KR102071635B1 - 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치 및 이를 이용한 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템 - Google Patents

Abstract

모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치 및 이를 이용한 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템이 개시된다. 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치는 모듈화된 복수의 센서모듈과 통신모듈과, 이들을 선택적으로 탈착가능하게 결합할 수 있는 장착슬롯을 포함한다. 사용자가 모니터링 대상 설비나 환경 등 적용 대상에 필요하거나 적합한 센서모듈과 통신모듈만을 선택하여 간편하게 장착하여 원하는 구성으로 만들 수 있다. 필요한 경우, 센서모듈 및/또는 통신모듈의 종류를 사후적으로 추가하거나 교체할 수도 있다. 제어부는 장착된 센서모듈과 통신모듈을 자동으로 인식할 수 있고, 해당 모듈의 구동 프로그램을 실행시켜 정상 동작이 가능하게 제어한다. 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템은 하나 이상의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치와, 센서모듈의 검출신호를 분석하여 의사결정하고, 결정된 처리신호를 상기 모듈화 통신부 또는 상기 구동부로 전송하는 처리부와, 처리부로부터 받은 상기 결정된 처리신호에 기초하여 소정의 구동기에 대한 구동을 수행하는 구동부를 포함할 수 있다.

Description

모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치 및 이를 이용한 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템 {Modular Smart Sensor - Plug Platform Device and Modular Smart Sensor-Plug System}

본 발명은 스마트 플러그 기술 분야에 관한 것으로, 보다 상세하게는 IoT 기술과 센서 기술을 융합하여 전기 에너지 및 환경을 모니터링 하는 수단을 선택적, 가변적으로 구성할 수 있는 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치와 이를 이용하여 구성하는 스마트 센서-플러그 시스템에 관한 것이다.

기술의 발전과 더불어 다양한 형태의 스마트 센서가 개발되어 산업현장과 가정 등에 활용되고 있다. 예를 들어, 전류센서, 수압센서, 온도센서 등을 IoT 기술과 연동하여 운영자에게 스마트폰 앱 등을 통하여 현재의 전력소비량, 수압현황, 온도수준 등을 알려주고, 릴레이 등을 통하여 운영자가 이를 제어할 수 있도록 하는 단편적인 스마트 센서류는 일부 상용화되어 있다. 전기 에너지 사용의 계측, 그 계측 결과를 여러 가지 용도로 활용, 그리고 전기 에너지의 효율적 사용을 위한 전기 공급의 차단 제어 등을 효과적으로 수행하기 위해 스마트 플러그도 사용되고 있다.

생산 환경에 대한 효과적인 감시와 통제의 필요성은 지속된다. 예컨대 스마트 팩토리를 구현하기 위해서는 이전에 비해 훨씬 다양한 대상과 환경 요소에 대한 모니터링을 수행할 필요가 있다. 모니터링 해야 하는 대상과 환경요소들이 많아지면서, 보다 다양한 제어요인과 환경요인을 모니터링하고 이를 보다 다양한 방법으로 처리하여 안전성, 생산성 등의 측면에서 적극적인 조치를 취할 수 있는 수단과 방법이 요구되고 있다.

최근의 스마트 플러그는 여러 종류의 센서를 부가하여 전기 에너지의 사용량 계측과 통제 및 여러 가지 요소들에 대한 모니터링을 병행할 수 있는 센서 복합형으로 발전하고 있다. 모니터링 대상이나 요소, 작업 환경, 통신환경 등에 따라 필요로 하는 모니터링용 센서의 종류와 통신방식의 종류는 다를 수 있다. 기존의 센서 복합형 스마트 플러그는 특정 종류의 모니터링용 센서와 특정 종류의 통신방식을 지원하는 통신수단을 고착형으로 채용하여 교체가 불가한 형태로 구성된다. 즉, 어떤 스마트 플러그를 구성하는 센서와 통신수단의 종류를 미리 확정하여 스마트 플러그 몸체와 일체화된 구조로 만들어져, 센서와 통신수단의 종류를 다른 것으로 교체할 수 없도록 구성된다.

모니터링 대상이나 작업환경 등에 따라 측정해야 할 요소가 전류, 온도, 습도가 될 수도 있고, 전류, 진동, 특정 가스의 농도가 될 수도 있으며, 그 외의 다른 요소들의 조합이 될 수도 있다. 이처럼 측정 요소들의 종류와 그것들의 조합의 경우의 수는 매우 다양할 수 있다. 이는 사용해야 하는 센서의 종류와 그것들의 조합의 경우의 수가 그만큼 다양할 수 있음을 의미한다. 스마트 플러그를 센서 불교체형으로 구성하면, 각각의 모니터링 대상과 작업환경에서 요구되는 측정 요소의 종류와 그것들의 조합의 가지 수에 맞게 수많은 종류를 센서 조합을 구비한 스마트 플러그를 제작해야 한다.

통신방식도 마찬가지다. 국가별 또는 지역별로 지원되는 통신방식이 다를 수 있다. 또한, 모니터링 대상 작업장에서 지원되는 통신방식, 통신환경도 매우 다양하다. 예컨대 단거리 무선통신 방식으로는 RFID(Radio-frequency identification), Zigbee, IrDA (Infra-red Data Association), UWB(Ultra-wideband), Blutooth, WiFi, NFC (Near Field Communication) 등과 같은 것들이 있고, 장거리 무선통신 방식으로는 GSM, Radio Modem, Wireless spread spectrum microwave, 위성통신방식, 단파통신(Short Wave Communication) 등이 있다. 모니터링 대상이나 작업환경에서 지원되는 통신방식에 맞춰 스마트 플러그의 통신부를 마련해야 한다. 하나의 스마트 플러그에 모든 종류의 통신부를 모두 갖추는 것은 비효율적이다. 하지만 어떤 대상이나 환경에 대하여 모니터링을 할지 모르는 상황에서는 하나의 스마트 플러그에 마련해야 하는 통신부를 정하는 것도 간단한 문제가 아니다. 통신부도 센서와 마찬가지로 사후 교체가 불가능한 고착형으로 마련하는 경우에는 더욱 그러하다.

1. 대한민국 특허공개번호 제10-2018-0000538호 (스마트 플러그) 2. 대한민국 특허공개번호 제10-2016-0060708호 (스마트 미터링 단말장치)

본 발명은 원하는 종류의 센서와 통신수단을 선택적으로 장착하여 자동 인식을 통해 동작시킬 수 있고, 필요에 따라 장착된 센서와 통신수단을 제거하거나 새로운 것으로 교체할 수 있는 모듈화 조립 구조로 된 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명은 원하는 종류의 센서와 통신수단을 선택적으로 장착하여 자동 인식을 통해 동작시킬 수 있고, 필요에 따라 장착된 센서와 통신수단을 제거하거나 새로운 것으로 교체할 수 있는 모듈화 조립 구조로 된 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치를 이용하여 모니터링 대상의 조건이나 작업환경에 최적화된 환경 및 장비운영을 모니터링 할 수 있는 센서 시스템을 구성하고 원격제어 할 수 있는 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상술한 과제들에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 일 목적을 실현하기 위한 실시예들에 따른 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치는 플랫폼 바디, 전력전달부, 제어부, 모듈화 센서부, 그리고 모듈화 통신부를 포함한다. 상기 전력전달부는 외부 전원과 부하에 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 전기접속부; 및 상기 제1 및 제2 전기접속부를 전기적으로 연결하는 전선로를 포함하며, 상기 플랫폼 바디에 마련된다. 상기 제어부는 상기 플랫폼 바디 내에 설치되고 소정의 내장 프로그램을 실행하여 제어를 수행한다. 상기 모듈화 센서부는 복수의 센서모듈, 복수의 센서모듈 장착슬롯 그리고 센서모듈 인터페이스를 포함한다. 상기 복수의 센서모듈은 서로 물리적으로 독립된 모듈로 구성되며 각각 소정 대상의 물리적 또는 화학적인 양이나 그 변화를 검출하여 그 검출 데이터를 출력한다. 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯은 상기 복수의 센서 모듈이 필요에 따라 선택적으로 탈착가능하게 장착될 수 있도록 마련된다. 상기 센서모듈 인터페이스는 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯에 각각 장착되는 한 개 이상의 센서모듈을 상기 제어부에 구별 가능하게 전기적으로 연결시켜준다. 상기 모듈화 통신부는 복수의 통신모듈, 복수의 통신모듈 장착슬롯, 그리고 통신모듈 인터페이스를 포함한다. 상기 복수의 통신모듈은 서로 독립적으로 구성되며 각각 서로 다른 통신방식으로 외부와 통신을 수행할 수 있다. 상기 복수의 통신모듈 장착슬롯은 상기 복수의 통신 모듈이 필요에 따라 선택적으로 탈착가능하게 장착될 수 있도록 마련된다. 상기 통신모듈 인터페이스는 상기 복수의 통신모듈 장착슬롯에 장착되는 한 개 이상의 통신모듈을 상기 제어부에 구별 가능하게 전기적으로 연결시켜준다. 상기 제어부는, 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯에 장착되는 한 개 이상의 센서모듈을 자동으로 인식하여 정상적으로 구동하도록 해주고, 장착된 한 개 이상의 센서모듈이 생성한 센싱정보를 제공받아 저장하고, 상기 복수의 통신모듈 장착슬롯에 장착되는 한 개 이상의 통신모듈을 자동으로 인식하여 정상적으로 구동하도록 해주고, 저장해둔 센싱정보를 소정의 자동 인식된 통신모듈을 통해 외부로 전송되도록 제어한다. 상기 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치는 상기 모듈화 센서부와 상기 모듈화 통신부를 원하는 센서 모듈과 통신 모듈로 선택하여 구동시킬 수 있고, 기 구성된 센서 모듈과 통신 모듈을 자유롭게 제거하거나 다른 것으로 교체할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 복수의 센서모듈은 상기 부하에 공급되는 전류량을 검출하는 전류센서를 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 전력전달부는 상기 전선로 상의 소정 지점에 배치되어 상기 제어부가 제공하는 스위칭 신호에 응하여 상기 전선로를 개폐시키는 전선로 개폐 스위치를 더 포함할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 상기 한 개 이상의 통신모듈이 수신하여 전달하는 상기 전선로의 개폐에 관한 제어신호에 기초하여 상기 스위칭 신호를 생성할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯은 상기 플랫폼 바디에 일체형으로 마련되고 상기 센서모듈 인터페이스는 상기 플랫폼 바디에 내장될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 센서모듈 인터페이스는 복수의 센서모듈 인터페이스를 포함하며, 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯과 상기 복수의 센서모듈 인터페이스는 서로 일 대 일로 짝을 이뤄 서로 독립된 복수의 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스 블록으로 구성되며, 상기 복수의 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스 블록은 상기 플랫폼 바디에 필요에 따라 선택적으로 탈착가능하게 장착될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 제어부는 마이크로프로세서로 구성하되, 필요에 따라 복수의 마이크로프로세서로 확장할 수 있는 모듈화 구조로 구성될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 복수의 센서모듈 각각은 표준화된 배열의 접속핀들을 포함하고, 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯 각각은 표준화된 배열의 접속단자공들을 포함하며, 상기 복수의 센서모듈 각각의 상기 접속핀들은 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯 각각의 상기 접속단자공에 삽입되어 전기적으로 서로 연결될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 복수의 센서모듈 각각은 고유의 식별정보를 저장하고 있고, 상기 제어부는 상기 모듈화 센서부를 구성하는 전체 센서모듈들 각각의 식별정보와 구동 프로그램을 저장하고 있다. 상기 제어부는 상기 센서모듈 장착슬롯에 임의의 센서모듈이 장착되면 상기 센서모듈 인터페이스를 통해 상기 임의의 센서모듈의 식별정보를 제공받아 그 식별정보에 대응되는 센서모듈의 구동 프로그램을 실행하여 상기 임의의 센서모듈이 정상적으로 동작할 수 있게 제어할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 복수의 통신모듈 각각은 고유의 식별정보를 저장하고 있고, 상기 제어부는 상기 모듈화 통신부를 구성하는 전체 통신모듈들 각각의 식별정보와 구동 프로그램을 저장하고 있다. 상기 제어부는 상기 통신모듈 장착슬롯에 임의의 통신모듈이 장착되면 상기 통신모듈 인터페이스를 통해 상기 임의의 통신모듈의 식별정보를 제공받아 그 식별정보에 대응되는 통신모듈의 구동 프로그램을 실행하여 상기 임의의 통신모듈이 정상적으로 동작할 수 있게 제어할 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 통신모듈 장착슬롯에 장착된 통신모듈이 복수 개인 경우, 상기 제어부는 그 복수의 통신모듈을 미리 정해진 우선순위에 따라 선순위 통신모듈을 자동으로 선택하여 작동하도록 제어하고, 선순위 통신모듈이 작동 불가 시에 그의 후순위 통신모듈이 작동하도록 제어할 수 있다.

한편, 상기 본 발명의 일 목적을 실현하기 위한 실시예들에 따른 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템은 한 개 이상의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치, 처리부, 그리고 구동부를 포함한다. 상기 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치는 위와 동일한 구성을 갖는다. 상기 처리부는, 상기 모듈화 통신부와 통신하여 상기 모듈화 통신부로부터 받은 상기 센서모듈의 검출신호를 분석하여 의사결정하고, 결정된 처리신호를 상기 모듈화 통신부 또는 상기 구동부로 전송한다. 상기 구동부는 상기 처리부로부터 받은 상기 결정된 처리신호에 기초하여 소정의 구동기에 대한 구동을 수행한다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 처리부는 모듈화된 구조로 구성될 수 있다.

예시적인 실시예들에 있어서, 상기 구동부는 릴레이 스위칭 또는 알람의 방법으로 구동될 수 있다.

본 발명에 따른 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치는 사용자가 모니터링 대상 설비나 환경 등 적용 대상에 필요하거나 적합한 센서모듈과 통신모듈만을 선택하여 간편하게 장착하여 원하는 구성으로 만들 수 있다. 필요한 경우, 센서모듈 및/또는 통신모듈의 종류를 사후적으로 추가하거나 교체할 수도 있다. 따라서 적용할 수 있는 대상이나 환경이 매우 넓고 다양할 수 있어, 거의 범용적인 수단으로 사용할 수 있다. 즉, 어떠한 설비나 환경에서도 요구하는 다수의 센서신호를 효율적으로 수집하여 운용할 수 있다. 모니터링 해야 할 요소가 다양하고 통신환경도 다양한 경우에도 본 발명에 따른 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치를 적용하여 원하는 모니터링 시스템을 구축할 수 있다. 요구되는 특성에 맞춰 사용자가 직접 원하는 센서와 통신부 등을 구성 및 운용할 수 있으므로, 사용자 편의성을 고려한 스마트 센서-플러그 시스템을 편리하게 구축할 수 있다. 예컨대 제조공장의 생산환경 모니터링, 생산설비(장비) 모니터링, 오지환경에서의 오프그리드 전력생산 모니터링, 전력생산 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 복합적 센서신호가 요구되는 상황에 탄력적으로 적용될 수 있다.

또한, 센서모듈이나 통신모듈을 장착슬롯에 장착하기만 하면, 제어부가 어떤 종류의 것이 장착되었는지 자동으로 식별하여 정상적으로 작동할 수 있도록 제어해준다. 그러므로 사용상의 편의성도 우수하다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 모듈화 스마트 플러그 플랫폼을 나타낸 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 스마트 플러그 플랫폼과 이에 장착될 센서모듈과 통신모듈을 포함하는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치의 전기적 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스를 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 3의 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스를 채용하는 경우의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치의 전기적 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5는 도 2 또는 도 4의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치를 이용하여 구성한 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템의 기본적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 6은 도 2 또는 도 4의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치를 복수 개 이용하여 구성한 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것이다. 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며, 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 즉, 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고, 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

본 발명에서 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 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는 데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

도 1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 모듈화 스마트 플러그 플랫폼(90)을 나타낸다. 도 2는 도 1에 도시된 스마트 플러그 플랫폼(90)과 이에 장착될 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)과 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)을 포함하는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100)의 전기적 구성을 나타낸 블록도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 플랫폼 바디(190), 전력전달부(170), 모듈화 센서부(200), 제어부(300), 모듈화 통신부(400)를 포함할 수 있다.

플랫폼 바디(190)는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100)를 구성하는 전체 구성요소들 즉, 전력전달부(170), 모듈화 센서부(200), 제어부(300), 모듈화 통신부(400)에 대하여 이들이 수납, 장착, 지지되게 하여 전체를 유기적으로 결합시켜 하나의 장치를 이루도록 해주는 물리적 베이스 내지 하우징의 역할을 한다. 플랫폼 바디(190)는 예컨대 절연성이 좋은 플라스틱 재질로 만들 수 있다.

전력전달부(170)는 제1 및 제2 전기접속부(150)(160)와 전선로(155)를 포함할 수 있다. 제1 전기접속부(150)는 부하의 구동에 필요한 전력을 제공하는 외부의 전원에 전기적으로 연결되어 외부 전원을 입력받는다. 제2 전기접속부(160)는 부하에 연결된 전선 말단부(220) 예컨대 플러그와 전기적인 연결을 이루어, 제1 전기접속부(150)를 통해 입력되는 외부 전원을 부하 측으로 전달하는 통로로 제공된다. 부하에 연결된 전선의 말단에 마련된 플러그 단자(220)가 삽입되어 전기적인 연결이 이루어질 수 있도록 제2 전기접속부(160)는 예컨대 콘센트 구조로 만들 수 있을 것이다. 제1 및 제2 전기접속부(150)(160)는 전선로(155)를 통해 서로 전기적으로 연결될 수 있다.

전력전달부(170)는 전선로(155) 상의 소정 지점에 배치되는 전선로 개폐 스위치(165)를 더 포함할 수 있다. 이 전선로 개폐 스위치(165)는 후술할 제어부(300)가 제공하는 스위칭 신호에 응하여 전선로(155)를 개폐시키는 역할을 수행할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 모듈화 센서부(200)는 여러 가지 다양한 종류의 센서모듈(210-1~210-P), 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P), 그리고 센서모듈 인터페이스(110)를 포함할 수 있다.

복수 개의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)은 각각 소정 대상의 물리적/화학적인 양이나 그 변화를 검출하여 그 검출 데이터를 출력하는 센서일 수 있다. 예컨대 복수 개의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)은 전류, 전압, 열, 빛, 온도, 압력, 소리, 조도, 자기장, 가속도, 습도, 냄새, 유동, 기울기, 초음파, 적외선, 연기, 먼지, 여러 가지 종류의 가스(CO2, VOC)의 농도 등을 각각 검출할 수 있는 다양한 종류의 센서들의 집합일 수 있다.

예시적인 실시예에 있어서, 제1 센서(200-1)는 전류센서일 수 있다. 이 경우, 제1 센서(200-1)는 예컨대 전원에서 부하로 전력이 공급되는 전선로(155)를 포위하는 전류변환코일(214)을 포함할 수 있다. 예컨대 그 전류변환코일(214)은 제2 전기접속부(160) 주변에 설치될 수 있다. 이에 의해, 제1 센서(200-1)는 전선로(155)와 플러그 단자(220)를 통해 부하로 공급되는 전류량을 전류변환코일(214)을 통해 검출할 수 있다.

복수 개의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)은 서로 물리적으로 독립된 형태로 구성될 수 있다. 즉, 각 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)은 물리적으로 서로 별개의 하우징 내지 케이스에 장착된 구조로 구성될 수 있다. 따라서 사용자의 필요에 따라 복수 개의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P) 전체 중에서 원하는 것을 취사선택하여 모듈화 센서부(200)의 센서로 구성할 수 있다.

센서모듈(210-1~210-P)들과 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)은 사용자가 원하는 센서모듈을 장착슬롯에 용이하게 탈부착할 수 있는 방식으로 구성될 수 있다.

복수 개의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P) 각각에는 각 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)과의 전기적인 접속을 이룰 수 있도록 접속핀(212)들이 바깥으로 노출되게 마련될 수 있다. 각 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)의 접속핀(212)들의 배열 형태는 표준화하여 서로 동일하게 구성할 수 있다. 이처럼 복수 개의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)들의 접속핀(212)들의 배열 형태가 센서모듈의 종류의 상관없이 동일하면, 후술하는 복수의 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)들 중 아무런 장착슬롯에나 장착시킬 수 있으므로 오장착의 문제가 생길 여지가 없어질 수 있다.

복수의 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)은 복수 개의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)이 필요에 따라 장착되거나 이탈될 수 있는 구조로 구성될 수 있다. 즉, 탈착가능하게 장착될 수 있다. 복수의 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)은 플랫폼 바디(190)의 외면에 노출되게 마련될 수 있다. 복수의 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P) 각각에는 접속단자공들이 마련되어 있다. 각 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)의 접속단자공들은 서로 동일한 형태로 배열되는 것이 바람직하다. 또한, 각 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)의 접속단자공들은 각 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)의 접속핀(212)들과 동일한 배열로 마련될 필요가 있다. 즉, 접속핀(212)들과 접속단자공들이 센서모듈 및 센서모듈 장착슬롯의 종류나 위치에 상관없이 동일한 배열을 가지면, 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)들을 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)의 위치에 상관없이 장착할 수 있는 편리함이 있다. 사용자는 필요에 따라 원하는 센서모듈을 선택하여 복수의 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P) 중 비어있는 것이라면 아무 장착슬롯에나 장착할 수 있다.

센서모듈 인터페이스(110)은 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)에 각각 장착되는 각 센서모듈을 제어부(300)에 구별 가능하게 전기적으로 연결시켜준다. 즉, 각 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)의 접속단자들과 제어부(300)의 대응되는 포트들을 전기적으로 연결시켜준다.

위와 같은 모듈화 센서부(200)에 의하면, 사용자는 확보되어 있는 여러 가지 종류의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)들 중에서 원하는 센서모듈만을 선택하여 비어있는 임의의 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)에 장착할 수 있다. 이에 의해, 원하는 센서모듈만으로 구성된 센서부(200)를 구성할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 모듈화 통신부(400)는 복수의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M), 복수의 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M), 그리고 통신모듈 인터페이스(130)를 포함할 수 있다. 모듈화 통신부(400)도 모듈화 센서부(200)와 동일한 개념으로 구성될 수 있다. 즉, 사용자가 원하는 통신방식을 지원하는 통신모듈만을 선택하여 비어있는 임의의 통신모듈 장착슬롯에 장착하기만 하면 통신부가 구성될 수 있는 개념의 구성을 갖는다.

복수의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)은 서로 물리적으로 독립된 형태로 구성될 수 있다. 따라서 사용자의 필요에 따라 복수의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M) 중에서 원하는 것만을 선택하여 모듈화 통신부(400)의 통신수단을 구성할 수 있다. 복수의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M) 각각은 서로 다른 통신방식으로 외부와 통신을 수행할 수 있는 통신수단을 포함한다. 즉, 각 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)의 통신수단은 물리적으로 서로 별개의 하우징 내지 케이스에 장착된 구조로 구성될 수 있다. 여기서, 각 통신모듈의 통신수단은 현재 알려진 통신방식을 지원하는 통신수단뿐만 아니라 장래에 개발되는 통신방식을 지원하는 통신수단일 수 있다.

복수의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M) 각각에는 각 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)과의 전기적인 접속을 이룰 수 있도록 접속핀(412)들이 바깥으로 노출되게 마련될 수 있다. 각 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)의 접속핀(412)들의 배열 형태는 표준화하여 서로 동일할 수 있다. 이처럼 복수의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)들의 접속핀(412)들의 배열 형태가 통신모듈의 종류의 상관없이 동일하면, 후술하는 복수의 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)들 중 아무 장착슬롯에나 장착시킬 수 있으므로 오장착의 문제가 생길 여지가 없어진다.

복수의 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)은 복수의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)이 필요에 따라 장착되거나 이탈될 수 있는 구조로 구성될 수 있다. 즉, 탈착가능하게 장착될 수 있다.

복수의 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)은 플랫폼 바디(190)의 외면에 노출되게 마련될 수 있다. 복수의 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M) 각각에는 접속단자공들이 마련되어 있다. 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M) 각각의 접속단자공들은 서로 동일한 형태로 배열되는 것이 바람직하다. 또한, 각 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)의 접속단자공들은 각 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)의 접속핀(412)들과 동일한 배열로 마련될 필요가 있다. 즉, 접속핀(412)들과 접속단자공들이 센서모듈 및 센서모듈 장착슬롯의 종류나 위치에 상관없이 동일한 배열을 가지면, 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)들을 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)의 위치에 상관없이 장착할 수 있는 편리함이 있다. 사용자는 필요에 따라 원하는 통신모듈을 선택하여 복수의 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M) 중 비어있는 것이라면 아무 장착슬롯에나 장착할 수 있다.

통신모듈 인터페이스(130)는 복수의 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)에 장착되는 각 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)을 제어부(300)에 구별 가능하게 전기적으로 연결시켜줄 수 있다. 즉, 각 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)의 접속단자들과 제어부(300)의 대응되는 포트들을 전기적으로 연결시켜준다.

위와 같은 모듈화 통신부(400)에 의하면, 사용자는 확보되어 있는 여러 가지 종류의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)들 중에서 원하는 통신모듈만을 선택하여 비어있는 임의의 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)에 장착할 수 있다. 이에 의해, 원하는 통신모듈만으로 구성된 통신부(400)를 구성할 수 있다.

예시적인 실시예에 따르면, 복수의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)이 지원하는 통신방식은 예컨대 NFC, Wifi, 블루트스, UWB, IrDA, 지그비, RF 등의 단거리 무선 통신; GMS, Radio modem, WSSM, 위성통신, 단파통신 등의 장거리 무선 통신; 그리고 유선통신 등을 포함할 수 있다. 모듈화 통신부(400)는 이들 통신방식 중 어느 한 가지를 지원하는 하나의 통신모듈을 포함하거나 또는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100)가 설치되어 운용되는 환경에 적합한 복수의 통신방식을 지원하는 복수의 통신모듈을 포함할 수 있다. 후자의 경우, 제어부(300)는 복수의 통신모듈 장착슬롯에 장착된 그 복수의 통신모듈을 미리 정해진 우선순위에 따라 자동으로 선택하여 작동하도록 제어할 수 있다. 즉, 선순위 통신모듈을 자동으로 선택하여 작동하도록 제어하고, 선순위 통신모듈이 작동 불가 시에 그의 후순위 통신모듈이 작동하도록 제어할 수 있다. 예컨대 모듈화 통신부(400)가 3개의 통신모듈을 포함하는 경우, 제어부(300)는 1순위 통신모듈이 우선적으로 작동하도록 제어하고, 그 1순위 통신모듈이 작동하지 않는 경우 그것의 후순위 통신모듈이 순서에 따라 작동하도록 제어할 수 있다.

모듈화 통신부(400)는 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)에 장착된 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)에서 측정된 신호정보를 후술할 외부의 처리부(500)로 전달할 수 있다. 또한, 모듈화 통신부(400)는 처리부(500)가 신호정보를 처리한 후 회송해주는 신호를 수신하여 구동부(600) 또는 제어부(300)로 전달하거나 자체적으로 통신부에서 처리해야할 명령신호를 처리할 수 있다.

제어부(300)는 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)에 장착되는 한 개 또는 복수 개의 센서모듈을 자동으로 인식하고, 장착된 센서모듈이 정상적으로 작동하여 센싱 신호정보를 생성할 수 있도록 제어할 수 있다. 또한, 제어부(300)는 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)에 장착되는 한 개 또는 복수 개의 통신모듈을 자동으로 인식하고, 센서모듈이 측정한 센싱 신호정보를 후술할 처리부(500) 및/또는 구동부(600)에 전송되도록 제어할 수 있다.

제어부(300)는 플랫폼 바디(190)에 설치되고 데이터 저장 및 프로그램 실행 능력을 갖는 자원을 이용하여 구현될 수 있다. 제어부(300)는 요구되는 환경 및 사양 수준에 따라 단일 또는 복수의 프로세서로 구현될 수 있다. 제어부(300)는 예컨대 아두이노, 라즈베리 파이 등과 같은 마이크로프로세서, 마이크로 콘트롤러 유닛(MCU), CPU와 메모리 등과 같이 다양한 처리장치를 하나 또는 복수 개를 이용하여 확장할 수 있는 모듈화 구조로 구성될 수 있다. 제어부(300)는 이러한 처리장치로 소정의 내장 프로그램을 실행하여 제어를 수행할 수 있다.

센서모듈 인터페이스(110)의 도선들(115-1, 115-2, ..., 115-P)은 제어부(300)를 구성하는 처리장치의 서로 다른 포트들에 각각 전기적으로 연결될 수 있다. 통신모듈 인터페이스(130)의 도선들(135-1, 135-2, ..., 135-M)들도 마찬가지로 제어부(300)를 구성하는 처리장치의 서로 다른 포트들에 각각 전기적으로 연결될 수 있다.

이와 같은 연결을 통해, 제어부(300)를 구성하는 예컨대 마이크로 콘트롤러의 각 포트에 연결되는 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)과 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)의 종류를 식별하여 인식할 수 있다. 즉, 제어부(300)는 복수의 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)에 장착되는 한 개 이상의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)을 자동으로 인식하여 정상적으로 구동하도록 해줄 수 있다. 나아가, 장착된 한 개 이상의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)이 생성한 센싱정보를 제공받아 메모리에 저장하고, 추후 그 저장된 센싱정보에 관한 처리를 수행할 수 있다.

제어부(300)는 또한, 복수의 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)에 장착되는 한 개 이상의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)을 자동으로 인식하여 정상적으로 구동하도록 해줄 수 있다. 또한, 메모리에 저장해둔 센싱정보를 소정의 자동 인식된 통신모듈을 통해 외부로 전송되도록 제어할 수 있다.

센서모듈의 자동 인식 및 구동을 위해, 각 센서모듈에는 고유의 식별정보를 저장해두고, 이에 대응하여 제어부(300)에는 모듈화 센서부(200)를 구성하는 전체 센서모듈들의 식별정보와 각각의 구동 프로그램이 저장될 수 있다. 마찬가지로, 통신모듈의 자동 인식 및 구동을 위해, 각 통신모듈에는 고유의 식별정보를 저장해두고, 이에 대응하여 제어부(300)에는 모듈화 통신부(400)를 구성하는 전체 통신모듈들의 식별정보와 각각의 구동 프로그램이 저장될 수 있다.

제어부(300)의 처리장치는 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)에 어떤 센서모듈이 장착되면 해당 장착슬롯에 대응되는 포트에 나타나는 전압을 모니터링하여 센서모듈의 장착 사실을 인지할 수 있다. 제어부(300)의 처리장치는 센서모듈 인터페이스(110)를 통해 그 장착슬롯에 연결된 센서모듈과 통신을 하여 그 센서모듈로부터 그것의 식별정보를 제공받아 자신에 등록되어 있는 센서모듈 식별정보 리스트와 비교함으로써 그 센서모듈의 종류를 자동으로 식별할 수 있다. 제어부(300)의 처리장치는 그 식별된 센서모듈의 드라이버 프로그램을 실행하여 그 장착된 센서모듈이 측정한 신호정보를 정상적으로 수집하여 제어부(300)로 제공할 수 있도록 제어할 수 있다.

마찬가지로, 제어부(300)의 처리장치는 통신모듈 인터페이스(130)와 연결된 임의의 포트에 나타나는 전압을 모니터링 하여 임의의 통신모듈이 어떤 통신모듈 장착슬롯에 새로이 장착된 사실을 인지할 수 있고, 그 장착된 통신모듈과 통신하여 제공받은 식별정보를 기 등록된 통신모듈 식별정보 리스트와 비교함으로써 그 장착된 통신모듈의 종류를 자동으로 식별할 수 있다. 또한, 제어부(300)의 처리장치는 그 식별된 통신모듈의 드라이버 프로그램을 실행하여 그 장착된 통신모듈이 정상적인 통신기능을 수행할 수 있도록 제어할 수 있다. 복수의 통신모듈이 한꺼번에 장착되는 경우, 제어부(300)는 그 장착된 통신모듈들을 그들의 작동 우선순위에 따라 작동하도록 제어할 수 있다.

제어부(300)는 또한, 처리부(500)에서 처리하여 피드백해주는 신호가 통신부(400)를 통하여 수신되면, 그 수신된 신호를 해당 통신모듈로부터 전달받을 수 있다. 제어부(300)는 그 전달받은 신호의 최종 목적지가 구동부(600) 또는 센서부(200)이면, 그 신호가 해당 최종 목적지로 전달되도록 제어할 수 있다. 예컨대, 제어부(300)는 한 개 이상의 통신모듈이 수신하여 전달하는 전선로(155)의 개폐에 관한 제어신호에 기초하여 스위칭 신호를 생성하여 전선로 개폐 스위치(165)에 제공할 수 있다.

위와 같은 구성의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100)에 따르면, 센서 모듈들(210-1, 210-2, ...,210-P)과 통신 모듈들(410-1, 410-2, ..., 410-M)을 제외한 나머지 구성요소들 즉 플랫폼 바디(190), 전력전달부(170), 제어부(300), 복수의 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)과 센서모듈 인터페이스(110), 복수의 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)과 통신모듈 인터페이스(130)는 복수의 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)과 복수의 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)에 대하여 스마트 센서-플러그 플랫폼으로서 기능할 수 있다.

사용자는 모듈화 센서부(200)의 다양한 센서 모듈들(210-1, 210-2, ...,210-P)과 모듈화 통신부(400)의 다양한 통신 모듈들(410-1, 410-2, ..., 410-M) 중에서 원하는 센서모듈과 통신모듈을 선택하여 플랫폼 바디(190)에 마련된 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)과 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)의 빈 곳에 장착하기만 하면 자신이 원하는 모듈화 센서부(200)와 모듈화 통신부(400)를 구성할 수 있다. 따라서 모니터링 대상과 지원되는 통신방식 등을 고려하여 거기에 가장 적합하게 센서 복합형 스마트 플러그를 구성할 수 있다. 이 때, 제어부(300)는 센서모듈 장착슬롯(120-1, 120-2, ..., 120-P)과 통신모듈 장착슬롯(140-1, 140-2, ..., 140-M)에 장착된 센서모듈과 통신모듈이 어떤 종류의 것인지를 자동으로 식별하여 거기에 맞는 드라이버 프로그램을 실행함으로써, 장착된 센서모듈과 통신모듈이 정상적으로 동작되도록 지원, 제어한다. 사용자는 필요에 따라 기 구성된 센서 모듈과 통신 모듈을 자유롭게 제거하거나 다른 센서모듈이나 통신모듈로 교체할 수도 있다. 제어부(300)는 그 때마다 제거된 것과 새로이 장착되는 것을 자동식별하고 정삭동작이 이루어지도록 지원, 제어할 수 있다.

플랫폼 바디(190)에는 외부에서 제어부(300)로 제어신호를 유선방식으로 주고받을 수 있는 제어신호 연결포트(180)가 마련될 수도 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스(1110)을 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 3의 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스(1110)를 채용하는 경우의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(1100)의 전기적 구성을 나타낸다.

도 3 및 도 4를 참조하면, 도 1 및 도 2에 도시된 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100)와 달리, 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(1100)는 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스(1110)와 장착슬롯 일체형 통신모듈 인터페이스(1300)를 포함할 수 있다. 이하에서는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100)와 다른 점에 대해서만 간략하게 설명한다.

장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스(1110)는 복수의 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스 블록(1110-1, 1110-2, ..., 1110-P)을 포함할 수 있다. 각 인터페이스 블록(1110-1, 1110-2, ..., 1110-P)은 플랫폼 바디(190)에 선택적으로 탈착가능하게 장착되는 형태로 조립될 수 있다. 이러한 블록 조립이 가능하도록 플랫폼 바디(190)에는 복수의 인터페이스 블록(1110-1, 1110-2, ..., 1110-P)이 삽입되어 장착될 수 있는 장착홈들이 복수 개 마련될 수 있다. 필요한 경우, 장착홈들에 장착된 인터페이스 블록은 제거될 수 있다. 인터페이스 블록(1110-1, 1110-2, ..., 1110-P)들과 장착홈들은 모두 표준화된 사이즈로 형성될 수 있다.

복수의 인터페이스 블록(1110-1, 1110-2, ..., 1110-P)의 상면에는 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)들이 장착될 수 있는 장착슬롯(1200-1, 1200-2, ..., 1200-P)이 마련될 수 있다. 장착슬롯(1200-1, 1200-2, ..., 1200-P)의 구조는 도 1 및 도 2에서 설명한 것과 동일할 수 있다. 그 복수의 인터페이스 블록(1110-1, 1110-2, ..., 1110-P)의 저면이나 측면에는 장착슬롯에 장착된 센서모듈을 센서모듈 인터페이스 도선(1120-1, 1120-2, ..., 1120-P)에 전기적으로 연결시켜주는 접속단자들(비도시)이 마련될 수 있다. 따라서 장착홈에 장착된 인터페이스 블록(1110-1, 1110-2, ..., 1110-P)은 그 접속단자들과 인터페이스 도선들(1120-1, 1120-2, ..., 1120-P)을 통해 제어부(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.

장착슬롯 일체형 통신모듈 인터페이스(1300)은 복수의 장착슬롯 일체형 통신모듈 인터페이스 블록(13000-1, 1300-2, ..., 1300-P)을 포함할 수 있다. 각 통신모듈 인터페이스 블록(13000-1, 1300-2, ..., 1300-P)은 플랫폼 바디(190)에 착탈식으로 조립할 수 있다. 이러한 블록 조립이 가능하도록 플랫폼 바디(190)에는 복수의 통신모듈 인터페이스 블록(13000-1, 1300-2, ..., 1300-P)이 삽입되어 장착될 수 있는 장착홈들이 복수 개 마련될 수 있다. 필요한 경우, 장착홈들에 장착된 인터페이스 블록은 제거될 수 있다. 통신모듈 인터페이스 블록(13000-1, 1300-2, ..., 1300-P)들과 장착홈들은 모두 표준화된 사이즈로 형성될 수 있다.

통신모듈 인터페이스 블록(13000-1, 1300-2, ..., 1300-P)의 상면에는 통신모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M)이 장착될 수 있는 장착슬롯(1400-1, 1400-2, ..., 1400-M)이 마련될 수 있고, 저면이나 측면에는 장착슬롯(1400-1, 1400-2, ..., 1400-M)에 장착된 통신모듈을 통신모듈 인터페이스 도선(1310-1, 1310-2, ..., 1310-M)에 전기적으로 연결시켜주는 접속단자들(비도시)이 마련될 수 있다. 따라서 장착홈에 장착된 통신모듈 인터페이스 블록(1300-1, 1300-2, ..., 1300-P)은 그 접속단자들과 인터페이스 도선들(1310-1, 1310-2, ..., 1310-P)을 통해 제어부(300)에 전기적으로 연결될 수 있다.

다음으로, 도 5는 도 2 또는 도 4의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100 또는 1100)를 이용하여 구성한 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템(1000)의 기본적인 구성을 나타낸다.

도 5를 참조하면, 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템(1000)은 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100 또는 1100), 처리부(500), 그리고 구동부(600)를 포함할 수 있다.

처리부(500)는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100 또는 1100)로부터 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P)의 검출신호를 수신하여 분석하여 의사결정을 하는 등과 같은 소정의 처리를 하고, 그 처리 결과로 얻어진 처리신호를 다수의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100 또는 1100)의 통신부(400) 또는 구동부(600)로 전송할 수 있다.

이와 같은 처리와 동작을 수행하기 위해, 처리부(500)는 필요한 데이터 처리를 수행하기 위한 컴퓨터 장치와 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100 또는 1100)의 통신부(400) 및 구동부(600)와 통신을 위한 통신부(비도시)를 포함할 수 있다. 처리부(500)의 컴퓨터 장치는 예컨대 클라우드 서버 컴퓨팅 장치 또는 포그 컴퓨팅 장치로 구현될 수 있다. 네트워크 연결 범용 컴퓨터 또는 클라우드 서버 컴퓨팅 장치 상에 룰 베이스 알고리즘, 머신러닝 등을 포함한 인공지능 알고리즘을 반영하여 구현한 인공지능 서버 컴퓨터, 또는 포그 컴퓨팅 기술을 적용한 서버 컴퓨터 등의 다양한 처리수단을 단독 또는 복수로 활용하여 구현할 수 있다.

처리부(500)는 자체의 통신부를 통해 단일 또는 복수의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100 또는 1100)로부터 센싱 데이터를 수집하여 저장하고, 그 센싱 데이터에 대한 소정의 처리를 수행하며, 처리 과정을 거쳐 의사를 결정할 수 있다. 또한, 처리부(500)는 n개의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100 또는 1100)를 각각 독립적으로 또는 통합하여 제어할 수 있도록 그 결정된 의사에 따른 처리신호를 통신부(400) 또는 구동부(600)로 전송될 수 있다. 예컨대 다수의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100 또는 1100)를 제어함에 있어서, 다양한 부하를 가지는 다수의 장비들 중에서 인공지능 또는 관리자 룰 베이스의 알고리즘 상 장비의 부하가 큰 것을 우선하여 제어하는 의사결정을 하는 처리 알고리즘을 처리부(500)에 반영할 수 있다.

구동부(600)는 처리부(500) 또는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100 또는 1100)의 통신부(400)로부터 받은 의사결정 신호에 기초하여 소정의 구동기에 대한 적절한 구동을 수행할 수 있다. 예컨대 구동부(600)는 릴레이에 대한 구동신호 출력, 출력수단을 통한 알람(문자전송, 경고등 점등 등) 출력, 소정 목적지로 신호 전송, 소정의 액추에이터의 작동, 데이터 시연 등과 같은 다양한 방식들 중 적어도 일부의 방식으로 구동기를 구동할 수 있다. 이를 통해, 구동부(600)는 운용자, 관리자, 사용자 등에게 적절한 정보를 제공하거나 또는 장비 나 시스템을 제어하여 최적 또는 안전 수준으로 장비 및 시스템이 운영될 수 있도록 하여 가동속도, 전원 On/Off, 가동시간, 부수조건 조정 등 장비의 작동 환경을 제어하는 기능을 수행할 수 있다.

모듈화 스마트 센서-플러그 시스템(1000)의 예시적인 실시예에 있어서, 제어부(300)는 센서부(200)와 통신부(400)의 제어 및 모듈화 스마트 센서-플러그 장치(100, 1100)와 처리부(500) 및 구동부(600)와의 연결을 담당할 수 있다. 센서모듈(210-1, 210-2, ..., 210-P) 및 통신 모듈(410-1, 410-2, ..., 410-M), 구동부(600) 모듈에 대한 식별정보, 구동 프로그램 등의 최소한의 설정 정보는 제어부(300)의 처리장치 또는 처리부(500)의 저장장치(비도시)에 저장되어 있을 수 있다. 그 설정 정보가 처리부(500)의 저장장치에 저장되어 있는 경우, 제어부(300)는 그 설정 정보를 처리부(500)로부터 다운로드 받을 수 있다. 제어부(300)는 이를 이용하여 센서부(200), 통신부(400), 처리부(500), 구동부(600)의 이벤트를 기록, 설정 정보 저장 및 서버와 동기화 등을 수행할 수 있다. 센서모듈 또는 통신모듈의 장착 또는 교체 시, 제어부(300)는 그 설정 정보를 이용하여 센서모듈, 통신모듈 등을 자동 식별, 동작 제어 등을 수행할 수 있다.

또한, 제어부(300)는 센서부(200)에서 센싱 데이터가 전달되지 않을 경우, 알람을 발생시키고, 센서부(200)의 초기화 및 재시작 명령을 지시할 수 있다. 제어부(300)는 통신부(400)에서 데이터가 전송되지 않을 경우에도, 알람을 발생시키고 통신부(400)의 초기화 및 연결 재설정 명령 등을 지시할 수 있다. 이와 같은 통신부 초기화, 연결 재설정 명령 등의 조치를 취했음에도 불구하고, 현재 사용중인 통신모듈에서 정상적인 데이터 송수신이 되지 않을 경우, 제어부(300)는 사전 설정된 후순위의 다른 통신모듈로 자동으로 전환되어 통신 연결이 확보될 수 있도록 제어할 수 있다. 제어부(300)는 구동부(600)의 제어 명령 수행 결과를 확인할 수 있고, 자신이 지시한 명령을 구동부(600)가 따르지 못할 경우, 알람을 발생시키고 명령 재전송 기능을 수행할 수 있다.

모듈화 스마트 센서-플러그 시스템(1000)을 구성하는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100 또는 1100), 처리부(500), 그리고 구동부(600) 간의 동작은 닫힌 피드백 루프(closed feedback loop) 방식으로 수행될 수 있다.

도 6은 도 2 또는 도 4의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100, 1100)를 복수 개 이용하여 구성한 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템(2000)의 구성을 나타낸다.

예시적인 실시예에 따르면, 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템(2000)은 처리부(500)에 복수 개의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100-1, 100-2, ..., 100-N)과 복수 개의 구동부(600-1, 600-2, ..., 600-N)가 통신가능하게 결합된 구성을 가질 수도 있다. 각 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100-1, 100-2, ..., 100-N)를 구성하는 센서부(200-1, 200-2, ..., 200-N)들은 서로 다른 센서모듈을 포함할 수 있다. 마찬가지로 각 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100-1, 100-2, ..., 100-N)를 구성하는 통신부(400-1, 400-2, ..., 400-N)도 서로 다른 통신모듈을 포함할 수 있다.

처리부(500)는 복수의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치(100-1, 100-2, ..., 100-N)로부터 센싱 신호를 동시 또는 순차적으로 제공받아 소정의 처리를 수행할 수 있다.

이와 같은 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템(1000 또는 2000)은 예를 들어 에너지 및 환경 모니터링과 이를 통한 설비 및 환경 제어에 적용될 수 있다. 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템(1000)에 따르면, 다양한 센서모듈들과 통신모듈들을 미리 준비해두고 적용대상인 설비 및 환경에 적합한 센서모듈과 통신모듈을 사용자가 직접 선택하여 구성 및 운용할 수 있다. 따라서 어떠한 환경에서도 가장 적합한 센서와 통신부 구성을 탄력적 내지 가변적으로 구성할 수 있다. 예컨대 제조공장의 생산환경 모니터링, 생산설비(장비) 모니터링, 오지 환경에서의 오프그리드 전력생산 모니터링, 전력생산 환경 모니터링 등 다양한 분야에서 복합적 센서신호가 요구되는 상황에 적용할 수 있다.

본 발명은 생산설비 또는 다양한 환경에서 전기 에너지의 소비 및/또는 생산에 관한 모니터링, 다양한 제조설비 공장에서의 설비 및 환경에 관한 모니터링, 가정이나 사무소 공간의 실내 환경에 관한 통합적인 모니터링과 그 모니터링 결과에 기초한 제어 등에 이용될 수 있다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다. 그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

100, 1100: 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치
110: 센서모듈 인터페이스
120-1, 120-2, ..., 120-P: 센서모듈 장착슬롯
130: 통신모듈 인터페이스
140-1, 140-2, ..., 140-M: 통신모듈 장착슬롯
150: 제1 전기접속부 160: 제2 전기접속부
165: 전선로 170: 전력전달부
190: 플랫폼 바디 200: 모듈화 센서부
210-1, 210-2, ..., 210-P: 센서모듈
214: 전류변환코일 300: 제어부
410-1, 410-2, ..., 410-M: 통신모듈
400: 모듈화 통신부 500: 처리부
600: 구동부
1000, 2000: 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템
1110: 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스
1110-1, 1110-2, ..., 1110-P: 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스 블록
1200-1, 1200-2, ..., 1200-P: 장착슬롯

Claims (14)

1. 플랫폼 바디;
   외부 전원과 부하에 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 전기접속부; 상기 제1 및 제2 전기접속부를 전기적으로 연결하는 전선로; 및 상기 전선로 상의 소정 지점에 배치되어 스위칭 신호에 응하여 상기 전선로를 개폐시키는 전선로 개폐 스위치를 포함하며, 상기 플랫폼 바디에 마련되는 전력전달부;
   상기 플랫폼 바디 내에 설치되고 소정의 내장 프로그램을 실행하여 제어를 수행하는 제어부;
   상기 전력전달부를 통해 부하로 공급되는 전류량을 검출하는 전류센서를 적어도 포함하며, 서로 물리적으로 독립된 모듈로 구성되며, 각각은 동일한 배열의 제1 접속핀을 포함하며, 각각 소정 대상의 물리적 또는 화학적인 양이나 그 변화를 검출하여 그 검출 데이터를 출력하는 복수의 센서모듈; 각각은 상기 제1 접속핀과 동일한 배열의 제1 접속단자공을 포함하여 상기 복수의 센서모듈 중 어떤 것이라도 장착되어 전기적 연결을 제공해주고, 상기 플랫폼 바디에 일체형으로 마련되며, 상기 복수의 센서 모듈이 필요에 따라 선택적으로 탈착가능하게 장착될 수 있도록 마련된 복수의 센서모듈 장착슬롯; 및 상기 플랫폼 바디에 내장 설치되며, 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯에 각각 장착되는 한 개 이상의 센서모듈을 상기 제어부에 구별 가능하게 전기적으로 연결시켜주는 센서모듈 인터페이스를 포함하는 모듈화 센서부; 및
   서로 물리적으로 독립된 모듈로 구성되며, 각각은 동일한 배열의 제2 접속핀을 포함하며, 각각 서로 다른 통신방식으로 외부와 통신을 수행할 수 있는 복수의 통신모듈; 각각은 상기 제2 접속핀과 동일한 배열의 제2 접속단자공을 포함하여 상기 복수의 통신모듈 중 어떤 것이라도 장착되어 전기적 연결을 제공해주고, 상기 복수의 통신 모듈이 필요에 따라 선택적으로 탈착가능하게 장착될 수 있도록 마련된 복수의 통신모듈 장착슬롯; 및 상기 복수의 통신모듈 장착슬롯에 장착되는 한 개 이상의 통신모듈을 상기 제어부에 구별 가능하게 전기적으로 연결시켜주는 통신모듈 인터페이스를 포함하는 모듈화 통신부를 구비하고,
   상기 제어부는, 상기 한 개 이상의 통신모듈이 수신하여 전달하는 상기 전선로의 개폐에 관한 제어신호에 기초하여 상기 스위칭 신호를 생성하여 상기 전력전달부에 제공하고, 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯에 장착되는 한 개 이상의 센서모듈을 자동으로 인식하여 정상적으로 구동하도록 해주고, 장착된 한 개 이상의 센서모듈이 생성한 센싱정보를 제공받아 저장하고, 상기 복수의 통신모듈 장착슬롯에 장착되는 한 개 이상의 통신모듈을 자동으로 인식하여 정상적으로 구동하도록 해주되 상기 복수의 통신모듈 장착슬롯에 장착된 통신모듈이 복수인 경우 그 복수의 통신모듈을 미리 정해진 우선순위에 따라 자동으로 선순위 통신모듈을 선택하여 작동하도록 제어하고, 선순위 통신모듈이 작동 불가 시에 그의 후순위 통신모듈이 작동하도록 자동 제어하며, 저장해둔 센싱정보를 소정의 자동 인식된 통신모듈을 통해 외부로 전송되도록 제어하며,
   상기 모듈화 센서부와 상기 모듈화 통신부를 원하는 센서 모듈과 통신 모듈로 선택하여 구동시킬 수 있고, 기 구성된 센서 모듈과 통신 모듈을 자유롭게 제거하거나 다른 것으로 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항에 있어서, 상기 센서모듈 인터페이스는 복수의 센서모듈 인터페이스를 포함하며, 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯과 상기 복수의 센서모듈 인터페이스는 서로 일 대 일로 짝을 이뤄 서로 독립된 복수의 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스 블록으로 구성되며, 상기 복수의 장착슬롯 일체형 센서모듈 인터페이스 블록은 상기 플랫폼 바디에 필요에 따라 선택적으로 탈착가능하게 장착될 수 있는 것을 특징으로 하는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 제어부는 마이크로프로세서로 구성하되, 필요에 따라 복수의 마이크로프로세서로 확장할 수 있는 모듈화 구조로 구성되는 것을 특징으로 하는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치.
8. 삭제
9. 제1항에 있어서, 상기 복수의 센서모듈 각각은 고유의 식별정보를 저장하고 있고, 상기 제어부는 상기 모듈화 센서부를 구성하는 전체 센서모듈들 각각의 식별정보와 구동 프로그램을 저장하고 있으며,
   상기 제어부는 상기 센서모듈 장착슬롯에 임의의 센서모듈이 장착되면 상기 센서모듈 인터페이스를 통해 상기 임의의 센서모듈의 식별정보를 제공받아 그 식별정보에 대응되는 센서모듈의 구동 프로그램을 실행하여 상기 임의의 센서모듈이 정상적으로 동작할 수 있게 제어하는 것을 특징으로 하는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 복수의 통신모듈 각각은 고유의 식별정보를 저장하고 있고, 상기 제어부는 상기 모듈화 통신부를 구성하는 전체 통신모듈들 각각의 식별정보와 구동 프로그램을 저장하고 있으며,
    상기 제어부는 상기 통신모듈 장착슬롯에 임의의 통신모듈이 장착되면 상기 통신모듈 인터페이스를 통해 상기 임의의 통신모듈의 식별정보를 제공받아 그 식별정보에 대응되는 통신모듈의 구동 프로그램을 실행하여 상기 임의의 통신모듈이 정상적으로 동작할 수 있게 제어하는 것을 특징으로 하는 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치.
11. 삭제
12. 한 개 이상의 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치;
    처리부; 및
    구동부를 구비하며,
    상기 모듈화 스마트 센서-플러그 플랫폼 장치는,
    플랫폼 바디;
    외부 전원과 부하에 각각 전기적으로 연결되는 제1 및 제2 전기접속부; 상기 제1 및 제2 전기접속부를 전기적으로 연결하는 전선로; 및 상기 전선로 상의 소정 지점에 배치되어 스위칭 신호에 응하여 상기 전선로를 개폐시키는 전선로 개폐 스위치를 포함하며, 상기 플랫폼 바디에 마련되는 전력전달부;
    상기 플랫폼 바디 내에 설치되고 소정의 내장 프로그램을 실행하여 제어를 수행하는 제어부;
    상기 전력전달부를 통해 부하로 공급되는 전류량을 검출하는 전류센서를 적어도 포함하며, 서로 물리적으로 독립된 모듈로 구성되며, 각각은 동일한 배열의 제1 접속핀을 포함하며, 각각 소정 대상의 물리적 또는 화학적인 양이나 그 변화를 검출하여 그 검출 데이터를 출력하는 복수의 센서모듈; 각각은 상기 제1 접속핀과 동일한 배열의 제1 접속단자공을 포함하여 상기 복수의 센서모듈 중 어떤 것이라도 장착되어 전기적 연결을 제공해주고, 상기 플랫폼 바디에 일체형으로 마련되며, 상기 복수의 센서 모듈이 필요에 따라 선택적으로 탈착가능하게 장착될 수 있도록 마련된 복수의 센서모듈 장착슬롯; 및 상기 플랫폼 바디에 내장 설치되며, 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯에 각각 장착되는 한 개 이상의 센서모듈을 상기 제어부에 구별 가능하게 전기적으로 연결시켜주는 센서모듈 인터페이스를 포함하는 모듈화 센서부; 및
    서로 물리적으로 독립된 모듈로 구성되며, 각각은 동일한 배열의 제2 접속핀을 포함하며, 각각 서로 다른 통신방식으로 외부와 통신을 수행할 수 있는 복수의 통신모듈; 각각은 상기 제2 접속핀과 동일한 배열의 제2 접속단자공을 포함하여 상기 복수의 통신모듈 중 어떤 것이라도 장착되어 전기적 연결을 제공해주고, 상기 복수의 통신 모듈이 필요에 따라 선택적으로 탈착가능하게 장착될 수 있도록 마련된 복수의 통신모듈 장착슬롯; 및 상기 복수의 통신모듈 장착슬롯에 장착되는 한 개 이상의 통신모듈을 상기 제어부에 구별 가능하게 전기적으로 연결시켜주는 통신모듈 인터페이스를 포함하는 모듈화 통신부를 구비하고,
    상기 제어부는, 상기 한 개 이상의 통신모듈이 수신하여 전달하는 상기 전선로의 개폐에 관한 제어신호에 기초하여 상기 스위칭 신호를 생성하여 상기 전력전달부에 제공하고, 상기 복수의 센서모듈 장착슬롯에 장착되는 한 개 이상의 센서모듈을 자동으로 인식하여 정상적으로 구동하도록 해주고, 장착된 한 개 이상의 센서모듈이 생성한 센싱정보를 제공받아 저장하고, 상기 복수의 통신모듈 장착슬롯에 장착되는 한 개 이상의 통신모듈을 자동으로 인식하여 정상적으로 구동하도록 해주되 상기 복수의 통신모듈 장착슬롯에 장착된 통신모듈이 복수인 경우 그 복수의 통신모듈을 미리 정해진 우선순위에 따라 자동으로 선순위 통신모듈을 선택하여 작동하도록 제어하고, 선순위 통신모듈이 작동 불가 시에 그의 후순위 통신모듈이 작동하도록 자동 제어하며, 저장해둔 센싱정보를 소정의 자동 인식된 통신모듈을 통해 외부로 전송되도록 제어하며,
    상기 모듈화 센서부와 상기 모듈화 통신부를 원하는 센서 모듈과 통신 모듈로 선택하여 구동시킬 수 있고, 기 구성된 센서 모듈과 통신 모듈을 자유롭게 제거하거나 다른 것으로 교체할 수 있는 것을 특징으로 하는 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템.
13. 제12항에 있어서, 상기 처리부와 상기 구동부의 적어도 어느 하나는 모듈화 구조로 구성된 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템.
14. 제12항에 있어서, 상기 구동부는 릴레이 스위칭 또는 알람의 방법으로 구동되는 것을 특징으로 하는 모듈화 스마트 센서-플러그 시스템.

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