KR20160036379A - 상관 계수 기반 센서 및 구동기 운영 시스템 및 그 방법 - Google Patents

상관 계수 기반 센서 및 구동기 운영 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

상관 계수 기반 센서 및 구동기 운영 시스템 및 그 방법이 개시된다.
이 시스템의 게이트웨이는 외부 환경 정보를 측정하는 복수의 센서로부터 센서 데이터를 수신하고, 복수의 외부 장치를 구동하는 복수의 구동기로 제어 데이터를 제공한다. 센서 및 구동기 관리 장치는 상기 게이트웨이를 통해 복수의 센서 데이터를 수집하여 서비스 시스템으로 제공하고, 상기 서비스 시스템으로부터의 서비스 요청에 따라 상기 센서 데이터에 의해 구동될 구동기의 제어 데이터를 상기 게이트웨이로 전달한다. 여기서, 상기 센서 및 구동기 관리 장치는 서비스를 제공하는데 사용하는 복수의 센서 및 구동기 각각을 대표하는 특성값들 사이의 상관 관계를 나타내는 상관관계 테이블을 포함하고, 상기 센서 및 구동기 관리 장치는 상기 상관관계 테이블에서 특정 특성값과 일정 수준 이상의 상관 관계를 갖는 특성값에 해당되는 센서의 센서 데이터와 구동기의 구동 정보를 상기 서비스 시스템으로 제공하여 상기 서비스 요청에 대응한다.

Description

상관 계수 기반 센서 및 구동기 운영 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR OPERATING SENSORS AND ACTUATORS BASED ON CORRELATION COEFFICIENT AND METHOD THEREOF}
본 발명은 상관 계수 기반 센서 및 구동기 운영 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
최근 새로운 성장의 모멘텀으로 사물인터넷(Internet of Things, "IoT"라고도 함), 나아가 만물인터넷(Internet of Everything, "IoE"라고도 함)이 제시되고 있다.
이러한 사물인터넷과 만물인터넷은 통신 가능한 모든 사물들을 네트워크에 연결하여 상호 통신 수행이 가능한 개념을 의미한다. 시스템적으로 인지할 수 있는 모든 객체는 Things 또는 Object로 분류하며, 여기에는 RFID를 포함한 근거리 및 원거리 통신 기능을 탑재하고, 센서 등 데이터 생산 및 이용이 가능한 사물(또는 센서 노드라 칭함) 또는 사람이 이에 포함될 수 있다. 여기서, 만물인터넷은 사물인터넷이 진화하여 만물이 인터넷에 연결되는 미래의 인터넷이므로, 사물인터넷으로 통칭하여 설명한다.
사물인터넷에서 사용되는 센서 노드는 통신 네트워크를 통해 데이터를 송수신할 수 있으며, 사물로부터 정보를 얻는 센서와 제어 데이터에 의해 구동되는 구동기(actuator) 중 적어도 하나를 포함한다.
그런데, 이러한 사물인터넷에서는 사용자에게 서비스를 제공하는 서비스 시스템으로 수많은 센서로부터의 센서 데이터가 게이트웨이를 통해 전송되고, 또한 서비스 시스템으로부터 외부 환경 제어를 위한 제어 데이터가 구동기로 전달되어야 하므로 사물인터넷 서비스를 제공하기 위한 네트워크 트래픽 양이 매우 많으며 이와 함께 센서 소비 전력 또한 매우 크다는 문제점이 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 복수의 센서로부터 수집되는 센서 데이터와 복수의 구동기를 제어하기 위한 제어 데이터의 네트워크 트래픽을 최소화하는 상관 계수 기반 센서 및 구동기 운영 시스템 및 그 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은 복수의 센서의 구동 전력의 소비를 최소화할 수 있는 상관 계수 기반 센서 및 구동기 운영 시스템 및 그 방법을 제공한다.
본 발명의 한 특징에 따른 센서 및 구동기 운영 시스템은,
외부 환경 정보를 측정하는 복수의 센서로부터 센서 데이터를 수신하고, 복수의 외부 장치를 구동하는 복수의 구동기로 제어 데이터를 제공하는 게이트웨이; 및 상기 게이트웨이를 통해 복수의 센서 데이터를 수집하여 서비스 시스템으로 제공하고, 상기 서비스 시스템으로부터의 서비스 요청에 따라 상기 센서 데이터에 의해 구동될 구동기의 제어 데이터를 상기 게이트웨이로 전달하는 센서 및 구동기 관리 장치를 포함하며, 상기 센서 및 구동기 관리 장치는 서비스를 제공하는데 사용하는 복수의 센서 및 구동기 각각을 대표하는 특성값들 사이의 상관 관계를 나타내는 상관관계 테이블을 포함하고, 상기 센서 및 구동기 관리 장치는 상기 상관관계 테이블에서 특정 특성값과 일정 수준 이상의 상관 관계를 갖는 특성값에 해당되는 센서의 센서 데이터와 구동기의 구동 정보를 상기 서비스 시스템으로 제공하여 상기 서비스 요청에 대응하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 상관관계 테이블은 각 특성값들 사이의 상관 관계를 상관 계수로써 나타내며, 상기 상관 계수는 특성값들 사이의 상관 관계가 높을수록 높은 값을 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상관 계수는 상기 서비스 요청에 의해 특성값이 포함되는 빈도에 비례하여 높은 가지도록 갱신되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 상관관계 테이블에는 외부 장치로부터 제공되는 외부 정보의 특성값이 더 포함되고, 상기 외부 정보의 특성값과 상기 센서 및 구동기의 특성값들 사이의 상관 계수가 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 외부 정보는 날짜 및 기상 정보인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 센서 및 구동기 관리 장치는, 서비스를 제공하는데 사용되는 센서 및 구동기의 특성값과 상기 외부 정보의 특성값을 사용하여 상기 상관관계 테이블의 상관 계수를 설정하거나 갱신하는 상관 관계 설정부; 및 상기 서비스 시스템으로부터 서비스를 요청받아서 해당 서비스를 제공하는데 사용되는 상기 센서 및 구동기 또는 상기 외부 정보를 확인하여 상기 상관 관계 설정부를 통해 각 특성값의 상관 계수를 설정하거나 갱신하고, 상기 게이트웨이를 통해 제공되는 센서 데이터를 수집하여 상기 서비스 시스템으로 제공하며, 센서 데이터의 값에 따라서 상기 구동기를 제어하기 위한 제어 데이터를 상기 게이트웨이로 전달하는 시스템 제어부를 포함한다.
또한, 상기 센서 및 구동기 관리 장치는 상기 상관관계 테이블을 상기 게이트웨이로 전달하고, 상기 게이트웨이는 상기 센서 및 구동기 관리 장치로부터 전달되는 서비스 정보에 따라 상기 센서로부터 수집되는 센서 데이터가 일정값 이상이 되는 경우 상기 상관관계 테이블을 통해 상관 관계가 상기 일정 수준 이상이 되는 특성값을 갖는 구동기를 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 게이트웨이는, 상기 센서로부터 수집되는 센서 데이터의 특성값과 상관 계수가 상기 일정 수준 이상인 상관 관계에 있는 특성값을 판단하는 상관 관계 판단부; 및 상기 센서 및 구동기 관리 장치로부터 전달되는 서비스 정보에 기초하여 센서로부터 수신되는 센서 데이터를 상기 센서 및 구동기 관리 장치로 제공하고, 상기 센서 및 구동기 관리 장치로부터 전달되는 제어 데이터를 상기 구동기로 제공하는 제어부를 포함한다.
또한, 상기 센서 및 구동기 관리 장치는, 상기 외부 정보의 내용에 따라 상기 센서로부터 센서 데이터를 수집하는 주기와 상기 구동기의 구동 정보를 수집하는 주기를 기존의 주기보다 빠른 주기로 설정하여 센서 데이터와 구동 정보를 상기 서비스 시스템으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 게이트웨이는 상기 센서로부터의 센서 데이터의 수집 주기를 설정된 주기 구간에서 최대로 하는 아이들 상태로 운용하고, 상기 서비스를 대표하는 특성값에 해당되는 센서 데이터가 일정값 이상이 되는 경우 상기 서비스를 대표하는 특성값과 일정 수준 이상의 상관 관계를 갖는 특성값을 갖는 센서에 대해 아이들 모드를 해제하여 센서 데이터의 수집 주기를 짧게하여 운용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 센서 및 구동기 운영 방법은,
센서 및 구동기 운영 시스템이 서비스 시스템으로부터 서비스 요청을 수신하는 단계; 상기 센서 및 구동기 운영 시스템이 요청된 서비스에서 사용되는 센서 및 구동기 각각을 대표하는 특성값들 사이의 상관 관계를 나타내는 상관 계수를 계산하여 상관관계 테이블에 설정하는 단계; 및 게이트웨이를 통해 복수의 센서로부터 측정되는 센서 데이터를 수집하여 상기 서비스 시스템으로 제공하는 단계를 포함하며, 상기 서비스 시스템으로 제공하는 단계에서, 상기 서비스를 대표하는 특성값에 대해 상기 상관관계 테이블에서 상관 계수가 일정 수준 이상의 특성값에 해당하는 센서로부터 수집되는 센서 데이터와 구동기의 구동 정보를 상기 서비스 시스템으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 상관관계 테이블에 설정하는 단계에서, 상기 서비스 시스템으로부터 상기 서비스에서 사용되는 센서 또는 구동기 정보가 추가되는 경우 추가되는 센서 또는 구동기에 대한 상관 계수를 기설정된 값보다 높도록 갱신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서비스에서 사용되는 센서 또는 구동기 정보의 빈도에 따라 해당 특정값의 상관 계수가 비례하여 높도록 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 서비스 시스템으로 제공하는 단계에서 상기 상관관계 테이블이 상기 게이트웨이로 전달되고, 상기 게이트웨이는 상기 서비스를 대표하는 특성값의 센서 데이터가 일정값 이상이 되는 경우 상기 서비스를 대표하는 특성값에 대해 상기 상관관계 테이블에서 상기 일정 수준 이상의 상관 계수를 가지는 특성값에 해당되는 구동기를 상기 게이트웨이가 직접 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상관관계 테이블에 설정하는 단계에서, 상기 상관관계 테이블에는 외부 장치로부터 제공되는 외부 정보의 특성값이 더 포함되고, 상기 외부 정보의 특성값과 상기 센서 및 구동기의 특성값들 사이의 상관 계수가 설정되며, 상기 서비스 시스템으로 제공하는 단계에서, 상기 외부 정보의 내용이 변경되는 경우 상기 센서로부터 센서 데이터를 수집하는 주기와 상기 구동기의 구동 정보를 수집하는 주기를 기존의 주기보다 빠른 주기로 설정하여 센서 데이터와 구동 정보를 상기 서비스 시스템으로 제공하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 복수의 센서로부터 수집되는 센서 데이터와 복수의 구동기를 제어하기 위한 제어 데이터의 네트워크 트래픽을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 복수의 센서의 구동 전력의 소비를 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명은 외부 정보에 따라 상관 관계가 높은 센서 데이터와 구동기 데이터를 짧은 주기로 수집하여 제공함으로써 다양한 외부 정보를 활용한 사물인터넷 서비스 제공이 가능하다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서 및 구동기 운영 시스템이 사용되는 사물인터넷 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 상관관계 테이블의 예를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 센서 및 구동기 관리 장치의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 게이트웨이의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 센서 및 구동기 운영 방법의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 상관관계 테이블의 예를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서 및 구동기 운영 방법의 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 상관관계 테이블의 예를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 센서 및 구동기 운영 방법의 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 상관관계 테이블의 예를 도시한 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 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. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상관 계수 기반 센서 및 구동기 운영 시스템에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 센서 및 구동기 운영 시스템이 사용되는 사물인터넷 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 시스템(10)은 복수의 센서(101, 103) 및 구동기(105), 센서 및 구동기 운영 시스템(200), 외부 시스템(300) 및 서비스 시스템(400)을 포함한다.
센서(101, 103)는 각각 외부 환경을 센싱한 센서 데이터를 센서 및 구동기 운영 시스템(200)을 통해 서비스 시스템(400)으로 제공한다.
구동기(105)는 센서 및 구동기 운영 시스템(200)으로부터 전달되는 제어 데이터에 의해 구동되어 외부 환경을 제어한다.
센서 및 구동기 운영 시스템(200)은 센서(101, 103)로부터 전달되는 센서 데이터를 서비스 시스템(400)에게 제공하고, 서비스 시스템(400)의 요구에 따른 서비스를 위한 제어 데이터를 구동기(105)로 제공하여 구동기(105)의 구동을 제어한다.
서비스 시스템(300)은 사용자에 대한 사물인터넷 서비스를 제공한다. 이를 위해, 서비스 시스템(300)은 사물인터넷 서비스를 위한 센서 데이터를 센서 및 구동기 운영 시스템(200)으로부터 수집하여 외부 환경 제어를 위한 구동기(105)의 제어를 센서 및 구동기 운영 시스템(200)으로 요구한다.
외부 장치(400)는 사물인터넷 서비스를 위한 외부 정보를 센서 및 구동기 운영 시스템(200)으로 제공한다. 이러한 외부 정보로는 공휴일 등을 식별할 수 있는 날짜 정보, 기상 정보 등이 있다.
한편, 센서 및 구동기 운영 시스템(200)은 게이트웨이(210)와 센서 및 구동기 관리 장치(220)를 포함한다.
게이트웨이(210)는 센서(101, 103)로부터 전달되는 센서 데이터를 센서 및 구동기 관리 장치(220)로 전달하고, 센서 및 구동기 관리 장치(220)로부터 전달되는 제어 데이터를 구동기(105)로 전달하는 중간 매개체 역할을 한다.
센서 및 구동기 관리 장치(220)는 서비스 시스템(300)에 접속되어 사물인터넷 서비스를 위해 게이트웨이(210)로부터 전달되는 센서 데이터를 서비스 시스템(300)으로 제공하고, 서비스 시스템(300)으로부터의 요구에 따라 구동기(105)를 제어하기 위한 제어 데이터를 게이트웨이(210)를 통해 구동기(105)로 제공한다. 이 때, 게이트웨이(210)와 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 다양한 네트워크(230)를 통해 연결될 수 있다. 이러한 네트워크로는 인터넷이 그 중 하나일 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 센서(101, 103)와 구동기(105)는 측정값 및 동작값에 대한 특성값을 갖는다. 예를 들어, 온도 센서의 특성값은 온도이고, 전류 측정기의 특성값은 전류이며, 창문 개폐를 수행하는 구동기의 특성값은 창문 개폐기라고 가정한다. 또한, 외부 장치(400)로부터 제공되는 외부 정보들도 특성값을 갖는다. 예를 들어, 날짜 정보의 경우 그 특성값은 날짜이고, 기상 정보의 경우 그 특성값은 기상 정보라고 가정한다.
이러한 가정에 따라 센서 및 구동기 관리 장치(220)와 게이트웨이(210)는 센서(101, 103), 구동기(105) 및 외부 정보 각각의 특성값들간의 상관 관계를 나타내는 상관 계수(Correlation coefficient)를 산출하여 테이블화한 상관관계 테이블을 가지고 있다. 이러한 상관관계 테이블의 예가 도 2에 도시되어 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 특성값들의 상관 관계를 나타낸 상관관계 테이블의 예를 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 상관관계 테이블(500)의 상단과 좌측에는 각각의 특성값들이 동일하게 배열되어 있으며, 예를 들어, '온도', '습도'등의 센서 특성값과, '창문 개폐기', '환풍기' 등의 구동기 특성값과, '날짜', '기상정보' 등의 외부 정보 특성값이 배열된다.
상단과 좌측에 배열되는 특성값들은 동일하므로, 동일한 특성값들의 상관 계수에 해당되는 대각선의 상관 계수는 모두 '1'을 가진다.
그 외에, 각 특성값들의 상관 계수는 각 특성값들의 상관 관계에 따라 설정된다. 예를 들어, 특성값간의 상관 계수는 상관 관계가 높을수록 큰 값을 가진다. 물론, 이러한 상관 계수는 1이하의 값을 가진다. 아래의 [표 1]은 상관 계수를 설정하는 기준이 되는 예를 나타낸 표이다.
[표 1]
Figure pat00001
도 2에서 '창문 개폐기지'의 특성값과 '온도'의 특성값의 상관 계수는 0.83으로써 매우 높은 정도의 상관 관계를 가지지만, '환풍기'의 특성값과 '온도'의 특성값과의 상관 계수는 0.17로써 매우 낮은 정도의 상관 관계를 가지는 것으로 설정되어 있다.
이와 같이, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 서비스 시스템(300)으로부터 서비스가 요구되는 경우 요구되는 서비스와 관련되는 센서(101, 103)와 구동기(105) 또는 외부 정보 사이의 상관 관계를 설정하고, 이러한 상관 관계를 사용하여 서비스를 제공한다.
또한, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 이미 설정된 상관 관계에 추가적인 요구가 있는 경우 추가 요구에 따라 관련되는 센서(101, 103) 및 구동기(105) 또는 외부 정보와의 상관 계수를 더 높도록 상관관계 테이블(500)을 갱신한다.
그리고, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 서비스와 관련된 특성값들 중에서 상관 계수가 일정 수준 이상의 인자만 도출하여 서비스 시스템(300)으로 제공한다. 이 때, 일정 수준의 기준은 서비스 시스템(300)을 통한 서비스 사업자에 요구에 따라 결정될 수 있다.
또한, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 서비스 시스템(300)이 서비스를 제공할 때 선택한 특성값의 선택된 빈도를 상관 계수에 반영할 수 있다. 즉, 특정 선택값이 선택되는 빈도가 많을수록 해당 특성값의 상관 계수가 더 높도록 갱신되는 것이다.
한편, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 상관관계 테이블(500)을 게이트웨이(210)로 전달하여 게이트웨이(210)에서도 동일한 상관관계 테이블(500)을 사용하여 서비스에 대한 제어를 수행할 수 있도록 한다. 이 때, 센서 및 구동기 관리 장치(220)에서 상관관계 테이블(500)의 상관 계수의 갱신이 이루어지는 경우 해당 내용에 대해서도 게이트웨이(210)로 전달하거나 또는 상관관계 테이블(500) 전체를 전달할 수도 있다.
게이트웨이(210)는 센서(101, 103)에서 전달되는 센서 데이터와 상관 관계가 있는 센서 데이터를 모니터링하고 있다가 상관 관계에 있는 센서 데이터가 일정 수준 이상이 되는 경우 미리 설정되어 있는 구동기(105)의 동작 제어를 스스로 수행할 수 있다. 즉, 게이트웨이(210)가 가지고 있는 상관관계 테이블(500)을 사용하여 센서 및 구동기 관리 장치(220)를 통한 구동기(105)의 제어에 의하지 않고, 게이트웨이(210) 스스로 판단하여 구동기(105)에 대한 제어를 수행할 수 있게 된다.
이로 인해, 게이트웨이(210)로부터 센서 및 구동기 관리 장치(220)로의 센서 데이터의 전송이 모두 이루어지지 않아도 되므로 데이트 트래픽의 감소로 인한 네트워크 트래픽의 효율이 상승하게 된다.
또한, 게이트웨이(210)는 평소에는 센서(101, 103)를 최대의 주기로 주요 핵심 센서 데이터만을 제공받는 아이들 모드로 운영하고 있다가, 외부 정보나 특정 센서(101, 103)의 센서 데이터가 일정 수준 이상이 되는 경우 해당 센서와 상관 관계가 일정 수준 이상인 센서(101, 103)를 아이들 모드에서 해제하여 데이터 수집 주기를 짧게 운영할 수 있다.
이로 인해, 수많은 센서(101, 103)의 운용으로 인한 센서 소비 전력을 최소화할 수 있다.
도 3은 도 1에 도시된 센서 및 구동기 관리 장치(220)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 통신부(221, 222), 저장부(223), 상관 관계 설정부(224) 및 서비스 제어부(225)를 포함한다.
통신부(221)는 네트워크(230)를 통해 게이트웨이(221)와의 데이터 송수신을 수행한다.
통신부(222)는 서비스 시스템(300)과의 데이터 송수신을 수행한다.
저장부(223)는 사물인터넷 서비스를 제공하는데 사용되는 센서(101, 103), 구동기(105) 또는 외부 정보를 해당 서비스와 함께 저장한다.
상관 관계 설정부(224)는 서비스를 제공하는데 사용되는 센서(101, 103)의 특성값, 구동기(105)의 특성값 및 외부 정보의 특성값을 사용하여 상관관계 테이블(500)의 상관 계수를 설정하거나 갱신한다.
서비스 제어부(225)는 통신부(222)를 통해 서비스 시스템(300)으로부터 사물인터넷 서비스를 요청받아서 해당 서비스를 제공하는데 사용되는 센서(101, 103), 구동기(105) 또는 외부 정보를 확인하여 저장부(223)에 저장함과 동시에 상관 관계 설정부(224)를 통해 각 특성값의 상관 계수를 설정하거나 갱신하도록 하고, 또한 해당 정보를 사용하여 게이트웨이(210)를 통해 제공되는 센서 데이터를 수집하여 서비스 시스템(300)으로 제공하고, 또한 센서 데이터의 값에 따라서 구동기(105)를 제어하기 위한 제어 데이터를 게이트웨이(210)로 전달한다.
도 4는 도 1에 도시된 게이트웨이(210)의 구체적인 구성을 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 게이트웨이(210)는 통신부(211, 212), 저장부(213), 상관 관계 판단부(214) 및 제어부(215)를 포함한다.
통신부(211)는 센서(101, 103)로부터 센서 데이터를 수신하고, 구동기(105)로 제어 데이터를 전달한다.
통신부(212)는 네트워크(230)를 통해 센서 및 구동기 관리 장치(220)와의 데이터 송수신을 수행한다.
저장부(213)는 센서 및 구동기 관리 장치(220)로부터 서비스 정보를 제공받아서 저장한다. 이러한 저장부(213)에는 서비스를 제공하는데 사용되는 센서(101, 103), 구동기(105) 또는 외부 정보의 내용이 저장된다.
상관 관계 판단부(214)는 통신부(211)를 통해 수신되는 센서 데이터의 특성값과 상관 계수가 일정 수준 이상인 상관 관계에 있는 특성값을 판단한다.
제어부(215)는 통신부(212)를 통해 센서 및 구동기 관리 장치(220)로부터 전달되는 서비스 정보를 수신하여 저장부(213)에 저장하고, 통신부(211)를 통해 수신되는 센서 데이터를 통신부(212)를 통해 센서 및 구동기 관리 장치(220)로 제공하며, 통신부(212)를 통해 센서 및 구동기 관리 장치(220)로부터 전달되는 제어 데이터를 통신부(211)를 통해 구동기(105)로 제공한다.
또한, 제어부(215)는 상관 관계 판단부(214)에 의해 판단되는 특성값이 있는 경우 해당 특성값에 대응되는 센서(101, 103)로부터 수신되는 센서 데이터가 일정 수준 이상이 되면 저장부(213)에 저장되어 있는 서비스 정보에 따라 구동기(105)를 제어하기 위한 제어 데이터를 구동기(105)로 제공하여 해당 서비스가 수행될 수 있도록 한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 상관 계수 기반 센서 및 구동기 운영 방법에 대해 설명한다.
먼저, 주택의 경비를 담당하는 경비업체에서 주택내 움직임 감지 서비스를 수행하는 제1 실시예에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 센서 및 구동기 운영 방법의 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 서비스 시스템(300)을 통해 경비업체로부터 주택내 움직임 감지 서비스를 요청받아서(S100), 해당 서비스에 관련되어 있는 센서(101, 103) 및 구동기(105)에 대한 정보를 저장부(223)에 저장한다(S110).
그 후, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 해당 서비스를 제공하는데 사용되는 센서(101, 103), 구동기(105) 및 외부 정보의 특성값간의 상관 관계를 계산하여 상관관계 테이블(500)에 각 상관 계수를 설정한다(S120). 이러한 상관 관계는 잘 알려져 있는 방식을 사용하여 설정될 수 있으며, 예를 들어, Pearson 상관관계 분석 방식이나 Spearman 상관관계 분석 방식 등이 사용될 수 있다. 또는, 각 특성값간에 미리 설정되어 있는 상관 계수를 사용하여도 좋고, 또는 서비스 시스템(300)으로부터 상관 계수가 주어질 수도 있다.
상기 단계(S120)에서 설정되는 상관관계 테이블(500)의 예는 도 6에 도시되어 있다.
다음, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 해당 서비스 정보를 게이트웨이(210)로 전달한 후(S130), 게이트웨이(210)를 통해 전달되는 센서(101, 103) 및 구동기(105)의 데이터를 실시간으로(예를 들어 주기 15분) 서비스 시스템(300)으로 전송한다(S140).
이와 같이, 서비스가 제공되는 도중에, 서비스 시스템(3000)을 통해 경비업체로부터 추가로 이산화탄소 정보를 요청받는 경우(S150), 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 이산화탄소 정보를 해당 서비스 정보에 추가하여 저장부(223)에 저장함(S160)과 동시에 상관관계 테이블(500)에서 '움직임 감지' 특성값과 '이산화탄소'의 특성값간의 상관 계수를 상기 단계(S120)에서 설정된 값보다 더 높게 설정되도록 해당 상관 계수를 갱신한다(S170).
도 6을 참조하면, 상기 단계(S120)에서 '움직임 감지'와 '이산화탄소'의 상관 계수가 0.33이었으나, 상기 단계(S170)에서는 이보다 더 높게 설정되어 예를 들어, 0.58로 갱신될 수 있다.
이와 같이, 설정된 상관계수 테이블(500)을 사용하여 해당 서비스가 계속 제공될 수 있다.
다음, 미세 먼지 농도가 높을 때 센서 및 구동기 관리 장치(220)가 창문 개폐기와 환풍기를 작동하는 구동기(105)를 작동시키는 제2 실시예에 대해 설명한다.
도 7은 본 발명의 제2 실시예에 따른 센서 및 구동기 운영 방법의 흐름도이다.
도 7을 참조하면, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 서비스 시스템(300)으로부터 미세먼지 농도에 의한 창문 개폐 및 환풍기 작동 서비스를 요청받아서(S200), 해당 서비스에 관련되어 있는 센서(101, 103) 및 구동기(105)에 대한 정보를 저장부(223)에 저장한다(S210). 이러한 센서로는 미세먼지 센서가 사용되고, 구동기로는 창문 개폐기와 환풍기 구동기가 사용될 것이다.
그 후, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 해당 서비스를 제공하는데 사용되는 미세먼지 센서의 특성값인 '미세먼지'와 구동기의 특성값인 '창문개폐기'및 '환풍기'의 상관 관계를 계산하여 상관관계 테이블(500)에 해당하는 상관 계수를 설정한다(S220). 여기서 설정되는 상관 계수의 예는 도 8에 도시된 상관계수 테이블에 도시되어 있다. 예를 들면, '미세먼지'와 '창문개폐기'의 상관 계수는 0.75로써 높은 상관 관계를 나타내고, '미세먼지'와 '환풍기'의 상관 계수는 '창문개폐기'의 것보다 높은 0.83으로써 매우 높은 상관 관계를 나타낸다.
다음, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 미세먼지 농도에 따른 창문개폐와 환풍기 작동에 대한 서비스 정보를 게이트웨이(210)로 전달하고(S230), 게이트웨이(210)는 해당 서비스 정보를 저장부(213)에 저장한다(S240). 여기서, 서비스 정보에는 창문을 열고 환풍기를 작동시키기 위한 미세먼지 농도의 특정 값 정보가 포함된다.
이와 같이, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 물론 게이트웨이(210)에도 서비스 정보가 전달되어 저장되어 있으므로, 게이트웨이(210)는 미세먼지 센서(101, 103)로부터 측정되는 미세먼지 농도가 특정 값 이상인지를 판단하고(S250), 만약 미세먼지 농도가 특정 값 이상이 되면 해당 센서 정보를 센서 및 구동기 관리 장치(220)로 전달하지 않고 상관관계 테이블(500)에서 상관 계수가 높은 특성값, 예를 들어'창문개폐'와 '환풍기'를 확인하여(S260), 해당 구동기(105)의 구동을 위해 제어 데이터를 바로 구동기(105)로 제공한다(S270).
따라서, 창문이 구동기(105)에 의해 열리고, 환풍기가 구동기(105)에 의해 작동되어 실내가 환기되어 미세먼지 농도가 상기한 특정 값 이하로 떨어지도록 제어된다(S280).
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 사물인터넷 서비스를 제공하는 센서 및 구동기 관리 장치(220)로 센서 데이터 및 구동기 데이터가 전달되지 않고, 바로 게이트웨이(210)에서 센서 데이터에 의한 구동기(105)의 구동을 제어할 수 있으므로 게이트웨이(210)와 센서 및 구동기 관리 장치(220) 사이의 네트워크 트래픽이 감소될 수 있다.
다음, 미세 먼지 농도가 높을 때 센서 및 구동기 관리 장치(220)가 창문 개폐기와 환풍기를 작동하는 구동기(105)를 작동시키는 제3 실시예에 대해 설명한다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 센서 및 구동기 운영 방법의 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 제1 실시예에서와 같이 경비 업체에 의한 서비스 요청으로 센서 및 구동기 관리 장치(220)가 실내 움직임 감지 서비스를 제공하고 있다(S300). 이 때, 센서 및 구동기 관리 장치(220)는 게이트웨이(210)를 통해 수집되는 센서 데이터를 15분 단위로 수집을 하여 서비스 시스템(300)으로 제공한다.
또한, 상기 단계(S300)에서의 서비스를 위해 설정된 상관관계 테이블(500)의 예는 도 10에 도시되어 있다.
그런데, 상기 서비스가 외부 정보, 예를 들어 날짜가 함께 사용되는 경우, 평일에는 상기한 바와 같이 15분 단위로 센서 데이터를 수집하여 제공하였으나, 공휴일이나 명절의 경우 집을 비우는 경우가 발생해서 외부 침입이 우려가 되고 도난 예방, 화재 방지 등을 목적으로 센서 데이터의 수집 주기를 더 빠르도록 변경하여 서비스를 제공할 수 있다.
즉, 날짜 정보를 통해 공휴일 또는 명절인 것으로 판단되면(S310), 상관관계 테이블(500)을 통해 '날짜'특성값과 상관 계수가 0.5 이상인 특성값을 확인한다(S320). 도 10에 도시된 상관관계 테이블(500)을 통해 '날짜' 특성값과 상관 계수가 0.5 이상인 특성값은 '창문진동','현관 개폐 감지','가스','이산화탄소','화분수분 측정','움직임 감지','기기별 전력사용량 측정','불꽃 감지','피를카운터','가스밸브 차단','환풍기','화분 물주기','창문개폐기','전력차단미터','스마트미터'등이 있다.
그 후, 확인되는 특성값에 해당되는 센서(101, 103) 및 구동기(105)의 데이터를 수집하는 수집 주기를 상기한 평일에서의 수집 주기인 15분보다 빠른 주기, 예를 들어 1분 주기로 변경하여(S330) 해당 서비스를 제공한다(S340).
이와 같이, 외부 정보에 따라 상관 관계가 높은 센서 데이터와 구동기 데이터를 짧은 주기로 수집하여 제공함으로써 다양한 외부 정보를 활용한 사물인터넷 서비스 제공이 가능해진다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

  1. 외부 환경 정보를 측정하는 복수의 센서로부터 센서 데이터를 수신하고, 복수의 외부 장치를 구동하는 복수의 구동기로 제어 데이터를 제공하는 게이트웨이; 및
    상기 게이트웨이를 통해 복수의 센서 데이터를 수집하여 서비스 시스템으로 제공하고, 상기 서비스 시스템으로부터의 서비스 요청에 따라 상기 센서 데이터에 의해 구동될 구동기의 제어 데이터를 상기 게이트웨이로 전달하는 센서 및 구동기 관리 장치를 포함하며,
    상기 센서 및 구동기 관리 장치는 서비스를 제공하는데 사용하는 복수의 센서 및 구동기 각각을 대표하는 특성값들 사이의 상관 관계를 나타내는 상관관계 테이블을 포함하고,
    상기 센서 및 구동기 관리 장치는 상기 상관관계 테이블에서 특정 특성값과 일정 수준 이상의 상관 관계를 갖는 특성값에 해당되는 센서의 센서 데이터와 구동기의 구동 정보를 상기 서비스 시스템으로 제공하여 상기 서비스 요청에 대응하는
    것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상관관계 테이블은 각 특성값들 사이의 상관 관계를 상관 계수로써 나타내며, 상기 상관 계수는 특성값들 사이의 상관 관계가 높을수록 높은 값을 가지는 것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상관 계수는 상기 서비스 요청에 의해 특성값이 포함되는 빈도에 비례하여 높은 가지도록 갱신되는 것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 상관관계 테이블에는 외부 장치로부터 제공되는 외부 정보의 특성값이 더 포함되고, 상기 외부 정보의 특성값과 상기 센서 및 구동기의 특성값들 사이의 상관 계수가 설정되는 것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 외부 정보는 날짜 및 기상 정보인 것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 센서 및 구동기 관리 장치는,
    서비스를 제공하는데 사용되는 센서 및 구동기의 특성값과 상기 외부 정보의 특성값을 사용하여 상기 상관관계 테이블의 상관 계수를 설정하거나 갱신하는 상관 관계 설정부; 및
    상기 서비스 시스템으로부터 서비스를 요청받아서 해당 서비스를 제공하는데 사용되는 상기 센서 및 구동기 또는 상기 외부 정보를 확인하여 상기 상관 관계 설정부를 통해 각 특성값의 상관 계수를 설정하거나 갱신하고, 상기 게이트웨이를 통해 제공되는 센서 데이터를 수집하여 상기 서비스 시스템으로 제공하며, 센서 데이터의 값에 따라서 상기 구동기를 제어하기 위한 제어 데이터를 상기 게이트웨이로 전달하는 시스템 제어부
    를 포함하는 센서 및 구동기 운영 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 센서 및 구동기 관리 장치는 상기 상관관계 테이블을 상기 게이트웨이로 전달하고,
    상기 게이트웨이는 상기 센서 및 구동기 관리 장치로부터 전달되는 서비스 정보에 따라 상기 센서로부터 수집되는 센서 데이터가 일정값 이상이 되는 경우 상기 상관관계 테이블을 통해 상관 관계가 상기 일정 수준 이상이 되는 특성값을 갖는 구동기를 제어하는
    것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 게이트웨이는,
    상기 센서로부터 수집되는 센서 데이터의 특성값과 상관 계수가 상기 일정 수준 이상인 상관 관계에 있는 특성값을 판단하는 상관 관계 판단부; 및
    상기 센서 및 구동기 관리 장치로부터 전달되는 서비스 정보에 기초하여 센서로부터 수신되는 센서 데이터를 상기 센서 및 구동기 관리 장치로 제공하고, 상기 센서 및 구동기 관리 장치로부터 전달되는 제어 데이터를 상기 구동기로 제공하는 제어부
    를 포함하는 센서 및 구동기 운영 시스템.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 센서 및 구동기 관리 장치는,
    상기 외부 정보의 내용에 따라 상기 센서로부터 센서 데이터를 수집하는 주기와 상기 구동기의 구동 정보를 수집하는 주기를 기존의 주기보다 빠른 주기로 설정하여 센서 데이터와 구동 정보를 상기 서비스 시스템으로 제공하는 것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 게이트웨이는 상기 센서로부터의 센서 데이터의 수집 주기를 설정된 주기 구간에서 최대로 하는 아이들 상태로 운용하고, 상기 서비스를 대표하는 특성값에 해당되는 센서 데이터가 일정값 이상이 되는 경우 상기 서비스를 대표하는 특성값과 일정 수준 이상의 상관 관계를 갖는 특성값을 갖는 센서에 대해 아이들 모드를 해제하여 센서 데이터의 수집 주기를 짧게하여 운용하는 것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 시스템.
  11. 센서 및 구동기 운영 시스템이 서비스 시스템으로부터 서비스 요청을 수신하는 단계;
    상기 센서 및 구동기 운영 시스템이 요청된 서비스에서 사용되는 센서 및 구동기 각각을 대표하는 특성값들 사이의 상관 관계를 나타내는 상관 계수를 계산하여 상관관계 테이블에 설정하는 단계; 및
    게이트웨이를 통해 복수의 센서로부터 측정되는 센서 데이터를 수집하여 상기 서비스 시스템으로 제공하는 단계를 포함하며,
    상기 서비스 시스템으로 제공하는 단계에서, 상기 서비스를 대표하는 특성값에 대해 상기 상관관계 테이블에서 상관 계수가 일정 수준 이상의 특성값에 해당하는 센서로부터 수집되는 센서 데이터와 구동기의 구동 정보를 상기 서비스 시스템으로 제공하는
    것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상관관계 테이블에 설정하는 단계에서,
    상기 서비스 시스템으로부터 상기 서비스에서 사용되는 센서 또는 구동기 정보가 추가되는 경우 추가되는 센서 또는 구동기에 대한 상관 계수를 기설정된 값보다 높도록 갱신하는 것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 서비스에서 사용되는 센서 또는 구동기 정보의 빈도에 따라 해당 특정값의 상관 계수가 비례하여 높도록 설정되는 것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 서비스 시스템으로 제공하는 단계에서 상기 상관관계 테이블이 상기 게이트웨이로 전달되고, 상기 게이트웨이는 상기 서비스를 대표하는 특성값의 센서 데이터가 일정값 이상이 되는 경우 상기 서비스를 대표하는 특성값에 대해 상기 상관관계 테이블에서 상기 일정 수준 이상의 상관 계수를 가지는 특성값에 해당되는 구동기를 상기 게이트웨이가 직접 제어하는
    것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상관관계 테이블에 설정하는 단계에서, 상기 상관관계 테이블에는 외부 장치로부터 제공되는 외부 정보의 특성값이 더 포함되고, 상기 외부 정보의 특성값과 상기 센서 및 구동기의 특성값들 사이의 상관 계수가 설정되며,
    상기 서비스 시스템으로 제공하는 단계에서, 상기 외부 정보의 내용이 변경되는 경우 상기 센서로부터 센서 데이터를 수집하는 주기와 상기 구동기의 구동 정보를 수집하는 주기를 기존의 주기보다 빠른 주기로 설정하여 센서 데이터와 구동 정보를 상기 서비스 시스템으로 제공하는
    것을 특징으로 하는 센서 및 구동기 운영 방법.
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