KR101038094B1 - magnetic communication system - Google Patents

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김선희
원윤재
임승옥
서경학
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전자부품연구원
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Abstract

본 발명은 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 센서가 수집한 지반 및 지중 상태 정보를 열악한 통신 환경에서도 정확히 무선으로 수집기에 전달할 수 있도록 한 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic field communication system for management of ground and ground conditions, and in particular, magnetic field communication for ground and ground state management, which enables the accurate transmission of ground and ground state information collected by a sensor to a collector in a poor communication environment. It is about the system.

본 발명의 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템은 자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 센서 노드와 무선 통신하고, 상기 센서 노드로부터 수집한 데이터를 관리하며 모니터링 시스템으로 전송하는 정보 수집 장치; 및 자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 상기 정보 수집 장치와 무선 통신하고, 여러 종류의 물리량 또는 하나의 특정 물리량을 검출하며, 상기 검출한 물리량 정보를 상기 정보 수집 장치에 전송하며, 상기 정보 수집 장치가 발생한 자기장에 의해 유도된 전기 에너지로 구동하는 센서 노드를 포함하여 이루어진다.The magnetic field communication system for ground and ground state management of the present invention comprises: an information collection device for generating a magnetic field and wirelessly communicating with a sensor node in a near field region, managing data collected from the sensor node, and transmitting the collected data to the monitoring system; And generate a magnetic field to wirelessly communicate with the information collecting device in the near field region, detect various kinds of physical quantities or one specific physical quantity, and transmit the detected physical quantity information to the information collecting apparatus, the information collecting apparatus It consists of a sensor node driven by electrical energy induced by the generated magnetic field.

자기장 통신, near field, 근거리장, 근역장, 센서 Magnetic field communication, near field, near field, near field, sensor

Description

지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템{magnetic communication system}Magnetic communication system for ground and ground condition management

본 발명은 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템에 관한 것으로, 특히 센서가 수집한 지반 및 지중 상태 정보를 열악한 통신 환경에서도 정확히 무선으로 수집기에 전달할 수 있도록 한 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a magnetic field communication system for management of ground and ground conditions, and in particular, magnetic field communication for ground and ground state management, which enables the accurate transmission of ground and ground state information collected by a sensor to a collector in a poor communication environment. It is about the system.

토목건설 또는 건축공사가 진행되는 공사장서에는 터 파기 또는 굴착공사 등이 필수적으로 수반되며, 이와 같은 공사를 진행하는 경우, 주위 지반 또는 지질의 변동 및 침하, 지하수 유출, 인근 건물의 크랙(crack) 발생과 같은 인근 구조물의 환경변화 또는 안전성 변화가 미세하게 진행된다. 토목공사장의 미세한 주위 환경변화를 미리 예측하지 못하고 방치하는 경우, 막대한 재산적 피해와 인명 사고를 발생하는 대형 사고로 이어지므로, 공사에 의한 주변환경 변화를 신속하게 감지할 필요가 있다.The construction site where civil construction or building construction is carried out necessarily involves digging or excavation, and in the case of such construction, changes and settlements of surrounding ground or geology, groundwater leakage, cracks in nearby buildings Changes in the environment or safety of nearby structures, such as outbreaks, are minimal. If left unforeseen for the small changes in the surrounding environment of civil engineering, it leads to a large accident that causes enormous property damage and human accidents, so it is necessary to quickly detect the change in the surrounding environment caused by the construction work.

도 1은 종래 지반 및 지중 상태 관리를 위한 통신 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a communication system for conventional ground and ground state management.

도 1에 도시한 바와 같이, 종래 지반 및 지중 상태 관리를 위한 통신 시스템은 토목건설 현장의 환경변화를 검출하여 해당 신호를 출력하는 센서(10)와, 센서(10)로부터 인가되는 환경신호를 정합 입력하는 정합부(20)와, 정합부(20)로부터 인가되는 환경신호를 디지털 신호로 변환하여 출력하는 디지털변환부(30)와, 디지털변환부(30)로부터 인가되는 환경신호를 시티즌 밴드의 주파수로 출력하여 무선 송수신하는 제1무선부(40)와, 제1무선부(40)로부터 인가되는 환경신호를 무선 수신하는 동시에 해당 제어신호를 제1무선부(40)에 무선 전송하는 제2무선부(50)와, 제2무선부(50)로부터 인가되는 환경신호를 입력받아 각 해당 센서의 환경신호로 분류하는 동시에 소정의 레벨로 증폭하는 처리부(60)와, 처리부(60)로부터 인가되는 환경신호를 기록 저장하고, 해당 처리를 하여 설정된 범위를 벗어나는 경우, 해당 경보를 발생하여 운용자가 확인하도록 하는 운용저장부(70)를 포함하여 이루어질 수 있다(한국등록특허 제406111호 참조).As shown in FIG. 1, the conventional communication system for managing ground and underground conditions matches a sensor 10 that detects an environmental change in a civil construction site and outputs a corresponding signal, and an environmental signal applied from the sensor 10. The matching unit 20 to input, the digital conversion unit 30 for converting and outputting the environmental signal applied from the matching unit 20 into a digital signal, and the environmental signal applied from the digital conversion unit 30 to the citizen band A first wireless unit 40 for outputting and transmitting and receiving a frequency at a frequency; and a second wireless unit for receiving an environmental signal applied from the first wireless unit 40 and wirelessly transmitting the control signal to the first wireless unit 40. The processing unit 60 receives the environmental signal applied from the wireless unit 50 and the second wireless unit 50, classifies it as an environmental signal of each sensor, and amplifies it to a predetermined level, and applies it from the processing unit 60. Record and save the environmental signal To the case can be made to fall outside the predetermined range, it generates the alarm including the operation storage unit 70 for the operator to acknowledge (see Patent No. 406 111 No. Korea).

이와 같은 구성에 따라, 종래 지반 및 지중 상태 관리를 위한 통신 시스템은 토목건설공사에 수반되는 주변 환경 변화를 측정하여 공사의 위험성, 안전관리 및 재해예방을 할 수 있는 장점을 제공한다.According to such a configuration, the conventional communication system for ground and ground condition management provides the advantage of the risk, safety management and disaster prevention of the construction by measuring changes in the surrounding environment accompanying civil construction.

그러나, 이와 같은 통신 시스템은 도 1에 도시한 바와 같이, RF 무선 송수신 방식이기 때문에, 물, 흙, 금속 등이 존재하는 환경에서는 간섭이 심하여 통신이 어려운 단점이 있다. 이에 따라, 센서가 지반 및 지중에서 정보를 수집하더라도 지상의 수집기로 그 정보를 전달하는데 어려움이 있다.However, since such a communication system is an RF wireless transmission / reception scheme as shown in FIG. 1, there is a disadvantage in that communication is difficult due to severe interference in an environment in which water, soil, and metal are present. Accordingly, even if the sensor collects information on the ground and the ground, it is difficult to transfer the information to the ground collector.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 열악한 통신 환경에서도 지반 및 지중 상태 정보를 수집, 관리할 수 있도록 한 자기장 통신 시스템을 제공함을 목적으로 한다. 여기서, 자기장 통신은 근거리장 영역(near field; 자기장 영역, 근거리 영역 또는 근역장이라고도 함)에서 자기장을 이용한 무선 통신 방식이다.The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a magnetic field communication system capable of collecting and managing ground and underground state information even in a poor communication environment. Herein, the magnetic field communication is a wireless communication method using a magnetic field in a near field (also called a magnetic field, a near field or a near field).

도 2는 전자파의 발생 원리를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the principle of generation of electromagnetic waves.

도 2에 도시한 바와 같이, 안테나에 교류 전압을 인가하게 되면, 전기장이 발생되고 안테나에 교류 전류가 흐르게 되어 자기장이 발생하는 것은 잘 알려져 있는 사실이다. 이때, 안테나로부터 거리 d(λ(파장)/2π)에서부터 전자기장이 안테나에서 분리되면서, 전자파가 되어 공간을 전파하게 된다.As shown in FIG. 2, it is well known that when an AC voltage is applied to an antenna, an electric field is generated and an AC current flows through the antenna to generate a magnetic field. At this time, the electromagnetic field is separated from the antenna from the distance d (λ (wavelength) / 2π) from the antenna, and becomes an electromagnetic wave to propagate the space.

즉, 자기장 통신이란, 안테나에서부터 λ/2π까지의 근거리장 영역 내에서의 통신을 일컫는다.That is, magnetic field communication refers to communication in the near field region from the antenna to λ / 2π.

자기장은 전자파와는 달리 매질의 투자율(permeability)에 영향을 받는데, 대부분의 물질은 공기와 비슷한 크기의 투자율을 갖는다. 자기장을 코일 형태의 루프 안테나를 이용하여 생성하게 되면, 도 2에 도시한 바와 같이 근거리장 영역 내에서는 전기장은 거의 형성되지 않기 때문에 자기장은 퍼져(propagation) 나가지 않게 되고 이에 따라, 다중 경로(multi-path) 현상이 발생하지 않는다. 따라서, 지상에서의 통신 뿐만 아니라, 지중에서의 통신, 그리고 지중과 지상 간의 통신이 가 능하다.Magnetic fields, unlike electromagnetic waves, are affected by the permeability of the medium. Most materials have a permeability similar to air. When the magnetic field is generated using a loop-shaped antenna, the magnetic field is not propagated because almost no electric field is formed in the near field region, as shown in FIG. 2. path) does not occur. Thus, not only communication on the ground, but also on the ground and communication between the ground and the ground are possible.

전술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템은 자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 센서 노드와 무선 통신하고, 상기 센서 노드로부터 수집한 데이터를 관리하며 모니터링 시스템으로 전송하는 정보 수집 장치; 및 자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 상기 정보 수집 장치와 무선 통신하고, 여러 종류의 물리량 또는 하나의 특정 물리량을 검출하며, 상기 검출한 물리량 정보를 상기 정보 수집 장치에 전송하며, 상기 정보 수집 장치가 발생한 자기장에 의해 유도된 전기 에너지로 구동하는 센서 노드를 포함하여 이루어진다.In order to achieve the above object, the magnetic field communication system for ground and ground state management of the present invention generates a magnetic field and wirelessly communicates with sensor nodes in a near field region, and manages data collected from the sensor nodes and monitors the system. An information collecting device for transmitting; And generate a magnetic field to wirelessly communicate with the information collecting device in the near field region, detect various kinds of physical quantities or one specific physical quantity, and transmit the detected physical quantity information to the information collecting apparatus, the information collecting apparatus It consists of a sensor node driven by electrical energy induced by the generated magnetic field.

이러한 구성에 따라, 본 발명은 자기장 통신을 이용하여 무선 통신이 열악한 환경에서 무선 센서 네트워크를 가능하게 하므로, 연약 지반 감시, 건설 현장의 지반 감시, 스포츠 경기장의 지반 감시, 경사면의 기울기 감시, 농토의 토양 상태 감시 등에 적용 가능하다. 또한, 교량이나 터널 또는 문화재, 빌딩 등에서도 구조물의 상태 감시에 적용될 수 있다.According to this configuration, the present invention enables a wireless sensor network in an environment in which wireless communication is poor by using magnetic field communication, so that soft ground monitoring, ground monitoring at a construction site, ground monitoring at a sports stadium, slope monitoring at a slope, farmland Applicable to soil condition monitoring. In addition, it can be applied to the condition monitoring of structures in bridges, tunnels, cultural properties, buildings, and the like.

전술한 구성에서, 정보 수집 장치는 구체적으로, 자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 센서 노드와 무선 통신하고 상기 센서 노드에 전력을 무선 공급하는 자기장 통신부; 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드로부터 수집한 데 이터를 관리하는 컨트롤러; 및 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드로부터 수집한 데이터를 모니터링 시스템으로 전송하는 모니터링 시스템 통신부를 포함하여 이루어질 수 있다.In the above-described configuration, the information collecting device specifically includes: a magnetic field communication unit for generating a magnetic field and wirelessly communicating with a sensor node in a near field region and wirelessly supplying power to the sensor node; A controller managing data collected from the sensor node through the magnetic field communication unit; And a monitoring system communication unit configured to transmit data collected from the sensor node to the monitoring system through the magnetic field communication unit.

특히, 정보 수집 장치의 컨트롤러는 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드로부터 수집한 데이터가 상기 모니터링 시스템으로 전송될 필요가 있는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 모니터링 시스템으로 전송될 필요가 있는 경우에만 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드로부터 수집한 데이터를 상기 모니터링 시스템으로 전송하도록 상기 모니터링 시스템 통신부를 제어할 수 있다. 물론, 센서 노드로부터 전달받은 데이터를 모니터링 시스템에 그대로 보내도록 할 수도 있다.In particular, the controller of the information collecting device determines whether data collected from the sensor node through the magnetic field communication unit needs to be transmitted to the monitoring system, and only when the determination result needs to be transmitted to the monitoring system. The monitoring system communication unit may be controlled to transmit data collected from the sensor node to the monitoring system through a magnetic field communication unit. Of course, the data received from the sensor node can be sent to the monitoring system as it is.

한편, 센서 노드는 구체적으로, 자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 정보 수집 장치와 무선 통신하는 자기장 통신부; 여러 종류의 물리량 또는 하나의 특정 물리량을 검출하는 검출부; 상기 검출부가 검출한 물리량 정보를 상기 정보 수집 장치에 전송하도록 상기 자기장 통신부를 제어하는 컨트롤러; 배터리; 및 상기 자기장 통신부를 통해 상기 정보 수집 장치로부터 입력되는 전기 에너지를 상기 배터리에 충전하는 충전부를 포함하여 이루어질 수 있다.On the other hand, the sensor node, specifically, the magnetic field communication unit for generating a magnetic field and wirelessly communicates with the information collection device in the near field region; A detector for detecting several kinds of physical quantities or one specific physical quantity; A controller for controlling the magnetic field communication unit to transmit the physical quantity information detected by the detection unit to the information collecting device; battery; And a charging unit configured to charge the battery with electrical energy input from the information collecting device through the magnetic field communication unit.

특히, 센서 노드의 컨트롤러는 상기 자기장 통신부를 통해 상기 정보 수집 장치로부터 웨이크업 신호가 입력되거나 미리 정해진 저전력 모드 시간이 만료되면, 센서 노드의 상태를 저전력 모드에서 동작 모드로 전환할 수 있다. 또한, 상기 정보 수집 장치와의 자기장 통신이 완료되면, 센서 노드의 상태를 동작 모드에서 저전력 모드로 전환할 수 있다.In particular, the controller of the sensor node may switch the state of the sensor node from the low power mode to the operation mode when a wake-up signal is input from the information collecting device through the magnetic field communication unit or a predetermined low power mode time expires. In addition, when the magnetic field communication with the information collecting device is completed, it is possible to switch the state of the sensor node from the operation mode to the low power mode.

본 발명의 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템에 따르면, 자기장 통신을 이용함으로써 열악한 통신 환경에서도 지반 및 지중 상태 정보를 수집, 관리할 수 있는 장점이 있다.According to the magnetic field communication system for ground and ground state management of the present invention, there is an advantage that the ground and ground state information can be collected and managed in a poor communication environment by using magnetic field communication.

이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템에 대해서 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail with respect to the magnetic field communication system for ground and ground state management according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템의 구성도이다.3 to 5 are configuration diagrams of a magnetic field communication system for managing ground and ground conditions according to an embodiment of the present invention.

도 3 내지 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 자기장 통신 시스템은 정보 수집 장치(100), 센서 노드(200) 및 모니터링 시스템(300)을 포함하여 이루어질 수 있다.As shown in FIGS. 3 to 5, the magnetic field communication system of the present invention may include an information collecting device 100, a sensor node 200, and a monitoring system 300.

전술한 구성에서, 정보 수집 장치(100)는 도 3에 도시한 바와 같이, 자기장 통신부(110), 컨트롤러 및 시스템 주변부(120), 모니터링 시스템 통신부(130) 및 전원부(140)를 포함하여 이루어질 수 있는 것으로, 지상에 설치되어 있을 수 있고 혹은 부분적으로는 지하에 매립될 수 있다. 예컨대, 센서 노드(200)와 통신하는 자 기장 통신부(110)는 지하에, 모니터링 시스템 통신부(130)는 지상에 설치될 수 있다.In the above configuration, as shown in FIG. 3, the information collecting device 100 may include a magnetic field communication unit 110, a controller and a system peripheral unit 120, a monitoring system communication unit 130, and a power supply unit 140. Which may be on the ground or partially buried underground. For example, the magnetic field communication unit 110 communicating with the sensor node 200 may be installed underground, and the monitoring system communication unit 130 may be installed on the ground.

자기장 통신부(110)는 자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 센서 노드(200)와 무선 통신하고, 센서 노드(200)에 전력을 무선 공급한다.The magnetic field communication unit 110 generates a magnetic field to wirelessly communicate with the sensor node 200 in the near field region, and wirelessly supply power to the sensor node 200.

컨트롤러 및 시스템 주변부(120)는 정보 수집 장치(100)의 상태/동작 관리 뿐만 아니라 센서 노드(200) 및 이로부터 전달받은 상태 정보를 관리하고, 모니터링 시스템(300)과의 네트워킹 상태 등을 관리한다.The controller and the system peripheral unit 120 manage not only the state / operation management of the information collecting device 100, but also the sensor node 200 and the state information received therefrom, and manage the networking state with the monitoring system 300. .

특히, 정보 수집 장치(100)의 컨트롤러는 자기장 통신부(110)를 통해 센서 노드(200)로부터 수집한 데이터를 관리한다. 또한, 자기장 통신부(110)를 통해 센서 노드(200)로부터 수집한 데이터가 모니터링 시스템(300)으로 전송될 필요가 있는지 여부를 판단한다. 예컨대, 컨트롤러는 센싱 정보가 지반 침식을 우려할 만한 수치를 나타내는 정보인지를 판단한다. 판단 결과, 우려할 만한 수치인 경우 센싱 정보를 모니터링 시스템(300)으로 전송하도록 모니터링 시스템 통신부(130)를 제어하게 된다.In particular, the controller of the information collecting device 100 manages data collected from the sensor node 200 through the magnetic field communication unit 110. In addition, it is determined whether data collected from the sensor node 200 through the magnetic field communication unit 110 needs to be transmitted to the monitoring system 300. For example, the controller determines whether the sensing information is information indicating a value that may cause ground erosion. As a result of the determination, the monitoring system communication unit 130 is controlled to transmit the sensing information to the monitoring system 300 when the numerical value is of concern.

즉, 정보 수집 장치(100)의 컨트롤러는 센서 노드(200)로부터 전달받은 데이터를 모니터링 시스템(300)에 그대로 보내도록 할 수도 있고 혹은 데이터를 분석하여 필요한 경우에만 보내도록 할 수도 있다.That is, the controller of the information collecting device 100 may send the data received from the sensor node 200 to the monitoring system 300 as it is, or may analyze the data and send it only when necessary.

모니터링 시스템 통신부(130)는 자기장 통신부(110)를 통해 센서 노드(200)로부터 수집한 데이터를 모니터링 시스템(300)으로 무선 전송한다. 이에 따라, 모니터링 시스템(300)은 정보 수집 장치(100)로부터 전달받은 정보를 이용하여 지반 및 지중 상태를 파악하고, 변화가 있을 시 이에 대한 적절한 조치를 취하게 된다.The monitoring system communication unit 130 wirelessly transmits data collected from the sensor node 200 through the magnetic field communication unit 110 to the monitoring system 300. Accordingly, the monitoring system 300 uses the information received from the information collecting device 100 to grasp the ground and the ground state, and to take appropriate measures when there is a change.

또한, 모니터링 시스템 통신부(130)는 지그비, 블루투스, WLAN 등과 같은 근거리 통신을 지원하는 장치이거나 모바일 단말기일 수 있다.In addition, the monitoring system communication unit 130 may be a device that supports short-range communication such as Zigbee, Bluetooth, WLAN, or the like, or may be a mobile terminal.

전원부(140)는 앞서 설명한 구성 요소들(110, 120, 130)에게 전원 공급을 위한 배터리(141)와, 배터리(141)를 충전하기 위한 충전부(143)를 포함하여 이루어질 수 있다.The power supply unit 140 may include a battery 141 for supplying power to the components 110, 120, and 130 described above, and a charging unit 143 for charging the battery 141.

한편, 센서 노드(200)는 도 4에 도시한 바와 같이, 자기장 통신부(210), 검출부(220), 센서 데이터 처리부 및 컨트롤러(230) 및 전원부(240)를 포함하여 이루어질 수 있는 것으로, 보통 지중에 매립될 것이다.Meanwhile, as shown in FIG. 4, the sensor node 200 may include a magnetic field communication unit 210, a detection unit 220, a sensor data processing unit, a controller 230, and a power supply unit 240. Will be reclaimed at

자기장 통신부(210)는 자기장을 발생하여 근역장 내에 있는 정보 수집 장치(100)와 무선 통신한다.The magnetic field communication unit 210 generates a magnetic field and wirelessly communicates with the information collecting device 100 in the near field.

검출부(220)는 여러 종류의 물리량 또는 하나의 특정 물리량을 검출한다. 즉, 검출부(200)는 온도, 습도, 압력, 균열, 기울기, 진동 등의 센서가 그 응용에 따라, 하나 혹은 서로 다른 여러 개로 구성될 수 있다.The detector 220 detects various kinds of physical quantities or one specific physical quantity. That is, the detection unit 200 may be composed of one or several sensors, such as temperature, humidity, pressure, cracks, tilt, vibration, etc., depending on the application thereof.

센서 데이터 처리부 및 컨트롤러(230)는 검출부(220)로부터 들어오는 데이터를 처리하고, 센서 노드의 상태를 컨트롤한다. 특히, 센서 노드(200)의 컨트롤러는 검출부(220)가 검출한 물리량 정보를 정보 수집 장치(100)에 전송하도록 자기장 통신부(210)를 제어한다.The sensor data processor and the controller 230 process data coming from the detector 220 and control the state of the sensor node. In particular, the controller of the sensor node 200 controls the magnetic field communication unit 210 to transmit the physical quantity information detected by the detection unit 220 to the information collection device 100.

센서 노드(200)는 저전력이 중요하므로 저전력 모드를 지원할 수 있으며 이는 컨트롤러에 의하여 조절될 것이다. 예를 들어, 센서 노드(200)는 웨이크업 신호 를 감지할 수 있는 수준의 저전력 상태를 지속하다가 정보 수집 장치(100)로부터 웨이크업 신호를 받으면 동작 모드로 상태를 변화할 수 있다. 또는, 일정 타이머 동안 저전력 상태를 지속하다가 타임 아웃이 되면 동작 모드로 상태를 변화할 수도 있다. 그리고, 일정 프로토콜에 의하여 정보 수집 장치(100)와 통신을 한 뒤에, 다시 저전력 모드로 돌아갈 수 있다. The sensor node 200 may support a low power mode because low power is important, which will be controlled by the controller. For example, the sensor node 200 may maintain a low power state capable of detecting a wakeup signal, and then change the state to an operation mode when the sensor node 200 receives the wakeup signal from the information collecting device 100. Alternatively, the low power state may be maintained for a predetermined timer, and then the state may be changed to an operation mode when timeout occurs. Then, after communicating with the information collecting device 100 by a certain protocol, it can return to the low power mode again.

다시 정리하자면, 센서 노드(200)의 컨트롤러는 자기장 통신부(210)를 통해 정보 수집 장치(100)로부터 웨이크업 신호가 입력되거나 혹은 미리 정해진 저전력 모드 시간이 만료되면, 센서 노드(200)의 상태를 저전력 모드에서 동작 모드로 전환한다. 여기서, 동작 모드란 검출부(220)에 전원 공급이 이루어져 물리량 검출, 데이터 처리 및 자기장 통신 등이 수행될 수 있는 상태를 일컫는 것일 수 있다. 반대로, 저전력 모드란 최소한의 전력이 컨트롤러에만 공급되는 상태를 일컫는 것일 수 있다.In summary, when the wake-up signal is input from the information collecting device 100 through the magnetic field communication unit 210 or the predetermined low power mode time expires, the controller of the sensor node 200 checks the state of the sensor node 200. Switch from low power mode to operating mode. Here, the operation mode may refer to a state in which power is supplied to the detector 220 to perform physical quantity detection, data processing, and magnetic field communication. In contrast, the low power mode may refer to a state in which a minimum power is supplied only to the controller.

또한, 센서 노드(200)의 컨트롤러는 정보 수집 장치(100)와의 자기장 통신이 완료되면, 센서 노드(200)의 상태를 동작 모드에서 저전력 모드로 전환한다.In addition, when the magnetic field communication with the information collecting device 100 is completed, the controller of the sensor node 200 switches the state of the sensor node 200 from the operation mode to the low power mode.

전원부(240)는 앞서 설명한 구성 요소들(210, 220, 230)에게 전원 공급을 위한 배터리(241)와, 자기장 통신부(210)를 통해 정보 수집 장치로부터 입력되는 전기 에너지를 배터리(241)를 충전하는 충전부(243)를 포함하여 이루어질 수 있다. The power supply unit 240 charges the battery 241 with electric energy input from the information collecting device through the battery 241 for supplying power to the components 210, 220, and 230 described above, and the magnetic field communication unit 210. It may be made to include a charging unit (243).

본 발명의 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템은 전술한 실시 예에 국한되지 않고 본 발명의 기술 사상이 허용하는 범위에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.The magnetic field communication system for the ground and the ground state management of the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be modified in various ways within the scope of the technical idea of the present invention.

도 1은 종래 지반 및 지중 상태 관리를 위한 통신 시스템의 구성도이다.1 is a block diagram of a communication system for conventional ground and ground state management.

도 2는 전자파의 발생 원리를 설명하기 위한 도면이다.2 is a view for explaining the principle of generation of electromagnetic waves.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템의 구성도이다.3 to 5 are configuration diagrams of a magnetic field communication system for managing ground and ground conditions according to an embodiment of the present invention.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***

100: 정보 수집 장치100: information collection device

110: 자기장 통신부 120: 컨트롤러 및 시스템 주변부110: magnetic field communication unit 120: controller and system peripheral

130: 모니터링 시스템 통신부 140: 전원부130: monitoring system communication unit 140: power unit

200: 센서 노드200: sensor node

210: 자기장 통신부 220: 검출부210: magnetic field communication unit 220: detection unit

230: 센서데이터 처리부 및 컨트롤러 240: 전원부230: sensor data processing unit and controller 240: power supply unit

300: 모니터링 시스템300: monitoring system

Claims (10)

자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 센서 노드의 자기장 통신부와 무선 통신하여 데이터를 수집하는 자기장 통신부;A magnetic field communication unit generating magnetic fields and wirelessly communicating with a magnetic field communication unit of a sensor node in a near field region to collect data; 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드의 자기장 통신부로부터 수집한 데이터를 관리하는 컨트롤러; 및A controller managing data collected from the magnetic field communication unit of the sensor node through the magnetic field communication unit; And 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드의 자기장 통신부로부터 수집한 데이터를 모니터링 시스템으로 전송하는 모니터링 시스템 통신부를 포함하여 이루어진 정보 수집 장치.And a monitoring system communication unit configured to transmit data collected from the magnetic field communication unit of the sensor node to the monitoring system through the magnetic field communication unit. 제 1 항에 있어서, 상기 자기장 통신부는,The magnetic field communication unit of claim 1, 자기장을 발생하여 상기 근거리장 영역 내에 있는 센서 노드에 전력을 무선 공급하는 것임을 특징으로 하는 정보 수집 장치.And generating a magnetic field to wirelessly supply power to a sensor node in the near field region. 제 2 항에 있어서, 상기 모니터링 시스템 통신부는,The method of claim 2, wherein the monitoring system communication unit, 상기 모니터링 시스템과 무선으로 통신하는 것임을 특징으로 하는 정보 수집 장치.And information wireless communication with the monitoring system. 제 3 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,The method of claim 3, wherein the controller, 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드의 자기장 통신부로부터 수집한 데이터가 상기 모니터링 시스템으로 전송될 필요가 있는지 여부를 판단하고, 상기 판단 결과 상기 모니터링 시스템으로 전송될 필요가 있는 경우에는 상기 자기장 통신부를 통해 상기 센서 노드의 자기장 통신부로부터 수집한 데이터를 상기 모니터링 시스템으로 전송하도록 상기 모니터링 시스템 통신부를 제어하는 것임을 특징으로 하는 정보 수집 장치.It is determined whether data collected from the magnetic field communication unit of the sensor node needs to be transmitted to the monitoring system through the magnetic field communication unit. And controlling the monitoring system communication unit to transmit data collected from the magnetic field communication unit of the sensor node to the monitoring system. 자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 정보 수집 장치의 자기장 통신부와 무선 통신하는 자기장 통신부;A magnetic field communication unit generating a magnetic field and wirelessly communicating with a magnetic field communication unit of an information collection device in a near field region; 여러 종류의 물리량 또는 하나의 특정 물리량을 검출하는 검출부;A detector for detecting several kinds of physical quantities or one specific physical quantity; 상기 검출부가 검출한 물리량 정보를 상기 정보 수집 장치에 전송하도록 상기 자기장 통신부를 제어하는 컨트롤러; 및A controller for controlling the magnetic field communication unit to transmit the physical quantity information detected by the detection unit to the information collecting device; And 배터리를 포함하여 이루어진 센서 노드.Sensor node comprising a battery. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 자기장 통신부를 통해 상기 정보 수집 장치의 자기장 통신부로부터 입력되는 전기 에너지를 상기 배터리에 충전하는 충전부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 센서 노드.And a charging unit configured to charge the battery with electrical energy input from the magnetic field communication unit of the information collecting device through the magnetic field communication unit. 제 6 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,The method of claim 6, wherein the controller, 상기 자기장 통신부를 통해 상기 정보 수집 장치의 자기장 통신부로부터 웨이크업 신호가 입력되면, 센서 노드의 상태를 저전력 모드에서 동작 모드로 전환하는 것임을 특징으로 하는 센서 노드.And a wake-up signal is inputted from the magnetic field communication unit of the information collecting device through the magnetic field communication unit, and changes the state of the sensor node from the low power mode to the operation mode. 제 6 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,The method of claim 6, wherein the controller, 미리 정해진 저전력 모드 시간이 만료되면, 센서 노드의 상태를 저전력 모드에서 동작 모드로 전환하는 것임을 특징으로 하는 센서 노드.And when the predetermined low power mode time expires, switching the state of the sensor node from the low power mode to the operating mode. 제 6 항에 있어서, 상기 컨트롤러는,The method of claim 6, wherein the controller, 상기 정보 수집 장치의 자기장 통신부와의 자기장 통신이 완료되면, 센서 노드의 상태를 동작 모드에서 저전력 모드로 전환하는 것임을 특징으로 하는 센서 노드.The sensor node, characterized in that for switching the state of the sensor node from the operation mode to the low power mode when the magnetic field communication with the magnetic field communication unit of the information collection device is completed. 자기장 통신부에 의해 자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 센서 노드의 자기장 통신부와 무선 통신하고, 상기 센서 노드의 자기장 통신부로부터 수집한 데이터를 관리하며 모니터링 시스템으로 전송하는 정보 수집 장치; 및An information collection device generating a magnetic field by the magnetic field communication unit and wirelessly communicating with the magnetic field communication unit of the sensor node in the near field area, managing data collected from the magnetic field communication unit of the sensor node, and transmitting the data to the monitoring system; And 자기장 통신부에 의해 자기장을 발생하여 근거리장 영역 내에 있는 상기 정보 수집 장치의 자기장 통신부와 무선 통신하고, 여러 종류의 물리량 또는 하나의 특정 물리량을 검출하며, 상기 검출한 물리량 정보를 상기 정보 수집 장치에 전송하며, 상기 정보 수집 장치가 발생한 자기장에 의해 유도된 전기 에너지로 구동하는 센서 노드를 포함하여 이루어진,A magnetic field is generated by the magnetic field communication unit to wirelessly communicate with the magnetic field communication unit of the information collecting device in the near field region, detect various kinds of physical quantity or one specific physical quantity, and transmit the detected physical quantity information to the information collecting apparatus. And a sensor node driven by electrical energy induced by a magnetic field generated by the information collection device. 지반 및 지중 상태 관리를 위한 자기장 통신 시스템.Magnetic Field Communication System for Ground and Underground Condition Management.
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