KR20230052575A - 데이터 수집 방법 및 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에서는 데이터 제공 방법 및 장치를 제공한다. 일 실시예에 따른 데이터 제공 방법은, Cat.M1 표준을 사용하여 기계로부터 데이터를 획득하는 단계; 상기 데이터를 저장하는 단계; 및 상기 데이터를 모니터링하는 단계를 포함한다.
Description
본 출원은 데이터 수집 방법 및 장치에 관한 것이며, 특히, 사물인터넷 모듈(Cat.M1)을 활용한 산업용 데이터 수집 방법 및 장치에 관한 것이다.
사물 인터넷(Internet of Things: IOT) 기술이 보편화됨에 따라서 사람들이 사물의 정보를 현장에서 직접 수집하는 방법에서 사물 인터넷 기기를 통한 사물의 정보를 수집하는 방법으로 빠르게 변화하고 있다.
사물 인터넷 기술은 모든 사물을 인터넷으로 연결하여 사물이 가지는 특성을 지능화하고 사물이 각자 통신을 하여 정보와 데이터를 교환함으로써 사람들이 더 편리하게 사물을 이용할 수 있도록 제공되는 기술이다.
사물 인터넷의 도입 초기에는 사물과 PC간에 유선 통신을 통해서 데이터 교환이 이루어 졌으며, 사람의 개입이 요구되었다. 현재 사물 인터넷은 유 무선통신 기술 및 인터넷 기술이 발달되면서 사물과 사물, 사물과 사람 또는 사람과 사람간 데이터 교환뿐만 아니라 정보기술과 통신기술이 융합된 정보통신기술(Information and Communication Technology: ICT)로 발전하고 있다.
사용자가 단말을 이용해 다수의 사물 인터넷 기기를 원격으로 제어하는데 가장 필요한 구성 요소 중 하나가 바로 사물 인터넷 기기를 직접 제어하는 제어 장치이다. 가장 많이 사용되는 제어 장치로는 인쇄 회로 기판(Printed Circuit Board: PCB)에 마이크로 컨트롤러 칩(Micro Controller Unit: MCU)를 포함한 전기/전자 부품을 실장 하는 전용 제어 보드와 PLC(Programmable Logic Controller)가 있다. 전용 제어 보드는 보드가 삽입될 전기/전자 제품이 필요로 하는 사양에 따라 제작하는 맞춤형 제어 보드이며, PLC는 충분한 수량의 릴레이(Relay), DC 입력, 접점 입력, 아날로그 입력 단자를 실장한 범용 제어 보드이다.
한편, 사물 인터넷 서비스를 제공하기 위하여 데이터를 수집하고 제어할 수 있는 하드웨어 장치와 사물 인터넷의 표준 통신 프로토콜을 사용한 네트워크 통신기술이 필요하며 인터넷 기기를 통한 유저 인터페이스 화면이 사용자 단말에 제공되어야 한다
기존에 사물인터넷 서비스는 사용자 단말에 제공되는 데이터 및 정보에 따라 하드웨어, 소프트웨어, 유저 인터페이스가 개발 및 설계되어 사용자에게 제공되었다.
이러한 시스템은 기기 및 센서 등의 하드웨어가 변경되면 데이터의 종류 및 형식이 변경됨에 따라서 이를 제어하기 위한 하드웨어, 소프트웨어, 유저 인터페이스가 변경되어야 하는 번거로움이 있었다. 따라서, 이러한 사물인터넷 서비스 시스템을 구축하기 위해서는 숙련된 하드웨어, 소프트웨어, 네트워크 엔지니어 및 기술이 필요한데 사물 인터넷 기기 및 정보의 종류가 다양해짐에 따라 이의 제공에 어려움이 따르고 있다.
본 발명은 네트워크 환경을 구성하여 장치, 설비와 시스템을 연결, 생성·수집된 데이터를 활용해서 모니터링, 제어, 분석하는 솔루션을 제공하고자 한다.
또한, 우리 주변의 다양한 사물 또는 장치 및 기기를 연결할 수 있는 지능형 하드웨어 장치를 통하여 사물의 연결 유 무 상태와 연결 대상의 데이터를 자동으로 수집하고 제어할 수 있는 기능을 갖는 데이터 수집 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 데이터 수집 장치는 지능형 자동인식 하드웨어 모듈에 연결된 사물의 정보 및 데이터가 변경되어도 이를 자동으로 동기화 할 수 있는 유저 인터페이스를 제공하고자 한다.
일 실시예에 따른 데이터 수집 방법은, Cat.M1 표준을 사용하여 기계로부터 데이터를 획득하는 단계; 상기 데이터를 저장하는 단계; 및 상기 데이터를 모니터링하는 단계를 포함한다.
상기 데이터는 환경 데이터 및 제조 데이터 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 환경 데이터는 온도, 습도, 진동, 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제조 데이터는 생산량, 불량률, 진동, 전류, 및 가동시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 데이터를 저장하는 단계는, 상기 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 저장하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 데이터를 모니터링하는 단계는, 상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 경고를 출력하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 사용자 입력을 수신하는 단계; 및 상기 사용자 입력에 응답하여 상기 기계를 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 방법은, 상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 상기 기계를 일시 정지하는 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 따른 데이터 수집 장치는, Cat.M1 표준을 사용하여 기계로부터 데이터를 획득하도록 구성되는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 센서; 상기 데이터를 저장하도록 구성되는 메모리; 및 상기 데이터를 모니터링하도록 구성되는 프로세서를 포함한다.
상기 데이터는 환경 데이터 및 제조 데이터 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 환경 데이터는 온도, 습도, 진동, 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 제조 데이터는 생산량, 불량률, 진동, 전류, 및 가동시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 상기 메모리에 저장하도록 더 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 경고를 출력하도록 더 구성될 수 있다.
상기 장치는, 상기 프로세서가 상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 사용자 입력을 수신하도록 구성되는 통신 모듈을 더 포함하고, 상기 프로세서는, 상기 사용자 입력에 응답하여 상기 기계를 제어하도록 더 구성될 수 있다.
상기 프로세서는, 상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 상기 기계를 일시 정지하도록 더 구성될 수 있다.
본 발명은 네트워크 환경을 구성하여 장치, 설비와 시스템을 연결, 생성·수집된 데이터를 활용해서 모니터링, 제어, 분석하는 솔루션을 제공하고자 한다.
본 발명은 우리 주변의 다양한 사물 또는 장치 및 기기를 연결할 수 있는 지능형 하드웨어 장치를 통하여 사물의 연결 유 무 상태와 연결 대상의 데이터를 자동으로 수집하고 제어할 수 있는 기능을 갖는 데이터 수집 장치를 제공하고자 한다.
또한, 본 발명에 따른 데이터 수집 장치는 지능형 자동인식 하드웨어 모듈에 연결된 사물의 정보 및 데이터가 변경되어도 이를 자동으로 동기화 할 수 있는 유저 인터페이스를 제공하고자 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치를 포함하는 사물 인터넷 서비스 시스템을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치를 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 출력의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버를 보여주는 블록도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버의 프론트엔드(Front-end) 서비스 수행 방식을 보여주는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버의 OTA 서비스 수행 방식을 보여주는 순서도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어(cavity core)의 사시도를 나타낸다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 평면도를 나타낸다.
도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 정면도를 나타낸다.
도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 측면도를 나타낸다.
도 8e는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어(lower core)의 사시도를 나타낸다.
도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 평면도를 나타낸다.
도 8g는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 정면도를 나타낸다.
도 8h는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 측면도를 나타낸다.
도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 사시도를 나타낸다.
도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 평면도를 나타낸다.
도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 정면도를 나타낸다.
도 9d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 측면도를 나타낸다.
도 9e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 사시도를 나타낸다.
도 9f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 평면도를 나타낸다.
도 9g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 정면도를 나타낸다.
도 9h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 측면도를 나타낸다.
도 10a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 사시도를 나타낸다.
도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 평면도를 나타낸다.
도 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 정면도를 나타낸다.
도 10d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 측면도를 나타낸다.
도 10e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 사시도를 나타낸다.
도 10f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 평면도를 나타낸다.
도 10g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 정면도를 나타낸다.
도 10h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 측면도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치를 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 출력의 일 예를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버를 보여주는 블록도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버의 프론트엔드(Front-end) 서비스 수행 방식을 보여주는 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버의 OTA 서비스 수행 방식을 보여주는 순서도이다.
도 8a는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어(cavity core)의 사시도를 나타낸다.
도 8b는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 평면도를 나타낸다.
도 8c는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 정면도를 나타낸다.
도 8d는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 측면도를 나타낸다.
도 8e는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어(lower core)의 사시도를 나타낸다.
도 8f는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 평면도를 나타낸다.
도 8g는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 정면도를 나타낸다.
도 8h는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 측면도를 나타낸다.
도 9a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 사시도를 나타낸다.
도 9b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 평면도를 나타낸다.
도 9c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 정면도를 나타낸다.
도 9d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 측면도를 나타낸다.
도 9e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 사시도를 나타낸다.
도 9f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 평면도를 나타낸다.
도 9g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 정면도를 나타낸다.
도 9h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 측면도를 나타낸다.
도 10a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 사시도를 나타낸다.
도 10b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 평면도를 나타낸다.
도 10c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 정면도를 나타낸다.
도 10d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 캐비티 코어의 측면도를 나타낸다.
도 10e는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 사시도를 나타낸다.
도 10f는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 평면도를 나타낸다.
도 10g는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 정면도를 나타낸다.
도 10h는 본 발명의 다른 실시예에 따른 데이터 수집 장치의 하부 코어의 측면도를 나타낸다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고, 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하에서는, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 하드웨어 모듈(220)을 이용한 데이터 수집 장치(200)에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치(200)를 포함하는 사물 인터넷 서비스 시스템을 보여주는 도면이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치(200)를 보여주는 블록도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치(200)를 보여주는 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 디스플레이 모듈의 출력의 일 예를 나타낸다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 하드웨어 모듈(220)을 이용한 데이터 수집 장치(200)는 네트워크 통신을 통해 관리 서버(300) 및 사용자 단말(400)과 통신하여 사물 인터넷 서비스 시스템을 구성하며, 궁극적으로 사용자 단말(400)에 의해 제어되는 사물 인터넷 서비스를 제공하기 위한 것이다. 이때, 데이터 수집 장치(200)는 국제 표준화 단체 3GPP에서 표준화한 기술인 Cat.M1 네트워크를 활용하여 작업장, 작업 설비, 기계로부터 데이터를 자동으로 생성, 수집하고 클라우드 서버로 전송할 수 있다. 데이터는 환경 데이터 및 제조 데이터 중 적어도 하나를 포함하고, 환경 데이터는 온도, 습도, 진동, 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하고, 제조 데이터는 생산량, 불량률, 진동, 전류, 및 가동시간 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
데이터 수집 장치(200)는 병렬 분산 수집 및 운영체계 지원을 통해 수집/설정된 여러 데이터 소스들로부터 실시간으로 방대한 양의 데이터를 병렬 수집/추출이 가능할 수 있다. 데이터 수집 장치(200)는 작업장, 설비 등의 수집/추출된 제조 데이터를 여러가지의 파라미터로 분석/표현이 가능하다.
또한, 데이터 수집 장치(200)는 다양한 데이터의 수집이 가능하며 기존 설비, 통신환경 등을 그대로 사용할 수 있으며, Cat.M1 네트워크 활용도 가능한 범용성을 가지므로, 데이터 수집을 위한 별도의 배선, 공사, 펌웨어, S/W 개발 불필요할 수 있다.
이에, 데이터 수집 장치(200)를 사용하는 사용자는 별도의 서버 구축 없이도 클라우드 기반 서버 사용과 데이터 저장/보관이 가능할 수 있다. 사용자가 수집/분석이 필요한 데이터의 종류만 선택/선정하면 IoT(Cat.M1) 기반 데이터 분석 서비스를 제공받을 수 있기 때문에 데이터 수집 장치(200)는 스마트팩토리, 스마트머신, 스마트물류, 스마트팜 등 다양한 분야에 적용이 가능하다.
한편, 사물 인터넷 기기(100)는 사물 인터넷(Internet of Things)이 적용되는 일반적인 기기나 사물로써, 일반 가정에서 활용되는 CCTV, 전등, 경보기, 냉장고, 에어컨 등의 가전기기가 될 수 있다. 아울러, 산업 현장에서 활용되는 다양한 센서, 보안 장치, 변압/변전기, 차단기, 에너지 저장장치, 의료기기, 공장 자동화기기 등이 사물 인터넷 기기(100)가 될 수도 있다. 하드웨어 모듈(220)은 위와 같은 사물 인터넷 기기(100)에 적용되는 주변 기기인 센서나 알람 등을 제어하기 위한 모듈일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치(200)는 제어 보드(210), 하드웨어 모듈(220)을 포함할 수 있다. 데이터 수집 장치(200)의 구조는 도 8a 내지 도 8h, 도 9a 내지 도 9h, 또는 도 10a 내지 도 10h에 도시된 바와 같을 수 있다.
제어 보드(210)는 데이터 수집 장치(200)의 각 기능 부품이 장착되는 메인 보드일 수 있다. 제어보드는 하드웨어 모듈(220)을 마이크로 컨트롤러 유닛(211)에 선택적으로 연결 또는 분리할 수 있도록 설계된 것일 수 있다. 즉, 제어 보드(210)는 사물 인터넷 기기(100)를 제어하는 하드웨어 모듈(220)들이 메인 보드에 서브로 장착되는 형태로 구성된다.
하드웨어 모듈(220)은 사물 인터넷 기기(100)에 적용되는 주변 기기와 연결된 것으로서, 주변 기기를 제어하는 프로그램이 저장된 것일 수 있다. 하드웨어 모듈(220)은 적어도 하나의 사물 인터넷 기기(100)와 대응되어, 사물 인터넷 기기(100)의 구동을 제어하는 PLC(Programmable Logic Controller) 기능을 수행할 수 있다. 즉, 각각의 하드웨어 모듈(220)은 마이크로프로세서 등의 MCU(Micro Controller Unit)를 구비하여, 미리 설정된 입력 프로그램 및 사용자의 제어에 따라 순차적으로 논리 연산 처리할 수 있다. 그리고 그 처리 결과를 이용해 연결된 사물 인터넷 기기(100)의 전반적인 구동을 제어할 수 있다. 하드웨어 모듈(220)들은 각각 고유의 ID를 가질 수 있다.
제어 보드(210)는 마이크로 컨트롤러 유닛(211), 메모리(212), 통신 모듈(213), 전원 모듈(214), 하드웨어 모듈 인식부(215), 디스플레이 모듈(216)을 포함할 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(211)은 데이터 수집 장치(200)를 제어하기 위한 프로그램을 실행하는 프로세서일 수 있다. 마이크로 컨트롤러 유닛(211)은 프로세서(processor)와 같이 데이터를 처리할 수 있는 모든 종류의 장치를 포함할 수 있다. 여기서, '프로세서(processor)'는, 예를 들어 프로그램 내에 포함된 코드 또는 명령으로 표현된 기능을 수행하기 위해 물리적으로 구조화된 회로를 갖는, 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치를 의미할 수 있다. 이와 같이 하드웨어에 내장된 데이터 처리 장치의 일 예로서, 마이크로프로세서(microprocessor), 중앙처리장치(central processing unit: CPU), 프로세서 코어(processor core), 멀티프로세서(multiprocessor), ASIC(application-specific integrated circuit), FPGA(field programmable gate array) 등의 처리 장치를 망라할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
마이크로 컨트롤러 유닛(211)은 제어 보드(210)에 하드웨어 모듈(220)이 장착되면 이를 자동으로 인식하는 펌웨어(Firmware)를 실행할 수 있다. 이를 통해 마이크로 컨트롤러 유닛(211)은 하드웨어 모듈(220)로부터 하드웨어 모듈(220)의 종류 정보 및 장착 위치 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 장착 위치 정보는 후술할 복수개의 하드웨어 모듈 인식부(215)들 중에 어느 하드웨어 모듈 인식부(215)에 하드웨어 모듈(220)이 장착되었는지에 관한 정보일 수 있다.
마이크로 컨트롤러 유닛(211)이 실행하는 펌웨어는 하드웨어 모듈(220)을 자동으로 인식하는 기능이 있다. 또한 펌웨어는 통신 모듈(213)을 이용하여 자동 프로그래밍을 수행하여 하드웨어 모듈(220) 종류 정보 및 장착 위치 정보를 기초로 구성되는 유저 인터페이스를 관리 서버(300) 및 사용자 단말(400)에 전송되도록 할 수 있다.
예를 들어, 마이크로 컨트롤러 유닛(211)은 통신 모듈(213)을 이용하여 어느 한 슬레이브 커넥터의 형태를 가지는 하드웨어 모듈 인식부(215)에 하드웨어 모듈(220)이 추가로 장착되면, 추가 장착된 하드웨어 모듈(220) 및 하드웨어 모듈(220)을 통해 제어하게 될 사물 인터넷 기기(100)에 대한 제품 정보를 관리 서버(300)로 전송할 수 있다. 반대로, 관리 서버(300)나 사용자 단말(400)을 통해 제어 명령 및 제어 신호가 입력되면, 이를 순차적으로 해당 하드웨어 모듈(220)로 전송할 수 있다.
한편, 펌웨어 업데이트는 관리 서버(300)에 업로드를 통하여 수동 업데이트 하는 과정과 OTA부트로더를 통하여 자동 업데이트 하는 방법이 있다. 자동 업데이트 방법은 후술하도록 하겠다.
메모리(212)는 데이터 수집 장치(200)를 제어하기 위한 프로그램 및 하드웨어 모듈(220)을 자동으로 인식하는 펌웨어가 저장된 기록 매체일 수 있다. 메모리(212)는 프로세서가 처리하는 데이터를 일시적 또는 영구적으로 저장하는 기능을 수행할 수 있다. 예를 들어, 메모리(212)는 사물 인터넷 기기(100)로부터 획득된 데이터를 저장하도록 구성될 수 있다. 프로세서는 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 메모리(212)에 저장할 수 있다. 여기서, 메모리(212)는 휘발성 저장 매체(volatile storage media) 또는 비휘발성 저장 매체(non-volatile storage media)를 포함할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
통신 모듈(213)은 통신망과 연동하여 데이터 수집 장치(200)에 통신 인터페이스를 제공하는데, 관리 서버(300)와 사용자 단말(400)과의 데이터를 송수신하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 통신 모듈(213)은 다른 네트워크 장치와 유무선 연결을 통해 제어 신호 또는 데이터 신호와 같은 신호를 송수신하기 위해 필요한 하드웨어 및 소프트웨어를 포함하는 장치일 수 있다.
예를 들어, 통신 모듈(213)은 MQTT 프로토콜을 사용하여 데이터 수집 장치(200)와 관리 서버(300) 및 사용자 단말(400) 간의 통신을 수행할 수 있다. 구체적으로, 데이터 수집 장치(200) 내의 WiFi통신 모듈(213)과 관리 서버(300) 내의 브로커서버와 IoT표준 MQTT 프로토콜을 이용하여 통신을 할 수 있다. 또한, 데이터 수집 장치(200)는 Cat.M1 네트워크를 활용할 수 있다.
전원 모듈(214)은 데이터 수집 장치(200)에 전원을 공급하기 위한 것일 수 있다. 전원 모듈(214)은 데이터 수집 장치(200)에 전원을 안정적으로 공급하며 사용가능 전압 이상의 전압이 입력될 때 회로를 보호하는 기능과 서지(Suerge)성 입력 전압으로부터 보호하는 기능을 가지고 있다. 전원 모듈(214) 입력 단자는 범용적인 아답터와 휴대용 보조 배터리를 겸하여 사용 가능하도록 마이크로USB-B 혹은 USB-C 타입의 단자를 사용할 수 있다.
하드웨어 모듈 인식부(215)는 전원 입력단자와 통신 인터페이스 단자들이 구성된 커넥터일 수 있다. 하드웨어 모듈(220)들은 제어 보드(210)의 각 슬레이브 커넥터에 전기적으로 결합되는 형태로 장착될 수 있다.
디스플레이 모듈(216)은 이미지나 비디오, 및/또는 프로그램의 실행 화면을 표시할 수 있다. 예를 들어, 디스플레이 모듈(216)은 프로그램의 그래픽 유저 인터페이스(graphic user interface)(GUI)를 표시할 수 있다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 디스플레이 모듈(216)은 설비의 온도, 점멸 여부, 진동, 초기화 스위치, 제어 스위치 등에 대한 GUI를 표시할 수 있다. 일 실시예에 따르면 디스플레이는 터치 스크린과 결합된 형태의 터치 스크린 디스플레이일 수 있다. 또한, 디스플레이 모듈(216)은 컴퓨팅 장치와 마찬가지로, 프로세서와 메모리(212)를 포함하고, 메모리(212)에 저장된 프로그램을 실행하여, 그래픽 유저 인터페이스를 실행할 수 있다. 또한, 디스플레이 모듈(216)은 유저 인터페이스의 실행과정에서 사용자가 입력한 데이터를 저장하고, 이를 관리 서버(300) 등에 전송할 수 있다. 예를 들면, 디스플레이 모듈(216)로서 태블릿 PC를 사용하거나, 그 밖에 디스플레이 및 컴퓨팅 기능을 가진 디바이스를 사용할 수 있다.
제어 보드(210)의 펌웨어는 하드웨어 모듈(220) 종류 정보 및 장착 위치 정보를 기초로 유저 인터페이스를 구성하여 디스플레이 모듈(216)에 출력되도록 할 수 있다. 유저 인터페이스는 제어 보드(210)에 장착되는 하드웨어 모듈(220)의 종류에 따라 자동적으로 변경 또는 업그레이드될 수 있다. 따라서, 마이크로 프로세서 유닛의 펌웨어는 하드웨어 모듈(220)의 종류 및 장착 위치를 자동으로 인식하는 기능이 있다. 또한, 펌웨어는 하드웨어 모듈(220)을 자동으로 인식함에 따라 그의 종류 정보 및 장착 위치 정보를 기초로 유저 인터페이스를 자동으로 프로그래밍할 수 있다.
하드웨어 모듈(220)의 제어 프로그램은 제어 보드(210)에 다른 하드웨어 모듈(220)이 장착된 경우에 서로 연동되도록 기능할 수 있다. 특히, 사물 인터넷 기기(100)에 적용되는 주변 기기는 입력 기기와 출력 기기를 포함할 수 있다. 예를 들어, 입력 기기는 각종 데이터를 수집할 수 있는 다양한 종류의 센서일 수 있다. 출력 기기는 입력 기기의 입력에 반응하여 알람, 발광, 진동 등을 하는 다양한 종류의 반응 기기일 수 있다. 입력 기기와 연결된 하드웨어 모듈(220)의 제어 프로그램과 출력 기기와 연결된 하드웨어 모듈(220)의 제어 프로그램은 서로 간의 기기 정보를 전달받아서, 이를 기초로 입력 기기와 출력 기기가 서로 연동되도록 할 수 있다.
일 예로, 입력 기기가 온도 센서이고, 출력 기기가 사이렌 알람인 경우, 온도 센서에서 감지되는 온도가 미리 설정한 온도 또는 임계치 이상인 경우 사이렌 알람이 작동되도록 하드웨어 모듈(220)의 각 프로그램이 이를 제어할 수 있다. 다른 예로, 입력 기기의 데이터가 임계치 이상인 경우, 사용자 입력을 수신하고, 사용자 입력에 응답하여 출력 기기를 제어할 수 있다. 출력 기기는 사물 인터넷 기기(100)를 일시 정지시킬 수도 있다. 또한, 하드웨어 모듈(220)이 입력 기기만으로 구성된 경우에는 상호간에 연동되지 않도록 할 수 있다. 또한, 복수개의 입력 기기와 단일의 출력 기기의 조합인 경우에는, 복수개의 입력 기기에 대하여 하나의 출력 기기가 작동되도록 제어될 수도 있다.
관리 서버(300)는 상기 데이터 수집 장치(200)를 관리하는 프로그램이 저장된 메모리(212), 메모리(212)에 저장된 프로그램을 실행하는 프로세서 및 통신 모듈(213)을 포함할 수 있다.
관리 서버(300)의 프로세서는 프로그램의 수행에 따라, 데이터 수집 장치(200)로부터 수신한 하드웨어 모듈(220)의 종류 정보 및 장착 위치 정보를 기초로 사용자 단말(400)에 하드웨어 모듈(220)의 구동을 제어하기 위한 유저 인터페이스를 제공하는 프론트엔드 서비스를 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버(300)를 보여주는 블록도이다. 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버(300)의 프론트엔드(Front-end) 서비스 수행 방식을 보여주는 순서도이다.
관리 서버(300)는 데이터 수집 장치(200)에 지능형 자동인식 하드웨어 모듈(220)의 종류 및 슬롯 위치, 사물 인터넷 기기(100)의 연결 유, 무등의 정보를 바탕으로 목록을 구성하고 관련 정보를 클라우드 서버 내의 브로커 서버(320)로 전송할 수 있다.
브로커 서버(320)로 받은 정보는 데이터베이스(330)로 저장할 것과 사용자 단말(400)로 보낼 정보를 서버 스위치(340)에서 분류하여 하드웨어 최신 정보와 기기의 고유 식별번호(ID)를 DB저장(341)을 통하여 데이터베이스(330)에 저장될 수 있다. 사용자 단말(400) 화면은 API서버(342)를 통하여 프론트엔드 웹서버(351)로 화면갱신이 수행될 수 있다. 웹서버(351)는 하드웨어 정보와 동기화된 유저 인터페이스를 자동으로 웹브라우저(353)에 갱신할 수 있다. 한편, 사용자 단말(400)의 화면은 웹브라우저(353)과 모바일 앱(352)를 결합한 하이브리드 앱으로 구성될 수 있다.
데이터 수집 장치(200, 310)의 등록 절차는 데이터 수집 장치(200, 310)의 고유 식별번호(ID)를 디스플레이 모듈(216)에 QR코드를 표시한 상태에서 사용자 단말(400)의 모바일 앱(352) 화면에서 디바이스 등록을 실행시키면 모바일 기기는 QR코드 스캔 모드로 변경되고, 이를 스캔하면 데이터 수집 장치(200)의 QR코드 정보가 BLE통신으로 사용자 단말(400)을 통하여 데이터베이스(330)에 저장되고 등록될 수 있다.
사용자 단말(400)은 인터넷망의 웹브라우저를 통해 프론트엔드 서비스(350)의 웹서버(351)에 접속하며, 프론트엔드 서비스(350)의 방식은 웹 서비스 방식이며 웹서비스는 통신 프로토콜에 구애받지 않고 다양한 통신 프로토콜을 통해 수행될 수 있다. 데이터 수집 장치(200)의 고유 번호는 데이터베이스(330)에 저장되어 있고, 해당 장치의 실시간 혹은 누적 데이터 역시 데이터베이스(330)에 저장되어 있으므로, 이에 기반하여 사용자는 사용자 단말(400)을 이용해 데이터 수집 장치(200)의 정보를 열람하고, 원격으로 제어할 수 있다. 사용자 단말(400)에는 데이터베이스(330)에 저장된 사물 인터넷 기기(100)의 타입 정보(주변 기기의 종류와 슬롯 위치)를 기반으로 프론트엔드 서비스(350)에 의해 유저 인터페이스가 자동으로 생성되어 제공될 수 있다.
사용자 단말(400)에 자동 생성된 유저 인터페이스에서 제어 명령을 요청하면 데이터베이스(330)에 제어 정보를 저장하고, 사용자 단말(400)의 유저 인터페이스를 갱신하며, 브로커서버(320)에서 MQTT통신 프로토콜로 데이터 수집 장치(200)에 제어 정보 신호를 전송할 수 있다.
데이터 수집 장치(200)는 제어 정보를 메모리(212)에 저장하고 마이크로 프로세서 유닛의 펌웨어 제어 명령과 디스플레이 모듈(216)의 유저 인터페이스를 갱신할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 관리 서버(300)의 OTA 서비스 수행 방식을 보여주는 순서도이다.
도 7을 참조하면, 관리 서버(300)는 하드웨어 모듈(220)의 종류 정보 및 장착 위치 정보를 기초로 마이크로 컨트롤러 유닛(211)의 펌웨어의 자동 업데이트를 제공하는 OTA(Over The Air)서비스를 수행할 수 있다.
OTA부트로더는 데이터 수집 장치(200)의 펌웨어를 인터넷을 통하여 업데이트 하고자 하는 최신 버전 펌웨어로 업데이트할 수 있다. 이로써, 다수의 데이터 수집 장치(200)는 장소에 상관없이 인터넷에 연결된 상태라면 동시에 펌웨어 업데이트가 가능하다.
펌웨어 업데이트 방법은 먼저, 마이크로 컨트롤러 유닛(211)의 펌웨어 버전과 OTA서비스부에 등록된 펌웨어의 버전을 비교할 수 있다.
다음으로, 마이크로 컨트롤러 유닛(211)의 펌웨어 버전 보다 OTA서비스부에 등록된 펌웨어의 버전이 최신이면 마이크로 컨트롤러 유닛(211)의 펌웨어의 OTA 부트로더가 실행되며, OTA 서비스부와의 통신을 통해 업데이트가 자동으로 실시될 수 있다. 펌웨어 버전이 일치하면 업데이트는 진행되지 않을 수 있다.
OTA 서비스 펌웨어 업데이트는 자동모드(데이터 수집 장치 전체)와 수동모드(데이터 수집 장치 선택적)가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치(200)는 하드웨어 모듈(220)의 정보를 자동으로 동기화 하여 사용자에게 유저 인터페이스를 제공하는 서비스를 제공하며, 관리 서버(300)를 이용하여 제어 대상이 되는 다양한 사물들을 별도의 사용자의 제어 과정 없이 연결만으로 즉시 사물 인터넷서비스를 제공할 수 있는 장점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치(200)는 사물 인터넷 환경에서 사물 인터넷 기기(100) 및 사물 인터넷 기기(100)의 하드웨어 모듈(220) 추가 장착시, 추가된 사물 인터넷 기기(100)와 하드웨어 모듈(220)이 사용자 단말(400)의 응용 프로그램과 자동으로 연계될 수 있도록 지원할 수 있다.
특히, 사용자가 보유하고 있거나 구매한 사물 인터넷 기기(100) 및 그 하드웨어 모듈(220)을 직접 제어 보드(210)에 추가 장착할 수 있도록 지원하므로, 인력 및 비용 소모를 최소화시킬 수 있다.
또한, 직접 사물 인터넷 기기(100) 및 하드웨어 모듈(220)이 제어 보드(210)에 추가 장착되면, 자동으로 사용자 단말(400)의 응용 프로그램에 인터페이스 제어 툴이 추가되어, 응용 프로그램과 해당 사물 인터넷 기기(100) 및 하드웨어 모듈(220)의 구동 프로그램이 자동으로 연계되도록 지원함으로써, 사용자 인터페이스 제어가 용이하게 수행되도록 할 수 있다.
또한, 하드웨어 모듈(220) 자체에 제어 프로그램이 탑재되어, 복수개의 하드웨어 모듈(220)이 제어 보드(210)에 장착되는 것만으로도 서로 연동될 수 있다는 장점이 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술적 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 주변 기기
200, 310: 데이터 수집 장치
210: 제어 보드
211: 마이크로 컨트롤러 유닛
212: 메모리
213: 통신 모듈
214: 전원 모듈
215: 하드웨어 모듈 인식부
216: 디스플레이 모듈
220: 하드웨어 모듈
300: 관리 서버
320: 브로커 서버
330: 데이터베이스
340: 서버 스위치
350: 프론트엔드 서비스부
400: 사용자 단말
200, 310: 데이터 수집 장치
210: 제어 보드
211: 마이크로 컨트롤러 유닛
212: 메모리
213: 통신 모듈
214: 전원 모듈
215: 하드웨어 모듈 인식부
216: 디스플레이 모듈
220: 하드웨어 모듈
300: 관리 서버
320: 브로커 서버
330: 데이터베이스
340: 서버 스위치
350: 프론트엔드 서비스부
400: 사용자 단말
Claims (12)
- Cat.M1 표준을 사용하여 기계로부터 데이터를 획득하는 단계;
상기 데이터를 저장하는 단계; 및
상기 데이터를 모니터링하는 단계
를 포함하는 데이터 수집 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 데이터는 환경 데이터 및 제조 데이터 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 환경 데이터는 온도, 습도, 진동, 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 제조 데이터는 생산량, 불량률, 진동, 전류, 및 가동시간 중 적어도 하나를 포함하는,
데이터 수집 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 데이터를 저장하는 단계는,
상기 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 저장하는 단계
를 포함하는 데이터 수집 방법.
- 제1항에 있어서,
상기 데이터를 모니터링하는 단계는,
상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 경고를 출력하는 단계
를 포함하는 데이터 수집 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 사용자 입력을 수신하는 단계; 및
상기 사용자 입력에 응답하여 상기 기계를 제어하는 단계
를 더 포함하는 데이터 수집 방법.
- 제4항에 있어서,
상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 상기 기계를 일시 정지하는 단계
를 더 포함하는 데이터 수집 방법.
- Cat.M1 표준을 사용하여 기계로부터 데이터를 획득하도록 구성되는 사물인터넷(Internet of Things, IoT) 센서;
상기 데이터를 저장하도록 구성되는 메모리; 및
상기 데이터를 모니터링하도록 구성되는 프로세서
를 포함하는 데이터 수집 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 데이터는 환경 데이터 및 제조 데이터 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 환경 데이터는 온도, 습도, 진동, 및 일산화탄소 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 제조 데이터는 생산량, 불량률, 진동, 전류, 및 가동시간 중 적어도 하나를 포함하는,
데이터 수집 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 데이터를 미리 설정된 시간 간격으로 상기 메모리에 저장하도록 더 구성되는, 데이터 수집 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 경고를 출력하도록 더 구성되는, 데이터 수집 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 프로세서가 상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 사용자 입력을 수신하도록 구성되는 통신 모듈
을 더 포함하고,
상기 프로세서는,
상기 사용자 입력에 응답하여 상기 기계를 제어하도록 더 구성되는, 데이터 수집 장치.
- 제10항에 있어서,
상기 프로세서는,
상기 데이터 중 임계치를 초과하는 데이터를 검출하는 경우, 상기 기계를 일시 정지하도록 더 구성되는, 데이터 수집 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210135789A KR20230052575A (ko) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 데이터 수집 방법 및 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210135789A KR20230052575A (ko) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 데이터 수집 방법 및 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230052575A true KR20230052575A (ko) | 2023-04-20 |
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ID=86143536
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210135789A KR20230052575A (ko) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 데이터 수집 방법 및 장치 |
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| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230052575A (ko) |
-
2021
- 2021-10-13 KR KR1020210135789A patent/KR20230052575A/ko unknown
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