KR100982031B1 - System for automatic meteorological observation based ubiquitous sensor network - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An automatic meteorological observation system based on a ubiquitous sensor network(USN) is provided to observe meteorological information in real time using a ubiquitous sensor network functional sensor and to obtain accurate meteorological information by analyzing the meteorological information which is observed from a data logger including a middleware. CONSTITUTION: An automatic meteorological observation system based on a ubiquitous sensor network comprises: an embedded device(10) for transferring sensor information, observing weather information, through a ubiquitous sensor network; a data logger(20) which receives the weather information, includes a middleware, and controls the sensor observing the weather information through the middleware; a monitoring terminal(40) which transmits and receives data through the data logger and TCP/IP communication and monitors the weather information; and a server(30) which manages the weather information.

Description

유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측 시스템{System for automatic meteorological observation based ubiquitous sensor network}System for automatic meteorological observation based ubiquitous sensor network}

본 발명은 유비쿼터스 센서 네트워크(USN: Ubiquitous Sensor Network) 기반의 자동 기상관측 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 시시각각으로 변화하는 기상관련 정보를 USN 기능센서를 이용 실시간으로 관측하고, 미들웨어(Middleware)를 탑재한 데이터 로거(Data loger)에서 관측한 기상관련 정보를 분석하여 정확하게 기상정보를 제공할 수 있도록 한 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an automatic meteorological observation system based on a ubiquitous sensor network (USN), and more particularly, to observe weather-related information that changes at any time in real time using a USN functional sensor, and to detect middleware. The present invention relates to an automatic weather observation system based on a ubiquitous sensor network that provides accurate weather information by analyzing weather-related information observed in a mounted data logger.

현대 사회는 산업화·공업화 등으로 인한 이산화탄소와 같은 공해물질의 배출량 증가, 산림 파괴 등으로 기온이 상승하는 지구 온난화 현상과 엘니뇨 현상 등으로 인한 급격한 환경변화가 이루어지고 있으며, 이로 인해 국지적인 장소에 폭설·폭우 또는 산불 등이 발생하는 기상이변이 빈번하게 발생하고 있다.In today's society, there are rapid changes in the environment due to global warming and El Niño, where temperatures rise due to increased emissions of pollutants such as carbon dioxide and deforestation due to industrialization and industrialization. Extreme weather events, such as heavy rains or wildfires, occur frequently.

그러한 기상이변은 생산시설 파손 및 생산 차질, 물류비용을 증가시켜 기업활동을 위축시킴은 물론, 아주 짧은 시간 내에 국지적으로 발생하기 때문에 인명피 해 또한 줄이지 못하고 있다.Such extreme weather not only reduces business facilities by increasing production facilities damage, production disruptions, and logistics costs, but also causes local damage in a very short period of time.

상기한 기상이변을 감시하는 현재의 기상예보 시스템은 기상위성을 통한 광범위한 지역에 대해 예보가 이루어지는 반면, 산간계곡·하천변 유원지 등과 같은 국지적인 장소에 대해서는 상세 기상 정보가 전달되지 못하고 있어 현실적으로 그 대비책이 무방비 상태로 남고 있다. 예컨대, 산간 계곡 등 야외에서 늦은 시간에 취침하고 있을 때 기상 이변에 따라 폭우·폭설 등이 발생하는 경우 해당 관리 사무소는 중앙 통제기관으로부터 1차적인 기상 통보를 받고 이를 다시 전달하기 때문에 짧은 시간 내에 발생하는 홍수 등에는 전혀 대비를 할 수 없었던 것이다.While the current weather forecasting system that monitors the above extreme weather forecasts for a wide range of regions through meteorological satellites, detailed weather information cannot be delivered to local places such as mountain valleys and riverside amusement parks. It remains defenseless. For example, when there is heavy rain or heavy snow due to extreme weather when sleeping in the mountains, such as mountain valleys, the management office receives the first weather report from the central control agency and delivers it again in a short time. I could not prepare at all for such a flood.

그리고 상기 중앙 통제기관은 대부분 현재시간의 기상 정보만을 제공하며, 그 기상 정보 또한 포괄적인 지역에 대해 이루어지고 있기 때문에, 전술한 바와 같이 특정 장소에서 발생할 수 있는 국지적인 기상이변에 대해 실질적인 재해 예방에 큰 효과를 거두지 못하고 있다.In addition, since the central control agencies mostly provide weather information of the current time, and the weather information is also provided for a comprehensive area, as described above, the central control agency is effective in preventing disasters in case of local weather anomalies that may occur at a specific place. It's not working.

다시 말해, 기상 관련정보는 기상위성이나 기상 사이트 등에 의존하는 기상예보로서 그 효과가 미미하고, 재해 발생 예방지역의 기상이변에 실시간 정보전달이 어렵다는 것이다. In other words, weather-related information is a weather forecast depending on weather satellites or weather sites, and its effects are insignificant, and it is difficult to transmit real-time information to extreme weather conditions in a disaster prevention area.

또한, 종래 유선통신망을 이용한 실시간 기상 재해 관련정보를 제공하기 위해서는 특정 지역에 기상관측 시스템을 적극적으로 설치해야 하나, 그 기상관측 시스템의 설치 장소가 한정적이어서 해당 지역에 대한 정확한 기상관측 및 예보에 곤란한 문제점이 있었다. 아울러 기상관측시스템의 장비가 고가여서 많은 장소에 설치하기에는 비용적인 측면에서도 어려움이 있었다.In addition, in order to provide real-time meteorological disaster-related information using a wired communication network, it is necessary to actively install a meteorological observation system in a specific area. There was a problem. In addition, the equipment of the meteorological observation system was expensive, so it was difficult to install in many places in terms of cost.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 기상관측시스템에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서,Therefore, the present invention has been proposed to solve all the problems occurring in the conventional meteorological observation system as described above,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 시시각각으로 변화하는 기상관련 정보를 USN 기능센서를 이용 실시간으로 관측하고, 미들웨어(Middleware)를 탑재한 데이터 로거(Data loger)에서 관측한 기상관련 정보를 근거로 분석하여 정확하게 기상정보를 제공할 수 있도록 한 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측시스템을 제공하는 데 있다.The problem to be solved by the present invention is to observe the weather-related information changes in real time using the USN functional sensor in real time, and analyzes based on the weather-related information observed in the data logger (Data loger) equipped with middleware It is to provide an automatic weather observation system based on ubiquitous sensor network that can provide accurate weather information.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는, 데이터 로거 미들웨어를 통해 관측 센서가 추가 및 변경되었을 경우에도 하드웨어 변경 없이 소프트웨어로 상기 관측 센서를 제어할 수 있도록 한 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측시스템을 제공하는 데 있다.Another object of the present invention is to provide an automatic meteorological observation system based on a ubiquitous sensor network that enables the software to control the observation sensor without hardware change even when the observation sensor is added and changed through the data logger middleware. There is.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 현장에 설치되어 기상관련 정보를 실시간으로 수집하는 센서의 관측 신호를 유비쿼터스 센서 네트워크를 통해 데이터 로거에 전송함으로써, 유선 통신의 서비스가 불가능한 지역에서의 기상 관측이 용이하도록 하고, 유선 통신 방식을 사용할 경우에 비해 케이블 설치 비용이나 케이블 유지보수 비용을 절감할 수 있도록 한 유비쿼터스 센서의 네트워크 기반 자동 기상관측시스템을 제공하는 데 있다.Another problem to be solved by the present invention, by transmitting the observation signal of the sensor installed in the field to collect the weather-related information in real time to the data logger through the ubiquitous sensor network, the weather observation in the area where wired communication service is impossible It is to provide a network-based automatic meteorological observation system of ubiquitous sensor to facilitate this, and to reduce the cost of cable installation or cable maintenance compared to the case of using a wired communication method.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는, 저전력 임베디드 구축과 ICT 계 측 구조의 단순화에 따른 에너지 절감 및 유지보수 비용을 극소화하여, 경제적인 기상관측시스템을 실현할 수 있도록 한 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측시스템을 제공하는 데 있다.Another problem to be solved by the present invention is the automatic weather based ubiquitous sensor network, which can realize an economic weather observation system by minimizing the energy saving and maintenance costs due to low power embedded construction and simplified ICT measurement structure. To provide an observation system.

상기와 같은 과제들을 해결하기 위한 본 발명에 따른 "유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측시스템"은,"Ubiquitous sensor network based automatic meteorological observation system" according to the present invention for solving the above problems,

기상 관측 현장에 구비되며, 기상 정보를 관측하는 센서의 정보를 유비쿼터스 센서 네트워크를 통해 무선으로 전송하는 임베디드 디바이스와;An embedded device provided at a weather observation site and wirelessly transmitting information of a sensor for observing weather information through a ubiquitous sensor network;

상기 임베디드 디바이스와 무선으로 데이터를 송수신하며, 미들웨어를 구비하고 상기 임베디드 디바이스로부터 전송되는 기상 정보를 실시간으로 수신하여 관리 및 편집하고, 상기 미들웨어를 통해 상기 기상 정보를 관측하는 센서를 제어하는 데이터 로거를 포함하는 것을 특징으로 한다.A data logger wirelessly transmitting and receiving data with the embedded device, having a middleware and receiving and managing weather information transmitted from the embedded device in real time, and controlling a sensor for observing the weather information through the middleware. It is characterized by including.

또한, 본 발명에 따른 "유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측시스템"은, In addition, the "Ubiquitous sensor network based automatic meteorological observation system" according to the present invention,

상기 데이터 로거와 TCP/IP 통신으로 데이터 송수신을 하며, 상기 데이터 로거로부터 관리 및 편집된 기상 정보를 모니터링하기 위한 모니터링 단말기를 더 포함한다.And a monitoring terminal for performing data transmission / reception with the data logger through TCP / IP communication and monitoring weather information managed and edited from the data logger.

또한, 상기 임베디드 디바이스는,In addition, the embedded device,

현장에 설치되어 기상 정보를 관측하는 복수의 기상 센서와;A plurality of weather sensors installed in the field and observing weather information;

상기 복수의 기상 센서로부터 관측된 기상 정보 신호를 처리하는 신호 처리기와;A signal processor for processing weather information signals observed from the plurality of weather sensors;

상기 신호 처리기에서 처리된 기상 정보 신호를 무선 신호로 만들어 원격에 설치된 데이터 로거에 무선 전송하는 USN 센서 노드를 포함한다.And a USN sensor node that wirelessly converts the weather information signal processed by the signal processor to a remotely installed data logger.

상기 임베디드 디바이스는, 상기 USN 센서 노드에 구동용 전원을 공급하는 배터리를 더 포함한다.The embedded device further includes a battery for supplying driving power to the USN sensor node.

상기에서 USN 센서 노드는 다른 USN 센서 노드와 동기화하고, 상기 다른 USN 센서 노드로부터 출력되는 기상 정보를 중계해주는 것을 특징으로 한다.The USN sensor node may be synchronized with another USN sensor node and relay weather information output from the other USN sensor node.

상기 USN 센서 노드는 멀티 홉 라우터 모듈을 이용하여 다른 USN 센서 노드와 동기화를 수행하는 것을 특징으로 한다.The USN sensor node is configured to perform synchronization with other USN sensor nodes using a multi-hop router module.

상기에서 USN 센서 노드는 별도 게이트웨이 지원 없이 TinyOS에서 지원되는 스택(Stack)으로 직접 IP를 지원하는 것을 특징으로 한다.The USN sensor node is characterized in that the IP directly supports a stack (Stack) supported by TinyOS without additional gateway support.

상기 데이터 로거에 구비된 미들웨어는,Middleware provided in the data logger,

상기 복수의 기상 센서의 구성을 정의하고, 자동 관리하며, 공통 통신 프로토콜을 관리하는 포인트 매니저를 구비한 것을 특징으로 한다.And a point manager defining a configuration of the plurality of weather sensors, automatically managing, and managing a common communication protocol.

이러한 포인트 매니저는 태그에 설정된 값에 대한 이벤트를 처리하는 이벤트 매니저와, 태그에 설정된 알람 레벨과 관련된 메시지를 생성하는 알람 매니저와, 현장에 설치된 다양한 기상 센서와 통신을 수행하는 디바이스 통신 프로토콜 드라이브를 포함한다.These point managers include an event manager that processes events for a value set in a tag, an alarm manager that generates a message related to an alarm level set in a tag, and a device communication protocol drive that communicates with various weather sensors installed in the field. do.

상기 미들웨어는, 상기 포인트 매니저로부터 수신된 기상정보를 저장하며, 상기 기상정보에 대한 데이터 관리 및 편집 기능을 수행하는 실시간 데이터 매니저를 포함한다.The middleware includes a real-time data manager that stores weather information received from the point manager and performs a data management and editing function for the weather information.

상기 미들웨어는, 상기 임베디드 디바이스와 애플리케이션간의 표준 API(Application Program Interface)를 통하여 통신하는 애플리케이션 통합 매니저를 포함한다.The middleware includes an application integration manager that communicates through a standard application program interface (API) between the embedded device and an application.

상기 미들웨어는, 화면별 구성 파일로 화면 구성을 관리하고, 비즈니스 로직 변경에 따른 그래픽 유저 인터페이스(GUI)작업을 최소화하는 애플리케이션 템플릿 매니저를 포함한다.The middleware includes an application template manager which manages screen configuration by a configuration file for each screen and minimizes a graphic user interface (GUI) operation according to a change of business logic.

상기 미들웨어는, IEEE 802.X 산업용 이더넷 링(Ethernet Ring) 네트워크로 네트워크를 이중화하는 것을 특징으로 한다.The middleware is characterized in that the network is redundant to the IEEE 802.X industrial Ethernet ring network.

상기 데이터 로거는 전원 공급용 전원부와, 서지로부터 상기 전원부의 파손을 방지하기 서지 보호기를 더 구비한 것을 특징으로 한다.The data logger further includes a power supply for supplying power and a surge protector to prevent damage of the power supply from surges.

본 발명에 따르면, 시시각각으로 변화하는 기상관련 정보를 USN 기능센서를 이용 실시간으로 관측하고, 미들웨어(Middleware)를 탑재한 데이터 로거(Data loger)에서 관측한 기상관련 정보를 분석함으로써, 정확하게 기상정보를 제공할 수 있는 장점이 있다.According to the present invention, weather information that changes every moment is observed in real time using a USN functional sensor, and by analyzing the weather related information observed in a data logger (Data loger) equipped with middleware, There is an advantage that can be provided.

또한, 데이터 로거에 미들웨어를 장착함으로써, 관측 센서가 추가 및 변경되었을 경우에도 하드웨어 변경 없이 소프트웨어로 관측 센서를 제어할 수 있는 장점이 있다.In addition, by mounting the middleware in the data logger, even if the observation sensor is added and changed, there is an advantage that the observation sensor can be controlled by software without changing the hardware.

또한, 현장에 설치되어 기상관련 정보를 실시간으로 수집하는 센서의 관측 신호를 유비쿼터스 센서 네트워크를 통해 데이터 로거에 전송함으로써, 유선 통신의 서비스가 불가능한 지역에서의 기상 관측이 용이하고, 유선 통신 방식을 사용할 경우에 비해 케이블 설치 비용이나 케이블 유지보수 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.In addition, by transmitting the observation signal of the sensor installed at the site to collect weather-related information in real time to the data logger through the ubiquitous sensor network, it is easy to observe the weather in the area where wired communication is not available, and to use the wired communication method. This has the advantage of reducing the cost of cable installation and cable maintenance.

또한, 저전력 임베디드 구축과 ICT 계측 구조의 단순화에 따른 에너지 절감 및 유지보수 비용을 극소화하여, 경제적인 기상관측시스템을 실현할 수 있는 장점이 있다.In addition, it is possible to realize an economic weather observation system by minimizing energy saving and maintenance costs due to low power embedded construction and simplified ICT measurement structure.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of related known functions or configurations may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측시스템은, 임베디드 디바이스(10)와 데이터 로거(20)가 유비쿼터스 센서 네트워크를 통해 무선으로 연결되고, 상기 데이터 로거(20)에는 CCTV카메라(60)가 유선으로 연결되고, 상기 데이터 로거(20)와 모니터링 단말기(40)는 TCP/IP를 통한 LAN을 통하여 온라인으로 연결되어 있다. 1 is a schematic diagram schematically showing an automatic weather observation system based on a ubiquitous sensor network according to an embodiment of the present invention. As shown, in the automatic weather observation system based on the ubiquitous sensor network according to the present invention, the embedded device 10 and the data logger 20 is wirelessly connected through the ubiquitous sensor network, the data logger 20 is CCTV The camera 60 is wired and the data logger 20 and the monitoring terminal 40 are connected online via a LAN via TCP / IP.

상기 LAN에는 관리용 서버(30)가 연결되고, 인터넷을 통해서 웹 관리 서버(50)가 연결된다.The management server 30 is connected to the LAN, and the web management server 50 is connected through the Internet.

또한, 기상 정보를 수집하는 현장에 설치된 임베디드 디바이스(10)와의 연결을 위해서 USN(Ubiquitous Sensor Network)기반의 ZigBee, IEEE802.15.4(MAC) 무선접속 프로토콜 이외에도 블루투스, RF 등 현존하는 무선 통신 프로토콜 및 앞으로 나오게 될 무선 통신 규약에 따른 통신 모뎀을 사용할 수 있으며, 이를 위해 Gateway PC 및 Sink Node가 시스템에 추가될 수 있다.In addition to the ZigBee based on USN (Ubiquitous Sensor Network) and IEEE802.15.4 (MAC) wireless access protocols for connection with the embedded device 10 installed at the site collecting weather information, existing wireless communication protocols such as Bluetooth and RF and the future A communication modem can be used according to the wireless communication protocol to be released, and a gateway PC and a sink node can be added to the system.

유비쿼터스(Ubiquitous)는 사용자가 네트워크나 컴퓨터를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보통신 환경을 말한다. 유비쿼터스는 1988년 미국의 사무용 복사기 제조회사인 제록스의 와이저(Mark Weiser)가 '유비쿼터스 컴퓨팅'이라는 용어를 사용하면서 처음으로 등장하였다. Ubiquitous refers to an information and communication environment in which a user can freely access a network regardless of a location without being aware of a network or a computer. Ubiquitous first appeared in 1988 when Mark Weiser of Xerox, an American office copier manufacturer, used the term ubiquitous computing.

즉, 유비쿼터스는 컴퓨터에 어떠한 기능을 추가하는 것이 아니라 자동차·냉장고·안경·시계·스테레오장비 등과 같이 어떤 기기나 사물에 컴퓨터를 집어넣어 커뮤니케이션이 가능하도록 해 주는 정보기술(IT) 환경 또는 정보기술 패러다임을 뜻한다. In other words, Ubiquitous does not add any function to a computer, but rather an information technology (IT) environment or information technology paradigm that enables communication by inserting a computer into any device or object such as a car, a refrigerator, glasses, a clock, or a stereo equipment. It means.

유비쿼터스화가 이루어지면 가정·자동차는 물론, 심지어 산 꼭대기에서도 정보기술을 활용할 수 있고, 네트워크에 연결되는 컴퓨터 사용자의 수도 늘어나 정보기술산업의 규모와 범위도 그만큼 커지게 된다. When ubiquitous, information technology can be used not only in homes and cars, but even on top of the mountain, and the number of computer users connected to the network will increase, thereby increasing the size and scope of the information technology industry.

본 발명에 따른 유비쿼터스 기술을 적용한 기상관측시스템은 이러한 유비쿼터스 기술을 이용하여 기상 관측 현장의 설비에 설치된 임베디드 디바이스(10)를 통해 상태정보를 수집할 수 있도록 한다.The meteorological observation system applying the ubiquitous technology according to the present invention allows the state information to be collected through the embedded device 10 installed in the facilities of the weather observation site using the ubiquitous technology.

기상 관측 현장에서의 기상 정보 수집을 위해서 임베디드 디바이스(10)가 설치된다. 이러한 임베디드 디바이스(10)는 지능화된 임베디드 소프트웨어(S/W)가 설치되어 기상 센서에서 발생하는 기상 정보와 상태 정보를 보관하고 해당 센서를 직접 제어할 수 있으며 무선모듈이 설치되어 데이터 로커(20)와 무선 네트워크로 연결된다. The embedded device 10 is installed to collect weather information at a weather observation site. The embedded device 10 has intelligent embedded software (S / W) installed to store weather information and state information generated by a weather sensor and directly control the sensor, and a wireless module is installed to the data locker 20. Connected to the wireless network.

주지한 임베디드 디바이스(10)는 도 3에 도시한 바와 같이, 현장에 설치되어 기상 정보를 관측하는 복수의 기상 센서(11)와, 상기 복수의 기상 센서(11)로부터 관측된 기상 정보 신호를 처리하는 신호 처리기(12)와, 상기 신호 처리기(12)에서 처리된 기상 정보 신호를 무선 신호로 만들어 원격에 설치된 데이터 로거(20)에 무선 전송하는 USN 센서 노드(13) 및 상기 USN 센서 노드(13)에 구동용 전원을 공급하는 배터리(14)를 구비한다.As shown in FIG. 3, the well-known embedded device 10 processes a plurality of weather sensors 11 installed at a site and observing weather information, and weather information signals observed from the plurality of weather sensors 11. The USN sensor node 13 and the USN sensor node 13 which wirelessly convert the signal processor 12 and the weather information signal processed by the signal processor 12 into a data logger 20 installed remotely. ) Is provided with a battery 14 for supplying driving power.

복수의 기상 센서(11)는 풍향을 감지하는 풍향 감지기, 풍속을 감지하는 풍속 감지기, 일사량을 감지하는 일사감지기, 일조량을 감지하는 일조 감지기, 습도를 감지하는 습도 감지기, 대기온도를 감지하는 대기온도 감지기, 초상온도를 감지 하는 초상온도 감지기, 지면온도를 감지하는 지면온도 감지기, 기압을 감지하는 기압 감지기, 강우량을 감지하는 강우 감지기를 포함하며, 이러한 기상 센서 이외에 기상 관측에 필요하다고 판단되는 기상 관측용 모든 센서를 포함할 수 있다.The plurality of weather sensors 11 includes a wind direction sensor for detecting a wind direction, a wind speed sensor for detecting a wind speed, a solar radiation sensor for detecting a solar radiation amount, a sunshine sensor for sensing a sunlight amount, a humidity sensor for detecting humidity, an atmospheric temperature sensing air temperature, and the like. It includes a detector, a parabolic temperature sensor to detect superficial temperature, a ground temperature sensor to detect ground temperature, a barometric pressure sensor to detect air pressure, and a rainfall detector to detect rainfall, and in addition to these weather sensors, weather observations deemed necessary for meteorological observations. For all sensors.

신호 처리기(12)는 복수의 기상 센서(11)에서 아날로그 센서가 존재할 경우 그 아날로그 기상 센서에서 출력되는 아날로그 기상 정보 신호를 그에 상응하는 디지털 기상 정보 데이터로 변환하는 아날로그/디지털 변환기(12a)가 구비되며, 상기 아날로그/디지털 변환기(12a)에서 변환된 기상 정보 데이터 또는 상기 기상 센서(11)가 디지털 센서일 경우 상기 기상 센서(11)에서 직접적으로 출력되는 디지털 기상 정보 데이터를 인터페이스하는 센서 인터페이스(12b)를 구비한다.The signal processor 12 includes an analog / digital converter 12a for converting an analog weather signal output from the analog weather sensor into corresponding digital weather information data when an analog sensor exists in the plurality of weather sensors 11. A sensor interface 12b for interfacing the weather information data converted by the analog-to-digital converter 12a or the digital weather information data directly outputted from the weather sensor 11 when the weather sensor 11 is a digital sensor. ).

아울러, 신호 처리기(12)는 상기 센서 인터페이스(12b)에서 출력되는 기상 정보 데이터를 저장 및 관리, 그리고 전송을 제어하는 프로세서(12c)를 더 포함하고, 상기 프로세서(12c)와 연동하는 타이머(12d), 데이터 SRAM(12e), EPROM(12f) 및 플래시 메모리(12g)를 포함한다.In addition, the signal processor 12 further includes a processor 12c for storing, managing, and transmitting weather information data output from the sensor interface 12b, and a timer 12d interoperating with the processor 12c. ), Data SRAM 12e, EPROM 12f, and flash memory 12g.

USN 센서 노드(13)는 상기 프로세서(12c)와 접속되어 현장에서 수집된 기상 정보를 인터페이스하는 무선 인터페이스(13a)와, 상기 무선 인터페이스(13a)와 접속되어 상기 기상 정보를 무선 신호로 만들어 안테나(13c)를 통해 상기 데이터 로거(20)로 무선 전송하고, 상기 데이터 로거(20)로부터 전송된 구성 관리 정보나 제어 정보를 수신하여 상기 무선 인터페이스(13a)를 통해 상기 프로세서(12c)에 제공하는 RF 트랜시버(13b)를 포함한다.The USN sensor node 13 is connected to the processor 12c to interface with the weather information collected in the field 13a, and is connected to the air interface 13a to make the weather information into a radio signal to antenna ( RF to wirelessly transmit to the data logger 20 through 13c, and receive configuration management information or control information transmitted from the data logger 20 and provide it to the processor 12c through the air interface 13a. The transceiver 13b is included.

이러한 USN 센서 노드(13)는 다른 USN 센서 노드와 동기화하고, 상기 다른 USN 센서 노드로부터 출력되는 기상 정보를 중계해주는 역할을 하게 된다. 즉, RF 트랜시버(13b)를 통해 다른 USN 센서 노드로부터 전송된 중계 데이터를 수신하고, 이를 자신의 기상 정보와 합하여 상기 데이터 로거(20)로 중계해주게 되는 것이다.The USN sensor node 13 is synchronized with other USN sensor nodes and serves to relay weather information output from the other USN sensor nodes. That is, it receives relay data transmitted from another USN sensor node through the RF transceiver 13b, and relays it to the data logger 20 in combination with its weather information.

또한, 상기 USN 센서 노드(13)는 멀티 홉 라우터 모듈을 이용하여 다른 USN 센서 노드와 동기화를 수행하게 되며, 별도 게이트웨이 지원 없이 TinyOS에서 지원되는 스택(Stack)으로 직접 IP를 지원하게 된다.In addition, the USN sensor node 13 performs synchronization with other USN sensor nodes using a multi-hop router module, and directly supports IP to a stack supported by TinyOS without additional gateway support.

데이터 로거(20)는 도 7에 도시한 바와 같이, 미들웨어를 탑재하며, 상기 미들웨어는, 상기 복수의 기상 센서의 구성을 정의하고, 자동 관리하며, 공통 통신 프로토콜을 관리하는 포인트 매니저(23)를 구비한다. As illustrated in FIG. 7, the data logger 20 includes middleware, and the middleware includes a point manager 23 that defines a configuration of the plurality of weather sensors, automatically manages them, and manages a common communication protocol. Equipped.

이러한 포인트 매니저(23)는 태그(Tag)에 설정된 값에 대한 이벤트(Event)를 처리하는 이벤트 매니저(23b)와, 태그에 설정된 알람 레벨과 관련된 메시지를 생성하는 알람 매니저(23c)와, 현장에 설치된 다양한 기상 센서와 통신을 수행하는 디바이스 통신 프로토콜 드라이브(23a)를 포함한다.The point manager 23 includes an event manager 23b for processing an event for a value set in a tag, an alarm manager 23c for generating a message related to an alarm level set in a tag, and a field manager. And a device communication protocol drive 23a that communicates with various installed weather sensors.

또한, 미들웨어는 상기 포인트 매니저(23)로부터 수신된 기상정보를 저장하며, 상기 기상정보에 대한 데이터 관리 및 편집 기능을 수행하는 실시간 데이터 매니저(24)를 포함하게 되는 데, 이러한 실시간 데이터 매니저(24)는 비즈니스 로직과 기상정보 데이터를 독립 관리하게 된다.The middleware also includes a real-time data manager 24 that stores weather information received from the point manager 23 and performs a data management and editing function for the weather information. ) Will independently manage business logic and weather data.

또한, 미들웨어는 상기 임베디드 디바이스(10)와 애플리케이션 간의 표준 API(Application Program Interface)를 통하여 통신하는 애플리케이션 통합 매니저(21)를 더 포함하고, 화면별 구성 파일로 화면 구성을 관리하고, 비즈니스 로직 변경에 따른 그래픽 유저 인터페이스(GUI)작업을 최소화하는 애플리케이션 템플릿 매니저(22)를 포함한다.In addition, the middleware further includes an application integration manager 21 for communicating through a standard API (Application Program Interface) between the embedded device 10 and the application, and manages the screen configuration by the configuration file for each screen, to change the business logic An application template manager 22 that minimizes graphical user interface (GUI) operations.

이러한 미들웨어는 IEEE 802.X 산업용 이더넷 링(Ethernet Ring) 네트워크로 네트워크를 이중화하는 것이 바람직하다. Such middleware is preferably redundant to a network with an IEEE 802.X Industrial Ethernet Ring network.

부가적으로 상기 데이터 로거(20)는 도 13에 도시한 바와 같이, 전원 공급용 전원부(25)와, 서지로부터 상기 전원부(25)의 파손을 방지하기 서지 보호기(26)를 더 구비한다.In addition, the data logger 20 further includes a power supply 25 for power supply and a surge protector 26 to prevent damage of the power supply 25 from surge.

이와 같이 구성된 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측시스템은, USN 기술을 이용한 IP기반의 확장성 및 통합 기능을 수행하는 임베디드 디바이스, 원격 감시 및 원격 제어 기능 제공으로 TCP/IP기반으로 이중화하여 장애요인을 극소화할 수 있는 자료 수집 모듈인 데이터 로거, USN 기능 센서에서 관측된 기상정보를 모니터하고 응용할 수 있는 통합형 자동기상관측장비를 제공하는 것이다.The ubiquitous sensor network based automatic meteorological observation system according to the present invention configured as described above is redundant based on TCP / IP by providing an embedded device that performs IP-based scalability and integration functions using USN technology, remote monitoring and remote control functions. It is to provide integrated automatic weather observation equipment that can monitor and apply weather information observed from data logger and USN function sensor, which is a data collection module that can minimize obstacles.

각 부분을 좀 더 세밀하게 살펴 보면, 임베디드 디바이스(10)는 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 기상 정보를 수집하기 위한 현장에 설치된 복수의 기상 센서(11)를 통해 필요한 기상 정보를 실시간으로 수집하게 되고, 신호 처리기(12)는 상기 기상 센서(11)가 아날로그 센서일 경우 수집한 아날로그 기상 정보를 디지털 기상 데이터로 변환한 후 프로세서(12c)를 통해 처리하게 된다, 만약, 기상 센서(11)가 디지털 센서일 경우에는 별도의 디지털 변화 과정을 거치지 않고 바로 수집된 기상 정보 데이터를 프로세서(12c)에서 처리한 후, USN 센서 노드(13)를 통해 무선 신호로 만들어 데이터 로거(20)에 전송하게 된다.Looking at each part in more detail, as shown in FIGS. 3 and 4, the embedded device 10 displays the necessary weather information in real time through a plurality of weather sensors 11 installed at a site for collecting weather information. If the weather sensor 11 is an analog sensor, the signal processor 12 converts the collected analog weather information into digital weather data and processes it through the processor 12c. If 11) is a digital sensor, the processor 12c processes the weather information data collected immediately without performing a separate digital change process, and makes a wireless signal through the USN sensor node 13 to the data logger 20. Will be sent.

다시 말해, 관측 요소가 기온(초상, 지면, 지중온도), 습도, 기압일 경우, 자료 처리 단위는 0.1℃(기온, 초상, 지면, 지중온도), 0.1%(습도), 0.1hPa(기압)이 된다. 이때 기상 정보의 샘플링 시간은 10초이고, 자료처리 시간 간격은 1분으로 설정한다. In other words, if the observed element is air temperature (portrait, ground, ground temperature), humidity, and air pressure, the data processing unit is 0.1 ° C (temperature, portrait, ground, ground temperature), 0.1% (humidity), 0.1 hPa (air pressure). Becomes At this time, the sampling time of the weather information is set to 10 seconds, and the data processing time interval is set to 1 minute.

관측 요소가 풍향, 풍속일 경우, 자료 단위는 풍향(0.1도), 풍속(0.1m/s)가 되며, 샘플링 시간은 0.25초이고, 순간 풍향, 풍속은 0.25초 간격으로 3초 동안 12개 샘플링된 자료를 평균하고 1초 간격으로 순간 풍향, 풍속을 산출하며, 1분 평균 풍향, 풍속으로 자료를 처리하게 된다.If the observed element is wind direction and wind speed, the data unit is wind direction (0.1 degree) and wind speed (0.1m / s), sampling time is 0.25 seconds, and instant wind direction and wind speed are 12 samples for 3 seconds at 0.25 second intervals. The data are averaged and the instantaneous wind direction and wind speed are calculated at 1 second intervals, and the data are processed with the 1 minute average wind direction and wind speed.

관측 요소가 강수량일 경우, 자료 단위는 0.5mm 또는 1mm이며, 센서에서 1초마다 보내온 펄스 신호 회수를 1분 동안 누적하여 1분 강수량을 산출하게 된다.If the observation factor is precipitation, the data unit is 0.5mm or 1mm, and 1 minute precipitation is calculated by accumulating the number of pulse signals sent from the sensor every 1 second for 1 minute.

또한, 관측 요소가 강수 유무일 경우, 자료단위는 ON신호 시 10, 오프 신호 시 00으로 설정하고, 1분 간격으로 샘플링을 하며, 강수현상이 있을 때 10, 없을 때 00으로 자료를 처리하게 된다. In addition, if the observed element is precipitation, the data unit is set to 10 when ON signal and 00 when off signal, sampling is performed every 1 minute, and data is processed as 10 when precipitation is occurred and 00 when there is no precipitation. .

여기서 신호 처리기(12)는 각 센서에서 발생하는 아날로그 신호를 신호 처리를 통하여 동일한 USN 센서 입력 레벨로 변환(예를 들어, 0 ~ 3V)을 하게 된다.Here, the signal processor 12 converts an analog signal generated from each sensor to the same USN sensor input level through signal processing (for example, 0 to 3V).

한편, USN 센서 노드(13)는 멀 티 홉 라우터(Multi Hop Router) 모듈을 활용하여 USN 노드 간 동기화를 수행하게 되는 데, 이때 동기화 처리 시간은 100개 노드시 1m/sec이며, 2개 멀티 홉 처리시 2m/sec이내가 된다.Meanwhile, the USN sensor node 13 performs synchronization between USN nodes using a multi-hop router module. At this time, the synchronization processing time is 1 m / sec for 100 nodes and two multi-hops. Within 2 m / sec during processing.

아울러 USN 센서 노드(13)에서 운영되는 TinyOS 스택 지원으로 기상 센 서(11)의 ALL IP화를 구현하게 되는 데, 도 2에 All-IP 기반 USN 관측 시스템의 일 예가 도시되었다.In addition, the TinyOS stack supported by the USN sensor node 13 supports ALL IPization of the weather sensor 11. An example of the All-IP based USN observation system is illustrated in FIG. 2.

이러한 All-IP화 구현은 별도 게이트웨이(Gateway) 지원 없이 TinyOS에서 지원되는 스택으로 직접 IP를 지원하게 되며, IP V6 기반 자동 구성 구현도 가능하고, 상위 시스템과 USN웹 서비스 지원도 가능하며, XML, SOAP 등의 지원도 가능하다. IP지원 TinyOS 스택 구조의 일 예는 도 5에 도시한 바와 같다.This all-IP implementation supports IP directly with the stack supported by TinyOS without gateway support, IP V6-based auto configuration implementation, and support of upper system and USN web service, XML, Support for SOAP is also possible. An example of the IP support TinyOS stack structure is shown in FIG. 5.

한편, 본 발명의 또 다른 특징으로는 데이터 로거(20)를 이용한다는 것이며, 데이터 로거의 구성 일 예는 도 6에 도시한 바와 같다.On the other hand, another feature of the present invention is to use a data logger 20, an example of the configuration of the data logger is as shown in FIG.

데이터 로거(20)의 기능으로는, 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환 처리하는 신호 변환 처리기능, 기상센서의 추가 및 변경되었을 때 하드웨어 변경 없이 소프트웨어로 제어할 수 있는 소프트웨어 제어 기능, 1차 품질 검사 기능, 시각 동기화 기능, 자료의 저장 기능, 자료의 송/수신 기능을 들 수 있다.The functions of the data logger 20 include a signal conversion processing function for converting an analog signal into a digital signal, a software control function for controlling software without hardware change when a weather sensor is added or changed, and a primary quality inspection function. , Time synchronization function, data storage function, and data transmission / reception function.

상기와 같은 기능을 최적으로 수행하기 위해서는, 일체형이고 범용성이 있어야하며, 하드웨어, 소프트웨어 및 펌웨어의 확장성, 비례 축소성 및 신축성 기능, 전원 중단 기능, 통신장애에 대비한 충분한 자료가 저장되어 있어야 한다.In order to perform these functions optimally, they must be integrated and versatile, and sufficient data must be stored for scalability, proportionality and elasticity of the hardware, software and firmware, power interruption function, and communication failure. .

구성 요소로서, 프로그램 메모리, 데이터 메모리, 인터페이스(RS-232C, RS-422, RS-485포트), CCTV 영상 감시 카메라, 디스플레이가 부착된 키보드를 포함하는 제어장치, 아날로그/디지털 채널 등이 필요하다.As components, program memory, data memory, interfaces (RS-232C, RS-422, RS-485 ports), CCTV video surveillance cameras, control devices including keyboards with displays, analog / digital channels, etc. are required. .

데이터 로거(20)는 미들웨어가 매핑되어야 하며, 이러한 미들웨어는, 도 7에 도시한 바와 같이, 태그 기반 구성관리 및 제어기기 프로토콜 관리 기능을 수행하 기 위한 포인트 매니저(Point manager)(23)가 필요하다. 이러한 포인트 매니저(23)는 이벤트 매니저(23b)에서 태그에 설정된 값에 대한 이벤트를 처리하게 되고, 알람 매니저(23c)에서 태그에 설정된 알람 레벨과 관련된 메시지를 생성하게 된다. 이렇게 생성된 이벤트 데이터 및 알람 데이터는 실시간 데이터 매니저(24)에 전달된다. 아울러 포인트 매니저(23)는 디바이스 통신 프로토콜 드라이브(23a)를 통해 관측 현장에 설치된 다양한 제어기기와 통신을 위한 프로그램 기능(PLC, OPC 등)을 수행하게 된다.The data logger 20 needs to be mapped with middleware, and the middleware needs a point manager 23 to perform tag-based configuration management and controller protocol management functions, as shown in FIG. 7. Do. The point manager 23 processes the event for the value set in the tag in the event manager 23b, and generates a message related to the alarm level set in the tag in the alarm manager 23c. The generated event data and alarm data are transferred to the real time data manager 24. In addition, the point manager 23 performs a program function (PLC, OPC, etc.) for communication with various controllers installed at the observation site through the device communication protocol driver 23a.

실시간 데이터 매니저(24)는 상기 포인트 매니저(23)로부터 수신된 기상 정보를 저장 및 처리하게 된다. 예를 들어, 수신한 기상정보에 대한 데이터를 관리 및 편집하고, 비즈니스 로직과 기상정보 데이터를 독립적으로 관리하게 된다.The real time data manager 24 stores and processes the weather information received from the point manager 23. For example, it manages and edits data on received weather information and manages business logic and weather information data independently.

도 8에 실시간 데이터 매니저의 구성 일 예가 도시되었다.8 illustrates an example of a configuration of a real-time data manager.

아울러 미들웨어의 애플리케이션 통합 매니저(21)는 임베디드와 애플리케이션 간의 표준 API(Application Program Interface)를 통하여 통신을 하게 된다. 애플리케이션 통합 매니저의 구성은 도 9와 같으며, 복수 데이터베이스, 테이블 내 정보를 동시에 연계하는 기능, 화면에 소스 및 타깃 정보를 정의하고 프로세스 로직을 정의하는 기능, 프로세스를 감시하고 관리하는 기능을 수행한다.In addition, the application integration manager 21 of the middleware communicates through a standard API (Application Program Interface) between the embedded and the application. The configuration of the application integration manager is as shown in FIG. 9 and performs a function of simultaneously linking multiple databases and information in a table, defining source and target information on a screen, defining process logic, and monitoring and managing processes. .

또한, 미들웨어의 애플리케이션 템플릿 매니저(22)는 화면별 구성 파일로 화면을 구성하는 기능, 비즈니스 로직 변경에 따른 GUI작업을 최소화하는 기능을 수행한다.In addition, the application template manager 22 of the middleware performs a function of configuring a screen by a configuration file for each screen and a function of minimizing GUI work according to a change of business logic.

본 발명에 적용되는 미들웨어는 네트워크 이중화 기능이 포함된다. 즉, 도 12에 도시한 바와 같이, 산업용 이더넷 허브를 적용하여 네트워크의 이중화를 구현하게 된다. IEEE 802.3W Rapid Spanning Tree Protocol, 15Ring 구성이며, 스위칭 시간은 300m/sec가 된다.The middleware applied to the present invention includes a network redundancy function. That is, as shown in Figure 12, by applying an industrial Ethernet hub to implement the network redundancy. IEEE 802.3W Rapid Spanning Tree Protocol, 15Ring configuration, switching time is 300m / sec.

또한, 데이터로거(20)는 도 13에 도시한 바와 같이, 전원 공급용 전원부(25)를 구비하며, 공급 전원에 서지가 포함될 경우 보호 기능을 수행하여 서지로부터 전원부(25) 및 기타 장치가 파손되는 것을 방지하게 된다.In addition, as illustrated in FIG. 13, the datalogger 20 includes a power supply 25 for power supply, and when the supply power includes a surge, a data logger 20 performs a protection function to damage the power supply 25 and other devices from the surge. To prevent it.

부가적으로 데이터로거의 미들웨어를 사용하게 되면, 기상 센서를 추가하거나 변경되었을 때 하드웨어 변경 없이 소프트웨어로 상기 기상 센서를 제어할 수 있는 기능이 부가된다. 즉, 자동 구성 기능이 구비된다. 아울러 기상 센서의 All IP의 구현으로 민첩하게 대응할 수 있는 임베드 미들웨어의 기능 제공이 가능하고, 케이블 추가 설치 및 케이블 유지보수와 같은 업무를 극소화할 수 있으며, 저전력 임베디드 구축과 ICT계층 구조이 단순화에 따른 에너지 절감 및 유지보수 비용을 극소화할 수 있게 된다.Additionally, the use of middleware of the datalogger adds the ability to control the weather sensor with software without hardware changes when the weather sensor is added or changed. That is, the automatic configuration function is provided. In addition, it is possible to provide the function of embedded middleware that can respond with agility by implementing all IP of weather sensor, and minimize the tasks such as additional cable installation and cable maintenance, and low energy embedded construction and ICT layer structure simplify energy The savings and maintenance costs can be minimized.

한편, 모니터링 단말기(40)는 상기와 같이 데이터 로거(20)로부터 신호 처리되어 제공되는 기상 정보를 통해 원격의 기상 상태를 실시간으로 감시할 수 있을 뿐만 아니라 원격에 설치된 장비의 상태도 용이하게 확인할 수 있다. 이로 인해 원격에 설치된 장비를 수시로 수동 확인해야하는 단점을 해결할 수 있으며, 원격에 설치된 장비를 수동 감시하는 데 따르는 인적, 경제적 자원 낭비도 방지할 수 있게 되는 것이다.On the other hand, the monitoring terminal 40 can not only monitor the remote weather conditions in real time through the weather information provided by signal processing from the data logger 20 as described above, but also can easily check the status of the remotely installed equipment. have. This solves the shortcoming of manually checking the remotely installed equipment from time to time, and prevents the waste of human and economic resources associated with manually monitoring the remotely installed equipment.

이러한 기상 정보를 감시할 수 있는 응용 프로그램으로는, 비즈니스 로직이 중심이 되는 프로젝트 진행이 가능하고, 유지 보수 및 재사용성이 증대되며, 화면별 구성파일에 의한 동적 생성으로 이전 구축 페이지에 대한 재 사용성을 높여 개발 생산성을 개선할 수 있으며, 비즈니스 로직 변경에 따른 GUI작업을 최소화할 수 있으며, 웹 개발에 익숙하지 않은 개발자의 생산성을 증대할 수 있다. 아울러 표준 플랫폼으로 개인별 개발특성을 최소화하여 여러 사이트의 통합관리의 효율성을 증대할 수 있게 된다. 또한, 기상 관측 현장에 설치된 관측 장비를 실시간으로 측정하여 원격에서 관측 장비를 실시간으로 감시할 수 있다. 이것은 다양한 기상 관측 장비로부터 실시간 정보 수집이 가능하고, 통계분석 프로그램으로 추이를 분석하면 된다.As an application that can monitor such weather information, it is possible to proceed with projects centered on business logic, increase maintenance and reusability, and re-use of the previous construction page by dynamic generation by the configuration file per screen. It can improve development productivity by minimizing GUI operation by changing business logic and increase productivity of developers who are not familiar with web development. In addition, it is possible to increase the efficiency of integrated management of multiple sites by minimizing individual development characteristics with the standard platform. In addition, it is possible to monitor the observation equipment from a remote location in real time by measuring the observation equipment installed in the weather observation site in real time. It can collect real-time information from various weather observation equipment and analyze the trend with statistical analysis program.

이상 상술한 본 발명은 도면에 도시된 실시 예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에 통상의 지식을 지닌 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다. Although the above-described present invention has been described with reference to the embodiments illustrated in the drawings, this is merely exemplary, and it should be understood by those skilled in the art that various modifications and equivalent other embodiments are possible. will be. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined only by the appended claims.

도 1은 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 자동 기상관측시스템의 개요도.1 is a schematic diagram of an automatic weather observation system based on a ubiquitous sensor network according to the present invention.

도 2는 본 발명에서 All-IP기반 통합형 자동 기상관측장비의 개요도.Figure 2 is a schematic diagram of the all-IP integrated automatic meteorological observation equipment in the present invention.

도 3은 도 1의 임베디드 디바이스의 구성을 보인 블록도.3 is a block diagram showing the configuration of the embedded device of FIG.

도 4는 도 3의 각부 상세 구성도.4 is a detailed configuration diagram of each part of FIG. 3.

도 5는 본 발명에 적용되는 IP지원 TinyOS 스택 구조도.Figure 5 is an IP-supported TinyOS stack structure diagram applied to the present invention.

도 6은 본 발명에 적용되는 데이터 로거의 구조도.6 is a structural diagram of a data logger applied to the present invention.

도 7은 도 6에 개시된 데이터 로거의 상세 구성도.FIG. 7 is a detailed configuration diagram of the data logger disclosed in FIG. 6. FIG.

도 8은 도 7에 개시된 실시간 데이터 매니저의 구성도.8 is a block diagram of a real-time data manager disclosed in FIG.

도 9는 도 7에 개시된 애플리케이션 통합 매니저의 구성도.9 is a configuration diagram of the application integration manager disclosed in FIG.

도 10 및 도 11은 데이터 로거에 탑재된 미들웨어의 장점을 설명하기 위한 도면으로서, 도 10은 무선센서 기반의 구성도이고, 도 11은 적용 예를 보인 구성도이다.10 and 11 are diagrams for explaining the advantages of the middleware mounted in the data logger, FIG. 10 is a configuration diagram based on a wireless sensor, and FIG. 11 is a configuration diagram showing an application example.

도 12는 본 발명에서 네트워크 이중화의 예시도.12 is an exemplary diagram of network redundancy in the present invention.

도 13은 본 발명에서 전원부 및 서지 보호기의 회로도.13 is a circuit diagram of a power supply unit and a surge protector in the present invention.

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

10… 임베디드 디바이스10... Embedded devices

11… 기상 센서11... Weather sensor

12… 신호 처리기12... Signal processor

13… USN 센서 노드13... USN sensor node

14… 배터리14... battery

20… 데이터 로거20 ... Data logger

21… 애플리케이션 통합 매니저21... Application Integration Manager

22… 애플리케이션 템플릿 매니저22 ... Application Template Manager

23… 포인트 매니저23 ... Point manager

24… 실시간 데이터 매니저24... Real time data manager

Claims (18)

삭제delete 삭제delete 삭제delete 유비쿼터스 센서 네트워크 기반으로 기상을 자동 관측하기 위한 시스템에 있어서,In the system for automatic observation of weather based on ubiquitous sensor network, 기상 관측 현장에 구비되며, 기상 정보를 관측하는 센서의 정보를 유비쿼터스 센서 네트워크를 통해 무선으로 전송하는 임베디드 디바이스와;An embedded device provided at a weather observation site and wirelessly transmitting information of a sensor for observing weather information through a ubiquitous sensor network; 상기 임베디드 디바이스와 무선으로 데이터를 송수신하며, 미들웨어를 구비하고 상기 임베디드 디바이스로부터 전송되는 기상 정보를 실시간으로 수신하여 관리 및 편집하고, 상기 미들웨어를 통해 상기 기상 정보를 관측하는 센서를 제어하는 데이터 로거와;A data logger wirelessly transmitting and receiving data with the embedded device, having a middleware, receiving, managing and editing weather information transmitted from the embedded device in real time, and controlling a sensor for observing the weather information through the middleware; ; 상기 데이터 로거와 TCP/IP 통신으로 데이터 송수신을 하며, 상기 데이터 로거로부터 관리 및 편집된 기상 정보를 모니터링하기 위한 모니터링 단말기와;A monitoring terminal for performing data transmission / reception with the data logger through TCP / IP communication and for monitoring weather information managed and edited from the data logger; 상기 데이터 로거와 TCP/IP 통신으로 데이터 송수신을 하며, 상기 데이터 로거로부터 관리 및 편집된 기상 정보를 관리하는 관리용 서버를 포함하며,And a server for transmitting and receiving data through the TCP / IP communication with the data logger and managing the weather information managed and edited from the data logger. 상기 임베디드 디바이스는,The embedded device, 기상 정보 신호를 무선 신호로 만들어 원격에 설치된 데이터 로거에 무선 전송하는 USN 센서 노드를 포함하고, 상기 USN 센서 노드는 별도 게이트웨이 지원 없이 TinyOS에서 지원되는 스택(Stack)으로 직접 IP를 지원하며,Including a USN sensor node to wirelessly transmit weather information signal to a remotely installed data logger, the USN sensor node directly supports IP to the stack (Stack) supported by TinyOS without additional gateway support, 상기 미들웨어는,The middleware, 상기 기상 정보를 관측하는 센서의 구성을 정의하고, 자동 관리하며, 공통 통신 프로토콜을 관리하는 포인트 매니저를 구비한 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반 자동 기상관측시스템. A ubiquitous sensor network-based automatic meteorological observation system comprising a point manager for defining a configuration of the sensor for observing the weather information, automatically managing, and managing a common communication protocol. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제4항에 있어서, 상기 임베디드 디바이스는, 상기 USN 센서 노드에 구동용 전원을 공급하는 배터리를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반 자동 기상관측시스템. The ubiquitous sensor network-based automatic meteorological observation system according to claim 4, wherein the embedded device further comprises a battery for supplying driving power to the USN sensor node. 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제4항에 있어서, 상기 포인트 매니저는 태그에 설정된 값에 대한 이벤트를 처리하는 이벤트 매니저와, 태그에 설정된 알람 레벨과 관련된 메시지를 생성하는 알람 매니저와, 현장에 설치된 다양한 기상 센서와 통신을 수행하는 디바이스 통신 프로토콜 드라이브를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반 자동 기상관측시스템. The method of claim 4, wherein the point manager communicates with an event manager that processes an event for a value set in a tag, an alarm manager that generates a message related to an alarm level set in a tag, and various weather sensors installed in the field. Ubiquitous sensor network-based automatic meteorological observation system comprising a device communication protocol drive. 제4항에 있어서, 상기 미들웨어는, 상기 포인트 매니저로부터 수신된 기상정보를 저장하며, 상기 기상정보에 대한 데이터 관리 및 편집 기능을 수행하는 실시간 데이터 매니저를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반 자동 기상관측시스템. The ubiquitous sensor network-based automatic system of claim 4, wherein the middleware includes a real-time data manager that stores weather information received from the point manager and performs a data management and editing function for the weather information. Meteorological observation system. 제14항에 있어서, 상기 미들웨어는, 상기 임베디드 디바이스와 애플리케이션간의 표준 API(Application Program Interface)를 통하여 통신하는 애플리케이션 통합 매니저를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반 자동 기상관측시스템. The ubiquitous sensor network-based automatic meteorological observation system according to claim 14, wherein the middleware includes an application integration manager that communicates through a standard application program interface (API) between the embedded device and an application. 제15항에 있어서, 상기 미들웨어는, 화면별 구성 파일로 화면 구성을 관리하고, 비즈니스 로직 변경에 따른 그래픽 유저 인터페이스(GUI)작업을 최소화하는 애플리케이션 템플릿 매니저를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반 자동 기상관측시스템. The ubiquitous sensor network base of claim 15, wherein the middleware includes an application template manager that manages screen configurations using a configuration file for each screen and minimizes graphical user interface (GUI) operations according to business logic changes. Automatic Meteorological Observation System. 제16항에 있어서, 상기 미들웨어는, IEEE 802.X 산업용 이더넷 링(Ethernet Ring) 네트워크로 네트워크를 이중화하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반 자동 기상관측시스템. 17. The automatic meteorological observation system according to claim 16, wherein the middleware duplexes the network to an IEEE 802.X industrial Ethernet ring network. 제4항에 있어서, 상기 데이터 로거는 전원 공급용 전원부와, 서지로부터 상기 전원부의 파손을 방지하기 서지 보호기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반 자동 기상관측시스템. The ubiquitous sensor network-based automatic meteorological observation system according to claim 4, wherein the data logger further includes a power supply unit for supplying power and a surge protector to prevent damage of the power unit from surges.
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