KR102458046B1 - 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템 - Google Patents

신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 무선노드들, 데이터집중기 및 AMI 관리서버 간의 무선통신의 신뢰성과 안정성을 개선시킬 수 있는 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템에 관한 것이다. 이를 위해, 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템은 복수의 미터기들을 통해 검침되는 복수의 검침데이터들을 세대별로 수집하여, 세대별 검침정보를 개별적으로 생성하는 복수의 무선노드들, 상기 복수의 무선노드들로부터 상기 세대별 검침정보를 순차적으로 무선으로 전송받는 데이터집중기, 상기 데이터집중기를 네트워크에 연결시키고, 기설정된 무선통신 스케쥴링 할당시간에 따라 상기 데이터집중기에 대한 수신주기와 전송주기 간의 지연시간을 설정하는 게이트웨이 및 상기 네트워크를 통해 상기 게이트웨이에 연결되어, 상기 데이터집중기로부터 중계받는 세대별 검침정보를 이용하여 세대별 사용량 패턴을 분석하는 AMI 관리서버를 포함한다.

Description

신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템{SMART METERING SYSTEM USING TRUST-BASED WIRELESS COMMUNICATION TECHNOLOGY}
본 발명은 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 복수의 무선노드들, 데이터집중기 및 AMI 관리서버 간의 무선통신의 신뢰성과 안정성을 개선시킬 수 있는 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, AMI(Advanced Metering Infrastructure)는 PLC(Power Line Communication) 등 유선 통신 기술이나 RF, ZigBee, 3G 등 무선 통신 기술 등을 기반으로 수용가에서 사용되는 전기, 가스, 수도, 온수, 열량 등을 원격에서 검침하고, 검침 데이터를 수집, 분석 및 가공하여 수용가로 다시 제공하는 양방향 통신 인프라를 말한다.
최근, AMI 시스템 도입이 확대됨에 따라, 검침 데이터의 전송 오류와 지연을 방지하고 AMI 시스템의 신뢰성과 안정성을 개선하는 기술에 대한 관심과 연구가 급격히 증가하고 있는 추세이다.
그러나, 다수의 수용가에 설치된 미터기들의 검침 데이터를 하나의 DCU(Data Concentration Unit)로 집중시키기 때문에, DCU로 전송되는 검침 데이터들 간의 충돌로 인해 검침 데이터의 전송 지연과 손실이 발생하고, 통신 효율이 떨어지는 문제가 있다.
또한, 기존 기술들은 DCU에 의한 검침 데이터 수집과 시스템 구성 기기들에 대한 제어를 충돌없이 수행하는 방안을 전혀 제시하지 못하고 있다. 즉, 기존 기술들은 미터기들의 검침 데이터와 상부 관리 시스템의 시스템 구성 기기 제어명령이 DCU에 동시에 전송되는 경우, 검침 데이터 수집에 실패하거나 제어명령 처리에 실패하게 되는 문제가 있다.
이와 같이, DCU가 검침 데이터 수집에 실패하게 되면, 검침 데이터의 손실이 발생하여 검침 데이터 관리를 곤란하게 하고, 검침 데이터 재전송 등에 의한 AMI 시스템의 효율 저하와 운영 비용 증가를 초래하게 된다. 또한, DCU가 제어명령 처리에 실패하게 되면, 미터기 등 시스템 구성 기기의 오동작이 발생하여 AMI 시스템의 신뢰성과 안정성을 떨어뜨리며, 기기 오동작에 의한 2차 피해를 초래하게 된다.
대한민국 공개특허공보 제10-1554423호(2015.09.14)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 복수의 무선노드들, 데이터집중기 및 AMI 관리서버 간의 무선통신의 신뢰성과 안정성을 개선시킬 수 있는 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템은 복수의 미터기들을 통해 검침되는 복수의 검침데이터들을 세대별로 수집하여, 세대별 검침정보를 개별적으로 생성하는 복수의 무선노드들, 상기 복수의 무선노드들로부터 상기 세대별 검침정보를 순차적으로 무선으로 전송받는 데이터집중기, 상기 데이터집중기를 네트워크에 연결시키고, 기설정된 무선통신 스케쥴링 할당시간에 따라 상기 데이터집중기에 대한 수신주기와 전송주기 간의 지연시간을 설정하는 게이트웨이 및 상기 네트워크를 통해 상기 게이트웨이에 연결되어, 상기 데이터집중기로부터 중계받는 세대별 검침정보를 이용하여 세대별 사용량 패턴을 분석하는 AMI 관리서버를 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 AMI 관리서버는 상기 데이터집중기에 대한 온도정보에 기초하여, 상기 지연시간을 조절하도록 상기 게이트웨이를 제어한다.
실시예에 있어서, 상기 복수의 무선노드들 각각은 상기 기설정된 무선통신 스케쥴링 할당시간에 따라, 활성화모드와 슬립모드 중 어느 하나의 모드로 선택적으로 동작하고, 상기 활성화모드는 상기 복수의 검침데이터들을 외부 인터럽트 신호로 이용함에 따라, 상기 세대별 검침정보에 대한 전송을 수행하는 전원공급모드이고, 상기 슬립모드는 상기 복수의 검침데이터들을 차단함에 따라 상기 세대별 검침정보에 대한 전송을 차단하는 전원차단모드이다.
실시예에 있어서, 상기 복수의 무선노드들은 상기 활성화모드로 동작할 때, 상기 세대별 검침정보를 전송하기 이전에 상기 데이터집중기가 상기 수신주기를 동기화시키도록 일정시간 동안 동기신호를 주기적으로 전송한다.
실시예에 있어서, 상기 데이터집중기는 상기 동기신호에 따라 동기화되는 상기 수신주기와 상기 게이트웨이를 통해 설정된 상기 지연시간에 기초하여, 상기 전송주기를 결정하고, 상기 게이트웨이를 통해 조절되는 상기 지연시간의 변화에 비례하여, 상기 전송주기를 조절한다.
실시예에 있어서, 상기 복수의 무선노드들 각각은 배터리 모듈, 상기 배터리 모듈의 온도를 측정하기 위한 온도 센서 모듈, 상기 배터리 모듈의 온도에 기초하여, 상기 복수의 검침데이터들에 대한 특정 주파수 대역의 클럭 신호의 주기를 보상하는 온도보상형 수정 발진기, 상기 세대별 검침정보를 공개키를 통해 암호화하는 암호화 모듈 및 상기 검침데이터의 수신 강도에 기초하여, 에러검출 및 보정 동작을 선택적으로 수행하는 제어 모듈을 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 데이터집중기는 상기 복수의 무선노드들로부터 일정시간 동안 전송받는 상기 세대별 검침정보의 개수에 기초하여, 중계상태를 혼잡상태와 여유상태 중 어느 하나로 판단하는 판단부, 상기 혼잡상태로 판단될 때, 상기 세대별 검침정보를 미터기의 종류에 따라 스킵데이터와 전송데이터로 분류하는 분류부, 상기 전송데이터를 중계하는 동시에 상기 스킵데이터를 백업하는 제1 중계부, 상기 여유상태로 판단될 때, 상기 스킵데이터를 중계하기 위한 예약중계시간을 설정하는 예약설정부 및 상기 예약중계시간에 따라, 상기 제1 중계부를 통해 백업된 상기 스킵데이터를 우선적으로 중계하는 제2 중계부를 포함하고, 상기 제2 중계부는 상기 예약중계시간이 상기 혼잡상태로 판단될 때, 상기 스킵데이터와 상기 전송데이터를 스위칭시켜, 상기 스킵데이터를 중계하는 동시에 상기 전송데이터를 백업한다.
실시예에 있어서, 상기 데이터집중기는 상기 판단부, 상기 분류부, 상기 제1 중계부, 상기 예약설정부 및 상기 제2 중계부에 비상 전원을 공급하기 위한 배터리부, 상기 배터리부의 온도정보를 감지하기 위한 온도센서부 및 상기 배터리부를 충전하기 태양광패널 모듈부를 더 포함한다.
실시예에 있어서, 상기 게이트웨이는 상기 스킵데이터로부터 랜덤하게 추출되는 제1 검증용 데이터의 식별코드를 확인하는 제1 코드추출부, 상기 전송데이터로부터 랜덤하게 추출되는 제2 검증용 데이터의 식별코드를 확인하는 제2 코드추출부, 상기 AMI 관리서버에 저장된 상기 세대별 검침정보로부터 상기 제1 및 제2 검증용 데이터의 식별코드에 해당하는 제3 검증용 데이터를 추출하는 제3 코드추출부 및 상기 중계상태가 여유상태로 일정시간 동안 유지될 때, 상기 제1 내지 제3 검증용 데이터에 대한 동일 여부를 비교함에 따라, 상기 세대별 검침정보에 대한 무결성 여부를 검증하는 검증부를 포함하고, 상기 식별코드는 미터기정보, 검침시간, 세대정보, 위치정보 및 송수신시간정보를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 무선노드들, 데이터집중기 및 AMI 관리서버 간의 무선통신의 신뢰성과 안정성을 개선시킬 수 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템(100)을 개략적으로 보여주는 도이다.
도 1b는 도 1의 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템(100)에 대한 실시예이다.
도 2는 도 1a의 AMI 관리서버(70)를 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 도 1a의 복수의 무선노드들(10_1~10_N) 중 어느 하나의 무선노드(예컨대, 10_1)를 구체적으로 보여주기 위한 블록도이다.
도 4는 도 1a의 데이터집중기(30)의 실시예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 5는 도 1의 게이트웨이(50)의 실시예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.
또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.
도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.
각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.
도 1a는 본 발명의 실시예에 따른 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템(100)을 개략적으로 보여주는 도이고, 도 1b는 도 1의 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템(100)에 대한 실시예이다.
도 1a와 도 1b를 참조하여 설명하면, 스마트미터링 시스템(100)은 복수의 무선노드들(10_1~10_N), 데이터집중기(30), 게이트웨이(50) 및 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 관리서버(70)를 포함할 수 있다.
먼저, 복수의 무선노드들(10_1~10_N) 각각은 복수의 미터기들(1_1~1_N)을 통해 검침되는 복수의 검침데이터들을 세대별로 수집하여, 세대별 검침정보를 개별적으로 생성할 수 있다.
예를 들면, 미터기(예컨대, 1_1~1_N)는 세대별 가정에서 사용되는 전기, 가스, 수도, 온수, 열량 중 어느 하나를 검침하는 장치이고, 검침데이터는 전기데이터, 가스데이터, 온수데이터, 수도데이터, 열량데이터 중 어느 하나를 의미할 수 있다.
이러한 복수의 무선노드들(10_1~10_N) 각각은 복수의 미터기들(1_1~1_N)을 자동으로 스캔하여 인식하고, 복수의 미터기들(1_1~1_N)을 통해 검침된 복수의 검침데이터들을 AMI 관리서버(70)가 처리하는 데이터 포맷인 세대별 검침정보로 변환할 수 있도록 세대별로 배치된 단자대(미도시)에 내장될 수도 있다.
일 실시예에 따라, 복수의 무선노드들(10_1~10_N) 각각은 기설정된 무선통신 스케쥴링 할당시간에 따라, 활성화모드와 슬립모드 중 어느 하나의 모드로 선택적으로 동작할 수 있다.
여기서, 활성화모드는 복수의 미터기들(1_1~1_N)로부터 전송받는 복수의 검침데이터들을 외부 인터럽트 신호로 이용함에 따라, 세대별 검침정보에 대한 전송을 수행하는 전원공급모드일 수 있다.
이때, 슬립모드는 복수의 미터기들(1_1~1_N)로부터 전송받는 복수의 검침데이터들을 차단함에 따라 세대별 검침정보에 대한 전송을 차단하는 전원차단모드일 수 있다.
다른 실시예에 따라, 복수의 무선노드들(10_1~10_N) 각각은 활성화모드로 동작할 때, 세대별 검침정보를 전송하기 이전에 데이터집중기(30)가 수신주기를 동기화시키도록 일정시간 동안 동기신호를 주기적으로 전송할 수 있다.
다음으로, 데이터집중기(Data Concentration Unit, 30)는 복수의 무선노드들(10_1~10_N)로부터 세대별 검침정보를 순차적으로 무선으로 전송받을 수 있다.
본 발명에서, 복수의 미터기들(1_1~1_N), 복수의 무선노드들(10_1~10_N) 및 데이터집중기(30)는 저전력 광역 통신망(LPWAN)을 통해 무선으로 연결되지만, 이에 국한하지 않으며, 예컨대, 전력선 통신(Power Line Communication, PLC), 근거리 무선 통신(Near Field Communication, NFC), 무선식별(Radio Frequency IDentification, RFID) 통신, 블루투스(Bluetooth) 통신, 지그비(Zigbee) 통신, 와이파이(Wi-Fi) 통신, 와이기그(WiGig) 통신, 와이브로(Wireless Broadband Internet, WiBro) 통신, 와이맥스(World Interoperability for Microwave Access, WiMAX) 통신, HSPA(High Speed Packet Access) 통신, 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, UWB(Ultra Wideband) 통신, 근거리 통신망(Local Area Network, LAN), 유/무선 통신망 등 다양한 통신 방식 중 어느 하나의 통신 방식을 통해 서로 연결될 수도 있다.
일 실시예에 따라, 데이터집중기(30)는 복수의 미터기들(1_1~1_N) 중 어느 하나를 통해 전송받는 동기신호에 따라 동기화되는 수신주기에 기초하여, 세대별 검침정보를 전송받을 수 있다.
여기서, 동기신호는 복수의 미터기들(1_1~1_N) 중 어느 하나가 세대별 검침정보를 전송하기 이전에 전송하는 신호일 수 있다.
다음으로, 게이트웨이(50)는 데이터집중기(30)를 네트워크(60)에 연결시키고, 기설정된 무선통신 스케쥴링 할당시간에 따라 데이터집중기(30)에 대한 수신주기와 전송주기 간의 지연시간을 설정할 수 있다.
여기서, 기설정된 무선통신 스케쥴링 할당시간은 복수의 무선노드들(10_1~10_N)과 데이터집중기(30) 간의 통신 시간이 사전에 할당한 구간을 의미할 수 있다.
이때, 데이터집중기(30)는 게이트웨이(50)를 통해 설정된 지연시간과 동기신호에 따라 동기화되는 수신주기에 기초하여, 전송주기를 결정할 수 있다.
이러한 데이터집중기(30)는 게이트웨이(50)를 통해 조절되는 지연시간의 변화에 비례하여, 전송주기를 조절할 수 있다.
한편, 네트워크는 데이터집중기(30)와 서버 간에 정보교환이 가능한 연결구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일예는, 3G, 4G, 5G, Wi-Fi, 블루투스(Bluetooth), 인터넷(Internet), LAN(Local AreaNetwork), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
실시예에 따라, 데이터집중기(30)와 게이트웨이(50)는 도 1b에 도시된 바와 같이, 일체형의 하드웨어에 함께 내장되도록 배치될 수 있다.
다음으로, AMI 관리서버(70)는 네트워크(60)를 통해 게이트웨이(50)에 연결되어, 데이터집중기(30)로부터 게이트웨이(50)를 통해 중계받는 세대별 검침정보를 저장 DB(200)에 저장할 수 있다. 이때, AMI 관리서버(70)는 세대별 검침정보를 이용하여, 세대별 사용량 패턴을 분석할 수 있다.
실시예에 따라, AMI 관리서버(70)는 데이터집중기(30)에 대한 온도정보에 기초하여, 데이터집중기(30)에 대한 수신주기와 전송주기 간의 지연시간을 조절하도록 게이트웨이(50)를 제어할 수 있다.
구체적으로, 데이터집중기(30)에 대한 온도정보가 기설정된 온도 이상인 경우, AMI 관리서버(70)는 수신주기와 전송주기 간의 지연시간을 증가시키도록 게이트웨이(50)를 제어하고, 데이터집중기(30)에 대한 온도정보가 기설정된 온도 미만인 경우, AMI 관리서버(70)는 수신주기와 전송주기 간의 지연시간을 감소시키도록 게이트웨이(50)를 제어할 수 있다.
이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 도 1a의 AMI 관리서버(70)를 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 1a 내지 도 2를 참조하면, AMI 관리서버(70)는 이미지수집부(71), 조작추정부(72) 및 점검지시부(73)를 포함할 수 있다.
먼저, 이미지수집부(71)는 세대별 단자대(미도시)마다 배치된 복수의 카메라들(20_1~20_N)로부터 네트워크를 통해 전송받는 복수의 단자대 이미지들을 수집할 수 있다.
다음으로, 조작추정부(72)는 복수의 단자대 이미지들로부터 검출되는 단자대 객체를 인공지능 기반의 미터기조작 추정 알고리즘에 적용함에 따라 도출되는 출력확률값에 기초하여, 미터기조작의 발생 가능성 여부에 대하여 진단할 수 있다.
여기서, 인공지능 기반의 미터기조작 추정 알고리즘은 미터기가 조작된 단자대 이미지들을 머신러닝을 통해 학습함에 따라 생성되는 인공신경망일 수 있다. 예를 들면, 인공지능 기반의 미터기조작 추정 알고리즘은 인공 신경 회로망(Artificial Neural Network), SVM(Support Vector Machine), 의사 결정 트리(Decision Tree) 및 랜덤 포레스트(Random Forest) 중 어느 하나의 알고리즘일 수 있다.
다음으로, 점검지시부(73)는 추정부(72)를 통해 복수의 단자대 이미지들 중 어느 하나의 단자대 이미지가 미터기조작의 발생 가능성으로 진단된 경우, 어느 하나의 단자대 이미지에 대응되는 단자대를 점검하도록 관리자 단말(80)에 해당 단자대 이미지에 대응되는 위치정보를 전송할 수 있다.
도 3은 도 1a의 복수의 무선노드들(10_1~10_N) 중 어느 하나의 무선노드(예컨대, 10_1)를 구체적으로 보여주기 위한 블록도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 3을 참조하면, 각각의 무선노드(예컨대, 10_1)는 배터리 모듈(11), 온도 센서 모듈(12), 온도보상형 수정 발진기(13), 암호화 모듈(14) 및 제어 모듈(15)을 포함할 수 있다.
먼저, 배터리 모듈(11)은 각각의 무선노드(예컨대, 10_1)를 활성화모드로 동작시키기 위하여, 온도 센서 모듈(12), 온도보상형 수정 발진기(13), 암호화 모듈(14) 및 제어 모듈(15)에 전원을 공급할 수 있다.
다음으로, 온도 센서 모듈(12)은 배터리 모듈(11)의 온도를 측정할 수 있다.
다음으로, 온도보상형 수정 발진기(13)는 배터리 모듈(11)의 온도에 기초하여, 복수의 검침데이터들에 대한 특정 주파수 대역의 클럭 신호의 주기를 보상할 수 있다.
다음으로, 암호화 모듈(14)은 세대별 검침정보를 공개키를 통해 암호화하여 전송할 수 있다.
한편, AMI 관리서버(70)는 암호화 모듈(14)에서 이용된 공개키에 대응되는 개인키를 통해 세대별 검침정보를 복호화하여 저장 DB(200)에 저장할 수 있다.
다음으로, 제어 모듈(15)은 복수의 미터기들(1_1~1_N)을 통해 검침되는 복수의 검침데이터들에 대한 수신 강도에 기초하여, 복수의 검침데이터들에 대한 에러검출 및 보정 동작을 선택적으로 수행할 수 있다. 이러한 제어 모듈(15)은 복수의 미터기들(1_1~1_N)을 통해 검침된 복수의 검침데이터들을 AMI 관리서버(70)가 처리하는 데이터 포맷인 세대별 검침정보로 변환하여 데이터집중기(30)로 무선 전송할 수 있다.
도 4는 도 1a의 데이터집중기(30)의 실시예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 4를 참조하면, 데이터집중기(30)는 판단부(31), 분류부(32), 제1 중계부(33), 예약설정부(34) 및 제2 중계부(35)를 포함할 수 있다.
먼저, 판단부(31) 복수의 무선노드들(10_1~10_N)로부터 일정시간 동안 전송받는 세대별 검침정보의 개수에 기초하여, 데이터집중기(30)에 대한 중계상태를 혼잡상태와 여유상태 중 어느 하나로 판단할 수 있다.
다음으로, 분류부(32)는 데이터집중기(30)에 대한 중계상태가 혼잡상태로 판단될 때, 세대별 검침정보를 기설정된 검침데이터의 우선 순위에 따라 스킵데이터와 전송데이터로 분류할 수 있다.
여기서, 기설정된 검침데이터의 우선 순위는 AMI 관리서버(70)를 통해 분석된 세대별 사용량 패턴에 따라 결정되는 순서정보를 의미할 수 있다.
예를 들면, 순서정보는 전기데이터, 가스데이터, 온수데이터, 수도데이터, 열량데이터 중 세대별 사용량 패턴에 따라 전기데이터와 가스데이터가 상위 순위로 결정되고, 온수데이터, 수도데이터, 열량데이터가 하위 순위로 결정된 정보일 수 있다.
다음으로, 제1 중계부(33)는 분류부(32)에서 분류된 스킵데이터를 메모리(미도시)에 백업하는 동시에 전송데이터를 제1 채널로 연결된 게이트웨이(50)를 통해 AMI 관리서버(70)로 중계할 수 있다.
여기서, 제1 채널은 데이터집중기(30)와 게이트웨이(50) 간의 통신채널들 중 보다 안정적으로 통신이 가능한 채널로서, 제1 및 제2 채널은 서로 다른 통신 프로토콜일 수 있다. 이러한 제1 채널은 제2 채널보다 안정적인 통신이 가능한 채널인 반면, 통신속도가 느릴 수 있다. 예를 들면, 제1 채널은 UART 프로토콜 기반의 채널인 반면, 제2 채널은 TCP 프로토콜이나 LwM2M 프로토콜 기반의 채널일 수 있다.
다음으로, 예약설정부(34)는 데이터집중기(30)에 대한 중계상태가 여유상태로 판단될 때, 메모리(미도시)에 백업된 스킵데이터를 중계하기 위한 예약중계시간을 설정할 수 있다.
다음으로, 제2 중계부(35)는 예약설정부(34)를 통해 설정된 예약중계시간에 따라, 메모리(미도시)로부터 제2 채널로 연결된 게이트웨이(50)를 통해 AMI 관리서버(70)로 스킵데이터를 중계할 수 있다.
이때, 제2 중계부(35)는 예약중계시간이 데이터집중기(30)에 대한 중계상태가 혼잡상태로 판단되는 경우, 제1 및 제2 채널을 서로 스위칭시켜 스킵데이터를 중계하는 동시에 전송데이터를 메모리(미도시)에 백업시킬 수 있다. 이에, 제2 중계부(35)는 메모리(미도시)의 저장용량을 감소시키고, AMI 관리서버(70)로 전송되는 데이터의 누락 위험을 방지할 수 있다.
실시예에 따라, 데이터집중기(30)는 판단부(31), 분류부(32), 제1 중계부(33), 예약설정부(34) 및 제2 중계부(35)에 비상 전원을 공급하기 위한 배터리부(36), 상기 배터리부(36)의 온도정보를 감지하기 위한 온도센서부(37) 및 상기 배터리부(36)를 충전하기 태양광패널 모듈부(38)를 더 포함할 수 있다.
도 5는 도 1의 게이트웨이(50)의 실시예를 보다 구체적으로 설명하기 위한 블록도이다.
도 1a, 도 1b 및 도 5를 참조하면, 게이트웨이(50)는 제1 내지 제3 코드추출부(51~53) 및 통신검증부(54)를 포함할 수 있다.
먼저, 제1 코드추출부(51)는 메모리(미도시)에 백업된 스킵데이터로부터 랜덤하게 추출되는 제1 검증용데이터에 대한 식별코드를 주기적으로 확인할 수 있다.
본 발명에서 식별코드는 미터기정보, 검침시간, 세대정보, 위치정보 및 송수신시간정보를 포함할 수 있다.
다음으로, 제2 코드추출부(52)는 분류부(32)를 통해 분할된 전송데이터로부터 랜덤하게 추출되는 제2 검증용 데이터의 식별코드를 주기적으로 확인할 수 있다.
다음으로, 제3 코드추출부(53)는 AMI 관리서버(70)에 저장된 세대별 검침정보로부터 제1 및 제2 검증용 데이터의 식별코드에 해당하는 제3 검증용 데이터를 주기적으로 추출할 수 있다.
다음으로, 검증부(54)는 데이터집중기(30)에 대한 중계상태가 여유상태로 일정시간 유지될 때, 제1 내지 제3 검증용 데이터에 대한 동일 여부를 비교함에 따라, 세대별 검침정보에 대한 무결성 여부를 검증할 수 있다.
본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
1_1~1_N: 복수의 미터기들
10_1~10_N: 복수의 무선노드들
30: 데이터집중기
50: 게이트웨이
70: AMI 관리서버
100: 스마트미터링 시스템

Claims (9)

  1. 복수의 미터기들을 통해 검침되는 복수의 검침데이터들을 세대별로 수집하여, 세대별 검침정보를 개별적으로 생성하는 복수의 무선노드들;
    상기 복수의 무선노드들로부터 세대별 검침정보를 순차적으로 무선으로 전송받는 데이터집중기;
    상기 데이터집중기를 네트워크에 연결시키고, 기설정된 무선통신 스케쥴링 할당시간에 따라 상기 데이터집중기에 대한 수신주기와 전송주기 간의 지연시간을 설정하는 게이트웨이; 및
    상기 네트워크를 통해 상기 게이트웨이에 연결되어, 상기 데이터집중기로부터 중계받는 세대별 검침정보를 이용하여 세대별 사용량 패턴을 분석하는 AMI 관리서버를 포함하고
    상기 복수의 무선노드들 각각은 배터리 모듈;
    상기 배터리 모듈의 온도를 측정하기 위한 온도 센서 모듈;
    상기 배터리 모듈의 온도에 기초하여, 상기 복수의 검침데이터들에 대한 특정 주파수 대역의 클럭 신호의 주기를 보상하는 온도보상형 수정 발진기;
    상기 세대별 검침정보를 공개키를 통해 암호화하는 암호화 모듈; 및
    상기 검침데이터의 수신 강도에 기초하여, 에러검출 및 보정 동작을 선택적으로 수행하는 제어 모듈을 포함하는, 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 AMI 관리서버는 상기 데이터집중기에 대한 온도정보에 기초하여, 상기 지연시간을 조절하도록 상기 게이트웨이를 제어하는, 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 무선노드들 각각은 상기 기설정된 무선통신 스케쥴링 할당시간에 따라, 활성화모드와 슬립모드 중 어느 하나의 모드로 선택적으로 동작하고,
    상기 활성화모드는 상기 복수의 검침데이터들을 외부 인터럽트 신호로 이용함에 따라, 상기 세대별 검침정보에 대한 전송을 수행하는 전원공급모드이고,
    상기 슬립모드는 상기 복수의 검침데이터들을 차단함에 따라 상기 세대별 검침정보에 대한 전송을 차단하는 전원차단모드인, 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 복수의 무선노드들은 상기 활성화모드로 동작할 때, 상기 세대별 검침정보를 전송하기 이전에 상기 데이터집중기가 상기 수신주기를 동기화시키도록 일정시간 동안 동기신호를 주기적으로 전송하는, 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터집중기는 상기 동기신호에 따라 동기화되는 상기 수신주기와 상기 게이트웨이를 통해 설정된 상기 지연시간에 기초하여, 상기 전송주기를 결정하고,
    상기 게이트웨이를 통해 조절되는 상기 지연시간의 변화에 비례하여, 상기 전송주기를 조절하는, 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 데이터집중기는 상기 복수의 무선노드들로부터 일정시간 동안 전송받는 상기 세대별 검침정보의 개수에 기초하여, 중계상태를 혼잡상태와 여유상태 중 어느 하나로 판단하는 판단부;
    상기 혼잡상태로 판단될 때, 상기 세대별 검침정보를 미터기의 종류에 따라 스킵데이터와 전송데이터로 분류하는 분류부;
    상기 전송데이터를 중계하는 동시에 상기 스킵데이터를 백업하는 제1 중계부;
    상기 여유상태로 판단될 때, 상기 스킵데이터를 중계하기 위한 예약중계시간을 설정하는 예약설정부; 및
    상기 예약중계시간에 따라, 상기 제1 중계부를 통해 백업된 상기 스킵데이터를 우선적으로 중계하는 제2 중계부를 포함하고,
    상기 제2 중계부는 상기 예약중계시간이 상기 혼잡상태로 판단될 때, 상기 스킵데이터와 상기 전송데이터를 스위칭시켜, 상기 스킵데이터를 중계하는 동시에 상기 전송데이터를 백업하는, 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 데이터집중기는 상기 판단부, 상기 분류부, 상기 제1 중계부, 상기 예약설정부 및 상기 제2 중계부에 비상 전원을 공급하기 위한 배터리부, 상기 배터리부의 온도정보를 감지하기 위한 온도센서부 및 상기 배터리부를 충전하기 태양광패널 모듈부를 더 포함하는, 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 게이트웨이는 상기 스킵데이터로부터 랜덤하게 추출되는 제1 검증용 데이터의 식별코드를 확인하는 제1 코드추출부;
    상기 전송데이터로부터 랜덤하게 추출되는 제2 검증용 데이터의 식별코드를 확인하는 제2 코드추출부;
    상기 AMI 관리서버에 저장된 상기 세대별 검침정보로부터 상기 제1 및 제2 검증용 데이터의 식별코드에 해당하는 제3 검증용 데이터를 추출하는 제3 코드추출부; 및
    상기 중계상태가 여유상태로 일정시간 동안 유지될 때, 상기 제1 내지 제3 검증용 데이터에 대한 동일 여부를 비교함에 따라, 상기 세대별 검침정보에 대한 무결성 여부를 검증하는 검증부를 포함하고,
    상기 식별코드는 미터기정보, 검침시간, 세대정보, 위치정보 및 송수신시간정보를 포함하는, 신뢰 기반 무선통신기술을 이용한 스마트미터링 시스템.

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