KR20120110414A - System and method for the autonomic control by using the wireless sensor network - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An autonomous control system using wireless sensor network and method thereof are provided to process a cascade operation control command by autonomously determining sensing values of a sensor node. CONSTITUTION: A target input unit(230) receives one or more control target conditions. A sensing information process unit(240) classifies sensor nodes of the same kind from a control node. The sensing information processing unit calculates different values of sensing values received from the sensor nodes of the same kind. A control unit(250) compares the different value of the sensing values with the standard value of a control target. The control unit operates one or more adjacent control nodes. [Reference numerals] (210) Communication unit; (220) Node information unit; (230) Target input unit; (240) Sensed information processing unit; (250) Control unit; (260) Control apparatus; (270) Sensor unit; (280) State display unit

Description

무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR THE AUTONOMIC CONTROL BY USING THE WIRELESS SENSOR NETWORK}Autonomous control system and method using wireless sensor network {SYSTEM AND METHOD FOR THE AUTONOMIC CONTROL BY USING THE WIRELESS SENSOR NETWORK}

본 발명은 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특히 임의의 선택된 제어노드가 인접하는 적어도 하나의 제어노드를 종속 동작시킬 수 있는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an autonomous control system and method using a sensor network, and more particularly, to an autonomous control system and method using a wireless sensor network that any selected control node can cascade at least one control node adjacent thereto. It is about.

무선 센서 네트워크를 이용한 다양한 기술들이 소개되고 있으며, 센서 네트워크를 이용한 제어 시스템에 있어서도 다양한 형태로 많이 연구 개발되고 있다.Various technologies using wireless sensor networks have been introduced, and many researches and developments have been made in various forms in control systems using sensor networks.

센서 네트워크의 위치 인식 기술에는 무선 센서 네트워크에서 노드의 위치를 판별하기 위하여 노드의 위치를 알고 있는 앵커(anchor)노드로 부터 거리를 구한 후 삼각측량법(Triangulation)으로 노드의 위치를 찾는 기술 수단이 알려져 있다. 노드 간의 거리는 TOA(Time of arrival), TDoA(Time Difference of Arrival) 및 RSS(Received Signal Strength)방법에 의해 측정될 수 있다. 이외에도 많은 진보된 노드 위치 인식기술 수단들이 공개되어 또 다른 기술자들에 의해 다양한 목적으로 이용될 수도 있다.In the sensor network location recognition technology, a technical means for finding the location of a node by triangulation is obtained by obtaining a distance from an anchor node that knows the location of the node in order to determine the location of the node in the wireless sensor network. have. The distance between nodes may be measured by a time of arrival (TOA), a time difference of arrival (TDoA), and a received signal strength (RSS) method. In addition, many advanced node location techniques are disclosed and may be used by other technicians for various purposes.

또 다른 시도들 중의 하나로 센서노드 및 통합 관제서버를 구비하고 조절 영역 내에 위치하는 이용자를 파악하여 이용자에 대응되는 조절 영역 내에서의 실내 미시기후 조절을 수행할 수 있는 제어 기술 수단이 공개되어 있다. 그러나 차별화된 제어 수단을 위해서는 개별 이용자에 대한 사전정보가 데이터베이스에 먼저 등록되어 있어야 실시 가능한 기술이라는 점에서 불편한 점이 있다.In another attempt, a control technology means having a sensor node and an integrated control server and identifying a user located in an adjustment area to perform indoor microclimate adjustment in an adjustment area corresponding to the user is disclosed. However, for the differentiated control means, it is inconvenient in that advance information on individual users must be registered in the database first.

센서 네트워크 제어 시스템이 필요한 또 다른 측면을 소개하면, 다양한 센서들과 다양한 종류의 제어장치들을 함께 무선 네트워크로 구성하려는 요구가 증가하고 있으며, 동시에 센서 네트워크가 설치된 전체 대상영역 중 부분적 제한 영역에서만 선택적으로 제어 환경을 실시하거나, 또는 현장에서의 보다 복잡한 제어 목적들을 달성하기 위하여 사용자가 종래 기술보다 편리하게 사용할 수 있는 제어 수단이 요구되고 있다.Introducing another aspect of the sensor network control system, there is an increasing demand for configuring various sensors and various types of control devices together in a wireless network, and at the same time, it is possible to selectively There is a need for control means that can be used by the user more conveniently than the prior art to implement a control environment or to achieve more complex control objectives in the field.

본 발명의 목적은 센서노드 감지값들을 처리하는 수단에 의해 자율 판단하고 종속 동작 제어명령을 처리하는 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템 및 방법을 제공함에 있다.It is an object of the present invention to provide an autonomous control system and method using a sensor network for autonomous determination by means for processing sensor node sensed values and for processing dependent operation control commands.

또한, 본 발명의 다른 목적은 센서 네트워크가 설치된 넓은 전체 공간영역 중에서 환경제어가 필요한 선택 영역만을 제한적이고 효율적으로 제어할 수 있도록 하는 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템 및 방법을 제공함에 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an autonomous control system and method using a sensor network that allows limited and efficient control of only a selected area requiring environmental control from a large total spatial area in which a sensor network is installed.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 특징은 앵커노드를 중심으로 다수의 코디네이터노드, 제어노드 및 센서노드로 구성된 센서 네트워크에 있어서, 상기 제어노드는, 상기 다수의 노드들 중에서 적어도 하나의 노드와 무선통신할 수 있는 통신부; 상기 노드들을 식별하고, 상기 각 노드들의 공간적 배치정보를 수집하는 노드정보부; 적어도 한 개 이상의 제어목표 조건을 수신받거나 입력되는 목표입력부; 상기 제어노드로부터 근접 거리별 또는 방향별 동종 센서노드들을 분류하고 상기 동종 센서노드들에서 수신된 감지값들의 차이값을 계산하는 감지정보처리부; 및 상기 감지값들의 차이값을 상기 제어목표의 기준값과 비교 판단하여 적어도 한 개의 인접 제어노드를 종속 동작시킬 수 있는 제어부를 포함한다.A first aspect of the present invention for solving the above problems is a sensor network composed of a plurality of coordinator nodes, control nodes and sensor nodes around an anchor node, the control node, at least one of the plurality of nodes A communication unit capable of wireless communication with a node; A node information unit for identifying the nodes and collecting spatial arrangement information of the nodes; A target input unit configured to receive or input at least one control target condition; A sensing information processing unit classifying similar sensor nodes by distance or direction from the control node and calculating difference values of sensing values received by the same sensor nodes; And a controller configured to perform a sub-operation of at least one adjacent control node by comparing the difference between the sensed values with a reference value of the control target.

여기서, 상기 노드정보부는 상기 각 노드들의 공간적 배치정보를 상기 어느 하나의 제어노드 또는 상기 앵커노드를 기준으로 방향별 및 거리별로 수집하는 것이 바람직하고, 상기 목표입력부는 상기 제어목표 입력으로 선택된 제어노드와 인접하는 센서노드들의 식별기호가 포함된 제한적 제어대상 목표 영역을 수신받거나 입력되는 것이 바람직하다.The node information unit may collect spatial arrangement information of the nodes by direction and distance based on the control node or the anchor node, and the target input unit selects the control node selected as the control target input. It is preferable to receive or input the limited control target target area including the identifiers of the sensor nodes adjacent to and.

또한, 바람직하게는 상기 제어목표 조건은, 제어대상 영역 조건, 제어대상 물질 조건 및 제어장치 구동 조건 중 적어도 어느 하나인 것일 수 있고, 상기 감지정보처리부는 상기 노드정보부의 상기 센서노드들의 공간적 배치정보를 상기 센서노드들에서 수신받은 감지값과 대응시켜 감지값의 공간적 등고선을 산출하고 기록하는 것일 수 있다.Preferably, the control target condition may be at least one of a control target region condition, a control target material condition, and a control device driving condition, and the sensing information processing unit may include spatial arrangement information of the sensor nodes of the node information unit. It may be to calculate and record the spatial contour of the detection value in correspondence with the detection values received from the sensor nodes.

또한, 상기 제어부는 상기 제어목표를 직접 입력받은 제어노드를 주인(master) 제어노드로 설정하고, 적어도 하나의 인접 제어노드를 종속(slave) 제어노드로 설정하여, 동작 명령 신호를 생성하고 상기 종속 제어노드로 송신하는 것이 바람직하고, 상기 제어부에서 상기 주인(master) 제어노드 또는 종속(slave) 제어노드의 동작상태 신호를 생성하는 것이 바람직하다.The control unit may set a control node which directly receives the control target as a master control node, and set at least one adjacent control node as a slave control node to generate an operation command signal and generate the slave node. It is preferable to transmit to a control node, and it is preferable that the control unit generates an operation state signal of the master control node or slave control node.

더하여, 상기 생성된 동작상태 신호를 수신받아 상기 주인(master) 제어노드 및 종속(slave) 제어노드 중 적어도 어느 하나의 동작상태를 표시할 수 있는 상태표시부를 더 포함하는 것이 바람직하고, 상기 주인-종속(master-slave) 제어노드 연결 구조는 하나의 주인 제어노드와 다수의 종속 제어노드의 2단 연결 구조 또는 하나의 주인 제어노드와 하나의 제어노드의 연결 구조로 이루어진 연속적 고리(chain) 구조인 것이 바람직하며, 상기 제어부와 물리량 측정 센서를 적어도 한 개 연결하는 센서부를 더 포함하는 것이 바람직하다.
The apparatus may further include a status display unit configured to receive the generated operation state signal and display an operation state of at least one of the master control node and the slave control node. The master-slave control node connection structure is a continuous chain structure consisting of a two-stage connection structure of one master control node and multiple slave control nodes or a connection structure of one master control node and one control node. Preferably, the sensor unit further comprises a sensor unit for connecting at least one physical quantity measuring sensor.

본 발명의 제2 특징은 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법으로서, 앵커노드를 중심으로 다수의 코디네이터노드, 제어노드 및 센서노드로 구성된 센서 네트워크에 있어서, (a) 임의의 제어노드가 목표입력부를 통하여 제어목표를 수신 또는 입력받고 상기 제어노드가 제어부에 연결된 제어장치를 동작시키는 단계; (b) 상기 제어노드의 노드정보부에서 상기 모든 노드들의 공간적 배치정보를 수집하는 단계; (c) 상기 제어노드의 감지정보처리부가 동일 종류 센서노드들을 분류하고, 상기 동일 종류 센서도드들 중 인접 센서노드들의 감지값들 차이값을 산출하는 단계; 및 (d) 상기 제어노드의 제어부가 상기 감지값들의 차이값을 상기 제어목표 기준값과 비교하여 적어도 한 개의 인접 제어노드를 종속 동작시킬 수 있는지 여부를 판단하고, 동작 개시 또는 중지명령을 송신하는 단계를 포함한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for autonomous control using a wireless sensor network, comprising: a sensor network including a plurality of coordinator nodes, control nodes, and sensor nodes centering on an anchor node, wherein (a) any control node is a target input unit; Receiving or inputting a control target through the control node and operating a control device connected to the control unit; (b) collecting spatial arrangement information of all the nodes in the node information unit of the control node; (c) detecting, by the sensing information processing unit of the control node, classifying sensor nodes of the same type, and calculating difference values between detection values of adjacent sensor nodes among the same type of sensor nodes; And (d) determining whether the control node of the control node can perform a subordinate operation of at least one adjacent control node by comparing the difference between the sensed values with the control target reference value, and transmitting an operation start or stop command. It includes.

여기서, 상기 (c) 단계는, 상기 산출된 상기 감지값들의 차이값을 이용하여, 물리량 기울기 정보를 상기 공간적 배치정보에 대응시켜 산출하는 단계를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 (d) 단계는 상기 제어부가 제어장치의 제어과정에서 제공 가능한 총량 에너지를 계산하고, 상기 제어목표의 달성 가능 여부를 판단하는 단계; 달성 가능하지 않은 경우, 상기 제어노드의 인접 제어노드를 검색하는 단계; 및 상기 검색된 제어노드들 중에서 적어도 하나를 선택하고 동작 개시 또는 중지 명령 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In this case, the step (c) may include calculating physical quantity slope information corresponding to the spatial arrangement information by using the calculated difference between the detected values, and the step (d) may include: Calculating, by the controller, the total amount of energy that can be provided in the control process of the control device, and determining whether the control target can be achieved; If not achievable, searching for adjacent control nodes of the control node; And selecting at least one of the searched control nodes and transmitting an operation start or stop command signal.

또한, 바람직하게는 상기 제어과정은 피아이디(PID) 제어과정인 것일 수 있다.Also, preferably, the control process may be a PID control process.

본 발명에 의하면, 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템은 두 개 이상의 제어노드가 센서 네트워크와 결합하여, 임의의 주인 제어노드가 또 다른 제어노드에 연결된 제어장치를 자율적 판단에 의해 종속 제어노드 방식으로 동작시킴으로써, 사용자가 다수의 제어장치들을 필요에 따라 간단하고 편리하게 동작시킬 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, in the autonomous control system using the wireless sensor network, two or more control nodes are combined with the sensor network, and any host control node is connected to another control node in a dependent control node manner by autonomous determination. By operating, there is an effect that a user can operate a plurality of control devices simply and conveniently as necessary.

이상의 다수 제어노드 동작 수단에 의해 제한된 제어 대상영역만을 효율적으로 제어하거나, 또는 제어에 사용될 총 에너지량을 절약할 수 있는 효과가 있다. There is an effect that it is possible to efficiently control only the limited control target region by the plurality of control node operating means or to save the total amount of energy to be used for the control.

또한, 제어장치의 총 에너지량을 유기적으로 변경하여 제어의 신속성과 정확성을 개선함으로써 현장의 환경제어 상황에 쉽게 대응시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, by changing the total amount of energy of the control device organically to improve the speed and accuracy of the control there is an effect that can easily respond to the environmental control situation of the site.

도 1은 본 발명에 따른 일 실시예에 적용되는 무선 센서 네트워크의 노드별 계층 구조도이고,
도 2는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 대한 제어노드의 구체적인 블럭도이고,
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크에서 모든 무선 노드들의 공간적 배치도이고,
도 4는 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법의 흐름도이고,
도 5는 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법에서 센서노드들 간의 감지 값을 계산하기 위한 상세 흐름도이고,
도 6은 본 발명에 따른 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법에서 인접 제어노드의 종속 동작을 판단하고 처리하기 위한 상세 흐름도이다.1 is a hierarchical structure diagram of nodes of a wireless sensor network applied to an embodiment according to the present invention;
2 is a detailed block diagram of a control node according to another embodiment of the present invention;
3 is a spatial layout diagram of all wireless nodes in a wireless sensor network according to another embodiment of the present invention,
4 is a flowchart of a method for autonomous control using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention;
5 is a detailed flowchart for calculating detection values between sensor nodes in an autonomous control method using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention;
6 is a detailed flowchart for determining and processing dependent operations of an adjacent control node in an autonomous control method using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 통해 설명될 것이다. 그러나 본 발명은 여기에서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 단지, 본 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여 제공되는 것이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The advantages and features of the present invention, and how to accomplish it, will be described with reference to the embodiments described in detail below with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments described herein but may be embodied in other forms. The embodiments are provided so that those skilled in the art can easily carry out the technical idea of the present invention to those skilled in the art.

도면들에 있어서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니며 명확성을 기하기 위하여 과장된 것이다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소를 나타낸다.In the drawings, embodiments of the present invention are not limited to the specific forms shown and are exaggerated for clarity. In addition, parts denoted by the same reference numerals throughout the specification represent the same components.

본 명세서에서 "및/또는"이란 표현은 전후에 나열된 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용된다. 또한, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 또한, 명세서에서 사용되는 "포함한다" 또는 "포함하는"으로 언급된 구성요소, 단계, 동작 및 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작, 소자 및 장치의 존재 또는 추가를 의미한다.
The expression "and / or" is used herein to mean including at least one of the components listed before and after. In addition, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the text. Also, components, steps, operations and elements referred to in the specification as " comprises "or" comprising " refer to the presence or addition of one or more other components, steps, operations, elements, and / or devices.

이하에서는, 본 발명의 실시예에 따른 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템 및 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, an autonomous control system and method using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크의 노드별 계층 구조도이다. 도 1을 참조하면, 무선 센서 네트워크(wireless sensor network)는 앵커노드(anchor node)(100)와 무선 통신할 수 있는 코디네이터노드(coordinator node)(110)들과 하부 노드들로써 센서노드(sensor node)들(120) 그리고 제어노드(200)들로 구성된다. 1 is a hierarchical structure diagram for each node of a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, a wireless sensor network includes coordinator nodes 110 capable of wirelessly communicating with an anchor node 100 and sensor nodes as lower nodes. Fields 120 and control nodes 200.

노드의 위치를 알고 있는 앵커노드(100)와 근거리 통신 신호를 보다 먼거리까지 중계할 수 있는 코디네이터노드(110) 그리고 사용자의 요구에 의해 선택된 각종 센서장치와 무선장치(또는 무선통신장치)가 결합된 센서노드(120) 그리고 본 발명에서 설명하는 제어노드(200)로 구성된다. 또한, 센서 네트워크의 요구에 의해 관제를 목적으로 서버시스템을 추가로 연결하여 구성할 수도 있다.An anchor node 100 that knows the position of the node, a coordinator node 110 capable of relaying a short range communication signal to a farther distance, and various sensor devices and wireless devices (or wireless communication devices) selected by a user's request are combined. Sensor node 120 and the control node 200 described in the present invention. In addition, it may be configured by additionally connecting the server system for the purpose of control by the request of the sensor network.

상기 예시된 무선 센서 네트워크의 구성은 이외에도 스타(star) 메쉬(mesh) 클러스터(cluster)등의 알려진 방법들이 다양하게 결합되어 사용될 수 있다. 그리고 센서노드(120)는 온도 습도 조도 적외선 가스 초음파 등의 물리량을 측정할 수 있는 센서를 적어도 하나 포함하고 당해 센서 부품이 포함된 센서장치와 무선장치가 결합되어 제작된다.In addition to the above-described configuration of the wireless sensor network, various known methods such as star mesh clusters may be used in combination. In addition, the sensor node 120 includes at least one sensor capable of measuring a physical quantity such as temperature, humidity, illumination, infrared gas, ultrasonic, etc., and is manufactured by combining a sensor device and a wireless device including the sensor component.

또한 무선 통신을 위하여 보편적인 기술로써 전력소비가 적고 설치비용이 저렴한 지그비(zigbee) 기술이 사용되거나 블루투스(bluetooth)기술 또는 이와 동등한 수준의 통신기술 수단이 사용될 수 있다. 앵커노드와 코디네이터노드의 하드웨어는 지그비 통신장치를 포함하여 구성될 수 있고, 지그비 통신장치에는 무선 통신을 지원하기 위한 중앙제어장치(CPU)와 기억장치를 포함할 수 있다.In addition, as a general technology for wireless communication, a low power consumption and low installation cost may be used Zigbee (zigbee) technology, Bluetooth (Bluetooth) technology or equivalent communication technology means can be used. The hardware of the anchor node and the coordinator node may be configured to include a Zigbee communication device, and the Zigbee communication device may include a central control unit (CPU) and a storage device for supporting wireless communication.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 제어노드의 구체적인 블럭도이다. 도 2를 참조하면, 제어노드(200)는 통신부(210)와 무선안테나(211)와 노드정보부(220)와 목표입력부(230)와 감지정보처리부(240)와 제어부(250)를 포함하여 구성되며, 적어도 한 개의 제어장치(260)가 제어노드(200) 외부와 직접 연결될 수 있다. 그리고 필요에 따라 센서부(270)와 상태표시부(280)가 제어노드(200) 외부와 연결되어 추가 구성될 수 있다. 2 is a detailed block diagram of a control node according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 2, the control node 200 includes a communication unit 210, a wireless antenna 211, a node information unit 220, a target input unit 230, a sensing information processing unit 240, and a control unit 250. At least one control device 260 may be directly connected to the outside of the control node 200. If necessary, the sensor unit 270 and the status display unit 280 may be additionally connected to the outside of the control node 200.

도 2의 제어노드 하드웨어 구성은 에프피지에이(FPGA: field-programmable gate array) 칩과 무선 통신용 칩을 주요한 구성으로 결합하여 제작할 수 있다. 상세하게는 에프피지에이 반도체 칩내에 중앙처리장치(CPU)와 메모리(memory) 기억장치를 포함한 컴퓨터 기술 수단들을 내장할 수 있고 다양한 사용자 환경을 위한 입출력 장치들을 선별적으로 구성할 수 있으며, 도 2에서 하드웨어 장치들의 구성을 별도로 표시하지 않았지만 본 발명의 데이터 처리를 위하여 중앙처리장치 및 기억장치들이 당연히 사용된다. 또한 사용자 편의성을 위하여 별도의 운영체제와 응용 소프트웨어들이 상기 에프피지에이 하드웨어 내에 설치될 수 있다.The control node hardware configuration of FIG. 2 may be manufactured by combining a field-programmable gate array (FPGA) chip and a chip for wireless communication into main components. Specifically, computer technology means including a central processing unit (CPU) and a memory memory device may be embedded in the FPI semiconductor chip, and input / output devices for various user environments may be selectively configured. Although the configuration of the hardware devices is not separately indicated, the CPU and the storage devices are naturally used for the data processing of the present invention. In addition, separate operating systems and application software may be installed in the FFP hardware for user convenience.

상기 통신부(210)는 무선 센서 네트워크의 다수 노드들 중에서 적어도 하나의 노드와 무선안테나(211)를 통하여 무선 통신할 수 있으며, 이하에서는 보편적 수단으로서의 지그비 통신기술을 적용한 경우에 대하여 설명한다. The communication unit 210 may wirelessly communicate with at least one node of the plurality of nodes of the wireless sensor network through the wireless antenna 211. Hereinafter, a case in which the Zigbee communication technology is applied as a universal means will be described.

노드정보부(220)는 앵커노드를 기준으로 코디네이터노드(110)와 센서노드(120)와 제어노드(200)를 식별코드를 이용하여 구분할 수 있으며, 센서노드(120)와 제어노드(200)의 경우 센서의 종류 그리고 제어장치의 종류까지도 식별코드 방식에 의해 구분할 수 있다. 노드정보부(220)는 무선 센서 네트워크로 연결된 모든 노드들 또는 적어도 정상적으로 동작하는 모든 노드들의 공간적 배치정보를 서버시스템으로부터 수신할 수 있거나 종래 기술을 이용하여 노드정보부(220)가 직접 작성할 수 있다.The node information unit 220 may classify the coordinator node 110, the sensor node 120, and the control node 200 using an identification code based on the anchor node, and the sensor node 120 and the control node 200 may be distinguished from each other. In this case, the type of sensor and the type of control device can be distinguished by the identification code method. The node information unit 220 may receive spatial arrangement information of all nodes connected to the wireless sensor network or at least all nodes normally operating from the server system, or may be directly written by the node information unit 220 using a conventional technology.

상기 공간적 배치정보는 이차원 또는 삼차원 직교좌표 정보 형태로 작성되거나, 또는 앵커노드(100)를 기준으로 상기 모든 노드들의 상대적 배치정보를 이차원 원좌표계 또는 삼차원 구좌표계로 작성할 수 있다. 그리고 본 발명에서의 목적을 효과적으로 달성하기 위하여 앵커노드(100)에서와 동일하게 제어노드(200)를 기준으로 상기 모든 노드들의 상대적 배치정보를 작성할 수도 있다. The spatial arrangement information may be prepared in the form of two-dimensional or three-dimensional rectangular coordinate information, or the relative arrangement information of all nodes based on the anchor node 100 may be prepared in a two-dimensional circular coordinate system or a three-dimensional spherical coordinate system. In order to effectively achieve the object of the present invention, the relative arrangement information of all the nodes may be prepared based on the control node 200 as in the anchor node 100.

이때 공간적 배치 정보 작성 수단은 공개된 종래 기술들을 활용하여 실시할 수 있으며, 공간적 배치정보에 의한 노드간 거리와 방향 정보의 부정확성은 본 발명의 오차범위로 처리할 수 있다. 따라서 보다 정교한 본 발명의 제어목적은 보다 많은 코디네이터노드(110)와 센서노드(120)를 구성하고 다양한 종래기술들을 결합하여 모든 노드들의 공간적 배치정보 정확성을 개선함으로써 달성할 수 있다. In this case, the means for creating spatial arrangement information may be implemented by using the disclosed conventional techniques, and inaccuracies in the distance and direction information between nodes based on the spatial arrangement information may be treated as an error range of the present invention. Therefore, more precise control objectives of the present invention can be achieved by constructing more coordinator nodes 110 and sensor nodes 120 and combining various conventional techniques to improve the accuracy of spatial placement information of all nodes.

가장 간단하고 정확한 방법으로 공간적 배치정보를 작성할 수 있는 수단은 앵커노드(100), 코디네이터노드(110) 및 센서노드(120) 모두 일정한 공간적 배치 규칙성을 갖도록 설치하고 동시에 서버시스템이 당해 배치정보를 기록하고 있다가 상기 노드정보부(220)로 전송하고 제어노드(200)의 배치정보 만을 노드정보부(220)가 별도로 추가 인식하고 작성하는 것이다.The means for creating the spatial arrangement information in the simplest and most accurate way is the anchor node 100, the coordinator node 110 and the sensor node 120 are all installed to have a regular spatial arrangement regularity and at the same time the server system After recording, the node information unit 220 transmits the information to the node information unit 220, and the node information unit 220 separately recognizes and creates only the arrangement information of the control node 200.

목표입력부(230)는 적어도 한 개 이상의 제어목표 조건을 당해 제어노드(200)의 입력수단을 통하여 직접 입력받을 수 있거나, 서버시스템과 같은 외부 장치로부터 통신부(210)를 통하여 수신할 수 있다.The target input unit 230 may receive at least one or more control target conditions directly through an input means of the control node 200 or may receive the target input unit 230 from an external device such as a server system through the communication unit 210.

상세히 설명하면 상기 제어목표 조건에는, 제어 대상 영역 조건과 제어 대상 물질 조건과 제어장치(260)를 작동시킬 구동 조건들을 선택하는 것 등이 포함될 수 있다. 제어 대상 영역은 임의로 선택된 제어노드(200) 자신 만을 설정할 수 있거나, 또는 상기 선택된 제어노드와 인접하는 센서노드 식별기호를 추가로 선택 입력하는 수단에 의해 실효 제어 대상 영역을 확대하거나 제한 설정할 수 있다. 따라서 목표입력부(230)는 전체 센서 네트워크 대상영역 중에서 제한적 제어 대상 영역을 임의로 설정할 수 있는 목적을 달성한다.In detail, the control target condition may include selecting a control target region condition, a control target material condition, and driving conditions for operating the control device 260. The control target region may set only an arbitrarily selected control node 200 itself, or may enlarge or limit the effective control target region by means of additionally selecting and inputting a sensor node identifier adjacent to the selected control node. Therefore, the target input unit 230 achieves the purpose of arbitrarily setting the limited control target region among the entire sensor network target regions.

이외에도 제어대상 물질은 공기와 같은 기체이거나, 물과 같은 액체일 수 있고, 제어대상 물리량은 온도 습도 조도 적외선 가스 초음파 중에서 적어도 하나일 수 있으며 종래 기술로써 제어할 수 있는 또 다른 물리량일 수 있다. 제어장치(260) 작동 조건은 온도제어를 일 실시예로 설명하면 어느 정도의 온도 크기를 목표로 하는지, 제어시간은 한정된 시간인지 주기적으로 작동하는지 또는 계속적으로 작동하는지를 포함할 수 있다. 그리고 상기 많은 선택 수단들 중에서 대부분의 조건들은 사용자의 편의를 위하여 기본설정 수단으로 간단하게 작동시킬 수도 있다. In addition, the material to be controlled may be a gas such as air or a liquid such as water, and the physical amount to be controlled may be at least one of temperature humidity illuminance infrared gas ultrasonic waves and another physical amount that can be controlled by the prior art. The operating condition of the control device 260 may include, for example, how much temperature the temperature control targets, and whether the control time is a limited time, periodic or continuous operation. Most of the conditions among the above-mentioned selection means may be simply operated as the basic setting means for the convenience of the user.

상기 목표입력부(230)를 위한 하드웨어 장치 구성을 위하여 유무선 방식의 입출력 장치로써 키보드 마우스 터치스크린 디스플레이 화면들 중 선택 구성할 수 있고, 원격 입력을 위하여 리모콘 또는 서버시스템이 사용될 수 있다.In order to configure a hardware device for the target input unit 230, a wired / wireless input / output device may be configured to select among keyboard, mouse, and touch screen display screens, and a remote controller or a server system may be used for remote input.

감지정보처리부(240)는 목표입력부(230)로부터의 제어목표를 갖는 제어노드와 공간적 거리가 인접한 적어도 두 개 이상의 센서노드들을 동일한 종류의 센서 그룹으로 분류하고, 센서노드들로부터 전송된 감지값들을 수신한 후, 인접하는 두 개의 센서노드들의 동일 종류 감지값들 사이의 차이값을 계산한다. 또한, 모든 인접하는 센서노드들 간의 감지 차이값들을 계산하고 노드정보부의 공간적 배치정보를 활용하여 감지값의 공간적 등고선을 작성하고 기록할 수 있다.The sensing information processing unit 240 classifies at least two sensor nodes having a control target from the target input unit 230 and at least two or more sensor nodes having a spatial distance into the same type of sensor group, and detects the sensing values transmitted from the sensor nodes. After receiving, the difference value between the sensing values of the same kind of two adjacent sensor nodes is calculated. In addition, the detection difference values between all adjacent sensor nodes can be calculated and the spatial contour of the detection value can be created and recorded using the spatial arrangement information of the node information unit.

제어부(250)는 목표입력부(230)로부터 직접 제어목표를 입력받은 당해 제어노드(200)를 주인 제어노드로 설정하고, 상기 제어노드(200)를 기준으로 노드정보부의 또 다른 제어노드들의 공간 배치정보를 수집하고, 감지정보처리부의 거리별 방향별 감지값 편차와 목표입력부에서의 제어목표 기준값을 비교하여, 적어도 한 개의 인접 제어노드를 종속 동작시킬 것인지를 판단하고 동작 명령 신호를 생성 및 송신 처리할 수 있다. The controller 250 sets the control node 200 that receives the control target directly from the target input unit 230 as a master control node, and spaces arrangement of other control nodes of the node information unit based on the control node 200. Collects information, compares the deviation of the sensed value of each direction by the sensing information processing unit with the control target reference value in the target input unit, determines whether to operate at least one adjacent control node in a dependent manner, and generates and transmits an operation command signal. can do.

따라서 인접 제어노드로부터 동작 명령 신호를 통신부를 통하여 수신하는 경우는 종속 제어노드가 당해 데이터를 제어부에서 직접 전송받고 처리할 수 있다. 상기 동작 명령은 동작개시 명령 또는 동작중지 명령 또는 더 상세한 동작상태 명령 신호일 수 있다.Therefore, when the operation command signal is received from the adjacent control node through the communication unit, the slave control node may directly receive and process the data from the control unit. The operation command may be an operation start command or an operation stop command or a more detailed operation state command signal.

제어부(250)는 적어도 한대의 제어장치(260)를 1:1로 대응하여 직접 연결할 수 있으며, 복잡한 제어목적을 달성하기 위하여 복수의 제어장치(260)들을 연결할 수도 있다. 복수의 제어장치가 연결되는 경우 센서노드의 종류에 대응되는 제어장치(260)를 제어부가 판단하고 동작시킬 수 있도록 연결관계를 내부 기억장치에 사전에 저장하고 이용할 수 있다. The controller 250 may directly connect at least one control device 260 in a 1: 1 correspondence, and may connect a plurality of control devices 260 to achieve a complicated control purpose. When a plurality of control devices are connected, the connection relationship may be stored and used in the internal memory in advance so that the controller may determine and operate the control device 260 corresponding to the type of sensor node.

또한 제어부는 당해 제어노드(200)의 제어상태를 가장 신속하고 정확하게 감지하기 위하여 센서부(270)를 직접 연결할 수 있고, 당해 제어노드(200)의 동작상태를 표시하기 위한 상태표시부(280)를 외부 장치로 연결하거나 내장할 수도 있다.In addition, the control unit may directly connect the sensor unit 270 in order to detect the control state of the control node 200 most quickly and accurately, and the state display unit 280 for displaying the operation state of the control node 200. It can also be connected to or built into an external device.

상기 제어부의 제어동작은 단순히 온(on)/오프(off) 제어일 수 있고, 예를 들어 온도 프로파일(profile)과 같이 복잡한 제어일 수 있으며, 프로파일 제어인 경우 피아이디제어(PID: proportional integral derivative control) 수단 또는 또 다른 종래 제어수단을 이용하여 제어목표를 달성할 수 있다. The control operation of the controller may simply be on / off control, for example, a complex control such as a temperature profile, and in the case of profile control, PID control (proportionalal derivative). It is possible to achieve the control objectives using control means or another conventional control means.

특히 프로파일 제어인 경우 최종 제어목표값에 도달할 정도의 충분한 에너지 출력을 당해 제어노드(200)가 가지지 못하는 경우 인접하는 제어노드(200)의 에너지 출력을 더 포함하여야 할 필요가 있고 당해 제어부가 자율적으로 판단하여 인접 제어노드에 동작 여부에 대한 명령을 처리할 수 있다. In particular, in the case of profile control, when the control node 200 does not have sufficient energy output to reach the final control target value, it is necessary to further include the energy output of the adjacent control node 200 and the control unit is autonomous. In response to the determination, the command for processing the adjacent control node may be processed.

이외에도 최종 목표값에 도달할 충분한 에너지 출력을 당해 제어노드(200)가 가지고 있더라도 정상상태(steady state condition) 목표에 도달하는 시간이 신속하지 않은 경우 제어목표를 신속하고 정확하게 달성하기 위하여 인접하는 제어노드들의 제어장치(260) 동작을 추가 에너지 원천으로써 사용할 목적으로 센서 네트워크를 이용하여 자율적으로 통제할 수 있다.In addition, even if the control node 200 has sufficient energy output to reach the final target value, if the time to reach the steady state condition target is not fast, adjacent control nodes may be used to achieve the control target quickly and accurately. Their control device 260 can be autonomously controlled using a sensor network for the purpose of using the operation as an additional energy source.

또한 도 2의 제어부(250)가 인접하는 제어노드와 제어 동작에 대한 명령 신호를 센서 네트워크를 통하여 송수신하는 경우, 상기 동작 명령 신호를 송신하는 제어노드(200)를 주인(master)동작으로 표시하는 경우 신호를 수신하는 제어노드를 종속(slave)동작으로 표시할 수 있는 신호를 각각의 제어부가 생성할 수 있다. In addition, when the control unit 250 of FIG. 2 transmits / receives a command signal for a control operation with an adjacent control node through a sensor network, the control node 200 for transmitting the operation command signal is displayed as a master operation. In this case, each control unit may generate a signal capable of displaying a control node receiving the signal in a slave operation.

종속(slave) 제어노드의 제어부는 주인(master) 제어노드의 동작명령에 따라 종속 제어노드에 연결된 제어장치를 동작시킬 수 있다. 또한, 상기 주인-종속(master-slave) 제어노드 연결 구조는 하나의 주인노드와 다수의 종속노드 2단계 구조일 수 있고, 1:1 주인-종속 연결이 고리(chain)처럼 연속적 구조일 수 있다.The controller of the slave control node may operate a control device connected to the slave control node according to an operation command of the master control node. In addition, the master-slave control node connection structure may be a two-stage structure of one master node and a plurality of slave nodes, and the 1: 1 master-slave connection may be a continuous structure like a chain. .

특히 고리구조인 경우 임의의 제어부 자신이 주인 제어노드가 되어 인접 제어노드에 동작명령을 송신 처리하는 수단과 종속 제어노드가 되어 당해 노드에 연결된 제어장치를 동작시키는 수단으로 구성된 두 가지 수단들이 병렬처리되거나 또는 순차적으로 처리될 수 있다.In particular, in the case of a loop structure, two means consisting of means for transmitting an operation command to a neighboring control node as a master control node and means for operating a control device connected to the node as a slave control node are processed in parallel. Or may be processed sequentially.

또한 주인 제어노드(200)로서의 동작을 위한 목표입력부(230)로부터의 동작명령과 인접 주인 제어노드로부터의 종속 동작 명령 신호 수신이 함께 발생하여 충돌하면 우선순위 규정에 따라 본 발명의 처리상태를 부분적으로 제한할 수도 있다.In addition, when the operation command from the target input unit 230 and the subordinate operation command signal from the adjacent master control node are generated and collide with each other, the processing state of the present invention is partially changed according to the priority rule. It can also be limited to

제어장치(260)는 온도제어를 일 예로 설명하면 가열장치이거나 냉각장치일 수 있고 상기 두 개의 장치를 함께 내장할 수 있다. 유사하게 습도제어를 가정하면 가습장치이거나 건조장치일 수 있다. 또는 공조시스템의 통로를 이용하여 간접적으로 온도 습도 등의 제어환경을 달성하려는 경우 상기 제어장치는 공조시스템 통로의 출입구를 제어하는 장치일 수 있다. The controller 260 may be a heating device or a cooling device when the temperature control is described as an example, and may include the two devices together. Similarly, assuming humidity control, it can be a humidifier or a dryer. Alternatively, in order to achieve a control environment such as temperature and humidity indirectly by using a passage of the air conditioning system, the control device may be a device for controlling the entrance and exit of the air conditioning system passage.

센서부(270)는 온도센서 습도센서 등의 다양한 물리량을 측정할 수 있는 모든 센서류를 포함하며, 온도센서의 경우 접촉식 비접촉식 등 다양한 방법들이 사용될 수 있다.The sensor unit 270 includes all sensors capable of measuring various physical quantities such as a temperature sensor and a humidity sensor. In the case of the temperature sensor, various methods such as a contactless type can be used.

상태표시부(280)는 당해 제어노드(200)가 목표입력부(230)를 통하여 직접 입력된 제어목표를 달성하기 위하여 주인 동작하는 상태인지, 또는 인접하는 제어노드의 동작 명령에 따라 종속 동작하는 상태인지 만을 외부에 간단히 표시할 수 있다. 상세하게는 어떤 제어노드의 명령에 의해 당해 제어노드가 종속 동작 중인지를 표시할 수도 있다. 또한 제어 대상영역을 표시할 목적으로 제어 대상영역 내에 속하는 센서노드 정보들은 별도의 표시방식으로 나타낼 수 있다. 표시 방식은 LED램프 또는 디스플레이 장치를 사용할 수 있다.The state display unit 280 is a state in which the control node 200 is a master operation to achieve the control target directly input through the target input unit 230, or whether the control node 200 is a subordinate operation according to an operation command of an adjacent control node. You can simply display the bay on the outside. In detail, the control node may indicate that the control node is dependent on the command of a control node. In addition, for the purpose of displaying the control target region, sensor node information belonging to the control target region may be represented by a separate display method. The display method may use an LED lamp or a display device.

따라서, 본 발명의 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어를 위한 제어노드(200)는 주인 제어노드가 종속 제어노드를 자율적으로 선택하여 동작시킬 수 있는 수단에 의해, 전체 제어 대상영역 모두를 제어하는 것이 아니라 부분적 영역을 효과적으로 제어할 수 있고, 사용자가 다양한 동작조건을 미리 서버시스템에 등록한 후 사전 설정된 절차에 따라 이용해야 하는 불편한 사용법이 아니라 간단히 제어 대상영역에 속하는 제어노드를 작동시키는 것으로 부분적 대상영역 제어 작업을 편리하게 완료할 수 있는 사용법이 특징이다. Therefore, the control node 200 for autonomous control using the wireless sensor network of the present invention does not control all of the control target areas by means by which the master control node can autonomously select and operate the slave control node. It is possible to effectively control the partial area, and to operate the partial target area by simply operating the control node belonging to the controlled area, rather than the inconvenience of having to use various operating conditions in advance after the user registers various operating conditions in the server system. It is characterized by usage that can be completed conveniently.

또한, 넓은 제어 대상영역을 모두 일률적으로 제어하는 것이 아니라 사용자의 필요에 따라 국소 영역만을 제한적으로 제어해도 충분한 경우에는 에너지를 절약할 수 있는 수단을 제공한다.
In addition, the present invention provides a means for saving energy when it is sufficient to control only the local area according to the user's needs, rather than to control all the wide control target areas uniformly.

도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크에서 모든 무선 노드들의 공간적 배치도이다.3 is a spatial layout diagram of all wireless nodes in a wireless sensor network according to another embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 벽으로 구분된 폐공간(300)의 내부에 출입문(301)과 하나의 앵커노드(100)와 다수의 코디네이터노드(110,111,112,113)와 다수의 센서노드(120 ~ 132) 다수의 제어노드(201,202,203,204)를 임의의 위치에 고정 배치한 것을 나타낸 것이다. 그러나 더 정확한 제어 환경을 구축하기 위하여 다수의 센서노드 및 코디네이터노드를 공간적 위치가 규칙적으로 배열되도록 설치할 수 있다.Referring to FIG. 3, a door 301, one anchor node 100, a plurality of coordinator nodes 110, 111, 112, and 113, and a plurality of sensor nodes 120 to 132 are located in a wall 300 of the closed space 300. The control nodes 201, 202, 203, and 204 are shown in a fixed position. However, in order to build a more accurate control environment, a plurality of sensor nodes and coordinator nodes may be installed so that spatial positions are regularly arranged.

도 3에서는 코디네이터노드(110)가 무선신호 수신이 허용되는 영역을 점선영역(110a)으로 표시하였으며, 또 다른 코디네이터노드(111,112,113)들의 수신가능 영역은 점선영역(111a,112a,113a)들로 각각 표시하였다. 제한된 폐공간 내의 모든 모드들에 대한 정보는 함께 공유할 수 있도록 별도의 식별수단을 적용할 수 있다.In FIG. 3, an area in which the coordinator node 110 is allowed to receive a radio signal is indicated by a dotted line area 110a, and the receivable areas of the other coordinator nodes 111, 112, and 113 are dotted lines 111a, 112a, and 113a, respectively. Indicated. Separate identification means can be applied so that information about all modes in the restricted closed space can be shared together.

본 발명의 실시예에 따라 제어노드의 동작을 설명하면 다음과 같다. Referring to the operation of the control node according to an embodiment of the present invention.

임의의 제어노드(203) 목표입력부를 통하여 제어목표가 입력되면 당해 제어노드에 연결된 제어장치를 동작시킴과 동시에 인접하는 센서노드로 부터의 감지값들을 계산하고 이를 근거로 제어노드(203)가 인접하는 제어노드(202)를 종속 동작시킬 것인지를 자율적으로 판단하고 필요한 경우 동작 명령 신호를 제어노드(202)에게 송신할 수 있으며, 또 다른 제어노드(201,204)들에 대해서도 순차적으로 동작 여부를 판단 처리할 수 있다. When the control target is input through the target input unit of the control node 203, the control device connected to the control node is operated and at the same time, the detection values from the adjacent sensor nodes are calculated and based on the control node 203, The control node 202 may autonomously determine whether to operate dependently, and if necessary, transmit an operation command signal to the control node 202, and process other control nodes 201 and 204 sequentially. Can be.

상세하게는 주인 제어노드를 중심으로 센서노드 감지값들을 이용하여 작성된 감지값의 공간적 등고선을 이용하여 선택 가능한 방향과 거리에 위치하는 인접 제어노드를 판단하고 종속 동작시킬 수 있다.
In detail, the adjacent control node located in the selectable direction and distance can be determined and dependently operated using the spatial contour of the detection value created using the sensor node detection values with respect to the master control node.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법의 흐름도이다. 도 4를 참조하면, S500단계에서, 임의의 제어노드(200)의 목표입력부(230)를 통하여 입력된 제어목표를 달성하기 위하여 제어부(250)가 당해 제어장치(260)를 작동시킨다. 4 is a flowchart of a method for autonomous control using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4, in step S500, the controller 250 operates the control device 260 to achieve a control target input through the target input unit 230 of an arbitrary control node 200.

S510단계에서, 노드정보부(220)가 센서 네트워크 전체 또는 동작 가능한 모든 노드들의 공간적 배치정보를 작성한다. 상세한 노드 배치정보 작성 방법은 도 2의 노드정보부에서 설명한 바와 같다. 특히, 본 발명의 효율적인 제어를 위하여 주인 제어노드를 중심으로 센서노드들의 공간적 배치정보를 거리별 방향별로 작성하고 종속 제어노드의 동작 여부 판단에 사용할 수 있다.In step S510, the node information unit 220 creates spatial arrangement information of the entire sensor network or all of the operable nodes. The detailed method for preparing node arrangement information is as described in the node information unit of FIG. 2. In particular, for efficient control of the present invention, the spatial arrangement information of the sensor nodes can be prepared for each direction based on the master control node and used to determine the operation of the slave control node.

S520단계에서, 감지정보처리부(240)가 적어도 두 개 이상의 센서노드들을 대상으로 동일 종류의 센서노드들을 분류하고, 동일 센서노드로 분류된 노드들의 감지값들을 이용하여 인접 센서노드간의 감지값 차이를 계산하여 물리량 기울기를 기록할 수 있다. 또한, 감지정보처리부는 단순히 인접 센서노드들 간의 감지값 차이만을 계산하는 것이 아니라, 노드정보부의 센서노드 공간 배치정보에 상기 계산된 감지값들의 차이값들을 대응시켜 센서 네트워크에서의 공간적 영역에서의 물리량(예를 들면 온도 등) 등고선을 작성할 수 있다.In operation S520, the sensing information processor 240 classifies the sensor nodes of the same type to at least two or more sensor nodes, and detects the difference between the sensing values between adjacent sensor nodes by using the sensing values of the nodes classified as the same sensor node. You can calculate and record the physical quantity slope. In addition, the sensing information processing unit not only calculates a difference of sensed values between adjacent sensor nodes, but also a physical quantity in the spatial domain in the sensor network by matching the difference values of the calculated sensed values with sensor node space arrangement information of the node information unit. Contours (for example, temperature) can be created.

S530단계에서, 제어부(250)가 상기 S500단계에서 입력된 제어목표를 기준으로 S520단계에서 센서노드로부터 측정된 물리량의 공간적 변화에 대한 정보를 이용하여 추가 제어장치가 필요한지를 판단하고, 필요한 경우 인접 제어노드에 연결된 제어장치를 동작시키기 위한 동작 개시명령 또는 동작 중지명령 신호를 생성하여 송신한다.In operation S530, the controller 250 determines whether an additional control apparatus is needed by using information on the spatial change of the physical quantity measured from the sensor node in operation S520 based on the control target input in operation S500. It generates and transmits an operation start command or operation stop command signal for operating the control device connected to the control node.

인접 제어노드를 종속 동작시키기 위한 판단은 목표 물리량 제어를 위한 총 에너지량의 변화, 또는 목표 물리량에 신속 정확하게 도달하기 위한 에너지량의 변화가 필요한지에 대한 기준으로 실시될 수 있다. 즉 피아이디제어(PID)에서 가용 에너지 원천의 양이 충분하면 신속 정확한 제어목표를 달성할 수 있지만, 제어를 위한 에너지가 충분하지 못하면 제어목표 달성이 곤란하므로 자체 에너지를 증가시키거나 추가 에너지 원천을 별도로 추가해야하는 불편함이 있을 수 있다.The determination for cascading the adjacent control nodes may be made based on a change in the total amount of energy for controlling the target physical quantity, or a change in the amount of energy for quickly and accurately reaching the target physical quantity. In other words, if the amount of available energy source in PID control is sufficient, it is possible to achieve a precise and accurate control goal.However, if there is not enough energy for control, it is difficult to achieve the control goal. There may be inconveniences that must be added separately.

따라서 도 4의 본 발명 일 실시예에 의하면, 다수의 제어노드에 연결된 제어장치들을 이용하여 필요한 제어 에너지 원천의 총량을 쉽게 선택하여 확장 사용할 수 있는 수단을 제공한다.
Therefore, according to the exemplary embodiment of the present invention of FIG. 4, a means for easily selecting and extending the total amount of the control energy source required by using the control devices connected to the plurality of control nodes is provided.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법에서 센서노드들 간의 감지 값을 계산하기 위한 상세 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 도 4의 S520단계를 다시 상세히 설명한 것으로써, S521단계에서, 감지정보처리부(240)가 적어도 두 개 이상의 다양한 센서노드들을 동일 종류들로 분류하고, 노드정보부(220)가 수집한 모든 센서노드들의 배치정보를 이용하여 당해 제어노드에 인접하는 센서노드들을 검색 분류하고 당해 제어노드 중심점을 기준으로 원통좌표계의 동심원 방향별 센서노드들을 검색 분류한다. FIG. 5 is a detailed flowchart for calculating detection values between sensor nodes in an autonomous control method using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, the operation S520 of FIG. 4 will be described in detail again. In operation S521, the sensing information processing unit 240 classifies at least two or more various sensor nodes into the same types, and the node information unit 220 includes the same. The sensor nodes adjacent to the control node are searched and classified using the collected information of all collected sensor nodes, and the sensor nodes are searched and classified according to the concentric direction of the cylindrical coordinate system based on the control node center point.

S522단계에서, 감지정보처리부(240)는 상기 S521단계에서 분류한 센서노드들에 대응되는 동일 시간대 감지값들을 모두 수신받고, 근접 센서노드들 간의 감지값 차이를 모두 계산한다.In operation S522, the sensing information processor 240 receives all of the same time zone sensing values corresponding to the sensor nodes classified in operation S521, and calculates all of the difference between the sensing values between the proximity sensor nodes.

S523단계에서, 감지정보처리부(240)는 상기 S521단계에서 분류한 센서노드들에 대응되는 동일 시간대 감지값들을 모두 수신받고, 당해 제어노드의 방사선 방향별 센서노드들 간의 감지값 차이를 모두 계산한다.
In operation S523, the sensing information processing unit 240 receives all of the same time zone detection values corresponding to the sensor nodes classified in operation S521, and calculates all differences between the detection values of the sensor nodes for each radiation direction of the control node. .

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법에서 인접 제어노드의 종속 동작을 판단하고 처리하기 위한 상세 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 도 4의 S500단계와 S510단계와 S520단계를 순차적으로 실시한 후 실시되는 S530단계를 다시 상세히 설명하기 위한 것으로써, S531단계에서, 제어부(250)가 S500단계에서 목표입력부(230)를 통하여 입력된 제어목표를 기준으로 제공 가능한 총량 에너지를 계산하고 판단하거나 또는 일정 시간동안의 당해 제어장치 제어결과를 이용하여 제어목표 달성이 가능한지를 판단하고 예상되는 결과가 "예"이면 종료 단계를 실시하고 종료한다.6 is a detailed flowchart for determining and processing dependent operations of an adjacent control node in an autonomous control method using a wireless sensor network according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, the step S530 performed after sequentially performing steps S500, S510, and S520 of FIG. 4 will be described in detail. In step S531, the controller 250 may include a target input unit (S500). Calculate and judge the total amount of energy that can be provided based on the control target input through 230), or determine whether the control target can be achieved using the control result of the control device for a predetermined time, and if the expected result is "Yes" Perform the steps and exit.

S532단계에서, 상기 S531단계의 판단 결과가 "아니오"이면 노드정보부의 수집 정보를 이용하여 인접 제어노드를 검색한다. S533단계에서, 상기 S532단계에서 검색된 인접노드들 중에서 제어목표 달성에 가장 부합하는 제어노드를 근접도 또는 방향 정보 기준으로 선택하고, 선택된 제어노드에게 동작 개시명령 또는 중지명령을 송신한다.In step S532, if the determination result of step S531 is "no", the neighboring control node is searched using the collection information of the node information unit. In step S533, a control node that most closely matches the control target among the neighbor nodes found in step S532 is selected based on proximity or direction information, and an operation start command or a stop command is transmitted to the selected control node.

S534단계에서, 종속 제어노드에 연결된 제어장치가 작동을 개시하거나 중지한다. 그리고 이후 S520단계로 되돌아가서 상기 단계들을 반복할 수 있다.
In step S534, the control device connected to the slave control node starts or stops the operation. Then, the process returns to step S520 and the above steps can be repeated.

이상의 설명에서 본 발명은 특정의 실시 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
While the invention has been shown and described with respect to the specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Anyone with it will know easily.

100: 앵커노드, 110: 코디네이터노드, 120: 센서노드, 200: 제어노드
210: 통신부, 220: 노드정보부, 230: 목표입력부, 240: 감지정보처리부
250: 제어부, 260: 제어장치, 270: 센서부, 280: 상태표시부100: anchor node, 110: coordinator node, 120: sensor node, 200: control node
210: communication unit, 220: node information unit, 230: target input unit, 240: detection information processing unit
250: control unit, 260: control unit, 270: sensor unit, 280: status display unit

Claims (14)

앵커노드를 중심으로 다수의 코디네이터노드, 제어노드 및 센서노드로 구성된 센서 네트워크에 있어서,
상기 제어노드는, 상기 다수의 노드들 중에서 적어도 하나의 노드와 무선통신할 수 있는 통신부;
상기 노드들을 식별하고, 상기 각 노드들의 공간적 배치정보를 수집하는 노드정보부;
적어도 한 개 이상의 제어목표 조건을 수신받거나 입력되는 목표입력부;
상기 제어노드로부터 근접 거리별 또는 방향별 동종 센서노드들을 분류하고 상기 동종 센서노드들에서 수신된 감지값들의 차이값을 계산하는 감지정보처리부;
상기 감지값들의 차이값을 상기 제어목표의 기준값과 비교 판단하여 적어도 한 개의 인접 제어노드를 종속 동작시킬 수 있는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템.
In the sensor network composed of a plurality of coordinator node, control node and sensor node around the anchor node,
The control node may include a communication unit capable of wirelessly communicating with at least one node of the plurality of nodes;
A node information unit for identifying the nodes and collecting spatial arrangement information of the nodes;
A target input unit configured to receive or input at least one control target condition;
A sensing information processing unit classifying similar sensor nodes by distance or direction from the control node and calculating difference values of sensing values received by the same sensor nodes;
And a controller configured to perform a sub-operation of at least one neighboring control node by comparing the difference between the sensed values with a reference value of the control target.
제1항에 있어서,
상기 노드정보부는 상기 각 노드들의 공간적 배치정보를 상기 어느 하나의 제어노드 또는 상기 앵커노드를 기준으로 방향별 및 거리별로 수집하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템.
The method of claim 1,
The node information unit collects spatial arrangement information of each of the nodes by direction and distance based on any one of the control node or the anchor node.
제1항에 있어서,
상기 목표입력부는 상기 제어목표 입력으로 선택된 제어노드와 인접하는 센서노드들의 식별기호가 포함된 제한적 제어대상 목표 영역을 수신받거나 입력되는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템.
The method of claim 1,
And the target input unit receives or inputs a limited control target target area including identification symbols of sensor nodes adjacent to the control node selected as the control target input.
제3항에 있어서,
상기 제어목표 조건은, 제어대상 영역 조건, 제어대상 물질 조건 및 제어장치 구동 조건 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템.
The method of claim 3,
The control target condition is at least one of a control target region condition, a control target material condition, and a control device driving condition.
제1항에 있어서,
상기 감지정보처리부는 상기 노드정보부의 상기 센서노드들의 공간적 배치정보를 상기 센서노드들에서 수신받은 감지값과 대응시켜 감지값의 공간적 등고선을 산출하고 기록하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템.
The method of claim 1,
The sensing information processor calculates and records a spatial contour line of a sensing value by matching spatial arrangement information of the sensor nodes of the node information unit with the sensing values received from the sensor nodes. system.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 제어목표를 직접 입력받은 제어노드를 주인(master) 제어노드로 설정하고, 적어도 하나의 인접 제어노드를 종속(slave) 제어노드로 설정하여, 동작 명령 신호를 생성하고 상기 종속 제어노드로 송신하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템.
The method of claim 1,
The control unit sets a control node that directly receives the control target as a master control node, and sets at least one adjacent control node as a slave control node to generate an operation command signal and generate the slave control node. Autonomous control system using a wireless sensor network, characterized in that for transmitting to.
제6항에 있어서,
상기 제어부에서 상기 주인(master) 제어노드 또는 종속(slave) 제어노드의 동작상태 신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템.
The method according to claim 6,
And the control unit generates an operation state signal of the master control node or the slave control node.
제7항에 있어서,
상기 생성된 동작상태 신호를 수신받아 상기 주인(master) 제어노드 및 종속(slave) 제어노드 중 적어도 어느 하나의 동작상태를 표시할 수 있는 상태표시부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템.
The method of claim 7, wherein
Receiving the generated operation status signal using a wireless sensor network, characterized in that it further comprises a status display unit for displaying the operation state of at least one of the master control node and the slave (slave) control node. Autonomous control system.
제6항에 있어서,
상기 주인-종속(master-slave) 제어노드 연결 구조는 하나의 주인 제어노드와 다수의 종속 제어노드의 2단 연결 구조 또는 하나의 주인 제어노드와 하나의 제어노드의 연결 구조로 이루어진 연속적 고리(chain) 구조인 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템.
The method according to claim 6,
The master-slave control node connection structure is a continuous chain consisting of a two-stage connection structure of one master control node and a plurality of subordinate control nodes or a connection structure of one master control node and one control node. Autonomous control system using a wireless sensor network, characterized in that the structure.
제 1항에 있어서,
상기 제어부와 물리량 측정 센서를 적어도 한 개 연결하는 센서부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 시스템.
The method of claim 1,
Autonomous control system using a wireless sensor network, characterized in that further comprising a sensor unit for connecting the control unit and at least one physical quantity measurement sensor.
앵커노드를 중심으로 다수의 코디네이터노드, 제어노드 및 센서노드로 구성된 센서 네트워크에 있어서,
(a) 임의의 제어노드가 목표입력부를 통하여 제어목표를 수신 또는 입력받고 상기 제어노드가 제어부에 연결된 제어장치를 동작시키는 단계;
(b) 상기 제어노드의 노드정보부에서 상기 모든 노드들의 공간적 배치정보를 수집하는 단계;
(c) 상기 제어노드의 감지정보처리부가 동일 종류 센서노드들을 분류하고, 상기 동일 종류 센서도드들 중 인접 센서노드들의 감지값들 차이값을 산출하는 단계; 및
(d) 상기 제어노드의 제어부가 상기 감지값들의 차이값을 상기 제어목표 기준값과 비교하여 적어도 한 개의 인접 제어노드를 종속 동작시킬 수 있는지 여부를 판단하고, 동작 개시 또는 중지명령을 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법.
In the sensor network composed of a plurality of coordinator node, control node and sensor node around the anchor node,
(a) any control node receives or receives a control target through a target input unit and operates a control device connected to the control unit by the control node;
(b) collecting spatial arrangement information of all the nodes in the node information unit of the control node;
(c) detecting, by the sensing information processing unit of the control node, classifying sensor nodes of the same type, and calculating difference values between detection values of adjacent sensor nodes among the same type of sensor nodes; And
(d) the control unit of the control node compares the difference between the detected values with the control target reference value to determine whether the at least one neighboring control node can be operated in a slave operation, and transmits an operation start or stop command. Autonomous control method using a wireless sensor network comprising a.
제11항에 있어서,
상기 (c) 단계는,
상기 산출된 상기 감지값들의 차이값을 이용하여, 물리량 기울기 정보를 상기 공간적 배치정보에 대응시켜 산출하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법.
The method of claim 11,
The step (c)
And calculating physical quantity gradient information corresponding to the spatial arrangement information by using the calculated difference values of the sensed values.
제10항에 있어서,
상기 (d) 단계는 상기 제어부가 제어장치의 제어과정에서 제공 가능한 총량 에너지를 계산하고, 상기 제어목표의 달성 가능 여부를 판단하는 단계;
달성 가능하지 않은 경우, 상기 제어노드의 인접 제어노드를 검색하는 단계; 및
상기 검색된 제어노드들 중에서 적어도 하나를 선택하고 동작 개시 또는 중지 명령 신호를 송신하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법.
The method of claim 10,
In the step (d), the control unit calculates the total amount of energy that can be provided in the control process of the control device, and determines whether the control target can be achieved;
If not achievable, searching for adjacent control nodes of the control node; And
Selecting at least one of the searched control nodes and transmitting an operation start or stop command signal.
제 13항에 있어서,
상기 제어과정은 피아이디(PID) 제어과정인 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크를 이용한 자율제어 방법.
The method of claim 13,
The control process is an autonomous control method using a wireless sensor network, characterized in that the PID control process.
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