KR102491870B1 - 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스 - Google Patents

1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수명이 다할 때까지 공칭 전압이 정격 전압과 크게 차이가 나지 않는 리튬염화티오닐 1차 전지를 사용하는 수도미터 원격검침단말기와 같은 IoT 디바이스에서 원격관리서버로 검침 데이터를 무선 송수신할 때 발생하는 전압 강하의 정도를 측정하여 1차 전지의 사용 가능한 수명을 예측하는 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스에 관한 것이다.

Description

1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스{oT device for remote meter reading of water meters that can predict the lifespan of primary battery}
본 발명은 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 수명이 다할 때까지 공칭 전압이 정격 전압과 크게 차이가 나지 않는 리튬염화티오닐 1차 전지를 사용하는 수도미터 원격검침단말기와 같은 IoT 디바이스에서 원격관리서버로 검침 데이터를 무선 송수신할 때 발생하는 전압 강하의 정도를 측정하여 1차 전지의 사용 가능한 수명을 예측하는 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스에 관한 것이다.
수도나 가스 등의 사용량을 측정하여 이 측정값을 원격관리서버로 무선 전송하는 IoT 디바이스는 8년 이상 사용이 가능해야 하므로 일반적인 전지가 아닌 리튬염화티오닐 1차 전지를 전력 공급용으로 사용한다.
상기한 리튬염화티오닐 1차 전지는 낮은 자체 방전율과 실온에서 10년 이상을 사용할 수 있는 장점이 있기 때문에 원격 검침을 수행하는 IoT 디바이스에서 광범위하게 사용되고 있으나, 방전 곡선에 따른 공칭 전압의 변화가 완전히 방전이 되어 더 이상 사용할 수 없을 때까지 정격 전압과 큰 차이가 없어서 사용 가능한 잔량을 측정하기 어렵다는 단점도 가지고 있다.
이러한 단점으로 인해 일반적인 사용 환경에서는 정격 전압이 측정되지만, 부하가 많이 인가되는 사용 환경에서는 IoT 디바이스가 사용 가능한 레벨 이하로 전압 강하가 발생하여 무선 송수신이 되지 않는 등의 기능성 불량이 발생할 수 있다.
따라서, IoT 디바이스가 무선 통신할 때, 1차 전지의 성능 저하로 인해 전압이 강하되는 상태를 측정하여 서비스가 중단되는 상태를 예측하고, 이러한 문제가 발생하기 전에 중앙처리장치(MCU)가 원격관리서버로 해당 문제점에 대한 내용을 전송하여 즉시 사후 서비스를 수행할 수 있는 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스가 필요하게 되었다.
(선행문헌 1) 대한민국등록특허공보 제10-1170986호
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로,
본 발명의 목적은 수명이 다할 때까지 공칭 전압이 정격 전압과 크게 차이가 나지 않는 리튬염화티오닐 1차 전지를 사용하는 수도미터 원격검침단말기와 같은 IoT 디바이스에서 원격관리서버로 검침 데이터를 무선 송수신할 때 발생하는 전압 강하의 정도를 측정하여 1차 전지의 사용 가능한 수명을 예측하고자 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,
본 발명의 일실시예에 따른 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스(1000)는,
중앙처리장치의 온오프 제어 신호에 따라 1차전지(100)의 전원을 무선송수신부와 무선전압평활부로 제공하기 위한 전원공급부(200);와
상기 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 중앙처리장치의 제어에 따라 메모리부에 저장된 검침 데이터를 원격관리서버(2000)로 무선 송신하기 위한 무선송수신부(300);와
상기 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 원격관리서버(2000)로 무선 송신할 경우에 불규칙하게 변동되는 전압 강하를 일정한 전압값으로 평활시키기 위한 무선전압평활부(400);와
상기 무선전압평활부와 중앙처리장치 사이에 연결되어 상기 평활된 전압값을 전압 레벨 신호로 변경시켜 중앙처리장치로 제공하기 위한 무선전압검출부(500);와
온오프 제어 신호에 따라 전원공급부를 제어하며, 전원공급부를 동작시킬 경우에 무선송수신부로 메모리부에 저장된 검침 데이터를 제공하며, 무선전압평활부(400)를 활성시켜 무선전압검출부를 통해 변경된 전압 레벨 신호를 제공받아 디지털 신호로 처리하여 메모리부에 저장 처리하기 위한 중앙처리장치(600);와
검침 데이터를 포함하여 저장하고 있는 메모리부(700);
무선송수신부로부터 설정된 주기별로 제공된 검침데이터를 획득할 경우에 이를 화면에 표출시키기 위한 화면표출부(800);를 포함하여 구성됨으로써, 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
본 발명에 따른 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스는,
수명이 다할 때까지 공칭 전압이 정격 전압과 크게 차이가 나지 않는 리튬염화티오닐 1차 전지를 사용하는 수도미터 원격검침단말기와 같은 IoT 디바이스에서 원격관리서버로 검침 데이터를 무선 송수신할 때 발생하는 전압 강하의 정도를 측정하여 1차 전지의 사용 가능한 수명을 예측할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
따라서, IoT 디바이스의 원격 검침이 중단되는 시기를 사전에 예측할 수 있으므로 서비스의 중단 기간 동안 소비되는 검침할 수 없는 사용량이 생기지 않도록 선제 조치가 가능한 효과를 제공하게 된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스의 개념 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스와 원격관리서버 간의 네트워크 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스의 중앙처리장치 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스의 구조도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스의 무선전압평활부 및 무선전압검출부의 회로 예시도이다.
도 6은 리튬염화티오닐 1차 전지(3.6V/19A)의 2mAh 부하에 대한 방전 곡선 그래프이다.
이하의 내용은 단지 본 발명의 원리를 예시한다. 그러므로 당업자는 비록 본 명세서에 명확히 설명되거나 도시되지 않았지만, 본 발명의 원리를 구현하고 본 발명의 개념과 범위에 포함된 다양한 장치를 발명할 수 있는 것이다.
또한, 본 명세서에 열거된 모든 조건부 용어 및 실시 예들은 원칙적으로, 본 발명의 개념이 이해되도록 하기 위한 목적으로만 명백히 의도되고, 이와 같이 특별히 열거된 실시 예들 및 상태들에 제한적이지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스(1000)는,
중앙처리장치의 온오프 제어 신호에 따라 1차전지(100)의 전원을 무선송수신부와 무선전압평활부로 제공하기 위한 전원공급부(200);와
상기 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 중앙처리장치의 제어에 따라 메모리부에 저장된 검침 데이터를 원격관리서버(2000)로 무선 송신하기 위한 무선송수신부(300);와
상기 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 원격관리서버(2000)로 무선 송신할 경우에 불규칙하게 변동되는 전압 강하를 일정한 전압값으로 평활시키기 위한 무선전압평활부(400);와
상기 무선전압평활부와 중앙처리장치 사이에 연결되어 상기 평활된 전압값을 전압 레벨 신호로 변경시켜 중앙처리장치로 제공하기 위한 무선전압검출부(500);와
온오프 제어 신호에 따라 전원공급부를 제어하며, 전원공급부를 동작시킬 경우에 무선송수신부로 메모리부에 저장된 검침 데이터를 제공하며, 무선전압평활부(400)를 활성시켜 무선전압검출부를 통해 변경된 전압 레벨 신호를 제공받아 디지털 신호로 처리하여 메모리부에 저장 처리하기 위한 중앙처리장치(600);와
검침 데이터를 포함하여 저장하고 있는 메모리부(700);와
무선송수신부로부터 설정된 주기별로 제공된 검침데이터를 획득할 경우에 이를 화면에 표출시키기 위한 화면표출부(800);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 무선전압평활부(400)는,
VCC_RF를 구성하고, VCC_RF와 병렬로 제1저항부(R1)을 구성하며, VCC_RF와 직렬로 Q1부를 구성하며, Q1부 라인에 L1부를 구성하며, L1부의 일측과 타측에 각각 제1커패시터(C1)과 제2커패시터(C2)를 구성하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 무선전압검출부(500)는,
제2저항부(R2)와 제3저항부(R3)를 구성되고, 상기 제2저항부(R2)와 제3저항부(R3)의 사이에 병렬로 제3커패시터(C3)를 구성되는 저항분배회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 메모리부(700)에는 전원 공급부에 전원 공급을 위한 전원 공급 설정 주기 데이터, 검침 데이터, 1차 전지 기준 전압값, 디지털 신호별 전압 강하값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 중앙처리장치(600)는,
전압 레벨 신호를 디지털 신호로 처리하여 1차 전지에서 인가된 전원이 무선 송신하면서 발생된 전압 강하값을 메모리부에 저장 처리하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 중앙처리장치(600)는,
설정된 주기에 따라 온 신호를 전원공급부로 제공하기 위한 온신호처리부(610);
상기 온신호처리부에 의해 온 신호를 제공할 경우에 메모리부에 저장된 검침 데이터를 무선송수신부로 제공하기 위한 검침데이터처리부(620);
무선전압평활부(400)를 활성시켜 무선전압검출부를 통해 변경된 전압 레벨 신호를 획득하기 위한 전압레벨신호획득부(630);
상기 획득된 전압 레벨 신호를 디지털 신호로 처리하여 1차 전지에서 인가된 전원이 무선 송신될 경우에 발생한 전압 강하값을 계산하기 위한 전압강하값계산부(640);
상기 계산된 전압 강하값이 설정된 기준 전압값 미만일 경우에 1차 전지 점검 이벤트 신호를 생성하여 무선송수신부로 제공하기 위한 1차전지점검이벤트신호생성부(650);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 원격관리서버(2000)는,
무선송수신부로부터 1차 전지 점검 이벤트 신호를를 획득할 경우에 이를 화면을 통해 표출시키거나, 경고음을 생성하여 버저를 통해 출력시키도록 하기 위한 1차전지점검이벤트신호출력처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명에 의한 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스(1000)의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스의 개념 블록도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 상기 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스(1000)는,
중앙처리장치의 온오프 제어 신호에 따라 1차전지(100)의 전원을 무선송수신부와 무선전압평활부로 제공하기 위한 전원공급부(200);와
상기 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 중앙처리장치의 제어에 따라 메모리부에 저장된 검침 데이터를 원격관리서버(2000)로 무선 송신하기 위한 무선송수신부(300);와
상기 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 원격관리서버(2000)로 무선 송신할 경우에 불규칙하게 변동되는 전압 강하를 일정한 전압값으로 평활시키기 위한 무선전압평활부(400);와
상기 무선전압평활부와 중앙처리장치 사이에 연결되어 상기 평활된 전압값을 전압 레벨 신호로 변경시켜 중앙처리장치로 제공하기 위한 무선전압검출부(500);와
온오프 제어 신호에 따라 전원공급부를 제어하며, 전원공급부를 동작시킬 경우에 무선송수신부로 메모리부에 저장된 검침 데이터를 제공하며, 무선전압평활부(400)를 활성시켜 무선전압검출부를 통해 변경된 전압 레벨 신호를 제공받아 디지털 신호로 처리하여 메모리부에 저장 처리하기 위한 중앙처리장치(600);와
검침 데이터를 포함하여 저장하고 있는 메모리부(700);
무선송수신부로부터 설정된 주기별로 제공된 검침데이터를 획득할 경우에 이를 화면에 표출시키기 위한 화면표출부(800);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 1차 전지를 사용하는 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스에서 1차 전지의 전압을 측정하여 전지의 사용 가능한 잔량을 측정하는 기존의 방법의 문제점을 개선하는 것이다.
수도미터 원격검침용 IoT 디바이스는 8년 이상의 작동을 보증해야 하기 때문에 자연 방전이 적고, 수명이 긴 리튬염화티오닐 1차 전지를 사용하는데, 1차 전지는 충전된 전력의 사용량에 따른 방전 곡선의 공칭 전압이 정격전압과 큰 차이가 없고, 이러한 상태가 완전히 방전되는 직전 상태까지 유지되는 등 리튬이온과 같은 2차 전지와는 특성이 다르다.
만약, 일정 부하가 1차 전지에 연속적으로 인가되는 상태라면 1차 전지의 전압 강하의 정도를 측정하여 수명을 예상하는 것이 가능하나, IoT 디바이스는 1일 동안 4회의 검침데이터를 무선 송수신기로 전송하고, 매 시간 수도미터로부터 검침값을 입력받는 시기를 제외하면 거의 대부분의 시간을 대기 상태에 있게 된다.
대기 상태에서 중앙처리장치(MCU)는 슬립 모드로 진입하여 최대한 전력을 사용하지 않고, IoT 디바이스의 무선송수신부는 전원을 차단하여 전력을 전혀 사용하지 않는 상태가 유지된다.
이러한 MCU의 슬립 모드에서는 전류 소모치가 수십 uA 이하이기 때문에 1차 전지는 부하가 걸리지 않은 상태와 동일하게 된다.
이에 따라, 기존의 전압 측정 방법으로는 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스가 슬립 모드에 있는 상태의 전압을 검출하게 되고, 이렇게 측정한 검출값은 큰 변화가 없기 때문에 1차 전지의 사용 가능한 잔량을 예측할 수 없게 된다.
따라서, 본 발명에서는 상기한 문제점을 개선하고자 IoT 디바이스에서 원격관리서버로 검침 데이터를 무선 송수신할 때 발생하는 전압 강하의 정도를 측정하여 1차 전지의 사용 가능한 수명을 예측하는 솔루션을 제공하고자 한다.
구체적으로 설명하자면, 전원공급부(200)는 중앙처리장치의 온오프 제어 신호에 따라 1차전지(100)의 전원을 무선송수신부와 무선전압평활부로 제공하기 위한 기능을 수행하게 된다.
즉, 전원공급부에 무선송수신부와 무선전압평활부를 연결하여 무선송수신부로 전원을 공급할 경우에 1차전지(100)의 전원을 무선전압평활부로도 제공할 수 있도록 하는 것이다.
상기 무선송수신부(300)는 상기 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 중앙처리장치의 제어에 따라 메모리부에 저장된 검침 데이터를 원격관리서버(2000)로 무선 송신하기 위한 기능을 수행하게 된다.
본 발명은 IoT 디바이스에서 1차 전지의 사용 가능한 잔량을 정확하게 측정하기 위해 무선송수신부가 송신하는 시기의 전압을 검출하여 측정값의 신뢰도를 높이는 방법을 사용한다.
상기 무선송수신부가 송신할 때에는 일반적인 상태와 달리 소비 전류가 평균 150mA이므로 순간적인 전압 강하가 발생하게 된다.
이러한 전압 강하는 1차 전지의 사용 가능한 잔량이 적을수록 커지게 되므로 누적된 측정값으로 더 이상 사용할 수 없는 시기를 예측할 수 있는 것이다.
이때, 본 발명의 핵심 구성인 무선전압평활부(400)는 상기 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 원격관리서버(2000)로 무선 송신할 경우에 불규칙하게 변동되는 전압 강하를 일정한 전압값으로 평활시키기 위한 기능을 수행하게 된다.
상기와 같은 기능을 수행하기 위하여, 무선전압평활부(400)는, VCC_RF를 구성하고, VCC_RF와 병렬로 제1저항부(R1)을 구성하며, VCC_RF와 직렬로 Q1부를 구성하며, Q1부 라인에 L1부를 구성하며, L1부의 일측과 타측에 각각 제1커패시터(C1)과 제2커패시터(C2)를 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 회로를 구성함으로써, 불규칙하게 변동되는 전압 강하를 일정한 전압값으로 평활시키게 되는 것이다.
또한, 상기 무선전압검출부(500)는 상기 무선전압평활부와 중앙처리장치 사이에 연결되어 상기 평활된 전압값을 전압 레벨 신호로 변경시켜 중앙처리장치로 제공하기 위한 기능을 수행하게 된다.
상기와 같은 기능을 수행하기 위하여, 무선전압검출부는, 제2저항부(R2)와 제3저항부(R3)를 구성되고, 상기 제2저항부(R2)와 제3저항부(R3)의 사이에 병렬로 제3커패시터(C3)를 구성되는 저항분배회로를 포함하는 것을 특징으로 한다.
구체적으로 중앙처리장치는 무선 송신할 경우에 온오프 제어신호를 통해 무선전압평활부를 활성화시키고, 무선 송신할 경우에 무선전압평활부는 불규칙하게 변화하는 전압 강하를 일정한 값으로 평활시킨다.
이때, 본 발명의 상기 중앙처리장치(600)는 온오프 제어 신호에 따라 전원공급부를 제어하며, 전원공급부를 동작시킬 경우에 무선송수신부로 메모리부에 저장된 검침 데이터를 제공하며, 무선전압평활부(400)를 활성시켜 무선전압검출부를 통해 변경된 전압 레벨 신호를 제공받아 디지털 신호로 처리하여 메모리부에 저장 처리하기 위한 기능을 수행하게 된다.
구체적으로, 상기 중앙처리장치는, 전압 레벨 신호를 디지털 신호로 처리하여 1차 전지에서 인가된 전원이 무선 송신하면서 발생된 전압 강하값을 메모리부에 저장 처리하는 것을 특징으로 한다.
한편, 본 발명의 구성에서, 전송되는 데이터에는 IoT 디바이스의 전압 정보도 포함되는데, 이는 1차 전지의 성능 저하로 인해 디바이스가 고장날 경우를 미리 예측하기 위한 목적도 포함되는 것이다.
그리고, 상기와 같은 기능을 수행하기 위하여, 상기 중앙처리장치(600)는,
설정된 주기에 따라 온 신호를 전원공급부로 제공하기 위한 온신호처리부(610);
상기 온신호처리부에 의해 온 신호를 제공할 경우에 메모리부에 저장된 검침 데이터를 무선송수신부로 제공하기 위한 검침데이터처리부(620);
무선전압평활부(400)를 활성시켜 무선전압검출부를 통해 변경된 전압 레벨 신호를 획득하기 위한 전압레벨신호획득부(630);
상기 획득된 전압 레벨 신호를 디지털 신호로 처리하여 1차 전지에서 인가된 전원이 무선 송신될 경우에 발생한 전압 강하값을 계산하기 위한 전압강하값계산부(640);
상기 계산된 전압 강하값이 설정된 기준 전압값 미만일 경우에 1차 전지 점검 이벤트 신호를 생성하여 무선송수신부로 제공하기 위한 1차전지점검이벤트신호생성부(650);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
구체적으로, 온신호처리부(610)는 설정된 주기에 따라 온 신호를 전원공급부로 제공하기 위한 기능을 수행하게 된다.
예를 들어, 매일 오전 9시, 오후 3시, 오후 7시, 오후 11시에 온 신호를 제공하도록 미리 설정할 수 있게 되는데 상기한 시간에 온 신호를 전원공급부로 제공하게 되는 것이다.
이때, 상기 검침데이터처리부(620)는 상기 온신호처리부에 의해 온 신호를 제공할 경우에 메모리부에 저장된 검침 데이터를 무선송수신부로 제공하게 되는 것이다.
또한, 전압레벨신호획득부(630)는 무선전압평활부(400)를 활성시켜 무선전압검출부를 통해 변경된 전압 레벨 신호를 획득하기 위한 기능을 수행하게 된다.
예를 들어, 전원공급부에서 무선송수신부로 공급되는 전원에 무선전압평활부를 연결하여 1일 4회 검침 데이터를 원격관리서버로 무선 송신할 때 변동되는 전압을 평활하여 측정이 가능한 일정한 레벨의 전압으로 변경하고 이를 무선전압검출부로 인가하는 것이다.
이때, 무선전압검출부는 측정된 전압을 저항분배회로를 통해서 중앙처리장치(MCU)에서 측정 가능한 전압 레벨로 변경한 후 MCU의 ADC 핀으로 전달한다.
그리고, 상기 전압강하값계산부(640)는 상기 획득된 전압 레벨 신호를 디지털 신호로 처리하여 1차 전지에서 인가된 전원이 무선 송신될 경우에 발생한 전압 강하값을 계산하기 위한 기능을 수행하게 된다.
예를 들어, ADC 핀으로 인가된 신호를 디지털 신호로 처리하여 1차 전지에서 인가된 전원이 무선 송신을 하면서 어느 정도의 전압 강하가 발생하는지 기록하는 것이다.
그리고, 상기 1차전지점검이벤트신호생성부(650)는 상기 계산된 전압 강하값이 설정된 기준 전압값 미만일 경우에 1차 전지 점검 이벤트 신호를 생성하여 무선송수신부로 제공하기 위한 기능을 수행하게 된다.
예를 들어, 기준 전압값이 2V라면, 전압 강하값이 1.5V일 경우에 1차 전지 점검 이벤트 신호를 생성하게 되는 것이다.
한편, 상기 1차전지점검이벤트신호생성부(650)는 생성된 1차 전지 점검 이벤트 신호를 IoT 디바이스에 내장된 부저로 제공하여 경고음을 발생시키는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성함으로써, 미리 설정된 기준 전압 미만으로 무선 송신할 때의 전압 강하가 측정될 경우에는 IoT 디바이스에 내장된 부저를 통해 경고음을 발생시켜서 사용자가 알 수 있도록 한다.
사용자는 해당 부저음에 대해 서비스 센터로 문의하게 되므로 1차 전지의 고장 수리를 수행할 수 있게 된다.
또한, 상기 메모리부(700)는 검침 데이터를 포함하여 저장하고 있게 되는데, 구체적으로, 전원 공급부에 전원 공급을 위한 전원 공급 설정 주기 데이터, 검침 데이터, 1차 전지 기준 전압값, 디지털 신호별 전압 강하값을 포함하는 것을 특징으로 한다.
예를 들어, 매일 오전 9시, 오후 3시, 오후 6시, 오후 11시에 전원 공급 온이라는 전원 공급 설정 주기 데이터, 오전 9시 - 10, 오후 3시 - 20, 오후 6시 - 30, 오후 11시 - 40 이라는 검침 데이터, 1차 전지 기준 전압값 - 2 , 11 - 1.5, 10 - 1.0 등과 같은 디지털 신호별 전압 강하값 정보를 저장하게 되는 것이다.
따라서, 중앙처리장치에서는 상기한 저장 정보를 토대로 전원 공급 시기, 이벤트 발생 기준 등을 게더링하여 이를 기준으로 비교 분석하여 1차 전지 점검 시기를 판단하게 되는 것이다.
또한, 상기 화면표출부(800)는 무선송수신부로부터 설정된 주기별로 제공된 검침데이터를 획득할 경우에 이를 화면에 표출시키기 위한 기능을 수행하게 된다.
즉, 오전 9시 - 10, 오후 3시 - 20, 오후 6시 - 30, 오후 11시 - 40 이라는 검침 데이터 정보를 화면에 표출시키게 되는 것이다.
한편, 상기 원격관리서버(2000)는,
무선송수신부로부터 1차 전지 점검 이벤트 신호를를 획득할 경우에 이를 화면을 통해 표출시키거나, 경고음을 생성하여 버저를 통해 출력시키도록 하기 위한 1차전지점검이벤트신호출력처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이, 구성함으로써, 서버 관리자가 이러한 내용을 인지할 수 있게 되는 것이다.
한편, 원격관리서버의 설정에 따라서 검침데이터에 1차 전지의 전압을 전송하는 경우에는 서버 관리자가 해당 내용을 알 수 있으나, 1차 전지의 전압 정보를 항상 모니터링해야 하므로 IoT 디바이스에서 경고 정보를 원격관리서버로 전달하는 것이 고장 수리 대응에는 보다 효과적이다.
따라서, 상기와 같이, 구성하게 된 것이다.
한편, 도 6은 3.6V/19A의 사양을 가지는 리튬염화티오닐 1차 전지의 방전 곡선이다.
즉, 1차 전지는 2mAh의 부하가 걸리더라도 더 이상 사용이 가능하지 않은 완전 방전 상태까지 정격 전압인 3.6V를 유지한다.
따라서, 일반적인 IoT 디바이스의 1차 전지 전압 검출 방법으로는 사용 가능한 잔량을 측정하는 것이 불가능하지만, 본 발명과 같이 구성하게 된다면 IoT 디바이스의 1차 전지의 잔량 측정이 가능하게 되는 것이다.
본 발명의 구성 및 동작을 통해, 수명이 다할 때까지 공칭 전압이 정격 전압과 크게 차이가 나지 않는 리튬염화티오닐 1차 전지를 사용하는 수도미터 원격검침단말기와 같은 IoT 디바이스에서 원격관리서버로 검침 데이터를 무선 송수신할 때 발생하는 전압 강하의 정도를 측정하여 1차 전지의 사용 가능한 수명을 예측할 수 있는 효과를 제공하게 된다.
구체적으로, 본 발명의 효과는 기존 방법으로는 정확하게 측정할 수 없었던 1차 전지의 사용 가능한 잔량을 정확하게 측정할 수 있으므로 검침 데이터에 포함된 정보를 모니터링하면서 1차 전지의 교체가 필요한 디바이스를 미리 예상할 수 있다는 점이다.
이는 고장 신고가 접수되어야만 조치가 가능한 기존 방법을 개선하여 미리 고장이 예상되는 디바이스에 대한 조치를 취하게 되어 중단없는 서비스가 가능하고 소비자의 불만도 발생하지 않는 상승 효과를 제공하게 된다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 1차전지
200 : 전원공급부
300 : 무선송수신부
400 : 무선전압평활부
500 : 무선전압검출부
600 : 중앙처리장치
700 : 메모리부
800 : 화면표출부
1000 : 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스

Claims (3)

1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스에 있어서,
중앙처리장치의 온오프 제어 신호에 따라 1차전지(100)의 전원을 무선송수신부와 무선전압평활부로 제공하기 위한 전원공급부(200);와
상기 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 중앙처리장치의 제어에 따라 메모리부에 저장된 검침 데이터를 원격관리서버(2000)로 무선 송신하기 위한 무선송수신부(300);와
상기 전원공급부에 의해 전원이 공급되면, 원격관리서버(2000)로 무선 송신할 경우에 불규칙하게 변동되는 전압 강하를 일정한 전압값으로 평활시키기 위한 무선전압평활부(400);와
상기 무선전압평활부와 중앙처리장치 사이에 연결되어 상기 평활된 전압값을 전압 레벨 신호로 변경시켜 중앙처리장치로 제공하기 위한 무선전압검출부(500);와
온오프 제어 신호에 따라 전원공급부를 제어하며, 전원공급부를 동작시킬 경우에 무선송수신부로 메모리부에 저장된 검침 데이터를 제공하며, 무선전압평활부(400)를 활성시켜 무선전압검출부를 통해 변경된 전압 레벨 신호를 제공받아 디지털 신호로 처리하여 메모리부에 저장 처리하기 위한 중앙처리장치(600);와
검침 데이터를 포함하여 저장하고 있는 메모리부(700);와
무선송수신부로부터 설정된 주기별로 제공된 검침데이터를 획득할 경우에 이를 화면에 표출시키기 위한 화면표출부(800);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하되,
상기 무선전압평활부(400)는,
VCC_RF를 구성하고, VCC_RF와 병렬로 제1저항부(R1)을 구성하며, VCC_RF와 직렬로 Q1부를 구성하며, Q1부 라인에 L1부를 구성하며, L1부의 일측과 타측에 각각 제1커패시터(C1)과 제2커패시터(C2)를 구성하는 것을 특징으로 하며,
상기 무선전압검출부(500)는,
제2저항부(R2)와 제3저항부(R3)를 구성되고, 상기 제2저항부(R2)와 제3저항부(R3)의 사이에 병렬로 제3커패시터(C3)를 구성되는 저항분배회로를 포함하는 것을 특징으로 하며,
상기 메모리부(700)는,
전원 공급부에 전원 공급을 위한 전원 공급 설정 주기 데이터, 검침 데이터, 1차 전지 기준 전압값, 디지털 신호별 전압 강하값을 포함하는 것을 특징으로 하는 1차 전지의 수명 예측이 가능한 수도미터 원격검침용 IoT 디바이스.
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KR20110037740A (ko) * 2009-10-07 2011-04-13 (주)누리텔레콤 리튬 1차 전지의 배터리 측정 방법 및 그 장치
KR101170986B1 (ko) 2010-09-09 2012-08-08 피에스텍주식회사 광센서를 이용한 전자식 수도 미터
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