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title: "The Wireless Sensor Network based the Wildlife Ecosystem Monitoring Technology Development"
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author: "한국전자통신연구원"
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editor: "WIZnet"
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original_author: "한국전자통신연구원"
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published: "2023-03-03"
language: "en"
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source: "WIZnet Makers (https://maker.wiznet.io/)"
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# The Wireless Sensor Network based the Wildlife Ecosystem Monitoring Technology Development

> The Wireless Sensor Network based the Wildlife Ecosystem Monitoring Technology Development

Original author: 한국전자통신연구원 (source: https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchReport.do?cn=TRKO201800037798)

## Article

개발 목적 및 필요성
o 개발목적
- 기후변화에 따른 한국 아고산 생태계 변화·예측을 위해 야생동식물의 서식지 환경 등을 다양한 센서를 활용하여 상시적으로 장기간 원격 모니터링 및 분석 가능하도록 해주는 사물인터넷(IoT : Internet of Things) 기반의 저 전력 무선 센서네트워크 시스템 신기술을 개발을 목적으로 함.

o 개발 필요성
- 기후변화에 따른 지속가능한 사회를 위해서는 생태계 변화에 대한 예측 시스템을 확보하기 위한 체계적이고 장기적인 대책 필요

- 야생동식물 생태계 변화를 사전 예측하기 위해서는 실시간, 상시, 자동화 및 광역의 생태계 모니터링 및 정보 전달체계 구축 필요

- 야외 및 삼림의 열악한 전파환경에서도 신뢰성 있는 실시간 생태계 모니터링을 위한 핵심 요소기술개발 필요

- 야생동식물 생태계 변화를 측정할 수 있는 센싱 정보의 체계적 수집 및 전달을 위한 모니터링 시스템 및 측정 데이터의 표준화 필요

- 생태계 산업과 IT기술의 융합은 미래 녹색성장 산업으로서 새로운 부가 서비스 창출이 가능한 미래도전적인 기술로 적극적인 국가적 지원이 필요

연구개발 결과
o 야생동식물 생태계 모니터링을 위한 소형 저전력 무선 센서네트워크기술 개발
- 야생식생군락 생태계 모니터링을 위한 저전력 센서노드 시제품 개발
- 야생식생군락 생태계 모니터링을 위한 게이트웨이 시제품 개발
- 야생동식물 생태계 모니터링을 위한 망 운용관리 서버 개발
- 야생동식물 생태계 모니터링을 위한 고신뢰 무선 센서네트워킹 S/W 개발
- 야생동식물 생태계 모니터링을 위한 복합 센서모듈 시제품 개발
- Energy harvesting(EH) 기반 야생동물 활동 모니터링 단말기 시제품 개발
- 제주 한라산 구상나무 군락지에 야생식생군락 생태계 모니터링 테스트베드 구축 및 시험 운용

o 장기간 모니터링 운용을 위한 복합 Energy harvesting 기반 전원공급 및 저 전력화 기술 개발
- 태양열 및 압전소자 기반 복합 Energy harvesting 기반 전원공급 및 충전 모듈 시제품 개발
- Active/Sleep 모드, Wake-up 방식, 다단계 전원관리 기법 등을 활용한 저 전력화 및 장기간 운용 기법 개발

o 야생생물 위치변화와 동식물 서식환경 측정 데이터 형식 및 표준화 연구
- 야생 생태계 실시간 관측 시스템 참조모델 표준 채택
- 야생 식물 실시간 관측 데이터 인터페이스 표준 채택
- 야생 동물 실시간 관측 데이터 인터페이스 표준 채택
- 표준 4건 채택 (사물인터넷포럼 표준 3건, TTA 표준 1건)

성능사양 및 기술개발 수준
o 무선 센서네트워크 기반 야생동식물 생태계 모니터링 시스템 규격 및 성능
- 노드와 통신 주파수 대역 : 900MHz 또는 433MHz 선택
- 전송방식 : IEEE 802.15.4g-2012 PHY with FEC, IEEE 802.15.4-2006 MAC
- 센서 : 토양수분/지온, 수목직경, 수액유속, 온/습도, 조도, CO2, 수목 기울기, 강우량
- 전원 : 솔라 판넬에 의한 배터리 또는 상전 지원
- 네트워크 토폴로지 : Star 네트워크
- 게이트웨이와 유무선망 통신 : 3G/WCDMA 또는 TCP/IP 이더넷 케이블
- 주요 구성품 : 센서모듈, RF 통신모듈, MCU 메인모듈, 태양판넬 기반 전원충전/공급모듈, 네트워크 보드, 3G/WCDMA 모듈

- 기타 기능 : 보드는 모듈화 형태로 구성, 외부에 LED와 디버그 포트 제공, 외부 탈취 기능

o 무선 센서네트워크 기반 야생동식물 생태계 모니터링 망 운용관리 서버 규격 및 성능
- 운용환경 : 윈도우 기반 PC, 스마트폰 또는 태블렛
- 주요화면 도시기능 : 시간대별, 기간별 센서값 변화량, 전체적인 그래프 형태로 제공
- 주요 구성 : GUI 화면관리, 네트워크관리, 사용자 입력 관리, 운용모드 관리, CCTV 관리, 이벤트 데이터 관리, 센서노드의 센서값 임계치 변경, 경보 설정 및 해제 기능 제공

o 야생동물 활동 모니터링 단말의 규격 및 성능
- 측정 대상 : 위/경도 위치, 서식지 환경(온도, 습도, 조도), 활동상태
- 전원 : 태양판넬 또는 압전소자 기반 배터리 충전/공급
- 서버와 통신방식 : 3G/WCDMA
- 주요 구성품 : GPS/WCDMA 보드, 제어/충전 통합보드, 센서모듈, 필름형 태양판넬, 리튬이온 배터리, 케이스, 목걸이 벨트 등

- 운용기간 : 6회/일 측정시 최소 7개월 이상, 1회/일 측정시 30개월 이상 운용 가능(2.7A 배터리, 태양판넬 충전 제외 기준)

- 단말 무게 : 240g (보드, 배터리, 케이스, 태양판넬, 목걸이 벨트 포함)

활용계획
o 기후변화에 따른 전국토의 야생동식물 생태계 변화를 모니터링 할 수 있는 전 국토 생태계 관측 네트워크 인프라로 확대 활용

o 야생동식물 생태계 모니터링 시스템 및 데이터 표준화 기술 확보로 향후 기후변화 생태계 변화 모니터링 시스템 개발 참조모델로 활용

o 환경 및 수질오염 센서 추가 등으로 관측 범위를 실시간 환경오염, 수질 측정 등 환경 분야로 확대 활용

o 실시간적으로 수집된 생태계 변화 정보를 기반으로 환경부의 자연보전정책 대응 등 국가환경정책 수립에 적극 활용

o 개발된 야생동식물 생태계 변화 모니터링을 위한 센서노드 및 게이트웨이 등을 추후 상용화하여 관련 분야의 신시장 창출 및 서비스에 활용

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Source: https://maker.wiznet.io/Alan/resellers/the-wireless-sensor-network-based-the-wildlife-ecosystem-monitoring-technology-development/