KR101906801B1 - 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템에 관한 것으로, 위치정보를 전송하는 GPS 모듈과, 다수개의 센서와, 등주의 밝기를 조절하는 디밍 제어기와, 상기 GPS 모듈과 센서의 데이터와 등주의 상태 데이터를 송신하고 제어신호를 수신 받아 등주를 제어하는 등주제어감시기를 포함하는 IoT 디바이스와, 상기 IoT 디바이스와 통신하여 데이터와 제어신호를 송수신하고 인터넷망과 연결될 수 있는 IoT 게이트웨이 및 중앙 통신부가 상기 IoT 게이트웨이를 통해 실시간 또는 비 실시간으로 데이터를 송수신하고 중앙 연산부를 통해 일정의 통계 연산을 하여 제어신호를 산출하고 전송하는 중앙 관제서버를 포함하되, 상기 IoT 디바이스는 등주가 지역별 또는 일정 개수별로 그룹을 형성하여 협력등주군을 형성하고, 상기 중앙 관제서버는 상기 협력등주군 내의 센서 데이터를 위치정보와 연동하여 상기 협력등주군별로 데이터를 처리하는 것을 특징으로 하는 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템을 제공한다.

Description

위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템{INTELLIGENT STREET LIGHTS CONTROL SYSTEM USING GPS SYSTEM}
본 발명은 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 GPS 모듈과 다양한 센서로부터 정보를 수집하고 등주를 제어하는 등주제어감시기가 탑재된 등주가 사물인터넷(IoT) 게이트웨이를 통해 중앙관제서버와 연결되도록 하고 중앙관제서버는 등주의 위치정보와 각종 센서의 측정값을 전송받아 활용함으로써 주변 상황에 최적화된 조도조절을 위한 제어신호를 산출하여 도로조명을 관리할 수 있도록 한 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템에 관한 것이다.
현대 사회에서는 도심지, 주택가, 도로, 공원 등의 넓은 지역에 가로등 또는 보안등과 같은 조명 장치가 설치되어 있다. 이러한 조명 장치의 경우에 그 설치된 수가 상당하기 때문에 많은 전기 에너지를 소모하게 된다. 따라서 전기 에너지를 절약하기 위해서는 주변의 밝기 변화에 따라 적절한 시점에 가로등 또는 보안등을 점등하거나 소등하는 것이 중요하다.
일반적으로 가로등을 제어하기 위한 방법은 주변의 광량을 센서로 감지하여 가로등을 점소등하거나 가로등에 타이머를 내장하여 지정된 시간에 가로등을 점소등하는 기초적인 방법을 사용할 수 있고, 이에 더하여 가로등에 관제서버와 신호를 주고받을 수 있는 유무선 통신 모듈을 장착하여 관제서버가 원격으로 가로등을 제어하게 할 수도 있다. 이러한 관제서버는 보통 지방자치단체(시,군,청)의 통제실에서 관리되며 비상제어, 격등 및 심야소등 등 가로등주 또는 보안등주의 제어를 수행한다.
그런데 상술한 가로등을 제어하는 광센서, 타이머 등을 이용한 기초적인 방법은 가로등을 현장에서 개별적(stand-alone in local)으로 점소등하는 것으로써 이러한 제어 방식은 중앙집중형 관리(surveilance, controll & monitoring)가 아닌 현장 위주의 관리 방법이기 때문에 등주별 주변 환경 상황에 적합한 제어는 이루어지지 않는다는 문제점이 있다.
구체적으로, 위와 같은 종래의 가로등의 경우에는 도로에 차량이 없어 도로가 밝을 필요가 없거나, 차량이 정체될 때 밀집된 차량의 전조등으로 인하여 도로의 조명이 일정 정도 이상 밝을 필요가 없거나 할 때에도 가로등은 항상 동일한 조도를 유지하고 있기 때문에 불필요한 전기 에너지를 낭비하게 되는데, 현장 위주의 관리 방법으로는 등주별로 주변 환경에 적합한 제어를 할 수 없어 이러한 문제점을 해결할 수 없다는 문제점이 있다.
그리고 종래의 도로조명 시스템에서는 등주마다 작업자가 직접 일련번호를 부여하여 관리하였으므로 지형의 변화나 도로의 보수 등으로 등주가 신설, 위치 이동 또는 철거되면 이 때에도 작업자가 직접 등주 정보를 변경하거나 삭제해야하기 때문에 등주의 이력 관리가 불편하다는 문제점이 있다.
따라서 등주마다 상태를 모니터링 하여 적절한 디밍제어 신호를 산출하여 등주를 제어할 수 있도록 등주와 관제시스템이 서로 통신을 하며 자동으로 등주를 관리할 수 있는 도로조명 시스템과 기술이 필요하다.
관련 선행기술로는 한국등록특허 10-0875134호(등록일: 2008. 12. 15)가 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 GPS 모듈을 비롯하여 다양한 센서로부터 정보를 수집하고 등주를 제어하는 등주제어감시기가 탑재된 등주가 사물인터넷 게이트웨이를 통해 인터넷망으로 중앙관제서버와 정보를 주고받도록 함으로써 상기 중앙관제서버가 등주의 위치 정보를 이용해 협력등주군을 구성케 하여 주변 환경에 적합하고 정확도가 높은 등주별 디밍제어값을 산출할 수 있는 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 차량의 통행량에 따른 조도가 변화하는 등주별 디밍제어값을 산출할 수 있는 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 차량의 속력을 추정, 산출하여 등주를 순차적으로 점소등하고 그에 따라 조도가 순차적으로 변화할 수 있도록 등주별 디밍제어값을 산출할 수 있는 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 등주별 위치정보와 연동하여 정보를 주고받을 수 있도록 하여 중앙관제서버가 자동으로 등주를 등록하고 관리할 수 있는 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 중앙관제서버가 등주별 위치정보와 연동하여 해당 등주의 상태를 기록하고 백업하도록 하여 등주의 이상 발생에 효과적으로 대처할 수 있도록 한 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템은, 위치정보를 전송하는 GPS 모듈과, 다수개의 센서와, 등주의 밝기를 조절하는 디밍 제어기와, 상기 GPS 모듈과 센서의 데이터와 등주의 상태 데이터를 송신하고 제어신호를 수신 받아 등주를 제어하는 등주제어감시기를 포함하는 IoT 디바이스와, 상기 IoT 디바이스와 통신하여 데이터와 제어신호를 송수신하고 인터넷망과 연결될 수 있는 IoT 게이트웨이 및 중앙 통신부가 상기 IoT 게이트웨이를 통해 실시간 또는 비 실시간으로 데이터를 송수신하고 중앙 연산부를 통해 일정의 통계 연산을 하여 제어신호를 산출하고 전송하는 중앙 관제서버를 포함하되, 상기 IoT 디바이스는 등주가 지역별 또는 일정 개수별로 그룹을 형성하여 협력등주군을 형성하고, 상기 중앙 관제서버는 상기 협력등주군 내의 센서 데이터를 위치정보와 연동하여 상기 협력등주군별로 데이터를 처리하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 IoT 디바이스의 등주제어감시기는, 외부와의 송수신을 위해 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신모듈이 구비된 통신부;와 등주를 제어하는 제어부;를 포함하되, 상기 제어부는 상기 등주의 점소등을 제어하는 전원모듈과, 상기 등주의 상태를 모니터링하는 검지모듈 및 송수신되는 데이터를 저장하는 메모리모듈을 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 센서는 조도 센서, 동작 센서, 기상 센서, 소음 센서 및 미세먼지 센서 중에서 어느 하나 이상을 포함하고 상기 등주 근처의 도로나 보도에 매설되는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 IoT 게이트웨이는 상기 협력등주군별로 배정되되 상기 IoT 디바이스와는 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신에 의해 연결되고 상기 중앙관제서버와는 CDMA 통신과 같은 디지털 이동통신으로 연결되는 인터넷망에 의해 연결되는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 중앙 관제서버는 IoT 디바이스와 데이터를 송수신하는 중앙 통신부와, 수신되는 데이터를 통계 처리하여 제어신호를 송신하는 중앙 연산부와, 중앙 통신부에서 수신되는 데이터와 중앙 연산부에서 처리된 데이터를 저장하고 데이터베이스화하는 데이터베이스부를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 중앙 관제서버는 GPS 모듈의 위치정보를 전송받아 상기 위치정보를 등주별로 매칭한 후 데이터베이스화하여 실시간으로 상기 등주의 상태 정보를 데이터베이스부에 저장한 후, 등주의 이상 발생 시 상기 데이터베이스부에 저장된 데이터를 등주를 관리하는 외부서버로 자동으로 전송할 수 있도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 중앙 관제서버의 중앙 연산부는 수신되는 데이터를 지역별, 시간별, 계절별로 통계 처리하되 협력등주군별로 표준 센싱값을 산출한 후 상기 표준 센싱값을 실시간으로 전송되는 해당 센서의 데이터와 비교하여 특이성이 발생한 데이터를 상기 표준 센싱값으로 대체하여 해당 등주의 디밍제어 값을 산출 할 수 있도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 중앙 관제서버의 중앙 연산부가 상기 협력등주군별 표준 센싱값을 산출할 때 하기의 수학식 1과 같이 일정 개수의 IoT 디바이스로 구성되는 어느 하나의 협력등주군 내에서 각 센서들 간의 거리를 이용해 기여도 계수를 정하고 상기 기여도 계수를 각 센서 측정값과 곱한 후 합하여 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 1]
Figure 112018045287818-pat00001
Figure 112018045287818-pat00002
여기서,
S: 협력등주군별 표준 센싱값
SN: N번째 센서 측정값
WN: N번째 기여도 계수
dk : k-1번째 또는 k+1번째 등주와 k번째 등주와의 거리
α : 기 설정된 시스템 변수
구체적으로, 상기 중앙 관제서버의 중앙 연산부는 IoT 디바이스가 일렬로 배열된 등주인 경우에 수신된 각 등주의 위치정보를 이용하여 해당 등주를 지나칠 때의 이동체 속도를 산출한 후, 다음 등주에서의 이동체의 추정 속도를 계산함으로써 이동체의 이동방향에 따라 다수개의 등주의 밝기가 순차적으로 증가 또는 감소되도록 디밍제어 값을 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
구체적으로, 상기 중앙 관제서버의 중앙 연산부가 상기 이동체 속도를 산출할 때 하기의 수학식 2와 같이 어느 하나의 등주와 이웃하는 또 하나의 등주 간의 거리를 어느 하나의 센서의 최대 조도일 때와 이웃하는 또 하나의 센서의 최대 조도일 때의 소요 시간으로 나누어 산출하고, 상기 이동체의 추정 속도를 산출할 때는 이동체가 지나온 다수개의 등주에서의 이동체 속도를 평균하여 산출하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112018045287818-pat00003
Figure 112018045287818-pat00004
여기서,
v: 이동체의 추정 속도
vk: k번째 등주를 지나갈 때의 이동체의 속도
dk: k번째 등주와 k+1 번째 등주와의 거리
Δtk: k번째 센서의 최대 조도일 때와 k+1 번째 센서의 최대 조도일 때의 소요 시간
구체적으로, 상기 중앙 관제서버의 중앙 연산부는 어느 지역의 IoT 디바이스가 등주인 경우에 어느 특정 위치에서의 등주 설치 적합도를 하기의 수학식 3과 같이 필요성 함수를 계산하여 산출한 후 상기 필요성 함수의 값이 일정 값보다 높으면 등주 설치가 필요하다는 정보를 등주를 관리하는 외부서버로 전송할 수 있도록 하는 것을 특징으로 할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112018058798471-pat00020
여기서,
(x, y): 특정 위치 좌표
(xn, yn): 어느 하나의 등주가 위치한 좌표
F(x, y): 특정 위치 좌표 (x, y)에서의 필요성 함수
dn: 특정 위치 좌표 (x, y)로부터 각 등주의 위치까지의 거리
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템은 GPS 모듈로부터 취득한 위치 정보를 활용하여 등주의 자동 위치 추적 할 수 있어 등주에 대한 민원 발생 시 즉각적인 대응 및 유지보수를 통해 지역시민들의 편의를 제공할 수 있는 효과가 있고, 시스템 백업과 자동 원격 검침 기능을 제공하여 시스템의 안정성을 증대시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 GPS 위치 정보를 활용하여 협력등주군을 구성하고 다양한 센싱 정보를 활용함으로써, 기존 시스템의 단순 조명 기능에서 벗어나 다양한 지능적 기능의 제공을 통해 지역별 복합적 환경 정보를 제공 및 관리할 수 있는 센싱 네트워크 기반 지능형 도로조명 시스템을 구성할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템의 개요도이다.
도 2는 도 1에 도시된 등주제어감시기를 상세히 나타낸 블록도이다.
도 3은 도 1에 도시된 중앙관제서버를 상세히 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템에서 표준 센싱값을 산출하는 것을 보여주기 위한 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템에서 이동체의 속도를 추정하는 것을 보여주기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템에서 신규 등주 설치에 대한 필요성 함수를 도출하는 것을 보여주기 위한 도면이다.
본 발명의 실시예들에 대한 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명의 실시예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템의 개요도로서, 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템은 IoT 디바이스(100), IoT 게이트웨이(200) 및 중앙 관제서버(300)를 포함할 수 있다.
먼저, 본 발명의 일실시예에서 IoT 디바이스(100)로 도로에 설치된 등주(111)를 대표적인 예로 들었다. 하지만 이외에도 IoT 디바이스(100)는 주택가 또는 도로에 설치되는 가로등분전반, 보안등주 또는 시설물의 원격 검침 단말기를 더 포함할 수 있다.
그리고 IoT 디바이스(100)는 본 발명의 일실시예에서는 일정 개수의 등주(111)로 이루어지는 협력 등주군(110) 그룹 단위로 협력 등주군(110) 다수개가 중앙 관제서버(300)와 데이터를 송수신하거나 제어되도록 한다.
다시 말하면, IoT 디바이스(100)는 등주(111)가 지역별 또는 일정 개수별로 그룹을 형성하여 협력등주군(110)을 형성하고, 상기 중앙 관제서버(300)는 상기 협력등주군(110) 내의 센서 데이터를 위치정보와 연동하여 상기 협력등주군별로 데이터를 처리하게 된다.
*이는 각각의 네트워크 그룹내에 존재하는 센싱 그룹으로부터 다수개의 센싱 측정값을 이용해 서로 협력적으로 활용함으로써 보다 안정적인 조명 제어를 수행하기 위함이다. 이에 대한 상세한 내용은 후술하기로 한다. 물론 필요에 따라 개별 등주(111)가 독자적으로 중앙 관제서버(300)와 데이터를 송수신하거나 제어될 수도 있다.
IoT 디바이스(100)의 본 발명의 일예로서 등주(111)는 차량용 도로에 일정한 간격으로 설치되어 주위가 어두워지면 빛을 발하는 도로조명으로서, 각각의 등주(111)에는 위치정보를 전송하는 GPS 모듈(111a), 등주(111)의 밝기를 조절하는 디밍제어기(111b), GPS 모듈(111a)과 센서(111d)의 데이터와 등주(111)의 상태 데이터를 송신하고 제어신호를 수신 받아 등주(111)를 제어하는 등주제어감시기(111c) 및 다수개의 센서(111d)를 포함할 수 있다.
GPS 모듈(111a)은 GPS 위성에 보내는 신호를 수신해 기기의 현재 위치, 고도, 속도, 이동거리 등을 계산할 수 있는 위성항법시스템의 일종으로서, 본 발명의 일실시예에서는 등주(111)에 독자적 모듈로서 설치되는 것을 예시로 하였으나, 등주 제어 감시기(111c)에 일체화되어 구비된 후 등주(111)에 장착될 수도 있다.
GPS 모듈(111a)은 협력등주군(110) 내의 다른 등주(111)에 장착된 다른 GPS 모듈(111a)과 네트워크를 구성하여 서로 신호를 주고받으면서 각각의 등주(111)의 위치정보를 IoT 게이트웨이(200)를 통해 중앙 관제서버(300)에 전송하여 중앙 관제서버(300)의 중앙 연산부(310)가 상기 위치정보와 센서(111d)의 측정값들을 함께 처리하도록 할 수 있다.
이때, GPS 모듈(111a)이 네트워크를 구성하는 통신 방법으로는 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신 네트워크가 될 수 있다. 이러한 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신모듈은 후술하게 될 등주제어감시기(111c)의 통신부(111c1)에 구비되도록 하는 것이 바람직하다.
디밍제어기(111b)는 중앙 관제서버(300)로부터 중앙 연산부(320)가 기설정된 다양한 방식으로 산출한 해당 등주(111)의 디밍제어 신호를 등주제어감시기(111c)가 전송 받아 전달하면 실시간으로 등주(111)의 조도를 제어하는 역할을 수행한다.
디밍제어기(111b) 또한 상술한 바와 같이 본 발명의 일실시예에서는 등주(111)에 독자적 모듈로서 설치되는 것을 예시로 하였으나, 후에 설명할 등주 제어 감시기(111c)에 일체화되어 구비된 후 등주(111)에 장착될 수도 있다.
도 2는 도 1에 도시된 등주제어감시기를 상세히 나타낸 블록도로서, 등주제어감시기(111c)는 외부와의 송수신을 위해 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신모듈이 구비된 통신부(111c1)와 등주(111)를 제어하는 제어부를 포함할 수 있고, 다시 상기 제어부는 등주(111)의 점소등을 제어하는 전원모듈(111c2), 등주(111)의 상태를 모니터링하는 검지모듈(111c3) 및 송수신되는 데이터를 저장하는 메모리모듈(111c4)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 등주제어감시기(111c)는 잡음, 누전, 단선 등을 모니터링하여 IoT 게이트웨이(200)를 통해 중앙 관제서버(300)에 보고하는 기능을 하고, 디밍제어기(111b)에 제어신호를 전송하여 심야, 주변환경, 통행량, 위험정도를 고려하여 운영자가 설정한 대로 조도를 조절하는 기능을 한다. 또한 GPS 위치정보와 센서 정보를 수신 및 전달하고 지그비 통신을 통해 등주(111) 간 및 IoT 게이트웨이(200)와 데이터 송수신을 한다.
통신부(111c1)는 GPS 모듈(11a)과 디밍제어기(111b)와 신호를 송수신하고, 각각의 등주(111) 근처에 설치되어 있는 센서(111d)로부터 측정되는 데이터를 수신하고, 등주를 제어하기 위한 제어신호를 전송받는다.
이때, 통신부(111c1)는 IoT 게이트웨이(200)를 통해 인터넷망(400)으로 중앙관제서버(300)와 송수신할 수 있도록 관련 하드웨어 및 소프트웨어를 구비할 뿐만 아니라, 상술한 바와 같이 협력등주군(110) 내의 다수개의 등주제어감시기(112)가 서로 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신 네트워크를 형성할 수 있도록 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신모듈을 구비하고 있다.
제어부는 상기 통신부(111c1)를 통해 전송되는 데이터를 수집하고 제어신호를 전송받아 등주(111)를 제어하는 기능을 수행하는 장치로서, 전원모듈(111c2), 검지모듈(111c3) 및 메모리모듈(111c4)을 포함할 수 있다.
또한, 제어부는 상기 구성외에도 신호처리부를 포함할 수 있는데, 이러한 신호처리부는 통신부(111c1)의 지그비 모듈이 수신하고 송신할 신호를 처리하여 등주가 제어되도록 하는 명령을 생성한다. 예를 들면, 센서(111d)를 통해 등주(111)가 누전, 단전 상태인지 상태정보를 수집하고 전원에 대한 신호가 수신된 경우 신호처리부에서 ON 또는 OFF인지 확인하며 신호에 따라 상태를 변화 시킨다
전원모듈(111c2)은 중앙 관제서버(300)로부터 제어신호를 전송 받아 해당 등주(111)의 점등과 소등을 제어하는 역할을 수행한다.
검지모듈(111c3)은 등주(111)의 점등 및 소등 여부, 누전이나 단전과 같은 이상 발생 여부 등을 모니터링하여 해당 신호를 중앙관제서버(300)로 전송한다.
메모리모듈(111c4)은 해당 센서의 주위에 설치된 센서(111d)로부터 전송되는 센싱값과 GPS 모듈(111a)로부터 전송되는 위치정보를 저장한 후 통신부(111c1)를 통해 중앙관제서버(300)로 전송한다. 또한, 중앙 관제서버(300)로부터 전송되는 제어신호를 저장한 후, 디밍제어기(111b) 또는 전원모듈(111c2)로 전송한다.
센서(111d)는 본 발명의 일실시예에서 등주(111) 근처의 도로나 보도에 매설되는 조도 센서, 차량 또는 사람의 통행 및 이동방향을 감지하는 동작 센서, 또는, 기상 센서, 소음 센서 및 미세먼지 센서 중에서 어느 하나 이상을 포함를 포함할 수 있다. 위의 센서에서 수집되는 데이터는 등주제어감시기(111c)의 통신부(111c1)를 통해 주기적으로 전달되어 중앙관제서버(300)로 전송되도록 한다.
이와 같이 구성되는 IoT 디바이스(100)의 등주(111)는 상술한 바와 같이 일정 개수만큼 그룹 단위로 IoT 게이트웨이(200)를 통해 인터넷망(400)으로 연결되고 다시 인터넷망(400)은 중앙관제서버(300)와 연결되어서 IoT 디바이스(100)와 중앙관제서버(300)는 실시간으로 데이터를 주고받음으로써 사물인터넷을 구현하게 된다.
IoT 게이트웨이(200)는 협력등주군별로 배정되되 IoT 디바이스(100)와는 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신에 의해 연결되어 데이터와 제어신호를 송수신하고 CDMA 통신과 같은 디지털 이동통신으로 연결되는 인터넷망(400)을 통해 중앙 관제서버(300)와 통신할 수 있도록 하는 기능을 수행하는 데, 게이트웨이 통신부, 인터페이스부, 네트워크부 및 소프트웨어부를 포함할 수 있고, 이들에 대한 제어 및 연산처리를 수행하는 중앙연산처리장치가 포함될 수 있다. 또한, IoT 게이트웨이(200)는 IoT 디바이스(100)와 마찬가지로 GPS 모듈이 구비될 수 있다.
IoT 게이트웨이(200)의 역할은 중앙 관제서버(300)와 등주(111) 사이에서 양방향 제어를 수행하는 것이다. 자세하게는 등주(111)의 GPS 위치정보와 센싱 값을 중앙 관제서버(300)에 보고하고 중앙 관제서버(300)에서 송신되는 제어신호를 등주제어감시기(111c)에게 전달한다. 이동통신 및 인터넷 망으로 연결되어 중앙 관제서버(300)와 실시간 송수신을 하며 담당하는 등주(111)들의 현황을 파악하고 IoT 디바이스(100)와 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신으로 통신하며 등주(111)의 점소등 제어와 같은 원격제어를 하고 전력량을 산출하여 통계를 보고하는 역할도 수행한다.
게이트웨이 통신부에는 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신모듈이 구비되어 상기 IoT 디바이스(100)가 IoT 게이트웨이(200)에 연결될 수 있도록 하고, 다시, 게이트웨이 통신부에는 공중파 통신모듈이 구비되어 인터넷망(400)에 연결될 수 있도록 한다. 결과적으로 IoT 디바이스(100)는 IoT 게이트웨이(200)를 통해 인터넷망(400)에 접속되어서 상기 인터넷방(400)에 접속되어 있는 중앙 관제서버(300)와 연결되게 된다.
인터페이스부는 사물인터넷 환경을 제공하기 위해 IoT 디바이스(100)를 연결하기 위한 하드웨어 인터페이스 등을 제공한다. 이는 상술한 바와 같이 지그비 또는 피엘씨(PLC) 통신모듈에 대응되는 인터페이스가 되도록 한다.
네트워크부는 인터넷망(400)과의 연결을 위한 네트워크 하드웨어 등을 탑재한 부분으로서, 상기 네트워크 하드웨어는 CDMA와 같은 디지털 이동통신모듈, 이더넷 통신모듈, 와이파이 통신모듈이 될 수 있다.
소프트웨어부(240)는 사물인터넷 서버플랫폼과 연결을 통해 사물 인터넷 서비스를 제공할 수 있도록 게이트웨이 소프트웨어가 탑재된 부위이다.
도 3은 도 1에 도시된 중앙관제서버를 상세히 나타낸 블록도로서, 중앙 관제서버(300)는 인터넷망(400)과 접속하여 IoT 디바이스(100)와 연결되어서 데이터를 수집하고 연산 처리한 후 디밍제어를 위한 제어신호나 서비스를 제공하여 사물 인터넷을 구현하는 서버로서, 중앙 통신부(310), 중앙 연산부(320) 및 데이터베이스부(330)를 포함할 수 있다.
중앙 통신부(310)상기 IoT 게이트웨이(200)를 통해 실시간 또는 비 실시간으로 데이터를 송수신하는데, IoT 디바이스(100)에서 전송되는 센싱 값은 실시간으로 데이터를 송수신하고 원격검침단말기로부터 전송되는 데이터는 비 실시간으로 데이터를 송수신한다.
중앙 연산부(320)는 수신되는 데이터를 통계 처리하여 디밍 제어 등과 같은 제어신호를 송신하는데, 상기 수신된 데이터와 연산결과는 데이터베이스화되어 데이터베이스부(330)에 저장될 수 있다.
데이터베이스부(330)는 중앙 통신부(310)에서 수신되는 데이터와 중앙 연산부(320)에서 처리된 데이터를 저장하고 데이터베이스화한다.
즉, 예를 들면, 중앙 관제서버(300)의 데이터베이스부(330)는 IoT 디바이스(100)의 센서로부터 전송되는 데이터를 지역별, 시간별, 계절별로 통계 처리하여 저장할 수 있다.
위와 같이 구성되는 중앙 관제서버(300)는 IoT 디바이스(100)로부터 수신된 정보를 데이터베이스부(330)에 저장하고, 각 지역별로 구분하여 IoT 디바이스(100)의 이력관리가 되도록 백업시스템을 구축할 수 있다.
특히, 중앙 관제서버(300)는 GPS 모듈(111a)로부터 전송되는 위치정보를 기반으로 IoT 디바이스(100)간의 거리를 고려하여 IoT 디바이스(100)인 다수의 등주(111)를 그룹 단위로 동시에 관리하기 위해 협력등주군(110)을 구성할 수 있게 된다.
중앙 관제서버(300)는 상술한 바와 같이 협력등주군(110)을 제어하는 그룹 단위의 일괄 제어나 각각의 등주(111)를 제어하는 개별 제어가 가능하도록 관리 방법을 구축할 수 있다.
개별 제어의 예를 들면, 중앙 관제서버(300)에서 원격검침을 수행하는 과정을 들 수 있다. 구체적으로, 설치된 원격검침단말기는 GPS 모듈(111)의 위치정보를 활용하여 주변 각 가정이나 사업장에 설치되어 가스, 수도 또는 전기의 사용량을 검침하고 검침된 데이터를 등주제어감시기로 전송한다. 등주제어감시기(111c)는 통신부(111c1)의 지그비 모듈을 통해 IoT 게이트웨이(200)로 검침데이터를 정기적으로 보고한다. 이 데이터는 IoT 게이트웨이(200)의 중앙처리장치가 처리하여 다시 CDMA 통신모듈 또는 IoT 통신모듈에 의해 인터넷망(400)을 통해 중앙관제서버에 보고된다. 보고된 검침데이터를 바탕으로 중앙 관제서버(300)에 의한 원격검침이 가능하다.
그룹 단위의 일괄 제어의 예를 들면, 중앙 관제서버(300)는 등주(111)의 경우, 점소등 제어신호 및 운용상태의 표시, 지역별, 계절별 센서 값과 디밍 값을 기반으로 표준값을 산출하는 기능을 할 수 있다.
구체적으로, 특정 지역의 일괄적인 소등 및 점등이 필요한 경우, 중앙 관제서버(300)에는 모든 등주(111)들의 저장된 위치정보를 활용하여 소등 및 점등을 해야 하는 지역에 위치한 등주(111)들을 선택하여 일괄적으로 소등 및 점등을 수행할 수 있다. 그 과정을 살펴 보면, 먼저, 중앙 관제서버(300)가 선택한 등주(111)들의 데이터를 IoT 게이트웨이(200)로 CDMA 통신모듈 또는 IoT 통신모듈이 정보를 전달하고 IoT 게이트웨이(200)의 중앙처리장치에 해당하는 소프트웨어부(240)에서는 해당 정보를 처리하여 게이트웨이 통신부의 지그비 또는 피엘씨(PLC) 모듈에 데이터를 전송한다. 이어서 지그비 모듈은 해당 IoT 디바이스(100)인 해당 등주(111)의 등주제어감시기(111c)에게 정보를 전송하고 해당 등주(111)의 등주제어감시기(111c)는 수신한 제어신호와 관련된 정보를 처리하고 등주(111)를 제어하게 된다.
또 다른 그룹 단위의 일괄 제어의 예를 들면, 본 발명의 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템에 문제가 발생하여 처리하는 과정을 그룹 단위로 처리하는 것이다.
즉, 중앙 관제서버(300)는 GPS 모듈(111a)의 위치정보를 전송받아 상기 위치정보를 등주별로 매칭한 후 데이터베이스화하여 실시간으로 상기 등주의 상태 정보를 데이터베이스부(330)에 저장한 후, 등주(111)의 이상 발생 시 상기 데이터베이스부(330)에 저장된 데이터를 등주(111)를 관리하는 외부서버(500)로 자동으로 전송함으로써, 중앙 관제서버(300)는 관리하는 지역지자체의 담당부서에서 수시로 데이터를 확인할 수 있고, 데이터를 활용하여 현장관리자가 점검 및 수리하게 할 수 있다.
다시 말하면, IoT 게이트웨이(200)는 소비전력, 누전 상태, 불량 여부에 대해 지속적으로 감시하며 협력등주군(110)에서 이상이 발생할 시, IoT 게이트웨이(200)의 중앙처리장치에 정보가 전달된다. 이때, IoT 게이트웨이(200)의 중앙처리장치는 CDMA 모듈 및 IoT 모듈을 통해 신호를 변조하여 무선으로 인터넷망(400)으로 송신하게 되고 이는 상기 인터넷망(400)에 접속된 중앙 관제서버(300)로 수신된다. 중앙관제서버(300)는 이상 신호를 확인하여 IoT 게이트웨이(200)를 통해 이상 신호가 확인된 협력등주군(110)의 위치를 즉각적으로 확인할 수 있고 등주(111)의 위치도 확인이 가능하다.
또한 해당 협력등주군(110)의 현재 상태와 대처해야할 사항에 대해 확인하고 이를 현장관리자에게 전달한다. 현장관리자는 네비게이션과 연동하여 즉각적으로 위치를 확인하여 장애 접수 및 처리할 수 있다. 처리 후, 장애 처리 사항에 대해 중앙 관제서버(300)에 보고하여 데이터를 백업할 수 있다. 민원이 들어오는 경우에는 접수 즉시 중앙 관제서버(300)에서 확인이 가능하며 앞에서 설명한 과정을 따라 현장점검자가 즉각적으로 민원 대응을 수행한다. 또한 점멸기의 이상 발생 시, 백업 기능을 통해 전체 시스템이 문제없이 작동 가능하고 점멸기의 이상 데이터가 중앙 관제서버(300)로 전달되어 즉시 수리가 가능하다. 따라서 중앙 관제서버(300)가 등록된 데이터를 바탕으로 등주와 IoT 게이트웨이(200)를 통합적 관리할 수 있다.
또 다른 그룹 단위의 일괄 제어의 예를 들면, 중앙 관제서버(300)가 협력등주군(110) 내의 다수개의 센서(111d)의 센싱값을 통계 처리하여 표준 센싱값을 산출한 후 이를 이용해 디밍제어 값을 산출할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템에서 표준 센싱값을 산출하는 것을 보여주기 위한 도면으로서, 상기 중앙 관제서버(300)의 중앙 연산부(320)는 수신되는 데이터를 지역별, 시간별, 계절별로 통계 처리하되 협력등주군(110) 별로 표준 센싱값을 산출한 후 상기 표준 센싱값을 실시간으로 전송되는 해당 센서의 데이터와 비교하여 특이성이 발생한 데이터를 상기 표준 센싱값으로 대체하여 해당 등주의 디밍제어 값을 산출 하도록 한다.
이렇게 GPS 위치 기능을 활용하여 협력등주군 내에 존재하는 각종 센서의 센싱값의 가중 평균치를 계산하여 보다 유용하고 안정된 센싱 수행을 하는 것이 가능하다.
중앙 관제서버(300)의 중앙 연산부(310)가 상기 협력등주군(110)별 표준 센싱값을 산출할 때 하기의 수학식 1과 같이 일정 개수의 IoT 디바이스(100)로 구성되는 어느 하나의 협력등주군(110) 내에서 각 센서(111d)들 간의 거리를 이용해 기여도 계수를 정하고 상기 기여도 계수를 각 센서 측정값과 곱한 후 합하여 산출한다.
[수학식 1]
Figure 112018045287818-pat00006
Figure 112018045287818-pat00007
여기서,
S: 협력등주군별 표준 센싱값
SN: N번째 센서 측정값
WN: N번째 기여도 계수
dk : k-1번째 또는 k+1번째 등주와 k번째 등주와의 거리
α : 기 설정된 시스템 변수
위의 기 설정된 시스템 변수 α 는 1 이상의 값으로써, 거리에 따른 기여도를 조정하는 시스템 변수이고, 위의 수학식 1은 결정된 센싱값이 가중 평균의 의미를 갖게 하기 위해서 기여도계수의 합이 1이 되도록 정규화 한 것이다.
본 발명의 일실시예에서 활용되는 센서는 조도센서를 비롯하여 기온, 강우, 오염정도를 측정하는 환경센서 등 다양한 형태일 수 있고, 등주(111)와 센서(111d)의 위치에 따른 각 등주 위치에서의 표준 센싱값 결정 방식의 예시, 즉 수학식 1이 적용된 구체적인 예를 들면 다음과 같다.
도 4의 (a)는 일렬로 배치된 3개 등주 중 중앙에 위치한 등주에서 표준 센싱값을 계산하는 방식이고, 도 4의 (b)는 삼각형으로 배치된 3개 등주 중 그림 좌측의 등주에서 표준 센싱값을 계산하는 방식을 예시한 그림으로서, 이때, 표준 센싱값이 평가되는 해당 위치에 있는 등주의 경우 기여도 계수 W2 = 1 - W1 - W3를 사용하여 표준센싱값이 가중 평균의 의미를 갖도록 정규화한 사례이다.
또 다른 그룹 단위의 일괄 제어의 예를 들면, 중앙 관제서버(300)가 협력등주군(110) 내의 다수개의 센서(111d)의 센싱값과 GPS 위치정보를 이용해 이동체의 속도를 추정하고 가로등을 순차적으로 제어할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템에서 이동체의 속도를 추정하는 것을 보여주기 위한 도면으로서, 상기 중앙 관제서버(300)의 중앙 연산부(310)는 IoT 디바이스(110)가 일렬로 배열된 등주(111)인 경우에 수신된 각 등주(111)의 위치정보를 이용하여 해당 등주(111)를 지나칠 때의 이동체 속도를 산출한 후, 다음 등주(111)에서의 이동체의 추정 속도를 계산함으로써 이동체의 이동방향에 따라 다수개의 등주(111)의 밝기가 순차적으로 증가 또는 감소되도록 디밍제어 값을 산출할 수 있다.
상기 중앙 관제서버(300)의 중앙 연산부(310)가 상기 이동체 속도를 산출할 때 하기의 수학식 2와 같이 어느 하나의 등주(310)와 이웃하는 또 하나의 등주(310) 간의 거리를 어느 하나의 센서(111d)의 최대 조도일 때와 이웃하는 또 하나의 센서(111d)의 최대 조도일 때의 소요 시간으로 나누어 산출하고, 상기 이동체의 추정 속도를 산출할 때는 이동체가 지나온 다수개의 등주(111)에서의 이동체 속도를 평균하여 산출할 수 있다.
[수학식 2]
Figure 112018045287818-pat00008
Figure 112018045287818-pat00009
여기서,
v: 이동체의 추정 속도
vk: k번째 등주를 지나갈 때의 이동체의 속도
dk: k번째 등주와 k+1 번째 등주와의 거리
Δtk: k번째 센서의 최대 조도일 때와 k+1 번째 센서의 최대 조도일 때의 소요 시간
도 5에서 상측의 그림에 좌측 ①번 등주로부터 우측 ⑤번 등주 방향으로 이동하는 차량을 나타내었고, 하측의 그림에 여타 조명과 통행량이 미미한 심야에 단독으로 주행하는 차량의 전조등 불빛을 조도 센서(111d)가 감지하는 조도의 크기를 시간의 함수로 표시하였다.
등주(111)들의 각 센서(111d)에서 조도가 최대가 되는 시간값을 중앙 관제서버(300)에 보고하면, 중앙 관제서버(300)의 중앙 연산부(320)는 GPS 위치정보를 바탕으로 계산한 등주 간 거리와 결합하여 차량의 속도를 추정하는 것이 가능하다. 즉, 차량이 지나가는 도로에는 다수 개의 등주(111)가 존재하므로 평균 속도 계산을 통해 추정값의 정확도를 높일 수 있다.
구체적으로, ①번 등주와 ②번 등주 간 거리를 d1, 해당 구간을 이동하는데 소요된 시간 추정값을 Δ1으로 표시할 때, 차량 추정 속도는 v1 = d1/Δ1이므로 그 이후 등주들에 대해 유사하게 결정된 차량 추정 속도 v2, v3,…,vN을 활용하여 향상된 추정치 v = (v1+v2+…+vN) / N을 계산할 수 있다. 이를 활용하면 차량의 향후 위치를 추가적으로 추정하는 것이 가능하므로, 차량 전방에 위치한 등주들이 GPS 위치정보를 활용하여 순차적으로 자동적 점소등을 수행하게 할 수 있다.
따라서, 필요한 시간 구간에서만 제공하는 에너지 효율적 조명 서비스를 지능적인 방식으로 구현하는 것이 가능하다. 단 이와 같은 방식에 사용되는 등주(111)의 조도 센서(111d)는 등주(111)의 조명에 대한 자기궤환 효과가 작도록 위치 조정 및 센싱 파장 등을 차별화하여 감지하는 방안이 바람직하다.
또 다른 그룹 단위의 일괄 제어의 예를 들면, 중앙 관제서버(300)가 다수개의 등주(111)에 대한 GPS 위치정보를 바탕으로 어느 특정 지역의 새로운 등주 설치의 필요성을 계산할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템에서 신규 등주 설치에 대한 필요성 함수를 도출하는 것을 보여주기 위한 도면으로서, 상기 중앙 관제서버(300)의 중앙 연산부(310)는 어느 지역의 IoT 디바이스(110)가 등주(111)인 경우에 어느 특정 위치에서의 등주(111) 설치 적합도를 하기의 수학식 3과 같이 필요성 함수를 계산하여 산출한 후 상기 필요성 함수의 값이 일정 값보다 높으면 등주(111) 설치가 필요하다는 정보를 등주(111)를 관리하는 외부서버(500)로 전송할 수 있다.
[수학식 3]
Figure 112018058798471-pat00021
여기서,
(x, y): 특정 위치 좌표
(xn, yn): 어느 하나의 등주가 위치한 좌표
F(x, y): 특정 위치 좌표 (x, y)에서의 필요성 함수
dn: 특정 위치 좌표 (x, y)로부터 각 등주의 위치까지의 거리
도 5에서 중앙에 도시된 좌표 (x, y)로부터 기존에 설치되어 있는 각 등주의 위치 (xn, yn)까지의 거리를 dn으로 표시할 때,
Figure 112018045287818-pat00011
, n = 1, 2, ... , N으로 계산될 수 있고, 특정 위치 좌표 (x, y)에서의 필요성 함수인 F(x, y)는 이렇게 계산된 거리를 활용하여 결정될 수 있다. 즉, F(x, y)는 d1, d2,…,dN의 기하평균, 즉,
Figure 112018045287818-pat00012
으로 정의하여 활용할 수 있다.
이와 같은 필요성 함수 F(x, y)는 각 등주로부터 멀리 떨어진 위치에서 신규 등주의 설치 적합성을 높게 평가하게 된다. 따라서 중앙관제서버(300)는 필요성 함수에 최적화 알고리듬을 적용하여 최적의 설치 위치 (x', y')을 결정하여 관리자에게 보고할 수 있으며, 최적 설치 위치에서의 필요성 함수값 F(x', y')이 사전에 설정된 특정 임계값 이상일 때 신규 설치를 자가 진단으로 추천하는 지능형 관리를 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템은 GPS 모듈로부터 취득한 위치 정보를 활용하여 등주의 자동 위치 추적 할 수 있어 등주에 대한 민원 발생 시 즉각적인 대응 및 유지보수를 통해 지역시민들의 편의를 제공할 수 있는 효과가 있고, 시스템 백업과 자동 원격 검침 기능을 제공하여 시스템의 안정성을 증대시키는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 GPS 위치 정보를 활용하여 협력등주군을 구성하고 다양한 센싱 정보를 활용함으로써, 기존 시스템의 단순 조명 기능에서 벗어나 다양한 지능적 기능의 제공을 통해 지역별 복합적 환경 정보를 제공 및 관리할 수 있는 센싱 네트워크 기반 지능형 도로조명 시스템을 구성할 수 있는 효과가 있다.
이상의 설명에서는 본 발명의 다양한 실시예들을 제시하여 설명하였으나 본 발명이 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함을 쉽게 알 수 있을 것이다.
100: IoT 디바이스 110: 협력등주군
111: 등주 111a: GPS 모듈
111b: 디밍 제어기 111c: 등주제어감시기
111c1: 통신부 111c2: 전원모듈
111c3: 검지모듈 111c4: 메모리모듈
111d: 센서 200: IoT 게이트웨이
300: 중앙 관제서버 310: 중앙 통신부
320: 중앙 연산부 330: 데이터베이스부

Claims (1)

  1. 위치정보를 전송하는 GPS 모듈과, 다수개의 센서와, 등주의 밝기를 조절하는 디밍 제어기와, 상기 GPS 모듈과 센서의 데이터와 등주의 상태 데이터를 송신하고 제어신호를 수신 받아 등주를 제어하는 등주감시기를 포함하는 IoT 디바이스;와, 상기 IoT 디바이스와 통신하여 데이터와 제어신호를 송수신하고 인터넷망과 연결될 수 있는 IoT 게이트웨이; 및 중앙 통신부가 상기 IoT 게이트웨이를 통해 실시간 또는 비 실시간으로 데이터를 송수신하고 중앙 연산부를 통해 일정의 통계 연산을 하여 제어신호를 산출하고 전송하는 중앙 관제서버;를 포함하되,
    상기 IoT 디바이스는 등주가 지역별 또는 일정 개수별로 그룹을 형성하여 협력등주군을 형성하고, 상기 중앙 관제서버는 상기 협력등주군 내의 센서 데이터를 위치정보와 연동하여 상기 협력등주군별로 데이터를 처리하고,
    상기 중앙 관제서버는 IoT 디바이스와 데이터를 송수신하는 중앙 통신부;와, 수신되는 데이터를 통계 처리하여 제어신호를 송신하는 중앙 연산부;와, 중앙 통신부에서 수신되는 데이터와 중앙 연산부에서 처리된 데이터를 저장하고 데이터베이스화하는 데이터베이스부를 포함하며,
    상기 중앙 관제서버의 중앙 연산부는 어느 지역의 IoT 디바이스가 등주인 경우에 어느 특정 위치에서의 등주 설치 적합도를 하기의 수학식 3과 같이 필요성 함수를 계산하여 산출한 후 상기 필요성 함수의 값이 일정 값보다 높으면 등주 설치가 필요하다는 정보를 등주를 관리하는 외부서버로 전송할 수 있도록 하는 것(보정사항 8)을 특징으로 하는 위치정보시스템을 이용한 지능형 도로조명 시스템.
    [수학식 3]
    Figure 112018058798471-pat00022

    여기서,
    (x, y): 특정 위치 좌표
    (xn, yn): 어느 하나의 등주가 위치한 좌표
    F(x, y): 특정 위치 좌표 (x, y)에서의 필요성 함수
    dn: 특정 위치 좌표 (x, y)로부터 각 등주의 위치까지의 거리
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