최근 사물인터넷시대를 맞이하여 센서와 컨트롤 기술, 모바일 어플리케이션, 네트워크 트래픽, 빅 데이터의 관리와 분석, 클라우드 컴퓨팅의 성장에 따라 새롭게 급성장하고 있는 스마트 홈 분야를 중심으로 하드웨어 장치에 대한 요구가 갈수록 높아지고 있다. 하드웨어 시스템의 지속 가능한 발전을 유지하기 위해서는 시스템의 업데이트를 필요 하고, 또한 하드웨어장치는 데이터 수집할 뿐만 아니라 복잡한 데이터(음성, 이미지 등)의 실시간 처리 시에 절대적으로 필요하기 때문이다. 본 논문에서는 각기 다른 운영체제하에 있는 하드웨어의 동시 제어 및 통신방식을 해결하고자 브리지방식으로 두 가지 운영체제내의 하드웨어 장치를 일체식 구조로 합치면서 제어 및 통신방식이 간단하게 되는 방법을 제시한다. 이를 위하여 제안된 일체형 하드웨어와 클라우드 서버 연결되는 클라우드제어 시스템에 대한 성능평가 수행결과와 앞으로 사물인터넷 스마트 홈 분야에서 연구되어야 할 주요 방향에 대하여 기술하였다.
최근 사물인터넷시대를 맞이하여 센서와 컨트롤 기술, 모바일 어플리케이션, 네트워크 트래픽, 빅 데이터의 관리와 분석, 클라우드 컴퓨팅의 성장에 따라 새롭게 급성장하고 있는 스마트 홈 분야를 중심으로 하드웨어 장치에 대한 요구가 갈수록 높아지고 있다. 하드웨어 시스템의 지속 가능한 발전을 유지하기 위해서는 시스템의 업데이트를 필요 하고, 또한 하드웨어장치는 데이터 수집할 뿐만 아니라 복잡한 데이터(음성, 이미지 등)의 실시간 처리 시에 절대적으로 필요하기 때문이다. 본 논문에서는 각기 다른 운영체제하에 있는 하드웨어의 동시 제어 및 통신방식을 해결하고자 브리지방식으로 두 가지 운영체제내의 하드웨어 장치를 일체식 구조로 합치면서 제어 및 통신방식이 간단하게 되는 방법을 제시한다. 이를 위하여 제안된 일체형 하드웨어와 클라우드 서버 연결되는 클라우드 제어 시스템에 대한 성능평가 수행결과와 앞으로 사물인터넷 스마트 홈 분야에서 연구되어야 할 주요 방향에 대하여 기술하였다.
Recently, in response to the Internet age, the demand for hardware devices has been increasing, centering on the rapidly growing smart home field, due to the growth and management of sensor and control technology, mobile application, network traffic, big data management and cloud computing. In order...
Recently, in response to the Internet age, the demand for hardware devices has been increasing, centering on the rapidly growing smart home field, due to the growth and management of sensor and control technology, mobile application, network traffic, big data management and cloud computing. In order to maintain the sustainable development of the hardware system, it is necessary to update the system, and the hardware device is absolutely necessary in real time processing of complex data (voice, image, etc.) as well as data collection. In this paper, we propose a method to simplify the control and communication method by integrating the hardware devices in two operating systems in a unified structure to solve the simultaneous control and communication method of hardware under different operating systems. The performance evaluation results of the proposed integrated hardware and the cloud control system connected to the cloud server are described and the main directions to be studied in the field of internet smart home are described.
Recently, in response to the Internet age, the demand for hardware devices has been increasing, centering on the rapidly growing smart home field, due to the growth and management of sensor and control technology, mobile application, network traffic, big data management and cloud computing. In order to maintain the sustainable development of the hardware system, it is necessary to update the system, and the hardware device is absolutely necessary in real time processing of complex data (voice, image, etc.) as well as data collection. In this paper, we propose a method to simplify the control and communication method by integrating the hardware devices in two operating systems in a unified structure to solve the simultaneous control and communication method of hardware under different operating systems. The performance evaluation results of the proposed integrated hardware and the cloud control system connected to the cloud server are described and the main directions to be studied in the field of internet smart home are described.
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문제 정의
아두이노 브리지(Arduino Bridge)는 아두이노 스케치가 "외부 세계"와 직관적으로 통신 할 수 있도록 하는 사용하기 쉽고 강력한 기술이다. 그것은 마이크 로컨트롤러와 Linino OS간의 상호 작용을 단순화하는 것을 목적으로 하며, 대부분의 공통 프로토콜, 타사 서비스 및 소셜 네트워크와의 연결을 허용한다. 브리 지는 두 개의 다른 부분으로 이루어져 있다.
즉 스마트 하드웨어는 인터넷 연결할 뿐만 아니라 데이터(음성, 이미지 등)의 실시간 처리가 필요하므로 보통 두 가지 스마트 하드웨어의 칩을 사용하게 된다. 본 논문에서는 이것을 하나로 합치는 방안을 제안하여 복잡 도를 줄였다.
본 논문에서는 주요한 기능이 DHT11 온습도 센서를 사용해 온습도 데이터 정보를 모니터링하고. 카메라는 아두이노 윤의 USB포터를 통해 연결되고, PIR 센서를 사용해 물체가 접근하는 것이 유무를 판단하다.
이러한 사물인터넷 시대의 도래와 스마트 홈 시장및 생태계에서 무선인터넷을 통해 다용한 스마트 하드웨어를 지능성 제어 방식에 대한 한계점을 극복하기 위해 본 논문에서는 사물인터넷기반의 스마트 홈 분야에 무선인터넷을 통해 다양한 스마트 하드웨어를 지능 제어하기 위한 핵심 5개 요소에 대한 개선 내용의 특징은 다음과 같다.
제안 방법
네 번째 특징인 사용자 인터페이스는 웹브라우저나 애플리케이션에서 사용자 접속기기 PC, 스마트 폰, 태블릿 등에 동일한 화면을 제공하는 편리로 구현하고, 마지막으로 다섯 번째 특징인 사용자 제어, 모니터링 및 저장 기능하기 위한 클라우드 플랫폼을 사용 한다. 이러한 5가지 핵심 특징 요소를 기반으로 스마트 하드웨어는 제어 및 실시간 사진 모니터링 및 저장, 전송을 위해 브리지방식으로 두 가지 스마트 하드웨어 칩을 일체식 구조로 합치면서 제어 및 통신방 식이 간단하게 되는 방법을 이용하고, 사용자 편리성 및 안전성을 위해 클라우드 서버를 이용한다[6-8].
다섯째, 인간중심으로 사용자 개인정보 및 가정 데이터 정보를 안정적으로 보호하기 위한 스마트 하드웨어와 클라우드 플랫폼에서 제어, 모니터링 및 저장 방식을 제공하여 안전성을 강화하도록 설계하였다.
본 논문에서는 사물인터넷기반 스마트 홈에서 클라 우드 서버의 인터페이스에 연결을 통해 브리지방식으로 일체식 하드웨어 제어 및 실내 환경 모니터링 시스템을 설계한다.
하드웨어는 오픈소스 하드웨어 플랫폼 ‘아두이노(Arduino)’를 사용해 구현했다. 본 논문에서는 사물제어, 실시간 모니터링 및 통신 방법에 중점을 두고 있기 때문에 하드웨어 구성은 최대한 간소화 했다. Atmaga32u4 마이크로컨트롤러로 DHT11 온습도 센서, PIR 모션 센서와 릴레이 센서를 직접 제어한다.
본 논문에서는 클라우드 서버는 개방된 사물인터넷 플랫폼이며, 주요한 센서 데이터의 접근과 저장 서비스를 제공하고, API 인터페이스를 통해 하드웨어 센서를 클라우드 서버의 인터페이스에 접근 후에, 사용자의 인터페이스에서 센서 데이터의 원격 모니터링 할 수 있다. 클라우드 서버의 API 인터페이스는 장치, 센서, 데이터 포인터, 이미지 데이터, 기록 데이터를 포함한다.
본 시스템에서 아두이노의 ATmega32u4 마이크로 컨트롤러기반으로 DHT11 온습도센서를 통해 실시간 실내 온습도 데이터 정보를 수집 후에, 브리지방식으로 수집한 데이터 정보를 Atheros AR9331 프로세서 에게 보내하고, Atheros AR9331 프로세서 내장된 무선 모듈이 통하는 가정 무선 공유기를 통해 클라우드 서버의 인터페이스에 연결된다. 사용자가 클라우드 서버의 인터페이스 수치 형 메뉴에서 실시간 실내의 온도, 습도를 보였다.
세 번째 특징인 복잡성에서는 각기 다른 스마트 하드웨어에 외이 파이 통신 방식 연결과 실시간 사진 처리, 전송 두 가지 기능을 동시에 간단한 제어하기 위한 브리지방식으로 두가기 마이크로컨트롤러와 프로세서 통신을 이용하였다.
위 5가지 핵심 부합하는 시스템을 만드는 것에 본 문에서는 연구목적을 두고 이 시스템을 만들기 위해, 첫 번째 요소인 우리사회 가정 내부에 가장 많이 사용하는 외이 파이 통신 방식을 이용한다[5].
성능/효과
넷째, 스마트 기기는 사용자의 접속기기(PC, 스마트 폰, 태블릿 등)에 관계없이 동일한 화면을 제공하고 동일한 동작을 수행해야 한다.
셋째, 서로 다른 스마트 하드웨어는 각기 서로 다른 기능을 가지고 있으므로 기능을 추가할수록 복잡 도는 증가하게 된다. 즉 스마트 하드웨어는 인터넷 연결할 뿐만 아니라 데이터(음성, 이미지 등)의 실시간 처리가 필요하므로 보통 두 가지 스마트 하드웨어의 칩을 사용하게 된다.
첫째, 스마트 홈 분야 하드웨어를 인터넷에 연결된 IP공유기와 직접 와이파이 통신 프로토콜로 연결하는 방식을 제안함으로서 타 유무선 통신 프로토콜에 비해 상대적으로 일상생화에서 제일 편한 방식을 있다.
후속연구
본 논문에서 제안한 시스템을 기반으로 스마트 홈 제어 시스템을 구현함으로써 브리지와 웹을 통한 제어 기술개발이 보다 용이해질 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
사물인터넷이란 무엇인가?
사물인터넷(IoT)은 영국의 기술선구자인 케빈 아쉬톤이 처음 인터넷이 물리적인 세상과 연결되는 유비 쿼터스 시스템을 설명하기 위해서 사용한 용어로서 기기， 물건, 동식물 등을 포함한 사물들이 인터넷과 연결되는 컴퓨팅 환경으로 정의할 수 있다[1].
사물인터넷기반의 스마트 홈 분야에 무선인터넷을 통해 다양한 스마트 하드웨어를 지능 제어하기 위해 개선 되어야 할 핵심 5개 요소의 특징은 무엇인가?
첫째, 스마트 홈 분야 하드웨어를 인터넷에 연결된 IP공유기와 직접 와이파이 통신 프로토콜로 연결하는 방식을 제안함으로서 타 유무선 통신 프로토콜에 비해 상대적으로 일상생화에서 제일 편한 방식을 있다.
둘째, 다양한 센서를 이용하여 스마트 하드웨어와 클라우드 플랫폼 간에 실시간으로 카메라를 통해 스마트 폰에서 집 안의 영상을 실시간으로 재생하거나 녹화하는 서비스를 제공할 수 있다. 즉 인체에서 발산 되는 적외선을 감지하는 모션 센서와 문이나 창문 등에 부착하여 열리고 닫힐 때 알려주는 도어센서로 침입이나 방문을 확인 할 수 있는 기능 등을 자유롭게 구현할 수 있다.
셋째, 서로 다른 스마트 하드웨어는 각기 서로 다른 기능을 가지고 있으므로 기능을 추가할수록 복잡 도는 증가하게 된다. 즉 스마트 하드웨어는 인터넷 연결할 뿐만 아니라 데이터(음성, 이미지 등)의 실시간 처리가 필요하므로 보통 두 가지 스마트 하드웨어의 칩을 사용하게 된다. 본 논문에서는 이것을 하나로 합치는 방안을 제안하여 복잡 도를 줄였다.
넷째, 스마트 기기는 사용자의 접속기기(PC, 스마트 폰, 태블릿 등)에 관계없이 동일한 화면을 제공하고 동일한 동작을 수행해야 한다.
다섯째, 인간중심으로 사용자 개인정보 및 가정 데이터 정보를 안정적으로 보호하기 위한 스마트 하드웨어와 클라우드 플랫폼에서 제어, 모니터링 및 저장 방식을 제공하여 안전성을 강화하도록 설계하였다.
참고문헌 (10)
K. Ashton, "That 'Internet of Things' Thing In the real world, things matter more than ideas," RFID J., vol. 12, no. 3, 2009, pp. 45-49.
D. Ryu and T. Choi, "Development of Open IoT platform based on Open Source Hardware & Cloud Service," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 11, no. 5, May 2016, pp. 485-49.
K. Kim, D. Wang, and S. Han, "Home Security System Based on IoT," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 12, no. 1, Feb. 2017, pp. 147-154
Y. Oh and S. Lee, "IoT and the open source development platform," J. of the Korean Institute of Information Scientists and Engineers, vol. 32, no. 6, June 2014, pp. 25-30.
N. Sinha, K. Pujitha, and J. Alex, "Xively Based Sensing and Monitoring System for IoT," Int. Conf. on Computational Collective Intelligence Technologies and Application, China, Beijing Aug., 2015, pp. 1-6.
S. Jindarat and P. Wuttidittachotti, "Smart Farm Monitoring Using Raspberry Pi and Arduino," Int. Conf. on Computer, Communications, and Control Technology, Sarawak, Malaysia Aug. 2015. pp. 284-288.
K. Nam, "A Study on the Office Management Service Platform based on M2M/IoT," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 9, no. 12, Dec. 2014, pp. 1405-1413.
S. Kim, Y. Kim, and W. Kim, "The Design of Method for Efficient Processing of Small Files in the Distributed System based on Hadoop Framework," J. of the Korea Institute of Electronic Communication Sciences, vol. 10, no. 10, 2015, pp. 1115-1121.
H. Xu and C. Kim, "Design and Implementation of LED Lighting Control System Using Arduino," J. of the Korea Institute of Information, Electronics, and Communication Technology, vol. 9, no. 1, 2016, pp. 101-103.
K. Yoo and D. Ko, "Study on the Performance Test Technique of Open SW-based Cloud computing," J. of Korean Institute of Information Technology, vol. 10, no. 7, 2012, pp. 185-192.
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