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오픈소스 컨트롤러를 사용한 층간 소음 방지 시스템
An Inter-floor Noise Prevention System using an Open-source Controller 원문보기

한국전자통신학회 논문지 = The Journal of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, v.12 no.5, 2017년, pp.899 - 906  

김태훈 (서울과학기술대학교 전자IT미디어공학과) ,  장혁재 (서울과학기술대학교 전자IT미디어공학과) ,  이원영 (서울과학기술대학교 전자IT미디어공학과)

초록
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본 논문은 다세대 공동 주택에서 윗층과 아래층 간에 발생하는 층간 소음을 줄일 수 있도록 도와주는 층간소음 방지 시스템을 제안하고 있다. 제안하는 시스템에서는 오픈소스 컨트롤러 중 하나인 아두이노 보드에 소리 감지 센서와 진동 감지 센서를 연결하여 층간 소음으로 판단하는 소리와 진동을 입력 받고 이를 고속 푸리에 변환을 이용하여 주파수 대역에서의 신호 분석을 수행한다. 특정 주파수 대역의 신호 크기가 구조물의 투과 손실을 고려한 기준을 넘을 때에는 LCD화면에 경고 메시지를 보내고 휴대폰으로 이메일 또는 메시지를 전송하도록 하였다. 이를 통해 시스템은 사용자가 소음 발생 상황을 인지하여 스스로 주의할 수 있도록 돕는다. 시스템 검증을 위한 실험에서 제안하는 시스템은 외부 입력 신호에서 130 Hz~1040 Hz의 대역 성분 추출을 수행하였으며, 추출된 신호의 크기와 투과 손실의 차이 값이 45 dB를 초과할 경우 기기의 연결된 디스플레이와 Wi-Fi로 연결된 모바일 기기에 현재 소음이 발생하고 있음을 공지하는 동작을 수행하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This paper proposes an inter-floor noise prevention system using an open-source controller. In the proposed system, Arduino which is a widely used open source controller analyzes sound signals and vibration signals with fast fourier transform. When the magnitude of the band-passed signal excesses th...

주제어

#소음 방지 시스템   #오픈 소스 컨트롤러   #아두이노   #고속 푸리에 변환  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 논문에서는 오픈소스 컨트롤러 중 하나인 아두이노 보드를 활용한 층간 소음 방지 시스템을 제안하고 있다. 다음 장에서는 시스템의 구조와 동작 알고리즘에 대해서 설명한다.
  • 아두이노에서 사용하는 AVR 계열 마이크로컨트롤러는 멀티태스킹이 불가능하므로 노이즈가 발생하지 않는 상황에서도 FFT 연산을 수행하게 되면 그동안 다른 센서로 부터의 입력 신호 감지 및 연산 기능을 할수 없다. 따라서 본 시스템에서는 불필요한 FFT 연산을 방지하여 동작 효율을 증가시키기 위해서 센서 입력으로부터 받은 신호의 크기가 설정 값보다 큰 경우에만 FFT 연산을 수행할 수 있도록 설계하였다. 이를 통해 소음이 없는 경우나 매우 작은 경우는 FFT 연산을 생략함으로써 빠르게 다른 기능을 수행할 수 있도록 하였다.
  • 또한 이 두 개의 기능을 수행하는 동안에 발생하는 노이즈 입력에 대해서는 시스템이 인지할 수 없다는 문제가 있다. 따라서, 본 시스템에서는 센싱 측면에서 블랙아웃이 되는 이러한 구간을 최소화하기 위해서 데이터 프로세싱을 위한 아두이노와 결과 출력 및 데이터 통신을 위한 아두이노로 분리하여 병렬처리가 가능하도록 설계하였다. 그림 6(b)에서 볼 수 있듯이 만약 주 컨트롤러 역할을 하는 아두이노가 소음이 발생했음을 시스템이 인지하게 되면 UART를 통해 보조 컨트롤러 역할을 하는 아두이노로 알람 신호를 보내게 된다.
  • 본 논문에서는 오픈소스 컨트롤러 중 하나인 아두이노를 사용한 층간 소음 방지 시스템 설계 방법에 대해 소개하고 있다. 제안하는 시스템에서는 동작 효율을 증가시키기 위해 각각 역할이 다른 2개의 아두 이노 보드를 사용한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
층간 소음이란? 층간 소음이란 다세대 주택, 아파트 등 공동주택에서 발자국 소리, 망치질 소리와 같은 생활 소리로 인해 발생된 소음을 칭하는 말이다. 2012년 8,795건이던 층간 소음민원건수는 2013년 18,524건으로 증가한 이후, 매년 약 2만 여건의 층간 소음민원이 접수되고 있 으며, 살인사건 및 방화와 같은 다양한 층간 소음관련 분쟁사례들이 발생하고 있다.
본 논문의 연산의 결과가 0보다 클 경우만 소음 판단을 위해 저장되는 이유는? 주파수 성분 별로 정리된 추출 데이터는 lossArray에 주파수 별 미리 설정된 전송 손실 값을 빼서 저장된다. 주파수 성분 별 데이터 값이 해당 주파수의 전송손실 값과 같거나 작은 경우는 연산 결과가 0 또는 음수가 나오게 되는데 이는 발생한 노이즈 성분이 아래층으로 전달되지 않음을 의미한다. 따라서 연산의 결과가 0보다 클 경우만 소음 판단을 위해 저장된다.
층간 소음 방지 시스템은 어떤 방식인가? 그림 1은 층간 소음 방지 시스템의 전체적인 구조를 보여주고 있다. 층간 소음 방지 시스템은 소음, 진동을 발생시키는 층에 설치되어 노이즈 발생 시 이를 사용자에게 경고함으로써 소음, 진동 원인자를 스스로 억제할 수 있도록 하는 방식을 사용한다. 신호처리를 위한 프로세싱 모듈 역할은 오픈소스 컨트롤러가 맡게 되며, 본 시스템에서는 AVR 마이크로 컨트롤러 기반의 아두이노(arduino)를 사용하였다[1-4].
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참고문헌 (10)

  1. H. Lee and J. Oh, "Design and implementation of a small server room environment monitoring system by using the Arduino," J. of the Korea institute of Electronic Communication Science, vol. 12, no. 2, 2017, pp. 385-390. 

  2. D. Ryu and T. Choi, "Development of open IoT platform based on open source hardware & cloud service," J. of the Korea institute of Electronic Communication Science, vol. 11, no. 5, 2016, pp. 485-490. 

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  3. X. Hao and C. Kim, "Design and implementation of LED lighting control system using Arduino Yun and cloud in IoT," J. of the Korea institute of Electronic Communication Science, vol. 11, no. 10, 2016, pp. 983-988. 

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  4. S. Park, C. Hwang, and D. Park, "Internet of Things(IoT) ON system implementation with minimal Arduino based appliances standby power using a smartphone alarm in the environment," J. of the Korea institute of Electronic Communication Science, vol. 10, no. 10, 2015, pp. 1175-1182. 

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  5. J. Kim, "Design and Data Analysis of Signal Measurement System for In-Building Propagation Characteristics," J. of the Institute of Electronics and Information Engineers, vol. 52, no. 2, 2015, pp. 3-6. 

  6. Enforcement Rules of the Scope and Standards of Inter-floor Noise of the Apartment House, Article 3. 

  7. I. Kim, J. Lee, and J. Son, "Comparison of Sound Transmission through Single and Double-layer Polymer Panels," J. of Korean Society of Environmental Engineers, vol. 36, no. 9, 2014, pp. 597-603. 

    원문보기 상세보기 crossref

  8. M. Chung and I. Ko, "Representative Melodies Retrieval using Waveform and FFT Analysis of Audio," J. of KISS : Software and Applications, vol. 34, no. 12, 2007, pp. 1037-1044. 

  9. D. Chi, D. Cho, K. Jun, and M. Sung, "Sliding FFT based Algorithm for Detecting Specific Sound," in Proc. of the 35th KIISE Conference, 2008, pp. 92-97. 

  10. J. Choi, "Speech and Noise Recognition System by Neural Network," J. of the Korea institute of Electronic Communication Science, vol. 5, no. 4, 2010, pp. 357-362. 

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