KR102414063B1 - Smart wireless actuator control system for agriculture - Google Patents
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Abstract
본 발명의 특징에 따르면, 작물을 재배하는 농업용시설에 설치되어 재배환경을 조절하는 복수 개의 부하장치(10)를 무선제어하기 위한 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템에 있어서, 900MHz 대역의 LoRa 무선통신주파수를 이용하여 상호 간에 RS(Relay Station)로 기능하면서 메쉬네트워크(MN)를 형성하고, 각 부하장치(10)의 전원입력측에 연결되어 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 수신되는 제어신호에 따라 부하장치(10)에 구동전원을 공급하여 온(On)동작시키거나 구동전원을 차단하여 오프동작(Off)시키는 복수 개의 무선구동기(110); 및 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 각 무선구동기(110)와 신호연결되며 사용자단말(140)을 통해 입력되는 조작신호에 따라 각 무선구동기(110)를 구동제어하기 위한 제어신호를 출력하는 게이트웨이(120);를 포함하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to a feature of the present invention, in the agricultural smart wireless actuator control system for wirelessly controlling a plurality of load devices 10 installed in agricultural facilities for cultivating crops to control the cultivation environment, the LoRa wireless communication frequency of 900 MHz band A mesh network (MN) is formed while functioning as a relay station (RS) with each other, and the load device ( 10) by supplying driving power to the on (On) operation or by blocking the driving power to turn off a plurality of wireless actuators (110); and a gateway ( 120); a smart wireless actuator control system for agriculture is provided, including.
Description
본 발명은 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 작물을 재배하는 농업용시설에 설치되어 개폐기 모터, 관수기 펌프, 온풍기 히터 및 환기팬 등과 같이 구동전원을 공급받아 농업용시설의 재배환경을 조절하는 여러 부하장치를 무선제어하기 위한 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a smart wireless actuator control system for agriculture, and more particularly, it is installed in an agricultural facility where crops are grown and is supplied with driving power such as a switch motor, a water irrigator pump, a hot air heater and a ventilation fan, and the cultivation environment of the agricultural facility It relates to a smart wireless actuator control system for agriculture for wirelessly controlling several load devices that control
최근 IoT 기술이 널리 보급되면서 시설하우스, 스마트팜, 식물공장 및 노지 등의 농업용시설에도 IoT 기술을 적용하여 온도나 습도 등의 재배환경을 센서로 측정하고 측정된 데이터를 모니터링할 수 있으며, 재배환경을 조절하기 위한 다양한 환경조절 장치들을 설치하여 최적의 재배환경을 조성할 수 있도록 하고 있다.Recently, as IoT technology has been widely spread, IoT technology can be applied to agricultural facilities such as facility houses, smart farms, plant factories and open fields to measure the cultivation environment such as temperature and humidity with sensors and monitor the measured data. A variety of environmental control devices are installed to control
예를 들어, 시설하우스의 윈도우에 개폐기를 장착하여 하우스 내부공기를 외부로 배출하고 외기가 내부로 유입되도록 하며 관수기 펌프로 작물에 공급되는 물의 공급량을 조절할 수 있고 온풍기 히터를 구동하여 온도를 조절하며 환기팬을 구동시켜 내부를 환기시킬 수 있었다.For example, by installing a switch on the window of a facility house, the air inside the house is discharged to the outside and outside air is introduced into the inside. It was possible to ventilate the interior by driving the ventilation fan.
이러한 각종 환경조절 장치들은 전기공급으로 구동되기 때문에 개폐기, 펌프, 히터 및 환기팬 등의 부하장치에 구동기를 장착하여 공급되는 구동전원이 인가되는 타이밍을 조절하는 방식으로 원격지에서도 각 부하장치들을 구동제어할 수 있었다.Since these various environmental control devices are driven by electricity supply, the actuators are mounted on load devices such as switchgear, pumps, heaters, and ventilation fans to control the driving of each load device from a remote location by adjusting the timing when the supplied driving power is applied. Could.
또한, 각 센서를 통해 측정된 데이터는 무선방식으로 수집하나 각 부하장치들은 대부분 유선방식으로 제어하고 있다. 이러한 유선방식 제어의 경우 신호라인을 각 부하장치까지 포설해야 하기 때문에 시공비용을 증가하나 센서와는 다르게 명령어 전달이 안되면 그 파급효과가 매우 커 무선방식에 대한 불신감 때문에 무선방식의 구동시시스템의 확산이 더딘 실정이다.In addition, although data measured through each sensor is collected in a wireless method, most of the load devices are controlled in a wired method. In the case of such wired control, the construction cost increases because signal lines must be laid up to each load device, but unlike the sensor, if the command is not transmitted, the ripple effect is very large. This is a slow situation.
더불어, 무선방식 중에서도 일반적으로 많이 사용하는 Wi-Fi, 블루투스 등은 2.5GHz나 5GHz 등의 대역의 무선통신주파수를 사용하여 고속이지만 통신거리가 매우 짧아 다수 개의 중계기를 설치해야 할 뿐만 아니라 구조물에 의한 간섭도 심하기 때문에 IoT 제어용으로는 사용이 제한되는 문제점이 있었다.In addition, Wi-Fi and Bluetooth, which are commonly used among wireless methods, use a wireless communication frequency of a band such as 2.5 GHz or 5 GHz and are high-speed, but the communication distance is very short, so it is not only necessary to install multiple repeaters, but also Because the interference is severe, there was a problem that the use for IoT control is limited.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 농업용시설에 설치된 각 부하장치별 구동기를 무선통신 방식으로 제어할 수 있어 신호라인을 포설하기 위한 시설 구축비용을 대폭 절감할 수 있으면서도 무선제어에 따른 정상동작 여부를 확인할 수 있어 무선제어에 대한 신뢰성을 증대시킬 수 있고 저전력을 구현하면서도 넓은 통달거리를 갖는 900MHz 대역의 무선통신주파수를 이용하여 중계기의 설치가 불필요한 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템에 관한 것이다.The present invention was created to solve the above problems, and an object of the present invention is to control a driver for each load device installed in an agricultural facility in a wireless communication method, thereby significantly reducing the facility construction cost for laying a signal line. Agricultural smart wireless actuator that does not require the installation of a repeater by using the 900MHz band wireless communication frequency that realizes low power and has a wide reach while realizing low power and ensuring normal operation according to wireless control. It is about the control system.
본 발명의 특징에 따르면, 작물을 재배하는 농업용시설에 설치되어 재배환경을 조절하는 복수 개의 부하장치(10)를 무선제어하기 위한 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템에 있어서, 900MHz 대역의 LoRa 무선통신주파수를 이용하여 상호 간에 RS(Relay Station)로 기능하면서 메쉬네트워크(MN)를 형성하고, 각 부하장치(10)의 전원입력측에 연결되어 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 수신되는 제어신호에 따라 부하장치(10)에 구동전원을 공급하여 온(On)동작시키거나 구동전원을 차단하여 오프동작(Off)시키는 복수 개의 무선구동기(110); 및 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 각 무선구동기(110)와 신호연결되며 사용자단말(140)을 통해 입력되는 조작신호에 따라 각 무선구동기(110)를 구동제어하기 위한 제어신호를 출력하는 게이트웨이(120);를 포함하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to a feature of the present invention, in the agricultural smart wireless actuator control system for wirelessly controlling a plurality of
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 게이트웨이(120)는 부하장치(10)를 온동작시키기 위한 사용자단말(140)의 시동조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 시동제어신호를 출력하고 부하장치(10)를 오프동작시키기 위한 사용자단말(140)의 정지조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 정지제어신호를 출력하며, 상기 무선구동기(110)는, 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 게이트웨이(120)에 신호연결되어 상기 시동제어신호 및 정지제어신호를 수신하는 900MHz 로라칩(111)과, 구동전원을 공급하는 전원소스(20)와 상기 부하장치(10)의 전원입력측 사이에 회로연결된 전원공급라인(L) 상에 배치되어 입력되는 접속동작신호 및 개방동작신호에 따라 접속동작 및 개방동작하면서 상기 전원공급라인(L)을 선택적으로 개폐하는 릴레이부(112)와, 상기 게이트웨이(120)의 시동제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력하고 상기 게이트웨이(120)의 정지제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력하는 MCU(113) 및, 상기 릴레이부(112)의 출력측과 MCU(113)의 감지신호입력단(113a) 사이에 회로연결되어 부하장치(10)의 전원입력측에 인가되는 전압에 따라 전압감지신호(High) 또는 전압미감지신호(Low)를 상기 감지신호입력단(113a)에 입력하는 전압감지부(114)를 포함하고, 상기 MCU(113)는 릴레이부(112)로 동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 입력되는 전압감지신호(High) 및 전압미감지신호(Low)에 따라 상기 부하장치(10)의 동작 상태를 판단하고 판단결과에 따라 정상시동 확인신호, 시동불량 확인신호, 정상정지 확인신호 및 정지불량 확인신호 중 어느 하나의 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)를 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to another feature of the present invention, the
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 MCU(113)는, 상기 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압감지신호(High)가 입력되면 정상시동 확인신호를 출력하고, 상기 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압미감지신호(Low)가 입력되면 시동불량 확인신호를 출력하며, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압감지신호(High)가 입력되면 정지불량 확인신호를 출력하고, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압미감지신호(Low)가 입력되면 정상정지 확인신호를 출력하며, 상기 게이트웨이(120)는 각 무선구동기(110)로부터 정상시동 확인신호, 시동불량 확인신호, 정상정지 확인신호 및 정지불량 확인신호가 수신되면 메인서버(130)로 출력하고, 상기 메인서버(130)는 게이트웨이(120)로부터 수신된 각 확인신호를 이용하여 각 무선구동기(110)의 시동 및 정지 상태를 저장하여 접속된 사용자단말(140)에서 각 무선구동기(110)의 시동 및 정지 상태를 확인할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to another feature of the present invention, the
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 무선구동기(110)는, 상기 전원공급라인(L)에 회로연결되어 상기 부하장치(10)의 전원입력측으로 인가되는 구동전원의 전류를 감지하는 전류센서(116)를 더 포함하고, 상기 MCU(113)는, 상기 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압감지신호(High)가 입력되고 상기 전류센서(116)로부터 전류감지신호(High)가 입력된 경우에만 부하장치(10)가 정상시동 상태인 것으로 판단하며, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압미감지신호(Low)가 입력되고 상기 전류센서(116)로부터 전류미감지신호(Low)가 입력된 경우에만 부하장치(10)가 정상정지 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to another feature of the present invention, the
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 MCU(113)는, 상기 전류센서(116)로부터 감지된 전류측정치가 설정된 과전류판단 임계치를 초과하면 부하장치(10)에 과전류가 흐르는 것으로 판단하고, 과전류 판단시 상기 부하장치(10)가 비상정지하도록 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to another feature of the present invention, when the measured current sensed by the
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 부하장치(10)는 정역회전하면서 시설하우스의 윈도우 개폐기가 개폐구동하는데 필요한 구동력을 제공하는 개폐기모터이고, 상기 전원공급라인(L)은 개폐기모터를 정방향 회전시키기 위한 정방향 극성(+.-)의 구동전원이 공급되는 제1전원라인(L1) 및, 개폐기모터를 역방향 회전시키기 위한 역방향 극성(-,+)의 구동전원이 공급되는 제2전원라인(L2)을 포함하며, 상기 릴레이부(112)는, 상기 제1전원라인(L1)에 배치되어 입력되는 정방향 접속동작신호 및 정방향 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 제1전원라인(L1)을 선택적으로 개폐하는 정방향 릴레이(118) 및, 상기 제2전원라인(L2)에 배치되어 입력되는 역방향 접속동작신호 및 역방향 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 제2전원라인(L2)을 선택적으로 개폐하는 역방향 릴레이(119)를 포함하고, 상기 MCU(113)는, 상기 게이트웨이(120)의 정방향 시동제어신호가 입력되면 정방향 릴레이(118)로 정방향 접속동작신호를 출력하고, 게이트웨이(120)의 역방향 시동제어신호가 입력되면 역방향 릴레이(119)로 역방향 접속동작신호를 출력하며, 게이트웨이(120)의 정방향 정지제어신호가 입력되면 정방향 릴레이(118)로 정방향 개방동작신호를 출력하고, 게이트웨이(120)의 역방향 정지제어신호가 입력되면 역방향 릴레이(119)로 역방향 개방동작신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to another feature of the present invention, the
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 MCU(113)는, 상기 게이트웨이(120)의 제어신호가 수신되면 상기 정방향 릴레이(118)와 역방향 릴레이(119)로 각각 개방동작신호를 출력하여 상기 제1전원라인(L1) 및 제2전원라인(L2)이 모두 개방되면서 개폐기모터가 정지되도록 한 상태에서, 수신된 제어신호가 정방향 동작제어신호이면 상기 정방향 릴레이(118)로 정방향 접속동작신호를 출력하며, 수신된 제어신호가 역방향 동작제어신호이면 상기 역방향 릴레이(119)로 역방향 접속동작신호를 출력하고, 수신된 제어신호가 정방향 정지제어신호이면 상기 정방향 릴레이(118)로 정방향 개방동작신호를 출력하며, 수신된 제어신호가 역방향 정지제어신호이면 상기 역방향 릴레이(119)로 역방향 개방동작신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to another feature of the present invention, when the control signal of the
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 복수 개의 무선구동기(110) 중 어느 하나 이상의 무선구동기(110a)에는 복수 개의 부하장치(10)가 함께 연결되고, 해당 무선구동기(110a)는, 각 부하장치(10)의 전원입력측마다 릴레이부(112)가 회로연결되며, 각 릴레이부(112)의 출력측마다 전압감지부(114)가 회로연결되고, 상기 MCU(113)와 각 전압감지부(114) 사이에 회로연결되어 각 전압감지부(114)로부터 동시에 입력되는 전압감지신호(High) 및 전압미감지신호(Low)를 상기 MCU(113)에 순차적으로 전달하는 멀티플렉서(117)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to another feature of the present invention, a plurality of
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 게이트웨이(120)는 부하장치(10)를 온동작시키기 위한 사용자단말(140)의 시동조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 시동제어신호를 출력하고 부하장치(10)를 오프동작시키기 위한 사용자단말(140)의 정지조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 정지제어신호를 출력하며, 상기 무선구동기(110)는, 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 게이트웨이(120)에 신호연결되어 상기 시동제어신호 및 정지제어신호를 수신하는 900MHz 로라칩(111)과, 구동전원을 공급하는 전원소스(20)와 상기 부하장치(10)의 전원입력측 사이에 회로연결된 전원공급라인(L) 상에 배치되어 입력되는 접속동작신호 및 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 전원공급라인(L)을 선택적으로 개폐하는 릴레이부(112)와, 상기 게이트웨이(120)의 시동제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 접속동작시키기 위한 접속동작신호를 출력하고 게이트웨이(120)의 정지제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 개방동작시키기 위한 개방동작신호를 출력하는 MCU(113)와, 상기 전원공급라인(L) 상에서 릴레이부(112)의 출력측과 MCU(113)의 ADC입력단(113b) 사이에 병렬로 회로연결되어 릴레이부(112)로부터 출력되는 구동전원의 전압값이 상기 MCU(113)에서 인식 가능한 전압레벨로 조절되어 상기 ADC입력단(113b)에 입력되도록 하는 제1저항(R1) 및 제2저항(R3)을 포함하는 전압감지부(114) 및, 상기 릴레이부(112)의 출력측에 직렬로 회로연결되어 릴레이부(112)로부터 출력되는 구동전원의 전압값에 미세 전압강하가 발생하도록 하는 션트저항(R3)을 포함하고, 상기 MCU(113)는, 상기 릴레이부(112)가 온동작한 상태에서 부하장치(10)가 구동될 때 상기 ADC입력단(113b)에 입력되는 구동전원의 전압값으로 설정된 부하전압 기준값 및, 상기 릴레이부(112)가 온동작한 상태에서 부하장치(10)가 구동되지 않을 때 상기 ADC입력단(113b)에 입력되는 구동전원의 전압값으로 설정된 무부하전압 기준값이 각각 저장되고, 상기 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 ADC입력단(113b)으로 입력되는 전압값을 측정하여 측정전압값이 상기 부하전압 기준값에 대응되면 상기 부하장치(10)가 정상시동된 것으로 판단하여 정상시동 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하고, 상기 측정전압값이 상기 무부하전압 기준값에 대응되면 상기 부하장치(10)의 시동동작이 불량한 것으로 판단하여 불량시동 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하며, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 ADC입력단(113b)으로 입력되는 전압값을 측정하여 측정전압값이 0 전위이면 상기 부하장치(10)가 정상정지된 것으로 판단하여 정상정지 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하고, 상기 측정전압값이 0 전위를 초과하면 상기 부하장치(10)의 정지동작이 불량한 것으로 판단하여 불량정지 확인불량된 것으로 판단하여 정지불량 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to another feature of the present invention, the
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 게이트웨이(120)로부터 특정 무선구동기(110,RS9)를 구동제어하기 위한 제어신호(Bd-pkt)가 방송전파 형태로 무선출력되면, 상기 제어신호(Bd-pkt)를 수신한 주변의 무선구동기(110,RSn)는 제어신호(Bd-pkt)의 패킷에 포함된 최종 어드레스를 체크하여 해당 무선구동기(110,RSn)의 어드레스이면 접수하고 해당 무선구동기(110)의 어드레스가 아니면 설정된 백오프(Back Off) 시간 후에 패킷 내부의 홉(Hop)수를 증가시켜 방송전파 형태로 주변의 다른 무선구동기(110,RSm)로 전달하며, 상기 제어신호(Bd-pkt)를 수신한 특정 무선구동기(110,RS9)는 수신된 제어신호(Bd-pkt)에 포함된 채널정보, 시퀀스넘버, 홉수, 수신강도 및 전달자 어드레스를 포함하는 송신노드정보를 업링크 테이블(RSu Table)에 업데이트하고, 업데이트된 업링크 테이블를 이용하여 게이트웨이(120)를 목적지로 하는 응답신호(Ru-pkt)를 지정경로 전송형태로 무선출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to another feature of the present invention, when the control signal (Bd-pkt) for driving and controlling the specific
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 무선구동기(110)는, 각 전달자 어드레스별 홉수 및 수신강도를 기준으로 지정경로로 이용할 우선순위 전달자를 선정하고, 최선순위 전달자인 무선구동기(110)를 지정경로로 하는 응답신호(Ru-pkt)를 무선출력하되 해당 응답신호(Ru-pkt)의 전송이 실패하면 차순위 전달자인 무선구동기(110)를 지정경로로 하는 응답신호(Ru-pkt)를 무선출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.According to another feature of the present invention, the
한편. 본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 상기 게이트웨이(120)는, 모든 무선구동기(110)를 최종 어드레스로 하는 다운링크 업데이트용 제어신호(Bd-pkt)를 방송전파 형태로 무선출력하고, 상기 다운링크 업데이트용 제어신호(Bd-pkt)의 수신에 대한 응답으로 각 무선구동기(110)로부터 수신되는 응답신호(Ru-pkt)에 포함된 채널정보, 시퀀스넘버, 네트워크 어드레스 및 목적지 어드레스를 포함하는 다운링크 테이블(RSd Table)을 생성하고, 이후 각 무선구동기(110)로 제어신호(Bd-pkt)를 전송할 때 상기 다운링크 테이블을 이용하여 지정경로 전송형태로 해당 제어신호(Bd-pkt)를 무선출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템이 제공된다.Meanwhile. According to another feature of the present invention, the
이상에서와 같이 본 발명에 의하면,As described above, according to the present invention,
첫째, 복수 개의 무선구동기(110)는 900MHz 대역의 LoRa 무선통신주파수를 이용하여 상호 간에 RS(Relay Station)로 기능하면서 메쉬네트워크(MN)를 형성하고 각 부하장치(10)의 전원입력측에 연결되어 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 수신되는 제어신호에 따라 부하장치(10)에 구동전원을 공급하여 온(On)동작시키거나 구동전원을 차단하여 오프동작(Off)시키고, 게이트웨이(120)는 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 각 무선구동기(110)와 신호연결되며 사용자단말(140)을 통해 입력되는 조작신호에 따라 각 무선구동기(110)를 구동제어하기 위한 제어신호를 출력하는 것과 같이, 농업용시설에 설치된 각 부하장치(10)별로 연결된 무선구동기(110)를 무선통신 방식으로 제어할 수 있어 신호라인을 포설하기 위한 시설 구축비용을 대폭 절감할 수 있고, 저전력을 구현하면서도 넓은 통달거리를 갖는 900MHz 대역의 무선통신주파수를 이용하여 중계기의 설치가 불필요한 효과를 제공할 수 있다.First, the plurality of
둘째, 상기 게이트웨이(120)는 부하장치(10)를 온동작시키기 위한 사용자단말(140)의 시동조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 시동제어신호를 출력하고 부하장치(10)를 오프동작시키기 위한 사용자단말(140)의 정지조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 정지제어신호를 출력하며,Second, when the start operation signal of the
상기 무선구동기(110)는, 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 게이트웨이(120)에 신호연결되어 상기 시동제어신호 및 정지제어신호를 수신하는 900MHz 로라칩(111)과, 구동전원을 공급하는 전원소스(20)와 상기 부하장치(10)의 전원입력측 사이에 회로연결된 전원공급라인(L) 상에 배치되어 입력되는 접속동작신호 및 개방동작신호에 따라 접속동작 및 개방동작하면서 상기 전원공급라인(L)을 선택적으로 개폐하는 릴레이부(112)와, 상기 게이트웨이(120)의 시동제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력하고 상기 게이트웨이(120)의 정지제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력하는 MCU(113) 및, 상기 릴레이부(112)의 출력측과 MCU(113)의 감지신호입력단(113a) 사이에 회로연결되어 부하장치(10)의 전원입력측에 인가되는 전압에 따라 전압감지신호(High) 또는 전압미감지신호(Low)를 상기 감지신호입력단(113a)에 입력하는 전압감지부(114)를 포함하고, 상기 MCU(113)는 릴레이부(112)로 동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 입력되는 전압감지신호(High) 및 전압미감지신호(Low)에 따라 상기 부하장치(10)의 동작 상태를 판단하고 판단결과에 따라 정상시동 확인신호, 시동불량 확인신호, 정상정지 확인신호 및 정지불량 확인신호 중 어느 하나의 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)를 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 구동제어함으로써, 무선제어에 따른 정상동작 여부를 확인할 수 있어 무선제어에 대한 신뢰성을 증대시킬 수 있다.The
셋째, 상기 MCU(113)는, 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압감지신호(High)가 입력되면 정상시동 확인신호를 출력하고, 상기 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압미감지신호(Low)가 입력되면 시동불량 확인신호를 출력하며, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압감지신호(High)가 입력되면 정지불량 확인신호를 출력하고, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압미감지신호(Low)가 입력되면 정상정지 확인신호를 출력하며, 상기 게이트웨이(120)는 각 무선구동기(110)로부터 정상시동 확인신호, 시동불량 확인신호, 정상정지 확인신호 및 정지불량 확인신호가 수신되면 메인서버(130)로 출력하고, 상기 메인서버(130)는 게이트웨이(120)로부터 수신된 각 확인신호를 이용하여 각 무선구동기(110)의 시동 및 정지 상태를 저장하여 접속된 사용자단말(140)에서 각 무선구동기(110)의 시동 및 정지 상태를 확인할 수 있도록 함으로써, 사용자가 조작한 바대로 부하장치(10)가 정상적으로 시동되거나 정지되었는지를 현장에서 육안으로 확인하지 않고서도 사용자단말(140)을 통해 용이하게 확인할 수 있어 사용자의 편의를 증대시키며 시동불량이나 정지불량 등의 문제발생시 이를 즉각적으로 인지할 수 있어 적시에 조치할 수 있는 장점이 있다.Third, the
넷째, 상기 무선구동기(110)는, 상기 전원공급라인(L)에 회로연결되어 상기 부하장치(10)의 전원입력측으로 인가되는 구동전원의 전류를 감지하는 전류센서(116)를 더 포함하고, 상기 MCU(113)는, 상기 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압감지신호(High)가 입력되고 상기 전류센서(116)로부터 전류감지신호(High)가 입력된 경우에만 부하장치(10)가 정상시동 상태인 것으로 판단하며, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압미감지신호(Low)가 입력되고 상기 전류센서(116)로부터 전류미감지신호(Low)가 입력된 경우에만 부하장치(10)가 정상정지 상태인 것으로 판단함으로써, 전압감지신호만으로 정상동작 여부를 확인하는 것과 비교하여 더욱 정밀하게 부하장치(10)의 동작여부를 확인할 수 있고 특히, 릴레이부(112)는 정상적으로 동작하나 전원공급라인(L) 및 부하장치(10)에 단선이나 고장이 발생한 경우와 같이 전압감지부(114)의 감지신호만으로 확인할 수 없는 경우들을 선별할 수 있다.Fourth, the
다섯째, 상기 부하장치(10)는 정역회전하면서 시설하우스의 윈도우 개폐기가 개폐구동하는데 필요한 구동력을 제공하는 개폐기모터이고, 상기 전원공급라인(L)은 개폐기모터를 정방향 회전시키기 위한 정방향 극성(+.-)의 구동전원이 공급되는 제1전원라인(L1) 및, 개폐기모터를 역방향 회전시키기 위한 역방향 극성(-,+)의 구동전원이 공급되는 제2전원라인(L2)을 포함하며, 상기 릴레이부(112)는, 상기 제1전원라인(L1)에 배치되어 입력되는 정방향 접속동작신호 및 정방향 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 제1전원라인(L1)을 선택적으로 개폐하는 정방향 릴레이(118) 및, 상기 제2전원라인(L2)에 배치되어 입력되는 역방향 접속동작신호 및 역방향 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 제2전원라인(L2)을 선택적으로 개폐하는 역방향 릴레이(119)를 포함하고, 상기 MCU(113)는, 상기 게이트웨이(120)의 정방향 시동제어신호가 입력되면 정방향 릴레이(118)로 정방향 접속동작신호를 출력하고, 게이트웨이(120)의 역방향 시동제어신호가 입력되면 역방향 릴레이(119)로 역방향 접속동작신호를 출력하며, 게이트웨이(120)의 정방향 정지제어신호가 입력되면 정방향 릴레이(118)로 정방향 개방동작신호를 출력하고, 게이트웨이(120)의 역방향 정지제어신호가 입력되면 역방향 릴레이(119)로 역방향 개방동작신호를 출력함으로써, 하나의 개폐기모터로 윈도우 개폐기를 개방 및 폐쇄시킬 수 있어 시설하우스의 구축비용 및 유지관리비용을 절감할 수 있다.Fifth, the
여섯째, 상기 MCU(113)는, 상기 게이트웨이(120)의 제어신호가 수신되면 상기 정방향 릴레이(118)와 역방향 릴레이(119)로 각각 개방동작신호를 출력하여 상기 제1전원라인(L1) 및 제2전원라인(L2)이 모두 개방되면서 개폐기모터가 정지되도록 한 상태에서, 수신된 제어신호가 정방향 동작제어신호이면 상기 정방향 릴레이(118)로 정방향 접속동작신호를 출력하며, 수신된 제어신호가 역방향 동작제어신호이면 상기 역방향 릴레이(119)로 역방향 접속동작신호를 출력하고, 수신된 제어신호가 정방향 정지제어신호이면 상기 정방향 릴레이(118)로 정방향 개방동작신호를 출력하며, 수신된 제어신호가 역방향 정지제어신호이면 상기 역방향 릴레이(119)로 역방향 개방동작신호를 출력함으로써, 정방향으로 회전구동 중이거나 역방향으로 회전구동 중인 개폐기모터에 반대방향으로 회전시키기 위한 토크가 발생하여 개폐기모터의 회전계통이 손상되거나 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 개폐기모터에 정방향 극성(+.-)의 구동전원과 역방향 극성(-,+)의 구동전원이 동시에 공급되는 현상을 원천적으로 차단할 수 있다.Sixth, when the control signal of the
일곱째, 상기 게이트웨이(120)는 부하장치(10)를 온동작시키기 위한 사용자단말(140)의 시동조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 시동제어신호를 출력하고 부하장치(10)를 오프동작시키기 위한 사용자단말(140)의 정지조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 정지제어신호를 출력하며, 상기 무선구동기(110)는, 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 게이트웨이(120)에 신호연결되어 상기 시동제어신호 및 정지제어신호를 수신하는 900MHz 로라칩(111)과, 구동전원을 공급하는 전원소스(20)와 상기 부하장치(10)의 전원입력측 사이에 회로연결된 전원공급라인(L) 상에 배치되어 입력되는 접속동작신호 및 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 전원공급라인(L)을 선택적으로 개폐하는 릴레이부(112)와, 상기 게이트웨이(120)의 시동제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 접속동작시키기 위한 접속동작신호를 출력하고 게이트웨이(120)의 정지제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 개방동작시키기 위한 개방동작신호를 출력하는 MCU(113)와, 상기 전원공급라인(L) 상에서 릴레이부(112)의 출력측과 MCU(113)의 ADC입력단(113b) 사이에 병렬로 회로연결되어 릴레이부(112)로부터 출력되는 구동전원의 전압값이 상기 MCU(113)에서 인식 가능한 전압레벨로 조절되어 상기 ADC입력단(113b)에 입력되도록 하는 제1저항(R1) 및 제2저항(R3)을 포함하는 전압감지부(114) 및, 상기 릴레이부(112)의 출력측에 직렬로 회로연결되어 릴레이부(112)로부터 출력되는 구동전원의 전압값에 미세 전압강하가 발생하도록 하는 션트저항(R3)을 포함하고, 상기 MCU(113)는, 상기 릴레이부(112)가 온동작한 상태에서 부하장치(10)가 구동될 때 상기 ADC입력단(113b)에 입력되는 구동전원의 전압값으로 설정된 부하전압 기준값 및, 상기 릴레이부(112)가 온동작한 상태에서 부하장치(10)가 구동되지 않을 때 상기 ADC입력단(113b)에 입력되는 구동전원의 전압값으로 설정된 무부하전압 기준값이 각각 저장되고, 상기 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 ADC입력단(113b)으로 입력되는 전압값을 측정하여 측정전압값이 상기 부하전압 기준값에 대응되면 상기 부하장치(10)가 정상시동된 것으로 판단하여 정상시동 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하고, 상기 측정전압값이 상기 무부하전압 기준값에 대응되면 상기 부하장치(10)의 시동동작이 불량한 것으로 판단하여 불량시동 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하며, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 ADC입력단(113b)으로 입력되는 전압값을 측정하여 측정전압값이 0 전위이면 상기 부하장치(10)가 정상정지된 것으로 판단하여 정상정지 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하고, 상기 측정전압값이 0 전위를 초과하면 상기 부하장치(10)의 정지동작이 불량한 것으로 판단하여 불량정지 확인불량된 것으로 판단하여 정지불량 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하는 것과 같이, 구동전원이 인가된 상태에서 부하장치(10)의 정상 구동상태를 확인하기 위한 고가의 전류센서(116)를 대신하여 상대적으로 부품값이 저렴한 션트저항(R3)을 이용하여 부하장치(10)로 전류가 흐르는 것을 감지할 수 있어 시스템 구축비용을 절감할 수 있다.Seventh, when the start operation signal of the
여덟째, 상기 게이트웨이(120)로부터 특정 무선구동기(110,RS9)를 구동제어하기 위한 제어신호(Bd-pkt)가 방송전파 형태로 무선출력되면, 상기 제어신호(Bd-pkt)를 수신한 주변의 무선구동기(110,RSn)는 제어신호(Bd-pkt)의 패킷에 포함된 최종 어드레스를 체크하여 해당 무선구동기(110,RSn)의 어드레스이면 접수하고 해당 무선구동기(110)의 어드레스가 아니면 설정된 백오프(Back Off) 시간 후에 패킷 내부의 홉(Hop)수를 증가시켜 방송전파 형태로 주변의 다른 무선구동기(110,RSm)로 전달하며, 상기 제어신호(Bd-pkt)를 수신한 특정 무선구동기(110,RS9)는 수신된 제어신호(Bd-pkt)에 포함된 채널정보, 시퀀스넘버, 홉수, 수신강도 및 전달자 어드레스를 포함하는 송신노드정보를 업링크 테이블(RSu Table)에 업데이트하고, 업데이트된 업링크 테이블를 이용하여 게이트웨이(120)를 목적지로 하는 응답신호(Ru-pkt)를 지정경로 전송형태로 무선출력하는 것과 같이, 다중 경로를 이용하여 무선구동기(110)를 무선제어할 수 있어 무선 제어신호의 누락으로 무선구동기(110)가 구동되지 않는 것을 최소화할 수 있다.Eighth, when a control signal (Bd-pkt) for driving control of a
아홉째, 상기 무선구동기(110)는 각 전달자 어드레스별 홉수 및 수신강도를 기준으로 지정경로로 이용할 우선순위 전달자를 선정하고, 최선순위 전달자인 무선구동기(110)를 지정경로로 하는 응답신호(Ru-pkt)를 무선출력하되 해당 응답신호(Ru-pkt)의 전송이 실패하면 차순위 전달자인 무선구동기(110)를 지정경로로 하는 응답신호(Ru-pkt)를 무선출력하는 것과 같이, 무선통신 성공이 확인되어 신뢰성이 확인된 경로를 통해 응답신호(Ru-pkt)를 전송함으로써 네트워크의 효율을 증대시킬 수 있다.Ninth, the
열째, 상기 게이트웨이(120)는 모든 무선구동기(110)를 최종 어드레스로 하는 다운링크 업데이트용 제어신호(Bd-pkt)를 방송전파 형태로 무선출력하고, 상기 다운링크 업데이트용 제어신호(Bd-pkt)의 수신에 대한 응답으로 각 무선구동기(110)로부터 수신되는 응답신호(Ru-pkt)에 포함된 채널정보, 시퀀스넘버, 네트워크 어드레스 및 목적지 어드레스를 포함하는 다운링크 테이블(RSd Table)을 생성하고, 이후 각 무선구동기(110)로 제어신호(Bd-pkt)를 전송할 때 상기 다운링크 테이블을 이용하여 지정경로 전송형태로 해당 제어신호(Bd-pkt)를 무선출력함으로써, 방송전파 전송형태로 제어신호를 무선출력하는 것과 비교하여 각 무선구동기(110)의 구동을 최소화할 수 있어 네트워크 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.Tenth, the
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템의 구성을 나타낸 개략도,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선구동기의 기능적 구성을 나타낸 블럭도,
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전압감지부의 감지신호에 따른 부하장치의 동작상태를 판단하는데 이용되는 테이블표,
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 사용자단말에 부하장치의 동작상태가 표시된 상태를 나타낸 화면예시도,
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전압감지부 및 전류센서의 각 감지신호에 따른 부하장치의 동작상태를 판단하는데 이용되는 테이블표,
도 6은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정방향 릴레이 및 역방향 릴레이가 포함된 릴레이부의 구성을 나타낸 블럭도,
도 7은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 정방향 릴레이 및 역방향 릴레이를 이용한 구동 제어방식을 나타낸 플로우챠트,
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선구동기에 멀티플렉서가 구비된 구성을 나타낸 블럭도,
도 9는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선구동기에 션트저항이 포함된 구성을 나타낸 블럭도,
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트웨이가 다운링크 테이블을 이용하여 제어신호를 무선출력하는 동작원리를 설명하기 위한 개략도,
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트웨이가 업링크 테이블을 이용하여 제어신호를 무선출력하는 동작원리를 설명하기 위한 개략도,
도 12는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선구동기가 응답신호를 게이트웨이로 무선출력하는 동작원리를 설명하기 위한 플로우챠트,
도 13 및 도 14는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트웨이의 명령어 전송방식을 설명하기 위한 플로우쳐트,
도 15는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 업링크 테이블을 예시한 테이블표,
도 16은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 다운링크 테이블을 예시한 테이블표이다.1 is a schematic diagram showing the configuration of a smart wireless actuator control system for agriculture according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a block diagram showing the functional configuration of a wireless actuator according to a preferred embodiment of the present invention;
3 is a table used to determine the operating state of the load device according to the sensing signal of the voltage sensing unit according to the preferred embodiment of the present invention;
4 is an exemplary screen view showing the state in which the operation state of the load device is displayed on the user terminal according to the preferred embodiment of the present invention;
5 is a table used to determine the operating state of a load device according to each sensing signal of a voltage sensing unit and a current sensor according to a preferred embodiment of the present invention;
6 is a block diagram showing the configuration of a relay unit including a forward relay and a reverse relay according to a preferred embodiment of the present invention;
7 is a flowchart showing a driving control method using a forward relay and a reverse relay according to a preferred embodiment of the present invention;
8 is a block diagram showing a configuration in which a multiplexer is provided in a wireless actuator according to a preferred embodiment of the present invention;
9 is a block diagram showing a configuration in which a shunt resistor is included in a wireless actuator according to a preferred embodiment of the present invention;
10 is a schematic diagram for explaining the operation principle of a gateway wirelessly outputting a control signal using a downlink table according to a preferred embodiment of the present invention;
11 is a schematic diagram for explaining the operation principle of a gateway wirelessly outputting a control signal using an uplink table according to a preferred embodiment of the present invention;
12 is a flowchart for explaining the operating principle of wirelessly outputting a response signal from a wireless driver to a gateway according to a preferred embodiment of the present invention;
13 and 14 are flowcharts for explaining a command transmission method of a gateway according to a preferred embodiment of the present invention;
15 is a table table illustrating an uplink table according to a preferred embodiment of the present invention;
16 is a table table illustrating a downlink table according to a preferred embodiment of the present invention.
상술한 본 발명의 목적, 특징들 및 장점은 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해질 것이다. 이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 설명하면 다음과 같다.The objects, features and advantages of the present invention described above will become more apparent through the following detailed description. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the accompanying drawings.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템은, 작물을 재배하는 시설하우스, 스마트팜, 식물공장 및 노지 등의 농업용시설에 설치되어 개폐기 모터, 관수기 펌프, 온풍기 히터 및 환기팬 등과 같이 구동전원을 공급받아 농업용시설의 재배환경을 조절하는 여러 부하장치(10)를 무선제어하기 위한 시스템으로서, 도 1에 도시된 바와 같이 복수 개의 무선구동기(110) 및 게이트웨이(120)를 포함한다.A smart wireless actuator control system for agriculture according to a preferred embodiment of the present invention is installed in agricultural facilities such as facility houses, smart farms, plant factories, and fields that grow crops, such as switch motors, watering pumps, hot air heaters and ventilation fans, etc. As a system for wirelessly controlling
먼저, 상기 복수 개의 무선구동기(110)는 각 부하장치(10)를 구동제어하기 위한 수단으로서, 900MHz 대역의 LoRa 무선통신주파수를 이용하여 상호 간에 RS(Relay Station)로 기능하면서 메쉬네트워크(MN)를 형성하고, 각 부하장치(10)의 전원입력측에 연결되어 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 수신되는 게이트웨이(120)의 제어신호에 따라 부하장치(10)에 구동전원을 공급하여 온(On)동작시키거나 구동전원을 차단하여 오프(Off)동작시킨다.First, the plurality of
여기서, 도면에 도시된 바와 같이 각 무선구동기(110)는 부하장치(10)별로 1:1로 매칭되게 연결될 수도 있고, 하나의 무선구동기(110)에 복수 개의 부하장치(10)가 1:N으로 매칭되게 연결될 수 있다.Here, as shown in the figure, each
또한, 도면에는 부하장치(10)로 개폐기 모터, 관수기 펌프, 온풍기 히터 및 환기팬을 예시하였으나 농업용시설, 재배작물, 재배시기에 따라 일부가 생략되거나 이외의 다른 종류의 부하장치가 더 포함될 수 있다.In addition, although the switch motor, water irrigation pump, hot air heater, and ventilation fan are exemplified in the drawing as the
상기 게이트웨이(120)는 각 무선구동기(110)를 사용자가 무선 제어하고 동시에 각 무선구동기(110)의 동작상태를 모니터링할 수 있도록 데이터를 취합하는 통신장치로서, 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 각 무선구동기(110)와 신호연결되며 사용자단말(140)을 통해 입력되는 조작신호에 따라 각 무선구동기(110)를 구동제어하기 위한 제어신호를 출력한다.The
여기서, 상기 게이트웨이(120)는 사용자에 의한 조작신호 이외에 미리 프로그래밍된 사항에 따라 예약된 일정(타이밍)에 지정된 방식으로 무선구동기(110)가 구동하도록 제어할 수 있으며, 각 무선구동기(110)와 메쉬네트워크(MN)를 형성하면서 제어신호를 출력하여 BS(Base Station)로 기능한다.Here, the
일반적으로 900MHz 대역은 데이터를 변조하는 방식에 따라 표준적인 FSK 방식과 비표준적인 LoRa 방식으로 구분할 수 있는데, 상기 LoRa 방식의 경우 FSK 방식과 비교하여 볼 때 통신속도는 떨어지지만 Spread Spectrum 기술을 사용하기 때문에 커버리지 면에서 월등하다. 따라서 각 무선구동기(110)와 게이트웨이(120)는 LoRa 방식이 적용된 900MHz 대역의 무선주파수를 이용하여 상호 신호연결되도록 구비되는 것이 바람직하다. 또한, 상기 게이트웨이(120)와 메인서버(130) 간에 신호연결되는 별도의 통신망으로는 LAN이나 LTE, 인터넷망와 같이 두 장치 간에 이격된 거리를 고려하여 다양한 무선통신망 또는 유선통신망이 적용될 수 있다. 더불어, 도 1에 도시된 바와 같이 게이트웨이(120)는 메인서버(130)와의 신호연결에 있어 서로 다른 네트워크들을 중간에서 연결시키기 위한 라우터(121)가 구비될 수 있다.In general, the 900 MHz band can be divided into a standard FSK method and a non-standard LoRa method according to a data modulation method. It is superior in terms of coverage. Therefore, it is preferable that each
상기 LoRa 통신방식도 대부분의 경우 LoRaWAN이라고 하는 외국산 스택을 그대로 사용하고 있는데, 이는 LoRa 통신칩의 상위단에서 다중 접속을 어떻게 구현하는가에 대한 기능구현상의 한가지 방식이다. LoRaWAN의 장점은 사용자가 설치한 게이트웨이를 통해서 비교적 넓은 지역에서 전국적인 서비스를 하기에 유리하게 설계되어 있는 방식이다. 이러한 LoRaWAN의 단점은 같은 지역 내에 비교적 많은 수의 엔드노드가 있고 데이터 수집이 빈번할 경우에는 처리하는데 한계가 있으며, 주로 엔드노드의 이벤트 데이터를 수집하는데 최적화되어 있어 양방향 통신이 어렵다는 단점이 있다.In most cases, the LoRa communication method also uses a foreign stack called LoRaWAN as it is, which is one of the functional implementation methods for how to implement multiple access at the upper end of the LoRa communication chip. The advantage of LoRaWAN is that it is advantageously designed for nationwide service in a relatively large area through the gateway installed by the user. The disadvantage of such LoRaWAN is that there is a relatively large number of end nodes in the same area and there is a limitation in processing when data collection is frequent.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템에서는 900MHz 대역의 LoRa 무선자가망 스택을 이용하여 농업용시설과 같이 특정 지역 내에 다양한 종류의 엔드노드들이 있는 경우에 보다 최적화된 다중접속 방식이 적용되는 것이 바람직하다.Therefore, in the smart wireless actuator control system for agriculture according to a preferred embodiment of the present invention, a multiple access method more optimized when there are various types of end nodes in a specific area, such as an agricultural facility, using the LoRa wireless self-network stack of the 900 MHz band This is preferably applied.
또한, 상기 사용자단말(140)은 사용자가 운용하며 각 무선구동기(110)를 무선제어하는데 이용되는 사용자 조작수단으로서, 스마트폰, 테블릿, 노트북 및 PC 등의 통신장치를 이용할 수 있으며 이 밖에 상기 메인서버(130)에 접속 가능하고 데이터 입력 및 출력이 가능한 다양한 통신장치가 이용될 수 있다.In addition, the
더불어, 상기 사용자단말(140)에는 구동제어할 각 무선구동기(110)를 사용자가 선택할 수 있고 선택된 무선구동기(110)에 대한 구동방식을 선택할 수 있도록 하는 앱기능부(141)가 애플리케이션의 형태로 설치된다. In addition, the
따라서, 사용자가 사용자단말(140)의 앱기능부(141)를 구동시키면 디스플레이에는 도 4에 도시된 바와 같이 부하장치(10)들의 명칭과, 각 부하장치(10)별로 시동시키기 위한 조작버튼(142) 및 정지시키기 위한 조작버튼(143)가 각각 표시되어, 사용자가 조작을 원하는 임의 부하장치(10)를 선택하고 선택한 부하장치(10)의 시동 및 정지를 위한 조작신호(시동조작신호, 정지조작신호)를 구분하여 출력할 수 있다.Therefore, when the user drives the
그리고, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 게이트웨이(120)는 부하장치(10)를 온동작시키기 위한 사용자단말(140)의 시동조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 시동제어신호를 출력하고 부하장치(10)를 오프동작시키기 위한 사용자단말(140)의 정지조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 정지제어신호를 출력한다.And, as shown in FIG. 2 , the
또한, 상기 무선구동기(110)는, 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 게이트웨이(120)에 신호연결되어 상기 시동제어신호 및 정지제어신호를 수신하는 900MHz 로라칩(111)과, 구동전원을 공급하는 전원소스(20)와 상기 부하장치(10)의 전원입력측 사이에 회로연결된 전원공급라인(L) 상에 배치되어 입력되는 접속동작신호 및 개방동작신호에 따라 접속동작 및 개방동작하면서 상기 전원공급라인(L)을 선택적으로 개폐하는 릴레이부(112) 및, 상기 게이트웨이(120)의 시동제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력하고 상기 게이트웨이(120)의 정지제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력하는 MCU(113)를 포함한다.In addition, the
따라서, 도 4와 같이 사용자가 사용자단말(140)의 디스플레이에 표시된 관수기 펌프에 대한 시동조작버튼(142)을 선택하면 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 사용자단말(140)로부터 출력된 시동조작신호는 메인서버(130)를 거쳐 게이트웨이(120)로 전달되고 게이트웨이(120)는 수신된 시동조작신호에 따라 해당 개폐기모터(10)에 연결된 무선구동기(110)로 시동제어신호를 출력한다. 또한, 상기 게이트웨이(120)의 시동제어신호를 수신한 무선구동기(110)의 MCU(113)는 릴레이부(112)로 접속동작시키기 위한 접속동작신호를 출력하게 되면서 개방되었던 전원공급라인(L)이 접속되며 전원공급라인(L)를 통해 공급되는 구동전원이 해당 관수기 펌프(10)에 인가되어 온동작하면서 관수를 작물에 공급하게 된다.Accordingly, when the user selects the
반대로, 사용자가 정지조작버튼(143)을 선택하면 사용자단말(140)로부터 정지조작신호가 출력되어 메인서버(130)를 거쳐 게이트웨이(120)로 전달되고 게이트웨이(120)는 수신된 정지조작신호에 따라 해당 관수기 펌프(10)에 연결된 무선구동기(110)로 정지제어신호를 출력하며, 게이트웨이(120)의 정지제어신호를 수신한 MCU(113)는 릴레이부(112)로 개방동작시키기 위한 개방동작신호를 출력하게 되면서 접속되었던 전원공급라인(L)이 개방되며 관수기 펌프(10)에 인가되는 구동전원이 차단되어 오프동작하면서 관수의 공급이 정지하게 된다.Conversely, when the user selects the
또한, 상기 게이트웨이(120)에 수집된 각 무선구동기(110)에 대한 데이터는 메인서버(130)로 전달되어 취합되고 사용자는 스마트폰, 테블릿, 노트북 및 PC 등의 사용자단말(140)을 이용하여 메인서버(130)에 접속하여 필요한 데이터 또는 알림설정된 데이터를 수신 및 모니터링할 수 있다.In addition, the data for each
상기 메인서버(130)는 각 부하장치(10)나 무선구동기(110)의 동작상태 및 설정상태를 사용자가 열람할 수 있도록 공유하는 서버로서, 상기 게이트웨이(130)로부터 수신된 각 부하장치(10)의 현재 동작상태 및 무선구동기(110)의 현재 동작상태를 데이터 수신하여 취합 저장한다.The
여기서, 상기 메인서버(130)는 수신되는 각종 데이트를 각 부하장치(10)별로 취합하며, 필요시 농업용시설 별로 취합할 수도 있다. 예를 들어, 복수의 시설하우스를 동시에 관리하는 경우 각 시설하우스별로 데이터를 취합하여 저장할 수도 있다. 또한, 상기 메인서버(130)는 농업용시설에 배치되거나 같은 지역내의 농장이나 창고에 배치될 수 있고 네트워크망을 통해 원격지에 배치될 수 있다.Here, the
상술한 바와 같이, 농업용시설에 설치된 각 부하장치(10)별로 연결된 무선구동기(110)를 무선통신 방식으로 제어할 수 있어 신호라인을 포설하기 위한 시설 구축비용을 대폭 절감할 수 있고, 저전력을 구현하면서도 넓은 통달거리를 갖는 900MHz 대역의 무선통신주파수를 이용하여 중계기의 설치가 불필요한 효과를 제공할 수 있다.As described above, since it is possible to control the
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템은 사용자가 조작한 대로 부하장치(10)가 정상동작했는지 여부를 사용자단말(140)로 확인할 수 있어 무선제어에 대한 신뢰성을 증대시킬 수 있다.On the other hand, the smart wireless actuator control system for agriculture according to a preferred embodiment of the present invention can check whether the
이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 무선구동기(110)는 릴레이부(112)의 출력측과 MCU(113)의 감지신호입력단(113a) 사이에 회로연결되어 부하장치(10)의 전원입력측에 인가되는 전압에 따라 전압감지신호(High) 또는 전압미감지신호(Low)를 상기 감지신호입력단(113a)에 입력하는 전압감지부(114)를 포함한다.To this end, as shown in FIG. 2 , the
여기서, 상기 전압감지부(114)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 전원공급라인(L) 상에서 릴레이부(112)의 출력측과 MCU(113)의 감지신호입력단(113a) 사이에 병렬로 회로연결되어 릴레이부(112)로부터 출력되는 구동전원의 전압값이 상기 MCU(113)에서 인식 가능한 전압레벨로 조절되어 상기 감지신호입력단(113a)에 입력되도록 하는 제1저항(R1) 및 제2저항(R3)을 포함할 수 있다..Here, the
예를 들어, 전원소스(20)로부터 공급되는 구동전원이 DC24V인 경우 제1저항(R1) 및 제2저항(R3)를 거치면서 3.3V로 전압강하되어 MCU(113)로 입력되고 MCU(113)는 3.3V가 입력되면 전압감지신호(High)로 인식하여 릴레이부(112)의 출력측으로 24V의 구동전원이 흐르는 것으로 판단하고, 0V가 입력되면 전압미감지신호(Low)로 인식하여 릴레이부(112)의 출력측으로 구동전원이 흐르지 않는 것으로 판단한다.For example, when the driving power supplied from the
또한, 상기 MCU(113)는 릴레이부(112)로 접속동작신호 또는 개방동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 입력되는 전압감지신호(High) 및 전압미감지신호(Low)에 따라 상기 부하장치(10)의 동작 상태를 판단하고 판단결과에 따라 정상시동 확인신호, 시동불량 확인신호, 정상정지 확인신호 및 정지불량 확인신호 중 어느 하나의 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)를 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 구동제어한다.In addition, the
이러한 부하장치(10)의 동작상태를 사용자단말(140)을 통해 직관적으로 확인할 수 있어 무선제어에 따른 정상동작 여부를 확인할 수 있어 무선제어에 대한 신뢰성을 증대시킬 수 있다.Since the operation state of the
보다 구체적으로 설명하면, 상기 MCU(113)는 도 3에 도시된 바와 같이 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압감지신호(High)가 입력되면 해당 부하장치(10)에 구동전원이 공급되면서 정상시동 동작한 것으로 판단하여 게이트웨이(120)로 정상시동 확인신호를 출력하고, 전압미감지신호(Low)가 입력되면 해당 부하장치(10)에 구동전원이 공급되지 않으면서 부하장치(10)가 시동동작이 불량한 것으로 판단하여 시동불량 확인신호를 출력한다.More specifically, the
그리고, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압감지신호(High)가 입력되면 여전히 구동전원이 공급되면서 정지동작이 불량한 것으로 판단하여 게이트웨이(120)로 정지불량 확인신호를 출력하고, 전압미감지신호(Low)가 입력되면 해당 부하장치(10)에 공급되던 구동전원이 차단되면서 정상정지 동작한 것으로 판단하여 정상정지 확인신호를 출력한다.Then, after outputting an open operation signal to the
또한, 상기 게이트웨이(120)는 각 무선구동기(110)로부터 정상시동 확인신호, 시동불량 확인신호, 정상정지 확인신호 및 정지불량 확인신호가 수신되면 메인서버(130)로 출력하고, 상기 메인서버(130)는 게이트웨이(120)로부터 수신된 각 확인신호를 이용하여 각 무선구동기(110)의 시동 및 정지 상태를 저장하여 접속된 사용자단말(140)에서 각 무선구동기(110)의 시동 및 정지 상태를 확인할 수 있도록 한다. 도 4에 도시된 바와 같이 사용자단말(140)의 앱기능부(141)는 해당 부하장치(10)의 정상시동, 시동불량, 정상정지 및 정지불량을 구분하여 디스플레이에 표시한다.In addition, the
따라서, 사용자가 조작한 바대로 부하장치(10)가 정상적으로 시동되거나 정지되었는지를 현장에서 육안으로 확인하지 않고서도 사용자단말(140)을 통해 용이하게 확인할 수 있어 사용자의 편의를 증대시키며 시동불량이나 정지불량 등의 문제발생시 이를 즉각적으로 인지할 수 있어 적시에 조치할 수 있는 장점이 있다.Therefore, it is possible to easily check whether the
한편, 상술한 바와 같이 릴레이부(112)가 접속동작하면서 릴레이부(112)의 출력측으로 구동전원이 인가되더라도 릴레이부(112)와 부하장치(10) 사이의 전원공급라인(L)이나 부하장치(10)에 단선이나 고장이 발생한 경우 전압감지부(114)에는 전압(무부하 전압)이 흐르는 것으로 감지되어 사용자가 이를 인지하지 못할 수 있다.Meanwhile, as described above, even if driving power is applied to the output side of the
이에 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템에서는 부하장치(10)의 구동에 의해 전원공급라인(L) 상에 흐르는 전류를 감지하여 정상 동작 및 불량 동작 상태를 더욱 정밀하게 선별할 수 있다.Accordingly, in the smart wireless actuator control system for agriculture according to a preferred embodiment of the present invention, the current flowing on the power supply line L by driving the
이를 위해, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 무선구동기(110)는, 상기 전원공급라인(L)에 회로연결되어 상기 부하장치(10)의 전원입력측으로 인가되는 구동전원의 전류를 감지하는 전류센서(116)를 더 포함한다.To this end, as shown in FIG. 2 , the
이러한 전류센서(116)로는 전원공급라인(L)에 전류가 흐를때 발생하는 자기장을 감지하는 홀센서를 이용하거나, 션트저항(Shunt Resist)의 양단 전압을 감지하여 전압강하로 인한 전류를 감지하는 회로를 이용할 수 있다.As the
여기서, 상기 전압감지부(114)의 전압감지신호(High) 및 전압미감지신호(Low)는 릴레이부(112)가 정상 동작하는지를 판단하기 위한 데이터로 이용되고, 상기 전류센서(116)의 전류감지신호(High) 및 전류미감지신호(Low)는 부하장치(10)가 정상 동작하는지를 판단하기 위한 데이터로 이용된다.Here, the voltage sensing signal High and the voltage non-sensing signal Low of the
또한, 상기 MCU(113)는, 상기 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압감지신호(High)가 입력되고 상기 전류센서(116)로부터 전류감지신호(High)가 입력된 경우에만 부하장치(10)가 정상시동 상태인 것으로 판단하며, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압미감지신호(Low)가 입력되고 상기 전류센서(116)로부터 전류미감지신호(Low)가 입력된 경우에만 부하장치(10)가 정상정지 상태인 것으로 판단한다.In addition, the
도 5를 참고하여 보다 구체적으로 설명하면, 상기 MCU(113)는 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후, 상기 전압감지부(114) 및 전류센서(116)로부터 전압감지신호(High) 및 전류감지신호(High)가 각각 입력되면 부하장치(10)가 온동작하면서 정상시동 동작한 것으로 판단하고, 전압감지신호(High)와 전류미감지신호(Low)가 입력되면 릴레이부(112)는 정상적으로 접속동작했으나 릴레이부(112)의 후단 계통에 고장이 발생하여 시동동작이 불량한 것으로 판단한다.5 , the
또한, 상기 전압감지부(114) 및 전류센서(116)로부터 전압미감지신호(Low) 및 전류감지신호(High)가 입력되면 제어계통에 고장이 발생하여 시동동작이 불량한 것으로 판단하고, 전압미감지신호(Low)와 전류미감지신호(Low)이 입력되면 릴레이부(112)가 항상 개방되는 고장이 발생하여 시동동작이 불량한 것으로 판단한다.In addition, when the voltage non-sensing signal (Low) and the current sensing signal (High) are input from the
더불어, 상기 MCU(113)는 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후, 상기 전압감지부(114) 및 전류센서(116)로부터 전압미감지신호(Low) 및 전류미감지신호(Low)가 입력되면 부하장치(10)가 오프동작하면서 정상정지 동작한 것으로 판단하고, 전압감지신호(High)와 전류감지신호(High)가 입력되면 릴레이부(112)가항상 접속된 고장이 발생하여 정지동작이 불량한 것으로 판단한다.In addition, the
그리고, 상기 전압감지부(114) 및 전류센서(116)로부터 전압감지신호(High) 및 전류미감지신호(Low)가 입력되면 릴레이부(112)가 항상 개방되거나 릴레이부(112)의 후단 계통에 고장이 발생하여 정지동작이 불량한 것으로 판단하고, 전압미감지신호(Low) 및 전류감지신호(High)가 입력되면 제어계통에 고장이 발생하여 정지동작이 불량한 것으로 판단한다.In addition, when a voltage sensing signal (High) and a current non-sensing signal (Low) are input from the
또한, 상기 메인서버(130)는 해당 부하장치(10)가 시동불량이거나 정지불량인 경우 디스플레이에 불량원인 표시창(145)에 해당 불량원인을 표시함으로써 사용자가 불량 원인을 판단하고 조치하는데 소요되는 시간을 대폭 절감할 수 있다.In addition, when the
이와 같이, 전압감지신호만으로 정상동작 여부를 확인하는 것과 비교하여 더욱 정밀하게 부하장치(10)의 동작여부를 확인할 수 있고 특히, 릴레이부(112)는 정상적으로 동작하나 전원공급라인(L) 및 부하장치(10)에 단선이나 고장이 발생한 경우와 같이 전압감지부(114)의 감지신호만으로 확인할 수 없는 경우들을 선별할 수 있다.As such, it is possible to check whether the
한편, 상기 MCU(113)는, 전류센서(116)로부터 감지된 전류측정치가 설정된 과전류판단 임계치를 초과하면 부하장치(10)에 과전류가 흐르는 것으로 판단하고, 과전류 판단시 상기 부하장치(10)가 비상정지하도록 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력함으로써, 상기 전류센서(116)에 측정된 전류측정치를 이용하여 부하장치(10)에 과전류가 발생하는 것을 감지할 수 있다.On the other hand, the
한편, 상기 관수기 펌프, 온풍기 히터 및 환기팬 등의 부하장치(10)는 구동전원의 공급여부에 따라 단순히 온동작하거나 오프동작하여 고유기능을 제공할 수 있으나, 정역회전하면서 시설하우스의 윈도우 개폐기가 개폐구동하는데 필요한 구동력을 제공하는 개폐기모터가 부하장치(10)인 경우 윈도우를 개방하기 위한 정방향으로 회전하고 개방된 윈도우를 폐쇄하기 위해 역방향으로 회전해야 한다.On the other hand, the
이를 위해, 도 6에 도시된 바와 같이 상기 전원공급라인(L)은 개폐기모터(10)를 정방향 회전시키기 위한 정방향 극성(+.-)의 구동전원이 공급되는 제1전원라인(L1) 및, 개폐기모터를 역방향 회전시키기 위한 역방향 극성(-,+)의 구동전원이 공급되는 제2전원라인(L2)을 포함한다.To this end, as shown in Fig. 6, the power supply line (L) is a first power line (L1) to which driving power of the forward polarity (+.-) for rotating the
또한, 상기 릴레이부(112)는, 상기 제1전원라인(L1)에 배치되어 입력되는 정방향 접속동작신호 및 정방향 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 제1전원라인(L1)을 선택적으로 개폐하는 정방향 릴레이(118) 및, 상기 제2전원라인(L2)에 배치되어 입력되는 역방향 접속동작신호 및 역방향 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 제2전원라인(L2)을 선택적으로 개폐하는 역방향 릴레이(119)를 포함한다.In addition, the
더불어, 상기 MCU(113)는, 상기 게이트웨이(120)의 정방향 시동제어신호가 입력되면 정방향 릴레이(118)로 정방향 접속동작신호를 출력하고, 게이트웨이(120)의 역방향 시동제어신호가 입력되면 역방향 릴레이(119)로 역방향 접속동작신호를 출력하며, 게이트웨이(120)의 정방향 정지제어신호가 입력되면 정방향 릴레이(118)로 정방향 개방동작신호를 출력하고, 게이트웨이(120)의 역방향 정지제어신호가 입력되면 역방향 릴레이(119)로 역방향 개방동작신호를 출력한다.In addition, the
이와 같이 하나의 개폐기모터로 윈도우 개폐기를 개방 및 폐쇄시킬 수 있어 시설하우스의 구축비용 및 유지관리비용을 절감할 수 있다.In this way, it is possible to open and close the window opener with one switch motor, thereby reducing the construction cost and maintenance cost of the facility house.
여기서, 상기 제1전원라인(L1)과 제2전원라인(L2)으로 동시에 구동전원이 공급되는 경우 개폐기모터(10)가 손상될 수 있다. 이에 도 7에 도시된 바와 같이 상기 MCU(113)는, 상기 게이트웨이(120)의 제어신호가 수신되면 상기 정방향 릴레이(118)와 역방향 릴레이(119)로 각각 개방동작신호를 출력하여 상기 제1전원라인(L1) 및 제2전원라인(L2)이 모두 개방되면서 개폐기모터가 정지되도록 한다.Here, when driving power is simultaneously supplied to the first power line L1 and the second power line L2, the
이후 수신된 제어신호가 정방향 동작제어신호인지 판단하여 정방향 동작제어신호이면 상기 정방향 릴레이(118)로 정방향 접속동작신호를 출력하여 정방향 릴레이(118)가 접속동작하도록 하고, 수신된 제어신호가 동작제어신호가 아니면 역방향 동작제어신호인지 판단하여 역방향 동작제어신호이면 상기 역방향 릴레이(119)로 역방향 접속동작신호를 출력하여 역방향 릴레이(119)가 접속동작하도록 한다.Thereafter, it is determined whether the received control signal is a forward operation control signal, and if it is a forward operation control signal, the forward connection operation signal is output to the
또한, 수신된 제어신호가 역방향 동작제어신호가 아니면 정방향 정지제어신호인지를 판단하여 정방향 정지제어신호이면 상기 정방향 릴레이(118)로 정방향 개방동작신호를 출력하여 정방향 릴레이(118)가 개방동작을 유지하도록 하고, 정방향 정지제어신호가 아니면 역방향 정지제어신호인지 판단하여 역방향 정지제어신호이면 상기 역방향 릴레이(119)로 역방향 개방동작신호를 출력하여 역방향 릴레이(119)가 개방동작을 유지하도록 한다.In addition, if the received control signal is not a reverse operation control signal, it is determined whether it is a forward stop control signal, and if it is a forward stop control signal, it outputs a forward open operation signal to the
따라서, 정방향으로 회전구동 중이거나 역방향으로 회전구동 중인 개폐기모터에 반대방향으로 회전시키기 위한 토크가 발생하여 개폐기모터의 회전계통이 손상되거나 고장이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 개폐기모터에 정방향 극성(+.-)의 구동전원과 역방향 극성(-,+)의 구동전원이 동시에 공급되는 현상을 원천적으로 차단할 수 있다.Therefore, it is possible to prevent damage to or failure of the rotation system of the switch motor by generating torque to rotate in the opposite direction to the switch motor that is rotating in the forward direction or rotating in the reverse direction, and It is possible to fundamentally block the phenomenon that the driving power of +.-) and the driving power of the reverse polarity (-, +) are supplied at the same time.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이 상기 복수 개의 무선구동기(110) 중 어느 하나 이상의 무선구동기(110a)에는 복수 개의 부하장치(10)가 함께 연결되는 경우, 도 8에 도시된 바와 같이 해당 무선구동기(110a)는, 각 부하장치(10)의 전원입력측마다 릴레이부(112)가 회로연결되며, 각 릴레이부(112)의 출력측마다 전압감지부(114)가 회로연결되고, 상기 MCU(113)와 각 전압감지부(114) 사이에 회로연결되어 각 전압감지부(114)로부터 동시에 입력되는 전압감지신호(High) 및 전압미감지신호(Low)를 상기 MCU(113)에 순차적으로 전달하는 멀티플렉서(117)를 더 포함할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 1 , when a plurality of
보다 구체적으로 설명하면, 도면에서와 같이 하나의 무선구동기(110)에 4개의 릴레이부(112)가 연결된 경우, 각 릴레이부(112)의 출력에 전류센서(116)를 회로연결하여 명령어 대로 부하에 공급전력이 제어되는지 확인할 수 있고, 과부하도 감지 할 수 있으며, 릴레이 출력이 제대로 제어가 되었 는 지 를 감지할 수 있다. 이때 도면에서와 같이 4개의 릴레이부(112)의 각 출력상황을 MCU(113)의 출력포트 2개를 사용해서 멀티플렉서(117)의 어드레스로 사용하면, 릴레이부(112) 4개의 출력 상태를 모두 MCU(113)가 읽을 수 있게 된다.More specifically, when four
따라서, 복수 개의 윈도우가 구비된 시설하우스와 같이 각 윈도우의 개폐기를 개별적으로 제어할 필요없이 한 번의 조작으로 일괄적으로 개폐 상태를 제어할 수 있다. Accordingly, it is possible to collectively control the opening/closing state by one operation without the need to individually control the opening/closing openings of each window, such as in a facility house provided with a plurality of windows.
한편, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템은 상술한 전류센서(116)를 대체하는 션트저항(R3)을 이용하여 부하장치(10)에 전류가 흐르는지를 판단할 수 있다.On the other hand, the smart wireless actuator control system for agriculture according to a preferred embodiment of the present invention can determine whether current flows in the
이를 위해, 상기 무선구동기(110)는 전원공급라인(L) 상에서 릴레이부(112)의 출력측과 MCU(113)의 ADC(Analog-Digital Converter)입력단(113b) 사이에 병렬로 회로연결되어 릴레이부(112)로부터 출력되는 구동전원의 전압값이 상기 MCU(113)에서 인식 가능한 전압레벨로 조절되어 상기 ADC입력단(113b)에 입력되도록 하는 제1저항(R1) 및 제2저항(R3)을 포함하는 전압감지부(114) 및, 상기 릴레이부(112)의 출력측에 직렬로 회로연결되어 릴레이부(112)로부터 출력되는 구동전원의 전압값에 미세 전압강하가 발생하도록 하는 션트저항(R3)을 더 포함한다.To this end, the
또한, 상기 MCU(113)는, 상기 릴레이부(112)가 온동작한 상태에서 부하장치(10)가 구동될 때 상기 ADC입력단(113b)에 입력되는 구동전원의 전압값으로 설정된 부하전압 기준값 및, 상기 릴레이부(112)가 온동작한 상태에서 부하장치(10)가 구동되지 않을 때 상기 ADC입력단(113b)에 입력되는 구동전원의 전압값으로 설정된 무부하전압 기준값이 각각 저장된다.In addition, the
더불어, 상기 MCU(113)는 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 ADC입력단(113b)으로 입력되는 전압값을 측정하여 측정전압값이 상기 부하전압 기준값에 대응되면 상기 부하장치(10)가 정상시동된 것으로 판단하여 정상시동 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하고, 상기 측정전압값이 상기 무부하전압 기준값에 대응되면 상기 부하장치(10)의 시동동작이 불량한 것으로 판단하여 불량시동 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하며, 상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 ADC입력단(113b)으로 입력되는 전압값을 측정하여 측정전압값이 0 전위이면 상기 부하장치(10)가 정상정지된 것으로 판단하여 정상정지 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하고, 상기 측정전압값이 0 전위를 초과하면 상기 부하장치(10)의 정지동작이 불량한 것으로 판단하여 불량정지 확인불량된 것으로 판단하여 정지불량 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 한다.In addition, the
상기와 같이 릴레이부(112)의 출력측에 션트저항(R3)을 직렬로 연결하면 부하가 정상동작할 경우는 통상 수십 mA 이상의 전류가 흐르게 되는데 이는 전압으로 환산하면 1Ω의 션트저항(R3)을 사용했을 때 수십 mV에 해당한다. 따라서 릴레이부(112)의 츨력의 전압을 분주해서 MCU(113)가 디지털적으로 읽는 대신에 MCU(113)에 구비된 ADC(Analog-Digital Converter) 기능을 이용하여 아날로그 전압을 읽으면 릴레이부(112)를 온동작시키기 전의 전압과 릴레이부(112)를 온동작시켜 부하에 전류가 흐를 때의 전압에 차이가 발생하는데, 션트저항(R3)의 양단에는 수십 mV 이상의 전압차가 발생하고 MCU(113)가 읽어드리는 아날로그 입력은 그의 약 1/8 수준으로 떨어진다. 하지만 MCU(113)의 ADC 기능이 대부분 12bit 이상의 분해능을 가지므로 이는 3.3V / 2048 = 1.61 mV의 분해능을 갖는 것으로 볼수 있으므로 션트저항(R3)에서 10 mV 이상의 전압강하만 발생하면 이를 구분할 수 있다.When the shunt resistor R3 is connected in series to the output side of the
이와 같이, 구동전원이 인가된 상태에서 부하장치(10)의 정상 구동상태를 확인하기 위한 고가의 전류센서(116)를 대신하여 상대적으로 부품값이 저렴한 션트저항(R3)을 이용하여 부하장치(10)로 전류가 흐르는 것을 감지할 수 있어 시스템 구축비용을 절감할 수 있다.In this way, instead of the expensive
다음으로는 도 10을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 게이트웨이(120)와 무선구동기(110)간의 무선통신 방식을 설명하기로 한다.Next, a wireless communication method between the
도면에서와 같이 상기 게이트웨이(120)로부터 특정 무선구동기(110,RS9)를 구동제어하기 위한 제어신호(Bd-pkt)가 방송전파 형태로 무선출력되면, 상기 제어신호(Bd-pkt)를 수신한 주변의 무선구동기(110)는 제어신호(Bd-pkt)의 패킷에 포함된 최종 어드레스를 체크하여 해당 무선구동기(110)의 어드레스이면 접수하고 해당 무선구동기(110)의 어드레스가 아니면 설정된 백오프(Back Off) 시간 후에 패킷 내부의 홉(Hop)수를 증가시켜 방송전파 형태로 주변의 다른 무선구동기(110)로 전달하며, 상기 제어신호(Bd-pkt)를 수신한 특정 무선구동기(110,RS9)는 도 10에 도시된 바와 같이 수신된 제어신호(Bd-pkt)에 포함된 채널정보, 시퀀스넘버, 홉수, 수신강도 및 전달자 어드레스를 포함하는 송신노드정보를 업링크 테이블(RSu Table)에 업데이트하고, 업데이트된 업링크 테이블를 이용하여 게이트웨이(120)를 목적지로 하는 응답신호(Ru-pkt)를 지정경로 전송형태로 무선출력한다.As shown in the figure, when a control signal (Bd-pkt) for driving control of a
따라서, 다중 경로를 이용하여 무선구동기(110)를 무선제어할 수 있어 무선 제어신호의 누락으로 무선구동기(110)가 구동되지 않는 것을 최소화할 수 있다.Accordingly, it is possible to wirelessly control the
또한, 상기 무선구동기(110)는, 상기 업링크 테이블의 홉수 및 수신강도를 기준으로 각 전달자 어드레스별 홉수 및 수신강도를 기준으로 지정경로로 이용할 우선순위 전달자를 선정하고, 최선순위 전달자인 무선구동기(110)를 지정경로로 하는 응답신호(Ru-pkt)를 무선출력하되 해당 응답신호(Ru-pkt)의 전송이 실패하면 차순위 전달자인 무선구동기(110)를 지정경로로 하는 응답신호(Ru-pkt)를 무선출력하는 것과 같이, 무선통신 성공이 확인된 경로를 통해 응답신호(Ru-pkt)를 전송함으로써 네트워크의 효율을 증대시킬 수 있다.In addition, the
보다 구체적으로 설명하면, 상기 게이트웨이(120)가 주변의 불특정 다수의 무선구동기(110)에 방송을 하면, 주변의 무선구동기(110)들은 이를 수신하여 그 패킷 내부의 최종 어드레스를 체크하여 본인 것이면 접수를 하고 본인을 향한 패킷이 아니면 패킷 내부의 홉정보를 증가(+1)한 상태로 변경하여 방송형태로 재전송을 한다.More specifically, when the
이때 다수의 무선구동기(110)가 동시에 게이트웨이(120)를 보낸 패킷을 수신하므로 서로 다른 딜레이 시간 후에 송신을 하게 하기 위해서는 각자 백오프를 수행한 후에 방송패킷을 전송한다. 그러면 게이트웨이(120)가 보낸 패킷을 수신한무선구동기(110)들이 전달하는 2차 방송 패킷들은 백오프를 해도 일부는 데이터 충돌이 나서 전달이 안되고 일부가 재전송된다.At this time, since a plurality of
900MHz는 상대적으로 느리기 때문에 Backup를 통한 100% 재전송은 기대하기 어렵다. 그러나 일부는 반드시 hop=3으로 재전송된다. 따라서, 한 개의 제어신호(Bd-pkt)가 게이트웨이(120)로부터 전송되면 엔드노드인 무선구동기(110)의 입장에서는 두 번 이상의 같은 패킷을 수신하게 되어서 무선 수신율이 높아지는 효과가 있다.Since 900MHz is relatively slow, it is difficult to expect 100% retransmission through backup. However, some are necessarily retransmitted with hop=3. Therefore, when one control signal (Bd-pkt) is transmitted from the
도 10 및 도 15를 참고하면 RS9인 무선구동기(110)가 게이트웨이(120)로부터 멀리 떨어져 있어서 hop=3 일때 수신한다고 가정하면, 게이트웨이(120)는 해당 무선구동기(11,RS9)에게 제어신호(Bd-pkt)을 방송한다. 그러면 중간에 있는 많은 무선구동기(110,RSn~Rsm )들이 이를 수신하고 자신을 향한 패킷이 아니므로 각자 백오프 시간 후에 재전송을 한다. 그러면 그 중 일부가 재전송되면서 이 패킷들을 해당 무선구동기(110,RS9)이 받게 된다. 이 무선구동기(110,RS9)는 다중 경로로 패킷이 들어오므로 페이로드를 한 번만 처리하고, 수신된 패킷들에 들어있는 송신노드의 정보를 가지고 게이트웨이(120)에 응답패킷을 보낼 때 사용하기 위한 업링크 테이블(RSu Table)을 업데이트한다. 만일 수신한 명령어가 응답을 요구한다고 하면, 업데이트된 업링크 테이블(RSu Table)을 이용하여 게이트웨이(120)로 패킷을 송신한다.10 and 15, assuming that the
이때 해당 무선구동기(110,RS9)를 출발해서 게이트웨이(120)까지 도달하는 무선패킷은 방송 형태가 아니라 목적지 주소를 가지고 있는 패킷으로 출력된다.At this time, a wireless packet arriving from the
이 방식의 장점은 방송형태라서 네트워크의 효율은 떨어지지만 목적지 엔드노드까지 다중 경로가 형성되면서 다중으로 목적지까지 패킷이 전달됨으로써 수신율이 높아진다는 점, 그리고 1hop 밖의 엔드노드들에게도 메쉬 방식으로 명령어가 전달되는 점이다.The advantage of this method is that the efficiency of the network is lowered because it is a broadcast type, but the reception rate is increased as multiple paths are formed to the destination end node and packets are transmitted to the destination in multiple ways. is to become
더불어, 도 16을 참고하면 상기 게이트웨이(120)는, 모든 무선구동기(110)를 최종 어드레스로 하는 다운링크 업데이트용 제어신호(Bd-pkt)를 방송전파 형태로 무선출력하고, 상기 다운링크 업데이트용 제어신호(Bd-pkt)의 수신에 대한 응답으로 각 무선구동기(110)로부터 수신되는 응답신호(Ru-pkt)에 포함된 채널정보, 시퀀스넘버, 네트워크 어드레스 및 목적지 어드레스를 포함하는 다운링크 테이블(RSd Table)을 생성하고, 이후 각 무선구동기(110)로 제어신호(Bd-pkt)를 전송할 때 상기 다운링크 테이블을 이용하여 지정경로 전송형태로 해당 제어신호(Bd-pkt)를 무선출력할 수 있다.In addition, referring to FIG. 16 , the
따라서, 방송전파 전송형태로 제어신호를 무선출력하는 것과 비교하여 각 무선구동기(110)의 구동을 최소화할 수 있어 네트워크 효율을 더욱 증대시킬 수 있다.Accordingly, as compared to wirelessly outputting a control signal in the form of broadcast radio transmission, the operation of each
보다 구체적으로 설명하면, 게이트웨이(120)와 중간의 무선구동기(110)들이 다운링크 테이블(RSd Table)이라는 일종의 메쉬테이블을 유지하고 있다가 이 다운링크 테이블(RSd Table)을 이용하여 최종 목적지까지 패킷을 보낼 수 있다. 이를 위해서는 다운링크 테이블(RSd Table)이 준비되어야 하는데, 그러기 위해서는 도 12의 상부부분처럼 게이트웨이(120)는 모든 무선구동기(110)를 향해서 제어신호(Bd-pkt)을 방송하여 응답 패킷에 들어있는 송신노드의 어드레스들을 가지고 다운링크 테이블(RSd Table)을 생성한다.More specifically, the
즉, 모든 무선구동기(110)들을 스캔하면, 각 무선구동기(110)로 가능한 다운링크 테이블(RSd Table)이 다중 경로로 만들어 진다. 게이트웨이(120)에서 특정 무선구동기(110)로 명령어를 보낼 경우 다운링크 테이블(RSd Table)의 정보를 이용하여 메쉬테이블 방식으로 최종목적지까지 단일 경로로 명령어가 전달이 되면 만일 패킷 전달이 실패할 경우 게이트웨이(120)는 다운링크 테이블(RSd Table)에 있는 다른 경로를 이용해서 재전송을 시도한다.That is, when all the
즉, 도 10의 Bd-pkt은 방송 형태의 패킷을 이용하여 다중 경로로 한 번에 전달이 되는 특징을 가지고 있고 도 11의 Rd-pkt은 단일 경로로 전달이 되고 실패할 경우 다운링크 테이블(RSd Table)의 다른 경로로 명령어를 전달하는 특징을 가지고 있다. 두 가지 모두 송신 성공율을 높이는 효과가 있다. 도 12를 참고하면 게이트웨이(120)는 송신전에 통신채널에 무선 미디엄을 체크하는 루틴이 있으며, 송신 후에 수신 측으로부터 컨펌패킷(C-pkt)이 수신되는 지를 기다리고 일정시간 동안에 컨펌 패킷이 수신이 안되면 실패로 간주하고 백오프 후에 재전송하는 루틴이 있다.That is, Bd-pkt of FIG. 10 has a feature that it is transmitted through multiple paths at once using a broadcast type packet, and Rd-pkt of FIG. 11 is transmitted through a single path, and if it fails, the downlink table (RSd It has the characteristic of passing commands to other paths in the table). Both have the effect of increasing the transmission success rate. Referring to FIG. 12 , the
도 13은 이를 보다 구체화한 것으로 특히 도 5의 Bd-pkt 전송시 목적지 노드로부터 응답이 안 와서 재전송하는 내용이 들어 있다. Bd-pkt은 방송 형태이므로 다중 경로로 목적지까지 전달이 되나, 그래도 수신이 실패하면 같은 방법으로 재전송하는 것이다.FIG. 13 is a more detailed view of this, and in particular, when the Bd-pkt of FIG. 5 is transmitted, there is no response from the destination node, so retransmission is included. Since Bd-pkt is a broadcast type, it is transmitted to the destination through multi-path, but if reception fails, it is retransmitted in the same way.
도 14는 도 10의 Rd-pkt 전송 시 목적지 노드로부터 응답이 안 와서 재전송하는 내용이 들어 있다. Rd-pkt은 방송 패킷이 아니므로 만일 전송이 실패하면 RSd Table을 이용해서 다른 경로로 최종 목적지를 행해 송신을 한다.14 shows the contents of retransmission because there is no response from the destination node during Rd-pkt transmission of FIG. 10 . Since Rd-pkt is not a broadcast packet, if transmission fails, the RSd table is used to reach the final destination through another path and transmit.
도 15는 언급한 업링크 테이블(RSu Table)의 구현 예이다. 무선구동기(110)는 게이트웨이(120)가 보내는 Bd-pkt을 수신하면 그 안에 들어 있는 정보들을 가지고 이 업링크 테이블(RSu Table)을 업데이트한다. 수신 패킷에는 채널 정보(gid), 시퀀스 넘버(seq), 호핑 횟수(hop), 패킷 수신 시 수신 감도(rssi), 전달자 네트워크 주소(rsu) 등의 정보가 있다. 우선 시퀀스 넘버는 수신한 패킷이 최근 것인 지의 여부를 알려주는 정보로 이 패킷을 업링크 테이블(RSu Table)을 업데이트할 때 사용할지 여부를 결정하는 데 사용한다. 그리고 호핑 넘버 및 수신 감도는 Rsu Table에 들어 있는 전달자 주소 간에 어느 것을 먼저 사용할 지에 대한 우선 순위를 정하는 데, 사용한다. 가령 rsu=123이 보낸 패킷이 hop=1인데 테이블에는 이미 rsu=123이면서 hop=2인 패킷이 들어 있다면, hop=1에 우선순위를 더 주어서 hop=1 보다 우선 순위가 높게 업링크 테이블(RSu Table)을 업데이트한다.15 is an implementation example of the aforementioned uplink table (RSu Table). When receiving the Bd-pkt from the
도 116은 게이트웨이(120)에서 관리하는 다운링크 테이블(RSd Table)에 관한 예시이다. 이 테이블에는 특정 무선구동기(110)의 네트워크 주소(IA로 표기함)와 그 엔드 노드로 패킷을 보내기 위한 목적지 주소(rsd)가 들어 있다. 이 테이블은 게이트웨이(120)가 특정 무선구동기(110)에 Bd-pkt을 보내고 그에 대한 응답 패킷을 수신했을 때 그 안의 정보를 가지고 업데이트를 진행한다.116 is an example of a downlink table (RSd Table) managed by the
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.The present invention described above is not limited by the above-described embodiments and the accompanying drawings, and it is common in the art to which the present invention pertains that various substitutions, modifications and changes can be made within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. It will be clear to those who have knowledge.
110...무선구동기 111...900MHz 로라칩
112...릴레이 113...MCU
114...전압감지부 115...전류센서
120...게이트웨이 130...메인서버
140...사용자단말 MN...메쉬네트워크
10...부하장치 20...전원소스110...
112...relay 113...MCU
114...
120...
140...user terminal MN...mesh network
10...
Claims (8)
상기 게이트웨이(120)는 부하장치(10)를 온동작시키기 위한 사용자단말(140)의 시동조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 시동제어신호를 출력하고 부하장치(10)를 오프동작시키기 위한 사용자단말(140)의 정지조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 정지제어신호를 출력하며,
상기 무선구동기(110)는, 상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 게이트웨이(120)에 신호연결되어 상기 시동제어신호 및 정지제어신호를 수신하는 900MHz 로라칩(111)과, 구동전원을 공급하는 전원소스(20)와 상기 부하장치(10)의 전원입력측 사이에 회로연결된 전원공급라인(L) 상에 배치되어 입력되는 접속동작신호 및 개방동작신호에 따라 접속동작 및 개방동작하면서 상기 전원공급라인(L)을 선택적으로 개폐하는 릴레이부(112)와, 상기 게이트웨이(120)의 시동제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력하고 상기 게이트웨이(120)의 정지제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력하는 MCU(113) 및, 상기 릴레이부(112)의 출력측과 MCU(113)의 감지신호입력단(113a) 사이에 회로연결되어 부하장치(10)의 전원입력측에 인가되는 전압에 따라 전압감지신호(High) 또는 전압미감지신호(Low)를 상기 감지신호입력단(113a)에 입력하는 전압감지부(114)를 포함하고,
상기 MCU(113)는 릴레이부(112)로 동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 입력되는 전압감지신호(High) 및 전압미감지신호(Low)에 따라 상기 부하장치(10)의 동작 상태를 판단하고 판단결과에 따라 정상시동 확인신호, 시동불량 확인신호, 정상정지 확인신호 및 정지불량 확인신호 중 어느 하나의 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)를 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 구동제어하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템.
In the agricultural smart wireless actuator control system for wirelessly controlling a plurality of load devices (10) installed in agricultural facilities for growing crops to control the cultivation environment, RS (Relay) between each other using LoRa wireless communication frequency of 900MHz band Station), forming a mesh network (MN), connected to the power input side of each load device (10), and supplying driving power to the load device (10) according to a control signal received through the mesh network (MN) a plurality of wireless actuators 110 for turning on or shutting off the driving power to turn off; and a gateway ( 120); including;
When the start operation signal of the user terminal 140 for turning the load device 10 on is received, the gateway 120 outputs a start control signal to the wireless actuator 110 and turns the load device 10 off. When the stop operation signal of the user terminal 140 is received, the stop control signal is output to the wireless actuator 110,
The wireless driver 110 is signal-connected to the gateway 120 through the mesh network (MN) to receive the start control signal and the stop control signal 900 MHz LoRa chip 111, and a power source for supplying driving power The power supply line (L) is disposed on the power supply line (L) connected in a circuit between the power input side of the load device (20) and the load device (10) and performs a connection operation and an opening operation according to an input connection operation signal and an open operation signal. ) selectively opening and closing the relay unit 112, and when a start control signal of the gateway 120 is input, a connection operation signal is output to the relay unit 112, and when a stop control signal of the gateway 120 is inputted, the relay A circuit is connected between the MCU 113 for outputting an open operation signal to the unit 112 and the output side of the relay unit 112 and the detection signal input terminal 113a of the MCU 113 to the power input side of the load device 10 . and a voltage sensing unit 114 for inputting a voltage sensing signal (High) or a non-voltage sensing signal (Low) to the sensing signal input terminal 113a according to the voltage applied to the
The MCU 113 outputs an operation signal to the relay unit 112 and then according to the voltage detection signal High and the voltage non-detection signal Low input from the voltage detection unit 114, the load device 10 determines the operation state of the , and according to the determination result, any one of a normal start confirmation signal, a start failure confirmation signal, a normal stop confirmation signal, and a stop failure confirmation signal is transmitted to the gateway 120 through the 900 MHz LoRa chip 111 Agricultural smart wireless actuator control system, characterized in that the drive control to output.
상기 무선구동기(110)는,
상기 전원공급라인(L)에 회로연결되어 상기 부하장치(10)의 전원입력측으로 인가되는 구동전원의 전류를 감지하는 전류센서(116)를 더 포함하고,
상기 MCU(113)는,
상기 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압감지신호(High)가 입력되고 상기 전류센서(116)로부터 전류감지신호(High)가 입력된 경우에만 부하장치(10)가 정상시동 상태인 것으로 판단하며,
상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 전압감지부(114)로부터 전압미감지신호(Low)가 입력되고 상기 전류센서(116)로부터 전류미감지신호(Low)가 입력된 경우에만 부하장치(10)가 정상정지 상태인 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템.
The method according to claim 1,
The wireless driver 110,
Further comprising a current sensor 116 connected to the circuit to the power supply line (L) to sense the current of the driving power applied to the power input side of the load device (10),
The MCU 113 is
After outputting the connection operation signal to the relay unit 112 , the load is only applied when a voltage sensing signal High is input from the voltage sensing unit 114 and a current sensing signal High is inputted from the current sensor 116 . It is determined that the device 10 is in a normal starting state,
After outputting an open operation signal to the relay unit 112 , when a voltage non-detection signal (Low) is inputted from the voltage sensing unit 114 and a current non-detection signal (Low) is inputted from the current sensor 116 , Agricultural smart wireless actuator control system, characterized in that only when the load device 10 is determined to be in a normal stop state.
상기 부하장치(10)는 정역회전하면서 시설하우스의 윈도우 개폐기가 개폐구동하는데 필요한 구동력을 제공하는 개폐기모터이고,
상기 전원공급라인(L)은 개폐기모터를 정방향 회전시키기 위한 정방향 극성(+.-)의 구동전원이 공급되는 제1전원라인(L1) 및, 개폐기모터를 역방향 회전시키기 위한 역방향 극성(-,+)의 구동전원이 공급되는 제2전원라인(L2)을 포함하며,
상기 릴레이부(112)는, 상기 제1전원라인(L1)에 배치되어 입력되는 정방향 접속동작신호 및 정방향 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 제1전원라인(L1)을 선택적으로 개폐하는 정방향 릴레이(118) 및, 상기 제2전원라인(L2)에 배치되어 입력되는 역방향 접속동작신호 및 역방향 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 제2전원라인(L2)을 선택적으로 개폐하는 역방향 릴레이(119)를 포함하고,
상기 MCU(113)는, 상기 게이트웨이(120)의 정방향 시동제어신호가 입력되면 정방향 릴레이(118)로 정방향 접속동작신호를 출력하고, 게이트웨이(120)의 역방향 시동제어신호가 입력되면 역방향 릴레이(119)로 역방향 접속동작신호를 출력하며, 게이트웨이(120)의 정방향 정지제어신호가 입력되면 정방향 릴레이(118)로 정방향 개방동작신호를 출력하고, 게이트웨이(120)의 역방향 정지제어신호가 입력되면 역방향 릴레이(119)로 역방향 개방동작신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템.
The method according to claim 1,
The load device 10 is a switch motor that provides a driving force required to open and close the window switch of the facility house while rotating forward and reverse,
The power supply line (L) is a first power line (L1) to which driving power of the forward polarity (+.-) is supplied for rotating the switch motor in the forward direction, and the reverse polarity (-, +) for rotating the switch motor in the reverse direction. ) including a second power line (L2) to which the driving power is supplied,
The relay unit 112 is disposed on the first power line L1 and selectively opens and closes the first power line L1 while performing a connection operation or an opening operation according to the forward connection operation signal and the forward opening operation signal input and a forward relay 118 that selectively opens and closes the second power line L2 while performing a connection operation or an opening operation according to a reverse connection operation signal and a reverse opening operation signal disposed on the second power line L2 and input and a reverse relay 119 to
The MCU 113 outputs a forward connection operation signal to the forward relay 118 when the forward start control signal of the gateway 120 is input, and when the reverse start control signal of the gateway 120 is input, the reverse relay 119 ) to output a reverse connection operation signal, and when a forward stop control signal of the gateway 120 is input, a forward open operation signal is output to the forward relay 118, and when a reverse stop control signal of the gateway 120 is input, a reverse relay Agricultural smart wireless actuator control system, characterized in that outputting a reverse open operation signal to (119).
상기 MCU(113)는,
상기 게이트웨이(120)의 제어신호가 수신되면 상기 정방향 릴레이(118)와 역방향 릴레이(119)로 각각 개방동작신호를 출력하여 상기 제1전원라인(L1) 및 제2전원라인(L2)이 모두 개방되면서 개폐기모터가 정지되도록 한 상태에서,
수신된 제어신호가 정방향 동작제어신호이면 상기 정방향 릴레이(118)로 정방향 접속동작신호를 출력하며,
수신된 제어신호가 역방향 동작제어신호이면 상기 역방향 릴레이(119)로 역방향 접속동작신호를 출력하고,
수신된 제어신호가 정방향 정지제어신호이면 상기 정방향 릴레이(118)로 정방향 개방동작신호를 출력하며,
수신된 제어신호가 역방향 정지제어신호이면 상기 역방향 릴레이(119)로 역방향 개방동작신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템.
5. The method according to claim 4,
The MCU 113 is
When the control signal of the gateway 120 is received, the first power line L1 and the second power line L2 are both opened by outputting an open operation signal to the forward relay 118 and the reverse relay 119, respectively. In the state that the switch motor is stopped while
If the received control signal is a forward operation control signal, the forward connection operation signal is output to the forward relay 118,
If the received control signal is a reverse operation control signal, the reverse connection operation signal is output to the reverse relay 119,
If the received control signal is a forward stop control signal, a forward open operation signal is output to the forward relay 118,
If the received control signal is a reverse stop control signal, the agricultural smart wireless actuator control system, characterized in that outputting a reverse opening operation signal to the reverse relay (119).
상기 게이트웨이(120)는 부하장치(10)를 온동작시키기 위한 사용자단말(140)의 시동조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 시동제어신호를 출력하고 부하장치(10)를 오프동작시키기 위한 사용자단말(140)의 정지조작신호가 수신되면 무선구동기(110)로 정지제어신호를 출력하며,
상기 무선구동기(110)는,
상기 메쉬네트워크(MN)를 통해 게이트웨이(120)에 신호연결되어 상기 시동제어신호 및 정지제어신호를 수신하는 900MHz 로라칩(111)과,
구동전원을 공급하는 전원소스(20)와 상기 부하장치(10)의 전원입력측 사이에 회로연결된 전원공급라인(L) 상에 배치되어 입력되는 접속동작신호 및 개방동작신호에 따라 접속동작 또는 개방동작하면서 상기 전원공급라인(L)을 선택적으로 개폐하는 릴레이부(112)와,
상기 게이트웨이(120)의 시동제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 접속동작시키기 위한 접속동작신호를 출력하고 게이트웨이(120)의 정지제어신호가 입력되면 릴레이부(112)로 개방동작시키기 위한 개방동작신호를 출력하는 MCU(113)와,
상기 전원공급라인(L) 상에서 릴레이부(112)의 출력측과 MCU(113)의 ADC입력단(113b) 사이에 병렬로 회로연결되어 릴레이부(112)로부터 출력되는 구동전원의 전압값이 상기 MCU(113)에서 인식 가능한 전압레벨로 조절되어 상기 ADC입력단(113b)에 입력되도록 하는 제1저항(R1) 및 제2저항(R3)을 포함하는 전압감지부(114) 및,
상기 릴레이부(112)의 출력측에 직렬로 회로연결되어 릴레이부(112)로부터 출력되는 구동전원의 전압값에 미세 전압강하가 발생하도록 하는 션트저항(R3)을 포함하고,
상기 MCU(113)는,
상기 릴레이부(112)가 온동작한 상태에서 부하장치(10)가 구동될 때 상기 ADC입력단(113b)에 입력되는 구동전원의 전압값으로 설정된 부하전압 기준값 및, 상기 릴레이부(112)가 온동작한 상태에서 부하장치(10)가 구동되지 않을 때 상기 ADC입력단(113b)에 입력되는 구동전원의 전압값으로 설정된 무부하전압 기준값이 각각 저장되고,
상기 릴레이부(112)로 접속동작신호를 출력한 후 상기 ADC입력단(113b)으로 입력되는 전압값을 측정하여 측정전압값이 상기 부하전압 기준값에 대응되면 상기 부하장치(10)가 정상시동된 것으로 판단하여 정상시동 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하고, 상기 측정전압값이 상기 무부하전압 기준값에 대응되면 상기 부하장치(10)의 시동동작이 불량한 것으로 판단하여 불량시동 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하며,
상기 릴레이부(112)로 개방동작신호를 출력한 후 상기 ADC입력단(113b)으로 입력되는 전압값을 측정하여 측정전압값이 0 전위이면 상기 부하장치(10)가 정상정지된 것으로 판단하여 정상정지 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하고, 상기 측정전압값이 0 전위를 초과하면 상기 부하장치(10)의 정지동작이 불량한 것으로 판단하여 불량정지 확인불량된 것으로 판단하여 정지불량 확인신호가 상기 900MHz 로라칩(111)을 통해 게이트웨이(120)로 출력되도록 하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템.
The method according to claim 1,
When the start operation signal of the user terminal 140 for turning the load device 10 on is received, the gateway 120 outputs a start control signal to the wireless actuator 110 and turns the load device 10 off. When the stop operation signal of the user terminal 140 is received, the stop control signal is output to the wireless actuator 110,
The wireless driver 110,
A 900 MHz LoRa chip 111 that is signal-connected to the gateway 120 through the mesh network (MN) to receive the start control signal and the stop control signal;
It is disposed on a power supply line (L) that is connected in a circuit between the power source 20 for supplying driving power and the power input side of the load device 10 and performs a connection operation or an opening operation according to an input connection operation signal and an opening operation signal. A relay unit 112 for selectively opening and closing the power supply line (L) while
When the start control signal of the gateway 120 is input, the relay unit 112 outputs a connection operation signal for connection operation, and when a stop control signal of the gateway 120 is input, the relay unit 112 opens for opening operation. MCU 113 for outputting an operation signal;
The voltage value of the driving power output from the relay unit 112 is connected in parallel between the output side of the relay unit 112 and the ADC input terminal 113b of the MCU 113 on the power supply line L. A voltage sensing unit 114 including a first resistor R1 and a second resistor R3 that is adjusted to a voltage level recognizable in 113) to be input to the ADC input terminal 113b, and;
and a shunt resistor R3 that is connected in series to the output side of the relay unit 112 and causes a minute voltage drop to occur in the voltage value of the driving power output from the relay unit 112,
The MCU 113 is
When the load device 10 is driven in a state in which the relay unit 112 is turned on, the load voltage reference value set as the voltage value of the driving power input to the ADC input terminal 113b and the relay unit 112 are turned on When the load device 10 is not driven in the operating state, the no-load voltage reference value set as the voltage value of the driving power input to the ADC input terminal 113b is stored, respectively,
After outputting a connection operation signal to the relay unit 112, a voltage value input to the ADC input terminal 113b is measured, and when the measured voltage value corresponds to the load voltage reference value, the load device 10 is considered to have started normally. It is determined that a normal start confirmation signal is output to the gateway 120 through the 900 MHz LoRa chip 111. If the measured voltage value corresponds to the no-load voltage reference value, it is determined that the starting operation of the load device 10 is poor. so that the bad start confirmation signal is output to the gateway 120 through the 900 MHz LoRa chip 111,
After outputting an open operation signal to the relay unit 112, the voltage value input to the ADC input terminal 113b is measured. If the measured voltage value is 0 potential, it is determined that the load device 10 is normally stopped A confirmation signal is output to the gateway 120 through the 900 MHz LoRa chip 111, and when the measured voltage value exceeds the zero potential, it is determined that the stop operation of the load device 10 is bad, and the bad stop confirmation is poor. Agricultural smart wireless actuator control system, characterized in that it is determined that the stop failure confirmation signal is output to the gateway 120 through the 900 MHz LoRa chip 111.
상기 게이트웨이(120)로부터 특정 무선구동기(110,RS9)를 구동제어하기 위한 제어신호(Bd-pkt)가 방송전파 형태로 무선출력되면,
상기 제어신호(Bd-pkt)를 수신한 주변의 무선구동기(110,RSn)는 제어신호(Bd-pkt)의 패킷에 포함된 최종 어드레스를 체크하여 해당 무선구동기(110,RSn)의 어드레스이면 접수하고 해당 무선구동기(110)의 어드레스가 아니면 설정된 백오프(Back Off) 시간 후에 패킷 내부의 홉(Hop)수를 증가시켜 방송전파 형태로 주변의 다른 무선구동기(110,RSm)로 전달하며,
상기 제어신호(Bd-pkt)를 수신한 특정 무선구동기(110,RS9)는 수신된 제어신호(Bd-pkt)에 포함된 채널정보, 시퀀스넘버, 홉수, 수신강도 및 전달자 어드레스를 포함하는 송신노드정보를 업링크 테이블(RSu Table)에 업데이트하고, 업데이트된 업링크 테이블를 이용하여 게이트웨이(120)를 목적지로 하는 응답신호(Ru-pkt)를 지정경로 전송형태로 무선출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템.
The method according to claim 1,
When the control signal (Bd-pkt) for driving and controlling the specific wireless actuators 110 and RS9 from the gateway 120 is wirelessly output in the form of broadcast radio waves,
Upon receiving the control signal Bd-pkt, the neighboring wireless drivers 110, RSn check the final address included in the packet of the control signal Bd-pkt, and accept the address of the corresponding wireless driver 110, RSn. And if it is not the address of the corresponding wireless driver 110, the number of hops inside the packet is increased after a set back-off time and transmitted to other nearby wireless drivers 110, RSm in the form of broadcast radio waves,
The specific radio driver 110 and RS9 that has received the control signal Bd-pkt is a transmission node including channel information, sequence number, hop number, reception strength and forwarder address included in the received control signal Bd-pkt. Agricultural smart, characterized in that the information is updated in the uplink table (RSu Table), and a response signal (Ru-pkt) destined for the gateway 120 is wirelessly output in a designated path transmission form using the updated uplink table Wireless actuator control system.
상기 게이트웨이(120)는,
모든 무선구동기(110)를 최종 어드레스로 하는 다운링크 업데이트용 제어신호(Bd-pkt)를 방송전파 형태로 무선출력하고,
상기 다운링크 업데이트용 제어신호(Bd-pkt)의 수신에 대한 응답으로 각 무선구동기(110)로부터 수신되는 응답신호(Ru-pkt)에 포함된 채널정보, 시퀀스넘버, 네트워크 어드레스 및 목적지 어드레스를 포함하는 다운링크 테이블(RSd Table)을 생성하고, 이후 각 무선구동기(110)로 제어신호(Bd-pkt)를 전송할 때 상기 다운링크 테이블을 이용하여 지정경로 전송형태로 해당 제어신호(Bd-pkt)를 무선출력하는 것을 특징으로 하는 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템.8. The method of claim 7,
The gateway 120,
A control signal (Bd-pkt) for downlink update having all the wireless drivers 110 as the final address is wirelessly output in the form of broadcast radio waves,
Channel information, sequence number, network address and destination address included in the response signal Ru-pkt received from each wireless driver 110 in response to the reception of the downlink update control signal Bd-pkt. After generating a downlink table (RSd Table), and then when transmitting the control signal (Bd-pkt) to each radio driver 110, the corresponding control signal (Bd-pkt) in a designated path transmission form using the downlink table Agricultural smart wireless actuator control system, characterized in that the wireless output.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220026317A KR102414063B1 (en) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | Smart wireless actuator control system for agriculture |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220026317A KR102414063B1 (en) | 2022-02-28 | 2022-02-28 | Smart wireless actuator control system for agriculture |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102414063B1 true KR102414063B1 (en) | 2022-06-28 |
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|---|---|
| KR (1) | KR102414063B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102606968B1 (en) * | 2022-11-04 | 2023-11-29 | 이동휘 | Integrated control system, device, and method thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR20170012815A (en) * | 2015-07-24 | 2017-02-03 | (주)유비엔 | Distributed network system for automatizing agriculture, fishery, and livestock facilities |
| KR20190035978A (en) * | 2017-09-25 | 2019-04-04 | 농업회사법인 씨드림 주식회사 | Farm cloud sever and multiplex environment controller for greenhouse |
| KR102204417B1 (en) | 2020-05-11 | 2021-01-18 | (주)오리오르 | System and method for contolling smart farms in open field and computer program for the same |
-
2022
- 2022-02-28 KR KR1020220026317A patent/KR102414063B1/en active IP Right Grant
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