해양관측부표용 해양 IoT 표준 플랫폼 제안 해양 관측 부표를 위한 해양 IoT 표준 플랫폼 설계.
국내동향
기상청은 총 11개의 해양관측부표를 운영하고 있다. 황해 중부 대형 해양관측부표 운영에 관한 연구 [2]
국외동향
해양 감시 부표용 통합 IoT 플랫폼 설계 지능형 해양 감시 센서 모듈의 다중 액세스 인터페이스 설계.
과제 추진전략
분석 결과를 바탕으로 데이터 전처리, 플러그인 기능, 자가진단 및 운전상태 모니터링을 지원할 수 있는 센서 구동 S/W 플랫폼의 설계와 NMEA2000(National Marine Electronics Association 2000) 및 CAN(Controller Area Network) 분석 후 서로 다른 센서 모듈 간의 다중 액세스 연결을 지원하도록 프로토콜 및 인터페이스를 설계하고 서로 다른 센서 모듈을 시스템에 연결할 수 있도록 인터페이스를 생성 통합 IoT 플랫폼 관리. IoT 플랫폼 구성 모듈과 메인 시스템 간의 통합 통합 인터페이스, 통합 인터페이스를 기반으로 구성 요소 모듈의 최적 조합, IoT 플랫폼의 동작 상태를 모니터링하고 자가 진단할 수 있는 통합 관리 기능 및 효율적인 에너지 관리 방법 파생됩니다.
과제 접근방법
가) 해양관측부표 시스템의 개발요건. 다) 바다를 실시간으로 관측할 수 있는 시스템 구축 목적.
스마트 센서 플랫폼 설계
본 연구에 사용된 Airmar 200WX 기상 센서는 NMEA2000 프로토콜을 사용하여 CAN 인터페이스 표준과 통신합니다. RTR: 단일 원격 전송 요청(remote transmission request) 비트는 원격 프레임과 데이터 프레임을 구별하는 역할을 합니다. 따라서 Arduino를 마이크로 컨트롤러로 사용하여 센서 모듈을 만들었습니다.
센서 모듈 다중 접속 인터페이스 프로토콜 구현 및 S/W 제어
통신네트워크 모듈 설계
Ethernet Shield 버전 2인 라이브러리는 Ethernet Shield2를 지원합니다. (100Mbps 지원) 아두이노는 이 라이브러리를 이용하여 Ethernet Shield2와 CS(Chip Selection) 핀을 통해 SPI 통신을 수행합니다. 실외 테스트에서는 5개 지점에 위치한 센서 노드를 통해 4홉 릴레이 통신을 테스트하였다. 이를 위해 각 센서 노드에서 수신 신호의 RSSI 값을 측정하였다.
A지점은 바다로 이어지는 낙동강 하구에 위치한다.
IoT 플랫폼 통합관리 및 제어 시스템 설계
그리고 게이트웨이에서 센서 데이터의 통합 관리를 위해. 게이트웨이가 헤더 유형 'R'의 센서 데이터 패킷을 수신하면 헤더 유형은 해당 센서 모듈에 대한 것입니다. 센서 데이터 패킷은 센서 모듈로 전송됩니다.
CT 센서 모듈에 의해 파싱된 데이터, 즉 전도도, 온도 및 전도도는 모두 하나의 CAN 프레임에 있습니다.
IoT 플랫폼 시제품 제작
부표에 접근하는 물체를 감지하기 위해 초음파 센서를 사용하며 사용된 초음파 거리 센서는 HDME-007이다. 본 연구에서 개발한 부력시스템 시험용 시스템 장착 용기는 IPX7~8의 방수등급을 사용하여 설계 및 제작하였다. 또한 개발된 모니터링 애플리케이션은 Ad-hoc 네트워크를 통해 연결된 여러 부표에서 측정된 모든 정보를 모니터링할 수 있습니다.
모니터링 화면을 웹 기반 어플리케이션으로 개발하여 사용자의 단말 기종에 상관없이 모니터링이 가능합니다.
시제품 성능 시험
바다에 나가기 전에 테스트가 수행되었습니다. 시차 순으로 변경되는 값이 표시됩니다. 내용은 시차 순으로 변화하는 값을 나타내었다.
그림과 같이 전체 시스템을 4개 부분(파워모듈, 센서모듈, 통신모듈, 게이트웨이)으로 나누어 에너지 사용량을 측정하였다.
목표 달성도
이를 위해 본 연구과제에서는 다양한 해양조사정보 획득에 매우 중요한 역할을 하는 해양조사부표의 기존 문제점을 개선하고 활용 범위를 확대하기 위해 '표준 해양 IoT A 특화 해양 감시 부이용 플랫폼이 개발되었습니다. 구성 모듈을 설계하고 수정하여 실용적인 수준의 표준화된 플랫폼을 제안하는 것을 목표로 합니다. 해양관측부이 간의 네트워크 구성에 대한 Ad-hoc 연구 - 해양관측부이 간의 메쉬 네트워크 구성 및 통신 테스트 부표 사이에 메쉬 네트워크를 구성하여 LTE 통신 범위 밖에서도 일련의 중계 부표를 통해 측정 데이터를 전송할 수 있습니다.
해양관측부이에 모션을 부여하여 자세 및 위치제어가 가능하도록 함으로써 기존 부이와 다른 임무 및 역할 수행이 가능할 것으로 기대된다.
대외 기여도
본 연구과제에서 개발된 해양 IoT 플랫폼 기술은 해양기후 및 관측부표의 정보 수집/전송 능력을 확장하여 다양한 활용이 가능하다. 따라서 본 연구과제의 결과는 첨단 해양관측부이용 IoT 시스템 설계 시 표준모델로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 이를 바탕으로 부표 시스템용 해양 IoT 플랫폼의 기능을 설계하고 구성 모듈을 구현하였다.
해양관측부이 시스템용 게이트 설계.
국외 논문발표 1편
국내 논문발표 3편
국내 특허출원 3건
프로그램등록 3건
