KR101928471B1 - 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 가로등(Street Light)에 관한 것으로, 기 설정된 구역범위에 위치하는 복수개 가로등의 레이더 센서부를 이용하여 이동체(차량 또는 사람)의 속도, 개수, 변화량에 따라 LED부의 점멸을 제어하는 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치에 관한 것이다.
지능형 가로등 장치는, 이동체를 인식하는 레이더 센서부, 상기 이동체의 속도정보 및 기 설정된 시간동안의 이동체의 평균 속도정보를 생성하는 속도 산출부, 기 설정된 시간동안의 이동체의 평균 개수와 상기 이동체의 평균 개수의 변화량을 산출하여 교통량정보를 생성하는 교통량 산출부, 상기 속도정보 및 상기 교통량정보를 인접한 다른 가로등 장치로 전송하는 통신부, 상기 동일 구역내의 가로등으로부터 수신한 속도정보 및 교통량정보와 상기 속도정보 및 교통량정보를 기반으로 기 설정된 시간동안 조명을 제어하기 위한 조명 제어신호를 생성하는 신호 제어부 및 상기 신호 제어부에서 생성된 조명 제어신호를 전달받아 상기 조명의 점등시간 및 점등범위를 제어하는 동작 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치{Intelligent Street Lights Device that Operate by Recognizing Traffic Conditions}

본 발명은 가로등(Street Light)에 관한 것으로, 기 설정된 구역범위에 위치하는 복수개 가로등의 레이더 센서부를 이용하여 이동체(차량 또는 사람)의 속도, 개수, 변화량에 따라 LED부의 점멸을 제어하는 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치에 관한 것이다.

일반적으로 도로에 설치되는 가로등은 차량이나 사람이 지나가지 않아도 일정시간 예컨대, 어두워져서 차량의 운행시 운전자의 시야가 확보될 필요가 있는 시점에 자동으로 점등되어 기 설정된 시간동안 계속 켜져 있기 때문에 차량이나 사람이 거의 지나다니지 않는 도로의 경우, 가로등에 사용되는 에너지가 낭비되고 있다.

따라서 최근에는 물체의 움직임을 탐지하여 가로등을 점멸하거나 밝기를 다르게 하는 기술이 사용되고 있다. 즉, 이동체가 감지된 경우에 가로등의 밝기 조절 및 점멸 등을 반복하는 기술이 개발되고 있는데 이는 에너지 절약의 효과는 있지만 가로등의 반복된 밝기 조절 및 점멸 동작으로 인해 가로등의 수명을 단축시키게 된다.

이에 따라 이동체의 속도, 이동체의 개수, 이동체의 변화량을 인식하여 교통정보를 생성하고 이를 기반으로 주변의 가로등 장치와 교통정보를 송수신하여 교통정보에 따라 가로등의 점등시간 및 점등범위를 제어하되 가로등의 수명을 고려하여 에너지를 절약할 수 있는 지능형 가로등 장치가 필요하다.

한국 공개특허 제10-2008-0029135(2008년04월03일)

본 발명은 상술한 필요성에 따라 가로등(Street Light)에 관한 것으로, 기 설정된 구역범위에 위치하는 복수개 가로등의 레이더 센서부를 이용하여 이동체의 속도, 개수, 변화량에 따라 LED부의 점멸 및 조도를 제어하되 이동체가 많은 경우에는, LED부의 조명을 지속적으로 온(ON) 상태로 유지하여 가로등의 수명을 늘릴 수 있는 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치의 제공에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이동체의 속도, 개수, 변화량에 따라 LED부의 점멸을 제어하므로 이동체의 개수가 적은 경우, 이동체가 지나가는 일정시간동안만 LED부의 점등을 온(ON)으로 제어하므로 전기를 절약할 수 있는 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치의 제공에 목적이 있다.

또한, 본 발명은 이동체의 속도, 개수, 변화량을 주변에 위치하는 가로등 장치와 데이터를 송수신하여 기 설정된 범위 안의 이동체의 교통정보에 따라 가로등의 점멸을 제어하여 가로등의 수명을 늘릴 수 있고, 전기를 절약할 수 있는 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치의 제공에 목적이 있다.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명은 동일 구역내에 복수개 배치되며 서로 통신 가능한 복수개의 가로등 장치에 있어서, 이동체를 인식하는 레이더 센서부, 상기 이동체의 속도정보 및 기 설정된 시간동안의 이동체의 평균 속도정보를 생성하는 속도 산출부, 기 설정된 시간동안의 이동체의 평균 개수와 상기 이동체의 평균 개수의 변화량을 산출하여 교통량정보를 생성하는 교통량 산출부, 상기 속도정보 및 상기 교통량정보를 인접한 다른 가로등 장치로 전송하는 통신부, 상기 동일 구역내의 가로등으로부터 수신한 속도정보 및 교통량정보와 상기 속도정보 및 교통량정보를 기반으로 기 설정된 시간동안 조명을 제어하기 위한 조명 제어신호를 생성하는 신호 제어부 및 상기 신호 제어부에서 생성된 조명 제어신호를 전달받아 상기 조명의 점등시간 및 점등범위 제어하는 동작 제어부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

상기 신호 제어부는 상기 기 설정된 시간동안의 상기 평균 이동체 속도, 상기 평균 이동체 개수, 상기 이동체 개수 변화량 값들을 바탕으로 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정하되, 상기 평균 이동체 개수 및 상기 이동체 개수 변화량의 임계값을 단계별로 설정하고 각각의 단계별로 상기 평균 이동체 속도에 비례하여 상기 가로등의 점등시간 및 점등범위를 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 신호 제어부는 상기 기 설정된 시간동안의 상기 평균 이동체 속도, 상기 평균 이동체 개수 값, 예측 평균 이동체 개수 값들을 바탕으로 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정하되, 상기 기 설정된 시간동안과 이전 시구간에서의 상기 평균 이동체 개수 값들에 대해 비례상수를 곱하여 다음 시구간에서의 평균 이동체 개수 값을 예측하고 이 예측한 평균 이동체 개수 값에 대해서 임계값을 단계별로 설정하고 각 단계별로 상기 평균 이동체 속도에 비례하여 상기 가로등의 점등시간 및 점등범위를 생성하는 것을 특징으로 한다.

상기 속도 산출부는 상기 기 설정된 구역범위에 상기 이동체의 처음 감지시간과 마지막 감지 시간을 측정하고 상기 레이더 센서부의 최대 감지 거리 정보를 사용하여 상기 이동체 각각의 상기 속도정보를 산출하고, 상기 평균 이동체 속도는 상기 동일구역내 가로등들의 상기 속도정보들의 평균을 구하거나 상기 동일구역내 가로등들의 상기 속도정보들 중 최대값으로 산출하는 것을 특징으로 한다.

상기 교통량 산출부는 상기 기 설정된 시간범위동안 인식되는 상기 이동체의 개수의 합에 따라 상기 이동체 개수정보를 산출하고 상기 이동체 평균 개수는 상기 동일구역내 가로등들의 상기 이동체 개수정보들의 평균을 구하거나 상기 동일구역내 가로등들의 상기 이동체 개수정보들 중 최대값으로 산출하는 개수 산출모듈 및 상기 이동체 개수 변화량 정보는 기 설정된 시간 단위마다 상기 이동체 평균 개수정보의 변화를 기 설정된 시간단위로 나누어 상기 이동체 개수 변화량정보를 산출하는 변화량 산출모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등에 따르면, 기 설정된 구역범위에 복수개 위치하는 가로등의 레이더 센서부를 이용하여 이동체의 속도, 개수, 변화량에 따라 LED부의 점멸 및 조도를 제어하므로 이동체 개수가 많거나 이동체 개수의 증가가 예상되면, LED부의 조명을 지속적으로 온(ON) 상태로 유지하여 가로등의 수명을 늘리고 시야를 지속적으로 제공하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등에 따르면, 이동체의 속도, 개수, 변화량에 따라 LED부의 점멸을 제어하므로 이동체의 개수가 적은 경우에 이동체의 속도에 비례하여 가로등의 점등 개수 및 점등 지속시간을 증가시켜서 이동체에게 적절한 시야를 제공하면서 전기를 절약할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등에 따르면, 기 설정된 구역범위내의 이동체의 속도, 개수를 기 설정된 시간 단위로 측정하고 이 정보들을 바탕으로 다음 시구간에서의 이동체의 개수를 예측하여 가로등의 점등 또는 조도를 제어하므로 변화되는 교통상황에 따라 가로등의 동작을 적응 제어하는 효과가 있다.

또한, 본 발명의 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등에 따르면, 저가형의 레이더 센서를 단독으로 사용하므로 비용 절감의 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치가 구비된 도로를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치인 기준 가로등 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치인 기준 가로등 장치의 이동체의 속도 근사를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치인 기준 가로등 장치의 동작을 나타낸 순서도이다.

하기에서 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.

본 발명의 개념에 따른 실시 예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서 또는 출원서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예를 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명은 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 명세서에서 단어 "예시적인" 은 "예로서, 일례로서, 또는 예증으로서 역할을 한다."라는 것을 의미하기 위해 이용된다. "예시적"으로서 본 명세서에서 설명된 임의의 양태들은 다른 양태들에 비해 반드시 선호되거나 또는 유리하다는 것으로서 해석되어야 하는 것만은 아니다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명의 실시예를 나타내는 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치(1)가 구비된 도로를 나타낸 도면이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치(1)인 기준 가로등 장치(20)를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치(1)인 기준 가로등 장치(20)의 이동체의 속도 근사를 설명하기 위한 도면이다.

도 1 내지 도 3을 통해 본 발명의 실시예에 따른 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치(1)에 대해 상세히 후술한다.

도 1을 보면, 지능형 가로등 장치(1)인 제1 가로등 장치(10, 이하, 후방 가로등 장치로 설명한다.), 제2 가로등 장치(20, 이하, 기준 가로등 장치로 설명한다.) 및 제3 가로등 장치(30, 이하, 전방 가로등 장치로 설명한다.)가 기 설정된 간격으로 배치되며, 서로 통신 가능하여 데이터 송수신이 가능하다. 도 1에서는 지능형 가로등 장치(1)를 후방 가로등 장치(10), 제2 가로등 장치(20) 및 제3 가로등 장치(30)만으로 도시하고 있으나 실제로는 복수의 지능형 가로등 장치(1)가 배치될 수 있다.

여기서, 기준 가로등 장치(20)는 이동체의 속도정보, 이동체의 개수정보, 이동체 개수의 변화량을 후방에 위치하는 후방 가로등 장치(10)와 전방에 위치하는 전방 가로등 장치(30)와 송수신하여 기 설정된 범위 안의 전체 이동체의 교통정보에 따라 기 설정된 범위 안의 전체 가로등의 점멸을 제어하므로 각각의 조명(280)의 수명을 늘릴 수 있고, 전기를 절약할 수 있다.

이하, 기준 가로등 장치(20)의 구성에 따라 지능형 가로등 장치(1)를 상세히 후술한다.

지능형 가로등 장치(1)인 기준 가로등 장치(20)는 레이더 센서부(210), 속도 산출부(220), 교통량 산출부(230), 통신부(250), 신호 제어부(260), 동작 제어부(270) 및 조명(280)을 포함한다.

레이더 센서부(210)는 기 설정된 구역범위에서 이동체를 인식하도록 구성된다. 레이더 센서부(210)는 저가형의 레이더 센서를 단독으로 사용하므로 비용 절감의 효과가 있다. 도 3을 보면, 레이더 센서부(210)는 감지 가능 직경 L에서 이동체의 감지가 시작된 시간 t1과 이동체의 감지가 종료된 시간 t2에 이동체 인식신호를 생성한다.

속도 산출부(220)는 이동체의 속도정보와 기 설정된 시간동안의 이동체의 평균 속도정보를 산출하도록 구성된다. 속도 산출부(220)는 레이더 센서부(210)에서 이동체의 처음 감지 시간 t1과 이동체의 마지막 감지시간 t2, 그리고 레이더 센서의 최대 감지거리 L을 사용하여 이동체 각각의 속도정보를 산출한다. 이동체 속도는 L/(t2-t1)로 근사 산출한다. 속도 산출부(220)는 기 설정된 T 시간동안 이동체 감지 횟수와 이동체 속도의 총합을 사용하여 이동체 평균 속도를 구한다. i번째 가로등의 이동체 평균 속도를 v(i)라고 할 때, 동일 구역의 평균 이동체 속도 V는 이동체 평균 속도의 평균값(즉, V = ∑v(i)/N, N은 동일 구역내 가로등의 개수)으로 구하거나, 동일 구역내의 이동체 평균 속도의 최대값 (즉, V = max{v(i), i=1,...,N})으로 구한다.

교통량 산출부(230)는 이동체의 개수와 이동체의 변화량을 산출하여 교통량 정보를 생성하도록 구성된다. 교통량 산출부(230)는 개수 산출모듈(232)과 변화량 산출모듈(234)을 포함한다.

개수 산출모듈(232)은 기 설정된 시간동안 인식된 이동체의 개수의 합에 따라 이동체 개수정보를 산출하도록 구성된다. 개수 산출모듈(232)은 예컨대, i번째 가로등의 T 시간 동안 감지된 이동체 개수의 합을 s(i)라고 할 때 동일 구역 내 이동체의 개수정보 S는 T 시간 동안의 평균 이동체 개수(즉, S = ∑s(i)/N )로 구하거나 T 시간 동안 동일 구역내의 이동체 개수의 최대값 (즉, S = max{s(i), i=1,...,N})로 구한다.

변화량 산출모듈(234)은 기 설정된 시간(T)마다 이동체 평균 개수정보의 변화를 기 설정된 시간범위로 나누어 이동체 개수 변화량정보를 산출하도록 구성된다. T 시간동안의 이동체의 개수 변화량 D는 시간 t+T에서의 평균 이동체 개수 S(t+T)와 시간 t에서의 평균 이동체 개수 S(t)의 차이를 T로 나눈 값(즉, D = (S(t+T) - S(t)) / T)로 구할 수 있다.

통신부(240)는 이동체의 속도정보, 평균 속도정보, 교통량정보를 인접한 다른 가로등 장치와 송수신 하도록 구성된다. 여기서, 이동체의 속도정보는 도 1에서 기준 가로등 장치(20)의 통신부(240)는 후방 가로등 장치(10) 및 전방 가로등 장치(30)와 이동체의 속도정보, 평균 속도정보, 교통량정보를 송수신한다.

통신부(240)는 WiFi, 지그비(ZigBee), LoraWAN 과 같은 무선통신 프로토콜 중 하나를 이용할 수 있다.

신호 제어부(250)는 동일 구역내 가로등들로부터 수신한 교통정보와 기준 교통정보를 사용하여 기 설정된 시간동안 조명을 제어하기 위한 조명 제어신호를 생성하도록 구성된다.

신호 제어부(250)는, 동일 구역내에서의 T 시간동안의 평균 이동체 속도 V, 평균 이동체 개수 S, 이동체 개수 변화량 D 값들을 바탕으로 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정한다.

신호 제어부(250)는 평균 이동체 개수 S, 이동체 개수 변화량 D의 임계값을 단계별로 설정하고 평균 이동체 속도 V를 고려하여 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정한다. 신호 제어부(250)는 예컨대, 아래 [표 1]과 같이 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정한다.

	S ≤ A	A < S ≤ 2A	2A < S
D ≤ -B	Case 1	Case 3	계속 점등
-B < D ≤ B	Case 2	계속 점등	계속 점등
D > B	Case 3	계속 점등	계속 점등

[표 1]을 보면 임계값 A 및 B는 경험적으로 설정한다. 예를 들면 A = 시속 60km 거리의 T시간동안 평균 자동차 이동 개수와 같이 정할 수 있고 B는 B = 0.5A처럼 평균 자동차 이동 개수의 1/2과 같이 정할 수 있다. [표 1]에서 평균 이동체 개수 S가 크거나 평균 이동체 개수의 증가가 예상되면 즉, 이동체 개수 변화량 D이 증가량이 크면 가로등을 계속 점등하여 보행자나 자동차에게 시야를 제공하면서 가로등의 수명을 늘리는 것이 바람직하다. [표 1]에서 "계속 점등"은 다음 T 시간 동안 동일 구역내 모든 가로등들이 계속 점등된 상태를 말한다.또한, [표 1]에서 Case 1, 2, 3은 일부 가로등들이 특정 시간동안 점등되거나 조도를 제어하는 경우를 나타낸다. 평균 이동체 개수 S가 크거나 이동체 개수 변화량 D이 증가량이 크면 이동체의 속도가 느리더라도 점등되는 가로등의 개수와 점등 지속 시간은 증가되는 것이 바람직하다. 평균 이동체 개수 S가 작거나 이동체 개수 변화량 D이 증가량이 작다면 이동체의 속도가 빠르더라도 점등되는 가로등의 개수와 점등 지속 시간은 감소되는 것이 바람직하다.

[표 1]의 Case 1, 2, 3에서 점등되는 가로등의 개수와 점등 지속시간은 평균 이동체 개수 S, 이동체 개수 변화량 D, 평균 이동체 속도 V를 사용하여 결정한다. 가로등이 이동체를 감지한 경우 그 가로등을 중심으로 동시에 켜지는 가로등 개수 n은 n = Q + aV과 같이 정한다. 여기서 Q는 기본적으로 점등하는 가로등의 개수이고 a는 비례상수이다. 예를 들면 Q = 5와 같이 설정할 수 있다. 또한, 가로등 점등 지속 시간 r은 r = P + bV와 같이 정할 수 있다. 여기서 P는 기본적으로 점등하는 시간이고 b는 비례 상수이다. 예를 들면 P = 10분과 같이 정할 수 있다.

또한, 비례상수 a와 b는 평균 이동체 개수 S와 이동체 개수 변화량 D을 고려하여 정한다. a와 b는 값이 클수록 점등되는 가로등의 개수와 점등 지속시간도 증가된다. 평균 이동체 개수 S가 크거나 이동체 개수의 증가가 예상되면 즉, 이동체 개수 변화량 D가 크면, 점등되는 가로등의 개수와 점등 지속시간은 증가되는 것이 바람직하다. 따라서 Case 3에서의 점등되는 가로등의 개수와 점등 지속시간이 가장 크고 Case 1에서의 점등되는 가로등의 개수와 점등 지속시간이 가장 작아야 한다. 예컨대, 아래 [표 2]와 같이 비례 상수들을 정할 수 있다.

Case	a	b
case 1	a1	b1
case 2	a2	b2
case 3	a3	b3

[표 2]를 보면, 0 < a1 < a2 < a3을 만족하도록 설정하고 0 < b1 < b2 < b3를 만족하도록 설정할 수 있다.또한, 신호 제어부(250)는, 이전 시구간들에서 측정된 평균 이동체 개수 S들을 사용하여 다음 시구간에서의 평균 이동체 개수를 예측하고 이 값을 사용하여 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정할 수 있다.

시구간 k에서 측정된 상기 평균 이동체 개수를 S(k)와 시구간 k에서 예측한 평균 이동체 개수를 Y(k)라고 하자. 이때 한 시구간의 길이는 기 설정된 시간인 T이다. 시구간 k + 1에서의 예측 평균 이동체 개수 Y(k+1)는 시구간 k 이전의 S(k)들을 사용하여 예측할 수 있다. 다음 [수학식 1]은 예측식의 일 예이다.

[수학식 1]

[수학식 1]에서 C(j)는 비례 상수이고, M은 정수이고

이다. M이 클수록 예측의 정확도가 증가하게 된다.

[수학식 1]의 구체적인 예로 M = 2일 때의 예를 보인다. S(k)가 다음 순서로 측정된다고 가정하자. S(k-5) = 20, S(k-4) = 25, S(k-3) = 30, S(k-2) = 35, S(k-1) = 20, S(k) = 15. C(j)를 S(k) 값들에서 구하는 과정은 다음과 같다. 여기서, j=0,1,2일 때의 [수학식 2]는 다음과 같다.

[수학식 2]

S(k-5)*C(2) + S(k-4)*C(1) + S(k-3)*C(0) = S(k-2),

S(k-4)*C(2) + S(k-3)*C(1) + S(k-2)*C(0) = S(k-1),

S(k-3)*C(2) + S(k-2)*C(1) + S(k-1)*C(0) = S(k).

[수학식 2]의 3차 선형 연립 방정식을 풀면 C(j)를 구할 수 있다. 이후 예측값 Y(k+1)는 Y(k+1) = S(k-2)*C(2) + S(k-1)*C(1) + S(k)*C(0)으로 구한다.

또한, 신호 제어부(250)는, 예측 평균 이동체 개수 Y(k+1)의 임계값을 단계별로 설정하고 평균 이동체 속도 V를 고려하여 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정할 수 있다. 아래 [표 3]은 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정하기 위한 하나의 예이다.

Y ≤ A/2	A/2 < Y ≤ A	A < Y ≤ 2A	2A < Y
Case 1	Case 2	Case 3	계속 점등

[표 3]에서 Y = Y(k+1)이고 임계값 A 및 Case 1, 2, 3은 앞서의 [표 1]과 비슷하게 정할 수 있다.동작 제어부(260)는 신호 제어부(250)에서 생성된 조명 제어신호를 전달받아 점등시간 및 점등범위를 제어하도록 구성된다.

조명(270)은 동작 제어부(260) 점등시간 및 점등범위에 따라 동작되는 다수개의 LED(Light Emitting Diode) 소자들로 형성된 가로등 장치의 광원에 해당된다. 여기서, 복수개의 LED 소자들은 백색 LED 소자인 것이 바람직하다. LED 소자는 기존의 가로등 장치에 많이 사용되던 할로겐 램프에 비하여 전력 소모량이 현저히 적고, 유지 및 보수를 거의 필요로 하지 않으므로 관리 비용을 최소화할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치(1)인 기준 가로등 장치(20)의 동작을 나타낸 순서도이다.

레이더 센서부(210)는 이동체를 인식한다(S401). 레이더 센서부(210)는 감지 가능 직경에서의 이동체의 감지가 시작된 시간과 이동체의 감지가 종료된 시간에 이동체 인식신호를 생성한다.

속도 산출부(220)는 이동체의 속도정보와 기 설정된 시간동안의 이동체의 평균 속도정보를 산출한다(S402). 속도 산출부(220)는 레이더 센서부(210)에서 이동체를 처음 감지한 시간과 마지막으로 감지한 시간, 레이더 센서의 최대 감지거리를 사용하여 이동체 각각의 속도정보를 근사 산출한다. 또한, 속도 산출부(220)는 동일 구역내 가로등들에서 전송된 이동체 속도정보를 사용하여 동일 구역내 이동체 평균속도를 산출한다.

교통량 산출부(230)는 기 설정된 시간동안의 이동체의 개수와 이동체 개수의 변화량을 산출하여 교통량 정보를 생성한다(S403). 여기서, 교통량 산출부(230)는 개수 산출모듈(232)과 변화량 산출모듈(234)을 포함한다.

개수 산출모듈(232)은 기 설정된 시간범위동안 인식된 이동체의 개수의 합에 따라 개수정보를 산출한다. 또한, 동일 구역내 가로등들에서 전송된 이동체 개수 정보를 사용하여 동일 구역내 이동체 평균 개수를 산출한다. 변화량 산출모듈(234)은 기 설정된 시간범위 단위로 이동체 평균 개수정보의 변화를 기 설정된 시간범위로 나누어 이동체 개수 평균 변화량정보를 산출한다.

통신부(240)는 이동체의 속도정보, 평균 속도정보, 교통량정보를 인접한 다른 가로등 장치와 송수신한다(S404). 도 1에서 기준 가로등 장치(20)의 통신부(240)는 후방 가로등 장치(10) 및 전방 가로등 장치(30)와 이동체의 속도정보, 평균 속도정보, 교통량정보를 송수신한다. 여기서, 인접한 다른 가로등 장치는 동일 구역 범위에 위치하는 가로등 장치이다.

신호 제어부(250)는 동일 구역내의 다른 가로등에서 전송된 이동체의 속도정보, 평균 속도정보, 교통량정보와 기준 이동체의 속도정보, 평균 속도정보, 교통량정보를 기반으로 기 설정된 시간동안 조명을 제어하기 위한 조명 제어신호를 생성한다(S405).

여기서, 신호 제어부(250)는 동일 구역내에서의 기 설정된 시간동안의 평균 이동체 속도, 평균 이동체 개수, 이동체 개수 변화량 값들을 바탕으로 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정한다. 또한 신호 제어부(250)는, 평균 이동체 개수 및 이동체 개수 변화량의 임계값을 단계별로 설정하고 평균 이동체 속도를 고려하여 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정할 수도 있다.

또한, 신호 제어부(250)는 이전 시구간에서의 평균 이동체 개수정보 및 이전 시구간에서의 예측 이동체 개수정보를 사용하여 다음 시구간에서의 이동체 개수정보를 예측하고 이 다음 시구간에서의 예측값에 대해 임계값을 단계별로 설정하고 평균 이동체 속도를 고려하여 가로등의 점등시간 및 점등범위를 결정할 수도 있다.

동작 제어부(260)는 신호 제어부(250)에서 생성된 조명 제어신호를 전달받아 조명(270)의 점등시간 및 점등범위를 제어한다(S406).

도 4에서는 단계 S401 내지 단계 S406을 순차적으로 실행하는 것으로 기재하고 있으나, 이는 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 도 4에 기재된 순서를 변경하여 실행하거나 단계 S401 내지 단계 S406 중 하나 이상의 단계를 병렬적으로 실행하는 것으로 다양하게 수정 및 변형하여 적용 가능할 것이므로, 도 4는 시계열적인 순서로 한정되는 것은 아니다.

상기에서 설명한 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며 그 제한을 위한 것이 아님을 주의하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술적 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 지능형 가로등 장치
10: 후방 가로등 장치(제1 가로등 장치)
20: 기준 가로등 장치(제2 가로등 장치)
30: 전방 가로등 장치(제3 가로등 장치)
210: 레이더 센서부
220: 속도 산출부
230: 교통량 산출부
232: 개수 산출모듈
234: 변화량 산출모듈
240: 통신부
250: 신호 제어부
260: 동작 제어부
270: 조명

Claims (5)

1. 동일 구역내에 복수개 배치되며 서로 통신 가능한 복수개의 가로등 장치에 있어서,
   이동체를 인식하는 레이더 센서부;
   상기 이동체의 속도정보 및 기 설정된 시간동안의 이동체의 평균 속도정보를 생성하는 속도 산출부;
   기 설정된 시간동안의 이동체의 평균 개수와 상기 이동체의 평균 개수의 변화량을 산출하여 교통량정보를 생성하는 교통량 산출부;
   상기 속도정보 및 상기 교통량정보를 인접한 다른 가로등 장치로 전송하는 통신부;
   상기 동일 구역내의 가로등으로부터 수신한 속도정보 및 교통량정보와 상기 속도정보 및 교통량정보를 기반으로 기 설정된 시간동안 조명을 제어하기 위한 조명 제어신호를 생성하는 신호제어부; 및
   상기 신호 제어부에서 생성된 조명 제어신호를 전달받아 상기 조명의 점등시간 및 점등범위를 제어하는 동작 제어부;를 포함하여 구성되고,
   상기 신호 제어부는,
   상기 기 설정된 시간동안의 상기 평균 이동체 개수 값으로 평균 이동체 개수 값을 예측하여 사용하되,
   하기 [수학식1]과 같이 이전 시구간에서의 상기 평균 이동체 개수 값들에 대해 비례상수를 곱하여 다음 시구간 (k+1)에서의 예측 평균 이동체 개수 값인 Y(k+1)을 구하며,
   [수학식 1]
   

   

   
   상기 [수학식 1]에서 M은 기 설정된 정수이고, C(j)는 비례 상수이며 이전 시구간들에서 계산된 상기 평균 이동체 개수 값들 S(k-i)로부터 하기 [수학식 2]에서 구해지고,
   [수학식 2]
   

   

   , i = 0,1,...,M,
   상기 평균 이동체 개수 및 상기 이동체 개수 변화량의 임계값을 단계별로 설정하고 각각의 단계별로 상기 평균 이동체 속도에 비례하여 상기 가로등의 점등시간 및 점등범위를 생성하는 것을 특징으로 하는 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 청구항 1에 있어서, 상기 속도 산출부는,
   상기 이동체의 처음 감지시간과 마지막 감지 시간을 측정하고 상기 레이더 센서부의 최대 감지 거리 정보를 사용하여 상기 이동체 각각의 상기 속도정보를 산출하고, 상기 평균 이동체 속도는 상기 동일구역내 가로등들의 상기 속도정보들의 평균을 구하거나 상기 동일구역내 가로등들의 상기 속도정보들 중 최대값으로 산출하는 것을 특징으로 하는 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치.
   
5. 청구항 1에 있어서, 상기 교통량 산출부는,
   상기 기 설정된 시간범위동안 인식되는 상기 이동체의 개수의 합에 따라 상기 이동체 개수정보를 산출하고 상기 이동체 평균 개수는 상기 동일구역내 가로등들의 상기 이동체 개수정보들의 평균을 구하거나 상기 동일구역내 가로등들의 상기 이동체 개수정보들 중 최대값으로 산출하는 개수 산출모듈; 및
   상기 이동체 개수 변화량 정보는 기 설정된 시간 단위마다 상기 이동체 평균 개수정보의 변화를 기 설정된 시간단위로 나누어 상기 이동체 개수 변화량정보를 산출하는 변화량 산출모듈;를 포함하는 것을 특징으로 하는 교통상황을 인지하여 동작하는 지능형 가로등 장치.

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