1. 수행배경

• 공공장소 (카페 , 도서관, 공공 오피스 등), 또는 개방적인 장소에서 물건을 꺼내놓고 공부 또는 작업을 하던 도중, 화장실 또는 개인적인 전화로 자리를 잠시 비워야 할 경우 물건을 그대로 두고 가는 경우, 두고 간 물건들에 대한 도난위험이 존재

  물건을 도난 당할 경우, 범인을 잡을 수 있는지도 확실하지 않으며 설령 CCTV를 이용하여 범인을 검거할 수 있어도 시간이 많이 소요될 수 있고, 그때까지 도난당한 물건이 멀쩡한 상태로 있다고 확신할 수 없음

  따라서 도난상황을 방지함과 동시에 도난 시도 상황을 사용자가 즉시 인지하도록 설계하고자 함

  
  

  조선일보 "카페 자리 비우자 휴대전화 훔쳐 도망… “안전한 나라 이미지 깼다” 부글" https://www.chosun.com/national/national_general/2022/07/13/MU2HJCWGXVESNAJPNOJOQETAE4/

  
  

  중앙일보 '노트북 두고 자리 비우면 안돼요'...카페 전문 털이범 검거

  https://www.joongang.co.kr/article/21433409#home

2. 수행기간

•  6월 : 전반적인 아이디어 구상 및 이해

  SparkFun사의  Conductive Fabric의 성질에 대한 이해    

  아두이노 보드로 부터 출력된 Serial 값을 읽어 디버깅에 도움을 주는 Tool 제작   (Processing 활용)

  기본적인 하드웨어 구성에 대한 아이디어 회의 및 조정

   

   

• 7월 : 하드웨어 제작 시작  

  전도성 실을 이용해 Matrix 구현 

    

  민감도 문제 발생 -> 전도성 천에 전도성 실을 완전 부착한 것이 원인 -> 

  비전도성 천에 전도성 실을 부착하여 위 아래로 장력을 부여하는 것으로 해결.

    

  Mega보드의 Analog Input GPIO에 각 Column 마다 같은 값이 들어오는 현상 발생 -> 

  기존 하나의 전도성천을 활용하려 했으나 전류가 천 모든곳에 퍼짐으로써 발생하는 원인 파악 -> 전도성 천을 조각내어 Sensing을 좌표화.

      

   

• 8월 :  통신 관련 해결

  사용자가 자리를 비우기 때문에 거리 제약을 받지 않는 통신방법을 사용할 필요성 발견 -> Wifi를 연결하여 Thingspeak에 값을 올리고 WebHook방식을 통해 이를 트리거로 하여 도난 상황이 발생하면 미리 지정한 번호로 SMS가 전송되도록 하는 Applet을 IFTTT에서 제작

  
  

  사용자가 확인할 수 있는 Display/UI 가 매트에 없는 상태에서 Wifi 연결 설정할 필요성 발견 ->  스마트폰 - HC-05 모듈 블루투스 연결, 어플로 통해 와이파이에 대한 정보 송수신 -> HC-05 - 보드 - ESP8266 으로 보드에 대한 와이파이 연결 -> 이후 작품 최소화를 위해 ESP32 보드로 변경.

  ESP32 - Mega Mini 보드로 구성.

    

  어플리케이션 제작

  앱인벤터로 ESP32 <-> 스마트폰 블루투스 연결후 시리얼통신을 하는 어플 개발 -> 앱인벤터의 UI적 한계 때문에 유사한 코딩방식의 Kodular 프로그램으로 변경

  작품 사용중 사용자의 실수에 대한 버그를 최소화 하기 위해 수시로 ESP32 보드와 통신함으로써 주어진 Process를 만족하도록 수정

    

  하드웨어 관련

  매트의 겉면을 기존 검은색 네오프렌을 사용 

  -> 반응성 및  형태 유지력의 이유로 하늘색 파스텔톤의 가죽으로 변경.

  
  

  매트로부터 나오는 전도성 실들과 아두이노 보드 및 구성요소들을 납으로 연결.

  도난이 감지되었을 때 즉각적으로 경고음으로 상황을 알려줄 부저 부착.

      

• 9월 :  3D프린터를 활용한 케이스제작 시작

  Fusion360 프로그램을 통한 도안 작성.

  배터리 보관 부분과 보드 부분 보관을 가로로 배치-> 세로로 길게 제작함으로써 보관 및 휴대성 증가-> 매트를 두루마리 형식으로 묶을 경우에 부피감 증가로 인해 어려움 발생. 

3. 개발작품 설명

• 작품의 구조

  매트 외부 - 800mm x 400mm의 하늘색 가죽 데스크 매트(상판), 800mm x 400mm의 미끄럼 방지용 고무 패드(하판)

  매트 내부 - 700mm x 300mm의 비전도성 천에 10줄의 전도성 실이 가로로 부착된 상판, 700mm x 300mm의 비전도성 천에 23줄의 전도성 실이 세로로 부착된 하판, 700mm x 300mm의 조각난 전도성 천을 격자형태로 이어붙인 중간판

  
  

  케이스 외부 - 180mm x 50mm x 30mm 의 흰색 직육면체 케이스 

  케이스 내부 - Arduino mega-mini, Esp32 D1 mini, Buzzer, Battery

• 작품의 동작

  작품(제품) 의 구동은 어플리케이션실행 부터 시작.

  스마트폰과 작품내부 모듈과 페어링 된 상태라면, 휴대폰 어플리케이션을 통해 인터넷이 가능한 무선랜설정이 가능.

  올바른 SSID 와 PW를 입력 후 연결시도 버튼을 누르게 되면, 제품사용 환경이 설정.

  
  

  # 어플리케이션 실행

  
  

  BlueTooth 버튼 - 페어링되어있는 ESP보드를 선택시 시리얼통신이 가능하도록 설정.

  Set_SSID 버튼 - 인터넷사용 가능한 SSID정보를 입력후, 설정.

  Set_PW 버튼 -   인터넷사용 가능한 PASSWORD정보를 입력후, 설정.

  Try_Connect 버튼 - SSID 와 PW가 설정이 된 후, 활성화. 해당 무선랜으로 연결을 시도하며, 연결 실패시 다시 설정모드로 넘어가며, 연결 성공시 다음 동작을 위한 모드 선택 Process로 진행.

  Test 버튼 - 아두이노의 디지털핀으로 부터 전류를 흘려보내게 되며 USB와 PC가 시리얼통신을 진행하며 각 아두이노 아날로그핀의 입력되는 전류값을 PC화면에 송출.(Processing), 이 버튼은 센싱의 시각화를 위해서 제작.

  Start Detection 버튼 - 도난 감지 모드가 실행. 도난 발생 시 부착된 부저가 울리며 이내 스마트폰으로 신호( 메시지 )가 전달.

  Stop/Reset 버튼 - 도난 감지 모드거나 도난이 감지되었을 때 작동( 알람 )을 정지하고 초기화(모드설정 Process) 설정. 

  ※ Stop버튼이 아니더라도 일정 시간이 지나면 알람은 정지.

  
  

  # 도난 상황 확인

  
  

  아두이노 보드의 Digital Pin으로부터 OutPut Low를 , Analog Pin에 InPut Pull-Up 모드를 설정.

  Digital Pin 은 총 23개, InPut Pin은 총 10개로 Digital Pin과 연결된 전도성 실과, Analog Pin과 연결된 전도성 실들을 수직으로 교차시켜 230개의 Sensing Point를 생성.

  Sensing Point에서 교차되는 전도성 실 사이에 압력에 따라 저항이 달라지는 전도성 천을 두어 통과되는 전류값이 달라지도록 설계하여 보드의 Analog Pin에서 읽고,

  전류값 변화를 기반으로 한 알고리즘을 통해 매트위의 특정 구역에 존재하던 물건의 위치변화를 감지하여 도난여부를 판단. 

  
  

  # 도난 상황 알림

  
  
  1. 도난 상황이 발생했다고 판단된 경우 Arduino mega-mini board에 도난 확인 flag가 설정되고 부저를 통해 알람 ON.
  2. Arduino mega-mini board의 도난 확인 flag값을 UART 통신을 이용하여 esp-32 모듈에 전송하고 전송된 값을 esp-32 모듈에 연결된 Wifi를 통해 thingspeak에 미리 만들어 놓은 channel의 field에 값을 저장.
  3. IFTTT에서 미리 만들어 놓은 webhook을 trigger로 하여 trigger가 발생하면 알림기능이 있는 (SMS 등) 를 보내는 동작을 수행하는 Applet을 통해 Thingspeak의 field에 올라온 값이 지정된 조건을 만족한 경우를 trigger로 삼아 이러한 상황이 발생한 경우 미리 지정해 놓은 번호로 알림(SMS)를 전송.

   

• 작품의 특징

  가죽매트를 사용하여 기본적인 방수성 제공.

  매트에서 센싱하는 부분이 천과 실로만 이루어져 있어 유연하기 때문에 휴대성이 높음.

4. 활용방안

• 활용 방안)      이 제품은 휴대성이 있는 제품으로 언제든지 가방에 가지고 다님으로써 공공장소 어디든 사용가능.

  활용 방안)      공용 와이파이가 되는 상황이라면 소지품을 잠시 두고 용무를 보러 떠나더라도 심리적 안심/ 실제 도난 예방이 가능할 것으로 예상.

  예상 수요)      도난 상황이 특이 자주 벌어지는 외국의 경우 더 높은 수요가 예상됨.

  차별화)          기존 감압센서의 경우 비용적으로 많은 소모가 되며, 카메라/영상처리를 통한 도난 방지에는 사각지대/비용 문제가 존재하나, 이 제품은 값싼 가격에 대량생산이 가능할 것임.

  발전 가능성)   휴대성이 있는 제품이 아닌, 설치형의 경우, 카페/ 식당등에서 식탁보 형식으로 제작함 으로써 가게 CCTV등과 연계하여 보안성 강화 가능

  발전 가능성)   실제 공정으로 제작된다면, 제품을 더 얇게, 더 축소화 할 수 있으며 휴대성이 더욱 증가할 것으로 예상