세계적으로 지진, 해일, 홍수, 폭설 등의 자연 재해와 화재, 방화, 테러 등의 인위적 재해가 빈번하게 발생하고 있으며, 이러한 다양하고 예측 불가능한 재해로 인해 다수의 사상자가 발생하고 있다. 재해 발생 시 빠른 시간에 재해 발생 여부를 파악하여 재해 발생 위치와 적절한 피난 경로 등의 정보를 피해자에게 제공한다면 신속히 안전한 장소로 대피가 가능하여 피해를 최소화 할 수 있다. 이에 본 논문에서는 실내공간에서 공황상태가 발생 했을 경우 사람들의 움직임을 파악하여 긴급 재해 발생 여부를 신속히 탐지하고 이를 통해 상황에 따라 신속하고 안전하게 대피가 가능하도록 긴급 피난 지원 시스템의 알고리즘을 제안하고 구현하였다. 이동 단말기에서는 실내 보행자의 행동과 위치를 분석하여 서버로 전송하고 서버에서는 전송받은 정보를 토대로 긴급상황 여부를 판단한다. 긴급상황이 발생하면 서버는 이동 단말기에게 이를 통보하고, 실내 보행자는 이동단말기를 이용하여 비상탈출을 실시하게 된다.
세계적으로 지진, 해일, 홍수, 폭설 등의 자연 재해와 화재, 방화, 테러 등의 인위적 재해가 빈번하게 발생하고 있으며, 이러한 다양하고 예측 불가능한 재해로 인해 다수의 사상자가 발생하고 있다. 재해 발생 시 빠른 시간에 재해 발생 여부를 파악하여 재해 발생 위치와 적절한 피난 경로 등의 정보를 피해자에게 제공한다면 신속히 안전한 장소로 대피가 가능하여 피해를 최소화 할 수 있다. 이에 본 논문에서는 실내공간에서 공황상태가 발생 했을 경우 사람들의 움직임을 파악하여 긴급 재해 발생 여부를 신속히 탐지하고 이를 통해 상황에 따라 신속하고 안전하게 대피가 가능하도록 긴급 피난 지원 시스템의 알고리즘을 제안하고 구현하였다. 이동 단말기에서는 실내 보행자의 행동과 위치를 분석하여 서버로 전송하고 서버에서는 전송받은 정보를 토대로 긴급상황 여부를 판단한다. 긴급상황이 발생하면 서버는 이동 단말기에게 이를 통보하고, 실내 보행자는 이동단말기를 이용하여 비상탈출을 실시하게 된다.
Recently, natural disasters including earthquakes, tsunamis, floods, and snowstorms, in addition to disasters of human origin such as arson, and acts of terror, have caused numerous injuries and fatalities around the world. During such disasters, victims need to obtain information such as the exact ...
Recently, natural disasters including earthquakes, tsunamis, floods, and snowstorms, in addition to disasters of human origin such as arson, and acts of terror, have caused numerous injuries and fatalities around the world. During such disasters, victims need to obtain information such as the exact location of the disaster and appropriate evacuation routes in order to relocate to safe areas. In this study, We propose the algorithm for Emergency Rescue Evacuation Support System(ERESS). In case a emergency disaster occurs, ERESS is possible to detect it quickly using through the movement of people. The mobile terminal analyzes behavior and location of indoor pedestrian. And it sends the result to the server. The server determines whether an emergency situation occurred or not based on the received transmission information. When an emergency situation occurs, the server will notify it to the mobile terminal. Then, indoor pedestrian conduct emergency evacuation using mobile terminal.
Recently, natural disasters including earthquakes, tsunamis, floods, and snowstorms, in addition to disasters of human origin such as arson, and acts of terror, have caused numerous injuries and fatalities around the world. During such disasters, victims need to obtain information such as the exact location of the disaster and appropriate evacuation routes in order to relocate to safe areas. In this study, We propose the algorithm for Emergency Rescue Evacuation Support System(ERESS). In case a emergency disaster occurs, ERESS is possible to detect it quickly using through the movement of people. The mobile terminal analyzes behavior and location of indoor pedestrian. And it sends the result to the server. The server determines whether an emergency situation occurred or not based on the received transmission information. When an emergency situation occurs, the server will notify it to the mobile terminal. Then, indoor pedestrian conduct emergency evacuation using mobile terminal.
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문제 정의
ERESS시스템은 제안된 이론 중 실제 상황에 적용이 가능할 정도로 많은 부분 정리가 되어 있다. 따라서 본 연구에서는 기존 제안만 된 ERESS 시스템 이론에서 좀 더 나아가 관련 알고리즘을 설계 및 구현하여 좀 더 구체화된 ERESS 시스템을 제시하였다.
실내 보행자의 행동을 분석하는 시스템에서는 가속도 센서를 사용한다. 실내 보행자가 정지, 걷기, 달리기의 세 가지의 행동을 하였을 때 센서는 어떤 파형을 보이는지 알기 위하여 선행 실험을 해보았다. 센서의 앞, 뒤 방향을 가속도 x축, 센서의 좌, 우 방향을 y축, 센서의 위, 아래 방향을 z축이 되도록 실험자의 허리에 고정하였다.
긴급 피난 지원 시스템(ERESS : Emergency Rescue Evacuation Support System)은 Mobile Ad-hocNetwork(이하 MANET) 환경 하에서 LPS(Local Positioning System), 가속도 센서, 방향 센서 등으로부터 얻어지는 센싱 정보를 바탕으로 재해 상황을 감지하고 재해 발생 시 재해에 근접한 사람들에게 실시간으로 재해에 관한 정보를 제공하고 피난 지원을 유도해주는 시스템이다. 이 시스템은 실내에서 공황상태에 빠진 사람을 신속하고 안전하게 대피시켜 재해로 인한 피해를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 재해 발생 시 피해자의 휴대 단말기를 이용하여 실시간으로 재해를 감지하고, 안전한 장소로 신속하게 대피를 유도하며,구조자에게 신속하게 이재민을 발견 및 구조를 가능하도록 지원하는 시스템이 연구되고 있다[3-6].
이에 본 논문에서는 공황상태가 발생했을 경우 사람들의 움직임을 파악하여 긴급 재해 발생 여부를 신속히 탐지하고 이를 통해 상황에 따라 신속하고 안전하게 대피가 가능한 공황상태를 유발하는 재해에 대비한 긴급피난 지원 시스템의 알고리즘을 제안하고 구현하였다. 가속도 센서를 이용한 행동분석 알고리즘, 블루투스 4.
재해 발생 시 빠른 시간 내에 재해 발생 여부를 파악하여 재해 발생 위치와 적절한 피난 경로 등의 정보를 피해자에게 제공한다면 신속히 안전한 장소로 대피가 가능하여 피해를 최소화 할 수 있다. 이에 본 논문에서는 실내공간에서 공황상태가 발생 했을 경우 사람들의 움직임을 파악하여 긴급 재해 발생 여부를 신속히 탐지하고 이를 통해 상황에 따라 신속하고 안전하게 대피가 가능하도록 긴급 피난 지원 시스템의 알고리즘을 제안하고 구현하였다. 이동 단말기에서는 실내 보행자의 행동과 위치를 분석하여 서버로 전송하고 서버에서는 전송받은 정보를 토대로 긴급상황 여부를 판단하며, 긴급상황이 발생하면 서버는 이동 단말기에게 이를 통보한다
가설 설정
유동인구가 많은 공항이나 백화점같이 넓은 공간에서 화재가 났다고 가정해보자. 화재에 가까이 있는 사람은 화재를 발견하면 우선 패닉에 빠지게 된다.
제안하는 시스템은 서버와 클라이언트로 나눈다. 클라이언트는 실내 공간의 보행자가 가지는 단말기로 가정한다. 단말기는 자신의 위치를 조회하고 추정하는 기능과 자신의 행동을 분석할 수 있는 기능을 가진다.
제안 방법
이에 본 논문에서는 공황상태가 발생했을 경우 사람들의 움직임을 파악하여 긴급 재해 발생 여부를 신속히 탐지하고 이를 통해 상황에 따라 신속하고 안전하게 대피가 가능한 공황상태를 유발하는 재해에 대비한 긴급피난 지원 시스템의 알고리즘을 제안하고 구현하였다. 가속도 센서를 이용한 행동분석 알고리즘, 블루투스 4.0기반 비콘을 이용한 위치 추정 알고리즘을 제시하였으며, 이들 알고리즘의 성능 검증을 위해 프로그램을 구현하였다. 주어진 시나리오 상황에서 긴급상황의 판단은 평균 1.
실험 결과, 실험자의 허리를 중심으로 가속도 z축이 수직방향으로 일정한 움직임을 보였다. 따라서 본 연구에서는 가속도의 z축의 움직임을 통해 행동을 분석하였다. 그림 1에 실험자가 걷기, 달리기 행동을 하였을 때 z축의 센싱 데이터를 100개 단위로 나누어 100개 중에 최고 값만을 샘플링 한 결과를 나타내었다.
0 리더기가 해당 비콘의 MAC 주소를 읽어 사전 기록데이터와 비교하여 사람의 위치를 추정하게 된다. 본 연구에서는 구역별로 비콘을 배치하고 비콘의 신호 도달 거리를 각각 30m반경의 범위를 가지도록 설정하였다[7]. 그림 4는 위치 추정 알고리즘을 나타낸다.
본 장에서는 구현한 프로그램의 성능을 평가하기 위해 긴급 상황을 가정하여 실내 보행자의 위치를 추정하고 보행자의 움직임을 통해 긴급 상황 여부를 판단하는 실험을 하였다.
본 연구는 정확한 실내 위치 측위에 대한 연구가 아니므로 위치 추적이라는 용어 대신 위치추정이라는 용어를 사용한다. 제안하는 시스템은 서버와 클라이언트로 나눈다. 클라이언트는 실내 공간의 보행자가 가지는 단말기로 가정한다.
프로그램의 성능을 평가하기 위해 편의점, 도서관의 시나리오를 구성하고 시나리오 상황 속에서 시스템이 실험자의 행동과 행동에 따른 상황 판단을 올바르게 하는지 검증하였다. 표 1은 시스템의 평가 기준을 나타낸다
대상 데이터
0기반의 비콘(Beacon)을 탐색하는 데 사용한다. 본 연구에서 사용한 비콘은 (주)퍼플즈의 RECO 제품을 사용하였다. 비콘은 능동적으로 자신의 MAC 주소를 블루투스4.
성능/효과
이를 이용하여 같은 공간 내의 사람 수 중 과반수가 짧은 시간 내에 달리기로 판단되면 이는 긴급 상황이 일어난 것으로 판단할 수 있다. 두 번째, 재해에서 멀리 떨어진 사람들은 재해 발생 시 이에 대한 대피가 늦어진다. 그러므로 재해에서 멀리 떨어진 사람에게도 긴급 상황의 발생 사실을 신속히 알려야 한다.
실험 결과, 실험자의 허리를 중심으로 가속도 z축이 수직방향으로 일정한 움직임을 보였다. 따라서 본 연구에서는 가속도의 z축의 움직임을 통해 행동을 분석하였다.
0기반 비콘을 이용한 위치 추정 알고리즘을 제시하였으며, 이들 알고리즘의 성능 검증을 위해 프로그램을 구현하였다. 주어진 시나리오 상황에서 긴급상황의 판단은 평균 1.26초 이내로 빠른 판단을 보였으며 클라이언트의 행동분석 및 위치 추정은 평균 2.11초 이내의 판단 시간을 보였다.
여기에서 두 가지 사실을 알 수 있다. 첫 번째, 긴급 상황이 발생하면 재해 근처에 있는 다수의 사람이 일정한 단위 시간 내에 달리기 수준의 급격한 움직임을 보인다. 이를 이용하여 같은 공간 내의 사람 수 중 과반수가 짧은 시간 내에 달리기로 판단되면 이는 긴급 상황이 일어난 것으로 판단할 수 있다.
표 2를 통해 정지상태에서 다음 행동으로 판단되는 시간은 1.6초 이내로 판단되며, 걷기에서 정지로 판단되거나 달리기에서 걷기로 판단되는 시간은 평균 2.5초 정도로 비교적 시간이 걸림을 알 수 있다. 하지만 이를 통해 정지, 걷기, 달리기 등의 행동 판단이 평균적으로 2.
후속연구
완전한 ERESS를 구축하기 위해서는 서버와 단말기의 환경 개선이 필요하며 좀 더 복잡한 재해 상황을 감지하고 판단하는 알고리즘 등의 설계와 적용이 추가로 필요하다. ERESS에 대한 연구는 일본 간사이 대학과 공동으로 진행하고 있으며, 차기의 공동 연구 실험을 통해 본 연구 내용을 더욱 발전시키는 것을 향후 과제로 삼고 있다.
기존 ERESS 시스템에 본 연구 내용을 적용 시킬 경우 실내 공간에서 사람들의 움직임을 분석하고 신속한 재해 감지를 통하여 실제 재해 상황에서 공황에 빠진 사람들을 도와 재난 지역을 우회하며 비상구의 혼잡을 감소시키는 최단의 탈출 경로를 안내할 수 있을 것으로 기대된다.
현재 세계적으로 재해에 관한 많은 연구가 진행되고 개발되고 있지만, 종합적인 재해 감지 및 피난 유도 시스템은 아직 연구 중이거나 그 이론만 제시된 상태이다. 전 세계 곳곳에서 재해가 빈번하게 발생하고 있으므로 이론 상태의 연구를 좀 더 발전시켜야 할 필요가 있다. 긴급 피난 지원 시스템(ERESS : Emergency Rescue Evacuation Support System)은 Mobile Ad-hocNetwork(이하 MANET) 환경 하에서 LPS(Local Positioning System), 가속도 센서, 방향 센서 등으로부터 얻어지는 센싱 정보를 바탕으로 재해 상황을 감지하고 재해 발생 시 재해에 근접한 사람들에게 실시간으로 재해에 관한 정보를 제공하고 피난 지원을 유도해주는 시스템이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
재해 발생 시 어떤 정보를 피해자에게 제공해야 피해를 최소화할 수 있는가?
세계적으로 지진, 해일, 홍수, 폭설 등의 자연 재해와 화재, 방화, 테러 등의 인위적 재해가 빈번하게 발생하고 있으며, 이러한 다양하고 예측 불가능한 재해로 인해 다수의 사상자가 발생하고 있다[1, 2]. 재해 발생 시 빠른 시간 내에 재해 발생 여부를 파악하여 재해 발생 위치와 적절한 피난 경로 등의 정보를 피해자에게 제공한다면 신속히 안전한 장소로 대피가 가능하여 피해를 최소화 할 수 있다. 이에 본 논문에서는 실내공간에서 공황상태가 발생 했을 경우 사람들의 움직임을 파악하여 긴급 재해 발생 여부를 신속히 탐지하고 이를 통해 상황에 따라 신속하고 안전하게 대피가 가능하도록 긴급 피난 지원 시스템의 알고리즘을 제안하고 구현하였다.
긴급 피난 지원 시스템은 무엇인가?
전 세계 곳곳에서 재해가 빈번하게 발생하고 있으므로 이론 상태의 연구를 좀 더 발전시켜야 할 필요가 있다. 긴급 피난 지원 시스템(ERESS : Emergency Rescue Evacuation Support System)은 Mobile Ad-hocNetwork(이하 MANET) 환경 하에서 LPS(Local Positioning System), 가속도 센서, 방향 센서 등으로부터 얻어지는 센싱 정보를 바탕으로 재해 상황을 감지하고 재해 발생 시 재해에 근접한 사람들에게 실시간으로 재해에 관한 정보를 제공하고 피난 지원을 유도해주는 시스템이다. 이 시스템은 실내에서 공황상태에 빠진 사람을 신속하고 안전하게 대피시켜 재해로 인한 피해를 최소화하는 것을 목적으로 한다.
긴급 피난 지원 시스템의 목적은 무엇인가?
긴급 피난 지원 시스템(ERESS : Emergency Rescue Evacuation Support System)은 Mobile Ad-hocNetwork(이하 MANET) 환경 하에서 LPS(Local Positioning System), 가속도 센서, 방향 센서 등으로부터 얻어지는 센싱 정보를 바탕으로 재해 상황을 감지하고 재해 발생 시 재해에 근접한 사람들에게 실시간으로 재해에 관한 정보를 제공하고 피난 지원을 유도해주는 시스템이다. 이 시스템은 실내에서 공황상태에 빠진 사람을 신속하고 안전하게 대피시켜 재해로 인한 피해를 최소화하는 것을 목적으로 한다. 이를 위해 재해 발생 시 피해자의 휴대 단말기를 이용하여 실시간으로 재해를 감지하고, 안전한 장소로 신속하게 대피를 유도하며,구조자에게 신속하게 이재민을 발견 및 구조를 가능하도록 지원하는 시스템이 연구되고 있다[3-6].
참고문헌 (8)
Jun-Su Hwang, Young-Bok Choi, "A Behavior Analysis and Emergency Determination System Based on a 9-Axis Sensor for Emergency Rescue Support," Information, vol.19, no.1, pp.201-206, Jan. 2016.
Jun-Su Hwang, Young-Bok Choi, "Implementation of 9-axis Sensor based Behavior Analysis System for Emergency Rescue Support," ICFICE2015, pp.325-328, Jun. 2015.
W.H. van Willigen, R.M Neef, A. van Lieburg, M.C Schut , "WILLEM: a Wireless InteLLigent Evacuation Method," 2009 Third International Conference on Sensor Technologies and Applications, pp.382-387, Jun. 2009.
A. Filippoupolitis, E. Gelenbe, "A Distributed Decision Support System for Building Evacuation," 2nd Conference on Human System Interactions 2009 (HSI 2009), pp.323-330, May 2009.
T. Tsunemine, E. Kadokawa, Y. Ueda, J. Fukumoto, T. Wada, K. Ohtsuki, H. Okada, "Emergency Urgent Communications for Searching Evacuation Route in a Local Disaster," IEEE Consumer Communications and Networking Conference 2008 (CCNC 2008), pp.1196-1200, Jan. 2008.
C. Okada, R. Miyamoto, A. Yamane, T.Wada, K.Ohtsuki, H.Okada "A Novel Urgent Communications Technologies for Sharing Evacuation Support Information in Panic-type Disasters," The Sixth International Conference on Networking and Services (ICNS 2010), pp.162-167, Mar. 2010.
Jun-Su Hwang, Young-Bok Choi, "Emergency Situation Determination System based on Beacon-based Positioning," The Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol.2015, no.11, pp.700-701 Nov. 2015.
Jun-Su Hwang, Young-Bok Choi, "Implementation of Emergency Situation Determination System for Emergency Rescue Support System," The Korean Institute of Communications and Information Sciences, vol.2015, no.06, pp.680-681 Jun. 2015.
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