KR102010886B1 - 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템 - Google Patents
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Abstract
건설 현장에서 사용되는 가스용기가 작업을 위해 지정된 가스 보관대로부터 반출되고, 작업 종료 후 보관대로 반입되는 것을 실시간으로 감시할 수 있도록 한 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템에 관한 것으로서, 가스용기에 탈부착되며, BLE 무선통신이 가능한 가스태그 및 BLE 무선통신을 통해 가스태그의 이탈 또는 진입을 감지하며, 가스태그 정보를 저전력 장거리 무선통신을 이용하여 관제 서버에 전송하는 스캐너를 포함하여, 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템을 구현하며, 스캐너는 가스용기가 보관되는 가스 보관대가 설치된 주변의 일정 범위 내에서 가스용기의 이탈 또는 진입을 감지한다.
Description
본 발명은 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템에 관한 것으로, 특히 건설 현장에서 사용되는 가스용기가 작업을 위해 지정된 가스 보관대로부터 반출되고, 작업 종료 후 보관대로 반입되는 것을 실시간으로 감시할 수 있도록 한 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템에 관한 것이다.
건설 현장에서의 가스용기 안전관리 미비에 따른 재해를 예방하기 위해 고압가스 안전관리법이 제정되어 있으며, 이에 따르면, 건설 현장에서 사용되는 가스용기는 현장의 특정 지역에 가스 보관대를 설치하고, 가스용기들은 가스 보관대에 보관하고 관리해야 한다. 작업 시 가스 보관대로부터 반출한 후 작업종료 후에는 반드시 다시 가스 보관대에 반입하여 관리하도록 하고, 이러한 관리상태를 검사받도록 하고 있다.
가스용기의 안전관리에 대해 종래에 제안된 기술들이 하기의 <특허문헌 1> 내지 <특허문헌 5> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 에 개시된 종래기술은 가스용기의 하단에 전자태그를 부착하고, 가스용기를 지지해주는 팔레트에 리더기를 부착하여, 리더기를 통해 가스용기의 이탈을 감지하는 방식으로 가스용기를 관리하는 방법이다. 가스용기와 팔레트가 1:1로 매칭되어 가스용기의 이탈을 감지한다.
또한, <특허문헌 2> 에 개시된 종래기술은 전자태그에 사용되는 통신을 RFID 방식으로 가스용기에 적용한 것으로서, 가스용기 및 가스용기에 수용되는 가스에 대한 정보가 태그에 입력되어 가스용기에 장착되며, 태그에 단말이 태깅됨으로써, 가스용기 및 가스용기에 수용되는 가스에 대한 정보를 전달받는 관제부를 이용하여 가스용기를 효율적으로 관리한다.
또한, <특허문헌 3> 에 개시된 종래기술은 가스용기 제조단계에서 가스용기 내에 전자태그를 삽입하여, 전자태그를 통해 수록된 정보를 통해 가스용기의 재검사일, 재검사 여부, 용기의 생산 및 폐기에 관한 일련의 작업이 가능하도록 하여, 가스용기 유통상의 안전성과 이력을 효율적으로 관리한다.
또한, <특허문헌 4> 에 개시된 종래기술은 근거리 통신인 NFC 태그나 QR코드를 이용하며, 공정가스 정보가 저장된 정보 태그를 가스용기에 장착하고, 가스 공급장치에 가스용기를 장착하면 가스정보를 신속하고 정확하게 컨트롤러에 전달하여, 가스용기 정보를 관리하도록 한다. 감지거리가 10cm 정도로 짧고 모바일 단말기에 태그 리더기가 장착되어 가스용기에 장착된 정보 태그를 인식하는 방식이다.
또한, <특허문헌 5> 에 개시된 종래기술은 반도체 제조용 가스 캐비닛에 설치되어 각종 공정에 사용되는 가스를 공급하는 가스 보틀의 정보를 취득하고, 취득된 정보를 컨트롤러에 제공하여 가스 보틀을 원격에서 관리하도록 한다. 즉, 반도체 제조공정에 사용되는 가스 유형을 구분하는 목적으로 NFC 통신방식의 태그를 사용하며, NFC 태그 정보를 모바일 단말의 앱으로 읽은 후 모바일 단말기가 이 정보를 가스용기 보관대의 리더기로 전송하고 리더기의 수신된 정보를 컨트롤러를 통해 서버로 전송하여, 가스 보틀의 정보를 관리한다.
그러나 상기와 같은 종래기술은 하나의 가스용기와 하나의 리더기가 1:1로 매칭하는 방식으로 구성되므로, 용기가 다수일 경우 다수의 리더기가 필요한 방식으로서, 특정한 범위 내에서 하나의 리더기로 다수의 가스용기를 관리하는 것이 어려운 단점이 있다.
또한, 종래기술은 태그 정보를 읽는 리더기가 모바일 단말로 구성되어 있거나 모바일 단말의 애플리케이션 형태로 구성되어 있어서, 설치 측면에서는 고정형이 아닌 이동형 리더기 형태를 취하고 있어서 사용자가 들고 다니는 운영 환경에 적합하도록 구성되어 있으므로, 고정형 리더기 형태가 요구되는 환경에서는 제약이 따르는 단점이 있다.
또한, 종래기술은 태그 정보를 읽고 전송하는 절차에서, 전자태그의 정보가 전자태그에서 리더기(모바일 단말)로 전송되고, 리더기(모바일 단말)에서 인터넷이 연결된 컨트롤러 혹은 게이트웨이로 전송되고, 컨트롤러 혹은 게이트웨이에서 유선(인터넷)으로 서버로 전송되는 과정을 거치는 복잡한 과정을 통해 정보 처리가 이루어지는 단점이 있다.
또한, 종래의 기술 중 모바일 단말에서 무선 통신을 통해 직접 서버로 전송하거나 광대역 통신모듈을 이용하여 취득 데이터를 직접 서버로 전송하는 기술 구성도 제안되었으나, 소량의 데이터를 전송하는 사물인터넷 서비스를 구현하는데 통신비용이 비싼 광대역 통신망을 이용하는 것은, 데이터 통신 비용이 부담되는 단점이 있으며, 이러한 단점으로 인해 모바일폰 사용에 제한이 따랐다.
또한, 종래기술은 가스용기에 부착하는 전자태그의 통신 방식은 근거리 통신용으로 RFID, NFC 등을 적용하고 있으며, 리더기는 인터넷(이더넷)을 이용하여 서버와 통신하는 방식을 제시하고 있어서, 건설현장에 유선 인터넷 구축 및 운영비가 소요되어 통신비가 저렴하고, 소모전류도 적은 사물인터넷 환경에서 이용 가능한 통신방식 지원이 필요하다는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 건설 현장에서 사용되는 가스용기가 작업을 위해 지정된 가스 보관대로부터 반출되고, 작업 종료 후 보관대로 반입되는 것을 근거리 통신과 저전력 장거리 통신을 적절히 이용하여 실시간으로 감시할 수 있도록 한 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 BLE 근거리통신 모듈과 저전력 장거리 통신모듈을 함께 포함하는 방식의 사물인터넷용 단말장치를 구성하여, 저전력 장거리통신망을 통해 낮은 통신비용으로 전자태그 정보의 전송이 가능하도록 하고, 하나의 리더기(스캐너)를 이용하여 다수의 전자태그 신호를 동시에 감지하는 것이 가능하도록 시스템을 구현하고, 구현 시스템을 건설현장의 가스용기와 가스용기 보관대에 적용하여 가스용기를 안전하게 관리할 수 있도록 한 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템을 제공하는 것이다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템은, 가스용기에 탈부착되며, BLE 무선통신이 가능한 가스태그; 상기 BLE 무선통신을 통해 가스태그의 이탈 또는 진입을 감지하며, 가스태그 정보를 저전력 장거리 무선통신을 이용하여 관제 서버에 전송하는 스캐너를 포함하고,
상기 스캐너는 가스용기가 보관되는 가스 보관대가 설치된 주변의 일정 범위 내에서 가스용기의 이탈 또는 진입을 감지하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스캐너는 특정한 범위 내에 존재하는 다수의 가스태그 신호를 동시에 수신하고 관리하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 가스태그는 가스용기의 급격한 움직임을 감지하고, 감지 결과를 작업환경 인지정보로 제공해주는 가속도 센서; 전원을 공급해주며 배터리의 잔량 상태를 감지하는 배터리 모듈; 가스태그 식별 정보가 저장된 가스태그 식별정보 저장모듈; 일정한 주기로 신호를 발신하며, 상기 가속도 센서에서 획득한 작업환경 인지정보 또는 상기 배터리 모듈에서 획득한 배터리 잔량 상태 정보를 가스태그 식별정보와 매칭하여 전송하는 BLE 통신모듈; 상기 BLE 통신모듈의 신호를 전송하거나 외부 무선 신호를 수신하는 내장 안테나를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스태그는 상기 BLE 통신모듈과 연동하여 배터리 상태 정보를 시각적으로 표시하는 배터리 상태 표시모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 가스태그 식별정보 저장 모듈은 하드웨어 칩으로 구현되어, 식별 ID 정보에 접근하는 것을 제한하여 고유 식별 ID 정보를 보호하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스태그는 가스태그를 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 충격 방지 장치; 상기 가스태그를 가스용기에 부착하기 위한 가스용기 부착장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충격 방지 장치는 가스태그와 일체형으로 구성되고, 외부의 충격을 흡수하는 충격 흡수 부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 가스태그는 상기 스캐너에 의해 신호 발신 주기가 설정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가스태그는 고유 식별 ID를 이용하여 특정한 가스 보관대에 저장되는 가스용기를 지정하며, 특정한 하나의 가스 보관대는 한 대의 스캐너의 고유 식별 ID와 1:1로 매핑하여 관리되는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스캐너는 다수의 가스 보관대를 일대 다로 매핑하여 관리하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스캐너는 일정 범위 내에 존재하는 가스태그의 신호를 동시에 감지하며, 가스태그 식별 ID에 의해 특정 가스 보관대에 보관되는 관리 대상인 가스태그의 신호만을 선택적으로 판별하고, 선별된 가스태그 정보만을 관제 서버로 전송하여 특정한 가스 보관대의 가스용기를 관리하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스캐너는 가스태그 식별 ID를 기준으로 특정 가스 보관대에 보관하는 대상이 아닌 가스태그만을 구별하고, 구별한 가스태그 정보만을 관제 서버로 전송하여 특정한 가스 보관대에 보관하는 것으로 지정되지 않은 가스용기가 반납되어 보관되는 것을 경고 및 방지하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 스캐너는 가스태그의 발신신호를 수신하며, 다수의 가스태그가 발신하는 신호를 한 번에 스캔하여 전체 가스태그를 감지하는 BLE 통신 모듈; 상기 BLE 통신 모듈의 동작을 제어하고, 가스태그 발신 신호 스캔 주기에 따라 상기 BLE 통신 모듈의 스캔 기능을 활성화하며, 상기 BLE 통신 모듈을 통해 지정된 가스태그만 감지하도록 제어하는 BLE 제어 모듈; 스캐너마다 부여되는 각각의 고유한 식별 ID 정보를 저장하며, 보안을 적용하여 접근(읽기)을 제한하는 스캐너 식별정보 모듈; 상기 가스태그의 정보를 상기 관제 서버로 전송하며, 상기 관제 서버의 제어신호를 가스태그로 전송하는 저전력 장거리통신 모듈; 상기 BLE 통신 모듈과 BLE 제어 모듈 및 저전력 장거리 통신모듈의 제어를 통해 스캐너 전체 동작을 제어하는 중앙 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 스캐너는 설치된 위치 정보를 자동으로 제공하는 GPS 모듈을 더 포함하고, 상기 중앙 제어 모듈은 상기 GPS 모듈을 통해 수신한 위치 정보를 기초로 설치된 스캐너의 위치가 사전 변경 허가 없이 이동될 경우 이를 자동으로 감지하여 스캐너 설치 위치의 변경정보를 관제 서버로 전송해주도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 BLE 무선통신을 구비한 가스태그를 가스용기에 부착하고 가스태그 신호를 감지하는 BLE 무선통신과 저전력 장거리 무선통신을 구비한 스캐너 장치를 통해 가스태그 정보의 수신과 서버로의 전송이 모두 가능하도록 구현함으로써, 건설현장에서 가스 보관대의 가스용기 출납을 실시간 정확하게 감시할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 저전력 장거리 무선통신으로 소량의 데이터를 전송하는 사물인터넷 환경에 적합하게 시스템을 운영할 수 있도록 도모해주고, 이로 인해 데이터 통신비용의 절감 효과를 기대할 수 있는 장점이 있다.
또한, 본 발명에 따르면 하나의 가스태그 스캐너를 통해 다수의 가스태그를 동시에 감시할 수 있으므로, 다수의 가스용기를 사용하는 건설현장에서 기존에 비해 설치 및 운영 비용을 절감할 수 있으며, 종래의 가스태그 정보 전달 절차와 비교할 때 가스태그 정보를 스캐너에서 곧바로 저전력 장거리무선통신을 통해 서버로 전송함으로써 정보 전달 체계를 단순화하여 시스템 관리의 편의성 향상을 도모해주는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 모바일 단말기(리더기)를 이용하여 전자태그 정보를 읽지 않기 때문에 모바일 단말기 사용 제약에 따른 영향을 받지 않는 장점이 있으며, 고정형 리더기(스캐너)가 필요한 건설현장과 같은 고정된 가스용기 보관대를 사용하는 환경에서 효과적으로 활용 가능한 장점도 있다.
도 1은 본 발명에서 가스용기의 가스태그 부착과 가스 보관대의 예시도,
도 2는 스캐너와 가스 보관대의 구성 예시도,
도 3은 가스태그의 신호를 감지하는 스캐너의 신호 감지 범위 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템의 구성 예시도,
도 5는 본 발명에서 가스태그의 실시 예를 보인 구성도,
도 6은 본 발명에서 스캐너의 실시 예를 보인 구성도.
도 2는 스캐너와 가스 보관대의 구성 예시도,
도 3은 가스태그의 신호를 감지하는 스캐너의 신호 감지 범위 예시도,
도 4는 본 발명에 따른 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템의 구성 예시도,
도 5는 본 발명에서 가스태그의 실시 예를 보인 구성도,
도 6은 본 발명에서 스캐너의 실시 예를 보인 구성도.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 적용된 가스용기(1)의 소정 위치에 가스태그(100)를 부착한 것과 가스태그(100)를 부착한 가스용기(1)를 가스 보관대(2)에 보관한 상태를 나타낸 예시 도이다. 여기서 가스태그(100)는 가스용기(1)의 어느 부분에 부착하여도 무방하나, 본 발명에서는 실시 예로 가스용기(1)의 상부에 부착한 것으로 가정한다. 가스태그(100)는 가스용기(1)에 탈부착되며, BLE 무선통신이 가능하다.
도 2는 본 발명에 의해 개발된 스캐너(200)가 가스 보관대(2)에 장착된 예시도로서, 스캐너(200)는 가스 보관대(2)의 어느 위치에 설치되어도 무방하다.
스캐너(200)는 BLE 무선통신을 통해 가스태그(100)의 이탈 또는 진입을 감지하며, 가스태그 정보를 저전력 장거리 무선통신을 이용하여 관제 서버(340)에 전송한다.
도 3은 가스태그(100)의 신호를 감지하는 스캐너(200)의 신호 감지 범위 예시도로서, 스캐너(200)가 가스태그(100)의 신호를 감지할 수 있는 감지 범위(3)가 되며, 특정한 가스용기(10)가 감지 범위(3)를 벗어나면 스캐너(200)가 해당 가스용기(10)의 신호를 감지하지 못하게 되기 때문에 이를 감지 영역 이탈로 해석한다.
도 4는 본 발명에 따른 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템의 전체 구성도로서, 스캐너(200)와 관제 서버(340) 간의 장거리 저전력 무선 통신을 중계해주는 LoRa 기지국(310), 네트워크 서버(320), ThingPlug 플랫폼(330), 관제 서버(340)를 포함한다.
도 5는 본 발명에 적용된 가스태그(100)의 실시 예를 보인 구성도로서,
가스용기(1)의 급격한 움직임을 감지하고, 감지 결과를 작업환경 인지정보로 제공해주는 가속도 센서(140), 전원을 공급해주며 배터리의 잔량 상태를 감지하는 배터리 모듈(150), 가스태그 식별 정보가 저장된 가스태그 식별정보 저장모듈(130), 일정한 주기로 신호를 발신하며, 상기 가속도 센서(140)에서 획득한 작업환경 인지정보 또는 상기 배터리 모듈에(150)서 획득한 배터리 잔량 상태 정보를 가스태그 식별정보와 매칭하여 전송하는 BLE 통신모듈(120), 상기 BLE 통신모듈(120)의 신호를 전송하거나 외부 무선 신호를 수신하는 내장 안테나(110), 상기 BLE 통신모듈(120)과 연동하여 배터리 상태 정보를 시각적으로 표시하는 배터리 상태 표시모듈(170), 가스태그(100)를 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 충격 방지 장치(180), 상기 가스태그(100)를 가스용기에 부착하기 위한 가스용기 부착장치(190), 발생한 정보를 저장하는 메모리(160)를 포함한다.
도 6은 본 발명에 적용된 스캐너(200)의 실시 예를 보인 구성도로서, 상기 가스태그(100)의 발신신호를 수신하며, 다수의 가스태그가 발신하는 신호를 한 번에 스캔하여 전체 가스태그를 감지하는 BLE 통신 모듈(210), 상기 BLE 통신 모듈(210)의 동작을 제어하고, 가스태그 발신 신호 스캔 주기에 따라 상기 BLE 통신 모듈(210)의 스캔 기능을 활성화하며, 상기 BLE 통신 모듈(210)을 통해 지정된 가스태그만 감지하도록 제어하는 BLE 제어 모듈(250), 스캐너마다 부여되는 각각의 고유한 식별 ID 정보를 저장하며, 보안을 적용하여 접근(읽기)을 제한하는 스캐너 식별정보 모듈(260), 상기 가스태그(100)의 정보를 상기 관제 서버(340)로 전송하며, 상기 관제 서버(340)의 제어신호를 가스태그(100)로 전송하는 저전력 장거리통신 모듈(230), 상기 BLE 통신 모듈(210)과 BLE 제어 모듈(250) 및 저전력 장거리 통신모듈(230)의 제어를 통해 스캐너 전체 동작을 제어하는 중앙 제어 모듈(220), 설치된 위치 정보를 자동으로 상기 중앙 제어 모듈(220) 및 저전력 장거리 통신 모듈(230)에 제공하는 GPS 모듈(270), 정보 저장을 위한 메모리(240), 안테나 인터페이스(280), 배터리를 이용하여 전원을 공급해주는 제1 전원부(290), 상용전원을 이용하여 상시 전원을 공급해주는 제2 전원부(291)를 포함한다.
이와 같이 구성된 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
가스용기 안전관리를 위해서는 가스용기(1)에 부착하는 가스태그(100)의 통신방식과 태그의 신호를 감지하는 리더기(혹은 스캐너)(200)의 특성, 그리고 태그에 포함된 정보(데이터)를 전송하는 절차가 중요하다.
이러한 중요도에 따라 본 발명은 최근 사물인터넷(IoT) 환경을 지원하는 저전력 장거리통신기술(예를 들어, LoRa) 인프라가 구축되면서 낮은 통신비용으로 소량의 데이터 전송이 가능해짐을 활용하여, 소량의 데이터를 기반으로 하는 사물인터넷 서비스에 적합한 통신기술과 사물인터넷용 단말장치를 적용하여 가스용기를 관리한다.
예컨대, 도 1에 도시한 바와 같이, 가스태그(100)를 가스용기(1)에 부착하고, 가스태그를 부착한 가스용기들을 가스 보관대(2)에 보관한 상태에서, 도 2와 같이 스캐너(200)를 가스 보관대(2)의 소정 위치에 장착하고, 가스용기들을 실시간으로 감시한다.
가스용기(1)에 부착된 가스태그(100)의 BLE 통신 모듈(120)은 일정한 주기로 신호를 발신하고, 가스태그(100)의 발신 신호는 스캐너(200)에서 감지하게 된다. 여기서 가스태그(100)의 신호 발신 주기는 관제 서버(310)에서 설정 가능하며, 관제 서버(310)에서 설정되는 신호 발신 주기 정보는 스캐너(200)의 저전력 장거리 통신모듈(230), 중앙제어모듈(220), BLE 제어모듈(250), BLE 통신 모듈(210) 및 안테나 인터페이스(280)를 순차 통해 블루투스 4.0 통신인 BLE 통신을 통해 가스태그(100)로 송신된다.
가스태그(100)의 내장 안테나(10)와 BLE 통신 모듈(120)을 통해 신호 발신 주기는 가스태그(100)에 수신되며, BLE 통신 모듈(120)은 이를 메모리(160)에 저장하고, 저장한 신호 발신 주기를 기초로 신호를 발신한다.
여기서 신호 발신시 가스태그 식별정보 저장 모듈(130)에 저장된 각각의 가스태그마다 부여하는 고유한 식별 ID를 포함하여 신호를 발신한다. 여기서 가스태그 식별정보 저장모듈(130)은 보안성 향상을 위해 접근(읽기)을 제한하도록 구성할 수 있다. 더욱 강화된 보안을 필요할 경우, 가스태그 식별정보 저장 모듈(130)은 별도의 하드웨어 칩을 이용하여 구성할 수 있다. 가스태그(100)에 고유한 식별 ID 정보의 저장(쓰기)은 스캐너(200)의 BLE 통신모듈(210)과 가스태그(100)의 BLE 통신모듈(120) 간을 통신으로 연결한 상태에서, 관제 서버(340)에서 지정된 가스태그(100)의 식별 ID 정보가 스캐너(200)로 전송한다. 스캐너(200)는 지정된 가스태그(100)에 해당 식별 ID 정보를 송신하고, 해당 가스태그(100)는 수신된 식별 ID 정보를 가스태그 식별정보 저장 모듈(130)에 저장한다.
이러한 가스태그(100)는 사물인터넷 환경에서 사용하도록 저전력형 설계된 배터리 모듈(150)을 이용하여 장기간 사용할 수 있다. 관제 서버(340)에서 가스태그(100)의 배터리 잔량 데이터 요청 시, BLE 통신 모듈(120)은 배터리 잔량 상태 정보와 가스태그 식별정보(고유 식별 ID)를 매칭하여, 배터리의 잔량 상태 정보를 스캐너(200)로 전송한다. 스캐너(200)의 중앙 제어 모듈(220)은 가스태그(100)로부터 전송되는 배터리 잔량 상태정보를 메모리(240)에 저장하고, 저전력 장거리 통신모듈(230)을 통해 관제 서버(340)로 전송한다. 여기서 중앙 제어 모듈(220)은 배터리 잔량이 일정 수준 이하로 낮아지면 배터리 상태 표시 모듈(170)을 통해 LED를 구동하여, 관리자가 시각적으로 확인할 수 있도록 구성한다. 예를 들어, 정상일 경우는 녹색으로, 교체가 필요하면 적색으로 표시하게 한다.
한편, 가스태그(100)의 가속도 센서(140)는 가스용기(1)의 급격한 움직임을 감지한다. 건설현장에서 가스용기(1)를 상당히 거칠게 다루고 있기 때문에 이러한 작업 환경을 파악하는 기능, 즉 작업환경 인지정보로 가속도 센서 정보를 이용한다. 예컨대, 특정 가스용기를 거칠게 다룰 경우, 가스용기 식별 ID(가스태그 식별 ID)와 상황 발생시간 데이터를 관제서버(340)로 전송하여 저장하고, 적절한 시기에 해당 작업자에게 감지된 데이터를 알리는 경고 기능을 수행하여, 작업자가 경각심을 갖도록 유도한다. 여기서 작업자에게 가스용기를 거칠게 다루는 것에 대한 경각심은 관리자가 직접 작업자에게 구두로 통보하거나, 문자 메시지나 이메일 등을 이용하여 경고 메시지를 작업자에게 전송하는 방법을 이용할 수 있다.
또한, 본 발명의 다른 특징으로서 가스태그(100)는 충격 방지 장치(180)에 의해 가스태그(100)를 외부의 충격으로부터 보호할 수 있다는 것이다. 건설현장에서 가스용기(1)가 거칠게 다루어지는 경우가 잦은 환경이다. 따라서 가스태그(1)를 외부 충격으로부터 보호하기 위하여 완충 장치를 이용하여 가스태그(1)와 하나의 몸체로 구현하여, 외부의 충격으로부터 가스태그(100)를 보호한다. 이러한 기구적 장치는 내장 안테나(110)의 통신 성능을 저하하지 않도록 구현하는 것이 바람직하다.
또한, 가스용기 부착장치(190)는 가스태그(100)를 가스용기(1)에 부착하기 위한 장치로, 탈부착이 용이한 형태로 구현하는 것이 바람직하다.
한편, 스캐너(200)는 BLE 통신 모듈(210)을 이용하여 가스태그(100)의 발신신호를 수신한다. BLE 통신 모듈(210)은 다수의 가스태그가 발신하는 신호를 한 번에 스캔하여 전체 가스태그를 감지할 수 있다. 가스태그(100)가 발신하는 신호의 스캔은 주기적으로 실행하며, 스캔 주기는 관제 서버(340)에서 설정 가능하며, 설정된 주기는 스캐너(200)의 메모리(240)에 저장된다.
BLE 제어 모듈(250)은 상기 BLE 통신 모듈(210)의 동작을 제어하고, 메모리(240)에 저장한 가스태그 발신 신호의 스캔 주기에 따라 BLE 통신 모듈(210)의 스캔 기능을 활성화한다. 여기서 지정된 가스태그만 감지 가능하도록 구성할 수 있으며, 이렇게 함으로써 주변의 다른 BLE 통신 기기들을 감지하는 것을 방지하여 효율적인 관제를 구현한다.
스캐너(200)의 스캐너 식별정보 모듈(260)은 스캐너마다 부여되는 각각의 고유한 식별 ID 정보를 저장하며, 보안을 적용하여 접근(읽기)을 제한하도록 구성 가능하다. 더욱 강화된 보안을 필요할 경우, 스캐너 식별정보 모듈(260)은 별도의 하드웨어 칩을 이용하여 구성할 수 있다. 스캐너 식별 ID 정보의 저장(쓰기)은 스캐너(200)의 저전력 장거리 통신모듈(230)과 관제 서버(340) 간의 통신으로 연결된 상태에서, 관제 서버(340)에서 지정된 스캐너의 식별 ID 정보가 스캐너(200)로 전송되고, 스캐너(200)는 수신된 식별 ID 정보를 스캐너 식별정보 모듈(260)에 저장한다.
스캐너(200)의 저전력 장거리통신 모듈(230)은 사물인터넷망에서 사용하는 저전력용 장거리 무선통신 모듈로, LoRa, SigFox, NB-IoT, LTE-M 등을 적용하여 구성할 수 있다. 저전력 장거리통신 모듈(230)은 스캐너(200)와 관제 서버(340) 간의 통신을 제공하여 가스태그(100)의 정보를 관제 서버(340)로 전송하거나, 관제 서버(340)의 제어신호를 가스태그(100)로 전송할 수 있으며, 스캐너(200)를 제어할 수 있게 한다.
또한, 스캐너(200)의 GPS 모듈(270)은 스캐너(200)가 설치된 위치 정보를 자동으로 제공한다. 이러한 위치 정보를 이용하면, 설치된 스캐너(200)의 위치가 사전변경 허가 없이 이동될 경우, 스캐너(200)가 이를 자동으로 감지하여 스캐너 설치 위치의 변경정보를 관제 서버(340)로 전송하여, 스캐너(200)의 위치 변동에 대한 경고기능을 제공할 수 있도록 한다.
아울러 스캐너(200)의 전원부는 건전지로 동작하게 하는 제1 전원부(290)와 상시전원으로 동작하게 하는 제2 전원부(291)로 구성하여, 상시전원 차단 시 건전지로 동작하는 제1 전원부(290)의 전원으로 상시전원 차단에 대한 정보를 관제 서버(340)로 전송하고, 상시 전원 차단에 따른 긴급 절차를 실행하도록 구성한다.
이와 같이 본 발명은 BLE 근거리통신 모듈과 저전력 장거리 통신모듈을 함께 포함하는 방식의 사물인터넷용 단말장치를 구성하여, 저전력 장거리 통신망을 통해 낮은 통신비용으로 가스태그 정보의 전송이 가능하도록 하고, 하나의 리더기(스캐너)를 이용하여 다수의 가스태그 신호를 동시에 감지하는 것이 가능하며, 이러한 시스템을 건설현장의 가스용기와 가스용기 보관대에 적용하여 가스용기를 안전하게 관리할 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
본 발명은 건설현장에서 사용하는 가스용기를 실시간으로 감시하고 안전하게 관리할 수 있도록 한 기술에 적용된다.
1, 10: 가스 용기 2: 가스 보관대
3: 감지 영역 100: 가스태그
110: 내장 안테나 120: BLE 통신모듈
130: 가스태그 식별정보 저장모듈 140: 가속도 센서
150: 배터리 모듈 160: 메모리
170: 배터리 상태 표시모듈 180: 충격 방지 장치
190: 가스용기 부착장치 200: 스캐너
210: BLE 통신모듈 220: 중앙제어모듈
230: 저전력 장거리 통신모듈 240: 메모리
250: BLE 제어모듈 260: 스캐너 식별정보 모듈
270: GPS 모듈 280: 안테나 인터페이스
290: 제 전원부 291: 제2 전원부
3: 감지 영역 100: 가스태그
110: 내장 안테나 120: BLE 통신모듈
130: 가스태그 식별정보 저장모듈 140: 가속도 센서
150: 배터리 모듈 160: 메모리
170: 배터리 상태 표시모듈 180: 충격 방지 장치
190: 가스용기 부착장치 200: 스캐너
210: BLE 통신모듈 220: 중앙제어모듈
230: 저전력 장거리 통신모듈 240: 메모리
250: BLE 제어모듈 260: 스캐너 식별정보 모듈
270: GPS 모듈 280: 안테나 인터페이스
290: 제 전원부 291: 제2 전원부
Claims (14)
- 가스 보관대에 보관된 가스용기의 출납을 실시간 감시하기 위한 시스템으로서,
가스용기에 탈부착되며, BLE 무선통신이 가능한 가스태그; 및
상기 BLE 무선통신을 통해 가스태그의 이탈 또는 진입을 감지하며, 가스태그 정보를 저전력 장거리 무선통신을 이용하여 관제 서버에 전송하는 스캐너를 포함하고,
상기 스캐너는 가스용기가 보관되는 가스 보관대가 설치된 주변의 일정 범위 내에서 가스용기의 이탈 또는 진입을 감지하며,
상기 가스태그는 가스용기의 급격한 움직임을 감지하고, 감지 결과를 작업환경 인지정보로 제공해주는 가속도 센서; 가스태그 식별 정보가 저장된 가스태그 식별정보 저장모듈을 포함하고,
상기 가스태그 식별정보 저장모듈은 보안성 향상을 위해 접근(읽기)을 제한하며, 상기 가스태그에 고유한 식별 ID 정보의 저장(쓰기)은 상기 스캐너의 BLE 통신모듈과 가스태그의 BLE 통신모듈 간을 통신으로 연결한 상태에서, 상기 관제 서버에서 지정된 가스태그의 식별 ID 정보를 스캐너로 전송하고, 상기 스캐너에서 지정된 가스태그에 해당 식별 ID 정보를 송신하며, 해당 가스태그는 수신된 식별 ID 정보를 가스태그 식별정보 저장 모듈에 저장하는 과정을 통해 고유한 식별 ID 정보를 저장하며,
상기 스캐너는 가스태그 식별 ID를 기준으로 특정 가스 보관대에 보관하는 대상이 아닌 가스태그만을 구별하고, 구별한 가스태그 정보만을 관제 서버로 전송하여 특정한 가스 보관대에 보관하는 것으로 지정되지 않은 가스용기가 반납되어 보관되는 것을 경고 및 방지하며,
상기 스캐너는 설치된 위치 정보를 자동으로 제공하는 GPS 모듈을 포함하고, 중앙 제어 모듈은 상기 GPS 모듈을 통해 수신한 위치 정보를 기초로 설치된 스캐너의 위치가 사전 변경 허가 없이 이동될 경우 이를 자동으로 감지하여 스캐너 설치 위치의 변경정보를 상기 관제 서버로 전송해주도록 제어하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 청구항 1에서, 상기 스캐너는 특정한 범위 내에 존재하는 다수의 가스태그 신호를 동시에 수신하고 관리하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 청구항 1에서, 상기 가스태그는 전원을 공급해주며 배터리의 잔량 상태를 감지하는 배터리 모듈; 일정한 주기로 신호를 발신하며, 상기 가속도 센서에서 획득한 작업환경 인지정보 또는 상기 배터리 모듈에서 획득한 배터리 잔량 상태 정보를 가스태그 식별정보와 매칭하여 전송하는 BLE 통신모듈; 상기 BLE 통신모듈의 신호를 전송하거나 외부 무선 신호를 수신하는 내장 안테나를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 청구항 3에서, 상기 가스태그는 상기 BLE 통신모듈과 연동하여 배터리 상태 정보를 시각적으로 표시하는 배터리 상태 표시모듈을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 청구항 3에서, 상기 가스태그 식별정보 저장 모듈은 하드웨어 칩으로 구현되어, 식별 ID 정보에 접근하는 것을 제한하여 고유 식별 ID 정보를 보호하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 청구항 3에서, 상기 가스태그는 가스태그를 외부의 충격으로부터 보호하기 위한 충격 방지 장치; 상기 가스태그를 가스용기에 부착하기 위한 가스용기 부착장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 청구항 6에서, 상기 충격 방지 장치는 가스태그와 일체형으로 구성되며, 외부의 충격을 흡수하는 충격 흡수 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 청구항 1에서, 상기 가스태그는 상기 스캐너에 의해 신호 발신 주기가 설정되는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 청구항 1 또는 8에서, 상기 가스태그는 고유 식별 ID를 이용하여 특정한 가스 보관대에 저장되는 가스용기를 지정하며, 특정한 하나의 가스 보관대는 한 대의 스캐너의 고유 식별 ID와 1:1로 매핑하여 관리되는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 청구항 1에서, 상기 스캐너는 다수의 가스 보관대를 일대 다로 매핑하여 관리하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 청구항 1에서, 상기 스캐너는 일정 범위 내에 존재하는 가스태그의 신호를 동시에 감지하며, 가스태그 식별 ID에 의해 특정 가스 보관대에 보관되는 관리대상인 가스태그의 신호만을 선택적으로 판별하고, 선별된 가스태그 정보만을 관제 서버로 전송하여 특정한 가스 보관대의 가스용기를 관리하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 삭제
- 청구항 1에서, 상기 스캐너는 가스태그의 발신신호를 수신하며, 다수의 가스태그가 발신하는 신호를 한 번에 스캔하여 전체 가스태그를 감지하는 BLE 통신 모듈; 상기 BLE 통신 모듈의 동작을 제어하고, 가스태그 발신 신호 스캔 주기에 따라 상기 BLE 통신 모듈의 스캔 기능을 활성화하며, 상기 BLE 통신 모듈을 통해 지정된 가스태그만 감지하도록 제어하는 BLE 제어 모듈; 스캐너마다 부여되는 각각의 고유한 식별 ID 정보를 저장하며, 보안을 적용하여 접근(읽기)을 제한하는 스캐너 식별정보 모듈; 상기 가스태그의 정보를 상기 관제 서버로 전송하며, 상기 관제 서버의 제어신호를 가스태그로 전송하는 저전력 장거리통신 모듈; 상기 BLE 통신 모듈과 BLE 제어 모듈 및 저전력 장거리 통신모듈의 제어를 통해 스캐너 전체 동작을 제어하는 중앙 제어 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷 환경에 적합한 가스용기 출납 모니터링시스템.
- 삭제
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