KR102114351B1 - Lpwa 기반 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템 - Google Patents

Lpwa 기반 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템 Download PDF

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Abstract

저전력 광역 네트워크(Low Power Wide Area, LPWA) 기반 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템으로서, 로라(LoRa) 통신망을 이용하여 센싱 정보를 송신하는 IoT 센서를 탐색하고, 상기 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 상기 IoT 센서의 장애 발생 여부를 판단하며, 상기 IoT 센서의 장애 발생시 상기 IoT 센서를 재시동시키며, 상기 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 송신하는 통합게이트웨이, 그리고 로라 통신망을 이용하여 상기 통합게이트웨이로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 재난 발생 여부를 판단하고, 재난 발생시 국가 재난망 및 사용자 단말에게 재난 알림 메시지를 송신하는 재난관리 서버를 포함하는 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템이 제공된다.

Description

LPWA 기반 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템{LOW POWER INTEGRATED GATEWAY SYSTEM FOR DISASTER MANAGEMENT BASED ON LPWA}
본 발명은 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템에 관한 것으로, 특히 LPWA를 기반으로 IoT 센서 자동 탐색 및 장애 관리 기능을 제공하는 센서노드를 통합한 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템에 관한 것이다.
IoT를 적용한 안전 관련 서비스와 관련하여, 모바일 광대역 공공안전 통신시장은 LTE 기술의 발전을 비롯하여 실시간 정보전송, 더욱 향상된 공공안전 운영에 대한 필요성이 증대되고 있다. 정부의 공공안전 통신망구축 계획의 확대 등을 주요 요인으로 인하여 성장이 지속되고 있다.
종래의 재난관리 시스템은 시스템 구축 및 유지를 위해 높은 비용이 소요되는 문제점이 있었다. 또한, 종래의 재난관리 시스템은 통신 거리가 짧아서 재난알림을 위한 정보 수집에 적합하지 않았고, 게이트웨이 유지 및 보수에 많은 비용이 요구되는 문제점이 있었다.
이에 따라, 저비용으로 통신환경이 열악한 지역에서도 로컬(Local) 통신망을 구축할 수 있고, 기존 센서의 활용성을 높일 수 있으며, 저전력으로 게이트웨이 전력 관리가 가능한 게이트웨이 기술이 요구된다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 저비용으로 통신환경이 열악한 지역에서도 로컬(Local) 통신망을 구축할 수 있고, 기존 센서의 활용성을 높일 수 있으며, 저전력으로 게이트웨이 전력 관리가 가능한 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템을 제공하는 것이다.
한 실시예에 따르면, 저전력 광역 네트워크(Low Power Wide Area, LPWA) 기반 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템이 제공된다. 상기 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템은 로라(LoRa) 통신망을 이용하여 센싱 정보를 송신하는 IoT 센서를 탐색하고, 상기 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 상기 IoT 센서의 장애 발생 여부를 판단하며, 상기 IoT 센서의 장애 발생시 상기 IoT 센서를 재시동시키며, 상기 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 송신하는 통합게이트웨이, 그리고 로라 통신망을 이용하여 상기 통합게이트웨이로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 재난 발생 여부를 판단하고, 재난 발생시 국가 재난망 및 사용자 단말에게 재난 알림 메시지를 송신하는 재난관리 서버를 포함한다.
상기 통합게이트웨이는, 상기 로라 통신망을 이용하여 센서 탐색 신호를 송출하고, 탐색된 상기 IoT 센서에 대해 연결을 시도하고 연결 상태를 확인하며, 상기 IoT 센서로부터 센싱 정보가 수신되지 않으면 통신 프로토콜을 변경하고, 상기 IoT 센서로부터 센싱 정보가 수신되면 데이터베이스에 상기 IoT 센서의 프로파일을 생성하는 센서노드부를 포함할 수 있다.
상기 센서노드부는, 상기 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 상기 IoT 센서의 장애 발생 여부를 판단하며, 상기 IoT 센서의 장애 발생으로 판단되면, 상기 IoT 센서에게 재시동 신호를 송신하며, 상기 IoT 센서의 장애 발생으로 판단되지 않으면, 미리 설정된 주기마다 상기 IoT 센서로부터 센싱 정보를 수신할 수 있다.
상기 통합게이트웨이는, 상기 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 로라 통신망을 이용하여 상기 재난관리 서버에게 송신하는 통신부, 태양열을 이용하여 전력을 생산하는 태양열 충전부, 상기 태양열 충전부에서 생산된 전력을 통해 충전되는 배터리, 및 상기 태양열 충전부에 의한 배터리 충전 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 게이트웨이부를 더 포함할 수 있다.
한 실시예에 따르면, 저전력 광역 네트워크(Low Power Wide Area, LPWA) 기반 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템이 제공된다. 상기 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템은 로라(LoRa) 통신망을 이용하여 센싱 정보를 송신하는 IoT 센서를 탐색하고, 상기 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 상기 IoT 센서의 장애 발생 여부를 판단하며, 상기 IoT 센서의 장애 발생시 상기 IoT 센서를 재시동시키며, 상기 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 송신하는 통합게이트웨이, 그리고 로라 통신망을 이용하여 상기 통합게이트웨이로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 재난 발생 여부를 판단하고, 재난 발생시 국가 재난망 및 사용자 단말에게 재난 알림 메시지를 송신하는 재난관리 서버를 포함하고, 상기 통합게이트웨이는, 상기 로라 통신망을 이용하여 센서 탐색 신호를 송출하고, 탐색된 상기 IoT 센서에 대해 연결을 시도하고 연결 상태를 확인하며, 상기 IoT 센서로부터 센싱 정보가 수신되지 않으면 통신 프로토콜을 변경하고, 상기 IoT 센서로부터 센싱 정보가 수신되면 데이터베이스에 상기 IoT 센서의 프로파일을 생성하는 센서노드부, 및 상기 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 로라 통신망을 이용하여 상기 재난관리 서버에게 송신하는 통신부, 태양열을 이용하여 전력을 생산하는 태양열 충전부, 상기 태양열 충전부에서 생산된 전력을 통해 충전되는 배터리, 및 상기 태양열 충전부에 의한 배터리 충전 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 게이트웨이부를 포함한다.
상기 센서노드부는, 상기 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 상기 IoT 센서의 장애 발생 여부를 판단하며, 상기 IoT 센서의 장애 발생으로 판단되면, 상기 IoT 센서에게 재시동 신호를 송신하며, 상기 IoT 센서의 장애 발생으로 판단되지 않으면, 미리 설정된 주기로 상기 IoT 센서로부터 센싱 정보를 수신할 수 있다.
저비용으로 통신환경이 열악한 지역에서도 로컬(Local) 통신망을 구축할 수 있고, 기존 센서의 활용성을 높일 수 있으며, 저전력으로 게이트웨이 전력 관리가 가능하다.
센서노드와 게이트웨이가 하나로 통합되어 구축 및 관리가 용이하고, 망구성을 단순화할 수 있다.
자체 전력 관리를 통해 게이트웨이의 성능 유지 기간 및 수명을 증가시킬 수 있다.
LPWA 로컬 통신망(자가망) 구축이 가능하여 통신환경이 열악한 지역에서도 응용서비스를 제공할 수 있다.
로컬 통신망 사용자뿐만 아니라 다른 플랫폼 및 공공기관에 재난 정보를 제공함으로써, 공공 안전에 기여할 수 있다.
도 1은 한 실시예에 따른 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템의 블록도이다.
도 2는 한 실시예에 따른 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템의 센서노드부의 동작 내용의 흐름도이다.
도 3은 한 실시예에 따른 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템의 센서노드부의 동작 내용을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 한 실시예에 따른 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템의 센서노드부의 동작 내용의 흐름도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
도 1은 한 실시예에 따른 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템의 블록도이다. 도 2는 한 실시예에 따른 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템의 센서노드부의 동작 내용의 흐름도이다. 도 3은 한 실시예에 따른 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템의 센서노드부의 동작 내용을 설명하기 위한 도면이다. 도 4는 한 실시예에 따른 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템의 센서노드부의 동작 내용의 흐름도이다.
도 1을 참조하면, 한 실시예에 따른 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템은 IoT 센서(10), 통합게이트웨이(100), 및 재난관리 서버(200)를 포함한다.
IoT 센서(10)는 저전력 광역 네트워크(Low Power Wide Area, LPWA) 로라(LoRa) 통신망을 이용하여 센싱 정보를 송신한다. IoT 센서(10)는 미리 설정된 구역에 설치되어 실시간 정보를 수집할 수 있다. IoT 센서(10)는 한 실시예로서, 영상촬영장치, 온도센서, 습도센서, 가스센서, 압력센서, 화재감지 센서 등일 수 있다.
센싱 정보는 한 실시예로서, 온도, 습도, 풍속, 풍량 등의 기상정보, 적외선 영상데이터, 가스농도, 압력 정보 등을 포함할 수 있다.
통합게이트웨이(100)는 로라(LoRa) 통신망을 이용하여 센싱 정보를 송신하는 IoT 센서(10)를 탐색하고, IoT 센서(10)로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 IoT 센서(10)의 장애 발생 여부를 판단하며, IoT 센서(10)의 장애 발생시 IoT 센서(10)를 재시동시키며, LPWA 로라 통신망을 이용하여 IoT 센서(10)로부터 수신한 센싱 정보를 재난관리 서버(200)에게 송신한다.
통합게이트웨이(100)는 한 실시예로서, 센서노드부(110) 및 게이트웨이부(120)를 포함할 수 있다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 센서노드부(110)는 로라 통신망을 이용하여 센서 탐색 신호를 송출하고(S210), 탐색된 IoT 센서(10)에 대해 연결을 시도하고 연결 상태를 확인하며(S220), IoT 센서(10)로부터 센싱 정보 수신 가능 여부를 판단하며(S230), IoT 센서(10)로부터 센싱 정보가 수신되지 않으면 통신 프로토콜을 변경하며(S231), IoT 센서(10)로부터 센싱 정보가 수신되면 데이터베이스에 IoT 센서(10)의 프로파일을 생성한다(S232).
도 4를 참조하면, 센서노드부(110)는 시스템에 등록된 IoT 센서(10)로부터 센싱 정보를 수신하고(S410), 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 IoT 센서(10)의 장애 발생 여부를 판단하며(S420), IoT 센서(10)의 장애 발생으로 판단되면, IoT 센서(10)에게 재시동 신호를 미리 설정된 횟수 이상 송신하였는지 여부를 판단하며(S430), 재시동 신호 송신 횟수가 미리 설정된 횟수보다 적으면 IoT 센서(10)에게 재시동 신호를 송신하며(S431), 재시동 신호 송신 횟수가 미리 설정된 횟수보다 많으면 재난관리 서버(200)에게 재시동 불가임을 알리는 메시지를 송신한다(S432). 센서노드부(110)는 IoT 센서(10)의 장애 발생으로 판단되지 않으면, 미리 설정된 주기마다 IoT 센서(10)로부터 센싱 정보를 수신한다(S440).
센서노드부(110)는 한 실시예로서, 탐색부(111) 및 관리부(112)를 포함할 수 있다.
탐색부(111)는 로라 통신망을 이용하여 센서 탐색 신호를 송출하고, 센서 탐색 신호에 대응하는 응답 신호를 송신한 IoT 센서(10)에게 연결 요청 메시지를 송신하고, IoT 센서(10)로부터 응답 신호가 수신되는 지 여부를 통해 IoT 센서(10)와의 연결 상태를 확인한다.
관리부(112)는 IoT 센서(10)에게 정보 요청 메시지를 송신한 이후, IoT 센서(10)로부터 센싱 정보가 수신되지 않으면 통신 프로토콜을 변경한다. 관리부(112)는 IoT 센서(10)에게 정보 요청 메시지를 송신한 이후, IoT 센서(10)로부터 센싱 정보가 수신되면 데이터베이스에 IoT 센서(10)의 프로파일을 생성하고 시스템에 등록한다.
관리부(112)는 시스템에 등록된 IoT 센서(10)로부터 센싱 정보를 수신하고, 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 IoT 센서(10)의 장애 발생 여부를 판단한다. 미리 저장된 기준 데이터는 재난이 발생하지 않을 때와 재난이 발생할 때의 센싱 정보일 수 있다. 관리부(112)는 IoT 센서(10)로부터 수신한 센싱 정보가 재난이 발생하지 않을 때와 재난이 발생할 때의 센싱 정보에 포함되지 않으면, 센서 장애 발생 또는 센서 오류 발생으로 판단할 수 있다.
관리부(112)는 IoT 센서(10)의 장애 발생으로 판단되면, IoT 센서(10)에게 재시동 신호를 미리 설정된 횟수 이상 송신하였는지 여부를 판단한다. 미리 설정된 횟수는 설정에 따라 달라질 수 있는 값이다. 미리 설정된 횟수는 한 실시예로서, 10회일 수 있다.
관리부(112)는 재시동 신호 송신 횟수가 미리 설정된 횟수보다 적으면 IoT 센서(10)에게 재시동 신호를 송신하고, 재시동 신호 송신 횟수가 미리 설정된 횟수보다 많으면 재난관리 서버(200)에게 재시동 불가임을 알리는 메시지를 송신한다. 센서의 장애 발생 여부 판단 및 재시동 신호 송신을 통해 센서의 오류 발생을 1차적으로 해결할 수 있고, 센서로부터 수신한 정보의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
관리부(112)는 IoT 센서(10)의 장애 발생으로 판단되지 않으면, 미리 설정된 주기마다 IoT 센서(10)로부터 센싱 정보를 수신한다. 미리 설정된 주기는 설정에 따라 달라질 수 있는 값이다.
게이트웨이부(120)는 한 실시예로서, 통신부(121), 태양열 충전부(122), 배터리(123), 및 제어부(124)를 포함할 수 있다.
통신부(121)는 IoT 센서(10)로부터 수신한 센싱 정보를 LPWA 로라 통신망을 이용하여 재난관리 서버(200)에게 송신한다.
태양열 충전부(122)는 태양열을 이용하여 전력을 생산한다. 태양열 충전부(122)는 한 실시예로서, 통합게이트웨이(100)의 외부 방수 케이스에 배치되며, 복수의 태양열 패널을 포함할 수 있다.
배터리(123)는 태양열 충전부(122)에서 생산된 전력을 통해 충전된다.
제어부(124)는 태양열 충전부(122)에 의한 배터리(123) 충전 동작 및 배터리(123)를 통한 전력 사용량을 제어한다.
재난관리 서버(200)는 LPWA 로라 통신망을 이용하여 통합게이트웨이(100)로부터 수신한 센싱 정보를 미리 설정된 기준 데이터와 비교하여 재난 발생 여부를 판단하고, 재난 발생시 국가 재난망(30) 및 사용자 단말(50)에게 재난 알림 메시지를 송신한다.
국가 재난망(30)은 한 실시예로서, 국가 재난 관리 기관, 소방서, 경찰서, 병원 등의 유관기관일 수 있고, 사용자 단말(50)은 국가 재난 알림 어플이 설치된 단말일 수 있다.
재난관리 서버(200)는 한 실시예로서, 재난 발생으로 판단되면, 드론(70)에게 재난 발생 지역으로 이동하여 영상을 촬영하도록 제어명령을 송신할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (6)

  1. 저전력 광역 네트워크(Low Power Wide Area, LPWA) 기반 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템으로서,
    로라(LoRa) 통신망을 이용하여 센싱 정보를 송신하는 IoT 센서를 탐색하고, IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 송신하는 통합게이트웨이, 그리고
    로라 통신망을 이용하여 상기 통합게이트웨이로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여 재난 발생 여부를 판단하고, 재난 발생시 국가 재난망 및 사용자 단말에게 재난 알림 메시지를 송신하는 재난관리 서버
    를 포함하고,
    상기 통합게이트웨이는
    로라 통신망을 이용하여 센서 탐색 신호를 송출하고, 탐색된 IoT 센서에 대해 연결을 시도하고 연결 상태를 확인하며, IoT 센서로부터 센싱 정보 수신 가능 여부를 판단하며, IoT 센서로부터 센싱 정보가 수신되지 않으면 통신 프로토콜을 변경하며, IoT 센서로부터 센싱 정보가 수신되면 IoT 센서의 프로파일을 등록하며, 등록된 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 미리 저장된 기준 데이터와 비교하여, 등록된 IoT 센서의 장애 발생 여부를 판단하며, 등록된 IoT 센서의 장애 발생으로 판단되면 등록된 IoT 센서에게 재시동 신호를 미리 설정된 횟수 이상 송신하였는지 여부를 판단하며, 재시동 신호 송신 횟수가 미리 설정된 횟수보다 적으면 등록된 IoT 센서에게 재시동 신호를 송신하며, 재시동 신호 송신 횟수가 미리 설정된 횟수보다 많으면 상기 재난관리 서버에게 재시동 불가임을 알리는 메시지를 송신하는 센서노드부를 포함하고,
    상기 재난관리 서버는
    재난 발생으로 판단되면, 재난 발생 지역으로 이동하여 영상을 촬영하도록 하는 제어명령을 드론에게 송신하는 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에서,
    상기 센서노드부는,
    등록된 IoT 센서의 장애 발생으로 판단되지 않으면, 미리 설정된 주기마다, 등록된 IoT 센서로부터 센싱 정보를 수신하는, 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템.
  4. 제1항에서,
    상기 통합게이트웨이는,
    등록된 IoT 센서로부터 수신한 센싱 정보를 로라 통신망을 이용하여 상기 재난관리 서버에게 송신하는 통신부, 태양열을 이용하여 전력을 생산하는 태양열 충전부, 상기 태양열 충전부에서 생산된 전력을 통해 충전되는 배터리, 및 상기 태양열 충전부에 의한 배터리 충전 동작을 제어하는 제어부를 포함하는 게이트웨이부를 더 포함하는, 재난 관리용 저전력 통합게이트웨이 시스템.


  5. 삭제
  6. 삭제
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