KR0167188B1 - 원격검침 시스템의 중앙제어 장치 및 방법 - Google Patents

원격검침 시스템의 중앙제어 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 각 수용가에 설치되어 있는 전기미터, 가스미터, 수도미터, 온수미터, 열량계와 같은 각종 계량기에 적산된 값을 원격지에서 검침하는 기술에 관한 것으로, 종래의 원격검침 시스템에 있어서는 기존의 전화선을 통신선로로 사용하기 때문에 설치가 용이하다는 장점은 있으나 시스템 확장시 교환기 정합장치가 대형화되고, 검침을 수행할때마다 각 수용가에 전화를 걸어 가입자 정합장치를 가동시켜야 하므로 그만큼 검침속도가 느리고, 수용가에서 전화를 사용할 때 검침을 할 수 없는 등의 결함이 있었는 바, 본 발명은 이를 해결하기 위하여, 고압전력선을 통해 입력되는 고전압을 상용전압으로 변환하여 단상 전력선(150)을 통해 수용가측으로 출력하는 변압기(110)와, 검침 컴퓨터(140)의 제어를 받아 상기 단상 전력선(150)을 통해 댁내제어장치(130)와 직력/모뎀통신을 수행하면서 그 댁내제어장치(130)에 검침데이타 송출명령을 하달하고 그로부터 입력되는 검침데이타를 자체의 램에 저장하는 중앙제어국(120)을 이용하여 댁내 제어장치(130)에서 출력되는 검침정보를 언제든지 원하는 시점에서 빠른 속도로 확인할 수 있도록 하였다.

Description

원격검침 시스템의 중앙제어 장치 및 방법
제1도는 전화선을 이용한 일반적인 원격검침 시스템의 블록도.
제2도는 본 발명 원격검침 시스템의 중앙 제어장치에 대한 전체 블록도.
제3도는 제2도에서 중앙제어국의 일실시 예를 보인 상세 블록도.
제4도는 제3도에서 전력선 접속부 및 트랜스포머부의 상세 블록도.
제5도의 (a)는 본 발명에 적용되는 메시지 포맷도.
(b)는 본 발명에 적용되는 데이타 포맷도.
제6도는 본 발명의 검침방법에 따른 중앙제어국과 댁내 제어장치와의 통신 신호 흐름도.
제7도는 본 발명에 의한 중앙제어국의 검침 신호 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110 : 변압기 120 : 중앙제어국
130 : 댁내 제어장치 140 : 검침 컴퓨터
221 : 중앙처리장치 222 : 티코더
223 : 동기/비동기 송수신기 224 : 롬
225 : 램 231 : FSK 모뎀
232 : 전력선 접속부 233 : 트랜스포머부
본 발명은 각 수용가에 설치되어 있는 전기미터, 가스미터, 수도미터, 온수미터, 열량계와 같은 각종 계량기에 적산된 값을 원격지에서 검침하는 기술에 관한 것으로, 특히 상위의 검침컴퓨터와는 직렬 및 모뎀통신하고 하위의 댁내제어장치와는 상용전원(220v)의 단상전력선을 신호선으로 하여 원격지에서 검침하는데 적당하도록한 원격검침 시스템의 중앙제어 장치 및 방법에 관한 것이다.
원격검침 시스템이란 각 수용가에 설치되어 있는 각종 계량기들에 적산되어 있는 사용량을 유무선등의 신호선을 통신매체로 하여 원격지에 있는 공익회사(전기회사, 수도회사, 가스회사 등)나 아파트와 같은 집합주택에서 검침하는 제반 수단을 의미하며, 통상적으로 원격시스템은 전화선을 통신매체로 이용하는 전화선 방식과 별도의 통신선을 매설하여 사용하는 전용선 방식이 있다.
제1도는 전화선을 이용한 일반적인 원격검침 시스템의 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 주로 아파트의 관리실이나 전기회사, 가스회사, 수도회사등의 공익회사에 설치되어 검침명령을 하달하고, 교환기 정합장치(2) 및 교환기(3)를 경유하여 전송되어 오는 가입자 정합장치(4)의 적산데이타를 저장하는 검침 컴퓨터(1)와, 상기 검침 컴퓨터(1)의 명령을 수신하여 각 수용가의 전화선로를 정합 시켜주는 교환기 정합장치(2) 및 교환기(3)와, 수용가에 설치되어 계량기(5)(예:전기미터,가스미터,수도미터,온수미터,열량계 등)로 부터 공급되는 검침 펄스를 저장하고 상기 검침 컴퓨터(1)로 부터 송출명령이 입력될때 저장하고 있던 적산데이타를 전화선(7)에 연결된 상기 교환기(3)측으로 송출하는 가입자 정합장치(4)와, 각 수용가에 설치되어 상기 가입자 정합장치(2)와 접속되고 사용량에 비례하는 펄스를 출력하는 계량기(5)와, 각 수용가에 설치된 전화기(6)로 구성된 것으로, 이의 작용을 설명하면 다음과 같다.
원격검침 시스템을 총괄적으로 제어하는 검침 컴퓨터(1)에서 검침하고자 하는 수용가의 전화번호가 포함된 소정의 메시지를 교환기 정합장치(2)측으로 전송하면, 그 교환기 정합장치(2)는 상기 메시지에 포함되어 있는 전화번호로 전화선로(7)를 교환기(3)에 정합시키게 되며, 이에 따라 상기 메시지가 그 교환기(3) 및 전화선(7)을 통해 각 수용가에 설치된 가입자 정합장치(4)측으로 전달된다.
가입자 정합장치(4)는 평상시 계량기(5)에서 출력되는 펄스신호를 계수하여 사용량으로 번환한 다음 이를 자체의 메모리에 저장하다가 상기의 경로를 통해 검침 컴퓨터(1)로부터 검침명령이 수신될때 상기 검침명령의 역방향으로 적산데이타를 전송하게 된다.
또한, 상기 가입자 정합장치(4)는 전화기(6)의 사용여부를 확인하여 사용중 이거나 온후크상태에서는 검침을 목적으로 접속되었던 통신선로를 자동적으로 차단하여 전화기(6)의 사용에 지장을 주지않도록 한다.
그러나, 이와 같은 종래의 원격검침 시스템에 있어서는 기존의 전화선을 통신선로로 사용하기 때문에 설치가 용이하다는 장점은 있으나 시스템 확장시 교환기 정합장치가 대형화되고, 검침을 수행할때마다 각 수용가에 전화를 걸어 가입자 정합장치를 가동시켜야 하므로 그만큼 검침속도가 느리고, 수용가에서 전화를 사용할때 검침을 할 수 없는 등의 결함이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 각 수용가에 설치된 계량기의 사용량을 댁내 제어장치 및 상용의 전력선을 통해 자동적으로 집계 및 저장하고 상위의 검침 컴퓨터로 부터 적산데이타 송신 요구시 저장하고 있던 적산데이타를 직렬 또는 모뎀통신으로 전송하는 원격검침 시스템의 중앙제어 장치 및 방법을 제공함에 있다.
제2도는 상기의 목적을 달성하기 위한 원격검침 시스템의 중앙제어 장치에 대한 전체 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 고압 전력선을 통해 입력되는 고전압를 상용전압으로 변환하여 단상 전력선(150)을 통해 수용가측으로 출력하는 변압기(110)와, 검침 컴퓨터(140)의 제어를 받아 상기 단상 전력선(150)을 통해 댁내 제어장치(130)와 직렬/모뎀통신을 수행하면서 그 댁내제어장치(130)에 검침데이타 송출명령을 하달하고 그로부터 입력되는 검침데이타를 자체의 램에 저장하는 중앙제어국(120)과, 상기 중앙제어국(120)과 통신하면서 수용가의 주소, 검침 일자 및 시각을 출력하고, 그 중앙제어국(120)으로 부터 검침데이타를 공급받는 검침 컴퓨터(140)로 구성하였다.
제3도는 제2도에서 중앙제어국(120)의 일실시 예시 상세 블록도로서 이에 도시한 바와 같이, 중앙제어국(120)내에 장착되어 상기 검침 컴퓨터(140)로부터 검침명령등 소정의 작업수행 명령을 수신하여 중앙처리장치(221)에 전달하고 이에 대한 응답신호 및 데이타를 그 검침 컴퓨터(140)에 전송하는 직렬/모뎀통신부(121)와, 상기 직렬/모뎀통신부(121)를 통해 상기 검침 컴퓨터(140)로부터 명령 및 데이타를 수신하여 FSK모뎀(231)측으로 전송하고, 그 FSK모뎀(231)으로부터 입력되는 데이타를 수신하여 상기 직렬/모뎀통신부(121)를 통해 상기 검침 컴퓨터(140)측으로 전송하며, 댁내 제어장치(130)와의 통신을 위해 시스템 각부를 총괄제어하는 중앙처리장치(221)와, 상기 중앙처리장치(221)의 제어하에 동기/비동기 송수신기(223), 롬(224) 및 램(225)를 인에이블시키는 디코더(222)와, 상기 댁내 제어장치(130)로의 데이타 전송시 병렬데이타를 직렬데이타로 변환하고, FSK모뎀(231)을 통해 상기 댁내 제어장치(130)측으로부터 입력되는 데이타를 검출하여 상기 중앙처리장치(221)에 인터럽트신호를 출력하는 동기/비동기 송수신기(USART: Universal Synchronous/Asynchronous Receiver Transmitter)(223)와, 시스템의 모든 동작을 제어하는 프로그램이 탑재된 롬(224)과, 데이타의 송수신시 필요한 소정의 데이타를 저장하는 램(225)과, 상기 동기/비동기 송수신기(223)로부터 입력되는 직렬신호를 단상 전력선(150)을 통해 전송하는데 적합하도록 소정의 주파수(65-135HZ)로 주파수변조하여 전력선 접속부(232)측으로 출력하고, 그 전력선 접속부(232)로부터 입력되는 FSK나 신호를 복조하고 디지탈 직렬 신호로 변환하여 직렬통신을 위한 클럭신호와 함께 상기 동기/비동기 송수신기(232)에 출력하는 FSK모뎀(231)과, 상기 FSK모뎀(231)과 트랜스포머부(233)간에 송수신되는 신호를 소정의 수준으로 증폭하는 전력선 접속부(232)와, 상기 전력선 접속부(232)로부터 입력되는 신호를 단상 전력선(150)을 통해 댁내 제어장치(130)측으로 송출하고, 그 단상 전력선(150)에서 입력되는 신호를 추출하는 트랜스포머부(233)로 구성한 것으로, 이와 같이 구성한 본 발명의 작용 및 효과를 첨부한 제4도 내지 제7도를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 통신제어과정은 상위의 검침 컴퓨터(140)로부터 데이타를 수신하여 댁내제어장치(130)측으로 전송하는 과정과, 하위의 댁내제어장치(130)로부터 데이타를 수신하여 상위의 검침 컴퓨터(140)측으로 전송하는 과정으로 대별할 수 있다.
먼저, 중앙제어국(120)이 상위의 검침 컴퓨터(140)로부터 데이타를 수신하여 댁내제어장치(130)측으로 전송하는 과정을 설명하면 하기와 같다.
중앙제어국(120)의 중앙처리장치(221)가 직렬/모뎀통신부(21)를 통해 상위 검침 컴퓨터(140)로부터 소정의 검침명령을 수신하면 디코더(222)를 제어하여 동기/비동기 송수신기(223)를 인에이블시킴과 아울러 초기화시킨 다음 제5도의 (a)와 같은 형태의 메시지를 그 동기/비동기 송수신기(223)에 전송하게 된다.
또한, 상기 중앙처리장치(221)가 송, 수신제어단자(TxD,(RxD)에 로우신호를 출력하면 이에 의해 FSK모뎀(231)이 인에이블된다. 또한, 상기 송,수신제어단자 (TxD),(RxD)에서 출력되는 로우신호가 인버터(234)를 통해 하이 반전되어 전원스위치(234A)에 공급되고, 이에 의해 그 전원스위치(234A)가 액티브상태로 되어 이로부터 전력증폭기(232B)에 양(±)전원이 공급된다.
한편, 상기 동기/비동기 송수신기(223)에 입력된 데이타는 직렬데이타로 변환된 후 FSK모뎀(231)으로부터 입력되는 클럭신호에 동기하여 그 FSK모뎀(231)측으로 전송되고, 그 FSK모뎀(231)은 입력되는 데이타를 단상 전력선(150)을 통해 송신하는데 적합한 주파수로 변조하여 전력선 접속부(232)의 전력증폭기(232B)측으로 전송하게 된다.
이때, 상기 전력증폭기(232B)는 상기의 과정에 의해 전원을 공급받아 구동상태에 있음으로 그 수신되는 신호를 소정의 수준으로 증폭하게 되고, 이렇게 증폭된 신호가 트랜스포머부(233)의 트랜스포머(TR)를 통한 후 다시 단상 전력선(150)을 통해 댁내장치(130) 중에서 데이타 포맷내의 주소에 정해진 해당 댁내장치에 전송된다.
이와 같은 과정을 통해 댁내장치(130)측으로 데이타전송이 완료되면 상기 중앙처리장치(221)는 송,수신제어단자(TxD),(RxD)에 '하이신호를 출력하여 상기 FSK모뎀(231)가 수신모드로 절환되고, 그하이 신호가 상기 인버터(234)를 통해 로우로 반전된 후 전원스위치(232A)에 공급되고, 이에 의해 그 전원스위치(232A)가 인액티브상태로 되어 이로부터 전력증폭기(232B)에 공급되던 양(±)전원이 차단된다.
이로 인하여 상기 전력증폭기(232B)는 하이 임피던스(High Impedance) 상태가 되고, 이에 따라 검침 컴퓨터(140)로부터 댁내제어장치(130)측으로 전송되는 선로가 차단되는 반면 반대의 경로 즉, 단상 전력선(150)→수신단 증폭기(232D)→리미터회로(232E)→FSK모뎀(231)을 통해 수신되는 경로가 유효하게 된다.
한편, 상기 중앙제어국(120)이 하위의 댁내제어장치(130)로부터 데이타를 수신하여 상위의 검침 컴퓨터(140)측으로 전송하는 과정을 설명하면 하기와 같다.
댁내제어장치(130)의 주소에 따라 제5도의 (b)에서와 같이 소정의 데이타 포맷으로 구성된 데이타가 해당 댁내제어장치(130)측으로 전송되면, 그 댁내제어장치(130)는 이에 응답하여 그 응답신호가 상기 단상 전력선(150)을 통하여 중앙제어국(120)에 입력된다.
상기 중앙제어국(120)에 입력되는 데이타는 60HZ 의 저주파가 혼재된 고주파 신호이므로 콘덴서(C3)를 이용하여 그 60HZ의 저주파신호를 차단하고 원하는 신호만을 통과시키게 된다. 이렇게 통과된 신호는 상기의 설명에서과 같이 전력증폭기(232B)가 하이 임피던스상태이므로 수신단 증폭기(232D)측으로만 입력된다.
상기 수신단 증폭기(232D0는 상기의 경로를 통해 감쇠되어 입력되는 신호를 소정의 수준으로 증폭하여 출력하게 되고, 이는 리미터회로(232E)에 공급되어 상기 FSK모뎀(231)이 수신 가능한 수준으로 억제되며, 그 FSK모뎀(231)은 이를 복조처리하고 디지탈 직렬신호로 변환하여 상기 동기/비동기 송수신기(223)측으로 전송하게 된다.
상기 동기/비동기 송수신기(223)는 상기의 신호를 입력하는 순간 인터럽트신호를 발생하게 되고, 중앙처리장치(221)는 그 인터럽트신호를 근거로 현재 댁내제어장치(130)로부터 검침데이타가 수신되었다고 판단하여 상기 동기/비동기 송수신기(223)로부터 데이타를 읽어온 다음 상기 디코더(222)를 제어하여 램(225)을 인에이블시킨 후 버스(226)를 통해 그 램 (225)의 소정 주소에 그 입력된 검침 데이타를 저장하게 된다.
마지막으로 검침과정을 설명하면, 중앙처리장치(221)는 검침 컴퓨터(140)로부터 수용가의 주소를 다운 로딩받아 상기 램(225)에 저장하고, 또한, 정기적(월, 격월 또는 분기)으로 시행되는 검침일자 및 검침시각도 상기 검침 컴퓨터(140)로부터 다운로딩받아 저장하게 된다.
이와 같은 상태에서 상기 검침 컴퓨터(140)로부터 데이타 송신요구신호를 수신하면 상기의 통신과정을 통해 램(225)에 저장한 검침데이타를 한번에 전송하게 된다.
한편, 제4도에서 콘덴서(C1)는 데이타 전송에 필요한 공진주파수를 생성하기 위하여 사용된 것이고, 콘덴서(C3)는 단상 전력선(150)에 혼재된 60HZ의 저주파 성분을 차단하고 고주파신호만을 통과시키기 위해 사용된 것이며, 제너다이오드(ZD)는 트랜스포머(TR)를 통해 입력되는 전압으 일정 전압으로 제한하기 위해 사용된 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 단상전력선(220V)을 이용하여 각 수용가에 설치되어 있는 전기미터, 가스미터, 수도미터, 온수미터, 열량계와 같은 각종 계량기에 적산된 값을 원격지에서 검침할 수 있게 함으로써 시공이 용이하고, 전용방식의 원격검침 시스템과 같이 별도의 신호선을 매설하지 않아도 되므로 설치비용이 절감되고, 원하는 시점에서 곧바로 전력선을 통해 검침을 할 수 있고 그 검침 결과를 검침 컴퓨터로 일시에 송출하게 되므로 검침속도를 단축할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 검침 컴퓨터(140)로부터 검침명령등 소저의 작업수행 명령을 수신하여 중앙제어부(122)에 전달하고 이에 대한 응답신호 및 데이타를 검침 컴퓨터(140)에 전송하는 직렬/모뎀통신부(121)와, 상기 직렬/모뎀통신부(121)를 통해 입력되는 명령 및 데이타를 직렬데이타로 변환하여 전력선 통신부(123)측으로 출력하고, 그 전력선 통신부(123)를 통해 검침데이타를 수신하여 저장한 후 원하는 시점에서 상기 직렬/모뎀통신부(121)를 통해 상기검침 컴퓨터(140)측으로 출력하는 중앙제어부(122)와, 상기 중앙제어부(122)로부터 입력되는 직렬신호를 단상 전력선(150)을 통해 댁내 제어장치(130)에 전송하는데 적합하도록 주파수변조함과 아울러 적정 수준으로 증폭하여 단상 전력선(150)측으로 출력하고, 그 단상 전력선(150)을 통해 수신되는 신호를 복조처리하여 상기 중앙제어부(122)측으로 출력하는 전력선 통신부(123)를 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 원격검침 시스템의 중앙제어 장치.
  2. 제1항에 있어서, 사이 직렬/모뎀통신부(121)를 통해 상기 중앙제어부(122)와 직렬/모뎀통신을 수행하면서 수용가의 주소, 검침 일자 및 시각을 출력하고, 검침데이타를 공급받는 검침 컴퓨터(140)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 원격검침 시스템의 중앙제어 장치.
  3. 제1항에 있어서, 중앙제어부(122)는 상기 직렬/모뎀통신부(121)를 통해 상기 검침 컴퓨터(140)로부터 명령 및 데이타를 수신하여 전력선 통신부(123)측으로 전송하고, 그 전력선 통신부(123)로부터 입력되는 데이타를 수신하여 상기 직렬/모뎀통신부(121)측으로 전송하며, 상기 댁내 제어장치(130)와의 통신을 위해 시스템 각부를 총괄제어하는 중앙처리장치(221)와, 상기 중앙처리장치(221)의 제어하에 동기/비동기 송수신기(223), 롬(224) 및 램(225)을 인에이블시키는 디코더(222)와, 상기 댁내 제어장치(130)로의 데이타 전송시 병렬데이타를 직렬데이타로 변환하고, 상기 전력선 통신부(123)를 통해 상기 댁내 제어장치(130)로부터 입력되는 데이타를 검출하여 상기 중앙처리장치(221)에 인터럽트신호를 출력하는 동기/비동기 송수신기(223)와, 시스템의 모든 동작을 제어하는 프로그램이 탑재된 롬(224)과, 데이타의 송수신시 필요한 소정의 데이타를 저장하는 램(225)으로 구성한 것을 특징으로 하는 원격검침 시스템의 중앙제어 장치.
  4. 제1항에 있어서, 전력선 통신부(123)는 상기 중앙제어부(122)로 부터 입력되는 직렬신호를 단상 전력선(150)을 통해 전송하는데 적합하도록 소정의 주파수로 주파수변조하여 출력하고, 전력선 접속부(232)로부터 입력되는 FSK신호를 복조함과 아울러 디지탈 직렬신호로 변환하여 직렬통신을 위한 클럭신호와 함께 상기 중앙제어부(122)측으로 출력하는 FSK모뎀(231)과 상기 FSK(231)과 트랜스포머부(233)간에 송수신되는 신호를 소정의 수준으로 증폭하는 전력선 접속부(232)와, 상기 전력선 접속부(232)로부터 입력되는 신호를 단상 전력선(150)측으로 송출하고, 그 단상 전력선(150)을 통해 댁내 제어장치(130)로부터 입력되는 검침신호를 추출하는 트랜스포머부(233)로 구성한 것을 특징으로 하는 원격 검침 시스템의 중앙제어 장치.
  5. 제4항에 있어서, 전력선 접속부(232)는 댁내 제어장치(130)측으로 데이타 송신시 중앙제어부(122)의 제어를 받아 전력증폭기(232B)에 구동전원을 공급하는 전원스위치(232A)와 FSK모뎀(231)의 출력신호를 적정 수준으로 증폭하여 트랜스포머부(233)측으로 출력하는 전력증폭기(232B)와, 상기 트랜스포머부(233)로부터 입력되는 신호를 적정 수준으로 증폭하는 수신단 증폭기(232D)와, 상기 증폭기(232D)의 출력신호를 공급받아 상기 FSK모뎀(234)이 수신 가능한 수준으로 억제하는 리미터회로(232E)로 구성한 것을 특징으로 하는 원격검침 시스템의 중앙제어 장치.
  6. 상위의 검침 컴퓨터(140)로부터 검침명령이 입력될 때 시스템을 송신모드로 설정한 후 그 검침명령을 동기/비동기송수신기(223) 및 그 전력선 통신부(123), 단상 전력선(150)을 통해 댁내제어장치(130)측으로 전송하는 검침명령 전송과정과, 시스템을 수신모드로 절환한 후 상기 검침명령 전송경로를 통해 상기 댁내제어장치(130)측으로부터 검침정보를 수신하여 자체의 램에 저장함과 아울러 필요시 그 저장된 검침정보를 상기 검침 컴퓨터(140)측으로 전송하는 검침정보 수신과정으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 원격검침 시스템의 중앙제어 방법.
  7. 제6항에 있어서, 검침정보 수신과정은 기 설정된 검침일시를 확인하여 설정된 시점에 도달될 때 다수의 댁내제어장치를 순차적으로 선택하면서 그들로 부터 검침정보를 수신하여 자체의 램에 저장하는 단계를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원격검침 시스템의 중앙제어 방법.
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