Monitory Wearable

공장 통합 모니터링 시스템 Monitory의 작업자 안전 모니터링을 위한 웨어러블 기반 생체 데이터 수집 시스템입니다.

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🏭 레포지토리 소개

Monitory Wearable은 공장 작업자의 실시간 생체 데이터(심박수 등)를 수집하여 안전 상태를 모니터링하는 시스템입니다.
Wear OS 기반 스마트워치에서 수집된 생체 데이터를 모바일 앱을 통해 AWS IoT Core로 전송하며, 이상 상황 발생 시 실시간 알림을 제공합니다.

• 실시간 생체 모니터링: Wear OS Health Services를 통한 심박수 실시간 수집
• 모바일-웨어러블 연동: Google Wearable Data Layer API를 통한 데이터 동기화
• 작업자 위치 추적: 모바일 앱을 통한 작업 구역 체크인/체크아웃
• 이상 상황 감지: 규칙 기반 생체 데이터 필터링 및 위험 상태 판단
• 실시간 알림: FCM 기반 위험 상황 알림 및 웨어러블 진동 알림
• MQTT 데이터 전송: AWS IoT Core를 통한 실시간 생체 데이터 전송

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📁 폴더 구조

monitory-wearable/
├── mobile/                           # 안드로이드 모바일 앱
│   ├── src/main/
│   │   ├── java/com/
│   │   │   ├── iot/myapplication/    # 메인 앱 로직
│   │   │   │   ├── FCMService.kt     # FCM 알림 서비스
│   │   │   │   ├── MainActivity2.kt  # 메인 액티비티
│   │   │   │   ├── MainViewModel.kt  # ViewModel 로직
│   │   │   │   └── Location.kt       # 위치 데이터 모델
│   │   │   ├── f2r/mobile/worker/    # 작업자 관련 서비스
│   │   │   │   ├── WearableListener.kt    # 웨어러블 데이터 수신
│   │   │   │   ├── WorkerInfo.kt          # 작업자 정보 관리
│   │   │   │   └── WorkerInfoSender.kt    # 작업자 정보 전송
│   │   │   ├── mqtt/                 # MQTT 통신 관리
│   │   │   │   ├── AwsIotClientManager.kt # AWS IoT Core 연결
│   │   │   │   └── MyLifeCycleEvent.kt    # MQTT 생명주기 관리
│   │   │   └── retrofit/             # REST API 통신
│   │   │       ├── RetrofitClient.kt      # HTTP 클라이언트
│   │   │       ├── ApiService.kt          # API 인터페이스
│   │   │       └── WorkerLocationRequest.kt # 위치 요청 모델
│   │   ├── assets/                   # AWS IoT 인증서
│   │   │   ├── certificate.pem.crt   # AWS IoT 디바이스 인증서
│   │   │   ├── private.pem.key       # AWS IoT 개인키
│   │   │   └── AmazonRootCA1.pem     # AWS 루트 CA
│   │   └── res/                      # 리소스 파일
│   └── build.gradle.kts              # 모바일 앱 빌드 설정
├── wear/                             # Wear OS 웨어러블 앱
│   ├── src/main/
│   │   ├── java/com/
│   │   │   ├── iot/myapplication/    # 웨어러블 메인 로직
│   │   │   │   ├── MainActivity.kt   # 웨어러블 메인 액티비티
│   │   │   │   └── theme/            # UI 테마 설정
│   │   │   └── f2r/wearable/         # 웨어러블 전용 서비스
│   │   │       ├── HeartRateService.kt    # 심박수 측정 서비스
│   │   │       ├── DataSender.kt          # 모바일로 데이터 전송
│   │   │       └── WearableUtils.kt       # 웨어러블 유틸리티
│   │   └── res/                      # 웨어러블 리소스 파일
│   └── build.gradle.kts              # 웨어러블 앱 빌드 설정
├── gradle/                           # Gradle 설정
│   └── wrapper/
├── build.gradle.kts                  # 프로젝트 빌드 설정
└── settings.gradle.kts               # 프로젝트 설정

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🚀 주요 기능

1. 웨어러블 생체 데이터 수집

• 심박수 모니터링: Wear OS Health Services API를 통한 실시간 심박수 측정
• 연속 모니터링: 백그라운드에서 지속적인 생체 데이터 수집
• 데이터 필터링: 노이즈 제거 및 유효 데이터 검증
• 배터리 최적화: 효율적인 센서 사용으로 배터리 수명 최대화

2. 모바일-웨어러블 연동

• Data Layer API: Google Wearable Data Layer를 통한 실시간 데이터 동기화
• 자동 재연결: 연결 끊김 시 자동 재연결 메커니즘
• 데이터 큐잉: 연결 불안정 시 데이터 임시 저장 및 배치 전송
• 상태 동기화: 웨어러블과 모바일 간 앱 상태 실시간 동기화

3. 작업자 위치 관리

• 체크인/체크아웃: 작업 구역별 출입 관리
• 위치 기반 모니터링: GPS 기반 작업 구역 자동 감지
• 이동 경로 추적: 작업자 동선 및 체류 시간 기록
• 구역별 안전 설정: 구역별 위험도에 따른 모니터링 강도 조절

4. 이상 상황 감지 및 알림

• 규칙 기반 필터링: 심박수 임계값 기반 위험 상황 판단
• FCM 푸시 알림: 관리자 및 작업자에게 즉시 알림 전송
• 웨어러블 진동 알림: 스마트워치 진동을 통한 즉각적 경고
• 단계별 알림: 주의/경고/위험 단계별 차등 알림

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🛠️ 기술 스택

모바일 앱 (Android)

• Kotlin: 메인 개발 언어
• Retrofit: REST API 통신
• AWS IoT SDK: MQTT 프로토콜 기반 AWS IoT Core 연결
• Google Play Services: Wearable Data Layer API
• Firebase FCM: 푸시 알림 서비스

웨어러블 앱 (Wear OS)

• Kotlin: 메인 개발 언어
• Wear OS: Google 웨어러블 플랫폼
• Health Services API: 생체 데이터 수집
• Compose for Wear OS: UI 프레임워크
• Wearable Data Layer: 모바일과 데이터 동기화

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📡 MQTT 토픽 구조

작업자 생체 데이터

worker/biometric/{workerId}/heartrate

작업자 위치 데이터

worker/location/{workerId}/checkin
worker/location/{workerId}/checkout

위험 상황 알림

alert/worker/{workerId}/emergency
alert/worker/{workerId}/warning

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📝 데이터 포맷

심박수 데이터

{
    "workerId": "WORKER-001",
    "timestamp": "2025-06-16T10:30:00Z",
    "heartRate": 85,
    "status": "normal",
    "zoneId": "ZONE-001",
    "deviceId": "WEAR-001"
}

위치 체크인 데이터

{
    "workerId": "WORKER-001",
    "zoneId": "ZONE-001",
    "action": "checkin",
    "timestamp": "2025-06-16T09:00:00Z",
    "location": {
        "latitude": 37.5665,
        "longitude": 126.9780
    }
}

위험 상황 알림 데이터

{
    "workerId": "WORKER-001",
    "alertType": "high_heartrate",
    "severity": "warning",
    "heartRate": 150,
    "normalRange": "60-100",
    "timestamp": "2025-06-16T14:15:00Z",
    "zoneId": "ZONE-001"
}

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🔄 시스템 작동 흐름

1. 웨어러블 데이터 수집: 스마트워치에서 실시간 심박수 측정
2. 데이터 전송: Wearable Data Layer를 통해 모바일 앱으로 전송
3. 데이터 처리: 모바일 앱에서 데이터 검증 및 필터링
4. 위험 상황 판단: 규칙 기반으로 이상 상황 감지
5. MQTT 전송: AWS IoT Core로 생체 데이터 및 알림 전송
6. 알림 발송: FCM을 통한 관리자 알림 및 웨어러블 진동 알림

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⚙️ 설정 및 실행

사전 요구사항

• Android Studio Arctic Fox 이상
• Android SDK 30 이상
• Wear OS SDK
• AWS IoT Core 계정 및 디바이스 인증서
• Firebase 프로젝트 설정

AWS IoT 인증서 설정

1. AWS IoT Core에서 디바이스 인증서 생성
2. mobile/src/main/assets/ 디렉토리에 인증서 파일 배치:
   • certificate.pem.crt: 디바이스 인증서
   • private.pem.key: 개인키
   • AmazonRootCA1.pem: AWS 루트 CA

Firebase 설정

1. Firebase 콘솔에서 프로젝트 생성
2. FCM 활성화 및 서버 키 생성
3. google-services.json 파일을 앱 모듈에 추가

빌드 및 실행

# 프로젝트 클론
git clone [repository-url]

# Android Studio에서 프로젝트 열기
# 모바일 앱과 웨어러블 앱을 각각 빌드 및 설치

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🚨 주의사항

보안

• AWS IoT 인증서는 안전하게 관리하고 버전 관리에 포함하지 않음
• Firebase 서버 키 및 구성 파일 보안 관리
• 생체 데이터의 개인정보 보호 정책 준수

성능

• 웨어러블 배터리 수명을 위한 센서 사용 최적화
• 대량 데이터 전송 시 배터리 소모 및 네트워크 비용 고려
• 메모리 누수 방지를 위한 리소스 관리

호환성

• Wear OS 2.0 이상 호환 스마트워치 필요
• Android 7.0 (API 24) 이상 모바일 디바이스 필요
• 블루투스 연결 안정성 확인

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📊 현재 구현된 모니터링 규칙

생체 지표	정상 범위	비정상 (낮음)	비정상 (높음)
심박수 (BPM)	60-140	60 미만	140 초과

알림 규칙

• 정상: 60-140 BPM 범위 내
• 비정상 (낮음): 60 BPM 미만 시 "심박수가 정상 범위보다 낮습니다" 알림
• 비정상 (높음): 140 BPM 초과 시 "심박수가 정상 범위보다 높습니다" 알림

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🔗 관련 시스템 연동

• Monitory 웹 대시보드: 실시간 작업자 상태 모니터링
• Monitory 센서 시스템: 환경 센서와 작업자 생체 데이터 통합 분석
• 응급 대응 시스템: 위험 상황 발생 시 자동 응급 프로토콜 실행

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모바일 배포 방법

• 수동으로 apk download 폴더로 이동후, 설치

웨어러블 배포 방법

1. 안드로이드 스튜디오 사용

• 개발자 모드에서 무선 디버깅 허용
• 디바이스 페어링 후 설치 진행

2. apk 사용

• ADB 사용하여 기기 페어링 후, (adb pair :)
• adb -s : install