KR101709715B1 - 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치 - Google Patents
카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치 Download PDFInfo
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Abstract
카메라가 메인이 되어 사물인터넷 기기와 통신으로 접속하여 사물인터넷 기기의 상태 검출, 감시, 제어를 총괄적으로 담당하고, 침입 감지나 사물인터넷 기기 이상 검출 시 문자 메시지를 생성하여 실시간으로 사용자에게 전송하여 사용자가 실시간으로 상황을 인지하도록 한 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치에 관한 것으로서, 동작 상태와 측정 대상을 측정하여 상태 정보를 생성하고, 입력된 동작 제어신호에 따라 동작을 제어하는 스마트 기기; 및 상기 스마트 기기에서 측정된 상태 정보를 기반으로 해당 스마트 기기의 동작을 제어하며, 상태 감시 정보를 정보 관리 서버에 전송하고, 상기 상태 정보를 분석하여 긴급 상황 발생 시 긴급 상황 메시지를 생성하여 등록된 사용자 단말로 실시간 전송하며, 상기 사용자 단말로부터 전송된 동작 제어 명령에 따라 연계된 스마트 기기의 동작을 제어하는 촬영수단을 포함하여, 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치를 구현한다.
Description
본 발명은 카메라를 이용한 사물인터넷(IoT: internet of things) 기반의 제어 및 감시에 관한 것으로, 특히 카메라가 메인이 되어 사물인터넷 기기와 통신으로 접속하여 사물인터넷 기기의 상태 검출, 감시, 제어를 총괄적으로 담당하고, 침입 감지나 사물인터넷 기기 이상 검출 시 문자 메시지를 생성하여 실시간으로 사용자에게 전송하여 사용자가 실시간으로 상황을 인지하도록 한 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치에 관한 것이다.
사물인터넷(IoT)은 인간과 사물, 서비스 등 분산된 구성요소들 간에 인위적인 개입 없이 상호 협력적으로 센싱, 네트워킹, 정보 처리 등 지능적 관계를 형성하는 사물 공간 연결망을 의미한다. IoT 시대에는 대부분의 기기에 정보 획득 및 네트워크 연결 기능이 탑재되고, 이를 바탕으로 다양한 새로운 제품과 서비스가 출현할 것으로 기대된다.
IoT의 핵심 기반 기술은 센싱 기술, 네트워킹 기술, 인터페이스 기술로 구분된다. 센싱 기술은 온도, 습도, 열, 가스, 조도, 초음파 등 다양한 센서를 이용하여 원격감지, 위치/움직임 추적 등을 통해 사물과 주변 환경으로부터 정보를 획득하는 기능을 의미한다. 네트워킹 기술은 인간과 사물, 서비스 등 분산된 환경요소들을 서로 연결할 수 있는 유무선 네트워킹 기능으로, 현재 4G/LTE, Wi-Fi, 블루투스 등을 이용한다. 인터페이스 기술은 IoT의 주요 구성 요소를 통해 특정 기능을 수행하는 응용 서비스와 연동하는 역할로, 정보의 검출, 가능, 정형화, 추출, 처리 및 저장 기능을 의미하는 검출정보 기반기술과 위치정보 기반기술, 보안 기술, 데이터 마이닝 기술, 웹 서비스 기술 등을 포함한다.
이러한 사물인터넷을 이용하여 인간과 사물, 서비스 등 분산된 구성요소들 간에 인위적인 개입 없이 상호 협력적으로 센싱, 네트워킹, 정보 처리 등을 위해, 허브 또는 게이트웨이라는 별도의 통신 중계 장치를 이용한다.
하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 4> 에 사물인터넷을 이용하는 종래의 기술들이 개시되었다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 웰니스 IoT 응용 서비스 모듈, IoT 서비스 플랫폼, 지능형 상황인지 프레임워크, IoT Broker, 리소스 브라우저, 웹 인터페이스 장치, 상황 인지 칩 모듈 및 스마트 마이크로 그리드로 구성된 사물 인터넷을 이용한 서비스 시스템을 구현한다.
이러한 구성을 통해, 단순 환경 센싱을 탈피하여 사람의 생활 습관, 식습관, 운동 습관, 행동 패턴, SNS 등을 센싱/분석하고, 생활 밀착형 및 산업용 IoT 응용 서비스 활성화. 스마트 마이크로 그리드 효율성 증대와 주민생활 도우미로서의 생활 밀착형 매쉬업 IoT 서비스를 구축한다.
<특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 다수의 센서가 하나의 모듈로 이루어지고 사물에 부착되어 외부 환경 정보를 감지하는 복합센서; 상기 복합센서와 센서 전용 버스로 연결되고 시맨틱 및 온톨로지를 위한 데이터가 정형화되어 있어 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 외부 환경 정보를 분석하여 그 분석 결과를 외부 장치에 통보하는 감지 및 분석부; 및 상기 분석부로부터 유무선 통신수단을 통해 분석 결과를 통보받는 유관기관이나 관계자의 단말을 구비하는 외부장치를 포함하여 구성된다.
이러한 구성을 통해, 다수의 센서로 이루어진 복합센서에서 인식한 주변정보를 센서 전용버스를 통해 수집하여 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 분석해서 사용자에게 신속하고 편리하게 제공하게 된다.
<특허문헌 3> 에 개시된 종래기술은 서버에 구비되고, 디바이스들과 연결되어 데이터를 교환하거나 디바이스들을 핸들링하여 서로 상호 작용하는 사물인터넷 어플리케이션부 및 어댑터 패턴을 이용하여 디바이스마다 다른 인터페이스를 변환하여 단일화함으로써 단일화된 범용 인터페이스를 제공하여 상기 사물인터넷 어플리케이션부와의 데이터 교환 방식을 단일화시키는 어댑터가 구비된 디바이스;를 포함한다.
이러한 구성을 통해, 디자인 패턴 중 어댑터 패턴을 활용하여 인터페이스를 단일화시키고, 서버가 필요로 하는 범용 인터페이스를 통하여 사물인터넷의 디바이스마다 서로 다른 데이터 교환 방식을 단일화함으로써, 디바이스간 이질성에 영향받지 않고 쉽게 데이터를 수집할 수 있고, 사물인터넷 어플리케이션의 개발 비용을 최소화하며, 유지 및 보수가 용이하다.
<특허문헌 4> 에 개시된 종래기술은 센서가 데이터를 암호화하여 전송해야 할 때 센서와 eSE가 공동으로 암복호화에 사용하는 세션 키를 독립적으로 만들기 위해서 AP는 eSE와 스마트센서에 동일한 시간정보를 제공하고, 또한 AP가 eSE로부터 eSE의 고유 ID(또는 일회성 난수)를 받아, 스마트 센서에 제공함으로써 스마트센서와 eSE가 동일한 "시간정보 + ID(또는 일회성 난수)"를 가진다. 이를 바탕으로 eSE와 스마트센서는 동일한 세션 키를 생성하여 대칭 키 알고리즘을 사용하여 스마트센서는 암호화하여 정보를 네트워크 게이트웨이에 전송하고, 네트워크 게이트웨이의 AP는 이 데이터를 eSE에 전송하여 eSE 내부에서 이 정보를 복호화한 후에 AP에 복호화된 평문을 돌려준다.
이러한 구성을 통해, 경량의 스마트센서에서 안전하게 데이터를 네트워크 게이트웨이에 전송하고, 네트워크 게이트웨이도 안전하게 데이터를 해독하기 위하여 네트워크 게이트웨이 내부의 CPU(또는 Application Processor)와 Embedded Security Element(eSE)를 연결한다.
그러나 상기와 같은 종래기술들은 사물인터넷 기반으로 다양한 네트워크 시스템을 구현하였으나, 사용자가 외부에서 실시간으로 네트워크 시스템이 구현된 장소의 상황을 인지하기 어렵다는 단점이 있다.
또한, 종래기술들은 네트워크 시스템 구축을 위해 별도의 허브 또는 게이트웨이와 같은 통신 장비를 구축해야 하므로, 네트워크 시스템 구축 비용이 많이 소요되고, 네트워크 구축이 복잡해지는 단점이 있다.
또한, 종래기술들은 허브 뜨는 게이트웨이 장치를 이용하여 IoT 기반 네트워크 시스템을 구축하는 데, 허브 또는 게이트웨이가 이전 설정해 놓은 스마트 기기와는 네트워크 통신에 문제가 없으나, 새로운 스마트 기기와는 호환성이 약하다는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 카메라가 메인이 되어 사물인터넷 기기와 통신으로 접속하여 사물인터넷 기기의 상태 검출, 감시, 제어를 총괄적으로 담당하고, 침입 감지나 사물인터넷 기기 이상 검출 시 문자 메시지를 생성하여 실시간으로 사용자에게 전송하여 사용자가 실시간으로 상황을 인지하도록 한 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 카메라가 네트워크 구현을 위한 허브(hub)가 되고, 직접적으로 스마트 기기를 제어할 수 있도록 한 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치를 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치는 동작 상태와 측정 대상을 측정하여 상태 정보를 생성하고, 입력된 동작 제어신호에 따라 동작을 제어하는 스마트 기기; 상기 스마트 기기에서 측정된 상태 정보를 기반으로 해당 스마트 기기의 동작을 제어하며, 상태 감시 정보를 정보 관리 서버에 전송하고, 상기 상태 정보를 분석하여 긴급 상황 발생 시 긴급 상황 메시지를 생성하여 등록된 사용자 단말로 실시간 전송하며, 상기 사용자 단말로부터 전송된 동작 제어 명령에 따라 연계된 스마트 기기의 동작을 제어하는 촬영수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스마트 기기는 상기 촬영수단과 통신으로 접속되어, 상태 정보를 상기 촬영수단으로 전송하고, 상기 촬영수단으로부터 전송된 동작 제어 명령을 수신하는 통신 모듈; 측정 대상을 감시하는 센서모듈; 구동 전력을 저장하는 에너지 저장모듈; 상기 에너지 저장모듈에 저장된 에너지의 사용을 관리하여 저전력을 구현하는 전력관리모듈; 상기 동작 제어 명령에 따라 스마트 기기를 구동시키는 구동 모듈; 스마트 기기의 동작 상태를 측정하는 동작상태 측정모듈을 포함한다.
상기에서 스마트 기기는 사물인터넷 기능이 가능한 동물에게 급식을 하는 자동 급식기, 가스/전력/수도/온수 사용량을 측정하는 미터기; 조명을 제어하는 조명 제어기; 에너지를 관리하는 에너지 관리기; 정보를 표시해주는 디스플레이기; 냉장고; 세탁기; 정수기; 전자레인지; 김치냉장고; 텔레비전; 에어컨 및 오디오 기기 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 촬영수단은 상기 스마트 기기에서 전송된 상태 정보를 정보 관리 서버에 저장하며, 상태 정보를 분석하여 침입이나 긴급 상황 발생 시 자동으로 긴급 상황 메시지를 생성하여 사용자 단말로 전송하고, 침입 또는 긴급 상황을 감지한 위치로 카메라의 촬영 위치를 자동으로 제어하여 추적 대상을 자동으로 위치 추적하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 촬영수단은 침입 감지 수단에 의해 감지한 침입자의 위치 정보 또는 각각의 스마트 기기의 위치 정보를 기초로 카메라의 촬영 위치를 자동으로 추적 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 촬영수단은 사물인터넷 기능을 포함하는 스마트 기기와 연동하여 상태 정보를 수신하고, 제어 명령을 각각의 스마트 기기에 전송하여 네트워크 시스템을 구현하는 IoT 허브 역할을 하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 촬영수단은 침입 대상 또는 측정 대상을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라; 음성 신호를 입력받는 마이크; 급식 음성 또는 경보음을 송출하는 스피커; 상기 스마트 기기 및 정보관리 서버와 통신을 하며, 사용자 단말로 문자 메시지를 전송하기 위한 통신모듈; 디스플레이기에 표시 영상을 전송하는 영상 출력 포트; 상기 스마트 기기 중 자동급식기로부터 전송된 상태정보로부터 활동량 정보를 추출하고, 상기 활동량 정보와 메모리에 기저장된 활동량 판단정보를 비교하여 반려 동물의 실제 활동량을 판단하고, 상기 판단한 실제 활동량에 따라 급식 조절 데이터를 산출하여 자동급식기를 제어하며, 각각의 스마트 기기로부터 전송된 상태 정보를 분석하여 위급 상황 정보를 추출하고, 칩임 또는 위급 상황 발생 시 추적 대상의 추적과 문자 전송을 제어하는 메인 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 촬영수단은 상기 마이크를 통해 입력된 반려동물의 주파수 분석을 통해 반려동물의 상태를 진단하고, 상기 진단결과를 상기 메인 프로세서를 통해 메모리에 저장하며, 상기 진단결과 반려동물의 건강 이상 시 건강이상 상태정보를 생성하여 상기 메인 프로세서에 전송하는 주파수 분석부를 더 포함하며, 상기 메인 프로세서는 상기 주파수 분석부로부터 반려동물의 건강이상 상태정보가 생성되면 이를 통신모듈을 통해 사용자 단말로 실시간 전송토록 제어하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 촬영수단은 상기 메인 프로세서와 연계하여 침입 탐지시 또는 위급 상황 발생시 긴급 상황 메시지를 생성하여 상기 메인 프로세서에 전달하는 문자 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 촬영수단은 침입을 감지하는 침입 감지부를 더 포함하고, 상기 침입 감지부는 움직임 감지센서, 적외선 센서, 초음파 센서, 영상 분석기 중 어느 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 촬영수단은 상기 메인 프로세서와 연동하여 침입자 또는 긴급 상황이 발생한 스마트 기기의 위치를 위치 정보를 기반으로 자동으로 추적하는 위치 추적부를 더 포함하며, 상기 메인 프로세서는 상기 위치 추적부에 의해 추적된 위치 정보를 기반으로 카메라의 촬영 위치를 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 카메라를 IoT 허브 장치로 구현하여, 사물인터넷 기기와 접속하여 사물인터넷 기기의 상태 검출, 감시, 제어를 카메라에서 직접 총괄적으로 제어할 수 있으며, 침입 감지나 사물인터넷 기기 이상 검출 시 문자 메시지를 생성하여 실시간으로 사용자에게 전송함으로써, 사용자가 실시간으로 상황을 인지하도록 도모해주는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 카메라가 네트워크 구현을 위한 허브(hub)가 되고, 직접적으로 스마트 기기를 제어할 수 있으므로, 기존과 같이 사물인터넷 기반의 네트워크 시스템을 구현하기 위해 필수적으로 사용되는 허브나 게이트웨이를 제거할 수 있어, 사물인터넷 기반의 네트워크 시스템 구현이 용이하며, 네트워크 시스템 구현 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 고가의 서버와 같은 관리장비를 이용하지 않고, 카메라에 데이터 저장과 제어를 위한 단순 기능만을 부가하여, 카메라 자체적으로 반려동물을 관리하고 급식기의 급식량 조절이 가능하므로, 반려동물 관리장치의 구현 비용도 절감할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치의 전체 구성도,
도 2는 도 1의 촬영수단의 실시 예 블록 구성도,
도 3은 도 1의 스마트 기기의 실시 예 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치를 가정에 구현한 예시도.
도 2는 도 1의 촬영수단의 실시 예 블록 구성도,
도 3은 도 1의 스마트 기기의 실시 예 블록 구성도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치를 가정에 구현한 예시도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치의 구성도이다.
본 발명에 따른 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치는 사물인터넷 기능을 포함하는 스마트 기기(100), 촬영수단(200)을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치는 네트워크를 통해 상기 촬영수단(200)으로부터 전송된 상태 정보를 누적 저장하고, 분석을 하며, 통계 정보를 생성하는 정보 관리 서버(300); 상기 네트워크를 통해 상기 촬영수단(200)과 직접적으로 접속되어, 긴급 상황 메시지를 수신하고, 사용자의 입력에 따른 동작 제어 명령을 상기 네트워크를 통해 상기 촬영수단(200)으로 전송하는 사용자 단말(400)과 연동하는 것이 바람직하다. 여기서 사용자 단말(400)은 이동통신이 가능한 모바일 기기로서, 스마트폰일 수 있다.
상기 스마트 기기(100)는 동작 상태와 측정 대상을 측정하여 상태 정보를 생성하고, 입력된 동작 제어신호에 따라 동작을 제어하는 사물인터넷 기능을 갖는 IoT 디바이스이다.
여기서 스마트 기기(100)는 사물인터넷 기능이 가능한 동물에게 급식을 하는 자동 급식기, 가스/전력/수도/온수 사용량을 측정하는 미터기; 조명을 제어하는 조명 제어기; 에너지를 관리하는 에너지 관리기; 정보를 표시해주는 디스플레이기; 냉장고; 세탁기; 정수기; 전자레인지; 김치냉장고; 텔레비전; 에어컨 및 오디오 기기 중 어느 하나 이상으로 구현할 수 있다. 여기에 언급된 스마트 기기 이외에 사물인터넷 기능을 구현할 수 있는 다양한 스마트 기기를 포함할 수도 있다.
이러한 스마트 기기(100)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 촬영수단(200)과 통신으로 접속되어, 상태 정보를 상기 촬영수단(200)으로 전송하고, 상기 촬영수단(200)으로부터 전송된 동작 제어 명령을 수신하는 통신 모듈(111); 측정 대상을 감시하는 센서모듈(112); 구동 전력을 저장하는 에너지 저장모듈(114); 상기 에너지 저장모듈(114)에 저장된 에너지의 사용을 관리하여 저전력을 구현하는 전력관리모듈(113); 상기 동작 제어 명령에 따라 스마트 기기를 구동시키는 구동 모듈(115) 및 스마트 기기의 동작 상태를 측정하는 동작상태 측정모듈(116)을 포함한다.
여기서 센서 모듈(112)은 가속도 센서, 음향 센서, 근 감각 센서, 이미지 센서, 자기 센서, 광센서, 자이로스코프, 압력 센서, 가스 RFID 센서, 습도 센서, 온도 센서, 유량 센서, 거리 센서, 초음파 센서, 적외선 센서 중 어느 하나 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 각각의 스마트 기기는 해당 스마트 기기의 특성에 따라 알맞은 센서를 채택하여 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 적용되는 스마트 기기는 본연의 기능 수행을 위한 구성과 도 3과 같은 구성을 포함하여 구성된다. 도 3은 반려동물에 자동으로 급식을 하는 자동 급식기에 대한 예시이다. 본 발명은 이것에 한정되지 않으며, 설명의 편의를 위해 스마트 기기를 자동 급식기라고 가정하고 설명하기로 한다.
또한, 상기 촬영수단(200)은 상기 스마트 기기(100)에서 측정된 상태 정보를 기반으로 해당 스마트 기기의 동작을 제어하며, 상태 감시 정보를 정보 관리 서버(300)에 전송하고, 상기 상태 정보를 분석하여 긴급 상황 발생 시 긴급 상황 메시지를 생성하여 등록된 사용자 단말(400)로 실시간 전송하며, 상기 사용자 단말(400)로부터 전송된 동작 제어 명령에 따라 연계된 스마트 기기의 동작을 제어하는 역할을 한다.
이러한 촬영수단(200)은 상기 스마트 기기(100)에서 전송된 상태 정보를 정보 관리 서버(300)에 저장하며, 상태 정보를 분석하여 침입이나 긴급 상황 발생 시 자동으로 긴급 상황 메시지를 생성하여 사용자 단말(400)로 전송하고, 침입 또는 긴급 상황을 감지한 위치로 카메라의 촬영 위치를 자동으로 제어하여 추적 대상을 자동으로 위치 추적하는 것이 바람직하다. 아울러 촬영수단(200)은 침입 감지 수단에 의해 감지한 침입자의 위치 정보 또는 각각의 스마트 기기의 위치 정보를 기초로 카메라의 촬영 위치를 자동으로 추적 제어하는 것이 바람직하다.
이러한 촬영수단(200)은 사물인터넷 기능을 포함하는 스마트 기기(100)와 연동하여 상태 정보를 수신하고, 제어 명령을 각각의 스마트 기기(100)에 전송하여 네트워크 시스템을 구현하는 IoT 허브 역할을 한다.
상기 촬영수단(200)은 도 2에 도시한 바와 같이, 침입 대상 또는 측정 대상을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라(201); 음성 신호를 입력받는 마이크(202); 급식 음성 또는 경보음을 송출하는 스피커(203); 정보 저장을 위한 메모리(204); 상기 스마트 기기(100) 및 정보관리 서버(300)와 통신을 하며, 사용자 단말(400)로 문자 메시지를 전송하기 위한 통신모듈(206); 스마트 기기인 디스플레이기에 표시 영상을 전송하는 영상 출력 포트(207); 상기 스마트 기기 중 자동급식기로부터 전송된 상태정보로부터 활동량 정보를 추출하고, 상기 활동량 정보와 메모리에 기저장된 활동량 판단정보를 비교하여 반려 동물의 실제 활동량을 판단하고, 상기 판단한 실제 활동량에 따라 급식 조절 데이터를 산출하여 자동급식기를 제어하며, 각각의 스마트 기기로부터 전송된 상태 정보를 분석하여 위급 상황 정보를 추출하고, 칩임 또는 위급 상황 발생 시 추적 대상의 추적과 문자 전송을 제어하는 메인 프로세서(205)를 포함한다.
또한, 상기 촬영수단(200)은 상기 마이크(202)를 통해 입력된 반려동물의 주파수 분석을 통해 반려동물의 상태를 진단하고, 상기 진단결과를 상기 메인 프로세서(205)를 통해 메모리(204)에 저장하며, 상기 진단결과 반려동물의 건강 이상 시 건강이상 상태정보를 생성하여 상기 메인 프로세서(205)에 전송하는 주파수 분석부(208)를 더 포함하며, 상기 메인 프로세서(205)는 상기 주파수 분석부(208)로부터 반려동물의 건강이상 상태정보가 생성되면 이를 통신모듈(206)을 통해 사용자 단말(400)로 실시간 전송토록 제어하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 촬영수단(200)은 상기 메인 프로세서(205)와 연계하여 침입 탐지시 또는 위급 상황 발생시 긴급 상황 메시지를 생성하여 상기 메인 프로세서(205)에 전달하는 문자 생성부(210); 정보 입력이나 기능 입력 또는 제어 명령을 입력하기 위한 입/출력부(209); 침입을 감지하는 침입 감지부(211)를 더 포함하며, 상기 침입 감지부(211)는 움직임 감지센서, 적외선 센서, 초음파 센서, 영상 분석기 중 어느 하나 이상을 이용하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 촬영수단(200)은 상기 메인 프로세서(205)와 연동하여 침입자 또는 긴급 상황이 발생한 스마트 기기(100)의 위치를 위치 정보를 기반으로 자동으로 추적하는 위치 추적부(212)를 더 포함하며, 상기 메인 프로세서(205)는 상기 위치 추적부(212)에 의해 추적된 위치 정보를 기반으로 카메라(201)의 촬영 위치를 제어하는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성된 본 발명에 따른 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 사물인터넷 기능(센싱 기술, 네트워킹 기술, 인터페이스 기능)을 갖는 스마트 기기(100)가 적절한 장소에 설치된 상태에서, 각각의 스마트 기기(100)는 촬영수단(200)과 통신을 통해 촬영수단(200)에 상태 정보를 전송하고, 상기 촬영수단(200)으로부터 동작 제어 명령을 수신한다.
도 4는 본 발명에 따른 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치를 실제 구현한 예시도로서, 참조부호 200은 IoT 허브 역할을 하는 촬영수단이고, 참조부호 110은 스마트 기기를 나타낸 것이다.
스마트 기기는 가속도 센서, 음향 센서, 근 감각 센서, 이미지 센서, 자기 센서, 광센서, 자이로스코프, 압력 센서, 가스 RFID 센서, 습도 센서, 온도 센서, 유량 센서, 거리 센서, 초음파 센서, 적외선 센서 중 어느 하나 이상을 포함하는 센서 모듈(112)에서 측정 대상을 측정하거나 침입을 감지한다. 아울러 동작상태 측정모듈(116)은 실시간으로 자신의 동작 상태를 자가 진단하여 동작상태 측정 정보를 생성한다. 측정 대상을 측정하여 생성된 측정 정보와 동작상태 측정정보는 합해져, 상태 정보로 통신 모듈(111)을 통해 촬영수단(200)에 실시간으로 전송된다. 이때, 자신의 위치를 판별하기 위한 위치 정보를 포함하여 전송하는 것이 바람직하다. 여기서 스마트 기기(100)와 촬영수단(200)은 블루투스, 와이-파이, 지그비, Z-Wave와 같은 통신 프로토콜을 통해 상호 데이터를 송수신하는 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 다른 특징으로서 각각의 스마트 기기는 저전력 상태로 에너지가 최적화 제어되어 전력을 절감한다. 예컨대, 전력 관리 모듈(113)은 에너지 저장 모듈(114)에 저장된 에너지를 구동 모듈(115)에 공급하거나 통신 또는 감시를 위해 소모할 경우, 반드시 구동이 필요한 부분에만 구동 전원을 공급해주는 방식으로 저전력을 구현한다. 특히, 센서 모듈(112)에 의해 측정 대상이나 침입자를 감시할 때, 별다른 위급 상황이 감지되지 않으면 센서모듈(112)을 제외한 모든 모듈을 오프시켜 전력 소모를 방지한다. 센서 모듈(112)에 의해 침입자나 위급 상황이 감지되면 상태 정보를 생성하여 통신 모듈(111)을 통해 촬영수단(200)에 전송한다. 동작 상태 측정모듈(116)은 상태 정보를 촬영수단(200)에 전송하거나 전원이 공급되어 기동이 되는 시점에서만 자가 진단을 수행하여 진단 정보를 생성하는 것이 바람직하다.
한편, 촬영수단(200)은 각각의 스마트 기기(100)로부터 상태 정보가 수신되면 이를 메모리(204)에 저장하고, 네트워크를 통해 정보 관리 서버(300)로도 전송한다. 정보 관리 서버(300)는 수신한 상태 정보를 촬영수단별로 데이터베이스에 누적 저장하며, 누적 저장된 상태 정보를 분석하여 분석 결과를 도출한다. 여기서 분석시 통계 정보를 생성하는 것도 가능하다. 이렇게 생성되는 분석 결과 정보는 사용자 단말(400)로 전송되거나 사용자의 요청에 따라 특정 단말로 전송해주는 것이 가능하다. 사용자는 이렇게 전달되는 분석 결과 정보를 기반으로 전체적인 시스템 운영에 활용할 수 있다.
또한, 촬영수단(200) 내의 메인 프로세서(205)는 각각의 스마트 기기로부터 전송되는 상태 정보를 메모리에 저장하고, 상태 정보를 분석하여 긴급 상황이나 침입이 감지되는지를 확인한다. 메인 프로세서(205)는 상기 스마트 기기와의 연동 이외에 별도로 침입 감지부(211)를 통해 침입을 감지하는 것도 가능하다. 침입 감지를 위해 적외선 센서, 초음파 센서, 움직임 감지센서(모션 센서) 등을 이용할 수 있다.
상기 메인 프로세서(205)는 스마트 기기로부터 전송된 상태 정보를 분석한 결과, 긴급 상황(화재, 누전, 과열, 기타)이 발생하거나 침입이 감지되거나 자체 감시 결과 침입이 감지되면 자동으로 위치 추적부(212) 및 문자 생성부(210)를 구동시킨다.
상기 문자 생성부(210)는 상기 메인 프로세서(205)와 연계하여 긴급 상황이 발생했다는 문자를 생성하여 상기 메인 프로세서(205)에 전달한다. 여기서 긴급 상황에 대한 문자는 메인 프로세서(205)에서 어느 스마트 기기로부터 긴급 상황이 발생했는지, 아니면 침입자가 감지되었는지를 구분하여 문자 생성부(210)에 전달해주는 것이 바람직하다. 문자 생성부(210)는 전달되는 스마트 기기 또는 침입자 감지 발생 정보를 기초로 그에 대응하는 긴급 상황 문자 메시지를 생성한다. 예컨대, 침입자 감지시 침입자 감지와 같은 문자 메시지가 될 수 있으며, 가스 누출시에는 가스 누출이라는 문자 메시지가 될 수 있고, 화재 감지 시에는 화재 감지라는 문자 메시지가 될 수 있다.
이렇게 생성되는 문자 메시지(SMS, MMS)는 정보는 메인 프로세서(205)의 제어에 따라 통신 모듈(206)을 통해 사용자가 휴대한 사용자 단말(400)로 전송된다. 여기서 통신 모듈(206)은 네트워크를 통해 사용자 단말(400)로 문자 메시지를 전송한다. 다른 방법으로, 생성된 문자 메시지에 카메라(201)에 의해 촬영된 해당 위치의 영상 정보를 첨부파일 형태로 첨부하여 MMS 형태로 전송할 수도 있다.
사용자는 원격에 위치하면서 실시간으로 자신이 휴대한 사용자 단말(400)을 통해 자동으로 긴급 상황 정보를 수신하게 된다. 긴급 상황 정보를 수신한 후에는 그에 알맞은 후속 조치를 취하여, 긴급 상황으로부터 재산이 손실되거나 귀중한 인명을 잃는 것을 방지하게 된다. 필요에 따라 사용자 단말(400)을 이용하여 제어 가능한 상황이면 입력부를 통해 동작 제어 명령을 입력하고, 이를 촬영수단(200)으로 전송한다. 촬영수단(200)은 상기 사용자 단말(400)로부터 전송된 동작 제어 명령을 수신하면, 그에 대응하는 스마트 기기에 동작 제어 명령을 전송한다. 이러한 동작 제어 명령에 따라 스마트 기기는 구동 모듈(115)을 동작시켜, 기기의 구동을 제어하게 된다. 예컨대, 스마트 기기가 에어컨이라고 가정하고, 실내의 온도가 과열된 상태라고 판단이 되면 에어컨 구동 명령을 통해 에어컨을 자동으로 동작시킨다. 여기서 에어컨 설정 온도를 상기 사용자 단말을 통해 직접 설정하는 것도 가능하고, 에어컨 내에 미리 설정된 이전 설정 온도를 이용할 수도 있다.
한편, 본 발명의 또 다른 특징으로서, 침입이 감지되거나 긴급 상황이 발생한 스마트 기기에 대해 자동으로 위치 추적을 하면서, 촬영을 할 수 있다는 것이다.
예컨대, 메인 프로세서(205)는 침입 감지부(211)에 의해 침입이 감지되거나 스마트 기기(100)로부터 침입 감지 또는 긴급 상황이 발생하였다는 상태 정보가 전송되면, 이를 기초로 위치 추적부(212)를 제어하여 위치를 추적하도록 한다.
상기 위치 추적부(212)는 상기 메인 프로세서(205)로부터 위치 추적 명령이 전달되면, 전달되는 정보 즉, 스마트 기기의 위치 정보 또는 최초 감지한 침입자 위치 정보를 기반으로 위치를 자동으로 추적한다. 위치 추적은 침입 감지부(211)와 연동하거나 위치를 추적하거나 자체적으로 감지 센서를 이용하여 위치를 추적하는 것이 가능하다.
이렇게 추적을 통해 생성되는 위치 정보(평면상의 X, Y 좌표)는 메인 프로세서(205)를 통해 카메라(201)의 제어 정보로 활용된다. 카메라(201)는 메인 프로세서(205)를 통해 전달되는 위치 정보를 기반으로 자동으로 해당 위치로 회전을 하면서 영상을 촬영한다. 여기서 긴급 상황이나 침입자를 감지한 것이 스마트 기기이면, 해당 스마트 기기가 설치된 위치로 카메라의 촬영 각도를 이동시켜 촬영을 하게 된다. 이와는 달리 침입 감지부(211)를 통해 침입을 감지한 경우, 위치 추적부(212)에서 생성한 위치 추적 정보를 기반으로 카메라의 촬영 각도를 조절하여, 침입자를 추적하게 된다. 이로써 침입자 감지시 자동으로 카메라가 침입자를 추종하여 영상 촬영을 하게 되며, 이렇게 촬영된 영상은 메모리에 저장되거나 정보 관리 서버(300)에 저장되거나 실시간으로 MMS와 같은 멀티미디어 메시지 서비스를 이용하여 사용자 단말(400)로 전송된다.
따라서 사용자는 원격에 위치하면서 사용자 단말(400)을 이용하여 실시간으로 침입자의 위치라든지 상황을 육안으로 확인할 수 있게 되는 것이다.
한편, 본 발명의 또 다른 특징으로서 스마트 기기가 반려 동물에게 자동으로 급식을 하는 자동급식기일 경우, 메인 프로세서(205)는 상기 스마트 기기(100)로부터 측정되어온 반려동물 상태정보를 기반으로 급식을 자동 조절하여, 반려동물이 비만이 되거나 영양 공급이 부족한 것을 해소한다.
예컨대, 메인 프로세서(205)는 스마트 기기(100)로부터 측정되어온 반려동물 상태정보에서 상태활동량 정보만을 추출한다. 그리고 추출한 활동량 정보와 상기 메모리(204)에 기저장된 활동량 판단정보를 비교하여 반려 동물의 실제 활동량을 판단한다. 여기서 반려동물의 활동량 판단정보는 1일 활동량(또는, 칼로리 소모량)으로서, 실험이나 동물 학계를 통해 미리 획득한 기준 정보를 이용하는 것이 바람직하다. 상기 활동량 판단정보는 특정 수치로 고정될 수도 있으나, 바람직하게 일정 범위로 설정된다.
그리고 상기 판단한 실제 활동량에 따라 급식 조절 데이터를 산출한다.
예컨대, 추출한 활동량 정보와 활동량 판단정보를 비교하여, 상기 활동량 정보가 활동량 판단정보보다 크면 활동량이 많은 것으로 판단을 하며, 활동량 정보가 활동량 판단정보보다 작으면 활동량이 적은 것으로 판단을 한다. 아울러 활동량 정보와 활동량 판단정보가 동일하면 적당한 활동량으로 판단을 한다. 이러한 활동량 판단 정보를 실제 활동량이라고 칭한다.
그리고 활동량 정보와 활동량 판단정보를 비교하여 그 차이를 산출하고, 산출한 차이만큼 메모리(204)에 기저장된 급식 테이블로부터 급식 제어 데이터를 추출한다. 여기서 급식 제어 데이터는 기준량보다 활동량이 많으면 급식량을 증가하는 방향의 급식 조절 데이터이며, 기준량보다 활동량이 적으면 급식량을 줄이는 방향의 급식 조절 데이터가 된다.
이렇게 산출한 급식 조절 데이터는 통신 모듈(206)을 통해 근거리 통신 프로토콜로 자동급식기인 스마트 기기(110)에 전송된다. 스마트 기기(110)는 전송되는 급식 조절 데이터(급식 제어 데이터)를 기초로 구동 모듈(115)에서 각각의 급식 트레이(예를 들어, 사료통, 간식통, 식수통)를 제어하여 급식량을 조절하게 된다.
또한, 본 발명의 또 다른 특징으로서 반려동물의 음성 분석을 통해 반려동물의 상태를 진단할 수 있다는 것이다.
예컨대, 촬영수단(200)은 상기 마이크(202)를 통해 입력된 반려동물의 소리를 주파수 분석부(208)에 전달한다. 주파수 분석부(208)는 반려 동물의 음성을 푸리에 변환을 통해 주파수로 변환하고, 주파수 분석 기법을 통해 분석하여 반려동물의 상태를 진단한다. 여기서 주파수 분석은 반려동물의 음성에 따른 동물 학계의 정보나 다양한 경험을 통해 누적한 빅 데이터를 기반으로 분석하는 것이 바람직하다. 그리고 주파수 분석을 통한 진단결과, 반려동물의 건강 이상 시 건강이상 상태정보를 생성하여 통신모듈(206)을 통해 사용자 단말(400)로 전송해준다.
한편, 본 발명의 또 다른 특징으로서, 촬영수단(200)의 메인 제어부(205)에서 카카오톡과 같은 서비스(mVoIP 서비스)가 가능하다는 것이다. 예컨대, 문자 또는 동영상을 MMS 전송할 수도 있고, 문자 또는 MMS를 카카오톡과 같이 사용자 단말(400)로 전송한다. 이후, 일정시간 동안 사용자 단말(400)로부터 응답이 없으며, 자동으로 영상전화(스마트 콜)를 걸게 된다. 사용자는 사용자 단말(400)을 통해 문자 또는 사진을 확인하고 별 이상 없으면 무시할 수 있으며, 다른 방법으로는 촬영수단(200)과 접속하여 영상으로 다양한 상황을 확인할 수 있다.
따라서 사용자는 원격에서 반려동물을 실시간 감시하지 않아도, 반려동물의 상태를 인지할 수 있다. 그리고 반려동물의 상태를 인지함으로써, 그에 적합한 후속 조치를 취함으로써, 반려동물을 가족과 같이 관리할 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.
본 발명은 영상 촬영용 카메라를 IoT 허브로 구현하고, IoT 기반의 스마트 기기와 통신을 통해 별도의 서버를 구축하지 않고서도 네트워크, 감시 및 제어할 수 있는 시스템을 구현하는 기술에 적용된다.
100: 스마트 기기
111: 통신 모듈
112: 센서 모듈
113: 전력관리모듈
114: 에너지 저장모듈
115: 구동 모듈
116: 동작상태 측정모듈
200: 촬영수단
201: 카메라
204: 메모리
205: 메인 프로세서
206: 통신 모듈
210: 문자 생성부
211: 침입 감지부
212: 위치 추적부
300: 정보 관리 서버
400: 사용자 단말
111: 통신 모듈
112: 센서 모듈
113: 전력관리모듈
114: 에너지 저장모듈
115: 구동 모듈
116: 동작상태 측정모듈
200: 촬영수단
201: 카메라
204: 메모리
205: 메인 프로세서
206: 통신 모듈
210: 문자 생성부
211: 침입 감지부
212: 위치 추적부
300: 정보 관리 서버
400: 사용자 단말
Claims (12)
- 카메라를 이용하고 사물인터넷 기반으로 스마트 기기를 제어 및 감시하며, 침입자를 감시하기 위한 장치로서,
동작 상태와 측정 대상을 측정하여 상태 정보를 생성하고, 입력된 동작 제어신호에 따라 동작을 제어하는 스마트 기기; 및
상기 스마트 기기에서 측정된 상태 정보를 기반으로 해당 스마트 기기의 동작을 제어하며, 상태 감시 정보를 정보 관리 서버에 전송하고, 상기 상태 정보를 분석하여 긴급 상황 발생 시 긴급 상황 메시지를 생성하여 등록된 사용자 단말로 실시간 전송하며, 상기 사용자 단말로부터 전송된 동작 제어 명령에 따라 연계된 스마트 기기의 동작을 제어하는 촬영수단을 포함하고,
상기 촬영수단은 상기 스마트 기기에서 전송된 상태 정보를 정보 관리 서버에 저장하며, 상태 정보를 분석하여 침입이나 긴급 상황 발생 시 자동으로 긴급 상황 메시지를 생성하여 사용자 단말로 전송하고, 침입 또는 긴급 상황을 감지한 위치로 카메라의 촬영 위치를 자동으로 제어하여 추적 대상을 자동으로 위치 추적하며,
상기 촬영수단은 마이크를 통해 입력된 반려동물의 주파수 분석을 통해 반려동물의 상태를 진단하고, 진단결과를 메인 프로세서를 통해 메모리에 저장하며, 상기 진단결과 반려동물의 건강 이상 시 건강이상 상태정보를 생성하여 상기 메인 프로세서에 전송하는 주파수 분석부를 더 포함하며, 상기 메인 프로세서는 상기 주파수 분석부로부터 반려동물의 건강이상 상태정보가 생성되면 이를 통신모듈을 통해 사용자 단말로 실시간 전송토록 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치.
- 청구항 1에서, 상기 스마트 기기는 상기 촬영수단과 통신으로 접속되어, 상태 정보를 상기 촬영수단으로 전송하고, 상기 촬영수단으로부터 전송된 동작 제어 명령을 수신하는 통신 모듈; 측정 대상을 감시하는 센서모듈; 구동 전력을 저장하는 에너지 저장모듈; 상기 에너지 저장모듈에 저장된 에너지의 사용을 관리하여 저전력을 구현하는 전력관리모듈; 상기 동작 제어 명령에 따라 스마트 기기를 구동시키는 구동 모듈; 스마트 기기의 동작 상태를 측정하는 동작상태 측정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치.
- 청구항 1에서, 상기 스마트 기기는 사물인터넷 기능이 가능한 동물에게 급식을 하는 자동 급식기, 가스/전력/수도/온수 사용량을 측정하는 미터기; 조명을 제어하는 조명 제어기; 에너지를 관리하는 에너지 관리기; 정보를 표시해주는 디스플레이기; 냉장고; 세탁기; 정수기; 전자레인지; 김치냉장고; 텔레비전; 에어컨 및 오디오 기기 중 어느 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치.
- 삭제
- 청구항 1에서, 상기 촬영수단은 침입 감지 수단에 의해 감지한 침입자의 위치 정보 또는 각각의 스마트 기기의 위치 정보를 기초로 카메라의 촬영 위치를 자동으로 추적 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치.
- 청구항 1에서, 상기 촬영수단은 사물인터넷 기능을 포함하는 스마트 기기와 연동하여 상태 정보를 수신하고, 제어 명령을 각각의 스마트 기기에 전송하여 네트워크 시스템을 구현하는 IoT 허브 역할을 하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치.
- 청구항 1에서, 상기 촬영수단은 침입 대상 또는 측정 대상을 촬영하여 영상을 획득하는 카메라; 음성 신호를 입력받는 마이크; 급식 음성 또는 경보음을 송출하는 스피커; 상기 스마트 기기 및 정보관리 서버와 통신을 하며, 사용자 단말로 문자 메시지를 전송하기 위한 통신모듈; 디스플레이기에 표시 영상을 전송하는 영상 출력 포트; 상기 스마트 기기 중 자동급식기로부터 전송된 상태정보로부터 활동량 정보를 추출하고, 상기 활동량 정보와 메모리에 기저장된 활동량 판단정보를 비교하여 반려 동물의 실제 활동량을 판단하고, 상기 판단한 실제 활동량에 따라 급식 조절 데이터를 산출하여 자동급식기를 제어하며, 각각의 스마트 기기로부터 전송된 상태 정보를 분석하여 위급 상황 정보를 추출하고, 칩임 또는 위급 상황 발생 시 추적 대상의 추적과 문자 전송을 제어하는 메인 프로세서를 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치.
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- 청구항 7에서, 상기 촬영수단은 상기 메인 프로세서와 연계하여 침입 탐지시 또는 위급 상황 발생시 긴급 상황 메시지를 생성하여 상기 메인 프로세서에 전달하는 문자 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치.
- 청구항 7에서, 상기 촬영수단은 침입을 감지하는 침입 감지부를 더 포함하고, 상기 침입 감지부는 움직임 감지센서, 적외선 센서, 초음파 센서, 영상 분석기 중 어느 하나 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치.
- 청구항 7에서, 상기 촬영수단은 상기 메인 프로세서와 연동하여 침입자 또는 긴급 상황이 발생한 스마트 기기의 위치를 위치 정보를 기반으로 자동으로 추적하는 위치 추적부를 더 포함하며, 상기 메인 프로세서는 상기 위치 추적부에 의해 추적된 위치 정보를 기반으로 카메라의 촬영 위치를 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치.
- 청구항 1에서, 상기 촬영수단은 문자 또는 MMS와 함께 카카오톡을 상기 사용자 단말로 전송하고, 미리 설정된 일정 시간 이내에 응답이 없으면, 강제로 영상전화 접속을 상기 사용자 단말로 시도하고, 영상전화가 접속되면 상기 사용자 단말로부터 전송된 영상은 디스플레이기 표시하고, 카메라에 의해 촬영된 영상은 상기 사용자 단말로 전송토록 제어하는 것을 특징으로 하는 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치.
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| KR1020150160627A KR101709715B1 (ko) | 2015-11-16 | 2015-11-16 | 카메라를 이용한 사물인터넷 기반의 제어 및 감시장치 |
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