KR102194146B1 - 플러그 앤 플레이 범용 IoT 노드 기반 스마트 관제 시스템 및 그 시스템에서의 센서 종류 인식 방법 - Google Patents

Abstract

플러그 앤 플레이 범용 IoT 노드 기반 스마트 관제 시스템 및 그 시스템에서의 센서 종류 인식 방법이 개시된다.
이 시스템은 IoT 모듈 및 관제 서버를 포함한다. IoT 모듈은 복수의 센서와 액추에이터를 사용하여 외부 환경을 감지하고 외부로 정보 또는 자극을 발생한다. 관제 서버는 유무선 통신을 통해 상기 IoT 모듈로부터 감지되는 정보를 수신하고, 상기 액추에이터를 제어하기 위한 정보를 상기 IoT 모듈로 전송한다. 상기 IoT 모듈은 상기 복수의 센서가 결합되는 복수의 슬롯을 포함하고, 상기 센서가 상기 슬롯에 결합되는 데 사용되는 리드(lead)의 개수와 배열 순서가 상기 슬롯 모두에 동일하게 미리 설정되어 있으며, 미리 설정되어 있는 리드의 개수 및 배열 순서와 상이한 개수 또는 배열 순서를 가지고 있는 특정 센서의 경우, 상기 미리 설정되어 있는 리드의 개수 및 배열 순서로 상기 특정 센서의 리드를 연결하는 센서 보드를 사용하고, 저항에 의한 전압 분배 또는 LC 공진회로에 의한 특정 주파수 반응 특성으로, 기기를 식별하는 방법을 통하여 상기 특정 센서가 상기 슬롯에 연결된다.

Description

플러그 앤 플레이 범용 IoT 노드 기반 스마트 관제 시스템 및 그 시스템에서의 센서 종류 인식 방법 {PLUG AND PLAY GENERAL INTERNET OF THINGS NODE BASED SMART MONITORING SYSTEM AND METHOD FOR RECOGNIZING TYPE OF SENSOR IN THE SAME}

본 발명은 플러그 앤 플레이 범용 IoT 노드 기반 스마트 관제 시스템 및 그 시스템에서의 센서 종류 인식 방법에 관한 것이다.

사물인터넷(Internet of Things, IoT)의 확산과 더불어 필요한 곳에 센서와 액추에이터, 프로세서, 통신 모듈을 결합시키고 인터넷망에 연결된 스마트 노드들을 배치하여, 이들간 혹은 원격 서버와의 정보 교환을 통하여 특정 위치의 환경적 컨텍스트를 실시간으로 모니터링하거나 또는 장착된 기기나 디바이스들을 원격으로 제어하기 위한 시스템들이 개발되고 있다.

또한, IoT에 일반적으로 사용되는 센서나 액추에이터들 외에 카메라, 디스플레이, 마이크, 스피커와 같은 시청각 입출력 장치들이 도시나 건물의 안전과 보호를 위한 관제에 확산되고 있으며 이를 위한 별도의 시스템들도 개발되고 있다.

한편, 건물이나 단지 차원에서의 원격 관제(Remote Monitoring & Control)를 위한 BAS(Building Automation System)의 경우, 건물이나 단지에 설치되는 수많은 센서나 액추에이터들을 서버를 통하여 모니터링하고 필요한 제어 행위를 수행하기 위한 인프라와 기기들의 네트워크를 필요로 하며 사물인터넷의 확산은 이러한 BAS 분야에서의 기존 기술들을 대체하기 시작하고 있다.

그런데, 기존의 혹은 개발이 진행 중인 사물인터넷 기반 원격 관제 시스템 및 이용자 인터페이스들의 문제점은 다음과 같다.　

첫째로, 시스템의 구성이나 동작이 무겁고 접속 절차나 데이터 처리 및 결과 출력 등의 프로세스가 복잡할 뿐만 아니라 대부분 제한된 특수 목적의 노드들과 이를 지원하는 서버로 구성되어 필요한 기능들의 다양성에 동일한 시스템 구조를 유지하면서 대처하기 힘들다.

둘째로, 구축과 설치 및 운영상의 노력과 비용이 많이 들며 시스템의 재구성이나 모듈들의 재조합에 기반한 다용도 적응성이 현저히 떨어진다.

셋째로, 이종의 센서들과 액추에이터 등 시스템을 구성하는 모듈들을 쉽게 교체하거나 해체 후 재조립하여 다른 기능을 수행하는 원격 관제 인터페이스를 구성하기에는 기기를 식별하는 부가적 요구 조건으로, 대체로 고정된 기기와 통신 방식에 기반한 고정된 기능 수행을 목적으로 개발되는 경우가 대부분이다.

따라서, 각별히 건물이나 단지 차원에서 필요한 다양한 종류의 원격 관제 시나리오들을 복합적으로 수용할 수 있는 개방적이고 효율적이며 경제적일 뿐만 아니라 플러그 앤 플레이 방식으로 구성 모듈들이나 센서류 액추에이터들을 손쉽게 식별하고 재구성할 수 있는 새로운 유형의 혁신적인 사물인터넷 기반의 원격 관제 시스템과 인터페이스의 등장이 요청되고 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 센서들을 자유롭게 선택하여 임의의 슬롯에 결합하여 플러그 앤 플레이 방식으로 기기의 종류를 식별하여 사용할 수 있으므로 어떠한 장소나 기능에도 적응이 가능한 스마트 관제 시스템 및 그 시스템에서의 센서 종류 인식 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 하나의 특징에 따른 스마트 관제 시스템은,

복수의 센서, 액추에이터 및 양방향 멀티미디어 장치를 사용하여 외부 환경을 감지하고 외부로 정보 또는 자극을 발생하는 IoT(Internet of Things) 모듈; 유무선 통신을 통해 상기 IoT 모듈로부터 감지되는 정보를 수신하고, 상기 액추에이터를 제어하기 위한 정보를 상기 IoT 모듈로 전송하는 관제 서버를 포함하며, 상기 IoT 모듈은 상기 복수의 센서가 결합되는 복수의 슬롯을 포함하고, 상기 센서가 상기 슬롯에 결합되는 데 사용되는 리드(lead)의 개수와 배열 순서가 상기 슬롯 모두에 동일하게 미리 설정되어 있으며, 미리 설정되어 있는 리드의 개수 및 배열 순서와 상이한 개수 또는 배열 순서를 가지고 있는 특정 센서의 경우, 상기 미리 설정되어 있는 리드의 개수 및 배열 순서로 상기 특정 센서의 리드를 연결하는 센서 보드를 사용하여 상기 특정 센서가 상기 슬롯에 연결된다.

여기서, 상기 복수의 슬롯은 동일한 입력 전압을 상기 센서 보드로 공급하고, 상기 센서 보드는 상기 슬롯으로부터 공급되는 입력 전압을 기준으로 상기 센서 보드에 결합되는 센서에 대응되는 전압 분배에 의해 발생되는 센서 식별값을 상기 슬롯으로 제공하고, 상기 슬롯은 상기 센서 식별값을 사용하여 상기 센서 보드에 결합된 센서의 종류를 자동으로 인식한다.

또한, 상기 전압 분배는 상기 센서 보드에 설치된 제1 저항과 상기 슬롯에 설치된 제2 저항에 의한 상기 입력 전압의 전압 분배에 의해 이루어진다.

또한, 센서별로 상기 제2 저항 대비 상기 제1 저항의 비가 미리 설정되고, 미리 설정된 저항값을 갖는 제1 저항이 상기 센서 보드에 설치된다.

또한, 상기 입력 전압의 전압 분배에 따른 전압값은 아날로그-디지털 변환기에 의해 디지털 값으로 변환되고, 센서별로 상기 아날로그-디지털 변환기에 의해 변환되는 디지털 값이 미리 설정되어 있다.

또한, 상기 전압 분배는 반전 증폭기(Inverting Amplifier)에 의해 수행된다.

또한, 상기 센서 보드는 제1 고유 주파수에 공진하는 공진회로를 포함하고, 상기 슬롯으로부터 센서별로 미리 설정되어 있는 고유 주파수로 발생된 신호가 상기 공진회로로 공급되고, 상기 공진회로의 출력 신호가 상기 슬롯으로 제공되며, 상기 슬롯은 상기 공진회로로부터 제공되는 신호를 통해 상기 공진회로의 제1 고유 주파수에 공진하는 고유 주파수를 통해 상기 센서 보드에 결합된 센서의 종류를 자동으로 인식한다.

또한, 상기 제1 고유 주파수는 상기 센서 보드에 결합된 센서의 고유 주파수와 동일하도록 상기 공진회로가 구성되낟.

또한, 상기 관제 서버를 통해 상기 IoT 모듈로부터 감지되는 정보를 표시하는 중에, 상기 슬롯에 결합된 센서의 교체가 있는 경우, 교체된 센서의 종류가 상기 IoT 모듈에 의해 자동으로 인식되고, 상기 교체된 센서에 의해 감지되는 정보를 상기 IoT 모듈로부터 실시간으로 수신하여 이전에 교체된 센서에 대해 표시되는 감지 정보 대신에 상기 교체된 센서에 의한 감지 정보로서 교체하여 표시하는 실시간 센서 교체 반응형 다이나믹 사용자 인터페이스를 제공하는 관제 스테이션을 더 포함한다.

본 발명의 다른 특징에 따른 센서 종류 인식 방법은,

복수의 센서, 액추에이터 및 양방향 멀티미디어 장치를 사용하여 외부 환경을 감지하고 외부로 정보 또는 자극을 발생하는 IoT(Internet of Things) 모듈을 포함하는 스마트 관제 시스템이 상기 IoT 모듈의 슬롯에 결합된 센서의 종류를 인식하는 방법으로서, 미리 설정되어 있는 리드의 개수 및 배열 순서로 상기 센서의 리드를 연결하는 센서 보드를 사용하여 상기 센서가 상기 슬롯에 연결되고, 상기 센서 보드는 상기 슬롯으로부터 공급되는 입력 전압을 기준으로 상기 센서 보드에 결합되는 센서에 대응되는 전압 분배에 의해 발생되는 센서 식별값을 상기 슬롯으로 제공하며, 상기 센서 식별값이 있는 경우 상기 센서 보드가 상기 슬롯에 결합된 것으로 판단하는 단계; 및 상기 센서 식별값에 대응되는 센서의 종류를 상기 센서 보드에 결합된 센서의 종류로 인식하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 센서 식별값에 대응되는 디지털 값을 저장하는 센서 정보 테이블을 포함하고, 상기 인식하는 단계는, 아날로그-디지털 변환기를 사용하여 상기 센서 식별값을 디지털 값으로 변환하는 단계; 변환된 디지털 값에 대해 상기 센서 정보 테이블에서 대응되는 디지털 값을 갖는 센서의 종류를 검출하는 단계; 검출된 센서의 종류를 상기 센서 보드에 결합된 센서의 종류로 인식하는 단계를 포함한다.

또한, 상기 센서 보드가 상기 슬롯에 결합되지 않는 경우 상기 센서 식별값의 입력이 그라운드(ground) 값이 되도록 구현되며, 상기 판단하는 단계 전에, 상기 센서 식별값이 그라운드 값인 경우 상기 센서 보드가 상기 슬롯에 결합되지 않은 것으로 판단하는 단계를 더 포함하고, 상기 판단하는 단계에서, 상기 센서 식별값이 그라운드 값이 아닌 경우에, 상기 센서 보드가 상기 슬롯에 결합된 것으로 판단한다.

본 발명의 또 다른 특징에 따른 센서 종류 인식 방법은,

복수의 센서, 액추에이터 및 양방향 멀티미디어 장치를 사용하여 외부 환경을 감지하고 외부로 정보 또는 자극을 발생하는 IoT(Internet of Things) 모듈을 포함하는 스마트 관제 시스템이 상기 IoT 모듈의 슬롯에 결합된 센서의 종류를 인식하는 방법으로서, 미리 설정되어 있는 리드의 개수 및 배열 순서로 상기 센서의 리드를 연결하는 센서 보드를 사용하여 상기 센서가 상기 슬롯에 연결되고, 상기 센서 보드는 상기 센서 보드에 결합된 센서에 대응되는 고유 주파수에 공진하는 공진회로를 포함하며, 상기 공진회로의 출력을 센서 식별값으로 상기 슬롯으로 제공하고, 상기 슬롯이 상기 복수의 센서 중 하나의 센서에 대응되는 고유 주파수를 발생시켜서 상기 공진회로로 공급하는 단계; 및 상기 센서 식별값의 신호가 없는 경우, 상기 공진회로로 공급되는 고유 주파수에 대응되는 센서의 종류를 상기 센서 보드에 결합된 센서의 종류로 인식하는 단계를 포함한다.

여기서, 상기 공진회로로 공급하는 단계 후에, 상기 센서 식별값의 신호가 있는 경우, 상기 복수의 센서 중에서 다른 센서에 대응되는 고유주파수를 발생시켜서 상기 공진회로로 공급하는 단계를 계속 수행한다.

또한, 상기 센서의 종류에 대응하는 고유 주파수의 정보를 저장하는 주파수 테이블을 포함하고, 상기 인식하는 단계는, 상기 공진회로로 공급되는 고유 주파수에 대응되는 센서의 종류를 상기 주파수 테이블에서 확인하는 단계; 및 확인되는 센서의 종류를 상기 센서 보드에 결합된 센서의 종류로 인식하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따르면, 센서들을 자유롭게 선택하여 임의의 슬롯에 결합하여 플러그 앤 플레이 방식으로 기기의 종류를 식별하여 사용할 수 있으므로 어떠한 장소나 기능에도 적응이 가능하다.

또한, 개인이 스스로 설치가 가능한 난이도를 가지며 카메라를 제외한 모든 부품들은 사용자가 임의로 선정이 가능하다.

또한, 스마트 관제 스테이션쪽의 사용자 인터페이스를 범용 오픈소스로 제작하여 서버측은 플랫폼에 구애받지 않고 어디서든 사용이 가능하다.

또한, 적절한 네트워크상의 지원만 제공되면 다수의 IoT 클라이언트 노드들의 사용이 가능하다.

또한, 어떠한 플랫폼이 지정되어 있는 것이 아니기에 오픈소스로 사용자의 요구와 목표 기능에 따라 스마트 관제 시스템의 임의 설정이 가능하다.

또한, 기존의 시스템은 보안을 이유로 센서의 데이터를 받아 볼 경우 라이센스 혹은 패스워드가 필요하나 본 시스템은 필요하지 않다.

또한, 추후에 넓은 시장 혹은 보안이 필요한 상황에서는 패스워드 혹은 라이센스 등을 추가하기만 하면 된다.

또한, 스마트 관제관련 클라이언트 노드들의 개수가 많아질 경우 데이터를 저장할 서버를 따로 두고 데이터와 상태를 관측할 클라이언트를 따로 두어 서버로부터 자료를 받아 볼 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양방향 멀티미디어 장치 결합형 플러그 앤 플레이 범용 IoT 노드 기반 스마트 관제 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 IoT 모듈의 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 관제 시스템에서 센서가 센서 보드를 통해 슬롯에 결합되는 관계를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센싱 모듈에서 센서 보드가 슬롯에 결합되지 않은 경우를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템에서 센서 보드가 슬롯에 결합된 경우를 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템에서 센서 보드에 설치되는 저항(R1)의 값을 변경하여 센서 보드에 결합되는 센서의 종류를 인식하는 예시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템에서 센서 종류를 인식하는 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템에서 센서 보드가 슬롯에 결합된 다른 경우를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템에서 센서 종류를 인식하는 다른 방법의 개략적인 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템에서 플러그 앤 플레이 타입의 센서 결합이 가능한 예를 도시한 도면이다.
도 11은 도 2에 도시된 정보 처리 모듈의 구체적인 구성 블록도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템을 통해 감지되는 다양한 센서의 정보를 표시하는 예를 도시한 도면이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템에서 실시간 센서 교체 반응형 다이나믹 사용자 인터페이스의 개념을 도시한 도면이다.
도 14는 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템에서 IoT 노드의 실제 구현예를 도시한 도면이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 양방향 멀티미디어 장치 결합형 플러그 앤 플레이 범용 IoT 노드 기반 스마트 관제 시스템에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양방향 멀티미디어 장치 결합형 플러그 앤 플레이 범용 IoT 노드 기반 스마트 관제 시스템의 개략적인 블록도이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 양방향 멀티미디어 장치 결합형 플러그 앤 플레이 범용 IoT 노드 기반 스마트 관제 시스템(10)은 복수의 IoT 모듈(100-1, 100-2, ..., 100-n), 관제 서버(200) 및 관제 스테이션(300)을 포함한다.

IoT 모듈(100-1, 100-2, ..., 100-n)은 외부 환경을 감지하고 외부 환경에 대해 정보를 출력하거나 자극을 발생시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, IoT 모듈(100-1, 100-2, ..., 100-n)은 옥내외 공간의 벽, 바닥, 천장, 가구 표면 등에 부착되어 다양한 실시간 상황 변화를 감지하는 센싱 모듈(110), 외부 환경에 대해 작동하는 액추에이터 모듈(120), 유무선 통신을 통해 관제 서버(200) 및 관제 스테이션(300)과 유무선 통신을 수행하는 통신 모듈(130) 및 센싱 모듈(110)에 의해 감지되는 정보들을 수집하여 통신 모듈(130)을 통해 관제 서버(200) 또는 관제 스테이션(300)으로 전송하고, 관제 서버(200) 또는 관제 스테이션(300)으로부터 전달되는 정보를 센싱 모듈(110) 및 액추에이터 모듈(120)로 전달하는 정보 처리 모듈(140)을 포함한다. 선택적으로 IoT 모듈(100-1, 100-2, ..., 100-n)은 배터리, 자동 충전 장치 등을 포함하는 전력공급 모듈을 더 포함할 수 있다.

센싱 모듈(110)은 조도, 음압, 기압, 풍속, 풍압, 온도, 습도, 미세먼지, CO₂, NOx, SOx, 진동, VOC Volatile Organic Compounds, 휘발성 유기화합물) 등을 탐지하는 환경 센서류와 영상(카메라), 음성(마이크), 가속도, 기울기, 적외선, 터치, 누름 동작 등을 감지하는 동작 감지 센서류를 모두 포함할 수 있다.

센싱 모듈(110)에 포함된 센서들은 동일한 전압(예를 들어, 3.3V) 공급에 의해 작동되도록 제작되거나, 다른 전압 사용이 필요할 경우 필요한 저항 등을 연결하여 미리 제작된 변압 회로를 해당 센서에 일체화시켜 동일 전압 공급으로 작동이 가능하게 한다.

또한, 센싱 모듈(110)에 포함된 센서들은 접지, 전원 공급, ID, 정보 전송 등을 위한 리드들을 가지며, 정보 처리 모듈(140)에 대한 플러그 앤 플레이(Plug and Play, PnP) 기제 달성을 위하여 처음부터 이들 리드들의 개수와 배열 순서가 동일한 것들을 선택하거나, 리드들의 개수나 순서가 달라질 경우에 이들 센서들이 결합되는 임의 슬롯의 표준화된 구성체에 결합될 수 있도록 추가적인 센서 보드에 리드들의 순서 등을 재정렬하는 회로를 구축한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이, 센서(111)가 미리 결정된 접지, 전원 공급, ID, 정보 전송의 순서의 리드들을 갖는 경우에는 센서(111)가 바로 정보 처리 모듈(140)에 장착되지만, 센서(112)와 같이 미리 결정된 접지, 전원 공급, ID, 정보 전송의 순서로 리드들을 갖지 않은 경우에는 센서(112)의 리드 순서를 미리 결정된 리드 순서, 즉 슬롯의 표준화된 구성체 결합을 위한 리드 순서로 변경해주는 센서 보드(113)를 통해 정보 처리 모듈(140)에 장착될 수 있다.

한편, 센싱 모듈(110)에 포함된 센서들은 다수의 센서 장착이 가능한 슬롯이 구비된 정보 처리 모듈(140)에 플러그 앤 플레이 방식으로 단순히 끼우거나 빼내는 동작을 통해서 필요에 따라 다양한 조합의 센싱 모듈을 구성, 변경, 또는 재구성할 수 있다. 이 때, 슬롯에 추가되거나 탈착되는 센서는 센서 보드(113)와 슬롯에 의해 구성되는 2개의 저항에 의해 발생되는 전압 분배에 의한 비교값 기반으로 획득되는 센서 ID를 통하여 그 종류가 자동으로 인식될 수 있다.

구체적으로, 도 4, 도 5 및 도 6을 참조하여 본 발명의 실시예에서 센서의 슬롯 결합 여부와 결합된 센서의 종류를 확인하는 방법에 대해 설명한다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 센싱 모듈(110)에서 센서 보드(113)가 슬롯에 결합되지 않은 경우를 도시한 도면이고, 도 5는 센서 보드(113)가 슬롯에 결합된 경우를 도시한 도면이다.

도 4를 참조하면, 정보 처리 모듈(140) 내에 하나의 슬롯(141)이 설치되어 있고, IoT 센서 중 하나의 센서, 즉 아날로그 센서(112)가 센서 보드(113)에 결합되어 있으나, 슬롯(141)에는 결합되지 않은 상태를 나타낸다.

이 경우, 센서 ID 리드가 결합되는 슬롯(141)의 부분(A2)이 슬롯(141)에 설치된 저항(R2)을 통해 접지(GND)에 연결되어 있으므로, 해당 슬롯(141)에 센서(112)가 결합되지 않으면 센서 ID의 부분(A2)의 입력이 0V가 되므로, 정보 처리 모듈(140)은 해당 슬롯(141)에 센서(112)가 결합되지 않았음을 인지할 수 있다. 이러한 방식을 통해 정보 처리 모듈(140)은 복수의 슬롯에 대한 센서의 결합 여부를 판단할 수 있다.

한편, 도 5를 참조하면, 아날로그 센서(112)가 결합된 센서 보드(113)가 슬롯(141)에 결합되면, 센서 ID의 부분(A2)의 입력이 센서 보드(113)에 설치된 저항(R1)과 슬롯(141)에 설치된 저항(R2)에 의해 형성된다. 즉, 저항(R1)의 일측이 슬롯(141)의 3.3V 입력 전압에 연결되므로, 센서 ID의 부분(A2)의 입력은 다음의 [수학식 1]에 의해 결정된다.

예를 들어, R1이 5KΩ 저항이고, R2가 10KΩ 저항이며, 입력 전압이 3.3V이면, 슬롯(141)의 부분(A2)로 입력되는 값은 3.3 x 10/15 = 2.2V가 되므로, 0V가 아니어서 정보 처리 모듈(140)이 센서가 결합된 것을 인식할 수 있다.

또한, 정보 처리 모듈(140)은 슬롯(141)의 부분(A2)으로 입력되는 전압값을 사용하여 센서(112)의 종류를 인식할 수 있다. 예를 들어, 슬롯(141)의 부분(A2)으로 입력되는 전압값의 범위는 입력 전압인 3.3V의 범위 내에서 형성되기 때문에 다양한 형태의 많은 센서들의 종류를 구분하기 위한 ID로 사용하기에는 너무 좁은 범위가 될 수 있다. 따라서, 정보 처리 모듈(140)에는 슬롯(141)의 부분(A2)으로 입력되는 전압값을 많은 범위의 디지털 값, 예를 들어 1024개의 값으로 변환하는 ADC(Analog to Digital Converter)가 구비되고, 슬롯(141)의 부분(A2)으로 입력되는 전압값을 대응되는 디지털 값을 변환하여 변환된 값을 사용하여 센서 종류를 인식하는 데 사용할 수 있다. 예를 들어, 라즈베리파이(Raspberry Pi) 재단이 개발한 초소형/초저가 PC인 라즈베리파이 내에 구비된 ADC인 MCP3208(0~1023)을 사용하는 경우, 상기 예에 따른 입력 전압값인 2.2V는 1024:3.3V = 변환값 : 2.2V에 의해, 대략 682의 값으로 변환된다. 따라서, 정보 처리 모듈(140)을 통해 변환된 디지털 해당 값이 관제 서버(200)로 전달되고, 사용자에 의해 예를 들어, 온도 센서가 670 ~ 690의 값으로 미리 설정되어 있는 경우에는 해당 슬롯(141)에 결합된 센서가 온도 센서인 것이 인식될 수 있고, 또한 해당 값이 해당 온도 센서의 ID로 인식될 수 있을 것이다. 다른 예를 들어, 센서 보드(113)에 설치된 저항(R1)이 20KΩ 저항인 경우 상기 예를 참고하면, 슬롯(141)의 부분(A2)로 입력되는 값은 3.3 x 10/30 = 1.1V가 되므로, 0V가 아니어서 정보 처리 모듈(140)이 센서가 결합된 것을 인식할 수 있으며, 또한 정보 처리 모듈(140)의 ADC인 MCP3208(0~1023)에 의해 1.1V가 1024:3.3V = 변환값 : 1.1V에 의해 대략 340의 값으로 변환된다. 따라서, 정보 처리 모듈(140)을 통해 해당 값이 관제 서버(200)로 전달되고, 사용자에 의해 예를 들어, 습도 센서가 330 ~ 350의 값으로 미리 설정되어 있는 경우에는 해당 슬롯(141)에 결합된 센서가 습도 센서인 것이 인식될 수 있고, 또한 해당 값이 해당 습도 센서의 ID로 인식될 수 있을 것이다.

이와 같이, 센서 보드(113)에 설치되는 저항(R1)의 값을 변경하여 센서 보드(113)에 결합되는 센서(112)의 종류를 인식하는 예를 도 6에 도시하였다. 도 6을 참조하면, 센서 보드(113)에 설치되는 저항(R1)의 값을 슬롯(141)에 설치된 저항(R2)와 비교하여 R1/R2가 0.5 ~ 2의 값이 되도록 저항(R1)의 값을 5KΩ ~ 20KΩ 사이의 저항으로 설정하는 경우 13개의 구분값으로 설정할 수 있고, 이에 대응되는 인식값, 즉 MCP3208(0~1023)에서 출력되는 값으로 인식될 수 있다. 즉, 이러한 범위의 저항(R1)을 사용하는 경우 총 13개의 센서를 종류별로 구분하여 인식할 수 있게 된다. 따라서, 저항(R1, R2)의 값을 다르게 설정하게 되면 보다 많은 개수의 센서의 종류를 인식할 수 있을 것이다. 여기서, 저항비(R1/R2)와 저항비에 대응되는 MCP3208(0~1023)의 출력값 그리고 이에 대응되는 센서의 종류에 대해서는 특정의 센서 정보 테이블을 통해 저장하여 관리될 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 저항(R1, R2)에 의한 전압 디바이더에 따른 센서 ID 인식의 경우, 비반전 증폭기(Non Inverting Amplifier)가 아닌 반전 증폭기(Inverting Amplifier)를 활용하여 전압 분배에 의해서 발생되는 신호 레벨을 확대하고, 센서별 특성 전압 검출상의 민감도를 증진시킬 수 있다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템에서 센서 종류를 인식하는 방법의 개략적인 흐름도이다. 도 7은 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명한 관제 서버(200) 또는 관제 스테이션(300), 또는 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명한 정보 처리 모듈(140)에 의해 수행될 수 있다. 설명의 편의를 위해 여기에서는 정보 처리 모듈(140)이 센서 종류를 인식하는 것으로 가정하여 설명한다.

설명 전에, 본 발명의 실시예에 따른 정보 처리 모듈(140)에는 센서 종류별로 대응되는 저항비(R1/R2)와 ADC 값, 예를 들어, MCP3208(0~1023)의 값이 미리 설정되어 있고, 그리고, 특정 센서(112)가 센서 보드(113)에 결합되는 경우 해당 센서(112)의 종류에 따라 대응되는 저항(R1)이 결합된 센서 보드(113)에 해당 센서(112)가 결합되는 것으로 가정한다.

도 7을 참조하면, 먼저 슬롯(141)의 ID 입력, 즉 A2 부분 입력이 있는지를 확인한다(S100).

만약 슬롯(141)의 ID 입력, 즉 A2 부분의 입력이 0V가 아니면(S110), 센서 보드(113)가 슬롯(141)에 결합된 것으로 확인하지만(S120), 만약 슬롯(141)의 ID 입력, 즉 A2 부분의 입력이 0V이면 슬롯(141)에 어떠한 센서 보드도 결합되지 않은 것으로 확인하고(S130), 계속 센서 보드의 결합 여부를 확인한다.

한편, 상기 단계(S120)에서 슬롯(141)에 센서 보드(113)가 결합된 것으로 확인되면, 슬롯(141)의 ID 입력, 즉 A2 부분의 입력의 레벨을 확인한다(S140).

그리고, 확인되는 슬롯(141)의 ID 입력, 즉 A2 부분의 입력 레벨에 대응되는 센서의 종류를 확인함으로써 슬롯(141)에 결합된 센서 보드(113)에 결합된 센서(112)의 종류를 인식할 수 있다(S150).

한편, 상기에서는 2개의 저항, 즉 R1과 R2를 사용하여 센서 보드(113)의 결합을 인식함과 동시에 전압 분배에 의해서 결정된 값에 따라 결합된 센서(112)의 종류를 인식하는 것으로 설명하였으나, 본 발명의 실시예에서는 도 8에서와 같이 저항이 아닌 공진 회로 기반으로 동일한 기능을 수행할 수도 있다.

도 8은 센서 보드(113)가 슬롯(141)에 결합된 다른 경우를 도시한 도면이다.

도 8을 참조하면, 아날로그 센서(114)가 결합된 센서 보드(115)가 슬롯(142)에 결합되면, 슬롯(142)의 F_in 에서 식별하려는 센서 종류별로 미리 설정된 고유 주파수로 변경된 신호를 센서 보드(115)에 설치된 LC 공진회로(116)로 보내면 LC 공진회로(116)에 대해 미리 설정되어 있는 고유 주파수가 슬롯(142)로 입력되는 신호의 고유 주파수가 같으면 LC 공진회로(116)에서의 응답이 사라지고 이러한 특정 주파수에 대한 응답이 센서 ID의 부분(A2)의 입력으로 형성된다. 따라서, 슬롯의 입력(A2)으로 입력되는 응답을 통해 주파수 신호의 대역 저지로 인한 응답이 사라지는 경우에 LC 공진회로(116)로 입력되는 고유주파수에 해당되는 센서로 식별된 센서 보드(115)에 결합되어 있는 것으로 인식할 수 있다. 즉, 정보 처리 모듈(140)은 다양한 종류의 센서마다 미리 설정되어 있는 고유 주파수의 정보를 주파수 테이블을 통해 저장하고 있으며, 이러한 주파수 테이블을 통해 센서별로 해당하는 고유 주파수를 갖는 신호를 각각 발생하여 센서 보드(145) 내 LC 공진회로(116)로 공급하고, 슬롯(142)의 입력(A2)으로 입력되는 LC 공진회로(116)의 응답 중에서 신호 응답이 없는 경우, 즉 응답이 사라지는 경우에 LC 공진회로(116)로 공급된 고유 주파수에 해당하는 센서가 센서 보드(115)에 결합되어 있는 것으로 인식할 수 있다.

도 8에 도시된 실시예에서도, 슬롯(142)에 센서 보드(115)가 결합되면 F_in 에 의한 신호 입력에 의해 슬롯(142)의 입력(A2)이 0V가 아니므로 이러한 전압 값의 유무를 통해 슬롯(142)에 대한 센서 보드(115)의 결합 여부를 또한 확인할 수 있는 것에 대해서는 구체적으로 설명하지 않더라도 통상의 기술자에 의해 쉽게 이해될 것이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템에서 센서 종류를 인식하는 다른 방법의 개략적인 흐름도이다. 도 9는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 관제 서버(200) 또는 관제 스테이션(300), 또는 도 2 및 도 7을 참조하여 설명한 정보 처리 모듈(140)에 의해 수행될 수 있다. 설명의 편의를 위해 여기에서는 정보 처리 모듈(140)이 센서 종류를 인식하는 것으로 가정하여 설명한다.

설명 전에, 본 발명의 실시예에 따른 정보 처리 모듈(140)에는 주파수 테이블에 센서 종류별로 대응되는 고유 주파수가 미리 설정되어 있고, 그리고, 특정 센서(114)가 센서 보드(115)에 결합되는 경우 해당 센서(114)의 종류에 대응되는 고유 주파수를 발생할 수 있는 LC 공진회로(116)가 센서 보드(115)에 설치되는 것으로 가정한다.

도 9를 참조하면, 먼저 슬롯(142)의 ID 입력, 즉 A2 부분 입력이 있는지를 확인한다(S200).

만약 슬롯(142)의 ID 입력, 즉 A2 부분의 입력이 0V가 아니면(S210), 센서 보드(115)가 슬롯(142)에 결합된 것으로 확인하지만(S220), 만약 슬롯(142)의 ID 입력, 즉 A2 부분의 입력이 0V이면 슬롯(142)에 어떠한 센서 보드도 결합되지 않은 것으로 확인하고(S230), 계속 센서 보드의 결합 여부를 확인한다.

한편, 상기 단계(S220)에서 슬롯(142)에 센서 보드(115)가 결합된 것으로 확인되면, 주파수 테이블 내에서 하나의 센서에 해당하는 고유 주파수를 선택하고(S240), 선택된 고유 주파수에 대응되는 신호를 발생시켜서 센서 보드(115)의 LC 공진회로(116)로 공급한다(S250).

그리고, 슬롯(142)의 ID 입력, 즉 A2 부분의 입력의 레벨을 확인한다(S260).

만약 확인되는 입력이 있으면(S270) 상기 단계(S240)에서 선택된 고유 주파수에 해당하는 센서가 아니므로 다른 선택 가능한 고유 주파수, 즉 다른 센서가 주파수 테이블 내에 있는지를 확인한다(S280).

만약 주파수 테이블 내에 선택 가능한 고유 주파수가 있으면 그 중에서 하나의 고유 주파수를 선택하여 대응되는 신호를 발생시켜 센서 보드(115)의 LC 공진회로(116)로 공급하는 상기 단계(S240, S250, S260)를 반복 수행한다.

이러한 과정을 통해, 상기 단계(S270)에서 만약 확인되는 입력이 없으면, 상기 단계(S240)에서 선택된 고유 주파수에 해당하는 센서(114)가 센서 보드(115)에 결합되어 있는 것으로 판단하여 주파수 테이블에서 선택된 고유 주파수에 해당되는 센서의 종류를 확인한다(S290).

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 슬롯에 대한 센서의 결합, 결합된 센서의 종류 인식 등을 자동으로 함과 동시에 도 10에 도시된 바와 같이, 복수의 센서(111-1, 111-2, 111-n)가 복수의 슬롯(141-1, 141-2, 141-n)에 결합될 때 결합되는 슬롯이 고정되어 있지 않고, 복수의 슬롯(141-1, 141-2, 141-n) 어디에 결합되더라도 슬롯(141-1, 141-2, 141-n)에 결합되는 센서(111-1, 111-2, 111-n)의 종류를 자동으로 인식할 수 있으므로 플러그 앤 플레이 타입의 센싱 구현이 가능해진다.

본 발명의 실시예에서는 특정 센서의 결합시 필요한 드라이버나 전압이나 전류로 전달된 아날로그 신호의 당초 물리/화학적 측정값으로의 변환을 위한 변환 테이블 등을 포함하는 데이터 등은 관제 스테이션(300)의 인터페이스의 정보저장 모듈에 저장된 인식된 센서에 대한 정보를 활성화시키는 방식에 의하여 사용자의 별도의 작업없이 자동으로 적용되도록 구현될 수도 있다.

선택적으로, 정보 처리 모듈(140)에서 아날로그 회로의 아날로그 그라운드(접지, AGND)와 디지털 회로의 디지털 그라운드(접지, DGND) 사이를 물리적으로 분리하여 설계함으로써 디지털 회로로부터의 노이즈가 아날로그 회로에 영향을 미치는 것을 방지하였다. 이는 아날로그 회로에서 발생된 노이즈 성분이, 0과 1을 논리적으로 구분하는 디지털 회로쪽으로 전달되지 못하게 하고, 반대로, 0과 1을 빠르게 스위칭하면서 발생되는 디지털 노이즈 성분이 신호의 선형적 변화 요인에 민감한 아날로그 회로쪽으로 전달되는 것을 방지하기 위하여, AGND와 DGND를 분리된다. 즉, 아날로그 회로의 선형 특성에 기인한 노이즈가 0과 1을 논리적으로 구분하는 디지털 회로로의 전파를 차단하기 위한 방법이다.

한편, 액추에이터 모듈(120)은 디스플레이, LED, 조명 등을 포함하는 시각적 엑추에이터류와 스피커, 부저, 싸이렌 등을 포함하는 청각적 액추에이터류, 방향제 스프레이 등을 포함하는 후각적 액추에이터류, 모터, 솔레노이드, 바이브레이터, 팬 등과 이들을 활용한 다양한 동작 장치들을 포함하는 역학적 액추에이터류를 포함한다.

액추에이터 모듈(120)에서 사용되는 모든 액추에이터들은 동일한 전압(예를들어, 12V) 공급에 의해 작동되도록 제작되거나 또는 다른 전압 사용이 필요할 경우 필요한 저항 등을 연결하여 미리 제작된 변압 회로를 해당 액추에이터에 일체화시켜 동일 전압 공급으로 작동이 가능하게 한다.

모든 액추에이터는 USB와 같은 표준화된 인터페이스로 연결되거나 전원 공급, 접지, 정보 입출력 등을 위한 인터페이스 본체와의 연결부를 가지며 이들 연결부위 단자들의 단면상의 배열 위치, 단면상의 굵기와 개수는 모두 동일하게 제작되거나, 부득이 리드들의 개수가 달라질 경우에도, 이들 액추에이터들이 결합되는 슬롯의 단자들이 꽂히는 구멍들 중 일부분에 정확하게 삽입될 수 있도록 제작된다.

통신 모듈(130)은 IoT 모듈(100-1, 100-2, ..., 100-n)과 1:N 통신을 가능하게 하는 표준화된 통신 프로토콜(예를 들어, SPI(Serial Peripheral Interface) 프로토콜)을 사용하여 플러그 앤 플레이 기제를 지원한다.

또한, IoT 모듈(100-1, 100-2, ..., 100-n)과 관제 서버(200) 및 관제 스테이션(300) 사이의 통신은 IoT 영역에서 유력한 표준 통신 프로토콜을 사용하여 확장성과 상호 운용성을 확보한다. 예를 들면, MQTT(Message Queueing Telemetry Transport)는 저전력, 신뢰할 수 없는 네트워크, No TCP/IP 기반에서 운용할 수 있다는 장점이 있고, 소형기기의 제어와 센서 정보 수집에 유리하다는 특징 때문에 특히 IoT 영역에서 주목받고 있으며, 센서로 부터 받은 데이터를 토대로 기기들을 제어할 수 있는 바, 통신 모듈(130)은 MQTT 프로토콜을 사용하여 관제 서버(200)와의 정보 전달을 수행한다.

또한, 통신 모듈(130)은 TCP/IP(transmission control protocol/internet protocol) 또는 RTSP(Real-time Streaming Protocol)를 사용하여 관제 스테이션(300)과의 정보 전달을 수행한다.

한편, 정보 처리 모듈(140)은 결합되는 각종의 센서(111-1, 111-2, 111-m) 및액츄에이터(121-1, 121-2, 121-m)에 대한 인터페이스를 제공함과 동시에 관제 서버(200) 또는 관제 스테이션(300)과 센서(141-1, 142-2, 141-n)와의 정보 전달을 수행한다.

도 11은 도 2에 도시된 정보 처리 모듈(140)의 구체적인 구성 블록도이다.

도 11에 도시된 바와 같이, 정보 처리 모듈(140)은 복수의 센서 및 액추에이터가 결합될 수 있는 복수의 슬롯(141-1, 141-2, 141-n), 센서 정보 테이블(143-1) 및 주파수 테이블(143-2)이 저장된 정보 저장부(143), 및 슬롯 제어부를 포함한다.

복수의 슬롯(141-1, 141-2, 141-n)은 복수의 센서 및 액추에이터가 삽입되어 결합될 수 있다. 특히, 슬롯(141-1, 141-2, 141-n)은 전술한 도 4 내지 도 10을 참조하여 설명한 바와 같이, 결합되는 센서 또는 액추에이터의 종류를 자동으로 인식할 수 있도록 구현된다.

정보 저장부(143)의 센서 정보 테이블(143-1)은 도 4 내지 도 7을 참조하여 설명한 바와 같이, 센서에 대응되는 저항비와 인식값, 즉 ADC에 의해 변환된 값을 대응시킨 테이블이다.

주파수 테이블(143-2)은 도 8 내지 도 9를 참조하여 설명한 바와 같이, 센서에 대응되는 고유 주파수 정보를 저장한 테이블이다.

슬롯 제어부(144)는 슬롯(141-1, 141-2, 141-n)을 통해 입력되는 값을 통신 모듈(130)로 전달하고, 통신 모듈(130)로부터 전달되는 값을 슬롯(141-1, 141-2, 141-n)으로 전달한다.

또한, 슬롯 제어부(144)는 슬롯(141-1, 141-2, 141-n)에 센서나 액추에이터가 결합되는지의 여부를 판단하고, 만약 센서나 액추에이터가 결합되는 것으로 판단되는 경우, 센서 정보 테이블(143-1) 또는 주파수 테이블(143-2)을 사용하여, 결합된 센서나 액추에이터의 종류를 자동으로 인식한다. 여기서, 슬롯 제어부(144)는 슬롯(141-1, 141-2, 141-n)으로부터 입력되는 값, 특히 아날로그 값을 디지털 값으로 변환하는 ADC(도시하지 않음), 예를 들어 MCP3208(0~1023)을 포함하거나, 또는 특정의 고유 주파수를 발생하여 슬롯(141-1, 141-2, 141-n)으로 공급하는 주파수 발생기(도시하지 않음)를 포함할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는, 도 12에 도시된 바와 같이, 다양한 형태의 센서 또는 액추에이터가 결합된 IoT 모듈(100)이 예를 들어, 조도 센서, 온도 센서 등의 센서를 통해 센싱된 정보들을 MQTT 프로토콜을 통해 관제 서버(200)로 전달하여 이에 대응되는 정보의 표시를 할 수 있고(도 12에서 관제 서버(200)의 하단에 표시됨), 관제 서버(200)로부터 해당 정보를 전달받은 관제 스테이션(300)은 사용자가 요청한 바에 따른 정보를 표시할 수 있다(도 12에서 관제 스테이션(300)의 하단에 표시됨). 여기서, 관제 서버(200)와 관제 시스템(300)이 동일한 방식으로 정보를 표시할 수도 있다.

한편, 본 발명의 실시예에서는, IoT 모듈(100) 내에서 슬롯들에 대한 센서의결합이 플러그 앤 플레이 방식으로 실시간으로 결합 가능하므로, 도 13에 도시된 바와 같이, 특정 슬롯들에 결합된 센서들에 의해 센싱되는 정보를 관제 스테이션(300)에서 사용자 인터페이스를 통해 표시하는 중에(410), 해당 슬롯들에 새로운 센서가 대체하여 결합되는 경우에도 새로이 결합된 센서들의 종류를 스스로 파악하여 해당 센서값 정보를 대응되는 센서값 그래프로서 실시간으로 교체하여 표시할 수 있는(420) 실시간 센서 교체 반응형 다이나믹 사용자 인터페이스를 제공할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 가장 큰 특징은 어떠한 종류의 모니터링이나 제어에도 사용 가능한 JIT(Just In Time), 플러그 앤 플레이 방식의 센서 등 컴포넌트 조합이 가능할 뿐만 아니라, 양방향 멀티미디어 장치들이 결합된 범용 IoT 노드를 포함하여 어떠한 종류의 스마트 관제 시스템도 구성할 수 있다는 것이다.

또한, 본 발명의 실시예에서 핵심인 범용 IoT 노드(100)는, 도 14에 도시된 바와 같이, 랩탑이나 터치패드용 5V-3A형 고용량 배터리를 장착하고, 센서수 확장용 보드가 설치되며, 스피커, 디스플레이(LCD), 칼라LED, 부저, 카메라 앵글 조정 등이 작동하고, 관제 서버(200)에서 타이핑하는 문자열 원격 노드에 연결된 디스플레이에 실시간 표시가 가능하며, 원격 노드에 설치된 스피커 및 마이크를 이용하여 관제 서버(200)와의 원격 대화가 가능할 뿐만 아니라, 화재 발생 등 긴급 상황시 칼라 LED로 색채 표현이나 긴급 상황시 부저음 트리거 등이 가능하다.

본 발명의 실시예에 따른 스마트 관제 시스템은 또한 해당 위치에서 사용자의 존재 혹은 신원이 적외선 센서, 모션 센서, RFID 리더기 등을 통해 감지되는 경우 국지 조명을 켜거나 스피커나 디스플레이를 통한 음악이나 힐링 사운드의 재생, 음성 메시지나 날씨, 주가 정보 등 개인화된 메시지의 전달 등 부가적인 서비스를 제공할 수도 있다.

이하, 본 발명의 실시예에 따른 관제 시스템의 활용 시나리오를 예시하면 다음과 같다.

먼저, 평상적인 환경 모니터링에 대해 설명한다.

IoT 노드(100)의 특정 센서 보드에 있는 LED가 녹색으로 정상 상태임을 표시하고 있다. 여기서, 정상 상태는 온도 18-22도 사이, 습도 40-60% 사이, CO₂ 500ppm 등을 나타낸다.

그 후, 해당 센서 보드에 헤어 드라이기로 온도를 상승시키면 관제 스테이션(300)에서 LCD 화면을 4개로 분할한 상태로 4가지 측정값에 대해 정상 상태는 녹색, 이상 상태(온도상승)인 부분은 빨간색으로 표시된다. 여기서는, 온도의 상승으로 온도 표시 값이 빨간색으로 변하고 점멸한다.

따라서, 관제 스테이션(300)은 센서 보드의 스피커를 통해 “온도가 정상적인 범위보다 높습니다” 라는 멘트가 나오도록 정보를 전송한다(이 때, 저장된 멘트들은, 예를 들어, 온도/습도/이산화탄소 농도/휘발성 유기화합물 농도가 정상 범위보다 높/낮습니다, 또는 이산화탄소/휘발성유기화합물 농도가 높습니다 등일 수 있다). 그리고, 멘트 후에는 “환기가 필요합니다.”라는 추가 멘트가 나가도록 제어를 수행한다.)

다른 예로서, 센서 보드에 VOC를 갖다 대면 “휘발성 유기화합물 농도가 정상범위보다 높습니다. 환기가 필요합니다.”라는 멘트가 나오고, LED 도트 메트릭스의 VOC 부분이 빨간색으로 변하며 점멸하는 시나이로도 가능한다.

또한, 센서 보드에서 환기가 필요하다는 멘트가 나온 후 스마트 창호에 무선으로 신호를 보내고 스마트 창호에서는 이 신호를 받아 환기 모드로 팬들을 구동(아래 유닛은 흡기, 상부 유닛은 배기)하고, LED는 당초 초록에서 블루색으로 변하도록 하는 시나리오가 가능한다.

다음, 인접한 다른 방에서의 화재 시 시스템 동작 시나리오의 예에 대해 설명한다.

센서 보드에 라이터를 켜서 근접시키면 불꽃 센서가 이를 감지하고, LED 도트 메트릭스가 빨간색으로 변한 후 점멸하는 동시에 사이렌 소리가 스피커에서 약 10초간 나온다.

따라서, "이 방에 화재가 발생 했습니다. 대피하시기 바랍니다."라는 멘트가 나오도록 제어를 수행한 후, 화재 발생 이벤트를 원격 컴퓨터와 인접 방의 스마트 창호에게 보내는 제어를 수행한다.

따라서, 원격 컴퓨터에서는 별도의 팝업창이 뜨면서 “KAIST 문지 캠퍼스 N3675 위치에 화재 발생”이라는 문자열이 뜨도록 제어를 수행한다.

그리고, 원격지의 소방관은 원격 제어용 커맨드 창을 통해 화재 발생 지점의 센서 보드의 카메라를 조작하여 라이터가 켜진 위치와 불꽃 확인할 수 있다.

따라서, 원격 소방관은 원격 컴퓨터의 마이크를 통해 “KAIST 문지 캠퍼스 N3675 지점에 화재가 발생 했습니다. 학생과 직원 여러분은 신속히 대피하십시요”라는 방송을 보내면, 이 음성이 센서 보드 스피커로 흘러나오고 대피 방향을 알리는 화살표가 LCD에 표시되어 점멸하도록 제어를 수행할 수 있다.

한편, 스마트 창호는 LED에 빨간불이 들어와 점멸하면서 인접 방에서 화재로 연기 등이 유입되는 것을 방지하기 위해 상하 유닛이 모두 실내로 공기를 불어넣어 양압을 유지시키도록 하는 제어를 수행한다.

다음, 스마트 창호가 설치된 방에서의 화재 시 시스템 동작 시나리오에 대해 설명한다.

먼저, 스마트 창호에 담배 연기를 근접시키면 IoT 노드(100)의 연기 센서가 이를 감지하고 LED가 빨간색으로 변한 후 점멸한다.

스마트 창호에서 화재 발생 이벤트를 원격 컴퓨터와 인접 방의 센서 보드로 보낸다.

그 후, 원격 컴퓨터에서는 별도의 팝업창이 뜨면서 “KAIST 문지 캠퍼스 N3673 위치에 화재 발생” 이라는 문자열이 뜨도록 제어를 구행한다.

원격지의 소방관은 원격 컴퓨터의 마이크를 통해 “현재 여러분이 계신 곳 인접 위치에 화재가 발생했습니다. 대피경로를 따라 신속히 대피하십시요”라는 방송을 보내고, 이 음성이 센서 보드 스피커로 흘러나오고 대피 방향을 알리는 화살표가 LED 도트메트릭스에 표시되어 점멸되도록 제어가 수행될 수 있다.

또한, 스마트 창호는 LED에 빨간불이 들어와 점멸하면서 인접 방으로 화재 연기 등이 유출되는 것을 방지하기 위해 상하 유닛이 모두 실외로 공기를 내보내어 음압을 유지시킬 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (15)

1. 삭제
2. 삭제
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5. 삭제
6. 삭제
7. 복수의 센서, 액추에이터 및 양방향 멀티미디어 장치를 사용하여 외부 환경을 감지하고 외부로 정보 또는 자극을 발생하는 IoT(Internet of Things) 모듈;
   유무선 통신을 통해 상기 IoT 모듈로부터 감지되는 정보를 수신하고, 상기 액추에이터를 제어하기 위한 정보를 상기 IoT 모듈로 전송하는 관제 서버
   를 포함하며,
   상기 IoT 모듈은 상기 복수의 센서가 결합되는 복수의 슬롯을 포함하고, 상기 센서가 상기 슬롯에 결합되는 데 사용되는 리드(lead)의 개수와 배열 순서가 상기 슬롯 모두에 동일하게 미리 설정되어 있으며,
   미리 설정되어 있는 리드의 개수 및 배열 순서와 상이한 개수 또는 배열 순서를 가지고 있는 특정 센서의 경우, 상기 미리 설정되어 있는 리드의 개수 및 배열 순서로 상기 특정 센서의 리드를 연결하는 센서 보드를 사용하여 상기 특정 센서가 상기 슬롯에 연결되고,
   상기 센서 보드는 고유 주파수에 공진하는 공진회로를 포함하고,
   상기 슬롯은 복수의 센서별로 미리 설정되어 있는 고유 주파수의 정보를 포함하는 주파수 테이블을 저장하며, 상기 센서 보드가 상기 슬롯에 연결되는 경우 상기 주파수 테이블에 포함된 상기 복수의 센서별 고유 주파수에 해당하는 신호를 각각 발생하여 순차적으로 상기 센서 보드의 공진회로로 공급하고, 상기 센서 보드의 상기 공진회로로부터 응답이 없는 경우에 상기 센서 보드로 공급된 고유 주파수의 정보를 사용하여 상기 센서 보드에 결합된 센서의 종류를 자동으로 인식하는,
   스마트 관제 시스템.
8. 제7항에 있어서,
   상기 슬롯은 상기 공진회로로 공급된 고유 주파수의 신호에 대해 상기 공진회로로부터 응답이 있는 경우, 다른 고유 주파수의 신호를 발생하여 상기 공진회로로 공급하는,
   스마트 관제 시스템.
9. 제7항에 있어서,
   상기 관제 서버를 통해 상기 IoT 모듈로부터 감지되는 정보를 표시하는 중에, 상기 슬롯에 결합된 센서의 교체가 있는 경우, 교체된 센서의 종류가 상기 IoT 모듈에 의해 자동으로 인식되고, 상기 교체된 센서에 의해 감지되는 정보를 상기 IoT 모듈로부터 실시간으로 수신하여 이전에 교체된 센서에 대해 표시되는 감지 정보 대신에 상기 교체된 센서에 의한 감지 정보로서 교체하여 표시하는 실시간 센서 교체 반응형 다이나믹 사용자 인터페이스를 제공하는 관제 스테이션
   을 더 포함하는, 스마트 관제 시스템.
10. 삭제
11. 삭제
12. 삭제
13. 복수의 센서, 액추에이터 및 양방향 멀티미디어 장치를 사용하여 외부 환경을 감지하고 외부로 정보 또는 자극을 발생하는 IoT(Internet of Things) 모듈을 포함하는 스마트 관제 시스템이 상기 IoT 모듈의 슬롯에 결합된 센서의 종류를 인식하는 방법으로서,
    미리 설정되어 있는 리드의 개수 및 배열 순서로 상기 센서의 리드를 연결하는 센서 보드를 사용하여 상기 센서가 상기 슬롯에 연결되고, 상기 센서 보드는 상기 센서 보드에 결합된 센서에 대응되는 고유 주파수에 공진하는 공진회로를 포함하며, 상기 공진회로의 출력을 센서 식별값으로 상기 슬롯으로 제공하고,
    상기 슬롯이 미리 저장하고 있는 복수의 센서별 고유 주파수의 정보에 따라 복수의 고유 주파수의 신호를 순차적으로 발생시켜서 상기 공진회로로 공급하는 단계; 및
    상기 공진회로로 순차적으로 공급되는 복수의 고유 주파수의 신호에 대해 상기 공진회로의 출력인 센서 식별값의 신호가 없는 경우가 있으면, 상기 센서 식별값의 신호가 없는 경우에 상기 공진회로로 공급되는 고유 주파수의 신호에 대응되는 센서의 종류를 상기 센서 보드에 결합된 센서의 종류로 인식하는 단계
    를 포함하는 센서 종류 인식 방법.
14. 제13항에 있어서,
    상기 공진회로로 공급하는 단계 후에,
    상기 센서 식별값의 신호가 있는 경우, 상기 복수의 센서 중에서 다른 센서에 대응되는 고유주파수를 발생시켜서 상기 공진회로로 공급하는 단계를 계속 수행하는,
    센서 종류 인식 방법.
15. 제13항에 있어서,
    상기 센서의 종류에 대응하는 고유 주파수의 정보를 저장하는 주파수 테이블을 포함하고,
    상기 인식하는 단계는,
    상기 공진회로로 공급되는 고유 주파수에 대응되는 센서의 종류를 상기 주파수 테이블에서 확인하는 단계; 및
    확인되는 센서의 종류를 상기 센서 보드에 결합된 센서의 종류로 인식하는 단계
    를 포함하는, 센서 종류 인식 방법.

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