KR102239580B1 - 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템 - Google Patents

재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템 Download PDF

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Abstract

재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템을 개시한다. 본 발명에 따른 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템은, 인접한 무선중계기 끼리 WPAN통신모듈에 의해 1:1로 링크될 수 있게 선형 노드 구조로 연결되고 고유 무선중계기 아이디가 부여된 다수의 무선중계기로 구성된 무선중계기망과, 태양광 발전을 위한 솔라패널과, 발전된 전력의 충전을 위한 배터리와, 배터리의 전력을 이용하여 발광하는 LED조명등과, 상기 무선중계기 중 어느 하나에 WPAN 통신할 수 있는 WPAN모듈을 구비하고, 상기 무선중계기망의 각 무선중계기에 상기 WPAN통신모듈에 의해 1:N으로 링크될 수 있게 별형 노드 구조로 연결되며, 고유 조명등 아이디가 부여된 다수의 무선태양광조명등과, 상기 무선중계기 및 무선태양광조명등과의 WPAN 통신을 제어하는 게이트웨이를 구비하고, 상기 무선중계기망을 통해 각 무선중계기에 연결된 무선태양광조명등의 발전전압전류, 충전전압전류, 배터리 전력량잔량, LED조명등의 점소등상태을 포함한 상태정보를 고유 무선중계기 아이디 단위 또는 고유 조명등 아이디 단위로 주기적으로 수신하고, 무선태양광조명등의 상태정보에 따라 무선태양광조명등의 점소등 및 조도를, 고유 무선중계기 아이디를 이용하여 무선중계기 단위로 일괄 제어하거나, 고유 조명등 아이디를 이용하여 개별 무선태양광조명등 단위로 개별 제어하는 무선서버를 포함하되, 상기 무선태양광조명등에는 무선서버와의 통신이 두절되거나 무선태양광조명등의 구성요소 일부가 침수된 재난 상황에서 무선태양광조명등이 점소등 및 조도를 무선서버의 명령을 받지 않고 자율제어할 수 있도록, 무선태양광조명등 구성요소 일부의 침수를 감지할 수 있는 재난 감지 모듈과, LED조명등 주변의 조도값을 출력하는 조도 센서와, 연중의 일출몰시각표와, LED조명등을 점소등하거나 전류크기에 의하여 LED조명등의 조도를 조절하는 조명등 제어기와, 상기 재난 감지 모듈의 신호값과 상기 조도 센서의 출력값과 일출몰시각표에 의하여 조명등 제어기를 제어하여 LED조명등의 점소등 및 조도를 제어하는 마이크로콘트롤러유닛(MCU)을 구비하여, 넓은 지역에 걸쳐 대량으로 설치된 무선태양광조명등을 1대의 무선 서버를 통해 빠르고 효과적으로 관제할 수 있고, 태풍이나 장마 등의 자연 재난에 의한 침수 또는 화재(연기), 지진, 무선 통신의 두절 상태에서도 무선태양광조명등에서 자율적으로 야간 조명을 중단없이 수행할 수 있으며, 일조 및 충전 잔량의 변화에 대응한 적절한 조도 제어를 통하여 야간 조명을 중단없이 유지할 수 있다.

Description

재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템{INTELLIGENT AND NATURAL DISASTER ADAPTIVE CONTROL SYSTEM FOR WIRELESS STREET LIGHTS POWERED BY SOLARPANEL}
본 발명은 무선태양광조명등 관제 시스템에 관한 것으로, 더 상세하게는 넓은 지역에 걸쳐 대량으로 설치된 무선태양광조명등을 1대의 무선 서버를 통해 빠르고 효과적으로 관제할 수 있고, 태풍이나 장마 등의 자연 재난에 의한 침수 또는 화재(연기), 지진, 무선 통신의 두절 상태에서도 무선태양광조명등에서 자율적으로 야간 조명을 중단없이 수행할 수 있으며, 일조 및 충전 잔량의 변화에 대응한 적절한 조도 제어를 통하여 야간 조명을 중단없이 유지할 수 있는 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템에 관한 것이다.
전력수요가 많지 않아 한전의 전력 공급 설비(송배전 설비, 변압설비, 전력계 등)가 설치되지 않은 지역에서도 야간 옥외 조명을 위하여 가로등 또는 보안등(이하에서는 '조명등'이라고 함)이 필요한 경우가 많다.
이러한 지역에 태양광패널 및 배터리를 마련하고, 태양광패널에서 발전되고 배터리에 저장된 전력을 조명등의 전원으로 사용할 경우 별도의 전력 공급 설비 없이 해당 지역에 조명을 밝힐 수 있다.
이와 같은 태양광패널 및 배터리에 의하여 충전된 전력을 전원으로 사용하는 조명등(이하에서는 '태양광조명등'이라고 함)에서, 이들 태양광조명등의 설치 지역은 접근성이 떨어진 외진 지역이고 태양광 변환 전력량이 기상이나 일조량의 제약을 많이 받기 때문에 이를 지능형으로 절전 제어하고 무선으로 관제할 필요가 크다.
그럼에도, 태양광조명등의 설치 범위가 넓고, 설치 개수가 많을 경우, 이들의 상태를 지속적으로 모니터링하고 기상이나 일조량 또는 배터리 전력 잔량에 맞게 효율적으로 관제하는 것이 어렵다.
이처럼, 태양광조명등의 약점인 장시간 태양광이 없거나 미약할 때 태양광조명등 역할을 할 수 없다는 단점을 보완하고, 광범위하게 설치된 다수의 태양광조명등을 집중적으로 관제하기 위한 방법을 제시하는 발명이 다수 개시되어 있다.
등록실용신안 제20-0320832호는, 장시간 태양광이 없거나 미약하여 축전지에 충전된 전기량이 광원을 구동하기에 충분하지 못할 때, 광원 수납함 내에 내장된 저소비전력 스트로보 광원(보조 광원)을 동작시켜 통행인들에게 가로등 주변을 간헐적으로 보여주어 도로의 방향이나 장애물 등을 식별할 수 있도록한다. 적은 용량의 태양전지와 축전기를 사용하여도 장시간 가로등의 기능을 하도록 구성한 것이다. 그러나 등록실용신안 제20-0320832호는 정상전압에서 사용되는 조명등 이외에 별도의 저전력에서 사용되는 보조 광원을 마련하여야 하는 점에서 추가적인 설비와 비용이 소요되는 단점이 있다.
공개특허 제10-1997-0019762호는 무선 송수신기를 이용하여 필요에 의해 가로등을 점등 및 소등시킬 수 있는 가로등 무선원격 스위칭시스템을 개시하고 있다. 공개특허 제10-1997-0019762호에 의하면, 주간에 솔라 모듈에서 발생된 전기에너지를 축전지에 충전하였다가 야간에 충전된 전기에너지를 이용하여 가로등을 점등시키는 태양광 가로등의 무선원격 스위칭시스템에 있어서, 무선원격 송신수단으로부터 가로등을 점등 혹은 소등시키기 위한 스위칭제어신호의 송출이 있는 경우, 무선원격 수신수단이 스위칭제어신호를 수신하여 이를 제어수단에 인가한다. 제어수단은 수신된 스위칭제어신호에 응답하여 축전지에 충전되어 있는 전기에너지가 태양광 가로등에 공급되도록 혹은 공급중인 전기에너지가 차단되도록 스위칭제어함으로서 태양광 가로등의 점등 및 소등을 제어할 수 있다. 공개특허 제10-1997-0019762호은 외진 지역에 단발적으로 설치된 태양광가로등의 개별적 점소등에 편리하지만, 관리자가 개별 태양광가로등에 일일이 점등 및 소등 명령을 내려줘야 점소등하기 때문에, 광범위한 지역에 대량으로 설치된 태양광가로등의 점소등 제어 방법으로는 부적합하다. 기상 조건이나 배터리 충전 상태 등에 따라 지능적인 점소등을 할 수 없다는 단점도 있다.
등록실용신안 제20-0328264호 고안은, 기후 변화에 따라 태양전지에서 공급되는 에너지의 1일 충전량을 검출하고 램프가 하루 방출하여 소모하는 에너지량을 미리 예측하여 충전량과 비교 후, 시스템 상태를 최적의 조건으로 유지할 수 있는 가로등의 밝기와 점등시간을 자동으로 설정하여, 최적의 절전효과와 합리적인 도로 조명을 할 수 있는 지능형 태양광 가로등 제어장치에 관한 것으로, 태양전지와, 1일 충전량과 예측한 소모량을 저장하는 데이터 저장부와, 태양전지에서 발전한 에너지를 충전하는 충전회로부와, 충전된 에너지로 램프를 구동시키는 램프구동부와, 램프 오픈 시, 과전압 발생과 에너지 소모를 차단하기 위해 공급 전원의 전류량을 측정하여 램프 점등 차단 및 절전모드로 전환하는 램프 오픈 감지부와, 태양전지와 배터리의 전압, 전류를 검출하는 센서감지부와, 충전량 계산과 소모량 예측과 최적 상태 제어 알고리즘을 수행하는 마이크로프로세서부와, 충전회로부 및 램프구동부를 제어하는 전용 컨트롤러부와, 제어기와 사용자간의 인터페이스 기능을 담당하는 입력부와 시스템 상태를 사용자가 쉽게 인식할 수 있도록 알려주는 상태표시부와, 태양전지에서 충전회로부를 통해 충전에너지를 저장하는 배터리와, 저압 나트륨 램프로 구성된다. 등록실용신안 제20-0328264호 고안에 의하면, 개별적인 태양전지 이용 램프의 절전효과을 얻을 수 있는 장점이 있지만, 광범위한 지역에 분산된 많은 수의 램프를 기상이나 일조 조건 또는 배터리 잔류 전력에 따라 효율적으로 관리할 수 있는 방법을 제시하지는 못하고 있다.
등록특허 제10-1035653호 발명은, 유비쿼터스 센서 네트워크 및 태양광에 의한 독립적 전원 공급을 통한 가로등의 현재 상태를 실시간으로 감지하여 조도에 따른 효율적 램프 관리 및 안전과 기능적 정상 유무를 파악하고 원격 제어를 함으로써 가로등의 불필요한 에너지 낭비 예방 및 지속적 관리를 유지할 수 있도록 하는 태양광 기반 가로등의 유비쿼터스를 이용한 가로등 디밍 컨트롤시스템에 관한 것으로, 가로등제어수단이 설치되는 위치에 따라 아이디, 좌표값, 위치명과 설치 일자의 등록 정보 및 태양광 전지판의 와트(Watt) 수, 엘이디 램프의 와트(Watt) 수, 축전지 암페어시(Ampere-Hour) 수의 전원 정보를 입력하고, 가로등 운영을 위한 세팅 정보를 입력하는 세팅단말기와, 세팅단말기로부터 입력되는 정보를 획득하며 태양광전지판을 이용하여 축전되어 엘이디 램프에 전원을 공급하고, 지그비통신부를 탑재하며, 가로등의 온/오프상태, 엘이디 램프 및 안정기의 상태를 감지하고 지그비 통신을 이용하여 데이터를 가로등제어중계수단으로 전송하기 위한 적어도 한 개 이상의 가로등제어수단과, 내부에 가로등제어수단과 지그비 통신하기 위하여 지그비통신중계부와 가로등통합관제수단과 네트워크 통신하기 위하여 데이터송수신부를 탑재하며, 가로등제어수단으로부터 데이터를 취합하여 가로등통합관제수단으로 취합된 데이터를 송신하거나 가로등통합관제수단으로부터 전송되는 제어 신호를 수신하기 위한 가로등제어중계수단과, 가로등제어중계수단으로부터 전송되는 데이터를 분석하여 가로등 상태를 모니터링하고 가로등을 제어하기 위한 가로등통합관제수단을 포함하여 구성된다. 그러나, 등록특허 제10-1035653호 발명은 태풍, 장마 등의 재난 상황에서 가로등통합관제수단과 가로등제어중계수단간 및 가로등제어중계수단과 가로등제어수단간의 통신이 두절되면 가로등의 점소등이 중지되는 문제점이 있다.
등록특허 제10-1213665호 발명은, 스마트 가로등본체, LED모듈, 태양전지셀모듈, 센서모듈, 충전배터리모듈, 스마트제어부, USN모듈로 구성됨으로서, 봉형상의 스마트 가로등본체 둘레를 따라 형성된 태양전지셀모듈을 통해 전력을 독립적으로 생산하여 충전배터리에 충전하였다가 일몰 후에 LED램프에 전력을 공급시킬 수 있고, RGB 색상과 조도에 따라 조사하도록 구성됨으로써 외부로부터 별도의 전력배선이 필요 없으며, 또한, 충전완료된 여분의 충전배터리를 착탈시켜 다른 스마트가로등 및 충전이 필요한 전자 기기에 보조전원으로 사용할 수 있으며, USN(Ubiquitous Sensor Network)를 활용하여 스마트폰, 관리서버를 통하여 실시간으로 운영관리하는 태양광을 이용한 LED 스마트 가로등을 개시하고 있다. 그러나, 등록특허 제10-1213665호 발명도 태풍, 장마 등의 재난 상황에서 USN망에 의한 관리서버와의 통신이 두절되면 가로등의 점소등이 중지되는 문제점이 있다.
공개특허 제10-2020-0092074호 발명은, 태양광 모듈의 발전량을 누적 기상데이터와 실제 발전량을 통해 발전량 예측 및 이를 이용해 일별 사용할 수 있는 전력량을 산출하여 전등을 구동하는데 이용하도록 함으로써 배터리의 과방전 방지에 따른 배터리 수명 증가 및 비용절감을 할 수 있는 지능형 태양광 가로등 시스템에 관한 것으로, 지주, 태양광 모듈, 전등, 배터리 및 태양광 모듈 및 배터리에 연동하여 작동하여 발전량의 예측을 통해 일별 사용할 수 있는 전력량을 산출 및 전등에 공급하는 제어부를 포함하여 이루어져 있어, 제어부에 저장된 누적 기상데이터를 이용해 산출한 일정 기간 동안의 일별 예상 발전량과, 태양광 모듈의 실제 발전량의 오차율을 이용해 보정 발전량을 산출한 후 일정 기간 동안 가용 가능한 일별 사용 전력량만큼을 전등에서 사용할 수 있도록 제어하여 배터리의 과방전을 방지하여 배터리의 수명이 길어짐과 동시에 배터리 용량을 늘리지 않아도 됨으로써 제작 비용을 낮출 수 있고, 제어부를 통한 발전량 예측 및 그로 인한 일별 사용가능한 전력량 만큼을 전등을 구동하는데 이용함으로써 배터리를 효율적으로 사용할 수 있어 배터리의 중량을 줄일 수 있음은 물론, 배터리를 충전하기 위한 태양광 모듈의 용량도 늘리 않아도 되어 제작 비용을 줄일 수 있는 지능형 태양광 가로등 시스템을 제공한다. 공개특허 제10-2020-0092074호 발명은, 실시간 기상 데이터를 사용하지 않고 과거 누적 기상데이터의 평균값을 각 태양광 가로등의 제어부에 저장하여 사용하기 때문에 일별 예상 발전량의 예측이 부정확하고, 개별 태양광 가로등마다 누적 기상데이터를 업데이트 해줘야 하고, 광범위한 영역에 대량의 가로등을 설치할 경우, 가로등 마다 제어부(발전량 예측 장비)를 별도로 갖춰야 하기 때문에 비용이 과다하게 소요되는 문제점이 있다.
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본 발명은 상술한 종래 태양광조명등의 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는 넓은 지역에 걸쳐 대량으로 설치된 무선태양광조명등을 1대의 무선 서버를 통해 빠르고 효과적으로 관제할 수 있고, 태풍이나 장마 등의 자연 재난에 의한 침수 또는 화재(연기), 지진, 무선 통신의 두절 상태에서도 무선태양광조명등에서 자율적으로 야간 조명을 중단없이 수행할 수 있는 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템을 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는 일조 및 충전 잔량의 변화에 대응한 적절한 조도 제어를 통하여 야간 조명을 중단없이 유지할 수 있는 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템을 제공하는 데 있다.
상술한 본 발명의 과제들은, 인접한 무선중계기 끼리 WPAN통신모듈에 의해 1:1로 링크될 수 있게 선형 노드 구조로 연결되고 고유 무선중계기 아이디가 부여된 다수의 무선중계기로 구성된 무선중계기망과, 태양광 발전을 위한 솔라패널과 발전된 전력의 충전을 위한 배터리와 배터리의 전력을 이용하여 발광하는 LED조명등과 상기 무선중계기 중 어느 하나에 WPAN 통신할 수 있는 WPAN모듈을 구비하고 상기 무선중계기망의 각 무선중계기에 상기 WPAN통신모듈에 의해 1:N으로 링크될 수 있게 별형 노드 구조로 연결되며 고유 조명등 아이디가 부여된 다수의 무선태양광조명등과, 상기 무선중계기 및 무선태양광조명등과의 WPAN 통신을 제어하는 게이트웨이를 구비하고, 상기 무선중계기망을 통해 각 무선중계기에 연결된 무선태양광조명등의 발전전압전류, 충전전압전류, 배터리 전력량잔량, LED조명등의 점소등상태을 포함한 상태정보를 고유 무선중계기 아이디 단위 또는 고유 조명등 아이디 단위로 주기적으로 수신하고, 무선태양광조명등의 상태정보에 따라 무선태양광조명등의 점소등 및 조도를, 고유 무선중계기 아이디를 이용하여 무선중계기 단위로 일괄 제어하거나, 고유 조명등 아이디를 이용하여 개별 무선태양광조명등 단위로 개별 제어하는 무선서버를 포함하되, 상기 무선태양광조명등에는 무선서버와의 통신이 두절되거나 무선태양광조명등 주변에 발생한 재난 상황에서 무선태양광조명등이 점소등 및 조도를 무선서버의 명령을 받지 않고 자율제어할 수 있도록, 무선태양광조명등 주변의 재난을 감지할 수 있는 재난 감지 모듈과, LED조명등 주변의 조도값을 출력하는 조도 센서와, 연중의 일출몰시각표와, LED조명등을 점소등하거나 전류크기에 의하여 LED조명등의 조도를 조절하는 조명등 제어기와, 상기 재난 감지 모듈의 신호값과 상기 조도 센서의 출력값과 일출몰시각표에 의하여 조명등 제어기를 제어하여 LED조명등의 점소등 및 조도를 제어하는 마이크로콘트롤러유닛(MCU)을 구비한 것을 특징으로 하는 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템에 의하여 해결할 수 있다.
상기 무선서버에는, 기상청 예보서비스 서버로 부터 수신 받은 미래 일정기간의 날씨예보를 이용하여 작성한 날씨예보 테이블과, LED조명등의 소비전력과 이에 상응하는 조명조도를 매치시켜 작성한 전력조도테이블과, 연간 일출몰시각표와, 점소등제어테이블 발생모듈을 마련하고, 상기 점소등제어테이블 발생모듈은, 당일 야간 점등시, 최근 갱신된 날씨예보 테이블로부터 점등 시점부터 흐린날 지속일수를 산출하고, 흐린날 지속일수의 매일 점등시간을 합산하여 점등요구시간을 산출하고, 각 무선태양광조명등으로부터 최근 갱신된 배터리잔량으로부터 미리 내부 설정된 비상용배터리잔량을 빼 장치가용전력량을 산출하고, 장치가용전력량을 점등요구시간으로 나눠 장치가용전력을 산출하고, 장치가용전력으로부터 LED조명등을 제외한 다른 부분의 소비전력을 빼 LED조명등예상소비전력을 산출하고, 상기 전력조도테이블을 이용하여 LED조명등조도를 산출하여 점등 당일 점소등 제어테이블을 생성하고, 상기 무선서버는 산출된 조도를 각 무선태양광조명등에 전송하여 각 무선태양광조명등에서 산출된 조도로 조명을 하게 할 수 있다.
기상청 예보서비스 서버로 부터 수신 받는 날씨예보는 10일간의 날씨예보이고, 상기 무선 서버는 이 기간에 맑은 날이 없을 경우 상기 무선태양광조명등과의 상태정보 통신 주기를 길게 늘리고, LED조명등의 조도를 미리 설정되어 저장된 발광 최저 전력으로 유지할 수 있다.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 무선중계기를 WPAN통신모듈에 무한히 연결할 수 있고, 각 무선중계기마다 WPAN통신모듈에 의하여 동시 또는 개별 제어 되는 다수의 무선태양광조명등을 연결할 수 있어, 무선중계기와 WPAN통신하는 하나의 무선서버에 의하여 광범위한 지역에 분산된 다량의 무선태양광조명등으로부터 상태정보(솔라패널의 발전 전류/전압/전력, 배터리 충방전 전류/전압/전력/전력잔량, LED 조명등의 사용 전류/전압/전력/점등여부/조도, 침수센서값, 화재(연기)센서값, 지진센서값 등)을 받아 지능형으로 필요한 조도를 산출하여 무선중계기 단위의 동시 제어(점등 제어, 조도 제어) 또는 무선태양광조명등 단위의 개별 제어(점등 제어, 조도 제어)를 할 수 있고, 태풍이나 장마 등의 자연 재난에 의한 침수 또는 화재(연기), 지진, 무선 통신의 두절이 발생하더라도, 무선태양광조명등 단위로 구비한 재난 감지 모듈과, 조도 센서와, 연중의 일출몰시각표와, 조명등 제어기와, 마이크로콘트롤러유닛(MCU)에 의하여, 자율적인 조명 제어를 유지할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 무선서버에서 기상청의 날씨예보 테이블과, 전력조도테이블과, 연간 일출몰시각표와, 매 점등시마다 흐린날의 지속 기간에 따라 점등요구시간을 산출하고, 배터리잔량과 비상용배터리잔량을 함께 이용하여 장치가용전력 및 LED조명등예상소비전력을 산출하여 LED조명등예상소비전력에 대응하는 LED조명등조도 제어 명령을 각 무선중계기 단위 또는 각 무선태양광조명등 단위로 일괄적으로 처리할 수 있으므로, 무선태양광조명등을 지능적으로 관제할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템의 구성 및 관제 흐름도이다.
도 2는 본 발명에 따른 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템의 WPAN망에 의하여 연결된 부분을 표시한 구성도이다.
도 3는 본 발명에 따른 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템의 무선 서버에 대한 상세 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템의 무선 중계기에 대한 상세 구성도이다.
도 5는 도 3에서 무선 서버의 웹프로그랩에 대한 상세 구성도이다.
도 6은 도 5에서 점소등제어테이블의 작성 흐름도이다.
도 7은 본 발명에 따른 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템의 무선태양광조명등에 대한 상세 구성도이다.
도 8은 도 7에서 주간 충전 단계를 보인 흐름도이다.
도 9은 도 7에서 야간 조명 단계를 보인 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1을 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템은 인터넷에 연결된 무선서버(7)와, 상기 무선서버(7)와 무선 통신하는 무선중계기(21)와, 상기 무선중계기(21)와 무선 통신하는 무선태양광조명등(33)을 포함한다. 상기 무선서버(7)는 스마트폰 등 사용자 단말에서 무선 인터넷을 통해 접속할 수 있다. 또한 상기 무선서버(7)는, 기상API를 통해 무선 인터넷을 으로 기상청 예보서비스 서버(5)에 접속하여 중기(10일) 기상데이터를 불러올 수 있다.
무선서버(7)는 웹 기반의 서버이고, 다수개의 무선중계기(21)는 제어 또는 모니터링 신호를 양방향으로 전달한다. 무선태양광조명등(33)은 태양광을 이용하여 발전하여 LED조명등을 점소등할 수 있는 모든 구성을 갖는다. 스마트폰 기반의 사용자 장치(1)는 무선 인터넷을 이용하여 원격지에서 무선서버에 접속하여 사용자가 제어할 수 있다. 기상청예보서비스 서버는 중기 기상정보를 제공하고 있는 바, 본 발명은 이러한 기상정보를 이용한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 무선서버(7)는 무선 인터넷망을 이용하여 사용자 장치(1) 및 기상청 예보서비스 서버(5)와 연결하는 무선 라우터(17)와, 이를 이용하여 기상청 예보조회정보와 사용자 제어정보를 받고, 장치의 상태 정보값을 사용자에게 보내주는 웹프로그램(13)과, 현장의 무선중계기(21)를 이용하여 무선태양광가로등과 연결하는 게이트웨이(19)와, 이를 통하여 무선태양광가로등(33)에 데이터를 주고받는 WPAN제어프로그램(15)을 포함한다.
상기 무선중계기(21)들은 적어도 2개 이상이며, 인접한 무선중계기(21) 끼리 WPAN통신모듈(23a)에 의해 1:1로 링크될 수 있게 선형 노드 구조로 연결되고 고유 무선중계기 아이디가 부여된다. 이들 다수의 무선중계기(21)들은 선형 노드 구조로 필요한 개수만큼 무제한으로 연결되어 무선중계기망을 구성한다. 따라서, 이러한 무선중계기망에 의하여, 상기 무선서버(7)에 의한 무선 제어 범위를 광범위한 지역으로 연장할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 무선중계기(21)는 WPAN망을 이용하여 무선서버(7)와 연결되고, 각 무선중계기(21)에는 다수개의 무선태양광조명등(33)과 i+1번째 중계기가 WPAN통신모듈(23a,23b)에 의하여 연결된다. 무선중계기(21)는 무선서버(7)에서 수신한 명령을 저장하는 명령버퍼(25)와 무선태양광조명등(33)에서 수신한 장치의 상태를 저장하는 상태버퍼(31)와, 명령버퍼의 데이터를 i+1번째 중계기 또는 무선태양광조명등(33)으로 전송하고, 상태버퍼 데이터를 무선서버(7)로 전송하는 통신제어프로그램(27)을 갖는 중앙처리장치로 구성된다.
도 1 및 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 무선태양광조명등(33)은 태양광 발전을 위한 솔라패널(39)과, 발전된 전력의 충전을 위한 배터리(43)와, 배터(43)리의 전력을 이용하여 발광하는 LED조명등(57)과, 상기 무선중계기(21) 중 어느 하나에 WPAN 통신할 수 있는 WPAN모듈(23b)을 구비하고, 상기 무선중계기망의 각 무선중계기(21)에 상기 WPAN통신모듈(23b)에 의해 1:N으로 링크될 수 있게 별형 노드 구조로 연결되며, 고유 조명등 아이디가 부여된다. 무선태양광조명등(33)은 솔라패널(30)의 발전전압전류를 측정할 수 있는 제1전압전류센서(53a)와, 배터리(43)의 충전전압전류를 측정할 수 있는 제2전압전류센서(53b)와, 배터리(43)의 방전전압전류를 측정할 수 있는 제3전압전류센서(53a)와, LED조명등에의 투입전압전류을 측정할 수 있는 제4전압전류센서(53d)를 구비한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 일 예로, 무선태양광조명등(33)은 장치의 위치정보와 시각정보를 받는 GPS모듈(37)과, 태양광을 이용하여 전기를 발전하는 솔라패널(39)과, 배터리로부터 전력을 받아 빛을 내는 LED조명등(57)과, 장치 설치공간의 조도를 측정하는 조도 센서(55)와, 솔라패널에서 들어오는 전력으로 배터리 충전 전류를 제어하는 충전회로(41)와, 솔라패널로부터 온 전력을 충전하는 배터리(43)와, 배터리 충방전과 조명등 점소등과 무선 통신을 제어하는 제어모듈(45)과, 솔라패널, LED조명등, 배터리에 흐르는 전압 및 전류를 측정하는 전압전류센서 또는 전력센서(53a~53d)와, 제어모듈(45)과 충전회로와 배터리를 내장하는 조명등 제어기 함체(45)와, GPS모듈(37), 솔라패널(39), LED조명등(57), 조명등 제어기 함체(45)를 고정하는 등주를 포함하여 구성할 수 있다.
도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 무선서버(7)는, 상기 무선중계기(21) 및 무선태양광조명등(33)과의 WPAN 통신을 제어하는 게이트웨이(19)를 구비하고, 상기 무선중계기망을 통해 각 무선중계기(21)에 연결된 무선태양광조명등(33)의 발전전압전류, 충전전압전류, 배터리 전력량잔량, LED조명등의 점소등상태, 재난 감지 모듈 신호값을 포함한 상태정보를 고유 무선중계기 아이디 단위 또는 고유 조명등 아이디 단위로 주기적으로 수신한다. 무선중계기(21)는 일정한 주기로 연결된 무선태양광조명등(33)에 상태정보 전송명령을 내려 상태값을 수집한다. 무선중계기(21)는 연결된 무선태양광조명등(33)의 상태정보 데이터를 하나로 묶어 저장하다가 무선서버(7)에서 데이터 전송 요청이 오면 하나의 패키지로 무선서버(7)에 전송한다.
사용자는 사용자 장치(스마트폰)에서 임의의 시간에 무선서버(7)에 특정 무선태양광조명등(33)의 상태정보를 요청하면, 무선서버(7)는 해당 무선중계기(21)에 상태정보를 요청하고, 해당 무선중계기(21)는 미리 수집하여 저장하고 있는 특정 무선태양광조명등(33)의 상태정보를 무선버서(7)에 패키지로 전송하고, 무선서버(7)를 수신한 특정 무선태양광조명등(33)의 상태정보를 사용자 장치에 전송한다.
WPAN망을 이용하여, 무선중계기(21)에서 무선태양광조명등(33)의 상태정보를 수신하여 무선중계기(21)의 상태 버퍼(31) 저장하는 방법은 설명하면 다음과 같다.
상태 버퍼에는 다음과 같은 구조로 무선태양광조명등(33)의 상태정보를 저장할 수 있다.
{ "REF_DI”: ref_id,
[“ID” : id, “SOLAR”: (v, a), “BATTERY”: (v, a), “LIGHT”: (v, a, l), “WATER”:0],
[“ID” : id, “SOLAR”: (v, a), “BATTERY”: (v, a), “LIGHT”: (v, a, l ), “WATER”:0],
:
[“ID” : id, “SOLAR”: (v, a), “BATTERY”: (v, a), “LIGHT”: (v, a, l ), “WATER”:0] }
위 무선중계기(21)의 상태버퍼값은 무선중계기(21)가 무선태양광조명등에 수집 명령을 보내서 수집 한 데이터들을 JSON 형태로 구조화한 데이터이다
여기에서 "REF_ID"는 무선중계기(21)의 ID값이고, "ID"는 개벌무선태양광조명등(33)의 ID값이다. “SOLAR”: (v, a) : 솔라패널의 발전 전압/전류값이고, “BATTERY”: (v, a) 는 배터리의 전류/전압값이고, “LIGHT”: (v, a, l)는 개별무선태양광조명등(33)의 소비 전류/전압값, 조도값이다. “WATER”는 침수 센서값으로 0이면 침수가 되지 않았고, 1이면 침수가 된 것을 의미한다.
상태정보 데이터의 예를 들면 다음과 같다.
{ REF_DI”: #3,
[“ID” : 1, “SOLAR”: (15, 2), “BATTERY”: (5, 2), “LIGHT”: (5, 1, 50), “WATER”:0],
[“ID” : 2, “SOLAR”: (14, 3), “BATTERY”: (5.2, 1), “LIGHT”: (5, 2, 90 ), “WATER”:0],
:
[“ID” : 8, “SOLAR”: (3, 0), “BATTERY”: (5, -1.5), “LIGHT”: (5, 1, 50)] ), “WATER”:0 }
무선중계기 3번의 무선태양광조명등 1번은 솔라패널의 전압 및 전류가 각각 15V, 2A이고, 배터리의 전압 및 전류가 각각 5V, 2A이고, LED조명등의 전압 및 전류가 각각 5V, 1A이고 조도가 50%로 불이 켜져 있고, 침수 센서값은 0이다.
무선중계기 3번의 무선태양광조명등 2번은 솔라패널의 전압 및 전류가 각각 14V, 3A이고, 배터리의 전압 및 전류가 각각 5.2V, 1A이고, LED조명등의 전압 및 전류가 각각 5V, 2A이고 조도가 90%로 불이 켜져 있고, 침수 센서값은 0이다.
무선중계기 3번의 무선태양광조명등 8번은 솔라패널의 전압 및 전류가 각각 3V, 0A이고(발전 없음), 배터리의 전압 및 전류가 각각 5V, -1.5A로 방전되고 있고, LED조명등의 전압 및 전류가 각각 5V, 1A이고 조도가 50%로 불이 켜져 있고, 침수 센서값은 0이다.
또한, 상기 무선서버(7)는, 무선태양광조명등(33)의 상태정보에 따라 무선태양광조명등(33)의 점소등 및 조도를, 고유 무선중계기 아이디를 이용하여 무선중계기(21) 단위로 일괄 제어하거나, 고유 조명등 아이디를 이용하여 개별 무선태양광조명등(33) 단위로 개별 제어한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상기 무선서버(7)와의 통신이 두절되거나 무선태양광조명등(33)의 구성요소 일부가 침수된 재난 상황에서, 상기 무선태양광조명등(33)이 점소등 및 조도를 무선서버(7)의 명령을 받지 않고 자율제어할 수 있도록, 무선태양광조명등(33)에 무선태양광조명등(33) 구성요소 일부의 침수를 감지할 수 있는 재난 감지 모듈(54)과, LED조명등 주변의 조도값을 출력하는 조도 센서(55)와, 연중의 일출몰시각표(49)와, LED조명등을 점소등하거나 전류크기에 의하여 LED조명등의 조도를 조절하는 조명등 제어기(47)와, 상기 재난 감지 모듈(54)의 신호값과 상기 조도 센서(55)의 출력값과 일출몰시각표(49)에 의하여 조명등 제어기(47)를 제어하여 LED조명등의 점소등 및 조도를 제어하는 마이크로콘트롤러유닛(MCU)(51)을 구비한다. 상기 무선태양광조명등(33)에는 표준시간과 위치 데이터를 수신할 수 있는 GPS모듈(37)을 더 구비하여, 상기 마이크로콘트롤러유닛(MCU)(51)에 표준시간과 위치 데이터를 제공할 수 있다. 상기 재난 감지 모듈(54)은, 침수 센서, 화재(연기)센서, 지진센서 및 통신감도센서를 포함한다. 화재(연기)센서, 지진센서 및 통신감도센서는 공지의 센서를 그대로 사용할 수 있고, 침수 센서는 등주 하부에 노출된 2개의 도체 단자 사이에 저항을 부착하고, 저항에 5V의 전압을 가하여 도체 단자 사이가 침수에 의하여 단락되는 것을 확인하는 방법으로 구현할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여, 무선태양광조명등(33)은 WPAN통신모듈(23b)에 의하여 무선서버(3)와 통신할 뿐만 아니라, 통신이 두절 된 비상 상황에서는 자체 제어모듈(45)을 통해 자율제어한다. 무선태양광조명등(33)의 구성요소 가운데 LED조명등(57), 솔라패널(39), 조도 센서(55) 및 재난 감지 모듈(54)를 제외하고는 모두 조명등 제어기 함체(45)내에 설치하여 등주(45)에 고정할 수 있다.
바람직하게는, 상기 무선태양광조명등(33)의 제어 모듈(45)은 무선중계기(21)로부터 무선서버(7)의 제어 신호를 받고, 조명등의 상태값을 무선중계기(21)로 보내는 WPAN통신모듈(23b)과 LED조명등(57)을 점소등 제어하고 조도제어(Dimming)하는 조명등제어기(47)와, 연간 일출몰시간표(49)를 내장하고 전력센서(53a~53d)로부터 솔라패널(39), 배터리(43), LED조명등(57)의 전력센서(53a~53d)값들을 받고 WPAN통신모듈(23b)과 조명제어기(47)를 제어하는 마이크로콘트롤러유닛(51)를 포함하여 구성할 수 있다.
도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 상기 무선서버(7)에는, 기상청 예보서비스 서버(5)로 부터 수신 받은 미래 일정기간의 날씨예보를 이용하여 작성한 날씨예보 테이블(38)과, LED조명등의 소비전력과 이에 상응하는 조명조도를 매치시켜 작성한 전력조도테이블(40)과, 연간 일출몰시각표(39)와, 점소등제어테이블 발생모듈(37)을 마련하고, 상기 점소등제어테이블 발생모듈(37)은, 당일 야간 점등시, 최근 갱신된 날씨예보 테이블(38)로부터 점등 시점부터 흐린날 지속일수를 산출하고, 흐린날 지속일수의 매일 점등시간을 합산하여 점등요구시간을 산출하고, 각 무선태양광조명등(33)으로부터 최근 갱신된 배터리전력량잔량으로부터 미리 내부 설정된 비상용배터리전력량잔량을 빼 장치가용전력량을 산출하고, 장치가용전력량을 점등요구시간으로 나눠 장치가용전력을 산출하고, 장치가용전력으로부터 LED조명등을 제외한 다른 부분의 소비전력을 빼 LED조명등예상소비전력을 산출하고, 상기 전력조도테이블을 이용하여 LED조명등 조도를 산출하여 점등 당일 점소등 제어테이블을 생성한다. 상기 무선서버(7)는 이러한 과정을 통해 산출된 LED조명등 조도를 각 무선태양광조명등(33)에 전송하여 각 무선태양광조명등(33)에서 산출된 조도로 조명을 하게 한다.
이때, 기상청 예보서비스 서버(5)로 부터 수신 받는 날씨예보는 중기 예보로 10일간의 날씨예보이고, 상기 무선서버(7)는 이 기간에 맑은 날이 없을 경우 상기 무선태양광조명등(33)과의 상태정보 통신 주기를 길게 늘리고, LED조명등의 조도를 발광 최저 전력으로 유지할 수 있다.
도 1, 도 5 및 도 6을 참조하여, 점소등 제어테이블 발생방법을 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
상기 무선서버(7)의 점소등 제어테이블 발생모듈(37)에서, 기상청 예보서비스의 중기전망조회 OpenAPI 함수로 10일간의 날씨예보 정보를 받아와, 날씨예보테이블(38)을 생성하고, 개별 무선태양광조명등(33)으로부터 개별 장치의 배터리 전력량 잔량①과 재난 감지 모듈 신호값ⓑ정보를 받아온다. 날씨예보테이블(38)에 중기(향후 10일간)‘맑음’날이 없으면 향후 10일간 솔라패널(39)에 의한 발전을 할 수 없는 것으로 판단하고 조명모드를 ‘비상모드’로 설정하고, 재난 감지 모듈이‘재난’ 상태를 알리면 조명모드를 ‘재난모드’로 설정한다.
정상모드시 아래 방식으로 LED의 조명조도값과 예상소비전력값을 계산한다.
장치(무선태양광조명등)별 배터리전력량잔량에서 비상용 배터리용량을 뺀 장치가용전력량② 을 구한다. 무선서버(7)에 미리 설정한 일출몰시각표(39)에 따른 일자별 조명등의 점소등 시각 및 점등요구시간③ 을 구한다. 다음, 장치가용전력량②을 점등요구시간③으로 나눈 장치가용전력④ 을 구한다. 다음, 장치가용전력④에서 무선통신모듈을 포함한 제어기소비전력을 뺀 LED조명등예상소비전력⑤ 을 구한다. 다음, 무선서버(7)에 미리 설정한 전력조도테이블(40)에서 LED조명등예상소비전력⑤ 과 그에 따른 LED조명 조도값⑥들과 일출몰시각표(39)에서 받은 일자별 점등시각, 소등시각, 점등시간으로 점소등제어테이블(37)을 구성한다.
점소등제어테이블이 생성되면 무선서버는 무선중계기의 명령버퍼에 다음과 같이 제어 명령을 전송한다.
무선서버(7)에서 무선중계기(21)나 무선태양광조명등(33)에 내리는 명령문은 다음과 같이 JSON구조로 패킹할 수 있다.
{“TARGET” : target,
“COMMAND”, commend,
“VALUE” : value }
여기에서, Target은 제어 대상 무선중계기(21)나 무선태양광조명등(33)이다. 무선중계기(21)이면 해당 무선중계기(21)에 연결된 모든 무선태양광조명등(33)이다. 개별 무선태양광조명등이면 해당 무선태양광조명등이다.
여기에서, COMMAND는 ON, OFF, DIMMING, STATUS이다. 'ON, OFF'는 조명등 점등 소등 명령이고, 'DIMMING'은 조도제어시의 조도값 설정 명령이고, STATUS는 제어모듈이(45)이 수집한 솔라패널, 배터리, 조명등의 전류/전압값 등의 전송요구 명령이다.
여기에서 VALUE는 조도제어시의 조도값이다.
제어명령 예 1 : {“TARGET”: #3, “COMMAND”: ON, “VALUE”: } : 3번 중계기에 연결된 모든 조명등을 점등
제어명령 예 2 : {“TARGET”: #4-1, “COMMAND”: DIMMING, “VALUE”: 50 } : 4번 중계기의 1번째 조명등을 50% 밝기로 조절
제어명령 예3 : {“TARGET”: #5, “COMMAND”: STATUS, VALUE: } : 5번 중계기에 연결된 모든 조명등의 상태값을 보내라.
상술한 구성을 갖는 본 발명에 의하면, 무선중계기를 WPAN통신모듈에 무한히 연결할 수 있고, 각 무선중계기마다 WPAN통신모듈에 의하여 동시 또는 개별 제어 되는 다수의 무선태양광조명등 연결할 수 있어, 무선중계기와 WPAN통신하는 하나의 무선서버에 의하여 광범위한 지역에 분산된 다량의 무선태양광조명등으로부터 상태정보(솔라패널의 발전 전류/전압/전력, 배터리 충방전 전류/전압/전력/전력잔량, LED 조명등의 사용 전류/전압/전력/점등여부/조도, 침수센서값, 화재(연기)센서값, 지진센서값 등)을 받아 지능형으로 필요한 조도를 산출하여 무선중계기 단위의 동시 제어(점등 제어, 조도 제어) 또는 무선태양광조명등 단위의 개별 제어(점등 제어, 조도 제어)를 할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 전력선 전기공급 방식의 조명등은 태풍, 폭우 등으로 인한 단전시나 침수, 화재 또는 지진 등의 발생시 전기가 공급되지 않아 조명을 할 수 없는 반면, 본 발명에 의하면, 상용 전원의 공급이 없는 이러한 재난상황에서도 조명을 원활히 유지할 수 있는 장점이 있다. 즉, 본원 발명은 태양광 발전방식의 태양광조명등을 평상시에는 일반 가로등 또는 보안등으로 활용하고, 재난시에는 비상등으로 활용할 수 있도록, 배터리의 충전상태, 일자별 일출몰시각, 기상청 일기예보 정보를 이용한 조명등 지능형 제어를 통하여, 정상모드에서는 최대한 밝은 조도를 제공하고, 비상시에는 최대한 조명시간을 연장하며, 재난시에는 재난 대응형 조명등으로 활용할 수 있는 것이다.
이하에서는, 도 8 및 도 9를 참조하여, 충전모드(주간 소등시간)과 조명모드(야간 점등시간)의 동작을 상세히 설명한다.
1) 충전모드 (소등시간)
해가 뜨면 소등시간동안 시스템은 충전모드로 작동하며, LED조명등(57)은 소등되고, 솔라패널(39)은 태양광으로 발전하며, 배터리(43)는 발전된 전기로 충전한다. 소등시간은 소등시각(t f )부터 점등시각(t o )까지의 시간이다. 소등시각(t f ) 은 일출시각 직전이고 점등시각(t o )은 일몰시각 직후로서, 연간 일출몰 시간표에 미리 설정되어 있다.
충전모드에서는 상술한 방법에 따라 소등시각에 직전의 조명등 상태값, 배터리잔량, 침수센서값 등을 서버로 전송한다. 또한, 솔라패널(39)의 발전 상태가 바뀔때(일조/비일조)마다 배터리잔량, 솔라패널 전류/전압값 들을 서버로 전송한다. 이때, 무선중계기(21)들은 무선중계기(21)에 연결된 무선태양광조명등(33)들의 상태값들을 받아 상태버퍼에 담아 무선중계기(21) 단위로 한꺼번에 무선서버(7)에 전송한다.
충전모드에서는 구름이 태양을 가리는 상태에 따라 수시로 충전-미충전이 반복되는데, 일조시작 시각의 배터리잔량, 솔라패널의 전압/전류/조도값과 일조종료시각의 배터리잔량값, 솔라패널의 전압/전류/조도값과 들을 서버에 전송한다.
사용자는 수시로 솔라패널(39)의 발전상태와 배터리의 충전상태를 확인할 수 있다.
2) 조명모드 (점등시간)
해가 지면 점등시간동안 시스템은 방전모드로 작동하며, 솔라패널(39)은 발전 작동을 멈추고, 배터리(43)로부터 전력을 받아 LED조명등(57)은 점등되고, 배터리는 방전한다. 점등시간은 점등시각(t o )부터 소등시각(t f )까지의 시간인데, 연간 일출몰시각표에 미리 설정되어 있다.
점등시각 (t o )이 되면 조명등들은 그때의 배터리잔량값들과 침수센서값을 무선서버(7)에 전송한다. 무선서버(7)는 조명등들로부터 받은 배터리잔량을 참고하여 각 조명등들의 설정조도값들을 계산하고, 조명모드를 설정하여 점소등 제어테이블을 구성한다.
무선서버(7)가 각 조명등에 설정하는 조명모드는 정상모드와 비상모드, 재난모드이다. 중기예보기간에 맑은 날이 있으면 정상모드로 설정하며, 중기예보기간에 맑은 날이 없으면 비상모드로 설정하고, 침수센서에 의해 조명등이 침수되었음을 인지하였을때는 재난모드로 설정한다. 무선태양광조명등(33)과 무선서버(7)간의 통신이 끊기어 정보를 송수신할 수 없을 때에는 무선태양광조명등(33)은 재난모드로 동작한다.
정상모드와 비상모드에서 각 무선태양광조명등(33)들은 상태전송주기시간(TR) 단위로 무선서버에 상태값을 보내고, 명령값을 받아 수행하는데, 무선서버가 무선태양광조명등(33)에 내릴 수 있는 명령은 점소등(On/Off)제어와 조도 (Dimming) 제어이다.
조명모드에서는 점등시각에 점소등제어테이블 생성을 위한 배터리 잔량값들을 서버로 전송한다. 또한, 미리설정한 반복시간(TR) 단위로 조명등상태, 배터리상태, 침수센서값 등을 서버로 전송한다. 중계기에서는 연결된 조명등의 상태값들을 상태버퍼에 넣어서 한꺼번에 서버로 전송하며, i번째 중계기는 i+1 이후 중계기 값들을 서버로 순차 전송한다. TR은 정상모드시에는 10초단위로 상태값을 전송하며, 비상시에는 60초 단위로 상태값을 전송하여 배터리 소모를 축소한다. 중계기에서는 연결된 조명등의 상태값들을 상태버퍼에 넣어서 한꺼번에 서버로 전송하며, i번째 중계기는 i+1 이후 중계기 값들을 서버로 순차 전송한다.
1: 사용자 단말
3 : 인터넷
5 : 기상청 예보서비스 서버
7 : 무선서버
9 : 마이크로 PC
11 : 일출몰시각표
13 : 웹 프로그램
15 : WPAN 제어 프로그램
17 : 무선 라우터
19 : 게이트웨이
21 : 무선중계기
23a,23b : WPAN 통신모듈
25 : 명령버퍼
27 : 통신제어 프로그램
29 : 중앙처리장치
31 : 상태버퍼
33 : 무선태양광조명등
35 : 등주
37 : GPS모듈
39 : 솔라패널
41 : 충전회로
43 : 배터리
45 : 조명등 제어기 함체
47 : 조명등 제어기
49 : 일출몰시각표
51 : 중앙처리장치
53a~53d : 전류전압 센서
54 : 침수센서
55 : 조도 센서

Claims (4)

  1. 인접한 무선중계기 끼리 WPAN통신모듈에 의해 1:1로 링크될 수 있게 선형 노드 구조로 연결되고 고유 무선중계기 아이디가 부여된 다수의 무선중계기로 구성된 무선중계기망과,
    태양광 발전을 위한 솔라패널과, 발전된 전력의 충전을 위한 배터리와, 배터리의 전력을 이용하여 발광하는 LED조명등과, 상기 무선중계기 중 어느 하나에 WPAN 통신할 수 있는 WPAN모듈을 구비하고, 상기 무선중계기망의 각 무선중계기에 상기 WPAN통신모듈에 의해 1:N으로 링크될 수 있게 별형 노드 구조로 연결되며, 고유 조명등 아이디가 부여된 다수의 무선태양광조명등과,
    상기 무선중계기 및 무선태양광조명등과의 WPAN 통신을 제어하는 게이트웨이를 구비하고, 상기 무선중계기망을 통해 각 무선중계기에 연결된 무선태양광조명등의 발전전압전류, 충전전압전류, 배터리 전력량잔량, LED조명등의 점소등상태을 포함한 상태정보를 고유 무선중계기 아이디 단위 또는 고유 조명등 아이디 단위로 주기적으로 수신하고, 무선태양광조명등의 상태정보에 따라 무선태양광조명등의 점소등 및 조도를, 고유 무선중계기 아이디를 이용하여 무선중계기 단위로 일괄 제어하거나, 고유 조명등 아이디를 이용하여 개별 무선태양광조명등 단위로 개별 제어하는 무선서버를 포함하되,
    상기 무선태양광조명등에는 무선서버와의 통신이 두절되거나 무선태양광조명등 주변에 발생한 재난 상황에서 무선태양광조명등이 점소등 및 조도를 무선서버의 명령을 받지 않고 자율제어할 수 있도록, 무선태양광조명등 주변의 재난을 감지할 수 있는 재난 감지 모듈과, 태양광조명등 주변의 조도값을 출력하는 조도 센서와, 연중의 일출몰시각표와, LED조명등을 점소등하거나 전류크기에 의하여 LED조명등의 조도를 조절하는 조명등 제어기와, 상기 재난 감지 모듈의 신호값과 상기 조도 센서의 출력값과 일출몰시각표에 의하여 조명등 제어기를 제어하여 LED조명등의 점소등 및 조도를 제어하는 마이크로콘트롤러유닛(MCU)을 구비하고,
    상기 무선서버에는, 기상청 예보서비스 서버로 부터 수신 받은 미래 일정기간의 날씨예보를 이용하여 작성한 날씨예보 테이블과, LED조명등의 소비전력과 이에 상응하는 조명조도를 매치시켜 작성한 전력조도테이블과, 연간 일출몰시각표와, 점소등제어테이블 발생모듈을 마련하고, 상기 점소등제어테이블 발생모듈은, 당일 야간 점등시, 최근 갱신된 날씨예보 테이블로부터 점등 시점부터 흐린날 지속일수를 산출하고, 흐린날 지속일수의 매일 점등시간을 합산하여 점등요구시간을 산출하고, 각 무선태양광조명등으로부터 최근 갱신된 배터리잔량으로부터 미리 내부 설정된 비상용배터리잔량을 빼 장치가용전력량을 산출하고, 장치가용전력량을 점등요구시간으로 나눠 장치가용전력을 산출하고, 장치가용전력으로부터 LED조명등을 제외한 다른 부분의 소비전력을 빼 LED조명등예상소비전력을 산출하고, 상기 전력조도테이블을 이용하여 LED조명등조도를 산출하여 점등 당일 점소등 제어테이블을 생성하고, 상기 무선서버는 산출된 조도를 각 무선태양광조명등에 전송하여 각 무선태양광조명등에서 산출된 조도로 조명을 하게 한 것을 특징으로 하는 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    기상청 예보서비스 서버로 부터 수신 받는 날씨예보는 10일간의 날씨예보이고, 상기 무선 서버는 이 기간에 맑은 날이 없을 경우 상기 무선태양광조명등과의 상태정보 통신 주기를 길게 늘리고, LED조명등의 조도를 미리 설정되어 저장된 발광 최저 전력으로 유지하는 것을 특징으로 하는 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    무선서버는 무선 인터넷망을 이용하여 사용자 장치 및 기상청 예보서비스 서버와 연결하는 무선 라우터와, 이를 이용하여 기상청 예보조회정보와 사용자 제어정보를 받고, 장치의 상태 정보값을 사용자에게 보내주는 웹프로그램과, 현장의 무선중계기를 이용하여 무선태양광가로등과 연결하는 게이트웨이와, 게이트웨이를 통하여 무선태양광가로등에 데이터를 주고받는 WPAN제어프로그램을 포함하여 구성하고, 상기 무선중계기는 무선서버에서 수신한 명령을 저장하는 명령버퍼와 무선태양광조명등에서 수신한 장치의 상태를 저장하는 상태버퍼와, 상기 명령버퍼의 데이터를 인접한 중계기 또는 무선태양광조명등으로 전송하고 상기 상태버퍼 데이터를 무선서버에 패키지로 전송하는 통신제어프로그램을 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 재난대응형 지능형 무선태양광조명등 관제 시스템.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116634642A (zh) * 2023-05-25 2023-08-22 深圳市旭日东方实业有限公司 一种分布式太阳能路灯系统

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970019762A (ko) 1995-09-20 1997-04-30 김광호 태양광 가로등의 무선원격 스위칭 시스템
KR200320832Y1 (ko) 2003-04-18 2003-07-22 김성식 절전형 태양광가로등
KR200328264Y1 (ko) 2003-07-03 2003-09-26 금오기전 주식회사 기후변화에 능동적으로 대응하는 지능형 태양광 가로등 제어장치
KR20090131021A (ko) * 2008-06-17 2009-12-28 주식회사 지오시스 가로등 시설물을 활용한 도시 안전 및 관리 시스템 및 그의제어방법
KR101035653B1 (ko) 2008-12-30 2011-05-19 (주)유비엔씨 태양광 기반 가로등의 유비쿼터스를 이용한 가로등 디밍 컨트롤시스템
KR101213665B1 (ko) 2011-02-25 2012-12-18 글로컴비즈코리아주식회사 태양광을 이용한 ｌｅｄ 스마트 가로등
KR20200019468A (ko) * 2018-08-14 2020-02-24 주식회사 가디언이엔지 분전함이 불필요한 지중선 포설을 이용한 가로등 관리 시스템
KR20200092074A (ko) 2019-01-24 2020-08-03 주식회사 더유니즈 지능형 태양광 가로등 시스템

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR970019762A (ko) 1995-09-20 1997-04-30 김광호 태양광 가로등의 무선원격 스위칭 시스템
KR200320832Y1 (ko) 2003-04-18 2003-07-22 김성식 절전형 태양광가로등
KR200328264Y1 (ko) 2003-07-03 2003-09-26 금오기전 주식회사 기후변화에 능동적으로 대응하는 지능형 태양광 가로등 제어장치
KR20090131021A (ko) * 2008-06-17 2009-12-28 주식회사 지오시스 가로등 시설물을 활용한 도시 안전 및 관리 시스템 및 그의제어방법
KR101035653B1 (ko) 2008-12-30 2011-05-19 (주)유비엔씨 태양광 기반 가로등의 유비쿼터스를 이용한 가로등 디밍 컨트롤시스템
KR101213665B1 (ko) 2011-02-25 2012-12-18 글로컴비즈코리아주식회사 태양광을 이용한 ｌｅｄ 스마트 가로등
KR20200019468A (ko) * 2018-08-14 2020-02-24 주식회사 가디언이엔지 분전함이 불필요한 지중선 포설을 이용한 가로등 관리 시스템
KR20200092074A (ko) 2019-01-24 2020-08-03 주식회사 더유니즈 지능형 태양광 가로등 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116634642A (zh) * 2023-05-25 2023-08-22 深圳市旭日东方实业有限公司 一种分布式太阳能路灯系统
CN116634642B (zh) * 2023-05-25 2023-12-05 深圳市旭日东方实业有限公司 一种分布式太阳能路灯系统

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