KR101931538B1 - 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 적어도 1개 이상의 제어 노드와 중계 노드 및 센서 노드로 구성되는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법에 있어서, 각각의 노드 자체의 고유번호인 Self ID와 제어 노드에서 생성된 제어 데이터에 의하여 제어되는 대상이 되는 노드에 동일하게 부여되는 고유번호인 Pan ID를 부여하는 제 1단계와 제어 노드에 Last ID를 '00'으로 부여하고 상기의 Last ID를 부여받은 제어 노드를 기준으로 중계 거리가 가까운 중계 노드 및 센서 노드로부터 중계 거리가 먼 중계 노드 및 센서 노드에 순차적으로 큰 숫자의 Last ID를 부여하는 제 2단계와 제어 노드와 센서 노드에서 각각 Self ID, Pan ID 및 제어 데이터 또는 센서 데이터의 전송 목표가 되는 제어 노드 또는 센서 노드의 Last ID와 동일한 번호의 Target ID를 포함하는 제어 데이터 또는 센서 데이터를 생성하는 제 3단계와 상기의 제 3단계에서 생성된 제어 데이터 또는 센서 데이터를 중계 유효 범위 내에 있는 중계 노드 또는 센서 노드에 전송하는 제 4단계와 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터의 Pan ID와 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터를 수신한 노드의 Pan ID를 대비하여 불일치할 경우 제 4단계로 회귀하고 일치할 경우 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터의 Target ID와 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터를 수신한 노드의 Last ID를 대비하는 제 5단계와 상기의 제 5단계에서 제어 데이터 또는 센서 데이터의 Target ID와 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터를 수신한 노드의 Last ID가 불일치할 경우 제 4단계로 회귀하고 일치할 경우 통신이 종료되는 제 6단계로 구성되어 송신 트래픽을 최소화하고 데이터 송수신으로 인한 시간 지연을 최소화하는 효과가 있다.

Description

무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법{Integrated energy control method using wireless networks}
본 발명은 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법에 관한 것으로 보다 상세하게는 다양한 센서 데이터와 소모 전력, 스위치 상태 등의 복합 데이터를 송수신하는 제어, 싱크, 센서 노드들로 구성된 무선 네트워크에서 각각의 데이터를 신속, 정확하게 제어할 수 있는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 무선 네트워크를 이용하여 각종 센서들로부터 수집된 데이터를 통하여 기기를 제어하는 경우 다수 개의 노드에 동시 다발적으로 데이터가 전송되어 제어장치에 도달 시 많은 트래픽이 발생하게 되고 이로 인하여 데이터의 대기 상태가 지연되며 전달 효율이 현저하게 저하된다.
이를 해결하기 위하여 전 노드가 수신 가능 영역 안에 있어 제어장치와 1:1 통신 가능한 스타 토폴로지 연결방법과, 복수의 노드들이 수신 가능 지역을 벗어나 중간의 중계를 거쳐 도달해야하는 경우 트리 토폴로지 연결방법 및 비교적 다량의 트래픽이 발생하며 벌집 모양의 경로를 갖는 매쉬 토폴로지 연결방법 등이 연구되고 실제 시스템에 적용되고 있으나 장소나 목적에 따라 한정적으로 네트워크 구성이 이루어지고 이에 적용되는 데이터 처리 방법 역시 한정적으로 구성된 네트워크에 최적화되도록 설계되어 다양한 분야에 적용이 어려운 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1074636호에는 복수의 위치 장소에 설치된 센서들에 의하여 환경 정보를 수집하고 복수의 제어대상 기기에 대한 상황 정보를 수집하여 해당하는 약전, 강전 기기 또는 장치를 감시 및 원격 제어하는 지그비 무선 네트워크를 이용한 기기제어 및 상황정보감시 시스템이 개시되어 있으나 이는 시스템의 구성에 한정적이고 환경 정보, 상황 정보 데이터들이 어떻게 처리되는지 구체적인 방법이 제시되어 있지 않은 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1074636호(2011.10.12)
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본원발명에서는 복수 개의 노드들의 집합에서 신속하고 정확한 정보를 효율적으로 전달하는 방법을 제공함으로 송신 트래픽을 최소화하고 데이터 송수신으로 인한 시간 지연을 최소화할 수 있는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
목적을 달성하기 위한 구성으로는 적어도 1개 이상의 제어 노드와 중계 노드 및 센서 노드로 구성되는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법에 있어서, 각각의 노드 자체의 고유번호인 Self ID와 제어 노드에서 생성된 제어 데이터에 의하여 제어되는 대상이 되는 노드에 동일하게 부여되는 고유번호인 Pan ID를 부여하는 제 1단계와 제어 노드에 Last ID를 '00'으로 부여하고 상기의 Last ID를 부여받은 제어 노드를 기준으로 중계 거리가 가까운 중계 노드 및 센서 노드로부터 중계 거리가 먼 중계 노드 및 센서 노드에 순차적으로 큰 숫자의 Last ID를 부여하는 제 2단계와 제어 노드와 센서 노드에서 각각 Self ID, Pan ID 및 제어 데이터 또는 센서 데이터의 전송 목표가 되는 제어 노드 또는 센서 노드의 Last ID와 동일한 번호의 Target ID를 포함하는 제어 데이터 또는 센서 데이터를 생성하는 제 3단계와 상기의 제 3단계에서 생성된 제어 데이터 또는 센서 데이터를 중계 유효 범위 내에 있는 중계 노드 또는 센서 노드에 전송하는 제 4단계와 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터의 Pan ID와 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터를 수신한 노드의 Pan ID를 대비하여 불일치할 경우 제 4단계로 회귀하고 일치할 경우 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터의 Target ID와 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터를 수신한 노드의 Last ID를 대비하는 제 5단계와 상기의 제 5단계에서 제어 데이터 또는 센서 데이터의 Target ID와 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터를 수신한 노드의 Last ID가 불일치할 경우 제 4단계로 회귀하고 일치할 경우 통신이 종료되는 제 6단계로 이루어지는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법이다.
본 발명의 다른 특징으로는 상기의 제 4단계에서 제어 데이터 또는 센서 데이터를 전송할 경우 제어 데이터 또는 센서 데이터의 Target ID와 동일한 Last ID를 갖는 중계 노드 또는 센서 노드가 없을 경우 Target ID의 숫자와 가장 근접한 Last ID를 갖는 중계 노드 또는 센서 노드로 전송하며, 상기의 제 3단계 내지 제 6단계에서 생성되고 송 수신되어 통신 종료 완료까지의 제어 데이터 및 센서 데이터의 흐름이 서버에 저장되고 상기의 센서 노드는 온도센서, 습도센서, 가스센서, 적외선센서, 조도센서, 초음파센서, RFIS센서, GPS센서, 심전도센서, 맥박센서, 가속도센서, 먼지센서, 광센서, 압력센서, 자기센서, 초음파센서, 자이로센서, 변위센서, 이미지센서, 중력센서, 근접센서, 유량센서, 토크센서, 변위센서, 모션센서, 진동센서 중 어느 하나 이상의 조합으로 구성된다.
본 발명의 또 다른 특징으로는 상기의 제 5단계에서 제어 데이터 또는 센서 데이터의 Pan ID와 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터를 수신한 노드의 Pan ID를 대비한 후 불일치하여 제 4단계로 회귀하는 경우와 상기의 제 5단계에서 제어 데이터 또는 센서 데이터의 Target ID와 상기의 제어 데이터 또는 센서 데이터를 수신한 노드의 Last ID를 대비한 후 불일치하여 제 4단계로 회귀하는 경우에 각각 카운트 정보가 생성되어 서버에 저장되며, 제어 노드에서 카운트 정보 생성 회수 제한을 설정할 수 있으며 상기의 카운트 정보의 생성 회수가 기 설정된 카운트 정보 생성 회수 제한을 초과할 경우 제어 노드에 경고 메시지가 발생하고 이를 서버에 저장한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법은 복수 개의 노드들의 집합에서 신속하고 정확한 정보를 효율적으로 전달하는 방법을 제공함으로 송신 트래픽을 최소화하고 데이터 송수신으로 인한 시간 지연을 최소화하는 효과가 있으며, 센서들에 의한 데이터를 처리하고 센서와 연계되어 작동하는 장치들의 제어가 이루어지는 다양한 분야에 용이하게 적용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 기존의 지그비 무선 네트워크를 이용한 기기제어 및 상황정보감시 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법의 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법의 실시 예의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법의 네트워크의 순서도로서 이를 참고하여 본원발명의 상세 구성을 설명하면 하기와 같다.
적어도 1개 이상의 제어 노드(10)와 중계 노드(20) 및 센서 노드(30)로 구성되는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법에 있어서, 각각의 노드(10, 20, 30) 자체의 고유번호인 Self ID와 제어 노드(10)에서 생성된 제어 데이터(11)에 의하여 제어되는 대상이 되는 노드(10, 20, 30)에 동일하게 부여되는 고유번호인 Pan ID를 부여하는 제 1단계(S10);와 제어 노드(10)에 Last ID를 '00'으로 부여하고 상기의 Last ID를 부여받은 제어 노드(10)를 기준으로 중계 거리가 가까운 중계 노드(20) 및 센서 노드(30)로부터 중계 거리가 먼 중계 노드(20) 및 센서 노드(30)에 순차적으로 큰 숫자의 Last ID를 부여하는 제 2단계(S20);와 제어 노드(10)와 센서 노드(30)에서 각각 Self ID, Pan ID 및 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 전송 목표가 되는 제어 노드(10) 또는 센서 노드(30)의 Last ID와 동일한 번호의 Target ID를 포함하는 제어 데이터(Control Data, 11) 또는 센서 데이터(Sensor Data, 31)를 생성하는 제 3단계(S30);와 상기의 제 3단계(S30)에서 생성된 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 중계 유효 범위(Relay Coverage, RC) 내에 있는 중계 노드(20) 또는 센서 노드(30)에 전송하는 제 4단계(S40);와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Pan ID와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 수신한 노드(10, 20, 30)의 Pan ID를 대비하여 불일치할 경우 제 4단계(S40)로 회귀하고 일치할 경우 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Target ID와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 수신한 노드(10, 20, 30)의 Last ID를 대비하는 제 5단계(S50);와 상기의 제 5단계(S50)에서 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Target ID와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 수신한 노드(10, 20, 30)의 Last ID가 불일치할 경우 제 4단계(S40)로 회귀하고 일치할 경우 통신이 종료되는 제 6단계(S60);로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법이다.
그리고, 상기의 제 3단계(S30) 내지 제 6단계(S60)에서 생성되고 송 수신되어 통신 종료까지의 제어 데이터(11) 및 센서 데이터(31)가 거치는 각각의 노드(10, 20, 30)의 Self ID 및 Last ID가 순차적으로 서버에 저장되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기의 센서 노드(20)와 중계 노드(30)는 일체형으로 구성이 가능하며, 상기의 센서 노드(30)는 전력제어, 인체감지센서, 전류센서, 벽스위치감지센서, 온도센서, 습도센서, 가스센서, 적외선센서, 조도센서, 초음파센서, RFIS센서, GPS센서, 심전도센서, 맥박센서, 가속도센서, 먼지센서, 광센서, 압력센서, 자기센서, 초음파센서, 자이로센서, 변위센서, 이미지센서, 중력센서, 근접센서, 유량센서, 토크센서, 변위센서, 모션센서, 진동센서 중 어느 하나 이상의 조합으로 구성될 수 있다.
그리고, 상기의 중계 노드(20)는 제어 노드(10)와 선형으로 일정 거리 간격을 두고 구성되며, 상기의 센서 노드(30)는 중계 노드(20)를 중심으로 방사형으로 구성하면 송신 트래픽을 최소화하고 데이터 송수신으로 인한 시간 지연을 최소화하는 효과를 더욱 증진시킬 수 있다.
또한, 상기의 제 5단계(S50)에서 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Pan ID와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 수신한 노드(10, 20, 30)의 Pan ID를 대비한 후 불일치하여 제 4단계(S40)로 회귀하는 경우와 상기의 제 5단계(S50)에서 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Target ID와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 수신한 노드(10, 20, 30)의 Last ID를 대비한 후 불일치하여 제 4단계(S40)로 회귀하는 경우에 각각 카운트 정보가 생성되어 서버에 저장된다.
그리고, 제어 노드(10)에서 카운트 정보 생성 회수 제한을 설정할 수 있으며 상기의 카운트 정보의 생성 회수가 기 설정된 카운트 정보 생성 회수 제한을 초과할 경우 제어 노드에 경고 메시지가 발생하고 이를 서버에 저장된다.
도 3은 본 발명에 따른 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법의 실시 예의 구성도로서 이를 참고하여 제어 노드(10a)에서 생성된 제어 데이터(31)가 센서 노드(30a)로 전송되기 위한 방법 실시 예의 세부적인 과정은 다음과 같다.
제어 노드(10a)와 중계 노드(20a, 21a, 22a, 23a, 24a) 및 센서 노드(30a)에 각각 '10, 20, 21, 22, 23, 24, 30'이라는 Self ID와 'a'라는 Pan ID가 부여되는 제 1단계(S10)가 수행된다.
이 후, 제어 노드(10a)에 '00'이란 Last ID를 부여하고 제어 노드(10a)와의 중계 거리에 따라, 중계 노드(20a, 21a, 22a, 23a, 24a)에 각각 Last ID를 순차적으로 '10, 20, 30, 40, 50'이란 Last ID를 부여하고, 센서 노드(30a)에는 '52'라는 Last ID가 부여되는 제 2단계(S20)가 수행된다.
이 후, 제어 노드(10a)에서 '52'라는 Target ID를 갖는 제어 데이터(11)가 생되는 제 3단계(S30)가 수행된다.
이 후, 상기의 제 3단계(S30)에서 생성된 제어 데이터(11)는 제어 노드(10a)의 중계 유효 범위(Relay Coverage, RC) 내에 있는 노드 중 제어 데이터(11)의 Target ID '52'와 가장 근접한 Last ID를 갖는 중계 노드(20a)까지 전송되는 제 4단계(S40)가 수행된 후, 이어 제 5단계(S50)가 수행된다.
그러나, 상기의 중계 노드(20a)의 중계 유효 범위(Relay Coverage, RC) 내에 있는 노드 중 제어 데이터(11)의 Target ID '52'와 동일한 Last ID를 갖는 노드가 없으므로 제 4단계(S40)가 반복 수행되어 Last ID가 '50'인 중계 노드(24a)를 거쳐 상기의 중계 노드(24a) 중계 유효 범위(Relay Coverage, RC) 내에 있는 Last ID가 '52'인 센서 노드(30a)에 Target ID '52'인 제어 데이터(31)가 도달하여 통신이 종료되는 제 6단계(S60)가 수행된다.
본 발명은 특정의 실시 예 및 적용 예와 관련하여 도시 및 설명하였지만, 첨부된 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능 하다는 것을 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
10. 제어 노드 11. 제어 데이터
20. 중계 노드 30. 센서 노드
31. 센서 데이터 RC. 중계 유효 범위
S10. 제 1단계 S20. 제 2단계
S30. 제 3단계 S40. 제 4단계
S50. 제 5단계 S60. 제 6단계

Claims (7)

  1. 적어도 1개 이상의 제어 노드(10)와 중계 노드(20) 및 센서 노드(30)로 구성되는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법에 있어서,
    각각의 노드(10, 20, 30) 자체의 고유번호인 Self ID와 제어 노드(10)에서 생성된 제어 데이터(11)에 의하여 제어되는 대상이 되는 노드(10, 20, 30)에 동일하게 부여되는 고유번호인 Pan ID를 부여하는 제 1단계(S10);와
    제어 노드(10)에 Last ID를 '00'으로 부여하고 상기의 Last ID를 부여받은 제어 노드(10)를 기준으로 중계 거리가 가까운 중계 노드(20) 및 센서 노드(30)로부터 중계 거리가 먼 중계 노드(20) 및 센서 노드(30)에 순차적으로 큰 숫자의 Last ID를 부여하는 제 2단계(S20);와
    제어 노드(10)와 센서 노드(30)에서 각각 Self ID, Pan ID 및 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 전송 목표가 되는 제어 노드(10) 또는 센서 노드(30)의 Last ID와 동일한 번호의 Target ID를 포함하는 제어 데이터(Control Data, 11) 또는 센서 데이터(Sensor Data, 31)를 생성하는 제 3단계(S30);와
    상기의 제 3단계(S30)에서 생성된 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 중계 유효 범위(Relay Coverage, RC) 내에 있는 중계 노드(20) 또는 센서 노드(30)에 전송하는 제 4단계(S40);와
    상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Pan ID와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 수신한 노드(10, 20, 30)의 Pan ID를 대비하여 불일치할 경우 제 4단계(S40)로 회귀하고 일치할 경우 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Target ID와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 수신한 노드(10, 20, 30)의 Last ID를 대비하는 제 5단계(S50);와
    상기의 제 5단계(S50)에서 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Target ID와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 수신한 노드(10, 20, 30)의 Last ID가 불일치할 경우 제 4단계(S40)로 회귀하고 일치할 경우 통신이 종료되는 제 6단계(S60);로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기의 제 4단계(S40)에서 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 전송할 경우 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Target ID와 동일한 Last ID를 갖는 중계 노드(20) 또는 센서 노드(30)가 없을 경우 Target ID의 숫자와 가장 근접한 Last ID를 갖는 중계 노드(20) 또는 센서 노드(30)로 전송하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기의 제 2단계(S20)에서 생성된 각 노드(10, 20, 30)의 Last ID는 각각의 각 노드(10, 20, 30)의 Self ID와 Pan ID와 결합하여 테이블화 되어 서버에 저장되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기의 제 3단계(S30) 내지 제 6단계(S60)에서 생성되고 송 수신되어 통신 종료까지의 제어 데이터(11) 및 센서 데이터(31)가 거치는 각각의 노드(10, 20, 30)의 Self ID 및 Last ID가 순차적으로 서버에 저장되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기의 센서 노드(30)는 전력제어, 인체감지센서, 전류센서, 벽스위치감지센서, 온도센서, 습도센서, 가스센서, 적외선센서, 조도센서, 초음파센서, RFIS센서, GPS센서, 심전도센서, 맥박센서, 가속도센서, 먼지센서, 광센서, 압력센서, 자기센서, 초음파센서, 자이로센서, 변위센서, 이미지센서, 중력센서, 근접센서, 유량센서, 토크센서, 변위센서, 모션센서, 진동센서 중 어느 하나 이상의 조합으로 구성되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기의 제 5단계(S50)에서 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Pan ID와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 수신한 노드(10, 20, 30)의 Pan ID를 대비한 후 불일치하여 제 4단계(S40)로 회귀하는 경우와,
    상기의 제 5단계(S50)에서 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)의 Target ID와 상기의 제어 데이터(11) 또는 센서 데이터(31)를 수신한 노드(10, 20, 30)의 Last ID를 대비한 후 불일치하여 제 4단계(S40)로 회귀하는 경우에 각각 카운트 정보가 생성되어 서버에 저장되는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    제어 노드(10)에서 카운트 정보 생성 회수 제한을 설정할 수 있으며 상기의 카운트 정보의 생성 회수가 기 설정된 카운트 정보 생성 회수 제한을 초과할 경우 제어 노드에 경고 메시지가 발생하고 이를 서버에 저장하는 것을 특징으로 하는 무선 네트워크를 이용한 통합에너지 제어방법.
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