KR100823086B1 - 저전력 무선통신 기술을 이용한 가로등 원격감시제어시스템 - Google Patents

저전력 무선통신 기술을 이용한 가로등 원격감시제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 100m 정도 내외의 전송 거리를 가지는 저전력 무선 통신방식(zigbee)을 이용하는 가로등 원격감시제어 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 가로등을 원격으로 제어하기 위한 가로등 원격제어 시스템에 있어서: 각각의 가로등주에 설치되어 로컬제어기(2)와 정보를 교환함과 동시에 상기 로컬제어기로 부터의 개별 또는 그룹 제어 명령에 따라 각각의 가로등을 등을 제어하는 기능을 수행하기 위한 가로등 개별제어기(1)와; 상기 가로등 개별제어기(1)와 정보 교환과 제어 신호를 주고받아 가로등의 개별 및 그룹제어가 가능하도록 한 상기 로컬제어기(2); 및 상기 로컬제어기를 제어하여 가로등을 그룹별 또는 개별제어가 가능하도록 한 중앙제어센터(3)로 구성되고; 상기 로컬 제어기(2)와 가로등 개별제어기(1)는 ISM(Industrial, Scientific, Medical Frequencies) 밴드를 이용하는 지그비 방식의 저 전력 무선 통신으로 접속되고, 로컬제어기(2)와 중앙제어센터(3)는 양방향 무선 통신 통신망을 통하여 연결된 점에 그 특징이 있다.
저전력 무선 통신 방식(zigbee), 가로등, 원격감시제어, 로컬제어기, 가로등 개별제어기, 전류센서, 전압센서

Description

저전력 무선통신 기술을 이용한 가로등 원격감시제어 시스템{Remote street lights control ＆ monitoring system based on Zigbee}
도 1은 본 발명에 따른 저전력 무선통신 기술을 이용한 가로등 원격감시제어 시스템의 전체적인 구성을 나타내는 구성도;
도 2는 도 1에 도시된 로컬제어기의 상세한 블록도;
도 3은 도 1에 도시된 각각의 등주에 설치되는 가로등 개별제어기의 상세한 블록도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호설명*
1: 가로등 개별제어기 2: 로컬제어기
3: 중앙제어센터 11,21: 마이크로프로세서
12,22: 무선통신부/Zigbee 모듈 13a: 전류센서
13b: 전압센서 14: A/D변환기
15,27: 정전압공급부 16,28: 시스템감시 및 리셋회로
17: 릴레이 18: 릴레이구동회로
23: 무선통신부/CDMA 모뎀 24: 디스플레이부
25: 상태표시부 26: 외부 I/F부
본 발명은 100m 정도 내외의 전송 거리를 가지는 저전력 무선통신방식(zigbee)을 이용하는 가로등 원격감시제어 시스템구성방법에 관한 것이다.
일반적으로 가로등은 분전반에서 분기한 선로에 복수개의 등이 연결된다. 기존의 가로등 감시제어시스템은 만약 설치된 복수개의 가로등 중 어느 하나만이라도 누전 등의 원인으로 고장이 발생하면 전체 가로등이 차단되는 구조로 되어 있다.
이러한 가로등을 제어하기 위한 방식으로는 가로등을 일군의 그룹으로 분할하여 부분적으로 가로등의 전원을 제어하는 전력선 통신방식(power line communication)을 사용하기도 하는바, 원격제어센터와 개별 가로등과의 정보 교환을 위한 통신 채널이 존재하지 않을 경우에는 개별제어 자체가 불가능하며 이러한 전력선통신방식을 이용하는 경우에는 통신 채널은 존재하지만 누전 발생 시에는 전원 자체가 차단되어 통신 불능 상태가 되기 때문에 개별제어가 불가능 해진다.
따라서 이러한 전력선통신방식은 가로등을 그룹별(area group)로 나누어 운용되는 것으로서, 가로등 시스템에서 감전을 비롯한 안전상의 위험요소가 발생하거나 가로등의 기능 이상 등이 발생할 경우에는 해당 가로등이 속해있는 지역의 가로등들과 연견된 분전반의 전원을 차단함으로써 이들 가로등 전체가 오프되는 소위 그룹별 제어만이 가능할 뿐, 해당 가로등 즉 개별제어가 불가능하므로 가로등은 본연의 역할을 다할 수 없는 단점이 발생하였다.
본 발명은 이상과 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 본 발명의 근본 목적은 가로등을 그룹 혹은 개별적으로 제어될 수 있도록 하고 신뢰성과 안전성을 높이기 위한 저전력 무선통신 기술을 이용한 가로등 원격감시제어 시스템을 제공함에 있다.
따라서, 본 발명을 이용하면 어느 하나의 가로등에 고장이 발생할 경우 고장이 발생한 가로등만을 원격으로 차단, 분리하여 고장 가로등을 제외한 전체 가로등의 기능은 정상 동작이 가능하며, 저전력 무선통신방식을 사용하므로 별도의 통신 요금이 필요 없고 가로등의 제어도 종래의 그룹 제어 방식에서 그룹 제어 및 개별제어가 가능하여 신뢰성과 안전성을 높일 수 있는 장점이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 가로등을 원격으로 제어하기 위한 가로등 원격제어 시스템에 있어서: 각각의 가로등주에 설치되어 로컬제어기와 정보를 교환함과 동시에 상기 로컬제어기로부터의 개별 또는 그룹 제어 명령에 따라 각각의 가로등을 제어하는 기능을 수행하기 위한 가로등 개별제어기와; 상기 가로등 개별제어기와 정보 교환과 제어 신호를 주고받아 가로등의 개별 또는 그룹제어가 가능하도록 한 상기 로컬제어기; 및 상기 로컬제어기를 제어하여 가로등을 그룹별 및 개별제어가 가능하도록 한 중앙제어센터로 구성되고, 상기 로컬 제어기와 상기 가로등 개별제어기는 ISM(Industrial, Scientific, Medical Frequencies) 밴드를 이용하는 지그비 방식의 저 전력 무선 통신으로 접속되고, 로컬제어기와 중앙제어센터는 양방향 무선 통신 통신망을 통하여 연결됨을 특징으로 한다.
본 발명에 있어서, 상기 로컬제어기는, 정보 전송, 정보 저장, 상태 표시 등의 제반 기능들을 처리하는 마이크로프로세서와; 상기 가로등 개별제어기와 통신을 주고받는 Zigbee 모듈과; 상기 중앙제어센터의 관제용 컴퓨터와 정보를 주고받기 위한 무선통신부와; 각종 측정값 및 통신 상태들을 표시하기 위한 디스플레이부와; 로컬제어기의 동작 상태를 표시하는 상태표시 LED부와; 상기 로컬제어기의 동작 상태에 따라 상기 로컬제어기의 유지보수를 수행하고 해당 데이터를 업데이트하는 외부 I/F부와; 전원을 공급하기 위한 정전압 공급부; 및 상기 로컬제어기를 감시하고 감시 결과에 따라 상기 로컬제어기를 리셋하는 감시 및 리셋회로로 구성되는 것이 바람직하다.
한편 가로등 개별제어기는, 정보 전송, 정보 저장, 상태 표시 등의 제반 기능들을 처리하는 마이크로프로세서와; 로컬제어기로부터의 제어명령을 수신하기 위한 Zigbee 모듈과; 가로등의 이상상태를 감지하기 위한 전류 및 전압센서와; 이들 센서에서 감지된 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 마이크로프로세서에 입력하기 위한 A/D변환부와; 전원을 공급하기 위한 정전압 공급부와; 상기 가로등 개별제어기를 감지하고 감시 결과에 따라 상기 가로등 개별제어기를 리셋하는 감시 및 리셋회로; 및 이상상태 발생시 무선통신부/Zigbee 모듈을 통하여 제어명령을 수신하고 수신된 제어명령에 따라 분전반의 릴레이를 구동하여 해당 가로등의 전원을 차단하도록 한 릴레이구동회로를 포함하는 것이 바람직하다.
이하 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
전술한 바와 같이 가로등은 분전반에서 분기한 선로에 복수개의 등이 연결되는바, 기존의 가로등 감시제어시스템은 만약 설치된 복수개의 가로등 중 어느 하나만이라도 누전 등의 원인으로 고장이 발생하면 전체 가로등이 차단되는 구조로 되어 있으나, 본 발명은 기존 방식의 이러한 문제점을 개선하여 가로등을 그룹 혹은 개별적으로 제어될 수 있도록 하고 신뢰성과 안전성을 높이기 위한 것이다.
따라서, 본 발명에 따른 가로등 원격감시제어시스템은 도 1에서와 같이, 분전반에 있는 로컬제어기(local controller)(2)와 가로등 개별제어기(Light controller)(1)는 ISM(Industrial, Scientific, Medical Frequencies) 밴드를 이용하는 지그비 방식의 저 전력 무선 통신으로 접속되고, 상기 로컬제어기(2)와 중앙의 가로등 관제 컴퓨터(3)와는 양방향 무선 통신 통신망을 통하여 연결됨으로써, 분전반에 있는 로컬제어기(2)를 통하여 복수개 가로등의 점소등을 그룹별 및 개별적으로 원격 제어할 수 있도록 하여 보다 효율적이고 안전하게 시스템을 유지 관리할 수 있다.
다시 말하면 Zigbee 무선 통신 방식을 사용하는 본 발명을 이용하면 어느 하나의 가로등에 고장이 발생할 경우 고장이 발생한 가로등만을 원격으로 차단, 분리하여 고장 가로등을 제외한 전체 가로등의 기능은 정상 동작이 가능하다. Zigbee 통신 방식을 사용하면 별도의 통신 요금이 필요 없고 가로등의 제어도 종래의 그룹 제어 방식에서 그룹 제어 및 개별제어가 가능하여 신뢰성과 안전성을 높일 수 있다.
도 2에는 본 발명 구성품의 하나인 로컬제어기(2)의 블록도가 도시되어 있는바, 로컬제어기(2)는 각각의 등주에 설치되는 가로등 개별제어기(1)와 정보 교환과 제어 신호를 주고받음으로써 실제적인 개별 및 그룹제어가 가능하도록 하는 장치이며, 도 2에서 무선통신부/Zigbee 모듈(22)은 로컬제어기(2)와 가로등 개별제어기(1) 간의 정보를 주고받을 수 있도록 하는 부분이다.
도 3에 도시된 것은 개별 등주에 설치되는 가로등 개별제어기(1)의 상세한 블록도로서, 도 2에 도시된 로컬제어기(2)와 정보를 교환하고 또한 로컬제어기(2)로 부터의 개별 및 그룹 제어 명령에 따라서 실제로 각각의 가로등을 제어하는 기능을 수행한다.
도 2를 참조하면, 로컬제어기(2)는 정보 전송, 정보 저장, 상태 표시 등의 제반 기능들을 처리하는 마이크로프로세서(21)와, 상기 가로등 개별제어기(1)와 통신을 주고받는 Zigbee 모듈(22)과, 중앙제어센터(3)의 관제용 컴퓨터와 정보를 주고받기 위한 무선통신부(23)와, 각종 측정값 및 통신 상태들을 표시하기 위한 디스플레이부(24)와, 로컬제어기(2)의 동작 상태를 표시하는 상태표시 LED부(25)와, 상기 로컬제어기(2)의 동작 상태에 따라 상기 로컬제어기(2)의 유지보수를 수행하고 해당 데이터를 업데이트하는 외부 I/F부(26)와, 전원을 공급하기 위한 정전압 공급부(27), 및 상기 로컬제어기(2)를 감시하고 감시 결과에 따라 상기 로컬제어기(2)를 리셋하는 감시 및 리셋회로(28)로 구성된다.
도 3을 참조하면, 가로등 개별제어기(1)는, 정보 전송, 정보 저장, 상태 표시 등의 제반 기능들을 처리하는 마이크로프로세서(11)와, 로컬제어기(2)로부터의 제어명령을 수신하기 위한 Zigbee 모듈(12)과, 가로등의 이상상태를 감지하기 위한 전류 및 전압센서(13a,13b)와, 상기 센서(13a, 13b)에서 감지된 아날로그신호를 디지털로 변환하여 상기 마이크로프로세서(11)에 입력하기 위한 A/D변환부(14)와, 전원을 공급하기 위한 정전압 공급부(15)와, 상기 가로등 개별제어기(1)를 감지하고 감시 결과에 따라 상기 가로등 개별제어기(1)를 리셋하는 감시 및 리셋회로(16) 및 이상상태 발생시 상기 무선통신부/Zigbee 모듈(12)을 통하여 제어명령을 수신하고 수신된 제어명령에 따라 분전반의 릴레이(17)를 구동하여 해당 가로등의 전원을 차단하도록 한 릴레이구동회로(18)로 구성된다.
이와 같이 구성된 본 발명의 작동상태를 설명한다.
우선, 어느 특정의 가로등에 이상상태가 발생되면 이러한 이상상태는 도 3에 도시된 가로등 개별제어기(1)의 전류센서(13a) 또는 전압센서(13b)가 이를 감지하여 A/D변환기(14)에 입력하면, A/D변환기(14)는 이를 디코딩하여 마이크로프로세서(11)에 입력된다.
이때 마이크로프로세서(11)는 어느 특정의 가로등에 이상상태가 발생되었음을 감지하는 신호를 무선송신부/Zigbee모듈(12)을 통해 도 2에 도시된 로컬제어기(2)에 제공한다.
따라서, 가로등 개별제어기(1)로부터의 이상상태 감지신호는 로컬제어기(2)의 Zigbee 모듈(22)을 통해 전달되고, 이때 마이크로프로세서(21)는 무선송수신부/CDMA모뎀(23)을 통해 중앙제어센터(3)에 전송하게 된다.
이렇게 특정의 가로등에 대한 이상상태신호가 중앙제어센터(3)에 수신되면, 중앙제어센터(3)는 제어명령 및 유지보수 기능에 따른 명령을 로컬제어기(2)에 제공하고, 로컬제어기(2)가 무선통신부(23)를 통하여 명령을 전달 받으면 로컬제어기(2)는 Zigbee 모듈(22)을 통하여 이상상태가 발생되었던 가로등 개별제어기(1)로 명령을 전송하고 가로등 개별제어기(1)는 전달된 명령에 따라서 가로등의 전원을 차단하도록 릴레이(17) 및 구동회로(18)를 작동시키도록 한다.
따라서, 가로등 개별제어기(1)는 명령을 수행하고 그 결과에 관한 정보를 로컬제어기(2)로 전달하고, 로컬제어기(2)는 다시 이 수집된 정보를 무선통신 모듈(23)을 통하여 중앙제어센터(1)로 보냄으로써 전체적인 감시 및 제어, 그리고 유지보수 업무를 수행하게 된다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명은 종래 방식으로서는 불가능하였던 가로등의 개별제어가 가능해질 수 있는바, 이를 통하여 개별 가로등 하나하나를 제어할 수 있도록 하면 누전 등으로 인하여 발생하는 가로등 하나만을 운전에 제외함으로써 안전도를 높여 감전으로 인한 인명손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 일부 가로등으로 인한 가로등 전체의 운전 차단을 방지할 수 있어 민원의 발생 소지 제거 및 불편 감소효과 등을 얻을 수 있다. 또한 개별 가로등 하나하나의 상태를 상시 가능하게 함으로써 유지보수 인력과 이에 소비되는 경비 및 시간을 대폭 감소할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명은 Zigbee 무선 통신 방식은 저전력을 사용하기 때문에 인접 제어기 간의 간섭과 다른 주변기기에 간섭이 없고 별도의 통신비용이 필요하지 않으며 가로등간의 거리가 50m 정도인 기기들 사이의 통신에 최적으로 사용할 수 있는 매우 유용한 발명이다.
비록 본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 설명하였을지라도 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니라 하기의 특허청구범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 많은 변형 및 수정이 있을 수도 있다.

Claims (3)

  1. 가로등을 원격으로 제어하기 위한 가로등 원격제어 시스템에 있어서:
    각각의 가로등주에 설치되어 로컬제어기(2)와 정보를 교환함과 동시에 상기 로컬제어기(2)로부터의 개별 및 그룹 제어 명령에 따라 각각의 가로등을 등을 제어하는 기능을 수행하기 위한 가로등 개별제어기(1)와;
    상기 가로등 개별제어기(1)와 정보 교환과 제어 신호를 주고받아 가로등의 개별 및 그룹제어가 가능하도록 한 상기 로컬제어기(2); 및
    상기 로컬제어기(2)를 제어하여 가로등을 그룹별 또는 개별제어가 가능하도록 한 중앙제어센터(3)로 구성되고;
    상기 로컬 제어기(2)와 상기 가로등 개별제어기(1)는 ISM(Industrial, Scientific, Medical Frequencies) 밴드를 이용하는 지그비 방식의 저 전력 무선 통신으로 접속되고, 상기 로컬제어기(2)와 상기 중앙제어센터(3)는 양방향 무선 통신 통신망을 통하여 연결됨을 특징으로 하는 저전력 무선통신 기술을 이용한 가로등 원격감시제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 로컬제어기(2)는,
    정보 전송, 정보 저장, 상태 표시 등의 제반 기능들을 처리하는 마이크로프로세서(21)와;
    상기 가로등 개별제어기(1)와 통신을 주고받는 지그비 모듈(22)과;
    상기 중앙제어센터(3)의 관제용 컴퓨터와 정보를 주고받기 위한 무선통신부(23)와;
    각종 측정값 및 통신 상태들을 표시하기 위한 디스플레이부(24)와;
    상기 로컬제어기(2)의 동작 상태를 표시하는 상태표시 LED부(25)와;
    상기 로컬제어기(2)의 동작 상태에 따라 상기 로컬제어기(2)의 유지보수를 수행하고 해당 데이터를 업데이트하는 I/F부(26)와;
    전원을 공급하기 위한 정전압 공급부(27); 및
    상기 로컬제어기(2)를 감시하고 감시 결과에 따라 상기 로컬제어기(2)를 리셋하는 감시 및 리셋회로(28)로 구성됨을 특징으로 하는 저전력 무선통신 기술을 이용한 가로등 원격감시제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 가로등 개별제어기(1)는,
    정보 전송, 정보 저장, 상태 표시 등의 제반 기능들을 처리하는 마이크로프로세서(11)와;
    상기 로컬제어기(2)로부터의 제어명령을 수신하기 위한 지그비 모듈(12)과;
    가로등의 이상상태를 감지하기 위한 전류 및 전압센서(13a,13b)와;
    상기 전류 및 전압센서(13a, 13b)에서 감지된 가로등의 아날로그신호를 디지털신호로 변환하여 상기 마이크로프로세서(11)에 입력하기 위한 A/D변환부(14)와;
    전원을 공급하기 위한 정전압 공급부(15)와;
    상기 가로등 개별제어기(1)를 감지하고 감시 결과에 따라 상기 가로등 개별제어기(1)를 리셋하는 감시 및 리셋회로(16); 및
    이상상태 발생시 상기 지그비 모듈(12)을 통하여 제어명령을 수신하고 수신된 제어명령에 따라 분전반의 릴레이(17)를 구동하여 해당 가로등의 전원을 차단하도록 한 릴레이구동회로(18)를 포함함을 특징으로 하는 저전력 무선통신 기술을 이용한 가로등 원격감시제어 시스템.
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