KR100660298B1 - 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의수자원 데이터 획득 방법 - Google Patents

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KR100660298B1 KR1020050103606A KR20050103606A KR100660298B1 KR 100660298 B1 KR100660298 B1 KR 100660298B1 KR 1020050103606 A KR1020050103606 A KR 1020050103606A KR 20050103606 A KR20050103606 A KR 20050103606A KR 100660298 B1 KR100660298 B1 KR 100660298B1
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유양수
이장상
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김동민
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한국수자원공사
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본 발명은 통신 위성을 통하여 관측국으로부터 수자원 데이터를 수신하는 분산제어국에서 집중 호우 등에 의해 위성과의 통신 상태가 원활하지 못한 경우 위성과의 통신 상태가 원활하지 못한 분산제어국을 대신하여 위성통신이 원활한 타 지역의 분산제어국에서 수자원 데이터를 수신하도록 해당 분산제어국을 절체 운용하여 수자원 데이터를 지속적으로 획득할 수 있도록 하는 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법은 서로 다른 지역에 위치된 적어도 두 개 이상의 분산제어국을 광역통신망을 통하여 상호 연결하는 단계; 상기 두 개 이상의 분산제어국 중 위성신호 수신상태가 양호한 일측 분산제어국을 주 분산제어국(100)으로 설정하고 다른 분산제어국을 부 분산제어국(200)으로 설정하는 단계; 상기 주 분산제어국(100)으로 설정된 분산제어국에서 주 분산제어국 관할 관측국(300)과 부 분산제어국 관할 관측국(400)으로부터 위성(500)을 통하여 수자원 데이터를 전송받아 DB 서버(181)에 등록하는 단계; 주 분산제어국(100)에서 수신한 수자원 데이터 중 부 분산제어국 관할 관측국(400)으로부터 수신된 수자원 데이터를 광역통신망을 통하여 부 분산제어국(200)에 전송하여 제공하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
분산제어국, 사이트 다이버시티(Site Diversity), 위성통신, 홍수예경보, 강우감쇠

Description

사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법 {Hydrological Data Acquisition Method Of Satellite Hub Station Using Site Diversity}
도 1은 종래 홍수예경보 시스템의 구성도,
도 2는 일반적인 빗방울과 전파의 관계를 나타낸 일례,
도 3은 본 발명에 적용되는 사이트 다이버시티의 개념도,
도 4는 본 발명에 따른 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 시스템의 네트워크 연결도,
도 5는 본 발명에 따른 위성 분산제어국의 블록 구성도,
도 6은 본 발명에 따른 위성 주 분산제어국에 구비된 SDBS 서버의 블록 구성도,
도 7a 내지 도 7d는 본 발명에 따라 위성 분산제어국에서 수자원 데이터를 획득하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
※ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
100 : 주 위성 분산제어국 200 : 부 위성 분산제어국
110,210 : 안테나 120,220 : 안테나 허브
130,230 : SSPA(Solid State Power Amplifier)
140,240 : OT(Outdoor Transceiver) 150,250 : BD(Burst Demodulation)
160,260 : 라우터(Router)
170,270 : NMS(Network Management System)
180,280 : TM 서버(Telemetering Server)
181,281 : DB 서버(DataBase Server)
190,290 : SDBS 서버(Site Diversity Back up System Server)
191 : 위성신호 수신보드 192 : 제어보드
193 : 표시부 194 : 설정부
195 : 메모리 196 : 전원부
300 : 주 분산제어국 관할 관측국 400 : 부 분산제어국 관할 관측국
500 : 위성
본 발명은 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 통신 위성을 통하여 관측국으로부터 수자원 데이터를 수신하는 분산제어국에서 집중 호우 등에 의해 위성과의 통신 상태가 원활하지 못한 경우 위성과의 통신 상태가 원활하지 못한 분산제어국을 대신하여 위성통신이 원활한 타 지역의 분산제어국에서 수자원 데이터를 수신하도록 해당 분산제어국을 절체 운용하여 수자원 데이터를 지속적으로 획득할 수 있도록 하는 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법에 관한 것이다.
무인 원격지의 강우량과 수위량 등의 수자원 데이터를 취득하고 분석하여 홍수 발생 가능성을 예측하는 홍수예경보 시스템에서 통상 분산제어국과 원격지 관측국은 통신 위성을 이용하여 상호 데이터를 송수신하게 된다.
도 1은 이러한 통신 위성을 이용한 종래 홍수예경보 시스템의 구성도로서, 홍수예경보 시스템은 통상 무인 원격지에 설치되어 강우량과 수위량 등의 수자원 데이터를 측정하는 관측국(30)과, 상기 관측국(30)으로부터 통신 위성(50)을 통하여 수자원 데이터를 전송받아 분석하고 관리하는 분산제어국(10)을 포함하여 이루어진다.
상기 관측국(30)은 원격지의 강우량을 측정하는 우량국(31), 수위를 측정하는 수위국(32) 등을 포함하는데, 이러한 관측국(30)은 분산제어국(10)의 호출 또는 강우 발생에 따라 자체적으로 원격지의 수자원 데이터를 측정하여 위성(50)을 통하여 분산제어국(10)에 전송하게 된다.
상기 분산제어국(10)에는 네트워크 환경을 감시하고 관리하는 NMS(Network Management System ; 망관리시스템)(17)와, 상기 관측국(30)에 수자원 데이터를 요청하여 관측국(30)으로부터 전송되는 수자원 데이터를 분석하고 관리하는 TM 서버(Telemetering Server)(18)와, 상기 NMS(17) 또는 TM 서버(18)가 통신망과 통신을 수행할 수 있도록 통신 경로를 설정하는 라우터(Router)(16)와, 위성(50)으로부터 수신되는 데이터 신호의 복조를 수행하는 BD(Burst Demodulation)(15)와, 통신망 동기 신호를 발생시키며 상기 NMS(17)의 출력제어에 의해 데이터 신호를 RF 주파수로 변환하여 출력하는 OT(Outdoor Transceiver)(14)와, RF 신호의 출력을 증폭하여 안테나 허브로 전송하는 SSPA(Solid State Power Amplifier)(13)와, 위성신호의 송수신을 중계하는 안테나 허브(Antenna HUB)(12)와, 위성(50)을 통하여 관측국(30)과 데이터 신호를 송수신하는 안테나(Antenna)(11)가 구비된다.
상기 안테나(11)를 통하여 위성(50)으로부터 수신되는 위성신호가 안테나 허브(12)와 BD(15) 및 라우터(16)를 통하여 NMS(17) 또는 TM 서버(18)에 전송되고, 역으로 NMS(17) 또는 TM 서버(18)에 의해 발생하는 신호는 라우터(16)와 OT(14) 및 SSPA(13)를 통하여 안테나 허브(12)에 전송된 후 안테나(11)를 통하여 위성(50)으로 송출되게 된다.
상기 안테나 허브(12)에는 안테나(11)를 통하여 수신된 위성신호를 저잡음 처리한 후 분배하여 각 포트로 출력하는 분배기가 구비되는데, 상기 BD(15)는 OT(14)로부터 출력되는 통신망 동기화 신호를 참조하여 안테나 허브(12)의 분배기로부터 출력되는 위성신호를 수신하여 복조하게 된다. 상기 라우터(16)에는 NMS(17) 또는 TM 서버(18)가 위성(50)과 통신을 수행할 수 있도록 통신 프로토콜을 일치시키는 SNPS(Subnet Packet Switch)/FRAD(Frame Relay Access Device) 및 CX-900 등이 구비된다.
상기의 구성으로 이루어진 홍수예경보 시스템은 분산제어국(10)의 TM 서버 (18)가 주기적 또는 비주기적으로 관할 관측국(30)을 호출하여 수자원 데이터를 전송받거나, 관할 관측국(30)에서 강우발생 등에 따라 획득되는 신규 수자원 데이터를 분산제어국(10)에 전송함으로써, 분산제어국(10)에서 원격지의 관할 관측국(30)에서 측정하는 수자원 데이터를 실시간으로 획득하여 분석할 수 있도록 하고 있다.
이러한 위성통신 환경의 홍수예경보 시스템에서 분산제어국(10)이 원격지 관할 관측국(30)의 수자원 데이터를 실시간으로 획득하기 위하여는 분산제어국(10)과 위성(50)의 통신 링크가 지속적으로 유지되어야 한다.
일반적으로 위성통신 환경에서 분산제어국(10)과 위성(50)의 통신을 방해하는 가장 큰 요인으로 강우감쇠를 들 수 있는데, 강우감쇠란 위성(50)으로부터 송출되는 전파가 강우에 따른 빗방울에 부딪혀 전파의 흡수 및 산란 작용으로 전파의 세기가 감소하는 현상을 말한다.
도 2는 체적을 구로 고쳤을 때 반경이 3㎜가 되는 빗방울과 전파의 관계를 나타낸 일례로서, 전파의 파장이 빗방울의 직경에 비하여 충분히 긴 경우에는 대부분 흡수작용에 의해 전파의 감쇠가 발생하지만, 전파의 파장이 짧아짐에 따라 산란에 의한 전파의 감쇠가 커지게 된다. 이러한 강우감쇠는 강우강도와 기후대에 따라 매우 다르게 나타나는데, 강우강도가 10㎜/h 정도에서는 강우감쇠에 큰 영향을 미치지 않지만, 20㎜/h 이상 비가 내리는 경우 이는 보통 대륙성 강우로 10㎞ 이상의 고도에서 내리기 때문에 비가 내리는 영역이 넓고 강우 강도가 커 전계의 감쇠에 따른 강우감쇠가 크게 나타난다. 또한, 태풍과 이와 동반하는 전선성의 비는 전체 강우량에 비해 짧은 시간에 집중 강우를 가져오며 비가 오는 영역도 넓어져 강우감쇠가 매우 크다고 할 수 있다.
이러한 강우감쇠 현상은 10㎓ 이상의 고주파 대역일수록 비 또는 대류권의 물방울에 의해 흡수되는 신호 에너지의 증가로 인해 그 영향이 심해진다. 전형적으로 C 밴드(4∼6㎓)에서의 강우감쇠는 상·하향 링크에서 0.2㏈ 정도이며, 폭우지역에서는 드물게 2㏈까지 높아진다. 통계적 강우감쇠량으로 볼 때 평년의 시간율 0.01％(가동율 99.99％)에 대한 전형적인 강우감쇠량을 강우강도 30∼50㎜/h 인 지역에 대해 계산해보면, 4㎓에서 약 0.1㏈, 12㎓에서 5∼10㏈, 30㎓에서 25∼40㏈ 정도가 된다.
상기 도 1의 홍수예경보 시스템에서 사용되는 위성은 현재 우리나라의 무궁화 2호 위성으로, 이 무궁화 위성은 사용 주파수 대역이 Ku 밴드(10∼14㎓), Ka 밴드(20∼30㎓)의 고주파 대역을 갖는다. 따라서, 강우 발생시 감쇠 영향이 커 통신 회선 품질에 심각한 영향을 미치게 되는데, 특히 전파 신호에 대한 레벨 감소, 열잡음 증가, 편파 사용시의 간섭 증가 등의 영향을 주어 위성통신 링크가 두절되는 등 정상적인 데이터 전송을 어렵게 한다.
더욱이, 근래 들어 짧은 시간 동안 특정지역에 비를 집중적으로 내리는 국지성 집중호우의 발생 빈도가 증가하면서 집중호우 지역의 분산제어국과 위성의 통신 링크가 두절되어 실제로 최장 수십 분까지 링크의 두절 상태가 지속되는 현상이 발생하고 있다.
이에 따라 고주파 대역을 사용하는 위성통신에서 강우감쇠에 의한 통신 장애 를 줄이기 위한 대책이 요구되고 있으나, 상술한 종래의 홍수예경보 시스템은 집중호우로 인하여 분산제어국과 위성의 통신 링크가 두절되는 경우 분산제어국과 위성간의 데이터 송수신을 원활히 하기 위한 기능이 제공되지 못하였다.
한편, 종래에 위성에서 분산제어국에 비콘(Beacon) 신호를 전송하고 분산제어국에서 이 비콘 신호를 수신하여 수신 레벨을 검출함으로써 분산제어국에서 위성과의 통신 상태를 파악할 수 있도록 하는 방법을 이용하였는데, 이 경우에는 위성에서 수자원 데이터 캐리어와 별도의 비콘 신호를 생성하여 분산제어국에 전송하여야 함으로써 한정된 위성통신 주파수 자원의 낭비를 초래하여 효율적인 주파수 사용이 이루어지지 못하는 문제점이 있었다. 또한, 분산제어국과 위성의 통신 상태가 양호한데 수자원 데이터의 수신 상태가 불량할 경우에도 정상적으로 수자원 데이터를 수신할 수 있는 방법이 제공되지 못하였다.
본 발명은 상술한 종래 홍수예경보 시스템에서 강우감쇠에 의해 분산제어국과 위성간의 통신 품질이 저하되는 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 집중호우에 의해 분산제어국과 위성의 통신 품질이 저하되면 위성과의 통신이 원활하지 못한 분산제어국을 대신하여 위성통신이 원활한 타 지역의 분산제어국에서 수자원 데이터를 대신 수신하여 해당 분산제어국에 전송함으로서 분산제어국에서 수자원 데이터를 지속적으로 획득할 수 있도록 하는 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법을 제공하는 데 있 다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법은 원격지에서 수자원 데이터를 측정하는 다수의 관측국으로부터 위성을 통하여 측정된 수자원 데이터를 전송받아 이를 분석하고 관리하는 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법에 있어서, 서로 다른 지역에 위치된 적어도 두 개 이상의 분산제어국을 광역통신망을 통하여 상호 연결하는 단계; 상기 두 개 이상의 분산제어국 중 위성신호 수신상태가 양호한 일측 분산제어국을 주 분산제어국으로 설정하고 다른 분산제어국을 부 분산제어국으로 설정하는 단계; 상기 주 분산제어국으로 설정된 분산제어국에서 주 분산제어국 관할 관측국과 부 분산제어국 관할 관측국으로부터 위성을 통하여 수자원 데이터를 전송받아 DB 서버에 등록하는 단계; 주 분산제어국에서 수신한 수자원 데이터 중 부 분산제어국 관할 관측국으로부터 수신된 수자원 데이터를 광역통신망을 통하여 부 분산제어국에 전송하여 제공하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 주 분산제어국과 부 분산제어국을 설정하는 단계는 상기 두 개 이상의 분산제어국 중 일측 분산제어국을 주 분산제어국으로 설정하고 다른 분산제어국을 부 분산제어국으로 설정하는 단계; 상기 주 분산제어국에서 위성으로부터 위성신호를 수신하여 수신된 위성신호의 품질상태를 검출하는 단계; 수신된 위성신호의 품질상태가 양호하다고 판단되는 경우 주 분산제어국과 부 분산제어국의 설정을 지속 적으로 유지하고, 수신된 위성신호의 품질상태가 불량하다고 판단되는 경우 위성신호 수신 품질상태가 양호한 부 분산제어국을 주 분산제어국으로 전환하고 기존 주 분산제어국은 부 분산제어국으로 전환하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 위성신호의 수신 품질상태 판단은 수신되는 위성신호의 세기에 따른 수신레벨을 검출하여 기 설정된 기준값과 비교함으로써 이루어지거나, DB 서버에 등록되는 수자원 데이터의 결측 데이터를 검출하여 기 설정된 기준값과 비교함으로써 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 주 분산제어국과 부 분산제어국의 전환은 위성신호 수신 품질상태가 불량한 주 분산제어국에서 부 분산제어국에 분산제어국의 주/부 전환을 요청하는 단계; 주/부 전환을 요청받은 부 분산제어국에서 위성으로부터 전송되는 위성신호를 수신하여 위성신호의 수신 품질상태를 검출하는 단계; 부 분산제어국의 위성신호 수신 품질상태가 양호한 경우 주/부 전환을 승인하는 메시지를 주 분산제어국에 전송하여 부 분산제어국과 주 분산제어국의 전환이 이루어지고, 위성신호 수신 품질상태가 불량한 경우 주/부 전환을 거절하는 메시지를 주 분산제어국에 전송한 후 대기하는 단계;를 포함하여 이루어진다.
상기 부 분산제어국의 위성신호 수신 품질상태가 불량하여 주/부 전환이 이루어지지 않게 되면 주 분산제어국은 부 분산제어국에 주기적으로 주/부 전환을 요청하게 되며, 상기 주 분산제어국과 부 분산제어국의 주/부 전환이 이루어지면 주/부 전환 정보는 SMS를 통하여 운영자의 휴대단말기에 전송되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
먼저, 본 발명에 적용되는 사이트 다이버시티에 대하여 설명한다.
다이버시티(Diversity)란 강우감쇠 등에 의한 통신 품질 저하 현상을 방지하기 위하여 서로 다른 2개 이상의 독립된 전파 경로를 통하여 수신된 여러 개의 신호 중 가장 양호한 특성을 갖는 신호를 선택하여 이용하는 방법을 의미한다.
본 발명의 실시예에서는 거리상으로 멀리 떨어진 2개 이상의 기지국을 동시에 운용하는 사이트 다이버시티(Site Diversity) 기법을 적용하고 있는데, 도 3은 본 발명에 적용되는 위성 사이트 다이버시티의 개념도를 나타낸 것이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 사이트 다이버시티 기법은 한 분산제어국(Station 1)(100)이 있는 지역에서 비나 눈 때문에 페이딩(Fading) 현상이 발생하여 위성(500)과의 통신이 불가능할 경우, 통신이 가능한 다른 분산제어국(Station 2)(200)을 이용하여 수자원 데이터를 획득한 후 이를 지상으로 연결된 원래의 분산제어국(100)에 전송하는 방법을 통하여 수자원 데이터를 지속적으로 획득할 수 있도록 하고 있다. 상기 사이트 다이버시티 기법은 각 분산제어국(100)(200)을 충분한 거리로 이격시켜 서로 독립적인 기후를 보이는 지역에 각각 배치함으로써 어느 한 지역의 기후가 좋지 않아도 다른 지역에 배치된 분산제어국을 통하여 데이터를 대신 수신하여 전송받을 수 있도록 한다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 시스템의 네트워크 연결도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 수자원 데이터 획득 시스템은 원격지의 수자원 데이터를 획득하는 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)이 광역통신망(WAN ; Wide Area Network)을 통하여 연결되고, 이 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)은 위성(500)을 통하여 주 분산제어국 관할 관측국(300) 및 부 분산제어국 관할 관측국(400)과 연결된다.
상기 주 분산제어국 관할 관측국(300)은 주 분산제어국(100)에 의해 관리되는 관측국이고 부 분산제어국 관할 관측국(400)은 부 분산제어국(200)에 의해 관리되는 관측국으로서 상기 주/부 분산제어국 관할 관측국(300)(400)에는 다수의 우량국 및 수위국 등이 존재한다.
상기 주 분산제어국(100)은 광역통신망을 통하여 연결된 적어도 두 개 이상의 분산제어국 중 위성(500)과의 통신상태가 양호한 일측의 분산제어국으로, 이 주 분산제어국(100)은 주 분산제어국 관할 관측국(300) 뿐만 아니라 부 분산제어국 관할 관측국(400)으로부터도 수자원 데이터를 수신하여, 이 중 부 분산제어국 관할 관측국(400)으로부터 수신된 수자원 데이터를 광역통신망을 통하여 부 분산제어국(200)에 전송하는 역할을 수행한다. 만약, 주 분산제어국(100)과 위성(500)의 통신 상태가 불량해지면 위성(500)과의 통신 상태가 양호한 부 분산제어국(200)이 주 분산제어국으로 전환되고 기존의 주 분산제어국(100)은 부 분산제어국으로 전환되어, 위성(500)과의 통신 상태가 양호한 분산제어국에서 다른 분산제어국을 대신하여 수자원 데이터를 지속적으로 수신할 수 있도록 한다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 분산제어국의 블록 구성도로서, 본 발명의 실시예에 따른 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)은 구성이 동일하되 위성(500)과의 통신상태에 따라 주/부가 결정된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 주/부 분산제어국(100)(200)에는 안테나(110)(210), 안테나 허브(120)(220), SSPA(130)(230), OT(140)(240), BD(150)(250), 라우터(160)(260), NMS(170)(270), TM 서버(180)(280), DB 서버(181)(281), SDBS 서버(190)(290) 등이 구비된다.
상기 NMS(170)(270)는 위성 통신상태를 감시하고 제어하는 Web NMS이고, 상기 TM 서버(180)(280)는 시스템의 고장 및 강우감쇠 등으로 인해 발생하는 데이터 수신 상태를 DB 서버(181)에 저장하고 감시하며 관리하는 호출 제어장치이다.
상기 SDBS(Site Diversity Back up System) 서버(190)(290)는 안테나 허브(120)(220)로부터 위성신호를 전송받아 수신된 위성신호의 품질 상태를 검사하고, DB 서버(181)(281)에 저장된 수자원 데이터의 결측 데이터를 검출함으로써, 수신 위성신호 및 수자원 데이터의 품질상태가 양호한 일측 분산제어국을 주 분산제어국(100)으로 설정하고 다른 분산제어국을 부 분산제어국(200)으로 설정하여 운영하는 장치이다.
상기 SDBS 서버(190)(290)에 의해 주 분산제어국(100)으로 설정된 분산제어국은 주 분산제어국 관할 관측국(300)을 호출하여 수자원 데이터를 전송받아 획득할 뿐 아니라, 부 분산제어국(200)을 대신하여 부 분산제어국 관할 관측국(400)을 호출하여 수자원 데이터를 전송받고 이를 광역통신망을 통하여 부 분산제어국(200) 에 전달하게 된다. 분산제어국의 관측국 호출은 OT(140)(240)의 동작을 통하여 이루어지기 때문에, 주 분산제어국(100)의 OT(140)가 활성화(Active) 되고 부 분산제어국(200)의 OT(240)가 비활성화(Non Active) 되어 주 분산제어국(100)이 주 분산제어국 관할 관측국(300) 및 부 분산제어국 관할 관측국(400)을 호출하는 반면 부 분산제어국(200)은 별도의 관측국을 호출하지 않게 된다. 상기, 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)간의 데이터 통신은 각 분산제어국에 구비된 TM 서버(180)(280)를 통하여 이루어진다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 주 분산제어국에 구비된 SDBS 서버의 블록 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 SDBS 서버(190)는 안테나 허브(120)로부터 위성신호를 전송받아 위성신호의 세기를 감지하는 위성신호 수신보드(191)와, 상기 위성신호 수신보드(191)를 통하여 전송되는 위성신호의 세기와 DB 서버(181)에 등록되는 수자원 데이터의 결측 데이터를 검출하여 위성(500)과의 통신 품질 상태를 파악하여 분산제어국의 주/부를 설정하는 제어보드(192)와, 상기 제어보드(192)의 동작 및 설정상태를 외부로 표시하는 표시부(193)와, 상기 제어보드(192)를 통한 분산제어국의 주/부 설정을 수동으로 설정하는 설정부(194)와, 상기 제어보드(192)의 설정상태가 저장되는 메모리(195)를 포함하여 이루어진다.
상기 위성신호 수신보드(191)에는 안테나 허브(120)의 분배기로부터 출력되는 L-Band의 위성신호를 수신하여 위성신호 세기에 따른 전압을 발생시켜 제어보드 (192)로 전송하는 IFU(Intermediate Frequency Unit)(191a)와, 상기 IFU(191a)에서 처리되는 I와 Q 신호를 안정적인 상태로 처리하기 위한 DMU(Digital Modem Unit)(191b)와, 상기 IFU(191a)와 DMU(19b)에 안정적인 전원을 제공하는 MBU(Mother Board Unit)(191c)가 구비된다. 상기 IFU(191a)는 안테나 허브(120)로부터 전송되는 위성신호의 세기에 따라 6.2∼6.6VDC의 전압값으로 표현되는 AGC(Automatic Gain Control) 신호를 발생시켜 제어보드(192)로 전송하게 된다.
상기 제어보드(192)에는 위성신호 수신보드(191)에서 전송되는 AGC 신호를 디지털 신호로 변환하는 AD 컨버터(Analog to Digital Convertor)(192a)와, 상기 AD 컨버터(192a)를 통하여 디지털 신호로 변환된 전압값의 평균을 계산하여 위성신호의 수신레벨을 검출하는 수신레벨 검출부(192b)와, DB 서버(181)에 저장된 수자원 데이터를 검사하여 수자원 데이터의 결측 데이터를 검출하는 결측 데이터 검출부(192c)와, 상기 수신레벨 검출부(191b)를 통하여 검출된 위성신호 수신레벨과 결측 데이터 검출부(192c)에 의해 검출되는 결측 데이터 수에 따라 해당 분산제어국을 주 분산제어국으로 설정할지 부 분산제어국으로 설정할지 결정하는 주/부 분산제어국 설정제어부(192d)가 구비되어 있다. 상기 주/부 분산제어국 설정제어부(192d)는 수신레벨 검출부(192b)를 통하여 검출되는 위성신호 수신레벨이 기 설정된 기준값보다 크고 결측 데이터 검출부(192c)를 통하여 검출되는 결측 데이터의 수가 기 설정된 기준값보다 작은 경우 해당 분산제어국을 주 분산제어국(100)으로 설정하며, 분산제어국의 설정상태를 메모리(195)에 저장하여 참조하게 된다.
이하, 상기의 구성으로 이루어진 분산제어국의 수자원 데이터 획득 시스템을 통하여 분산제어국에서 수자원 데이터를 획득하는 과정에 대하여 상세히 설명한다.
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 실시예에 따라 분산제어국에서 수자원 데이터를 획득하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
단계 S100, S101 : 먼저, 광역통신망을 통하여 연결된 두 개의 분산제어국 중 디폴트(Default)로 설정된 일측 분산제어국을 주 분산제어국(100)으로 설정하고 타측 분산제어국을 부 분산제어국(200)으로 설정한다. 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)의 설정에 따라, 주 분산제어국(100)의 NMS(170)는 위성(500)을 호출할 수 있도록 OT(140)를 활성화(Active) 상태로 유지시키고, 부 분산제어국(200)의 NMS(270)는 OT(240)를 비활성화(Non Active) 상태로 유지시킨다.
단계 S110 : 관측국에서 측정되는 수자원 데이터의 획득을 위하여, 주 분산제어국(100)의 TM 서버(180)는 위성(500)을 통하여 주 분산제어국 관할 관측국(300)과 부 분산제어국 관할 관측국(400)에 수자원 데이터를 요청한다.
단계 S120 : 수자원 데이터 전송을 요청받은 주 분산제어국 관할 관측국(300) 및 부 분산제어국 관할 관측국(400)은 측정한 수자원 데이터를 위성(500)을 통하여 주 분산제어국(100)에 전송하게 된다. 수자원 데이터 신호는 주 분산제어국(100)의 안테나(110)에 수신된 후 안테나 허브(120)와 BD(150) 및 라우터(160)를 통하여 TM 서버(180)에 전송된다.
단계 S130 : 주 분산제어국(100)의 TM 서버(180)는 위성(500)으로부터 수신되는 주/부 분산제어국 관할 관측국(300)(400)의 수자원 데이터를 각각 DB 서버 (181)에 저장한다. 상기 TM 서버(180)는 주 분산제어국 관할 관측국(300)으로부터 수신된 수자원 데이터를 분석하여 주 분산제어국 관할 관측국(300)의 상황을 파악하고, 분석된 수자원 데이터를 DB 서버(181)에 저장하여 관리하는 역할도 수행한다.
단계 S140, S102 : TM 서버(180)는 부 분산제어국 관할 관측국(400)으로부터 수신된 수자원 데이터를 광역통신망을 통하여 부 분산제어국(200)에 전송하게 되며, 부 분산제어국(200)의 TM 서버(280)는 주 분산제어국(100)으로부터 전송되는 부 분산제어국 관할 관측국(400)의 수자원 데이터를 DB 서버(281)에 등록하여 관리한다. 한편, 상기 주 분산제어국(100)의 DB 서버(181)에 등록된 부 분산제어국 관할 관측국(400)의 수자원 데이터는 부 분산제어국(200)의 백업 데이터 역할을 하게 된다.
단계 S150, S160 : 한편, 주 분산제어국(100)의 SDBS 서버(190)는 안테나 허브(120)로부터 전송되는 위성신호를 수신하여 위성신호의 세기에 따른 위성신호 레벨을 검출하여 기 설정된 기준값과 비교하게 된다.
단계 S170, S180 : 또한, 주 분산제어국(100)의 SDBS 서버(190)는 TM 서버(180)를 통하여 DB 서버(181)에 저장된 수자원 데이터를 인출하여 결측 데이터를 검출하고 이를 기 설정된 기준값과 비교하게 된다.
단계 S190 : 상기 단계(S160, S180)에서 검출되는 위성신호 수신레벨이 기준값보다 크고 결측 데이터의 수가 기준값보다 작은 경우에는 주 분산제어국(100)과 위성(500)간의 통신 상태가 양호한 것이므로, 수자원 데이터의 수신 과정이 종료되지 않는 한 상기 단계 S110으로 돌아가 주 분산제어국(100)에서 주/부 분산제어국 관할 관측국(300)(400)으로부터 수자원 데이터를 요청하여 수신하는 과정을 반복 수행하게 된다.
단계 S200 : 만약, 상기 단계(S160, S180)에서 위성신호 수신레벨이 기준값보다 작은 시간이 설정시간을 초과하거나 결측 데이터의 수가 기준값보다 크게 되면 이는 주 분산제어국(100)과 위성(500)간의 통신 상태가 불량한 것이므로, 주 분산제어국(100)의 TM 서버(180)는 부 분산제어국(200)에 분산제어국의 주/부를 전환할 것을 요청하게 된다.
단계 S210, S220 : 주 분산제어국(100)으로부터 주/부 전환을 요청받은 부 분산제어국(200)은 먼저 위성(500)으로부터 수신되는 위성신호를 분석하여 위성신호 수신상태를 검사하게 된다. 위성신호 수신상태 검사는 수신되는 위성신호의 세기를 검출하여 기준값과 비교함으로써 이루어진다.
단계 S230, S240, S250 : 수신되는 위성신호의 검사 결과 수신상태가 양호하다고 판단되면, 부 분산제어국(200)은 TM 서버(280)를 통하여 주 분산제어국(100)에 주/부 전환을 승인하는 메시지를 전송하게 된다. 주/부 전환 승인 메시지 전송 후, 부 분산제어국(200)은 NMS(270)를 통하여 OT(240)를 활성화(Active) 상태로 변환함으로써 부 분산제어국(200)에서 주 분산제어국으로 전환하게 된다.
단계 S260, S270 : 부 분산제어국(200)으로부터 주/부 전환 승인 메시지를 전송받은 주 분산제어국(100)은 NMS(170)를 통하여 OT(140)를 비활성화(Non Active) 상태로 변환함으로써 주 분산제어국(100)에서 부 분산제어국으로 전환하게 된다. 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)의 주/부 전환이 이루어지면 상기 단계 S110으로 이동하여 이후의 과정을 반복하여 수행하게 된다.
단계 S280 : 한편, 상기 과정을 통하여 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)의 주/부 전환이 이루어지면, 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)은 주/부 전환 정보를 운영자에게 통보하여 운영자가 이를 파악할 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에서 상기 주/부 전환 정보는 TM 서버(180)의 SMS(Short Message Service) 기능을 통하여 기 설정된 운영자의 휴대단말기에 무선 송신된다.
단계 S300, S310, S320 : 한편, 상기 단계(S220)에서 수신되는 위성신호의 검사 결과 수신상태가 불량하다고 판단되면, 부 분산제어국(200)은 TM 서버(280)를 통하여 주 분산제어국(100)에 주/부 전환을 거절하는 메시지를 전송하고 표시부에 경고 알람을 표시하게 된다. 주/부 전환 거절 메시지를 전송한 부 분산제어국(200)은 OT(240)를 비활성화(Non Active) 상태로 유지시켜 주 분산제어국으로 전환하지 않고 대기하게 된다.
단계 S330, S340 : 한편, 부 분산제어국(200)으로부터 주/부 전환 거절 메시지를 전송받은 주 분산제어국(100)은 주 분산제어국의 상태를 그대로 유지한 채, 부 분산제어국(200)의 거절로 인해 주 분산제어국이 부 분산제어국으로 전환되지 않았음을 나타내는 경고 알람을 표시부(193)를 통하여 외부로 표시하게 된다.
단계 S350 : 주 분산제어국(100)은 위성(500)으로부터 전송되는 위성신호의 수신레벨과 DB 서버(181)에 저장되는 수자원 데이터의 결측 데이터를 재검출하여 기준값과 비교한 후, 위성신호 수신레벨이 기준값보다 크고 결측 데이터의 수가 기준값보다 작게 되는 경우 위성과의 통신 상태가 원활하게 회복된 것으로 판단하여 상기 단계 S110으로 이동하여 이 후의 과정을 반복하여 수행한다.
단계 S360 : 만약, 상기 단계(S350)에서 재검출된 위성신호 수신레벨이 기준값보다 작거나 결측 데이터의 수가 기준값보다 큰 경우 위성과의 통신 상태가 지속 적으로 불량한 것으로 판단하여 기 설정된 소정시간 간격으로 부 분산제어국(200)에 주/부 전환을 재요청하게 되며, 이에 따라 상기 단계 S210으로 이동하여 이후의 과정을 반복하여 수행하게 된다.
상기 과정에서 발생하는 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)의 설정 및 동작 상태, 수신된 위성신호 및 위성신호 수신 품질상태는 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)의 DB 서버(181)(281)에 로깅(Logging)되고 표시부에 표시되어 운영자가 이를 확인할 수 있도록 제공된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법은 위성과의 통신 상태에 따라 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)을 설정 및 전환하여, 부 분산제어국(200)에서 수신하여야 하는 부 분산제어국 관할 관측국(400)의 수자원 데이터를 주 분산제어국(100)에서 대신 수신하여 광역통신망을 통하여 부 분산제어국(200)에 전송함으로써 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국 (200)이 양질의 수자원 데이터를 지속적으로 획득할 수 있도록 한다.
상술한 본 발명에 따른 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법은 동일 내지 유사한 기능을 수행할 수 있도록 적절하게 변형될 수 있다.
예를 들면, 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)의 전환이 사용자에 의해 수동으로 진행될 수 있다. 이 경우, 사용자가 주 분산제어국(100)에 구비된 설정부(194)를 조작하여 주/부 전환을 선택하면, 주 분산제어국(100)의 TM 서버(180)는 부 분산제어국(200)에 주/부 전환을 요청하는 메시지를 전송하고 부 분산제어국(200)은 위성신호 수신상태에 따라 주/부 전환을 승인하거나 거절하여 주/부 전환 과정이 진행될 수 있다.
또한, 이와 반대로, 사용자가 부 분산제어국(200)에 구비된 설정부를 조작하여 주/부 전환을 선택하며, 부 분산제어국(200)는 주 분산제어국(100)에 주/부 전환을 요청하는 메시지를 전송하고 주 분산제어국(100)은 위성신호 수신상태에 따라 주/부 전환을 승인하거나 거절함으로써 주/부 전환이 수동으로 진행될 수 있다.
이와 같이, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되는 것은 아니며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 갖는 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위내에서 다양하게 수정되고 변형될 수 있음은 물론이다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법은 위성과의 통신 상태가 양호한 주 분산제어국에서 부 분산제어국 관할 관측국에서 측정된 수문 데이터를 대신 수신하여 부 분산제어국에 전송함으로써 집중호우로 인한 강우감쇠에 의해 부 분산제어국의 위성 통신 상태가 불량하여도 주 분산제어국을 통하여 양질의 수자원 데이터를 지속적으로 획득할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따른 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법은 분산제어국과 위성간의 통신 상태를 검사하기 위한 별도의 비콘신호를 이용하지 않고 관측국에서 위성을 통하여 전송하는 위성신호의 수신레벨과 결측 데이터를 검출하여 위성과의 통신 상태를 파악함으로서 위성통신 주파수를 효율적으로 이용할 수 있는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 원격지에서 수자원 데이터를 측정하는 다수의 관측국으로부터 위성을 통하여 측정된 수자원 데이터를 전송받아 이를 분석하고 관리하는 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법에 있어서,
    (a) 서로 다른 지역에 위치된 적어도 두 개 이상의 분산제어국을 광역통신망을 통하여 상호 연결하는 단계;
    (b) 상기 두 개 이상의 분산제어국 중 위성신호 수신상태가 양호한 일측 분산제어국을 주 분산제어국(100)으로 설정하고 다른 분산제어국을 부 분산제어국(200)으로 설정하는 단계;
    (c) 상기 주 분산제어국(100)으로 설정된 분산제어국에서 주 분산제어국 관할 관측국(300)과 부 분산제어국 관할 관측국(400)으로부터 위성(500)을 통하여 수자원 데이터를 전송받아 DB 서버(181)에 등록하는 단계;
    (d) 주 분산제어국(100)에서 수신한 수자원 데이터 중 부 분산제어국 관할 관측국(400)으로부터 수신된 수자원 데이터를 광역통신망을 통하여 부 분산제어국(200)에 전송하여 제공하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)을 설정하는 단계(b)는
    (b1) 상기 두 개 이상의 분산제어국 중 일측 분산제어국을 주 분산제어국(100)으로 설정하고 다른 분산제어국을 부 분산제어국(200)으로 설정하는 단계;
    (b2) 상기 주 분산제어국(100)에서 위성(500)으로부터 위성신호를 수신하여 수신된 위성신호의 품질상태를 검출하는 단계;
    (b3) 수신된 위성신호의 품질상태가 양호하다고 판단되는 경우 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)의 설정을 지속적으로 유지하고, 수신된 위성신호의 품질상태가 불량하다고 판단되는 경우 위성신호 수신 품질상태가 양호한 부 분산제어국(200)을 주 분산제어국으로 전환하고 기존 주 분산제어국(100)은 부 분산제어국으로 전환하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 위성신호의 수신 품질상태 판단은 수신되는 위성신호의 세기에 따른 수신레벨을 검출하여 기 설정된 기준값과 비교함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 위성신호의 수신 품질상태 판단은 DB 서버(181)에 등록되는 수자원 데이터의 결측 데이터를 검출하여 기 설정된 기준값과 비교함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법.
  5. 청구항 2에 있어서,
    상기 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)의 전환(b3)은
    (ⅰ) 위성신호 수신 품질상태가 불량한 주 분산제어국(100)에서 부 분산제어국(200)에 분산제어국의 주/부 전환을 요청하는 단계;
    (ⅱ) 주/부 전환을 요청받은 부 분산제어국(200)에서 위성(500)으로부터 전송되는 위성신호를 수신하여 위성신호의 수신 품질상태를 검출하는 단계;
    (ⅲ) 부 분산제어국(200)의 위성신호 수신 품질상태가 양호한 경우 주/부 전환을 승인하는 메시지를 주 분산제어국(100)에 전송하여 부 분산제어국(200)과 주 분산제어국(100)의 전환이 이루어지고, 위성신호 수신 품질상태가 불량한 경우 주/부 전환을 거절하는 메시지를 주 분산제어국(100)에 전송한 후 대기하는 단계;를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 부 분산제어국(200)의 위성신호 수신 품질상태가 불량하여 주/부 전환이 이루어지지 않게 되면, 주 분산제어국(100)은 부 분산제어국(200)에 주기적으로 주/부 전환을 요청하는 것을 특징으로 하는 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법.
  7. 청구항 2에 있어서,
    상기 주 분산제어국(100)과 부 분산제어국(200)의 주/부 전환이 이루어지면 주/부 전환 정보는 SMS(Short Message Service ; 단문 서비스)를 통하여 운영자의 휴대단말기에 전송되는 것을 특징으로 하는 사이트 다이버시티 기법을 이용한 위성 분산제어국의 수자원 데이터 획득 방법.
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