KR101037433B1 - 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템 - Google Patents

지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 지중 시설물 관리에 사용되는 무선 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 무선 통신 환경이 열악한 환경인 지중에 매설된 시설물의 상태 정보를 정확히 측정하여 제공할 수 있는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템은 지중 시설물에 부착되어, 전송되는 웨이크 업(Wake up) 신호를 포함하는 구동 신호에 따라 지중 시설물의 상태 정보를 감지하여 자기장 통신으로 감지 신호를 출력하는 다수의 센서 노드와; 상기 센서 노드들로 구동 신호를 출력하고, 상기 센서 노드들로부터 전송되는 감지 신호를 수집하며, 수집된 감지 신호를 근거리 무선 통신을 통해 모니터링 시스템으로 전송하는 정보 수집기를 포함한다.
Figure R1020090019222
자기장 통신, 센서 노드, 지중 시설물, 모니터링 시스템

Description

지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템{Wireless communication system for managing an underground facility}
본 발명은 지중 시설물 관리에 사용되는 무선 시스템에 관한 것으로 더욱 상세하게는 무선 통신 환경이 열악한 환경인 지중에 매설된 시설물의 상태 정보를 정확히 측정하여 제공할 수 있는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템에 관한 것이다.
자기장 통신은 자기장 영역을 이용한 무선 통신 방식으로써, 여기서 자기장 영역이란 전자계가 안테나로부터 분리/전자파가 되어 공간으로 전파되기 전까지의 거리를 말하는데, 안테나에서부터 λ(파장)/2π까지의 영역에 해당한다. 이러한 자기장 통신은 금속, 수중, 지중, 건물 붕괴 잔해 등 극한 환경에서 무선 통신이 가능한 통신이다.
도 1은 자기장 통신에서 사용하는 자기장 영역의 발생을 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이, 다이폴(Dipole) 안테나의 양단에 교류 전압을 인가하게 되면 전기장이 발생하게 되고, 안테나의 양단에는 교류 전류가 흐르게 되어 자기장이 발생하게 된다. 안테나로부터 거리 d = λ/2π에서부터 전자계가 안테나 로부터 분리되고, 전자파가 되어 공간으로 송출되게 된다. 이때 송신단은 전자계가 안테나로부터 분리되는 거리 거리 d = λ/2π에서 발생하는 자기장에 예를 들면, ASK 또는 BPSK 방식을 통해 변조된 데이터를 실어 전송하고, 수신단은 자기장을 전송되는 데이터를 수신하고 예를 들면, ASK 또는 BPSK 방식을 통해 복조하여 데이터를 확인함으로써 통신이 가능하다.
이러한 자기장 통신은 물, 흙, 금속 주변에서도 무선통신이 가능한 기술로써 기존의 RFID 기술과 USN 기술의 한계점을 극복할 수 있는 핵심 무선 통신 기술로써 각광받고 있다.
기존의 RFID 기술과 USN 기술은 물, 흙, 금속 주변과 같은 난환경에서는 간섭이 많아 그 전송이 어려운 단점이 있었다.
이러한 자기장 통신과 다른 근거리 무선 통신의 비교는 표 1과 같다.
Figure 112009013826542-pat00001
한편, 주요 지중 시설물로는 상수도, 하수도, 전력, 가스, 통신, 송유관, 난방열관 등의 라이프 라인이 될 수 있으며, 이러한 시설물은 미관이나 시설물 보호를 위하여 지하에 매설되어 있다.
그러나 이러한 지중 시설물들은 지하에 매설되어 있기 때문에 지중 시설물들의 상태를 정확하기 판단하기 어려운 단점이 있다. 상술한 라이프 라인의 경우 사고 발생시 그 파급 효과가 크므로 해당 시설물들의 정확한 상태 파악이 절실한 실정이다.
이에 따라 지중 시설물의 상태를 감지할 수 있는 다수의 센서를 부착하고, 센서를 통해 감지된 지중 시설물의 상태 정보를 지상에서 수집하는 방법이 연구되고 있다. 그러나 현재의 기존의 RFID 기술과 USN 기술에서 사용하고 있는 통신 방식으로는 센서를 통해 감지된 감지 신호를 지상으로 전송할 수 없다는 단점이 있다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로 그 목적은 지중에 매설된 시설물에 구비되는 센서 노드와 지상에 구비된 정보 수집기간 자기장 통신을 통해 무선 통신 환경이 열악한 지중 환경에서도 지중 시설물의 상태 정보를 수집할 수 있는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템을 제공하는 데 있다.
나아가 센서 노드가 정보 수집기로부터 전송되는 자기장 통신 신호를 통해 구동 전원의 충전이 가능하여 배터리 교체 없이 반영구적으로 사용할 수 있는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템을 제공하는 데 있다.
나아가 정보 수집기와 센서 노드 간 거리 정보와 정보 수집기의 GPS 위치 정보를 통해 위치 기반의 지중 시설물의 모니터링이 가능한 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 일 실시 예에 따른 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템은 지중 시설물에 부착되어, 전송되는 웨이크 업(Wake up) 신호를 포함하는 구동 신호에 따라 지중 시설물의 상태 정보를 감지하여 자기장 통신으로 감지 신호를 출력하는 다수의 센서 노드와; 센서 노드들로 구동 신호를 출력하고, 센서 노드들로부터 전송되는 감지 신호를 수집하며, 수집된 감지 신호를 근거리 무선 통신을 통해 모니터링 시스템으로 전송하는 정보 수집기를 포함하여 구성된다.
본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 구동 신호는 상기 센서 노 드의 웨이크 업 신호와 충전 신호로 구성되며 각각의 신호는 일정한 주기를 가지고 있다. 이에 따라 센서 노드는 웨이크 업 신호가 수신되면, 아이들(Idle) 상태에서 깨어나 지중 시설물의 상태를 감지하여 정보 수집기로 전송하고, 전송이 종료되면 전력 소모를 줄이기 위하여 다시 아이들 상태로 진입한다. 아이들 상태로 진입할 경우 센서 노드는 구동 신호의 충전 신호 주기 동안 충전 신호를 수신하여 충전기를 통해 배터리에 충전하여 구동 전원으로 사용한다.
이에 따라 센서 노드는 상기 구동 신호에 포함된 웨이크 업 신호에 따라 지중 시설물의 상태를 감지하여 감지 신호를 출력하는 센서와; 상기 정보 수집기와 자기장 통신을 통해 데이터를 송수신하는 통신부와; 정보 수집기로부터 출력되는 구동 신호에 포함된 충전 신호 주기동안 배터리를 충전하는 충전부와; 구동 신호의 웨이크 업 신호 주기 동안 센서로부터 감지된 감지 신호를 자기장 통신을 통해 정보 수집기로 출력하고, 충전 신호 주기 동안 상기 충전부를 통해 배터리의 충전을 하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함한다.
또한, 정보 수집기는 자기장 통신을 통해 상기 구동 신호를 상기 센서 노드로 송출하고, 상기 센서 노드로부터 전송되는 감지 신호를 수신하는 자기장 통신부와; 상기 모니터링 시스템과 근거리 통신을 통해 데이터를 송수신하는 근거리 통신부와; 상기 감지 신호 수집부에 의해 수집된 센서 노드별 감지 신호를 저장하는 메모리와; 상기 센서 노드의 센싱 스케줄에 따라 구동 신호에 웨이크 업 신호를 포함시켜 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드로 송출하며, 상기 자기장 통신부를 통해 수신된 감지 신호를 수집하여 상기 근거리 통신부를 통해 모니터링 시스템 으로 송출하는 컨트롤러를 포함한다.
본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 정보 수집기는 수신되는 각 센서 노드별 감지 신호의 세기를 분석하여 해당 센서 노드와 정보 수집기간 거리 정보를 산출하고, 이를 감지 신호와 함께 모니터링 시스템으로 전송할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 정보 수집기는 GPS 위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 해당 정보 수집기의 위치를 산출하여 출력하는 GPS 수신부를 더 포함하며, GPS 수신부에 의해 산출된 현재 위치 정보를 감지 신호와 함께 모니터링 시스템으로 전송함으로써, 위치 기반의 지중 시설물 관리가 가능하다.
본 발명에 따른 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템은 지중에 매설된 시설물에 구비되는 센서 노드와 지상에 구비된 정보 수집기간 자기장 통신을 이용함으로써, 무선 통신 환경이 열악한 지중 환경에서도 손쉽게 지중 시설물의 상태 정보를 수집하고 이를 모니터링 할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템은 센서 노드가 정보 수집기로부터 전송되는 자기장 통신 신호를 통해 배터리를 충전하여 구동 전원으로 사용함으로써, 배터리 교체 없이 반영구적으로 사용할 수 있는 장점을 갖는다.
또한, 본 발명에 따른 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템은 자기장 통신 신호의 세기를 분석하여 비교적 정확한 정보 수집기와 센서 노드 간의 거리를 산출하고, 정보 수집기의 GPS 위치 정보를 통해 지중 시설물별 위치 기반의 모니터링이 가능한 장점을 갖는다.
전술한, 그리고 추가적인 본 발명의 양상들은 첨부된 도면을 참조하여 설명되는 바람직한 실시 예들을 통하여 더욱 명백해질 것이다. 이하에서는 본 발명을 이러한 실시 예를 통해 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다. 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템은 지중 시설물에 부착되어 전송되는 웨이크 업(Wake up) 신호를 포함하는 구동 신호에 따라 지중 시설물의 상태 정보를 감지하여 자기장 통신으로 감지 신호를 출력하는 다수의 센서 노드(100)와, 센서 노드(100)들로 구동 신호를 출력하고 센서 노드(100)들로부터 전송되는 감지 신호를 수집하며 수집된 감지 신호를 근거리 무선 통신을 통해 송출하는 정보 수집기(300)와, 정보 수집기(300)로부터 전송되는 감지 신호를 수신하여 분석하고 그 분석 결과를 저장/관리/제공하는 모니터링 시스템(500)과, 현장 관리자가 소지하며 정보 수집기(300)로부터 전송되는 감지 신호를 수신하여 지중 시설물의 상태 정보를 제공하는 모바일 단말기(700)를 포함하여 구성된다.
부가적으로 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템은 정보 수집기(300)로부터 근거리 무선 통신을 통해 송출되는 수집된 감지 신호를 원격지의 모니터링 시스템(500)으로 전송하기 위한 무선 중계기를 더 포함할 수도 있다.
모니터링 시스템(500)은 예를 들면, 상술한 무선 중계기와 인터넷으로 연결되며, 인터넷을 통해 접속한 컴퓨터로 웹 서비스를 제공하는 웹 서비스 서버와, 지중 시설물별로 감지된 상태 정보와 그 분석 결과를 저장하는 데이터베이스 서버와, 지중 시설물별 감지 신호를 분석하고 그 분석 결과를 데이터베이스 서버에 저장하거나 디스플레이 수단을 통해 분석 결과를 제공하는 분석 서버 등으로 구현될 수 있다.
모바일 단말기(700)는 PDA 또는 이동통신 단말기와 유사한 형태로 구현될 수 있으며, 정보 수집기(300)로부터 전송되는 감지 신호를 수신하여 분석하고, 분석 결과에 따른 지중 시설물별 현재 상태를 제공한다. 이러한 모바일 단말기(700)는 현장 관리자가 소지하고 있으며, 모바일 단말기(700)가 정보 수집기(300)의 감지 신호 송출 범위 내에 진입하게 되면 정보 수집기(300)로부터 전송되는 감지 신호를 수신하여 분석하고 이를 디스플레이를 통해 제공함으로써, 현장 관리자가 손쉽게 지중 시설물의 상태를 모니터링 할 수 있게 한다.
센서 노드(100)는 예를 들면, 상수도관, 하수도관, 전력선, 가스관, 통신선, 송유관, 난방열관 등의 시설물에 구비되어 함께 지중에 매설되며, 해당 지중 시설물의 온도, 습도, 압력, 균열 등의 상태를 감지하여 자기장 통신을 통해 정보 수집기(300)로 전송한다. 이때 해당 센서 노드(100)를 구분하기 위한 식별 정보를 감지 신호에 포함시켜 전송한다. 이러한 센서 노드(100)는 도 2를 통해 더욱 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 센서 노드를 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 센서 노드(100)는 구동 신호에 포함된 웨이크 업 신호에 따라 지중 시설물의 상태를 감지하여 감지 신호를 출력하는 센서(101)와, 정보 수집기(300)와 자기장 통신을 통해 데이터를 송수신하는 통신부(103)와, 정보 수집기(300)로부터 출력되는 구동 신호에 포함된 충전 신호 주기 동안 배터리(105)를 충전하는 충전부(107)와, 구동 신호의 웨이크 업 주기에 따라 정보 수집기(300)로부터 전송되는 구동 신호의 웨이크 업 신호에 따라 센서(101)로부터 감지된 감지 신호를 자기장 통신을 통해 정보 수집기(300)로 출력하고 충전 주기에 따라 충전부(107)를 통해 배터리(105)의 충전을 하도록 제어 신호를 출력하는 제어부(109)를 포함하여 구성된다.
본 발명의 특징적인 양상에 따라 본 발명에 따른 정보 수집기(300)가 각각의 센서 노드(100)로 송출하는 구동 신호는 웨이크 업 신호와 충전 신호를 포함하며, 웨이크 업 신호와 충전 신호는 일정 주기를 가지고 있을 수 있다. 여기서 구동 신호의 충전 주기는 웨이크 업 신호 주기를 제외한 나머지 구동 신호 구간으로 구성된다.
예를 들어 설명하면, 정보 수집기(300)는 지속적으로 구동 신호를 센서 노드(100)로 송출하게 되는데, 지중 시설물의 상태를 확인해야할 시점에 도달하게 되면, 구동 신호에 소정 주기의 웨이크 업 신호를 포함시켜 출력한다. 센서 노드(100)는 지중 시설물의 상태를 감지하지 않을 경우에는 웨이크 업 신호가 수신되기 전까지 전원 소모를 줄이기 위하여 최소한의 기능 즉 대기 상태로 구동하게 된 다.
센서(101)는 예를 들면, 지중 시설물의 온도, 습도, 압력, 균열 정도를 측정할 수 있는 센서이면 족하며, 상술한 센서(101) 이외에 다양한 지중 시설물의 상태 정보를 측정할 수 있는 센서(101)로 구성될 수 있다. 또한, 센서 노드(100)는 하나 이상의 센서(101)가 복수로 구비될 수도 있을 것이다.
통신부(103)는 정보 수집기(300)와 자기장 통신을 통해 데이터를 송수신하는 자기장 통신 모뎀으로 구현될 수 있으며, 정보 수집기(300)로부터 전송되는 구동 신호를 수신하여 출력하고, 센서(101)에 의해 센싱된 감지 신호를 정보 수집기(300)로 전송한다.
충전부(107)는 통신부(103)를 통해 수신되는 구동 신호의 충전 신호 주기에 따라 수신되는 구동 신호의 정전기 유도로부터 발생하는 전력을 배터리(105)에 충전하는 소형 충전기로 구현될 수 있다. 구동 신호는 정보 수집기(300)로부터 전송되는 전자파이므로 전자파가 통신부(103)의 안테나에 수신되면, 안테나에서는 정전기 유도 현상이 발생하게 되어 전류가 흐르게 되고, 이렇게 생성된 전류는 충전부(107)에 의해 정류되어 배터리(105)로 충전되게 되는 것이다.
이렇게 충전부(107)에 의해 충전된 배터리(105)의 전원은 구동 신호의 웨이크 업 신호에 따라 센서(101)에 의해 지중 시설물의 상태를 감지하고, 감지된 상태에 따른 감지 신호를 자기장 통신을 통해 정보 수집기(300)로 송출하는데 사용된다.
제어부(109)는 예를 들면, 연산을 위한 마이크로 프로세서와 그 주변 회로가 하나의 칩에 집적화된 마이크로 컨트롤러로 구현될 수 있으며, 정보 수집기(300)로부터 전송되는 웨이크 업 신호에 따라 센서 노드(100)의 각 부분의 동작을 제어한다.
제어부(109)는 웨이크 업 신호가 포함된 구동 신호가 수신되면 아이들(Idle) 상태인 센서 노드(100)의 각 부분에 제어 신호를 송출하여 구동하도록 한다. 센서(101)로부터 지중 시설물의 온도, 습도, 압력, 균열 정도에 따른 감지 신호가 전송되면, 제어부(109)는 해당 감지 신호에 자신의 고유한 식별 정보를 포함시켜 통신부(103)로 출력하고, 통신부(103)는 해당 감지 신호를 자기장 통신을 통해 정보 수집기(300)로 전송한다.
또한, 제어부(109)는 감지 신호의 전송이 완료되면, 센서 노드(100)의 각 부분에 제어 신호를 전송하여 그 구동을 중단하게 함으로써, 다시 아이들 상태로 진입하게 한다. 이때 충전부(107)는 제어부(109)의 제어 신호에 따라 구동 신호에 포함된 충전 신호에 따라 수신되는 충전 신호의 정전기 유도를 통해 발생하는 전력을 배터리(105)에 충전한다.
정보 수집기(300)는 지상에 구비되어 상술한 다수의 센서 노드(100)로 웨이크 업 신호와 충전 신호를 포함하는 구동 신호를 지속적으로 송출하며, 각각의 센서 노드(100)로부터 전송되는 감지 신호를 자기장 통신을 통해 수집하고, 수집된 감지 신호를 근거리 무선 통신을 통해 송출한다. 이러한 정보 수집기(300)는 소형의 송수신기 형태로 구현될 수 있으며, 더욱 바람직하게 일부는 지중에 매립되고 일부는 지상에 돌출된 형대로 형성될 수 있다. 이하에서는 상술한 정보 수집 기(300)를 도 3을 통해 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 정보 수집기를 개략적으로 도시한 블럭도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 정보 수집기(300)는 자기장 통신을 통해 구동 신호를 센서 노드(100)로 송출하고 센서 노드(100)로부터 전송되는 감지 신호를 수신하는 자기장 통신부(301)와, 모니터링 시스템(500)과 근거리 통신을 통해 데이터를 송수신하는 근거리 통신부(303)와, 감지 신호 수집부에 의해 수집된 센서 노드(100)별 감지 신호를 저장하는 메모리(305)와, 센서 노드(100)의 센싱 스케줄에 따라 구동 신호에 웨이크 업 신호를 포함시켜 자기장 통신부(301)를 통해 센서 노드(100)로 송출하며 자기장 통신부(301)를 통해 수신된 감지 신호를 수집하여 근거리 통신부(303)를 통해 모니터링 시스템(500)으로 송출하는 컨트롤러(307)를 포함하여 구성된다.
자기장 통신부(301)는 센서 노드(100)와 자기장 통신을 통해 데이터를 송수신하며, 컨트롤러(307)의 제어 신호에 따라 웨이크 업 신호와 충전 신호를 포함하는 구동 신호를 지중에 매설된 센서 노드(100)로 송출하고, 다수의 센서 노드(100)들로부터 전송되는 감지 신호를 수신하여 출력한다.
근거리 통신부(303)는 예를 들면, 블루투스, 지그비(Zigbee)와 같은 근거리 무선 통신 규약을 통해 모니터링 시스템(500) 또는 모바일 단말기(700)와 데이터를 송수신하되, 자기장 통신부(301)에 의해 수집된 각각의 센서 노드(100)들의 감지 신호를 모니터링 시스템(500) 또는 모바일 단말기(700)로 전송한다. 또한, 모니터링 시스템(500) 또는 모바일 단말기(700)로부터 전송되는 제어 명령을 수신하여 컨 트롤러(307)로 출력한다.
메모리(305)는 예를 들면, 읽고 쓰기가 가능한 EEPROM 또는 플래시 메모리로 구현될 수 있으며, 자기장 통신부(301)를 통해 수신된 센서 노드(100)별 감지 신호를 저장한다. 이렇게 메모리(305)에 저장된 센서 노드(100)별 감지 신호는 컨트롤러(307)에 의해 액세스 제어된다.
컨트롤러(307)는 상술한 센서 노드(100)의 제어부(109)와 같이, 연산을 위한 마이크로 프로세서와 그 주변 회로가 하나의 칩에 집적화된 마이크로 컨트롤러로 구현될 수 있으며, 지중 시설물의 센싱 스케줄에 따라 웨이크 업 신호가 포함된 구동 신호를 생성하여 출력한다. 또한, 자기장 통신 모듈로부터 전송되는 감지 신호를 수신하여 해당 센서 노드(100)별 감지 신호를 메모리(305)에 저장하고, 수집된 센서 노드(100)별 감지 신호를 근거리 통신부(303)를 통해 모니터링 시스템(500) 또는 모바일 단말기(700)로 전송한다. 이때 정보 수집기(300)와 모니터링 시스템(500)의 거리가 근거리 통신을 통해 통신이 불가능할 경우 모니터링 시스템(500)과 연결된 무선 중계기를 부가적으로 설치할 수 있다.
본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 정보 수집기(300)는 센서 노드(100)로부터 전송되는 감지 신호 즉, 자기장 신호의 세기를 감지하여 정보 수집기(300)와 센서 노드(100) 간의 거리를 산출하고, 산출된 거리 정보를 수집된 감지 신호와 함께 모니터링 시스템(500) 또는 모바일 단말기(700)로 전송한다.
이에 따라 컨트롤러(307)는 자기장 통신부(301)로부터 전송되는 각 센서 노드(100)별 감지 신호의 세기를 측정하여 해당 센서 노드(100)와 정보 수집기(300) 간 거리 정보를 산출하고, 이를 감지 신호와 함께 모니터링 시스템(500)으로 전송한다.
상술한 바와 같이, 자기장 통신은 거리에 따른 세기에 변화가 다른 근거리 무선 통신에 비해 크며, 거리에 따른 세기의 변화가 크다는 것은 수신 측과 송신 측간의 거리를 정확하게 측정할 수 있는 것이다. 이에 따라 정보 수집기(300)의 메모리(305)에는 지중에서의 자기장 통신 신호의 세기에 따른 거리를 미리 측정하여 측정 결과를 저장하고, 컨트롤러(307)는 자기장 통신부(301)를 통해 수신되는 감지 신호 즉, 자기장 통신 신호의 세기를 측정하여 메모리(305)에 저장된 거리 정보와 비교함으로써, 정보 수집기(300)와 센서 노드(100) 간의 거리 정보를 산출할 수 있다. 이렇게 산출된 거리 정보는 감지 정보에 포함되어 모니터링 시스템(500) 또는 모바일 단말기(700)로 전송된다.
본 발명의 추가적인 양상에 따라 본 발명에 따른 정보 수집기(300)는 GPS 위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 해당 정보 수집기(300)의 위치를 산출하여 출력하는 GPS 수신부(309)를 더 포함하고, 컨트롤러(307)는 GPS 수신부(309)에 의해 산출된 현재 위치 정보를 감지 신호와 함께 전송한다.
GPS 수신부(309)는 GPS 위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 정보 수집기(300)의 위치 정보를 산출하고, 산출된 위치 정보를 컨트롤러(307)로 전송한다. 이러한 GPS 신호를 이용한 위치 정보 산출 기술은 이미 주지된 기술이므로 그 상세한 설명은 생략하기로 한다. 컨트롤러(307)는 GPS 수신부(309)를 통해 산출된 정보 수집기(300)의 위치 정보를 센서 노드(100)별 감지 신호에 포함시켜 자기장 통신을 통해 전송한다.
이에 따라 모니터링 시스템(500) 또는 모바일 단말기(700)는 정보 수집기(300)를 통해 전송되는 정보 수집기(300)의 위치 정보, 정보 수집기(300)와 센서 노드(100)별 거리 정보 및 지중 시설물의 상태 정보를 수신하여 해당 지중 시설물의 상태는 물론 위치 기반의 지중 시설물의 관리가 가능하다.
예를 들어 설명하면 정보 수집기(300)의 위치 정보와 정보 수집기(300)와 센서 노드(100)별 거리 정보를 통해 위치별 상수도 관의 기울기, 휘어진 정도 등을 산출할 수 있으며, 이를 영상화 할 경우 모니터링 시스템(500) 관리자는 시각적인 지중 시설물 확인이 가능하다.
도 1은 자기장 통신에서 사용하는 자기장 영역의 발생을 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템을 개략적으로 도시한 개요도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 센서 노드를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 일 실시 예에 따른 정보 수집기를 개략적으로 도시한 블럭도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100. 센서 노드 101. 센서
103. 통신부 105. 배터리
107. 충전부 109. 제어부
300. 정보 수집기 301. 자기장 통신부
303. 근거리 통신부 305. 메모리
307. 컨트롤러 309. GPS 수신부
500. 모니터링 시스템 700. 모바일 단말기

Claims (13)

  1. 지중 시설물에 부착되어, 전송되는 웨이크 업(Wake up) 신호를 포함하는 구동 신호에 따라 지중 시설물의 상태 정보를 감지하여 자기장 통신으로 감지 신호를 출력하는 다수의 센서 노드와;
    상기 센서 노드들로 구동 신호를 출력하고, 상기 센서 노드들로부터 전송되는 감지 신호를 수집하며, 수집된 감지 신호를 근거리 무선 통신을 통해 모니터링 시스템으로 전송하는 정보 수집기를 포함하며,
    상기 구동 신호가 상기 센서 노드의 웨이크 업 신호 주기와 충전 주기를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서, 상시 센서 노드가:
    상기 구동 신호에 포함된 웨이크 업 신호에 따라 지중 시설물의 상태를 감지하여 감지 신호를 출력하는 센서와;
    상기 정보 수집기와 자기장 통신을 통해 데이터를 송수신하는 통신부와;
    상기 정보 수집기로부터 출력되는 구동 신호에 포함된 충전 신호 주기동안 배터리를 충전하는 충전부와;
    상기 구동 신호의 웨이크 업 신호 주기 동안 상기 센서로부터 감지된 감지 신호를 자기장 통신을 통해 정보 수집기로 출력하고, 충전 신호 주기 동안 상기 충전부를 통해 배터리의 충전을 하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 정보 수집기가:
    자기장 통신을 통해 상기 구동 신호를 상기 센서 노드로 송출하고, 상기 센서 노드로부터 전송되는 감지 신호를 수신하는 자기장 통신부와;
    상기 모니터링 시스템과 근거리 통신을 통해 데이터를 송수신하는 근거리 통신부와;
    상기 자기장 통신부에 의해 수집된 센서 노드별 감지 신호를 저장하는 메모리와;
    상기 센서 노드의 센싱 스케줄에 따라 구동 신호에 웨이크 업 신호를 포함시켜 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드로 송출하며, 상기 자기장 통신부를 통해 수신된 감지 신호를 수집하여 상기 근거리 통신부를 통해 모니터링 시스템으로 송출하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 컨트롤러가:
    상기 자기장 통신부로부터 전송되는 각 센서 노드별 감지 신호를 분석하여 해당 상기 센서 노드와 정보 수집기간 거리 정보를 산출하고, 이를 감지 신호와 함께 모니터링 시스템으로 전송하는 것을 특징으로 하는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 정보 수집기가:
    GPS 위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 해당 정보 수집기의 위치를 산출하여 출력하는 GPS 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 컨트롤러가:
    상기 GPS 수신부에 의해 산출된 현재 위치 정보를 감지 신호와 함께 전송하는 것을 특징으로 하는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템이:
    상기 정보 수집기로부터 근거리 무선 통신을 통해 송출되는 감지 신호를 수신하여 감지 결과를 디스플레이하는 모바일 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 지중 시설물 관리를 위한 무선 통신 시스템.
  9. 지중 시설물에 부착되어, 전송되는 웨이크 업(Wake up) 신호와 충전 신호를 포함하는 구동 신호에 따라 지중 시설물의 상태 정보를 감지하여 자기장 통신으로 감지 신호를 출력하되,
    상기 웨이크 업 신호에 따라 지중 시설물의 상태를 감지하여 감지 신호를 출력하는 센서와;
    자기장 통신을 통해 데이터를 송수신하는 통신부와;
    상기 정보 수집기로부터 출력되는 구동 신호에 포함된 충전 신호를 수신하여 배터리에 충전하는 충전부와;
    상기 구동 신호의 웨이크 업 주기에 따라 상기 정보 수집기로부터 전송되는 구동 신호의 웨이크 업 신호에 따라 상기 센서로부터 감지된 감지 신호를 자기장 통신을 통해 정보 수집기로 출력하고, 충전 주기에 따라 상기 충전부를 통해 배터리의 충전을 하도록 제어 신호를 출력하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 노드.
  10. 지중 시설물에 구비되어 해당 지중 시설물의 상태를 감지하여 감지 신호를 자기장 통신을 통해 출력하는 다수의 센서 노드로 웨이크 업 신호와 충전 신호를 포함하는 구동 신호를 출력하고, 상기 센서 노드들로부터 전송되는 감지 신호를 수집하며, 수집된 감지 신호를 근거리 무선 통신을 통해 출력하되, 자기장 통신을 통해 상기 구동 신호를 상기 센서 노드로 송출하고, 상기 센서 노드로부터 전송되는 감지 신호를 수신하는 자기장 통신부와;
    모니터링 시스템과 근거리 통신을 통해 데이터를 송수신하는 근거리 통신부와;
    상기 자기장 통신부에 의해 수집된 센서 노드별 감지 신호를 저장하는 메모리와;
    상기 센서 노드의 센싱 스케줄에 따라 구동 신호를 생성하여 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드로 송출하며, 상기 자기장 통신부를 통해 수신된 감지 신호를 수집하여 상기 근거리 통신부를 통해 송출하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기.
  11. 청구항 10에 있어서, 상기 컨트롤러가:
    상기 자기장 통신부로부터 전송되는 각 센서 노드별 감지 신호를 분석하여 해당 상기 센서 노드와 정보 수집기간 거리 정보를 산출하고, 이를 감지 신호와 함께 전송하는 것을 특징으로 하는 리더기.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 정보 수집기가:
    GPS 위성으로부터 전송되는 GPS 신호를 수신하여 해당 정보 수집기의 위치를 산출하여 출력하는 GPS 수신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 리더기.
  13. 청구항 12에 있어서, 상기 컨트롤러가:
    상기 GPS 수신부에 의해 산출된 현재 위치 정보를 감지 신호와 함께 전송하는 것을 특징으로 하는 리더기.
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