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캡스턴디자인 팀 입샛노랑 블로그

4 분 소요


대학 도서관 내 좌석 자동화 관리 시스템


주제

대학교 도서관 열람실 이용 중 발생하는 장시간 자리 비움 및 퇴실 미입력으로 인한 학생들의 좌석 이용 불편을 개선하기 위한 좌석 자동화 관리 시스템


평가 기준

  • 핵심

    열람실의 특정 좌석을 선택하면 5시간 동안 좌석 이용이 가능하기 때문에, 좌석을 선택 후 장시간 동안 좌석을 비어 두거나 퇴실 시 퇴실 미입력으로 사용하지 않는 자리를 차지하여 다른 학생들이 해당 좌석을 이용하지 못하는 경우가 발생합니다. 따라서 원활하게 더 많은 학생들의 열람실 이용이 가능하도록 위한 좌석 자동화 시스템을 개발하고자 합니다.


  • 가치
    1. 개인적 가치:
      • 편의성 및 학습 환경 개선: 학생들은 좌석을 선택한 후에도 더 나은 학습 환경을 유지할 수 있게 되어, 학업에 집중할 수 있는 환경을 제공 받을 수 있습니다.
      • 시간 절약 및 효율성 증대: 자리 비우기나 퇴실 절차로 인한 시간 손실이 줄어들어, 더 많은 시간을 학습에 활용할 수 있게 됩니다.
    2. 사회적 가치:
      • 공정한 좌석 분배: 자리를 비워두거나 퇴실을 하지 않아 다른 학생들의 이용에 불편을 초래하는 문제를 해결함으로써, 도서관 이용의 공정성을 증진 시킬 수 있습니다.
      • 학습 환경의 다양성 유지: 모든 학생들이 필요한 자리를 자유롭게 이용할 수 있게 되어 학습 환경의 다양성을 유지할 수 있습니다.
    3. 국가적 가치:
      • 교육 기반 강화: 학습 환경 개선은 교육의 질을 높여 교육 기반을 강화하는데 기여할 수 있습니다.
      • 자원의 효율적 활용: 좌석 자동화 시스템은 도서관 자원의 효율적 활용을 도모하며, 국가적 자원 관리 측면에서 이점을 제공할 수 있습니다.


  • 범위

이 아이디어는 대학교 도서관에서의 좌석 관리를 개선하여 더 많은 학생들이 열람실을 효율적으로 이용할 수 있도록 하는 것에 중점을 두고 있습니다. 따라서, 주로 장기간 비어 있는 좌석을 감지하여 자동으로 퇴실 조치하는 시스템을 개발하는 데 집중하고자 합니다.

이를 위해선 센서 기술을 활용하여 사용하지 않는 좌석을 감지하고, 일정 시간 초과 시 자동으로 해당 좌석을 해제하는 기능을 갖춘 시스템을 구축하는 것이 우선적인 목표입니다. 이렇게 함으로써 다른 학생들이 더 많은 좌석을 활용할 수 있게 될 것으로 기대됩니다.


  • 현실 인식

40만원의 예산과 5개월의 시간이 주어졌을 때, 이 문제를 충분히 해결할 수 있는 가능성이 있습니다. 우선, 필요한 하드웨어와 센서의 비용을 고려할 때, 모션 센서, 무게 센서, 라즈베리 파이 또는 젯슨 나노와 같은 하드웨어를 40만원 이내로 구매할 수 있을 것으로 예상됩니다. 이러한 장비를 이용하여 시스템을 구현하는 데 필요한 비용을 충당할 수 있을 것입니다.

또한, 개발에는 Python이나 C 언어와 같은 기존에 익숙한 언어를 활용할 수 있을 것입니다. 이는 개발에 소요되는 시간을 단축 시킬 수 있으며, 해당 기간 안에 문제를 해결할 수 있는 데 큰 도움이 될 것입니다.


문제 해결 방법

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이 문제를 해결하기 위한 방법은 센서 기술과 인공지능을 결합한 스마트 도서관 좌석 자동화 관리 시스템을 구축하는 것입니다.


1. 센서 기술 활용:

  • 모션 센서 및 무게 센서: 각 좌석에 설치된 모션 센서와 무게 센서를 통해 실시간으로 좌석의 사용 여부를 감지합니다.

  • 라즈베리 파이 또는 젯슨 나노: 이러한 임베디드 시스템을 활용하여 센서에서 수집된 데이터를 처리하고 저장합니다.

2. 인공지능을 활용한 데이터 분석 및 자동화:

  • 데이터 분석과 패턴 인식: 수집된 데이터를 인공지능 알고리즘을 사용하여 분석하고, 학습 알고리즘을 통해 좌석 이용 패턴을 파악합니다.

  • 자동화된 의사 결정: 인공지능 알고리즘을 활용하여 사용되지 않는 좌석을 식별하고, 일정 시간 동안 비어 있는 좌석을 자동으로 해제하여 다른 학생들이 이용할 수 있도록 합니다.

3. 향후 예측과 최적화:

  • 예측 모델 구축: 데이터 분석을 통해 향후 좌석 이용 패턴을 예측하고, 도서관 자원의 최적 이용을 위한 전략을 수립합니다.
  • 스마트한 자원 관리: 인공지능을 사용하여 최적의 좌석 배치 또는 이용 규칙을 도출하여 학생들에게 효율적인 이용을 유도합니다.


시스템의 장점:

  1. *실시간 관리 및 모니터링: 센서와 인공지능을 통해 실시간으로 좌석의 이용 상태를 모니터링하고 관리할 수 있습니다.
  2. 자동화된 처리: 사용되지 않는 좌석을 자동으로 해제함으로써 학생들이 불편 없이 자리를 이용할 수 있도록 도와줍니다.
  3. 최적의 자원 활용**: 인공지능을 사용하여 좌석 배치와 이용 규칙을 최적화하여 도서관 자원을 효율적으로 활용할 수 있습니다.


개발 기술

  • 개발 프로그래밍 언어

    • Python

      • 라즈베리 파이 및 젯슨 나노와 호환성:

        Python은 임베디드 시스템과의 호환성이 뛰어나며, GPIO (General Purpose Input/Output)를 제어하거나 센서 데이터를 수집하는 데 적합합니다.

      • 데이터 처리 및 IoT 관련 라이브러리:

        Python은 IoT 기기와의 통신 및 데이터 처리에 필요한 라이브러리를 풍부하게 제공합니다.

    • C/C++

      • 하드웨어 제어와 성능 최적화:

        C/C++은 하드웨어 제어와 성능 최적화에 더 적합합니다. 특히 저수준의 하드웨어 제어가 필요한 경우에 사용될 수 있습니다.


  • 개발 플랫폼
    1. 터미널: SSH 또는 직접 임베디드 시스템에 연결하여 터미널을 통해 코드를 작성하고 실행할 수 있습니다.
    2. IDE(통합 개발 환경): 임베디드 시스템에 직접 IDE를 설치하거나 로컬 컴퓨터에서 개발 후 코드를 전송하여 실행할 수 있습니다. Visual Studio Code, PyCharm 등의 IDE를 사용할 수 있습니다.
    3. 크로스 플랫폼: 로컬에서 개발한 코드를 해당 임베디드 시스템의 아키텍처에 맞게 크로스 컴파일하여 실행할 수도 있습니다.


  • 기술적 요소

    • 센서 기술

      • 모션 센서: 의자나 테이블에 설치하여 사용자의 자리 비움을 감지
      • 무게 센서: 의자에 무게 센서를 설치하여 사용자가 앉아있는지 여부를 파악

    • IoT 기술

      • 센서 데이터 전송: 자리 사용 상태를 실시간으로 모니터링하고 데이터를 중앙 서버에 전송하여 관리

      • Wi-Fi 또는 블루투스 연결: 사용자가 자리에 앉거나 일어날 때 신호를 보내고, 연결이 끊어지면 해당 좌석을 비웠다고 인식

    • 데이터 분석 및 처리 기술
      • 머신 러닝/인공지능: 패턴을 학습하여 사용자의 자리 이용 습관을 이해하고, 일정 기간 동안 자리를 비우면 해당 자리를 다른 사용자들에게 제공합니다.
      • 데이터 분석 알고리즘: 사용자의 패턴, 동석자의 요청, 퇴실 등을 분석하여 효율적으로 자리를 관리하고 할당합니다.
    • UI 기술
      • 애플리케이션 또는 웹 인터페이스: 학생들이 좌석 예약, 사용, 반납 등을 쉽게 할 수 있는 플랫폼을 제공합니다.


유사 제품

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유사 제품 예시 : 스터디 카페 키오스크 UI

  1. 실시간 인공지능 기반 자동화:

    • 차별화: 본 제안된 시스템은 실시간으로 인공지능을 활용하여 좌석 이용 패턴을 분석하고, 사용되지 않는 좌석을 자동으로 식별하여 관리합니다. 다른 유사 제품들보다 높은 실시간 응답성을 제공합니다.

  2. 자율 학습 및 최적화:

    • 차별화: 인공지능은 시간이 지남에 따라 더 많은 데이터를 학습하고, 좌석 이용 패턴의 변화나 새로운 패턴을 스스로 학습하여 시스템을 최적화합니다. 이로써 사용자의 편의성과 시스템의 효율성이 지속적으로 향상됩니다.

  3. 알림 및 통지 시스템:

    • 차별화: 이용자에게 정기적으로 퇴실 확인 메시지를 전송하여 퇴실 미입력을 방지하고, 사용자에게 편리한 서비스를 제공합니다. 다른 유사 제품들보다 좀 더 적극적인 사용자 알림 기능을 제공합니다.

  4. 개인 맞춤형 서비스:

    • 차별화: 인공지능을 활용하여 개인의 이용 패턴에 맞춤형 서비스를 제공할 수 있습니다. 사용자별로 좌석 선호도, 이용 시간대 등을 학습하여 최적의 서비스를 제공합니다.

  5. 저비용 하드웨어 활용:

    • 차별화: 필요한 하드웨어 및 센서 비용을 고려하여 저비용의 하드웨어를 사용하면서도 안정적인 성능을 제공합니다. 다른 유사 제품들보다 예산 효율성이 높습니다.


업무 분담

  1. 프로젝트 계획 & 설계

  2. 하드웨어 개발

  3. 소프트웨어 개발

  4. 테스트 및 데이터 분석


개발 일정

2월 : 프로젝트 계획 및 설계
3월 : 하드웨어 및 소프트웨어 개발
4월 : 프로젝트 테스트 및 데이터 분석
5월 : 문제점 파악 및 개선
6월 : 발표 자료 및 전시회 준비

카테고리:

업데이트:

참고