유비쿼터스 컴퓨팅 기반에서 환경 관제 시스템 설계

1. 유비쿼터스 컴퓨팅 기반에서 환경 관제 시스템 설계 원광대학교 일반대학원 컴퓨터 공학과 석사4학기 류한철

2. 목차 • 서론 • 연구 필요성 • 연구 목적 • 관련연구 • 액티브 모델 기반 분산 프레임워크 • 환경 오염 물질 측정에 관한 연구 • 유비쿼터스 환경 관제 시스템 • 환경 관제 시스템 • 환경 관제 시스템 데이터베이스 • 환경 관제 시스템 서비스 컴포넌트 • 환경 관제 시스템 제공 서비스 컴포넌트 • 유비쿼터스 환경 관제 서비스의 수행 • 환경 관제 서비스의 수행 환경 • 서비스 시나리오 • 결론 및 향후 연구

3. 서론 • 연구배경 • 주거환경의 상태로 인한 거주자의 건강 악화 사례 보고 • 악토피 등의 피부병 • 환경 내 오염물질로 인한 집중력의 저하 • 거주자의 건강을 위협하는 SHS(Sick House Syndrome)발생 • 헌집증후군 – 배수관이나 가스관에서 새어 나오는 유해물질로 인해 발생 • 새집증후군 - 건축자재나 벽지, 가구 등에서 발생하는 유해물질로 인해 발생. • 석면, 포름알데히드, 라돈 등의 유해물질을 배출 • 삶의 질 향상에 따른 건강한 생활 환경에 대한 요구 증가 • 생활 환경에 대한 관리 필요 • 건강한 환경을 제공하기 위한 전문적인 시스템 필요

4. 서론 • 연구 필요성 • 사용자를 위한 응용 서비스 지원 • 서비스 환경을 통합 관리 • 실내 환경 오염을 방지하고 예방할 수 있는 방법 제시 • 실내 환경에 대한 제어와 환경 정보를 제공하기 위한 Web GUI 제공 • 연구 목적 • 거주자에게 건강한 실내환경을 제공 • 주거 환경으로 인한 질병을 예방 • 다중이용시설에 대한 실내공기질 유지 • 실내공기질 관리 규정에 맞는 실내 환경 상태 유지

5. 서론 • 연구목적 • 다중이용시설에 대한 실내공기질 유지 및 권고 기준

6. 관련 연구 • 실내공기질의 측정 • 병원 • 학교 • 가정 • 공장 병원 학교 환경 관제 시스템 공장 가정

7. 관련 연구 • 병원 • 적용기준 • 의료인이 공중 또는 특정다수인을 위하여 의료．조산의 업을 행하는 곳으로서 종합병원,병원,치과병원,한방병원,요양병원,의원,치과의원,한의원 및 조산원 등을 포함(의료법 제2조)-병상수100개이상 • 연면적 2,000㎡ 이상 (605평이상) • 유지/권고기준 : 실내공기질 유지기준(제2조관련) • 유지/권고기준 : 실내공기질 권고기준(제3조관련)

8. 관련 연구 • 학교 • 교사 안에서의 공기의 질에 대한 관리기준 8

9. 관련 연구 • 교사 안에서의 공기의 질에 대한 유지 기준

10. 관련 연구 • 주택 • 적용시설 대상 • 공동주택기준

11. 관련 연구 • 공장 • 시설 규모별 월간 측정기준

12. 관련 연구 • 공장 대기오염물질 배출 허용기준

13. 관련 연구 • TMS(Tele Metering System) • 정부에서 실시하는 환경보전대책의 일환 • 오염물질 다량배출 시설에 대해 설치 • 굴뚝원격감시체계관제센터와 수질원격감시체계관제센터를 운영중 • 대기오염측정망,수질자동측정망, 소음진동측정망, 실내공기질자동측정망 등이 존재 수질 TMS 구성도 굴뚝 TMS 구성도

14. 유비쿼터스 환경 관제 시스템 • 환경 관제 시스템 • 정보 수집환경과 관제 센서, 사용자 환경으로 구분 • 정보 수집환경 • 다중 이용 시설과 가정으로 구분 • 관제센터 • 수집된 정보를 통합 관리(사용자, 환경, 기기 제어 정보) • 쾌적한 환경 유지 기능 • 환경이 가지는 상태 정보 제공 • 사용자환경 • 오염 측정 의뢰 업체 • 정보를 이용하는 컨텐츠 제공자

15. 유비쿼터스 환경 관제 시스템 • 환경 관제 시스템 정보 수집 환경 관제 센터 사용자 환경 다중 이용 시설 환경 관제 시스템 • 의뢰 업체 및 • 서비스 제공자 서비스 수집 유무선 통신 유무선 통신 공장 병원 기기 제어 정보 사용자 정보 환경 정보 가정 학교

16. 유비쿼터스 환경 관제 시스템 • 환경 관제 시스템의 구성요소 • 정보 수집 환경 • 물리적 요소 • 데이터 수집을 위한 센서 그룹 • 환경 제어를 위한 디바이스 그룹 • 사용자 환경 • Web GUI • 환경 정보 제공 • 실내 환경 제어 • 센서 매니저 • 이기종 센서와 장치로부터 수집된 스트림 데이터 관리 • CDOGF • 객체 그룹 관리 서비스를 지원

17. 유비쿼터스 환경 관제 시스템 • 환경 관제 시스템의 구성요소 • 관제 센터 • 센서 매니저 • 이기종 센서와 장치로부터 수집된 스트림 데이터 관리 • DOGF • 객체 그룹 관리 서비스를 지원 • 물리장치나 Client의 CDOGF와 상위 응용 사이의 통신을 관리 • 액티브 모델 • DOGF와의 상호작용을 통해 정보 제공 • 서비스 컴포넌트 제공 • 환경 관제 시스템 데이터 베이스 • 관제 센터에서 환경을 관제하기 위해 필요한 정보 관리

18. 유비쿼터스 환경 관제 시스템 Server • 환경 관제 시스템의 구성요소 Client Client 사용자 환경 관제 센터 Client Components Client Client DataBase CDOGF DOGF Active Model Sensor Manager 정보 수집 환경 Sensor Manager Field

19. 유비쿼터스 환경 관제 시스템 • 환경 관제 시스템 데이터베이스 스키마 구조 • 환경 정보 • 사용자 관리 • 위치 정보 • 장치 관리 • 데이터 관리 • 종합 정보

20. 유비쿼터스 환경 관제 시스템 • 환경 관제 시스템 데이터베이스 테이블 • 환경 정보 • 관제시스템에서 관리하는 환경에 대한 정보를 관리한다. • Environ_Management • Hospital_Manage • School_Manage • Home_Manage • Factory_Manage • Data_Management • Hospital_Infor • School_Infor • Home_Infor • Factory_Infor • 사용자 정보 • 관제시스템을 사용하고 관리하는 사용자에 대한 정보를 관리한다. • Service_User • Client • Service_Provider

21. 유비쿼터스 환경 관제 시스템 • 환경 관제 시스템 데이터베이스 테이블 • 위치 정보 • 관제시스템으로 관하는 시설의 주소나 위치에 대한 정보를 관리한다. • Location • 장치 정보 • 환경으로부터 데이터 값을 수집하거나 제어하기 위한 장치들에 대한 정보를 관리한다. • Device_Manage • 서비스정보 • 시스템에서 제공하는 서비스에 관한 이벤트와 종합정보 등을 관리한다. • Service_Management • Total_Infor • Event_Manage • Matadata_Manage

22. 환경 관제 시스템 서비스 컴포넌트 • 환경 관제 시스템 제공 서비스 컴포넌트 • 사용자 환경에 맞는 다양한 응용을 지원하기 위한 컴포넌트 정의 • 사용자 정보 • 시스템 관리자와 의뢰 업체에 대한 정보 • 환경제어 기준정보 • 실내공기질을 기본으로 환경을 관리하는 기준과 방법에 대한 정보 • 기기제어 • 기기를 제어하기 위한 정보

23. 환경 관제 시스템 서비스 컴포넌트 • 알림 이벤트 • 사용자에게 알림 서비스를 제공하는 조건과 방법에 대한 정보 • 데이터 출력 컴포넌트 • Client가 요청하는 데이터를 제공 • 기기제어에 대한 요청시에는 기기제어 컴포넌트로 전달 • Client별로 각각의 환경에 따른 데이터를 저장 • 데이터베이스에 새로운 데이터 입력시 내용 갱신 • Client에게 보다 빠른 응답을 제공

24. 환경 관제 시스템 서비스 컴포넌트 • 환경 관제 서비스 컴포넌트와 제공 메소드

25. 환경 관제 시스템 서비스 컴포넌트 • 서비스 컴포넌트의 구조 Interface 환경정보 제공 기기 상태정보제공 환경제어 기준 제공 Application Services 사용자 정보 환경제어 기준정보 기기제어 알림 이벤트 데이터 출력 Service Components Active Model Control_info _TMO Location_info _TMO Info_Provider _TMO Database _TMO Service_info _TMO DOGF Sensor Manager InformationRepository DynamicBinder ContextProvider MobileProxy Security GroupManager Physical elements Environment Information Sensor Device Group Location Tracking Sensor Group Information Collect Sensor Group

26. 환경 관제 시스템 서비스 컴포넌트 • 서비스 컴포넌트의 처리과정 • 1.데이터 수집 • 2.데이터 값의 판별 • 3.데이터 저장 • 4.환경제어 기준정보 관리 모듈 • 5.사용자 정보 관리 모듈 • 6.이벤트발생 • 7.알림 이벤트 관리 모듈 • 8.기기제어 관리 모듈 • 9.사용자 정보 관리 모듈 • 10.데이터 출력 관리 모듈

27. 환경 관제 시스템 서비스 컴포넌트 • 서비스 환경에 따른 수집 데이터 • 병원 • Int형 12개 • 온도, 습도, PM10, CO₂, HCHO, 총부유세균, CO, Rn, NO₂, VOC, 석면, O₃ • 학교 • int형 14개 • 온도, 습도, PM10, CO₂, HCHO, 총부유세균, 낙하세균, CO, NO₂, Rn, TVOCs, 석면, O₃, 진드기 • 가정 • Int형 8개 • 온도, 습도, HCHO, VOCs[Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene, Styrene] • 공장 • Int형 8개 • 온도, 습도, PM, CO, NO₂, SO₂, O₃, Pb

28. 환경 관제 시스템 서비스 컴포넌트 • 관제시스템의 접속 정책 • 다수의 환경에 존재하는 Client가 관제센터와 통신하기 위한 방법 • 스레드를 이용하여 Client가 Server에 순차적으로 접속 • 각각의 Client들은 순차적으로 10초에 한번 Server에 접속 • 정해진 주기는 Client의 수에 따라 변화 • Client들의 접속시간은 데이터의 양에 따라 증가나 감소

29. 유비쿼터스 환경 관제 서비스의 수행 • 유비쿼터스 환경관제 서비스의 수행 환경 • 서비스 수행의 환경으로 병원, 학교, 가정, 공장을 선정 • 온라인 데이터 수집 • 병원, 학교, 가정 • 오프라인 데이터 수집 • 공장

30. 유비쿼터스 환경 관제 서비스의 수행 • 서비스 시나리오 • 관리하고 있는 다중 이용 시설은 실내공기질 권고기준에 따라 관련 유비쿼터스 컴퓨팅 환경으로 구축되어 있다고 전제 한다. 유비쿼터스 환경 관제 시스템은 다중 이용 시설의 실내공기질을 측정하고 거주자를 위한 쾌적한 환경을 유지하는 환경 관제 서비스를 제공한다. 환경 관제 서비스를 제공하는 3개의 환경으로 병원, 학교, 가정을 선정하였고, 이들 환경에 대한 서비스에 대한 시나리오 3개를 작성하였다. 환경 관제 서비스에 대한 수행성을 확인하기 위한 시나리오는 다음과 같다. 환경 관제 시스템에 3개의 환경이 온라인으로 연결되어 지속적으로 데이터를 수집하고 있다. A 병원와B 학교, C 가정이 있으며 1분마다 한번씩 데이터를 전달 받고 있다. 각각의 장소에서 수집되는 데이터는 서버의데이터베이스에 저장이 된다.

31. 유비쿼터스 환경 관제 서비스의 수행 병원의 경우에 수집되는 데이터의 종류는 총 12가지로 온도, 습도, PM10, CO₂, HCHO, 총부유세균, CO, NO₂, Rn VOC, 석면, O₃ 을 데이터로 수집한다. 각각의 장소에서 수집된 데이터를 통해 해당 장소에 대한 상황을 알 수 있다. 수집된 데이터를 통해 해당장소에 대한 조건에 따라 상황을 판단하며 해당 장소에 대한 제어를 실시하게 된다. 환경 관제 서비스를 실시하고 있는 A 병원에서 데이터를 수집하고 있다. 수집된 데이터는 22도, 습도는 40, PM10 36, CO₂, 238, HCHO 62, 총부유세균78, CO 2, NO2 0.01, Rn 1.0, VOC 20, 석면 0, O₃0.04로서 병원 유지 기준과 비교했을 때 문제가 없는 것으로 확인했다. Client에서 A 병원 현재 실내공기질의 상태를 확인하고자 요청해왔고, 저장된 A 병원의 실내공기질 상태에 대한 데이터를 보내어 Client측의 GUI화면으로 출력시킨다.

32. 유비쿼터스 환경 관제 서비스의 수행 1시간 뒤에 수집한 A 병원의 데이터는 26도, 습도는 53, PM10 42, CO₂ 482, HCHO 87, 총부유세균81, CO 4, NO₂ 0.02, Rn 1.6, VOC 43, 석면 0, O₃0.06으로 실내공기질 유지기준에 의해 A 병원의 환기가 필요한 것으로 나타났다. A 병원에 실내공기질 유지기준에 의해 공기의 질을 개선시켜야 함을 알리고 A 병원의 환기시스템을 동작시킨다. A 병원의 환기시스템이 동작하여 실내공기의 질이 적정수준까지 떨어지면 환기시스템을 제어하여 정지시킨다. 제공 제어 수집 환경 관제 시스템 환경 관제 시스템 병원 병원

33. 유비쿼터스 환경 관제 서비스의 수행 학교의 경우는 총 14개로 온도, 습도, PM10, CO₂, HCHO, 총부유세균, 낙하세균, CO, NO₂, 라돈, VOCs, 석면, O₃, 진드기이다. 가정의 경우는 총 8가지로서 온도, 습도, HCHO, VOCs[Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene, Styrene]의 데이터를 받는다. 학교의 경우 병원과는 달리 시설의 상태와 주위 환경, 해당 장소의 목적에 따라 유지 기준이 다르다. 시설의 상태로는 건물이 경과된 년 수, 주변 환경으로는 학교 주변 도로나 난방 방법, 석명 단열제의 사용 여부 등이 있다. 제공 제어 수집 환경 관제 시스템 환경 관제 시스템 학교 학교

34. 유비쿼터스 환경 관제 서비스의 수행 학교의 경우 병원과는 달리 시설의 상태와 주위 환경, 해당 장소의 목적에 따라 유지 기준이 다르다. 해당장소의 목적이란 해당장소가 어떻게 사용되고 있는지를 나타내며, 교실, 보건실, 식당, 지하교실, 교무실 등이 있다. 학교의 경우 조건에 따라 유지기준이 다르기 때문에 각 장소 별 유지기준에 맞추어 데이터를 출력한다. 도로에서 떨어진 곳에 위치한 올해 신축한 학교에 대해 측정을 한다고 한다. 추가적으로는 석면을 단열재로 사용하지 않았다. 제공 제어 수집 환경 관제 시스템 환경 관제 시스템 학교 학교

35. 유비쿼터스 환경 관제 서비스의 수행 일반 교실에서 들어온 데이터는 온도 24, 습도 45, PM10 32, CO₂ 217, HCHO 21, 총부유세균284, VOCs 173로 나타났고 교무실에서는 온도 26, 습도 53, PM10 58, CO₂ 341, HCHO 28, 총부유세균403, TVOCs 237, O₃ 0.06으로 나타났다. 이는 일반 교실에서 들어온 데이터의 경우 유지기준을 지키고 있지만 교무실에서 들어온 데이터는 오존이 유지기준만큼 높아졌다. 따라서 교무실에 대해 실내공기질의 개선이 필요해졌다. 교무실로 실내공기질 개선을 위해 환기시스템을 동작시킨다. 이와 같이 전체가 아닌 시설의 일부분에서만 실내공기질의 악화가 있을 수도 있다. 제공 제어 수집 환경 관제 시스템 환경 관제 시스템 학교 학교

36. 유비쿼터스 환경 관제 서비스의 수행 가정에서의 실내공기질은 온도, 습도, HCHO, Benzene, Toluene, Ethylbenzene, Xylene, Styrene으로 총 8가지 항목으로 되어있다. 올해 신축한 C가정에서 데이터를 수집하자 온도 26, 습도56, HCHO 116, Benzene 5, Toluene 463, Ethylbenzene 103, Xylene 287, Styrene 89으로 나타났다. 이는 1주일전에 측정한 온도 27, 습도48, HCHO 132, Benzene 6, Toluene 478, Ethylbenzene 137, Xylene 308, Styrene 107보다 낮은 수치로서 시간이 지남에 따라 실내공기질 수준이 점차 좋아지고 있는 것으로 보인다. 이와 같이 현재 측정된 데이터와 기존의 데이터를 비교하여 그 동안의 실내공기질에 생긴 변화를 알 수 있다. 제공 결과, 제어 수집 환경 관제 시스템 환경 관제 시스템 가정 가정

37. 유비쿼터스 환경 관제 서비스의 수행 환경 관제 시스템에 연결되지 않은 D 공장에 대한 측정을 의뢰받았다. UMPC와 같은 모바일 기기를 가지고 임의의 시간에 측정하였고측정한 데이터는 모바일 기기를 통해 환경 관제 시스템과 인터넷으로 연결되면 보낸다. 측정 데이터를 보내면 환경 관제 시스템에서 보내온 데이터를 분석하고 그에 대한 결과 값을 모바일 기기로 보내게 된다. 결과 입력 환경 관제 시스템 환경 관제 시스템 공장 공장

38. 학위 논문 계획 • 학위 논문 작성 일정 액티브 모델, DOGF 연계 데이터베이스 연동 연계 서비스 컴포넌트 구현 서버 GUI 클라이언트 GUI 웹 GUI 테스트