KR101256105B1 - 피에조 압전센서를 이용한 도로 및 터널 조명기기 점소등 제어장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피에조 압전센서를 이용한 도로 및 터널 조명기기 점소등 제어장치에 관한 것으로 특히, 빛 감지센서와 점소등 제어기를 구비하고 도로나 터널의 측면부에 정해진 간격을 두고 설치된 조명기기의 점소등을 제어하는 장치를 구성함에 있어서, 도로나 터널의 측면부에 정해진 거리는 두고 각각 x, y, z방향으로 매설되어 차량의 종류 및 속도별로 서로 다른 값을 갖고 지상으로 전달되는 주행진동에 대한 진폭과 주파수 및 전압/전류를 검출하는 수개의 피에조 압전센서와; 전원공급부와 무선 송신부 및 제어부를 구비하고 도로나 터널의 측면부에 고정 설치되어 설치 초기에는 상기 피에조 압전센서들로부터 검출되는 차량들의 종류 및 주행 속도별 각종 진동파 및 전압/전류를 입력받아 임시기억장치에 기억시켜 데이터 베이스화하고, 차량들의 종류 및 속도별 진동파에 대한 전압 및 전류의 수집이 완료된 후에는 주변 조도가 일정조도 이내로 낮아진 상태에서 차량이 일정거리 이내로 근접해오면 인접한 각 조명기기 점소등 제어기에 해당 조명기기에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온"신호를 무선으로 송출하고, 정해진 시간 이상 차량의 주행이 검출되지 않으면 인접한 각 조명기기의 점소등 제어기에 해당 조명기기에 대한 ID와 조명기기 "오프"신호를 무선으로 송출하는 무선제어신호 송출기와; 각 조명기기에 설치되어 있는 점소등 제어기 내에 내장되어 상기 무선제어신호 송출기로부터 송출되어 오는 각종 데이터를 수신하여 점소등 제어기 내의 마이컴에 전달하여 점소등 제어기로 하여금 수신된 데이터 중 ID를 자체의 ID와 상호 비교하여 같을 경우 수신된 디밍제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호에 맞춰 해당 조명기기를 점등 또는 소등시키도록 하는 무선제어신호 수신기;로 구성한 것을 특징으로 한다.
따라서, 불필요한 전력손실 및 그에 따른 경제적 비용부담을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 조명기기 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있어 유지보수에 따른 비용 등을 대폭 절감할 수 있는 것이다.
따라서, 불필요한 전력손실 및 그에 따른 경제적 비용부담을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 조명기기 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있어 유지보수에 따른 비용 등을 대폭 절감할 수 있는 것이다.
Description
본 발명은 피에조 압전센서를 이용한 도로 및 터널 조명기기 점소등 제어장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 정해진 간격을 두고 조명기기가 설치되어 있는 도로나 터널 등의 측면부에 정해진 거리는 두고 차량들의 주행에 따라 서로 다른 값을 갖고 지상으로 전달되는 진동에 대한 진폭 및 주파수에 따라 서로 다른 전압을 발생시키는 피에조 압전센서들을 x, y, z방향으로 설치하여 일정기간 동안 도로를 주행하는 차량들의 종류와 속도 및 거리 등에 따라 서로 다르게 전해오는 진동에 대한 주파수 및 진폭을 각각 전압 및 전류로 입력받아 데이터 베이스화한 후 이를 토대로 차후 해당 지역을 차량이 근접해오므로 인해 소정 주파수 및 진폭의 진동과 전압이 검출되면 기 입력되어 있는 데이터와 상호 비교하여 해당 차량이 어떤 종류이며 그 속도는 어느 정도인지를 판단하여 정해진 거리 이내로 근접되고 있음이 판명되면 무선을 통해 인접지역에 설치되어 있는 조명기기에 대한 ID별 온/오프신호 및 디밍 제어신호를 자동으로 송출하여 도로 및 터널에 설치되어 있는 조명기기들을 자동으로 점소등 제어할 수 있도록 발명한 것이다.
일반적으로 일반 도로나, 고속도로, 교량 또는 터널에서 일정한 간격을 두고 설치되어 있는 가로등 또는 조명등(이하 "조명기기"라 총칭함)에서는 점등동작이 주변의 밝기에 따라 일률적으로 수행되고 있으며 또한 점등된 후에도 가로등 또는 조명등이 일정한 휘도를 유지하고 있다.
따라서, 절전효과 및 교통상황 파악의 측면에서 차량의 수 또는 교통량의 변화에 따른 가로등 또는 조명등의 휘도 및 점등수의 조절이 필요함에도 불구하고 종래 도로 및 터널 등에 설치되어 있는 조명기기에서는 이를 제어할 수 없는 문제점이 있다.
따라서, 종래 등록실용신안공보 20-0258569호의 교통자료에 따른 가로등 및 조명등 제어장치에서는 도로를 통과하는 차량을 순차적으로 감지하는 복수의 차량감지센서와, 상기 복수의 차량감지센서에서 감지된 차량 검지 신호로부터 교통자료를 산출하는 복수의 차량 검지기와, 상기 복수의 차량 검지기에서 산출된 교통자료로부터 단계별 및 구간별 교통상황신호를 출력하는 교통자료분석장치와, 상기 교통자료분석장치에서 출력된 단계별 및 구간별 교통상황신호에 대응하는 제어신호를 생성하는 구간/단계별 제어장치와, 상기 구간/단계별 제어장치에서 생성된 제어신호에 의하여 가로등 또는 조명등의 휘도 및 점멸을 조절하는 휘도/점멸조절기를 제시하고 있다.
그러나 이와 같은 구성을 갖는 가로등 및 조명등 제어장치는 단순히 교통량의 상태에 따라 가로등 또는 조명등의 휘도 및 점등 수를 제어하고 있어 일부 절전효과는 가질 수 있으나, 이는 차량의 유무 및 속도 검출에 따른 고명기구의 점소등 제어가 아니고 각 구간별 평균 교통 흐름을 파악하여 가로등 또는 조명등의 휘도 및 점등 수를 제어하는 형태를 갖고 있어 최적의 제어가 이루어질 수 없는 실정이다.
또한, 등록실용신안공보 20-0231884호에서 제시된 터널등 자동제어장치에서는 터널의 규모와 이용도 및 관리여건을 고려하여 터널 내부와 접속도로의 밝기를 적정상태로 유지하고 전력소모가 최소화 되도록 제어할 수 있도록 하고 있는데, 이는 단순히 터널등의 작동을 마이크로컴퓨터를 이용하여 자동으로 제어하는 터널등 제어기와; 터널등 제어기에 연결되어 터널안의 조도를 감지, 터널안 공기의 오염도 감지, 터널의 차량흐름 감지, 터널주변의 조도를 감지하는 감지수단과; 상기 터널등 제어기에와 연결되어 터널등과 접속도로 가로등에 전원을 공급하는 터널등 수배전반과 경보 표지판으로 이루어진 것을 구성으로 되어 있다.
그러나 이와 같은 구성은 단순히 터널 내부의 조도에 따라 터널등의 밝기를 단계별로 조절하고 있을 뿐 차량의 유무를 감지하여 터널등 자체의 점,소등을 자동제어하지 않고 있어 차량의 소통이 전혀 없을시에도 터널등이 점등된 상태를 유지하게 되므로 불필요하게 전력을 소모하게 됨은 물론 그에 대응하여 불필요하게 경제적 부담을 주게 되고, 또한 터널등 자체의 수명이 대폭 감소되어 유지보수에 따른 비용이 많이 들게 되는 문제점이 있다.
한편, 종래 대부분의 도로나 터날에서는 차량의 유무 및 속도 등을 초음파감지센서 또는 적외선(IR)센서를 이용하여 검출하거나, 혹은 도로상에 코일을 매설하는 형태의 유도감지방식을 이용하여 검출하고 있다.
그런데, 전자의 경우는 감지거리(대략 20-30m)가 짧아 설치위치에 제한이 있고, 정해진 거리 이내에 있어야만 차량 등의 검지가 가능하며, 특히 터널의 경우에도 여러 개를 설치해야만 하고, 또한 주변에서 움직이는 물체(예를 들어 사람이나 동물 및 태풍에 흩날리는 낙엽 등)가 있을 때 이에 모두 반응하게 되므로 정확한 차량의 유무 및 속도 등을 감지할 수 없고, 또 먼지 등이 부착될 경우 감지성능이 저하됨은 물론 심할 경우에는 아예 차량 등을 감지하지 못하는 등의 문제점이 있다.
또한, 후자의 경우에는 도로를 절개한 후 코일일 매설해야하므로 설치비용이 많이 들고, 특히 도로의 덧씌우기 공가가 실시될 경우 감도가 변경되므로 새롭게 매설해야 되어 유지보수에 따른 비용도 많이 들게 되는 문제점이 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 정해진 간격을 두고 조명기기가 설치되어 있는 도로나 터널 등의 측면부에 정해진 거리는 두고 차량들의 주행에 따라 서로 다른 값을 갖고 지상으로 전달되는 진동에 대한 진폭 및 주파수에 따라 서로 다른 전압을 발생시키는 피에조 압전센서들을 x, y, z방향으로 설치함은 물론 태양광 전지 모듈 등에 의해 구동되는 무선제어신호 송출기를 설치하고, 각 조명기기 제어기에는 무선제어신호 수신기를 부가 설치하여, 초기 일정기간 동안에는 피에조 압전센서들을 통해 해당 도로를 주행하는 차량들의 종류별과 속도별 및 거리별 등에 따라 서로 다르게 전해오는 진동에 대한 주파수 및 진폭을 각각 전압 및 전류로 입력받아 데이터 베이스화한 후, 이를 토대로 차후 해당 지역을 차량이 근접해오므로 인해 소정 주파수 및 진폭의 진동과 전압이 검출되면 기 입력되어 있는 데이터들과 상호 비교하여 해당 차량이 어떤 종류이며 그 속도는 어느 정도인지를 판단하여 속도 대비 정해진 거리 이내로 근접되고 있음이 판명되면 무선을 통해 인접지역에 설치되어 있는 조명기기 제어기에 각 조명기기들에 ID들과 각각의 조명기기에 대한 온/오프신호 및 디밍 제어신호를 자동으로 송출하여 도로 및 터널에 설치되어 있는 조명기기들을 자동으로 점/소등 제어할 수 있도록 함으로써 불필요한 전력손실 및 그에 따른 경제적 비용부담을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 조명기기 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있어 유지보수에 따른 비용 등을 대폭 절감할 수 있는 피에조 압전센서를 이용한 도로 및 터널 조명기기 점소등 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명 장치는, 빛 감지센서와 점소등 제어기를 구비하고 도로나 터널의 측면부에 정해진 간격을 두고 설치된 조명기기의 점소등을 제어하는 장치를 구성함에 있어서, 도로나 터널의 측면부에 정해진 거리는 두고 각각 x, y, z방향으로 매설되어 차량의 종류 및 속도별로 서로 다른 값을 갖고 지상으로 전달되는 주행진동에 대한 진폭과 주파수 및 전압/전류를 검출하는 수개의 피에조 압전센서와; 전원공급부와 무선 송신부 및 제어부를 구비하고 도로나 터널의 측면부에 고정 설치되어 설치 초기에는 상기 피에조 압전센서들로부터 검출되는 차량들의 종류 및 주행 속도별 각종 진동파 및 전압/전류를 입력받아 임시기억장치에 기억시켜 데이터 베이스화하고, 차량들의 종류 및 속도별 진동파에 대한 전압 및 전류의 수집이 완료된 후에는 주변 조도가 일정조도 이내로 낮아진 상태에서 차량이 일정거리 이내로 근접해오면 인접한 각 조명기기 점소등 제어기에 해당 조명기기에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온"신호를 무선으로 송출하고, 정해진 시간 이상 차량의 주행이 검출되지 않으면 인접한 각 조명기기의 점소등 제어기에 해당 조명기기에 대한 ID와 조명기기 "오프"신호를 무선으로 송출하는 무선제어신호 송출기와; 각 조명기기에 설치되어 있는 점소등 제어기 내에 내장되어 상기 무선제어신호 송출기로부터 송출되어 오는 각종 데이터를 수신하여 점소등 제어기 내의 마이컴에 전달하여 점소등 제어기로 하여금 수신된 데이터 중 ID를 자체의 ID와 상호 비교하여 같을 경우 수신된 디밍 제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호에 맞춰 해당 조명기기를 점등 또는 소등시키도록 하는 무선제어신호 수신기;로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 무선제어신호 송출기 내 제어부는 피에조 압전센서들로부터 입력되는 미세 진동파 및 전압/전류를 일정레벨로 증폭시켜 주는 증폭기와; 상기 증폭기를 통해 일정레벨로 증폭되어 출력되는 차량 주행 검지 파형을 특정 형태로 변형시켜 주는 파형 정형부와; 차량의 종류에 따른 선별 데이터를 포함하여 각 차량들의 속도별 진동파에 대한 진폭과 진동 주파수 및 전압/전류 데이터 및 각 조명기기들에 대한 ID와 디밍 제어신호를 기억하고 있다가 마이컴의 요구가 있을시 이들을 출력시켜 주는 임시기억장치와; 주변의 조도를 감지하여 마이컴에 전달하는 빛 감지센서와; 설치 초기 일정기간 동안에는 상기 피에조 압전센서들로부터 검출되는 차량들의 종류 및 주행 속도별 각종 진동파 및 전압/전류를 입력받아 임시기억장치에 기억시켜 데이터 베이스화하고, 데이터들의 수집이 완료된 후에는 주변 조도가 일정조도 이내로 낮아진 상태에서 차량이 일정거리 이내로 근접해오는지의 여부에 대응하여 인접한 장소에 설치되어 있는 조명기기들에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호를 출력하는 마이컴과; 상기 마이컴에서 출력되는 각각의 조명기기에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호를 혼합시켜 송신 안테나를 구비한 무선 송신부를 통해 공중으로 송출시켜 주는 믹서;로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무선제어신호 송출기 내 전원공급부는, 상용전압을 정해진 높이의 직류전압으로 정류시켜 각부로 공급시켜 주는 정류회로부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 전원공급부는 무선제어신호 송출기의 함체 상부에 설치된 태양 전지 모듈 설치구에 설치되어 낮에 햇빛을 집광하여 전기적인 에너지로 변환한 후 충방전 제어부를 통해 축전지에 축적시켜 주는 수개의 태양 전지 모듈과; 상기 태양 전지 모듈들에 의해 집광된 후 전기에너지로 변환되어 출력되는 전압을 일정한 전압으로 제어하여 축전지에 축적시켰다가 각부로 공급시켜 주는 충방전 제어부와; 상기 무선제어신호 송출기의 함체 내에 설치되어 충방전 제어부를 통해 공급되는 태양 전지 모듈들의 전기에너지로 축적시켜 두었다가 충방전 제어부의 요구가 있을 때 각부의 구동에 필요한 전원전압으로 공급시켜 주는 수개의 축전지;로 구성한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 피에조 압전센서가 설치되는 도로 및 터널이 굽은 경우 해당 노면에 요홈을 형성시켜 차량의 바퀴와 노면 사이에서 일반 노면에서보다 강한 진동파가 발생되도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 조명기기는 발광다이오드를 이용하여 제작된 가로등 및 보안등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조명기기들에 대한 디밍 제어는 10-70% 이내에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 조명기기들이 차량의 검출로 인해 한번 점등된 다음 소등되는데 까지의 시간은 1초 - 10분 이내에서 조절 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 차량 진입시 상기 피에조 압전센서의 작동 감지거리는 2-20m 범위 내에서 조절 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 터널 내에 설치되는 상기 조명기기들의 설치 간격은 왕복 8차로 도로 기준 조명기기 하나당 2차로를 커버하도록 하여 4열로 배치하고, 설치거리는 10m 간격을 갖도록 배치한 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 장치에 의하면, 정해진 간격을 두고 조명기기가 설치되어 있는 도로나 터널 등의 측면부에 정해진 거리는 두고 차량들의 주행에 따라 서로 다른 값을 갖고 지상으로 전달되는 진동에 대한 진폭 및 주파수에 따라 서로 다른 전압을 발생시키는 피에조 압전센서들을 x, y, z방향으로 설치함은 물론 태양광 전지 모듈 등에 의해 구동되는 무선제어신호 송출기를 설치하고, 각 조명기기 제어기에는 무선제어신호 수신기를 부가 설치하여, 초기 일정기간 동안에는 피에조 압전센서들을 통해 해당 도로를 주행하는 차량들의 종류별과 속도별 및 거리별 등에 따라 서로 다르게 전해오는 진동에 대한 주파수 및 진폭을 각각 전압 및 전류로 입력받아 데이터 베이스화한 후, 이를 토대로 차후 해당 지역을 차량이 정해진 거리 내로 근접해오므로 인해 소정 주파수 및 진폭의 진동과 전압이 검출되면 기 입력되어 있는 데이터들과 상호 비교하여 해당 차량이 어떤 종류이며 그 속도는 어느 정도인지를 판단하여 속도 대비 정해진 거리 이내로 근접되고 있음이 판명되면 무선을 통해 인접지역에 설치되어 있는 조명기기 제어기에 각 조명기기들에 ID들과 각각의 조명기기에 대한 온/오프신호 및 디밍 제어신호를 자동으로 송출하여 도로 및 터널에 설치되어 있는 조명기기들을 자동으로 점/소등 제어할 수 있도록 함으로써 불필요한 전력손실 및 그에 따른 경제적 비용부담을 방지할 수 있을 뿐만 아니라 조명기기 자체의 수명을 대폭 연장할 수 있어 유지보수에 따른 비용 등을 대폭 절감할 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다.
도 1은 본 발명 장치의 개략적인 블록 구성도.
도 2는 본 발명 장치를 곧은 도로상에 설치된 조명기기에 적용한 상태의 예시도.
도 3은 본 발명 장치를 굽은 도로상에 설치된 조명기기에 적용한 상태의 예시도.
도 4는 본 발명 장치를 터널 내에 설치된 조명기기에 적용한 상태의 예시도.
도 2는 본 발명 장치를 곧은 도로상에 설치된 조명기기에 적용한 상태의 예시도.
도 3은 본 발명 장치를 굽은 도로상에 설치된 조명기기에 적용한 상태의 예시도.
도 4는 본 발명 장치를 터널 내에 설치된 조명기기에 적용한 상태의 예시도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명 장치의 개략적인 블록 구성도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 장치를 곧은 도로상에 설치된 조명기기에 적용한 상태의 예시도를 나타낸 것이며, 도 3은 본 발명 장치를 굽은 도로상에 설치된 조명기기에 적용한 상태의 예시도를 나타낸 것이고, 도 4는 본 발명 장치를 터널 내에 설치된 조명기기에 적용한 상태의 예시도를 나타낸 것이다.
이에 따르면 본 발명 장치는,
빛 감지센서(11)와 점소등 제어기(12)를 구비하고 도로나 터널의 측면부에 정해진 간격을 두고 설치된 조명기기(1)의 점소등을 제어하는 장치를 구성함에 있어서,
도로나 터널의 측면부에 정해진 거리는 두고 각각 x, y, z방향으로 매설되어 차량의 종류 및 속도별로 서로 다른 값을 갖고 지상으로 전달되는 주행진동에 대한 진폭과 주파수 및 전압/전류를 검출하는 수개의 피에조 압전센서(2)와;
전원공급부(31)와 무선 송신부(32) 및 제어부(33)를 구비하고 도로나 터널의 측면부에 고정 설치되어 설치 초기에는 상기 피에조 압전센서(2)들로부터 검출되는 차량들의 종류 및 주행 속도별 각종 진동파 및 전압/전류를 입력받아 임시기억장치(333)에 기억시켜 데이터 베이스화하고, 차량들의 종류 및 속도별 진동파에 대한 전압 및 전류의 수집이 완료된 후에는 주변 조도가 일정조도 이내로 낮아진 상태에서 차량이 일정거리 이내로 근접해오면 인접한 각 조명기기(1)의 점소등 제어기(12)에 해당 조명기기에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온"신호를 무선으로 송출하고, 정해진 시간 이상 차량의 주행이 검출되지 않으면 인접한 각 조명기기 점소등 제어기에 해당 조명기기에 대한 ID와 조명기기 "오프"신호를 무선으로 송출하는 무선제어신호 송출기(3)와;
각 조명기기(1)에 설치되어 있는 점소등 제어기(12) 내에 내장되어 상기 무선제어신호 송출기(3)로부터 송출되어 오는 각종 데이터를 수신하여 점소등 제어기(12) 내의 마이컴(121)에 전달하여 점소등 제어기(12)로 하여금 수신된 데이터 중 ID를 자체의 ID와 상호 비교하여 같을 경우 수신된 디밍제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호에 맞춰 해당 조명기기를 점등 또는 소등시키도록 하는 무선제어신호 수신기(13);로 구성한 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 무선제어신호 송출기(3) 내 제어부(33)는 피에조 압전센서(2)들로부터 입력되는 미세 진동파 및 전압/전류를 일정레벨로 증폭시켜 주는 증폭기(331)와;
상기 증폭기(331)를 통해 일정레벨로 증폭되어 출력되는 차량 주행 검지 파형을 특정 형태로 변형시켜 주는 파형 정형부(332)와;
차량의 종류에 따른 선별 데이터를 포함하여 각 차량들의 속도별 진동파에 대한 진폭과 진동 주파수 및 전압/전류 데이터 및 각 조명기기(1)들에 대한 ID와 디밍 제어신호를 기억하고 있다가 마이컴(335)의 요구가 있을시 이들을 출력시켜 주는 임시기억장치(333)와;
주변의 조도를 감지하여 마이컴에 전달하는 빛 감지센서(334)와;
설치 초기 일정기간 동안에는 상기 피에조 압전센서(2)들로부터 검출되는 차량들의 종류 및 주행 속도별 각종 진동파 및 전압/전류를 입력받아 임시기억장치(333)에 기억시켜 데이터 베이스화하고, 데이터들의 수집이 완료된 후에는 주변 조도가 일정조도 이내로 낮아진 상태에서 차량이 일정거리 이내로 근접해오는지의 여부에 대응하여 인접한 장소에 설치되어 있는 조명기기(1)들에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호를 출력하는 마이컴(335)과;
상기 마이컴(335)에서 출력되는 각각의 조명기기에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호를 혼합시켜 송신 안테나(321)를 구비한 무선 송신부(32)를 통해 공중으로 송출시켜 주는 믹서(336);로 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 무선제어신호 송출기(3) 내 전원공급부(31)는, 상용전압을 정해진 높이의 직류전압으로 정류시켜 각부로 공급시켜 주는 정류회로부(311)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또, 상기 전원공급부(31)는 무선제어신호 송출기(3)의 함체(30) 상부에 설치된 태양 전지 모듈 설치구(312)에 설치되어 낮에 햇빛을 집광하여 전기적인 에너지로 변환한 후 충방전 제어부를 통해 축전지에 축적시켜 주는 수개의 태양 전지 모듈(313)과;
상기 태양 전지 모듈(313)들에 의해 집광된 후 전기에너지로 변환되어 출력되는 전압을 일정한 전압으로 제어하여 축전지(315)에 축적시켰다가 각부로 공급시켜 주는 충방전 제어부(314)와;
상기 무선제어신호 송출기(3)의 함체(30) 내에 설치되어 충방전 제어부(314)를 통해 공급되는 태양 전지 모듈(313)들의 전기에너지로 축적시켜 두었다가 충방전 제어부(314)의 요구가 있을 때 각부의 구동에 필요한 전원전압으로 공급시켜 주는 수개의 축전지(315);로 구성한 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 피에조 압전센서(2)가 설치되는 도로 및 터널이 굽은 경우 해당 노면에 요홈(4)을 형성시켜 차량의 바퀴와 노면 사이에서 일반 노면에서보다 강한 진동파가 발생되도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 상기 조명기기(1)는 발광다이오드를 이용하여 제작된 가로등 및 보안등을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조명기기(1)들에 대한 디밍 제어는 10-70% 이내에서 이루어지는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 조명기기(1)들이 차량의 검출로 인해 한번 점등된 다음 소등되는데 까지의 시간은 1초 - 10분 이내에서 조절 가능하도록 한 것을 특징으로 한다.
또, 차량 진입시 상기 피에조 압전센서(2)의 작동 감지거리는 2-20m 범위 내에서 조절 가능한 것을 특징으로 한다.
또한, 터널 내에 설치되는 상기 조명기기(1)들의 설치 간격은 왕복 8차로 도로 기준 조명기기(1) 하나당 2차로를 커버하도록 하여 4열로 배치하고, 설치거리는 10m 간격을 갖도록 배치한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 구성된 본 발명 장치에 대한 작용효과를 설명하면 다음과 같다.
먼저, 본 발명 장치는 빛 감지센서(11)와 점소등 제어기(12)를 구비하고 도로나 터널의 측면부에 정해진 간격을 두고 설치된 조명기기(1)의 점소등 제어기(12)에는 무선제어신호 수신기(13)를 부가 설치하고, 도로나 터널의 측면부에 정해진 거리는 두는 수개의 피에조 압전센서(2)를 매설함은 물론 지상에는 무선제어신호 송출기(3)를 설치하여, 차량이 무선제어신호 송출기(3) 측으로 정해진 거리 내로 근접하면 인접지역에 설치되어 있는 조명기기 제어기에 각 조명기기들에 ID들과 각각의 조명기기에 대한 온/오프신호 및 디밍 제어신호를 자동으로 송출하여 도로 및 터널에 설치되어 있는 조명기기들을 자동으로 점/소등 제어할 수 있도록 한 것을 주요기술 구성요소로 한다.
이때, 상기한 수개의 피에조 압전센서(2)는 차량의 종류 및 속도별로 서로 다른 값을 갖고 지상으로 전달되는 주행진동에 대한 진폭(차량의 종류 구분)과 주파수(감쇄율 측정을 통해 물체와의 거리 산출) 및 전압/전류(물체와의 거리 및 차량의 중량 등 산출)를 검출할 수 있도록 도로나 터널의 측면부에 정해진 거리는 두고 각각 x, y, z방향으로 매설된다.
뿐만 아니라, 상기 피에조 압전센서(2)는 감도 조절 기능을 구비한 것으로, 이들을 설치할 때 사용자가 임으로 작동 감지거리를 설정할 수 있는데, 본 발명에서는 차량 진입시 상기 피에조 압전센서(2)의 작동 감지거리를 2-20m 범위 중 어느 한 값을 갖도록 조절하여 설정할 수 있도록 하였다.
한편, 상기 피에조 압전센서(2)가 설치되는 도로 및 터널이 도 2 및 도 4와 같이 곧은 경우에는 요홈이 구비된 차량의 전체 바퀴와 노면 사이에서 발생되는 진동파가 피에조 압전센서(2)에 원활히 전달되나, 도 3과 같이 도로가 굽은 경우 진동파가 피에조 압전센서(2)들에 정확히 전달되지 않을 우려가 있으므로 본 발명에서는 굽은 도로의 경우 해당 노면에 요홈(4)을 형성시켜 차량의 바퀴와 노면 사이에서 일반 노면에서보다 강한 진동파가 발생되도록 하였다.
또한, 본 발명 장치가 적용된 조명기기(1)는 필요에 따라 조도를 제어(즉, 디밍 제어)할 수 있도록 발광다이오드를 이용하여 제작되는 가로등 및 보안등 등을 포함하게 된다.
한편, 상기 무선제어신호 송출기(3)는 전원공급부(31)와 무선 송신부(32) 및 제어부(33)를 구비하고, 도로나 터널의 측면부에 고정 설치되어 설치 초기에는 상기 피에조 압전센서(2)들로부터 검출되는 차량들의 종류 및 주행 속도별 각종 진동파 및 전압/전류를 입력받아 임시기억장치(333)에 기억시켜 데이터 베이스화하고, 차량들의 종류 및 속도별 진동파에 대한 전압 및 전류의 수집이 완료된 후에는 주변 조도가 일정조도 이내로 낮아진 상태에서 차량이 일정거리 이내로 근접해오면 이전에 기 입력된 데이터들과 상호 비교하여 어떤 종류의 차가 어느 속도로 근접되고 있는지를 인식하고 인접한 각 조명기기(1)의 점소등 제어기(12)에 해당 조명기기에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온"신호를 무선으로 송출하고, 정해진 시간 이상 차량의 주행이 검출되지 않으면 인접한 각 조명기기 점소등 제어기에 해당 조명기기에 대한 ID와 조명기기 "오프"신호를 무선으로 송출하는 기능을 수행하게 된다.
이때, 상기 무선제어신호 송출기(3) 내 제어부(33)는 증폭기(331)와 파형 정형부(332), 임시기억장치(333), 빛 감지센서(334), 마이컴(335), 믹서(336) 및 송신 안테나(321)를 구비한 무선 송신부(32)로 구성된 형태를 갖는다.
상기에 있어서 증폭기(331)는 피에조 압전센서(2)들로부터 입력되는 미세 진동파 및 전압/전류를 일정레벨로 증폭시켜 주는 기능을 수행하고, 상기 파형 정형부(332)는 증폭기(331)를 통해 일정레벨로 증폭되어 출력되는 차량 주행 검지 파형을 특정 형태로 변형시켜 주변잡음 및 왜곡된 파형을 정형파 형태로 정형시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
또, 상기 임시기억장치(333)는 차량 종류에 따른 선별 데이터를 포함하여 각 차량들의 속도별 진동파에 대한 진폭과 진동 주파수 및 전압/전류 데이터 및 각 조명기기(1)들에 대한 ID와 디밍 제어신호를 기억하고 있다가 마이컴(335)의 요구가 있을시 이들을 출력시켜 주는 기능을 수행하고, 상기 빛 감지센서(334)는 주변의 조도를 감지하여 조명기기(1)들에 대한 점소등 제어 실시 여부를 마이컴(335)에서 결정할 수 있도록 마이컴(335)에 전달하게 된다.
또한, 상기 마이컴(335)의 입력단자에는 도시 생략된 데이터 수집 키와, 제어프로그램 작동 키 등이 연결된 형태를 구비하고 있는 것으로, 본 발명 장치의 설치 초기 일정기간 동안에는 상기 피에조 압전센서(2)들로부터 검출되는 차량들의 종류 및 주행 속도별 각종 진동파 및 전압/전류를 입력받아 임시기억장치(333)에 기억시켜 데이터 베이스화하고, 데이터들의 수집이 완료된 후에는 주변 조도가 일정조도 이내로 낮아진 상태에서 차량이 일정거리 이내로 근접해오면 소정의 제어프로그램을 수행하여 기 데이터 베이스화된 데이터들과 상호 비교하여 어떤 종류의 차가 어느 속도로 근접되고 있는지를 인식하고 인접한 장소에 설치되어 있는 조명기기(1)들에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호를 출력시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
그리고, 상기 믹서(336)는 마이컴(335)에서 출력되는 각각의 조명기기(1)들에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호를 혼합시켜 송신 안테나(321)를 구비한 무선 송신부(32)를 통해 공중으로 송출시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
한편, 상기 무선제어신호 송출기(3)에 전원전압을 공급시켜 주기 위해 설치되는 전원공급부(31)는 본 발명 장치가 설치되는 장소에 따라 상용전원을 직접 공급할 수도 있고, 또 태양 광 발전을 통해 발전한 전원을 공급할 수도 있다.
따라서, 본 발명에서는 상기 무선제어신호 송출기(3) 내에 설치되는 전원공급부(31)를 상용전압을 정해진 높이의 직류전압으로 정류시켜 각부로 공급시켜 주는 정류회로부(311)로 구성하거나, 또는 수개의 태양 전지 모듈(313)과 충방전 제어부(314) 및 수개의 축전지(315)로 이루어지는 태양 광 발전 시스템을 모두 제시하는 바이다.
이때, 상기 전원공급부(31)로 태양 광 발전 시스템을 구성하고 있는 수개의 태양 전지 모듈(313)은, 무선제어신호 송출기(3)의 함체(30) 상부에 설치한 태양 전지 모듈 설치구(312)에 설치하여 낮에 햇빛을 집광하여 전기적인 에너지로 변환한 후 충방전 제어부(314)를 통해 축전지(315)에 축적시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
또, 상기 충방전 제어부(314)는 태양 전지 모듈(313)들에 의해 집광된 후 전기에너지로 변환되어 출력되는 전압을 일정한 전압으로 제어하여 축전지(315)에 축적시켰다가 필요에 따라 축전지(315)에 충전된 전압을 각부의 구동전압으로 공급시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
또한, 상기한 수개의 축전지(315)는 무선제어신호 송출기(3)의 함체(30) 내에 설치되어 충방전 제어부(314)를 통해 공급되는 태양 전지 모듈(313)들의 전기에너지로 축적시켜 두었다가 충방전 제어부(314)의 요구가 있을 때 각부의 구동에 필요한 전원전압으로 공급시켜 주는 기능을 수행하게 된다.
한편, 상기 무선제어신호 수신기(13)는 각 조명기기(1)에 설치되어 있는 점소등 제어기(12) 내에 내장되어 상기 무선제어신호 송출기(3)로부터 송출되어 오는 각종 데이터를 수신하여 점소등 제어기(12) 내의 마이컴(121)에 전달하여 줌으로써 상기 점소등 제어기(12)에서 수신된 데이터 중 ID를 자체의 ID와 상호 비교하여 같을 경우 도시 생략한 전류제한기 등을 통해 수신된 디밍제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호를 발광다이오드로 구성된 해당 조명기기(1)에 출력시켜 원하는 조도로 조명기기를 점등시키게나 또는 정해진 시간 후 자동으로 소등시켜 줄 수 있게 된다.
이때, 상기 조명기기(1)들에 대한 조도를 제어해 주는 디밍 제어는 10-70% 이내에서 자유롭게 조절할 수 있도록 구성하였고, 또한 상기 조명기기(1)들이 차량의 검출로 인해 한번 점등된 다음 소등되는 시간 즉, 조명기기(1)들의 점등유지 시간은 필요에 따라 자유롭게 설정할 수 있는데 본 발명에서는 1초 이상 10분 이하의 시간에서 필요에 따라 자유롭게 조절 가능할 수 있도록 하였다.
또한, 터널 내에 설치되는 상기 조명기기(1)들의 기 설치된 형태를 그대로 유지시키며 본 발명의 주요기술 구성요소들만 추가할 수도 있으나, 신설되는 경우 그들의 설치 간격은 왕복 8차로 도로 기준(특히 터널 내 조명기기의 경우) 하나의 조명기기(1)가 2차로를 커버하도록 4열로 배치하고, 설치거리는 10m 간격을 갖도록 배치하여 예를 들어 600m 구간의 경우 총 240개의 조명기기를 설치하는 것이 가장 바람직하다.
물론, 상기한 예시는 한정할 수 없으며 해당 터널 또는 도로의 주변여건 및 조명기기(1)들의 조도량 및 그 구조 등에 따라 다양한 형태로 변경 가능하다.
상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다.
1 : 조명기기
11 : 빛 감지센서 12 : 점소등 제어기
121 : 마이컴 13 : 무선제어신호 수신기
2 : 피에조 압전센서
3 : 무선제어신호 송출기 30 : 함체
31 : 전원공급부
311 : 정류회로부 312 : 태양 전지 모듈 설치구
313 : 태양 전지 모듈 314 : 충방전 제어부
315 : 축전지
32 : 무선 송신부 321 : 안테나
33 : 제어부
331 : 증폭기 332 : 파형 정형부
333 : 임시기억장치 334 : 빛 감지센서
335 : 마이컴 336 : 믹서
4 : 요홈
11 : 빛 감지센서 12 : 점소등 제어기
121 : 마이컴 13 : 무선제어신호 수신기
2 : 피에조 압전센서
3 : 무선제어신호 송출기 30 : 함체
31 : 전원공급부
311 : 정류회로부 312 : 태양 전지 모듈 설치구
313 : 태양 전지 모듈 314 : 충방전 제어부
315 : 축전지
32 : 무선 송신부 321 : 안테나
33 : 제어부
331 : 증폭기 332 : 파형 정형부
333 : 임시기억장치 334 : 빛 감지센서
335 : 마이컴 336 : 믹서
4 : 요홈
Claims (9)
- 빛 감지센서와 점소등 제어기를 구비하고 도로나 터널의 측면부에 정해진 간격을 두고 설치된 조명기기의 점소등을 제어하는 장치를 구성함에 있어서,
도로나 터널의 측면부에 정해진 거리는 두고 각각 x, y, z방향으로 매설되어 차량의 종류 및 속도별로 서로 다른 값을 갖고 지상으로 전달되는 주행진동에 대한 진폭과 주파수 및 전압/전류를 검출하는 수개의 피에조 압전센서와;
전원공급부와 무선 송신부 및 제어부를 구비하고 도로나 터널의 측면부에 고정 설치되어 설치 초기에는 상기 피에조 압전센서들로부터 검출되는 차량들의 종류 및 주행 속도별 각종 진동파 및 전압/전류를 입력받아 임시기억장치에 기억시켜 데이터 베이스화하고, 차량들의 종류 및 속도별 진동파에 대한 전압 및 전류의 수집이 완료된 후에는 주변 조도가 일정조도 이내로 낮아진 상태에서 차량이 일정거리 이내로 근접해오면 인접한 각 조명기기 점소등 제어기에 해당 조명기기에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온"신호를 무선으로 송출하고, 정해진 시간 이상 차량의 주행이 검출되지 않으면 인접한 각 조명기기의 점소등 제어기에 해당 조명기기에 대한 ID와 조명기기 "오프"신호를 무선으로 송출하는 무선제어신호 송출기와;
각 조명기기에 설치되어 있는 점소등 제어기 내에 내장되어 상기 무선제어신호 송출기로부터 송출되어 오는 각종 데이터를 수신하여 점소등 제어기 내의 마이컴에 전달하여 점소등 제어기로 하여금 수신된 데이터 중 ID를 자체의 ID와 상호 비교하여 같을 경우 수신된 디밍제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호에 맞춰 해당 조명기기를 점등 또는 소등시키도록 하는 무선제어신호 수신기;로 구성하되,
상기 무선제어신호 송출기 내 제어부는,
피에조 압전센서들로부터 입력되는 미세 진동파 및 전압/전류를 일정레벨로 증폭시켜 주는 증폭기와; 상기 증폭기를 통해 일정레벨로 증폭되어 출력되는 차량 주행 검지 파형을 특정 형태로 변형시켜 주는 파형 정형부와; 차량의 종류에 따른 선별 데이터를 포함하여 각 차량들의 속도별 진동파에 대한 진폭과 진동 주파수 및 전압/전류 데이터 및 각 조명기기들에 대한 ID와 디밍 제어신호를 기억하고 있다가 마이컴의 요구가 있을시 이들을 출력시켜 주는 임시기억장치와; 주변의 조도를 감지하여 마이컴에 전달하는 빛 감지센서와; 설치 초기 일정기간 동안에는 상기 피에조 압전센서들로부터 검출되는 차량들의 종류 및 주행 속도별 각종 진동파 및 전압/전류를 입력받아 임시기억장치에 기억시켜 데이터 베이스화하고, 데이터들의 수집이 완료된 후에는 주변 조도가 일정조도 이내로 낮아진 상태에서 차량이 일정거리 이내로 근접해오는지의 여부에 대응하여 인접한 장소에 설치되어 있는 조명기기들에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호를 출력하는 마이컴과; 상기 마이컴에서 출력되는 각각의 조명기기에 대한 ID와 디밍 제어신호 및 조명기기 "온" 또는 "오프"신호를 혼합시켜 송신 안테나를 구비한 무선 송신부를 통해 공중으로 송출시켜 주는 믹서;로 구성하고,
상기 무선제어신호 송출기 내 전원공급부는,
상용전압을 정해진 높이의 직류전압으로 정류시켜 각부로 공급시켜 주는 정류회로부로 구성하거나, 또는 무선제어신호 송출기의 함체 상부에 설치된 태양 전지 모듈 설치구에 설치되어 낮에 햇빛을 집광하여 전기적인 에너지로 변환한 후 충방전 제어부를 통해 축전지에 축적시켜 주는 수개의 태양 전지 모듈과; 상기 태양 전지 모듈들에 의해 집광된 후 전기에너지로 변환되어 출력되는 전압을 일정한 전압으로 제어하여 축전지에 축적시켰다가 각부로 공급시켜 주는 충방전 제어부와; 상기 무선제어신호 송출기의 함체 내에 설치되어 충방전 제어부를 통해 공급되는 태양 전지 모듈들의 전기에너지로 축적시켜 두었다가 충방전 제어부의 요구가 있을 때 각부의 구동에 필요한 전원전압으로 공급시켜 주는 수개의 축전지;로 구성하며,
상기 피에조 압전센서가 설치되는 도로 및 터널이 굽은 경우 해당 노면에 요홈을 형성시켜 차량의 바퀴와 노면 사이에서 일반 노면에서보다 강한 진동파가 발생되도록 하고,
상기 조명기기는 발광다이오드를 이용하여 제작된 가로등 및 보안등을 포함하며,
상기 조명기기들에 대한 디밍 제어는 10-70% 이내에서 이루어지고,
상기 조명기기들이 차량의 검출로 인해 한번 점등된 다음 소등되는데 까지의 시간은 1초 - 10분 이내에서 조절 가능하며,
차량 진입시 상기 피에조 압전센서의 작동 감지거리는 2-20m 범위 내에서 조절 가능한 것을 특징으로 하는 피에조 압전센서를 이용한 도로 및 터널 조명기기 점소등 제어장치. - 삭제
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