KR102160029B1 - 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반 - Google Patents
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Abstract
지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반이 제공된다. 배터리는 케이스에 구비되고, 안테나 연결부는 안테나와 연결되고, 아날로그 센서 연결부는 지하 시설물에 장착되어 상기 지하 시설물의 용도에 따라 지정된 상태를 센싱하는 다수의 아날로그 센서들과 연결되며, SIM 카드는 다수의 아날로그 센서들에 의해 센싱되는 상태 센싱 정보를 안테나를 통해 지상에 위치하는 외부 기기로 전송하도록 한다.
Description
본 발명은 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반에 관한 것이다.
최근 지하 매설물의 노후화, 잘못된 공사 또는 관리의 어려움으로 상수관로 부실로 인한 도로 파손 및 붉은 수돗물 공급, 하수관로 부실로 인한 싱크홀 및 하천 수질 사고 발생, 난방관로 파손으로 인한 사망 사고 발생, 가스관 파손으로 인한 폭발 사고 발생, 공동구 화재로 인한 통신 서비스 단절, 송유관의 불법 기름 탈취 등 다양한 사회적 문제가 일어나고 있다.
한편, 센싱 기술의 발달로 인하여 도시 시설물에 대한 모니터링이 교통, 방범 등에서 활성화되고 있으나, 상술한 지하 시설물에 대해서는 여전히 모니터링이 어렵다.
이는 지하 시설물의 대부분이 도로 또는 인도 아래에 존재하여 전기 및 센서를 매설하기 위한 굴착 공사를 필요로 하며, 또한, 도 1에 도시된 것처럼 대형 현장제어반을 필요로 하기 때문이다.
도 1의 경우, 지하 시설물에 장착된 센서는 유선으로 상시 전원을 공급받고, 센싱된 정보를 현장 제어반으로 전송하기 위해 다수의 유선들을 구비한다. 또한, 대형의 현장 제어반은 유량 또는 수위 등 측정 목적, 측정할 장소의 특성, 측정 방법에 따라 현장 제어반 내에 구비되는 변환기와 센싱 장치가 변경되어야 하나 일률적으로 제공되고 있다. 예를 들어, 한 장소에서 유량과 수질을 측정하기 위해서는 유량 측정을 위한 하나의 변환기와 수질 측정을 위한 변환기가 각각 설치되어야 하며, 변환기들은 각각 유량 센서 및 수질 센서와 센서 케이블들을 통해 연결된다.
또한, 배터리 기반의 이동식 측정 장비가 있으나 이는, 운영자가 직접 맨홀로 진입하여 데이터를 수거하여야 하므로 사고 위험도가 높고 데이터 수집에 불편함이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 휴대, 이동 및 설치가 용이한 소형 현장 제어반을 이용하여 상하수도와 관련된 상태를 센싱하고 이를 취합하거나 또는 외부기기로 전송할 수 있는 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반을 제시하는 데 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 수단으로서, 본 발명의 실시 예에 따르면, 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반은, 케이스; 상기 케이스에 구비되는 배터리; 안테나와 연결되는 안테나 연결부; 지하 시설물에 장착되어 상기 지하 시설물의 용도에 따라 지정된 상태를 센싱하는 다수의 아날로그 센서들과 연결되는 아날로그 센서 연결부; 및 상기 케이스에 구비되고, 상기 다수의 아날로그 센서들에 의해 센싱되는 상태 센싱 정보를 상기 안테나를 통해 외부 기기로 전송하도록 하는 SIM(Subscriber Identification Module: 가입자 식별 모듈) 카드;를 포함한다.
상기 아날로그 센서 연결부는 멀티 커넥터를 이용하여 다수의 아날로그 센서들과 동시에 연결되며, 상기 다수의 아날로그 센서들로부터 서로 다른 상태 센싱 정보를 수신한다.
상기 지하 시설물이 상수관 및 난방관 중 하나인 경우, 상기 다수의 아날로그 센서들은 유량 센서, 수질 센서, 음파 센서 및 뚜껑 개폐 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 지하 시설물이 하수관인 경우, 상기 다수의 아날로그 센서들은 수위 센서, 유량 센서, 수질 센서 및 뚜껑 개폐 센서 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 지하 시설물이 가스관 및 송유관 중 하나인 경우, 상기 다수의 아날로그 센서들은 유량 센서, 음파 센서 및 뚜껑 개폐 센서 중 적어도 하나를 포함한다.
상기 지하 시설물의 구동을 위한 구동장치와 연결되어 구동 제어 신호를 전송하는 디지털 연결부;를 더 포함하고, 상기 SIM 카드는 상기 외부 기기로부터 상기 구동 제어 신호를 수신하면, 상기 디지털 연결부를 통해 구동 제어 신호가 상기 구동장치로 전송되도록 한다.
상기 지하 시설물에 장착되어 RS485 통신 방식 및 RS232 통신 방식 중 하나를 이용하여 통신하는 다수의 시리얼 센서들과 연결되는 시리얼 센서 연결부;를 더 포함하고, 상기 SIM 카드는 상기 시리얼 센서들에 의해 센싱되는 상태 센싱 정보를 상기 안테나를 통해 외부 기기로 전송하도록 한다.
본 발명에 따르면, 스마트 현장 제어반을 소형으로 제작함으로써 맨홀에 설치 및 이동이 용이하고, SIM 카드를 장착함으로써 데이터 통신에 제한받지 않고 통신이 가능한 곳이라면 어디서나 사용이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 기존의 고정식 현장 제어반 및 고정식 센싱 장치를 이용한 계측 시스템을 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반이 설치된 현장을 간단히 보여주는 도면
도 3은 도 2에 도시된 스마트 현장 제어반의 사시도,
도 4는 스마트 현장 제어반을 도시한 블록도
도 5는 스마트 현장 제어반과 다수의 센서들이 멀티 커넥터에 의해 연결되는 예를 도시한 도면, 그리고,
도 6은 본 발명의 실시 예에 의해 문제 발생 지역을 신속히 파악할 수 있는 효과를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반이 설치된 현장을 간단히 보여주는 도면
도 3은 도 2에 도시된 스마트 현장 제어반의 사시도,
도 4는 스마트 현장 제어반을 도시한 블록도
도 5는 스마트 현장 제어반과 다수의 센서들이 멀티 커넥터에 의해 연결되는 예를 도시한 도면, 그리고,
도 6은 본 발명의 실시 예에 의해 문제 발생 지역을 신속히 파악할 수 있는 효과를 보여주는 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시 예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다.
본 명세서에서 어떤 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템이 프로그램 또는 소프트웨어로 이루어진 구성요소를 포함한다고 언급되는 경우, 명시적인 언급이 없더라도, 그 엘리먼트, 구성요소, 장치, 또는 시스템은 그 프로그램 또는 소프트웨어가 실행 또는 동작하는데 필요한 하드웨어(예를 들면, 메모리, CPU 등)나 다른 프로그램 또는 소프트웨어(예를 들면 운영체제나 하드웨어를 구동하는데 필요한 드라이버 등)를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
또한, 어떤 엘리먼트(또는 구성요소)가 구현됨에 있어서 특별한 언급이 없다면, 그 엘리먼트(또는 구성요소)는 소프트웨어, 하드웨어, 또는 소프트웨어 및 하드웨어 어떤 형태로도 구현될 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시 예들을 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다.
어떤 경우에는, 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 별 이유 없이 혼돈이 오는 것을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반(100)이 설치된 현장을 간단히 보여주는 도면이다.
도 2를 참조하면, 스마트 현장 제어반(100)은 다수의 센서들(10~40)과 연결되며, 지하에, 예를 들어, 맨홀 내에 설치될 수 있다. 다수의 센서들(10~40)은 지하 시설물에 장착되어 지하 시설물의 용도에 따라 지정된 상태를 센싱하고, 센싱된 결과, 즉, 상태 센싱 정보를 스마트 현장 제어반(100)으로 전송할 수 있다.
다수의 센서들(10~40)은 아날로그 방식으로 통신하는 아날로그 센서 또는 시리얼 방식으로 통신하는 시리얼 센서일 수 있다.
다수의 센서들(10~40)은 거리, 수위 및 부피를 측정하는 수위 센서, 유속 센서, 염분을 측정하는 수질 센서, 용존 산소를 측정하는 수질 센서, pH, 산화 환원 반응을 측정하는 수질 센서, 탁도를 측정하는 수질 센서, 강우 센서 등 다양한 센서들을 포함할 수 있다.
지하 시설물은 예를 들어, 유체와 관련된 상수관, 하수관, 난방관, 가스관 및 송유관, 통신을 위한 통신관 및 전원 공급을 위한 전원관을 포함할 수 있다.
스마트 현장 제어반(100)은 무선 통신망을 통해 상태 센싱 정보를 지상에 위치하는 외부 기기(200)로 전송할 수 있다.
외부 기기(200)는 PLC(Programmable Logic Controller), RTU(원격 단말 장치: Remote Terminal Unit), 지하 시설 관제 서버 등 지하 시설물을 관리하는 장치들 중 하나일 수 있으며, 스마트 현장 제어반(100)이 매설된 지역에 위치하거나, 모든 스마트 현장 제어반들로부터 상태 센싱 정보를 수집, 저장, 분석하는 관제 센터에 위치할 수 있다.
외부 기기(200)는 수신된 상태 센싱 정보를 수집, 저장 또는 분석하여 지하 시설물의 상태를 파악하고, 필요한 경우 지하 시설물의 구동을 제어할 수 있다.
예를 들어, 수신된 상태 센싱 정보 중 상수관의 수위가 기준값을 초과한 경우, 외부 기기(200)는 펌프를 구동하여 상수관 내의 물을 외부로 배출시키고, 이 때 다른 상수관으로 물이 유입되는 것을 막기 위해 밸브를 잠그도록 하는 구동 제어 신호를 생성하여 스마트 현장 제어반(100)으로 전송할 수 있다. 스마트 현장 제어반(100)은 수신된 구동 제어 신호를 펌프 또는 밸브에게 전송하여 펌프 또는 밸브가 구동 제어 신호에 대응하는 동작을 수행하도록 할 수 있다.
도 3은 도 2에 도시된 스마트 현장 제어반(100)의 사시도, 도 4는 스마트 현장 제어반(100)을 도시한 블록도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 현장 제어반(100)은 케이스(110), 안테나(120), 안테나 연결부(125), 배터리(130), 전원 연결부(135), 아날로그 센서 연결부(140), 시리얼 센서 연결부(145), 디지털 연결부(150), 통신 인터페이스부(155), SIM(Subscriber Identification Module: 가입자 식별 모듈) 카드(160), 메모리(170) 및 제어부(180)를 포함할 수 있다.
케이스(110)는 스마트 현장 제어반(100)을 외부 충격으로부터 보호하는 하우징 역할을 한다. 배터리(130), 통신 인터페이스부(155), SIM 카드(160), 메모리(170) 및 제어부(180)는 케이스(110)의 내부에 구비되고, 안테나 연결부(125), 전원 연결부(135), 아날로그 센서 연결부(140), 시리얼 센서 연결부(145) 및 디지털 연결부(150)는 도 3에 도시된 것처럼 케이스(110)의 외면에 구비될 수 있다.
안테나(120)는 케이스(100)에 구비되는 안테나 연결부(125)를 통해 연결되며, 외부 기기(200)에게 상태 센싱 정보를 전송하거나 구동 제어 신호, 스마트 현장 제어반(100)의 동작 제어 신호를 외부 기기(200)로부터 수신할 수 있다.
배터리(130)는 케이스(110) 내부에 장착되어 스마트 현장 제어반(100)에게 전원을 공급한다.
전원 연결부(135)는 배터리(130)가 방전되거나 관리자에 의해 상시 전원 사용 모드로 설정되면, 외부의 전력 공급 장치로부터 전력선(PL: Power Line)을 통해 상용 전원을 공급받아 스마트 현장 제어반(100)에게 공급할 수 있다. 또한, 전원 연결부(135)는 태양열 모듈에 의해 생성된 태양 에너지를 태양열 모듈로부터 제공받아 전원을 공급할 수도 있다.
아날로그 센서 연결부(140)는 다수의 아날로그 센서들과 연결되어 아날로그 센서들이 센싱한 정보(이하, '상태 센싱 정보'라 한다)를 수신할 수 있다.
아날로그 센서 연결부(140)는 도 5에 도시된 것처럼 멀티 커넥터(50)에 의해 다수의 아날로그 센서들(예를 들어, 최대 4개)과 동시에 연결되어 각 아날로그 센서로부터 서로 다른 상태 센싱 정보를 수신할 수 있다. 최대 4개는 일 예로서 이에 한정되지 않는다. 다수의 아날로그 센서들은 지하 시설물에 장착되어 지하 시설물의 용도에 따라 지정된 상태를 센싱할 수 있다.
[표 1]은 지하 시설물의 용도에 따라 지하 시설물에서 센싱 가능한 상태 정보를 보여준다.
[표 1]에서 '수위, 유량, 수질, 음파, 뚜껑 개폐, 맨홀 침수, 화재 감시'는 센서가 센싱하는 정보의 종류이다.
[표 1]을 참조하면, 지하 시설물이 상수관 및 난방관 중 하나인 경우, 상수관 또는 난방관에 장착되는 아날로그 센서들은 유량 센서, 수질 센서, 음파 센서 및 뚜껑 개폐 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
지하 시설물이 하수관인 경우, 하수관에 장착되는 아날로그 센서들은 수위 센서, 유량 센서, 수질 센서 및 뚜껑 개폐 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
지하 시설물이 가스관 및 송유관 중 하나인 경우, 가스관 또는 송유관에 장착되는 아날로그 센서들은 유량 센서, 음파 센서 및 뚜껑 개폐 센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
지하 시설물이 통신관 및 전원관 중 하나인 경우, 통신관 또는 전원관에 장착되는 아날로그 센서들은 맨홀 침수 센서 및 화재 감시 센서를 포함할 수 있다.
또한, [표 1]에서 '제어'는 상태 센싱 정보를 분석한 결과 지하 매설물 또는 맨홀에 문제가 발생한 것으로 판단되는 경우, 문제 해결을 위해 구동 제어 신호를 해당 지하 시설물의 구동 장치에게 보내는 것을 의미한다.
예를 들어, 상수관에 장착된 수질 센서로부터 센싱된 상태 센싱 정보를 분석한 결과 수질이 오염된 것으로 판단되면, 제어부(180)는 상수관에 유입된 상수가 수급원(주택, 빌딩 등 다수)으로 공급되지 않도록 상수관의 밸브를 잠그는 구동 제어 신호와 상수관으로 이미 유입된 상수를 외부로 배출하도록 상수관과 연결된 펌프를 구동하는 구동 제어 신호를 밸브와 펌프를 구동하는 구동 장치로 전송할 수 있다.
한편, 시리얼 센서 연결부(145)는 RS485 통신 방식, RS232 통신 방식 등의 시리얼 통신을 수행하는 다수의 시리얼 센서들과 시리얼 케이블에 의해 연결될 수 있다. 시리얼 센서들은 상술한 다수의 센서들(10~40) 중 하나 이상일 수 있다. 시리얼 센서 연결부(145)는 멀티 커넥터(50)에 의해 다수의 시리얼 센서들과 연결될 수 있다.
디지털 연결부(150)는 지하 시설물의 구동을 위한 구동 장치와 디지털 케이블에 의해 연결되어 구동 제어 신호를 전송할 수 있다. 디지털 연결부(150)는 멀티 커넥터(50)에 의해 다수의 구동 장치들과 연결될 수 있다.
통신 인터페이스부(155)는 스마트 현장 제어반(100)과 외부 기기(200) 간의 통신을 지원하는 통신 회로를 포함한다. 통신 인터페이스부(155)는 LoRaWAN, 블루투스, 4G/3G/2G 등 다양한 무선 통신 방식 중 하나 이상을 지원할 수 있다. 또한, 통신 인터페이스부(155)는 SIM 카드(160)에 의한 셀룰러 로밍이 가능하고, GPS를 이용한 위치 정보 전송이 가능하다.
SIM 카드(160)는 케이스(110)에 구비되고, 다수의 아날로그 센서들에 의해 센싱되는 상태 센싱 정보를 안테나(120)를 통해 외부 기기(200)로 전송하도록 할 수 있다.
또한, SIM 카드(160)는 시리얼 센서들에 의해 센싱되는 상태 센싱 정보를 안테나(120)를 통해 외부 기기(200)로 전송하도록 할 수 있다.
또한, SIM 카드(160)는 상기 외부 기기로부터 구동 장치를 구동하기 위한 구동 제어 신호를 통신 인터페이스부(155)를 통해 수신하면, 수신된 구동 제어 신호를 제어부(180)로 전달하여 구동장치로 전송되도록 할 수도 있다.
메모리(170)는 휘발성 메모리 및/또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(170)에는 예를 들어, 스마트 현장 제어반(100)이 제공하는 기능 등을 구현 및/또는 제공하기 위하여, 구성요소들(110~180)에 관계된 명령 또는 데이터, 하나 이상의 프로그램 및/또는 소프트웨어, 운영체제 등이 저장될 수 있다.
예를 들어, 메모리(170)에 저장되는 프로그램은 다수의 센서들(10~40)로부터 수신되는 상태 센싱 정보를 SIM 카드(160)를 통해 외부 기기(200)로 전달하고, 외부 기기(200)로부터 수신되는 구동 제어 신호를 SIM 카드(160)를 통해 수신하여 구동 장치로 전달하도록 하는 프로그램을 포함할 수 있다.
또한, 메모리(170)에는 다수의 센서들(10~40)의 식별정보와 센서들(10~40)이 구비된 구동 장치의 식별정보와 위치정보가 매핑된 매핑테이블이 저장될 수 있다.
제어부(180)는 메모리(170)에 저장된 하나 이상의 프로그램을 실행하여 스마트 현장 제어반(100)의 전반적인 동작을 제어한다. 제어부(180)는 MCU(Micro Control Unit) 또는 DSP(Digital Signal Processor) 등 소형 제어 모듈일 수 있다.
예를 들어, 제어부(180)는 다수의 센서들(10~40)로부터 수신되는 상태 센싱 정보를 SIM 카드(160)와 통신 인터페이스부(155)를 통해 외부 기기(200)로 전달하도록 처리 및 제어할 수 있다. 상태 센싱 정보는 센싱값과 센서 식별정보를 포함할 수 있다. 제어부(180)는 수신되는 상태 센싱 정보의 형태(아날로그 또는 디지털), 통신 인터페이스부(155)에서 사용하는 신호 형태에 따라 상태 센싱 정보를 디지털 신호로 변환하거나 아날로그 신호로 변환하고, 대역 통과에 의한 필터링을 수행하거나 증폭하는 등의 신호 처리를 선택적으로 수행할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 외부 기기(200)로부터 수신되는 구동 제어 신호를 SIM 카드(160)로부터 전달받아 분석하여 구동을 제어할 구동 장치를 판단하고, 판단된 구동 장치로 구동 제어 신호를 전달하도록 처리 및 제어할 수 있다. 외부 기기(200)로부터 수신되는 구동 제어 신호는 제어할 구동 장치의 식별정보를 포함한다.
또한, 제어부(180)는 다수의 센서들(10~40)로부터 수신되는 상태 센싱 정보를 메모리(170)에 저장하도록 처리하고, 저장된 상태 센싱 정보를 직접 분석하여 지하 시설물의 상태를 판단할 수도 있다. 제어부(180)의 판단 결과 문제가 발생하였으며, 이를 해결하기 위해 구동 장치의 제어가 필요한 경우, 제어부(180)는 직접 구동 제어 신호를 생성하여 디지털 연결부(150)를 통해 구동 장치로 전달할 수도 있다. 이후, 수신되는 상태 센싱 정보를 분석하여 문제가 해결된 것으로 판단되면, 제어부(180)는 지하 시설물의 본래 동작으로 복귀하도록 하는 구동 제어 신호를 구동 장치로 전달할 수 있다.
또한, 제어부(180)는 배터리(130)가 방전된 경우 상시 전원 모드로 전환하고 전원 연결부(135)를 통해 상용 전원을 공급받도록 처리한다.
또한, 제어부(180)는 지하 시설물에 문제가 발생한 경우 통신 인터페이스부(155)를 통해 연결된 관리자에게 경고 문자를 발송하고, 외부 기기(200)에게 경고 데이터를 전송할 수도 있다.
[표 2] 내지 [표 7]은 스마트 현장 제어반(100)의 전반적인 성능 또는 사양을 보여주는 표이다.
[표 2]는 데이터 및 소프트웨어의 성능 또는 사양을 보여준다.
| 기능 | 내용 |
| 데이터 호스팅 | 클라우드 또는 On-Premises(물리 서버) |
| 사이버 보안 | TLS 1.2 Protocol |
| 소프트웨어 통합 | REST API |
| SCADA 통합 | CSV, DNP3, OPC-UA, FTP |
| IoT 플랫폼 소프트웨어 | 데스크탑, 태블릿 및 모바일에서 제공하는 웹 기반 |
| 데이터 내보내기 옵션 | CSV |
| 장치 메모리 | 8GB |
| 데이터 통신 | 이중화 |
| 경보 임계값 | 데이터 스트림당 최대 4개 |
| 경보 알람 | SMS, email, 음성 |
| 시스템 상태 점검 기능 | 포함 |
[표 3]은 전원(배터리 또는 상시 전원)의 성능 또는 사양을 보여준다.
| 기능 | 내용 |
| 전원 공급 장치 | 내부 리튬 배터리 교체 타입 |
| 내부 배터리 용량 | 3.9V DC 3A 32Ah |
| 총 작동 시간 | 최대 5년 이상(전송 주기에 따라 변동 가능) |
| 배터리 상태 | 잔여량 표시 기능 |
| 외부 전원 | 태양열 및 상용 전원(자동 전원 전환 기능) |
| 입력 전압 | 5-28 VDC |
[표 4]는 내부 안전(선택사항)의 성능 또는 사양을 보여준다.
| 기능 | 내용 |
| 인증 | USA/Canada Class I Div 1 Zone 0 ATEX Zone 0 IECEx |
| 내부 회로 보호 | 5-12VDC, 1.65~2.2A 전류 제한 기능 |
[표 5]는 통신 인터페이스부(155)의 성능 또는 사양을 보여준다.
| 기능 | 내용 |
| 통신 인터페이스 | 셀룰러(4G/3G/2G), LoRaWAN, 블루투스 |
| SIM card(s) | 2중 유심 슬롯 |
| 셀룰러 로밍 | 다중 네트워크 국제 유심: Data plan included, 140개국 이상 지원 |
| 구성 및 업그레이드 | 원격 접속 및 USB(Universal Serial Bus) 연결 |
| 데이터 전송 | 정기적(전송 및 수집 주기 조절 가능) |
| 안테나 | 백업용 내부안테나를 포함한 외부 안테나 지원 |
| GPS(위성 항법 시스템) | 내장 |
[표 6]은 기계 외함의 성능 또는 사양을 보여준다.
| 기능 | 내용 |
| 동작 확인 | LED 표시 |
| 치수(W, H, D) | 대략 13cm, 16cm, 7cm |
| 무게 | 대략 0.9kg |
| 재질 | Polycarbonate |
| 방수 등급 | IP 68/NEMA 6P |
| 동작 온도 | -40℃~80℃ |
| 데이터 저장 온도 | -40℃~80℃ |
[표 7]은 통합 센서의 성능 또는 사양을 보여준다.
| 기능 | 내용 |
| 센서 지원 포트 | 2포트(최대 4포트 지원-4개 센서) |
| 센서 연결 | 커넥터 타입 |
| 통신 인터페이스 | RS485, RS232, SDI-12 |
| 통신 프로토콜 | Modbus RTU, ASCII, 사용자 지정 |
| 통신 채널 | 최대 16(옵션) |
| 아날로그 채널(A/I) | 최대 4point(4-20mA, 0-27.5V) |
| 디지털 채널(D/I) | Dry contact, open collector/최대 3point(또는 2펄스) |
| 센서 전원 공급 가능 | 350mA, 12V |
[표 2]~[표 7]에서 최대 또는 최소와 함께 쓰여진 숫자는 일 예로서 이에 한정되지 않으며 변경가능하다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 의해 문제 발생 지역을 신속히 파악할 수 있는 효과를 보여주는 도면이다.
도 6을 참조하면, 기존에는 지역 시설물의 말단부만을 계측함으로써 복잡하게 설치된 지하 매설물 중 문제 지점을 감시하는데 한계가 있다. 즉, 문제 발생 시 어느 라인(예를 들어, 어느 하수관)에 문제가 발생하였는지 파악하는데 오랜 시간이 소요된다.
반면, 본 발명의 실시 예에서는 지역 시설물 내 다수 지점(●으로 표기된 감시 지점)에 스마트 현장 제어반들(100)을 설치하고 센싱함으로써 세밀한 계측을 통해 문제 지역을 신속히 파악할 수 있으며, 저비용 구축이 가능하다.
이상에서, 본 발명의 실시 예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. 즉, 본 발명의 목적 범위 안에서라면, 그 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다.
한편, 이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주하여야 할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10~40: 다수의 센서들 50: 멀티 커넥터
100: 스마트 현장 제어반 110: 케이스
120: 안테나 125: 안테나 연결부
130: 배터리 135: 전원 연결부
140: 아날로그 센서 연결부 145: 시리얼 센서 연결부
150: 디지털 연결부 155: 통신 인터페이스부
160: SIM 카드 170: 메모리
180: 제어부
100: 스마트 현장 제어반 110: 케이스
120: 안테나 125: 안테나 연결부
130: 배터리 135: 전원 연결부
140: 아날로그 센서 연결부 145: 시리얼 센서 연결부
150: 디지털 연결부 155: 통신 인터페이스부
160: SIM 카드 170: 메모리
180: 제어부
Claims (5)
- 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반에 있어서,
케이스;
상기 케이스에 구비되는 배터리;
안테나와 연결되는 안테나 연결부;
지하 시설물에 장착되어 상기 지하 시설물의 용도에 따라 지정된 상태를 센싱하는 다수의 아날로그 센서들과 연결되는 아날로그 센서 연결부;
상기 지하 시설물에 장착되어 RS485 통신 방식 및 RS232 통신 방식 중 하나를 이용하여 통신하는 다수의 시리얼 센서들과 연결되는 시리얼 센서 연결부;
상기 지하 시설물의 구동을 위한 구동장치와 연결되어 구동 제어 신호를 전송하는 디지털 연결부;
상기 케이스에 구비되고, 상기 다수의 아날로그 센서들에 의해 센싱되는 상태 센싱 정보 및 상기 시리얼 센서들에 의해 센싱되는 상태 센싱 정보 중 적어도 하나를 상기 안테나를 통해 지상에 위치하는 외부 기기로 전송하도록 하고, 상기 외부 기기로부터 구동 제어 신호를 수신하면 수신되는 구동 제어 신호를 하기 제어부로 전달하는 SIM(Subscriber Identification Module: 가입자 식별 모듈) 카드; 및
상기 상태 센싱 정보를 SIM 카드를 통해 외부 기기로 전송하도록 처리하고, 상기 SIM 카드로부터 전달받은 구동 제어 신호를 분석하여 구동을 제어할 구동 장치를 판단하고, 상기 디지털 연결부가 상기 판단된 구동 장치로 구동 제어 신호를 전달하도록 처리하는 동작 및 상기 수신되는 상태 센싱 정보를 분석하여 지하 시설물의 상태를 판단하고, 문제가 발생한 것으로 판단되는 경우 구동 제어 신호를 생성한 후 상기 디지털 연결부가 상기 판단된 구동 장치로 구동 제어 신호를 전달하도록 처리하는 동작 중 하나를 수행하는 제어부;를 포함하고,
상기 아날로그 센서 연결부는 멀티 커넥터를 이용하여 다수의 아날로그 센서들과 동시에 연결되며, 상기 다수의 아날로그 센서들로부터 서로 다른 상태 센싱 정보를 수신하고,
상기 스마트 현장 제어반은 13cm×16cm×7cm의 크기를 가지며, 지하에 매설되어 상기 지하 시설물 계측을 수행하는 것을 특징으로 하는 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반. - 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 지하 시설물이 상수관 및 난방관 중 하나인 경우, 상기 다수의 아날로그 센서들은 유량 센서, 수질 센서, 음파 센서 및 뚜껑 개폐 센서 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 지하 시설물이 하수관인 경우, 상기 다수의 아날로그 센서들은 수위 센서, 유량 센서, 수질 센서 및 뚜껑 개폐 센서 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 지하 시설물이 가스관 및 송유관 중 하나인 경우, 상기 다수의 아날로그 센서들은 유량 센서, 음파 센서 및 뚜껑 개폐 센서 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 지하 시설물 계측을 위한 스마트 현장 제어반. - 삭제
- 삭제
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