KR100849482B1 - 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 레이저 광선을 이용한 측정 장치를 이용하여 각각의 지점별로 측정된 수위값을 저전력 지그비 무선 통신 방식으로 데이터 수집장치에 전송하며, 전송된 각각의 지점별 수위값을 데이터 수집장치내의 중앙처리장치에서 분석하고 이를 근거로 수위값이 기준치에서 변동시 관리자에게 문자 메세지 및 음성안내를 통한 경보를 안내하며, 또한 설정된 시간 간격으로 중앙 서버장치에 데이터를 전송함으로써, 이를 통한 인터넷 검색이 가능한 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템에 관한 것이다. 본 발명에 따른 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템은 레이저(LASER)를 이용하여 수표면와의 거리를 측정하여 수위를 산출하며, 레이저가 목표물에 반사된 지연시간을 측정하는 시간비행법(TOF : Time of Flight) 원리를 응용한다. 일반적인 레이저 장치는 수면을 측정할 때 반사율이 낮아 사용하기 부적절하지만 본 발명 장치는 미세한 신호를 축적, 이를 정보화하여 정확히 관측할 수 있도록 한 측정 방식을 이용하여 측정된 수위 정보를 지그비 기반의 통신망을 통해 전송하는 수위 측정 시스템과, 상기 시스템으로부터 공급되는 수위정보를 실시간 수신하여 중앙서버로 전송하는 데이터 수집장치 및 이를 수신하여 인터넷 검색을 지원하는 관리 서버를 포함 한다. 본 발명에 의하면, 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템을 통해 하천의 수위를 실시간으로 모니터링 함으로써, 긴급 상태에 따른 조치 및 재해 방지가 가능하게 된다.

지그비, 수위측정, 레이저 측정 장치, CDMA, 원격감시

Description

레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템{sing the Laser equipment, Zigbee Network based, remote water_level moniter System}

도 1은 본 발명에 따른 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템을 보인 도이다.

도 2는 도 1의 각 부의 구성을 상세하게 보인 도이다.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

10 : 지그비 기반 레이져 수위 측정시스템 11 : 전원부

12 : 지그비 기반 레이져 측정장치 13 : 중앙처리장치

14 : 지그비 통신모듈 장치 20 : 데이터 수집장치

21 : 지그비 통신모듈 장치 22 : 중앙처리장치

23 : CDMA 통신모듈 장치 24 : 전원부

30 : 관리서버 40 : SMS 문자전송

50 : 관련기관

본 발명은 댐, 저수지, 하천등의 수위를 실시간으로 계측하며, 상기 계측된 정보를 원격지에서 실시간으로 모니터링 할 수 있는 시스템에 관한 것으로써, 보다 상세 하게는 소정 시간 주기로 레이저 측정장치를 구동하여 수표면과의 거리를 측정후 수위를 산출하며, 측정된 수위를 지그비 프로토콜로 변환하여 원거리의 데이터 수집장치에 무선으로 전송하며, 데이터 수집장치에서는 상기 데이터를 관리서버로 전송함을 물론, 이를 분석하여 수위의 이상 유무를 판단후, 경보를 발생할 수 있도록 한 레이저 수위 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 재해 예방의 차원으로 댐이나, 하천, 저수지등의 수위 측정 필요성이 중요하게 부각되고 있으나 대부분 인력에 의한 측정이 주를 이루고 있으므로 인하여 야간에 집중 호우 발생시 상당한 피해를 발생 시키고 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 초음파 및 압력식 수위 센서를 설치하여 운용하고 있으나 초음파의 경우 측정 범위가 매우 작으며, 또한 바람, 안개, 강우, 폭설등 외부 환경에 따라 측정값이 신뢰 할 수 없는 경우가 발생한다. 또한 압력식 수위 센서의 경우 설치가 매우 어려우며, 그럼으로 인하여 설치비용이 매우 고가 이다. 그럼에도 불구하고 측정값의 부정확 및 유지보수가 매우 어려운 실정이므로 사용자의 불편함을 발생 시키고 있다.

그럼에도 불구하고 기존의 초음파 및 압력식 수위측정 센서를 설치 한 경우에라도 측정한 값을 확인 하기 위하여는 직접 설치 장소에 나가서 확인해야 하는 불편함은 여전히 존재 한다.

따라서 상기의 제반 문제점을 모두 해결 하기 위하여는 설치의 편리성 및 경 제성, 수위 측정값의 신뢰성이 확보 되어야 하며, 아울러 유지보수 및 편리한 관리를 필요로 하는 시스템이 절실히 요구되는 실정 이다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 발명의 목적은 설치의 편리성 및 경제성, 수위 측정값의 신뢰성이 보장되는 레이저 측정 장치를 이용하여 소정 시간 주기로 수위 정보를 지그비 기반 통신망을 통하여 데이터 수집 장치로 전송하며, 데이터 수집 장치에서는 이를 분석하여 수위의 이상 유무를 실시간으로 파악하여 관리자 에게 경보를 휴대폰의 문자 및 일반전화로의 음성안내 방식 및 관리서버로 전송하여 재해 방지를 위한 긴급조치를 신속하게 이루어 질 수 있도록 한 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템을 제공 하고자 함에 있다

상기 목적을 달성하기 위한 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템은,

레이저(LASER)를 이용하여 수표면과의 거리를 측정하여 수위를 산출하며, 레이저가 목표물에 반사된 지연시간을 측정하는 시간비행법(TOF : Time of Flight) 원리를 응용하여 미세한 신호를 축적, 이를 정보화하여 정확히 관측할 수 있도록 한 수위측정 전용 레이저 장비의 측정값을 지그비 기반의 통신망을 통해 전송할 수 있는 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 레이저 수위 측정 시스템과,

상기 시스템으로부터 공급되는 수위 정보를 실시간으로 수신하여, 수위의 이상 유무 확인 후, 사전에 지정된 관리자에게 휴대폰의 문자 및 일반전화로의 음성 안내 및 관리서버로 전송하는 데이터 수집 장치와,

데이터 수집장치로부터 공급되는 수위 정보를 보관 및 인터넷 서비스를 지원하는 관리서버를 포함하며,

여기서, 상기 지그비 기반 레이저 수위 측정 시스템은,

수위측정을 필요로 하는 댐, 저수지 및 하천등에 설치되어 수위를 측정하는 레이저 측정 장치와,

상기 수위 정보를 소정 주기로 수신하여 처리한후 처리된 수위 데이터를 데이터를 처리하는 중앙처리장치와,

상기 중앙처리장치에서 처리된 수위 데이터를 지그비 기반 통신망을 통해 소정 시간 주기로 상기의 데이터 수집장치에 전송하는 지그비 통신모듈과,

상기 지그비 기반 레이저 수위 측정 장치, 중앙처리장치 및 지그비 통신모듈에 전원을 공급하는 전원부를 포함하고,

상기 데이터 수집 장치는

상기 통신모듈을 통해 수집된 수위 데이터를 수신하는 지그비 통신모듈과,

상기 지그비 통신 모듈을 통해 수신된 수위 데이터를 기초로 수위의 이상 유무를 분석하는 중앙처리장치와,

상기 중앙처리장치에서 분석된 정보를 사전에 지정된 관리자에게 휴대폰의 문자 및 일반전화로의 음성안내 및 관리서버로 전송하는 CDMA통신모듈을 포함한다.

본 발명에 의하면, 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템은 원격지의 수위 정보를 실시간으로 모니터링 할 수 있음으로써, 홍수 및 집중 호우등으로 인한 재해를 사전에 신속하게 예방 할 수 있게 된다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예의 상세한 설명이 첨부된 도면들을 참조하여 설명될 것이다. 도면들 중 참조번호 및 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 동일한 참조번호들 및 부호들로 나타내고 있음에 유의 하여야 한다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템의 구성도 이고, 도 2는 도 1의 각부의 구성을 상세하게 보인 도이다. 도 1및 도2를 참조하면, 본 발명에 따른 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템은, 댐, 저수지, 하천등 초음파 및 압력식 수위 센서의 설치가 곤란한 지점에 지그비 기반 레이저 측정장치(12)를 설치하며, 상기 측정장치(12)로부터 수신된 수위정보를 지그비 기반 통신망을 통해 데이터수집장치(20)로 전송하며, 상기 데이터 수집장치(20)는 수신된 수위정보를 분석하여 수위의 이상 유무를 판단하며, 분석된 정보를 사전에 지정된 관리자에게 휴대폰의 문자(40) 및 일반전화로의 음성안내 및 관리서버(30)로 전송하는 CDMA통신모듈(23)을 포함한다.

상기 지그비 기반 레이저 수위 측정 시스템(10)은 레이저를 이용한 수위 측정 이외에 지그비 프로토콜(Zigbee Protocol), 즉 IEEE802.15.4 기술을 적용한 지 그비 디바이스의 역활을 하며, 통상 적인 무선 처리부 및 안테나를 더 포함한다.

여기서, 상시 지그비 기반 레이저 수위 측정 시스템(10)은 도 2에 도시된 바와 같이, 각 부의 전원을 공급하는 전원부(11)와, 상기 전원부(11)의 전원 공급에 따라 동작되어 수위를 측정하는 지그비 기반 레이저 측정장치(12)와, 상기 지그비 기반 레이저 측정 장치(12)의 수위 정보를 수신하여 분석한 후 처리하여 저장부(미도시됨)에 저장하는 중앙처리장치(13)와, 상기 중앙처리장치(13)의 분석된 수위 정보를 지그비 기반 통신망을 통해 데이터 수집장치(20)로 전송하는 지그비 통신모듈(14)로 구비된다.

또한 상기 데이터 수집장치(20)는 상기 지그비 통신모듈(14)을 통해 수신된 수위 정보를 수신하는 지그비 통신모듈(21)과, 상기 지그비 통신모듈(21)을 통해 수신된 수위 데이터를 분석하는 중앙처리장치(22)와, 상기 중앙처리장치(22)에서 분석한 결과에 따라, 사전에 지정된 관리자에게 휴대폰의 문자(40) 및 일반전화로의 음성안내 및 관리서버(30)로 전송하는 CDMA통신모듈(23)을 구비한다. 여기서, 상기 CDMA 통신 모듈(23)은 무선 통신망의 패킷, 인터넷 망의 웹, 또는 문자 메시지중 하나 이상으로 구비된다.

상기 관련 기관(50)은 수신된 수위 정보를 정밀하게 분석하고, 분석 결과를 저장한다.

이와 같이 구비된 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템에 있어, 우선 상기 지그비 기반 레이저 측정 장치(12)는, 레이저(LASER)를 이용하여 수표면과의 거리를 측정하여 수위를 산출하며, 레이저가 목표물에 반사된 지연시간을 측정하는 시간비행법(TOF : Time of Flight) 원리를 응용하여 미세한 신호를 축적, 이를 정보화하여 정확히 관측할 수 있도록 한 수위측정 전용 레이저 장치는 측정된 수위 값을 전류 값으로 변환하여 출력한다.

상기 전류형태의 수위 출력값은 상기의 중앙처리장치(13)에 제공되고, 상기 중앙처리장치(13)는 수신된 전류값 형태의 수위 데이터를 분석하고 분석 결과를 처리하여 상기의 지그비 통신모듈(14)로 제공한다.

상기 지그비 통신모듈(14)은 지그비 기반 통신망을 통해 상기 수위 데이터를 데이터 수집장치(20)에 제공하기 위하여 RF 신호로 변조한 후 변조된 RF 신호를 특정 주파수 대역(ISM 밴드)으로 지그비 통신모듈(21)로 전송한다.

상기 데이터 수집장치(20)는 상기 지그비 통신모듈(21)로부터 공급된 RF 신호를 복조하여 수위 데이터를 출력하고, 상기 수위 데이터를 중앙처리장치(22)에서 분석한다.

이때, 수위 데이터의 값이 긴급을 요하는 경우 CDMA 통신모듈(23)을 통해 긴급 메시지를 사전에 지정한 관리자에게 휴대폰의 문자(40) 및 일반전화로의 음성안내로 전송한다.

상기 관리서버(30)는 수신된 수위 데이터를 저장하고 관련기관(50)에서 인터넷을 통한 검색이 가능 하도록 지원 한다.

한편, 상기 중앙처리장치(22)의 분석결과 긴급을 요하지 않는 경우에나 통상적인 경우에는 상기 CDMA 통신모듈(23)을 통하여 관리서버(30)로 수위 정보를 주기적으로 전송한다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 소정 시간 주기로 측정된 수위 데이터를 관련기관 또는 관리 서버에 전송함으로써, 수위 상태의 실시간 분석이 가능하고, 긴급(홍수, 집중호우등)시 신속한 대응 조치가 가능한 이점이 있으며, 또한 수위 측정 방식이 초음파 및 압력식 방식이 아닌 레이저 방식에 의한 수위를 측정 함으로써, 설치의 편리성, 유지보수의 간편성, 설치 비용의 경제성, 측정값의 신뢰성등이 보장되는 효과를 얻는다.

이와 같이 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징으로 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허 청구범위에 의해 나타내어지며, 특허 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (6)

1. 수표면과의 거리를 측정하여 수위를 산출하기 위해, 레이저가 목표물에 반사된 지연시간을 측정하는 시간비행법(TOF : Time of Flight) 원리를 응용하여 미세한 신호를 축적하여 전류값으로 출력하는 수위측정 전용 레이저 장치와, 상기 수위측정 전용 레이저 장치에서 출력되는 전류값에 해당하는 수위정보를 지그비 기반의 통신망을 통해 송신하는 지그비 통신 모듈을 갖는 레이저 수위 측정 시스템(10);

   상기 레이저 수위 측정 시스템(10)으로부터 공급되는 상기 수위정보를 실시간으로 수신하여 수위정보를 관리하도록 소정의 주기로 송신하고, 수위정보의 이상 유무를 판단하여 긴급을 요하는 경우 사전에 지정된 관리자에게 휴대폰의 문자 또는 일반전화로의 음성안내를 수행하는 데이터 수집 장치(20); 및

   상기 데이터 수집 장치(20)로부터 공급되는 수위정보를 저장하고 관련기관에서 인터넷 서비스를 통해 검색이 가능하도록 지원하는 관리서버(30)를 포함하고,

   상기 데이터 수집장치(20)는, 지그비 기반 레이저 수위 측정 시스템(10)으로부터 수위 데이터를 수신하는 지그비 통신모듈(21)과, 상기 수신된 수위 데이터를 처리 분석하는 중앙처리장치(22)와, 상기 중앙처리장치(22)에서 분석한 결과에 따라 관리서버(30)로의 소정 주기 전송 및 사전에 지정된 관리자에게 휴대폰의 문자메세지 혹은 일반전화로의 음성안내등의 경보를 전송하는 CDMA 통신모듈(23)과, 상기 지그비 통신모듈(21), 중앙처리장치(22), CDMA 통신모듈(23)에 전원을 공급하는 전원부(24)를 포함하고,

   상기 관리서버(30)는 인터넷망과 연결되어 측정된 수위 값을 실시간으로 확인 및 검색 할 수 있는 것을 특징으로 하는 레이저 측정 장치를 이용한 지그비 기반 원격 수위 감시 시스템.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제

Images