KR101881651B1 - Data concentration unit and method for operating the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 데이터 집중 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명의 데이터 집중 장치는 전력선 통신 모듈과 무선 통신 모듈을 포함하는 통신부; 및 제 1 전력량계로부터 유선으로 제 1 전력 검침 데이터를 수신하고, 제 2 전력량계로부터 무선으로 제 2 전력 검침 데이터를 수신하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하고, 제어부는 초기 기동시 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널들과 제 2 송출 전력의 무선 통신 채널들을 순차적으로 검색하고, 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널들 중 잡음 레벨이 낮은 순으로 제 1 통신 후보 채널들을 분류하며, 제 1 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 1 무선 통신 채널을 선택함으로써 제 2 전력량계와 무선 통신을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a data concentrator and a method of operation thereof. To this end, the data concentrator of the present invention includes a communication unit including a power line communication module and a wireless communication module; And a control unit for receiving the first power meter data from the first watt-hour meter to the wired line and for controlling the communication unit to wirelessly receive the second power meter data from the second watt-hour meter, Sequentially searching wireless communication channels of wireless communication channels and second transmission power, classifying first communication candidate channels in descending order of noise level among wireless communication channels of first transmission power, The first wired communication channel and the second wired communication channel are selected to perform wireless communication with the second wired meter.
Description
본 발명은 데이터 집중 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이고, 보다 상세하게 단일 무선 모뎀을 활용하여 전력사용량 수집, 콘솔서비스 및 IoT 서비스를 지원할 수 있는 데이터 집중 장치 및 이의 동작 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a data concentrator and method of operation thereof, and more particularly to a data concentrator capable of supporting power consumption collection, console service, and IoT service utilizing a single wireless modem and an operation method thereof.
지능형 원격 검침인프라(AMI) 시스템은 검침서버(10), 데이터집중장치(20), 중계기(30) 및 전력량계(40)로 구성되어 있다(도 1 참조). 여기서, 데이터 집중 장치(20, DCU)는 변대주에 설치되는 데이터 집중 장치(10)의 운영 상태 분석, 펌웨어 업그레이드 및 검침데이터 분석을 위한 콘솔 통신을 위해 KS X4650-2기반의 무선모뎀(BCDMA 모뎀)을 사용하고 있다. 그리고, 현재까지는 계량데이터 수집을 위해 전력선통신 기술을 주로 사용하였지만 900MHz 대역의 전파 송출 출력이 기존 10mW에서 200mW로 상향됨에 따라 지중, 농어촌 등 다양한 운영환경에서의 검침범위 확장 및 검침 성공률 확보를 위해 900MHz 대역의 모뎀도 적용될 예정이다. 또한, 독거노인관리, 배전전주 상태감시 등의 IoT 서비스 제공을 위해 다른 무선 모뎀도 적용될 예정이다.The intelligent remote meter reading infrastructure (AMI) system comprises a
다만, 지능형 검침 인프라에 사용되는 데이터 집중 장치(20)는 저압고객의 전력사용량 정보 수집, 데이터 집중 장치의 현장 점검 및 펌웨어 업그레이드 등을 위한 콘솔서비스, 독거노인관리 및 배전전주 상태 감시 등의 IoT 서비스 지원해야 한다. 이를 위해, 데이터 집중 장치(20)는 도 2와 같이 전력사용량 수집을 위해 PLC 모뎀, 900MHz 모뎀을 구비하고 있고, 데이터 집중 장치의 설정, 감시, 상태 확인 및 펌웨어 업그레이드 등 콘솔 서비스 제공을 위해 BCDMA 모뎀을 모듈화하여 장착하고 있다. 뿐만 아니라, 데이터 집중 장치는 향후 독거노인관리 및 배전전주 상태 감시 등의 IoT 서비스 지원을 위한 무선 모뎀도 추가할 예정이다. 상기와 같이 각각의 서비스 제공을 위해 별도의 모뎀을 쓰기 때문에 데이터 집중 장치의 크기가 커지고 데이터 집중 장치의 데이터 처리가 복잡해지며, 데이터집중장치의 가격이 높아진다는 단점이 있다.However, the
본 발명은 지능형 원격 검침 인프라를 구축하는데 있어 보다 경제적이며 효율적인 통신방식을 제공할 수 있는 데이터 집중 장치 및 이의 동작 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.An object of the present invention is to provide a data concentrator capable of providing a more economical and efficient communication method in constructing an intelligent remote meter-reading infrastructure and an operation method thereof.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 데이터 집중 장치는 전력선 통신 모듈과 무선 통신 모듈을 포함하는 통신부; 및 제 1 전력량계로부터 유선으로 제 1 전력 검침 데이터를 수신하고, 제 2 전력량계로부터 무선으로 제 2 전력 검침 데이터를 수신하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는 초기 기동시 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널들과 제 2 송출 전력의 무선 통신 채널들을 순차적으로 검색하고, 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널들 중 잡음 레벨이 낮은 순으로 제 1 통신 후보 채널들을 분류하며, 상기 제 1 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 1 무선 통신 채널을 선택함으로써 상기 제 2 전력량계와 무선 통신을 수행하도록 제어하고, 상기 제어부는 상기 무선 통신 모듈을 통해 데이터 집중 장치의 관리, 펌웨어 업그레이드 및 검침 데이터 분석 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 콘솔 장치와 통신을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a data concentrator comprising: a communication unit including a power line communication module and a wireless communication module; And a control unit for receiving the first power meter data from the first watt-hour meter to the wire and controlling the communication unit to wirelessly receive the second power meter data from the second watt-hour meter, And first communication candidate channels are sorted in descending order of noise level among wireless communication channels of the first transmission power, and the first communication candidate channels are classified into the first communication candidate channels and the second communication candidate channels, Wherein the controller is configured to perform wireless communication with the second watt-hour meter by selecting at least one first wireless communication channel among the channels, and the controller controls at least one of the management of the data concentrator, the firmware upgrade, And performs communication with a console device that performs one function All.
또한, 제어부는 상기 제 1 통신 후보 채널들에 주기적으로 비콘 프레임을 브로드캐스팅하고, 비콘 프레임을 수신한 제 2 전력량계로부터 선택된 무선 통신 채널을 선택함으로써 제 2 전력량계와 무선 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.In addition, the control unit may control to perform wireless communication with the second watt-hour meter by periodically broadcasting a beacon frame to the first communication candidate channels and selecting a wireless communication channel selected from the second watt-hour meter receiving the beacon frame .
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또한, 제어부는 제 2 송출 전력의 무선 통신 채널들 중 잡음 레벨이 낮은 순으로 제 2 통신 후보 채널들을 분류하며, 제 2 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 2 무선 통신 채널을 선택함으로써 콘솔 장치와 무선 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.The control unit classifies the second communication candidate channels in descending order of the noise level among the wireless communication channels of the second transmission power and selects at least one second wireless communication channel among the second communication candidate channels, So as to perform wireless communication.
또한, 제어부는 무선 통신 모듈을 통해 사물인터넷 서비스를 지원하는 사물인터넷 센서부와 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.In addition, the control unit can control the communication with the object Internet sensor unit supporting the object Internet service through the wireless communication module.
또한, 제어부는 상기 제 1 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 3 무선 통신 채널을 선택함으로써 상기 사물인터넷 센서부와 무선 통신을 수행하도록 제어할 수 있다.In addition, the controller may control wireless communication with the object internet sensor unit by selecting at least one third wireless communication channel among the first communication candidate channels.
또한, 제 2 전력량계와의 통신에 이용되는 제 1 무선 통신 채널과 상기 사물인터넷 센서부와의 통신에 이용되는 제 3 무선 통신 채널은 다를 수 있다.The first wireless communication channel used for communication with the second watt-hour meter may be different from the third wireless communication channel used for communication with the object internet sensor unit.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전력선 통신 모듈과 무선 통신 모듈을 포함하는 통신부; 및 제 1 전력량계로부터 유선으로 제 1 전력 검침 데이터를 수신하고, 제 2 전력량계로부터 무선으로 제 2 전력 검침 데이터를 수신하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하는 데이터 집중 장치의 동작 방법으로서, 상기 제어부에 의해, 초기 기동시 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널들과 제 2 송출 전력의 무선 통신 채널들을 순차적으로 검색하는 단계; 상기 제어부에 의해, 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널들 중 잡음 레벨이 낮은 순으로 제 1 통신 후보 채널들을 분류하는 단계; 및 상기 제어부에 의해, 상기 제 1 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 1 무선 통신 채널을 선택하는 단계를 포함하고, 상기 제어부에 의해, 상기 무선 통신 모듈을 통해 데이터 집중 장치의 관리, 펌웨어 업그레이드 및 검침 데이터 분석 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 콘솔 장치와 통신을 수행하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.A communication unit including a power line communication module and a wireless communication module according to the present invention for solving the above problems; And a control unit for receiving the first power meter data from the first watt-hour meter to the wire and controlling the communication unit to receive the second power meter data from the second watt-hour meter wirelessly, the method comprising: Sequentially searching wireless communication channels of the first transmission power and the second transmission power in the initial startup; Classifying the first communication candidate channels in descending order of the noise level among wireless communication channels of the first transmission power by the control unit; And selecting, by the control unit, at least one first wireless communication channel among the first communication candidate channels, wherein the control unit manages the data concentrator through the wireless communication module, And analyzing the meter reading data to perform communication with the console device performing at least one function.
또한, 제 1 무선 통신 채널을 선택하는 단계는 상기 제 1 통신 후보 채널들에 주기적으로 비콘 프레임을 브로드캐스팅하고, 비콘 프레임을 수신한 제 2 전력량계로부터 선택된 무선 통신 채널을 선택함으로써 이루어질 수 있다.The selecting of the first wireless communication channel may be performed by periodically broadcasting a beacon frame to the first communication candidate channels and selecting a wireless communication channel selected from the second watt-hour meter receiving the beacon frame.
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또한, 콘솔 장치와 통신을 수행하도록 제어하는 단계는, 제 2 송출 전력의 무선 통신 채널들 중 잡음 레벨이 낮은 순으로 제 2 통신 후보 채널들을 분류하는 단계; 및 제 2 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 2 무선 통신 채널을 선택하는 단계를 포함할 수 있다.The step of controlling communication with the console device includes classifying the second communication candidate channels in descending order of the noise level among the wireless communication channels of the second transmission power; And selecting a second wireless communication channel of at least one of the second communication candidate channels.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치의 동작 방법은 제어부에 의해, 무선 통신 모듈을 통해 사물인터넷 서비스를 지원하는 사물인터넷 센서부와 통신을 수행하도록 제어하는 단계를 더 포함할 수 있다.In addition, the method of operating the data concentrator according to an embodiment of the present invention may further include the step of controlling, by the controller, to perform communication with the object Internet sensor unit supporting the object Internet service through the wireless communication module .
또한, 사물인터넷 센서부와 통신을 수행하도록 제어하는 단계는 제 1 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 3 무선 통신 채널을 선택함으로써 이루어질 수 있다.In addition, the step of controlling communication with the object internet sensor unit may be performed by selecting at least one third wireless communication channel among the first communication candidate channels.
또한, 제 2 전력량계와의 통신에 이용되는 제 1 무선 통신 채널과 상기 사물인터넷 센서부와의 통신에 이용되는 제 3 무선 통신 채널은 다를 수 있다. The first wireless communication channel used for communication with the second watt-hour meter may be different from the third wireless communication channel used for communication with the object internet sensor unit.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치 및 이의 동작 방법에 따르면, 하나의 무선 통신 모듈과 하나의 유선 통시 모듈을 통해, 유선 또는 무선으로 검침정보를 수집할 수 있을 뿐만 아니라, 콘솔 및 IoT 서비스를 제공할 수 있어 개별 무선 모듈을 사용할 때보다 데이터집중장치의 동작 프로세스를 간략화하고 데이터 집중 장치의 사이즈를 최소화시킬 수 있다.According to the data concentrator and the operation method thereof according to an embodiment of the present invention, not only the meter reading information can be collected by wire or wireless through one wireless communication module and one wired communication module, To simplify the operation process of the data concentrator and to minimize the size of the data concentrator than when using the individual radio modules.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치 및 이의 동작 방법에 따르면, 다중접속을 지원하되, 무선 모듈의 개수를 줄일 수 있어 지능형 원격 검침 인프라 구축 비용을 절감할 수 있다.In addition, according to the data concentration apparatus and the operation method thereof according to an embodiment of the present invention, it is possible to reduce the number of wireless modules while supporting multiple connections, thereby reducing the cost of constructing an intelligent remote meter-reading infrastructure.
도 1은 지능형 원격 검침인프라(AMI) 시스템에 대한 개념도이다.
도 2는 종래 기술에 따른 데이터 집중 장치에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치에 대한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치를 통한 통신에 이용되는 주파수 대역을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치와 전력량계 간 접속 방법에 대한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치와 콘솔 장치 간 접속 방법에 대한 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치와 사물인터넷 센서부 간 접속 방법에 대한 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치와 다른 구성 간 접속에 이용되는 비콘 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.1 is a conceptual diagram of an intelligent remote meter reading infrastructure (AMI) system.
2 is a conceptual diagram of a data concentrator according to the prior art.
3 is a block diagram of a data concentrator according to an embodiment of the present invention.
4 is a graph illustrating a frequency band used for communication through a data concentrator according to an exemplary embodiment of the present invention.
5 is a flowchart illustrating a method of connecting a data concentrator and a watt-hour meter according to an embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a connection method between a data concentrator and a console device according to an exemplary embodiment of the present invention.
7 is a flowchart illustrating a connection method between the data concentrator and the object Internet sensor unit according to an embodiment of the present invention.
8 is a diagram illustrating a structure of a beacon frame used for connection between a data convergence device and another configuration according to an embodiment of the present invention.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.The present invention will now be described in detail with reference to the accompanying drawings. Hereinafter, a repeated description, a known function that may obscure the gist of the present invention, and a detailed description of the configuration will be omitted. Embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes and sizes of the elements in the drawings and the like can be exaggerated for clarity.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100) 및 이의 동작 방법에 대하여 설명하도록 한다. Hereinafter, a
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)에 대한 블록도이다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)는 복수의 구성들과의 무선 통신을 수행할 때 각 구성에 대응하는 복수의 모뎀들이 필요한 종래 기술과는 달리, 하나의 무선 통신 모듈(121)을 통해 복수의 구성들과 통신을 구현하도록 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)는 평상시에는 전력량 검침을 위한 검침 모드로 되다가, 필요시 콘솔 장치(60)와의 통신을 수행하는 콘솔 모드, 또는 사물인터넷 센서부(70)와의 통신을 수행하는 사물인터넷 모드로 변환되어 해당하는 채널로 변경하여 무선 통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.3 is a block diagram of a
이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)는 하나의 무선 통신 모듈(121)과 하나의 전력선 통신 모듈(122)을 포함하여 구성되는 통신부(120)와, 통신부(120)의 제어를 수행하는 제어부(110)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 아래의 설명에서 제어부(110)를 하나의 구성으로 설명하였으나 이는 예시일 뿐이고, 기능별로 복수의 모듈이 구분되어 구현되는 것도 가능하다. The
제어부(110)는 통신부(120)를 제어함으로써, 복수의 구성 즉, 전력량계(40, 50), 콘솔 장치(60) 및 사물인터넷 센서부(70)로부터 정보를 수집하고, 이를 AMI 서버로 전달하는 기능을 한다. 여기서, 전력량계(40)는 PLC 방식으로 제 1 전력 검침 데이터를 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)로 송신하고, 전력량계(50)는 무선 통신 방식으로 제 2 전력 검침 데이터를 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)로 송신할 수 있다. 또한, 전력량계(40) 및 전력량계(50)는 별도의 다른 구성으로 도시하였으나, 하나의 전력량계에서 유선 및 무선으로 전력 검침 데이터를 송신하는 것도 가능하다. 또한, 제어부(110)는 하나의 무선 통신 모듈(121)을 통해 복수의 구성들과의 통신을 수행하기 위해, 무선 주파수 채널 운영 및 다중 무선 접속 제어를 수행하는 것을 특징으로 한다.The
일반적으로, 전력 산업의 경우 특정 주파수 대역을 통해 정보를 송신하거나 수집하게 된다. 예를 들어, 전력 산업의 경우 도 4에 도시된 것처럼 900MHz 대역에서 정보를 송신 또는 수신할 수 있다. 또한, 도 4에서 확인할 수 있는 것처럼, 무선 통신 채널은 2개의 송출 전력 즉, 제 1 송출 전력 및 제 2 송출 전력으로 제한이 되어 있음을 알 수 있다. 여기서, 제 1 송출 전력은 10mW이고, 제 2 송출 전력은 3mW인 것으로 가정된다. Generally, in the power industry, information is transmitted or collected over a specific frequency band. For example, in the power industry, information can be transmitted or received in the 900 MHz band as shown in FIG. Also, as can be seen in FIG. 4, it can be seen that the wireless communication channel is limited to two transmission power, that is, the first transmission power and the second transmission power. Here, it is assumed that the first transmission power is 10 mW and the second transmission power is 3 mW.
이에 따라, 운용 가능한 채널들을 효율적으로 사용하려면 제 1 송출 전력용 서비스와 제 2 송출 전력용 서비스를 구분하여 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 현장에서 콘솔 장치(60)을 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)간 접속을 수행할 때, 데이터 집중 장치(100)의 근처에서 접속을 수행하게 된다. 즉, 전력량 검침이나 사물 인터넷 서비스에 비해 전송 거리가 짧아도 되므로, 제 2 송출 전력의 무선 통신 채널을 활용하는 것이 효율적이다. 뿐만 아니라, 콘솔 장치(60)를 통한 펌웨어 이미지 다운로드, 데이터 집중 장치(100)의 데이터 전송로그 수집 등 전송성능이 필요하므로, 전력량 검침 및 사물인터넷 서비스 대역과 분리해 독립 채널로 운영하는게 바람직하다. 예를 들어, 도 4에 도시된 것처럼 무선 통신 채널이 구성된다면, 전력량 검침 및 사물인터넷 서비스는 장거리 전송이 필요하므로 19번 ~ 32번 채널 대역을 활용하는 편이 유리하다.Accordingly, in order to efficiently use the operable channels, it is preferable to use the first transmission power service and the second transmission power service separately. That is, when performing the connection between the
이제, 도 5 내지 도 7을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제어부(110)를 통해 이루어지는 데이터 집중 장치(100)와 각 구성(즉, 전력량계, 콘솔 장치 및 사물인터넷 센서부)간 접속 방법에 대한 설명이 이루어진다.5 to 7, a connection between the
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)와 전력량계(50) 간 접속 방법에 대한 흐름도이다. 이제, 도 5를 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)와 전력량계(50) 간 접속 방법에 대한 설명이 이루어진다. 아래의 설명에서 이루어지는 접속 방법은 데이터 집중 장치(100)의 제어부(110)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 아래의 설명에서, 전력량계(50)는 무선 모뎀을 포함하여 구성되는 것으로 가정된다.5 is a flowchart of a connection method between the
S101 단계는 데이터 집중 장치(100)에 의해, 초기 기동시 미리 설정된 대역의 무선 통신 채널을 순차적으로 검색하는 단계이다. 여기서, 미리 설정된 대역은 900 MHz 대역이고, 무선 통신 채널은 32개의 채널(즉, 제 1 무선 통신 채널 내지 제 32 무선 통신 채널)이 존재하는 것으로 가정된다. 또한, 앞서 설명한 것처럼 무선 통신 채널은 2개의 송출 전력 즉, 제 1 송출 전력 및 제 2 송출 전력의 채널로 구분될 수 있다. In step S101, the data concentrator 100 sequentially searches wireless communication channels of a predetermined band at the time of initial startup. Here, it is assumed that the preset band is 900 MHz and the wireless communication channel has 32 channels (i.e., the first wireless communication channel to the 32nd wireless communication channel). Also, as described above, the radio communication channel can be divided into two transmission power, that is, a first transmission power and a second transmission power.
S102 단계는 데이터 집중 장치(100)에 의해, 제 1 송출 전력 및 제 2 송출 전력에 해당하는 무선 통신 채널들 중 통신 환경이 좋은 무선 통신 채널(예를 들어, 잡음레벨이 낮은 채널)순으로 통신 후보 채널을 선택하는 단계이다.In step S102, the data concentrator 100 transmits (transmits) the radio waves to the radio communication channels (for example, a channel having a low noise level) in the order of the first transmission power and the second transmission power And selecting a candidate channel.
S103 단계는 통신 후보 채널을 선택한 데이터 집중 장치(100)에 의해, 수행되는 단계로서, 비콘 프레임을 전력량계(50)로 송신하는 단계이다. 여기서, 비콘 프레임은 데이터 집중 장치의 식별자 정보, 무선 통신 채널의 용도 정보, 용도별 통신 후보 채널 정보, 채널 우선 순위 정보, PAN ID 등으로 구성될 수 있다. 또한, S103 단계는 주기적으로 즉, 미리 설정된 주기에 따라 브로드캐스팅될 수 있다.Step S103 is a step performed by the data concentrator 100 selecting the communication candidate channel, and transmitting the beacon frame to the watt-
S104 단계는 전력량계(50)에 의해, 비콘 프레임을 통해 수신한 검침용도(즉, 제 1 송출 전력의 채널)의 가용 채널 중 환경이 좋은 채널 목록을 선택하고, 이 채널(본 예시에서, CH#I)에 대한 정보를 포함하는 인증 요청 프레임을 데이터 집중 장치(100)로 전송하는 단계이다. 데이터 집중 장치(100)는 S104 단계를 통해 수신한 해당 채널을 전력량계를 위한 제 1 무선 통신 채널로 할당한다. 그 후, S105 단계를 통해 채널(CH#I)에 대한 인증 응답 메시지를 다시 전력량계(50)로 송신할 수 있다.In step S104, the watt-
상술한 과정을 통해 무선 채널 할당이 이루어지고, S106 단계 및 S107 단계를 통해 전력량계(50)를 통해 검침된 검침 데이터의 송수신이 이루어지게 된다.Wireless channel allocation is performed through the above-described process, and the meter reading data is transmitted and received through the watt-
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치와 콘솔 장치 간 접속 방법에 대한 흐름도이다. 이제, 도 6을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)와 전력량계(50) 및 콘솔 장치(60) 간 접속 방법에 대한 설명이 이루어진다. 아래의 설명에서 이루어지는 접속 방법은 데이터 집중 장치(100)의 제어부(110)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 아래의 설명에서는 도 5를 참조로 설명된 부분과 중복되는 사항은 생략하여 그 설명이 이루어진다.6 is a flowchart illustrating a connection method between a data concentrator and a console device according to an exemplary embodiment of the present invention. 6, a connection method between the data concentrator 100 and the watt-
S203 단계 및 S204 단계는 통신 후보 채널을 선택한 데이터 집중 장치(100)에 의해, 수행되는 단계로서, 비콘 프레임을 전력량계(50) 및 콘솔 장치(60)로 송신하는 단계이다. 앞서 설명한 것처럼, 비콘 프레임은 데이터 집중 장치의 식별자 정보, 무선 통신 채널의 용도 정보, 용도별 통신 후보 채널 정보, 채널 우선 순위 정보, PAN ID 등으로 구성될 수 있다. 또한, S203 단계 및 S204 단계는 주기적으로 즉, 미리 설정된 주기에 따라 브로드캐스팅될 수 있다.Steps S203 and S204 are steps performed by the data concentrator 100 selecting the communication candidate channel, and transmitting the beacon frame to the watt-
S205 단계 내지 S210 단계를 통해 이루어지는 제 1 무선 통신 채널의 설정 및 검침 데이터의 송수신 단계는 도 5를 참조로 상세히 설명되었으므로, 이에 대한 추가적인 설명은 생략한다.The steps of setting the first wireless communication channel and transmitting and receiving the meter reading data through steps S205 to S210 have been described in detail with reference to FIG. 5, and a further description thereof will be omitted.
S211 단계는 콘솔 장치(60)에 의해, 비콘 프레임을 통해 수신한 콘솔 용도(즉, 제 2 송출 전력의 채널)의 가용 채널 중 즉, 제 2 통신 후보 채널들 중 환경이 가장 좋은 하나의 채널(본 예시에서, CH#J)을 선택하는 단계이다. In step S211, the
S212 단계는 콘솔 장치(60)에 의해, 채널 선택 이후 수행되는 단계로서, 해당 채널(CH#J)에 대한 인증 요청을 수행하는 단계이고, S213 단계는 데이터 집중 장치(100)에 의해, 응답 메시지를 콘솔 장치(60)로 전달하는 단계이다.Step S212 is a step performed after the channel selection by the
S214 단계는 데이터 집중 장치(100)에 의해, S212 단계를 통해 수신한 해당 채널을 콘솔 장치(60)를 위한 제 2 무선 통신 채널로 할당하는 단계이다. 이렇게 할당 과정이 완료되면, S215 단계 및 S216 단계를 통해 콘솔 데이터의 송수신이 이루어진다. 즉, S215 단계 및 S216 단계를 통해, 데이터 집중 장치(100)는 채널을 이용해 콘솔 장치(60)와 접속이 가능하게 되고, 콘솔 장치(60)는 데이터 집중 장치(100)로 펌웨어 이미지 업로드나 검침 데이터 수집 로그 다운로드 등의 콘솔 통신을 수행할 수 있게 된다.In step S214, the data concentrator 100 allocates the corresponding channel received through step S212 to the second wireless communication channel for the
위의 설명에서 제 1 무선 통신 채널 및 제 2 무선 통신 채널의 할당 단계(S208, S214)는 각각 응답 메시지를 송신한 이후 이루어지는 것으로 설명되었으나, 이는 예시일 뿐이고 할당 과정 이후, ACK 메시지로서 응답 메시지를 송신하는 것도 가능하다.In the above description, the steps of allocating the first wireless communication channel and the second wireless communication channel (S208 and S214) are performed after each response message is transmitted. However, this is only an example. It is also possible to transmit.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치와 사물인터넷 센서부(70) 간 접속 방법에 대한 흐름도이다. 상술한 것처럼, 전력량계(50) 및 콘솔 장치(60)와의 통신은 서로 다른 송출 전력을 사용하므로, 효율을 위해 각각 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널과 제 2 송출 전력의 무선 통신 채널을 이용하였다. 다만, 사물인터넷 센서부(70)의 경우 전력량계(50)와 마찬가지로 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널로 무선 통신을 수행하는 것이 바람직하다. 다만, 사물인터넷 센서부(70)와의 통신에 이용되는 무선 통신 채널이 전력량계(50)와의 통신에 이용되는 무선 통신 채널과 동일하다면, 충돌 등이 발생하거나, 또는 통신 효율이 저하될 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치의 동작 방법은 전력량계(50)와의 통신을 위한 제 1 무선 통신 채널을 설정한 후, 사물인터넷 센서부(70)와의 통신을 위해 제 1 무선 통신 채널과는 다른 채널 즉, 제 3 무선 통신 채널을 설정을 수행하는 것을 특징으로 한다. 7 is a flowchart illustrating a connection method between the data concentrator and the object
이제, 도 7을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치(100)와 전력량계(50) 및 사물인터넷 센서부(70) 간 접속 방법에 대한 설명이 이루어진다. 아래의 설명에서 이루어지는 접속 방법은 데이터 집중 장치(100)의 제어부(110)에 의해 제어될 수 있다. 또한, 아래의 설명에서는 도 5 및 도 6을 참조로 설명된 부분과 중복되는 사항은 생략하여 그 설명이 이루어진다.7, a connection method between the data concentrator 100 and the watt-
S303 단계 및 S304 단계는 통신 후보 채널을 선택한 데이터 집중 장치(100)에 의해, 수행되는 단계로서, 비콘 프레임을 전력량계(50) 및 사물 인터넷 센서부(70)로 송신하는 단계이다. 앞서 설명한 것처럼, 비콘 프레임은 데이터 집중 장치의 식별자 정보, 무선 통신 채널의 용도 정보, 용도별 통신 후보 채널 정보, 채널 우선 순위 정보, PAN ID 등으로 구성될 수 있다. 또한, S303 단계 및 S304 단계는 주기적으로 즉, 미리 설정된 주기에 따라 브로드캐스팅될 수 있다.Steps S303 and S304 are performed by the data concentrator 100 selecting the communication candidate channel, and transmitting the beacon frame to the watt-
S305 단계 내지 S311 단계를 통해 이루어지는 제 1 무선 통신 채널의 설정 및 검침 데이터의 송수신 단계는 도 5를 참조로 상세히 설명되었으므로, 이에 대한 추가적인 설명은 생략한다.The steps of setting the first wireless communication channel and transmitting and receiving the meter reading data through steps S305 to S311 have been described in detail with reference to FIG. 5, and a further explanation will be omitted.
S312 단계는 사물 인터넷 센서부(70)에 의해, 비콘 프레임을 통해 수신한 콘솔 용도(즉, 제 1 송출 전력의 채널)의 가용 채널 중 즉, 제 1 통신 후보 채널들 중 환경이 가장 좋은 하나의 채널(본 예시에서, CH#K)을 선택하는 단계이다. 앞서 설명한 것처럼, 제 1 통신 후보 채널들 중 하나의 채널(CH#I)은 전력량계(50)를 위한 채널로 이미 할당이 되었으므로, S312 단계는 채널(CH#I)을 제외한 나머지 제 1 통신 후보 채널들 중 하나의 채널을 선택할 수 있다.In step S312, the object
S313 단계는 사물 인터넷 센서부(70)에 의해, 채널 선택 이후 수행되는 단계로서, 해당 채널(CH#K)에 대한 인증 요청을 수행하는 단계이고, S314 단계는 데이터 집중 장치(100)에 의해, 응답 메시지를 사물 인터넷 센서부(70)로 전달하는 단계이다.Step S313 is a step performed after the channel selection by the object
S315 단계는 데이터 집중 장치(100)에 의해, S313 단계를 통해 수신한 해당 채널을 사물 인터넷 센서부(70)를 위한 제 3 무선 통신 채널로 할당하는 단계이다. 이렇게 할당 과정이 완료되면, S316 단계 및 S317 단계를 통해 콘솔 데이터의 송수신이 이루어진다. 즉, S316 단계 및 S317 단계를 통해, 데이터 집중 장치(100)는 해당 채널을 이용해 사물인터넷 센서부(70)와 접속이 가능하게 되고, 사물인터넷 센서부(70)는 데이터 집중 장치(100)로 독거노인 생활정보, 배전전주 상태 정보 등의 사물인터넷 데이터를 전송하게 된다.In step S315, the data concentrator 100 allocates the channel received through step S313 to the third wireless communication channel for the object
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 집중 장치와 다른 구성 간 접속에 이용되는 비콘 프레임의 구조를 나타내는 도면이다.8 is a diagram illustrating a structure of a beacon frame used for connection between a data convergence device and another configuration according to an embodiment of the present invention.
도 8에 도시된 것처럼, 비콘 프레임은 메시지 타입을 구분하기 위한 프레임 제어 필드, 비콘 프레임의 순번을 확인하기 위한 비콘 시퀀스 번호 필드, 비콘 프레임 발생자를 확인하기 위한 소스 주소 필드, 정보전달을 위한 비콘 페이로드 필드, 비콘 프레임의 무결성을 확인하기 위한 프레임 체크 시퀀스 필드로 구성될 수 있다. 이때 소스 주소 필드는 데이터 집중 장치를 구분하기 위한 식별자로 변대주 전산화 번호(8바이트)와 일련번호(2바이트)로 사용될 수 있다.8, the beacon frame includes a frame control field for identifying a message type, a beacon sequence number field for confirming a sequence number of a beacon frame, a source address field for confirming a beacon frame generator, A load field, and a frame check sequence field for confirming the integrity of the beacon frame. At this time, the source address field is an identifier for identifying the data concentrator, and can be used as a computerized numerical address (8 bytes) and a serial number (2 bytes).
비콘 페이로드 필드에는 주기, 채널용도, 채널 넘버, 우선순위 등의 데이터 집중 장치(DCU) 가용 채널에 대한 정보가 포함되어 있다. 무선 단말은 비콘 주기를 통해 다음 비콘 메시지가 언제 발생하는지 확인하고 다음 발생시기까지 데이터를 전송할 필요가 없을 경우 슬립모드로 변경하여 동작함으로써 무선단말의 에너지 사용량을 줄일 수 있다. 채널 용도, 채널 넘버 필드를 통해 각각 서비스별 활용 가능한 채널이 어떤 채널인지 알 수 있고 우선순위 필드를 통해 데이터 집중 장치와의 통신환경이 좋은 채널을 확인할 수 있다. The beacon payload field includes information on available data concentrator (DCU) channels such as period, channel usage, channel number, and priority. The wireless terminal can determine when the next beacon message is generated through the beacon period and change the sleep mode when the next beacon is not needed until the next occurrence of the beacon, thereby reducing the energy consumption of the wireless terminal. Through the channel use field and the channel number field, it is possible to know which channel is available for each service, and confirm a channel having a good communication environment with the data concentrator through the priority field.
예를 들어, 도 8에 도시된 예시에서, 콘솔 장치(60)는 채널용도 필드를 통해 CH#I와 CH#K는 검침용으로 사용되고, CH#J와 CH#L은 콘솔 서비스용으로 사용된다는 것을 확인할 수 있다. 또한, 콘솔 장치(60)는 CH#J와 CH#L 중 데이터 집중 장치의 통신환경이 CH#J가 CH#L보다 좋다는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 콘솔 장치(60)는 CH#J와 CH#L의 노이즈 레벨에 대해 확인하고 데이터 집중 장치와의 통신이 가능한 채널들 중에서 우선순위가 높은 채널을 선택해서 데이터 집중 장치로 인증요청 프레임을 전송하게 된다For example, in the example shown in FIG. 8, the
또한, 상술한 다중 무선 접속 방법은 통신기술 및 구현사례에 따라 달라질 수 있다. 또한 본 발명에서 제안한 다중무선 접속 방법은 지능형 원격 검침 인프라 뿐만 아니라 전기차, 수요반응(DR)시스템 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다.In addition, the above-described multiple wireless access method may vary depending on communication technology and implementation examples. Further, the multi-radio access method proposed by the present invention can be utilized in various fields such as an electric car, a demand reaction (DR) system as well as an intelligent remote meter-reading infrastructure.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.As described above, an optimal embodiment has been disclosed in the drawings and specification. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
100 : 데이터 집중 장치
110 : 제어부 120 : 통신부
121 : 무선 통신 모듈 122 : 전력선 통신 모듈100: Data Concentrator
110: control unit 120: communication unit
121: Wireless communication module 122: Power line communication module
Claims (14)
제 1 전력량계로부터 유선으로 제 1 전력 검침 데이터를 수신하고, 제 2 전력량계로부터 무선으로 제 2 전력 검침 데이터를 수신하도록 상기 통신부를 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는 초기 기동시 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널들과 제 2 송출 전력의 무선 통신 채널들을 순차적으로 검색하고, 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널들 중 잡음 레벨이 낮은 순으로 제 1 통신 후보 채널들을 분류하며, 상기 제 1 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 1 무선 통신 채널을 선택함으로써 상기 제 2 전력량계와 무선 통신을 수행하도록 제어하고,
상기 제어부는 상기 무선 통신 모듈을 통해 데이터 집중 장치의 관리, 펌웨어 업그레이드 및 검침 데이터 분석 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 콘솔 장치와 통신을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치.A communication unit including a power line communication module and a wireless communication module; And
And a control unit for receiving the first power meter data from the first watt-hour meter to the wired line and controlling the communication unit to receive the second power meter data from the second watt-
The control unit sequentially searches wireless communication channels of the first transmission power and the second transmission power at the time of initial startup and sequentially searches the wireless communication channels of the first transmission power for the first communication candidate And to control wireless communication with the second watt-hour meter by selecting at least one first wireless communication channel among the first communication candidate channels,
Wherein the control unit controls the communication unit to perform communication with at least one of the management of the data concentration device, the firmware upgrade, and the metering data analysis through the wireless communication module.
상기 제어부는 상기 제 1 통신 후보 채널들에 주기적으로 비콘 프레임을 브로드캐스팅하고, 상기 비콘 프레임을 수신한 제 2 전력량계로부터 선택된 무선 통신 채널을 선택함으로써 상기 제 2 전력량계와 무선 통신을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치.The method according to claim 1,
The control unit controls to perform wireless communication with the second watt hour meter by periodically broadcasting a beacon frame to the first communication candidate channels and selecting a wireless communication channel selected from the second watt hour meter receiving the beacon frame Features a data concentrator.
상기 제어부는 제 2 송출 전력의 무선 통신 채널들 중 잡음 레벨이 낮은 순으로 제 2 통신 후보 채널들을 분류하며, 상기 제 2 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 2 무선 통신 채널을 선택함으로써 콘솔 장치와 무선 통신을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치.The method according to claim 1,
Wherein the controller classifies the second communication candidate channels in descending order of the noise level among the wireless communication channels of the second transmission power and selects at least one second wireless communication channel among the second communication candidate channels, So as to perform wireless communication.
상기 제어부는 상기 무선 통신 모듈을 통해 사물인터넷 서비스를 지원하는 사물인터넷 센서부와 통신을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치.The method according to claim 1,
Wherein the controller controls to communicate with the object Internet sensor unit supporting the object Internet service through the wireless communication module.
상기 제어부는 상기 제 1 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 3 무선 통신 채널을 선택함으로써 상기 사물인터넷 센서부와 무선 통신을 수행하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치.6. The method of claim 5,
Wherein the controller controls wireless communication with the object internet sensor unit by selecting at least one third wireless communication channel among the first communication candidate channels.
상기 제 2 전력량계와의 통신에 이용되는 제 1 무선 통신 채널과 상기 사물인터넷 센서부와의 통신에 이용되는 제 3 무선 통신 채널은 다른 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치.The method according to claim 6,
Wherein the first wireless communication channel used for communication with the second watt-hour meter is different from the third wireless communication channel used for communication with the object internet sensor unit.
상기 제어부에 의해, 초기 기동시 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널들과 제 2 송출 전력의 무선 통신 채널들을 순차적으로 검색하는 단계;
상기 제어부에 의해, 제 1 송출 전력의 무선 통신 채널들 중 잡음 레벨이 낮은 순으로 제 1 통신 후보 채널들을 분류하는 단계; 및
상기 제어부에 의해, 상기 제 1 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 1 무선 통신 채널을 선택하는 단계를 포함하고,
상기 제어부에 의해, 상기 무선 통신 모듈을 통해 데이터 집중 장치의 관리, 펌웨어 업그레이드 및 검침 데이터 분석 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 콘솔 장치와 통신을 수행하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치의 동작 방법.A communication unit including a power line communication module and a wireless communication module; And a control unit for receiving the first power meter data from the first watt-hour meter to the wired line and controlling the communication unit to wirelessly receive the second power meter data from the second watt-hour meter,
Sequentially searching for wireless communication channels of the first transmission power and wireless communication channels of the second transmission power at the initial startup by the controller;
Classifying the first communication candidate channels in descending order of the noise level among wireless communication channels of the first transmission power by the control unit; And
And selecting, by the control unit, at least one first wireless communication channel among the first communication candidate channels,
Further comprising controlling by the control unit to perform communication with a console device performing at least one of functions of managing the data concentrator, firmware upgrade, and analyzing meter reading data through the wireless communication module Method of operation of a concentrating device.
상기 제 1 무선 통신 채널을 선택하는 단계는 상기 제 1 통신 후보 채널들에 주기적으로 비콘 프레임을 브로드캐스팅하고, 상기 비콘 프레임을 수신한 제 2 전력량계로부터 선택된 무선 통신 채널을 선택함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치의 동작 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the selecting of the first wireless communication channel is performed by periodically broadcasting a beacon frame to the first communication candidate channels and selecting a wireless communication channel selected from a second watt-hour meter receiving the beacon frame A method of operating a data concentrator.
상기 콘솔 장치와 통신을 수행하도록 제어하는 단계는,
제 2 송출 전력의 무선 통신 채널들 중 잡음 레벨이 낮은 순으로 제 2 통신 후보 채널들을 분류하는 단계; 및
상기 제 2 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 2 무선 통신 채널을 선택하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치의 동작 방법.9. The method of claim 8,
Wherein the step of controlling communication with the console device comprises:
Classifying the second communication candidate channels in descending order of the noise level among the wireless communication channels of the second transmission power; And
And selecting at least one second wireless communication channel among the second communication candidate channels.
상기 제어부에 의해, 상기 무선 통신 모듈을 통해 사물인터넷 서비스를 지원하는 사물인터넷 센서부와 통신을 수행하도록 제어하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치의 동작 방법.9. The method of claim 8,
Further comprising the step of controlling, by the control unit, communication with an object internet sensor unit supporting the object Internet service through the wireless communication module.
상기 사물인터넷 센서부와 통신을 수행하도록 제어하는 단계는,
상기 제 1 통신 후보 채널들 중 적어도 하나의 제 3 무선 통신 채널을 선택함으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치의 동작 방법.13. The method of claim 12,
Wherein the step of controlling communication with the object internet sensor unit comprises:
And selecting at least one third wireless communication channel among the first communication candidate channels.
상기 제 2 전력량계와의 통신에 이용되는 제 1 무선 통신 채널과 상기 사물인터넷 센서부와의 통신에 이용되는 제 3 무선 통신 채널은 다른 것을 특징으로 하는 데이터 집중 장치의 동작 방법.
14. The method of claim 13,
Wherein the first wireless communication channel used for communication with the second watt-hour meter and the third wireless communication channel used for communication with the object internet sensor unit are different from each other.
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