KR101389021B1 - 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 cctv장치 - Google Patents

태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 cctv장치 Download PDF

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Abstract

본 발명에서는 기존의 감시카메라가 전용선이나 직렬 케이블 등을 이용하여 거리와 연결하는 기기의 수를 제한받아 원격지에서 이용이 불가능하였고, 복수개의 카메라를 통하여 캡쳐된 화상 자료를 동시에 전송하는 경우 자료의 손실이 자주 발생하고, 동영상 파일의 대용량으로 인한 전송속도 지연, 저장 매체검색의 비효율성 등 시스템 사용상의 불편과 관리에 많은 문제점과, AC전원공급장치와 가까운 곳에 설치되어야 하는 설치장소의 문제점과, 골목길 또는 안전사각지대에는 CCTV 설치가 어려워 CCTV 미설치 장소에 사건사고가 많이 발생되는 문제점을 개선하고자, CCTV 본체(100), CCTV 카메라(200), 블랙박스모듈(300), 날개형 태양전지판(400), 충전제어모듈(500), 지능형영상감시제어모듈(600)로 구성됨으로서, 전체전원의 60%를 태양전지판을 통해 생성된 전기에너지를 충전배터리모듈에 충전시켜 자가전원으로 사용하고, 전체전원의 40%를 탈부착식 리튬이온폴리머배터리를 통해 전원공급받아 각 기기에 전원을 공급시켜 줄 수 있고, 무선전원을 통해 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 설치할 수 있으며, 감시가 필요한 장소에 무선으로 설치되어, 비교적 적은 비용으로 감시가 필요한 장소를 보다 안전하고 정확하게 감시할 수 있는 영상인식과 음성인식을 이용하여 실시간 감시시스템을 구현시킬 수 있고, CCTV카메라로부터 획득한 영상을 해석하여 관심객체(사람, 차량)을 탐지하고 추적하며, 관심객체의 행동을 실시간으로 분석 수행하여 특정한 상황에 이벤트를 발생함으로 해서 돌발 상황에 대해 즉각적인 대처를 할 수 있어 신뢰성 있는 보안시스템을 제공할 수 있고, 원격지의 상황통제서버가 아닌 현장의 CCTV 카메라에서 영상분석결과데이터와 음성분석결과데이터를 융합해서 위험 상황인지여부를 검출시킬 수 있는 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치{THE WIRELESS CCTV EQUIPMENT WITH HYBRID BATTERY}
본 발명에서는 전체전원의 60%를 태양전지판을 통해 생성된 전기에너지를 충전배터리모듈에 충전시켜 자가전원으로 사용하고, 전체전원의 40%를 탈부착식 리튬이온폴리머배터리를 통해 전원공급받아 각 기기에 전원을 공급시켜 줄 수 있고, 무선전원을 통해 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 설치할 수 있으며, 감시가 필요한 장소에 무선으로 설치되어, 비교적 적은 비용으로 감시가 필요한 장소를 보다 안전하고 정확하게 감시할 수 있는 영상인식과 음성인식을 이용하여 실시간 감시시스템을 구현시킬 수 있는 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치에 관한 것이다.
현재 영상 감시에 많이 사용되는 CCTV 카메라는 영상을 획득하고 이를 NTSC/PAL 등의 아날로그 비디오 포맷으로 제공한다.
네트워크 카메라는 내부에 CPU와 네트워크 인터페이스가 있어 획득한 영상 비디오를 압축하여 인터넷상에 접속된 클라이언트들에게 전송한다.
하지만, 기존의 감시카메라는 전용선이나 직렬 케이블 등을 이용하여 거리와 연결하는 기기의 수를 제한받아 원격지에서 이용이 불가능하였고, 복수개의 카메라를 통하여 캡쳐된 화상 자료를 동시에 전송하는 경우 자료의 손실이 자주 발생하고, 동영상 파일의 대용량으로 인한 전송속도 지연, 저장 매체검색의 비효율성 등 시스템 사용상의 불편과 관리에 많은 문제점을 갖고 있었다.
또한, 전원장치가 AC 전원라인을 통해 공급받기 때문에 설치장소가 AC전원공급장치와 가까운 곳에 설치되어야 하는 설치장소의 문제점이 있었고,
이로 인해, 골목길 또는 안전사각지대에는 CCTV 설치가 어려워 CCTV 미설치 장소에 사건사고가 많이 발생되는 문제점이 있었다.
국내등록특허공보 제10-0966829호(2010년06월29일)
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 전체전원의 60%를 태양전지판을 통해 생성된 전기에너지를 충전배터리모듈에 충전시켜 자가전원으로 사용하고, 전체전원의 40%를 탈부착식 리튬이온폴리머배터리를 통해 전원공급받아 각 기기에 전원을 공급시켜 줄 수 있고, 무선전원을 통해 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 설치할 수 있으며, 감시가 필요한 장소에 무선으로 설치되어, 비교적 적은 비용으로 감시가 필요한 장소를 보다 안전하고 정확하게 감시할 수 있는 영상인식과 음성인식을 이용하여 실시간 감시시스템을 구현시킬 수 있고, CCTV카메라로부터 획득한 영상을 해석하여 관심객체(사람, 차량)을 탐지하고 추적하며, 관심객체의 행동을 실시간으로 분석 수행하여 특정한 상황에 이벤트를 발생함으로 해서 돌발 상황에 대해 즉각적인 대처를 할 수 있어 신뢰성 있는 보안시스템을 제공할 수 있고, 원격지의 상황통제서버가 아닌 현장의 CCTV 카메라에서 영상분석결과데이터와 음성분석결과데이터를 융합해서 위험 상황인지여부를 검출시킬 수 있는 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치는
박스형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 CCTV 본체(100)와,
CCTV 본체의 헤드부 선단에 위치되어 해당공간에 위치한 특정객체의 움직임을 촬영하는 CCTV 카메라(200)와,
CCTV 본체 내부에 위치되어, CCTV 카메라에서 보여지는 영상을 녹화 저장해서 백업시키는 블랙박스모듈(300)과,
CCTV 본체 양측면에 날개형상으로 펼쳐져서 태양빛을 받아 CCTV에 사용할 전력에너지를 생성하고, 방전된 충전배터리를 충전시키는 날개형 태양전지판(400)과,
날개형 태양전지판에서 생성된 전기와, 탈부착식 리튬이온배터리팩에서 전달된 전기 중 어느 하나를 선택해서 충전배터리에 충전시키도록 제어하는 충전제어모듈(500)과,
CCTV 본체의 내부 공간에 설치되어, CCTV 카메라로부터 촬영한 영상데이터신호와, CCTV 카메라 외부의 특정객체에 대한 음성데이터신호를 입력받아, 융합해서 기준설정값과 비교 분석한 후, 위험상황인지여부를 검출하고, 이에 따른 이벤트신호를 외부로 출력시키고, 현재위험상황을 WiFi통신망을 통해 원격지의 통제서버로 알리는 지능형영상감시제어모듈(600)로 구성됨으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 전체전원의 60%를 태양전지판을 통해 생성된 전기에너지를 충전배터리모듈에 충전시킬 수 있고, 전체전원의 40%를 탈부착식 리튬이온폴리머배터리를 통해 전원공급받아 각 기기에 전원을 공급시켜 줄 수 있어, 유선을 통한 AC 전원공급 없이도 20일~90일 동안 자가전원을 각 기기에 공급시켜 줄 수 있고, 무선전원을 통해 금은방, 집, 자동차 등의 협소한 공간, 상시 전력 공급이 불가능한 장소, 충격이나 진동이 있는 장소 등 기존 CCTV 장치의 적용이 불가능했던 장소에 손쉽게 설치할 수 있으며, 특정단어를 인식할 수 있는 음성인식 모듈을 탑재하고 상황인지 기능을 탑재하여 특정한 상황에 이벤트를 발생함으로 해서 돌발 상황에 대해 즉각적인 대처를 할 수 있어 신뢰성 있는 보안시스템을 제공할 수 있으며, 원격지의 상황통제서버가 아닌 현장의 CCTV 카메라에서 영상분석결과데이터와 음성분석결과데이터를 융합해서 위험 상황인지여부를 검출시킬 수 있고, 검출된 위험상황에 따라 경보를 받는 대상에게 경보음성을 출력시킬 수 있어, CCTV 카메라 사각지역에서의 사건사고율을 70%로 떨어뜨릴 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 2는 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치(1)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치(1)의 내부구성요소를 도시한 내부사시도,
도 4는 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치 중 블랙박스모듈(300)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치 중 날개형 태양전지판(400)의 구성요소를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치 중 충전제어모듈(500)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 7은 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치 중 지능형영상감시제어모듈(600)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 8은 본 발명에 따른 지능형영상감시제어모듈 중 영상분석부(640)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 9는 본 발명에 따른 지능형영상감시제어모듈 중 위험상황인지검출부(660)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 10은 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치의 동작과정을 도시한 일실시예도,
도 11은 본 발명에 따른 전류감쇠형 8채널 충전장치를 기존의 CC-CV 및 CV 충전법과 비교한 시간에 따른 태양전지충전율을 일실시예를 도시한 그래프.
먼저, 본 발명에서 설명되는 전류감쇠형 8채널 충전장치, 8채널 충전배터리모듈에서 8채널은 8개의 충전배터리를 말한다.
그리고, 본 발명에서는 8채널 이외에도, 16채널, 32채널, 64채널, 128채널까지 사용목적과 설치위치에 따라 확장해서 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치(1)의 구성요소를 도시한 사시도에 관한 것이고, 도 2는 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치(1)의 구성요소를 도시한 블럭도에 관한 것으로, 이는 CCTV 본체(100), CCTV 카메라(200), 블랙박스모듈(300), 날개형 태양전지판(400), 충전제어모듈(500), 지능형영상감시제어모듈(600)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 CCTV 본체(100)에 관해 설명한다.
상기 CCTV 본체(100)는 박스형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 역할을 한다.
이는 도 3에 도시한 바와 같이, 박스형상으로 형성되고, 헤드부 상에 CCTV 카메라가 형성되고, CCTV 카메라 후단쪽 내부공간에 블랙박스모듈, 지능형영상감시제어모듈, 충전제어모듈이 포함되어 구성된다.
그리고, 본체의 상단면에 날개형 태양전지판이 형성되고, 본체의 후단면 일측에 외부의 원격지 통제서버와 WiFi통신망으로 연결시키는 WiFi통신모듈이 포함되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 CCTV 카메라(200)에 관해 설명한다.
상기 CCTV 카메라(200)는 CCTV 본체의 헤드부 선단에 위치되어 해당공간에 위치한 특정객체의 움직임을 촬영하는 역할을 한다.
이는 렌즈를 통해 CMOS 이미지 센서에 상이 맺히면 CMOS 이미지 센서에서 전기신호로 변환시킨다.
이를 A/D 컨버팅하여 디지털신호로 변환시킨 영상데이터를 지능형영상감시제어모듈로 전달시킨다.
다음으로, 본 발명에 따른 블랙박스모듈(300)에 관해 설명한다.
상기 블랙박스모듈(300)은 CCTV 본체 내부에 위치되어, CCTV 카메라에서 보여지는 영상을 녹화 저장해서 백업시키는 역할을 한다.
이는 도 4에 도시한 바와 같이, 박스형본체(310), GPS수신부(320), 메모리부(330)로 구성된다.
상기 박스형본체(310)는 박스형상으로 형성되어 외압으로부터 각 기기를 보호하고 지지하는 역할을 한다.
상기 GPS 수신부(320)는 CCTV 카메라의 현재위치를 GPS로부터 수신받아 저장시키는 역할을 한다.
상기 메모리부(330)는 CCTV 카메라를 통해 촬영된 아날로그의 영상신호를 전달받아 디지털 영상신호로 변환한 후, 압축하여 저장 모듈에 저장시키는 역할을 한다.
이는 일측에 ADC(Analog to Convertor)와 압축 칩이 연결되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 날개형 태양전지판(400)에 관해 설명한다.
상기 날개형 태양전지판(400)은 CCTV 본체 양측면에 날개형상으로 펼쳐져서 태양빛을 받아 CCTV에 사용할 전력에너지를 생성하고, 방전된 충전배터리를 충전시키는 역할을 한다.
이는 도 5에 도시한 바와 같이, 갈륨아세나이드(GaAs) 재질의 태양전지셀이 다중적층형상으로 형성된 태양전지판(410)이 구성된다.
즉, 태양전지판 표면상에 알루미늄 금속박으로 이루어진 인터커넥터에 의해 상호 직렬 또는 병렬로 연결된 태양전지셀이 형성된다.
이때, 직렬 연결되는 태양전지셀의 수량은 충전배터리의 충전용량에 따라 결정된다.
각 태양전지셀을 연결하는 인터커넥터는 인쇄회로기판의 일측에 도금된 (+),(-)전원단자에 접속된다.
상기 날개형 태양전지판의 전개장치는 2개의 중앙힌지(420)와 1개의 메인힌지(430)로 구성된다.
상기 중앙힌지(420)는 날개형 태양전지판을 탄력성있게 접거나 펼치도록 수행시키는 역할을 한다. 이는 2개의 인장스프링(421)과 이들을 연결시키는 브라켓(422)으로 구성된다.
상기 메인힌지(430)는 CCTV 몸체 양 측면에서 접히거나 펼쳐지도록 지지하는 역할을 한다.
상기 날개형 태양전지판의 전개장치는 수동방식과 자동방식 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
자동방식은 구동모터가 메인힌지와 중앙힌지에 각각 설치되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 충전제어모듈(500)에 관해 설명한다.
상기 충전제어모듈(500)은 날개형 태양전지판에서 생성된 전기와, 탈부착식 리튬이온배터리팩에서 전달된 전기 중 어느 하나를 선택해서 충전배터리에 충전시키도록 제어하는 역할을 한다.
이는 도 6에 도시한 바와 같이, MPPT 알고리즘엔진부(510), 전류감쇠형 8채널충전장치(520), 8채널 충전배터리모듈(530)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 MPPT 알고리즘엔진부(510)에 관해 설명한다.
상기 MPPT 알고리즘엔진부(510)는 충전배터리모듈의 기준동작전압을 변동시킴으로써 충전배터리모듈의 현재와 전 전압값을 비교하여 기준동작 전압을 변동시키도록 하기 위해, 충전배터리모듈의 출력전력을 관측하고 이를 이전 출력전압과 비교하여 상승 또는 하강시킴으로써 최대 전력점을 추종하고 그 추종값을 기반으로 PWM을 발생시켜 전류감쇠형 8채널충전장치를 제어시키는 역할을 한다.
본 발명에 따른 날개형 태양전지판은 입사하는 태양과 태양의 일사량, 바람, 비, 대기 중 분진, 지표면의 빛스펙트럼, 표면 방사광, 표면온도, 전지표면의 이물질에 의한 오염, 설치조건에 따른 태양광과의 각도, 방열장치에 등에 따라서 달라진다.
이에 PV 어레이 출력제어부를 통해 I-V 특성곡선상의 출력이 최대로 특정한 점에서 동작하도록 제어시킨다.
즉, 일사량이 변하면 모듈의 전류가 크게 변화하지만 모듈 전압은 변화가 없게 된다.
일사량이 변화함에 따라 최대 출력점(MPP)이 안쪽으로 휘어지는 것은 인버터의 입력단 전압이 일사량에 따라 계속적으로 변화한다는 것을 말한다.
MPPT 효율은 어레이의 I-V 특성으로 결정되는 최대 출력에 대하여 실제로 전류감쇠형 8채널충전장치에 적용하였을 때 받아들여진 전력의 비율을 말한다.
이는 다음의 수학식 1과 같이 표현된다.
Figure 112013115275638-pat00001
여기서,
Figure 112013115275638-pat00002
는 MPPT 효율이고, PIN과 PMPP는 각각 전류감쇠형 8채널충전장치의 입력단에서 받아들인 전력과 태양전지 I-V 특성으로 결정되는 최대 출력을 의미한다.
Figure 112013115275638-pat00003
가 95% 이상의 효율을 가져야 MPPT 제어 기능의 성능이 양호하게 동작되고 있다고 설정시킨다.
둘째, 본 발명에 따른 전류감쇠형 8채널충전장치(520)에 관해 설명한다.
상기 전류감쇠형 8채널충전장치(520)는 8채널 충전배터리모듈의 충전배터리 (+)(-)연결잭에 직접 연결되어, 충전배터리의 입력전류, 출력전류를 읽어들여 2단자 망에 의한 검출 및 연산처리한 후, 연산처리결과값이 MPPT 알고리즘엔진부의 최대 출력점(MPP) 범위내에 있으면, 설정된 순간시간 t에 따라 기준설정전압(4.2V)까지 전류감쇠(VCD : Varying Current Decay)를 짧은 펄스형으로 적용되도록 충전시키는 역할을 한다.
이는 일예로, 공칭용량 2500mAh급 8채널 충전배터리모듈의 충전배터리에 대해, 순간시간 t에 따라 기준설정전압(4.2V)까지 수학식 2의 전류감쇠함수 I(t)가 짧은 펄스형으로 적용되도록 충전하면(이때 I0는 초기전류 5A, K1,K2,K3는 상수, 총시간 5400s으로 설정한다.), 다음과 같이 표현된다.
Figure 112013115275638-pat00004
본 발명에 따른 전류감쇠형 8채널충전장치를 통해 도 11에서 도시한 바와 같이, 기존의 CC-CV나 CV 충전법보다 빠른 시간 내에 목적하는 충전배터리의 충전심도에 이를 수가 있다.
리튬이온전지로 이루어진 8채널 충전배터리모듈의 충전배터리 용량은 충전방식에도 영향을 받는다.
즉, 충전전류가 크면 짧은 시간에 충전되지만 용량 감소율이 증가하지만, 본 발명에 따른 전류감쇠형 8채널충전장치에서는 사이클 경과에 따른 약간의 과충전이 있지만, 전류치의 최적화를 통해 낮은 용량 감소율을 갖는 빠른 충전이 가능하다.
그리고, 사이클 경과에 따른 음극전위의 상승 때문에 양극에서 상한전압을 초과할 염려도 있으나, 본 발명에 따른 전류감쇠형 8채널충전장치를 최적화하면 상한전압 이상으로 전위가 상승할 수 없도록 조정할 수 있다.
따라서, 과충전에 의한 활물질의 열화없이 빠른 속도로 안전하게 충전할 수가 있다.
셋째, 본 발명에 따른 8채널 충전배터리모듈(530)에 관해 설명한다.
상기 8채널 충전배터리모듈(530)은 8개의 충전배터리 셀 구조로 이루어지고, 각 충전배터리의 (+)연결잭에 전류감쇠형 8채널충전장치의 입력전류 검출단자가 연결되고, 각 충전배터리의 (+)연결잭에 MPPT 알고리즘엔진부의 입력전압 검출단자가 연결되며, 각 충전배터리의 (-)연결잭에 전류감쇠형 8채널충전장치의 출력전류 검출단자가 연결되고, 각 충전배터리의 (+)연결잭에 MPPT 알고리즘엔진부의 출력전압 검출단자가 연결되어 전류감쇠형 8채널충전장치를 통해 8채널 2단자망 방식으로 급속충전된다.
이는 날개형 태양전지판에서 생성된 전기를 전체 8채널 충전배터리모듈 중 60%의 충전배터리에 충전시키고, 탈부착식 리튬이온배터리팩에서 전달된 전기를 전체 8채널 충전배터리모듈 중 40%의 충전배터리에 충전시키도록 구성된다.
그 이유는 날씨가 좋아 입사하는 태양과 태양의 일사량이 높을 때에는 날개형 태양전지판에서 생성된 전기를 주전원공급장치로 사용하다가, 흐리거나 비올 때에는 탈부착식 리튬이온배터리팩에서 전달된 전기를 주전원공급장치로 사용해서, 기존의 순수배터리형 CCTV 카메라에 비해, 20일~90일 동안 자가전원을 각 기기에 공급시켜 주도록 하기 위함이다.
또한, 본 발명에 따른 상기 충전제어모듈(500)은 8채널 충전배터리모듈(530)의 충전배터리 (+)(-)연결잭에 직접 연결되어, 8채널 충전배터리모듈(530)의 총전원 중 60%를 태양전지판을 통해 생성된 전기에너지를 8채널 충전배터리모듈(530)에 충전시키도록 제어시키고, 8채널 충전배터리모듈(530)의 총전원 중 40%를 탈부착식 리튬이온폴리머배터리를 통해 전원받도록 제어시키는 하이브리드 무선전원공급제어부(540)가 포함되어 구성된다.
이로 인해, 전체전원의 60%를 태양전지판을 통해 생성된 전기에너지를 충전배터리모듈에 충전시켜 자가전원으로 사용하고, 전체전원의 40%를 탈부착식 리튬이온폴리머배터리를 통해 전원공급받아 각 기기에 전원을 공급시켜 줄 수 있고, 무선전원을 통해 장소에 구애받지 않고 언제 어디서나 설치할 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 지능형영상감시제어모듈(600)에 관해 설명한다.
상기 지능형영상감시제어모듈(600)은 CCTV 본체의 내부 공간에 설치되어, CCTV 카메라로부터 촬영한 영상데이터신호와, CCTV 카메라 외부의 특정객체에 대한 음성데이터신호를 입력받아, 융합해서 기준설정값과 비교 분석한 후, 위험상황인지여부를 검출하고, 이에 따른 이벤트신호를 외부로 출력시키고, 현재위험상황을 WiFi통신망을 통해 원격지의 통제서버로 알리는 역할을 한다.
이는 도 7에 도시한 바와 같이, 영상 입력부(610), 음성입력부(620), 음성인식출력제어부(630), 영상분석부(640), 음성분석부(650), 위험상황인지검출부(660), 경보음성출력부(670), 무선 통신부(680)로 구성된다.
첫째, 본 발명에 따른 영상 입력부(610)에 관해 설명한다.
상기 영상 입력부(610)는 CCTV 카메라로부터 촬영한 영상데이터신호를 입력받는 역할을 한다.
둘째, 본 발명에 따른 음성입력부(620)에 관해 설명한다.
상기 음성입력부(620)는 CCTV 카메라 외부의 객체로부터 음성을 녹취해서 저장시키는 역할을 한다.
이는 마이크로폰으로 구성된다.
또한, 상기 음성입력부(620)는 일측에 화자독립방식의 음성인식기능 구현을 위하여 인식된 음성데이터를 참조시킬 수 있는 코퍼스(Corpus) 목록을 저장시키고, 현재 관심객체의 음성데이터를 저장시키는 음성인식데이터베이스부가 포함되어 구성된다.
셋째, 본 발명에 따른 음성인식출력제어부(630)에 관해 설명한다.
상기 음성인식출력제어부(630)는 음성입력부로부터 받아들인 음성 명령어와 특정 명령어 DB에 등록된 관심 음성 유형간의 정합(matching)방식으로 음성인식을 수행한 후, 설정된 경고문구 및 경고음을 외부로 출력시키는 역할을 한다.
이는 음성 단어를 통하여 위급, 응급 상황을 인지하도록 구성된다.
넷째, 본 발명에 따른 영상분석부(640)에 관해 설명한다.
상기 영상분석부(640)는 영상입력부를 통해 입력된 영상데이터를 불러와서 기준영상설정값과 비교분석해서 영상분석결과데이터를 생성시키는 역할을 한다.
이는 DM365 멀티미디어 프로세서로 구성된다.
상기 DM365 멀티미디어 프로세서는 고화질 H.264 비디오 인코딩 및 디코딩 데모 응용 프로그램을 실행시키고, 얼굴인식비디오 프런트 엔드 프로그램이 내장되어 구성되는 특성을 가진다.
상기 기준영상설정값은 이상행동을 보이는 객체가 또 다른 객체에게 접근하여 특정장소로 끌고가는 영상데이터로 이루어진 제1 기준영상설정값과, 이상행동을 보이는 객체가 또 다른 객체에게 접근하여 또 다른 객체의 중요물건을 날치기해서 특정장소로 이동하는 영상데이터로 이루어진 제2 기준영상설정값과, 특정객체가 아파서 쓰러지거나, 길을 잃어서 방황하고 있을 때의 영상데이터로 이루어진 제3 기준영상설정값으로 구성된다.
본 발명에 따른 영상분석부(640)는 도 8에 도시한 바와 같이, 메모리를 저장하는 영상메모리부(641)와, 고화질 비디오를 입력시키고, 출력시키는 비디오 입출력부(642)와, 주변기기와 양방향데이터통신망으로 연결시켜 영상데이터를 송신시키고, 이에 따른 응답신호를 수신받는 데이터입출력부(643)로 구성된다.
다섯째, 본 발명에 따른 음성분석부(650)에 관해 설명한다.
상기 음성분석부(650)는 음성입력부를 통해 입력된 음성데이터를 불러와서 기준음성설정값과 비교분석해서 음성분석결과데이터를 생성시키는 역할을 한다.
이는 현재 관심객체의 음성데이터를 미리 설정된 음성인식데이터베이스부의 기준음성데이터와 음성스트리밍시킨 후, 기준음성데이터와 일치한지 여부를 분석한 음석분석결과데이터를 생성시킨다.
여기서, 음성인식데이터베이스부의 기준음성데이터는 일예로, "살려주세요", "도와주세요", "치한이야", "도둑이야"라는 특정문구의 음성데이터로 구성된다.
여섯째, 본 발명에 따른 위험상황인지검출부(660)에 관해 설명한다.
상기 위험상황인지검출부(660)는 영상데이터와 음성데이터를 융합해서 위험 상황인지여부를 기준설정값과 비교분석해서 검출하는 역할을 한다.
이는 도 9에 도시한 바와 같이, 객체검출부(661), 행위분석부(662), 상황분석부(663), 객체추적부(664)로 구성된다.
상기 객체검출부(661)는 영상데이터의 현재 프레임과 두번째 이전 프레임의 값이 일정한 임계치 이상이라면, 객체의 움직임이 감지되었다고 판단해서 특정객체를 검출시키는 역할을 한다.
이는 현재의 프레임에서 배경을 제거했을 때, 일정한 임계치 이상이면 블롭으로 처리한다.
또한, 일정 임계치 이상의 움직임이 없을 때는 배경을 업데이트시킴으로써, 보다 정확한 객체추적을 시도해서 배경과 특정객체를 분리시킨다.
상기 행위분석부(662)는 상기 객체검출부를 통해 검출된 특정객체를 대상에 따라 1차 분류시키고, 객체 행동 패턴에 따라 정적분류와 동적분류로 나누어 2차 분류시키며, 특정객체의 행동 패턴데이터를 상황분석부로 전달시키는 역할을 한다.
먼저, 특정 객체 중 "(단일)사람, 사람그룹, 차량, 일반객체, 클러스터"의 5가지로 객체를 분류시킨다.
이어서, 객체행동패턴 분석 알고리즘으로 객체행동을 '나타남, 이동, 정지, 사라짐' 등으로 분류하고, 단일 사람의 경우에는 추가적으로 '걸어감, 뛰어감, 물건(예 : 폭발물 추정 물건)을 소지함, 물건을 놓고감"등으로 분류한다.
다음으로, 객체분류정보는 정적특성정보로 설정시키고, 객체의 행동패턴정보는 동적특성정보로 설정시켜 상황분석부로 전달시킨다.
상기 상황분석부(663)는 행위분석부를 통해 분석된 객체분류정보와 객체의 행동패턴정보로 이루어진 영상분석결과데이터와, 음성분석결과데이터를 융합해서 위험 상황인지여부를 기준설정값과 비교분석시키는 역할을 한다.
여기서, 기준설정값은 가상공간의 보안 구역 침범, 다른 사람에게 뛰어가는 사람 탐지, 물체(예 : 가방)을 소지하고 걷다가 임의의 장소에 가방을 놓고 걸어가는 상황, 기타 예상된 행동패턴과 다른 이상한 행동 발생 등의 위험상황을 말한다.
상기 상황분석부는 가상공간 환경엣 객체의 정적 정보(객쳬의 형태, 객체 타입)와 동적 정보(위치, 움직임 크기 및 행동 패턴)으로 이루어진 영상분석결과데이터와, 음성분석결과데이터("살려주세요","도와주세요")를 융합해서 위험 상황인지여부를 기준설정값과 비교분석시켜 위험상황이 발생되었는지 여부를 분석시킨다.
상기 객체추적부(664)는 상황분석부틀 통해 분석된 객체의 위험 및 돌발 상황에 처한 특정객체를 추적하도록 CCTV 카메라구동부를 구동시키는 역할을 한다.
일곱째, 본 발명에 따른 경보음성출력부(670)에 관해 설명한다.
상기 경보음성출력부(670)는 위험상황인지검출부로부터 검출된 위험상황에 따라 경보를 받는 대상에게 출력시킬 경보음성출력신호를 생성시켜 외부로 출력시키는 역할을 한다.
이는 위험상황인지검출부로부터 검출된 위험상황이 상급 난이도의 위험상황이면 바로 경보음을 실시간으로 출력시키고, 중급 난이도의 위험상황이면 미리 입력된 특정경고문구(일예 : "경고합니다", "멈추십시요")를 실시간으로 출력시키며, 하급 난이도의 위험상황이면 미리 입력된 특정안심문구(일예 : "괜찮습니다","천천히 심호흡하십시요")를 실시간으로 출력시키도록 구성된다.
여덟째, 본 발명에 따른 무선 통신부(680)에 관해 설명한다.
상기 무선 통신부(680)는 원격지의 중앙통제서버 및 이웃하는 또 다른 CCTV 장치와 무선인터넷망(WiFi)으로 연결시키고, 영상데이터, 음성인식 수행 결과와 상황인지 수행 결과를 원격지의 중앙통제서버로 전송시키는 역할을 한다.
이는 WiFi통신모듈로 구성된다.
이하, 본 발명에 따른 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치의 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
먼저, CCTV 카메라(200)에서 해당공간에 위치한 특정객체의 움직임을 촬영한다.
다음으로, 블랙박스모듈(300)에서 CCTV 카메라에서 보여지는 영상을 녹화 저장해서 백업시킨다.
다음으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 날개형 태양전지판(400)에서 CCTV 본체 양측면에 날개형상으로 펼쳐져서 태양빛을 받아 CCTV에 사용할 전력에너지를 생성하고, 방전된 충전배터리를 충전시킨다.
다음으로, 충전제어모듈(500)에서 날개형 태양전지판에서 생성된 전기와, 탈부착식 리튬이온배터리팩에서 전달된 전기 중 어느 하나를 선택해서 충전배터리에 충전시키도록 제어한다.
끝으로, 지능형영상감시제어모듈(600)에서 CCTV 카메라로부터 촬영한 영상데이터신호와, CCTV 카메라 외부의 특정객체에 대한 음성데이터신호를 입력받아, 융합해서 기준설정값과 비교 분석한 후, 위험상황인지여부를 검출하고, 이에 따른 이벤트신호를 외부로 출력시키고, 현재위험상황을 WiFi통신망을 통해 원격지의 통제서버로 알린다.
즉, 영상 입력부를 통해 CCTV 카메라로부터 촬영한 영상데이터신호를 입력받는다.
이어서, 음성입력부를 통해 CCTV 카메라 외부의 단일 또는 다수의 음성을 녹취해서 저장시킨다.
이어서, 음성인식출력제어부를 통해 음성입력부로부터 받아들인 음성 명령어와 특정 명령어 DB에 등록된 관심 음성 유형간의 정합(matching)방식으로 음성인식을 수행한 후, 설정된 경고문구 및 경고음을 외부로 출력시킨다.
이어서, 영상분석부를 통해 영상입력부를 통해 입력된 영상데이터를 불러와서 기준영상설정값과 비교분석해서 영상분석결과데이터를 생성시킨다.
이어서, 음성분석부를 통해 음성입력부를 통해 입력된 음성데이터를 불러와서 기준음성설정값과 비교분석해서 음성분석결과데이터를 생성시킨다.
이어서, 위험상황인지검출부를 통해 영상분석결과데이터와 음성분석결과데이터를 융합해서 위험 상황인지여부를 기준설정값과 비교분석해서 검출한다.
이어서, 경보음성출력부를 통해 위험상황인지검출부로부터 검출된 위험상황에 따라 경보를 받는 대상에게 출력시킬 경보음성출력신호를 생성시켜 외부의 경보를 받는 대상에게 경보음을 출력시킨다.
끝으로, 무선 통신부를 통해 원격지의 중앙통제서버 및 이웃하는 또 다른 CCTV 장치와 무선인터넷망(WiFi)으로 연결시키고, 음성인식 수행 결과와 상황인지 수행 결과를 원격지의 중앙통제서버로 전송시킨다.
1 : 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치
100 : CCTV 본체 200 : CCTV 카메라
300 : 블랙박스모듈 400 : 날개형 태양전지판
500 : 충전제어모듈 600 : 지능형영상감시제어모듈

Claims (5)

  1. 박스형상으로 이루어져 각 기기를 외압으로부터 보호하고 지지하는 CCTV 본체(100)와,
    CCTV 본체의 헤드부 선단에 위치되어 해당공간에 위치한 특정객체의 움직임을 촬영하는 CCTV 카메라(200)와,
    CCTV 본체 내부에 위치되어, CCTV 카메라에서 보여지는 영상을 녹화 저장해서 백업시키는 블랙박스모듈(300)과,
    CCTV 본체 양측면에 날개형상으로 펼쳐져서 태양빛을 받아 CCTV에 사용할 전력에너지를 생성하고, 방전된 충전배터리를 충전시키는 날개형 태양전지판(400)과,
    날개형 태양전지판에서 생성된 전기와, 탈부착식 리튬이온배터리팩에서 전달된 전기 중 어느 하나를 선택해서 충전배터리에 충전시키도록 제어하는 충전제어모듈(500)과,
    CCTV 본체의 내부 공간에 설치되어, CCTV 카메라로부터 촬영한 영상데이터신호와, CCTV 카메라 외부의 특정객체에 대한 음성데이터신호를 입력받아, 융합해서 기준설정값과 비교 분석한 후, 위험상황인지여부를 검출하고, 이에 따른 이벤트신호를 외부로 출력시키고, 현재위험상황을 WiFi통신망을 통해 원격지의 통제서버로 알리는 지능형영상감시제어모듈(600)로 구성되는 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치에 있어서,
    상기 충전제어모듈(500)은
    충전배터리모듈의 기준동작전압을 변동시킴으로써 충전배터리모듈의 현재와 전 전압값을 비교하여 기준동작 전압을 변동시키도록 하기 위해, 충전배터리모듈의 출력전력을 관측하고 이를 이전 출력전압과 비교하여 상승 또는 하강시킴으로써 최대 전력점을 추종하고 그 추종값을 기반으로 PWM을 발생시켜 전류감쇠형 8채널충전장치를 제어시키는 MPPT 알고리즘엔진부(510)와,
    8채널 충전배터리모듈의 충전배터리 (+)(-)연결잭에 직접 연결되어, 충전배터리의 입력전류, 출력전류를 읽어들여 2단자 망에 의한 검출 및 연산처리한 후, 연산처리결과값이 MPPT 알고리즘엔진부의 최대 출력점(MPP) 범위내에 있으면, 설정된 순간시간 t에 따라 기준설정전압(4.2V)까지 전류감쇠(VCD : Varying Current Decay)를 짧은 펄스형으로 적용되도록 충전시키는 전류감쇠형 8채널충전장치(520)와,
    8개의 충전배터리 셀 구조로 이루어지고, 각 충전배터리의 (+)연결잭에 전류감쇠형 8채널충전장치의 입력전류 검출단자가 연결되고, 각 충전배터리의 (-)연결잭에 전류감쇠형 8채널충전장치의 출력전류 검출단자가 연결되어 전류감쇠형 8채널충전장치를 통해 8채널 2단자망 방식으로 급속충전되는 8채널 충전배터리모듈(530)로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서, 상기 충전제어모듈(500)은
    8채널 충전배터리모듈(530)의 충전배터리 (+)(-)연결잭에 직접 연결되어, 8채널 충전배터리모듈(530)의 총전원 중 60%를 태양전지판을 통해 생성된 전기에너지를 8채널 충전배터리모듈(530)에 충전시키도록 제어시키고, 8채널 충전배터리모듈(530)의 총전원 중 40%를 탈부착식 리튬이온폴리머배터리를 통해 전원받도록 제어시키는 하이브리드 무선전원공급제어부(540)가 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 지능형영상감시제어모듈(600)은
    CCTV 카메라로부터 촬영한 영상데이터신호를 입력받는 영상 입력부(610)와,
    CCTV 카메라 외부의 객체로부터 음성을 녹취해서 저장시키는 음성입력부(620)와,
    음성입력부로부터 받아들인 음성 명령어와 특정 명령어 DB에 등록된 관심 음성 유형간의 정합(matching)방식으로 음성인식을 수행한 후, 설정된 경고문구 및 경고음을 외부로 출력시키는 음성인식출력제어부(630)와,
    영상입력부를 통해 입력된 영상데이터를 불러와서 기준영상설정값과 비교분석해서 영상분석결과데이터를 생성시키는 영상분석부(640)와,
    음성입력부를 통해 입력된 음성데이터를 불러와서 기준음성설정값과 비교분석해서 음성분석결과데이터를 생성시키는 음성분석부(650)와,
    영상데이터와 음성데이터를 융합해서 위험 상황인지여부를 기준설정값과 비교분석해서 검출하는 위험상황인지검출부(660)와,
    위험상황인지검출부로부터 검출된 위험상황에 따라 경보를 받는 대상에게 출력시킬 경보음성출력신호를 생성시켜 외부로 출력시키는 경보음성출력부(670)와,
    원격지의 중앙통제서버 및 이웃하는 또 다른 CCTV 장치와 무선인터넷망(WiFi)으로 연결시키고, 영상데이터, 음성인식 수행 결과와 상황인지 수행 결과를 원격지의 중앙통제서버로 전송시키는 무선 통신부(680)로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 위험상황인지검출부(660)는
    영상데이터의 현재 프레임과 두번째 이전 프레임의 값이 일정한 임계치 이상이라면, 객체의 움직임이 감지되었다고 판단해서 특정객체를 검출시키는 객체검출부(661)와,
    상기 객체검출부를 통해 검출된 특정객체를 대상에 따라 1차 분류시키고, 객체 행동 패턴에 따라 정적분류와 동적분류로 나누어 2차 분류시키며, 특정객체의 행동 패턴데이터를 상황분석부로 전달시키는 행위분석부(662)와,
    행위분석부를 통해 분석된 객체분류정보와 객체의 행동패턴정보로 이루어진 영상분석결과데이터와, 음성분석결과데이터를 융합해서 위험 상황인지여부를 기준설정값과 비교분석시키는 상황분석부(663)와,
    상황분석부틀 통해 분석된 객체의 위험 및 돌발 상황에 처한 특정객체를 추적하도록 CCTV 카메라구동부를 구동시키는 객체추적부(664)로 구성되는 것을 특징으로 하는 태양전지판·탈부착식 리튬이온폴리머배터리로 이루어진 하이브리드 무선전원용 스마트 CCTV장치.
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