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MMCL (Machine Monitoring Control 소포 LLM) 목업 프로젝트 기획서

Note

본 문서는 실제 장비 납품이 아닌, 전체적인 아키텍처의 가능성을 타진하고 흐름을 테스트하기 위한 PoC (Proof of Concept) 목업 프로젝트용 기획서입니다.

1. 프로젝트 개요 (Overview)

• 프로젝트명: MMCL (Machine Monitoring Control for LLM) Mockup
• 목표: NILM(비침입형 부하 모니터링) 데이터를 수집하고, 기구축된 Mistral LLM과 연동하여 자연어로 장비 상태를 파악하며, 장비의 경광등 상태를 제어하는 전체 시스템 구조 설계 및 구현.
• 핵심 컨셉: NILM과 DB 사이에 Agent를 배치하고, 하드웨어 직접 제어를 배제하여 데이터베이스(MariaDB)의 특정 상태 필드를 조작하고 Agent가 이를 동기화함으로써 제어를 시뮬레이션합니다.

2. 주요 기능 요구사항 (Key Requirements)

2.1. 데이터 수집 및 통신 에이전트 (MQTT & Agents)

• NILM MQTT 통신: NILM 장비는 MQTT 통신을 이용해 장비의 전력, 전류 등 상태 정보를 브로드캐스트합니다.
• NILM Agent: MQTT 브로커를 구독(Subscribe)하여 데이터를 수신하고, 이를 파싱해 실시간으로 MariaDB에 저장(Insert)합니다.
• 경광등 Agent: DB의 경광등 제어 상태값을 지속적으로 확인(또는 이벤트 수신)하여, 장비 옆에 부착된 실제/모의 경광등의 불빛 상태를 동기화합니다. 물리적 제어 로직 완료 후 DB에 완료 상태를 기록하여 백엔드에 알립니다.

2.2. 상태 및 제어 데이터베이스 (MariaDB)

• 모니터링 데이터: NILM 장비에서 넘어온 측정값을 저장하는 시계열 특성의 테이블.
• 경광등 상태 데이터: 장비 상태에 따른 경광등 색상을 제어하기 위한 테이블.
  • 🔴 적색 (Red): 에러 상태
  • 🟡 노란색 (Yellow): 대기 상태
  • 🟢 초록색 (Green): 작동 상태

2.3. Python 백엔드 서버 및 Mistral LLM 연동

• Python API 서버: 파이썬으로 구동되는 서버를 구축하여 프론트엔드와 LLM/DB 간의 통신(자연어 질의응답 및 제어)을 중계합니다.
• Mistral LLM: 로컬에 설치된 Mistral LLM을 호출하여 사용자의 자연어를 분석하고 SQL 변환 또는 룰 판단을 수행합니다.
• 제어 결과 검증 로직 (Handshake Validation):
  • 사용자가 자연어로 제어를 지시하면 파이썬 서버가 DB에 **목표 상태(Target Status)**를 업데이트하고 대기합니다.
  • 경광등 Agent가 이를 감지하여 실제 경광등의 상태를 변경한 뒤, DB에 제어 완료(Current Status 반영) 상태를 업데이트합니다.
  • 파이썬 서버는 이 완료 정보를 확인한 후에야 비로소 "정상적으로 적용이 완료되었습니다." 와 같은 자연어 응답을 사용자에게 리턴합니다.

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3. 시스템 아키텍처 (System Architecture)

Tip

파이썬 서버와 경광등 Agent 간의 확실한 상태 동기화를 위해, 비동기 폴링(Polling) 방식 또는 데이터베이스 이벤트를 통한 대기(Wait) 로직이 적용됩니다.

graph TD
    subgraph Equipment Layer
        NILM_Equip[NILM 장비]
        Warning_Light[장비 경광등]
    end

    subgraph Messaging & Agents
        MQTT_Broker((MQTT Broker))
        NILM_Agent[NILM Agent]
        LED_Agent[경광등 Agent]
    end

    subgraph Database MariaDB
        DB_NILM[(NILM Status Table)]
        DB_LED[(Warning Light Table)]
    end

    subgraph Backend Server
        Python_API[Python Server API]
        LLM_Agent[Mistral LLM]
    end

    subgraph User Interface
        UI[Web Dashboard / Chat]
    end

    %% Data Flow
    NILM_Equip -- "1. MQTT Publish" --> MQTT_Broker
    MQTT_Broker -- "2. Subscribe" --> NILM_Agent
    NILM_Agent -- "3. Insert 실시간 데이터" --> DB_NILM
    
    UI -- "4. 자연어 제어 명령" --> Python_API
    Python_API <--> LLM_Agent
    
    Python_API -- "5. Update 목표 상태 설정 및 대기" --> DB_LED
    
    LED_Agent -- "6. Select 목표 상태 감지" --> DB_LED
    LED_Agent -- "7. 물리적 제어 수행" --> Warning_Light
    LED_Agent -- "8. Update 제어 완료(현재 상태) 기록" --> DB_LED
    
    Python_API -. "9. 완료 기록 확인 (Polling/Event)" .-> DB_LED
    Python_API -- "10. '적용완료' 응답 반환" --> UI

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4. 데이터베이스 스키마 설계 (Draft)

4.1. 장비 상태 로그 테이블 (nilm_status_log)

컬럼명	데이터 타입	설명	비고
id	INT (PK)	고유 식별자	Auto Increment
timestamp	DATETIME	측정 시간
device_id	VARCHAR	대상 장비 식별자	예: "MACHINE_01"
active_power	FLOAT	유효 전력 (W)
current	FLOAT	전류 (A)
voltage	FLOAT	전압 (V)

4.2. 경광등 제어 테이블 (warning_light_control)

파이썬 서버와 경광등 Agent 간의 상태 동기화(핸드쉐이크)를 위해 상태 필드를 target_status와 current_status로 분리하여 설계합니다.

컬럼명	데이터 타입	설명	비고
device_id	VARCHAR (PK)	제어 장비 식별자	예: "MACHINE_01_LIGHT"
target_status	VARCHAR	파이썬 서버가 지시한 목표 상태	"RED", "YELLOW", "GREEN"
current_status	VARCHAR	Agent가 물리적 적용을 완료한 현재 상태	"RED", "YELLOW", "GREEN"
last_updated_by	VARCHAR	마지막 제어 주체	"USER", "LLM_RULE"
updated_at	DATETIME	마지막 변경 시간

Important

target_status와 current_status가 다를 경우, 시스템은 제어 명령이 내려졌으나 아직 하드웨어에 적용되지 않은 진행 중(Pending) 상태로 인식합니다. 두 값이 같아지면 제어가 **완료(Completed)**된 것으로 간주합니다.

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5. 예상 시나리오 (User Story)

1. 데이터 적재 시작: NILM 장비가 MQTT로 데이터를 쏘면, NILM Agent가 이를 받아 MariaDB nilm_status_log 테이블에 Insert 합니다.
2. 자연어 제어 명령: 사용자가 채팅 인터페이스에 "1번 장비를 작동상태(초록색)로 변경해줘"라고 명령합니다.
3. 서버의 제어 지시 및 대기:
   • 파이썬 서버(LLM 연동)가 DB의 target_status 필드를 GREEN으로 Update 합니다.
   • 서버는 current_status 필드값이 GREEN으로 바뀔 때까지 비동기 폴링 방식으로 대기합니다.
4. Agent 물리 제어 및 동기화:
   • 경광등 Agent가 DB를 주기적으로 확인하여 target_status(GREEN)와 current_status(기존 상태)가 다름을 감지합니다.
   • 실제 경광등의 불빛을 초록색으로 물리적으로 변경합니다.
   • 변경 완료 후, 경광등 Agent는 DB의 current_status를 GREEN으로 Update 하여 완료를 알립니다.
5. 서버 최종 확인 및 응답:
   • 대기 중이던 파이썬 서버가 current_status가 GREEN으로 변경된 것을 데이터베이스에서 확인합니다.
   • 프론트엔드로 "정상적으로 장비를 작동상태(초록색)로 변경 완료했습니다." 라고 자연어 결과를 리턴합니다.