KR100734976B1 - 무선 센서 네트워크를 기반으로 하는 가로등 제어 시스템 - Google Patents

무선 센서 네트워크를 기반으로 하는 가로등 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network)를 기반으로 하는 가로등 제어 시스템에 관한 것으로, 본 발명에서는 가로등 및 가로등 제어 서버 사이에, 이를테면, IEEE 802.15.4 표준규격에 의해 정의되는 WSN을 기반으로, 가로등 감지데이터 상향전송절차, 가로등 제어정보 하향전송절차 등을 멀티-홉(Multi-hop) 또는 에드-혹(Ad-hoc) 등과 같은 WSN 특유의 다양한 무선통신패턴을 통해, 능동적으로 진행할 수 있는 전산모듈들을 대체·배치하고, 이를 통해, 가로등 및 가로등 제어 서버가 이를테면, 기간 이동통신망, 기지국, 전용 유선라인 등과 같은 기존 통신 구조물들을 완전히 배제한 심플한 구조 하에서도, 정상적인 통신관계를 융통성 있게 형성할 수 있도록 유도함으로써, 기존 통신 구조물들의 다 단계 배치에 따른 종래의 각종 문제점들(이를테면, 통신 단계가 복잡해져, 가로등 및 가로등 제어 서버 간의 통신두절 개연성이 증가하게 되는 문제점, 통신 구조물들의 설치·사용 및 유지·보수에 많은 비용이 소요되는 문제점 등)이 효과적으로 해결될 수 있도록 가이드 할 수 있다.

Description

무선 센서 네트워크를 기반으로 하는 가로등 제어 시스템{System for controlling a status of a streetlight based on the wireless sensor network}
도 1은 종래의 기술에 따른 가로등 제어 시스템을 개념적으로 도시한 예시도.
도 2는 본 발명에 따른 WSN을 기반으로 하는 가로등 제어 시스템을 개념적으로 도시한 예시도.
도 3은 본 발명에 따른 가로등상태 보고데이터를 개념적으로 도시한 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 가로등 제어데이터를 개념적으로 도시한 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 가로등 제어 중계노드를 개념적으로 도시한 예시도.
본 발명은 가로등을 제어하는 시스템에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 가로등 및 가로등 제어 서버 사이에, 이를테면, IEEE 802.15.4 표준규격에 의해 정의되는 무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network; 이하, "WSN"이라 호칭함)를 기반으로, 가로등 감지데이터 상향전송절차, 가로등 제어정보 하향전송절차 등을 멀티-홉(Multi-hop) 또는 에드-혹(Ad-hoc) 등과 같은 WSN 특유의 다양한 무선통신 패턴을 통해, 능동적으로 진행할 수 있는 전산모듈들을 대체·배치하고, 이를 통해, 가로등 및 가로등 제어 서버가 이를테면, 기간 이동통신망, 기지국, 전용 유선라인 등과 같은 기존 통신 구조물들을 완전히 배제한 심플한 구조 하에서도, 정상적인 통신관계를 융통성 있게 형성할 수 있도록 유도함으로써, 기존 통신 구조물들의 다 단계 배치에 따른 종래의 각종 문제점들(이를테면, 통신 단계가 복잡해져, 가로등 및 가로등 제어 서버 간의 통신두절 개연성이 증가하게 되는 문제점, 통신 구조물들의 설치·사용 및 유지·보수에 많은 비용이 소요되는 문제점 등)이 효과적으로 해결될 수 있도록 가이드 할 수 있는 WSN을 기반으로 하는 가로등 제어 시스템에 관한 것이다.
최근, 전기·전자기술이 급속한 발전을 이루면서, 노변에 설치된 가로등을 온라인망을 통해 감시하고, 이를 자동으로 제어하는 이른바, 가로등 제어 시스템 또한 빠른 발전을 거듭하고 있다.
통상, 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 기술에 따른 가로등 제어 시스템은 가로등 감시기(1), 감시내역 통보기(2), 기지국(4), 가로등 제어 서버(5) 등이 긴밀하게 조합된 구성을 취하게 된다.
이때, 가로등 감시기(1)는 각 가로등(11)에 개별 설치되는 구조를 이루면서, 가로등(11)의 여러 동작상태, 이를테면, 조도상태, 온도상태, 전압상태, 전류상태 등을 감지하고, 그 가로등 감지데이터를 감시내역 통보기(2)로 송출하는 역할을 수행하게 되며, 감지내역 통보기(2)는 가로등 주변에 배치된 구조물, 예컨대, 분전반, 배전반 등에 설치되는 구조를 이루면서, 가로등 감시기(1) 측으로부터 송출되 는 가로등 감지데이터를 접수한 후, 기간 이동통신망(3)을 매개로, 기지국(4)에 접속하여, 접수된 가로등 감지데이터를 기지국(4) 측으로 상향 전송하는 역할을 수행하게 된다.
이 상황에서, 기지국(4) 측에서는 감시내역 통보기(2) 측 가로등 감지데이터를 수신·접수한 후, 접수된 가로등 감지데이터를 가로등 제어 서버(5) 측으로 송출하는 절차를 진행하게 되며, 가로등 제어 서버(5) 측에서는 송출된 가로등 감지데이터(이를테면, 가로등 조도상태 데이터, 가로등 온도상태 데이터, 가로등 전압상태 데이터, 가로등 전류상태 데이터 등)를 분석하여, 가로등(11)의 이상 상태를 체크한 후, 해당 체크결과에 따라, 일련의 가로등 제어정보를 생성하고, 생성된 가로등 제어정보를 기지국(4), 기간 이동통신망(3), 감시내역 통보기(2) 등을 통해, 가로등 감시기(1) 측으로 하향 전달함으로써, 가로등(11)이 적절한 제어조치(이를테면, 오프되는 조치)를 겪을 수 있도록 유도하게 된다. 이 경우, 기지국(4)과 가로등 제어 서버(5) 사이에는 이들 간의 데이터 송·수신을 보조하기 위한 전용 유선라인(6)이 설치된다.
그러나, 이러한 종래의 체제 하에서, 상술한 바와 같이, 감시내역 통보기(2) 측으로부터 가로등 제어 서버(5) 측으로 상향 송출되는 가로등 감지데이터는 기간 이동통신망(3), 기지국(4)은 물론, 전용 유선라인들(6)을 다 단계로 복잡하게 거쳐야만, 비로소, 가로등 제어 서버(5) 측에 수신·접수될 수 있기 때문에, 가로등 제어 서버(5) 측에서는 <통신 단계의 복잡화에 기인한 통신두절의 위험>에 항상 노출될 수밖에 없게 되며, 만약, 이러한 위험이 현실화되어, 기간 이동통신망(3), 기지 국(4), 전용 유선라인(6) 중 어느 하나에 이상이 생길 경우, 감시내역 통보기(2) 측으로부터 전송되는 가로등 감지데이터를 전혀 수신할 수 없는 문제점을 심각하게 겪을 수밖에 없게 된다.
또한, 종래의 체제 하에서, 가로등 제어 서버(5) 측으로부터 감시내역 통보기(2) 측으로 하향 송출되는 가로등 제어정보 역시, 전용 유선라인(6)은 물론, 기지국(4), 기간 이동통신망(3) 등을 다 단계로 복잡하게 거쳐야만, 비로소, 감시내역 통보기(2) 측에 수신·접수될 수 있기 때문에, 감시내역 통보기(2) 측에서는 <통신 단계의 복잡화에 기인한 통신두절의 위험>에 항상 노출될 수밖에 없게 되며, 만약, 이러한 위험이 현실화되어, 기간 이동통신망(3), 기지국(4), 전용 유선라인(6) 중, 어느 하나에 이상이 생길 경우, 앞의 경우와 유사하게, 가로등 제어 서버(5) 측으로부터 전송되는 가로등 제어정보를 전혀 수신할 수 없는 문제점을 심각하게 겪을 수밖에 없게 된다.
물론, 이러한 가로등 제어 서버(5) 및 감시내역 통보기(2) 사이의 통신두절 상황이 장시간 방치될 경우, 가로등 관리기관(이를테면, 가로등 관리 행정기관) 측에서는 가로등(11)이 이상상태에 놓여 있다 하더라도, 이를 전혀 파악할 수 없게 되며, 결국, 상술한 제어 시스템을 정상적으로 구축·설치하고 있음에도 불구하고, 양질의 대민 행정 서비스를 시행함에 있어, 큰 어려움을 겪을 수밖에 없게 된다.
더욱이, 상술한 기간 이동통신망(3), 기지국(4), 전용 유선라인(6) 등의 통신 구조물들은 그 설치·사용은 물론, 유지·보수에 있어서도, 많은 비용이 드는 것이 일반적이기 때문에, 별도의 조치 없이, 앞서 언급한 <가로등 제어 서버(5) 및 감시내역 통보기(2) 사이에, 기간 이동통신망(3), 기지국(4), 전용 유선라인(6) 등의 통신 구조물들이 다 단계로 설치되는 구조>가 무모하게 고수되는 경우, 가로등 관리기관 측에서는 전체적인 가로등 관리비용이 크게 낭비되는 피해를 피할 수 없게 되며, 결국, 그 피해는 유·무형의 부담으로 일반 시민들에게 전가될 수밖에 없게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 가로등 및 가로등 제어 서버 사이에, 이를테면, IEEE 802.15.4 표준규격에 의해 정의되는 무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network; 이하, "WSN"이라 호칭함)를 기반으로, 가로등 감지데이터의 상향전송절차, 가로등 제어정보의 하향전송절차 등을 멀티-홉(Multi-hop) 또는 에드-혹(Ad-hoc) 등과 같은 WSN 특유의 다양한 무선통신패턴을 통해, 능동적으로 진행할 수 있는 전산모듈들을 대체·배치하고, 이를 통해, 가로등 및 가로등 제어 서버가 이를테면, 기간 이동통신망, 기지국, 전용 유선라인 등과 같은 기존 통신 구조물들을 완전히 배제한 심플한 구조 하에서도, 정상적인 통신관계를 융통성 있게 형성할 수 있도록 유도함으로써, 기존 통신 구조물들의 다 단계 배치에 따른 종래의 각종 문제점들(이를테면, 통신 단계가 복잡해져, 가로등 및 가로등 제어 서버 간의 통신두절 개연성이 증가하게 되는 문제점, 통신 구조물들의 설치·사용 및 유지·보수에 많은 비용이 소요되는 문제점 등)이 효과적으로 해결될 수 있도록 가이드 하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보 다 명확해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 각 가로등들에 개별 설치된 상태에서, 해당 가로등의 동작상태를 감지하며, 해당 감지내역에 상응하는 가로등 감지데이터를 생성하고, 생성된 가로등 감지데이터를 가로등 제어 서버 측으로 상향 전송하는 센서노드 세트들과; 안테나 모듈을 구비한 상태로, 상기 각 가로등들의 주변에 설치되면서, 무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network)를 기반으로, 상기 센서노드 세트들 및 가로등 제어 서버와 교신하며, 상기 센서노드 세트들 측으로부터 전송되는 상기 가로등 감지데이터 및 해당 가로등 감지데이터의 이상유무가 담겨진 가로등 상태데이터를 취합하여, 가로등상태 보고데이터를 생성하고, 생성된 가로등상태 보고데이터를 RF 데이터들로 변환한 후, 상기 WSN을 통해, 상기 가로등 제어 서버 측으로 상향 전송하거나, 상기 가로등 제어 서버 측으로부터 하향 전송되는 RF 형식의 가로등 제어데이터를 상기 WSN을 통해, 수신한 후, 수신된 상기 가로등 제어데이터를 상기 센서노드 세트들에 적합한 형식으로 변환하고, 변환된 가로등 제어데이터를 상기 센서노드 세트들 측으로 전달하는 가로등 제어 중계노드를 포함하며, 상기 가로등 제어 중계노드는 상기 가로등상태 보고데이터의 생성·변환 및 상향 전송절차, 상기 가로등 제어데이터의 변환 및 하향 전송절차를 총괄 제어하는 데이터 중계 운영모듈과; 상기 데이터 중계 운영모듈에 의해 제어되며, 상기 센서노드 세트들 측으로부터 전송되는 가로등 감지데이터를 수신한 후, 상기 가로등 감지데이터를 미리 저장되어 있던 기준데이터와 비교하여, 상기 가로등의 이상유무 상태를 감시하는 가로등 상태 감시모듈과; 상기 데이터 중계 운영모듈에 의해 제어되며, 상기 가로등 상태 감시모듈의 감시결과를 체크하여, 해당 감시결과가 반영된 가로등 상태데이터를 생성한 후, 생성된 가로등 상태데이터를 상기 가로등 감지데이터와 결합하여, 가로등상태 보고데이터를 생성하는 가로등 상태 보고모듈과; 상기 데이터 중계 운영모듈에 의해 제어되며, 상기 가로등 이상 보고모듈에 의해 생성된 상기 가로등상태 보고데이터를 디지털변조신호로 변조함과 아울러, 상기 가로등 제어 서버 측으로부터 하향 전송된 상기 가로등 제어데이터를 복조하여, 상기 센서노드 세트들 측으로 전달하는 기저대역모뎀과; 상기 데이터 중계 운영모듈에 의해 제어되며, 상기 기저대역모뎀에 의해 디지털변조신호로 변조된 상기 가로등상태 보고데이터를 RF 데이터로 변환한 후, 상기 안테나모듈을 통해, 상기 가로등 제어 서버 측으로 상향 전송함과 아울러, 상기 가로등 제어 서버 측으로부터 하향 전송되는 RF 형식의 가로등 제어데이터를 상기 안테나모듈을 매개로 수신하여, 디지털변조신호로 변조하고, 변조된 가로등 제어데이터를 상기 기저대역모뎀 측으로 전달하는 RF 데이터 전처리모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 WSN을 기반으로 하는 가로등 제어 시스템을 개시한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 WSN을 기반으로 하는 가로등 제어 시스템을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가로등 제어 시스템(400)은 각 가 로등(11)에 개별 설치되는 센서노드 세트들(100)과, 해당 가로등(11) 주변에 배치된 구조물(13), 예컨대, 분전반, 배전반 등에 설치되는 가로등 제어 중계노드(300)가 긴밀하게 조합된 구성을 취하게 된다(물론, 상황에 따라, 이 가로등 제어 중계노드는 기존 구조물을 벗어나, 새로운 전용구조물에 설치될 수도 있다).
이때, 각 센서노드 세트들(100)에 구비된 센서노드들(100a), 이를테면, 조도센서노드, 온도센서노드, 전류센서노드, 전압센서노드 등은 가로등(11)의 여러 동작상태, 예컨대, 조도상태, 온도상태, 전류상태, 전압상태 등을 센싱하여, 일련의 가로등 감지데이터(이를테면, 가로등 조도상태 데이터, 가로등 온도상태 데이터, 가로등 전압상태 데이터, 가로등 전류상태 데이터 등)를 생성하고, 생성된 가로등 감지데이터를 가로등 제어 중계노드(300)를 매개로, 가로등 제어 서버(5) 측에 상향 전송하는 절차를 진행하게 된다.
이 상황에서, 가로등 제어 중계노드(300)는 이를테면, IEEE 802.15.4 표준규격에 의해 정의되는 WSN(200)을 기반으로, 앞의 센서노드 세트들(100) 및 가로등 제어 서버(5) 측과 일련의 RF 무선 통신관계를 형성하면서, 센서노드 세트들(100) 측으로부터 전송되는 가로등 감지데이터(이를테면, 가로등 조도상태 데이터, 가로등 온도상태 데이터, 가로등 전압상태 데이터, 가로등 전류상태 데이터 등) 및 해당 가로등 감지데이터의 이상유무가 담겨진 가로등 상태데이터(이를테면, 전압의 이상유무상태가 담겨진 데이터, 전류의 이상유무상태가 담겨진 데이터, 차단기의 이상유무상태가 담겨진 데이터, 램프의 이상유무상태가 담겨진 데이터, 안정기의 이상유무상태가 담겨진 데이터 등)를 취합하여, 도 3에 도시된 바와 같은 일련의 가로등상태 보고데이터(D1)를 생성하고, 생성된 가로등상태 보고데이터(D1)를 RF 데이터들로 변환한 후, 변환된 RF 데이터들을 WSN(200)을 통해, 가로등 제어 서버(5) 측으로 상향 전송함으로써, 가로등 제어 서버(5) 측에서, 원격지에 위치한 각 가로등들(11)의 동작상태를 일목 요연하게 파악할 수 있도록 가이드 하는 역할을 수행하게 된다.
또한, 가로등 제어 중계노드(300)는 가로등 제어 서버(5)가 상술한 가로등상태 보고데이터(D1)를 체크한 후, 그 체크 결과에 따라, 도 4에 도시된 바와 같은 RF 형식의 가로등 제어데이터(D2:이를테면, 가로등이 오프상태로 전환될 것을 명하는 데이터)를 생성하고, 생성된 가로등 제어데이터(D2)를 하향 전송하게 되는 경우, 해당 RF 형식의 가로등 제어데이터(D2)를 WSN(200)을 통해, 수신한 후, 수신된 가로등 제어데이터(D2)를 센서노드 세트들(100)에 적합한 형식으로 변환하고, 변환된 가로등 제어데이터(D2)를 센서노드 세트들(100) 측으로 전달함으로써, 각 가로등(11)들이 가로등 제어 서버(5)의 제어 의사에 매칭되는 동작(이를테면, 오프되는 동작)을 신속하게 취할 수 있도록 가이드 하는 역할을 수행하게 된다.
물론, 이처럼, 본 발명의 체제 하에서, 가로등 중계 제어노드(300)는 기간 이동통신망이 아닌, WSN(200)을 자신의 기반 인프라로 하여, 가로등 감지데이터(가로등상태 보고데이터)의 상향전송절차, 가로등 제어데이터(D2)의 하향전송절차 등을 진행하기 때문에, 본 발명의 구현환경 하에서, 가로등(11) 및 가로등 제어 서버(5)는 이를테면, 기간 이동통신망, 기지국, 전용 유선라인 등과 같은 기존 통신 구조물들을 완전히 배제한 심플한 구조 하에서도, 정상적인 통신관계를 안정적으로 형성할 수 있게 된다.
이렇게, 가로등(11) 및 가로등 제어 서버(5)가 기간 이동통신망, 기지국, 전용 유선라인 등과 같은 기존 통신 구조물들을 완전히 배제한 심플한 구조 하에, 일련의 통신관계를 융통성 있게 형성할 수 있게 되는 경우, 어쩌면, 당연하게도, <전체적인 통신 단계가 복잡해져, 가로등 및 가로등 제어 서버 간의 통신두절 개연성이 증가하게 되는 문제점>은 자연스럽게 해소될 수 있게 되며, 결국, 본 발명의 구현환경 하에서, 가로등 관리기관(이를테면, 가로등 관리 행정기관) 측에서는 가로등(11)이 이상상태에 놓이게 되는 경우, 이를 신속하게 파악하여, 그에 대한 최적의 조치를 빠르게 취할 수 있게 됨으로써, 일반 시민들을 대상으로 하여, 보다 나은 양질의 대민 행정 서비스를 효과적으로 시행할 수 있게 된다.
나아가, 본 발명의 체제 하에서, 가로등(11) 및 가로등 제어 서버(5)가 기간 이동통신망, 기지국, 전용 유선라인 등과 같은 기존 통신 구조물들을 완전히 배제한 심플한 통신관계를 융통성 있게 형성할 수 있게 되는 경우, 가로등 관리기관 측에서는 해당 통신 구조물들의 설치·사용 및 유지·보수에 따른 비용지출을 자연스럽게 막을 수 있게 되며, 결국, <전체적인 가로등 관리비용이 크게 낭비되는 문제점>, <가로등 관리비용이 일반 시민들에게 전가되는 문제점> 등을 효과적으로 피할 수 있게 된다.
이때, 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 가로등 제어 중계노드(300)는 크게, 데이터 중계 운영모듈(301)과, 이 데이터 중계 운영모듈(301)에 의해 제어되는 기저대역모뎀(302), 가로등 상태 감시모듈(303), 운영정보 저장모듈(304), 가로등 상태 보고모듈(305), RF 데이터 전처리모듈(307), 안테나모듈(306) 등이 긴밀하게 조합된 구성을 취하게 된다.
여기서, 데이터 중계 운영모듈(301)은 안테나모듈(306)을 매개로, 센서노드 세트(100) 및 가로등 제어 서버(5)와 일련의 무선 교신관계를 형성하면서, 가로등 감지데이터의 누적 저장절차, 가로등 상태데이터의 생성절차, 가로등상태 보고데이터(D1)의 생성절차, 가로등상태 보고데이터(D1)의 변환 및 상향 전송절차, 가로등 제어데이터(D2)의 수신·변환 및 하향 전송절차 등을 총괄 제어하는 역할을 수행하게 된다.
이때, 데이터 중계 운영모듈(301)에 의해 제어되는 안테나모듈(306)은 WSN(200)에 접속되는 구조를 선택적으로 형성하면서, 센서노드 세트(100) 측으로부터 상향 전송되는 각종 데이터들(이를테면, 가로등 감지데이터)을 수신한 후, 수신된 데이터들을 기저대역모뎀(302) 측으로 전달하는 역할, RF 데이터 전처리모듈(307)에 의해 처리된 각종 데이터들을 멀티-홉(Multi-hop) 또는 에드-혹(Ad-hoc) 등과 같은 WSN 특유의 다양한 무선통신패턴을 통해, 가로등 제어 서버(5) 측으로 상향 전송시키는 역할, 가로등 제어 서버(5) 측으로부터 하향 송신되는 각종 데이터들을 수신한 후, 수신된 데이터들을 RF 데이터 전처리모듈(307) 측으로 전달하는 역할 등을 수행하게 된다.
이 경우, 본 발명의 안테나모듈(306)로는 예컨대, <2.4GHz의 주파수 대역에 적합하게 설계된 기판 패턴 타입의 안테나>, <2.4GHz의 주파수 대역에 적합하게 설계된 세라믹 바 타입의 안테나> 등이 탄력적으로 선택될 수 있다(물론, 이러한 안 테나모듈의 종류, 설계내역 등은 상황에 따라 다양한 변형을 이룰 수 있다).
또한, 데이터 중계 운영모듈(301)에 의해 제어되는 운영정보 저장모듈(304)은 센서노드 세트(100) 측으로부터 상향 전송된 각종 데이터(이를테면, 가로등 감지데이터)를 임시 저장시키기 위한 일련의 저장공간을 제공하는 역할을 수행함과 아울러, 가로등 제어 중계노드(300)의 운영에 필요한 각종 운영데이터, 예컨대, 가로등(11)의 이상유무 판단에 기준이 되는 각종 기준데이터, 각 센서노드 세트(100:개별 센서노드 포함)의 등록정보, 가로등 제어 서버(5)의 등록정보, WSN의 접속·유지 및 운영에 필요한 각종 데이터 등을 저장 관리하면서, 필요에 따라, 이들을 선택적으로 로딩·출력하는 역할을 수행함으로써, 가로등 제어 중계노드(300)에 의한 일련의 서비스 제공절차가 별다른 문제점 없이 정상적으로 진행될 수 있도록 보조하게 된다.
이러한 기반 인프라가 갖추어진 상황에서, 데이터 중계 운영모듈(301)에 의해 제어되는 기저대역모뎀(302)은 안테나모듈(306)을 매개로, 각 가로등(11)에 설치된 센서노드 세트(100)들과 일련의 무선 교신관계를 형성하면서, 센서노드 세트(100) 측으로부터 상향 전송되는 가로등 감지데이터(이를테면, 가로등 조도상태 데이터, 가로등 온도상태 데이터, 가로등 전압상태 데이터, 가로등 전류상태 데이터 등)를 수취한 후, 수취된 가로등 감지데이터를 운영정보 저장모듈(304) 내에 안정적으로 누적 저장하는 역할을 수행하게 된다.
또한, 데이터 중계 운영모듈(301)에 의해 제어되는 가로등 상태 감시모듈(303)은 기저대역모뎀(302)의 기능 수행에 의해, 센서노드 세트(100) 측 가로등 감지데이터가 운영정보 저장모듈(304)에 누적·저장되고 있는 상황에서, 일련의 가로등 상태 보고시점이 도래하는 경우, 운영정보 저장모듈(304)과 교신을 취하여, 가로등 감지데이터(이를테면, 가로등 조도상태 데이터, 가로등 온도상태 데이터, 가로등 전압상태 데이터, 가로등 전류상태 데이터 등)를 추출한 후, 추출된 가로등 감지데이터를 운영정보 저장모듈(304)에 미리 저장되어 있던 기준데이터(이를테면, 가로등 조도상태 기준데이터, 가로등 온도상태 기준데이터, 가로등 전압상태 기준데이터, 가로등 전류상태 기준데이터 등)와 비교하여, 가로등의 이상유무 상태(이를테면, 가로등 전압의 이상유무상태, 가로등 전류의 이상유무상태, 가로등 조도의 이상유무상태, 가로등 온도의 이상유무상태 등)를 감시하고, 해당 감시결과를 데이터 중계 운영모듈(301) 측에 보고하는 역할을 수행하게 된다.
또한, 데이터 중계 운영모듈(301)에 의해 제어되는 가로등 상태 보고모듈(305)은 상술한 가로등 상태 감시모듈(303)의 기능 수행에 의해, 가로등의 이상유무 상태(이를테면, 가로등 전압의 이상유무상태, 가로등 전류의 이상유무상태, 가로등 조도의 이상유무상태, 가로등 온도의 이상유무상태 등)가 확인 완료되면, 이를 판독하여, 해당 이상유무 상태가 반영된 가로등 상태데이터를 생성한 후, 일련의 데이터 결합루틴을 통해, 생성 완료된 가로등 상태데이터를 앞의 가로등 감지데이터와 결합하여, 도 3에 도시된 바와 같은 가로등상태 보고데이터(D1)를 생성하는 역할을 수행하게 된다.
이렇게 하여, 일련의 가로등상태 보고데이터(D1)가 생성 완료되면, 앞서 언급한 기저대역모뎀(302)은 해당 가로등상태 보고데이터(D1)를 가로등 제어 서버(5) 측 물리계층 규격에 맞는 디지털신호로 변조하고, 변조된 디지털신호를 RF 데이터 전처리모듈(307) 측으로 전달하는 역할을 수행하게 된다.
이때, 데이터 중계 운영모듈(301)에 의해 제어되는 RF 데이터 전처리모듈(307)은 안테나모듈(306)을 매개로, WSN(200)에 접속하여, 가로등 제어 서버(5)와 일련의 무선 교신관계를 형성하면서, 기저대역모뎀(302)을 통해, 디지털신호로 변조된 가로등상태 보고데이터(D1)가 전달 완료되면, 이 가로등상태 보고데이터(D1)를 RF변조신호로 변환하고, 변환된 RF변조신호를 안테나모듈(306)을 통해, 가로등 제어 서버(5) 측의 물리계층으로 상향 전송하는 역할을 수행하게 된다.
결국, 이러한 각 전산모듈들의 기능 수행 하에서, 각 가로등(11)에 설치되어 있는 센서노드 세트(100) 측에서는 가로등 제어 서버(5) 측과 안정적인 데이터 무선 송신관계를 융통성 있게 형성할 수 있게 되며, 결국, 가로등상태 보고데이터(D1)를 수취한 가로등 제어 서버(5) 측에서는 각 가로등(11)과 원 거리 떨어진 임의의 원격지에 설치되어 있음에도 불구하고, 각 가로등의 현재상태(이를테면, 조도상태, 온도상태, 전압상태, 전류상태), 해당 가로등의 이상유무 상태(이를테면, 가로등 전압의 이상유무상태, 가로등 전류의 이상유무상태, 가로등 조도의 이상유무상태, 가로등 온도의 이상유무상태 등) 등을 손쉽게 파악할 수 있게 된다.
추후, 가로등 제어 서버(5) 측에서는 상술한 가로등상태 보고데이터(D1)를 분석하여, 가로등(11)의 이상 상태를 체크한 후, 해당 체크결과에 따라, RF 형식을 취하는 일련의 가로등 제어데이터(D2:이를테면, 가로등이 오프상태로 전환될 것을 명하는 데이터, 도 4 참조)를 선택적으로 생성하고, 생성된 가로등 제어데이터(D2) 를 센서노드 세트(100) 측으로 하향 전달하는 조치를 취하게 된다.
이 상황에서, 상술한 RF 데이터 전처리모듈(37)은 안테나모듈(306)을 매개로, 가로등 제어 서버 측(5) 가로등 제어데이터(D2)를 수신한 후, 수신된 가로등 제어데이터(D2)를 디지털변조신호로 변환하고, 변환된 디지털변조신호를 기저대역모뎀(302) 측으로 전달하는 절차를 진행하게 된다.
물론, 이와 같이, 전달된 디지털변조신호(즉, 가로등 제어데이터)는 기저대역모뎀(302)의 기능 수행에 의해, 센서노드 세트(100) 측 물리계층 규격에 맞는 데이터로 복조되는 절차를 겪은 후, 안테나모듈(306)을 통해, 각 가로등(11)에 설치된 센서노드 세트(100) 측으로 하향 전달되는 절차를 겪게 되며, 결국, 각 가로등(11)은 가로등 제어 서버(5)의 제어 의사에 매칭되는 일련의 동작(이를테면, 오프되는 동작)을 신속하게 취할 수 있게 된다.
이때, 앞서 언급한 RF 데이터 전처리모듈(307)에 배치된 A/D 변환기(312)는 예컨대, 기저대역모뎀(302) 측으로부터 출력되는 디지털변조신호를 아날로그변조신호로 변환하거나, 안테나모듈(306)을 거친 가로등 제어 서버(5) 측 RF변조신호(아날로그변조신호; 즉, 가로등 제어데이터)를 디지털변조신호로 변환하여, 기저대역모뎀(302) 측으로 출력하는 역할을 수행하게 되며, 저역통과필터(308)는 A/D 변환기(312)에 의해 변환된 아날로그변조신호의 DC 오프셋을 제거하고, 해당 변조신호를 전송 표준에 상응하는 대역폭으로 저역 필터링하는 역할을 수행하게 된다.
또한, RF 데이터 전처리모듈(307)에 배치된 주파수 상향변환 믹서(309)는 저역통과필터(308)를 통과한 아날로그변조신호의 동상(In-phase)성분 및 직교성분을 전송 표준에 상응하는 RF 대역으로 각각 상향 변환하여, RF변조신호를 생성하고 생성된 RF변조신호를 안테나모듈(306)을 통해, 가로등 제어 서버(5) 측으로 출력하는 역할을 수행하게 된다.
나아가, RF 데이터 전처리모듈(307)에 배치된 저잡음 증폭기(310)는 안테나모듈(306)을 거친, 가로등 제어 서버(5) 측 RF변조신호(아날로그변조신호; 즉, 가로등 제어데이터)를 저잡음 증폭하는 역할을 수행하게 되며, 주파수 하향변환 믹서(311)는 저잡음 증폭기(310)에 의해 저잡음 증폭된 RF변조신호의 동상성분 및 직교성분 각각을 기저대역 변조신호로 변환하고, 변환된 신호를 A/D 변환기(312) 측으로 출력하는 역할을 수행하게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 가로등 및 가로등 제어 서버 사이에, 이를테면, IEEE 802.15.4 표준규격에 의해 정의되는 WSN을 기반으로, 가로등 감지데이터 상향전송절차, 가로등 제어정보 하향전송절차 등을 멀티-홉(Multi-hop) 또는 에드-혹(Ad-hoc) 등과 같은 WSN 특유의 다양한 무선통신패턴을 통해, 능동적으로 진행할 수 있는 전산모듈들을 대체·배치하고, 이를 통해, 가로등 및 가로등 제어 서버가 이를테면, 기간 이동통신망, 기지국, 전용 유선라인 등과 같은 기존 통신 구조물들을 완전히 배제한 심플한 구조 하에서도, 정상적인 통신관계를 융통성 있게 형성할 수 있도록 유도함으로써, 기존 통신 구조물들의 다 단계 배치에 따른 종래의 각종 문제점들(이를테면, 통신 단계가 복잡해져, 가로등 및 가로등 제어 서버 간의 통신두절 개연성이 증가하게 되는 문제점, 통신 구조물 들의 설치·사용 및 유지·보수에 많은 비용이 소요되는 문제점 등)이 효과적으로 해결될 수 있도록 가이드 할 수 있다.
앞에서, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.
이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위 안에 속한다 해야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 삭제
  2. 각 가로등들에 개별 설치된 상태에서, 해당 가로등의 동작상태를 감지하며, 해당 감지내역에 상응하는 가로등 감지데이터를 생성하고, 생성된 가로등 감지데이터를 가로등 제어 서버 측으로 상향 전송하는 센서노드 세트들과;
    안테나 모듈을 구비한 상태로, 상기 각 가로등들의 주변에 설치되면서, 무선 센서 네트워크(WSN: Wireless Sensor Network)를 기반으로, 상기 센서노드 세트들 및 가로등 제어 서버와 교신하며, 상기 센서노드 세트들 측으로부터 전송되는 상기 가로등 감지데이터 및 해당 가로등 감지데이터의 이상유무가 담겨진 가로등 상태데이터를 취합하여, 가로등상태 보고데이터를 생성하고, 생성된 가로등상태 보고데이터를 RF 데이터들로 변환한 후, 상기 WSN을 통해, 상기 가로등 제어 서버 측으로 상향 전송하거나, 상기 가로등 제어 서버 측으로부터 하향 전송되는 RF 형식의 가로등 제어데이터를 상기 WSN을 통해, 수신한 후, 수신된 상기 가로등 제어데이터를 상기 센서노드 세트들에 적합한 형식으로 변환하고, 변환된 가로등 제어데이터를 상기 센서노드 세트들 측으로 전달하는 가로등 제어 중계노드를 포함하며,
    상기 가로등 제어 중계노드는 상기 가로등상태 보고데이터의 생성·변환 및 상향 전송절차, 상기 가로등 제어데이터의 변환 및 하향 전송절차를 총괄 제어하는 데이터 중계 운영모듈과;
    상기 데이터 중계 운영모듈에 의해 제어되며, 상기 센서노드 세트들 측으로부터 전송되는 가로등 감지데이터를 수신한 후, 상기 가로등 감지데이터를 미리 저장되어 있던 기준데이터와 비교하여, 상기 가로등의 이상유무 상태를 감시하는 가로등 상태 감시모듈과;
    상기 데이터 중계 운영모듈에 의해 제어되며, 상기 가로등 상태 감시모듈의 감시결과를 체크하여, 해당 감시결과가 반영된 가로등 상태데이터를 생성한 후, 생성된 가로등 상태데이터를 상기 가로등 감지데이터와 결합하여, 가로등상태 보고데이터를 생성하는 가로등 상태 보고모듈과;
    상기 데이터 중계 운영모듈에 의해 제어되며, 상기 가로등 이상 보고모듈에 의해 생성된 상기 가로등상태 보고데이터를 디지털변조신호로 변조함과 아울러, 상기 가로등 제어 서버 측으로부터 하향 전송된 상기 가로등 제어데이터를 복조하여, 상기 센서노드 세트들 측으로 전달하는 기저대역모뎀과;
    상기 데이터 중계 운영모듈에 의해 제어되며, 상기 기저대역모뎀에 의해 디지털변조신호로 변조된 상기 가로등상태 보고데이터를 RF 데이터로 변환한 후, 상기 안테나모듈을 통해, 상기 가로등 제어 서버 측으로 상향 전송함과 아울러, 상기 가로등 제어 서버 측으로부터 하향 전송되는 RF 형식의 가로등 제어데이터를 상기 안테나모듈을 매개로 수신하여, 디지털변조신호로 변조하고, 변조된 가로등 제어데이터를 상기 기저대역모뎀 측으로 전달하는 RF 데이터 전처리모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 WSN을 기반으로 하는 가로등 제어 시스템.
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