KR20150113243A

KR20150113243A - 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템

Info

Publication number: KR20150113243A
Application number: KR1020140035791A
Authority: KR
Inventors: 강경국
Original assignee: (주) 코콤
Priority date: 2014-03-27
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2015-10-08
Also published as: KR101584600B1

Abstract

본 발명은 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 센서로 이루어진 복합센서에서 인식한 주변정보를 센서 전용버스를 통해 수집하여 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 분석해서 사용자에게 신속하고 편리하게 제공할 수 있는 사물인터넷시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템은, 다수의 센서가 하나의 모듈로 이루어지고 사물에 부착되어 외부 환경 정보를 감지하는 복합센서;
상기 복합센서와 센서 전용 버스로 연결되고 시맨틱 및 온톨로지를 위한 데이터가 정형화되어 있어 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 외부 환경 정보를 분석하여 그 분석 결과를 외부 장치에 통보하는 감지 및 분석부; 및
상기 분석부로부터 유무선 통신수단을 통해 분석 결과를 통보받는 유관기관이나 관계자의 단말을 구비하는 외부장치; 를 포함하여 구성된다.

Description

주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템 {Interactive environment complex sensor IoT system}

본 발명은 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다수의 센서로 이루어진 복합센서에서 인식한 주변정보를 센서 전용버스를 통해 수집하여 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 분석해서 사용자에게 신속하고 편리하게 제공할 수 있도록 하는 사물인터넷시스템에 관한 것이다.

일반적으로 어느 사물에 부착된 센서로부터 물리량 또는 사물 및 환경 정보를 감지, 저장, 가공하여 인터넷을 통하여 전달함으로써, 다양한 분야에 폭넓게 활용하는 시스템인 USN(ubiquitous sensor network) 시스템의 측정수단은 온도, 습도, 경사, 전압, 초음파, 적외선 등의 물리량을 측정하는 기능(sensing)과, 프로세서와 메모리 등을 포함하여 소정의 계산을 하는 기능(computation)과, 외부 장치와 통신하는 기능이 있다.

상기 USN 환경에서는 하나 이상의 센서 네트워크가 광역으로 설치되고, 각 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들은 사물에 부착되거나 장소에 배치 또는 이동하면서 주변 환경의 정보를 실시간으로 수집하고, 수집된 주변 환경 정보의 가공을 통해 사용자에게 보다 정확하고 유용한 정보 서비스를 제공할 수 있다.

이러한 USN 환경에는 다양한 목적을 위한 다수의 센서 네트워크가 주변 환경에 존재할 수 있고, 각각의 센서 네트워크는 특정 목적에 적합하도록 서로 다른 작동 방식 및 속성을 가질 수 있으므로, 주변 환경 정보를 이용하고자 하는 여러 응용 프로그램들이 이와 같은 다수의 이기종 센서 네트워크 자원을 효과적으로 활용하기 위해서는 먼저 특정 센서 네트워크를 유일하게 구별할 수 있어야 하고, 해당 센서 네트워크의 기능 및 특성을 파악해야 하며, 각 센서 네트워크의 유동적인 상태에 대한 관련정보를 조회해야 할 필요가 있다.

종래의 센서 네트워크 응용 분야에서는 특정 목적을 위하여 구성된 동종의 센서 네트워크를 구성하여 제한된 범주의 센싱 데이터를 수집 및 가공하는데 초점을 두고 있다.

따라서 정보 서비스 제공에 이용되는 센서 네트워크의 수 및 종류가 증가할 때마다 추가되는 센서 네트워크의 통신 방식, 제어 프로토콜 및 센싱 데이터 처리 방식에 대하여 처리할 수 있도록 응용 프로그램을 변경해야 한다.

또한, 전술한 바와 같이 USN 환경에서는 서로 다른 목적과 기능을 가진 다수의 센서 네트워크가 광역으로 설치되고, 각 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들은 사물에 부착되거나 장소에 배치 또는 이동하면서 주변 환경의 정보를 실시간으로 수집하므로, 응용 프로그램은 사용자에게 유용한 정보 서비스를 신속하고 편리하게 제공해야 하나, 지금까지는 제한된 범주의 센싱 데이터를 수집 및 가공하는데 초점을 두고 있었으므로 생성된 정보 서비스를 사용자에게 신속하고 편리하게 제공하지 못하는 문제점이 있었다.

등록번호 제10-0789919호(2007.12.21) 등록번호 제10-0726476호(2007.06.01)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 이동 업무가 많은 현대 생활의 환경에 따른 효율적이고 안정된 삶을 보장하기 위하여 다양한 센서에 의한 감지를 통해 업무처리의 편이성을 제공할 수 있는 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 다수의 센서로 이루어진 복합센서에서 인식한 주변정보를 센서 전용버스를 통해 수집하여 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 분석해서 사용자에게 신속하고 편리하게 제공할 수 있고, 주변환경에 맞게 다수의 센서를 조합하여 복합센서를 구현할 수 있는 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템을 제공하는데 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템은, 다수의 센서가 하나의 모듈로 이루어지고 사물에 부착되어 외부 환경 정보를 감지하는 복합센서;

상기 복합센서와 센서 전용 버스로 연결되고 시맨틱 및 온톨로지를 위한 데이터가 정형화되어 있어 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 외부 환경 정보를 분석하여 그 분석 결과를 외부 장치에 통보하는 감지 및 분석부; 및

상기 분석부로부터 유무선 통신수단을 통해 분석 결과를 통보받는 유관기관이나 관계자의 단말을 구비하는 외부장치; 를 포함하여 구성된다.

또한, 상기 복합센서는 5개 이상의 센서로 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 유무선 통신수단은 유선의 TCP/IP 통신이거나 RS-485 통신 또는 무선의 블루투스 통신인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 복합센서를 구성하는 각 센서의 종단에는 분석부에서의 데이터 처리가 용이하도록 외부 환경 정보의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AFE(Analog Front End) 회로가 구비되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분석부는 상기 외부 환경 정보, 분석 결과, 분석부의 운용에 필요한 데이터를 저장하는 DB와,

상기 시맨틱 및 온톨로지를 위한 데이터가 정형화되어 있어 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 외부 환경 정보를 분석하여 모니터링하고, 그 결과를 외부장치에 통보하여 사물인터넷 서비스를 제공하는 마이크로프로세서 및

상기 외부 환경 데이터를 연속적으로 DB에 기록하는 데이터 로거를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 분석부는 충전이 가능한 태양전지를 전원으로 사용하고, 상기 태양전지는 태양전지를 충전하는 충전 회로와 모듈화된 것을 특징으로 한다.

상기 복합센서는 일반 가정에 설치되어 홈네트워크 시스템의 월패드와 연동하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제의 해결 수단에 의하면, 이동 업무가 많은 현대 생활의 환경에 따른 효율적이고 안정된 삶을 보장하기 위하여 다양한 센서에 의한 감지를 통해 업무처리의 편이성을 제공할 수 있다.

또한, 다수의 센서로 이루어진 복합센서에서 인식한 주변정보를 센서 전용버스를 통해 수집하여 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 분석해서 사용자에게 신속하고 편리하게 제공할 수 있고, 주변환경에 맞게 다수의 센서를 조합하여 복합센서를 구현할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합센서 사물인터넷시스템의 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 센서와 감지 및 분석부의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 3은 도 1에 나타낸 감지 및 분석부와 외부장치의 구성을 나타내는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 서비스방법을 나타내는 순서도이다.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참고로 그 구성 및 작용을 설명하기로 한다.

도면들 중 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 참조번호 및 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 복합센서 사물인터넷시스템의 개략적인 구성도이다.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷(IoT: Internet of Things)시스템은 다수의 복합센서(10a,10b,…,10n)와 감지 및 분석부(20)가 센서 전용버스(40)로 연결되고, 상기 감지 및 분석부(20)와 외부장치(30)는 유무선 통신망(50)을 통해 연결된다.

상기 복합센서(10a,10b,…,10n)는 다수의 센서, 바람직하게는 5개 이상의 센서가 하나의 모듈로서 이루어진 것으로, 상기 감지 및 분석부(20)와는 센서 전용버스(40)로 연결된다.

즉, 본 발명에서는 복합센서(10a,10b,…,10n)를 구성하는 다수 센서의 종류와 관계없이 센서 전용버스(40)를 통해 복합센서에서 센싱한 외부 환경 정보를 감지 및 분석부(20)에 전달한다.

상기 복합센서(10a,10b,…,10n)는 사물에 부착되거나 특정 장소에 배치 또는 이동하면서 주변 환경의 정보를 실시간으로 센싱하는 것으로, 예를 들어 외부의 환경을 인식하는 센서뿐만 아니라 태그 등을 포함할 수 있다.

여기서 복합센서(10a,10b,…,10n)에서 인식하는 외부 환경 정보로는 도 2에 도시된 바와 같이 맥박, 각속도, 온도, 습도, 가스, 화재, 소리, 냄새, 진동, 적외선 등이 있을 수 있다,

이를 좀더 설명하면, 상기 복합센서(10a,10b,…,10n)는 일반 가정, 사무실, 공장 등에 설치되어 방범, 방재, 상태 점검 결과에 이용할 수 있고, ISM(Industrial Scientific and Medical) 영역 중 산업 분야의 재해 방지, 과학 분야의 환경 개선, 환경 감지, 상황 인지, 의료 분야의 메디칼 장비 연계, 병실 관리 공기 질 감지 등에 이용할 수 있다.

또한, 유치원이나 노인정 등에 설치되어 환경을 감지하거나 목걸이 등의 형태로 보호 대상자에 부착되어 생체 정보를 감지할 수 있고, 독거 노인의 맥박, 심전도, 움직임, 각속도 등을 포함하는 생체 정보를 감지할 수 있다.

특히 본 발명에서는 상기 복합센서(10a,10b,…,10n)가 일반 가정에 설치되는 홈네트워크 시스템의 월패드와 연계하여 사물인터넷 서비스를 사용자에게 제공할 수 있다.

도 2에 나타낸 AFE(Analog Front End) 회로(21)는 복합센서를 구성하는 각 센서의 종단에 구비되어 상위시스템인 분석부에서 데이터 처리가 용이하도록 각 센서에서 감지한 외부 환경 정보의 아날로그 신호의 노이즈를 제거하고 증폭하며(필요에 따라 다단으로 증폭) 디지털 신호로 변환한다.

상기 감지 및 분석부(20)의 전원으로는 데이터를 외부장치(30)에 전송할 때 전력이 많이 소모되는 무선 통신을 이용할 수 있음을 고려하여 충전이 가능한 태양전지PV(Photo Voltaic)를 사용하고, 충전회로를 이용하여 태양전지를 충전할 수 있도록 한다.

즉 상기 감지 및 분석부(20)는 모듈화된 태양전지 및 충전회로(22)에 의해 그 전원을 지속적으로 공급받는다.

계속하여 도 1에서 감지 및 분석부(20)에서는 복합센서(10a,10b,…,10n)로부터 센서 전용버스(40)를 통해 수신받은 외부 환경 데이터를 수집하여 저장하고, 수집한 외부 환경 데이터를 시맨틱 그리고 온톨로지 기반의 분석을 위해 정형화하며 그 분석 결과에 따라 유무선 통신망(50)을 통해 외부장치(30)에 통보하는 사물인터넷 서비스를 제공한다.

여기서 시맨틱(Semantic)은 상기 외부 환경 데이터에 각각의 적합한 의미를 부여해 이를 감지 및 분석부(20) 스스로가 이해하고 해독하여 지능적 연산을 수행하는 것을 의미한다.

또한, 온톨로지(Ontology)란 사람들이 세상에 대하여 보고 듣고 느끼고 생각하는 것에 대하여 서로 간의 토론을 통하여 합의를 이룬 바를 개념적이고 컴퓨터에서 다룰 수 있는 형태로 표현한 모델로, 개념의 타입이나 사용상의 제약조건들을 명시적으로 정의한 기술이다.

온톨로지는 프로그램이 이해할 수 있어야 하므로 여러 가지 정형화가 존재한다.

결국, 온톨로지란 개념과 개념 사이의 관계를 기술하는 정형(formal) 어휘의 집합으로 이루어지고, 정형 언어(formal language)로 기술된 어휘의 집합인 온톨로지는 연역과 추론에 사용되는 것으로, 본 발명은 외부 환경 데이터를 정형화하여 온톨로지를 기반의 분석을 수행할 수 있도록 한다.

도 3은 도 1에 나타낸 감지 및 분석부와 외부장치의 구성을 나타내는 예시도이다.

도 3에 도시된 바와 같이 감지 및 분석부(20)에는 DB(25), 마이크로프로세서(26), 데이터 로거(27), 유무선 통신모듈(28)을 포함한다.

전술한 바와 같이 상기 마이크로프로세서(26)에는 시맨틱 및 온톨로지를 위한 데이터가 정형화되어 있어 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 외부 환경 데이터를 분석하여 모니터링하고, 그 결과를 외부장치(30)에 통보하여 사물인터넷 서비스를 제공한다.

예를 들어 상기 마이크로프로세서(30)는 상기 복합센서(10a)가 일반 가정에 설치되어 가스와 화재를 감지한 경우 복합센서(10a)가 설치된 위치(주방 또는 거실)와, 가스 및 화재의 감지된 양을 토대로 분석해서 감지된 양을 무시할 것인지, 화재로 판단하여 소방서에 통보한 것인지, 또는 가스 누출로 판단하여 주인(사용자)에게 통보할 것인지 또는 화재 및 가스 누출로 판단하여 소방서 및 주인에게 통보할 것인지 판단한다.

상기 DB(25)는 복합센서(10a,10b,…,10n)에서 감지한 외부 환경 데이터, 마이크로프로세서(26)의 분석 결과, 감지 및 분석부(20)의 운용에 필요한 데이터 등이 저장된다.

여기서 상기 감지 및 분석부(20)의 운용에 필요한 데이터는 원격으로 업데이트될 수 있다.

데이터 로거(Data Logger)(27)는 복합센서(10a,10b,…,10n)의 외부 환경 데이터를 연속적으로 DB(25)에 기록한다.

유무선 통신모듈(28)은 유선의 TCP/IP 통신이나 RS-485 통신과, 무선의 블루투스 통신을 지원하며 외부장치(30)의 유무선 통신모듈(미도시)과 유무선 통신망(50)을 통해 연결된다.

외부장치(30)는 상기 감지 및 분석부(20)에서 분석한 결과를 유무선 통신망(50)을 통해 통보받는 유관기관이나 관계자가 구비하는 장치로 예를 들어 소방서 단말(31), 경찰서 단말(32), 병원 단말(33), 주인 단말(34), 관리자 단말(35) 등을 포함할 수 있다.

여기서 상기 단말은 웹서비스의 컴퓨터뿐만 아니라, 노트북, 스마트폰, 태블릿 등을 포함할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 서비스방법을 나타내는 순서도이다.

도 4에서 도시된 바와 같이, 복합센서(10a,10b,…,10n)를 구성하는 각 센서에서 외부 환경 정보 예를 들어 일반 가정의 경우 가스 누출이나 화재, 외부 침입 여부 등을 감지한다(S402).

감지 및 분석부(20)의 AFE 회로(21)는 마이크로프로세서(26)의 분석이 용이하도록 상기 회부 환경 정보의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하고 노이즈를 제거하며 증폭한다(S404).

상기 디지털로 변환된 외부 환경 데이터는 센서 전용버스(40)를 통해 감지 및 분석부(20)의 분석부에서 수집하여 DB(25)에 저장한다(S406).

상기 수집된 외부 환경 데이터는 정형화되어 있어 마이크로프로세서(26)에서 수집된 외부 환경 데이터를 시맨틱 그리고 온톨로지 기반으로 분석하여 모니터링하고(S408), 그 분석 결과를 토대로 외부장치(유관기관이나 관계자)의 통보 여부를 판단한다(S410).

예를 들어 상기 외부 환경 데이터가 일반 가정에서의 가스와 화재 데이터인 경우 감지된 위치(주방 또는 거실)와, 감지된 양을 기설정된 정형화된 데이터와 비교 분석해서 감지된 양을 무시할 것인지, 화재로 판단하여 소방서에 통보한 것인지, 또는 가스 누출로 판단하여 주인(사용자)에게 통보할 것인지 또는 화재 및 가스 누출로 판단하여 소방서 및 주인에게 통보할 것인지 판단한다.

상기 마이크로프로세서(26)에서 외부장치(30)에 통보를 할 것으로 판단한 경우 통보할 외부장치(30)를 선택한(S412) 다음, 그 분석 결과를 유선의 인터넷이나 RS-485 통신 또는 무선의 블루투스 통신을 이용하여 선택한 외부장치(30) 즉, 유관기관 단말이나 관계자의 단말에 통보한다(S414).

유관기관이나 관계자는 단말을 이용해 통보 내용을 확인한 후 사후 조치를 취하게 된다.

그리고 마이크로프로세서(26)는 분석결과와 통보사실을 DB(25)에 저장하게 된다(S416).

상기 S410단계에서 외부장치(30)에 통보하지 않을 것으로 판단한 경우 분석결과를 DB(25)에 저장하게 된다(S420).

이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.

본 발명은 일반 가정, 사무실, 공장 등에 설치되어 방범, 방재, 상태 점검 결과에 이용할 수 있고, ISM(Industrial Scientific and Medical) 영역 중 산업 분야의 재해 방지, 과학 분야의 환경 개선, 환경 감지, 상황 인지, 의료 분야의 메디칼 장비 연계, 병실 관리, 공기 질 감지 등에 이용할 수 있다.

또한, 유치원이나 노인정 등에 설치되어 환경 감지에 이용하거나 목걸이 등의 형태로 보호 대상자 예를 들어 독거 노인에 착용되어 맥박, 심전도, 움직임, 각속도 등의 생체 정보 감지에 이용할 수 있다.

10a,10b,…,10n: 복합센서
20: 감지 및 분석부
30: 외부장치
40: 센서버스
50: 유무선 통신망

Claims

다수의 센서가 하나의 모듈로 이루어지고 사물에 부착되어 외부 환경 정보를 감지하는 복합센서;
상기 복합센서와 센서 전용 버스로 연결되고 시맨틱 및 온톨로지를 위한 데이터가 정형화되어 있어 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 외부 환경 정보를 분석하여 그 분석 결과를 외부 장치에 통보하는 분석부; 및
상기 분석부로부터 유무선 통신수단을 통해 분석 결과를 통보받는 유관기관이나 관계자의 단말을 구비하는 외부장치; 를 포함하는 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템.
제1항에 있어서,
상기 복합센서는 5개 이상의 센서로 이루어지는 것을 특징으로 하는 다수의 센서가 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템.
제1항에 있어서,
상기 유무선 통신수단은 유선의 TCP/IP 통신이거나 RS-485 통신 또는 무선의 블루투스 통신인 것을 특징으로 하는 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템.
제1항에 있어서,
상기 복합센서를 구성하는 각 센서의 종단에는 분석부에서의 데이터 처리가 용이하도록 외부 환경 정보의 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하는 AFE(Analog Front End) 회로가 구비되는 것을 특징으로 하는 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템.
제1항에 있어서,
상기 분석부는 상기 외부 환경 정보, 분석 결과, 분석부의 운용에 필요한 데이터를 저장하는 DB와,
상기 시맨틱 및 온톨로지를 위한 데이터가 정형화되어 있어 시맨틱 및 온톨로지 기반으로 외부 환경 정보를 분석하여 모니터링하고, 그 결과를 외부장치에 통보하여 사물인터넷 서비스를 제공하는 마이크로프로세서 및
상기 외부 환경 데이터를 연속적으로 DB에 기록하는 데이터 로거를 구비하는 것을 특징으로 하는 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템.
제1항 또는 제5항에 있어서,
상기 분석부는 충전이 가능한 태양전지를 전원으로 사용하고, 상기 태양전지는 태양전지를 충전하는 충전 회로와 모듈화된 것을 특징으로 하는 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템.
제1항에 있어서,
상기 복합센서는 일반 가정에 설치되어 홈네트워크 시스템의 월패드와 연동하는 것을 특징으로 하는 주변환경 연계형 복합센서 사물인터넷시스템.