KR101430592B1 - 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 led 도로 표지판 관리 시스템 - Google Patents

유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 led 도로 표지판 관리 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 시인성의 향상을 위해 LED조명모듈을 내장한 도로 표지판에서 LED조명모듈을 관제센터에서 원격으로 운영 및 관리하고 그 상태를 감시하여 도로 표지판과 LED조명모듈의 유지보수가 용이하고, 도로 표지판은 기상정보센서모듈을 탑재하여 세밀한 기상정보의 수집도 가능한 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템은 LED조명모듈을 포함하는 표지판; 상기 LED조명모듈의 상태 정보를 취득하는 LED정보센서모듈; 상기 표지판에 설치되어 주변의 기상 정보를 취득하는 기상정보센서모듈; 상기 표지판 각각에 설치되고, 단위구역 내에서 로컬네트워크를 형성하는 통신모듈; 상기 로컬네트워크를 통해 상기 통신모듈과 통신하여 상기 LED정보센서모듈 및 기상정보센서모듈과 데이터를 송수신하는 관제센터;를 포함하여 이루어진다.

Description

유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템{Management System for Ubiquitous Sensor Network Based Intelligent LED Road and Traffic Safety Signs}
본 발명은 시인성의 향상을 위해 LED조명모듈을 내장한 도로 표지판에서 LED조명모듈을 관제센터에서 원격으로 운영 및 관리하고 그 상태를 감시하여 도로 표지판과 LED조명모듈의 유지보수가 용이하고, 도로 표지판은 기상정보센서모듈을 탑재하여 세밀한 기상정보의 수집이 가능하고, 차량정보센서모듈을 탑재하여 차량에 대한 각종 정보의 수집도 가능한 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템에 관한 것이다.
도로 표지판은 도로에 설치되고, 차량과 보행자의 안전한 이동을 위해 요구되는 다양한 시각 정보를 표시한 것으로, 도로의 이용 가능 차종이나 사람의 통행, 이동 방법 및 방향 등을 제한하는 규제 표지판, 도로의 이용 방법이나 방향 등을 안내하는 지시 표지판, 도로의 상태를 비롯한 주의 사항을 알려주는 주의 표지판 등의 표지판이 사용되고 있다.
이러한 도로 표지판의 대부분은 가로등 혹은 자동차 전조등 빛을 사용하는 재귀반사 방식으로 시인성 및 판독성이 미흡하다. 이를 개선하기 위해 최근에 친환경적이며 고효율 LED를 사용하는 내부조명식 표지판이 나타나고 있으며 점차 보급이 확대되는 추세이다.
도로 표지판의 시인성 및 판독성을 높이기 위해 내부 조명을 사용하는 도로 표지판의 종래기술로 공개특허 제2011-0035119호 "엘이디 표시부 및 조명부를 구비한 교통표지판", 등록실용신안 제0239101호 "엘이디를 이용한 교통 표시판" 등이 개시되었다.
상기 공개특허와 등록실용신안에서 알 수 있듯이, 도로 표지판에 사용되는 LED조명모듈(램프형 조명모듈 포함)은 광원으로 LED와, LED가 실장되는 PCB와, 상용 교류전원을 직류전원으로 변환하는 SMPS와, SMPS의 직류전원을 이용하여 LED를 점소등시키는 드라이버를 포함하여 이루어진다.
종래기술에서 LED조명모듈은 장착된 도로 표지판에서 독자적으로 운영되기 때문에 LED조명모듈의 상태(정상 동작여부)와, 고장 원인, 위치 등을 현장 점검을 통해서만 파악할 수 있고, 현장 점검을 통해 유지,보수가 행해진다.
도로 표지판은 차량과 보행자의 안전한 이동을 위해 요구되는 다양한 시각 정보를 제공하는 것으로서, 차량 운전자과 보행자의 생명 안전에 관련된 것이므로 문제의 발생시 신속한 유지보수가 매우 중요한데, 종래기술과 같이 LED조명모듈이 독자적으로 운영됨에 따라 현장 점검(시민의 신고 포함)을 통해 문제를 파악하고 그 후에야 유지보수가 행해짐은 문제가 아닐 수 없다.
본 발명은 위와 같이 종래기술에 따른 도로 표지판의 LED조명모듈이 독자적으로 운영됨에 따른 문제를 해결하기 위해 안출된 발명으로서, 단위구역 내에 존재하는 도로표지판들의 통신모듈을 통해 로컬네트워크를 형성하고, 통신모듈은 로컬네트워크를 통해 관제센터와 데이터를 송수신하여 각 도로 표지판에 장착된 LED조명모듈이 관제센터에 의해 원격으로 운영 관리되고, 각종 센서로 이루어지는 LED정보센서모듈을 통해 LED조명모듈의 상태와 도로 표지판의 상태 등에 대한 정보가 관제센터로 전송되어 도로 표지판과 LED조명모듈의 문제를 관제센터에서 신속하게 파악하고 그에 따라 유지보수도 신속하게 행해지고, 더불어 각종 센서로 이루어지는 기상정보센서모듈을 통해 도로 표지판 주변의 기상정보를 취득하고 취득된 기상정보를 관제센터로 전송하여 보다 세밀한 기상 정보의 수집과 활용이 가능한 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템은
LED조명모듈을 포함하는 표지판;
상기 LED조명모듈의 상태 정보를 취득하는 LED정보센서모듈;
상기 표지판에 설치되어 주변의 기상 정보를 취득하는 기상정보센서모듈;
상기 표지판에 설치되어 주변 도로를 통행하는 차량의 정보를 취득하는 차량정보센서모듈;
상기 표지판 각각에 설치되고, 단위구역 내에서 로컬네트워크를 형성하는 통신모듈;
상기 로컬네트워크를 통해 상기 통신모듈과 통신하여 상기 LED정보센서모듈, 기상정보센서모듈 및 차량정보센서모듈과 데이터를 송수신하는 관제센터;를 포함하여 이루어진다.
그리고 상기 LED정보센서모듈은
상기 LED조명모듈의 설정에 따른 디밍레벨의 정상여부를 센싱하는 디밍센서와,
상기 표지판의 조도를 센싱하는 조도센서와,
상기 LED조명모듈의 소비전력을 센싱하는 전력센서와,
상기 표지판의 기울어짐을 센싱하는 기울기센서를 포함하고,
상기 기상정보센서모듈은
온도를 센싱하는 온도센서와,
습도를 센싱하는 습도센서와,
풍향을 센싱하는 풍향센서와,
CO2의 농도를 센싱하는 CO2센서와,
자외선의 세기를 센싱하는 자외선센서와,
먼지농도를 센싱하는 먼지센서와,
강우량을 센싱하는 강우량센서와,
적설량을 센싱하는 적설량센서와,
방사능량을 센싱하는 방사능센서를 포함하고,
상기 차량정보센세모듈은
도로를 통과하는 차량의 대수를 센싱하는 수량체크센서와,
도로를 통과하는 차량의 속도를 센싱하여, 제한속도를 위반한 과속차량을 인식하여 관계자에게 통보되도록 하는 과속인식센서와,
도로를 통과하는 차량의 적재량을 센싱하여, 적재량을 위반한 과적차량을 체크하여 관계자에게 통보되도록 하는 과적체크센서와,
차량의 번호판을 촬영하고, 촬영된 번호판의 번호를 인식하는 차량번호인식센서를 포함하는 것을 특징으로 하고,
단위구역 내의 통신모듈들을 상호 연결하는 상기 로컬네트워크는 유선통신을 지원하는 전력선통신망 또는 무선통신을 지원하는 지그비통신망 또는 전력선통신망과 지그비통신망이 복합되어 형성되는 것을 특징으로 하고,
상기 표지판은
전면에 안내표시가 도안된 전면판과,
상기 전면판의 후면에 배치되는 후면판과,
상기 전면판과 후면판을 연결하여 상기 LED조명모듈이 내장되는 공간을 형성하는 테두리판과,
상기 후면판에 개폐 가능하게 구비되는 개폐연결판과,
상기 개폐연결판의 내측에 장착되어 상기 LED조명모듈에 전원을 공급하고, 인접하는 다른 표지판들에 전원을 공급할 수 있도록 다수의 방수용 케이블이 연결되는 방수커넥터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템은 LED조명모듈을 장착하여 도로 표지판의 시인성 및 판독성이 뛰어나고, LED정보센서모듈을 통해 LED조명모듈과 표지판의 상태 정보를 취득하고, 취득되는 정보는 통신모듈들이 형성하는 로컬네트워크를 통해 관제센터로 전송되어 원격에서 실시간 감시에 따른 신속한 유지보수가 가능하고, 더불어 기상정보센서모듈을 통해 도로 표지판 주변의 기상정보를 취득하여 관제센터로 전송함으로써 전국적인 기상정보를 보다 세밀하게 수집하여 활용할 수 있고, 또한, 도로를 통과하는 차량들의 각종 정보를 센싱하여 이를 필요로하는 관계자에게 통보하여 줌으로써 원활한 교통관리와 차량 번호판 인식을 통해 범죄차량 추적 및 과적차량과 과속차량 단속 등에 활용할 수 있는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템으로서, 산업발전에 매우 유용한 발명이다.
도 1 은 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템에서 도로 표지판들이 로컬네트워크를 형성하고 관제센터와 외부 네트워크로 연결되는 일례를 도시한 도면.
도 2 는 도로 표지판에 장착되는 LED조명모듈, LED정보센서모듈, 기상정보센서모듈의 개략적인 구성도.
도 3 은 LED정보센서모듈의 디밍센서와 전력센서의 일례를 도시한 구성도.
도 4 는 LED정보센서모듈의 채널센서를 도시한 구성도.
도 5 는 부모 노드와 자식 노드로서 도로 표지판에 장착되는 통신모듈의 일례를 도시한 도면.
도 6 은 본 발명의 일례에 따른 도로 표지판의 사시도.
도 7 은 본 발명의 일례에 따른 도로 표지판의 배면을 도시한 사시도.
도 8 은 본 발명의 일례에 따른 방수커넥터 주위를 확대한 개요도.
도 9 는 본 발명의 일례에 따른 다수개의 표지판본체와 보조표시판을 연결한 상태도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명에 따른 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템에 대하여 보다 상세하게 설명한다.
본 발명을 구체적으로 설명하기에 앞서,
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.
또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도1에서 보는 바와 같이 LED정보센서모듈(120)과 기상정보센서모듈(130)이 장착되는 도로 표지판은 단위구역 내에서 통신모듈(140)을 통해 로컬네트워크(①②③④)를 형성하고, 외부의 네트워크망(⑤)을 통해 관제센터(150)와 연결되어 각종 데이터를 송수신한다.
외부 네트워크망(⑤)과 로컬네트워크(①②③④)를 통해 도로 표지판의 통신모듈(140)과 연결되는 관제센터(150)는 각 도로 표지판의 LED조명모듈(110)의 구동을 원격 제어하여 관리하고, LED정보센서모듈(120)이 취득하여 전송하는 정보로부터 LED조명모듈(110)과 도로 표지판의 상태 정보를 원격에서 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 유지보수가 이루어지도록 관리하고, 기상정보센서모듈(130)이 취득하여 전송하는 정보로부터 세밀한 기상정보를 수집하여 활용할 수 있도록 한다.
도2는 도로 표지판에 장착되는 LED조명모듈(110), LED정보센서모듈(120), 기상정보센서모듈(130), 차량정보센서모듈(161), 통신모듈(140)을 개략적으로 도시한 구성도이다.
LED조명모듈(110)은 PCB(111)와, 상기 PCB(111)에 실장되는 다수의 LED(113)와, 상기 LED(113)들의 구동(점소등, 컬러, 디밍 등)을 제어하는 드라이버(115)와, 상용 교류전원을 직류전원으로 변환하여 상기 드라이버(115)에 공급하는 SMPS(117)와, LED(113)에서 입사되는 빛을 표지판으로 안내하는 도광판(119)을 포함한다.
상기 LED정보센서모듈(120)은 상기 LED조명모듈(110)의 드라이버(115)에 연결되어 설치되거나 내장되어 함께 설치되어 LED조명모듈(110)의 상태에 대한 정보를 취득하는 센서와, 독립적으로 설치되어 조명과 표지판에 대한 정보를 취득하는 센서가 있다.
드라이버(115)에 연결되어 설치되는 상기 LED정보센서모듈(120)의 센서로는 LED조명모듈(110)의 설정에 따른 디밍레벨의 정상여부, 즉, LED조명모듈(110)이 설정된 밝기(즉, 디밍레벨)에 따른 부하 전류(또는 전압)로 구동되어 점등되는지 여부를 센싱하여 LED조명모듈(110)의 정상여부를 판단하는 디밍센서(121)와, LED조명모듈(110)에서 소비되는 소비전력을 센싱하는 전력센서(122)를 포함하고, 드라이버(115)에 내장되어 함께 설치되는 LED정보센서모듈(120)의 센서로는 LED조명모듈(110)의 LED 채널별 정상영부를 센싱하는 채널센서(123)를 포함한다.
도3은 LED정보센서모듈(120)의 디밍센서(121)와 전력센서(122)를 도시한 것으로서,
상기 디밍센서(121)는 LED조명모듈(110)로 부하전원을 공급하는 공급라인에 연결되어 부하전류(또는 전압)를 감지하는 감지저항(R1)과, 상기 감지저항(R1) 양단의 전압차를 증폭하는 증폭기(AMP1)와, 상기 증폭기(AMP)의 출력을 상기 통신모듈(140)로 전송하는 출력저항(R2)를 포함한다. 상기 출력저항(R2)을 통해 상기 감지저항(R1)이 감지한 부하전류를 전송받은 통신모듈(140)은 이를 A/D컨버터를 통해 디지털화하고, 디지털화된 부하전류 값을 상기 LED조명모듈(110)의 디밍레벨에 따른 구동을 위해 상기 드라이버(115)로 전송하는 PWM 신호에 맞는 값인지 판단하여 LED조명모듈(110) 정상여부를 판단한다.
상기 전력센서(122)는 상기 드라이버(115)가 상기 LED로 인가 후 출력되는 출력라인에 연결되어 LED조명모듈(110)에서 소비되는 전력을 감지하고 이를 통신모듈(140)로 전송하는 전력저항(R3)으로 구성된다.
LED조명모듈(110)이 장착된 도로 표지판은 전력을 절약하기 위해 주간에는 불필요하게 운영하지 않는 것이 효율적이다. 하지만, 통신모듈(140)(유선 혹은 무선 네트워크 제어기)은 유비쿼터스 서비스 또는 도로 및 교통안전 표지판의 운영자의 요구에 맞게 즉각 응답하여야 하므로 항상 통신이 가능한 상태를 유지하는 것이 효과적이라 할 수 있다.
그래서 도3을 참조하면, LED 드라이버(115)는 LED가 완전 OFF된 상태라도 수십에서 수백 mW의 전력을 소비하므로 주간의 대기 상태(LED OFF)일 때는 통신모듈(140)(유선 혹은 무선 네트워크 제어기)만 충전 가능한 배터리로 전원을 공급하고 LED드라이버(115)에 공급되는 전원은 릴레이를 사용하여 차단한다.
도4는 LED정보센서모듈(120)의 채널센서(123)를 도시한 것으로서,
드라이버(115)는 정전류 설정용 저항(VR1)을 통해 LED조명모듈(110)에 공급할 정전류를 설정 받는다. 이렇게 설정된 정전류 값은 부하인 LED에 항상 일정하게 공급된다. 하지만, LED의 고장으로 인해 부하가 변화가 있는 경우 정전류 드라이버(115)의 출력은 설정 값과 다르게 되고 이 경우 채널센서(123)로서 LED 고장 감지기가 이를 감지한다. LED 드라이버(115)는 통신모듈(140)(유선 혹은 무선 네트워크 제어기)에서 전송하는 명령어에 따라 데이터 전송모드와 고장 감지 모드로 동작한다. LED 드라이버(115)는 여러 개의 채널로 구성되며, 데이터 전송모드에서는 시프트 레지스터를 통해서 각 채널의 PWM 발생기에 데이터를 전송하게 되고, 고장 감지 모드에서는 채널센서(123)(LED 고장 감지기)로부터 감지된 데이터가 시프트 레지스터의 출력 핀을 통해 읽혀져 통신모듈(140)(유선 혹은 무선 네트워크 제어기)로 전송되고, 통신모듈(140)(유선 혹은 무선 네트워크 제어기)는 이 값을 읽어 고장 난 LED 채널을 판단하게 된다.
상기 LED정보센서모듈(120)로서 드라이버(115)와 독립적으로 설치되어 LED조명모듈(110)의 조명과 표지판에 대한 정보를 취득하는 센서로는 표지판의 조도를 센싱하는 조도센서(124)와, 표지판의 기울어짐을 센싱하는 기울기센서(125)를 포함한다.
상기 조도센서(124)는 표지판 주변의 조도를 감지하는 것 이외에 표지판의 오염 정도를 파악하는데 활용된다. 즉, LED조명모듈(110)에서 조사하는 조명 밝기 대비 표지판에서 감지되는 조도의 세기가 확연하게 낮은 경우 표지판에 이물질 등이 부착되어 오염됨에 따라 그 만큼의 조도가 감지되지 않는 것으로 판단할 수 있고, 예상되는 조도 대비 감지되는 조도의 차이로 오염의 정도를 파악할 수 있다.
상기 기울기센서(125)는 표지판이 초기 설치 때와 비교하여 현재 좌우 또는 앞뒤로 얼마나 기울어져 있는지, 즉, 표지판이 외부충격에 의해 얼마나 파손, 훼손 되었는지를 감지한다.
상기 기상정보센서모듈(130)은 표지판 주변의 기상정보를 센싱하고, 상기 통신모듈(140)을 통해 상기 관제센터(150)로 전송하여, 관제센터(150)는 보다 세밀한 기상정보를 수집하고 이를 활용할 수 있도록 한다.
상기 기상정보센서모듈(130)로는 온도를 센싱하는 온도센서(131), 습도를 센싱하는 습도센서(132), 풍향을 센싱하는 풍향센서(133), 자외선의 세기를 센싱하는 자외선센서(134), 대기 중 이산화탄소(CO2)의 농도를 센싱하는 CO2센서(135), 대기 중의 먼지 농도를 센싱하는 먼지센서(136), 강우량을 센싱하는 강우량센서(137), 적설량을 센싱하는 적설량센서(138), 대기 중의 방사능량을 센싱하는 방사능센서(139) 등이 있다.
상기 차량정보센서모듈(160)은 표지판 주변의 도로를 통행하는 차량의 대수를 체크하고, 체크된 차량 통행 대수에 대한 정보를 상기 통신모듈(140)을 통해 상기 관제센터(150)로 전송하여, 관제센터(150)가 그 도로의 정체 여부를 원격에서 모니터링할 수 있도록 하고, 통과하는 차량의 번호판을 촬영하고 촬영된 번호판의 번호를 인식하여 관제센터(150)에서 요청하는 차량번호의 차량이 감지되면 이를 관제센터로 알린다.
상기 차량정보센서모듈은 도로를 통과하는 차량의 대수를 센싱하는 수량체크센서(161)와, 도로를 통과하는 차량의 속도를 센싱하여, 제한속도를 위반한 과속차량을 인식하여 관계자에게 통보되도록 하는 과속인식센서(163)와, 도로를 통과하는 차량의 적재량을 센싱하여, 적재량을 위반한 과적차량을 체크하여 관계자에게 통보되도록 하는 과적체크센서(164)와, 차량을 촬영하는 카메라(미도시)와, 카메라에서 촬영된 영상의 번호판에서 차량번호를 인식하는 차량번호인식센서(162)를 포함한다.
상기 통신모듈(140)은 상기 표지판에 장착되는 LED조명모듈(110), LED정보센서모듈(120), 기상정보센서모듈(130)과 상기 관제센터(150) 간의 데이터 통신을 중계하고, 단위구역 내에서 서로 간에 통신하여 로컬네트워크를 형성한다.
참고로, 상기 통신모듈(140)은 단순히 관제센터(150)와 표지판에 장착된 LED조명모듈(110) 등 간의 데이터 통신을 중계하는 것뿐만 아니라, 입력되는 데이터 중 일부는 비교, 분석과 판단을 통해 처리하고, 단위구역 내에서 네트워크를 형성하여 송수신되는 데이터가 최적의 경로를 통해 목적지로 전송되도록 하는 등의 기능을 수행하는 등 본 발명에 따른 시스템을 제어하는 역할을 한다. 그래서 도면에서 상기 통신모듈(140)을 '유선 혹은 무선 네트워크 제어기'로 표시하고 있다.
단위구역 내에서 상호 연결되는 통신모듈(140)들이 로컬네트워크를 형성하는 방법으로는 유선통신방식과 무선통신방식, 또는 유선통신과 무선통신의 혼합방식이 있을 수 있다.
유선통신방식으로는 전력선을 이용하는 전력통신망(PLC)이 사용될 수 있고, 무선통신방식으로는 메쉬네트워크 WMN(Wireless Mesh Network)을 지원하는 지그비통신망을 사용될 수 있고, 전력통신망(PLC)과 지그비통신망을 복합하여 사용할 수 있다.
도1을 보면, ①과 ②의 단위구역 내의 통신모듈(140)들은 무선통신방식으로 연결되어 로컬네트워크를 형성하고, ③과 ④의 단위구역 내의 통신모듈(140)들은 유선통신방식으로 연결되어 로컬네트워크를 형성하는 것을 일례를 도시하고 있다.
도1에서 통신모듈(140)은 녹색의 사각형과 황색의 삼각형으로 도시하고 있다. 황색의 삼각형으로 도시한 통신모듈(140)은 어느 한 통신모듈(140)에 일방향으로만 연결된 것으로 자식의 개념이다.
통신모듈(140)은 로컬네트워크에서 하나의 분기점 역할을 하므로 노드라고 할 수 있고, 어느 통신모듈(140)의 데이터가 다른 통신모듈(140)들을 거쳐 관제센터(150)로 전송되거나, 관제센터(150)의 데이터가 다른 통신모듈(140)들을 거쳐 목적지의 어느 통신모듈(140)로 전송됨에 있어서, 다시 말해 데이터가 관제센터(150)와 어느 한 통신모듈(140) 간에 송수신됨에 있어 중간에 거치는 통신모듈(140)들이 최적의 경로가 되도록 하므로 라우터라고 할 수도 있다.
라우터의 역할을 하는 통신모듈(140)들 중에서 어느 한 통신모듈(140)은 외부 네트워크에 연결되는 게이트웨이(즉, 백본 라우터)의 역할을 한다. 여기서, 외부 네트워크는 유선으로 TCP/IP 혹은 PLC, 이동통신망으로 WCDMA 혹은 LTE, WiFi 혹은 WiBro 망이 될 수 있다.
도5는 하나의 지주에 여러 개의 표지판이 설치된 경우를 도시한 것으로서, 여러 표지판 중에서 어느 한 표지판에 설치되는 통신모듈(140A)(유선 혹은 무선 네트워크 제어기)은 로컬네트워크에서 하나의 부모 노드(도1에서 녹색의 사각형에 해당) 역할을 하고, 다른 표지판에 설치되는 통신모듈(140B, 140C)은 이 부모 노드에 연결되어 로컬네트워크에서 자식 노드(도1에서 황색의 삼각형에 해당)의 역할을 한다. 자식 노드는 부모 노드에 RS485와 같은 일반 데이터 케이블과 DC전원이 함께 연결된다.
도6 내지 도9는 본 발명에 따른 도로 표지판의 기구적인 구조를 도시한 것이다.
본 발명에 따른 도로 표지판은 도6 내지 도9에 도시된 바와 같이, 도로의 양측에 고정되는 지주에 설치되며 LED조명모듈이 내설되어 주야간으로 교통안전이나 길안내 및 지역안내를 하도록 케이블이 연결된 다수개의 도로 표지판으로서,
전면에 안내표시가 도안된 전면판(11)과, 상기 전면판(11)과 대향되어 전면
판(11)의 후면에 고정되는 후면판(12)과, 상기 전면판(11)과 후면판(12)에 공간이 형성되도록 상기 전면판(11)과 후면판(12)의 외주부를 감싸는 태두리판(13)으로 형성된 다수개의 표지판본체(10)와,
상기 표지판본체(10)의 내측에 안착되어 안내표지에 빛을 조사하는 LED조명모듈(20)과,
상기 표지판본체(10)의 후면판(12) 상측을 개폐하며 상기 LED조명모듈(20)과 연결되는 개폐연결판(30)과,
상기 개폐연결판(30)의 내측에 안착되어 상기 LED조명모듈(20)과 통전되며, 전원과 연결되도록 다수개의 방수용 케이블(1)이 연결되는 다수개의 방수커넥터(40)로 구성된다.
도7에서, 상기 방수커넥터(40)는 LED조명모듈(20)에 전원을 공급하는 방수케이블(1)과 연결되는 입력케넥터(41)와, 상기 입력케넉터(41)의 일측에 다른 표지판본체(10)와 통전되도록 방수케이블(1)을 연결시켜 전원을 출력시키는 다수개의 출력커넥터(42)로 구성된다.
그리고, 도9에서, 상기 표지판본체(10)의 하부에는 후면판(12)과 연결되는 다수개 판재형상의 연결브라켓(15)에 고정되어 보조안내를 하는 보조안내표지판(50)이 구비되고, 상기 보조안내표지판(50)의 후면에는 상기 방수커넥터(40)와 보조 방수케이블(2)로 연결되는 보조커넥터(51)가 구비된다.
한편, 상기 표지판본체(10)의 테두리(13)의 양측에는 상기 표지판본체(10)에 부딪치는 풍압이 저하되도록 곡면으로 형성되어 상기 전면판(11)과 후면판(12)에 안착되는 곡면안착부(13a)가 구비된 것도 바람직하다.
상기와 같은 구성으로 이루어진 본 발명에 따른 엘이디 도로 표지판의 작용상태를 살펴보면 아래와 같다.
본 발명에 따른 엘이디 도로 표지판은 도6 및 도7에 도시된 바와 같이, 도로의 양측에 고정되는 지주에 표지판본체(10)가 설치되며, 상기 표지판 본체(10)에 LED조명모듈(20)이 내설되어 주야간으로 교통안전이나 길안내 및 지역안내를 하게 된다.
이때, 상기 표지판본체(10)의 후면판(12) 상측을 개폐하며 상기 LED조명모듈(20)과 연결되는 개폐연결판(30)의 내측에 안착되어 상기 LED조명모듈(20)과 통전되며, 전원과 연결되도록 입력케넥터(41)와 출력커넥터(42)로 이루어진 다수개의 방수커넥터(40)가 구비됨으로써 방수용 케이블(1)을 다수개의 표지판본체에 용이하
게 연결하여 현장에서 별도의 배선작업이 불필요하므로 비전문가라도 도로표지판이
나 교통안전표지판을 편리하게 설치할 수 있고, 다수개의 출력커넥터(42)가 구비되
어 주위에 다수개의 도로표지판이나 교통안전표지판 및 신호등에 방수용 케이블(1)
을 연결하여 편리하게 사용할 수 있게 된다.
또한, 상기 방수용 케이블(1)과 방수커넥터(40)는 방수용으로 형성됨으로써 물기나 습기가 방수되어 안전하게 사용할 수 있게 된다.
그리고, 상기 표지판본체(10)의 하부에는 도9에 도시된 바와 같이, 상기 표지판본체(10)의 후면판(12)과 연결되며 다수개 판재형상의 연결브라켓(15)에 고정되어 보조안내를 하는 보조안내표지판(50)이 구비되고, 상기 보조안내표지판(50)의 후면에는 상기 방수커넥터(40)와 보조 방수케이블(2)로 연결되는 보조커넥터(51)가 구비됨으로써 다양한 내용의 도로표지를 표시하여 현장에서 편리하게 사용할 수 있게 된다.
한편, 상기 표지판본체(10)의 테두리(13)의 양측에는 상기 전면판(11)과 후면판(12)에 안착되는 곡면안착부(13a)가 구비됨으로써 표지판 특성상 외부에 노출되므로 태풍나 심한 바람이 표지판에 부딪칠 경우 풍압이 저하되도록 테두리부가 곡면으로 형성되어 태풍이나 돌풍 등에도 견딜 수 있게 된다.
이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템에 대해 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
10 : 표지판본체 11 : 전면판
12 : 후면판 13 : 테두리
15 : 연결브라켓 20 : 엘이디유닛
30 : 개폐안착부 40 : 방수커넥터
41 : 입력커넥터 42 : 출력커넉터
42a: 제1출력커넥터 42b: 제2출력커넥터
50 : 보조표지판 51 : 보조커넥터
110 : LED조명모듈 120 : LED정보센서모듈
130 : 기상정보센서모듈 140 : 통신모듈
150 : 관제센터

Claims (4)

  1. LED조명모듈을 포함하는 표지판;
    상기 LED조명모듈의 상태 정보를 취득하는 LED정보센서모듈;
    상기 표지판에 설치되어 주변의 기상 정보를 취득하는 기상정보센서모듈;
    상기 표지판에 설치되어 주변 도로를 통행하는 차량의 정보를 취득하는 차량정보센서모듈;
    상기 표지판 각각에 설치되고, 단위구역 내에서 로컬네트워크를 형성하는 통신모듈;
    상기 로컬네트워크를 통해 상기 통신모듈과 통신하여 상기 LED정보센서모듈, 기상정보센서모듈 및 차량정보센서모듈과 데이터를 송수신하는 관제센터;를 포함하여 이루어지되,

    상기 LED조명모듈의 LED가 소등되는 주간의 대기상태에서 상기 통신모듈에는 전원이 공급되도록 하되 상기 LED조명모듈의 LED 드라이버에는 전원 공급이 차단되도록 하는 릴레이를 더 포함하는 것을 특징으로 하고,

    상기 LED정보센서모듈은
    상기 LED조명모듈의 설정에 따른 디밍레벨의 정상여부를 센싱하는 디밍센서와,
    상기 표지판 주변의 조도를 센싱하는 조도센서와,
    상기 LED조명모듈의 소비전력을 센싱하는 전력센서와,
    상기 표지판의 기울어짐을 센싱하는 기울기센서를 포함하되,
    상기 조도센서는 상기 LED조명모듈에서 조사하는 조명의 예상되는 조도와 상기 조도센서에 감지되는 조도의 세기를 비교하여 상기 표지판의 오염정도를 파악하는데 활용되는 것을 특징으로 하고,

    상기 표지판은
    전면에 안내표시가 도안된 전면판과,
    상기 전면판의 후면에 배치되는 후면판과,
    상기 전면판과 후면판을 연결하여 상기 LED조명모듈이 내장되는 공간을 형성하는 테두리판과,
    상기 후면판에 개폐 가능하게 구비되는 개폐연결판과,
    상기 개폐연결판의 내측에 장착되어 상기 LED조명모듈에 전원을 공급하고, 인접하는 다른 표지판들에 전원을 공급할 수 있도록 다수의 방수용 케이블이 연결되는 방수커넥터와,
    상기 후면판과 연결되는 다수개 판재형상의 연결브라켓에 고정되어 보조안내를 하는 보조안내표지판과,
    상기 보조안내표지판의 후면에 구비되며 상기 방수커넥터와 보조 방수케이블로 연결되는 보조커넥터를 포함하고,
    상기 표지판 본체의 테두리 양측에는 표지판 본체에 부딪히는 풍압이 저하되도록 곡면으로 형성되어 상기 전면판과 후면판에 안착되는 곡면안착부가 구비되는 것을 특징으로 하는
    유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기상정보센서모듈은
    온도를 센싱하는 온도센서와,
    습도를 센싱하는 습도센서와,
    풍향을 센싱하는 풍향센서와,
    CO2의 농도를 센싱하는 CO2센서와,
    자외선의 세기를 센싱하는 자외선센서와,
    먼지농도를 센싱하는 먼지센서와,
    강우량을 센싱하는 강우량센서와,
    적설량을 센싱하는 적설량센서와,
    방사능량을 센싱하는 방사능센서를 포함하고,

    상기 차량정보센서모듈은
    도로를 통과하는 차량의 대수를 센싱하는 수량체크센서와,
    도로를 통과하는 차량의 속도를 센싱하여, 제한속도를 위반한 과속차량을 인식하여 관계자에게 통보되도록 하는 과속인식센서와,
    도로를 통과하는 차량의 적재량을 센싱하여, 적재량을 위반한 과적차량을 체크하여 관계자에게 통보되도록 하는 과적체크센서와,
    차량의 번호판을 촬영하고, 촬영된 번호판의 번호를 인식하는 차량번호인식센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템.
  3. 제1항 또 또는 제 2 항에 있어서,
    단위구역 내의 통신모듈들을 상호 연결하는 상기 로컬네트워크는 유선통신을 지원하는 전력선통신망 또는 무선통신을 지원하는 지그비통신망 또는 전력선통신망과 지그비통신망이 복합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 유비쿼터스 센서 네트워크 기반의 스마트 LED 도로 표지판 관리 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 디밍센서는 상기 LED조명모듈로 부하전원을 공급하는 공급라인에 연결되어 부하전류 또는 부하전압을 감지하는 감지저항(R1)과, 상기 감지저항(R1) 양단의 전압차를 증폭하는 증폭기(AMP1)와, 상기 증폭기(AMP)의 출력을 상기 통신모듈로 전송하는 출력저항(R2)를 포함하고,

    상기 통신모듈은 상기 감지저항(R1)이 전송하는 부하전류를 A/D컨버터를 통해 디지털화하고, 디지털화된 부하전류 값을 상기 LED조명모듈의 디밍레벨에 따른 구도을 위해 상기 LED 드라이버로 전송하는 PWM 신호에 맞는 값인지 판단하여 상기 LED조명모듈의 정상여부를 판단하고,

    상기 전력센서는 상기 LED 드라이버가 상기 LED로 인가 후 출력되는 출력라인에 연결되어 LED조명모듈에서 소비되는 전력을 감지하고 이를 상기 통신모듈로 전송하는 전력저항(R3)을 포함하는 것을 특징으로 하는
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