KR100813132B1

KR100813132B1 - 지그비 네트워크를 이용한 통신비 절감형 가로등 감시제어시스템 및 방법

Info

Publication number: KR100813132B1
Application number: KR1020070058391A
Authority: KR
Inventors: 장휘
Original assignee: 주식회사 이너스텍
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2008-03-17

Abstract

본 발명은 지그비(Zigbee) 네트워크를 이용한 통신비 절감형 가로등 감시 제어시스템 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 각 지역별 가로등의 각종 정보를 갖는 가로등 감시제어기에 근거리 통신이 용이한 지그비 모듈을 탑재하여 지역별 가로등 감시제어기 간의 지그비 네트워크를 형성하고, 각 가로등 감시제어기의 데이터를 공중파 통신모듈을 탑재한 하나의 게이트웨이로 수집하며, 각 데이터에 따른 일정의 알고리즘을 적용하여 공중망으로 전송함으로써 CDMA 또는 이동통신 등의 공중파 통신비용을 절감할 수 있는 가로등 감시 제어시스템 및 방법에 관한 것이다.

이를 위하여 본 발명은, 지그비 모듈을 탑재하여 해당 가로등의 각종 상황별 정보를 감시 또는 제어하는 등주 감시제어기와, 지그비 모듈을 탑재하여 상기 등주 감시제어기와의 지그비 통신을 통해 지역별 각 가로등의 각종 정보를 수신하는 가로등 감시제어기와, 지그비 모듈 및 공중파 통신모듈을 탑재하여 상기 가로등 감시제어기의 데이터를 지그비 통신을 통해 전송받고, 공중파 통신모듈을 이용하여 상기 데이터를 실시간 또는 비 실시간으로 외부로 전송하는 게이트웨이와, 상기 게이트웨이의 데이터를 공중파 통신을 통해 전송받아 각 사용자에게 제공하고 필요시 특정의 등주 감시제어기에 제어 명령을 송신하는 가로등 관제 서버로 구성된다.

지그비, 가로등, CDMA, 공중파, 네트워크, 통신비

Description

지그비 네트워크를 이용한 통신비 절감형 가로등 감시 제어시스템 및 방법{Street lamp control system and method for saving the communication cost by using the zigbee network}

도 1은 종래의 공중망을 이용한 양방향 가로등 감시 제어 시스템의 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 지그비 네트워크를 이용한 통신비 절감형 가로등 제어 감시 시스템의 구성도.

도 3은 본 발명에 따른 가로등 감시제어기에서 게이트웨이로 전송되는 데이터의 구성도.

도 4는 본 발명에 따른 가로등의 등주 감시제어기의 구성을 보여주는 블록도.

도 5는 본 발명에 따른 게이트웨이의 구성을 보여주는 블록도.

도 6은 본 발명에 따른 데이터 전송에 대한 알고리즘 순서도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 110, 120, 130 : 가로등 감시제어기 140 : 전력선통신(PLC)

500, 510, 520, 530 : 지그비 모듈을 탑재한 가로등 감시제어기

200, 210, 220 : 공중망 300 : 가로등 관제 서버

600 : 게이트웨이 400, 410 : 사용자

900 : 등주 감시제어기

일반적으로 가로등을 제어하는 가로등 제어기는 주변의 광량에 의하여 점소등 되는 광전식으로부터 시작하여, 마이컴에 의하여 단순 점소등 되는 타이머, 그리고 VHF를 이용한 단방향 제어를 거쳐 오늘날에는 양방향으로 가로등의 상태를 감시할 수 있는 양방향 감시 제어기가 등장하기에 이르렀다.

이러한 가로등 감시제어기에 있어서 종래의 양방향 감시 제어기는 전력선 통 신(PLC)을 이용해 가로등의 상태를 양방향성으로 감시하여 가로등의 안정기와 램프 등의 이상 유무를 판단하고 누전 발생할 시 이를 차단하는 등 전력선 통신으로 분전함 전체를 제어했다.

그리고, 각 지역별 가로등 감시제어기에 CDMA 등의 공중파 통신모듈을 탑재하여 해당 지역 가로등으로부터 전력선통신을 통해 가로등 감시제어기에 전송된 각종 정보를 공중망을 이용하여 가로등 관제 서버로 전송하는 시스템을 구비하였다.

그러나 상기 전술한 종래 기술은 가로등에 별도의 통신 모듈을 설치하지 않고 가로등에 전원을 공급하는 전력선을 통해 각 가로등의 상태를 파악하였으나, 만일 전력선의 노화나 외부 영향에 의해 전력선이 끊어질 경우 전력선이 단선된 기점으로부터 이후 연속적으로 연결된 가로등의 정보를 확인하기 어렵다는 문제점이 있다.

또한, 상기 종래 기술에 따라 각 가로등 감시제어기에서 가로등 관제 서버로 신호를 전송하려면 각 가로등 감시제어기마다 공중파 통신모듈을 탑재해야하기 때문에 통신 모듈 설치에 따른 경제적인 비용이 크다.

게다가, 공중망을 통해 가로등 감시제어기에서 가로등 관제 서버로 신호를 보낼 때 하나의 가로등 감시제어기당 월 3000원에서 5000원 정도의 통신요금이 부과되고 있는데, 일정 자치구에 가로등 감시제어기가 수백 개 이상이 설치될 경우 그에 대한 통신 요금 부담도 적지 않다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래 기술에 따른 공중파 통신의 요금 부담에 대한 문제점을 해결하기 위한 것이다. 즉, 본 발명의 목적은, 지역별 각 가로등 감시제어기의 각종 정보를 지그비 네트워크를 이용하여 공중파 통신모듈을 탑재한 게이트웨이로 전송함으로써, 감전이나 누전 또는 단전 등의 주요 사고 정보와 같은 긴급정보가 아닌 일상적인 정보를 일정의 전송 대기 시간 동안 대기 리스트에 보관해두고, 상기 공중파 통신모듈을 탑재한 게이트웨이와 가로등 관제 서버 간의 통신이 이루어질 때 대기 중인 일상적인 정보를 주요 정보와 함께 가로등 관제 서버로 전송함으로써 불필요한 통신비를 절감하는데에 있다.

상기의 목적을 달성하기 위한 기술적 사상으로서의 본 발명은, 지그비 모듈을 탑재하여 해당 가로등의 각종 상황별 정보를 감시 또는 제어하는 등주 감시제어기와, 지그비 모듈을 탑재하여 상기 등주 감시제어기와의 지그비 통신을 통해 지역별 각 가로등의 각종 정보를 수신하는 가로등 감시제어기와, 지그비 모듈 및 공중파 통신모듈을 탑재하여 상기 가로등 감시제어기의 데이터를 지그비 통신을 통해 전송받고, 공중파 통신모듈을 이용하여 상기 데이터를 실시간 또는 비 실시간으로 외부로 전송하는 게이트웨이와, 상기 게이트웨이의 데이터를 공중파 통신을 통해 전송받아 각 사용자에게 제공하고 필요시 특정의 등주 감시제어기에 제어 명령을 송신하는 가로등 관제 서버를 포함하여 구성되며, 상기 가로등 감시제어기에서 게이트웨이로 전송되는 상기 데이터는, 개별 가로등 감시제어기를 구분하는 ID와, 해당 패킷의 최대 지연 전송 시간을 알려주는 MAX_DELAY_TIME과, 가로등 감시제어기로부터 전송된 해당 데이터의 실제 시간을 알 수 있는 TIMESTAMP 및 가로등 감시 데이터가 들어있는 PAYLOAD를 포함하여 구성되어 지는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크를 이용한 통신비 절감형 가로등 감시 제어시스템을 제공한다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 종래의 공중망(200, 210, 220)을 이용한 양방향 가로등 감시 제어시스템의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 이전의 공중망(200, 210, 220)을 이용한 양방향 가로등 제어 감시시스템은 전력선통신(140)을 이용해 지역별 각 가로등의 상황별 정보를 해당의 가로등 감시제어기(100, 110, 120, 130)로 정보를 전송하고, 각 가로등 감시제어기(100, 110, 120, 130)는 CDMA 또는 이동통신 등의 공중망(200, 210, 220)을 통해 가로등으로부터 전송된 데이터를 가로등 관제 서버(300)로 전송함으로써 사용자(400, 410)가 필요한 정보를 인터넷 등으로 제공받을 수 있도록 하였다.

전술한 종래 기술은 각각의 가로등 감시제어기(100, 110, 120, 130)에 공중망(200, 210, 220) 또는 별도의 사설망을 연결하여 가로등 관제 서버(300)와 연동함으로써 각 가로등 감시제어기(100, 110, 120, 130)에 설치되는 공중파 통신모듈에 대한 비용이 큼에 따라 이러한 양방향 감시 제어기의 보급 및 확산을 막는 장애 요인이 될 수 있다.

도 2는 본 발명에 따른 지그비 네트워크를 이용한 통신비 절감형 가로등 제어 감시 시스템의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명은 각각의 등주 감시제어기(900)와 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)에 지그비 모듈을 탑재하여 각각의 등주 감시제어기(900) 및 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530) 간의 지그비 네트워크를 형성하고, 가 로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)는 지그비 네트워크의 구성을 이루는 단말기로서 서로 보관하고 있는 지역별 가로등의 각종 데이터를 상호 전송한다.

여기서 이용되는 지그비 네트워크는 개개의 가로등 감시제어기가 지그비 라우터 역할을 수행하여 통신 거리를 1-hop 이상으로 확장할 수 있는 Ad hoc 네트워크를 구성한다는 점이 그 특징이며, 이에 따라 지그비 통신 거리 안에 위치한 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)들은 서로의 데이터를 송수신할 수 있다.

상기 각 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)와 동일한 구성에 추가적으로 CDMA 등의 공중파 통신모듈이 탑재된 게이트웨이(600)는 각각의 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)의 데이터를 지그비 네트워크로 모두 전송받아 CDMA나 이동통신 등의 공중망(200)을 이용하여 가로등 관제 서버(300)로 전송함으로써 사용자(400, 410)가 필요한 정보를 인터넷 등으로 제공받을 수 있도록 한다.

또한 가로등 관제 서버(300)로부터 송신되는 명령신호는 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)를 통해 해당 가로등의 등주 감시제어기(900)로 전달된다.

또한 전술한 종래 기술과 달리 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)의 데이터를 게이트웨이(600)에 수집하여 일정의 알고리즘에 따라 전송함으로써 불필요한 통신 비용을 절감할 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 가로등 감시제어기에서 게이트웨이로 전송되는 데이터의 구성도이다.

도시된 바와 같이, 게이트웨이(600)에서 가로등 관제 서버(300)로 전송되는 데이터는 데이터를 구분하기 위한 기본적인 포맷으로 구성된다.

ID(10)는 가로등 관제 서버로 전송되는 데이터의 헤더 값으로써 개별 가로등 감시제어기를 구분하기 위해 사용된다.

MAX_DELAY_TIME(20)은 해당 패킷의 최대 지연 전송 시간을 설정하기 위한 포맷이다.

TIMESTAMP(30)는 가로등 감시제어기로부터 전송된 해당 데이터의 실제 시간을 알 수 있도록 해주며 만일 가로등 관제 서버에서 데이터를 지연 수신했을지라도 TIMESTAMP(30)를 확인하여 실제 언제 가로등 감시제어기로부터 전송된 데이터인지를 알 수 있다.

PAYLOAD(40)는 가로등 감시와 관련된 데이터가 들어있어 해당하는 가로등의 상태를 확인할 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 가로등의 등주 감시제어기(900)의 구성을 보여주는 블록도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 적용되는 각 가로등은 지그비 모듈(770)이 탑재된 등주 감시제어기(900)를 구비하고 있다.

전원부(700)는 등주 감시제어기(900)의 각 부에 전원을 공급하고 등기구구동부(710)는 전원부(700)에서 들어온 전원을 등기구에 공급 또는 차단하여 등기구를 구동시킨다.

등주검지부(720)는 등주상에 발생한 누전이나 감전 또는 합선 등을 검지하며

선로검지부(730)는 선로상에서 발생한 누전이나 감전 또는 합선 등을 검지한다.

등기구검지부(740)는 안정기 또는 램프 등의 고장을 검지하고 사용자인터페이스(750)는 등기구구동부(710)를 점멸 및 등주 감시제어기(900)의 상태를 LED의 점멸로 표시하여 알려준다.

Dimming 제어부(400)는 램프의 밝기를 제어하고 단말기제어부(760)는 상기 전원부(700), 등기구구동부(710), 등주검지부(720), 선로검지부(730), 등기구검지부(740), 사용자인터페이스(750) 및 Dimming 제어부(400)의 신호를 처리함으로써 가로등의 등주 감시제어기(900)를 제어한다.

이와 같이, 지그비 모듈(770)이 설치된 등주 감시제어기(900)는 각 가로등의 상태 관련정보를 해당 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)와 지그비 네트워크를 형성하여 무선으로 상호 데이터들을 전송한다.

도 5는 본 발명에 따른 게이트웨이의 구성을 보여주는 블록도이다.

도시된 바와 같이, 게이트웨이(600)는 지그비 모듈(820)을 탑재한 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)에 공중파 통신모듈(830)이 설치되어 구성된다.

사용자 인터페이스(800)는 키패드로 사용자의 입력을 받거나 LCD로 상태를 출력하며, 감지부(810)는 게이트웨이(600)의 단선이나 누전 또는 합선 등을 감지한다.

지그비 모듈(820)은 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)의 지그비 모듈과 통신하여 각 가로등의 등주 감시제어기(900)로부터 송신된 가로등의 상태 관련정보를 수신한다.

수신된 데이터는 정보의 종류에 따라 CDMA이나 이동통신의 공중파 통신모 듈(830)을 통해 즉시, 또는 시차를 두고 가로등 관제 서버(300)로 전송된다.

주제어부(840)는 상기 사용자 인터페이스(800), 감지부(810), 지그비 모듈(820) 및 공중파 통신모듈(830)의 신호들을 제어하여 게이트웨이(600)의 기능이 수행되도록 한다.

결과적으로 게이트웨이(600)는 지그비 통신의 코디네이터(coordinator)로써 각 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)에서 전송된 데이터를 가로등 관제 서버(300)로 재전송하는 역할을 수행하고, 가로등 관제 서버(300)로부터 수신된 명령을 해당 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)에 재전송하는 역할을 수행한다.

또한, 각 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)가 데이터 전송을 요청할 때마다 즉시 가로등 관제 서버(300)로 데이터를 전송하지 않고 해당 데이터의 속성에 맞게 통신 최적 알고리즘을 적용하여 통신 비용을 최소화할 수 있는 방안을 제공한다.

이러한 게이트웨이(600)는 상기의 통신 중계 기능뿐 아니라 자체가 가로등 감시제어기(500, 510, 520, 530)의 역할을 수행할 수도 있다.

도 6은 본 발명에 따른 데이터 전송에 대한 알고리즘 순서도이다.

도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 지그비 네트워크를 이용한 가로등 감시제어시스템의 데이터 전송 방법은, 우선 각 가로등 감시제어기로부터 지역별 각 가로등의 데이터를 게이트웨이로 수신(S300)받아 수신된 데이터의 MAX_DELAY_TIME의 값이 0인지를 확인(S310)한다.

상기 단계에서 수신된 데이터의 MAX_DELAY_TIME의 값이 0일 경우, 게이트웨 이는 전송된 데이터가 가로등의 단전이나 누전 또는 합선 등의 주요 실시간 데이터에 해당되므로 즉시 해당 데이터를 가로등 관제 서버로 전송(S400)한다.

반면에 MAX_DELAY_TIME의 값이 0이 아닐 경우, 주요 실시간 데이터가 아닌 일상의 점소등, 가로등의 전기 계량 데이터 등의 일상적인 비 실시간 데이터임을 파악한다.

이때 실시간 데이터로 인하여 게이트웨이와 가로등 관제 서버간의 통신채널이 열려있는지를 확인(S320)하여, 통신중일 경우 상기 비 실시간 데이터를 실시간 데이터와 함께 가로등 관제 서버로 전송(S400)한다.

만약 게이트웨이와 가로등 관제 서버와의 통신이 이루어지지 않을 경우, 상기 비 실시간 데이터를 전송 대기 리스트에 삽입(S330)하여 일정한 단위 전송 대기 시간만큼 대기(S340)시킨다.

상기 단계에서 단위 전송 대기 시간만큼 대기시킨 후, 전송 대기 리스트에 있는 각 데이터의 MAX_DELAY_TIME의 값을 1만큼 감소(S350)시키고 감소시킨 대기 리스트 중에서 MAX_DELAY_TIME의 값이 0이 있는지를 확인(S360)한다.

MAX_DELAY_TIME 값이 0인 비 실시간 데이터가 대기 리스트에 있을 경우 해당 대기 리스트의 모든 데이터는 가로등 관제 서버로 전송(S400)되며, 이때 게이트웨이와 가로등 관제 서버간의 통신채널이 열림에 따라 전송 대기 리스트의 나머지 비 실시간 데이터도 함께 가로등 관제 서버로 전송(S400)된다.

반면에 MAX_DELAY_TIME 값이 0인 비 실시간 데이터가 대기 리스트에 없을 경우, 상기 데이터 수신(S300) 모드로 복귀하여 새로 수신되는 데이터와 함께 상기 단계들을 반복한다.

상기 전술한 비 실시간 데이터는 실시간 데이터로 인해 게이트웨이와 가로등 관제 서버간의 통신(S320)이 이루어질 경우 실시간 데이터와 함께 모든 비 실시간 데이터가 가로등 관제 서버로 전송(S400)되는 점이 특징이다.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백하다 할 것이다.

이상에서와 같이, 본 발명에 따른 지그비 네트워크를 이용한 통신비 절감형 가로등 감시 제어시스템 및 방법은 각 가로등 감시제어기에 지그비 모듈을 탑재하여 지그비 네트워크를 형성함으로써 각 가로등 감시제어기의 각종 데이터들을 공중파 통신모듈을 탑재한 하나의 게이트웨이에 전송하고 게이트웨이에 수집된 각종 데이터들을 일정의 알고리즘에 따라 가로등 관제 서버에 전송하여 불필요한 통신 비용을 절감하는 효과뿐만 아니라 나아가 이러한 양방향 감시 제어기의 보급 및 확산에 큰 도움을 줄 수는 효과도 가진다.

Claims

삭제
지그비 모듈을 탑재하여 해당 가로등의 각종 상황별 정보를 감시 또는 제어하는 등주 감시제어기와;

지그비 모듈을 탑재하여 상기 등주 감시제어기와의 지그비 통신을 통해 지역별 각 가로등의 각종 정보를 수신하는 가로등 감시제어기와;

지그비 모듈 및 공중파 통신모듈을 탑재하여 상기 가로등 감시제어기의 데이터를 지그비 통신을 통해 전송받고, 공중파 통신모듈을 이용하여 상기 데이터를 실시간 또는 비 실시간으로 외부로 전송하는 게이트웨이와;

상기 게이트웨이의 데이터를 공중파 통신을 통해 전송받아 각 사용자에게 제공하고 필요시 특정의 등주 감시제어기에 제어 명령을 송신하는 가로등 관제 서버;

를 포함하여 구성되며,

상기 가로등 감시제어기에서 게이트웨이로 전송되는 상기 데이터는,

개별 가로등 감시제어기를 구분하는 ID와, 해당 패킷의 최대 지연 전송 시간을 알려주는 MAX_DELAY_TIME과, 가로등 감시제어기로부터 전송된 해당 데이터의 실제 시간을 알 수 있는 TIMESTAMP 및 가로등 감시 데이터가 들어있는 PAYLOAD를 포함하여 구성되어 지는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크를 이용한 통신비 절감형 가로등 감시 제어시스템.
지그비 네트워크를 이용하여 가로등을 감시 제어하는 방법에 있어서,

각 가로등 감시제어기로부터 데이터를 수신하는 단계와;

상기에서 수신된 데이터의 MAX_DELAY_TIME의 값이 0인지를 확인하는 단계와;

상기 단계에서 수신된 데이터의 MAX_DELAY_TIME의 값이 0일 경우, 게이트웨이는 전송된 데이터가 실시간 데이터임을 파악하여 해당 데이터를 가로등 관제 서버로 전송하는 단계와;

상기 MAX_DELAY_TIME의 값이 0이 아닐 경우, 비 실시간 데이터임을 파악하고 게이트웨이와 가로등 관제 서버간의 통신채널이 열려있는지를 확인하는 단계와;

상기 단계에서 게이트웨이와 가로등 관제 서버가 통신중일 경우 상기 비 실시간 데이터를 전송하는 단계와;

게이트웨이와 가로등 관제 서버와의 통신 여부를 확인하는 단계에서 상호 통신이 이루어지지 않을 경우, 상기 비 실시간 데이터를 전송 대기 리스트에 삽입하는 단계와;

상기 전송 대기 리스트의 비 실시간 데이터를 단위 전송 대기 시간만큼 대기시키는 단계와;

상기 전송 대기 단계를 거친 다음 전송 대기 리스트에 있는 각 비 실시간 데 이터의 MAX_DELAY_TIME의 값을 1만큼 감소시키는 단계와;

상기 감소 단계 이후 대기 리스트의 데이터 중 MAX_DELAY_TIME 값이 0인 데이터가 있는지를 확인하는 단계와;

상기 확인 단계에서 MAX_DELAY_TIME 값이 0인 데이터가 있을 경우 대기 리스트의 모든 데이터를 가로등 관제 서버로 전송하는 단계와;

상기 감소 단계 이후 MAX_DELAY_TIME 값이 0인 데이터가 없을 경우 데이터수신 모드로 복귀하는 단계;

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크를 이용한 통신비 절감형 가로등 감시 제어시스템의 방법.
제 3항에 있어서,

상기 비 실시간 데이터는,

실시간 데이터로 인해 게이트웨이와 가로등 관제 서버간의 통신 채널이 열려 있는 경우, 실시간 데이터와 함께 가로등 관제 서버로 전송되는 것을 특징으로 하는 지그비 네트워크를 이용한 통신비 절감형 가로등 감시 제어시스템의 방법.