가상 센서 클라우드 컴퓨팅 시스템 설계 및 구현

백정호,이홍로 한국정보과학회 2014 데이타베이스 연구 Vol.30 No.2

Recently, Many people have been actively researched a cloud service to interact with the system using the sensors. In this paper, we create a virtual sensor owned by the user using a physical sensor and the cloud system working on a system for sharing information and data available to other users of the virtual sensor system using a cloud again. Virtual Sensors Can be generated through a combination of physical sensors or a combination of physical sensors and a virtual sensor. For heterogeneous sensors to provide the desired integration of information and take advantage of the data in a cloud system fails to communicate with each other's near-distance away. It is possible to provide a service to the user, useful and easy data collection and provide this virtual environment, the sensor and collect the information about it, and to provide the cloud system. 최근 센서를 이용한 시스템과 클라우드 시스템을 연동하여 서비스하는 연구가 활발히 진행되고 있다. 본 논문에서는 사용자가 소유한 물리적 센서를 클라우드 시스템을 이용하여 가상 센서로 생성한다. 그리고 클라우드 시스템을 이용하여 가상 센서 데이터를 다른 사용자에게 정보 공유 및 제공하는 시스템에 대해 연구 하고자 한다. 가상센서는 물리적 센서의 조합이나 물리적 센서와 가상 센서의 조합을 통해서 생성 할 수 있다. 이기종 센서의 경우거리가 떨어져 있어 상호간에 근거리 통신하지 못하는 경우에 클라우드 시스템을 활용하여 데이터의 통합과 원하는 정보의 제공을 한다. 이러한 가상적인 환경의 센서와 이에 대한 정보를 수집 및 제공하기 위한 클라우드 시스템은 사용자에게 유용하고 편리한 정보수집 및 제공의 서비스를 제공 할 수 있다.

스마트 센서 응용 소프트웨어를 테스팅하기 위한 효율적인 방법

조장우(Jang-Wu Jo),정환철(Hwan-Cheol Joeng) 한국컴퓨터정보학회 2013 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.18 No.8

본 논문에서는 스마트 센서 응용 소프트웨어를 테스팅하기 위한 효율적인 방법인 가상 센서 시스템을 제안한다. 센서 응용 소프트웨어를 테스트하는 보편적인 방법은 테스트 보드에 센서를 직접 연결시켜 테스팅 환경의 센서 측정값으로 응용소프트웨어를 테스팅 하는 것이다. 센서 측정값을 입력으로 센서 응용 소프트웨어를 테스팅함으로 발생하는 문제는 테스트 데이터가 제한적이라는 것이다. 즉, 테스트 데이터가 센서로부터 생성되기 때문에 소프트웨어 테스터가 테스트 데이터를 조절하지 못하는 문제가 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 가상센서 시스템을 제안한다. 가상 센서 시스템은 소프트웨어 테스터가 센서의 측정값을 조절할 수 있게 한다. 가상 센서 시스템에서 센서 선택, 센서 특성화, 출력 패턴 정의의 세 단계를 통해 가상 센서를 정의한다. 가상 센서 시스템을 통해 조절 가능한 센서 측정값을 사용함으로써 센서 응용 소프트웨어에 대한 효율적인 테스트가 가능하다. 본 연구의 유용성을 보이기 위해 가상 센서 시스템을 안드로이드 앱의 센서 프로그램에 적용해 보고 실험 결과를 보인다. This paper presents a virtual sensor system that is an effective method to test application software of smart sensors. The common way of testing sensor application is to build a test board, connect sensors to the board, and test sensor applications on the board with sensor's measurements as inputs. The problem of testing sensor application software with sensor's measurements as inputs is the restriction of test data. In other words, software testers cannot manipulate test data, because test data is generated by sensors. To solve this problem a virtual sensor system is presented in this paper. The virtual sensor system enables software testers to manipulate measurements of sensors. In the virtual sensor system, generation of virtual sensors comprises three stages - sensor selection, sensor characterization, and determination of output patterns. Sensor's measurements that can be manipulated through the virtual sensor system make the process of testing efficient. To show the usefulness of our virtual sensor system, it is applied to sensor applications in Android platform and the result of experiments is shown.

3D 가상공간에서의 센서 표현 방법

임창혁(Chang Hyuk Im),이명원(Myeong Won Lee) 한국컴퓨터그래픽스학회 2018 컴퓨터그래픽스학회논문지 Vol.24 No.4

최근 센서와 가상공간의 융합 어플리케이션 개발이 증가함에 따라 실제 공간에서의 물리적 센서를 3차원 가상공간에서 표현하고 직접 제어, 관리 할 수 있는 방법에 대한 요구도 증가하고 있다. 본 연구에서는 물리적 센서와 가상공간의 디지털 객체가 공존하며 시각화를 생성하는 가상세계와 현실세계를 혼합한 증강 현실을 이용하여, 3D 가상공간에서의 물리적 센서 장치를 표현하는 기법을 정의한다. 이것은 이기종 컴퓨팅 환경에서 증강 혼합현실 응용프로그램에서의 데이터 공유와 상호 교환을 통하여 네트워크상의 다양한 물리 센서들을 관리 제어하는 것을 목적으로 한다. 현실 세계에 존재하는 수많은 센서들을 구분하기 위하여 대표적인 센서 타입을 분류하고 센서별 기능을 3D 가상공간에 표현하기 위한 센서 장면 그래프를 정의하고 데이터 모델을 정의하였다. 이를 기반으로 3D 가상공간에서 센서 장치들의 기능을 시뮬레이션 할 수 있는 물리적 센서 뷰어를 개발하였다. Applications about systems integration of sensors and virtual environments have been developed increasingly. Accordingly, there is a need for the ability to represent, control, and manage physical sensors directly in a 3D virtual environment. In this research, a method of representing physical sensor devices in a 3D virtual environment has been defined using mixed and augmented reality, including virtual and real worlds, where sensors and virtual objects co-exist. The research is intended to control and manage various physical sensors through data sharing and interchange between heterogeneous computing environments. In order to achieve this, general sensor types have been classified, and a sensor based 3D scene graph for representing the functions of sensors has been defined. In addition, a sensor data model has been defined using the scene graph. Finally, a sensor 3D viewer has been implemented based on the scene graph and the data model so as to simulate the functions of sensors in indoor and outdoor 3D environments.

건물에너지시스템 센서 네트워크에서의 백업 가상센서 성능 향상을 위한 시계열 데이터 다운스케일링 방법

최영웅,윤성민 대한설비공학회 2022 설비공학 논문집 Vol.34 No.3

Building system sensor networks measure and collect various information in buildings. Virtual sensors provide enormous potentials for improving and supplementing physical sensor-based building sensor networks. Virtual sensors are developed upon data collected from the sensor network and used for observation, backup, and prediction of system variables. A virtual sensor is a model which learns mathematical relations among input data to output the required variable. In this regard, aggregating various heterologous data (data fusion) has been important to obtain high-performance virtual sensors containing well-learned inner structures. However, fusing different data into single time series can be a difficult task due to the different sensing periods (data resolution). In this paper, a novel relational variable-based data downscaling method is suggested to tackle the limitations on building system data fusion. The effectiveness of the proposed method was evaluated with real operational datasets. The suggested method improved the performance of the virtual sensor by 30.2%. 본 연구에서는 건물에너지시스템 센서네트워크의 데이터 융합을 위한 관계변수 기반 다운스케일링 방법을 제시하고, 업스케일링 된 데이터를 활용하여 가상센서 성능을 향상시키는 전략을 제시하였다. 다운스케일링 방법으로 관계변수 기반 방법이 제시되었으며 시간단위 데이터와 분단위 데이터를 통합 활용할 시 발생하는 계측주기 차이에 대한 문제를 효과적으로 해결할 수 있었다. 또한, 다운스케일링 방법의 활용 측면에서, 가상센서 구축 시 시계열이 다른 데이터를 통합하여 입력변수로 활용할 수 있었다. 이에 대한 효과를 검증하기 위하여 가상센서 입력변수 구성 방법에 따른 Case를 설계하고 가상센서 성능을 평가하였다. Case 스터디에 대한 종합 결과는 Fig. 10과 같이 데이터 전 기간에 대한 가상센서 성능으로 표현하였다. Case 1 대비 Case 2는 9.7%, Case 3은 30.2%의 가상센서 오차가 감소하였다. 또한, Case 2의 센서 오차 표준편차는 Case 1 대비 8.8% 증가했지만, Case 3의 경우는 13.6% 감소하였다. 종합적으로, Case 3의 모델이 가장 우수한 성능을 보였다. 이는 관계변수 기반 다운스케일링을 활용한 데이터 융합 방법이 가상센서 모델링과 성능에 긍정적인 효과를 보인다는 것을 의미한다. 본 연구에서 제시한 다운스케일링 방법은 시간단위와 분단위 데이터 간의 시계열 종합 뿐 아닌 다양한 계측주기를 가진 데이터들에 적용할 수 있는 기술로, 건물데이터 운용 관점에서 활용도가 높을 것으로 사료된다.

공동주택 지역난방시스템 2차측 환수온도의 현장 관측 가상센서 구축 방법

최영웅(Youngwoong Choi),윤성민(Sungmin Yoon),김용식(Yong-Shik Kim) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

공동주택 지역난방시스템 2차측 환수온도의 현장 관측 가상센서 구축 방법

최영웅(Youngwoong Choi),윤성민(Sungmin Yoon),김용식(Yong-Shik Kim) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

가상센싱 기술은 건물에너지시스템의 제어, 유지관리, 모니터링 시스템과 고도화된 정보체계 구축에 있어 중요한 기술이다. 가상센서는 실물센서의 대체 및 백업(Replacement & backup) 목적과 미지 변수에 대한 관측(Observation) 목적으로 구축되어 센서 및 장치의 이상 검출 및 진단(FDD: Fault detection and diagnosis), 시스템 분석, 모니터링 등에 다양하게 활용된다. 특히, 관측 목적의 가상센서는 실물센서가 가진 측정 범위의 한계를 극복하여 시스템의 센싱 체계를 확장하는 기술로 활용범위가 넓은 기술이다. 하지만, 실제 현장에서는 센싱환경이 제한적이고 모델링 대상값이 부재하기 때문에 관측 가상센서 모델링이 어렵고, 현장 적용 시에도 모델링 조건과 실제 시스템 조건의 차이로 인해 좋은 성능을 보장하기 힘들다. 본 연구에서는 이러한 실질적인 문제점을 해결하기 위하여 현장 관측 가상센서 개발 방법을 제안한다. 해당 방법에서 관측 가상센서는 건물시스템에 대한 다양한 정보를 통합 활용하여 모델링되고, 실제 시스템 운전데이터와 관계변수 기반 간접 보정 방법을 통해 보정된다. 제안된 현장 관측 가상센서는 실제 공동주택 지역난방시스템의 2차측 환수온도를 대상으로 적용되었다. 보정 전 모델은 0.81℃의 오차를 보였으며 보정 후 모델은 오차가 32% 감소한 0.55℃의 오차를 보였다.

건물에너지시스템의 실물센서와 가상센서의 동시적 현장보정 방법

구자범(Ja Beom Koo),윤성민(Sung Min Yoon) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

대체모델을 활용한 건물에너지시스템 내 관측 가상센서의 성능 향상방법

최영웅(Youngwoong Choi),윤성민(Sungmin Yoon),김용식(Yong-Shik Kim) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.11

건물에너지시스템의 실물센서와 가상센서의 동시적 현장보정 방법

구자범(Ja Beom Koo),윤성민(Sung Min Yoon) 대한설비공학회 2022 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2022 No.6

최근 인공지능 기술의 고도화로 인해 건물센서네트워크로부터 계측된 측정값을 바탕으로 다양한 데이터 기반(data-driven) 스마트빌딩 기술들이 연구되었다. 건물에너지시스템에서 데이터 기반 기술들의 개발과 운영을 위해 센서의 신뢰도는 더욱 중요해졌으며, 안정적이고 정보적인 센싱환경이 요구된다. 이에 신뢰할 수 있는 센싱환경을 구축하기 위해 실물센서에 대한 현장보정(Virtual in-situ calibration, VIC)기술과 가상센싱기술이 도입되었다. 하지만, 실물센서와 가상센서는 건물운영단계에서 시스템 내 여러 불확실한 요인들로 인하여 다양한 센서에러가 동시다발적으로 발생된다. 본 연구에서는 현장 가상센싱기술과 베이지안 보정기법을 통해 실물센서와 가상센서의 동시적 현장보정 방법을 제안한다. 제안한 방법은 지역난방시스템 1차측 환수온도의 실물센서와 2차측 환수온도의 가상센서를 대상으로 동시적 보정을 수행하였다.

가상센싱기술을 활용한 공기조화기센서의 이상감지 및 진단

최영웅(YoungWoong Choi),윤성민(SungMin Yoon),김용식(Yong-Shik Kim) 대한설비공학회 2019 대한설비공학회 학술발표대회논문집 Vol.2019 No.-

Recently, smart building technologies have been emphasized to improve energy performance and the indoor environmental satisfaction. An air-handling unit (AHU) plays a big role in the both perspectives. Since various sensor errors in AHU directly influence the energy efficiency and comfort of occupants, current studies have been aimed to detect sensor errors. However, simply detecting sensor errors is incomplete solution to deal with sensing issues because the location and details of sensor errors are still undetermined. To overcome the limitation of current studies, this study proposes a virtual sensor-based fault detection and diagnosis method named VFDD. A proposed method not only detects but also diagnoses sensor errors. Thus, the unknown information including the location and error of faulty sensors can be identified by the suggested VFDD. In this paper, the VFDD method is proposed and then applied to the operational AHU of a small-sized office building using EnergyPlus.