소개글
"성인 캡스톤"에 대한 내용입니다.
목차
1. 서론
2. 시장 분석
3. 이론적 배경
3.1. 적외선 인체감지(PIR) 센서
3.2. Flex 센서
3.3. 초음파 센서 및 화장실 사용
3.4. 열화상 카메라
3.5. OpenCV 라이브러리
3.6. SMS API
3.7. MQTT
4. 연구개요
4.1. 연구목적
4.2. 기대효과
4.3. 연구방법
4.4. 팀 구성원 역할
5. 연구 내용
5.1. 움직임 감지 냉장고/화장실 사용 측정 기능구현
5.2. 사람인식, 열감지, 문자전송 기능구현
5.3. 앱 어플리케이션
5.4. 외형설계
6. 결론
7. 토의 및 고찰
8. 참고 문헌
본문내용
1. 서론
독거노인이란 가족구성원으로 배우자 및 친족, 비 친족 구성원과 함께 거주하지 않고, 시설이 아닌 지역사회의 일반가정에서 단독 가구를 형성하고 있는 노인을 의미한다. 독거노인은 자신이 선택한 생활방식으로 자발적인 독거를 선택하는 경우와 자신의 의지와는 관계없이 다양한 이유에 의해서 이웃 혹은 가족과의 단절된 생활방식을 취할 수밖에 없도록 되는 비자발적인 형태가 있다.
최근 인구고령화와 더불어 독거노인이 급증하고 있다. 2019 통계청 자료에 의하면 2010년 이후 잠시 정체되었지만 2016년 이후 다시 증가 추세를 보이고 있으며, 2018년 이후 65세 이상의 고령인구 중 독거노인의 비율은 19.5%로 5명중 1명은 독거노인임을 알 수 있다.
독거노인의 비율은 계속해서 증가해왔고 앞으로도 지속적으로 증가함에 따라 독거노인에게 돌봄을 제공할 구성원이 부족하며, 고독함을 느끼는 노인들이 점차 증가될 것으로 예상된다. 또한 보건복지부의 조사에 따르면 독거노인 가구는 부부노인 가구나 가족과 함께 생활하는 가구에 비해 생활수준 및 경제상태가 어렵거나 상대적으로 만성질환과 심리적 불안감, 외로움이 더 높은 것으로 나타났고 의지할 사회적 자원이 부족한 것으로 나타났다.
독거노인의 사회적 고립과 경제력과 건강 등의 악화가 이어짐에 따라 독거노인의 고독사 또한 심각한 사회문제로 대두되고 있다. 보건복지부는 이러한 사회문제를 해결하기 위해 돌봄 서비스 사업을 시행하였다. 그러나 돌봄 서비스 대상자가 2018년 기준 64만여 명인 반면 서비스를 제공받을 수 있는 인원은 24만 명으로 턱없이 부족한 것으로 나타났다. 이로 인해 '등급 외의 노인'과 '미신청자'는 국가의 도움을 받지 못하고 살아가고 있다.
늘어가는 노인 인구에 비해 턱없이 모자란 인력의 문제점을 극복하기 위해 IoT기술을 이용한 독거노인 고독사 방지 서비스를 개발한다면 조금 더 많은 인원을 위해 복지가 가능할 것이고 독거노인의 고독사 문제를 어느 정도 해소할 수 있을 것으로 보인다.
2. 시장 분석
독거노인의 증가와 고독사 문제는 점차 심각해지고 있는 사회적 문제이다. 최근 인구 고령화와 더불어 독거노인이 급증하고 있는 추세이다. 2019년 통계청 자료에 따르면 65세 이상 고령인구 중 독거노인의 비율은 19.5%로 5명 중 1명이 독거노인인 것으로 나타났다. 또한 보건복지부의 조사 결과 독거노인 가구는 부부노인 가구나 가족과 함께 생활하는 가구에 비해 생활수준 및 경제상태가 어렵고 만성질환과 심리적 불안감, 외로움이 더 높은 것으로 나타났다. 이에 따라 독거노인의 고독사 또한 심각한 사회문제로 대두되고 있다.
정부는 이러한 문제를 해결하기 위해 돌봄 서비스 사업을 시행하고 있지만, 서비스 대상자가 64만여 명인 반면 실제 서비스를 제공받을 수 있는 인원은 24만 명 수준으로 턱없이 부족한 실정이다. 이로 인해 "등급 외의 노인"과 "미신청자"는 국가의 도움을 받지 못한 채 살아가고 있다. 이처럼 늘어나는 노인 인구에 비해 턱없이 모자란 인력 문제를 극복하기 위해 IoT 기술을 이용한 독거노인 고독사 방지 서비스를 개발한다면 좀 더 많은 인원을 위한 복지가 가능할 것이며 독거노인의 고독사 문제를 어느 정도 해소할 수 있을 것으로 보인다.
이와 관련하여 금천구에서는 2019년 10월 늘어나는 1인 가구의 고독사 예방을 위해 IoT 기술을 활용한 '1인 가구 고독사 예방 스마트플러그 서비스'를 실시한 바 있다. 이 서비스는 가정에서 주로 사용하는 가전제품의 전력사용량과 조도센서 데이터를 융합하는 기술을 활용해 가구마다 스마트 플러그를 설치하고 해당 구청 관리자가 대상자의 생활패턴을 24시간 365일 모니터링하고, 머신러닝 및 분석 알고리즘을 통해 이상 상태가 확인되면, 담당자에게 문자메시지가 발송되는 플랫폼으로 40대 이상의 고독사 고위험군 1인 가구 500세대에 적용된 바 있다. 이 스마트플러그 서비스는 설치 및 유지 보수가 간편하고 대상자에게 어떠한 불편함 없이 모니터링을 할 수 있어 거부감이 적다는 장점이 있다.
하지만 가전기기 위주의 모니터링은 독거노인이 위급한 상황에 처했을 때 신속히 대응할 수 없다는 문제점이 있다. 이에 본 연구에서는 이러한 적용사례에서 착안하여 인체 감지 센서, 초음파 센서, 플렉시블 센서, 열화상카메라, 라즈베리 파이를 이용하여 행동 패턴 분석(화장실, 냉장고 등)을 수행하고, 이상 생활 패턴을 알리며 실시간으로 어플리케이션으로 정보를 제공하는 독거노인 예방 시스템을 개발하고자 한다. 또한 앱을 통해 받아들인 데이터를 통해 담당 관리 기관이나 보호자가 독거 노인에 대한 정보를 스마트폰을 통해 간편히 볼 수 있도록 하고, 위급 상황에 대한 정보 전달 부분을 보완함으로써 신속한 대처가 가능한 독거노인 고독사 방지 플랫폼을 제작할 계획이다.
3. 이론적 배경
3.1. 적외선 인체감지(PIR) 센서
적외선 인체감지(PIR) 센서는 동작 원리가 적외선을 이용하여 사람의 움직임을 감지하는 센서이다. 적외선 인체감지 센서(PIR 센서, Passive Infrated Sensor)는 사람 또는 동물의 몸에서 방출되는 적외선 에너지의 변화를 감지하여 움직임을 감지한다. 일반 건물의 복도나 현관문 천장 등에 설치되어 사람의 움직임이 감지되면 자동으로 조명 등을 켜주는데 활용된다.
PIR 센서의 동작 원리는 다음과 같다. 사람의 몸에서는 적은 양의 적외선을 방출하게 되는데, 이 적외선이 PIR 센서의 집광렌즈(F-Lens)를 통과하면서 적외선 센서 부분에 도달하게 된다. 적외선 센서 부분에 도달한 적외선은 전압 신호로 변환되며, 이를 통해 센서가 사람의 움직임을 인식하게 된다. 따라서 적외선 센서로부터 들어오는 전압이 HIGH 상태가 되면 사람의 존재를 감지할 수 있게 된다.
PIR 센서는 자체적으로 적외선을 발생시키는 것이 아니라, 주변의 적외선을 감지하는 수동형(Passive) 센서이다. 이러한 수동형 특성 때문에 PIR 센서는 저전력으로 동작할 수 있고, 내구성이 뛰어나다는 장점이 있다. 또한 적외선 영역의 파장을 감지하기 때문에 가시광선 영역의 센서에 비해 감지 범위가 넓고 정확성이 높다. 이러한 특징으로 인해 PIR 센서는 주로 보안, 조명 제어, 자동문 등의 분야에서 폭넓게 활용되고 있다.
3.2. Flex 센서
Flex 센서는 물체의 움직임을 측정하기 위해 사용되는 센서로, 물체의 형태 변화에 따라 전기적 저항값이 변화하는 원리를 이용한다.
Flex 센서는 가변저항 형태의 센서로, 센서 표면이 구부러지거나 휘어질 때 내부 도전선의 길이가 변화하면서 저항값이 달라지게 된다. 이러한 저항값 변화를 측정하여 물체의 움직임을 감지할 수 있다.
본 프로젝트에서는 Flex 센서를 활용하여 독거노인의 냉장고 사용 횟수를 측정하고자 하였다. 냉장고 문의 힌지 부분에 Flex 센서를 부착하여, 문이 열리고 닫힘에 따른 Flex 센서의 휨 변화를 측정함으로써 냉장고 사용 횟수를 파악할 수 있다.
실험 결과, 냉장고 문이 열리면 Flex 센서의 저항값이 약 22~35 범위로 측정되었고, 문이 닫히면 약 65~75 범위로 측정되었다. 이를 통해 문을 열었을 때와 문을 닫았을 때의 센서값 차이를 기준으로 냉장고 사용 여부를 판단할 수 있었다.
Flex 센서는 냉장고 문의 여닫힘 ...
참고 자료
성인간호학1,2, 수문사
성인간호학1,2, 현문사
“지난해 고독사 2000명 넘어섰다… 65세 이상이 40%”, 국민일보, 2018년 02월 19일 입력, 2020년 03월 21일 접속,
http://m.kmib.co.kr/view.asp?arcid=0923903120#RedyAi
“독거노인 돌봄 기본 서비스 현황” , 통계뉴스, 2018년 03월 06일 입력, 2020년 03월 21일 접속,
https://khanarchive.khan.kr/entry/독거노인-돌봄서비스-현황
“우리는 충분히 ‘돌봄’ 받고 있는가“, 경향신문, 2018년 03월 06일 수정, 2020년 03월 21일 접속,
http://news.khan.co.kr/kh_news/khan_art_view.html?artid=2*************5&code=940601
“독거 노인 비율“, 통계청 장래가구 추계 및 장래 인구 추계, 2019
“초음파센서로 거리 측정하기”, KocoaFab, 2018
“flex sensor”의 원리, 가치창조기술의 임베디드 이야기, 네이버블로그, 2016
적외선 인체감지 센서 동작 원리 : - https://kocoafab.cc/tutorial/view/63
장한솔 외2인, 「IoT 센서기반 독거노인 케어 플랫폼」, 한국디지털콘텐츠학회논문지 제19권 제11호, 2018, 2,235-2,245면
OpenCV원리 : https://steemit.com/kr/@codingart/6-10-haarcascade-feature-extraction-cars-xml-opencv
REST API 원리 : https://velog.io/@wlsdud2194/HTTP-REST-API-%EB%9E%80
렙톤과 라즈베리파이 활용 가이드북 :
https://www.appropedia.org/How_to_install_FLIR_Lepton_Thermal_Camera_and_applications_on_Raspberry_Pi#Get_the_Internal_Temperature_of_the_camera
