빗물 감지 가로등 팀 중간 보고서

[박은솔]

1. 활동 및 제작 과정

 1) ５명의 팀원이 전체적으로 역할을 맡기로 결정함。

 2) 아두이노 우노를 중심으로 수위 센서,  LED, LCD의 핀 맵을 구성함. 스마트폰 연동을 위해 HC--06블루투스 모듈의 통신 테스트 고드를 작성하고 아두이노에서 스마트폰 앱으로 메시지가 정상 송신되는 것을 확인하여 기초 통신 인프라를 구축함.

 3) 물이 차오르는 아날로그 입력값에 따라 단계로 도로 상태를 분류하는 소프트웨어를 구상함.

2. 결과물 소개 하기: (외형, 기능 등)

－블루투스 연결 회로 및 코드

#include <SoftwareSerial.h>

// 블루투스 설정: SoftwareSerial(아두이노 RX, 아두이노 TX)
// HC-06의 TXD를 2번에, RXD를 3번에 연결하세요.
SoftwareSerial BTSerial(2, 3); 

void setup() {
  // 컴퓨터 모니터링용 시리얼 시작
  Serial.begin(9600);
  
  // HC-06 블루투스 통신 시작
  BTSerial.begin(9600);
  
  // [중요] 블루투스 모듈이 안정적으로 켜질 때까지 0.5초 잠시 대기
  delay(500); 

  // 스마트폰 앱 화면으로 딱 "한 번만" 메시지를 전송합니다.
  BTSerial.println("Arduino here, command me!");
  
  // 컴퓨터 시리얼 모니터에도 확인용으로 출력
  Serial.println("Sent to Smartphone: Arduino here, command me!");
}

void loop() {
  // 한 번만 보내고 끝내기 위해 여기는 아무것도 넣지 않고 비워둡니다.
}

－빗물 감지 가로등 회로 및 코딩

#include <LiquidCrystal_I2C.h>

// 16X2 크기의 LCD 객체를 생성합니다.
// 만약 LCD 화면이 나오지 않으면 0x27 대신 0x3F를 넣어주세요.
LiquidCrystal_I2C lcd(0x27, 16, 2);

int analogPin = 0;    // 수위감지센서 analog in A0 연결 선언
int led = 13;         // LED 디지털 13번 포트 연결 선언
int data = 0;         // 센서값의 변수 연결 선언


void setup(){
  pinMode(led, OUTPUT);         // 디지털 13번 포트를 LED OUTPUT 으로 설정
  Serial.begin (9600);          // 시리얼모니터 설정
  lcd.init();                   // LCD를 초기화 합니다.
  lcd.backlight();              // LCD의 백라이트를 켜줍니다.
}


void loop(){
  // analogPin 의 변화값(전류값)을 읽음
  int data = analogRead(analogPin);   

  // 센서가 값을 읽지 못하는 경우 에러 확인을 위한 처리(시리얼 모니터에 표시)
  if(isnan(data)){
    Serial.println("Failed to read from Water sensor!");
  }
  else if(data > 300){           // data 값이 300이 넘으면 (전류가 300이 넘으면)                               
      digitalWrite(led, HIGH);   // LED ON
  }
  else{                          // data 값이 300이하면 (전류가 300이하면)
      digitalWrite(led, LOW);    // LED OFF
  }
  show(data);                    //show() 함수 호출, 매개 변수로 data 값을 넘겨줌. 
  delay (500);                   //지연 0.5초
}

void show(int val){
  // 센서값을 시리얼 모니터에 출력
  Serial.println((int)val);
 
  // LCD에 출력할 메세지를 생성
  String text = "Water Level";

  // 첫번째 줄, 첫번째 칸에 text 출력
  lcd.setCursor(0, 0);
  lcd.print(text);
 
  // 두번째 줄, 첫번째 칸부터 출력
  lcd.setCursor(0, 1);
  lcd.print(val);
}

3. 활동 후기:  (깨달은 점 등... 일반화 하기)

10210 박이안：이번 활동으로 빗물 감지 시스템을 만들기 위해 아두이노 우노 보드,블루투스 센서 ,수위감지센서, LCD와 아두이노를 활용해 코드를 구현해 보며 프로그래밍이 어떻게 실행되는지 이해할 수 있었고 제작 과정에서 발생한 오류를 팀원들과 함께 분석하고 수정하며 협업의 중요성을 느낀 활동이었다.

20324 최서연：이번 활동을 통해 아두이노와 수위 감지 센서를 활용한 시스템 제작 과정을 경험할 수 있었다. 수위 변화에 따라 LCD와 LED가 작동하도록 구현하며 프로그래밍과 회로 설계에 대한 이해를 높였다. 팀원들과 협력하여 문제를 해결하며 협동심과 문제 해결 능력을 기를 수 있었던 의미 있는 활동이었다.

20407 김소민：아두이노를 활용하여 블루투스 센서를 연결하고 코드를 입력하는 활동을 하였다. 처음에는 회로 연결에 어려움을 겪었지만 모둠원들과 협력하여 문제를 해결 할 수 있었다. 또한 아두이노와 수위센서를 연결해 실제값으로 연결되는 의미있는 결과를 도출했다. 특히 아두이노를 통해 스마트 기기와 블루투스 센서를 연결하는 과정에서 정확한 코딩의 중요성을 깨달았다. 그룹별로 팀을 나눠 활동하며 협동심과 단합력이 필요하다는 사실을 깊게 성찰했다.

20509 박은솔： 아두이노와 LCD, 수위 센서를 연동하고, LED가 상황에 따라 다른 빛을 내는 프로토타입을 설계하였다. 해당 과정을 통해 아두이노 회로 설계 및 코딩, 문제 발생 시 해결 방법 등 실제로 해보니 많은 것을 배웠다. 변동이 수시로 이루어지는 값을 도출할 때에는 몇 초 정도 시간을 두고 도출하는 것이 사용자가 해당 값을 읽는 데 효율적이라는 것을 알게되었다. 그룹 프로젝트인만큼 파트별 역할을 체계적으로 분담하고 책임감 있게 협업을 이끌며, 프로젝트의 성공은 팀원들의 유기적인 참여와 주도적인 리더십에 있음을 깊이 깨달았다.

30402 김다연： 이번 활동에서는 아두이노를 이용해 강수 감지 가로등을 제작하고, 온습도 센서와 수위 감지 센서의 측정값을 LCD에 출력하였다. LCD가 액정의 배열을 조절하여 문자와 숫자를 표시하는 원리를 이해할 수 있었으며, 센서 데이터를 실시간으로 확인하면서 환경 정보를 효과적으로 전달하는 방법을 배울 수 있었다. 처음에는 코딩 경험이 부족하여 시행착오가 많고 작업에 오랜 시간이 걸렸지만, 문제를 하나씩 해결해 나가면서 프로그래밍의 원리를 이해하게 되었다.

4. 핵심 과학/기술 원리

１。수위 센서의 전기 전도성 원리
수위 센서 표면에는 일정한 간격으로 은색 전극 선들이 평행하게 배치되어 있습니다. 물은 이물질이 섞여 있어 전기가 통하는 전도성을 가짐. 센서가 물에 잠기면 수면의 높이에 따라 전극 사이를 흐르는 전류의 양(저항값의 변화)이 달라지며, 아두이노는 이를 0~1023 사이의 아날로그 전압 신호로 변환하여 수위의 깊이를 정밀하게 계산함.

２。I2C (Inter-Integrated Circuit) 직렬 통신 원리
일반적인 1602 LCD 화면을 제어하려면 최소 10개 이상의 복잡한 전선 연결이 필요하지만, 본 프로젝트에서는 I2C 변환 모듈을 결합함. 12C 통신은 데이터선(SDA)과 클럭선(SCL) 단 2개의 신호선만으로 여러 장치와 직렬 통신을 제어할 수 있는 기술임. 

３。블루투스 무선 직렬 통신

아두이노 우노 보드는 기본적으로 컴퓨터와 데이터 코드를 주고받는 하드웨어 시erial 핀(0번, 1번)을 사용합니다. 블루투스 모듈(HC-06)을 동시에 안정적으로 사용하기 위해, 소프트웨어적으로 일반 디지털 핀(2번, 3번)을 가상 시리얼 통신 핀으로 변환하는 SoftwareSerial 라이브러리 기술을 활용함. 이를 통해 컴퓨터 모니터링과 스마트폰 무선 제어를 독립적으로 동시 수행함.

5. 활용 사례 (2~3가지)

１。상습 침수 저지대 및 지하차도 진입 차단 시스템

실제 도심의 고질적인 문제인 지하차도나 저지대 도로 진입로에 설치할 수 있습니다. 폭우 시 운전자가 보지 못하는 도로 안쪽의 침수 상황을 진입 전 가로등 전광판으로 미리 알려주어, 차량이 물에 잠겨 고립되는 대형 인명 사고를 사전에 완벽히 차단함.

2。빗물 펌프장 및 하천 유원지 자동 경보 인프라
도시의 집수정이나 하천 인근 산책로에 적용 가능함. 갑작스러운 증수가 감지되면 블루투스 및 무선 통신을 통해 인근 자치단체 관리자의 스마트 기기로 위험 경보를 즉각 전송하고, 현장 가로등의 적색 경고등을 켜서 시민들의 대피를 유도하는 스마트 안전 인프라로 확장할 수 있음.

３。 스마트홈 연동형 가정용 자동 창문 시스템

본 시스템의 기술을 스마트홈 모형에 결합할 수 있음. 저지대 반지하 주택이나 건물의 창문틀 아래 수위 센서를 장착하여, 빗물이 일정 수준 이상 차오르면 가로등의 경고와 함께상습 침수 저지대 및 지하차도 진입 차단 시스템