KR100312068B1 - 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템에 관한 것으로서, 댐, 터널, 고층빌딩, 산악지역 등과 같이 넓은 지역의 측정 대상물에 대한 상태를 검출하는 다수의 측정 센서와 기기로부터 출력되는 다수의 측정데이터 신호를 멀티플렉서(Multiplexer)에 의하여 시분할하여 순차 선택하고, 선택된 신호를 디지틀 신호로 변환한 다음, 원칩 프로세서(One chip processor)에서 데이터 신호와 제어신호를 합하여 프로세싱(Processing)하는 동시에 송.수신이 가능한 원칩 모뎀(One chip modem)을 통해 주파수로 변환하여 원거리까지 유선으로 전송할 수 있도록 한 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템을 제공하고자 한 것이다.

Description

모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템

본 발명은 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각종 시설물 등의 상태를 검출하는 다수의 측정센서의 측정데이터 신호를 시분할로 멀티플렉스(Multiplex)하여 디지틀 신호로 변환한 다음, 데이터 신호와 제어신호를 합하여 프로세싱(Processing)하는 동시에 원칩 모뎀(One chip modem)을 통해 주파수로 변환하여 원거리까지 유선으로 전송하는 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템에 관한 것이다.

통상적으로 교량, 댐, 지하터널, 산악지역의 지반, 고층빌딩 등의 각종 시설물에 대한 방재 대책의 일환으로 상기 시설물의 주요 지점에 대한 여러 상태(응력, 온도, 습도, 압력, 전압, 전류, 릴레이 접점 등) 등을 진단하여 측정하게 된다.

따라서 상기 나열한 교량, 댐, 터널 등과 같이 공간적으로 넓은 지역의 시설물에 대하여 각종 상태의 데이터를 정확하게 얻어내기 위해서는 소정의 시간을 유지하며 수회에 걸쳐 연속적으로 측정하게 되고, 이 측정 데이터들은 일정 거리 떨어진 장소(중앙 감시 장치)로 전송하여 처리하게 된다.

상기와 같은 각종 시설물의 측정 데이터 전송 방법으로 종래에는 다음과 같은 3가지 정도의 전송 처리 방법을 사용하여 왔다.

첫째, 시설물의 측정하고자 하는 부위에 설치되는 측정기기를 비롯하여 그 밖의 센서로 부터의 출력신호를 일정한 거리로 떨어진 장소로 전송하여 처리하는 방법중 가장 널리 쓰이는 방식으로서, 간단한 회로 구성으로 이루어진 4∼20㎃ 범위의 전류를 이용하는 방식이 있다.

그러나, 상기 방식은 간단한 회로 구성과 비교적 외부 잡음에 강한 장점을 가지고 있어 많이 사용되지만, 전송거리가 최대 수십 미터 이내로 제한되어 있고, 전송장치의 전기적인 작동에 소모되는 전류를 항상 최대 4mA 이내로 맞추어 놓아야 하는 불편하고 제한된 점이 있다.

둘째, 차동형 입력을 갖는 다수개의 노드(Node)를 갖추어 전송하는 방법으로 RS-422, RS-423, RS-485 등이 있는 바, 전송선로상의 잡음에 강하고 상호 통신 가능한 방법이기 때문에 많은 분야에서 쓰이고 있지만, 전송거리가 5Km 정도로 짧기 때문에 측정지역이 상당히 넓은 지역(5∼10Km 이상)과 같은 원거리 전송 처리에 어려움이 있다.

더욱이, 상기 첫 번째 방법과 두 번째 방법은 측정부위에 설치되는 측정센서 및 측정기기와 출력받는 장소(중앙 감시 장치)사이를 케이블(Cable)로 연결하여 각 측정 데이터들을 전송 처리하게 되는데, 막대한 케이블 포설 비용과 케이블 포설에 따른 유지 보수 비용이 많이 들고, 케이블 유지 보수후의 케이블의 작동 신뢰도가 떨어지며, 주변 잡음에 의한 전송 신호의 왜곡이 발생되는 단점이 있었다.

한편, 세 번째 방법으로 공중 통신망을 이용하는 전송 방법이 있는데, 컴퓨터와 상용화된 내.외장형 모뎀을 사용하여 전송하는 방법으로서, 이는 기본적으로 고가의 컴퓨터 및 상용화된 모뎀이 필요하고, 교량, 터널, 댐등과 같은 열악한 환경에서의 측정에는 비경제적으로 바람직하지 않는 점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 단점들을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 댐, 터널, 고층빌딩, 산악지역 등과 같이 광대한 지역의 측정 대상물에 대한 상태를 검출하는 다수의 측정 센서와 기기로부터 출력되는 다수의 측정데이터 신호를 멀티플렉서(Multiplex er)에 의하여 시분할하여 순차 선택하고, 선택된 신호를 디지틀 신호로 변환한 다음, 원칩 프로세서(One chip processor )에서 데이터 신호와 제어신호를 합하여 프로세싱(Processing)하는 동시에 송.수신이 가능한 원칩 모뎀(One chip modem)을 통해 주파수로 변환하여 원거리까지 유선으로 전송할 수 있도록 한 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

도면은 본 발명에 따른 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템을 나타내는 개략도

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

10:전송쪽 원칩 모뎀(One Chip Modem)

11:수신쪽 원칩 모뎀 12:멀티플렉서(Multiplexer)

14:증폭회로 및 필터 15:아날로그-디지틀 변환기

16:전송쪽 원칩 프로세서(Processor)

17:수신쪽 원칩 프로세서

18:오실레이터(Oscillator) 20:시리얼 포트(Serial port)

22:유선전송라인 24:디지틀-아날로그 변환기

26:응력게이지 27:압력센서

28:온도센서 30:출력단

32:입력단

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템은 원거리의 측정대상물에 설치된 각종 게이지 및 측정 센서(26,27,28)와 이들의 측정 신호를 내보내는 트랜스듀서로 이루어진 입력단(32)과, 상기 트랜스듀서로부터 받아들인 센서(26,27,28)의 입력 신호들을 시분할로 순차 선택하는 멀티플렉스(12)와, 시분할로 순차 선택된 신호들을 일정크기로 규준화시키는 증폭회로 및 필터(14)와, 규준화되어 나온 아날로그 신호를 디지틀 신호로 변환시키는 아날로그-디지틀 변환기(15)와, 디지틀로 변환된 신호를 받아들여 이 신호에 따른 데이터를 연산하는 전송쪽 원칩 프로세서(16)와, 연산된 데이터를 받아들이는 동시에 주파수로 변환하여 전송하는 원칩 모뎀(10)과, 이 전송쪽 원칩 모뎀(10)과 시리얼 포트(20)로 연결되어 상기 주파수로 변환된 데이터 신호를 전송하는 유선전송라인(22)과, 이 유선전송라인(22)의 수신쪽에 연결되어 전송되어 온 상기 주파수를 받아들여 디지틀 신호로 변환하는 수신쪽 원칩 모뎀(11)과, 이 수신쪽 원칩 모뎀(11)으로부터 디지틀 신호를 받아들여 츨력 연산하는 수신쪽 원칩 프로세서(17)와, 이 수신쪽 원칩 프로세서(17)로 부터의 디지틀 신호를 받아들여 아날로그 신호로 변환하는 디지틀-아날로그 변환기(24)와, 이 디지틀-아날로그 변환기(24)에서 변환된 아날로그 신호를 출력하는 출력단(30)으로 구성된 것을 특징으로 한다.

특히, 상기 멀티플렉스(12)와, 증폭회로 및 필터(14)와, 전송쪽 원칩 프로세서(16)와 원칩 모뎀(10)은 일정크기의 케이스내에 장착하여 사용하는 소형 전송장치이다.

또한, 상기 전송쪽 원칩 모뎀(10)과 수신쪽 원칩 모뎀(11) 사이의 전송라인(22)에 의하여 이루어지는 최대 전송거리는 10Km 이상이다.

또한, 상기 전송쪽 원칩 모뎀(10)에 의하여 유선전송라인(22)으로 전송되는 주파수는 4개의 주파수로서, 송신 및 수신이 동시에 가능하도록 송신용 2개, 수신용 2개 주파수이다.

바람직하게는, 상기 전송쪽 원칩 프로세서(16)는 직접 디지틀 신호를 입력받을 수 있고, 상기 수신쪽 원칩 프로세서(17)는 직접 디지틀 신호를 출력할 수 있도록 구성된다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.

첨부한 도면은 본 발명에 따른 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템을 도시한 것으로서, 도면부호 32는 입력단이다.

상기 입력단(32)은 예를들어, 댐, 교량, 지하터널, 고층빌딩, 산악지역등과 같은 넓은 지역의 측정하고자 하는 부위에 설치되는 응력 게이지(27), 온도 센서(28), 압력센서(29), 그 밖의 각종 측정센서 및 측정기기와, 이 측정센서와 기기의 검출 신호를 출력 전달하는 트랜스듀서(Transducer)로 이루어진다.

따라서 상기 게이지 및 센서(27,28,29)가 측정부위에 대하여 응력, 온도, 압력 등을 검출하게 되고, 이 검출된 신호는 트랜스듀서에 의하여 출력 전달되어진다.

이때, 상기 트랜스듀서의 출력측에는 순차적 스위칭 기능을 갖고, 다수의 입력과 단일한 출력을 가진 다중화 장치인 멀티플렉서(Multiplexer)(12)가 연결되는 바, 이에 상기 트랜스듀서의 출력 신호가 상기 멀티플렉서(12)의 다수의 입력 채널로 동시에 입력되면, 시분할이 되고, 이 시분할로 인하여 각 채널의 입력신호들은 순차적으로 선택되어, 단일 출력 채널로 선택된 순서대로 출력되어진다.

한편, 상기 멀티플렉서(12)의 단일 출력 채널에는 증폭정도를 가변시킬 수 있는 증폭회로 및 필터(14)가 연결되어지는 바, 이 증폭회로 및 필터(14)에서는 상기 멀티플렉서(12)의 단일 출력 채널에서 순차적으로 출력되는 나오는 신호를 받아들여 일정한 크기의 신호로 규준화시키게 된다.

다음으로, 상기 증폭회로 및 필터(14)에는 아날로그-디지틀 변환기(15)가 연결되어 진다. 따라서 상기 증폭회로 및 필터(14)에서 규준화 되어 나온 일정한 크기의 아날로그 신호는 상기 아날로그-디지틀 변환기(15)에서 고속으로 디지틀 신호로 변환되어 진다.

이어서, 상기 아날로그-디지틀 변환기(15)에서 디지틀화 된 신호는 아날로그-디지틀 변환기(15)와 연결되는 전송쪽 원칩 프로세서(16)로 입력되어 진다.

한편,상기 전송쪽 원칩 프로세서(16)에는 디지틀 신호를 직접 입력시킬 수 있고, 전기적 진동을 발생시켜 주파수의 교류를 발생시키는 통상의 오실레이터(Oscillator)(18)를 포함한다.

따라서 상기 전송쪽 원칩 프로세서(16)에서는 각 입력 채널별로 입력된 상기 디지틀화 된 신호의 데이터를 저장하고, 데이터의 전송순서와 방향, 데이터의 에러 정정등을 연산하게 된다.

이때, 상기 전송쪽 원칩 프로세서(16)의 출력쪽에는 전송쪽 원칩 모뎀(10)이 시리얼 포트(20)로 연결되어 있는 바, 이 전송쪽 원칩 모뎀(10)에서는 상기 전송쪽 원칩 프로세서(16)의 디지틀화 된 신호의 출력 데이터를 받아들여 주파수로 변환하고, 이 변환된 주파수를 두가닥의 유선전송라인(22)상으로 전송시키게 된다.

더욱 상세하게는, 상기 전송쪽 원칩 모뎀(10)은 유선전송라인(22)으로 전송하는 상기 주파수를 서로 체배 관계를 갖지 않는 즉, 송신 및 수신이 동시에 가능한 풀 듀프렉스(Full-duplex) 방식으로 4개의 주파수를 사용하는 바, 이 4개의 주파수를 송신용 2개, 수신용 2개 주파수로 분할하여 상기 유선전송라인(22)상으로 전송하게 된다.

이때 상기 유선전송라인(22)상으로 전송된 주파수 신호를 수신할 수 있도록 시설물의 측정부위에서 원거리상에 위치한 중앙 감시 장치에는 상기 전송쪽 원칩모뎀(10)과 동일한 기종의 수신쪽 원칩 모뎀(11)이 상기 유선전송라인(22)으로 연결되어 진다.

따라서 상기 유선전송라인(22)으로 전송되어 온 상기 주파수 신호를 상기 수신쪽 원칩 모뎀(11)에서 수신하게 되는 동시에 수신된 주파수 신호를 다시 디지틀 신호로 변환하게 된다.

다음으로 상기 수신쪽 원칩 모뎀(11)은 상기 전송쪽 원칩 프로세서(16)와 동일한 기종인 수신쪽 원칩 프로세서(17)와 시리얼 포트(20)로 연결되어 있는 바, 수신쪽 원칩 모뎀(11)의 디지틀 신호가 상기 수신쪽 원칩 프로세서(17)에 입력되면, 이 수신쪽 원칩 프로세서(17)는 입력된 디지틀 신호를 출력 프로그램으로 연산하여 출력을 하게 된다.

이어서, 상기 수신쪽 원칩 프로세서(17)로부터 디지틀 신호의 출력이 이루어지는데, 이 디지틀 신호가 그대로 디지틀 출력되거나, 상기 수신쪽 원칩 프로세서(17)에 다수개가 연결된 디지털-아날로그 변환기(24)에 의하여 상기 디지털 신호가 아날로그 신호로 변환되어 출력단(30)으로 출력되어진다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 전송 방법으로, 10Km 이상의 원거리에 위치한 중앙 감지 장치에서도 상기 데이터를 용이하게 전송받아 처리할 수 있게 된다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템에 의하면, 각종 시설물(댐, 터널, 대형건물 및 구조물, 산악지역등)의 방재 대책 일환으로 주요 측정 대상 지점과 원거리에 위치한 중앙 감시 장치에 원칩 프로세서와, 원칩모뎀등이 일체화 된 소형 전송장치를 포함하여 이루어진 간편한 전송 시스템을 설치함으로서, 종래의 전송거리가 짧은 케이블에 의한 전송방법에 비하여 전송거리가 10Km이상인 광대한 지역의 시설물에서도 전송을 용이하게 할 수 있고, 케이블 포설이 필요없어 설치비용이 저렴할 뿐만아니라 유지 보수가 용이하며, 측정대상지점에 설치된 서로 다른 다수의 게이지 및 센서의 여러 측정 데이터를 동시에 다중화시켜 전송 받을 수 있는 편리한 점이 있다.

Claims (5)

1. 원거리의 측정대상물에 설치된 각종 게이지 및 측정 센서(26,27,28)와 이들의 측정 신호를 내보내는 트랜스듀서로 이루어진 입력단(32)과, 상기 트랜스듀서로부터 받아들인 센서(26,27,28)의 입력 신호들을 시분할로 순차 선택하는 멀티플렉스(12)와, 시분할로 순차 선택된 신호들을 일정크기로 규준화시키는 증폭회로 및 필터(14)와, 규준화되어 나온 아날로그 신호를 디지틀 신호로 변환시키는 아날로그-디지틀 변환기(15)와, 디지틀로 변환된 신호를 받아들여 이 신호에 따른 데이터를 연산하는 전송쪽 원칩 프로세서(16)와, 연산된 데이터를 받아들이는 동시에 주파수로 변환하여 전송하는 전송쪽 원칩 모뎀(10)과, 이 전송쪽 원칩 모뎀(10)과 시리얼 포트(20)로 연결되어 상기 주파수로 변환된 데이터 신호를 전송하는 유선전송라인(22)과, 이 유선전송라인(22)의 수신쪽에 연결되어 전송되어 온 상기 주파수를 받아들여 디지틀 신호로 변환하는 수신쪽 원칩 모뎀(11)과, 이 수신쪽 원칩 모뎀(11)으로부터 디지틀 신호를 받아들여 츨력 연산하는 수신쪽 원칩 프로세서(17)와, 이 수신쪽 원칩 프로세서(17)로 부터의 디지틀 신호를 받아들여 아날로그 신호로 변환하는 디지틀-아날로그 변환기(24)와, 이 디지틀-아날로그 변환기(24)에서 변환된 아날로그 신호를 출력하는 출력단(30)으로 구성된 것을 특징으로 하는 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 멀티플렉스(12)와, 증폭회로 및 필터(14)와, 전송쪽 원칩 프로세서(16)와 원칩 모뎀(10)은 일정크기의 케이스내에 장착하여 사용하는 소형 전송장치인 것을 특징으로 하는 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전송쪽 원칩 모뎀(10)과 수신쪽 원칩 모뎀(11) 사이의 전송라인(22)에 의하여 이루어지는 최대 전송거리는 10Km 이상 인 것을 특징으로 하는 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 전송쪽 원칩 모뎀(10)에 의하여 유선전송라인(22)으로 전송되는 주파수는 4개의 주파수로서, 송신 및 수신이 동시에 가능하도록 송신용 2개, 수신용 2개 주파수로 되어 있는 것을 특징으로 하는 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 전송쪽 원칩 프로세서(16)는 직접 디지틀 신호를 입력받을 수 있고, 상기 수신쪽 원칩 프로세서(17)는 직접 디지틀 신호를 출력할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 모뎀 칩을 이용한 시설물의 측정데이터 전송 시스템.