KR20030012681A - An Internet-based 3-dimensional remote monitoring system by using personal communication services phone and its operating method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 개인휴대통신기기를 이용한 인터넷 기반의 3차원 원격 모니터링 시스템 및 이의 운영방법에 관한 것이다.The present invention relates to an internet-based 3D remote monitoring system using a personal mobile communication device and a method of operating the same.
오늘날 산업의 급속한 발전과 이로 인한 대규모 개발사업은 최근 이슈로 대두되고 있는 환경오염과 자연생태계 보존이라는 문제로 인해 효율적인 사업수행이 어려운 상황이다. 따라서 이러한 대규모의 개발사업은 친환경적으로 수행되어야만 사업의 지속성을 보장받을 수 있으며 이를 위해서는 환경오염원의 정확한 규명과 이의 파급효과 및 이의 효율적 제어 방법의 모색이 필수적이다. 최근 효율적인 환경 모니터링을 위해 실시간으로 감시 예측할 수 있게 하는 인공위성 등과 같은 첨단장비를 이용한 고가의 환경모니터링 시스템이 다수 개발되고 있다. 그러나 측정범위가 그리 넓지 않은 경우에의 상기 시스템의 적용은 비용상 많은 문제점을 갖고 있다.Today's rapid development of industry and its large-scale development projects are difficult to carry out efficient projects due to environmental pollution and preservation of natural ecosystems, which are emerging issues. Therefore, these large-scale development projects must be carried out in an environmentally friendly manner to ensure the sustainability of the project. For this purpose, it is essential to accurately identify environmental pollution sources, to find their ripple effects, and to seek effective control methods. Recently, a large number of expensive environmental monitoring systems have been developed using advanced equipment such as satellites that enable real-time monitoring and prediction for efficient environmental monitoring. However, the application of the system in a case where the measurement range is not very wide has many problems in terms of cost.
한편 최근 인터넷의 급속한 보급으로 인해 데이터 전송시 발생하는 공간상의 제약을 쉽게 극복할 수 있게 되어 전세계 어디서든지 데이터를 주고받을 수 있게 되었으며 이미 공장자동화 등과 같은 여러 분야에서 이와 같은 네트웍 기술의 도입이 보편화되고 있는 실정이다. 실례로 공장 등과 같은 산업현장에서는 작업현황을 확인하기 위해 네트웍을 통한 모니터링을 수행하고 있으며 이는 작업 현장에 항시 상주해야되는 불편을 덜어줄 뿐만 아니라 인터넷 접속이 가능한 곳이라면 어디서나현장의 상황을 점검할 수 있으므로 시간적으로나 공간적으로 많은 효율성을 기대할 수 있다. 뿐만 아니라 인간이 접근하기 힘든 계측 환경이나 여러 지역을 한곳에서 관찰해야 하는 상황에서 인터넷을 통한 모니터링은 인간의 수고를 대신할 수 있는 좋은 대안이 될 수 있지만 아직 이러한 기술이 개시되지 않았다.Meanwhile, due to the recent rapid spread of the Internet, it is possible to easily overcome the space limitations that occur during data transmission, and it is now possible to send and receive data anywhere in the world.In many fields such as factory automation, the introduction of such network technology is becoming common. There is a situation. For example, industrial sites such as factories are conducting monitoring through the network to check the working status, which not only alleviates the inconvenience of having to stay on the job site all the time, but also checks the status of the site wherever there is internet access. Therefore, much efficiency can be expected in time and space. In addition, monitoring over the Internet may be a good alternative to human effort in situations where humans may have inaccessible metrology environments or multiple locations in one place, but these technologies have not yet been initiated.
그리고 현재 저가의 환경 계측장비들은 컴퓨터와의 데이터 전송을 위해 RS232 인터페이스를 내장하고 있으며 일정시간동안 측정된 데이터는 노트북과 같은 모빌 컴퓨터에 저장되어 off-line으로 분석되고 있어서 사용하기에 매우 불편할 뿐 아니라 실용적이지 못하다. 또한 최근 PCS 등과 같은 개인 휴대단말은 자체 인터넷 접속 기능뿐만 아니라 노트북을 이용한 데이터 링크 기능이 탑재되어 출시되고 있지만, PCS를 이용하여 인터넷 상에서 3차원 원격 모니터링을 수행할 수 있는 시스템은 아직 개시되지 않았다.In addition, low-cost environmental instruments have a built-in RS232 interface for data transmission to and from the computer, and measured data for a certain period of time is stored in a mobile computer such as a notebook and analyzed off-line. Not practical In addition, recently, personal portable terminals such as PCS have been released with a data link function using a laptop as well as its own Internet access function, but a system for performing 3D remote monitoring on the Internet using PCS has not yet been disclosed.
본 발명은 개인휴대통신기기를 이용한 인터넷 기반의 3차원 원격 모니터링 시스템 및 이의 운영방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide an Internet-based three-dimensional remote monitoring system using a personal mobile communication device and its operation method.
본 발명의 다른 목적과 장점은 하기된 발명의 상세한 설명을 읽고 첨부된 도면을 참조하면 보다 명백해질 것이다.Other objects and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the invention and the accompanying drawings.
도 1 은 본 발명에 따른 개인휴대통신기기를 이용한 인터넷 기반의 3차원 원격 모니터링 시스템의 전체 구성도.1 is an overall configuration diagram of an internet-based three-dimensional remote monitoring system using a personal mobile communication device according to the present invention.
도 2 는 본 발명에 따른 서버 시스템의 구성도.2 is a block diagram of a server system according to the present invention.
도 3 은 본 발명에 따른 무선계측시스템/서버/클라이언트의 동작 흐름도.3 is an operation flowchart of a wireless measurement system / server / client according to the present invention.
도 4 는 본 발명에 따른 계측기와 PCS의 연결을 위한 인터페이스부 회로도.4 is a circuit diagram of the interface unit for the connection between the instrument and the PCS according to the present invention.
도 5 는 본 발명에 따른 무선계측시스템의 실제 구성도.5 is an actual configuration diagram of a wireless measurement system according to the present invention.
도 6 은 본 발명에 따른 서버 시스템 접속시 초기화면.Figure 6 is an initial screen when connecting to the server system according to the present invention.
도 7 은 본 발명에 따른 계측지의 위치를 나타내는 VRML화면의 예시도.7 is an exemplary view of a VRML screen showing the position of a measurement sheet according to the present invention.
도 8 은 본 발명에 따른 ActiveX 구동화면의 예시도.8 is an exemplary view of an ActiveX drive screen according to the present invention.
도 9 는 본 발명에 따른 클라이언트상에서 검색된 측정 데이터의 표시화면 예시도.9 is an exemplary display screen of measurement data retrieved on a client according to the present invention;
본 발명의 시스템 및 이의 운영방법은 새만금호의 수질에 영향을 미칠 것으로 예상되는 만경강 수계의 효율적 수질 모니터링 및 측정된 데이터의 인터넷을 통한 공유를 가능케 하는 인터넷 기반 3차원 원격 모니터링을 위해 개발되었다.The system of the present invention and its operation method have been developed for internet-based three-dimensional remote monitoring that enables efficient water quality monitoring of the Mangyeonggang water system and the sharing of measured data through the Internet, which are expected to affect the water quality of Saemangeum Lake.
본 시스템은 RS232 인터페이스를 갖는 중저가의 계측기에 PCS를 도입하여 원격 무선 데이터 전송을 가능케 하는 무선 계측시스템과 무선 계측시스템으로부터 입력되는 데이터를 인터넷을 통해 실시간 모니터링을 가능케 하는 서버 시스템으로 구성된다.This system is composed of a wireless measurement system that enables remote wireless data transmission by introducing PCS to a low-priced instrument having an RS232 interface, and a server system that enables real-time monitoring of data input from the wireless measurement system through the Internet.
< 시스템의 구성 및 이의 운영방법 ><System composition and its operation method>
본 발명에 따른 시스템의 전체 구조는 도 1에 도시된 바와 같다. 도 1의 무선 계측시스템은 RS232 인터페이스를 갖는 수질관련 계측기로 설정된 시간마다 측정 데이터를 계측기 내부의 메모리에 저장함과 동시에 이들 데이터를 PCS를 이용하여 원격의 서버에 전송한다. 또한 서버는 측정현장에 설치된 계측기로부터 송신되는 데이터를 받아들여 이를 인터넷상에서 공유를 가능케 한다. 전체 시스템의 각 부분별 기능 및 동작은 다음과 같다.The overall structure of the system according to the invention is as shown in FIG. The wireless measurement system of FIG. 1 stores measurement data in a memory of a measuring instrument having a RS232 interface every time and transmits the data to a remote server using a PCS. In addition, the server accepts the data transmitted from the instrument installed in the measurement site, and allows it to be shared on the Internet. Functions and operations of each part of the whole system are as follows.
1. 무선 계측 시스템1. Wireless Instrumentation System
대부분의 중저가 수질관련 계측기는 컴퓨터와의 데이터통신을 위해 RS232 인터페이스를 갖고 있으며 또한 최근 출시되고 있는 PCS 등도 노트북과의 데이터 링크를 위한 RS232 인터페이스 기능을 탑재하고 있다. 따라서 계측기로부터 측정된 데이터를 PCS를 이용하여 원격의 서버에 전송하기 위해서는 계측기로부터의 데이터를 전송에 적합한 형태로 변경시키고 이를 PCS에 보내주는 기능을 하는 별도의 인터페이스가 요구된다. 본 발명에서는 상기 기능을 갖는 인터페이스를 예를 들어 PIC16c73-10MHz 와 같은 마이크로 프로세서를 사용하여 구성하는 것이 가능하다.Most low- and mid-priced water quality instruments have an RS232 interface for data communication with computers, and recently released PCS also have an RS232 interface for data linking with notebook computers. Therefore, in order to transmit the data measured from the instrument to the remote server using the PCS requires a separate interface that converts the data from the instrument into a form suitable for transmission and sends it to the PCS. In the present invention, it is possible to configure an interface having the above function by using a microprocessor such as PIC16c73-10MHz.
대부분의 마이크로프로세서는 RS232 인터페이스를 위한 UART port를 한 개만을 갖고 있기 때문에 본 발명에서는 정확한 타이밍을 요구하는 PCS와 통신에는 마이크로프로세서 내부의 UART를 사용하고, 계측기와의 RS232 인터페이스는 프로그램으로 에뮬레이션하였다. 또한 SMS(Short Message Service) 등과 같은 무분별한 전송메시지에 의해 PCS가 정상적으로 동작하지 않을 경우에 대비하여 마이크로프로세서의 워치독 기능을 이용하여 강제적으로 리세트를 발생하도록 하였다. 또한 원격 서버와의 정확한 데이터 전송을 위해 오류체크코드 (Check-sum)도 함께 전송된다.Since most microprocessors have only one UART port for the RS232 interface, the present invention uses a UART inside the microprocessor for communication with a PCS requiring accurate timing, and the RS232 interface with the instrument is emulated by a program. In addition, in case of PCS not operating normally due to indiscriminate transmission message such as SMS (Short Message Service), the reset is forcibly generated by using the watchdog function of the microprocessor. In addition, an error check code (Check-sum) is also sent for accurate data transmission with the remote server.
2. 서버 시스템2. Server system
서버는 다수의 계측지로부터의 계측정보를 데이터 베이스에 저장함과 동시에 클라이언트의 자료요구에 대해 3차원으로 표현된 계측지 정보 및 측정데이터를 제공할 목적으로 운용된다. 본 발명의 서버 시스템의 구성은 도 2와 같다.The server is operated for the purpose of storing the measurement information from a plurality of measurement sites in a database and at the same time providing measurement information and measurement data expressed in three dimensions for the data request of the client. The configuration of the server system of the present invention is shown in FIG.
도 2의 Visual Basic으로 구현된 소켓서버는 첫째, 원격의 무선계측시스템으로부터 걸려온 전화를 모뎀을 통해 받아들이고 둘째, 무선계측시스템의 고유주소(ID) 및 전송오류를 검사한 후, 오류가 검출되지 않으면 이를 데이터 베이스에 저장하고 셋째, 클라이언트상에서 구동되는 ActiveX 콘트롤에 데이터를 전송하는 기능을 수행한다. 또한 도 2의 웹서버는 원격 클라이언트의 접속요구에 대해HTML, VRML 및 ActiveX를 전송하고, 또한 클라이언트의 데이터 검색요구에 대해 ASP를 구동하여 검색된 데이터를 클라이언트에 전송하는 기능을 수행한다. 본 발명에서는 측정데이터의 저장을 위한 데이터베이스로는 MS사의 Access를 포함한 다양한 제품을 사용할 수 있다. 무선계측시스템과 서버 및 클라이언트의 전체적인 동작을 나타내면 도 3과 같다.The socket server implemented with the Visual Basic of FIG. 2 firstly accepts a telephone call from a remote wireless measurement system through a modem, and secondly checks a unique address (ID) and a transmission error of the wireless measurement system. It stores it in the database and thirdly, it transmits the data to the ActiveX control running on the client. In addition, the web server of FIG. 2 transmits HTML, VRML, and ActiveX for the connection request of the remote client, and also executes an ASP for the data retrieval request of the client to transmit the retrieved data to the client. In the present invention, a variety of products including MS Access can be used as a database for storing measurement data. Figure 3 shows the overall operation of the wireless measurement system, server and client.
이제 웹서버에서 제공되는 각 구성요소에 대해 살펴본다.Now look at each of the components provided by the web server.
2.1 ActiveX2.1 ActiveX
본 발명에서는 실시간 데이터 전송 및 그 데이터를 일반 사용자가 알아보기 쉽게 GUI로 표현하기 위해 ActiveX 컨트롤을 사용하며, 웹에 접속을 하게 되면 자동으로 다운되어 실행이 되게 구성하였다.In the present invention, an ActiveX control is used to express real-time data and its data in a GUI that is easy for general users to understand, and is configured to automatically download and run when connected to the web.
2.2 VRML2.2 VRML
본 발명에서는 객체 지향적인 특성을 갖는 언어를 사용하여 3차원 모형을 구현하는 것이 바람직하다. 그러한 언어를 사용하는 경우 3차원 그래픽의 표현이 용이하기 때문이다. 예로서 가상현실을 표현하는 언어의 일종인 VRML을 사용하는 것이 가능하다. 그러나 다른 언어를 사용해서도 3차원의 모형을 구현할 수 있음은 이 분야의 기술자들에게는 자명한 사실이다.In the present invention, it is preferable to implement a 3D model using a language having object-oriented characteristics. When using such a language, it is easy to express three-dimensional graphics. For example, it is possible to use VRML, a kind of language for representing virtual reality. However, it is obvious to those skilled in the art that three-dimensional models can be implemented using other languages.
2.3 ASP (Active Server Page)2.3 ASP (Active Server Page)
본 발명에서는 3차원의 그래픽을 클라이언트에서 처리하게되는 데서 오는 클라이언트의 부담을 줄이고 데이터베이스와 연동하기 위하여 서버 측 스크립트 언어를 사용한다. 예를 들어 윈도우 계열의 웹 서버에서 동작하는 서버 측 스크립트 언어로 최근 쇼핑몰이나 데이터베이스의 연동에 많이 사용되고 있는 ASP를 사용할 수 있다. 왜냐면 ASP 파일은 클라이언트의 접속 시 초기화면 실행을 위한 HTML 파일과 함께 클라이언트로 이동되지만 실질적인 동작은 서버에서 실행하고 그 결과만을 클라이언트로 보내기 때문에 서버의 부담을 줄일 수 있기 때문이다.In the present invention, a server-side scripting language is used in order to reduce the burden on the client from processing the 3D graphics on the client and to interface with the database. For example, as a server-side scripting language that runs on Windows-based web servers, you can use ASP, which is frequently used to link shopping malls and databases. This is because the ASP file is moved to the client along with the HTML file to execute the initial screen when the client connects, but the actual operation is executed on the server and only the result is sent to the client, thereby reducing the burden on the server.
3. 클라이언트3. Client
클라이언트가 웹 브라우저를 통해 웹 서버의 지정된 URL(Uniform Resource Locator)로 접속하면 도 6과 같은 메인 화면이 나타나며, HTML과 함께 다운로드 된 VRML이 계측지의 정보를 3차원 그래픽으로 표시를 해주며, ActiveX는 서버의 Visual Basic 소켓 서버에 접속을 하여 실시간으로 현재의 데이터를 브라우저 상에 GUI로 표현을 하게된다. 이를 위해 클라이언트는 웹 서버로부터 HTML파일과 VRML 파일 및 인터넷 배포용 ActiveX를 다운로드 받아 실행을 시켜야 하고, VRML 파일이 실행되기 위한 플러그 인을 필요로 한다. 예로서 Cosmo Soft사의 Cosmo Player를 사용하는 것이 가능하다.When the client connects to the designated URL (Uniform Resource Locator) of the web server through a web browser, the main screen as shown in Fig. 6 appears, and VRML downloaded with HTML displays the information of the measurement sheet in 3D graphics, and ActiveX It connects to the server's Visual Basic socket server and displays the current data in GUI on the browser in real time. To do this, client should download and execute HTML file, VRML file and ActiveX for internet distribution from web server, and need plug-in to execute VRML file. As an example, it is possible to use Cosmo Player of Cosmo Soft.
4. 실시예4. Examples
4.1 무선계측 시스템4.1 Wireless Measurement System
제작된 계측기와 PCS간 인테페이스부의 회로 구성은 다음과 같다. 마이크로프로세서로는 PIC16c73을 사용하였으며 PCS와 의 통신에는 내장 UART(19200bps, 8bit data, 1 stop bit, no parity, 하드웨어 흐름제어)를 사용하였으며 계측기와의 RS232 인테페이스는 Port A0, A1을 이용하여 에뮬레이션(9600bps 8bit data, 1stop bit, no parity) 하였다. 에뮬레이션을 통해 얻어진 측정데이터를 원격의 서버에 전송(1시간에 1회 데이터 전송)하기 위해 PCS에 Dial-Up 모뎀의 AT명령어를 사용하였다. 전송이 완료되면 접속을 끊고 다시 계측기로부터 데이터를 수신하기 위한 수신대기 상태로 들어가며 만약 모뎀접속이 불안정하거나 오류가 발생 시에는 전송이 성공적으로 완료될 때까지 접속 재 시도를 하게 된다. 제작된 계측기와 PCS의 인터페이스부는 도 5와 같다.The circuit structure of the interface between the manufactured instrument and PCS is as follows. PIC16c73 is used as a microprocessor and a built-in UART (19200bps, 8bit data, 1 stop bit, no parity, hardware flow control) is used for communication with PCS, and RS232 interface with instrument is emulated using Port A0, A1. 9600bps 8bit data, 1stop bit, no parity). The AT command of the Dial-Up modem was used for PCS to transmit the measurement data obtained through emulation to the remote server (once per hour). When the transmission is completed, the connection is disconnected and the receiver enters the standby mode for receiving data from the instrument again. If the modem connection is unstable or an error occurs, the connection is retried until the transmission is completed successfully. The interface of the manufactured measuring instrument and the PCS is shown in FIG. 5.
실험을 위해 설계제작된 무선 계측 단말 시스템의 외관은 도 5와 같다. 사용된 무선단말은 LG사의 Cyber-ezX1모델로 국제환경시스템의 모델 DN-1000L의 전송설정에 따라 일정시간간격으로 서버에 접속을 하게 된다.The appearance of the wireless measurement terminal system designed for the experiment is shown in FIG. The wireless terminal used is LG's Cyber-ezX1 model and connects to the server at regular intervals according to the transmission setting of Model DN-1000L of the International Environment System.
4.2 서버 및 클라이언트의 구성4.2 Configuration of Servers and Clients
원격의 클라이언트가 서버에 접속하였을 경우의 초기화면은 도 6과 같다. 만경강 수계에 설치된 센서시스템의 위치 확인을 위해 제작된 VRML 및 원격에서의 실시간 모니터링을 가능케 하는 Active-X 컨트롤 구동화면은 각각 도 7, 8과 같다.The initial screen when the remote client accesses the server is shown in FIG. VRML produced for the positioning of the sensor system installed in the Mangyeonggang water system and Active-X control driving screens for real-time monitoring in the remote are shown in FIGS. 7 and 8, respectively.
클라이언트에서 일정기간 동안에 측정된 데이터의 검색을 위해 해당버튼을 누르면 서버에서 구동되는 ASP에 의해 다음과 같은 검색 데이터를 보는 것이 가능하며 이를 클라이언트의 기억매체에 파일로 저장하는 것도 가능하다.If the client presses the corresponding button to search the measured data for a certain period of time, it is possible to see the following search data by ASP running on the server and save it as a file in the client's storage medium.
본 발명은 다양하게 변형될 수 있고 여러 가지 형태를 취할 수 있으며 상기 발명의 상세한 설명에서는 그에 따른 특별한 실시예에 대해서만 기술하였다. 하지만 본 발명은 상기 발명의 상세한 설명에서 언급된 특별한 형태로 한정되는 것이 아닌 것으로 이해되어야 하며, 오히려 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.The present invention can be variously modified and can take various forms and only the specific embodiments thereof are described in the detailed description of the invention. It is to be understood, however, that the present invention is not limited to the specific forms mentioned in the detailed description of the invention, but rather includes all modifications, equivalents, and substitutions within the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. It should be understood to do.
본 발명에서는 실시예로서 새만금호의 수질에 큰 영향을 미칠 것으로 예상되는 만경강 수계의 실시간 모니터링을 위해 본 발명에 따른 인터넷 기반 3차원 모니터링 시스템을 적용하였다. 이 결과 본 발명 시스템의 유용성을 확인하였다. 그리고 본 발명 시스템은 인터넷 접속이 가능한 곳이면 장소에 구애받지 않고 모든 측정지점의 데이터를 실시간으로 모니터링할 수 있다.In the present invention, the Internet-based three-dimensional monitoring system according to the present invention was applied for real-time monitoring of the Mangyeonggang water system which is expected to have a great influence on the water quality of Saemangeum Lake. As a result, the usefulness of the system of the present invention was confirmed. In addition, the present system can monitor the data of all measurement points in real time regardless of the place where the Internet access is possible.
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