KR102443612B1 - Hplc를 이용한 스마트환경 고장진단 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Hplc를 이용한 스마트환경 고장진단 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 HPLC를 이용한 스마트환경 고장진단 시스템에 관한 것으로, 좀 더 자세하게는 데이터 패킷과 전력을 동일한 전력선을 통하여 동시에 송신하는 스마트환경 고장진단 시스템이 관한 것이다. 스마트환경 고장진단 시스템은 데이터 패킷 및 전력을 송신하는 송신 유닛 및 스마트환경에 설치된 직류 부하를 포함하며, 상기 송신 유닛으로부터 수신된 데이터 패킷 및 전력에 기초하여 상기 직류 부하를 제어하는 적어도 하나의 수신 유닛을 포함하며, 상기 송신 유닛은 상기 데이터 패킷에 기초하여 상기 전력의 극성을 스위칭함으로써, 상기 데이터 패킷과 상기 전력을 동일한 전력선을 통하여 동시에 송신하고, 상기 수신 유닛은 상기 데이터 패킷에 기초하여 상기 직류 부하에 대한 테스트 동작을 수행한다.

Description

HPLC를 이용한 스마트환경 고장진단 시스템 및 그 방법{SMART ENVIRONMENT FAULT DIAGNOSIS SYSTEM USING HPLC AND METHOD THEREOF}
본 발명은 HPLC를 이용한 스마트환경 고장진단 시스템에 관한 것으로, 더 자세하게는 데이터 패킷과 전력을 동일한 전력선을 통하여 동시에 송신하는 스마트환경 고장진단 시스템이 관한 것이다.
스마트환경(smartX)이란　스마트팜,　스마트홈,　스마트팩토리,　스마트시티등으로　통칭되는　사용자　또는　거주자의　편의와　에너지　효율등　경제적　이익을　주기위한　정보통신(ICT)　환경을　말한다.
스마트환경의　대표적인　예인　스마트팜의　예를　들어　설명한다. 최근 정부의 영농 기술 선진화 기조 아래, 농업기술에 대한 연구개발이 활발해지고 있다. 이에 맞추어, 수많은 스마트환경이 개발 및 구축되고 있으며, 이러한 스마트환경은 기존 온실과 달리 다양한 종류의 센서와 농장설비 및 그를 제어하기 위한 운영 프로그램을 통해 작물의 성장을 관리할 수 있다.
그러나 우리 농촌은 논밭 중심의 전통적인 농가의 영농 환경이 악화됨에 따라 고소득 작물의 안정적인 재배가 가능한 비닐하우스의 보급이 급증하는 추세이나 상대적으로 스마트환경의 보급은 성장세가 주춤하고 있는 실정이다.
최근 농가를 상대로 실시한 설문조사 결과에 의하면 스마트환경 보급에 있어 주된 장애 요인은 높은 시설비 부담, 설치 업체의 사후관리 미흡, 잦은 고장 및 관리기술 미흡 등의 문제점이 나타나고 있다.
따라서, 스마트환경의 보급 확대를 위해서는 열악한 비닐하우스 환경에서 장기간 견딜 수 있는 고신뢰성의 센서와 시스템 개발이 중요하고 높은 시설비 부담을 낮출 수 있는 방안이 필요하다.
또한, 스마트 팜의 구동 모듈은 대부분 모터를 이용하여 시설 구동을 하게 된다. 이때, 모터 구동시 이상 과전류가 흐를 경우 과전류로 인해 모터 부하의 파손 또는 화재가 발생 될 수 있는 문제점이 있다.
본 출원은 데이터 패킷과 전력을 동일한 전력선을 통하여 동시에 송신하고, 스마트환경의 고장을 진단하는 스마트환경 고장진단 시스템 및 그 방법을 개발하는데 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 스마트환경 고장진단 시스템은 데이터 패킷 및 전력을 송신하는 송신 유닛 및 스마트환경에 설치된 직류 부하를 포함하며, 상기 송신 유닛으로부터 수신된 데이터 패킷 및 전력에 기초하여 상기 직류 부하를 제어하는 적어도 하나의 수신 유닛을 포함하며, 상기 송신 유닛은 상기 데이터 패킷에 기초하여 상기 전력의 극성을 스위칭함으로써, 상기 데이터 패킷과 상기 전력을 동일한 전력선을 통하여 동시에 송신하고, 상기 수신 유닛은 상기 데이터 패킷에 기초하여 상기 직류 부하에 대한 테스트 동작을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수신 유닛은, 상기 송신 유닛으로부터 극성이 스위칭하는 전력을 수신하는 수신부, 상기 수신된 전력의 극성 스위칭 패턴에 기초하여, 상기 데이터 패킷에 포함된 정보를 추출하는 정보 추출부, 상기 데이터 패킷에 포함된 정보에 기초하여, 상기 스마트환경에 설치된 상기 직류 부하를 제어하는 수신측 제어부 및 상기 데이터 패킷에 포함된 고장 진단 명령에 기초하여, 상기 직류 부하에 대한 테스트 동작을 수행하는 고장 진단부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고장 진단 명령에 기초하여, 화재, 진동, 전압, 전류, 단선, 및 단락의 원인 및 고장의 시기 중 적어도 하나의 정보를 획득하기 위한 블랙 박스를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 고장 진단 명령에 기초하여, 사용자에게 고장 사실을 알리기 위한 알람부를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 직류 부하의 단선으로 인한 고장을 탐지하고, 일정 전류를 제공하여 상기 송신 유닛이 상기 일정 전류를 감지하도록 하는 더미 부하부를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 송신 유닛은, 적어도 하나의 수신 유닛에 대한 식별 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하는 패킷 생성부, 전력을 생성하는 직류 전력 전원 및 상기 직류 전력 전원으로부터 상기 전력을 수신하고, 상기 패킷 생성부로부터 상기 데이터 패킷을 수신하며, 상기 수신된 데이터 패킷 및 상기 수신된 전력을 상기 스마트환경측의 수신 유닛으로 전송하는 전송부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 스마트환경 고장진단 시스템의 동작방법에 있어서, 송신 유닛이 데이터 패킷 및 전력을 송신하는 단계 및 적어도 하나의 수신 유닛이 스마트환경에 설치된 직류 부하를 포함하며, 상기 송신 유닛으로부터 수신된 데이터 패킷 및 전력에 기초하여 상기 직류 부하를 제어하는 단계 포함하며, 상기 송신 유닛은 상기 데이터 패킷에 기초하여 상기 전력의 극성을 스위칭함으로써, 상기 데이터 패킷과 상기 전력을 동일한 전력선을 통하여 동시에 송신하고, 상기 수신 유닛은 상기 데이터 패킷에 기초하여 상기 직류 부하에 대한 테스트 동작을 수행한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 수신 유닛이 상기 직류 부하를 제어하는 단계는, 수신부가 상기 송신 유닛으로부터 극성이 스위칭하는 전력을 수신하는 단계, 정보 추출부가 상기 수신된 전력의 극성 스위칭 패턴에 기초하여, 상기 데이터 패킷에 포함된 정보를 추출하는 단계, 수신측 제어부가 상기 데이터 패킷에 포함된 정보에 기초하여, 상기 스마트환경에 설치된 상기 직류 부하를 제어하는 단계 및 고장 진단부가 상기 데이터 패킷에 포함된 고장 진단 명령에 기초하여, 상기 직류 부하에 대한 테스트 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 알람부가 상기 고장 진단 명령에 기초하여, 사용자에게 고장 사실을 알리는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 송신 유닛이 데이터 패킷 및 전력을 송신하는 단계는, 패킷 생성부가 적어도 하나의 수신 유닛에 대한 식별 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하는 단계, 직류 전력 전원이 전력을 생성하는 단계 및 전송부가 상기 직류 전력 전원으로부터 상기 전력을 수신하고, 상기 패킷 생성부로부터 상기 데이터 패킷을 수신하며, 상기 수신된 데이터 패킷 및 상기 수신된 전력을 상기 스마트환경측의 수신 유닛으로 전송하는 단계를 포함한다.
본 출원의 일 실시예에 따른 스마트환경 고장진단 시스템은 전력과 데이터 패킷을 동일한 전력선을 통하여 동시에 송신함으로써, 외부 노이즈에 강하고 경제적으로 구현이 가능함과 동시에 대전력의 전송이 가능하도록 할 수 있다.
본 출원의 일 실시예에 따른 스마트환경 고장진단 시스템은 직류 부하에 흐르는 과전류를 감지하고, 직류 부하에 인가되는 전원을 차단함으로써 과전류에 의해 부하가 파손되거나 과부하로 인한 화재를 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트환경 고장진단 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 박스를 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알람부를 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 더미 부하부를 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 수신 유닛을 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트환경 고장진단 시스템의 동작방법을 도시한 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 개시를 설명한다. 본 개시는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들이 도면에 예시되고 관련된 상세한 설명이 기재되어 있다. 그러나, 이는 본 개시를 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 개시의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경 및/또는 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면의 설명과 관련하여, 유사한 구성요소에 대해서는 유사한 참조 부호가 사용되었다.
본 개시에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 개시를 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 개시가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 개시에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트환경 고장진단 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1을 참조하면, 스마트환경 고장진단 시스템(10)은 송신 유닛 및 수신 유닛을 포함한다. 도 1에서 점선 화살표는 정보(데이터)의 전달을 나타내고, 파선 화살표는 전력의 전달을 나타내며, 실선 화살표는 정보와 전력이 함께 전달됨을 나타낸다.
스마트환경(smartX)이란　스마트팜,　스마트홈,　스마트팩토리,　스마트시티등으로　통칭되는　사용자　또는　거주자의　편의와　에너지　효율등　경제적　이익을　주기위한　정보통신(ICT)　환경을　말한다.
송신 유닛(100)은 데이터 패킷 및 전력을 송신한다. 송신 유닛(100)은 패킷 생성부(120), 직류 전력 전원(140), 전송부(160), 및 송신측 제어부(180)를 포함할 수 있다.
패킷 생성부(120)는 적어도 하나의 수신 유닛(200)에 대한 식별 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성한다. 식별 정보는 직류 부하(280) 각각의 ID 정보 또는 데이터 패킷의 전송 정보 일 수 있다. 패킷 생성부(120)는 수신 유닛(200)에 전송하고자 하는 정보를 수신하여 전송부(160)에 전달한다. 전송부(160)는 외부에서 입력 받거나 또는 시스템이 알고 있는 정보를 외부로 전달하는 인터페이스의 역할을 수행하면서 수신된 외부 정보에 따르거나 이를 처리하여 수신측으로 전달할 식별 ID 정보 혹은 데이터 패킷의 전송 정보를 생성한다.
패킷 생성부(120)는 수신 유닛(200)에 전송하고자 하는 식별 ID 정보 외에도 전달하고자 하는 정보의 종류, 프로토콜 타입에 따라 그 길이 및 구조가 다른 패킷을 생성한다. 즉, 패킷 생성부(120)는 외부의 통신시스템과 계층적으로 직접 또는 게이트웨이를 거쳐서 연결되고 TCP/IP와 같은 인터넷 통신이나 OneM2M, OCF(Open Connectivity Foundation)과 같은 오픈 플랫폼의 IoT 수직서비스(Vertical Service)의 네트워크계층(Network Layer)과 계층적으로 연결되어 정보를 교류할 수 있다.
직류 전력 전원(140)은 전력을 생성한다. 직류 전력 전원(140)은 전송부(160)에 직류 전력을 공급하는 전원으로서, 직류 전원 공급 장치, 배터리 등이 이에 해당할 수 있다.
전송부(160)는 직류 전력 전원(140)으로부터 전력을 수신하고, 패킷 생성부(120)로부터 데이터 패킷을 수신한다. 전송부(160)는 수신된 전력과 데이터 패킷을 스마트환경 측의 수신 유닛(200)으로 전송한다. 전송부(160)는 데이터 패킷에 기초하여 상기 전력의 극성을 스위칭함으로써, 상기 데이터 패킷과 상기 전력을 동일한 전력선을 통하여 동시에 송신할 수 있다.
여기서　극성이란　전원장치에서　직류부하로　연결되는　두　전선에서　한　쪽의　전위가　다른　쪽보다　더　높은　것과　그　반대인　것의　두　극성을　말한다.
송신측 제어부(180)는 션트 저항에 과전류가 흐르는 경우, 선로가 단락이 된 경우로 판단하여 스위칭 극성 출력을 정지시키고 선로에 문제가 발생하였음을 알릴 수 있다. 특정 시간에 내부 또는 외부의 요청에 따라 선로에 연결된 각 부하의 반응 여부를 전류센서(Current Sensor)로 모니터링함으로써 각 부하의 고장 유무를 판별할 수 있으며, 판별 결과에 따라 실시간으로 조치를 취하도록 할 수 있다. 즉, 션트 저항에 흐르는 전류값이 검출되지 않는 경우 수신측의 부하가 개방(Open)되었거나 수신측 제어부(260)가 고장되었음이 예상될 수 있고, 션트 저항에 흐르는 전류값이 기 설정된 값보다 큰 경우 수신측의 부하가 단락(Short)되었거나 수신측 제어부(260)가 고장되었음이 예상될 수 있다.
다시 말해서, 송신 유닛(100)은 직류 전력 전원(140)이 전송부(160)에 전력을 전달한다. 송신측 제어부(180)는 패킷 생성부(120)에 제어 신호를 전송하고, 패킷 생성부(120)는 수신된 제어 신호에 기반하여 패킷을 생성하여 전송부(160)에 전달한다.
수신 유닛(200)은 스마트환경에 설치된 직류 부하(280)를 포함하며, 상기 송신 유닛(100)으로부터 수신된 데이터 패킷 및 전력에 기초하여 상기 직류 부하(280)를 제어한다. 또한 수신 유닛(200)은 데이터 패킷에 기초하여 직류 부하(280)의 고장 여부를 판단하기 위한 테스트 동작을 수행한다. 수신 유닛(200)은 수신부, 정보 추출부, 수신측 제어부, 고장 진단부(270) 및 직류 부하(280)를 포함할 수 있다.
수신부는 송신 유닛(100)으로부터 극성이 스위칭하는 전력을 수신한다. 수신부는 수신측을 식별하거나 수신측에 연결된 부하를 식별하는 식별 ID를 입력받아 저장하고 있고, 자신의 ID에 해당하는 통신 패킷이 수신되면 그 데이터를 복호하여 데이터로 사용한다.
정보 추출부는 수신된 전력의 극성 스위칭 패턴에 기초하여, 데이터 패킷에 포함된 정보를 추출한다. 수신부에 의해 수신된 전력의 극성 또는 그 극성이 스위칭하는 패턴으로부터 디지털 값을 추출한다. 추출된 디지털 값들을 통해 송신 유닛(100)으로부터 전달된 정보를 복원한다.
수신측 제어부는 데이터 패킷에 포함된 정보에 기초하여, 스마트환경에 설치된 직류 부하(280)를 제어한다.
고장 진단부(270)는 데이터 패킷에 포함된 고장 진단 명령에 기초하여 직류 부하(280)에 대한 테스트 동작을 수행한다. 고장 진단부(270)는 직류 부하(280)에 대한 화재, 진동, 전압 및/또는 전류 및 고장의 원인 중 가장 많은 비중을 차지하는 단선 또는 단락 중 적어도 하나의 고장관련정보를 근거리 무선통신(NFC), 유선통신 및/또는 전력선 통신(PLC) 중 어느 하나를 이용하여 주기적 또는 실시간으로 제공받을 수 있다.
또한, 고장 진단부(270)는 전송된 직류 부하(280)의 적어도 하나의 지점에 대한 화재, 진동, 전압 및/또는 전류 및 고장의 원인 중 가장 많은 비중을 차지하는 단선 또는 단락 중 적어도 하나의 고장관련정보를 제공받아 이를 바탕으로 기설정된 화재 정상값, 진동 정상값, 전압 정상값 및 전류 정상값 중 적어도 하나의 범위를 초과하는 경우, 해당 전기설비의 지점을 고장상태로 진단할 수 있다. 기설정된 화재 정상값, 진동 정상값, 전압 정상값 및 전류 정상값의 범위는 한 개의 값일 수도 있고, 복수 개의 값일 수도 있다.
예를 들어, 고장 진단부(270)는 검출된 전류값이 기설정된 전류 정상값 범위에 해당되지 않을 경우, 직류 부하(280) 전원을 차단할 수 있다. 이는 직류 부하(280)의 이상전류로 인해 고장이 발생할 경우를 사전에 미리 방지할 수 있다.
고장 진단부(270)는 직류 부하(280)의 고장 여부를 감지하여 관리자에게 알리기 위한 것이다. 예를 들어, 제1온도센서에서 측정된 온도가 설정된 온도범위를 초과한 상태로 일정 시간 지속되는 경우 고장상태로 판정하며, 관리자 단말기로 메시지를 송출할 수 있다. 고장 진단부(270)는 제1온도센서뿐만 아니라, 제2온도센서로부터 측정된 온도 정보를 직접 수신하도록 되어 있어 제1온도센서 또는 제2온도센서 둘 중 어느 하나에 고장이 발생하는 경우라도 스마트팜 내부의 온도변화를 감지할 수 있어 감지 신뢰성을 높일 수 있다.
직류 부하(280)는 LED　소자,　모터,　솔레노이드,　계전기,　전동밸브,　전열기　등　직류전력을　사용하는　것으로서　직류　가전의　가정용　전기기기,　정보기기까지　포함한다. 개폐기, 조명, 관수 펌프, 및 환풍기와 같은 스마트환경의 환경을 조절하거나 작업하는 장치일 수 있다. 스마트팩토리의　경우　작업공정의　공작기계이거나　공조기,　항습장치,　환기장치,　조명등　공장의　환경　또는　실험실　환경을　조절하는　장치일　수　있다.　스마트시티의　경우　가로등　조명,　교통신호등,　교통유도등,　시민들을　위한　정보표시　장치,　보안을　위한　CCTV등　보안　장비,　공공시설물의 관리를　위한　장치등　다양하다. 직류 부하(280)는 수신측 제어부로부터 전달된 제어신호에 기초하여 작동된다. 또한, 고장 진단부(270)의 신호에 기초하여 고장 여부를 파악할 수 있다. 직류 부하(280)는 추가적인 전원 장치 없이 송신 유닛(100)에서 전달받은 전원으로 작동되므로, 회로를 간소화시킬 수 있다.
다시 말해, 수신 유닛(200)은 송신 유닛(100)으로부터 전력 및 데이터를 수신받는다. 수신 받은 전력은 수신부로부터 직류 부하(280), 수신측 제어부 및 정보 추출부에 전달된다. 또한, 수신 받은 데이터는 정보 추출에 전달된다. 정보 추출부는 데이터로부터 정보를 추출하여 수신측 제어부에 전달한다. 수신측 제어부는 전달받은 정보에 기반하여 제어신호를 생성한다. 고장 진단부(270)는 전달된 고장 진단 명령에 기초하여 직류 부하(280)에 대한 테스트 동작을 수행하여 직류 부하(280)의 고장 여부를 판단한다. 직류 부하(280)는 생성된 제어신호에 기초하여 작동된다.
본 발명의 스마트팜에서의 일 실시예에 있어서, 직류 부하(280)는 비닐하우스의 난방을 위한 난방기가 포함될 수 있다. 수신측 제어부(260)는 난방기와 연동하여 난방기의 동작을 제어할 수 있도록 되어 있다. 일 예로, 기 설정된 온도보다 비닐하우스 내부의 온도가 낮은 경우에는 난방기를 작동시켜 비닐하우스 내부의 온도를 상승시키고, 비닐하우스 내부의 온도가 높은 경우에는 난방기의 가동을 중지시키고 개폐기를 개방되게 함으로써 비닐하우스 내부의 온도를 설정된 온도로 하강시키도록 한다.
본　발명의　스마트홈에서의　일　실시예에　있어서,　직류　부하(280)는　실내　온도,　습도,　공기　청정기의　유해　공기질을　다루는　공조기일　수　있다.
본　발명의　스마트팩토리의　일　실시예에　있어서,　직류　부하(280)는　공작기계　또는　공작기계의　특정　부위의　동작　상태,　회전속도,　회전각도,　회전량,　변위,　챔버의　온도,습도,　기체의　성분　농도등　다양하다.
본　발명의　스마트시티의　일　실시예에　있어서,　직류　부하(280)은　가로등,　교통신호등,　교통　유도등,　안전등,　시민에게　정보를　전달하는　표시장치,　CCTV등　보안장치,　공공시설의　원격　관리장치등　다양하다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 블랙 박스를 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 2를 참조하면, 스마트환경 고장진단 시스템(10)은 블랙 박스(291)를 더 포함할 수 있다. 블랙 박스(291)는 수신 유닛에 포함되며, 직류 부하(280)의 고장이 감지될 경우에, 고장 히스토리를 저장할 수 있다. 따라서, 블랙 박스(291)는 고장 히스토리가 누적됨으로써 더 정확하게 고장관련정보를 획득할 수 있다. 고장 진단부(270)에서 직류 부하(280)가 고장으로 판단 될 경우, 직류 부하(280)의 고장의 원인 및 고장의 시기 중 적어도 하나의 정보를 획득할 수 있다.
예를 들어, 개폐기가 열려야하는 경우에 열리지 않았다면, 블랙 박스(291)는 사용자가 개폐기가 언제 안열렸는지를 확인할 수 있도록 고장정보를 제공할 수 있다. 또한, 이후에 같은 상황이 발생할 경우, 누적된 고장 히스토리를 통해 정확한 고장 정보를 획득할 수 있다.
블랙 박스(291)는 미리 설정된 감시지역을 촬영하는 것으로서, 회전형일 수도 있고 복수 개일 수도 있다. 블랙 박스(291)는 스마트환경 내의 도난을 방지하고, 즉각적 상황 판단이 가능하며, 도난 사건 발생 시 범인의 검거에 도움을 줄 수 있다.
블랙 박스(291)는 실시간으로 스마트환경을 촬영하고, 촬영한 영상을 선입선출 방식으로 저장하되, 촬영 영상이 촬영된 시점과 함께 저장할 수 있도록 메모리를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 알람부(293)를 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 3을 참조하면, 스마트환경 고장진단 시스템(10)은 알람부(293)를 더 포함할 수 있다. 알람부(293)는 수신 유닛에 포함되며, 고장 진단 명령에 기초하여 사용자에게 고장 사실을 알릴 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말에 알람을 전송하거나, 지정된 오디오 파일을 재생시킬 수 있다. 또한, 온실 내에 조명을 설치하여 조명 또는 LED 램프로 신호를 제공할 수 있다. 스피커를 통해 특정 신호음 및 경보음을 반복적으로 송출할 수 있다.
예를 들어, 고장 진단부(270)에서 제1 개폐기가 고장났다고 판단될 경우에는 사용자 단말에 제1 개폐기가 고장났다는 메세지를 전송할 수 있다. 또는, 지정된 오디오 파일을 재생시켜 스마트환경 내의 고장이 발생했다는 것을 알릴 수 있다. 다른 방법으로는, 개폐기가 고장났을 경우에는 설치된 조명을 1초 간격으로 on/off 시키고, 관수 장치가 고장났을 경우에는 설치된 조명을 3초 간격으로 on/off 시켜 고장 여부를 사용자에게 알릴 수 있다.
일 실시예에 있어서, 알람부(293)는 고장 진단부(270)에서 검출된 전류값이 기설정된 전류 정상값 범위에 해당되지 않을 경우, 직류 부하(280) 전원을 차단하고, 사용자에게 알릴 수 있다.
일 실시예에 있어서, 알람부(293)는 비닐하우스 또는 보온덮개에 이물질이 끼는 경우 개폐기의 작동을 즉시 정지시킴과 아울러 작물재배자 또는 관리자에게 경보음 또는 문자로 알림으로써 이상발생에 대한 즉각적인 조치를 취할 수 있도록 한다. 따라서, 비닐하우스 또는 보온덮개의 손상으로 인한 경제적 손실을 미연에 방지함은 물론 이상발생에 대한 즉각적인 조치로 작물의 재배환경을 적절히 유지할 수 있게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 더미 부하부(295)를 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 4를 참조하면, 스마트환경 고장진단 시스템(10)은 더미 부하부(295)를 더 포함할 수 있다. 더미 부하부(295)는 직류 부하(280)로 연결된 전력선이 단선된 경우, 직류 부하(280)에 전류가 흐르지 않을 경우를 대비하여 수신 유닛에 포함될 수 있다. 직류 부하(280)에 전류가 흐르지 않는 경우, 스위칭 동작을 통하여 직류 부하(280)로의 전류 공급을 차단하고, 더미 부하부(295)로 전류를 공급한다.
더미 부하부(295)는 일정 전류를 흘리고 송신 측에서 이를 감지하는 정보 전달의 역할을 할 수 있다.
따라서, 더미 부하부(295)에 전류가 흐르게 될 경우에, 직류 부하(280)에 단선으로 인한 고장이 있다고 판단할 수 있다. 더미 부하부(295)는 직류 부하(280)가 고장 났을 경우, 직류 부하(280)에 인가되는 전류의 공급을 차단함으로써 과전류에 의해 부하가 파손되거나 과부하로 인한 화재를 방지할 수 있다.
예를 들어, 스마트팜의 개폐기에 과전류가 흐를 경우, 더미 부하부(295)에 전류가 흐르게 됨으로써, 개폐기에 인가되는 전류의 공급을 차단함을 통해 개폐기의 파손을 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 복수 개의 수신 유닛을 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 스마트환경 고장진단 시스템은 복수 개의 수신 유닛(200_1~200_N)을 포함할 수 있다. 스마트환경 고장진단 시스템은 복수 개의 수신 유닛(200_1~200_N)을 통해 복수 개의 직류 부하(280_1~280_N)를 개별 제어할 수 있고, 복수 개의 수신 유닛을 통해 복수 개의 온실을 개별 제어할 수 있다. 특히, 스마트 팜에서 여러 온실을 그 상황에 따라 개별 제어하는데 유용하다.
예를 들어, 복수 개의 수신 유닛(200_1~200_N)이 각각의 직류 부하에 부착되어 있을 경우, 스마트환경 고장진단 시스템은 각각의 직류 부하를 개별적으로 제어할 수 있다. 또한, 각각의 직류 부하에 개별적으로 전원을 공급할 수 있다.
예를 들어, 복수 개의 수신 유닛(200_1~200_N)이 각각의 온실에 부착되어 있을 경우, 스마트환경 고장진단 시스템은 각각의 온실을 개별적으로 제어할 수 있다. 또한, 각각의 직류 부하에 개별적으로 전원을 공급할 수 있다. 예를 들어, 스마트팜에서 온실마다 상이한 작물을 재배하는 경우, 작물마다 요구되는 조건이 다르기 때문에 각각의 온실의 환경을 요구되는 조건에 맞게 제어하도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트환경 고장진단 시스템의 동작방법을 도시한 순서도이다.
도 6을 참조하면, 스마트환경 고장진단 시스템의 동작 방법은 송신 유닛이 데이터 패킷 및 전력을 송신하는 단계(S10) 및 적어도 하나의 수신 유닛이 직류 부하를 제어하는 단계(S20)를 포함한다.
송신 유닛이 데이터 패킷 및 전력을 송신하는 단계(S10)는 직류 전력 전원이 전력을 생성하는 단계(S11), 패킷 생성부가 적어도 하나의 수신 유닛에 대한 식별 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하는 단계(S13), 및 전송부가 전력 및 데이터 패킷을 수신 유닛으로 전송하는 단계(S15)를 포함한다.
다시 말해서, 송신 유닛은 직류 전력 전원이 전송부에 전력을 전달한다. 송신측 제어부는 패킷 생성부에 제어 신호를 전송하고, 패킷 생성부는 수신된 제어 신호에 기반하여 패킷을 생성하여 전송부에 전달한다.
적어도 하나의 수신 유닛이 직류 부하를 제어하는 단계(S20)는 수신부가 송신 유닛으로부터 극성이 스위칭하는 전력을 수신하는 단계(S21), 정보 추출부가 수신된 전력의 극성 스위칭 패턴에 기초하여, 데이터 패킷에 포함된 정보를 추출하는 단계(S23), 수신측 제어부가 데이터 패킷에 포함된 정보에 기초하여, 스마트환경에 설치된 직류 부하를 제어하는 단계(S25) 및 고장 진단부가 직류 부하의 고장 여부를 판단하는 단계(S27)를 포함한다.
다시 말해, 수신 유닛은 송신 유닛으로부터 전력 및 데이터를 수신받는다. 수신 받은 전력은 수신부로부터 직류 부하, 수신측 제어부 및 정보 추출부에 전달된다. 또한, 수신 받은 데이터는 정보 추출부에 전달된다. 정보 추출부는 데이터로부터 정보를 추출하여 수신측 제어부에 전달한다. 수신측 제어부는 전달받은 정보에 기반하여 제어신호를 생성한다. 직류 부하는 생성된 제어신호에 기초하여 작동된다. 고장 진단부는 검출된 전류값이 기설정된 전류 정상값 범위에 해당되지 않을 경우, 직류 부하 전원을 차단한다. 이는 직류 부하의 이상전류로 인해 고장이 발생할 경우를 사전에 미리 방지할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라, 첨부된 특허 청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형이 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위내에 있는 것으로 본다.
10 : 스마트환경 고장진단 시스템
100 : 송신 유닛
120 : 패킷 생성부
140 : 직류 전력 전원
160 : 전송부
180 : 송신측 제어부
200 : 수신 유닛
220 : 수신부
240 : 정보 추출부
260 : 수신측 제어부
270 : 고장 진단부
280 : 직류 부하
291 : 블랙 박스
293 : 알람부
295 : 더미 부하부

Claims (10)

  1. 데이터 패킷 및 전력을 송신하는 송신 유닛; 및
    스마트환경에 설치된 직류 부하를 포함하며, 상기 송신 유닛으로부터 수신된 데이터 패킷 및 전력에 기초하여 상기 직류 부하를 제어하는 적어도 하나의 수신 유닛을 포함하며,
    상기 송신 유닛은 상기 데이터 패킷에 기초하여 상기 전력의 극성을 스위칭함으로써, 상기 데이터 패킷과 상기 전력을 동일한 전력선을 통하여 동시에 송신하고,
    상기 수신 유닛은 상기 적어도 하나의 수신 유닛을 식별하거나 상기 수신 유닛에 연결된 상기 직류 부하를 식별하는 적어도 하나의 식별 ID를 입력받아 저장하며,
    상기 수신 유닛은 상기 식별 ID에 대응하는 상기 데이터 패킷이 수신되면 상기 데이터 패킷을 복호하여 상기 직류 부하에 대한 테스트 동작을 수행하고,
    상기 수신 유닛은,
    상기 송신 유닛으로부터 극성이 스위칭하는 전력을 수신하는 수신부;
    상기 수신된 전력의 극성 스위칭 패턴에 기초하여, 상기 데이터 패킷에 포함된 정보를 추출하는 정보 추출부;
    상기 데이터 패킷에 포함된 정보에 기초하여, 상기 스마트환경에 설치된 상기 직류 부하를 제어하는 수신측 제어부;
    상기 데이터 패킷에 포함된 고장 진단 명령에 기초하여, 상기 직류 부하에 대한 테스트 동작을 수행하는 고장 진단부; 및
    외부로부터 전력을 공급받으며, 상기 직류 부하의 단선으로 인한 고장을 탐지하는 더미 부하부를 포함하며,
    상기 송신 유닛은 상기 더미 부하부에 전류가 흐르는 경우에 상기 직류 부하에 단선으로 인한 고장이 있다고 판단하고,
    상기 고장 진단부는 수집된 적어도 하나의 고장관련정보가 기설정된 화재 정상값, 기설정된 진동 정상값, 기설정된 전압 정상값, 및 기설정된 전류 정상값 중 적어도 하나의 범위를 초과하는 경우에 해당 직류부하를 고장 상태로 진단하는, 스마트환경 고장진단 시스템.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 고장 진단 명령에 기초하여, 화재, 진동, 전압, 전류, 단선, 및 단락의 원인 및 고장의 시기 중 적어도 하나의 정보를 획득하기 위한 블랙 박스를 더 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고장 진단 명령에 기초하여, 사용자에게 고장 사실을 알리기 위한 알람부를 더 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 송신 유닛은,
    적어도 하나의 수신 유닛에 대한 식별 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하는 패킷 생성부;
    전력을 생성하는 직류 전력 전원; 및
    상기 직류 전력 전원으로부터 상기 전력을 수신하고, 상기 패킷 생성부로부터 상기 데이터 패킷을 수신하며, 상기 수신된 데이터 패킷 및 상기 수신된 전력을 상기 스마트환경측의 수신 유닛으로 전송하는 전송부를 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템.
  7. 스마트환경 고장진단 시스템의 동작방법에 있어서,
    송신 유닛이 데이터 패킷 및 전력을 송신하는 단계; 및
    적어도 하나의 수신 유닛이 스마트환경에 설치된 직류 부하를 포함하며, 상기 송신 유닛으로부터 수신된 데이터 패킷 및 전력에 기초하여 상기 직류 부하를 제어하는 단계 포함하며,
    상기 송신 유닛은 상기 데이터 패킷에 기초하여 상기 전력의 극성을 스위칭함으로써, 상기 데이터 패킷과 상기 전력을 동일한 전력선을 통하여 동시에 송신하고,
    상기 수신 유닛은 상기 적어도 하나의 수신 유닛을 식별하거나 상기 수신 유닛에 연결된 상기 직류 부하를 식별하는 적어도 하나의 식별 ID를 입력받아 저장하며,
    상기 수신 유닛은 상기 식별 ID에 대응하는 상기 데이터 패킷이 수신되면 상기 데이터 패킷을 복호하여 상기 직류 부하에 대한 테스트 동작을 수행하고,
    상기 수신 유닛이 상기 직류 부하를 제어하는 단계는,
    수신부가 상기 송신 유닛으로부터 극성이 스위칭하는 전력을 수신하는 단계;
    정보 추출부가 상기 수신된 전력의 극성 스위칭 패턴에 기초하여, 상기 데이터 패킷에 포함된 정보를 추출하는 단계;
    수신측 제어부가 상기 데이터 패킷에 포함된 정보에 기초하여, 상기 스마트환경에 설치된 상기 직류 부하를 제어하는 단계;
    고장 진단부가 상기 데이터 패킷에 포함된 고장 진단 명령에 기초하여, 상기 직류 부하에 대한 테스트 동작을 수행하는 단계; 및
    더미 부하부가 외부로부터 전력을 공급받으며, 상기 직류 부하의 단선으로 인한 고장을 탐지하는 단계를 포함하며,
    상기 송신 유닛은 상기 더미 부하부에 전류가 흐르는 경우에 상기 직류 부하에 단선으로 인한 고장이 있다고 판단하고,
    상기 고장 진단부는 수집된 적어도 하나의 고장관련정보가 기설정된 화재 정상값, 기설정된 진동 정상값, 기설정된 전압 정상값, 및 기설정된 전류 정상값 중 적어도 하나의 범위를 초과하는 경우에 해당 직류부하를 고장 상태로 진단하는, 스마트환경 고장진단 시스템의 동작방법.
  8. 삭제
  9. 제7항에 있어서,
    알람부가 상기 고장 진단 명령에 기초하여, 사용자에게 고장 사실을 알리는 단계를 더 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템의 동작방법.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 송신 유닛이 데이터 패킷 및 전력을 송신하는 단계는,
    패킷 생성부가 적어도 하나의 수신 유닛에 대한 식별 정보를 포함하는 데이터 패킷을 생성하는 단계;
    직류 전력 전원이 전력을 생성하는 단계; 및
    전송부가 상기 직류 전력 전원으로부터 상기 전력을 수신하고, 상기 패킷 생성부로부터 상기 데이터 패킷을 수신하며, 상기 수신된 데이터 패킷 및 상기 수신된 전력을 상기 스마트환경측의 수신 유닛으로 전송하는 단계를 포함하는 스마트환경 고장진단 시스템의 동작 방법.

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