KR100401003B1 - 가로등 무선원격 감시제어시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현재 전국적으로 일반화 되어 있는 VHF대역 무선을 이용한 단방향 가로등 무선제어 시스템에 이동 통신망을 이용한 무선 감시장치만을 간단히 부가 접속하여 양방향 감시 제어시스템으로 간편하고 용이하게 전환하여 저렴한 비용투자로 장기적이고 안정적인 시스템 구축을 실현할 수 있는 가로등 무선원격 감시 제어시스템에 관한 것이다. 본 제어시스템은 중앙통제소에 설치된 무선 단방향 주제어송신장치(원등 VHF 대역 무선제어신호 발신장치)에 기간무선통신망 사업자의 SMS서버와 접속된 PC감시제어기를 부가 접속하여, 감시 및 제어명령을 송출하고 그 송출된 신호를 배전반 내에 설치된 VHF 대역 가로등 단방향 무선제어기에 부가 접속된 무선통보기LRTU와 VHF대역 가로등 단방향무선제어기가 설치되지 않은 신설지역의 배전반 내에 설치된 무선통보기LRTU가 수신하여 가로등의 점등 및 소등제어와 점등 및 소등상태, 고장여부 등의 각종 감시데이터를 무선통보기LRTU에 내장된 기간무선통신망용 무선모뎀과 기간무선통신망과 기간무선통신사업자의 SMS서버를 통해 상기 PC감시제어기와 관리자핸드폰으로 각각 통보되는 수단을 포함하여 이루어진다.

Description

가로등 무선원격 감시제어시스템{Remote Radio Control and Monitoring System for Street Lighting}

본 발명은 기간망을 이용한 가로등 무선 원격 감시제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현재 전국적으로 일반화 되어 있는 VHF대역 무선을 이용한 단방향 가로등 무선제어 시스템에 기간통신망을 이용한 무선 감시장치를 부가 접속하여 경제적인 가로등 무선 원격 감시제어시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 가로(街路)를 밝히는 가로등 시스템의 발전과정은, 초기에는 국부적으로 관리자가 직접 차단기를 수동으로 온/오프 시키던 것이 밤과 낮의 조도를 감지하여 점등 및 소등하는 가로등 콘트롤러와, 프로그램에 의해 점소등이 제어되는 가로등 콘트롤러와, 단방향 무선 통신을 이용하여 원격제어가 가능한 가로등 제어시스템으로 이루어지고 있다.

종래의 가로등 제어시스템은 원거리에서 원하는 시각에 선별적으로 또는 동시에 가로등의 점등 및 소등을 제어할 수 있으나, 관리자가 단방향으로만 제어가 가능하게 되어 있어 가로등 시스템의 고장상태를 파악할 수 없는 문제가 있다.

이는 주제어장치에서 지역 번호를 포함한 제어 신호를 무선으로 송신하고 이를 가로등 콘트롤러에서 수신하여 제어신호중에 포함된 지역번호가 자신의 지역번호와 동일한지를 비교하여 동일한 경우에 연속되는 제어 데이터를 분석하여 해당 할당된 가로등기구를 제어하도록 구성되어 있다.

그러나 이러한 종래의 단방향 가로등 무선제어 시스템의 가로등 콘트롤러에서는 가로등을 무선에 의해 원격으로 점등 및 소등을 제어할 수 있지만, 이는 가로등기구의 절전 제어 및 램프, 안정기, 점멸기 등의 전반적인 운용상태 및 고장여부를 원격지에서 확인 및 감시 할 수 없는 문제가 있다.

이러한 문제점을 해소하기 위한 종래의 다른 가로등기구에서는 전력선을 이용하여 가로등의 고장 정보를 수집하는 장치가 있었으나, 가로등의 점소등에 기인하여 발생하는 고주파 노이즈(noise) 성분을 차단할 수 없고, 가로등기구와 전력선을 공유하는 다른 부하에 노이즈의 영향을 미치는 문제점이 있어서, 감시데이타의 내용이 손실되는 에러가 잦고, 유선으로써 유지관리가 불편하고 거리가 제한적이어서 광역지역에 적용할 수 없는 문제가 있다.한편, 보안등과 가로등의 무선원격제어에 관한 기술이 국내 등록실용신안공보 등록번호 20-181308호에 소개되어 있다. 상기 기술은 주장치와 제어장치로 구분하여 구성하되, 주장치는 운용프로그램을 포함한 제어용컴퓨터, 시리얼 통신용 rs422/232변환기 무선데이터 송수신장치로 구성되며, 무선 데이타 송수신장치는 전기적인 신호를 전파로 송출할 수 있는 RF데이터 송수신부, 안테나, 수신된 신호를 디지탈 신호로 변환하는 신호변환기 무선 데이터 송수신장치를 제어하는 MPU, rs32/422 변환기로 구성하며, 제어장치는 주장치의 무선 데이터송수신장치로 부터 전송된 신호를 수신할 수 있는 안테나와 수신된 전파를 전기신호로 변환하는 RE데이터변환기, 제어장치의 동작상태 감시 및 제어, 통신 프로토콜의 해석등을 담당하는 MPU, 출력단자에 부착되는 안정기와 전구를 온/오프 제어할 수 있는 반도체스위치, 전원장치로 구성되어 있다.이와 같은 상기 기술은 안정기와 전구의 동작상태를 인지하는데 있어서 변류기에 흐르는 전류만으로 인지하는 것으로 되어 있으나 이는 실지 현장의 전압변동이 수시로 발생하여 정확한 고장상태를 파악하기는 불가능한 현실로 결과에 대한 큰 오차가 발생하는 문제가 있다.또한 가로등 배전반에 설치되는 제어장치간의 소출력 중계전송을 하는 것으로 되어 있으나 이는 실질적으로 가로등 배전반의 설치거리가 약1000m 이상으로 되어 있는 현실을 감안할 때 가로등의 온/오프 명령의 수행시 순차적 명령체계의 전달에 있어 엄청난 시간이 걸리는 것은 물론 통신 전달체계에 있어서도 안정상에 문제가 있고, 순차적 명령체계 전달로 전체 가로등을 동시에 제어하기는 불가하고 일부지역에 국소적으로 적은 수량에 적용은 가능하겠으나 현실적으로 지자체별로 전체 가로등 및 보안등에 설치하여 운용하기에는 근본적으로 어려운 문제가 있다.또한 근거리 중계전송을 위해서는 전체가 동일주파수를 사용하여야 하므로 동시 통신 접속이 불가(동시통신시 전파충돌로 데이타손실됨)하며, 전구의 수량이 많을 시에는 기존정보를 계속 누적하여 중계전송하여야 함에 따라 최종적으로는 엄청난 양의 정보를 전달하여야 하므로 무선출력단의 고장이 유발되고, 전체를 감시하는데 있어 많은 시간이 소요되는 문제가 있다.

본 발명은 상술한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, VHF대역 무선을 이용한 단방향 가로등 무선제어 시스템에 기간 통신망을 이용한 무선 감시장치 만을 간단히 부가 접속하여 간편하고 저렴한 비용으로 기존 단방향 시스템의 제한적 기능 및 역할을 추가 보완함에 따라 완전한 양방향 감시 제어시스템으로 쉽게 전환할 수 있게 하며, 또한 신설지역 적용시에는 부가접속장치에 기존 단방향시스템의 기능이 호환될 수 있도록 일부 부품을 쉽게 추가 삽입하여 경제적이면서 보다 편리한 사용을 이루게 하는 원격 가로등 제어시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 본 발명의 목적은 무선통신을 이용하는 가로등 시스템의 무선원격 감시제어장치에 있어서, 중앙통제소에 설치된 무선 단방향 주제어송신장치(원등 VHF 대역 무선제어신호 발신장치)에 기간무선통신망 사업자의 SMS서버와 접속된 PC감시제어기를 부가 접속하여, 감시 및 제어명령을 송출하고 그 송출된 신호를 배전반 내에 설치된 VHF 대역 가로등 단방향 무선제어기에 부가 접속된 무선통보기LRTU와 VHF대역 가로등 단방향무선제어기가 설치되지 않은 신설지역의 배전반 내에 설치된 무선통보기LRTU가 수신하여 가로등의 점등 및 소등제어와 점등 및 소등상태, 고장여부 등의 각종 감시데이터를 무선통보기LRTU에 내장된 기간무선통신망용 무선모뎀과 기간무선통신망과 기간무선통신사업자의 SMS서버를 통해 상기 PC감시제어기와 관리자핸드폰으로 각각 통보되는 수단을 포함하는 가로등 무선 원격감시제어 시스템에 의해 달성된다.

도 1은 종래의 일반적인 가로등 무선 단방향 제어시스템의 블록도

도 2는 본 발명에 따른 양방향 감시제어 시스템의 블록도

도 3은 본 발명에 따른 양방향 감시제어 시스템의 상세 블록도

도 4는 본 발명에 따른 양방향 감시제어 시스템의 신설지역 적용에 대한 상세 변형블록도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

A : PC감시제어기 B : 무선단방향주제어장치

i : 이동통신망 K : 원격PC

C : 가로등단방향무선제어기 D : 무선통보기LRTU

G : 무선감시RTU E : 가로등배전반

F : 가로등기구 H : 양방향무선리모콘

J : 핸드폰

이하, 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명에 따른 양방향 감시제어 시스템의 블록도이고, 도 3은 본 발명에 따른 양방향 감시제어 시스템의 상세 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 양방향 감시제어 시스템의 신설지역 적용에 대한 상세 변형블록도이다.

본 발명의 원격 가로등 제어시스템은 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이 중앙통제소에 설치된 PC감시제어기(A)와 무선 단방향 주제어 송신장치(원등 VHF 대역무선 제어신호 발신장치)(B)로 무선 점소등 제어명령 및 소정의 운영 데이터 신호를 송출하고 있다. 또한 송출된 신호를 VHF대역 가로등 단방향 무선제어기(C)로 수신하여 가로등을 점소등 제어하는 제어수단으로 이루어지고 있다.

그리고 상기 제어수단과는 별도로 상기 PC감시제어기(A)를 기간 무선통신망사업자의 SMS서버와 전용선으로 연결하여 점소등 제어명령을 기간 무선 통신망을 통해 송출하고 그 송출된 신호를 무선통보기LRTU(D)로 수신하여 가로등기구(F)를 점소등 제어하며 무선통보기LRTU(D)에 수집된 가로등기구(F)의 점소등 상태, 고장여부 등의 각종 감시데이터는 무선통보기LRTU(D)에 내장된 기간 무선통신망용 무선 모뎀과 기간무선통신망과 기간 무선통신 사업자의 SMS서버를 통해 상기 PC감시제어기(A)로 통보되는 감시수단으로 구비되어 있다.상기 PC감시제어기(A)는 무선 단방향주제어송신장치(B)와 추가접속되는 메인PC인 PC감시제어기(A)로 소정의 준비된 D/B데이터가 제공되고 있으며, 필요한 GIS(map)가 연결되어 있고, 기간통신망(i)의 기간망 접속기 SMS와 연결되어 있다.메인PC인 PC감시제어기(A)는 무선단방향주제어송신장치(B)와 접속하여 원격지에 설치되어 있는 가로등무선제어기(C)에 필요한 무선데이타 신호를 송출하여 가로등배전반(E)과 가로등기구(F)를 제어하며, VHF 대역의 가로등무선제어기(C)와 접속되는 무선통보기LRTU(D)로 감시한 데이타 및 동작상태정보를 기간통신망(i)을 이용하여 PC감시제어기(A)에서 원격감시 및 모니터를 가능하게 한다.원격PC(K)는 상기 PC감시제어기(메인PC)(A)와 인터넷이 가능하게 구비되어 있으며, 무선단방향주제어송신장치(B)와 접속되어 있는 PC감시제어기(A)의 여러정보를 공유할 수 있다.무선통보기(D)는 단방향 가로등 무선제어기(C)와 접속되어 가로등의 상태감시 및 검출 현황을 감시 및 제어할 수 있도록 한다.

무선RTU(G)는 가로등기구(F)의 감시장치로서, 램프 및 안정기 상태를 항시 점검하여 무선RTU(G)간 무선으로 릴레이 중계로 감시상태 데이타를 무선통보기LRTU(D)로 보내게 된다.

가로등배전반(E)은 가로등기구(F)의 전력공급수단으로서 무선통보기(D)와 가로등무선제어기(C)를 내장하고 각종 진단장치를 포함하여 무선통보기(D)의 감시기능이 이루어지도록 한다.

도 3은 본 발명에 따른 양방향 감시제어 시스템의 상세 블록도이다.

원격PC(K)에 연결되어 인터넷 통신이 자유로운 PC감시제어기(A)가 무선단방향주제어송신장치(B)와 연결되어 가로등단방향무선제어기(C)를 무선으로 자유로운제어명령과 데이터 신호를 송출할 수 있다.

또한 가로등단방향무선제어기(C)와 분리접속형 무선통보기LRTU(D)의 RS232 접속라인를 통하여 운영데이타 정보를 공유할 수 있으며, 무선통보기LRTU(D)의 송수신부를 통하여 양방향무선리모콘(H)으로 현장제어 및 감시, 보수기능을 이루게 한다.

여기서 분리접속형 무선통보기LRTU(D)는 전원부(충전회로)와 백업밧데리가 연결되고 전원상태에서 전압검출, 전류검출, 접점부검출, 차단기검출, 계량기검출 등의 기능의 상태 등을 감시하여 검출부에서 데이타저장부로 보내어 CPU에 입력하는데, 이때에는 RF분할/지역코드스위치가 제공된다.

상기 CPU에 의하여 주제어부(조작부)가 가동되고, 그 주제어부에 의하여 기간망무선모템에 연결되어 기간통신망(i)의 기간망기지국과 연결되고 있다.

상기 무선통보기인 분리접속형LRTU(D)의 송수신부는 가로등기구(F)에 부착설치된 무선감시RTU(G)의 송수신부와 연결되어 무선감시RTU(G)의 고장감지부에서 확인한 가로등기구(F)의 램프와 안정기의 고장감시의 정보를 무선으로 받아 데이터 저장부에 저장하고, 무선통보기LRTU(D) 자체 상태 감시/검출부에서 가로등배전반(E)의 각종 검출 데이타를 추가로 데이타 저장부에 저장하며, 그 저장된 정보들은 CPU에 입력되어 무선통보기LRTU(D)에 내장된 기간망무선모뎀을 통하여 기간통신망(i)를 기초로 기간망에 접속할 수 있는 인터페이스S/W가 내장된 PC감시제어기(A)에 보내어져 감시제어를 이루게 한다.

도 4는 본 발명에 따른 양방향 감시제어 시스템의 신설지역 적용에 대한 상세 변형블록도이다.

신설지역에서는 가로등 단방향 무선제어기(C)가 없이 무선통보기LRTU(D)내에 가로등배전반(E)를 통제하는 구동부와 CPU에 연결되어 있는 시계회로와, CPU 및 RF접속부에 접촉되는 수신감도검출회로로 이루어진 단방향무선제어 기능에 간단한 모듈(C1)를 부가한 무선통보제어기(D1)로 양방향 감시제어를 이루게 된다.

이상과 같이 본 발명은 중앙통제소에 설치된 PC감시제어기(A)와 무선단방향 주제어송신장치(B)로 무선제어 명령 및 데이터신호를 송출하고, 무선점멸기가 이를 수신하여 가로등의 일괄 점등 및 소등 제어를 할 수 있게 되고, 기지국통신망(예를 들면; 기간무선통신망)을 이용하여 가로등의 점등 및 소등 동작상태, 가로등 각각의 램프 안정기 상태, 배전반 내의 각종 상태를 중앙통제소에서 무선으로 확인 감시할 수 있게 한다.즉, 본 발명은 전국적으로 일반화되어 있는 주지관용기술인 가로등 무선 단방향 제어시스템에 기간통신망을 이용한 감시장치를 부가 접속하여 경제적인 가로등 무선 양방향감시제어시스템을 구현한다.본 발명의 감시작동은 자동 및 상시 운용시와 비상점검운용시로 구분된다.본 발명의 자동 및 상시 운용시는 기존의 이미 시설되어 있는 가로등 전원 공급 및 차단장치인 가로등 배전반(도3의 E)에 기 설치되어 있는 가로등 단 방향 무선제어기(도 3의 C)가 무선 단 방향 주제어송신장치(도 3의 B)의 ON, OFF)신호를 수신 받으면 가로등 단 방향 무선제어기(도1의 C, 도 3의 C)에 RS232로 접속되어 있는 본 발명의 제품인 무선통보기LRTU(도3의 D)가 ON,OFF신호를 구분, 감지하여 CPU에서 이를 인식하고 가로등 배전반(도 1의 E)의 분기선로별 종단 ELB에 설치되어 있는 센서(CT,ZCT)에서 검출된 아날로그 값을 상태감시/검출부를 통해 데이터 저장부에 저장하고 CPU에서 전류값, 전압값, 전력 값으로 계산하여 다시 데이터 저장부에 저장하고 가로등 단 방향 무선제어기(도3의 C)로 부터 무선 단 방향 주제어송신장치(도3의 B)의 무선제어 신호의 수신세기를 확인하여 데이터 저장부에 저장하고 무선 RTU(도 3의 G)에 UHF(400MHz Band)대역의 RF모듈(송수신부)을 통해 점검명령을 무선 송출하고 무선 RTU로 부터 가로등 개별 각각의 점등 및 소등 상태 및 고장유무를 확인하여 이를 데이터 저장부에 저장하여 최종적으로 기 저장된 감시데이터와 무선 RTU로 부터 수집한 감시데이타를 모두 무선 LRTU(도3의 D)에 내장된 기간망 무선모뎀을 이용하여 기간망 기지국(도3의 l)에 전송하고 기간망 기기국과 직접 유선 접속되어 있는 PC감시제어기(도3의 A)에 감시 데이터를 전송한다.상기 전송된 데이터는 이를 PC감시제어기의 데이타베이스(DB)에 저장하고 PC감시제어기 내에 설치된 GIS지도정보에 고장유무 및 상태를 색상으로 구분표시하며, 고장상태를 관리자의 핸드폰(도3의 J)에 비상 통보하게 된다.또한 관리자는 DB에 저장된 동작상태 및 고장상태를 년간, 월간, 일간, 지정일자별로 검색 및 분석을 할 수 있으며, 이를 통한 계획적인 유지관리를 실현할 수 있다.본 발명의 비상검검 운용시는 주간 및 야간 운용중 다수의 가로등 배전반중 특정 개별의 배전반을 점검코저 할 경우는 PC감시제어기에서 GIS화면상에 그려져 있는 시설물 대상을 마우스로 클릭하여 점검명령을 실행하면서 PC감시제어기에 내장된 기간망 접속 전용 프로그램을 통하여 기간망기지국에 직접 SMS통신 프로토콜 형태로 점검 명령을 보내고 이는 곧 해당 무선 LRTU에 내장된 기간망 무선모뎀에서 이를 수신, 분석하여 CPU에 명령을 보내고 CPU는 현재 주간과 야간을 구분하여 주간 시에는 가로등이 가로등 배전반내의 마그네트 스위치를 통해 소등이 되어 있는 상태이므로 가로등(도 3의 F)에는 전원이 공급되어 있지 않은 상태이므로 가로등 각각 개별의 정보는 알 수 없는 상태이므로 가로등 배전반 내의 상태만을 감시, 확인하여 상기 자동 및 상시 운용시의 작동 시와 마찬가지로 기간망기지국을 통하여 중앙의 PC감시제어기로 데이터를 전송하고 PC감시제어기에 DB저장 및 색상표시를 하게 된다.야간 시에는 상기 자동 및 상시 운용시와 동일하게 감시통보를 이루게 되는 것입니다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 기존 망에 일부 부품만을 부가 접속하면 현장 가로등의 실제 점등 및 소등 제어상태, 운용 데이터 정상입력상태, 배전반내의 정전, 누전, 전압, 전류, 전력상태, 개소별 계량기의 전력 사용량 원격검침, 가로등주 각각의 램프, 안정기의 고장상태, 무선점멸기의 동작 및 고장상태 등을 전체, 그룹, 개별로 원격지의 통제소에서 기간망을 이용하여 일반 PC로 무선 양방향으로 감시 및 제어를 할 수 있을 뿐 아니라 고장 발생즉시 상기의 고장상태를 자동으로 현장관리자의 핸드폰으로 자동 통보할 수 있어 시간과 장소에 장애를 받지 않고 즉각적인 고장수리가 가능하도록 하여, 가로등을 유지 보수 하는데 따른 비용 절감은 물론 고장 복구시간을 단축하여 대민행정의 기술적, 책임적 행정써비스를 실현할 수 있고, 안전사고에 미리 대처할 수 있는 시스템 체계를 구출할 수 있다. 또한 상기 시스템을 구축하는데 있어 기존에 이미 시설되어 있는 단방향 시스템을 그대로 활용할 수 있어 상기 전체 기능을 실현하기 위한 통합 양방향 가로등 무선감시제어 시스템의 구축비용을 획기적으로 절감할 수 있으며, 기존 시설지역 또는 새로운 신설지역에 본 시스템의 적용시 무선제어 수단이 기본적으로 기간망과 자가망으로 이중화가 되어 있는 예비 제어수단을 갖추고 있어 초기에 저렴한 비용투자로 장기적인 안정적시스템 구축을 실현할 수 있다.

Claims (2)

1. 전국적으로 일반화되어 있는 가로등 무선 단방향 제어시스템에 기간통신망을 이용하는 가로등 시스템의 무선원격 감시제어장치에 있어서,

   가로등 전원공급 및 차단장치인 가로등 배전반에 기 설치되어 있는 가로등 단방향 무선제어기가 무선 단방향 주제어송신장치(원등 VHF 대역 무선제어신호 발신장치)에 기간무선통신망 사업자의 SMS서버와 접속된 PC감시제어기를 부가접속하여, 감시 및 제어명령을 송출하고 그 송출된 신호를 배전반 내에 설치된 VHF 대역 가로등 단방향 무선제어기에 부가 접속된 무선통보기LRTU와 VHF대역 가로등 단방향무선제어기가 설치되지 않은 신설지역의 배전반 내에 설치된 무선통보기LRTU가 수신하여 가로등의 점등 및 소등제어와 점등 및 소등상태, 고장여부 등의 각종 감시데이터를 무선통보기LRTU에 내장된 기간무선통신망용 무선모뎀과 기간무선통신망과 기간무선통신사업자의 SMS서버를 통해 상기 PC감시제어기와 관리자핸드폰으로 각각 통보되는 것을 특징으로 하는 가로등 무선 원격감시제어 시스템.
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