KR102180101B1 - 이중화된 환경 감시 경보 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 이중화된 환경 감시 경보 시스템은: 소정의 전압이 인가되는 (+)라인 및 상기 (+)라인과 병렬로 배치되는 (-)라인을 포함하는 감시 라인; 환경상태의 감시대상공간에 설치되되, 상기 감시라인에 연결되어, 상기 (+)라인으로부터 인가되는 전압에 의해 동작하여 환경측정값을 생성하고, 상기 (+)라인의 상기 전압을 복조하여 자신을 호출하는 호출신호를 수신하면, 상기 (-)라인으로 흐르는 전류를 변조하여 자신이 측정한 환경측정값을 전송하도록 구성된 복수의 환경감지기들; 상기 (+)라인의 일측에 연결되어 상기 (+)라인에 소정의 전압을 인가하고, 상기 (-)라인의 일측과 연결되어 상기 (-)라인으로부터 상기 전압에 의한 전류를 수신할 수 있는 제1 제어기; 상기 (+)라인의 타측에 연결되어 상기 (+)라인에 상기 전압을 인가하고, 상기 (-)라인의 타측과 연결되어 상기 (-)라인으로부터 상기 전압에 의한 상기 전류를 수신할 수 있는 제2 제어기를 포함한다.

Description

이중화된 환경 감시 경보 시스템{DUALIZED ENVIRONMENT MONITORING SYSTEM}

본 발명은 대상 공간의 환경 상태를 감시하고 경보하기 위한 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 이중화된 환경 감시 경보 시스템에 관한 것이다.

임의의 대상 공간, 예를 들면, 선박 내외부, 플랜트 또는 건물의 내외부와 같이 대규모 공간에서 임의의 환경 상태, 예를 들면, 화재 발생을 감지하고 경보하기 위한 시스템으로서, 예를 들면, 등록특허 제10-1867563호(명칭: 통신 안정화 기능을 가지는 화재 감지 경보 시스템)을 들 수 있다(이하, '종래 기술'이라 함).

상기 종래 기술은, 각 감지기의 (+)단자가 연결되는 (+)라인과 각 감지기의 (-)단자가 연결되는 (-)라인이 병렬로 배치된 통신 루프 구조와, 통신 루프 구조의 (+)라인 및 (-)라인 사이에 접속됨으로써 통신 루프 구조에 병렬로 연결된 감지기를 제공한다.

특히, 통신 루프의 (+)라인이 연결된 (+)단자와 통신 루프의 (-)라인이 연결된 (-)단자가 마련된 A루프 단자 및 통신 루프의 (+)라인이 연결된 (+)단자와 통신 루프의 (-)라인이 연결된 (-)단자가 마련된 B루프 단자를 가지는 제1루프 카드; 통신 루프의 (+)라인이 연결된 (+)단자와 통신 루프의 (-)라인이 연결된 (-)단자가 마련된 A루프 단자 및 통신 루프의 (+)라인이 연결된 (+)단자와 통신 루프의 (-)라인이 연결된 (-)단자가 마련된 B루프 단자를 가지는 제2루프 카드를 더 포함한다.

한편, 각 루프 카드에는, A루프 단자의 각 라인을 B루프 단자의 각 라인에 연결시킬 수 있는 스위치가 구비되고, 또한 A루프 단자의 각 라인과 B루프 단자의 각 라인과의 연결을 오프시키는 스위치가 구비된다.

이로써, 상기 종래 기술은, 동작시에 있어서, 제1루프 카드를 활성화시키는 경우에는, 제2루프 카드는 A루프 단자의 각 라인과 B루프 단자의 각 라인과의 연결은 오프시키고, A루프 단자와 B루프 단자의 각 라인을 서로 연결시킨다. 이때, 제1 루프 카드는, A루프 단자의 각 라인과 B루프 단자의 각 라인과의 연결은 온된 상태이고, A루프 단자와 B루프 단자의 각 라인은 서로와는 오프된 상태이다. 이로써, 제1루프 카드의 A루프 단자에서 출발하여 제1루프 카드의 B루프 단자로 흐르는 루프를 구성한다.

반면에 제2 루프 카드를 활성화시키는 경우에는, 제1루프 카드는 A루프 단자의 각 라인과 B루프 단자의 각 라인과의 연결은 오프시키고, A루프 단자와 B루프 단자의 각 라인을 서로 연결시킨다. 따라서, 제2루프 카드의 A루프 단자에서 출발하여 제1루프 카드의 B루프 단자로 흐르는 루프가 구성된다.

이러한 구조에 의하면, 어느 하나의 루프카드가 고장이더라도, 다른 쪽 루프 카드를 활성화시켜 감지기들과의 통신을 유지할 수 있게 된다.

하지만, 이러한 기능 전환을 위하여, 종래 기술에서는 각 루프 카드에 스위치를 구비하고 이들을 선택적으로 제어해야 하였다. 또한, 루프 카드 사이에 연결되는 통신 루프의 (+)라인과 (-)라인의 쌍은 적어도 3개가 있어야만 하였다.

한편, 상기 종래 기술에서는, 제1 루프 카드를 제어하는 제1 마스터 제어 패널과 제2 루프 카드를 제어하는 제2 마스터 제어 패널을 구비하고, 제1 마스터 제어 패널과 제2 마스터 제어 패널이 통신 루프를 통해 서로 통신 가능한 구조를 개시한다.

그리고 평소에는 제1 마스터 제어 패널이 제1 루프 카드를 이용하여 감지동작을 수행하게 되는데, 이때에는, 제2루프 카드에서 A루프 단자와 B루프 단자를 연결시킴으로써 루프 구조를 형성하게 된다.

한편, 제2 마스터 제어 패널이 제1 마스터 제어 패널과의 통신을 시도하였으나 응답을 수신하지 못한 경우에, 제1 마스터 제어 패널의 고장으로 판단하고, 제2 루프 카드의 스위칭 동작을 반전시켜서, 제2 루프 카드의 A루프 단자에서 출발하여 제1루프 카드의 B루프 단자로 흐르는 루프를 구성하여, 감시 동작을 계속하게 된다. (제1 마스터 제어 패널의 고장 발생시, 제1 루프 카드의 각 스위치는, 제2 루프 카드에 의한 제어가 가능하게끔 초기화 상태로 전환됨).

하지만, 이러한 종래 기술의 제1 및 제2 마스터 제어 패널을 구비한 시스템 구조는, 각 제어 패널이 통신 루프에 의해 연결되므로 통신 루프의 단선 또는 단락에 대해서는 대응할 수 없다.

본 발명은 통신 루프를 이중으로 구성해야 하는 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 통신 루프를 단일로 구성하더라도 통신 루프의 고장 또는 루프 카드의 고장에 효율적으로 대응할 수 있는 개선된 구조의 환경 감시 경보 시스템을 구현하고자 한다. 또한, 통신 루프의 단선 또는 단락에 대해서도 능동적으로 대처할 수 있는 환경 감시 경보 시스템을 구현하고자 한다.

또한, 본 발명은, 통신 루프에 설치된 감지기들을 제어하는 제어기를 이중화하여, 동일한 기능을 병렬로 수행할 수 있는 보조 제어기를 추가하고자 한다. 이로써, 어느 하나의 제어기가 고장이거나 상기 제어기와 상위 장치 간의 통신 선로에 이상이 발생한 경우에도, 보조 제어기에 의해 정상 제어 및 통신이 유지될 수 있게 함으로써, 환경 감시 시스템의 안정적인 동작을 보장하고자 한다

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서 제공하는 이중화된 환경 감시 경보 시스템은: 소정의 전압이 인가되는 (+)라인 및 상기 (+)라인과 병렬로 배치되는 (-)라인을 포함하는 감시 라인; 환경상태의 감시대상공간에 설치되되, 상기 감시라인에 연결되어, 상기 (+)라인으로부터 인가되는 전압에 의해 동작하여 환경측정값을 생성하고, 상기 (+)라인의 상기 전압을 복조하여 자신을 호출하는 호출신호를 수신하면, 상기 (-)라인으로 흐르는 전류를 변조하여 자신이 측정한 환경측정값을 전송하도록 구성된 복수의 환경감지기들; 상기 (+)라인의 일측에 연결되어 상기 (+)라인에 소정의 전압을 인가하고, 상기 (-)라인의 일측과 연결되어 상기 (-)라인으로부터 상기 전압에 의한 전류를 수신할 수 있는 제1 제어기; 상기 (+)라인의 타측에 연결되어 상기 (+)라인에 상기 전압을 인가하고, 상기 (-)라인의 타측과 연결되어 상기 (-)라인으로부터 상기 전압에 의한 상기 전류를 수신할 수 있는 제2 제어기 - 상기 제1 제어기와 상기 제2 제어기는, 상기 감시 라인이 아닌 별도의 전용 통신 선로를 통해 서로간에 통신이 가능함 -;를 포함할 수 있다.

이때, 상기 제1 제어기 및 제2 제어기의 각각은: 상기 (+)라인에 인가하는 상기 전압을 변조하여 상기 복수의 환경감지기 중 적어도 하나를 호출하기 위한 상기 호출신호를 전송하고 및 상기 (-)라인으로 입력되는 전류를 복조하여 상기 호출된 환경감지기에 의해 전송된 상기 환경측정값을 수신하는 감시용 통신이 가능하되, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기 중 어느 하나의 제어기가 메인 제어기로 설정되어 상기 감시용 통신을 수행할 때에는, 다른 하나의 제어기는 서브 제어기로 설정되어 대기 상태를 유지하고, 상기 메인 제어기는, 상기 복수의 환경감지기들 전부와의 상기 감시용 통신을 완료하면, 수신한 모든 환경측정값들을 상기 전용 통신 선로를 통해 상기 서브 제어기와 공유할 수 있다.

또한, 상기 이중화된 환경 감시 경보 시스템은, 상기 감시대상공간의 환경상태를 관리하기 위한 관리자에 의해 조작되는, 1:1 통신에 의해 서로 관제정보를 공유하도록 구성된, 제1 중앙관제장치 및 제2 중앙관제장치를 더 포함할 수 있고, 여기서, 상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기 중 어느 하나의 제어기가, 상기 공유된 모든 환경측정값을 상기 제1 중앙관제장치 및 상기 제2 중앙관제장치 중 적어도 하나로 전송하도록 구성될 수 있다.

추가로, 상기 서브 제어기는: 상기 메인 제어기의 작동상태를 검사하기 위한 문의를 상기 전용 통신 선로를 통해 상기 메인 제어기로 전송하였지만 상기 메인 제어기로부터 대응하는 응답을 수신하지 못한 경우에 또는 상기 제1 또는 제2 중앙관제장치에게 상기 문의를 전송한 결과로 상기 제1 또는 제2 중앙관제장치로부터 상기 메인 제어기의 고장이 확인된 경우에, 자신을 메인 제어기로 설정하고, 상기 복수의 환경감지기들과의 통신을 수행하고, 수신한 환경측정값들을 상기 제1 중앙관제장치 또는 상기 제2 중앙관제장치로 전송할 수 있다.

더욱, 상기 전용 통신 선로는 제1 전용 통신 선로와 제2 전용 통신 선로로 이중화될 수 있으며, 이때, 상기 서브 제어기는: 상기 제1 전용 통신 선로를 통해 상기 문의를 전송하고, 상기 제1 전용 통신 선로를 통해 상기 메인 제어기로부터 대응하는 응답을 수신하지 못한 경우, 상기 제2 전용 통신 선로를 통해서 상기 메인 제어기에게 상기 문의를 재전송하고, 상기 제2 전용 통신 선로를 통해 상기 메인 제어기로부터 대응하는 응답을 수신하지 못한 경우에, 상기 메인 제어기의 고장으로 판정할 수 있다.

또한, 상기 (+)라인 및 상기 (-)라인 중 적어도 하나가 도중에 단선되었거나, 상기 (+)라인과 상기 (-)라인이 도중에 단락된 경우에 있어서, 상기 제1 제어기는, 통신이 가능한 환경감지기들(즉, 상기 단선 또는 단락 지점으로부터 상기 제1 제어기 측에 있는 환경감지기들)에 대해서는 상기 감지용 통신을 유지하고, 그리고 상기 제2 제어기에게 상기 전용 통신 선로를 통해 단선 또는 단락 발생을 통보할 수 있으며, 상기 제2 제어기는, 상기 복수의 환경감지기들을 호출하여 통신이 가능한 나머지 환경감지기들과 상기 감지용 통신을 수행하고, 상기 통신이 가능한 나머지 환경감지기들로부터 수신한 환경측정값들을 상기 전용 통신 선로를 통해 상기 제1 제어기로 전송하여 공유할 수 있다.

추가로, 본 발명의 이중화된 환경 감시 경보 시스템은, 상기 감시 라인의 복수의 지점에 배치되며, 상기 (+)라인과 상기 (-)라인의 단락이 감지되는 경우, 상기 (+)라인 및 상기 (-)라인 중 적어도 하나를 단선시키도록 구성된 복수의 아이솔레이터를 더 포함할 수 있고, 이로써, 상기 환경감지기는 병렬로 배치된 상기 아이솔레이터가 단선 동작하였음을, 상기 (-)라인의 전류를 변조함으로써 상기 메인 제어기로 통보하도록 구성되고, 상기 메인 제어기는, 상기 통보에 포함된 상기 환경감지기의 식별자 또는 상기 단선 동작한 아이솔레이터의 식별자에 근거하여 상기 단락이 발생한 위치를 특정할 수 있게 된다.

변형예에서, 본 발명에 따른 이중화된 환경 감시 경보 시스템은, 복수의 차량이 연결된 열차에 설치될 수 있되, 상기 제1 제어기는 열차의 전방측 차량에 설치되고, 상기 제2 제어기는 상기 열차의 후방측 차량에 설치되고, 상기 열차가 전방향으로 운행할 때에는 상기 제1 제어기가 메인 제어기로서 동작하고, 상기 열차가 후방향으로 운행할 때에는 상기 제2 제어기가 메인 제어기로서 동작하도록 구성될 수 있다.

상술한 바와 같은 구성을 포함하는 본 발명에 의하면, 제1 제어기와 제2 제어기를 단일의 감시 라인으로 연결하고, 여기에 감지기들을 병렬로 설치함으로써, 라인을 이중화하지 않아도 양방향에서 보완적으로 통신이 가능하게 된다. 또한, 통신 루프의 단선 또는 단락에 대해서도 능동적으로 대처할 수 있게 된다.

또한, 감시 라인에 연결된 감지기들을 제어하고 상위 장치와 통신하는 동일한 기능을 수행할 수 있는 제어기를 병렬로 설치하여 이중화함으로써, 어느 하나의 제어기가 고장이거나 어느 하나의 제어기와 상위 장치 간의 통신 선로에 이상이 발생한 경우에도, 나머지 하나의 제어기에 의해 시스템의 정상 제어 및 통신이 유지될 수 있게 할 수 있게 된다. 이로써, 환경 감시 시스템의 안정적인 동작이 보장된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화된 환경 감시 경보 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 또 하나의 실시예에 따른 이중화된 환경 감시 경보 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 (+) 및 (-)라인에 연결된 환경감지기들 및 아이솔레이터의 구조 및 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화된 환경 감시 경보 시스템을 열차에 설치하는 방식을 설명하는 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 이중화된 환경 감시 경보 시스템의 바람직한 실시예를 설명한다. 참고로, 본 발명의 각 구성 요소를 지칭하는 용어들은 그 기능을 고려하여 예시적으로 명명된 것이므로, 용어 자체에 의하여 본 발명의 기술 내용을 예측하고 한정하여 이해해서는 안될 것이다.

더욱, 이하에서 설명되어질 본 발명의 다양한 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 보여주기 위한 것일 뿐이므로, 본 발명의 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형을 설계할 수 있을 것이므로, 본 발명의 권리범위는 본 발명과 균등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상을 포괄하는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 포함된 환경 감시 경보 시스템 및 감시 라인(통신 루프), 환경 감지기, 아이솔레이터 등의 구조 및 동작에 대한 보충적인 설명은, 본 출원인에 의해 앞서 출원되고 등록된 특허 제10-1867562호 및 제10-1867563호를 참조하여 이해할 수 있다. 따라서, 특허 제10-1867562호 및 제10-1867563호는 본 발명에 참조로서 통합될 수 있다.

먼저, 도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화된 환경 감시 경보 시스템의 전체 구성 및 동작을 개략적으로 설명한다. 특히, 이하의 설명에서는, 본 발명의 이중화된 환경 감시 경보 시스템은, 복수의 차량이 연결된 열차에서 활용되는 것을 예로 들어 설명하도록 한다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 이중화된 환경 감시 경보 시스템은, 감시 라인(40), 복수의 환경감지기들(50), 제1 제어기(100), 제2 제어기(200)를 포함한다. 특히, 본 실시예의 환경 감시 경보 시스템은, 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 중앙관제장치(10) 및 제2 중앙관제장치(20)를 더 포함할 수 있다.

감시 라인(40)은, 환경상태의 감시대상공간을 통과하여 흐르도록 또는 그 주변을 따라 흐르도록 설치된 (+)라인 및 상기 (+)라인과 병렬로 배치되는 (-)라인을 포함할 수 있다.

환경감지기는, 환경상태를 감시할 감시대상공간(예를 들면, 본 발명의 일 실시예에서는, 열차의 각 차량 내부) 내에 설치되어, 주기적으로 또는 상시로 환경 상태를 감시하고, 감시한 측정값을 환경측정값으로서 생성하고, 생성한 정보를 상위 장치(예를 들면, 이하의 제어기들)로 전송하도록 구성된다.

환경 감지기(50)는, 예를 들면, 화재 감지기, 화염 감지기, 연기 감지기, 공기질 감지기, 특정 가스 감지기, 기압계, 온도계, 습도계, 움직임 감지기, 적외선 센서, 마이크, 카메라 등의 다양한 감지 디바이스를 포함할 수 있다.

환경 감지기(50)는, 감시 라인(40)의 (+)라인과 (-)라인 사이에 연결되어 동작 전압을 획득한다. 또한, 환경 감지기(50)는, (+)라인으로부터 획득되는 전압의 변동을 감지하여 타 장치에서 변조한 정보(예를 들면, 특정의 제어기에서 적어도 하나의 환경감지기를 호출하는 호출 신호)를 인식할 수 있다. 또한, 환경 감지기(50)는, 자체의 부하를 변화시는 등의 방식으로 (-)라인의 전류의 변동을 발생시킴으로써, 전송하고자 하는 정보(예를 들면, 자신의 식별자, 자신이 측정한 실시간의 또는 저장된 환경측정값, 자신과 관련된 특정 아이솔레이터의 식별자 등)를 (-)라인에 변조하여 전송할 수 있다. 이처럼, 환경 감지기(50)는 전력선을 통한 통신 기능(이하, '감시용 통신'이라 함)을 구현한다.

제1 제어기(100)와 제2 제어기(200)는 동일한 기능을 실행할 수 있고, 동일한 인터페이스를 구비할 수 있으며, 실질적으로 동일한 장치일 수 있다. 특히, 제1 제어기(100)와 제2 제어기(200)는, 서로 전용 통신으로 연결될 수 있다. 전용 통신은, 유선 통신과 무선 통신을 모두 활용할 수 있으나, 본 발명에서는, 유선 통신인 것으로 설명한다. 특히, 유선 통신 중에서도, 예시로서 RS-485 통신으로 1:1 통신 가능하게 연결되는 것으로 설명한다.

제1 제어기(100)는, 상기 감시 라인(40)의 (+)라인의 일측 말단에 연결되어 상기 (+)라인에 소정의 전압(복수의 환경감지기들을 동작시키기 위한 전압)을 인가하는 제1(+)단과, 상기 감시 라인의 (-)라인의 일측 말단에 연결되어 상기 (-)라인으로부터 상기 전압에 의해 흐르는 전류를 입력받을 수 있는 제1(-)단을 구비한다.

제2 제어기(200)는, 마찬가지로, 상기 (+)라인의 타측 말단에 연결된 제2(+)단과 상기 (-)라인의 타측 말단에 연결된 제2(-)단을 구비한다. 또한, 마찬가지로, 제2 제어기(200)는, 제2(+)단을 통해, (+)라인에 환경감지기들을 동작시키기 위한 전압을 인가할 수 있으며, 제2(-)단을 통해, (-)라인의 전류를 입력받을 수 있다.

특히, 제1 및 제2 제어기들(100, 200)은, 둘 다, (+)단을 통해 인가하는 전압에 호출신호를 변조할 수 있으며, (-)단을 통해 입력된 전류를 복조하여 환경측정값 등을 수신할 수 있게 구현된다.

특히, 제1 및 제2 제어기들(100, 200)은, 둘 다, 어느 하나의 제어기가 메인 제어기로 동작하여 복수의 환경감지기들(50)과 감지용 통신을 수행하는 동안에는, 다른 하나의 제어기는 서브 제어기로 동작하여 대기상태로 유지하도록, 분업할 수 있게끔 구현된다.

예를 들면, 제1 제어기(100)가 메인 제어기로서 동작하는 동안에는 제2 제어기(200)는 서브 제어기로서 동작한다. 메인 제어기는 미리설정된 주기마다 환경감지기들을 호출하여 환경측정값을 제공받는 감시용 통신을 수행하고, 제공받은 환경측정값들을 분석하여 감시대상공간의 환경상태를 감시한다.

이때, 제2 제어기(200)는 서브 제어기로서 동작하게 되며, 환경감지기들(50)과의 감시용 통신은 수행하지 않는다. 다만, 서브 제어기는, 미리설정된 주기마다 메인 제어기에게 정상동작중인지를 문의할 수 있다. 이때, 만일, 메인 제어기가 정상적으로 동작중임을 표시할 수 있는 적절한 응답을 반송하지 않는 경우에는, 서브 제어기는 자신을 메인 제어기로 설정하고, 이후의 미리설정된 주기마다 복수의 환경감지기들과의 감지용 통신을 수행하게 된다.

한편, (정상 동작중인 상태인) 메인 제어기는, 감시용 통신을 통해서 복수의 환경감지기들(50) 전부로부터 환경측정값들을 수신하면, 수신된 모든 환경측정값을 전용 통신을 통해서 서브 제어기에 전송함으로써 공유할 수 있다. 이러한 공유에 의해, 모든 환경감지기들(50)로부터의 모든 환경측정값이, 제1 제어기(100)와 제2 제어기(200)에 동시에 유지될 수 있게 된다. 이로써, 제1 및 제2 제어기(100, 200)가 상호 보완적으로 동작할 수 있는, 이중화된 환경 감지 경보 시스템이 구현된다.

각각의 제어기는, 외부로부터 동작 전원을 입력받기 위한 단자와, 다른 외부 장치로 자체의 정보를 전송하기 위한 단자와, 환경 상태를 제어하기 위한 릴레이 어 신호를 전송하기 위한 단자를 더 구비할 수 있다.

한편, 도 2를 참조할 수 있는, 본 발명의 또 하나의 실시예에서는, 각 제어기에 상위 장치를 두어, 시스템의 안정성을 향상시키고, 또한, 기존에 설치된 관리 시스템과 결합되어 사용될 수 있는 호환성을 제공할 수 있다.

즉, 제1 제어기(100)는 제1 중앙관제장치(10)와 직접 통신으로 연결되어 정보를 공유할 수 있으며, 제2 제어기(200)는 제2 중앙관제장치(20)와 직접 통신으로 연결되어 정보를 공유할 수 있다.

제1 중앙관제장치(10) 및 제2 중앙관제장치(20)는, 상기 감시대상공간의 환경상태를 관리하기 위한 관리자에 의해 조작되는 장치들이다. 제1 중앙관제장치(10)와 제2 중앙관제장치(20)는, 제1 제어기(100) 또는 제2 제어기(200)로부터 각종 정보(예를 들면, 환경측정값들)를 제공받으면, 제공받은 환경측정값들을 분석하여, 감시대상공간의 환경상태를 파악하고, 해당 환경상태를 개선하기 위하여, 감시대상공간에 설치된 다양한 설비들, 예를 들면, 소화기, 스프링클러, 환기팬, 에어컨, 공기청정기, 배수펌프, 난방기 등을 제어할 수 있도록 구현되어 있다.

특히, 제1 중앙관제장치(10)와 제2 중앙관제장치(20)는, 서로 유무선의 전용 통신이 가능하여, 상호 간의 모든 정보를 공유할 수 있다. 예를 들면, 메인 제어기가 자신이 획득한 모든 환경측정값들을 제1 중앙관제장치(10)에 전송하면, 제1 중앙관제장치(10)는 수신한 환경측정값들을 제2 중앙관제장치(20)와 공유할 수 있다. 또한, 제1 중앙관제장치(10)가 특정 설비의 운전을 제어하였다면, 그 제어 정보가 제2 중앙관제장치(20)와 공유될 수 있다. 따라서, 관리자는 어느 쪽 중앙관제장치를 통해서도 감시대상공간과 관련한 동일한 정보를 획득할 수 있으며, 어느 쪽 중앙관제장치를 통해서도 원하는 설비를 제어할 수 있게 된다.

예를 들면, (도 4를 참조하면,) 제1 중앙관제장치(10)는, 열차의 가장 앞쪽 차량에 배치되어, 열차가 전방향으로 진행할 때 운전자가 조작할 수 있을 것이다. 제2 중앙관제장치(20)는, 예를 들면, 열차의 가장 뒤쪽 차량에 배치되어, 열차가 후방향으로 진행할 때 운전자가 조작할 수 있을 것이다. 한편, 제1 제어기(100)는 제1 중앙관제장치의 근방에 배치되어 상호 유무선 통신을 통해 직접 1:1 통신 연결될 수 있다. 마찬가지로 제2 제어기(200)는 제2 중앙관제장치의 근방에 배치되어 제2 중앙관제장치와 직접 통신 연결될 수 있다. 이러한 구성에 의하여, 제1 중앙관제장치(10)와 제2 중앙관제장치(20)가 서로 상호보완적으로 이중화되고, 제1 제어기(100)와 제2 제어기(200)가 서로 상호보완적으로 이중화된, 이중화된 환경 감시 경보 시스템이 구현될 수 있다.

한편, 본 발명의 다른 실시예에서, 제1 제어기(100)와 제2 제어기(200) 사이의 전용 통신을 위한 유선 연결은, 선로를 이중화하여 안정성을 강화할 수 있다. 또한, 각 제어기와 원격관제장치와의 유선 연결 역시, 선로를 이중화하여 안정성을 강화할 수 있다. 이중화된 통신 선로의 도면에서 점선으로 표시되었다.

이러한 이중화된 통신 선로를 이용하는 하나의 예시는 다음과 같다. 메인 제어기와 서브 제어기는, 평시에는, 제1 전용 통신 선로를 통해서 상호 통신할 수 있다(예를 들면, 환경 감지기로부터의 환경측정값들의 공유). 서브 제어기는 제1 전용 통신 선로를 통해서 주기적으로 메인 제어기의 동작 상태를 검사할 수 있다. 만일, 서브 제어기가 제1 전용 통신 선로를 통해서 문의를 전송하였으나 메인 제어기로부터 적절한 응답을 수신하지 못한 경우에는, 제1 전용 통신 선로의 이상으로 간주하고, 제2 전용 통신 선로를 이용하여 문의를 다시 전송할 수 있다. 이후에는, 메인 제어기와 서브 제어기가, 제2 전용 통신 선로를 이용하여 상호 통신을 수행하게 될 것이다.

한편, 서브 제어기가 제2 전용 통신 선로를 이용한 문의에 대해서 응답을 수신하지 못한 경우에는, 제2 전용 통신 선로도 비정상 상태인 것으로 간주하고, 자신을 메인 제어기로 설정하고, 환경 감지기들과의 통신을 수행할 수 있을 것이다. 또는, 서브 제어기는, 어느 하나의 중앙관제장치에게 메인 제어기의 상태를 문의할 수 있으며, 문의에 대한 중앙관제장치의 응답에 따라 자신을 메인 제어기로 설정하거나, 다른 대응 동작을 처리할 수도 있다.

추가로, 이중화된 제1 제어기(100)와 제2 제어기(200)를 구비한 본 발명에 따른 환경 감시 경보 시스템에 의하면, 다음과 같은 양방향 통신 기능에 의한 시스템 안정화 기능이 구현될 수 있다.

먼저, 메인 제어기가 고장이어서 정상적으로 기능을 수행하지 못하고 있는 경우의 처리를 고려해야 한다. 서브 제어기는, 주기적으로 메인 제어기에게 정상 동작중인지를 문의할 수 있고, 상기 문의에 대하여 메인 제어기로부터 적절한 응답을 수신하지 못한 경우에, 이러한 상황을 인식할 수 있게 된다. 이때, 서브 제어기는, 즉시 자신을 메인 제어기로 설정하고, 필요한 동작(예를 들면, 감시용 통신 및 중앙관제장치와의 통신)을 수행할 수 있다.

또는, 서브 제어기는, 메인 제어기에게 정상 동작 여부를 묻는 문의에 대한 적절한 응답을 수신하지 못하면, 어느 하나의 중앙관제장치에게 현재의 메인 제어기의 상태를 문의할 수 있으며, 해당 중앙관제장치로부터 현재의 메인 제어기가 고장임 또는 통신 불능임을 나타내는 응답을 수신하게 되면, 즉시 자신을 새로운 메인 제어기로 설정하여, 상기 필요한 동작을 계속 수행할 수도 있다.

다음, 감시 라인 중 일측에서 단선 또는 단락이 발생한 경우의 처리를 고려해야 한다.

도 3을 참조하면, 환경 감지기(50)는, 감시 라인(40)의 (+)라인과 (-)라인 사이의 전압을 이용하여 동작하도록 구성된다. 전원회로(51)는 인가된 전압을 환경 감지기 내부에서 활용가능한 전압으로 변환한다. 제어회로(52)는 센서(54)를 동작시켜 환경측정값을 생성한다. 한편, 제어회로(52)는, 통신회로(53)를 통해서, 감시 라인(40)을 통한 전력선 통신을 통해 인가되는 전압의 변동을 복조하여 호출 신호를 인식할 수 있으며, 호출 신호에 대응하는 환경측정값 등의 원하는 정보를 전류를 변조함으로써 감시 라인(40)을 통한 전력선 통신을 통해 전송할 수 있다.

한편, 이러한 구성의 환경 감지기(50)는, 감시 라인(40)과의 각 연결점(C1, C2)으로부터 서브 제어기측에 가까운쪽(이하, "하류측"이라 함; 도면에서는, 예시로서 연결점(C1, C2)의 좌측을 메인 제어기측으로 표시하여 상류측으로 정의하고 우측을 서브 제어기측으로 표시하여 하류측으로 정의하였으나, 각 제어기가 기능을 교환한 경우에는, 좌측이 상류측이 되고 우측이 하류측이 될 수 있음이 당연함.)의 라인에서는, (+)라인과 (-)라인이 서로 단선(open)되어 있어도 동작 가능하다. 하지만, 상기 하류측의 (+)라인과 (-)라인이 서로 단락(short)된 경우에는 정상 동작할 수 없다. 따라서, 감시 라인(40)의 일측에서 단락이 발생한 경우를 감지하여, 감시 라인(40)을 단선으로 변경할 수 있는 디바이스가 필요한데, 이를 위한 아이솔레이터(55)가 본 발명에 추가될 수 있다.

아이솔레이터(55)는, 도면에서 개략적으로 개념적으로 도시된 바와 같이, 감시 라인(40)의 (+)라인과 (-)라인 사이의 전압을 이용하여 동작하도록 구성된다. 아이솔레이터(55)는 단락감지회로(57)를 구비한다. 단락감지회로(57)는 (+)라인과 (-)라인 사이의 단락이 감지되면 (+)라인과 (-)라인 중 적어도 하나를 단선시키는 스위칭 기능을 수행한다.

이러한 아이솔레이터(55)를 감시 라인(40)의 곳곳에 복수 개 배치하거나, 각 환경감지기마다 쌍으로 함께 배치함으로써, 감시 라인(40)의 환경감지기들(50)이 단락에 의해 기능을 상실하는 것을 방지할 수 있게 된다.

감시 라인(40)이 정상적인 상태에서, 메인 제어기는, 자체에 등록된 환경감지기들(50)의 정보를 유지하고 있을 것이며, 동시에 모든 환경감지기에게 호출 신호를 전송하거나 한 번에 하나씩 환경감지기를 선택하여 호출신호를 전송한다. 각각의 환경감지기들(50)은, 호출 신호에 응답하여 자신의 환경측정값을 응답으로서 전송할 것이고, 메인 제어기는 등록된 환경감지기들 전부로부터 정상적으로 환경측정값을 수신할 수 있을 것이다.

한편, 감시 라인(40)의 일측에 단락이 발생한 경우에는, 단락이 발생한 지점의 상류측의 아이솔레이터(55)가 동작하여 감시 라인(40)을 단선시킬 것이다. 이 경우에는, 메인 제어기가 등록된 모든 환경 감지기(50)를 동시에 호출하거나 하나씩 호출하였더라도, 상기 단선된 지점의 하류측에 있는 환경감지기로부터는 적절한 응답을 수신할 수 없을 것이다. 이것은, 감시 라인(40)의 (+)라인과 (-)라인 중 적어도 하나에서 단선이 발생한 경우에도 마찬가지이다.

그렇다면, 메인 제어기는, 통신이 가능한 환경감지기에 대해서는 감시용 통신을 유지하여 환경측정값을 수신하고, 수신할 수 있는 모든 환경측정값들을 서브 제어기에 전송하여 공유할 수 있다. 이때, 메인 제어기는 감시 라인(40)에서 단선이 발생했음을 서브 제어기에 통보할 수 있다. (또는, 다른 방식으로, 서브 제어기는, 메인 제어기가 전송한 환경측정값들이, 등록된 모든 환경감지기들에 대한 것이 아닐때, 감시 라인의 단선을 추정할 수 있을 것이다.)

서브 제어기는, 상기 통보에 의해 감시 라인(40)의 단선을 인식하게 되면, 등록된 모든 환경감지기들(또는, 단선 지점의 하류측에 배치된 환경감지기들에 대해서만)을 동시에 또는 하나씩 호출하여 감시용 통신을 개시할 수 있다.

서브 제어기는, 이러한 감시용 통신을 통해서 통신 가능한 환경감지기들로부터 환경측정값들을 획득할 수 있을 것이며, 획득한 환경측정값들을 메인 제어기로 전송하여 공유한다.

메인 제어기는, 자신이 획득한 환경측정값들과 서브 제어기로부터 제공된 환경측정값들을 결합하여 양방향 통신에 의해 획득 가능한 모든 환경측정값들을 원격관제장치로 전송할 수 있다.

도 4는, 상술한 바와 같이, 감시 라인의 단락을 단선으로 전환하고, 메인 제어기와 서브 제어기가 동시에 감시용 통신을 수행함으로써 감시 라인의 비정상 상태에 대응할 수 있는, 본 발명에 따른 이중화된 환경 감시 경보 시스템을 열차에 적용하는 방식을 설명하는 도면이다.

열차는, 복수의 차량이 일렬로 연결된 구조이다. 또한, 열차는 필요에 따라서 전방향으로 및 후방향으로 이동이 가능하다. 이때, 열차의 이동방향에 따라서, 운전자는 열차의 맨 앞 차량에 위치해야 한다. 따라서, 열차는, 양쪽 단부의 각각의 차량에 열차의 장비들을 제어하기 위한 중앙 관제 장치(TCMS)(10, 20)가 배치되어야 한다. 즉, 열차는 2개의 중앙 관제 장치를 가진다.

따라서, 본 발명에서는, 열차의 일측에 배치된 중앙 관제 장치(TCMS)(예를 들면, 제1 중앙관제장치(10))의 근방에 제1 제어기(100)를 배치하고, 열차의 타측에 배치된 중앙 관제 장치(예를 들면, 제2 중앙관제장치(20))의 근방에 제2 제어기(200)를 배치할 수 있다.

그리고 제1 제어기(100)와 제2 제어기(200)를 감시 라인(40)으로 연결하고, 감시 라인에 연결된 각각의 환경감지기들(50)을 각 차량의 필요한 위치에 설치할 수 있다.

이러한 구성에서, 예를 들면, 열차가 전방향으로 운행하는 경우에는, 전방향의 맨 앞에 있는 차량의 중앙관제장치가 관리자(또는, 운전자)에 의해 조작될 것인데, 이때에는 해당 차량의 제어기가 메인 제어기로서 기능하도록 설정될 수 있다.

반대로, 열차가 후방향으로 운행하는 경우에는, 후방향의 맨 앞에 있는 차량의 중앙관제장치가 관리자에 의해 조작될 것인데, 이때에는 해당 차량의 제어기가 메인 제어기로서 기능하게 될 것이다.

여기서, 열차의 운행 방향에 따라서, 제어기의 메인-서브 관계가 변경되지만, 메인 제어기와 서브 제어기는 모든 정보를 공유할 것이므로, 환경감지기들의 제어 및 획득된 환경측정값들은 항상 동일하다.

Claims (7)

1. 소정의 전압이 인가되는 (+)라인 및 상기 (+)라인과 병렬로 배치되는 (-)라인을 포함하는 감시 라인;
   환경상태의 감시대상공간에 설치되되, 상기 감시라인에 연결되어, 상기 (+)라인으로부터 인가되는 전압에 의해 동작하여 환경측정값을 생성하고, 상기 (+)라인의 상기 전압을 복조하고, 복조된 상기 전압으로부터 자신을 호출하는 호출신호를 수신하면, 상기 (-)라인으로 흐르는 전류를 변조하여 자신이 측정한 환경측정값을 전송하도록 구성된 복수의 환경감지기들;
   상기 (+)라인의 일측 말단부에 연결되어 상기 (+)라인에 소정의 전압을 인가하고, 상기 (-)라인의 일측 말단부에 연결되어 상기 (-)라인으로부터 상기 전압에 의한 전류를 수신할 수 있는 제1 제어기;
   상기 (+)라인의 타측 말단부에 연결되어 상기 (+)라인에 상기 전압을 인가하고, 상기 (-)라인의 타측 말단부에 연결되어 상기 (-)라인으로부터 상기 전압에 의한 상기 전류를 수신할 수 있는 제2 제어기 - 상기 제1 제어기와 상기 제2 제어기는, 각각 원격지에 배치되며, 상기 감시 라인이 아닌 별도의 전용 통신 선로를 통해 서로간에 통신이 가능함 -;를 포함하는, 이중화된 환경 감시 경보 시스템으로서:
   상기 제1 제어기 및 제2 제어기의 각각은:
   상기 (+)라인에 인가하는 상기 전압을 변조하여 상기 복수의 환경감지기 중 적어도 하나를 호출하기 위한 상기 호출신호를 전송하고 또한 상기 (-)라인으로 입력되는 전류를 복조하여 상기 호출된 환경감지기에 의해 전송된 상기 환경측정값을 수신하는 감시용 통신이 가능하되,
   상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기 중 어느 하나의 제어기가 메인 제어기로 설정되어 상기 감시용 통신을 수행할 때에는, 다른 하나의 제어기는 서브 제어기로 설정되어 대기 상태를 유지하고,
   상기 메인 제어기는, 상기 복수의 환경감지기들 전부와의 상기 감시용 통신을 완료하면, 수신한 모든 환경측정값들을 상기 전용 통신 선로를 통해 상기 서브 제어기와 공유하도록 구성되고,
   
   상기 (+)라인 및 상기 (-)라인 중 적어도 하나가 도중에 단선되었거나, 상기 (+)라인과 상기 (-)라인이 도중에 단락된 경우,
   상기 제1 제어기는, 통신이 가능한 환경감지기들(즉, 상기 단선 또는 단락 지점으로부터 상기 제1 제어기 측에 있는 환경감지기들)에 대해서는 상기 감시용 통신을 유지하고, 그리고 상기 제2 제어기에게 상기 전용 통신 선로를 통해 단선 또는 단락 발생을 통보하고,
   상기 제2 제어기는, 상기 복수의 환경감지기들을 호출하여 통신이 가능한 나머지 환경감지기들과 상기 감시용 통신을 수행하고, 상기 통신이 가능한 나머지 환경감지기들로부터 수신한 환경측정값들을 상기 전용 통신 선로를 통해 상기 제1 제어기로 전송하여 공유하는 것을 특징으로 하는, 이중화된 환경 감시 경보 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 감시대상공간의 환경상태를 관리하기 위한 관리자에 의해 조작되는, 1:1 통신에 의해 서로 관제정보를 공유하도록 구성된, 제1 중앙관제장치 및 제2 중앙관제장치를 포함하고,
   상기 제1 제어기 및 상기 제2 제어기 중 어느 하나의 제어기가, 상기 공유된 모든 환경측정값을 상기 제1 중앙관제장치 및 상기 제2 중앙관제장치 중 적어도 하나로 전송하도록 구성되는 것을 특징으로 하는, 이중화된 환경 감시 경보 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 서브 제어기는:
   상기 메인 제어기의 작동상태를 검사하기 위한 문의를 상기 전용 통신 선로를 통해 상기 메인 제어기로 전송하였지만 상기 메인 제어기로부터 대응하는 응답을 수신하지 못한 경우에 또는 상기 제1 또는 제2 중앙관제장치에게 상기 문의를 전송한 결과로 상기 제1 또는 제2 중앙관제장치로부터 상기 메인 제어기의 고장이 확인된 경우에, 자신을 메인 제어기로 설정하고, 상기 복수의 환경감지기들과의 통신을 수행하고, 수신한 환경측정값들을 상기 제1 중앙관제장치 또는 상기 제2 중앙관제장치로 전송하는 것을 특징으로 하는, 이중화된 환경 감시 경보 시스템.
4. 제3항에 있어서,
   상기 전용 통신 선로는 제1 전용 통신 선로와 제2 전용 통신 선로로 이중화되고,
   상기 서브 제어기는:
   상기 제1 전용 통신 선로를 통해 상기 문의를 전송하고, 상기 제1 전용 통신 선로를 통해 상기 메인 제어기로부터 대응하는 응답을 수신하지 못한 경우, 상기 제2 전용 통신 선로를 통해서 상기 메인 제어기에게 상기 문의를 재전송하고, 상기 제2 전용 통신 선로를 통해 상기 메인 제어기로부터 대응하는 응답을 수신하지 못한 경우에, 상기 메인 제어기의 고장으로 판정하는 것을 특징으로 하는, 이중화된 환경 감시 경보 시스템.
5. 삭제
6. 제1항에 있어서,
   상기 감시 라인의 복수의 지점에 배치되며, 상기 (+)라인과 상기 (-)라인의 단락이 감지되는 경우, 상기 (+)라인 및 상기 (-)라인 중 적어도 하나를 단선시키도록 구성된 복수의 아이솔레이터를 더 포함하고,
   상기 환경감지기는 병렬로 배치된 상기 아이솔레이터가 단선 동작하였음을, 상기 (-)라인의 전류를 변조함으로써 상기 메인 제어기로 통보하도록 구성되고,
   상기 메인 제어기는, 상기 통보에 포함된 상기 환경감지기의 식별자 또는 상기 단선 동작한 아이솔레이터의 식별자에 근거하여 상기 단락이 발생한 위치를 특정하는 것을 특징으로 하는, 이중화된 환경 감시 경보 시스템.
7. 제1항에 있어서,
   상기 이중화된 환경 감시 경보 시스템은, 복수의 차량이 연결된 열차에 설치되되,
   상기 제1 제어기는 열차의 전방측 차량에 설치되고, 상기 제2 제어기는 상기 열차의 후방측 차량에 설치되고,
   상기 열차가 전방향으로 운행할 때에는 상기 제1 제어기가 메인 제어기로서 동작하고,
   상기 열차가 후방향으로 운행할 때에는 상기 제2 제어기가 메인 제어기로서 동작하는 것을 특징으로 하는, 이중화된 환경 감시 경보 시스템.

Images