KR101904804B1 - Iot 기반 시설물 관리를 위한 iot-bim 연계 장치 및 방법 - Google Patents

Iot 기반 시설물 관리를 위한 iot-bim 연계 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치 및 방법이 제공된다. 사물인터넷(IOT: Internet Of Things) 기반 스마트 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치는, 타겟 건물에 대한 BIM(Building Information Modeling) 데이터를 저장하는 BIM 데이터베이스와, 타겟 건물에 설치된 IOT 센싱 디바이스에 의해 센싱된 데이터(이하, 'IOT 센싱 데이터'라 한다)를 저장하는 필드 데이터베이스와, 타겟 건물에 설치된 IOT 센싱 디바이스의 식별정보와 성능정보를 정의하는 디바이스 정의부와, IOT 센싱 데이터를 획득하기 위한 방식 및 필드 데이터베이스에 저장하기 위한 방식을 정의하고, 정의된 방식에 기초하여 IOT 센싱 데이터를 획득하여 필드 데이터베이스에 저장되도록 하는 디바이스 데이터 획득부와, BIM 데이터베이스에 저장된 BIM 데이터와 필드 데이터베이스에 저장된 IOT 센싱 데이터를 연계하는 연계 방식을 정의하고, 정의된 연계 방식에 기초하여 IOT 센싱 데이터와 BIM 데이터를 연계하는 BIM 연계부를 포함한다.

Description

IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치 및 방법{IOT-BIM connect apparatus and method for IOT-based facility management}
본 발명은 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 스마트 시설물 관리에 필요한 핵심 기술인 사물인터넷(IOT: Internet Of Things) 데이터를 정의하고 이를 BIM 공간정보와 연계할 수 있는 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치 및 방법에 관한 것이다.
건물 정보 모델링(BIM: Building Information Modeling)이란, 다차원 가상공간에 기획, 설계, 엔지니어링(구조, 설비, 전기 등), 시공 더 나아가 유지관리 및 폐기까지 가상으로 시설물을 모델링하는 과정을 말한다. BIM의 건물(Building)은 대상건물의 전 생명주기-설계, 시공, 운영 및 관리를 의미하고, 정보(Information)는 대상건물의 전 생명주기에 포함된 모든 정보를 의미하고, 모델링(Modeling)은 전 생명주기에 포함된 모든 정보를 생산, 관리, 출판을 제공하는 통합 도구 및 플랫폼을 의미한다.
BIM 방식은 건물을 데이터화하여 수치데이터를 만들며, 3D 디스플레이 효과를 볼 수 있는 3D 기반의 설계 및 모델링 방식이다. 단순한 선, 면 작업이 아닌 선의 시작과 끝점을 잇는 길이의 데이터가 발생되고, 면은 닫힌 면의 기준으로 면적이 데이터화된다. 그리고 길이와 면적의 데이터를 결합하면 체적 데이터를 얻을 수 있다.
또한, BIM 방식은 객체의 형상정보, 속성정보, 관계(Relationship) 및 위상구조(Topology)에 대한 정보를 포함하고 있어 분석, 서비스 연계 및 사용성이 우수하다. 즉, BIM은 빌딩 객체들인 벽, 슬라브, 창, 문, 지붕, 계단 등이 각각의 속성을 표현하여 서로의 관계를 인지하고 건물의 변경요소들을 즉시 건물설계에 반영한다. 따라서, BIM을 이용함으로써, 설계할 건물이 정형이든 비정형이든 상관없이, 건물을 지을 때 발생되는 데이터에 대하여 프로젝트 별, 프로세스 별로 호환, 공유를 통해 모든 단계의 정보를 통합 관리 및 활용하는 것이 가능하다.
한편, 최근 사물인터넷을 이용한 시설물 관리에 대한 관심 및 기술 개발이 활성화되고 있다. 그러나, 기존에는 스마트 시설물 관리에 필요한 핵심 기술인 IOT 기술에 따른 데이터를 유스 케이스(Use Case)에 맞게 정의하고, 이를 BIM과 연계할 수 있는 연구가 미비한 상태에 있으므로, IOT와 BIM 연계에 기초하여 시설물 관리를 할 수 있는 기술이 필요하다.
국내 공개특허 제10-2016-0138609호(2016.12.06 공개)
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 사물 인터넷을 활용한 시설물 관리에서 IOT 센싱 데이터를 유스케이스에 맞게 정의하고, 다양하고 방대한 IOT 센싱 데이터 중 유스케이스에 따라 필요한 IOT 센싱 데이터만을 BIM과 연계하여 스마트한 시설물 관리가 가능하도록 하는 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치 및 방법을 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 사물인터넷(IOT: Internet Of Things) 기반 스마트 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치는, 스마트 시설물 관리 대상인 타겟 건물에 대한 BIM(Building Information Modeling) 데이터를 저장하는 BIM 데이터베이스; 상기 타겟 건물에 설치된 IOT 센싱 디바이스에 의해 센싱된 데이터(이하, 'IOT 센싱 데이터'라 한다)를 저장하는 필드 데이터베이스; 상기 타겟 건물에 설치된 IOT 센싱 디바이스의 식별정보와 성능정보를 정의하는 디바이스 정의부; 상기 IOT 센싱 데이터를 획득하기 위한 방식 및 상기 필드 데이터베이스에 저장하기 위한 방식을 정의하고, 상기 정의된 방식에 기초하여 상기 IOT 센싱 데이터를 획득하여 상기 필드 데이터베이스에 저장되도록 하는 디바이스 데이터 획득부; 및 상기 BIM 데이터베이스에 저장된 BIM 데이터와 상기 필드 데이터베이스에 저장된 IOT 센싱 데이터를 연계하는 연계 방식을 정의하고, 상기 정의된 연계 방식에 기초하여 상기 IOT 센싱 데이터와 상기 BIM 데이터를 연계하는 BIM 연계부;를 포함한다.
상기 디바이스 정의부는, 상기 IOT 센싱 디바이스의 ID(Identification), name, 센싱 데이터 타입, 단위와 동작 범위를 포함하는 규격 및 사양 정보(Specification)를 정의한다.
상기 디바이스 데이터 획득부는, 상기 IOT 센싱 디바이스의 설치 위치값(position), 위치 좌표 체계(coordinate), 상기 IOT 센싱 디바이스의 ID, 센싱 간격(period), 상기 IOT 센싱 디바이스와의 통신망(com), 통신 프로토콜 종류(protocol), 상기 필드 데이터베이스의 저장 위치(destination), 버퍼 개수(buffer), 보안 방법(security), 저장되는 테이블명(insert name)을 상기 IOT 센싱 데이터를 획득하기 위한 방식 및 상기 필드 데이터베이스에 저장하기 위한 방식으로서 정의한다.
상기 BIM 연계부는, 상기 저장된 BIM 데이터의 객체마다 연결할 IOT 센싱 디바이스의 ID와 상기 필드 데이터베이스 중 상기 객체에 연결할 데이터세트(dataset)의 이름으로서 상기 테이블명을 지정하여 상기 연계 방식을 정의한다.
상기 설치된 IOT 센싱 디바이스가 상기 성능정보에 유효하게 동작하는지 자가 진단하는 방식을 정의하는 디바이스 진단부;를 더 포함한다.
상기 디바이스 진단부는, 상기 IOT 센싱 디바이스의 ID(device_id), 상기 IOT 센싱 디바이스의 입력 전압(input_value), 상기 입력 전압으로 구동할 경우 IOT 센싱 디바이스에서 획득하여야 할 값의 범위(output_value)를 상기 자가 진단하는 방식에 정의한다.
한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 사물인터넷(IOT: Internet Of Things) 기반 스마트 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치의 IOT-BIM 연계 방법은, (A) 스마트 시설물 관리 대상인 타겟 건물에 설치된 IOT 센싱 디바이스의 식별정보와 성능정보를 정의하는 단계; (B) 상기 IOT 센싱 디바이스에 의해 센싱된 데이터(이하, 'IOT 센싱 데이터'라 한다)를 획득하기 위한 방식 및 상기 획득한 IOT 센싱 데이터를 필드 데이터베이스에 저장하기 위한 방식을 정의하는 단계; 및 (C) BIM 데이터베이스에 저장된 BIM 데이터와 상기 필드 데이터베이스에 저장된 IOT 센싱 데이터를 연계하는 연계 방식을 정의하는 단계;를 포함한다.
(D) 상기 (A) 단계 이후, 상기 설치된 IOT 센싱 디바이스가 상기 (A) 단계에서 정의된 성능정보에 유효하게 동작하는지 자가 진단하는 방식을 정의하는 단계; 및 (E) 상기 (D) 단계에서 정의된 자가 진단하는 방식에 따라 상기 IOT 센싱 디바이스의 동작을 자가 진단하는 단계;를 더 포함한다.
(F) 상기 (B) 단계에서 정의된 방식에 기초하여 상기 IOT 센싱 데이터를 획득하여 상기 필드 데이터베이스에 저장하는 단계; 및 (G) 상기 (C) 단계에서 정의된 연계 방식에 기초하여 상기 IOT 센싱 데이터와 상기 BIM 데이터를 연계하는 단계;를 더 포함한다.
본 발명에 따르면, 사물 인터넷을 활용한 시설물 관리에서 IOT 센싱 데이터를 유스케이스에 맞게 정의하고, 다양하고 방대한 IOT 센싱 데이터 중 유스케이스에 따라 필요한 IOT 센싱 데이터만을 BIM과 연계함으로써 스마트한 시설물 관리가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면, IOT 센싱 데이터를 실시간으로 또는 주기적으로 획득함으로써 실시간마다 또는 주기적으로 획득한 현장 데이터, 즉, IOT 센싱 데이터를 BIM 공간 정보와 연계함으로써 보다 정확한 현장 데이터를 반영할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, IOT 센서들의 스펙에 부합하는 동작을 보장하고, 센서의 자체 진단을 지원함으로써 스마트 진단이 가능하다.
또한, 명확한 BIM 연결 정의를 통한 데이터 흐름의 모호성을 제거하고, 정형화된 IOT-BIM 연결 연산자를 정의함으로써 사용자화 지원이 가능하다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치를 도시한 블록도,
도 2는 도 1에 도시된 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치의 G2BM 컴포넌트 구조를 도시한 도면,
도 3은 디바이스 정의부가 IOT 센싱 디바이스를 정의하기 위하여 연산자를 정의한 모델의 소스코드 예시도,
도 4는 디바이스 진단부가 IOT 센싱 디바이스의 자가 진단 방식을 정의하기 위하여 연산자를 정의한 모델의 소스코드 예시도,
도 5는 디바이스 데이터 획득부가 IOT 센싱 데이터를 획득하기 위한 방식 및 저장하기 위한 방식을 정의하기 위하여 연산자를 정의한 모델의 소스코드 예시도,
도 6은 BIM 연계부가 IOT 센싱 데이터와 BIM 데이터의 연계 방식을 정의하기 위하여 연산자를 정의한 모델의 소스코드 예시도, 그리고,
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치의 IOT-BIM 연계 방법을 도시한 흐름도이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다.
본 명세서에서, 제1 엘리먼트 (또는 구성요소)가 제2 엘리먼트(또는 구성요소) 상(ON)에서 동작 또는 실행된다고 언급될 때, 제1 엘리먼트(또는 구성요소)는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)가 동작 또는 실행되는 환경에서 동작 또는 실행되거나 또는 제2 엘리먼트(또는 구성요소)와 직접 또는 간접적으로 상호 작용을 통해서 동작 또는 실행되는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 본 명세서에서 DB라 함은, 각각의 DB에 대응되는 정보를 저장하는 소프트웨어 및 하드웨어의 기능적 구조적 결합을 의미할 수 있다. DB는 적어도 하나의 테이블로 구현될 수도 있으며, 상기 DB에 저장된 정보를 검색, 저장, 및 관리하기 위한 별도의 DBMS(Database Management System)를 더 포함할 수도 있다. 또한, 링크드 리스트(linked-list), 트리(Tree), 관계형 DB의 형태 등 다양한 방식으로 구현될 수 있으며, 상기 DB에 대응되는 정보를 저장할 수 있는 모든 데이터 저장매체 및 데이터 구조를 포함한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다.
어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
이하, 본 발명에서 실시하고자 하는 구체적인 기술내용에 대해 첨부도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 1에 도시된 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)의 각각의 구성은 기능 및 논리적으로 분리될 수도 있음을 나타내는 것이며, 반드시 각각의 구성이 별도의 물리적 장치로 구분되거나 별도의 코드로 작성됨을 의미하는 것은 아님을 본 발명의 기술분야의 평균적 전문가는 용이하게 추론할 수 있을 것이다.
또한, 상기 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)는 소정의 데이터 프로세싱 장치에 설치되어 본 발명의 기술적 사상을 구현할 수도 있다.
또한, 상기 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)는 예를 들면, 데스크탑 PC(Personal Computer), 서버, 랩탑 PC(Laptop PC), 넷북 컴퓨터(Netbook Computer) 등 프로그램의 설치 및 실행이 가능한 모든 전자기기들 중 하나일 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)는 디바이스 통신부(110), 디바이스 정의부(120), 디바이스 진단부(130), 디바이스 데이터 획득부(140), 필드 데이터베이스(150), BIM 데이터베이스(160) 및 BIM 연계부(170)를 포함할 수 있다.
다수의 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)은 스마트 시설물 관리 대상인 타겟 건물에 설치된다. 다수의 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)은 BIM(Building Information Modeling) 데이터를 획득한 타겟 건물의 객체 단위로 설치될 수 있다.
객체는 건물의 방, 거실, 계단, 바닥, 벽, 기둥, 천장, H빔, 문, 창 및 창틀 등 다수로 구분될 수 있다.
디바이스 통신부(110)는 다수의 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)과 설정된 통신망 및 프로토콜을 이용하여 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)과 통신한다.
예를 들어, 디바이스 통신부(11)는 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)에 의해 센싱된 데이터(이하, 'IOT 센싱 데이터'라 한다)를 수신하여 진단 모드인 경우 디바이스 진단부(130)로 전달하고, 실제 동작 모드인 경우 디바이스 데이터 획득부(140)로 전달할 수 있다.
디바이스 정의부(120)는 타겟 건물에 설치된(또는 설치될) 다수의 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)을 정의하는 방식을 지원할 수 있다. 즉, 디바이스 정의부(120)는 각 IOT 센싱 디바이스(11, 12, 13)의 식별정보와 성능정보를 정의할 수 있다. 이하에서는 하나의 IOT 센싱 디바이스(11)를 예로 들어 설명한다.
디바이스 정의부(120)는 IOT 센싱 디바이스(11)의 ID(Identification), name, 센싱 데이터 타입, 단위와 동작 범위를 포함하는 스펙(즉, 규격 및 사양 정보, Specification)를 상기 식별정보와 성능정보로서 정의하고, 스펙에 따른 동작을 보장할 수 있다.
디바이스 진단부(130)는 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)가 진단 모드로 설정된 경우 IOT 센싱 디바이스(11)가 디바이스 정의부(120)에서 정의된 성능정보(즉, 스펙)에 유효하게 동작하는지 자가 진단하는 방식을 정의할 수 있다.
예를 들어, 디바이스 진단부(130)는, IOT 센싱 디바이스(11)의 ID(device_id), IOT 센싱 디바이스(11)의 입력 전압(input_value), 입력 전압으로 구동할 경우 IOT 센싱 디바이스(11)에서 획득하여야 할 값의 범위(output_value)를 포함하는 다수의 연산자들을 정의함으로써 자가 진단하는 방식을 정의할 수 있다.
또한, 디바이스 진단부(130)는 장치(100)가 진단 모드로 동작할 경우, IOT 센싱 디바이스(11)에 의해 획득한 데이터가 디바이스 정의부(120)에서 정의된 스펙의 동작 범위(op_range)에 포함되는지 판단하고(또는 상기 output_value에 포함되는지), 이로부터 IOT 센싱 디바이스(11)의 고장 유무를 판단할 수도 있다.
디바이스 데이터 획득부(140)는 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)가 실제 동작 모드로 설정된 경우 IOT 센싱 데이터를 획득하기 위한 방식 및 IOT 센싱 데이터를 필드 데이터베이스(150)에 저장하기 위한 방식을 정의할 수 있다.
예를 들어, 디바이스 데이터 획득부(140)는, IOT 센싱 디바이스(11)의 설치 위치값(position), 위치 좌표 체계(coordinate), IOT 센싱 디바이스의 ID(device_id), 센싱 간격(period), IOT 센싱 디바이스(11)와 디바이스 통신부(110) 간의 통신망(com), 통신 프로토콜 종류(protocol), IOT 센싱 데이터를 저장할 필드 데이터베이스(150)의 URL 또는 IP 주소(즉, 저장 위치, destination), 버퍼 개수(buffer), 보안 방법(security) 및 저장되는 테이블명(insert name)을 포함하는 다수의 연산자들을 IOT 센싱 데이터를 획득하기 위한 방식 및 필드 데이터베이스(150)에 저장하기 위한 방식으로서 정의할 수 있다.
즉, 디바이스 데이터 획득부(140)는 이러한 다수의 연산자들을 정의함으로써 IOT 센싱 데이터를 획득 및 저장하기 위한 방식을 정의할 수 있다.
또한, 장치(100)가 실제 동작 모드로 동작할 경우, 디바이스 데이터 획득부(140)는 디바이스 데이터 획득부(140)에서 정의된 방식에 기초하여 IOT 센싱 데이터를 획득하여 필드 데이터베이스(150)에 저장되도록 할 수 있다.
예를 들어, 디바이스 데이터 획득부(140)는, IOT 센싱 디바이스(11)와 정의된 통신망 및 통신 프로토콜을 이용하여 센싱 간격마다 IOT 센싱 데이터를 획득하고, 획득한 IOT 센싱 데이터를 필드 데이터베이스(150)의 저장 위치에 보안 방법을 적용하여 정의된 테이블명으로 저장할 수 있다.
필드 데이터베이스(150)는 IOT 센싱 데이터를 저장할 수 있다.
BIM 데이터베이스(160)는 타겟 건물에 대한 BIM 데이터를 저장할 수 있다.
BIM 연계부(170)는 BIM 데이터베이스(160)에 저장된 BIM 데이터와 필드 데이터베이스(150)에 저장된 IOT 센싱 데이터를 연계하는 연계 방식을 정의할 수 있다.
예를 들어, BIM 연계부(170)는 BIM 데이터베이스(160)에 저장된 BIM 데이터의 객체마다 연결할 IOT 센싱 디바이스(11)의 ID와 필드 데이터베이스(150) 중 객체에 연결할 데이터세트(dataset)의 이름으로 테이블명을 지정하여 연계 방식을 정의할 수 있다.
또한, BIM 연계부(170)는 실제 동작 모드에서 IOT 센싱 데이터가 획득되면, 정의된 연계 방식에 기초하여 IOT 센싱 데이터와 BIM 데이터를 연계하여 지정된 장소에 저장할 수 있다. 이로써, BIM 객체 중 공간 객체를 공간을 측정하는 여러가지 IOT 센서들과 연계할 수 있다.
[표 1]은 도 1을 참조하여 설명한 도시된 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)의 G2BM 컴포넌트 역할을 정의한 표이다. G2BM　은 형상-BIM 맵핑(Geometry-to-BIM mapping) 변환 방법을 의미한다. [표 1]에서 장치는 IOT 센싱 디바이스, 즉, 센서를 의미한다.
컴포넌트명 역할
IoT-BIMx IoT-BIM connection을 위한 연산자를 정의한다.

IoT_BIMx={device_definition, device_diagnose, data_acquisition*, BIM_connection*}
*=multiple
device_definition=IoT device definition
device_diagnoise=device diagnose
data_acquisition=device data acquisition
BIM_connection=BIM connection
IoT device definition IoT device를 정의하는 방법을 지원한다. 다음은 이를 위한 연산자이다. device의 스펙을 정의하고, 스펙에 따른 동작을 보장한다.

device_definition={id, device*}
id=identification
device={id, name, type, maker, specification}
*=multiple
type=IOT 센서 데이터 유형(예를 들어, 온도, 습도, 전압, 각도 등 다양)
specification={op_range*}
op_range={name, unit, type, [value], [begin], [end]}
[]: option
unit=단위(예를 들어, ℃, %, V, ° 등 다양)
begin=시작값
end=마지막값
type={integer, real, string, vector2D, vector3D, complex}
Device diagnose device가 유효하게 동작하는지 진단하는 방법을 정의한다.

device_diagnose={id, name, testsuite*}
testsuite={device_id, error, [test_specification], test*}
test={input, input_value, output, output_value}
test_specificatin=스펙에 의한 테스트
input=장치 입력 이름
input_value=장치 입력에서 얻은 값
output=장치 출력 이름
output_value=장치 출력에서 얻은 값
Device data acquisition device data를 획득하는 방법을 정의한다.

data_acquisition={id, [position], [coordinate], sensing*}
id=identification
position=장치 설치 위치값
coordinate=위치 좌표 체계 정의. e.g. WGS84
sensing={device_id, period, com, protocol, destination, buffer, security}
device_id=장치 ID
period=센싱 간격. ns=nanosecond, s=second, m=minute, h=hour
com=통신 방법. e.g. WiFi, BLE, LoRA
protocol=통신 프로토콜. e.g. MQTT
destination=필드 데이터베이스 내의 저장 위치
buffer=버퍼링 숫자
security=보안 방법
BIM connection IoT 데이터와 BIM 연계 방법을 정의한다.

BIM_connection={source, [coordinate], element*}
source=BIM 데이터 소스(즉, BIM 데이터베이스 서버의 URL) 명시
element={type, id, name, GUID, link, [element]}
type=BIM 객체 유형. e.g. building, storey, space, room
name=BIM 객체명
GUID=global unify identification
link={dataset, device_id}
dataset=연결될 IoT device field dataset 이름 명시
device_id=연결될 IoT device ID 명시
Field database IoT device에서 획득한 정보(IOT 센싱 데이터)를 저장하는 database이다.
BIM database BIM 데이터를 저장하는 database이다.
도 2는 도 1에 도시된 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)의 G2BM 컴포넌트 구조를 도시한 도면이다.
[표 1], 도 1 내지 도 2를 참조하면, 'IoT device definition'는 디바이스 정의부(120), 'Device diagnose'는 디바이스 진단부(130), 'Device data acquisition'는 디바이스 데이터 획득부(140), 'BIM connection'은 BIM 연계부(170), 'Field database'는 필드 데이터베이스(150), 'BIM database'는 BIM 데이터베이스(160)를 의미한다. 따라서, [표 1]에 정의된 연산자에 따라 IOT-BIM 연계 장치(100)의 각 구성요소들이 각 방식, 또는 역할을 정의할 수 있다.
도 3 내지 도 6은 IOT-BIM 연계 장치(100)의 각 구성요소가 XML(Extensible Mark-up Language), python 등을 이용하여 연산자를 정의한 예시도이다.
도 3은 디바이스 정의부(120)가 IOT 센싱 디바이스(11)를 정의하기 위하여 연산자를 정의한 모델의 소스코드 예시도이다. 도 3을 참조하면, IOT 센싱 디바이스(11)의 ID는 'T#1'이고, 온도 센서이며, 스펙은 3.3V의 전압(value=동작 범위값)에서 -10℃~60℃의 온도 측정이 가능함을 알 수 있다. 도 3에서 예로 든 센서(11)는 온도, 습도, GPS(위치) 센싱이 가능한 복합 센서일 수 있다.
또한, 도 3에서 하나의 'device_definition id'마다 1개 이상의 device_id가 포함될 수 있다. 즉 하나의 'device_definition'은 하나 이상의 device_id를 그룹핑한 개념이다.
도 4는 디바이스 진단부(130)가 IOT 센싱 디바이스(11)의 자가 진단 방식을 정의하기 위하여 연산자를 정의한 모델의 소스코드 예시도이다. 도 4를 참조하면, IOT 센싱 디바이스(11)의 온도 측정 오차 범위는 ±0.1이고, 2V의 전압에서 20℃0.1의 온도를 센싱하면 정상인 것으로 진단하도록 정의되어 있다. 진단 모드로 동작할 경우, '<test_specification/>에 의해, 디바이스 진단부(130)는 디바이스 정의부(120)에서 정의된 'op_range'값을 이용하여 'specification'에서 정의한대로 진단(테스트)할 수 있다.
도 5는 디바이스 데이터 획득부(140)가 IOT 센싱 데이터를 획득하기 위한 방식 및 저장하기 위한 방식을 정의하기 위하여 연산자를 정의한 모델의 소스코드 예시도이다. 도 5를 참조하면, 'T#1'이라는 IOT 센싱 디바이스(11)로부터 10분 주기로 획득되는 데이터는 필드 데이터베이스(150)의 '196.236.81.23:1000'에 해당하는 위치에 'environment.history'라는 테이블명으로 저장되도록 정의되어 있다. 이로써, IOT 센싱 디바이스(11)에서 센싱된 데이터는 실시간으로 센싱되면서 누적저장되어 스마트 관리에 사용될 수 있다.
도 6은 BIM 연계부(170)가 IOT 센싱 데이터와 BIM 데이터의 연계 방식을 정의하기 위하여 연산자를 정의한 모델의 소스코드 예시도이다. 도 6을 참조하면, BIM 데이터를 획득한 건물의 타입은 빌딩이고, 건물의 ID는 'B#3'이며, 이 건물 중 'room#2'이름을 갖는 'space'라는 객체와 'environment.history'의 테이블명을 연계하도록 정의되어 있다. 이로부터 'T#1'에 해당하는 IOT 센싱 디바이스(11)가 설치된 위치가 'room#2'이름을 갖는 'space' 객체와 연관있음을 추측할 수 있다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)의 IOT-BIM 연계 방법을 도시한 흐름도이다.
도 7의 IOT-BIM 연계 방법을 위한 IOT-BIM 연계 장치(100)는 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명하였으므로 구체적인 설명은 생략한다.
도 7을 참조하면, IOT-BIM 연계 장치(100)는 타겟 건물에 설치된 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)의 식별정보와 성능정보를 정의한다(S710).
IOT-BIM 연계 장치(100)는 설치된 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)이 S710단계에서 정의된 성능정보에 유효하게 동작하는지 자가 진단하는 방식을 정의한다(S720).
그리고, IOT-BIM 연계 장치(100)는 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)에 의해 센싱된 데이터를 획득하기 위한 방식 및 획득한 IOT 센싱 데이터를 필드 데이터베이스(150)에 저장하기 위한 방식을 정의한다(S730).
IOT-BIM 연계 장치(100)는 BIM 데이터베이스(160)에 저장된 BIM 데이터와 필드 데이터베이스(150)에 저장된 IOT 센싱 데이터를 연계하는 연계 방식을 정의한다(S740).
이후, IOT-BIM 연계 장치(100)가 진단 모드로 설정되면, IOT-BIM 연계 장치(100)는 S720단계에서 정의된 자가 진단하는 방식에 따라 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)의 동작을 자가 진단한다(S750). 자가 진단 결과에 따라 관리자 또는 디바이스 진단부(130)는 IOT 센싱 디바이스들(11, 12, 13)의 고장 유무, 정상 작동 여부를 판단할 수 있다.
또한, IOT-BIM 연계 장치(100)가 실제 동작 모드로 설정되면, IOT-BIM 연계 장치(100)는 S730단계에서 정의된 방식에 기초하여 IOT 센싱 데이터를 획득하여 필드 데이터베이스(150)에 저장한다(S760).
그리고, IOT-BIM 연계 장치(100)는 S740단계에서 정의된 연계 방식에 기초하여 S760단계에서 저장된 IOT 센싱 데이터와 BIM 데이터를 연계한다(S770).
한편 본 발명에 따른 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치의 IOT-BIM 연계 방법은 이를 구현하기 위한 명령어들의 프로그램이 유형적으로 구현됨으로써, 컴퓨터를 통해 판독될 수 있는 기록매체에 포함되어 제공될 수도 있음은 통상의 기술자가 쉽게 이해할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 IOT-BIM 연계 장치의 IOT-BIM 연계 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 형태로 구현되어, 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 기록될 수 있으며, 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에는 하드 디스크와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media) 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리, USB 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다.
따라서, 본 발명은 IOT-BIM 연계 장치의 IOT-BIM 연계 방법을 구현하기 위하여 상기 IOT-BIM 연계 장치의 동작을 구현하는 컴퓨터 상에서 수행되는 컴퓨터 판독 가능한 기록매체에 저장된 프로그램을 함께 제공할 수도 있다.
한편, 이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: IOT-BIM 연계 장치 110: 디바이스 통신부
120: 디바이스 정의부 130: 디바이스 진단부
140: 디바이스 데이터 획득부 150: 필드 데이터베이스
160: BIM 데이터베이스 170: BIM 연계부

Claims (9)

  1. 사물인터넷(IOT: Internet Of Things) 기반 스마트 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치에 있어서,
    스마트 시설물 관리 대상인 타겟 건물에 대한 BIM(Building Information Modeling) 데이터를 저장하는 BIM 데이터베이스;
    상기 타겟 건물에 설치된 IOT 센싱 디바이스에 의해 센싱된 데이터(이하, 'IOT 센싱 데이터'라 한다)를 저장하는 필드 데이터베이스;
    상기 타겟 건물에 설치된 IOT 센싱 디바이스의 식별정보와 성능정보를 정의하는 디바이스 정의부;
    상기 IOT 센싱 데이터를 획득하기 위한 방식 및 상기 필드 데이터베이스에 저장하기 위한 방식을 정의하고, 상기 정의된 방식에 기초하여 상기 IOT 센싱 데이터를 획득하여 상기 필드 데이터베이스에 저장되도록 하는 디바이스 데이터 획득부; 및
    상기 BIM 데이터베이스에 저장된 BIM 데이터와 상기 필드 데이터베이스에 저장된 IOT 센싱 데이터를 연계하는 연계 방식을 정의하고, 상기 정의된 연계 방식에 기초하여 상기 필드 데이터베이스에 저장된 IOT 센싱 데이터 중 유스케이스(use case)에 따라 지정된 IOT 센싱 데이터와 상기 BIM 데이터를 연계하는 BIM 연계부;를 포함하고,
    상기 디바이스 데이터 획득부는,
    상기 IOT 센싱 디바이스의 설치 위치값(position), 위치 좌표 체계(coordinate), 상기 IOT 센싱 디바이스의 ID, 센싱 간격(period), 상기 IOT 센싱 디바이스와의 통신망(com), 통신 프로토콜 종류(protocol), 상기 필드 데이터베이스의 저장 위치(destination), 버퍼 개수(buffer), 보안 방법(security), 저장되는 테이블명(insert name)을 이용하여 상기 IOT 센싱 데이터를 획득하기 위한 방식 및 상기 필드 데이터베이스에 저장하기 위한 방식을 다음과 같이 정의하며,
    data_acquisition={id, [position], [coordinate], sensing*}
    id=identification
    position=장치 설치 위치값
    coordinate=위치 좌표 체계 정의. e.g. WGS84
    sensing={device_id, period, com, protocol, destination, buffer, security}
    device_id=장치 ID
    period=센싱 간격. ns=nanosecond, s=second, m=minute, h=hour
    com=통신 방법. e.g. WiFi, BLE, LoRA
    protocol=통신 프로토콜. e.g. MQTT
    destination=필드 데이터베이스 내의 저장 위치
    buffer=버퍼링 숫자
    security=보안 방법이고,
    여기서, 장치는 IOT 센싱 디바이스이고, 상기 정의된 IOT 센싱 데이터를 획득하기 위한 방식 및 상기 필드 데이터베이스에 저장하기 위한 방식을 이용하여 작성되는 소스코드의 구조는,
    <data_acquisition id=‘’ position=’’ coordinate=‘’>
    <sensing device_id=‘’ period=’’ com=‘’ protocol=‘’ destination=‘’ buffer=‘’ security=‘‘>
    <insert name=‘’ dataset=‘’/>
    </sensing>
    <sensing device_id=‘’ period=’’ com=‘’ protocol=‘’ destination=‘’ buffer=‘’ security=‘’>
    </data_acquisition>
    형식의 XML(Extensible Markup Language)로 정의되는 구조를 포함하고,
    상기 디바이스 데이터 획득부는, 상기 IOT 센싱 디바이스와 정의된 통신망 및 통신 프로토콜을 이용하여 정의된 센싱 간격마다 IOT 센싱 데이터를 획득하고, 상기 획득한 IOT 센싱 데이터를 필드 데이터베이스의 저장 위치에 상기 보안 방법을 적용하여 정의된 테이블명으로 저장하며,
    상기 BIM 연계부는,
    상기 저장된 BIM 데이터의 객체마다 연결할 IOT 센싱 디바이스의 ID와 상기 필드 데이터베이스 중 상기 객체에 연결할 데이터세트(dataset)의 이름으로서 상기 테이블명을 지정하여 상기 연계 방식을 정의하는 것을 특징으로 하는 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스 정의부는,
    상기 IOT 센싱 디바이스의 ID(Identification), name, 센싱 데이터 타입, 단위와 동작 범위를 포함하는 규격 및 사양 정보(Specification)를 정의하는 것을 특징으로 하는 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 설치된 IOT 센싱 디바이스가 상기 성능정보에 유효하게 동작하는지 자가 진단하는 방식을 정의하는 디바이스 진단부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디바이스 진단부는,
    상기 IOT 센싱 디바이스의 ID(device_id), 상기 IOT 센싱 디바이스의 입력 전압(input_value), 상기 입력 전압으로 구동할 경우 IOT 센싱 디바이스에서 획득하여야 할 값의 범위(output_value)를 상기 자가 진단하는 방식에 정의하는 것을 특징으로 하는 IOT 기반 시설물 관리를 위한 IOT-BIM 연계 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
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