KR20230060797A - IoT-based remote energy distributed control system through data correction - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빌딩, 공장, 창고, 공공건물 및 수처리장 등의 온도, 습도, 전력 및 이산화탄소를 포함하는 에너지 및 환경 요소와 CCTV를 포함한 방범, 방재 요소에 대해, 데이터 보정을 이용한 데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an IoT-based remote energy distribution control system through data correction, and more particularly, energy and environmental factors including temperature, humidity, power, and carbon dioxide in buildings, factories, warehouses, public buildings, and water treatment plants. It is about an IoT-based remote energy distribution control system through data correction using data correction for crime prevention and disaster prevention elements including CCTV and CCTV.
빌딩, 공장, 창고, 공공건물 및 수처리장 등에서 에너지를 효율적으로 감시, 진단 및 관리하기 위한 가장 중요한 요소는 온도, 습도, 전력 및 이산화탄소(CO2)를 포함하는 환경 요소이다.The most important factors for efficiently monitoring, diagnosing, and managing energy in buildings, factories, warehouses, public buildings, and water treatment plants are environmental factors including temperature, humidity, power, and carbon dioxide (CO 2 ).
이에 따라, 업무용 빌딩과 건물, 그리고 공장 등의 공장 에너지 자동화(FEMS), 빌딩 에너지 자동화(BEMS), 빌딩자동제어(BAS) 및 데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템(EMS) 등의 시스템 구축을 통하여 상기 환경 요소에 대한 에너지 관리를 최적화하고 효율적으로 운영할 필요성이 대두되고 있다.Accordingly, factory energy automation (FEMS), building energy automation (BEMS), building automatic control (BAS), and IoT-based remote energy distribution control system (EMS) through data correction, etc. The necessity of optimizing and efficiently operating energy management for the environmental factors through system construction is emerging.
이러한 필요성에 따라 에너지의 최적 관리를 위한 온도, 습도, 전력, 그리고 이산화탄소 등의 환경 감시에 IoT 기술을 접목함으로써, 공장 및 빌딩 등에 최적화된 솔루션을 제공하기 위한 기술 개발이 요구되고 있으며, 이러한 조건을 충족시키기 위한 기술 요소에는 IoT 기기(센서)와 제어장치 사이의 양방향 통신 기술, 보안 기술, 저 전력소모 기술 및 네트워크의 무선망 통신 기술 등이 있다.In accordance with this need, technology development is required to provide optimized solutions for factories and buildings by applying IoT technology to environmental monitoring such as temperature, humidity, power, and carbon dioxide for optimal management of energy. Technology elements to be met include two-way communication technology between IoT devices (sensors) and control devices, security technology, low power consumption technology, and wireless network communication technology of networks.
한편, 사물인터넷(IoT, Internet of Things)(이하 'IoT'라 한다)은 무선 인터넷을 기반으로 다양한 장치를 연결하고 센서를 통해 환경 정보를 획득하며, 이를 기반으로 제어하는 여러 기술이 융합된 컴퓨팅 시스템이다.On the other hand, the Internet of Things (IoT) (hereinafter referred to as 'IoT') is computing that combines various technologies that connect various devices based on the wireless Internet, acquire environmental information through sensors, and control based on this. It is a system.
이러한 IoT 환경에서 애플리케이션은 네트워크에 연결된 여러 장치 또는 기기를 이용하여 사용자에게 유용한 정보와 편의를 제공할 수 있는데, IoT 기기(device)들은 단순한 정보를 제공하기도 하고, 다수 기기들의 협업에 의한 서비스를 제공하기도 한다.In this IoT environment, applications can provide useful information and convenience to users using multiple devices or devices connected to the network. IoT devices provide simple information or provide services through collaboration between multiple devices. do it too
여기에서, 상기 사물을 지칭하는 IoT 기기는 가전제품, 모바일 장비 및 컴퓨터 등 다양한 임베디드 시스템으로 이루어질 수 있으며, 각각의 사물들은 자신을 구별하는 식별인자, 통신 기능 및 데이터를 처리할 수 있는 기능 등이 포함되어야 한다.Here, the IoT device referring to the object may be composed of various embedded systems such as home appliances, mobile equipment, and computers, and each object has an identification factor to distinguish itself, a communication function, and a function to process data. should be included
IoT 장치 및 서비스를 제어하기 위한 방법 및 시스템 중 하나로서, 등록특허공보 제10-1553478호에 IoT 장치 및 서비스를 제어하기 위한 방법 및 시스템이 개시되어 있다.As one of the methods and systems for controlling IoT devices and services, Patent Registration No. 10-1553478 discloses a method and system for controlling IoT devices and services.
상기 기술은 적어도 하나의 IoT(Internet of Things) 장치를 사용자와 연관하여 등록하는 단계; 메신저 서비스 플랫폼(messenger service platform)을 통해 상기 IoT 장치를 상기 사용자와 관계가 설정된 버디(buddy)로 인식하여 상기 IoT 장치와의 대화 기능을 제공하는 단계를 포함하고, 상기 대화 기능을 제공하는 단계는 상기 대화 기능을 제공하기 위한 메신저 서비스를 선택하는 단계; 상기 IoT 장치에 대해 상기 선택된 메신저 서비스의 포맷으로 임시 식별 정보를 생성하는 단계; 및 상기 임시 식별 정보를 이용하여 상기 대화 기능을 활성화 하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The technique includes registering at least one Internet of Things (IoT) device in association with a user; Recognizing the IoT device as a buddy with whom a relationship is established through a messenger service platform and providing a conversation function with the IoT device, wherein the providing of the conversation function comprises: selecting a messenger service for providing the conversation function; generating temporary identification information in the format of the selected messenger service for the IoT device; and activating the conversation function using the temporary identification information.
그러나 IoT 기기에서 센싱되는 데이터는 비선형성을 가지고 있으며, 이러한 비선형성에 의해 검출된 데이터와 실제 데이터 사이에는 오차가 발생된다.However, the data sensed by the IoT device has nonlinearity, and an error occurs between the detected data and the actual data due to this nonlinearity.
즉, 상기 종래 기술을 포함하는 기술을 적용한 IoT 기기에서 검출된 데이터는 환경 변화에 따라 일부 구간에서 비선형적인 특성을 나타내는 소자를 이용함에 따라 비선형성을 가지고 있다.That is, the data detected by the IoT device to which the technology including the prior art is applied has non-linearity due to the use of an element exhibiting non-linear characteristics in some sections according to environmental changes.
이에 따라, 환경 데이터의 선형성을 고려하면 비선형 구간에서 검출된 데이터와 실제 값은 소정의 오차가 발생하는 문제점이 있다.Accordingly, considering the linearity of the environmental data, there is a problem in that a predetermined error occurs between the data detected in the non-linear section and the actual value.
본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로, 에너지 설비의 사용 환경 데이터와 설비의 상태데이터를 검출하는 IoT 기기를 마련하고, 상기 IoT 기기로부터 전송디는 측정데이터를 기반으로 에너지 설비의 구동을 제어할 수 있으며, 특히 IoT 기기에서 출력되는 데이터의 오류를 선형 이론에 근거하여 보정함으로써 에너지 설비의 제어에 대한 신뢰성을 향상할 수 있는 데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been created to solve the above problems, providing an IoT device that detects usage environment data of energy facilities and state data of facilities, and driving of energy facilities based on measurement data transmitted from the IoT device. In particular, it provides an IoT-based remote energy distributed control system through data correction that can improve the reliability of control of energy facilities by correcting errors in data output from IoT devices based on linear theory. There is a purpose.
본 발명에 따른 데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템은 검출된 데이터를 전송하는 IoT 기기와, 상기 IoT 기기에서 전송된 데이터를 수집하여 통신망을 통해 전송하는 컨트롤러와, 상기 통신망에 연결되어 상기 컨트롤러에서 전송된 데이터를 저장 관리하는 IoT 애플리케이션이 설치되는 관리서버를 포함학고, 상기 컨트롤러는 상기 IoT 기기로부터 수신된 데이터를 선형성분의 모델로 변환하여 상기 관리서버에 제공하고, 상기 관리서버로부터 수신된 제어 메시지를 처리하며, 상기 IoT 기기를 관리하도록 구성된다.An IoT-based remote energy distribution control system through data correction according to the present invention is connected to an IoT device that transmits detected data, a controller that collects data transmitted from the IoT device and transmits the data through a communication network, and the communication network. It includes a management server in which an IoT application for storing and managing data transmitted from the controller is installed, and the controller converts the data received from the IoT device into a linear component model and provides it to the management server, and from the management server It is configured to process the received control message and manage the IoT device.
상기 컨트롤러는 연결된 상기 IoT 기기(100)의 정보를 저장 관리하는 IoT 관리모듈, 통신모듈에서 수신된 메시지를 분류하거나 통합하는 작업을 수행하는 메시지 처리모듈, 상기 IoT 기기로부터 수신된 CoAP 메시지를 통신 규약에 맞는 객체로 생성하여 저장하고, 상기 관리서버에서 수신된 제어 메시지를 CoAP 메시지로 변환하여 출력 CoAP 모듈 및 상기 IoT 기기로부터 수신된 CoAP 메시지를 선형성분의 모델로 보정하여 산출하는 데이터 보정모듈을 포함하는 것이 바람직하다.The controller includes an IoT management module for storing and managing information of the connected
상기 IoT 기기에서 검출하는 데이터는 온도 센서, 습도 센서, 이산화탄소 센서, 적외선 센서, 감지 센서, 불꽃 센서 및 연기 센서에 의한 환경 데이터와, 전력량계, 수도 계량기, 통풍 팬 및 냉난방기 장치와 연계하여 검출되는 상태 데이터를 포함하는 것이 바람직하다.The data detected by the IoT device is a state detected in conjunction with environmental data by temperature sensor, humidity sensor, carbon dioxide sensor, infrared sensor, detection sensor, flame sensor, and smoke sensor, and power meter, water meter, ventilation fan, and air conditioner. It is desirable to include data.
본 발명의 데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템은 에너지 설비에 대한 온도, 습도 및 이산화탄소 등의 환경 데이터와 장치의 상태 데이터를 관리 서버에서 종합적으로 관리하고 이를 제어할 수 있으며, 수집된 정보를 이용하여 전력을 효율적으로 관리할 수 있는 정보로 활용할 수 있다.The IoT-based remote energy distribution control system through data correction of the present invention can comprehensively manage and control environmental data such as temperature, humidity, and carbon dioxide for energy facilities and state data of devices in a management server, The information can be used as information for efficiently managing power.
또한, 본 발명의 시스템에서 각각의 IoT 기기에서 출력되는 검출 데이터는 선형이론에 따라 보정되어 정확한 검출 데이터를 취득할 수 있는 이점이 있다.In addition, in the system of the present invention, there is an advantage in that detection data output from each IoT device is corrected according to the linear theory to obtain accurate detection data.
도 1은 본 발명에 따른 데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템의 전체 구성도,
도 2는 도 1의 데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템에서 IoT 기기에 적용된 메시지 처리 과정을 표시한 도면,
도 3은 데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템에서 컨트롤러의 개략적인 구성을 표시한 도면,
도 4는 본 발명에 따른 데이터 보정을 이용한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템에서 무선통신 어댑터의 메시지의 처리 과정을 나타낸 도면이다. 1 is an overall configuration diagram of an IoT-based remote energy distribution control system through data correction according to the present invention;
2 is a diagram showing a message processing process applied to an IoT device in the IoT-based remote energy distribution control system through data correction of FIG. 1;
3 is a diagram showing a schematic configuration of a controller in an IoT-based remote energy distribution control system through data correction;
4 is a diagram showing a message processing process of a wireless communication adapter in an IoT-based remote energy distribution control system using data correction according to the present invention.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 '데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템'에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, an 'IoT-based remote energy distribution control system through data correction' according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Since the present invention can have various changes and various forms, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, and should be understood to include all modifications, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. Like reference numerals have been used for like elements throughout the description of each figure. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown enlarged than actual for clarity of the present invention.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. These terms are only used for the purpose of distinguishing one component from another. For example, a first element may be termed a second element, and similarly, a second element may be termed a first element, without departing from the scope of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 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.Terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that there is a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification, but one or more other features It should be understood that it does not preclude the possibility of the presence or addition of numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which the present invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related art, and unless explicitly defined in the present application, they should not be interpreted in an ideal or excessively formal meaning. don't
도 1은 본 발명에 따른 데이터 보정을 이용한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템의 전체 구성도를 나타낸것이다.Figure 1 shows the overall configuration of the IoT-based remote energy distribution control system using data correction according to the present invention.
본 발명에 따른 데이터 보정을 이용한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템은 IoT 기기(100), 컨트롤러(200), 관리서버(300), 단말기(400) 및 EMS(500)를 포함하여 구성된다.The IoT-based remote energy distribution control system using data correction according to the present invention includes an
상기 IoT 기기(100)는 빌딩, 공장, 창고, 수처리장, 발전소, 변전소, 배전반, 비닐하우스 또는 축사와 같은 에너지 설비에 설치되어 온도, 습도 및 이산화탄소 등의 환경 데이터를 검출하는 센서로 구성되거나, 전기, 가스, 팬 및/또는 상하수도를 제어하는 장치와 결합되어 상태 데이터를 검출하는 센서 등을 의미할 수 있다. 즉, 상기 IoT 기기(100)는 자동제어 시스템, 홈 네트워크 시스템, 자동차 원격 제어 시스템 및 스마트 그리드 시스템 등과 같이 IoT 기술 기반의 서비스 대상이 되는 모든 스마트 기기나 센서 등을 의미할 수 있다.The IoT
상기 환경 데이터는 온도 센서, 습도 센서, 이산화탄소 센서, 적외선 센서, 감지 센서, 불꽃 센서 및 연기 센서 등 환경적인 요소를 검출하는 단일화된 센서로 이루어질 수 있고, 상기 상태 데이터는 전력량계, 수도 계량기, 통풍 팬 및 냉난방기 등의 장치와 연계하여 각 장치의 상태를 검출하는 센서 등으로 구성될 수 있다.The environmental data may be composed of a unified sensor that detects environmental factors such as a temperature sensor, a humidity sensor, a carbon dioxide sensor, an infrared sensor, a detection sensor, a flame sensor, and a smoke sensor, and the state data is a watt-hour meter, a water meter, and a ventilation fan. And it may be configured with a sensor that detects the state of each device in association with devices such as air conditioners.
이러한 IoT 기기(100)는 센싱 데이터 취득 및 전송에 필요한 최소한의 사양만 갖추고 있으며, 통신 인터페이스도 WPAN 기술을 적용하기 쉬운 이더넷이나 WiFi 대신 비교적 저속도인 직렬 통신이나 RS485, CAN, 지그비(Zigbee) 및 LORA 등의 지연 및 손실 확률이 높은 인터페이스를 사용한다. 이에, 종래의 통신 인터페이스를 사용하여 통신을 수행하는 경우, 지연 속도 및 손실이 불가피하게 발생된다.These
이에 따라, 본 발명에서는 신뢰성을 가지는 메시지를 송수신하기 위하여 CoAP를 적용한 CoAP 메시지를 송수신하도록 구성된다.Accordingly, in the present invention, CoAP messages to which CoAP is applied are transmitted and received in order to transmit and receive messages having reliability.
CoAP는 저 전력/고 손실 네트워크 및 소용량, 소형 장치 등에 사용될 수 있는 웹 전송 프로토콜으로서, 소용량/소형 센서 등과 같이 제약이 많은 환경에서 HTTP와 같은 무거운 통신 프로토콜을 사용할 수 없으므로 HTTP의 통신 규약을 따르면서 REST형식(IETF,2012)으로 웹서비스를 할 수 있는 경량 프로토콜에 적합한 통신 방식이다.CoAP is a web transmission protocol that can be used for low-power/high-loss networks and small-capacity, small-sized devices. Since heavy communication protocols such as HTTP cannot be used in environments with many restrictions, such as small-capacity/small sensors, etc., it follows the communication protocol of HTTP and REST It is a communication method suitable for a lightweight protocol that can provide web services in the format (IETF, 2012).
도 2는 본 발명에 따른 데이터 보정을 이용한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템에서 IoT 기기에 적용된 메시지의 처리 과정을 나타낸 것이다.2 shows a process of processing a message applied to an IoT device in an IoT-based remote energy distribution control system using data correction according to the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 보정을 이용한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템에서 IoT 기기에 적용된 메시지 처리 과정은 검출된 센싱 데이터 또는 수신된 제어 메시지를 판단하여 상기 센싱 데이터(송신 메시지)에 대해서는 CoAP(Constrained Application Protocol) 메시지로 변환하여 지그비(Zigbee) 또는 LORA를 통해 송출하고, 수신된 제어 메시지는 기기(또는 센서)를 제어하도록 하는 신호로 출력하게 된다.Referring to FIG. 2, in the IoT-based remote energy distribution control system using data correction according to the present invention, the message processing process applied to the IoT device determines the detected sensing data or the received control message to determine the sensing data (transmission message) is converted into a CoAP (Constrained Application Protocol) message and transmitted through Zigbee or LORA, and the received control message is output as a signal to control the device (or sensor).
LORAWAN 기반 IoT 서비스 시스템 구조를 살펴보면 LORAWAN은 M2M(Machine -to-Machine) 형태의 네트워크 토폴로지 구조이며, LORAWAN 구조상에서 컨트롤러는 트랜스페런트 브리지(transparent bridge) 역할만 수행한다.Looking at the LORAWAN-based IoT service system structure, LORAWAN is a network topology structure in the form of M2M (Machine-to-Machine), and in the LORAWAN structure, the controller plays only the role of a transparent bridge.
이에 따라, 본 발명에 따른 데이터 변환을 이용한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템은 지그비를 이용한 데이터의 송수신뿐만 아니라 LORA를 이용한 데이터의 송수신 네트워크에도 적용할 수 있음은 물론이다.Accordingly, it goes without saying that the IoT-based remote energy distribution control system using data conversion according to the present invention can be applied not only to data transmission and reception using ZigBee but also to data transmission and reception networks using LORA.
즉, 지그비를 이용하는 경우 송수신측에 지그비 통신 규약을 수행하기 위한 구성이 마련되고, LORA를 이용하는 경우 송수신측에 LORA 통신 규약을 수행하기 위한 구성이 마련된다.That is, when ZigBee is used, a configuration for performing the ZigBee communication protocol is provided on the transmitting/receiving side, and when LORA is used, a configuration for performing the LORA communication protocol is provided on the transmitting/receiving side.
본 발명에서의 IoT 기기에 적용된 메시지 처리 과정은 CoAP 메시지로 데이터를 송수신하도록 구성되는 것으로서, IoT 기기에 전원이 인가되어 실행되면 컨트롤러(200) 또는 인접에 위치한 다른 IoT 기기(100)와 메시지를 송수신하기 위한 리시브 스레드(Receive thread)가 동작된다.The message processing process applied to the IoT device in the present invention is configured to transmit and receive data as a CoAP message, and when the IoT device is powered on and executed, it transmits and receives a message with the
이때, 메시지 송신 과정은 센싱된 데이터를 송신 메시지로 판단하고, CoAP 메시지(CoaAP Massage)를 생성하며, 생성된 CoAP 메시지는 송신 프로세스를 거쳐 통신모듈을 통해 전송된다. 이 과정에서 CoAP 메시지의 전송에 따라 종료 프로세스가 실행된다. 상기 종료 프로세스는 설정된 시간 동안 컨트롤러(200)로부터 응답 메시지를 수신하기 위한 것으로서, 설정 시간 동안 응답 메시지가 수신되지 않는 경우에는 상기 컨트롤러(200)가 통신 범위에 존재하지 않거나 부동작상태로 판단하여, 주위의 다른 컨트롤러를 검색하게 된다.At this time, in the message transmission process, the sensed data is determined as a transmission message, a CoAP message (CoaAP Massage) is generated, and the generated CoAP message is transmitted through a communication module through a transmission process. In this process, the termination process is executed according to the transmission of the CoAP message. The termination process is to receive a response message from the
메시지 수신 과정은 통신모듈로부터 메시지가 수신되면 CoAP 포맷으로 분석하고, 상기 분석된 결과를 식별하여 컨트롤러(200)의 요청 메시지인지 또는 응답 메시지인지를 판단한다.In the message receiving process, when a message is received from the communication module, it is analyzed in a CoAP format, and the analyzed result is identified to determine whether it is a request message or a response message from the
이때, 요청 메시지일 경우에는 해당 요청에 따른 정보(예를 들면, 센싱 데이터 등)를 CoAP 메시지로 생성하고, 생성된 CoAP 메시지는 연결된 컨트롤러로 지그비(Zigbee) 통신모듈을 통해 전송한다.At this time, in the case of a request message, information (eg, sensing data, etc.) according to the request is generated as a CoAP message, and the generated CoAP message is transmitted to the connected controller through a Zigbee communication module.
또한 응답 메시지(제어 메시지)일 경우에는 응답 메시지를 프로세싱하게 되며, 상기 응답 메시지를 프로세싱하는 소정의 설정 시간 동안 메시지의 송신 및 수신을 중지시키는 종료상태로 전환되게 된다.In addition, in the case of a response message (control message), the response message is processed, and the transmission and reception of the message are stopped for a predetermined set time for processing the response message.
이에 따라, 상기 IoT 기기(100)는 상기 컨트롤러(200)와 통신을 통해 자체적으로 검출된 센싱 데이터를 요청 메시지에 따라 CoAP 메시지로 변환하여 전송하고, 응답 메시지에 따라 해당 센서 또는 장치를 제어하게 된다.Accordingly, the
도 3은 본 발명에 따른 데이터 보정을 이용한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템에서 컨트롤러(200)의 개략적인 구성도를 나타낸 것이다.Figure 3 shows a schematic configuration diagram of the
첨부된 도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 데이터 보정을 이용한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템에서 컨트롤러(200)는 통신모듈(210), IoT 관리모듈(220), 메시지 처리모듈(230), CoAP 모듈(240), 데이터 보정모듈(250) 및 PnP 모듈(260)을 포함하여 구성된다.3, in the IoT-based remote energy distribution control system using data correction according to the present invention, the
상기 통신모듈(210)은 상기 IoT 기기(100) 및 통신망과 연결되어 상기 IoT 기기(100)로부터 검출된 센싱 데이터를 CoAP 메시지 형태로 수신하고 통신망을 통해 상기 수신된 센싱 데이터를 전송하거나, 관리서버(300)로부터 제어 메시지를 수신하여 상기 IoT 기기(100)에 전송한다.The
이때, 무선통신을 수행하기 위해서 상기 통신모듈(210)은 WiFi 및 블루투스 통신도 수행할 수 있도록 구성된다.At this time, in order to perform wireless communication, the
또한, 지그비 또는 LORA 통신을 수행하기 위해서 무선통신 어댑터(201)가 구비되는데, 상기 무선통신 어댑터(201)는 USB 포트에 연결 접속되어 상기 IoT 기기(100)와 지그비 또는 LORA 통신을 수행하게 된다. 즉, WiFi 및 블루투스 통신 규약에 따른 무선 통신은 상기 컨트롤러(200) 내부에 구비된 통신 모듈을 이용하여 이루어지며, 지그비 또는 LORA 통신은 무선통신 어댑터(201)를 이용하여 이루어진다.In addition, a
상기 무선통신 어댑터(201)는 상기 IoT 기기(100)와 무선 통신을 수행하는 무선통신 모듈, 상기 무선통신 모듈을 통해 송수신된 데이터(메시지)를 시리얼 통신을 위한 패킷으로 변환하는 USB to Serial 모듈 및 상기 컨트롤러(200)와의 USB연결을 위한 USB 포트를 포함하여 구성된다.The
도 4는 본 발명에 따른 데이터 보정을 이용한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템에서 무선통신 어댑터의 메시지의 처리 과정을 나타낸 도면이다.4 is a diagram showing a message processing process of a wireless communication adapter in an IoT-based remote energy distribution control system using data correction according to the present invention.
본 발명에 적용된 상기 무선통신 어댑터(201)는 IoT 기기(100)와의 원활한 통신을 수행하기 위해서 컨트롤러(200)에 USB 포트를 통하여 연결된다.The
또한, 시리얼통신을 통하여 상기 무선통신 어댑터(201)에서 수신한 메시지를 콘트롤러(200)에서 확인할 수 있도록 구성된다. 아울러 무선통신 어댑터(201)는 메시지 전송의 중간역할을 수행하면서, 컨트롤러(200)에서 IoT 기기(100)로 전송되는 메시지들을 CoAP 메시지로 변환하는 기능도 수행하게 된다.In addition, it is configured so that the
메시지(thread)의 수신 과정을 살펴보면, 지그비 또는 LORA 통신을 통해 수신된 메시지는 수신 프로세스를 통해 시리얼 통신 메시지로 변환되어 USB포트를 통해 컨트롤러(200)로 입력된다. 메시지(thread)의 송신 과정을 살펴보면, USB 포트를 통해 수신된 메시지는 송신 프로세스를 통해 CoAP 메시지로 생성되고 지그비 또는 LORA 통신 방식으로 IoT 기기(100)로 전송된다.Looking at the process of receiving a message (thread), a message received through ZigBee or LORA communication is converted into a serial communication message through a reception process and input to the
상기 IoT 관리모듈(220)은 연결된 상기 IoT 기기(100)의 정보를 저장 관리하는 기능을 수행한다.The
전원이 인가되어 IoT 기기(100)가 동작되면, 상기 IoT 기기(100)는 동작에 따른 접속 메시지를 상기 컨트롤러(200)에 전송한다. 이때, 접속 메시지에는 상기 IoT 기기(100)의 정보(수집 또는 검출되는 데이터 정보, 위치 및 IoT 기기명 등)가 포함되어 구성된다. 접속 메시지를 수신한 상기 IoT 관리모듈(220)은 송신한 IoT 기기(100)를 인식한 후, 상기 접속 메시지를 송신한 IoT 기기(100)에 IP를 부여하고 등록하며, 상기 IoT 기기(100)에 접속 연결이 정상적으로 이루어짐을 알리는 응답 메시지를 전송한다.When power is applied and the
상기 메시지 처리모듈(230)은 상기 통신모듈(210)에서 수신된 메시지를 분류하거나 통합하는 작업을 수행하는 것으로서, 수신된 제어 메시지는 각각의 통신 규약에 적합한 객체로 생성하여 저장관리한다.The
상기 CoAP 모듈(240)은 상기 IoT 기기(100)로부터 수신된 CoAP 메시지를 통신 규약에 맞는 객체로 생성하여 저장하고, 관리서버(300)에서 수신된 제어 메시지를 CoAP 메시지로 변환하여 출력한다.The
한편, 상기 IoT 기기(100)에서 검출되는 검출 데이터는 검출에 사용되는 소자의 비선형성에 의해서 실제 값과 검출된 값 사이에는 오차가 존재한다.Meanwhile, in the detected data detected by the
본 발명에서는 비선형적인 온도센서로부터 검출된 데이터를 보정하기 위해서 칼만 필터를 적용한다.In the present invention, a Kalman filter is applied to correct data detected from a nonlinear temperature sensor.
상기의 칼만 필터는 시스템 모델을 설계하고 실제 측정값을 이용하는 Recursive Filter로서, 모든 선형 시스템에 적용 가능하다.The above Kalman filter is a recursive filter that designs a system model and uses actual measured values, and is applicable to all linear systems.
이러한 칼만 필터는 평균 필터와 같이 n-1 번째까지 진행한 추정 값을 기반으로 n 번째 추정 값을 도출하기 때문에 정밀한 계산이 가능하고 잡음의 제거에도 효과적이다.Such a Kalman filter, like an average filter, derives an n-th estimated value based on an estimated value that has been processed up to n-1th, so precise calculation is possible and it is effective in removing noise.
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최 광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those skilled in the art, and the general principles defined herein may be applied to other embodiments without departing from the scope of the present invention. Thus, the present invention is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be interpreted in its widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.
10: 데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템
100: IoT 기기
200: 컨트롤러
201: 무선통신 어댑터
210: 통신모듈
220: IoT 관리모듈
230: 메시지 처리 모듈
240: CoAP 모듈
300: 관리서버10: IoT-based remote energy distribution control system through data correction
100: IoT device
200: controller
201: wireless communication adapter 210: communication module
220: IoT management module 230: message processing module
240: CoAP module
300: management server
Claims (3)
상기 IoT 기기에서 전송된 데이터를 수집하여 통신망을 통해 전송하는 컨트롤러와;
상기 통신망에 연결되어 상기 컨트롤러에서 전송된 데이터를 저장 관리하는 IoT 애플리케이션이 설치되는 관리서버를 포함학고,
상기 컨트롤러는 상기 IoT 기기로부터 수신된 데이터를 선형성분의 모델로 변환하여 상기 관리서버에 제공하고, 상기 관리서버로부터 수신된 제어 메시지를 처리하며, 상기 IoT 기기를 관리하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템.an IoT device that transmits the detected data;
a controller for collecting data transmitted from the IoT device and transmitting the data through a communication network;
It is connected to the communication network and includes a management server in which an IoT application for storing and managing data transmitted from the controller is installed,
Characterized in that the controller is configured to convert data received from the IoT device into a model of linear components and provide the data to the management server, process a control message received from the management server, and manage the IoT device
IoT-based remote energy distribution control system through data correction.
상기 컨트롤러는 연결된 상기 IoT 기기(100)의 정보를 저장 관리하는 IoT 관리모듈;
통신모듈에서 수신된 메시지를 분류하거나 통합하는 작업을 수행하는 메시지 처리모듈;
상기 IoT 기기로부터 수신된 CoAP 메시지를 통신 규약에 맞는 객체로 생성하여 저장하고, 상기 관리서버에서 수신된 제어 메시지를 CoAP 메시지로 변환하여 출력 CoAP 모듈; 및
상기 IoT 기기로부터 수신된 CoAP 메시지를 선형성분의 모델로 보정하여 산출하는 데이터 보정모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는
데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템.According to claim 1,
The controller includes an IoT management module for storing and managing information of the connected IoT device 100;
a message processing module for classifying or integrating messages received from the communication module;
A CoAP module that generates and stores the CoAP message received from the IoT device as an object conforming to the communication protocol, converts the control message received from the management server into a CoAP message, and outputs the CoAP message; and
Characterized in that it comprises a data correction module for correcting and calculating the CoAP message received from the IoT device with a model of linear components
IoT-based remote energy distribution control system through data correction.
상기 IoT 기기에서 검출하는 데이터는 온도 센서, 습도 센서, 이산화탄소 센서, 적외선 센서, 감지 센서, 불꽃 센서 및 연기 센서에 의한 환경 데이터와,
전력량계, 수도 계량기, 통풍 팬 및 냉난방기 장치와 연계하여 검출되는 상태 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는
데이터 보정을 통한 IoT 기반의 원격 에너지 분산제어시스템.According to claim 1,
The data detected by the IoT device is environmental data by a temperature sensor, humidity sensor, carbon dioxide sensor, infrared sensor, detection sensor, flame sensor, and smoke sensor,
Characterized in that it includes state data detected in conjunction with watt-hour meters, water meters, ventilation fans, and air conditioners
IoT-based remote energy distribution control system through data correction.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020210145382A KR20230060797A (en) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | IoT-based remote energy distributed control system through data correction |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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KR1020210145382A KR20230060797A (en) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | IoT-based remote energy distributed control system through data correction |
Publications (1)
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KR20230060797A true KR20230060797A (en) | 2023-05-08 |
Family
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KR1020210145382A KR20230060797A (en) | 2021-10-28 | 2021-10-28 | IoT-based remote energy distributed control system through data correction |
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Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101553478B1 (en) | 2014-05-30 | 2015-09-17 | 한국과학기술원 | Method and system for controlling device and service based internet of things |
-
2021
- 2021-10-28 KR KR1020210145382A patent/KR20230060797A/en unknown
Patent Citations (1)
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