KR100749404B1 - 저전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는시스템 및 그 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화재, 연기 등과 같은 심각한 이벤트를 감지하는 이벤트 감시 센서(1)에서 상용 전원을 공급받아 상시 동작하여 심각한 이벤트가 발생할 경우에는 그 상황을 즉시 라우터노드와 통신하는 단계와;

상기 이벤트감시센서노드(1)에서 수신된 이벤트 신호가 감지되면 라우터노드(3)에서 계속적인 동작시간을 갖으며, 슬립 시간 중간 중간에 어웨이크(AWAKE) 동작을 시행하는 단계와;

상기 라우터 노드(3)로부터 전달받는 데이터를 지그비/인터넷 게이트웨이(4)에 의해 모니터링(5)으로 전달하는 단계와;

상기 라우터노드로부터 전달받은 데이터를 제어하여 모니터링(5)에 의해 심각한 이벤트 감지 시 알람을 통해 통보하거나, 사용자에게 보고하는 단계와; 심각한 이벤트 감지 알람이 발생하더라도 이후 동작은 자동화가 아닌 사용자의 선택 및 운용에 맡기는 단계를 포함하여 구성된 저 전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 시스템 및 그 장치에 관한 것이다.

저전력. 이벤트감지. 라우터노드.

Description

저전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 시스템 및 그 장치{ A Scheme to detect critical events in a Low-Power consumption Sensor Network}

도1은 저전력센서 네트워크 전체도

도2는 종래의 이벤트감지 라우터 노드 동작 상세도

도3은 본 발명의 라우터 노드 동작 상세도

도4는 본 발명의 지그비/인터넷 게이트웨이 상세도

<도면의 부호>

이벤트감지센서노드(1), 일반센서노드(2), 라우터노드(3), 지그비/인터넷 게이트웨이(4), 모니터링(5),

본 발명은 저전력 센서 네트워크에서 전력 소모를 최소화하기 위해 MCU의 슬립기술을 이용, 동작시간을 짧게 하는 방법을 사용하여 전력의 소모는 최소화하면서도 심각한 이벤트 발생에 대해 실시간으로 전달할 수 있는 기술로서, 저전력을 하기 위해 슬립시간 동안 통신이 끊어지는 방법 대신 저전력을 유지하면서도 심각 한 이벤트를 즉시 전달해 줌으로써 화재감시와 같은 상황을 즉시 알려주는 저전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 시스템 및 그 장치에 관한 것이다.

센서 노드들은 센서의 센싱 부분, CPU(Central Processing Unit) 부분, RF(Radio Frequency) 부분, 메모리 부분 등으로 구성되며, 이 중에서 에너지 소모가 가장 많은 분야는 RF로서, 데이터의 송수신에 관련된 부분이다. 즉, 센서 네트워크기술의 핵심은 효율적인 무선 통신 네트워킹 기술이다.

센서 네트워크의 구성은 센서 노드들과 데이터 수집 장치로 이루어진다. 데이터 수집 장치는 센서 노드에 비하여 컴퓨팅성능이 우수하고 에너지 자원이 충분하다. 센서 노드들의 역할은 센서들을 통하여 센싱하며, 다른 노드들과 데이터를 통신하는 역할을 한다. 즉, 센서 노드들은 노드 자체가 라우터 역할을 하며, 다른 노드들에 데이터를 전송한다.

일반적인 센서 네트워크 서비스에서는 노드가 받은 전체 패킷들의 65%가 다른 노드들로 전송된다.

라우터는 각각의 센서에서 수집된 정보가 메인으로 집결할 때 그 중간 집결지가, 라우터가 된다. 라우터간 노드(경로)를 연결해주는 것이 라우터노드로서, 랜을 연결하여 정보를 주고받을 때 송신정보에 담긴 수신처의 주소를 읽고 가장 적절한 통신통로를 이용하여 다른 통신망으로 전송하는 장치이다. 인터넷을 접속할 때는 반드시 필요한 장비로서, 서로 다른 프로토콜로 운영하는 통신망에서 정보를 전송하기 위해 경로를 설정하는 역할을 제공하는 핵심적인 통신장비이다. 단순히 통신망을 연결해주는 브리지 기능에 추가하여 경로 배정표에 따라 다른 통신망을 인 식하여 경로를 배정하며,

수신된 패킷에 의하여 다른 통신망 또는 자신이 연결되어 있는 통신망 내의 수신처(노드)를 결정하여 여러 경로 중 가장 효율적인 경로를 선택하여 패킷을 전송하고, 통신 흐름을 제어하며 통신망 내부에 여러 보조 통신망을 구성하는 등의 다양한 통신망 관리기능을 수행한다.

통신환경의 설정을 가능하게 하여 관리 방침에 따라 라우팅 방식을 결정하여 전체 네트워크의 성능을 개선할 수 있으며, 또한 표준 논리에 따라 통신방법이 자동으로 결정되므로 유지보수가 용이하고, 통신방법에 구애받지 않으므로 대규모 통신망을 쉽게 구성할 수 있으며, 다양한 경로를 따라 통신량을 분산할 수 있다.

국내공개특허공보 공개번호 제10-2005-27100호에는 RFID 리더와 하나 이상의 수동형 태그로 이루어진 무선주파수 인식 시스템에 있어서, 수동형 태그를 활성화 시킬 수 있도록 소정 주파수 대역의 전자기파를 방사함과 아울러 소정크기의 방사구역 내에 존재하는 다수의 수동형 태그로부터 정보를 독출하고, 상기 RFID 리더의 요구가 있을 때 저장하고 있는 태그 정보를 제공할 수 있도록 소정의 통신수단이 갖추어져 있는 고주파 방사장치로 구성된 저 전력 리더 태그통신을 위한 지능형 무선주파수 인식 시스템이 기술되어 있고,

동 공보 제10-2004-14406호에는 통신시스템은 네트워크 제어설비, 두 개의 다운스트림 채널들, 적어도 하나의 원격 인터페이스 유닛 및 각각이 원격 인터페이스 유닛과 연관된 적어도 하나의 통신 디바이스를 포함하며, 각 RIU는 저전력 대기모드 및 고전력 액티브 보드의 작동모드들 중 하나에서 작동하며, 웨이크업 명령은 대기모드에서 액티브 모드 변환하도록 RIU에게 지시하여 1차 다운스트림 채널을 통해 이용자 또는 제어정보를 수신하며, 2차 다운스트림채널은 1차 다운 스트림채널보다 실질적으로 더 느린 전송속도를 이용하고, 그에 의해 1차 다운스트림 채널의 처리량 레이트에 악영향 없이 액티브 모드일 때보다 대기모드일 때 실질적으로 더 적은 전력을 소비하는 저전력 통신시스템이 기술되어 있고,

동 공보 제10-2005-73780호에는 센서노드에서 이벤트 발생을 감지하는 단계;

상기 센서 노드가 데이터 수집 장치로 상기 발생한 이벤트에 대한 이벤트 데이터를 전송하는 단계; 상기 데이터 수집 장치가 센서노드들에 의해 이벤트 데이터 전송금지메시지를 전송하는 단계; 상기 이벤트데이터 전송금지메시지를 전송받은 센서 노드들의 이벤트 데이터 전송이 금지되는 단계를 포함하여 구성된 무선센서 네트워크의 에너지 소비효율의 향상방법이 공개되어 있으나,

상기와 같은 종래의 기술들은 심각한 이벤트 발생을 그 즉시 보고해야하는 경우 이벤트 발생을 중계하는 노드들이 슬립을 하기 때문에 슬립이 끝난 후에야 사용자가 알 수 있는 문제점이 있어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 저 전력 센서 네트워크에서 전력 소모를 최소화하기 위해 MCU의 슬립기술을 이용, 동작시간을 짧게 하는 방법으로, 지그비 시장 활성화, 센서 네트워크 기기에서 요구되는 오랜 기기적 수명, 한정된 전력의 효율적 사용, 저 전력 센서 네트워크의 저전력 상황에서 5분 슬립 후 자료 전송을 할 경우 AA배터리 2개로 1년 정도 노드 수명 유지, 기존 저 전력 센서 네트워크는 심각한 이벤트가 발생하면 최대 슬립 주기 후에 상황 전달 가능하도록 구조를 개량한 저 전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 시스템 및 그 장치를 제공하는 것이 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제인 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 화재, 연기 등과 같은 심각한 이벤트를 감지하는 이벤트 감시 센서(1)에서 상용 전원을 공급받아 상시 동작하여 심각한 이벤트가 발생할 경우에는 그 상황을 즉시 라우터노드와 통신하는 단계와;

정기적 보고만을 하는 일반 센서노드(2)에서 저 전력 시스템에 의해 주기적인 동작만으로 라우터 노드와 통신하는 단계와;

상기 이벤트감시센서노드(1)에서 수신된 이벤트 신호가 감지되면 라우터노드(3)에서 계속적인 동작시간을 갖으며, 슬립 시간 중간 중간에 어웨이크(AWAKE) 동작을 시행하는 단계와;

상기 라우터 노드(3)로부터 전달받는 데이터를 지그비/인터넷 게이트웨이(4)에 의해 모니터링(5)으로 전달하거나, 역으로 모니터링(5)으로부터의 제어 신호를 라우터 노드(3)로 전달하는 단계와;

상기 라우터노드로부터 전달받은 데이터를 제어하여 모니터링(5)에 의해 심각한 이벤트 감지 시 알람을 통해 통보하거나, 사용자에게 보고하는 단계와;

심각한 이벤트 감지 알람이 발생하더라도 이후 동작은 자동화가 아닌 사용자의 선택 및 운용에 맡기는 단계를 포함하여 구성된 저 전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 시스템 및 그 장치에 관한 것이다.

도1의 일반 센서 노드는 심각한 이벤트 감지 센서가 아닌 정기적 보고만을 하는 센서 노드로서 저 전력 시스템에 의해 주기적인 동작만으로 라우터 노드와 통신을 한다. 도2는 일반 센서 노드만으로 이루어진 저 전력 센서 네트워크에서의 라우터 노드의 이벤트 감지 동작 방식을 나타내고 있다.

일반 센서 노드로 구성된 저 전력 센서 네트워크에서 라우터 노드는 도2에서와 같이 일정시간 동안의 슬립 후에 동작시간을 갖고 센서 노드로부터 센싱값을 전달받는다.

도2의 방법은 저 전력으로는 적합하나 심각한 이벤트를 감지하기 위한 센서 네트워크 시스템에서는 즉각적인 감지가 불가능하다는 단점이 있다.

도1의 이벤트 감시 센서 노드는 화재, 연기 등과 같은 심각한 이벤트를 감지하는 센서 노드이다. 이 노드는 상용 전원을 공급받아 상시 동작하며, 평상시에는 정기적으로 라우터 노드와 통신을 하지만 심각한 이벤트가 발생할 경우에는 그 상황을 즉시 전송하려 한다.

라우터 노드는 도3에서 보는 바와 같이 종래의 도2에서 보이는 슬립 시간 중간 중간에 어웨이크(AWAKE) 동작을 시행한다. 이때 이벤트 감시 센서 노드와 라우터 노드가 통신을 하여 심각한 이벤트가 감지되었나를 더욱 자주 확인하고 이벤트가 감지되면 계속적인 동작시간을 갖는 라우터 노드의 동작 방식이다.

도3의 어웨이크(AWAKE) 시간은 전력 소모에 미치는 영향을 최소화하도록 가능한 짧게 한다.

도1의 지그비/인터넷 게이트웨이는 라우터 노드로부터 전달받는 데이터를 모니터링 전달하는 기능을 하며, 역으로 모니터링으로부터의 제어 신호를 라우터 노드로 전달하는 기능을 한다.

도1의 모니터링은 라우터 노드로부터 전달받은 데이터를 사용자에게 보고하는 기능을 하며, 심각한 이벤트 감지 시 알람을 통해 통보하는 기능을 한다. 그러나 심각한 이벤트 감지 알람이 발생하더라도 이후 동작은 자동화가 아닌 사용자의 선택 및 운용에 맡긴다.

이하 본 발명의 저 전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 장치를 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도1은 저 전력센서 네트워크 전체도, 도2는 종래의 이벤트감지 라우터 노드 동작 상세도, 도3은 본 발명의 라우터 노드 동작 상세도, 도4는 본 발명의 지그비/인터넷 게이트웨이 상세도를 도시한 것이며, 이벤트감지센서노드(1), 일반센서노드(2), 라우터노드(3), 지그비/인터넷 게이트웨이(4), 모니터링(5)을 나타낸 것임을 알 수 있다.

구조를 살펴보면, 화재, 연기 등과 같은 심각한 이벤트를 감지하는 다수개의 이벤트감지센서노드(1)와, 정기적 보고만을 하는 다수개의 일반센서노드(2)와, 상기 이벤트감지센서노드(1)와 일반센서노드(2)에서 수신된 신호를 슬립 시간 중간 중간에 어웨이크(AWAKE) 동작을 하는 라우터노드(3)과, 상기 라우터노드(3)에서 송신된 신호를 지그비/인터넷 게이트웨이(4)와, 상기 지그비/인터넷 게이트웨이(4)에서 처리한 제어 신호에서 심각한 이벤트 감지 시 사용자에게 보고하거나, 알람을 통해 통보하는 모니터링(5)으로 구성된 저 전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 장치에 관한 것이다.

상기 기재된 본 발명은 저 전력 센서 네트워크에서 전력의 소모는 최소화하면서도 심각한 이벤트 발생에 대해 실시간으로 전달할 수 있는 기술로서, 저 전력을 하기 위해 슬립시간 동안 통신이 끊어지는 방법 대신 저 전력을 유지하면서도 심각한 이벤트를 즉시 전달해 줌으로써 화재감시와 같은 상황을 즉시 알려주는 시스템에 적용하는 효과가 있는 것이다.

Claims (4)

1. 저 전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 시스템에 있어서,

   화재, 연기 등과 같은 심각한 이벤트를 감지하는 이벤트 감시 센서(1)에서 상용 전원을 공급받아 상시 동작하여 심각한 이벤트가 발생할 경우에는 그 상황을 즉시 라우터노드와 통신하는 단계와;

   정기적 보고만을 하는 일반센서노드(2)에서 저 전력 시스템에 의해 주기적인 동작만으로 라우터 노드와 통신하는 단계와;

   상기 이벤트감시센서노드(1)에서 수신된 이벤트가 라우터노드(3)에서 감지되면, 계속적인 동작시간을 갖으며, 슬립 시간 중간 중간에 어웨이크(AWAKE) 동작을 시행하는 단계와;

   상기 라우터 노드(3)로부터 전달받는 데이터를 지그비/인터넷 게이트웨이(4)에 의해 모니터링(5)으로 전달하거나, 역으로 모니터링(5)으로부터의 제어 신호를 라우터 노드(3)로 전달하는 단계와;

   상기 라우터노드로부터 전달받은 데이터를 제어하여 모니터링(5)에 의해 심각한 이벤트 감지 시 알람을 통해 통보하거나, 사용자에게 보고하는 단계와;

   심각한 이벤트 검지 알람이 발생하더라도 이후 동작은 자동화가 아닌 사용자의 선택 및 운용에 맡기는 단계를 포함하여 구성되어 있음을 특징으로 하는 저 전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 저 전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 장치에 있어서,

   화재, 연기 등과 같은 심각한 이벤트를 감지하는 하는 다수개의 이벤트감지센서노드(1)와, 정기적 보고만을 하는 다수개의 일반센서노드(2)와, 상기 이벤트감지센서노드(1)와 일반센서노드(2)에서 수신된 신호를 슬립 시간 중간 중간에 어웨이크(AWAKE) 동작을 하는 라우터노드(3)과, 상기 라우터노드(3)에서 송신된 신호를 지그비/인터넷 게이트웨이(4)와, 상기 지그비/인터넷 게이트웨이(4)에서 처리한 제어 신호에서 심각한 이벤트 감지 시 사용자에게 보고하거나, 알람을 통해 통보하는 모니터링(5)으로 구성되어 있음을 특징으로 하는 저 전력 센서 네트워크에서 심각한 이벤트를 감지하는 장치.

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