KR100713835B1 - 가로등 관제 시스템의 분전함 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 각종 장애상태에서도 능동적으로 대처할 수 있고 유지보수가 용이한 분전함장치를 개시한다. 본 발명의 분전함장치는 가로등 공급전력선을 분기하고 제어신호에 따라 배전 스위치를 연결 혹은 차단하여 소속 가로등주부에 야간에는 상시전력이나 격등전력을 제공하고 주간에는 안전전압을 제공하며, 각 분기별 전류량을 감지하는 급전계통과, 가로등 중앙관제부와 통신망을 통해 통신하고, 소속 가로등주부와 전력선이나 무선으로 통신하여 가로등 중앙관제부의 제어명령에 따라 소속 가로등주부를 제어하고, 소속 가로등주의 상태와 분전함의 상태를 가로등 중앙관제부로 보고하는 분전함 제어기와, 분전함 제어기와 별개로 분리되어 보조판넬에 설치되고, 분전함제어기의 제어에 따라 급전계통을 제어하며 안전전압을 제공하고, 분전함제어기 고장시에는 자체적으로 제어신호를 제공하는 분전함 보조제어부와, 분전함 보조제어부의 제어에 따라 상용 교류전원을 안전전압으로 변환하여 상기 분전함 보조제어부에 제공하는 변압기로 구성된다.

가로등제어, 분전함, CDMA 통신, PLC 전력선 통신, Zigbee무선통신, 안전전압

Description

가로등 관제 시스템의 분전함 장치{POWER DISTRIBUTION APPARATUS FOR STREETLIGHT CONTROL AND MANAGEMENT SYSTEM }

도 1은 본 발명이 적용되는 가로등 관제 시스템의 전체 구성 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 분전함의 구성 블럭도,

도 3은 본 발명에 따른 분전함제어기의 구성 블럭도,

도 4는 본 발명에 따른 분전함 보조 제어부의 구성 블럭도,

도 5는 본 발명에 따른 분전함 보조제어부의 보조 판넬,

도 6은 본 발명에 따른 안전전압 개념을 설명하기 위한 개략도,

도 7은 본 발명에 따른 분전함제어기의 통신망 라우팅부를 도시한 도면,

도 8은 본 발명에 따른 분전함제어기의 통신망 라우팅부가 수행하는 라우팅 순서를 도시한 순서도,

도 9는 본 발명이 적용되는 가로등주 제어기의 연결 구성도,

도 10은 본 발명이 적용되는 등주 제어기의 구성 블럭도,

도 11은 본 발명에 따른 분전함/등주 연결망 구성 블럭도,

도 12는 본 발명에 따른 PLC 전력선 통신 불량 구간의 ZIGBEE 통신 중계 예시도,

도 13은 본 발명에 따른 모든 등주에서 통신중계를 하는 라우팅 개념도,

도 14는 본 발명에 따른 1:1 통신방식과 중계통신 방식의 등주를 갖는 라우팅 개념도,

도 15는 본 발명이 적용되는 가로등 중앙 관제 서버를 도시한 구성 블럭도,

도 16은 본 발명에 따른 가로등 중앙관제서버와 분전함제어기간의 통신 순서도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

101: 인터넷망 102: CDMA망

104: 핸드폰 105: PDA단말기

100: 가로등 중앙관제부 110: 중앙관제서버

130: 중앙관제단말기 150: 가로등 상환판장치

200: 분전함부 220: 분전함제어기

240: 분전함 보조제어부 215: 220V/30V 변압부

300: 가로등주부 302: 등기구

304: 안정기 310: 가로등주제어기

본 발명은 가로등 관제 시스템에서 중앙관제서버의 지령에 따라 소속 가로등 을 제어하기 위한 분전함 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 각종 장애상태에서도 능동적으로 대처할 수 있고 유지보수가 용이한 분전함장치에 관한 것이다.

최근 들어, 분산된 가로등을 중앙 집중방식으로 원격제어하기 위한 가로등 관제 시스템들이 제안되고 있는데, 통상 가로등 관제 시스템은 분전함까지만 제어하는 모델과, 분전함과 가로등주 모두를 제어하는 모델로 구분할 수 있다.

분전함까지만을 제어하는 시스템은 중앙 센터에서 서버컴퓨터를 두고 분전함과 통신 방법으로 VHF 통신 또는 CDMA 통신을 이용하는데, 분전함 내에 제어기를 설치하여 분전함에 연결된 가로등의 분기제어 및 상시 격등제어 등을 할 수 있다.

또한 가로등주까지 제어하는 시스템은 분전함과 가로등주, 가로등주와 가로등주 사이에 전력공급선로 이외에 별도의 제어를 위한 전용통신 선로를 가설하기 곤란하므로 각각의 가로등주내에 제어기를 설치하여 분전함제어기와 전력선 통신(PLC)를 이용하고 있다.

그런데 전력선을 이용한 통신방식(PLC)은 전력선로가 불안정하고, 안정기가 노후화되거나 등주제어기가 자주 고장이 발생하여 유지보수비용이 증가하는 문제점이 있다. 즉, 현재의 가로등은 전력공급선의 단선 및 노후화로 인해 가로등주제어기의 통신 수단으로 전력선 통신(PLC)를 사용할 경우에는 그 선로이상을 감지 후, 통보받기 위하여 그 선로를 사용해야하는 딜레마에 처하게 된다. 이로 인해 선로 이상 정보를 포함한 등주감시정보를 제때에 원활하게 통보받지 못하여 가로등주감시기를 포함한 유지보수에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있다.

한편, 가로등 중앙 관제시스템 도입 이전에는 분전함에서 주간에는 가로등주 로 전원공급을 하지 않고 있기 때문에 주간에는 누전사고의 위험이 없지만 가로등 중앙 관제시스템을 도입할 경우에는 가로등주제어기의 운용과 선로누설을 감시를 위해서 전원을 공급해야 한다. 그런데 주간에 220V 전압을 공급할 경우에는 누전시 감전사고가 발생할 수 있고 전력의 소비도 많이 발생한다. 이를 해결하기 위하여 가로등주로 220V 상시전원을 공급하는 대신에 30V 저전압(이하'안전전압'이라 함)을 공급하는 방식이 사용되고 있다.

이와 같이 안전전압을 공급하는 방식의 종래기술로서 실용신안등록 제20-0427664호에는 분전함 내에 안전전압인가장치와 분전함제어기가 설치되어 있고, 분전함제어기에서 마그네틱스위치로 오프(OFF) 제어 명령을 전달하면 안전전압인가장치의 온(ON)스위치가 동작하는데, 이때 안전전압과 상용전압이 동시에 인가되는 것을 방지하기 위하여 마그네틱 스위치와 안전전압 접점을 반대로 구현하고 있다.

이러한 종래의 분전함은 상시 안전전압을 입력받아 내부 스위칭에 의하여 인가하는 전원선이 분전함제어기의 출력제어부를 통해서 출력되고 전력선 통신선로로도 이용하는 것으로 구성이 되어 있어 동시에 안전전압과 상시전압이 인가될 수 있다는 단점은 없으나 과부화 전류가 발생되면 분전함제어기의 내부 스위칭을 위해 입력되는 안전전압의 전원으로 인해 분전함제어기의 회로 손상이 발생할 가능성이 있다. 또한 정상모드에서 입력전원 공급이 안정기로의 전원공급을 끊고 있는 상태로써 가로등주제어기의 고장시마다 가로등주제어기의 모드변환부를 수동모드(안정기로 전원을 바로 연결)로 현장에 출동하여 변환시켜야 하는 문제점이 있다.

또한 종래의 가로등 관제 시스템에서는 분전함제어기와 소속된 가로등주제어 기가 1:1 통신을 수행하기 위해서는 등주제어기의 개별적 식별을 위해서 고유번호로 부여된 아이디 설정부(보통은 8bit의 DIP 스위치를 둠)가 필요하게 되는데, H/W 적으로 별도의 고유 아이디 설정부를 두어 설치시 각각 설치현장에서 등주제어기 개폐 후 설정해야하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, 본 발명의 목적은 각종 장애상태에서도 능동적으로 대처할 수 있고 유지보수가 용이한 분전함장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 중앙관제서버와 통신망을 통해 접속되어 중앙관제서버의 제어에 따라 소속가로등주에 상시/격등전력선을 통해 전력과 안전전압을 공급함과 아울러 소속 가로등주에 설치된 가로등주제어기와 통신하여 가로등주상태 및 자신의 상태를 상기 중앙관제서버로 전송하는 분전함 장치에 있어서, 가로등 공급전력선을 분기하고 제어신호에 따라 배전 스위치를 연결 혹은 차단하여 소속 가로등주부에 야간에는 상시전력이나 격등전력을 제공하고 주간에는 안전전압을 제공하며, 각 분기별 전류량을 감지하는 급전계통; 상기 가로등 중앙관제부와 통신망을 통해 통신하고, 소속 가로등주부와 전력선이나 무선으로 통신하여 상기 가로등 중앙관제부의 제어명령에 따라 소속 가로등주부를 제어하고, 소속 가로등주의 상태와 분전함의 상태를 상기 가로등 중앙관제부로 보고하는 분전함 제어기; 상기 분전함 제어기와 별개로 분리되어 보조판넬에 설치되고, 상기 분전함제어기의 제어에 따라 상기 급전계통을 제어하며 안전전압을 제공하고, 상기 분전함제어기 고장시에는 자체적으로 제어신호를 제공하는 분전함 보조제어부; 및 상기 분전함 보조제어부의 제어에 따라 상용 교류전원을 안전전압으로 변환하여 상기 분전함 보조제어부에 제공하는 변압기를 구비한 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.

삭제

도 1은 본 발명에 따른 가로등 관제 시스템의 전체 구성도로서, 본 발명의 가로등 관제 시스템은 중앙관제센터에 설치되어 있는 가로등 중앙 관제부(100)와, 각 지역에 분산되어 설치된 분전함부(200), 가로등주마다 설치되어 소속 분전함으로부터 전력선(204/206)을 통해 전력을 공급받아 가로등을 점/소등하는 등주부(300), 및 이들을 연결하는 통신망(101,102)과 연계운영을 위한 통신단말기(104,105)로 구성된다.

도 1을 참조하면, 가로등 중앙 관제부(100)는 중앙관제서버(110)와 중앙관제 단말기(130), 가로등 상황판 장치(150)로 구성되고, 중앙관제센터의 운영자는 통신단말기(104,105)를 보유하여 원격지에서도 운영할 수 있다. 중앙관제서버(110)는 인터넷 망(101)과 CDMA 이동 통신망(102)을 매개로 분전함제어기(220)와 통신을 하여 분전함제어기(220)와 가로등주제어기(310)를 제어하거나, 분전함과 가로등주의 상태 정보를 수신하여 중앙관제서버(110)의 데이터 저장 장치에 저장하고, 중앙관제단말기(130)와 가로등 상황판 장치(150)에 분전함과 가로등 정보를 표시하기 위한 정보를 전달한다. 중앙관제단말기(130)는 분전함과 가로등의 상황 정보를 표시하여 운영자가 알 수 있게 하고, 운영자의 조작에 따라 분전함제어기(220)와 등주 제어기(310)를 제어할 수 있게 한다. 가로등 상황판 장치(150)는 중앙관제센터 내에 상황을 표현하기 위해서 분전함과 가로등의 상황 정보를 표시하며 중앙관제서버(110)와 PLC 통신, ZIGBEE 통신, 485 유선통신 등을 사용하여 통신한다.

상기 분전함부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이, 분전함에 내장되는 분전함제어기(220)와, 분전함제어기(220)와 분리되어 별도의 판넬에 내장되는 분전함 보조제어부(240), 및 급전계통으로 구성되어 통신망(101,102)을 통해 중앙관제서버(110)와 통신하고, 소정의 제어절차에 따라 상시전력공급선로(204)와 격등전력공급선로(206)를 통해 가로등에 전력을 공급하거나 차단한다. 특히, 본 발명에 따른 분전함제어기(220)는 분전함에 설치되어 가로등에 공급되는 전력에 대한 배전 스위치를 제어하고, 소속 가로등주의 가로등주제어기(310)와 통신하여 가로등의 점,소등을 제어하거나 안정기와 등기구의 고장여부와 누전량을 감시하며, 중앙관제서버(110)에 분전함과 각 가로등의 상태 정보를 보고하고, 중앙관제서버(110)로부터 중계되는 분전함 및 가로등 제어 정보에 따라 해당 분전함 및 가로등을 제어/관리한다.

상기 등주부(300)는 도 9에 도시된 바와 같이, 각 가로등주에 설치된 등기구(302)와 안정기(304) 및 등주제어기(310)로 구성되어 소속 분전함으로부터 공급되는 전력에 의해 등기구(302)를 점등시킨다. 특히, 본 발명에 따른 가로등주제어기(310)는 가로등주에 설치되어 가로등의 안정기(304)와 등기구(302)의 점,소등을 제어하고, 안정기(304)와 등기구(302)의 고장 여부와 누전량을 감시하여 소속 분전함제어기(220)에 보고하며, 분전함제어기(220)와 다른 등주제어기간 통신을 중계한다.

그리고 중앙관제서버(110)와 분전함제어기(220)는 인터넷(101) 및 CDMA이동통신망(102)을 통해 통신하고, 분전함제어기(220)와 등주제어기(310)는 전력선을 이용한 전력선통신(PLC)이나 지그비방식으로 통신한다. 중앙관제서버(110)와 미도시된 중앙관제 데이터 저장장치, 중앙관제단말기(130)는 LAN이나 인터넷 등으로 연결될 수 있고, 특히 인터넷(101)은 미도시된 게이트웨이를 통해 CDMA 이동 통신망과 연동하여 분전함제어기(220)와 중앙관제서버(110)를 연결한다. 이동통신망(102)은 인터넷 망(101)과 연동하여 분전함제어기(220)와 중앙관제서버(110)를 연결하고, 핸드폰(104)과 PDA(105)에 중앙관제정보를 전송한다.

도 2는 본 발명에 따른 분전함 구성도로서, 분전함의 급전계통은 인입단의 가로등 전력선(202)이 주차단기(210)를 거친 후 상시등 점등시 전력을 공급하기 위한 상시전력공급선(204)과 격등 점등시 전력을 공급하기 위한 격등전력공급선(206)으로 분기되어 이루어진다. 그리고 상시전력공급선(204)은 필요에 따라 다시 분기될 수 있고, 가로등 전력선(202)과, 주차단기(210)와 전자식 차단기(211-1), 누전차단기(212-1,212-2)를 거쳐 연결되어 상시등 점등시 가로등에 전력을 공급한다. 격등전력공급선(206)도 필요에 따라 다시 분기될 수 있으며, 가로등 전력선(202)과, 주차단기(210)와 전자식 차단기(211-2), 누전차단기(212-3,212-4)로 연결되어 격등 점등시 가로등에 전력을 공급한다.

도 2를 참조하면, 주차단기(210)는 인입단에서 수동으로 가로등 전력선(202)을 연결 혹은 차단하여 가로등 전력과 분전함 내 장치들에 전원을 공급하거나 차단한다. 제1 전자식 차단기(211-1)는 주차단기(210)를 거쳐 분기된 상시전력공급선(204)을 분전함제어기(220)의 제어신호에 따라 연결 혹은 차단하여 가로등에 상시 전력을 공급하거나 차단한다. 제2 전자식 차단기(211-2)는 주차단기(210)를 거쳐 분기된 격등전력공급선(206)을 분전함제어기(220)의 제어신호에 따라 연결 혹은 차단하여 가로등에 격등 전력을 공급하거나 차단한다.

각 분기별 누전차단기(212-1,212-2)는 제1 전자식 차단기(211-1)를 거쳐 다시 분기된 상시전력공급선로(204)의 누전이 기준량을 초과하면 자동으로 전력공급을 차단하고, 각 분기별 전류감지(CT)센서(213-1,213-2)는 분기별 가로등 전력으로 소비되는 전류량을 측정하여 분전함제어기(220)로 전달하며, 각 분기별 누설전류감지(ZCT)센서(214-1,214-2)는 분기별 가로등 전력 공급시 발생하는 누설 전류량을 측정하여 분전함제어기(220)로 전달한다.

각 분기별 누전차단기(212-3,212-4)는 제2 전자식 차단기(211-2)를 거쳐 다시 분기된 격등전력공급선로(206)의 누전이 기준량을 초과하면 자동으로 전력공급을 차단하고, 각 분기별 전류감지(CT)센서(213-3,213-4)는 분기별 가로등 전력으로 소비되는 전류량을 측정하여 분전함제어기(220)로 전달하며, 각 분기별 누설전류감지(ZCT)센서(214-3,214-4)는 분기별 가로등 전력 공급시 발생하는 누설 전류량을 측정하여 분전함제어기(220)로 전달한다.

상기 분전함제어기(220)는 분전함에 설치되어 전류감지센서(213-1~213-4) 및 누설전류감지센서(214-1~214-4)로부터 감지신호를 입력받고 보조제어부(240)를 통해 가로등에 공급되는 전력에 대한 배전 스위치인 전자식 차단기(211-1,211-2)를 제어하며, 도 9의 가로등주 등주제어기(310)와 전력선통신 혹은 지그비 무선통신하여 가로등의 점,소등을 제어하거나 안정기(304)와 등기구(302)의 고장여부와 누전량을 감시한다. 그리고 분전함제어기(220)는 중앙관제서버(110)에 분전함과 각 가로등의 상태 정보를 보고하고, 중앙관제서버(110)로부터 전달되는 분전함 및 가로등 제어 정보에 따라 해당 분전함 및 가로등을 제어 및 관리한다.

상기 보조제어부(240)는 도 4에 도시하여 나타낸 바와 같이, 분전함제어기(220) 고장 시 가로등 점,소등 제어를 보조하는 타이머 스위치(241)와, 분전함제어기(220)와 타이머 스위치(241)에 의한 전자식 차단기 제어를 선택할 수 있는 전자식 차단기 제어 선택 스위치(242), 안전전압 출력을 허용하거나 차단하는 안전전압 공급제어 스위치부(243), 분전함제어기와 타이머 스위치, 전자식 차단기, 220V/30V 변압기에 공급되는 전원에서 발생하는 누전을 차단하는 누전차단기들로 이루어진다.

상기 220V/30V 변압부(215)는 도면 6에 도시하여 나타낸 바와 같이, 가로등 전력선에 공급되는 220V 교류 전압을 안전전압인 30V 교류전압으로 변환하여 보조제어부(240)에 제공한다. 전력선 통신선로(208)는 안전전압(30V)과 연결된 분전함제어기의 PLC 통신부와 연결된다.

냉각팬장치부(270)는 분전함내의 온도를 감지하는 디지털 온도센서부, 환풍용 팬부, 제어동작을 수행하는 마이컴부, 전원부, 동작상태와 온도정보, 제어정보를 분전함제어기와 통신하는 통신부로 구성되어 분전함과 분전함제어기의 온도 상승시 환풍용 팬을 작동시켜 냉각시키는 역할을 한다.

도 3은 본 발명에 따른 분전함제어기의 구성 블럭도로서, 본 발명의 분전함제어기(220)는 중앙제어처리부(221), CDMA통신부(222), 통신망라우팅부(223), 지그비통신부(224), 전력선통신부(225), 릴레이스위치제어부(226), 냉각팬제어부(227), 키패드입력부(228), LCD(229), LED(230), 버저(231), 메모리(232), RTC(233), 센서부(234), 충전부(235), SMPS(236)로 구성된다.

도 3을 참조하면, 중앙제어처리부(221)는 가로등 전력 공급과 분전함/가로등 고장 감시, 가로등주제어기(220)와의 통신 제어, 도 1의 중앙관제서버(110)와의 통신, 사용자와의 상호작용 등을 제어하는 마이컴으로 구성된다. 또한 중앙제어처리부(221)는 키패드입력부(228)로부터 각 노드들의 고유번호를 입력받아 통신망라우팅부(223)를 통해 라우팅 테이블을 생성하게 하고, 생성된 라우팅 테이블을 지그비통신부(224)나 전력선통신부(225)를 통해 소속 가로등주부로 전송하며, CDMA통신부(222)를 통해 중앙관제서버(110)로부터 콜신호가 수신되면 상기 CDMA통신부(222)를 통해 호설정을 처리하여 중앙관제서버 인터넷 IP 주소를 갖는 중앙관제서버(110)와 무선 인터넷 데이터 통신을 위한 연결을 설정하거나 또는 분전함제어기(220)에 수집된 분전함 및 가로등의 감시정보를 설정된 주기마다 중앙관제서버(110)에 능동적으로 연결을 설정하여 제어데이터 및 상태 데이터를 송수신하고, 수신받은 패스워드의 인증 처리를 거쳐 가로등 급전과 안전전압공급을 위해 상기 릴레이 스위치를 제어한다.

상기 CDMA통신부(222)는 도 1에서 도시하여 나타낸 바와 같이, CDMA 이동 통신망(102)과 인터넷 망(101)을 통해 중앙관제 서버(110)와 분전함제어기(220) 사이의 무선 데이터 송/수신을 담당하고, 지그비통신부(223)는 분전함제어기(220)와 가로등주제어기(310) 사이의 무선 데이터 송/수신을 담당하며, 전력선(PLC)통신부(225)는 분전함제어기(220)와 가로등주제어기(310) 사이의 전력선 기반 데이터 송/수신을 담당한다.

상기 통신망 라우팅부(223)는 가로등주제어기(310)의 중계기능 역할 수행에 따른 가로등주제어기(310)들과 분전함제어기(220) 간의 통신에 필요한 중계 대상과 순서 정보를 설정하고 저장하여 해당 가로등주제어기(310)에 설정치를 전달하여 라우팅 환경을 구성한다.

릴레이 스위치 제어부(226)는 중앙제어처리부(221)의 제어에 따라 가로등에 전력 공급을 개폐하는 도 2의 전자식 차단기(211-1,211-2)와, 안전전압 공급을 개폐하는 안전전압 도 4의 공급 제어 스위치(243)를 제어한다.

냉각팬 제어부(227)는 중앙제어처리부(221)의 제어에 따라 분전함 내 온도가 일정 온도 이상이 되면 분전함 내 온도를 저감시키기 위해 환풍 작동을 하고 분전함 내 온도가 일정 온도 이하이면 작동을 멈추도록 냉각팬장치부(270)를 제어한다.

LCD표시부(229)는 분전함과 등주, 분전함제어기, 등주 제어기의 상황 정보와 분전함제어기(220)의 설정 정보, 분전함제어기(220)의 운용 상태 정보, 분전함제어기 사용자 인터페이스를 표시하고, LED표시부(230)는 분전함제어기(220)의 전원 인가 상태, 축전지 충전 중 표시, 가로등에 대한 배전 여부, 가로등 심야 점등 운영 여부, 누설 전류 발생 여부, 등주 제어기 오류 발생 여부를 표시한다. 버저(231)는 분전함제어기(220)와 사용자간 상호작용 중 키패드(keypad) 입력 또는 오류 동작을 소리로 알려준다. 키패드입력부(228)는 사용자가 분전함제어기에 동작을 지시하기 위한 신호를 입력하는 기능을 제공하는 키패드(Keypad)이다.

센서부(234)는 각 분기별 가로등 전력으로 소비되는 전류량을 측정하기 위한 전류량 측정용 코일(CT) 센서(213-1~213-4)와, 각 분기별 가로등 전력 공급시 발생하는 누설 전류량을 측정하기 위한 누설 전류량 측정용 코일(ZCT) 센서(214-1~214-4)로부터 입력된 전기신호를 중앙제어처리부(221)의 아날로그 디지털 변환기(ADC)가 해석할 수 있는 전압 신호로 변환한다.

리얼타임클럭부(233)는 현재 시각 정보를 유지하는 시계장치(RTC, Real-Time Clock)이고, 메모리(232)는 분전함제어기 운용에 필요한 설정 정보와 등주 제어기 관련 정보를 저장하는 기억장치이다.

SMPS(236)는 220V 교류 전원으로부터 분전함제어기(220)를 기동하는데 필요한 직류 전원을 변환/공급하는 SMPS(Switch Mode Power Supply)형 전원공급장치이고, 충전부(235)는 정전 시 일정기간 동안 분전함제어기(220)에 전원을 공급하는 축전지를 충전하는 기능을 한다.

도 4는 본 발명에 따른 분전함 보조제어부의 구성 블럭도로서, 본 발명의 분전함 보조제어부(240)는 타이머스위치부(241)와 제어기선택스위치(242), 안전전압공급제어스위치부(243), 안전전압차단스위치부(244), 제1 내지 제4 누전차단기(245-1~245-4)로 구성된다.

타이머스위치(241)는 분전함제어기(220)의 고장 시에 분전함제어기(220) 대신에 가로등의 점/소등을 위해 전자식 차단기(211-1,211-2)를 제어하기 위한 제어신호를 생성하고, 제어기선택스위치(242)는 가로등 점/소등을 위해 분전함제어기(220)의 제어신호나 타이머 스위치(241)의 제어신호 중 하나를 선택하여 전자식 차단기(211-1,211-2)로 전달한다.

안전전압 공급 제어스위치(243)는 분전함제어기(220)의 제어신호에 따라 가로등주 제어기(310)에 안전전압(30V)을 공급하기 위해 도 2의 220V/30V 변압기(215)를 제어하고, 안전전압(30V)을 각 분기별 가로등 전력선에 출력하기 위한 회로를 제어하는 스위치들로 구성된다. 안전전압차단스위치(244)는 수동으로 각 분기별 가로등 전력선에 안전전압 공급을 허용/차단한다.

제1 누전차단기(245-1)는 분전함제어기(220)에 공급되는 전원의 개폐와 분전함제어기(220)에 전원을 공급하는 중에 발생하는 기준치 이상의 누설전류 발생 시 전원공급을 자동으로 차단하고, 제2 누전차단기(245-2)는 전자식 차단기(211-1,211-2)에 공급되는 전원의 개폐와 전자식 차단기(211-1,211-2)에 전원을 공급하는 중 발생하는 기준치 이상의 누설전류 발생 시 전원공급을 자동으로 차단한다.

제3 누전차단기(245-3)는 타이머 스위치(241)에 공급되는 전원의 개폐와 타이머 스위치(241)에 전원을 공급하는 중 발생하는 기준치 이상의 누설전류 발생 시 전원공급을 자동 차단하고, 제4 누전차단기(245-4)는 220V/30V 변압기(215)에 공급되는 전원의 개폐와 220V/30V 변압기(215)에 전원을 공급하는 중 발생하는 기준치 이상의 누설전류 발생 시 전원공급을 자동으로 차단한다.

이러한 분전함 보조제어부(240)는 분전함제어기(220)와 분리되어 별도의 보조판넬(240c)에 내장되는데, 보조판넬(240c)은 도 5에 도시된 바와 같이, 스테인레스스틸 재질의 기구적인 케이스로서, 수동스위치를 실장하기 위한 홀들과 자동스위치 및 누전기들을 고정할 수 있도록 되어 있으며, 내부에 보조제어부를 구성하는 각종 부품들을 지지하고 연결선을 효율적으로 배선할 수 있게 되어 있다. 이러한 보조판넬은 분전함의 공간 협소로 인해 전체 크기가 가장 작은 공간을 차지하면서도 가장 많은 표면적을 가질 수 있도록 제작되어 있고, 미리 분전함 보조제어부를 조립하여 보다 큰 모듈로 구성하는 편리함을 제공하며, 이를 통하여 도로변 현장의 분전함에서 부속류들의 설치를 생략할 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 안전전압 공급 개념의 개략도로서, 분전함제어기로부터 안전전압을 공급하기 위한 구성들이 도시되어 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 분전함제어기(220)는 릴레이스위치제어부(226)와 기타 구성으로 이루어지는데, 릴레이스위치제어부(226)가 제어신호를 도2의 보조제어부(240)로 전달하여 전자식차단기(211)나 보조제어부(220)에 설치된 안전전압공급제어스위치부(243)를 제어할 수 있도록 되어 있다. 즉, 스위칭릴레이제어부(226)는 분전함 밖의 분전함 보조제어부(240)에 위치한 전자식차단기(211-1,211-2)와 안전전압공급 제어스위치부(243)를 제어한다. 이와 같이 본 발명에서는 안전전압공급 제어스위치부(243)가 분전함제어기(220) 외부에 존재하여 안전전압의 공급이 분전함제어기(220) 내부를 통과하지 않게 되어 분전함제어기(220)의 안전성을 도모할 수 있다.

또한 PLC통신선(208)이 220V/30V 변압부(215)의 30V 출력부에 연결되어 안전전압공급제어스위치부(243)를 통해 도 2의 선로(204,206)를 거쳐 누전차단기부(212)로 연결된다. 이러한 본 발명의 장치는 안전전압공급제어스위치부(243) 고장시에 분전함제어기(220)와 독립되어 있기 때문에 스위치부(243)의 교체만으로 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.

도 7은 본 발명에 따른 분전함제어기 내의 통신망 라우팅부를 도시한 도면으로서, 통신망 라우팅부(223)는 라우팅 노드 입력부(331)와 기본 라우팅 생성부(332), 라우팅정보저장부(333), 라우팅변환처리부(334), 라우팅정보전송부(335)로 구성된다.

도 7을 참조하면, 라우팅 노드입력부(331)는 도면 3의 중앙제어처리부(221)를 통해 키패드입력부(228)로부터 라우팅하는데 필요한 노드(가로등제어기)의 고유번호를 입력받고, 기본라우팅 생성부(332)는 라우팅노드입력부(331)로부터 입력된 순서로 연속 중계하는 기본 라우팅 테이블을 생성하고, 라우팅정보저장부(333)는 기본 라우팅테이블을 저장한다. 다음으로 라우팅변환처리부(334)는 라우팅정보저장부(333)의 기본 라우팅 테이블을 읽어들인 후, 새로이 최소의 중계노드를 갖는 라우팅 테이블로 수정 변환시키는 과정을 수행하여 라우팅정보저장부(333)에 최종 라우팅 테이블을 저장하고, 라우팅정보전송부(335)는
라우팅정보저장부(333)에 저장된 최종 라우팅테이블을 중앙제어처리부(221)를 거쳐 전력선 통신부(225)와 지그비무선통신부(224)를 통해 각각의 가로등주제어기(310)로 전송한다.

도 8은 본 발명에 따라 분전함제어기내의 통신망 라우팅부가 수행하는 라우팅 순서도를 도시한 것이다.

통상, 도 1에서 도시한 가로등제어기(310)들과 분전함제어기(220)간의 통신을 하기 위해서는 가장 단순한 1:N 통신방법이 있지만 이는 통신환경의 열악함과 가로등주의 선형배치 등으로 인해 현실적으로는 많은 장애가 있다. 이를 해결하는 방법으로 중계통신방법을 사용하는데, 이는 신호의 재생성으로 전달되므로 신호의 감쇄 문제를 극복할 수 있다.

도 8을 참조하면, 단계 S110에서는 라우팅 테이블 구성을 위해 도 1의 분전함제어기(220)의 고유번호와 가로등주제어기(310)의 고유번호를 입력하는데, 본 발명의 실시예에서는 분전함 1개에 등주 4개가 소속되어 있는 경우를 나타낸다. 분전함제어기의 고유번호는 "00"이고, 4개의 가로등주제어기의 고유번호는 각각 "01, 02, 03, 04"이다. 입력된 분전함제어기의 고유번호는 분전함제어기 테이블(D)에 저장되고, 각 가로등주제어기의 고유번호는 가로등주제어기 테이블(L)에 저장된다. 이러한 고유번호는 데이터 전송시에 목적지 혹은 발신지 주소로 사용된다.

단계 S120에서는 입력된 고유번호에 의해 기본 라우팅 테이블(RT1)을 생성한다. 기본 라우팅 테이블(RT1)을 살펴보면, 분전함제어기 "00"에 4개의 목적지와 중계지를 의미하는 필드값으로 (01,01), (02,01), (03,01), (04,01)이 생성되었다. 이는 분전함제어기 "00"은 각각의 가로등주제어기 01에서 04로 통신하는데, 01을 중계지로 하여 다른 가로등주제어기에 패킷을 전송하는 것을 보여준다. 이와 같이 기본 라우팅 테이블(RT1)은 선형적으로 릴레이하여 전달하는 방식이다.

단계 S130에서는 기본 라우팅 테이블 생성 후, 중계노드를 가장 작게 하기 위하여 최선의 통신 경로를 찾는다. 통상, 중계노드가 많을수록 통신 속도의 저하와 각 가로등주제어기들의 시스템 부하가 커지는 문제가 발생할 수 있으므로 단계 130에서는 단계 131 내지 단계 137의 세부 절차를 수행하여 최선의 통신경로를 구한다.

단계 S131에서는 순차적으로 각 가로등주제어기(310)와 분전함제어기(220) 간에 1:1 통신 테스트를 수행하여 테스트에 성공하면 단계 S137에서 관련된 라우팅 테이블들을 수정한다. 만일 통신테스트에서 성공하지 못하면 단계 S134 내지 단계 S136에서 이전의 가로등주제어기를 발신지로 하여 다음 차례의 가로등주제어기와 1:1 통신을 테스트한다. 이 단계에서도 통신에 성공하지 않으면 해당 가로등주제어기 L은 분전함제어기는 물론 이전의 등주제어기 L-1과도 통신할 수 없어 통신에러 상태로 규정하여 라우팅 작업을 중단하여 라우팅 과정이 실패하게 된다(S160). 이는 선로의 문제로 전력선 통신과 장애물이나 원거리로 인해 무선통신이 함께 되지 않았음을 의미하고, 그 원인을 찾아 해소한 후 다시 라우팅 작업을 수행하여야 한다.

단계 S130의 과정을 성공적으로 마치게 되면, 최종 라우팅 테이블(RT2)을 얻게 되고, 도 1에 도시한 바와 같이 분전함제어기(220)는 01부터 04까지의 각 라우팅 테이블을 해당 가로등주제어기(310)로 송신하여 저장하도록 한다. 이후에는 각 가로등주제어기(310)는 저장된 자신의 라우팅테이블에 의해서 통신을 중계하거나 자신에게 보내진 데이터 패킷을 수신한다.

기본 라우팅테이블(RT1)과 최종 라우팅테이블(RT2)을 비교해보면, 기본 라우팅 테이블(RT1)은 중계노드의 합이 15개이고 수정된 라우팅 테이블(RT2)의 중계노드의 합은 10개로써 중계노드의 개소가 5개 줄었음을 알 수 있다. 전체 발신지에서 목적지까지 중계노드가 작게 통신할 수 있다는 것은 그만큼 통신 효율이 좋아졌다는 것을 의미한다. 수정된 라우팅 테이블(RT2)은 00과 1:1 통신이 가능하여 중계노드가 필요없는 01, 02, 03의 가로등주제어기와 00과 1:1 통신이 되지 않는 04는 03의 중계에 의해서 통신을 가능함을 나타내고 있다.

도 9는 본 발명에 따른 가로등주 제어기 연결 구성도이다.

가로등주제어기(310)는 가로등주에 설치되어 가로등의 안정기(304)와 등기구(302)의 점소등을 제어하고, 안정기(304)와 등기구(302)의 고장 여부와 누전량을 감시하여 소속 분전함제어기(220)에 보고하고, 분전함제어기(220)와 가로등주제어기(310)간 통신을 중계한다. 안정기(304)는 등기구(302)의 점등을 제어하고, 등기구(302)는 안정기(304)에 연결되어 빛을 생성하는 형광형 조명장치이다.

도 10은 본 발명에 따른 가로등주제어기의 구성도로서, 본 발명의 가로등주제어기(310)는 중앙제어부(311), 통신중계부(312), 지그비무선통신부(313), PLC전력선통신부(314), 메모리(315), RTC(316), 센서부(317), 안정기/등기구 전원계측부(318), 안정기연결부(319), 등기구연결부(320), 안정기전원제어부(321), 누전차단제어부(322), 제1 누전차단부(323), 전원공급부(324), 제2 누전차단부(325)로 구성된다.

중앙제어부(311)는 안정기/등기구의 점소등 제어, 안정기/등기구의 전원 계측 및 고장 감시, 분전함/등주 제어기간 통신 또는 등주 제어기간 중계 통신 제어 및 가로등과 가로등 제어기 관련 정보를 표시하는 제어를 총괄하는 마이컴으로 구성된다.

통신중계부(312)는 분전함제어기 또는 타 가로등주제어기로부터 전달된 통신 신호를 해석하여, 해당 장치를 목적지로 하는 통신신호는 중앙제어부(311)에 전달하고 타 장치를 목적지로 하는 통신신호는 PLC 전력선 통신부(314) 또는 ZIGBEE 무선 통신부(313)를 통하여 재전송하여 중계하는 기능을 한다.

전력선 통신부(314)는 전력선을 매체로 하여 분전함제어기와 가로등주제어기 또는 가로등주제어기간 중계 통신 신호를 송수신하고, 지그비통신부(313)는 무선 통신을 매개로 하여 분전함제어기와 가로등주 제어기 또는 가로등주 제어기간 중계 통신 신호를 송수신한다.

안정기전원제어부(321)는 가로등주 제어기를 구성하는데 통신개통과 이상이 발생되는 동안에는 분전함제어기의 분기제어에 따라 등주기 설치 이전의 상태로 전기가 바이패스로 공급되도록 등주제어기의 초기 상태를 구성시키면 초기 설치시에서 정상운영까지의 기간과 등주제어기의 고장으로 인한 가로등 개별 감시와 개별제어를 제외하고는 분전함제어기를 통한 정상운영이 가능하여 운영중단 사태를 예방할 수 있다.

안정기/등기구 전원계측부(318)는 도9의 안정기(304)에 공급되는 전류량, 안정기의 출력으로서 등기구(302)에 공급되는 전기신호의 전류량과 전압 및 누설 전류량을 계측하기 위한 회로로 구성된다. 안정기연결부(319)는 가로등주제어기와 안정기 전선을 연결하는 단자로 구성되고, 등기구연결부(320)는 가로등주제어기와 등기구 전선을 연결하는 단자로 구성된다.

제1 누전차단부(323)는 도 2의 가로등 전력선(204,206)으로부터 공급되어 가로등주제어기(310)와 안정기/등기구에 제공되는 전원에 누설전류가 기준치 이상 발생하는 경우 전원 공급을 자동 차단하는 기능을 갖는다. 누전차단제어부(322)는 가로등 전력선으로부터 공급되어 가로등주제어기(310)와 안정기/등기구에 제공되는 전원에 누설전류가 기준치 이상 발생하는 경우, 전원 공급을 자동 차단할 것인가 바이패스할 것인가를 제어한다. 전원공급부(324)는 220V 교류전원과 안전전압 30V 교류전원으로부터 가로등주제어기 동작에 필요한 직류전원을 생성하는 20V ~ 250V 자유 입력 전압형 SMPS 전원 공급장치이다. 제2 누전차단부(325)는 가로등 전력선에 연결되는 누전차단기이다.

도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 분전함/가로등주 연결망 구성도이다.

도 11을 참조하면, 분전함(200)은 한 개 또는 복수개의 분기 선로에 가로등 점등을 위한 전력을 공급하며, 도 1에 도시하여 나타낸 바와 같이, 분전함의 분전함제어기(220)는 각 전력선로(204,206)에 연결된 가로등주제어기(310)와 PLC 전력선 통신을 통해 통신하거나 ZIGBEE 무선 통신을 이용해 통신한다. 등기구부(300)는 가로등주에 설치된 등기구와 안정기 및 가로등주제어기(310)로 구성되고, 상시선로(204)와 격등선로(213)는 가로등 공급 전력선로이다. 통상, 격등선로(203)는 가로등 격등 점등을 구현하기 위하여 설치하는 가로등 선로로서, 상시선로 상의 가로등과 격등선로 상 가로등이 서로 교차하며 배치된다.

가로등주제어기(310)는 가로등의 점등 제어 및 고장 감시를 수행하며 분전함제어기(220)와 관련 통신을 하거나 분전함제어기와 타 가로등주제어기간 통신신호를 중계하는 기능을 한다. 가로등주제어기(310)에는 전력선통신(PLC) 모뎀과 지그비(ZIGBEE) 모뎀 중 하나 또는 두 모뎀 모두가 설치될 수 있으며, PLC 모뎀과 ZIGBEE 모뎀이 모두 함께 설치된 가로등주제어기(310)는 PLC 통신신호와 ZIGBEE 통신신호를 각각 ZIGBEE 통신신호와 PLC 통신신호로 변환하여 송출하는 통신 중계 기능을 할 수 있다.

도 12는 본 발명에 따라 PLC 전력선 통신 불량 구간을 ZIGBEE 통신으로 중계하는 경우의 예시도이다. 도 12에서 A는 분전함제어기를 식별하기 위한 고유번호(주소) 혹은 분전함제어기를 나타내고, B 내지 F는 가로등주제어기를 식별하기 위한 고유번호(주소) 혹은 가로등주제어기를 나타낸다.

도 12를 참조하면, 분전함(200)은 분전함제어기(A)를 포함하며, 분전함제어기(A)에는 전력선통신을 위한 PLC 모뎀(820)이 장착되어 있고, 각 가로등주제어기(B~F)에는 전력선통신을 위한 PLC모뎀(825,830,870,890)이 탑재되어 있으며, 가로등주제어기(D)에는 지그비통신을 위한 지그비모뎀(850)만이 장착되어 있다. 그리고 가로등주제어기(C,E)에는 PLC모뎀(830,870)과 지그비모뎀(840,860)이 모두 장착되어 이기종간 통신중계기능을 수행할 수 있도록 되어 있고, PLC모뎀(830)과 PLC모뎀(870) 사이 구간은 PLC 통신이 불량한 구간(891)을 나타낸다.

분전함제어기(A)는 PLC 모뎀(820)을 이용하여 PLC 전력선 통신으로 등주 제어기(B,C)과 통신신호를 교환한다. 두번째 가로등주제어기(C)의 PLC모뎀(830)은 분전함제어기(A)의 PLC모뎀(820)으로부터의 통신신호를 전달받을 수 있다. 이 가로등주 제어기(C)의 중계부는 PLC 모뎀(830)으로부터 수신된 통신신호의 목적지 주소가 자신의 주소에 해당되지 않는 경우 자신에 탑재된 ZIGBEE 모뎀(840)에 이 통신신호를 재전송하여 통신을 중계한다. 즉, 가로등주제어기(C)의 중계부는 PLC 모뎀(830)으로부터 수신된 통신신호(881)의 목적지 주소가 자신의 주소에 해당되지 않는 경우, 자신에 탑재된 ZIGBEE 모뎀(840)에 이 통신신호(881)를 재전송하여 통신을 중계(885)한다.

가로등주제어기(D)의 지그비모뎀(850)은 가로등주제어기(D)에 순수하게 하나만 장착된 ZIGBEE 모뎀으로, 무선통신신호(882)를 수신받아 가로등주제어기(E)의 지그비 모뎀(860)으로 전송한다. 가로등주제어기(E)는 분전함제어기(A)로부터의 통신신호(881)를 PLC 모뎀(870)으로 전달받을 수 없으므로, 가로등주제어기(E)의 ZIGBEE 모뎀(860)이 PLC 통신신호를 변환하여 중계한 ZIGBEE 모뎀(840)으로부터 ZIGBEE 통신신호(882)을 수신하여 다시 PLC 통신신호(881)로 변환한 후 자신의 가로등주제어기(E)에 연결된 PLC 모뎀(870)으로 전달한다.

가로등주제어기(F)의 PLC모뎀(890)은 ZIGBEE 통신신호를 중계하는 가로등주 제어기(E)의 PLC 모뎀(870)으로부터 PLC 통신신호(881)를 수신한다. 이에 따라 가로등주 제어기(F)는 두 개의 ZIGBEE 모뎀(840, 860)의 ZIGBEE 통신 중계와 ZIGBEE 모뎀(850)의 도움으로 분전함제어기(A)로부터의 PLC 통신신호(881)을 수신할 수 있다.

통신신호(881)는 분전함제어기(A)가 자신에 탑재된 PLC 모뎀(820)을 통해 PLC 모뎀(890)에 송신하고자 하는 PLC 통신신호이고, 통신신호(882)는 분전함제어기(A)로부터 전달된 PLC 통신 신호(881)가 PLC 모뎀(830)과 ZIGBEE 모뎀(840)에 의해 중계되어 생성된 ZIGBEE 통신신호이다.

반대로 가로등 선로 끝단의 가로등제어기(F)에 내장된 PLC 모뎀(890)으로 부터 분전함제어기(A)에 내장된 PLC 모뎀(820)으로의 통신도 PLC-ZIGBEE 중계와 ZIGBEE-PLC 중계를 통하여 상호간 송수신할 수 있다.

도 13은 본 발명에 따라 모든 가로등주에서 통신중계를 하는 라우팅 개념도 로서, 분전함제어기(A)에 소속된 모든 가로등주제어기(B~G)가 라우팅 테이블을 갖고 중계통신을 하는 방식을 도시한 실시예이다.

도 13에서 A는 분전함제어기를 식별하기 위한 고유번호(주소) 혹은 분전함제어기를 나타내고, B 내지 G는 가로등주제어기를 식별하기 위한 고유번호(주소) 혹은 가로등주제어기를 나타낸다. 그리고 참조번호 710은 분전함주제어기(A)의 라우팅 테이블이고, 참조번호 711~716은 가로등주제어기들(B~G)의 라우팅테이블이다. 각 라우팅 테이블에서 첫번째 주소는 목적지 주소를 나타내고 두번째 주소는 중계지 주소를 나타낸다.

가로등주제어기(B)의 라우팅 테이블(711)은 (BB, CB, DB, EB, FB, GB)로서 목적지와 중계지가 6개 필드로 저장되어 있다. 끝단으로 갈수록 거치는 중계 노드가 줄어들므로 작아져서 가로등주제어기(G)의 경우는 라우팅 테이블(716)의 값이 (A,F)로 하나의 중계노드를 갖는다. 이러한 중계방식은 보통의 중계방식에서 노드들이 선형으로 되어 있을 시의 일반적인 방식이다.

도 14는 본 발명에 따라 1:1 통신방식과 중계통신 방식의 등주를 갖는 라우팅 개념도이다. 도 14에서 A는 분전함제어기를 식별하기 위한 고유번호(주소) 혹은 분전함제어기를 나타내고, B 내지 G는 가로등주제어기를 식별하기 위한 고유번호(주소) 혹은 가로등주제어기를 나타낸다. 또한 라우팅 테이블에서 첫번째 주소는 목적지 주소를 나타내고 두번째 주소는 중계지 주소를 나타내며, 중계지의 AA는 중계없는 1:1 통신을 나타낸다. 따라서 "FD"는 목적지 "F"로 가기 위해서는 중계지 "D"를 거쳐야 하는 것을 나타낸다.

통상 중계통신을 하게 되면 장점으로는 유무선 통합 라우팅이 자연스럽게 구성할 수 있고, 통신장애가 발생하는 구간에서 다른 노드로 경로를 전환하여 통신을 가능하게 하는데 편리하다. 그러나 단점으로는 각 제어기마다 라우팅 테이블을 설정하고 저장하는 불편함이 있게 된다. 또한 노드가 많을수록 라우팅 테이블의 크기가 커지게 되고 통신속도도 중계과정으로 인해 다소 느려지게 된다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 1:1 통신과 중계통신을 병행하여 구성하면 라우팅 테이블의 크기도 줄어들고 중계노드의 감소로 인해 통신속도 또한 모든 노드의 중계통신에 비해 빨라지게 된다.

도 14를 참조하면, 분전함제어기(A)의 라우팅 테이블(730)은 (BB, CC, DD, ED, FD, GD)로 되어 있고, 가로등주제어기(B)의 라우팅테이블(731)은 (AA)로 되어 있으며, 가로등주제어기(C)의 라우팅테이블(732)도 (AA)로 되어 있다.그리고 가로등주제어기(D)의 라우팅테이블(733)는 (AA,EE,FF,GF)로 되어 있고, 가로등주제어기(E)의 라우팅테이블(734)은 (AD)로 되어 있으며, 가로등주제어기(F)의 라우팅테이블(735)은 (AD,GG), 가로등주제어기(G)의 라우팅테이블(736)은 (AF)로 되어 있다.

이러한 라우팅 테이블에 따르면 분전함제어기(A)와 가로등주제어기(B, C, D)들간의 통신은 1:1로 하는 것을 알 수 있고, 가로등주제어기(D)와 가로등주제어기(E)도 1:1 통신, 가로등주제어기(D)와 가로등주제어기(F)는 중계통신, 가로등주제어기(E)와 가로등주제어기(G)는 1:1 통신하는 것을 알 수 있다.

이와 같이 본 발명의 통신방식에 따르면 라우팅 테이블에 의한 중계방식과 1:1: 통신방식을 적절히 결합하여 전력선로의 노후화에 따른 통신거리의 제약을 해소할 수 있다. 즉, 전력선통신에서 사용되는 가로등 전원선로는 선형선로이고 전력선통신의 이론상의 거리는 1000m정도이므로 분전함제어기와 등주제어기사이에 1:1 통신이 가능할 수도 있으나 실제에 있어서는 대다수의 선로가 노후화되어 통신거리가 100m 이내로 제한되어 통신이 불가능하나 본 발명에 따라 라우팅 테이블에 의한 중계방식과 1:1 통신방식을 적절히 결합하여 전력선로의 노후화에 따른 통신거리의 제약을 해소할 수 있다.

도 15는 도 1에 도시된 본 발명에 따른 가로등 중앙 관제 서버를 도시한 도면으로서, 중앙관제서버(110)는 제어명령처리부(111)와, 콜요청부(112), 콜연결부(113), 패킷데이터송수신부(114), 상황판통신부(115), WAP PDA통신부(116), 사용자인증부(117), 관리자 SMS발신부(118), DB저장부(119), 서버관리부(120), 서버엔진부(121), GIS엔진부(122), 지도화면처리부(123), WEB서비스부(124), 제어장치상태처리부(125), 관제기능처리부(126), 클라이언트프로그램접속부(127)로 구성된다.

도 15를 참조하면, 중앙관제서버(110)의 제어명령 처리부(111)는 통신이 필요할 경우에 해당 분전함제어기에 내장된 CDMA 번호와, 분전함의 패스워드, 중앙관제서버 인터넷 IP 주소와 접속요청 신호로 구성된 패킷으로 콜신호를 생성하여 콜신호 요청부(112)에 보낸다.

콜신호 요청부(112)는 CDMA 통신부(222)가 내장된 분전함제어기(220)에게 이동통신사의 SMS 서비스를 이용해 콜신호 정보를 송신한다. 콜연결부(113)는 CDMA 무선데이타 통신 방식으로 이동통신 기지국을 경유해 이동통신사의 CDMA인터넷 게 이트웨이에 접속하여 CDMA 데이터 통신 방식과 인터넷 통신 방식으로 분전함제어기의 CDMA통신부(222)와 상호 콜 연결(CALL CONNECTION)한다. 중앙관제서버의 패킷데이터송수신부(114)는 분전함제어기의 CDMA 통신부(222)를 통해 제어데이터를 송수신한다.

상황판통신부(115)는 상황판 장치(150)와 통신하여 분전함과 가로등의 감시정보를 바탕으로 각 분전함과 가로등을 LED로 지리적 배치를 시켜 구성한 상황판에 감시정보를 표시하고, WAP PDA통신부(116)는 WAP방식의 PDA 단말기(105)와 감시 및 제어정보를 송수신한다.

사용자 인증부(117)는 보안을 위해 사용자인증을 처리하고, 관리자 SMS 발신부(118)는 미리 등제된 관리자 핸드폰(104)으로 관제경보를 알려주며, DB저장부(119)는 각종 데이터를 저장하고 있다. 서버관리부(120)는 서버 시스템을 관리하고, 서버엔진부(121)는 서버의 전체 동작을 처리하며, GIS엔진부(122)는 분전함과 가로등제어기의 지리적인 정보를 관리하고, 지도화면처리부(123)는 분전함과 가로등제어기의 상태를 지리정보와 함께 지도화면으로 표시할 수 있게 한다.

웹서비스부(124)는 관리자가 원격지에서 인터넷 브라우져를 이용하여 서버에 접속할 수 있게 하고, 제어장치상태처리부(125)는 각 장치를 아이콘으로 보여주며, 관제기능처리부(126)는 관제기능의 메뉴관리와 기능 수행을 처리하고, 클라이언트프로그램접속부(127)는 중앙관제단말기(130)와의 접속을 처리한다.

도 16은 본 발명에 따라 가로등 중앙관제서버와 분전함제어기 간에 통신하는 절차를 도시한 순서도이다.

도 16을 참조하면, 중앙관제서버의 제어명령처리부(111)는 접속이 필요한 순간에 분전함제어기(220)에 내장된 CDMA 번호와, 분전함의 패스워드, 중앙관제서버 인터넷 IP 주소와 접속요청 신호로 구성된 패킷으로 콜신호를 생성하여 콜신호 요청부(112)에 보낸다(S1).

콜신호 요청부(112)는 CDMA 통신부(222)가 내장된 분전함제어기(220)로 이동통신사의 SMS 서비스를 이용해 콜신호 정보를 송신하고(S2,S3), 분전함제어기(220)의 중앙제어처리부(221)는 CDMA 통신부(222)의 데이터 패킷을 수신받으면 수신된 패킷에 포함된 패스워드를 자신의 패스워드와 비교하여 인증을 수행한 후 인증에 성공하면, 입력된 데이터의 형식을 판별하여 콜신호이면 CDMA 통신부(222)로 중앙관제서버(110)의 인터넷 IP 주소를 이용하여 콜접속을 수행한다(S4,S5).

콜접속은 CDMA통신부(222)가 CDMA 무선데이타 통신 방식으로 이동통신 기지국을 경유해 이동통신사의 CDMA인터넷 게이트웨이에 접속하여 CDMA 데이터 통신 방식과 인터넷 통신 방식의 중계를 요청하여 중앙관제서버의 콜연결부(113)와 상호 연결한다(S6).

이후 중앙관제서버의 패킷데이터송수신부(114)는 제어데이터를 통신 종료시까지 분전함제어기의 CDMA 통신부(222)로 전송하고, 해당 분전함 및 가로등주의 상태 데이터는 분전함제어기의 CDMA 통신부(222)로부터 중앙관제서버의 패킷데이터송수신부(114)로 전달된다(S7~S12). 이에 따라 해당 분전함제어기의 중앙제어처리부(221)는 수신된 데이터를 해석하여 제어명령을 수행한다. 이후 통신이 종료되면, 접속해제를 요청하여 접속을 해제한다(S13,S14).

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 중앙관제서버는 통신이 필요한 시점에 SMS를 통해 분전함제어기에 통신을 요청하고, 이에 따라 분전함제어기의 CDMA통신부가 인터넷 통신을 개시하여 상시 인터넷 통신 연결은 하지 않으면서도 저렴한 비용으로 제어가 필요한 순간에 통신할 있다.

또한 본 발명에 따르면 분전함제어기와 분리된 분전함보조제어부를 통해 배전 스위치를 제어하고 안전전압을 공급함으로써 안전전압 공급선로가 분전함제어기를 거치지 않아 과전압 공급에 따른 분전함제어기의 안정성을 확보할 수 있고, 분전함제어기의 고장시에도 분전함 보조제어부가 제어를 계속할 수 있다.

또한 본 발명에 따르면 가로등주제어기의 고장시에도 안정기전원제어부가 계속 등기구의 램프로 전원을 공급할 수 있도록 되어 있어 즉각적인 A/S 대응이 지연되더라도 등주의 작동이 마비되는 상황을 최소화할 수 있고, 가로등주제어기의 누전스위치에 병렬로 누전차단제어부를 부가하여 누전스위치가 차단되더라도 현장에 출동하지 않고 분전함제어기의 제어에 따라 등기구의 램프에 전원을 공급할 수 있도록 되어 있다.

Claims (6)

1. 중앙관제서버와 통신망을 통해 접속되어 중앙관제서버의 제어에 따라 소속가로등주에 상시/격등전력선을 통해 전력과 안전전압을 공급함과 아울러 소속 가로등주에 설치된 가로등주제어기와 통신하여 가로등주상태 및 자신의 상태를 상기 중앙관제서버로 전송하는 분전함 장치에 있어서,

   가로등 공급전력선을 분기하고 제어신호에 따라 배전 스위치를 연결 혹은 차단하여 소속 가로등주부에 야간에는 상시전력이나 격등전력을 제공하고 주간에는 안전전압을 제공하며, 각 분기별 전류량을 감지하는 급전계통;

   상기 중앙관제서버와 통신망을 통해 통신하고, 소속 가로등주부와 전력선이나 무선으로 통신하여 상기 가로등 중앙관제부의 제어명령에 따라 소속 가로등주부를 제어하고, 소속 가로등주의 상태와 분전함의 상태를 상기 가로등 중앙관제부로 보고하는 분전함 제어기;

   상기 분전함 제어기와 별개로 분리되어 보조판넬에 설치되고, 상기 분전함제어기의 제어에 따라 상기 급전계통을 제어하며 안전전압을 제공하고, 상기 분전함제어기 고장시에는 자체적으로 제어신호를 제공하는 분전함 보조제어부; 및

   상기 분전함 보조제어부의 제어에 따라 상용 교류전원을 안전전압으로 변환하여 상기 분전함 보조제어부에 제공하는 변압기를 구비하여 이루어진 것을 특징으로 하는 가로등 관제 시스템의 분전함 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 급전계통은

   인입단에서 가로등주 전력선을 연결 혹은 차단하는 주차단기와, 상기 주차단기를 거쳐 분기된 상시전력공급선을 제어신호에 따라 연결 혹은 차단하는 제1 전자식 차단기와, 상기 주차단기를 거쳐 분기된 격등전력공급선을 제어신호에 따라 연결 혹은 차단하는 제2 전자식 차단기와, 상기 제1 전자식 차단기를 거쳐 분기된 상시전력공급선의 전류를 감지하기 위한 전류감지센서와, 상기 제1 전자식 차단기를 거쳐 분기된 상시전력공급선의 누설전류를 감지하기 위한 누설전류감지센서와, 상기 제2 전자식 차단기를 거쳐 분기된 격등전력공급선의 전류를 감지하기 위한 전류감지센서와, 상기 제2 전자식 차단기를 거쳐 분기된 격등전력공급선의 누설전류를 감지하기 위한 누설전류감지센서로 구성되고,

   분전함제어기와 분리된 분전함보조제어부를 통해 상기 제1 및 제2 전자식 차단기를 제어하고 안전전압 공급선로가 분전함제어기를 거치지 않아 과전압 공급에 따른 분전함제어기의 안정성을 확보할 수 있고, 분전함제어기의 고장시에도 분전함 보조제어부가 제어를 계속할 수 있는 것을 특징으로 하는 가로등 관제 시스템의 분전함 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 분전함제어기는

   상기 중앙관제서버와 무선 데이터 송/수신을 담당하기 위한 통신부와,

   상기 가로등제어기와 지그비방식으로 통신하기 위한 지그비통신부와,

   상기 가로등주제어기와 전력선으로 통신하기 위한 전력선통신부와,

   소속 가로등주제어기와 통신을 수행하기 위한 라우팅 테이블을 생성하는 통신망 라우팅부와,

   제어신호에 따라 가로등에 전력 공급을 개폐하거나 안전전압 공급을 개폐하는 릴레이스위치와,

   상기 전류감지센서와 누설전류감지센서를 구동하기 위한 센서부와,

   키입력부와,

   각종 동작 상태를 표시하기 위한 표시부와,

   상기 키입력부로부터 각 노드들의 고유번호를 입력받아 상기 통신라우팅부를 통해 라우팅 테이블을 생성하게 하고, 상기 생성된 라우팅 테이블을 상기 지그비통신부나 상기 전력선통신부를 통해 소속 가로등주제어기로 전송하며, 상기 통신부를 통해 상기 중앙관제서버로부터 콜신호가 수신되면 상기 통신부를 통해 호설정을 처리하여 상기 중앙관제서버와 무선 인터넷 데이터 통신을 위한 연결을 설정하여 제어데이터 및 상태 데이터를 송수신하고, 상기 센서부를 통해 신호를 입력받고 가로등 급전과 안전전압공급을 위해 상기 릴레이 스위치를 제어하는 중앙제어처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 가로등 관제 시스템의 분전함 장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 통신망 라우팅부는,

   상기 중앙제어처리부를 통해 상기 키입력부로부터 라우팅하는데 필요한 노드들의 고유번호를 입력받는 라우팅 노드입력부와, 상기 라우팅노드입력부로부터 입력된 순서로 연속 중계하는 기본 라우팅 테이블을 생성하는 기본라우팅 생성부와, 상기 기본 라우팅 테이블을 저장하는 라우팅정보저장부와, 소정의 절차에 따라 상기 기본 라우팅 테이블을 최소의 중계노드를 갖는 최종 라우팅 테이블로 변환시켜 상기 라우팅정보저장부에 저장하는 라우팅변환처리부와, 해당 노드들에 상기 최종 라우팅 테이블을 전송하는 라우팅정보전송부를 구비한 것을 특징으로 하는 가로등 관제 시스템의 분전함 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 분전함 보조제어부는,

   상기 분전함제어기가 고장시에 가로등 급전을 제어하기 위한 제어신호를 생성하는 타이머 스위치와, 상기 타이머 스위치의 제어신호나 상기 분전함제어기의 제어신호중 하나를 선택하여 상기 급전계통의 배전 스위치로 전달하기 위한 선택스위치와, 상기 분전함제어기의 제어에 따라 안전전압공급을 제어하기 위한 안전전압공급제어스위치를 구비한 것을 특징으로 하는 가로등 관제 시스템의 분전함 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 보조 판넬은

   스테인레스스틸 재질의 기구적인 케이스로서, 수동스위치를 실장하기 위한 홀들과 자동스위치 및 누전기들을 고정할 수 있도록 되어 있으며, 내부에 보조제어부를 구성하는 각종 부품들을 지지하고 연결선을 효율적으로 배선할 수 있도록 되어 있어

   공간 협소로 인해 전체 크기가 가장 작은 공간을 차지하면서도 표면적을 크게 가질 수 있도록 제작되어 있고, 미리 분전함 보조제어부를 조립하여 보다 큰 모듈로 구성할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 가로등 관제 시스템의 분전함 장치.

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