[논문 리뷰] Automatic streetlights that glow on detecting night and object using Arduino

Zain Mumtaz, Saleem Ullah외 5명|arXiv (Cornell University)|2018. 06. 28.

Artificial Intelligence and Decision Support Systems참고 문헌 12인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 야간 감지용 빛에 민감한 저항기(LDR)와 물체 감지용 피이알(PIR) 센서를 사용한 에너지 효율적인 도로등 시스템을 제시한다. 시스템은 어두운 밤에만 움직임이 감지될 경우에만 작동하여 에너지 낭비를 줄이고, 전구 수명을 연장하며, 통과하는 물체의 수를 세는 기능을 갖추고 있으며, 프로토타입 테스트에서 실시간으로 성공적으로 작동함을 입증하였다.

ABSTRACT

Our manuscript aims to develop a system which will lead to energy conservation and by doing so, we would be able to lighten few more homes. The proposed work is accomplished by using Arduino microcontroller and sensors that will control the electricity based on night and object's detection. Meanwhile, a counter is set that will count the number of objects passed through the road. The beauty of the proposed work is that the wastage of unused electricity can be reduced, lifetime of the streetlights gets enhance because the lights do not stay ON during the whole night, and helps to increase safety measurements. We are confident that the proposed idea will be beneficial in the future applications of microcontrollers and sensors etc.

연구 동기 및 목표

• 필요할 때만 작동하는 자동화된 도로등 시스템을 개발하여 에너지 소비를 줄이기.
• 야간 동안 불필요하게 켜져 있는 시간을 최소화하여 도로등 수명을 연장하기.
• 카운터 기능을 통한 물체 감지 기능을 통합하여 안전성 향상과 사용량 모니터링을 향상시키기.
• 접근하기 쉬운 마이크로컨트롤러 및 센서 기술을 사용하여 저비용이고 확장 가능한 솔루션을 제공하기.
• 일상에서 사용 가능한 부품을 활용한 지능형 자동화를 통해 지속 가능한 도시 조명에 기여하기.

제안 방법

• 실시간 의사결정을 위한 중심 처리 장치로 아두이노 유노 마이크로컨트롤러를 사용한다.
• 환경 조도 수준을 측정하여 야간 여부를 판단하기 위해 빛에 민감한 저항기(LDR)를 사용한다.
• 인간 또는 차량의 움직임을 감지하여 도로등을 작동시키기 위해 피아이알(PIR) 센서를 사용한다.
• 어둠과 동시에 움직임이 감지될 경우에만 LED 도로등을 작동시킨다.
• 아두이노가 제어하는 카운터 회로가 지나가는 물체의 수를 기록한다.
• 안정적인 직류 전원 공급장치로 전체 시스템이 구동되며, 최소한의 지연 시간으로 실시간으로 작동한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 야간 동안 에너지 낭비를 줄이기 위해 도로등 작동 방식을 어떻게 최적화할 수 있는가?
• RQ2 물체 감지 기능이 자동 조명 시스템의 안전성 향상과 사용량 모니터링에 어느 정도 기여하는가?
• RQ3 저비용 아두이노 기반 시스템이 실시간 제어를 위해 조도 및 운동 감지 기능을 효과적으로 통합할 수 있는가?
• RQ4 간헐적인 조명 사용이 도로등 전구 수명에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 기본 센서를 사용한 단순한 카운터 시스템이 물체 통과를 얼마나 정확하게 추적하고 기록할 수 있는가?

주요 결과

• 시스템은 어둠과 움직임이 감지될 경우에만 도로등을 작동시켜, 공백 상태에서의 전력 소비를 크게 줄였다.
• LDR와 PIR 센서의 조합을 통해 테스트 중에 낮은 오류율로 어둠과 움직임을 신뢰성 있게 감지할 수 있었다.
• 물체 카운터는 각각 감지된 통과를 정확히 기록하여 교통 모니터링 응용 분야에서의 실현 가능성을 입증하였다.
• 지속적인 작동을 방지함으로써 전구 수명이 연장되었으며, 활동이 없는 동안에는 조명이 꺼져 있었다.
• 아두이노 플랫폼에서 낮은 계산 오버헤드로 안정적이고 실시간 성능을 보여주었다.
• 일반적으로 확보 가능한 전자 부품을 사용하여 저비용이고 확장 가능한 솔루션으로 입증되었다.