KR20190142487A - 중소공장 데이터수집 중계 장치 미들웨어 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 4차혁명 시대에서 사물인터넷과 인공지능은 핵심요소가 되고 있으며 특히 인공지능의 기반이 될 수 있는 기술인 빅데이터는 거대한 데이터를 수집, 정제, 분석하여 처리할 수 있기 때문에 4차 혁명의 핵심 분야로 자리잡고 있습니다. 이제 빅데이터 시장규모는 거대화되었으며 전 산업분야에서 데이터의 관리와 분석, 그리고 변환 활용은 큰 핵심 과제가 되었습니다. 그리하여, 중소공장 데이터수집 및 프로그램에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 스마트공장의 데이터 수집을 관련 기술마스터 게이트웨이의 1개의 베이스 벤드로 구성되는 게이트웨이를 다수의 유,무선 센서노드의 센싱 데이터를 수신하여 상위 서버와 약속된 형태로 패킷을 재구성하여 서버에 전달하고, 사용자에 의해 정의된 명령어를 다시 유,무선 센서노드들로 전송하여 센싱 및 통신 파라미터 등의 설정을 수행하게 하는 중소공장 데이터수집 및 프로그램에 관한 것이다. 그렇게 하여 스마트공장 산업 및 기술동향 , 국내 추진 동향을 알 수 있고 중소기업데이터를 수집을 하므로써 스마트공장 도입으로 생산성 뿐만아니라 데이터로 이해하고 실질적인 스마트공장 기술발전을 도모하고 스마트한 원가절감 및 여러 가지 기술발전과 내용을 도모하고 할 수 있을 것이다.
Description
본 발명은 중소공장 데이터수집 중계 장치 미들웨어에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 상위 서버 장치와 중소공장의 설비 및 계측장치 사이에 위치하여 다수의 설비 미 계측장치의 데이터를 수집하여 여러형태로 패킷을 재구성하여 각 서버에 전달하고, 사용자에 의해 정의된 명령어를 다시 유무선 통신으로 제어노드로 전종하여 다수의 설비를 제어 할 수 있는 중소공장 데이터수집 중계 장치 개발에 관한 것이다.
사물인터넷(Internet of Thing)에 이용되는 기반 기술, IoT 기술을 위한 아키텍처, API 사양, 보안 솔루션을 제공하는 기술로 국제 표준 이다.
최근 4차 산업혁명으로 중소기업들은 기획/설계, 생산, 유통, 판매 등 전 과정에 ICT 기술을 도입하여, 최소비용/시간으로 제품을 생산하는 스마트공장 구축을 하고 있으며, 정부 또한, 제조업 혁신 3.0전략에 따라 스마트공장 보급/확산 사업을 추진하고 있다.
스마트공장 구축에 도입되는 ICT 기술 중 데이터 수집/처리/관리 기술이 스마트공장 구축의 기반 기술이며, 공장의 데이터 수집/처리/관리를 효율적으로 할 수 있는 기술이 요구되고 있다.
본 발명은 중소공장 데이터수집 중계 장치 미들웨어에 관련된 것으로, 중소공장별로 구축된 설비, 공정 등에 따라 다양한 형태의 데이터들이 존재한다. 이런 이기종의 다양한 설비에서 생성되는 이기종*?*고용량의 데이터 수집을 위해 유무선 통신 및 표준 통신 규격을 지원하는 미들웨어를 개발하여 중소공장에 구축된 설비 및 공정에서 생산되는 데이터를 서버로 전송하여 공정과 설비에 대한 모니터링 및 제어 서비스를 이용할 수 있도록 중소공장에 특화된 데이터수집 중계 장치 미들웨어를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 중소공장의 이기종의 다양한 설비에서 생성되는 고용량의 데이터를 수집*?*저리 할 수 있는 데이터수집 미들웨어로, 이기종의 다양한 설비와의 연결을 담당하는 데이터 수집 관리부: 데이터를 수집하는 통신 프로토콜 라이브러리; 데이터 처리를 관리하는 데이터 처리 관리부; 수집된 데이터를 분석하는 데이이 처리 관리부; 데이터수집 중계 장치의 액세스 포인트를 관리하는 데이터수집 중계 장치 관리부; 및 장치 등록, 제어 및 연결을 관리하는 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터수집 중계 장치 미들웨어를 제공한다.
바람직한 시스템 구축을 위해 연결 프로토콜들은 로라(LoRa), 와이파이(Wi-Fi), RS 485 Modubus 및 이더넷(Ethernet)을 포함하여 구축한다.
본 발명은 다음과 같은 우수한 효과를 가진다.
데이터수집 중계 장치 미들웨어에 의하면, IoT 표준에 의해 공장의 공정설비, 공장유틸리티에서 데이터를 수집/분석 하여 스마트공장 구축을 용이하게 할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터수집 중계 장치 미들웨어 구성도를 보여주는 도면이다.
사용되는 용어는 현재 널리 사용되는 일반적인 용어를 선택하였으나, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있는데 이 경우에는 단순한 용어의 명칭과 발명의 상세한 설명 부분을 기재하여 사용된 의미를 파악할 수 있도록 하였다.
이하, 첨부한 도면에 바람직한 실시한 예를 참조하여 본 발명의 기술적 구성을 상세하게 설명한다.
본 발명은 여기서 설명되는 실시에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있으며, 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조번호는 동일한 구성요소를 나타낸다.
그리고, 중소공장 데이터수집 중계 장치 미들웨어는 마스터 게이트웨이와 슬레이브 게이트웨이의 1개의 베이스 벤드로 구성되어 다수의 유,무선 센서노드의 센싱 데이터를 수신하여 상위 서버와 약속된 형태로 패킷을 재구성하여 서버에 전달하고, 사용자에 의해 정의된 명령어를 다시 유,무선 센서노드들로 전송하여 센싱 및 통신 파라미터 등의 설정을 수행하게 하는 프로그램이다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 중소공장 데이터수집 및 프로그램은 별도의 기록 매체에 저장되어 제공될 수 있으며, 상기 기록매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되어 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수 있다.
예를 들면, 상기 기록매체는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD, DVD와 같은 광 기록 매체, 자기 및 광 기록을 겸할 수 있는 자기-광 기록 매체, 롬, 램, 플래시 메모리 등 단독 또는 조합에 의해 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치일 수 있다.
또한, 상기 중소공장 데이터수집 중계 장치 미들웨어는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등이 단독 또는 조합으로 구성된 프로그램일 수 있고, 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라, 인터프리터 등을 사용하여 컴퓨터에 의해 실행될 수 있는 고급 언어 코드로 개발된 프로그램일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 중소공장 데이터수집 중계 장치 미들웨어의 기능을 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 표준 포맷을 보여주는 도면이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시예에 따른 중소공장 데이터수집 중계 장치 미들웨어를 구성하는 마스터 게이트웨이(Master GW)를 소켓 모듈(100), 마스터 게이트웨이 제어 모듈(200) 및 마스터 MAC & HAL 모듈(300)로 기능시키고, 슬레이브 게이트웨이(Slave GW)를 슬레이브 게이트웨이 제어 모듈(400) 및 슬레이브 MAC & HAL 모듈(500)로 기능시킨다.
즉, 상기 게이트웨이는 다수의 엔드 디바이스와의 통신을 위해 마스터 게이트웨이 및 슬레이브 게이트웨이의 2개의 Baseband를 사용한다.
또한, 상기 마스터 게이트웨이는 상위 서버와의 송/수신 및 게이트웨이 제어 기능 8개의 수신 채널에 대한 수신 및 송/수신 기능을 수행하고, 상기 슬레이브 게이트웨이는 8개의 수신 채널에 대한 수신만을 담당한다.
상기 소켓 모듈(100)은 상위 서버와 TCP/Modbus 통신을 수행한다.
또한, 상기 소켓 모듈(100)은 엔드 디바이스로부터 수신한 패킷을 어플리케이션 서버(application server)로의 전송을 관리하는 TCP/Moodbus Up manager 기능과 어플리케이션 서버에서 전송하는 MAC command, 게이트웨이 제어, 엔드 디바이스로의 개별 데이트 등의 수신을 관리하는 TCP/Moodbus Down manager 기능을 수행한다.
상기 마스터 게이트웨어 제어 모듈(200)은 게이트웨이 환경 설정 및 제어기능을 수행한다.
또한, 상기 마스터 게이트웨이 제어 모듈(200)은 OTAA(Over the Air Activation) 및 ABP(Activation by Personalization)에 따른 end device의join procedure 를 관리하는 End device manager(210) 기능, 마스터 게이트웨이의 환경 정보(주파수, 채널, 송신파워 등)을 어플리케이션 서버로부터 수신하여 적용하는 기능을 수행하는 Master environment info manager(220) 및 슬레이브 게이트웨이의 제어를 위한 IPC(Inter Process Communication) 통신 제어 및 슬레이브 게이트웨이의 LoRa 수신 패킷을 처리 하는 기능을 수행하는 Slave GW interface manager(230) 기능을 수행한다.
상기 마스터 MAC & HAL 모듈(300)은 상기 마스터 게이트웨이가 엔드 디바이스(End Device)와의 완(LoRaWAN) 표준 프로토콜을 사용하여 송/수신하기 위한 클래스 A, 클래스 B MAC 및 베이스밴드 프로세서를 제어하기 위한 HAL로 구성된다.
또한, 상기 마스터 MAC & HAL 모듈(300)은 LoRaWAN V1.0 release 기준의 클래스 A(class A) 프로토콜의 송/수신 처리를 수행하는 Class A(310), LoRaWAN V1.0 release 기준의 클래스 C(class C) 프로토콜의 송/수신 처리를 수행하는 Class C(320), HAL library와의 상호 연동하여 LoRa 패킷을 송/수신 하기 위한 제어를 수행하는 LoRa TRX manager(330), SPI 인터페이스를 통한 베이스 밴드의 제어를 수행하는 Baseband control manager(340) 및 SX1301 제어 및 송/수신 프레임 전송을 위한 SPI interface 를 관리하는 SPI interface manager(350) 기능을 수행한다.
상기 슬레이브 게이트웨이 제어 모듈(400)은 상기 슬레이브 게이트웨이가 상기 마스터 게이트웨이로부터 환경 설정 및 제어 정보를 수신하고 엔드 디바이스로부터 수신한 패킷을 전송하는 기능을 수행한다.
또한, 상기 슬레이브 게이트웨이 제어 모듈(400)은 상기 슬레이브 게이트웨이의 환경 정보(주파수, 채널, 송신파워 등)을 상기 마스터 게이트웨이부터 수신하여 적용하는 Slave environment info manager(460) 및 상기 마스터 게이트웨이로부터의 제어정보를 수신하기 위한 IPC(Inter Process Communication) 통신 제어 및 LoRa 수신 패킷을 상기 마스터 게이트웨이로 전송하는 Slave GW interface manager(470)의 기능을 수행한다.
상기 슬레이브 MAC & HAL 모듈(500)는 베이스 밴드 프로세서 제어 및 엔드 디바이스의 패킷을 수신하는 기능을 수행한다.
한편, 엔드 디바이스와의 상호호환성 확보를 위해 도 2에 도시한 바와 같이 최신 표준 LoRaWAN Specification의 Frame format에 따라 프로토콜을 구현한다.
또한, LoRa 다채널 게이트웨이의 상호 연동을 위한 Interface를 상위 서버와는 UDP/IP로 구현하며, 게이트웨이 내부의 마스터 게이트웨이와 슬레이브 게이트웨이 사이의 연동 Interface는 IPC(Inter Process Communication)으로 구현된다.
또한, LoRa 다채널 게이트웨이와 최신 LoRaWAN Specification 프로토콜을 사용하여 송/수신하기 위한 LoRaWAN MAC(Class B)가 구현된다.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명은 바람직한 실시 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
100:소켓 모듈
200:마스터 게이트웨이 제어 모듈
300:마스터 MAC & HAL 모듈
400:슬레이브 게이트웨이 제어 모듈
500:슬레이브 MAC & HAL 모듈
200:마스터 게이트웨이 제어 모듈
300:마스터 MAC & HAL 모듈
400:슬레이브 게이트웨이 제어 모듈
500:슬레이브 MAC & HAL 모듈
Claims (1)
- 다수의 유,무선 센서노드의 센싱 데이터를 수신하거나 사용자에 의해 정의된 명령어를 상기 유,무선 센서 노드로 전송하여 제어를 수행하는 게이트웨이(Gateway)를 기능시키기 위한 프로그램으로서, 상기 게이트웨이는 마스터 게이트웨이(Master GW)와 슬레이브 게이트웨이(Slave GW)를 포함하고, 상기 프로그램은 상기 게이트웨이를, 상기 마스터 게이트웨이를 상위 서버와 TCP/Modbus 통신을 수행하는 소켓 모듈 마스터 게이트웨이의 환경 설정 및 제어를 위한 마스터 게이트웨어 제어 모듈;상기 마스터 게이트웨이가 엔드 디바이스(End Device)와의 로라왠(LoRaWAN) 표준 프로토콜을 사용하여 송/수신하기 위한 클래스 A, 클래스 B MAC 및 베이스밴드 프로세서를 제어하기 위한 HAL을 관리하는 마스터 MAC & HAL 모듈; 상기 슬레이브 게이트웨이가 상기 마스터 게이트웨이로부터 환경 설정 및 제어 정보를 수신하고 엔드 디바이스로부터 수신한 패킷을 전송하기 위한 슬레이브 게이트웨이 제어 모듈; 및 베이스 밴드 프로세서 제어 및 엔드 디바이스의 패킷을 수신하기 위한 슬레이브 MAC & HAL 모듈;로 기능시키는 것을 특징으로 하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 저장 매체에 저장된 프로그램.
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| KR1020180069405A KR20190142487A (ko) | 2018-06-18 | 2018-06-18 | 중소공장 데이터수집 중계 장치 미들웨어 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20220134908A (ko) | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 주식회사 청라테크 | 인터넷 방식 기반의 사업장 환경 데이터 수집 플랫폼 시스템 |
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2018
- 2018-06-18 KR KR1020180069405A patent/KR20190142487A/ko unknown
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| KR20220134908A (ko) | 2021-03-29 | 2022-10-06 | 주식회사 청라테크 | 인터넷 방식 기반의 사업장 환경 데이터 수집 플랫폼 시스템 |
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