KR101320954B1 - 건물 내 투입요원의 안전을 위한 유도등 내장 지그비 에이피 시스템을 이용한 위치추적 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건물의 화재시나 위급 사항시 건물내에 있는 사람의 위치를 손쉽게 파악 하여 위급사항이나 화재에 고립되지 않도록 하고 현장의 투입요원의 안전유무를 원격지에서 모니터링 하고 관리하는 비상 무선 AP 발명임.
특히, 건물 화재시 무선으로는 건물의 외벽을 투과하여 투입된 인원의 위치를 파악하기 어렵고 화재 특성상 건물 화재시 건물의 전원을 내리기 때문에 고정 AP를 설치한다고 하더라도 고온에서 쉽게 재 기능을 할 수 없으며, 또한 높은 열과 연기로 인해 시야가 확보되지 않으며, 이로 인해 위험한 공간에 안전을 확보하기 위하여 신규 설치를 해야 하므로 기존 건물에는 사용하기가 어려울 뿐 아니라 비용측면에서도 많은 경비가 소요 될 것이다.

Description

건물 내 투입요원의 안전을 위한 유도등 내장 지그비 에이피 시스템을 이용한 위치추적 방법{Location tracking method by inducement light built-inzigbee AP system}

본 발명은 건물의 화재시나 위급 사항 시 건물 내에 있는 사람의 위치를 손쉽게 파악하여 위급사항이나 화재에 고립되지 않도록 하고 현장의 투입요원의 안전유무를 원격지에서 모니터링 하고 관리하는 비상 무선 AP 고안이다.

또한, 유/무선인터넷(TCP/IP)을 이용 DB서버를 통해 실시간으로 원격지의 수신측과의 무선 위치데이터, 화상/음성을 전송할 수 있도록 하며, 수신측에 현장의 개인 모바일 단말기를 통해 DB서버에서 이동통신사로 데이터를 전송하고, 전송된 데이터를 원격지의 수신측과의 화상 통신을 하는 발명으로서, 무선 마이크에 내장된 카메라와 모니터를 통해 무선통신으로 음성과 함께 현장 요원의 모습을 모니터링하면서 영상/음성 데이터를 무선신호화 시켜 건물 외부 포트나 건물옥상에 무선안테나중계국(CDMA/WCDMA/ZigBee) 송신탑(100)을 통하여 유,무선으로 실시간 통신을 하는 장치에 관한 것이다.

특히, 화재시 건물 내 요원이 투입될 경우, 무선으로는 건물의 외벽을 투과하여 투입된 인원의 위치를 파악하기 어렵고 화재 특성상 건물 화재시 건물의 전원을 내리기 때문에 고정 AP를 설치한다고 하더라도 고온에서 쉽게 제 기능을 할 수 없으며, 또한 높은 열과 연기로 인해 시야가 확보되지 않으며, 이로 인해 위험한 공간에 안전을 확보하기 위하여 신규설치를 해야 하므로 기존 건물에는 사용하기가 어려울 뿐 아니라 비용측면에서도 많은 경비가 소요될 것이다.

2.4GHZ(지그비, 부르투스 등) 무선 모듈을 적용하여 위치데이터를 무선으로 전송하여 건물 외벽 포트나 무선안테나중계국(CDMA/WCDMA/ZigBee) 송신탑(100)에서 위치를 찾아내는 시스템 고안이다.

관련법규(소방기술기준에 관한 규칙)

제108조의2 (비상조명등)

①법 제17조제1항·법 제30조제1항 및 영 제30조제4항의 규정에 의한 비상조명등은 다음 각호의 기준에 의하여 설치하여야 한다.

<개정 1993.11.11, 1998.5.12>

1. 소방대상물의 각 거실과 그로부터 지상에 이르는 복도·계단 및 그 밖의 통로에 설치하여야 한다.

2. 조도는 비상조명등이 설치된 장소의 각 부분의 바닥에서 1룩스이상이 되도록 할 것

3. 예비전원을 내장하는 비상조명등에는 평상시 점등여부를 확인할 수 있는 점검스위치를 설치하고 당해 조명등을 20분이상 유효하게 작동시킬 수 있는 용량의 축전지와 예비전원 충전장치를 내장할 것

4. 예비전원을 내장하지 아니하는 비상조명등에는 제9조제3항의 규정에 의한 비상전원을 설치하여야 한다. 이 경우 "제2항의 규정에 의한 비상전원"은 "비상전원"으로 본다.

5. 영 제33조제13항에서 "행정자치부령으로 정하는 그 유도등의 유효범위안의 부분"이라 함은 유도등의 조도가 바닥에서 1룩스이상이 되는 부분을 말한다.

②영 제30조제5항의 규정에 의한 휴대용 비상조명등은 다음 각호의 기준에 적합하게 설치하여야 한다. <신설 2002.4.12>

1. 숙박시설의 객실마다 잘 보이는 곳에 설치하되, 바닥으로부터 0.8미터 이상 1.5미터 이하의 높이에 설치할 것

2. 어둠속에서 위치를 확인할 수 있도록 할 것

3. 사용시 자동으로 점등되는 구조일 것

4. 외함은 난연성능이 있을 것

5. 건전지를 사용하는 경우에는 방전방지조치를 하여야 하고, 충전식 밧데리의 경우에는 상시 충전되도록 할 것

6. 건전지 및 충전식 밧데리의 용량은 20분 이상 유효하게 사용할 수 있는 것으로 할 것

[본조신설 1984.8.16]

본 발명은 무선 송, 수신모듈을 이용하여 건물 내부의 비상유도등 지그비(ZigBee)신호를 무선수신모듈에 전송하고 이 데이터를 건물 내부의 통신실에서 건물 외부에 포트를 설치하여 유사시 포트를 연결 외부에서 건물 내부에 존재하는 특정된 단말의 위치를 추적 모니터링을 한다.

본 발명은 에러확산 기법과 복합 컷 슬루스위칭방법(데이터손실 방지기법)을 이용하여 카메라영상/음성신호를 고글에 장착된 카메라, 스피커, 마이크를통해 Binary WCDMA Signal 모듈(지그비모듈, RF모듈, 블루투스모듈)을 이용하여 무선으로 전송하며, 별도의 송신기를 포함한다.

건물의 유도등, 대피등, 소방설비, 비상전등, 엘리베이터 기타 중요설비에 비상전원이 연결되는 2.4GHZ 등 무선통신모듈을 연동하여, 위치데이터를 무선으로 전송하며, 무선 마이크/영상/데이터 장치를 채널별 USER ID별 1개 또는 그 이상의 무한수의 필드로 무선 모듈 또는 무선, 지그비 통신, 블루투스방식을 전송 방식으로 하는 무선모듈을 이용한 무선 마이크/영상 실시간 전송 및 모바일 모니터링 방법 및 그 장치를 특징을 한다.

본 발명의 무선모듈을 활용한 무선 화상통신시스템 및 모바일 통신 시스템과(60) 유선통신의 한계를 극복하고 건물 내의 비상유도등 내장지그비(zigbee)AP(70) 무선(영상,음성,데이터)통신 전송 방법에 의한 신호처리와 NTSC와PAL 형태의 FM방식의 변/복조방식통신으로 영상을 처리하여 데이터량을 최소화하여 실시간으로 저렴한 비용으로 신호처리를 하고 원격맥박감지기를(40) 블루투스 칩을 통해 요원의 안전을 원격으로 감지 모니터링 하며, 위치추적지그비(zigbee)단말(80)을 통해 AP와 통신을 통해 수신부에 무선안테나중계국(CDMA/WCDMA/ZigBee)송신탑 (100)을 통해 데이터를 전송하며 함을 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 다 채널 방식으로 여러 개의 송신부를 하나의 수신부에서 처리가 가능하므로 비용이 적게 소요되며, 본 발명의 DB서버는 입력받은 각종 신호를 유저ID에 따라 각각 유저별 처리하여 각각 원격지의 사용자와의 정보를 공유함에 유저별 데이터를 블록화하여 관리자, 사용자의 WEB이나 모바일 전용 프로그램에 게시함을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 무선 음성/영상 처리장치의 신호를 주 회로부에서 기억 후 씨그널 신호로 기억 후 저용량의 신호로 데이터를 처리하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명의 전송은 무선영상/음성수신기에서 유/무선 인터넷으로 DB서버로 전송하여 이동통신사, 인터넷망 사용함을 특징으로 한다. 또한 본 발명의 응용은 각종 모바일 기기를 이용 실시간으로 통신에 참여 할 수 있음을 특징으로 한다.

본 발명은 긴급 상황에 건물 정전 시 자동으로 유도등, 대피등, 소방설비, 비상전등, 엘리베이터 기타 중요설비에 비상전원이 연결되어 이러한 설비에 지그비(zigbee)AP(70)를 설치하여 유사시 투입요원에 지그비(zigbee)단말(80)을 소지하도록 하여 건물 내의 위치를 효과적으로 파악할 수 있다.
본 발명은 원격지와의 통신을 위해 유선으로 마이크와 카메라를 사용할 수밖에 없는 환경에서 발생되는 경제적 손실과 유선공사에서 발생되는 각종 에러 및 유지보수 문제를 수신기 하나의 장치로 다 체널 운영방식으로 다 수의 송신기를 수용하여 상기에서 발생되는 단점들을 획기적으로 방지 할 수 있으며, 이로 인한 설비비 절감을 동시에 얻을 수 있다.

또한 사용자의 환경에 유선 달락 부분을 고려치 않아도 되며, 장비 증설 시에도 채널 만 늘려 사용하면 되므로 추가비용 발생도 저렴하다. 또한 화재 진압요원의 안전 확보와 화재나 긴급구호시 생존자를 음성으로 확인시 추가 인원 보강 하여 확보된 정확한 위치로 추가요원을 파견하여 신속히 인명을 구축할 수 있다.

도 1은 본 발명의 전체 시스템을 보여주는 평면도
도 2는 본 발명의 전체 시스템을 보여주는 측면도
도 3은 본 발명의 내정무선 카메라부를 보여주는 구성도
도 4는 본 발명의 카메라 화질개선 방식을 보여주는 단말구성도
도 5는 본 발명의 에러확산 기법과 복합컷슬루스위칭 방법을 나타낸 개념도
도 6은 본 발명의 무선 카메라 구성도
도 7은 본 발명의 요원위치추적 방식을 설명하는 구성도
도 8은 본 발명의 비상유도등 구성과 작용을 도시한 구성도
도 9는 본 발명의 무선모듈 결합상태도
도 10은 본 발명의 무선모듈 송수신장치 구성도

도 1 내지 도 3을 통하여 살펴보면,

양손이 부자유한 상태에서 카메라가 내장된 고글을 착용하고 카메라에서 전달되는 영상 신호를 고글 헤어벤드 부분에 장착한 무선 송수신기를 통해 원격지에 있는 서버로 전송하기 위해, CCD카메라(1)가 설치되고, 내부에 촬영된 영상을 압축하는 하는 압축모듈(2)과 Binary WCDMA Signal 모듈이 장착된 복합스위칭모듈 DSP(Digital Signal Processing) 칩부(4), 이를 무선통신망을 이용하여 전송할 수 있도록 무선전송툴(3)을 구성한다. 상기 압축된 동영상을 전송 받아 처리하는 관리서버(10)를 구성하되, 내부에는 무선통신 전송 데이터를 수신하는 수신부(11)와 저장부(12), 압축을 해제하는 압축해제부(13)를 구성하였다.

압축해제부(13)와 연계하여 곧바로 동영상을 확인할 수 있는 모니터(20)를 구성할 수 있다. 또한, 압축 해제된 동영상을 인터넷에 업로드하여 인터넷 망으로 원격지에서 모니터(21)를 통하여 확인할 수 있게 하고, 동시에 WEB컨텐츠로 업로드하여 WEB페이지로 확인하거나 모바일 익스플로러를 장착한 휴대폰이나 PDA 등의 이동통신단말기(30)로 동영상을 확인할 수 있도록 하였다.

또한 원격맥박전달단말기(40)에서 블루투스를 통해 단말로 전달되며,직비수신기가 설치된 유도대피등(70)과 요원이 착용하는 위치추적단말기(80)등이 구성된다.

도 4 및 도 5에 의하면,

먼저 카메라의 데이터가 아날로그방식일 경우 저 용량 바이트를 PCM (Pulse Code Modulation) 데이터로 받아서, 음성과 영상을 분리하여, MPEG decoder를 통해 압축이 풀린 영상데이터를 Binary WCDMA Signal 모듈이 전송하고, 수신단에서는 video encoder를 통해 영상을 재생할 수 있으며, 음성의 경우 다른 형태의 데이터로 변환 또는 그 역변환하는 기능을 가지는 영상, 음성처리모듈에 관한 것으로, 특히 DSP 칩을 이용하고, 소프트웨어 제어 방법에 의한 시간 스위칭 기능을 이용하는데 이때 스위치는 한 프레임을 한 세그먼트에서 다른 세그먼트로 중계하는데 본 발명은 컷스루 스위칭 (Cut-through Switching)과 인터림 컷스루 스위칭(Interim Cut-through Switching)의 장점을 합쳐 만든 방식으로이다. 스루 스위칭 기술의 핵심은 전체 프레임이 수신되기를 기다리는 것 대신에, 수신되는 프레임의 목적지 주소를 분석하여 해당 송신 포트를 결정하고 송신하는 것이다.

본 발명에서는 패킷 스크렘블링을 이용하는 도 3에서 볼 수 있듯이 GOPbased error spreading (GES)방식을 이용하였다. 비디오 패킷 스케쥴링을 위해 1개의 비디오 스트림은 여러 개의 GOP 클래스로 구분되며 각 클래스의 프레임 메모리에 위치하게 된다.

도 4는 3GOP class를 위한 패킷 스케쥴링 방식의 예를 보이는 것으로서 3개 GOP클래스의 비디오 패킷은Round robin(RR) 스케쥴러에 의해 서비스 되어 진다. 이러한RR스케쥴러는 class를 1번씩 방문할 때 1개의 비디오 패킷을 서비스한다.

서비스를 받은 비디오 패킷은 다른 클래스의 비디오 패킷들과 함께 스크렘블링 되며, 에러 채널 환경에서 버스트 패킷 손실이 발생하여도 수신단에서 패킷reordering을 통해 손실된 패킷이 분산되는 효과를 가져올 수 있다. 좀 더 자세히 살펴보면, 도 4에서 3,8,5,의 비디오 패킷이 연속적인 손실을 겪고 있지만 수신단에서 reordering 과정을 겪게 되면 각각 다른GOP 구조에 존재하는 패킷 손실로 분산되어 에러의 집중화 현상을 막을 수 있다.

단, 비디오 패킷은 패킷 스케쥴링 이전에 RTP 패팃으로 패팃 타이징되어 있어서 수신단에서 Seqence Number(SN)에 의한 reordering이 될 수 있도록 해야 한다.

이러한 수신단의 reordering은 모든 UDP를 지원하는 비디오 클라이언트가 갖고 있는 기능으로서 본 제안 알고리즘에 의한 복잡성은 크게 증가하지 않는다. 이러한 패킷 스케쥴링 방식을 통해 재생되는 동영상을 재생용 컴버젼을 통해 동영상 서버에 업데이트하여 웹에서나 모바일에서 인증 받은 로긴 아이디와 패스를 통해 인증 후 현장의 동영상을 확인하는 방식이다.

PCM 데이터와 다른 포맷의 데이터간의 변환을 처리하는 다수개의 DSP(Digital Signal Processing) 칩과, 외부의 시스템과 접속할 수 있는 인터페이스 기능을 가지는 인터페이스 모듈, 외부의 시스템과 접속되는 스위치 모듈, 교환기 인터페이스 모듈 및 스위치 모듈과 다수개의 DSP 칩들간을 연결하는 PCM 하이웨이 제어기, 단국 교환기 인터페이스 모듈 및 스위치 모듈과 다수개의 DSP 칩들간에 교환되는 데이터의 다중화 및 역다중화를 수행하는 보코더 제어기, 보코더 제어기의 기능을 제어하는 마이크로 프로세서, 마이크로 프로세서의 동작을 위한 응용프로그램과 데이터를 저장하는 RAM과 휘발성 메모리, 마이크로 프로세서가 다른 보드의 영상, 음성처리모듈간의 상호 프로세서 통신(IPC)을 제어하는 TCP/IP 버스 제어기, 마이크로 프로세서의 음성처리모듈 보드 상태감시를 위한 디버그 포트와 상태표시 LED, 마이크로 프로세서로 클럭을 공급하는 클럭 발생기 및 음성처리모듈 보드로 전원을 공급하는 전원 변환기를 포함하여 구성된다.

현재 이통사의 망은 지터(jitter)가 거의 발생하지 않는다는 통계로 볼 때 본 발명의 구조에서 Binary WCDMA Signal 모듈이 충분히 동영상을 WCDMA망을 통해 서비스할 수 있다.

이러한 구성으로 된 본 발명에 의하면 무선망을 이용하여 진압작전 및 레져에 활용하여 진행, 피해확인 및 대피 복구 등의 관리와 흔지 않는 장면을 원거리에서 볼 수 있게 하는 것으로서, 종래의 유선 CCTV를 이용한 방식에 비하여 원거리에서도 실시간 감시가 용이하고 화질이 매우 우수한 장점을 갖는 유용한 발명이라 할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 케이블 없이 무선으로 CCD카메라에서 촬영되는 영상을 무선으로 접속시켜 영상신호의 근거리 전송이 가능하게 되므로 원격 감시 시스템 및 모니터링과 동시에 군사적 방범적 지휘통제소의 판단력을 극대화하여 많은 생명과 재산을 보호할 수 있는 시스템이다.
특히, 도 6에서 보듯이 구축의 자유도가 개선되어 군사, 방범, 구조, 구난, 방재, 레져 등에 극대화된 효과가 나타나게 된다. 카메라부(10)에는 카메라에서 촬영한 영상신호를 카메라 모듈부(13)에서 수신하고 마이콤(15)에서 처리 증폭하며, 처리된 음성/화상 신호를 수신부(30)에 전달하는데, 수신부(30)에는 화상/음성을 수신하는 무선수신모듈(21), 수신된 화상/음성을 선택하여 착신하는 영상신호분리부(23) 및 음성신호분리부(24)를 구성한다.
그리고 카메라부(10)에는 음성을 전송할 마이크 입력부(12), 수신되는 음성을 출력하는 내장 스피커 출력부(11)가 구성되고, 마이콤(15)에는 외부에서 입력되는 각종 정보, 예를 들어 움직임을 감지하는 센서(16)의 신호를 판단하여 제어신호를 주도록 하며, 상황지령신호를 수신부로부터 입력받아 출력하는 음성처리부(22), 상기 마이콤에서 제어신호를 입력받아 상기 영상처리부(35)가 구성된다.

수신부(30)에서 전화를 걸어 상황을 모니터로 원격지에서의 보고자 하는 곳의 고글위치를 인터넷 블라우져에서 번호를 선택하고 전화를 걸면 송신하도록 하고, 미리 저장된 메모리에서 비밀번호를 입력할 것을 주문하고 입력된 비밀번호를 조회하고, 센서 동작시 마이콤명령의 녹화기능 동작에 의한 영상녹화 제어부(31)를 통한다.

이렇게 무선,영상/음성이 카메라부(10)를 통해 전송되면 무선영상/음성 수신부(30)에서 영상신호분리부(23)와 음성신호분리부(24)를 통해 증폭부(37)에서 변조를 거쳐 메모리부(36)에 저장됨과 동시에 Binary WCDMA Signal 모듈이나, WCDMA모듈로도 유,무선 인터넷을 통한 전송부(38)를 거쳐 ASP사업자망을 이용 서버(34)에서 모니터링을 위한 클라이언트/WEB모니터링 시스템에서 확인할 수 있고, 특히 요원의 원격맥박단말(40)을 통해 블루투스송수신부(41)에서 수신하여 수신부(30)를 통해 메모리부(36)에 저장함과 동시에 전송부(38)를 거쳐 ASP사업자망을 이용 서버(34)에서 모니터링을 위한 클라이언트/WEB모니터링 시스템에서 확인 할 수 있는 시스템이다.

70: 유도등
130: 통신실
140: 비상출입구
50: 외부포트
40:원격맥박단말
61:무선고글내장형 카메라
90: 통제차량
100: 무선송신탑

Claims (4)

1. 건물 내 투입요원의 양손이 부자유한 상태에서 투입요원이 착용하는 카메라가 내장된 고글의 카메라에서 전달되는 영상 신호를 고글 헤어벤드 부분에 장착한 무선 송수신기를 통해 원격지에 있는 서버로 전송하기 위해,
   고글에 장착된 카메라, 스피커, 마이크를 통한 카메라영상/음성신호를 Binary WCDMA Signal 모듈(지그비모듈, RF모듈, 블루투스모듈 중 어느 하나)을 이용하여 관리서버로 전송토록 하며,
   건물의 유도등, 대피등, 소방설비, 비상전등, 엘리베이터 중 어느 하나 이상에 비상전원이 연결되는 무선통신모듈을 연동하여, 위치데이터를 관리서버로 전송하며,
   관리서버에서는 상기 카메라영상/음성신호를 무선영상/음성 수신부(30)에서 영상신호분리부(23)와 음성신호분리부(24)를 통해 증폭부(37)에서 변조를 거쳐 메모리부(36)에 저장함과 동시에 Binary WCDMA Signal 모듈이나, WCDMA모듈로도 유,무선 인터넷을 통한 전송부(38)를 거쳐 ASP사업자망을 이용하여 서버(34)에서 모니터링을 위한 클라이언트/WEB모니터링 시스템에서 확인할 수 있도록 하고,
   건물 내 투입 요원은 원격맥박단말(40)을 착용케 하고, 원격맥박단말의 신호를 블루투스송수신부(41)에서 수신하여 수신부(30)를 통해 메모리부(36)에 저장함과 동시에 전송부(38)를 거쳐 ASP사업자망을 이용 서버(34)에서 모니터링을 위한 클라이언트/WEB모니터링 시스템에서 확인할 수 있는 것을 특징으로 하는 건물 내 투입요원의 안전을 위한 유도등 내장 지그비 에이피 시스템을 이용한 위치추적 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서 고글의 장착카메라나 마이크 스피커는 내장 또는 외장도 가능하며, 방수기능을 채택하며, 별도의 뷰바인드를 연결하여 화상통신이 가능한 것을 특징으로 하는 건물 내 투입요원의 안전을 위한 유도등 내장 지그비 에이피 시스템을 이용한 위치추적 방법.
4. 삭제

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