KR20090023008A - System and apparatus for monitoring within container using wireless sensor network - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 무선 센서 네트워크를 이용한 컨테이너 모니터링 시스템 및 스마트 컨테이너 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 컨테이너 내부 환경을 감지하는 복수개의 센서모듈과 무선 센서 네트워크로 연결하여, 컨테이너 내부의 불법 침입과 컨테이너의 운송 도중 과도한 충격으로 인해 내부 보관 물품의 위치 이탈 및 파손 등의 컨테이너 내부 상태를 감시하는 컨테이너 모니터링 시스템 및 스마트 컨테이너 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a container monitoring system and a smart container device using a wireless sensor network, and more particularly, by connecting a plurality of sensor modules and a wireless sensor network to detect the environment inside the container, The present invention relates to a container monitoring system and a smart container device for monitoring the internal condition of a container such as the dislocation and breakage of an internal storage item due to excessive shock during transportation.
최근 선박, 차량 등에 적재되는 컨테이너의 위치, 도어의 개폐 등을 모니터링 할 수 있는 화물 정보 제공 시스템이 운영 중이다.Recently, a cargo information providing system that monitors the position of containers, doors opening and closing, etc. loaded on ships, vehicles, etc. is operating.
이러한 시스템에서는 컨테이너 도어의 개폐여부는 알 수 있어도 컨테이너 내부의 적재물의 과도한 흔들림이나 체적 변화 또는 컨테이너 벽면을 통한 외부침입 등은 감지할 수 없었다.In such a system, it was not possible to detect whether the container door was opened or closed, but excessive shaking or volume change of the load inside the container or external intrusion through the container wall could not be detected.
또한, 컨테이너 내, 온도에 의해 영향을 받는 물품이 적재되어 있다면, 이를 모니터링하기 위해 컨테이너 내부에 온도 센서를 부착하고, 온도 센서에서 감지한 결과를 RFID를 통해 서버측으로 전송하여, 이를 모니터링할 수 있도록 하는 시스템도 고안되었으나 센서가 컨테이너의 특정 부분에 설치되어 컨테이너 내부 전체의 온도를 고르게 유지하는 데에는 한계가 있었다. 컨테이너 내부 전체의 온도를 고르게 유지하기 위해서는 여러 개의 센서를 컨테이너 내부에 일정간격으로 고르게 설치하여 측정하는 것이 바람직 하나 센서의 배선이 복잡해 지는 단점이 있었다.In addition, if the goods affected by the temperature are loaded in the container, a temperature sensor is attached to the inside of the container to monitor them, and the results detected by the temperature sensor are transmitted to the server side via RFID to be monitored. The system was designed, but the sensor was installed in a specific part of the container, so there was a limit in maintaining the temperature inside the container evenly. In order to maintain the temperature of the entire container evenly, it is desirable to measure several sensors evenly at regular intervals inside the container, but the wiring of the sensor has been complicated.
또한 무선 통신인 경우에는 컨테이너 내부의 적재물(특히, 금속으로 구성된 적재물)등의 장애물에 의하여 통신 차폐가 발생하며, 원거리인 경우의 통신 불능과 같은 문제가 발생하는 단점이 있었다. In addition, in the case of wireless communication, communication shielding occurs due to obstacles such as loads inside the container (particularly, metal loads), and problems such as inability to communicate at a long distance occur.
현장에서 컨테이너 내부의 상태를 확인해 볼 필요가 있을 경우에는 컨테이너--> 서버-->현장 단말기로의 순서로 연결이 되어야 하기 때문에 응답시간이 길어질 뿐만 아니라, 통신 회선중 하나만이라도 문제가 생기는 경우에는 확인이 불가능한 문제도 상존하고 있었다. When it is necessary to check the status of the container in the field, the response time is long because the connection to the container-> server-> site terminal is not only long, but when only one of the communication lines has a problem Problems that could not be identified existed.
인터넷 통신이 접속 불량이거나 접속에 문제가 발생하는 경우, 서버와의 통신이 불가능하게 되므로 통신 불능 기간 동안의 모니터링은 물론이거니와 적절한 제어가 불가능하다. 또한 이 기간 동안의 데이터를 모두 망실하는 결과가 되어 진정한 모니터링 및 컨테이너 트랙킹(Tracking)이 이루어지지 않는 단점이 있었다.If the Internet communication is poor or a problem occurs in the connection, communication with the server is impossible, so as well as monitoring during the period of communication unavailable, and appropriate control is not possible. In addition, the loss of all data during this period of time was a disadvantage that does not allow true monitoring and container tracking.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 컨테이너 내부 환경을 감지하는 복수개의 센서모듈과 무선 센서 네트워크로 연결하여, 컨테이너 내부의 불법 침입과 컨테이너의 운송 도중 과도한 충격으로 인해 내부 보관 물품의 위치 이탈 및 파손을 감지하는 무선 센서 네트워크를 이용한 컨테이너 모니터링 시스템 및 스마트 컨테이너 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above problems of the prior art, by connecting a plurality of sensor modules and a wireless sensor network to detect the environment inside the container, due to illegal intrusion inside the container and excessive impact during transportation of the container It is an object of the present invention to provide a container monitoring system and a smart container device using a wireless sensor network for detecting the positional deviation and breakage of the internal storage items.
또한, 컨테이너 내부에 설치된 온습도 센서모듈 및 초음파 센서모듈에 의해, 컨테이너 내부로의 불법 침입, 컨테이너 운송 및 보관 중 과도한 충격으로 인한 내부 보관 물품의 위치 이탈과 파손을 감지하여, 컨테이너 관리자의 재산보호와 컨테이너 취급자의 안전성 보장 및 편의성을 제공하고, 컨테이너 물품을 인도받는 수화인에게 신뢰감을 줄 수 있도록 하는데 그 목적이 있다.In addition, the temperature and humidity sensor module and the ultrasonic sensor module installed inside the container detects the positional deviation and damage of the internal storage items due to illegal intrusion into the container, excessive shock during transportation and storage of the container, and protects the property of the container manager. Its purpose is to provide safety and convenience for container handlers, and to give confidence to the consignee who receives container goods.
또한, 컨테이너 내부의 센서모듈간의 통신시 원거리 또는 장애물이 있는 경우나 하나의 무선 통신 경로에 문제가 생긴 경우에도 이들 모듈들끼리 서로 통신이 가능한 네트워크를 형성하여 다른 경로의 통신 모듈을 통해 항상 스마트 컨테이너 장치와의 접속이 가능한 무선 통신 경로를 확보하는데 그 목적이 있다.In addition, even when there are long distances or obstacles in communication between sensor modules inside the container, or when there is a problem in one wireless communication path, these modules form a network that can communicate with each other so that the smart container is always available through a communication module in another path. The purpose is to secure a wireless communication path that can be connected to the device.
또한, 인터넷 통신이 문제될 경우에도 위성 통신망을 이용하여 통신 채널 확보하는데 그 목적이 있다.In addition, there is a purpose to secure a communication channel using a satellite communication network even when Internet communication is a problem.
또한, 통신 불능 기간 동안에도 컨테이너 내의 상태를 나타내는 센서 자료를 보관하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to store sensor data indicating a state in a container even during a period of no communication.
또한, 통신 불능 기간 동안에도 컨테이너 내의 상태 제어하는데 그 목적이 있다. It is also aimed at controlling the state in a container even during a period of no communication.
또한, 서버가 있는 중앙 통제실이 아닌 현장에서도 컨테이너 상태 모니터링이 가능하도록 하는데 그 목적이 있다.It also aims to enable container condition monitoring on site rather than in a central control room with servers.
또한, 비상시에 알람 기능을 제공하는데 그 목적이 있다.It is also an object of the present invention to provide an alarm function in an emergency.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 컨테이너 내부에 장착되어 컨테이너 내부 상태를 감지하며, 상기 감지된 결과를 무선 센서 네트워크로 연결된 스마트 컨테이너 장치로 전달하는 센서모듈; 컨테이너 외부 벽면이나 벽체 내부에 장착되며, 상기 센서모듈로부터 수신한 내부 상태 데이타를 내부 메모리에 저장하고, 인공 위성으로부터 컨테이너의 위치를 수신하여, 무선인터넷 또는 이동통신망 또는 위성 통신망을 통해 위치 데이타와 내부 상태 데이타 및 컨테이너 식별번호를 포함하는 컨테이너 환경 데이타를 서버측으로 전달하는 스마트 컨테이너 장치; 및 상기 스마트 컨테이너 장치로부터 수신한 컨테이너 위치 데이타와 환경 데이타에 근거하여, 해당 컨테이너의 내부 상태를 모니터링하는 모니터링 서버로 구성되는 무선 센서 네트워크를 이용한 컨테이너 모니터링 시스템을 제공한다.The present invention for achieving the above object, the sensor module is mounted inside the container to detect the internal state of the container, and transmits the detected result to the smart container device connected to the wireless sensor network; It is mounted inside the wall or wall outside the container, and stores the internal state data received from the sensor module in the internal memory, and receives the position of the container from the satellite, and the location data and internal through the wireless Internet or mobile communication network or satellite communication network. A smart container device for delivering container environment data including state data and a container identification number to a server side; And a monitoring server configured to monitor an internal state of the container based on container position data and environment data received from the smart container device.
또한, 본 발명은, 인공위성으로부터 컨테이너의 위치 데이타를 수신하기 위한 GPS 수신부; 무선인터넷을 통해, 컨네이너 상태를 모니터링하는 서버로 해당 컨테이너의 데이터를 전송하는 무선인터넷부; 인터넷 접속이 불가능한 경우 이동통신망을 통해, 컨테이너 상태를 모니터링하는 서버로 해당 컨테이너의 데이타를 전송 하는 이동통신부; 이동통신망이 구축되지 않은 곳에서 해당 컨테이너의 데이타를 서버로 전송하기 위한 위성통신부; 컨테이너 내부에 장착된 복수개의 센서모듈과 무선 네트워크로 연결되어, 상기 센서모듈로부터 내부 상태 데이타를 수신하는 센서 무선통신부; 상기 수신한 내부 상태 데이타 및 컨테이너의 위치 데이타가 데이터베이스화되어 저장되며, 해당 컨테이너의 식별번호가 저장되어 있는 메모리; 및 상기 저장된 내부 상태 데이타, 컨테이너의 식별번호 및 컨테이너 위치 데이타를 포함하는 컨테이너 환경 데이타가 서버측으로 전송되도록 제어하는 제어부로 구성되는 스마트 컨테이너 장치를 제공한다.In addition, the present invention, GPS receiver for receiving the position data of the container from the satellite; A wireless internet unit for transmitting data of a corresponding container to a server for monitoring a condition of a container through the wireless internet; A mobile communication unit transmitting data of a container to a server for monitoring a container state through a mobile communication network when the Internet connection is not possible; Satellite communication unit for transmitting the data of the container to the server where the mobile communication network is not established; A sensor wireless communication unit connected to a plurality of sensor modules mounted in a container through a wireless network and receiving internal state data from the sensor module; A memory in which the received internal state data and location data of a container are stored in a database, and an identification number of a corresponding container is stored; And a control unit configured to control the container environment data including the stored internal state data, the identification number of the container, and the container location data to be transmitted to the server side.
따라서, 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크를 이용한 컨테이너 모니터링 시스템 및 스마트 컨테이너 장치는, 컨테이너 내부에 설치된 온습도 센서모듈 및 초음파 또는 적외선 센서모듈에 의해, 컨테이너 내부로의 불법 침입, 컨테이너 운송 및 보관 중 과도한 충격으로 인한 내부 보관 물품의 위치 이탈과 파손을 감지함으로써, 컨테이너 관리자의 재산보호와 컨테이너 취급자의 안전성 보장 및 편의성을 제공하고, 컨테이너 물품을 인도받는 수화인에게 신뢰감을 줄 수 있는 효과가 있다.Therefore, the container monitoring system and the smart container device using the wireless sensor network according to the present invention, by the temperature and humidity sensor module and the ultrasonic or infrared sensor module installed in the container, illegal intrusion into the container, excessive shock during transportation and storage of the container. By detecting the positional deviation and breakage of the internal storage goods due to, the property protection of the container manager and the safety and convenience of the container handler, and provide the confidence to the consignee who receives the container goods.
그리고, 모니터링 서버에서는, 해당 물품의 송화인 또는 수화인의 정보가 저장된 데이터베이스를 구축하고, 수화인에게 물품 상태를 문자 서비스와 같은 수단으로 전송함으로써 수화인이 물품의 상태를 실시간으로 확인할 수 있는 장점이 있다.In addition, the monitoring server establishes a database in which the sender or the receiver's information of the article is stored, and transmits the article status to the receiver by means such as a text service, so that the receiver can check the status of the article in real time. have.
또한, 컨테이너 내부의 센서들이 서로 무선 네트워크로 연결되어, 단일 센서에 비해 컨테이너 내부의 환경을 정확하게 측정할 수 있고, 유선으로 연결된 네트워크 센서들에 비해 설치가 용이한 장점이 있다. 이 뿐만 아니라, 본 발명의 스마트 컨테이너 장치는, LCD, Seven segments 등의 디스플레이부를 구비함으로써, 개구부의 개폐 여부에 상관없이 컨테이너 내부의 현재 상태를 육안으로 확인할 수 있다는 장점이 있다.In addition, the sensors inside the container are connected to each other in a wireless network, it is possible to accurately measure the environment inside the container compared to a single sensor, there is an advantage that it is easy to install compared to wired network sensors. In addition, the smart container device of the present invention, by having a display unit such as LCD, Seven segments, there is an advantage that the current state inside the container can be visually confirmed regardless of whether the opening or closing of the opening.
그리고, 온도 또는 습도를 일정하게 유지되어야 하는 물품이 적재된 컨테이너의 경우, 컨테이너 내부에 내부 온도 또는 습도를 조절하는 조절장치를 장착하고, 이를 온습도 센서와 네트워크로 연결된 스마트 컨테이너 장치에 연결하여 스마트 컨테이너가 온습도 조절장치를 제어하도록하여, 단순히 조절장치가 온습도를 조절하는 것보다, 복수의 온습도 센서에 근거하여 온도 또는 습도를 조절할 수 있으므로, 컨테이너 내부의 온습도를 고르게 최적의 상태로 유지할 수 있는 효과가 있다.And, in the case of a container loaded with goods that must maintain a constant temperature or humidity, equipped with a control device for adjusting the internal temperature or humidity inside the container, and connected to a smart container device connected to a temperature and humidity sensor and a network smart container By controlling the temperature and humidity control device, rather than simply adjusting the temperature and humidity, the temperature or humidity can be adjusted based on a plurality of temperature and humidity sensors, so that the temperature and humidity inside the container can be evenly and optimally maintained. have.
또한 센서모듈간의 간격이 원거리인 경우 또는 센서모듈들 사이에 장애물이 있는 경우에도 센서모듈들 간에 안정적인 무선 통신 경로를 확보할 수 있다. 즉 각 센서모듈마다 센서무선부를 포함하여, 이들 센서모듈들끼리 서로 통신이 가능한 네트워크를 형성하기 때문에, 하나의 무선통신경로에 문제가 생기더라도 다른 경로를 통해 항상 스마트 컨테이전 장치와의 접속이 가능하다.In addition, even if the distance between the sensor module is a long distance or there is an obstacle between the sensor module can secure a stable wireless communication path between the sensor module. That is, since each sensor module includes a sensor wireless unit, and these sensor modules form a network that can communicate with each other, even if a problem occurs in one wireless communication path, it is always possible to connect with a smart container device through another path. Do.
또한 인터넷 통신이 안되어 스마트 컨테이너 장치가 서버에 접속할 수 없는 경우에도 CDMA, GSM 등의 이동 통신망 또는 위성 통신망을 이용하여 통신 채널의 확보가 가능하다.In addition, even when the smart container device cannot access the server due to lack of internet communication, it is possible to secure a communication channel using a mobile communication network such as CDMA or GSM, or a satellite communication network.
또한 통신 불능 기간 동안의 컨테이너 내의 상태를 나타내는 센서 자료가 폐기되는 문제를 해결하기 위하여, 모든 센서 모듈 또는 스마트 컨테이너 장치에 데이터 저장용 장치(메모리등)를 가지고 센서 데이터를 저장할 수 있기 때문에 (History 또는 Log 기능) 통신이 재개되었을 때 한꺼번에 또는 여러 차례로 나누어서 서버로 전송이 가능하다.In addition, in order to solve the problem that the sensor data indicating the state of the container during the communication period is discarded, the sensor data can be stored in all sensor modules or smart container devices with the data storage device (memory, etc.) (History or Log function) When communication is resumed, it can be sent to the server at once or in several parts.
또한 스마트 컨테이너 장치의 제어부는 독자적인 제어용 알고리즘이 탑재되어 서버로부터의 제어가 불가능하거나 직접 조작할 수 없는 경우에도 스마트 컨테이너 장치 스스로 수신된 컨테이너 내부 상태 데이타에 근거하여 컨테이너를 제어할 수 있다.In addition, the control unit of the smart container device is equipped with its own control algorithm can control the container on the basis of the container internal state data received by the smart container device itself even when the control from the server is impossible or can not be directly manipulated.
또한 스마트 컨테이너 장치는 USB등의 외부 인터페이스부를 두어 메모리에 저장된 데이터를 외부기기로 전송 또는 확인이 가능하다.In addition, the smart container device has an external interface such as USB, so that data stored in the memory can be transmitted or confirmed to an external device.
또한 스마트 컨테이너 장치는 표시부를 장착하여 외부에서 육안으로 현재의 상태를 확인할 수 있다.In addition, the smart container device may be equipped with a display unit to check the current state with the naked eye from the outside.
또한 서버가 있는 중앙 통제실이 아닌 현장에서의 컨테이너 상태 모니터링이 필요한 경우에도 스마트 컨테이너 장치의 외부 인터페이스부를 통하여 별도의 리더기(PDA등)와 직접 연결하거나, 스마트 컨테이너 장치내의 무선 통신 모듈을 통하여 무선으로 리더기와 연결하거나 표시부와 제어용 버튼 또는 조작부를 통하여 현장에서 상태 모니터링 및 제어가 가능하다.In addition, even when monitoring the condition of the container in the field, not the central control room where the server is located, it is directly connected to a separate reader (PDA, etc.) through the external interface of the smart container device or wirelessly through the wireless communication module in the smart container device. It is possible to monitor and control the status on site through the display unit and control button or control panel.
또한 도난, 파손, 침입, 내부의 이상 등을 감지하였을 경우 서버로 상태를 전송함과 동시에 내부에 스피커 등을 장착하여 알람을 울려 현장 감시자에게 알릴 수 있다.In addition, if it detects theft, damage, intrusion or internal abnormality, it can transmit status to the server and install a speaker inside to notify the site monitor.
또한 메모리를 구비하여 각 센서모듈들로부터 수집한 데이터를 데이터베이스화하여 저장하여 내부 상태와 ON/OFF 동작 History 와 컨테이너의 경로(Trajectory)를 추후에 확인할 수 있다. In addition, a memory is provided to store the data collected from each sensor module as a database so that the internal state, the history of ON / OFF operation and the trajectory of the container can be checked later.
또한 스마트 컨테이너 장치는 전원을 휴대형 뿐만 아니라 외부 전원 인터페이스 회로를 통하여 외부에서도 공급받을 수 있다.In addition, the smart container device may be supplied with power not only from a portable type but also externally through an external power interface circuit.
본 발명의 상기 목적과 기술적 구성 및 그에 따른 작용 효과에 관한 자세한 사항은 본 발명의 명세서에 첨부된 도면에 의거한 이하 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.Details of the above object and technical configuration of the present invention and the resulting effects thereof will be more clearly understood from the following detailed description based on the accompanying drawings.
우선, 도 1은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크를 이용한 컨테이너 모니터링 시스템의 구성을 도시한 것으로, 컨테이너 모니터링 시스템은, 센서모듈(100), 스마트 컨테이너 장치(200), 모니터링 서버(300) 등으로 구성된다.First, FIG. 1 illustrates a configuration of a container monitoring system using a wireless sensor network according to the present invention. The container monitoring system includes a
상기 컨테이너 모니터링 시스템의 센서모듈(100)과 스마트 컨테이너 장치(200)은, 무선 센서 네트워크로 연결되어 있으며, 복수개의 센서모듈(100)로부터 수신된 데이터가 스마트 컨테이너 장치(200)에 저장된 후, 이동통신망(400) 또는 위성 통신망(500) 또는 인터넷망(600)을 통해 모니터링 서버(300)로 송출되어, 서버측에서 상기 컨테이너의 내부 상태를 확인할 수 있다.The
상기 센서모듈(100)은, 상기 컨테이너의 내부에 장착되어 상기 컨테이너의 내부 상태를 감지하며, 감지된 데이타를 무선 센서 네트워크로 연결된 스마트 컨테이너 장치로 전달한다.The
그리고, 센서모듈(100)은, 상기 컨테이너에 관한 데이타를 검출하기 위한 센서부, 상기 검출된 데이타를 저장할 수 있는 메모리부, 상기 스마트 컨테이너 장치와 무선으로 통신하기 위한 센서 무선부, 상기 센서모듈(100)에 연결되어 전원을 공급하기 위한 전원부 및 상기 센서부, 메모리부 및 센서 무선부와 연결되어 상기 검출된 데이타를 주고받으며 제어하기 위한 제어부를 포함한다. 일 실시예로서, 센서모듈(100)은 상기 제어부와 외부 기기 간의 인터페이스를 하기 위한 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.The
상기 스마트 컨테이너 장치(200)은, 상기 컨테이너의 외측 벽면 또는 벽체 내부에 부착되며, 상기 센서모듈(100)로부터 수신한 내부 상태 데이타를 내부 메모리에 저장한 후, 이동통신망이나 위성 통신망을 통해 컨테이너의 위치 데이타와 상기 내부 상태 데이타 및 컨테이너 식별번호를 포함하는 컨테이너 환경 데이타를 모니터링 서버(300)로 전달하는데, 이에 대한 상세한 설명은 도 6을 참조로 하여 후술한다.The
상기 모니터링 서버(300)는, 이동통신망(400)이나 위성 통신망(500) 또는 인터넷망(600)을 통해 스마트 컨테이너 장치(200)로부터 수신한 상기 컨테이너 환경 데이타에 근거하여, 상기 컨테이너의 내부 상태를 관리자가 모니터링할 수 있도록 하며, 모니터링 이외에도 스마트 컨테이너 장치(200)에 원격 제어 신호를 전송할 수 있다.The
그리고, 모니터링 서버(300)는, 각 컨테이너 식별번호에 따른 송화인 또는 수화인의 단말기 데이타가 저장된 데이터베이스를 구축하고 있으며, 상기 스마트 컨테이너 장치(200)로부터 수신한 데이타를 요청한 송화인 또는 수화인의 단말기로 전송할 수 있다.In addition, the
다음, 도 2는 본 발명의 이해를 돕기 위한 예시도이다.Next, Figure 2 is an exemplary view to help the understanding of the present invention.
도시된 바와 같이, 컨테이너 내부에는 복수개의 센서모듈이 있으며, 컨테이너 외부에는 스마트 컨테이너 장치(200)가 부착되어 있다. 여기서 상기 센서모듈들의 설치 위치는 어느 한 곳에 국한되지 않고, 상기 컨테이너의 구조와 내부 환경, 설치 목적 등에 따라 다양하게 구현될 수 있으며, 상기 스마트 컨테이너 장치(200) 또한 컨테이너 외부 벽면 또는 내부 벽면뿐만 아니라 벽체 안쪽(컨테이너 외부와 내부 벽면 사이)에도 설치될 수 있다.As shown, there are a plurality of sensor modules inside the container, the
여기서, 상기 컨테이너 내부의 센서모듈(100)들은 컨테이너 내부 환경을 모니터링하기 위한 것으로 센서모듈(100)들은 무선 센서 네트워크를 구성하며, mesh, star, tree 네트워크 토폴로지(topology) 중 한가지 이상의 토폴로지(topology)로 구성할 수 있다.Here, the
한편, 상기 각 센서모듈(100)은 무선 통신을 하기위한 센서무선부(102)를 포함한다. 따라서 상기 센서모듈(100)과 상기 스마트 컨테이너 장치(200) 간 뿐만 아니라 상기 각 센서모듈(100)들 간에도 서로 통신이 가능한 네트워크를 형성하기 때 문에, 하나의 센서모듈에 문제가 생기더라도 다른 경로의 센서모듈(100)을 통해 항상 스마트컨테이너 장치(200)와 접속이 가능하다. 따라서, 상기 컨테이너 내부의 상기 센서모듈(100)간의 통신시 원거리 또는 장애물로 인하여 특정 통신 경로를 이용할 수 없는 경우에도, 다른 경로를 통하여 무선 통신이 가능함으로써 항시 무선 통신 경로의 확보가 가능하다.On the other hand, each
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서모듈(100)을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram illustrating a
도3을 참조하면, 센서모듈(100)은 제어부(101), 센서무선부(102), 메모리부(103), 센서부(104), 전원부(105), 인터페이스부(106)를 포함한다.Referring to FIG. 3, the
센서부(104)는 제어부(101)에 연결되며, 컨테이너에 관한 데이타를 검출한다. 일 실시예로서, 상기 센서부에서 검출되는 상기 컨테이너에 관한 데이타는 온습도 데이타, 초음파 데이타, 화재관련 데이타, 이산화탄소 데이타, 일산화탄소 데이터, 방사선 데이타, 내부 움직임 데이타 등일 수 있다.The
메모리부(103)는 제어부(101)에 연결되며, 센서부(104)에서 검출된 데이타를 저장할 수 있다. 따라서 상기 저장된 데이타를 기초로 히스토리 기록(History Log)를 제공할 수 있으며, 이를 인터페이스부(106) 등을 통하여 외부로 전송할 수 있다. 즉, 각 센서모듈(100) 모두에 데이터를 저장하기 위한 메모리부(103)를 가지고 상기 검출된 데이터를 저장할 수 있기 때문에(History 또는 Log 기능) 통신이 불능하여 중단된 기간 동안의 컨테이너 내의 상태를 나타내는 상기 검출 데이타가 폐기되는 문제를 해결할 수 있다. 즉, 통신이 재개되었을 때, 한꺼번에 또는 여러 차 례로 나누어서 상기 저장된 데이타를 서버로 전송할 수 있다.The
센서무선부(102)는 제어부(101)에 연결되며, 제어부(101)와 스마트 컨테이너 장치(200)가 무선으로 통신할 수 있게 한다. 즉, 상기 검출된 데이타를 무선으로 상기 스마트 컨테이너 장치(200)에 전송할 수 있다. 또한, 센서무선부(102)는 상기 스마트 컨테이너 장치(200) 뿐만 아니라 다른 센서 모듈의 센서무선부(102)와도 통신할 수 있어, 각 센서모듈(100) 간에도 통신이 가능할 수 있게 해준다. 즉, 센서모듈(100)과 상기 스마트 컨테이너 장치(200) 간 뿐만 아니라 상기 각 센서모듈들(100) 간에도 서로 통신이 가능한 네트워크를 형성하기 때문에, 하나의 무선 통신 경로에 문제가 생기더라도 다른 경로의 통신 모듈을 통해 항상 접속이 가능하다. 따라서, 상기 컨테이너 내부의 상기 센서모듈(100)간의 통신시 원거리 또는 장애물로 인하여 특정 통신 경로를 이용할 수 없는 경우에도, 다른 경로를 통하여 우회하여 무선 통신이 가능하기 때문에 항시 무선 통신 경로의 확보가 가능하다.The
전원부(105)는 제어부(101) 및 상기 센서모듈에 연결되어 전원을 공급한다.The
제어부(101)는 센서부(104), 메모리부(103) 및 센서무선부(102)와 연결되어 상기 검출된 데이타를 주고받으며 제어한다. 제어부(101)가 전원부(105)에 의해 가동이 시작되면 상기 컨테이너 메인 모듈로부터 현재 시각 정보를 센서무선부(102)를 통하여 전송받아 메모리부(103)에 저장하고, 시각 카운트를 시작한다. 센서부(104)로부터의 검출 데이타를 현재 시각 정보와 함께 센서 무선부(102)를 통하여 상기 컨테이너 메인 모듈로 전송한다. 동시에 같은 정보를 메모리부(103)에 저장한다.The
인터페이스부(106)는 제어부(101)와 연결되어 제어부(101)와 외부 기기간에 인터페이스를 가능하게 한다. 일 실시예로서, 인터페이스부(106)는 USB 포트일 수 있으며 상기 외부 기기는 PDA 등의 장치일 수 있다.The
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 온습도 센서모듈의 구성도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서모듈의 구성도이다.4 is a block diagram of a temperature and humidity sensor module according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a block diagram of an ultrasonic sensor module according to an embodiment of the present invention.
도 4에 도시한 온습도 센서모듈(110)은, 도 3에 도시된 센서 모듈(100)의 센서부(104)에서 검출하는 데이타가 온습도 데이타일 경우에 해당하는 것이다.The temperature and humidity sensor module 110 shown in FIG. 4 corresponds to a case where the data detected by the
온습도 센서모듈(110)은, 컨테이너 내부의 온도 또는 습도를 일정시간 간격으로 측정하고, 측정한 결과를 무선 네트워크로 연결된 스마트 컨테이너 장치(200)로 전달한다.The temperature and humidity sensor module 110 measures the temperature or humidity inside the container at predetermined time intervals, and transmits the measured result to the
온습도 센서모듈(110)은 컨테이너 내부의 온도 및 습도를 측정하기 위한 감지기로 컨테이너 내부 벽면 또는 바닥과 같은 고정된 면에 한 개 또는 복수개가 소정 간격으로 설치될 수 있다. 또한, 온습도 센서모듈(110)의 종류는, 사용되는 장소의 환경에 따라 다양하다.Temperature and humidity sensor module 110 is a sensor for measuring the temperature and humidity inside the container, one or a plurality may be installed on a fixed surface such as a wall or the bottom of the container at predetermined intervals. In addition, the type of temperature and humidity sensor module 110 varies depending on the environment of the place used.
상기 온습도 센서모듈(110)은, 컨테이너 내부의 온도 또는 습도를 감지하는 온습도 센서부(111), 상기 감지된 온도 또는 습도의 값을 증폭시키는 증폭기(112), 아날로그 값을 디지털화하는 컨버터(113), 상기 컨버터(113)를 거쳐 디지털화된 데이터가 제어부(114)에 의해, 센서 무선부(115)를 통해 스마트 컨테이너 장치(200)로 전송된다.The temperature and humidity sensor module 110, the temperature and
이 경우, 온습도 센서부(111), 증폭기(112) 및 컨버터(113)는 도 3의 센서 부(104)에 해당한다.In this case, the temperature and
그리고, 도 5에 도시한 초음파 센서모듈(120)은, 도 3에 도시된 센서 모듈(100)의 센서부(104)에서 검출하는 데이타가 초음파 데이타일 경우에 해당하는 것이다.In addition, the ultrasonic sensor module 120 illustrated in FIG. 5 corresponds to a case where the data detected by the
초음파 센서모듈(120)은, 초음파가 물체에 발사되어 돌아오는 시간의 변화로 적재된 물체의 부피 변화, 흔들림, 내부 침입 등을 감지하여 이상이 있다고 판단되면, 해당 결과를 무선 네트워크로 연결된 스마트 컨테이너 장치(200)로 전달한다. 여기서, 초음파 센서 모듈(102)이 내부 침입을 감지 즉, 컨테이너의 개구부 개폐 유무를 검출하므로, 하나 이상의 초음파 센서 모듈이 개구부와 근접한 곳에 설치되는 것이 바람직하겠다.When the ultrasonic sensor module 120 detects an abnormality by detecting a volume change, a shaking, or an internal intrusion of the loaded object due to a change in the time when the ultrasonic wave is emitted to the object, the ultrasonic sensor module 120 transmits the result to the smart container connected to the wireless network. To the
초음파 센서모듈(120)은 상기 컨테이너 내부의 불법 침입 및 내부 물품의 적재 상태 등을 판단하기 위한 감지기로서, 컨테이너 내부 벽면에 한 개 또는 복수개가 소정 간격으로 설치될 수 있다. Ultrasonic sensor module 120 is a sensor for determining the illegal intrusion of the inside of the container and the loading state of the internal goods, one or more may be installed on the inner wall of the container at predetermined intervals.
또한, 초음파 센서모듈(120)의 설치위치는 어느 한 곳에 국한되지 않고, 컨테이너의 문 개구부 좌우, 벽면, 덮개 등에 설치될 수 있다. 그리고, 초음파 센서모듈(120)의 설치위치는, 컨테이너의 구조와 내부환경, 설치목적 등에 따라 달라진다.In addition, the installation position of the ultrasonic sensor module 120 is not limited to any one, and may be installed on the left and right sides of the container, the wall surface, the cover, and the like. In addition, the installation position of the ultrasonic sensor module 120 varies depending on the structure of the container, the internal environment, the installation purpose, and the like.
상기 초음파 센서모듈(120)은, 초음파 센서부(121), 초음파 센서부(121)를 구동시키는 센서구동회로(122), 측정된 값을 수집 및 전송하는 제어부(123), 상기 제어부(123)으로부터 수신한 데이터 값을 스마트 컨테이너 장치(200)로 전송하는 센서 무선부(124) 등으로 구성된다.The ultrasonic sensor module 120, the
상기 초음파 센서모듈(120) 내의 검출 과정을 간략히 설명하면 다음과 같다.The detection process in the ultrasonic sensor module 120 will be described briefly as follows.
우선, 초음파 센서모듈(120)내의 제어부(123)이 센서구동회로(122)로 초음파 전송신호를 전달하면, 센서구동회로(122)는 수신한 신호에 근거하여 초음파 센서부(121)를 구동시켜 해당 물체로 초음파를 송출한다.First, when the
그리고, 물체에 반사되어 돌아오는 초음파를 초음파 센서부(121)에서 수신하고, 제어부(123)은, 초음파가 돌아오는 시간을 측정하여, 초음파의 회귀시간에 변화가 있을 경우, 상기 스마트 컨테이너 장치(200)로 해당 결과를 전송한다.Then, the
이 경우, 초음파 센서부(121) 및 센서구동회로(122)는 도 3의 센서부(104)에 해당한다.In this case, the
다음, 도 6는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 컨테이너 장치의 구성도이다.Next, Figure 6 is a block diagram of a smart container device according to an embodiment of the present invention.
도시된 바와 같이, 스마트 컨테이너 장치(200)는, 인공위성으로부터 컨테이너의 위치 데이타를 수신하기 위한 GPS 수신부(201), 이동통신망을 통해, 컨테이너 상태를 모니터링하는 서버로 해당 컨테이너의 데이타를 전송하는 이동통신부(202), 이동 통신망이 구축되지 않은 지역에서 해당 컨테이너의 데이타를 모니터링 서버로 전송하기 위한 위성통신부(203), 컨테이너 내부에 장착된 복수개의 센서모듈과 무 선 네트워크로 연결되어, 상기 센서모듈로부터 내부 상태 데이타를 수신하는 센서 무선 통신부(204), 상기 수신한 내부 상태 데이타가 데이터베이스화되어 저장되며, 해당 컨테이너의 식별번호(ID)가 저장되어 있는 메모리(205), 상기 컨테이너의 내부 상태 데이타를 디스플레이하는 디스플레이부(206), 단말기와 연결되어, 상기 메모리에 저장된 데이터를 상기 단말기로 전달하는 인터페이스부(207), 상기 저장된 내부 상태 데이타, 컨테이너의 식별번호 및 컨테이너 위치 데이타를 포함하는 컨테이너 환경 데이타가 서버측으로 전송되도록 제어하는 제어부(208), 스마트 컨테이너 장치(200)에 전원을 공급하기 위하여 내부 배터리 또는 외부 전원 인터페이스부를 포함하는 전원부(212), 외부의 조작을 받아 제어부(208)에 전달하기 위한 조작부(209), 제어부(208)에 연결되어 알람을 발생시키기 위한 알람 발생부(210) 및 제어부(208)를 인터넷망(600)에 연결하기 위한 무선인터넷부(211)를 포함한다.As shown, the smart container device 200, GPS receiver 201 for receiving the position data of the container from the satellite, through the mobile communication network, the mobile communication unit for transmitting the data of the container to the server for monitoring the container status 202, the satellite communication unit 203 for transmitting the data of the container to the monitoring server in an area where the mobile communication network is not established, a plurality of sensor modules mounted inside the container are connected to the wireless network, from the sensor module The sensor wireless communication unit 204 for receiving internal state data, the received internal state data is stored in a database, the memory 205 is stored the identification number (ID) of the container, the internal state data of the container A display unit 206 for displaying and connected to the terminal to display the data stored in the memory Interface unit 207 for transmitting to the terminal, the control unit 208, the smart container device 200 for controlling the container environment data including the stored internal state data, the container identification number and container location data to be transmitted to the server side A power supply unit 212 including an internal battery or an external power interface unit for supplying power, an operation unit 209 for receiving an external operation and transferring it to the control unit 208, and an alarm connected to the control unit 208 to generate an alarm And a wireless internet unit 211 for connecting the generation unit 210 and the control unit 208 to the internet network 600.
상기 GPS 수신부(201)를 통해 위성으로부터 컨테이너의 현재 위치를 일정시간 간격으로 수신하고,Receives the current position of the container from the satellite via the
상기 센서 무선 통신부(204)를 통해 복수개의 센서모듈(100)로부터 데이터(내부 상태 데이타)가 수신되면, 상기 제어부(208)는, GPS 수신부(201)를 통해 수신한 컨테이너의 위치 데이타와, 상기 센서 모듈들(100)로부터 수신한 데이터를 데이터베이스화하며 메모리(205)에 저장한다. When data (internal state data) is received from the plurality of
즉, 메모리(205)는 센서모듈(100)들로부터 수신한 내부 상태 데이타를 저장할 수 있기 때문에, 컨테이너 상태를 모니터링 하는 서버와 실시간으로 통신이 불가능할 경우에도, 통신이 재개되었을 때 한꺼번에 또는 여러 차례로 나누어 상기 서버로 전송하여 추후에 상기 메모리(205)에 저장된 데이터를 확인할 수 있도록 한다. 따라서 통신 불능 기간 동안에 데이터가 폐기되던 문제를 해결할 수 있다.That is, since the
그리고, 상기 데이터를 무선인터넷부(211) 또는 이동통신부(202) 또는 위성통신부(203)를 통해 모니터링 서버(300)측으로 전달한다. 즉, 이동통신부(202) 또는 위성통신부(203)를 포함하기 때문에, 인터넷 망에 문제가 생기더라도 CDMA, GSM 또는 위성 통신망을 이용하여 통신 채널 확보가 가능하다.The data is transmitted to the
한편, 상기 스마트 컨테이너 장치(200)에는, USB, RS-232, RS-485 등과 같은 인터페이스부(207)가 있어, 상기 인터페이스(207)와 연결된 단말기를 통해 추후 상기 메모리(205)에 저장된 내부 상태 데이타와 동작 히스토리, 컨테이너의 트라젝토리(Trajectory) 등을 외부에서 확인할 수 있으며 외부기기로 전송할 수 있다. 따라서 외부기기(PDA등)과 직접 연결할 수 있게 하며, 서버가 있는 중앙 통제실이 아닌 현장에서 컨테이너 상태 모니터링을 할 수 있게 해준다. On the other hand, the
또한, 냉동 컨테이너와 같이 내부의 온도 조절이 필요한 컨테이너의 경우, 컨테이너의 온도 또는 습도를 조정하는 조절장치(냉동기)가 인터페이스부(207)를 통해 연결될 수 있으며, 상기 제어부(208)는, 상기 복수개의 센서모듈(100)로부터 수신한 데이타에 근거하여, 상기 조절장치를 제어할 수 있고, 경우에 따라서는, 상기 모니터링 서버로부터 수신한 원격 제어 신호에 근거하여 상기 조절장치의 동작을 제어할 수 있다. 또한 제어부(208)는 독자적인 제어용 알고리즘을 탑재할 수 있다. 따라서 서버로부터의 제어가 불가능한 경우에는 센서모듈들로부터 수집된 데이터를 기반으로 하여 탑재된 제어 알고리즘에 의해 컨테이너를 자체적으로 적절하게 제어하도록 하고, 통신 재개 후 다시 제어권을 서버로 넘겨주도록 한다. 즉, 특수장치가 구비된 컨테이너의 경우 센서로부터 수집된 데이터를 이용하여 컨테이너에 장착된 스마트 컨테이너 장치(200)에서 자체적으로 통제 가능하다. 종래에는 모니터링만 가능하고 자체적인 제어는 불가능하였다. 예를 들어 냉동 컨테이너의 경우, 온도센서로부터 감지한 온도를 이용하여 적정한 온도의 유지가 가능하도록 냉동기를 직접 또는 원격으로만 제어할 수 있었지만, 본 발명에 따르면 서버로부터의 제어가 불가능하거나 직접 조작할 수 없는 경우에도 스마트 컨테이너 장치(200) 스스로 상기 수신한 데이타에 근거하여 컨테이너를 제어할 수 있다.In addition, in the case of a container that requires internal temperature control, such as a refrigeration container, a control device (freezer) for adjusting the temperature or humidity of the container may be connected through an
그리고, 상기 스마트 컨테이너 장치(200)의 디스플레이부(206)는, LCD, LED, Seven segments, Lamp 등과 같은 표시부로서, 컨테이너 내부의 현재 상태를 외부에서 확인할 수 있도록 한다.In addition, the
조작부(209)는 제어부(208)에 연결되며, 키패드, 각종 버튼 등으로 이루어질 수 있다. 따라서, 외부의 조작을 받아 이를 제어부(208)에 전달할 수 있다. 따라서 서버가 있는 중앙 통제실이 아닌 현장에서 컨테이너 상태 모니터링을 할 수 있게 해준다.The
알람발생부(210)는 일정한 조건을 만족하는 경우에 제어부(208)로부터 신호를 받아 스피커등을 이용하여 알람을 발생시킬 수 있다.When the
무선인터넷부(211)는 제어부(208)를 인터넷망(600)에 연결시켜 서버와 통신할 수 있게 해준다. 또한 무선으로 리더기(PDA등)과 연결할 수 있게 하여, 서버가 있는 중앙 통제실이 아닌 현장에서 컨테이너 상태 모니터링을 가능하게 해준다.The
전원부(212)는 스마트 컨테이너 장치(200) 또는 제어부(208)에 연결되어, 스마트 컨테이너 장치(200)을 가동하기 위한 전원을 공급한다. 전원부(212)는 휴대용 배터리일 수 있으나, 외부 전원을 공급받을 수 있는 외부 전원 인터페이스부를 포함할 수 있다.The
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.As those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features, the embodiments described above should be understood as illustrative and not restrictive in all aspects. Should be. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.
도 1은 본 발명에 따른 무선 센서 네트워크를 이용한 컨테이너 모니터링 시스템의 구성도,1 is a block diagram of a container monitoring system using a wireless sensor network according to the present invention,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 컨테이너 모니터링 시스템을 설명하기 위한 예시도,2 is an exemplary view for explaining a container monitoring system according to an embodiment of the present invention;
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서모듈의 구성도,3 is a configuration diagram of a sensor module according to an embodiment of the present invention;
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 온습도 센서모듈의 구성도,4 is a configuration diagram of a temperature and humidity sensor module according to an embodiment of the present invention;
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초음파 센서모듈의 구성도,5 is a configuration diagram of an ultrasonic sensor module according to an embodiment of the present invention;
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 컨테이너 장치의 구성도이다.6 is a block diagram of a smart container device according to an embodiment of the present invention.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ><Description of Symbols for Main Parts of Drawings>
100: 센서모듈 101:제어부100: sensor module 101: control unit
102: 센서 무선부 103: 메모리부102: sensor wireless unit 103: memory unit
104: 센서부 105: 전원부104: sensor portion 105: power supply portion
106: 인터페이스부 110: 온습도 센서모듈106: interface unit 110: temperature and humidity sensor module
111: 온습도 센서 112: 증폭기111: temperature and humidity sensor 112: amplifier
113: 컨버터 114: 제어부113: converter 114: control unit
115: 센서 무선부 120: 초음파 센서모듈115: sensor wireless unit 120: ultrasonic sensor module
121: 초음파 센서 122: 센서구동회로121: ultrasonic sensor 122: sensor drive circuit
123: 제어부 124: 센서 무선부123: control unit 124: sensor wireless unit
200: 스마트 컨테이너 장치 201: GPS 수신부200: smart container device 201: GPS receiver
202: 이동통신부 203: 위성통신부202: mobile communication unit 203: satellite communication unit
204: 센서 무선 통신부 205: 메모리204: sensor wireless communication unit 205: memory
206: 디스플레이부 207: 인터페이스부206: display unit 207: interface unit
208: 제어부 209: 조작부:208: control unit 209: operation unit:
210: 알람발생부 211: 무선인터넷부210: alarm generating unit 211: wireless Internet unit
300: 모니터링 서버 400: 이동통신망300: monitoring server 400: mobile communication network
500: 위성통신망 600: 인터넷망500: satellite communication network 600: internet network
Claims (11)
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