KR102462191B1 - 물체의 감지 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 물체, 배타적이지는 않지만 특히, 유해동물을 감지하기 위한 프린지 커패시턴스 센서(10), 하나 이상의 프린지 커패시턴스 센서를 포함하는 센서 유닛(100), 메쉬 토폴로지 또는 다른 무선 네트워크 내에 있는 복수의 센서 유닛을 포함하는 시스템 및 유해동물, 가령 예컨대 설치류 또는 기어다니거나, 땅을 파고들거나, 또는 비행하는 곤충의 존재와 같은 물체의 활동을 지능적으로 검출하는 방법에 관한 것이다. 이는 야생 또는 농장에서든 간에 동물의 관리에 또한, 적용될 수 있다. 프린지 커패시턴스(A)의 변화(Δ)를 검출하기 위해 선호되는 센서(10)는 트리플렛(14a-12-14b)을 형성하기 위해 센서 컨덕터(12)의 양측(16a, 16b) 상에 하나씩 배치되는 2개의 전기 도전성 비-접지형 컨덕터(14a, 14b) 및 전기 도전성 센서 컨덕터(12)를 포함한다. 컨덕터들(12, 14a, 14b)은 상기 컨덕터(12, 14a, 14b)로부터 전기적으로 절연(20)된 비-접지형 도전성 기판(18) 위에 지지되고, 각 컨덕터(14a, 12, 14b)는 폭(w)과 두께(t)를 가지며, 센서가 주어진 동물을 검출 또는 식별하게끔 튜닝되도록 서로로부터 거리(d)만큼 이격된다.

Description

물체의 감지
본 발명은 물체를 감지하기 위한 프린지 커패시턴스 센서에 관한 것으로서, 배타적이지는 않지만 특히 유해동물, 하나 이상의 프린지 커패시턴스 센서를 포함하는 센서 유닛, 메쉬 토폴로지 또는 다른 무선 네트워크에서 복수의 센서 유닛을 포함하는 시스템 및 가령, 설치류 또는 기어다니거나, 굴을 파거나 또는 비행하는 곤충과 같은 유해동물의 존재와 같은 물체의 활동을 지능적으로 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
본 발명은 또한, 야생 또는 농장에 있든지와 무관하게 동물의 관리에 적용될 수 있다.
물체, 특히 살아있는 물체, 가령 유해동물의 감지 또는 모니터링은 흔한 일이다. 예컨대, EP283142는 유해동물 모니터링 시스템 및 예컨대 압력, 온도, 냄새, 소리 및/또는 커패시턴스의 변화에 응답하는 감지 장치의 사용을 교시한다. US6937156은 적어도 2개의 센서 전극 및 커패시턴스 감지 회로를 포함하는 센서 시스템을 개시한다. 　이것은 대기보다 높은 유전체 상수를 갖는 비-용량성 물체가 2개의 이격된 센서 전극에 접근할 때, 2개의 센서 전극 사이의 커패시턴스가 증가되고, 따라서 유해동물이 모니터링되는 영역에 진입했다는 신호를 제공한다. 이러한 타입의 센서는 프린지 커패시턴스를 사용하지 않고, 한계를 가진다. 　대조적으로, 예컨대 본 명세서의 도 1b, 2b 3b, 4 및 도 5c에 도시되는 바와 같이, 프린지 커패시턴스는 센서 컨덕터가 물체, 예컨대 유해동물에 의해 접근되거나 (또는 그로부터 멀리 움직여짐)에 따라 측정된다. 이를 용이하게 하기 위해 선호되는 센서는, 본 발명의 제1 양태의 선호되는 실시예에 따라 센서 컨덕터의 양측에 접지되지 않은 컨덕터를 가진 센서이다. 하지만, 다른 센서 타입이 사용될 수 있다.
병렬판 커패시턴스 감지의 하나의 문제점은, 특정 상황에서 센서들이 판들 사이의 유전체의 존재로 인해 긍정 오류 결과를 제공하는 경향이 있다는 것이다. 예컨대, 낙엽들이 이를 트리거할 수 있고, 습한 날씨가 이들을 트리거할 수 있고, 센서를 가로질러 통과하는 설치류가 이를 계속 트리거할 수 있는 먼지나 습기를 남길 수 있다.
본 발명의 일목적은 더 다목적이고 지능적인 센서, 센서 유닛, 물체, 배타적이지는 않지만 특히, 설치류, 기어다니는 곤충, 비행 곤충, 및 심지어는 흰개미와 같이 땅을 파고 들거나 지하의 손상을 야기하는 동물들을 감지하는 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 프린지 커패시턴스를 사용하여 달성된다. 프린지 커패시턴스는 물론 공지되어 있다 - 예컨대, 커패시턴스 감지 및 활용의 기초를 제시하는 2014년 12월자 Texas Instruments, 애플리케이션 보고서 SNOA927을 참조하라. 이 보고서는 다양한 응용에서 병렬판의 기초 및 프린징 효과를 다룬다. 　그것은 병렬판 토폴로지와 평행 손가락 토폴로지 사이의 차이점을 제시하고, 후자는 프린징 커패시턴스의 원리에 따라 동작할 수 있다. 메인 센서와 GND 전극의 후방 측 상의 쉴드가 타겟을 향한 지향성을 제공한다. 다수의 제품과 애플리케이션이 논의되고 있지만, 그것은 유해동물 모니터링 애플리케이션에서의 프린지 커패시턴스의 사용이나 어떻게 이러한 센서가 (예컨대, 이격된 트리플렛으로 센서를 생성함으로써) 방향을 측정하도록 제고될 수 있거나, 주어진 유해동물에 대해 튜닝될 수 있는지에 관해 밝혀내지 않는다.
다수의 상이한 위치 및 상황에서 다양한 유해동물을 자율적이고 유연하며 탄력있게 해층을 모니터링하는 서비스를 제공할 실제 필요성이 확인되어 왔다. 트랩의 수동 검사 및 관리를 위한 필요를 상당히 감소시키거나 제거할 수 있고; 보고서 및 분석을 위한 리포트를 위해 통계 데이터를 수집하고, 요구가 있다면 이러한 데이터를 직접 또는 원격으로 실시간이나 주기적으로 보고할 능력을 가지는 시스템; 사용자에게 연결하기 위한 임의의 특정 수단으로 제한되지 않는, 즉 PC로 RF 동글, GSM/GPRS 및 다수의 다른 무선 기술을 통해 연결하는 것으로 제한되지 않으나 이를 이용할 수 있는 시스템; 복수의 환경에서 배치될 수 있는, 트랩에 묶여있지 않은 시스템; 작업 환경에 최소한으로 침범하고 쉽게 배치되는 시스템; 유해동물의 오검출의 확률을 최소한으로 감소시키는 시스템.
다수의 상이한 속성을 유지하는 고객은 통계 분석 및 리포트 생성을 위한 표준형 중앙 데이터베이스를 가질 수 있거나, 또는 로컬이나 원격 사이트로부터 리포트와 통계를 생성할 수 있다.
유해동물 활동에 관한 정보를 감지, 저장, 통신 및 보고할 수 있는 스마트 센서 장치의 사용은 중요한 발전이다.
쉴드 또는 가드가 있는 센서를 사용하는 것은(도 5c 참조) 타겟 유해동물에 응답하는 프린지 필드를 조정함으로써 프린지 커패시턴스에 의한 향상된 감지를 가능하게 한다. 따라서, 스마트 센서는 전극으로부터 전하를 전달하도록 스위치드 커패시터 회로를 사용할 수 있고 전하량을 측정할 수 있다. 프린지 커패시터를 사용하는 추가 이점은 유해동물이 유전체 물질을 통한 검출을 허용하는 전극의 위 또는 측면에서 검출될 수 있다는 것이다. 반면에 종래 기술의 배치는 2개의 전극 사이의 감지 및 전극 사이의 유전체의 변화를 필요로 한다.
측정된 프린지 커패시터는 자가-커패시턴스 감지 또는 상호 커패시턴스 감지로부터 도출될 수 있다.
자가-커패시턴스 감지가 사용되는 경우 시스템은 센서에 연결된 핀에 전류를 구동하고 전류를 측정함으로써 동작한다. 유해동물의 존재는 측정된 커패시턴스를 증가시킨다.
상호 커패시턴스 감지가 사용되는 경우 시스템은 2개의 전극 사이의 커패시턴스를 측정한다. 전극 중 하나는 송신 전극(TX)이고 다른 하나는 수신 전극(RX)이다. 　유해동물의 존재는 RX 전극에서 측정된 커패시턴스를 감소시킨다.
본 발명의 제1 양태에 따르면, 이격된 전기도전성 컨덕터 쌍을 포함하는, 프린지 커패시턴스 내의 변화를 검출하기 위한 센서가 제공되고, 컨덕터 중 하나 또는 둘 모두는 전기적으로 충전될 수 있고, 각각은 컨덕터 사이 그리고 컨덕터 위까지 연장되는 프린지 필드가 그 주위에 생성되는 에지를 포함하며, 프린지 필드는:
i) 각 컨덕터의 재료의 선택, 폭 및 두께;
ii) 컨덕터 사이의 거리; 및
iii) 컨덕터에 가해진 전하에 의해 결정되며,
동물이 프린지와 간섭할 때 타겟팅된 동물을 검출 또는 식별하도록 튜닝된다.
특히 선호되는 실시예에서, 프린지 커패시턴스의 변화를 검출하기 위한 센서는 트리플렛을 형성하기 위해 센서 컨덕터의 양측 상에 하나씩 배치되는 2개의 전기도전성 비-접지형 컨덕터와 전기도전성 센서 컨덕터를 포함하고, 상기 컨덕터들은 상기 컨덕터로부터 전기적으로 절연되는 비-접지형 도전성 기판 상에 지지되며, 각 컨덕터는 폭과 두께를 가지며 센서가 주어진 동물을 검출 또는 식별하게끔 튜닝되게 하는 거리만큼 서로로부터 이격된다.
센서는 상호 커패시턴스 검출 또는 자가-커패시턴스 감지를 사용하여 프린지 커패시턴스의 변화를 검출한다. 커패시턴스의 이러한 변화는 동물 또는 유해동물과 같은 물체를 검출하거나 식별하는데 사용된다.
바람직하게는 센서는 자가 또는 상호 커패시턴스 방법을 사용하여 프린지 커패시턴스의 변화를 측정할 수 있는 전자장치를 포함하는 센서 유닛으로의 연결을 위한 전기 접촉부를 포함한다.
센서 컨덕터 및 비-접지형 컨덕터는 가령, 예컨대 구리와 같은 임의의 적절한 전기도전성 재료로 만들어진다.
상기 컨덕터로부터 전기적으로 절연된 비-접지형 도전성 기판 상에 지지되는 센서 컨덕터의 양측에 비-접지형 컨덕터를 제공하는 것은 일정한 필드를 보장하여 물체에 의한 프린지 커패시턴스의 임의의 변화가 감지될 수 있고, 임의의 개별 센서 상에 잔해가 잔존하는 경우 캘리브레이션되거나, 또는 물체가 센서를 벗어나면 기록될 수 있도록 할 수 있다. 상기 컨덕터로부터 절연된 비-접지형 도전성 기판은 센서 아래로부터의 최소 간섭을 보장하고, 그렇지 않다면 예컨대, 금속 부분 상에 배치될 때에 영향을 받을 수 있다. 상기 컨덕터로부터 절연된 비-접지형 도전성 기판은 컨덕터의 주변 경계를 넘어서 상당히 연장되며, 간섭으로부터의 효과는 감소하지만, 커패시턴스의 민감도와 동적 범위가 또한, 감소하고 따라서 이상적으로는 상대적으로 작은 정도로 기판을 넘어서 연장된다. 센서와 상기 컨덕터로부터 절연된 비-접지형 도전성 기판 사이의 거리를 최소화하는 것은 더 나은 커플링과 효율을 보장한다. 민감도와 해상도는 컨덕터의 폭과 두께, 컨덕터 사이의 거리 및 절연 물질의 두께에 따를 것이다. 따라서 주어진 용도로 각 센서를 설계하고 구성하는 것이 바람직하다.
상기 컨덕터로부터 절연된 비-접지형 도전성 기판 상에 하나 이상의 도전성 트리플렛을 지원함으로써, 커패시턴스는 오로지 위로부터만 영향을 받게 되고, 따라서 센서는 임의의 표현 상에 배치될 수 있어서 기존의 센서들보다 훨씬 더 유용하게 만든다.
선호되는 실시예에서, 센서는 5 내지 30cm 단위인 짧을 수 있는 세장형 스트립의 형태를 취하지만, 이는 길이가 수 미터까지 될 수도 있다. 이와 같이, 그것은 미끼 스테이션이나 트랩에 배치되는 센서 유닛 내의 센서일 수 있지만, 덜 일반적인 방식으로도 또한, 사용될 수 있다. 예컨대, 그것은 비-도전성 미끼 스테이션이나 트랩 아래, 팔레트 주변, 문 개구부 주변 및 덕트 내부나 덕트 주변 등에 배치될 수 있다. 이와 같이 그것은 설치류의 검출에 이상적이다.
설치류의 검출을 위해 선호되는 컨덕터 구성은 센서 어레이를 형성하기 위해 스트립의 길이를 따르는 병렬의 일련의 센서 트리플렛을 동작하는 것이다. 병렬로 일련의 센서를 동작시키는 것은 설치류 또는 다른 동물의 존재를 검출하는데 유용할 뿐만 아니라 움직임의 방향을 추적하는데도 유용할 수 있다.
프린지 커패시턴스를 검출 수단으로 사용하는 센서는 광범위한 상황에서 사용될 수 있고, 상이한 구성을 사용함으로써 센서는 바쿼벌레와 빈대로 제한되지 않지만 이들과 같은 기어다니는 벌레를 포함하는 범위의 유해동물 (및 다른 물체)를 검출할 수 있도록 설계될 수 있다.
작은 기어다니는 곤충의 경우 컨덕터가 실질적으로 동심원 또는 나선으로 배치되는 것과 같은 센서 컨덕터 및 비-접지형 컨덕터의 대안적 구성을 사용하는 센서를 설계하는 것이 바람직할 수 있다. 또 다른 대안적 구성은 센서 컨덕터 및 비-접지형 컨덕터 둘 모두가 일반적으로 빗살 형상인 것이다. 센서 컨덕터는 복수의 센서 컨덕터에 대응하는 복수의 톱니(teeth)를 포함하는 실질적으로 빗살 형상인 요소이다. 　비-접지형 컨덕터는 복수의 비-접지형 컨덕터에 대응하는 복수의 톱니를 포함하는 제2의 실질적으로 빗살 형상인 요소이다. 2개의 센서는 마주보고 맞물리는(interlocking) "E"와 같이 배치되어 각각의 톱니가 교차되도록 한다. 　이러한 방식으로 실질적으로 각 센서 컨덕터(톱니)는 비-접지형 컨덕터 쌍(2개의 톱니)에 의해 양측에서 플랭크된다.
센서 컨덕터와 비-접지형 컨덕터 쌍의 배치와 무관하게, 선호되는 센서는 평탄하고 유연하며 더욱 바람직하게는 플라스틱으로 덮여서 더욱 내구성이 있게 된다.
컨덕터는 그들의 특정 활용을 위해 선택된 폭과 두께를 가지며, 적절한 거리만큼 서로로부터 이격된다. 선택은 파라미터의 개수, 일반적으로 구리인 컨덕터의 타입 및 의도된 목적에 따를 것이고, 사례별 기준으로 실험에 의해 결정될 것이다.
전술한 바와 같이, 2개의 판 사이를 물체가 통과할 때 유전체의 변화를 측정하는 것에 대조적으로 프린지 커패시턴스를 검출 방법으로 사용하는 것은 정확한 측정을 획득하고 오검출(false positive)을 감소시키는데 있어서 놀라운 효과를 입증하였고, 따라서 유해동물 관리에 특히 유용하다.
들쥐와 생쥐를 포함하지만 이들로 제한되지 않고, 가령 바퀴벌레와 빈데와 같은 기어다니는 곤충을 포함하지만 이들로 제한되지 않는 설치류를 검출 또는 모니터링하도록 구성된 센서가 특히 추구된다.
예컨대, 설치류 센서는 구리 센서 및 2개의 구리 비-접지형 컨덕터 둘 모두로 구성될 수 있고, 이들 각각은 대략 3mm의 폭과 대략 0.05mm, 보다 구체적으로는 0.06mm의 두께를 갖고, 그리고 양측 상의 센서와 비-접지형 와이어 사이의 거리는 대략 2.5mm이며, 더 구체적으로는 2.54mm이며, 와이어는 최대 5미터까지 연장될 수 있다.
작은 기어다니는 곤충에 대하여, 통상의 기술자는 상이한 구성 및 크기가 사용될 수 있고 센서를 피난처 주위에 배치하는 것이 바람직할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
설치류에 있어서, 센서는 적어도 2개 바람직하게는 적도 3개의 센서 트리플렛(비-접지형 컨덕터 - 감지 컨덕터 - 비-접지형 컨덕터)을 포함한다.
본 발명의 제2 양태에 따르면, 전원을 포함하는 하우징, 적어도 하나의 마이크로프로세서, 비-휘발성 메모리, 트랜시버, 클락 및 주어진 동물을 검출하도록 튜닝된 프린지 커패시턴스(A)의 변화(Δ)를 측정하는 센서를 그곳에 동작가능하게 연결하는 커넥터를 포함하는 센서 유닛이 제공된다.
센서 유닛을 튜닝하는 것은 유닛이 검출뿐만 아니라 동물들, 특히 유해동물 간에 구별 및 식별을 할 수 있도록 허용한다.
바람직하게는, 센서 유닛은 가령 예컨대, 카메라와 같은 추가 검출 또는 기록 수단을 가진다.
바람직하게는, 센서 유닛은 배터리를 재충전하기 위한 유도성 코일을 더 포함한다.
본 발명의 센서 유닛을 사용하여 획득되는 특정 이점은 그것이 기준 커패시턴스를 연속적 또는 간헐적으로 다시 캘리브레이션하도록 마이크로프로세서를 사용한다는 것이다. 따라서, 이는 실제 양성 검출 이벤트 및 오검출 이벤트를 더 잘 구별할 수 있고, 예컨대 그렇지 않다면 파편이나 환경적 조건 또는 비-표적 동물이 양성 판독을 트리거할 수 있다.
본 발명의 센서 유닛의 또 다른 이점은 전력 사용량을 절약하도록 전력 관리 시스템을 사용하는 것이다. 실제로, 프린지 커패시턴스를 사용하는 검출은 커패시턴스의 변화를 검출하기 위한 전력을 요구하는 기존의 유전체 커패시턴스를 사용하는 검출에 비해 배터리 사용량을 절약한다.
본 발명의 센서 유닛은 트랩이나 미끼 스테이션 내에 통합될 수 있거나, 또는 "스마트" 검출 시스템에서 분리되어 사용될 수 있다.
본 발명의 제3 양태에 따르면, 메쉬 토폴로지 또는 다른 무선 네트워크에 배치된 본 발명의 제2 양태의 복수의 센서 유닛을 포함하는 시스템이 제공된다.
바람직하게는, 시스템은 라디오 주파수(rf)를 통해 통신한다.
특히 선호되는 실시예에서, 네트워크는 자가-치료적(self-healing)이다.
바람직하게는, 시스템은 중앙 노드로 공급되어서 데이터 수집과 데이터 보급이 중앙에서 컨트롤될 수 있다.
일실시예로, 시스템은 본 발명의 제2 양태에 따른 센서 유닛이 장착된 미끼 스테이션 및/또는 트랩을 포함한다.
선호되는 실시예에서, 시스템 및 시스템의 일부를 형성하는 센서 유닛은 모바일 장치를 통해 질의될 수 있다.
본 발명의 제4 양태에 따르면, 커패시턴스 센서를 사용하여 동물을 감지하는 방법이 제공되고, 검출은 프린지 커패시턴스의 변화를 측정함으로써 결정된다.
프린지 커패시턴스의 변화는 물체(전형적으로 유해동물)가 비-접지형 컨덕터 사이에서 센서 컨덕터로부터 멀어지거나 이를 향해 이동할 때 검출된다. 센서 컨덕터에 접근함에 따라 커패시턴스가 증가되고 센서 컨덕터로부터 멀어지게 이동함에 따라 커패시턴스가 감소된다.
바람직하게는, 방법은 적어도 2개의 센서 트리플렛을 포함하는 센서 어레이 또는 커패시턴스 센서를 이용하고, 이 경우 방법은 물체의 존재뿐 아니라 그것의 이동 방향을 검출할 수 있다.
이동 방향은 적어도 2개의 트리플렛의 타이밍된 순차적 트리거링으로부터 결정된다.
방법론은 커패시턴스의 변화 덕분에 유해동물의 출현 및 이탈을 모두 검출할 수 있고, 이탈에 기반하여 존재를 신호하도록 구성된다.
본 발명의 제5 및 독립적인 양태에 따르면, 동물의 존재를 지능적으로 검출하기 위한 센서 유닛이 제공되며, 상기 센서 유닛은:
i) 동물의 출현을 감지하기 위한 제1 센서 및 동물의 후속되는 이탈을 감지하기 위한 제2 센서 커플렛을 포함하는 커패시턴스 센서;
ii) 시간 독립적인 방식으로 단순한 출현 및/또는 이탈로부터 발생되는 오검출 감지 이벤트와는 대조적으로 긍정으로 감지된 이벤트의 시간 종속적 인증을 가능하게 하는 출현과 이탈 사이의 시간을 모니터링하기 위한 클락;
iii) 시간 종속적 방식으로 기준 커패시턴스를 연속적으로 다시 캘리브레이션하여 오검출 이벤트가 구별될 수 있게 하는 마이크로프로세서; 및
iv) 데이터를 기록 및 저장하기 위한 비-휘발성 메모리를 포함한다.
바람직하게는, 센서 유닛은 적어도 2개 그리고 더 바람직하게는 3개의 인접 커패시턴스 센서를 포함하고, 그럼으로써 센서 어레이를 형성한다.
본 발명의 제6 및 독립적인 양태에 따르면, 커패시턴스 센서에서 동물 활동을 지능적으로 검출하는 방법이 제공되며, 상기 방법은:
i) 제1 시간에 제1 센서 커플렛에서 동물의 출현을 검출하는 단계;
ii) 제2 시간에 제2 센서 커플렛으로부터 동물의 후속되는 이탈을 검출하는 단계; 및
제1 및 제2 시간이 기-설정된 표준 내에 있어서, 시간 독립적인 방식으로 단순한 출현 및/또는 이탈로부터 발생되는 오검출 감지된 이벤트와 대조적으로, 출현 및 이탈이 긍정적으로 감지된 이벤트를 트리거한다고 결정하는 단계를 포함한다.
바람직하게는 상기 방법론은 이동 방향이 결정될 수 있도록 제2 인접 센서에서 반복된다.
본 발명의 다른 추가 양태에서, 센서 유닛과 시스템은 가령 예컨대, 컴포넌트들이 언제 교체되는지와 같은 세부사항을 기록하는 서비스 컴플라이언스 및 관리 활동을 모니터링한다.
본 발명의 센서는 다수의 이점을 가진다. 이들의 유연한 속성은 그들이 고르지 않은 표면에 배치되고 물체 주위에 또는 그 위에서 구부러질 수 있음을 의미한다. 이들은 또한, 예컨대 여닫이 문이나 덕트 주위에 수직 및 수평 배향 모두로 배치될 수 있다.
센서를 감싸게 함으로써 가령 동물이나 유해동물 소변 및 가혹한 세정 화학물과 같은 에이전트에 대해서 바이오해저드 및 화학적으로 저항력이 있게 만들어질 수 있다. 또한, 습하거나 더러운 때에도 효과적으로 동작할 것이며, 금속 케이블선이나 주 전압 파워 케이블 상에 배치될 수 있다.
센서 유닛은 밀폐식으로 밀봉될 수 있고, 단일 전하가 최대 6개월의 연장된 사용이 가능할 수 있도록 보장하는 다른 접촉식 충전 시스템이나 유도성 충전에 의해 재-충전될 수 있는 내부 베터리가 제공될 수 있다.
유닛 트랜시버가 라디오 주파수를 사용하여 통신할 수 있음에 따라 센서 유닛은, 라디오 주파수 파장이 전파되도록 덕트 내에 배기 또는 그릴이 존재한다면 판금 덕트의 내부에 배치될 수 있다.
시스템에 의한 RF 메쉬 네트워크의 사용은 베이스 유닛으로의 데이터의 자율 라우팅을 허용하고 데이터 송신은 (범위 내라면) 직접적일 수 있거나 다른 유닛을 통해 중계될 수 있다. 따라서, 각 센서 유닛은 범위 확장기 또는 데이터 반복기뿐 아니라 검출기 및 송신기로서 역할을 할 수 있어서 맞춤형 범위 확장기를 필요로 하지 않는다.
시스템은 바람직하게는 적응형이고, 따라서 베이스 노드가 단일 센서 유닛이나 전체 메쉬에 의해 검출되지 않는 경우 메쉬 또는 격리된(독립형) 센서 유닛은 자동으로 이벤트 저장소 모드로 들어간다. 이벤트 저장소 모드인 메쉬 또는 독립형 센서 유닛은 이후 유효한 베이스 노드의 존재를 검출하고, 그리고 나서는 베이스 노드로 보고를 시작할 것이다. 이는 시스템 탄력성 및 유연성을 증가시키며, 가령 핸드헬드 또는 휴대용 장치를 갖는 기술자 또는 다른 유해동물 관리 직원이 다수의 독립형 센서 유닛에 방문하고 보고서를 수신하도록 하거나 또는 시스템이 중대한 데이터 손실 없이 메쉬 네트워크의 섹션의 손실에 적응하고 그로부터 회복될 수 있도록 허용한다.
특정한 이점은 일정한 '존재' 경고가 발생하는지 여부를 검출하는 센서의 능력이다. 베이스라인을 계속 감지 및 다시 캘리브레이션하는 프로세스에 의해, 센서는 오검출을 구별할 수 있고 상당한 파편이나 액체가 센서에 축적된다 하더라도 긍정 이벤트를 검출할 수 있다. 　센서를 계속 감지 및 다시 캘리브레이션하는 프로세스는 또한, 가령 액체의 증발이나 먼지가 기류에 의해 제거되는 축적의 점진적인 제거를 베이스라인 리캘리브레이션이 반영하도록 허용한다. 이러한 프로세스는 시간 의존적이며 센서 유닛이 검출을 출현 및 이탈의 조합에 기반함에 있어서 중요하다.
오검출을 추가로 경감시키기 위해, 선호되는 센서는 복수의 센서 트리플렛을 포함하고, 시스템은 유효한 판독을 획득하기 위해 연속적인 판독의 매칭을 요구하도록 설정될 수 있다.
센서는 물체의 출현 및 존재를 항상 등록하는 한편 본 발명의 센서에서의 상당한 차이점은 센서가 센서의 검출 영역으로부터 검출된 물체의 이탈에 대신 집중한다는 것이다. 파편은 축적되고, 전형적으로 일상적인 관리 동안 제거될 때까지 상대적으로 긴 기간에 대하여 잔존하려는 경향을 가질 것이다. 　유해동물은 센서의 검출 영역 내로 통과하여 그로부터 빠져나올 것이다. 　검출된 출현 이후 검출된 이탈이 후속되게 보장함으로써 오검출 이벤트의 개수를 경감시킨다. 유해동물 검출 이벤트를 트리거하기 위해 출현 및 이탈 이벤트가 발생해야 하는 기간은 조정가능하고 리캘리브레이션 사이클과 관련된 기간보다 적다.
다수의 인접 센서의 사용은 또한, 유해동물 활동과 다른 활동 사이의 구별을 증가시키고 이동 방향의 감지를 용이하게 한다. 예컨대, 제1 센서는 유해동물의 출현을 위해 이동하고, 이후 유해동물의 이탈을 위해 이동한다. 다음으로 인접 제2 센서는 유해동물의 출연을 위해 이동하고, 이후 유해동물의 이탈을 위해 이동한다. 이러한 일련의 이벤트는 움직임과 방향을 나타낸다. 물리적인 센서 간격이 이동중인 유해동물과 다른 비-유해동물 활동 사이를 구별하는데 사용된다. 이 간격은 유해동물 타입을 타겟팅한다.
센서의 고유한 속성은 유해동물의 이동 방향이 캡처되고, 기록되며, 송신되도록 허용한다.
유해동물 컨트롤 조직은 시스템을 사용하여 관리 비용을 절감하고 더 의미 있는 데이터를 획득할 수 있어서 후속 행위를 더 알릴 수 있다.
본 발명의 센서는 평평하고 유연한 케이블이나 전도가능하게 프린팅된 플렉서블 회로 기판 또는 리지드 프린팅된 회로 기판을 포함할 수 있다.
센서는 쉽게 제거될 수 있고 기술자나 현장 작업자에 의해 교체될 수 있다.
각 센서 유닛에는 RF 네트워크 상의 고유 식별자가 제공될 수 있고, 각 RF 메쉬 네트워크는 고유하게 식별될 수 있다. 이는 아마도 공유된 빌딩에서 상이한 PCO들에 의해 동일한 위치 내의 다수의 시스템 배치를 허용한다.
또한, 고유한 방송(over the air) 코드 프리픽스 및 암호 시스템은 동일한 RF 주파수에서 송신하는 다른 장비(즉, 스마트 미터, 원격 컨트롤 조명 등)에 의한 보고된 결과와의 간섭을 방지한다.
시스템의 고유의 유연성은 또한, 시점에서 목적지까지의 상품의 출하를 모니터하기 위한 이의 사용을 허용한다. 이는 센서 유닛을 트럭, 밴 또는 선적 컨테이너든 간에 선적 내부에 또는 그 주위에 배치함으로써 달성된다. 감지 유닛이 베이스 유닛, PC 또는 업링크 지점으로 RF 메쉬 네트워크를 통해 연결되지 않은 경우, 이들은 가령 베이스 유닛, PC 또는 업링크 지점의 존재가 검출되는 시점까지 이벤트를 검출, 타임스탬프 및 저장한다. 따라서, 유해동물 이벤트가 상품의 선적 운송 도중 검출된다면, 이들은 선적 프로세스에서의 특정 지점과 시간에 의해 상관될 수 있다. 이는 이벤트 즉, 유해동물 이벤트가 발생한 후 컨테이너에서 로컬 밴으로의 이동의 정확한 결정을 허용할 수 있고, 따라서 유해동물 이슈에 대한 바르고 정확하게 타겟팅된 응답을 허용한다.
곡물 사일로 또는 음식 저장 웨어하우스를 포함하지만 이들로 제한되지 않는 중요한 위치에서, 센서 유닛의 몸체로 통합된 이미징 장치는 트리거되어 절대적인 식별을 위해 검출된 유해동물의 디지털 이미지를 제공할 수 있다. 이 이미지는 다른 정보와 함께 전송되거나 이후의 전송을 위해 저장된다.
바람직하게는, 시스템은 탄력성있고, 자가-치유적이며, 라디오 주파수인, 메쉬 토폴로지 네트워크에 의해 링크되는 다수의 원격 감지 장치를 포함한다. 이들은 기존의 유해동물 미끼 스테이션 및 트랩 내에 개조될 수 있도록 할 뿐 아니라 고유하게 주변, 천장 공간, 복도, 출입구, 팔렛 및 선적 컨테이너와 같으나 이들로 제한되지 않는 다양한 다른 위치의 모니터링을 허용하도록 설계된다. 바닥의 거친 센서 유닛은 또한, 출입구를 모니터링하는데 사용될 수 있으며, 다른 센서 또는 설정과 조합되어 설치류와 사람을 구별할 수 있다. 　모니터는 검출기로서 기능하기 위해 트랩이나 미끼 스테이션과 연관될 필요는 없다.
시스템은 척추동물, 가령 설치류 또는 무척추동물 가령 곤충이든 간에 다양한 동물들의 원격 검출 및 모니터링을 허용한다. 전형적으로 이는 유해동물으로 분류되는 이러한 종들을 검출 및 모니터링하도록 배치될 것이지만 이들로 제한되지는 않는다.
시스템은 메쉬 네트워크에 존재하는 개별 장치들의 상태를 계속 모니터링하고, 장애가 발생할 수 있거나 장애가 발생한 장치에 대해 보고할 수 있다.
시스템은 가령 소비가능한 아이템, 가령 글루 보드, 형광등 및 유해동물 미끼의 교체와 같은 이벤트를 자동으로 검출 및 기록할 수 있다. 시스템은 또한, 영역 또는 유해동물 컨트롤 제품이 수동으로 서비스되거나 검사되었다고 식별할 수 있다.
즉각적인 경고 및 데이터 송신을 제시하는 것에 추가로 시스템은, 또한 저장된 데이터의 주기적이거나, 트리거되거나 타이밍된 보고를 제시한다.
유연한 시스템은 예컨대, GPRS, 위성 모뎀, ADSL 라인 또는 표준 전화선을 사용하여 PC나 랩탑으로 무선 보고할 수 있다.
시스템은 유해동물의 존재를 확인하거나 또는 시스템 내의 모니터링되는 제품의 상태를 결정하기 위해 모든 위치를 수동으로 검사할 필요를 배제한다.
본 발명의 실시예는 첨부되는 도면을 참조하여 더 서술된다.
도 1a 및 1b는 각각 본 발명의 제1 양태에 따른 선호되는 센서의 평면도 및 측면도이다.
도 2a 및 2b는 물체가 Y축 방향으로 센서 상에서 이동함에 따른 컨덕터 트리플렛(도 2a) 및 커패시턴스(도 2b) 사이의 관계를 도시한다.
도 3a(사시도) 및 3b(종단면도)는 서로로부터 이격된 3개의 센서 트리플렛을 포함하는 선호되는 센서 (어레이)를 도시한다.
도 4는 예컨대, 센서를 가로질러 이동함에 따라 들쥐가 3개의 센서 트리플렛을 어떻게 트리거하는지를 도시한다.
도 5a 내지 5c는 커패시턴스 상의 컨덕터로부터 절연된 비-접지형 도전성 기판과 비-접지형 컨덕터의 중요성을 도시한다.
도 6은 센서의 길이를 따라 이동하는 기어다니는 곤충을 검출하는데 적합한 컨덕터의 대안의 배치를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일양태에 따른 센서 유닛을 도시한다.
도 8은 본 발명의 일양태에 따른 시스템의 핵심 컴포넌트를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일양태에 따른 네트워크 시스템을 도시한다.
도 10은 임의의 덕트 내부 및 외부에 구성된 본 발명의 일양태에 따른 센서 유닛을 도시한다.
도 11은 팔렛 주변에 배치된 센서 유닛을 도시한다.
도 12는 빌딩 내의 시스템의 배치를 도시한다.
도 1a 및 1b를 참조하면, 본 발명의 제1 양태의 선호되는 실시예의 센서(10)가 도시된다. 센서(10)는 프린지 커패시턴스(A)에서의 변화(Δ)를 검출할 수 있고, 2개의 비-접지형 컨덕터(14a, 14b)에 의해 이격된 관계(da, db)에서 양측(16a, 16b) 상에 플랭크된 센서 컨덕터(12)를 포함한다. 3개의 컨덕터는 트리플렛(14a-12-14b)을 형성하고, 상기 컨덕터(12, 14a, 14b) 및 그것의 주변으로부터 절연(20)되는 비-접지형 도전성 기판(18) 상에 지지된다. 센서 컨덕터 및 비-접지형 컨덕터는 모두 도전성 물질, 전형적으로는 구리이고, 도전성 기판(18), 전형적으로는 알루미늄 상에 전기적으로 절연되어 배치되는 와이어 또는 패드의 형태일 수 있으며, 그것이 배치되는 표면으로부터 센서를 보호한다.
도 2a 및 2b로부터 볼 수 있듯이 커패시턴스의 변화(Δ)를 검출하는 센서는, 물체가 제1 플랭킹 비-접지형 컨덕터(14a)로부터 제2 플랭킹 비-접지형 컨덕터(14b)까지 y-축으로 가로질러 이동함에 따라 센서 컨덕터(12)를 접근(22)하거나 이로부터 멀리 이동(24)함에 따른 커패시턴스의 변화를 검출하는 프린지 커패시턴스로서 역할을 한다. 따라서, 예컨대 들쥐가 센서를 가로질러 통과한다면, 커패시턴스(Δ)의 변화는 도 2b에 도시되는 것처럼 우선 증가(22)하고 이후 감소(24)되는 것으로 발생된다.
센서의 감도 및 따라서 그것의 상이한 물체, 전형적으로 유해동물으로 간주되는 동물들을 검출하는 능력은, 트리플렛(14a-12-14b)을 만드는데 사용되는 재료, 그들의 폭(w), 두께(t), 및 센서 컨덕터(12)와 비-접지형 컨덕터(14a, 14b)사이의 간격(da 및 db)뿐 아니라 보호 지지부를 형성하는 도전성 구조(18, 20)의 속성을 포함하는 다수의 요인에 의존한다.
따라서, 들쥐를 검출하기에 적절한 예시적인 센서(10)가 도 3a 및 3b에 도시된다. 이것은 100mm 폭의 세장형 스트립의 형태를 취하고 길이가 수 미터까지 될 수 있다. 실제로, 이는 3개의 센서(10-1, 10-2 및 10-3) 어레이를 포함한다. 3개의 센서는 동일하고, 각각은 트리플렛(14a-12-14b)을 포함한다. 본 실시예에서, 트리플렛의 각 컨덕터는 대략 2mm의 폭(w)과 대략 0.05mm의 두께(t)를 갖는 구리 스트립이다. 센서 컨덕터(12)는 알루미늄(18) 코팅되거나 절연 플라스틱(20)으로 감겨진 전기적으로 절연된 지지 기판(18, 20)의 에지로부터 대략 5mm로 삽입되고 각 비-접지형 컨덕터(14a, 14b)로부터 대략 3mm의 거리(da, db)만큼 이격된다. 각 트리플렛은 대략 27mm만큼(dc) 서로로부터 이격된다. 실시예에서 전체 센서는 보호성 플라스틱 멤브레인 내에 수용된다.
커패시턴스에 대해 이해하는 통상의 기술자는 주어진 크기가 단순한 예시이며 크기/재료는 주어진 타입의 유해동물을 위해 원하는 감도를 달성하도록 변화될 수 있음을 인식할 것이다.
도 4는 들쥐가 화살표 Y의 방향으로 도 3a의 센서(10)를 가로지를 때 획득되는 판독 타입을 도시한다. 들쥐가 제1 센서(10-1) 위를 통과함에 따라 비-접지형 컨덕터(14a)로부터 센서 컨덕터(12)에 접근하면 커패시턴스의 초기 증가, 상승 에지 이벤트(22)가 있고, 이후 그것이 센서 컨덕터(12)를 이탈하여 비-접지형 컨덕터(14b)에 접근함에 따른 하강 에지 이벤트(24)가 있다. 이후 제2 센서(10-2)에서 동일한 것을 보고, 제3 센서(10-3)에서 동일한 것을 보게 되며, 물론 둘쥐가 화살표 Y로 표시되는 하나의 방향으로 이동함을 가정한 것이다. 3개의 센서 신호는 들쥐의 존재(검출)에 관한 것뿐 아니라 그것의 이동 방향(50), 속력 및 미끼 스테이션에서 사용될 때, 그것의 주저함/공급 시간에 관한 정보를 제공하는데 사용될 수 있는 정보를 제공한다. 센서는 초당 수십 커패시턴스를 측정함으로써 동작하고, 알고리즘은 순차적 판독(26, 28, 30), 예컨대 현재, 이전 다음을 비교하고, 베이스라인을 계속하여 리캘리브레이션할 수 있고, 그럼으로써 오탐 판독을 감소시킨다. 즉, 시스템은 예컨대 낙엽이나 동물이 남긴 더럽고 습한 발톱 자국으로부터 들쥐를 구별할 수 있다.
상승 에지 이벤트(22)의 검출은 배터리 전력 관리에서 사용될 수 있어서 이벤트 검출이 마이크로프로세서(미도시)로 하여금 절전 "슬립" 모드에서 "최대 전력" 모드로 모드를 변경하도록 야기하는 외부의 간섭을 개시할 수 있게 한다.
도 5a 내지 5c는 컨덕터(12, 14a, 14b) 및 그것의 주변으로부터 전기적으로 절연된(20) 비-접지형 도전성 기판(18)과 도전성 배치의 중요성을 설명하는 것을 보조한다. 기판은 접착제를 포함할 수 있어서 표면에 부착될 수 있다.
도 5a는 쉴드가 없고 비-접지형 병렬 컨덕터를 가지는 3개의 컨덕터 센서(14a-12-14b)를 도시한다. 'C'는 구리의 단순한 부피로 인해 발생되는 '고스트' 커패시턴스이며, 그것의 주파수에서의 인덕턴스와 전체 저항이 센서를 질의하는데 사용된다.
도 5b는 바람직하지 않은 접지된 쉴드와 비-접지형 병렬 컨덕터를 갖는 3개의 컨덕터 센서를 도시한다. 커패시턴스 값 'A'는 바람직하지만, 'B'값은 바람직하지 않다.
도 5c는 (본 발명으로서) 비-접지형 쉴드(18, 20), 센서 컨덕터(12) 및 비-접지형 병렬 컨덕터(14a, 14b) 쌍을 갖는 3개의 컨덕터 센서를 도시한다. 발생되는 커패시턴스는 고스트 커패시턴스(바람직하지 않음)가 없는 'A'(바람직함)가 대부분이다.
이 3개의 도면이 도시하는 것은 고스트 커패시턴스 값 'C'가 증가함에 따라 성공적으로 '유해동물을 검출'하는데 요구되는 커패시턴스 'A'의 변화의 양이 증가되고 센서를 덜 민감하게 만든다. 이는 센서(10)가 센서 컨덕터(12)와 2개의 인접 비-접지형 컨덕터(14a, 14b) 사이에서 생성되는 프린지 커패시턴스 필드의 갑작스러운 변화를 검출함으로써 동작하기 때문이다. 도 5c에서 센서는 다수의 표면 타입 상의 센서의 배치를 허용하기 위해 그것의 아래 측이 쉴드된다(18, 20).
센서가 아래 측이 쉴드된 사실로부터 생기는 추가 이점은 그것이 금속 표면을 포함하는 다수의 표면 타입 상에 배치될 수 있다는 것이다.
센서 구성은 또한, 프린지 필드의 전체 레벨에 대한 느리거나 지속적인 변화가 제거되도록 캘리브레이션될 수 있음을 의미한다. 이는 액체, 파편 또는 축적된 먼지가 센서의 동작을 멈추게 하지 않을 것임을 의미한다.
센서의 동적 범위는, 심지어는 센서의 다수의 길이를 갖더라도, 센서 컨덕터(12)에 비해서 비-접지형 컨덕터(14a, 14b) 간의 간격(da, db)에 대한 평평한 구리 컨덕터의 두께(t)의 비율에 의해 컨트롤된다. 이는 예컨대, 빈대에서 들쥐(또는 심지어는 사람을 포함하는 더 큰 동물)에 이르는 다양한 크기의 유해동물의 검출에 다양한 센서 구성이 사용되도록 허용한다.
센서는 물체가, 전기적으로 절연된(20) 비-접지형 도전성 기판(18)으로부터의 쉴드와 비-접지형 병렬 컨덕터(14a, 14b)에 의해 지향성으로 이루어지는 프린지 필드와 간섭할 때에만 활성화된다. 이것은 센서로부터 매우 날카로운 응답을 제공한다.
출원인은 프린지 필드로의 유해동물의 침입(70)을 감지하고, 더욱 중요하게는 필드로부터의 유해동물의 이탈(80)을 감지한다(도 2b).
적어도 2개 그리고 바람직하게는 셋 이상의 센서(도 3에 도시되는 바와 같음)의 물리적인 레이아웃은 센서 유닛이 센서 상의 유해동물의 이동 방향(50)을 추가적으로 검출하도록 허용하고, 고객에게 귀중한 추가 정보를 추가해준다. 시스템에 의해 컨트롤되는 기간(들) 내에 예컨대, 다수의 이벤트(예컨대, 10-1 및 10-2에서의 활동)에만 응답하여 경고/알람이 트리거되도록 설정함으로써 오탐 판독이 상당히 감소될 수 있다. 이러한 특성들의 전체적인 조합은 다양한 환경에서 매우 신뢰성 있는 검출을 제공하고, 또한, 유해동물의 이동 방향의 검출을 용이하게 한다.
프린지 커패시턴스의 사용은 또한, 프로세서와 RF 메쉬가 활동이 없을 때 휴지하도록 허용함으로써 전력의 감소 (및 크게 증가된 배터리 수명)을 용이하게 한다.
가령 기어다니는 곤충과 같은 더 작은 유해동물의 검출을 위해, 상이한 구성을 갖는 센서가 바람직할 수 있다. 이러한 적절한 구성 중 하나가 도 6을 참조하여 기술된다.
도 6의 구성에서, 선형적인 대신에 센서 컨덕터(12)는 빗살의 톱니(12a, 12b, 12c...)가 복수의 센서 컨덕터(12)로서 기능하는 실질적으로 빗살형인 요소이다. 유사하게, 2개의 선형 비-접지형 컨덕터(14a, 14b)인 대신에 비-접지형 컨덕터(14)는 톱니 쌍(14a, 14b)이 각 센서 컨덕터(12a, 12b) 등을 플랭크하는 실질적으로 빗살형인 요소이다. 따라서, 각각의 센서 컨덕터 및 비-접지형 컨덕터는 마주보고 맞물리는 "E"와 같이 배치된다. 이들은 도 5c에 도시된 방식으로 비-접지형 도전성 물질(미도시)상에서 전기적으로 절연된다.
사용시 곤충은 화살표 Y의 방향으로 중첩되는 트리플렛(14a-12-14b)을 가로질러 이동한다.
설치류 센서와는 대조적으로, 센서 스트립은 더 좁다(대략 예시적인 스트립에서 14mm이다). 컨덕터 센서는 대략 2mm의 폭을 가지고, 비-접지형 센서는 대략 2mm의 폭을 가지며, 양자 간의 거리(da, db)는 대략 1mm이다. 다시 두 센서의 두께는 대략 0.05mm이다.
하지만, 다시 한번 통상의 기술자라면 크기는 단순히 안내를 제공하기 위해 주어진 것이며 다양한 변형이 가능함을 인식할 것이다.
본 발명의 모든 센서는 센서 유닛(100)으로 통합되고 이러한 유닛 중 하나의 예시가 도 7을 참조하여 기술된다. 도 7에서 센서 유닛은 전원(120)을 포함하는 하우징(110) 및 마이크로프로세서(130), 비-휘발성 메모리(140), 트랜시버(150) 및 클락(160)을 포함하는 회로 기판을 포함한다. 유닛은 또한, 그곳으로 센서(10)를 연결하기 위한 커넥터(가시적이지 않음)를 가진다.
바람직하게는, 센서 유닛은 카메라(180), 가령 IR led '플래시'를 갖는 적외선 카메라를 가진다. 전원은 바람직하게는 고용량의 넓은 온도 범위의 배터리이며, 센서 유닛은 배터리 충전을 위한 유도성 코일(190)을 포함한다. 바람직하게는, 비-휘발성 메모리는 센서 컨트롤러로 역할을 하고 트랜시버는 라디오 주파수 유닛을 포함한다. 도시된 바와 같이 센서(10)는 쉬운 연결을 용이하게 하는 전기 접촉부(미도시)를 갖는 스트립의 형태이다.
센서 유닛(100)은 이상적으로는 네트워크 시스템(200), 가장 바람직하게는 메쉬 토폴로지 네트워크(210)로 통합되기 위해 적합하다.
도 8은 이 경우 PC인 중앙 노드(230)로 데이터(220)를 공급하는 3개의 센서 유닛(100)을 이용하는 단순한 시스템(200)을 도시한다. PC는 인터넷에 연결되고 원격 모니터(240)에 의해 액세스될 수 있다.
도 9는 어떻게 본 발명의 센서 유닛(100)이 라디오 주파수(RF) 메쉬 네트워크(210)로 통합될 수 있는지를 도시한다. 본 도면은 RF 메쉬 네트워크의 기본을 도시한다. 각 센서 유닛(100)은(본 도면에서 1 내지 6번임) 중앙 노드 PC(230)로 직접 링크하기를 시도할 것이다. 이것이 실패하면, 유닛은 범위에 있는 다른 유닛을 검색할 것이고 그들에게 그것의 상태를 나타내는 메시지를 전송할 것이다. 범위 내의 다른 유닛들도 이것을 수행할 것이기 때문에, 연결을 시도하는 유닛은 모든 '범위 내의' 유닛의 상태를 나타내는 하나 또는 여러 개의 메시지를 수신하거나 메시지를 전혀 수신하지 않을 것이다. 메시지가 수신되지 않으면 유닛은 독립 모드로 전환될 것이다. '링크된' 유닛으로부터 메시지를 수신한다면, 그것은 중앙 노드로 전달될 메시지를 전송할 것이다. 중앙 노드는 수신된 모든 메시지의 내용으로부터 메쉬의 토폴로지를 결정할 수 있다. 이후 중앙 노드는 메쉬 상의 모든 유닛으로 '지시를 라우팅할 것'을 송신할 것이다. 이러한 지시는 이하의 규칙, SPF - 가장 짧은 경로 우선 및 AEP - 대안의 동등한 경로에 의해 모든 트래픽을 라우팅할 것이다.
예컨대, 유닛 1은 유닛 2와 3을 통해 메시지를 전송할 것이고, 대안으로 유닛 3이 유닛 1로부터 메시지를 수신하는 경우 그것은 항상 중앙 노드로 유닛 4를 통해 메시지를 전송할 것이다. 유닛 2가 유닛 1로부터 메시지를 수신할 때 그것은 유닛 4와 5를 통해 교대로 전송할 것이다. 이러한 방법은 가능한 최소 개수의 유닛을 사용하여 메시지 전송을 균등하게 분산시키는데 도움을 주고, 따라서 전체 배터리 수명을 연장한다.
메쉬는 쉽게 배치되고 링크가 손실되거나 차단되는 경우 자가-치유하도록 설계된다. 유닛 1과 2 사이의 링크가 손실된다면, 유닛 1은 링크를 유닛 3으로 스위칭하고, 중앙 노드로 유닛 1과 2 사이의 '링크의 손실'을 보고한다. 정상 동작 동안에 유닛 2는 유닛 2와 3 사이의 링크를 사용하지 않을 것이지만, 2와 4 및 2와 5 사이의 링크가 손실되는 경우 링크는 활성화될 것이다. 유닛 4가 중앙 노드로의 직접적인 링크를 손실한다면, 그것은 유닛 4와 유닛 5 사이의 링크를 활성화할 것이다. 중앙 노드에 대한 경로가 있는 한, 임의의 다른 유닛 체인을 통해 이 경로에 연결된 임의의 유닛은 중앙 노드로 보고할 수 있을 것이다. 정확한 ID를 가진 노드는 메쉬로 즉시 배치될 수 있고, 그러면 메쉬가 자동으로 토폴로지를 다시 맵핑할 것이다. 배치 후에 연결해제된 유닛 또는 브레이크가 있다면 중앙 노드는 이를 보고할 것이다.
본 발명의 센서의 하나의 특정 이점은 그것의 다용도성이다. 도 10은 덕트의 내부면(92) 전체에 배치된 센서와 외부면(94) 주위의 센서를 도시하는, 공기 덕트(90) 내의 센서 유닛(100)의 예시적인 배치를 도시한다. 덕트가 금속으로 만들어져서 센서 기술은 여전히 정확하게 동작하도록 한다.
RF 메쉬 네트워크 로직의 속성과 예컨대, 2.4GHZ 트랜시버의 특성으로 인해, 유닛은 금속 덕팅을 위해 그릴이나 공기 출구의 범위 내에 배치된다는 조건 하에 덕팅의 외부에 RF 메쉬 네트워크의 일부로서 잔존할 수 있다.
도 11은 팔렛(98) 상의 제품(96)을 모니터링하기 위한 센서 유닛(100)의 배치를 도시한다. 센서 유닛(100)은 제품 위에 또는 그 주변에 배치될 수 있고, 센서(10) 자체의 길이 및 유연한 속성은 센서가 아이템 주위를 감쌀 수 있음을 의미한다.
도 12는 3개의 상이한 회사들에 의해 공유되는 빌딩에서 설정되는 시스템과 1 내지 7로 번호가 매겨진 센서 유닛(100)을 도시한다. 각 회사는 유연한 설치류 모니터링 시스템이 설치된다. 이들은 3개의 독립적으로 설계된 메쉬 네트워크이다(센서 유닛에 대한 서픽스로서 a, b 및 c로 표시된다). RF 메쉬들(a, b 또는 c)은 서로 독립적이다. RF 메쉬 네트워크 프로토콜은 메쉬들이 서로와 간섭하지 않음을 의미한다. "메쉬 a" 활동은 절전 모드로부터 "메쉬 b" 또는 "메쉬 c"가 "일어나도록" 하거나 제3자 중앙 노드(230)로의 업링크를 야기하지 않을 것이다.

Claims (45)

  1. 센서(10)로서,
    전기도전성 센서 컨덕터(12),
    2개의 전기도전성 비-접지형 컨덕터(14a, 14b)로서, 전기도전성 센서 컨덕터(12)의 양쪽(16a, 16b)에 배치되어, 트리플렛(14a-12-14b)을 형성하는 2개의 전기도전성 비-접지형 컨덕터,
    비-접지형 도전성 기판(18), 및
    전기절연체(20)를 구비하고,
    상기 트리플렛(14a-12-14b)은 전기절연체(20)에 의하여 전기적으로 절연되고, 폭(w) 및 두께(t)의 도체 재료를 포함하는 비-접지형 도전성 기판(18) 상에 지지되고, 거리(da, db)만큼 서로 이격되고,
    컨덕터(12, 14a, 14b)의 위나 측면에 생성되는 프린지 필드가 타겟 동물 또는 유해동물에 반응하도록 거리(da, db)와 컨덕터(12, 14a, 14b)에 가해지는 전하가 결정되고,
    타겟 동물 또는 유해동물이, 제1 전기도전성 비-접지형 컨덕터(14a)로부터 전기도전성 센서 컨덕터(12)에 접근하면, 제1 커플렛(14a-12)를 형성하고, 센서는 전기도전성 센서 컨덕터(12)와, 제1 전기도전성 비-접지형 컨덕터(14a) 사이에 생기는 프린지 용량(A)의 변화(Δ)에 기반하여 상승 에지 이벤트(22)를 검출하고,
    타겟 동물 또는 유해동물이 전기도전성 센서 컨덕터(12)로부터 떨어지고 제2 전기도전성 비-접지형 컨덕터(14b)에 접근하면, 제2 커플렛(12-14b)를 형성하고, 센서는 프린지 용량(A)의 변화(Δ)에 기반하여 하강 에지 이벤트(24)를 검출하고, 이들 프린지 용량(A)의 변화(Δ)를 사용하여 타겟 동물 또는 유해동물의 출현과 이동 방향의 정보를 제공하는 센서(10).
  2. 제 1 항에 있어서,
    센서 유닛(100)으로의 연결을 위한 전기 접촉부를 더 포함하는 센서(10).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    비-접지형 도전성 기판(18)은 알루미늄을 포함하는 센서(10).
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    비-접지형 도전성 기판(18)은 플라스틱 층 또는 코팅으로 전기적으로 절연되는 센서(10).
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서는 세장형 스트립인 센서(10).
  6. 제 5 항에 있어서,
    컨덕터(12, 14a, 14b)는 스트립을 따라 연장되며 평행으로 배치되는 센서(10).
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    복수의 센서 컨덕터(12a, 12b, 12c 등)에 대응되는 복수의 톱니(teeth)를 포함하는 제1의 실질적으로 빗살 형상인 요소, 및 복수의 비-접지형 컨덕터 쌍(14a, 14b)에 대응되는 복수의 톱니를 포함하는 제2의 실질적으로 빗살 형상인 요소를 포함하고, 빗살 형상인 요소들은 각 센서 컨덕터(12a, 12b, 12c)가 실질적으로 비-접지형 컨덕터 쌍(14a, 14b)에 의해 양측에서 플랭크되게끔 이들의 각 톱니가 서로 교차하도록 배치되는 센서(10).
  8. 제 7 항에 있어서,
    제1 및 제2의 빗살 형상인 요소들은 이들의 각 톱니가 서로 교차하도록 배치되는 센서(10).
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서 컨덕터(12) 및 비-접지형 컨덕터(14a, 14b)는 실질적으로 개방된 동심원 또는 나선으로 배치되는 센서(10).
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서는 평평한 것인 센서(10).
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서는 유연한 것인 센서(10).
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서는 플라스틱으로 감싸진 센서(10).
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    동물 또는 유해동물은 설치류인 센서(10).
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    동물 또는 유해동물은 곤충인 센서(10).
  15. 제 14 항에 있어서,
    곤충은 기어다니는 곤충인 센서(10).
  16. 제 1 항에 있어서,
    구리 컨덕터에 대하여: w, t 및 d는: w = 3mm, t = 0.05mm 및 d = 2.5mm의 크기 단위인 센서(10).
  17. 제 1 항, 제 2 항 및 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의(10a, 10b, 10c) 센서 트리플렛(12-14a-14b)을 포함하는 센서(10).
  18. 제 17 항에 있어서,
    셋 이상의 트리플렛(12-14a-14b)을 포함하는 센서(10).
  19. 제 1 항에 따른 센서(10) 및 전원(120), 적어도 하나의 마이크로프로세서(130), 비-휘발성 메모리(140), 트랜시버(150), 클락(160) 및 센서(10)를 동작가능하게 연결하는 커넥터(170)를 수용하는 하우징(110)을 포함하는 센서 유닛(100).
  20. 제 19 항에 있어서,
    카메라(180)를 더 포함하는 센서 유닛(100).
  21. 제 19 항 또는 제 20 항에 있어서,
    배터리 충전을 위한 유도성 코일(190)을 더 포함하는 센서 유닛(100).
  22. 제 19 항에 있어서,
    마이크로프로세서(130)는 베이스라인 커패시턴스를 연속하여 다시 캘리브레이션하도록 프로그래밍되는 센서 유닛(100).
  23. 제 19 항, 제 20 항 및 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 유닛(100)은 전력 사용량을 관리하도록 프로그래밍되는 센서 유닛(100).
  24. 제 19 항, 제 20 항 및 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    센서 유닛(100)은 트랩이나 미끼 스테이션 내에 또는 그 아래에 배치되는 센서 유닛(100).
  25. 제 19 항, 제 20 항 및 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1 센서 커플렛(14a-12)은 동물 또는 유해동물의 출현(70)을 감지하고, 제2 센서 커플렛(12-14b)은 동물 또는 유해동물의 후속되는 이탈(80)을 감지하는 센서 유닛(100).
  26. 제 19 항, 제 20 항 및 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    클락(140)은 시간 독립적인 방식으로 단순한 출현 및/또는 이탈로부터 발생되는 오검출로 감지된 이벤트와 대조적으로, 긍정으로 감지된 이벤트(40)의 시간 종속적인 인증을 가능하게 하는, 출현(70)과 이탈(80) 사이의 시간을 모니터링하는 센서 유닛(100).
  27. 제 19 항, 제 20 항 및 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    마이크로프로세서(130)는 오검출 이벤트가 구별될 수 있도록 시간 종속적인 방식으로 베이스라인 커패시턴스를 계속하여 다시 캘리브레이션하는 센서 유닛(100).
  28. 제 19 항, 제 20 항 및 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    비-휘발성 메모리(140)는 데이터를 기록하고 저장하는 센서 유닛(100).
  29. 제 19 항, 제 20 항 및 제 22 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 2개의 인접한 커패시턴스 센서(14a, 12, 14b)를 포함하는 센서 유닛(100).
  30. 메쉬 토폴로지 또는 다른 무선 네트워크(210)에서 배치되는 제 1 항에 따른 복수의 센서(10), 또는 제 19 항에 따른 센서 유닛(100)을 포함하는 시스템(200).
  31. 제 30 항에 있어서,
    시스템(200)은 라디오주파수(rf)로 통신하는 시스템(200).
  32. 제 30 항에 있어서,
    시스템(200)은 자가-치유적인 시스템(200).
  33. 제 30 항에 있어서,
    시스템(200)은 중앙 노드로 데이터를 공급하는 시스템(200).
  34. 제 30 항에 있어서,
    미끼 스테이션 및/또는 트랩을 더 포함하는 시스템(200).
  35. 제 30 항에 있어서,
    시스템(200)은 모바일 장치(240)를 통해 조회될 수 있는 시스템(200).
  36. 커패시턴스 센서(10)를 사용하여 동물 또는 유해동물을 감지하는 방법으로서, 커패시턴스 센서(10)는:
    전기도전성 센서 컨덕터(12),
    2개의 전기도전성 비-접지형 컨덕터(14a, 14b)로서, 전기도전성 센서 컨덕터(12)의 양쪽(16a, 16b)에 배치되어, 트리플렛(14a-12-14b)을 형성하는 2개의 전기도전성 비-접지형 컨덕터,
    비-접지형 도전성 기판(18), 및
    전기절연체(20)를 구비하고,
    방법은:
    거리(da, db)만큼 서로 이격되는 상기 트리플렛(14a-12-14b)을 전기절연체(20)에 의하여 전기적으로 절연되고, 폭(w) 및 두께(t)의 도체 재료를 포함하는 비-접지형 도전성 기판(18) 상에 지지하는 단계,
    타겟 동물 또는 유해동물이, 제1 전기도전성 비-접지형 컨덕터(14a)로부터 전기도전성 센서 컨덕터(12)에 접근하면, 제1 커플렛(14a-12)를 형성하고, 전기도전성 센서 컨덕터(12)와, 제1 전기도전성 비-접지형 컨덕터(14a) 사이에 생기는 프린지 용량(A)의 변화(Δ)에 기반하여 상승 에지 이벤트(22)를 커패시턴스 센서에 의하여 검출하는 단계,
    타겟 동물 또는 유해동물이 전기도전성 센서 컨덕터(12)로부터 떨어지고 제2 전기도전성 비-접지형 컨덕터(14b)에 접근하면, 제2 커플렛(12-14b)를 형성하고, 프린지 필드에서 측정되는 프린지 용량(A)의 변화(Δ)에 기반하여 커패시턴스 센서에 의하여 하강 에지 이벤트(24)를 검출하는 단계,
    이들 프린지 용량(A)의 변화(Δ)를 사용하여 타겟 동물 또는 유해동물의 출현과 이동 방향의 정보를 제공하는 단계를 포함하고,
    컨덕터(12, 14a, 14b)의 위나 측면에 생성되는 프린지 필드가 타겟 동물 또는 유해동물에 반응하도록 거리(da, db)와 컨덕터(12, 14a, 14b)에 가해지는 전하가 결정되는 방법.
  37. 제 36 항에 있어서,
    커패시턴스 센서는 프린지 커패시턴스의 상승(22) 및 하강(24)을 측정하는 방법.
  38. 제 37 항에 있어서,
    커패시턴스 센서는 동물 또는 유해동물의 존재(40) 및 이동 방향(50) 모두를 검출하는 방법.
  39. 제 38 항에 있어서,
    이동 방향(50)은 적어도 2개의 트리플렛(14a-12-14b)의 순차적인 트리거링에 의해 결정되는 방법.
  40. 제 39 항에 있어서,
    프린지 필드(A)의 변화(Δ)를 이용하여 동물 또는 유해동물의 출현(70) 및 이탈(80) 모두를 검출하고, 이탈(80)에 기반하여 존재(40)를 신호하는 방법.
  41. 제 36 항의 방법에 따른 커패시턴스 센서(10)에서 동물 또는 유해동물 활동을 지능적으로 검출하는 방법으로서,
    i) 제1 시간(s1)에 제1 센서 커플렛(14a-12)에서 동물 또는 유해동물의 출현(70)을 검출하는 단계;
    ii) 제2 시간(s2)에 제2 센서 커플렛(12-14b)으로부터 동물 또는 유해동물의 후속되는 이탈(80)을 검출하는 단계; 및
    iii) 시간 독립적인 방식으로 단순한 출현 또는 이탈로부터 발생되는 오검출로 감지된 이벤트와 대조적으로, 출현(70) 및 이탈(80)이 긍정으로 감지된 이벤트(40)를 트리거하도록 제1 시간(s1) 및 제2 시간(s2)이 기-설정된 기준 내에 있다고 결정하는 단계;
    를 포함하는 방법.
  42. 제 41 항에 있어서,
    프로세스는 이동 방향이 결정될 수 있도록 제2 인접 센서에서 반복되는 방법.
  43. 제 36 항 내지 제 42 항 중 어느 한 항에 있어서,
    서비스 컴플라이언스 및 관리 활동을 더 모니터링하는 방법.
  44. 삭제
  45. 삭제
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