교육 장소에서 실제 수업하거나, 시뮬레이션 환경에서 교육하는 방법에 대한 방향이 제시되고 있다. 4차 산업혁명 이후에 다양한 분야의 산업 발전이 이루어지고 있고, 특히 IoT와 관련된 교육이 실행되고 있는 실정이다. 제안 모델은 3D 환경에서의 시뮬레이션 시스템을 응용하여 큰 비용 없이 다양한 IoT 시스템을 간접적으로 구축하여 교육할 수 있는 모델로서, 아두이노 플랫폼을 기반으로 가상 리모트 IO를 구현하였으며, 이를 통하여 교육을 위한 시스템 구축비용의 경감과 시스템을 간접적으로 구축하여 학습할 수 있는 모델이다. 또한 교육과 관련된 콘텐츠들을 다양하게 실습할 수 있다. 테스트 코드를 작성하여 실제 시스템과 가상의 시스템과의 동작 일치성을 확인하였다.
This study aimed to develop an Arduino-based garment pressure device (APD) on the basis of using Single-Tact sensor by suggesting the reliable clothing pressure range and coefficient of selected sensors through the APD calibration process. Once the APD was validated, the pressure of the experimental men's lower body compression wears was measured using the APD and was compared to the pressure measured using the existing air-pack type pressure meter. The subjects were one mannequin and eight men in their 20's, and the trial compression wears were calf sleeves and pants. Clothing pressures were measured in hip, mid-thigh, calf, and ankle. In terms of the 99% confidence level, the experimental clothing pressure measured at the designated measuring points using the APD was considered identical to the one measured using an existing clothing pressure meter. Therefore, on the basis of the experiment results, this study demonstrated that the APD is as reliable as the existing clothing pressure meter within the pressure ranges of 0.54-16.79 kPa and 0.18-25.47 kPa as provided by the SingleTact sensor supplier's data on the basis of using an external ADC (Analog to Digital Converter) module.
본 논문에서는 아두이노 기반의 공장 설비 모니터링 시스템을 제안한다. 제안하는 시스템은 아두이노 플랫폼을 기반으로 하며 온도, 습도 그리고 조도를 측정하는 환경 센서와 압력 센서를 이용하여 공장의 환경 및 설비의 상태를 모니터링 한다. 모니터링 데이터는 RF(Radio Frequency) 트랜시버를 통해 서버에 연결되어 있는 지그비 코디네이터로 전송된다. 호스트 서버에 저장된 환경 센서와 압력센서의 데이터를 이용하여 공장의 환경과 설비의 압력 상태를 확인하고 설정된 알람 상태에 도달하면 관리자에게 보고하도록 설계하였다. 그리드 기반 키 선분배 방식을 사용하여 센서 노드를 인증하고 데이터 키를 동적으로 생성하여 모니터링 정보를 보호한다. 추가적인 배선 작업이 필요 없는 지그비 무선 센서 네트워크를 적용하여 공장설비 모니터링 시스템을 실제 구현함으로서 효율적인 공장의 작업 환경 모니터링이 가능하다. 또한 불량이 발생한 경우, 작업 환경을 역으로 추적하여 불량 원인 분석에 활용할 수 있다. 아두이노 플랫폼과 확장 보드를 이용하여 평탄도나 진동 같은 센서를 추가하거나 확장 보드에 연결된 포트로 제어 하는 등의 기능 확장이 용이하다.
본 논문은 중학교 학생을 대상으로 적용한 아두이노 체현 기반 프로그래밍 실습 교육 과정을 설계하고 교육과정 진행 전과 후의 설문조사를 진행한다. 아두이노는 프로세싱 언어에서 사용하는 IDE를 통합한 오픈소스 피지컬 컴퓨팅 플랫폼으로서 다른 플랫폼에 비해 저비용(low-cost)이며 비교적 간단하게 확인할 수 있는 입출력 인터페이스와 실제적 체현성 때문에, 중학교 학생을 대상으로 프로그래밍 교육을 하기에 적합한 교육 자료이다. 이후 설문 조사를 통해 중학생들의 프로그래밍에 대한 필요성 인지 변화 및 사고능력 증진에 관한 피드백을 받게 된다. 본 연구에서는 아두이노를 활용한 체현 기반 프로그래밍 교육을 1차수 당 8주 씩 진행하여, '16년부터 '17년까지 2년간 112명의 중학교 학생을 대상으로 결과이다. 체현 기반 프로그래밍 교육을 이론 교육 및 체현 기반 실습 교육으로 진행하였으며, 체현기반 실습 교육은 초음파 센서를 이용한 RC카 만들기, 아두이노 쿼드로터 드론 만들기를 진행했다. 본 연구의 목적은 아두이노를 활용한 체현 기반 프로그래밍 교육을 통해 중학교 학생들의 프로그래밍에 대한 인지, 필요성 및 프로그래밍 교육이 사고력 증진에 유효한가를 학생들 주관적인 지표로서 유효함을 입증하는 것이다.
최근 홈 CCTV, 가전기기의 원격제어, 가정용 보안 및 재난 예방 서비스와 같이 편리한 기능을 제공하는 스마트 홈 네트워크 서비스의 보급이 점차 증가됨에 따라, 기업체에서도 이를 위한 홈 게이트웨이, 스마트 스피커 등 제품들을 앞다투어 출시하고 있다. 이러한 서비스들은 제조사 별로 독자적인 플랫폼 상에서 개발된 제품을 통해 제공되고 있으므로, 타사 제품과 통신 방식 혹은 구조가 서로 달라 호환성이 낮은 단점이 있다. 이러한 문제점을 개선하기 위하여 본 논문에서는 오픈 소스 플랫폼을 활용하여 시스템 간 호환성을 보장하는 새로운 서비스 시스템을 제안한다. 본 논문에서는 OpenWRT기반의 유무선 공유기와 Zigbee 통신을 이용하여 전자기기들이 서로 통신하여 사물을 제어할 수 있는 홈 네트워크 서비스를 구축하였다. 유무선 공유기를 홈 네트워크의 게이트웨이로 이용하고, 전자기기들을 컨트롤하는 디바이스로 아두이노를 이용하여 기본적인 IoT 플랫폼과 이를 기반으로 몇 가지 시나리오의 스마트 홈네트워크 서비스를 오픈 플랫폼 상에서 구축하였다.
마이크로 그리드 환경에는 변압기, 스위치, 에너지저장장치 등 많은 종류의 전력 설비가 존재하지만, IoT 기술의 발달에 따라 온도, 압력, 습도와 같은 센서 정보를 취득할 수 있는 기회를 제공하고 있다. 기존의 마이크로 그리드 환경에서는 IEC 61850 표준에서 정의하고 있는 MMS 등의 통신 프로토콜을 준용하여 전력 설비와 플랫폼 간 통합 운용되고 있다. 그렇기 때문에 IoT 데이터를 수용하기 위해서는 IEC 61850 기반으로 구성된 데이터 수집 장치(FEP)에 IoT 데이터를 연계해 줄 수 있는 게이트웨이 기술이 필요하다. 본 논문에서는 마이크로그리드 운영 시스템 연계를 위한 IEC 61850기반 IoT 게이트웨이 플랫폼 프로토타입을 제안하고자 한다. 게이트웨이 플랫폼은 IoT 프로토콜(MQTT, CoAP, AMQP) 인터페이스 모듈과 데이터베이스, IEC 61850서버로 구성되어 있다. 데이터베이스의 경우, JSON 데이터를 저장하기 위해 오픈소스 기반의 NoSQL 데이터베이스인 Hbase와 MongoDB를 이용하였다. IoT 프로토콜을 검증하기 위해 라즈베리파이 아두이노 인텔 에디슨 SoC 기반 전력 IoT 디바이스 시뮬레이터를 이용하였고, IEC 61850은 Sisco's MMS EASY Lite를 이용하여 IoT 프로토콜과 IEC 61850 프로토콜간의 상호호환성을 검증하였다.
아두이노는 오픈 소스 기반 전자 프로토타이핑 플랫폼으로서, 예술가, 디자이너, 취미 활동가 등 인터랙티브 객체 또는 환경 구축에 관심이 있는 모든 이들을 위해 제작되었다. 아두이노의 강점은 하드웨어에 대한 깊은 지식이 없어도 손쉽게 하드웨어 어플리케이션을 제작할 수 있다. 아두이노의 구성은 AVR 마이크로컨트롤러 ATmega 168을 사용하며 아두이노를 동작시키기 위한 소프트웨어로는 아두이노 프로그램, MATLAB, Processing을 주로 사용하고 있다. 아두이노는 오픈 소스 기반이며 하드웨어를 직접 제작할 수 있거나 실드를 이용하여 추가적으로 아두이노를 결합할 수도 있다. 아두이노는 하드웨어의 결합을 통해 계속해서 확장이 가능한데 이를 실드라고 통칭하고 있다. 실드는 기본 보드로 주어지는 아두이노 Uno 보드를 다양한 방면으로 확장시켜 더 많은 기능을 탑재할 수 있게 도와준다. 실드의 종류로는 이더넷 실드, 모터 실드, RFID 실드 등이 있으며 이 실드는 다시 실드 위에 결합할 수 있어 단순한 확장성을 넘어선 하드웨어를 구성할 수 있다. 본 논문에서는 소프트웨어 부분은 아두이노 프로그램을 사용하였고 하드웨어 부분은 아두이노 Uno 보드를 사용하였으며 추가적인 실드는 RFID를 사용하였으며 이를 호환할 태그는 SM130 13.56Mhz 태그를 결합하여 하드웨어를 구성하였다.
본 연구에서는 소음 센서와 진동 센서를 사용하여 층간소음 정보를 받아 기준치를 초과하면 소음 제공자에게 경고를 할수 있는 소음관리 시스템을 제안하였다. 소음 정보를 입력 받아 경고를 하는 알고리즘을 처리하기 위해 아두이노 보드를 사용하였고, 여러 주소로부터 전송되는 다수의 센서들을 적은 전력으로 전송할 수 있도록 Wi-fi shield와 MQTT 앙상블 데이터 전송방식을 적용하였다. 전송된 정보들은 Firebase 플랫폼을 통해 사용자들이 쉽게 정보에 접근할 수 있도록 구성하였다. 또한 저장된 대용량의 데이터에 대한 체계적인 관리를 위해 R 프로그램을 이용하여 데이터의 특징을 분석하였다. 제안된 시스템의 기능 및 동작을 실험한 결과 정상적으로 동작함을 확인하였다.
In this paper, we implemented the pattern matching with the Arduino and App Inventor platform under the bluetooth mobile environment between Android phone and Arduino Platform. The combination between Arduino and App Inventor makes the feasibility of Android programming easy by wireless communications and provides the opportunity to broaden the functionality for mobile device. We used the softwares which were Arduino IDE, VC++, OpenCV, Processing and App Inventor. And also compared the performance of mobile Arduino platform with LabView GUI programming, we reduced the usage of libraries that compiled and executed the pattern matching programming. We experimented the mobile embedded platform performance under bluetooth communication and verified the functionality of the mobile Arduino platform design for identifying the pattern matching.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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