본 이전기술은 산업분야에서 널리 사용되고 있는 기존의 이더넷 기반의 Modbus TCP를 적용한 제조 공정 원격 데이터 수집 방식을 LoRa기반의 무선 센서네트워크를 통하여 제조 공정 데이터를 전송하고 수집하는 것이다. LoRa기반의 Modbus TCP 통신 기술은 기존 공정상의 설치 운영 중인 Modbus TCP 모듈을 그대로 활용하고 데이터 수집 서버로의 데이터 전달 프로토토콜을 기존 유선 네트워크에서 적용하던 것과 같이 활용할 수 있는 Modbus TCP over LoRa 방식의 기술이다.
본 기술이전의 목적은 제조산업 공장내 기존의 유선 이더넷 기반 Modbus TCP 제조공정 데이터 수집 방식을 LoRa기반의 무선 센서네트워크를 적용하여 Modbus TCP 제조공정 데이터를 수집하는 기술을 제공하는 것이다.
상기 이전기술 목적에 대한 필요성은 다음과 같다.
- AI 기술 발달로 인하여 제조공정 에너지 소비 저감을 위한 최적화 도출을 위하여 공정상 추가적인 다양한 데이터 수집 필요
- 제조공정상의 추가적인 데이터 수집을 위하여 밀집된 공장내 시설물로 인하여 기존 이더넷 기반의 유선 네트워크 방식의 네트워크 추가 구축에 따른 공사의 어려움 및 많은 비용 발생
- LTE기반의 무선 네트워크 적용에 따른 제조공정 데이터 수집율에 대한 불안정한 상황 발생과 지속적인 과다한 통신비 발생
- 제조 산업 공장 각각의 환경에 따른 LoRa기반 무선 센서네트워크의 셀 플래닝 최적화 및 자가망 구성을 적용한 고신뢰 데이터 수집 성능 제공
또한 본 기술은 상기의 제조산업 공정 데이터 실시간 수집 응용 분야뿐만 아니라 교통 데이터 수집, 산업 안전, 환경 및 해양 분야 등 다양한 IoT 분야 응용에도 활용할 수 있게 하는 것이다.
- LoRa 규격의 소출력 장거리 무선 데이터 전송 기능
- Modbus TCP 기반 다양한 센서 모듈 인터페이스 및 프로토콜 지원
- Modbus TCP 공정 데이터 정합 모듈 이상 상태 진단 기능
- LBT(Listen before Talk)기반 LoRa 무선 전송 충돌 회피 기능
- 송수신 전파 환경에 따른 적응형 데이터 전송(ADR : Adaptive Data Rate) 기능
- Modbus TCP의 LoRa 네트워크 오버레이 기능(Modbus TCP over LoRa Network)
- Modbus TCP(TCP/IP) 및 LoRa 네트워크 연동 기능
- 다중 센서네트워크 최적화 구성을 통한 고신뢰 데이터 수집 기능
● 제조공정 센서 Modbus TCP 프로토콜 정합 기능
● SPI 기반 제어 모듈 및 RF 모듈간 데이터 교환 기능
● LoRa RF 규격의 저전력 장거리 무선 데이터 전송 기능
● 센서노드와 게이트웨이간의 데이터 전송 프로토콜 기능
● 전파환경 기반 적응형 데이터 전송(ADR : Adaptive Data Rate) 기능
● 센서노드 LBT(Listen-before-Talk) 제어 기능
● 무선 센서 네트워크 자가망 구성 기능
● Modbus TCP over LoRa 센서 네트워크 연동 기능
● Modbus TCP 정합 LoRa기반 센서노드 설계 기술
● LoRa기반 센서노드 제어 및 운영 소프트웨어
- 센서노드 초기화 및 구성 기술
- 센서노드 LoRa 무선 데이터 송수신(전송) 기술
- 센서노드 공정 계측 데이터 수집 및 처리 기술
- 센서노드 및 게이트웨이 연동 기술
- 센서노드 전송 전파 환경 모니터링 및 제어 기술
- LoRa 무선충돌 회피 제어 기술
- 전파환경 적응형 데이터 전송 기술
● Modbus TCP 센서 링크 모듈 정합 및 운영 소프트웨어
- Modbus TCP 프로토콜 제어 및 데이터 처리 기술
- Modbus TCP Master/Slave 운영 기술
- Modbus TCP 센서 링크 모듈 이상 진단 및 처리 기술
● Modbus TCP over LoRa 통합 네트워크 구성 기술
- Modbus TCP 및 LoRa 통합 네트워크 주소 연동 체계 설계
- 다중 센서네트워크 최적화 구성 기술
- Modbus TCP over LoRa 네트워크 구축 기술
● Modbus TCP 정합 LoRa기반 센서노드 설계 기술
- 센서노드 제어 블록 상세 설계 기술
- 센서노드 LoRa RF 블록 상세 설계 기술
- Modbus TCP 정합 상세 설계 기술
● 사용자 및 시스템 요구사항 정의서
● 시험 절차서/시험 결과서
- LoRa기반 Modbus TCP 운영 기술 시험 절차 및 결과 항목
● Modbus TCP정합 LoRa 센서노드 설계서
● 제지업종 제조공정 LPWA(LoRa) 기술적용 통신 프로토콜 문서
본 기술은 Modbus TCP 제조공정 센서 모듈과 저전력 장거리 LoRa 센서네트워크 기술을 활용한 제조산업 분야 공정 상황 모니터링 및 관련 응용 분야에 적합하다. 또한 환경, 산업 및 안전, 해양, 수산, 농업 등 다양한 환경에서의 센서와 융합한 실시간 데이터 수집과 모니터링 응용에도 활용할 수 있다.
● 제조산업 공장내 시설물 밀집 환경 공정 데이터 수집 및 모니터링 분야 적용
- 공장내 시설물 밀집 환경 LoRa 센서네트워크 셀플래닝 최적화를 통한 고신뢰 데이터 수집 성능 제공
- 제조공정 실시간 모니터링을 통한 이상 상태에 대한 신속한 대응 및 조치
- 고신뢰 데이터의 지속적인 수집을 통한 AI 학습 및 예측을 위한 다양한 적용
● 야외 환경에서의 다양한 IoT 서비스를 위한 저전력 장거리 통신 기술로 활용
- 광역 야외 환경 저전력 장거리 센서네트워크 구축을 통한 모니터링 응용
- 야외 LTE 음영 지역에 대한 LoRa 자가망 구축을 통한 데이터 수집
- 급속한 확산되고 있는 IoT 기반 센서네트워크 장거리 통신 핵심 요소 기술로 활용 가능
● 기술/시장 경쟁력 확보
- LoRa기반의 비면허 주파수 대역에 기반한 소출력 장거리 무선 통신 기술 선점 및 제조산업 분야 공정 데이터 수집과 연계한 다양한 응용 분야 적용으로 국내외 시장 경쟁력 강화
● IoT 센서노드 및 부품 관련 산업의 내수 창출, 수출 촉진