KR101788474B1 - 복합 센서 통신 장치 및 이의 센서모듈 식별 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 센서모듈의 동작 주파수 기반으로 센서모듈을 식별할 수 있도록 하는 새로운 방식의 복합 센서 통신 장치 및 이의 센서모듈 식별 방법에 관한 것으로, 상기 복합 센서 통신 장치는 다수의 센서모듈 각각의 플러그인을 지원하는 다수의 커넥터를 구비하는 커넥터부; 구동 전원을 생성 및 공급하는 전원 공급부; 및 상기 플러그인된 센서모듈에 상기 구동 전원을 공급하여 상기 플러그인된 센서모듈을 동작 활성화시키고, 상기 동작 활성화된 센서모듈의 동작 주파수를 기반으로 센서 종류를 식별하는 제어부를 포함할 수 있다.

Description

복합 센서 통신 장치 및 이의 센서모듈 식별 방법{Compound Sensor Communication Device and method for identifying sensor module thereof}

본 발명은 복합 센서 통신 장치 및 이의 센서모듈 식별 방법에 관한 것으로, 특히 센서모듈의 동작 주파수 기반으로 센서모듈을 식별할 수 있도록 하는 새로운 방식의 복합 센서 통신 장치 및 이의 센서모듈 식별 방법에 관한 것이다.

USN(Ubiquitous Sensor Network)은 향후 국가 경쟁력을 좌우할 가장 유망한 차세대 성장 동력이자 사회 전반의 일대 혁신을 가져올 수 있는 중요한 미래 기술이다.

또한 USN의 특성상 공공 부문 및 민간 부문의 IT 산업은 물론 비 IT 산업 전반에 가장 큰 영향을 미칠 수 있는 중요한 산업이며, 무한한 성장 잠재력을 내포하고 있어 향후 산업 전반에 커다란 변혁을 가져올 수 있는 분야로 대두되고 있다.

USN의 적용 분야는 국방, 제조, 건설, 교통, 의료, 환경, 교육, 물류, 유통, 농/축산업 등에 걸쳐 다양하다. 따라서 국내외적으로 관련 산업에 대한 관심이 크게 고조되고 있다.

여기서, USN (Ubiquitous Sensor Network)은 어느 곳에나 부착된 태그와 센서 노드로부터 사물 및 환경 정보를 감지/저장/가공/통합하고 상황인식 정보 및 지식 콘텐츠 생성을 통하여 언제, 어디서, 누구나 원하는 맞춤형 지식 서비스를 자유로이 이용할 수 있는 첨단 지능형사회의 기반 인프라를 의미한다.

이러한 USN는 다수의 센서모듈과 연동되는 복합 센서 통신 장치(C-SCD: Compound Sensor Communication Device)를 통해 운영될 수 있는 데, 복합 센서 통신 장치는 다수의 센서모듈 각각의 플러그 앤드 플레이(plug and play)을 지원하며, 플러그인된 센서모듈의 센싱 정보를 수집하여 외부 서버 등에 제공하는 역할을 수행한다.

특히, 다수의 센서모듈에 전력이 모두 공급된다면 전력소모가 커지므로, 상황에 따라서 특정 센서모듈에 전력을 공급하고 끊어주는 식으로 전력을 관리할 필요가 있는 데, 이러한 경우, 전력이 인가되는 센서모듈의 종류를 정확히 식별할 수 있어야 해당 센서모듈에 대한 데이터를 디코드할 수 있게 된다.

센서모듈 식별은 센서모듈에 마이크로프로세서를 탑재하고 전원이 인가될 때 복합 센서 통신 장치가 해당 센서모듈과 메시지 교환을 통해서 확인하는 방식으로 수행될 수 있으나, 이 방식은 복잡한 회로 설계를 필요로 하므로 복합 통신 장치의 구현 비용이 증가하는 단점이 있다.

이에 서로 다른 센서모듈에 서로 다른 저항값을 가지는 저항소자를 부착하여 전원이 인가될 때 저항소자에 인가되는 전압을 디코드하여 센서모듈을 식별하는 방법이 제안되었으나, 이는 센서모듈의 소비 전력이 상기의 저항 소자에 의해 증가되는 추가적인 문제가 발생하게 된다.

국내공개특허 제10-2013-0010361호(공개일자 2013년01월28일)

이에 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 최소한의 소비 전력을 소모하며, 구현 비용 또한 저렴한 새로운 방식의 복합 센서 통신 장치 및 이의 센서모듈 식별 방법을 제공하고자 한다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시 형태에 따르면, 다수의 센서모듈 각각의 플러그인을 지원하는 다수의 커넥터를 구비하는 커넥터부; 구동 전원을 생성 및 공급하는 전원 공급부; 및 상기 플러그인된 센서모듈에 상기 구동 전원을 공급하여 상기 플러그인된 센서모듈을 동작 활성화시키고, 상기 동작 활성화된 센서모듈의 동작 주파수를 기반으로 센서 종류를 식별하는 제어부를 포함하는 복합 센서 통신 장치를 제공한다.

상기 복합 센서 통신 장치는 상기 제어부의 제어하에 식별 완료된 센서모듈로부터 전송되는 센싱 정보만을 선택적으로 입력받는 멀티플렉서; 및 상기 멀티플렉서의 아날로그 출력을 디지털 변환하여 상기 제어부에 제공하는 아날로그-디지털 변환기를 더 포함할 수 있다.

상기 제어부는 다수의 센서모듈 각각에 대응되는 다수의 디코더를 구비하되, 상기 식별 완료된 센서모듈에 대응되는 디코더만을 선택적으로 활성화시켜 상기 센싱 정보를 디코딩하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 제어부는 상기 식별 완료된 센서모듈로부터 전송되는 센싱 정보에 센서 식별 정보를 매핑하여, 외부 장치에 제공하는 기능을 더 포함할 수 있다.

더하여, 상기 복합 센서 통신 장치는 상기 외부 장치와의 통신을 지원하는 통신부를 더 포함할 수 있다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 센서모듈의 플러그인이 감지되면, 상기 플러그인된 센서모듈에 구동 전원을 공급하는 단계; 및 상기 플러그인된 센서모듈이 상기 구동 전원에 의해 동작 활성화되면, 상기 동작 활성화된 센서모듈의 동작 주파수를 기반으로 센서 종류를 식별하는 단계를 포함하는 복합 센서 통신 장치의 센서모듈 식별 방법을 제공한다.

상기 복합 센서 통신 장치의 센서모듈 식별 방법은 상기 식별 완료된 센서모듈로부터 전송되는 센싱 정보를 선택적으로 수신한 후 디코딩하는 단계를 더 포함할 수 있다.

또한 상기 복합 센서 통신 장치의 센서모듈 식별 방법은 상기 식별 완료된 센서모듈로부터 전송되는 센싱 정보에 센서 식별 정보를 매핑하여, 외부 장치에 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 센서모듈의 동작 주파수 기반으로 센서모듈을 식별할 수 있도록 함으로써, 소비 전력 낭비 발생을 사전에 차단하며, 구현 비용 또한 최소화할 수 있음을 알 수 있다.

도 1은 본 발명의 이해를 돕기 위한 USN 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도2은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센서 통신 장치를 도시한 도면이다.
도3은 본 발명의 일 실시예에 따른 센서모듈내 클럭 발생기를 도시한 도면이다.
도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센서 통신 장치의 센서모듈 식별 방법을 설명하기 위한 도면이다.

본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적 용어는 본 발명에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다. 또한, 본 발명에서 사용되는 기술적인 용어가 본 발명의 사상을 정확하게 표현하지 못하는 잘못된 기술적 용어일 때에는, 당업자가 올바르게 이해할 수 있는 기술적 용어로 대체되어 이해되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 일반적인 용어는 사전에 정의되어 있는 바에 따라, 또는 전후 문맥상에 따라 해석되어야 하며, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.

또한, 본 발명에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 본 발명에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 발명에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계를 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성 요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복된 설명은 생략하기로 한다.

또한, 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 발명의 사상을 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 발명의 사상이 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 됨을 유의해야 한다.

도 1은 본 발명의 이해를 돕기 위한 USN 시스템의 구성을 설명하기 위한 도면이다.

유비쿼터스(Ubiquitous)는 라틴어 'ubique'를 어원으로 하는 영어의 형용사로 '동시에 어디에나 존재하는, 편재하는'이라는 사전적 의미를 가지고 있다. 즉, 시간과 장소에 구애받지 않고 언제나 정보통신망에 접속하여 다양한 정보통신서비스를 활용할 수 있는 환경을 의미한다. 또한, 여러 기기나 사물에 컴퓨터와 정보통신기술을 통합하여 언제, 어디서나 사용자와 커뮤니케이션 할 수 있도록 해 주는 환경으로써 유비쿼터스 네트워킹 기술을 전제로 구현된다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 USN 시스템은 다수의 센서모듈(100), 센서 통신 장치(200), 통신망(300) 및 외부 서버(400) 등을 포함하는 형태로 구현될 수 있다.

다수의 센서모듈(100) 각각은 복합 센서 통신 장치(200)에 플러그인되어 복합 센서 통신 장치(200)로부터 구동 전력을 제공받아 동작 활성화되며, 자신 주변의 물리적 환경을 센싱하여 센싱 정보를 생성 및 제공하도록 한다.

특히, 본 발명의 센서모듈(100)은 센싱 정보를 생성 및 출력하는 센서(110)와 센서 구동을 위한 클럭을 발생 및 제공하는 클럭 발생기(120) 등을 포함하여 구성되는 데, 이때의 클럭은 센서 모듈별로 서로 상이한 주파수값을 가지는 특징이 있다. 즉, 다수의 센서모듈 각각은 서로 고유한 동작 주파수를 가지는 특징이 있다.

이에 본 발명에서는 복합 센서 통신 장치(200)는 자신에 플러그인된 센서모듈(100)들의 동작 주파수를 기반으로 센서모듈 각각을 식별한 후, 식별 완료된 센서모듈들의 센싱 정보를 수집 및 디코딩하여 외부 서버(400)에 제공하도록 한다.

즉, 본 발명의 복합 센서 통신 장치(200)는 자신에 플러그인될 가능성이 있는 센서모듈(100) 각각의 동작 주파수에 대한 정보를 사전에 획득 및 저장하도록 한다. 그리고 센서모듈(100)의 플러그인이 감지되면, 동작 주파수를 기반으로 센서모듈(100)의 종류를 식별한 후, 어떤 센서모듈(100)에 어떤 센싱 정보를 획득하였는지를 외부 서버(400)에 정확하게 통보할 수 있도록 한다.

통신망(300)는 이동 통신망, 무선 인터넷망, 유선 인터넷망 등으로 구현될 수 있으며, 외부 서버(400)는 센서 통신 장치(200)가 수집 및 제공하는 센싱 정보에 기반하여 사용자가 필요로 하는 각종 서비스를 제공할 수 있도록 한다.

상기의 설명에서는 센싱 정보에 기반한 서비스를 제공하는 외부 서버(400)를 별도로 구비하는 경우에 한해 설명하였지만, 경우에 따라서는 복합 센서 통신 장치(200)가 외부 서버의 기능을 직접 제공할 수도 있음은 물론 당연하다.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센서 통신 장치를 도시한 도면이다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 복합 센서 통신 장치(200)는 커넥터부(210), 전원 공급부(220), 멀티플렉서(230), ADC(Analog to Digital Converter)(240), 제어부(250) 및 통신부(260) 등을 포함할 수 있다.

커넥터부(210)는 센서모듈의 플러그인을 지원하는 커넥터를 적어도 하나 이상 구비하도록 한다. 본 발명에 적용되는 센서모듈은 가속도, 위치 정보, 압력, 지문, 가스, 진동 등 다양한 종류의 센서모듈일 수 있으며, 이들은 고정형 센서모듈, 이동형 센서모듈 또는 휴대형 센서모듈 중 적어도 하나의 형태로 구현될 수 있다.

전원 공급부(220)는 센서 통신 장치에 제공되는 상용 전력 또는 배터리 전력을 통해 센서 통신 장치 또는 센서모듈 구동에 필요한 각종 구동 전원을 생성하도록 한다.

멀티플렉서(230)는 제어부(250)의 제어하에, 식별 완료된 센서모듈(100)로부터 전송되는 센싱 정보만을 선택적으로 입력받아 ADC(240)에 제공하도록 한다.

ADC(240)는 멀티플렉서(230)로부터 출력되는 아날로그 신호 형태의 센싱 정보를 제어부(250)가 인식 가능한 디지털 신호 형태로 변환하여, 제어부(250)에 제공하도록 한다.

제어부(250)는 MCU(Micro Controller Unit) 등으로 구현되어, 복합 센서 통신 장치(200)의 전반적인 동작을 제어하도록 한다.

특히, 본 발명의 제어부(250)는 센서 플러그인이 감지되면, 플러그인된 센서에 센서 구동 전원을 자동 공급하도록 한다. 이에 센서 구동 전원을 공급받은 센서모듈이 동작 활성화되면, 동작 활성화된 센서의 동작 주파수를 감지 및 분석하여 센서 종류를 식별한 후, 멀티플렉서(230)를 동작 제어하여 식별 완료된 센서의 센싱 정보만을 선택적으로 수신할 수 있도록 한다.

그리고 본 발명의 제어부(250)는 다수개의 센서모듈 각각에 대응되는 다수개의 디코더를 구비하되, 식별 완료된 센서에 대응되는 디코더만을 동작 활성화하여 식별 완료된 센서로부터 제공되는 센싱 정보를 디코딩하도록 한다. 그리고 디코딩된 센싱 정보에 센서 식별 정보를 매핑하여 외부 서버(400)에 제공함으로써, 외부 서버(400)가 어떤 센서모듈에 의해 어떤 센싱 정보가 획득되는 것인지 정확하게 파악할 수 있도록 해준다.

통신부(260)는 외부 서버(400)와의 통신 채널을 형성하고, 통신 채널을 통해 각종 데이터를 송수신할 수 있도록 한다. 이때, 통신부(260)는 Ethernet, CDMA 및 GSM 이동통신 네트워크, 위성망 등과 같은 다양한 통신 방식에 따라 외부 서버(400)와의 통신을 지원할 수 있을 것이다.

또한, 필요한 경우 본 발명의 복합 센서 통신 장치(200)는 센서모듈의 동작 주파수를 가변하기 위한 제어 신호(ctrl)를 추가적으로 제공할 수도 있도록 한다.

즉, 동일 동작 주파수로 동작되는 센서모듈이 다수개 존재하는 경우, 주파수 기반으로 센서모듈의 구별이 불가능해짐을 고려하여, 복합 센서 통신 장치는 센서모듈 각각의 동작 주파수를 조정하기 위한 제어 신호를 추가적으로 제공할 수 있도록 한다. 그러면, 클럭 발생기(120)는 도3에서와 같이 클럭 발생 주기를 결정하는 가변 저항(VR1)의 저항값을 조절하여, 센서모듈 각각이 서로 상이한 동작 주파수를 가질 수 있도록 한다. 그 결과, 복합 센서 통신 장치는 주파수 기반으로 센서모듈 각각을 계속적으로 식별할 수 있게 된다.

이하, 도4을 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 복합 센서 통신 장치의 센서모듈 식별 방법에 대해 보다 상세히 살펴보기로 한다.

만약, 커넥터부(210)에 플러그인되는 센서모듈이 발생하면(S1), 제어부(250)는 해당 센서모듈이 필요로하는 센서 구동 전원을 즉각 제공하도록 한다(S2).

그러면 복합 센서 통신 장치의 센서 구동 전원을 인가받은 센서모듈은 동작 활성화되고, 센서모듈내 클럭 발생기(120)는 센서 구동을 위한 클럭을 발생하기 시작한다. 그러면 제어부(250)는 플러그인된 센서의 클럭 주기, 즉 동작 주파수를 리딩하도록 한다(S3).

그리고 제어부(250)는 사전에 획득 및 저장된 센서모듈별 동작 주파수와 단계 S3을 통해 리딩된 동작 주파수를 비교 분석하여, 플러그인된 센서의 종류를 식별하도록 한다(S4).

그리고 제어부(250)는 멀티플렉서(230)을 동작 제어하여 식별 완료된 센서가 제공하는 센싱 정보만을 선택적으로 수신하도록 한다(S5).

소정의 시간이 경과하여, 해당 센서모듈이 플러그 아웃되면(S6), 제어부(250)는 플러그 아웃된 센서로의 센서 구동 전원을 즉각 차단함과 동시에 멀티플렉서(230)를 동작 제어하여 해당 센서의 센싱 정보도 더 이상 수신하지 않도록 한다(S7).

이상에서 살펴 본 바와 같이, 본 발명에서는 센서모듈 각각이 클럭 발생기를 구비하며, 클럭 발생기를 통해 발생되는 클럭의 주파수, 즉 동작 주파수가 서로 상이함을 고려하여, 센서모듈의 동작 주파수를 기반으로 센서 모듈을 식별함을 알 수 있다. 그 결과, 센서모듈 식별을 위한 메시지 교환 절차를 필요로 하지 않아 복잡한 회로 설계가 필요 없으며, 센서 모듈이 연결되는 커넥터의 전압을 리딩해야 함으로써 발생하는 소비 전력 낭비도 발생하지도 않게 된다.

즉, 최소한의 소비 전력을 소모하며, 구현 비용 또한 저렴한 새로운 방식의 복합 센서 통신 장치 및 이의 센서모듈 식별 방법을 제공함을 알 수 있다.

상술한 실시예에 설명된 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다.

따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 이상에서 실시예들을 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 실시예들에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부한 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

Claims (8)

1. 고유 동작 주파수를 가지는 다수의 센서모듈 각각의 플러그인을 지원하며, 플러그인된 센서모듈로부터 제공되는 동작 주파수를 수신하는 다수의 커넥터를 구비하는 커넥터부;
   구동 전원을 생성 및 공급하는 전원 공급부; 및
   상기 다수의 센서모듈 각각의 동작 주파수 정보를 구비하며, 상기 플러그인된 센서모듈에 상기 구동 전원을 공급하여 상기 플러그인된 센서모듈을 동작 활성화시킨 후, 상기 커넥터부를 통해 수신된 동작 주파수를 상기 구비된 동작 주파수 정보와 비교 분석함으로써, 상기 플러그인된 센서 모듈의 센서 종류를 식별하는 제어부를 포함하는 복합 센서 통신 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어부의 제어하에 식별 완료된 센서모듈로부터 전송되는 센싱 정보만을 선택적으로 입력받는 멀티플렉서; 및
   상기 멀티플렉서의 아날로그 출력을 디지털 변환하여 상기 제어부에 제공하는 아날로그-디지털 변환기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 통신 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 다수의 센서모듈 각각에 대응되는 다수의 디코더를 구비하되, 상기 식별 완료된 센서모듈에 대응되는 디코더만을 선택적으로 활성화시켜 상기 센싱 정보를 디코딩하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 통신 장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 제어부는
   상기 식별 완료된 센서모듈로부터 전송되는 센싱 정보에 센서 식별 정보를 매핑하여, 외부 장치에 제공하는 기능을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 통신 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 외부 장치와의 통신을 지원하는 통신부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 통신 장치.
6. 고유 동작 주파수를 가지는 다수의 센서모듈 각각의 동작 주파수 정보를 획득 및 저장하는 단계;
   상기 다수의 센서모듈 중 적어도 하나의 플러그인이 감지되면, 플러그인된 센서모듈에 구동 전원을 공급하는 단계; 및
   상기 플러그인된 센서모듈이 상기 구동 전원에 의해 동작 활성화되면, 상기 플러그인된 센서모듈로부터 제공되는 동작 주파수를 수신하고 상기 저장된 동작 주파수 정보와 비교 분석함으로써, 상기 플러그인된 센서모듈의 센서 종류를 식별하는 단계를 포함하는 복합 센서 통신 장치의 센서모듈 식별 방법.
7. 제6항에 있어서,
   상기 식별 완료된 센서모듈로부터 전송되는 센싱 정보를 선택적으로 수신한 후 디코딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 통신 장치의 센서모듈 식별 방법.
8. 제6항에 있어서,
   상기 식별 완료된 센서모듈로부터 전송되는 센싱 정보에 센서 식별 정보를 매핑하여, 외부 장치에 제공하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 복합 센서 통신 장치의 센서모듈 식별 방법.

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