[논문]스마트시티 IoT플랫폼 구축을 위한 자율사물 모니터링 시스템 적용성 평가

유찬호; 백승철

doi:10.5804/lhij.2020.11.1.103

스마트시티 IoT플랫폼 구축을 위한 자율사물 모니터링 시스템 적용성 평가
Application on Autonomous Things Monitoring System for IoT Platform of Smart City 원문보기

LHI journal of land, housing, and urban affairs, v.11 no.1, 2020년, pp.103 - 108

Abstract ▼ AI-Helper

Autonomous things system is a technology that judges and acts based on using surrounding information by itself, and it is evaluated as a future technology that can replace the current IoT technology. The current IoT technology is widely used from facility monitoring to machine control but it is shown weakness as a evaluation and prediction technique despite of smart city important technology. In this study, in order to confirm the application of the autonomous things technology, a monitoring system was installed on a real reservoir dam facility and long-term monitoring was performed that the measuring device itself judges and control as a facility monitoring technology. The autonomous things technology was confirmed during 19 months and it is possible to continuous measurement in the same way as current automated instrumentation. In addition, it was confirmed that the ICT device itself could to control autonomously measurement cycle according to the rainfall by itself.

주제어

표/그림 (5)

그림 Fig. 1. Wireless Sensor Network (WSN) System
그림 Fig. 2. Panorama Photo and Typical Cross Section of Monitoring Dam
표 Table 1. Comparison of Current IoT and Autonomous Things Device
그림 Fig. 3. Autonomous Things Monitoring System Design and Installation Process
그림 Fig. 5. Autonomous Things Monitoring System Design and Installation Process (During 1week)

AI 본문요약
AI-Helper

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문제 정의

본 연구에서는 자율사물 기기를 이용하여 측정, 모니터링, 상태평가 및 예측기능이 모두 포함된 자율사물 기반 모니터 링 시스템의 적용성을 평가하고자 개발한 ICT기기를 실제 규모의 댐 시설물에 설치하고 중장기 모-니터링을 시행하였다.
본 연구에서는 최근 IoT의 차세대 모델로 제시되고 있는 자율사물 개념의 지능형 ICT기기를 이용한 모니터링 시스템의 적용성을 확인하기 위하여 댐 현장에 설치하여 자율사물 기반의 모니터링 기술을 평가하였으며, 연구를 통해 확인된 주요 내용을 요약, 정리하면 다음과 같다.
실정이다. 본 연구에서는 최근 loT의 차세대 모델로 제시되고 있는 자율사물(Autonomous Things) 개념의 지능형 loT기기를 이용한 모니터링 시스템을 제시하였다. 우선 토목공학과 융합하여 시설물 모니터링에 적합하게 표준 loT 기기를 시설물 상시관리가 가능한 저전력 기반의 지능형 loT기기로 개선하였으며, 인프라시설 중 하나인 댐 현장에 설치하여 자율사물 모니터링 기술의 적용성을 평가하였다.
이에 본 연구에서는 실외환경에서도 통신효율이 유지되며 저전력 기반으로 시스템 유지가 가능한 모니터링 시스템을 개선하였다. 단순 모니터링 기술을 탈피해 센서 측정과 동시에 측정값을 이용하여 시설물의 안전상태를 즉시 평가가 가능하고, 한계상태에 도달하는 시간을 예측이 가능하도록 개선하여 IoT로서의 기능을 극대화하도록 모니터링 시스템을 개선하였다.
자율사물 모니터링 시스템은 기존의 IoT 기반의 모니터링시스템이 가지는 단점을 보완하기 위하여 고안하였다.

제안 방법

개선하였다. 단순 모니터링 기술을 탈피해 센서 측정과 동시에 측정값을 이용하여 시설물의 안전상태를 즉시 평가가 가능하고, 한계상태에 도달하는 시간을 예측이 가능하도록 개선하여 IoT로서의 기능을 극대화하도록 모니터링 시스템을 개선하였다.
아울러 기존의 자동화계측이 가지고 있는 센서측정 오작동 문제 역시 사물자체가 판단할 수 있도록 시스템을 개선하여 자율사물 기반의 모니터링 시스템이 가능하도록 개선하였다.
아울러 기존의 자동화계측이 가지고 있는 센서측정 오작동 문제 역시 사물자체가 판단할 수 있도록 시스템을 개선하여 자율사물 기반의 모니터링 시스템이 가능하도록 개선하였다.
본 연구에서는 최근 loT의 차세대 모델로 제시되고 있는 자율사물(Autonomous Things) 개념의 지능형 loT기기를 이용한 모니터링 시스템을 제시하였다. 우선 토목공학과 융합하여 시설물 모니터링에 적합하게 표준 loT 기기를 시설물 상시관리가 가능한 저전력 기반의 지능형 loT기기로 개선하였으며, 인프라시설 중 하나인 댐 현장에 설치하여 자율사물 모니터링 기술의 적용성을 평가하였다.

대상 데이터

00저수지에 설치한 자율사물 기반 모니터링 시스템은 2018년 8월에 설치를 시작하여 2020년 3월 현재까지 총 19개월간 저전력 방식의 무선 센서 네트워크 시스템으로 모니터링을 시행중에 있으며, 분석은 데이터의 양이 방대해 2019년 10월 및 11월 2개월간 자료를 이용하였다.
본 연구에서 시행된 실규모 모니터링 시스템 실험은 사회기반시설에서 중점적으로 모니터링 하는 지하수위, 간극수압, 변위 등을 모두 측정할 수 있는 구조물을 우선적으로 고려하였고, 흙 댐 시설물의 경우에는 다양한 항목을 측정할 수 있어 실험 대상 구조물로 선정하였다.
인천광역시 강화군 00저수지는 댐 시설물에 손상이 발생하는 경우, 대규모 피해가 발생할 수 있는 민가 또는 시설물이 인접해 있어 모니터링 대상 지역으로 선정하였다.
지중경사계의 경우 2019년 10월 1개월의 데이터를 이용하여 분석하였으며, 2m 간격으로 설치된 지중경사계 측정 결과 중 가장 큰 수평변위 데이터를 중심으로 분석하였다. 분석 결과 최대수평변위는 Q36mm로 측정되었으며, 0.

성능/효과

(2) 1개월 동안 측정한 지중경사계의 경우 2m 간격으로 설치된 지중경사계 측정결과 중 가장 큰 수평변위 데이터를 중심으로 분석하였고, 분석 결과 최 대수평 변위는 0.36mm로 측정되었으며, 0.3~0.36mm의 범위에서 미소한 변위 수준으로 측정되었다.
(3) 시설물의 이상감지시 모니터링 계측 빈도가 1회/시간에서 1회/20분으로 자율 조정하는 시스템의 적용성을 확인한 결과, 10월 2~3일간 강우량 7mm 및 0.3mm의 조건에서는 측정간격이 20분단위로 자율조정되는 것으로 확인하였다. 또한, 10월 4일~6일간 강우가 작용하지 않는 조건에서는 1회/시간으로 자율조정 되었다가 15.
10월 4일~6일간 강우가 작용하지 않는 조건에서는 1회 /시간으로 자율조정 되었으며 15.5mm의 강우가 내린 10월 7일에는 다시 20분단위로 데이터가 수집되는 것으로 확인되어 스스로 판단하여 행동하는 자율사물 기반 기술은 모니터링 시스템에 적용이 가능한 것으로 분석되었다.
5에 나타내었다. 기상청 자료 분석 결과, 10월 2~3일간 강우량 7mm 및 0.3mm로 나타났으며 해당기간 측정데이터는 20분단위로 데이터가 수집되는 것으로 확인되었다.
또한 19개월간 배터리의 교체 없이 시스템의 운영이 가능한 것으로 보아 현 IoT 기술이 가지고 있는 외부현장 조건에서의 저전력 측정 시스템 적용성 저하 문제 역시 해결 가능한 것으로 생각된다.
분석 결과 최대수평변위는 Q36mm로 측정되었으며, 0.3 ~ 0.36mm의 범위에서 미소한 변위수준으로 측정되었다.

후속연구

(4) 본 연구에서는 자율사물 기반의 ICT 기술을 이용한 시설물 모니터링 기술의 적용성을 댐 시설물에 국한되어 모니터링 기술의 현장 적용성을 평가하였으나 스마트시티와 같은 도시전체의 모니터링 기술로의 적용성 확인을 위해서는 다양한 센서를 대상으로 적용성 확인에 대한 후속 연구가 필요할 것으로 판단된다.

참고문헌 (4)

유찬호, 깅재모, 김승욱, 김익훈, 백승철 (2018), "무선센서 네트워크 시스템을 이용하여 기반시설의 실시간 상태 평가가 가능한 스마트 시티 센서 기술 개발에 관한 기초 연구", 한국지반환경공학회, 2018 한국지반환경 공학회 학술발표회논문집, 2018(9):.
유찬호, 깅재모, 김승욱, 김익훈, 백승철 (2018), "현장시험시공을 통한 저수지 시설물의 무선센서 네트워크 구축 사례 연구", 한국지반환경공학회, 2018 한국지반환경공학회 학술발표회논문집, 2018(9):.
유찬호, 김승욱, 백승철, 나기혁, 유광호 (2019), "현장시험시공을 통한 저수지 댐의 무선센서 네트워크 시스템 적용성 평가", 한국지반환경공학회, 한국지반환경 공학회논문집, 20(1): 19-25.
정상섬, 이광우, 고준영 (2014), "대변형 해석기법을 이용한 3차원 토석류 거동분석", 한국지반공학회, 한국지반공학회 논문집, 31(12): 45-57.

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