[논문]IoT를 기반으로 하는 서버 룸 실시간 모니터링 및 제어 시스템

박정규; 김재호

doi:10.20465/kiots.2020.6.3.007

IoT를 기반으로 하는 서버 룸 실시간 모니터링 및 제어 시스템
Real-Time Monitoring and Control System of Server Room based on IoT 원문보기

한국사물인터넷학회 논문지 = Journal of the Korea Internet of Things Society, v.6 no.3, 2020년, pp.7 - 13

박정규 (창신대학교 컴퓨터소프트웨어공학과) , 김재호 (경상대학교 항공우주 및 소프트웨어공학전공)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 IoT를 기반으로 서버 룸의 환경을 실시간으로 모니터링하며 제어하는 시스템을 제안한다. 최근 정보화 사회가 극대화되면서 컴퓨터 시스템이 다운되었을 때 그 피해가 크다. 특히, 서버 룸의 화재와 같은 피해는 데이터의 손실로 이어지고 데이터 복구가 불가능하게 된다. 이와 같은 피해를 줄이기 위해서 IoT 시스템을 활용하여 실시간 모니터링할 수 있는 노드를 제안하였다. 또한, 노드의 정보를 취합하고 모니터링할 수 있는 코디네이터 노드를 제안하였다. 제안하는 시스템이 동작하는지 확인하기 위해 노드 모니터링 및 에어컨디셔너를 제어할 수 있는 소프트웨어를 개발하였다. 실험 결과 제안하는 시스템이 화재를 감지하고 상황에 따라 에어 컨디셔너를 제어하는 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a system that monitors and controls the environment of a server room in real-time based on IoT. Recently, as the information society has been maximized, the damage has been significant when the computer system is down. In particular, damage such as a fire in the server room leads to loss of data and data recovery becomes impossible. In order to reduce such damage, a node capable of real-time monitoring using an IoT system was proposed. In addition, we proposed a coordinator node that can collect and monitor node information. In order to verify that the proposed system works, we have developed software that can control node monitoring and air conditioning. As a result of the experiment, we confirmed that the proposed system detects fire and controls the air conditioner.

주제어

표/그림 (9)

그림 [Fig. 1] Proposed system architecture
그림 [Fig. 2] Block diagram of sensor node
그림 [Fig. 3] Block diagram of coordinator node
표 Guideline of datacenter temperature
그림 [Fig. 4] WiFi module for air conditioner
그림 [Fig. 5] Implementation of the nodes
그림 [Fig. 6] Environment for experiment
그림 [Fig. 7] Software for sensor node motoring and air conditioner control
표 Test Results

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

예를 들어 장치의 센싱, 통신, 제어 기능을 인터넷과 통합하면서 강력한 기능을 제공할 수 있다. 본 논문에서는 이와 같은 IoT 장치를 이용하여 서버 룸의 효과적인 에어컨디셔닝 및 제어를 수행하는 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템에서는 서버 룸의 문제가 발생할 수 있는 다양한 환경 요소를 모니터링한다.
본 연구에서는 IoT 시스템을 활용하여 서버실을 실시간으로 모니터링하고 제어하는 시스템을 제안하고 구현하였다. 제안하는 시스템은 센서 노드를 사용하여 서버실 내부의 다양한 환경 정보를 취득하고 이 정보를 활용하여 에어컨디셔너 제어가 가능하다.

가설 설정

그리고 표 2에서는 실험 결과 데이터를 표시하고 있다. 실험에는 3개의 센서를 사용하였으며 3번째 센서 위치에서 화재가 발생하는 것을 가정하여 센서 앞에서 라이터를 이용하여 화재 모의 실험을 하였다. 그림 7(a)는 화재 실험 전 정상 상태를 표시하고 있다.
시스템에서 메시징/제어 장치는 그림 1의 오른쪽 아래에 위치한 휴대폰을 의미한다. 특히, 휴대폰은 3G/4G 통신이 가능한 스마트폰을 사용하는 것을 가정한다. 스마트폰을 이용하여 시스템에서 발생하는 상태 정보를 문자 메시지로 수신할 수 있으며, 특정 상황에는 시스템 제어가 가능하다.

제안 방법

DHT11 온도/습도 센서를 사용하여 서버 룸 내부의 3곳에 온도/습도를 측정하였다. 2번 센서 노드에는 MQ-5 가스 센서와 불꽃 감지 센서, CDS 조도 센서를 장착하여 화재를 감지할 수 있도록 센서를 조합하였다. 이때 화재 잠시는 센서의 조합으로 화재 감지의 정확도를 높였다[18].
1번 센서 노드는 온도 및 습도의 변화를 모니터링하기 위해서 Grove DHT11 온도/습도 센서를 사용하였다. DHT11 온도/습도 센서를 사용하여 서버 룸 내부의 3곳에 온도/습도를 측정하였다. 2번 센서 노드에는 MQ-5 가스 센서와 불꽃 감지 센서, CDS 조도 센서를 장착하여 화재를 감지할 수 있도록 센서를 조합하였다.
센서 노드는 기본 구조는 그림 2와 같이 구성하였다. 각 노드는 아두이노 우노 보드를 기반으로 각각 센서를 제어하여 환경 정보를 얻어서 그 정보를 코디네이터 센서로 전송한다. 그림 5(a)는 실제 구현된 센서 노드 1, 그림 5(b)는 노드 2를 표시하고 그림 5(c)는 코디네이터 노드를 표시한다.
센서 노드의 블록 다이어그램은 그림 3(a)와 같다. 그러나 센서 노드는 각각 목적에 맞게 센서를 사용하였다. 모든 센서 노드는 다른 노드 또는 코디네이터 노드와 통신하기 위해서 Digi 2.
그리고 원하는 센서를 선택하면 그래프 형대로 표시될 수 있도록 하였다. 또한 각 센서의 상태를 색상으로 구분하여 표시하였다. 두 번째로 에어컨디셔너 제어를 GUI 화면에서 바로 가능하다.
본 연구에서는 베이스 스테이션으로 데이터를 전송하는 것을 기본으로 선택하였다. 또한, 코디네이터 노드가 베이스 스테이션에 바로 연결하여 실험을 진행하였다. 이렇게 설정한 이유는 코디네이터 전체 네트워크 설정, 센서 노드 데이터 통합 및 모니터링을 진행해야 하기 때문에 GUI 프로그램이 필요하기 때문이다.
본 연구에서는 Microsoft의 C# 언어를 이용하여 GUI 프로그램을 개발하였으며 REST API를 이용하여 에어컨을 모니터링하고 제어를 수행하였다.
코디네이터 노드에서는 센서 노드에서 전달된 데이터를 베이스 스테이션 및 클라우드로 전송이 가능하다. 본 연구에서는 베이스 스테이션으로 데이터를 전송하는 것을 기본으로 선택하였다. 또한, 코디네이터 노드가 베이스 스테이션에 바로 연결하여 실험을 진행하였다.
이를 위해서 온도 제어 장치가 꼭 필요하고 환경을 모티터링하여 미리 설정한 임계값을 유지할 수 있도록 조치가 필요하다. 본 연구에서는 외부에서 서버룸 온도를 제어하기 위해서 국내에 판매되는 에어컨디셔너 중에서 WiFi 통신이 가능한 최신 모델을 이용하였다. 이 제품은 기본적으로 WiFi 통신이 가능하지만 제조사의 SDK를 이용해서 제어하기 위해서는 WiFi 모뎀이 추가로 필요하다.
현재 에어컨 시스템 제어 SDK는 제조사와 파트너쉽을 맺은 업체만 사용이 가능하다. 본 연구에서는 제조사와 파트너쉽을 맺은 1차 밴더와의 협력을 통해 일부분의 SDK를 사용할 수 있었다. 일반 사용자의 경우는 SDK는 사용이 불가능하고 스마트폰 앱을 이용하여 일부 기기의 몇몇 기능을 제어 및 모니터링이 가능하다.
본 논문에서는 이와 같은 IoT 장치를 이용하여 서버 룸의 효과적인 에어컨디셔닝 및 제어를 수행하는 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템에서는 서버 룸의 문제가 발생할 수 있는 다양한 환경 요소를 모니터링한다. 또한, 환경 변수를 임계값 내로 유지하기 위해 제어를 수행한다.
본 연구에서는 IoT 시스템을 활용하여 서버실을 실시간으로 모니터링하고 제어하는 시스템을 제안하고 구현하였다. 제안하는 시스템은 센서 노드를 사용하여 서버실 내부의 다양한 환경 정보를 취득하고 이 정보를 활용하여 에어컨디셔너 제어가 가능하다. 또한, 센서 노드는 다양한 종류의 센서를 사용하고 있어 화재뿐만 아니라 서버 룸에서 발생할 수 있는 다양한 종류의 문제점을 발견할 수 있다.
제안하는 시스템은 환경을 감지하는 3개의 센서 노드, 센서 노드를 조정하는 코디네이터 노드, 인터넷에 연결을 위한 WiFi 모듈, 경보시스템, 에어컨 시스템으로 구성되어 있다. 이 환경 구성을 통해서 서버 룸을 실시간으로 모니티링하고 제어한다.

대상 데이터

논문에서 제안하는 실시간 시스템을 구성하기 위해서 최근에 많이 사용하는 아두이노 마이크로 컨트롤러와 센서를 사용하였고, 에어컨 시스템 제어를 위해서는 제조사의 SDK를 활용하였다[16]. 현재 에어컨 시스템 제어 SDK는 제조사와 파트너쉽을 맺은 업체만 사용이 가능하다.
제안하는 시스템에서 환경 정보를 가져오는 센서 노드를 구성하기 위해서 오픈 소스 플랫폼인 아두이노 우노와 아두이노 나노를 사용하였다. 센서 노드의 블록 다이어그램은 그림 3(a)와 같다.
그림 7(a)는 화재 실험 전 정상 상태를 표시하고 있다. 화재 모의 실험은 소방 방재 전문가 입회하에 실시하였다. 서버 룸의 경계값 (설정 값, 30 ℃)을 온도를 넘으면 에어컨을 서버실 최저 온도인 18 ℃로 낮추고 바람을 강하게 설정하도록 하였다.

후속연구

차후에는 센서 노드에 다중 센서를 사용하여 데이터 조합을 통해 화재 감지의 정확도를 높일 예정이다. 또한, 센서 노드와 코디네이터 노드의 데이터 전송 프로토콜을 개선하여 데이터 전송의 효율성을 높일 것이다.
또한, 센서 노드는 다양한 종류의 센서를 사용하고 있어 화재뿐만 아니라 서버 룸에서 발생할 수 있는 다양한 종류의 문제점을 발견할 수 있다. 제안하는 시스템은 서버 룸과 같은 실시간 온도 제어가 필요한 환경에서 활용될 수 있다.
차후에는 센서 노드에 다중 센서를 사용하여 데이터 조합을 통해 화재 감지의 정확도를 높일 예정이다. 또한, 센서 노드와 코디네이터 노드의 데이터 전송 프로토콜을 개선하여 데이터 전송의 효율성을 높일 것이다.

참고문헌 (18)

M.O.Onibonoje, P.N.Bokoro, N.I.Nwulu and S.L.Gbadamosi, "An IoT-Based Approach to Real-Time Conditioning and Control in a Server Room," International Artificial Intelligence and Data Processing Symposium(IDAP), pp.1-6, 2019.
F.H.Purwanto, E.Utami and E.Pramono, "Design of Server Room Temperature and Humidity Control System using Fuzzy Logic based on Microcontroller," 2018 International Conference on Information and Communications Technology(ICOIACT), pp.390-395, 2018.
A.Mousavi, V.Vyatkin, Y.Berezovskaya and X.Zhang, "Towards Energy Smart Data Centers: Simulation of Server Room Cooling System," 2015 IEEE 20th Conference on Emerging Technologies & Factory Automation(ETFA), Luxembourg, pp.1-6, 2015.
X.Wang, X.Wang, G.Xing, J.Chen, C.Lin and Y.Chen, "Intelligent Sensor Placement for Hot Server Detection in Data Centers," IEEE Transactions on Parallel and Distributed Systems, Vol.24, No.8, pp.1577-1588, 2013.

상세보기
P.C.Lohia and S.Sendh, "Energy Management and Performance Improvement in Telecommunication Server Rooms," IEEE International Telecommunications Energy Conference(INTELEC), pp.1-8, 2018.
K.Sano, H.Shimizu, Y.Kondo and T.Fujimoto, "Improving Accuracy of Temperature Distribution and Energy-Saving Technology of Air Conditioners in Data Centers," IEEE Transactions on Components, Packaging and Manufacturing Technology, Vol.8, No.5, pp.811-817, 2018.

상세보기
K.A.Clark, Y.Chen, E.R.N.Fokua, T.Bradley, F.Poletti, D.J.Richardson, P.Bayvel, R.Slavik and Z.Liu, "Low Thermal Sensitivity Hollow Core Fiber for Optically-Switched Data Centers," Journal of Lightwave Technology, Vol.38, No.9, pp.2703-2709, 2020.

상세보기
P.Narkhede, B.Kiratkar, and B.Suryawanshi, "Physical Conditions Monitoring in Server Room Internet of Things," International Journal of Electrical and Electronics Research, Vol.3, No.4, pp.237-239, 2015.
K.Cho, "Design and Diagnosis Case of Energy Eefficiency Diagnostic Solution based on IoT," Journal of The Korea Internet of Things Society, Vol.6, No.1, pp.23-30, 2020.
K.Bang, "A study on IoT Platform for Private Electrical Facilities Management," Journal of The Korea Internet of Things Society, Vol.5, No.2, pp.103-110, 2019.
J.K.Park and K.Nam, "Implementation of Multiple Sensor Data Fusion Algorithm for Fire Detection System," Journal of The Korea Society of Computer and Information Vol.25 No.7, pp.9-16, 2020.
K.Zannas, H.E.Matbouly, Y.Duroc and S.Tedjini, "Self-Tuning RFID Tag: A New Approach for Temperature Sensing," IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Vol.66, No.12, pp.5885-5893, 2018.

상세보기
K.Jang, "A Study on IoT Platform for Private Electrical Facilities Management," Journal of The Korea Internet of Things Society, Vol.5, No.2, pp.103-110, 2020.
B.Knowles, A.Smith-Renner, F.Poursabzi-Sangdeh, D.Lu and H.Alabi, "Uncertainty in Current and Future Health Wearables," Communications of the ACM, Vol.61, No.12, pp.62-67, 2018.

상세보기
J.Lee, "Analysis of the Hardware Structures of the IoT Device Platforms for the Minimal Power Consumption," Journal of The Korea Internet of Things Society, Vol.6, No.2, pp.11-18, 2020.
LG ThinQ, https://thinqcloud.developer.lge.com/.
DIGI XBee, https://www.digi.com/xbee.
J.K.Park, Y.H.Roh, K.H,Nam and H.Y.Seo, "Fire Detection Method using IoT and Wireless Sensor Network," Journal of The Korea Society of Computer and Information, Vol.24, No.8, pp.131-136, 2019.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증