KR101376532B1 - 솔라 리피터와 배터리 검침기를 이용한 저전력 원격검침 시스템 및 그 방법 - Google Patents

솔라 리피터와 배터리 검침기를 이용한 저전력 원격검침 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

원격 검침 시스템 및 그 방법이 개시된다. 여기서, 원격 검침 시스템은 일기예보를 토대로 획득한 일조량에 따라 웨이크업 모드 시간 및 슬립모드 시간을 설정하여 스케줄링 정보를 생성하는 상위 노드, 그리고 상기 스케줄링 정보에 따라 검침 동작의 모드를 슬립 또는 웨이크업 모드로 전환시키며, 슬립모드 시간 동안 누적된 검침 정보 및 웨이크업 모드 시간동안 수신된 검침 정보를 상기 웨이크업 모드 시간동안 상기 상위 노드로 전송하는 원격 검침 노드를 포함한다.

Description

솔라 리피터와 배터리 검침기를 이용한 저전력 원격검침 시스템 및 그 방법 {Low-power automatic meter reading system and method using solar repeater and battery node}
본 발명은 솔라 리피터와 배터리 검침기를 이용한 저전력 원격검침 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
원격 검침 시스템의 여러 노드들(전기, 가스, 수도 등등…) 중에서 전기를 제외한 다른 노드들의 경우 따로 전원을 공급받을 방법이 없기 때문에 배터리를 이용하여 동작을 해야 한다. 또한, 검침을 수집하는 중계기, 집중기 등은 하위 노드들 보다 처리하는 데이터가 많기 때문에 솔라 패널등을 이용하여 추가적으로 전원을 공급해 주는 경우가 일반적이다.
이 경우 가장 문제가 되는 것은 배터리의 수명과 솔라 패널의 일조량에 따른 운영 시간의 부정확함이 발생한다.
일반적으로 가스, 수도 등의 노드는 가정집 안에 있는 경우가 많고 개체수가 많기 때문에 담당 업체에서 배터리 교체를 하게 되면 그 비용과 시간이 많이 들 수 밖에 없다. 그리고 솔라 패널을 사용하는 경우는 보조 충전용 배터리가 있다고 하더라도 장마 및 눈이 오게 되면 장기간 충전 소스를 받을 수 없어 내장 배터리가 결국 방전되어 검침 및 수집을 할 수 없는 것이 현실이다.
요즘의 스마트 그리드 추세가 검침 주기를 짧게 하여 실시간에 가깝게 데이터를 전송하는 것이기 때문에 배터리와 솔라패널을 이용해 더 효과적인 알고리즘을 통하여 수명을 늘릴 수 있는 방안이 요청되고 있는 실정이다.
한편, 종래의 솔라 원격 검침의 운영은 태양이 많이 들어오는 시간에 운영하고 이 외에 시간에 즉 평상시에는 슬립(Sleep) 상태로 대기한다. 하지만, 만약 특정 상황으로 인하여 태양빛을 받지 못하고 웨이크업 상태로 운영이 되다가 배터리가 방전되어 버린다면 예를 들어, 눈이 와서 태양전지판이 덮이는 경우 등이 되면, 더 이상의 운영이 불가능해 진다. 이런 경우 다시 태양빛이 들어 올 때 까지 기다려야 한다. 이는 솔라 패널을 이용해 정규적인 검침을 하는 경우에 발생하는 방식으로는 이러한 문제점들을 해결하기가 어렵다.
또한, 검침 노드(Battery Node)는 자신과 연결된 장치로부터 펄스를 센싱하여 해당 값을 정해진 주기마다 상위 노드 즉 중계기(repeater) 또는 게이트웨이로 전송한다. 즉 정해진 주기마다 전송 동작을 한다. 그런데 이렇게 하면 주기는 도래하였으나 펄스가 없는 시간일 경우 불필요하게 데이터 전송을 하게 되어 배터리를 소모하게 된다. 요즘 추세가 데이터 전송 주기를 짧게 하는 것이기 때문에 불필요한 배터리 소모는 더욱 많아질 수 밖에 없다.
따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 일조량 정보를 이용하여 웨이크업 모드 시간 및 슬립 모드 시간을 스케줄링하여 배터리를 절약할 수 있는 전송 동작을 제어하는 솔라 리피터와 배터리 검침기를 이용한 저전력 원격검침 시스템 및 그 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 한 특징에 따르면, 원격 검침 시스템은 일기예보를 토대로 획득한 일조량에 따라 웨이크업 모드 시간 및 슬립모드 시간을 설정하여 스케줄링 정보를 생성하는 상위 노드, 그리고 상기 스케줄링 정보에 따라 검침 동작의 모드를 슬립 또는 웨이크업 모드로 전환시키며, 슬립모드 시간 동안 누적된 검침 정보 및 웨이크업 모드 시간동안 수신된 검침 정보를 상기 웨이크업 모드 시간동안 상기 상위 노드로 전송하는 원격 검침 노드를 포함한다.
상기 상위 노드는,
현재 구동 전압을 측정하는 배터리 제어부, 그리고 상기 일조량에 따라 상기 스케줄링 정보를 생성하고, 상기 현재 구동 전압이 기 정의된 임계치보다 큰 경우, 상기 동작 모드가 웨이크업 모드일 때에는 상기 웨이크업 모드를 유지하고, 상기 동작 모드가 슬립모드일 때에는 상기 웨이크업 모드로 전환시키는 스케줄링 정보를 갱신하여 상기 원격 검침 노드에게 전송하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 배터리 제어부는,
솔라 판넬(solar panel)의 ADC(Analog Digital Converter) 전압을 샘플링하고,
상기 제어부는,
상기 ADC 샘플링 값을 상기 기 정의된 임계치와 비교할 수 있다.
상기 배터리 제어부는,
배터리 잔량을 측정하고,
상기 제어부는,
상기 현재 구동 전압이 기 정의된 임계치보다 크지 않고, 상기 동작 모드가 웨이크업 모드일 경우, 상기 배터리 잔량이 기 정의된 특정 비율을 초과하는지 판단하고, 상기 특정 비율을 초과하면 상기 웨이크업 모드를 유지하고, 상기 특정 비율 미만이면 슬립모드로 전환할 수 있다.
상기 제어부는,
상기 원격 검침 노드로부터 슬립모드 메시지가 수신되면, 지금까지 수신된 검침 정보를 저장하고, 슬립모드 데이터를 생성하며, 상기 원격 검침 노드로부터 검침 정보가 수신되기 시작하면, 수신된 검침 정보와 저장된 검침 정보를 비교하여 일치하지 않으면, 수신된 검침 정보로 업데이트 할 수 있다.
상기 원격 검침 노드는,
상기 상위 노드로부터 스케줄링 정보를 수신하고, 상기 스케줄링 정보에 따라 동작을 웨이크업 모드 또는 슬립모드로 전환하는 모드 제어부, 그리고 계량기로부터 수신되는 펄스 신호를 센싱하여 검침 정보를 생성하고, 상기 웨이크업 모드 시간 동안 상기 상위 노드로 상기 검침 정보를 전송하는 검침 정보 처리부를 포함할 수 있다.
상기 검침 정보 처리부는,
상기 펄스 신호가 센싱되는 시점에 상기 검침 정보를 상기 상위 노드로 전송할 수 있다.
상기 검침 정보 처리부는,
상기 펄스 신호가 센싱되는 시점에 슬립모드일 경우, 상기 검침 정보를 누적하고, 상기 펄스 신호가 센싱되는 시점에 웨이크업 모드일 경우, 상기 검침 정보 및 이전에 누적된 검침 정보를 상기 상위 노드로 전송할 수 있다.
상기 펄스 신호가 기 정의된 시간동안 수신되지 않으면, 상기 상위 노드로 슬립모드 메시지를 전송하고 슬립모드로 전환할 수 있다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 원격 검침 방법은, 검침 데이터를 수집하는 상위 노드와 연결되는 원격 검침 노드의 원격 검침 방법으로서, 일조량에 따라 생성된 검침 스케줄을 상기 상위 노드로부터 수신하는 단계, 상기 검침 스케줄에 따라 동작 모드를 슬립 또는 웨이크업 모드로 전환시키는 단계, 상기 동작 모드가 슬립모드일 경우, 검침 정보를 누적하는 단계, 그리고 상기 동작 모드가 웨이크업 모드일 경우, 누적된 검침 정보 및 현재 생성된 검침 정보를 상기 상위 노드로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 상위 노드로 전송하는 단계는,
펄스값의 수신 여부를 판단하는 단계, 펄스값이 수신되지 않으면, 슬립모드 메시지를 상기 상위 노드로 전송하는 단계, 그리고 펄스값이 수신되면, 상기 누적된 검침 정보 및 현재 생성된 검침 정보를 상기 상위 노드로 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 상위 노드로 전송하는 단계는,
상기 펄스값이 수신되는 시점에 상기 누적된 검침 정보 및 현재 생성된 검침 정보를 상기 상위 노드로 전송할 수 있다.
상기 상위 노드로 전송하는 단계 이후,
상기 상위 노드로부터 전송 응답을 수신하는 단계, 상기 전송 응답에 새로운 스케줄링 정보의 포함 유무를 판단하는 단계, 상기 스케줄링 정보가 포함되지 않으면, 상기 웨이크업 모드를 유지하는 단계, 그리고 상기 스케줄링 정보가 포함되었으면, 상기 스케줄링 정보에 따라 모드 전환을 수행하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 원격 검침 방법은 하나 이상의 원격 검침 노드로부터 각각의 검침 정보를 수집하는 상위 노드의 원격 검침 방법으로서, 상기 상위 노드가 일조량 정보에 따라 웨이크업 시간 및 슬립 시간을 유동적으로 조절하여 검침 스케줄링 정보를 생성하는 단계, 그리고 상기 검침 스케줄링 정보를 상기 하나 이상의 원격 검침 노드로 전송하는 단계를 포함한다.
상기 전송하는 단계 이후,
현재 구동 전압을 측정하는 단계, 상기 현재 구동 전압이 기 정의된 임계치보다 큰 지 판단하는 단계, 상기 현재 구동 전압이 상기 임계치보다 큰 경우, 상기 동작 모드가 웨이크업 모드일 때에는 상기 웨이크업 모드를 유지하는 단계, 상기 동작 모드가 슬립모드일 때에는 상기 웨이크업 모드로 전환시키는 단계, 그리고 전환된 모드 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 상기 하나 이상의 원격 검침 노드로 전송하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 동작 모드가 슬립모드일 때에는 상기 웨이크업 모드로 전환시키는 단계와 상기 전환된 모드 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 상기 하나 이상의 원격 검침 노드로 전송하는 단계 사이에,
상기 현재 구동 전압이 상기 임계치보다 작은 경우, 배터리 잔량을 측정하는 단계, 상기 배터리 잔량이 기 정의된 특정 비율을 초과하는지 판단하는 단계, 상기 배터리 잔량이 상기 특정 비율을 초과하고, 상기 동작 모드가 웨이크업 모드일 경우, 상기 웨이크업 모드를 유지하는 단계, 상기 배터리 잔량이 상기 특정 비율을 초과하고, 상기 동작 모드가 슬립모드일 경우, 상기 웨이크업 모드로 전환하는 단계, 그리고 상기 배터리 잔량이 상기 특정 비율 미만인 경우, 상기 동작 모드에 관계없이 슬립 모드로 전환하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 전환된 모드 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 상기 하나 이상의 원격 검침 노드로 전송하는 단계는,
상기 하나 이상의 원격 검침 노드로부터 각각 검침 정보를 수신하는 단계, 그리고 상기 전환된 모드 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 응답 정보에 포함시켜 상기 하나 이상의 원격 검침 노드에게 전송하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 하나 이상의 원격 검침 노드에게 전송하는 단계 이후,
상기 원격 검침 노드로부터 슬립모드 메시지를 수신하는 단계, 상기 원격 검침 노드로부터 수신된 검침 정보를 저장하고, 슬립모드 데이터를 생성하는 단계, 상기 원격 검침 노드로부터 검침 정보를 수신하는 단계, 그리고 현재 수신된 검침 정보와 기 저장된 검침 정보를 비교하여 일치하지 않으면, 수신된 검침 정보로 업데이트하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 원격 검침 노드에서 불필요한 데이터 전송을 하지 않아 배터리를 절약하므로 전체적인 노드의 수명을 늘릴 수 있다.
이와 같이, 원격 검침 노드의 수명이 늘어남으로 인해 배터리 교체 주기가 늘어나므로 비용 절감을 할 수 있다.
또한, 네트워크의 전체적인 데이터 전송량이 줄어들어 트래픽을 줄일 수 있다. 또한, 데이터 전송량이 줄어들기 때문에 특정 네트워크에서는 비용 절감을 할 수 있다.
또한, 실제 들어오는 일조량에 따라 중계기 및 원격 검침 노드의 동작 시간을 유연하게 설정하기 때문에 배터리가 방전될 확률이 거의 없다.
또한, 해당 지역의 일기예보 정보를 사용하기 때문에 각 지역의 특색에 맞는 스케쥴을 미리 설정할 수 있다.
또한, 동작 시간을 조절함에 따라 기존보다 사용자 온디맨드를 더 유연하게 처리할 수 있다.
또한, ADC 값을 확인하여 언제든지 웨이크업 상태로 전환이 가능 하기 때문에 결과적으로 훨씬 더 오랜 시간 동안 운영하게 된다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원격 검침 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원격 검침 노드의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 주기의 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중계기 또는 게이트웨이의 세부 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모드 스케줄링의 예시도이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 원격 검침 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모드 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 검침 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 원격 검침 노드의 동작을 나타낸 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 명세서에 기재된 "…부"의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예에 따른 솔라 리피터와 배터리 검침기를 이용한 저전력 원격검침 시스템 및 그 방법에 대하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 원격 검침 시스템의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 원격 검침 시스템은 복수의 원격 검침 노드(100), 중계기(200), 게이트웨이(300), WAN(wide area network)(400) 및 관리 서버(500)를 포함한다.
복수의 원격 검침 노드(100) 중 일부 원격 검침 노드(A, B)(100)는 중계기(200)를 통해 게이트웨이(300)와 연결된다. 그리고 복수의 원격 검침 노드(100) 중 일부 원격 검침 노드(C)(100)는 게이트웨이(300)와 바로 연결된다.
복수의 원격 검침 노드(100)는 가정이나 공장 등에 설치되며, 배터리(Battery)에 의해 구동되며, 일명 배터리 검침기라 할 수 있으나, 원격 검침 노드라 통칭하여 기술한다. 그리고 무선 원격 검침(OMR : Off-site Meter Reading) 방식으로 수도, 가스, 수도의 계량 데이터를 생성한다.
복수의 원격 검침 노드(100)는 미터링 타임(Metering time) 동안 미터기(600)로부터 발생하는 펄스를 측정하여 검침 정보를 생성한다. 그리고 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)로 전송한다.
여기서, 미터기(600)는 전기미터기, 수도미터기, 가스미터기 등을 포함하며, 디지털 미터기다.
이때, 원격 검침 노드(100)는 배터리에 의해 구동되므로 전력 소모량을 최소화하기 위해 대부분의 시간에는 슬립 모드(sleep mode)로 동작하며, 검침 스케줄에 따라 웨이크업(wake up) 시간에만 검침 정보를 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)로 전송한다.
중계기(200)는 솔라 리피터(solar repeater)를 의미하며, 중계기라 통칭하여 기술한다. 중계기(200)는 원격 검침 노드(100)와 게이트웨이(300) 간의 거리가 멀 경우, 원격 검침 노드(100)로부터 검침 정보를 수신하여 게이트웨이(300)로 전달한다.
게이트웨이(300)는 복수의 원격 검침 노드(100)로부터 검침 정보를 수집한다.
관리 서버(500)는 WAN(400)을 통해 게이트웨이(300)로부터 검침 정보를 수신하여 가공한 후, 고객에게 서비스를 제공한다.
여기서, 관리 서버(500)는 일기예보를 수집하여 일조량 정보를 획득하여 게이트웨이(300)로 전송한다. 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)는 일조량 정보를 토대로 웨이크업 모드(wake up mode) 및 슬립 모드(sleep mode)의 스케줄링을 설정하여 스케줄링 정보를 생성한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 원격 검침 노드의 세부 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 전송 주기의 예시도이다.
도 2를 참조하면, 원격 검침 노드(100)는 배터리(101), 모드 제어부(103), 통신부(105) 및 검침 정보 처리부(107)를 포함한다.
배터리(101)는 원격 검침 노드(100)를 구동하기 위한 전원을 공급한다.
모드 제어부(103)는 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)로부터 수신한 스케줄링 정보에 따라 동작 모드를 웨이크업 모드(wake up mode) 또는 슬립 모드(sleep mode)로 전환시킨다.
통신부(105)는 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)와 데이터 통신을 하며, 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)로부터 스케줄링 정보를 수신한다. 이때, 통신부(105)는 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)와 RF(Radio Frequency) 통신 또는 블루투스(bluetooth) 통신이 가능하다.
검침 정보 처리부(107)는 미터기(600)로부터 수신된 펄스값을 토대로 검침 정보를 생성하여 웨이크업 모드 시간 동안 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)에게 전송한다.
이때, 검침 정보 처리부(107)는 웨이크업 모드 시간 중 데이터 전송 주기가 도래하면, 검침 정보를 전송한다. 이때, 데이터 전송 주기는 도 3과 같다.
도 3을 참조하면, 펄스가 들어오는 2, 5, 6번 주기에는 데이터를 전송하지만 일정 시간동안 펄스가 들어오지 않아 타임아웃(Timeout)이 걸린 1, 3, 4의 경우에는 데이터를 전송하지 않는다.
원격 검침 노드(100)가 제일 배터리 소모가 심한 동작이 데이터 전송(Tx)이다. 실제로 가스나 수도 미터의 경우 새벽 시간대에는 거의 사용을 하지 않기 때문에 도 3과 같은 동작은 흔하다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 중계기 또는 게이트웨이의 세부 구성을 나타낸 블록도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 모드 스케줄링의 예시도이다.
도 4를 참조하면, 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)는 솔라판넬(solar panel)(201, 301), 배터리(203, 303), 배터리 제어부(205, 305), 제어부(207, 307) 및 통신부(209, 309)를 포함한다.
솔라판넬(201, 301)은 태양광을 집광한다.
배터리(203, 303)는 솔라판넬(201, 301)이 집광한 태양광을 전기 에너지로 전환하여 사용한다.
배터리 제어부(205, 305)는 솔라판넬(201, 301)의 구동 전압 즉 ADC 샘플링값을 측정한다. 또한, 배터리(203, 303)의 잔량을 측정한다.
제어부(207, 307)는 관리 서버(500)로부터 수신한 일조량 정보를 토대로 원격 검침 노드(100)의 동작을 웨이크업 또는 슬립시키는 스케줄링 정보를 생성한다. 이때, 도 5와 같이, 웨이크업 시간을 평소보다 더 많거나 적게 설정할 수 있다. 또한, 일조량 정보가 없더라도 배터리 용량을 체크해 최종 웨이크업 모드(wake up mode) 시간을 계산한다.
제어부(207, 307)는 슬립 모드여도 일정 주기 마다 전압 즉 ADC(Analog Digital Converter)를 측정해 솔라 패널(201, 301)이 운영될 정도의 전압이 들어오고 있다면 햇빛이 비추는 걸로 판단 할 수 있기 때문에 운영 모드에 상관 없이 동작 모드를 웨이크업 모드로 전환한다.
배터리 제어부(205, 305)는 일정 주기 마다 전압 즉 ADC(Analog Digital Converter)를 측정하여 제어부(207, 307)에게 제공한다.
통신부(209, 309)는 원격 검침 모드(100) 또는 관리 서버(500)와 데이터 통신을 수행한다. 관리 서버(500)로부터 일조량 정보를 수신한다. 원격 검침 모드(100)에게 스케줄링 정보를 전송한다. 원격 검침 모드(100)로부터 검침 정보를 수신하여 관리 서버(500)로 전달한다.
이제, 지금까지 설명한 구성을 토대로 원격 검침 방법을 설명하면 다음과 같다. 이때, 도 1~ 도 5의 구성요소에 대한 설명은 동일한 도면부호를 사용한다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 원격 검침 방법을 나타낸 흐름도이다. 이때, 원격 검침 노드(100), 중계기(200) 또는 게이트웨이(300), 관리 서버(500) 간의 연동 동작을 나타낸다.
도 6을 참조하면, 관리 서버(500)는 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)에게 일조량 정보를 전송한다(S101).
중계기(200) 또는 게이트웨이(300)의 제어부(207, 307)는 일조량 정보를 토대로 웨이크업 시간 및 슬립 시간을 스케줄링한다(S103). 그리고 스케줄링 정보를 원격 검침 노드(100)에게 전송한다(S105).
원격 검침 노드(100)의 모드 제어부(103)는 스케줄링 정보에 따라 웨이크업 모드 또는 슬립모드로 검침 동작을 제어한다(S107).
원격 검침 노드(100)의 검침 정보 처리부(107)는 계량기(600)로부터 검침 정보를 수신(S109)하면, 슬립모드인지 또는 웨이크업 모드인지를 판단한다(S111).
슬립모드인 경우, 미터링 타임 동안 수신된 펄스값을 토대로 생성한 검침 정보를 누적한다(S113).
웨이크업 모드인 경우, 도 3에서 설명한 데이터 전송 주기가 도래하면, 검침 정보를 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)로 전송한다(S115).
중계기(200) 또는 게이트웨이(300)는 전송 응답(Ack)을 전송한다(S117). 이때, 일조량 정보에 따라 혹은 배터리 용량에 따른 새로운 스케줄링 정보가 있다면, 스케줄링 정보를 전송 응답(Ack)에 포함시킨다.
여기서, 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)는 웨이크업(Wake Up) 시간인데 원격 검침 노드(100)로부터 검침 정보를 수신하면 자신의 웨이크업 스케쥴 정보를 응답해 줘서 원격 검침 노드(100)가 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)와 동기를 맞출 수 있도록 한다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 모드 제어 방법을 나타낸 순서도로서, 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)의 동작을 나타낸다.
먼저, 도 7을 참조하면, 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)의 제어부(207, 307)는 웨이크업 모드 시간일 때(S201), 현재 전압을 측정한다(S203). 즉 ADC 샘플링을 한다. 그리고 측정한 현재 전압이 기준 전압보다 큰지를 판단한다(S205).
이때, 현재 전압이 기준 전압보다 클 경우, 웨이크업 모드를 유지한다(S207).
반면, 현재 전압이 기준 전압보다 크지 않을 경우, 배터리 잔량을 측정한다(S209). 그리고 배터리 잔량이 임계값을 초과하는지 판단한다(S211). 임계값은 20%일 수 있다.
이때, 배터리 잔량이 임계값을 초과하면, 웨이크업 모드를 유지한다(S207).
반면, 배터리 잔량이 임계값을 초과하지 않으면, 슬립모드로 전환한다(S213).
즉, 정규적인 ADC 컨버팅 결과값이 솔라의 기준전압 이상이면 웨이크업 모드를 유지하지만, 기준전압 이하라면 햇빛이 비추는 것이 아니기 때문에 슬립모드로 전환한다.
이때, S213 단계는 웨이크업 모드 중에 슬립모드로 가는 타임아웃이 발생하는 경우에도 수행된다.
또한, 도 8을 참조하면, 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)의 제어부(207, 307)는 슬립모드 시간일 때(S301), 현재 전압을 측정한다(S303). 즉 ADC 샘플링을 한다. 그리고 측정한 현재 전압이 기준 전압보다 큰지를 판단한다(S305).
이때, 현재 전압이 기준 전압보다 클 경우, 웨이크업 모드로 전환한다(S307). 즉 기준 전압 이상이라면 햇빛이 비추기 때문에 슬립 시간에 상관없이 웨이크업 모드로 전환한다.
또한, 현재 전압이 기준 전압 미만일 경우, 슬립 모드를 유지한다.
또한, S307 단계는 웨이크업 모드로 가는 타입아웃이 발생하는 경우에도 수행된다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 원격 검침 방법을 나타낸 흐름도로서, 원격 검침 노드와 중계기 또는 게이트웨이 간의 동작을 나타낸다.
도 9를 참조하면, 원격 검침 노드(100)의 검침 정보 처리부(107)는 일정시간 이상 계량기(600)로부터 펄스 값이 미수신(S401)되면, 저장모드 메시지(Save Mode Message)를 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)에게 전송(S403)하고 응답(Ack)을 수신한다(S405). 그리고 저장모드로 전환한다(S407). 여기서, 저장모드 상태는 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)의 슬립모드와 동일하다. 그리고 배터리 소모를 최소한으로 설정하는 상태로써 배터리 소모가 심한 전송 및 수신(Rf Tx) 등은 하지 않는다.
이때, 저장모드 메시지를 수신한 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)는 현재까지 수신된 해당 원격 검침 노드(100)에 대한 검침 정보를 저장하고, 다시 검침 정보를 수신할 때까지 저장모드 데이터(Save Mode Data) 즉 슬립 데이터를 생성한다(S407). 예컨대 000… 값을 생성한다.
이후, 원격 검침 노드(100)의 검침 정보 처리부(107)는 펄스가 수신(S411)되면, 데이터 전송 주기에 검침 정보(metering data)를 전송하는 노멀 모드(Normal Mode) 상태로 전환한다(S413). 여기서, 노멀 모드는 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)의 웨이크업 모드와 동일하다.
원격 검침 노드(100)의 검침 정보 처리부(107)는 S411 단계에서 수신한 펄스값을 토대로 생성한 검침 정보를 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)에게 전송(S415)하여 응답(Ack)을 수신한다(S417).
중계기(200) 또는 게이트웨이(300)의 제어부(207, 307)는 S415 단계에서 수신한 정보와 기 저장된 정보를 비교한다(S419).
즉, 일반적인 검침 정보를 받았다면 자신이 기록하고 있던 저장모드 데이터값과 비교(S419)하여 이상이 없는지 판단을 한다(S421).
이때, 일치하지 않으면, 즉, 수신한 검침 정보와 자신이 저장하고 있던 검침 정보에 차이가 있다면 수신한 검침 정보로 자신의 정보를 업데이트한다(S423).
예컨대, S411 단계에서 수신한 데이터 00014이고, S407 단계에서 저장 및 생성된 데이터가 00014인지를 판단한다. 이때, S407 단계에서 저장 및 생성된 데이터가 00004라면, 이전에 0001 중에서 '1'의 데이터가 수신되지 않았으므로, 00014로 검침 정보를 업데이트 하는 것이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 원격 검침 노드의 동작을 나타낸 순서도이다.
도 10을 참조하면, 원격 검침 노드(100)는 도 9에서 설명한 것처럼, 2가지 모드로 동작하는데, 어느 시간에 어떤 모드로 동작하는지는 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)의 스케줄링을 따른다. 따라서, 원격 검침 노드(100)의 노멀 모드는 웨이크업 모드와 일치하고, 저장 모드는 슬립 모드와 동일하다.
원격 검침 노드(100)의 모드 제어부(103)는 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)로부터 수신한 스케줄링 정보에 따라 슬립 모드 또는 웨이크업 모드로 전환한다(S501).
슬립 모드인 경우, 원격 검침 노드(100)의 검침 정보 처리부(107)는 계량기(600)로부터 수신되는 펄스값을 저장(S503)한다.
이때, 슬립 모드가 타임아웃인지를 판단(S505)하여 아닌 경우, S503 단계를 다시 시작한다.
반면, 슬립 모드 타임아웃인 경우, 검침 정보(Load Profile, LP)를 생성한다(S507).
또한, 웨이크업 모드인 경우, 펄스값 수신 여부를 판단한다(S509).
이때, 펄스값이 수신되지 않으면, 슬립 메시지를 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)에게 전송한다(S511). 그리고 S503 단계를 시작한다.
반면, 펄스값이 수신되면, 펄스값을 토대로 생성한 검침 정보를 데이터 전송 주기가 도래하면, 중계기(200) 또는 게이트웨이(300)에게 전송한다(S513). 이때, S507 단계에서 생성된 누적된 검침 정보도 함께 전송한다. 그리고 응답 정보를 수신한다(S515).
이때, 원격 검침 노드(100)의 검침 정보 처리부(107)는 응답 정보에 스케줄링 정보의 포함 여부를 판단한다(S517).
스케줄링 정보가 포함되지 않았다면, S509 단계를 시작한다.
반면, 스케줄링 정보가 포함되었다면, 스케줄링 정보에 따라 모드 전환을 재설정한다(S519).
이상에서 설명한 본 발명의 실시예는 장치 및 방법을 통해서만 구현이 되는 것은 아니며, 본 발명의 실시예의 구성에 대응하는 기능을 실현하는 프로그램 또는 그 프로그램이 기록된 기록 매체를 통해 구현될 수도 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (18)

  1. 일기예보를 수집하여 일조량에 대한 정보를 생성하는 관리 서버와 연동하는 원격 검침 시스템에 있어서,
    상기 관리 서버로부터 수신한 일조량 정보에 따라 웨이크업 모드 시간 및 슬립모드 시간에 대한 스케줄링 정보를 생성하는 상위 노드, 그리고
    상기 스케줄링 정보에 따라 검침 동작의 모드를 슬립 또는 웨이크업 모드로 전환시키며, 상기 슬립모드 시간 동안 누적된 검침 정보 및 상기 웨이크업 모드 시간동안 수신된 검침 정보를 상기 웨이크업 모드 시간동안 상기 상위 노드로 전송하는 원격 검침 노드
    를 포함하는 원격 검침 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 상위 노드는,
    현재 구동 전압을 측정하는 배터리 제어부, 그리고
    상기 일조량 정보에 따라 상기 스케줄링 정보를 생성하고, 상기 현재 구동 전압이 기 정의된 임계치보다 큰 경우, 상기 동작 모드가 웨이크업 모드일 때에는 상기 웨이크업 모드를 유지하고, 상기 동작 모드가 슬립모드일 때에는 상기 웨이크업 모드로 전환시키는 스케줄링 정보를 갱신하여 상기 원격 검침 노드에게 전송하는 제어부
    를 포함하는 원격 검침 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 제어부는,
    솔라 판넬(solar panel)의 ADC(Analog Digital Converter) 전압을 샘플링하고,
    상기 제어부는,
    상기 ADC 샘플링 값을 상기 기 정의된 임계치와 비교하는 원격 검침 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 배터리 제어부는,
    배터리 잔량을 측정하고,
    상기 제어부는,
    상기 현재 구동 전압이 기 정의된 임계치보다 크지 않고, 상기 동작 모드가 웨이크업 모드일 경우, 상기 배터리 잔량이 기 정의된 특정 비율을 초과하는지 판단하고, 상기 특정 비율을 초과하면 상기 웨이크업 모드를 유지하고, 상기 특정 비율 미만이면 슬립모드로 전환하는 원격 검침 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 원격 검침 노드로부터 슬립모드 메시지가 수신되면, 지금까지 수신된 검침 정보를 저장하고, 슬립모드 데이터를 생성하며, 상기 원격 검침 노드로부터 검침 정보가 수신되기 시작하면, 수신된 검침 정보와 저장된 검침 정보를 비교하여 일치하지 않으면, 수신된 검침 정보로 업데이트하는 원격 검침 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 원격 검침 노드는,
    상기 상위 노드로부터 스케줄링 정보를 수신하고, 상기 스케줄링 정보에 따라 동작을 웨이크업 모드 또는 슬립모드로 전환하는 모드 제어부, 그리고
    계량기로부터 수신되는 펄스 신호를 센싱하여 검침 정보를 생성하고, 상기 웨이크업 모드 시간 동안 상기 상위 노드로 상기 검침 정보를 전송하는 검침 정보 처리부
    를 포함하는 원격 검침 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 검침 정보 처리부는,
    상기 펄스 신호가 센싱되는 시점에 상기 검침 정보를 상기 상위 노드로 전송하는 원격 검침 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 검침 정보 처리부는,
    상기 펄스 신호가 센싱되는 시점에 슬립모드일 경우, 상기 검침 정보를 누적하고, 상기 펄스 신호가 센싱되는 시점에 웨이크업 모드일 경우, 상기 검침 정보 및 이전에 누적된 검침 정보를 상기 상위 노드로 전송하는 원격 검침 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 펄스 신호가 기 정의된 시간동안 수신되지 않으면, 상기 상위 노드로 슬립모드 메시지를 전송하고 슬립모드로 전환하는 원격 검침 시스템.
  10. 일기예보를 수집하여 일조량에 대한 정보를 생성하는 관리 서버와 연동하는 상위 노드와 데이터를 송수신하는 원격 검침 노드의 원격 검침 방법으로서,
    상기 일조량 정보에 따라 생성된 검침 스케줄을 상기 상위 노드로부터 수신하는 단계,
    상기 검침 스케줄에 따라 동작 모드를 슬립 또는 웨이크업 모드로 전환시키는 단계,
    상기 동작 모드가 슬립모드일 경우, 검침 정보를 누적하는 단계, 그리고
    상기 동작 모드가 웨이크업 모드일 경우, 누적된 검침 정보 및 현재 생성된 검침 정보를 상기 상위 노드로 전송하는 단계
    를 포함하는 원격 검침 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 상위 노드로 전송하는 단계는,
    펄스값의 수신 여부를 판단하는 단계,
    펄스값이 수신되지 않으면, 슬립모드 메시지를 상기 상위 노드로 전송하는 단계, 그리고
    펄스값이 수신되면, 상기 누적된 검침 정보 및 현재 생성된 검침 정보를 상기 상위 노드로 전송하는 단계
    를 포함하는 원격 검침 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 상위 노드로 전송하는 단계는,
    상기 펄스값이 수신되는 시점에 상기 누적된 검침 정보 및 현재 생성된 검침 정보를 상기 상위 노드로 전송하는 원격 검침 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 상위 노드로 전송하는 단계 이후,
    상기 상위 노드로부터 전송 응답을 수신하는 단계,
    상기 전송 응답에 새로운 스케줄링 정보의 포함 유무를 판단하는 단계,
    상기 스케줄링 정보가 포함되지 않으면, 상기 웨이크업 모드를 유지하는 단계, 그리고
    상기 스케줄링 정보가 포함되었으면, 상기 스케줄링 정보에 따라 모드 전환을 수행하는 단계
    를 더 포함하는 원격 검침 방법.
  14. 하나 이상의 원격 검침 노드로부터 각각의 검침 정보를 수집하는 상위 노드의 원격 검침 방법으로서,
    상기 상위 노드가 일조량 정보에 따라 웨이크업 시간 및 슬립 시간을 유동적으로 조절하여 검침 스케줄링 정보를 생성하는 단계, 그리고
    상기 검침 스케줄링 정보를 상기 하나 이상의 원격 검침 노드로 전송하는 단계
    를 포함하는 원격 검침 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 전송하는 단계 이후,
    현재 구동 전압을 측정하는 단계,
    상기 현재 구동 전압이 기 정의된 임계치보다 큰 지 판단하는 단계,
    상기 현재 구동 전압이 상기 임계치보다 큰 경우, 동작 모드가 웨이크업 모드일 때에는 상기 웨이크업 모드를 유지하는 단계,
    상기 동작 모드가 슬립모드일 때에는 상기 웨이크업 모드로 전환시키는 단계, 그리고
    전환된 모드 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 상기 하나 이상의 원격 검침 노드로 전송하는 단계
    를 더 포함하는 원격 검침 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 동작 모드가 슬립모드일 때에는 상기 웨이크업 모드로 전환시키는 단계와 상기 전환된 모드 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 상기 하나 이상의 원격 검침 노드로 전송하는 단계 사이에,
    상기 현재 구동 전압이 상기 임계치보다 작은 경우, 배터리 잔량을 측정하는 단계,
    상기 배터리 잔량이 기 정의된 특정 비율을 초과하는지 판단하는 단계,
    상기 배터리 잔량이 상기 특정 비율을 초과하고, 상기 동작 모드가 웨이크업 모드일 경우, 상기 웨이크업 모드를 유지하는 단계,
    상기 배터리 잔량이 상기 특정 비율을 초과하고, 상기 동작 모드가 슬립모드일 경우, 상기 웨이크업 모드로 전환하는 단계, 그리고
    상기 배터리 잔량이 상기 특정 비율 미만인 경우, 상기 동작 모드에 관계없이 슬립 모드로 전환하는 단계
    를 더 포함하는 원격 검침 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 전환된 모드 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 상기 하나 이상의 원격 검침 노드로 전송하는 단계는,
    상기 하나 이상의 원격 검침 노드로부터 각각 검침 정보를 수신하는 단계, 그리고
    상기 전환된 모드 정보를 포함하는 스케줄링 정보를 응답 정보에 포함시켜 상기 하나 이상의 원격 검침 노드에게 전송하는 단계
    를 포함하는 원격 검침 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 하나 이상의 원격 검침 노드에게 전송하는 단계 이후,
    상기 원격 검침 노드로부터 슬립모드 메시지를 수신하는 단계,
    상기 원격 검침 노드로부터 수신된 검침 정보를 저장하고, 슬립모드 데이터를 생성하는 단계,
    상기 원격 검침 노드로부터 검침 정보를 수신하는 단계, 그리고
    현재 수신된 검침 정보와 기 저장된 검침 정보를 비교하여 일치하지 않으면, 수신된 검침 정보로 업데이트하는 단계
    를 더 포함하는 원격 검침 방법.
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