표제지
목차
요약 5
약어 설명 8
I. 서론 14
1.1. 개요 14
1.2. 논문 구성 16
II. 연구 배경 및 연구의 필요성 18
2.1. 연구 배경 18
2.2. 연구의 필요성 19
III. 환경 감시 모니터링 기술 23
3.1. 개요 23
3.2. 보안용 CCTV 모니터링 기술 23
3.3. 센서 데이터 처리 기술 26
3.4. 스마트 디바이스 기반의 모니터링 기술 32
3.5. 국내·외 관련 기술 현황 37
3.6. 소결론 40
IV. 멀티센싱 및 프로토콜 설계 41
4.1. 개요 41
4.2. 센서의 선정 및 테스트 41
4.3. 멀티센싱보드 하드웨어 설계 48
4.4. 멀티센싱보드 제어를 위한 펌웨어 설계 55
4.5. 멀티센싱보드 기반 통신 토폴로지 분석 및 적용 57
4.6. RS-485(유선) 통신을 위한 프로토콜 설계 61
4.7. 무선 TCP/IP 통신을 위한 프로토콜 설계 64
4.8. 시뮬레이션(무선통신)을 통한 성능 분석 및 신뢰성 확보 71
4.9. 소결론 74
V. 멀티센싱 모니터링 시스템 개발 75
5.1. 개요 75
5.2. 멀티센싱과 메인서버 간 통신 및 데이터관리 S/W 개발 75
5.3. 멀티센싱 기반 알고리즘 개발 88
5.4. 멀티센싱 연계 모니터링 S/W 및 UI 개발 94
5.5. 멀티센싱 펌웨어 테스트 프로그램 개발 112
5.6. 소결론 117
VI. 개발 프레임워크 구현 118
6.1. 개요 118
6.2. 프레임워크의 구성 119
6.3. 프레임워크 아키텍처 122
6.4. 서비스 레이어 및 아키텍처 환경 127
6.4.1. 서비스 레이어 127
6.4.2. 아키텍처 환경 135
6.5. 소결론 136
VII. 결론 137
7.1. 요약 137
7.2. 연구결과 활용방안 139
참고문헌 141
Abstract 143
Table 3.1. CCTV 시스템별 특성 24
Table 3.2. 로그 관리 애스팩트 코드 36
Table 3.3. 국외 영상 보안 시스템 39
Table 4.1. CO₂센서 레이서(RACER) 기법 적용 42
Table 4.2. 선정된 CO₂센서의 사양 42
Table 4.3. 불꽃감지센서 레이서(RACER) 기법 적용 43
Table 4.4. 선정된 불꽃감지센서의 사양 43
Table 4.5. 연기감지센서 레이서(RACER) 기법 적용 43
Table 4.6. 선정된 연기감지센서의 사양 44
Table 4.7. 온습도센서 레이서(RACER) 기법 적용 44
Table 4.8. 선정된 온습도센서의 사양 44
Table 4.9. 적외선센서 레이서(RACER) 기법 적용 45
Table 4.10. 선정된 적외선센서의 사양 45
Table 4.11. 자이로센서 레이서(RACER) 기법 적용 46
Table 4.12. 선정된 자이로센서의 사양 46
Table 4.13. ATmega128의 특징 49
Table 4.14. STM32F103VC의 주요 특징 50
Table 4.15. 와이파이(wifi) 모듈 제품사양 52
Table 4.16. 지그비(zigbee) 모듈 제품사양 53
Table 4.17. 구성 사항 55
Table 4.18. 펌웨어 설계 및 개발 환경 55
Table 4.19. 통신 토폴로지(topology)별 장단점 57
Table 4.20. 토폴로지별 주요 요소 비교 59
Table 4.21. 유선 통신 기본 프레임 구조 61
Table 4.22. 명령어 테이블 61
Table 4.23. 장비조회 명령 62
Table 4.24. 장비조회 응답 62
Table 4.25. 센서 조회 명령 63
Table 4.26. 센서 조회 응답 63
Table 4.27. 무선 통신 기본 프레임 구조 65
Table 4.28. 명령어 테이블 및 리스트 66
Table 4.29. 센서조회 명령 66
Table 4.30. 센서 조회 응답 67
Table 4.31. IEEE 802.15.4의 기능 요약 69
Table 4.32. 지그비(zigbee) 통신의 특징 72
Table 5.1. 센서데이터 DB화 소프트웨어 개발환경 77
Table 5.2. 멀티센서 데이터 표현을 위한 DB 테이블 78
Table 5.3. 데이터베이스 설계 81
Table 5.4. 프로그램 개발을 위한 Class 구성 85
Table 5.5. 감지유형에 따라 활용 가능한 센서 88
Table 5.6. 화재감시 사고예측 레벨 설정 91
Table 5.7. 지진감시 사고예측 레벨 설정(자이로센서 변화량) 92
Table 5.8. 프로그램 로직설계 : pseudo code 93
Table 5.9. 개발환경 95
Table 5.10. 메시지 전송 프로세스 106
Table 5.11. 등록 ID & API key 취득 프로세스 106
Table 5.12. 알림서비스 개발 환경 107
Table 5.13. 스마트단말을 통한 메시지 형태 110
Table 5.14. 멀티센싱보드의 통신 모드 115
Table 6.1. Class 타입 123
Table 6.2. 인스턴스 생성 소스 126
Table 6.3. 의존성 삽입 관련 패턴 생성 소스 127
Table 6.4. Aspect 선언 소스 129
Table 6.5. Pointcut 선언 소스 129
Table 6.6. Pointcut 표현 조합 소스 129
Table 6.7. Before Advice 소스 130
Table 6.8. After Advice 소스 130
Table 6.9. Around Advice 소스 130
Table 6.10. XmlCode 132
Table 6.11. JDBCCode 132
Table 6.12. JSP 소스 133
Table 6.13. SQL 작성 소스 134
Table 6.14. 개발 환경 및 관련 사이트 135
Table 6.15. 패키지 구성 135
Fig 1.1. 융복합 기술구조 14
Fig 1.2. 감시/모니터링 핵심기술 및 효과 15
Fig 2.1. 기존 환경 감시 및 모니터링 시스템 구조 20
Fig 2.2. 환경 감시 체계(사례) 20
Fig 2.3. 스마트 빌딩 환경 감시를 위한 모니터링 시스템 개발의 구조 및 개념 21
Fig 3.1. IP 카메라의 영상 처리과정 25
Fig 3.2. 실내 보안용 센서의 구조도 예시 27
Fig 3.3. 인체감지 센서의 데이터 처리 프로세스 29
Fig 3.4. 인체감지기반 LED조명 원격제어 시스템 구조 29
Fig 3.5. LED조명 지향각 제어 시스템의 구조도 31
Fig 3.6. LED제어를 위한 제어보드의 동작 순서도 31
Fig 3.7. 감시 환경 구성도 32
Fig 3.8. 스마트 디바이스 기반의 모니터링 시스템의 예 33
Fig 4.1. 테스트에 사용된 DSP 보드 46
Fig 4.2. 센서 테스트용 베드 구성 47
Fig 4.3. DSP를 이용한 센서 동작 확인 47
Fig 4.4. 멀티센싱보드의 개요 48
Fig 4.5. MCU 설계 부분 회로도 51
Fig 4.6. 전원 공급 부분 회로도 51
Fig 4.7. 통신 부분 회로도 52
Fig 4.8. 와이파이(wifi) 모듈 및 지그비(zigbee) 모듈 회로도 53
Fig 4.9. 센서의 배치 54
Fig 4.10. 멀티센싱보드 네트워크 구성 54
Fig 4.11. 펌웨어 기능 및 프로그래밍 프로세스 56
Fig 4.12. 멀티센싱보드에 트리토폴로지를 적용한 센서네트워크 60
Fig 4.13. ASCII Code표 64
Fig 4.14. 프로토콜 구성 주요 펌웨어 소스코드 68
Fig 4.15. 스위칭 모드 구현의 테스팅 화면 70
Fig 4.16. 노드 수량별 PER(Packet error rate) 70
Fig 4.17. 싱글/멀티패스 쓰루풋 측정 결과 71
Fig 4.18. 무선통신 신뢰성 시뮬레이션 파라미터 설정 72
Fig 4.19. 설정된 파라미터와 트리토폴로지 구조 73
Fig 4.20. 라우터 수에 따른 딜레이시간 시뮬레이션 결과 73
Fig 5.1. 멀티센싱보드 센서정보 처리를 위한 구조 75
Fig 5.2. 센서데이터 처리를 위한 DB 화 76
Fig 5.3. 쿼리를 이용한 DB 데이터 업데이트 확인 78
Fig 5.4. 주기적으로 센서데이터를 업데이트 하는 응용 소프트웨어의 로그1 79
Fig 5.5. 주기적으로 센서데이터를 업데이트 하는 응용 소프트웨어의 로그2 80
Fig 5.6. MySQL DBMS 시스템에 정의된 테이블 : table name sensing_data 82
Fig 5.7. MySQL DBMS 시스템에 정의된 테이블 : table name sensor_setting 82
Fig 5.8. MySQL DBMS 시스템에 정의된 테이블 : table name history 83
Fig 5.9. MySQL DBMS 시스템에 정의된 테이블 : table name led_control 83
Fig 5.10. MySQL DBMS 시스템에 정의된 테이블 : table name camera_control 84
Fig 5.11. MySQL DBMS 시스템에 정의된 테이블 : table name alarm 84
Fig 5.12. TCP/IP 통신 및 DB 업데이트 S/W의 클래스 다이어그램 86
Fig 5.13. TCP/IP 통신 및 DB 업데이트 S/W의 시퀀스 다이어그램 86
Fig 5.14. TCP/IP 를 통한 데이터 수신 및 DB 업데이트 87
Fig 5.15. MySQL DBMS 를 통한 DB 업데이트 확인 88
Fig 5.16. 출입 (보안)사고 예측 프로세스 89
Fig 5.17. 화재감시 사고 예측 프로세스 90
Fig 5.18. 지진/진동 예측 프로세스 91
Fig 5.19. 스마트 빌딩 모니터링 시스템에 적용 94
Fig 5.20. 센서 네트워크 시퀀스 다이어그램 95
Fig 5.21. 센서 네트워크 유즈케이스 96
Fig 5.22. 소켓 통신 오브젝트 다이어그램 96
Fig 5.23. 로그인 화면 97
Fig 5.24. 메인메뉴 화면 97
Fig 5.25. 메인통합화면에서 감시유형별 센서정보 표시 98
Fig 5.26. 정상 및 비정상 상태(알림)표시 99
Fig 5.27. 지역별 센서정보 세부 모니터링 인터페이스 99
Fig 5.28. 지역별 센서별 세부정보 표시 100
Fig 5.29. 비정상적인 감지내역 조회 101
Fig 5.30. 감지내역조회 하단부 구성 102
Fig 5.31. 환경설정 메뉴에서 제공되는 인터페이스 102
Fig 5.32. 서비스의 생명주기 103
Fig 5.33. 스마트 단말 로그인 화면 104
Fig 5.34. 스마트 단말 모니터링 화면 104
Fig 5.35. 서버 프로그램 시퀀스 다이어그램 108
Fig 5.36. 앱 프로그램 시퀀스 다이어그램 109
Fig 5.37. 알림서비스를 위한 서버프로그램 및 로그 109
Fig 5.38. 스마트단말에 수신된 메시지 및 알림리스트 110
Fig 5.39. 스마트단말을 이용한 SNS 연동 111
Fig 5.40. 시리얼 통신 모듈 활성화 112
Fig 5.41. 통신모듈 활성화 : Tera Term을 통한 시리얼 통신 113
Fig 5.42. 와이파이 기능 활성화를 위한 터미널 커맨드 113
Fig 5.43. 지그비(zigbee) 기능 활성화를 위한 터미널 커맨드 114
Fig 5.44. 데이터 수집 및 테스트 프로그램 구성 115
Fig 5.45. 센서보드 데이터 수집 테스트 프로그램 1 116
Fig 5.46. 센서보드 데이터 수집 테스트 프로그램 2 116
Fig 6.1. 프레임워크의 개념 118
Fig 6.2. 오픈소스 기반의 자바 프레임워크 119
Fig 6.3. MVC 패턴 120
Fig 6.4. IoC 컨테이너의 구동원리 121
Fig 6.5. 스프링 프레임워크의 구성 121
Fig 6.6. Log4J의 로그 수준 체계 122
Fig 6.7. 어플리케이션 아키텍처 123
Fig 6.8. 고전적인 J2EE 아키텍처 124
Fig 6.9. 프레임워크 경량 아키텍처 125
Fig 6.10. 인스턴스 생성과정 126
Fig 6.11. 의존성 삽입 관계 패턴 생성과정 127
Fig 6.12. Ioc/DI 컨테이너 128
Fig 6.13. 프레임워크 예외처리 구성 131
Fig 6.14. 코드 서비스 구성 131
Fig 6.15. 페이징 서비스 모듈 구조 133
Fig 6.16. 모바일 웹 구성 환경 135