• 대한임베디드공학회논문지
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• 제16권3호
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• pp.113-117
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• 2021

The data gathering delay and the network lifetime are important indicators to measure the service quality of wireless sensor and actuator networks (WSANs). This study proposes a dynamically cluster head (CH) selection strategy and automatic scheduling scheme of collectors for prolonging the network lifetime and shorting data gathering delay in WSAN. First the monitoring region is equally divided into several subregions and each subregion dynamically selects a sensor node as CH. These can balance the energy consumption of sensor node thereby prolonging the network lifetime. Then a task allocation method based on genetic algorithm is proposed to uniformly assign tasks to actuators. Finally the trajectory of each actuator is optimized by ant colony optimization algorithm. Simulations are conducted to evaluate the effectiveness of the proposed method and the results show that the method performs better to extend network lifetime while also reducing data delay.

• 인터넷정보학회논문지
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• 제17권5호
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• pp.17-23
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• 2016

무선 센서 엑츄에이터 네트워크(WSAN) 시스템은 기존의 무선 센서 네트워크(WSN)에서 엑츄에이터 기능을 추가한 센서 노드들을 연결하여 망을 구성하는 시스템이다. 엑츄에이터는 센서 노드와 함께 작동하며, 재난구호, 군용 감시체계, 건강 모니터링 및 기반시설 보안 등의 여러 응용분야에 적용된다. 이러한 응용분야는 적시에 정확하게 작동하여 데이터를 신뢰성 있게 전달하는 능력이 요구된다. 생물학적으로 영감을 받은 모델링 기법은 개별적인 단순함을 유지하면서 동시에 강인성과 확장성, 적응성을 달성할 수 있는 기법으로 최근 상당한 관심을 받아오고 있다. 본 논문에서는 생물학적 메커니즘 중 전염병 전파 모델을 기반으로 이산 동적 모델을 제안하고 WSAN 시스템에 적용하고자 한다. 이를 위해 에너지 소모를 최소화하면서 동시에 시간지연 구속조건을 갖는 데이터 전파를 위한 노드 스케줄링 기법을 제안한다. 제안된 기법의 평형 상태 분석과 제어이론을 바탕으로 시스템의 안정성을 분석한 후 시뮬레이션 결과를 통해 요구 지연 시간을 만족하는 동시에 에너지 소모를 줄이는 성능을 검증한다.

• Journal of Communications and Networks
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• 제17권5호
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• pp.473-481
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• 2015

In this study, we propose a clustering algorithm to enhance the performance of wireless sensor and actuator networks (WSANs). In each cluster, a multi-level hierarchical structure can be applied to reduce energy consumption. In addition to the cluster head, some nodes can be selected as intermediate nodes (INs). Each IN manages a subcluster that includes its neighbors. INs aggregate data from members in its subcluster, then send them to the cluster head. The selection of intermediate nodes aiming to optimize energy consumption can be considered high computational complexity mixed-integer linear programming. Therefore, a heuristic lowest energy path searching algorithm is proposed to reduce computational time. Moreover, a channel assignment scheme for subclusters is proposed to minimize interference between neighboring subclusters, thereby increasing aggregated throughput. Simulation results confirm that the proposed scheme can prolong network lifetime in WSANs.

• 전기전자학회논문지
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• 제15권3호
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• pp.227-234
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• 2011

The Interest in robotics has been steadily increasing in recent times both in Korea as well as abroad. Research on robots for new and diverse fields is ongoing. This study discusses the current research and development on robot actuator, which are used to control the joints of robots, and focuses on developing more efficient technology for joint control, as compared with the current technologies. It also aims to find means to apply the abovementioned technology to diverse industrial fields. We found that easy and effective control of actuators could be achieved by using ZigBee sensor networks, which were widely being used on wireless communications. Throughout the experiments it is proved that the developed wireless actuator could be used for easy control of various robot joints. This technology can be effectively applied to develop two-legged robots that will be able to walk like human, or even quadruped and hexapod robots. It can also be applied to motors used in industry. In this study, we develop an extremely minimized ZigBee sensor network module that can be used to control various servo motors with low power consumption even if it is long distances. We realized effective wireless control by optimizing the ZigBee antenna, and were able to quickly check the status of relevant Tree node through mutual communication between the servo motors composing the ZigBee sensor network and the main server control modules. The developed Servo Motor with ZigBee sensor network modules can be applied in both robotics as well as for home or factory automation.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제8권2호
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• pp.57-65
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• 2008

무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network)는 차세대 IT 기술로서 소형, 저가, 저전력을 필요로 하며, 외부환경의 모니터링과 제어기능을 수행할 수 있다. 이것은 소형 장치 안에 마이크로프로세서, 각종 센서, 액추에이터, 유 무선 통신 장치를 내장하는 수백 혹은 수천 개의 센서 노드로 구성된다. 본 논문에서는 이러한 센서 네트워크를 이용하여 기상의 악천 후 속에서 차량 및 도로 상황 정보를 실시간으로 미리 획득하고 분석하여 운전자에게 미리 도로의 안전속도를 통보할 수 있는 실시간 차량 안전속도 서비스 시스템을 설계하고 구현된 결과를 보여 주고자 한다. 본 시스템은 노면의 종류 및 기상 상태 등에 대한 정보를 수집하여 이를 바탕으로 운전자에게 안전 속도를 알려줌으로써 교통사고를 효과적으로 예방할 수 있는 방법을 제공할 수 있다.

• ETRI Journal
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• 제30권5호
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• pp.627-633
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• 2008

The technologies for wireless communication, sensing, and computation are each progressing at faster and faster rates. Notably, they are also being combined for an amazingly large multiplicative effect. It can be envisioned that the world will eventually be covered by networks of networks of smart sensors and actuators. This fact will give rise to revolutionary applications. However, to make this vision a reality, many research challenges must be overcome. This paper describes a representative set of new applications and identifies several key research challenges.

• KSII Transactions on Internet and Information Systems (TIIS)
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• 제15권8호
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• pp.2959-2973
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• 2021

In wireless sensor and actuator networks (WSANs), the network lifetime is an important criterion to measure the performance of the WSAN system. Generally, the network lifetime is mainly affected by the energy of sensors. However, the energy of sensors is limited, and the batteries of sensors cannot be replaced and charged. So, it is crucial to make energy consumption efficient. WSAN introduces multiple actuators that can be regarded as multiple collectors to gather data from their respective surrounding sensors. But how to deploy actuators to reduce the energy consumption of sensors and increase the manageability of the network is an important challenge. This research optimizes actuators deployment by a proposed probabilistic mutation multi-layer particle swarm optimization algorithm to maximize the coverage of actuators to sensors and reduce the energy consumption of sensors. Simulation results show that this method is effective for improving the coverage rate and reducing the energy consumption.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국해양정보통신학회 2007년도 추계종합학술대회
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• pp.453-456
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• 2007

본 논문은 USN(Ubiquitous Sensor Networks) 구축에 활용될 WMN(Wireless Mesh Networks) 기반의 미들웨어 설계에 대해 기술한다. WMN 기반의 미들웨어는 넓은 범위에 걸쳐서 분산되어 있는 센서 디바이스들로부터 상황인지에 필요한 데이터들을 WMN을 통해 미들웨어와 연동하는 기술이다. 본 논문에서 제안하는 WMN기반의 미들웨어는 WMN을 활용하여 인프라 구축이 미흡한 곳에서 정보 교환을 가능하게 하고, 특정 센서로부터 발생된 이벤트를 Context-awareness를 통해 종합적으로 분석한 결과를 바탕으로 사전에 사용자에 의해 설정된 제어값을 참조하여 주변장치를 실행한다. 미들웨어는 센서 네트워크 관리와 응용서비스를 상호 분리하여 각각의 기능을 수행한다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제42권1호
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• pp.23-43
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• 2017

Purpose: As application-specific wireless sensor networks are gaining popularity, this paper discusses the development and field performance of the GHAN, a greenhouse area network system to monitor, control, and access greenhouse microenvironments. GHAN, which is an upgraded system, has many new functions. It is an intelligent wireless sensor and actuator network (WSAN) system for next-generation greenhouses, which enhances the state of the art of greenhouse automation systems and helps growers by providing them valuable information not available otherwise. Apart from providing online spatial and temporal monitoring of the greenhouse microclimate, GHAN has a modified vapor pressure deficit (VPD) fuzzy controller with an adaptive-selective mechanism that provides better control of the greenhouse crop VPD with energy optimization. Using the latest soil-matrix potential sensors, the GHAN system also ascertains when, where, and how much to irrigate and spatially manages the irrigation schedule within the greenhouse grids. Further, given the need to understand the microclimate control dynamics of a greenhouse during the crop season or a specific time, a statistical assessment tool to estimate the degree of optimality and spatial variability is proposed and implemented. Methods: Apart from the development work, the system was field-tested in a commercial greenhouse situated in the region of Punjab, India, under different outside weather conditions for a long period of time. Conclusions: Day results of the greenhouse microclimate control dynamics were recorded and analyzed, and they proved the successful operation of the system in keeping the greenhouse climate optimal and uniform most of the time, with high control performance.

• 한국정보통신학회논문지
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• 제24권11호
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• pp.1477-1483
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• 2020

무선 링크의 불확실성과 임베디드 장치의 결함으로 인하여 무선 네트워크 기반 제어 시스템의 안정성을 보장하는 것은 여전한 도전과제이다. 본 논문에서는 시간, 채널 및 공간 자원의 다양성을 조합하여 계층적 클러스터 기반 고강건 무선 센서 액추에이터 네트워크(R-WSAN; Robust Wireless Sensor and Actuator Network )를 제시한다. R-WSAN은 무선 네트워크 자원 할당을 위한 스케줄링 알고리즘과 다중 플랜트의 제어 안정성을 보장하기 위한 제어 업무 공유 알고리즘을 포함한다. 또한, 제시된 프로토콜은 Zolertia RE-Mote 임베디드 하드웨어와 Contiki-NG를 기반으로 구현되고, 실험을 통하여 성능을 분석 하였다. 실험 결과를 통해 R-WSAN이 무선 링크 및 노드의 결함에도 고강건성을 보장하는 것을 보여 주었다. 또한, 제시된 스케줄링 알고리즘과 제어 공유 알고리즘을 통해, 제어 노드의 결함에도 제어 시스템의 안정성을 보장할 수 있음을 보여주었다.