IoT센서를 이용한 3D시뮬레이터 기반 실시간 선박 배관 모니터링 시스템에 대한 기초 연구

이기택(Ki-Taek Lee),김현철(Hyun-Cheol Kim) 한국산학기술학회 2021 한국산학기술학회논문지 Vol.22 No.9

LNG연료추진선박에서 엔진룸의 가스배관 파손 및 가스누출은 치명적인 구조손상 혹은 폭발, 화재와 직결되므로 항상 실시간 모니터링과 진단이 필요한 분야 중의 하나이다. 검사자가 아날로그 센서를 사용하여 직접 이중배관의 파손 혹은 가스누출여부를 확인하는 방법은 예기치 못한 상황에서 이상 발생시 정확한 위치 파악이 어려워 신속한 대응이 어려운 단점을 가지고 있다. 이러한 단점을 해결하고 배관 모니터링 및 진단 효율성의 극대화를 위해, 본 논문에서는 유·무선통신이 가능한 IoT센서와 위치 동기화가 가능하도록 3D시뮬레이터를 기반으로 하는 실시간 배관 모니터링 및 진단 시스템 구성과 적용 방법에 대한 기초 연구를 수행하였다. 연구 내용으로는 AVEVA Marine 설계 정보와 동일한 배관 모델링이 가능하도록 3D 시뮬레이터를 개발하여 모니터링 GUI 표준 프레임에 적용하고, IoT센서로부터 측정된 데이터는 유·무선통신을 통해 MS-SQL 데이터베이스에 저장되어 시스템 내에서 정량적인 값과 그래프로 표현되어 직관적 진단 분석이 가능하게 하였다. 또한, 개발된 시스템은 성능시험을 통해 효율성을 검토하였다. 그리고 가스배관 전용 IoT센서모듈장치에 대한 개념설계 내용을 소개하였다. In LNG-fueled ships, damage to gas pipes and gas leakage is an area that always requires real-time monitoring and diagnosis because it is associated directly with fatal structural damage, explosion, or fire. Currently, an inspector uses an analog sensor to check whether the double pipe is damaged or leaks gas. On the other hand, this method makes it difficult to respond quickly because it is difficult to determine the precise location when an abnormality occurs in an unexpected situation. This study attempted to solve these shortcomings and maximize the efficiency of pipe monitoring and diagnosis by examining the configuration and application of a real-time piping monitoring and diagnosis system based on a 3D simulator to enable location synchronization with an IoT sensor with a wired and wireless communication function. As content, a 3D simulator that enables piping modeling identical to that of AVEVA Marine design information was developed and applied to the monitoring GUI standard frame. The data measured from the IoT sensor was stored in the MS-SQL database through wired/wireless communication and was expressed in quantitative values and graphs within the system, enabling intuitive diagnostic analysis. The efficiency of the developed system was reviewed through performance tests. In addition, the conceptual design of the IoT sensor module device specialized in gas piping conditions was introduced.

사물인터넷(IoT)의 환경 및 사용자 특성 분석 연구 ; 반려동물 활동모니터제품을 중심으로

백주연,김영윤 한국인더스트리얼디자인학회 2017 산업디자인학연구 Vol.11 No.2

This research studies at the feature of IoT product that is particular in the usage environments, related technologies and various users. Therefore, it was found that it is important to predict and design user environment and users by using IoT user analysis methodology when developing IoT products. The research method follows firstly the author deducts the different factors between the IoT products and the general products and defines the characteristics of IoT. Secondly the author analyses the IoT environments and user characters via IoT user analyse methodology. Thirdly based on the results of the research, the researcher implements a case study to apply three different samples. According to the undertaken research, the researcher confirmed the requirements that are IoT needs extended product using environments and has uncountable user groups are connected concurrently. Therefore, these IoT features that is assuming the IoT users and environments may significantly influence to IoT product developing directions. 본 연구는 사물인터넷(IoT)의 3가지 특징이라고 할 수 있는 제품 사용 환경, 기술, 사용자를 분석하고 이를 기반 한 사물 인터넷(IoT) 제품을 연구한다. 연구데이터를 토대로 일반 제 품디자인과 구분되는 특징을 바탕으로 사물인터넷(IoT) 제품 개발 시 고려해야 할 사항을 제안하는 것을 연구의 목적으로 한다. 연구의 방법은 다음과 같다. 첫 번째, 사물인터넷(IoT) 제품과 기존제품의 차이점을 도출하고, 사물인터넷(IoT)의 특 징을 정의한다. 두 번째, 사물인터넷(IoT) 제품의 환경 및 사 용자 특성을 IoT 사용자 분석 방법론을 통해 분석한다. 세 번 째, 연구한 내용을 바탕으로 사물인터넷(IoT)의 사례분석을 진행한다. 위와 같은 연구를 통해 사물인터넷(IoT)이 기존제 품과는 다른 확장된 제품 사용 환경과 다수의 사용자가 존재 한다는 것을 확인할 수 있었으며 사물인터넷(IoT) 제품 개발 시 특화된 사용자 분석 방법론을 활용하여 사용 환경과 사용 자를 예측하고 디자인하는 것이 중요하다는 연구의 결과를 얻 을 수 있었다. 본 연구를 통해 향후 사물인터넷(IoT) 제품개발 에 있어 다양한 디자인접근과 차별화된 제품개발이 가능할 것 으로 기대된다.

효율적인 IoT-Cloud 서비스 실증을 위한 응용 성능 모니터링을 활용한 지속적인 통합

배정주(Jeongju Bae),김철원(Chorwon Kim),김종원(JongWon Kim) 한국정보과학회 2017 정보과학회 컴퓨팅의 실제 논문지 Vol.23 No.2

사물인터넷(IoT: Internet of Things)과 클라우드(Cloud) 컴퓨팅의 융합에 기반한 소위 IoT-Cloud 서비스들이 ICT 기반의 창의적이고 다양한 미래지향적인 응용 서비스를 구현하는 핵심 모델로 부상하고 있다. IoT 부분의 기기에서 부족한 컴퓨팅 능력을 공유형 클라우드로 보완하는 IoT-Cloud 서비스의 실증은 컨테이너(container)를 활용한 마이크로서비스(microservice) 기반 구현이 효율적이다. 마이크로서비스로 구현된 응용 서비스의 품질은 서비스 기능(function)들을 서로 연결(inter-connect)하는 서비스기능체이닝(SFC: service function chaining) 과정에서 발생하는 특정 기능 또는 이들의 연결에 따른 병목(bottleneck) 등에 영향 받는다. 전체 서비스의 정상작동을 보장하기 위해 서비스 환경 변동을 감안한 다양한 테스트 과정이 필요하며, 이를 통한 지속적인 개선 노력이 필요하다. 본 논문에서는 Node.js 기반의 IoT-Cloud 서비스를 대상으로 DevOps(개발운영병행체제) 기반 지속적인 통합 도구와 응용 성능 모니터링(application performance monitoring) 기법을 활용하여 지속적인 통합을 실험적으로 실증하고 그 효과를 논하고자 한다. IoT-Cloud service, integration of Internet of Things (IoT) and Cloud, is becoming a critical model for realizing creative and futuristic application services. Since IoT machines have little computing capacity, it is effective to attaching public Cloud resources for realizing IoT-Cloud service. Furthermore, utilizing containers and adopting a microservice architecture for developing IoT-Cloud service are useful for effective realization. The quality of microservice based IoT-Cloud service is affected by service function chaining which inter-connects each functions. For example, an issue with some of the functions or a bottleneck of inter-connection can degrade the service quality. To ensure functionality of the entire service, various test procedures considering various service environments are required to improve the service continuously. Hence in this paper, we introduce experimental realization of continuous integration based on DevOps and employ application performance monitoring for Node.js based IoT-Cloud service. Then we discuss its effectiveness.

Novel Gateways and Sensor Nodes Applying an Object Identifier to Monitor Gas Facilities

Hojoong Kim,Hyunjune Shin,Junho Shin 보안공학연구지원센터 2015 International Journal of Smart Home Vol.9 No.11

With the technological development of the Internet of Things (IoT), a wide variety of IoT-based monitoring systems have been developed in various domains. An IoT-based monitoring system provides an administrator with efficient management and information collection. Due to such advantages, the demand for monitoring systems in the gas industry domain has dramatically increased. In this paper, we propose two kinds of novel gateways and sensor nodes that apply an object identifier (OID) to monitor gas facilities. The proposed gateways and sensor nodes collect gas and environment data with various sensors and communicate with a monitoring server. If an exceptional event happens at the inspection site where our devices are installed, sensor nodes can take action by issuing control commands from the monitoring server. Moreover, we have also designed an OID that provides resources and devices in a gas monitoring system with a unique identification. By applying an OID to each message for transmission among sensor nodes, gateways, and monitoring servers, gas facilities and related devices can be accurately and safely managed. To evaluate the proposed devices, we properly installed our gateways and sensor nodes near operating gas facilities and verified their operation.

IoT 기술 기반의 산악지 모니터링 시스템 개발

김균태(Kyoon-Tai Kim) 한국산학기술학회 2017 한국산학기술학회논문지 Vol.18 No.3

국토의 70%가 산지인 우리나라는 산악지 거동으로 인한 시설물 피해가 많이 발생한다. 그런데 최근에 모노레일 등 산악활동을 위한 시설물에 대한 건설수요가 증가하면서, 시설물 피해 가능성이 점점 더 증가하고 있다. 이에 본 연구에서는 기존의 유선기반 산악지 모니터링 시스템을 개선하여, IoT기술이 적용된 산악지 실시간 모니터링시스템을 구축하고, 현장적용성을 평가하였다. 본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다. 첫째, 기존 산악지 시설물 현황과 모니터링 현황을 조사․분석하고, 기존 유선 모니터링 기술을 분석하였다. 둘째, IoT기반 모니터링을 위한 시나리오를 개발하고, 이에 적합한 RF통신모듈과 RF통신모듈 인터페이스, 전원부, 태양전지 등 센서노드를 개발하였다. 셋째, K대 현장에 테스트베드를 구축하고, 이에 대해서 현장적용성 실험을 수행하였다. 그 결과 초기 무선통신의 오류를 보완한 이후에는 유선시스템과 동일하게 데이터가 수집되는 것으로 나타났다. 넷째, 개발된 시스템을 활용하면, 약 25%(4시간)의 공기단축과 약 3~52%(8~119만원) 수준의 비용절감이 가능할 것으로 예상된다. 다섯째, 피복케이블 운반과 같이 위험한 작업환경인 사면현장에서 수행해야 하는 작업들 중 일부를 제거함으로써, 작업원의 안전도를 크게 향상시킬 수 있다. 본 연구의 한계로는, IoT환경에 최적화된 센서를 사용하지 못하였고, 센서노드의 수가 적다는 점을 들 수 있다. 70 percent of Korea"s territory is covered with mountains, whose difficult conditions can cause damage to facilities. Recently, the demand for facilities related to outdoor activities including monorails has been on the rise, and such facilities are much more likely to become damaged. For this reason, a monitoring system applying IoT to mountainous areas was developed and its applicability is evaluated in this study. The current status of the existing mountainous facilities and monitoring systems were reviewed, and the current wired monitoring technology was analyzed. A scenario for IoT-based monitoring was developed, and then sensor nodes were developed, which include an RF-communication module and interface, power-supply and solar-cell. A testbed was set up at K University. The same data was collected by the wireless system as had been collected by the wired one. The study findings are as follows. Firstly, by using the wireless system, it is estimated that the construction duration can be reduced by about 25 percent, while the construction costs can be reduced by about 3~52 percent. Secondly, the safety of the construction workers can be improved by making the working conditions less dangerous, such as by eliminating the need to transport cables.

IoT를 활용하는 환자 실시간 모니터링 시스템 구현

박정규,박은영 국제차세대융합기술학회 2022 차세대융합기술학회논문지 Vol.6 No.4

전 세계에는 사는 곳 근처에 적절한 병원이 없어 건강에 영향을 받는 사람들이 아직도 많이 있다. 이와 같은 병원 접근 문제를 해결하기 위해서 사물인터넷을 활용할 수 있다. IoT 기반 스마트 의료 기술은 소득을 높 이고 삶의 질을 향상시킬 수 있지만 보안과 안전이 손상되면 문제가 발생할 수 있다. 이를 위해서 본 연구에서는 저가의 장치 및 센서를 사용하여 환자의 상태를 실시간으로 모니터링하는 시스템을 설계하고 구현하였다. 특히, 다수의 센서를 사용하여 환자의 상태 정보를 취득하고 이 정보를 클라우드로 전송하여 실시간으로 모니터링을 수 행하였다. 환자 정보의 보안을 위해서 IoT 클라우드 서비스를 도입하였고 이를 통해서 실시간 모니터링도 수행할 수 있었다. 실제 구현을 통해서 제안하는 시스템이 정상적으로 동작함을 알 수 있었다. The Internet of Things can be used to solve such hospital access problems. IoT-based smart medical technology can increase incomes and improve quality of life, but it can pose problems when security and safety are compromised. To this end, in this study, a system for real-time monitoring of a patient's condition was designed and implemented using a low-cost device and sensor. In particular, patient status information was acquired using multiple sensors, and this information was transmitted to the cloud for real-time monitoring. For the security of patient information, IoT cloud service was introduced, and real-time monitoring could be performed through it. Through actual implementation, it was found that the proposed system operates normally.

A Study on Response System against Sexual Violence CRIME Via IOT-Based Smart Devices

Oh Sei-youen J-INSTITUTE 2020 Regulations Vol.5 No.1

Background/Objectives; Indiscriminate and brutal crimes have occurred in our recently society. Among the crimes, recidivism of sexual crimes by sex offenders even with their electronic anklets increases, hence an im-provement plan is urgently required in such a condition, which the effectiveness of the anklets, in effect, is being questioned and challenged. This study recognizes the severity of the recidivistic and retaliatory crimes and pro-poses a sexual violence response system, an upgraded variation, via IOT-based smart devices, resolving problems in the existing model and enabling responses against sexual violence. Methods/Statistical analysis; The proposal model of sexual crime response system with IOT-based smart de-vices consists of 5 parts - Data collection and comparative analysis module, crime response module-sex offender response module/crime victim response module, Integrated D/B and posterior utility D/B. This system has the phased crime response mode activated to practice sex offender response when a sign of criminal recidivism is captured and a crime sign is detected via attachment of Smart Electronic monitoring Anklets with various IOT-based sensors mounted, on ankles of the sex offenders. Simultaneously, to prevent recidivism by the sex offenders, the sexual violence victims are instructed to wear Smart Electronic Bracelet thereby, the states of the offenders are analyzed, and any recidivistic and criminal injury on the sexual violence victims is minimized via operations of the phased crime victim response module when an injury occurrence is detected. Findings; While the existing model only collected the sex offender data, the proposal model collects not only the offender data but also the sexual violence victim data through Smart Electronic monitoring Anklet and Smart Electronic Bracelet, thus more accurate prediction against crimes is enabled via the more expanded data collec-tion. The proposal model, involving Smart Electronic monitoring Anklet and Smart Electronic Bracelet, allowed a preventive sexual violence victim response mode, as well as the crime response mode coping with recidivism by sex offenders, by analyzing the data from both the offenders and the victims. In manners of crime response pat-terns, the existing model only comparatively analyze the collected offender data and gradually operate the phased crime response module against the offender, while the proposed model distinguishes itself by operating response modules of both sex offenders and sexual violence victims, having data of the both collected and ana-lyzed. Improvements/Applications; Sexual violence response system with IOT-based smart devices, the proposal model, allows more accurate crime prediction via diversified data collection through Smart Electronic monitoring Anklets and Smart Electronic Bracelets, unlike the existing model and the current Electronic Anklet system being run by the Ministry of Justice. Moreover, by operating crime response modes - one allowing rapid response against recidivism to sexual crime victims and the other preventing recidivism based on analysis, the proposal has a difference in the extent of probable crime injury from sexual violence.

도시철도에서 사물인터넷(IoT)의 활용에 관한 연구

허성태(Seong Tae Heo),최승호(Seung Ho Choi) 한국철도학회 2015 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.10

사물인터넷(IoT)이란 사물간의 네트워크로서 센싱, 네트워킹, 정보처리 등의 세가지 요소로 구성된다. 또한 IoT는 인터넷에서의 사물간 지능통신(M2M,Machine To Machine)의 확장된 개념이라고 할 수 있다. 도시철도에서는 IoT라는 용어가 일반화되기 이전부터 초기 단계의 IoT 서비스로서 RF 교통카드 시스템과 출입문 통제시스템 등과 같은 USN(Ubiquitous Sensor Network)에 기반한 실시간 모니터링 시스템이 다양한 분야에서 활용되고 있다. 본 논문에서는 서울도시철도공사에 적용된 IoT 서비스에 대해 살펴보고 개선점을 제시한다. Internet of Things (IoT) is the network of physical objects or things, which consists of the three elements of sensing, networking, and information processing. Also, the IoT can be considered as an extended concept of the intelligent communication over the Internet (M2M, Machine To Machine). In urban railways, as the early stage IoT services, the real-time monitoring system based on ubiquitous sensor network (USN) such as RF transportation card system and door control system have been applied to the various fields prior to the generalization of the term IoT. In this paper, we examine the IoT services applied to Seoul Metropolitan Rapid Transit Corporation and suggest improvement points.

링거 주입 IoT 시스템 개발 및 시험에 관한 연구

조정호(Chung-Ho Cho) 한국전자통신학회 2019 한국전자통신학회 논문지 Vol.14 No.4

본 논문에서는 환자에 링거액 주입 시 주입 완료 상태, 잔여량, 주입 중 상태 및 환자의 긴급 상황 알림 등 링거 주입을 제어하고 상태를 감지하여 이를 무선으로 간호사에 알려주는 링거 주입 IoT 시스템을 위한 설계 및 시험 방안을 제안한다. 이를 위해 링거액 센서 및 스위치, 상태 표시 및 무선 통신 기능을 갖는 회로를 설계하고, 스마트 링거 주입 IoT의 센싱 및 알림 정보를 제어하며, 이를 서버측에 알려 모니터링하기 위한 제어 및 모니터링 알고리즘을 제안한다. 또한 링거 IoT 시스템의 적합성을 시험하기 위해 링거액 감지 시간, 링거액 감지 거리, IoT 모듈 동작 온도, IoT 모듈 입력 파워, IoT 모듈 소비전력, 무선통신 속도 등의 시험기준을 설정하고 시험 결과를 분석한다. In this paper, we propose the design and test measure of Ringer injection IoT system for controling the ringer injection status and notifying the server system of the collected status informations such as the completion of injection, the remaining liquid, the injection status, and the emergency alarming of the urgent patients. We design the circuit diagrams composed of linger injection sensors, switches, status indicators, wireless communication functionalities, and propose the controlling and monitoring algorithms for sensing the linger injection status and notifying the collected status informations to server system. Furthermore, we derive the testing criteria, such as linger liquid sensing time, sensing distance, operating temperature, input power, power consumption, and wireless communication speed, and analyze the test results.

저전력 광역통신망 기반 현장데이터 수집 전송 및 모니터링 시스템 개발

주영태(Yeong-Tae Ju),김종실(Jong-Sil Kim),김응곤(Eung-Kon Kim) 한국전자통신학회 2022 한국전자통신학회 논문지 Vol.17 No.6

신재생에너지 발전, 스마트팜 통합관제 등 현장데이터의 모니터링 시스템은 PC, 서버 기반에서 모바일 퍼스트 중심으로 발전하고 있으며, IoT 기술의 발전으로 다양한 무선통신 및 응용 서비스들이 출현하였다. 저전력 광역통신망은 저전력, 저용량, 저속 데이터 전송에 최적화된 서비스로 현장에서 수집된 데이터는 지정 저장서버나 클라우드 기반 데이터 플랫폼으로 전송되며, 이를 통해 데이터 모니터링이 가능하다. 본 논문에서는 단일 디바이스로 현장 데이터를 수집하고 저전력 광역통신망을 이용하여 무선통신 사업자 클라우드 데이터 플랫폼으로 전송하는 IoT 중계기와 이를 활용한 현장 모니터링 앱을 설계 및 구현하였다. 이를 활용하면 보다 모니터링 시스템 구성이 간단하고, 구축 및 운영 비용이 저렴하며 효과적인 데이터 축적이 가능하다. Field data monitoring systems such as renewable energy generation and smart farm integrated control are developing from PC and server to mobile first, and various wireless communication and application services have emerged with the development of IoT technology. Low-power wide-area networks are services optimized for low-power, low-capacity, and low-speed data transmission, and data collected in the field is transmitted to designated storage servers or cloud-based data platforms, enabling data monitoring. In this paper, we implement an IoT repeater that collects field data with a single device and transmits it to a wireless carrier cloud data flat using a low-power wide-area network, and a monitoring app using it. Using this, the system configuration is simpler, the cost of deployment and operation is lower, and effective data accumulation is possible.