센서 데이터 소스

1. IoT 센서 디바이스에서 수집되는 데이터의 사례

IoT는 센서를 탑재한 다양한 디바이스가 연결되어 디바이스로부터 다양한 데이터를 취득할 수 있다.

센서의 정밀도나 출력값의 연산 등은 임베디드 S/W에 의해 구현된다.

본 포스팅의 관점은 센서의 원리와 구조보다는 "다양한 센서로 부터 어떤 데이터를 취득할 수 있는가" 에 중심을 둔다.

센서의 본질을 파악하는 것도 중요한 기술이지만, 센서로 부터 어떤 데이터를 창출할 수 있는 가도 임베디드 구현에 있어서 매우 중요한 기술(센싱 기술)이라 볼 수 있겠다.

(1) 스마트폰 디바이스

스마트폰은 다양한 센서가 있으며, 센서의 집합체이다.

• GPS(Global Positioning System) : 위도, 경도의 데이터를 출력
• 가속도 센서 : 스마트폰의 움직임, 흔들림, 가로, 세로 등의 판단
• 자이로 센서 : 스마트폰의 회전 움직임(각속도)을 감지, AR/VR에서 드로잉 위치를 판정
• 조도 센서 : 빛의 밝기를 감지, 센서 분해능력에 따라 밝기를 여러 단계로 구분
• 근접 센서 : 접근하는 물건, 물체를 감지 (통화 시 수화부에 귀가 접근한 것을 감지하여 화면 밝기, 앱 상태를 변환)
• 지문 센서 : 인간의 지문을 감지 (스마트폰의 본인 인증, 의사 확인 등에 이용)

(2) 웨어러블 디바이스

웨어러블 디바이스는 사람이 몸에 착용하는 디바이스로 시계형이 대부분이다.

• 웨어러블 디바이스는 맥박, 온도, 주변 화상, 음성 등을 수집한다.
• Fitbit은 보행, 맥박, 가속도가 주요 취득 데이터이지만 그것들로 이동 거리, 운동량, 소비 열량, 수면 시간 등 일상의 행동에 관련되는 정보를 산출해낸다.
• Apple Watch는 마이크, 스피커, 환경 광센서, 통신 기능을 탑재하여 음성 데이터 입력은 물론 빛의 유무 판정이나, 단체 데이터 통신이 가능하다.
• BLE (블루투스 저전력) 통신 표준을 따르는 '비컨(Becon)'은 전파의 강도에 따라 비컨이 어느 정도 거리에 있는지를 파악 할 수 있다.

(3) 카메라 디바이스

오므론의 휴먼비전 카메라 디바이스. 모두들 간과하고 있지만 카메라도 사람의 시각을 대체하는 센서의 일종이다.

• 기본적으로 카메라 디바이스는 동영상의 데이터를 취득한다.
• IoT로 사용되는 카메라 센서 디바이스는 취득한 데이터를 이미지로 처리하여 패턴인식을 하는 기능이나, 동영상 전후의 프레임 변화를 감지하는 기능이 결합되어 있다.
• 얼굴인식, 인체감지, 얼굴 방향 추정, 시선 추정, 눈꺼풀 추정, 나이 추정, 성별 추정, 표정 추정, 얼굴 인증, 애완 동물 검출 등 다양한 이미지 센싱 (비전 기술)이 발전하여 제공 되고 있다.

(4) 가전/ 홈 디바이스

가정/사무실에서 볼 수 있는 다양한 전자제품/디바이스

 

• IoT 에어컨이나 전자레인지 예시로 사용자의 사용법이나 기호를 데이터를 취득해 클라우드와 연동하고 동작을 점점 최적화하는 모델을 만들어가고 있다.
• TV 등의 가전은 운영체제 (리눅스 또는 안드로이드)를 탑재하여 PC와 같은 디바이스의 형태로 사용자가 어떤 TV 프로그램을 보고 있는지, 녹화하고 있는지 등의 시청 데이터 수집이나 고민 후 끝내 선택한 프로그램이 무엇이었는지 등을 추출하여 동작을 최적화 한다. 이는 향후 데이터를 취득하는 장점이 명백해지면 수집하는 데이터가 늘어날 것으로 보인다.
• 최근에 인공지능 스피커라 불리는 디바이스는 홈 디바이스의 핵심이 되고 있다. 사람의 음성 정보를 수집할 뿐만 아니라, 환경음 등도 수집할 수 있는 디바이스이며 더욱 다양한 디바이스를 네트워크에 연결하여 제어하는 게이트웨이의 역할도 기대되고 있다.

(5) 공장 또는 산업현장 기계/설비

공장이나 산업현장에서 볼수 있는 기계/설비들 (포장기, 프레스 등)

• 공장 또는 산업현장에서 사용하는 기계/설비를 센서로 모니터링하는 것은 시각화하거나 원격으로 감시하는 것만이 목적이 아니다.
• 기계설비들을 시각화 하는 것 만으로도 어떠한 상태일 때 설비가 고장나는지를 알 수 있으며 반대로 최대의 가동 상태를 발휘하고 있는 상황도 확인 할 수 있다.
• 센서로 데이터를 취득하는 것만으로도 예방보전의 유지보수를 실시하는 등의 서비스화가 가능해진다.
• 모터등 회전계 설비에 진동/가속도 센서나 전류 센서를 활용하여 회전수 (RPM)을 측정할 수 있다.
• 또한, 집음 마이크나 진동/가속도 센서를 활용하여 설비기기가 가동할 때의 주파수 패턴을 판별하여 정상 동작과 허용치를 넘어갔을 때 이상 값이라고 판단하는 것이 가능하다.
• 전원라인에 전류 클램프(전류 센서)를 설치하고 전류를 모니터링하여 이상 상태나 고장 가능성을 감지할 수 있다.

2. 센서 선정 포인트 (Point)

산업별 센서 종류 정리표 (사실 이것도 기준이 애매하다.)

IoT 시스템에서 센서를 선정할 때는 목적이나 취득해야할 데이터의 타입, 정밀도, 볼륨 등에 따라 적절한 센서를 선택해야할 필요가 있겠다. IoT 시스템 구현에 있어서 어떤 종류의 센서나 카메라를 선택할 지는 목적과 측정 대상에 따라 달라진다.

 

• 센서를 선택하려면 대상이 되는 공간과 측정 대상이 되는 사람/사물/환경 등을 파악하고 그 측정 대상에 대해 어떤 목적으로 어떻게 출력을 이끌어 낼 것인지 명확하게 해야한다.
• 다음은 목적 용도별로 어떤 센서가 필요할 것인지 예시로 정리한 표다.

목적	센서 디바이스
가동 상태를 파악	진동/가속도 센서 , 전류 센서
환경 상태를 파악	온도/습도 센서, 이산화탄소 센서, PM2.5등의 미세먼지 센서, 마이크에 의한 소음 센서, 광센서에 의한 조명의 ON/OFF 감지
물리적 공간을 스캔	레이더 또는 레이저 거리 측정 센서,  자력 센서에 의한 벽에 철골 검색
사람의 움직임을 감지	가시광선이나 초음파에 의한 인체 감지 센서, 카메라 센서, 비컨
물건이나 소재의 양을 감지	무게 센서, 유량 센서
사람이나 물건의 상태를 감지	적외선 센서와 온도센서에 의한 발열 감지
토지나 건물의 변화량을 감지	변형 센서에 의한 토사 재해의 전조 감지, 지진 전후의 건물 경사 파악