KR100883111B1 - 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템 - Google Patents

지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지그비 기술을 이용하여 보안등을 제어 관리함과 아울러 보안등에 설치된 지그비 중계기와 통신 가능한 무선뱃지와 중앙제어 관리유닛 구성으로 얻어진 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템은 지그비 통신모듈을 탑재하고 있는 다수의 무선뱃지; CDMA 모뎀장비인 마스터, 어린이에 대한 정보 및 각 보안등의 정보, 지리정보가 저장된 DB서버, 그리고 상기 DB서버와 연결된 웹서버로 이루어진 중앙제어관리유닛; 통신망을 통하여 상기 웹서버와 접속 가능한 사용자 단말기; 주택가 도로에 설치되어 있는 복수의 보안등주; 상기 보안등주에 설치되며 지그비 통신모듈이 탑재되어 있고, 보안등의 제어와 상기 무선뱃지로부터 수신한 정보를 저장하여 상기 보안등주의 지그비 통신 분산 네트워크를 구성하도록 하는 양방향 보안등 제어기; 및 상기 보안등주에 장착되고, 지그비 통신모듈 및 CDMA 모뎀이 장착되어 있어 상기 양방향 보안등주 제어기 및 상기 마스터와 데이터 통신으로 보안등 중앙제어 관리 시스템의 마스터와 데이터통신을 하는 보안등 제어겸용 지그비 중계기;를 포함하여 이루어진다.
보안등, 지그비, 미아, 보안등 제어기, 지그비 중계기, 라우팅 테이블

Description

지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템{TWO-WAY GUARD LAMP CONTROL AND MISSING-CHILD SEARCH SYSTEM USING ZIGBEE TECHNIQUE}
본 발명은 지그비 기술을 이용하여 보안등을 제어 관리함과 아울러 보안등에 설치된 지그비 중계기와 통신 가능한 무선뱃지와 중앙제어 관리유닛 구성으로 얻어진 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템에 관한 것으로,
보다 상세하게는 주민자치센터별 또는 구청별 보안등 중앙제어 시스템을 통하여 보안등의 온/오프 제어, 제어에 대한 결과 상태, 보안등 고장에 대한 자동 통보 기능, 제어를 원하는 특정 보안등에 대한 제어 기능을 구현하여 유비쿼터스 시대에 부응하는 유-시티형 보안등을 제시할 수 있고,
대부분 주택가 골목 마다 설치된(서울시에만 약 20만개 추산) 보안등을 통하여 미아 찾기 시스템을 구현하여 저렴하고 신뢰성 있으며 빠른 시간 내에 미아의 위치를 확인하여 미아의 발생 전 위치 확인과 미아를 찾는 시간을 획기적으로 개선시킬 수 있는 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템에 관한 것이다.
현재 서울시의 가로 등주를 제외한 보안등주의 수는 약 20만개에 이르고 있다. 하지만 이들은 타이머 방식 ,광전식, 지피에스를 이용한 방식, 아날로그 무선 제어 방식, 또는 상기 기술들의 조합 등, 여러 제어 방식들이 난립 되어 일정한 적용 기준 없이 사용되고 있는 실정이다. 이러한 방식들은 보안등 제어의 년별, 월별, 일별이 다르므로 부정확하고 관리가 어려우며, 보안등 고장 판단을 시각에 의존하여 고장에 대한 대처가 지연되는 상황을 극복하기 위한 기술들이나 한계를 갖는다.
상기 기술들의 한계를 구체적으로 살펴보면, 개발된 기술들은 보안등의 일방적인 온/오프 제어만이 존재 할 뿐, 실제 제어에 대한 결과 상태를 알 수 없고 또한 보안등 고장에 대한 자동 통보 기능이 없어 고장을 확인 할 수 없는 상태이고, 제어를 원하는 특정 보안등에 대한 제어가 불가한 상태이다.
예를 들어 주식회사 이너스텍의 특허등록 제0784836호( 2007년12월05일) 『지그비를 이용한 Ｕ-ｃｉｔｙ형 등주 네트워크 시스템』이 있으나,
상기 등록특허는 가스 계량기, 수도 계량기 또는 전기 계량기에 대한 원격검침을 주목적으로 하는 것이며, 보안등이나 가로등에 대한 정밀한 제어기술을 제시하고 있지 않다.
이에 따라 유비쿼터스 시대에 부응하는 다음과 같은 기능이 있는 유-시티 형 보안등 개발의 필요성이 대두되고 있는데, 유-시티 형 보안등은 각 주민자치센터별 또는 구청별 보안등 중앙제어 관리 시스템 구성이 가능하여야 하고 각 보안등이 자체 제어 및 이에 대한 결과 데이터의 전송이 가능하여야 하며 보안등 사이에 분산 네트워크 구성이 가능하여 다른 보안등에 대한 제어 및 관리 데이터, 이에 따른 결과 데이터 등을 중계할 수 있는 기능을 가지면서 현 보안등 관리의 문제점을 단계적으로 극복 할 수 있는 보안등 제어 시스템이 요구 되어지는 상황이다.
또한 과거부터 지속되어온 사회적인 문제들이 있는데 그중 국민에게 가장 큰 슬픔으로 다가오는 문제들 중에 하나가 미아와 유괴 및 이에 따른 참혹한 사망이라 할 수 있다.
보건복지부와 경찰청의 자료에 따르면 최근 5년간 인구 대비 미아 발생률이 꾸준히 증가하고 있다고 한다. 연간 미아 발생건수는 약3,500건 이고 만6세 이전의 아동 1000명당 1명에 미아가 발생한다고 한다.
그러나 이러한 통계자료는 구청이나, 경찰서에 신고된 자료이고, 여가 생활의 증가로 늘어난 가족간의 나들이에 발생한 일시적 미아는 제외되어진 것이므로, 하루에 발생하는 일시적 미아를 포함한다면 미아의 수는 통계치를 훨씬 넘는다고 볼 수 있다.
미아나 일시적으로 미아가 되었던 아이들은 매우 큰 정신적 충격과 공포심을 겪게 된다. 미아발생 시 가장 중요한 것은 미아발생시간이 길어져서는 안 된다는 것이다. 어린이의 정신적 충격은 그 시간에 비례하기 때문이다. 이러한 미아들의 발생을 최소화하고 미아가 발생 하였더라도 최단 시간에 미아를 찾아 가족의 품으로 보낼 수 있는 시스템이 절대적으로 요구되는 상황이다. 이미 서울시에는 약 20만개의 보안등이 대부분 주택가 골목과 길가에 설치되어 있다. 설치 위치는 어떤 규정에 근거한 것이 아니라 주민 생활반경과 20 ~30m 정도의 평균적인 거리로 정해진다. 주민의 민원이 있는 곳의 경우는 20 ~ 30m 보다 더 짧은 거리에도 설치 가능하며 실제로 이러한 구조로 설치가 되어 있는 지역이 많이 있다.
이 보안등에 미아 및 옥외 활동 중인 아이의 위치를 찾을 수 있는 저렴하고 신뢰성 있는 시스템이 도입 된다면 미아 발생시 주민자치센터 또는 구청 내의 보안등 중앙제어 관리 시스템에서 빠른 시간 내에 미아의 위치를 확인하여 미아의 발생 전 위치 확인과 미아를 찾는 시간을 획기적으로 개선시킬 수 있을 것이다.
미아 찾기 시스템과 관련된 기술로는 주식회사 케이티의 특허공개 제2008-0035955호(2008년04월24일) 『ＲＦＩＤ와 통신망을 이용한 이동체 위치 확인 서비스시스템 및 그 방법』과,
주식회사 케이티의 특허공개 제2008-0035956호(2008년04월24일) 『ＲＦＩＤ를 이용한 이동체 실시간 위치 결정 시스템 및 그 방법과, 그를 위한 무선중계장치 설치 방법』이 있으나,
상기 공개특허들에는 현실성 있는 통신기술과, 통신 과부하로 인한 데이터 유실 최소화 대책이 없고, 또 무선통실기술을 적용함에 있어 무선CCTV, 무선랜, 블루투스와 같은 타 기기와의 혼선을 배제하기 위한 기술을 제시하고 있지 않으며,
무엇보다도 주거지역의 주민생활과 가장 근접한 보안등을 활용한다거나 보안등의 체계적 제어와 관련된 복합기능과는 무관한 것이다.
이에 본 발명은 주택가 도로에 설치된 보안등주에 지그비 통신 모듈을 탑재하여 분산 네트워크를 구성하되 주민자치센터 또는 구청 단위의 광범위 지역에서 수집된 데이터의 원활한 정보 전송을 위하여 일정 수(예: 약 100개)의 보안등을 한 개의 CDMA모뎀과 연동시켜 보안등 중앙제어 관리유닛에 신뢰성 있는 데이터의 전송을 확보하고
지자체내 어린이들에게 지그비 통신모듈이 탑재된 무선뱃지를 지급하여 네트워크 화된 보안등주에서 이 무선뱃지들의 신호를 수신 및 저장하여 미아 발생시 보안등 중앙제어 관리 시스템에 통보하여 인터넷상에서 미아 발생 전 단계에서 발생 후 단계까지 아이의 위치를 확인 할 수 있는 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또 본 발명은 근거리 무선통신 방식인 지그비 기술을 활용할 경우 통신 과부하로 인한 데이터 유실을 최소화하기 위한 대책으로 양방향 보안등 제어기에 탑재된 지그비 통신모듈을 보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈 및 무선뱃지 데이터의 수신전용 모듈로 이중화하며,
무선CCTV, 무선랜, 블루투스와 같은 타 기기와의 혼선을 배제하기 위한 기술을 구현하여 무선 채널 상에서 전파 방해를 최소한으로 회피하는 것을 목적으로 한다.
아울러 본 발명은 보안등 제어겸용 지그비 중계기가 메인 라우팅 테이 블(Main Routing Table)과 서브 라우팅 테이블(Sub Routing Table) 구조를 갖고, 이 구조로부터 특정 양방향보안등 제어기의 위치 라우팅 테이블(Routing Table)을 생성하는 형태를 취하여 보다 정밀한 보안등 제어기능을 구현하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템은
지그비 통신모듈을 탑재하고 있는 다수의 무선뱃지;
CDMA 모뎀장비인 마스터,
어린이에 대한 정보 및 각 보안등의 정보, 지리정보가 저장된 DB서버, 그리고
상기 DB서버와 연결된 웹서버로 이루어진 중앙제어관리유닛;
통신망을 통하여 상기 웹서버와 접속 가능한 사용자 단말기;
주택가 도로에 설치되어 있는 복수의 보안등주;
상기 보안등주에 설치되며 지그비 통신모듈이 탑재되어 있고, 보안등의 제어와 상기 무선뱃지로부터 수신한 정보를 저장하여 상기 보안등주의 지그비 통신 분산 네트워크를 구성하도록 하는 양방향 보안등 제어기; 및
상기 보안등주에 장착되고, 지그비 통신모듈 및 CDMA 모뎀이 장착되어 있어 상기 양방향 보안등주 제어기 및 상기 마스터와 데이터 통신으로 보안등 중앙제어 관리 시스템의 마스터와 데이터통신을 하는 보안등 제어겸용 지그비 중계기;를 포함하여 이루어진다.
또 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템은 보다 정밀한 보안등 제어를 위하여 상기 보안등 제어겸용 지그비 중계기는 메인 라우팅 테이블(Main Routing Table)과 서브 라우팅 테이블(Sub Routing Table) 구조를 갖고, 이 구조로부터 특정 양방향보안등 제어기의 위치 라우팅 테이블(Routing Table)을 생성하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템은 통신 과부하 회피를 위하여 상기 양방향 보안등 제어기에 탑재된 지그비 통신모듈은 보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈 및 무선뱃지 데이터의 수신전용 모듈로 구성되고,
상기 보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈은 보안등 제어겸용 지그비 중계기로부터 라우팅 테이블을 전송 받아 자신의 전단계 양방향 보안등 제어기의 정보와 다음 단계 양방향 보안등 제어기의 정보를 저장하며,
상기 무선 뱃지 수신전용 모듈은 상기 무선뱃지로부터 전송된 데이터를 자신의 메모리와 비교 검색하여 추가 및 업데이트하는 기능을 갖고, 미아의 발생시 그 정보를 수신하여 메모리로부터 과거 수신 데이터와 현재 수신 데이터를 시리얼 통신을 이용하여 보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈로 전송하는 기능을 갖는 것을 특징으로 한다.
나아가 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템은 전파 방해를 최소화하기 위하여 상기 양방향 보안등 제어기는 무선 채널 상에서 전파 방해를 최소한으로 회피하기 위하여
무선CCTV의 운용 채널 중 채널 사이의 점유 되지 않는 복수의 무선 채널을 확보하고 여기에 RSSI(Received Signal Strength Indicator)의 크기를 비교 판단하여 가장 깨끗한 채널을 최우선 통신 채널로 운용하는 채널 회피 기술을 적용하고,
상기 양방향 보안등 제어기는 무선 채널 상에서 전파 방해를 최소한으로 회피하기 위하여
무선랜에 대해서는 인접 타 무선랜 망과 동시 운용시 데이터 충돌을 최소하기 위하여 3~4개의 채널 수를 이격시켜 동작시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템은 보안등주의 정밀하고 정확하며 시의적절한 관리 및 주민생활과 밀접한 관련을 갖는 보안등을 이용한 미아 찾기 시스템을 구현함으로써 인터넷상에서 미아 발생 전 단계에서 발생 후 단계까지 아이의 위치를 확인 할 수 있어 편의성을 높일 수 있고,
또 본 발명은 양방향 보안등 제어기에 탑재된 지그비 통신모듈을 보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈 및 무선뱃지 데이터의 수신전용 모듈로 이중화하여 근거리 무선통신 방식인 지그비 기술을 활용할 경우 통신 과부하로 인한 데이터 유실을 최소화하기 위한 대책을 제공하고,
무선CCTV, 무선랜, 블루투스와 같은 타 기기와의 혼선을 배제하기 위한 기술을 구현하여 무선 채널 상에서 전파 방해를 최소한으로 회피할 수 있다.
아울러 본 발명은 보안등 제어겸용 지그비 중계기가 메인 라우팅 테이블(Main Routing Table)과 서브 라우팅 테이블(Sub Routing Table) 구조를 갖고, 이 구조로부터 특정 양방향보안등 제어기의 위치 라우팅 테이블(Routing Table)을 생성하는 형태를 취하여 보다 정밀한 보안등 제어기능을 구현할 수 있어,
결국 전국에 산재되어 있는 보안등을 유비쿼터스 시대에 맞게 효율적으로 관리 할 수 있는 시스템으로써 중요한 전기자원의 누수에 적극적으로 대처 할 수 있으며 보안등의 정확한 관리로 어두운 곳에서 빈번히 발생하는 범죄 심리를 효과적으로 미연에 방지하여 국민에게 안전한 생활을 제공하며 또한 이미 구성되어 있는 보안등이라는 거대한 인프라를 이용하여 신속한 미아 찾기를 구현함으로써 한 가정을 파괴로 몰아넣을 수 있는 최악의 상황을 최소화 할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
개념적으로 나타낸 도 1에서, 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템은 웹(Web)서버(110), DB서버(120) 및 마스터(130)로 이루어진 중앙제어관리유닛(100)과,
일정 수(예: 약 100개)의 보안등으로 이루어진 지그비 통신 분산 네트워크(400)를 관리하는 하나 또는 복수의 대표 보안등주(320) 및 이 보안등을 위한 제어겸용 지그비 중계기(310)로 이루어진 보안등 제어겸용 지그비 중계유닛(300),
그리고 보안등주(410)에 설치되는 양방향 보안등 제어기(420) 및 어린이에게 지급되는 무선뱃지(430)로 이루어진 보안등 제어 및 미아 찾기 지그비 통신 분산 네트워크(400)를 포함하여 구성된다.
이러한 중앙제어관리유닛(100), 보안등 제어겸용 지그비 중계유닛(300), 지그비 통신 분산 네트워크(400)의 분류(또는 묶음)는 임의적인 것이며, 이에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.
지그비기술은 저속 전송속도를 갖는 홈오토메이션과 데이터 네트워크를 위한 근거리 무선통신 규격으로 최근 각광을 받고 있는 것으로, IEEE 802.15.4 WPAN 기술을 기반으로 구성되며, 지그비는 저렴한 가격과 저전력, 최대 6만5000 노드까지 늘릴 수 있는 확장성에다 편리한 네트워크 구성, 데이터 오류시 복구가 쉽다는 장점 등을 갖고 있다.
지그비가 블루투스와 동일한 단거리 PAN 공간에 서비스를 제공하지만,
블루투스는 '주파수 도약 스펙트럼 확산 방식(frequency-hopping spread spectrum)'을 사용함으로써 간섭을 억제하고 약 720kbps의 피크 속도로 데이터를 전송하는데 반해 지그비의 최대값은 250kbps이며,
기본 블루투스 프로토콜은 시스템 메모리 리소스를 250KB나 소비하는 복잡한 통신 스택을 필요로 하지만, 지그비 컨트롤러는 8비트 컨트롤러에서 32KB 미만의 메모리를 요구할 뿐이며,
지그비 디바이스는 신속하게 연결되어 정보를 교환한 후 다시 연결을 끊고 절전 모드로 들어갈 수 있어 전원을 적게 소비하는 반면, 블루투스 모델은 휴대폰과 유사한 주기적인 배터리 충전이 필요하여 기술적인 차이가 크다
또 블루투스가 일 대 일 통신에 강점이 있는 반면, 지그비는 넓은 지역 다량의 센서와 통신이 가능하다.
상기 웹서버(110)는 통신망, 특히 인터넷으로 미아 찾기 서비스를 이용하고자 하는 이용자에게 지도와 보안등의 위치를 보여 주는 것과 동시에 찾고자하는 미아의 과거 이동 경로 및 현재의 위치를 보안등 위치 기준으로 실시간에 가까운 빠른 응답 속도로 경로를 표시하고, 또한 현재 보안등의 점멸 상태를 표시하여 주며, 특정 원하는 보안등의 점멸 제어를 관리자가 할 수 있도록 구성한 장비이다.
상기 DB서버(120)는 미아 찾기 서비스에 가입한 어린이의 사진, 긴급 연락처, 수령한 무선뱃지의 인식 번호 등의 정보를 데이터화하여 보관하고,
필요시 관리자나 해당 어린이의 부모 등의 보호자만이 확인 및 수정 가능하며 미아발생시 확실한 신원 파악을 통하여 정확하게 미아를 부모에게 인계하는 중요 저장장치이다. 또한 보안등에 관해서 각 보안등에 대한 설치, 고장, 수리, 사용경비 이력 등의 정보 및 지그비 통신 분산 네트워크를 포함하는 시스템 설치 지 역의 지리정보를 데이터화하고, 또 각 보안등에 대하여 점멸 상태 등을 데이터화 하여 향후 신속하고 체계적인 유지보수를 할 수 있도록 구성한 장비이다.
상기 마스터(130)는 보안등 중앙제어 관리유닛(100)과 원거리에 있는 보안등제어 겸용 지그비 중계기(310)사이의 모든 데이터 통신을 원활히 유지하게 하기 위하여 구성한 CDMA 모뎀 장비이다. 이동통신망은 원거리 데이터 통신에 있어서 매우 안정적인 성능을 발휘하므로 실내가 아닌 주민자치센터 또는 구청 단위의 매우 넓은 지역에서의 데이터 통신에 매우 효과적이다.
보안등 제어겸용 지그비 중계기(310)는 내부에 CDMA 모뎀과 지그비 통신모듈로 구성되어 있다.
이 지그비 통신모듈은 구조계층 하부의 양방향 보안등 제어기(420)들의 라우팅(Routing) 경로 갖고, 이를 통하여 미아의 위치 찾기와 보안등 점멸에 관련된 데이터 통신을 수행한다. 라우팅(Routing)정보는 보안등 제어겸용 지그비 중계기(310) 내부의 지그비 통신모듈의 EEPROM에만 저장되어 정보의 손실이 없고 라우팅 테이블(Routing Table)에 해당되는 계층구조 하부의 양방향 보안등 제어기(420)들의 정보들을 동시에 수집함으로 기존의 피어투피어(Peer To Peer) 방식에 비해 수십 배 빠른 정보 수집 및 처리 방식을 구현 하였다.
양방향 보안등 제어기(420)는 내부에 2종류의 지그비 무선 통신모듈이 장착 되는데 하나는 보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈이고 다른 하나는 무선뱃지 데이터의 수신전용 모듈이다.
보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈은 기본적으로 보안등 제어겸용 지그비 중계기(310)로부터 라우팅 테이블(Routing Table)을 전송 받아 자신의 전 단계 양방향 보안등 제어기의 정보(420)와 다음 단계 양방향 보안등 제어기(420)의 정보를 저장한다. 따라서 특정 보안등 점멸 명령에 자신이 포함되지 않으면 다음 단계로 그 명령을 리피트 해 주고 반대로, 검침(또는 점멸)에 대한 하부 응답 데이터의 수신시 자신의 데이터를 포함하여 전 단계로 전송하는 강력한 리피트 기능을 적용 하였다.
또 무선뱃지 수신전용 지그비 통신 모듈은 무선뱃지로부터 전송된 데이터를 자신의 메모리와 비교 검색하여 추가 및 업데이트하는 기능을 기본적으로 가지며 미아의 발생 시 그 정보를 수신하여 메모리로부터 과거 수신 데이터와 현재 수신 데이터를 시리얼 통신을 이용하여 보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈로 전송하는 기능을 갖는다.
이러한 지그비 무선 통신모듈의 이중화는 통신 과부하로 인한 데이터 유실을 최소화하기 위한 대책이다.
예를 들어, 하나의 양방향 보안등 제어기(420)에 수십개 이상의 무선뱃지들이 위치하였을 때, 단일 지그비 무선 통신모듈은 보안등 상태 검침 명령이나 점멸 명령의 송신 및 이에 대한 응답 데이터들이 무선뱃지들의 데이터 송신에 의한 충돌 등으로 인해 데이터 손실이 불가피한 경우가 발생하고, 이는 곧 시스템의 성능 저하로 나타날 수 있다.
물론 기본적인 CSMA-CA(Carrier Sensing Multiple Access - Collision Avoidance) 기술의 적용으로 상기의 상황을 최소화할 수 있다.
그리고 추가적으로 2.4GHz ISM(Industrial Science Medical)밴드에서 여러 타 기기(Wireless CCTV, WLAN, Bluetooth등)의 전파 방해를 최소화하기 위해, 우선 전파의 물리적 신호세기가 가장 강한 무선CCTV의 운용 채널 중 채널 사이의 점유 되지 않는 복수(예: 4개)의 무선 채널을 확보하고 여기에 RSSI(Received Signal Strength Indicator)의 크기를 비교 판단하여 가장 깨끗한 채널을 최우선 통신 채널로 운용하는 채널 회피 기술을 적용하였다.
보다 구체적으로는, 도 5에 도시된 바와 같이 2.4GHz 주파수 대역에서 대표적으로 많이 사용하는 무선CCTV, 무선랜, 블루투스(BlueTooth)의 채널 상의 주파수 스펙트럼을 보여주는데,
도 5에 도시된 스펙트럼 특성을 이용하여 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템의 무선 채널 상에서 타 기기와의 혼선을 배제하려고 한다.
먼저, 무선CCTV는 4개의 무선 채널로 구성되며 각 채널 사이의 약 4MHz의 빈 주파수 대역을 찾을 수 있으며, 이를 본 발명에 따른 시스템의 동작 채널로 설정하여 무선CCTV의 간섭을 없앤다.
또 무선랜에 대하여는 무선랜이 동작을 안 하는 동안에는 물리적으로 채널 당 5MHz의 점유 주파수를 갖는 14개의 채널을 가지고 있지만 실제 동작 시는 채널 당 점유 주파수 대역폭이 22MHz로 확장되어 동작되므로 인접 타 무선랜 망과 동시 운용 시 데이터 충돌을 최소하기 위하여 최소 3~4개의 채널 수 정도를 이격 시켜 동작시키는 것을 기본으로 한다. 따라서 이 확장 된 채널 사이의 주파수 스펙트럼이 아주 낮게되는 상기의 4채널을 이용함으로써 무선랜과의 데이터 충돌을 최소화할 수 있다.
나아가 블루투스의 경우에는 같은 2.4GHz 대역을 사용하고 있지만 1초에 1600번( 0.625mS 마다 ) 동작 주파수가 바뀌는 주파수 호핑 방식을 사용하므로 본 발명에 따른 시스템의 동작 채널에 주는 간섭은 미미하다 할 수 있을 것이다.
따라서 도 6에서와 같이, 최종적으로 2.4GHz 대역에서 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템의 최종적인 주파수 선택 채널을 보여준다.
상기 무선뱃지(430)는 지그비 통신모듈로 구성되어 있으며 목걸이 형태나 손목시계 형태 또는 어린이용 가방내 부착 형태 등으로 다양화 할 수 있다. 무선뱃지는 상기 기술한 4개의 무선채널을 전부 운용한다. 즉 자신의 데이터 정보를 4개의 무선채널에 대하여 50mS 간격으로 전송하고 전체적으로 1분 간격으로 위의 과정을 반복한다. 1200mA 리튬배터리(Lithium Coin Battery)를 사용하였을 경우 약 1년 이상의 동작 수명을 보장하도록 설계할 수 있다.
다음으로 연계 동작에 대한 상태도(State Diagram)인 도 2는 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템의 전체적인 동작 개념도를 표현한 것으로,
이하에서는 도 2를 바탕으로 전반적인 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템의 동작원리를 설명한다.
관리자 또는 사용자는 PC, 노트북, 휴대전화, 기타 홈네트워킹용 단말기(예: 현관 확인용 디스플레이)와 같은 사용자 단말기(200)를 통하여 보안등 추가 및 제거와 미아의 등록 및 삭제와 관할 지리정보의 업데이트, 자동 보안등 검침 및 시간 설정 등 보안등 중앙제어 관리유닛(100)이 원활히 운용 될 수 있도록 시스템의 중요 구성요소들을 관리 할 수 있다.
또한 전체 보안등의 검침 요구 명령을 수동 또는 자동으로 설정하여 명령을 내리면 보안등 중앙제어 관리유닛(100) 내의 웹서버(110)에 전달되어, 마스터(130)를 경유하여 보안등 제어겸용 지그비 중계기(310)에 전달되어진다.
보안등 제어겸용 지그비 중계기(310)는 수신한 명령에 자신이 갖고 있는 라우팅(Routing) 정보를 추가하여 전체 양방향 보안등 제어기(420)에 검침정보 전송 명령을 내린다.
검침정보 전송 명령을 수신한 양방향 보안등 제어기(420)는 자신의 상태를 전송 할 데이터 열에 기록하고 자신의 위치가 라우팅(Routing) 단계 중 마지막 단 계인지 아니지를 판단하여
마지막 단계일 경우는 즉시 데이터 열을 전송하고, 아닐 경우는 해당 단계에 50ms 곱하여 지연된 시간 후 데이터 열을 전송 한다.
지연된 시간 동안 라우팅(Routing)의 하부 계층에서 전달되는 데이터 열이 존재하면 자신이 전송 할 데이터 열에 더해져서 전송을 하게 된다.
이러한 데이터를 수집한 보안등 제어겸용 지그비 중계기(310)는 그 데이터를 마스터(130)에 전송하고 다음 라우팅 테이블(Routing Table) 유/무를 확인하여 위의 과정을 반복하게 되는데,
메인 라우팅 테이블(Main Routing Table)의 동작 후 연계되어 서브 라우팅 테이블(Sub Routing Table)이 존재 할 경우 메인 라우팅(Main Routing)에 해당되는 양방향 보안등 제어기(420)는 추후 다시 검침정보 전송 명령을 수신하면 자신의 검침 정보는 전송하지 않고 서브 라우팅 테이블(Sub Routing Table)의 하부 계층에서 전달되는 데이터 열만을 리피트 한다.
이러한 동작은 관리자(200)가 특정보안등 점멸 명령을 전송 할 경우에도 같은 방식으로 동작하지만,
보안등 제어겸용 지그비 중계기(310)에서의 동작은 양방향 보안등 제어기(420)의 번호 하나만을 수신한 상태에서 기존의 메인/서브 라우팅 테이블(Main/Sub Routing Table)로부터 특정 보안등까지의 새로운 라우팅 테이블(Routing Table)을 생성하고 명령에 추가하여 전송한다.
상기의 기술은 기존 지그비 기술의 센서 네트워킹 구조의 한계인 적은 수의 엔드 디바이스(End Device), 주기적인 비컨 트래픽으로 인한 순수 데이터 처리 능력의 감소 등을 극복하기 위한 것이다.
이어서 도 4는 라우팅 테이블(Routing Table)의 기본 구성과, 상기 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템의 동작원리 중 특정 양방향 보안등 제어기 점멸시 생성되는 라우팅 테이블(Routing Table) 생성 및 동작을 도시한 것이다.
미아 찾기 시스템을 구성하는 양방향 보안등 제어기(420)는 보안등 제어 시스템으로 동작을 하면서 항상 무선뱃지(430)로부터 뱃지 데이터를 수신하고 있다. 이 데이터는 양방향 보안등 제어기(420) 내의 메모리와 비교 되어져 기존 수신 데이터에 업데이트 되거나 새로운 것 일 경우 등록시키는 작업을 진행한다.
사용자(200)는 찾고자하는 어린이 또는 미아 뱃지 번호를 인터넷을 통해 웹서버(110)에 접속하여 입력하면
DB서버(120)로부터 찾고자하는 미아의 신상정보를 보여주고 확인이 이루어지고
이어 마스터(130), 보안등 제어겸용 지그비 중계기(310)를 통해 모든 양방향 보안등 제어기(420)에 브로드캐스팅 메시지 형태로 전달되어진다.
찾고자하는 미아의 뱃지 번호를 명령과 함께 수신한 양방향 보안등 제어기(420)들은 자신의 메모리를 검색하여 과거에 해당 뱃지의 데이터 정보가 수신 되었던 기록을 찾아내어 과거 존재 데이터의 형태로 기존 라우팅(Routing) 정보를 이용하여 역으로 데이터 정보를 전송한다. 또한 새롭게 수신되는 찾고자하는 뱃지의 데이터는 현재의 존재 데이터로 전송하게 된다.
상기의 데이터를 수신한 웹서버(110)는 사용자(200)의 인터넷상에 상세 지도와 함께 과거 데이터와 현재 데이터를 구별하여 수신된 시각 정보 및 양방향 보안등 제어기(420) 위치와 함께 디스플레이한다.
상기의 기능은 사용자 또는 관리자가 미아 찾기 취소 명령을 내릴 때가지 지속되어지며 DB서버(120)는 이러한 이벤트 및 결과를 저장한다.
도 3은 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템의 구성 요소들 간의 정보 전달 데이터의 기본구성을 나타내기 위하여 예시한 다운링크(Down-Link) 및 업(Up-Link)용 전송 패킷 구성(Format)을 보여주는데,
Down Link 1(500)은 Web서버(110)로부터 마스터(130)을 통해 보안등 제어겸용 지그비 중계기(310)까지의 데이터 Format을 나타내고,
Down Link 2(600)는 보안등 제어겸용 지그비 중계기(310)부터 양방향 보안등 제어기(420)까지의 데이터 Format을 나타낸다.
또 Up Link(700)는 양방향 보안등 제어기(420)부터 보안등 제어겸용 지그비 중계기(310), 마스터(130), Web서버(110)까지의 데이터 Format을 나타낸다.
이상의 설명에서 지그비 기술, CDMA 모뎀 등과 관련된 통상의 공지된 기술을 생략되어 있으나, 당업자라면 용이하게 이를 추측 및 추론하고 재현할 수 있다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 구성을 갖는 시스템을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템의 구성을 보여주는 개념도,
도 2는 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템의 각 주요 부분에 대한 연계 동작에 대한 상태도(State Diagram),
도 3은 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템의 정보 전달 데이터의 기본구성을 나타내기 위하여 예시한 다운링크(Down-Link) 및 업(Up-Link)용 전송 패킷 구성(Format)도,
도 4는 라우팅 테이블(Routing Table)의 기본 구성 및 특정 양방향 보안등 제어기 점멸시 생성되는 라우팅 테이블의 설명을 위한 도면,
도 5는 기존 2.4GHz 대역에서 무선CCTV, 무선랜, 블루투스(BlueTooth)의 채널에 따른 주파수 스펙트럼에 대한 이해를 위한 그래프,
도 6은 본 발명에 따른 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템에 적용되는 타 무선 기기의 주파수 방해를 최소화하는 무선 채널의 주파수 스펙트럼에 대한 이해를 위한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 : 중앙제어 관리유닛
110 : 웹서버
120 : DB서버
130 : 마스터
200 : 사용자 단말기
300 : 보안등 제어겸용 지그비 중계유닛
310 : 보안등 제어겸용 지그비 중계기
320 : 보안등주
400 : 보안등 제어 및 미아 찾기 지그비 통신 분산 네트워크
410 : 보안등주
420 : 보안등 제어기
430 : 무선뱃지
500, 600, 700 : 전송 패킷

Claims (7)

  1. 지그비 통신모듈을 탑재하고 있는 다수의 무선뱃지;
    CDMA 모뎀장비인 마스터,
    어린이에 대한 정보 및 각 보안등의 정보, 지리정보가 저장된 DB서버, 그리고
    상기 DB서버와 연결된 웹서버로 이루어진 중앙제어관리유닛;
    통신망을 통하여 상기 웹서버와 접속 가능한 사용자 단말기;
    주택가 도로에 설치되어 있는 복수의 보안등주;
    상기 보안등주에 설치되며 지그비 통신모듈이 탑재되어 있고, 보안등의 제어와 상기 무선뱃지로부터 수신한 정보를 저장하여 상기 보안등주의 지그비 통신 분산 네트워크를 구성하도록 하는 양방향 보안등 제어기; 및
    상기 보안등주에 장착되고, 지그비 통신모듈 및 CDMA 모뎀이 장착되어 있어 상기 양방향 보안등주 제어기 및 상기 마스터와 데이터 통신으로 보안등 중앙제어 관리 시스템의 마스터와 데이터통신을 하는 보안등 제어겸용 지그비 중계기;
    를 포함하여 이루어지되,
    상기 양방향 보안등 제어기에 탑재된 지그비 통신모듈은 보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈 및 무선뱃지 데이터의 수신전용 모듈로 구성되는 것을 특징으로 하는 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보안등 제어겸용 지그비 중계기는 메인 라우팅 테이블(Main Routing Table)과 서브 라우팅 테이블(Sub Routing Table) 구조를 갖고,
    이 구조로부터 특정 양방향보안등 제어기의 위치 라우팅 테이블(Routing Table)을 생성하는 것을 특징으로 하는 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템.
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈은 보안등 제어겸용 지그비 중계기로부터 라우팅 테이블을 전송 받아 자신의 전단계 양방향 보안등 제어기의 정보와 다음 단계 양방향 보안등 제어기의 정보를 저장하는 것을 특징으로 하는 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선뱃지 수신전용 모듈은 상기 무선뱃지로부터 전송된 데이터를 자신의 메모리와 비교 검색하여 추가 및 업데이트하는 기능을 갖고,
    미아의 발생시 그 정보를 수신하여 메모리로부터 과거 수신 데이터와 현재 수신 데이터를 시리얼 통신을 이용하여 보안등의 점멸 제어용 및 상태 검침용 모듈로 전송하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템.
  6. 제 1, 2, 4, 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양방향 보안등 제어기는 무선 채널 상에서 전파 방해를 최소한으로 회피하기 위하여
    무선CCTV의 운용 채널 중 채널 사이의 점유 되지 않는 복수의 무선 채널을 확보하고 여기에 RSSI(Received Signal Strength Indicator)의 크기를 비교 판단하여 가장 깨끗한 채널을 최우선 통신 채널로 운용하는 채널 회피 기술을 적용하는 것을 특징으로 하는 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템.
  7. 제 1, 2, 4, 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 양방향 보안등 제어기는 무선 채널 상에서 전파 방해를 최소한으로 회피하기 위하여
    무선랜에 대해서는 인접 타 무선랜 망과 동시 운용시 데이터 충돌을 최소하기 위하여 3~4개의 채널 수를 이격시켜 동작시키는 것을 특징으로 하는 지그비 기술을 이용한 양방향 보안등 제어 및 미아 찾기 시스템.
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