본 논문에서는 WiFi 환경이 제공되는 요즘의 환경에 맞추어 전광판을 무선 네트워크망으로 관리하기 위한 시스템을 제안하려고 한다. ATmega2560코어와 WiFi 모듈 및 서버를 활용하여 제작한 본 시스템은 다양한 출력이 불가능한 기존의 전광판과 전광판에 필요한 임베디드 코어에 문자를 출력하는데 필요한 다양한 변환과정으로 생긴 부화를 해결하는데 초점을 맞추었다. 이 시스템은 크게 두 가지의 장점을 지닌다. 한 가지는 사용자에게 다중 전광판의 출력 내용을 직접 입력할 필요 없이 서버를 통하여 쉽게 관리할 수 있다는 점이다. 다른 하나는 전광판 관리자에게 출력할 폰트나 출력 양식을 서버로 집중 관리하게 함으로서 쉽게 변동할 수 있게 한다는 점이다.
최근 4차 산업혁명의 도래로 로봇의 역할이 커지고 있으며, 서비스 분야에도 로봇의 활용이 증가하고 있다. 로봇과 관련된 비선형(nonlinear) 연구에 있어서 가장 대중적인 모델이 역진자(inverted pendulum) 시스템이라 할 수 있다. 역진자 시스템을 응용한 밸런싱 로봇(balancing robot)은 대표적인 비선형 시스템으로 제어이론 및 기타 기구학적 구조를 연구하는 데 주로 활용되고 있다. 본 논문에서는 밸런싱 로봇제어를 위하여 필요한 3축 가속도 센서(ADXL345) 및 3축 디지털 출력 자이로 센서(ITG-3200) 또는 HMC5883L를 활용하여 로봇의 상태를 계측하도록 하며, ESP32-WROOM-32 모듈을 활용하여 밸런싱 로봇을 제어할 수 있는 MCU 모듈을 설계하고자 한다. 또한 ESP32-WROOM-32 MCU 모듈을 활용하여 밸런싱 로봇의 상태를 WiFi 또는 Bluetooth 기반으로 모니터링할 수 있는 MCU 모듈을 설계하고자 한다.
현재 우리나라는 지속되는 인구의 고령화와 단순 노동인구의 저하 등의 이유로 곳곳에 노동력이 부족한 상황이다. 그로인해 노동력을 대신할 기계들과 자동화 시스템이 많이 개발되었고, 발전해 나가고 있다. 본 논문의 웹서버는 IoT모듈의 전원을 무선통신을 통해 제어함으로 전원의 on/off기능을 통해 원거리에서 제어할 수 있는 방법으로 인력을 감소시킬 수 있다. 본 논문에서는 아두이노의 릴레이모듈, WiFi 모듈, 무선통신 웹서버를 통해 IoT 모듈의 전원을 제어하는 방법을 제안한다. HTTP 통신을 이용하여 웹서버에서 현재 on/off 제어 데이터를 IoT 모듈에서 읽어갈 수 있게 하고, IoT 모듈은 웹서버에서 읽어온 정보를 기반으로 작동하고 웹 서버로 자신의 정보를 전달한다.
사물인터넷은 통신 기능이 없는 사물에 통신 기능을 추가하여 사물의 정보를 원격에서 수집 및 사물의 기능을 제어하는 통신기술이다. 이를 위해 Wi-Fi, 3GPP, 블루투스 등 다양한 통신기술이 사용 가능하며 NB-IoT와 LoRa(Long Range)는 사물인터넷 개념에 특화된 통신기술이다. LoRa는 장거리, 저전력, 저속 통신을 지원하는 통신기술로 원거리의 사물에서 생성되는 정보를 수집하고 장비를 제어하기에 적합하다. 이러한 특징 때문에 많은 응용 분야에서 활용되고 있으며 다양한 성능 향상 연구가 진행 중이다. 본 논문은 더욱더 넓은 응용 분야에서 활용하기 위한 초장거리 LoRa 통신 모듈을 제안하고자 한다. 초장거리 LoRa 통신 모듈을 개발하기 위해 하드웨어, 펌웨어 및 테스트를 위한 응용 소프트웨어를 설계 및 구현한다. 구현된 장비는 실제 환경에서 테스트를 통해 성능을 검증하여 활용도를 확인하겠다.
도심지에 지진, 산사태 등과 같은 재난 발생 시 건물 및 지하 구조물 붕괴로 인해 잔해 내부에 다수의 매몰자가 발생된다. 이때 인명탐지를 위해 주로 음향, 영상 및 전파 등을 활용한 탐지 장비 등이 활용되나 고가이며, 붕괴지 상부로의 직접 투입으로 인한 2차 붕괴위험 및 장비 운용 성능 저하로 인해 신속하고 높은 신뢰성을 갖는 인명탐지 기술이 활용되지 않고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위한 매몰자의 휴대 기기에서 송출하는 Wi-Fi 신호 및 기압정보를 제공받아 매몰자의 3차원 위치를 탐색하는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle)에 탑재 가능한 무선신호 기반 인명탐지 모듈을 개발하였다. 또한 드론의 비행동안 매몰자 휴대기기 정보를 실시간으로 수집하여 해당 정보를 지상부에 전송하여 신뢰성 있는 매몰자의 3차원 위치정보를 제공하도록 하는 모듈 개발 프레임워크를 제시하였다. 이를 통해 인명탐지 모듈의 개발과 현장 테스트를 통해 적용 타당성을 검증하였다. 이러한 연구결과는 향후 대형 건물 붕괴와 같은 재난 시 매몰자에 대한 매몰 위치의 신속한 탐지 및 구호와 실종자 수색을 위한 핵심기술로 활용될 수 있을 것이다.
기존의 원격 화재 모니터링 시스템은 화재 현장의 영상 정보를 실시간으로 확인 할 수 있는 기능이 충분하지 않아 화재 발생 시 실제 상황을 면밀히 파악하여 대처하는데 어려움이 있었다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 본 논문에서는 RTSP 모듈을 이용한 원격 화재 영상 모니터링 시스템 설계 방안을 제안한다. 화재 현장을 실시간으로 문자와 경보음 및 영상 정보를 확인하기 위한 장치로서 RTSP 모듈, 전용서버와 클라이언트 그리고 원격 화재 모니터링 시스템으로 구성한다. 이동형로봇 등에 부착된 카메라에서 송수신하는 영상을 WiFi를 이용하여 RTSP 기능이 포함된 서버 및 클라이언트 시스템과 연동한다. 설계한 실시간 동영상의 수신이 가능한 일체형 원격 화재 영상 모니터링 시스템을 구현하고 시험을 통하여 정상적으로 동영상이 수신됨을 확인 하였다.
현대인의 복잡한 일상생활에서 시간 약속을 지키는 일은 쉽지 않다. 특히 차량의 증가는 출근 시간 교통 체증을 유발하여 지각으로 이어지고 이는 기상 상황에 따라 많은 변화를 보인다. 이 논문에서는 기상 상황에 따라 알람 시간을 자동으로 변경하여 교통 체증에 대비할 수 있도록 해주는 스마트 알람 시계를 제안한다. 제안하는 스마트 알람 시계는 일반적인 알람 시계의 기능을 터치를 통해 조작할 수 있도록 설계하였다. 여기에 오픈 API를 사용하여 날씨 정보를 알아내고 이를 활용하여 자동으로 알람 시간을 변경함으로써 예상되는 시간 지연에 대비할 수 있도록 하였다. 제안하는 설계는 아두이노 메가2560과 터치 TFT-LCD를 바탕으로 구현하였으며 인터넷 연결을 위한 WiFi 모듈, 시계 기능을 위한 RTC 모듈, 알람 소리 재생을 위해 MP3 플레이어 모듈 등이 함께 사용되었다. 제안하는 설계는 특허로 출원되어 현재 심사가 진행 중이다.
본 캡스톤디자인에서는 웹 API(Application Programming Interface)를 이용한 날씨 정보를 웹으로부터 얻어와 그 정보를 토대로 사용자가 보다 편리하고 직관적으로 날씨정보를 습득할 수 있는 실감형 날씨 디스플레이를 제작하였다. 이것을 구현하기 위하여 날씨정보를 제공하는 공개 API를 통해 지역에 따른 날씨정보 데이터를 얻어온다. 이 데이터를 토대로 LED와 수중펌프, 가습기 모듈의 조합으로써 비, 안개, 천둥, 흐림, 화창함 등의 날씨를 구현하였다. 와이파이 통해 다양한 지역의 날씨정보를 얻을 수 있고 한 번의 날씨정보 표현 루틴 이후에 데이터를 다시 받아옴으로써 실시간적인 날씨정보를 얻을 수 있다. 와이파이뿐만 아니라 블루투스 통신으로도 날씨의 표현을 가능하게 하여 사용자가 원하는 날씨 효과를 연출 가능할 수 있는 기본 성능을 테스트 하였다.
본 논문은 플라잉디스크를 사용한 경기중 하나인 얼티미트 경기에 사물인터넷 기술을 접목하여 경기진행 사항을 선수중심 및 경기원반 중심으로 추적하며, 경기 결과에 대한 선수간 종합적인 관계분석을 수행하였다. 선수 및 경기원반에 GPS기능이 내장된 WiFi 모듈을 장착하여 경기 진행 중 선수의 ID, GPS로부터 수신된 위도/경도 값 및 시간이 실시간으로 데이터베이스에 저장되며, 경기진행용 모바일 앱을 통해 선수들간의 경기진행 상태에 대한 정보들도 동시에 데이터베이스에 저장된다. 경기종료 후 이러한 정보들에 기반하여 경기내용에 대한 종합분석을 수행 할 수 있는 시스템을 개발 하였다. 데이터베이스에 저장된 정보를 활용하여 선수중심의 경기진행상황 및 경기원반중심의 득점상황을 가상 경기장에서 동영상 형태로 재현 할 수 있도록 설계하였으며, Python프로그램을 활용하여 선수중심의 다양한 경기분석 정보를 각종 그래프로 표시하였다.
본 논문에서는 휴대단말기 안테나의 대표적 형태인 역 F 안테나(Inverted F Antenna, IFA)와 루프(Loop) 안테나에 따른 디지털 노이즈의 결합(coupling) 정도를 특성모드(characteristic mode)를 사용하여 분석한다. 우선, 안테나를 포함한 인쇄회로기판(Printed Circuit Board, PCB)의 특성모드 전류와 디지털 신호라인의 방향에 따른 결합 정도를 비교 분석하고, 이를 토대로 휴대단말기의 WiFi 안테나와 전방 카메라(front camera)의 결합에 대해서 분석한다. 분석을 위해서 카메라 모듈의 FPCB의 디지털 신호선과 그라운드 선을 PCB 그라운드의 특성 모드를 여기(excitation) 시키는 루프형 피더(feeder)로 모델링 했고, 안테나 타입(type)에 따른 노이즈 결합 변화에 대해서 분석을 했다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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