KR101112032B1 - Power Saving Sensor Node - Google Patents

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KR101112032B1 KR1020100028105A KR20100028105A KR101112032B1 KR 101112032 B1 KR101112032 B1 KR 101112032B1 KR 1020100028105 A KR1020100028105 A KR 1020100028105A KR 20100028105 A KR20100028105 A KR 20100028105A KR 101112032 B1 KR101112032 B1 KR 101112032B1
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Abstract

본 발명은 평소에는 절전 모드로 진입하여 작동하고 있지 않다가 특정 시각이 도래하면 그 특정 시각으로부터 일정 시간 동안에만 작동 상태를 유지할 수 있도록 하는 절전형 센서 노드에 관한 것으로, 복수 개의 센서를 구비한 센서부와; 데이터를 무선통신 신호 처리하여 상위 노드로 송출하는 통신부와; 상기 각 센서로부터 출력되는 데이터를 입력받아 처리하여 상기 통신부로 전달하는 제어부와; 절전 모드 진입 시 상기 센서부에 구비된 각 센서 및 상기 제어부로의 전원 공급을 중단하며, 절전 모드 해제 시 상기 센서부에 구비된 각 센서 및 상기 제어부로 일정 레벨의 전원을 공급하는 전원 공급부와; 현재 시각을 확인하여 일정 시간 동안 상기 전원 공급부의 절전 모드를 해제 시키는 모드 제어부를 포함하여 이루어짐으로써, 전력의 소모를 줄이고 배터리의 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.The present invention relates to a power-saving sensor node that normally enters a power saving mode and does not operate, but maintains an operation state only for a predetermined time from a specific time when a specific time arrives. The sensor unit includes a plurality of sensors. Wow; A communication unit for processing data and transmitting the data to a higher node; A control unit which receives data output from each sensor, processes the data, and transmits the data to the communication unit; A power supply for stopping power supply to each sensor and the control unit provided in the sensor unit when entering a power saving mode, and supplying a predetermined level of power to each sensor and the control unit provided in the sensor unit; By including a mode control unit for releasing the power saving mode of the power supply unit for a predetermined time by checking the current time, there is an effect that can reduce the power consumption and increase the life of the battery.

Description

절전형 센서 노드{Power Saving Sensor Node}Power Saving Sensor Node

본 발명은 절전형 센서 노드에 관한 것으로, 특히 평소에는 절전 모드로 진입하여 작동하고 있지 않다가 특정 시각이 도래하면 그 특정 시각으로부터 일정 시간 동안에만 작동 상태를 유지할 수 있도록 하는 절전형 센서 노드에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power saving sensor node, and more particularly, to a power saving sensor node capable of maintaining an operation state only for a certain time from a specific time when a specific time arrives after entering a power saving mode.

일반적으로, USN 등의 센서 네트워크는 여러 개의 센서 노드와 각 센서 노드로부터 송출되는 데이터를 근거리 무선망을 통해 수신하여 취합하는 상위 노드로 구성된다.In general, a sensor network such as USN is composed of a plurality of sensor nodes and higher nodes that receive and collect data transmitted from each sensor node through a local area network.

각 센서 노드는 특정 정보를 센싱하여 출력하는 센서를 내장하여 구성되며, 내장된 센서의 출력 데이터를 디지털 신호로 변환하여 근거리 무선망을 통해 상위 노드로 전송하게 된다. 이러한 각 센서 노드는 작동을 위한 전원 공급원으로서 배터리를 탑재한다.Each sensor node is configured with a sensor for sensing and outputting specific information. The sensor node converts the output data of the embedded sensor into a digital signal and transmits it to a higher node through a local area network. Each of these sensor nodes carries a battery as a power source for operation.

그러나, 종래의 센서 노드는 특정 정보를 센싱하고 그 센싱된 정보에 대한 데이터를 출력하는 작동 상태를 항상 유지하고 있기 때문에, 지속적으로 일정한 전력을 소모하게 되고, 이에 따라 잦은 배터리 교체를 필요로 하는 문제점이 있다.
However, since a conventional sensor node always maintains an operating state of sensing specific information and outputting data on the sensed information, the sensor node continuously consumes a certain amount of power, thus requiring frequent battery replacement. There is this.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 평소에는 절전 모드로 진입하여 작동하고 있지 않다가 특정 시각이 도래하면 그 특정 시각으로부터 일정 시간 동안에만 작동 상태를 유지할 수 있도록 하는 절전형 센서 노드를 제공하는데, 그 목적이 있다.
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and usually enters a power saving mode and does not operate, but when a specific time arrives, a power saving sensor capable of maintaining an operation state only for a certain time from the specific time. To provide a node, for that purpose.

전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 절전형 센서 노드는, 복수 개의 센서를 구비한 센서부와; 데이터를 무선통신 신호 처리하여 상위 노드로 송출하는 통신부와; 상기 각 센서로부터 출력되는 데이터를 입력받아 처리하여 상기 통신부로 전달하는 제어부와; 절전 모드 진입 시 상기 센서부에 구비된 각 센서 및 상기 제어부로의 전원 공급을 중단하며, 절전 모드 해제 시 상기 센서부에 구비된 각 센서 및 상기 제어부로 일정 레벨의 전원을 공급하는 전원 공급부와; 현재 시각을 확인하여 일정 시간 동안 상기 전원 공급부의 절전 모드를 해제 시키는 모드 제어부를 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.Energy-saving sensor node according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the sensor unit having a plurality of sensors; A communication unit for processing data and transmitting the data to a higher node; A control unit which receives data output from each sensor, processes the data, and transmits the data to the communication unit; A power supply for stopping power supply to each sensor and the control unit provided in the sensor unit when entering a power saving mode, and supplying a predetermined level of power to each sensor and the control unit provided in the sensor unit; It is preferable to include a mode control unit for checking the current time to release the power saving mode of the power supply unit for a predetermined time.

여기서, 상기 모드 제어부는, 실시간으로 현재 시각 정보를 생성하는 리얼 타임 클럭(Real Time Clock) 모듈과; 상기 리얼 타임 클럭 모듈에서 생성된 현재 시각 정보에 의해 현재 시각이 특정 시각을 경과하는지 여부를 판단하는 시각 판단 모듈과; 상기 시각 판단 모듈의 판단 결과 현재 시각이 특정 시각을 경과하면, 절전 모드 해제 신호 생성하여 상기 전원 공급부로 전달하는 신호 생성 모듈을 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.The mode controller may include: a real time clock module configured to generate current time information in real time; A time determination module that determines whether a current time passes a specific time based on current time information generated by the real time clock module; As a result of the determination by the time determining module, it is preferable to include a signal generating module which generates a power saving mode release signal and transmits the power saving mode signal to the power supply when a current time passes a specific time.

아울러, 상기 시각 판단 모듈은, 현재 시각이 특정 시각을 경과한 이후 일정 시간이 경과되는지를 판단하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the time determining module determines whether a predetermined time elapses after the current time passes a specific time.

그리고, 상기 신호 생성 모듈은, 상기 시각 판단 모듈의 판단 결과 현재 시각이 특정 시각을 경과한 이후 일정 시간이 경과되면, 절전 모드 진입 신호를 생성하여 상기 전원 공급부로 전달하는 것이 바람직하다.The signal generating module may generate a power saving mode entry signal and transmit the generated power saving mode signal to the power supply unit when a predetermined time elapses after the current time passes a specific time as a result of the determination by the time determining module.

그리고, 상기 리얼 타임 클럭 모듈은, 별도 전원을 구비하여 이루어지는 것이 바람직하다.The real time clock module preferably includes a separate power supply.

그리고, 상기 전원 공급부는, 절전 모드 진입 시 상기 모드 제어부로만 소량의 전원을 공급하는 것이 바람직하다.
The power supply unit may supply a small amount of power only to the mode control unit when entering a power saving mode.

본 발명에 따른 절전형 센서 노드에 의하면, 평소에는 절전 모드로 진입하여 작동하고 있지 않다가 특정 시각이 도래하면 그 특정 시각으로부터 일정 시간 동안에만 작동 상태를 유지함으로써, 전력 소모를 줄이고 배터리의 수명을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
According to the energy-saving sensor node according to the present invention, the power saving mode node does not normally enter and operate, but when a specific time arrives, the power saving sensor node maintains an operation state only for a certain time from the specific time, thereby reducing power consumption and increasing battery life. It can be effected.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 절전형 센서 노드의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.
도 2는 도 1에 있어서, 모드 제어부의 구성을 개략적으로 도시한 블록도.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a power saving sensor node according to an embodiment of the present invention;
FIG. 2 is a block diagram schematically illustrating the configuration of a mode control unit in FIG. 1. FIG.

이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 절전형 센서 노드에 대하여 상세하게 설명한다.Hereinafter, a power saving sensor node according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 절전형 센서 노드의 구성은 각기 다른 정보를 센싱하고 그 센싱한 정보에 대한 데이터를 출력하는 복수 개의 센서를 구비한 센서부(10)와, 데이터를 무선통신 신호 처리하여 상위 노드로 송출하는 통신부(20)와, 센서부(10)에 구비된 각 센서로부터 출력되는 데이터를 입력받아 신호 처리하여 통신부(20)로 전달하는 제어부(30)와, 절전 모드 진입 시 센서부(10)에 구비된 각 센서 및 제어부(30)로의 전원 공급을 중단하며, 절전 모드 해제 시 센서부(10)에 구비된 각 센서 및 제어부(30)로 일정 레벨의 전원을 공급하는 전원 공급부(40)와, 현재 시각을 확인하여 일정 시간 동안 전원 공급부(40)의 절전 모드를 해제 시키는 모드 제어부(40)를 포함하여 이루어지되, 전원 공급부(40)로부터 출력되는 전원의 레벨을 센서부(10)에 구비된 각 센서 및 제어부(30)에서 요구하는 전원 레벨로 변환시켜 각 센서 및 제어부(30)로 분배하여 공급하는 전원 분배부(60)를 더 포함하는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 1, a configuration of a power saving sensor node according to the present invention includes a sensor unit 10 having a plurality of sensors for sensing different information and outputting data on the sensed information, and transmitting the data to a wireless communication signal. The communication unit 20 to process and transmit the data to the upper node, the control unit 30 to receive the signal output from each sensor provided in the sensor unit 10 and transmits the signal to the communication unit 20, when entering the power saving mode Power supply to each sensor and the control unit 30 provided in the sensor unit 10 is stopped, and power supply for supplying a predetermined level of power to each sensor and control unit 30 provided in the sensor unit 10 when the power saving mode is released. And a mode controller 40 for releasing the power saving mode of the power supply unit 40 for a predetermined time by checking the supply unit 40 and the current time, and detecting the level of the power output from the power supply unit 40. Each equipped with 10 Books and converts the power level required by the control unit 30 preferably further comprises a power distributor 60 for distributing feed to each sensor and the control unit 30.

여기서, 센서부(10)는 각각 485 규격, RS232 규격 또는 RS232C 규격 등 고유의 데이터 출력 규격을 보유하며, 보유한 데이터 출력 규격에 따라 데이터를 아날로그 신호 또는 BCD(Binary Coded Decimal) 등의 디지털 신호로 출력하는 센서들을 구비하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 센서부(10)에 구비된 각 센서는 써미스터 등과 같이 저항값을 출력하는 저항 출력 센서나, 4 mA 내지 20 mA에 해당하는 전류값을 출력하는 전류 출력 센서 등으로 이루어질 수 있다.Here, the sensor unit 10 each has its own data output standard such as 485 standard, RS232 standard or RS232C standard, and outputs the data as an analog signal or digital signal such as BCD (Binary Coded Decimal) according to the data output standard. It is desirable to have sensors to. For example, each sensor provided in the sensor unit 10 may include a resistance output sensor that outputs a resistance value, such as a thermistor, or a current output sensor that outputs a current value corresponding to 4 mA to 20 mA.

한편, 통신부(20)는 데이터 수집 서버나, 게이트웨이 등과 같은 상위 노드와 근거리 무선통신을 수행하는 근거리 무선통신 모듈(예를 들어, 지그비 통신 모듈 등)로 이루어지는 것이 바람직하다.On the other hand, the communication unit 20 is preferably made of a short-range wireless communication module (for example, Zigbee communication module, etc.) for performing short-range wireless communication with a higher node such as a data collection server, a gateway.

제어부(30)는 센서부(10)에 구비된 각 센서로부터 출력되는 데이터를 입력받기 위해 각 센서의 데이터 출력 규격을 지원하는, 즉 데이터 출력 규격에 대응하는 다중 통신 포트를 구비하고 있으며, 구비된 다중 통신 포트를 통해 각 센서로부터 출력되는 데이터를 입력받으면, 입력된 데이터를 통신부(20)로 전달한다. 예를 들어, 제어부(30)는 MCU 등을 포함하여 이루어질 수 있다.The control unit 30 is provided with a multi-communication port corresponding to the data output standard, that is, to support the data output standard of each sensor in order to receive data output from each sensor provided in the sensor unit 10, When receiving data output from each sensor through the multi-communication port, the input data is transferred to the communication unit 20. For example, the controller 30 may include an MCU and the like.

또한, 제어부(30)는 센서부(10)에 구비된 각 센서로부터 아날로그 신호로 출력되는 데이터를 입력받으면, 입력된 데이터를 디지털 신호 처리하여 통신부(20)로 전달하는 A/D 컨버터를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the control unit 30 is provided with an A / D converter for receiving the data output as an analog signal from each sensor provided in the sensor unit 10, the digital data processing the input data to the communication unit 20 It is preferable.

또한, 제어부(30)는 예컨대, 센서부(10)에 구비된 특정 센서, 즉 저항 출력 센서로부터 아날로그 신호로 출력되는 저항값을 전류값으로 변환시켜 A/D 컨버터로 입력하는 저항 전류 변환 회로를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the controller 30 may include, for example, a resistive current conversion circuit for converting a resistance value output from the specific sensor, that is, the analog output signal from the resistance output sensor, into the current value and inputting the current signal to the A / D converter. It is preferable to provide.

이에 따라, 제어부(30)는 센서부(10)에 구비된 각 센서의 데이터 출력 규격이 각기 다르더라도, 제어부(30)에서 각 센서로부터 출력되는 데이터를 다중 통신 포트를 통해 입력받을 수 있으며, 그 입력된 데이터들을 통신부(20)를 통해 일정한 통신 규격, 예를 들어 지그비 등의 근거리 무선통신 규격에 따라 신호 처리하여 상위 노드로 송출할 수 있게 된다.Accordingly, the control unit 30 may receive data output from each sensor from the control unit 30 through multiple communication ports even though the data output specifications of the sensors provided in the sensor unit 10 are different. Through the communication unit 20, the input data may be signaled according to a predetermined communication standard, for example, a short range wireless communication standard such as Zigbee, and transmitted to a higher node.

전원 공급부(40)는 모드 제어부(50)로부터 절전 모드 진입 신호를 전달받으면, 절전 모드로 진입하여 센서부(10)에 구비된 각 센서 및 제어부(30)로의 전원 공급을 중단하며, 모드 제어부(50)로부터 절전 모드 해제 신호를 전달받으면, 절전 모드를 해제하여 센서부(10)에 구비된 각 센서 및 제어부(30)로 일정 레벨의 전원을 공급한다. 예를 들어, 전원 공급부(40)는 배터리 등을 포함하여 이루어질 수 있다.When the power supply unit 40 receives the power saving mode entry signal from the mode control unit 50, the power supply unit 40 enters the power saving mode and stops power supply to each sensor and the control unit 30 provided in the sensor unit 10, and the mode control unit ( When the power saving mode cancel signal is received from 50, the power saving mode is canceled to supply a predetermined level of power to each sensor and the control unit 30 provided in the sensor unit 10. For example, the power supply unit 40 may include a battery or the like.

또한, 전원 공급부(40)는 절전 모드 진입 시 모드 제어부(50)로만 소량의 전원을 공급하는 것이 바람직하다.In addition, the power supply unit 40 preferably supplies a small amount of power only to the mode control unit 50 when entering the power saving mode.

모드 제어부(50)는 예컨대 센서부(10)에 구비된 각 센서 및 제어부(30)의 전력 소비량에 비해 극소량의 전력을 소비하는 IC 칩 등으로 이루어질 수 있다.The mode controller 50 may be formed of, for example, an IC chip that consumes a very small amount of power compared to the power consumption of each sensor and the controller 30 included in the sensor unit 10.

이러한, 모드 제어부(50)는 실시간으로 현재 시각 정보를 생성하는 리얼 타임 클럭(Real Time Clock) 모듈(52)과, 리얼 타임 클럭 모듈(52)에서 생성된 현재 시각 정보에 의해 현재 시각이 특정 시각을 경과하는지 여부를 판단하는 시각 판단 모듈(54)과, 시각 판단 모듈(54)의 판단 결과 현재 시각이 특정 시각을 경과하면, 절전 모드 해제 신호 생성하여 전원 공급부(40)로 전달하는 신호 생성 모듈(56)을 포함하여 이루어진다.The mode control unit 50 includes a real time clock module 52 for generating current time information in real time, and a current time with a specific time based on the current time information generated by the real time clock module 52. The time generation module 54 and the time generation module 54 determine whether the time elapses, and when the current time passes the specific time as a result of the determination by the time determination module 54, a signal generation module generating a power saving mode release signal and transmitting the signal to the power supply 40. And 56.

여기서, 리얼 타임 클럭 모듈(52)은 소형 배터리 등과 같은 별도 전원을 구비하여 이루어질 수 있다.Here, the real time clock module 52 may be provided with a separate power source such as a small battery.

시각 판단 모듈(54)은 현재 시각이 특정 시각을 경과한 이후 일정 시간이 경과되는지를 판단한다.The time determining module 54 determines whether a predetermined time elapses after the current time passes a specific time.

이에, 신호 생성 모듈(56)은 시각 판단 모듈(54)의 판단 결과 현재 시각이 특정 시각을 경과한 이후 일정 시간이 경과되면, 절전 모드 진입 신호를 생성하여 전원 공급부(40)로 전달한다.Accordingly, when a predetermined time has elapsed since the current time passes a specific time as a result of the determination by the time determination module 54, the signal generation module 56 generates a power saving mode entry signal and transmits the signal to the power supply 40.

한편, 전원 분배부(60)는 예컨대, 전원 공급부(40)로부터 공급되는 일정 레벨의 전원을 DC +5V, DC -5V, DC +12V, DC +24V 등, 각 센서 및 제어부(30)에서 요구하는 전원 레벨로 변환시켜 각 센서 및 제어부(30)로 각 전원 레벨에 해당하는 전원이 공급되도록 분배하는 것이 바람직하다.
On the other hand, the power distribution unit 60, for example, a certain level of power supplied from the power supply unit 40, such as DC + 5V, DC -5V, DC + 12V, DC + 24V, etc., each sensor and control unit 30 is required. It is preferable to convert the power level to a power level so as to supply power corresponding to each power level to each sensor and the controller 30.

본 발명에 따른 절전형 센서 노드는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용하는 범위 내에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있다.
The power-saving sensor node according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be implemented in various modifications within the range allowed by the technical idea of the present invention.

10: 센서부 20: 통신부
30: 제어부 40: 전원 공급부
50: 모드 제어부 60: 전원 분배부10: sensor unit 20: communication unit
30: control unit 40: power supply
50: mode control unit 60: power distribution unit

Claims (6)

각기 다른 데이터 출력 규격을 갖는 복수 개의 센서를 구비한 센서부와; 데이터를 무선통신 신호 처리하여 상위 노드로 송출하는 통신부와; 상기 각 센서로부터 출력되는 데이터를 입력받아 디지털 신호 처리하여 상기 통신부로 전달하는 제어부와; 절전 모드 진입 시 상기 센서부에 구비된 각 센서 및 상기 제어부로의 전원 공급을 중단하며, 절전 모드 해제 시 상기 센서부에 구비된 각 센서 및 상기 제어부로 일정 레벨의 전원을 공급하는 전원 공급부와; 현재 시각을 확인하여 일정 시간 동안 상기 전원 공급부의 절전 모드를 해제 시키는 모드 제어부와; 상기 전원 공급부로부터 출력되는 전원의 레벨을 상기 센서부에 구비된 각 센서 및 상기 제어부에서 요구하는 전원 레벨로 변환시켜 상기 센서부에 구비된 각 센서 및 상기 제어부로 분배하여 공급하는 전원 분배부를 포함하며,
상기 제어부는 상기 센서부에 구비된 각 센서의 데이터 출력 규격에 대응하는 다중 통신 포트를 구비하며,
상기 전원 공급부는 절전 모드 진입 시 상기 모드 제어부로만 소량의 전원을 공급하며,
상기 모드 제어부는 실시간으로 현재 시각 정보를 생성하는 리얼 타임 클럭(Real Time Clock) 모듈과; 상기 리얼 타임 클럭 모듈에서 생성된 현재 시각 정보에 의해 현재 시각이 특정 시각을 경과하는지 여부를 판단하는 시각 판단 모듈과; 상기 시각 판단 모듈의 판단 결과 현재 시각이 특정 시각을 경과하면, 절전 모드 해제 신호 생성하여 상기 전원 공급부로 전달하는 신호 생성 모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 절전형 센서 노드.
A sensor unit having a plurality of sensors having different data output standards; A communication unit for processing data and transmitting the data to a higher node; A control unit which receives data output from each sensor, processes digital signals, and transmits the digital signals to the communication unit; A power supply for stopping power supply to each sensor and the control unit provided in the sensor unit when entering a power saving mode, and supplying a predetermined level of power to each sensor and the control unit provided in the sensor unit; A mode control unit releasing a power saving mode of the power supply unit for a predetermined time by checking a current time; A power distribution unit configured to convert the level of power output from the power supply unit into each sensor provided in the sensor unit and a power level required by the control unit, and distribute the supplied power to each sensor provided in the sensor unit and the control unit; ,
The control unit includes a multiple communication port corresponding to the data output standard of each sensor provided in the sensor unit,
The power supply unit supplies a small amount of power only to the mode control unit when entering a power saving mode,
The mode control unit includes a real time clock module for generating current time information in real time; A time determination module that determines whether a current time passes a specific time based on current time information generated by the real time clock module; And a signal generation module configured to generate a power saving mode release signal and transmit the power saving mode release signal to the power supply when a current time passes a specific time as a result of the determination by the time determining module.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 시각 판단 모듈은,
현재 시각이 특정 시각을 경과한 이후 일정 시간이 경과되는지를 판단하는 것을 특징으로 하는 절전형 센서 노드.
The method of claim 1,
The time determining module,
The power-saving sensor node, characterized in that it is determined whether a predetermined time has elapsed since the current time passes a specific time.
제3항에 있어서,
상기 신호 생성 모듈은,
상기 시각 판단 모듈의 판단 결과 현재 시각이 특정 시각을 경과한 이후 일정 시간이 경과되면, 절전 모드 진입 신호를 생성하여 상기 전원 공급부로 전달하는 것을 특징으로 하는 절전형 센서 노드.
The method of claim 3,
The signal generation module,
And a power saving mode entry signal is generated and transmitted to the power supply unit when a predetermined time elapses after the current time passes a specific time as a result of the determination by the time determining module.
제1항, 제3항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서,
상기 리얼 타임 클럭 모듈은, 별도 전원을 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 절전형 센서 노드.The method according to any one of claims 1 and 3 to 4,
The real time clock module is a power saving sensor node, characterized in that provided with a separate power supply. 삭제delete
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