KR100453281B1 - 빌딩자동화시스템의 인터페이스 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 빌딩자동화시스템에서의 인터페이스 장치는, 서로 구분되는 통신규격을 채용한 기기들간의 데이터통신 인터페이스를 위한 장치에 있어서, 상위 시스템과의 연결을 위한 상위통신모듈과, 적어도 하나의 하위 시스템들과의 연결을 위한 하위통신모듈과, 상기 상위통신모듈 및 하위통신모듈이 동일 어드레스 영역을 참조할 수 있도록 된 공유메모리, 및 상기 각 구성을 포함하여 이루어진 시스템을 전반적으로 제어하며, 상위통신모듈과 공유메모리간의 데이터 통신, 및 하위통신모듈과 공유메모리간의 데이터 통신을 개별적으로 제어하는 제어부를 포함한다. 따라서 본 발명에 따른 인터페이스 장치는 상위통신모듈과 하위통신모듈이 공유메모리만을 참조하는 방식으로 통신이 이루어지므로 통신 프레임상의 연관관계가 분리되어 서로 독립적인 통신제어가 가능하다. 이로써 통신프레임 변환에 따른 시간이 획기적으로 단축되며, 상위통신모듈은 상위 시스템의 제어 및 요구를 실시간으로 처리가능하게 되고, 하위 통신모듈은 상위 시스템의 제어를 기다릴 필요가 없이 하위 시스템의 상태를 지속적으로 체크하여 최신의 상태정보를 공유메모리에 갱신 가능하므로 실질적으로 상위시스템의 요구에 대한 신속한 응답을 가능케 한다.

Description

빌딩자동화시스템의 인터페이스 장치{AN INTERFACE APPARATUS FOR BUILDING AUTOMATION SYSTEM}

본 발명은 빌딩자동화시스템(BAS)에서의 인터페이스 장치에 관한 것으로, 특히 서로 구분되는 통신규격을 채용한 기기들간의 데이터통신에 있어서 공유메모리를 참조하는 방식을 채용하여 상위통신모듈과 하위통신모듈간의 통신프레임 상의 연관관계를 분리함으로써 각각 독립적인 신호처리가 가능하고 이로 인해 통신프레임 변환에 따른 시간을 효과적으로 단축함과 아울러 최신의 계측값을 신속하게 상위 시스템으로 전달할 수 있게 한 인터페이스 장치에 관한 것이다.

일반적으로 빌딩자동화시스템(BAS: Building Automation System)에서는 조명기기나 전력기기 또는 설비 등을 DDC(Direct Digital Controller)를 이용하여 제어 또는 그 상태를 체크하고 그 상태정보를 소정의 통신방식으로 마스터 서버에 전달하여 종합적인 원격 관리를 가능케 하고 있다. 이러한 BAS 시스템에서의 통신방식은 상위 시스템인 마스터와 하위 시스템인 DDC간에 동일한 통신규격과 제품 사양을 갖는 경우에는 직접적인 연결을 통해 소정의 통신신호처리가 가능하다. 그러나 도 1에 보여진 것처럼, 마스터 서버의 통신규격과 DDC의 통신규격이 서로 다른 경우에는 직접적인 통신이 불가능하므로 서로 다른 통신규격의 통신프레임을 상호 변환시켜 상대측에 제공하는 인터페이스 장치가 별도로 요구된다. 이를 위해 두 시스템의사이에 PC나 인터페이스 유닛을 두어 통신프레임을 상대방이 채용한 통신규격으로 변환시켜 제공하는 것이 일반적이다.

하지만, 종래의 방식에서 인터페이스 장치가 통신프레임 규격을 변환시키는 동안 시간 지연이 발생하게 되고, 이는 하위 시스템에 대한 제어나 그 결과 상태정보를 파악하는데 장애요인으로 작용한다. 그러므로 이러한 인터페이스 방식은 신호처리 속도가 빠른 대용량의 PC 등을 채용해야 하므로 시스템의 효율성이 매우 떨어지는 문제점이 있었다. 특히 빌딩관리상 위급한 상황에서는 전술한 시간 지연 등에 따른 제어의 지연이 발생할 뿐만 아니라 하위 시스템의 신속한 상태파악이 불가능하므로 커다란 재앙을 불러올 수도 있다는 문제점이 있다.

전술한 문제점들을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 빌딩자동화시스템에 있어서 유닛의 용량이 작으면서도 통신프레임 변환에 따른 시간지연을 최소화시키고 상위시스템의 요구에 대한 응답을 신속하게 처리할 수 있는 인터페이스 장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 발명에 관련된 인터페이스 장치가 유기적으로 연결된 빌딩자동화시스템의 개략적인 구성도,

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 빌딩자동화시스템의 인터페이스 장치를 개략적으로 나타낸 구성도,

도 3a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인터페이스 장치의 개략적인 인터페이스 제어 개념도,

도 3b는 도 3a의 인터페이스 제어개념을 보다 상세하게 나타낸 개념도,

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인터페이스 장치에서 하위통신모듈과 하위 시스템간의 통신 제어를 개략적으로 나타낸 흐름도,

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인터페이스 장치에서 상위통신모듈과 상위 시스템간의 통신제어를 개략적으로 나타낸 흐름도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

200: 인터페이스 장치 10 : 제어부

20 : 공유메모리 22(V): 상태값 메모리 영역

24(C): 제어값 메모리 영역 26(S): 스캔 메모리 영역

32 : 제 1통신모듈 34 : 제 1신호처리부

42 : 제 2통신모듈 44 : 제 2신호처리부

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 빌딩자동화시스템에서의 인터페이스 장치는, 서로 구분되는 통신규격을 채용한 기기들간의 데이터통신 인터페이스를 위한 장치에 있어서, 상위 시스템과의 연결을 위한 상위통신모듈과, 적어도 하나의 하위 시스템들과의 연결을 위한 하위통신모듈과, 상기 상위통신모듈 및 하위통신모듈이 동일 어드레스 영역을 참조할 수 있도록 된 공유메모리, 및 상기 각구성을 포함하여 이루어진 시스템을 전반적으로 제어하며, 상기 상위통신모듈과 공유메모리간의 데이터 통신, 및 상기 하위통신모듈과 공유메모리간의 데이터 통신을 개별적으로 제어하는 제어부를 포함한다.

따라서 본 발명에 따른 인터페이스 장치는 상위통신모듈과 하위통신모듈이 공유메모리만을 참조하는 방식으로 통신이 이루어지므로 통신 프레임상의 연관관계가 분리되어 서로 독립적인 통신제어가 가능하다. 이로써 통신프레임 변환에 따른 시간이 획기적으로 단축되며, 상위통신모듈은 상위 시스템의 제어 및 요구를 실시간으로 처리가능하게 되고, 하위 통신모듈은 상위 시스템의 제어를 기다릴 필요가 없이 하위 시스템의 상태를 지속적으로 체크하여 최신의 상태정보를 공유메모리에 갱신 가능하므로 실질적으로 상위시스템의 요구에 대한 신속한 응답을 가능케 한다.

특히 전술한 공유메모리는 상태값 메모리 영역과 제어값 메모리 영역 및 스캔 메모리 영역으로 논리적으로 구획되는 것이 보다 바람직하다. 여기서, 전술한 상태값 메모리 영역은 상기 하위통신모듈이 데이터통신을 통해 하위시스템으로부터 수집한 소정 상태값이 저장되고, 저장된 그 상태값이 상위통신모듈의 액세스에 의해 상위 시스템으로 전달되도록 하기 위한 영역이다. 그리고, 전술한 제어값 메모리 영역은 상기 상위통신모듈이 상위 시스템에서 전달받은 소정 제어값을 FIFO(First In First Out: 선입선출방식) 구조로 저장 및 출력하여 하위통신모듈에 의해 하위시스템에 전달되도록 하기 위한 영역이다. 또한 상기 스캔 메모리 영역은 상태값을 읽어와야 할 대상인 하위 시스템의 어드레스를 FIFO 구조로 저장 및 출력하여 하위통신모듈에 의해 하위시스템으로 전달되도록 하기 위한 영역인 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 통신프레임은 제어대상인 하위 시스템의 조건에 적응적으로 2진비트단위, 워드단위, 구문단위 중의 하나로 결정되는 것이 바람직하고, 상기 하위 시스템이 조명기기제어와 관련된 경우에는 2진비트단위로 되고, 상기 하위 시스템이 전력기기제어와 관련된 경우에는 워드단위 또는 구문단위로 결정되는 것을 특징으로 한다.

한편, 상기 제어부는 상위통신모듈을 통해 수신되는 상위 시스템으로부터의 통신프레임을 분석하여 그 프레임내의 어드레스를 상기 공유메모리의 동일 어드레스와 일대일로 매핑시키는 방식으로 상위통신모듈의 데이터 통신을 제어하는 것이 보다 바람직하다. 보다 구체적으로는 상기 제어부는 상위시스템으로부터 수신된 통신프레임을 구문분석(parsing)하여 상태값에 대한 요구이면, 그 통신프레임내에 지정된 어드레스와 동일 어드레스의 상기 상태값 메모리 영역의 데이터를 읽어 실시간으로 응답하도록 상위통신모듈을 제어하고, 상기 수신된 통신프레임을 분석하여 상태제어에 대한 요구이면, 그 제어값을 상기 제어값 메모리 영역에 실시간으로 저장하도록 상위통신모듈을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하위통신단말은 제어부의 제어하에, 제어값 메모리 영역에 저장된 제어값을 하위 시스템으로 전달하여 해당 제어를 수행케 하며, 제어가 수행된 해당 하위시스템의 어드레스를 스캔 메모리 영역에 저장하며, 스캔 메모리 영역에 저장된 어드레스에 대응하는 하위시스템의 상태값을 하위 시스템으로부터 전달받아 상태값 메모리 영역의 해당 어드레스에 저장함을 특징으로 한다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 살펴본다.

도 2는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 빌딩자동화시스템의 인터페이스 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2를 참조하면, 인터페이스 장치(200)는 개략적으로 제어부(10)와 상위통신모듈(32,34) 및 하위통신모듈(42,44)을 포함하여 이루어지며, 본 발명의 핵심 요부를 제외한 수단들은 이 기술분야의 당업자에게 자명하게 이해될 것이므로 도시하지 않았다.

제어부(10)는 시스템의 각 구성을 전반적으로 제어하며, 상위통신모듈과 공유메모리간의 데이터 통신, 및 상기 하위통신모듈과 공유메모리간의 데이터 통신을 개별적으로 제어한다. 보다 구체적으로, 제어부(10)는 통상의 CPU를 채용하여 구현가능하며, 리눅스 기반의 운영체제에 기초하여 본 발명에 따른 인터페이스 제어 로직에 따른 응용소프트웨어에 의해 시스템을 제어한다. 여기서, 개별 구성들에 대한 제어는 리눅스 기반 운영체제에서 지원되는 통상의 타임-쉐어링(TIME-SHARING) 기법 등을 이용하여 공유메모리의 원활한 참조와 제어명령의 우선권 부여 등을 처리할 수 있다.

상위통신모듈(32,34)은 마스터와 공유메모리(20)와의 통신 및 관련 신호처리를 담당하는 수단들(제1통신모듈, 제1신호처리부)로 이루어지고, 하위통신모듈(42,44)은 복수의 슬레이브(DDC)들과 공유메모리(20)와의 통신 및 신호처리를 담당하는 수단들(제2통신모듈, 제2신호처리부)로 이루어진다. 여기서, 통신모듈들은 RS-232 규격, RS-485 규격, RS-232 규격, ETHER-NET 규격, UTP 규격, IEEE-1394 규격 등을 지원하는 통신 포트 및 신호처리 로직들이 시스템 용도에 따라 선택되어 복수로 구성될 수 있으며, 이 모듈들과 인터페이스 유닛 보드내의 다른 구성들과의 결합은 미도시한 버스들을 이용하여 유기적으로 연결된다.

공유메모리(20)는 상위통신모듈 및 하위통신모듈이 동일 어드레스 영역을 참조할 수 있도록 구성된다. 구체적으로는, 공유메모리는 공유메모리는 상태값 메모리 영역(V)(22)과 제어값 메모리 영역(C)(24) 및 스캔 메모리 영역(S)(26)으로 논리적으로 구획되어 관리되는 것이 바람직하다. 각 메모리 영역은 각 메모리 영역의 시작을 나타내는 개별적인 헤더 포인터(header pointer)와 각 메모리 영역의 끝을 나타내는 개별적인 테일 포인터(tail pointer)에 의해 논리적으로 분할된다. 여기서, 상태값 메모리 영역(22)은 상기 하위통신모듈이 데이터통신을 통해 하위시스템으로부터 수집한 소정 상태값이 저장되고, 저장된 그 상태값이 상위통신모듈의 액세스에 의해 상위 시스템으로 전달되도록 하기 위한 영역이다. 그리고, 제어값 메모리 영역(24)은 상기 상위통신모듈이 상위 시스템에서 전달받은 소정 제어값을 FIFO(First In First Out: 선입선출방식) 구조로 저장 및 출력하여 하위통신모듈에 의해 하위시스템에 전달되도록 하기 위한 영역이다. 또한 스캔 메모리 영역(26)은 상태값을 읽어와야 할 대상인 하위 시스템의 어드레스를 FIFO 구조로 저장 및 출력하여 하위통신모듈에 의해 하위시스템으로 전달되도록 하기 위한 영역인 것을 특징으로 한다.

도 3a는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인터페이스 장치의 개략적인인터페이스 제어 개념도로서, 마스터는 MCX1 규격에 따른 시스템의 일례를 들어 설명한다. 인터페이스 유닛은 마스터로부터의 요청 명령과 응답 명령에 따른 신호처리를 수행하고, 또한 하위의 다른 시스템들과의 요청 명령 및 응답 명령에 따른 신호처리를 수행한다.

보다 구체적으로 도 3b를 참조하여 설명하면, 인터페이스 유닛은 공유메모리와 하위통신모듈 및 상위통신모듈로 이루어지며, 상위 시스템과의 통신 신호처리 로직 및 하위시스템과의 신호처리로직은 제어부의 전반적인 제어하에 공유메모리를 참조하는 방식에 의해 서로 독립적으로 신호처리가 이루어진다.

도 4는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인터페이스 장치에서 하위통신모듈과 하위 시스템간의 통신 제어를 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 4를 참조하면, 하위통신제어로직은 제어값 메모리 영역에 소정 제어값이 저장되어 있는지의 여부를 판별하고(단계 410), 제어값이 없으면 후술하는 단계 414로 이행하고, 제어값이 있으면 그 제어값을 읽어 하위시스템의 해당 디바이스로 전송하여 제어가 이루어지도록 하고 또한 제어가 수행된 해당 디바이스의 번호(어드레스)를 스캔 메모리 영역에 저장한다(단계 412). 이어서 하위통신제어로직은 스캔 메모리 영역에 상태정보를 읽어와야할 어드레스 정보가 저장되어 있는지의 여부를 판별하고(단계 416), 어드레스 정보가 있으면 그 어드레스 정보를 하위 시스템으로 송신하여 해당 디바이스의 상태값을 읽어와 상태값 메모리 영역의 대응 어드레스에 저장한후 전술한 단계 410으로 되돌아간다. 한편 하위통신제어로직은 스캔 메모리 영역에 상태정보를 읽어와야 할 어드레스 정보가 없으면 그 다음 읽을 디바이스의 계측값을 읽어와 대응 상태값 메모리 영역에 저장한 후, 전술한 단계 410으로 되돌아간다.

따라서 이러한 자기 완결적으로 반복적인 하위통신제어로직에 따르면, 하위통신모듈은 상위통신모듈과 직접적으로 통신을 위한 신호처리를 수행하지 않으며, 다만 공유메모리의 참조(보다 구체적으로는 READ, WRITE)에 의해 상위통신모듈로부터 전달받은 마스터의 제어 및 응답 요청을 수행하게 된다.

도 5는 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 인터페이스 장치에서 상위통신모듈과 상위 시스템간의 통신제어를 개략적으로 나타낸 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 상위통신제어로직은 먼저 제어값 메모리 영역이 스캔되었는지의 여부를 판별하고(단계 510), 스캔되었으면 후술하는 단계 516으로 이행하며, 스캔되지 않았으면 상위 시스템으로부터 수신된 통신프레임을 분석하여 제어정보가 있는 경우 이를 제어값 메모리 영역에 저장한다(단계 512). 이어서 그 제어에 대한 응답을 수행하고 단계 510으로 되돌아간다(단계 514). 한편 단계 510에서 제어값 메모리 영역이 스캔되지 않았으면 스캔 어드레스에 대응하는 상태값 메모리 영역을 참조하여 대응 상태값을 읽어 마스터로 송신한 후(단계 516), 단계 510으로 되돌아간다.

따라서 하위통신제어로직과 대응되게 이러한 자기 완결적으로 반복적인 상위통신제어로직에 따르면, 상위통신모듈은 하위통신모듈과 직접적으로 통신을 위한 신호처리를 수행하지 않으며, 다만 공유메모리의 참조(보다 구체적으로는 READ, WRITE)에 의해 마스터로부터 요청된 제어값을 간접적으로 하위통신모듈에 넘겨주고 하위통신모듈로부터 공유메모리를 통해 전달받은 특정 디바이스의 상태값을 마스터로 전달하게 된다.

전술한 도 4 및 도 5를 참조한 바와 같이, 본 발명에 따른 빌딩자동화시스템에서의 인터페이스 장치는, 서로 다른 통신규격을 채용하는 기기들간의 데이터 통신 인터페이스에 있어서, 종래처럼 일측으로부터 전달받은 통신프레임을 타측의 통신규격에 맞추어 직접 변환하여 제공할 필요없이, 공유메모리의 참조 및 관련 제어방식에 의해 실질적으로 필요한 제어 및 응답 요청이 이종 기기간에 실행되면서도 그 효율성이 월등하게 향상된 인터페이스 장치를 제공하게 된다.

한편, 전술한 본 발명의 기술적 사상 및 전술의 바람직한 일실시예에 기초하여 그 기술적 범위내에서 다른 실시예들 및 변형예들이 가능함은 이 기술분야의 당업자에게 자명하게 이해될 것이므로 상세한 설명을 생략한다.

따라서 본 발명에 따른 빌딩자동화시스템에서의 인터페이스 장치는 상위통신모듈과 하위통신모듈이 공유메모리만을 참조하는 방식으로 통신제어가 이루어지므로 통신 프레임상의 연관관계가 분리되어 서로 독립적인 통신제어가 가능하다. 이로써 통신프레임 변환에 따른 시간이 획기적으로 단축되며, 상위통신모듈은 상위 시스템의 제어 및 요구를 실시간으로 처리가능하게 되고, 하위 통신모듈은 상위 시스템의 제어를 기다릴 필요가 없이 하위 시스템의 상태를 지속적으로 체크하여 최신의 상태정보를 공유메모리에 갱신 가능하므로 실질적으로 상위시스템의 요구에 대한 신속한 응답을 가능케 한다. 그러므로 본 발명에 따른 인터페이스 장치를 빌딩자동화시스템에 채용하는 경우, 시스템 전체의 효율성이 월등하게 개선되고 빌딩관리의 안정성을 강화시키며 고가의 대용량 인터페이스 장비가 필요없으므로 경제성을 보장함은 물론 이 분야 시장에서의 커다란 상업적 성공이 이 기술분야의 당업자에게는 자명하게 예측된다.

Claims (6)

1. 빌딩자동화시스템에서 서로 구분되는 통신규격을 채용한 기기들간의 데이터통신 인터페이스를 위한 장치에 있어서,

   상위 시스템과의 연결을 위한 상위통신모듈;

   적어도 하나의 하위 시스템과의 연결을 위한 하위통신모듈;

   상기 상위통신모듈 및 하위통신모듈이 동일 어드레스 영역을 참조할 수 있도록 된 공유메모리; 및

   상기 각 구성을 포함하여 이루어진 시스템을 전반적으로 제어하며, 상기 상위통신모듈과 공유메모리간의 데이터 통신, 및 상기 하위통신모듈과 공유메모리간의 데이터 통신을 개별적으로 제어하는 제어부를 포함하는 인터페이스 장치.
2. 제 1항에 있어서, 상기 공유메모리는 상태값 메모리 영역과 제어값 메모리 영역 및 스캔 메모리 영역으로 구획되고,

   상기 상태값 메모리 영역은 상기 하위통신모듈이 데이터통신을 통해 하위시스템으로부터 수집한 소정 상태값이 저장되고, 저장된 그 상태값이 상위통신모듈의 액세스에 의해 상위 시스템으로 전달되도록 하기 위한 영역이고,

   상기 제어값 메모리 영역은 상기 상위통신모듈이 상위 시스템에서 전달받은 소정 제어값을 FIFO 구조로 저장 및 출력하여 하위통신모듈에 의해 하위시스템에 전달되도록 하기 위한 영역이고,

   상기 스캔 메모리 영역은 상태값을 읽어와야 할 대상인 하위 시스템의 어드레스를 FIFO 구조로 저장 및 출력하여 하위통신모듈에 의해 하위시스템으로 전달되도록 하기 위한 영역인 것을 특징으로 하는, 인터페이스 장치.
3. 제 2항에 있어서, 상기 통신프레임은 제어대상인 하위 시스템의 조건에 적응적으로 2진비트단위, 워드단위, 구문단위 중의 하나로 결정되고,

   상기 하위 시스템이 조명기기제어와 관련된 경우에는 2진비트단위로 되고,

   상기 하위 시스템이 전력기기제어와 관련된 경우에는 워드단위 또는 구문단위로 결정되는 것을 특징으로 하는, 인터페이스 장치.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는

   상위통신모듈을 통해 수신되는 상위 시스템으로부터의 통신프레임을 분석하여 그 프레임내의 어드레스를 상기 공유메모리의 동일 어드레스와 일대일로 매핑시키는 방식으로 상위통신모듈의 데이터 통신을 제어함을 특징으로 하는, 인터페이스 장치.
5. 제 2항에 있어서, 상기 제어부는

   상기 수신된 통신프레임을 분석하여 상태값에 대한 요구이면, 그 통신프레임내에 지정된 어드레스와 동일 어드레스의 상기 상태값 메모리 영역의 데이터를 읽어 실시간으로 응답하도록 상위통신모듈을 제어하고,

   상기 수신된 통신프레임을 분석하여 상태제어에 대한 요구이면, 그 제어값을 상기 제어값 메모리 영역에 실시간으로 저장하도록 상위통신모듈을 제어함을 특징으로 하는, 인터페이스 장치.
6. 제 2항에 있어서, 상기 하위통신단말은 제어부의 제어하에,

   제어값 메모리 영역에 저장된 제어값을 하위 시스템으로 전달하여 해당 제어를 수행케 하며, 제어가 수행된 해당 하위시스템의 어드레스를 스캔 메모리 영역에 저장하며, 스캔 메모리 영역에 저장된 어드레스에 대응하는 하위시스템의 상태값을 하위 시스템으로부터 전달받아 상태값 메모리 영역의 해당 어드레스에 저장함을 특징으로 하는, 인터페이스 장치.