KR100748699B1 - Apparatus and method of detecting error data in sensor network - Google Patents

Apparatus and method of detecting error data in sensor network Download PDF

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손태식
최욱
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삼성전자주식회사
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Abstract

An apparatus and a method for detecting error data in a sensor network are provided to cope with an abnormality in the sensor network by clearly confirming a sensor node and a cluster with the abnormality. An apparatus for detecting error data in a sensor network includes a base station system(100), a number of relay nodes(200), and a number of sensor nodes(300). The relay nodes(200) are connected to the base station system(100) through a wireless network and the sensor nodes(300) are connected with the relay nodes(200) wirelessly. The sensor nodes(300) senses various surrounding environmental information and transmits the sensor data to the connected relay nodes(200). The relay nodes(200) determine the abnormality of the sensor data by calculating a reference value for determining the abnormality of the sensor data from the wirelessly transmitted sensor data and comparing the reference value and the transmitted sensor data value.

Description

센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법 및 그 장치{apparatus and method of detecting error data in sensor network}Apparatus and method of detecting error data in sensor network

도 1a는 본 발명에 따른 센서 네트워크의 구성을 설명하기 위한 도면.1A is a diagram for explaining the configuration of a sensor network according to the present invention;

도 1b는 센서 네트워크의 노드간 연결 구조를 설명하기 위한 도면.1B is a diagram for explaining a connection structure between nodes of a sensor network.

도 2는 본 발명에 따른 릴레이 노드가 클러스터를 생성하는 방법을 설명하기 위한 플로챠트 도면.2 is a flowchart illustrating a method in which a relay node creates a cluster according to the present invention;

도 3은 k-means 기법에 따라 클러스터를 생성하는 방식을 설명하기 위한 도면.3 is a view for explaining a method for generating a cluster according to the k-means technique.

도 4는 k-means 기법에 따라 클러스터를 생성하는 방법을 설명하기 위한 플로챠트 도면.4 is a flowchart for explaining a method for generating a cluster according to a k-means technique.

도 5는 fuzzy c-means 기법에 따라 클러스터를 생성하는 방식을 설명하기 위한 도면.5 is a view for explaining a method for generating a cluster according to the fuzzy c-means technique.

도 6은 hierarchical clustering 기법에 따라 클러스터를 생성하는 방식을 설명하기 위한 도면.6 is a diagram for describing a method of generating a cluster according to a hierarchical clustering technique.

도 7은 mixture gaussian 기법에 따라 클러스터를 생성하는 방식을 설명하기 위한 도면.7 is a view for explaining a method for generating a cluster according to the mixture gaussian technique.

도 8은 본 발명에 따른 릴레이 노드가 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 방식을 설명하기 위한 도면.8 is a view for explaining a method in which a relay node determines whether there is an abnormality of sensor data according to the present invention.

도 9는 본 발명에 따라 릴레이 노드가 기지국 시스템으로 전송하는 이상 통보 메시지를 설명하기 위한 도면.9 is a diagram for explaining an abnormal notification message transmitted from a relay node to a base station system according to the present invention;

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센서 네트워크의 릴레이 노드를 설명하기 위한 블록 도면.10 is a block diagram illustrating a relay node of a sensor network according to a preferred embodiment of the present invention.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법을 설명하기 위한 플로챠트 도면.Fig. 11 is a flowchart for explaining a fault data detection method of a sensor network according to a preferred embodiment of the present invention.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>

100 : 기지국 시스템 200 : 릴레이 노드100: base station system 200: relay node

210 : 데이터 전송부 220 : 데이터 베이스210: data transmission unit 220: database

230 : 데이터 수신부 240 : 데이터 처리부230: data receiving unit 240: data processing unit

250 : 데이터 판단부 260 ; 기준 산출부250: data determining unit 260; Standard calculating part

300 : 센서 노드300: sensor node

본 발명은 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법 및 그 장치에 관한 것이 다.The present invention relates to a method and apparatus for detecting abnormal data in a sensor network.

무선 센서 네트워크는 크게 주위 환경 정보(예를 들어, 온도, 가속도, 위치 등)를 센싱하여 센서 데이터를 전송하는 센서 노드와, 다수개의 주위 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터를 축약(aggregation)하여 전송하는 릴레이 노드와, 다수개의 릴레이 노드로부터 축약된 센서 데이터를 수신하여 처리하는 기지국 시스템(base station)으로 구성된다.The wireless sensor network largely senses and transmits sensor data that transmits sensor data by sensing surrounding environment information (for example, temperature, acceleration, location, etc.) and sensor data received from a plurality of surrounding sensor nodes. And a base station system for receiving and processing abbreviated sensor data from a plurality of relay nodes.

이러한, 무선 센서 네트워크에서 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 방식은, 릴레이 노드가 미리 설정된 임계 값을 기준으로 센서 데이터의 이상 유무를 판단할 수 있다. In such a method of determining whether there is an abnormality of sensor data received from a sensor node in the wireless sensor network, the relay node may determine whether there is an abnormality of sensor data based on a preset threshold value.

즉, 릴레이 노드가 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값과, 기설정된 임계 값을 비교하여 수신되는 센서 데이터의 이상 유무를 판단한다.That is, the relay node compares the sensor data value received from the sensor node with a predetermined threshold value and determines whether there is an abnormality of the received sensor data.

일반적인 센서 네트워크의 센서 데이터 이상 유무를 판단하는 방식은 미리 설정되는 임계 값에 의존적이다.The method of determining whether there is an abnormal sensor data of a general sensor network depends on a preset threshold.

그러나, 다양한 센서 네트워크의 환경에 따른 센서 데이터의 임계 값을 결정하기 어렵고, 임계 값이 고정적이므로, 변환하는 센서 네트워크의 환경에는 적합하지 않다.However, since it is difficult to determine the threshold value of the sensor data according to the environment of various sensor networks, and the threshold value is fixed, it is not suitable for the environment of the sensor network to be converted.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 센서 네트워크를 센서 노드 및 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터의 이상 유무를 판단할 때 고정적인 임계 값에 의존하지 않고, 센서 네트워크의 환경에 따라 동적으로 판단할 수 있는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법 및 그 장치를 제공하는 것에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention was devised to solve the above problems, and the sensor network does not rely on a fixed threshold value when determining whether there is an abnormality of the sensor node and sensor data received from the sensor node, and the environment of the sensor network. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for detecting abnormal data of a sensor network which can be dynamically determined according to the present invention.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 센서 네트워크는, 주위 환경을 센싱하여 센서 데이터를 제공하는 다수개의 센서 노드와, 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값으로부터 데이터의 이상 유무를 판단하는 기준 값을 산출하고, 각 센서로부터 수신되는 센서 데이터 값과 기준 값을 비교하여 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 릴레이 노드를 포함한다.According to an aspect of the present invention, a sensor network includes a plurality of sensor nodes that provide sensor data by sensing a surrounding environment, and a criterion for determining whether there is an abnormality of data from sensor data values received from the sensor nodes. The relay node includes a relay node that calculates a value and compares the sensor data value received from each sensor with a reference value to determine whether the sensor data is abnormal.

본 발명에 따른 릴레이 노드는, 센서 데이터 값으로부터 설정된 클러스터 생성 기법에 따라 다수개의 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 기준 값으로 산출하여 저장한다.The relay node according to the present invention generates a plurality of clusters according to a cluster generation technique set from the sensor data values, calculates and stores the center value and the radius value of each cluster as reference values.

본 발명에 따른 클러스터 생성 기법은, 센서 네트워크의 환경에 따라 k-means 기법, fcm(fuzzy c-means) 기법, hierarchical clustering 기법 또는 mixture gaussian 기법 중 어느 하나의 기법이 설정굉가.According to the cluster generation method according to the present invention, any one of a k-means method, a fcm (fuzzy c-means) method, a hierarchical clustering method, or a mixture gaussian method may be set according to the environment of a sensor network.

본 발명에 따른 릴레이 노드는, 기저장된 센서 데이터 값을 기반으로 수신된 센서 데이터 값을 예측하여 클러스터 개수와, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 설정한다.The relay node according to the present invention sets the number of clusters, the center value and the radius value of each cluster by predicting the received sensor data values based on previously stored sensor data values.

본 발명에 따른 릴레이 노드는, 기저장된 사전 센서 데이터를 기반으로 클러스터 개수를 각 클러스터에 포함되는 각 센서 데이터 값들로부터 중심 값 및 반경 값을 산출한다.The relay node according to the present invention calculates a center value and a radius value from each sensor data value included in each cluster based on the prestored pre-sensor data.

본 발명에 따른 릴레이 노드는, 각 센서 노드로부터 수신되는 소정 개수의 센서 데이터를 저장하고, 저장되는 센서 데이터 값으로부터 다수개의 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 산출한다.The relay node according to the present invention stores a predetermined number of sensor data received from each sensor node, generates a plurality of clusters from the stored sensor data values, and calculates a center value and a radius value of each cluster.

본 발명에 따른 릴레이 노드는, 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값과 중심 값의 차이 값이 반경 값보다 작으면, 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 크면, 이상(error)으로 판단한다.If the difference between the sensor data value and the center value received from the sensor node is smaller than the radius value, the relay node according to the present invention determines the sensor data as normal, and if it is large, it determines as an error.

본 발명에 따른 릴레이 노드는, 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값과 중심 값의 차이 값이 반경 값과 센서 데이터의 종류에 따른 보정 바이어스 텀의 차이 값보다 작으면, 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 크면, 이상(error)으로 판단한다.The relay node according to the present invention, if the difference value between the sensor data value and the center value received from the sensor node is smaller than the difference value of the correction bias term according to the radius value and the type of the sensor data, the sensor data is determined to be normal, If large, it is determined as an error.

본 발명에 따른 센서 네트워크는, 릴레이 노드가 생성하는 각 클러스터의 식별 정보 및 각 센서 노드의 식별 정보를 관리하는 기지국 시스템을 더 포함한다.The sensor network according to the present invention further includes a base station system for managing identification information of each cluster generated by the relay node and identification information of each sensor node.

본 발명에 따른 릴레이 노드는, 센서 데이터가 이상으로 판단되면, 센서 데이터의 종류, 해당 센서 노드의 식별 정보, 클러스터의 식별 정보 또는 센서 데이터 중 적어도 하나 이상이 포함되는 이상 통보 메시지를 기지국 시스템으로 전송한다.When the sensor node determines that the sensor data is abnormal, the relay node according to the present invention transmits an abnormality notification message including at least one of the type of sensor data, identification information of the corresponding sensor node, identification information of the cluster, or sensor data to the base station system. do.

본 발명에 따른 기지국 시스템은, 릴레이 노드로부터 수신되는 이상 통보 메 시지에 포함된 센서 데이터의 종류, 해당 센서 노드의 식별 정보, 클러스터의 식별 정보 또는 센서 데이터 중 적어도 하나 이상을 외부 네트워크로 연결되는 관리 서버를 통해 출력한다.The base station system according to the present invention is managed to connect at least one or more of the type of sensor data included in the abnormality notification message received from the relay node, identification information of the corresponding sensor node, identification information of the cluster, or sensor data to the external network. Output through the server.

본 발명에 따른 릴레이 노드는, 센서 데이터가 정상으로 판단되면, 센서 데이터가 포함되는 해당 클러스터의 중심 값 및 반경을 재산출한다.The relay node according to the present invention recalculates the center value and the radius of the corresponding cluster including the sensor data when the sensor data is determined to be normal.

본 발명의 다른 측면에 따른 센서 네트워크의 릴레이 노드는, 다수의 센서 노드로부터 센서 데이터를 무선으로 수신하는 데이터 수신부와, 데이터 수신부를 통해 수신되는 센서 데이터를 축약하여 기지국 시스템으로 전송하고, 센서 데이터 값으로부터 데이터의 이상 유무를 판단하는 기준이 되는 클러스터를 생성하여 중심 값과 반경 값을 산출하고, 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값과 중심 값 및 반경 값에 따라 상기 센서 데이터의 이상 유무를 판단하여, 이상으로 판단되면, 이상 통보 메시지를 생성하는 데이터 처리부와, 센서 데이터 및 상기 이상 통보 메시지를 무선 네트워크를 통해 상기 기지국 시스템으로 전송하는 데이터 전송부와, 각 클러스터의 식별 정보, 중심 값 및 반경 값과, 센서 노드로부터 수신된 센서 데이터를 저장하는 데이터 베이스를 포함한다.According to another aspect of the present invention, a relay node of a sensor network includes a data receiver wirelessly receiving sensor data from a plurality of sensor nodes, and abbreviate and transmit sensor data received through the data receiver to a base station system, and transmits sensor data values. From the cluster to generate a cluster as a reference for determining the abnormality of the data to calculate the center value and the radius value, and determine the abnormality of the sensor data according to the sensor data value and the center value and radius value received from the sensor node, If it is determined to be abnormal, a data processor for generating an abnormal notification message, a data transmitter for transmitting sensor data and the abnormal notification message to the base station system through a wireless network, identification information, a center value, and a radius value of each cluster, To store sensor data received from sensor nodes The site includes a database.

본 발명에 따른 데이터 처리부는, 센서 데이터 값을 기반으로 설정된 클러스터 생성 기법에 따라 다수개의 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값과 반경 값을 기준 값으로 산출하여 데이터 베이스에 저장하는 기준 산출부와, 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값과 각 클러스터의 중심 값의 차이 값이 반경 값보다 크면, 센서 데이터를 이상으로 판단하여 이상 통보 메시지를 기지국 시스템으 로 전송하는 데이터 판단부를 포함한다.The data processing unit according to the present invention generates a plurality of clusters according to a cluster generation scheme set based on sensor data values, and includes a reference calculation unit configured to calculate a center value and a radius value of each cluster as reference values and store them in a database. If the difference value between the sensor data value received from the sensor node and the center value of each cluster is larger than the radius value, the sensor data may be determined to be abnormal and the data determination unit may transmit an abnormality notification message to the base station system.

본 발명에 따른 기준 산출부는, 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터가 데이터 판단부에서 정상으로 판단되면, 센서 데이터가 포함되는 해당 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 재산출하여 데이터 베이스에 업데이트한다.When the sensor data received from the sensor node is determined to be normal in the data determination unit, the reference calculator according to the present invention recalculates the center value and the radius value of the corresponding cluster including the sensor data and updates the data in the database.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 다수의 센서 노드 및 릴레이 노드를 포함하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법은, 릴레이 노드가 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 기준 값을 초기화하는 단계와, 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값을 기반으로 기준 값을 산출하는 단계와, 각 센서로부터 수신되는 센서 데이터 값과 기준 값을 비교하여 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함한다.An error data detection method of a sensor network including a plurality of sensor nodes and a relay node according to another aspect of the present invention includes the steps of: initializing a reference value for determining whether an error of sensor data received from a sensor node is abnormal; Comprising a step of calculating a reference value based on the sensor data value received from the sensor node, and comparing the sensor data value and the reference value received from each sensor to determine whether there is an abnormality of the sensor data.

본 발명에 따른 기준 값을 산출하는 단계는, 센서 데이터 값으로부터 클러스터 생성 기법에 따라 다수개의 클러스터를 생성하는 단계와, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 기준 값으로 산출하는 단계를 포함한다.The calculating of the reference value according to the present invention includes generating a plurality of clusters according to a cluster generation technique from sensor data values, and calculating a center value and a radius value of each cluster as reference values.

본 발명에 따른 클러스터를 생성하는 단계는, 센서 네트워크의 환경에 따라 설정되는 k-means 기법, fcm(fuzzy c-means) 기법, hierarchical clustering 기법 또는 mixture gaussian 기법 중 어느 하나의 기법에 따라 생성한다.The step of generating a cluster according to the present invention is generated according to any one of a k-means technique, a fcm (fuzzy c-means) technique, a hierarchical clustering technique, or a mixture gaussian technique set according to the environment of the sensor network.

본 발명에 따른 각 클러스터를 생성하는 단계는, 기저장된 센서 데이터 값을 기반으로 수신된 센서 데이터 값을 예측하여 클러스터 개수와, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 설정한다.The step of generating each cluster according to the present invention sets the number of clusters, the center value, and the radius value of each cluster by predicting the received sensor data values based on previously stored sensor data values.

본 발명에 따른 각 클러스터를 생성하는 단계는, 기저장된 사전 센서 데이터 를 기반으로 클러스터 개수를 각 클러스터에 포함되는 각 센서 데이터 값들로부터 중심 값 및 반경 값을 산출한다.In the generating of each cluster according to the present invention, a center value and a radius value are calculated from the respective sensor data values included in each cluster based on the pre-stored pre-sensor data.

본 발명에 따른 각 클러스터를 생성하는 단계는, 각 센서 노드로부터 수신되는 소정 개수의 센서 데이터를 저장하고, 저장되는 센서 데이터 값으로부터 다수개의 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 산출한다.Generating each cluster according to the present invention may include storing a predetermined number of sensor data received from each sensor node, generating a plurality of clusters from the stored sensor data values, and calculating a center value and a radius value of each cluster. do.

본 발명에 따른 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 단계는, 기준 값이 각 클러스터의 중심 값과 센서 데이터 값이 해당 클러스터의 반경 값을 비교하여, 차이 값이 반경 값보다 작으면, 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 차이 값이 반경 값보다 크면, 센서 데이터를 이상으로 판단한다.The step of determining whether there is an abnormality of the sensor data according to the present invention, if the reference value is the center value of each cluster and the sensor data value compares the radius value of the cluster, if the difference value is smaller than the radius value, the sensor data is normal If the difference value is larger than the radius value, the sensor data is determined to be abnormal.

본 발명에 따른 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 단계는, 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값과 중심 값의 차이 값이 반경 값과 센서 데이터의 종류에 따른 보정 바이어스 텀의 차이 값보다 작으면, 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 크면, 이상(error)으로 판단한다.Determining whether there is an abnormality of the sensor data according to the present invention, if the difference value between the sensor data value and the center value received from the sensor node is smaller than the difference value of the correction bias term according to the radius value and the type of sensor data, If the data is judged to be normal and large, it is judged to be an error.

본 발명에 따른 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법은, 기지국 시스템이 각 클러스터의 식별 정보 및 센서 노드의 식별 정보를 관리하는 단계와, 센서 데이터가 이상으로 판단되면, 센서 데이터의 종류, 해당 센서 노드의 식별 정보, 클러스터의 식별 정보 또는 센서 데이터가 포함되는 이상 통보 메시지를 기지국 시스템으로 전송하는 단계와, 기지국 시스템이 릴레이 노드로부터 수신되는 이상 통보 메시지에 포함되는 클러스터의 식별 정보 및 센서 노드의 식별 정보를 관리 서버를 통해 출력하는 단계를 포함한다.In the sensor data detection method according to the present invention, the base station system manages the identification information of each cluster and the identification information of the sensor node, and if the sensor data is determined to be abnormal, the type of sensor data, the sensor node Transmitting an abnormality notification message including identification information, cluster identification information, or sensor data to the base station system; and identifying the cluster identification information and the sensor node identification information included in the abnormality notification message received from the relay node by the base station system. Outputting through the management server.

본 발명에 따른 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법은, 센서 데이터가 정상으로 판단되면, 센서 데이터가 포함되는 해당 클러스터의 중심 값 및 반경을 재산출하는 단계와, 정상으로 판단되는 각 센서 데이터를 축약하여 기지국 시스템으로 전송하는 단계를 더 포함한다.According to the present invention, when the sensor data is determined to be normal, the method of detecting abnormal data of the sensor network may include recalculating the center value and the radius of the corresponding cluster including the sensor data, and abbreviating each sensor data determined as normal. And transmitting to a base station system.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 릴레이 노드의 이상 데이터 검출 방법은, 다수의 센서 노드로부터 무선으로 수신되는 센서 데이터 값으로부터 다수의 클러스터를 생성하는 단계와, 각 클러스터의 중심 값과 반경 값을 산출하는 단계와, 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값과 중심 값의 차이 값이 반경 값을 비교하여, a) 차이 값이 반경 값보다 크면, 이상으로 판단하여 이상 통보 메시지를 기지국 시스템으로 전송하고, b) 차이 값이 반경 값보다 작으면, 정상으로 판단하여, 센서 데이터가 포함되는 해당 클러스터의 중심 값과 반경 값을 재산출하여 업데이트하고, 센서 데이터를 축약하여 기지국 시스템으로 전송하는 단계를 포함한다.An abnormal data detection method of a relay node according to another aspect of the present invention includes generating a plurality of clusters from sensor data values wirelessly received from a plurality of sensor nodes, and calculating a center value and a radius value of each cluster. And comparing the radius value of the sensor data value and the center value received from the sensor node with a radius value, a) if the difference value is larger than the radius value, determine that the error value is abnormal, and transmit an abnormality notification message to the base station system; b) If the difference value is smaller than the radius value, it is determined to be normal, recalculating and updating the center value and the radius value of the corresponding cluster including the sensor data, and shortening and transmitting the sensor data to the base station system.

이하 본 발명에 따른 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법 및 그 장치를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method and apparatus for detecting abnormal data in a sensor network according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 본 발명에 따른 센서 네트워크의 구성을 설명하기 위한 도면이고, 도 1b는 센서 네트워크의 노드간 연결 구조를 설명하기 위한 도면이다.1A is a view for explaining the configuration of a sensor network according to the present invention, Figure 1B is a view for explaining the connection structure between nodes of the sensor network.

도 1a 및 도 1b에 도시된 센서 네트워크는 클러스터 기반의 센서 네트워크를 예시한 것으로, 다수개의 센서 노드(300)가 인접한 릴레이 노드(200)와 무선으로 연결되고, 각 릴레이 노드(200)가 무선 네트워크를 통해 기지국 시스템(100)과 연 결된다.The sensor network illustrated in FIGS. 1A and 1B illustrates a cluster-based sensor network, in which a plurality of sensor nodes 300 are wirelessly connected to an adjacent relay node 200, and each relay node 200 is connected to a wireless network. It is connected with the base station system 100 through.

릴레이 노드(200)는 무선으로 연결되는 다수개의 센서 노드(300)로부터 수신되는 센서 데이터를 축약하여 기지국 시스템(100)으로 전송하는 클러스터 헤드(cluster head)에 해당한다.The relay node 200 corresponds to a cluster head for shortening and transmitting sensor data received from a plurality of sensor nodes 300 connected wirelessly to the base station system 100.

센서 노드(300)는 다양한 주위 환경 정보를 센싱하여 센서 데이터를 무선으로 연결된 릴레이 노드(200)로 전송한다.The sensor node 300 senses various surrounding environment information and transmits sensor data to the relay node 200 which is wirelessly connected.

기지국 시스템(100)은 각 릴레이 노드(200)로부터 수신되는 센서 데이터를 연결되는 유선 네트워크를 통해 센서 네트워크 관리 서버(미도시)로 전송하여, 사용자가 센서 네트워크를 이용/관리 할 수 있도록 한다.The base station system 100 transmits sensor data received from each relay node 200 to a sensor network management server (not shown) through a wired network to be connected, so that a user can use / manage the sensor network.

릴레이 노드(200)는 무선으로 수신되는 센서 데이터로부터 센서 데이터의 이상 유무를 판단할 수 있는 기준 값을 산출하고, 기준 값이 산출되면, 수신되는 센서 데이터 값과 기준 값을 비교하여 센서 데이터의 이상 유무를 판단한다.The relay node 200 calculates a reference value for determining whether there is an abnormality of the sensor data from the sensor data wirelessly received, and when the reference value is calculated, compares the received sensor data value with the reference value to determine the abnormality of the sensor data. Determine the presence.

이러한, 릴레이 노드(200)는 수신되는 센서 데이터 값을 기반으로 클러스터를 생성하고, 생성된 클러스터를 기준 값으로 정의하여, 수신되는 센서 데이터의 이상 유무를 판단할 수 있다.The relay node 200 may generate a cluster based on the received sensor data value and define the generated cluster as a reference value to determine whether there is an abnormality of the received sensor data.

릴레이 노드(200)가 센서 데이터 값을 기반으로 클러스터를 생성하는 기법은, k-means 기법과, fcm(fuzzy c-means) 기법과, hierarchical clustering 기법 또는 mixture gaussian 기법 등을 적용할 수 있으며, 릴레이 노드(200)는 센서 네트워크의 환경에 따라 적합한 클러스터링 기법을 사용할 수 있다.The relay node 200 may generate a cluster based on sensor data values, and may apply a k-means technique, a fuzzy c-means technique, a hierarchical clustering technique, or a mixture gaussian technique. The node 200 may use an appropriate clustering technique according to the environment of the sensor network.

도 2는 본 발명에 따른 릴레이 노드가 클러스터를 생성하는 방법을 설명하기 위한 플로챠트 도면이다.2 is a flowchart illustrating a method in which a relay node creates a cluster according to the present invention.

도 2를 참조하면, 릴레이 노드(200)는 클러스터가 초기화되면(S 100), 설정된 클러스터 생성 방식을 확인한다(S 110).Referring to FIG. 2, when the cluster is initialized (S 100), the relay node 200 checks the set cluster generation method (S 110).

릴레이 노드(200)에 설정되는 클러스터 생성 방식은, 크게 이전에 수신된 센서 데이터(이하 "사전 센서 데이터"라 칭함)를 기반으로 센서 노드(300)로부터 수신될 센서 데이터 값을 예측하고, 그에 따라 클러스터 개수(k)와, 각 클러스터의 중심 값을 설정하는 제 1 방식과, 사전 센서 데이터를 기반으로 클러스터 개수(k)를 예측하고, 각 클러스터에 포함되는 각 센서 데이터 값들로부터 중심 값 및 반경 값을 산출하는 제 2 방식과, 비교사 학습(unsupervised) 방식으로 센서 노드(300)로부터 수신되는 소정 개수의 센서 데이터 값으로부터 다수개의 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 산출하는 제 3 방식으로 구분할 수 있다.The cluster generation method set in the relay node 200 predicts sensor data values to be received from the sensor node 300 based on sensor data (hereinafter referred to as "pre-sensor data") largely received previously, and accordingly Predicts the number of clusters (k), the first method of setting the center value of each cluster, and the number of clusters (k) based on pre-sensor data, and calculates the center value and the radius value from each sensor data value included in each cluster. And a second method of calculating a plurality of clusters from a predetermined number of sensor data values received from the sensor node 300 in a nonsupervised method, and calculating a center value and a radius value of each cluster. It can be divided into 3 ways.

예를 들어, 센서 네트워크의 사용자는 센서 네트워크 환경에 따라 릴레이 노드(200)에 각기 다른 클러스터 생성 방식을 설정할 수 있으며, 수신되는 센서 데이터 값이 몇 개 그룹으로 명확하게 구분될 수 있는 센서 네트워크의 릴레이 노드(200)에는 제 1 방식을 설정하고, 센서 데이터 값이 몇 개 그룹으로 구분되나 센서 데이터 값을 명확하게 예측할 수 없는 센서 네트워크의 제 2 릴레이 노드(200)에는 제 2 방식을 설정하고, 수신되는 센서 데이터 값에 따라 동적으로 클러스터를 적용하고자 하는 센서 네트워크에는 제 3 방식을 설정한다.For example, a user of a sensor network may set different cluster generation methods for the relay node 200 according to a sensor network environment, and relays of a sensor network in which received sensor data values may be clearly divided into several groups. The first method is set in the node 200, and the second method is set in the second relay node 200 of the sensor network in which the sensor data values are divided into several groups, but the sensor data values cannot be clearly predicted. A third scheme is set for the sensor network to which the cluster is to be dynamically applied according to the sensor data value.

릴레이 노드(200)는 제 1 방식이 설정되어 있으면, 데이터 베이스(220)에 저장된 사전 센서 데이터 값을 기반으로 센서 노드(300)로부터 수신될 센서 데이터 값에 따른 클러스터 개수(k)와 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 결정한다(S 120).When the first method is set, the relay node 200 may determine the number of clusters k and the number of clusters according to sensor data values to be received from the sensor node 300 based on the pre-sensor data values stored in the database 220. The center value and the radius value are determined (S 120).

그리고, 릴레이 노드(200)는 제 2 방식이 설정되어 있으면, 사전 센서 데이터 값을 기반으로 클러스터 개수(k)를 설정하고(S 130), 모든 사전 센서 데이터 값이 포함되도록 클러스터를 설정된 개수(k)만큼 생성하고, 각 클러스터에 포함된 사전 센서 데이터 값에 따라 중심 값 및 반경 값을 산출한다(S 140).When the second method is set, the relay node 200 sets the number of clusters k based on the pre-sensor data values (S 130), and sets the number of clusters to include all the pre-sensor data values (k). ) And calculate the center value and the radius value according to the pre-sensor data values included in each cluster (S 140).

또한, 릴레이 노드(200)는 제 3 방식이 설정되어 있으면, 소정 시간동안 소정 개수의 센서 데이터를 수신한다(S 150). In addition, if the third method is set, the relay node 200 receives a predetermined number of sensor data for a predetermined time (S 150).

그리고, 릴레이 노드(200)는 수신되는 센서 데이터 값들로부터 소정 개수(k)의 클러스터를 생성하고(S 160), 각 클러스터에 포함된 각 센서 데이터 값에 따라 중심 값 및 반경 값을 산출한다(S 170)Then, the relay node 200 generates a predetermined number (k) of clusters from the received sensor data values (S 160), and calculates a center value and a radius value according to each sensor data value included in each cluster (S). 170)

릴레이 노드(200)는 생성되는 각 클러스터와, 중심 값 및 반경 값을 수신되는 센서 데이터의 이상 유무를 판단하기 위한 기준 값으로 저장한다(S 180).The relay node 200 stores the generated clusters, the center value, and the radius value as reference values for determining whether the sensor data is abnormal (S 180).

도 3은 k-means 기법에 따라 클러스터를 생성하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.3 is a diagram for describing a method of generating a cluster according to a k-means technique.

도 3에 도시된 바와 같이, 릴레이 노드(200)는 제 1 방식 또는 제 2 방식이 설정되어 있으면, 사전 센서 데이터 값들로부터 클러스터를 생성하여, 중심 값을 산출하고, 제 3 방식이 설정되어 있으면, 센서 노드(300)로부터 소정 개수의 센서 데이터를 수신한 이후에 센서 데이터 값들로부터 클러스터를 생성하여 중심 값 및 반경 값을 산출한다.As shown in FIG. 3, the relay node 200 generates a cluster from pre-sensor data values when the first scheme or the second scheme is set, calculates a center value, and if the third scheme is set, After receiving a predetermined number of sensor data from the sensor node 300, a cluster is generated from the sensor data values to calculate a center value and a radius value.

도 4는 k-means 기법에 따라 클러스터를 생성하는 방법을 설명하기 위한 플로챠트 도면이다.4 is a flowchart illustrating a method of generating a cluster according to a k-means technique.

도 4를 참조하면, 릴레이 노드(200)는 클러스터가 초기화되면, 클러스터의 중심 값을 초기화한다(S 200). Referring to FIG. 4, when the cluster is initialized, the relay node 200 initializes the center value of the cluster (S 200).

이하, "Z"는 클러스터의 중심 값이고, "R"은 센서 데이터 값(개체)이고, "K"는 클러스터 개수이다.Hereinafter, "Z" is the center value of the cluster, "R" is the sensor data value (object), and "K" is the number of clusters.

릴레이 노드(200)는 생성할 클러스터의 개수(K)를 클러스터 생성 방식에 따라 결정하고, 각 클러스터 중심 값을 다음 수학식 1과 같이 초기화한다.The relay node 200 determines the number K of clusters to be generated according to a cluster generation method, and initializes each cluster center value as shown in Equation 1 below.

Figure 112006025811052-pat00001
Figure 112006025811052-pat00001

그리고, 릴레이 노드(200)는 센서 데이터 값들을 다음 수학식 2와 같이 분산시킨다(S 210).Then, the relay node 200 distributes the sensor data values as shown in Equation 2 (S210).

Figure 112006025811052-pat00002
Figure 112006025811052-pat00002

그리고, 릴레이 노드(200)는 모든 센서 데이터 값이 분산되었는지 여부를 검사하고(S 220), 분산되지 않았으면, 상기 센서 데이터 값을 분산시키는 단계(S 210)를 수행하고, 분산되었으면, 새로운 클러스터의 중심 값을 다음 수학식 3과 같 이 산출한다.(S 230).In addition, the relay node 200 checks whether all sensor data values are distributed (S220). If not, the relay node 200 performs a step (S 210) of distributing the sensor data values. The center value of is calculated as shown in Equation 3 below (S 230).

Figure 112006025811052-pat00003
Figure 112006025811052-pat00003

상기 수학식 3에서 중심 값을 최소화시키는 Zj(l+1)은 다음 수학 4와 같이, 클러스터 j에 포함되는 모든 센서 데이터 값들의 평균값으로부터 산출할 수 있다.Zj (l + 1) for minimizing the center value in Equation 3 may be calculated from an average value of all sensor data values included in the cluster j, as shown in Equation 4 below.

Figure 112006025811052-pat00004
Figure 112006025811052-pat00004

그리고, 릴레이 노드(200)는 산출된 각 클러스터의 중심 값이 각 클러스터의 중심에 위치하는지 여부를 확인한다(S 240).In addition, the relay node 200 checks whether the calculated center value of each cluster is located at the center of each cluster (S 240).

즉, 릴레이 노드(200)는 산출된 각 클러스터의 중심 값과, 실제 생성된 클러스터의 중심 값이 일치하는지 여부를 확인하고, 일치하지 않으면, 중심 값을 재산출한다(S 250).That is, the relay node 200 checks whether the calculated center value of each cluster and the actually generated cluster value match, and if not, recalculates the center value (S 250).

그리고, 릴레이 노드(200)는 산출된 중심 값과 실제 중심 값이 일치하면, 각 클러스터의 반경 값을 산출하여 중심 값 및 산출 값을 저장한다(S 260)When the calculated center value and the actual center value coincide with each other, the relay node 200 calculates a radius value of each cluster and stores the center value and the calculated value (S 260).

도 5는 fuzzy c-means 기법에 따라 클러스터를 생성하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for describing a method of generating a cluster according to a fuzzy c-means technique.

도 5에 도시된 바와 같이, 릴레이 노드(200)는 사전 센서 데이터 값 또는 센서 데이터 값들로부터 센서 데이터 값이 중복되도록 최적의 클러스터를 생성하고, 센서 데이터 값이 중복된 경계면을 보정하여 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 산출한다.As shown in FIG. 5, the relay node 200 generates an optimal cluster so that the sensor data value overlaps with the pre-sensor data value or the sensor data values, and generates a cluster by correcting the boundary surface where the sensor data values overlap. The center value and the radius value of each cluster are calculated.

도 6은 hierarchical clustering 기법에 따라 클러스터를 생성하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.6 is a diagram for describing a method of generating a cluster according to a hierarchical clustering technique.

도 6에 도시된 바와 같이, 릴레이 노드(200)는 각 센서 데이터 값이 하나의 클러스터에 포함되는 다수개의 클러스터를 생성하고, 유사한 클러스터들을 병합하여 최적의 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 산출한다.As shown in FIG. 6, the relay node 200 generates a plurality of clusters in which each sensor data value is included in one cluster, merges similar clusters to generate an optimal cluster, and generates a center value of each cluster and Calculate the radius value.

도 7은 mixture gaussian 기법에 따라 클러스터를 생성하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.7 is a diagram illustrating a method of generating a cluster according to a mixture gaussian technique.

도 7에 도시된 바와 같이, 릴레이 노드(200)는 센서 데이터 값에 따른 가우스 분포를 기반으로, 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 산출한다.As shown in FIG. 7, the relay node 200 generates clusters based on a Gaussian distribution according to sensor data values, and calculates a center value and a radius value of each cluster.

한편, 릴레이 노드(200)는 센서 노드(300)로부터 수신되는 센서 데이터의 이상 유무를 확인하기 위한 기준 값으로 사용할 클러스터를 생성하고, 각 클러스터에 식별 정보(ID)를 부여하여 기지국 시스템(100)으로 생성된 클러스터의 식별 정보를 전송한다.Meanwhile, the relay node 200 generates a cluster to be used as a reference value for checking whether there is an abnormality of sensor data received from the sensor node 300, and assigns identification information (ID) to each cluster, thereby providing the base station system 100. The identification information of the generated cluster is transmitted.

그리고, 기지국 시스템(100)은 각 릴레이 노드(200)로부터 수신되는 각 클러스터의 식별 정보를 관리한다. 즉, 기지국 시스템(100)은 릴레이 노드(200)별 클러 스터의 식별 정보, 센서 노드(300)의 식별 정보 등을 관리한다.The base station system 100 manages identification information of each cluster received from each relay node 200. That is, the base station system 100 manages the identification information of the cluster for each relay node 200, the identification information of the sensor node 300, and the like.

릴레이 노드(200)는 설정된 클러스터 생성 방식에 따라 클러스터를 생성한 이후에 센서 노드(300)로부터 수신되는 센서 데이터 값과, 각 클러스터내에 포함되지 않으면, 이상 데이터로 판단한다.The relay node 200 determines the sensor data value received from the sensor node 300 after generating the cluster according to the set cluster generation method and the abnormal data if not included in each cluster.

즉, 릴레이 노드(200)는 수신되는 센서 데이터 값과, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값에 따라 센서 데이터의 이상 유무를 판단한다.That is, the relay node 200 determines whether there is an abnormality of the sensor data according to the received sensor data value, the center value and the radius value of each cluster.

도 8은 본 발명에 따른 릴레이 노드가 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 방식을 설명하기 위한 도면이다.8 is a diagram for describing a method of determining, by the relay node, whether there is an abnormality of sensor data according to the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 릴레이 노드(200)는 생성된 클러스터의 중심 값(Z(l)) 및 반경 값(D)을 산출한 이후에 수신되는 센서 데이터 값(R)과 클러스터의 중심 값의 차이 값(

Figure 112006025811052-pat00005
)이 반경 값(Di)보다 작으면, 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 크면, 센서 데이터에 이상이 있다고 판단한다.As shown in FIG. 8, the relay node 200 calculates the center value Z (l) and the radius value D of the generated cluster, and then receives the sensor data value R and the center value of the cluster. Difference value of
Figure 112006025811052-pat00005
Is smaller than the radius value Di, the sensor data is determined to be normal, and if larger, the sensor data is determined to be abnormal.

이때, 릴레이 노드(200)는 센서 노드(300)로부터 수신되는 센서 데이터의 종류에 따라 거리 오차를 보정하기 위한 바이어스 텀(α)을 반영하여, 센서 데이터 값(R)과 클러스터의 중심 값의 차이 값(

Figure 112006025811052-pat00006
)이 반경 값과 바이어스 텀의 차이 값(D-α)보다 작고, '0'보다 같거나 크면, 센서 데이터가 정상이라고 판단한다.In this case, the relay node 200 reflects the bias term α for correcting the distance error according to the type of sensor data received from the sensor node 300, and thus the difference between the sensor data value R and the center value of the cluster. value(
Figure 112006025811052-pat00006
) Is smaller than the difference between the radius value and the bias term (D-α) and equal to or greater than '0', the sensor data is determined to be normal.

즉, 릴레이 노드(200)는 수신되는 센서 데이터 값이 클러스터내에 포함되면, 정상으로 판단하고, 포함되지 않으면, 이상으로 판단하며, 다수개의 클러스터가 생성된 경우에는 각 클러스터의 중심 값(Z(i))과 센서 데이터 값(R)의 차이가 반경 값(D)보다 작은지 여부를 순차적을 비교하고, 센서 데이터 값이 모든 클러스터내에 포함되지 않으면, 센서 데이터의 이상으로 판단한다.That is, the relay node 200 determines that the received sensor data value is normal if it is included in the cluster, and if it is not included, the relay node 200 determines that it is abnormal. )) And whether the difference between the sensor data value R is smaller than the radius value D are compared sequentially, and if the sensor data value is not included in all clusters, it is determined that the sensor data is abnormal.

그리고, 릴레이 노드(200)는 센서 노드(300)로부터 수신되는 센서 데이터가 이상으로 판단되면, 이상 통보 메시지를 기지국 시스템(100)으로 전송한다.When the relay node 200 determines that the sensor data received from the sensor node 300 is abnormal, the relay node 200 transmits an abnormality notification message to the base station system 100.

한편, 릴레이 노드(200)는 센서 노드(300)로부터 수신되는 센서 데이터가 정상이면, 센서 데이터를 축약하여 기지국 시스템(100)으로 전송하고, 수신된 센서 데이터 값이 포함되는 클러스터의 중심 값과 반경 값을 재산출하여 업데이트한다. Meanwhile, if the sensor data received from the sensor node 300 is normal, the relay node 200 may shorten the sensor data and transmit the sensor data to the base station system 100, and the center value and the radius of the cluster including the received sensor data value. Recalculate and update the value.

이때, 릴레이 노드(200)는 실시간 재산출을 위하여 수신되는 센서 데이터마다 클러스터의 중심 값과 반경 값을 재산출하거나, 산출 프로세서로 인한 과부하를 방지하기 위하여, 수정 주기마다 수신되는 센서 데이터에 따라 클러스터의 중심 값과 반경 값을 재산출할 수 있다.In this case, the relay node 200 recalculates the center value and the radius value of the cluster for each sensor data received for real-time recalculation, or the cluster according to the sensor data received every modification period in order to prevent an overload caused by the calculation processor. You can recalculate the center and radius values of.

도 9는 본 발명에 따라 릴레이 노드가 기지국 시스템으로 전송하는 이상 통보 메시지를 설명하기 위한 도면이다.9 is a diagram illustrating an abnormal notification message transmitted from a relay node to a base station system according to the present invention.

도 9에 도시된 바와 같이, 릴레이 노드(200)는 수신된 센서 데이터가 이상으로 판단되면, 수신된 센서 데이터의 종류가 명시되는 데이터 타입 필드(Data Type)와, 센서 노드(300)의 식별 정보가 명시되는 노드 ID 필드 및 이상 판단의 기준 값으로 사용된 클러스터의 식별 정보가 명시되는 클러스터 ID 필드 및 수신된 센서 데이터가 포함되는 센서 데이터 필드(Sensed Data)를 포함하는 패킷 형태의 이상 통보 메시지를 기지국 시스템(100)으로 전송한다.As shown in FIG. 9, if the received sensor data is determined to be abnormal, the relay node 200 may identify a data type field (Data Type) in which the type of the received sensor data is specified, and identification information of the sensor node 300. An abnormality notification message in the form of a packet including a node ID field in which is specified and a cluster ID field in which identification information of a cluster used as a reference value of an abnormality is specified, and a sensor data field in which received sensor data is included. Transmit to base station system 100.

기지국 시스템(100)은 각 릴레이 노드(200)로부터 수신되는 센서 데이터를 관리 서버로 전송하며, 이상 통보 메시지가 수신되면, 이상이 발생한 센서 노드(300)의 식별 정보, 클러스터의 식별 정보 및 센서 데이터를 저장한다.The base station system 100 transmits sensor data received from each relay node 200 to a management server, and when an error notification message is received, identification information of the sensor node 300 in which an error occurs, identification information of a cluster, and sensor data Save it.

그리고, 기지국 시스템(100)은 이상 통보 메시지가 기설정된 횟수만큼 수신되면, 즉, 릴레이 노드(200)가 제 1 센서 노드(300)로부터 수신되는 센서 데이터가 소정 횟수만큼 반복적으로 이상으로 판단되어, 기지국 시스템(100)으로 이상 통보 메시지가 소정 횟수만큼 반복적으로 전송하면, 기지국 시스템(100)은 제 1 센서 노드(300)의 식별 정보 및 클러스터의 식별 정보가 포함되는 에러 메시지를 관리 서버로 전송하고, 관리 서버는 에러 메시지에 포함되는 센서 노드(300)의 식별 정보 및 클러스터의 식별 정보를 출력하여, 사용자가 이상이 발생한 센서 노드(300) 및 클러스터를 확인할 수 있도록 한다.When the abnormality notification message is received a predetermined number of times, that is, the relay node 200 repeatedly determines that the sensor data received from the first sensor node 300 is abnormally a predetermined number of times. When the abnormality notification message is repeatedly transmitted to the base station system 100 a predetermined number of times, the base station system 100 transmits an error message including identification information of the first sensor node 300 and identification information of the cluster to the management server. The management server outputs identification information of the sensor node 300 and identification information of the cluster included in the error message, so that the user can identify the sensor node 300 and the cluster in which the abnormality has occurred.

이때, 기지국 시스템(100)은 이상 통보 메시지가 기설정된 횟수만큼 수신되거나, 센서 데이터 값과, 기준 값이 오차가 설정된 오차 범위를 벗어나는 경우, 에러 메시지를 관리 서버로 전송할 수 있다.In this case, the base station system 100 may transmit an error message to the management server when the abnormality notification message is received a predetermined number of times, or when the sensor data value and the reference value are out of the error range in which the error is set.

그리고, 사용자는 관리 서버로부터 출력되는 센서 노드(300)의 식별 정보 및 클러스터의 식별 정보를 확인하여, 센서 네트워크에 발생된 이상을 보정/관리할 수 있다.In addition, the user may check identification information of the sensor node 300 and identification information of the cluster output from the management server to correct / manage an abnormality occurring in the sensor network.

도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센서 네트워크의 릴레이 노드를 설명하기 위한 블록 도면이다.10 is a block diagram illustrating a relay node of a sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 릴레이 노드(200)는, 데이터 수신부(230), 데이터 전송부(210), 데이터 처리부(240) 및 데이터 베이스(220)를 포함 한다. 데이터 처리부(240)는 기준 산출부(260) 및 데이터 판단부(250)를 포함한다.Referring to FIG. 10, the relay node 200 according to the present invention includes a data receiver 230, a data transmitter 210, a data processor 240, and a database 220. The data processor 240 includes a reference calculator 260 and a data determiner 250.

데이터 수신부(230)는 각 센서 노드(300)로부터 무선으로 센서 데이터를 수신하고, 데이터 전송부(210)는 각 센서 노드(300)로부터 수신되어 축약된 센서 데이터를 기지국 시스템(100)으로 무선 네트워크를 통해 전한다.The data receiver 230 wirelessly receives sensor data from each sensor node 300, and the data transmitter 210 transmits the abbreviated sensor data received from each sensor node 300 to the base station system 100. Tell through.

데이터 베이스(220)는 센서 노드(300)로부터 수신되는 센서 데이터, 생성되는 클러스터, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 저장한다.The database 220 stores sensor data received from the sensor node 300, generated clusters, a center value, and a radius value of each cluster.

그리고, 데이터 처리부(240)는 센서 노드(300)로부터 데이터 수신부(230)를 통해 수신되는 센서 데이터를 축약하여 데이터 전송부(210)를 통해 기지국 시스템(100)으로 전송한다.The data processor 240 shortens sensor data received from the sensor node 300 through the data receiver 230 and transmits the sensor data to the base station system 100 through the data transmitter 210.

기준 산출부(260)는 클러스터가 초기화되면, 설정된 클러스터 생성 방식을 확인하고, 이전에 수신된 사전 센서 데이터를 기반으로 센서 노드(300)로부터 수신될 센서 데이터 값을 예측하고, 그에 따라 클러스터 개수(k)와, 각 클러스터의 중심 값을 설정하는 제 1 방식이면, 데이터 베이스(220)에 저장된 사전 센서 데이터 값을 기반으로 센서 노드(300)로부터 수신될 센서 데이터 값에 따른 클러스터 개수(k)와 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 결정하여, 데이터 베이스(220)에 저장한다.When the cluster is initialized, the reference calculator 260 checks the set cluster generation method, estimates sensor data values to be received from the sensor node 300 based on previously received sensor data, and accordingly, counts the number of clusters ( k) and the number of clusters k according to sensor data values to be received from the sensor node 300 based on the pre-sensor data values stored in the database 220 in the first method of setting the center value of each cluster. The center value and the radius value of each cluster are determined and stored in the database 220.

그리고, 기준 산출부(260)는 사전 센서 데이터를 기반으로 클러스터 개수(k)를 예측하고, 각 클러스터에 포함되는 각 센서 데이터 값들로부터 중심 값을 산출하는 제 2 방식이면, 사전 센서 데이터 값을 기반으로 클러스터 개수(k)를 설정하고, 모든 사전 센서 데이터 값이 포함되도록 클러스터를 설정된 개수(k)만큼 생성 한 이후에 중심 값 및 반경 값을 산출하여 데이터 베이스(220)에 저장한다.The reference calculator 260 estimates the number of clusters k based on the pre-sensor data, and calculates a center value from each sensor data value included in each cluster. The number of clusters k is set, and after generating the number of clusters k to include all the pre-sensor data values, the center value and the radius value are calculated and stored in the database 220.

또한, 기준 산출부(260)는 비교사 학습(unsupervised) 방식으로 센서 노드(300)로부터 수신되는 소정 개수의 센서 데이터 값으로부터 다수개의 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값을 산출하는 제 3 방식이면, 소정 시간동안 소정 개수의 센서 데이터를 수신하여 데이터 베이스(220)에 저장하고, 수신되는 센서 데이터 값들로부터 소정 개수(k)의 클러스터를 생성한 이후에 중심 값 및 반경 값을 산출하여 데이터 베이스(220)에 저장한다.In addition, the reference calculator 260 generates a plurality of clusters from a predetermined number of sensor data values received from the sensor node 300 in a nonsupervised manner, and calculates a center value of each cluster. After receiving a predetermined number of sensor data for a predetermined time and storing it in the database 220, and after generating a predetermined number (k) of clusters from the received sensor data values, the center value and the radius value are calculated to calculate the database. Save to 220.

그리고, 데이터 판단부(250)는 기준 산출부(260)가 설정된 클러스터 생성 방식에 따라 생성한 클러스터의 중심 값 및 반경 값과 수신되는 센서 데이터 값을 이용하여 센서 데이터의 이상 유무를 판단한다.The data determination unit 250 determines whether there is an abnormality of the sensor data using the center value and the radius value of the cluster generated according to the cluster generation method set by the reference calculation unit 260 and the received sensor data value.

즉, 데이터 판단부(250)는 수신되는 센서 데이터 값과 중심 값의 차이 값이 반경 값보다 작으면, 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 차이 값이 반경 값보다 크면, 센서 데이터를 이상으로 판단한다.That is, if the difference value between the received sensor data value and the center value is smaller than the radius value, the data determination unit 250 determines the sensor data as normal, and if the difference value is larger than the radius value, the data determination unit 250 determines the sensor data as abnormal. .

그리고, 데이터 판단부(250)는 센서 데이터가 이상으로 판단되면, 수신된 센서 데이터의 종류가 명시되는 데이터 타입 필드(Data Type)와, 센서 노드(300)의 식별 정보가 명시되는 노드 ID 필드 및 이상 판단의 기준 값으로 사용된 클러스터의 식별 정보가 명시되는 클러스터 ID 필드 및 수신된 센서 데이터가 포함되는 센서 데이터 필드(Sensed Data)를 포함하는 이상 통보 메시지를 기지국 시스템(100)으로 전송한다.When the sensor data is determined to be abnormal, the data determination unit 250 may include a data type field in which the type of the received sensor data is specified, a node ID field in which identification information of the sensor node 300 is specified, and An abnormality notification message including a cluster ID field in which identification information of a cluster used as a reference value of an abnormality and a sensor data field including sensed sensor data is transmitted to the base station system 100.

도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센서 네트워크의 이상 데이터 검 출 방법을 설명하기 위한 플로챠트 도면이다.11 is a flowchart illustrating a method of detecting an abnormal data in a sensor network according to an exemplary embodiment of the present invention.

도 11을 참조하면, 릴레이 노드(200)는 클러스터를 초기화한다. 즉, 릴레이 노드(200)는 클러스터의 중심 값을 초기화한다(S 300).Referring to FIG. 11, the relay node 200 initializes a cluster. That is, the relay node 200 initializes the center value of the cluster (S 300).

그리고, 릴레이 노드(200)는 클러스터 생성 방식을 확인하여, 설정된 생성 방식에 따라 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 산출하여 기준 값으로 저장한다(S 310).In addition, the relay node 200 checks the cluster generation method, generates a cluster according to the set generation method, calculates the center value and the radius value of each cluster, and stores them as reference values (S 310).

클러스터 생성 방식은, 크게 이전에 수신된 사전 센서 데이터를 기반으로 센서 노드(300)로부터 수신될 센서 데이터 값을 예측하고, 그에 따라 클러스터 개수(k)와, 각 클러스터의 중심 값을 설정하는 제 1 방식과, 사전 센서 데이터를 기반으로 클러스터 개수(k)를 예측하고, 각 클러스터에 포함되는 각 센서 데이터 값들로부터 중심 값을 산출하는 제 2 방식과, 비교사 학습(unsupervised) 방식으로 센서 노드(300)로부터 수신되는 소정 개수의 센서 데이터 값으로부터 다수개의 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값을 산출하는 제 3 방식으로 구분되며, 클러스터 생성 기법은 릴레이 노드(200)가 센서 데이터 값을 기반으로 클러스터를 생성하는 기법은, k-means 기법과, fcm(fuzzy c-means) 기법과, hierarchical clustering 기법 또는 mixture gaussian 기법 등이 될 수 있다.The cluster generation method may be based on a first sensor data value that is to be received from the sensor node 300 based on preliminary sensor data previously received, and accordingly, a first number of setting a cluster number (k) and a center value of each cluster. Method, a second method of estimating the number of clusters k based on prior sensor data, calculating a center value from each sensor data value included in each cluster, and a nonsupervised method, the sensor node 300. In the third method of generating a plurality of clusters from a predetermined number of sensor data values received from the sensor and calculating a center value of each cluster, the cluster generation technique is performed by the relay node 200 based on the sensor data values. The k-means technique, fcm (fuzzy c-means) technique, hierarchical clustering technique, or mixture gaussian technique can be generated.

릴레이 노드(200)는 설정된 클러스터 생성 방식과, 클러스터 생성 기법에 따라 센서 데이터 값을 분산시켜 클러스터를 생성한 이후에 중심 값과 반경 값을 산출한다.The relay node 200 calculates the center value and the radius value after generating the cluster by distributing the sensor data values according to the set cluster generation method and the cluster generation method.

그리고, 릴레이 노드(200)는 생성되는 클러스터의 식별 정보를 기지국 시스 템(100)으로 전송한다(S 320).Then, the relay node 200 transmits the identification information of the generated cluster to the base station system 100 (S 320).

릴레이 노드(200)는 센서 노드(300)로부터 수신되는 센서 데이터의 이상 유무를 판단하기 위한 기준 값인 클러스터의 중심 값과 반경 값을 산출한 이후에 수신되는 센서 데이터 값과 각 클러스터의 중심 값과의 차이 값과, 반경 값을 비교하여 센서 데이터의 이상 유무를 판단한다(S 330).The relay node 200 calculates a center value and a radius value of a cluster, which is a reference value for determining whether there is an abnormality of sensor data received from the sensor node 300, and then compares the received sensor data value with the center value of each cluster. The difference value and the radius value are compared to determine whether there is an abnormality of the sensor data (S330).

즉, 릴레이 노드(200)는 각 클러스터의 중심 값과 센서 데이터 값의 차이 값이 각 클러스터의 반경 값에서 바이어스 텀을 제한 차이 값보다 작으면, 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 크면, 이상 데이터로 판단한다.That is, the relay node 200 determines that the sensor data is normal when the difference value between the center value of each cluster and the sensor data value is smaller than the limit difference value in the radius value of each cluster. To judge.

릴레이 노드(200)는 센서 데이터가 이상으로 판단되면, 센서 데이터의 종류와, 센서 노드(300)의 식별 정보와, 클러스터의 식별 정보 및 센서 데이터가 포함되는 이상 통보 메시지를 기지국 시스템(100)으로 전송한다(S 340).When the sensor node determines that the sensor data is abnormal, the relay node 200 sends an abnormality notification message including the type of sensor data, identification information of the sensor node 300, identification information of the cluster, and sensor data to the base station system 100. It transmits (S 340).

그리고, 기지국 시스템(100)은 이상 통보 메시지가 수신되면, 사용자가 센서 네트워크의 에러 상태를 확인할 수 있도록 관리 서버로 에러 메시지를 전송한다(S 350)If the abnormality notification message is received, the base station system 100 transmits an error message to the management server so that the user can check the error state of the sensor network (S 350).

일례에 따라 기지국 시스템(100)은 이동 통보 메시지가 기설정된 횟수만큼 수신되면, 즉, 릴레이 노드(200)가 제 1 센서 노드(300)로부터 수신되는 센서 데이터가 소정 횟수만큼 반복적으로 이상으로 판단되어, 기지국 시스템(100)으로 이상 통보 메시지가 소정 횟수만큼 반복적으로 전송하면, 기지국 시스템(100)은 제 1 센서 노드(300)의 식별 정보 및 클러스터의 식별 정보가 포함되는 에러 메시지를 관리 서버로 전송하고, 관리 서버는 에러 메시지에 포함되는 센서 노드(300)의 식별 정보 및 클러스터의 식별 정보를 출력하여, 사용자가 이상이 발생한 센서 노드(300) 및 클러스터를 확인할 수 있도록 한다.According to an example, when the base station system 100 receives the movement notification message a predetermined number of times, that is, the relay node 200 repeatedly determines that the sensor data received from the first sensor node 300 is abnormal for a predetermined number of times. When the abnormality notification message is repeatedly transmitted to the base station system 100 a predetermined number of times, the base station system 100 transmits an error message including identification information of the first sensor node 300 and identification information of the cluster to the management server. The management server outputs identification information of the sensor node 300 and identification information of the cluster included in the error message, so that the user can identify the sensor node 300 and the cluster in which the abnormality occurs.

이때, 기지국 시스템(100)은 이상 통보 메시지가 기설정된 횟수만큼 수신되거나, 센서 데이터 값과, 기준 값이 오차가 설정된 오차 범위를 벗어나는 경우, 에러 메시지를 관리 서버로 전송할 수 있다.In this case, the base station system 100 may transmit an error message to the management server when the abnormality notification message is received a predetermined number of times, or when the sensor data value and the reference value are out of the error range in which the error is set.

그리고, 사용자는 관리 서버로부터 출력되는 센서 노드(300)의 식별 정보 및 클러스터의 식별 정보를 확인하여, 센서 네트워크를 관리한다(S 360).Then, the user checks the identification information of the sensor node 300 and the cluster identification information output from the management server, and manages the sensor network (S360).

한편, 릴레이 노드(200)는 센서 데이터가 정상이라고 판단되면, 수신되는 센서 데이터를 축약하여 기지국 시스템(100)으로 전송한다(S 370).Meanwhile, when it is determined that the sensor data is normal, the relay node 200 shortens and transmits the received sensor data to the base station system 100 (S370).

그리고, 릴레이 노드(200)는 센서 노드(300)로부터 수신된 센서 데이터 값이 포함되는 클러스터의 중심 값과 반경 값을 재산출하여 업데이트한다(S 380). In addition, the relay node 200 recalculates and updates the center value and the radius value of the cluster including the sensor data value received from the sensor node 300 (S380).

일례에 따라 릴레이 노드(200)는 실시간 재산출을 위하여 수신되는 센서 데이터마다 클러스터의 중심 값과 반경 값을 재산출하거나, 산출 프로세서로 인한 과부하를 방지하기 위하여, 수정 주기마다 수신되는 센서 데이터에 따라 클러스터의 중심 값과 반경 값을 재산출할 수 있다.According to an example, the relay node 200 recalculates the center value and the radius value of the cluster for each sensor data received for real-time recalculation, or according to the sensor data received every modification period, in order to prevent overload due to the calculation processor. The center and radius values of the cluster can be recalculated.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 센서 네트워크가 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값을 기반으로 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 기준을 생성할 수 있음으로 네트워크 환경에 따라 동적으로 센서 데이터의 유무를 검출할 수 있다.As described above, according to the present invention, the sensor network may generate a criterion for determining whether there is an abnormality of the sensor data based on the sensor data value received from the sensor node. Can be detected.

그리고, 센서 네트워크의 릴레이 노드가 센서 데이터의 이상 유무를 판단하기 위해 생성하는 클러스터의 식별 정보 및 센서 노드의 식별 정보를 기지국 시스템이 관리하고, 센서 노드 및 센서 데이터에 이상이 발생하는 경우, 이상이 발생한 센서 노드의 식별 정보 및 클러스터의 식별 정보를 사용자가 확인할 수 있도록 함으로써, 사용자의 센서 네트워크를 관리 효율을 향상시킬 수 있다. 즉, 사용자가 센서 네트워크에서 이상이 발생한 센서 노드 및 클러스터를 명확하게 확인하여 이에 대한 대처를 신속하게 수행할 수 있다.When the base station system manages the identification information of the cluster and the sensor node identification information generated by the relay node of the sensor network to determine whether there is an abnormality of the sensor data, and the abnormality occurs in the sensor node and the sensor data, the abnormality occurs. By enabling the user to check the identification information of the generated sensor node and the identification information of the cluster, it is possible to improve the management efficiency of the user's sensor network. That is, the user can clearly identify sensor nodes and clusters in which an abnormality occurs in the sensor network, and promptly cope with them.

또한, 센서 네트워크의 릴레이 노드가 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 기준이 되는 클러스터를 다양한 클러스터 생성 기법에 따라 생성함으로써, 센서 네트워크의 환경에 따라 적합한 클러스터를 생성할 수 있다.In addition, by generating a cluster, which is a criterion for determining whether an abnormality of sensor data is present by a relay node of a sensor network, according to various cluster generation techniques, a cluster suitable for an environment of a sensor network may be generated.

Claims (26)

센서 네트워크에 있어서,In the sensor network, 주위 환경을 센싱하여 센서 데이터를 제공하는 다수개의 센서 노드와,A number of sensor nodes that sense sensory environment and provide sensor data, 상기 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값으로부터 데이터의 이상 유무를 판단하는 기준 값을 산출하고, 상기 각 센서로부터 수신되는 상기 센서 데이터 값과 상기 기준 값을 비교하여 상기 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 릴레이 노드를 포함하는 센서 네트워크.A relay value for determining whether there is an abnormality of data from sensor data values received from the sensor node, and comparing the sensor data value received from each sensor with the reference value to determine whether there is an abnormality of the sensor data Sensor network including nodes. 제 1 항에 있어서, 상기 릴레이 노드는,The method of claim 1, wherein the relay node, 상기 센서 데이터 값으로부터 설정된 클러스터 생성 기법에 따라 다수개의 클러스터를 생성하고, 상기 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 상기 기준 값으로 산출하여 저장하는 센서 네트워크.And generating a plurality of clusters according to a cluster generation technique set from the sensor data values, and calculating and storing a center value and a radius value of each cluster as the reference values. 제 2 항에 있어서, 상기 클러스터 생성 기법은, The method of claim 2, wherein the cluster generation technique is 상기 센서 네트워크의 환경에 따라 k-means 기법, fcm(fuzzy c-means) 기법, hierarchical clustering 기법 또는 mixture gaussian 기법 중 어느 하나의 기법이 설정되는 센서 네트워크.A sensor network in which any one of a k-means technique, a fuzzy c-means technique, a hierarchical clustering technique, or a mixture gaussian technique is set according to the environment of the sensor network. 제 2 항에 있어서, 상기 릴레이 노드는,The method of claim 2, wherein the relay node, 기저장된 센서 데이터 값을 기반으로 수신된 센서 데이터 값을 예측하여 상기 클러스터 개수와, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 설정하는 센서 네트워크.The sensor network predicts the received sensor data value based on previously stored sensor data values and sets the number of clusters, a center value, and a radius value of each cluster. 제 2 항에 있어서, 상기 릴레이 노드는,The method of claim 2, wherein the relay node, 기저장된 사전 센서 데이터를 기반으로 클러스터 개수를 각 클러스터에 포함되는 각 센서 데이터 값들로부터 중심 값 및 반경 값을 산출하는 센서 네트워크.The sensor network calculates the center value and the radius value from each sensor data value included in each cluster based on the pre-stored pre-sensor data. 제 2항에 있어서, 상기 릴레이 노드는,The method of claim 2, wherein the relay node, 상기 각 센서 노드로부터 수신되는 소정 개수의 센서 데이터를 저장하고, 상기 저장되는 상기 센서 데이터 값으로부터 다수개의 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 산출하는 센서 네트워크.And storing a predetermined number of sensor data received from each sensor node, generating a plurality of clusters from the stored sensor data values, and calculating a center value and a radius value of each cluster. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 릴레이 노드는,The method according to claim 1 or 2, wherein the relay node, 상기 센서 노드로부터 수신되는 상기 센서 데이터 값과 상기 중심 값의 차이 값이 상기 반경 값보다 작으면, 상기 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 크면, 이상(error)으로 판단하는 센서 네트워크.And if the difference value between the sensor data value and the center value received from the sensor node is smaller than the radius value, determine the sensor data as normal, and when larger, determine as an error. 제 7항에 있어서, 상기 릴레이 노드는, The method of claim 7, wherein the relay node, 상기 센서 노드로부터 수신되는 상기 센서 데이터 값과 상기 중심 값의 차이 값이 상기 반경 값과 상기 센서 데이터의 종류에 따른 보정 바이어스 텀의 차이 값보다 작으면, 상기 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 크면, 이상(error)으로 판단하는 센서 네트워크.If the difference value between the sensor data value and the center value received from the sensor node is smaller than the difference value between the radius value and the correction bias term according to the type of the sensor data, the sensor data is determined to be normal, Sensor network judged to be an error. 제 1 항에 있어서, The method of claim 1, 상기 릴레이 노드가 생성하는 각 클러스터의 식별 정보 및 상기 각 센서 노드의 식별 정보를 관리하는 기지국 시스템을 더 포함하는 센서 네트워크.And a base station system for managing identification information of each cluster generated by the relay node and identification information of each sensor node. 제 9 항에 있어서, 상기 릴레이 노드는,The method of claim 9, wherein the relay node, 상기 센서 데이터가 이상으로 판단되면, 상기 센서 데이터의 종류, 해당 센서 노드의 식별 정보, 클러스터의 식별 정보 또는 상기 센서 데이터 중 적어도 하 나 이상이 포함되는 이상 통보 메시지를 상기 기지국 시스템으로 전송하는 센서 네트워크.If the sensor data is determined to be abnormal, the sensor network transmitting an abnormality notification message including at least one of the type of the sensor data, identification information of the corresponding sensor node, identification information of the cluster, or the sensor data to the base station system. . 제 10항에 있어서, 상기 기지국 시스템은, The method of claim 10, wherein the base station system, 상기 릴레이 노드로부터 수신되는 상기 이상 통보 메시지에 포함된 상기 센서 데이터의 종류, 해당 센서 노드의 식별 정보, 클러스터의 식별 정보 또는 상기 센서 데이터 중 적어도 하나 이상을 외부 네트워크로 연결되는 관리 서버를 통해 출력하는 센서 네트워크.Outputting at least one of a type of the sensor data included in the abnormality notification message received from the relay node, identification information of the corresponding sensor node, identification information of a cluster, or the sensor data through a management server connected to an external network; Sensor network. 제 7항에 있어서, 상기 릴레이 노드는,The method of claim 7, wherein the relay node, 상기 센서 데이터가 정상으로 판단되면, 상기 센서 데이터가 포함되는 해당 클러스터의 중심 값 및 반경을 재산출하는 센서 네트워크.And when the sensor data is determined to be normal, recalculate a center value and a radius of a corresponding cluster including the sensor data. 센서 네트워크의 릴레이 노드에 있어서,In the relay node of the sensor network, 다수의 센서 노드로부터 센서 데이터를 무선으로 수신하는 데이터 수신부와,A data receiver for wirelessly receiving sensor data from a plurality of sensor nodes; 상기 데이터 수신부를 통해 수신되는 상기 센서 데이터를 축약하여 기지국 시스템으로 전송하고, 상기 센서 데이터 값으로부터 데이터의 이상 유무를 판단하 는 기준이 되는 클러스터를 생성하여 중심 값과 반경 값을 산출하고, 상기 센서 노드로부터 수신되는 상기 센서 데이터 값과 상기 중심 값 및 반경 값에 따라 상기 센서 데이터의 이상 유무를 판단하여, 이상으로 판단되면, 이상 통보 메시지를 생성하는 데이터 처리부와,The sensor data received through the data receiving unit is shortened and transmitted to a base station system, a cluster that serves as a reference for determining whether there is an abnormality of data is generated from the sensor data values, a center value and a radius value are calculated, and the sensor A data processor that determines whether there is an abnormality of the sensor data according to the sensor data value, the center value, and the radius value received from the node, and generates an abnormality notification message if it is determined to be abnormal; 상기 센서 데이터 및 상기 이상 통보 메시지를 무선 네트워크를 통해 상기 기지국 시스템으로 전송하는 데이터 전송부와,A data transmitter for transmitting the sensor data and the abnormality notification message to the base station system through a wireless network; 상기 각 클러스터의 식별 정보, 중심 값 및 반경 값과, 상기 센서 노드로부터 수신된 상기 센서 데이터를 저장하는 데이터 베이스를 포함하는 센서 네트워크의 릴레이 노드.And a database storing identification information, a center value, and a radius value of each cluster and the sensor data received from the sensor node. 제 13항에 있어서, 상기 데이터 처리부는,The method of claim 13, wherein the data processing unit, 상기 센서 데이터 값을 기반으로 설정된 클러스터 생성 기법에 따라 다수개의 클러스터를 생성하고, 상기 각 클러스터의 중심 값과 반경 값을 기준 값으로 산출하여 상기 데이터 베이스에 저장하는 기준 산출부와,A reference calculator configured to generate a plurality of clusters according to a cluster generation scheme set based on the sensor data values, calculate a center value and a radius value of each cluster as reference values, and store them in the database; 상기 센서 노드로부터 수신되는 상기 센서 데이터 값과 상기 각 클러스터의 중심 값의 차이 값이 상기 반경 값보다 크면, 상기 센서 데이터를 이상으로 판단하여 상기 이상 통보 메시지를 기지국 시스템으로 전송하는 데이터 판단부를 포함하는 센서 네트워크의 릴레이 노드.If the difference value between the sensor data value received from the sensor node and the center value of each cluster is greater than the radius value, the data determination unit for determining the sensor data as abnormal and transmits the abnormality notification message to the base station system; Relay node in the sensor network. 제 14항에 있어서, 상기 기준 산출부는,The method of claim 14, wherein the reference calculation unit, 상기 센서 노드로부터 수신되는 상기 센서 데이터가 상기 데이터 판단부에서 정상으로 판단되면, 상기 센서 데이터가 포함되는 해당 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 재산출하여 상기 데이터 베이스에 업데이트하는 센서 네트워크의 릴레이 노드.And if the sensor data received from the sensor node is determined to be normal in the data determination unit, re-calculate the center value and the radius value of the corresponding cluster including the sensor data and update the data in the database. 다수의 센서 노드 및 릴레이 노드를 포함하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법에 있어서,In the abnormal data detection method of the sensor network comprising a plurality of sensor nodes and relay nodes, 상기 릴레이 노드가 상기 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 기준 값을 초기화하는 단계와,Initializing a reference value of the relay node to determine whether there is an abnormality of sensor data received from the sensor node; 상기 센서 노드로부터 수신되는 센서 데이터 값을 기반으로 상기 기준 값을 산출하는 단계와,Calculating the reference value based on a sensor data value received from the sensor node; 상기 각 센서로부터 수신되는 상기 센서 데이터 값과 상기 기준 값을 비교하여 상기 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 단계를 포함하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법.And comparing the sensor data value received from each sensor with the reference value and determining whether there is an abnormality of the sensor data. 제 16 항에 있어서, 상기 기준 값을 산출하는 단계는,The method of claim 16, wherein the calculating of the reference value comprises: 상기 센서 데이터 값으로부터 클러스터 생성 기법에 따라 다수개의 클러스터를 생성하는 단계와,Generating a plurality of clusters according to a cluster generation technique from the sensor data values; 상기 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 상기 기준 값으로 산출하는 단계를 포함하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법.And calculating a center value and a radius value of each cluster as the reference value. 제 17 항에 있어서, 상기 클러스터를 생성하는 단계는,18. The method of claim 17, wherein creating the cluster comprises: 상기 센서 네트워크의 환경에 따라 설정되는 k-means 기법, fcm(fuzzy c-means) 기법, hierarchical clustering 기법 또는 mixture gaussian 기법 중 어느 하나의 기법에 따라 생성하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법.An abnormal data detection method of a sensor network generated according to any one of a k-means technique, fcm (fuzzy c-means) technique, hierarchical clustering technique, or mixture gaussian technique set according to the environment of the sensor network. 제 17 항에 있어서, 상기 각 클러스터를 생성하는 단계는,18. The method of claim 17, wherein creating each cluster comprises: 기저장된 센서 데이터 값을 기반으로 수신된 센서 데이터 값을 예측하여 상기 클러스터 개수와, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 설정하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법.And predicting the received sensor data value based on previously stored sensor data values to set the number of clusters, a center value, and a radius value of each cluster. 제 17 항에 있어서, 상기 각 클러스터를 생성하는 단계는,18. The method of claim 17, wherein creating each cluster comprises: 기저장된 사전 센서 데이터를 기반으로 클러스터 개수를 각 클러스터에 포함 되는 각 센서 데이터 값들로부터 중심 값 및 반경 값을 산출하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법.An abnormal data detection method of a sensor network for calculating a center value and a radius value from each sensor data value included in each cluster based on previously stored pre-sensor data. 제 17 항에 있어서, 상기 각 클러스터를 생성하는 단계는,18. The method of claim 17, wherein creating each cluster comprises: 상기 각 센서 노드로부터 수신되는 소정 개수의 센서 데이터를 저장하고, 상기 저장되는 상기 센서 데이터 값으로부터 다수개의 클러스터를 생성하고, 각 클러스터의 중심 값 및 반경 값을 산출하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법.And storing a predetermined number of sensor data received from each sensor node, generating a plurality of clusters from the stored sensor data values, and calculating a center value and a radius value of each cluster. 제 16항에 있어서, 상기 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 단계는,The method of claim 16, wherein the determining of abnormality of the sensor data comprises: 상기 기준 값이 상기 각 클러스터의 중심 값과 센서 데이터 값이 해당 클러스터의 상기 반경 값을 비교하여, 상기 차이 값이 상기 반경 값보다 작으면, 상기 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 상기 차이 값이 상기 반경 값보다 크면, 상기 센서 데이터를 이상으로 판단하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법.When the reference value compares the center value of each cluster and the sensor data value with the radius value of the corresponding cluster, and the difference value is smaller than the radius value, the sensor data is determined to be normal, and the difference value is the If larger than the radius value, the abnormal data detection method of the sensor network to determine the sensor data as abnormal. 제 16항에 있어서, 상기 센서 데이터의 이상 유무를 판단하는 단계는,The method of claim 16, wherein the determining of abnormality of the sensor data comprises: 상기 센서 노드로부터 수신되는 상기 센서 데이터 값과 상기 중심 값의 차이 값이 상기 반경 값과 상기 센서 데이터의 종류에 따른 보정 바이어스 텀의 차이 값 보다 작으면, 상기 센서 데이터를 정상으로 판단하고, 크면, 이상(error)으로 판단하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법.If the difference value between the sensor data value and the center value received from the sensor node is smaller than the difference value of the correction bias term according to the radius value and the type of the sensor data, the sensor data is determined to be normal, and An error data detection method of a sensor network determined as an error. 제 16 항에 있어서, The method of claim 16, 기지국 시스템이 상기 각 클러스터의 식별 정보 및 상기 센서 노드의 식별 정보를 관리하는 단계와, Managing, by a base station system, identification information of each cluster and identification information of the sensor node; 상기 센서 데이터가 이상으로 판단되면, 상기 센서 데이터의 종류, 해당 센서 노드의 식별 정보, 클러스터의 식별 정보 또는 상기 센서 데이터가 포함되는 이상 통보 메시지를 기지국 시스템으로 전송하는 단계와,If it is determined that the sensor data is abnormal, transmitting an abnormality notification message including the type of the sensor data, identification information of the corresponding sensor node, identification information of the cluster, or the sensor data to a base station system; 상기 기지국 시스템이 상기 릴레이 노드로부터 수신되는 상기 이상 통보 메시지에 포함되는 클러스터의 식별 정보 및 상기 센서 노드의 식별 정보를 관리 서버를 통해 출력하는 단계를 포함하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법.And outputting, by the base station system, identification information of the cluster and identification information of the sensor node included in the abnormality notification message received from the relay node through a management server. 제 24항에 있어서, The method of claim 24, 상기 센서 데이터가 정상으로 판단되면, 상기 센서 데이터가 포함되는 해당 클러스터의 중심 값 및 반경을 재산출하는 단계와,If it is determined that the sensor data is normal, recalculating a center value and a radius of the corresponding cluster including the sensor data; 상기 정상으로 판단되는 상기 각 센서 데이터를 축약하여 상기 기지국 시스템으로 전송하는 단계를 더 포함하는 센서 네트워크의 이상 데이터 검출 방법.And shortening and transmitting the respective sensor data determined to be normal to the base station system. 센서 네트워크의 릴레이 노드가 이상 데이터를 검출하는 방법에 있어서, In the relay node of the sensor network detects the abnormal data, 다수의 센서 노드로부터 무선으로 수신되는 센서 데이터 값으로부터 다수의 클러스터를 생성하는 단계와, Generating a plurality of clusters from sensor data values wirelessly received from the plurality of sensor nodes; 상기 각 클러스터의 중심 값과 반경 값을 산출하는 단계와,Calculating a center value and a radius value of each cluster; 상기 센서 노드로부터 수신되는 상기 센서 데이터 값과 상기 중심 값의 차이 값이 상기 반경 값을 비교하여, The difference value between the sensor data value and the center value received from the sensor node compares the radius value, a) 상기 차이 값이 상기 반경 값보다 크면, 이상으로 판단하여 이상 통보 메시지를 기지국 시스템으로 전송하고, a) if the difference value is greater than the radius value, determine that the abnormality and send an abnormality notification message to the base station system, b) 상기 차이 값이 상기 반경 값보다 작으면, 정상으로 판단하여, 상기 센서 데이터가 포함되는 해당 클러스터의 중심 값과 반경 값을 재산출하여 업데이트하고, 상기 센서 데이터를 축약하여 상기 기지국 시스템으로 전송하는 단계를 포함하는 릴레이 노드의 이상 데이터 검출 방법.b) If the difference value is smaller than the radius value, it is determined to be normal, and recalculates and updates the center value and the radius value of the corresponding cluster including the sensor data, and abbreviates the sensor data and transmits it to the base station system. The abnormal data detection method of the relay node comprising the step of.
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