KR102067007B1 - 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템이 개시된다. 상기 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템은, 풍력 및 태양광 에너지를 이용하여 자가발전하고, 발전된 전기를 이용하여 IoT 기반의 시설물을 관리하기 위한 시설물 관리 시스템에 있어서, 상기 시설물 관리 시스템(A)은, 지면에 수직으로 설치되는 원통형의 지지대(10); 상기 지지대(10)의 상단에 설치되고 바람 에너지를 통해 블레이드(21)가 회전하여 전기에너지를 생산하는 풍력발전기(20); 상기 지지대(10)의 상부 일측에 설치되고 태양빛을 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 태양광발전기(30); 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 상기 풍력발전기(20)와 상기 태양광발전기(30)에서 생산되는 전기가 충전되고 각 부에 전원을 공급하는 배터리(40); 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 LED 램프(51) 및 카메라(52)가 구비된 촬영부(50); 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 LTE 및 WiFi용 송수신 안테나가 구비되어 유·무선통신을 수행하는 유·무선통신부(60); 상기 유·무선통신부(60)를 통해 송수신된 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장부(70); 및 시스템 각 부의 동작을 총괄하여 제어하는 컨트롤러(80);를 포함할 수 있다.

Description

자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템{IoT-based facilities management system capable of self-generation}
본 발명은 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템에 관한 것으로, 더욱 구체적으로 설명하면, 풍력 및 태양광 에너지를 이용하여 자가발전하고, 풍력 및 태양광 에너지를 통해 발전된 전기를 이용하여 대기의 온도 및 습도, 방사능수치, 풍향풍속치, 오존수치, 미세먼지농도를 측정하여 이를 정보제공부를 통하여 알려주고 보안, 재해, 광고, 농장관리 및 가축관리와 관련된 전반적인 시설물을 IoT 기반으로 용이하게 관리할 수 있는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 자연에너지를 이용하여 전기에너지로 발전하는 대표적인 시스템으로 풍력 발전 장치 및 태양광 발전 장치가 있다. 풍력 발전 장치는 바람의 힘으로 블레이드 등을 회전시키고 그 회전력을 전기에너지로 변환시켜 전기에너지를 생성한다. 태양광 발전 장치는 태양전지판이 햇빛을 받으면 광전자효과를 일으켜 전기가 발생하는 원리를 이용하여 전기에너지를 생성한다. 그런데, 태양광 발전 장치는 밤이나 우천시 등에 일조량이 부족하면 발전이 불가능하고, 풍력 발전 장치는 풍속이 낮은 기상환경에서 발전이 불가능한 단점을 각각 지니고 있으므로, 태양광 발전 장치와 풍력 발전 장치를 연계하여 안정적인 전기의 발전과 공급이 가능한 태양광-풍력 하이브리드 발전장치가 개발되어 사용되고 있다.
한편, 풍력 및 태양광과 같은 자연에너지를 이용하여 발전하고 발전된 전기를 활용하는 방안들이 많이 개발되고 있다.
대표적인 예로서, 종래에는 풍력 및 태양광을 통해 발전된 전기를 이용하는 '램프 일체형 태양광 및 풍력 발전을 이용한 가로등(대한민국 등록특허 10-1249096)'이 제안된 바 있다.
상기 종래의 램프 일체형 태양광 및 풍력 발전을 이용한 가로등은 가로등을 풍력 및 태양광과 같은 자연에너지를 이용하여 발전된 전기를 가로등을 점등시키기 위한 수단으로써 활용하고 있다.
또한, 종래에는 태양광, 풍력 등의 자연에너지를 이용하여 자가발전이 가능한 '태양광, 풍력을 이용한 광섬유 발광형 표시장치(대한민국 등록특허 10-0977876)'가 제안된 바 있다.
상기 종래의 태양광, 풍력을 이용한 광섬유 발광형 표시장치는 태양광, 풍력 등의 자연에너지를 이용하여 발전된 전기를 안전표지판 등을 식별하기 용이하도록 하는 발광수단을 작동시키기 위함으로 활용하고 있다.
즉, 상기와 같은 종래의 경우에는 자연에너지로부터 생산된 전기에너지를 가로등의 램프를 밝히거나 표지판의 조명으로써 활용되는 경우에 그치는 경우가 많아 자연에너지로부터 생산된 전기를 활용하는 측면에서 효율성이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 농산물의 관리 및 유통과 관련하여서도 다양한 방법에 대한 특허출원이 되어 있으나 대부분 기존에 존재하던 농산물 관리 및 유통 시스템과 차별성을 충분히 살려내지 못하고 당업자로 하여금 용이하기 실시할 수 있는 발명이 대부분이었다.
또한, 말, 양, 소, 돼지 등의 가축을 사육함에 있어서 생산 비용의 절감을 위해 갈수록 인력의 사용을 최소화하는 방향으로 기술이 개발되어 왔으며, 관련 기술로, "인터넷을 통한 원격 양육 방법"(한국 등록특허공보 제10-0357250호, 특허문헌 1)에는 농장에 카메라를 설치하고, 물과 먹이, 약품을 공급하는 밸브를 설치하여 이를 인터넷 통신을 통해 제어하도록 하여 원격으로 가축에게 물과 먹이, 약품을 공급하도록 한 기술이 공개되어 있으며, 상기한 특허문헌 1은 축사 내부에 카메라, 센서 등을 설치하여 인터넷 통신을 이용하여 원격지에서 가 상태를 파악하고, 원격지에서 사료, 물, 약품을 공급하기 때문에 인력 사용을 최소화시킬 수 있는 장점을 갖지만, 근래에 들어 축사와 같이 좁은 공간에서 사육한 가축에서 광우병, 구제역, 조류독감과 같은 질병이 다수 발생하는 점, 항생제 등이 포함된 사료를 공급함으로 인해 인체에 부정적인 영향을 끼치는 점 등이 부각되는 문제점이 있었다.
대한민국 등록특허공보 제10-0357250호 대한민국 등록특허공보 제10-1249096호 대한민국 등록특허공보 제10-0977876호 대한민국 공개특허공보 제10-2018-0122199호
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 풍력 및 태양광 에너지를 이용하여 자가발전하고, 풍력 및 태양광 에너지를 통해 발전된 전기를 이용하여 대기의 온도 및 습도, 방사능수치, 풍향풍속치, 오존수치, 미세먼지농도를 측정하여 이를 정보제공부를 통하여 알려주고 보안, 재해, 광고, 농장관리 및 가축관리와 관련된 전반적인 시설물을 IoT 기반으로 용이하게 관리하여, 자연에너지를 통해 발전된 전기를 다양한 용도로 활용함으로써 활용도 및 기능의 범위를 확대시켜 효율성을 향상시킬 수 있는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템을 제공하는데 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기술적 사상의 일 실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템은, 풍력 및 태양광 에너지를 이용하여 자가발전하고, 발전된 전기를 이용하여 IoT 기반의 시설물을 관리하기 위한 시설물 관리 시스템에 있어서, 상기 시설물 관리 시스템(A)은, 지면에 수직으로 설치되는 원통형의 지지대(10); 상기 지지대(10)의 상단에 설치되고 바람 에너지를 통해 블레이드(21)가 회전하여 전기에너지를 생산하는 풍력발전기(20); 상기 지지대(10)의 상부 일측에 설치되고 태양빛을 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 태양광발전기(30); 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 상기 풍력발전기(20)와 상기 태양광발전기(30)에서 생산되는 전기가 충전되고 각 부에 전원을 공급하는 배터리(40); 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 LED 램프(51) 및 카메라(52)가 구비된 촬영부(50); 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 LTE 및 WiFi용 송수신 안테나가 구비되어 유·무선통신을 수행하는 유·무선통신부(60); 상기 유·무선통신부(60)를 통해 송수신된 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장부(70); 대기중의 온습도, 방사능수치, 풍속풍향치, 오존농도, 미세먼지농도를 감지하는 센서부(150); 상기 센서부(150)에 의하여 감지된 대기의 수치와 사용자에게 교통정보를 포함하는 다양한 정보를 제공하기 위한 정보 제공부(110); 및 시스템 각 부의 동작을 총괄하여 제어하는 컨트롤러(80);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 풍력발전기(20)는, 바람에 의해 회전하는 블레이드(21); 상기 블레이드(21)를 견고하게 고정하기 위한 보강부재(22); 상기 블레이드(21)의 중심에 위치되어 모터축과 연결되는 블레이드축(23); 및 상기 블레이드(21)의 회전에 의해 전기를 발전하는 하이브리드 모터(24);를 포함하고, 상기 하이브리드 모터(24)는, 상기 블레이드축(23)의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전 기능을 하고, 블레이드축(23)의 단위시간당 회전수가 일정 수치보다 낮을 때에는 상기 배터리(40)에서 공급되는 전력을 이용하여 회전운동 에너지를 발생시켜 블레이드축(23)을 회전시킬 수 있다.
또한, 상기 지지대(10) 일측에는, 상기 배터리(40)의 충전 상태를 시각적으로 표시하는 충전량 표시장치(41)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 컨트롤러(80)는, 상기 배터리(40)의 충전량이 일정 수준 이하로 낮아지면 각 부에 공급되는 전력량을 제어하여 배터리(40) 방전을 방지하는 컨트롤러의 베터리 제어부(82)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 시설물 관리 시스템(A)은, 사용자에게 교통정보를 포함하는 다양한 정보를 제공하기 위한 정보 제공부(110)를 포함하고, 상기 정보 제공부(110)는, 상기 지지대(10)의 일측에 도로를 운행하는 차량의 직진 방향에 마주보도록 설치되고, 도로의 차량 운전자에게 현재 도로의 제한속도, 지진발생시 지진강도 및 교통관련 정보를 시각적으로 표시하고 센서부(150)에 의하여 측정된 대기내의 오존농도와 같은 수치를 표시하는 전광판(111); 및 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고, 도로의 차량 운전자에게 교통관련 정보를 음성 및 경보음을 포함하여 청각적인 신호로 출력하는 스피커(112);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 시설물 관리 시스템(A)은, 다양한 충전수단이 구비된 충전부(120)를 더 포함하고, 상기 충전부(120)는, 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고, 전기자전거 및 세그웨이의 충전이 가능한 이동수단 충전장치(121); 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고, 스마트폰의 전원을 충전할 수 있는 스마트폰 충전장치(122); 및 전기를 공급하는 콘센트(123);를 포함할 수 있다.
또한, 상기 지지대(10) 일측에는, 자전거 타이어의 공기압을 높이기 위한 자전거 타이어 공기주입기(90)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 시설물 관리 시스템(A)은, 상기 블레이드(21)의 일측에 일정 간격으로 발광소자(131)가 다수 배열되어 형성되고, 상기 블레이드(21)의 회전 시에 사람의 눈에 시각잔상효과를 발휘하여 영상을 출력하는 발광부(130)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 시설물 관리 시스템(A)은, 상기 지지대(10) 일측에 설치되고 온습도, 방사능수치, 풍향풍속, 오존농도, 미세먼지농도를 측정하는 것이 가능한 센서부(150)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 시설물 관리 시스템(A)은, 농장 관리를 원격으로 제어하기 위한 농장 관리부(160)를 포함하고, 상기 농장 관리부(160)는, 농장의 온도, 습도, 이산화탄소 및 광량을 자동으로 측정하기 위한 센싱부(161); 및 상기 센싱부(161)의 측정값에 대응하도록 승강되게 제어되는 자동 차양막(162); 상기 시설물 관리 시스템(A)과 유무선 통신을 수행하는 유무선 통신부(163);를 포함할 수 있다.
상기 농장 관리부(160)는, 농장내에 설치되고 상기 유무선 통신부(163)가 설치된 관리서버(164)가 설치될 수 있다.
또한, 상기 시설물 관리 시스템(A)은, 축산 관리를 원격으로 제어하기 위한 축산 관리부(170)를 더 포함하고, 상기 축산 관리부(170)는, 가축에 착용하여 가축의 움직임 및 건강상태를 파악하기 위한 개체관리 밴드(171); 및 가축의 각 개체의 위치를 파악하여 축사 이탈을 방지하기 위한 무인비행체(172); 상기 시설물 관리 시스템(A)과 유무선 통신을 수행하는 유무선 통신부(173);를 포함할 수 있다.
상기 축산 관리부(170)의 무인비행체(172)는, 축사 및 팬스 등의 시설물을 촬영하여 시설물 상태를 점검할 수 있는 관측데이터를 형성하는 촬영부(172a)와, 항로를 운항하면서 위치정보를 검출하는 비행정보부(172b)가 구비되어 축사 상공의 지정된 항로를 무인으로 자동 비행하여 축사를 촬영하고, 촬영된 관측데이터와 위치데이터를 전송하도록 이루어져 있고, 상기 축산 관리부(170)는, 축사내에 설치되고 상기 유무선 통신부(173)가 설치된 관리서버(174)가 추가로 설치될 수 있다.
본 발명에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템은, 풍력 및 태양광 에너지를 이용하여 자가발전하고 발전된 전기를 배터리에 충전하여 사용할 수 있으며, 발전된 전기를 이용하여 대기의 온도 및 습도, 방사능수치, 풍향풍속치, 오존수치, 미세먼지농도를 측정하여 이를 정보제공부를 통하여 알려주고 보안, 재해, 광고, 농장관리 및 가축관리와 관련된 전반적인 시설물을 IoT 기반으로 용이하게 관리할 수 있어, 별도의 전기 시설을 설치하지 않고도 장소에 제한을 받지 않고 운용이 가능하며, 자연에너지를 통해 발전된 전기를 다양한 용도로 활용함으로써 활용도 및 기능의 범위를 확대시켜 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템 사시도.
도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템에서 정보제공부와 충전부가 부설된 상태를 도시한 사시도.
도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템에서 발광부와 진동 스피커가 부설된 상태를 도시한 사시도.
도 4a, 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템 구성을 도시한 블럭도 및 컨트롤러의 블럭도.
도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 블레이드가 회전하는 모습을 도시한 작동상태도.
도 6a, 6b, 6c는 본 발명의 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 농장 관리부 블럭도, 플로우차트, 및 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 가전제품 관리부 구성도.
도 7은 농장 관리부가 적용된 본 발명의 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 사용상태도.
도 8a, 8b는 본 발명의 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 축산 관리부 블럭도 및 플로우차트.
도 9는 축산 관리부가 적용된 본 발명의 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 사용상태도.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태로 제작되거나 부품과 기술의 치환이 가능할 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과가 특정 실시예에 전부 포함되어야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위가 특정 실시예에 의하여 제한되는 것으로 이해되지 않아야 한다. 한편, 본 발명에서 기재되는 기술구성 및 그 기술구성에 의해 발휘되는 기능 중에서 널리 공지되어 적용되는 기술구성 및 기능은 그 자세한 설명을 생략하기로 한다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 도면에 기재된 내용을 참조하여야 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제2실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템에서 정보제공부와 충전부가 부설된 상태를 도시한 사시도이고, 도 3은 본 발명의 제3실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템에서 발광부와 진동 스피커가 부설된 상태를 도시한 사시도이고, 도 4a, 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템 구성을 도시한 블럭도 및 컨트롤러의 블럭도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템(A)(이하, 시설물 관리 시스템)은 크게 지지대(10), 풍력발전기(20), 태양광발전기(30), 배터리(40), 촬영부(50), 무선통신부(60), 데이터 저장부(70), 컨트롤러(80), 센서부(150) 및 정보제공부(110)를 포함한다.
상기 시설물 관리 시스템(A)은 기본적으로 지면에 수직으로 설치되는 금속 재질의 원통형의 속이 빈 지지대(10)를 중심으로 풍력발전기(20) 및 태양광발전기(30)가 설치되어 풍력 및 태양광 에너지를 이용하여 자가발전하고, 풍력 및 태양광 에너지를 통해 발전된 전기를 배터리(40)에 저장하고, 자가발전된 전기를 이용하여 보안, 재해, 광고, 농장관리 및 가축관리와 관련된 전반적인 시설물을 IoT 기반으로 용이하게 관리할 수 있는 것이다.
풍력발전기(20)는 상기 지지대(10)의 상단에 설치되고 바람 에너지를 통해 블레이드(21)가 회전하여 전기에너지를 생산하는 부분으로, 풍력발전기(20)는 바람에 의해 회전하는 블레이드(21), 상기 블레이드(21)를 지지대(10)에 견고하게 고정하기 위한 보강부재(22), 상기 블레이드(21)의 중심에 위치되어 모터축과 연결되는 블레이드축(23) 및 상기 블레이드(21)의 회전에 의해 전기를 발전하는 하이브리드 모터(24)를 포함할 수 있다.
상기 블레이드(21)는 바람에 의한 저항에 의해 회전력을 발생시키기 위한 날개 부분으로, 평면이 '
Figure 112019070510737-pat00001
' 형태를 지니고, 지지대(10)로부터 일정 간격이 이격된 상태에서 사선으로 형성된 보강부재(22)를 통해 지지대(10)에 설치될 수 있으며, 블레이드축(23)이 '
Figure 112019070510737-pat00002
' 형태의 중앙 원형부분의 중심 하부로 수직 형성되어 블레이드(21)의 외곽면 일측이 회전할 시에 그리게 되는 회전곡선이 지면에 수평한 원으로 형성되는 3엽의 수직형 블레이드가 된다.
상기 블레이드(21)의 형상은 다른 예로, 2엽, 4엽, 5엽, 6엽 및 그 이상의 날개로 구성되는 경우 등 다양한 형상의 블레이드로 제작될 수 있다.
도면을 참조하면, 블레이드(21)가 3엽으로 제작되고 상, 하 부분이 지지대(10)는 또는 블레이드축(23)에 연결된 상태로 보강부재(22)는 중심부분에 결합되어 3엽의 블레이드(21) 내측과 연결되도록 설치될 수 있다.
상기 블레이드(21)의 형상은 또 다른 예로, 수직형이 아닌 수평형의 블레이드로 제작될 수 있으며, 수직형 블레이드의 경우 블레이드(21)의 중심 축이 지면에 수평하게 배치되고 상기 중심 축에 수직하게 블레이드(21)가 형성될 수도 있다.
한편, 상기 하이브리드 모터(24)는 상기 블레이드축(23)의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전 기능을 하고, 블레이드축(23)의 단위시간당 회전수가 일정 수치보다 낮을 때에는 상기 배터리(40)에서 공급되는 전력을 이용하여 회전운동 에너지를 발생시켜 블레이드축(23)을 회전시키는 것이다.
상기 하이브리드 모터(24)는 회전하는 블레이드(21)의 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하고, 생산된 전기 에너지는 배터리(40)에 저장되는 모드(이하 '발전 모드'라고 함)로 운행된다. 또한, 상기 하이브리드 모터(24)는 배터리(40)에 저장된 전력을 공급받아서 회전하는 구동 모터로 전환되어 작동하는 모드(이하 '구동 모드'라고 함)가 될 수 있어서 주변 환경의 풍속이 일정 수치 이하인 상태에서 블레이드(21)를 일정 수치 이상의 회전수로 회전시킬 수 있는 모터의 기능을 수행할 수 있도록 형성되어, 후술하는 발광부(130)를 통한 시각잔상효과를 이용한 영상의 출력을 유지할 수 있는 블레이드(21)의 최소 회전수를 유지할 수 있도록 한다.
상기 하이브리드 모터(24)는 지지대(10) 내부를 통과하는 전선으로 접속되는 후술하는 컨트롤러(80)가 지지대(10) 일측에 부착되어 상기 컨트롤러(80)에 의해 블레이드(21)가 일정 수치 이하의 회전수, 예를 들어 50rpm 이하의 회전수를 가질 때 하이브리드 모터(24)를 발전 모드에서 구동 모드로 변환시켜 동작하도록 제어할 수 있다.
다음으로, 태양광발전기(30)는 상기 지지대(10)의 상부 일측에 설치되고 태양빛을 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 부분이다. 상기 태양광발전기(30)는 일조시간 동안 전기를 생산할 수 있는 것으로, 공지된 종래의 태양강발전기와 같이 일반적인 태양전지를 이용하여 태양빛을 직접 전기에너지로 변환시키는 태양광발전장치와 유사한 기술로서 태양광발전기(30)의 구체적인 기술적 설명은 생략하기로 한다.
다음으로, 배터리(40)는 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 상기 풍력발전기(20)와 상기 태양광발전기(30)에서 생산되는 전기가 충전되고, 시스템의 구성 중 전기를 필요로하는 각 부에 전원을 공급하는 부분이다.
배터리(40)는 기본적으로 발전된 전기를 충전하는 역할을 수행하되, 축전된 전기를 후술하는 각 부의 구성에 전기를 공급하는 역할을 한다. 따라서, 후술하는 각 부의 구성을 설명하면서 더 구체적으로 설명하기로 한다.
다음으로, 촬영부(50)는 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 LED 램프(51) 및 카메라(52)가 구비된 것으로서, 상기 카메라(52)는 지지대(10)가 설치된 위치를 기준으로 주변 상황을 영상으로 촬영하기 위한 것이다. 상기 LED 램프(51)를 통해 야간에도 선명한 화질의 영상을 획득할 수 있고, 상기 LED 램프(51) 및 카메라(52)는 열선감지센서(미도시)와 연계되도록 구성되어 주변 사물이 감지된 상태에서만 LED 램프(51)가 점등되고 이때 카메라(52) 촬영도 연계되어 동작할 수 있도록 구성될 수 있다. 또한, 상기 카메라(52)는 넓은 영역을 촬영하기 위해 광각렌즈가 장착된 카메라로 설치되는 것이 바람직하고, 필요에 따라서는 광각 영역부터 망원 영역까지 촬영이 가능한 줌렌즈로 장착될 수도 있다. 또한, 지지대(10)를 기준으로 렌즈가 360도 회전 가능한 카메라로 설치될 수도 있다.
다음으로, 유·무선통신부(60)는 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 LTE 및 WiFi용 송수신 안테나가 구비되어 유·무선통신을 수행하는 부분이다.
유·무선통신부(60)는 유무선통신을 지원하도록 송수신안테나가 내장되고, 외부로부터 신호를 수신받거나 시설물 관리 시스템(A)에서 발생된 신호를 외부로 송신하는 역할을 수행할 수 있다.
예를 들어, 촬영부(50)의 카메라에서 촬영된 영상정보를 외부 서버(미도시)로 전송할 수 있고, 지지대(10)가 설치된 장소에서 이격된 장소에 설치된 각종 장비들과 통신하여 정보를 송수신할 수 있고 이를 통해 원격제어가 가능하게 할 수 있다. 상기 유·무선통신부(60)는 한국에 본 발명이 설치될 때에는 와이파이, 5G망이나, LTE망이나, Rola망 등을 이용하고, 미국과 일본과 동남아에 설치될 때에는 와이파이나 NB-IOT망 등을 이용하여 저전력의 유·무선통신이 가능하도록 구성될 수 있다.
또한, 시설물 관리 시스템(A) 자체적으로 무선 인터넷 AP로써 지지대(10)가 설치된 일정 범위 내에 WiFi 신호를 발생시켜 사용자로하여금 무료 와이파이 인터넷을 사용할 수 있도록 서비스를 제공할 수도 있다. 또한, 복수의 동일 구성으로 시설물 관리 시스템(A)이 구성될 경우 각각의 시설물 관리 시스템(A)과 연계하여 네트워크 망을 형성함으로써 각 시설물 관리 시스템(A)의 정보를 공유하여 보다 능동적인 동작이 이루어질 수 있도록 할 수도 있다.
다음으로, 데이터 저장부(70)는 상기 유·무선통신부(60)를 통해 송수신된 데이터를 저장하기 위한 부분이다. 데이터 저장부(70)는 시설물 관리 시스템(A) 자체에서 발생되거나 수신된 데이터를 내부에 보존하거나 외부로 발송하기 위해 임시 저장되는 공간으로써 무전원 상태에서 구동될 수 있으며, 일반적인 하드(HDD)디스크 형태로서 필요에 따라 개별적인 외부 반출이 가능하며, 유지보수가 용이하도록 구성될 수 있다.
다음으로, 컨트롤러(80)는 지지대(10) 내부에 장착되거나 지지대(10)로부터 이격된 장소에 설치되어 상기 설명한 구성들을 포함하여 시설물 관리 시스템(A) 각 부의 동작을 총괄하여 제어하는 부분이다. 상기 컨트롤러(80)는 상기 배터리(40)의 충전량이 일정 수준 이하로 낮아지면 각 부에 공급되는 전력량을 제어하여 배터리(40) 방전을 방지하기 위한 배터리 제어부(82)를 포함하여 다른 구성요소를 포함할 수 있다. 즉, 상기 배터리 제어부(82)는 배터리(40)의 충전량이 일정 수준 이하로 낮아지면 각 기능에 공급되던 전력이 필수적인 기능을 제외하고 모두 차단되도록 하여, 시설물 관리 시스템(A)이 완전 방전되기까지의 시간을 지연시킬 수 있다.
상기 컨트롤러(80)는 MCU, 메모리 등으로 구성되며, 도 4b에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤러(80)는, 전원을 공급하는 전원부(80a)와, 외부와 송신 및 수신을 수행하는 송수신부(80b)와, 송수신받은 신호를 사용이 가능하게 변환시키는 인터페이스부(80c)와, 상기 전원부(80a), 송수신부(80b) 및 인터페이스부(80c)를 제어하는 제어부(80d)와, 정보를 판단하는 판단부(80e)와, 필요한 프로그램이 저장되는 저장부(80e)를 포함한다. 상기 제어부(80d)는, 배터리 제어부(82), 내부신호 제어부(83), 하이브리드모터 제어부(84), 전광판 제어부(85), 무선통신 제어부(86), 충전량표시 제어부(87), 센서부 제어부(88), 스피커 제어부(89)를 포함한다.
상기 컨트롤러(80)는, 블레이드(21)의 설정치 이하의 회전시에는 하이브리드 모터(24)의 작동을 제어하여 설정치로 회전되게 하고, 배터리(40)의 충전량을 확인하여 설정치의 이하로 충전된 경우에는 각 부의 필수요소를 제어하고 전력공급이 차단되게 하고, 텍스트표시 전광판(111b)의 내용을 제어하고, 스피커(112)를 방송내용을 제어하고, 유·무선통신부(60)에 의해 수집된 교통관련 정보를 분석하고 판단하고, 긴급상황시 충전부(120)의 운전자의 스마트폰을 충전가능하게 하고, 충전량 표시장치(41)의 충전상태에 따른 색상표시가 제어되고, 발광부(130)의 발광소자(131)의 점등시간을 통한 입체영상이 가능하게 시각잔상효과를 가지도록 발광부의 발광소자(131)의 발광시간 및 위치예측을 제어하고, 센서부(150)에 의하여 측정된 측정치가 전달된 것을 정보제공부로 전달되고 순차적으로 표시되게 제어하고, 시설물 관리 시스템에서 발생된 신의 외부 통신이나 저장내용을 외부에 송신하는 것을 제어하는 기능외에 다수의 기능을 갖는다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템에서 정보제공부와 충전부가 부설된 상태를 도시한 사시도이다.
도 3을 참조하면, 상기 시설물 관리 시스템(A)은 도로 일측에 설치된 일 예에 관한 것으로서, 사용자에게 교통정보를 포함하는 다양한 정보를 제공하기 위한 발광부(130)를 포함할 수 있다.
상기 정보 제공부(110)는, 상기 지지대(10)의 일측에 도로를 운행하는 차량의 직진 방향에 마주보도록 설치되고, 도로의 차량 운전자에게 현재 도로의 제한속도 및 교통관련 정보를 시각적으로 표시하는 전광판(111) 및 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고, 도로의 차량 운전자에게 교통관련 정보를 음성 및 경보음을 포함하여 청각적인 신호로 출력하는 스피커(112)를 포함할 수 있다.
상기 전광판(111)은 배터리(40)로부터 전원을 공급받아 작동하고, 제한속도를 표시하는 제한속도 표시 전광판(111a)과 텍스트를 표시하는 텍스트 표시 전광판(111b)으로 구분되어 형성될 수 있다. 즉, 제한속도 표시 전광판(111a)은 지지대(10)의 일측 도로를 운행하는 차량의 직진 방향에 마주보도록 설치되고, 텍스트 표시 전광판(111b)은 지지대(10)가 설치되는 도로의 차량 운전자에게 현재의 교통량, 대기의 오존농도, 온습도, 풍향풍속 등의 정보를 제공하기 위하여 상기 컨트롤러(80)에서 송신되는 제어신호 및 정보를 수신하여 다양한 글자나 도형 등의 메시지를 표시할 수 있다.
상기 스피커(112)는 컨트롤러(80)와 연결되어 설치되고, 긴급 폭풍피해나 지진피행와 같은 재난방송이나 도로상황 등 교통관련 정보를 상기 무선통신부(60)를 통해 원격 수신된 정보를 스피커(112)를 통하여 방송될 수 있다.
또한, 컨트롤러(80)는 유·무선통신부(60)와 연계되어 수집되는 교통관련 정보를 분석하고 판단하고, 전광판(111)에 표시되는 문자와 스피커(112)로 출력되는 음성을 선택하는 등 각 부의 동작을 제어하는 기능을 수행할 수 있게 된다.
또한, 정보제공부(110)는 버스정류장과 같은 장소에 설치될 경우 버수 정류장의 정보 및 각종 교통관련 정보를 출력하거나 입력할 수 있고 광고를 출력할 수 있는 디스플레이(미도시)가 별도로 부설되어 설치될 수도 있다.
또한, 지지대(10) 일측에는 범죄 상황 발생 시 대처하기 위해 신고 및 호출하기 위한 비상벨(미도시)을 설치할 수도 있다.
한편, 상기 시설물 관리 시스템(A)은 다양한 충전수단이 구비된 충전부(120)를 더 포함할 수 있다.
상기 충전부(120)는 크게 이동수단 충전장치(121), 스마트폰 충전장치(122) 및 콘센트(123)를 포함할 수 있다.
상기 이동수단 충전장치(121)는 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고, 전기자전거 및 세그웨이의 충전이 가능한 부분이고, 상기 스마트폰 충전장치(122)는 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고, 스마트폰의 전원을 충전할 수 있는 부분이며, 상기 콘센트(123)는 전기를 공급하고 일반적인 전기 플러그를 접속하여 사용하기 위한 부분이다.
이러한 상기 충전부(120)는 컨트롤러(80)와 연결되어 교통사고 등 긴급상황 발생시에 운전자가 스마트폰을 충전하며 외부와 연락을 장시간 유지할 수 있도록 하는 장점을 가질 수 있다.
또한, 상기 지지대(10) 일측에는 자전거 타이어의 공기압을 높이기 위한 자전거 타이어 공기주입기(90)가 설치될 수 있다.
상기 자전거 타이어 공기주입기(90)는 자전거를 이용하여 도로를 통행하는 사용자들이 높은 접근성으로 타이어 공기의 주입 서비스를 이용할 수 있다.
즉, 상기 이동수단 충전장치(121) 및 자전거 타이어 공기주입기(90)를 통해 전기자전거의 방전이나 타이어의 공기압 감소 등 비상상황에 대응할 수 있는 안전성을 높일 수 있게 된다.
한편, 상기 지지대(10) 일측에는 상기 배터리(40)의 충전 상태를 시각적으로 표시하는 충전량 표시장치(41)가 설치될 수 있다.
상기 충전량 표시장치(41)는 지지대(10) 상부 일측에 설치된 풍력발전기(20) 및 태양광발전기(30)와 컨트롤러(80)가 연결되도록 설치되어, 배터리(40)의 충전 전압의 상태를 미리 정해진 범위에 따라 구분하고, 각 충전 상태에 해당하는 갯수 및 색상의 선택적인 점등, 예를 들어, 80~100%의 충전 상태는 5개의 녹색등 켜짐, 20~40%의 충전 상태는 2개의 붉은등이 켜지도록 프로그래밍하여 사용자에게 시설물 관리 시스템(A)의 현재 전력 충전 상태를 육안으로 쉽게 파악할 수 있도록 할 수 있다.
도 5는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 블레이드가 회전하는 모습을 도시한 작동상태도이다.
도 3를 참조하면, 상기 시설물 관리 시스템(A)은, 상기 블레이드(21)의 일측에 일정 간격으로 발광소자(131)가 다수 배열되어 형성되고, 상기 블레이드(21)의 회전 시에 사람의 눈에 시각잔상효과를 발휘하여 영상을 출력하는 발광부(130)를 더 포함할 수 있다.
즉, 상기 발광부(130)는 블레이드(21)의 외곽면 일측이 회전할 시에 그리게 되는 회전곡선이 지면에 수평한 원으로 형성되는 2엽의 수직형 블레이드(21)에도 적용될 수 있다.
또한, 발광부(130)는 상하 단부가 내측으로 일정 각도를 기울면서 형성되어 블레이드(21)의 외곽면에 상부부터 하부까지 일정 간격으로 LED(light emitting diode)와 같은 발광소자(131)가 다수 배열될 수 있다.
상기 발광부(130)는 블레이드(21)의 외곽면에 상하로 다수의 발광소자(131)가 설치되고, 상기 발광소자(131)는 다양한 색상의 LED 소자가 적용될 수 있으나, 본 발명에서는 White(흰색), Red(빨간색), Green(초록색), Blue(파란색), Yellow(노란색)의 5가지 색상으로 구성되어 White LED 소자와 Red, Green, Blue, Yellow LED 소자는 서로 간섭이 되지 않도록 프로그램화 하여 조명연출을 하는 것이 바람직하고, 각 발광소자(131)의 회전주기에 따라 시각잔상이 유지되도록 하여 입체적인 영상표시가 이루어지게 되는 것이다.
시각잔상이 유지되도록 하여 입체적인 영상표시가 이루어지도록 상기 블레이드(21)가 회전하면, 도 5에 도시된 바와 같이, 발광부(130)의 각 발광소자(131)는 점멸의 주기와 색상의 변화에 따라 각각의 잔상을 남기고, 발광부(130)의 점멸 주기와 색상을 상기 컨트롤러(80)가 임의로 제어하여 시각잔상효과에 의한 전체적인 영상의 표시가 이루어진다. 회전하는 블레이드(21)의 발광소자(131)가 그리는 회전곡선이 모여 발광부(130)의 회전곡면이 되며, 발광부(130)의 회전곡면상에 표현되는 시각잔상이 사람의 시야에는 원통형의 화면에 영상이 출력되는 것처럼 보이게 된다.
상기 블레이드(21)의 형상이 2엽, 3엽, 4엽, 5엽, 6엽 및 그 이상의 날개로 구성되는 경우 블레이드(21)의 외곽면에 발광소자(131)를 다수 배열하는 발광부(130)를 형성하고, 각 발광소자(131)의 점멸의 주기와 색상의 변화에 따라 각각의 잔상을 남기고, 발광부(130)의 점멸 주기와 색상을 상기 컨트롤러(80)가 임의로 제어하여 시각잔상효과에 의한 전체적인 영상의 표시가 이루어질 수 있다.
상기 블레이드(21)의 형상은 또 다른 예로, 수직형이 아닌 수평형의 블레이드로 제작될 수 있으며, 수직형 블레이드의 경우 블레이드(21)의 중심 축이 지면에 수평하게 배치되고 상기 중심 축에 수직하게 블레이드(21)가 형성되고, 블레이드(21)의 외곽면에 발광소자(131)를 다수 배열하는 발광부(130)를 형성하고, 각 발광소자(131)의 점멸의 주기와 색상의 변화에 따라 각각의 잔상을 남기고, 발광부(130)의 점멸 주기와 색상을 상기 컨트롤러(80)가 임의로 제어하여 시각잔상효과에 의한 전체적인 영상의 표시가 이루어질 수 있다. 수직형의 블레이드인 경우에 시각잔상효과에 의한 영상의 모양은 지면에 수직하는 원반과 같은 형태로 이루어지게 된다.
상기 발광부(130)는 본 발명이 설치되는 장소, 예를 들어 도로의 주변에 설치되면 도로를 주행하는 차량 운전자에게 현재의 교통량이나 진입한 지역에 대한 관광 안내 정보 등을 제공할 수 있으며, 컨트롤러(80)에서 송신되는 제어신호 및 정보를 수신하여 다양한 영상이나 글자, 도형 등의 메시지가 시각잔상효과로 표현된다.
또한, 상기 컨트롤러(80)의 구조와 작동 방식을 보다 상세히 설명하면, MCU, 메모리 등으로 구성되며, 시각잔상효과로 사용자의 시야에 출력하고자 하는 영상이나 글자, 도형 등의 이미지 정보에서 세로 방향의 선을 이루는 각 화소들에 대한 색상과 밝기 정보를 선택하여 획득하고, 블레이드(21)의 회전 속도에 따른 발광부(130)의 발광소자(131)의 위치를 예측하여, 출력하고자 하는 영상이나 글자, 도형 등 이미지의 각 화소의 위치에 발광부(130)의 발광소자(131)가 도달하였을 때, 해당 화소에 일치하는 색상과 밝기로 발광부(130)가 점등되도록 제어하는 기능을 수행할 수 있다.
한편, 상기 시설물 관리 시스템(A)은 상기 지지대(10)의 상부에 설치된 센서부(150)가 설치되고, 상기 센서부(150)는 대기중의 온습도를 측정하는 온습도센서, 방사능의 수치를 측정하는 방사능센서, 풍속과 풍향을 측정하는 풍속풍향센서, 오존의 농도를 측정하는 오존센서, 및 미세먼지의 농도를 측정하는 미세먼지센서가 설치되어 있어, 대기중에 있는 각종의 관심대상의 농도를 측정하고 이를 컨트롤러(80)으 제어부(80d)를 통하여 정보제공부(110)를 통하여 도로를 지나는 일반에게 공지하게 되는 것이다.
즉, 유·무선통신부(60)와 컨트롤러(80)가 접속되어 정보 및 제어 신호를 교신하며, 유·무선통신부(60)를 통해 긴급 재난이나 도로상황의 변화 등 교통관련 정보를 외부로부터 원격으로 수신하여, 출력하고자 하는 영상이나 글자, 도형 등의 이미지 정보와 소리 신호는 컨트롤러(80)의 저장부(80e)에 저장되어 순차적 또는 임의적으로 발광부(130)의 점등으로써 출력되고, 또한 유·무선통신부(60)를 통해 무선 전송되어 컨트롤러(80)의 저장부(80e)에서 저장되거나, 무선 제어신호에 의해 저장부(80e)에서 삭제되면서 컨트롤러(80)의 저장부(80e)내의 영상이나 글자, 도형 등의 이미지 정보와 소리 신호가 업데이트 될 수 있다.
이와 같이, 상기 유·무선통신부(60)를 통해 재난신호가 수신될 경우에, 블레이드(21)의 발광부(130)의 회전에 따른 시각잔상효과의 영상으로 재난신호를 송출하거나 스피커(112)를 통해 음향으로 재난신호를 송출할 수 있게 된다.
상기 시설물 관리 시스템(A)은 상기 지지대(10) 일측에 설치된 상기 유·무선통신부(60)를 통하여 수신된 지진과 같은 재해신호는 컨트롤러(80)의 제어부(80d)를 통하여 정보제공부(110)의 전광판(111)이나 스피커(112)를 통하여 공지되고, 상기 촬영부(50)의 카메라(52)를 통해 주변 상황을 인지할 수 있다.
도 6은 본 발명의 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 농장 관리부 블럭도이고, 도 7은 농장 관리부가 적용된 본 발명의 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 사용상태도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 시설물 관리 시스템(A)은 농장 관리를 원격으로 제어하기 위한 농장 관리부(160)를 포함할 수 있다.
상기 농장 관리부(160)는 상기 시설물 관리 시스템(A)이 설치된 장소에 인접한 농장에 설치되고, 상기 농장관리부(160)는, 농장의 온도, 습도, 이산화탄소 및 광량을 자동으로 측정하기 위한 센싱부(161), 상기 센싱부(161)의 측정값에 대응하는 제어되는 자동 차양막(162), 및 상기 센싱부(161)의 센싱값을 상기 시설물 관리 시스템(A)과 통신하는 유무선 통신부(163)를 포함한다.
상기 센싱부(161)는 농장의 온도, 습도, 이산화탄소 및 광량을 자동으로 측정하여 농작물을 재배하기 위한 최적의 조건을 맞춰 정확한 조건에 대응하고 상황을 판단하기 위한 부분으로, 온도센서, 습도센서, 이산화탄소센서, 광량센서와 같은 센서가 설치된 구조이다.
상기 자동 차양막(162)은 상기 센싱부(161)에 의해 감지된 각종 상황에 대응하여 농장 또는 온실의 조건을 조절하기 위해 자동으로 다수의 모터(도시되지 않음)에 의하여 개방 및 폐쇄 가능한 차양막이다.
상기 유무선 통신부(163)는 상기 센싱부(161)에 의하여 감지된 센싱값을 상기 시설물 관리 시스템(A)의 유·무선통신부(60)나 콘트롤러(80)에 송신하거나 사용자의 모바일 단말기(스마트폰 등)로 송신한다. 상기 농장 관리부(160)는, 농장내에 설치되고 상기 유무선 통신부(163)가 설치된 관리서버(164)가 설치될 수 있다.
농장의 시설물(하우스)내의 온도를 감지하는 일례를 살펴보면, 도 6b에 도시된 바와 같이, 센싱부(161)의 온도센서에 의하여 온도가 감지되면, 감지된 온도는 실시간으로 상기 시설물 관리 시스템(A)의 유·무선통신부(60)나 콘트롤러(80)에 송신하거나 사용자의 모바일 단말기(스마트폰 등)로 송신되고, 도 6b 에 도시된 바와 같이, 작동되어 최적의 온도에 맞게 관리가 되고, 이와 같이 관리된 온도도 역시 상기 시설물 관리 시스템(A)의 유·무선통신부(60)나 콘트롤러(80)에 송신하거나 사용자의 모바일 단말기(스마트폰 등)로 송신되게 되는 것이다.
또한, 도면에 도시하지는 않았지만 농장의 조건을 조절하고 농작물 재배를 자동으로 제어하기 위해 물을 자동으로 공급하는 물공급장치(미도시)가 설치될 수도 있다.
즉, 농장 관리부(160)가 증설된 시설물 관리 시스템(A)은 농장 관리부(160)를 통해 농장 관리를 원격으로 제어할 수 있고, 유·무선통신부(60) 및 컨트롤러(80)를 통해 사용자는 모바일 단말기(스마트폰 등)을 이용하여 농장의 상황을 파악하고 제어할 수 있게 된다.
또한, 농장 관리부(160)를 통해 농장의 시설을 원격으로 제어함은 물론, 촬영부(50)를 통해 농장 주변을 감시하고 상시 녹화할 수도 있어 24시간의 감시와 녹화가 수행되게 되어 안전한 농장관리가 가능하게 되는 것이다.
또한, 본 발명은 일 실시예로서 농장에 적용된 농장 관리부(160)에 대하여 설명하였지만, 이와 같은 구성으로 가정에서도 가전제품 등을 원격으로 제어할 수 있음은 물론이다. 즉, 센싱부(161)는 가정 내에 설치된 가전 및 센서류들로 대체될 수 있고, 자동 차양막(162)은 센싱부(161)와 연동되거나 가전제품 내에 설치된 센서와 연동되어 자동으로 작동되는 가전제품 등 일 수 있는 것이다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 도 6c에 도시된 바와 같이, 가정의 정원에 본 발명에 따른 시설물 관리 시스템(A)이 설치되어 있고, 상기 시설물 관리 시스템(A)과 통신하는 통신부가 설치되며 내부의 가전제품들과 통신하는 스마트 제어부(200)가 집안의 내부에 설치되고, 상기 스마트 제어부(200)의 제어명령을 수신하고 제어되며 제어된 상태를 다시 스마트 제어부(200)에 송신하는 하나 이상의 가전제품(210)들로 구성되고, 상기 가전제품(210)는 TV, 셋탑박스, 에어컨, 도어록, 전등, 가스밸브 또는 라디오와 같은 가정에서 비치된 전자제품들이라고 할 수 있다. 상기 가전제품들의 원격작동을 설명에서 일예로 TV의 작동에 대하여 설명한다. TV를 끄지 않고 외출을 한 경우에, 사용자의 스마트폰으로 정원에 설치된 상기 시설물 관리 시스템(A)의 유·무선통신부(60)나 콘트롤러(80)에 통신을 요청하고, 통신이 연결되면 스마트 제어부(200)에 가전제품(210)중에서 TV의 off 작동을 제어하면 상기 스마트 제어부(200)에서 TV를 off 작동시키고 off 작동된 상태를 상기 상기 시설물 관리 시스템(A)의 유·무선통신부(60)나 콘트롤러(80)를 통하여 사용자의 스마트폰으로 통신하게 되므로서, 원격지에서도 사용자는 집안에 설치된 가전제품을 제어할 수가 있게 되는 것이다.
따라서, 상기 설명한 시설물 관리 시스템(A)은 농장에 한정되어 적용되는 것은 아니며 가정 및 공공기관 등 원격제어가 필요한 곳이라면 어디든 적용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 축산 관리부 블럭도이고, 도 9는 축산 관리부가 적용된 본 발명의 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템의 사용상태도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 상기 시설물 관리 시스템(A)은 축산 관리를 원격으로 제어하기 위한 축산 관리부(170)를 포함할 수 있다.
상기 축산 관리부(170)는 상기 시설물 관리 시스템(A)이 설치된 장소에 인접한 축사에 설치되고, 상기 축산관리부(170)는, 가축에 착용하여 가축의 움직임 및 건강상태를 파악하기 위한 개체관리 밴드(171), 가축의 각 개체의 위치를 파악하여 축사 이탈을 방지하기 위한 무인비행체(172), 및 상기 시설물 관리 시스템(A)과 유무선 통신을 수행하는 유무선 통신부(173);를 포함할 수 있다.
상기 축산 관리부(170)는, 축사내에 설치되고 상기 유무선 통신부(173)가 설치된 관리서버(174)가 추가로 설치될 수 있다.
상기 개체관리 밴드(171)는 가축에 착용하여 생육관리, 출하 관리 및 개체 로트 관리를 위한 것으로, 예를 들어, 목걸이 형식으로 형성되어 가축의 목에 착용하고, 내장된 센서를 통해 가축의 위치 및 가축의 건강상태를 상시 파악할 수 있다. 상기 내장된 센서로는 체온감지센서, 심박동감지센서, 자이로센서, 적외선센서 외에도, 체중센서, 심전도센서, 혈압감지센서, 맥박감지센서, 호흡감지센서 등등을 구비할 수 있다. 상기 개체관리 밴드(171)의 내부에는 측정된 센싱값을 무선으로 송신하는 송신부가 내장되어 있다.
상기 무인비행체(172)는 무선전파의 유도에 의해서 비행 및 조종이 가능한 비행체인 일종의 드론(drone)으로서, 사용자가 조종하여 축사 등의 가축이 있는 장소의 상황을 파악하고, 각 개체의 위치를 파악하여 개체가 축사를 이탈하는지 상황을 파악하기 위한 용도로 사용될 수 있고, 이와 같이 촬영된 내용이 유무선 통신부(173)로 송신되게 된다. 이와 더불어, 상기 촬영부(50)를 이용하여 축사 주변을 감시하고 상시 녹화할 수도 있다.
상기 유무선 통신부(173)는 상기 개체관리 밴드(171)에 의하여 감지된 센싱값을 상기 시설물 관리 시스템(A)의 유·무선통신부(60)나 콘트롤러(80)에 송신하거나 사용자의 모바일 단말기(스마트폰 등)로 송신한다.
축사내의 동물의 온도를 감지하는 일례를 살펴보면, 도 8b에 도시된 바와 같이, 관찰대상인 동물의 개체관리 밴드(171)의 온도센서에 의하여 온도가 감지되고, 감지된 온도는 실시간으로 상기 시설물 관리 시스템(A)의 유·무선통신부(60)나 콘트롤러(80)에 송신하거나 사용자의 모바일 단말기(스마트폰 등)로 송신되고, 도 8b 에 도시된 바와 같이, 감지된 온도가 정상보다 고온일 경우에는 개체관리 밴드(171)에서 유무선 통신부(173)로 온도를 송신하게 되고, 유무선 통신부(173)는 개별 개체관리 밴드(171)의 고온의 온도를 갖는 대상 또는 저온의 온도를 갖는 대상을 상기 시설물 관리 시스템(A)의 유·무선통신부(60)나 콘트롤러(80)에 송신하거나 사용자의 모바일 단말기(스마트폰 등)로 송신되게 되므로, 축사의 관리자는 고온 또는 저온인 동물의 개체관리 밴드(171)를 확인하고 바로 감온 또는 승온되는 조치를 취하는 동시에 고온 또는 저온의 원인을 실시간으로 파악하게 되어 초기에 다른 동물에게 전염되는 것을 방지할 수가 있게 되는 것이다.
즉, 사용자는 모바일 단말기(스마트폰 등)을 이용하여 축사의 상황을 파악하고 제어할 수 있게 된다.
이러한 상기 본 발명의 기술적 사상에 의한 일 실시예에 따른 시설물 관리 시스템(A)은 풍력 및 태양광 에너지를 이용하여 자가발전하고 발전된 전기를 배터리(40)에 충전하여 사용할 수 있으며, 발전된 전기를 이용하여 보안, 재해, 광고, 농장관리 및 가축관리와 관련된 전반적인 시설물을 IoT 기반으로 용이하게 관리할 수 있어, 별도의 전기 시설을 설치하지 않고도 장소에 제한을 받지 않고 운용이 가능하며, 자연에너지를 통해 발전된 전기를 다양한 용도로 활용함으로써 활용도 및 기능의 범위를 확대시켜 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있는 것이다.
이상 설명한 바와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미를 한정하거나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
A: 시설물 관리 시스템 10: 지지대
20: 풍력발전기 21: 블레이드
22: 보강부재 23: 블레이드축
24: 하이브리드 모터 30: 태양광발전기
40: 배터리 41: 충전량 표시장치
50: 촬영부 51: LED 램프
52: 카메라 60: 유·무선통신부
70: 데이터 저장부 80: 컨트롤러
82: 배터리 제어부 90: 공기주입기
110: 정보 제공부 111: 전광판
111a: 제한속도 표시 전광판 111b: 텍스트 표시 전광판
112: 스피커 120: 충전부
121: 이동수단 충전장치 122: 스마트폰 충전장치
123: 콘센트 130: 발광부
131: 발광소자 150: 지진계
160: 농장 관리부 161: 센싱부
162: 자동 차양막 170: 축산 관리부
171: 개체관리 밴드 172: 무인비행체

Claims (11)

  1. 풍력 및 태양광 에너지를 이용하여 자가발전하고, 발전된 전기를 이용하여 IoT 기반의 시설물을 관리하기 위한 시설물 관리 시스템에 있어서,
    상기 시설물 관리 시스템(A)은,
    지면에 수직으로 설치되는 원통형의 지지대(10);
    상기 지지대(10)의 상단에 설치되고 바람 에너지를 통해 블레이드(21)가 회전하여 전기에너지를 생산하는 풍력발전기(20);
    상기 지지대(10)의 상부 일측에 설치되고 태양빛을 전기에너지로 변환시켜 전기를 생산하는 태양광발전기(30);
    상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 상기 풍력발전기(20)와 상기 태양광발전기(30)에서 생산되는 전기가 충전되고 각 부에 전원을 공급하는 배터리(40);
    상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 LED 램프(51) 및 카메라(52)가 구비된 촬영부(50);
    상기 지지대(10)의 일측에 설치되고 LTE 및 WiFi용 송수신 안테나가 구비되어 무선통신을 수행하는 무선통신부(60);
    상기 무선통신부(60)를 통해 송수신된 데이터를 저장하기 위한 데이터 저장부(70);
    대기중의 온습도, 방사능수치, 풍속풍향치, 오존농도, 미세먼지농도를 감지하는 센서부(150);
    상기 센서부(150)에 의하여 감지된 대기의 수치와 사용자에게 교통정보를 포함하는 다양한 정보를 제공하기 위한 정보 제공부(110); 및
    시스템 각 부의 동작을 총괄하여 제어하는 컨트롤러(80);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 풍력발전기(20)는,
    바람에 의해 회전하는 블레이드(21);
    상기 블레이드(21)를 견고하게 고정하기 위한 보강부재(22);
    상기 블레이드(21)의 중심에 위치되어 모터축과 연결되는 블레이드축(23); 및
    상기 블레이드(21)의 회전에 의해 전기를 발전하는 하이브리드 모터(24);를 포함하고,
    상기 하이브리드 모터(24)는, 상기 블레이드축(23)의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환하는 발전 기능을 하고, 블레이드축(23)의 단위시간당 회전수가 일정 수치보다 낮을 때에는 상기 배터리(40)에서 공급되는 전력을 이용하여 회전운동 에너지를 발생시켜 블레이드축(22)을 회전시키는 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 컨트롤러(80)는, 전원을 공급하는 전원부(80a)와, 외부와 송신 및 수신을 수행하는 송수신부(80b)와, 송수신받은 신호를 사용이 가능하게 변환시키는 인터페이스부(80c)와, 상기 전원부(80a), 송신부(80b) 및 인터페이스(80c)를 제어하는 제어부(80d)와, 정보를 판단하는 판단부(80e)와, 필요한 프로그램이 저장되는 저장부(80e)를 포함하고,
    상기 제어부(80d)는, 배터리 제어부(82), 내부신호 제어부(83), 하이브리드모터 제어부(84), 전광판 제어부(85), 무선통신 제어부(86), 충전량표시 제어부(87), 센서부 제어부(88), 스피커 제어부(89)를 포함는 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
  4. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 컨트롤러(80)는 배터리 제어부(82)를 포함하고,
    상기 배터리 제어부(82)는 배터리(40)의 충전량이 일정 수준 이하로 낮아지면 각 부에 공급되는 전력량을 제어하여 배터리(40) 방전을 방지하는 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
  5. 제1항 또는 제3항에 있어서,
    상기 정보 제공부(110)는,
    상기 지지대(10)의 일측에 설치되고, 도로의 차량 운전자에게 현재 도로의 제한속도 및 대기중에 포함된 상기 센서부(150)에 측정된 대기수치와 재난신호 및 교통관련 정보를 시각적으로 표시하는 전광판(111); 및
    상기 지지대(10)의 일측에 설치되고, 도로의 차량 운전자에게 교통관련 정보 및 재난정보를 음성 및 경보음을 포함하여 청각적인 신호로 출력하는 스피커(112);를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 시설물 관리 시스템(A)은,
    충전부(120)를 포함하고,
    상기 충전부(120)는, 상기 지지대(10)의 일측에 설치되고, 전기자전거 및 세그웨이의 충전이 가능한 이동수단 충전장치(121);
    상기 지지대(10)의 일측에 설치되고, 스마트폰의 전원을 충전할 수 있는 스마트폰 충전장치(122); 및
    전기를 공급하는 콘센트(123);를 포함하고,
    상기 지지대(10) 일측에는, 자전거 타이어의 공기압을 높이기 위한 자전거 타이어 공기주입기(90)가 설치되는 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 시설물 관리 시스템(A)은,
    상기 블레이드(21)의 일측에 일정 간격으로 발광소자(31)가 다수 배열되어 형성되고, 상기 블레이드(21)의 회전 시에 사람의 눈에 시각잔상효과를 발휘하여 영상을 출력하는 발광부(130)를 포함하고,
    상기 발광부(130)는 블레이드(21)의 외곽면에 블레이드(21)의 길이방향으로 다수의 발광소자(131)가 설치된 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 무선통신부(60)는, 컨트롤러(80)가 접속되어 정보 및 제어 신호를 교신하며, 무선통신부(60)를 통해 긴급 재난이나 도로상황의 변화 등 교통관련 정보를 외부로부터 원격으로 수신하여, 출력하고자 하는 영상이나 글자, 도형 등의 이미지 정보와 소리 신호는 컨트롤러(80)의 저장부(80e)에 저장되어 순차적 또는 임의적으로 발광부(130)의 점등으로써 출력되고, 상기 무선통신부(60)를 통해 무선 전송되어 컨트롤러(80)의 저장부(80e)에서 저장되거나, 무선 제어신호에 의해 저장부(80e)에서 삭제되면서 컨트롤러(80)의 저장부(80e)내의 영상이나 글자, 도형 등의 이미지 정보와 소리 신호가 업데이트 될 수 있고,
    상기 무선통신부(60)를 통해 재난신호가 수신될 경우에, 블레이드(21)의 발광부(130)의 회전에 따른 시각잔상효과의 영상으로 재난신호를 송출하거나 스피커(112)를 통해 음향으로 재난신호를 송출할 수 있고,
    상기 무선통신부(60)를 통하여 수신된 지진과 같은 재해신호는 컨트롤러(80)의 제어부(80d)를 통하여 정보제공부(110)의 전광판(111)이나 스피커(112)를 통하여 공지되고, 상기 촬영부(50)의 카메라(52)를 통해 주변 상황을 인지할 수 있는 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 시설물 관리 시스템(A)은, 상기 시설물 관리 시스템(A)과 통신하는 통신부가 설치되며 내부의 가전제품들과 통신하는 스마트 제어부(200)가 집안의 내부에 설치되고,
    상기 스마트 제어부(200)의 제어명령을 수신하고 제어되며 제어된 상태를 다시 스마트 제어부(200)에 송신하는 하나 이상의 가전제품(210)들로 구성되고,
    상기 가전제품(210)는 TV, 셋탑박스, 에어컨, 도어록, 전등, 가스밸브 또는 라디오의 가정에서 비치된 전자제품을 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 시설물 관리 시스템(A)은, 농장 관리를 원격으로 제어하기 위한 농장 관리부(160)를 더 포함하고,
    상기 농장 관리부(160)는 상기 시설물 관리 시스템(A)이 설치된 장소에 인접한 농장에 설치되고,
    상기 농장관리부(160)는, 농장의 온도, 습도, 이산화탄소 및 광량을 자동으로 측정하기 위한 센싱부(161),
    상기 센싱부(161)의 측정값에 대응하는 제어되는 자동 차양막(162),
    및 상기 센싱부(161)의 센싱값을 상기 시설물 관리 시스템(A)과 통신하는 유무선 통신부(163)를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 시설물 관리 시스템(A)은, 축산 관리를 원격으로 제어하기 위한 축산 관리부(170)를 포함하고,
    상기 축산 관리부(170)는 상기 시설물 관리 시스템(A)이 설치된 장소에 인접한 축사에 설치되고,
    상기 축산관리부(170)는, 가축에 착용하여 가축의 움직임 및 건강상태를 파악하기 위한 개체관리 밴드(171),
    가축의 각 개체의 위치를 파악하여 축사 이탈을 방지하기 위한 무인비행체(172),
    및 상기 시설물 관리 시스템(A)과 유무선 통신을 수행하는 유무선 통신부(173);를 포함하고,
    상기 무인비행체(172)는, 축사 및 팬스 등의 시설물을 촬영하여 시설물 상태를 점검할 수 있는 관측데이터를 형성하는 촬영부(172a)와, 항로를 운항하면서 위치정보를 검출하는 비행정보부(172b)가 구비된 것을 특징으로 하는 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템.
KR1020190083032A 2017-08-18 2019-07-10 자가발전이 가능한 IoT 기반의 시설물 관리 시스템 KR102067007B1 (ko)

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