KR100833683B1 - 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템 - Google Patents

지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템 Download PDF

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KR100833683B1 KR1020070058389A KR20070058389A KR100833683B1 KR 100833683 B1 KR100833683 B1 KR 100833683B1 KR 1020070058389 A KR1020070058389 A KR 1020070058389A KR 20070058389 A KR20070058389 A KR 20070058389A KR 100833683 B1 KR100833683 B1 KR 100833683B1
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Abstract

본 발명은 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지그비 통신망을 이용하여 개별 등주 감시 제어기와 등주들을 제어하는 주제어감시모듈 간에 무선통신을 수행하되, 내장 배터리를 이용하여 개별 등주 제어 감시기를 구동함으로써 단선시에도 선로의 이상 유무를 감시할 수 있고, 등주의 설치 및 유지 비용을 절감할 수 있는 등주 주간 감시 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템은, 누전 및 고장검지부와, 주전원을 인가받아 각 장치 구동용 전원을 생성하는 전원부와, 주간에는 상기 전원부를 대신하여 각 장치 구동용 전원으로 사용되는 배터리와, 검지된 데이터를 전송해주는 지그비 통신모듈 및 상기 장치들을 제어하는 단말기 제어부를 포함하여 구성되는 등주제어감시기와; 상기 지그비 통신모듈과 무선통신을 수행하는 중앙 지그비 통신모듈과, 상기 중앙 지그비 통신모듈을 통해 전송받은 데이터를 외부의 원격서버로 전송해주는 공중파 통신모듈과, 상기 중앙 지그비 통신모듈과 공중파 통신모듈을 제어하고, 각종 데이터를 통해 선로의 이상 유무를 판단하는 주제어부 및 키보드로 사용자의 입력을 받거나 LCD로 등주의 상태를 출력하는 사용자 인터페이스를 포함하여 구성되는 주제어감시모듈; 및 선로감시제어부와, 선로감시부 및 전원 스위칭 및 합선 감시부를 포함하여 구성되는 선로감시모듈;을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
지그비, 등주, 안전전압, 선로상태, 배터리

Description

지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템{A monitoring system for streetlight during day time using ZigBee communication}
도 1은 본 발명에 따른 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템의 구성을 보여주는 도면.
도 2는 본 발명에 따른 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템을 구성하는 등주제어감시기의 구성을 보여주는 블록도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
200 : 주전원 210 : 주제어감시모듈
211 : 공중파 통신모듈 212 : 주제어부
213 : 사용자 인터페이스 214 : 중앙 지그비 통신모듈
220 : 선로감시모듈 230 : 선로스위치
240 : 등주제어감시기 241 : 단말기 제어부
243 : 전원부 244 : 배터리
245 : 등기구 구동부 246 : 지그비 통신모듈
260 : 안정기 270 : 램프
본 발명은 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지그비 통신망을 이용하여 개별 등주 감시 제어기와 등주들을 제어하는 주제어감시모듈 간에 무선통신을 수행하되, 내장 배터리를 이용하여 개별 등주 제어 감시기를 구동함으로써 단선시에도 선로의 이상 유무를 감시할 수 있고, 등주의 설치 및 유지 비용을 절감할 수 있는 등주 주간 감시 시스템에 관한 것이다.
거리에 산재해 있는 가로등을 제어하기 위해서 각종 관제 시스템들이 제안되고 있는데, 통상적으로는 분전함까지만 제어하는 모델과, 분전함과 가로등주 모두를 제어하는 모델로 구분할 수 있다. 전자는 중앙 센터에 서버컴퓨터를 두고 분전함과 VHF 통신 또는 CDMA 통신방법을 이용하여 통신하는데, 분전함 내에 제어기를 설치하여 분전함에 연결된 가로등의 분기 제어 및 상시 격등 제어 등을 수행할 수 있고, 후자는 분전함과 가로등주, 가로등주와 가로등주 사이에 전력공급선로 이외에 별도의 제어를 위한 전용통신 선로를 가설하기 곤란하므로 각각의 가로등주 내에 제어기를 설치하여 분전함 제어기와 전력선 통신(Power Line Communication : PLC)을 수행하고 있다.
전력선 통신은 가로등주에 전원을 공급하는 선로를 통해 가로등주를 제어하는 방법으로서, 전력선 통신은 전력선로가 불안정하고, 안정기가 노후되거나 등주제어기가 자주 고장이 발생하여 유지보수 비용이 증가하는 문제점이 있다. 즉, 현재의 가로등은 전력공급선의 단선 및 노후화로 인해 가로등주제어기의 통신 수단으 로 전력선 통신을 사용하는 경우에는 그 선로이상을 감지한 후 이상 유무를 통보받기 위해서는 그 선로를 다시 사용해야하기 때문에 선로 이상 정보를 포함한 등주감시정보를 제때에 원활하게 통보받지 못하여 가로등주 감시기를 포함한 유지보수에 많은 시간과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.
한편, 가로등 중앙 관제시스템 도입 이전에는 분전함에서 주간에는 가로등주로 전원을 공급하고 있지 않기 때문에 주간에는 누전사고의 위험이 없지만, 가로등 중앙 관제시스템을 도입할 경우에는 가로등주제어기의 운용과 선로상태를 감시하기 위해서 전원을 공급해야한다. 그러나 주간에 220V의 전압을 공급할 경우에는 누전 시 감전사고가 발생할 위험이 있고, 전력 소비가 많기 때문에 주간에는 30V 정도의 저전압(이하 안전전압이라 함)을 공급하는 방식이 사용되고 있다. 이러한 방식을 사용하는 경우에는 야간과 주간에 공급되는 전압의 크기가 다르기 때문에 등주 감시를 위한 전력선 통신 모듈을 구동하려면 주간용 30V 변압기와, 야간용 220V 변압기를 모두 사용해야하므로 등주 설치 시 소요되는 비용이 증가한다는 문제점이 있었다.
상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 대한민국 특허출원번호 제2007-14901호에서는 전력선 통신과 지그비 통신을 이용하여 분전함제어기와 가로등주제어기 사이의 전력선에 불량이 발생하더라도 계속적으로 통신할 수 있는 가로등 관제 시스템에 대하여 제시하였다. 그러나 이러한 방법에서도 여전히 전력선 통신방법이 사용되고 있으므로, 약 30V의 안전전압을 전력선 통신 모듈을 구동하기 위한 전압으로 변환하기 위해서는 별도의 변압기가 요구되기 때문에 각각의 등주마다 변압기를 설치하는데에는 많은 비용이 소요된다는 문제점도 있었다.
따라서, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여, 지그비 통신망을 이용하여 개별 등주 감시 제어기와 통신을 수행하되, 내장 배터리를 이용하여 개별 등주 제어 감시기를 구동함으로써 단선 시에도 등주의 이상 유무를 감시할 수 있고, 설치 및 유지 비용을 절감할 수 있는 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템은, 등주에 장착되며, 선로 및 등기구의 이상 유무를 검지하는 선로누전검지부, 등기구고장검지부 및 등주누전검지부와; 주전원을 인가받아 각 장치 구동용 전원을 생성하는 전원부와; 상기 전원부에 연결되어 야간에는 상기 주전원을 이용하여 충전되고 주간에는 상기 전원부를 대신하여 각 장치 구동용 전원으로 사용되는 배터리와; 상기 검지부들로부터 검지된 데이터를 하기 주제어감시모듈로 전송해주는 지그비 통신모듈; 및 상기 장치들을 제어하는 단말기 제어부;를 포함하여 구성되는 등주제어감시기;
상기 등주제어감시기에 구비되는 상기 지그비 통신모듈과 무선통신을 수행하는 중앙 지그비 통신모듈과; 상기 중앙 지그비 통신모듈을 통해 전송받은 데이터를 외부의 원격서버로 전송해주는 공중파 통신모듈과; 상기 중앙 지그비 통신모듈과 공중파 통신모듈을 제어하고, 각종 데이터를 통해 선로의 이상 유무를 판단하는 주제어부; 및 키보드로 사용자의 입력을 받거나 LCD로 등주의 상태를 출력하는 사용자 인터페이스;를 포함하여 구성되는 주제어감시모듈; 및
야간에 선로의 누전/ 전류량 등을 감시하고 주간에는 안전전압을 흘려서 선로의 누전/합선/단선 여부 등을 감시하고 이들 데이터를 취합하여 상기 주제어감시모듈의 주제어부로 전송하는 선로감시제어부와; 주야간으로 선로의 누전상태, 누전차단기 트립상태 및 전력량 등을 감시하는 선로감시부; 및 주간에 주전원을 안전전압으로 변환하고, 선로의 합선 여부를 판단하여 선로감시제어부로 감시결과를 보고하는 전원 스위칭 및 합선 감시부;를 포함하여 구성되는 선로감시모듈;을 포함하여 구성되며,
상기 등주제어감시부의 전원부에는 220V의 주전원이나 30V의 안전전원이 인가될 수 있으며, 주간이나 야간에 관계없이 220V 변압기의 2차측 코일에서 측정되는 전압을 통해 상기 단말기 제어부에서 선로의 이상 유무를 감지하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참고로 하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템의 구성을 보여주는 도면이고, 도 2는 본 발명에 따른 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템을 구성하는 등주제어감시기의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시시스템은, 주제어감시모듈(210)과, 선로감시모듈(220)과, 각 등주에 장착되어 있는 등주제어감시기(240)를 포함하여 구성된다.
주제어감시모듈(210)은 주제어부(212), 사용자 인터페이스(213), 중앙 지그비 통신모듈(214) 및 공중파 통신모듈(211)을 포함하여 구성된다.
주제어부(212)는 원격서버(미도시) 또는 사용자 인터페이스(213)로부터 제어 명령을 수신하여 제어를 수행하거나, 선로감시모듈(220) 또는 자체의 감시 데이터를 취합하여 원격서버로 전송한다. 야간에는 선로스위치(230)를 켜서 주전원(200)을 선로에 공급하고, 등주감시제어기(240)에 제어명령을 내리고, 감시데이터를 취합하여 원격서버로 전송한다. 한편, 주간에는 선로감시제어부(221)에 명령하여 안전전원이 선로에 공급되도록 한다.
사용자 인터페이스(213)는 키보드로 사용자의 입력을 받거나 LCD로 등주의 상태를 출력한다.
중앙 지그비 통신모듈(214)은 각각의 등주감시제어기(240)에 설치되어있는 지그비 통신모듈(246)로부터 선로의 누전/합선 여부를 전송받아 주제어부(212)로 전달해준다.
공중파 통신모듈(211)은 중앙지그비 통신모듈(214)로부터 주제어부(212)에 취합저장된 각각의 등주 상태 데이터를 CDMA 통신 또는 인터넷 망을 통해 원격서버로 전달한다.
선로감시모듈(220)은 선로감시제어부(221), 선로감시부(222) 및 전원 스위칭 및 합선감시부(223)를 포함하여 구성된다.
선로감시제어부(221)는 야간에 선로의 누전/ 전류량 등을 감시하고, 주간에는 안전전압을 흘려서 선로의 누전/합선/단선 여부 등을 감시하고, 이들 데이터를 취합하여 주제어감시모듈(210)의 주제어부(212)로 전송한다.
선로감시부(222)는 주야간으로 선로의 누전상태, ELB(누전차단기) 트립상태 및 전력량 등을 감시한다.
전원 스위칭 및 합선 감시부(223)는 주간에 주전원(200)을 안전전압으로 변환하고, 선로의 합선 여부를 판단하여 선로감시제어부(221)로 감시결과를 보고한다.
등주제어감시기(240)는 단말기 제어부(241), 선로누전검지부(242), 등주누전 검지부(250), 등기구 고장검지부(249), 등기구 구동부(245), 동작표시부(247), 조작부(248), dimming 제어부(251), 전원부(243), 배터리(244) 및 지그비 통신모듈(246)을 포함하여 구성된다.
단말기제어부(241)는 주제어부(212)로부터 제어 명령을 받아서 등기구 구동부(245)를 제어하거나, 누전검지부(250)나 고장검지부(249)에서 입력된 데이터를 주제어부(212)로 전송한다. 또한, 주간에는 선로누전검지부(242)로부터 입력된 누전값을 주전원일 때의 값으로 환산하여, 주제어부(212)로 전송하며, 전원부(243)에서 안전전원이 공급되는지를 판단하여 주제어부(212)로 상태를 전송한다.
그리고 단말기제어부(241)는 야간에는 주전원을 인가받아 등주를 켜고, 등주의 고장상태와 등주 누전상태, 선로 누전상태, 선로 단선상태 등을 판단하고, 배터리(244)를 충전하도록 명령한다. 주간에는 야간에 충전된 배터리(244)로 구동되며, 안전전원이 공급되는지 판단한다. 만일 안전전원이 공급되지 않는다면, 이 상태를 주제어감시모듈(210)로 전송하고, 주제어부(212)는 개별 등주의 상태를 파악하여 정확히 어느 위치에서 단선이 발생하였는지를 판별한다. 또한, 안전전원 상에서 선로 누전을 감지하고, 이를 주전원이 인가되었을 때의 누전값으로 환산하여 주제어부(212)에 전송한다. 다시 말해서, 종래기술에서는 주간에는 안전전원이 30V 변압기로 인가되면 2차측에서 전압을 측정하여 선로의 단선 여부를 판단하였으나, 본 발명에서는 30V 변압기가 별도로 설치되지 않고, 30V의 안전전원이 220V 변압기로 인가되면 이때 220V 변압기의 2차측 코일에서 측정되는 미세 전압을 측정하여 선로의 단선 여부를 판단할 수 있다.
선로누전검지부(242)는 주선로 상에서 발생한 누전을 검지하여 단말기제어부(241)로 통보한다.
등주누전검지부(250)는 등주 상에서 발생한 누전을 검지하여 단말기제어부(241)로 통보한다.
고장검지부(249)는 주전원이 인가되었을 때 안정기의 1차측 전류량과 역율을 계산하여 램프(270) 또는 안정기(260)의 고장 여부를 판단하고, 이를 단말기제어부(241)로 통보한다.
동작표시부(247)는 LED(light emitting diode) 등의 표시장치를 점멸하여 등주제어감시기(240)의 동작상태나 네트워크 상태 등을 표시한다.
조작부(248)는 주제어부(212)의 명령에 관계없이 등기구구동부(245)를 강제로 점멸시킨다.
등기구구동부(245)는 주전원이 인가되었을 때 단말기 제어부(241)의 명령을 받아서 램프(270)에 전원을 인가하거나 차단한다.
전원부(243)는 주전원이 인가되었을 때 이를 변류하여 등주제어감시기(240)의 각 부에 전원을 공급하며, 배터리(244)를 충전한다. 한편, 안전전원이 인가되었을 때나 인가되지 않았을 때에도 전원을 배터리(244)로 전환하여 각 부에 전원을 공급한다. 또한, 전원부(243)에 주전원 또는 안전전원이 모두 공급되지 않은 경우 이를 단말기제어부(241)로 통보한다. 기존에는 전원부(243)에 전력선 통신을 수행하기 위하여 전원이 주간에는 30V 정도의 안전전원이 인가되고, 야간에는 220V의 주전원이 인가되기 때문에 안전전원과 주전원을 각기 다른 변압기를 사용하여 적정 전압으로 변환하였으나, 본 발명에서는 주간에는 야간에 충전된 배터리(244)를 전원으로 사용하여 선로감시 및 통신을 수행하기 때문에 다양한 용량의 변압기를 필요로 하지 않는다.
Dimming 제어부(251)는 램프(270)의 밝기 제어가 가능할 때 단말기 제어부(241)의 명령을 받아서 램프(270)의 밝기를 제어한다.
지그비 통신모듈(246)은 야간에는 주전원을 변압하여 구동되고, 주간에는 야간에 충전된 배터리(244)를 전원으로 사용하여 구동되며, 단말기 제어부(241)에 전달된 각종 정보, 선로의 이상 유무에 대한 데이터를 주제어감시모듈(210)의 지그비 통신모듈(214)과 통신을 수행한다. 지그비 통신모듈(246)에는 등주의 위치정보 등이 입력되어 있어, 중앙 지그비 통신모듈(214)과 다 대 일로 지그비 통신을 수행하더라도 어느 등주에서 정보가 전송된 것인지 파악할 수 있다.
이하에서는 상술된 지그비 통신을 이용한 등주 주간감시시스템을 이용하여 주간에 등주의 선로 상태를 감시하는 방법에 대하여 설명한다.
먼저, 야간에 가로등주에 설치되어 있는 등주제어감시기(240)의 전원부(243)에서는 220V의 주전압을 이용하여 배터리(244)를 충전하고, 각종 검지부들을 구동하며, 검지부들에서 검지된 선로 또는 등기구의 상태를 지그비 통신모듈(246)을 통해 중앙 지그비 통신모듈(214)로 전송한다. 또한, 주전원을 이용하여 등기구 구동부(245)를 구동하여 램프(270)를 점등한다.
가로등을 소등할 시간이 되면 외부의 원격서버에서는 단말기 제어부(241)로 전원 스위칭 및 합선 감시부(223)에 소등 명령을 전달한다. 여기에서 소등 명령은 원격서버로부터 전달받을 수도 있지만, 단말기 제어부(241)에 미리 설정되어 입력되어 있을 수도 있다.
전원 스위칭 및 합선 감시부(223)에서는 220V로 인가되던 주전압을 30V의 안전전원으로 변경하여 등주에 설치되어 있는 등주제어감시기(240)로 안전전원을 인가한다. 등주제어감시기(240)의 각 검지부들은 안전전원의 단락, 누전, 합선 등을 감시하며, 이때 등주제어감시기(240)는 야간에 충전된 배터리(244)를 전원으로 이용하여 구동된다. 등주제어감시기(240)가 야간에 충전된 배터리(244)를 이용하여 구동되기 때문에 주간의 30V 안전전원을 이용하여 등주제어감시기(240)를 구동하기 위해 안전전원을 변압시킬 필요가 없고, 안전전원이 인가되지 않더라도 등주제어감시기(240)는 배터리(244)로 일정 기간 동안 구동될 수 있기 때문에 선로에 문제가 생기면 지그비 통신을 통해 주제어감시모듈(210)이나 원격서버에서 이를 인지하여 대처할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 지그비 통신을 이용한 등주 주간 감시 시스템은, 야간에 공급되는 주전원을 이용하여 배터리를 충전하고, 주간에는 충전된 배터리를 이용하여 등주제어감시기를 구동하기 때문에 주전원과 안전전원을 변압하기 위한 변압기를 개별적으로 구비하지 않아도 되므로 등주 감시를 위한 등주 설치 비용을 절감할 수 있고, 지그비 통신을 이용하여 등주를 감시할 수 있으므로 통신비용을 절감할 수 있는 효과가 있다.
또한, 배터리가 내장되어 있기 때문에 선로에 단선이 발생한 경우에도 일정 시간 동안 등주 상태를 알려줄 수 있으므로 선로의 유지 보수를 용이하게 하는 효과도 있다.

Claims (3)

  1. 삭제
  2. 등주에 장착되며, 선로 및 등기구의 이상 유무를 검지하는 선로누전검지부, 등기구고장검지부 및 등주누전검지부와; 주전원을 인가받아 각 장치 구동용 전원을 생성하는 전원부와; 상기 전원부에 연결되어 야간에는 상기 주전원을 이용하여 충전되고 주간에는 상기 전원부를 대신하여 각 장치 구동용 전원으로 사용되는 배터리와; 상기 검지부들로부터 검지된 데이터를 하기 주제어감시모듈로 전송해주는 지그비 통신모듈; 및 상기 장치들을 제어하는 단말기 제어부;를 포함하여 구성되는 등주제어감시기;
    상기 등주제어감시기에 구비되는 상기 지그비 통신모듈과 무선통신을 수행하는 중앙 지그비 통신모듈과; 상기 중앙 지그비 통신모듈을 통해 전송받은 데이터를 외부의 원격서버로 전송해주는 공중파 통신모듈과; 상기 중앙 지그비 통신모듈과 공중파 통신모듈을 제어하고, 각종 데이터를 통해 선로의 이상 유무를 판단하는 주제어부; 및 키보드로 사용자의 입력을 받거나 LCD로 등주의 상태를 출력하는 사용자 인터페이스;를 포함하여 구성되는 주제어감시모듈; 및
    야간에 선로의 누전/ 전류량 등을 감시하고 주간에는 안전전압을 흘려서 선로의 누전/합선/단선 여부 등을 감시하고 이들 데이터를 취합하여 상기 주제어감시모듈의 주제어부로 전송하는 선로감시제어부와; 주야간으로 선로의 누전상태, 누전차단기 트립상태 및 전력량 등을 감시하는 선로감시부; 및 주간에 주전원을 안전전압으로 변환하고, 선로의 합선 여부를 판단하여 선로감시제어부로 감시결과를 보고하는 전원 스위칭 및 합선 감시부;를 포함하여 구성되는 선로감시모듈;
    을 포함하여 구성되며,
    상기 등주제어감시부의 전원부에는 220V의 주전원이나 30V의 안전전원이 인가될 수 있으며, 주간이나 야간에 관계없이 220V 변압기의 2차측 코일에서 측정되는 전압을 통해 상기 단말기 제어부에서 선로의 이상 유무를 감지하는 것을 특징으로 하는 지그비 통신을 이용한 등주 주간감시시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 등주제어감시기는 주간용 전원으로 안전전원이 아닌 야간에 충전된 배터리를 이용하므로, 주간에 선로가 단선되더라도 상기 배터리에 의해 구동되는 상기 지그비 통신모듈을 통해 상기 중앙 지그비 통신모듈로 선로 상태에 관한 데이터를 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 지그비 통신을 이용한 등주 주간감시시스템.
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