KR20200127697A - Non-contact bio-signal detection system for building energy management - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 비접촉식 생체신호 감지시스템을 통해 취득한 건축물 실내의 사람 존재 유무, 이동 동선 및 생체리듬 분석 정보에 맞추어 건축물의 에너지 관리 시스템을 연계시켜 건축물 설비의 가동 유무 및 운영 정도를 결정하도록 하여 스마트한 건축물의 에너지 관리 기술을 확보할 수 있도록 하는 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a non-contact bio-signal detection system for building energy management, and more particularly, an energy management system of a building in accordance with the presence or absence of a person in a building, moving movement, and biorhythm analysis information acquired through a non-contact bio-signal detection system. It relates to a non-contact bio-signal detection system for building energy management that enables the establishment of smart building energy management technology by connecting the building facilities to determine the operation status and operation level.
산업의 발전과 기술 수준의 발전에 따라 점차 에너지 관리 시스템에 대한 요구사항이 변화되고 있다.The requirements for energy management systems are gradually changing with the development of industry and the development of technology level.
즉, 사용자에게 쾌적한 공간 환경을 제공하기 위해 각 설비 내부에서의 온도, 습도 변화, 전력(조명, 전열, 동력 등) 사용량 변화 추이 등에 대한 요구를 적절히 반영하여 각 설비 사용자의 입장에서 기기설비 등의 운영을 최적화하여 에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 설비 에너지 관리 시스템이 요구되고 있다.In other words, in order to provide users with a pleasant space environment, the demand for changes in temperature, humidity, and changes in electric power (lighting, heat transfer, power, etc.) usage is appropriately reflected in each facility's point of view. There is a need for a facility energy management system that can dramatically reduce energy by optimizing operations.
이와 같이, 설비 에너지 관리 시스템 수요자들이 최대한 편안함을 느낄 수 있도록 설비 내의 환경을 최적으로 유지하면서 에너지 사용량을 최소한으로 유지하기 위해서는 각종 영상장치, 계측기 및 각종센서를 통해 수집된 공간내에 사람의 존재 유무를 확인하여 건축물 공간의 온도, 습도, 환기 등과 같은 환경적인 요인 등을 제어할 수 있도록 하는 에너지 관리 시스템이 제시되고 있다.In this way, in order to keep the energy consumption to a minimum while maintaining the environment in the facility optimally so that the facility energy management system consumers can feel as comfortable as possible, the presence or absence of a person in the space collected through various imaging devices, measuring instruments and various sensors is checked. An energy management system has been proposed to confirm and control environmental factors such as temperature, humidity, ventilation, etc. of a building space.
에너지 관리 시스템(EMS; Energy Management System)은 에너지 디바이스에 센서를 설치하고, 센서를 통해 센싱된 에너지 사용량을 EMS 서버로 전송하고, EMS 서버는 수집된 에너지 사용 정보에 기초하여 에너지 정책을 결정하고, 에너지 정책에 기초하여 에너지 디바이스의 에너지 사용을 관리하고 제어하는 시스템이다.An energy management system (EMS) installs a sensor in an energy device, transmits the energy usage sensed through the sensor to an EMS server, and the EMS server determines an energy policy based on the collected energy usage information, It is a system that manages and controls energy use of energy devices based on energy policy.
에너지 관리시스템은 제공 형태에 따라 BEMS(Building EMS), HEMS(Home EMS), FEMS(Factory EMS) 등으로 구분된다.The energy management system is classified into BEMS (Building EMS), HEMS (Home EMS), and FEMS (Factory EMS), depending on the type of provision.
기존의 건물 에너지 운용 방법은 건물 내의 설비(예컨대, 공조시스템, 조명설비, 방재 설비, 보안 설비 등)의 운전 상태, 에너지 소비량, 건물 환경 데이터 등을 수집하여 이를 관리자가 운영하는 방식이었다.The existing building energy management method was a method in which the manager manages the operation status, energy consumption, building environment data, etc. of facilities in the building (eg, air conditioning systems, lighting facilities, disaster prevention facilities, security facilities, etc.).
이러한, 에너지 관리를 위한 절감 판단 기준은 건물 내부에 사람의 존재 즉, 건물의 에너지 사용 대상인 유동인구의 존재 유무를 표적화시켜 모니터링 하는 방식이 운영되고 있다.As the criteria for determining the savings for energy management, a method of monitoring by targeting the presence of people inside the building, that is, the presence of a floating population that is the target of energy use of the building is being operated.
이를 위해, 유동 인구 즉, 표적의 유무 확인을 위하여 카메라 등 영상장치, 열선감지기, 적외선 센서 등을 실내에 설치하여 표적 존재 여부를 판단하나 신뢰성이 부족하고 모니터링 수준에 그치는 단점이 있었다.To this end, an image device such as a camera, a heat ray detector, and an infrared sensor are installed indoors to determine the presence or absence of a floating population, that is, a target, but there is a disadvantage of lacking reliability and being limited to the monitoring level.
즉, CCTV 등의 영상장치의 경우, 지속적인 모니터링으로 인한 운영자의 집중력 상실 및 부주의와 감시 사각지대를 통해 표적의 유무 판단이 획일적이지 못하고, 열선감지기는 PIR(Passive Infrared)센서를 이용하여 인체에서 발생하는 특정한 범위의 적외선 에너지에 의해 반응할 수 있도록 설계되며, 주로 인체에서 발생하는 열에 의한 주변 온도변화나 주변 물체의 움직임 등으로 발생하는 기류변화에 작동하나, 표적의 주변에 온도에 따른 신뢰성이 낮은 문제점이 있었다.In other words, in the case of imaging devices such as CCTV, the operator's loss of concentration and carelessness due to continuous monitoring and the presence or absence of a target cannot be uniformly determined through the surveillance blind spot, and the heat ray detector is generated in the human body by using a PIR (Passive Infrared) sensor. It is designed to respond to a specific range of infrared energy and works mainly for changes in ambient temperature due to heat generated from the human body or changes in airflow caused by movement of surrounding objects, but the reliability is low depending on the temperature around the target. There was a problem.
이렇듯, 종래의 경우 표적 유무를 판단하기 위한 장치들은 건축물의 방범기능에 치우쳐 사용되고, 건축물 설비의 에너지 관리를 위해 필요한 요소 데이터들이 상당히 제한적이며, 단순한 한계치 값을 적용하여 온-오프하는 프로그래밍 기법으로 분석함에 따라 그 효용성 측면에서 많은 문제가 제기되고 있으며, 에너지를 효율적으로 관리하는데 있어서도 한계점이 존재하는 문제가 있다.As such, in the conventional case, devices for determining the presence or absence of targets are used in a manner that is biased toward the security function of buildings, and the element data necessary for energy management of building facilities is quite limited, and is analyzed by programming techniques that apply a simple threshold value to turn on and off. As such, many problems have been raised in terms of its effectiveness, and there is a problem that there are limitations in managing energy efficiently.
또한, 수집된 데이터들의 종류가 다양하며, 축적되는 데이터 양이 방대하여 그 정보를 효과적으로 저장하고 처리하는데도 문제가 있었다.In addition, the types of collected data are diverse, and the amount of accumulated data is vast, so there is a problem in effectively storing and processing the information.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 건축물의 실내에서 비접촉식 생체신호 감지시스템을 통해 취득한 표적의 유무, 동선 및 생체리듬 분석 정보에 맞추어 에너지 관리 시스템을 연계시켜 해당 설비별 가동 유무 및 운영 정도를 결정하도록 하여 스마트한 건축물의 에너지 관리 기술을 확보할 수 있도록 하는 데 있다.It is an object of the present invention to solve the above problems by linking the energy management system in accordance with the presence or absence of a target acquired through a non-contact bio-signal detection system in the interior of a building, movement line, and biorhythm analysis information to operate and operate each facility. It is to ensure the energy management technology of smart buildings by letting them determine the degree.
또한, 본 발명의 목적은 영상 장치 또는 적외선 센서를 통한 표적 추적이 아닌 IR-UWB 레이더를 이용하여 표적을 인식할 수 있도록 하는 데 있다.In addition, it is an object of the present invention to recognize a target using an IR-UWB radar rather than tracking a target through an imaging device or an infrared sensor.
또한, 본 발명의 목적은 레이더의 송신부에서 방사된 펄스를 통해 표적 추적을 가능하도록 하는 데 있다.In addition, an object of the present invention is to enable target tracking through pulses radiated from the radar transmitter.
또한, 본 발명의 목적은 레이더를 이용한 비접촉식 생체신호 기술을 통해 표적의 모션 및 호흡 진폭을 통한 호흡 패턴 등 판정할 수 있도록 하는 데 있다.In addition, an object of the present invention is to be able to determine the breathing pattern through the motion of the target and the amplitude of breathing through a non-contact biosignal technology using a radar.
상기와 같은 목적을 수행하기 위한 본 발명의 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템은 건물 실내에 설치되어 임펄스 신호를 방사형 탐지 표적로 부터 반사되어 되돌아오는 신호의 시간차를 이용하여 표적 유무와 표적과의 탐지 및 거리를 측정하여 위치를 추정하는 동시에 표적의 모션 상태를 수신하는 안테나부; 및 상기 안테나부로부터 수신된 임펄스 신호값을 디지털 신호로 변조하고 취득한 신호에서 잡음신호와 표적의 대상 신호를 구분한 다음 표적의 모션을 통한 생체신호를 추출하여 표적의 생체 상태에 맞추어 표적이 위치한 건축물의 실내 공간의 에너지 관리시스템과 연계시키도록 하는 제어부;를 포함한다.The non-contact bio-signal detection system for building energy management of the present invention for accomplishing the above object is installed inside a building to reflect the impulse signal from the radial detection target and use the time difference between the target and the target. An antenna unit for receiving a motion state of a target while estimating a position by detecting and measuring a distance of; And modulating the impulse signal value received from the antenna unit into a digital signal, classifying the noise signal and the target signal of the target from the acquired signal, and then extracting the biological signal through the motion of the target, and the building where the target is located according to the biological state of the target. It includes; a control unit for linking with the energy management system of the indoor space.
본 발명에 따르면, 상기 제어부는 상기 에너지관리 시스템을 통해 건축물의 시간대별 전원 소비량, 조명, 온도 냉동기 및 보일러의 설비 가동에 따른 설비별 에너지 사용 현황을 실시간으로 모니터링 하여 에너지 흐름과 사용을 파악하고, 상기 안테나부를 통해 취득한 표적의 유무, 동선 및 생체리듬 분석 정보에 맞추어 에너지 관리 시스템을 연계시켜 해당 설비별 가동 유무 및 운영 정도를 결정하도록 한다.According to the present invention, the control unit grasps energy flow and use by monitoring the energy consumption status of each facility in real time according to the operation of facilities of the building, lighting, temperature freezer and boiler through the energy management system, The energy management system is linked according to the presence/absence of a target acquired through the antenna unit, movement line, and biorhythm analysis information to determine the operation status and operation degree of each facility.
본 발명에 따르면, 상기 제어부는 검출된 생체정보를 통해 표적의 모니터링, 응급대처, 인명구조를 수행하도록 한다.According to the present invention, the control unit performs monitoring of a target, emergency response, and lifesaving through the detected biometric information.
본 발명에 따르면, 상기 생체정보는 표적의 호흡을 통한 들숨과 날숨의 신호의 공분산 비율을 검출하여 호흡의 진폭과 주기를 검출한다.According to the present invention, the biometric information detects the amplitude and period of respiration by detecting the covariance ratio of signals of inhalation and exhalation through the respiration of the target.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템은 건물 실내에 설치되어 임펄스 신호를 방사형 탐지 표적로 부터 반사되어 되돌아오는 신호의 시간차를 이용하여 표적 유무와 표적과의 탐지 및 거리를 측정하여 위치를 추정하는 동시에 표적의 모션 상태를 수신하는 안테나부; 및 상기 안테나부로부터 수신된 임펄스 신호값을 디지털 신호로 변조하고 취득한 신호에서 잡음신호와 표적의 대상 신호를 구분한 다음 표적의 모션을 통한 생체신호를 추출하여 표적의 생체 상태에 맞추어 표적이 위치한 건축물의 실내 공간의 에너지 관리시스템과 연계시키도록 하는 제어부;를 포함한다.In order to solve the above problems, the non-contact bio-signal detection system for building energy management of the present invention is installed inside the building to reflect the impulse signal from the radial detection target and use the time difference between the target and the target. An antenna unit for receiving a motion state of a target while estimating a position by detecting and measuring a distance of; And modulating the impulse signal value received from the antenna unit into a digital signal, classifying the noise signal and the target signal of the target from the acquired signal, and then extracting the biological signal through the motion of the target, and the building where the target is located according to the biological state of the target. It includes; a control unit for linking with the energy management system of the indoor space.
이를 통해, 건축물의 실내에서 비접촉식 생체신호 감지시스템을 통해 취득한 표적의 유무, 동선 및 생체리듬 분석 정보에 맞추어 에너지 관리 시스템을 연계시켜 해당 설비별 가동 유무 및 운영 정도를 결정하도록 하여 스마트한 건축물의 에너지 관리 기술을 확보할 수 있도록 하는 효과가 있다.Through this, by linking the energy management system according to the presence or absence of a target acquired through the non-contact bio-signal detection system in the interior of the building, the movement line, and the biorhythm analysis information, the energy of the smart building It has the effect of securing management skills.
구제적으로, 에너지관리 시스템을 통해 건축물의 시간대별 전원 소비량, 조명, 온도 냉동기 및 보일러의 설비 가동에 따른 설비별 에너지 사용 현황을 실시간으로 모니터링 하여 에너지 흐름과 사용을 파악하고, 상기 안테나부를 통해 취득한 표적의 유무, 동선 및 생체리듬 분석 정보에 맞추어 에너지 관리 시스템을 연계시켜 해당 설비별 가동 유무 및 운영 정도를 결정하도록 하여 건축물의 에너지 관리의 효율성을 향상시키도록 하는 효과가 있다.Specifically, through the energy management system, the energy consumption for each time of the building, lighting, temperature, and energy use by facility according to the facility operation of the refrigerator and boiler are monitored in real time to identify the energy flow and use, and acquired through the antenna unit. There is an effect of improving the efficiency of energy management of buildings by linking the energy management system according to the presence or absence of targets, movement lines, and biorhythm analysis information to determine the operation status and operation degree of each facility.
특히, 생체정보를 기반으로 건축물 공간 환경의 쾌적함과 편안함을 제공하기 위해 건축물 각 설비 내부에서의 온도, 습도 변화, 전력(조명, 전열, 동력 등) 사용량 변화 추이 등에 대한 요구를 적절히 반영하여 각 설비 사용자의 입장에서 기기설비 등의 운영을 최적화하여 에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 효과가 있다.In particular, in order to provide the comfort and comfort of the spatial environment of the building based on biometric information, each facility appropriately reflects the demand for changes in temperature, humidity, and electricity (lighting, heat transfer, power, etc.) usage in each facility. From the user's point of view, there is an effect of dramatically reducing energy by optimizing the operation of equipment and equipment.
또한, 본 발명의 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템은 건축물 실내에 위치하는 표적의 생체 인식 기능을 기반으로 실시간 생체신호를 수집, 분석하여 표적의 모니터링, 응급대처, 인명구조 및 건축물의 방범 분야에 적용할 수 있도록 하는 효과가 있다.In addition, the non-contact bio-signal detection system for building energy management of the present invention collects and analyzes real-time bio-signals based on the biometric recognition function of targets located indoors to monitor targets, emergency response, lifesaving, and security of buildings. It has the effect of making it applicable to the field.
도 1은 본 발명의 IR-UWB 안테나 시스템 구조를 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 IR-UWB 기술 기반 비접촉식 생체신호 감지 시스템을 통한 표적 위치추적에 대한 도면.
도 3은 본 발명의 생체정보와 에너지 관리시스템의 연계 관계를 나타낸 도면.
도 4 및 도 5는 본 발명의 IR-UWB 기술 기반 비접촉식 생체신호 감지 시스템을 통한 생체 정보 취득 상태를 나타낸 도면.1 is a view showing the structure of the IR-UWB antenna system of the present invention.
Figure 2 is a view of the target location tracking through the non-contact bio-signal detection system based on the IR-UWB technology of the present invention.
3 is a diagram showing a linkage relationship between biometric information and an energy management system of the present invention.
4 and 5 are views showing a state of acquiring biometric information through the non-contact biosignal detection system based on the IR-UWB technology of the present invention.
이하, 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않기 위하여 생략한다.First, it should be noted that in the drawings, the same components or parts are indicated by the same reference numerals as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 " 약 ", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적이니 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.As used herein, the terms "about", "substantially" and the like are used in or close to the numerical value when manufacturing and material tolerances specific to the stated meaning are presented, and are used in the sense of the present invention. To assist, they are accurate or absolute and are used to prevent unreasonable use by unscrupulous infringers of the stated disclosure.
도 1은 본 발명의 IR-UWB 안테나 시스템 구조를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 IR-UWB 기술 기반 비접촉식 생체신호 감지 시스템을 통한 표적 위치추적에 대한 도면이며, 도 3은 본 발명의 생체정보와 에너지 관리시스템의 연계 관계를 나타낸 도면이고, 도 4 및 도 5는 본 발명의 IR-UWB 기술 기반 비접촉식 생체신호 감지 시스템을 통한 생체 정보 취득 상태를 나타낸 도면이다.1 is a diagram showing the structure of the IR-UWB antenna system of the present invention, FIG. 2 is a diagram of target location tracking through the non-contact bio-signal detection system based on the IR-UWB technology of the present invention, and FIG. 3 is a living body of the present invention. It is a diagram showing a linkage relationship between information and an energy management system, and FIGS. 4 and 5 are diagrams illustrating a state of acquiring biometric information through the non-contact biosignal detection system based on the IR-UWB technology of the present invention.
도 1 내지 도 2에서 도시한 바와 같이, 본 발명의 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템은 안테나부 110와 제어부 120로 이루어진다.1 to 2, the non-contact bio-signal sensing system for energy management of a building according to the present invention includes an antenna unit 110 and a control unit 120.
상기 안테나부 110는 건물 실내에 설치되어 임펄스 신호를 방사형 탐지 표적로 부터 반사되어 되돌아오는 신호의 시간차를 이용하여 표적 유무와 표적과의 탐지 및 거리를 측정하여 위치를 추정하는 동시에 표적의 모션 상태를 수신한다.The antenna unit 110 is installed inside a building to estimate the location of the target by measuring the presence or absence of a target and the detection and distance of the target by using the time difference of the signal reflected from the radial detection target and returning the impulse signal. Receive.
여기서, 안테나부 110는 비접촉식 생체신호 감지하는 기능을 갖는 것으로 본 발명에서는 IR-UWB 레이더 방식을 적용한다.Here, the antenna unit 110 has a function of detecting a non-contact bio-signal, and the IR-UWB radar method is applied in the present invention.
상기 IR-UWB 레이더는 TOA을 사용하여 물체의 거리를 측정한다.The IR-UWB radar measures the distance of an object using TOA.
IR-UWB 레이더는 임펄스 신호를 방사하여 탐지 물체로부터 반사되어 되돌아오는 신호의 시간차를 이용하여 물체의 탐지 및 거리를 측정하고 그 위치를 추정하는 방식이다.The IR-UWB radar emits an impulse signal and uses the time difference between the signal reflected from the object to be detected and returned to measure the object's detection and distance, and estimates its position.
다시 말해, R-UWB 레이더는 송신기에서 짧은 펄스의 전자파를 만들어 송신 안테나를 통하여 전파를 복사하고, 표적으로부터 반사되어 돌아오는 반사파를 수신 안테나를 통하여 수신한다. In other words, the R-UWB radar generates short pulsed electromagnetic waves in the transmitter, radiates radio waves through the transmitting antenna, and receives the reflected waves reflected from the target and returned through the receiving antenna.
이때 송수신기가 서로 간섭을 받지 않고 펄스를 주고 받을 수 있도록 동기를 조정하는 동기 펄스와 반사파를 표시하는 지시기가 필요하다. At this time, a synchronization pulse and an indicator that displays reflected waves are needed to adjust synchronization so that the transceiver can exchange pulses without interfering with each other.
펄스 변조된 송신 펄스는 표적에 닿게 되면 여러 방향으로 반사되며 그 중에서 수신 안테나방향으로 오는 파가 수신되어 표적이 탐지되고, 또 표적까지의 거리 뿐 아니라 레이다와 표적간에 반경방향의 상대속도도 알 수 있다. When the pulse-modulated transmission pulse hits the target, it is reflected in several directions. Among them, the wave coming to the receiving antenna is received to detect the target. In addition, the distance to the target as well as the relative speed in the radial direction between the radar and the target can be known. have.
IR_UWB 레이더를 이용하여 TX안테나에서 방사된 펄스 신호가 목표물에 의하여 반사되어 RX안테나에 수신된 시간차이를 계산하여 거리를 측정할 수 있다.Using the IR_UWB radar, the pulse signal emitted from the TX antenna is reflected by the target and the time difference received by the RX antenna can be calculated to measure the distance.
결국, IR_UWB 레이더는 반사된 물체신호의 시간적 차이를 이용하여 거리를 판단한다.Consequently, the IR_UWB radar determines the distance using the temporal difference between the reflected object signal.
상기와 같이, IR_UWB 레이더가 적용된 본 발명의 레이더부를 통하여 건축물 실내에서의 사람(이하, 표적이라고 칭함) 존재 여부를 확인이 가능하고, 나아가 사람의 생체정보까지 취득이 가능하다.As described above, through the radar unit of the present invention to which the IR_UWB radar is applied, it is possible to check the presence or absence of a person (hereinafter referred to as a target) in a building, and furthermore, it is possible to acquire biometric information of a person.
생체정보의 취득 방법은 표적의 호흡을 통한 들숨과 날숨의 신호의 공분산 비율을 검출하여 호흡의 진폭과 주기를 검출하여 취득한다.The biometric information acquisition method is obtained by detecting the covariance ratio of the signals of inhalation and exhalation through the respiration of the target and detecting the amplitude and period of respiration.
구체적으로, 즉, 도 4 및 도 5에서 도시한 바와 같이, 상기 안테나부 110를 통한 표적의 호흡 측정 기법은 인체 호흡 시 횡격막과 내-외 늑간근의 운동으로 가슴이 팽창하게 되는데, 이때 IR-UWB 레이더를 통해 인체의 가슴을 지향하여 펄스를 방사하게 될 때, 방사된 펄스 중 인체의 가슴에 반사된 펄스는 도플러 주파수 천이가 발생한다.Specifically, that is, as shown in Figs. 4 and 5, in the method of measuring the respiration of the target through the antenna unit 110, the chest expands due to the movement of the diaphragm and the internal-external intercostal muscles during human breathing. At this time, IR-UWB When a pulse is emitted toward the human chest through the radar, a Doppler frequency shift occurs in the pulse reflected on the human chest among the radiated pulses.
IR-UWB 레이더와 인체의 가슴 간의 거리에 따라 발생하는 도플러 주파수를 표현한다.It represents the Doppler frequency that occurs according to the distance between the IR-UWB radar and the human chest.
다시 말해, 인체 호흡은 들숨과 날숨 구간은 순차적으로 변할 것이다.In other words, the inhalation and exhalation sections of the human body will change sequentially.
그리고 IR-UWB의 임펄스 전파가 가슴 흉부에 반사되어 수신되는 시간 차이는 사람이 호흡하는 동안 가슴의 움직임과 동일하기 때문에 가슴 움직임에 대한 변화량으로 호흡의 주기 및 구간을 검출할 수 있다.In addition, since the time difference in which the impulse radio waves of IR-UWB are reflected and received on the chest chest is the same as the chest movement while a person breathes, the cycle and section of the breathing can be detected as the amount of change in the chest movement.
이렇게 취득한 생체정보는 생체 신호의 관찰 및 측정은 환자 모니터링, 응급 대처, 인명 구조 등에 매우 유용하게 사용할 수 있다. 특히, 무호흡(apnea) 증상을 방치할 경우, 고혈압, 뇌졸중, 부정맥 등을 유발할 수 있는 가능성하다.The biometric information obtained in this way can be very useful for monitoring and measuring bio-signals for patient monitoring, emergency response, and lifesaving. In particular, if the symptoms of apnea are neglected, it is possible to cause high blood pressure, stroke, and arrhythmia.
상기와 같이, 안테나부 110를 통해 취득한 정보는 제어부 120를 통하여 에너지 관리시스템과 연계될 수 있다.As described above, the information acquired through the antenna unit 110 may be linked to the energy management system through the control unit 120.
즉, 제어부 120는 상기 안테나부 110로 부터 수신된 임펄스 신호값을 디지털 신호로 변조하고 취득한 신호에서 잡음신호와 표적의 대상 신호를 구분한 다음 표적의 모션을 통한 생체신호를 추출하여 표적의 생체 상태에 맞추어 표적이 위치한 건축물의 실내 공간의 에너지 관리시스템과 연계된다.That is, the control unit 120 modulates the impulse signal value received from the antenna unit 110 into a digital signal, distinguishes the noise signal from the target signal from the acquired signal, and then extracts the bio-signal through the motion of the target, It is linked with the energy management system of the indoor space of the building where the target is located.
도 3에서 도시한 바와 같이, 생체정보와 에너지 관리시스템의 연계 관계를 보면 아래와 같다.As shown in Figure 3, looking at the linkage relationship between the biometric information and the energy management system as follows.
본 발명의 비접촉식 생체신호 감지시스템을 이용하여 표적의 유무, 이동 동선 및 각 표적의 생체정보를 검출하여 표적이 위치한 건축물의 실내 공간의 환경 변화를 꾀하는 동시에 모니터링된 표적의 생채정보에 맞추어 실내 환경을 조절한다.Using the non-contact bio-signal detection system of the present invention, the presence or absence of a target, movement movement and biometric information of each target are detected to change the environment of the indoor space of the building where the target is located, and the indoor environment is adjusted according to the biometric information of the monitored target. Adjust.
구체적으로, 건축물 실내의 표적 대상인 사용자에게 환경에 대한 쾌적함과 편안함을 제공하기 위하여 건축물 각 설비 내부에서의 온도, 습도 변화, 전력(조명, 전열, 동력 등) 사용량 변화 추이 등에 대한 요구를 적절히 반영하여 각 설비 사용자의 입장에서 기기설비 등의 운영을 최적화하여 에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 효과를 갖도록 한다.Specifically, in order to provide comfort and comfort to the environment to users who are targets inside the building, the demand for changes in temperature, humidity, and electricity usage (lighting, heat transfer, power, etc.) From the perspective of each facility user, the operation of equipment and equipment is optimized to have the effect of drastically saving energy.
여기서, 전력 소비대상은 조명, 환풍기, 펌프, 전열기, 에어콘, 보일러, 공조기 및 동력설비 등으로 각종 건축물 실내 환경을 조절하기 위한 수단 등이 포함된다.Here, the power consumption target includes means for controlling the indoor environment of various buildings such as lighting, ventilation fans, pumps, electric heaters, air conditioners, boilers, air conditioners and power equipment.
이렇게 에너지 관리시스템은 전류, 절연값, 일사량, 조도센서, 온도 및 유량의 에너지 소비량을 분석하되, 건축물 실내 공간에 대한 지역별, 에너지 소비 용량별 소비 패턴을 분석한다.In this way, the energy management system analyzes the energy consumption of current, insulation value, insolation, illuminance sensor, temperature and flow rate, and analyzes the consumption pattern by region and energy consumption capacity of the indoor space of the building.
이렇듯, 에너지 관리시스템은 건축물 설비(예컨대, 공조시스템, 조명설비, 방재 설비, 보안 설비 등)의 운전 상태, 에너지 소비량, 건물 환경 데이터 등을 수집하여 에너지 사용 패턴 정보를 산출한다.As such, the energy management system calculates energy usage pattern information by collecting the operation status, energy consumption, and building environment data of building facilities (eg, air conditioning systems, lighting facilities, disaster prevention facilities, security facilities, etc.).
그리고, 산출된 정보는 안테나부 110를 통하여 검출된 생체신호를 통해 표적의 유무, 위치, 이동 동선 및 생체정보 등의 정보와 매칭한다.In addition, the calculated information is matched with information such as presence or absence of a target, a location, a moving line, and biometric information through a biosignal detected through the antenna unit 110.
즉, 표적의 유동 인구수와 위치 및 이동 동선에 맞추어 에너지 관리 시스템 130을 통해 건축물의 시간대별 전원 소비량, 조명, 온도 냉동기 및 보일러의 설비 가동에 따른 설비별 에너지 사용 현황을 실시간으로 모니터링 하여 에너지 흐름과 사용을 파악하고, 상기 안테나부 110를 통해 취득한 표적의 유무, 동선 및 생체리듬 분석 정보에 맞추어 에너지 관리 시스템 130을 연계시켜 해당 설비별 가동 유무 및 운영 정도를 결정하도록 하여 건축물의 에너지 관리의 효율성을 향상시키도록 한다.In other words, through the
이는, 생체정보를 기반으로 건축물 공간 환경의 쾌적함과 편안함을 제공하기 위해 건축물 각 설비 내부에서의 온도, 습도 변화, 전력(조명, 전열, 동력 등) 사용량 변화 추이 등에 대한 요구를 적절히 반영하여 각 설비 사용자의 입장에서 기기설비 등의 운영을 최적화하여 에너지를 획기적으로 절감할 수 있다.In order to provide the comfort and comfort of the spatial environment of the building based on the biometric information, each facility appropriately reflects the demand for changes in temperature, humidity, and electricity usage (lighting, heat transfer, power, etc.) From the user's point of view, energy can be dramatically reduced by optimizing the operation of equipment and equipment.
또한, 본 발명의 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템은 건축물 실내에 위치하는 표적의 생체 인식 기능을 기반으로 실시간 생체신호를 수집, 분석하여 표적의 모니터링, 응급대처, 인명구조 및 건축물의 방범 분야에 적용할 수 있다.In addition, the non-contact bio-signal detection system for building energy management of the present invention collects and analyzes real-time bio-signals based on the biometric recognition function of targets located indoors to monitor targets, emergency response, lifesaving, and security of buildings. Applicable to the field.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 있어서 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope of the technical spirit of the present invention. It will be obvious to those who have the knowledge of.
100 : 비접촉식 생체신호 감지시스템
110 : 안테나부 120 : 제어부
130 : 에너지 관리 시스템100: non-contact bio-signal detection system
110: antenna unit 120: control unit
130: energy management system
Claims (4)
상기 안테나부로부터 수신된 임펄스 신호값을 디지털 신호로 변조하고 취득한 신호에서 잡음신호와 표적의 대상 신호를 구분한 다음 표적의 모션을 통한 생체신호를 추출하여 표적의 생체 상태에 맞추어 표적이 위치한 건축물의 실내 공간의 에너지 관리시스템과 연계시키도록 하는 제어부;를 포함하는 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템.
An antenna unit installed inside a building to estimate a position by measuring the presence or absence of a target, detection of a target and a distance by using a time difference between the signal returned by reflecting the impulse signal from the radial detection target and returning it, and receiving a motion state of the target at the same time; And
The impulse signal value received from the antenna unit is modulated into a digital signal, and the noise signal and the target signal of the target are distinguished from the acquired signal, and then the biological signal through the motion of the target is extracted. A non-contact bio-signal detection system for building energy management including; a control unit for linking with the energy management system of the indoor space.
상기 제어부는,
상기 에너지관리 시스템을 통해 건축물의 시간대별 전원 소비량, 조명, 온도 냉동기 및 보일러의 설비 가동에 따른 설비별 에너지 사용 현황을 실시간으로 모니터링 하여 에너지 흐름과 사용을 파악하고,
상기 안테나부를 통해 취득한 표적의 유무, 동선 및 생체리듬 분석 정보에 맞추어 에너지 관리 시스템을 연계시켜 해당 설비별 가동 유무 및 운영 정도를 결정하도록 하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템.
The method of claim 1,
The control unit,
Through the above energy management system, the energy consumption and usage of each facility are monitored in real time according to the power consumption of the building by time, lighting, temperature, and equipment operation of the refrigerator and boiler, and identify energy flow and use
A non-contact bio-signal detection system for building energy management, characterized in that by linking an energy management system according to the presence or absence of a target acquired through the antenna unit, movement line, and biorhythm analysis information to determine the operation status and operation degree of a corresponding facility.
상기 제어부는 검출된 생체정보를 통해 표적의 모니터링, 응급대처, 인명구조를 수행하도록 하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템.
The method of claim 1,
The control unit is a non-contact bio-signal detection system for building energy management, characterized in that to perform monitoring of a target, emergency response, and lifesaving through the detected biometric information.
상기 생체정보는 표적의 호흡을 통한 들숨과 날숨의 신호의 공분산 비율을 검출하여 호흡의 진폭과 주기를 검출하는 것을 특징으로 하는 건축물 에너지 관리를 위한 비접촉식 생체신호 감지시스템.
The method of claim 1,
The biometric information is a non-contact bio-signal detection system for building energy management, characterized in that by detecting the covariance ratio of the signals of inhalation and exhalation through the respiration of the target to detect the amplitude and period of respiration.
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| KR1020190052339A KR20200127697A (en) | 2019-05-03 | 2019-05-03 | Non-contact bio-signal detection system for building energy management |
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| KR20160073504A (en) | 2014-12-16 | 2016-06-27 | 중앙대학교 산학협력단 | Energy Guardian System with individual sensors for preventing Energy Leakage from Building inside |
| KR101800310B1 (en) | 2016-06-17 | 2017-11-23 | 주식회사 케이티 | Cloud energy management system system and method for providing energy saving guide |
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