오픈 소스 하드웨어와 소프트웨어를 이용한 스마트IoT교육용 툴킷

A팀 : 차영운(팀장, 12) 심명보(11), 권오근(11), 이준엽(12), 유승민(12)
B팀 : 최은종(팀장, 10), 황민수(12), 신선호(12), 윤정주(14)

오픈소스 하드웨어와 소프트웨어를 이용한 스마트IoT 교육용 툴킷 개발

카메라, 가스 센서를 포함한 총 9개의 센서와 LED, RGB를 포함한 총 7개의 액튜에이터 구입 및 배치
센서, 액튜에이터 관련 IoT 드라이버 수정 및 테스트

기존의 완제품에 비해 대략 65%의 가격 절감
저비용으로 교육용 툴킷 제작 가능

감시 TV

박정민(팀장, 12), 방준혁(12), 서준혁(12)

아파트 발코니에 조류들의 배설물이나 둥지로 인해 시설물이 훼손되는 경우 현재에는 아파트에서 새들이 앉지 못하게 쇠창살을 설치를 하거나 그물을 설치하여 조류들의 접근을 막고 있고 심한 경우 아파트 관리실 에서 폭죽을 쏘아 쫓는 경우로 인해 아파트 입주민들이 피해를 입고 있다. 또한 과수원에서 조류들로 인해 과실을 상품으로 사용을 못하게 되는 경우가 많다. 이러한 경우에 의해서 실시간으로 과수원의 상태나 아파트 발코니의 상태를 확 인 가능하고 조류들을 쫓아내는 목표를 가진 프로젝트이다.

라즈베리 파이3와 얼굴인식 카메라 Voyager 그리고 스피커가 필요하다. 라즈베리 파이3에 Voyayer와 스피커를 연결하고 Voyager의 얼굴등록과 인증기능을 이용하여 음성출력을 구글의 TTS기능을 이용해서 구현한다.

실외기, 난간에 설치한 쇠창살이나 그물망으로 인해 사용하지 못했던 공간을활용 할 수 있다.
발코니에 쇠창살을 사용하지 않게 되어 외관 관리가 가능하고 소음에서 벗어날 수 있다.
과수원에서는 조류들에 의한 과실 피해를 줄일 수 있다.

얼굴 인식 및 음성지원 시스템

하영서(팀장, 13), 신선호(12), 이인우(13), 권성진(13)

얼굴인식 기능이 있는 카메라를 이용해서 얼굴등록 시 ID를 함께 저장하게 된다. 이를 이용하여 얼굴등록과 인증 시 ID를 읽어 음성으로 출력한다. 또한 웹서버를 이용해서 DB로그를 출력한다.

라즈베리 파이3와 얼굴인식 카메라 Voyager 그리고 스피커가 필요하다. 라즈베리 파이3에 Voyayer와 스피커를 연결하고 Voyager의 얼굴등록과 인증기능을 이용하여 음성출력을 구글의 TTS기능을 이용해서 구현한다.

눈이 불편한 사람들이 집에 누군가가 벨을 눌렸을 때 해당 시스템을 통해서 직접 상대방의 목소리를 듣지 않아도 얼굴 등록이 된 사람이면 음성출력으로 알 수 있게 도움을 줄 수 있다.

메뉴 및 매출관리 시스템

하영서(팀장, 13), 신우현(13), 이진우(13), 권성진(13)

식당에 있는 POS기기의 기능들 중에서 메뉴 관리 (메뉴 추가, 수정, 삭제) / 주문 받기 (테이블 설정 및 메뉴 선택, 테이블 주문내역 초기화) / 매출 관리 (일 별 매출, 월 별 매출, 총 매출 출력) 3가지 기능을 어플을 이용하여 구현하였다.

메뉴 관리 탭 – 메뉴 추가, 수정, 삭제 기능을 구현
주문 받기 탭 – 테이블 개수를 설정, 해당 테이블 메뉴 선택 및 수량 선택, 선택한 메뉴 가격 합산, 선택 메뉴 초기화 기능 (초기화 시 매출에 포함)
매출 관리 탭 – 일 별 매출, 월 별 매출, 총 매출 출력

요즈음 스마트폰이 남녀노소 불문하고 널리 보급되어 있다. 이러한 장점을 이용하여 포장마차와 같은 야외 점포나 큰 가격의 POS기기를 구매하는데 비용적으로 부담이 큰 업종들이 따로 POS기기를 구입하지 않아도 메뉴와 매출, 주문 받는 것을 어플을 이용하여 좀 더 편리하게 일을 할 수 있다.

눈을 떠요!

Israfil Ansari(박사과정, 팀장), 하영서(13)

카메라 앞에 있는 사람이 눈을 감았을 때 해당 시스템이 인지를 하고 경보를 발생시킨다.

Dlib기법을 이용하여 사람의 얼굴에서 눈을 찾는다. 눈을 찾으면 눈을 녹색 타원으로 그린 뒤 만약 눈을 감고 있으면 이를 알고 경보음을 발생시킨다. 눈을 감았는지를 아는 방법은 눈에 위에 2개, 아래 2개, 왼쪽 과 오른쪽에 1개씩을 가상의 점을 찍고 눈을 감았을 때 왼쪽과 오른쪽 점을 일직선으로 긋고 위와 아래에 있는 점들이 해당 선에 닿는지를 확인한다. 닿는 점이 생기면 눈을 감았다고 인지한다

운전자가 졸음운전을 할 때 경보를 주어서 졸음운전으로 인한 사고를 예방할 수 있다. 또한 안과나 안경점에서 눈에 대한 검사나 치료를 받고 있을 때 눈을 감은 경우 말을 하지 않아도 자동으로 인지, 알람을 보내주어 눈을 감았다는 것을 인지 시켜줄 수 있다.

얼굴을 찾아서

Israfil Ansari(팀장, 박사과정), 신선호(12)

카메라 앞에 있는 사람의 얼굴을 찾아서 추출하고 얼굴 부분만 잘라서 다시 화면에 출력해준다.

cascade기법을 이용하여 사람얼굴을 추출하고 해당 부분만을 잘라내어 다시 그 부분만을 화면에 출력해준다.

카메라나 사진에서 사람의 얼굴만을 출력하고 싶을 때 해당 시스템을 이용하여 얼굴 부분만 잘라내서 출력할 수 있다.

Object Detection

Israfil Ansari(박사과정, 팀장), 하영서(12)

카메라나 영상에 있는 객체를 구별한다. 사람, 폰, 책, 보틀 등을 구별한다.

TensorFlow라는 구글에서 만든 딥러닝 기능을 이용한다. 사람, 노트, 폰, 보틀에 대한 사진을 계속 훈련을 시켜 정확도를 높인다.

도난 방지용으로 카메라 시점 안에서 있던 물건이 없어지는 경우 알람을 줄 수 있다.
사람만 통행이 가능한 곳에서 동물이나 물건을 들고 들어왔을 경우 이를 알람으로 알려줄 수 있다.

디젤발전기 원격 제어 및 모니터링 시스템(OAAS)

Israfil Ansari(팀장, 박사과정), 문현식(12), 신우현(13)

디젤발전기를 라즈베리파이와 어플리케이션을 이용하여 원격으로 시동하고 디젤발전기의 전압, 전류 등 현재 상태를 어플리케이션으로 받아 모니터링 한다.

디젤발전기 판넬과 라즈베리 파이를 ModBus 통신을 통해서 디젤발전기의 상태를 가져오고 원격 제어을 할 수 있는 준비를 한다. 어플리케이션은 라즈베리 파이와 네트워크 통신을 해서 어플리케이션에서 시동을 걸면 라즈베리 파이를 통하여 디젤발전기가 시동이 된다.

디젤발전기를 원격으로 어플리케이션을 이용해서 시동을 할 수 있다. 또한 디젤발전기의 상태를 어플리케이션으로 실시간으로 확인할 수 있으므로 일의 능률이 올라가고 편리해진다.

수변시설물의 위험정보 확산시스템

두샤오(팀장, 석사과정), 문용희(11), 이진우(13), 김필수(14)

이 어플은 시설물에 대한 위험정보의 확산시스템으로, 위험평가지원시스템(RASS)로부터 위험정보를 수신하여 위험도를 알려준다. 재난정보와 기상특보 푸시서비스를 제공하고 어플의 메인에서 강의 보의 위험도, 중요도, 피해액 정보, 제방 취약도, 제외지 EAP, 제내지 EAP정보, 침수도 정보를 확인 할 수 있고 각 버튼을 클릭하면 시설물 종류와 이름에 따라 현재 상태를 확인 할 수 있다.

RASS시스템으로 부터 위험정보 수신을 위하여 JSON기반의 RRID-API를 분석하여 푸시서비스를 등록한 사용자에게 FCM-API를 통한 실시간 통보를 한다. 웹 및 하이브리드 앱 기반의 위험정보관리를 위해 각 기능들을 RESTful 웹서비스 기반 API로 정의하였고, UI와 앱 설계는 CSS와 JSP를 사용하였다.

폭우 등의 자연재해 발생 시, 어플을 통해 실시간으로 사용자의 주변에 있는 강의 수변시설물의 상태를 확인하여 홍수 등 재난이 발생하기 전에 대피를 준비하여 인명피해를 줄일 수 있다.

푸시서비스 기반의 실시간통보시스템, 통보지연의 성능분석

두샤오(팀장, 석사과정), 문용희(11), 이진우(13)

푸시서비스는 APNS(Apple Push Notification Service)방식과 FCM(Firebase Cloud Messaging)방식이 있다. APNS는 IOS환경에서만 돌아가고 FCM은 모든 환경에서 돌아간다. 이 두 가지를 이용하여 안드로이드와 IOS 환경에서 푸시통보 시, 지연속도 차이를 분석하였다.

FCM과 APNS환경의 차이를 비교하기 위해 key값을 등록 후 RASS시스템기능을 시뮬레이션하기 위해 JMeter를 사용하여 RRID-API를 프렌즈앱에 전송시켜 FCM서버와 APNS서버를 사용하여 푸시의 통보지연시간을 측정한 결과, IOS에서 FCM 과 APNS는 0.1~0.2초의 차이밖에 나지 않았다.

APNS는 IOS환경에서만 푸시서비스를 지원하는데, IOS환경에서 FCM을 썼을 때 속도차이가 크지 않다면 두 가지 환경에서 돌아가는 FCM을 쓰면 좋다는 결론이 나오게 된다.

농기계 관리 시스템

김홍식(팀장, 11), 이종화(박사과정), 두샤오(석사과정), 최종구(13), 최은호(16), 김필수(14), 황지영(정보통신공학과 15), 김지원(정보통신공학과 14)

-스마트-어댑터에서 동작하는 농기계 상태 모니터링 및 진단기능
-스마트-어댑터에서 동작하는 RESTful 웹서비스 기반의 농기계관리 인터페이스
-스마트-어댑터에서 동작하는 웹소켓 기반의 실시간 알림기능
-운전자의 스마트폰에서 동작하는 하이브리드 앱 기반의 농기계관리 GUI및 실시간 경고알림과 SMS문자 알림
-농기계 통합관리를 위한 기반 구축(시험용 스마트-매니저)

운행/상태정보를 수집하는 센서모듈과 통신모듈로 구성되어 농기계에 부착되는 스마트-어댑터(라즈베리파이)와 농기계의 소모품관리/기본점검, 엔진상태/운행정보, 오일/유압압력과 안전을 관리하는 SW개발
농기계의 상태정보를 센싱 및 분석하여 사고, 고장 정보 발생 시에 실시간 알림서비스 제공

농기계의 사전관리가 가능하여 유지보수 비용 문제와 생산성 향상 및 기계의 안전성 확보
농기계관리와 유지보수의 경쟁력을 높이는 SW의 제품화로 회사 매출증대
농기계의 IoT기반 스마트 제어와 모니터링에 대한 신기술 파악

전원 제어 장치를 위한 통합관리 SW

남성현(팀장, 13), 손상길(13), 문현정(16), 이현영(16)

분산되어 있는 지능형 전원 분배 장치인 NPCU(NPCU:Network Power Control Unit)들의 유지보수 최소화와 전원공급 중단의 최소화를 위한 통합관리

대단위 NPCU와의 비동기소켓 기반 실시간 제어/모니터링 인터페이스
전원포트의 비정상 상황 처리 및 포트 별 전원의 온/오프 제어
원격에 설치된 NPCU의 온도, 습도, 전류, 문열림 상태의 모니터링
네이버 지도-API를 이용한 NPCU의 실시간 상태 표시와 이벤트 로그관리
NPCU 구성정보 관리 및 NPCU의 주기적인 보고를 이용한 NPCU의 네트워크 장애관리
관리자 계정관리

전원제어장치의 통합관리로 NPCU의 장애 최소화와 NPCU에 연결된 장비의 전원제어를 통해 서비스 중단에 따른 경제적인 손실 최소화

네이버 지도를 이용한 전원 관리 이벤트 출력

문현정(팀장, 16), 손상길(13), 남성현(13)

분산되어 설치되어있는 지능형 전원 분배 장치인 NPCU(NPCU:Network Power Control Unit)의 비정상 상황에서 발생되는 이벤트와 발생된 이벤트 로그 조회 및 NPCU를 한 눈에 볼 수 있는 네이버 오픈 API를 이용한 지도 모니터링

네이버 지도-API를 이용한 NPCU의 실시간 상태 표시
비정상 상황 이벤트 발생시 정보창 표시 및 이벤트 등급에 따른 마커 색상 변경

분산되어 설치된 NPCU의 위치를 네이버 오픈 API(지도)를 통해서 한 눈에 파악하여 NPCU 에서 발생한 이벤트와 해당 NPCU의 정보를 쉽게 파악 할 수 있음.
NPCU에서 비정상 이벤트 발생시 이벤트 원인을 쉽게 파악하여 해결할 수 있음

게임 개발을 통한 알고리즘 및 삼각함수 분석

심명보(팀장, 11), 이준엽(12)

게임개발을 통해 통상적인 게임 알고리즘 및 삼각함수를 이용한 객체의 움직임으로 삼각함수에 대한 전반적인 이해도 향상을 목적으로 개발

게임 이용자는 지렁이를 키보드로 조작하며 화면에 무작위로 생성되는 먹이를 찾아 성장을 하고 다른 게임 이용자보다 더 빠른 성장을 통해 상대를 물리치는 것이 게임내의 목표이다.

게임 이용자는 경쟁할 수 있는 게임을 통해 집중력 향상에 도움을 줄 수 있으며 경쟁 상대보다 더 빠른 성장을 추구해야 하므로 순발력 또한 높일 수 있다. 제작자는 게임 개발을 통해 개발에 대한 이해력 고취와 시각을 넓힐 수 있다 .

아두이노를 이용한 알람시계 제작

배정태(17, 팀장), 김성곤(14), 남수지(17), 이승호(17), 최현태(17)

근래에 라즈베리파이와 함께 많이 쓰이는 오픈소스 하드웨어인 아두이노를 이용한 알람시계 제작

아두이노 우노 보드와, LCD를 활용하여 시계를 제작하고, 피에조 스피커를 이용하여 알람 소리를 냄

기대효과에 특히 몇몇 사람들은 알람을 끄고 다시 자는 사람들이 있는데 그러한 사람들을 위해 알람시계를 움직이게 제작했습니다. 그렇게 제작함으로써 알람을 끄고 다시 자지 않는 효과를 기대할 수 있습니다 .알람을 손 쉽게 끌 수 있는 요즘 직접 움직여 알람을 끄게 함으로써 다시 자는 것을 방지하는 효과를 기대할 수 있습니다. 또 강의 시간에 배운 내용을 바탕으로 프로토 타입에 더많은 센서와, 기능을 넣게 되면 이보다 더 나은 기능을 가진 스마트 알람시계 제 작 가능

BPP(Bluetooth Piezo Piano)

김승민(17, 팀장), 김민혁(17), 전영석(17), 하지영(17)

앱을 만들어서 피아노 건반을 누르면 음을 따라서 소리가 나고 노래 제목이 적힌 버튼을 누르면 노래가 나오게 한다. 소리가 나올 때 마다 LED전구에 초록색 불이 나오게 한다.

아두이노와 블루투스, LED전구, 피에조 스피커를 사용한다. 아두이노에 블루투스와 LED전구, 피에조스피커를 연결 한 후, 앱 인벤터를 이용해 앱을 제작하여 무선통신으로 소리와 불이 들어오게 한다. 앱에는 피아노 건반과 LCD 스크 린에 노래제목을 띄운다.

직접 피아노를 사거나 하지 않아도 앱 하나를 다운 받음으로써 아이들에게 원하는 곡을 직접 쳐 보게 하거나, 앱에 있는 버튼을 눌러서 노래를 들려줄 수 있다.

장애인들을 위한 초인종 시스템

김수인(팀장, 17), 문주원(17), 지은정(17), 이슬아(17)

밖에서 스위치가 눌리게 되면 집안에 연결되어 있는 LED가 귀가 불편한 사람들을, 스피커가 눈이 불편한 사람들을 위해 작동하게 된다.

스피커와 부저 그리고 LED가 필요하다. 브레드 보드에 스피커와 부저, LED를 설치하고 점퍼선을 이용하여 아두이노와 연결시킨다. 아두이노 프로그램을 이용하여 스위치를 누르면 LED와 스피커가 작동하도록 구현한다.

누군가가 밖에서 초인종을 눌렀을 때 해당 시스템을 통해서 집 안에 설치된 LED와 스피커가 작동하여 눈과 귀가 불편한 사람들이 손님이 온 것을 알 수 있게 도움을 준다.

도난방지시스템

김찬진(팀장, 17), 백동섭(17), 신성철(17), 허민재(17), 황근원(17)

스마트폰과 블루투스를 이용하여 도난방지기의 통신이 끊기면 스피커에서 특정한 소리가 울리면서 LED가 번갈아가면서 켜진다.

창의공학 수업때 배운 내용을 배경으로 led와 부저를 사용하여 도난방지 시스템이라는 창의적 발명을 했다.

저렴한 비용으로 도난을 방지할 수 있다. 블루투스와 연결만 하면 미아방지, 펫 도망 방지 등 여러 가지로 응용 가능하다.

WSA( Water Sensor Alarm)

김소영(팀장, 행정학과 15), 이준영(17), 박재민17), 조우식17)

물 감지센서와 피에조 스피커를 통해서 물이 사용자가 설정한 물 높이에 다다를 경우 물 감지센서가 피에조 스피커에게 신호를 주어서 스피커에서 알람이 나오게한다.

아두이노와 피에조 스피커, 물 감지 센서를 이용합니다. 아두이노에 피에조 스피커와 물 감지 센서를 연결하고, 물 감지 센서를 물통에 넣어서 물통에 물을 차오르게 한다. 그리고 사용자가 물높이를 설정한 후 그 높이에 다다랐을경 우 알람을 울리도록 하였습니다.

실생활에서 자주 쓰는 욕조나 식당의 솥 같은 물건에 물 감지 센서를 내장시켜 일정 분량의 액체가 차오를 시에 알람을 보내어 물이 넘치는 것을 방지해 더욱 안전하고 편리하게 쓰일 수 있다.

시뮬레이션을 이용한 드론 체험

권세민(16, 팀장), 김준현(13), 이현정(16)

드론은 학사과정에 포함되어 있지 않지만 사회 곳곳에서 사용되고 있고 그 전망이 밝기 때문에 한번쯤은 사용해 봐야한다. 하지만 아직 우리 학과를 비롯한 많은 곳에서 쉽게 접할 수 없기 때문에 이 기회를 빌어 설명을 돕게 되었다.

드론시뮬레이터(CleanFlight) 웹 앱을 통해 드론의 프로펠러를 동작해보고 리모트 컨트롤러를 사용해 드론의 움직임을 확인할 수 있다. 또한 드론과 드론 조종법에 대하여 설명한다.

드론 시뮬레이터를 통해 드론에 대한 이해도를 높이고, 직접 체험할 수 있는 기회가 주어진다. 다양한 분야에서 사용되고 있는 드론을 IoT에 접목하여 사용할 수 있도록 시뮬레이터를 통해 드론 조종법과 원리를 이해하고 실습할 수 있다.

강의 보를 위한 위험정보 확산시스템의 설계와 구현

두샤오, 문용희, 김홍식, 차영욱, 김경준, 김춘희

본 논문에서는 강의 보를 위한 위험정보 확산시스템 (FRIENDs: Facilities Risk Information Export and Diffusion System)의 구성도와 기능을 제시하였으며, 웹 및 하이브리드 앱 기반의 위험정보 관리를 위하여 RRID(RESTful web service for Risk Information`s Diffusion)-API를 정의하였다. RRID-API에는 스마트기기에서 FRIENDs로 이벤트의 수신을 확인해 주는 API가 포함되며, 이 API를 이용하여 신뢰성 있는 위험정보의 전달 절차를 정의하였 다. FRIENDs 시스템을 실험실 모델로 구현하였으며, RRID-API와 푸쉬서비스를 제공하는 FCM-API를 이용하여 스미트기기로의 위험 통보 시험과 통보지연을 측정 및 분석하였다. FCM서버를 이용하는 시험에서 안드로이드폰으로의 평균 통보 지연이 아이폰에 비하여 1.213초 우수하였다.

드론 활용에 대한 연구

임동주, 심재창

드론은 다양한 분야에서 사용되어지고 있다. 하지만 아직 드론을 전부 활용하지 못하고 있다. 드론에 자체만 이용하는 것이 아닌 주변 기기나 물품을 같이 이용하는 것으로 드론의 활용을 더욱 늘릴 수 있다.

라즈베리파이와 파이 카메라를 이용한 침입탐지 시스템

박병호, 심재창

라즈베리파이와 파이 카메라 (NoIR), 근적외선 인체감지 모션센서를 이용하면 사람을 움직임을 인식해서 사진촬영이 가능하며 저조도 환경이라도 무리 없이 움직이는 물체에 대한 사진 촬여이 가능하다. 이러한 시 스템의 구현으로 홈시큐리티를 위해서 개인적으로 CCTV를 설치하는데 오는 비용적 절감이 가능하다.

얼굴인식 시스템 구현에 대한 연구

신우현, 심재창

얼굴 영역을 추출하는 얼굴 검출과정과 등록된 얼굴과 비교하여 동일인물 여부를 검사하는 얼굴 인식과정을 통하여 딥러닝 및 영상처리를 이용한 패턴인식의 한 부분인 얼굴을 인식하는 시스템을 구현할 수 있다.