KR20190074669A - 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법 및 장치 - Google Patents

데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치에 관한 것으로, 명세 정보를 포함하고, 플러그인 시 포함된 명세 정보를 제공하는 하나 이상의 IoT 기기; 제어 IoT 단말에 대한 클러스터 및 제어 시나리오상에 해당하는 IoT 기기의 역할을 지정하기 위한 제어 규칙이 저장된 자동화 도메인 지식 데이터베이스; 플러그인된 센서 정보를 데이터셋에 할당하기 위한 센싱 규칙이 저장된 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스; 및 IoT 기기가 플러기인되어 명세 정보가 수신되면, 그 명세 정보가 제어 IoT 단말에 대한 클러스터인지 모니터링을 위한 센싱 IoT 기기인지를 판단하여 제어 IoT 단말에 대한 클러스터이면 명세 정보를 자동화 도메인 지식 데이터베이스에 전달하고, 모니터링을 위한 센싱 IoT 기기이면 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스에 전달하는 명세 관리기;를 포함한다.

Description

데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법 및 장치{IoT device plug-In method and device in data analysis based automation systems}
본 발명은 IoT 기기 자동 환경 설정 방법 및 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 새로운 IoT 기기 등록 및 기 등록된 IoT 기기 등록정보 재설정 시, IoT 기기의 명세 정보를 통해 자동으로 전체 시스템에서 IoT 기기의 기능적 활용과 제공하는 정보의 활용을 최적으로 설정해주는 IoT 기기 자동 환경 설정 방법 및 장치에 관한 것입니다.
현재의 사물인터넷(Internet of Thing : IoT) 기술은 모든 물리/가상 사물을 인터넷을 통해 연결함으로써, 상호 필요한 데이터를 활용하거나 혹은 상호간 제어를 통해 협력 작업을 수행할 수 있게 한다.
그리고, 기계학습 기술(Machine learning)은 주어진 목적에 기반하여 데이터 기반 학습 및 추론을 통해, 예측/분류/패턴 분석 등의 정보를 제공해주는 기술이다.
또한, 시멘틱 기술은 도메인 지식을 가진 설계자가 현상에 대한 인식 및 제어에 관련한 일련의 모델을 생성하고, 이 모델 기반 정보제공/자동제어를 제공하거나, 새로운 정보를 활용하여 도메인 지식의 확장/재활용을 지원하는 기술이다.
현재의 사물인터넷, 인공지능 분야의 빠른 기술 발전은 인터넷에 연결 가능한 다양하고 광범위한 기기들을 활용하여 실시간 상황인지 기반 지능적인 서비스 제공이 가능한 시스템들을 효과적으로 출현시키고 있다.
특히, 스마트 빌딩, 스마트 오피스, 스마트 홈, 스마트 공장 등은 일정 크기의 공간 안에서 다양한 상황이 벌어지고, 발생되는 주요한 상황을 인지하고 그에 최적으로 대응할 수 있는 기기를 선택하여 운용시키는 지능적인 자동화 서비스가 필요한 분야로서 향후 상용화 수준의 많은 서비스가 등장할 것으로 전망된다.
이러한 대단위 공간에서 벌어지는 상황을 인지하기 위한 다양한 센서의 설치/운용, 그리고 적절한 대처를 할 수 있는 구동기의 적절한 설치/운용 등은 매우 중요하며, 핵심 요소기술이라 할 수 있다.
하지만, 현재는 스마트 빌딩, 스마트 홈 등에 이용되는 기기들은 원격 제어를 위한 몇몇 기기의 자동 등록을 지원하거나, 다수의 센서와 구동기들이 사전 설정을 통한 고정적 등록/운용의 수준에 머물러 있어서, 앞으로 도래할 동적인(기기의 설치/대체/비전업/삭제가 빈번한) 지능 스페이스(빌딩, 오피스, 홈, 공장 등)를 효과적으로 지원하고 있지 못한 문제점이 있다.
본 발명은 종래 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다양한 IoT 기기의 시스템 등록에 있어서, IoT 기기의 기능적 활용과 수집되는 데이터의 효율적인 분석 활용을 동시에 지원할 수 있는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
이를 위해, 본 발명은 사물인터넷 기술, 시멘틱 기술, 기계학습 기술을 활용하여, 지능 스페이스 시스템을 위해 사용되는 기기들의 자동 환경 설정 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치는 명세 정보를 포함하고, 플러그인 시 포함된 명세 정보를 제공하는 하나 이상의 IoT 기기; 제어 IoT 단말에 대한 클러스터 및 제어 시나리오상에 해당하는 IoT 기기의 역할을 지정하기 위한 제어 규칙이 저장된 자동화 도메인 지식 데이터베이스; 플러그인된 센서 정보를 데이터셋에 할당하기 위한 센싱 규칙이 저장된 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스; 및 상기 IoT 기기가 플러기인되어 명세 정보가 수신되면, 그 명세 정보가 제어 IoT 단말에 대한 클러스터인지 모니터링을 위한 센싱 IoT 기기인지를 판단하여 제어 IoT 단말에 대한 클러스터이면 명세 정보를 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스에 전달하고, 모니터링을 위한 센싱 IoT 기기이면 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스에 전달하는 명세 관리기;를 포함한다.
그리고, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스에 저장된 제어 규칙에 의해 결정된 IoT 기기에 대해서 제어 규칙에 따른 제어 파라미터를 이용해서 디바이스 제어를 트리거링하는 제어기; 및 상기 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스에 저장된 센싱 규칙에 따른 IoT 기기로부터 수집되는 센싱정보를 분석하고, 그 결과를 상기 제어기로 제공하는 데이터 분석기;를 더 포함한다.
여기서, 상기 IoT 기기에 포함된 명세 정보는, 소유자 정보, 제조사 정보, 위치 정보, 기기 유형 정보가 포함된 일반 명세부분을 포함하고, 향후 해당 기기가 원하는 상황에 자동화될 수 있도록, 해당 IoT 기기의 기능, 작동 방법 등에 대한 정보가 포함된 제어기 관련부분과, 제공하는 센싱 유형 정보가 포함된 센서 관련부분 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진 것이 바람직하다.
상기 센서 관련부분은, 샘플링 주기, 유효한 값의 범위 정보, 활용 가능한 서비스 정보가 포함된다.
한편, 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스는, 명세된 제어 규칙을 기반으로 현재 플러그인된 IoT 기기의 명세 정보와 비교하여 대응되는 클러스터에 할당하는 제어 그룹 관리기를 포함하고, 상기 제어 그룹 관리기는 상기 IoT 기기에 명세된 정보와 사전에 설정된 클러스터의 명세를 비교하여, 플러그인된 IoT 기기에 대한 클러스터를 할당한다.
또한, 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스는 상기 IoT 기기로부터 실시간 수집되는 센서 데이터를 기반으로 분석된 상황에 따라서 해당 IoT 기기를 활용하기 위한 제어 시나리오를 관리하는 제어 시나리오 관리기;를 포함하고, 상기 제어 시나리오 관리기는 원하는 이벤트가 발생하거나 설정된 조건이 만족하는 경우, 사전 설정된 제어 시나리오 정보에 따라서 제어 IoT 단말에 대한 클러스터들을 작동시키고, 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스에 설정된 제어 규칙 및 센싱 규칙을 업데이트한다.
그리고, 상기 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스는, 각 데이터셋 명세와 플러그인된 IoT 기기로부터의 데이터 명세를 비교하여 특정 데이터셋에 해당 IoT 기기 정보를 할당하는 센싱 데이터셋 관리기;를 포함하며, 상기 센싱 데이터셋 관리기는 실시간으로 수신되어 BEMS에 흘러온 센싱 데이터를 할당된 데이터셋에 의해 데이터셋 모집하여 저장한다.
여기서, 상기 IoT 기기는, 센싱 IoT 단말, 제어 IoT 단말 중 하나인 것이 바람직하다.
그리고, 싱기 데이터 분석기(recognition)는 등록된 상기 IoT 기기로부터 센싱 데이터가 실시간으로 수신되면, 데이터셋 관리기(dataset manager)에 의해서 특정 데이터셋에 해당하는 센싱 데이터를 수집하고, 실시간으로 수신된 센싱 데이터는 사전에 설정된 분석 방법에 따라서 분석하고, 분석된 정보를 자동화 도메인 지식 데이터베이스와 추천 도메인 지식에 전달한다.
또한 상기 데이터 분석기는, 사전 설정된 규칙 및 실시간 확장되는 규칙 기반 기기 제어 및 정보의 가시화를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법은 명세 관리기가 접속되어 플러그인되는 명세 정보를 포함하는 IoT(Internet of Thing : IoT) 기기로부터 명세 정보를 수신하는 단계; 상기 명세 관리기가 수신되는 IoT 기기의 명세 정보가 제어 IoT 단말인지를 판단하는 단계; 상기 판단 단계에서 분석된 명세 정보가 제어 IoT 단말이면, 상기 명세 관리기가 수신됨 명세 정보를 자동 도메인 지식 데이터베이스에 전달하는 단계; 및 상기 판단 단계에서 분석된 명세 정보가 모니터링을 위한 센싱 IoT 기기이면, 상기 명세 관리기가 수신됨 명세 정보를 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스에 전달하는 단계;를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플러그되는 IoT 기기로부터 명세 정보를 수신하고, 그 수신된 명세 정보를 이용하여 IoT 기기의 기능을 판단하며, 그 IoT 기기의 기능에 대응되도록 해당 IoT 기기의 명세 정보를 등록하여 관리함으로써, 사람의 개입 없이도 자동으로 IoT 기기를 제어하거나 IoT 기기로부터 제공되는 데이터 분석에 활용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치를 설명하기 위한 기능블럭도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치를 설명하기 위한 기능블럭도.
도 3은 본 발명의 실시예에서 자동화 도메인 지식 데이터베이스를 설명하기 위한 기능블럭도.
도 4는 본 발명의 실시예에서 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스를 설명하기 위한 기능블럭도.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치의 동작을 설명하기 위한 참고도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치에서 장애 발생시의 운용과정을 설명하기 위한 참고도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치에서 IoT 기기 추가시의 운용과정을 설명하기 위한 참고도.
도 8a 및 도 8b는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치에서 IoT 기기 추가시의 다른 운용과정을 설명하기 위한 참고도.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치를 설명하기 위한 기능블럭도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치는 IoT 기기(100), 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200), 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스(300) 및 명세 관리기(400)를 포함하여 이루어진다.
IoT 기기(100)는 명세 정보를 포함하고, 플러그인 시 포함된 명세 정보를 명세 관리기(400)에 제공한다. 이러한 IoT 기기(100)는 외부 정보를 센싱하기 위한 센싱 IoT 단말(110)과 TV, 에어컨, 제습기, 전등과 같은 제어 IoT 단말(120)인 것이 바람직하다.
이러한, IoT 기기(100)는 플러그인되어 등록된 후에 명세 관리기(400)의 제어에 따른 역할을 수행하게 된다.
그리고 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)는 제어 IoT 단말에 대한 클러스터 및 제어 시나리오상에 해당하는 IoT 기기(100)의 역할을 지정하기 위한 제어 규칙이 저장된다. 이때, 제어 규칙은 사전에 도메인 전문가로부터 명세되는 것이 바람직하다. 여기서 클러스터에는 조명, 온도, 습도, 보안 등과 같이 다양하게 도메인별로 구성될 수 있다.
또한, 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스(300)는 플러그인된 IoT 기기(100)의 센서 정보를 데이터셋에 할당하기 위한 센싱 규칙이 저장된다. 이때, 센싱 규칙은 사전에 도메인 전문가로부터 명세되는 것이 바람직하다. 여기서, 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스(300)는 외부 시멘틱 모델러를 통해 구현될 수 있다.
그리고 명세 관리기(400)는 상기 IoT 기기(100)가 플러그인 되어 명세 정보가 수신되면, 그 명세 정보가 제어 IoT 단말(120)에 대한 정보인지 모니터링을 위한 센싱 IoT 단말(110)에 대한 정보인지를 판단한다.
판단 결과, 명세 정보가 제어 IoT 단말에 대한 정보이면, 명세 관리기(400)는 명세 정보를 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)에 전달하고, 모니터링을 위한 센싱 IoT 단말(110)을 위한 정보이면 명세 정보를 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스(300)에 전달한다.
여기서, 즉, 명세 관리기(400)는 명세 정보가 제어 IoT 단말에 대한 정보인 경우 명세 정보로부터 일반 명세부분과 제어기 관련부분을 추출하여 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)에 전달하고, 센싱 IoT 기기(110)에 대한 정보인 경우 명세 정보로부터 일반 명세부분과 센싱 관련부분을 추출하여 상기 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스(300)에 전달한다.
여기서, 일반 명세부분은 사용자 정보, 제조사 정보, 하드웨어 버전 정보, 소프트웨어 버전 정보, 통신 프로토콜 정보, 위치 정보 및 기기의 타입 정보 등 다양한 정보가 포함된다. 그리고, 제어기 관련부분은 조명 제어, 공조 제어와 같이 제어 타입 정보, 기본 설정값을 포함하는 제어 파라미터가 포함된 제어 구성 정보, 연결 프로토콜 정보가 포함된다. 또한, 센싱 관련부분은 온도, 습도, 이산화탄소 등과 같은 센싱 타입 정보, 샘플링 정보, 범위 정보 등과 같은 정보가 포함될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플러그되는 IoT 기기로부터 명세 정보를 수신하고, 그 수신된 명세 정보를 이용하여 IoT 기기의 기능을 판단하며, 그 IoT 기기의 기능에 대응되도록 해당 IoT 기기의 명세 정보를 등록하여 관리함으로써, 사람의 개입 없이도 자동으로 IoT 기기를 등록하고, IoT 기기로부터 제공되는 데이터를 분석하며, IoT 기기를 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치를 설명하기 위한 기능블럭도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치는 일 실시예에서의 구성에 제어기(500)와 데이터 분석기(600)를 더 포함한다.
제어기(500)는 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)에 등록된 제어 규칙에 따라 해당 제어 IoT 단말(120)에 제어 파라미터를 전달함으로써, 해당 제어 IoT 단말(120)을 트리거링시켜 제어를 수행한다.
여기서, IoT 기기(100)들은 다양한 통신 프로토콜(블루투스, 와이파이 등과 같은 무선 통신 프로토콜)을 통해 구현될 수 있으나, 그 통신 프로토콜을 한정하는 것은 아니다.
이때, 제어기(500)는 IoT 기기(100)와의 통신 설정과 운용 방식을 확장할 수 있도록, 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)와 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스(300)에 저장된 정보들을 추가/변경/삭제 관리하게 된다. 이와 같이, 본 발명의 일 실시예에서 제어기(500)의 설정/운용 방식은 클러스터 단위(모듈 형태)로 추가/삭제/변경될 수 있고, 상황에 따라서 고정된 유형에 대해서만 사전에 추가되어 운용될 수도 있다.
그리고 데이터 분석기(600)는 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스(300)에 의한 센싱 규칙에 따라 센싱 IoT 단말(110)로부터 센싱 정보를 수집하여 분석한다.
또한 데이터 분석기(600)는 제어 IoT 단말(120)의 제어가 가능하도록 분석된 결과를 제어기(500)로 제공하고, 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)에 저장된 제어 규칙을 업데이트 한다.
한편, 데이터 분석기(600)는 분석된 결과를 추천 도메인 지식(미도시)을 통해서 사용자에게 가시화 혹은 정보가 제공될 수 있도록 트리거링을 수행할 수도 있다.
그리고, 데이터 분석기(600)에서 수행할 분석의 유형 및 최적화를 위한 명세는 도메인 지식 데이터베이스(자동화 도메인 지식, 추천 도메인 지식)를 이용하거나 혹은 내부적으로 고정적으로 명세되어 운용될 수도 있다
본 발명의 일 실시예에 채용된 IoT 기기(100)에 포함된 명세 정보는, 소유자 정보, 제조사 정보, 위치 정보, 구동을 수행하는 제어 IoT 단말인지 센싱을 수행하는 센싱 IoT 단말인지를 판단할 수 있는 기기 유형 정보가 포함된 일반 명세부분으로 이루어진다.
그리고 IoT 기기(100)에 포함된 명세 정보는 향후 해당 기기가 원하는 상황에 자동화될 수 있도록 해당 IoT 기기(100)의 기능, 작동 방법 등에 대한 정보가 포함된 제어기 관련부분 또는 제공하는 센싱 유형 정보가 포함된 센서 관련부분으로 구분될 수 있다.
여기서, 상기 센서 관련부분은, 샘플링 주기, 유효한 값의 범위 정보, 활용 가능한 서비스 정보가 포함되는 것이 바람직하다. 일 예로, 센싱 관련부분은 센싱 타입인 온도, 습도, 이산화탄소 등과 같은 정보일 수 있으나, 그 정보를 한정하지 않고 다양한 센싱 정보가 포함될 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 채용된 자동화 도메인 지식 데이터베이스의 세부 구성을 설명하기 위한 기능 블럭도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 채용된 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)는 제어 그룹 관리기(210)와 제어 시나리오 관리기(220)를 포함하여 이루어진다.
제어 그룹 관리기(210)는 명세된 제어 규칙을 기반으로 현재 플러그인된 IoT 기기(100)의 명세 정보와 비교하여 대응되는 클러스터를 생성하거나 할당 및 변경하는 역할을 한다.
그리고 제어 시나리오 관리기(220)는 향후, 실시간 수집되는 센서 데이터를 기반으로 분석된 상황에 따라서 제어 시나리오에 맞게 해당 IoT 기기(100)를 작동시키는 역할을 한다.
이러한, 제어 시나리오 관리기(220)는 센싱 데이터의 분석 또는 제어 시나리오에 따라 원하는 이벤트(센싱값 기반 실시간 데이터의 분석 결과)가 발생하거나 설정된 조건이 만족하는 경우, 사전 설정된 제어 시나리오에 맞게 제어 IoT 단말(120)들을 작동시키고, 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)에 설정된 제어 규칙 및 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스(300)에 설정된 센싱 규칙을 업데이트한다.
한편, 제어 시나리오 관리기(200)는 IoT 기기(100)의 동작 이상이 발견되면, 이상 IoT 기기(100)를 클러스터에서 제거하고, 정상적으로 동작하는 대체 가능한 IoT 기기(100)로 대체한다.
그리고 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)의 제어 규칙은 외부 시멘틱 모델러를 통해 클러스터 구분하여 설정하거나, 기계학습 기반 인지된 패턴 기반으로 설정될 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 채용된 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스를 설명하기 위한 기능블럭도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 채용된 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스(300)는 센싱 규칙에 따라 각 데이터셋 명세와 플러그인된 IoT 기기(100)로부터의 데이터 명세를 비교하고, 특정 데이터셋에 해당 IoT 기기(100) 정보를 할당하는 센싱 데이터셋 관리기(310)를 더 포함한다.
이러한, 센싱 데이터셋 관리기(310)는 데이터 분석기(600)에 의해 센싱 데이터가 분석될 수 있도록, 센싱 IoT 단말(110)로부터 실시간으로 수신되는 센싱 데이터를 할당된 데이터셋에 의해 모집하여 저장한다.
한편, 센싱 IoT 단말(120)은 CCTV, 화재감시 센서, 온도센서, 습도센서 및 CO2 센서 등과 같은 센서 장치들이고, 제어 IoT 단말(120)은 냉방 장치, 난방 장치, 제습 장치 등과 같이 다양한 전자 장치들일 수 있다.
이하, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에서 데이터 분석 따른 기반 자동화 시스템 운영을 과정에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 등록된 IoT 기기(100)로부터 실시간으로 센싱 데이터가 수집되면, 센싱 데이터셋 관리기(310)는 센싱 규칙에 의해 특정 데이터셋에 해당 센싱 데이터를 누적하여 저장하고, 데이터 분석기(600)가 저장된 해당하는 센싱 데이터를 사전에 설정된 분석 방법에 따라서 분석한다.
그리고 데이터 분석기(600)는 분석된 정보를 자동화 도메인 지식(automation domain knowledge) 데이터베이스(200)와 추천 도메인 지식(recommendation domain knowledge)(미도시)에 전달하고, 사전 설정된 제어 규칙과 실시간 확장되는 제어 규칙을 기반으로 IoT 기기(100)의 제어 및 센싱 데이터를 사용자에게 가시화하여 제공할 수 있다. 여기서, 데이터 분석기(600)가 어떠한 데이터셋으로 어떤 분석을 수행할 것인지는 활용할 자동화 도메인 전문지식과 추천 도메인 지식을 통해서 결정된다.
이하, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에서 IoT 기기(100)의 추가 시, 동작 과정에 대하여 설명하기로 한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어 IoT 단말(120)인 에어컨이 설치된 상태에 대하여 실시예를 들어 설명하기로 한다.
이와 같이, 본 발명의 실시예에서는 제어 IoT 단말(120)인 에어컨이 설치된 상태이고, 사전에 모델링되어 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)에 저장된 제어 규칙 중, 제어 시나리오가 "Turn on 에어컨 with parameters(모드: 냉방/제습, 레벨값: 냉방 혹은 제습의 레벨값) where dataset is provided."라 가정한다.
그러면, 데이터 분석기(600)는 센싱 IoT 단말(110)로부터 실시간 수집되는 센싱 데이터인 실내온도 정보와 습도 정보를 기반으로 제어 IoT 단말(120) 즉, 에어컨의 동작 모드와 동작 레벨 값을 분석한다. 여기서, 센싱 데이터는 센싱 IoT 단말(110)로부터 수집되는 실시간 센싱 데이터(온도 정보, 습도 정보)이다.
이렇게 분석된 분석 값은 제어기(500)에 제공되고, 제어기(500)는 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)의 제어 시나리오 관리기(220)의 파라미터를 기반으로 분석 값을 적용하여 제어 IoT 단말(120)를 제어하게 된다.
한편, 데이터 분석기(600)는 센싱 데이터와 에어컨의 모드값과 레벨값을 기반으로 예측하고 학습하게 된다. 예를 들면, 다음과 같은 데이터셋을 이용해서 냉방 모드와 레벨에 대한 분류(classification)를 다음의 분류 알고리즘 및 모델을 이용할 수 있다. 예를 들어, 데이터셋은 location, temperature values, humidity values이고, 분석 모델은 classifier(s)(ex. SVM, CNN, RNN, Tree-based, 다양한 ensemble, etc.)와 같은 모델이 이용될 수 있다.
이때 분석모델의 출력은 모드 값과 레벨 값을 독립적으로 또는 이를 병합하여 분류한다. 즉, 모드에 대한 분류, 레벨에 대한 분류를 별도의 분석 모델을 통해서 개별적으로 수행하거나, 혹은 이를 병합해서 하나의 모델로 처리할 수도 있다.
또한 분석 모델의 출력 값은 사전에 모델링된 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)의 제어 시나리오에 따라서 단일 제어 IoT 단말(120)을 구동할 수도 있고, 복수의 제어 IoT 단말(120)들이 같이 구동될 수도 있다.
이러한 구체적인 제어 시나리오는 사전에 도메인 전문가가 모델링한 제어 시나리오에 기반하는 것이 바람직하나, 이를 한정하지 않고 기계 학습 방법과 같은 알고리즘이 이용될 수도 있다.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이, 구동되어야 할 제어 IoT 단말(120)에 오류가 발생한 경우, 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)는 해당 제어 IoT 단말(120)를 대체할 다른 제어 IoT 단말(121)를 동적으로 다시 맵핑할 수 있도록 제어 규칙을 제어기(500)로 제공한다.
그러면, 제어기(500)는 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)로부터 제공된 제어 규칙을 기반으로 오류가 발생한 제어 IoT 단말(120)에 의한 제어를 종료하고, 정상인 제어 IoT 단말(121)가 제어할 수 있도록 매핑함으로써 안정적인 자동화 기능을 수행할 수 있는 장점이 있다.
이하, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에서 제어 IoT 단말의 추가에 따른 동작 과정에 대하여 설명하기로 한다.
먼저, 기존 제어 IoT 단말(120)인 에어컨의 냉방/제습 기능은 온도와 습도의 임계치 기반으로 에어컨이 on/off로 작동되고, 사전에 설정된 제어 시나리오에 기반하여 에어컨이 온도 및 습도가 운영된다.
만약, 도 7에 도시된 바와 같이, 제습기와 같이 제어 IoT 단말(123)가 추가되면, 추가된 제어 IoT 단말(123, 제습기)는 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)의 제어 그룹 관리기(210)에 의해서 제습을 위한 기기 클러스터에 추가되고, 제어 시나리오 관리기(220)에 의해 제습 시나리오가 추가된다.
여기서, 제습 시나리오는 필요에 따라서 제어 IoT 단말(120)인 에어컨과 추가 제어 IoT 단말(123)인 제습기를 선택적으로 구동할 수 있도록 수정될 수도 있다.
이와 같이, 제어 IoT 단말(123, 제습기)가 추가적으로 설치된 이후, 데이터 분석기(600)는 센싱 IoT 단말(110)를 통해 수집되는 온도/습도 정보를 수집하여 분석한다.
이렇게 분석된 결과는 제어기(500)로 제공되고, 제어기(500)는 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)의 제어 규칙과 분석된 결과를 비교하게 된다.
따라서, 온도는 적정하고, 습도만 높은 경우에는 제어기(500)가 자동화 도메인 지식 데이터베이스(200)의 제어 규직 즉, 제어 시나리오에 따라 제습기(123)가 구동되도록 제어 파라미터를 제습기(123)에 전달하고, 온도/습도 모두 임계치 대비 높은 경우에는 제어 IoT 단말(120, 에어컨)의 모드가 냉방과 제습 모두로 설정되고, 제어 IoT 단말(120, 에어컨)이 운용되도록 제어 IoT 단말(120, 에어컨)에 파라미터를 전달하게 된다.
한편, 도 8a에 도시된 바와 같이, 집안 침실에 제어 IoT 단말(120, 에어컨)이 설치되고, 센싱 IoT 단말(110 , 온도 센서)가 거실에만 설치되어 운용되었다고 가정한다.
만약, 도 8b에 도시된 바와 같이, 센싱 IoT 단말(111, 온도 센서)dl 추가적으로 침실에 설치되는 경우, 해당 센싱 IoT 단말(111, 온도 센서)이 침실 기기 자동화 시나리오를 지원하기 위한 데이터 셋에 추가되고, 거실 센싱 IoT 단말(110 , 온도 센서)의 센싱 값과 함께 분석되도록 데이터셋이 확장된다. 이후 거실 온도와 침실 온도 대비 침실 제어 IoT 단말(120, 에어컨)이 작동된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플러그되는 IoT 기기로부터 명세 정보를 수신하고, 그 수신된 명세 정보를 이용하여 IoT 기기의 기능을 판단하며, 그 IoT 기기의 기능에 대응되도록 해당 IoT 기기의 명세 정보를 등록하여 관리함으로써, 사람의 개입 없이도 자동으로 IoT 기기를 제어하거나 IoT 기기로부터 제공되는 데이터 분석에 활용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법에 대하여 도 9를 참조하여 설명하기로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법은 IoT 기기 자동 환경 설정 장치의 명세 관리기에 의해 수행되는 것이 바람직하다.
먼저, 명세 관리기가 플러그인되는 IoT 기기로부터 명세 정보를 수신한다(S110).
이어서, 상기 명세 관리기가 수신되는 IoT 기기의 명세 정보가 제어 IoT 단말인지를 판단한다(S120).
상기 판단 단계(S120)에서 분석된 명세 정보가 제어 IoT 단말이면(YES), 상기 명세 관리기가 수신된 명세 정보를 자동 도메인 지식 데이터베이스에 전달한다(S130).
한편, 상기 판단 단계(S120)에서 분석된 명세 정보가 모니터링을 위한 센싱 IoT 기기이면(NO), 상기 명세 관리기가 수신됨 명세 정보를 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스에 전달한다(S140).
본 발명의 일 실시예에 따르면, 플러그되는 IoT 기기로부터 명세 정보를 수신하고, 그 수신된 명세 정보를 이용하여 IoT 기기의 기능을 판단하며, 그 IoT 기기의 기능에 대응되도록 해당 IoT 기기의 명세 정보를 등록하여 관리함으로써, 사람의 개입 없이도 자동으로 IoT 기기를 제어하거나 IoT 기기로부터 제공되는 데이터 분석에 활용할 수 있는 효과가 있다.
이하, 하기에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법에서 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영 방법을 설명한다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 먼저, 데이터 분석기가 복수의 IoT 기기(100) 중 센싱 IoT 단말(110)로부터 센싱 데이터들을 수신한다(S210).
이어서, 상기 데이터 분석기가 수집되는 센싱 데이터 중 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스에 저장된 센싱 규칙에 따른 데이터셋에 해당하는 센싱 데이터를 수집하여 분석한다(S220).
이후, 제어기가 상기 분석된 센싱 데이터와 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스에 저장된 제어 규칙에 의해 결정된 제어 시나리오에 따라 제어 IoT 단말(120)로 제어 파라미터를 전송하여 해당 제어 IoT 단말(120)을 제어한다(S230)
여기서, 상기 IoT 기기(100)에 포함된 명세 정보는, 소유자 정보, 제조사 정보, 위치 정보, 기기 유형 정보가 포함된 일반 명세부분을 포함하고, 향후 해당 기기가 원하는 상황에 자동화될 수 있도록, 해당 IoT 기기(100)의 기능, 작동 방법 등에 대한 정보가 포함된 제어기 관련부분과, 제공하는 센싱 유형 정보가 포함된 센서 관련부분 중 적어도 하나를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 센서 관련부분은, 샘플링 주기, 유효한 값의 범위 정보, 활용 가능한 서비스 정보가 포함된 것이 바람직하다.
이러한 IoT 기기(100)는 외부 정보를 센싱하기 위한 센싱 IoT 단말(110)과 TV, 에어컨, 제습기, 전등과 같은 제어 IoT 단말(120)인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 채용된 센싱 데이터를 수집하여 분석하는 단계는 데이터 분석기(600)가 분석된 정보를 자동화 도메인 지식(automation domain knowledge) 데이터베이스와 추천 도메인 지식(recommendation domain knowledge)에 전달할 수 있다.
그리고, 싱기 센싱 데이터를 수집하여 분석하는 단계는 상기 데이터 분석기(600)가 사전 설정된 규칙 및 실시간 확장되는 규칙 기반의 IoT 기기 제어 정보와 센싱 데이터를 가시화할 수 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : IoT 기기 200 : 자동화 도메인 지식 데이터베이스
300 : 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스
400 : 명세 관리기

Claims (20)

  1. 명세 정보를 포함하고, 플러그인 시 포함된 명세 정보를 제공하는 하나 이상의 IoT(Internet of Thing : IoT) 기기;
    제어 IoT 단말에 대한 클러스터 및 제어 시나리오상에 해당하는 IoT 기기의 역할을 지정하기 위한 제어 규칙이 저장된 자동화 도메인 지식 데이터베이스;
    플러그인된 센서 정보를 데이터셋에 할당하기 위한 센싱 규칙이 저장된 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스; 및
    상기 IoT 기기가 플러기인되어 명세 정보가 수신되면, 그 명세 정보가 제어 IoT 단말에 대한 클러스터인지 모니터링을 위한 센싱 IoT 기기인지를 판단하여 제어 IoT 단말에 대한 클러스터이면 명세 정보를 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스에 전달하고, 모니터링을 위한 센싱 IoT 기기이면 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스에 전달하는 명세 관리기;를 포함하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스에 저장된 제어 규칙에 의해 결정된 IoT 기기에 대해서 제어 규칙에 따른 제어 파라미터를 이용해서 디바이스 제어를 트리거링하는 제어기; 및
    상기 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스에 저장된 센싱 규칙에 따른 IoT 기기로부터 수집되는 센싱정보를 분석하고, 그 결과를 상기 제어기로 제공하는 데이터 분석기;를 더 포함하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 IoT 기기에 포함된 명세 정보는,
    소유자 정보, 제조사 정보, 위치 정보, 기기 유형 정보가 포함된 일반 명세부분을 포함하고,
    향후 해당 기기가 원하는 상황에 자동화될 수 있도록, 해당 IoT 기기의 기능, 작동 방법 등에 대한 정보가 포함된 제어기 관련부분과, 제공하는 센싱 유형 정보가 포함된 센서 관련부분 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 센서 관련부분은,
    폴링 주기, 유효한 값의 범위 정보, 활용 가능한 서비스 정보가 포함된 것을 특징으로 하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스는,
    명세된 제어 규칙을 기반으로 현재 플러그인된 IoT 기기의 명세 정보와 비교하여 대응되는 클러스터에 할당하는 제어 그룹 관리기;를 포함하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 제어 그룹 관리기는
    상기 IoT 기기에 명세된 정보와 사전에 설정된 클러스터의 명세를 비교하여, 플러그인된 IoT 기기에 대한 클러스터를 할당하는 것인 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스는,
    상기 IoT 기기로부터 실시간 수집되는 센서 데이터를 기반으로 분석된 상황에 따라서 해당 IoT 기기를 활용하기 위한 제어 시나리오를 관리하는 제어 시나리오 관리기;를 포함하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 제어 시나리오 관리기는,
    원하는 이벤트가 발생하거나 설정된 조건이 만족하는 경우, 사전 설정된 제어 시나리오 정보에 따라서 제어 IoT 단말에 대한 클러스터들을 작동시키고, 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스에 설정된 제어 규칙 및 센싱 규칙을 업데이트하는 것인 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스는,
    각 데이터셋 명세와 플러그인된 IoT 기기로부터의 데이터 명세를 비교하여 특정 데이터셋에 해당 IoT 기기 정보를 할당하는 센싱 데이터셋 관리기;를 포함하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 센싱 데이터셋 관리기는,
    실시간으로 수신되는 센싱 데이터를 할당된 데이터셋에 따라 센싱 데이터를 모집하여 저장하는 것인 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  11. 제 1항에 있어서,
    상기 IoT 기기는,
    센싱 IoT 단말, 제어 IoT 단말 중 하나인 것인 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  12. 제 1항에 있어서,
    싱기 데이터 분석기(recognition)는
    등록된 상기 IoT 기기로부터 센싱 데이터가 실시간으로 수신되면, 데이터셋 관리기(dataset manager)에 의해서 특정 데이터셋에 해당하는 센싱 데이터를 수집하고,
    실시간으로 수신된 센싱 데이터는 사전에 설정된 분석 방법에 따라서 분석하고, 분석된 정보를 자동화 도메인 지식(automation domain knowledge) 데이터베이스와 추천 도메인 지식(recommendation domain knowledge)에 전달하는 것인 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 데이터 분석기는,
    사전 설정된 규칙 및 실시간 확장되는 규칙 기반의 IoT 기기 제어 정보와 센싱 데이터를 가시화하는 것을 특징으로 하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 장치.
  14. 명세 관리기가 접속되어 플러그인되는 명세 정보를 포함하는 IoT(Internet of Thing : IoT) 기기로부터 명세 정보를 수신하는 단계;
    상기 명세 관리기가 수신되는 IoT 기기의 명세 정보가 제어 IoT 단말인지를 판단하는 단계;
    상기 판단 단계에서 분석된 명세 정보가 제어 IoT 단말이면, 상기 명세 관리기가 수신됨 명세 정보를 자동 도메인 지식 데이터베이스에 전달하는 단계; 및
    상기 판단 단계에서 분석된 명세 정보가 모니터링을 위한 센싱 IoT 기기이면, 상기 명세 관리기가 수신됨 명세 정보를 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스에 전달하는 단계;를 포함하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법.
  15. 제 14항에 있어서,
    데이터 분석기가 복수의 센싱 IoT 단말(110)로부터 센싱 데이터들을 수신하는 단계;
    데이터 분석기가 수집되는 센싱 데이터 중 데이터셋 도메인 지식 데이터베이스에 저장된 센싱 규칙에 따른 데이터셋에 해당하는 센싱 데이터를 수집하여 분석하는 단계; 및
    제어기가 상기 분석된 센싱 데이터와 상기 자동화 도메인 지식 데이터베이스에 저장된 제어 규칙에 의해 결정된 제어 시나리오에 따라 제어 IoT 단말로 제어 파라미터를 전송하여 해당 제어 IoT 단말을 제어하는 단계;를 포함하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법.
  16. 제 14항에 있어서,
    상기 IoT 기기에 포함된 명세 정보는,
    소유자 정보, 제조사 정보, 위치 정보, 기기 유형 정보가 포함된 일반 명세부분을 포함하고,
    향후 해당 기기가 원하는 상황에 자동화될 수 있도록, 해당 IoT 기기의 기능, 작동 방법 등에 대한 정보가 포함된 제어기 관련부분과, 제공하는 센싱 유형 정보가 포함된 센서 관련부분 중 적어도 하나를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 센서 관련부분은,
    폴링 주기, 유효한 값의 범위 정보, 활용 가능한 서비스 정보가 포함된 것을 특징으로 하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법.
  18. 제 14항에 있어서,
    상기 IoT 기기는,
    센싱 IoT 단말, 제어 IoT 단말 중 하나인 것인 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법,
  19. 제 14항에 있어서,
    싱기 센싱 데이터를 수집하여 분석하는 단계는
    상기 데이터 분석기(recognition)가 분석된 정보를 자동화 도메인 지식(automation domain knowledge) 데이터베이스와 추천 도메인 지식(recommendation domain knowledge)에 전달하는 것인 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법.
  20. 제 19항에 있어서,
    싱기 센싱 데이터를 수집하여 분석하는 단계는
    상기 데이터 분석기가 사전 설정된 규칙 및 실시간 확장되는 규칙 기반의 IoT 기기 제어 정보와 센싱 데이터를 가시화하는 것을 특징으로 하는 데이터 분석 기반 자동화 시스템 운영을 위한 IoT 기기 자동 환경 설정 방법.

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