KR101396836B1 - 무선 센서 네트워크에 대한 무선 에너지 공급 제어방법 및 이를 적용한 시스템 - Google Patents

무선 센서 네트워크에 대한 무선 에너지 공급 제어방법 및 이를 적용한 시스템 Download PDF

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Abstract

무선 센서 네트워크에 대한 무선 에너지 공급 제어방법 및 이를 적용한 시스템이 제공된다. 본 무선 에너지 공급 제어방법은, 무선 센서 네트워크의 에너지 상태를 모니터링 하되, 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요한 것으로 모니터링 되면 무선 센서 네트워크에 무선으로 에너지를 공급하도록 제어한다. 이에 의해,무선 에너지 전송 기반 무선 센서 네트워크에 대해 필요시에만 에너지를 공급할 수 있으므로, 에너지 소모를 최소화할 수 있게 되고, 필요시에만 에너지 공급 제어 메세지를 전송하기 때문에, 많은 무선 센서 네트워크들이 형성되는 경우라도 오버헤드 증가 문제를 최소화시킬 수 있게 된다.

Description

무선 센서 네트워크에 대한 무선 에너지 공급 제어방법 및 이를 적용한 시스템{METHOD FOR CONTROLLING CONTACTLESS ENERGY SUPPLY TO WIRELESS SENSOR NETWORK AND SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 무선 센서 네트워크에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 무선 센서 네트워크에 에너지를 무선으로 공급하고 제어하는 방법 및 이를 적용한 무선 에너지 공급 제어 시스템에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크는 낮은 가격 및 설치 등이 용이하여 다양한 환경에서 활용도가 높아지고 있다. 하지만, 무선 센서 네트워크는 배터리로 동작하기 때문에 배터리 소모에 따른 네트워크 성능 감소 문제가 나타나며, 특히 사람이 직접적으로 배터리를 교체할 수 없는 교량, 지하 배설 등과 같은 시스템에서는 배터리 소모로 인한 네트워크 성능 감소 및 생존시간 문제는 매우 중요한 이슈가 된다.
이러한 문제를 해결하기 위하여 배터리를 사용하지 않고 무선 에너지 전송에 기반한 에너지 공급 시스템이 제안되었으며, 이로 인하여 기존 무선 센서 네트워크 시스템에서 나타나는 배터리 소모로 인한 문제는 해결되었다.
하지만, 무선 에너지 전송 기반 에너지 공급 시스템에서 센서 노드에 전원을 지속적으로 공급하고 있어 많은 에너지 소모가 발생하는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 무선 센서 네트워크의 에너지 상태를 모니터링 하고, 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요한 경우에만 무선으로 에너지를 공급하도록 제어하는 무선 에너지 공급 제어방법 및 시스템을 공급함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 무선 에너지 공급 제어방법은, 무선 센서 네트워크의 에너지 상태를 모니터링 하는 단계; 및 상기 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요한 것으로 모니터링 되면, 상기 무선 센서 네트워크에 무선으로 에너지를 공급하도록 제어하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 제어단계는, 상기 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요한 것으로 모니터링 되면, 상기 무선 센서 네트워크에 에너지를 무선으로 공급하는 에너지 공급 시스템에 에너지 공급 요청을 전송하는 단계; 및 상기 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요하지 않은 것으로 모니터링 되면, 상기 에너지 공급 시스템에 에너지 공급 요청을 전송하지 않는 단계;를 포함할 수 있다.
또한, 상기 모니터링 단계는, 상기 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들의 에너지 상태를 모니터링 할 수 있다.
그리고, 상기 센서 노드들 중 에너지 공급이 필요한 센서 노드들에만 무선으로 에너지를 공급하도록 제어할 수 있다.
또한, 상기 모니터링 단계는, 상기 무선 센서 네트워크에 에너지를 무선으로 공급하는 에너지 공급 시스템에 의해 수집된 에너지 상태를 중앙 서버를 통해 수신한 모바일 기기가 모니터링 하고, 상기 제어단계는, 상기 모바일 기기가 상기 중앙 서버를 통해 상기 에너지 공급 시스템을 제어할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 무선 에너지 공급 제어 시스템은, 무선 센서 네트워크에 무선으로 에너지를 공급하는 에너지 공급 시스템; 상기 네트워크의 에너지 상태를 모니터링 하고, 상기 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요한 것으로 모니터링 되면 상기 무선 센서 네트워크에 무선으로 에너지를 공급하도록 상기 에너지 공급 시스템을 제어하는 모바일 기기;를 포함한다.
그리고, 상기 모바일 기기는, 상기 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요한 것으로 모니터링 되면 상기 에너지 공급 시스템에 에너지 공급 요청을 전송하고, 상기 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요하지 않은 것으로 모니터링 되면 상기 에너지 공급 시스템에 에너지 공급 요청을 전송하지 않을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 무선 센서 네트워크의 에너지 상태를 모니터링 하고, 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요한 경우에만 무선으로 에너지를 공급할 수 있게 된다.
이에 따라, 무선 에너지 전송 기반 무선 센서 네트워크에 대해 필요시에만 에너지를 공급할 수 있으므로, 에너지 소모를 최소화할 수 있게 된다.
또한, 필요시에만 에너지 공급 제어 메세지를 전송하기 때문에, 많은 무선 센서 네트워크들이 형성되는 경우라도 오버헤드 증가 문제를 최소화시킬 수 있게 된다.
도 1은 본 발명이 적용가능한 무선 에너지 공급 제어 시스템을 도시한 도면,
도 2는, 도 1에 도시된 에너지 공급 시스템의 상세 블럭도,
도 3은, 도 1에 도시된 모바일 기기의 상세 블럭도, 그리고,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 에너지 공급 제어방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명이 적용가능한 무선 에너지 공급 제어 시스템을 도시한 도면이다. 도시된 무선 에너지 공급 제어 시스템은 무선 센서 네트워크에 필요한 에너지를 무선으로 전송하되, 무선 센서 네트워크의 에너지 상태에 따라 에너지 공급을 제어하기 위한 시스템이다.
이와 같은 기능을 수행하는 무선 에너지 공급 제어 시스템은, 도 1에 도시된바와 같이, 무선 센서 네트워크들(100-1 내지 100-n), 에너지 공급 시스템들(200-1 내지 200-n), 중앙 서버(300) 및 모바일 기기(400)가 무선으로 통신가능하도록 연결되어 구축된다.
무선 센서 네트워크들(100-1 내지 100-n)은 다수의 센서 노드들로 구성되는데, 이들 중 하나는 마스터로 나머지는 슬레이브로 동작한다.
에너지 공급 시스템들(200-1 내지 200-n)은 무선 센서 네트워크들(100-1 내지 100-n)에 필요한 에너지를 무선으로 공급한다. 또한, 에너지 공급 시스템들(200-1 내지 200-n)은 무선 센서 네트워크들(100-1 내지 100-n)의 에너지 상태를 파악한다.
구체적으로,
1) 에너지 공급 시스템-1(200-1)은 무선 센서 네트워크-1(100-1)에 에너지를 무선으로 공급하고, 에너지 공급 시스템-1(200-1)를 구성하는 센서 노드들의 에너지 상태를 파악하며,
2) 에너지 공급 시스템-2(200-2)는 무선 센서 네트워크-2(100-2)에 에너지를 무선으로 공급하고, 에너지 공급 시스템-1(200-1)를 구성하는 센서 노드들의 에너지 상태를 파악하며
...
n) 에너지 공급 시스템-n(200-n)은 무선 센서 네트워크-n(100-n)에 에너지를 무선으로 공급하고, 에너지 공급 시스템-1(200-1)를 구성하는 센서 노드들의 에너지 상태를 파악한다.
에너지 공급 시스템들(200-1 내지 200-n)의 상세 블럭도를 도 2에 도시하였다. 단, 에너지 공급 시스템들(200-1 내지 200-n)은 동일한 구성으로 구현 가능하므로, 도 2에는 에너지 공급 시스템들(200-1 내지 200-n)을 참조부호 "200"으로 대표하여 도시하였다.
도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 공급 시스템(200)은, 에너지 공급부(210), 무선 센서 네트워크 통신부(220), 제어부(230), 중앙 서버 통신부(240) 및 저장부(250)를 구비한다.
에너지 공급부(210)는 무선 센서 네트워크의 센서 노드들에 필요한 에너지를 무선 전송 방식에 따라 공급한다. 무선 센서 네트워크 통신부(220)는 무선 센서 네트워크와 무선 통신 연결을 설정하여, 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들의 에너지 상태를 수신한다.
저장부(250)는 무선 센서 네트워크 통신부(220)에 의해 수신된 센서 노드들의 에너지 상태가 저장되는 저장매체이다.
중앙 서버 통신부(240)는 후술할 중앙 서버(300)와 무선으로 통신 연결을 설정하여, 저장부(250)에 저장된 센서 노드들의 에너지 상태를 전달한다.
제어부(230)는 에너지 공급부(210)의 에너지 공급 동작을 제어하는데, 이 제어는 중앙 서버 통신부(240)에서 수신되는 제어 메세지에 따른다.
다시, 도 1을 참조하여 설명한다.
중앙 서버(300)는 무선 센서 네트워크들(100-1 내지 100-n)의 마스터들과 무선 통신가능하도록 연결되어, 마스터들로부터 센싱 데이터들을 수집하여 저장한다.
또한, 중앙 서버(300)는 에너지 공급 시스템들(200-1 내지 200-n)로부터 수신한 무선 센서 네트워크들(100-1 내지 100-n)를 구성하는 센서 노드들의 에너지 상태를 수신하여 저장한다.
모바일 기기(400)는 중앙 서버(300)로부터 수신한 무선 센서 네트워크들(100-1 내지 100-n)를 구성하는 센서 노드들의 에너지 상태를 모니터링 하고, 모니터링 결과를 기초로 에너지 공급 시스템들(200-1 내지 200-n)의 에너지 공급 동작을 제어한다.
이와 같은 기능을 수행하는 모바일 기기(400)의 상세 블럭도를 도 3에 도시하였다. 도 3에 도시된 바와 같이, 모바일 기기(400)는, 통신부(310), 에너지 모니터링부(320), 프로세서(330), 터치 스크린(340) 및 메모리(350)를 구비한다.
통신부(310)는 중앙 서버(300)와 무선으로 통신 연결을 설정하여, 중앙 서버(300)로부터 무선 센서 네트워크 에너지 상태를 수신한다.
에너지 모니터링부(320)는 통신부(310)를 통해 중앙 서버(300)로부터 수신되는 에너지 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과를 프로세서(330)에 전달한다.
프로세서(330)는 에너지 모니터링부(320)의 모니터링 결과를, 메모리(350)에 저장하여 보유할 수 있고, 터치 스크린(340)에 표시하여 관리자에게 안내할 수 있다.
또한, 프로세서(330)는 모니터링 결과에 따라, 에너지 공급 시스템들(200-1 내지 200-n)에 대한 에너지 공급 동작을 원격에서 제어하는데, 이하에서 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 에너지 공급 제어방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 에너지 모니터링부(320)에 의한 에너지 모니터링 결과(S510), 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요한 것으로 판단되면(S520-Y), 프로세서(330)는 무선 센서 네트워크에 에너지를 무선으로 공급하는 에너지 공급 시스템(200)에 에너지 공급 요청을 전송한다(S530).
S530단계에서의 에너지 공급 요청은, S520단계에서 에너지 공급이 필요한 것으로 판단된 무선 센서 네트워크에 에너지 공급을 담당하는 에너지 공급 시스템(200)으로 전송된다. 구체적으로,
1) S520단계에서 에너지 공급이 필요한 것으로 판단된 무선 센서 네트워크가 무선 센서 네트워크-1(100-1)인 경우, S530단계에서는 에너지 공급 시스템(200-1)에 에너지 공급 요청을 전송하고,
2) S520단계에서 에너지 공급이 필요한 것으로 판단된 무선 센서 네트워크가 무선 센서 네트워크-2(100-2)인 경우, S530단계에서는 에너지 공급 시스템(200-2)에 에너지 공급 요청을 전송하며,
...
n) S520단계에서 에너지 공급이 필요한 것으로 판단된 무선 센서 네트워크가 무선 센서 네트워크-n(100-n)인 경우, S530단계에서는 에너지 공급 시스템(200-n)에 에너지 공급 요청을 전송한다.
S530단계에서의 에너지 공급 요청은 중앙 서버(300)를 통해 에너지 공급 시스템(200)으로 전달되며, 이에 의해 에너지 공급 시스템(200)이 무선 센서 네트워크에 에너지를 무선으로 공급하게 된다.
한편, S520단계에서 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요한 경우는, 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들 중 적어도 하나에 에너지 공급이 필요한 경우이다.
따라서, 에너지 공급 요청에서 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들 중 에너지 공급이 필요한 일부 센서 노드들만을 지정하며, 이 경우 에너지 공급 시스템(200)은 지정된 센서 노드들에만 에너지를 무선으로 공급하게 된다.
한편, S510단계에서의 모니터링 결과 무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요하지 않은 것으로 판단되면(S540-Y), 프로세서(330)는 에너지 공급 시스템(200)에 에너지 공급 요청을 전송하지 않는다(S550).
무선 센서 네트워크에 에너지 공급이 필요하지 않은 경우는, 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들 모두의 에너지 상태가 양호한 경우이다. 이 경우에는, 제어 메세지를 아예 전송하지 않음으로서, 무선 네트워크 상에서의 오버헤드 증가를 최소화하였다.
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.
100-1 내지 100-n : 무선 센서 네트워크
200-1 내지 200-n : 에너지 공급 시스템
300 : 중앙 서버
400 : 모바일 기기

Claims (7)

  1. 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들의 에너지 상태를 모니터링 하는 단계;
    상기 센서 노드들 중 에너지 공급이 필요한 센서 노드들이 있는 것으로 모니터링되면, 에너지 공급이 필요한 센서들에만 무선으로 에너지를 공급하도록 에너지 공급 시스템에 에너지 공급 요청을 전송하는 단계; 및
    상기 센서 노드들 모두가 에너지 공급이 필요하지 않은 것으로 모니터링 되면, 상기 에너지 공급 시스템에 에너지 공급 요청을 전송하지 않는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 에너지 공급 제어방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들에 무선으로 에너지를 공급하는 에너지 공급 시스템;
    상기 무선 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드들의 에너지 상태를 모니터링 하고, 상기 센서 노드들 중 에너지 공급이 필요한 센서 노드들이 있는 것으로 모니터링 되면 에너지 공급이 필요한 센서들에만 무선으로 에너지를 공급하도록 상기 에너지 공급 시스템에 에너지 공급 요청을 전송하고, 상기 센서 노드들 모두가 에너지 공급이 필요하지 않은 것으로 모니터링 되면, 상기 에너지 공급 시스템에 에너지 공급 요청을 전송하지 않는 모바일 기기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 에너지 공급 제어 시스템.
  7. 삭제
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