KR101909118B1 - 능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 재난 상황의 진행에 따라 시간차를 두고 단계별로 방송하게 될 메시지를 중단 없이 스피커로 방송 출력할 수 있도록 각 단계별 메시지의 방송 출력을 미래 예상되는 소비 전력량에 따라 능동적으로 조정하는 능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템에 관한 것으로서, 배터리의 가용 전력량, 현재 단계부터 마지막 단계까지 수행하는 동안 태양전지로 생성하여 충전할 수 있는 예상 충전량 및 현재 단계부터 마지막 단계까지의 총 예상 소비 전력량에 따라 현재 방송할 메시지의 방송 유형을 저전력 방송 유형으로 변경하여 방송 출력을 조정할 수 있게 한다.

Description

능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템{DISASTER FORECASTING AND WARNING SYSTEM CAPABLE OF ACTIVE ADJUSTMENT OF OUTPUT SOUND}
본 발명은 재난 상황의 진행에 따라 시간차를 두고 단계별로 방송하게 될 메시지를 중단 없이 스피커로 방송 출력할 수 있도록 각 단계별 메시지의 방송 출력을 미래 예상되는 소비 전력량에 따라 능동적으로 조정하는 능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템에 관한 것이다.
산불, 태풍, 홍수, 지진 등과 같은 비상 재난이 발생할 시에 비상 재난 상황을 음성 경보로 방송하기 위해서 재난 예경보시스템을 설치하고, 원격 관리하며 운영한다.
이러한 재난 예경보시스템은 상시전력을 공급받기 어려운 외딴 장소에 설치되는 경우가 많으므로, 태양전지로 구성한 발전기를 갖추게 하여 자체적으로 전력을 수급하게 한다. 이때의 발전기는 자연 에너지를 이용한 발전기로서 풍력 발전기로 구성하거나 태양전지와 풍력 발전기를 병용하게 할 수도 있으나, 대부분 태양전지로 구성된다.
그리고, 태양전지는 주간에만 발전할 수 있고 전력 생산량도 일조량에 따라 변동하므로, 발전 가능할 때에 배터리에 충전하여 사용한다.
또한, 본 발명의 출원인이 출원한 등록특허 제10-0766744호에 개시한 바와 같이 충전 전력 및 방전 전력을 감시하면서 배터리의 충전 상태에 따라 안정적으로 동작 정지하게 하여, 장치를 보호할 수 있다.
또한, 배터리의 충전 상태에 따라 저전력으로 방송하도록 운영할 수도 있다.
하지만, 재난 방송은 재난 상황의 변동에 따라 반복 수행하게 되는 것이 일반적이므로, 배터리의 충전 상태에 따라 단순히 저전력 운영하는 것만으로는, 재난 상황 전체에 대한 재난 방송을 보장할 수 없다.
이에, 재난 방송할 때마다 이후 수행할 수도 있는 재난 방송을 고려하여, 전력 수급을 관리할 수 있는 기술이 요구된다.
KR 10-0766744 B1 2007.10.08.
따라서, 본 발명의 목적은 재난 방송을 할 시에 이후의 재난 방송까지 수행할 수 있도록 전력 수급량을 예측하고, 예측한 전력 수급량에 따라 방송 출력을 능동적으로 조정하며 소비 전력을 관리하는 능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은 능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템에 있어서, 태양전지(3); 서로 다른 방향을 향하게 설치되어 있는 복수의 스피커(2); 메시지의 오디오 신호를 볼륨 조절한 후 증폭하여 상기 스피커(2)로 출력되게 구성된 앰프(30); 상기 태양전지(3)에서 생성되는 전기를 과방전 보호기능을 갖춘 BMS(Battery Management System, 21)를 통해 배터리(22)에 충전하고, 앰프(30) 및 컨트롤 장치(10)에 공급하게 구성된 충전 장치(20); 및 재난 상황의 진행에 따라 단계별로 방송할 메시지, 메시지의 방송 유형, 방송할 메시지를 지정하는 지령 및 기상청에 의해 제공되는 일기예보를 수신하기 위한 통신모듈(16), 메시지 및 방송 유형을 수신할 시에 상호 매칭시켜 저장하여 둘 메모리(17), BMS(21)를 통해 배터리(22)의 충전 상태를 얻어 배터리(22)로부터 공급받을 수 있는 현재의 가용 전력량을 획득하는 가용 전력량 산출부(11b), 지령에 따라 지정된 현재 단계의 메시지부터 마지막 단계의 메시지까지 기설정 시간차를 두고 순차적으로 재난 방송할 것이라는 예비적 방송 일정을 세운 후, 마지막 단계의 메시지를 재난 방송 완료하게 되는 시점까지 태양전지(3)로 생성할 수 있는 예상 충전량을 일기예보에 따라 예측하는 충전량 예측부(11c), 예비적 방송 일정에 따라 현재 단계의 메시지부터 마지막 단계의 메시지까지 방송하게 되는 데 소요되는 총 예상 소비 전력량을 예측하는 소비 전력량 예측부(11d), 현재 가용 전력량과 예상 충전량의 합산 전력량이 총 예상 소비 전력량보다 적은 경우에 현재 단계 메시지의 방송 유형을 상대적으로 낮은 소비 전력량의 방송 유형으로 변경하는 방송 유형 선정부(11e), 및 현재 단계 메시지의 오디오 신호를 방송 유형에 맞게 생성하여 상기 앰프(30)에 의해 출력되게 하는 방송 출력 제어부(11f)를 구비하는 컨트롤 장치(10);를 포함한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 방송 유형은 반복 재생 주기, 반복 재생 횟수 및 재생 속도를 포함하고, 상기 앰프(30)는 방송 출력할 스피커(2)를 선택하기 위한 선택 스위치(32)를 포함하고, 상기 방송 유형 선정부(11e)는 복수 스피커(2)로 일시에 방송 출력하였던 방송 유형을 복수 스피커(2)를 순차적으로 선택하여 방송 출력하는 방송 유형으로 변경할 수 있고, 각 단계별로 변경 가능한 방송 유형이 미리 설정되어 있어, 설정된 변경 가능한 방송 유형으로 변경하되, 복수 스피커(2)를 순차적으로 선택하여 방송 출력하는 방송 유형은 복수 스피커(2)를 그룹으로 나눠 순번을 정한 후, 그룹을 순번에 따라 반복 재생 주기별로 선택하여 출력시키는 유형으로 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 메시지는 예비주의보 단계, 주의보 단계, 경보 단계 및 해제 단계의 순서로 지정될 수 있고, 상기 소비 전력량 예측부(11d)는 적어도 주의보 단계 및 경보 단계를 세분화하여 서로 다른 메시지로 미리 정한 횟수만큼 방송하는 것으로 한 예비적 방송 일정에 따라 총 예상 소비 전력량을 예측하고, 세분화한 단계의 메시지를 실제 방송할 때마다 횟수를 줄여 잔여 횟수를 총 예상 소비 전력량을 예측하는 데 적용한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 상기 방송 유형 선정부(11e)는 경보 단계 메시지를 방송하기에 앞서 예측한 경보 단계 메시지의 소비 전력량이 현재 가용 전력량 미만일 시에, BMS(21)를 제어하여 과방전 보호 기능의 동작을 중지시킨다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 대기 온도를 측정할 외부 온도센서(6)와, 상기 앰프(30)의 내부 온도를 측정할 내부 온도센서(34)를 구비하고, 상기 컨트롤 장치(10)의 방송 출력 제어부(11f)는 내부 온도와 스피커 보이스 코일 전류의 상관성에 근거하여, 스피커 보이스 코일 전류를 균일하게 하기 위한 앰프(30)의 볼륨 레벨을 내부 온도에 따라 62단계로 조절하되, 스피커로 방송하는 중의 내부 온도 상승을 대기 온도에 따라 미리 예측하여 볼륨 레벨을 수정한다.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 재난 상황의 진행에 따라 단계별로 방송할 메시지를 모두 방송 출력할 때까지 사용 가능한 전력량과 총 소비 전력량을 예측하고, 예측한 전력량에 따라 현재 방송의 소비 전력을 선제적으로 관리하도록 방송 출력을 능동적으로 조정하므로, 재난의 전체 진행 상황을 확실하게 실시간 방송하여, 재난에 대처할 수 있게 한다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 반복 재생 주기 및 반복 재생 횟수는 물론이고 재생 속도도 가변하고, 복수의 스피커를 순차적으 출력하게 하는 다양한 방송 유형을 채택하여, 현재 재난 상황의 중요도에 따라 적절한 방식으로 소비 전력을 관리할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 재난의 진행 단계별 특성 및 중요도를 반영하여, 세분화한 단계를 적용하므로, 실제로 발생할 수 있는 재난 상황에 맞게 능동적으로 대처할 수 있다.
경보 단계에서는 과방전 보호 기능을 동작 중지시켜 방송할 수 있게 하므로, 반드시 필요한 재난 방송도 확실하게 수행할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 볼륨 레벨을 세밀하게 조절하면서, 앰프 내부 온도와 대기 온도에 따라 볼륨 레벨을 정하여서, 방송 출력의 음압은 보장하면서, 전력 낭비를 최소화할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 재난 예경보시스템의 구성도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 재난 예경보시스템에서 함체(4)의 전면도.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 재난 예경보시스템의 전기회로적 블록 구성도.
도 4는 현재 시점(t1)부터 기설정 간격(△t1, △t2, △t3)을 두고 단계별 메시지를 순차적으로 방송할 것이라도 가정하였을 시의 배터리(22) 가용 전력량 변화를 보여주는 그래프.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다.
본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 재난 예경보시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 재난 예경보시스템에서 함체(4)의 전면이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 재난 예경보시스템의 전기회로적 블록 구성도이다.
도 4는 현재 시점(t1)부터 기설정 간격(△t1, △t2, △t3)을 두고 단계별 메시지를 순차적으로 방송하였다고 가정하였을 시의 배터리(22) 가용 전력량 변화를 보여주는 그래프이다.
상기 도 1을 참조하면, 재난 예경보시스템은 지주(1)에 설치한 스피커(2), 태양전지(3), 함체(4), 센서장치(5) 및 외부 온도선서(6)를 포함한다.
상기 스피커(2)는 서로 다른 방향을 향하게 설치되어 있으며, 바람직하게 90°각도 차이로 배치되어 있어, 4방향을 향해 방송할 수 있다.
상기 태양전지(3)는 재난 예경보시스템의 동작에 필요한 전기를 생성하기 위해 설치되어 있다.
상기 센서장치(5)는 재난 예경보시스템을 기상관측 장치로도 활용하기 위해 설치한 것으로서, 강우량, 수위, 풍속, 풍향, 기압, 습도, 대기 온도 등을 검출할 수 있는 센서일 수 있으며, 본 발명의 실시 예에 따르면, 대기 온도를 측정할 외부 온도센서(6)를 필수 구성요소로 한다.
상기 함체(4)에는 도 2에 도시한 바와 같이 컨트롤 장치(10), 충전 장치(20), 앰프(30) 및 계기판(40)이 설치되어 있어서, 태양전지(3)로 생성한 전력을 사용하여 스피커(2)로 재난 방송할 수 있으며, 상기 도 3의 블록 구성도를 참조하여 구체적으로 설명한다.
상기 충전 장치(20)는 태양전지(3)에서 생성되는 전기를 BMS(Battery Management System, 21)에 의해 배터리(22)에 충전하게 되어 있다. 물론, 배터리(22)는 2차 전지로 구성된다.
상기 BMS(21)는 배터리를 미리 설정한 전압 이하로 방전하지 않도록 하는 과방전 보호부(21a)를 구비하고, 배터리의 전류, 전압, 충전량, 온도 등을 측정하여, 충방전 상태를 모니터링하고, 충전 및 방전을 최적화하며, 이외에도 공지의 기능으로서 과충전 보호, 과전류 보호, 과전압 보호, 과열 보호, 셀 밸런싱 등의 기능을 갖추게 구성될 수도 있다. 그리고, 상기 BMS(21)는 컨트롤 장치(10)에서 동작을 제어할 수 있도록 컨트롤 장치(10)에 연계된다.
아울러, 상기 충전 장치(20)의 충전측에는 충전측 전압/전류 검출부(23)가 구비되어, 태양전지(3)로부터 공급받아 충전하는 전기의 전압 및 전류를 검출할 수 있다.
상기 충전 장치(20)의 방전측에는 전압 검출부(24), 분기 차단기(25) 및 전류 검출부(26)가 구비되어, 충전 장치(20)에서 방전되는 전기의 전압을 검출할 수 있다. 또한, 방전하는 전기를 분배하여 컨트롤 장치(10), 앰프(30), 계기판(40), 센서장치(5) 및 외부 온도센서(6) 등의 전력 수요처에 공급하면서, 분배 경로별로 전기 공급을 차단할 수 있고, 전류도 검출할 수 있다. 도면에는 도시하지 아니하였지만, 전력 수요처별로 필요한 전압의 전기를 공급하도록 변압 수단이 포함될 수 있다.
상기 앰프(30)는 방송할 메시지의 오디오 신호를 볼륨 조절기(31)로 볼륨 조절한 후 증폭기(32)로 증폭하여 상기 스피커(2)로 출력시키는 구성요소이다. 여기서, 볼륨 조절기(31)는 하기의 컨트롤 장치(10)에 의해서 제어할 수 있게 구성된다.
또한, 상기 앰프(30)는 증폭한 오디오 신호를 출력할 스피커(2)를 선택할 수 있는 선택 스위치(32)를 포함한다. 즉, 종래에는 스피커별로 약간의 시차를 둘 수도 있지만 실질적으로 복수 스피커를 통해 일시에 방송 출력하였다. 그렇지만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 후술하는 바와 같이 메시지의 오디오 신호를 주기적으로 소정 횟수 반복하여 출력함에 있어서, 선택 스위치(32)를 이용하여 방송 출력할 스피커를 주기별로 다르게 할 수 있다.
또한, 상기 앰프(30)의 내부에는 내부 온도를 검출할 내부 온도센서(34)가 구비되어 있다. 내부 온도센서(34)는 후술하는 바와 같이 스피커를 통해 전파되는 음파의 음압을 조절하기 위한 볼륨 조절용으로 사용되므로, 증폭기(32)의 증폭 회로 온도를 검출하게 구비되는 것이 바람직하다. 즉, 동일 볼륨으로 조절한 오디오 신호를 스피커를 통해 출력할 시에, 음파의 음압 또는 스피커의 보이스 코일에 흐르는 전류가 증폭기(32)의 증폭 회로 온도에 따라 변동하므로, 온도에 따른 음파의 음압 변동을 억제하기 위한 온도 검출용 내부 온도센서(34)를 구비한다.
상기 계기판(40)은 상기 충전측 전압/전류 검출부(23), 방전측 전압 검출부(24) 및 전류 검출부(26)로 검출하여 얻는 센싱값을 관리자가 수동 조작으로 확인할 수 있게 하고, 분기 차단기(25)도 관리자가 수동 조작으로 작동시켜 전기 공급을 차단할 수 있게 하며, 센싱값을 컨트롤 장치(10)에 전달되도록 중계하고, 분기 차단기(25)를 컨트롤 장치(10)에서 작동시킬 수 있도록 회로 구성되어 있다. 상기 계기판(40)은 등록특허 제10-0766744호에 전원부로 설명되어 있는 통상적인 구성요소이므로, 상세 설명을 생략한다.
상기 컨트롤 장치(10)는 재난 예경보시스템의 제반 동작을 제어하는 구성요소로서, 상기 BMS(21)와 연결되어 상기 BMS(21)에서 검출하여 얻는 센싱값을 획득하고 상기 BMS(21)를 제어할 수 있게 하는 BMS 연계부(12)와, 상기 충전측 전압/전류 검출부(23), 방전측 전압 건출부(24), 전류 검출부(26), 센서 장치(5) 및 외부 온도센서(6)로 검출하여 얻는 센싱값을 수집하기 위한 센싱값 수집부(13)와, 상기 앰프(30)와 연결되어 내부 온도센서(34)로 검출한 내부 온도를 획득하고 볼륨 조절기(31) 및 스피커 선택 스위치(33)를 제어할 수 있게 하는 앰프 연계부(14)와, 상기 분기 차단기(25)와 연결되어 상기 분기 차단기(25)를 온/오프(ON/OFF)할 수 있게 하는 전원 차단부(15)와, 통신망에 연결되어 원격 제어국(100) 또는 관리자 단말기(200)와 통신할 수 있게 하는 통신 모듈(16)과, 데이터를 저장하여 두고 사용할 수 있게 하기 위한 메모리(17)와, 데이터 처리부(11a), 가용 전력량 산출부(11b), 충전량 예측부(11c), 소비 전력량 예측부(11d), 방송 유형 선정부(11e) 및 방송 출력 제어부(11f)를 구비하여, 컨트롤 장치(10)를 제어함으로써 재난 예경보시스템의 제반 동작을 수행하게 하는 마이크로 프로세서(11)를 포함한다.
먼저, 상기 원격 제어국(100) 및 관리자 단말기(200)에 대해서 설명한다.
상기 원격 제어국(100)은 방송할 메시지, 메시지의 방송 유형, 동작 지령 및 기상청에 의해 제공되는 일기예보를 상기 컨트롤 장치(10)에 전송하여, 재난 예경보시스템을 동작시키게 하고, 재난 예경보시스템의 동작에 따라 얻는 센싱값, 각종 정보 및 재난 예경보시스템의 동작 상태 정보를 수집한다.
상기 관리자 단말기(200)는 예를 들어, 관리자의 스마트폰이나 아니면 태블릿 PC로 구성될 수 있고, 방송할 메시지, 메시지의 방송 유형, 및 동작 지령을 상기 컨트롤 장치(10)에 전송할 수 있으며, 재난 예경보시스템의 동작에 따라 얻는 센싱값, 각종 정보 및 재난 예경보시스템의 동작 상태 정보를 전송받아 확인할 수 있다.
즉, 상기 원격 제어국(100) 또는 상기 관리자 단말기(200)는 재난 예경보시스템의 동작에 필요한 메시지, 방송 유형, 동작 지령 및 일기예보를 제공하고, 원격 모니터링하며 원격 제어하므로, 재난 예경보시스템이 상기 컨트롤 장치(10)에 의해 제어 동작을 수행할 수 있게 한다.
상기 원격 제어국(100) 또는 상기 관리자 단말기(200)에서 제공하는 메시지는 음성 파일, 문자 메시지 및 실시간 음성 신호일 수 있다.
그리고, 메시지는 재난 상황의 진행에 따라 단계별로 방송할 메시지로서, 재난으로 이어질 것으로 예측되는 단계부터 재난 경보 단계 및 재난 경보 해제 단계에 이를 때까지 방송할 단계별 메시지라 할 수 있다. 이를 위해서, 상기 원격 제어국(100) 또는 상기 관리자 단말기(200)는 단계를 표시하는 식별자를 사전 약속 하에 부여한 메시지를 컨트롤 장치(10)에 제공하게 하고, 컨트롤 장치(10)는 그 식별자를 이용하여 메시지의 단계를 식별하게 구성된다.
구체적인 실시 예에 따르면, 방송할 단계별 메시지는 예비주의보 단계의 메시지, 주의보 단계의 메시지, 경보 단계의 메시지 및 해제 단계의 메시지 순서로 이루어진다. 하지만, 이러한 메시지의 단계는 하나의 실시 예로서, 재난의 종류 또는 지역 특성에 따라 단계를 다른 방식으로 나눌 수도 있다.
방송 유형은 단계별 메시지에 대해 반복 재생 주기, 반복 재생 횟수 및 재생 속도를 상기 원격 제어국(100) 또는 상기 관리자 단말기(200)에서 지정하여 정해지는 방송 방식이다. 이에 더하여, 메시지의 길이(데이터량 또는 음성 파일의 1회 재생 시간)에 따라 정해지게 할 수도 있으며, 이 경우에는 길이가 다른 메시지를 제공받아야 한다.
동작 지령은 재난 방송할 메시지를 지정하는 지령 및 재난 방송을 실행하라는 지령을 포함할 수 있다.
일기예보는 원격 제어국(100)에서 기상청의 일기예보를 받아 컨트롤 장치(10)에게 전송하는 기상 예보로서, 본 발명에 따르면 태양전지(3)의 전력 생산량에 영향을 주는 정보를 포함하여야 하므로, 적어도 일사량(또는 일조량) 및 태양광 발전 가능 시간에 관련된 정보를 포함한다.
다음으로, 제기능을 수행하기 위해 프로그램적으로 마이크로 프로세서(11)에 구비한 각 구성요소에 대해 설명한다.
상기 데이터 처리부(11a)는 BMS 연계부(12)를 통해 얻는 충전 장치(20)의 충전 상태와, 센싱값 수집부(13)를 통해 얻는 충전측 전압/전류 검출부(23)의 센싱값, 센서장치(5) 및 외부 온도센서(6)의 센싱값, 방전측 전압 검출부(24)의 센싱값 및 전기 분배측에 설치한 전류 검출부(26)의 센싱값을 취합하여 원격 제어국(100) 또는 관리자 단말기(200)에 전송한다.
또한, 상기 데이터 처리부(11a)는 방전측 전압 검출부(24)로 검출한 전압이 기설정 한계 전압 이하로 기설정 시간 이상 지속될 시에 미리 정한 중요도에 따라 상기 분기 차단기(25)를 순차적으로 차단하여서, 갑작스런 전원 차단에 따른 고장을 방지한다. 다만, 본 발명의 실시 예에 따르면, 경보 단계 메시지를 수신하지 아니한 상황에서만 차단 동작을 수행하여서, 후술하는 바와 같이 경보 단계 메시지를 방송할 수 있게 한다.
또한, 상기 데이터 처리부(11a)는 메시지 및 방송 유형을 원격 제어국(100) 또는 관리자 단말기(200)로부터 전송받을 시에 상호 매칭시켜 상기 메모리(17)에 저장하여 둔다.
전송받은 메시지가 음성 파일이면 그대로 메모리(17)에 저장하지만, 텍스트 형태의 문자 메시지이면 문자 음성 변환(TTS : text to speech)하여 음성 파일로 저장하고, 실시간 음성 신호이면 녹음하여 음성 파일로 저장한다.
그리고, 상기 데이터 처리부(11a)는 일기예보를 전송받을 시에 상기 충전량 예측부(11c)에 전달하고, 방송할 메시지를 원격 제어국(100) 또는 관리자 단말기(200)로부터 지정받으면서 재난 방송을 개시하라는 지령을 받으면, 지정된 메시지를 메모리(17)로부터 불러들여 방송할 메시지로 하고, 상기 가용 전력량 산출부(11b), 충전량 예측부(11c), 소비 전력량 예측부(11d), 방송 유형 선정부(11e) 및 방송 출력 제어부(11f)를 가동시킨다.
물론, 지령을 받을 시에 메시지를 전송받을 수 있으며, 이때에는 지령과 함께 전송받은 메시지를 방송할 메시지로 한다.
상기 가용 전력량 산출부(11b)는 BMS(21)를 통해 배터리(22)의 충전 상태를 얻어 배터리(22)로부터 현재 공급받을 수 있는 가용 전력량을 획득한다. 즉, 배터리(22)의 현재 충전 전압 또는 현재 축전된 전력량에 따라 배터리(22)로부터 얻을 수 있는 사용 가능한 전력량을 획득한다.
상기 충전량 예측부(11c)는 현재 시점을 기준으로 미래 시점까지 태양전지(3)로 생성할 수 있는 예상 충전량을 일기예보에 따라 예측한다.
여기서, 미래 시점은 지령에 따라 지정된 현재 방송할 메시지에게 부여된 단계부터 마지막 단계의 메시지까지 기설정 시간차를 두고 순차적으로 재난 방송한다는 가정하에, 현재 단계의 메시지부터 마지막 단계의 메시지까지 방송할 예비적 방송 일정을 세운 후, 현재 시점부터 마지막 단계 메시지를 재난 방송 완료한 시점까지로 정한다. 물론, 실제 방송은 지령에 따라 이루어지므로, 이때의 예비적 방송 일정은 실제 실행하려고 세운 일정이 아니다.
도 4는 단계별 메시지를 순차적으로 방송하였다고 가정하였을 시의 배터리(22) 가용 전력량 변화를 보여주는 그래프이다.
도 4를 참조하면, 예비주의보 단계의 메시지, 주의보 단계의 메시지, 경보 단계의 메시지 및 해제 단계의 메시지를 현재 시점(t1)부터 시작하여 시간차(△t1, △t2, △t3)로 정해진 시점(t2, t3, t4)에 맞춰 순차적으로 방송할 경우, 배터리(22)의 가용 전력량은 메시지의 방송에 따른 전력 소모량 및 태양전지(3)에 의한 충전량에 의해 변동하게 된다. 도 4는 태양전지(3)로 전기를 생산할 수 있는 기간에 메시지를 방송하는 것으로 도시하여서, 메시지를 방송하지 않는 중간 중간에 증가한다. 그렇지만, 전기를 생산하지 않는 시간대가 존재하면 해당 기간에는 감소할 것이다.
그런데, 현재 시점(t1)에서 예비주의보 단계의 메시지를 방송하더라도, 이후 방송하게 될지도 모르는 주의보 단계의 메시지, 경보 단계의 메시지 및 해제 단계의 메시지까지 모두 방송할 수 있으려면, 현재 시점(t1)의 가용 전력량과, 현재 시점(t1)부터 마지막 단계의 메시지를 방송 완료한 시점(t4')까지 태양전지(3)로 생산하는 충전량의 합산 전력량이 적어도 예비주의보 단계의 메시지, 주의보 단계의 메시지, 경보 단계의 메시지 및 해제 단계의 메시지를 모두 방송하는 데 소요되는 전력량 이상이어야 한다.
즉, 모든 단계의 메시지를 방송할 수 있으려면, 현재 시점(t1)부터 소비 전력량을 적절하게 조절하여야 한다.
여기서, 실제 재난 단계의 시작 시점간의 시간차(△t1, △t2, △t3)는 재난 상황의 경과에 따라 달라지므로, 마지막 단계의 메시지를 방송 완료하게 될 시점(t4')은 정해지지 아니한다. 그렇지만, 재난 예경보시스템을 설치할 지역의 특성에 따라 방송 대상의 재난 종류가 한정되므로, 지역 특성 및 재난 종류를 고려하여 시간차(△t1, △t2, △t3)를 적절한 값으로 설정할 수 있다. 물론, 시간차(△t1, △t2, △t3)는 재난 상황의 진행에 대한 경험치에 따라 서로 다른 값으로 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들어, 도 4의 그래프에 예시한 바와 같이 예비주의보 단계의 시작점과 주의보 단계의 시작점 간의 시간차(△t1), 주의보 단계의 시작점과 경보 단계의 시작점 간의 시간차(△t2), 경보 단계의 시작점과 해제 단계의 시작점 간의 시간차(△t3) 순서로 점차 커지게 미리 설정할 수 있다.
또한, 마지막 단계의 메시지가 메모리에 저장되어 있지 아니하고, 실시간으로 전송받아 지령에 따라 방송하게 되더라도, 메시지 형태는 어느 정도 규격화되고, 방송 유형은 정해져 있으므로, 마지막 단계의 메시지를 방송하는 데 소요되는 시간(t4~t4')도 미리 설정하여, 예비적 방송 일정을 세울 수 있다.
이에, 상기 충전량 예측부(11c)는 적절하게 기설정한 시간차(△t1, △t2, △t3)를 반영하여 세운 예비적 방송 일정에 근거하여, 마지막 단계 메시지의 방송 완료 시점(t4')까지의 예상 충전량을 예측할 수 있다. 물론, 예상 충전량은 예를 들어, 태양전지(3) 발전 능력 및 일기예보에 따라 미리 정해둔 데이터테이블을 활용하여 예측하게 할 수 있다.
상기 소비 전력량 예측부(11d)는 상기에서 세운 예비적 방송 일정에 따라 현재 단계의 메시지부터 마지막 단계의 메시지까지 방송하게 되는 데 소요되는 총 예상 소비 전력량을 예측한다.
예를 들어, 메시지 규격화 및 메시지 방송 유형에 따라 각 단계의 메시지를 방송하는 데 소요되는 전력량을 미리 정하여 둠으로써, 각 단계 메시지의 소비 전력량을 합산하여 마지막 단계 메시지를 방송하는 데 소요되는 총 예상 소비 전력량을 예측할 수 있다.
물론, 컨트롤 장치(10), 센서장치(5) 및 외부 온도센서(6)에서 소모되는 전력량은 미리 정해두어 예상 소비 전력량에 더해지게 하여야 한다.
그런데, 재난 상황의 진행에 따라 구분한 각각의 단계에서, 시간차를 두고 복수의 메시지, 즉, 동일 단계에 속한 복수의 메시지를 방송하는 경우도 있다. 특히, 주의보 단계 및 경보 단계에서는 재난 상황이 바뀔 때마다 즉시 재난 방송하여야 한다.
이를 감안하여, 적어도 주의보 단계 및 경보 단계를 세분화한 예비적 방송 일정을 세우고, 세분화한 단계에 대해서는 서로 다른 메시지로 미리 정한 횟수만큼 방송할 시의 소비 전력량을 예측한다.
그리고, 세분화된 단계의 메시지를 실제 방송할 때마다 횟수를 줄여, 잔여 횟수의 소비 전력량을 예측하여 총 예상 소비 전력량에 반영한다.
도 4를 참조하면, 시간 경과에 따른 재난 상황의 변동에 따라 경보 단계의 메시지를 서로 다른 내용으로 총 4회 방송할 것으로 예상하여 4회로 설정한 경우를 도시하였다. 즉, 경보 단계에서 총 4회에 걸쳐 가용 전력량이 감소하는 것으로 도하였다. 이 경우에는, 경보 단계 메시지를 총 4회 방송하는 데 소요되는 전력량을 총 예상 소비 전력량에 반영한다. 그리고, 경보 단계 메시지를 이전에 방송하고, 현재 경보 단계 메시지를 방송하여야 하는 상황이면, 이전 경보 단계 메시지의 방송 횟수만큼 총 4회에서 차감하여, 잔여 횟수의 경보 단계 메시지를 방송하는 데 소요되는 전력량을 적용한다.
도 4에 예시한 바에 따르면, 가용 전력량(P)이 주의보 단계의 구간(△t2)에 총 3회에 걸쳐 감소하므로, 주의보 단계는 총 3회의 메시지를 방송하는 것으로 하였다.
한편, 예비주의보 단계의 메시지를 방송한 이후, 지령에 따라 주의보 단계의 메시지를 방송하게 될 시에는, 주의보 단계, 경보 단계 및 해제 단계의 메시지를 방송한다는 가정하에 예상 충전량 및 총 예상 소비 전력량을 예측한다.
또한, 지령에 따라 경보 단계의 메시지를 방송하게 될 시에는, 경보 단계 및 해제 단계의 메시지를 방송한다는 가정하에 예상 충전량 및 총 예상 소비 전력량을 예측한다.
상기 방송 유형 선정부(11e)는 상기 가용 전력량 산출부(11b)에서 획득한 현재 가용 전력량, 상기 충전량 예측부(11c)에서 예측한 예상 충전량, 및 상기 소비 전력량 예측부(11d)에서 예측한 총 예상 소비 전력량을 넘겨받아, 현재 단계 메시지의 방송 유형을 변경하여 방송 출력 제어부(11f)에 넘기거나 아니면, 변경 없이 그대로 넘긴다.
여기서, 방송할 현재 단계 메시지의 방송 유형은 현재 가용 전력량과 예상 충전량의 합산 전력량이 총 예상 소비 전력량보다 적은 경우에 변경하고, 그렇지 않으면 방송 유형을 변경하지 않는다.
물론, 합산 전력량이 미리 정한 여유 전력량을 총 예상 소비 전력량에 더하여 얻은 전력량보다 적은 경우에 방송 유형을 변경하게 하여도 좋다.
변경하여 얻게 되는 방송 유형은 변경 전 방송 유형보다 상대적으로 낮은 소비 전력량을 갖게 한다. 예를 들어, 합산 전력량와 총 예상 소비 전력량 사이의 차이에 따라 변경량을 다르게 할 수 있다.
일 실시 예로서, 각각의 메시지를 방송할 시에는 주기적으로 소정 횟수 반복하여 방송하므로, 소비 전력량을 낮추기 위해서, 방송 유형 중에 반복 재생 주기 또는 반복 재생 횟수를 줄일 수 있다.
일 실시 예로서, 현재 단계 메시지의 총 방송 시간을 단축하기 위해서, 방송 유형 중에 재생 속도를 줄일 수 있다.
일 실시 예로서, 복수의 스피커를 일시에 출력하였던 방송 유형을 순차적으로 출력하는 방송 유형으로 변경할 수 있다. 즉, 반복 재생 주기별로 출력할 스피커를 다르게 하여서, 현재 단계 메시지의 방송에 소요되는 전력량을 낮출 수 있다. 재난 예경보시스템에서 스피커는 동시에 출력하게 되어 있는 데, 이러한 방송 유형을 강제로 변경하는 것이다.
구체적인 실시 예를 설명하면, 복수개의 스피커(2)를 방송 출력 방향에 따라 복수 그룹으로 나눠 순번을 부여한 후, 그룹을 순번에 따라 반복 재생 주기별로 선택하여 출력시키는 방송 유형으로 변경할 수 있다. 예를 들어, 도 1의 예시에서는 180°각도 차이가 나는 스피커를 하나의 그룹으로 선정하여 2개 그룹으로 나누고, 순번을 정한 후, 반복 재생 주기에 따라 주기적으로 방송할 시에 교호적으로 그룹을 선택하여 방송하게 한다. 이에, 4방 중 2방향의 스피커로 출력한 후 다음 주기에는 나머지 2방향의 스피커로 출력하는 과정을 반복하게 할 수 있다.
그런데, 재난 상황의 진행에 따라 구분한 각 단계는 중요도에 있어서, 차이가 있다. 특히, 경보 단계의 경우 긴박한 상황이므로, 다른 단계에 비해 방송을 사람들에게 확실하게 전파되게 할 필요가 있다.
이에 따라, 본 발명의 실시 예에서는 각 단계별로 변경 가능한 방송 유형을 미리 설정하여 두어서, 단계별 메시지의 방송 유형을 설정된 변경 가능한 방송 유형으로 변경하게 한다. 여기서, 각 단계별 변경 가능한 방송 유형은 상기 원격 제어국(100) 또는 관리자 단말기(200)에 의해서 설정되게 한다. 이에 더하여, 변경 가능한 방송 유형이더라도 변경 범위를 제한하게 설정할 수도 있다.
구체적인 예를 들어 설명하면 다음과 같이 설정할 수 있다.
예비주의보 단계의 메시지는 반복 재생 주기, 반복 재생 횟수 및 재생 속도를 변경할 수 있게 하되, 기설정 최소값 이하로는 변경하지 못하게 하고, 복수 스피커의 순차 출력은 허용한다. 주의보 단계는 반복 재생 주기 및 재생 속도만 변경할 수 있게 하되, 예비주의보 단계보다 기설정 최소값을 높게 하고, 복수 스피커의 순차 출력은 허용한다. 경보 단계는 재생 속도만 변경할 수 있게 하되, 주의보 단계보다 기설정 최소값을 높게 하고, 복수 스피커의 순차 출력은 허용하지 아니한다. 해제 단계는 모든 방송 유형의 변경을 허용하면서 예비주의보 단계보다 기설정 최소값을 낮게 하고, 복수 스피커의 순차 출력은 허용한다.
여기서, 전력량 소비를 줄이기 위한 반복 재생 주기의 감소량, 반복 재생 횟수의 감소량 또는 재생 속도의 증가량은 현재 가용 전력량과 예상 충전량의 합산 전력량에서 총 예상 소비 전력량을 차감하여 얻는 전력량 차이에 따라 자동으로 조절하도록 하여도 좋다. 즉, 전력량 차이가 클수록 변경량을 크게 하는 것이다.
그런데, 현재 방송할 메시지가 경보 단계 메시지이고, 예측한 경보 단계 메시지의 소비 전력량이 현재 가용 전력량 미만일 시에는, 긴급 상황이므로, 예상 충전량을 감안하지 않고 전력을 사용할 필요가 있다.
이에, 본 발명의 실시 예에서는, 경보 단계 메시지를 방송하려는 시점에서 경보 단계 메시지의 소비 전력량이 현재 가용 전력량 미만일 시에는, 상기 방송 유형 선정부(11e)가 BMS(21)를 제어하여 과방전 보호 기능의 동작을 중지시켜서, 경보 단계 메시지를 방송하는 데 필요한 전력을 충전 장치(20)에서 공급되게 한다.
한편, 재난 예경보시스템은 재난 상황의 메시지가 아닌 평상시의 메시지를 방송하는 데 사용할 수 있다. 즉, 원격 제어국(100) 또는 관리자 단말기(200)에서 평상시 메시지를 전송하여 방송 지령을 내리는 경우, 재난 상황으로 구분한 단계가 부여되지 않는다. 이 경우도 방송을 하면서 재난 상황에 대비하기 위한 전력량을 확보하여야 한다.
이를 위해서, 현재 방송할 평상시의 메시지를 재난 상황의 첫번째 단계, 즉, 예비주의보 단계의 메시지로 간주하여, 상기 충전량 예측부(11c)에서 예상 충전량을 예측하게 하고, 상기 소비 전력량 예측부(11d)에서 총 예상 소비 전력량을 예측하게 한다.
그리고, 상기 방송 유형 선정부(11e)는 현재 가용 전력량과 예상 충전량의 합산 전력량이 총 예상 소비 전력량보다 적은 경우에 현재 방송할 평상시 메시지의 방송 유형을 상대적으로 낮은 소비 전력량의 방송 유형으로 변경하게 한다.
여유를 두기 위해서, 현재 가용 전력량과 예상 충전량의 합산 전력량에 미리 정한 여유 전력량을 더한 전력량을 선정하고, 선정한 전력량이 총 예상 소비 전력량보다 적은 경우에 현재 방송할 평상시 메시지의 방송 유형을 상대적으로 낮은 소비 전력량의 방송 유형으로 변경하게 하여도 좋다.
상기 방송 출력 제어부(11f)는 상기 방송 유형 선정부(11e)에 의해 정해지는 방송 유형에 맞게 현재 방송할 메시지의 오디오 신호를 생성하고, 상기 앰프(30)에 전달하며, 방송 유형에 맞게 상기 앰프(30)를 제어하여서, 방송 유형에 맞춰진 메시지의 방송을 스피커(2)를 통해 음파로서 출력되게 한다. 여기서, 앰프(30)의 제어 동작은 복수 스피커를 순차적으로 출력하라는 방송 유형으로 변경된 경우에 이에 맞게 스피커 선택 스위치(33)를 제어하는 동작이다.
그런데, 앰프(30) 내부 온도에 따라 스피커에 흐르는 보이스 코일 전류가 변동하여, 스피커로 출력되는 음파의 음압도 변동하고, 이에 따라 필요 이상의 음압을 갖는 음파로 방송 출력하여 전력을 낭비하게 될 수 있다.
이에, 스피커 보이스 코일 전류를 균일하게 하기 위해서, 앰프(30) 내부 온도와 스피커 보이스 코일 전류의 상관성에 근거하여, 앰프(30) 내부 온도에 따라 볼륨 조절기(31)의 볼륨을 조절하는 종래기술을 상기 방송 출력 제어부(11f)에 적용한다.
이에 더하여, 본 발명의 실시 예에 따른 상기 방송 출력 제어부(11f)는 전력 낭비를 최소화하기 위해서, 앰프(30) 내부 온도에 따라 볼륨 레벨을 62단계로 정밀 조절하게 하되, 대기 온도에 따른 앰프(30) 내부 온도의 상승 특성을 반영하여 선제적으로 볼륨 레벨을 수정한다.
즉, 상기 외부 온도센서(6)로 검출한 대기 온도에 따라 앰프 내부 온도의 상승 특성이 변동하므로, 대기 온도와 앰프 내부 온도의 상승 사이의 상관성을 나타내는 데이터테이블을 상기 방송 출력 제어부(11f)에 적용한다.
그리고, 내부 온도와 스피커 보이스 코일 전류의 상관성에 근거하여 선정한 볼륨 레벨을 대기 온도와 앰프 내부 온도의 상승 사이의 상관성에 근거하여 수정하게 한다. 예를 들어, 내부 온도 상승을 대기 온도에 따라 미리 예측하여, 상승할 내부 온도를 예측하고, 상승할 내부 온도에 대응되는 볼륨 레벨과 내부 온도에 대응되는 볼륨 레벨의 중간 단계로 볼륨 레벨을 수정할 수 있다. 이때 수정한 볼륨 레벨로 볼륨 조절하도록 앰프(30)의 볼륨 조절기(31)를 제어한다.
1 : 지주 2 : 스피커 3 : 태양전지
4 : 함체 5 : 센서장치 6 : 외부 온도센서
10 : 컨트롤 장치
11 : 마이크로 프로세서
11a : 데이터 처리부 11b : 가용 전력량 산출부
11c : 충전량 예측부 11d : 소비 전력량 예측부
11e : 방송 유형 선정부 11f : 방송 출력 제어부
12 : BMS 연계부 13 : 센싱값 수집부
14 : 앰프 연계부 15 : 전원 차단부
16 : 통신모듈 17 : 메모리
20 : 충전 장치
21 : BMS 21a : 과방전 보호부
22 : 배터리 23 : 충전측 전압/전류 검출부
24 : 방전측 전압 검출부 25 : 분기 차단기
26 : 분기 전류 검출부
30: 앰프
31 : 볼륨 조절기 32 : 증폭기
33 : 스피커 선택 스위치 34 : 내부 온도센서
40 : 계기판
100 : 원격 제어국 200 : 관리자 단말기

Claims (5)

  1. 태양전지(3);
    서로 다른 방향을 향하게 설치되어 있는 복수의 스피커(2);
    메시지의 오디오 신호를 볼륨 조절한 후 증폭하여 상기 스피커(2)로 출력되게 구성된 앰프(30);
    상기 태양전지(3)에서 생성되는 전기를 과방전 보호기능을 갖춘 BMS(Battery Management System, 21)를 통해 배터리(22)에 충전하고, 앰프(30) 및 컨트롤 장치(10)에 공급하게 구성된 충전 장치(20); 및
    재난 상황의 진행에 따라 단계별로 방송할 메시지, 메시지의 방송 유형, 방송할 메시지를 지정하는 지령 및 기상청에 의해 제공되는 일기예보를 수신하기 위한 통신모듈(16), 메시지 및 방송 유형을 수신할 시에 상호 매칭시켜 저장하여 둘 메모리(17), BMS(21)를 통해 배터리(22)의 충전 상태를 얻어 배터리(22)로부터 공급받을 수 있는 현재의 가용 전력량을 획득하는 가용 전력량 산출부(11b), 지령에 따라 지정된 현재 단계의 메시지부터 마지막 단계의 메시지까지 기설정 시간차를 두고 순차적으로 재난 방송할 것이라는 예비적 방송 일정을 세운 후, 마지막 단계의 메시지를 재난 방송 완료하게 되는 시점까지 태양전지(3)로 생성할 수 있는 예상 충전량을 일기예보에 따라 예측하는 충전량 예측부(11c), 예비적 방송 일정에 따라 현재 단계의 메시지부터 마지막 단계의 메시지까지 방송하게 되는 데 소요되는 총 예상 소비 전력량을 예측하는 소비 전력량 예측부(11d), 현재 가용 전력량과 예상 충전량의 합산 전력량이 총 예상 소비 전력량보다 적은 경우에 현재 단계 메시지의 방송 유형을 상대적으로 낮은 소비 전력량의 방송 유형으로 변경하는 방송 유형 선정부(11e), 및 현재 단계 메시지의 오디오 신호를 방송 유형에 맞게 생성하여 상기 앰프(30)에 의해 출력되게 하는 방송 출력 제어부(11f)를 구비하는 컨트롤 장치(10);
    를 포함하는
    능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 방송 유형은
    반복 재생 주기, 반복 재생 횟수 및 재생 속도를 포함하고,
    상기 앰프(30)는
    방송 출력할 스피커(2)를 선택하기 위한 선택 스위치(32)를 포함하고,
    상기 방송 유형 선정부(11e)는
    복수 스피커(2)로 일시에 방송 출력하였던 방송 유형을 복수 스피커(2)를 순차적으로 선택하여 방송 출력하는 방송 유형으로 변경할 수 있고, 각 단계별로 변경 가능한 방송 유형이 미리 설정되어 있어, 설정된 변경 가능한 방송 유형으로 변경하되,
    복수 스피커(2)를 순차적으로 선택하여 방송 출력하는 방송 유형은
    복수 스피커(2)를 그룹으로 나눠 순번을 정한 후, 그룹을 순번에 따라 반복 재생 주기별로 선택하여 출력시키는 유형으로 하는
    능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 메시지는
    예비주의보 단계, 주의보 단계, 경보 단계 및 해제 단계의 순서로 지정될 수 있고,
    상기 소비 전력량 예측부(11d)는
    적어도 주의보 단계 및 경보 단계를 세분화하여 서로 다른 메시지로 미리 정한 횟수만큼 방송하는 것으로 한 예비적 방송 일정에 따라 총 예상 소비 전력량을 예측하고, 세분화한 단계의 메시지를 실제 방송할 때마다 횟수를 줄여 잔여 횟수를 총 예상 소비 전력량을 예측하는 데 적용하는
    능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 방송 유형 선정부(11e)는
    경보 단계 메시지를 방송하기에 앞서 예측한 경보 단계 메시지의 소비 전력량이 현재 가용 전력량 미만일 시에, BMS(21)를 제어하여 과방전 보호 기능의 동작을 중지시키는
    능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    대기 온도를 측정할 외부 온도센서(6)와, 상기 앰프(30)의 내부 온도를 측정할 내부 온도센서(34)를 구비하고,
    상기 컨트롤 장치(10)의 방송 출력 제어부(11f)는
    내부 온도와 스피커 보이스 코일 전류의 상관성에 근거하여, 스피커 보이스 코일 전류를 균일하게 하기 위한 앰프(30)의 볼륨 레벨을 내부 온도에 따라 62단계로 조절하되, 스피커로 방송하는 중의 내부 온도 상승을 대기 온도에 따라 미리 예측하여 볼륨 레벨을 수정하는
    능동형 방송 출력 조정이 가능한 재난 예경보시스템.
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KR102490053B1 (ko) * 2022-10-28 2023-01-18 (주)우보재난시스템 예경보방송 전달내용을 문자로 변환하여 응답하는 ai 예경보 방송 시스템 및 방법
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