WO2023074943A1 - 사물 인터넷 환경에서 비정형 데이터 활용을 위한 정형 데이터 베이스 구성 및 그 사용 방법 - Google Patents

사물 인터넷 환경에서 비정형 데이터 활용을 위한 정형 데이터 베이스 구성 및 그 사용 방법 Download PDF

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신해선
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Definitions

  • the present invention efficiently manages unstructured data such as images and videos by utilizing a structured database used for managing standardized small data such as general sensor data to improve management capabilities and to provide various additional services. It is about the structured database structure and usage method for the utilization of unstructured data.
  • the present invention overcomes the limitations of using only existing sensor data in the Internet of Things environment, provides more diverse services by combining image and sensor data, overcomes the limitations of using the Internet of Things, and provides stability of data. has its advantages in improving
  • the present invention is based on a cloud interworking environment in order to provide smooth services in the Internet of Things environment, and supports interworking with various clouds.
  • the storage of unstructured data and interworking with the storage are the main core technologies.
  • a structured database is a database for storing, searching, and utilizing structured data, and the data size of all fields is fixed. Therefore, the resources required for database operation are small and the database itself is light, so it is suitable for a portable environment such as IoT.
  • Unstructured data is data whose size is not determined, and data such as video is the most representative data. The size of such data changes frequently depending on the case, so it is difficult to manage with a structured database, and a separate unstructured database must be used, but it takes up a lot of resources and requires a lot of computing power, which is difficult to use in the Internet of Things environment. will demand
  • semi-structured data In order to compensate for these disadvantages, the concept of semi-structured data has emerged.
  • Half of the semi-structured data refers to Semi.
  • structured data and unstructured data are used interchangeably.
  • formats such as HTML or XML can be included in the range of semi-structured data.
  • the present invention was invented to enable more efficient use of various unstructured data (sounds, images, etc.)
  • the present invention intends to solve the above problems by presenting a method of combining unstructured data while leaving the structure of the existing structured database as it is.
  • the biggest feature of the present invention is that unstructured data can be managed based on the existing and stably verified IoT database structure.
  • an unstructured data control module 100 capable of managing unstructured data on top of the existing structured database structure was invented.
  • the unstructured data control module assigns structured index data to the collected unstructured data and manages it in the structured database 200, and stores the unstructured data in a separate unstructured data storage 201.
  • the index data of unstructured data managed in the structured database is searched for, unstructured data is retrieved by utilizing it, and the unstructured data is provided to the client.
  • the management of the structured data 300 generated by the existing sensor 301 prevents the structure from being changed so that the existing IoT structure can be utilized as it is.
  • the unstructured data control module is composed of several internal units, and each unit organically interlocks with each other to utilize data.
  • the unstructured data collection unit 101 is a unit that collects and stores unstructured data 400 from a device that generates unstructured data, such as a microphone or a camera 401 . It is responsible for collecting unstructured data and temporarily storing data while creating indexes for the data.
  • the structured index generator 102 generates structured index data for managing the collected unstructured data.
  • an index is created based on the time at which unstructured data is collected.
  • the structured index generator directly passes the generated index data to the database through the database interface unit 104, and at the same time combines it with unstructured data to create combined data, which is unstructured through the unstructured data storage interface 103. Serves as a data store.
  • the client interface 106 is a part that is connected to the client in order to utilize the stored data, and receives various requests from the client or responds thereto. In this part, user convenience is improved by utilizing the existing IoT interface as it is and allowing the existing structure to be utilized as it is.
  • the unstructured data search unit 105 searches for unstructured data based on a request received from the user and responds to the result back to the user. It is responsible for searching and extracting data from unstructured data storage by utilizing the search results.
  • the present invention proposes a method for effectively storing, retrieving, and utilizing unstructured data while using the existing IoT structure by utilizing the above configuration.
  • the main effect of the present invention is to enable unstructured data, which was difficult to utilize in the existing IoT structure, to be utilized without fundamental change in the system, to create an IoT service and to be used for various applications, It's about maintaining reliability.
  • IoT is being used in many areas, and its utilization is gradually increasing.
  • IoT has many limitations, such as lack of resources, lack of computing power, and power supply problems.
  • the processing problem of unstructured data was the homework to be solved.
  • the database utilization plan of the present invention will be an important keyword to solve this homework.
  • the present invention which can improve performance without changing the existing structure, enables the use of unstructured data such as voice and video in the Internet of Things, which has a simple structure that used to use existing sensor data. It can be said that management is possible, and the ripple effect on the overall industrial site is great.
  • FIG. 1 is a configuration example of a structured database utilization method for utilizing unstructured data according to the present invention. Looking at the configuration diagram, various types of structured and unstructured data generated by various sensors, microphones, cameras, and data collection devices that collect data, and control modules that control unstructured data, databases and storages that actually store data, and data utilization made up of clients.
  • the unstructured data control module is divided into a data storage part composed of an unstructured data collection part and a structured index creation part, and a data utilization part through an unstructured data search part.
  • 3 is a series of embodiments from a part to collect generated unstructured data to a part to store it.
  • 4 is a series of embodiments from receiving a request from a client to retrieving data and responding to the client.
  • An embodiment of the present invention is storage of unstructured data (FIG. 3) and retrieval of unstructured data (FIG. 4).
  • an example of storing unstructured data starts at generation 601 of unstructured data in devices such as various cameras or microphones.
  • the data generated in this way is collected in the control module (602).
  • the collected data is temporarily stored in an internal buffer (603), and at the same time structured indexing data for the collected unstructured data is generated (604).
  • indexing data is created by utilizing the collection date and time when each unstructured data is collected.
  • the indexing data generated in this way is stored in a structured database (606) or combined with unstructured data (605) to generate separate unstructured data.
  • Data indexed in this way is stored in an unstructured data storage (607) so that the data can be utilized in a later service.
  • Retrieval of unstructured data starts with a client's request for unstructured data (701). Using the received request from the client, a structured database is searched (702), and structured indexing data is extracted as a result (703). In the next step, by utilizing the extracted index data, unstructured data is extracted (704) from the unstructured data storage and provided to the client (705).
  • control module that allows unstructured data to be managed in a database
  • Unstructured data search unit that analyzes client requests and retrieves data
  • Structured data generated from devices such as 300 sensors 301 sensors, etc.

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Abstract

본 발명은 일반적인 센서 데이터 등과 같은 정형화된 소형의 데이터 관리에 사용되는 정형 데이터 베이스를 활용하여 이미지 및 동영상등의 비정형 데이터를 효율적으로 관리하여 관리 능력을 향상시키고, 여러 부가 서비스를 제공할 수 있도록 하는 비정형 데이터 활용을 위한 정형 데이터 베이스 구성 및 사용방법에 대한 것이다. 특히 본 발명은 사물인터넷 환경에서 기존의 센서 데이터만 가지고 사용하는 부분에서 발생하는 한계를 극복하고, 영상과 센서 데이터를 결합하여 보다 다양한 서비스를 제공하여 사물인터넷 활용의 한계를 극복하고, 데이터의 안정성을 향상시키는데 그 장점이 있다. 본 발명은 또한 사물인터넷 환경에서 원활한 서비스 제공을 위하여 클라우드 연동환경을 기본으로 하며, 다양한 클라우드와의 연동을 지원한다. 그리고 비정형 데이터의 저장소와 그 저장소와의 연동을 주요 핵심 기술로 한다.

Description

사물 인터넷 환경에서 비정형 데이터 활용을 위한 정형 데이터 베이스 구성 및 그 사용 방법
본 발명은 일반적인 센서 데이터 등과 같은 정형화된 소형의 데이터 관리에 사용되는 정형 데이터 베이스를 활용하여 이미지 및 동영상등의 비정형 데이터를 효율적으로 관리하여 관리 능력을 향상시키고, 여러 부가 서비스를 제공할 수 있도록 하는 비정형 데이터 활용을 위한 정형 데이터 베이스 구성 및 사용방법에 대한 것이다.
특히 본 발명은 사물인터넷 환경에서 기존의 센서 데이터만 가지고 사용하는 부분에서 발생하는 한계를 극복하고, 영상과 센서 데이터를 결합하여 보다 다양한 서비스를 제공하여 사물인터넷 활용의 한계를 극복하고, 데이터의 안정성을 향상시키는데 그 장점이 있다.
본 발명은 또한 사물인터넷 환경에서 원활한 서비스 제공을 위하여 클라우드 연동환경을 기본으로 하며, 다양한 클라우드와의 연동을 지원한다. 그리고 비정형 데이터의 저장소와 그 저장소와의 연동을 주요 핵심 기술로 한다.
정형 데이터 베이스는 정형화된 데이터를 저장 및 검색, 활용하기 위한 데이터 베이스로 모든 필드의 데이터 크기가 정해져 있다. 따라서 데이터 베이스 운영에 필요한 리소스가 작고, 데이터 베이스 자체가 가벼워서 IoT 등과 같은 휴대형 환경에 적합한 데이터 베이스이다.
비정형 데이터란 데이터의 크기가 정해지지 않은 데이터로 동영상 등과 같은 데이터가 가장 대표적인 데이터이다. 이와같은 데이터는 경우에 따라 데이터의 크기가 수시로 변하며, 따라서 정형 데이터 베이스를 가지고 관리하기 어려우며, 별도의 비정형 데이터 베이스를 사용하여야 하나 이는 많은 리소스를 차지하고, 사물 인터넷 환경에서는 사용하기 힘든 많은 컴퓨팅 파워를 요구하게 된다.
이와 같은 단점을 보완하기 위하여 반정형 데이터란 개념이 나오고 있다. 반정형 데이터의 반은 Semi를 말한다. 즉 정형 데이터와 비정형 데이터가 혼용되어 사용된다는 것이다. 대표적으로 HTML이나 XML과 같은 포맷을 반정형 데이터의 범위에 넣을 수 있을 것이다.
본 발명은 사물인터넷 기술이 발전하면서 기존의 정형 데이터 이외에도 다양한 비정형 데이터(소리, 영상 등)가 발생하게 되면서 이를 기존의 정형데이터 관리 구조안에서 보다 효율적으로 사용할 수 있도록 하기 위하여 발명되었다.
과거 사물인터넷에서는 센서 데이터 등과 같은 정형 데이터만 발생하였고, 따라서 이러한 데이터를 관리 및 활용하는 구조가 설계되었고, 이와 관련된 서비스가 점차 발전되고 안정화 되었다. 하지만 비정형 데이터가 점차 많아지면서 기존 구조에서는 이러한 데이터를 수용하기 힘든 문제가 발생하게 되었다.
즉 사물인터넷 환경에서 데이터는 단순하게 데이터를 저장하는 것 뿐만 아니라 그 활용을 목적으로 하고 있기 때문에 검색 및 읽기 기능도 제공하여야 한다. 따라서 데이터 베이스 활용은 필수 요소로 사용되고 있으며, 여기서 비정형 데이터와 정형 데이터 베이스 사이의 문제점이 발생한다.
본 발명에서는 기존의 정형 데이터 베이스의 구조는 그대로 둔 사항에서 비정형 데이터를 결합하는 방식을 제시함으로써 위의 문제점을 해결하고자 한다.
본 발명의 가장 큰 특징은 기존의 안정적으로 검증된 사물인터넷 데이터베이스 구조를 바탕으로 하여 비정형 데이터를 관리할 수 있도록 하였다는데에 있다. 이를 위하여 기존 정형 데이터 베이스 구조위에 비정형 데이터를 관리할 수 있는 비정형 데이터 제어 모듈(100)을 발명하였다. 비정형 데이터 제어 모듈은 수집되는 비정형 데이터에 정형화된 인덱스 데이터를 부여하고 이를 정형 데이터베이스(200)에서 관리할 수 있도록 하며, 비정형 데이터는 별도의 비정형 데이터 저장소(201)에 저장한다. 그리고, 클라이언트(500)의 요청에 의해 정형 데이터베이스에서 관리되고 있는 비정형 데이터의 인덱스 데이터를 검색하여 이를 활용하여 비정형 데이터를 검색하고, 비정형 데이터를 클라이언트에 제공하는 역할을 담당한다.
이떄 기존의 센서(301)에서 생성되는 정형데이터(300) 관리는 그 구조가 변경되지 않도록 하여 기존의 사물인터넷 구조를 그대로 활용할 수 있도록 하는데 그 특징이 있다.
이를 위하여 비정형 데이터 제어 모듈은 내부에 여러 부들을 가지고 구성되어 있으며 각 부들은 서로 유기적으로 연동하여 데이터를 활용할 수 있도록 한다. 우선 비정형 데이터 수집부(101)는 마이크, 카메라(401)등과 같은 비정형 데이터를 생성하는 장치에서 비정형 데이터(400)를 수집하여 저장하는 부이다. 여기서는 비정형 데이터를 수집하고, 데이터에 대한 인덱스를 생성하는 동안 일시적으로 데이터를 저장하는 역할을 담당한다.
정형 인덱스 생성부(102)에서는 수집된 비정형 데이터를 관리하기 위한 정형 인덱스 데이터를 생성한다. 본 발명에서는 실시 예로 비정형 데이터가 수집되는 시간을 기준으로 인덱스를 생성한다. 정형 인덱스 생성부에서는 이렇게 생성된 인덱스 데이터를 데이터 베이스 인터페이스부(104)를 통하여 데이터 베이스에 바로 넘기고, 또 동시에 비정형 데이터와 결합하여 결합 데이터를 생성하고, 이를 비정형 데이터 저장소 인터페이스(103)를 통하여 비정형 데이터 저장소에 저장하는 역할을 한다.
클라이언트 인터페이스(106)는 이렇게 저장된 데이터를 활용하기 위해 클라이언트와 연결되는 부분을 클라이언트로 부터 각종 요구사항이나 또는 그에 대한 응답을 하는 부분이다. 이 부분은 기존의 사물인터넷 인터페이스를 그대로 활용하여 기존 구조를 그대로 활용할 수 있도록 하여 사용자 편의를 높였다.
비정형 데이터 검색부(105)는 사용자에게서 들어온 요청사항을 바탕으로 비정형 데이터를 검색하고, 그 결과를 다시 사용자에게 응답해주는 부분으로 본 발명에서는 사용자 요청에서 비정형 데이터 인덱스를 추출하고 이를 이용하여 데이터 베이스를 검색하고, 검색결과를 활용하여 비정형 데이터 저장소에서 데이터를 추출하는 역할을 담당한다.
본 발명에서는 상기의 구성을 활용하여 기존의 사물인터넷 구조를 그대로 사용하면서도 비정형 데이터를 효과적으로 저장 및 검색, 활용할 수 있는 방법을 제안한다.
본 발명의 주된 효과는 기존 사물인터넷구조에서는 활용하기 힘들었던 비정형 데이터를 시스템의 근본적인 변화 없이 활용할 수 있도록 하여, 사물인터넷 서비스를 창출하고, 다양한 응용에 활용할 수 있도록 하며서도 기존의 구조에서 가지고 있던 데이터의 신뢰성을 그대로 유지할 수 있도록 한다는데에 있다.
현재 많은 부분에서 사물인터넷이 활용되어 지고 있으며, 그 활용도는 점차 커지고 있는 추세이다. 하지만 사물인터넷은 리소스의 부족, 컴퓨팅 능력의 부족, 전원문제 등과 같은 많은 제약사항을 가지고 있다. 그중에서 비정형 데이터의 처리 문제는 해결하고자 하는 숙제였다.
본 발명의 데이터 베이스 활용방안은 이러한 숙제를 해결하는 중요 키워드가 될 것이다. 기존 구조의 변경없이 성능 개선이 가능한 본 발명은 기존의 센서 데이터를 활용하던 단순한 구조의 사물인터넷을 음성, 영상등의 비정형 데이터 활용이 가능하도록 하며, 이를 통하여, 인공지능, 빅데이터 등에서 필요한 많은 데이터 관리가 가능하게 되어 전반적인 산업 현장에 끼치는 파급효과는 크다고 할 수 있다.
도 1은 본 발명인 비정형 데이터 활용을 위한 정형 데이터 베이스 활용 방법에 대한 구성 예이다. 구성도를 보면 데이터를 수집하는 각종 센서, 마이크, 카메라와 데이터 수집장치에서 생성되는 각종 정형, 비정형 데이터, 그리고 비정형 데이터를 제어하는 제어 모듈과 데이터를 실제로 저장하는 데이터 베이스 및 저장소, 데이터를 활용하는 클라이언트로 구성되어 있다.
도 2는 비정형 데이터에서 정형 인덱스를 생성하고, 이를 활용할 수 있도록 하는 비정형 데이터 제어 모듈의 내부 구성도이다. 비정형 데이터 제어 모듈은 비정형 데이터 수집부와 정형 인덱스 생성부로 구성된 데이터 저장 부분과, 비정형 데이터 검색부를 통한 데이터 활용부로 나누어져 있다.
도 3은 생성된 비정형 데이터를 수집하는 부분 부터 저장하는 부분까지의 일련의 실시 예이다.
도 4는 클라이언트의 요청을 수신하는 부분부터 데이터를 검색해 클라이언트에게 응답하는 것 까지의 일련의 실시 예이다.
본 발명의 실시 예는 비정형 데이터의 저장(도 3)과 비정형 데이터의 검색(도 4)이다.
이하의 내용은 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한 내용으로 여러 실시 예중의 하나로 이 외에도 다른 실시 예가 있을 수 있다.
우선 비정형 데이터의 저장 예는 각종 카메라나 마이크 등의 장치에서 비정형 데이터의 발생(601)에서 시작된다. 이렇게 발생된 데이터는 제어모듈에서 수집(602)된다. 수집된 데이터는 내부 버퍼에 일시 저장(603)되면서, 이와 동시에 수집된 비정형 데이터에 대한 정형 인덱싱 데이터가 생성(604)된다. 본 발명에서는 각 비정형 데이터가 수집되는 수집 일시를 활용하여 인덱싱 데이터를 생성한다. 이렇게 생성된 인덱싱 데이터는 정형 데이터 베이스에 저장(606)되거나 또는 비정형 데이터와 결합(605)하여 별도의 비정형 데이터를 생성한다. 이렇게 인덱싱화 된 데이터는 비정형 데이터 저장소에 저장(607)하여 이 후 서비스에서 데이터를 활용할 수 있도록 한다.
비정형 데이터의 검색은 클라이언트의 비정형 데이터 요청(701)에서 시작된다. 수신된 클라이언트의 요청사항을 활용하여 정형 데이터 베이스를 검색(702)하고 그 결과로 정형 인덱싱 데이터를 추출(703)한다. 다음 단계로 추출된 인덱스 데이터를 활용하여 비정형 데이터 저장소에서 비정형 데이터를 추출(704)해 내며 이를 클라이언트에 제공(705)한다.
100 비정형 데이터를 데이터베이스에서 관리할 수 있도록 해 주는 제어 모듈
101 비정형 데이터 수집 부
102 비정형 데이터에 대한 정형화된 인덱스를 생성하는 부
103 데이터 저장소와의 인터페이스 부 104 데이터베이스와의 인터페이스 부
105 클라이언트의 요청 분석 및 데이터 검색하는 비정형 데이터 검색부
106 클라이언트와의 인터페이스 처리부
200 정형데이터를 관리하는 기존의 정형 데이터 베이스
201 비정형 데이터를 저장할 수 있도록 하는 별도의 데이터 저장소
300 센서등의 장치에서 생성된 정형 데이터 301 센서 등
400 마이크, 카메라 등의 장치에서 생성된 비정형 데이터
401 마이크, 카메라 등 비정형 데이터 생성 장치
500 클라이언트
601~607 비정형 데이터 저장 과정
701~705 비정형 데이터 검색 과정

Claims (4)

  1. 결합하는 정형 인덱스 생성부, 인덱스 데이터를 저장하기 위해 데이터 베이스와 연결하는 정형 데이터 베이스 인터페이스, 인덱스와 결합된 비정형 데이터를 저장하기 위한 비정형 데이터 저장소 인터페이스, 데이터를 검색하기 위해 데이터 베이스에서 인덱스를 추출하고, 추출된 인터페이스를 활용하여 비정형 데이터 저장소에서 데이터를 가져오는 비정형 데이터 검색부, 그리고 클라이언트와의 연결을 위한 클라이언트 인터페이스로 구성된 비정형 데이터 제어 모듈.
  2. 상기 1항에 있어서,
    비정형 데이터를 수집하고 일시 저장하는 비정형 데이터 수집부와 수집된 비정형 데이터에서 인덱스를 생성하여 비정형 데이터에 결합하는 정형 인덱스 생성부, 인덱스 데이터를 저장하기 위해 데이터 베이스와 연결하는 정형 데이터 베이스 인터페이스, 인덱스와 결합된 비정형 데이터를 저장하기 위한 비정형 데이터 저장소 인터페이스, 데이터를 검색하기 위해 데이터 베이스에서 인덱스를 추출하고, 추출된 인터페이스를 활용하여 비정형 데이터 저장소에서 데이터를 가져오는 비정형 데이터 검색부, 그리고 클라이언트와의 연결을 위한 클라이언트 인터페이스로 구성된 비정형 데이터 제어 모듈.
  3. 상기 2항에 있어서,
    비정형 데이터를 정형 데이터베이스에서 관리할 수 있도록 하기 위해 데이터 인덱스를 생성하고, 생성된 인덱스를 데이터베이스에 저장하고, 동시에 생성된 인덱스와 비정형 데이터를 결합하여 데이터 저장소에 저장하는 일련의 과정.
  4. 상기 2항에 있어서,
    비정형 데이터를 활용하기 위해 데이터베이스에서 비정형 데이터 인덱스를 추출하고, 추출된 비정형 데이터 인덱스를 가지고 비정형 데이터 저장소에서 데이터를 가져오고 이를 클라이언트에 제공하는 일련의 과정.
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