감지 시차를 이용한 통과 방향 판별 및 카운트 장치 및 방법 {A Transit Detection and Counting Apparatus and Method based on the Detection Time Differences}
본 발명은 특정 통로나 출입구를 통과하는 사람이나 자동차와 같은 사물(이하 전기한 바와 같이 사람으로 대표하여 설명)의 통과 방향을 판별하고 그 수를 카운트하기 위한 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 통과하는 사람의 수를 파악하려는 통로나 출입구의 진행방향을 따라 일정간격 떨어지고 통로나 출입구의 폭을 가로지르는 방향으로 설정된 두 개의 좁은 면 형태의 공간이나 또는 두 지점을 통과하는 사람을 각각 감지할 수 있는 두 개의 센서를 사용하여, 두 센서가 감지하는 시간차와 감지시점의 선행 및 후속 관계를 관찰하여 사람의 통과 여부와 통과 방향 및 수를 카운트하고 그 결과를 외부로 전송하며, 외부로 부터의 제어명령을 받아 이행할 수 있는 기능을 가진 감지 시차를 이용한 비 접촉식 통과방향 판별 및 카운트 장치와 � ��법에 관한 것이다.
건축물내의 특정 공간의 에너지 사용상황의 파악이나 냉난방 관리, 화재발생 가능성의 조기 탐지, 불법 침입 탐지, 등을 보다 정밀하고 지능적으로 수행하기 위 하여는 해당 공간내의 사람의 수를 파악하는 것이 필요하다. 특정 공간에 출입하는 사람의 수를 파악하기 위한 기존의 방법으로는 사람이 지나갈 때 마다 밀고 지나가는 기계식 계수기를 설치하거나, 접촉 또는 비 접촉식 ID 카드 인식기나 비밀번호를 입력하기 위한 키 패드(key pad)를 설치하거나 지문 또는 홍체 인식기 등의 출입관제설비를 이용하는 방법 들이 있다. 그러나 사람의 출입이 빈번하고 출입하는 사람의 신원을 파악할 필요가 없으며 상기와 같은 설비들을 설치하는 것이 적절치 않은 경우, 예를 들면 사람의 출입이 빈번한 사무실, 화장실, 교실, 회의실 등의 경우 불편이나 성가심을 유발하지 않고도 간편하게 통과하는 사람의 수를 카운트 할 수 있는 기술이 필요하다. 전등 및 콘센트의 전력 관리를 위하여는 전등이나 콘센트 주위공간의 인체를 감지할 수 있는 센서를 설치하여 인체가 감지되면 전원을 공급하고 감지되지 않으면 일정시간 후 전원을 차단하는 단순한 방법들이 주로 사용되어 오고 있다. 그러나 전등의 경우 사람의 출입이 빈번한 근무시간 중의 사무실이나 화장실 등에서는 잦은 점등 및 소등으로 인하여 성가심을 유발할 수 있고 전등의 수명을 단축시키며 사람이 있어도 움직임이 없으면 전등이 꺼질 수 있고 다시 켜기 위해 일부러 움직여주어야 하는 불편함이 있다. 콘센트의 경우에도 잠시 자리를 비울 때 마다 콘센트 전원이 꺼지거나 대기전력을 차단하여 돌아오면 전원과 부하를 일일이 수동으로 다시 켜야 하며 기기의 재 기동이나 예열을 위한 시간이 걸리고 절감 효과도 줄어드는 문제점이 있다. 따라서 보다 편리하고 효과적인 에너지 절감을 위하여는 전등이나 콘센트의 주변 뿐이 아니라 전등이나 콘센트가 설치된 공간 전체내의 사람수를 파악하여 활용할 필요가 있다. 근래에 들어 특정 공간에 진입하는 사람의 수를 세기 위해 감지 범위를 좁게 하여 특정 방향 지향적으로 조정할 수 있는 인체감지 센서를 인원수를 카운트하려는 공간의 출입구에 설치하여 공간이 비어 있는 상태에서 일정시간 이내에 감지되는 신호들을 사람들이 공간에 진입하는 것으로 카운트하고 다시 일정시간 후부터 감지되는 신호들은 사람들이 해당 공간에서 나가는 것으로 간주하여 카운트하는 공간 인원 카운터 장치가 소개된 바 있으나, 이러한 방법으로는 들어갔던 사람이 즉시 다시 나올 경우 두 사람이 들어간 것으로 판정하고 또 두 사람이 교차하여 통과할 경우에도 두 사람이 함께 들어갔거나 함께 나온 경우로 판별하여 제대로 판별할 수 없는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 기계적인 접촉식 인원 계수기나 접촉 또는 비 접촉식 인식기능을 구비한 출입 관제 설비를 따로 사용하지 않고도 특정 통로나 출입구를 통과하는 사람이나 사물의 통과 방향을 판별하고 그 수를 카운트하여 건축물의 에너지 관리, 보안 관리, 방재 관리 등에 활용하기 위한 감지시차를 이용한 비 접촉식의 통과방향 판별 및 카운트 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 감지시차를 이용한 통과방향 판별 및 카운트 장치는 센서 1의 감지 신호를 입력받는 제 1 감지부; 센서 2의 감지신호를 입력받는 제 2 감지부; 제 1 감지부와 제 2 감지부로부터 감지신호를 입력받아 두 감지신호의 감지 시차와 감지 시점의 선행 및 후속 관계를 관찰하여 사람이나 사물의 이동방향을 판단하고 그 수를 카운트하며, 그 결과를 자신의 주소나 ID와 함께 외부로 전송하고, 필요에 따라 외부의 관리서버로부터 카운터값의 초기값이나 수정값, 센서값들의 리셋 타임 조정 명령, 카운터 값 산정 중단 및 재개 명령 등을 받아 이행하는 통과방향 판별 및 카운트부; 통과방향 판별 및 카운트부와 외부와의 입출력을 유선 또는 무선 통신 수단을 사용하여 처리하는 통신 인터페이스부; 를 구비한다. 한편 상기 감지 시차를 이용한 통과방향 판별 및 카운트 방법에 있어서 (a) 제 1 감지부와 제 2 감지부를 통한 사람의 감지 단계와, (b) 제 1 감지부와 제 2 감지부의 두 감지 신호간의 감지 시간차와 선행 및 후속관계를 점검하여 사람의 통과 여부와 통과 방향을 판별하는 단계와, (c) 판별결과를 외부로 전송하거나 외부로 부터의 입력을 받아 이행하는 단계를 포함한다.
살핀바와 같은 본 발명에 의한 감지시차를 이용한 통과방향 판별 및 카운트 장치 및 방법에서는 다음과 같은 효과를 기대할 수 있다. 즉, 따로 접촉식 또는 비 접촉식의 통과인원 계수기나 출입관제 설비를 설치하지 않는 통로나 출입구에 설치하여, 출입하는 사람의 불편을 유발하지 않으면서도 통행하는 사람들의 통과방향을 판별하고 그 수를 카운트할 수 있는 장점이 있다. 이러한 카운트 결과는 에너지 절감, 보안 및 방재 능력 제고, 공간의 사용자 또는 공간내의 근무자들의 편익 증진등에 유용하게 활용될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 감지시차 이용 통과방향 판별 및 카운트 장치의 구성을 도시한 블록도,
도 2는 본 발명에 따른 감지시차 이용 통과방향 판별 및 카운트 장치의 취부방법을 나타내는 사시도
도 3은 본 발명에 따른 감지시차 이용 통과방향 판별 및 카운트 장치의 작동을 나타내는 흐름도,
이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 감지시차를 이용한 통과방향 판별 및 카운트 장치 및 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세하게 설명한다. 도 1은 본 발명에 따른 감지시차를 이용한 통과방향 판별 및 카운트 장치에 대한 바람직한 실시 예를 도시한 블록도이다. 도 2는 본 발명에 따른 감지시차를 이용한 통과방향 판별 및 카운트 장치를 설치하는 방법의 예를 도시한 사시도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 구체적인 실시예에 의한 감지시차를 이용한 통과방향 판별 및 카운트 장치는, 제 1 감지부(10), 제 2 감지부(20), 통과방향 판별 및 카운트부(30), 통신인터페이스부(40)를 구비한다. 먼저 제 1 감지부(10)와 제 2 감지부(20)는 각각 사람 또는 자동차와 같은 사물(이하 전기한 바와 같이 따로 구별이 필요하지 않은 경우 "사람" 으로 대표하여 설명) 이 감지 되는대로 감지 신호를 통과방향 판별 및 카운트부(30)로 전달한다. 상기 두 감지부는 인체나 사물을 감지할 수 있는 센서와 센서 신호처리 회로를 구비하며 통과하는 사람이나 사물의 방향 판별과 카운트의 정확도를 제고하기 위해 사람이 통과하는 동안 동일한 대상을 두 번 이상 감지하지 않으면서도 짧은 시간차로 잇달아 통과하는 사람을 구별하여 감지할 수 있도록 센서의 리셋 타임을 조절할 수 있고 또 두 감지부가 감지하는 공간이나 지점들(90,91,100,150,160)간의 거리를 조정할 수 있도록 한다. 센서의 종류로는 일정공간내의 사람을 감지하는 적외선 또는 열 감지센서나 사람까지의 거리를 잴수 있는 초음파 센서(50,51,60)또는 발광부와 수광부를 가지고 빛을 끊고 지나가는 것을 감지할 수 있는 포토센서(110,120,130,140)와 같은 센서들이 사용될 수 있다. 통로나 출입구의 폭이 넓어 두 사람이 함께 옆으로 나란히 서서 통과하는 경우가 자주 발생할 경우에는 통로나 출입구의 폭을 따라 사람의 어깨 폭 보다 조금 넓게 벌어진 두 지점을 각각 감지할 수 있는 센서를 추가로 설치할 수도 있다. 통과방향의 판별과 인원수 카운트의 정확도를 제고하기 위해 두 센서 중 어느 한 센서가 감지한 시점을 기준으로 감지된 사람이 이미 다른 센서의 감지 범위를 통과하여 왔을 경우 다른 센서에 감지된 선행 시간의 기대 범위를 기대감지 시간 범위 또는 EDTIR(Expected Detection Time Interval Range)이라 정의한다. 상기 EDTIR은 단순히 관찰을 통해 경험적(heuristic)인 방법으로 설정하거나 또는 보다 체계적으로 다음 예와 같은 통계적인 방법을 사용하여 산정할 수 도 있다. 먼저 본 발명의 통과 방향 판별 및 카운트 장치를 설치하는 장소 마다 또는 장소의 유형마다 일정거리를 띄어 설정한 두 감지 범위나 지점(90,91,100,150,160)을 지나가는 각 사람이 두 센서에 의해 감지되는 시간의 차이에 관한 데이터를 수집한다. 데이터는 매번 최소 30회 이상을 취득하여 평균을 내도록 한다. 이와 같은 방법을 반복하여 상기 평균을 30회 이상 산출한다. 이와 같이 취득한 평균들로 스튜던트 t (Student-t) 분포의 기대값과 표준편차를 구하거나 99% 또는 95% 신뢰수준에서의 신뢰구간을 산정하여 기대 최소 이동 시간과 기대 최대 이동 시간을 구한다. 이때 특정 센서가 감지된 시간부터 최소이동 시간을 뺀 시간과 최대이동 시간을 뺀 시간 사이의 시간을 기대감지 시간 범위 즉 EDTIR로 정의한다. 유무선 통신 인터페이스부(40)는 통과방향 판별 및 카운트부(30)로부터 송출되어 오는 메시지를 입력받아 원격의 관리 서버나 스위치와 같은 외부의 조작 기구나 기기들에 전송하고, 관리 서버로 부터 메시지를 수신하여 이를 통과방향 판별 및 카운트부(30)에 전달한다. 이를 위하여 통신선 연결 잭(jack)과 통신 칩(chip)을 구비한다. 통신수단은 RS-485, LAN, PLC, 등의 유선 통신수단과 Zigbee와 같은 무선 통신수단을 포함한다. 본원 발명의 통과방향 판별 및 카운트 장치를 구동하기 위한 전원공급은 통신선에 전원공급선을 추가로 포함시키거나 전원공급 어댑터 또는 배터리를 사용하도록 한다. 이하 도3의 흐름도에 기초하여 본 장치의 작동 방법을 기술한다. 본원 발명의 장치에 새로 전원이 공급되거나 장치가 리셋 되면 통과방향 판별 및 카운트부(30)의 주 프로그램이 집행되면서 먼저 원격의 서버로부터 도 2에서 보인 공간 1과 공간 2 중에서 인원 값을 카운트할 필요가 있는 공간(들)의 인원 카운트 초기값을 원격 관리 서버에 요청하여 내려 받아 해당 카운터 값을 세트한다(S101, S102). 이후 루프를 반복하며 다음과 같이 카운터 값을 업데이트한다. 우선 제 1 감지부 또는 제 2 감지부로 부터의 감지신호가 입력되었는지의 여부를 점검한다(S103). 감지신호가 입력되었으면, 제 1 감지부로부터 감지신호를 입력받은 경우(S104) 감지신호 입력시간을 기록하고(S105) 감지신호 입력시점 직전의 EDTIR 즉 기대 감지시간 범위 내에서 제 2 감지부로부터 감지신호 입력이 있었는지의 여부를 검사한다(S106). 제 2 감지부로부터 감지신호 입력이 있었으면 사람이 공간 2로부터 공간 1로 이동한 것으로 판정하며 그에 따라 양 공간의 카운터값을 업데이트(S107)하고 변경된 카운터값들을 관리 서버에 전송한다.(S112) 제 2 감지부로 부터의 감지신호 입력이 없었으면 대기상태로 들어가고 일정시간 대기 후 또는 관리 서버로 부터 메시지 도착 시 깨어나 임무를 재개한다.(S113) 제 2 감지부로부터 감지신호를 입력받은 경우(S108), 감지신호 입력시간을 기록하고(S109) 감지신호 입력시점 직전의 EDTIR 범위 내에서 제 1 감지부로부터 감지신호 입력이 있었는지의 여부를 검사한다(S110). 제 1 감지부로부터 감지신호 입력이 있었으면 사람이 공간 1로부터 공간 2로 이동한 것으로 판정하며 그에 따라 양 공간의 카운터값을 업데이트(S111) 하고 변경된 카운터값들을 관리 서버에 전송한다.(S112) 제 2 감지부로부터의 감지신호 입력이 없었으면 대기상태로 들어가고 일정시간 대기 후 또는 관리 서버로부터 메시지 도착 시 깨어나 임무를 재개한다.(S113) 상기와 같이 카운터값을 산정할 경우 두 사람이 서로 교차하여 지나갈 경우에도 사람 수를 카운트 할 수 있는 장점이 있다. 관리 서버에 변경된 카운터값을 전송한 후에는 일정시간 대기 후 또는 관리 서버로 부터 명령메시지가 도착하면 깨어나 임무를 재개한다.(S112) 임무재개 시는 우선 관리 서버로 부터 명령 메시지가 있었는지의 여부를 점검한다.(S114) 명령 메시지가 있었으면 해당 메시지를 이행한 후(S115) 다시 센서가 감지되었는지의 여부를 점검(S103)하는 루프(loop)를 반복한다. 관리 서버로 부터의 메시지의 예로는 카운터 값 정정 요구 메시지, 카운터 값 산정 중단 요구 메시지, 카운터 값 산정 재개 요구 메시지가 있다. 카운터 값의 정정요구 메시지는 상위레벨의 관리 서버가 추가로 수집하는 정보들을 취합하여 카운터값에 오차가 발생했다고 판정될 경우 정확한 값을 산정하여 내려보낸다. 카운터 값 산정 중단 요구 메세지는 사람의 출입이나 통행이 빈번하여 사람 수를 일일이 카운트 하는 실익이 없다고 판단될 경우 일시적으로 카운터 값 산정을 중단시키기 위해 발송되며, 이때 본원 발명의 장치는 다시 카운터 값 산정 재개 요청 메시지가 도착할 때 까지 대기 상태로 들어가게 된다. 관리 서버는 카운터 값 산정 재개 요청 시 새로운 카운터 초기 값을 함께 전송한다. 이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
10 제 1 감지부
20 제 2 감지부
30 통과 방향 판별 및 카운트 부
40 통신 인터페이스 부
50 제 1 감지부
51 제 1 감지부(본체와 분리 설치시)
60 제 2 감지부
70 회로 및 기판
80 외장 케이스
90,91 감지 면공간 1
100 감지 면공간 2
110,140 광센서 발광부
120,130 광센서 수광부 |
