KR101714479B1 - Spatial data recognizing method using light sensor and mutual multi-object recognition type disaster response system using the same - Google Patents
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Abstract
광센서를 이용한 공간정보 인식방법은 공간의 천장에 설치되는 광센서에 의해 특정지점까지의 거리를 측정하고 기존에 저장된 기초공간정보와 통합하여 특정지점의 위치좌표를 계산한 후, 위치좌표에 의해 정의되는 단위면을 집적하여 연속면 또는 불연속면을 인식한다. 그리고, 광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템은 광센서에 의한 공간정보 인식방법에 의해 공간정보를 파악하고, 온도, 연기, 가스, 진동 등 재난과 관련된 환경정보를 측정하여 재난상태를 판단한 후, 사용자의 위치정보를 통해 통합적이고 정확한 재난 정보 및 대피 정보를 제공할 수 있다. The spatial information recognition method using the optical sensor measures the distance to a specific point by an optical sensor installed in the ceiling of the space, calculates the position coordinates of a specific point by integrating with the previously stored basic space information, The defined unit faces are integrated to recognize continuous faces or discontinuities. The mutual object recognition type disaster response system using the spatial information recognition method using the optical sensor can acquire the spatial information by the spatial information recognition method using the optical sensor, and the information about the environment related to the disaster such as temperature, smoke, And then provide integrated and accurate disaster information and evacuation information through the user's location information.
Description
본 발명은 사전정보와 광센서를 이용한 공간정보의 결합을 통한 인식방법 및 이를 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 미리 획득한 기초 정보를 바탕으로 건물의 상시 상태와 비상시 재난을 인식하고 신속한 재난상황을 예측하고 대응할 수 있도록 실공간의 온도정보, 가스분포정보, 진동정보 등을 조합하여 실공간이 아닌 물리 정보들을 공간 내 가시화 시키며, 재난 발생 시 이용자에게 감지 대상 공간에 대한 실시간 상황을 신뢰성 있게 감지 전달 및 상호 정보교환 할 수 있도록 다수의 광센서나 초음파 센서를 활용하여 실내 공간스캔의 사각지대를 최소화 하는 상호 다중 사물인식 장치를 이용한 재난 대응 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a recognition method through combination of dictionary information and spatial information using an optical sensor and a mutual object recognition type disaster response system using the same. More particularly, In order to recognize disasters in an emergency and to anticipate and cope with a rapid disaster situation, physical information other than actual space is visualized in a space by combining temperature information, gas distribution information, and vibration information of a real space, And more particularly, to a disaster response system using a mutual object recognition apparatus that minimizes a dead zone of an indoor space scan by utilizing a plurality of optical sensors or ultrasonic sensors to reliably detect and transmit real-time situations.
현재 공간을 인식하는 주된 방법은 여러 대의 카메라를 통한 각기 다른 영상정보를 종합하여 공간을 인식하는 방법이 사용되고 있다.The main method of recognizing the current space is to use a method of recognizing a space by synthesizing different image information through a plurality of cameras.
하지만 영상정보 파일의 크기가 너무 커서 처리속도가 느리고, 화재 등으로 인한 재난 발생 시 연기나 화염에 의해 사야 확보가 곤란하여, 이로 인한 영상정보의 무력화 문제가 발생하였다.However, since the size of the image information file is too large, the processing speed is slow, and in the event of a disaster caused by a fire or the like, it is difficult to secure a scene due to smoke or flames.
공간을 인식하는 또 다른 방법으로 대한민국 등록특허공보 제0661618호 '전동식 4-프로펠러 소형 호버링 로봇 플랫폼'과 같이 실내외 공간을 자율비행하면서 각종 재난상황을 감시하고 전송 방안 구석구석 다니는 소형 로봇과 리시버 간의 통신을 통해 로봇의 위치 정보를 종합하여 공간을 인식하는 방법이 있다.Another method of recognizing the space is to monitor the various disaster situations while autonomously flying indoor and outdoor spaces, such as the Korean Patent Registration No. 0661618, "Electric 4-Propeller Small Hovering Robot Platform," and communication between small robots and receivers And a method of recognizing the space by synthesizing the position information of the robot through the robot.
그러나, 이는 소형로봇 마련 비용 등으로 인한 고비용 문제와, 로봇이 공간을 스캔하는 시간에 따른 측정 속도 저하의 문제점이 있었다.However, there is a problem of a high cost problem due to the cost of preparing a small robot and a decrease in the measurement speed depending on the time when the robot scans the space.
공간정보를 동기화하는 가장 간편한 방법은 광센서를 활용하여 공간을 스캔하는 방법이지만 공간 내 파티션 등 장애물이 있을 시 장애물 뒤편 정보를 알 수 없으며, 대한민국 공개특허공보 제2009-0025844호 '3차원 통합 빌딩 관리 시스템 ' 및 대한민국 등록특허공보 제0934978호 '공간정보를 이용한 방범방재 시스템' 과 같이 공간정보 동기화 시 단지 위치 정보만을 종합하여 공간을 구성하고 인식하므로 공간의 물성을 고려한 종합적 해석이 아니기 때문에 해석된 공간을 모니터링 하였을 때 묘사된 부분 중 현실성이 떨어지는 문제점이 있었다.The easiest way to synchronize spatial information is to scan the space by using the optical sensor. However, if there is an obstacle such as a partition in a space, information on the backside of the obstacle can not be known, and Korean Patent Publication No. 2009-0025844 ' Management system 'and Korean Patent Registration No. 0934978' 'Anti-crime prevention system using spatial information' ', it is not a comprehensive interpretation considering the physical properties of space, When the space is monitored, there is a problem that the reality described in the description is poor.
일반적으로 재난은 단일원인으로 인하여 발생되기보다 복합·사회적 재난의 발생이 증가하고 있고, 초고층 건축물 및 다중 이용시설 증가에 따른 대규모 재난으로 발생 가능성이 높아짐에 따라 개별적 건물의 재난예방 및 실시간 재난대응을 하기 위하여 사전 공간 정보에 따른 실시간 사물인식 공간 정보 동기화 시스템을 통한 관리 시스템이 필요한 실정이다.
In general, disasters are more likely to occur due to a single cause, rather than complex and social disasters. As the number of high-rise buildings and multi-use facilities increases and the likelihood of a disaster increases, disaster prevention and real- A real time object recognizing space information synchronization system based on the prior space information is required.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 미리 획득한 기초 정보를 바탕으로 건물의 상시상태와 비상시 재난을 인식하고 신속한 재난상황을 예측하고 대응할 수 있도록 실공간의 온도정보, 가스분포정보, 진동정보 등을 결합시켜 실공간이 아닌 물리 정보들을 공간 내 가시화 시키며, 재난 발생 시 이용자에게 감지 대상 공간에 대한 실시간 상황을 신뢰성 있게 감지 전달 및 상호 정보교환 할 수 있도록 다수의 광센서를 활용하여 실내 공간스캔의 사각지대를 최소화 하는 상호 다중 사물인식 장치를 이용한 재난 대응 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a method for estimating a temperature of a room, , Gas distribution information, vibration information, and the like to visualize physics information in the space instead of the real space. In case of a disaster, it is possible to reliably detect, transmit and mutually exchange information in real- The object of the present invention is to provide a disaster response system using a mutual object recognition apparatus that minimizes a dead zone of an indoor space scan by utilizing a sensor.
본 발명의 목적은 광센싱으로 인한 공간정보의 왜곡현상을 보정하고, 공간정보의 데이터량을 축소하여 공간정보의 처리를 보다 용이하게 하는 것이다.An object of the present invention is to correct distortions of spatial information due to optical sensing and to reduce the amount of spatial information to facilitate processing of spatial information.
본 발명의 다른 목적은 실내 공간의 사용자의 위치 및 현황을 파악하여 사용자 중심의 재난 대피 정보를 제공하도록 하는 것이다.Another object of the present invention is to provide user-centered disaster evacuation information by grasping the location and status of the user in the indoor space.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and method for controlling the same.
상기한 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 일 관점에 따르면, 광센서를 이용한 공간정보 인식방법은 공간에 설치되는 광센서에 의해 공간 내부의 특정지점까지의 거리를 센싱하고, 해당공간에 대한 기초공간정보를 통해 상기 특정지점의 공간좌표를 생성하고, 상기 공간좌표에 의해 정의되는 단위면을 집적하여 공간정보를 인식하는 것이 바람직하다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method of recognizing a spatial information using an optical sensor, comprising: sensing a distance to a specific point in a space by an optical sensor installed in the space; It is preferable that spatial coordinates of the specific point are generated through the basic space information for the spatial coordinates and the spatial information is recognized by integrating the unit surfaces defined by the spatial coordinates.
본 발명의 광센서를 이용한 공간정보 인식방법은 해당공간에 대한 상기 기초공간정보를 제공받는 기초공간정보 제공단계; 상기 광센서가 센싱을 개시하는 기준점을 셋팅하는 기준점 셋팅단계; 상기 기준점을 기준으로 공간 내부의 특정지점까지의 거리를 센싱하여 공간좌표를 생성하는 공간좌표 생성단계; 상기 공간좌표에 의한 상기 단위면을 연속적으로 집적하여 연속면과 불연속면을 해석하는 공간해석단계;및 상기 공간해석단계에 의해 해석되는 상기 불연속면에 대한 정보를 보정하는 보정단계를 포함하는 것이 바람직하다.A method for recognizing spatial information using an optical sensor according to the present invention includes: providing basic spatial information for receiving the basic spatial information for a corresponding space; A reference point setting step of setting a reference point at which the optical sensor starts sensing; A spatial coordinate generating step of generating a spatial coordinate by sensing a distance to a specific point within the space based on the reference point; A space analyzing step of continuously analyzing the continuous surface and the discontinuity surface by continuously integrating the unit surfaces by the space coordinates, and a correcting step of correcting information on the discontinuity surface analyzed by the space analyzing step.
본 발명의 공간좌표 생성단계는 상기 광센서가 위치한 지점을 기준으로 XY방향 각도(θ), XZ 방향 각도(φ), 및 상기 광센서로부터 특정지점까지 측정된 거리(l)를 이용하여 광의 조사된 지점에 대한 공간좌표를 생성하는 것이 바람직하다.In the spatial coordinate generation step of the present invention, the spatial coordinate generation step may include a step of generating a spatial coordinate by irradiating light using an angle in the XY direction, an angle in the XZ direction, and a distance measured from the optical sensor to a specific point, It is preferable to generate the space coordinates for the point at which the point is located.
본 발명의 공간좌표 생성단계는 [수학식 1] x0 = l*cos(φ)*cos(θ), y0 = l*cos(φ)*sin(θ), z0 = l*sin(φ) -h/2(ㅣ : 측정된 거리, h : 천장높이)에 의해 공간좌표(x0, y0, z0)를 계산하는 것이 바람직하다.Spatial coordinates generation step of the invention formula 1] x 0 = l * cos (φ) * cos (θ),
본 발명의 공간해석 단계는 상기 공간좌표 생성단계에 의해 생성되는 상기 공간좌표 중 이웃하는 3개의 공간좌표를 연결하여 1개의 삼각형면을 형성하여 단위면으로 정의하고, 상기 단위면을 연장하여 집적하여 공간을 해석하는 것이 바람직하다.In the spatial analysis step of the present invention, one of the spatial coordinates generated by the spatial coordinate generating step is connected to three neighboring spatial coordinates to define one triangular surface as a unit surface, and the unit surface is extended and accumulated It is desirable to interpret the space.
본 발명의 보정단계는 상기 기초공간정보에 의한 탄성력 정보와 특정지점의 위치변화량을 통해 상기 불연속면을 구겨진 공간 또는 찢겨진 공간으로 해석하는 것이 바람직하다.It is preferable that the correction step of the present invention interprets the discontinuity surface as a wrinkled space or a torn space through elasticity information based on the basic spatial information and a position change amount at a specific point.
본 발명의 보정단계는 F = kx(F : 탄성력, k : 탄성계수, x : 위치변화량)에 의해 F를 계산하고, F〈 Flim 이면(Flim : 탄성한도), 상기 곡면 EH는 불연속면을 구겨진 것(복원가능한 것)으로 해석하고, F 〉Flim 이면, 상기 불연속면을 구겨진 것(복원가능한 것)과 찢겨진 것으로 해석하는 것이 바람직하며 구겨지는 경우(복원 불가능한 것)와 찢어지는 경우 또한 특정 힘을 기준으로 결정하는 것이 바람직하다.The correction step of the present invention calculates F by F = kx (F: elastic force, k: elastic modulus, x: position change amount), and if F <F lim (F lim : elastic limit) It is preferable to interpret the discontinuity as crumpled (recoverable) and torn (cracked) (restorable), and if F> F lim , As shown in Fig.
본 발명의 보정단계는 하나 이상의 광센서에 의해 공간정보를 센싱할 때, 각각의 광센서에 의해 센싱된 정보를 상호 보완하여 해석하는 것이 바람직하다.In the correction step of the present invention, when the spatial information is sensed by one or more optical sensors, it is preferable that the information sensed by each optical sensor is complemented and analyzed.
본 발명의 보정단계는 공간의 천장에 설치되는 하나 이상의 광센서에 의해 바닥면을 센싱할 때, 중첩되는 위치에서는 무작위 또는 약속된 일정한 규칙으로 어느 하나의 광센서에 의한 공간정보만을 선택하여 해석하는 것이 바람직하다.In the correction step of the present invention, when the bottom surface is sensed by one or more optical sensors installed in a ceiling of a space, only spatial information by one optical sensor is selected and interpreted in a random or promised predetermined rule at the overlapping position .
본 발명의 보정단계는 초음파 센싱에 의해 상기 광센서에 의해 센싱되는 공간정보를 보정하는 것이 바람직하다.The correction step of the present invention preferably corrects spatial information sensed by the optical sensor by ultrasonic sensing.
본 발명의 광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템의 일 실시예는 공간 내에 설치되고, 해당 공간 내의 환경정보 및, 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법에 의한 공간정보를 센싱하여 재난 발생 여부를 판단하는 복합센서유닛; 및 해당 공간 내의 특정 환경정보를 센싱하고, 상기 복합센서유닛 및 사용자 단말기와 통신하여 사용자의 위치정보를 파악하도록 보조하는 독립센서유닛을 포함하는 것이 바람직하다.An embodiment of the mutual object recognition type disaster response system using the spatial information recognition method using the optical sensor of the present invention is installed in a space, and environmental information in the space and any one of the items A complex sensor unit which senses spatial information by a spatial information recognition method using an optical sensor to determine whether a disaster occurs; And an independent sensor unit for sensing specific environment information within the space and assisting the user in communicating with the complex sensor unit and the user terminal to grasp the location information of the user.
본 발명의 복합센서유닛은 상기 공간정보 인식방법에 의해 공간정보를 센싱하는 광센서; 해당공간의 온도, 연기, 가스, 압력 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 인자를 센싱하는 센서; 상기 독립센서유닛 또는 상기 사용자 단말기와 통신하는 통신모듈; 상기 기초공간정보 또는 상기 센서들에 의한 데이터를 저장하는 저장부;및 상기 센서들에 의한 데이터에 의해 재난발생여부를 파악하고 사용자에게 재난관련 정보를 제공하는 제어부를 포함하는 것이 바람직하다.The composite sensor unit of the present invention includes: an optical sensor for sensing spatial information by the spatial information recognition method; A sensor for sensing a factor including at least one of temperature, smoke, gas, and pressure of the space; A communication module for communicating with the independent sensor unit or the user terminal; A storage unit for storing the basic space information or data by the sensors, and a controller for recognizing occurrence of a disaster by the data from the sensors and for providing disaster related information to the user.
본 발명의 센서는 상기 광센서와 연동하여 특정지점의 온도를 센싱하는 비접촉식 온도센서를 포함하는 것이 바람직하다.The sensor of the present invention preferably includes a non-contact temperature sensor for sensing a temperature of a specific point in cooperation with the optical sensor.
본 발명의 제어부는 상기 독립센서유닛 및 상기 사용자 단말기와의 통신에 의해 사용자 단말기까지의 거리를 측정함으로써 사용자 단말기의 위치정보를 판단하는 것이 바람직하다.The control unit of the present invention may determine the location information of the user terminal by measuring the distance to the user terminal by communication with the independent sensor unit and the user terminal.
본 발명의 제어부는 상기 복합센서유닛이 설치되는 xy평면상의 위치와, 상기 xy 평면과 직교하는 어느 하나의 상기 독립센서유닛의 yz 평면상의 위치와, 상기 xy 평면 및 yz 평면과 직교하는 다른 하나의 상기 독립센서유닛의 zx 평면상의 위치로부터 상기 사용자 단말기까지의 거리를 산출하여 상기 사용자 단말기의 위치좌표를 계산하는 것이 바람직하다.The control unit of the present invention is characterized in that the control unit includes a position on the xy plane where the complex sensor unit is installed and a position on the yz plane of any one of the independent sensor units orthogonal to the xy plane, And calculate the position coordinates of the user terminal by calculating the distance from the position on the zx plane of the independent sensor unit to the user terminal.
본 발명의 제어부는 상기 사용자 단말기의 위치좌표와 연장되고 상기 광센서에 의해 센싱되는 공간정보와, 사용자가 이동할 때 간헐적으로 발생하는 불연속점에 의해 정의되는 사용자 공간 정보를 측정하는 것이 바람직하다.
Preferably, the control unit measures user space information defined by the position coordinates of the user terminal, spatial information sensed by the optical sensor, and discontinuity occurring intermittently when the user moves.
본 발명에 따른 상호 다중 사물인식 장치를 이용한 재난 대응 시스템에 따르면 다음과 같은 효과를 제공한다.The disaster response system using the mutual object recognition apparatus according to the present invention provides the following effects.
첫째, 본 발명은 기계, 전기, 구조등 복잡한 건물정보를 포함하고 있는 BIM 데이터를 활용하여 직관적인 시각정보로 구현할 수 있는 효과가 있다.First, the present invention can be implemented with intuitive visual information using BIM data including complex building information such as mechanical, electrical, and structural information.
둘째, 인터노드 개념을 도입하여 ID칩 내장 방식, 펌웨어 방식 및 정보입력의 주입방식 등을 통하여 BIM데이터 없이 도면이나 상황정보만을 가지고도 전체적인 공간구현이 가능한 효과가 있다.Secondly, by introducing the concept of internode, it is possible to realize the whole space without using BIM data even if only drawing or context information is provided through the ID chip built-in method, the firmware method, and the information inputting method.
셋째, 적외선, RF 등의 광센서를 통한 센싱기술로 공간의 벡터데이터를 수립하므로써 사각지대를 최소화시킬 수 있는 공간정보 동기화 기술을 통하여 왜곡되는 정보가 보완된 공간정보를 구현할 수 있는 효과가 있다.Third, spatial information that is supplemented with distorted information can be implemented through spatial information synchronization technology that can minimize blind spots by establishing vector data of space by sensing technology through infrared sensor or optical sensor such as RF.
넷째, 건축물의 모든 내장재, 시설물 등의 탄성계수, 탄성한도, 밀도, 크기 등의 사전 공간 스펙이 인코딩 된 정보와 함께 실시간으로 세부 특정 위치에서의 시간에 따른 실 별 진동 패턴을 모니터링 하고 예상 진동 분류별 공통적 특징을 파악하여 진동 발생 시 진동의 종류를 특정화 하고 진원지를 파악해 낼 수 있는 효과가 있다Fourth, it is necessary to monitor real-time vibration patterns in real-time at specific locations in real time along with information encoded in dictionary space specifications such as elastic modulus, elastic limit, density, and size of all the interior materials and facilities of the building, It is possible to identify the kind of vibration and identify the source of the vibration when the vibration is generated
다섯째, 본 발명은 비접촉식 온도 센서 탑재를 통해 거리측정에 겸하여 온도를 측정함으로써 실시간 공간 정보 동기화에 대하여 물리적 공간에 열역학적 정보 공간을 입힘으로써 재난 감지의 감도를 높인 효과가 있다.Fifth, the present invention has an effect of enhancing the sensitivity of disaster detection by applying a thermodynamic information space in a physical space to real-time spatial information synchronization by measuring the temperature in addition to the distance measurement through the mounting of the non-contact type temperature sensor.
여섯째, 본 발명은 사전정보와 실시간 정보 간의 결합으로 인한 출력정보 산출을 통하여 재난 등의 사고 발생 전에 정보를 집적, 분석 및 판단하여 재난상황을 신속하고 효과적으로 대처할 수 있으며, 상세하게는 센서들이 마비된 지역의 재난 분포를 예상 및 모니터링 할 수 있음은 물론 마비된 지역 밖으로 화재가 번질 경우 번진 화재의 분포와 번진 화재의 예상 분포 간 오차를 계산하여 센서 마비 지역 화재 예상 분포를 능동적으로 취합 및 인코딩할 수 있는 효과가 있다.Sixth, the present invention can quickly and effectively cope with a disaster situation by collecting, analyzing, and judging information before an accident such as a disaster through calculation of output information by combining the prior information and real-time information. In detail, In addition to being able to predict and monitor the local disaster distribution, it is also possible to actively collect and encode the expected fire distribution in the sensor paralyzed area by calculating the error between the distribution of the blast fires and the expected distribution of the blight fires There is an effect.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법에 적용되는 기초공간정보를 나타낸 구성도.
도 2는 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법의 복합센싱유닛이 설치되는 공간을 보인 평면도.
도 3은 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법이 적용되는 복합센싱유닛의 바람직한 실시예를 보인 정면도.
도 4는 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법의 개념을 보인 광센싱 모식도.
도 5는 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법의 실시예를 보인 구성도.
도 6은 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법에 의해 연속면을 생성하는 상태를 보인 모식도.
도 7은 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법에 의해 불연속면을 해석하는 상태를 보인 모식도.
도 8은 본 발명에 의한 다중 광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 해석하는 상태를 보인 모식도.
도 9는 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법에 의해 바닥면을 인식하는 방법을 보인 모식도.
도 10은 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법과 초음파센싱방법에 의해 보정을 하는 과정을 보인 모식도.
도 11은 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 순차적으로 보인 플로우차트.
도 12는 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템의 바람직한 실시예를 보인 구성도.
도 13은 본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템에 의해 사용자 단말기의 위치정보를 판단하는 상태를 보인 모식도.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing basic spatial information applied to a spatial information recognition method using an optical sensor according to the present invention; FIG.
2 is a plan view showing a space in which the compound sensing unit of the spatial information recognition method using the optical sensor according to the present invention is installed.
3 is a front view showing a preferred embodiment of the compound sensing unit to which the spatial information recognition method using the optical sensor according to the present invention is applied.
FIG. 4 is a schematic diagram of a light sensing scheme showing a concept of a spatial information recognition method using an optical sensor according to the present invention. FIG.
5 is a block diagram showing an embodiment of a spatial information recognition method using an optical sensor according to the present invention.
6 is a schematic diagram showing a state in which continuous surfaces are generated by a spatial information recognition method using an optical sensor according to the present invention.
7 is a schematic diagram showing a state in which a discontinuity surface is analyzed by a spatial information recognition method using an optical sensor according to the present invention.
8 is a schematic diagram showing a state of analyzing a spatial information recognition method using multiple optical sensors according to the present invention.
9 is a schematic diagram showing a method of recognizing a floor surface by a spatial information recognition method using an optical sensor according to the present invention.
10 is a schematic diagram showing a process of correcting by a spatial information recognition method and an ultrasonic sensing method using an optical sensor according to the present invention.
11 is a flowchart sequentially showing a spatial information recognition method using an optical sensor according to the present invention.
FIG. 12 is a block diagram of a mutual object recognition type disaster response system using a spatial information recognition method using an optical sensor according to the present invention.
FIG. 13 is a schematic diagram showing a state in which a location information of a user terminal is determined by a mutual object recognition type disaster response system using a spatial information recognition method using an optical sensor according to the present invention.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. Further objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Before describing the present invention in detail, it is to be understood that the present invention is capable of various modifications and various embodiments, and the examples described below and illustrated in the drawings are intended to limit the invention to specific embodiments It is to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미할 수 있다.Further, terms such as " part, "" unit," " module, "and the like described in the specification may mean a unit for processing at least one function or operation.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광센서를 이용한 공간정보 인식방법 및 이를 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템에 대하여 설명한다.Hereinafter, a spatial information recognition method using an optical sensor according to a preferred embodiment of the present invention and a mutual object recognizing type disaster response system using the same will be described.
본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간 정보 센싱방법은 적외선 또는 RF 등의 광학기술을 이용하여 광을 조사하여 반사되는 거리를 측정함으로써 공간에 대한 벡터 데이터를 취득하고, 취득된 공간 벡터 데이터를 취합하여 공간상태를 모델링함으로써 공간정보를 센싱하도록 구성된다.The spatial information sensing method using an optical sensor according to the present invention acquires vector data for a space by measuring a reflected distance by irradiating light using an optical technique such as infrared rays or RF, collects the acquired space vector data And is configured to sense spatial information by modeling the spatial state.
그리고, 상기와 같은 공간정보 센싱방법을 이용한 재난 센싱시스템은 상기와 같이 취득되는 공간정보에 열감지센서, 압력센서, 가스센서, 연기센서에 의해 센싱되는 재난 관련 정보를 결합시켜 실공간이 아닌 물리 정보들을 공간 내에 가시화시킴으로써 재난 발생시 재실자의 입장에서 물리적 정보들을 종합적으로 파악하고, 각종 센서들로부터 얻은 정보와 미리 획득한 기초정보를 바탕으로 건물의 재난을 인식하고 대처할 수 있도록 함으로써 상호다중 사물인식 방식의 재난 센싱시스템을 제공할 수 있다.The disaster sensing system using the above-described spatial information sensing method combines disaster-related information sensed by a thermal sensor, a pressure sensor, a gas sensor, and a smoke sensor with the spatial information acquired as described above, By visualizing the information in the space, it is possible to comprehend the physical information comprehensively from the standpoint of the disaster when the disaster occurs, and to recognize and cope with the disaster of the building based on the information obtained from various sensors and the basic information acquired in advance, A disaster sensing system of the present invention can be provided.
본 발명에 의한 광센서를 이용한 공간 정보 센싱방법은, 도 1에 도시된 바와 같이 BIM과 같은 건축관련 정보에 의한 건축 구조물 내부의 기초 정보를 바탕으로 공간 정보를 센싱한다. As shown in FIG. 1, a spatial information sensing method using an optical sensor according to the present invention senses spatial information based on basic information in a building structure based on architectural-related information such as BIM.
즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 기계, 전기, 구조 및 건축 내장재에 대한 건물정보를 포함하고 있는 BIM 모델링 정보 중 전부 또는 일부에 대한 정보를 통해 각 공간에 대한 기초 정보, 예를 들어 층수, 위치, 면적, 체적, 개요, 용도, 각 벽면, 천장, 바닥면과 붙박이 가구 및 내부 소재에 대한 정보 및 각 소재에 의한 발화점, 탄성계수, 탄성한도(필요에 따라 녹는점) 등과 같은 물리정보 등을 외부의 제어시스템으로부터 전달받거나 아래에서 설명할 센싱유닛 내부의 저장부에 저장한다. That is, as shown in FIG. 1, basic information on each space, for example, the number of stories, the number of stories, and the like, is provided through information on all or a part of the BIM modeling information including building information on mechanical, electrical, Physical information such as location, area, volume, outline, application, information on each wall, ceiling, floor and built-in furniture and interior materials, and ignition point, elastic modulus, elastic limit (melting point as needed) May be received from an external control system or stored in a storage unit inside the sensing unit described below.
그리고, 상기와 같이 저장된 기초공간정보로부터 각 광센서들이 위치한 공간에 대한 기본 데이터를 확보한다. 상기와 같이 기설정된 기초공간정보를 바탕으로 광센서에 의해 측정된 센싱정보를 종합하여 각 공간에 대한 공간정보를 수립한다.Then, basic data about the space where each optical sensor is located is obtained from the basic space information stored as described above. Based on the predetermined basic space information, the sensing information measured by the optical sensor is integrated to establish spatial information for each space.
도 2에는 공간정보를 센싱하기 위한 광센서가 장착되는 복합센서유닛(100)의 설치 상태가 도시되어 있고, 도 3에는 상기 복합센서유닛(100) 구성에 대한 일 예가 도시되어 있다. FIG. 2 shows an installation state of the
상기 복합센서유닛(100)은 아래에서 설명할 재난센싱 시스템의 구성요소 중 하나로서 상시에는 스마트 환경제어 기능을 수행하고, 비상시에는 통합형 재난감시 기능을 수행하는 센서 노드(100a), 인터 노드(100b), 및 싱크 노드(100c)로 구성될 수 있다.The
상기 노드들은, 도 2에 도시된 바와 같이 각 공간의 크기별로 배치되어 공간정보를 획득함과 동시에 환경 정보 및 재난 정보를 센싱하는 역할을 할 수 있다. 상기 노드들은 하나의 네크워크를 형성하여 각각의 정보를 공유하고, 특히 인터 노드(100b) 및 싱크 노드(100c)는 자체적으로 재난 발생 여부를 판단하여 그에 따른 대응방안을 사용자에게 재시할 수 있는 스마트 센서유닛으로 구성될 수도 있다.The nodes may be arranged according to the size of each space as shown in FIG. 2 to acquire spatial information and sense environmental information and disaster information. In particular, the
상기 노드들 중 하나로 구성되는 상기 복합센서유닛(100)은 기본적으로 내부공간의 천장에 설치되는 것이 바람직하고, 각 천장에 설치되어 XY 평면(천장면에 평행한 평면) 및 ZX 평면 또는 YZ 평면(천장면에 직교하는 평면)을 따라 회전하면서 내부 공간 전체에 대한 광센싱을 함으로써 공간 정보를 센싱한다. The
상기 복합센서유닛(100)은 천장에 설치되기 때문에, 도 4a에 도시된 바와 같이 광의 직진성으로 인해 바닥에 직립하여 설치된 장애물에 의한 사각지대가 발생할 수있다.Since the
따라서, 도 4b와 같이 공간 내부의 장애물을 고려하여 최대한 사각지대가 발생하지 않도록 복합센서유닛의 설치갯수 및 설치위치를 결정할 수 있으며, 이와 같은 설치갯수 및 설치위치 설정에도 불구하고 발생하는 사각지대에 대해서는 아래에서 설명할 중첩센싱처리 및 초음파센싱처리 등으로 인해 센싱된 공간정보를 보정함으로써 정확한 공간정보를 수립할 수 있다. 4B, the number of installation and the installation position of the complex sensor unit can be determined in order to prevent the occurrence of a dead zone as much as possible considering the obstacles in the space. In addition, The accurate spatial information can be established by correcting the sensed spatial information due to the overlap sensing processing and the ultrasonic sensing processing which will be described below.
도 3에 도시된 바에 의하면, 상기 복합센서유닛(100)은 천장면에 고정설치되는 베이스 부재(101)와, 상기 베이스 부재(101)에 회전가능하도록 연결되고 원통형상으로 형성되는 회전드럼(102)과, 상기 회전드럼(102)의 하면에 연결되는 반구형상의 가이드 드럼(103)과, 상기 가이드 드럼(103)의 원주방향을 따라 회전가능하도록 연결되는 광센서(104)를 포함한다. 3, the
따라서, 상기 복합센서유닛(100)은 회전드럼(102)에 의해 XY 평면 상에서 회전하고, 상기 가이드 드럼(103)에 의해 광센서(104)가 ZX 평면 또는 YZ 평면을 따라 회전함으로써 내부 공간 전체에 광을 조사하도록 구성될 수 있다.The
상기와 같이 구성되는 복합센서유닛(100)에 의해 광센싱하는 단계는 아래와 같다. 먼저, 복합센서유닛(100)에 의한 측정을 하기 전에 기준점을 설정하고, 기준점에서부터 센싱을 시작한다. The optical sensing by the
상기 복합센서유닛(100)의 가이드 드럼(103)을 따라 광센서(104)가 XZ 방향으로 회전(δ)하면서 광을 조사하여 특정 대상체와의 거리를 측정한다. 상기 광센서(104)가 XZ 방향을 따라 1회전을 완료하면, 상기 회전드럼(102)에 의해 XY 평면 상에서 기준설정각(θ)만큼 회전한 후 다시 광센서(104)가 XZ 방향을 따라 회전하면서 공간 내부를 센싱한다. The
이와 같은 방법에 의해 공간 내부 전체를 센싱하면, 도 5에 도시된 바와 같이 측정위치 X(x0, y0, z0)에 대한 좌표변환을 실시한다. 즉, 상기 광센서(104)가 위치한 지점을 기준으로 천장면과 수평한 평면 방향의 각도(θ), 천장면과 수직한 평면방향의(φ), 및 측정된 거리(l)를 이용하여 광의 조사된 지점에 대한 공간좌표를 수립할 수 있다. 공간좌표를 결정하는 방법은 아래의 수학식 1과 같다.
When the entire interior of the space is sensed by such a method, coordinate conversion is performed on the measurement position X (x 0 , y 0 , z 0 ) as shown in FIG. That is, by using the angle (?) In the horizontal plane direction with respect to the ceiling surface, the angle (?) In the plane direction perpendicular to the ceiling surface, and the measured distance (l) Space coordinates can be established for the examined points. The method of determining the spatial coordinates is shown in
[수학식 1][Equation 1]
x0 = l*cos(φ)*cos(θ), y0 = l*cos(φ)*sin(θ), z0 = l*sin(φ) - h/2 x 0 = l * cos (φ ) * cos (θ),
(ㅣ : 측정된 거리, h : 천장높이)
(L: measured distance, h: ceiling height)
상기와 같이 광센서(104)에 의해 조사된 지점의 공간좌표가 수립되면, 도 6에 도시된 바와 같이 공간좌표에 의해 평면 상태를 분석한다. 즉, 상기 광센서(104)에 의해 측정된 다수개의 공간좌표 중 이웃하는 3개의 측정위치 좌표값을 연결하여 1개의 삼각형 면을 형성함으로써 단위면을 정의하고, 이와 같이 정의되는 각각의 단위면을 연장하여 집적함으로써 공간 내에서 평면 또는 곡면을 해석한다.When the spatial coordinates of the point irradiated by the
상기와 같이 평면 또는 곡면을 해석하는 과정에서 도 7에 도시된 바와 같은 불연속면이 발생하게 된다. 이와 같이 불연속면이 발생하면 불연속면에 대한 해석보정단계가 수행된다. In the process of analyzing a plane or a curved surface as described above, a discontinuity surface as shown in FIG. 7 occurs. When such a discontinuity surface occurs, an analysis correction step for the discontinuity surface is performed.
도 7과 같이 연속되는 평면 또는 곡면 중 일부 구간에 불연속면이 센싱되었을 때, 이를 찢겨진 면으로 해석할지 구겨진 면으로 해석할지 여부는 미리 저장된 기초공간정보를 통해 결정할 수 있다.As shown in FIG. 7, when a discontinuity surface is sensed on a continuous plane or a part of a curved surface, whether it is interpreted as a torn surface or a wrinkled surface can be determined through previously stored basic space information.
예를 들어, 기초공간정보 중 벽면 또는 바닥면의 연성, 탄성한도 등의 물성 정보에 따라 불연속면에 대한 구체적인 해석 보정이 가능하다. 탄성한도를 이용한 불연속면에 대한 해석 방법은 아래의 수학식 2와 같다.
For example, concrete analysis of the discontinuity can be performed according to physical property information such as softness and elastic limit of the wall surface or bottom surface among the basic spatial information. The analysis method for the discontinuity surface using the elastic limit is expressed by Equation 2 below.
[수학식 2]&Quot; (2) "
F〈 Flim : 구겨진 것으로 해석F <F lim : Interpreted as crumpled
F 〉Flim : 찢겨진 것으로 해석F> F lim : interpreted as torn
(F = kx, F : 탄성력, Flim : 탄성한도, k : 탄성계수, x : 위치변화량)
(F = kx, F: elastic force, F lim : elastic limit, k: elastic modulus, x:
수학식 2와 같이, F를 특정 위치에 위치한 물체에 작용한 탄성력이라고 가정하고, 기초공간정보 중 대상면에 대한 탄성계수와 탄성한도를 이용하여 복합센서유닛(100)을 통해 위치변화량을 측정하여 특정 지점에 위치한 물체가 받는 탄성력을 계산한다. Assuming that F is an elastic force acting on an object positioned at a specific position as shown in Equation (2), the amount of positional change is measured through the
그리고, 계산된 탄성력이 탄성한도 내에 있다면(F〈 Flim), 구겨진 면(자체 복원될 것으로 기대함)으로 해석할 수 있다. 그러나, 계산된 탄성력이 탄성한도보다 크다면(F 〉Flim), 물질의 연성정보를 고려할 때 찢겨진 면으로 해석함으로써, 불연속면에 대한 구체적인 해석이 가능하다.If the calculated elastic force is within the elastic limit (F <F lim ), it can be interpreted as a wrinkled surface (expected to be restored by itself). However, if the computed elastic force is greater than the elastic limit (F> F lim ), a concrete interpretation of the discontinuity surface is possible by interpreting the torn surface in consideration of the ductility information of the material.
도 8에는 다수개의 복합센서유닛(100)에 의해 측정되는 공간정보를 상호 교환하여 보정하는 방법이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 두 개의 복합센서유닛(100a, 100b)에 의해 측정되는 공간 정보는 각각의 위치에 따라 장애물의 특정면을 찢어진 것으로 해석할 수 있다. FIG. 8 shows a method of interchangeably correcting spatial information measured by a plurality of the
즉, 좌측에 위치한 복합센서유닛(100a)에서 공간정보를 센싱하면, 최우측의 장애물(10c)의 우측면은 찢어진 면으로 해석할 수 있다. 반대로 우측에 위치한 복합센서유닛(100b)에서 공간정보를 센싱하면, 최좌측의 장애물(10a)의 좌측면은 찢어진 면으로 해석할 수 있다. That is, when sensing the spatial information in the
따라서, 좌측에 위치한 복합센서유닛에 의한 공간정보와 우측에 위치한 복합센서유닛에 의한 공간정보를 상호 보완하여 해석함으로써 전체 공간에 대한 센싱오류를 수정할 수 있다.Therefore, the sensing error of the entire space can be corrected by interpreting and interpreting the space information by the complex sensor unit located on the left side and the spatial information by the complex sensor unit located on the right side.
도 9에는 다수개의 복합센서유닛(100)에 의해 측정되는 바닥에 대한 공간정보가 중첩될 때 이를 해석하는 방법이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 두 개의 복합센서유닛(100)에 의해 바닥면을 센싱하면 중간지점에서 센싱정보가 중첩되는 현상이 발생한다. FIG. 9 shows a method for interpreting spatial information about a floor measured by a plurality of the
그러나, 복합센서유닛(100)는 천장면에서 실질적으로 등분된 각의 sin 함수에 비례하여 센싱하기 때문에 센싱간격이 등간격에 해당하지 않으며, 복합센서유닛(100) 간의 간격을 위치간 간격의 정수배로 하여도 각각의 측정위치를 서로 포갤 수도 없다. However, since the
따라서, 각각의 복합센서유닛(100)이 측정한 위치 정보를 가급적 모두 사용하되 일정거리 이하로 가까이 센싱되는 좌표들은 무작위로 어느 하나만 선택하여 사용함으로써 중첩되는 위치에 대한 해석이 가능하다.Therefore, it is possible to interpret the overlapping positions by using any one of the coordinates that are sensed closely below the predetermined distance while using the position information measured by each of the
도 10에는 초음파 센서(도시되지 않음)를 이용하여 공간정보에 대한 오류를 수정하는 방법이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 복합센서유닛(100) 또는 특정 지점에 설치되는 초음파 센서를 이용하여 특정 지점에 대한 공간센싱을 수행한 후, 이를 광센서(104)에 의해 센싱된 공간정보와 종합하여 해석함으로써 구체적이고 사각지대를 최소화하는 공간좌표를 수득할 수 있다. FIG. 10 shows a method of correcting errors in spatial information using an ultrasonic sensor (not shown). As shown in the figure, the spatial sensing is performed on a specific point using the
즉, 초음파 센서는 광센서에 비해 굴절 및 회절되는 반사파가 많아 센싱된 정보로 비록 자세한 묘사를 할 수는 없지만 광센서로 측정할 수 없는 사각지대 영역의 일부분에 대한 정보를 얻을 수 있다는 점을 이용하여 광센서의 사각지대를 줄이는 방법으로써 실질적인 공간 상태를 보다 정확히 센싱할 수 있다.In other words, the ultrasonic sensor utilizes the fact that there are many reflections and diffracted reflections in comparison with the optical sensor, so that information about a part of the blind zone can not be measured by the optical sensor though it can not be described in detail By reducing the blind spot of the optical sensor, it is possible to more accurately sense the actual spatial state.
상기와 같은 방법에 의해 공간 내부에 대한 실질적이고 구체적인 공간정보를 수득할 수 있으며, 이를 통해 현재 공간의 상태 및 재난에 의해 변형된 공간 상태를 실시간으로 측정할 수 있다.By the above-described method, it is possible to obtain real and specific spatial information about the inside of the space, and thereby, the state of the current space and the state of the space deformed by the disaster can be measured in real time.
상기와 같은 공간정보 센싱방법을 이용한 재난 센싱 시스템은 상기와 같은 공간정보를 센싱하는 구성 및 열감지센서, 압력센서, 가스센서, 연기센서, 및 단말기 센서 등을 포함하는 복합센서유닛(100)과, 특정 지점에 설치되고 열감지센서, 압력센서, 가스센서, 연기센서, 및 단말기 센서 중 어느 하나 이상을 포함하는 독립센서유닛(200)을 포함함으로써, 공간 내부에서 발생하는 화재, 연기, 지진, 화생방 정보를 센싱할 수 있으며, 또한 해당 공간 내부의 재실자의 상태 및 위치를 판단함으로써 재실자에게 재난 정보를 제공하거나 피난 대책을 세우는 기초자료로 활용할 수도 있다.The disaster sensing system using the spatial information sensing method as described above includes the
도 12에는 본 발명에 의한 재난 센싱 시스템에 대한 바람직한 실시예가 도시되어 있다. 본 발명에 의한 재난 센싱 시스템은 상기에서 설명한 광센서에 의해 공간센싱을 하는 구성과 비접촉식 온도센서, 연기감지센서, 가스감지센서, 압력센서, 통신모듈, 제어부, 및 저장부를 포함하는 복합센서유닛과; 상기 복합센서유닛 및 사용자가 소지하는 단말기와 연결되는 독립센서유닛을 포함한다.12 shows a preferred embodiment of a disaster sensing system according to the present invention. A disaster sensing system according to the present invention includes a composite sensor unit including a structure for performing spatial sensing by the optical sensor and a non-contact temperature sensor, a smoke sensor, a gas sensor, a pressure sensor, a communication module, ; And an independent sensor unit connected to the hybrid sensor unit and the terminal carried by the user.
상기 복합센서유닛(100)은 상기에서 설명한 광센서(104)를 포함하고, 상기 광센서(104)와 연동하여 비접촉식으로 온도를 측정하는 비접촉식 온도센서(110)를 포함한다.The
상기 비접촉식 온도센서(110)는 상기 광센서(104)에 의해 특정 방향에서 거리측정시 온도도 함께 측정되도록 구성되는 것으로서, 평상시의 평균온도와 기초공간정보에 의해 저장된 공간 내부 재료 정보를 종합하여 정상온도의 범위를 결정함으로써 측정온도가 정상 온도인지 여부에 따라 재난 발생 여부를 결정할 수 있다.The non-contact
상기 복합센서유닛(100)은 공간 내의 연기를 감지하기 위한 연기감지센서(120)를 포함한다. 상기 연기감지센서(120)는 공간 내의 연기 농도를 측정하고, 측정된 정보를 BIM 데이터에 의한 기초공간정보로 활용할 수 있다.The
즉, 각 공간에서 측정된 가스정보를 실시간으로 공간정보와 함께 동기화하여 건물 내의 연기분포 정보를 해석하고, 특정시간 이후의 연기 예상 분포 해석 및 특정지역의 가시성 판단 및 안내 자료로 활용할 수 있다.In other words, the gas information measured in each space can be synchronized with the spatial information in real time to analyze the smoke distribution information in the building, and can be used as an interpretation of expected smoke distribution after a specific time and visibility determination and guidance data of a specific area.
상기 복합센서유닛(100)은 공간 내의 가스 농도를 측정하기 위한 가스감지센서(130)를 포함한다. 상기 가스감지센서(130)는 각 공간 애의 가스 종류 및 농도를 측정하고 측정된 정보를 실시간으로 공간정보와 함께 동기화하여 건물 내의 가스분포 정보를 제공한다.The
상기 복합센서유닛(100)은 공간 구조물에 전달되는 압력을 측정하기 위한 압력센서(140)를 포함한다. 상기 압력센서(140)는 각 공간 내의 압력을 실시간으로 전달받고, 지진이나 비행기테러와 같은 외력에 의해 압력변화가 발생하면 공간의 변형된 공간정보와 기초공간정보에 의한 공간 내부의 탄성계수 및 탄성한도를 종합하여 충격량 및 압력 등을 추산함으로써 진동의 양상 및 피해규모, 피해 예상 규모에 대한 정보를 산출할 수 있다.The
또한, 화재에 의해 공간 구조물이 붕괴될 경우에도 화재 예상 분포, 지속시간의 실시간 정보와 화재 발생 공간 내의 각종 발화 중인 물질들의 발화점, 녹는점, 산화물의 탄성계수 및 탄성한도 등의 정보를 종합하여 화재로 인한 예상 붕괴 위험 양상을 파악하고 붕괴 위험 시간을 예상할 수 있다.In addition, when the space structure collapses due to fire, real-time information on the expected fire distribution, duration, and the ignition point, melting point, oxide elastic modulus and elastic limit of various ignitable materials in the fire occurrence space, To predict expected collapse risk and to predict the time of risk of collapse.
그리고, 상기 복합센서유닛(100)은 동일공간내에서 다른 위치에 설치되는 독립센서유닛(200), 사용자의 단말기(20), 및 종합관제시스템(도시되지 않음) 등과 통신을 하기 위한 통신모듈(150)을 포함한다.The combined
상기 통신모듈(150)은 다른 위치에 설치되는 독립센서유닛(200)과 사용자의 단말기(20)와 적외선, RF 등의 통신방식으로 통신을 함으로써 사용자의 위치정보를 파악할 수 있다.The
상기 복합센서유닛(100)은 상기에서 설명한 각종 센서로부터 전달되는 정보를 종합하여 복합적인 공간정보 및 재난정보를 관리하고, 그에 따라 사용자에게 재난발생정보 및 대피 안내 정보를 제공하는 제어부(160)를 포함한다.The
먼저, 제어부(160)는 다수개의 독립센서유닛(200)과의 통신결과에 따라 사용자의 단말기(20) 위치를 파악할 수 있다.First, the
도 13에 도시된 바와 같이, 복합센서유닛(100)과 다수개의 독립센서유닛(200)이 적외선 또는 RF 통신 등의 방법을 이용하여 단말기(20)와 통신함으로써 단말기(20)의 위치를 파악할 수 있다.The position of the terminal 20 can be grasped by communicating with the terminal 20 using the infrared sensor or the RF communication method using the
공간의 천장(XY 평면이라 함)에 복합센서유닛(100)을 설치하고, 이웃하는 2개의 수직 벽면을 각각 yz 평면, zx 평면이라고 정의하여 각 평면에 독립센서유닛(200)을 설치한다.The
그리고, 각 센서유닛과 단말기(200) 간 통신거리를 측정하여 3개의 통신거리 l1, l2, l3로부터 단말기의 위치좌표를 (x, y, z)로 환산할 수 있다.Then, the communication distance between each sensor unit and the terminal 200 is measured, and the position coordinates of the terminal can be converted into (x, y, z) from the three communication distances l 1 , l 2 , l 3 .
보다 자세하게 설명하면, l1 2 = x2 2 + (y2 -b)2 + z2 2, l2 2 = (x2 -a)2 + y2 2 + z2 2, l3 2 = x2 2 + y2 2 + (z2 +c)2 으로부터 x1 = x1(l1, l2, l3), x2 = x2(l1, l2, l3), x3 = x3(l1, l2, l3)로 계산된다(xy평면 기준좌표 (0,0,-c)로 설정, yz 평면 기준좌표(a,0,0)으로 설정, zx평면 기준좌표(0,b,0)으로 설정, l1 : xy평면 기준좌표와 단말기까지의 거리, l2 : yz 평면 기준좌표와 단말기까지의 거리, l3 : zx평면 기준좌표와 단말기까지의 거리).More specifically, l 1 2 = x 2 2 + (y 2 -b 2 + z 2 2 , l 2 2 = (x 2 -a) 2 + y 2 2 + z 2 2 , l 3 2 = x 2 2 + y 2 2 + ( z 2 + c) x 1 from a 2 = x 1 (l 1, l 2, l 3), x 2 = x 2 (
상기와 같은 방법에 의해 사용자가 소지하고 있는 단말기까지의 거리를 측정함으로써 공간 내에서의 사용자 위치 정보를 파악할 수 있다.By measuring the distance to the terminal held by the user, the user location information in the space can be grasped by the above method.
또한, 상기 제어부(160)는 상기와 같은 단말기까지의 거리 측정을 통해 사용자에 대한 위치 정보를 파악할 수 있다. 상기와 같은 단말기까지의 거리 측정을 통해 단말기의 위치 정보를 파악한 후, 광센서(104)에 의해 단말기 주변의 공간정보를 스캔한다.Also, the
즉, 단말기(20) 위치점 중 근거리 위치점을 파악한 후 해당 위치점들을 차례로 연결하면서 사용자가 이동시에 발생하는 불연속점(사용자의 발과 바닥면과의 불연속점)을 파악하면 사용자에 대한 공간 정보를 알 수 있다. 이와 같이 사용자를 별도로 구별함으로써 기존의 공간 내부의 물체들과 별도로 정보를 관리함으로써 보다 정확하고 유용한 재난정보를 제공할 수 있다.That is, if a user locates a discontinuous point (a discontinuous point between the user's feet and a floor surface) generated when a user moves while recognizing a near point position point among the position points of the terminal 20 and sequentially connects corresponding point points, . By differentiating the users in this way, information can be managed separately from the objects in the existing space to provide more accurate and useful disaster information.
상기 복합센서유닛(100)은 내부에 데이터를 저장할 수 있는 저장부(170)를 추가적으로 더 포함할 수 있다.The
상기와 같이 구성되는 복합센서유닛(100)과 연결되는 독립센서유닛(200)은 상기에서 설명한 바와 같이 사용자 단말기(20)의 위치정보를 파악하거나 사각공간 내의 온도, 진동, 연기, 가스 등의 재난 정보를 부수적으로 센싱하기 위하여 공간 내의 벽체 또는 모서리 등에 설치될 수 있다.As described above, the
상기 독립센서유닛(200)은 복합센서유닛(100)에 구비되는 센서나 구성요소 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있고, 별도로 사용자의 단말기(20) 위치를 파악하기 위한 독립 통신모듈(210)이나, 벽체에 부착되어 접촉식으로 온도를 센싱하는 접촉식 온도센서(220)나, 상기에서 설명한 바와 같이 광센서(104)의 사각공간을 센싱하기 위해 부수적으로 설치되는 초음파센서(230) 등을 선택적으로 포함할 수 있다.The
상기와 같이 구성되는 재난 대피 시스템에 의하면, 가연성 물질이 발화시 가스 종류를 미리 파악하여 화재시 유해가스 발생 가능 위치를 먼저 파악하고, 화재 분포의 예상변화에 따른 유독가스 발생 예상 여부를 조기에 파악하고 그에 대한 조치가 가능하다.According to the disaster evacuation system configured as described above, it is possible to grasp the type of the gas when the combustible material ignites in advance, to grasp the position where the harmful gas can be generated in advance, and to quickly And it is possible to take measures against it.
그리고, 화재와 별도로 발화성 가스가 저장되어 있거나 유출되었을 경우, 폭발 예상시간과 예상 위치를 파악하여 사전에 예방할 수 있으며, 진동이 발생할 경우 진동의 크기에 따라 분진이 발생하는 물질을 미리 파악하고 특정 진동이 특정 지점에 발생할 경우 분진 발생 위치와 발생량을 예상할 수 있다.When the ignition gas is stored or leaked separately from the fire, it is possible to prevent and predict the explosion expected time and the predicted position. In case of vibration, it is possible to grasp the substance generating dust in advance according to the magnitude of vibration, Where this occurs at a particular point, the location and amount of dust generation can be predicted.
특히, 특정 물질의 산화 후 경도, 연성 등을 먼저 파악하여 진동 패턴 및 화재 분포와 연동시킴으로써 화재로 인한 붕괴 위험 지역을 예상하고 그에 따라 대피 조치를 내릴 수 있다.In particular, after oxidation of a specific substance, hardness and ductility can be identified first and interlocked with the vibration pattern and fire distribution, so that dangerous collapse areas can be anticipated and evacuation measures can be taken accordingly.
결과적으로, 모든 재난분포 및 관련 정보를 종합하여 건물 공간에 대한 통합적이고 정확한 안전경로를 파악하여 사용자에게 제공할 수 있는 효과가 있다.As a result, an integrated and accurate safety path to the building space can be grasped by providing all the disaster distribution and related information, and the effect can be provided to the user.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
The embodiments and the accompanying drawings described in the present specification are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are for the purpose of describing rather than limiting the technical spirit of the present invention, and it is apparent that the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100 : 복합센서유닛 110 : 비접촉식 온도센서
120 : 연기감지센서 130 : 가스감지센서
140 : 압력센서 150 : 통신모듈
160 : 제어부 170 : 저장부
200 : 독립센서유닛 210 : 독립 통신모듈
220 : 접촉식 온도센서 230 : 초음파 센서100: Composite sensor unit 110: Non-contact temperature sensor
120: smoke detection sensor 130: gas detection sensor
140: Pressure sensor 150: Communication module
160: control unit 170:
200: independent sensor unit 210: independent communication module
220: contact type temperature sensor 230: ultrasonic sensor
Claims (16)
해당공간에 대한 상기 기초공간정보를 제공받는 기초공간정보 제공단계;
상기 광센서가 센싱을 개시하는 기준점을 셋팅하는 기준점 셋팅단계;
상기 기준점을 기준으로 공간 내부의 특정지점까지의 거리를 센싱하여 공간좌표를 생성하는 공간좌표 생성단계;
상기 공간좌표에 의한 상기 단위면을 연속적으로 집적하여 연속면과 불연속면을 해석하는 공간해석단계; 및
상기 공간해석단계에 의해 해석되는 상기 불연속면에 대한 정보를 보정하는 보정단계를 포함하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법.
Sensing a distance to a specific point within the space by an optical sensor installed in the space, generating spatial coordinates of the specific point through the basic space information for the space, and integrating the unit surface defined by the spatial coordinates And recognizes the spatial information,
A basic space information providing step of receiving the basic space information for the space;
A reference point setting step of setting a reference point at which the optical sensor starts sensing;
A spatial coordinate generating step of generating a spatial coordinate by sensing a distance to a specific point within the space based on the reference point;
A spatial analysis step of continuously analyzing the continuous surface and the discontinuity surface by continuously integrating the unit surfaces by the spatial coordinates; And
And a correction step of correcting information on the discontinuity surface analyzed by the space analysis step
Spatial information recognition method using optical sensor.
상기 공간좌표 생성단계는
상기 광센서가 위치한 지점을 기준으로 XY방향 각도(θ), ZX 방향 각도(φ), 및 상기 광센서로부터 특정지점까지 측정된 거리(l)를 이용하여 광의 조사된 지점에 대한 공간좌표를 생성하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법.
The method according to claim 1,
The spatial coordinate generation step
The spatial coordinates of the irradiated point of the light are generated using the XY direction angle (?), The ZX direction angle (?), And the distance (l) measured from the optical sensor doing
Spatial information recognition method using optical sensor.
상기 공간좌표 생성단계는
[수학식 1]
x0 = l*cos(φ)*cos(θ), y0 = l*cos(φ)*sin(θ), z0 = l*sin(φ) -h/2
(ㅣ : 측정된 거리, h : 천장높이)
에 의해 공간좌표(x0, y0, z0)를 계산하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법.
The method of claim 3,
The spatial coordinate generation step
[Equation 1]
x 0 = l * cos (φ ) * cos (θ), y 0 = l * cos (φ) * sin (θ), z 0 = l * sin (φ) -h / 2
(L: measured distance, h: ceiling height)
(X o , y o , z o )
Spatial information recognition method using optical sensor.
상기 공간해석 단계는
상기 공간좌표 생성단계에 의해 생성되는 상기 공간좌표 중 이웃하는 3개의 공간좌표를 연결하여 1개의 삼각형면을 형성하여 단위면으로 정의하고, 상기 단위면을 연장하여 집적하여 공간을 해석하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법.
The method of claim 3,
The spatial analysis step
One triangle surface is formed by connecting three neighboring spatial coordinates of the space coordinates generated by the space coordinate generating step to define a unit surface, and the unit surface is extended and integrated to analyze the space
Spatial information recognition method using optical sensor.
상기 보정단계는
상기 기초공간정보에 의한 탄성력 정보와 특정지점의 위치변화량을 통해 상기 불연속면을 구겨진 공간 또는 찢겨진 공간으로 해석하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법.
The method of claim 3,
The correction step
The discontinuity surface is interpreted as a wrinkled space or a torn space through elasticity information based on the basic space information and a positional change amount at a specific point
Spatial information recognition method using optical sensor.
상기 보정단계는
F = kx(F : 탄성력, k : 탄성계수, x : 위치변화량)에 의해 F를 계산하고,
F〈 Flim 이면(Flim : 탄성한도), 상기 불연속면을 구겨진 것으로 해석하고,
F 〉Flim 이면, 상기 불연속면을 구겨지거나 찢겨진 것으로 해석하되, 물체의 탄성한도를 기준으로 구겨지거나 찢겨진 것으로 구분하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법.
The method according to claim 6,
The correction step
F is calculated by F = kx (F: elastic force, k: elastic modulus, x: position variation)
If F <F lim (F lim : elastic limit), the discontinuity is interpreted as crumpled,
If F> F lim , the discontinuity surface is interpreted as wrinkled or torn, but is classified as wrinkled or torn based on the elastic limit of the object
Spatial information recognition method using optical sensor.
상기 보정단계는
하나 이상의 광센서에 의해 공간정보를 센싱할 때, 각각의 광센서에 의해 센싱된 정보를 상호 보완하여 해석하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법.
The method of claim 3,
The correction step
When sensing spatial information by one or more optical sensors, the information sensed by each optical sensor is complemented and interpreted
Spatial information recognition method using optical sensor.
상기 보정단계는
공간의 천장에 설치되는 하나 이상의 광센서에 의해 바닥면을 센싱할 때, 중첩되는 위치에서는 무작위 또는 특정 규칙에 의해 어느 하나의 광센서에 의한 공간정보만을 선택하여 해석하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법.
The method of claim 3,
The correction step
When sensing the bottom surface by one or more optical sensors installed on the ceiling of the space, only the spatial information by one optical sensor is selected and interpreted randomly or by a specific rule at the overlapping positions
Spatial information recognition method using optical sensor.
상기 보정단계는
초음파 센싱에 의해 상기 광센서에 의해 센싱되는 공간정보를 보정하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법.
The method of claim 3,
The correction step
And corrects spatial information sensed by the optical sensor by ultrasonic sensing
Spatial information recognition method using optical sensor.
해당 공간 내의 특정 환경정보를 센싱하고, 상기 복합센서유닛 및 사용자 단말기와 통신하여 사용자의 위치정보를 파악하도록 보조하는 독립센서유닛을 포함하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템.
The space information in the space is sensed by environmental information in the space and the spatial information recognition method using the optical sensor according to any one of claims 1 to 10 to determine whether a disaster has occurred A composite sensor unit
And an independent sensor unit for sensing specific environment information within the space and assisting in grasping the location information of the user by communicating with the complex sensor unit and the user terminal
Mutual Object Recognition Disaster Response System Using Spatial Information Recognition Using Optical Sensors.
상기 복합센서유닛은
상기 공간정보 인식방법에 의해 공간정보를 센싱하는 광센서;
해당공간의 온도, 연기, 가스, 압력 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 인자를 센싱하는 센서;
상기 독립센서유닛 또는 상기 사용자 단말기와 통신하는 통신모듈;
상기 기초공간정보 또는 상기 센서들에 의한 데이터를 저장하는 저장부;및
상기 센서들에 의한 데이터에 의해 재난발생여부를 파악하고 사용자에게 재난관련 정보를 제공하는 제어부를 포함하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템.
12. The method of claim 11,
The composite sensor unit
An optical sensor for sensing spatial information by the spatial information recognition method;
A sensor for sensing a factor including at least one of temperature, smoke, gas, and pressure of the space;
A communication module for communicating with the independent sensor unit or the user terminal;
A storage unit for storing the basic space information or data by the sensors;
And a controller for recognizing occurrence of a disaster by data from the sensors and providing disaster related information to the user
Mutual Object Recognition Disaster Response System Using Spatial Information Recognition Using Optical Sensors.
상기 센서는
상기 광센서와 연동하여 특정지점의 온도를 센싱하는 비접촉식 온도센서를 포함하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템.
13. The method of claim 12,
The sensor
And a non-contact type temperature sensor for sensing a temperature at a specific point in cooperation with the optical sensor
Mutual Object Recognition Disaster Response System Using Spatial Information Recognition Using Optical Sensors.
상기 제어부는
상기 독립센서유닛 및 상기 사용자 단말기와의 통신에 의해 사용자 단말기까지의 거리를 측정함으로써 사용자 단말기의 위치정보를 판단하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템.
13. The method of claim 12,
The control unit
The position information of the user terminal is determined by measuring the distance to the user terminal by communication with the independent sensor unit and the user terminal
Mutual Object Recognition Disaster Response System Using Spatial Information Recognition Using Optical Sensors.
상기 제어부는
상기 복합센서유닛이 설치되는 xy평면상의 위치와, 상기 xy 평면과 직교하는 어느 하나의 상기 독립센서유닛의 yz 평면상의 위치와, 상기 xy 평면 및 yz 평면과 직교하는 다른 하나의 상기 독립센서유닛의 zx 평면상의 위치로부터 상기 사용자 단말기까지의 거리를 산출하여 상기 사용자 단말기의 위치좌표를 계산하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템.
15. The method of claim 14,
The control unit
A position on the yz plane of one of the independent sensor units orthogonal to the xy plane and a position on the yz plane of the other independent sensor unit orthogonal to the xy plane and the yz plane calculates the distance from the position on the zx plane to the user terminal and calculates the position coordinates of the user terminal
Mutual Object Recognition Disaster Response System Using Spatial Information Recognition Using Optical Sensors.
상기 제어부는
상기 사용자 단말기의 위치좌표와 연장되고 상기 광센서에 의해 센싱되는 공간정보와, 사용자가 이동할 때 간헐적으로 발생하는 불연속점에 의해 정의되는 사용자 공간 정보를 측정하는
광센서를 이용한 공간정보 인식방법을 이용한 상호 다중 사물인식형 재난 대응 시스템.16. The method of claim 15,
The control unit
Measuring user space information defined by the position coordinates of the user terminal, spatial information sensed by the optical sensor, and discontinuity occurring intermittently when the user moves
Mutual Object Recognition Disaster Response System Using Spatial Information Recognition Using Optical Sensors.
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