KR101043965B1 - 에너지 측정 게이트웨이 및 에너지 측정 방법 - Google Patents

Abstract

에너지 측정 게이트웨이 및 에너지 측정 방법이 제공된다. 본 발명에 따른 에너지 측정 게이트웨이는, 직접 연결된 기기에서의 에너지 소비상태를 측정하는 에너지 측정부, 통신가능하도록 연결된 기기에서의 에너지 소비상태에 대한 정보를 수신하는 통신부, 에너지 분석 서버와 통신가능하도록 연결된 인터페이스 및 에너지 측정부의 측정 결과 및 무선 통신부의 수신 결과를 인터페이스를 통해 에너지 분석 서버로 전달하는 제어부를 포함한다. 이에 의해, 에너지 소비상태에 대한 정확한 측정이 가능하면서도, 노드가 배포된 상황에서의 에너지 소비상태를 파악하여 소비패턴을 분석하는 것도 아울러 가능하게 된다.

에너지 측정, 게이트웨이, 온-라인, 오프-라인

Description

에너지 측정 게이트웨이 및 에너지 측정 방법{Gateway for measuring energy and method thereof}

본 발명은 게이트웨이에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 주변에 존재하는 노드들의 에너지 소비상태에 대한 정보를 측정하고 수집하여 서버로 전송하는 에너지 측정 게이트웨이 및 에너지 측정 방법에 관한 것이다.

USN(Ubiquitous Sensor Network) 기술은 배터리 기반의 USN 노드를 배포하여 다양한 정보를 습득하는데 목적을 두며, 에너지 최적화가 중요 요소 중에 하나이다.

이러한 에너지 최적화를 위해서는 정확한 에너지 측정이 필수적이다. 현재 USN 노드를 위한 에너지 측정방법은 별도로 존재하지 않고 기존 PC 및 핸드헬드(Handheld) 장치를 위한 에너지 측정 방법을 그대로 사용하기 때문에 그 효용성이 떨어진다.

특히, USN 노드의 경우 노드가 배포된 실제 상황에서의 에너지 소비 패턴에 대한 분석이 필수적이지만 기존 방법으로는 이를 측정하기 힘든 실정이다.

도 1은 종래의 방법에 의해 USN 노드에서 소비되는 에너지를 측정하는 방법 의 설명에 제공되는 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, USN 노드의 에너지 측정은 상용 계측기를 이용하여 이루어지고 있다.

상용 계측기의 경우 전압강하를 통해 에너지의 변화량을 측정해야 하기 때문에 정밀 저항을 연결하여 측정이 수행되는 등 측정 복잡도가 높으며, 전용 기기가 아니기 때문에 측정된 에너지 양에 대한 정확도도 보장받지 못하였다. 특히 USN 노드가 배포된 실제 상황에서의 에너지 소비 패턴에 대한 분석이 필수적이지만 기존 방법으로는 이를 측정하는 것이 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 직접 연결된 기기에서 에너지 소비상태를 측정하는 것 외에, 통신가능하도록 연결된 기기에서 에너지 소비상태에 대한 정보를 수신하여, 에너지 분석 서버로 전달하여 주는 에너지 측정 게이트웨이를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른, 에너지 측정 게이트웨이는, 직접 연결된 기기에서의 에너지 소비상태를 측정하는 에너지 측정부; 통신가능하도록 연결된 기기에서의 에너지 소비상태에 대한 정보를 수신하는 통신부; 에너지 분석 서버와 통신가능하도록 연결된 인터페이스; 및 상기 에너지 측정부의 측정 결과 및 상기 무선 통신부의 수신 결과를 상기 인터페이스를 통해 상기 에너지 분석 서버로 전달하는 제어부;를 포함한다.

본 에너지 측정 게이트웨이는, 메모리카드에 저장된 에너지 소비상태에 대한 정보를 읽어들이는 메모리카드 리더;를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 메모리카드 리더가 읽어들인 에너지 소비상태에 대한 정보를 상기 인터페이스를 통해 상기 에너지 분석 서버로 전달하는 것이 바람직하다.

본 에너지 측정 게이트웨이는, 상기 에너지 측정부의 측정 결과 및 상기 무선 통신부의 수신 결과를 저장하는 저장부;를 더 포함할 수 있다.

상기 통신부는, 무선으로 통신가능하도록 연결된 기기에서 소비되는 에너지에 대한 정보를 무선으로 수신하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 따른, 에너지 측정 방법은, 직접 연결된 기기에서의 에너지 소비상태를 측정하는 단계; 통신가능하도록 연결된 기기에서의 에너지 소비상태에 대한 정보를 수신하는 단계; 상기 측정 단계의 측정 결과 및 상기 수신 단계의 수신 결과를 에너지 분석 서버로 전달하는 단계;를 포함한다.

본 에너지 측정 방법은, 메모리카드에 저장된 에너지 소비상태에 대한 정보를 읽어들이는 단계;를 더 포함하고, 상기 전달 단계는, 상기 메모리카드에서 읽어들인 에너지 소비상태에 대한 정보를 상기 에너지 분석 서버로 더 전달하는 것이 바람직하다.

본 에너지 측정 방법은, 상기 측정 단계의 측정 결과 및 상기 수신 단계의 수신 결과를 저장하는 단계;를 더 포함할 수 있다.

상기 수신 단계는, 무선으로 통신가능하도록 연결된 기기에서 소비되는 에너지에 대한 정보를 무선으로 수신하는 것이 바람직하다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 직접 연결된 기기에서 에너지 소비상태를 측정하는 것 외에, 통신가능하도록 연결된 기기에서 에너지 소비상태에 대한 정보를 수신하여, 에너지 분석 서버로 전달할 수 있게 된다. 이에 따라, 에너지 소비상태에 대한 정확한 측정이 가능하면서도, 노드가 배포된 상황에서의 에너지 소비상태를 파악하여 소비패턴을 분석하는 것도 아울러 가능하게 된다. 그 결과, USN에 적합한 에너지 측정/분석 환경을 제공할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 따르면, 소비 전력이 uA ~ mA로 수행되는 USN 노드의 소비전력을 손쉬우면서도 정밀하게 측정할 수 있게 된다. 또한, 전용 기기이기 때문에 측정된 에너지에 대한 정확도도 보장받을 수 있다. 특히, 노드가 배포된 실제 상황에서의 에너지 소비패턴에 대한 손쉬운 분석 방법을 제공한다. 이러한 내용들을 통해, 에너지 중요도가 높은 USN 기술에서 저전력 USN 노드 및 소프트웨어 개발을 가능케 한다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 USN(Ubiquitous Sensor Network) 에너지 측정/분석 시스템을 도시한 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, USN 에너지 측정/분석 시스템은, 에너지 분석 서버(10), 에너지 측정 게이트웨이(100) 및 메모리카드(30)로 구축된다.

에너지 측정 게이트웨이(100)는 USN에 소속된 노드들에서의 에너지 소비상태를 측정하여 에너지 소비상태에 대한 정보를 수집한다. 또한, 에너지 측정 게이트 웨이(100)는 USN에 소속된 노드들로부터 에너지 소비상태에 대한 정보를 수신하여 에너지 소비상태에 대한 정보를 수집할 수 있다.

도 2에 도시된 바에 따르면, 에너지 측정 게이트웨이(100)는 USN 노드-1(21)과 USN 노드-1(21)로부터 에너지 소비상태에 대한 정보를 무선으로 수신하여 수집함을 알 수 있다.

이는, 1) USN 노드-1(21)에 마련된 에너지 측정 모듈(21a)이 USN 노드-1(21)에서 소비되는 에너지를 측정하고, 측정 결과를 에너지 측정 게이트웨이(100)에 USN 노드-1(21)의 에너지 소비상태로 무선 송신하고, 2) USN 노드-2(22)에 마련된 에너지 측정 모듈(22a)이 USN 노드-2(22)에서 소비되는 에너지를 측정하고, 측정 결과를 에너지 측정 게이트웨이(100)에 USN 노드-2(22)의 에너지 소비상태로 무선 송신하기 때문에 가능한 것이다.

한편, 도 1에 도시된 바에 따르면, 에너지 측정 게이트웨이(100)와 USN 노드-3,4(23,24)는 유선으로 직접 연결되어 있음을 확인할 수 있다. 에너지 측정 게이트웨이(100)는 USN 노드-3,4(23,24)에서 소비되는 에너지를 정확히 측정하고, 측정결과를 기초로 USN 노드-3,4(23,24)의 에너지 소비상태를 파악한다.

그리고, 도 1에 도시된 바에 따르면, 에너지 측정 게이트웨이(100)에는 메모리카드(30)가 장착될 수 있음을 확인할 수 있다. 에너지 측정 게이트웨이(100)는 장착된 메모리카드(30)로부터 도 1에 도시되지 않은 다른 USN 노드들의 에너지 소비상태에 대한 정보를 읽어들여 수집하는 것이 가능하다.

에너지 측정 게이트웨이(100)는 수집된 에너지 소비상태에 대한 정보를 에너 지 분석 서버(10)로 전달한다. 그러면, 에너지 분석 서버(10)는 에너지 측정 게이트웨이(100)로부터 전달받은 에너지 소비상태에 대한 정보를 분석하여, USN의 에너지 소비 패턴을 파악한다.

이하에서는, 도 2에 도시된 에너지 측정 게이트웨이(100)의 상세 구성에 대해, 도 3을 참조하여 상세히 설명한다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 측정 게이트웨이(100)의 상세 블럭도이다.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 에너지 측정 게이트웨이(100)는, 서버 인터페이스(110), 무선 통신부(120), 제어부(130), 메모리카드 리더(140), 고속 에너지 측정부(150) 및 저장부(160)를 구비한다.

서버 인터페이스(110)는 에너지 분석 서버(10)와 고속으로 데이터 통신가능하도록 연결된다.

무선 통신부(120)는 에너지 측정 모듈들이 설치된 USN 노드들과 무선통신가능하도록 연결된다. 무선 통신부(120)는 USN에 배포된 USN 노드들의 에너지 소비상태를 on-line으로 수집하는 모듈이라 할 수 있다.

무선 통신부(120)는 에너지 측정 모듈들과의 호환을 위하여 같은 주파수 대역의 RF를 사용하며, 동일 프로토콜로 동작하여 에너지 소비상태에 대한 정보 수집이 이루어질 수 있도록 구현된다.

메모리카드 리더(140)는 메모리카드(30)에 저장된 에너지 측정 결과를 읽어들인다. 여기서, 메모리카드(30)는 USN 노드에 장착되어 USN 노드의 에너지 소비상태가 저장된 상태에서, 에너지 측정 게이트웨이(100)의 메모리카드 리더(140)로 옮 겨진 것이다.

고속 에너지 측정부(150)는 에너지 측정 게이트웨이(100)에 직접 연결된 USN 노드에서의 에너지 소비상태를 측정한다. 고속 에너지 측정부(150)는 USN에 배포된 USN 노드들의 에너지 소비상태를 off-line으로 수집하는 모듈이라 할 수 있다.

저장부(160)는 USN에 배포된 USN 노드들의 에너지 소비상태가 저장되는 저장공간을 제공한다.

제어부(130)는 무선 통신부(120), 메모리카드 리더(140) 및 고속 에너지 측정부(150)를 통해 수집된 USN 노드들의 에너지 소비상태들에 대한 정보를 서버 인터페이스(110)를 통해 에너지 분석 서버(10)로 전달한다.

한편, 제어부(130)는 무선 통신부(120), 메모리카드 리더(140) 및 고속 에너지 측정부(150)를 통해 수집된 USN 노드들의 에너지 소비상태들에 대한 정보가 저장부(160)에 백업하도록 제어할 수 있다.

뿐만 아니라, 제어부(130)는 저장부(160)에 백업되어 있는 USN 노드들의 에너지 소비상태들에 대한 정보를 읽어들여, 서버 인터페이스(110)를 통해 에너지 분석 서버(10)로 전달할 수도 있다.

이하에서는, 도 3에 도시된 고속 에너지 측정부(150)에 대해, 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 고속 에너지 측정부(150)의 상세 블럭도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 고속 에너지 측정부(150)는 분류저항들(151-1 내지 151-6), ADC들(152-1 내지 152-6), DSP(153) 및 클럭 발생부(154)를 구비한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 고속 에너지 측정부(150)는 6채널로 구성되어 있 다. USN 노드의 경우 소비 전력이 uA ~ mA 단위이기 때문에, 고속 에너지 측정부(150)는 노이즈가 최소화된 구조로 되어 있어야 한다. 이를 위해, 에너지 측정을 위한 전용 DSP(153)를 사용하고 고성능(18~24bit)의 ADC들(152-1 내지 152-6)을 이용한다.

그리고, ADC들(152-1 내지 152-6)에는 1옴 이하의 정밀한 분류저항들(151-1 내지 151-6)을 연결한다. 뿐만 아니라, 빠른 속도의 클럭을 제공하는 클럭 발생부(154)를 별도로 내장시켜 DSP(153)의 성능을 최대로 지원하여 고속 측정이 가능 하도록 한다.

DSP(153)는 클럭 발생부(154)가 제공하는 클럭을 기반으로 동작하여, 분류저항들(151-1 내지 151-6)에서 분류되어 ADC들(152-1 내지 152-6)에서 디지털 신호로 변환된 USN 노드로부터 수신되는 데이터들을 연산하여 USN 노드의 에너지 소비상태를 측정한다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 에너지 측정 게이트웨이(100)의 에너지 측정 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.

도 5에 도시된 바와 같이, 무선 통신부(120)는 USN 노드들의 에너지 소비상태에 대한 정보를 무선으로 수신한다(S510).

그리고, 고속 에너지 측정부(150)는 에너지 측정 게이트웨이(100)에 직접 연결된 USN 노드에서의 에너지 소비상태를 측정한다(S520).

또한, 메모리카드 리더(140)는 메모리카드(30)에 저장된 에너지 소비상태에 대한 정보를 읽어들인다(S530).

그러면, 제어부(130)는 S510단계, S520단계 및 S530단계에서 수집된 USN 노드들의 에너지 소비상태에 대한 정보를, 서버 인터페이스(110)를 통해 에너지 분석 서버(10)로 전달한다(S540).

또한, 제어부(130)는 S510단계, S520단계 및 S530단계에서 수집된 USN 노드들의 에너지 소비상태에 대한 정보를 저장부(160)에 백업한다(S550).

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

도 1은 종래의 방법에 의해 USN 노드에서 소비되는 에너지를 측정하는 방법의 설명에 제공되는 도면,

도 2는 USN 에너지 측정/분석 시스템을 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 측정 게이트웨이의 상세 블럭도,

도 4는 고속 에너지 측정부의 상세 블럭도, 그리고,

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른, 에너지 측정 게이트웨이의 에너지 측정 방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.

Claims (8)

1. 유선으로 직접 연결된 기기에서의 에너지 소비상태를 측정하는 에너지 측정부;

   무선으로 통신가능하도록 연결된 기기에서의 에너지 소비상태에 대한 정보를 수신하는 통신부;

   에너지 분석 서버와 통신가능하도록 연결된 인터페이스; 및

   상기 에너지 측정부의 측정 결과 및 상기 통신부의 수신 결과를 상기 인터페이스를 통해 상기 에너지 분석 서버로 전달하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 측정 게이트웨이.
2. 제 1항에 있어서,

   메모리카드에 저장된 에너지 소비상태에 대한 정보를 읽어들이는 메모리카드 리더;를 더 포함하고,

   상기 제어부는,

   상기 메모리카드 리더가 읽어들인 에너지 소비상태에 대한 정보를 상기 인터페이스를 통해 상기 에너지 분석 서버로 전달하는 것을 특징으로 하는 에너지 측정 게이트웨이.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 에너지 측정부의 측정 결과 및 상기 무선 통신부의 수신 결과를 저장하 는 저장부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 측정 게이트웨이.
4. 삭제
5. 유선으로 직접 연결된 기기에서의 에너지 소비상태를 측정하는 단계;

   무선으로 통신가능하도록 연결된 기기에서의 에너지 소비상태에 대한 정보를 수신하는 단계;

   상기 측정 단계의 측정 결과 및 상기 수신 단계의 수신 결과를 에너지 분석 서버로 전달하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 측정 방법.
6. 제 5항에 있어서,

   메모리카드에 저장된 에너지 소비상태에 대한 정보를 읽어들이는 단계;를 더 포함하고,

   상기 전달 단계는,

   상기 메모리카드에서 읽어들인 에너지 소비상태에 대한 정보를 상기 에너지 분석 서버로 더 전달하는 것을 특징으로 하는 에너지 측정 방법.
7. 제 5항에 있어서,

   상기 측정 단계의 측정 결과 및 상기 수신 단계의 수신 결과를 저장하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 측정 방법.
8. 삭제

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