김성웅 발표(2024-01-19)

1. 활용 가능한 AI 모델 찾아보기

라즈베리파이에서 활용 가능한 Tensor Flow 및 Opencv를 이용한 사물 인식, 제스쳐 추정 Open Source Library

• 라즈베리파이 설정(터미널)

1. 파이 update & upgrade

   ~ $ sudo apt-get update
   ~ $ sudo apt-get upgrade
   

2. Tensor Flow Lite설치(TFLite)

   • 사물 인식을 할 수 있도록 미리 학습된 라이브러리를 Github에 불러옴

   • 위의 작업을 하면 home -> pi directory에 TensorFlow-Lite로 시작하는 파일 생성

   • 파일의 이름을 간단하게 보기 위해 tflite1으로 변경

3. tflite1 directory에서 파이썬 가상 환경 모듈과 Open CV를 설치

   만일 터미널을 종료하고 다시 작업을 해야 한다면 다시 directory 이동

4. 사물 인식, 제스쳐 추정 기계 학습 모델 다운

   Tensorflow에서 예제로 제공하는 기계 학습 모델을 다운 받아서 라즈베리파이 pi directory에 추가 압축된 파일이기 때문에 명령어로 압축을 푼 후 이름을 작업하기 쉽도록 재정의(ex. TFLite_model)

   https://www.tensorflow.org/lite/examples/object_detection/overview?hl=ko

   https://www.tensorflow.org/lite/examples/pose_estimation/overview?hl=ko

5. 파이 카메라 or 웹 캠 연결

   • 파이의 카메라 혹은 웹 캠을 통해 사물 인식을 하는지 확인

   • 아래 명령을 실행하면 자동으로 카메라를 통한 영상이 나오며 사물을 인식

   • 키보드의 q를 누르면 종료

   (tflite1-env)~/tflite1 $ python3 TFLite_detection_webcam.py --modeldir=TFLite_model
   

6. 결과 확인

   사물 인식 모델은 구글에서 배포한 모델이며 기본적인 사물 60 여가지만 인식

   제스쳐 추정 모델은 처리된 카메라 이미지를 입력으로 받아 키 포인트에 대한 정보를 출력

2. 각자 집중적으로 분석할 Domain을 선택해서 문제 인식해보기

Domain : 교통 분야

1. 교통 체증 및 대중 교통 문제:

• 현황: 도시화가 진행되면서 교통 체증 문제가 급증하고, 대중 교통 수단의 불편함이 강조되고 있다.
• 인식된 문제: 교통 최적화를 위한 신속하고 효율적인 교통 관리 시스템의 필요성, 대중 교통 수단의 품질 및 편의성 향상을 통한 모드 전환이 어려움.
• 해결 방안: 실시간 교통 데이터를 활용한 지능적인 교통 흐름 관리 시스템 도입, 대중 교통 수단의 디지털화와 편의성 강화 (예: 모바일 애플리케이션을 통한 실시간 정보 제공), 대중 교통 확장 및 개선을 위한 투자와 기술 혁신.

2. 교통 안전 문제:

• 현황: 교통 사고 발생률 상승으로 사회적 비용이 증가하고, 신기술 적용의 부재로 안전한 교통 환경 확보가 어려움.
• 인식된 문제: 혁신적인 교통 안전 기술 도입을 통한 사고 예방 및 사후 대응 시스템의 필요성, 운전자 교육 및 인지 개선을 위한 정책 강화 필요.
• 해결 방안: 센서 및 카메라 등의 기술을 활용한 교통 상황 실시간 감지 및 경보 시스템 도입, 자율 주행 기술을 활용한 운전자 보조 시스템 개발, 운전자 교육 및 안전 운전 문화 확산을 위한 교육 프로그램 강화.

3. 친환경 교통 수단 부재:

• 현황: 지속 가능한 도시 발전을 위한 친환경 교통 필요성이 커지고 있으나, 제한된 옵션과 충분하지 못한 보급.
• 인식된 문제: 환경에 덜 영향을 미치는 교통 수단의 연구 및 개발 촉진, 인프라 및 보조 정책 강화를 통한 친환경 교통 수단 보급 확대.
• 해결 방안: 전기차 및 수소차 등 친환경 교통 수단에 대한 인프라 구축 및 보조금 지원, 연료 효율적이며 환경에 덜 영향을 미치는 교통 수단의 연구 및 개발 지원, 정책적 장려를 통한 친환경 교통 수단의 보급 확대.

4. 교통 정보 부족:

• 현황: 실시간 교통 정보 부재로 인해 효과적인 이동 및 교통 계획이 어려움.
• 인식된 문제: 센서 및 IoT 기술을 활용한 실시간 교통 데이터 수집 및 분석 시스템 구축의 필요성, 개방형 데이터 플랫폼의 구축과 데이터 공유 강화.
• 해결 방안: 센서, IoT 및 빅데이터 분석 기술을 활용한 실시간 교통 정보 수집 및 분석 시스템 구축, 개방형 데이터 플랫폼의 구축 및 데이터 공유 활성화, 시민 참여를 통한 교통 정보 수집 및 공유 시스템 구현

5. 주차 문제:

• 현황: 도심 지역에서의 주차 공간 부족과 불필요한 차량 이동으로 인한 교통 혼잡.
• 인식된 문제: 지능적이고 자율적인 주차 관리 시스템의 필요성, 주차 공간의 효율적인 활용을 위한 정책 및 시설 개선.
• 해결 방안: 스마트 주차 시스템 도입으로 지능적이고 자율적인 주차 관리, 주차 시설의 증설 및 효율적인 주차 구역 관리, 주차 공간을 공유하고 빌릴 수 있는 서비스 확대.

6. 도로 인프라 문제:

• 현황: 고르지 못한 도로 품질과 부족한 인프라로 인한 교통 흐름 지연 및 안전 문제.
• 인식된 문제: 지속적인 도로 유지 보수 및 개선, 지능적 도로 시스템의 도입 및 효율적 교통 흐름 관리의 필요성.
• 해결 방안: 정기적인 도로 유지보수 및 개선 작업, 지능적인 도로 시스템 도입 (예: 스마트 신호등, 도로 표지판 인식 기술 등), 교통 흐름을 관리하고 최적화하는 시스템 구축.

7. 미래 교통 기술 적용의 어려움:

• 현황: 미래 교통 기술 도입에 대한 제약으로 혁신적 솔루션의 실현이 어려움.
• 인식된 문제: 교통 기술 산업 활성화를 위한 정책 및 규제 환경 조성, 신기술 도입을 위한 테스트 베드 및 협력 체계 강화.
• 해결 방안: 교통 기술 산업의 연구 및 개발을 지원하는 정책 수립, 테스트베드 구축을 통한 새로운 기술 검증과 안정화, 산업과 정부 간의 협력 강화 및 규제 환경 조성.

3. 핵심 아이디어에서 하나를 선택하여 조사 및 구체화하기

이동식 스마트 소화기 아이디어

1. 제품 개요:

이동식 스마트 소화기는 라즈베리파이를 중앙 제어 시스템으로 활용하여 화재를 빠르게 감지하고 효율적으로 제어하는 스마트 이동식 소화기입니다. 어디에서나 손쉽게 이동하여 화재 상황에 신속하게 대응할 수 있으며, 특히 특별한 상황에 빠르게 대응하기 위한 기능을 제공합니다.

이 소화기는 화재 현장에서의 특별한 상황에 대비하여, 라즈베리파이를 기반으로 한 AI 기반 긴급 우선 처리 알고리즘을 통해 더 급한 위치의 화재를 우선적으로 선택하여 처리합니다. 화재가 발생하면 라즈베리파이는 화재의 위치를 분석하고, 해결이 더 급한 위치를 신속하게 식별하여 우선적으로 대응합니다. 이를 통해 소화액을 효과적으로 투입할 지점을 결정하고, 화재의 확산을 최소화하는 데 기여합니다. 이로써 이동식 스마트 소화기는 더 빠르고 효과적인 화재 대응을 실현하며, 안전한 환경을 조성하는 데 기여합니다.

2. 핵심 기능 및 구성 요소:

• 화염 감지 센서: 초기 화재 감지 및 라즈베리파이에 화재 경보 전송
• 펌프 및 릴레이: 화재 발생 시, 특정 지점으로 소화액을 공급하고 제어
• 서보모터 기반 분사 시스템: AI 기술 도입으로 정밀한 소화액 분사 및 최적 소화 알고리즘 적용
• 카메라 및 이미지 처리: 화재 상황을 감지하고 화재의 심각성 평가
• 데이터 로깅 및 알림 시스템: 화재 정보 기록 및 사용자에게 신속한 경고 알림을 위한 빠른 데이터 전송
• 모바일 애플리케이션 통합: 원격에서 소화기 모니터링
• 충전식 배터리 시스템: 이동 가능하며 지속적인 동작 가능
• 소형 및 이동성 강화: 경량 소재로 이동이 용이하고 소형화된 형태로 보관 가능

3. 작동 원리:

• 화염 감지: 화염 감지 센서가 화재를 감지하면 라즈베리파이에 즉시 경보를 전송합니다.

• 자동 대응: 라즈베리파이는 효율적인 대응을 위해 펌프와 릴레이를 조작하여 소화액을 정확한 위치로 공급하고, 서보모터를 활용하여 분사 헤드를 화재 지점에 정밀하게 조절합니다.

• 이미지 처리: 화재 상황을 실시간으로 촬영한 카메라 영상은 라즈베리파이에 의해 이미지 처리되어 불꽃의 크기 및 화재의 심각성을 신속하게 평가합니다.

• 데이터 로깅 및 알림: 화재 발생 시, 라즈베리파이는 중요한 데이터를 로깅하고 사용자에게 경고 알림을 전송하여 즉각적인 대응이 필요한 상황을 알립니다.

• 모바일 애플리케이션 통합: 라즈베리파이와 소화기는 모바일 애플리케이션과 신속하게 통합되어, 사용자는 언제 어디서나 화재 상황을 모니터링하고 소화기를 원격으로 제어할 수 있습니다. 화재 발생 시 경고 알림을 받고, 필요한 조치를 손쉽게 취할 수 있습니다.

• 충전식 배터리 시스템: 충전식 배터리 시스템을 도입하여 소화기는 지속적인 동작이 가능하며, 이동성을 보장합니다.

• 소형 및 이동성 강화: 경량 소재를 사용하여 이동이 용이하며, 소형화된 형태로 보관이 가능하여 화재가 발생한 위치로 빠르게 이동하여 신속한 대응이 가능합니다.