1. Sensor Web 기술을 이용한 종
합관측 / 감시시스템
2008.11.6
윤형기
www.impactline.net

2. 오늘 , 이미 – Full of Sensors
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3. Sensor Network 과 Sensor Web
• Sensor network
– 분산된 많은 device 로 이루어진 네트워크
• 각각의 위치에서의 상태정보를 감시 (monitor)
• 온도 , 소리 , 진동 , 압력 , 동작 , 오염 , …
• Sensor Web
– web accessible sensor networks
• 표준 프로토콜과 API 활용
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4. OGC 와 SWE
• OGC
– Geospatial contents 및 서비스의 표준제정을 위한 자발적 기관
– 표준제정 - OpenGIS Specifications - 약 30 여개
• OGC SWE (Sensor Web Enablement)
– 다양한 센서시스템을 웹에서 활용하기 위한 개방 표준 프레임워
크
 Interoperable and scalable service-oriented network
– 목표 : 센서 , 기구 (instrument) 및 Imaging Device 에 다음 기능
부여
• discoverable
• accessible
• controllable via the WWW
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5. OpenGIS SWE
• SWE Framework 의 역할
5

6. OpenGIS SWE – 계속
• 1. Observations & Measurements Schema (O&M)
– 센서의 관측 / 측정 데이터 관련 encoding/schema, & model
• 2. Sensor Model Language (SensorML)
– 센서 및 프로세스를 정의하고 이들의 위치 등을 확인하기 위한 정
보정의 ( 속성 등 )
• 3. Transducer Markup Language (TransducerML or TML)
– Transducer 를 정의하고 센서와의 실시간 정보교환이 가능하게 해
줌.
• 4. Sensor Observations Service (SOS)
– 관측데이터 및 센서 시스템의 정보를 요청 또는 필터링하는 API,
SVC
• 5. Sensor Planning Service (SPS)
– 사용자 요청에 따라 획득정보 및 관측 데이터를 가져오기 위함
• 6. Sensor Alert Service (SAS)
– 센서로부터의 경보서비스에 참여
• 7. Web Notification Services (WNS)
– SAS, SPS 및 기타의 서비스 워크플로우 요소로부터의 경보 및 메
시지를 비동기 방식으로 전달
• 주요 관련 표준
– IEEE 1451 Transducer interfaces 6

7. OpenGIS SWE – 계속
7

8. 제안 프로젝트 개요
• 제안 과제 :
– Sensor Web 기술을 이용한 종합 관측 / 감시시스템 개발
• OGC SWE 표준 프레임워크에 기반
• 센서 및 멀티미디어 스트림 데이터 통합 관측 / 감시 시스템
• 웹 상에서의 상호운영 (interoperable) 분산 관리 시스템
• 상품화 추구 + (GeoWeb 포털 및 서비스 Mash-up 추구 )
• 개발시스템의 구성
– H/W:
• 용도에 따른 센서모듈 및 Base Station
• 감시망 및 비디오 서버
• 유무선 네트워크 ( 근 , 원거리 test)
• …
– S/W:
• 개발도구 : C/Java
• TinyOS, Linux 환경
– 산출물
• 관측 / 감시 시스템 : 장비 및 S/W Source code ( 개발문서 포
함)
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9. 본 프로젝트의 의의
• Web 과 USN 의 통합을 통한 Ubiquitous 구현기술 개발
– 세계표준 (OGC SWE) 에 참여하고 관련 프로젝트와의 교류를 통한 개방
모델
• 그 동안의 각종 프로젝트 성과를 활용하고 고도화
– 정부
• 산업자원부
– Sensors and Sensor Network Industry Roadmap (2003-2004)
– 정통부 IT839: 3 대 Infrastructure 중의 하나 - u- 센서 네트워크 (USN)
• 과학기술부
– New Frontier Project - Ubiquitous Computing (including Sensor Networks)
– ETRI: qPlus-n 개발 및 공개
– ICU: ANTS (An Evolvable Network of Tiny Sensors) 플랫폼
– 국가지리정보 (NGIS) 프로젝트
• ( 주관 ) 건교부 ( 참여 ) 과기부 , 국토연구원 , 국립지리원 , 행정자치부 , 한국
전산원
• 산업적용을 통한 국가경쟁력 및 독립적 수출 가능성 적극모색
• 해외의 유사 프로젝트
– SensorWare Systems Inc. (NASA)
– SensorMap (Microsoft)
– Open SensorWeb Architecture (Grid)
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10. 프로젝트 수행 전략
• OSS ( 오픈 소스 소프트웨어 ) 의 적극 활용
– C, Java/Eclipse, XML, TinyOS, Qplus, Linux (TinyDB, MySQL)
– AJAX
• 세계 기술동향과의 동조화 노력
– OGC SWE 참여
– S@NY,
– 52North, 기타
• 산업현장에의 응용 고려
– 다양한 응용 가능
– 1 차 주력분야 : Surveillance/Access Control
– 2 차 주력분야 : FM (Facility Management)
• 기존 성과물의 활용
– U-City, U-xx
– 국가지리정보프로젝트
• 상품성 개선을 위한 고려
– 관제 콘솔의 경우 RIA (Flash/Flex/AS)) 적용하여 상품성 제고를 초기
부터 고려 10

11. 주된 개발도구
• TinyOS
–운영체제 actuators sensors
•무선 , embedded sensor Network 용 storage
–프로그래밍 언어 :
network
•NesC (an extension of C)
•component-based architecture.
–지원 플랫폼
•Linux, Windows 2000/XP with Cygwin
• Esto/Qplus (ETRI)
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12. 다양한 방식 시도
• Sensor Network 와 IP 외부망
– Proxy 기반 연동
• 센서망 - IP 망 사이에 Proxy 서버를 설치 - 프로토콜 변
환
– DTN 기반 연동
• Store-and-forward 메시지 교환 방식
– TCP/IP 기반 연동
• 센서노드에 TCP/IP 를 탑재
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13. SCS (Sensor Collection Service)
• 센서 데이터를 수집하고 이를 XML encoding 해서 다른
Service 가 이용할 수 있도록 해 줌
– Sensor network 과 직접 통신
– 스트림 데이터와 Query 기반의 sensor application 모두에 대해
API 제공
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14. SPS (Sensor Planning Service)
• Rule 엔진을 이용하여 sensor 망 기획
– 특히 scheduler 의 역할이 중요 :
• 수집 request 를 통해 SCS 로 하여금 관측데이터를 수집하도록 함
• DataCollector 로 하여금 관측데이터를 수집하도록 함
• WNS 에게 통지 (notification) 발송
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15. WNS (Web Notification Service)
• 구성요소 :
– AccountManager
• 사용자 정보 관리
– Notification.
• 등록된 사용자에게 다양한 프로토콜을 통해 메시지 전송
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16. 기술 이슈
• 특징
– 다른 시스템과의 차이
• 잡음에 따른 센서 데이터의 에러처리 문제
• 범위 질의 , 확률이나 근사 질의 : SQL 문 + 추가적인 쿼리 연산자
– 지속기간이나 샘플링 빈도
• 연속적이고 , 오랜 시간 작동하는 데이터 스트림
• 주변 상황을 관찰하거나 , 예외적인 상황을 보고
– 추상 데이터 형 (ADT)
• 통제 된 접근 , 사전에 정의 된 함수를 통해 캡슐화 된 데이터에 접근
• ADT 는 물리적 센서와 연관
• Challenges
– 일시적인 특성
• 노드의 소모 및 링크의 사라짐
– 연속적인 데이터
• 새로운 데이터의 연속적인 센싱 및 오직 추가만 이루어지는 스트림
– 네트워크 내에서의 처리
• 커뮤니케이션 비용의 감소
– 긴 지연시간
• 데이터에 접근하기까지 시간이 소요
– 한정 된 저장 공간
• 통계적인 요약
– 센싱 테스킹 상호작용
• 성능 , 작업처리량 , 처리 지연
– 네트워크 구조의 변화와 손실이 많은 커뮤니케이션에서 데이터 병합 문제
– 시간 동기화 및 오랜 시간 작동하는 질의
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17. 기술이슈 – 계속
• 기타 주요 고려 사항
– 축적되는 데이터의 보관 및 처리
• 중앙집중형 DW vs. 분산 네트워크 저장
• 질의는 추가적인 커뮤니케이션 비용 없이 처리
– 센서 / 관측 데이터 보안의 문제
– 센서 동작의 스케쥴링
• 커뮤니케이션 비용 및 잠복을 최소화
– …
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18. 적용 Application – 보안 or 시설물 관리 ( 미 확
정)
• 보안 / 감시망의 예
– 단순한 감시에서 수많은 센서데이터와 지도데이터를 통해 서비스
mash-up
• 시설물 관리의 예
– 빌딩
• 예 1: 보안 / 경보 / 출입통제 : ( 창 ) 문 잠금장치 , 구내 / 옥외 경보 , 감시카메라
• 예 2: 방재 ( 화재 및 전기 / 가스안전 ): 구내 응급상황 대처 , 폭발물 , 비상대
피계획
– 토목
• 활용 효과 (Cost-Benefit) 가 큼
• 예 : 건축구조물 상태관리 및 실시간 모니터링
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19. 산업적 기대효과
• 수입대체
– 국방 (Source: 국방과학연구소 )
전장 정보 , 감시 , 정찰 계획 , 지휘 및 통제 전장관리
타격관리
합동
전자전
임무계획
임무계획
정보전
정보가시화 상황인식 합동작전
정보융합
자료수집 작전관리
전술
ISR
ISR C4
C4 PGM
PGM
– 환경감시
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20. 산업적 기대효과 – 계속
• 수출
– 기존 수출 프로젝트에의 부가 솔루션
• Plant 수출
• 건설 / 토목 프로젝트에서의 시설물 관리 (FM)
– 독립적 수출
• 다음의 각 분야별 독립 시스템을 수출상품화
– 교통관제시스템
– 보안감시 시스템
– 환경감시 시스템
– 국방감시 시스템 ( 주요기관 포함 )
– 특히 이를 위해 가능한 구성품을 H/W 화 하고 사용자 환
경에 특히 유념
• RIA ( 예 : Flex/Flash) 적용을 통한 User Experience 고급화
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21. 산업적 기대효과 – 계속
• 부가가치 추정
– 수출관련
• 석유 , 가스 , 해양개발관련 (‘08 년 300 억달러 예상 , 한국플랜트 산
업협회 )
– (1 억달러 이상의 경우 )
– 2008 년 : 40 건 ( 예상 ) (1 조원 이상 규모도 많아짐 ) (cf. 2007 년 : 32
건)
• 해외건설 관련 ( 건교부 & 해외건설협회 )
– 총 488 건 수주 (304 억불 ) (2007 년 10 월말 )
  총 500 건 기준 x 1,5% = 7 건
– 본 프로젝트의 상품화 : 2 억 x 7 건 = 14 억
» 통상 대형 사이트당 보안설비 약 50 억원 (CCTV/DVR + 센서 + 관
제센터 )
– 민간내수 ( 수입대체 )
• 보안감시 ( 건설 , 항만 , …, 환경 , )
» Cf. 홈네트워크만 100 억원 이상 프로젝트 23 건 ( 홈네트워크산업
협회 )
• 1 억 x 5 건 = 5 억원
  연간 총 19 억원 x 5 년 = 95 억원
– 기타 추가효과
• 기타 응용분야 적용 ( 국방 , 수송 , …)
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22. 질의 응답
22

23. 중복성이 의심되는 과제
• 감시정보시스템용 임베디드 시스템 ( 보드 ) 개발
– Known Facts:
• 연구내용 : 200MHz ARM9 CPU 이용하여 터미널서버 , 오디오
서버 , 경보시스템을 위한 임베디드시스템 보드와 운영체제
개발 .
• 개발기간 : 2004/3~2005/2
– 위 프로젝트와의 차별점
• Web 연동이 기본 전제가 됨
• 국제 표준에 의거함
• 능동적으로 기기동작이 가능함
• 과제명 : 영상감시기술 및 로봇통합경비 솔루션
– Known Facts
• 개발기간 : 2006/11~2011/1
– 위 프로젝트와의 차별점
• 영상감시 뿐만 아니라 다양한 Sensor 데이터를 활용
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24. 24

25. 25

26. Acoronym
• AJAX Asynchronous Javascript And • REST Representational State Transfer
XML • RIA Rich Internet Application
• ASP Application Service Provider • RSS Really Simple Syndication
• AXL Arc eXtensible markup Language • SaaS Software as a Service
• BPM Business Process Management • SBC Server Based Computing
• CAD Computer Aided Design • SDI Spatial Data Infrastructure
• ESB Enterprise Service Bus • SOA Service-Oriented Architecture
• FGDC Federal Geographic Data • SOAP Simple Object Access Protocol
Committee • SSI Spatial Service Infrastructure
• FTP File Transfer Protocol • SWE Sensor Web Enablement
• GIS Geographical Information System
• GML Geography Markup Language
• LBS Location Based Service
• LSDI Local Spatial Data
Infrastructure
• NICTA National Information and
Communication
• Technology Australia
• NSDI National Spatial Data
Infrastructure
• OGC Open Geospatial Consortium
• OSWA Open Sensor Web
Architecture
• OWS OGC Web Services
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