KR100802580B1 - 피엘씨 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템 및 그방법 - Google Patents

피엘씨 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템 및 그방법 Download PDF

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이해규
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Abstract

본 발명은 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 다수개의 농어촌 설비에 설치되며, 감시포트 및 계측포트를 통하여 인가되는 정보 및 제어포트를 통하여 제어명령을 출력하는 프로세서가 PLC 모뎀을 통하여 입출력되게 구성된 원격 감시제어 단말장치와, 전신주인 변대주에 설치되며, 상기 원격 감시제어 단말장치의 데이터가 입출력되도록 PLC 모뎀을 통하여 데이터 처리부에 저장되게 구성된 데이터 집중장치와, 일반적인 농어촌의 농가에 설치되며, 상기 데이터 집중장치를 통하여 입출력되는 데이터 신호가 PLC 모뎀을 통하여 인가되는 서버 및 감시된 데이터를 표시하는 데이터 표시부를 갖추고 있는 종합 감시제어반으로 구성하여, 전력선 통신을 이용하여 농어촌 주거지 인근지역의 비닐하우스, 양어장, 양계장, 화훼농장, 축사 등에서 정전, 화재 등의 감시와 온도, 습도 등의 계측, 그리고 보일러, 물펌프, 조명 등을 원격제어할 수 있게 된다.
전력선 통신, 농어촌 설비, 원격 감시제어 시스템, 데이터 집중장치, PLC 모뎀, 원격 감시제어 단말장치, 종합 감시제어반, 비닐하우스, 양어장

Description

피엘씨 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템 및 그 방법{System and method for remote monitoring control of farming and fishing village equipment based on PLC}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템의 개념도,
도 2는 도 1에서 원격 감시제어 단말장치(RTU)의 상세블록도,
도 3은 도 1에서 데이터 집중장치의 상세개념도,
도 4는 도 1에서 종합 감시제어반의 상세블록도,
도 5는 도 1 내지 도 4에서 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템에서의 데이터 신호 흐름을 보인 개념도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 방법을 보인 흐름도,
도 7은 도 6에서 원격 감시제어 단말장치에서의 감시 및 제어 데이터 처리 동작을 보인 흐름도,
도 8은 도 6에서 원격 감시제어 단말장치에서의 감시 데이터 전송 동작을 보인 흐름도,
도 9는 도 6에서 데이터 집중장치에서의 데이터 전송 동작을 보인 흐름도,
도 10은 도 6에서 종합 감시제어반에서의 이상 발생에 대한 자동통보 동작을 보인 흐름도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 원격 감시제어 단말장치 11 : 감시포트
12 : 제어포트 13 : 계측포트
14 : 프로세서 15, 21, 31 : PLC 모뎀
20 : 데이터 집중장치 22 : 데이터처리부
25 : 변대주 26 : 차단기
27 : 커플러 28 : 멀티탭
30 : 종합 감시제어반 32 : 서버
32-1 : 입출력 모듈 32-2 : 램
32-3 : CPU 32-4 : 폰 모듈
33 : 데이터 표시부 S1, S2, S3... : 단계
본 발명은 농어촌 설비의 감시 및 제어에 관한 것으로, 특히 PLC(Power Line Communication)를 이용하여 농어촌 설비 등을 IT(information technology)화하여 다양한 부가서비스를 제공할 수 있는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스 템 및 그 방법에 관한 것이다.
고가의 통신시설이 존재하는 도시의 경우에 아파트 등의 지역에서는 원격으로 커튼이나 세탁기 등을 제어하고, 집안 내부를 감시하는 원격감시 및 제어시스템이 존재하고 있으나, 이와 같은 시스템을 농어촌에는 그대로 적용할 수가 없는 현실적인 문제가 있다.
즉, 농어촌 IT화를 위해서는 통신회선이 꼭 필요하지만, 도시보다 낙후된 시설을 가지고 있는 현재 농어촌의 경우에는 경제적인 문제로 고가의 통신회선을 시설하기가 어려운 실정이었다.
그러나 농어촌의 근대화를 위해서, 농가와 근거리에 위치한 비닐하우스, 양어장, 양계장, 화훼농장 및 축사 등(이후 "농어촌 설비"라 함)에 IT화된 원격 감시제어 시스템을 사용하는 경우 농어촌 설비에 상주할 필요가 없기 때문에 불필요한 노동력을 해소하여 인력난 문제를 해결할 수 있는 장점이 있다.
이와 같은 장점 때문에 대규모 농장에서는 통신회선 등을 자체 시설하거나, 무선방식을 사용하거나, 또는 전용회선을 임차하여 부분적으로 원격감시를 하고 있는 실정이었으나, 상술한 바와 같이 비용적인 측면에서 경제성이 없어 개인 농장이나 소규모의 농장에서는 실용화를 하지 못하고 있다.
본 발명자들은 이와 같은 문제점을 해결하고자 PLC 기반의 원격 감시제어 시스템을 착안하게 되었으며, 농어촌 설비를 감시하기 위해서 산간오지, 논, 밭에 시설되어 있는 전력선을 이용하고자 하였다.
PLC 기반의 전력을 공급하는 전력선을 매개체로 고주파 신호에 실어 통신하 는 기술은 중·저속의 통신분야의 가전기기, 조명기기, 냉난방기기, 홈시큐리티 시스템 제어에 사용되는 등 홈네트워킹 솔루션으로 확산되는 추세에 있으며, 현재 고속분야에서도 10Mbps를 넘는 초고속 기술이 개발되고 있어 미래에 전력선 통신의 우수성과 필요성이 대두되고 있다.
그러나 농어촌 설비를 IT기술에 접목하여 정전유무, 온도, 습도, 칩입, 화재 등을 원격감시하고 보일러, 물펌프, 조명 등을 원격제어하는 시스템의 적용사례가 없으며, 특히 PLC 기술을 활용하여 고가의 통신비용 문제를 해결한 사례는 이번이 처음이다.
이와 같이 본 발명은 다양한 산업분야에 응용될 수 있지만, 특히 농가와 근거리에 위치한 농어촌 설비 분야에 즉시 응용 가능하다.
본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로,
본 발명의 목적은 PLC 기반으로 일반적인 농어촌 설비를 원격으로 감시하고 제어할 수 있는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 PLC망을 이용하여 농어촌 설비에 설치된 온도센서, 습도센서, 정전센서, 화재센서 등의 신호를 입력받아 이를 PLC로 농가의 종합 감지 제어반에 실시간으로 전송하고, 종합 감시제어반에서는 제어명령을 RTU에 송출하여 비닐하우스, 양어장 등에 시설된 보일러, 물펌프, 조명, 환기 팬 등을 제어할 수 있는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템 및 그 방법을 제공하 고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 정전, 화재 등 비상상태 발생시 농가주인, 관할 한전, 방범 및 방재기관에 메시지를 통보하여 비상상태시에 대처가 용이한 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 전력선을 사용하는 PLC망의 데이터 전송시에, 원격 감시제어 단말기에서 데이터 집중장치로의 감시데이터, 계측데이터 및 제어명령의 입출력이 에러없이 전송되게 하고, 데이터 집중장치에서 종합 감시제어반으로 데이터의 흐름이 에러없이 전송될 수 있는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 다수개의 농어촌 설비에 설치되며, 감시포트 및 계측포트를 통하여 인가되는 정보 및 제어포트를 통하여 제어명령을 출력하는 프로세서가 PLC 모뎀을 통하여 입출력되게 구성된 원격 감시제어 단말장치와, 전신주인 변대주에 설치되며 상기 원격 감시제어 단말장치의 데이터가 입출력되도록 PLC 모뎀을 통하여 데이터 처리부에 저장되게 구성된 데이터 집중장치와, 일반적인 농어촌의 농가에 설치되며 상기 데이터 집중장치를 통하여 입출력되는 데이터 신호가 PLC 모뎀을 통하여 인가되는 서버 및 감시된 데이터를 표시하는 데이터 표시부를 갖추고 있는 종합 감시제어반과, 상기 서버의 CPU에 연결되어 계측된 데이터 및 감시된 데이터를 외부로 출력하는 데이터 표시부로 이루어지고,
상기 서버는 입출력 모듈을 통하여 램에 연결된 CPU에 인가되게 구성하고, 상기 CPU의 출력이 폰 모듈을 통하여 외부 국선 및 모바일폰으로 전송되게 구성되어 있으며,
상기 서버내의 폰 모듈은 코드 분할 다중 접속(CDMA:code devision multiple access) 방식의 모듈 및 공동 교환 전화망(PSTN:public switch telephone network)방식의 모듈을 구비하여 국선 전화 및 모바일 폰과 연결되게 구성한 것을 특징으로 하며, 상기 원격 감시제어 단말기는 농어촌 설비에 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
그리고 상기 서버는 정전, 온습도 경보, 원격이벤트 여부를 판단하고, CDMA 방식 또는 PSTN 방식의 인터페이스를 선택하며, 선택된 전화번호로 통화하고, 음성 또는 문자메시지를 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 데이터 전송방법은, 원격 감시제어 단말장치에서 감시포트, 제어포트, 계측포트를 이용하여 농어촌 설비에 대한 감시 및 제어를 처리하는 제 11 단계와; 상기 제 11 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치에서 데이터 집중장치로 감시데이터를 전송하는 제 12 단계와; 상기 제 12 단계 후 상기 데이터 집중장치에서 종합 감시제어반으로 감시데이터를 전송하는 제 13 단계와; 상기 제 13 단계 후 상기 종합 감시제어반에서 감시데이터를 처리하고 이상발생시 CDMA 방식 또는 PSTN 방식의 인터페이스를 선택하여 음성 또는 문자메시지로 이상발생 상황에 대한 자동통보를 수행하는 제 14 단계;를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 11 단계는, 상기 원격 감시제어 단말장치의 PLC 모뎀에서 감시포트, 제어포트, 계측포트의 데이터 수신시 수신된 데이터가 감시 및 계측 데이터인지 아니면 제어 데이터인지 판별하는 제 21 단계와; 상기 제 21 단계에서 수신된 데이터가 감시, 제어, 계측 데이터가 아니면 에러 데이터 전송 처리를 수행하는 제 22 단계와; 상기 제 21 단계에서 수신된 데이터가 감시 및 계측 데이터이면, 감시 및 계측포트의 현재 상태를 전송하는 제 23 단계와; 상기 제 21 단계에서 수신된 데이터가 제어 데이터이면, 해당 제어명령을 수행하고, 제어명령이 완료될 때까지 제어명령의 에러를 방지하기 위해 일정 횟수 동안 반복적으로 수행한 다음 명령 수행 결과를 상기 PLC 모뎀을 통해 전송하는 제 24 단계;를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 12 단계는, 상기 감시 및 제어포트에서 이벤트가 발생하는지 판별하는 제 31 단계와; 상기 제 31 단계에서 상기 감시 및 제어포트에서 이벤트가 발생하면, 상기 데이터 집중장치의 PLC 모뎀이 휴지 중인지 판별하는 제 32 단계와; 상기 제 32 단계에서 상기 데이터 집중장치의 상기 PLC 모뎀이 휴지 중이면 상기 원격 감시제어 단말장치에서 상기 데이터 집중장치로 현재 데이터를 전송하는 제 33 단계와; 상기 제 33 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치의 PLC 모뎀에서 데이터 수신 정보를 수신하는지를 일정 횟수 동안 확인한 다음 전송 결과를 저장하는 제 34 단계;를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 13 단계는, 상기 데이터 집중장치는 상기 원격 감시제어 단말장치로부터 데이터를 수신하는지 판별하는 제 41 단계와; 상기 제 41 단계에서 상기 원격 감시제어 단말장치로부터 데이터를 수신하면, 상기 종합 감시제어반의 PLC 모뎀이 휴지 중인지 판별하는 제 42 단계와; 상기 제 42 단계에서 상기 종합 감시제어반의 상기 PLC 모뎀이 휴지 중이면, 수신 데이터를 상기 종합 감시제어반으로 전송하는 제 43 단계와; 상기 제 43 단계 후 상기 종합 감시제어반으로부터 응답이 있는지를 일정 횟수 동안 확인한 다음 전송결과를 저장하는 제 44 단계와; 상기 제 44 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치로 전송 결과를 전송하는 제 45 단계;를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 14 단계는, 상기 종합 감시제어반에서 상기 데이터 집중장치로부터 감시데이터를 수신하고 처리하는 제 51 단계와; 상기 제 51 단계에서 처리한 감시데이터가 정전, 온습도 경보, PLC 통신 원격 장치 이벤트, 기타 이상 발생(전선단선 또는 도둑침입) 중에서 어느 것인지 판별하는 제 52 단계와; 상기 제 52 단계 후 CDMA 또는 PSTN 중에서 하나의 인터페이스를 선택하는 제 53 단계와; 상기 제 53 단계 후 미리 선택된 전화번호로 전화를 걸어 발생된 이상 상태의 내용을 음성 또는 문자메시지로 출력하는 제 54 단계;를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 한다.
이하 본 발명의 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템의 개념도이다.
이 시스템은 본 시스템이 PLC 기반으로 농가에서 농산물 설비까지 저압 배전 선을 이용하여 통신한다.
본 시스템은 원격 감시제어 단말장치(10), 데이터 집중장치(20) 및 종합 감시제어반(30)으로 구분할 수 있다.
도 1과 같이 원격 감시제어 단말장치(10)는 농어촌 설비인 비닐하우스, 양어장, 화훼농장 및 축사 등에 시설된 장비의 정전, 온도, 습도, 화재 등의 정보를 센서로부터 취득하여 데이터 집중장치(20)에 전송하도록 구성되어 있다.
그리고 데이터 집중장치(20)는 전력을 공급하는 각각의 변대주(25)상에 위치하며, 상기 원격 감시제어 단말장치(10)에 연결되어 농어촌 설비에 시설된 센서를 통하여 얻어진 각종 정보를 농가의 종합 감시제어반(30)에 전송하도록 구성되어 있다.
상기 종합 감시제어반(30)은 농가 등에 시설되며, 데이터 표시부(33)의 표시창에 온도, 습도, 정전유무, 방범, 방재의 상태를 표시해준다.
그리고 상기 원격 감시제어 단말장치(10)는 제어명령을 송출하여 농어촌 설비에 시설된 조명, 팬을 온/오프 하거나 보일러, 물, 펌프 등을 가동 또는 정지 할 수 있다.
또한, 농어촌 설비에 정전, 화재 등의 비상상태 발생시 농장주와 관련기관에 문자 메시지로 통보할 수 있고, 주인이 외부에서 휴대폰 또는 국선을 통하여 농장의 상태정보를 확인할 수가 있다.
본 발명의 가장 큰 특징은 농어촌 설비에 설치되는 원격 감시제어 단말장치(10)에 PLC 모뎀이 내장되어 있고, 전력선(220V)을 통해 데이터 집중장치(20)를 거쳐 농가의 종합 감시제어반(30)에 내장된 PLC 모뎀까지 PLC 신호로서 통신을 할 수 있다는 것이다.
여기서 데이터 집중장치(20)는 여러 대의 원격 감시제어 단말장치(10)로부터 수신된 각종 정보를 종합 감시제어반(30)의 PLC 모뎀(31)을 통하여 서버(32)에 전송하고, 종합 감시제어반(30)의 서버(32)는 원격 감시제어 단말장치(10)에 제어명령을 송출하여 농어촌 설비에 시설된 조명, 팬, 보일러, 물펌프 등을 원격으로 제어가 가능하게 된다.
도 2는 도 1에서 원격 감시제어 단말장치(RTU:Remote terminal Unit)의 상세블록도이다.
이 원격 감시제어 단말장치(10)는 감시포트(11), 제어포트(12) 및 계측포트(13)가 프로세스(14)를 통하여 PLC 모뎀(15)과 연결되어 있으며, 이 PLC 모뎀(15)의 출력이 데이터 집중장치로 전송하도록 구성되어 있다.
상기 감시포트(11)는 정전상태, 화재여부, 조명 온/오프 상태 및 도난감시 등을 위한 센서와 연결되어 있으며, 또한 계측포트(13)는 온도센서, 습도센서 등과 연결하여 비닐하우스, 양어장, 화훼농장 등의 환경 파라미터를 감시하도록 구성되어 있고, 상기 제어포트(12)는 농가의 종합 감시제어반(30)으로부터 제어신호를 수신 받아 조명, 팬 등을 온/오프 제어할 뿐 아니라, 보일러, 워터펌프 등을 원격으로 가동 및 정지할 수 있도록 구성되어 있다.
이와 같이 비닐하우스, 양어장, 화훼농장 등에서 취득된 각종 신호는 프로세서(14)를 통하여 모두 취합되어 데이터 집중장치(20)를 거쳐 농가의 종합 감시제어 반(30)에 전송한다.
도 3은 도 1에서 데이터 집중장치의 상세개념도이다.
즉, 데이터 집중장치(20)는 전신주인 변대주(25)상에 위치되며, 차단기(26)를 통하여 커플러(27)가 연결되고, 이 커플러(27)를 통하여 PLC 모뎀(21)이 연결되어 있다.
또한 차단기(26)와 커플러(27) 사이의 전력선에는 멀티탭(28)을 통하여 일측으로 PLC 모뎀(21)에 연결되고, 타측으로 PLC 모뎀(21)을 통하여 연결된 테이터 처리부(22)가 연결되게 구성되어 있다.
상기 PLC 모뎀(21)은 전력선을 통하여 농어촌 설비에 시설되는 원격 감시제어 단말기(10)와 농가의 종합 감시제어반(30)과 전력선을 통하여 상호 PLC 통신을 수행한다. 데이터 집중장치(20)는 멀티탭(28)을 통하여 28개 이상의 설비기기를 수용할 수가 있다.
상기 차단기(26)는 부하측에 과전류, 누설 등에 의하여 구동되며, 커플러(27)는 하단의 연결회로에 이상이 발생하는 경우 선로를 차단시키는 역할을 한다.
그리고 상기 데이터처리부(22)는 상기 원격 감시제어 단말장치(10)에 정전, 온도, 습도 등 각종 신호 전송을 요청하고, 원격 감시제어 단말장치(10)로부터 수신된 각종 신호를 데이터 처리부내 메모리에 자체 저장하고 있다.
이와 같이 데이터처리부(22)에 저장된 데이터들은 농가에 시설된 종합 감시제어반(30)의 요청에 의해 관련된 정보를 전송하며, 상기 원격 감시제어 단말장 치(10)와 종합 감시제어반(30)과의 통신상태 검사를 위해 일정시간 간격으로 주기적인 스캔(SCAN) 작업을 수행하여 메모리 내에 저장되어 진다.
도 4는 도 1에서 종합 감시제어반의 상세블록도이다.
종합 감시제어반(30)은 데이터 집중장치(20)와 연결되어 있는 것으로 농어촌의 개인 농가 등에 설치된다.
이 종합 감시제어반(30)은 PLC 모뎀(31), 서버(32), 데이터 표시부(33)로 구성되어 있다. 서버(32) 내에는 입출력 모듈(32-1)을 통하여 램(32-2)과 연결되어 있는 CPU(32-3)와 연결되고, 이 CPU(32-3)의 출력이 폰 모듈(32-4)을 통하여 외부의 국선 전화 및 모바일 폰과 연결되게 구성되어 있다.
여기서 폰 모듈(32-4)은 국선용 PSTN 인터페이스 모듈과, CDMA 인터페이스 모듈 등을 내장하고 있으며, 외부의 통화는 농장주, 관할 한전 및 방범/방재기관 등을 선택하여 통화 후 현재 상태에 대한 정보를 자동으로 제공한다.
또한, 상기 서버(32)는 데이터 표시부(33)와 연결되어 있어 농가 등에서는 데이터 표시부(33)를 통하여 온도나 습도 등의 계측상태를 실시간으로 확인할 수가 있으며, 감시기능으로 정전, 화재 등 방법, 방재에 대한 상태를 원격으로 감시할 수가 있다.
즉, 농어촌 설비의 정전상태, 설비작동상태, 팬의 온/오프 상태를 데이터 집중장치(20)에 주기적으로 요청하고, 데이터 집중장치로부터 각종신호를 받아 데이터 표시부(33)로 전송하고, 데이터 표시부(33)는 서버(32)로부터 수신된 정보를 표시창에 표시한다.
또한, 서버(32)는 데이터 집중장치(20)를 경유하여 원격 감시제어 단말장치(10)에 제어신호를 전송하여 조명, 팬 등을 원격으로 온/오프 제어하고, 보일러, 워터펌프 등을 원격으로 가동 또는 정지 할 수가 있다.
그리고 정전, 화재 등 비상상태 발생시 농가주인과 관할 한전, 소방서 등에 메시지를 통보할 수가 있으며, 농가주인이 외부에서 서버(32)에 접속하는 경우에는 비닐하우스, 양어장 등의 환경 파라미터를 확인하여 현재의 작동상태를 실시간으로 파악할 수가 있다.
도 5는 도 1 내지 도 4에서 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템에서의 데이터 신호 흐름을 보인 개념도이다.
그래서 원격 감시제어 단말장치(10)는 농어촌 설비에 시설된 센서로부터 온도, 습도, 정전, 화재 등의 각종 신호를 취득한다. 그리고 상기 원격 감시제어 단말장치(10)는 취득한 정보를 데이터 집중장치(20)의 요청에 의해 전송된 데이터를 데이터 처리부(22)에 자체 저장하고, 종합 감시제어반(30)의 요청이 있는 경우에 데이터 집중장치(20)로부터 수신된 각종신호를 데이터 표시부(33)의 표시창에 표시한다.
또한 종합 감시제어반(30)은 데이터 집중장치(20)를 거쳐 원격 감시제어 단말장치(10)에 조명, 팬, 보일러, 워터 펌프 등을 제어할 수 있도록 제어명령을 전송하고, 원격 감시제어 단말장치(10)는 종합 감시제어반(30)에서 보내온 제어명령에 따라 조명, 팬 등을 원격으로 온/오프의 제어가 가능한 동시에 보일러 및 워터펌프 등을 원격으로 가동 및 정지할 수 있다.
특히, 상기한 종합 감시제어반(30)은 비닐하우스 등에서 정전, 화재 등 비상상태 발생시 농장주와 관할 한전, 방범방재 기관에 문자 메시지를 통보할 수 있으며, 또한 농장주는 종합 감시제어반에 접속하여 외부에서 온도, 습도, 보일러 운전상태 등을 확인할 수 있다.
한편 도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 방법을 보인 흐름도이다.
그래서 제 11 단계(S11)에서는 원격 감시제어 단말장치(10)에서 감시포트(11), 제어포트(12), 계측포트(13)를 이용하여 농어촌 설비에 대한 감시 및 제어를 처리하게 된다.
또한 제 12 단계(S12)에서는 원격 감시제어 단말장치(10)에서 데이터 집중장치(20)로 감시데이터를 전송하게 된다.
또한 제 13 단계(S13)에서는 데이터 집중장치(20)에서 종합 감시제어반(30)으로 감시데이터를 전송하게 된다.
또한 제 14 단계(S14)에서는 종합 감시제어반(30)에서 감시데이터를 처리하고 이상발생시 CDMA 방식 또는 PSTN 방식의 인터페이스를 선택하여 음성 또는 문자메시지로 이상발생 상황에 대한 자동통보를 수행하게 된다.
이러한 본 발명의 동작을 도 6 내지 도 10을 참조하여 더욱 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7은 도 6에서 원격 감시제어 단말장치에서의 감시 및 제어 데이터 처리 동작을 보인 흐름도로서, 도 2의 프로세서(14)에서 감시포트(11), 계측포트(13) 및 제어포트(12)를 통하여 인가되는 데이터를 처리한다.
이때 데이터를 전송하는 원격 감시제어 단말장치(10)의 프로세서(14)에 대한 구동관계를 상세히 살펴보면 다음과 같다.
먼저 원격 감지제어 단말장치(10)의 PLC 모뎀(15)에서 데이터 수신시(S21) 상기 입력되는 감시, 계측의 데이터 및 출력되는 제어데이터를 판단하여(S22, S23) 제어 데이터인 경우 해당 제어명령을 수행하고(S27), 그 제어명령의 에러를 방지하기 위한 처리를 수행한다(S28, S29). 에러 데이터가 발생할 경우 에러 데이터를 전송하며(S24), 감시 및 계측 데이터인 경우 감시 및 계측 포트로 전송하게 된다(S26).
그리고 각각의 감시포트(11), 계측포트(13) 및 제어포트(12)를 통하여 입출력 되는 데이터가 존재하는 지 여부를 S21에서 판단하여 감시 및 계측 데이터인 경우 S22를 통해 감시 및 계측 포트로 전송을 수행한다(S26).
만약 S22에서 감시 및 계측 데이터가 아닌 경우에는 제어 데이터인지를 판단하고(S23), 에러 데이터가 발생시 에러 데이터를 전송(S24)하여 불필요한 데이터임을 알려주게 된다.
이때 제어 데이터(S23)가 인가되는 경우에는 S27에서 해당 제어명령을 제어포트(12)를 통하여 출력하여 조명, 보일러 및 워터 펌프 등을 구동시킨다.
이때 제어에러를 방지하기 위하여 정확한 제어인가 여부를 S29에서 판단하고, 제어명령이 수행되지 아니한 경우 일정 횟수(예를 들면, 3회) 반복처리한 후(S28) 이 상태에서 명령수행 결과를 PLC(15)를 통하여 전송(S30)하여 에러 여부 를 감지할 수 있게 한다.
여기서 정확한 제어명령이 수행되었는 가를 감지하는 단계인 S29에서는 명령신호를 보내고 돌아오는 회신신호로서 이를 감지하게 된다.
도 8은 도 6에서 원격 감시제어 단말장치에서의 감시 데이터 전송 동작을 보인 흐름도로서, 감시 및 계측포트로 이벤트 발생시(데이터가 발생되는 경우) S31을 통하여 데이터 집중장치(20)의 PLC 모뎀(21)이 휴지 중인 상태(idle모드)에서 데이터 집중장치(20)로 현재 데이터 전송을 수행하고(S33), 다음 단계인 S34와 S36에서 데이터 수신이 정확히 인가되었는지는 판단한다.
즉, 데이터가 인가되는 끝부분에 패리티를 삽입시켜 이로서 정확한 데이터가 인가된 경우 다음 단계인 S38로 넘어가 전송결과를 저장한다.
만약 데이터 수신이 되었는지 확인하는 단계인 S34에서 판단시 데이터 수신이 되지 아니한 상태에서는 일정시간(예를 들면, 5초)을 대기후(S35) 일정횟수(예를 들면, 3회)를 반복하는 S37을 수행하게 하여 3회 이상 재전송이 일어나지 아니한 상태에서는 에러처리를 할 수 있도록 S38에서 그 결과를 저장하게 된다.
도 9는 도 6에서 데이터 집중장치에서의 데이터 전송 동작을 보인 흐름도로서, 데이터 집중장치(20)에서 종합 감시제어반(30)으로 데이터가 전송되는 과정을 나타내고 있다.
그래서 데이터 집중장치(20)는 원격 감시제어 단말장치(10)로부터 데이터를 수신하는지 판별한다(S41).
그리고 종합감시 제어반(30)의 PLC 모뎀(31)이 휴지 중인지 판별한다(S42).
그래서 종합감시 제어반(30)의 PLC 모뎀(31)이 휴지 중이면 수신 데이터를 종합 감시제어반(30)으로 전송한다(S43).
이때 종합 감시제어반(30)으로의 정확한 데이터의 전송을 위하여 종합 감시제어반(30)의 응답이 있는 경우(S44), 데이터가 정확이 전송되었는지를 S46을 통해 확인하게 되는데, 이는 데이터 비트 후단에 패리트를 두어 확인한다.
이와 같은 전송이 이루어지지 아니한 경우에는 S45에서 일정시간(5초)을 지연 후에 S47에서 3회 반복 재전송을 시도한 후 그 결과를 S48에 저장되게 하여 데이터 전송시의 에러를 방지하고 있다.
그리고, S49에서 원격 감시제어 단말장치(10)로 그 결과를 전송하여 에러시의 대처를 할 수가 있다.
도 10은 도 6에서 종합 감시제어반에서의 이상 발생에 대한 자동통보 동작을 보인 흐름도이다.
이러한 흐름을 위한 소프트웨어는 서버(32)의 램(32-2) 내에 저장되어 있으며, 램(32-2)에는 정전, 온습도 경보, 원격이벤트 여부를 판단하는 단계(S51 ~ S55), CDMA 방식 또는 PSTN 방식의 인터페이스를 선택하는 단계(S56, S57), 선택된 전화번호로 통화하는 단계(S58 ~ S62), 음성 또는 문자메시지를 전달하는 단계(S63)가 저장되어 있다.
따라서 정전, 온습도 경보, 원격 이벤트와 같은 비상상태가 발생한 경우에 S52 ~ S55에서 어느 경우에 해당되는지 판단하여 해당되는 비상상태에 대한 데이터를 램(32-2)에서 참조하여 비상상태 상황을 외부 전화를 통하여 알려주게 되어 있 다.
여기서 원격장치 이벤트는 PLC 모뎀(31)을 사용하여 농장주 등에게 전달할 수도 있지만, 농장주가 부재중일 경우도 고려하여 별도의 전화선을 통하여 그 정보를 전달하여 주는 내용으로 이는 프로그램의 등록시 이를 설정할 수가 있다.
이때 메모리부에 저장된 전화번호가 CDMA 방식인 경우에는 S56을 수행하고, PSTN 방식인 경우에는 S57로 진행하여 선택된 전화 1(S58) 및 전화 2(S59) 등으로 전화를 걸어 음성과 문자 메시지를 농장주 등에게 전달하게 된다.
여기서 전화 1, 2 등의 다수의 전화를 선택하는 과정은, 여러 관리자 등의 부재시 휴대용 모바일폰 등에 부재시 연락되는 전화번호로 전력의 개통여부를 알려주기 위한 과정이며, 이와 같이 연락을 취하여 관리자와 통화가 되면, 다음 단계인 S63으로 진행되어 정전내용 음성통보를 일정횟수(예를 들면, 3회) 이상 출력하여 확실하게 관리자 등이 인지하게 한 후 종료한다.
또한 전화 1, 2 등을 다수개 설정하고 있는 이유는 알림 메시지로서 중요한 비상상태의 발생시(예를 들면 정전 또는 화재 등), 농장주, 방범/방재기관, 관할 한전 등에 알릴 필요가 있는 경우에 사용하기 위한 단계이며, 이 역시 프로그램을 통하여 서버(32) 내 램(32-2)에 저장되는 데이터들이다.
이 때 문자로도 통보하여 관리자 등에게 전력투입 상황을 알려 줄 수도 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 PLC를 사용하여 농어촌 설비의 온도, 습도, 정 전, 회재 등을 감시하고, 조명, 팬 등을 원격으로 온/오프 제어가 가능하며, 보일러, 워터펌프 등을 원격 가동 및 정지가 가능한 것으로 통신회선 제공이 곤란한 산간오지, 취약 해안지역 등에도 시설하기가 용이하므로 별도의 통신망 구축비용 없이 농어촌 설비의 각종 정보를 실시간으로 취득하고 제어 할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 PLC를 사용시 원격 감시제어 단말장치에서 데이터 집중장치로의 감시데이터, 계측데이터 및 제어명령의 입출력이 에러없이 전송되게 하고, 데이터 집중장치에서 종합 감시제어반으로 데이터의 흐름이 에러없이 전송될 수 있는 효과가 있다.
특히, 본 발명은 수십동의 비닐하우스, 양어장 등을 운영하는 비교적 규모가 큰 농가에서는 본 시스템의 모든 기능을 발휘하는 풀 시스템을 구성하도록 하고, 한 두개 정도의 비닐하우스, 양어장 등을 가지고 있는 일반적인 농가의 경우는 감시기능만을 선택적으로 적용하여 비용의 증가를 크게 절감할 수도 있다.
상기와 같이 본 발명은 전국에 산재되어 있는 전력선망을 이용하므로 별도의 통신망 구축비용이 필요 없어 매우 경제적이며, 농어촌 설비를 자동화하여 농장의 환경상태를 실시간으로 농가에서 파악할 수가 있어 농장 주인이 농장에 항상 상주할 필요가 없으므로 인력투입 회피로 인건비 절감 효과를 기대할 수가 있으며, 정전, 화재 등의 발생과 동시에 농장주와 관할 한전, 방범 및 방재기관 등에 통보함으로써 피해를 최소화할 수가 있다.
본 발명은 비닐하우스, 양어장 뿐만 아니라 양계장, 축사, 화훼농장, 유리온실과 같이 다양한 농어촌 설비 분야에 적용할 수가 있으므로 PLC 기술을 활용하여 농어촌 IT화에 크게 기여할 수가 있다.

Claims (10)

  1. 다수개의 농어촌 설비에 설치되며, 감시포트 및 계측포트를 통하여 인가되는 정보, 제어포트를 통하여 제어명령을 출력하는 프로세서(14)가 PLC 모뎀(15)을 통하여 입출력되게 구성된 원격 감시제어 단말기(10)와;
    전신주인 변대주(25)에 설치되며, 상기 원격 감시제어 단말기(10)의 데이터가 입출력되도록 PLC 모뎀(21)을 통하여 데이터 처리부(22)에 저장되게 구성된 데이터 집중장치(20)와;
    일반적인 농어촌의 농가에 설치되며, 상기 데이터 집중장치(20)를 통하여 입출력되는 데이터 신호가 PLC 모뎀(31)을 통하여 인가되는 서버(32) 및 감시된 데이터를 표시하는 데이터 표시부를 갖추고 있는 종합 감시제어반(30)과;
    상기 서버(32)의 CPU(32-3)에 연결되어 계측된 데이터 및 감시된 데이터를 외부로 출력하는 데이터 표시부(33)로 이루어지고,
    상기 서버(32)는 입출력 모듈(32-1)을 통하여 램(32-2)에 연결된 CPU(32-3)에 인가되게 구성하고, 상기 CPU(32-3)의 출력이 폰 모듈(32-4)을 통하여 외부 국선 및 모바일폰으로 전송되게 구성한 것을 특징으로 하는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 서버(32) 내의 폰 모듈은,
    CDMA 방식의 모듈 및 PSTN 방식의 모듈을 구비하여 국선 전화 및 모바일 폰 과 연결되게 구성한 것을 특징으로 하는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서, 상기 원격 감시제어 단말장치(10)는,
    비닐하우스, 양어장, 화훼농장, 축사 중에서 하나 이상의 농어촌 설비에 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서, 상기 서버(32)는,
    정전, 온습도 경보, 원격이벤트 여부를 판단하고, CDMA 방식 또는 PSTN 방식의 인터페이스를 선택하며, 선택된 전화번호로 통화하고, 음성 또는 문자메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서, 상기 데이터 집중장치(20)는,
    전신주인 상기 변대주(25)상에 위치되며, 차단기(26) 및 커플러(27) 사이에 연결된 멀티 탭(28)의 일측으로 PLC 모뎀(21)에 연결되고, 타측으로 테이터 처리부(22)가 연결되게 구성하고, 상기 커플러(27)를 통하여 PLC 모뎀(21)이 연결되게 구성한 것을 특징으로 하는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 시스템.
  6. 원격 감시제어 단말장치(10)에서 감시포트(11), 제어포트(12), 계측포트(13)를 이용하여 농어촌 설비에 대한 감시 및 제어를 처리하는 제 11 단계(S11)와;
    상기 제 11 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치(10)에서 데이터 집중장치(20)로 감시데이터를 전송하는 제 12 단계(S12)와;
    상기 제 12 단계 후 상기 데이터 집중장치(20)에서 종합 감시제어반(30)으로 감시데이터를 전송하는 제 13 단계(S13)와;
    상기 제 13 단계 후 상기 종합 감시제어반(30)에서 감시데이터를 처리하고 이상발생시 CDMA 방식 또는 PSTN 방식의 인터페이스를 선택하여 음성 또는 문자메시지로 이상발생 상황에 대한 자동통보를 수행하는 제 14 단계(S14);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 제 11 단계는,
    상기 원격 감시제어 단말장치(10)의 PLC 모뎀(15)에서 감시포트(11), 제어포트(12), 계측포트(13)의 데이터 수신시 수신된 데이터가 감시 및 계측 데이터인지 아니면 제어 데이터인지 판별하는 제 21 단계(S22, S23)와;
    상기 제 21 단계에서 수신된 데이터가 감시, 제어, 계측 데이터가 아니면 에러 데이터 전송 처리를 수행하는 제 22 단계(S24)와;
    상기 제 21 단계에서 수신된 데이터가 감시 및 계측 데이터이면, 감시 및 계측포트(11, 13)의 현재 상태를 전송하는 제 23 단계(S26)와;
    상기 제 21 단계에서 수신된 데이터가 제어 데이터이면, 해당 제어명령을 수행하고, 제어명령이 완료될 때까지 제어명령의 에러를 방지하기 위해 일정 횟수 동안 반복적으로 수행한 다음 명령 수행 결과를 상기 PLC 모뎀(15)을 통해 전송하는 제 24 단계(S27 ~ S30);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 방법.
  8. 청구항 6에 있어서, 상기 제 12 단계는,
    상기 감시 및 제어포트(11, 12)에서 이벤트가 발생하는지 판별하는 제 31 단계(S31)와;
    상기 제 31 단계에서 상기 감시 및 제어포트(11, 12)에서 이벤트가 발생하면, 상기 데이터 집중장치(20)의 PLC 모뎀(21)이 휴지 중인지 판별하는 제 32 단계(S32)와;
    상기 제 32 단계에서 상기 데이터 집중장치(20)의 상기 PLC 모뎀(21)이 휴지 중이면 상기 원격 감시제어 단말장치(10)에서 상기 데이터 집중장치(20)로 현재 데이터를 전송하는 제 33 단계(S33)와;
    상기 제 33 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치(10)의 PLC 모뎀(15)에서 데이터 수신 정보를 수신하는지를 일정 횟수 동안 확인한 다음 전송 결과를 저장하는 제 34 단계(S34 ~ S38);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 방법.
  9. 청구항 6에 있어서, 상기 제 13 단계는,
    상기 데이터 집중장치(20)는 상기 원격 감시제어 단말장치(10)로부터 데이터를 수신하는지 판별하는 제 41 단계(S41)와;
    상기 제 41 단계에서 상기 원격 감시제어 단말장치(10)로부터 데이터를 수신하면, 상기 종합 감시제어반(30)의 PLC 모뎀(31)이 휴지 중인지 판별하는 제 42 단계(S42)와;
    상기 제 42 단계에서 상기 종합 감시제어반(30)의 상기 PLC 모뎀(31)이 휴지 중이면, 수신 데이터를 상기 종합 감시제어반(30)으로 전송하는 제 43 단계(S43)와;
    상기 제 43 단계 후 상기 종합 감시제어반(30)으로부터 응답이 있는지를 일정 횟수 동안 확인한 다음 전송결과를 저장하는 제 44 단계(S44 ~ S48)와;
    상기 제 44 단계 후 상기 원격 감시제어 단말장치(10)로 전송 결과를 전송하는 제 45 단계(S49);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 방법.
  10. 청구항 6에 있어서, 상기 제 14 단계는,
    상기 종합 감시제어반(30)에서 상기 데이터 집중장치(20)로부터 감시데이터를 수신하고 처리하는 제 51 단계(S51)와;
    상기 제 51 단계에서 처리한 감시데이터가 정전, 온습도 경보, PLC 통신 원격 장치 이벤트, 기타 이상 발생(전선 단선 또는 도둑침입) 중에서 어느 것인지 판별하는 제 52 단계(S52 ~ S55)와;
    상기 제 52 단계 후 CDMA 또는 PSTN 중에서 하나의 인터페이스를 선택하는 제 53 단계(S56, S57)와;
    상기 제 53 단계 후 미리 선택된 전화번호로 전화를 걸어 발생된 이상 상태의 내용을 음성 또는 문자메시지로 출력하는 제 54 단계(S58 ~ S63);를 포함하여 수행하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반 농어촌 설비의 원격 감시제어 방법.
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