor node unit is driven to collapse the building. Infrared detection of a person located inside the home (Home) to check whether there is an isolated survivor.
  • the floor noise exceeds the standard setting range in the upper floor, after the self-learning analysis in the AIHonet module, the noise between the floors has been generated. Notify the server.
  • the management office staff goes to the place where the floor noise is generated, and further prevents the floor noise from occurring.
  • one side of the home or a household and A roll type water hose and an automatic valve for firefighting water are formed on one side of the side wall of the household.
  • the automatic valve for fire water supply is connected to the embedded control module of the AIHonet module, it is automatically turned on and off in accordance with the control signal of the embedded control module.
  • the AIHonet module's embedded control module recognizes that a fire has occurred through the fire detection sensor unit, automatically turns on and opens the automatic water supply valve for firefighting, and then, through the cam camera unit and the black box unit. Image of the area where the first fire occurred and transmit the fire occurrence signal to the smart device, the management office server, and the 119 management server that the fire occurred along with the fire image data.
  • the present invention when a fire occurs under the control of the embedded control module of the AIHonet module, it is configured to automatically drive the sprinkler installed on the ceiling, to become an automatic re-pressure.
  • the sprinkler is configured in such a manner that the water supply nozzle is supplied with a domestic water supply through a pressure pump (circulating pump), and the water spray nozzle is driven on and off under the control of the embedded control module of the AIHonet module.
  • a pressure pump circulating pump
  • an external intruder face or a hooded external intruder image is detected instead of a preset user's face.
  • an external intruder has been notified to the smart device, the management office server, the police management server, which are set in advance through the emergency alert transmitter.
  • the AIHonet module transmits and controls the image data and the sensing data to the smart device.
  • the intelligent safety accident detection home network integrated management device through the AIHonet module according to the present invention is the intelligent safety accident detection home network integrated management device through the AIHonet module according to the present invention
  • a smart device 100 for outputting a control signal for controlling the driving on and off,
  • AIHonet module to open and close the front door, check the survival of the isolated person (in case of building collapse due to earthquake or disaster), floor noise detection, fire detection, external intrusion detection, and transmit and control image data and sensing data to smart devices. 200),
  • Smart sensor node installed detachably on one side of load device in home, sensing temperature, humidity, load device voltage, current, intrusion detection of load device and transmitting sensed data to AIHonet module Section 300,
  • USB ubiquitous sensor network
  • USB ubiquitous sensor network

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Abstract

본 발명은 스마트디바이스(100), AIHonet 모듈(200), 스마트센서노드부(300), 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부(400)가 구성됨으로서, 스마트디바이스와 저렴한 AIHonet 모듈을 이용하여 비용을 낮추어 인공지능형 홈 네트워크를 설계 및 구현할 수 있고, 부하기기에 부착된 센서노드와 AIHonet 모듈 사이를 지그비통신망으로 이루어진 유비쿼터스센서네트워크(USN)망으로 구축할 수 있으며, 스마트 디바이스의 위치기반서비스(LBS)를 기반으로, 언제 어디서나, AIHonet 모듈을 통해 홈 내부의 부하기기를 온오프제어, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지를 모니터링할 수 있고, 무엇보다 인공지능기능을 통해 부하기기로부터 센싱된 데이터를 입력받아 설정된 기준값에 따라 자가학습분석하면서 부하기기를 제어할 수 있는 통합관리기능을 수행할 수 있어, 인공지능형 홈 네트워크 서비스 시장을 활성화시킬 수 있는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치를 제공한다.

Description

ＡＩＨＯＮＥＴ 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치
본 발명에서는 하나의 장치인 AIHonet 모듈에 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어와, 안전장치는 현관 방문자 확인, 현관문개폐감지, 고립자생존확인, 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지기능을 구성하고, 인공지능기능을 통해 부하기기로부터 센싱된 데이터를 입력받아 학습하면서 설정된 기준값에 따라 자가분석하면서 부하기기를 제어할 수 있고, 스마트디바이스를 통해 부하기기를 무선으로 원격에서 제어할 수 있는 통합관리기능을 고정식 또는 이동식으로 수행할 수 있는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치에 관한 것이다.
홈 네트워크란 일반적으로 집안의 가전기기 및 시스템을 상호 또는 외부 인터넷상의 정보기기와 연결하여 각각의 기기 및 시스템에 대한 원격 접근과 제어가 가능하고, 음악, 비디오, 데이터 등과 같은 컨텐츠를 사용할 수 있도록 양방향통신 서비스 환경을 구현하는 기술이라 정의한다.
기존의 홈 네트워크 시스템은 아파트 단지 내의 통합 서버를 두어 아파트 단지 내의 주차관제 시스템, 무인택배, CCTV, 무인 경비 시스템, 원격 검침 시스템을 이용할 수 있고, 세대 내에서는 비치된 월 패드를 통해 조명제어, 보일러 제어, 난방 제어, 냉방 제어, 환기 제어, 커튼 제어, 가전제품 제어등을 한다.
이러한 모든 기능은 외부에서 휴대폰, PDA, PC를 통해서도 가능하다.
그러나 이러한 기존 홈 네트워크 시스템은 외부에서 원격 제어를 위해 단지내에 고가의 서버를 설치해야 한다.
고가의 서버를 설치해야 하는 홈 네트워크시스템의 경우 네트워크 인프라가 잘 갖춰져 있어야 하기 때문에 이미 건축되어 사용 중인 건물에는 설치가 어렵다는 제약이 있다.
또한 서버에 문제가 발생했을 경우에 세대들의 기기들이 오작동을 일으킬 위험이 있으며, 작동이 멈췄을 때에는 외부에서 세대들의 기기에 접근이 불가능해진다.
또한, 기존의 홈 네트워크 시스템은 각 세대별 가전제품의 제어장치, 고립자 생존확인, 화재감지장치, 외부침입방지용 방범장치, 블랙박스 녹화장치가 통합형이 아닌, 각자 따로 구성되어 있어, 비용부담이 크고, 무엇보다, 부피가 크고 무거워서 고정적으로 설치되어야 하므로, 이사 후에는 설치비용이 비싸서, 신규로 다시 설치해야 하는 문제점이 있었다.
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 스마트디바이스와 저렴한 AIHonet 모듈을 이용하여 비용을 낮추어 인공지능형 홈 네트워크를 설계 및 구현할 수 있고, AC전원공급과 태양광을 통한 보조전원공급의 이중방식으로 각 기기에 전원을 공급시킬 수 있으며, 부하기기에 부착된 스마트센서노드부와 AIHonet 모듈 사이를 유선이 아닌, 지그비통신망으로 이루어진 유비쿼터스센서네트워크(USN)망으로 구축할 수 있고, 휴대가 용이한 박스형 모듈구조로 이루어진 AIHonet 모듈을 통해 홈네트워크 통합관리하고자 하는 위치에 고정식 및 이동식으로 손쉽게 설치할 수 있고, 하나의 장치인 AIHonet 모듈에 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어, 현관 방문자 확인, 현관문개폐, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지기능을 구성할 수 있는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치는
AIHonet 모듈과 WiFi 통신망으로 연결되어, 홈(Home) 내부의 부하기기 구동상태, 홈 내부영상, 외부침입여부를 어플화면상에서 활성화시켜 모니터링하면서, 원격지에서 위치기반서비스(LBS)를 기준으로 부하기기의 구동을 온오프제어하는 제어신호를 출력시키는 스마트디바이스(100)와,
홈(Home) 내부 공간 일측에 설치되고, 부하기기로부터 센싱된 데이터를 입력받아 설정된 기준값에 따라 자가학습분석 후, 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어, 현관 방문자 확인, 현관문개폐, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지를 통합관리제어하고, 영상데이터와 센싱데이터를 스마트디바이스로 전송제어시키는 AIHonet 모듈(200)과,
홈(Home) 내부의 부하기기 일측에 탈부착식으로 설치되어, 부하기기의 온도, 습도, 부하기기의 전압, 전류, 침입감지를 센싱한 후, 센싱한 센싱데이터를 AIHonet 모듈로 전송시키는 스마트센서노드부(300)와,
AIHonet 모듈과 스마트센서노드부 사이를 유비쿼터스센서네트워크(USN : Ubiquators Senser Network)망으로 형성시키는 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부(400)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는
첫째, 스마트디바이스와 저렴한 AIHonet 모듈을 이용하여 비용을 낮추어 인공지능형 홈 네트워크를 설계 및 구현할 수 있다.
둘째, 부하기기에 부착된 스마트센서노드부와 AIHonet 모듈 사이를 유선이 아닌, 지그비통신망으로 이루어진 유비쿼터스센서네트워크(USN)망으로 구축할 수 있고, 휴대가 용이한 박스형 모듈구조로 이루어진 AIHonet 모듈을 통해 홈네트워크 통합관리하고자 하는 위치에 탈부착식으로 손쉽게 설치할 수 있어, 이사 후에도 설치가 용이하다.
셋째, 스마트 디바이스의 위치기반서비스(LBS)를 기반으로, 언제 어디서나, AIHonet 모듈을 통해 홈 내부의 부하기기를 온오프제어, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지를 모니터링할 수 있어, 기존에 비해 방재 및 방범효과를 80% 향상시킬 수가 있다.
넷째, 하나의 장치인 AIHonet 모듈에 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어, 현관 방문자 확인, 현관문개폐, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지기능을 구성함으로서, 기존처럼 홈 네트워크 시스템 중 하나인 세대별 가전제품의 제어장치, 고립자 생존확인, 화재감지장치, 외부침입방지용 방범장치, 블랙박스 녹화장치를 따로 구비하지 않아도 돼므로, 기존에 비해 설치비용을 70% 줄일 수 있다.
다섯째, 인공지능기능을 통해 부하기기로부터 센싱된 데이터를 입력받아 설정된 기준값에 따라 자가학습분석하면서 부하기기를 제어할 수 있는 통합관리기능을 수행할 수 있어, 인공지능형 홈 네트워크 서비스 시장을 활성화시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치(1)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도,
도 3은 본 발명에 따른 스마트디바이스의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 AIHonet 모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 임베디드제어모듈이 모듈본체의 내부공간 일측에 위치되고, 한개 또는 두개 이상의 코어로 이루어져 각 기기의 전반적인 동작을 제어하는 것을 도시한 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 AIHonet 모듈의 외형 구성요소를 도시한 사시도,
도 7은 본 발명에 따른 AIHonet 모듈의 내부 구성요소를 도시한 펼친내부사시도,
도 8은 본 발명에 따른 임베디드제어모듈의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 9는 본 명에 따른 임베디드제어모듈의 구성을 하나의 PCB기판상에 구성한 일실시예도,
도 10은 본 발명에 따른 마이크로프로세서부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 11은 본 발명에 따른 블랙박스부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 12는 본 발명에 따른 스마트센서노드부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 13은 본 발명에 따른 센서노드제어부의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 14는 본 발명에 따른 액츄에이터제어부를 통해 베이스스테이션제어부로부터 전송된 명령신호를 수신받아, 부하기기에 형성된 액츄에이터를 작동시켜, 온오프제어시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 15는 본 발명에 따른 AIHonet 모듈에서 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부를 통해 연결된 홈(Home) 내부의 부하기기를 온오프제어시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 16은 본 발명에 따른 블랙박스부가 냉장고 일측에 설치되어, 음식물 음독으로 인해 쓰러진 사용자의 영상을 기준으로 응급상황이 발생되었음을 임베디드제어모듈을 통해 자가인식시켜, 외부의 119 관리서버, 긴급재난관리서버, 관리사무소서버쪽으로 통보시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 17은 본 발명에 따른 스마트센서노드부의 소음감지센서와 진동감지센서를 통해 센싱된 윗층에서 층간소음이 기준설정범위를 넘게 되면, AIHonet 모듈에서 자가학습분석 후, 층간소음이 발생하였음을 긴급상황알리미전송부를 통해 미리 설정된 스마트디바이스 및 관리사무소서버로 통보시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 18은 본 발명에 따른 홈(Home) 내부의 부하기기 일측, 또는 홈(Home) 내부공간 일측에 설치된 화재감지센서로부터 열, 연기, 불꽃이 감지되었다는 화재감지신호가 입력되면, AIHonet 모듈에서 자가학습분석 후, 화재가 발생하였음을 긴급상황알리미전송부를 통해 미리 설정된 스마트디바이스, 관리사무소서버, 119 관리서버로 통보시키는 것을 도시한 일실시예도.
[부호의 설명]
1 : 인공지능형 홈네트워크 통합관리장치 100 : 스마트디바이스
200 : AIHonet 모듈 300 : 스마트센서노드부
400 : 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부
AIHonet 모듈과 WiFi 통신망으로 연결되어, 홈(Home) 내부의 부하기기 구동상태, 홈 내부영상, 외부침입여부를 어플화면상에서 활성화시켜 모니터링하면서, 원격지에서 위치기반서비스(LBS)를 기준으로 부하기기의 구동을 온오프제어하는 제어신호를 출력시키는 스마트디바이스(100)와,
홈(Home) 내부 공간 일측에 설치되고, 부하기기로부터 센싱된 데이터를 입력받아 설정된 기준값에 따라 자가학습분석 후, 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어, 현관 방문자 확인, 현관문개폐, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지를 통합관리제어하고, 영상데이터와 센싱데이터를 스마트디바이스로 전송제어시키는 AIHonet 모듈(200)과,
홈(Home) 내부의 부하기기 일측에 탈부착식으로 설치되어, 부하기기의 온도,
습도, 부하기기의 전압, 전류, 층간소음, 침입감지를 센싱한 후, 센싱한 센싱데이터를 AIHonet 모듈로 전송시키는 스마트센서노드부(300)와,
AIHonet 모듈과 스마트센서노드부 사이를 유비쿼터스센서네트워크(USN :Ubiquators Senser Network)망으로 형성시키는 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부(400)로 구성되는 것을 특징으로 하는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치.
본 발명에서 설명되는 AIHonet 모듈에서 AIHonet은 AI(Artificial Intelligence) HOme NETwork의 약어를 말한다.
또한, 본 발명에서 설명되는 부하기기는 전기를 소비하는 자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기 이외에도, 에어콘, 난방기, 업무 (생산)에 필요한 디바이스, 컴퓨터, 조명기구, 생활 전력 디바이스를 모두 포함한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치(1)의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치(1)의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것으로, 이는 스마트디바이스(100), AIHonet 모듈(200), 스마트센서노드부(300), 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부(400)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 스마트디바이스(100)에 관해 설명한다.
상기 스마트디바이스(100)는 AIHonet 모듈과 WiFi 통신망으로 연결되어, 홈(Home) 내부의 부하기기 구동상태, 홈 내부영상, 외부침입여부를 어플화면상에서 활성화시켜 모니터링하면서, 원격지에서 위치기반서비스(LBS)를 기준으로 부하기기의 구동을 온오프제어하는 제어신호를 출력시키는 역할을 한다.
이는 도 3에 도시한 바와 같이, AIHonet제어용 액티비티부(Drone Control Activity)(110), 영상표출형 액티비티부(Display Activity)(120), AIHonet 제어용 인텐트부(Drone Control Intent)(130), AIHonet 페어링 액세스제어부(140)로 구성된다.
*상기 AIHonet제어용 액티비티부(Drone Control Activity)(110)는 뷰(View)와 이벤트(Event) 응답으로 이루어진 AIHonet 제어용 사용자 인터페이스(UI)를 스마트 디바이스 화면상에 생성시키는 역할을 한다.
상기 영상표출형 액티비티부(Display Activity)(120)는 AIHonet 페어링 액세스제어부를 통해 접속된 AIHonet 모듈으로부터 센싱데이터와 영상데이터를 수신받아 스마트 디바이스 화면상에 표출시키는 역할을 한다.
상기 AIHonet 제어용 인텐트부(Drone Control Intent)(130)는 AIHonet제어용 사용자 인터페이스(UI)가 표출된 화면에서 사용자의 터치에 따라 다른 화면으로 이동시켜 화면전환시킬 때, 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어모드, 현관 방문자 확인모드, 현관문개폐모드, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시)모드, 층간소음감지모드, 화재감지모드, 외부침입감지모드 중 어느 하나가 선택된 이벤트가 수행되도록 이벤트구동제어부에 요청명령을 보내는 역할을 한다.
상기 AIHonet 페어링 액세스제어부(140)는 AIHonet 모듈의 WiFi통신망과 액세스 연결되어, WiFi통신망에 위치한 AIHonet 모듈을 위치기반서비스(LBS)를 기반으로 페어링시키고, 페어링된 AIHonet 모듈을 표시하면서 연결시키는 역할을 한다.
상기 스마트디바이스는 스마트폰, 스마트패드, 스마트TV 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 AIHonet 모듈(200)에 관해 설명한다.
상기 AIHonet 모듈(200)은 홈(Home) 내부 공간 일측에 설치되고, 부하기기로부터 센싱된 데이터를 입력받아 설정된 기준값에 따라 자가학습분석 후, 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어, 현관 방문자 확인, 현관문개폐, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지를 통합관리제어하고, 영상데이터와 센싱데이터를 스마트디바이스로 전송제어시키는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 모듈본체(210), 임베디드제어모듈(220), 홈게이트웨이부(230), 캠카메라부(240), 블랙박스부(250), 스피커부(260), 트랜스포머형 전원공급부(270), 디스플레이부(280)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 모듈본체(210)에 관해 설명한다.
상기 모듈본체(210)는 사각박스형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 알루미늄합금재질로 이루어져, 방열성과 내구성이 우수한 특성을 가진다.
상기 모듈본체는 홈 내부의 현관문이나 벽체 일측에 형성된다.
상기 모듈본체는 상단커버와 하단커버로 나뉘어 구성된다.
그리고, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 상단커버의 내부방향 공간 일측에 임베디드제어모듈이 형성되고, 임베디드제어모듈 일측에 블랙박스부가 형성되고, 블랙박스부 일측에 스피커부가 형성되며, 외부방향 일측에 디스플레이부가 형성된다.
여기서, 블랙박스부는 모듈본체 내부공간에 설치되는 것 이외에도, 부하기기 일측, 건물의 출입구 일측, 건물 옥상 일측에 설치된다.
상기 하단커버의 내부방향 공간 일측에 홈게이트웨이부가 형성되고, 홈게이트웨이부 일측에 트랜스포머형 전원공급부가 형성되며, 트랜스포머형 전원공급부 일측에 캠카메라부가 포함되어 형성된다.
둘째, 본 발명에 따른 임베디드제어모듈(220)에 관해 설명한다.
상기 임베디드제어모듈(220)은 도 5에 도시한 바와 같이, 모듈본체의 내부공간 일측에 위치되고, 한개 또는 두개 이상의 코어로 이루어져 각 기기의 전반적인 동작을 제어하는 역할을 한다.
이는 도 8 및 도 9에 도시한 바와 같이, 마이크로프로세서부(221), 메인메모리부(222), 입력부(223), 출력부(224)로 구성된다.
상기 마이크로프로세서부(221)는 접속된 USN망의 부하기기에 맞게 1:1 맞춤형 통신프로토콜을 형성시킨 후, 메인메모리부에 저장된 운용프로그램을 불러와, 운용프로그램에 따라 연산시켜 출력부쪽으로 출력신호를 출력시켜, 자가학습분석을 통해 유비쿼터스센서네트워크(USN)망에 형성된 부하기기의 온오프제어, 현관 방문자 확인, 현관문개폐, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지를 통합관리제어하는 역할을 한다.
이는 3~10GHz 마이크로프로세서가 하나 또는 둘 이상 연결되어 구성된다.
보다 구체적으로는 512Mbytes DDR3 SDRAM이 탑재되며,기가(Giga) 이더넷 모듈(81-1)가 형성되고, Wince, Linux, Android OS가 형성되며, 6~15채널의 UART를 통해 커널 메시지 확인이나 터미널 기능으로 사용하도록 형성되고, 확장 커넥터를 이용하여 추가 서브보드 형태로 범용 I/O 포트를 통해 디버깅을 할 수 있는 LED와 스위치가 형성되며, 디스플레이부의 LCD 모니터창을 구동시키는 60Pin LCD Connector가 형성되고, 음악, 영상 등 모든 형태의 파일을 저장시킬 수 있는 Micro SD Card Slot 1Port가 형성되며, RTC (Real Time Clock) IC가 탑재되고, Input 전압이 DC 5V / 2A로 설정되며, 키버튼(Key Button)이 형성되고, 와이파이 모듈 인터페이스, 지그비 모듈 인터페이스, 비동기식 RS2332 포트, 동기식 RS232포트가 포함되어 구성된다.
그리고, 본 발명에 따른 마이크로프로세서부는 입력단자 일측에 입력부가 연결되어, 입력부로부터 입력된 스마트센서노드부의 센싱데이터가 입력되고, 또 다른 입력단자 일측에 캠카메라부가 연결되어, 캠카메라부에서 촬영한 홈 내부의 부하기기, 현관 방문자, 외부 침입자용 영상데이터가 입력되며, 또 다른 입력단자 일측에 블랙박스부의 블랙박스용카메라부가 연결되어, 블랙박스용카메라부에서 촬영한 영상데이터가 입력되고, 출력단자 일측에 홈게이트웨이부가 연결되어, 홈게이트웨이부에 연결된 스마트센서노드부의 연결을 컨넥팅시키는 컨넥팅신호를 출력시키고, 또 다른 출력단자 일측에 스피커부가 연결되어, 응급상황, 외부침입자에 관한 음성메세지 및 경고음을 출력시키는 출력신호를 출력시키며, 또 다른 출력단자 일측에 디스플레이부가 연결되어, 디스플레이부 상에 캠카메라부에서 촬영한 영상데이터와, 부하기기의 센싱데이터를 표출시키는 디스플레이표출신호를 출력시키며, 또 다른 출력단자 일측에 차단기가 연결되어, 부하기기에 과전류나 과전압이 감지되면, 차단기를 오프시키는 차단기오프신호를 출력시키고, 부하기기에 정상전류가 감지되면, 차단기를 온시키는 차단기온신호를 출력시키며, 또 다른 출력단자 일측에 트랜스포머형 전원공급부가 연결되어, 정전으로 인한 비상상황시 미리 충전된 보조배터리를 통해 각 기기에 전원을 공급시키도록 비상전원공급신호를 출력시키도록 구성된다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로프로세서부는 통합형이외에도, 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어모드, 현관 방문자 확인모드, 현관문개폐모드, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시)모드, 층간소음감지모드, 화재감지모드, 외부침입감지모드에 대응되어, 확장독립형으로 부하기기온오프제어용 마이크로프로세서, 현관방문자확인·현관문개폐용 마이크로프로세서, 고립자생존확인용 마이크로프로세서, 층간소음감지용 마이크로프로세서, 화재감지진압용 마이크로프로세서, 외부침입감지용 마이크로프로세서로 나뉘어 독립적으로 구성된다.
여기서, 화재감지진압용 마이크로프로세서는 화재감지시, 소방급수용 자동밸브를 자동으로 온(ON)시켜, 롤형 물호스로 물을 급수시키고, 천장에 설치된 가압펌프(순환펌프)를 온(ON)시켜 스프링쿨러를 구동시키도록 구성된다.
상기 마이크로프로세서부(221)는 도 10에 도시한 바와 같이, 자가학습분석프로그램엔진부(221a)가 포함되어 구성된다.
상기 자가학습분석프로그램엔진부(221a)는 목표 출력값과 인공신경망의 출력값 사이의 오차들의 제곱합을 최소로 하는 최급하강법 (gradient-descent method)을 통해 자가학습분석시키는 역할을 한다.
이는 역전파 알고리즘이 포함되어 구성된다.
상기 역전파 알고리즘은 전방향 계산과 역방향 계산의 두단계로 이루어진다.
전방향 계산은 주어진 입력값에 대해 인공신경망의 출력값을 계산하는 과정이며, 역방향 계산은 전방향 계산에 의해 얻어진 출력값과 목표 출력값의 차이, 즉 오류를 출력층으로부터 입력층으로 역전파 시켜가며 연결 가중치들을 저장하는 과정이다.
본 발명에 따른 역전파 알고리즘에 의한 자가학습분석과정은 다음과 같다.
먼저, 다층 퍼셉트론의 구조를 결정한 후 연결 가중치를 임의의 아주 작은 값 (-1에서 1 사이)들로 초기화한다.
다음으로, 학습자료 집합내의 모든 학습 패턴들에 대해 다음 과정을 반복한다.
각층 처리 요소의 출력값 x들을 지칭하기 위해 입력층은 j, 은닉층은 k, 출력층은 i를 사용한다.
첫째, 전방향 계산은 은닉층 및 출력층에서 같은 방식에 의해 각 PE (processing element)들의 출력값을 계산한다.
이는 수학식 1과 같이, PE (processing element) 내의 입력값들의 합 (total)을 연산시키는데, 통상 오프셋 (θ)값은 항상 1인 가상의 처리요소에 연결된 가중치로 취급한다.
[수학식 1]
Figure PCTKR2016012430-appb-I000001
그리고, 수학식 2와 같이, 전이함수를 이용하여 출력값을 결정한다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2016012430-appb-I000002
둘째, 역방향 계산으로서 오류를 계산하고, 가중치를 조정한다.
이는 출력층의 출력값 (xi)와 목표 출력값 (ti) 사이의 오류치 (ti - xi)를 구한다.
그리고, 출력층 PE에 연결된 가중치를 수정하기 위하여 사용될 오류값 (δi)를 구한다. 시그모이드 전이함수를 가정하면 다음의 수학식 3과 같이 표현된다.
[수학식 3]
Figure PCTKR2016012430-appb-I000003
그리고, 수학식 4와 같이, 은닉층 PE에 연결된 가중치를 수정하기 위한 오류값을 계산한다.
[수학식 4]
Figure PCTKR2016012430-appb-I000004
그리고, 연결가중치를 다음의 수학식 5,6에 으해 조정한다. α는 학습계수를 나타낸다.
[수학식 5]
Figure PCTKR2016012430-appb-I000005
[수학식 6]
Figure PCTKR2016012430-appb-I000006
끝으로, 상기 첫째, 둘째의 과정이 끝나면 1회 학습을 마친 것으로 하고, 원하는 학습횟수만큼 또는 출력층 내에서의 오류가 임계치 이하로 떨어질 때까지 그 과정을 반복하여 자가학습분석시킨다.
또한, 본 발명에 따른 마이크로프로세서부(221)는 긴급상황알리미전송부(221b)가 포함되어 구성된다.
즉, 긴급상황알리미전송부(221b)는 홈 내부의 층간소음발생시, 화재감지시, 외부침입감지시, 미리 설정된 스마트디바이스 및 관리사무소서버로 1차 통보시키고, 2차로 국가재난관리서버로 통보시키는 역할을 한다.
이는 WiFi통신망으로 구성된다.
상기 메인메모리부(222)는 인공지능형 홈네트워크 통합관리장치의 전체적인 구동에 관한 운용프로그램, 자가학습분석펌웨어프로그램을 저장시키는 역할을 한다.
이는 DDR SDRA과 NAND 플래시로 구성된다.
여기서, DDR SDRAM은 인공지능형 홈네트워크 통합관리장치의 전체적인 구동에 관한 운용프로그램이나 커널이 복사되어 구성되고, NAND플래시는 부트로더 및 커널이미지, 자가학습분석펌웨어프로그램을 저장시키도록 구성된다.
상기 입력부(223)는 스마트 센서노드부에서 센싱된 센싱데이터를 마이크로프로세서부로 전달시키는 역할을 한다.
이는 USB Host 2.0 x 20 Port가 형성되고, USB 2.0 device 20 Port가 형성된다.
상기 출력부(224)는 홈게이트웨이부, 캠카메라부, 블랙박스부, 스피커부, 디스플레이부와 연결되어, 마이크로프로세서부의 제어하에홈게이트웨이부, 캠카메라부, 블랙박스부, 스피커부, 디스플레이부쪽으로 출력신호를 출력시키는 역할을 한다.
이는 UART 실렉션 점퍼(UART SELECTION JUMPERS)와, 시리얼 컨넥터(Serial Connecter)로 구성된다.
상기 UART 실렉션 점퍼(UART SELECTION JUMPERS)와, 시리얼 컨넥터(Serial Connecter)에 홈게이트웨이부, 캠카메라부, 블랙박스부, 스피커부, 디스플레이부가 연결되어 구성된다.
셋째, 본 발명에 따른 홈게이트웨이부(230)에 관해 설명한다.
상기 홈게이트웨이부(230)는 홈 내부의 부하기기 일측에 설치된 스마트센서노드부를 1:N 구조로 하나로 묶어서 연결시키는 역할을 한다.
이는 유비쿼터스센서네트워크와 외부 통신서비스 간에 상호접속하거나 중계하는 곳으로서, 유무선 유비쿼터스센서네트워크의 댁내망과 각종 디지털 가입자 회선(xDSL), 케이블, 파이버 투 더 홈(FTTH) 등 가입자 액세스망을 상호 접속하거나 중계하도록 구성된다.
넷째, 본 발명에 따른 캠카메라부(240)에 관해 설명한다.
상기 캠카메라부(240)는 모듈본체의 정면 또는 후면 일측에 설치되어, 홈 내부의 부하기기, 현관 방문자, 외부 침입자를 영상촬영시키는 역할을 한다.
이는 초당 90프레임 비디오와 1.3메가 픽셀(1280*960) 이상의 스냅샷 해상도로 고화질로 구성된다.
또한, 내부에 구성된 픽셀플러스 프로세서를 통해 선명한 화질과 디지털 네츄럴 모션으로 인한 움직임 속에서도 자연스럽게 이미지를 보정한다.
상기 캠카메라부(240)는 도 5에 도시한 바와 같이, 외부 CCTV용 캠카메라부와, 내부 CCTV용 캠카메라부가 나뉘어져 구성된다.
다섯째, 본 발명에 따른 블랙박스부(250)에 관해 설명한다.
상기 블랙박스부(250)는 임베디드제어모듈 일측 또는 부하기기 일측에 위치되어, 부하기기의 센싱데이터와, 영상데이터를 설정된 기준 주기별로 백업 저장시키는 역할을 한다.
이는 도 11에 도시한 바와 같이, 블랙박스몸체(251), 블랙박스용 카메라촬영부(252), 블랙박스용 메모리부(253), USB접속컨넥터부(254), 블랙박스용 근거리무선통신부(255)로 구성된다.
상기 블랙박스몸체(251)는 휴대 및 이동이 용이한 박스형상으로 형성되어, 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
상기 블랙박스용 카메라촬영부(252)는 블랙박스몸체의 헤드부상에 위치되어, 180°~360°의 광각을 가지면서 특정객체 및 부하기기를 영상촬영시키는 역할을 한다.
상기 블랙박스용 메모리부(253)는 블랙박스몸체의 내부공간에 형성되어 부하기기의 센싱데이터와, 영상데이터를 실시간으로 저장시키는 역할을 한다.
상기 USB접속컨넥터부(254)는 블랙박스몸체의 외부 일측에 형성되어, 스마트센서노드부의 출력단자와 USB연결시켜, 스마트센서노드부에서 센싱한 부하기기의 센싱데이터를 데이터메모리부로 전송시키는 역할을 한다.
상기 블랙박스용 근거리무선통신부(255)는 데이터메모리부 일측에 위치되어, 데이터메모리부에 저장된 부하기기의 센싱데이터와, 영상데이터를 임베디드제어모듈로 전송시키는 역할을 한다.
이는 지그비통신망으로 구성된다.
이처럼, 블랙박스몸체(251), 카메라촬영부(252), 블랙박스용 메모리부(253), USB접속컨넥터부(254), 블랙박스용 근거리무선통신부(255)로 이루어진 블랙박스부(250)는 휴대와 이동이 용이하고, 스마트센서노드부와의 접속연결이 용이하며, 블랙박스용 메모리부를 통해 센싱데이터, 영상데이터를 실시간으로 업로딩시켜 녹화저장할 수가 있다.
이러한 본 발명에 따른 블랙박스부는 홈(Home) 내부에 설치된 스마트 센서노드부 일측, 또는 부하기기 중 냉장고 일측에 설치되어 구성된다.
상기 블랙박스부가 부하기기 중 냉장고 일측에 설치되는 이유는 음식물에 농약이나, 독성물을 넣어 음독사건이 자주 발생되어, 사건현장이나 증거품에 관한 영상증거자료가 없어, 음독사건 수사에 차질이 발생되는 문제점을 해결할 수 있도록 영상데이터자료를 제공할 수 있고, 도 16에 도시한 바와 같이, 음식물 음독으로 인해 쓰러진 사용자의 영상을 기준으로 응급상황이 발생되었음을 임베디드제어모듈을 통해 자가인식시켜, 외부의 119 관리서버, 긴급재난관리서버, 관리사무소서버쪽으로 통보하기 위함이다.
또한, 본 발명에 따른 블랙박스부는 홈(Home) 내부 이외에도, 건물의 출입구 일측, 또는 건물 옥상 일측에 설치되어, 건물내로 불법침입하는 외부침입자를 영상촬영시킨다.
여섯째, 본 발명에 따른 스피커부(260)에 관해 설명한다.
상기 스피커부(260)는 임베디드제어모듈의 제어신호에 따라 구동되어, 응급상황, 외부침입자에 관한 음성메세지 및 경고음을 출력시키는 역할을 한다.
일곱째, 본 발명에 따른 트랜스포머형 전원공급부(270)에 관해 설명한다.
상기 트랜스포머형 전원공급부(270)는 평상시에 상용전원을 공급받아 각 기기에 전원을 공급시키다가, 정전으로 인한 비상상황시 미리 충전된 보조배터리를 통해 각 기기에 전원을 공급시키는 역할을 한다.
이는 AC전원공급과 태양광을 통한 보조전원공급의 이중방식으로 각 기기에 전원을 공급시키도록 구성된다.
여덟째, 본 발명에 따른 디스플레이부(280)에 관해 설명한다.
상기 디스플레이부(280)는 모듈본체의 정면 일측에 위치되어, 캠카메라부에서 촬영한 영상데이터와, 부하기기의 센싱데이터를 표출시키면서, 터치입력으로 부하기기의 온오프구동을 제어시키는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 상기 AIHonet 모듈(200)은 모듈본체의 내부공간 일측에 송수화기(290)가 포함되어 구성된다.
상기 송수화기(290)는 지진이나 재난으로 인해 건물붕괴시, 미리 설정된 긴급재난관리서버와 다이렉트 연결되어, 송수신방식으로 전화통화연결시키는 역할을 한다.
이는 전화라인 또는 WiFi통신망을 통해 긴급재난관리서버와 연결되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 스마트센서노드부(300)에 관해 설명한다.
상기 스마트센서노드부(300)는 홈(Home) 내부의 부하기기 일측에 탈부착식으로 설치되어, 부하기기의 온도, 습도, 부하기기의 전압, 전류, 층간소음, 침입감지를 센싱한 후, 센싱한 센싱데이터를 AIHonet 모듈로 전송시키는 역할을 한다.
이는 도 12에 도시한 바와 같이, 센서부(310), 센서노드제어부(320), 근거리무선통신부(330), 전원부(340)로 구성된다.
그리고, 홈(Home) 내부의 부하기기 일측에 탈부착시, 부하기기의 구동을 온오프시키는 액츄에이터가 포함되어 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 센서부(310)에 관해 설명한다.
상기 센서부(310)는 부하기기의 온도, 습도, 전압, 전류, 또는 층간소음, 화재감지, 침입감지여부를 센싱시키는 역할을 한다.
이는 온도센서, 습도센서, 전류감지센서, 적외선감지센서, 소음감지센서, 진동센서, 화재감지센서가 포함되어 구성된다.
상기 온도센서는 부하기기의 온도를 측정하는 역할을 한다.
이는 열전쌍온도계, 온도측정 저항체 온도계, 서미스터(NTC)온도계, 금속식 온도계 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
상기 습도센서는 부하기기 설치공간의 습도를 측정하는 역할을 한다.
이는 다공질 세라믹스나 고분자막으로 흡수됨으로써 일어나는 전기저항이나 정전용량의 변화, 또는 진동자에 설치한 흡수 물질의 중량변화에 의한 진동자의 공진주파수의 변화를 통해 습도를 측정하도록 구성된다.
상기 전류감지센서는 부하기기의 교류전류 및 직류전류를 감지하는 역할을 한다.
이는 도너츠 모양의 자심을 사용하여 1차 및 2차 코일을 자심에 감아 2차 전류를 측정함으로써 1차 전류를 검지하는 변류기(變流器) 방식과 전류에 의하여 생기는 자계 속에 홀 소자를 설치하여 홀 전압을 측정함으로써 자계의 강도, 즉 전류의 강약을 검지하도록 구성된다.
상기 적외선감지센서는 인체에서 발생하는 열을 적외선으로 감지하는 역할을 한다.
이는 어두운 실내나 야간, 지진이나 재난으로 인한 건물붕괴시, 홈(Home)내부에 위치한 사람의 움직임을 감지한다.
본 발명에 따른 적외선감지센서는 30m~50m 적외선감지가 되도록 구성된다.
상기 적외선감지센서는 임베디드제어모듈의 제어신호에 따라 지진이나 재난으로 인한 건물붕괴시, 재난모드로 변환되어, 건물붕괴된 홈(Home) 내부에 위치한 사람을 적외선으로 감지하여, 임베디드제어모듈로 전송시키도록 구성된다.
상기 소음감지센서는 마이크를 통해 기준설정 dB의 소음을 센싱시키는 역할을 한다.
상기 진동센서는 스프링소스를 통해 기준진동설정치의 진동충격을 감지하는 역할을 한다.
상기 화재감지센서는 부하기기에서 발생되는 열, 연기, 불꽃을 감지하는 역할을 한다.
둘째, 본 발명에 따른 센서노드제어부(320)에 관해 설명한다.
상기 센서노드제어부(320)는 AIHonet 모듈로부터 수신받은 명령신호를 지그비(ZigBee) 프로토콜로 변경 후, 액츄에이터를 작동시켜 부하기기의 구동을 온오프제어시키고, 센서부에서 출력되는 아날로그신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 근거리무선통신부로 전달시키도록 제어하는 역할을 한다.
이는 도 13에 도시한 바와 같이, 베이스스테이션제어부(321), 액츄에이터제어부(322), 오실로코프RF제어부(323)로 구성된다.
상기 베이스스테이션제어부(321)는 AIHonet 모듈로부터 수신받은 명령신호를 지그비(ZigBee) 프로토콜로 변경 후 무선으로액츄에이터제어부로 명령신호를 송신시키는 역할을 한다.
상기 액츄에이터제어부(322)는 베이스스테이션제어부로부터 전송된 명령신호를 수신받아, 부하기기에 형성된 액츄에이터를 작동시켜, 온오프제어시키는 역할을 한다.
여기서, 액츄에이터는 도 14에 도시한 바와 같이, 가스온오프용 액츄에이터, 보일러온오프용액츄에이터, 조명온오프용액츄에이터로 구성된다.
상기 오실로코프RF제어부(323)는 센서부에서 출력되는 아날로그신호를 디지털 신호로 변환시키는 역할을 한다.
셋째, 본 발명에 따른 근거리무선통신부(330)에 관해 설명한다.
상기 근거리무선통신부(330)는 근거리무선통신망으로 이루어져, 센서노드제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 디지털신호로 변환된 센싱데이터를 AIHonet 모듈로 전송시키는 역할을 한다.
이는 지그비무선통신망으로 구성된다.
여기서, 지그비무선통신망은 IEEE 802.15.4를 지칭하는 기술로 Bluetooth에 비해 전송속도가 느리지만 애드-혹(ad-hoc) 네트워크 구성이 쉽고, 저전력이고 칩셋 가격이 낮은 특성을 가진다.
넷째, 본 발명에 따른 전원부(340)에 관해 설명한다.
상기 전원부(340)는 충전배터리로부터 공급받은 전원을 각 기기에 공급시키는 역할을 한다.
다음으로, 본 발명에 따른 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부(400)에 관해 설명한다.
상기 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부(400)는 AIHonet 모듈과 스마트센서노드부 사이를 유비쿼터스센서네트워크(USN : Ubiquators Senser Network)망으로 형성시키는 역할을 한다.
이는 Ethernet, PLC, IEEE1394, HomePNA(Home Phoneline Networking Alliance), 광홈랜으로 이루어진 유선형 홈네트워킹망과, Wireless LAN, Bluetooth, WPAN, ZigBee,UWB, Wireless1394 으로 이루어진 무선형 홈네트워킹망 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
상기 PLC(Power Line Communication)는 미리 구축된 전력선을 통해서 통신을 하기 때문에 구축 비용이 저렴하고 확장이 용이한 특성이 있다.
이는 200kbps ~ 200Mbps 에 이르는 전송 속도와 보안성이 높고 온도 변화에도 민감하지 않은 특성을 가신다.
상기 UWB(Ultra Wideband)는 IEEE802.15.3a를 지칭하는 광역대로 기존의 스펙트럼에 비해 매우 넓은 대역에 걸쳐 저전력으로 대용량의 정보를 전송시키는 기능을 수행한다.
상기 Bluetooth는 IEEE 802.15.1을 지칭하는 기술로 양방향근거리 통신을 복잡한 케이블 없이도 저가로 구현한 근거리 무선통신역할을 수행한다.
이는 사용 주파수가 2.4GHz이고 전송 거리는 10m이내의 근거리이다.
상기 지그비(ZigBee)는 IEEE 802.15.4를 지칭하는 기술로 Bluetooth에 비해 전송속도가 느리지만 애드-혹(ad-hoc) 네트워크 구성이 쉽고, 저전력이고 칩셋 가격이 낮은 특성을 가진다.
본 발명에 따른 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부(400)는 AIHonet 모듈과 스마트센서노드부 사이를 지그비(ZigBee)망으로 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, AIHonet 모듈(200)을 홈(Home) 내부 일측에 설치한다.
보다 구체적으로는 현관문 실내방향쪽에 설치한다.
다음으로, 홈(Home) 내부의 부하기기 일측에 스마트센서노드부를 탈부착시킨다.
다음으로, 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부(400)를 통해, AIHonet 모듈과 스마트센서노드부 사이를 유비쿼터스센서네트워크(USN : Ubiquators Senser Network)망으로 형성시킨다.
다음으로, 원거리에 위치한 스마트디바이스가 위치기반서비스(LBS)를 기준으로 부하기기의 구동을 온오프제어하는 제어신호를 출력시킨다.
다음으로, AIHonet 모듈에서 부하기기로부터 센싱된 데이터를 입력받아 설정된 기준값에 따라 자가학습분석 후, 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어, 현관 방문자 확인, 현관문개폐, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지를 통합관리제어한다.
[부하기기(보일러)의 온오프제어모드]
일예로, 스마트디바이스로부터 부하기기 중 보일러 구동을 온오프시키는 제어신호가 AIHonet 모듈쪽으로 입력되면, 도 15에 도시한 바와 같이, AIHonet 모듈에서는 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부를 통해 홈(Home) 내부의 부하기기 중 보일러 상에 설치된 스마트센서노드부와 연결시킨 후, 액츄에이터제어부의 보일러온오프용액츄에이터를 통해 보일러의 구동이 온오프제어된다.
[현관 방문자 확인모드, 현관문개폐모드]
또 다른 일예로, 현관문 외부에 설치된 캠카메라부를 통해 현관 방문자가 확인되면, AIHonet 모듈의 임베디드제어모듈의 자가학습분석을 통해, 자주방문하는 방문자이면, 자동으로 현관문 자동도어락을 온(ON)시켜 현관문을 오픈시킨다.
또한, AIHonet 모듈의 임베디드제어모듈의 자가학습분석을 통해, 신규 방문자이면, 자동으로 현관문 자동도어락을 오프(OFF)시킨 후, 스피커부를 통해 "누구세요"라는 음성메세지 표출 후, 스마트디바이스 또는 관리사무소서버쪽으로 홈(Home)내부에 신규방문자가 방문하였음을 알리는 알림메세지를 실시간으로 통보시킨다.
[고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시)모드]
또 다른 일실시예로, 지진이나 재해로 건물붕괴시, AIHonet 모듈의 임베디드제어모듈 제어하에 홈네트워크 통합관리장치 전체를 재난모드로 프로그램설정시킨 후, 스마트센서노드부의 적외선감지센서를 구동시켜 건물붕괴된 홈(Home) 내부에 위치한 사람을 적외선으로 감지하여, 고립자 생존자가 있는지 여부를 체크한다.
[층간소음감지모드]
일예로, 도 17에 도시한 바와 같이, 윗층에서 층간소음이 기준설정범위를 넘게 되면, AIHonet 모듈에서 자가학습분석 후, 층간소음이 발생하였음을 긴급상황알리미전송부를 통해 미리 설정된 스마트디바이스 및 관리사무소서버로 통보시킨다.
그리고, 관리사무소서버에 전송된 층간소음에 따른 긴급상황알리미메세지를 보고, 관리사무소 직원이 층간소음이 발생된 곳으로 찾아가, 추가로 층간소음이 발생되지 않도록 계도시킨다.
[화재감지모드]
일예로, 도 18에 도시한 바와 같이, 홈(Home) 내부의 부하기기 일측, 또는 홈(Home) 내부공간 일측에 설치된 화재감지센서로부터 열, 연기, 불꽃이 감지되었다는 화재감지신호가 입력되면, AIHonet 모듈에서 자가학습분석 후, 화재가 발생하였음을 긴급상황알리미전송부를 통해 미리 설정된 스마트디바이스, 관리사무소서버, 119 관리서버로 통보시킨다.
또한, 본 발명에서는 화재감지를 통해 1차로 화재로 인한 사고 예방이외에도, 홈(Home) 내부에 실제 화재 발생시, 사용자가 직접 화재를 진압할 수 있도록 하기 위해, 홈(Home) 내부 일측 또는, 세대와 세대간의 계단 측벽 일측에 롤형 물호스와 소방급수용 자동밸브가 구성된다.
여기서, 소방급수용 자동밸브는 AIHonet 모듈의 임베디드제어모듈과 연결되어, 임베디드제어모듈의 제어신호에 따라 자동으로 온오프구동된다.
즉, 화재발생시, 화재감지센서부를 통해 화재가 발생되었음을 AIHonet 모듈의 임베디드제어모듈에서 자가인식하여, 소방급수용 자동밸브를 자동으로 온(ON)시켜 오픈시킨 후, 캠카메라부와 블랙박스부를 통해 최초 화재가 발생된 부위를 영상촬영하고, 촬영한 화재영상데이터와 함께 화재발생하였다는 화재발생신호를 스마트디바이스, 관리사무소서버, 119 관리서버로 전송시킨다.
또 다른 구성으로, 본 발명에서는 AIHonet 모듈의 임베디드제어모듈의 제어하에 화재발생시, 자동으로 천장에 설치된 스프링쿨러를 구동시켜, 자동화재진압이 되도록 구성된다.
여기서, 스프링쿨러는 가정용수도를 가압펌프(순환펌프)를 통해 공급받아, AIHonet 모듈의 임베디드제어모듈의 제어하에 물분사노즐이 온오프구동되는 방식으로 구성된다.
[외부침입감지모드]
일예로, 블랙박스부 또는 캠카메라부로 전송된 영상데이터가 AIHonet 모듈에 입력되면, AIHonet 모듈에서 자가학습분석 후, 미리 설정된 사용자의 얼굴이 아닌, 외부 침입자 얼굴이나, 두건을 쓴 외부 침입자 영상이 감지되면, 외부침입자가 발생하였음을 긴급상황알리미전송부를 통해 미리 설정된 스마트디바이스, 관리사무소서버, 경찰청관리서버로 통보시킨다.
다음으로, AIHonet 모듈에서 영상데이터와 센싱데이터를 스마트디바이스로 전송제어시킨다.
끝으로, 스마트디바이스의 화면상에서 홈(Home) 내부의 부하기기 구동상태, 홈 내부영상, 외부침입여부를 표출시킨다.
본 발명에 따른 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치는
AIHonet 모듈과 WiFi 통신망으로 연결되어, 홈(Home) 내부의 부하기기 구동상태, 홈 내부영상, 외부침입여부를 어플화면상에서 활성화시켜 모니터링하면서, 원격지에서 위치기반서비스(LBS)를 기준으로 부하기기의 구동을 온오프제어하는 제어신호를 출력시키는 스마트디바이스(100)와,
홈(Home) 내부 공간 일측에 설치되고, 부하기기로부터 센싱된 데이터를 입력받아 설정된 기준값에 따라 자가학습분석 후, 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어, 현관 방문자 확인, 현관문개폐, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지를 통합관리제어하고, 영상데이터와 센싱데이터를 스마트디바이스로 전송제어시키는 AIHonet 모듈(200)과,
홈(Home) 내부의 부하기기 일측에 탈부착식으로 설치되어, 부하기기의 온도, 습도, 부하기기의 전압, 전류, 침입감지를 센싱한 후, 센싱한 센싱데이터를 AIHonet 모듈로 전송시키는 스마트센서노드부(300)와,
AIHonet 모듈과 스마트센서노드부 사이를 유비쿼터스센서네트워크(USN : Ubiquators Senser Network)망으로 형성시키는 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부(400)로 구성됨으로서 달성되는바,
스마트디바이스와 저렴한 AIHonet 모듈을 이용하여 비용을 낮추어 인공지능형 홈 네트워크를 설계 및 구현할 수 있어 산업상 이용가능성이 크다.

Claims (7)

  1. AIHonet 모듈과 WiFi 통신망으로 연결되어, 홈(Home) 내부의 부하기기 구동상태, 홈 내부영상, 외부침입여부를 어플화면상에서 활성화시켜 모니터링하면서, 원격지에서 위치기반서비스(LBS)를 기준으로 부하기기의 구동을 온오프제어하는 제어신호를 출력시키는 스마트디바이스(100)와,
    홈(Home) 내부 공간 일측에 설치되고, 부하기기로부터 센싱된 데이터를 입력받아 설정된 기준값에 따라 자가학습분석 후, 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어, 현관 방문자 확인, 현관문개폐, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지를 통합관리제어하고, 영상데이터와 센싱데이터를 스마트디바이스로 전송제어시키는 AIHonet 모듈(200)과,
    홈(Home) 내부의 부하기기 일측에 탈부착식으로 설치되어, 부하기기의 온도,습도, 부하기기의 전압, 전류, 층간소음, 침입감지를 센싱한 후, 센싱한 센싱데이터를 AIHonet 모듈로 전송시키는 스마트센서노드부(300)와,
    AIHonet 모듈과 스마트센서노드부 사이를 유비쿼터스센서네트워크(USN :Ubiquators Senser Network)망으로 형성시키는 유비쿼터스센서네트워크(USN)형성부(400)로 구성되는 것을 특징으로 하는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스마트디바이스(100)는
    뷰(View)와 이벤트(Event) 응답으로 이루어진 AIHonet 제어용 사용자 인터페이스(UI)를 스마트 디바이스 화면상에 생성시키는 AIHonet제어용 액티비티부(Drone Control Activity)(110)와,
    AIHonet 페어링 액세스제어부를 통해 접속된 AIHonet 모듈으로부터 센싱데이터와 영상데이터를 수신받아 스마트 디바이스 화면상에 표출시키는 영상표출형 액티비티부(Display Activity)(120)와,
    AIHonet제어용 사용자 인터페이스(UI)가 표출된 화면에서 사용자의 터치에따라 다른 화면으로 이동시켜 화면전환시킬 때, 부하기기(자동조명, 자동CCTV, 보일러, 송수화기)의 온오프제어모드, 현관 방문자 확인모드, 현관문개폐모드, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시)모드, 층간소음감지모드, 화재감지모드, 외부침입감지모드 중 어느 하나가 선택된 이벤트가 수행되도록 이벤트구동제어부에 요청명령을 보내는 AIHonet 제어용 인텐트부(Drone Control Intent)(130)와,
    AIHonet 모듈의 WiFi통신망과 액세스 연결되어, WiFi통신망에 위치한 AIHonet 모듈을 위치기반서비스(LBS)를 기반으로 페어링시키고, 페어링된 AIHonet모듈을 표시하면서 연결시키는 AIHonet 페어링 액세스제어부(140)로 구성되는 것을특징으로 하는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 AIHonet 모듈(200)은
    사각박스형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 모듈본체(210)와,
    모듈본체의 내부공간 일측에 위치되고, 한개 또는 두개 이상의 코어로 이루어져 각 기기의 전반적인 동작을 제어하는 임베디드제어모듈(220)과,
    홈 내부의 부하기기 일측에 설치된 스마트센서노드부를 1:N 구조로 하나로 묶어서 연결시키는 홈게이트웨이부(230)와,
    모듈본체의 정면 또는 후면 일측에 설치되어, 홈 내부의 부하기기, 현관 방 문자, 외부 침입자를 영상촬영시키는 캠카메라부(240)와,
    임베디드제어모듈 일측 또는 부하기기 일측에 설치되어, 부하기기의 센싱데이터와, 영상데이터를 설정된 기준 주기별로 백업 저장시키는 블랙박스부(250)와,
    임베디드제어모듈의 제어신호에 따라 구동되어, 응급상황, 외부침입자에 관한 음성메세지 및 경고음을 출력시키는 스피커부(260)와,
    평상시에 상용전원을 공급받아 각 기기에 전원을 공급시키다가, 정전으로 인한 비상상황시 미리 충전된 보조배터리를 통해 각 기기에 전원을 공급시키는 트랜스포머형 전원공급부(270)와,
    모듈본체의 정면 일측에 위치되어, 캠카메라부에서 촬영한 영상데이터와, 부하기기의 센싱데이터를 표출시키면서, 터치입력으로 부하기기의 온오프구동을 제어시키는 디스플레이부(280)로 구성되는 것을 특징으로 하는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 임베디드제어모듈(220)은
    접속된 USN망의 부하기기에 맞게 1:1 맞춤형 통신프로토콜을 형성시킨 후, 메모리부에 저장된 운용프로그램을 불러와, 운용프로그램에 따라 연산시켜 출력부쪽으로 출력신호를 출력시켜, 자가학습분석을 통해 유비쿼터스센서네트워크(USN)망에 형성된 부하기기의 온오프제어, 현관 방문자 확인, 현관문개폐, 고립자 생존확인(지진이나 재해로 건물붕괴시), 층간소음감지, 화재감지, 외부침입감지를 통합관리제어하는 마이크로프로세서부(221)와,
    인공지능형 홈네트워크 통합관리장치의 전체적인 구동에 관한 운용프로그램,자가학습분석펌웨어프로그램을 저장시키는 메모리부(222)와,
    스마트센서노드부에서 센싱된 센싱데이터를 마이크로프로세서부로 전달시키는 입력부(223)와,
    홈게이트웨이부, 캠카메라부, 블랙박스부, 스피커부, 트랜스포머형 전원공급부, 디스플레이부와 연결되어, 마이크로프로세서부의 제어하에 홈게이트웨이부, 캠카메라부, 블랙박스부, 스피커부, 트랜스포머형 전원공급부, 디스플레이부쪽으로 출력신호를 출력시키는 출력부(224)로 구성되는 것을 특징으로 하는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 마이크로프로세서부(221)는
    목표 출력값과 인공신경망의 출력값 사이의 오차들의 제곱합을 최소로 하는최급하강법 (gradient-descent method)을 통해 자가학습시키는 자가학습분석펌웨어프로그램엔진부(221a)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 스마트센서노드부(300)는
    부하기기의 온도, 습도, 전압, 전류, 또는 층간소음, 화재감지, 침입감지여부를 센싱시키는 센서부(310)와,
    AIHonet 모듈로부터 수신받은 명령신호를 지그비(ZigBee) 프로토콜로 변경후, 액츄에이터를 작동시켜 부하기기의 구동을 온오프제어시키고, 센서부에서 출력되는 아날로그신호를 디지털 신호로 변환하고, 변환된 디지털 신호를 근거리무선통신부로 전달시키도록 제어하는 센서노드제어부(320)와,
    근거리무선통신망으로 이루어져, 센서노드제어부의 제어신호에 따라 구동되어, 디지털신호로 변환된 센싱데이터를 AIHonet 모듈로 전송시키는 근거리무선통신부(330)와,
    충전배터리로부터 공급받은 전원을 각 기기에 공급시키는 전원부(340)로 구성되는 것을 특징으로 하는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 센서노드제어부(320)는
    AIHonet 모듈로부터 수신받은 명령신호를 지그비(ZigBee) 프로토콜로 변경 후 무선으로액츄에이터제어부로 명령신호를 송신시키는 베이스스테이션제어부(321)와,
    베이스스테이션제어부로부터 전송된 명령신호를 수신받아, 부하기기에 형성된 액츄에이터를 작동시켜, 온오프제어시키는 액츄에이터제어부(322)와,
    센서부에서 출력되는 아날로그신호를 디지털 신호로 변환시키는 오실로코프RF제어부(323)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 AIHonet 모듈을 통한 인공지능형 안전사고감지 홈네트워크 통합관리장치.
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