KR102270449B1 - 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템에 관한 것으로, 각 수용가에 설치되어 상기 수용가의 가스 사용량을 계량하여 계량데이터를 실시간으로 생성하는 가스계량기; 상기 가스계량기와 연결되며 상기 가스계량기의 계량을 감지하여 설정된 주기별로 검침데이터를 생성하여 저장하고, 상기 검침데이터에 대한 에너지 소비형태 분석을 수행하여 비정상 사용 여부를 감지하고, 상기 검침데이터 및 비정상 사용 패턴 정보를 포함하는 비정상 사용 감지 메시지를 생성하여 전달하는 원격검침장치; 전달된 검침데이터를 수용가별로 저장하여 관리하고, 상기 비정상 사용 감지 메시지가 전달되면 해당 수용가의 가입자명, 전화번호 및 주소를 적어도 포함하는 수용가 정보를 포함하는 확인 요청 메시지를 생성하여 전달하는 원격검침서버; 상기 비정상 사용 감지 메시지 및 확인 요청 메시지가 전달되면, 상기 수용가 정보의 전화번호로 방문일정 알림 메시지를 전달하는 관리자 단말; 및 상기 원격검침장치와 상기 관리자 단말 및 상기 원격검침서버 간 무선 데이터 통신을 수행하는 LoRa 망;을 포함하며, 상기 원격검침장치와 상기 관리자 단말 및 상기 원격검침서버 간 정보 전달은 데이터 암호화를 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

도시가스 원격 검침 및 감지 시스템 {AUTO-METER READING AND MONITORING SYSTEM OF USED GAS AMOUNT}

본 발명은 원격검침 및 감지 기술에 관한 것으로, 특히, 무선통신을 이용함으로써 수용가의 에너지 소비에 따른 검침데이터를 원격으로 수집 가능하도록 하고, 또한, 수집된 검침데이터에 대한 소비패턴을 분석함으로써 비정상 사용 감지가 가능하도록 하는 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템에 관한 것이다.

각 가정이나 사업장에서 사람들이 원활한 삶과 활동을 유지하기 위해서는 전기, 가스, 상수도, 온수 등과 같은 다양한 자원이 필요한데, 특히 액화천연가스(LNG: Liquefied Natural Gas)는 난방 및 취사를 위해 널리 사용되고 있다.

LNG를 각 수용가에 공급하는 공급체는 각 수용가로 공급되는 가스의 양을 계량하는 계량기를 각 수용가에 설치하여 계량된 수치에 따라 사용요금을 부과하게 된다. 그런데, 사용요금을 부과하는 대상이 많게 되면, 인건비나 부정확한 검침 등의 이유로 인해 사람(사용자 또는 검침원)에 의해 계량기를 일일이 확인하여 사용요금을 부과하는 방식은 부적절해진다. 또한, 최근에는 독신 세대, 맞벌이 부부 증가로 방문 검침의 효율성이 낮아지고 검침원에 의한 사생활 침해 논란 등의 문제가 있다. 이러한 문제점들을 해결하기 위하여 여러가지 원격검침 시스템들이 제안되고 있다.

또한, 보일러 또는 가스레인지의 이상 또는 가스관의 파손 등으로 인하여 각 수용가에 공급된 가스가 정상적으로 사용되지 않고 누설된다면, 전기 스위치 조작 등에서 발생하는 조그마한 스파크에도 대형 화재로 연결될 수 있다. 이에, 누설된 가스를 감지하면 수용가 내에 있는 사용자에게 경고음으로 알려주는 가스 감지기와 같은 장치들이 있으나, 이와 같은 가스 감지기를 설치하기 위해서는 별도의 비용이 요구되는 문제점이 있다.

한편, 원격 검침 시스템(Automatic Meter Reading; AMR)은 멀리 떨어진 지점의 측정 대상으로부터측정 결과를 전기적 신호로 변환하여 통신 네트워크를 통해 데이터를 전송하고, 그 데이터를 컴퓨터에서 처리하는 것을 말하며, 최근에는 공해감시, 방범, 방재, 전력, 상수도 및 가스 계통에서 광범위하게 사용되고 있다.

이러한 원격 검침에 따른 검침데이터가 외부의 위험요소 즉, 조작이나 해킹 등으로 인하여 보호받지 못하기 때문에 보안에 취약하다는 문제점이 있다. 따라서 원격계량 및 검침 시스템 상에서 정보보호 문제가 중요한 이슈로 떠오르고 있는 실정이다.

한국등록특허 10-1623552(2016.05.17)

본 발명은 상기의 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 기존의 가스미터에 추가적인 설치를 통해 원격 검침이 가능하도록 함으로써 부가적인 설치 비용을 절감할 수 있고, 수용가 측의 가스 소비패턴을 분석함으로써 소비패턴의 변화를 확인하여 비정상 사용을 감지하여 가스 누설 및 거주자의 위급상황을 예측하고, 이를 관리자 단말에 통지하여 대처할 수 있도록 함으로써 불의의 사고를 미연에 방지할 수 있도록 하는 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은, 측정된 검침데이터를 무선 데이터 암호화를 통해 전송함으로써, 외부의 위험요인으로부터 데이터를 보호할 수 있도록 하고, 이로 인해 시스템의 신뢰성을 향상시킬 수 있도록 하는 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

또한, 본 발명은 배터리 교체 방식의 전원공급 구성을 구비함으로써 별도의 전기 설비 작업이 필요하지 않으므로 설치 비용이 절감되는 동시에 설치가 간단하고, 비정상적인 배터리 교체를 감지함으로써 가스 사용량 검침의 신뢰성을 보장할 수 있는 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템은, 각 수용가에 설치되어 상기 수용가의 가스 사용량을 계량하여 계량데이터를 실시간으로 생성하는 가스계량기; 상기 가스계량기와 연결되며 상기 가스계량기의 계량을 감지하여 설정된 주기별로 검침데이터를 생성하여 저장하고, 상기 검침데이터에 대한 에너지 소비형태 분석을 수행하여 비정상 사용 여부를 감지하고, 상기 검침데이터 및 비정상 사용 패턴 정보를 포함하는 비정상 사용 감지 메시지를 생성하여 전달하는 원격검침장치; 전달된 검침데이터를 수용가별로 저장하여 관리하고, 상기 비정상 사용 감지 메시지가 전달되면 해당 수용가의 가입자명, 전화번호 및 주소를 적어도 포함하는 수용가 정보를 포함하는 확인 요청 메시지를 생성하여 전달하는 원격검침서버; 상기 비정상 사용 감지 메시지 및 확인 요청 메시지가 전달되면, 상기 수용가 정보의 전화번호로 방문일정 알림 메시지를 전달하는 관리자 단말; 및 상기 원격검침장치와 상기 관리자 단말 및 상기 원격검침서버 간 무선 데이터 통신을 수행하는 LoRa 망;을 포함하며, 상기 원격검침장치와 상기 관리자 단말 및 상기 원격검침서버 간 정보 전달은 데이터 암호화를 통해 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 원격검침장치는, 상기 가스계량기와 연결되며, 상기 가스계량기의 가스 사용에 따른 계량을 감지하여 검침데이터를 주기적으로 수집하여 저장하는 검침데이터수집부; 수집된 검침데이터를 미리 설정된 시간대, 일, 주간, 월, 분기, 특정 기간을 포함하는 주기별로 누적하여 거주자의 에너지소비패턴을 분석하고, 상기 에너지소비패턴 분석을 통해 비정상 사용 패턴을 감지하되, 분석된 에너지소비패턴과 동일한 주기별로 미리 저장된 에너지소비패턴을 상호 비교하고, 비교결과, 분석된 에너지소비패턴이 미리 저장된 에너지소비패턴을 벗어난 경우, 상기 검침데이터 및 비정상 소비 패턴 정보를 포함하는 비정상 사용 감지 메시지를 생성하고, 상기 비정상 사용 감지 메시지를 상기 원격감지서버 및 관리자 단말로 전송하되 상기 검침데이터 및 비정상 소비 패턴 정보를 대칭키 암호방식 또는 비대칭키 암호방식을 이용하여 데이터 암호화한 후 전달하는 제어부; 거주자명, 연락처 및 주소를 포함하는 거주자 정보와 관리대상 거주자 정보, 거주자의 복지담당자 단말 정보 및 수집된 검침데이터가 저장되는 메모리; 생성된 비정상 사용 감지 메시지가 상기 원격감지서버 및 관리자 단말로 전송되도록 하는 통신부; 및 각 부의 동작을 위한 전력을 공급하며 배터리 교체가 가능한 전원부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상기 검침데이터수집부는 상기 가스계량기의 가스 사용량 계량시 발생되는 동작을 감지하는 리드스위치 또는 전자감응센서인 것을 특징으로 한다.

상기 제어부는, 비정상 사용 감지시, 상기 원격검침서버로 수용가의 가스 공급량 정보를 요청하여 전달받고, 수용가의 가스 사용량과 가스 공급량을 비교하여 차이가 오차 범위를 벗어날 경우 가스 누출로 판단하여 가스 누출 의심으로 인한 비정상 사용 감지 메시지를 상기 관리자 단말로 전달하고, 또는, 상기 수용가의 가스 사용량이 급감하거나 없는 경우 상기 수용가의 거주자가 관리대상인지 확인하고, 거주자가 관리대상으로 확인되면 등록된 복지담당자 단말로 비정상 사용 감지 정보를 포함하는 방문 요청 메시지를 전달하는 것을 특징으로 한다.

상기 원격검침장치는, 상기 전원부의 배터리 교체시 임시 전원을 공급하고 상기 전원부의 전원이 켜지는 경우 임시 전원을 차단하는 임시전원부;를 더 구비하며, 상기 제어부는, 상기 전원부의 배터리 잔량 확인을 수행하고, 배터리 잔량이 임계치 이하이면 상기 전원부의 배터리 교체 요청 메시지를 상기 관리자 단말로 전달하고, 상기 관리자 단말은, 배터리 교체 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전달하여 배터리 교체 작업 시작을 통지하며, 배터리 교체 작업시 임시 전원이 공급되도록 상기 원격검침장치로 요청하며, 상기 제어부는 상기 응답 메시지가 전달되고 배터리 교체 작업에 의한 배터리 분리가 감지되면 정상적인 배터리 교체로 판단하고, 상기 전원부의 배터리 교체 요청 메시지의 생성 및 상기 응답메시지의 수신이 없는 상태에서 배터리 분리가 감지되면 비정상적인 배터리 탈락으로 판단하고, 비정상적인 배터리 탈락 알림을 상기 관리자 단말로 수행하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 기존 가스 계량기를 그대로 이용하면서 원격검침장치의 추가 설치로 인해 원격검침이 가능하도록 함으로써 부가적인 시설 설치 비용이 절감되는 동시에, 수동검침에 따른 검침 누락, 오기, 오지검침의 어려움, 검침원의 안전, 거주자의 사생활 침해 등의 문제점을 해결하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 수집된 검침데이터를 이용하여 거주자의 에너지 소비패턴을 분석하여 비정상적인 사용 여부를 확인함으로써 가스 누설 및 기기의 상태 이상 또는 외부 출입이 어려운 홀몸어르신, 장애인, 환자 등 거주자의 안위를 판단하는 정보로 활용할 수 있어, 긴급 상황 발생 시 빠른 조치가 가능한 효과가 있다. 이로써 가스 누설로 인한 불의의 사고를 미연에 방지할 수 있을 뿐만 아니라 홀몸어르신, 장애인, 환자 등 취약 계층에 대한 사회 안전망을 구축할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 내장된 배터리의 잔량을 감지하고, 배터리 교체 시기를 서버 및 관리자 단말로 전달함으로써 배터리의 적절한 교체가 이루어지도록 유도함으로써 원격검침장치의 미작동으로 인한 검침 누락을 방지하는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 무선 데이터 암호화를 통한 데이터 통신을 수행함으로써 데이터 해킹을 방지하여 데이터 신뢰도가 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 원격검침장치(10)의 상세 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템에 있어서 동작 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 대해서 자세히 설명한다. 이때, 각각의 도면에서 동일한 구성 요소는 가능한 동일한 부호로 나타낸다. 또한, 이미 공지된 기능 및/또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 이하에 개시된 내용은, 다양한 실시 예에 따른 동작을 이해하는데 필요한 부분을 중점적으로 설명하며, 그 설명의 요지를 흐릴 수 있는 요소들에 대한 설명은 생략한다. 또한 도면의 일부 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시될 수 있다. 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니며, 따라서 각각의 도면에 그려진 구성요소들의 상대적인 크기나 간격에 의해 여기에 기재되는 내용들이 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시 예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.

또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니며, 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 대하여 보다 상세하게 설명하고자 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 원격검침장치(10)의 상세 구성을 개략적으로 나타낸 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템은, 수용가 측의 가스 계량기(1, 2, 3, .., n)(10), 원격검침장치(1, 2, 3, .., n)(20), 가스 공급자측의 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40) 등을 포함하여 구성될 수 있다. 원격검침서버(30)는 다수 개의 가스 계량기(1, 2, 3, .., n)(10)와 다수 개의 원격검침장치(1, 2, 3, .., n)(20)가 원격검침서버(30)를 관리하며, 가스 계량기(10)와 원격검침장치(20)는 1:1로 연결된다.

여기서, 원격검침장치(20), 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40)은 LoRa 망을 통해 서로 연결되어 데이터 통신이 이루어지며, LoRa 망(Long Range network)은 사물끼리 서로 통신을 주고받을 수 있게 도와주는 저전력 장거리 통신(LPWA, Low Power Wide Area) 기술로, 본 발명에서는 데이터 통신 주파수로 ISM밴드 915MHz를 사용하는 로라 망을 이용할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, LoRa 망 대신 블루투스나 WPAN 기술의 지그비 같은 기존 저전력 특성을 가지는 무선통신 프로토콜, 유/무선 통신망, 전력선 망 등이 적용될 수 있다.

참고로, LoRa 망은 다른 통신망과 비교했을 때, 적은 전력으로 먼 거리를 통신할 수 있어 사물인터넷(IoT) 전용망으로, 3G나 롱텀에볼루션(LTE) 등 기존 스마트폰 통신망과 달리 저전력으로 통신할 수 있는 장거리 통신망이다. 이러한 LoRa 망은 최소한의 전력 소모로 10km 이상 통신이 가능하며, 전력 소모가 적어 기기 배터리 수명을 수년 간 유지할 수 있다. 또한, LoRa 망은 초고속, 광대역 네트워크 장비를 필요로 하는 통신망과 다르게 별도의 기지국이나 중계 장비도 필요 없어 인프라 구축 비용이 낮은 동시에 높은 확장성을 갖고 있는 통신망이다.

가스 계량기(1, 2, 3, .., n)(10)는, 각 수용가에 설치되어 가스 수용가의 가스공급관을 통과하는 가스 용량을 측정하여 가스 사용량을 계량하는 장치로서, 터빈 계량기, 로터리 계량기, 다이아프램 계량기 등의 구성을 가질 수 있다. 그리고 측정된 가스 사용량은 숫자휠이나 회전바늘의 회전수로 계량하고 그 계량값을 숫자휠트레인으로 구성된 숫자판으로 나타내는 기계식 가스계량기나 또는 측정된 가스 사용량값을 전기적인 신호로 변환하여 출력하는 전자식 가스계량기의 표출방식을 적용할 수도 있다.

그리고, 원격검침장치(1, 2, 3, .., n)(20)는, 가스 계량기(1, 2, 3, .., n)(10)로부터 가스 사용량에 따른 계량데이터를 수집하고, 수집된 계량데이터를 시간별로 수집하여 검침데이터를 생성하여 저장하고, 저장된 검침데이터를 이용하여 거주자의 에너지 소비패턴을 분석한 후 검침데이터 및 소비패턴 분석 정보를 암호화키를 이용하여 암호화하고 이를 LoRa 망을 통해 원격검침서버(30)로 전송할 수 있다.

이러한 원격검침장치(20)는, 수집된 검침데이터를 시간대별, 일자별, 주간별, 월별, 분기별 등 일정한 주기별로 누적하여 평균 사용량을 구함으로써 거주자의 소비패턴을 분석하고 분석된 현재 소비패턴과 저장된 소비패턴을 비교하여 비정상적인 사용 여부를 확인한다.

이를 위해, 도 2를 참조하면, 원격검침장치(20)는, 검침데이터수집부(21), 제어부(22), 메모리(23), 통신부(24), 전원부(25) 등을 포함하여 구성될 수 있다.

검침데이터수집부(21)는, 가스 계량기(10)의 계량데이터를 감지하여 설정된 주기별로 검침데이터를 수집하고, 이를 메모리(24)에 저장한다.

이러한 검침데이터수집부(21)는, 수용가 측 가스 계량기(10)에 설치되어 가스 사용에 따라 숫자휠 회전시 발생하는 펄스 신호를 누적해 계량데이터를 생성하는 리드스위치로 구현되거나 가스 계량기(10)의 숫자휠 구성과 연결되어 숫자휠의 회전시 움직임을 감지함으로써 계량데이터를 생성할 수 있는 전자감응센서가 될 수 있다. 즉, 검침데이터수집부(21)는 가스 계량기(10)와 연결되며 발생된 펄스 신호를 계수화함으로써 계량데이터를 생성하고, 생성된 계량데이터를 시간대별로 누적하여 메모리(23)에 저장한다.

그리고, 제어부(22)는, 시간대별로 저장된 검침데이터를 이용해 시간대별, 일별, 주간별, 월별, 분기별 등의 주기별 가스 사용량을 산출하고, 이를 통해 해당 주기별 평균 사용량을 산출함으로써 거주자의 에너지 소비형태 분석을 수행한다. 여기서, 에너지 소비형태 분석은 설정된 주기별로 누적된 이전 가스 소비량(예를 들어, 전월, 전년도 동월 등) 분석, 평균 가스 소비량 분석 등 일 수 있으며, 자체의 소비패턴 알고리즘에 의해 생성될 수 있다.

예를 들어, 제어부(22)는 저장된 시간대별 검침데이터를 이용하여 당일 시간대별 사용량 추이(그래프)를 분석하는데, 이를 통해 가스 사용량이 가장 많은 시간대와 가장 적은 시간대, 사용량이 없는 시간대와 같은 소비 형태를 분석할 수 있다. 또한, 일간 사용량을 분석함으로써 요일에 따른 소비 형태를 분석할 수 있다. 일간 사용량을 주기별로 나눠 주간별 총 사용량, 월별 총 사용량, 분기별 총 사용량을 알 수 있으며, 이를 누적하여 평균 사용량을 산출하여 소비 패턴을 분석할 수 있다. 이러한 소비패턴을 분석함으로써 이후 제어부(22)에서 수집되는 검침데이터의 비정상 사용 여부를 감지할 수 있다.

한편, 제어부(22)는, 소비패턴 분석을 위해, 가스 사용량 정보를 포함하는 빅 데이터에 대한 인공지능(AI) 학습을 통해 에너지 소비패턴 분석 및 비정상 사용 감지를 수행할 수 있다. 구체적으로, 제어부(22)는, 빅 데이터에 대해 딥 신경망 알고리즘을 적용해 데이터들의 분류, 예측 및 비정상 사용 감지 서비스를 제공하는데, 딥 신경망 알고리즘을 통해 학습된 학습 정보를 토대로 가동시간별로 구분되는 검침데이터 및 에너지 소비형태 분석 데이터를 근거로 대표패턴을 생성하고, 가동시간대별 평균 사용량 및 비율을 분석하고, 고객정보와 가스사용량의 상관관계를 분석함으로써 가스 소비의 연관규칙을 생성하며, 연관규칙의 지지도 및 신뢰도와, 에너지 소비 형태 분석에 의한 가동시간을 분석하고, 가스 소비량이 원격검침 소비량 이내에 있는지 여부를 분석함으로써 검침데이터 기준 세대별 가스 소비패턴 분석을 수행할 수도 있다.

이후 제어부(22)는 소비패턴 분석에 기초하여 현재 에너지 사용량이 비정상 사용인지 여부를 판단하는데, 분석된 현재 에너지 소비패턴과 저장된 에너지 소비패턴을 비교하여 비정상 사용 여부를 판단하고, 비정상 사용으로 판단되면 분석된 소비형태 정보를 포함하는 비정상 사용 감지 메시지를 생성하여 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40)로 전달한다.

예를 들면, 현재 시간의 가스 사용량이 시간대별 평균 사용량과 비교하여 가스 사용량이 평균 사용량에 대한 증감이 허용범위를 벗어날 경우, 즉, 사용량 급증이면서 현재 시간까지의 모든 시간대에 사용량이 검침될 경우, 가스 누출로 판단할 수 있다. 또한, 시간대별 사용량이 급감이거나 시간대별 사용량이 없을 경우 거주자가 관리대상 거주자인지 확인하고 관리대상 거주자인 경우 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40)뿐만 아니라 해당 복지담당자 단말기(미도시)로 비정상 사용 감지 알림을 통지하고, 관리대상 거주자가 아닌 경우, 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40)로만 비정상 사용 감지 알림을 통지한다. 그러면 관리자 또는 복지 담당자는 해당 수용가를 방문하여 기기의 이상 여부를 확인하거나 거주자의 안위를 확인할 수 있다. 여기서, 관리대상 거주자는 외부 출입이 어렵거나 거동이 불편한 홀몸어르신, 장애인, 환자 등이며, 제어부(22)는 관리대상 거주자의 정상적인 소비 패턴을 분석하고 이러한 패턴에서 벗어나는 경우 거주자의 안위 등을 판단하여 복지지원서비스로 연계할 수 있다. 예를 들어, 가스 사용량이 없다고 판단되면, 독거노인의 위급 상황에 따른 적절한 대처 예컨대, 응급실이나 가족 구성원 또는 복지사 등에 통지를 수행하도록 한다.

추가적으로, 제어부(22)는, 비정상 사용 감지시, 원격검침서버(30)로부터 해당 수용가로의 가스 공급량 정보를 요청하여 수신하고, 동일 시간대별 가스 사용량과 공급량을 비교하여 그 차이가 오차범위를 벗어날 경우 기기의 이상 또는 가스 누출로 판단하고, 공급량과 사용량이 없을 경우 거주자의 위급상황 발생으로 판단하고 비정상 사용 감지 메시지를 생성하여 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40)로 전달함다. 이로써 비정상 사용 감지에 대한 검증이 이루어지도록 할 수 있다.

또한, 제어부(22)는 가스 계량기(10)와 검침데이터수집부(21)의 연결 유무를 감시하고, 가스 계량기(10)와 검침데이터수집부(21)의 연결이 끊어진 것이 확인되면 기기 이상 메시지를 생성하고 생성된 기기 이상 메시지를 통신부(24)를 통해 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40)로 전달한다.

또한, 제어부(22)는, 전원부(25)의 배터리 잔량을 확인하고, 잔량이 임계치 이하이면 배터리 교체 요청 메시지를 생성하여 관리자 단말(40)로 통지하고, 관리자에 의한 배터리 교체 외의 배터리 탈락 여부를 실시간 감지한다. 관리자에 의한 배터리 교체는 관리자 단말(40)을 통해 원격감지장치(20)로 배터리 교체 승인을 요청한 후 이루어진다. 이러한 배터리 교체 승인 절차 없이 배터리 탈락이 감지되면 원격감지서버(30) 및 관리자 단말(40)로 배터리 이상 알림을 통지할 수 있다. 여기서, 배터리 교체 승인은 관리자 단말(40)에서 수신된 배터리 교체 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 생성하여 원격검침장치(20)로 전달하는 것에 의해 이루어질 수 있다.

또한, 제어부(22)는, 대칭키 암호화방식 또는 비대칭키 암호화방식을 이용하여 검침데이터를 암호화한 후 원격검침서버(30)로 전송한다. 이를 통해 무선통신망의 보안위협으로부터 데이터 해킹 우려를 해소할 수 있다. 여기서, 대칭키 암호화방식 또는 비대칭키 암호화방식은 암호화/복호화 기술에서 당업자게에 자명한 공지기술에 해당하므로 상세한 설명은 생략하도록 한다.

그리고, 통신부(24)는, 제어부(22)가 비정상 사용 감지 메시지, 기기 이상 메시지 등을 생성하면 즉시 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40)로 LoRa 망을 통해 전달한다.

또한, 통신부(24)는, 원격검침서버(30)로부터의 가스 사용량 정보 요청 신호를 수신하고, 이를 제어부(22)에 전달하고, 제어부(22)로부터 수신된 가스 사용량 정보를 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40)로 전달하는 기능을 수행하게 된다. 여기서, 가스 사용량 정보 요청은 정기적인 요금 부과, 거주자의 전출이나 가스 중단에 의한 사용요금 정산을 위한 것일 수 있다.

또한, 통신부(24)는, 제어부(22)가 배터리 교체 요청 메시지, 비정상적인 배터리 교체 감지 메시지를 각각 생성하면 즉시 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40)로 LoRa 망을 통해 전달하고, 배터리 교체 요청 메시지에 대한 관리자 단말(40)의 응답 메시지가 수신되면 이를 제어부(22)로 전달한다. 이때, 사용될 수 있는 통신기술로는 LoRa(Long Range) 네트워크로 저전력 장거리 통신(LPWA, Low Power Wide Area) 기술이다.

그리고, 전원부(25)는 원격검침장치(20)의 각 부에 전원을 공급하기 위한 수단으로, 배터리를 내장하고, 관리자에 의해 배터리 교체가 가능하도록 배터리 교체 방식으로 구현될 수 있다. 이를 통해 별도의 외부 전원공급을 위한 케이블과 플러그 등의 구성 부품을 생략할 수 있게 되어 장치의 비용을 줄일 수 있다. 이와 같이 외부로부터의 전력공급 없이 자체 전력을 통해 운영이 가능한 이유는 저전력 무선 통신망인 LoRa 망을 이용함으로써 소비전력을 현저하게 줄일 수 있기 때문이다.

또한, 전원부(25)는 배터리 교체시, 비정상적인 배터리 탈락시 전원을 공급하기 위한 임시전원부를 더 구비할 수 있으며, 교체 가능한 배터리로 구현될 수 있다.

그리고, 도 1을 참조하면, 원격검침서버(30)는, LoRa 망을 통해 원격검침장치(20)와 연결되고, 전달받은 검침데이터를 수용가별로 관리한다.

또한, 원격검침서버(30)는 원격검침장치(20)로부터 비정상 사용 감지 메시지가 전달되면, 해당 수용가 정보(예를 들어, 거주자명, 거주자 연락처, 수용가 주소 등)를 포함하는 확인 요청 메시지를 생성하여 관리자 단말(40)로 전달한다.

이러한 원격검침서버(30)와 요금부과시스템을 포함하거나 연동되어 가스 사용량에 대한 요금 부과를 수행할 수 있다.

그리고, 관리자 단말(30)은, 원격검침장치(20)의 비정상 사용 감지 메시지와 원격검침서버(30)의 확인 요청 메시지가 전달되면 수용가 정보와 분석된 비정상 사용 패턴을 표시부(미도시)에 출력하여 관리자로 하여금 확인할 수 있도록 한다. 이에 관리자는 수용가 정보에 포함된 연락처에 전화를 걸어 가스의 비정상 사용에 대한 확인을 수행하고, 해당 수용가로 방문하여 가스 누설 및 거주자의 안위를 확인할 수 있다. 이후, 관리자 단말(30)은 처리 완료 메시지를 생성하여 원격검침서버(40)로 전달할 수 있다.

또한, 관리자 단말(30)은, 원격검침장치(20)의 배터리 교체 요청 메시지가 전달되면, 대응하는 수용가 정보(예를 들어, 연락처 및 주소)와 배터리 잔량을 표시부(미도시)에 출력하여 관리자로 하여금 확인할 수 있도록 한다. 이에 관리자는 수용가 정보에 포함된 연락처로 전화를 걸어 방문 일정을 잡고, 배터리 교체 작업을 실시함을 통지하고, 해당 수용가로 방문하여 배터리 교체 작업을 수행할 수 있다. 이후, 관리자 단말(30)은 처리 완료 메시지를 생성하여 원격검침서버(40)로 전달할 수 있다.

또한, 관리자 단말(30)은, 원격검침장치(20)의 비정상적인 배터리 교체 감지 메시지가 전달되면, 대응하는 수용가 정보(예를 들어, 연락처 및 주소)를 표시부(미도시)에 출력하여 관리자로 하여금 확인할 수 있도록 한다. 이에 관리자는 해당 수용가 정보에 포함된 연락처로 전화를 걸어 장치의 문제 발생 여부를 확인하여 방문 일정을 잡고, 해당 수용가로 방문하여 원격검침장치(20)에 대한 시설 정비를 수행할 수 있다. 이후, 관리자 단말(30)은 처리 완료 메시지를 생성하여 원격검침서버(40)로 전달할 수 있다.

즉, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 원격검침장치(20)는, 계량데이터를 시간대별로 수집하여 검침데이터를 생성하여 저장하고, 누적된 검침데이터를 사용패턴 알고리즘에 적용하여 에너지 소비패턴을 분석하고, 따라서 원격검침장치(20)는 주기적으로 에너지 소비패턴을 분석할 수 있도록 구현되며, 실시간 가스 누설 및 위급상황 등을 감지하기 위해서는 에너지 소비패턴 분석을 짧은 주기, 예를 들면 시간별로 수행하는 것이 바람직할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템에 있어서, 원격검침장치(20)에서 에너지 소비형태 분석을 수행하는 것으로 설명하였지만, 원격검침서버(30)에서 에너지 소비형태 분석을 수행하는 구성으로 구현될 수도 있다. 그러면, 원격검침장치(20)는 사용패턴 알고리즘을 구비하지 않고, 검침데이터를 수집하여 저장하고 이를 원격검침서버(30)로 전달하고, 원격검침서버(30)에서 에너지 소비패턴 분석을 통해 비정상 사용 여부를 판단하고, 이에 대한 대응 메시지를 관리자 단말(40)로 전달하도록 구현된다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템은, 기존의 가스 계량기를 그대로 이용하면서 원격검침장치만을 추가 설치함으로써 부가적인 설치 비용을 절감하는 동시에 원격 검침이 가능하도록 하고, 이로 인해 수동검침에 따른 검침 누락, 오기, 오지검침의 어려움, 검침원의 안전, 거주자의 사생활 침해 등의 문제를 해결할 뿐만 아니라 인건비 감소로 인한 검침 비용을 낮출 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템은, 수용가 측의 가스 사용량에 대한 소비패턴 분석을 통해 비정상적인 사용을 감지하여 관리자 및 공급업체의 서버로 통지함으로써 가스 누설 및 기기 이상 또는 거주자의 위급상황 발생 등에 대한 신속한 조치가 가능하도록 하여 불의의 사고를 미연에 방지할 수 있다.

도 3은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템에 있어서 동작 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.

도 3을 참조하면, 수용가 측에서 공급되는 가스를 사용하게 되면, 수용가 측에 설치된 가스 계량기(10)가 사스 사용량을 계량한다(S101).

그러면, 가스 계량기(10)와 연결된 검침데이터수집부(21)가 가스 사용량 계량에 의한 펄스 신호를 감지하고, 감지된 펄스 신호를 계수화함으로써 검침데이터를 생성하여 메모리(23)에 저장한다(S102). 이때, 검침데이터수집부(21)는 검침데이터를 설정된 주기별로, 예를 들면, 시간대별로 누적하여 저장할 수 있다.

이어서, 원격검침장치(20)의 제어부(22)가 시간대별로 누적된 검침데이터를 이용하여 에너지 소비패턴 분석을 수행하고(S103), 분석된 현재 에너지 소비패턴과 이전 산출된 에너지 소비패턴을 비교하여 비정상 사용 여부를 판단하고(S104), 비정상 사용으로 판단되면 비정상 사용 감지 메시지를 생성하여 원격검침서버(30) 및 관리자 단말(40)로 전달한다(S105). 여기서, 에너지 소비패턴은 시간대별 사용 추이를 포함한 것일 수 있으며, 누적된 검침데이터의 평균 사용량에 대한 소비패턴일 수 있다. 그리고, 비정상 사용은 같은 기간 사용량을 비교하여 급격한 사용량 증가 또는 사용량 감소가 있을 경우이며 기기의 상태 이상 및 가스 누설로 인한 사용량 급증 및 거주자의 위급상황 발생에 따른 사용량 급증/급감에 의한 것으로 추정하는 것이다.

동시에, 원격검침장치(20)의 제어부(22)가 수용가의 가스 사용량에 대한 비정상 사용이 감지되면, 해당 수용가의 거주자가 미리 지정된 관리대상인지 여부를 확인하고, 확인결과 거주자가 관리대상인 경우 비정상 사용 감지 메시지를 생성하여 복지 담당자 단말로 전달한다(S106). 여기서, 관리대상은 외부 출입이 어려운 홀몸어르신, 장애인, 환자 등 복지 담당자의 보살핌 및 모니터링이 필요한 거주자로 지정되며 관리대상 정보가 메모리에 저장될 수 있다.

이후, 원격검침서버(30가 원격검침장치(20)로부터 전달되는 검침데이터를 수용가별로 저장 및 관리하며, 비정상 사용 감지 메시지가 수신되면, 해당 수용가 정보를 포함하는 확인 요청 메시지를 생성하여 관리자 단말(40)로 전달한다(S107).

그러면, 관리자 단말(40)은 원격검침장치(20)의 비정상 사용 감지 메시지 및 원격검침서버(30)의 확인 요청 메시지가 전달되면, 해당 수용가 정보와 비정상 사용 패턴을 표시부(미도시)에 출력하고, 해당 수용가 정보에 포함된 연락처로 전화 연결을 시도하여 관리자로 하여금 해당 수용가의 거주자와 연결되도록 한다. 이에 관리자는 해당 수용가로 방문하여 시설물의 상태 이상, 가스 누설 및 거주자의 안위를 확인할 수 있다.

이후, 관리자 단말(40)의 관리자의 조작에 따라 해당 수용가의 방문 완료 및 시설물의 상태 이상 및 가스 누설 확인/보수 완료 메시지를 생성하여 원격검침서버(30)로 전달한다(S108).

한편, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템은 도시가스에 한정하여 설명하였으나, 검침 대상이 전력, 수도, 난방 또는 태양광 등 사용량 계량이 가능한 모든 에너지에 적용될 수 있다.

이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10. 가스 계량기 20. 원격검침장치
30. 원격검침서버 40. 관리자 단말

Claims (5)

1. 각 수용가에 설치되어 상기 수용가의 가스 사용량을 계량하여 계량데이터를 실시간으로 생성하는 가스계량기;
   상기 가스계량기와 연결되며 상기 가스계량기의 계량을 감지하여 설정된 주기별로 검침데이터를 생성하여 저장하고, 상기 검침데이터에 대한 에너지 소비형태 분석을 수행하여 비정상 사용 여부를 감지하고, 상기 검침데이터 및 비정상 사용 패턴 정보를 포함하는 비정상 사용 감지 메시지를 생성하여 전달하는 원격검침장치;
   전달된 검침데이터를 수용가별로 저장하여 관리하고, 상기 비정상 사용 감지 메시지가 전달되면 해당 수용가의 가입자명, 전화번호 및 주소를 적어도 포함하는 수용가 정보를 포함하는 확인 요청 메시지를 생성하여 전달하는 원격검침서버;
   상기 비정상 사용 감지 메시지 및 확인 요청 메시지가 전달되면, 상기 수용가 정보의 전화번호로 방문일정 알림 메시지를 전달하는 관리자 단말; 및
   상기 원격검침장치와 상기 관리자 단말 및 상기 원격검침서버 간 무선 데이터 통신을 수행하는 LoRa 망;을 포함하며,
   상기 원격검침장치와 상기 관리자 단말 및 상기 원격검침서버 간 정보 전달은 데이터 암호화를 통해 이루어지고,
   상기 원격검침장치는, 상기 가스계량기와 연결되며, 상기 가스계량기의 가스 사용에 따른 계량을 감지하여 검침데이터를 주기적으로 수집하여 저장하는 검침데이터수집부;
   수집된 검침데이터를 미리 설정된 시간대, 일, 주간, 월, 분기, 특정 기간을 포함하는 주기별로 누적하여 거주자의 에너지소비패턴을 분석하고, 상기 에너지소비패턴 분석을 통해 비정상 사용 패턴을 감지하되, 분석된 에너지소비패턴과 동일한 주기별로 미리 저장된 에너지소비패턴을 상호 비교하고, 비교결과, 분석된 에너지소비패턴이 미리 저장된 에너지소비패턴을 벗어난 경우, 상기 검침데이터 및 비정상 소비 패턴 정보를 포함하는 비정상 사용 감지 메시지를 생성하고, 상기 비정상 사용 감지 메시지를 상기 원격검침서버 및 관리자 단말로 전송하되 상기 검침데이터 및 비정상 소비 패턴 정보를 대칭키 암호방식 또는 비대칭키 암호방식을 이용하여 데이터 암호화한 후 전달하는 제어부;
   거주자명, 연락처 및 주소를 포함하는 거주자 정보와 관리대상 거주자 정보, 거주자의 복지담당자 단말 정보 및 수집된 검침데이터가 저장되는 메모리;
   생성된 비정상 사용 감지 메시지가 상기 원격검침서버 및 관리자 단말로 전송되도록 하는 통신부;
   각 부의 동작을 위한 전력을 공급하며 배터리 교체가 가능한 전원부; 및
   상기 전원부의 배터리 교체시 임시 전원을 공급하고 상기 전원부의 전원이 켜지는 경우 임시 전원을 차단하는 임시전원부;를 포함하며,
   상기 제어부는, 상기 전원부의 배터리 잔량 확인을 수행하고, 배터리 잔량이 임계치 이하이면 상기 전원부의 배터리 교체 요청 메시지를 상기 관리자 단말로 전달하고,
   상기 관리자 단말은, 배터리 교체 요청 메시지에 대한 응답 메시지를 전달하여 배터리 교체 작업 시작을 통지하며, 배터리 교체 작업시 임시 전원이 공급되도록 상기 원격검침장치로 요청하며,
   상기 제어부는 상기 응답 메시지가 전달되고 배터리 교체 작업에 의한 배터리 분리가 감지되면 정상적인 배터리 교체로 판단하고, 상기 전원부의 배터리 교체 요청 메시지의 생성 및 상기 응답메시지의 수신이 없는 상태에서 배터리 분리가 감지되면 비정상적인 배터리 탈락으로 판단하고, 비정상적인 배터리 탈락 알림을 상기 관리자 단말로 수행하는 것을 특징으로 하는 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 검침데이터수집부는 상기 가스계량기의 가스 사용량 계량시 발생되는 동작을 감지하는 리드스위치 또는 전자감응센서인 것을 특징으로 하는 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템.
4. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는, 비정상 사용 감지시, 상기 원격검침서버로 수용가의 가스 공급량 정보를 요청하여 전달받고, 수용가의 가스 사용량과 가스 공급량을 비교하여 차이가 오차 범위를 벗어날 경우 가스 누출로 판단하여 가스 누출 의심으로 인한 비정상 사용 감지 메시지를 상기 관리자 단말로 전달하고, 또는, 상기 수용가의 가스 사용량이 급감하거나 없는 경우 상기 수용가의 거주자가 관리대상인지 확인하고, 거주자가 관리대상으로 확인되면 등록된 복지담당자 단말로 비정상 사용 감지 정보를 포함하는 방문 요청 메시지를 전달하는 것을 특징으로 하는 도시가스 원격 검침 및 감지 시스템.
   
5. 삭제

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