[논문 리뷰] An IoT based Active Building Surveillance System using Raspberry Pi and NodeMCU

S Sruthy., S. Yamuna외 1명|arXiv (Cornell University)|2020. 01. 27.

IoT-based Smart Home Systems참고 문헌 18인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 라즈베리 파이와 NodeMCU를 사용한 IoT 기반 실시간 침입 탐지, 화재 탐지, 얼굴 인식 및 원격 경고를 위한 활성 건물 감시 시스템을 제시한다. 시스템은 이벤트를 감지하기 위해 무선 센서 노드를 사용하며, 라이브 비디오 스트리밍을 트리거하고 이메일, SMS, 통화를 통해 즉각적인 알림을 발송하여 웹 인터페이스를 통해 전 세계적으로 원격 모니터링과 대응을 가능하게 한다.

ABSTRACT

Internet of Things (IoT) has emerged with a motive to automate the human life. It can be visualized as a network of connected things which is capable of providing intelligent services. This paper presents an IoT based security surveillance system in buildings using Raspberry Pi Single Board Computer (SBC) and NodeMCU (WiFi/IoT module). This system comprises of wireless sensor nodes and a controller section for surveillance. Intrusion detection with face detection and recognition, fire detection, remote user alerts, live video streaming and portability are the prime features of the system. The use of face recognition feature in intrusion detection makes the system more efficient by identifying the known and unknown person in restricted areas. WiFi module processes the sensor based events and sends the sensor status to controller section. Upon receiving the event notification, the controller enables the camera for capturing the event, alerts the user via email, phone call and Short Message Service (SMS) and places the live video of event on webpage. The use of WiFi module makes the node compact, cost effective and easy to use. The biggest advantage of the system is that the user can seek surveillance from anywhere in the world and can respond according to the situations.

연구 동기 및 목표

• IoT 기술을 활용한 저비용, 이동성 있고 지능적인 건물 감시 시스템을 개발하기 위해.
• 통합 센서 네트워크를 통해 실시간 침입 및 화재 위험을 탐지하기 위해.
• 제한된 구역에서 알려진 인물와 미지의 인물을 구분하기 위해 얼굴 인식 기능을 구현하기 위해.
• 어디서나 글로벌 위치에서 이메일, SMS 및 음성 통화를 통해 원격 모니터링과 즉각적인 경고를 제공하기 위해.
• 사용 가능한 부품(라즈베리 파이 및 NodeMCU 포함)을 활용해 시스템의 확장성, 비용 효율성 및 설치 용이성을 확보하기 위해.

제안 방법

• 시스템은 라즈베리 파이 기반의 중앙 제어기로 Wi-Fi를 통해 이벤트 상태를 전송하는 NodeMCU 기반의 무선 센서 노드를 사용하여 운동, 온도 및 기타 환경 변화를 감지한다.
• 이벤트 감지 시, 라즈베리 파이가 연결된 카메라를 작동시켜 라이브 비디오 캡처 및 웹 인터페이스로의 스트리밍을 활성화한다.
• 얼굴 인식은 사전 훈련된 모델을 사용하여 개인을 알려진 또는 미지의 것으로 분류함으로써 보안 정확도를 향상시킨다.
• 통합 통신 모듈을 사용하여 이메일, SMS 및 자동 전화 통화를 포함한 다중 채널 알림을 트리거한다.
• 모든 감시 데이터 및 비디오 스트림은 웹 기반 대시보드를 통해 원격으로 액세스 가능하여 전 세계적 모니터링을 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 IoT 기반 감시 시스템은 실시간 침입 탐지와 얼굴 인식을 어떻게 통합하여 보안을 향상시킬 수 있는가?
• RQ2 라즈베리 파이와 NodeMCU와 같은 저비용 오프더쇼프 부품을 사용할 경우, 확장성 있고 이동성이 있는 감시 시스템을 구축하는 데 얼마나 효과적인가?
• RQ3 무선 센서 네트워크와 Wi-Fi 통신을 어떻게 활용하여 건물 환경의 원격 실시간 모니터링을 가능하게 할 수 있는가?
• RQ4 이메일, SMS 및 음성 통화를 통한 자동 경고 시스템은 반응 시간과 시스템 사용성에 얼마나 기여하는가?
• RQ5 중앙 제어기에서 다수의 센서 노드를 관리하고 이벤트 트리거에 따라 동적으로 비디오 캡처 및 스트리밍을 시작할 수 있는가?

주요 결과

• 시스템은 무선 센서 노드를 사용하여 침입과 화재 위험을 성공적으로 탐지하고 이메일, SMS 및 음성 통화를 통해 즉각적인 알림을 트리거한다.
• 얼굴 인식 기능은 알려진 인물의 정확한 식별을 가능하게 하여 오류 경고를 줄이고 접근 제어를 향상시킨다.
• 라즈베리 파이에서 웹 인터페이스로의 라이브 비디오 스트리밍이 안정적으로 확립되어 인터넷에 연결된 모든 기기에서 실시간 원격 감시가 가능하다.
• NodeMCU를 무선 센서 모듈로 사용함으로써 소형화, 저비용 및 감시 네트워크에의 용이한 통합이 보장된다.
• 시스템은 글로벌 원격 액세스 기능을 통해 사용자가 세계 어디서나 이벤트를 모니터링하고 대응할 수 있음을 입증한다.
• 다양한 알림 메커니즘의 통합은 비상 상황에서 시스템의 반응성과 사용자 인지도를 향상시킨다.