IoT Gateway

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Smart Home (check it out)

이승혁

목차

1. 개요 1) 제작동기 2) 제작목표

2. 시스템구조 1) 개발환경 2) 시스템 구성도 3) 블록다이어그램 4) 소프트웨어 구성도 5) 하드웨어 구성도

3. 결과물 1) 동영상 2) 보완점 및 향후 계획 3) 소감

개요

제작 동기 문을 열고 나면 생각 나는 것이 있습니다.

우산 조명 드라이기 가스

IOT

제작 목표 문 앞에서 쉽고 한눈에 들어오는 UI & 간편한 조작으로 IOT시스템 구축

날씨

날씨 정보 표시

조명

On/Off, 밝기 조절, 타이머, 사용량

콘센트

On/Off, 타이머, 사용량

가스밸브

On/Off, 사용량

CCTV

자동 문 제어, 보안

시스템 구조

IoT Gateway

S5PV210 ( Cortex-A8 )

H/W

S/W

메인 서버 : Linux(리눅스 커널 2.6.35)

블루투스 프로그램(마스터): Linux(리눅스 커널 2.6.35)

GUI 프로그램: QT Embedded 4.8

LM3S9B92 ( Cortex-M3)

H/W

S/W

블루투스 프로그램(슬레이브): IAR Embedded Workbench

제어 단말기

H/W

Nexus 7

S/W

Android Studio

Android Client

1. 개발 환경

조명 on/off ,밝기 제어 (PWM)

콘센트 on/off 제어 (GPIO)

가스밸브 on/off 제어 (PWM)

얼굴 인식을 통한 보안 시스템 (OpenCV)

IoT Gateway

날씨 정보 제공 기능 (날씨API)

Android 제어 단말기

문 자동 제어 (PWM)

시스템 구성도

블록다이어그램

IoT Gateway

Bluetooth

Socket

제어 단말기

[PWM]

조명

가스밸브

문

콘센트

[Interrupt]

PIR센서

자석센서

Android

[Master] [Slave]

[Server] [Client]

[GPIO]

소프트웨어 구성도 IoT Gateway의 GUI 프로그램 구성도

소프트웨어 구성도

현재 날씨

메뉴 바

OpenWeather.org에서 제공하는 open API xml parser를 통해 분석 후 정보 제공

상태표시

상태표시는 Iot Gateway에서 명령을 보낸 후 제어 단말기에서 오는 메시지를 통해 상태 값 변경

1. 초기 요청 2. 메시지 보냄

원터치 종료 버튼

외출을 위한 버튼으로 누르면 모든 상황이 종료된 후 문이 열린다. ( 단, 개인설정 된 장비는 제외)

IoT Gateway의 GUI 프로그램 구성도 [HOME]

소프트웨어 구성도

날씨 표시

IoT Gateway의 GUI 프로그램 구성도 [날씨]

메뉴 바

OpenWeather.org에서 제공하는 주간 날씨 & 3시간 단위의 날씨 분석 후 정보 제공

LOCATION

날씨가 표시되는 현재지역을 나타낸다 변경도 가능하다.

HOME 버튼

HOME 화면으로 돌아가는 버튼

소프트웨어 구성도

CCTV

IoT Gateway의 GUI 프로그램 구성도 [CCTV]

IoT Gateway에 달려있는 Cam을 통해 실시간으로 보여 줌

얼굴등록(자동 문 열림)

OpenCV를 이용하여 얼굴인식을 한다. Haar-like feature 알고리즘을 통해 얼굴을 인식해 분리해 낸다. PCA 알고리즘을 통해 인식한 얼굴이 등록된 사람인지 판별. 등록이 안되어 있을 시 얼굴등록 버튼을 이용해 수동으로 등록 가능

소프트웨어 구성도

조명 제어

IoT Gateway의 GUI 프로그램 구성도 [조명]

1. 개별 On/Off

전체 On/Off

등록된 조명을 한번에 On/Off ( 단, 개인설정 된 장비는 제외)

2. 조명 밝기 조절 (PWM)

3. 개인설정 개인설정은 개인이 필요에 의해 전체 제어를 거부하는 곳 4. Timer 시간이 설정이 되면 Qtimer에 의해 정해진 시간에 msg 보냄

5. 사용시간(하루) 조명이 켜져 있는 시간을 Qtimer로 계산해서 표시 (날짜가 바뀌면 자동 저장)

소프트웨어 구성도

주중 사용량

IoT Gateway의 GUI 프로그램 구성도 [콘센트 &가스밸브]

사용량이 저장된 파일을 읽어서 표시 (프로그램이 시작되면 읽어서 표시)

[ 콘센트 ]

[ 가스밸브 ]

소프트웨어 구성도 Android 구성도

소프트웨어 구성도 Android 구성도 [Cam]

PUSH 메시지 & 문 제어

문 앞에서면 PIR센서가 인체를 감지한 뒤 얼굴인식을 합니다. 그 후 등록되지 않은 사람이면 핸드폰으로 PUSH 메시지를 보냅니다. PUSH 메시지를 오면 Android에서 IoT Gateway로 FTP접속을 하여 등록이 안된 사람의 사진을 가져와 화면에 나타내 줍니다. 만약 아는 사람이라면 문 열림 버튼을 통해 쉽게 문도 열어 줄 수 있습니다.

소프트웨어 구성도 Android 구성도 [custom]

Set Icon

다양한 Icon중 원하는 Icon으로 제어하는 장비를 custom 할 수 있다. (추후 구현 예정)

하드웨어 구성도 Smart Home 구성도

제어 단말기에 의해 구현되는 장소

IoT Gateway

하드웨어 구성도 Smart Home 구성도 [조명 & 콘센트]

조명( LED & 백열전구 )

콘센트( 충전기 & 선풍기)

조명의 특징

LED조명은 Cortex-M3의 PWM을 그대로 이용 백열전구는 SSR(무접점릴레이)를 사용하여 PWM제어를 통해 조명을 제어함.

하드웨어 구성도 Smart Home 구성도 [문 & 밸브]

밸브( PWM )

문( PWM)

문의 특징

자석센서를 이용하여 문이 열렸다가 닫치는 순간 신호를 받아 문을 자동적으로 제어한다.

결과물

동영상(1)

동영상(2)

동영상(3)

보완점 및 향후 계획

자동 + 수동 이 함께 되는 진정한 Smart Home

메시지 기능이 추가되어 따뜻함이 느껴지는 Smart Home

자신만의 아이콘 기능이 추가되어 특별함이 느껴지는 Smart Home

소감

서울특별시 서초구 서운로 22 JS빌딩 2층 TEL : 02-587-5180 FAX : 02-4295-7720 E-Mail : [email protected]

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