KR20230052069A - 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템 - Google Patents

개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 공장에 설치된 각 설비(20)의 센서노드(400)와 신호연결되어 각 센서노드(400)로부터 수신되는 미가공 상태의 원시데이터(Raw Data)를 수신하여 취합하고 이를 출력하는 라우터(100); 외부네트워크(10)를 이용한 VPN(Virtual Private Network) 통신방식으로 상기 라우터(100)와 신호연결되어 수신되는 원시데이터 취합하며 취합된 원시데이터를 필터링하고 가공하여 설비관리에 필요한 가공데이터를 생성하며 생성된 가공데이터를 저장하는 솔루션서버(200); 및 상기 VPN 통신방식으로 상기 솔루션서버(200)에 접속하여 가공데이터를 수신하며 수신한 가공데이터를 화면표시하는 관리용단말(300);를 포함하는 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템이 제공된다.

Description

개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템{SERVER COLLECTION TYPE FACILITIES MORNITORING SOLUTION SYSTEM BASED ON OPEN VIRTUAL PRIVATE NETWORK}
본 발명은 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 공장(스마트팩토리)에 설치된 각 설비로부터 센싱되는 원시데이터를 수집하여 설비관리에 필요한 가공데이터를 생성하고 이를 모너터링할 수 있는 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템에 관한 것이다.
일반적으로 스마트팩토리는 공장내 설치된 각 설비에 센서노드를 장착하여 공정데이터를 실시간으로 수집하고 이를 분석해 목적된 바에 따라 스스로 제어할 수 있는 공장을 의미한다.
이러한 스마트팩토리는 설비와 관리용단말이 있어야 설비로부터 수집되는 데이터의 처리, 수집 및 전송이 가능하고 이런 수집데이터가 누적되면 빅데이터가 되면서 수집서버가 필요할 뿐만아니라 서로 이격배치된 설비들을 개별적으로 신호연결하기에는 추가적인 네트워크가 필요하여 네트워크 구축비용이 과도해지는 문제점이 있었다.
또한, LAN이나 인터넷과 같은 일반적인 네트워크를 구축하여 사용하게 되면 일반적인 프로토콜의 사용으로 보안성이 낮은 문제점이 있었으며, 관리자와 서비스 제공자는 데이터 백업 및 수리 등의 작업시 해당 원격지로 이동하여 백업데이터 및 로드데이터를 획득해야 하는 번거로움이 있었다.
공개특허공보 제10-2020-0074652호(2020.06.25), 스마트팩토리 데이터 관리 및 플랫폼 서비스를 위한 장치.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 라우트와 솔루션서버 간에 VPN 통신방식으로 네트워크가 구축되어 높은 수준의 보안성을 구현하면서도 고가의 내부 보안통신망을 구축하거나 공장 내에 자체 서버나 DB를 구축할 필요가 없어 네트워크 구축비용을 대폭 절감할 수 있는 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템을 제공하는 것에 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템은, 공장에 설치된 각 설비(20)의 센서노드(400)와 신호연결되어 각 센서노드(400)로부터 수신되는 미가공 상태의 원시데이터(Raw Data)를 수신하고 이를 출력하는 라우터(100); 외부네트워크(10)를 이용한 VPN(Virtual Private Network) 통신방식으로 상기 라우터(100)와 신호연결되어 수신되는 원시데이터 취합하며 취합된 원시데이터를 필터링하고 가공하여 설비관리에 필요한 가공데이터를 생성하며 생성된 가공데이터를 저장하는 솔루션서버(200); 및 상기 VPN 통신방식으로 상기 솔루션서버(200)에 접속하여 가공데이터를 수신하며 수신한 가공데이터를 화면표시하는 관리용단말(300);를 포함한다.
여기서, 상기 라우터(100)는, 인증되지 않은 단말이 접속되지 않도록 차단하는 방화벽서비스부(110) 및, VPN 통신방식으로 암호화된 데이터를 솔루션서버(200)로 전송하고 상기 솔루션서버(200)로부터 암호화된 데이터를 수신하여 복호화 처리하는 VPN서비스부(120)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 솔루션서버(200)는, VPN 통신방식으로 암호화된 데이터를 라우터(100) 또는 관리자단말(300)로 전송하고 상기 라우터(100) 또는 관리자단말(300)로부터 암호화된 데이터를 수신하여 복호화 처리하는 VPN서비스부(210)와, 상기 라우터(100)로부터 수신된 원시데이터를 취합하여 저장하고 필요한 데이터를 선별하여 필터링하며 선별된 데이터를 이용하여 설비관리에 필요한 가공데이터를 생성하는 수집프로그램부(220) 및, 상기 수집프로그램부(220)를 통해 생성된 가공데이터를 저장하는 DB서비스부(230)를 포함할 수 있다.
한편. 상기 센서노드(400)는, 데이터 전송속도는 상대적으로 느리나 통신거리가 긴 LoRa 통신방식으로 시분할 메쉬네트워크를 형성하는 제1통신부(410)와, 상기 제1통신부(410)보다 상대적으로 통신거리는 짧으나 데이터 전송속도가 빠른 FSK 통신방식으로 시분할 메쉬네트워크를 형성하는 제2통신부(420)를 함께 구비하고, 상기 제1통신부(410)와 제2통신부(420) 중 어느 하나의 통신부가 선택적으로 활성화되도록 제어하는 MCU(430)를 포함하고, 설비(20)의 설치수량이 상대적으로 적은 소규모 공장의 경우 상기 제1통신부(410)를 활성화하고 설비(20)의 설치수량이 상대적으로 큰 대규모 공장의 경우 상기 제2통신부(420)를 활성화할 수 있다.
본 발명에 따른 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템에 의하면, 라우터(100)는 공장에 설치된 각 설비(20)의 센서노드(400)와 신호연결되어 각 센서노드(400)로부터 수신되는 미가공 상태의 원시데이터(Raw Data)를 수신하고, 솔루션서버(200)는 외부네트워크(10)를 이용한 VPN(Virtual Private Network) 통신방식으로 상기 라우터(100)와 신호연결되어 수신되는 원시데이터 취합하며 취합된 원시데이터를 필터링하고 가공하여 설비관리에 필요한 가공데이터를 생성하며 생성된 가공데이터를 저장하고, 관리자단말(300)은 상기 VPN 통신방식으로 상기 솔루션서버(200)에 접속하여 가공데이터를 수신하며 수신한 가공데이터를 화면표시하는 것과 같이, 상대적으로 저렴한 외부네트워크(10)를 이용하고 라우트와 솔루션서버 간에 VPN 통신방식으로 네트워크가 구축되어 높은 수준의 보안성을 구현하면서도 고가의 내부 보안통신망을 구축하거나 공장 내에 자체 서버나 DB를 구축할 필요가 없어 네트워크 구축비용을 대폭 절감할 수 있다.
또한, 상기 센서노드(400)는, 데이터 전송속도는 상대적으로 느리나 통신거리가 긴 LoRa 통신방식으로 시분할 메쉬네트워크를 형성하는 제1통신부(410)와, 상기 제1통신부(410)보다 상대적으로 통신거리는 짧으나 데이터 전송속도가 빠른 FSK 통신방식으로 시분할 메쉬네트워크를 형성하는 제2통신부(420)를 함께 구비하고, 상기 제1통신부(410)와 제2통신부(420) 중 어느 하나의 통신부가 선택적으로 활성화되도록 제어하는 MCU(430)를 포함하고, 설비(20)의 설치수량이 상대적으로 적은 소규모 공장의 경우 상기 제1통신부(410)를 활성화하고 설비(20)의 설치수량이 상대적으로 큰 대규모 공장의 경우 상기 제2통신부(420)를 활성화함으로써, 설비(20)의 수량이 많아 수집데이터의 수집시간이 길어질 수 밖에 없는 대규모 스마트팩토리에서는 FSK 통신방식을 사용하여 데이터 수집시간을 최소화할 수 있으며, 설비(20)의 수량이 적어 데이터 수집시간이 짧은 소규모 스마트팩토리에는 LoRa 통신방식을 사용하여 긴 통신거리로 데이터 누락의 가능성을 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔루션서버와 라우터가 외부네트워크를 통해 VPN통신방식으로 신호연결된 구성을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템의 수집데이터 전송라인을 나타낸 개략도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 라우터의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 솔루션서버의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 관리용단말의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 센서노드에 구비되는 통신모듈의 구성을 나타낸 블럭도이다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템은 라우트와 솔루션서버 간에 VPN 통신방식으로 네트워크가 구축되어 높은 수준의 보안성을 구현하면서도 고가의 내부 보안통신망을 구축하거나 공장 내에 자체 서버나 DB를 구축할 필요가 없어 네트워크 구축비용을 대폭 절감할 수 있는 시스템으로서, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 라우터(100), 솔루션서버(200) 및 관리용단말(300)을 포함한다.
먼저, 상기 라우터(100)는 센서노드(400)로부터 센싱된 원시데이터를 솔루션서버(200)로 전송하는 통신수단으로서, 공장에 설치된 각 설비(20)의 센서노드(400)와 신호연결되어 각 센서노드(400)로부터 수신되는 미가공 상태의 원시데이터(Raw Data)를 수신하고 수신된 원시데이터를 솔루션서버(200)로 출력한다.
이를 위해, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 라우터(100)는, 인증되지 않은 단말이 접속되지 않도록 차단하는 방화벽서비스부(110) 및, VPN 통신방식으로 암호화된 데이터를 솔루션서버(200)로 전송하고 상기 솔루션서버(200)로부터 암호화된 데이터를 수신하여 복호화 처리하는 VPN서비스부(120)를 포함한다.
상기 솔루션서버(200)는 원시데이터를 수집처리하여 가공데이터를 생성하는 서버로서, 외부네트워크(10)를 이용한 VPN(Virtual Private Network) 통신방식으로 상기 라우터(100)와 신호연결되어 수신되는 원시데이터 취합하며 취합된 원시데이터를 필터링하고 가공하여 설비관리에 필요한 가공데이터를 생성하며 생성된 가공데이터를 저장한다.
여기서, 상기 외부네트워크(10)는 통신사업자가 제공하는 통신망으로서 인터넷과 같이 저렴한 비용으로 통신회선이 제공되는 네트워크를 의미하며, WLAN, LTE, 4G 및 WiFi 등 다양한 개방형 통신망이 이용될 수 있다.
이러한 솔루션서버(200)는 VPN 서비스를 제공하고 설비관련 데이터를 수집할 수 있는 프로그램이 설치되며 수집된 설비 관련 데이터를 저장할 수 있는 서비스를 제공한다.
이를 위해, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 솔루션서버(200)는, VPN 통신방식으로 암호화된 데이터를 라우터(100) 또는 관리자단말(300)로 전송하고 상기 라우터(100) 또는 관리자단말(300)로부터 암호화된 데이터를 수신하여 복호화 처리하는 VPN서비스부(210)와, 상기 라우터(100)로부터 수신된 원시데이터를 취합하여 저장하고 필요한 데이터를 선별하여 필터링하며 선별된 데이터를 이용하여 설비관리에 필요한 가공데이터를 생성하는 수집프로그램부(220) 및, 상기 수집프로그램부(220)를 통해 생성된 가공데이터를 저장하는 DB서비스부(230)를 포함한다.
상기 관리자단말(300)은 공장에 설치된 각 설비(20)를 모니터링하기 위한 통신수단으로서, 상기 VPN 통신방식으로 상기 솔루션서버(200)에 접속하여 가공데이터를 수신하며 수신한 가공데이터를 화면표시한다.
이를 위해, 도 5에 도시된 바와 같이 데이터를 수집하고 관리하기 위한 데이터를 처리하는 수집관리 프로그램부(310) 및, VPN 통신방식으로 암호화된 데이터를 솔루션서버(200)로 전송하고 상기 솔루션서버(200)로부터 암호화된 데이터를 수신하여 복호화 처리하는 VPN서비스부(320)를 포함한다.
상기 관리용단말(300)은 상기 라우터(100)에 접속하여 라우터(100)에 수신된 각 설비(20)별 수집데이터를 실시간으로 분석하여 솔루션서버(200)에서 필요로 하는 수집데이터만이 라우터(100)를 통해 전송되도록 제어할 수 있으며, 이러한 관리용단말(300)를 통해 데이터 전송의 지연시간을 줄이고 데이터 통신 및 저장 비용을 줄이고 네트워크 가용성을 대폭 증대시킬 수 있다.
또한, 상기 관리용단말(300)은 수신된 수집데이터를 기반으로 빅데이터 분석에 의한 모니터링 및 제어가 가능하도록 분석 및 진단을 수행할 수 있다.
더불어, 상기 관리자단말(300)로는 PC나 노트북 등을 이용할 수 있으며, 이 밖에 스마트폰이나 테블릿과 같이 네트워크를 통해 서버 - 클라이언트로 솔루션서버(200)에 접속이 가능하고 데이터 송수신이 가능하며 데이터 처리, 가공 및 출력(화면표시, 프린터 등)이 가능한 다양한 형태의 통신장치를 이용할 수 있다.
한편, 솔루션서버(200)에서 수집할 설비(20)와 연결된 라우터(100)의 IP와 설정된 PORT를 연결한다. 이때 라우터(100)는 설비(20)의 정보를 송수신할 수 있게 사전에 Port Forwarding하고 사용할 Port를 개방하여 사전 준비가 되어 있어야 하며, 설정에 의해 정상적인 수집데이터를 가져올 수 있다. 수집 프로그램 설정시 저장하는 곳을 설정하게 되는데 이때 Server IP 정보와 DB 서비스의 사용 Port를 기입하면 저장된다.
상술한 바와 같은 라우터(100), 관리용단말(300) 및 솔루션서버(200)의 조합된 구성을 통해, 상대적으로 저렴한 외부네트워크(10)를 이용하면서도 솔루션서버(200)와 라우터(100) 간에 VPN 통신방식으로 네트워크가 구축되어 높은 수준의 보안성을 구현할 수 있으며 네트워크 구축비용을 대폭 절감할 수 있다.
또한, 자사 서버의 서비스로 설비를 추가하고 연결하여 설비 접속정보를 확인 및 설정할 수 있고 데이터 수집을 쉬한 설비 맵 세팅 및 수집동작 제어가 가능할 수 있다.
더불어, 설비 제어, 세팅값 설정, 센서 데이터 관리가 가능하고 설비 데이터 입, 출력 설정이 가능하며 위치 제한없이 데이터 수집이 가능하다. 그리고, 네트워크 송,수신 데이터를 기존 프로토콜이 사용하는 암호화 수준에서 한번 더 암호화를 진행하여 보안의 위험성을 더욱 낮출 수 있으며 원격지의 설비에 대한 데이터를 VPN으로 쉽게 수집할 수 있고 데이터의 백업 및 점검시 원격지로의 이동을 최소화하며 이런 취약한 네트워크 보안을 암호화된 데이터로 송수신하여 보안의 위험도를 낮출 수 있다.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템에서는 상기 라우터(100)와 각 센서노드(400) 간에 900MHz 대역의 무선주파수를 이용하여 상호 신호연결될 수 있다.
여기서, 900MHz 대역의 통신의 경우 데이터를 변조하는 방식에 따라 FSK 방식과 LoRa 방식으로 구분할 수 있는데 이 두가지 방식은 속도와 통신거리(커버리지)에 있어 차이가 있으므로 공장에 설치되는 설비의 수량에 따라 선택적으로 사용할 수 있다.
이를 위해, 상기 센서노드(400)는 도 6에 도시된 바와 같이, 데이터 전송속도는 상대적으로 느리나 통신거리가 긴 LoRa 통신방식으로 시분할 메쉬네트워크를 형성하는 제1통신부(410)와, 상기 제1통신부(410)보다 상대적으로 통신거리는 짧으나 데이터 전송속도가 빠른 FSK 통신방식으로 시분할 메쉬네트워크를 형성하는 제2통신부(420)를 함께 구비하고, 상기 제1통신부(410)와 제2통신부(420) 중 어느 하나의 통신부가 선택적으로 활성화되도록 제어하는 MCU(430)를 포함한다.
또한, 설비(20)의 설치수량이 상대적으로 적은 소규모 공장의 경우 상기 제1통신부(410)를 활성화하고 설비(20)의 설치수량이 상대적으로 큰 대규모 공장의 경우 상기 제2통신부(420)를 활성화하는 것이 바람직하다.
따라서, 설비(20)의 수량이 많아 수집데이터의 수집시간이 길어질 수 밖에 없는 대규모 공장에서는 FSK 통신방식을 사용하여 데이터 수집시간을 최소화할 수 있으며, 설비(20)의 수량이 적어 데이터 수집시간이 짧은 소규모 공장에는 LoRa 통신방식을 사용하여 긴 통신거리로 데이터 누락의 가능성을 최소화할 수 있다.
이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.
100...라우터 200...솔루션서버
210...VPN서비스부 220...수집프로그램부
230...DB서비스부 300...관리자단말
400...센서노드

Claims (3)

  1. 공장에 설치된 각 설비(20)의 센서노드(400)와 신호연결되어 각 센서노드(400)로부터 수신되는 미가공 상태의 원시데이터(Raw Data)를 수신하여 취합하고 이를 출력하는 라우터(100);
    외부네트워크(10)를 이용한 VPN(Virtual Private Network) 통신방식으로 상기 라우터(100)와 신호연결되어 수신되는 원시데이터 취합하며 취합된 원시데이터를 필터링하고 가공하여 설비관리에 필요한 가공데이터를 생성하며 생성된 가공데이터를 저장하는 솔루션서버(200); 및
    상기 VPN 통신방식으로 상기 솔루션서버(200)에 접속하여 가공데이터를 수신하며 수신한 가공데이터를 화면표시하는 관리용단말(300);를 포함하는 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 솔루션서버(200)는,
    VPN 통신방식으로 암호화된 데이터를 라우터(100) 또는 관리자단말(300)로 전송하고 상기 라우터(100) 또는 관리자단말(300)로부터 암호화된 데이터를 수신하여 복호화 처리하는 VPN서비스부(210)와,
    상기 라우터(100)로부터 수신된 원시데이터를 취합하여 저장하고 필요한 데이터를 선별하여 필터링하며 선별된 데이터를 이용하여 설비관리에 필요한 가공데이터를 생성하는 수집프로그램부(220) 및,
    상기 수집프로그램부(220)를 통해 생성된 가공데이터를 저장하는 DB서비스부(230)를 포함하는 것을 특징으로 하는 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서노드(400)는,
    데이터 전송속도는 상대적으로 느리나 통신거리가 긴 LoRa 통신방식으로 시분할 메쉬네트워크를 형성하는 제1통신부(410)와, 상기 제1통신부(410)보다 상대적으로 통신거리는 짧으나 데이터 전송속도가 빠른 FSK 통신방식으로 시분할 메쉬네트워크를 형성하는 제2통신부(420)를 함께 구비하고, 상기 제1통신부(410)와 제2통신부(420) 중 어느 하나의 통신부가 선택적으로 활성화되도록 제어하는 MCU(430)를 포함하고, 설비(20)의 설치수량이 상대적으로 적은 소규모 공장의 경우 상기 제1통신부(410)를 활성화하고 설비(20)의 설치수량이 상대적으로 큰 대규모 공장의 경우 상기 제2통신부(420)를 활성화하는 것을 특징으로 하는 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템.
KR1020210135194A 2021-10-12 2021-10-12 개방형 가상사설네트워크 기반의 서버수집형 설비모니터링 솔루션시스템 KR20230052069A (ko)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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