KR102275202B1 - Flooding Signal Detection Kit - Google Patents

Flooding Signal Detection Kit Download PDF

Info

Publication number
KR102275202B1
KR102275202B1 KR1020200163112A KR20200163112A KR102275202B1 KR 102275202 B1 KR102275202 B1 KR 102275202B1 KR 1020200163112 A KR1020200163112 A KR 1020200163112A KR 20200163112 A KR20200163112 A KR 20200163112A KR 102275202 B1 KR102275202 B1 KR 102275202B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
signal
immersion
submerged
sensor
transmitting
Prior art date
Application number
KR1020200163112A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
이승주
Original Assignee
주식회사 이치코퍼레이션
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 이치코퍼레이션 filed Critical 주식회사 이치코퍼레이션
Priority to KR1020200163112A priority Critical patent/KR102275202B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR102275202B1 publication Critical patent/KR102275202B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/02Alarms for ensuring the safety of persons
    • G08B21/10Alarms for ensuring the safety of persons responsive to calamitous events, e.g. tornados or earthquakes
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B21/00Alarms responsive to a single specified undesired or abnormal condition and not otherwise provided for
    • G08B21/18Status alarms
    • G08B21/182Level alarms, e.g. alarms responsive to variables exceeding a threshold
    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B25/00Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems
    • G08B25/01Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium
    • G08B25/10Alarm systems in which the location of the alarm condition is signalled to a central station, e.g. fire or police telegraphic systems characterised by the transmission medium using wireless transmission systems
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02ATECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A50/00TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE in human health protection, e.g. against extreme weather

Abstract

The present invention relates to an immersion signal detection kit, which includes: an immersion sensor comprising a pair of metal electrodes; a signal collecting and transmitting/receiving unit collecting signals from the immersion sensor and transmitting a signal to the outside through a short-range wireless communication module when determined as an immersed state; a battery supplying power to the immersion sensor and the signal collecting and transmitting/receiving unit; a case accommodating the immersion sensor, the signal collecting and transmitting/receiving unit, and the battery; and a cradle unit for detachably attaching the case to the wall. According to the present invention as described above, it is possible to provide a low-cost and high-accuracy immersion detection device. Therefore, the possibility of creating a market for the immersion signal detection kit of the present invention is high, and various additional functions can be provided, so as to maximize the user convenience.

Description

침수 신호 감지 키트{Flooding Signal Detection Kit}Flooding Signal Detection Kit

본 발명은 소형 키트 형태의 침수 신호 감지 키트에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가정은 물론, 기계실, 공장, 농장 등 기계설비 시설물이 위치한 개소에 설치되어 드레인 피트 및 시설현장의 바닥의 침수를 감지하고, 이를 어플리케이션을 통해 현장 관리자에게 전송하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a flood signal detection kit in the form of a small kit, and more particularly, it is installed at a place where mechanical facilities such as a machine room, a factory, a farm, etc. are located as well as at home, and detects the flooding of the drain pit and the floor of the facility site, , it relates to a device that transmits it to the site manager through the application.

도로나 지하차도, 댐 등의 시설물의 누수나 침수를 감지하기 위하여 다양한 방식의 침수 감지장치들이 설치되어 사용되고 있다. 그러나, 종래의 침수경보장치의 경우 침수감지센서+예경보장치+통신장치+설치구조물이 일체화 되어있어 협소한 장소에는 설치가 불가하며, 감지센서만 별도로 설치하는 등의 다양한 구성이 불가하여 시스템 구성이 단순하여 사용자의 다양한 요구를 수용하기에는 부적한 문제점이 있었다.In order to detect water leakage or flooding in facilities such as roads, underpasses, and dams, various types of flood detection devices are installed and used. However, in the case of the conventional flood warning device, it is impossible to install in a narrow place because the flood detection sensor + warning device + communication device + installation structure are integrated, and various configurations such as installing only the detection sensor separately are impossible. Due to this simplicity, there was an inadequate problem in accommodating the various needs of users.

이에 한국등록특허 제1343903호에는 감지기 본체와 감지기 본체에 설치되어 침수상황을 감지하는 감지센서와 감지센서의 신호를 전달받는 제어부와 제어부의 신호를 전달받아 외부로 침수정보를 송신하는 무선통신부와, 감지기 본체에 마련되는 전원공급부로 이루어져, 침수경보기의 설치 및 제거가 쉬워 누구나 손쉽게 설치할 수 있고 유지관리비용이 절감되며, 침수경보기의 크기가 작고 이동이 용이한 이동형 침수 경보장치가 제시된 바 있다.Accordingly, Korean Patent Registration No. 1343903 discloses a detection sensor installed on the detector body and the detector body to detect a submerged condition, a control unit receiving a signal from the detection sensor, and a wireless communication unit that receives a signal from the control unit and transmits immersion information to the outside; As it consists of a power supply provided in the detector body, it is easy to install and remove the flood alarm, so anyone can install it easily, reduce maintenance costs, and have a small size and easy to move portable flood warning device.

그러나, 상기 이동형 침수 경보장치는 본체가 바닥에 설치되는 형태로서 바닥의 홈으로부터 물이 흘러들어오면 본체 내부에 설치된 감지센서에서 침수를 감지하는 방식으로서 설치 장소의 제약이 있고 본체가 물에 젖는 경우 재사용이 불가능한 문제점이 발생한다. However, the mobile submersion alarm device is a type in which the main body is installed on the floor, and when water flows from a groove in the floor, the detection sensor installed inside the main body detects water ingress. There is a problem that it cannot be reused.

그리고, 2개의 전극을 갖는 침수센서의 경우 전극이 물에 접촉하는 경우 전기가 통하는 현상을 이용하는 것인데, 습도가 높은 경우 감지 오류가 발생하는 경우가 있어 보다 정확한 침수 감지가 요구되고 있다. And, in the case of a immersion sensor having two electrodes, a phenomenon in which electricity passes when the electrodes come into contact with water is used, but a detection error may occur when the humidity is high, so more accurate immersion detection is required.

이에 설치 장소의 제약이 없이 다양한 실내 장소에 설치가능하고 반복 재사용이 가능하고 정확한 감지 능력을 갖는 휴대형 침수 감지장치에 대한 요구가 높은 실정이다.Accordingly, there is a high demand for a portable immersion detection device that can be installed in various indoor places without restrictions on the installation location, can be reused repeatedly, and has an accurate detection capability.

한국등록특허 제1343903호 ‘감지센서가 내장된 이동형 침수 경보장치 및 그 침수경보장치를 이용한 이동식 침수감지시스템’Korea Patent No. 1343903 ‘Mobility flood warning device with built-in detection sensor and mobile flood detection system using the flood warning device’

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 소형 구조로서 벽체 등에 쉽게 설치가능하고 반복 재사용이 가능하며 간단한 구조를 가지면서도 보다 정확한 침수 감지가 가능한 장치를 제공하는 것이다.The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a device capable of more accurate detection of immersion while having a compact structure, which can be easily installed on a wall, etc., can be reused repeatedly, and has a simple structure. .

본 발명의 다른 목적은 침수 감지 기능 외에도 출입 관리, 공기질 감지 등의 다른 센서 기능과 연동할 수 있는 장치를 제공함으로써 보다 다양한 기능을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide more diverse functions by providing a device capable of interworking with other sensor functions such as access control and air quality detection in addition to the flood detection function.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 침수 신호 감지 키트는 한 쌍의 금속 전극을 포함하는 침수 센서와, 상기 침수센서로부터 신호를 수집하고, 침수 상태로 판단되는 경우 근거리 무선 통신모듈을 통해 외부로 신호를 송출하는 신호 수집 및 송수신부와, 상기 침수센서와 신호 수집 및 송수신부로 전력을 공급하는 배터리와, 상기 침수센서, 신호수집 및 송수신부 및 배터리를 수용하는 케이스 및 상기 케이스를 벽체에 탈착가능하게 부착하기 위한 거치부를 포함하여 구성된다.The immersion signal detection kit for achieving the above object collects a signal from the immersion sensor including a pair of metal electrodes, the immersion sensor, and when it is determined that the immersion state is submerged, the signal is transmitted to the outside through a short-range wireless communication module. A signal collecting and transmitting/receiving unit that transmits, a battery for supplying power to the immersion sensor and the signal collecting and transmitting unit, a case accommodating the immersion sensor, the signal collecting and transmitting/receiving unit and the battery, and the case being detachably attached to the wall It is configured to include a cradle for

여기서, 상기 침수센서는 실내 도어 부근에 설치되고, 상기 도어 또는 벽체에 제 3 및 제 4전극이 설치되며, 상기 한 쌍의 금속전극 중 제 1 전극과 제 2 전극은 각각 상기 제 3 및 제 4 전극과 대응되는 위치에 설치되어 도어의 개폐를 감지할 수 있도록 하는 것이 가능하다.Here, the water immersion sensor is installed near an indoor door, third and fourth electrodes are installed on the door or wall, and the first and second electrodes among the pair of metal electrodes are the third and fourth electrodes, respectively. It is possible to be installed at a position corresponding to the electrode to detect the opening and closing of the door.

또는, 상기 한 쌍의 금속 센서는 관체 형상의 결합구가 형성되고, 상기 결합구에 다른 센서모듈의 2 단자가 각각 결합되어 다른 센서모듈의 결합 전극으로서 기능을 하는 것도 가능하다. Alternatively, the pair of metal sensors may have a tubular coupling hole formed therein, and the two terminals of the other sensor module may be coupled to the coupling hole, respectively, to function as a coupling electrode of the other sensor module.

그리고, 상기 근거리 무선 통신모듈은 Wi-Fi 통신모듈을 포함하고, 상기 신호 수집 및 송수신부는 1차적으로 상기 침수 센서부로부터 침수 검출신호가 수신되는 경우, Wi-Fi 엑세스 포인트로부터 수신된 Wi-Fi 신호의 부 반송파 신호를 분석하여 침수 여부를 2차적으로 판단한 후, 침수 상태로 판단되는 경우 침수 검출신호를 외부로 송출하는 것이 바람직하며, 이때, 상기 신호 수집 및 송수신부는 상기 부 반송파 신호에 포함된 노이즈 성분을 제거한 후 수위 변화에 대응되는 파형을 추출하여 기준값 이상의 파형 변화가 검출되는 경우 침수로 판단할 수 있다.And, the short-distance wireless communication module includes a Wi-Fi communication module, and the signal collection and transmission unit is a Wi-Fi received from a Wi-Fi access point when the immersion detection signal is primarily received from the immersion sensor unit. After analyzing the sub-carrier signal of the signal to determine whether the sub-carrier is submerged or not, it is preferable to transmit the submerged detection signal to the outside when it is determined that the sub-carrier signal is submerged. After the noise component is removed, a waveform corresponding to a change in water level is extracted, and when a waveform change greater than a reference value is detected, it can be determined as immersion.

또한, 상기 신호 수집 및 송수신부는 특정 부 반송파에 대한 n개의 연속 수신 신호에 대한 위상 차분 데이터를 산출하고, 산출된 위상 차분 데이터의 주파수를 검출하며, 검출된 주파수를 침수에 의한 수면의 변화 주파수로 결정하는 것이 가능하다.In addition, the signal collection and transceiver unit calculates phase difference data for n consecutive received signals for a specific subcarrier, detects the frequency of the calculated phase difference data, and converts the detected frequency into a frequency of change of water surface due to immersion. It is possible to decide

상기와 같은 본 발명에 따르면, 저비용 고정확도의 침수 감지장치 제공이 가능하여 본 발명의 침수 신호 감지키트 시장 창출의 가능성이 높고 다양한 부가 기능을 제공할 수 있어 사용자의 편리성을 극대화할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention as described above, it is possible to provide a low-cost, high-accuracy immersion detection device, which has a high possibility of creating the immersion signal detection kit market of the present invention and provides various additional functions, thereby maximizing user convenience. there is

도 1a와 도 1b는 본 발명에 따른 침수 신호 감지 키트의 개략적인 구성을 나타낸 사시도와 측면도이다.
도 2는 본 발명의 침수 신호 감지 키트가 출입 관리 기능에 적용되는 사례를 개략적으로 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 침수 신호 감지 키트를 이용하여 다른 센서모듈을 연결하는 구성을 도시한 것이다.
도 4a는 실내의 WiFi 환경에서 WiFi 신호의 다양한 경로를 나타낸 것이고, 도 4b는 실내가 침수된 상태에서 WiFi 신호의 다양한 경로를 나타낸 것이다.
도 5a는 WiFi 신호에 포함된 부 반송파에서 노이즈가 포함된 신호를 도시한 것이고. 도 5b는 도 5a의 부 반송파 신호에서 노이즈를 제거한 후 저대역 필터를 통해 추출한 수면 변화 성분을 나타낸 것이다.
도 6은 600개의 연속 수신신호의 5번째 부반송파의 단일 안테나에서 측정된 위상(청색 점)과 2개의 안테나에서 측정된 위상 차(적색 점)를 비교한 그래프이다.
1A and 1B are a perspective view and a side view showing a schematic configuration of a immersion signal detection kit according to the present invention.
Figure 2 schematically shows a case in which the immersion signal detection kit of the present invention is applied to an access management function.
3 shows a configuration for connecting other sensor modules using the immersion signal detection kit of the present invention.
Fig. 4a shows various paths of a WiFi signal in an indoor WiFi environment, and Fig. 4b shows various paths of a WiFi signal in a state where the room is submerged.
5A is a diagram illustrating a signal including noise in a subcarrier included in a WiFi signal. FIG. 5B illustrates a surface change component extracted through a low-pass filter after noise is removed from the subcarrier signal of FIG. 5A.
6 is a graph comparing the phase (blue dot) measured by a single antenna of the fifth subcarrier of 600 consecutive received signals and the phase difference (red dot) measured by two antennas.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a와 도 1b는 본 발명에 따른 침수 신호 감지 키트의 개략적인 구성을 나타낸 사시도와 측면도이다.1A and 1B are a perspective view and a side view showing a schematic configuration of a immersion signal detection kit according to the present invention.

도 1a와 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 침수 신호 감지 키트(1)는 소형 키트 형태의 케이스(10)의 일측에 2개의 금속 전극(21, 22)로 이루어지는 침수 센서(20)의 일부가 외부로 돌출되도록 형성되고, 침수 센서(20)의 두 금속 전극(21,22)은 신호 수집 및 송수신부(30)에 전기적으로 연결되어 있다.1A and 1B, the immersion signal detection kit 1 according to the present invention is a part of the immersion sensor 20 including two metal electrodes 21 and 22 on one side of the case 10 in the form of a small kit. is formed to protrude to the outside, and the two metal electrodes 21 and 22 of the immersion sensor 20 are electrically connected to the signal collection and transmission/reception unit 30 .

신호 수집 및 송수신부(30)는 PCB 기판 상에 형성되고, 신호 수집 및 처리를 위한 CPU와 무선통신모듈을 포함한다. 여기서, 무선통신모듈은 근거리 무선 통신모듈로서 WiFi 모듈 또는 블루투스 모듈, Zigbee 모듈 등이 사용될 수 있으며, 후술하는 2차적인 침수 검출을 위해서는 WiFi 모듈이 사용되는 것이 바람직하다.The signal collection and transmission/reception unit 30 is formed on a PCB substrate, and includes a CPU and a wireless communication module for signal collection and processing. Here, as the wireless communication module, a WiFi module, a Bluetooth module, a Zigbee module, etc. may be used as a short-range wireless communication module, and a WiFi module is preferably used for secondary immersion detection to be described later.

CPU는 일반적인 신호처리기능을 갖는 프로세서로서 침수 검출신호의 수집 및 분석, 근거리 무선통신모듈 구동 등의 기능을 수행할 수 있도록 구현된다. The CPU is a processor having a general signal processing function, and is implemented to perform functions such as collection and analysis of submerged detection signals, and driving a short-range wireless communication module.

근거리 무선통신모듈은 안테나(40)를 통해 무선으로 신호를 송신하며, 안테나(40)는 주변 무선통신기기로부터 무선 신호를 수신할 수 있다. 본 실시예에서 안테나(40)는 AP(Access Point)로부터 송출되는 WiFi 신호를 수신할 수 있다.The short-range wireless communication module wirelessly transmits a signal through the antenna 40 , and the antenna 40 may receive a wireless signal from a nearby wireless communication device. In this embodiment, the antenna 40 may receive a WiFi signal transmitted from an AP (Access Point).

본 발명의 키트는 유선을 통해 전원을 공급받을 수도 있으나 휴대형으로서 무전원 환경에서 사용할 수 있도록 배터리(50)를 구비하는 것이 바람직하다.Although the kit of the present invention may receive power through a wire, it is preferable to include a battery 50 so that it can be used in a non-powered environment as it is portable.

그리고, 본 발명의 키트는 실내의 벽면에 탈착가능하게 설치될 수 있도록 케이스(10)의 후면에 거치부(60)가 설치되는 것이 바람직하다.And, the kit of the present invention is preferably installed on the back side of the case (60) so that it can be detachably installed on the wall of the room (60).

이러한 구조를 통해 본 발명의 침수 신호 감지 키트는 실내의 벽면에 설치되어 실내가 침수되어 수위가 높아지는 경우 2개의 금속 전극(21,22)을 통해 침수 감지가 가능하며, 신호 수집 및 송수신부(30)는 미리 설정된 관리자 단말기로 침수 감지신호를 전송하고, 그 후에는 전원을 오프시켜 침수에 따른 장치의 고장을 방지할 수 있다. Through this structure, the flood signal detection kit of the present invention is installed on the wall of the room, and when the water level is high due to flooding of the room, it is possible to detect flooding through the two metal electrodes 21 and 22, and the signal collecting and transmitting/receiving unit 30 ) transmits a flood detection signal to a preset manager terminal, and then turns off the power to prevent malfunction of the device due to flooding.

이하의 도 2와 도 3에서는 본 발명의 키트를 다른 센서 용도로 사용하는 경우를 예시한다. 2 and 3 below exemplify the use of the kit of the present invention for other sensor applications.

도 2는 본 발명의 침수 신호 감지 키트가 출입 관리 기능에 적용되는 사례를 개략적으로 도시한 것으로서, 도어가 설치된 벽면 일측에 본 발명의 키트(1)가 설치되고, 도어에는 키트(1)의 제 1 및 제 2 전극(21,22)에 대응되는 위치에 제 3 및 제 4 전극(200, 300)이 설치되어 있다. 따라서, 도어가 닫혀 있는 상태에서는 전극들 간의 접점이 연결된 상태를 유지하고 도어가 개방되면 전극들 간의 접점이 개방되어 도어의 열림을 감지할 수 있다. Figure 2 schematically shows a case in which the immersion signal detection kit of the present invention is applied to an access control function. The kit 1 of the present invention is installed on one side of the wall where the door is installed, and the door is equipped with the kit 1 The third and fourth electrodes 200 and 300 are installed at positions corresponding to the first and second electrodes 21 and 22 . Accordingly, in a state in which the door is closed, the contacts between the electrodes are maintained in a connected state, and when the door is opened, the contacts between the electrodes are opened to detect the opening of the door.

이를 위해 신호 수집 및 송수신부(30)는 침수 감지 기능 외에 도어 개방을 감지하고 도어 개폐를 통한 출입 관리 시스템을 구현하기 위한 S/W를 탑재할 수 있다.To this end, the signal collection and transmission/reception unit 30 may be equipped with S/W for detecting door opening and implementing an access management system through door opening and closing in addition to a flood detection function.

한편, 도 3은 본 발명의 침수 신호 감지 키트를 이용하여 다른 센서모듈을 연결하는 구성을 도시한 것이다. 여기서 다른 센서모듈은 온도센서, 습도센서, 공기질 센서 등 다양한 센서일 수 있다. Meanwhile, FIG. 3 shows a configuration for connecting other sensor modules using the immersion signal detection kit of the present invention. Here, the other sensor modules may be various sensors such as a temperature sensor, a humidity sensor, and an air quality sensor.

다른 센서의 접속 기능을 제공하는 경우 제 1 및 제 2 전극(21,22)은 암 커넥터 기능을 수행할 수 있고, 이를 위해 제 1 및 제 2 전극(21,22)은 원형 전극봉의 내부가 개방된 암 커넥터 구조로 형성될 수 있고, 다른 센서의 전극(400)이 제 1 및 제 2 전극(21,22)과 암수 형태로 결합된다. In the case of providing a connection function for other sensors, the first and second electrodes 21 and 22 may perform a female connector function, and for this purpose, the first and second electrodes 21 and 22 are open to the inside of the circular electrode. It may be formed in a female connector structure of a single sensor, and the electrodes 400 of other sensors are coupled to the first and second electrodes 21 and 22 in a male and female form.

도 3에서는 제 1 및 제 2 전극(21,22)이 암 커넥터 구조를 갖는 것으로 도시되어 있으나 반대로 수 커넥터 형태로 형성되거나 기타 다양한 형태의 전기적 접속이 가능한 커넥터 구조로 형성될 수 있다. Although the first and second electrodes 21 and 22 are illustrated as having a female connector structure in FIG. 3 , they may be formed in the form of a male connector or may be formed in a connector structure capable of electrical connection in various other forms.

도 4a는 실내의 WiFi 환경에서 WiFi 신호의 다양한 경로를 나타낸 것, 도 4b는 실내가 침수된 상태에서 WiFi 신호의 다양한 경로를 나타낸 것, 도 5a는 WiFi 신호에 포함된 부 반송파에서 노이즈가 포함된 신호를 도시한 것. 도 5b는 도 5a의 부 반송파 신호에서 노이즈를 제거한 후 저대역 필터를 통해 추출한 수면 변화 성분을 나타낸 것이다.Figure 4a shows the various paths of the WiFi signal in the indoor WiFi environment, Figure 4b shows the various paths of the WiFi signal in a state where the room is submerged, Figure 5a is a subcarrier included in the WiFi signal noise showing the signal. FIG. 5B illustrates a surface change component extracted through a low-pass filter after noise is removed from the subcarrier signal of FIG. 5A.

WiFi 표준에서는 직교 주파수 분할(OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing) 기술을 사용하는데, OFDM에서는 채널을 여러 개의 부 반송파(Sub-carrier)로 나누고 각각의 부 반송파에 채널의 상태정보가 포함된 데이터를 실어 전송한다. The WiFi standard uses Orthogonal Frequency Division Multiplexing (OFDM) technology. In OFDM, a channel is divided into several sub-carriers and data containing the channel status information is loaded and transmitted on each sub-carrier. do.

도 4a에서 AP(100, Access Point)에서 송출된 여러 개의 부 반송파는 다중 경로를 통해 WiFi 기기에서 수신된다. 도 4a 및 도 4b는 AP(100)와 본 발명의 키트(1) 간에 발생하는 WiFi 신호의 다중경로를 도시하고 있다.In FIG. 4A , several subcarriers transmitted from the AP 100 (Access Point) are received by the WiFi device through multipath. 4A and 4B show multipaths of WiFi signals generated between the AP 100 and the kit 1 of the present invention.

도 4a는 침수가 발생하지 않은 정상상태에서 실내에 위치한 AP(100)와 키트(1) 간의 WiFi 신호 전달 경로를 나타낸 것으로서, 전달 경로에는 AP(100)로부터 키트(1)로 직접 전달되는 경로(굵은 화살표)와 천장, 벽, 바닥 등을 통해 반사되어 키트(1)로 전달되는 경로(점선 화살표)가 포함된다. 이러한 다중 경로 특성은 다중 경로로 인해 발생하는 주파수 선택적 감쇠 현상에 대해 강점을 갖는다.Figure 4a shows the WiFi signal transmission path between the AP 100 and the kit 1 located indoors in a normal state where submergence does not occur, and the transmission path includes a path directly transmitted from the AP 100 to the kit 1 ( bold arrow) and the path (dotted arrow) reflected through the ceiling, wall, floor, etc. and transmitted to the kit 1 . This multi-path characteristic has strength against frequency selective attenuation caused by multi-path.

WiFi 통신모듈을 갖는 신호 수집 및 송수신부(30)는 수신된 각 부 반송파에 대한 채널 주파수 응답으로서 채널상태정보를 생성한다. The signal collecting and transmitting/receiving unit 30 having a WiFi communication module generates channel state information as a channel frequency response for each received sub-carrier.

실내 환경에서 신호는 하나의 주 경로와 벽과 바닥, 천장을 통해 여러 개로 반사되거나 굴절된 경로를 통해 전파되면서 새로운 전파 경로를 생성하기도 하고 기존의 전파 경로를 변경하기도 하는데 도 4b와 같이 침수가 발생에 의해 실내에 물이 차오르게 되면 침수 전의 상태와 비교하여 반사 또는 굴절된 경로가 가변되고 이러한 다중 경로의 흐름이 모두 WiFi 수신신호에 담기게 된다. In an indoor environment, signals propagate through one main path and multiple reflected or refracted paths through walls, floors, and ceilings, creating new propagation paths or changing existing propagation paths. When the water fills up the room by , the reflected or refracted path is changed compared to the state before submersion, and all of these multi-path flows are included in the WiFi reception signal.

침수가 발생하면 건물 또는 설비 내에 차있는 물의 수위가 변하거나 상부 표면에서 물결이 발생하게 되고, 수위 변화 또는 물결은 낮은 주기를 갖기 때문에 통과 대역이 평평하고 천이 대역이 완만한 특성을 갖는 버터워스 필터를 사용하여 수위 변화 성분에 따른 파형 성분을 추출할 수 있다. When flooding occurs, the water level in a building or facility changes or waves occur on the upper surface, and because the water level changes or waves have a low period, the Butterworth filter has a flat pass band and a smooth transition band. can be used to extract the waveform component according to the water level change component.

도 5a는 WiFi 신호에 포함된 부 반송파에서 노이즈가 포함된 신호를 도시한 것으로서 WiFi 신호에 포함된 부 반송파 신호는 많은 노이즈를 포함하고 있어 이를 바로 분석에 이용하기 어렵다. 따라서, 도 5b와 같이 부 반송파 신호에서 노이즈를 제거한 후 저대역 필터를 통해 침수에 의한 수면 변화 성분만을 추출할 수 있다.FIG. 5A shows a signal including noise in a subcarrier included in the WiFi signal. Since the subcarrier signal included in the WiFi signal contains a lot of noise, it is difficult to directly use it for analysis. Therefore, as shown in FIG. 5B , after noise is removed from the subcarrier signal, only the water surface change component due to immersion can be extracted through the low-pass filter.

침수에 의해 실내에 물이 차오르면서 상부 수면에 물결이 발생되면 물결은 저주파 대역의 변동 성분이 발생시키고 도 5b와 같이 일반적인 정현파의 파형에 물결의 변화 성분에 해당하는 변동 성분이 발생한다.When a wave is generated on the upper water surface as water fills up the room due to submersion, the wave generates a fluctuation component in the low frequency band, and a fluctuation component corresponding to the change component of the wave occurs in the waveform of a general sine wave as shown in FIG. 5B.

따라서, 이러한 변동 성분 발생 여부를 분석하여 침수가 발생하였는지 여부와 침수의 속도를 알아낼 수 있다. Therefore, it is possible to find out whether submersion has occurred and the speed of submersion by analyzing the occurrence of such fluctuation components.

이를 위해 신호 수집 및 송수신부(30)는 수신된 WiFi 신호의 각 부 반송파로부터 노이즈를 제거한 후 버터워스 필터를 사용하여 수위 변화 성분에 따른 파형 성분을 추출하기 위한 S/W를 탑재할 수 있다. 신호 수집 및 송수신부(30)는 침수센서(20)의 오검출을 방지하기 위해 침수 센서(20)로부터 침수 검출신호가 감지되는 경우 AP(100)로부터 수신되는 WiFi 신호를 분석하여 2차적으로 침수 여부를 판단할 수 있다. 이를 통해 보다 정확한 침수 여부에 대한 판단이 가능하고, 신호 수집 및 송수신부(30)는 침수 검출신호가 수신되는 경우에만 웨이크업되도록 하여 저전력 키트로 사용이 가능하게 된다.To this end, the signal collection and transceiver unit 30 may be equipped with S/W for extracting a waveform component according to a water level change component using a Butterworth filter after removing noise from each sub-carrier of the received WiFi signal. The signal collection and transceiver unit 30 analyzes the WiFi signal received from the AP 100 when a immersion detection signal is detected from the immersion sensor 20 in order to prevent erroneous detection of the immersion sensor 20 and secondary immersion can determine whether Through this, it is possible to more accurately determine whether the water is submerged, and the signal collection and transmission/reception unit 30 wakes up only when a flood detection signal is received, so that it can be used as a low-power kit.

WiFi 신호 분석을 통해 침수 여부에 대한 정확한 판단 외에 도 5b의 파형신호에서 파형 변동율을 계산하여 침수의 속도를 알 수 있고 더 나아가 침수 속도에 따른 침수 수위를 산출하여 관리자 단말기로 해당 정보를 제공하도록 할 수 있다. 이를 통해 매우 간단한 키트의 구성만으로 침수 발생에 대한 정확한 정보뿐 아니라 침수의 정도와 속도 등의 정보까지 제공할 수 있게 된다. In addition to accurate determination of submergence through WiFi signal analysis, the speed of submersion can be known by calculating the rate of change of waveform from the waveform signal of FIG. 5B, and furthermore, the level of submersion according to the speed of submersion is calculated to provide the corresponding information to the manager terminal. can Through this, it is possible to provide not only accurate information about the occurrence of flooding, but also information such as the degree and speed of flooding with only a very simple kit configuration.

도 6은 600개의 연속 수신신호의 5번째 부반송파의 단일 안테나에서 측정된 위상(청색 점)과 2개의 안테나에서 측정된 위상 차(적색 점)를 비교한 그래프이다.6 is a graph comparing the phases (blue dots) measured from a single antenna of the fifth subcarrier of 600 consecutive received signals and the phase difference (red dots) measured from two antennas.

신호 수집 및 송수신부(30)는 WiFi 신호에 포함된 부 반송파의 위상차를 이용하여 침수 상태를 검출하기 위해 데이터 교정, 부 반송파 선택 및 이산 웨이블릿 변환 등의 선행처리를 수행한다.The signal collection and transceiver unit 30 performs pre-processing such as data calibration, subcarrier selection, and discrete wavelet transformation to detect a submerged state using the phase difference of subcarriers included in the WiFi signal.

부 반송파 신호의 위상 차분 데이터는 침수에 의한 수면의 파동과 동일한 주파수를 갖는 주기 신호를 나타내고, 위상 차분 데이터의 주파수를 검출하여 수면 파동의 주파수를 알아낼 수 있다.The phase difference data of the sub-carrier signal represents a periodic signal having the same frequency as a wave of the water surface caused by immersion, and the frequency of the surface wave may be found by detecting the frequency of the phase difference data.

따라서, 신호 수집 및 송수신부(30)는 특정 부 반송파에 대한 n개의 연속 수신 신호에 대한 위상 차분 데이터를 산출하고, 산출된 위상 차분 데이터의 주파수를 검출하며, 검출된 주파수를 침수에 의한 수면의 변화 주파수로 결정할 수 있다.Therefore, the signal collecting and transmitting/receiving unit 30 calculates phase difference data for n consecutive received signals for a specific sub-carrier, detects the frequency of the calculated phase difference data, and sets the detected frequency of the water surface by immersion. It can be determined by the change frequency.

도 6을 참조하면, 5번째 부 반송파에 대한 안테나 위상은 0°에서 360° 사이에서 균일하게 분포되어 불안정하나, 모든 위상차는 190°와 210° 사이의 섹터에 집중되어 있어 매우 안정적임을 알 수 있다. 이를 통해 부 반송파의 위상 차분값을 이용하는 것이 보다 정확한 검출 결과를 나타낼 수 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 6 , it can be seen that the antenna phase for the fifth subcarrier is uniformly distributed between 0° and 360° and is unstable, but all phase differences are concentrated in the sector between 190° and 210°, so it is very stable. . From this, it can be seen that using the phase difference value of the sub-carrier can represent a more accurate detection result.

비록 본 발명이 상기 언급된 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정이나 변형을 하는 것이 가능하다. 따라서 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 요지에서 속하는 이러한 수정이나 변형을 포함할 것이다.Although the present invention has been described with reference to the above-mentioned preferred embodiments, various modifications and variations are possible without departing from the spirit and scope of the invention. Accordingly, it is intended that the appended claims cover such modifications and variations as fall within the scope of the present invention.

1 : 침수 신호 감지 키트 10 : 케이스
20 : 침수 센서 21 : 제 1 전극
22 : 제 2 전극 30 : 신호 수집 및 송수신부
40 : 안테나 50 : 배터리
60 : 거치부 100 : AP
200 : 제 3 전극 300 : 제 4 전극
400 : 다른 센서의 전극
1: immersion signal detection kit 10: case
20: immersion sensor 21: first electrode
22: second electrode 30: signal collecting and transmitting and receiving unit
40: antenna 50: battery
60: mounting part 100: AP
200: third electrode 300: fourth electrode
400: electrode of another sensor

Claims (6)

한 쌍의 금속 전극을 포함하는 침수 센서;
상기 침수센서로부터 신호를 수집하고, 침수 상태로 판단되는 경우 근거리 무선 통신모듈을 통해 외부로 신호를 송출하는 신호 수집 및 송수신부;
상기 침수센서와 신호 수집 및 송수신부로 전력을 공급하는 배터리;
상기 침수센서, 신호수집 및 송수신부 및 배터리를 수용하는 케이스; 및
상기 케이스를 벽체에 탈착가능하게 부착하기 위한 거치부를 포함하되,
상기 근거리 무선 통신모듈은 Wi-Fi 통신모듈을 포함하고, 상기 신호 수집 및 송수신부는 1차적으로 상기 침수 센서부로부터 침수 검출신호가 수신되는 경우, Wi-Fi 엑세스 포인트로부터 수신된 Wi-Fi 신호의 부 반송파 신호를 분석하여 침수 여부를 2차적으로 판단한 후, 침수 상태로 판단되는 경우 침수 검출신호를 외부로 송출하는 것을 특징으로 하는 침수 신호 감지 키트.
an immersion sensor including a pair of metal electrodes;
a signal collecting and transmitting/receiving unit for collecting a signal from the submersion sensor and transmitting a signal to the outside through a short-range wireless communication module when it is determined that the submerged state is in the submerged state;
a battery for supplying power to the immersion sensor and the signal collection and transmission/reception unit;
a case for accommodating the immersion sensor, a signal collection and transmission/reception unit, and a battery; and
Comprising a holder for detachably attaching the case to the wall,
The short-distance wireless communication module includes a Wi-Fi communication module, and the signal collection and transceiver unit is a Wi-Fi signal received from a Wi-Fi access point when the immersion detection signal is primarily received from the immersion sensor unit. Submerged signal detection kit, characterized in that after secondarily determining whether the sub-carrier is submerged by analyzing the sub-carrier signal, and transmitting the submerged detection signal to the outside when it is determined that the sub-carrier is submerged.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 신호 수집 및 송수신부는 상기 부 반송파 신호에 포함된 노이즈 성분을 제거한 후 수위 변화에 대응되는 파형을 추출하여 기준값 이상의 파형 변화가 검출되는 경우 침수로 판단하는 것을 특징으로 하는 침수 신호 감지 키트.
The method of claim 1,
The signal collection and transceiver unit removes the noise component included in the sub-carrier signal, and then extracts a waveform corresponding to the change in water level, and determines that the signal is submerged when a change in the waveform greater than or equal to a reference value is detected.
제 1 항에 있어서,
상기 신호 수집 및 송수신부는 특정 부 반송파에 대한 n개의 연속 수신 신호에 대한 위상 차분 데이터를 산출하고, 산출된 위상 차분 데이터의 주파수를 검출하며, 검출된 주파수를 침수에 의한 수면의 변화 주파수로 결정하는 것을 특징으로 하는 침수 신호 감지 키트.
The method of claim 1,
The signal collection and transceiver unit calculates phase difference data for n consecutive received signals for a specific subcarrier, detects the frequency of the calculated phase difference data, and determines the detected frequency as a frequency of change of water surface due to immersion. A immersion signal detection kit, characterized in that.
KR1020200163112A 2020-11-27 2020-11-27 Flooding Signal Detection Kit KR102275202B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200163112A KR102275202B1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Flooding Signal Detection Kit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200163112A KR102275202B1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Flooding Signal Detection Kit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102275202B1 true KR102275202B1 (en) 2021-07-08

Family

ID=76894369

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200163112A KR102275202B1 (en) 2020-11-27 2020-11-27 Flooding Signal Detection Kit

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102275202B1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980060315U (en) * 1997-03-10 1998-11-05 배순훈 Door open detection switch for microwave oven
KR101343903B1 (en) 2013-06-20 2013-12-26 경기도 광주시 Flooding sensor and system rolling flooding sense
JP2019124657A (en) * 2018-01-19 2019-07-25 大日本印刷株式会社 Moisture detection sensor

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980060315U (en) * 1997-03-10 1998-11-05 배순훈 Door open detection switch for microwave oven
KR101343903B1 (en) 2013-06-20 2013-12-26 경기도 광주시 Flooding sensor and system rolling flooding sense
JP2019124657A (en) * 2018-01-19 2019-07-25 大日本印刷株式会社 Moisture detection sensor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10575275B2 (en) Systems and methods for adaptively selecting distance estimates for localization of nodes based on error metric information
US11683779B2 (en) Systems and methods for precise radio frequency localization in the presence of multiple communication paths
US11327147B2 (en) Systems and methods for determining locations of wireless sensor nodes based on anchorless nodes and known environment information
US10104508B2 (en) Systems and methods for determining locations of wireless sensor nodes in a tree network architecture having mesh-based features
US11228999B2 (en) Systems and methods for coarse and fine time of flight estimates for precise radio frequency localization in the presence of multiple communication paths
US9846220B2 (en) Systems and methods for determining locations of wireless sensor nodes in a network architecture having mesh-based features for localization
Woyach et al. Sensorless sensing in wireless networks: Implementation and measurements
KR100948412B1 (en) Method and system for estimating the location using a Received Signal Strength Indication
US20070060170A1 (en) Position estimating system
CN110998354A (en) System and method for precise radio frequency location using time difference of arrival
EP3679750A2 (en) Systems and methods for coarse and fine time of flight estimates for precise radio frequency localization in the presence of multiple communication paths
WO2017031248A1 (en) Systems and methods for determining locations of wireless sensor nodes in a network architecture having mesh-based features for localization
CN210800732U (en) Water supply network leakage detection equipment and system
CN110999139A (en) System and method for accurate radio frequency location using discontinuous or discontinuous channels
KR102275202B1 (en) Flooding Signal Detection Kit
KR20110108510A (en) System for measuring location using fixed reference node and moved reference node
KR101334270B1 (en) Neighbor Assisted WiFi beacon detection method using ZigBee

Legal Events

Date Code Title Description
GRNT Written decision to grant