WO2021101032A1 - 산불 모니터링 시스템의 노드 장치 및 그의 동작 방법 - Google Patents

산불 모니터링 시스템의 노드 장치 및 그의 동작 방법 Download PDF

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WO2021101032A1
WO2021101032A1 PCT/KR2020/011773 KR2020011773W WO2021101032A1 WO 2021101032 A1 WO2021101032 A1 WO 2021101032A1 KR 2020011773 W KR2020011773 W KR 2020011773W WO 2021101032 A1 WO2021101032 A1 WO 2021101032A1
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fusion
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PCT/KR2020/011773
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최상호
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가톨릭대학교 산학협력단
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    • Y02D30/00—Reducing energy consumption in communication networks
    • Y02D30/70—Reducing energy consumption in communication networks in wireless communication networks

Definitions

  • the present invention relates to a wireless sensor network for forest fire monitoring, and in particular, to a high-efficiency, low-cost wildfire monitoring wireless sensor network (WSN) having an event-based real-time processing low power function and data fusion function that prevents wildfire damage early.
  • WSN wildfire monitoring wireless sensor network
  • Recent literature also proposes a WSN method using inexpensive sensors (temperature, humidity and smoke sensors, etc.) aiming at early suppression in the event of a forest fire.
  • Li et al. proposed a sensor network using the TinyOS-based CROSSBoard Mica2 board
  • Bhosle et al. reviewed a wildfire detection system based on standard sensor networks such as ZigBee (IEEE 802.15.4) and wirelessHART (IEEE 802.15.3). There is a bar.
  • Mohapatra et al. proposed a low-cost WSN scheme that increases the reliability of forest fire detection by preventing system performance degradation due to faulty nodes in the network.
  • Neumann et al. Neumann et al.
  • a method of operating a node device of a forest fire prevention monitoring system includes the steps of: sensing sensing information or receiving a wakeup message; Entering a temporary operation mode from the dormant mode and storing event information in an event queue; Processing the event information according to at least one of a plurality of data fusion modes; And entering the dormant mode from the temporary operation mode when the processing is terminated, wherein in the dormant mode, the node device cuts off (OFF) power other than the sensor unit and the RF receiver, and the node device is Other than the storage and processing of the event information by sensing the sensing information and receiving the wake-up message, it is in the dormant mode.
  • the plurality of data fusion modes include a node fusion mode and an AP fusion mode.
  • the processing comprises: when the sensor data value for the event is greater than or equal to a maximum threshold, the event Immediately transmitting the message for the AP to the AP, and ending the processing; If the sensor data value for the event is higher than the next higher threshold and less than the highest threshold, the class value is increased, and if the class value is higher than the first specific value (N), the message for the event is transmitted to the AP.
  • the class value is less than the first specific value (N), increasing an accumulated counter value and waiting in the temporary operation mode; Or when the sensor data value for the event is less than the next higher threshold, and if the cumulative counter value is less than a second specific value (M), the class value is decreased, and the cumulative counter value is the second specific value (M). If so, the class value and the accumulated count value are initialized, and the processing is terminated.
  • the message is a first type message including class information on the event.
  • the processing includes: reading sensor data for the event; Transmitting a message about the event to an AP; And entering the dormant mode.
  • the message is a second type message containing the sensor data for the event.
  • the method of operating a node device may further include selecting at least one of the node fusion mode and the AP fusion mode to process the event information.
  • the first type message includes header information, sensing information, and tail information
  • the header information includes mode fusion information indicating the data fusion mode
  • the sensing information includes class information on the event.
  • the second type message includes header information, sensing information, and tail information
  • the header information includes mode fusion information indicating the data fusion mode
  • the sensing information includes the sensor data
  • a node device includes an RF transmitter for transmitting a signal, an RF receiver for receiving a signal, a sensor unit for sensing sensing information to provide sensor data, and the sensor.
  • a sensor node apparatus of a forest fire detection system including a digital signal processing unit for processing data, the sensor node apparatus comprising: sensing sensing information or receiving a wakeup message; Enters the temporary operation mode from the dormant mode, and stores event information in the event queue; Processing the event information according to at least one of a plurality of data fusion modes; And when the processing is terminated, the temporary operation mode enters the dormant mode, and in the dormant mode, the node device cuts off (OFF) power other than the sensor unit and the RF receiver, and the node device performs the sensing Other than the storage and processing of the event information by sensing information and receiving the wake-up message, it is in the dormant mode.
  • the forest fire monitoring method according to the present invention not only effectively extends the life cycle of a node by using a dormant mode, but also enables rapid response (transmission) through event signal processing when a fire (event) occurs.
  • a fire event
  • the forest fire monitoring method according to the present invention not only effectively extends the life cycle of a node by using a dormant mode, but also enables rapid response (transmission) through event signal processing when a fire (event) occurs.
  • a plurality of data fusion modes there is an advantage in that the amount of occupied resources can be controlled according to the network capacity.
  • FIG. 1 shows a forest fire prevention monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 shows a basic process and initialization of a node according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 shows an event processing process of a node according to an embodiment of the present invention.
  • 4 and 5 show an event and a process of waking up a node.
  • FIG. 6 shows a system block diagram of a node according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 shows a data format of a node transmission message for forest fire monitoring.
  • FIG 8 shows a method of operating a node device of a forest fire monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • control unit 6050 control unit
  • FIG. 1 shows a forest fire prevention monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • an event-based low-cost wildfire monitoring WSN Wireless Sensor Network
  • the present invention proposes an iPad-based node equipped with a low-cost (smoke, temperature, humidity) sensor that detects the occurrence of a fire, and each deployed node transmits a topic detection message to an AP (Access Point) using ZigBee communication.
  • AP Access Point
  • ZigBee communication can.
  • the communication method is not limited to Zigbee communication.
  • the forest fire monitoring system of the present invention provides a low power operation mode (PSM; Power Saving Mode or dormant mode), effectively extending the life cycle of a node.
  • the node SW is designed based on event processing, and real-time processing is possible even under the PSM mode.
  • the node SW can be automatically switched to the PSM when no sensing event occurs for a specific period in a temporary operation/operation mode (TOM).
  • TOM temporary operation/operation mode
  • the remaining modules except for some modules such as the sensor unit AP message receiving unit and the like are “OFF” to reduce the node battery consumption to a minimum.
  • the node When the node is a PSM, the node turns "ON" all functions of the node including the CPU only when sensing sensing information or when a wakeup/WakeUp message (msgWakeUp) is received from the AP, enabling normal sensing event processing.
  • TOM is a temporary node operation mode.Only when the detection data exceeds the threshold, the corresponding class information is transmitted to the AP in a transmission message (msgSenInfo1) (node fusion), or the detection data as it is in a transmission message (msgSensInfo2) and sent to the AP. Transmit (AP Fusion).
  • the TOM when no sensing event occurs for a specific time or when the sensing data is maintained below the threshold for a certain period of time or more, the operation mode is automatically returned to the PSM.
  • event-based two modes of operation not only support effective real-time processing, but also during most periods of no events (e.g., long periods of rest with little wildfire frequency such as summer or rainy season).
  • PSM mode By setting all nodes to PSM mode, the battery life cycle can be extended as much as possible.
  • the event-based WSN method not only enables rapid response to events such as wildfires, but also effectively extends the life cycle of nodes by using the PSM mode operation.
  • FIG. 2 shows a basic process and initialization of a node according to an embodiment of the present invention.
  • the node device for forest fire detection proposed in the present invention is a low-power design for a long-term (more than 1 year) life cycle. Real-time including "WakeUp" of a node in sleep mode (or power saving mode (PSM)) when a forest fire is detected. For processing, internal/external (interrupt) event-based process is performed. In order to actually perform the event process, the event must be stored in the event queue.
  • PSM power saving mode
  • An event trigger signal (internal event: internal (SW) trigger command, external event: external (HW) interrupt signal) is required prior to storing the corresponding event queue.
  • SW internal
  • HW external
  • FIG 3 shows an event processing process of a node according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 shows a process of processing a TmrSensChk event of a node.
  • FIG. 3(a) shows a node fusion part
  • FIG. 3(b) shows an AP fusion part.
  • the node device operates in a temporary operating mode (TOM) and a power saving mode (PSM).
  • TOM temporary operating mode
  • PSM power saving mode
  • the node operation mode transition from PSM to TOM is performed by a power switch "ON" event or two types of external "WakeUp” events (SensWakeUp or RcvMsgWakeUp).
  • Each event generated during node operation is stored in the event queue as shown in FIG. 2 and then processed in order according to priority.
  • 4 and 5 show an event and a process of waking up a node.
  • the present invention provides two external events for converting (PSM->TOM) a node in the PSM mode to WakeUp, that is, an operational mode during the idle period.
  • 4 shows a SensWakeUp event
  • FIG. 5 shows an RsvMsgWakeUp event.
  • the two external events shown in FIGS. 4 and 5 may have the same priority. These two external events may have a higher priority than the internal event, TmrSensChk.
  • HW external
  • the event is stored in the event queue along with the mode change to PSM->TOM
  • the event task is normally processed according to the priority.
  • the basic process for generating the sensing event TmrSensChk is sequentially performed along with the initialization of the node.
  • the node when the power switch of the node is turned on, the node starts in a temporary operation mode (TOM). And it performs the initial setting task (Main()) of the node system.
  • the node reads and checks (checks) the detection data (i.e., SensData), which is the main function of the node, for a certain period of time or more, and a message msgSensInfo (node fusion type 1 message msgSensInfo 1 or AP Fusion Type 2 message msgSensInfo 2) is transmitted to the AP, and if necessary, the corresponding operation is repeated.
  • the number of repetitions of the TmrSensChk event is set to the upper limit M of the up counter cntTmrSensChk specified in the initialization process.
  • the task is executed/repeated for the maximum T_op ( ⁇ event TmrSensChk's one-time maximum execution time ⁇ M), and then the automatic mode conversion is performed to PSM. .
  • TmrSensChk which is the main event of TOM.
  • 3(a) shows the operation of a node in the case of node fusion.
  • a threshold value ((TH e ⁇ highest threshold> or TH g ⁇ second highest threshold>)
  • the node is classified as a general class and the count/class value nClass is increased by one.
  • the cumulative value is greater than N (that is, when nClass ⁇ N is satisfied)
  • TmrSensChky event is no longer processed
  • the sensor unit and RF are two modules that generate/generate the wakeup trigger signal as shown in Fig. 6(b). To all node modules except the receiver The power supply is automatically cut off (OFF).
  • 3(b) shows in detail the operation of a node in the case of AP fusion.
  • AP Fusion which is a multi-node (spatial) sample fusion method, requires an additional handshake procedure for'WakeUp' (i.e., PSM->TOM mode conversion) for all nodes in the zone prior to transmission of msgSensInfo2. Increased latency and power consumption may also occur.
  • FIG. 6 shows a system block diagram of a node according to an embodiment of the present invention.
  • the node is a sensor unit 6010 including a smoke sensor that detects the occurrence of a forest fire, msgSensInfo from the sensor data (sensData) ((Type 1 [node fusion]: msgSensInfo 1, Type 2 [AP fusion]: msgSensInfo 2)
  • a digital signal processing unit that generates and processes, an RF transmitter 6030 that transmits msgSensInfo to the AP, an RF receiver 6040 that receives a message ('WakeUp' message msgWakeUp, etc.) from the AP, and a control unit that controls the operation of nodes/nodes. It includes a /CPU 6050 and a power supply 6060.
  • the RF transmission unit and the RF reception unit may also be referred to as an RF communication unit.
  • the sensor unit 6010 may include at least one of a smoke sensor, a voice sensor, and a vibration sensor to sense environmental changes related to a forest fire to generate/provide/transmit sensing/sensor data.
  • Information related to environmental change may be referred to as sensing information.
  • the digital signal processing unit 6020 and/or the control unit 6050 or the processor may operate by executing an app/software/program stored in a memory (not shown).
  • the RF transmitter 6030 may transmit a message or a signal including the message to the outside of the node.
  • the RF receiver 6040 may receive a message or a signal including a message.
  • the power supply unit 6060 may supply appropriate power to each unit of the node device according to the operation mode. In the case of the PSM mode, the power supply unit 6060 may supply power to the node system when a (pulse) signal is received from the sensor unit and the RF receiving unit as shown in FIG. 6(b).
  • a memory and/or a display unit for storing data may be further included.
  • the node operates in two modes: power saving mode (PSM) and temporary operation mode (TOM), and the node is in the PSM during most of the dormant period (a period in which no fire sensing event has occurred). Soon, the life cycle of the node can be effectively increased.
  • PSM power saving mode
  • TOM temporary operation mode
  • the node is in the PSM during most of the dormant period (a period in which no fire sensing event has occurred). Soon, the life cycle of the node can be effectively increased.
  • the PSM mode power is supplied only to the modules shaded in Fig. 6(a), that is, the sensor unit 6010 that detects the WakeUp sensing signal and the RF receiver 6040 that receives the msgWakeUp from the AP, and the remaining node modules Power supply is cut off.
  • the node is a trigger signal when a'WakeUp' signal, that is, a smoke signal is detected by the sensor unit 6010 in the PSM mode, or when a WakeUp message, msgWakeUp is received from the AP by the RF receiver 6040, is' PWR ON pulse' wakes up from sleep mode with power supply to all modules of the node (ie, PSM ⁇ TOM).
  • the corresponding event (SensWakeUp or RcvMsgWakeUp) is stored in the event queue and the TmrSensChk event process is performed through the system initialization process (refer to Figures 4 and 5) as the task progresses.
  • the sensing data fusion of the present invention is classified into two methods, AP fusion and node fusion, depending on the entity performing the fusion.
  • the message format transmitted from the node to the AP is also different from each other as sgSensInfo (Type 1 [node fusion]: msgSensInfo 1, Type 2 [AP fusion]: msgSensInfo 2).
  • AP Fusion is a direct ensemble fusion method that synthesizes/fusions the AP itself using a fusion algorithm.Each node stores the sensor's detection sample information ( sensData ) as it is in msgSensInfo 2 and transmits it to the AP, and the AP fusion from multi-node samples. The resulting class information is derived.
  • node fusion is an indirect time-sample fusion method that can be performed by simply using a threshold value by itself. Instead of transmitting a sensor sample of AP Fusion, the class information ( sensClass ), which is the result of fusion obtained by comparing it with the threshold value, is stored in msgSensInfo 1. It transmits to the AP.
  • sensClass the class information
  • the AP Fusion uses a fusion algorithm based on Dempster-Shafer (DS) evidence theory [15].
  • the AP consists of a detection sample ( sensData ) extracted from the message msgSensInfo 2 sent from each node.
  • the input vector s [s 1 , s 2 , ..., s N ] (where s i is a sample of node i) is obtained.
  • the fusion result is obtained by inputting the input vector s to the DS fusion algorithm, and class information is derived by comparing the result with a threshold.
  • the DS theory presents a global probability distribution for fire occurrence by synthesizing the basic probability distribution of fire occurrence obtained using the combination rule of multiple source information.
  • the frame of discernment (FOD) representing all possible states of an event A is expressed as ⁇
  • the power set 2 ⁇ is composed of all possible subsets of ⁇ .
  • BPA basic probability allocation
  • N individual events A 1 , A 2 , ..., A N fusion events A (assuming ⁇ A ⁇ ) assuming N multiple nodes (or multiple sources)
  • the mass function of can be defined using the developed mass functions m1, m2, ..., m N as follows:
  • Equation (1) A ⁇ , Assume As a result, the probability of occurrence of an event in the fusion event A where a wildfire occurs, P f, is the mass function m i (A i ), which is the belief measure of the individual node event A i (mass function m i (o) is the fire probability FP i at node i). Im) can be said to be the result of the synthesis.
  • data fusion consisting of a combination of individual fire events and individual events at each node follows the definition and procedure of an adaptive weighted fustion algorithm (AWFA).
  • AWFA adaptive weighted fustion algorithm
  • nClass up/down counter
  • the relevant information is immediately forwarded to the control center server, enabling early action in an emergency situation.
  • node fusion which is a relatively simple time sample synthesis method using a threshold, has a slightly lower detection reliability than AP fusion, which is a synthesis method of spatial samples (ensembles), while a separate handshake process for the wakeup of the node is not required. Therefore, the procedure is simple, it is advantageous for real-time processing, and it is also advantageous in terms of power consumption.
  • node fusion contains only the fusion result (sensClass ) in the message msgSensInfo 1 and transmits it to the AP, compared to AP fusion that transmits the detection sample (sensData ) as it is in the message msgSensInfo 2.
  • msgSensInfo 1) ⁇ length ( msgSensInfo 2)
  • FIG. 7 shows a data format of a node transmission message for forest fire monitoring.
  • FIG. 7(a) shows a Type 1 message msgSensInfo 1 (for node fusion only)
  • FIG. 7(b) shows a Type 2 message msgSensInfo 2 (for AP fusion)
  • FIG. 7(c) shows data format items and descriptions.
  • the data format of FIGS. 7A and 7B largely includes a header, sensing information, and tail.
  • the header has the same format for type 1 messages and type 2 messages.
  • the header part is a synchronization preamble (SyncPrm), receiver address (AP address), sender address (Node address), TTS (Time To Sense) indicating sensing time, and fusion mode (mdFustion) that distinguishes between node fusion and AP fusion. : 0 [node fusion], 1 [AP fusion]), and reserved data (Reserved: includes location information of a node that transmits sensing information, etc.). In the case of the sensing information part, it has a different configuration depending on the presentation mode.
  • type 1 message msgSensInfo 1 class information sensClass (00: general class, 01: emergency class) classified by using the threshold value of node detection sample sensData is included, and in the case of type 2 message msgSensInfo2 Contains pure sensing data (sensData) for the fusion algorithm in the AP.
  • the rest of the tail also includes/corresponds to a checksum in common with Type 1 & Type 2.
  • the length of the AP Fusion Type 2 message including sensData as it is larger than that of the Node Fusion Type 1 message may slightly increase the transmission load.
  • FIG 8 shows a method of operating a node device of a forest fire monitoring system according to an embodiment of the present invention.
  • the node device may detect sensing information or receive a WakeUp message (S8010).
  • the node device may enter the temporary operation mode from the dormant mode and store event information in the event queue S8020.
  • the node device may process the event/event information according to at least one of a plurality of data fusion modes (S8030).
  • the node device may enter the dormant mode (PSM) from the temporary operation mode (TOM) (S8040).
  • PSM dormant mode
  • TOM temporary operation mode
  • the node device enters the temporary operation mode from the dormant mode by sensing sensing information or receiving a wake-up message, and in the dormant mode, the node device cuts off (OFF) power other than the sensor unit and the RF receiver.
  • the node device is in the dormant mode except for sensing the sensing information and storing the event information by receiving the wake-up message and processing the event.
  • the plurality of data fusion modes/data fusion methods include a node fusion mode and an AP fusion mode.
  • the node device When the event information is processed according to the node fusion mode, this processing is as described above as shown in Fig. 3A. That is, when the sensor data value for the event is greater than the maximum threshold value, the node device immediately transmits the message for the event to the AP and ends the processing. Since the processing is finished, the node device enters the human mode (PSM) from the temporary operation mode (TOM) in step S8040.
  • PSM human mode
  • TOM temporary operation mode
  • the node device when the sensor data value for the event is higher than the next higher threshold and less than the highest threshold, increases the class value, and if the class value is higher than the first specific value (N), transmits a message about the event to the AP, and , If the class value is less than the first specific value (N), the accumulated count value is increased and a step of waiting in the temporary operation mode is performed.
  • the node device when the sensor data value for the event is less than the next higher threshold, and if the cumulative counter value is less than the second specific value (M), decreases the class value, and the cumulative counter value is the second specific value (M) If it is above, the class value and the accumulated count value are initialized, and the processing ends. Since the processing is finished, the node device enters the human mode (PSM) from the temporary operation mode (TOM) in step S8040.
  • PSM human mode
  • TOM temporary operation mode
  • the message may be a first type message including class information on an event.
  • the first type message may include header information, sensing information, and tail information, the header information may include mode fusion information indicating a data fusion mode, and the sensing information may include class information on an event.
  • the node device may perform a step of reading sensor data about an event, a step of transmitting a message about an event to the AP, and a step of entering a sleep mode.
  • the message may be a second type message including t sensor data for an event.
  • the second type message may include header information, sensing information, and tail information, the header information may include mode fusion information indicating a data fusion mode, and the sensing information may include sensor data.
  • the node may select at least one of a node fusion mode and an AP fusion mode to process event information.
  • the data fusion method of the node may be preset or changed according to the control signal of the AP, and may be selected/determined by the node. For example, when the network load is momentarily increased due to the occurrence of a specific event, the node may operate in a node fusion method. As another example, if accurate data verification for an event is required, the node may operate in an AP fusion method. For example, when a small amount of sensor data is transmitted, such as in the beginning of a forest fire, the node transmits data using the AP fusion method, and when a large amount of sensor data is transmitted, such as during/late a forest fire, the node uses the node fusion method. Data can be transmitted.
  • the system instructs the node about the data fusion method as a message, and the node may select the method accordingly.
  • a message may be referred to as a data fusion indication message, and may be transmitted by indicating a method using a node fusion value of the header of the message shown in FIG. 7. That is, the AP transmits only the header of the message of FIG. 7 to the node, but may indicate the fusion method using the value of the fusion mode information (md Fusion) of the header.
  • an embodiment of the present invention may be implemented by various means, for example, hardware, firmware, software, or a combination thereof.
  • an embodiment of the present invention is one or more ASICs (application specific integrated circuits), DSPs (digital signal processors), DSPDs (digital signal processing devices), PLDs (programmable logic devices), FPGAs ( field programmable gate arrays), processors, controllers, microcontrollers, microprocessors, etc.
  • ASICs application specific integrated circuits
  • DSPs digital signal processors
  • DSPDs digital signal processing devices
  • PLDs programmable logic devices
  • FPGAs field programmable gate arrays
  • processors controllers, microcontrollers, microprocessors, etc.
  • an embodiment of the present invention may be implemented in the form of a module, procedure, or function that performs the functions or operations described above.
  • the software code can be stored in a memory and driven by a processor.
  • the memory may be located inside or outside the processor, and may exchange data with the processor through various known means.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Mobile Radio Communication Systems (AREA)

Abstract

산불 예방 모니터링 시스템의 노드 장치가 개시된다. 노드 장치는 센싱 정보를 감지하거나 기상(WakeUp) 메세지를 수신하고; 휴면 모드로부터 임시 운용 모드로 진입하고, 이벤트 정보를 이벤트 큐에 저장하고; 상기 이벤트 정보를 복수의 데이터 융합 모드 중 적어도 하나에 따라서 프로세싱한다.

Description

산불 모니터링 시스템의 노드 장치 및 그의 동작 방법
본 발명은 산불 모니터링을 위한 무선 센서 네트워크에 대한 것으로, 특히 산불 피해를 조기에 예방해주는 이벤트 기반의 실시간 처리 저전력 기능 및 데이터 퓨전 기능을 갖는 고효율 저비용 산불 모니터링 무선 센서 네트워크(WSN; Wireless Sensor Network)에 대한 것이다.
2007년에 그리스 국토의 절반을 태워버린 큰 규모의 산불이 발생하였으며, 그 이후 유럽, 미국 등 선진국을 중심으로 산불방재 대책에 대한 많은 연구가 진행되어 왔다. 그럼에도 2017년 10월 기준 미국 캘리포니아에서만 대형산불 14개의 발생에 연소면적 86,000ha, 41명의 사망자 발생과 5,700여채의 주택과 상가가 소실되는 등 매년 막대한 피해가 여전히 발생하고 있다. 산불 발생의 원인은 입산자, 논밭 소각, 담뱃불, 쓰레기 소각 등 다양하며 그 중에서도 입산자의 부주의에 의한 산불발생이 37%로 가장 높게 나타났다. 국내에서도 산림청을 중심으로 산불 예방대책 마련, 사후조사를 통한 산불 예방과 함께 산불 방지 시스템 구축을 위한 노력도 강구하고 있다. 이러한 여러 노력에도 불구하고 최근 (2019년 4월 4일) 강원도 고성에 큰 산불과 같은 여전히 막대한 피해가 발생하고 있어 보다 실질적이고 체계적인 산불 예방(방지) 시스템의 구축이 필요하다.
최근 산불 방재용 WSN 시스템에서는 이미지 및 영상 센서를 많이 활용하고 있으며 보다 현장감 있고 정밀도 높은 이미지 및 영상 취득을 위해 드론이나 무인헬기에 이들 센서를 장착 이용하는 방식도 제안하고 있다. 하지만 이들 이미지나 영상 센서는 대부분 고가이고, 낮은 수명주기 (즉, 높은 소모 전력)로 산불발생(위험)지역에 일시적 배치 운영이 일반적이어 산불 발생 전 예방(조기 경보)보다는 산불 발생 후 확산방지(조기 진압)에 더 초점이 맞추어져 있다고 볼 수 있다.
최근 문헌에는 산불 발생 시 조기 진압을 목표로 한 저가형 센서(온도, 습도 및 연기 센서 등)를 이용한 WSN 방식을 또한 제안하고 있다. Li 등은 TinyOS 기반의 CROSSBoard Mica2 보드를 활용한 센서 네트워크를 제안하였고, Bhosle 등은 ZigBee (IEEE 802.15.4), wirelessHART (IEEE 802.15.3) 등의 표준 센서 네트워크 기반의 산불 감지 시스템에 대해 검토한 바 있다. 더욱이 Mohapatra 등은 망 내에 고장 노드로 인한 시스템 성능 저하를 막아주어 산불 감지의 신뢰도를 높여주는 저가형 WSN 방안을 제시하였다. 최근 Neumann 등은 스마트 폰 기반의 IoT (Mobile HUB)를 이용한 화재 감지 방식을 제안하였다. 하지만 기존 대부분의 저가형 WSN 방식은 아직도 실험실 수준에 머무르고 있으며 실시간 대처 곤란, 과다한 전력소모, 장시간 운용 제한 등 실용화 적용에 앞서 극복해야 할 숙제가 많이 남아있다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 산불 예방 모니터링 시스템의 노드 장치의 동작 방법은, 센싱 정보를 감지하거나 기상(WakeUp) 메세지를 수신하는 단계; 휴면 모드로부터 임시 운용 모드로 진입하고, 이벤트 정보를 이벤트 큐에 저장하는 단계; 상기 이벤트 정보를 복수의 데이터 융합 모드 중 적어도 하나에 따라서 프로세싱하는 단계; 및 상기 프로세싱이 종료되면 상기 임시 운용 모드 로부터 상기 휴면 모드로 진입하는 단계를 포함하며, 상기 휴면 모드의 경우, 상기 노드 장치는 센서부 및 RF 수신부 외의 전원을 차단(OFF)하고, 상기 노드 장치는 상기 센싱 정보 감지 및 상기 기상 메세지 수신에 의한 상기 이벤트 정보의 저장 및 프로세싱 외에는 상기 휴면 모드에 있다.
본 발명의 실시예에 따른 노드 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 복수의 데이터 융합 모드는 노드 퓨전 모드 및 AP 퓨전 모드를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 노드 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 이벤트 정보가 상기 노드 퓨전 모드에 따라서 프로세싱되는 경우, 상기 프로세싱하는 단계는, 이벤트에 대한 센서 데이터 값이 최고 임계값 이상인 경우, 상기 이벤트에 대한 상기 메세지를 바로 AP로 전송하고, 상기 프로세싱을 종료하는 단계; 상기 이벤트에 대한 센서 데이터 값이 차상위 임계값 이상이며 상기 최고 임계값 미만인 경우, 클래스 값을 증가시키고, 상기 클래스 값이 제 1 특정 값(N) 이상이면 상기 이벤트에 대한 상기 메세지를 상기 AP로 전송하고, 상기 클래스 값이 상기 제 1 특정 값(N) 미만인 경우 누적 카운터 값을 증가시키고 상기 임시 운용 모드에서 대기하는 단계; 또는 상기 이벤트에 대한 센서 데이터 값이 차상위 임계치 미만인 경우로서, 상기 누적 카운터 값이 제 2 특정 값(M) 미만이면, 상기 클래스 값을 감소시키고, 상기 누적 카운터 값이 상기 제 2 특정 값(M) 이상이면, 상기 클래스 값 및 상기 누적 카운트 값을 초기화하고, 상기 프로세싱을 종료하는 단계를 수행한다. 이 경우, 상기 메세지는 상기 이벤트에 대한 클래스 정보를 포함하는 제 1 타입 메세지이다.
본 발명의 실시예에 따른 노드 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 이벤트 정보가 상기 AP 퓨전 모드에 따라서 프로세싱되는 경우, 상기 프로세싱하는 단계는, 이벤트에 대한 센서 데이터를 판독하는 단계; 상기 이벤트에 대한 메세지를 AP로 전송하는 단계; 및 상기 휴면 모드로 진입하는 단계를 수행한다. 이 경우, 상기 메세지는 상기 이벤트에 대한 상기 센서 데이터를 포함하는 제 2 타입 메세지이다.
본 발명의 실시예에 따른 노드 장치의 동작 방법은, 상기 이벤트 정보를 처리하기 위해, 상기 노드 퓨전 모드 및 상기 AP 퓨전 모드 중 적어도 하나의 모드를 선택하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 노드 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 제 1 타입 메세지는 헤더 정보, 센싱 정보 및 테일 정보를 포함하고, 상기 헤더 정보는 상기 데이터 융합 모드를 지시하는 모드 퓨전 정보를 포함하고, 상기 센싱 정보는 상기 이벤트에 대한 클래스 정보를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 노드 장치의 동작 방법에 있어서, 상기 제 2 타입 메세지는 헤더 정보, 센싱 정보 및 테일 정보를 포함하고, 상기 헤더 정보는 상기 데이터 융합 모드를 지시하는 모드 퓨전 정보를 포함하고, 상기 센싱 정보는 상기 센서 데이터를 포함한다.
상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 노드 장치는, 신호를 송신하는 RF 송신부, 신호를 수신하는 RF 수신부, 센싱 정보를 감지하여 센서 데이터를 제공하는 센서부, 및 상기 센서 데이터를 처리하는 디지털 신호 처리부를 포함하는 산불 감지 시스템의 센서 노드 장치에 있어서, 센싱 정보를 감지하거나 기상(WakeUp) 메세지를 수신하고; 휴면 모드로부터 임시 운용 모드로 진입하고, 이벤트 정보를 이벤트 큐에 저장하고; 상기 이벤트 정보를 복수의 데이터 융합 모드 중 적어도 하나에 따라서 프로세싱하고; 및 상기 프로세싱이 종료되면 상기 임시 운용 모드로부터 상기 휴면 모드로 진입하며, 상기 휴면 모드의 경우, 상기 노드 장치는 상기 센서부 및 상기 RF 수신부 외의 전원을 차단(OFF)하고, 상기 노드 장치는 상기 센싱 정보 감지 및 상기 기상 메세지 수신에 의한 상기 이벤트 정보의 저장 및 프로세싱 외에는 상기 휴면 모드에 있다.
본 발명에 따른 산불 모니터링 방식은, 기존의 방식과는 달리 휴면 모드 사용으로 노드 수명주기를 효과적으로 연장시켜 줄 뿐 아니라 화재(이벤트)발생 시 이벤트 신호처리로 신속한 대처(전송)를 가능하게 한다. 또한, 복수의 데이터 융합 모드를 제공함으로써, 네트워크 용량에 따라서 점유 리소스의 양을 제어할 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산불 예방 모니터링 시스템을 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노드의 초기화 및 기본 프로세스를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노드의 이벤트 처리 프로세스를 나타낸다.
도 4 및 도 5는 노드를 기상(WakeUp)하는 이벤트 및 처리 과정을 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 노드의 시스템 블록도를 나타낸다.
도 7은 산불 모니터링 용 노드 전송 메시지 데이터 포맷을 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 산불 모니터링 시스템의 노드 장치의 동작 방법을 나타낸다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
6010: 센서부
6020: 디지털신호처리부
6030: RF 송신부
6040: RF 수신부
6050: 제어부
6060: 디스플레이부
본 발명의 바람직한 실시예에 대해 구체적으로 설명하며, 그 예는 첨부된 도면에 나타낸다. 첨부된 도면을 참조한 아래의 상세한 설명은 본 발명의 실시예에 따라 구현될 수 있는 실시예만을 나타내기보다는 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하기 위한 것이다. 다음의 상세한 설명은 본 발명에 대한 철저한 이해를 제공하기 위해 세부 사항을 포함하지만, 본 발명이 이러한 세부 사항을 모두 필요로 하는 것은 아니다. 본 발명은 이하에서 설명되는 실시예들은 각각 따로 사용되어야 하는 것은 아니다. 복수의 실시예 또는 모든 실시예들이 함께 사용될 수 있으며, 특정 실시예들은 조합으로서 사용될 수도 있다.
본 발명에서 사용되는 대부분의 용어는 해당 분야에서 널리 사용되는 일반적인 것 들에서 선택되지만, 일부 용어는 출원인에 의해 임의로 선택되며 그 의미는 필요에 따라 다음 설명에서 자세히 서술한다. 따라서 본 발명은 용어의 단순한 명칭이나 의미가 아닌 용어의 의도된 의미에 근거하여 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 산불 예방 모니터링 시스템을 나타낸다.
본 발명에서는 실시간 처리가 가능한 이벤트 기반의 저가형 산불 모니터링 WSN(Wireless Sensor Network) 시스템을 제안한다. 본 발명은 화재 발생을 감지하는 저가형(연기, 온도, 습도) 센서가 부착된 아두이노 기반의 노드를 제안하며, 배치되는 각 노드는 AP(Access Point)에 ZigBee 통신을 사용하여 화제 감지 메세지를 전송할 수 있다. 다만, 통신 방식은 Zigbee 통신으로 한정되지는 않는다. 본 발명의 산불 모니터링 시스템은 저전력 운용모드(PSM; Power Saving Mode 또는 휴면모드)를 제공하여, 노드의 수명 주기를 효과적으로 연장한다.
노드 SW는 이벤트 처리 기반으로 설계되어, PSM 모드 하에서도 실시간 처리가 가능하게 된다. 노드 SW는 임시 운영/운용 모드(TOM; Temporary Operation Mode)에서 특정 기간 동안 센싱 이벤트가 발생하지 않은 경우 자동으로 PSM으로 전환될 수 있다. 이 경우 센서부 AP메세지 수신부 등의 일부 모듈을 제외한 나머지 모듈들은 "OFF"하여 노드 배터리 소모를 최소한으로 줄일 수 있다.
노드가 PSM인 경우, 노드는 센싱 정보를 감지한 경우 또는 AP로부터 기상/WakeUp 메세지(msgWakeUp)를 수신한 경우에만 CPU를 포함하는 노드의 제반 기능을 "ON"시키는, 정상적인 센싱 이벤트 처리가 가능한 TOM으로 운용모드를 변경한다. TOM은 일시적인 노드 운용 모드로, 감지 데이터가 임계치를 넘을 때에만 해당 클래스 정보를 전송 메세지(msgSenInfo1)에 담아 AP로 전송하거나(노드 퓨전), 또는 감지 데이터를 그대로 전송 메세지(msgSensInfo2)에 담아 AP로 전송한다(AP 퓨전). TOM에서 특정 시간 동안 센싱 이벤트가 발생하지 않거나, 센싱 데이터(sensData)가 일정 기간 이상 임계치 이하로 유지되는 경우, 운용 모드는 자동으로 PSM으로 복귀된다.
이러한 이벤트 기반의 두가지 모드의 운용(TOM<->PSM)은 효과적인 실시간 처리를 지원할 뿐 아니라, 이벤트가 없는 대부분의 시간(예를 들면, 여름이나 장마철과 같이 산불 발생 빈도가 적은 장기간의 휴지기) 동안 노드를 모두 PSM 모드로 설정하여 배터리 수명 주기를 최대한 연장할 수 있다. 결과적으로 이벤트 기반 WSN 방식은 기존의 WSN 방식과 달리 산불과 같은 이벤트 발생 시 신속한 대처를 가능하게 할 뿐 아니라, PSM 모드의 운용을 사용함으로써 노드들의 수명 주기를 효과적으로 연장할 수 있다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 노드의 초기화 및 기본 프로세스를 나타낸다.
본 발명에서 제안하는 산불 감지용 노드 장치는 장기가(1년 이상)의 수명 주기를 위한 저전력 설계로서, 산불 감지 시 휴면모드(또는 전원절약모드(PSM)) 중인 노드의 "WakeUp"을 비롯한 실시간 처리를 위해 내부/외부 (인터럽트) 이벤트 기반의 프로세스를 수행한다. 실제 이벤트 프로세스 수행을 위해, 이벤트가 이벤트 큐에 저장되어야 한다.
도 2는 이벤트 프로세스 수행을 위한 이벤트 큐 저장을 나타낸다. 해당 이벤트의 큐 저장에 앞서 반드시 이벤트 트리거 신호(내부 이벤트: 내부(SW) 트리거 명령어, 외부 이벤트: 외부(HW) 인터럽트 신호)가 요구된다. 실시예로서, SW 이벤트(TmrSensChk) 수행은 이벤트 큐 저장으로부터 시작되며 큐 저장을 위해 이벤트 트리거 명령어 eTmrSensChk="ON"을 요구한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 노드의 이벤트 처리 프로세스를 나타낸다.
도 3은 노드의 TmrSensChk 이벤트 처리 과정을 나타내며, 특히 도 3(a)는 노드 퓨전 부분을, 도 3(b)는 AP 퓨전 부분을 나타낸다.
노드 장치는 상술한 바와 같이 임시 운용 모드(TOM; Temporary Operating Mode)와 전원 절약 모드(PSM; Power Saving Mode)에서 동작한다. TOM에서 PSM으로의 노드 운용모드 전환은 명령어 mPowerSaveMode='ON'에 의해 수행된다. PSM에서 TOM으로의 노드 운용모드 전환은 전원 스위치 "ON" 이벤트 또는 두 종류의 외부 'WakeUp' 이벤트(SensWakeUp 또는 RcvMsgWakeUp)에 의해 수행된다. 노드 운용 중에 발생한 각 이벤트는 도 2와같이 이벤트 큐에 저장된 후 우선순위에 따라 순서대로 처리된다.
TOM은 대부분의 노드 태스크를 처리하는 운용 모드로 전원 전략을 고려하여 정해진 제한 시간 T_op(초) 내에 운용되도록 설계되며, 그 시간 경과 후에는 자동으로 PSM으로 복귀되도록 설계된다. 예를 들면, mPwrSaveMod = ‘ON’ 명령어 수행에 의해 TOM → PSM로의 모드가 전환된다.
TOM에서 발생하는 노드의 메인 SW 이벤트인 TmrSensChk에서, 노드는 센싱 정보의 획득 (acquitions), 퓨전 방식별 처리 및 분류 (classification), 전송 메시지 (msgSensInfo) 발생, 메시지의 AP 전송 (transmission) 등 노드의 대부분의 주요 화재감지 및 전송 기능을 수행하며 해당 이벤트 태스크 처리 후 mPwrSaveMod = ‘ON’에 의해 PSM 모드로 변경한다. 결과적으로 노드는 저전력을 고려하여 이벤트가 없는 대부분의 시간 동안 PSM에 있을 수 있다.
도 4 및 도 5는 노드를 기상(WakeUp)하는 이벤트 및 처리 과정을 나타낸다.
본 발명은 휴지기동안 PSM 모드에 있는 노드를 WakeUp 즉 운용 모드로 변환(PSM->TOM)하기 위한 2가지의 외부 이벤트를 제공한다. 도 4는 SensWakeUp 이벤트를, 도 5는 RsvMsgWakeUp 이벤트를 나타낸다. 도 4 및 도 5에서 나타낸 2가지의 외부 이벤트는 동일한 우선순위를 가질 수 있다. 이 2가지의 외부 이벤트는 내부 이벤트인 TmrSensChk보다는 높은 우선순위를 가질 수 있다.
도 4의 SensWakeUp의 경우, 노드의 센서부에서 센싱 정보 감지로 발생한 외부 WakeUp 트리거(파워) 펄스 신호에 의해 노드 제반 모듈에 정상 전원이 공급되고, 그 결과로 노드의 모드가 PSM=>TOM으로 변환되며, 해당 이벤트가 큐에 저장된다. 이러한 동작은 후술할 도 6(a)에서도 도시된다. 센싱 감지는 센싱/센서 정보의 감지 또는 획득으로 지칭할 수도 있다.
도 5의 RcvMsgWakeUp의 경우, RF 수신부에서 수신한 WakeUp 메세지(msgWakeUp)의 검출에 의해 발생한 'WakeUp' 트리거(파워) 펄스 신호에 의해 노드 제반 모듈에 정상 전원이 공급되며, 그 결과로 PSM=>TOM으로의 모드 전환과 함께 해당 이벤트가 큐에 저장된다. 이러한 동작은 후술할 도 6(a)에서도 도시된다.
본 발명에서, 외부(HW) 트리거 펄스에 의해 노드 시스템에 전원이 공급되고, PSM->TOM으로의 모드 전환과 함께 해당 이벤트가 이벤트 큐에 저장되고, 우선순위에 따라서 이벤트 태스크가 정상적으로 처리된다. SensWakeUp 및 RcvMsgWakeUp의 각 이벤트 태스크에서, 노드의 초기화와 함께 센싱 이벤트 TmrSensChk 발생을 위한 기본 과정이 차례로 수행된다.
이하에서는 상술한 설명에 이어, 도 2 내지 도 3의 프로세스에 대해 더욱 상세하게 설명한다.
도 2에서, 노드의 전원 스위치가 켜지면, 노드는 임시 운용 모드(TOM)에서 시작한다. 그리고 노드 시스템의 초기화 세팅 태스크(Main())를 수행한다. 초기화 태스크는 시스템의 초기화 및 센싱 이벤트 발생을 위해 필요한 기본적인 태스크를 수행하고, 이벤트 트리거 명령어인 eTmrSensChk='ON'의 수행을 통해 TmrSensChk 이벤트를 이벤트 큐에 저장한 후, 해당 이벤트 프로세스를 기다리는 일종의 대기(폴링) 모드로 진입한다.
도 3에서, 발생한 센서 체크(TmrSensChk) 이벤트의 프로세스에서, 노드는 일정 시간 이상 동안 노드의 주기능인 감지 데이터(즉, SensData)를 판독 및 확인(점검)하고, 메세지 msgSensInfo(노드 퓨전시 Type 1 메시지 msgSensInfo1 혹은 AP 퓨전시 Type 2 메시지 msgSensInfo2)를 AP로 전송하며, 필요한 경우 해당 동작을 반복한다. TmrSensChk 이벤트 반복 회수는 초기화 과정에서 지정한 업 카운터 cntTmrSensChk의 상한 값 M으로 설정된다. 결과적으로, TmrSensChk 이벤트에서 별 다른 이벤트의 발생이 없는 경우, 최대 T_op(≤이벤트 TmrSensChk의 1회 최대 수행시간 × M) 시간동안 태스크를 수행/반복하게 되며, 그 후 PSM으로 자동 모드 변환이 수행된다.
도 3(a), (b)에서는 TOM의 메인 이벤트인 TmrSensChk의 세부 수행 과정을 보여준다. 퓨전 옵션 동작은 Fusion (노드 초기화 과정에서 또는 AP 제어 메세지에 의해 세팅 가능) 값에 따라서 크게 노드 퓨전 과정 (mdFusion=0)과 AP 퓨전 과정(mdFusion=1)으로 분류되며, 노드는 서로 다른 프로세스를 수행한다.
도 3(a)는 노드 퓨전의 경우 노드의 동작을 나타낸다.
노드는 센서 데이터 값/감지 값(SensData)을 임계치((THe <최고위 임계치> 혹은 THg<차상위 임계치>)와 비교한 후 그 결과에 따라 서로 다른 네 가지 서브태스크를 수행한다. 먼저 sensDATA가 THe 보다 큰 경우, 즉 THe ≤ sendData 인경우, 해당 노드는 긴급 클래스(Emergency Class)로 분류되어 클래스 정보(sensClass='01')가 포함된 type 1 메세지 msgSensInfo1을 생성하고 이를 AP로 즉시 전송한다. sendData의 값이 차상위 임계치 THg와 최고위 임계치 THe 사이에 위치하는 경우 (즉, THg ≤ sensData < THe 인 경우), 노드는 일반 클래스로 분류되고 카운트/클래스 값 nClass를 하나 증가시켜 그 누적 값이 N 이상일때 (즉, nClass ≥ N 을 만족하는 경우) 긴급 클래스 정보(sensClass='01')가 포함된 type1 메세지 msgSensInfo1을 생성하고 이를 AP로 전송한다. 다음으로 sensData < THg 이면서, 누적 카운터 값 cntTmrSensChk < M 인 경우, 카운트 nClass를 하나 감소시키고, cntTmrSensChk를 하나 증가시킨 후, 트리거 명령어 eTmrSensChk='ON'의 수행으로 TmrSensChk 이벤트를 반복 수행한다. 마지막으로 sensData < THg 이면서, 누적 카운터 cntTmrSensChk ≥ M 인 경우(즉, 허용시간 Top를 초과할 경우-Top의 범위: 이벤트 TmrSensChk의 1회 수행시간 최소값 ≤ Top ≤ 이벤트 TmrSensChk의 1회 수행시간 최댓값 × M), TmrSensChky 이벤트를 더 이상 진행(반복)하지 않고 명령어 mPwrSaveMod = ‘ON’의 수행으로 운용모드를 TOM에서 PSM으로 전환한다. PSM 모드에서는, 도 6(b)와 같이 WakeUp 트리거 신호를 발생/생성하는 두가지 모듈인 센서부 및 RF 수신부를 제외한 모든 노드 모듈에 전원 공급이 자동 차단(OFF) 된다.
도 3(b)는 AP 퓨전의 경우 노드의 동작을 상세히 나타낸다.
AP 퓨전의 경우(mdFusion=1), 도 3(b)와 같은 TmrSensChk 이벤트 태스크가 진행된다. 실제 퓨전 과정은 AP에서 수행되므로, 노드는 센서부의 감지 정보 sensData를 그대로 type 2의 메세지 msgSensInfo2에 담아 AP로 전송한다. 노드는 msgSensInfo2를 AP로 전송한 후 명령어 mPwrSaveMod =‘ON’의 수행으로 운용모드를 TOM에서 PSM로 전환시킨다. 결과적으로, AP 퓨전은 노드 퓨전에 비해 노드의 자체적인 퓨전 과정이 생략되어 태스크 프로세스는 간략하게 된다. 하지만 다중 노드 (공간) 샘플 퓨전 방식인 AP 퓨전은 msgSensInfo2 전송에 앞서 구역 내 모든 노드를 'WakeUp'(즉, PSM->TOM 모드 변환)을 위한 핸드 쉐이크 절차가 추가적으로 필요하게 되므로, 노드 퓨전에 비해 레이턴시 증가 및 전력 소모가 발생할 수도 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 노드의 시스템 블록도를 나타낸다.
노드는 산불 발생을 감지하는 연기 센서 등을 포함하는 센서부(6010), 센서의 감지 데이터(sensData)로부터 msgSensInfo((Type 1 [노드퓨전]: msgSensInfo1, Type 2 [AP 퓨전]: msgSensInfo2)를 생성 및 처리하는 디지털 신호 처리부, msgSensInfo를 AP로 전송하는 RF 송신부(6030), AP로부터 메세지(‘WakeUp’ 메시지 msgWakeUp 외)를 수신하는 RF 수신부(6040), 노드/노드의 동작을 제어하는 제어부/CPU(6050) 및 전원부(6060)를 포함한다. RF 송신부 및 RF 수신부는 RF 통신부로 지칭될 수도 있다.
센서부(6010)는 연기 센서, 음성 센서, 진동 센서 중 적어도 하나를 포함하여, 산불에 관련된 환경 변화를 센싱하여, 센싱/센서 데이터를 생성/제공/전달할 수 있다. 환경 변화에 관련된 정보를 센싱 정보로 지칭할 수 있다.
디지털 신호 처리부(6020) 및/또는 제어부(6050) 또는 프로세서에 포함되거나, 도시되지 않은 메모리에 저장된 앱/소프트웨어/프로그램의 수행에 의해 동작할 수도 있다.
RF 송신부(6030)는 메세지 또는 메세지를 포함하는 신호를 노드 외부로 전송할 수 있다. RF 수신부(6040)는 메세지 또는 메세지를 포함하는 신호를 수신할 수 있다.
전원부(6060)는 운용 모드에 따라서 노드 장치의 각 유닛들에게 적정 전원을 공급할 수 있다. 전원부(6060)는 PSM 모드의 경우 도 6(b)와 같이 센서부 및 RF 수신부로부터 (펄스) 신호가 수신되면 노드 시스템에 전원을 공급할 수 있다.
구현에 따라, 상술한 바와 같이 데이터를 저장하는 메모리 및/또는 디스플레이부가 더 포함될 수도 있다.
상술한 바와 같이, 노드는 전원절약 모드 (PSM)와 임시 운용 모드 (TOM)의 두 가지 모드로 구분 운용되며, 노드는 대부분의 휴면기 (화재 센싱 이벤트가 발생되지 않은 기간) 동안 PSM에 있게 되며 이는 곧 노드의 수명주기를 효과적으로 증가시킬 수 있다. PSM 모드에서는, 도 6(a)에서 음영 처리된 모듈들인 모듈, 즉, WakeUp 센싱 신호를 감지하는 센서부(6010)와 AP로부터 msgWakeUp를 수신하는 RF 수신부(6040)에만 전원이 공급되고 나머지 노드 모듈에는 전원공급이 차단된다.
도 6(b)에서와 같이, 노드는 PSM 모드에서 센서부(6010)에서 ‘WakeUp’ 신호, 즉, 연기 신호 감지 시 혹은 RF 수신부(6040)에서 AP로부터 WakeUp 메시지인 msgWakeUp 수신 시, 트리거 신호 ‘PWR ON pulse’에 의해 노드 제반 모듈에 전원 공급과 함께 휴면모드로부터 깨어나게 된다(즉, PSM → TOM). 그 결과로 대응 이벤트 (SensWakeUp 혹은 RcvMsgWakeUp)의 이벤트 큐에 저장과 함께 해당 태스크의 진행으로 (그림 4, 5 참조) 시스템 초기화과정을 거쳐 TmrSensChk 이벤트 과정을 수행한다.
이하에서는 메세지의 퓨전 방법에 대해 설명한다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 센싱 데이터 퓨전은 퓨전의 수행 주체에 따라서 AP 퓨전과 노드 퓨전의 2가지 방식으로 분류된다. 퓨전 방식에 따라서 노드에서 AP로 전송하는 메세지 포맷 또한, sgSensInfo (Type 1 [노드퓨전]: msgSensInfo1, Type 2 [AP 퓨전]: msgSensInfo2) 로 서로 다르다. AP 퓨전은 AP 자체적으로 퓨전 알고리즘을 이용하여 합성/퓨전하는 직접식 앙상블 퓨전 방식으로, 각 노드는 센서의 감지 샘플 정보 (sensData)를 그대로 msgSensInfo2에 담아 AP로 전송하며 AP는 다중 노드 샘플로부터 퓨전 결과인 클래스 정보를 도출한다. 이에 비해, 노드 퓨전은 노드 자체적으로 간단히 임계치를 이용하여 수행가능한 간접식 시간샘플 퓨전 방식으로, AP 퓨전의 센서 샘플 전송 대신 임계치와의 비교로 얻어진 퓨전 결과인 클래스 정보(sensClass)를 msgSensInfo1에 담아 AP로 전송한다. 이하에서 각 퓨전 방식에 대해 더욱 상세히 설명한다.
(1) AP 퓨전 방식
AP 퓨전은 Dempster-Shafer (D-S) 증거이론 [15]에 기반한 퓨전 알고리즘을 이용한다. AP는 각 노드로부터 보내온 메시지 msgSensInfo2로부터 추출한 감지샘플 (sensData)로 구성된 입력벡터 s=[s1, s2, ..., sN] (여기서 si 는 노드 i의 샘플)를 얻는다. D-S 퓨전 알고리즘에 입력벡터 s를 입력하여 퓨전 결과를 얻고 해당 결과를 임계치와의 비교로 클래스 정보를 도출한다. D-S 이론은 다중 소스 정보의 조합 규칙을 이용하여 얻은 화재발생 기본 확률 분포의 합성으로 화재발생에 대한 글로벌 확률 분포를 제시한다. 수학적으로 하나의 사건 A의 모든 가능한 상태를 나타내는 FOD (frame of discernment)를 θ로 표시한다고 할 때, power set 2θ는 θ의 모든 가능한 부분집합으로 구성된다. 집합 θ에 대한 정의함수 m은 2θ→ [0,1], m(Φ)=0,
Figure PCTKR2020011773-appb-I000001
을 각각 만족한다. m은 질량함수인 FOD 상에 ‘기본확률할당 (BPA)’로 m(A)는 사건 A의 belief 척도가 된다고 말할 수 있다. D-S의 일반결합규칙에 의하면, N 개의 다중 노드 (혹은 다중 소스)를 가정할 때 N 개의 개별사건 A1, A2, ..., AN의 퓨전 사건 A (단, ∀A⊆θ 가정)의 질량함수는 다음식과 같이 개발질량 함수 m1, m2, ..., mN를 이용하여 정의할 수 있다:
[수학식 1]
Figure PCTKR2020011773-appb-I000002
수학식 (1)에서 A≠Φ,
Figure PCTKR2020011773-appb-I000003
를 가정한다. 결과적으로 산불이 발생할 퓨전 사건 A의 사건발생 확률 Pf는 개별 노드 사건 Ai의 belief 척도인 질량함수 mi(Ai) (질량함수 mi(o)는 곧 노드 i에서의 fire probability FPi임)의 합성 결과라고 말할 수 있다. 본 발명에서는 각 노드에서의 개별 화재발생 사건과 개별사건의 조합으로 구성되는 데이터 퓨전은 적응 가중 퓨전 방식(adaptive weighted fustion algorithm: AWFA)의 정의와 절차를 따른다고 가정한다.
(2) 노드 퓨전 방식
노드 퓨전 방안에서는 그림 3(a)에서 보여주듯이 AP 퓨전과 달리 감지샘플 (sensData)를 노드 자체적으로 저장한 임계치 (THe 또는 THg)와 비교하여 두 가지 샘플 Type (긴급샘플, 일반샘플)로 구분한다. 제안 알고리즘에서는 샘플 Type에 따라 적절한 과정을 거치게 된다. 단, 제안 TB에서는 해당 결과가 긴급 클래스로 판정될 경우 추가 절차 없이 해당 클래스 정보(sensClass = ‘01’)를 포함한 전송 메시지 msgSensInfo1를 만들어 AP로 보내준다. 그림 3(a)의 TB 시스템 플로우에서 보여주듯이 긴급 샘플인 경우엔 한번이라도 발생시 긴급 클래스 정보(즉, sensClass = ‘01’)를 만들어 AP로 전송하지만, 일반 샘플인 경우엔 별도의 누적(퓨전)과정을 거치도록 설계되어져 있다. 즉, 일반 샘플인 경우 클래스 카운터 nClass (up/down counter)를 누적하고 nClass가 일정 임계치 (즉, M 이상)를 넘을 경우에만 긴급 클래스 정보(즉, sensClass = ‘01’)를 발생하도록 하였다. AP에서는 수신한 msgSensInfo1의 sensClass = ‘01’인 경우엔 해당 정보를 관제센터 서버로 즉시 포워딩하여 주어 긴급상황에 대한 조기조치가 가능하다.
결과적으로, 임계치를 활용한 상대적으로 간단한 시간샘플 합성 방식인 노드 퓨전은 공간 샘플(앙상블)의 합성 방식인 AP 퓨전에 비해 검출 신뢰도가 다소 낮은 반면, 노드의 WakeUp을 위한 별도의 핸드쉐이크 과정이 불필요하여 절차적으로 간단, 실시간 처리에 유리하고 전력 소모 면에서도 이점이 있다. 또한 노드 퓨전은 감지샘플(sensData)을 그대로 메시지 msgSensInfo2에 담아 전송하는 AP 퓨전에 비해 퓨전 결과 (sensClass)만을 메시지 msgSensInfo1에 담아 AP로 전송하여 주어 상대적으로 짧은 메시지 길이로 인해 (즉, 길이(msgSensInfo1) < 길이(msgSensInfo2)) 전송부하를 감소시킬 수 있다.
도 7은 산불 모니터링 용 노드 전송 메시지 데이터 포맷을 나타낸다.
도 7(a)는 Type 1 메시지 msgSensInfo1 (노드 퓨전용)를, 도 7(b)는 Type 2 메시지 msgSensInfo2 (AP 퓨전용)를, 도 7(c)는 데이터 포맷 항목 및 설명을 나타낸다. 도 7(a) 및 도 7(b)의 데이터 포맷은 크게 헤더(Header), 센싱 정보(Sensing Info) 및 테일(Tail) 부분을 포함한다. 헤더는 타입 1 메세지 및 타입 2 메세지에 대해 동일한 포맷을 갖는다.
헤더 부분은 동기용 프리앰블 (SyncPrm), 수신측 주소 (AP address), 송신측 주소 (Node address), 센싱 시간을 나타내는 TTS (Time To Sense), 노드 퓨전과 AP 퓨전을 구분하여 주는 퓨전 모드 (mdFustion: 0 [노드 퓨전], 1 [AP 퓨전]), 예비 데이터(Reserved: 센싱 정보를 전송하는 노드의 위치 정보 등을 포함)를 포함한다. 센싱 정보 부분의 경우, 표전 모드에 따라서 다른 구성을 갖는다. 타입 1(Type 1) 메시지 msgSensInfo1의 경우 노드 감지 샘플 sensData를 임계치를 이용하여 분류한 클래스 정보 sensClass(00: 일반클래스, 01: 긴급클래스)를 포함하며, 타입 2(Type 2) 메시지 msgSensInfo2의 경우 AP에서의 퓨전 알고리즘을 위한 순수 감지데이터 (sensData)를 포함한다. 나머지 테일 부분 또한 Type 1 & Type 2 공통으로 첵섬(checksum)이 포함/해당된다. 결과적으로, 노드 퓨전의 Type 1 메시지에 비해 sensData를 그대로 포함하는 AP 퓨전의 Type 2 메시지의 길이가 상대적으로 커 전송부하가 다소 증가할 수 있다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른, 산불 모니터링 시스템의 노드 장치의 동작 방법을 나타낸다.
노드 장치는, 센싱 정보를 감지하거나, 기상(WakeUp) 메세지를 수신할 수 있다(S8010).
노드 장치는, 휴면 모드로부터 임시 운용 모드로 진입하고, 이벤트 정보를 이벤트 큐(S8020)에 저장할 수 있다.
노드 장치는, 이벤트/이벤트 정보를 복수의 데이터 융합 모드 중 적어도 하나에 따라서 프로세싱할 수 있다(S8030).
노드 장치는, 이벤트/이벤트 정보의 프로세싱이 종료되면 임시 운용 모드(TOM)로부터 휴면 모드(PSM)로 진입할 수 있다(S8040).
상술한 바와 같이, 노드 장치는 센싱 정보 감지 또는 기상 메세지 수신에 의해 휴면 모드로부터 임시 운용 모드로 진입하며, 휴면 모드의 경우 노드 장치는 센서부 및 RF 수신부 외의 전원을 차단(OFF)한다. 노드 장치는 센싱 정보의 감지 및 및 상기 기상 메세지 수신에 의한 상기 이벤트 정보의 저장 및 상기 이벤트 프로세싱 외에는 상기 휴면 모드에 있다.
상술한 바와 같이, 복수의 데이터 융합 모드/데이터 퓨전 방식은 노드 퓨전 모드 및 AP 퓨전 모드를 포함한다.
이벤트 정보가 노드 퓨전 모드에 따라서 프로세싱되는 경우, 이 프로세싱은 도 3a와 같이 상술한 바와 같다. 즉, 노드 장치는, 이벤트에 대한 센서 데이터 값이 최고 임계값보다 이상인 경우, 이벤트에 대한 상기 메세지를 바로 AP로 전송하고, 프로세싱을 종료한다. 프로세싱이 종료되었으므로, 단계(S8040)에 의해 노드 장치는 임시 운용 모드(TOM)로부터 휴먼 모드(PSM)로 진입한다. 또는, 노드 장치는, 이벤트에 대한 센서 데이터 값이 차상위 임계치 이상이며 최고 임계값 미만인 경우, 클래스 값을 증가시키고, 클래스 값이 제 1 특정 값(N) 이상이면 이벤트에 대한 메세지를 AP로 전송하고, 클래스 값이 제 1 특정 값(N) 미만인 경우 누적 카운트 값을 증가시키고 임시 운용 모드에서 대기하는 단계를 수행한다. 또한, 노드 장치는, 이벤트에 대한 센서 데이터 값이 차상위 임계치 미만인 경우로서, 누적 카운터 값이 제 2 특정 값(M) 미만이면, 클래스 값을 감소시키고, 누적 카운터 값이 제 2 특정 값(M) 이상이면, 클래스 값 및 누적 카운트 값을 초기화하고, 프로세싱을 종료한다. 프로세싱이 종료되었으므로, 단계(S8040)에 의해 노드 장치는 임시 운용 모드(TOM)로부터 휴먼 모드(PSM)로 진입한다.
도 7에서 설명한 바와 같이, 노드 퓨전 모드의 경우 메세지는 이벤트에 대한 클래스 정보를 포함하는 제 1 타입 메세지가 될 수 있다. 제 1 타입 메세지는 헤더 정보, 센싱 정보 및 테일 정보를 포함하고, 헤더 정보는 데이터 융합 모드를 지시하는 모드 퓨전 정보를 포함하고, 센싱 정보는 이벤트에 대한 클래스 정보를 포함할 수 있다.
이벤트 정보가 AP 퓨전 모드에 따라서 프로세싱되는 경우, 이 프로세싱은 도 3b에서와 같이 상술한 바와 같다. 즉, 노드 장치는, 이벤트에 대한 센서 데이터를 판독하는 단계, 이벤트에 대한 메세지를 AP로 전송하는 단계, 및 휴면 모드로 진입하는 단계를 수행할 수 있다.
도 7에서 설명한 바와 같이, AP 퓨전 모드의 경우 메세지는 이벤트에 대한 t센서 데이터를 포함하는 제 2 타입 메세지가 될 수 있다. 제 2 타입 메세지는 헤더 정보, 센싱 정보 및 테일 정보를 포함하고, 헤더 정보는 데이터 융합 모드를 지시하는 모드 퓨전 정보를 포함하고, 센싱 정보는 센서 데이터를 포함할 수 있다.
노드는 이벤트 정보를 처리하기 위해, 노드 퓨전 모드 및 AP 퓨전 모드 중 적어도 하나의 모드를 선택할 수 있다.
노드의 데이터 퓨전 방식은 기설정되거나, AP의 제어신호에 따라서 변경되어, 노드에 의해 선택/결정될 수도 있다. 예를 들면, 특정 이벤트의 발생으로 순간적으로 네트워크 부하가 높아지는 경우, 노드는 노드 퓨전 방식으로 동작할 수 있다. 다른 예로써, 이벤트에 대한 정확한 데이터 검증이 필요하면, 노드는 AP 퓨전 방식으로 동작할 수 있다. 예를 들면, 산불 초기와 같이, 소량의 센서 데이터가 전송되는 경우, 노드는 AP 퓨전 방식으로 데이터를 전송하고, 산불 중/후기와 같이 다량의 센서 데이터가 전송되는 경우, 노드는 노드 퓨전 방식으로 데이터를 전송할 수 있다. 데이터의 정확성, 데이터 전달에 따른 지연, 네트워크 부하 등의 환경에 따라서 시스템이 데이터 퓨전 방식을 노드에게 메세지로서 지시하고, 노드가 이에 따라 방식을 선택할 수도 있다. 이러한 메세지를 데이터 퓨전 지시 메세지로 지칭할 수 있으며, 도 7에서 도시한 메세지의 헤더의 노드 퓨전 값으로 방식을 지시함으로써 전송할 수도 있다. 즉, AP가 노드에게 도 7의 메세지의 헤더만 전송하되, 헤더의 퓨전 모드 정보(md Fusion)의 값으로 퓨전 방식을 지시할 수 있다.
이상에서 설명된 실시예들은 본 발명의 구성요소들과 특징들이 소정 형태로 결합된 것들이다. 각 구성요소 또는 특징은 별도의 명시적 언급이 없는 한 선택적인 것으로 고려되어야 한다. 각 구성요소 또는 특징은 다른 구성요소나 특징과 결합되지 않은 형태로 실시될 수 있다. 또한, 일부 구성요소들 및/또는 특징들을 결합하여 본 발명의 실시예를 구성하는 것도 가능하다. 본 발명의 실시예들에서 설명되는 동작들의 순서는 변경될 수 있다. 어느 실시예의 일부 구성이나 특징은 다른 실시예에 포함될 수 있고, 또는 다른 실시예의 대응하는 구성 또는 특징과 교체될 수 있다. 특허청구범위에서 명시적인 인용 관계가 있지 않은 청구항들을 결합하여 실시예를 구성하거나 출원 후의 보정에 의해 새로운 청구항으로 포함시킬 수 있음은 자명하다.
본 발명에 따른 실시예는 다양한 수단, 예를 들어, 하드웨어, 펌웨어(firmware), 소프트웨어 또는 그것들의 결합 등에 의해 구현될 수 있다. 하드웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 하나 또는 그 이상의 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서, 콘트롤러, 마이크로 콘트롤러, 마이크로 프로세서 등에 의해 구현될 수 있다.
펌웨어나 소프트웨어에 의한 구현의 경우, 본 발명의 일 실시예는 이상에서 설명된 기능 또는 동작들을 수행하는 모듈, 절차, 함수 등의 형태로 구현될 수 있다. 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되어 프로세서에 의해 구동될 수 있다. 상기 메모리는 상기 프로세서 내부 또는 외부에 위치하여, 이미 공지된 다양한 수단에 의해 상기 프로세서와 데이터를 주고받을 수 있다.
본 발명은 본 발명의 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다. 따라서, 상술한 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니 되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.

Claims (18)

  1. 산불 예방 모니터링 시스템의 노드 장치의 동작 방법에 있어서,
    센싱 정보를 감지하거나 기상(WakeUp) 메세지를 수신하는 단계;
    휴면 모드로부터 임시 운용 모드로 진입하고, 이벤트 정보를 이벤트 큐에 저장하는 단계;
    상기 이벤트 정보를 복수의 데이터 융합 모드 중 적어도 하나에 따라서 프로세싱하는 단계; 및
    상기 프로세싱이 종료되면 상기 임시 운용 모드 로부터 상기 휴면 모드로 진입하는 단계를 포함하며,
    상기 휴면 모드의 경우, 상기 노드 장치는 센서부 및 RF 수신부 외의 전원을 차단(OFF)하고, 상기 노드 장치는 상기 센싱 정보 감지 및 상기 기상 메세지 수신에 의한 상기 이벤트 정보의 저장 및 프로세싱 외에는 상기 휴면 모드에 있는, 동작 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 융합 모드는 노드 퓨전 모드 및 AP 퓨전 모드를 포함하는, 동작 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 이벤트 정보가 상기 노드 퓨전 모드에 따라서 프로세싱되는 경우, 상기 프로세싱하는 단계는,
    이벤트에 대한 센서 데이터 값이 최고 임계값 이상인 경우, 상기 이벤트에 대한 상기 메세지를 바로 AP로 전송하고, 상기 프로세싱을 종료하는 단계;
    상기 이벤트에 대한 센서 데이터 값이 차상위 임계값 이상이며 상기 최고 임계값 미만인 경우, 클래스 값을 증가시키고, 상기 클래스 값이 제 1 특정 값(N) 이상이면 상기 이벤트에 대한 상기 메세지를 상기 AP로 전송하고, 상기 클래스 값이 상기 제 1 특정 값(N) 미만인 경우 누적 카운터 값을 증가시키고 상기 임시 운용 모드에서 대기하는 단계; 또는
    상기 이벤트에 대한 센서 데이터 값이 차상위 임계치 미만인 경우로서, 상기 누적 카운터 값이 제 2 특정 값(M) 미만이면, 상기 클래스 값을 감소시키고, 상기 누적 카운터 값이 상기 제 2 특정 값(M) 이상이면, 상기 클래스 값 및 상기 누적 카운트 값을 초기화하고, 상기 프로세싱을 종료하는 단계를 수행하는, 동작 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 메세지는 상기 이벤트에 대한 클래스 정보를 포함하는 제 1 타입 메세지인, 동작 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 이벤트 정보가 상기 AP 퓨전 모드에 따라서 프로세싱되는 경우, 상기 프로세싱하는 단계는,
    이벤트에 대한 센서 데이터를 판독하는 단계;
    상기 이벤트에 대한 메세지를 AP로 전송하는 단계; 및
    상기 휴면 모드로 진입하는 단계를 수행하는, 동작 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 메세지는 상기 이벤트에 대한 상기 센서 데이터를 포함하는 제 2 타입 메세지인, 동작 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 이벤트 정보를 처리하기 위해, 상기 노드 퓨전 모드 및 상기 AP 퓨전 모드 중 적어도 하나의 모드를 선택하는 단계를 더 포함하는, 동작 방법.
  8. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 타입 메세지는 헤더 정보, 센싱 정보 및 테일 정보를 포함하고,
    상기 헤더 정보는 상기 데이터 융합 모드를 지시하는 모드 퓨전 정보를 포함하고, 상기 센싱 정보는 상기 이벤트에 대한 클래스 정보를 포함하는, 동작 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 타입 메세지는 헤더 정보, 센싱 정보 및 테일 정보를 포함하고,
    상기 헤더 정보는 상기 데이터 융합 모드를 지시하는 모드 퓨전 정보를 포함하고, 상기 센싱 정보는 상기 센서 데이터를 포함하는, 동작 방법.
  10. 신호를 송신하는 RF 송신부,
    신호를 수신하는 RF 수신부,
    센싱 정보를 감지하여 센서 데이터를 제공하는 센서부, 및
    상기 센서 데이터를 처리하는 디지털 신호 처리부를 포함하는 산불 감지 시스템의 센서 노드 장치에 있어서,
    센싱 정보를 감지하거나 기상(WakeUp) 메세지를 수신하고;
    휴면 모드로부터 임시 운용 모드로 진입하고, 이벤트 정보를 이벤트 큐에 저장하고;
    상기 이벤트 정보를 복수의 데이터 융합 모드 중 적어도 하나에 따라서 프로세싱하고; 및
    상기 프로세싱이 종료되면 상기 임시 운용 모드로부터 상기 휴면 모드로 진입하며,
    상기 휴면 모드의 경우, 상기 노드 장치는 상기 센서부 및 상기 RF 수신부 외의 전원을 차단(OFF)하고, 상기 노드 장치는 상기 센싱 정보 감지 및 상기 기상 메세지 수신에 의한 상기 이벤트 정보의 저장 및 프로세싱 외에는 상기 휴면 모드에 있는, 노드 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 복수의 데이터 융합 모드는 노드 퓨전 모드 및 AP 퓨전 모드를 포함하는, 노드 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 이벤트 정보가 상기 노드 퓨전 모드에 따라서 프로세싱되는 경우, 상기 프로세싱은,
    이벤트에 대한 센서 데이터 값이 최고 임계값 이상인 경우, 상기 이벤트에 대한 상기 메세지를 바로 AP로 전송하고, 상기 프로세싱을 종료하고,
    상기 이벤트에 대한 센서 데이터 값이 차상위 임계값 이상이며 상기 최고 임계값 미만인 경우, 클래스 값을 증가시키고, 상기 클래스 값이 제 1 특정 값(N) 이상이면 상기 이벤트에 대한 상기 메세지를 상기 AP로 전송하고, 상기 클래스 값이 상기 제 1 특정 값(N) 미만인 경우 누적 카운터 값을 증가시키고 상기 임시 운용 모드에서 대기하고, 또는
    상기 이벤트에 대한 센서 데이터 값이 차상위 임계치 미만인 경우로서, 상기 누적 카운터 값이 제 2 특 정값(M) 미만이면, 상기 클래스 값을 감소시키고, 상기 누적 카운터 값이 상기 제 2 특정 값(M) 이상이면, 상기 클래스 값 및 상기 누적 카운터 값을 초기화하고, 상기 프로세싱을 종료하는, 노드 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 메세지는 상기 이벤트에 대한 클래스 정보를 포함하는 제 1 타입 메세지인, 노드 장치.
  14. 제 11 항에 있어서,
    상기 이벤트 정보가 상기 AP 퓨전 모드에 따라서 프로세싱되는 경우, 상기 프로세싱은,
    이벤트에 대한 센서 데이터를 판독하고,
    상기 이벤트에 대한 메세지를 AP로 전송하고, 및
    상기 휴면 모드로 진입함으로써 수행되는, 노드 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 메세지는 상기 이벤트에 대한 상기 센서 데이터를 포함하는 제 2 타입 메세지인, 노드 장치.
  16. 제 11 항에 있어서,
    상기 이벤트 정보를 처리하기 위해, 상기 노드 퓨전 모드 및 상기 AP 퓨전 모드 중 적어도 하나의 모드를 선택하는, 노드 장치.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 타입 메세지는 헤더 정보, 센싱 정보 및 테일 정보를 포함하고,
    상기 헤더 정보는 상기 데이터 융합 모드를 지시하는 모드 퓨전 정보를 포함하고, 상기 센싱 정보는 상기 이벤트에 대한 클래스 정보를 포함하는, 노드 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제 2 타입 메세지는 헤더 정보, 센싱 정보 및 테일 정보를 포함하고,
    상기 헤더 정보는 상기 데이터 융합 모드를 지시하는 모드 퓨전 정보를 포함하고, 상기 센싱 정보는 상기 센서 데이터를 포함하는, 노드 장치.
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