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LoRaWAN을 이용한 가로등 관리 시스템

Streetlight Management System Using LoRaWAN

한국통신학회논문지 = The Journal of Korean Institute of Communications and Information Sciences, v.42 no.3, 2017년, pp.677 - 685  

이예원 (Kumoh National Institute of Technology) ,  유지영 (Kumoh National Institute of Technology) ,  신수용 (Kumoh National Institute of Technology) ,  채석 (Kumoh National Institute of Technology)

초록
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기존에 개발된 스마트 가로등 관리 시스템은 도로에 설치된 가로등을 관리 및 유지보수하기 위해서 많은 시간과 비용이 필요하여 현재까지도 보급률이 매우 낮다. 따라서 본 논문에서는 기존의 가로등 관리 시스템들과 달리 장거리 통신이 가능하며 초기비용 및 유지비용이 상대적으로 저렴한 Long Range Wide-Area Network (LoRaWAN)통신을 이용한 가로등 관리 시스템을 제안한다. 또한 가로등의 상태 및 가로등 주변의 환경을 GUI에서 실시간 모니터링 및 제어를 하여 설치된 가로등에 문제가 발생 시 빠른 시간 내에 이를 확인할 수 있다. 마지막으로 구현된 시스템의 LoRaWAN 통신 테스트 및 센서 정확도 테스트를 실시하여 시스템의 성능을 검증한다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

Supply rate is very low because conventional smart system of streetlight management requires a lot of time and cost until now. In this paper, we demonstrated maintaining system for streetlight which uses LoRaWAN to solve following those reasons. Using LoRaWAN is subject to build long range and low p...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 위의 문제를 해결하기 위하여 Long Range Wide-Area Network (LoRaWAN)을 이용한 LED 가로등의 원격 제어 및 실시간 모니터링 시스템을 제안한다. 전압 센서 및 전류 센서, 온도 센서 및 습도 센서, 조도 센서, GPS 모듈 등을 이용하여 가로등의 동작 상태 및 주변의 환경을 모니터링을 할 수 있고 장거리 저전력 통신을 이용하기 때문에 기존의 가로등 시스템의 문제를 해결할 수 있다.
  • 조도 값을 이용하여 야간이 되거나 주변 환경이 어두워진 상태로 일정 시간이 유지되면 가로등을 자동으로 점등한다. 이처럼 다수의 센서 정보를 통해 모니터링 및 상황에 맞는 자동적인 제어가 가능하도록 하는 것이 시스템의 목적이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
가로등의 역할은 무엇인가? 가로등은 보행자나 운전자 등이 야간에 활동할 때, 주간과 동일한 시각능력을 유지하도록 하여 교통사고 및 범죄 등을 예방하며 도로 이용자들의 불안감을 낮추어 도로를 효율적으로 사용하도록 한다. 하지만 가로등의 특성상 넓은 지역에 설치되어야 하며, 이를 관리 및 유지보수하기 위해서는 많은 시간과 비용이 소요된다.
LoRaWAN은 무엇인가? LoRaWAN은 Low Power Wide Area Network(LPWAN) 기술 중 하나로 정보를 처리하기 위해 최근에 개발된 저전력 장거리 무선 통신이다.[7] 그림 1과 같이 기존의 Wi-Fi나 ZigBee와 같은 무선 통신 기술은 전송 속도는 높지만 통신 거리가 100m 이내로 짧다.
기존의 스마트 가로등 시스템의 한계점은 무엇인가? 가로등을 효율적으로 관리하기 위하여 기존에 개발된 Wisys Technologies의 EZLuz 시스템[2]이나 CITY SENSE[3] 등의 스마트 가로등 시스템이 있다. 하지만 기존의 가로등 시스템에서는 수집한 데이터들을 ZigBee[4] 또는 이동통신 (3G, 4G)과 같은 Radio Frequency (RF) 기술을 이용하여 전송하는데 해당 주파수 대역을 사용하기 위해 높은 유지비용이 필요하다.[5] 그리고 한 서버에 동시에 연결이 가능한 장비의 수도 적으므로 높은 구축비용에 비하여 낮은 효율성을 가진다. 서버에 연결되는 장비의 수가 제한되기 때문에 가로등에 문제가 발생하여도 고장 난 채로 오랫동안 방치되는 경우가 빈번하다. 특히 산간 및 도서 지역 같은 경우에는 기존의 RF 기술로는 접근성이 떨어지기 때문에 새로운 통신 방법이 필요하다.
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참고문헌 (15)

  1. Global Smart City, Smart Streetlight(2016), Retrieved Dec., 4, 2016, from http://k-smartcity. kr/ 

  2. WiSys Technologies, EZLuz(2015), Retrieved Nov., 23, 2016, from https://wisystech.com/ 

  3. Somadisplay, CITY SENSE(2015), Retrieved Nov., 24, 2016, from http://somadisplay.com/city-sense/ 

  4. J. Lee, "Adaptable PANID generation scheme for resolving address conflict based on hash mechanism in IoT environment," J. KICS, vol. 40, no. 12, pp. 233-239, Jan. 2015. 

  5. S. H. Lee and S. Y. Shin, "Design and implementation of LED streetlight system for remote control and Wi-Fi service," J. KICS, vol. 40, no. 1, pp. 2392-2400, Dec. 2015. 

  6. B. Moyer, Low Power Wide Area: A Survey of Longer-Range IoT Wireless Protocols(2015), Retrieved Sept. 7, 2015, from http://www.eejournal.com/archives/articles/20150907-lpwa/ 

  7. D.-Y. Kim and Y.-C. Kim, "Implementation of small-scale wind turbine monitoring and control system based on wireless sensor network," J. KICS, vol. 40, no. 9, pp. 1808-1818, Sept. 2015. 

  8. S.-K. Hwang and S. Han, "A study on efficient transmission performance improvement considering the security in the wireless LAN environment," J. KICS, vol. 17, no. 4, pp. 837-846, Mar. 2013. 

  9. LoRa Alliance, LoRaWAN(2016), Retrieved Nov., 22, 2016, from https://www.lora-alliance.org/ 

  10. D.-Y. Kim and S. Kim, "LoRaWAN technology for internet of things," J. Platform Technol. (JPT), vol. 3, no. 1, pp. 3-8, Mar. 2015. 

  11. J. A. Gutierrez, M. Naeve, E. Callaway, M. Bourgeois, V. Mitter, and B. Heile, "IEEE 802.15.4: A developing standard for low power low-cost wireless personal area networks," IEEE Network, vol. 15, no. 5, pp. 12-19, Oct. 2001. 

  12. MULTITECH, MultiConnect Conduit(2016), Retrieved Feb., 22, 2017, from http://www.multitech.net/developer/products/conduit/ 

  13. I.-S. Cho and H.-S. Kwon, "Design and implementation of electronic medical record system based on HL7-CDA for the exchange of clinical information," J. KICS, vol. 33, no. 5, pp. 379-385, May 2008. 

  14. Github, MQTT LabView Client(2016), Retrieved Feb., 22, 2017, from https://github.com/DAQIO/LVMQTT/blob/master/MQTT%20LabVIEW%20Client.vipb 

  15. NATIONAL INSTRUMENTS, MQTT(2013), Retrieved Feb., 22, 2017, from http://forums.ni.com/t5/Example-Program-Drafts/MQTT-Client-API-in-native-LabVIEW/ta-p/3520582 

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