KR101754724B1 - 태양광 도로표지병의 제어시스템 - Google Patents

태양광 도로표지병의 제어시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광을 수집하여 충전하고 엘이디로 발광하며 무선으로 제어할 수 있는 태양광 도로표지병의 제어시스템에 관한 것으로, 차선구분선에는 일정 간격으로 도로표지병이 설치되고, 도로변에는 상기 도로표지병의 제어와 전력공급을 위한 콘트롤타워가 설치되며, 도로 인접부에는 복수의 도로표지병을 관할하는 중계기가 일정간격마다 설치되고, 상기 중계기는 콘트롤타워의 제어부에서 전달된 무선신호를 수신하여 복수의 도로표지병의 전달하여 각각의 도로표지병이 엘이디의 점등을 포함하는 지정된 제어동작을 수행하도록 제어되며, 상기 도로표지병의 커버 및 외측커버의 내측에는 복수의 열선을 설치되고, 콘트롤타워의 제어부에서는 도로표지병의 표면에 눈 또는 얼음이 덮인 것으로 판단된 경우, 전력제어부에서는 자기유도 방식 또는 자기공진 방식 또는 마이크로파 방식 중 어느 하나 이상의 무선전력전송에 의해 보조전력을 중계기에 전달하고, 상기 중계기에서는 다시 각각의 도로표지병에 보조전력을 전달하여 열선을 동작시키는 것을 특징으로 한다.
따라서 본 발명은 주간에는 태양광을 수집하고, 야간에는 엘이디를 발광함으로써 야간에도 운전자가 차선구분선을 쉽게 식별할 수 있는 있으며 에너지를 절약할 수 있어 더욱 경제적인 효과가 있다. 또한, 센서부가 연결된 제어부가 무선으로 복수의 도로표지병을 제어할 수 있어 기상상태, 시간, 주행상황에 따라 엘이디를 on/off 할 수 있으며, 카메라의 영상신호에 의해 교통정보표지판의 안내를 제어하거나, 물분사부를 작동시켜 표면이 오염된 도로표지병을 세척하거나, 열선을 작동시켜 표면에 쌓인 눈을 녹일 수 있다.

Description

태양광 도로표지병의 제어시스템{Control system for solar road stud}
본 발명은 도로의 차선구분선에 설치하여 야간에 운전자가 차선을 쉽게 식별할 수 있도록 하는 도로표지병에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광을 수집하여 충전하고 엘이디로 발광하며 무선으로 제어할 수 있는 태양광 도로표지병의 제어시스템에 관한 것이다.
일반적으로 도로표지병이란 도로법 제3조 및 도로의 구조/시설기준에 관한 규정 제30조에 따른 도로부속물로서 야간이나 우천 시 심각한 시인성 저하를 보완하고, 운전자의 시선을 명확하게 유도하여 교통안전과 원활한 소통을 도모하기 위한 시선 유도 시설을 지칭한다. 따라서 도로표지병은 도로의 중앙선, 차선 경계선, 전용차로, 노상 장애물, 안전지대 등 노면 표지의 기능을 보완하고 선형 유도나 도로 환경 변화에 대한 운전자의 인식을 높일 필요가 있는 구간에 적절히 설치되는데, 길 가장자리 구역선, 급 곡선부, 터널, 차로의 감소/분리/합류 구간, 통행로의 변경 구간, 교통섬, 인터체인지, 좌회전 차선을 포함한 2차로 도로, 물리적으로 분리되지 않은 다차로 도로, 도로폭이 접은 교량 등은 도로표지병의 대표적인 설치구간에 해당된다.
이러한 도로 표지병은 구동 방식에 따라 반사형, 발광형으로 구분되고, 발광형은 다시 점멸식, 점등식, 전환식 등으로 세분화된다. 반사형 도로 표지병은 자체 발광 기능이 없으므로 자동차의 전조등을 반사시켜 해당 기능을 수행한다. 때문에 상대적으로 저렴하고 설치가 용이한 대신 소정 각도의 반사면을 구현하기 위해서는 노면으로부터 일정 정도 돌출되게 설치되어야 하므로 안정성과 주행성을 떨어뜨리고 반사면의 마모로 인한 수명 단축의 문제점이 있다. 그 결과, 현재 임시차선표시 등 한정적인 분야에서만 사용되고 있다.
반면, 발광형 도로표지병은 LED(light-emitting diode) 등의 광원이 내장되어 자체 발광이 가능하다. 따라서, 노면으로부터 노출되지 않도록 지중에 매립 설치될 수 있어 안정성과 주행성이 높고 상대적으로 수명이 길어 개보수기간 연장에 따른 비용 절감 효과와 더불어 유지 보수에 드는 수고와 노력을 줄일 수 있어, 현재 사용되는 도로표지병은 대부분 발광형이 많이 사용되고 있다.
발광형 도로표지병의 전력 효율을 높이고자, 광원으로 효율이 높은 LED를 사용하는 시도가 많이 이루어지고 있다. 그러나 발광형 도로 표지병의 문제점은 전력을 공급하는 전력선의 설치와 잦은 도로 보수로 인한 유지 보수에 많은 어려움이 있다. 따라서, 이러한 전력 공급의 어려움을 해소하고자 건전지를 내장하는 건전지 내장형 LED 도로표지병이 제시되고 있으나, 잦은 건전지 교체로 이에 대한 불편함이 많아 이에 대한 개선이 필요하다.
또한, LED는 빛의 직진성이 강하여 LED 도로표지병을 인식할 수 있는 각도가 좁아 효율적으로 빛을 확산할 수 있는 확산 구조가 필요하며, 파손된 도로 표지병을 교체하거나, 고장이 발생한 도로 표지병을 수리를 위하여 교체하고자 할 때, 매립형은 주변을 도로를 파야만 가능하므로, 매립 후 도로를 재포장하여야 하는 불편함이 있어 보다 신속하게 도로 표지병의 제거와 설치가 가능한 구조가 필요하다.
또한, 겨울에 날씨가 추우면 LED 주변에 결로 현상이 발생하여 빛의 발산을 방해하여 도로 표지병이 잘보이지 않아 이에 대해 개선이 필요하다.
이러한 문제점을 개선하기 위하여 등록특허공보 제10-1017867호에서는 빛의 확산이 효율적으로 이루어지도록 형성된 인디케이터와, 온도가 일정 온도 이하가 되면 결로가 제거되도록 하는 히터와, 도로에 설치 및 제거가 용이하도록 외부에 나사산이 형성된 하방돌출부와, 건전지 없이 자체적으로 전원을 공급할 수 있도록 솔라셀을 이용하여 주간에 충전하였다가 야간에 사용하게 하는 솔라셀을 구비한 돌출형 솔라 LED 도로 표지병을 제공하고 있다.
그러나 상술한 종래의 도로표지병은 제어부에 의해 엘이디의 on/off 가 제어될 뿐, 다양한 기상조건 및 교통환경에 대처하기 위한 다양한 기능이 미비한 실정이다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기상상태, 시간, 주행상황에 따라 무선으로 엘이디를 제어할 수 있는 태양광 도로표지병의 제어시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 교통정보표지판을 제어하고 물분사부 및 열선을 제어하여 표면을 관리할 수 있는 태양광 도로표지병의 제어시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명에 의한 태양광 도로표지병의 제어시스템은 차선구분선에는 일정 간격으로 도로표지병이 설치되고, 도로변에는 상기 도로표지병의 제어와 전력공급을 위한 콘트롤타워가 설치되며, 도로 인접부에는 복수의 도로표지병을 관할하는 중계기가 일정간격마다 설치되고, 상기 중계기는 콘트롤타워의 제어부에서 전달된 무선신호를 수신하여 복수의 도로표지병의 전달하여 각각의 도로표지병이 엘이디의 점등을 포함하는 지정된 제어동작을 수행하도록 제어되며, 상기 도로표지병의 커버 및 외측커버의 내측에는 복수의 열선을 설치되고, 콘트롤타워의 제어부에서는 도로표지병의 표면에 눈 또는 얼음이 덮인 것으로 판단된 경우, 전력제어부에서는 자기유도 방식 또는 자기공진 방식 또는 마이크로파 방식 중 어느 하나 이상의 무선전력전송에 의해 보조전력을 중계기에 전달하고, 상기 중계기에서는 다시 각각의 도로표지병에 보조전력을 전달하여 열선을 동작시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 태양광 도로표지병의 제어시스템에 의하면, 주간에는 태양광을 수집하고, 야간에는 엘이디를 발광함으로써 야간에도 운전자가 차선구분선을 쉽게 식별할 수 있는 있으며 에너지를 절약할 수 있어 더욱 경제적인 효과가 있다.
또한, 센서부가 연결된 제어부가 무선으로 복수의 도로표지병을 제어할 수 있어 기상상태, 시간, 주행상황에 따라 엘이디를 on/off 할 수 있으며, 카메라의 영상신호에 의해 교통정보표지판의 안내를 제어하거나, 물분사부를 작동시켜 표면이 오염된 도로표지병을 세척하거나, 열선을 작동시켜 표면에 쌓인 눈을 녹일 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 태양광 도로표지병의 제1실시 예를 나타낸 사시도,
도 2는 본 발명에 의한 태양광 도로표지병의 분해사시도,
도 3은 본 발명에 의한 태양광 도로표지병의 단면도,
도 4는 본 발명에 의한 태양광 도로표지병의 제2 실시 예
도 5는 본 발명에 의한 태양광 도로표지병 제어시스템이 설치되는 것을 개략적으로 나타낸 모식도,
도 6은 본 발명에 의한 태양광 도로표지병 제어시스템의 동작을 개략적으로 나타낸 블록구성도.
본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 통해 상세히 설명한다.
본 발명의 태양광 도로표지병은 도 1에서 나타낸 바와 같이 원판의 형상으로 형성되어 도로의 차선구분선 등에 간격을 이루며 복수로 설치됨으로써 엘이디(32)의 발광에 의해 야간이나 기상악화시에 운전자가 차선을 쉽게 식별할 수 있도록 하는 것이다.
상기 도로표지병(100)은 하측의 몸체(10)가 도로의 차선구분선에 삽입되어 결합되고, 상측의 커버(50) 및 외측커버(70)가 외측으로 노출됨으로써 운전자의 이를 식별할 수 있다.
상기 도로표지병(100)의 몸체(10)는 도 2 및 도 3에서 나타낸 바와 같이 금속 또는 합성수지로 이루어지며, 내측 중앙부에는 작동을 위한 부품이 설치되는 설치공간부(11)가 형성되어 있다.
상기 설치공간부(11)에는 하우징(20)이 삽입 결합되며, 상기 하우징(20)의 내측 중앙부에는 쏠라셀(31)에서 발생된 전원으로 충전하는 배터리(35)가 수납되는 수납부(21)가 형성되어 있고, 상기 수납부(21)의 외측에는 팩킹(23)이 삽입되는 팩킹홈(22)이 형성되어 있다.
상기 하우징(20)의 상측에는 피씨비(30)가 설치되며, 상기 피씨비(30)의 상측 중앙부에는 하측의 배터리(35)와 전기적으로 연결되어 태양광을 수집할 수 있는 쏠라셀(31)이 결합되어 있으며, 상기 쏠라셀(31)의 외측에는 복수의 엘이디(32)가 방사상으로 결합되어 있다.
상기 피씨비(30)가 구비된 몸체(10)의 상측 테두리에는 몸체고정링(40)이 결합되며, 상기 몸체고정링(40) 및 팩킹(23)의 상측에는 투명한 합성수지 또는 유리로 이루어진 커버(50)가 결합된다.
상기 커버(50)의 상측 중앙부에는 태양광이 입사되어 내측의 쏠라셀(31)에 도달할 수 있도록 집광부(51)가 상방으로 돌출 형성되어 있으며, 상기 집광부(51)의 외측에는 상기 엘이디(32)와 대응하는 위치에 복수의 확산부(52)가 방사상으로 형성되어 있다.
따라서 상기 쏠라셀(31) 및 엘이디(32)는 각각 집광부(51) 및 확산부(52)의 하측에 위치함으로써 태양광을 수집하고 엘이디(32)의 빛을 확산부(52)를 통해 외부로 확산하게 된다.
상기 커버(50)의 상측에는 커버고정링(60)이 결합되며, 상기 커버고정링(60)의 상측에는 상기 집광부(51) 및 확산부(52)가 외부로 노출될 수 있도록 중앙부에 삽입홀(71)이 형성된 외측커버(70)가 결합된다.
상기 몸체고정링(40), 커버(50), 커버고정링(60), 외측커버(70)는 볼트에 의해 결합되며, 도로표지병(100)의 내측으로 수분이 유입되는 것을 차단하여 피씨비(30)를 보호할 수 있도록 긴밀한 결합을 위하여 다중 결합구조로 이루어져 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로, 도 4에서 나타낸 바와 같이 도로표지병(100a)의 커버(50) 및 외측커버(70)의 내측에 복수의 열선(H)을 설치함으로써 겨울에 눈이 쌓이면 제어부(310)가 열선(H)을 작동시켜 운전자가 도로표지병(100a)을 쉽게 식별할 수 있도록 할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 도로표지병(100)(100a)은 도 5에 도시된 바와 같이, 도로의 차선구분선에 설치되어 주간에 쏠라셀(31)에 의해 태양광을 수집하여 충전식 배터리(35)를 충전하게 되고, 야간에는 배터리(35)의 전기를 이용하여 엘이디(32)를 발광함으로써 운전자가 차선구분선을 쉽게 판별할 수 있도록 돕게 된다.
즉, 본 발명의 도로표지병(100)은 도로의 차선구분선에 일정 간격으로 설치되고, 도로변에 30∼50m 간격으로 설치되는 가로등에는 도로표지병(100)의 제어와 전력공급을 위한 콘트롤타워(300)가 설치되며, 거리로 인한 신호 또는 전력손실을 최소화하기 위해 도로 인접부위에는 복수의 도로표지병(100)을 관할하는 중계기(200)가 일정간격마다 설치된다.
상기 중계기(200)는 콘트롤타워(300)에서 전달된 무선신호를 수신하여 복수의 도로표지병(100)의 전달하여, 각각의 도로표지병(100)이 지정된 제어동작(엘이디 점등 또는 열선 동작 등)을 정상적으로 수행할 수 있도록 한다.
한편, 본 발명의 콘트롤타워(300)는 도 6에 나타난 방식으로 도로표지병(100)을 제어한다.
먼저, 콘트롤타워(300)에 구비된 제어부(310)에는 도로의 온도, 습도, 조도, 속도를 감지할 수 있는 센서부(320)에서 감지신호를 전달받고, 카메라(340)를 통해 주변 도로상황을 감지할 수 있으며, 별도로 설치된 교통정보표시판(350)을 통해 정보신호를 전달받게 된다.
따라서, 제어부(310)에서는 상기 센서부(320), 카메라(340), 교통정보표시판(350)을 통해 전달받은 신호에 따라 메인통신모듈(350)을 통해 도로표지병(100)의 통신모듈(34)에 제어신호를 전달하여 도로 주변의 기상상태, 시간, 주행상황에 따라 엘이디(32)를 on/off 제어하게 된다.
이때, 메인통신모듈(350)은 중계기(200)를 통해 복수의 도로표지병(100)에 손실없이 신호를 전달할 수 있게 된다.
본 발명의 일 실시예로, 상기 센서부(320)에는 자이로센서가 구비되어 차량이 진입하는 경우에만 자동 점등하는 방식으로 운영되어 전력소모를 최소화할 수 있으며, 습도센서를 통해 안개발생시에는 상시 점등으로 운영할 수도 있다.
상기 자이로 센서(Gyro Sensor)는 지구의 회전과 관계없이 높은 정확도로 항상 처음에 설정한 일정 방향을 유지하는 성질을 이용하여 물체의 방위 변화를 측정하는 센서이며, 항공기, 함정, 유도 무기, 차량 등 다양한 분야에서 항법용, 자세 제어용 등으로 사용되고 있다.
또한, 본 발명의 다른 실시예로, 상기 중계기(200)에는 별도의 물분사부(210)가 구비되어, 콘트롤타워(300)의 제어신호에 따라 도로표지병(100)의 표면에 묻은 이물질을 세척할 수도 있다.
한편, 눈이 오거나 서리가 내려 도로표지병(100a)에 열선(H)을 작동시켜야 하는 경우에는 도로표지병(100a)의 내측에 설치된 배터리 전력으로는 부족하게 된다.
이를 위해 본 발명은 콘트롤타워(300)의 제어부(310)에서는 도로표지병(100a)의 표면에 눈 또는 얼음이 덮힌 것으로 판단된 경우, 전력제어부(330)에서는 무선전력전송에 의해 보조전력을 중계기(200)에 전달하고, 상기 중계기(200)에서는 다시 각각의 도로표지병(100a)에 보조전력을 무선으로 전달하여 열선(H)을 동작시키게 된다. 위 무선전력전송은 열선(H) 동작에 한정하는 것은 아니고, 쏠라셀(31)의 고장을 대비하여 일반 도로표지병(100)에도 적용가능하다.
상기 무선전력전송(wireless power transfer)은 전선 없이 전력을 전송할 수 있는 기술을 의미하는 것으로 언제 어디서나 무선 어댑터만 있으면 인터넷에 접속할 수 있는 와이파이(Wi-Fi) 기술에 비유해 와이파워(Wi-Power)라고도 한다.
스마트폰 무선충전에 활용되는 자기유도(MI) 방식, 전기차, 고속철 등에 활용이 추진되고 있는 자기공진(MR) 방식, 그리고 우주태양광발전에 활용하기 위해 기술을 개발중인 원거리 마이크로파 방식 등이 적용될 수 있다.
또한, 다수의 관련 논문에서 ISM (Industrial Scientific Medical band) 13.56 ㎒ 대역 무선 전력 전송을 위한 인덕티브 클램핑 class-E 전력증폭기를 설계 및 실험하여 일정거리 이상 전력을 전송하는 기술이 구현된 바, 본원 발명에서는 종래 구현된 무선전력전송기술을 그대로 차용하였다.
본 발명이 적용된 도로표지병은 특히 터널의 진입로 또는 출구측 차선구분선에 설치되어, 운전자의 주의를 효과적으로 환기시킴으로써 차량사고를 미연에 방지하게 된다.
한편, 본 발명은 콘트롤타워(300), 중계기(200), 도로표지병(100) 사이의 신호전송이 무선방식에 국한되는 것은 아니고, 아스팔트의 내측에 설치되는 전선으로 연결함으로써 유선으로 구현할 수도 있음은 물론이다.
10 : 몸체 11 : 설치공간부
20 : 하우징 21 : 수납부
22 : 팩킹홈 23 : 팩킹
30 : 피씨비 31 : 쏠라셀
32 : 엘이디 33 : 엠씨유(MCU)
34 : 통신모듈 35 : 배터리
40 : 몸체고정링 50 : 커버
51 : 집광부 52 : 확산부
60 : 커버고정링 70 : 외측커버
71 : 삽입홀
100: 도로표지병 200: 중계기
210: 물분사부
300: 콘트롤타워 310 : 제어부
320: 센서부 330 : 전력제어부
340: 카메라 350 : 메인통신모듈
400: 교통정보표지판

Claims (6)

  1. 차선구분선에는 일정 간격으로 도로표지병(100)(100a)이 설치되고, 도로변에는 상기 도로표지병(100)(100a)의 제어와 전력공급을 위한 콘트롤타워(300)가 설치되며, 도로 인접부에는 복수의 도로표지병(100)(100a)을 관할하는 중계기(200)가 일정간격마다 설치되고, 상기 중계기(200)는 콘트롤타워(300)의 제어부(310)에서 전달된 무선신호를 수신하여 복수의 도로표지병(100)(100a)에 전달하여 각각의 도로표지병(100)이 엘이디(32)의 점등을 포함하는 지정된 제어동작을 수행하도록 제어되며,
    상기 도로표지병(100a)의 커버(50) 및 외측커버(70)의 내측에는 복수의 열선(H)이 설치되고, 콘트롤타워(300)의 제어부(310)에서는 도로표지병(100a)의 표면에 눈 또는 얼음이 덮인 것으로 판단된 경우, 전력제어부(330)에서는 자기유도(MI) 방식 또는 자기공진(MR) 방식 또는 마이크로파 방식 중 어느 하나 이상의 무선전력전송에 의해 보조전력을 중계기(200)에 전달하고,
    상기 중계기(200)에서는 다시 각각의 도로표지병(100a)에 보조전력을 전달하여 열선(H)을 동작시키는 것을 특징으로 하는 태양광 도로표지병의 제어시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(310)는 도로의 온도, 습도, 조도, 차량의 속도에 대한 감지신호를 센서부(320)에서 전달받고, 주변의 교통상황을 카메라(340)를 통해 영상신호를 전달받으며, 교통정보표시판(350)을 통해 정보신호를 전달받고, 상기 감지신호와 영상신호 및 정보신호에 따라 메인통신모듈(350)을 통해 도로표지병(100)(100a)의 통신모듈(34)에 제어신호를 전달하여 기상상태, 시간, 주행상황에 따라 자동으로 엘이디(32)를 온오프(on/off) 제어하는 것을 특징으로 하는 태양광 도로표지병의 제어시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부(310)는 카메라(340)의 영상신호를 메인통신모듈(350)로 전달하여 교통정보표지판의 안내를 제어하거나 또는 중계기(200)에 구비된 물분사부(210)를 작동시켜 표면이 오염된 도로표지병(100)을 세척할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 하는 태양광 도로표지병의 제어시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
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