몽유병 환자를 위한 위험 방지 시스템

Danger Prevention System for Sleepwalker

1. 소개

본 연구는 몽유병 환자가 처할 수 있는 위험을 방지하는 시스템 제작을 목표로 함
해당 시스템의 시나리오는 다음과 같음

• 사용자는 수면 전 심박센서, GPS(Global Positioning System)모듈, LoRa(Long Range)모듈이 내장된 손목 밴드형 웨어러블 기기를 착용
• 웨어러블 기기를 통해 사용자의 심박 수와 위치를 실시간으로 측정
• 측정된 사용자의 심박 수와 위치를 데이터베이스에 저장
• 몽유병 증세로 인해, 사용자의 심박 수가 안전범위를 벗어나고 수면 상태에 들어간 위치에서 일정 거리 이상 멀어지면 사용자의 보호자에게 알람 형태의 알림을 전송

2. 작품 구성도

• 웨어러블 밴드(송신부)는 심박센서, GPS 모듈, LoRa 모듈로 구성됨
• 수신부는 LoRa 모듈, WiFi 모듈로 구성됨
• 송신부는 사용자의 심박 수와 위치를 측정하여 송신부의 LoRa로 데이터를 전송
• 수신부에서 서버로 데이터를 전송해 DB에 저장
• 사용자의 실시간 심박 수와 위치를 가져와 어플리케이션에서 확인
• 심박 수와 위치가 안정범위를 벗어났을 때 보호자의 단말기로 알림 전송

3. 하드웨어 [Arduino]

• 다음은 송신부, 수신부 하드웨어와 송신부 착용 모습임

• 하드웨어는 송신부와 수신부로 나누어 구현
• 송신부는 사용자가 착용하는 웨어러블 기기로 ①심박센서, ②GPS모듈, ③Arduinouno, ④LoRa 통신모듈로 구성
• 충전식 배터리를 연결해 휴대 가능하게 함
• 수신부는 LoRa 통신 모듈과 WiFi 기능을 탑재한 아두이노 우노 호환보드인 WeMos D1보드로 구성
• 수신부는 사용자의 침실에 위치
• 사용자가 [그림 3]의 송신부를 착용하면 심박센서로 심박 수를, GPS 모듈로 현재위치를 측정하고 LoRa 통신 모듈을 통해 측정한 값을 수신부로 전달
• 심박 수는 10번 측정된 값의 평균을 계산해 수신부로 전송
• 하드웨어가 사용하는 DB를 테이블은 [그림 6]과 같음
• beat(심박), lati(위도), longi(경도), 사용자 확인을 위한 app-key, 시간, 보호자 전화번호로 구성

4. 소프트웨어 [Android]

• 어플리케이션의 아이콘은 위과 같음
• 몽유병 증상이 언제 나타날지 몰라 상시 긴장상태인 환자와 보호자의 편한 수면을 돕기 위한 어플리케이션이라는 의미를 가짐

• app-key는 송신부와 수신부의 일대일 통신을 위한 고유번호임
• app-key는 하드웨어마다 다르게 주어짐
• [그림 10]은 회원가입 창에서 사용자가 editText를 클릭하면 DB에서 가져온 값이 자동으로 입력되는 것을 보여줌
• 환자가 위험상태일 경우 연락 받을 보호자의 전화번호를 입력

• 어플리케이션은 Heart Fragment, Location Fragment, Alarm Fragment 세 화면으로 나누어짐
• Heart Fragment는 5초 간격으로 갱신된 사용자의 현재 심박 수가 표시
• Location Fragment는 5초 간격으로 사용자의 현재 위치를 지도에 표시
• 사용자가 안전범위에서 벗어났을 때 쉽게 위치를 파악할 수 있음
• Alarm Fragment는 알림 유형을 전화 또는 문자로 설정 가능
• 어플리케이션 최초 실행 시 전화 및 문자 권한 확인 필요
• 회원가입 시 입력한 보호자 전화번호를 DB에서 가져와 Alarm Fragment에 표시
• 사용자가 안전범위에서 벗어났을 때 보호자의 전화번호로 알림 전송

• 위 그림은 유형별 알림을 화면

4. 결론

• Grove Finger Clip 심장 박동 센서와 시리얼 통신이 가능한 GPS 모듈이 장착된 손목 밴드형 웨어러블 기기 개발
• 환자의 심박 수가 안전 심박 수를 벗어나거나 수면 시 위치를 벗어나면 환자가 위험에 처한다고 가정하고 사용자의 보호자에게 전화 알림을 전송
• LoRa를 사용하여 장거리에서도 환자의 심박 수와 위치데이터를 수신 가능

5. 기대효과