[논문]자가 진단기능을 가진 온실원격제어 시스템의 개발

심주현; 박주현; 김연태; 이석규

문제 정의

본 논문에서는 특히 자가 진단 기능을 구현하였다. 자가진단기능은 특정 장치의 고장으로 부터 시스템을 보호할 수 있다.
그리고 인터넷과 자바 기술을 바탕으로 하여 시설원예 재배 농가의 온실을 원격지에서 모니터링 및 제어가 가능한 시스템을 설계하고 구현한다. 본 연구에서는 기존의 온실제어시스템을 원격제어 시스템으로 구현해 봄으로써 실제 시스템 적용 가능성을 확인하였다.

가설 설정

. 효율적이고 설계가 용이한 시스템을 만들 수 있다.

제안 방법

이 과정에서 자가 센서 진단 과정을 거치게 된다. 그리고 DB 서버 로부터 기준값을 전송받아 이 값들을 비교하여 표 2에 나와 있는 것과 같이 그에 해당하는 제어 명령을 제어모드 컨트롤러에 전송하여 창문, 차페막을 제어하였다. 분무기와 보일러는 실험장소의 한정된 환경으로 인하여 LED 제어와 전등 제어로 대신하였다.
센셔의 값은 센서들의 값을 입력받아 가장 높은 값과 낮은 값을 버리고 평균을 취하여 얻 은 값으로 한다. 그리고 센서의 이상 유무는 평균과 각 센서의 값의 차를 에러 한계 값과 비교하여 판별한다. 이상이 발견된 센서는 클라이언트 프로그램을 통해 사용자가 확인할 수 있도록 표시 하고 시스템 에서 분리 시킨다.
자가진단기능은 특정 장치의 고장으로 부터 시스템을 보호할 수 있다. 그리고 인터넷과 자바 기술을 바탕으로 하여 시설원예 재배 농가의 온실을 원격지에서 모니터링 및 제어가 가능한 시스템을 설계하고 구현한다. 본 연구에서는 기존의 온실제어시스템을 원격제어 시스템으로 구현해 봄으로써 실제 시스템 적용 가능성을 확인하였다.
시스템을 이용함으로써 보다 안정성 있는 시스템을 구현할 수 있었다. 따라서 안정성, 편이성 및 시스템의 최적성을 장점으로 하는 임베디드 시스템을 적용한 온 실자동화 시스템에 관한 실효성을 검증하였다.
이렇게 수집한 데이터는 온 실제어 관리센터에 있는 제어서버로 넘겨진다. 또한 CCD 카메라를 통하여 온실의 상황을 모니터링함으로써 작물의 정상적인 성장을 관리 및 감독한다.
본 논문에서 자바 프로그래밍 언어를 사용한다. 자바는 네트워크나 소형 기기의 운용에 적합한 플랫폼 독립적인 언어이자 보안성을 가진 프로그래밍 언어이다.
그러므로 고장 발생시 고장 원인을 사용자에게 알리고 고장원인을 찾아 시스템으로부터 분리시키는 기능이 필요하다. 본 논문에서는 센서부에 이런 기능을 적용하였다.
본 실험에서는 온도, 습도, 광량값을 센서로부터 입력 받아 메인 컨트롤러에서 시리얼로 HD1300보드에 전송한다. 이 과정에서 자가 센서 진단 과정을 거치게 된다.
그림 5와 같이 클라이언트 프로그램은 자바 애플릿의 형태로 만들어져서 원격지에서 웹을 통해 DB 서 버와 Embedded Webserver에 각각 접속하여 환경 변수 및 센서 값을 입력 받는 다. 이를 참조하여 창문, 차폐막, 분무기 그리고 보일러의 상태를 제어한다. 또한 그 제어대 상의 상태를 표시함으로써 현재 온실의 상황을 한 눈에 알아볼 수 있다.

대상 데이터

이 실험은 주로 연구실내의 네트워크 환경에서 행해졌다. 본 실험에서는 Embedded 시스 템으로 Sena사의 HD1300과 분산형 제어를 위해 CAN 컨트롤러를 내장한 ATMEL-WM사 의 T89C51cc01 을 사용하여 시스템을 구성하였다. 온실자동화 시스템을 구현하기 위해서는 환경변수를 획득할 수 있는 센서 제어기와 모터를 제어하기 위한 모터제어기가 있어야 하며 원격제어를 위하여 Webserver가 있다.
본 실험에서의 Embedded Webserver는 Sena사의 HD13QQ보드를 사용하였으며, 특징은 다음과 같다[8].

성능/효과

분무기와 보일러는 실험장소의 한정된 환경으로 인하여 LED 제어와 전등 제어로 대신하였다. 그 결과 온실 모델의 온도, 광량을 조절할 수 있었다. 그림 7은 클라이언트 프로그램과 영상정보를 제공할 수 있는 사용자 인터페이스이다.
또한 실험에서 나타난 약간의 시간지연은 온실자동화시스템과 같은 시간지연이 긴 시스템에 적합함을 알 수 있었다. 그리고 자가 진단 기능을 구현함으로 경제적이며 정확도와 신뢰도가 높은 시스템을 구현할 수 있었다. 특히 여러 기능들이 간단하고 효율적으로 구성되어 있는 임베디드.
본 논문에서는 Java 기술을 사용하여 기존의 웹브라우저로 손쉽게 접속할 수 있음을 보였다. 또한 실험에서 나타난 약간의 시간지연은 온실자동화시스템과 같은 시간지연이 긴 시스템에 적합함을 알 수 있었다. 그리고 자가 진단 기능을 구현함으로 경제적이며 정확도와 신뢰도가 높은 시스템을 구현할 수 있었다.
본 논문에서는 Java 기술을 사용하여 기존의 웹브라우저로 손쉽게 접속할 수 있음을 보였다. 또한 실험에서 나타난 약간의 시간지연은 온실자동화시스템과 같은 시간지연이 긴 시스템에 적합함을 알 수 있었다.
특히 여러 기능들이 간단하고 효율적으로 구성되어 있는 임베디드. 시스템을 이용함으로써 보다 안정성 있는 시스템을 구현할 수 있었다. 따라서 안정성, 편이성 및 시스템의 최적성을 장점으로 하는 임베디드 시스템을 적용한 온 실자동화 시스템에 관한 실효성을 검증하였다.
온실내에 다중 센서를 두어 정보를 종합하여 단일 센서 정보보다 정확한 정보를 추출/획 득할 수 있다. 그리고 센서들 중 고장센서가 존재할 경우 센서들의 값을 이용하여 시스템으 로부터 고장센서를 찾고 분리할 수 있다.

후속연구

최적상태의 온실환경을 위해서 제어대상인 온도, 습도, 광량 등은 독립적으로 제어되는 것이 아니라, 상호 연관성을 가지고 제어되어야 하므로 향후 이에 대한 데이터를 이용하여야 할 것으로 사료된다.

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