본 논문에서는 다중객체 인식 시스템과 같은 저용량 데이터전송의 저전력 무선센서네트워크 분야에 적용 가능한 새로운 펄스 방식의 저 속도 무선 비동기식 UWB(Wireless Asynchronous Ultra-Wide band) 시스템을 제안하고 이를 설계 및 구현한다. 특히, 펄스방식의 저전력 UWB시스템을 구현하기 위해서 전형적인 통신시스템의 수신기 구조인 RF단의 믹서, 상관기와 A/D 변환기를 없애고 최대한 단순화된 구조의 무선 비동기 방식의 UWB 송수신기를 설계하였다. 또한, 설계된 무선 비동기식 UWB 시스템의 테스트베드를 구현하였고, 구현된 무선 비동기식 UWB 시스템의 응용 시스템 예로 홈 내 또는 강의실과 같은 곳에서 하나의 송신 무선 비동기식 UWB 송신기 측에서 10 m 거리 범위 내에 있는 다수의 수신 무선 비동기식 UWB 측으로 동시에 그림이나 글을 전송할 수 있는 1:N HD(Half Duplex) 방식의 저전력 무선 캔버스(CANVAS) 시스템을 실제 구현하였다. 이를 통해, 제안된 무선 비동기식 UWB 시스템은 LOS(Line of Sight) 채널상태의 전송거리 10m에서 안정적으로 최대 115kbps 급의 전송속도가 지원 가능함을 확인하였다.
Whelan, Matthew J.;Gangone, Michael V.;Janoyan, Kerop D.;Hoult, Neil A.;Middleton, Campbell R.;Soga, Kenichi
Smart Structures and Systems
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제6권5_6호
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pp.579-593
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2010
Low-power radio frequency (RF) chip transceiver technology and the associated structural health monitoring platforms have matured recently to enable high-rate, lossless transmission of measurement data across large-scale sensor networks. The intrinsic value of these advanced capabilities is the allowance for high-quality, rapid operational modal analysis of in-service structures using distributed accelerometers to experimentally characterize the dynamic response. From the analysis afforded through these dynamic data sets, structural identification techniques can then be utilized to develop a well calibrated finite element (FE) model of the structure for baseline development, extended analytical structural evaluation, and load response assessment. This paper presents a case study in which operational modal analysis is performed on a three-span prestressed reinforced concrete bridge using a wireless sensor network. The low-power wireless platform deployed supported a high-rate, lossless transmission protocol enabling real-time remote acquisition of the vibration response as recorded by twenty-nine accelerometers at a 256 Sps sampling rate. Several instrumentation layouts were utilized to assess the global multi-span response using a stationary sensor array as well as the spatially refined response of a single span using roving sensors and reference-based techniques. Subsequent structural identification using FE modeling and iterative updating through comparison with the experimental analysis is then documented to demonstrate the inherent value in dynamic response measurement across structural systems using high-rate wireless sensor networks.
Objective: The purpose of this study was to verify the effectiveness among simulating ski jumping trainings by comparing with actual ski jump. Method: Three healthy youth national athletes were recruited for this study (age: 13.70 ± 0.9 yrs, height: 169.30 ± 0.9 cm, jumping caree: 5.3 ± 0.9 yrs). Participants were asked to performed ski jumping with 3 simulating and one actual situation. A 3-dimensional motion analysis with 5 channels of EMG was performed in this study. Muscle activations of Rectus Femoris [RF], Tibialis Anterior [TA], Thoracis [TH], Gluteus maximus [GM], and Gastronemius [GL] were achieved with sampling rate of 2,000 Hz during each jump. Results: In the case of S1 in the actual jumping motion, the deviation of the muscle activity peak did not appear each trial, and the jump timing was consistent. For S2, the timing of the muscles peak activation which can maintain the posture of the upper body and ankles appeared at the beginning. In the case of S3, the part maintaining the ankle posture at the beginning appeared, but it could be expected that it would progress in the vertical direction due to the activation of GL at the time of jumping. Conclusion: The muscle activation peak before the take-off point showed a different pattern for each athlete, and individual differences were large. In addition, it was attempted to confirm the actual jump with simulation jump, and it was found that not only the difference in patterns but also the fluctuations in the timing of each muscle activation peak were large.
인삼(人蔘)의 유효성분(有效成分)으로 알려진 saponin을 Thin layer chromatography로 전개(展開)하여 Digital Densitometer를 사용(使用)하여 한국인삼(韓國人蔘)의 산지별(産地別), 부위별(部位別), 재배연도별(栽培年度別) saponin함량(含量) 및 그 saponin fraction의 조성비(組成比)를 정량(定量)하고, 홍삼(紅蔘) 및 인삼(人蔘)엑기스 제조중(製造中) 일어나는 saponin함량(含量)의 변화(變化)를 연구(硏究)하여 다음과 같은 결과(結果)를 얻었다. 1. 산지별(産地別) saponin 함량(含量)에는 별로 차이(差異)가 없었으며, panaxadiol을 aglycone으로 하는 saponin군(群)과 panaxatriol을 aglycone으로 하는 sapon군(群)의 조성비(組成比)는 ($1.7{\sim}2.6$) : 1정도였다. 2. 부위별(部位別)로 볼 때, saponin함량(含量)은 미삼(尾蔘)이 12.7%로서 3.3%인 백삼(白蔘)의 4배에 가까운 높은 값을보였다. 그리고 saponin fraction별(別)로 볼 때, panaxadiol을 aglycone으로 하는 saponin fraction도 미삼(尾蔘)이 백삼(白蔘)보다 많으나, panaxatriol을 aglycone으로 하는 saponin fraction은 반대(反對)로 미삼(尾蓼)이 백삼(白蔘)보다 적었다. TLC의 2차원전개결과(次元展開結果), ginsenoside-Rd는 백삼(白蔘)에만 나타나고, 미삼(尾蔘)에서는 나타나지 않는 반면(反面), Rf와 $Rg_1$은 미삼(尾蔘)에서는 분리(分離)되었으나, 백삼(白蔘)에서는 $Rg_1$만이 존재하고, Rf는 분리(分離)되지 않았다 3. 재배연도별(栽培年度別) 근부(根部)의 saponin함량(含量)은 재배기간(栽培其間)에 따라 일정(一定)한 경향(傾向)을 찾아볼 수 없으나, 인삼근당평균(人蔘根當平均) saponin함량(含量)은 2년근(年根)이 90.3mg, 3년근(年根)이 254.2mg. 4년근(年根)이 404.2mg, 5년근(年根)이 996.9mg, 6년근(年根)이 1377.1mg으로 재배기간(栽培其間)이 길어질수록 현저(顯著)하게 높았다. 그리고 인삼지상부(人蔘地上部)의 saponin함량(含量)도 재배기간(栽培其間)에 길어질수록 높아지는 경향(傾向)을 볼 수 있었다. 그러나, saponin fraction별(別)볼 때는 $5{\sim}6$년(年)의 수확기(收穫期)에 가까워질수록 panaxatriol을 aglycone으로 하는 saponin fraction의 함량(含量)이 높았다. 4. 홍삼제조중(紅蔘製造中)의 saponin fraction별(別) panaxadiol을 aglycone으로 하는 saponin fraction의 조성비(組成比)도 건삼(乾蔘)에 비(比)하여 홍삼(紅蔘)이 낮아졌으나, panaxatriol을 aglycone으로 하는 saponin fraction의 조성비(組成比)는 건삼(乾蔘)에 비(比)하여 홍삼(紅蔘)이 오히려 높았다. 홍삼(紅蔘)의 Thin layer chromatogram에는 건삼(乾蔘)의 그것에 나타나지 않았던 수개(數個)의 미확인(未確認) spot를 더 볼 수 있었다. 5. Ethanol과 물로 미삼(尾蔘)을 추출(抽出)하여, 29.9%의 인삼(人蔘)엑기스를 얻었는데, 이 엑기스에는 미삼(尾蔘)으로부터 추출수율(抽出收率)이 94.2%에 상당(相當)하는 saponin이 이행(移行) 함유(含有)되어 있었다.
본 연구는 소양호를 대상으로 장기간 동안 다매체 내 수은 농도 분포를 조사하였으며 소양호 총수은(TM; total mercury) 농도는 $1.17{\pm}1.09ng/L$ 나타났다. 표층수 총 수은 농도를 보면 시간적 및 공간적 변이에 대한 통계적 유의성을 찾아볼 수 없었으나, 탁도 및 입자성 유기탄소(particulate organic carbon; POC)의 농도와 뚜렷한 양의 상관성(P-value<0.01)이 있는 것으로 관측되었다. 또한 소양호의 경우 수은 유입원이 선행연구에서 언급된 대기 침적보다는 장마철 runoff로 인한 유입이 더 중요하다는 것을 나타낸다. 어류 내 수은은 한강과 소양호에서 총 22종의 어류를 채취하였으며, 어류 내 평균 총수은 농도는 0.073 ppm(습중량)으로 나타나, 우리나라의 기준치(0.5 ppm) 및 미국 EPA의 기준치(0.3 ppm)에 비해 낮은 농도를 보였다. 그러나 미국 EPA의 RfD(reference dose)를 바탕으로 본 연구에서 계산된 적정 기준치인 0.07 ppm을 상회하는 어류가 전체의 42%를 차지해 우리나라만의 어류섭취 관리대책이 필요하다. 어류를 채취한 세 지점, 한강, 신이리, 양구는 동일한 종에서 뚜렷하게 다른 농도 분포를 보였는데, 상류일수록 더 높은 농도를 나타냈다. 이는 호수의 부영양화 차이로 인한 지점별 어류 성장 속도의 차이가 원인인 것으로 생각된다. 소양호 저서퇴적물의 수은 농도 분포는 $69.9{\sim}98.3{\mu}g/kg$으로 나타나 미국 미네소타 주의 Voyageurs National Park에서의 연구 결과($102{\sim}364{\mu}g/kg$)보다 약간 낮게 나타났다.
판되고 있는 어군탐지기는 칼라 모니터를 사용하든 기록지를 사용하든 현장에서 관측한 에코 데이터의 저장과 재생하는 기능이 없는 경우가 대부분이고, 어군탐지기의 기능은 제조회사에 의해 정하여져 있어 확장성이 약하다. 본 연구에서는 이 문제를 해결하는 하나의 방안으로 퍼스널 컴퓨터(386DX, 20 MHz), 디지털 I/O 보드, 동시 샘플링형 A/D 보드(12bit, 15 $\mu$sec/ch) 및 초음파 송수신 보드를 사용하여 어군탐지 정보의 저장과 재생이 자유롭고 확장성이 뛰어난 마스터형 칼라 어군탐지기를 개발하였고, 그 성능을 확인하는 실험을 행하였다. 또한, 퍼스널 컴퓨터와 A/D 보드를 이용하여 타 어군탐지기로부터의 신호를 입력하여 칼라 에코그램으로 재생할 수 있는 슬레이브형 칼라 어군탐지기를 개발하여 그 성능을 확인하는 실험도 행하였다. 에코신호의 샘플링 간격은 0.1m, A/D 변환속도는 30$\mu$sec로 하였다. 마스터형에서는 초음파 송수신 보드만 갖추면 사용자의 용도에 알맞은 칼라 어군탐지기를 구성할 수 있음을 공기중 실험 및 수조 실험에서 확인하였으며, 슬레이브형에서는 타 어군탐지기로 부터의 신호를 퍼스널 컴퓨터에 입력하여 재생할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이 실험 결과로부터 본 연구에서 개발한 마스터형 칼라 어군탐지기는 사용자의 용도에 적합하게 개량할 수 있어 다양한 분야에 응용할 수 있을 것으로 기대된다. 슬레이브형에서는 에코 시뮬레터를 연결한 기록식 어군탐지기의 기록과 이 어군탐지기의 수신부에서 출력되는 에코 신호 및 트리거 신호를 시험 제작한 어군탐지기에 입력시켜 신호 처리한 칼라 에코그램을 비교한 결과, 해저 수심, 어군 등의 에코 기록이 완전히 일치하면서 해상력이 뛰어났으며, 키보드의 기능키에 할당된 에코그램의 shift 기능, 화면상의 최대 표시 심도 조정 기능, gate 기능 등이 정상적으로 작동함을 획인할 수 있었다. 자원조사용 어군탐지기의 에코 신호를 데이터 로거에 기록한 후 이 데이터를 본 연구에서 개발한 어군탐지기로 재생하는 실험을 행한 결과, 양호하게 재생할 수 있었으며, 무선 송수신기를 이용하여 에코 시뮬레이터의 신호를 원격으로 수신 처리한 결과도 양호하였다. 따라서, 슬레이브형 어군 탐지기는 흑백 기록식 어군탐지기를 이용하여 칼라 에코그램을 나타내는 상업용으로 혹은 어류 자원을 조하고 관리하기 위한 학술 연구용으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Wireless smart sensor networks (WSSNs) have been proposed by a number of researchers to evaluate the current condition of civil infrastructure, offering improved understanding of dynamic response through dense instrumentation. As focus moves from laboratory testing to full-scale implementation, the need for multi-hop communication to address issues associated with the large size of civil infrastructure and their limited radio power has become apparent. Multi-hop communication protocols allow sensors to cooperate to reliably deliver data between nodes outside of direct communication range. However, application specific requirements, such as high sampling rates, vast amounts of data to be collected, precise internodal synchronization, and reliable communication, are quite challenging to achieve with generic multi-hop communication protocols. This paper proposes two complementary reliable multi-hop communication solutions for monitoring of civil infrastructure. In the first approach, termed herein General Purpose Multi-hop (GPMH), the wide variety of communication patterns involved in structural health monitoring, particularly in decentralized implementations, are acknowledged to develop a flexible and adaptable any-to-any communication protocol. In the second approach, termed herein Single-Sink Multi-hop (SSMH), an efficient many-to-one protocol utilizing all available RF channels is designed to minimize the time required to collect the large amounts of data generated by dense arrays of sensor nodes. Both protocols adopt the Ad-hoc On-demand Distance Vector (AODV) routing protocol, which provides any-to-any routing and multi-cast capability, and supports a broad range of communication patterns. The proposed implementations refine the routing metric by considering the stability of links, exclude functionality unnecessary in mostly-static WSSNs, and integrate a reliable communication layer with the AODV protocol. These customizations have resulted in robust realizations of multi-hop reliable communication that meet the demands of structural health monitoring.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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