헬스케어 서비스는 생체신호 측정, 질병의 진단 및 예방을 위한 독자적인 다수의 서비스 플랫폼을 통해 제공할 수 있으며 인터넷, 모바일 등의 정보통신(ICT) 기술이 융합해 언제, 어디서나 이용자에게 건강 정보를 제공할 수 있어 사물 인터넷의 중심에 있다. 이에 따라 본 논문에서는 사물인터넷 기반의 배뇨관리 시스템을 설계하고 그 성능을 평가하였다. 배뇨관리 시스템 구성을 위해 저 전력의 지그비 네트워크를 구축하였으며 구현된 정전 용량형 기저귀 센서는 약 2,000시간의 동작을 확인할 수 있었다. 또한 초소형 임베디드 디바이스인 라즈베리파이를 활용하여 데이터베이스 서버를 구축하고 수집된 데이터를 저장하여 안드로이드 기반의 모바일 어플리케이션을 통해 데이터를 확인하였다. 제안된 배뇨관리 시스템은 요양병원 등 고령의 환자들을 대상으로 활용이 가능하며, 영유아를 대상으로도 편리하게 이용이 가능할 것이다.
헬스케어 서비스는 생체신호 측정, 질병의 진단 및 예방을 위한 독자적인 다수의 서비스 플랫폼을 통해 제공할 수 있으며 인터넷, 모바일 등의 정보통신(ICT) 기술이 융합해 언제, 어디서나 이용자에게 건강 정보를 제공할 수 있어 사물 인터넷의 중심에 있다. 이에 따라 본 논문에서는 사물인터넷 기반의 배뇨관리 시스템을 설계하고 그 성능을 평가하였다. 배뇨관리 시스템 구성을 위해 저 전력의 지그비 네트워크를 구축하였으며 구현된 정전 용량형 기저귀 센서는 약 2,000시간의 동작을 확인할 수 있었다. 또한 초소형 임베디드 디바이스인 라즈베리파이를 활용하여 데이터베이스 서버를 구축하고 수집된 데이터를 저장하여 안드로이드 기반의 모바일 어플리케이션을 통해 데이터를 확인하였다. 제안된 배뇨관리 시스템은 요양병원 등 고령의 환자들을 대상으로 활용이 가능하며, 영유아를 대상으로도 편리하게 이용이 가능할 것이다.
Healthcare services can be provided through a number of independent service platforms for measurement of vital signs, diagnosis and prevention of diseases, and Information and communication technology(ICT) such as internet and mobile are converged to provide health information to users at anytime an...
Healthcare services can be provided through a number of independent service platforms for measurement of vital signs, diagnosis and prevention of diseases, and Information and communication technology(ICT) such as internet and mobile are converged to provide health information to users at anytime and anywhere, and it is in the center of the IoT(Internet of things). Accordingly, in this paper, we designed IoT based urination management system and evaluate the performance. A low - power Zigbee network was constructed for the configuration of the urination management system. The implemented capacitive diaper sensor was operable for the duration of 2,000 hours. We also built a database server using Raspberry Pi, a tiny embedded device, and stored the collected data to verify the data through an Android-based mobile application. The proposed urination management system can be utilized not only for the older patients, but also for the infants.
Healthcare services can be provided through a number of independent service platforms for measurement of vital signs, diagnosis and prevention of diseases, and Information and communication technology(ICT) such as internet and mobile are converged to provide health information to users at anytime and anywhere, and it is in the center of the IoT(Internet of things). Accordingly, in this paper, we designed IoT based urination management system and evaluate the performance. A low - power Zigbee network was constructed for the configuration of the urination management system. The implemented capacitive diaper sensor was operable for the duration of 2,000 hours. We also built a database server using Raspberry Pi, a tiny embedded device, and stored the collected data to verify the data through an Android-based mobile application. The proposed urination management system can be utilized not only for the older patients, but also for the infants.
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문제 정의
본 논문에서는 사물인터넷 기반의 배뇨관리 시스템을 설계하고 그 성능을 평가하였다. 배뇨관리 시스템 구성을 위해 저전력의 지그비 센서 네트워크를 구축하였으며, 구현된 기저귀 센서는 약 2,000시간(3달)의 동작(수명)을 예상할 수 있었다.
제안 방법
본 논문에서 제안하는 배뇨관리 시스템은 정전 용량형 기저귀 센서, 라즈베리파이 중계기, 모바일 어플리케이션으로 구성되며 전체 시스템 구성은 그림 2와 같다.
본 논문에서는 센서 네트워크 모니터링을 위해 소형 임베디드 디바이스인 라즈베리파이를 이용하였다. 구현된 데이터베이스 서버는 기저귀 센서의 정보를 정해진 시간 간격으로 단말기에 표시하고 데이터베이스인 MySQL에 기록하여 데이터 분석이 가능하도록 구축하였다. 일반 마이크로컨트롤러의 경우 ADC 기능을 갖추고 있어 센서 취득만 가능하지만 라즈베리파이는 자체적으로 DB를 구축할 수 있어 그 활용성이 뛰어나다[12-13].
지그비 코디네이터를 통해 전송되는 센서 데이터를 데이터베이스에 저장하기 위해 WiringPi 라이브러리 환경을 이용하여 C 언어로 프로그램을 설계하였고 라즈베리파이와 코디네이터는 UART 인터페이스를 이용하여 통신한다.
지그비 기저귀 센서는 CR2032 코인 배터리를 사용하였으며 그림 12는 배터리 소모 특성 곡선으로 10분마다 ADC 값을 전송하여 그 변화량을 측정하였고 그림 13은 저전력 대기모드 (80uA)에서 CR2032 코인 배터리의 소모량을 측정한 결과로 10일 동안 배터리 전압의 변화를 측정하였다.
이는 1시간 간격의 배뇨 감지를 가정한 결과로 배뇨시간 간격이 더 길어질 경우 장시간 사용이 가능하다. 또한 저가격의 소형 임베디드 디바이스인 라즈베리파이를 활용하여 데이터베이스 서버를 구축하고 수집된 데이터를 저장하여 안드로이드 기반의 모바일 어플리케이션을 통해 센서의 상태를 확인하였다. 제안된 배뇨관리 시스템은 요양병원 등 고령의 환자들을 대상으로 활용이 가능하며, 영유아를 대상으로도 편리하게 이용이 가능할 것이다.
대상 데이터
본 논문에서 사용한 FZ750BC 모듈은 1mW(0dBm)의 송출 출력에서 실내 30m, 실외 100m의 전송 거리를 갖으며 지그비 디바이스는 코디네이터와 라우터, 엔드디바이스 형태로 구성된다. 특히, Authentication Network Key와 Link Key를 이용한 네트워크 레벨과 기기 레벨 인증을 지원하며 128bit AES Encryption을 사용한 암호화 패킷 전송 지원하고 APS Packet에서 ACK Option을 사용하여 Application 계층에서의 데이터 신뢰성을 확인할 수 있다.
이론/모형
본 논문에서는 센서 네트워크 모니터링을 위해 소형 임베디드 디바이스인 라즈베리파이를 이용하였다. 구현된 데이터베이스 서버는 기저귀 센서의 정보를 정해진 시간 간격으로 단말기에 표시하고 데이터베이스인 MySQL에 기록하여 데이터 분석이 가능하도록 구축하였다.
성능/효과
그림의 대체 용량성 센서 설계 예는 센서의 터미널 A에 터미널 B를 접지하고 정전류 소스를 적용할 시 추가 손가락 커패시턴스는 사용자가 센서와 접촉 할 때 추가된다. 결과적으로 충전 사이클 동안 RC 상승 시간이 증가한다.
본 논문에서 사용한 FZ750BC 모듈은 1mW(0dBm)의 송출 출력에서 실내 30m, 실외 100m의 전송 거리를 갖으며 지그비 디바이스는 코디네이터와 라우터, 엔드디바이스 형태로 구성된다. 특히, Authentication Network Key와 Link Key를 이용한 네트워크 레벨과 기기 레벨 인증을 지원하며 128bit AES Encryption을 사용한 암호화 패킷 전송 지원하고 APS Packet에서 ACK Option을 사용하여 Application 계층에서의 데이터 신뢰성을 확인할 수 있다. 또한 MAC Packet에서 ACK Option을 사용하여 물리계층에서의 데이터 신뢰성을 확인할 수 있다[11].
본 논문에서는 사물인터넷 기반의 배뇨관리 시스템을 설계하고 그 성능을 평가하였다. 배뇨관리 시스템 구성을 위해 저전력의 지그비 센서 네트워크를 구축하였으며, 구현된 기저귀 센서는 약 2,000시간(3달)의 동작(수명)을 예상할 수 있었다. 이는 1시간 간격의 배뇨 감지를 가정한 결과로 배뇨시간 간격이 더 길어질 경우 장시간 사용이 가능하다.
후속연구
또한 저가격의 소형 임베디드 디바이스인 라즈베리파이를 활용하여 데이터베이스 서버를 구축하고 수집된 데이터를 저장하여 안드로이드 기반의 모바일 어플리케이션을 통해 센서의 상태를 확인하였다. 제안된 배뇨관리 시스템은 요양병원 등 고령의 환자들을 대상으로 활용이 가능하며, 영유아를 대상으로도 편리하게 이용이 가능할 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
사물인터넷이란?
사물인터넷은 사람과 사물, 서비스로 구분되는 환경에서 사람의 개입 없이 상호 협력하여 센싱, 네트워킹, 정보처리 등의 지능적 관계를 형성하는 연결망을 의미한다. 사물인터넷의 주요 구성요소 중 사물은 유무선 네트워크에서 종단장치 뿐만 아니라 사람, 차, 전자장비 등 물리적 사물을 포함하며, 이동통신망을 활용하여 지능통신을 구현하는 M2M의 개념을 인터넷으로 확장하여 사물을 비롯하여 현실과 가상세계의 모든 정보와 상호작용하는 개념으로 진화하고 있다.
u-헬스란?
그중에서도 u-헬스는 인터넷, 모바일 등의 정보통신(ICT) 기술과 융합으로 언제, 어디서나 이용자에게 건강 정보를 제공할 수 있어 사물 인터넷의 중심에 있으며, 급속한 산업화와 더불어 당뇨병, 고혈압, 등 만성질환들이 늘어나면서 생활 속 자가관리는 물론 각종 질병 예방에 도움을 줄 수 있는 헬스케어 서비스에 대한 관심이 폭증하고 있다.
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