사람의 실내 위치및 재실 파악을 위한 기술들
사람의 실내 위치및 재실 파악을 위한 기술들
실내에서 사람의 재실 및 위치 추적 기술은 스마트홈의 기본이지만 아직 마땅한 솔루션은 없는 형편입니다.
이번 글은 스마트홈에서 보다 더 정확한 재실 및 위치 추적을 위한 여러 기술에 대한 짧은 글입니다.
얼마전에 올렸던 비콘에 관한 글도 참고용으로 보세요.
http://ecohigh.tistory.com/category/iBeacon%20%26%20Eddystone
일반적으로 재실 및 위치 추적기술로 우리가 스마트홈에 쉽게 접목할수 있는 기술은 Wifi 접속 분석,비콘,카메라를 이용한 이미지 인식,센서를 이용한 방법 등이 있습니다.
사람의 재실과 위치 추적을 위해선 아래 4가지가 순차적으로 이뤄져야 합니다.
개체 탐지 → 탐지한 개체를 사람으로 인식 → 사람으로 인식 되었을시 추적 → 이동과 고정에 따른 위치 분석
정확한 판단을 위해선 고급 분석기술과 기계 학습 기술은 반드시 필요하며 이 기술들을 기반으로 다음과 같은 분석이 이뤄져야 합니다.
개체 탐지
이 기술에는 Tof(Time of flight), 적외선 빔, 열 이미징,비디오 분석을 통한 사람 인식이 있습니다.
적외선 빔은 일반적으로 많이 사용되는 모션 센서 방식입니다.
열 이미징 분석 방법은 사람에게는 체온이 있으므로 움직이는 물체가 포착되더라도 열을 가진 개체를 포착하는 방식입니다.
비디오 분석은 카메라로 촬영이 되는 영상에서 사람을 인식하는 방법입니다.
TOF는 빛을 물체에 쏘아서 반사되는 시간을 측정하여 거리를 계산하는 방식입니다.
이를 이용해 거리를 이미지로 변환하는 것입니다.
kinect2가 TOF 방식입니다.
다음은 TOF를 이용한 사람의 카운터 영상입니다.
여기서 중요한 것은 사람을 탐지하면 몇명의 인원인지 정확히 카운터가 되어야 합니다.
탐지한 개체를 사람으로 인식
이 기술은 상당한 발전을 이룬 기술로 움직이는 물체들 중에서 사람으로 인식하는 CCTV도 많이 있습니다.
요즘에는 사람인식 기능을 넘어 안면인식까지 널리 사용이 됩니다.
사람으로 인식 되었을시 추적
추척은 움직이는 물체를 지속적으로 포착하는 것입니다.
우리가 어떤 기술을 사용해서 탐지한 개체를 사람으로 인식했다면 사람의 이동 경로에 따라 추적을 해야 합니다.
추적의 기술중에는 동영상 이미징을 분석해서 추적하는 기술도 있으며, 비콘,Wifi 같은 신호 data의 변화로 추적하는 기술도 있습니다.
위치분석
사람이 이동중이면 계속 추적을 해야 하고,한곳에 머물러 있으면 현재 장소와 매치하여 재실 여부를 판단해야 합니다.
위치분석은 추적의 결과로 판단합니다.
어떤 장소에 들어가서 계속 머물어 있으면 그장소에 재실이면서 정적상태 ,이동중이면 실내에서 활동하며 동적상태로 분류해야 합니다.
이런 위치 정보 분석을 잘 활용하면 개인화된 스마트 홈 환경을 구축할수 있습니다.
스마트홈에서 거주자의 실내위치와 재실에 따라 응용 가능한 서비스 구축
2. 수집된 거주자의 이동 동선과 위치를 종합적으로 분석해 거주자의 현재 행동 의도를 파악한다.
현재 휴식중인지 식사 준비중인지 등의 상태 파악...
3. 실내 환경 측정센서가 수집한 온습도,기류 등의 실내환경 정보와 거주자의 실내 이동량 ,현재 거주자의 행동 상태,거주자의 현재 위치,작동되고 있는 가전기기 등을 종합 판단하여 필요한 냉난방 에너지량과 전열교환기 환기량을 파악한다.
4. 3에서 유추된 결과로 거주자가 위치한 곳에 냉난방기와 전열교환기를 쾌적한 조건으로 제어한다.
거주자가 없는 공간은 조명과 냉난방을 절약모드로 한다.
우리에게 더 친화적인 스마트 홈 서비스를 구축하기 위해서는 가정내에서 일어나고 있는 상황을 즉각적으로 파악할수 있어야 하며,실시간으로 수집되는 수많은 정보를 정확히 파악하여 예측하고 판단하며 실행할수 있어야 인간 중심적인 지능형 스마트 홈이 가능할 것입니다.
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스마트 온도조절기가 적용된 주택에서의 HVAC 통합제어의 필요성
스마트 온도조절기가 적용된 주택에서의 HVAC 통합제어의 필요성
주택의 기계환기설비는 전열교환기를 많이 사용합니다.
<전열교환기 Bypass 동작>
1. 전열교환기 Bypass 모드 동작 (2018년 6월3일)
2018년 6월4일
2. 전열교환모드 동작 (2018년 6월 7일)
위의 데이터를 보시면 전열교환기의 Bypass 모드와 전열모드일때의 실내온도는 많은 차이를 보이고 있습니다.
Bypass 모드일때는 -5.2℃ ~ -2℃ 까지 온도가 내려갑니다.
전열모드일때는 -0.6℃ ~ 0.5℃ 로 1도 조차 내려가지 않습니다.
패시브하우스에서는 Bypass 를 이용하여 실내에 냉기를 축열했다가 더운 낮 동안 실내온도 상승을 상쇄하는 방법으로 여름을 나시면 냉방기의 에너지 사용량을 최소화 할수 있을겁니다.
⊙ 여기에 더불어 습도제어를 고려해야 하지만 이부분의 내용은 다음을 기약합니다.
실제 데이터를 제시하면서까지 제가 설명하고자 하는 바는
이산화탄소량에 의한 ON/OFF만 가능한 접점제어로 전열교환기를 제어한다면 여러상황에 따른 최적의 환기는 기대할수 없습니다.
각 모델의 스펙이 나와있습니다.
여기서 강,중,약 풍량에 따른 전열효율을 보겠습니다. (풍량 250 , 150 , 75)
난방 열교환효율은 약 > 중 > 강 풍량순으로 높습니다. 97.2 > 94.8 > 91.9 입니다.
상당한 효율의 전열교환기입니다.
냉방 열교환 효율은 강 > 중 > 약 풍량순으로 높습니다.
여름에는 전열교환기의 풍량을 강으로 동작함이 냉방에너지 절감 효과가 있습니다.
겨울에는 전열교환기의 풍량을 약으로 동작함이 난방에너지 절감 효과가 있습니다
이런 기계장비들을 효율적으로 사용하기 위해선 접점제어로는 구현할 수 없습니다.
제가 생각하는 스마트한 HVAC의 통합제어는...
외기온도와 실내온도에 따라 전열교환기는 Bypass ,전열모드를 자동으로 전환하고 , 강,중,약의 풍량도 상황에 따라 능동적으로 제어가 되어야 합니다.
실내 온습도,이산화탄소량이 불균일 하다면 실링팬이 작동되어 공기가 골고루 순환이 되게 되어야 합니다.
여름에 실내온도 28도 ,습도 50% 일때 실내기류를 1,35 m/s 조건으로 만들면,즉 실링팬이나 에어컨의 송풍을 동작하면...
실내온도 26도,습도 50% ,실내기류 0.15 m/s 와 동일한 체감온도이므로 굳이 냉방에너지를 소모할 필요가 없습니다.
그리고, 외기에 따라 냉난방기를 가변 제어할수 있어야 합니다. (변조 제어라고도 합니다.)
겨울에 새벽 5~7시 외기가 가장 낮을때는 난방을 23~4도로 설정하더라도,18:00 ~ 22:00 에는 난방온도를 1~2도 낮추어 난방하더라도 실내에서 느끼는 체감온도는 차이가 없습니다.
이런,여러 조건과 상황에 따라 냉방기,난방기,전열교환기,가습/제습기,실링팬등이 적합하게 제기능을 발휘할수 있는 제어가 가능해야 합니다.
NEST 단 1대로 냉방기,난방기,전열교환기,가습/제습기,실링팬 모두를 제어할려면 기기마다 제각각인 신호를 통일시켜 컨트롤할수 있어야 합니다.
이렇게 해야 스마트 하다고 할수 있습니다.
제 생각은 그렇습니다.
