KR20170127585A - Method and System for Collecting and Monitoring Data for Ocean Observation Buoys - Google Patents

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KR20170127585A KR1020160057391A KR20160057391A KR20170127585A KR 20170127585 A KR20170127585 A KR 20170127585A KR 1020160057391 A KR1020160057391 A KR 1020160057391A KR 20160057391 A KR20160057391 A KR 20160057391A KR 20170127585 A KR20170127585 A KR 20170127585A
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Abstract

The present invention proposes a method and system for collecting and monitoring data for ocean observation buoys. The method and system for collecting and monitoring data for ocean observation buoys includes a plurality of sensor modules mounted on an ocean observation buoy and converting sensor measurement data measured through a plurality of different I/O interfaces to a CAN protocol and integrating it into one interface standard, an integrated management gateway for transmitting and receiving the sensor measurement data to the integrated CAN protocol from the plurality of sensor modules, and a terrestrial remote monitoring part for receiving the sensor measurement data received through the integrated management gateway by using LTE communication and monitoring it on the ground.

Description

해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 방법 및 시스템{Method and System for Collecting and Monitoring Data for Ocean Observation Buoys}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method and system for collecting and monitoring data for an ocean observation unit,

본 발명은 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 방법 및 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a method and system for data collection and monitoring for a maritime observatory.

연안에서 해양교통안전, 항만개발, 해양관광 등 해양산업 활동의 지원과 태풍, 해일 등에 의한 해양 재해 저감 대책 수립에 활용되는 해양 관측 자료가 선진국에 비해 부족한 실정이며, 특히 관측소, 등표, 해양 관측 부이 등의 관측 장비는 육상과 다른 환경 하에서 사용함으로써 정밀 측정에 애로가 많고, 새롭게 개발되는 다양한 신형 측정 장치를 수용할 수 있는 시스템이 개발되어 있지 않다. 또한 현재 사용되는 해양 센서들은 여러 가지 I/O 인터페이스들을 가지기 때문에 하나의 프로토콜로의 통합이 어려워 유지보수 및 관리가 매우 어려운 상황이다. 그러므로 현재, 육상관측에 사용되는 측정 장치들은 클라우드, 빅데이터, IoT 등을 기반으로 하여 고속의 다양한 정보처리가 가능하므로 이러한 첨단기술들을 해상분야에도 적용할 필요가 있다. In the coastal area, marine traffic safety, port development, marine tourism and other maritime industry activities are used to establish marine hazard mitigation countermeasures due to typhoon and tsunami. In particular, And the like, are difficult to precisely measure by using in the land and other environments, and a system which can accommodate a variety of newly developed measuring devices has not been developed. In addition, current marine sensors have various I / O interfaces, making it difficult to integrate them into one protocol, which makes maintenance and management very difficult. Therefore, it is necessary to apply these advanced technologies to the maritime field because the measurement devices used for the land observation are capable of processing various information at high speed based on the cloud, big data, IoT, and the like.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 해양 관측 부이에 탑재된 센서 모듈들의 다양한 인터페이스를 하나의 인터페이스 규격으로 통합하여 데이터를 수집하고 모니터링할 수 있는 방법 및 시스템을 제공하는데 있다. 또한, 각각의 센서에서 지원하는 다양한 인터페이스를 CAN 기반의 인터페이스로 변환하고, CAN-Bus를 통하여 부이 내부의 통합 관리 게이트웨이로 센서 측정 데이터를 전송하기 위한 방법 및 시스템을 제안한다. 본 발명은 통합 관리 게이트웨이에서 LTE 통신을 이용하여 지상의 원격 모니터링부로 데이터를 전송하고, 지상으로부터 제어 명령을 수신하여 통합 관리 게이트웨이 및 센서 모듈의 동작을 제어하기 위한 방법 및 시스템을 제안한다. 본 발명은 해양 관측 부이에 감시 카메라를 탑재하여 주변 상황(항해 중인 선박과의 충돌 상황, 부이 주변 상황 감시 등)을 실시간으로 감시하거나 녹화하여 지상 원격 모니터링부로 전송하기 위한 방법 및 시스템을 제안한다. 본 발명은 해양 관측 부이가 LTE 통신 도달 거리를 벗어날 경우 하나 이상의 다른 부이 혹은 선박 및 해상 구조물과 함께 메쉬 네트워크(mesh network)를 구성하여 다른 부이 혹은 선박 및 해상 구조물을 거쳐서 지상 원격 모니터링부로 데이터를 전송하기 위한 방법 및 시스템을 제안한다.An object of the present invention is to provide a method and system for collecting and monitoring data by integrating various interfaces of sensor modules installed in an ocean observation unit into one interface standard. In addition, we propose a method and system for converting various interfaces supported by each sensor to a CAN-based interface and transmitting sensor measurement data to the integrated management gateway inside the node via CAN-Bus. The present invention proposes a method and system for transmitting data from an integrated management gateway to a remote monitoring unit on the ground using LTE communication, receiving control commands from the ground, and controlling operations of the integrated management gateway and the sensor module. The present invention proposes a method and system for transmitting a surveillance camera to a ground remote monitoring unit by monitoring a surveillance camera in real time or monitoring the surrounding situation (collision situation with a ship under sailing, surveillance around a buoy, etc.) in real time. The present invention provides a mesh network with one or more other buoys or ships and marine structures when the marine observatory departs from the LTE communication reach distance and transmits data to the ground remote monitoring unit via other buoys or ships and marine structures A method and a system are proposed.

일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템은 해양 관측 부이에 탑재되어 서로 다른 복수의 I/O 인터페이스를 통해 측정된 센서 측정 데이터를 CAN 프로토콜로 변환하여 하나의 인터페이스 규격으로 통합하는 복수의 센서 모듈, 상기 복수의 센서 모듈에서 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 송수신하는 통합 관리 게이트웨이, 상기 통합 관리 게이트웨이를 통해 수신된 상기 센서 측정 데이터를 LTE 통신을 이용하여 수신 받아 지상에서 모니터링하는 지상 원격 모니터링부를 포함한다. In one aspect, a data collection and monitoring system for a marine observing unit proposed in the present invention is a system for collecting and analyzing sensor measurement data measured through a plurality of different I / O interfaces, An integrated management gateway for transmitting and receiving the sensor measurement data through the integrated CAN protocol in the plurality of sensor modules, and a sensor for transmitting the sensor measurement data received through the integrated management gateway to the sensor module using an LTE communication And a terrestrial remote monitoring unit for receiving and monitoring the ground.

상기 통합 관리 게이트웨이는 LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 상기 통합 관리 게이트웨이가 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신한다. The integrated management gateway transmits and receives data using LTE communication with the terrestrial remote monitoring unit by mounting an LTE communication module. When the integrated management gateway is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, LTE communication is performed using a mesh network Communicates with the terrestrial remote monitoring unit via a possible buoy or ship.

상기 복수의 센서 모듈은 센서 유닛, 마이크로 컨트롤러, CAN 트랜시버를 포함하고, 상기 마이크로 컨트롤러는 필요한 센서 측정 데이터만을 파싱하여 CAN 프레임을 생성하고, 상기 CAN 프레임은 CAN 트랜시버의 CAN-Bus를 통해 상기 통합 관리 게이트웨이로 송신된다. Wherein the plurality of sensor modules includes a sensor unit, a microcontroller, and a CAN transceiver, the microcontroller parsing only required sensor measurement data to generate CAN frames, Lt; / RTI >

상기 통합 관리 게이트웨이는 CAN 트랜시버, LTE 라우터, 메인 게이트웨이를 포함하고, 상기 복수의 센서 모듈의 등록 및 관리를 지원하고, 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 센서 측정 데이터를 수신 받는다. The integrated management gateway includes a CAN transceiver, an LTE router, and a main gateway, supports registration and management of the plurality of sensor modules, and receives sensor measurement data from the plurality of sensor modules in accordance with the CAN protocol.

상기 통합 관리 게이트웨이는 상기 지상 원격 모니터링부로부터 제어 명령을 수신하여 상기 통합 관리 게이트웨이 및 상기 복수의 센서 모듈의 동작을 제어한다. The integrated management gateway receives control commands from the terrestrial remote monitoring unit and controls operations of the integrated management gateway and the plurality of sensor modules.

상기 통합 관리 게이트웨이는 상기 복수의 센서 모듈의 각각에 해당 CAN-ID를 부여하고 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 변환된 센서 측정 데이터를 수신하여 저장하고, LTE 통신을 이용하여 상기 지상 원격 모니터링부로 상기 센서 측정 데이터를 송신한다. The integrated management gateway receives the sensor measurement data converted into the CAN protocol from the plurality of sensor modules, stores the received sensor measurement data, and transmits the sensor measurement data to the terrestrial remote monitoring unit And transmits the sensor measurement data.

상기 통합 관리 게이트웨이는 LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 상기 통합 관리 게이트웨이가 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신한다. The integrated management gateway transmits and receives data using LTE communication with the terrestrial remote monitoring unit by mounting an LTE communication module. When the integrated management gateway is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, LTE communication is performed using a mesh network Communicates with the terrestrial remote monitoring unit via a possible buoy or ship.

상기 통합 관리 게이트웨이는 카메라를 탑재하여 항해 중인 선박과의 충돌 상황, 부이 주변 상황을 포함하는 주변 상황을 실시간으로 촬영하여 지상 원격 모니터링부로 전송한다. The integrated management gateway mounts a camera, captures real-time surroundings including a collision situation with a ship being sailed, a situation around a buoy, and transmits it to a terrestrial remote monitoring unit.

또 다른 일 측면에 있어서, 본 발명에서 제안하는 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 방법은 해양 관측 부이에 탑재된 복수의 센서 모듈의 서로 다른 복수의 I/O 인터페이스를 통해 센서 측정 데이터를 측정하는 단계, 상기 측정된 센서 측정 데이터를 CAN 프로토콜로 변환하여 하나의 인터페이스 규격으로 통합하는 단계, 상기 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 통합 관리 게이트웨이에서 송수신하는 단계, 지상 원격 모니터링부가 상기 통합 관리 게이트웨이와 LTE 통신을 이용하여 상기 센서 측정 데이터를 수신 받아 지상에서 모니터링하는 단계를 포함한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method for collecting and monitoring data for a marine observing unit, comprising the steps of measuring sensor measurement data through a plurality of different I / O interfaces of a plurality of sensor modules mounted on a marine observing unit Converting the measured sensor measurement data into a CAN protocol and integrating the measured sensor measurement data into a single interface standard; transmitting and receiving the sensor measurement data from the integrated management gateway using the integrated CAN protocol; And receiving the sensor measurement data using the LTE communication and monitoring the data on the ground.

상기 지상 원격 모니터링부가 상기 통합 관리 게이트웨이와 LTE 통신을 이용하여 상기 센서 측정 데이터를 수신 받아 지상에서 모니터링하는 단계는 상기 통합 관리 게이트웨이가 LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 상기 통합 관리 게이트웨이가 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신한다. Wherein the terrestrial remote monitoring unit receives the sensor measurement data using the LTE communication with the integrated management gateway and monitors the terrestrial remote monitoring unit on the ground, the integrated management gateway includes an LTE communication module, And communicates with the terrestrial remote monitoring unit through a buoy or ship capable of LTE communication using the mesh network when the integrated management gateway is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit.

상기 측정된 센서 측정 데이터를 CAN 프로토콜로 변환하여 하나의 인터페이스 규격으로 통합하는 단계는 마이크로 컨트롤러를 통해 필요한 센서 측정 데이터만을 파싱하여 CAN 프레임을 생성한다. In the step of converting the measured sensor measurement data into the CAN protocol and integrating the measured sensor measurement data into a single interface standard, a CAN frame is generated by parsing only necessary sensor measurement data through the microcontroller.

상기 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 통합 관리 게이트웨이에서 송수신하는 단계는 상기 측정된 센서 측정 데이터의 통합된 CAN 프로토콜은 CAN 트랜시버의 CAN-Bus를 통해 상기 통합 관리 게이트웨이로 송신되고, 통합 관리 게이트웨이는 상기 복수의 센서 모듈의 등록 및 관리를 지원하고, 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 센서 측정 데이터를 수신 받는다. Wherein the step of transmitting and receiving the sensor measurement data in the integrated management protocol gateway through the integrated CAN protocol comprises transmitting the integrated CAN protocol of the measured sensor measurement data to the integrated management gateway via the CAN bus of the CAN transceiver, Supports registration and management of the plurality of sensor modules, and receives sensor measurement data from the plurality of sensor modules in the CAN protocol.

상기 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 통합 관리 게이트웨이에서 송수신하는 단계는 상기 지상 원격 모니터링부로부터 제어 명령을 수신하여 상기 통합 관리 게이트웨이 및 상기 복수의 센서 모듈의 동작을 제어하도록 하고, 상기 복수의 센서 모듈의 각각에 해당 CAN-ID를 부여하고 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 변환된 센서 측정 데이터를 수신하여 저장하고, LTE 통신을 이용하여 상기 지상 원격 모니터링부로 상기 센서 측정 데이터를 송신한다. Wherein the step of transmitting and receiving the sensor measurement data in the integrated management gateway through the integrated CAN protocol comprises receiving control commands from the terrestrial remote monitoring unit to control operations of the integrated management gateway and the plurality of sensor modules, The CAN-ID is assigned to each of the sensor modules, the sensor measurement data converted from the plurality of sensor modules into the CAN protocol is received and stored, and the sensor measurement data is transmitted to the terrestrial remote monitoring unit using LTE communication.

상기 지상 원격 모니터링부가 상기 통합 관리 게이트웨이와 LTE 통신을 이용하여 상기 센서 측정 데이터를 수신 받아 지상에서 모니터링하는 단계는 상기 통합 관리 게이트웨이가 LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신하고, 상기 통합 관리 게이트웨이가 카메라를 탑재하여 항해 중인 선박과의 충돌 상황, 부이 주변 상황을 포함하는 주변 상황을 실시간으로 촬영하여 지상 원격 모니터링부로 전송한다.Wherein the terrestrial remote monitoring unit receives the sensor measurement data using the LTE communication with the integrated management gateway and monitors the terrestrial remote monitoring unit on the ground, the integrated management gateway includes an LTE communication module, Data communication with the terrestrial remote monitoring unit through a buoy or ship capable of LTE communication using a mesh network when the LTE coverage is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, And the surroundings including the situation around the buoy, in real time and transmits them to the terrestrial remote monitoring unit.

본 발명의 실시예들에 따르면 다양한 해양 IoT 서비스를 제공하기 위하여 센서 모듈과 통합 관리 게이트웨이 사이에 데이터를 효율적으로 송수신하기 위한 센서 데이터 패킷 형식을 제공하고, 이를 이용한 데이터 송수신 절차 및 방법을 제공한다. 이를 통하여 통합 관리 게이트웨이에 접속하는 센서 모듈을 통합 관리 게이트웨이가 자동으로 인식하여 센서 모듈을 제어 및 관리할 수 있고, 센서의 종류 및 관리 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 따라서, 해양 분야에서 사람이 쉽게 접근하기 어려운 환경에서 운영되는 센서 및 IoT 플랫폼을 유지 및 관리할 수 있는 수단을 제공할 수 있다. According to embodiments of the present invention, a sensor data packet format for efficiently transmitting / receiving data between a sensor module and an integrated management gateway is provided to provide various marine IoT services, and a data transmission / reception procedure and method using the sensor data packet format are provided. Through this, the integrated management gateway can automatically recognize the sensor module connected to the integrated management gateway, thereby controlling and managing the sensor module, and providing the type and management information of the sensor to the user. Therefore, it is possible to provide a means to maintain and manage sensors and IoT platforms operating in environments where people are not easily accessible in the marine environment.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템의 구성을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측 부이에 탑재된 센서들의 다양한 인터페이스를 하나의 인터페이스 규격으로 통합하기 위한 시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 부이가 다른 부이를 거쳐서 지상 원격 모니터링부와 통신하는 네트워크 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. FIG. 1 is a block diagram of a data collection and monitoring system for a maritime observation unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
FIG. 2 is a diagram illustrating a system for integrating various interfaces of sensors installed in an ocean observing unit into one interface standard according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a diagram illustrating a network configuration in which one buoy according to an embodiment of the present invention communicates with a terrestrial remote monitoring unit via another unit.
4 is a flowchart illustrating a method for collecting and monitoring data for a marine observation unit according to an embodiment of the present invention.

본 발명은 해양 관측 부이에 탑재된 센서들의 다양한 인터페이스를 하나의 인터페이스 규격으로 통합하여 데이터를 수집하고 모니터링할 수 있는 시스템 및 방법을 제공하기 위한 것으로서, 각각의 센서에서 지원하는 다양한 인터페이스를 CAN 기반의 인터페이스로 변환하여 CAN-bus를 통하여 부이 내부의 통합 관리 게이트웨이로 센서 측정 데이터를 전송하고, 통합 관리 게이트웨이는 LTE 통신을 이용하여 지상 원격 모니터링부로 데이터를 전송하고, 지상으로부터 제어 명령을 수신하는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명에 따른 해양 관측 부이는 감시 카메라를 통하여 주변 상황(예를 들어, 항해 중인 선박과의 충돌 상황, 부이에 접근하는 물체 등의 파악)을 실시간으로 감시하거나 녹화하여 지상 원격 모니터링부로 전송하는 것을 특징으로 한다. 마지막으로, 본 발명에 따른 해양 관측 부이는 LTE 통신 도달 거리를 벗어날 경우 하나 이상의 다른 부이와 함께 메쉬 네트워크(mesh network)를 구성하여 다른 부이를 거쳐서 지상의 모니터링 시스템으로 데이터를 전송하는 것을 특징으로 한다. 이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
The present invention provides a system and method for collecting and monitoring data by integrating various interfaces of sensors mounted on a marine observation unit into one interface standard, Interface, transmits sensor measurement data to the integrated management gateway inside the buoy via the CAN-bus, and the integrated management gateway transmits data to the terrestrial remote monitoring unit using LTE communication and receives control commands from the ground. . In addition, the marine observing unit according to the present invention monitors and records the surroundings (for example, a collision situation with a ship under sailing, an object approaching the marine vessel, etc.) through a surveillance camera in real time, . Finally, when the marine observing unit according to the present invention is out of reach of the LTE communication, it forms a mesh network together with one or more other units and transmits data to the ground monitoring system through another unit . DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템의 구성을 나타내는 도면이다. FIG. 1 is a block diagram of a data collection and monitoring system for a maritime observation unit according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 실시예에 따른 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템(100)은 프로세서(110), 버스(120), 네트워크 인터페이스(130), 메모리(140) 및 데이터베이스(150)를 포함할 수 있다. 메모리(140)는 운영체제(141) 및 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 루틴(142)을 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 복수의 센서 모듈(111), 통합 관리 게이트웨이(112), 지상 원격 모니터링부(113)를 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템(100)은 도 1의 구성요소들보다 더 많은 구성요소들을 포함할 수도 있다. 그러나, 대부분의 종래기술적 구성요소들을 명확하게 도시할 필요성은 없다. 예를 들어, 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템(100)은 디스플레이나 트랜시버(transceiver)와 같은 다른 구성요소들을 포함할 수도 있다.The data acquisition and monitoring system 100 for an ocean observing unit according to the present embodiment may include a processor 110, a bus 120, a network interface 130, a memory 140, and a database 150. The memory 140 may include a data collection and monitoring routine 142 for the operating system 141 and the ocean observator. The processor 110 may include a plurality of sensor modules 111, an integrated management gateway 112, and a terrestrial remote monitoring unit 113. In other embodiments, the data acquisition and monitoring system 100 for a marine observer may include more components than the components of FIG. However, there is no need to clearly illustrate most prior art components. For example, the data acquisition and monitoring system 100 for an ocean observator may include other components such as a display or a transceiver.

메모리(140)는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로서, RAM(random access memory), ROM(read only memory) 및 디스크 드라이브와 같은 비소멸성 대용량 기록장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(140)에는 운영체제(141)와 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 루틴(142)을 위한 프로그램 코드가 저장될 수 있다. 이러한 소프트웨어 구성요소들은 드라이브 메커니즘(drive mechanism, 미도시)을 이용하여 메모리(140)와는 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체로부터 로딩될 수 있다. 이러한 별도의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체는 플로피 드라이브, 디스크, 테이프, DVD/CD-ROM 드라이브, 메모리 카드 등의 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체(미도시)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서 소프트웨어 구성요소들은 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체가 아닌 네트워크 인터페이스(130)를 통해 메모리(140)에 로딩될 수도 있다. The memory 140 may be a computer-readable recording medium and may include a permanent mass storage device such as a random access memory (RAM), a read only memory (ROM), and a disk drive. Also, the memory 140 may store program codes for the operating system 141 and the data collection and monitoring routine 142 for the ocean observation unit. These software components may be loaded from a computer readable recording medium separate from the memory 140 using a drive mechanism (not shown). Such a computer-readable recording medium may include a computer-readable recording medium (not shown) such as a floppy drive, a disk, a tape, a DVD / CD-ROM drive, or a memory card. In other embodiments, the software components may be loaded into the memory 140 via the network interface 130 rather than from a computer readable recording medium.

버스(120)는 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템(100)의 구성요소들간의 통신 및 데이터 전송을 가능하게 할 수 있다. 버스(120)는 고속 시리얼 버스(high-speed serial bus), 병렬 버스(parallel bus), SAN(Storage Area Network) 및/또는 다른 적절한 통신 기술을 이용하여 구성될 수 있다.The bus 120 may enable communication and data transfer between components of the data acquisition and monitoring system 100 for the ocean observator. The bus 120 may be configured using a high-speed serial bus, a parallel bus, a Storage Area Network (SAN), and / or other suitable communication technology.

네트워크 인터페이스(130)는 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템(100)을 컴퓨터 네트워크에 연결하기 위한 컴퓨터 하드웨어 구성요소일 수 있다. 네트워크 인터페이스(130)는 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템(100)을 무선 또는 유선 커넥션을 통해 컴퓨터 네트워크에 연결시킬 수 있다.The network interface 130 may be a computer hardware component for connecting the data acquisition and monitoring system 100 for an ocean observatory to a computer network. The network interface 130 may connect the data acquisition and monitoring system 100 for the ocean observator to a computer network via a wireless or wired connection.

데이터베이스(150)는 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링을 위해 필요한 모든 정보를 저장 및 유지하는 역할을 할 수 있다. 도 1에서는 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템(100)의 내부에 데이터베이스(150)를 구축하여 포함하는 것으로 도시하고 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며 시스템 구현 방식이나 환경 등에 따라 생략될 수 있고 혹은 전체 또는 일부의 데이터베이스가 별개의 다른 시스템 상에 구축된 외부 데이터베이스로서 존재하는 것 또한 가능하다.The database 150 may store and maintain all the information necessary for data collection and monitoring for the ocean observation unit. In FIG. 1, a database 150 is built in the data acquisition and monitoring system 100 for the ocean observation unit. However, the database 150 is not limited thereto and may be omitted depending on the system implementation method or environment, It is also possible that all or some of the databases exist as external databases built on separate, separate systems.

프로세서(110)는 기본적인 산술, 로직 및 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템(100)의 입출력 연산을 수행함으로써, 컴퓨터 프로그램의 명령을 처리하도록 구성될 수 있다. 명령은 메모리(140) 또는 네트워크 인터페이스(130)에 의해, 그리고 버스(120)를 통해 프로세서(110)로 제공될 수 있다. 프로세서(110)는 복수의 센서 모듈(111), 통합 관리 게이트웨이(112), 지상 원격 모니터링부(113)를 위한 프로그램 코드를 실행하도록 구성될 수 있다. 이러한 프로그램 코드는 메모리(140)와 같은 기록 장치에 저장될 수 있다.The processor 110 may be configured to process instructions of a computer program by performing input / output operations of the data acquisition and monitoring system 100 for basic arithmetic, logic and ocean observations. The instructions may be provided by the memory 140 or the network interface 130 and to the processor 110 via the bus 120. The processor 110 may be configured to execute program codes for the plurality of sensor modules 111, the unified management gateway 112, and the terrestrial remote monitoring unit 113. Such program codes may be stored in a recording device such as the memory 140. [

복수의 센서 모듈(111), 통합 관리 게이트웨이(112), 지상 원격 모니터링부(113)는 도 4의 단계들(410~440)을 수행하기 위해 구성될 수 있다.The plurality of sensor modules 111, the integrated management gateway 112, and the terrestrial remote monitoring unit 113 may be configured to perform the steps 410 to 440 of FIG.

해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템(100)은 복수의 센서 모듈(111), 통합 관리 게이트웨이(112), 지상 원격 모니터링부(113)를 포함할 수 있다 The data acquisition and monitoring system 100 for the ocean observation unit may include a plurality of sensor modules 111, an integrated management gateway 112, and a terrestrial remote monitoring unit 113

복수의 센서 모듈(111)은 해양 관측 부이에 탑재되어 서로 다른 복수의 I/O 인터페이스를 통해 측정된 센서 측정 데이터를 CAN 프로토콜로 변환하여 하나의 인터페이스 규격으로 통합한다. 복수의 센서 모듈(111)은 센서 유닛, 마이크로 컨트롤러, CAN 트랜시버를 포함한다. 상기 마이크로 컨트롤러는 필요한 센서 측정 데이터만을 파싱하여 CAN 프레임을 생성하고, 상기 CAN 프레임은 CAN 트랜시버의 CAN-Bus를 통해 상기 통합 관리 게이트웨이로 송신된다.The plurality of sensor modules 111 are installed in the ocean observation unit and convert sensor measurement data measured through a plurality of different I / O interfaces into a CAN protocol and integrate them into one interface standard. The plurality of sensor modules 111 include a sensor unit, a microcontroller, and a CAN transceiver. The microcontroller parses only necessary sensor measurement data to generate a CAN frame, which is transmitted to the integrated management gateway via the CAN bus of the CAN transceiver.

통합 관리 게이트웨이(112)는 상기 복수의 센서 모듈에서 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 송수신한다. 통합 관리 게이트웨이(112)는 LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 상기 통합 관리 게이트웨이가 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지(LTE coverage) 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신한다. The integrated management gateway 112 transmits and receives the sensor measurement data in the integrated CAN protocol in the plurality of sensor modules. The integrated management gateway 112 transmits and receives data using the LTE communication with the terrestrial remote monitoring unit by loading the LTE communication module. When the integrated management gateway is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, To communicate with the terrestrial remote monitoring unit via a buoy or ship capable of LTE communication.

통합 관리 게이트웨이(112)는 CAN 트랜시버, LTE 라우터, 메인 게이트웨이를 포함한다. 그리고, 상기 복수의 센서 모듈의 등록 및 관리를 지원하고, 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 센서 측정 데이터를 수신 받는다. The integrated management gateway 112 includes a CAN transceiver, an LTE router, and a main gateway. In addition, it supports registration and management of the plurality of sensor modules, and receives sensor measurement data from the plurality of sensor modules in the CAN protocol.

통합 관리 게이트웨이(112)는 상기 지상 원격 모니터링부로부터 제어 명령을 수신하여 상기 통합 관리 게이트웨이 및 상기 복수의 센서 모듈의 동작을 제어한다. 상기 복수의 센서 모듈의 각각에 해당 CAN-ID를 부여하고 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 변환된 센서 측정 데이터를 수신하여 저장한다. 그리고, LTE 통신을 이용하여 상기 지상 원격 모니터링부로 상기 센서 측정 데이터를 송신한다. The integrated management gateway 112 receives control commands from the terrestrial remote monitoring unit and controls operations of the integrated management gateway and the plurality of sensor modules. Assigns a corresponding CAN-ID to each of the plurality of sensor modules, and receives and stores sensor measurement data converted into the CAN protocol from the plurality of sensor modules. And transmits the sensor measurement data to the terrestrial remote monitoring unit using LTE communication.

통합 관리 게이트웨이(112)는 LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 상기 통합 관리 게이트웨이가 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지(LTE coverage) 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신한다. The integrated management gateway 112 transmits and receives data using the LTE communication with the terrestrial remote monitoring unit by loading the LTE communication module. When the integrated management gateway is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, To communicate with the terrestrial remote monitoring unit via a buoy or ship capable of LTE communication.

또한, 통합 관리 게이트웨이(112)는 카메라를 탑재하여 항해 중인 선박과의 충돌 상황, 부이 주변 상황을 포함하는 주변 상황을 실시간으로 촬영하여 지상 원격 모니터링부로 전송한다. In addition, the integrated management gateway 112 mounts a camera, captures real-time surroundings including a collision situation with a ship under sailing, a situation around a buoy, and transmits the captured image to a terrestrial remote monitoring unit.

지상 원격 모니터링부(113)는 상기 통합 관리 게이트웨이를 통해 수신된 상기 센서 측정 데이터를 LTE 통신을 이용하여 수신 받아 지상에서 모니터링한다. 도 2를 참조하여 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 시스템에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
The terrestrial remote monitoring unit 113 receives the sensor measurement data received through the integrated management gateway using LTE communication, and monitors the measured data on the ground. The data collection and monitoring system for the ocean observing unit will be described in more detail with reference to FIG.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측 부이에 탑재된 센서들의 다양한 인터페이스를 하나의 인터페이스 규격으로 통합하기 위한 시스템을 나타내는 도면이다. FIG. 2 is a diagram illustrating a system for integrating various interfaces of sensors installed in an ocean observing unit into one interface standard according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG.

본 발명에서는 IoT 기술을 기반으로 한 해양관측 부이 시스템을 제안한다. 발명한 시스템은 센서 모듈(210), 통합 관리 게이트웨이(240), 지상 원격 모니터링 부(250)를 포함하고, 이로써 지상 원격 모니터링부에서 해양환경의 다양한 센서들을 등록하여 사용할 수 있게 된다. In the present invention, a marine observation buoy system based on IoT technology is proposed. The inventive system includes a sensor module 210, an integrated management gateway 240, and a terrestrial remote monitoring unit 250, whereby various sensors of the marine environment can be registered and used in the terrestrial remote monitoring unit.

도 2에서는 설명의 편의상 3개의 센서(211, 221, 231)를 가지는 시스템을 가정한다. 도 2의 부이 시스템에서 사용된 센서는 CT 센서(CT Sensor)(211), 기상센서(Weather Sensor)(221), GPS(231)로 이루어져 있다. 이러한 센서는 실시예일뿐 이외의 다양한 종류의 센서들을 더 포함할 수 있다. CT 센서(CT Sensor)(211)는 바다의 전도도 온도 등을 측정하고, 기상센서(Weather Sensor)(221)는 수면 위의 바람의 방향과 속도 등 기상을 측정한다. 그리고 GPS(231)는 부이의 위치를 파악하기 위해 사용한다. 2, a system having three sensors 211, 221, and 231 is assumed for convenience of explanation. The sensor used in the buoy system of FIG. 2 includes a CT sensor 211, a weather sensor 221, and a GPS 231. Such a sensor may further include various kinds of sensors other than the embodiment. The CT sensor 211 measures the conductivity temperature of the ocean and the weather sensor 221 measures the weather, such as the direction and velocity of the wind on the water surface. The GPS 231 is used to determine the position of the buoy.

제안하는 부이 시스템은 도 2와 같이 모두 3개의 부분으로 구성된다(센서 모듈(210), 통합 관리 게이트웨이(240), 지상 원격 모니터링부(250))The proposed buoy system is composed of three parts as shown in FIG. 2 (the sensor module 210, the integrated management gateway 240, the ground remote monitoring unit 250)

먼저, 센서 모듈(210)은 센서 유닛(221, 221, 231)과 마이크로컨트롤러(212, 222, 232)로 구성되어 있다. 각 센서들은 NMEA0183(214), NMEA2000(224), UART(234) 등과 같은 다양한 종류의 인터페이스를 가지고 있다. 각각의 센서 모듈에 해당하는 마이크로컨트롤러(212, 222, 232)는 필요한 정보만 파싱하고 CAN 프레임으로 만들어 보낸다. 이후 이 CAN 프레임은 CAN 트랜시버(CAN Transceiver)(213, 223, 233)를 거쳐 CAN-Bus를 통해 통합 관리 게이트웨이(240)로 전송된다.First, the sensor module 210 includes sensor units 221, 221, and 231 and microcontrollers 212, 222, and 232. Each of the sensors has various kinds of interfaces such as NMEA0183 (214), NMEA2000 (224), UART (234) and the like. The microcontroller 212, 222, 232 corresponding to each sensor module parses only necessary information and sends it to the CAN frame. The CAN frame is then transmitted to the integrated management gateway 240 via the CAN transceiver (CAN transceiver) 213, 223, 233 via the CAN-bus.

다음으로, 부이 시스템의 센서들을 관리하고 데이터를 통합하여 지상의 모니터링 시스템으로 전송하는 역할을 하는 통합 관리 게이트웨이(240)가 있다. 통합 관리 게이트웨이(240)는 CAN 트랜시버(CAN Transceiver)(242), LTE 라우터(LTE Router)(243), 메인 게이트웨이(Main Gateway)(241)를 포함한다. 통합 관리 게이트웨이(240)는 센서 모듈(210)로부터 CAN 프로토콜로 재구성된 데이터를 수신 받고, 센서 모듈(210)의 등록과 관리를 지원한다. 각 센서모듈은 유일한 CAN-ID를 모든 CAN-Bus 상의 디바이스로 전송한다. 이후 통합 관리 게이트웨이(240)는 모든 센서모듈로부터 데이터를 받아 저장하고, LTE 통신을 이용하여 지상 원격 모니터링부(250)로 수집된 데이터를 전송한다.Next, there is an integrated management gateway 240 that manages the sensors of the buoy system and integrates the data and transmits it to the on-ground monitoring system. The integrated management gateway 240 includes a CAN transceiver 242, an LTE router 243, and a main gateway 241. The integrated management gateway 240 receives the reconfigured data from the sensor module 210 in the CAN protocol and supports registration and management of the sensor module 210. Each sensor module transmits a unique CAN-ID to the devices on all CAN-Buses. Thereafter, the integrated management gateway 240 receives and stores data from all the sensor modules, and transmits the collected data to the terrestrial remote monitoring unit 250 using the LTE communication.

마지막으로 지상 원격 모니터링부(250)를 포함한다. 지상 원격 모니터링부(250)는 지상에 있는 모니터링 시스템으로서 통합 관리 게이트웨이(240)로부터 받은 해양관측 데이터를 데이터베이스 서버에 저장하고 모니터링할 수 있다.And finally includes a terrestrial remote monitoring unit 250. The terrestrial remote monitoring unit 250 can store and monitor the ocean observation data received from the integrated management gateway 240 as a monitoring system on the ground in the database server.

또한 제안하는 부이 시스템은 감시 카메라(Camera)(244)를 탑재하여 주변 상황(예를 들어, 항해 중인 선박과의 충돌 상황, 부이 주변 상황 감시 등)을 실시간으로 감시하거나 녹화하여 지상 원격 모니터링부(250)로 송신할 수 있다.
In addition, the proposed buoy system is equipped with a surveillance camera 244 to monitor or record the surroundings (for example, a collision situation with a sailing ship, a buoy surrounding situation, and the like) 250).

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 부이가 다른 부이를 거쳐서 지상 원격 모니터링부와 통신하는 네트워크 구성을 나타내는 도면이다. 3 is a diagram illustrating a network configuration in which one buoy according to an embodiment of the present invention communicates with a terrestrial remote monitoring unit via another unit.

도 3을 참조하면, '부이 #1'(330)은 LTE 통신 도달 거리(LTE coverage)(340) 이내에 존재하므로 지상 원격 모니터링부(360)와 LTE 통신(350)을 이용하여 직접 데이터를 송수신할 수 있다. 반면, '부이 #2'(320)와 '부이 #3'(310)은 LTE 통신 도달 거리(LTE coverage)(340) 밖에 존재하므로 LTE 통신(350)을 이용하여 직접 송수신이 불가능하다. 따라서, 본 발명은 해상의 부이들 간에 메쉬 네트워크(Mesh network)를 구성하여 LTE 통신(350)이 이용 가능한 다른 부이 혹은 선박 및 해상 구조물을 거쳐서 지상 원격 모니터링부(360)로 데이터를 전송하는 방식을 제안한다. Referring to FIG. 3, the 'Buoy # 1' 330 is located within the LTE coverage 340, so that it directly transmits and receives data using the LTE communication 350 with the terrestrial remote monitoring unit 360 . On the other hand, since the 'Buoy # 2' 320 and the 'Buoy # 3' 310 exist outside the LTE coverage 340, direct transmission / reception is impossible using the LTE communication 350. Accordingly, the present invention provides a method for constructing a mesh network between maritime subassemblies to transmit data to the terrestrial remote monitoring unit 360 via other buoys or ships and marine structures available to the LTE communication 350 I suggest.

예를 들어, LTE 통신 도달 거리(LTE coverage)(340) 밖에 존재하는 '부이 #2'(320)는 LTE 통신(350)이 이용 가능한 '부이 #1'(330)을 통하여 지상과 데이터를 송수신한다. 메쉬 네트워크에서 '부이 #3'(310)이 '부이 #1'(330)과 직접 통신이 불가능할 경우 '부이 #1'(330)과 '부이 #3'(310)사이에 존재하는 '부이 #2'(320)를 경유하여 지상 원격 모니터링부(360)와 데이터를 송수신할 수 있다. 상기 메쉬 네트워크는 예를 들어 Zigbee, Wi-Fi 등을 이용할 수 있다.
For example, 'Buoy # 2' 320, which is located outside the LTE coverage 340, transmits and receives data via the 'Buoy # 1' 330, which is available to the LTE communication 350 do. '330' existing between 'Bouy # 1' 330 and 'Bouy # 3' 310 when 'Bouy # 3' 310 can not directly communicate with 'Bouy # 1' 330 in the mesh network, 2 '320 to / from the terrestrial remote monitoring unit 360. The mesh network may use Zigbee, Wi-Fi, or the like.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a method for collecting and monitoring data for a marine observation unit according to an embodiment of the present invention.

제안하는 해양 관측 부이를 위한 데이터 수집 및 모니터링 방법은 해양 관측 부이에 탑재된 복수의 센서 모듈의 서로 다른 복수의 I/O 인터페이스를 통해 센서 측정 데이터를 측정하는 단계(410), 상기 측정된 센서 측정 데이터를 CAN 프로토콜로 변환하여 하나의 인터페이스 규격으로 통합하는 단계(420), 상기 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 통합 관리 게이트웨이에서 송수신하는 단계(430), 지상 원격 모니터링부가 상기 통합 관리 게이트웨이와 LTE 통신을 이용하여 상기 센서 측정 데이터를 수신 받아 지상에서 모니터링하는 단계(440)를 포함한다. The method for collecting and monitoring data for a marine observing unit includes measuring (410) sensor measurement data through a plurality of different I / O interfaces of a plurality of sensor modules mounted on a marine observation unit, Converting the data into a CAN protocol and integrating the data into a single interface standard 420, transmitting and receiving the sensor measurement data in the integrated management gateway through the integrated CAN protocol 430, (440) receiving the sensor measurement data using LTE communication and monitoring on the ground.

단계(410)에서, 해양 관측 부이에 탑재된 복수의 센서 모듈의 서로 다른 복수의 I/O 인터페이스를 통해 센서 측정 데이터를 측정한다. In step 410, the sensor measurement data is measured through a plurality of different I / O interfaces of a plurality of sensor modules mounted on the ocean observing section.

단계(420)에서, 상기 측정된 센서 측정 데이터를 CAN 프로토콜로 변환하여 하나의 인터페이스 규격으로 통합한다. In step 420, the measured sensor measurement data is converted into a CAN protocol and integrated into one interface standard.

복수의 센서 모듈은 센서 유닛, 마이크로 컨트롤러, CAN 트랜시버를 포함한다. 단계(420)에서, 마이크로 컨트롤러를 통해 필요한 센서 측정 데이터만을 파싱하여 CAN 프레임을 생성한다. The plurality of sensor modules include a sensor unit, a microcontroller, and a CAN transceiver. In step 420, only the necessary sensor measurement data is parsed through the microcontroller to generate CAN frames.

단계(430)에서, 상기 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 통합 관리 게이트웨이에서 송수신한다. In step 430, the sensor measurement data is transmitted and received in the integrated management gateway using the integrated CAN protocol.

상기 측정된 센서 측정 데이터의 통합된 CAN 프로토콜은 CAN 트랜시버의 CAN-Bus를 통해 상기 통합 관리 게이트웨이로 송신되고, 통합 관리 게이트웨이는 상기 복수의 센서 모듈의 등록 및 관리를 지원하고, 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 센서 측정 데이터를 수신 받는다. 이때, 지상 원격 모니터링부로부터 제어 명령을 수신하여 상기 통합 관리 게이트웨이 및 상기 복수의 센서 모듈의 동작을 제어하도록 한다. Wherein the integrated CAN protocol of the measured sensor measurement data is transmitted to the integrated management gateway via the CAN bus of the CAN transceiver and the integrated management gateway supports registration and management of the plurality of sensor modules, Lt; RTI ID = 0.0 > CAN < / RTI > protocol. At this time, control commands are received from the terrestrial remote monitoring unit to control the operations of the integrated management gateway and the plurality of sensor modules.

통합 관리 게이트웨이는 복수의 센서 모듈의 각각에 해당 CAN-ID를 부여하고 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 변환된 센서 측정 데이터를 수신하여 저장한다. 그리고, LTE 통신을 이용하여 상기 지상 원격 모니터링부로 상기 센서 측정 데이터를 송신한다. The integrated management gateway assigns a corresponding CAN-ID to each of the plurality of sensor modules, and receives and stores sensor measurement data converted from the plurality of sensor modules into the CAN protocol. And transmits the sensor measurement data to the terrestrial remote monitoring unit using LTE communication.

단계(440)에서, 지상 원격 모니터링부가 상기 통합 관리 게이트웨이와 LTE 통신을 이용하여 상기 센서 측정 데이터를 수신 받아 지상에서 모니터링한다. In step 440, the terrestrial remote monitoring unit receives the sensor measurement data using the LTE communication with the integrated management gateway, and monitors the terrestrial remote monitoring unit on the ground.

이때, 통합 관리 게이트웨이는 LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신한다. 그리고, 상기 통합 관리 게이트웨이가 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지(LTE coverage) 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신한다. At this time, the integrated management gateway mounts an LTE communication module and transmits and receives data using the LTE communication with the terrestrial remote monitoring unit. If the integrated management gateway is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, the terrestrial remote monitoring unit communicates with the terrestrial remote monitoring unit through a buoy or a ship capable of LTE communication using a mesh network.

상기 통합 관리 게이트웨이는 LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 통합 관리 게이트웨이가 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신한다. The integrated management gateway is equipped with an LTE communication module and transmits and receives data using the LTE communication with the terrestrial remote monitoring unit. When the integrated management gateway is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, Or communicate with the terrestrial remote monitoring unit via the vessel.

상기 통합 관리 게이트웨이는 카메라를 탑재하여 항해 중인 선박과의 충돌 상황, 부이 주변 상황을 포함하는 주변 상황을 실시간으로 촬영하여 지상 원격 모니터링부로 전송한다. The integrated management gateway mounts a camera, captures real-time surroundings including a collision situation with a ship being sailed, a situation around a buoy, and transmits it to a terrestrial remote monitoring unit.

본 발명은 다양한 해양 IoT 서비스를 제공하기 위하여 센서와 게이트웨이 사이에 데이터를 효율적으로 송수신하기 위한 센서 데이터 패킷 형식을 제공하고, 이를 이용한 데이터 송수신 절차 및 방법을 제공한다. 이를 통하여 게이트웨이에 접속하는 센서를 게이트웨이가 자동으로 인식하여 센서를 제어 및 관리할 수 있고, 센서의 종류 및 관리 정보를 사용자에게 제공할 수 있다. 따라서, 해양 분야에서 사람이 쉽게 접근하기 어려운 환경에서 운영되는 센서 및 IoT 플랫폼을 유지 및 관리할 수 있는 수단을 제공할 수 있다. The present invention provides a sensor data packet format for efficiently transmitting / receiving data between a sensor and a gateway in order to provide various marine IoT services, and provides a data transmission / reception procedure and a method using the sensor data packet format. Through this, the gateway automatically recognizes the sensor connected to the gateway and can control and manage the sensor, and can provide the type and management information of the sensor to the user. Therefore, it is possible to provide a means to maintain and manage sensors and IoT platforms operating in environments where people are not easily accessible in the marine environment.

본 발명은 해양 관측 부이에 탑재된 센서들의 다양한 인터페이스를 하나의 인터페이스 규격으로 통합하여 통합된 인터페이스를 통하여 데이터를 수집하고 모니터링할 수 있는 시스템 및 방법을 제공함으로써 시스템의 유지 관리를 용이하게 한다. 본 발명은 통합 관리 게이트웨이에서 LTE 통신을 이용하여 지상 원격 모니터링부로 데이터를 전송함으로써 기존의 CDMA를 이용한 방식보다 넓은 통신 도달 거리를 제공한다. 본 발명은 해양 관측 부이에 감시 카메라를 탑재하여 주변 상황을 실시간으로 감시하거나 녹화하여 지상 원격 모니터링부로 전송함으로써 항해 중인 선박과의 충돌 상황 및 부이 주변 상황을 감시할 수 있다. 본 발명은 해양 관측 부이가 하나 이상의 다른 부이 혹은 선박 및 해상 구조물과 함께 메쉬 네트워크(mesh network)를 구성하여 다른 부이 혹은 선박 및 해상 구조물을 거쳐서 지상의 모니터링 시스템으로 데이터를 전송함으로써 LTE 통신 도달 거리를 벗어나는 경우에도 데이터를 전송할 수 있다.
The present invention facilitates system maintenance by providing a system and method for collecting and monitoring data through an integrated interface by integrating various interfaces of sensors installed in an ocean observation unit into one interface standard. The present invention provides a wider communication reach distance than the conventional CDMA method by transmitting data from the integrated management gateway to the terrestrial remote monitoring unit using LTE communication. A surveillance camera is mounted on a marine observation unit to monitor the surroundings in real time or to record the surveillance data to the ground remote monitoring unit, thereby monitoring a collision situation with a ship under voyage and a surrounding situation. The present invention is based on the assumption that the marine observation buoy constitutes a mesh network together with one or more other buoys or marine structures and transmits data to a ground monitoring system via another buoy or ship and an offshore structure, Data can be transmitted even if it is out of order.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPA(field programmable array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다.　 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다.　 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다.　 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다.　 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.The apparatus described above may be implemented as a hardware component, a software component, and / or a combination of hardware components and software components. For example, the apparatus and components described in the embodiments may be implemented within a computer system, such as, for example, a processor, a controller, an arithmetic logic unit (ALU), a digital signal processor, a microcomputer, a field programmable array (FPA) A programmable logic unit (PLU), a microprocessor, or any other device capable of executing and responding to instructions. The processing device may execute an operating system (OS) and one or more software applications running on the operating system. The processing device may also access, store, manipulate, process, and generate data in response to execution of the software. For ease of understanding, the processing apparatus may be described as being used singly, but those skilled in the art will recognize that the processing apparatus may have a plurality of processing elements and / As shown in FIG. For example, the processing unit may comprise a plurality of processors or one processor and one controller. Other processing configurations are also possible, such as a parallel processor.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다.　 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다.　 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.The software may include a computer program, code, instructions, or a combination of one or more of the foregoing, and may be configured to configure the processing device to operate as desired or to process it collectively or collectively Device can be commanded. The software and / or data may be in the form of any type of machine, component, physical device, virtual equipment, computer storage media, or device , Or may be permanently or temporarily embodied in a transmitted signal wave. The software may be distributed over a networked computer system and stored or executed in a distributed manner. The software and data may be stored on one or more computer readable recording media.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.　 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다.　 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다.　 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.　 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다.　 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The method according to an embodiment may be implemented in the form of a program command that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions to be recorded on the medium may be those specially designed and configured for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware devices described above may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.　 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. For example, it is to be understood that the techniques described may be performed in a different order than the described methods, and / or that components of the described systems, structures, devices, circuits, Lt; / RTI > or equivalents, even if it is replaced or replaced.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.
Therefore, other implementations, other embodiments, and equivalents to the claims are also within the scope of the following claims.

Claims (12)

데이터 수집 및 모니터링 시스템에 있어서,
해양 관측 부이에 탑재되어 서로 다른 복수의 I/O 인터페이스를 통해 측정된 센서 측정 데이터를 CAN 프로토콜로 변환하여 하나의 인터페이스 규격으로 통합하는 복수의 센서 모듈;
상기 복수의 센서 모듈에서 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 송수신하는 통합 관리 게이트웨이; 및
상기 통합 관리 게이트웨이를 통해 수신된 상기 센서 측정 데이터를 LTE 통신을 이용하여 수신 받아 지상에서 모니터링하는 지상 원격 모니터링부
를 포함하고,
상기 통합 관리 게이트웨이는,
LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 상기 통합 관리 게이트웨이가 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신하는
데이터 수집 및 모니터링 시스템. A data collection and monitoring system comprising:
A plurality of sensor modules mounted on an ocean observation unit and converting sensor measurement data measured through a plurality of different I / O interfaces to a CAN protocol and integrating them into one interface standard;
An integrated management gateway for transmitting and receiving the sensor measurement data through the integrated CAN protocol in the plurality of sensor modules; And
A terrestrial remote monitoring unit for receiving the sensor measurement data received through the integrated management gateway using LTE communication and monitoring the terrestrial remote monitoring unit
Lt; / RTI >
The integrated management gateway,
The LTE communication module transmits and receives data using the LTE communication with the terrestrial remote monitoring unit, and when the integrated management gateway is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, a buoy or a ship capable of LTE communication using a mesh network Communicating with the ground remote monitoring department through
Data collection and monitoring system. 제1항에 있어서,
상기 복수의 센서 모듈은,
센서 유닛, 마이크로 컨트롤러, CAN 트랜시버를 포함하고, 상기 마이크로 컨트롤러는 필요한 센서 측정 데이터만을 파싱하여 CAN 프레임을 생성하고, 상기 CAN 프레임은 CAN 트랜시버의 CAN-Bus를 통해 상기 통합 관리 게이트웨이로 송신되는
데이터 수집 및 모니터링 시스템.The method according to claim 1,
The plurality of sensor modules may include:
A sensor unit, a microcontroller, and a CAN transceiver, the microcontroller parsing only required sensor measurement data to generate a CAN frame, which is transmitted to the integrated management gateway via the CAN bus of the CAN transceiver
Data collection and monitoring system. 제1항에 있어서,
상기 통합 관리 게이트웨이는,
CAN 트랜시버, LTE 라우터, 메인 게이트웨이를 포함하고, 상기 복수의 센서 모듈의 등록 및 관리를 지원하고, 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 센서 측정 데이터를 수신 받는
데이터 수집 및 모니터링 시스템.The method according to claim 1,
The integrated management gateway,
A CAN transceiver, an LTE router, and a main gateway, and supports registration and management of the plurality of sensor modules, and receives sensor measurement data from the plurality of sensor modules in accordance with the CAN protocol
Data collection and monitoring system. 제1항에 있어서,
상기 통합 관리 게이트웨이는,
상기 지상 원격 모니터링부로부터 제어 명령을 수신하여 상기 통합 관리 게이트웨이 및 상기 복수의 센서 모듈의 동작을 제어하는
데이터 수집 및 모니터링 시스템.The method according to claim 1,
The integrated management gateway,
And receives the control command from the terrestrial remote monitoring unit and controls operations of the integrated management gateway and the plurality of sensor modules
Data collection and monitoring system. 제4항에 있어서,
상기 통합 관리 게이트웨이는,
상기 복수의 센서 모듈의 각각에 해당 CAN-ID를 부여하고 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 변환된 센서 측정 데이터를 수신하여 저장하고, LTE 통신을 이용하여 상기 지상 원격 모니터링부로 상기 센서 측정 데이터를 송신하는
데이터 수집 및 모니터링 시스템.5. The method of claim 4,
The integrated management gateway,
Receiving the sensor measurement data converted into the CAN protocol from the plurality of sensor modules and storing the received sensor measurement data, and transmitting the sensor measurement data to the terrestrial remote monitoring unit using the LTE communication Transmitting
Data collection and monitoring system. 제1항에 있어서,
상기 통합 관리 게이트웨이는,
LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 상기 통합 관리 게이트웨이가 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신하는
데이터 수집 및 모니터링 시스템.The method according to claim 1,
The integrated management gateway,
The LTE communication module transmits and receives data using the LTE communication with the terrestrial remote monitoring unit, and when the integrated management gateway is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, a buoy or a ship capable of LTE communication using a mesh network Communicating with the ground remote monitoring department through
Data collection and monitoring system. 제1항에 있어서,
상기 통합 관리 게이트웨이는,
카메라를 탑재하여 항해 중인 선박과의 충돌 상황, 부이 주변 상황을 포함하는 주변 상황을 실시간으로 촬영하여 지상 원격 모니터링부로 전송하는
데이터 수집 및 모니터링 시스템.The method according to claim 1,
The integrated management gateway,
It is equipped with a camera to capture the surrounding situation including the collision situation with the vessel under sail and the situation around the buoy in real time and transmit it to the ground remote monitoring unit
Data collection and monitoring system. 데이터 수집 및 모니터링 방법에 있어서,
해양 관측 부이에 탑재된 복수의 센서 모듈의 서로 다른 복수의 I/O 인터페이스을 통해 센서 측정 데이터를 측정하는 단계;
상기 측정된 센서 측정 데이터를 CAN 프로토콜로 변환하여 하나의 인터페이스 규격으로 통합하는 단계;
상기 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 통합 관리 게이트웨이에서 송수신하는 단계; 및
지상 원격 모니터링부가 상기 통합 관리 게이트웨이와 LTE 통신을 이용하여 상기 센서 측정 데이터를 수신 받아 지상에서 모니터링하는 단계
를 포함하고,
상기 지상 원격 모니터링부가 상기 통합 관리 게이트웨이와 LTE 통신을 이용하여 상기 센서 측정 데이터를 수신 받아 지상에서 모니터링하는 단계는,
상기 통합 관리 게이트웨이가 LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 상기 통합 관리 게이트웨이가 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신하는
데이터 수집 및 모니터링 방법.A method for data collection and monitoring,
Measuring sensor measurement data through a plurality of different I / O interfaces of a plurality of sensor modules mounted on the ocean observation unit;
Converting the measured sensor measurement data into a CAN protocol and integrating it into one interface standard;
Transmitting and receiving the sensor measurement data from the integrated management gateway using the integrated CAN protocol; And
The terrestrial remote monitoring unit receives the sensor measurement data using the LTE communication with the integrated management gateway and monitors the terrestrial remote monitoring unit on the ground
Lt; / RTI >
Wherein the terrestrial remote monitoring unit receives the sensor measurement data using the LTE communication with the integrated management gateway,
The integrated management gateway transmits and receives data using LTE communication with the terrestrial remote monitoring unit by loading the LTE communication module and if the integrated management gateway is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, Capable of communicating with the ground remote monitoring department via a possible buoy or ship
Data collection and monitoring methods. 제8항에 있어서,
상기 측정된 센서 측정 데이터를 CAN 프로토콜로 변환하여 하나의 인터페이스 규격으로 통합하는 단계는,
마이크로 컨트롤러를 통해 필요한 센서 측정 데이터만을 파싱하여 CAN 프레임을 생성하는
데이터 수집 및 모니터링 방법.9. The method of claim 8,
Converting the measured sensor measurement data into a CAN protocol and integrating the sensor measurement data into a single interface standard,
The microcontroller is used to parse only the required sensor measurement data to generate CAN frames.
Data collection and monitoring methods. 제8항에 있어서,
상기 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 통합 관리 게이트웨이에서 송수신하는 단계는,
상기 측정된 센서 측정 데이터의 통합된 CAN 프로토콜은 CAN 트랜시버의 CAN-Bus를 통해 상기 통합 관리 게이트웨이로 송신되고, 통합 관리 게이트웨이는 상기 복수의 센서 모듈의 등록 및 관리를 지원하고, 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 센서 측정 데이터를 수신 받는
데이터 수집 및 모니터링 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the transmitting and receiving the sensor measurement data in the integrated management gateway using the integrated CAN protocol comprises:
Wherein the integrated CAN protocol of the measured sensor measurement data is transmitted to the integrated management gateway via the CAN bus of the CAN transceiver and the integrated management gateway supports registration and management of the plurality of sensor modules, Receives sensor measurement data from CAN protocol
Data collection and monitoring methods. 제8항에 있어서,
상기 통합된 CAN 프로토콜로 상기 센서 측정 데이터를 통합 관리 게이트웨이에서 송수신하는 단계는,
상기 지상 원격 모니터링부로부터 제어 명령을 수신하여 상기 통합 관리 게이트웨이 및 상기 복수의 센서 모듈의 동작을 제어하도록 하고,
상기 복수의 센서 모듈의 각각에 해당 CAN-ID를 부여하고 상기 복수의 센서 모듈로부터 CAN 프로토콜로 변환된 센서 측정 데이터를 수신하여 저장하고, LTE 통신을 이용하여 상기 지상 원격 모니터링부로 상기 센서 측정 데이터를 송신하는
데이터 수집 및 모니터링 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the transmitting and receiving the sensor measurement data in the integrated management gateway using the integrated CAN protocol comprises:
A control command is received from the terrestrial remote monitoring unit to control operations of the integrated management gateway and the plurality of sensor modules,
Receiving the sensor measurement data converted into the CAN protocol from the plurality of sensor modules and storing the received sensor measurement data, and transmitting the sensor measurement data to the terrestrial remote monitoring unit using the LTE communication Transmitting
Data collection and monitoring methods. 제8항에 있어서,
상기 지상 원격 모니터링부가 상기 통합 관리 게이트웨이와 LTE 통신을 이용하여 상기 센서 측정 데이터를 수신 받아 지상에서 모니터링하는 단계는,
상기 통합 관리 게이트웨이가 LTE 통신 모듈을 탑재하여 상기 지상 원격 모니터링부와 LTE 통신을 이용하여 데이터를 송수신하고, 상기 지상 원격 모니터링부의 LTE 커버리지 밖에 있을 경우 메쉬 네트워크를 이용하여 LTE 통신이 가능한 부이 또는 선박을 통해 지상 원격 모니터링부와 통신하고,
상기 통합 관리 게이트웨이가 카메라를 탑재하여 항해 중인 선박과의 충돌 상황, 부이 주변 상황을 포함하는 주변 상황을 실시간으로 촬영하여 지상 원격 모니터링부로 전송하는
데이터 수집 및 모니터링 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the terrestrial remote monitoring unit receives the sensor measurement data using the LTE communication with the integrated management gateway,
The integrated management gateway transmits and receives data using LTE communication with the terrestrial remote monitoring unit by loading the LTE communication module and when the LTE communication is outside the LTE coverage of the terrestrial remote monitoring unit, the buoy or the ship capable of LTE communication using the mesh network Communicates with a terrestrial remote monitoring unit,
The integrated management gateway mounts a camera and photographs the surroundings including the collision situation with the ship under sailing and the surroundings around the boats in real time and transmits them to the terrestrial remote monitoring unit
Data collection and monitoring methods.
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