개정일 : 2015 년 4 월 13 일 온실관제시스템 - 제2부제어노드와온실통합제어기간인터페이스 Greenhouse Control System - Part 2: Interface Between Actuator Nodes and Greenhouse Control Gate

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1 개정일 : 2015 년 4 월 13 일 T T A S t a n d a r d 온실관제시스템 - 제2부제어노드와온실통합제어기간인터페이스 Greenhouse Control System - Part 2: Interface Between Actuator Nodes and Greenhouse Control Gateway

2 개정일 : 2015 년 4 월 13 일 온실관제시스템 - 제2부제어노드와온실통합제어기간인터페이스 Greenhouse Control System - Part 2: Interface Between Actuator Nodes and Greenhouse Control Gateway 본문서에대한저작권은 TTA 에있으며, TTA 와사전협의없이이문서의전체또는일부를 상업적목적으로복제또는배포해서는안됩니다. Copyrightc Telecommunications Technology Association All Rights Reserved.

3 서 문 1. 표준의목적 본표준은온실에 IT 기술적용시필요한요소를정의하고, 관련서비스의기술적요구사항과구성내용을정의한다.. 온실관제시스템은온실에서작물생장관리를위해온실내 / 외부의환경및토양정보를수집하고, 이를활용해생장환경을조성하는설비기기의제어가가능한시스템으로생장환경관리, 생장환경제어와같은서비스기능등을포함한다. 본표준은온실관제시스템을운용함에있어온실내 외부의액추에이터 ( 난방, 조명, 천 창, 측창, 환기, 관수, CO 2 등 ) 와온실내 외부의온실통합제어기간의인터페이스에 대한표준을제안하는것을목적으로하며다음의세부내용을포함한다. Ÿ Ÿ Ÿ Ÿ 사용환경 : 액추에이터및제어노드구성, 통신환경, 운영관리메시지전달모델 : 제어노드와온실통합제어기간메시지전달모델메시지포맷 : 일반프레임구조및각필드구성메시지흐름 : 제어노드초기화, 액추에이터제어절차, 제어노드상태정보획득및보고 2. 주요내용요약 본표준은온실관제시스템에서제어노드들과온실통합제어기간인터페이스를명세한다. 이를위해사용된용어를정의하고, 온실관제시스템에대한소개와기능적요구사항및운영관리방법, 제어노드와온실통합제어기간인터페이스구성및동작을정의한다. 3. 표준적용산업분야및산업에미치는영향 본표준은온실에 IT 기술을적용한관제시스템에관한것으로농업분야와센서, 유비쿼터스센서네트워크 (USN), 제어기, 보안, 네트워크등의산업에적용된다. 또한, 본표준은응용서비스모델을제공함에있어필요한각종요구사항을서술하고있으므로기술개발및서비스인프라구축의지침이되는문서이다. 4. 참조표준 ( 권고 ) 4.1. 국외표준 ( 권고 ) - 해당사항없음. i TTAx.xx-xx.xxxx/R1

4 4.2. 국내표준 - 해당사항없음. 5. 참조표준 ( 권고 ) 과의비교 5.1. 참조표준 ( 권고 ) 과의관련성 - 해당사항없음 참조한표준 ( 권고 ) 과본표준의비교표 - 해당사항없음. 6. 지식재산권관련사항 본표준의 ' 지식재산권확약서 제출현황은 TTA 웹사이트에서확인할수있다. 본표준을이용하는자는이용함에있어지식재산권이포함되어있을수있으므로, 확인후이용한다. 본표준과관련하여접수된확약서이외에도지식재산권이존재할수있다. 7. 시험인증관련사항 7.1. 시험인증대상여부 - 해당사항없음 시험표준제정현황 - 해당사항없음. 8. 표준의이력정보 ii

5 8.1. 표준의이력 판수제정 개정일제정 개정내역 제 1 판 제 2 판 제정 TTAK.KO Part2 개정 8.2. 주요개정사항 TTAK.KO Part2 비고 1. 개요 1. 대상범위수정 2. 표준의구성및범위 2. 표준의구성및범위수정 3. 참조표준 ( 권고 ) 추가 4. 용어정의및약어 3. 용어정의 4. 약어 수정 - 5. 개요삭제 5. 일반사항 6. 일반사항수정 - 7. 메시지전달모델삭제 6. 메시지포맷 8. 메시지포맷수정 7. 메시지흐름 9. 메시지흐름수정 부록 I. 메시지구조체코드예시 - 추가 부록 Ⅱ. 참고문헌 - 추가 iii

6 Preface 1. Purpose of Standard The purpose of this standard defines the components in applying IT technologies to a greenhouse and specifies the requirements and the architecture for the technological issues. The system collects information for the growth management of corps and can control the facilities promoting the optimal growth environments in greenhouse. Hereupon, this system includes the growth environment management service, the growth environment control service, etc. The standard Greenhouse Control System Part 2: Interface for Between Actuator Nodes and Greenhouse Control Gateway" as the greenhouse control system for an operation between the Actuator Nodes and the Greenhouse Control Gateway inside and outside Actuators (heating, lighting, window, ventilation, watering, etc.) of greenhouse, which aims to offer a standard, and includes the subsequent details: Ÿ Operating Environment: Actuators and Actuator Nodes configuration, communication environment, and operations management Ÿ Message Passing Model: Message passing models between Greenhouse Control Gateway and Actuator Nodes Ÿ Message Format: General frame structure and each field configuration Ÿ Message Flow: Actuator Nodes Initialization, Actuator Control Procedure, the Actuator node status, and reporting of information obtained 2. Summary of Contents This standard specifies interface between actuator nodes and greenhouse control gateway in the greenhouse control system. In this document, we define terminology, introduce the greenhouse control system, also explain the functional requirements, operation management method, the components, and the interface scope. 3. Applicable Fields of Industry and its Effect This standard is the control and monitoring system applies IT technologies to a greenhouse, and uses to Ubiquitous Sensor Network (USN), agricultural sensors, actuators, security, network, and etc. Also the standard is document that get into iv

7 guide of technical development and application services construction because it is describing the requirements for providing application services. 4. Reference Standards(Recommendations) 4.1. International Standards(Recommendations) - None 4.2. Domestic Standards - None 5. Relationship to Reference Standards(Recommendations) 5.1. Relationship of Reference Standards - None 5.2. Differences between Reference Standard(Recommendation) and this Standard - None 6. Statement of Intellectual Property Rights IPRs related to the present document may have been declared to TTA. The information pertaining to these IPRs, if any, is available on the TTA Website. No guarantee can be given as to the existence of other IPRs not referenced on the TTA website. And, please make sure to check before applying the technical report. 7. Statement of Testing and Certification 7.1. Object of Testing and Certification - None v

8 7.2. Standards of Testing and Certification - None 8. History of Standard 8.1. Change History Edition Issued date Outline The 1st edition The 2nd edition Established TTAK.KO Part2 Revised 8.2. Revisions TTAK.KO Part2 Remarks 1. Introduction 1. Introduction modify 2. Constitution and Scope 2. Constitution and Scope modify 3. Reference Standards added 4. Terms and Definitions 3. Terms and Definitions 4. Abbreviation modify - 5. Overview delete 5. General Information 6. General Information modify - 7. Message Passing Model delete 6. Message Formats 8. Message Formats modify 7. Message Flow 9. Message Flow modify Appendix Ⅰ. Example for Massage Structure Code - added AppendixⅡ. Bibliography - added vi

9 목 차 1. 개요 1 2. 표준의구성및범위 1 3. 참조표준 ( 권고 ) 2 4. 용어정의및약어 2 5. 일반사항 구성요소일반 운영관리 6 6. 메시지포맷 일반적인프레임구조 프레임제어필드 일련번호필드 온실통합제어기 ID 필드 제어노드 ID 필드 페이로드길이필드 메시지상세 부가정보 메시지흐름 제어노드초기화 액추에이터제어값설정 제어노드상태정보획득및보고 21 부록 I. 메시지구조체코드예시 23 부록 Ⅱ. 참고문헌 25 vii

10 Contents 1. Introduction 1 2. Constitution and Scope 1 3. Reference Standards(Recommendations) 2 4. Terms and Definitions 2 5. General Information Components Operations Management 6 6. Message Formats General Frame Structure Frame Control Field Serial Number Field Greenhouse Control Gateway ID Field Actuator Nodes ID Field Payload Length Field Detailed Message Additional Information Message Flow Initialization for Actuator Nodes Setting of Actuator control Acquisition and Reporting for Actuator Nodes Status 21 Appendix I. Example for Massage Structure Code 23 AppendixⅡ. Bibliography 25 viii

11 온실관제시스템 제2부제어노드와온실통합제어기간인터페이스 (Greenhouse Control System Part 2: Interface Between Actuator Nodes and Greenhouse Control Gateway) 1. 개요 본표준은 u- 농업의한분야인시설원예 ( 플라스틱하우스및유리온실 ) 에유비쿼터 스센서네트워크기술적용시온실내 외부의액추에이터를포함하는제어노드와온 실통합제어기사이의인터페이스를제안하는것을목적으로한다. ( 그림 1-1) 온실관제시스템인터페이스범위 2. 표준의구성및범위 본표준은온실통합제어기와다수의제어노드간인터페이스 (G Nm, G=1, m>=1) 와제어노드의구성, 통신환경, 운영관리등의사용환경, 인터페이스를위한프레임 구조및각필드의구성, 제어노드와온실통합제어기간통신절차에대해정의한다. ( 그림 2-1) 제어노드와온실통합제어기간인터페이스 - 1 -

12 본표준은아래내용을포함한다. Ÿ 사용환경 : 본표준이사용되는물리적장치에대한설명 ü H/W환경 : 온실통합제어기, 제어노드, 액추에이터, 전원 ü 통신환경 : 유선 (Ethernet, 시리얼통신등 ) 및무선 (WiFi, IEEE /4e 등 ) 패킷통신기반데이터통신환경 ü 운영관리 : 온실통합제어기, 제어노드, 액추에이터의운영을위한운영관리방법 Ÿ 메시지포맷 : 온실통합제어기와제어노드간통신을위한메시지포맷정의 ü 일반적프레임구조 : 유무선통신환경에서패킷통신을위한공통프레임구조 (Common Frame Structure) 를정의 ü 주요데이터포맷 : 온실내부및외부의액추에이터및제어노드의정보전달을위한페이로드및주요상수값정의 Ÿ 메시지흐름 : 메시지포맷을이용한제어노드초기화, 액추에이터제어, 제어노드상태정보획득및보고를위한메시지흐름정의 ü 제어노드초기화 : 제어노드및액추에이터의다양한초기화절차정의 ü 액추에이터제어 : 액추에이터의제어절차 ü 제어노드상태정보획득및보고 : 제어노드상태정보획득, 개별정보요청, 시작, 에러발생등절차정의 3. 참조표준 ( 권고 ) - 해당사항없음. 4. 용어정의및약어 4.1. 용어정의 온실통합제어기 (greenhouse control gateway) 센서노드로부터정보를수집하고온실운영시스템으로전달하는역할과온실운영시스템으로부터받은명령을제어노드로전달하는역할을한다. 필요에따라프로토콜을변환하는역할도하며간단한제어로직을포함할수도있다. USN에서게이트웨이의역할과유사하며기능이나망구조에따라온실운영시스템과통합하여운영될수있다

13 온실운영시스템 (greenhouse operating system) 온실내 외부센서로부터환경및작물생장정보를모니터링할수있으며, 온실환경제어알고리즘을통한운영과이를통한제어가가능하다. 수집된데이터를데이터베이스에기록보관하며저장된데이터를바탕으로영농일지를작성할수있다. 또한, 온실운영에필요한서비스및제어소프트웨어를온실통합관리시스템으로부터다운받아사용할수있다. 그리고센서노드및제어노드의동작주기및장애를관리한다 온실통합관리시스템 (integrated greenhouse management system) 다른사이트에위치한온실운영시스템과데이터서버를연동하여작물생육정보 를피드백시켜준다. 센서노드및제어노드에따라필요한소프트웨어를온실운 영시스템에설치시켜주는역할을한다 약어 ACK: Acknowledgement H/W: Hardware ID: Identifier LSB: Least Significant Bit MAC: Medium Access Control MSB: Most Significant Bit USN: Ubiquitous Sensor Network 5. 일반사항 본장에서는온실관제시스템의제어노드와온실통합제어기간인터페이스의사용 환경에대해기술한다. 제어노드는통신모듈, 제어모듈및전원모듈로구성되며, 유 무선통신환경, 운영방법을포함한다

14 5.1. 구성요소일반 제어노드구성 제어노드는통신모듈, 제어모듈및전원모듈로구성된다. 아래그림과같이 N개의제어모듈과액추에이터를제어하기위한정보의처리및통신을위한단수의통신모듈로구성되며, 전원을공급하기위한전원모듈로구성된다. 1개의통신모듈에 N개 (N>=1) 의제어모듈이탑재될수있다. 제어모듈은단수의액추에이터와제어노드와연결될수있는고유의인터페이스를가진다. 이때, 제어노드와액추에이터는구분을위한 ID 를가지는데, 제어노드 ID는 20bits, 액추에이터 ID는 8bits를갖는다. 제어노드는온실의내 외부에설치될수있으며, 분리형으로구성된다. 분리형은제어 모듈 ( 전원포함 ) 과통신모듈 ( 전원포함 ) 로구성되며이들은각각고유의인터페이스부를 통해유선으로연결되는것을의미한다. ( 그림 5-1) 제어노드구성 - 4 -

15 ( 그림 5-2) 제어노드분리형예시 통신모듈온실제어정보전달을위해제어노드는유선또는무선통신기능을가져야한다. 본표준에서는유무선네트워크구성에있어통신방식에따른미디어엑세스프로토콜 (MAC), 망 (topology) 및네트워크프로토콜 (network protocol) 구성및운영은시스템을구성하려는설치자, 사용자에따라달리할수있음을가정하며관련표준은기존표준을준용하여사용한다. 본표준이적용되기위한통신방식은패킷통신이가능한경우를가정하며, 패킷통신이불가능한경우본표준의적용은본표준을적용하는사용자에따른다 제어모듈 온실환경제어정보전달은온실외부기상환경, 온실내부대기환경, 온실내부토 양환경, 생육및재배정보등의온실환경제어가가능해야한다. 액추에이터는제어노드와독립적으로설치되며, 유선으로연결된다. 이때, 제어노드 는액추에이터와연결될수있는물리적인인터페이스를지원해야한다. 온실통합제어기는제어노드및액추에이터의정상상태여부를표시하는기능을제 공할수있다. 따라서, 제어노드는노드자체및액추에이터의이상유무를판별하여주 기적으로온실통합제어기로전송해야한다 전원모듈 제어노드및온실통합제어기의동작에있어필수적인전원은설치및동작환경에따라상시전원 ( 상전 ) 또는 2차전원이공급되어야한다. 전원공급의기준은설치자또는사용자등의운영자에따른다. 기본적으로상전을사용하고비상시 2차전원을사용하는것으로가정한다

16 5.2. 운영관리 본장은제어노드및온실통합제어기의온실운영시요구되는서비스종류및관 리방법을포함한다 운영관리요소여러온실에서설치된제어노드및온실통합제어기를적합한각온실설치환경에맞게설치및통합관리하며, 요구되는생장환경제어를위하여외부데이터서버와연동할수있다. 설치방법및그환경조건은본표준에서정하지않는다. 다음은운영관리요소들이다. - 온실통합제어기를통한온실구성요소관리 - 온실통합제어기및제어노드설치 - 제어노드초기화및액추에이터제어방법설정 - 제어노드및온실통합제어기의일반적상태정보수집, 오작동, 제어불가등의위험상황에대한정보습득 - 온실내일정구역별환경정보표시기능 운영관리방법온실통합제어기및제어노드의구성정보및설치를위한정보습득방법이존재해야하며, 수동또는능동 ( 자동 ) 방법을통해각구성요소들의관리가가능해야한다. 일반적으로단일온실통합제어기를통해단동또는연동의온실제어가가능한형태가바람직하다. 제어노드는시설설치자및운용자에의해수동또는자동인식을통한관리및설치가이뤄져야한다. 설치된온실통합제어기및제어노드는상위시스템인온실통합관리시스템및온실운영시스템에의한각구성요소들의초기화, 시작, 제어정보전송이가능해야한다. 또한, 온실운영자에의해수동적방법에의해각구성요소들의초기화, 시작및액추에이터제어방법의설정이가능해야한다. 온실통합제어기는온실통합관리시스템및온실운영시스템으로수집된제어노드및액추에이터의상태정보의임시저장및전달이가능해야하며, 외부시스템과연동하기위한기능을갖는다. 온실통합제어기및제어노드의생명주기관리, 고장관리, 응급상황보고, 상태정보의주기적보고등의기능을갖는다. 6. 메시지포맷본장에서는제어노드와온실통합제어기사이에전송되는데이터프레임타입에따른구조를정의한다. 프레임타입에는온실통합제어기에서제어노드로의전송프레임, 제어노드에서온실통합제어기로의전송프레임등이있다. 먼저, 일반적인프레임구조를통해공통적으로사용하는하위필드를정의하고, 각타입에따른프레임구조를 - 6 -

17 정의한다. 또한, 각필드및메시지흐름에필요한부가정보에대해정의한다 일반적인프레임구조제어노드와온실통합제어기사이에전송되는일반적인프레임의구성은 ( 그림 6-1) 과같다. 프레임의가장왼쪽필드부터먼저전송하거나수신한다. 제어노드와온실통합제어기간데이터프레임은가변길이를가지며, 구성요소는다음과같다. - 프레임헤더 (frame header): 프레임제어정보, 메시지일련번호, 온실통합제어기 ID, 제어노드 ID, 페이로드길이정보를포함한다. - 페이로드 (payload): 메시지교환에필요한 Request, Response, Confirm, Notify, Ack, Data 등메시지종류에따른페이로드를포함한다. ( 그림 6-1) 일반적인프레임구조 6.2. 프레임제어필드프레임제어필드의길이는 1바이트이며, 프레임타입 (frame type) 과여러가지제어플래그 (control flag) 를정의하는정보를포함한다. < 표 6-1> 프레임제어필드구성이름타입길이 (byte) 설명 Sensor/Actuator(MSB, 1bit) Frame Control Field short integer 1 Frame Type(3bits) Security Enable(1bit) Ack/Confirm Request(1bit) Reserved(LSB, 2bits) 프레임타입부필드 프레임제어필드의프레임타입부필드는 7 장의메시지흐름에도시된바와같이각 메시지타입을정의하는데사용된다. 프레임타입부필드의길이는 3bits 이고, 7 장의메 시지흐름에따라아래 < 표 6-2> 의값들중하나로설정된다. ㅌ - 7 -

18 < 표 6-2> Frame Type 부필드값 Frame Type Value b 2 b 1 b 0 Request 000 Response 001 Confirm 010 Notify 011 설명온실통합제어기에서제어노드로전송하는요청메시지 Request-Command, Node-ID, Value 전달제어노드에서온실통합제어기로전송하는응답메시지온실통합제어기의 Request 메시지에대한제어노드의처리결과응답메시지, 제어노드상태정보전달온실통합제어기에서제어노드로전송하는응답메시지제어노드의 Response, Notify 메시지에대한온실통합제어기의처리결과응답메시지, 온실통합제어기상태정보전달제어노드에서온실통합제어기로전송하는상태메시지초기화 (INIT), 에러 (ERROR), 수시보고 (KEEP_ALIVE) 등의상태정보보고메시지전달 Data 100 온실통합제어기에서제어노드로전송하는제어메시지액추에이터제어값전송 Ack 101 제어노드에서온실통합제어기로전송하는응답메시지온실통합제어기의 Confirm 메시지에대한처리결과메시지 Reserved 110 ~ 111 사용자정의메시지 암호화부필드 Security Enable 부필드의길이는 1 비트이며, 값이 1 이면암호화가처리되며, 0 으로 설정되면암호화되지않는다 후속명령부필드 Confirm/Ack Request 부필드의길이는 1bit 이며, 수신측에있는온실통합제어기또 는제어노드로하여금 Confirm/Ack 메시지를필요로하는지를규정한다. 만약, 이부필 드값이 1 로설정되면수신측장치는 Confirm/Ack 메시지를전송하여야한다 일련번호필드 Sequence Number 필드의길이는 2 바이트이며, 프레임일련번호로서 0 에서 까지사용할수있으며, 다음은 0 로 Set 된다. 일련번호는매프레임 전송시마다 +1 을하며만료되면 0 부터다시시작한다

19 < 표 6-3> Sequence Number 필드구성 이름타입길이 (byte) 설명 Sequence Number Field unsigned integer 2 프레임일련번호 6.4. 온실통합제어기 ID 필드 온실통합제어기 ID 필드의길이는 20bits 이며, 네트워크운영자또는온실운영시스템으로부터수동또는자동으로부여받는번호로써, 네트워크설치시등록하여사용하기위한온실통합제어기장치의구분번호이다. 또한, 온실통합제어기 ID는표준 TTAK.KO /R2 에서사용하는게이트웨이 ID와동일한비트길이를사용한다. < 표 6-4> 통합제어기 ID 필드구성 이름타입길이 (bit) 설명 Greenhouse Control Gateway ID unsigned integer 20 온실통합제어기장치의 Identifier 6.5. 제어노드 ID 필드 제어노드 ID 필드의길이는 20bits 이며, 네트워크운영자, 온실운영시스템또는온실통합제어기로부터수동또는자동으로부여받는번호로써, 네트워크설치시등록하여사용하기위한제어노드장치의구분번호이다. 또한, 센서노드 ID는표준 TTAK.KO /R2 에서사용하는제어노드 ID와동일한비트길이를사용한다. < 표 6-5> 제어노드 ID 필드구성 이름타입길이 (bit) 설명 Actuator Node ID unsigned integer 20 제어노드장치의 Identifier NODE_ALL = 페이로드길이필드 페이로드길이필드는메시지타입에따르는고정또는가변의데이터전송전달을위 해사용된다. 페이로드길이필드의길이는 1 바이트이며, 상위 2bits 는페이로드타입을 나타내고, 하위 6bits 는바이트단위로페이로드길이를표시한다

20 Payload Type < 표 6-6> 페이로드길이필드구성 Value b 7 b 6 b 5 b 4 b 3 b 2 b 1 b 0 설명 ANODE_INIT 00 ANODE_STATE 01 ANODE_SET M M N N Request 메시지에서사용, 제어노드전체 ( NODE_ALL ) 또는특정제어노드 ( NODE_ID ) 의초기화명령등 Payload의구성이제어노드에대한정보로사용자정의에의해사용, M-bytes Request 메시지에서사용, 제어노드전체 ( NODE_ALL) 또는특정제어노드 ( NODE_ID ) 의상태정보요청등 Payload의구성이액추에이터에대한정보로사용자정의에의해사용, M-bytes Request 메시지에서사용, 제어노드전체 ( NODE_ALL) 또는특정제어노드 ( NODE_ID ) 에부착된액추에이터제어값액추에이터 ID, 액추에이터타입, 제어값등을포함하는 4Bytes 단위의 N개액추에이터값 Reserved 11 M 사용자정의, M-bytes 6.7. 메시지상세 Request 메시지 ( 그림 6-2) Request 메시지프레임구조온실통합제어기는제어노드에게 Request 메시지를통해제어노드및액추에이터의초기화, 액추에이터제어명령, 제어노드와액추에이터의상태정보습득정보요청등의명령을전달한다. Request 메시지는 1바이트의 Request-Command-Type, 20bits의 Actuator Node ID, 4바이트의 Control Value 로구성된다

21 < 표 6-7> Request 메시지구성 Message Parameters 설명 Request Request-Command-Type 온실통합제어기에서제어노드에게전달하는명령, 1byte Node-ID-Type 제어노드 ID 필드참조, 20bits(6.5절 ) Control Value 제어노드설정에필요한값, 4bytes Request 메시지구성에있어 Request-Command-Type 은온실통합제어기에서제 어노드에게전달하는아래표에정의된설정명령을의미하며 Request 메시지 Payload 를통해전달된다. Request Command Type INIT INIT_ANODE INIT_ACTUATOR < 표 6-8> Request Message Command Type Value 설명제어노드및액추에이터를처음설정된값을기준으로초기화 (NODE_ALL: Broadcast 메시지를통해설치 0x00 된제어노드및액추에이터전체를초기화, NODE_ID: Unicast 메시지를통해특정제어노드및액추에이터초기화 ) 제어노드를처음세팅된값을기준으로초기화 (NODE_ALL: Broadcast 메시지를통해설치된제어 0x01 노드전체를초기화, NODE_ID: Unicast 메시지를통해특정제어노드초기화 ) 제어노드에부착된액추에이터들을처음세팅된값을기준으로초기화 (NODE_ALL: Broadcast 메시지를통 0x02 해설치된액추에이터전체를초기화, NODE_ID: Unicast 메시지를통해특정제어노드에부착된액추에이터를초기화 ) ANODE_INFO 0x03 제어노드의상태정보요청 (NODE_ALL: Broadcast 메시지를통해설치된제어노드전체의정보요청, NODE_ID: Unicast 메시지를통해특정제어노드정보요청 ) ACTUATOR_SET 0x04 제어노드에부착된액추에이터에게제어값전달 Reserved 0x05 ~ 0xFF 사용자정의 Request-Type = INIT, INIT_ANODE, INIT_ACTUATOR 는프레임헤더 (Frame Header) 영역의 Node ID 에 NODE_ALL, NODE_ID 를갖는제어노드의초기화및액추에니터정보요청을전달한다. 이경우 Payload Length(1바이트 ) 는상위 2비트 = 00 와하위 6비트 = 로구성된다

22 Request-Type = ANODE_INFO 는프레임헤더 (Frame Header) 영역의 Actuator Node ID 에 NODE_ALL, NODE_ID 를갖는제어노드의정보요청을전달한다. 이 경우 Payload Length(1 바이트 ) 는상위 2 비트 = 00 와하위 6 비트 = 로구성된다. Request-Type = ACTUATOR_SET 는프레임헤더 (Frame Header) 영역의 Actuator Node ID 에 NODE_ALL, NODE_ID 를갖는제어노드에부착된액추에이터의제어값설정을요청한다. 이경우 Payload Length(1바이트 ) 는상위 2비트 = 10 와하위 6비트 = 로구성된다. 즉 2개의액추에이터를제어하는경우 Payload Length의구성은상위 2비트 = 10 와하위 6비트 = 로구성되며아래표의내용으로구성되는제어값 2개를전달한다. 제어값페이로드는 8bits의액추에이터 ID, 8bits의사용자정의액추에이터타입, 16bits의제어값으로구성된다. < 표 6-9> Request Frame 에서 ACTUATOR_SET Payload Controll Value 구성 이름타입길이 (byte) 설명 Actuator ID integer 1 제어노드에설치된액추에이터 ID Type integer 1 임계값설정방식 ( 이상 =0x01, 이하 =0x02, 초과 =0x03, 미만 =0x04, 동등 =0x05) Value integer 2 액추에이터제어값 Response 메시지 ( 그림 6-3) Response 메시지프레임구조 온실통합제어기에서제어노드로전송하는 Request 메시지에대한응답메시지로제어노드는온실통합제어기로 Response 메시지를전송한다. 이를통해제어노드의상태정보를전달한다. 다시말해, 온실통합제어기의초기화명령에따른제어노드의상태정보, 제어명령에따른상태정보, 노드정보요청에따른상태정보를전달한다. Response 메시지에포함되는상태정보 (AN_STATE) 는 6.8.1절의내용을따른다. 이경우 Payload Length(1바이트 ) 는상위 2비트 = 00 또는 01 이되며하위 6비트는 AN_STATE의길이 ( 바이트 ) 가된다

23 Confirm 메시지 ( 그림 6-4) Confirm 메시지프레임구조 제어노드에서온실통합제어기로전송하는 Response 메시지에대한확인메시지로온실통합제어기는제어노드로 Confirm 메시지를통해온실통합제어기에설정된상태정보를전달한다. Response 메시지에포함되는상태정보 (CG_STATE) 은 6.8.2절의내용을따른다. 이경우 Payload Length(1바이트 ) 는상위 2비트 = 00 또는 01 이되며하위 6비트는 CG_STATE의길이 ( 바이트 ) 가된다. 또한, Confirm 메시지가필요한경우에는 Response 메시지에 6.2.3절의후속명령부필드 (Confirm/Ack Request Sub-Field) 가 1 로설정되어전달되어야한다 Notify 메시지 ( 그림 6-5) Notify 메시지프레임구조 사용자가수동으로제어노드를재시작하거나, 제어노드오류로인해리부팅, 액추에이터이상등제어노드가자신의상태정보를온실통합제어기로전달이필요한경우 Notify 메시지를통해그값을전달한다. Notify 메시지에포함되는상태정보 (ERROR_CODE) 은 6.8.4절의내용을따른다. Payload Length(1바이트 ) 는상위 2비트 = 00 또는 01 및하위 6비트 = 로구성된다 Ack 메시지 ( 그림 6-6) Ack 메시지프레임구조 제어노드에서온실통합제어기로전송하는 Data 메시지와 Confirm 메시지에대 한응답으로 Ack 메시지를전달한다. Payload Length(1 바이트 ) = 로설

24 정된다. 또한, Ack 메시지가필요한경우에는 Data, Confirm 메시지에 절의 후속명령부필드 (Confirm/Ack Request Sub-Field) 가 1 로설정되어전달되어야한 다 Data 메시지 ( 그림 6-7) Data 메시지프레임구조 Data 메시지프레임은온실통합제어기에서제어노드로액추에이터의동작을제어하기위하여제어값 (4바이트) 을전달할때사용한다. Payload Length(1바이트 ) 는상위 2비트 = 10 와하나의제어값 (4바이트) 의개수인가변페이로드길이의하위 6비트로구성된다. 즉, 액추에이터 2개의값을전달하는경우 Payload Length의구성은상위 2비트 = 01 와상위 6비트 = 로구성되며아래표의내용으로구성되는제어값 2개를전달한다. 제어값페이로드는 8bits의액추에이터 ID, 8bits의사용자정의액추에이터타입, 16bits의제어값으로구성된다. < 표 6-10> Data Frame Payload 의구성 (4 바이트 ) 이름타입길이 (byte) 설명 Actuator ID integer 1 제어노드에설치된액추에이터 ID Actuator Type integer 1 난방, 보온, 차광, 공기, 광원, 관수, CO 2, 제습, ph, EC 등데이터명세에따름 Actuator Value integer 2 Actuator Type 에따른액추에이터설정값 6.8. 부가정보 제어노드상태정보 제어노드상태정보 (AN_STATE) 은온실통합제어기의명령에대한응답으로제어노 드의상태정보를나타낸다

25 < 표 6-11> 제어노드상태정보 ( 제어노드 -> 온실통합제어기 ) 이름 길이 (bit) 설명 SW_VER 8 제어노드에탑재된 SW 일련번호 ( 버전정보 ) PROFILE_VER 8 제어노드에탑재된프로파일일련번호 ( 버전정보 ) Greenhouse Control Gateway ID 20 온실통합제어기 ID NODE_ID 20 제어노드 ID 제어노드초기화상태 (0000=Fail, ISINIT_ACTUATOR_NODE =Success,0010=Unavailable : Default=0010) 0001=PASSIVE, 0010=ACTIVE, MONITOR_MODE =EVENT, 0100=Unavailable : Default=0010 MONITOR_MODE=0010 인경우 : 시간 MONITOR_VALUE 16 ( 초 ) MONITOR_MODE=0011인경우 : 임계값설정 ( 이상 =1, 이하 =2, 초과 =3, 미만 =4 동등 =5) Default = 1 ACTUATOR_NUM 8 부착한액추에이터개수 ACTUATOR_ID 8 액추에이터 ID ACTUATOR_TYPE 8 액추에이터종류 ACTUATOR_VALUE 16 액추에이터초기설정값 ACTUATOR_ INFO [ACTUATOR_ NUM] ACTUATOR_STATE 8 ISINIT_ACTUATOR 4 MONITOR_MODE 4 MONITOR_VALUE 8 0x01=Normal, 0x02=Abnormal, 0x03=Unavailable Default=0x01 액추에이터초기화상태 (0000=Fail, 0001=Success, 0010=Unavailable : Default=0010) 0001=Passive, 0010=Active, 0011=Event, 0100=Unavailable Default=0010 MONITOR_MODE=0010 인경우 : 시간 ( 초 ) MONITOR_MODE=0011인경우 : 임계값설정 ( 이상 =1, 이하 =2, 초과 =3, 미만 =4 동등 =5) Default=1 COMM_ERROR_NUM 16 통신장애횟수

26 이름 길이 (bit) SERVICE_ERROR_NUM 16 서비스장애횟수 액추에이터종류는 [RUCFS-0009] 온실관제데이터규격참조 설명 온실통합제어기상태정보 온실통합제어기상태정보 (CG_STATE) 은제어노드응답에대해온실통합제어기의 상태를제어노드로전달하기위해사용되는온실통합제어기상태정보이다. < 표 6-12> 온실통합제어기상태정보 ( 온실통합제어기 -> 제어노드 ) 이름길이 (bit) 설명 SW_VER 8 온실통합제어기 SW 일련번호 ( 버전정보 ) PROFILE_VER 8 온실통합제어기프로파일일련번호 ( 버전 정보 ) Greenhouse Control Gateway ID 20 온실통합제어기 ID ISINIT_COMMUNICATION 2 ISINIT_ACTUATOR 2 IS_ERROR 2 BUSY 2 통신 모듈 초기화 인식 여부 (00=Fail, 01=Success, 10=Unavailable : Default=10 ) 액추에이터초기화인식상태 (00 = Fail, 01= Success, 10=Unavailable : Default=10 ) 에러인식상태 (00=Fail, 01=Success, 10=Unavailable : Default=10 ) 온실통합제어기용량초과로미처리 (00=Unavailable, 01=Request : Default=00) REQUEST_COMM 2 메시지재요청 제어노드에러코드 제어노드에러코드 (ERROR_CODE) 는제어노드에서발생하는이상정보들을온실통 합제어기로전달할때사용하는상태정보로 1 바이트로구성된다

27 < 표 6-13> ERROR_CODE 이름 값 설명 INIT 1 사용자에의한초기화 RESET 2 제어노드이상으로인한초기화 COMM_ERROR 3 통신모듈이상 ACTUATOR_ERROR 4 액추에이터이상 ACTUATOR_INT_ERROR 5 액추에이터인터페이스이상 READ_ERROR 6 제어정보수신이상 Reserved 7 사용자정의 KEEP_ALIVE 8 정상상태 수신불가 9 온실통합제어기-> 제어노드수신불가 SW_TIMER_ERROR 10 소프트웨어타이머이상 HW_TIMER_ERROR 11 하드웨어타이머이상 PWR_ERROR 12 전원부 ( 상전 ) 이상 PWR_OFF 13 전원꺼짐 BAT_ERROR 14 배터리이상 BAT_LOW 15 배터리저전력 BAT_OFF 16 배터리꺼짐 RESERVED 17~254 사용자정의에따른에러 UNKNOWN_ERROR 255 알수없는에러 7. 메시지흐름 본장에서는제어노드, 제어노드에장착된액추에이터및온실통합제어기간초기화, 액추에이터제어를위한제어값전송, 각장치들의상태정보획득및보고등을위한메시지절차에대해정의한다. 본장에서정의된메시지흐름은복수의메시지절차를연결하여사용할수있으며, 1대의온실통합제어기와 1대이상의액추에이터가설치된다수의제어노드를대상으로하며, 통신방식및네트워크를구성하는방법등에대한절차는본표준에서는정의하지않는다 제어노드초기화 온실통합제어기를통한제어노드의초기화는브로드캐스트통신방식 (1:N) 을통한 전체초기화및유니캐스트통신방식 (1:1) 을통한특정한제어노드및액추에이터의초

28 기화가가능하다 브로드케스트방식의전체제어노드및액추에이터초기화 온실시스템을처음시작하는경우, 운영중전체시스템을초기화해야하는경우및사용자에의해온실통합제어기를통해제어노드및액추에이터의초기화가필요한경우등에온실통합제어기는 INIT Request 브로드캐스트메시지를통해온실통합제어기의지배를받는모든제어노드및액추에이터를초기화한다. 초기화단계를마친모든제어노드및액추에이터는 Response(AN_STATE) 메시지를통해자신의상태정보 (AN_STATE) 를 Response 메시지를통해초기화된이후상태정보를송신하며, 온실통합제어기는온실통합제어기에설정된정보를 Confirm(CG_STATE) 메시지를통해각각의노드에게전달한다. 중간메시지가유실된경우에는 7.1.2절의유니캐스트메시지를통하여개별적으로제어노드및액추에이터초기화를다시진행한다. ( 그림 7-1) 전체제어노드및액추에이터초기화 유니케스트방식의개별제어노드및액추에이터초기화 제어노드및액추에이터의개별초기화가필요한경우온실통합제어기는 INIT Request 유니캐스트메시지를통해해당제어노드및제어노드에부착된액추에이터를초기화한다. 초기화단계를마친제어노드및액추에이터는 Response(AN_STATE) 메시지를통해자신의상태정보 (AN_STATE) 를 Response 메시지를통해초기화된이후상태정보를송신하며, 온실통합제어기는온실통합제어기에설정된정보를 Confirm(CG_STATE) 메시지를통해해당제어노드에게전달한다

29 ( 그림 7-2) 개별제어노드및액추에이터초기화 브로드케스트방식의전체제어노드초기화 전체제어노드의초기화가필요한경우온실통합제어기는 INIT_NODE Request 브로드캐스트메시지를통해온실통합제어기의지배를받는모든제어노드 (NODE_ALL) 를초기화한다. 초기화단계를마친제어노드들은 Response(AN_STATE) 메시지를통해자신의상태정보 (AN_STATE) 를 Response 메시지를통해초기화된이후상태정보를송신하며, 온실통합제어기는온실통합제어기에설정된정보를 Confirm(CG_STATE) 메시지를통해각각의노드에게전달한다. 중간메시지가유실된경우 7.1.4절의유니캐스트메시지를통한개별제어노드초기화를다시진행한다. ( 그림 7-3) 전체제어노드초기화 유니케스트방식의개별제어노드초기화 개별제어노드의초기화가필요한경우온실통합제어기는 INIT_NODE Request 유니캐스트메시지를통해해당제어노드를초기화한다. 초기화단계를마친제어노드는 Response(AN_STATE) 메시지를통해자신의상태정보 (AN_STATE) 를 Response 메시지를통해초기화된이후상태정보를송신하며, 온실통합제어기는온실통합제어

30 기에설정된정보를 Confirm(CG_STATE) 메시지를통해해당제어노드에게전달한다. ( 그림 7-4) 개별제어노드초기화 유니케스트방식의개별액추에이터초기화 제어노드에부착된개별액추에이터의초기화가필요한경우온실통합제어기는 INIT_ENSOR Request 유니캐스트메시지를통해해당액추에이터를초기화한다. 초기화단계를마친액추에이터는 Response(AN_STATE) 메시지를통해자신의상태정보 (AN_STATE) 를 Response 메시지를통해초기화된이후상태정보를송신하며, 온실통합제어기는온실통합제어기에설정된정보를 Confirm(CG_STATE) 메시지를통해해당제어노드에게전달한다. 액추에이터초기화의경우브로드캐스트메시지는무시한다. ( 그림 7-5) 개별액추에이터초기화 7.2. 액추에이터제어값설정 제어노드에부착된개별액추에이터를제어하기위하여온실통합제어기는 SET_ANODE Request 유니케스트메시지를통해제어값을전송한다. 메시지를받은제어노드는액추에이터 ID를비교한후, 일치하는경우에한하여해당액추에이터의상태를제어한다. 또한, 제어노드는 Response(AN_STATE) 메시지를통해자신의상태정보 (AN_STATE) 를송신하고, 온실통합제어기는제어노드와액추에이터의상태를확인한후, 정상적인경우에 Confirm(CG_STATE) 메시지를해당제어노드로전달한다. 만

31 약제어노드와액추에이터의상태가온실통합제어기에서전송하려고한값과다른경 우에는액추에이터제어값을재전송한다. ( 그림 7-6) 액추에이터제어값설정 7.3. 제어노드상태정보획득및보고 온실운영시스템및온실통합제어기는자신에게속한제어노드들의상태정보습득 을위해정보를요청할수있으며, 제어노드들은시작, 중단, 에러상황보고등개별 상태를상위의온실통합제어기에게전달할수있다 전체정보요청 온실운영시스템또는온실통합제어기는자신에게속한제어노드들의설정정보, 상태정보수집을위해 ANODE_INFO Request 브로드캐스트메시지를통해온실통합제어기의지배를받는모든제어노드들 (NODE_ALL) 에게정보요청을한다. 각제어노드들은 Response(AN_STATE) 메시지를통해자신의상태정보 (AN_STATE) 를 Response 메시지를통해송신한다. 중간메시지가유실된경우온실통합제어기는유니캐스트메시지를통한개별정보를요청하거나전체제어노드에게재요청을한다. ( 그림 7-7) 전체제어노드및액추에이터정보요청 개별제어노드정보요청 온실운영시스템또는온실통합제어기는자신에게속한제어노드들의설정정보, 상

32 태정보수집을위해 ANODE_INFO Request 유니캐스트메시지를통해온실통합제어기의지배를받는제어노드 (NODE_ID) 에게정보요청을한다. 각제어노드들은 Response(AN_STATE) 메시지를통해자신의상태정보 (AN_STATE) 를 Response 메시지를통해송신한다. ( 그림 7-8) 개별제어노드정보요청 제어노드동작시작, 에러, 상태보고 제어노드를운영하는사용자가수동으로제어노드를재시작하거나, 제어노드오류로인해리부팅되는등제어노드가새롭게시작되는경우각제어노드는온실통합제어기에게초기화되었음을알린다. INIT Notify 유니캐스트메시지전송을통해그상태정보를알리며, 온실통합제어기는 Confirm 메시지를통해등록된정보를제어노드에게전송한다. 제어노드는자신이온실통합제어기에정상적으로소속되었음을 Ack 메시지를통해확인한다. 또한, 액추에이터및제어노드에서발생되는비정상상태를사전에정해진에러코드에따라온실통합제어기로전송한다. ( 그림 7-9) 제어노드동작시작

33 ( 그림 7-10) 제어노드에러발생시보고 ( 그림 7-11) 제어노드유지여부보고

34 부록 Ⅰ 메시지구조체코드예시 Ⅰ.1. Frame Header 구조체 (6.1 절참조 ) typedef struct FrameHeader { FrameControl fc; unsigned short seqnum; unsigned char id[5]; unsigned char paylen; } FrameHeader; Ⅰ.2. Frame Control 구조체 (6.2 절참조 ) typedef struct FrameControl { #ifdef BIG_ENDIAN_BITFIELD unsigned char dtype : 1; unsigned char frametype : 3; unsigned char sec_enable : 1; unsigned char ackreq : 1; unsigned char reserved : 2; #elif LITTLE_ENDIAN_BITFIELD unsigned char reserved : 2; unsigned char ackreq : 1; unsigned char sec_enable : 1; unsigned char frametype : 3; unsigned char dtype : 1; #endif } FrameControl; Ⅰ.3. 액추에이터정보구조체 (6.8.1 절참조 ) typedef struct Actuator_Info { unsigned char actuator_id; unsigned char actuator_type; unsigned short actuator_value; unsigned char actuator_state; #ifdef BIG_ENDIAN_BITFIELD unsigned char isinit_actuator : 4; unsigned char monitor_mode : 4; #elif LITTLE_ENDIAN_BITFIELD unsigned char monitor_mode : 4; unsigned char isinit_actuator : 4; #endif unsigned char monitor_time; } Sensor_Info; Ⅰ.4. 제어노드상태정보구조체 (6.8.1 절참조 ) typedef struct AN_STATE_Info_Header { unsigned char sw_ver; unsigned char profile_ver; unsigned char id[5]; #ifdef BIG_ENDIAN_BITFIELD unsigned char isinit_actuator : 4; unsigned char monitor_mode : 4; #elif LITTLE_ENDIAN_BITFIELD unsigned char monitor_mode : 4;

35 unsigned char isinit_actuator : 4; #endif unsigned short monitor_value; unsigned char actuator_num; } AN_STATE_Info_Header; Ⅰ.5. 온실통합제어기상태정보구조체 (6.8.2 절참조 ) typedef struct CG_STATE_Info { unsigned char sw_ver; unsigned char profile_ver; #ifdef BIG_ENDIAN_BITFIELD unsigned int gwid : 20; unsigned int isinit_communication : 2; unsigned int isinit_actuator : 2; unsigned int is_error : 2; unsigned int busy : 2; unsigned int request_comm : 2; unsigned int reserved : 2; #elif LITTLE_ENDIAN_BITFIELD unsigned int reserved : 2; unsigned int request_comm : 2; unsigned int busy : 2; unsigned int is_error : 2; unsigned int isinit_actuator : 2; unsigned int isinit_communication : 2; unsigned int gwid : 20; #endif } CG_STATE_Info Ⅰ.6. 제어노드에러코드정의 (6.8.3 절참조 ) #define ECODE_INIT 0x01 #define ECODE_RESET 0x02 #define ECODE_COMM_ERROR 0x03 #define ECODE_ACTUATOR_ERROR 0x04 #define ECODE_ACTUATOR_INT_ERROR 0x05 #define ECODE_READ_ERROR 0x06 #define ECODE_KEEP_ALIVE 0x08 #define ECODE_DISABLE_RECV 0x09 #define ECODE_SW_TIMER_ERROR 0x0A #define ECODE_HW_TIMER_ERROR 0x0B #define ECODE_PWR_ERROR 0x0C #define ECODE_PWR_OFF 0x0D #define ECODE_BAT_ERROR 0x0E #define ECODE_BAT_LOW 0x0F #define ECODE_BAT_OFF 0x10 #define ECODE_UNKNOWN_ERROR 0xFF

36 부록 Ⅱ 참고문헌 [1] IEEE Wireless Medium Access Control(MAC) and Physical Layer(PHY) Specifications for Low-Rate Wireless Personal Area Networks [2] TTA, TTAK.KO /R2, " 계층적센서노드식별체계 (hcode)", [3] TTA, TTAK.KO , " 온실관제시스템요구사항프로파일 ", [4] TTA, TTAK.KO-??.????-Part1, " 온실관제시스템 - 제1부센서노드와온실통합제어기간인터페이스 ", [5] TTA, TTAK.KO Part3, " 온실관제시스템 - 제3부 : 온실통합제어기와온실운영시스템간인터페이스 ", [6] TTA, TTAK.KO Part4, " 온실관제시스템 - 제4부 : 온실운영시스템과온실통합관리시스템간인터페이스 ",

37 표준작성공헌자 표준번호 : 이표준의제 개정및발간을위해아래와같이여러분들이공헌하였습니다. 구분 성명 위원회및직위 표준 ( 과제 ) 제안 김세한 기술분과위원 표준초안작성자 손교훈 기술분과위원 손교훈 기술분과위원 표준초안에디터 김세한 기술분과위원 김동성 농업 IT WG장 표준초안검토 외프로젝트그룹위원 연락처 ( 등 ) shkim72@etri.re.kr sonkh@etri.re.kr sonkh@etri.re.kr shkim72@etri.re.kr dskim@chunghocomnet.com 소속사한국전자통신연구원한국전자통신연구원한국전자통신연구원한국전자통신연구원 청호컴넷 표준안심의 김형준 표준분과위원장 khj@etri.re.kr 한국전자통신연구원 외기술위원회위원 사무국담당 김대중 TTA 김은교 TTA

38 정보통신단체표준 ( 국문표준 ) 온실관제시스템 제2부제어노드와온실통합제어기간인터페이스 (Greenhouse Control System - Part 2: Interface Between Actuator Nodes and Greenhouse Control Gateway) 발행인 : 한국정보통신기술협회회장발행처 : 한국정보통신기술협회 , 경기도성남시분당구분당로 47 Tel : , Fax : 발행일 :