KR-20260060483-A - Sleep environment control system using artificial intelligence sleep analysis in apartment building and method of the same

Abstract

본 발명에 따른 수면 환경 제어 시스템 및 방법은, 공동 주택의 입주민들의 침실에서 인공지능을 이용하여 사용자의 수면 패턴을 분석하고, 사용자의 수면 패턴에 따라 침실의 온도, 습도, 조도 및 음향을 포함한 수면 환경 인자들에 영향을 주는 수면 환경 설비들의 작동을 다르게 제어함으로써, 사용자 맞춤형 숙면 환경을 조성할 수 있는 이점이 있다.

Inventors

• 이동훈

Assignees

• 현대건설(주)

Dates

Publication Date

20260506

Application Date

20241024

Claims (14)

1. 공동주택의 침실에 설치되어, 상기 침실의 온도, 습도, 조도 및 소리를 포함한 수면 환경 인자들을 조절하고, 사물인터넷(IoT)을 기반으로 하는 복수의 수면 환경 설비들과; 미리 설정된 수면 테스트 기간동안 상기 침실에서 미리 지정된 위치에 누워있는 사용자를 인식하고, 사용자의 수면 상태에 대한 생체 신호를 주기적으로 수집하여, 사용자와 수면 시기에 따라 수면 시간, 수면 깊이 및 주기적 변화를 포함한 수면 패턴을 분석하는 수면 분석 모듈과; 상기 수면 테스트 기간동안 상기 수면 패턴에 따라 상기 수면 환경 설비들마다 복수의 작동 조건들로 제어하고, 상기 작동 조건들마다 수면 점수를 평가하여, 상기 수면 점수가 미리 설정된 숙면 점수 이상이 되는 작동 조건을 숙면 조건으로 설정하고, 상기 수면 테스트 기간이 종료되면 상기 수면 환경 설비들을 상기 숙면 조건에 따라 작동하도록 제어하는 수면 환경 제어 모듈을 포함하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 수면 환경 설비들은, 상기 침실의 온도를 조절하기 위한 냉난방 설비, 상기 침실의 습도를 조절하기 위한 습도 조절 설비, 상기 침실의 조도를 조절하기 위한 조도 설비, 상기 침실의 소리를 조절하기 위한 음향 설비 중 적어도 일부를 포함하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
3. 청구항 1에 있어서, 상기 수면 분석 모듈은, 사용자의 생체 신호를 측정하는 생체 신호 측정부와, 상기 생체 신호 측정부가 측정한 생체 신호의 변화에 따라 인공지능 알고리즘을 통해 상기 수면 패턴을 분석하는 인공지능부를 포함하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
4. 청구항 3에 있어서, 상기 수면 분석 모듈은, 상기 수면 패턴에 따라 사용자의 입면 시점부터 각성 시점까지 복수의 수면 단계들로 구분하고, 상기 수면 환경 제어 모듈은, 상기 수면 단계들마다 상기 수면 환경 설비들의 작동 조건을 다르게 제어하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
5. 청구항 3에 있어서, 상기 수면 분석 모듈은, 실외 온도에 따라 수면 시기를 판단하고, 상기 수면 시기에 따라 상기 수면 패턴을 분석하고, 상기 수면 환경 제어 모듈은, 상기 수면 시기에 따라 다른 복수의 숙면 조건들을 도출하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
6. 청구항 1에 있어서, 상기 생체 신호는, 사용자의 심박수, 호흡수, 체온, 음향 및 움직임 중 적어도 일부를 포함하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
7. 청구항 4에 있어서, 상기 수면 환경 제어 모듈은, 상기 수면 테스트 기간동안 상기 수면 환경 설비들의 작동 조건을 상기 수면 단계마다 미리 설정된 디폴트 값으로 설정하고, 상기 디폴트 값으로 작동시 수면 점수를 평가하며, 상기 수면 점수가 상기 숙면 점수 미만이면, 상기 작동 조건을 상기 디폴트 값으로부터 증감시키면서 수면 점수를 재평가하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
8. 청구항 4에 있어서, 상기 수면 환경 제어 모듈과 통신가능하게 구비되어, 상기 수면 환경 제어 모듈이 설정한 상기 숙면 조건을 표시하거나, 사용자로부터 상기 숙면 조건을 입력받도록 구비된 사용자 인터페이스를 더 포함하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
9. 청구항 1에 있어서, 상기 수면 분석 모듈과 상기 수면 환경 제어 모듈은, 사용자로부터 입력받은 사용자 정보에 따라 사용자를 구분하여 인식하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
10. 청구항 1에 있어서, 상기 수면 분석 모듈은, 사용자의 생체 정보를 수집하여 사용자를 구분하여 인식하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
11. 공동주택의 침실에 설치되어, 상기 침실의 온도, 습도, 조도 및 소리를 포함한 수면 환경 인자들을 조절하고, 사물인터넷(IoT)을 기반으로 하는 복수의 수면 환경 설비들과; 미리 설정된 수면 테스트 기간동안 상기 침실에서 미리 지정된 위치에 누워있는 사용자를 인식하고, 사용자의 수면 상태에 대한 생체 신호를 주기적으로 수집하여, 사용자와 수면 시기에 따라 수면 시간, 수면 깊이 및 주기적 변화를 포함한 수면 패턴을 분석하는 수면 분석 모듈과; 상기 수면 테스트 기간동안 상기 수면 패턴에 따라 상기 수면 환경 설비들마다 복수의 작동 조건들로 제어하고, 상기 작동 조건들마다 수면 점수를 평가하여, 상기 수면 점수가 미리 설정된 숙면 점수 이상이 되는 작동 조건을 숙면 조건으로 설정하고, 상기 수면 테스트 기간이 종료되면 상기 수면 환경 설비들을 상기 숙면 조건에 따라 작동하도록 제어하는 수면 환경 제어 모듈을 포함하고, 상기 수면 환경 설비들은, 상기 침실의 온도를 조절하기 위한 냉난방 설비, 상기 침실의 습도를 조절하기 위한 습도 조절 설비, 상기 침실의 조도를 조절하기 위한 조도 설비, 상기 침실의 소리를 조절하기 위한 음향 설비 중 적어도 일부를 포함하고, 상기 수면 분석 모듈은, 사용자의 생체 신호를 측정하는 생체 신호 측정부와, 상기 생체 신호 측정부가 측정한 생체 신호의 변화에 따라 인공지능 알고리즘을 통해 상기 수면 패턴을 분석하는 인공지능부를 포함하고, 상기 수면 환경 제어 모듈은, 상기 수면 테스트 기간동안 상기 수면 환경 설비들의 작동 조건을 상기 수면 단계마다 미리 설정된 디폴트 값으로 설정하고, 상기 디폴트 값으로 작동시 수면 점수를 평가하며, 상기 수면 점수가 상기 숙면 점수 미만이면, 상기 작동 조건을 상기 디폴트 값으로부터 증감시키면서 수면 점수를 재평가하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템.
12. 수면 분석 모듈이 미리 설정된 수면 테스트 기간동안, 침실을 사용하는 사용자의 수면 상태에 대한 생체 신호를 주기적으로 수집하여, 사용자의 수면 패턴을 분석하여 저장하는 수면 분석 단계와; 수면 환경 제어 모듈이 상기 수면 테스트 기간동안 상기 침실의 온도, 습도, 조도 및 소리를 포함한 수면 환경 인자들을 조절하는 복수의 수면 환경 설비들의 작동 조건을 다르게 제어하고, 상기 작동 조건마다 상기 수면 패턴에 따른 수면 점수를 평가하여, 상기 수면 점수가 미리 설정된 숙면 점수 이상이 되는 작동 조건을 도출하여 사용자별 숙면 조건으로 설정하는 숙면 조건 설정 단계와; 상기 수면 환경 제어 모듈이 상기 수면 테스트 기간이 종료된 후, 사용자의 수면시 상기 수면 환경 설비들을 상기 숙면 조건에 따라 작동하도록 제어하는 수면 환경 제어 단계를 포함하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 방법.
13. 청구항 12에 있어서, 사용자의 생체 정보를 측정하여, 사용자를 인식하는 사용자 인식 단계를 더 포함하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 방법.
14. 청구항 12에 있어서, 상기 숙면 조건 설정 단계는, 상기 수면 테스트 기간동안 상기 수면 환경 설비들의 작동 조건을 상기 수면 단계마다 미리 설정된 디폴트 값으로 설정하고, 상기 디폴트 값으로 작동시 수면 점수를 평가하며, 상기 수면 점수가 상기 숙면 점수 미만이면, 상기 작동 조건을 상기 디폴트 값으로부터 증감시키면서 수면 점수를 재평가하는, 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 방법.

Description

인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템 및 방법{Sleep environment control system using artificial intelligence sleep analysis in apartment building and method of the same} 본 발명은 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 인공지능을 이용해 사용자의 수면 패턴을 분석하고, 사용자의 수면 패턴에 맞게 실내 환경 설비들의 작동을 제어하여, 사용자 맞춤형 숙면 환경을 제공할 수 있는 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다. 슬리포노믹스(Sleeponomics)란 잠(Sleep)과 경제(Economics)의 합성어이고, 현대인들이 숙면을 위해 많은 돈을 지출하기 시작하면서 성장하고 있는 산업을 의미한다. 현대인의 수면시간이 과거에 비해 많이 감소하고 건강에 대한 관심이 높아짐에 따라 수면시간이 짧더라도 질 좋은 수면을 취하기 위한 사회적 지출이 늘어나면서 슬리포노믹스에 대한 관심이 증가하고 있다. 최근에는 사용자의 수면을 분석하기 위한 침구류나 어플리케이션 등에 대한 기술 개발이 활발하게 이루어지고 있지만, 사용자 맞춤형 숙면 솔루션을 제공하는 데 한계가 있다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템의 제어 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 4는 온도에 대한 숙면 조건의 일 예를 나타낸다. 도 5는 조도에 대한 숙면 조건의 일 예를 나타낸다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템의 제어 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 시스템은, 복수의 수면 환경 설비들(10), 수면 분석 모듈(20), 수면 환경 제어 모듈(30) 및 사용자 인터페이스(40)를 포함한다. 상기 수면 환경 설비들(10)은, 공동주택의 침실에 설치되어, 수면에 영향을 줄 수 있는 수면 환경 인자들을 조절하여, 수면 환경을 조성하기 위한 설비들이다. 상기 수면 환경 인자들은, 상기 침실의 온도, 습도, 조도 및 음향 포함하는 것으로 예를 들어 설명하나, 이에 한정되지 않고 이외에도 수면에 영향을 줄 수 있는 인자들이라면 다양하게 변경하여 적용이 가능하다. 상기 수면 환경 설비들(10)은, 사물인터넷(IoT)을 기반으로 통신이 가능하여, 상기 수면 환경 제어 모듈(30)에 의해 작동이 제어될 수 있는 설비들을 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 수면 환경 설비들(10)은, 상기 침실의 온도를 조절하기 위한 냉난방 설비(11), 상기 침실의 습도를 조절하기 위한 습도 조절 설비(12), 상기 침실의 조도를 조절하기 위한 조도 설비(13), 상기 침실의 음향을 조절하기 위한 음향 설비(14)를 포함하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 냉난방 설비(11)는 보일러, 에어컨 등을 포함할 수 있다. 상기 습도 조절 설비(12)는 가습기, 제습기 등을 포함할 수 있다. 상기 조도 설비(13)는, 상기 침실에 구비된 조명과, 상기 침실에 설치된 전동식 커튼을 포함할 수 있다. 상기 음향 설비(14)는, 소음도, 뇌파 유도음, 자연음, 음악 등을 제공할 수 있는 스피커 등을 포함할 수 있다. 상기 수면 환경 설비들(10)은 상기 공동 주택에 빌트인 방식으로 설치된 것으로 예를 들어 설명하나, 다만 이에 한정되지 않고 사용자가 개별적으로 설치하여 통신가능하게 연결하면 적용 가능하다. 또한, 상기 냉난방 설비(11)와 상기 습도 조절 설비(12)는 일체로 구비되는 것도 물론 가능하다. 또한, 상기 침실의 쾌적도를 조절하기 위한 공기청정기(미도시) 등을 포함하는 것도 물론 가능하다. 상기 수면 분석 모듈(20)은, 사용자가 잠을 자는 동안 사용자의 생체 신호를 주기적으로 측정하고 수집하여, 사용자별 수면 패턴을 모니터링하여 분석하기 위한 모듈이다. 상기 생체 신호는, 심박수, 호흡수, 체온, 움직임, 자세 및 음향 등을 포함할 수 있다. 상기 수면 패턴은, 수면 시간, 수면 깊이 및 주기적 변화 등을 포함할 수 있다. 상기 수면 패턴은, 사용자, 수면 시기, 상기 수면 환경 설비들의 작동 조건 등에 따라 다르게 측정된다. 상기 수면 시기는, 봄, 여름, 가을, 계절, 평일, 주말, 낮, 밤 등인 것으로 예를 들어 설명하낟. 상기 수면 분석 모듈(20)은 미리 설정된 수면 테스트 기간 동안 사용자와 수면 시기에 따라 수면 패턴을 분석할 뿐만 아니라, 수면 테스트 기간 종료 후에 상기 수면 환경 제어 설비들(10)이 후술하는 숙면 조건에 따라 제어되는 동안에도 주기적으로 수면 패턴을 분석할 수 있다. 상기 수면 분석 모듈(20)은, 생체 신호 측정부(21)와 인공지능부(22)를 포함한다. 상기 생체 신호 측정부(21)는, 상기 침실에 구비된 스마트 매트리스, 스마트 베개 등의 스마트 침구와, 사용자가 착용한 스마트 워치, 헬스 밴드 등의 웨어러블 디바이스 등을 포함할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 사용자의 생체 신호를 측정할 수 있는 센서라면 다양하게 적용 가능하다. 상기 인공지능부(22)는, 상기 생체 신호 측정부(21)가 측정한 생체 신호의 변화에 따라 미리 설정된 인공지능 알고리즘을 통해 사용자별 수면 패턴을 분석한다. 상기 인공지능부(22)는, 상기 수면 패턴에 따라 사용자의 입면 시점부터 각성 시점까지를 복수의 수면 단계들로 구분한다. 본 실시예에서는, 상기 수면 단계를 입면 단계, 중간 수면 단계, 깊은 수면 단계 및 각성 단계로 구분하는 것으로 예를 들어 설명한다. 상기 인공지능부(22)는, 상기 수면 단계를 사용자의 총 수면 시간을 나누어 구분할 수 있다. 예를 들어, 사용자가 밤 11시부터 아침 6시까지 총 7시간동안 수면하는 경우, 총 수면시간인 7시간 중에서 밤 11시부터 제1설정시간이 경과한 제1시점까지 수면에 접어드는 입면 단계, 상기 제1시점부터 제2설정시간이 경과한 제2시점까지 수면이 유지되는 중간 수면 단계, 상기 제2시점부터 제3설정시간이 경과한 제3시점까지 수면이 지속되는 깊은 수면 단계, 상기 제3시점부터 제4설정시간이 경과한 제4시점까지 수면에서 깨어나는 각성단계로 구분할 수 있다. 상기 제1,2,3,4설정 시간은 사용자, 수면 시기, 침실의 온도, 습도, 조도 및 소리에 따라 다르게 설정될 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 수면 단계의 개수나 시간 등은 다양하게 변경하여 적용가능하다. 상기 수면 단계마다 상기 침실의 온도, 습도, 조도 및 음향이 다르게 상기 수면 환경 제어 설비들의 작동이 제어된다. 또한, 상기 수면 분석 모듈(20)은 사용자의 생체 정보를 수집하여 복수의 사용자들을 구분하여 인식하는 것도 물론 가능하다. 상기 생체 정보는, 사용자의 키, 체중, 체형 등을 포함할 수 있으며, 상기 스마트 침구에 사용자가 눕게 되면 사용자의 생체 정보를 수집하여 사용자를 특정할 수 있다. 상기 수면 환경 제어 모듈(30)은, 상기 침실에 구비되는 것도 가능하고, 상기 수면 분석 모듈(20)과 상기 수면 환경 설비(10) 등과 통신 가능하게 구비된 서버나 단말기에 구비되는 것도 물론 가능하다. 상기 수면 환경 제어 모듈(30)은, 사용자의 수면 패턴을 표시하고 상기 수면 환경 설비(10)를 제어하기 위한 수면 환경 제어 앱을 사용자 단말기나 월패드 등에 제공하는 것도 물론 가능하다. 상기 수면 환경 제어 모듈(30)은, 상기 수면 테스트 기간동안 상기 수면 환경 설비들(10)의 작동 조건을 다르게 제어하여 상기 작동 조건마다 수면 점수를 평가하고, 상기 수면 점수가 미리 설정된 숙면 점수 이상이 되는 작동 조건을 숙면을 위한 최적의 조건으로 도출하여 해당 사용자의 숙면 조건으로 설정한다. 상기 수면 환경 제어 모듈(30)은, 동일한 사용자에 대해 수면 시기에 따라 서로 다른 숙면 조건들을 도출하여, 수면 시기에 따른 숙면 조건들을 복수의 수면 모드들로 설정하여 저장하는 것도 물론 가능하다. 예를 들어, 수면 시기가 봄, 평일, 낮잠인 경우의 숙면 조건을 제1수면 모드, 봄, 주말, 밤잠인 경우의 숙면 조건을 제2수면 모드 등으로 설정할 수 있다. 상기 복수의 수면 모드들은 상기 사용자 인터페이스(40)를 통해 사용자가 수동으로 선택할 수 있다. 또한, 상기 수면 환경 제어 모듈(30)은, 상기 수면 테스트 기간이 종료된 후 사용자의 수면시 상기 수면 환경 설비들(10)을 상기 숙면 조건에 따라 작동하도록 제어한다. 상기 사용자 인터페이스(40)는, 상기 수면 환경 제어 모듈(30)과 통신 가능하게 구비되어, 상기 수면 환경 제어 모듈(30)이 설정한 상기 숙면 조건을 상기 수면 환경 제어 앱을 통해 표시하거나, 사용자가 상기 숙면 조건을 수정하도록 입력받거나, 사용자로부터 사용자 정보를 입력받거나, 사용자가 원하는 숙면 조건을 수동으로 입력받거나, 사용자로부터 상기 복수의 수면 모드들 중 하나를 선택 입력 받을 수 있다. 상기 사용자 인터페이스(40)는 상기 침실에 구비된 월 패드, 스마트 폰, 스마트 워치 등을 포함할 수 있다. 상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 방법을 설명하면, 다음과 같다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 방법을 나타낸 순서도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 인공지능 수면 분석을 활용한 공동주택의 수면 환경 제어 방법은, 사용자 인식 단계(S1), 수면