댁내 안전관리를 위한 상황인지 시스템 설계 및 분석

Abstract

Safety accidents of a home inflict injuries on a family. For example, get hurt from a fall, slide, get burned, suffocation, poisoning from eating and so on. The injured parties are mainly children and old persons. Because the children are mentally and physically immaturity and the old persons are depressed by aging. These accidents are suddenly incurred through person’s carelessness. Therefore, it needs optimum deals with occurred accidents even though prevention is impossible. In the case of children safety accidents, although ratios of a burn, suffocation, and poisoning are low, these are main reasons of death of children. The Ministry of Health and Welfare said that they estimate 9% of old persons over 65 years old will be dotards. The senile dementia becomes important problem because of changes of social structures by reason of a nuclear family phenomenon and a rapid aging society. The safety accidents of a home are able to prevent through a meticulous care and safety management system. Therefore, it’s important to prevent the safety accidents of a home for children and old persons using home sensor technology and wireless sensor network technology. In this thesis, therefore, we derived services among safety accidents of a home which are preventable and administrable using sensors. For example, sliding at bathroom, a burn at kitchen, and going out without a guardian, a fire, a gas leak, and crime prevention. We also design and analyze a context-aware system for safety management at smart home. The proposed system understands dangerous situations through collecting environmental information in the home and then prevents accidents as well as optimum deals with occurred accidents. Then, we evaluate the accuracy of the proposed system as implement the system using ultrasonic sensors. Next, through OPNET simulation experiments, we evaluate that the bandwidth of IEEE 802.15.4 satisfy the need of proposed system by comparing its occurred traffics per occurrence events with the traffic of normal times. Finally, we decide optimal wireless packet transmission manner through measuring end-to-end delay and consumed battery according to change of SO (Superframe Order).;댁내에서 발생할 수 있는 안전사고에는 신체상의 손해를 일으킬 수 있는 사고로 낙상(추락/미끄러짐), 화상, 질식, 중독 등이 있고, 신체적, 정신적으로 미성숙한 어린이나 노화로 인해 신체적 기능이 저하된 노인이 피해대상이다. 이 같은 유형의 안전사고는 인간의 부주의에 의해 급작스럽게 발생하므로 예방은 거의 불가능하나 빠른 대처가 필수적이다. 어린이 안전사고의 경우 화상, 질식, 중독이 차지하는 비율은 적으나 어린이 사망의 주요원인이 되며, 보건복지부에 따르면 2020년에는 우리나라 65세 이상 노인의 9%가 치매를 앓을 것으로 추산되고 있고, 사회구조 변화에 따른 핵가족화와 급속한 고령화에 따라 치매는 사회문제 및 노인정책의 우선순위로 대두되고 있다. 댁내에서 발생할 수 있는 안전사고는 인간의 주의 또는 안전관리 시스템의 도움을 통해 미리 예방이 가능할 수 있으므로 미취학 어린이와 노인(치매노인 포함)에게 상해 및 손해를 발생시키는 사고를 홈 센서기술과 무선 센서네트워크 기술을 이용해 예방하는 것이 중요하다. 이에 본 논문에서는 댁내에서 발생할 수 있는 안전사고 중에서도 센서를 활용해 예방/관리 할 수 있는 서비스를 도출하였다. 이에 해당하는 사고 유형으로 욕실에서의 미끄러짐/넘어짐, 가전제품을 사용하고 있는 주방에서의 화상위험, 보호자 없이 혼자 집 밖으로 나가는 경우가 있다. 재산 손해를 일으킬 수 있는 사고 유형으로는 화재, 가스누출, 방범 등이 이에 해당한다. 본 논문에서는 이러한 서비스를 제공하기위해 댁내의 환경정보를 수집하여 위험상황을 인지하고 안전사고를 예방할 뿐 아니라 구조대상자와 사고 발생장소의 상황정보를 이용해 최적의 대응을 할 수 있는 댁내 안전관리 시스템을 설계하였다. 안전관리 시스템 대처의 정확성을 평가하기위해 상해손해를 일으킬 수 있는 사고유형을 센서를 활용하여 구현하였으며, OPNET 시뮬레이터를 이용해 이벤트 발생 횟수에 따라 발생하는 트래픽 양을 측정하여 평상시의 네트워크 트래픽 양과 비교하고, IEEE 802.15.4에서 제공하는 대역폭이 제안하는 안전관리 시스템이 필요로 하는 대역폭을 만족시키는지 평가하였다. 또한 IEEE 802.15.4에서 지원하는 슈퍼프레임 구조의 GTS를 사용하는 경우와 CAP를 사용하는 경우의 종단 지연을 측정하고, GTS를 사용하는 경우에는 Superframe Order에 따른 종단 지연 시간과 배터리 소모량을 측정하여 제안하는 안전관리 시스템에 적합한 무선 패킷 데이터 전송방법을 결정하였다.