KR20190074271A - 데이터 처리 기능이 포함된 사물인터넷 기반의 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 데이터 처리 기능이 포함된 사물 인터넷 기반의 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 단말장치를 개시한 것으로, 이러한 본 발명은 원격지의 시설물들과 클라우드 서버를 유무선의 통신망을 통해 단말장치와 연결 구성하되, 게이트웨이 단말장치의 공유메모리에 원격지 시설물들의 원시 또는 원천 데이터가 저장시 그 저장된 원시 또는 원천 데이터를 분석한 후 그 분석 결과값만을 클라우드 서버에 전송하도록 구성한 것이고, 이에따라 게이트웨이 단말장치의 공유메모리에 저장되는 원시 또는 원천데이터들 중에서 클라우드 서버가 인식하지 못하는 무의미한 데이터의 전송을 차단하여, 게이트웨이 단말장치에서 클라우드 서버로의 데이터 전송에 따른 통신 속도 저하를 방지하고, 클라우드 서버의 데이터 저장량을 감소시키면서 데이터 분석에 따른 시간을 절약하며, 데이터 분석 후 이루어지는 불필요한 데이터의 삭제 작업을 없애면서 클라우드 서버의 유지 관리가 효율적으로 운영될 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 기반의 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치(GateWay Platform)에서 데이터를 처리하는 기술에 관한 것으로, 보다 상세하게는 원격지의 시설물들과 클라우드 서버를 유무선의 통신망을 통해 게이트웨이 단말장치와 연결하면서, 원격지 시설물들을 효율적으로 통합 관제하고 원격 제어가 이루어질 수 있도록 하되, 단말장치의 공유메모리에 저장되는 원격지 시설물들의 원시 또는 원천 데이터를 가공하여 클라우드 서버가 인식하지 못하거나 무의미한 데이터는 그 전송이 이루어지지 않도록 하는 데이터 처리 기능이 포함된 사물 인터넷 기반의 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치에 관한 것이다.
일반적으로, 사물인터넷(IoT)은 인터넷을 기반으로 모든 사물을 연결하여 사람과 사물, 사물과 사물 간의 정보를 상호 소통하는 지능형 기술 및 서비스를 말하고, 영어의 머리글자를 따서 아이오티(IoT)라 약칭하기도 한다.
이러한 사물인터넷은 기존의 유선 통신을 기반으로 한 인터넷이나 모바일 인터넷보다 더욱 진화된 단계로서, 인터넷에 연결된 시설물이 사람의 개입없이 상호간에 정보를 주고 받아 처리하고, 이는 사물이 인간에 의존하지 않고 통신을 주고받는 점에서 기존의 유비쿼터스(Ubiquitous)나 사물지능통신인 M2M(Machine to Machine)와 유사한 점은 있지만, M2M의 개념을 인터넷으로 확장하여 사물은 물론이고 현실과 가상 세계의 모든 정보와 상호 작용하는 개념으로 진화한 단계로 볼 수 있다.
즉, 종래 사물 인터넷 기반의 시설물(예; 환기/기계설비, 방재설비, 계측/환경설비, 발전설비, 오수처리 설비, 냉난방기, 가로등, 조명등, 화재경보기, PLC 등)에 대한 제어는 등록특허공보 제 10-1453364 호(공고일 2014.10.22), 등록특허공보 제 10-1453372 호(공고일 2014.10.22)에서와 같이 클라우드 서버 또는 어플레이케이션을 이용하여 서비스되는 것이다.
그러나, 종래 사물 인터넷 기반의 시설물들은 클라우드 서버와 유무선의 통신망으로 연결되는 것으로, 상기 유무선의 통신망은 단순히 시설물에서 클라우드 서버 또는 클라우드 서버에서 시설물들로 정보를 전송하는 단순 중계 역할에만 한정되어 있으며, 이에 원격지 시설물들과 클라우드 서버 사이에서 정보를 모니터링하고 시설물들에 대한 유지 관리와 그에따른 원격 제어, 그리고 원격지의 시설물들을 모두 통합하여 관제할 수 있는 필요성이 대두되고 있지만, 아직까지 사물 인터넷 기반의 시설물 제어에서는 만족할만한 결과를 얻지 못하고 있는 실정이다.
이에, 본원출원인은 상기와 같은 문제를 개선하기 위해, 2017.05.24.자로 출원하여 2017.09.26.자로 등록결정된 특허출원 제10-2017-0064264호(사물인터넷 기반의 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치. 이하 '선행특허' 이라함)를 개시하였다.
그러나, 본원출원인의 상기와 같은 선행특허는 원격지 시설물들의 작동에 따른 원시 또는 원천 데이터들이 게이트웨이 단말장치내에서 시설물 연계부에 의해 지정되는 통신경로를 통해 수집된 이후에 공유메모리에 저장되고, 이렇게 저장된 원시 또는 원천데이터 모두가 별도의 가공없이 바로 호스트부를 통해 클라우드 서버에 전송되므로, 클라우드 서버에 무의미한 데이터 전송이 이루어질 수 있고, 이러한 데이터 전송은 게이트웨이 단말장치에서 클라우드 서버로의 데이터 전송에 따른 통신 속도를 저하시키고, 클라우드 서버의 데이터 저장량이 많아지면서 클라우드 서버의 데이터 분석 시간이 많이 소요됨은 물론, 데이터 분석 이후에는 불필요한 데이터를 삭제하여야 하는 등 유지 관리가 복잡하게 이루어지는 단점을 가질 수 밖에 없었다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 선행특허의 문제점을 개선하기 위한 것으로, 원격지 시설물들과 클라우드 서버를 유무선의 통신망을 통해 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치로 연결 구성하되, 게이트웨이 단말장치의 공유메모리에 원격지 시설물들의 원시 또는 원천 데이터가 저장시 그 저장된 원시 또는 원천 데이터를 분석한 후 그 분석 결과값만을 클라우드 서버에 전송하도록 구성함으로써, 게이트웨이 단말장치의 공유메모리에 저장되는 원시 또는 원천데이터들 중에서 클라우드 서버가 인식하지 못하는 무의미한 데이터의 전송을 차단하여, 게이트웨이 단말장치에서 클라우드 서버로의 데이터 전송에 따른 통신 속도 저하를 방지하고, 클라우드 서버의 데이터 저장량을 감소시키면서 데이터 분석에 따른 시간을 절약하며, 데이터 분석 후 이루어지는 불필요한 데이터의 삭제 작업을 없앨 수 있는 데이터 처리 기능이 포함된 사물 인터넷 기반의 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적 달성을 위한 본 발명의 데이터 처리 기능이 포함된 사물 인터넷 기반의 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치는, 클라이언트 단말, 모니터링 감시부를 가지며 상기 클라이언트 단말에 의해 관리되는 원격지 시설물들, 그리고 클라우드 서버를 통신망으로 연결하는 것으로, 복수의 접속포트; 복수의 상기 접속포트 중 어느 하나의 접속포트에 상기 클라우드 서버가 접속되도록 하며, 상기 클라우드 서버와 연계되는 프로세스를 가지는 호스트부; 복수의 상기 접속포트 중 어느 하나의 접속포트에 상기 클라이언트 단말이 접속되도록 하며, 상기 클라이언트 단말의 운영소프트웨어와 연계되는 프로세스를 가지는 클라이언트 연계부; 상기 원격지 시설물들과 연계되는 프로세스와 연계 경로(THREAD)를 관리하는 복수의 시설물 연계부; 복수의 상기 시설물 연계부에 각각 연결되면서 복수의 상기 접속포트 중 어느 하나의 접속포트에 상기 원격지 시설물들이 접속시, 상기 시설물 연계부에 의해 각각 관리되는 연계 경로를 제공하는 복수의 통신경로 처리부; 상기 호스트부와 클라이언트 연계부 및 시설물 연계부, 그리고 상기 통신경로 처리부를 로딩시키면서 동작과 그 동작상태를 감시하고, 통신환경정보를 관리하는 프로세스를 가지는 메인 중계 처리부; 및, 상기 호스트부와 클라이언트 연계부 및 시설물 연계부, 그리고 상기 통신경로 처리부와 상기 메인 중계처리부에 의해 송수신되는 정보들을 저장하는 공유메모리; 를 포함하여 구성하고, 상기 공유메모리와 상기 호스트부 사이에는 상기 모니터링 감시부에 의해 모니터링되어 상기 공유메모리에 저장되는 상기 원격지 시설물들에 대한 모니터링의 원시 또는 원천 데이터를 분석하고 그 분석 결과값만을 상기 클라우드 서버에 전송하는 데이터 처리부; 를 연결 구성하며, 상기 공유메모리 또는 상기 클라우드 서버에는 상기 원시 또는 원천 데이터에 대한 상기 데이터 처리부의 분석을 가능하게 하는 비교대상의 기준데이터를 저장하고 이를 제공하도록 구성하는 것이다.
또한, 상기 모니터링 감시부는 음파센서와 이미지센서 및 진동 가속도 센서 중 어느 하나이거나 또는 복수개 또는 이들 모두를 포함하는 것이다.
또한, 상기 데이터 처리부는, 상기 원격지 시설물들에 선택적으로 설치되는 상기 음파센서에 의해 모니터링되는 원시 또는 원천 데이터가 상기 공유메모리에 저장시, 상기 원시 또는 원천 데이터를 시간 축 기반의 바이너리값으로 변환시키는 제 1 변환 프로세서; 상기 시간 축 기반의 바이너리값을 고속 퓨리에 변환으로 주파수 기반의 음파데이터로 변환하는 제 2 변환 프로세서; 상기 주파수 기반의 음파데이터를 주파수별로 구분하여 상기 공유메모리 또는 상기 호스트부를 통해 상기 클라우드 서버에서 제공하는 기준데이터와 비교하여 편차 발생의 이상 유무를 분석하는 제 1 분석 프로세서; 및, 상기 제 1 분석 프로세서에 의해 분석된 결과값을 상기 호스트부를 통해 상기 클라우드 서버에 전송하는 전송 프로세서; 가 구성되는 것이다.
또한, 상기 음파센서에 의해 모니터링되는 원시 또는 원천 데이터와 상기 기준데이터는 원격지 시설물들의 구조물 마찰에 따른 음파신호이고, 상기 제 1 변환 프로세서는 상기 음파신호를 시간 축 기반의 바이너리값으로 변환시키는 것이다.
또한, 상기 데이터 처리부는, 상기 원격지 시설물들에 선택적으로 설치되는 상기 이미지센서에 의해 모니터링되는 원시 또는 원천 데이터가 상기 공유메모리에 저장시, 상기 원시 또는 원천 데이터를 상기 공유메모리 또는 상기 호스트부를 통해 상기 클라우드 서버에서 제공하는 기준데이터와 비교하여 편차 발생의 이상 유무를 분석하는 제 2 분석 프로세서; 및, 상기 제 2 분석 프로세서에 의해 분석된 결과값을 상기 호스트부를 통해 상기 클라우드 서버에 전송하는 전송 프로세서; 가 구성되는 것이다.
또한, 상기 이미지센서에 의해 모니터링되는 원시 또는 원천 데이터와 상기 기준데이터는 원격지 시설물들의 특정 구조물에 대한 이미지의 픽셀 정보이고, 상기 제 2 분석 프로세서는 상기 픽셀 정보들을 비교하여 편차 발생의 이상 유무를 분석하는 것이다.
또한, 상기 데이터 처리부는, 상기 원격지 시설물들에 선택적으로 설치되는 상기 진동 가속도 센서에 의해 모니터링되는 원시 또는 원천 데이터들이 상기 공유메모리에 저장시, 상기 원시 또는 원천 데이터에 대한 평균의 제곱값을 연산하는 제 1 연산 프로세서; 상기 원시 또는 원천 데이터에 대한 제곱의 평균값을 연산하는 제 2 연산 프로세서; 상기 제 1 연산 프로세서에 의해 연산되는 평균의 제곱값과 상기 제 2 연산 프로세서에 의해 연산되는 제곱의 평균값으로부터 분산값을 연산하여 가속도를 측정하는 제 3 연산 프로세서; 상기 제 3 연산 프로세서에 의해 측정되는 가속도를 뉴마크 베타(newmark beta)법으로 수치 적분하여 속도로 변환시키는 제 3 변환 프로세서; 상기 제 3 변환 프로세서에 의해 변환된 속도를 뉴마크 베타법으로 수치 적분하여 변위로 변환시키는 제 4 변환 프로세서; 상기 제 4 변환 프로세서에 의해 변환된 변위를 상기 공유메모리 또는 상기 호스트부를 통해 상기 클라우드 서버에서 제공하는 기준데이터와 비교하여 편차 발생의 이상 유무를 분석하는 제 3 분석 프로세서; 및, 상기 제 3 분석 프로세서에 의해 분석된 결과값을 상기 호스트부를 통해 상기 클라우드 서버에 전송하는 전송 프로세서; 가 구성되는 것이다.
또한, 상기 진동 가속도 센서에 의해 모니터링되는 원시 또는 원천 데이터와 상기 기준데이터는 원격지 시설물들의 구조물의 진동신호들이고, 상기 제 1 연산 프로세서는 상기 진동신호들에 대한 평균의 제곱값을 연산하는 것이며, 상기 제 2 연산 프로세서는 상기 진동신호들에 대한 제곱의 평균값을 연산하는 것이다.
또한, 상기 게이트웨이 단말장치와 클라이언트 단말 및 클라우드 서버는 표준 프로토콜로 통신하되 암호화를 적용할 수 있는 것으로, 상기 게이트웨이 단말장치와 상기 원격지 시설물들은 모드버스(Modbus), CoAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Message Queueing Telemetry Transport), DDS(Data Distribution), HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 등을 포함하는 모든 프로토콜들 중에서 어느 하나의 프로토콜로 통신하도록 구성하는 것이다.
또한, 상기 게이트웨이 단말장치의 접속포트에는 모드버스(Modbus), CoAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Message Queueing Telemetry Transport), DDS(Data Distribution), HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 등을 포함하는 모든 프로토콜들 중에서 어느 하나의 프로토콜로 통신시, 이를 표준 프로토콜 기반의 통신방식으로 변환하는 통신변환기를 연결 구성하는 것이다.
또한, 상기 게이트웨이 단말장치에는, 상기 클라이언트 단말의 원격 모니터 요청신호에 따라 상기 공유메모리에 저장되는 모니터링 정보 또는 상기 데이터 처리부의 모니터링 분석 결과값을 상기 클라이언트 단말에 제공하는 모니터링 처리부; 를 더 포함하여 구성하는 것이다.
또한, 상기 게이트웨이 단말장치에는, 인접하는 다른 게이트웨이 단말장치와의 연계를 위한 프로세스를 가지면서 연계된 인접하는 다른 게이트웨이 단말장치와 정보를 교환하는 단말 연계부; 를 더 포함하여 구성하는 것이다.
또한, 상기 게이트웨이 단말장치에는, 상기 공유메모리의 공유 또는 상기 데이터 처리부의 모니터링 분석 결과값을 통해 원격지 시설물들에 이상신호 발생시 이벤트신호를 생성하는 이벤트 처리부; 를 더 포함하여 구성하는 것이다.
이와 같이, 본 발명은 원격지의 시설물들과 클라우드 서버를 유무선의 통신망을 통해 단말장치와 연결 구성하되, 게이트웨이 단말장치의 공유메모리에 원격지 시설물들의 원시 또는 원천 데이터가 저장시 그 저장된 원시 또는 원천 데이터를 분석한 후 그 분석 결과값만을 클라우드 서버에 전송하도록 구성한 것이며, 이를 통해 게이트웨이 단말장치의 공유메모리에 저장되는 원시 또는 원천데이터들 중에서 클라우드 서버가 인식하지 못하는 무의미한 데이터의 전송을 차단하여, 게이트웨이 단말장치에서 클라우드 서버로의 데이터 전송에 따른 통신 속도 저하를 방지하고, 클라우드 서버의 데이터 저장량을 감소시키면서 데이터 분석에 따른 시간을 절약하며, 데이터 분석 후 이루어지는 불필요한 데이터의 삭제 작업을 없애면서 클라우드 서버의 유지 관리가 효율적으로 운영되는 효과를 기대할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예로 데이터 처리 기능이 포함된 사물인터넷 기반의 게이트웨이 단말장치에 대한 블럭 구성도.
도 2는 본 발명의 실시예로 게이트웨이 단말장치에 포함되는 데이터 처리부에 대한 상세 블럭 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예로 데이터 처리 기능이 포함된 사물인터넷 기반 게이트웨이 단말장치의 시설물들에 대한 원격 통합 관제 및 제어 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예로 공유메모리에 저장된 음파센서의 모니터링 감시에 따른 원시 또는 원천 데이터를 가공하는 상태를 보인 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예로 공유메모리에 저장된 이미지센서의 모니터링 감시에 따른 원시 또는 원천 데이터를 가공하는 상태를 보인 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예로 원격지 시설물에 부착될 표준거리 측정을 위한 표준자 시트의 구조도.
도 7은 본 발명의 실시예로 도 6의 표준자 시트가 부착된 원격지 시설물에 대한 특정부위를 이미지 센서를 통해 촬영하여둔 화면도.
도 8은 본 발명의 실시예로 공유메모리에 저장된 진동 가속도 센서의 모니터링 감시에 따른 원시 또는 원천 데이터를 가공하는 상태를 보인 흐름도.
도 2는 본 발명의 실시예로 게이트웨이 단말장치에 포함되는 데이터 처리부에 대한 상세 블럭 구성도.
도 3은 본 발명의 실시예로 데이터 처리 기능이 포함된 사물인터넷 기반 게이트웨이 단말장치의 시설물들에 대한 원격 통합 관제 및 제어 흐름도.
도 4는 본 발명의 실시예로 공유메모리에 저장된 음파센서의 모니터링 감시에 따른 원시 또는 원천 데이터를 가공하는 상태를 보인 흐름도.
도 5는 본 발명의 실시예로 공유메모리에 저장된 이미지센서의 모니터링 감시에 따른 원시 또는 원천 데이터를 가공하는 상태를 보인 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예로 원격지 시설물에 부착될 표준거리 측정을 위한 표준자 시트의 구조도.
도 7은 본 발명의 실시예로 도 6의 표준자 시트가 부착된 원격지 시설물에 대한 특정부위를 이미지 센서를 통해 촬영하여둔 화면도.
도 8은 본 발명의 실시예로 공유메모리에 저장된 진동 가속도 센서의 모니터링 감시에 따른 원시 또는 원천 데이터를 가공하는 상태를 보인 흐름도.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명 기술적 사상의 실시예에 있어서 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 필요한 형태의 변화도 포함하는 것이다. 예를 들면, 직각으로 도시된 영역은 라운드 지거나 소정 곡률을 가지는 형태일 수 있다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 장치의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다. 따라서, 동일한 참조 부호 또는 유사한 참조 부호들은 해당 도면에서 언급 또는 설명되지 않았더라도, 다른 도면을 참조하여 설명될 수 있다. 또한, 참조 부호가 표시되지 않았더라도, 다른 도면들을 참조하여 설명될 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시예로 데이터 처리 기능이 포함된 사물인터넷 기반의 게이트웨이 단말장치에 대한 블럭 구성도이고, 도 2는 본 발명의 실시예로 게이트웨이 단말장치에 포함되는 데이터 처리부에 대한 상세 블럭 구성도이며, 도 3은 본 발명의 실시예로 데이터 처리 기능이 포함된 사물인터넷 기반 게이트웨이 단말장치의 시설물 원격 통합 관제 및 제어 흐름도를 도시한 것이다.
첨부된 도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 원격지 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치(A)는, 클라이언트 단말(100)과, 상기 클라이언트 단말(100)에 의해 관리되며 모드버스(MODBUS), CoAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Message Queueing Telemetry Transport), DDS(Data Distribution), HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 등을 포함하는 모든 프로토콜들 중에서 어느 하나의 프로토콜로 통신하는 것으로 모니터링 감시부로서 음파센서(201)와 이미지센서(202) 및 진동 가속도 센서(202)가 모두 또는 선택적으로 설치되어 있는 원격지 시설물들(200), 그리고 사물 인터넷 기반(IoT)의 클라우드 서버(300)가 유선 또는 무선의 통신망(예; WiFi, Bluetooth, Zigbee, Etherent 등)을 통해 연결될 수 있는 것으로, 복수의 접속포트(P1,P2,P3,P4)를 가지는 본체, 그리고 상기 본체에 호스트부(HOST)(10), 클라이언트 연계부(20), 시설물 연계부(SCAN)(30), 통신경로 처리부(EDGE; Enhanced Data for Global Evolution)(40), 메인 중계처리부(WDT; Watch Dog Timer)(50), 공유메모리(60), 통신변환기(T10), 데이터 처리부(400), 및/또는 모니터링 처리부(CLI)(70), 단말 연계부(GWMS)(80), 이벤트 처리부(90)를 포함하여 구성되는 것이다.
상기 호스트부(10)는 복수의 상기 접속포트(P1,P2,P3,P4) 중 어느 하나의 접속포트(P1)에 상기 클라우드 서버(300)가 접속되도록 하는 것이며, 표준 프로토콜기반(예; TCP/IP)의 상기 클라우드 서버(300)와 연계되는 프로세스를 가지면서, 클라이언트 단말(100) 및/또는 원격지 시설물들(200)과 클라우드 서버(300) 사이에서 정보를 송수신시 이를 코딩(CODING) 또는 디코딩(DECODING) 기능, 시간 동기(TIME SYNC) 기능, 구성 정보 생성 기능, 정주기/이벤트 전달 기능, 기기들에 대한 제어명령 전달 기능을 수행하도록 구성하여둔 것이다.
여기서, 상기 구성 정보는 원격지 시설물들(200)의 운영에 필요로 하는 정보들을 설명하는 것이고, 상기 정주기는 클라우드 서버(300)에 의한 원격지 시설물들(200)에 대한 원격 관제 및 제어를 설정된 일정주기로 진행하는 것을 설명하는 것이며, 이벤트는 원격지 시설물들(200)에 대한 장애 발생시 생성되는 신호를 설명하는 것이지만, 반드시 이러한 것에 한정하는 것은 아니다.
이때, 상기 호스트부(10)가 실행되면, 상기 클라우드 서버(300)와 접속이 이루어지면서, 상기 클라우드 서버(300)의 운영환경 정보를 수집하게 되는데, 상기 운영환경 정보는 링크되는 통신 프로세스 개수, 원격지 시설물들(200)의 타입과 IP/PORT에 따른 통신 구성정보 등을 포함하는 시설물 통신 환경과, 상기 원격지 시설물들(200)에 대한 전체 사용 여부, 모니터링 감시부와 이에 연결되는 시설물들별 프로토콜 INFO를 포함하는 기기 구성정보, 그리고 시설물과 모니터링 감시부의 운영포인트 리스트 정보(예; TAG, TYPE, ALARM, LEVEL, EVENT FLAG, SCALE, OFFSET 등)와 운영 포인트별 프로토콜 정보(예; 포인트별 어드레스, 프로토콜 인덱스 등)를 포함하는 포인트 구성정보인 것이다.
여기서, 상기 호스트부(10)는 클라우드 서버(300)와 모니터링 감시 정보를 송수신할 때 그 송수신되는 모니터링 감시 정보를 상기 공유메모리(60)에 저장시키도록 하였으며, 이는 클라이언트 단말(100)의 원격 모니터링 요청신호가 수신되었을 때, 상기 클라이언트 단말(100)에 모니터링 감시 정보를 제공하기 위함인 것이다.
한편, 상기 호스트부(10)는 클라우드 서버(300)에 상기 원격지 시설물들(200)의 감시정보 즉, 모니터링 정보를 송신시, 그 송신되는 정보는 상기 데이터 처리부(400)에 의해 상기 공유메모리(60)에 저장된 상기 원격지 시설물들(200)에 대한 모니터링 감시 정보들을 분석한 결과값이 도출되었을 때 그 도출된 결과값인 것이다.
상기 클라이언트 연계부(20)는 복수의 상기 접속포트(P1,P2,P3,P4) 중 어느 하나의 접속포트(P2)에 원격지 시설물들(200)에 대한 관리 주체인 표준 프로토콜 기반(예; TCP/IP)의 상기 클라이언트 단말(100)이 접속되었을 때, 상기 클라이언트 단말(100)의 운영소프트웨어(OS)와 연계되는 프로세스를 가지면서, 상기 클라이언트 단말(100)과 상기 호스트부(10) 사이에서 쌍방간의 구성정보 전달과 정주기/이벤트 전달기능, 그리고 상기 클라우드 서버(300)의 제어명령을 전달하는 기능을 수행하도록 구성하여둔 것이다.
여기서, 상기 클라이언트 연계부(20)를 통해 상기 클라우드 서버(300)의 제어명령이 상기 클라이언트 단말(100)에 전달시, 상기 클라이언트 단말(100)이 원격지 시설물들(200)을 직접 통합 관제 및 제어할 수 있지만, 상기 클라이언트 단말(100)을 배제하고 상기 게이트웨이 단말장치(A)가 직접 클라우드 서버(300)의 제어명령을 원격지 시설물들(200)에 전달하여 통합 관제 및 제어가 이루어질 수도 있는 것이다.
즉, 상기 클라이언트 단말(100)을 통해 원격지 시설물들(200)을 통합 관제 및 제어하는 것은, 상기 클라이언트 단말(100)로부터 게이트웨이 단말장치(A)내의 클라이언트 연계부(20)로 요청신호를 제공하는 경우에 한하여 이루어지는 것이고, 상기 요청신호가 없을 경우 상기 클라우드 서버(300)는 상기 게이트웨이 단말장치(A)를 통해 원격지 시설물들(200)을 원격 관제하고 제어할 수 있도록 하는 것이다.
상기 시설물 연계부(30)는 모드버스(Modbus), CoAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Message Queueing Telemetry Transport), DDS(Data Distribution), HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 등을 포함하는 모든 프로토콜들 중에서 어느 하나의 프로토콜로 통신하는 상기 원격지 시설물들(200)과 연계되는 프로세스와 경로(THREAD)를 관리하도록 구성하여둔 것이다.
상기 통신경로 처리부(40)는 복수의 상기 시설물 연계부(30)에 각각 연결되면서 복수의 상기 접속포트(P1,P2,P3,P4) 중 어느 하나의 접속포트(P3)에 상기 원격지 시설물들(200)이 접속시, 접속되는 시설물들(200)에 대하여 상기 시설물 연계부(30)에 의해 각각 관리되는 연계 경로를 제공하는 것으로, 상기 접속포트(P3)에는 모드버스(Modbus), CoAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Message Queueing Telemetry Transport), DDS(Data Distribution), HTTP(Hypertext Transfer Protocol) 등을 포함하는 모든 프로토콜들 중에서 어느 하나의 프로토콜로 통신시, 이를 표준 프로토콜 기반(TCP/IT)의 통신방식으로 변환하는 통신변환기(T10)를 연결하면서, 정보의 리드(READ)/라이트(WRITE)를 관리하고, 로우레벨(LOW LEVEL) 이벤트 생성 및 상위 포인트 현재값을 업데이트하며, 실시간 기기별 포인트 정보 관리와, DI(Digital Input) 상태값 변경시 COS(Change of State) 이벤트 생성, AI(Analog Input)값 변경시 COA(Change of Analog) 이벤트 생성, 그리고 상기 클라우드 서버(300)의 제어명령을 기기들에 전달하도록 구성하여둔 것이다.
이에따라, 상기 원격지 시설물들(200)에 설치되는 상기 모니터링 감시부에 포함되는 음파센서(201), 이미지센서(202), 진동 가속도 센서(203)는 상기 통신경로 처리부(40)에 의해 제공되는 연계 경로를 통해 상기 원격지 시설물들(200)들에 대한 모니터링 감시정보를 상기 공유메모리(60)에 저장할 수 있는 것이다.
상기 메인 중계처리부(50)는 상기 호스트부(10)와 클라이언트 연계부(20) 및 시설물 연계부(30), 그리고 상기 통신경로 처리부(40)를 로딩시키면서 동작과 그 동작상태를 감시하고, 통신환경정보를 관리하는 프로세스를 가지도록 구성하여둔 것이다.
상기 공유메모리(60)는 상기 호스트부(10)와 클라이언트 연계부(20) 및 시설물 연계부(30), 그리고 상기 통신경로 처리부(40)와 상기 메인 중계처리부(50)에 의해 송수신되는 정보들을 저장하도록 구성하여둔 것이다.
상기 데이터 처리부(400)는 상기 공유메모리(60)와 상기 호스트부(10) 사이에 마련되는 것으로, 상기 원격지 시설물들(예; 교량)(200)에 모두 또는 선택적으로 적용되는 모니터링 감시부인 음파센서(201), 이미지센서(202), 진동 가속도 센서(203)에 의해 모니터링 감시되어 상기 공유메모리(60)에 저장된 원시 또는 원천 데이터를 분석하고 그 분석 결과값만을 상기 클라우드 서버(300)에 전송하는 것이며, 이는 상기 클라우드 서버(300)의 저장용량을 줄이면서도, 상기 클라우드 서버(300)에서 수신받은 데이터 분석에 너무 많은 시간을 할애하는 것을 방지하기 위함인 것이다.
여기서, 상기 공유메모리(60) 또는 상기 클라우드 서버(300)에는 상기 원시 또는 원천 데이터에 대한 상기 데이터 처리부(400)의 비교 분석을 가능하게 하는 비교대상의 기준데이터를 저장하고 이를 상기 데이터 처리부(400)가 요청시 제공하게 되는데, 상기 기준데이터는 상기 원격지 시설물들(200)이 정상적인 범위내에서의 음파 및/또는 이미지 및/또는 진동 가속도 정보에 해당하는 것이지만, 상기 음파와 진동 가속도 정보는 상기 원격지 시설물들(200)의 종류에 따라 달라질 수 있는 것이다.
따라서, 상기 데이터 처리부(400)는 상기 원격지 시설물들(200)에 선택적으로 설치되는 상기 음파센서(예; 마이크로폰 센서)(201)에 의해 모니터링 감시되는 원시 또는 원천 데이터가 상기 공유메모리(60)에 저장된 경우, 제 1,2 변환 프로세서(402a)(402b), 제 1 분석 프로세서(403a), 전송 프로세서(401)를 포함할 수 있는 것이다.
첨부된 도 4에서와 같이, 상기 제 1 변환 프로세서(402a)는 음파 물리량인 상기 원시 또는 원천 데이터를 시간 축 기반의 바이너리(binary)값으로 변환한 후 이를 상기 제 2 변환 프로세서(402b)에 제공하도록 구성하여둔 것이다.
상기 제 2 변환 프로세서(402b)는 상기 시간 축 기반의 바이너리값을 고속 퓨리에 변환으로 주파수 기반의 음파데이터로 변환한 후 이를 상기 제 1 분석 프로세서(403a)에 제공하도록 구성하여둔 것이다.
상기 제 1 분석 프로세서(403a)는 상기 주파수 기반의 음파데이터를 주파수별로 구분하여 상기 공유메모리(60) 또는 상기 호스트부(10)를 통해 상기 클라우드 서버(300)에서 제공하는 기준데이터와 비교하여 편차 발생의 이상 유무를 분석한 후 이를 상기 전송프로세서(401)에 제공하도록 구성하여둔 것이다.
상기 전송프로세서(401)는 상기 제 1 분석 프로세서(403a)에 의해 분석된 결과값을 상기 호스트부(10)를 통해 상기 클라우드 서버(300)에 전송하는 것으로, 이에따라 상기 클라우드 서버(300)는 기존과 같이 원시 또는 원천 데이터를 수신받아 이를 분석하여야 하는 불필요한 분석 과정을 생략할 수 있음은 물론, 상기 클라이언트 연계부(20)를 통해 상기 클라우드 서버(300)의 제어명령과 상기 분석값이 상기 클라이언트 단말(100)에 전달시, 상기 클라이언트 단말(100)이 원격지 시설물들(200)을 직접 통합 관제 및 제어할 수 있고, 다른 한편으로는 상기 클라이언트 단말(100)을 배제하고 상기 게이트웨이 단말장치(A)가 직접 상기 분석값을 이용하여 클라우드 서버(300)의 제어명령을 상기 원격지 시설물들(200)에 전달하여 통합 관제 및 제어가 이루어질 수도 있는 것이다.
여기서, 상기 음파센서에 의해 모니터링 감시되는 원시 또는 원천 데이터와 상기 기준데이터는 원격지 시설물(예; 교량)(200)을 이루는 구조물(예; 교량 상판의 신축 이음매 부분) 마찰에 따른 음파신호이고, 이에따라 상기 제 1 변환 프로세서(402a)는 상기 음파신호를 시간 축 기반의 바이너리값으로 변환시키는 것으로 예시하여 설명하였지만, 마찰음이 발생할 수 있는 구조물들(예; 모터와 이를 지지하는 고정프레임이 연결부위 등)이 적용되는 고정 설치된 원격지 시설물들(예; 하수 처리 설비, 산업 기계 설비 등)에 모두 적용될 수 있는 것이다.
한편, 상기 데이터 처리부(400)는 상기 원격지 시설물들(예; 교량)(200)에 선택적으로 설치되는 상기 이미지센서(202)에 의해 모니터링 감시되는 원시 또는 원천 데이터가 상기 공유메모리(60)에 저장된 경우, 제 2 분석 프로세서(403b)를 더 포함하여 구성할 수 있는 것이다.
상기 제 2 분석 프로세서(403b)는 상기 원시 또는 원천 데이터를 상기 공유메모리(60) 또는 호스트부(10)를 통해 상기 클라우드 서버(300)에서 제공하는 기준데이터와 비교하여 편차 발생의 이상 유무를 분석한 후 이를 상기 전송 프로세서(401)를 통해 상기 클라우드 서버(300)에 제공하도록 구성하여둔 것이다.
일예로, 상기 원격지 시설물들(200)에 설치되는 이미지 센서(202)가 상기 원격지 시설물들(200) 중에서 첨부된 도 6에서와 같은 표준자 시트(S1)가 부착된 표준척도가 되는 구조물의 특정부위를 첨부된 도 7에서와 같이 촬영한 후 이를 게이트웨이 단말장치(A)에 전송시, 상기 게이트웨이 단말장치(A)내의 데이터 처리부(400)에 포함되는 제 2 분석 프로세서(403b)는 촬영 이미지의 픽셀 정보를 이용하여 각 픽셀당 거리를 산출한 후 이를 기준데이터로서 공유메로리(60)에 저장하거나 및/또는 호스트부(10)가 클라우드 서버(300)에 전송하게 된다.
이후, 시간이 경과된 상태에서 상기 원격지 시설물들(200)에 대한 모니터링 감시가 이루어져, 상기 이미지 센서(202)가 원격지 시설물들(200) 중에서 지정된 구조물의 특정부위를 촬영한 후 이를 게이트웨이 단말장치(A)에 전송시, 상기 게이트웨이 단말장치(A)에 포함되는 데이터 처리부(400)의 제 2 분석 프로세서(403b)는 상기 촬영 이미지 정보를 상기 공유메로리(60)에 저장시키는 한편, 상기 공유메모리(60)에 기 저장되거나 또는 상기 호스트부(10)를 통해 상기 클라우드 서버(300)로부터 제공받는 표준척도가 되는 기준데이터 이미지의 각 픽셀당 거리와 모니터링 감시를 통해 현재 촬영이 이루어진 이미지의 각 픽셀당 거리를 비교하게 되고, 그 비교결과 편차 발생 여부를 분석한 후 그 분석 결과값, 즉 특정 구조물이 정상범위내의 위치 또는 정상범위를 벗어난 상태로서 구조적 안정성이 확보되지 못하였는지 등의 분석 결과값을 전송프로세서(401)를 통해 호스트부(10)에 제공하고, 이에따라 상기 호스트부(10)는 상기와 같은 분석값만을 상기 클라우드 서버(300)에 제공하게 되는 것이다.
이에따라, 상기 클라우드 서버(300)는 원격지 시설물들(200)에 설치되는 이미지 센서(202)의 모든 촬영데이터를 전송받아 저장하는 것이 아니라, 모니터링 감시를 위해 반드시 필요로 하는 정보로서, 상기 원격지 시설물들(200)의 특정 구조물에 대한 편차 발생의 이상 유무 분석값만을 저장할 수 있는 것이고, 이는 클라우드 서버(200)가 별도의 분석 과정을 거치지 않고도, 상기 게이트웨이 단말장치(A)를 통해 원격지 시설물들(200)을 효율적으로 원격 관제하고 제어할 수 있게 되는 것이다.
한편, 상기 데이터 처리부(400)는 상기 원격지 시설물들(200)에 선택적으로 설치되는 상기 진동 가속도 센서(203)에 의해 모니터링되는 원시 또는 원천 데이터들이 상기 공유메모리(60)에 저장된 경우, 제 1,2,3 연산프로세서(404a)(404b)(404c), 제 3,4 변환프로세서(402c)(402d), 제 3 분석프로세서(403c)를 더 포함하여 구성할 수 있는 것이다.
상기 제 1 연산프로세서(404a)는 상기 공유메모리(60)에 저장되는 상기 원시 또는 원천 데이터에 대한 평균의 제곱값을 연산하는 것이고, 상기 제 2 연산 프로세서(404b)는 상기 원시 또는 원천 데이터에 대한 제곱의 평균값을 연산하도록 구성하여둔 것이다.
상기 제 3 연산프로세서(404c)는 상기 제 1 연산 프로세서(404a)에 의해 연산되는 평균의 제곱값과 상기 제 2 연산 프로세서(404b)에 의해 연산되는 제곱의 평균값으로부터 분산값을 연산하여 가속도를 측정한 후 이를 상기 제 3 변환프로세서(402c)에 제공하도록 구성하여둔 것이다.
상기 제 3 변환 프로세서(402c)는 상기 제 3 연산 프로세서(404c)에 의해 측정되는 가속도를 뉴마크 베타(newmark beta)법으로 수치 적분하여 속도로 변환시키도록 구성하여둔 것이고, 상기 제 4 변환 프로세서(402d)는 상기 제 3 변환 프로세서(402c)에 의해 변환된 속도를 뉴마크 베타법으로 수치 적분하여 변위로 변환시킨 후 이를 상기 제 4 분석 프로세서(403c)에 제공하도록 구성한 것이다.
상기 제 3 분석 프로세서(403c)는 상기 제 4 변환 프로세서(402d)에 의해 변환된 변위를 상기 공유메모리(60) 또는 상기 호스트부(10)를 통해 상기 클라우드 서버(300)에서 제공하는 기준데이터와 비교하여 편차 발생의 이상 유무를 분석한 후 그 분석 결과값을 전송프로세서(401)와 호스트부(10)를 통해 클라우드 서버(300)에서 전송하도록 구성하여둔 것이다.
즉, 첨부된 도 8에서와 같이, 상기 원격지 시설물들(200)에 설치되는 상기 진동 가속도 센서(203)는 구조물들의 진동을 감시한 후 이를 전기적 신호로 변환하여 게이트웨이 단말장치(A)에 제공하여 공유메모리(60)에 저장시키는 것이고, 상기 게이트웨이 단말장치(A)에 포함되는 데이터 처리부(400)는 모니터링 감시를 통해 상기 공유메모리(60)에 저장되는 진동의 원시 또는 원천 데이터를 분석한 후 그 분석 결과값만을 상기 호스트부(10)를 통해 상기 클라우드 서버(300)에 전송 처리하게 되는 것이다.
이에따라, 상기 클라우드 서버(300)는 별도의 분석 과정을 거치지 않고도, 상기 게이트웨이 단말장치(A)를 통해 원격지 시설물들(200)을 효율적으로 원격 관제하고 제어할 수 있게 되는 것이다.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 게이트웨이 단말장치(A)는 클라우드 서버(300)로 원격지 시설물들(200)에 대한 모든 모니터링 감시의 원시 또는 원천 데이터를 전송하지 않고 이를 가공하여 원격 관제 및 제어에 필요롤 하는 분석 결과값만을 전송하게 되므로, 상기 원격지 시설물들(200)에 대한 상기 클라우드 서버(300)의 원격 관제와 제어가 효율적으로 운용될 수 있게 되는 것이다.
상기 모니터링 처리부(70)는 상기 클라이언트 단말(100)의 원격 모니터링 요청신호에 따라 상기 공유메모리(60)에 저장된 원시 또는 원천의 모니터링 감시 데이터 또는 분석이 이루어진 결과값을 제공하도록 구성하여둔 것이다.
즉, 상기 모니터링 처리부(70)는, 운영상태 모니터링을 위한 사용자 연계 프로세스를 가지는 것으로, 클라이언트 단말(100)이 접속시 상기 공유메모리(60)에 저장되는 원격지 시설물들(200)별 원시 또는 원천 데이터는 물론 분석 결과값을 상기 클라이언트 단말(100)에 제공하는 한편, 클라우드 서버(300)와 호스트부(10) 사이의 통신내역 모니터링 정보, 게이트웨이 단말장치(A)와 시설물들(200)간의 통신내역 모니터링 정보, 게이트웨이 단말장치(A)와 시설물들(200)간의 타임아웃(TIMEOUT) 실시간 설정 정보, 시설물들(200)별 통신내역 모니터링 정보 및 포인트 정보 표출 기능, 그리고 시설물들(200)에 대한 그룹단위 또는 개별단위의 통신량 모니터링 정보와 그룹별/기기별 통신속도를 모니터링한 정보를 상기 클라이언트 단말(100)에 제공하도록 구성하여둔 것이다.
여기서, 상기 포인트 정보는 원격지 시설물들(200)에 대한 감시, 제어, 계측, 설정이 이루어질때마다 정량적으로 부여되는 숫자를 의미하는 것이고, 이러한 포인트 부여에 따라 시설물들(200)에 대한 정상의 작동상태 또는 불량한 상태 또는 정상적이지는 않지만 불량하지도 않은 상태 등을 경보레벨/경보상태/상한/하한 등의 등급으로 구분하고, 이렇게 구분된 등급에 따라 경보를 발생시킬 것인지를 결정하기 위함인 것이다.
상기 단말 연계부(80)는 복수의 상기 접속포트(P1,P2,P3,P4) 중 어느 하나의 접속포트(P4)에 인접하는 표준 프로토콜 기반(예; TCP/IP)의 다른 게이트웨이 단말장치(A10)가 접속되도록 구성하여둔 것으로, 인접하는 다른 게이트웨이 단말장치(A10)와의 연계를 위한 프로세스를 가지면서 연계된 인접하는 다른 게이트웨이 단말장치(A10)와 정보를 교환하도록 구성하여둔 것이다.
상기 이벤트 처리부(90)는 상기 공유메모리(60)의 공유를 통해 원격지 시설물들(200)의 운영상태를 감시하면서 이상신호 발생시 이벤트신호를 생성한 후 이를 상기 공유메모리(60)에 저장시키면서, 상기 호스트부(10)를 통해 상기 클라우드 서버(300)에 전달하거나, 클라이언트 연계부(20)를 통해 클라이언트 단말(100)에 전달하도록 구성하여둔 것이다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 사물인터넷 기반의 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치(A)는 첨부된 도 1 및 도 8에서와 같이, 복수의 접속포트(P1,P2,P3,P4)에 각각 클라우드 서버(300)와 클라이언트 단말(100) 및 원격지 시설물들(200), 그리고 상기 게이트웨이 단말장치(A)와 동일한 기능을 수행하는 인접하는 다른 게이트웨이 단말장치(A10)를 접속하여둔다.
그러면, 상기 원격지 시설물들(200)의 작동에 따른 모니터링 감시의 원시 또는 원천 데이터들은 음파센서(201), 이미지센서(202), 진동 가속도 센서(203) 등을 포함하는 모니터링 감시부에 의해 측정되고, 이렇게 측정된 원시 또는 원천 데이터들은 상기 게이트웨이 단말장치(A)내에서 시설물 연계부(30)에 의해 관리되는 통신경로 처리부(40)를 통해 경로가 지정되어 수집된 후 공유메모리(60)에 저장된다.
이때, 상기 게이트웨이 단말장치(A)에 포함되는 데이터 처리부(400)는 상기 공유메모리(60)에 저장된 상기 원격지 시설물들(200)에 대한 모니터링의 원시 또는 원천 데이터를 비교데이터와 비교 분석하여 결과값을 도출하게 된다.
그러면, 상기 게이트웨이 단말장치(A)내의 호스트부(10)에는 클라우드 서버(300)가 접속되어 있으므로, 상기 호스트부(10)는 상기 데이터 처리부(400)에 의해 도출된 분석 결과값을 클라우드 서버(300)에 전달하게 되면서, 상기 클라우드 서버(300)는 상기 분석 결과값을 통해 별도의 분석 과정을 거치지 않더라도 상기 원격지 시설물들(200)을 통합 관제하고 그 통합 관제로부터 상기 원격지 시설물들(200)에 대한 원격 제어 명령을 전달할 수 있는 것이다.
여기서, 상기 클라우드 서버(300)로부터 발생하는 제어명령이 호스트부(10)에 전달시, 상기 호스트부(10)는 이를 공유메모리(60)를 통해 시설물 연계부(30) 및/또는 클라이언트 연계부(20)에 전달하게 되면서, 상기 시설물 연계부(30)와 이에 의해 관리되는 통신경로 처리부(40)를 통해 상기 클라우드 서버(300)가 원격지 시설물들(200)을 직접적으로 원격 제어할 수 있는 것이지만, 상기 클라우드 서버(300)는 상기 클라이언트 단말(100)을 통해 원격지 시설물들(200)을 간접적으로 원격 제어할 수도 있는 것이다.
한편, 상기 게이트웨이 단말장치(A)의 접속포트(P2)에는 클라이언트 단말(100)이 직접적으로 연결되어 있으므로, 상기 클라이언트 단말(100)이 원격지에서 직접 시설물들(200)을 제어할 수 있도록 하였지만, 상기 클라우드 서버(300)에 의해 원격지 시설물들(200)이 원격 제어되고 있을 때, 상기 클라우드 서버(300)에 의해 제어되는 상기 원격지 시설물들(200)에 대한 상태 정보를 상기 게이트웨이 단말장치(A)에 요청할 수도 있는 것이다.
이에따라, 상기 게이트웨이 단말장치(A)내에 마련되어 운영상태 모니터링을 위한 사용자 연계 프로세스를 가지는 모니터링 처리부(70)는, 상기 클라이언트 단말(100)이 접속포트(P2)에 접속시, 상기 데이터 처리부(400)에 의해 이루어진 모니터링 감시의 분석 결과값을 상기 클라이언트 단말(100)에 제공하는 한편, 상기 클라우드 서버(300)와 호스트부(10) 사이의 통신내역 모니터링 정보, 게이트웨이 단말장치(A)와 시설물들(200)간의 통신내역 모니터링 정보, 게이트웨이 단말장치(A)와 시설물들(200)간의 타임아웃(TIMEOUT) 실시간 설정 정보, 시설물들(200)별 통신내역 모니터링 정보 및 포인터 정보 표출 기능, 그리고 시설물들(200)에 대한 그룹단위 또는 개별단위의 통신량 모니터링 정보와 그룹단위와 개별단위별 통신속도를 모니터링한 정보를 상기 클라이언트 단말(100)에 제공할 수 있는 것이다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 게이트웨이 단말장치(A)에 마련되는 접속포트(P4)에는 인접하는 다른 게이트웨이 단말장치(A10)가 접속되어 있으므로, 상기 게이트웨이 단말장치(A)는 인접하는 다른 게이트웨이 단말장치(A10)와 정보를 교환할 수 있는 것이다.
한편, 상기 클라우드 서버(300)가 상기 게이트웨이 단말장치(A)를 이용하여 원격지 시설물들(200)을 직접적으로 통합 관제하고 원격 제어하거나, 또는 상기 게이트웨이 단말장치(A)와 클라이언트 단말(100)을 이용하여 원격지 시설물들(200)을 간접적으로 통합 관제하고 원격 제어시, 상기 게이트웨이 단말장치(A)에 포함되는 이벤트 처리부(90)는 상기 데이터 처리부(400)에 의해 이루어진 모니터링 감시의 분석 결과값을 통해 상기 원격지 시설물들(200)의 운영상태를 파악할 수 있게 된다.
이때, 상기 데이터 처리부(400)에 이루어지는 모니터링 감시의 분석 결과값을 통해 상기 이벤트 처리부(90)에서 상기 원격지 시설물들(200)에 장애신호가 발생되고 있음을 파악시, 상기 이벤트 처리부(90)는 이벤트신호를 생성한 후 이를 상기 공유메모리(60)에 저장시키는 한편, 상기 이벤트신호를 상기 호스트부(10)를 통해 상기 클라우드 서버(300)에 전달하거나, 및/또는 상기 클라이언트 연계부(20)를 통해 클라이언트 단말(100)에 전달하게 되며, 이에따라 시설물들(200)에 대한 장애신호를 해소하기 위한 후속조치가 신속하게 이루어질 수 있게 되는 것이다.
여기서, 상기 후속조치라 함은 원격제어를 통해 장애를 해소할 수 있으면, 상기 클라우드 서버(300) 또는 클라이언트 단말(100)에서 제어명령을 재전송하는 것이고, 원격제어를 통해 치유할 수 없는 것이라면 현장에 시설물 관리자를 투입하는 것을 의미하는 것이다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 게이트웨이 단말장치(A)는, 사물인터넷 기반의 원격지 시설물들(200)을 통합 관제하면서 시설물들(200)의 작동정보를 수집하고 그 수집된 정보를 토대로 원격 제어가 가능함은 물론, 장애신호 발생시 그 장애신호에 따른 후속조치가 신속하게 이루어질 수 있음은 물론, 게이트웨이 단말장치(A)의 공유메모리(60)에 저장되는 원시 또는 원천데이터들 중에서 클라우드 서버(300)에 필요 이상으로 많은 데이터가 전송되는 것을 차단하여, 게이트웨이 단말장치(A)에서 클라우드 서버(300)로의 데이터 전송에 따른 통신 속도 저하를 방지하고, 클라우드 서버(300)의 데이터 저장량을 감소시키면서 데이터 분석에 따른 시간을 절약하며, 데이터 분석 후 이루어지는 불필요한 데이터 삭제 작업을 없애면서 클라우드 서버(300)의 유지 관리가 효율적으로 운영될 수 있는 것이다.
이하, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와같은 변경은 청구범위 기재의 범위내에 있게 된다.
10; 호스트부
20; 클라이언트 연계부
30; 시설물 연계부 40; 통신경로 처리부
50; 메인 중계처리부 60; 공유메모리
70; 모니터링 처리부 80; 단말 연계부
90; 이벤트 처리부 100; 클라이언트 단말
200; 원격지 시설물 201; 음파센서
202; 이미지센서 203; 진동 가속도 센서
300; 클라우드 서버 400; 데이터 처리부
401; 전송프로세서 402a; 제 1 변환프로세서
402b; 제 2 변환프로세서 402c; 제 3 변환프로세서
402d; 제 4 변환프로세서 403a; 제 1 분석프로세서
403b; 제 2 분석프로세서 403c; 제 3 분석프로세서
404a; 제 1 연산프로세서 404b; 제 2 연산프로세서
404c; 제 3 연산프로세서 S1; 표준자 시트
T10; 통신변환기
30; 시설물 연계부 40; 통신경로 처리부
50; 메인 중계처리부 60; 공유메모리
70; 모니터링 처리부 80; 단말 연계부
90; 이벤트 처리부 100; 클라이언트 단말
200; 원격지 시설물 201; 음파센서
202; 이미지센서 203; 진동 가속도 센서
300; 클라우드 서버 400; 데이터 처리부
401; 전송프로세서 402a; 제 1 변환프로세서
402b; 제 2 변환프로세서 402c; 제 3 변환프로세서
402d; 제 4 변환프로세서 403a; 제 1 분석프로세서
403b; 제 2 분석프로세서 403c; 제 3 분석프로세서
404a; 제 1 연산프로세서 404b; 제 2 연산프로세서
404c; 제 3 연산프로세서 S1; 표준자 시트
T10; 통신변환기
Claims (2)
- 클라이언트 단말(100)과, 구조물에 진동신호를 감시한 후 이를 전기적 신호로 변환하는 진동 가속도 센서(203)를 가지면서 상기 클라이언트 단말(100)에 의해 관리되는 원격지 시설물들(200), 그리고 사물 인터넷 기반(IoT)의 클라우드 서버(300)를 통신망으로 연결하도록 복수의 접속포트(P1, P2, P3, P4)를 가지는 것이며, 상기 원격지 시설물들(200)과 모드버스(MODBUS), CoAP(Constrained Application Protocol), MQTT(Message Queueing Telemetry Transport), DDS(Data Distribution), HTTP(Hypertext Transfer Protocol)를 포함하는 모든 프로토콜들 중에서 어느 하나의 프로토콜로 통신시 이를 표준 프로토콜 기반의 통신 방식으로 변환하는 통신변환기(T10)가 연결되는 게이트웨이 단말장치(A)를 구성하되,
상기 게이트웨이 단말장치(A)는, 복수의 상기 접속포트(P1, P2, P3, P4) 중 어느 하나의 접속포트(P1)에 상기 클라우드 서버(300)가 접속되도록 하며, 상기 클라우드 서버(300)와 연계되는 프로세스를 가지는 호스트부(10); 복수의 상기 접속포트(P1,P2,P3,P4) 중 어느 하나의 접속포트(P2)에 원격지 시설물들(200)에 대한 관리 주체인 표준 프로토콜 기반(TCP/IP)의 상기 클라이언트 단말(100)이 접속시, 상기 클라이언트 단말(100)의 운영소프트웨어(OS)와 연계되는 프로세스를 가지면서, 상기 클라이언트 단말(100)과 상기 호스트부(10) 사이에서 쌍방간의 구성 정보 전달과 정주기/이벤트 전달기능, 그리고 상기 클라우드 서버(300)의 제어명령을 전달하는 기능을 수행하는 클라이언트 연계부(20); 상기 원격지 시설물들(200)과 연계되는 프로세스와 연계 경로(THREAD)를 관리하는 복수의 시설물 연계부(30); 복수의 상기 시설물 연계부(30)에 각각 연결되면서 복수의 상기 접속포트(P1, P2, P3, P4) 중 어느 하나의 접속포트(P3)에 상기 원격지 시설물들(200)이 접속시, 상기 시설물 연계부(30)에 의해 각각 관리되는 연계 경로를 제공하는 복수의 통신경로 처리부(40); 상기 호스트부(10)와 클라이언트 연계부(20) 및 시설물 연계부(30), 그리고 상기 통신경로 처리부(40)를 로딩시키면서 동작과 그 동작상태를 감시하고, 통신환경정보를 관리하는 프로세스를 가지는 메인 중계 처리부(50); 상기 호스트부(10)와 클라이언트 연계부(20) 및 시설물 연계부(30), 그리고 상기 통신경로 처리부(40)와 상기 메인 중계처리부(50)에 의해 송수신되는 정보들은 물론, 상기 진동 가속도 센서(203)에 의해 감시되어 전기적 신호로 변환되는 상기 원격지 시설물들(200)의 구조물에 대한 진동의 원시 또는 원천 데이터, 그리고 진동의 원시 또는 원천 데이터에 대한 분석을 가능하게 하는 비교대상의 기준데이터가 저장되는 공유메모리(60); 및, 상기 공유메모리(60)와 상기 호스트부(10) 사이에 연결되는 것으로, 상기 클라우드 서버(300)의 저장 용량을 줄이면서도 상기 클라우드 서버(300)가 데이터 분석 과정을 거치지 않더라도 상기 게이트웨이 단말장치(A)를 통해 상기 원격지 시설물들(200)을 원격 관제하고 제어할 수 있도록 상기 공유메모리(60)에 저장되는 진동의 원시 또는 원천 데이터와 비교대상의 기준데이터를 비교 분석한 편차 발생의 분석 결과값만을 상기 호스트부(10)를 통해 상기 클라우드 서버(300)에 전송하는 데이터 처리부(400); 를 포함하고,
상기 데이터 처리부(400)는, 상기 원격지 시설물들(200)에 설치되는 상기 진동 가속도 센서(203)에 의해 감시되는 구조물에 대한 진동의 원시 또는 원천 데이터들이 전기적 신호로 변환되어 상기 공유메모리(60)에 저장시, 상기 진동의 원시 또는 원천 데이터에 대한 평균의 제곱값을 연산하는 제 1 연산 프로세서(404a); 상기 진동의 원시 또는 원천 데이터에 대한 제곱의 평균값을 연산하는 제 2 연산 프로세서(404b); 상기 제 1 연산 프로세서(404a)에 의해 연산되는 평균의 제곱값과 상기 제 2 연산 프로세서(404b)에 의해 연산되는 제곱의 평균값으로부터 분산값을 연산하여 가속도를 측정하는 제 3 연산 프로세서(404c); 상기 제 3 연산 프로세서(404c)에 의해 측정되는 가속도를 뉴마크 베타(newmark beta)법으로 수치 적분하여 속도로 변환시키는 제 3 변환 프로세서(402c); 상기 제 3 변환 프로세서(402c)에 의해 변환된 속도를 뉴마크 베타법으로 수치 적분하여 변위로 변환시키는 제 4 변환 프로세서(402d); 상기 제 4 변환 프로세서(402d)에 의해 변환된 변위를 상기 공유메모리(60)에서 제공하는 비교대상의 기준데이터와 비교하여 편차 발생 유무를 분석하는 제 3 분석 프로세서(403c); 및, 상기 제 3 분석 프로세서(403c)에 의해 분석된 편차 발생의 분석 결과값만을 상기 호스트부(10)를 통해 상기 클라우드 서버(300)에 전송하는 전송 프로세서(401); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 기능이 포함된 사물 인터넷 기반의 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 게이트웨이 단말장치(A)에는,
상기 클라이언트 단말(100)의 원격 모니터 요청신호에 따라 상기 공유메모리(60)에 저장되는 정보 또는 상기 데이터 처리부(400)에 의해 이루어진 진동의 원시 또는 원천 데이터에 대한 분석 결과값을 상기 클라이언트 단말(100)에 제공하는 모니터링 처리부(70); 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 처리 기능이 포함된 사물 인터넷 기반의 시설물에 대한 원격 통합 관제 및 제어용 게이트웨이 단말장치.
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| KR102065435B1 (ko) | 2019-08-14 | 2020-01-13 | 주식회사 심플비트 | 사회기반시설물 건전성 모니터링 시스템 및 방법 |
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| KR20020096172A (ko) * | 2001-06-18 | 2002-12-31 | 주식회사 미라콤아이앤씨 | 차분 데이터 전송 기능을 갖는 메시지 전송 시스템 및 그방법 |
| KR20100041261A (ko) * | 2008-10-13 | 2010-04-22 | 서울대학교산학협력단 | 구조물의 측정 진동가속도를 이용하여 동적 변위 및 속도이력을 측정하는 측정방법 및 측정장치 |
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