KR102597102B1

KR102597102B1 - 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 cctv 카메라시스템

Info

Publication number: KR102597102B1
Application number: KR1020230099511A
Authority: KR
Inventors: 최홍
Original assignee: 에이치씨테크(주)
Priority date: 2023-07-31
Filing date: 2023-07-31
Publication date: 2023-11-01

Abstract

본 발명은 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템에 관한 것이다. 본 발명은 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템에 있어서, 원격 감시 대상을 감지하는 계측기기(수위, 압력, 대기질, 수질 등) 및 부하설비(펌프, 모터, 수문 등)의 상태 정보를 데이터로 수집하며, 원격감시제어반에 이상이 발생한 경우에 이중화한 통신선로를 이용하여 상기 계측기기 및 상기 부하설비를 알고리즘에 따라 제어하며, HMI부에 상기 데이터를 획득하여 전달하는 CCTV 카메라와 상기 CCTV 카메라와 연동하여, 관리자가 원하는 대상을 원격으로 키 조작 또는 공정제어 및 통합 감시를 하는 HMI부와 상기 계측기기와 상기 부하설비와 연결되어 각각의 정보를 처리하여 상기 HMI부에 신호를 전송하고, 상기 계측기기와 상기 부하설비를 원격 제어하는 원격감시제어반과 센서로 이루어져 있고, 상기 CCTV 카메라에 원격 감시 대상의 상태 정보를 전달하여 상태별로 알고리즘에 따라 비상운전을 하도록 하는 계측기기와 상기 계측기기의 계측 정보에 의한 상기 원격 감시 대상을 알고리즘에 따라 정상적인 상태로 유지되도록 하기 위한 부하설비와 상기 CCTV 카메라와 이더넷(Ethernet)으로 연결되어, 상기 CCTV 카메라가 촬영한 영상을 저장하는 녹화모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 것이다.
본 발명은 원격감시제어반과 CCTV 카메라 등을 연계하여 고장 등이 발생했을 경우, 상기 CCTV 카메라 등을 이용한 통신 이중화 제어로 비상 운전을 대체함으로써, 갑자기 중단되는 일이 없이 지속적으로 감시 대상을 원활하게 관리하고 운용할 수 있는 장점이 있는 것이다.

Description

제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템{CCTV camera system having control module and communication duplexing fuction}

본 발명은 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템에 관한 것으로 더욱 자세하게는 제어설비 등과 같은 모니터링 대상을 관리할 경우, CCTV 영상을 기반으로 하여 모니터링 대상을 원격으로 제어하여 원활한 사용과 유지보수가 가능한 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 영상감시장치 예를 들어, CCTV는 영상을 서비스하는 시스템으로, 이러한 CCTV는 송신 측에서 수신 측까지 유선 전송로 또는 무선 전송로를 이용한다.

그리고, 참고적으로 일반적인 CCTV에서는 감시 기능과 관련하여 간단히 영상을 이용하여 감시 및 녹화 서비스한다.

그리고, 이러한 영상감시장치를 사용한 제어 시스템은 하나의 기존방식으로 영상과 계측제어 시스템을 분리 운용한다. 즉, PLC와 RTU로 만드는 기존 제어시스템은 계측기기에서 감시대상의 상태정보를 수집할 경우, 계측제어 시스템에 상태정보를 전달하고 제어를 받아서 감시대상의 상태에 맞추어 계측정보(수위, 압력, 대기질, 수질 등), 모터와 밸브 등의 부하 설비를 적절하게 운전한다.

그래서, 관리자가 원하는 상태로 감시대상을 운용한다. 그리고, 이와는 별도로 영상감시장치를 통해 감시대상의 영상정보를 획득할 경우에는, 영상(관리) 시스템에 감시영상을 전달하고 제어를 받아서 줌과 팬틸트 등을 통해 감시대상에 조금 더 근접하여 감시한다.

한편, 이러한 점을 개량하여 조금 더 나은 방식으로, 영상과 계측제어 시스템을 같이 운용하기도 한다(참고로, 이러한 방식은 본 출원인이 사용하는 방식이기도 함).

그런데, 이렇게 기존 제어시스템은 영상과 계측제어 시스템을 분리 운용할 경우에, 제어시스템에서 즉, PLC와 RTU, 또는 통신선로에서 고장을 나타내면, 신속히 다른 방식으로 제어해야 하는데 이러한 점이 쉽지가 않다. 더우기, 이때 별도의 비상 시스템을 설치하면 운용과 설치, 유지 등에 여러 어려움이 따를 수가 있다.

이러한 점을 해결하기 위하여 본 출원원이 출원한 특허등록번호 제10-2407514호 발명의 명칭 '원격감시제어반과 CCTV 카메라를 이용한 통신 및 제어 이중화 원격 감시제어시스템'에서는 원격감시제어반의 역할에 크게 치중하는 바람에, 상기 CCTV 카메라에 대한 성능이나 기능 및 특징이 거의 없다는 문제점이 있었다.

대한민국 특허등록 제10-1125621호 대한민국 특허등록 제10-1942491호 대한민국 특허공개 제2020-0085493호 (특허문허 4) 대한민국 특허공개 제2010-0108887호 대한민국 특허공개 제2018-0079629호

따라서, 본 발명은 이러한 문제를 해결하기 위해서 창안된 것으로, 원격감시제어반을 관련 CCTV 카메라와 연계하여 HMI 공정 제어가 원격감시제어반의 고장 등으로 정상적인 작동이나 기능이 이루어지지 않으면 CCTV 카메라를 통하여 부하 설비를 통신 이중화 제어로 비상 운전함으로써, 감시대상을 지속적으로 원활하게 관리할 수 있도록 하는 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, CCTV 카메라를 이용하여 HMI 통신과 CPU의 상태를 모니터링하여 고장이 났을 경우에 CCTV 카메라를 이용하여 감시대상을 계속하여 원활하게 관리할수 있는 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

따라서, 이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템은 원격 감시 대상을 감지하는 계측기기 및 부하설비의 상태 정보를 데이터로 수집하며, 원격감시제어반에 이상이 발생한 경우에 이중화한 통신선로를 이용하여 상기 계측기기 및 상기 부하설비를 알고리즘에 따라 제어하며, HMI부에 상기 데이터를 획득하여 전달하는 CCTV 카메라와 상기 CCTV 카메라와 연동하여, 관리자가 원하는 대상을 원격으로 키 조작 또는 공정제어 및 통합 감시를 하는 HMI부와 상기 계측기기와 상기 부하설비와 연결되어 각각의 정보를 처리하여 상기 HMI부에 신호를 전송하고, 상기 계측기기와 상기 부하설비를 원격 제어하는 원격감시제어반과 센서로 이루어져 있고, 상기 CCTV 카메라에 원격 감시 대상의 상태 정보를 전달하는 계측기기와 상기 계측기기의 계측 정보 및 설비 가동 상태에 의한 알고리즘에 따라 동작하는 부하설비 및 상기 CCTV 카메라와 이더넷(Ethernet)으로 연결되어, 상기 CCTV 카메라가 촬영한 영상을 저장하는 녹화모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 CCTV 카메라는 상기 HMI부에서 상기 원격감시제어반으로부터 이상 신호를 받아, 이중화 선로를 통하여 상기 원격감시 제어반과의 통신을 확인하고, 데이터 통신이 불가하면 내부의 제어모듈을 통하여 상기 계측기기의 데이터와 상기 부하설비의 감시제어를 상기 카메라 모듈에 탑재된 알고리즘으로 제어하여, 상기 HMI부로 데이터를 전송하여 상기 부하설비를 정상화시키고, 상기 원격감시 제어반의 상태를 계속 확인하여 정상 신호를 받으면, 상기 알고리즘의 동작을 중지시켜 상기 원격감시 제어반을 원상으로 자동 복귀시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 CCTV 카메라의 이중화 제어포맷은 상기 CCTV 카메라와 상기 원격감시 제어반과의 통신을 확인하여 상기 계측기기 및 현장 조작의 상태정보를 영상 표시기에 제공하고, 상기 원격감시 제어반과 상기 CCTV 카메라의 통신을 확인하고, 상기 계측기기 및 현장 조작의 상태 정보를 상기 HMI부와 송신하고, 상기 통신으로 각각의 장치에 대한 이상 유무를 감지하고, 상기 원격감시제어반이 상기 HMI부와 통신 이상이 발생하면, 상기 CCTV 카메라에서 상기 원격감시 제어반과의 통신으로 상기 계측기기의 상태 정보, 상기 부하설비의 동작 제어 정보을 위한 이중화 선로를 제공하여, 통신 이중화 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

또한, 상기 CCTV 카메라는 상기 원격감시 제어반에 이상이 발생한 경우, 상기 계측기기 및 상기 부하 설비의 제어를 내장된 제어 모듈의 알고리즘을 통하여, 상기 부하 설비의 동작을 이중화 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 것이다.

그리고, 상기 CCTV 카메라의 통신 모듈은 상기 원격감시제어반과 통신하며, 상기 원격감시제어반과 상기 HMI부 사이의 통신선로의 고장이 발생한 경우, 통신 이중화 방식으로 이상 관련 정보를 상기 원격감시제어반과 송수신하여, 상기 HMI부에 대한 이중화 제어를 하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 원격감시제어반과 CCTV 카메라를 연계하여 시스템이 고장난 경우, 본 발명에 의한 CCTV 카메라를 통하여 부하 설비를 통신 이중화 제어 및 제어 모듈의 제어 알고리즘을 이용하여 비상운전함으로써, 중단됨이 없이 지속적으로 감시대상을 계속 원활하게 관리하고 운용할수 있는 효과가 있다.

또한, 계측기기와 설비 기기 등을 다중으로 연결하여 사용함으로 인하여, 기기의 고장이 발생할 소지가 있는 상황에서, CCTV 카메라를 이용하여 비상운전함으로써, 지속적인 모니터링과 제어를 원활히 수행할 수 있는 효과도 있는 것이다.

또한, 원격감시제어반의 고장으로 인한 통신 이상이 생길 경우에 CCTV 카메라를 이용한 제어를 함으로 인하여 유지 보수가 매우 용이한 효과도 있는 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템을 개념적으로 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명에 의한 일실시예에 따른 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템을 전체적으로 도시한 도면.
도 3은 도 2의 원격제어와 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템의 구성을 도시한 블록도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템의 동작 및 제어의 흐름을 도시한 플로우 차트.
도 5는 CCTV 카메라와 원격제어감시반의 동작절차를 도시한 플로우 챠트.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템의 동작 및 제어의 흐름을 도시한 플로우 차트.

이하에서는 본 발명의 양호한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명하기에 앞서, 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시가 되더라도 가능한 한 동일 부호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

또한, 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위하여 사용된 것에 불과하므로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니며 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현도 의미하는 것임을 미리 밝혀두고자 한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템을 개념적으로 설명하기 위한 도면이고, 도 2는 본 발명에 의한 일실시예에 따른 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템을 전체적으로 도시한 도면이고, 도 3은 도 2의 원격제어와 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템의 구성을 도시한 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템의 동작 및 제어의 흐름을 도시한 플로우 차트이고, 도 5는 CCTV 카메라와 원격제어감시반의 동작절차를 도시한 플로우 챠트이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템의 동작 및 제어의 흐름을 도시한 플로우 차트이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 의한 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템의 대략적인 구성에 대한 설명을 한다.

먼저, CCTV 카메라(100)는 원격 감시 대상인 수위, 압력, 대기질, 수질 등을 감지하는 계측기기(400)와 펌프, 모터, 수문 등과 같은 부하설비(500)의 상태 정보를 데이터로 수집하며, 원격감시제어반(300)에 이상이 발생하였을 경우, 이중화한 통신선로(미도시)를 이용하여 상기 계측기기(400) 및 상기 부하설비(500)를 알고리즘에 따라 제어하며, HMI부(200)에 상기 데이터를 획득하여 전달하는 역할을 한다. 상기 CCTV 카메라(100)의 자세한 구성에 대해서는 후술한다.

그리고, 상기 CCTV 카메라(100)와 연동하여, 관리자가 원하는 대상을 원격으로 키 조작을 하거나 공정제어 및 통합 감시를 하는 HMI부(200)와 상기 계측기기(400)와 상기 부하설비(500)와 연결되어 각각의 정보를 처리하여 상기 HMI부(200)에 신호를 전송하고, 상기 계측기기(400)와 상기 부하설비(500)를 원격에서 제어하는 원격감시제어반(300)이 형성된다.

그리고, 전체적으로 센서 형태로 이루어져 있고, 상기 CCTV 카메라(100)에 원격 감시 대상의 상태 정보를 전달하는 계측기기(400)와 설비 제어를 위한 부하설비(500)가 형성된다.

상기 계측기기(400)는 수위, 압력, 대기질, 수질 등을 감지할 수 있도록 센서로 이루어져 있으며, 상기 CCTV 카메라(100)에 원격 감시 대상의 상태 정보를 전달하며, 상태별로 알고리즘에 따라 비상운전을 하는 것이다.

상기 부하설비(500)는 펌프나 모터, 수문 등으로 이루어지며, 상기 계측기기(400)의 계측정보 및 설비 가동 상태에 의한 알고리즘에 따라 동작하여, 정상적인 상태로 유지되도록 하는 것이다.

녹화(錄畵)모듈(600)은 상기 CCTV 카메라(100)와 이더넷(Ethernet)으로 연결되어, 상기 CCTV 카메라(100)가 촬영한 영상을 저장한다.

이하에서는, 도 2와 도 3을 참조하여 CCTV 카메라(100)에 대한 설명을 하기로 한다.

CCTV 카메라(100)는 내부의 카메라 모듈(150)을 통해서 처리하여 촬영한 감시영상 정보를 DSP부(미도시)로 처리하여 녹화 모듈에서 영상을 감시 저장하고 통신선로(250)에 장애가 발생하여, HMI부(200)에서 통신이상 정보를 받으면 원격감시 제어반(300)과 연동해서 데이터를 HMI부(200)로 우회하는 데이터 전송하는 이중화 선로를 제공하고, 상기 등록된 HMI부(200)에 의해 통신 이상 정보를 받고 원격감시제어반(300)과 연동하는 통신모듈(130)을 통해 원격감시제어반(300)의 이상을 확인한 경우, 내부의 제어 알고리즘을 이용하여 이중화 제어 모드를 개시 수행하고, 상기 이중화 제어 모드를 수행한 경우, 계측기기(400)로부터의 상태 정보를 CCTV 선로(미도시)를 통해 수집하여 등록된 HMI부(200)에 각각의 정보를 제공하도록 하고, 제어모듈(110)에 탑재된 알고리즘을 이용하여 부하설비(500)를 감시 및 제어하는 이중화 제어가 구비된다.

Remote I/O 모듈(120)은 도 3에 도시된 대로, 제2 통신모듈(160)과도 연결되어, 이중화 제어 모드에 따라 계측기기(400), 부하설비(500)로부터 상태정보 및 제어정보를 CCTV(미도시)로 수집한 경우, HMI부(200)에 각각의 정보를 제공하는 IP 보드(140)와 상기 제어모듈(110)에 의하여 상기 HMI부(200)와 상기 원격감시 제어반(300)에서 고장 등이 발생한 경우의 정보를 교환하는 원격 입출력 장치이다.

통신 모듈(130)은 만일, 원격감시제어반(300)이 정상운전되고 있지만, HMI부(200)와의 통신선로(250)의 고장이 발생하여, 통신 이상이 생길 경우에 HMI부(200)으로부터 통신선로(250) 이상 관련 정보를 송수신하여, 원격감시제어반(300)의 데이터를 우회하여 통신선로(250)에 대한 이중화 통신을 하도록 한다.

IP 보드(140)는 CCTV 카메라(100)의 영상 처리 및 전송을 하도록 이루어진다.

카메라 모듈(150)은 LED와 유리를 이용한 간단한 광학필터(미도시)를 구현하며, 주간 및 야간을 가리지 않고 CCTV 카메라(100)가 촬영한 영상을 획득하도록 하는 것이다.

상기와 같은 구성을 가지고 있는 CCTV 카메라(100)는 종래 PLC 형태의 원격감시제어반(300)에 상기 CCTV 카메라(100)를 연계하여 만일, 상기 원격감시제어반(300)에 고장이 나서 통신이 제대로 이루어지지 않을 경우, 부하설비(500)의 동작을 통신 이중화 제어로 비상운전하여 상하수도 등과 같은 기기의 원격감시 대상을 지속적으로 원활하게 관리할수 있는 것을 특징으로 한다. 즉, 원격감시제어반(300)의 고장으로 인하여 제어 기능을 상실했을 때, CCTV 카메라(100) 내부의 제어모듈(110)을 이용하여 제어의 이중화를 수행할수 있는 것이다.

만일, HMI부(200)에 의해 제어를 하는 통신선로(250)가 끊긴 경우, 비상상황에서 연결되어 있는 통신모듈(130)을 통해 즉, CCTV 카메라(100)의 선로(미도시)를 이용하여 통신을 제어한다.

그리고, 이러한 경우, CCTV 카메라(100)를 통하여 통신 이중화 제어를 수행한다. 이때, CCTV 카메라(100)에서 CCTV 선로를 통해 계측정보를 수집하고 부하 설비(500)의 동작을 제어하여 비상운전할 수 있도록 한다.

이러한 경우, 비상운전시 필요로 하는 설비인 예를 들어, 모터 또는 밸브(미도시)를 가동하는 조치를 할 수 있다(실제 예: 상하수도 관리를 할 때, 상하수의 유량 조절 밸브 등).

따라서, 원격감시제어반(300)에 CCTV 카메라(100)를 연계하여, 고장이 났을 경우에 CCTV 카메라(100)로 하여금 부하 설비(500)의 동작을 통신 이중화 제어로 비상 운전함으로써, 상하수도 등의 원격감시대상을 계속하여 원활하게 관리할수 있다.

이하, CCTV 카메라(100)의 구성과 동작관계에 대한 자세한 설명을 하기로 한다. 도 2와 도 3에 도시된 대로, CCTV 카메라(100)는 카메라 모듈(150)을 비롯하여, DSP부(미도시), 제어 모듈(110), Remote I/O(120), 통신 모듈(130), IP 보드(140) 및 제2 통신모듈(160)을 포함한다.

추가적으로, 상기와 같은 CCTV 카메라(100)는 사용자 설정 정보를 입력받는 키신호 입력부(미도시)와 각종 정보를 표시하는 표시부(미도시)도 역시 포함한다.

이때, 상기 표시부(미도시)는 원격감시제어반(300)의 감시정보를 CCTV 화면에 표시해서 긴급상황 등에서 원격감시제어반(300)을 관리자가 확인하도록 한다. 상기 CCTV 카메라(100)의 카메라 모듈(150)은 관리자가 원하는 감시 대상을 촬영한다. 그리고, 상기 DSP부(미도시)는 상기 카메라 모듈(150)에 의한 감시 영상을 디지털 신호 처리하여 표시할수 있도록 한다.

상기 제어모듈(110)은 각각의 공정에 맞는 제어 알고리즘을 구현함이 가능하고, 관련 데이터 정보를 공정제어 HMI부(200)로 제공하고, 설비 제어 데이터를 받아 제어도 한다. 그리고, 만일 계측기기(400)와 부하설비(500)를 연결하여 HMI부(200)와 원격감시제어반(300)에서 감시 제어와 데이터를 수집하는 과정에서, CCTV 카메라(100)가 HMI부(200)로부터 통신이상 신호를 받게 될 경우, 상기 원격감시제어반(300)으로 데이터 통신이 불가하게 되면, 상기 CCTV 카메라(100) 내부의 제어모듈(110)을 통하여 계측기기(400)의 데이터와 부하설비(500)의 감시제어를 제어모듈(110)에 탑재된 알고리즘으로 동시 제어하여, 상기 HMI부(200)로 데이터를 전송하여 정상화시키고, 상기 알고리즘의 동작을 즉시 중지시켜 원상으로 자동 복귀시킨다.

상기 Remote I/O 모듈(120)은 상기 제어모듈(110)에 의해 상기 HMI부(200)와 정보를 예를 들어, 원격감시제어반(300)에서 고장이 난 경우에 교환한다.

상기 통신모듈(130)은 상기 감시 대상의 원격감시제어반(300)과 통신한다. 만일, 상기 원격감시제어반(300)에서 HMI부(200) 사이에 통신선로(250)의 고장 등이 발생한 경우, 통신 이중화 방식으로 이상 관련정보를 상기 원격감시제어반(300)과 간단히 송수신해서 HMI(200)에 대한 이중화 제어를 하도록 한다.

또한, CCTV 카메라(100)는 HMI부(200)에서 원격감시제어반(300)으로부터 이상 신호를 받아 이중화 선로를 통해, 상기 원격감시 제어반(300)과의 통신을 확인하고, 데이터 통신이 불가하다고 판단하면, 내부의 제어모듈(110)을 통해 계측기기(400)의 데이터와 부하설비(500)의 감시제어를 카메라 모듈(150)에 탑재된 알고리즘으로 제어한다. 그 다음에, 상기 HMI부(200)로부터 데이터를 수신, 이를 전송하여 부하설비(500)를 정상화시키고, 원격감시 제어반(300)의 상태를 계속 확인하여 정상 신호를 받으면, 상기 알고리즘의 동작을 즉시 중단시켜 상기 원격감시 제어반(300)을 원상으로 자동복귀시킨다.

즉, CCTV 카메라(100)는 원격감시 제어반(300)의 이상이 발생한 경우, 계측기기(400)와 부하 설비(500)의 제어를 내장된 제어모듈(110)의 알고리즘을 통하여, 상기 부하설비(500)의 동작을 이중화 제어를 실행한다.

이하에서는, HMI부(200)에 대한 설명을 하기로 한다.

상기 HMI부(200)는 Human Machine Interface의 약자로서, 통신망을 통해서 원격감시제어반(300) 등을 통하여 전송된 검출값을 저장 관리하고, 상기 원격감시제어반(300)을 통하여 CCTV 카메라(100)와도 제어하는 것으로서, 이러한 기능을 가진 HMI부(200)의 종류에는 원격지 단말기, 관리서버, 모바일 기기 등의 형태로 구성될 수 있으나 이에 한정되지 않는 것이다.

HMI부(200)는 상기에서 설명한 CCTV 카메라(100)와 연결되어 서로 연동하며, 관리자가 원하는 대상을 원격으로 키 조작 또는 공정제어 및 영상 통합 감시를 하는 것이다.

그리고, 상기 HMI부(200)는 원격감시제어반(300)과 상호간에 데이터를 지속적으로 송수신하는 역할을 하는 것이다.

따라서, 상기 HMI부(200)는 원격감시제어반(300)과 CCTV 카메라(100)로부터 감시 대상의 상태 정보를 전달받은 경우에, 설정 정상정보에 상태정보를 비교하여 상기 원격감시제어반(300)과 상기 CCTV 카메라(100)로 제어정보를 회신시킴으로써, 이상 상황에서도 부하 설비(500)를 적절하게 운전하도록 조치한다.

이러한 경우에, 상기 HMI부(200)는 CCTV 카메라(100)만으로 제2 제어정보를 회신하기도 하여 즉, 계측기기(400)의 상태 정보 별로 CCTV 카메라(100)에 제어정보를 회신함으로써, 이상 상황에서 CCTV 카메라(100)를 적절하게 운용할수 있다.

이하에서는, 원격감시제어반(300)에 대한 설명을 하기로 한다.

상기 원격감시제어반(300)은 기존에 자동 설비 제어에 사용하는 PLC(Programmable Logic Controller)와 RTU(Remote Terminal Unit: 원격단말장치) 등으로 구성된 것으로, 계측기기(400)에서 감시대상의 상태정보를 전달받은 경우, 앞서 서술한 HMI부(200)에 전달하여 제어정보를 제공받아, 부하설비(500)의 운전을 제어한다.

또한, 상기 원격감시제어부(300)는 상기 HMI(200)부와 Ethernet 방식 또는, 직렬로 송수신하는 시리얼(serial) 통신을 통하여 구현된다.

더 나아가, 원격감시제어반(300)은 키신호 입력부(미도시)와 통신 유닛(330), 제2 통신유닛(360), 표시부(미도시) 및 CPU(340) 및 I/O(350)를 포함한다.

상기 키신호 입력부(미도시)는 관리자가 원하는 대상을 원격 감시할 경우에, 사용자 키 조작에 따라 관련 설정정보를 예를 들어, 원격감시제어반(300)의 설비의 온/오프 정보 등을 입력받는다.

상기 원격감시제어반(300)의 통신유닛(330)은 CCTV 카메라(100)의 통신모듈(130)과도 RS-485로 연결되어 서로 통신하며, 이중화를 구현할수 있도록 한다. 상기 CPU(340)는 대상과 관련한 계측기기(400)와 부하 설비(500)에 연결하여 각각의 정보를 처리 또는, 가공 등을 수행한다.

상기 표시부(미도시)는 제어장치(미도시)의 제어에 따라 계측기기(400) 의 상태, 부하설비(500)의 상태 등을 LED 램프(미도시), 인디케이터(미도시) 등으로 표시한다.

I/O(350)는 계측기기(400), 부하설비(500) 등의 주변기기로부터 다양한 데이터를 수집, 입출력하는 역할을 하는 것이다.

제2 통신유닛(360)은 HMI부(200)와 Ethernet을 이용한 상호 통신을 할수 있도록 중개역할을 하는 것이다.

부가적으로, 원격감시제어반(300)에는 제어장치(미도시)가 형성되어, 감시대상 계측기기(400)의 상태 정보를 수집할 경우에, 등록 HMI부(200)에 상기 상태 정보를 전달하여 제어정보를 제공받아, 상기 제어정보에 따라 부하 설비(500)에 해당하는 기구인 모터와 밸브(도면부호는 생략)의 동작을 상이하게 제어한다.

계측기기(400)는 원격감시 대상을 감지하는 센서로 구성되며, 특정 대상의 상태정보를 감지, 수집한다. 예를 들어, 상하수도의 수위와 수질 등을 계측하는 장비로서, 참고적으로, 이러한 계측기기(400)는 아날로그와 디지털 방식으로 계측할 정보 유형 등에 맞추어서 다양하게 만들기도 한다.

부하 설비(500)는 모터, 밸브, 펌프 등의 부품이나 설비로서, 공정에 맞는 알고리즘으로 설비를 감시 제어하는 것으로, 원격감시제어반(300)에서 운전을 제어한다. 또한, 상기 부하설비(500)는 CCTV 카메라(100)로부터 비상운전을 제어하여 긴급 상황에서 가동한다. 특히, 계측기기(400)에서는 CCTV 카메라(100)에 상태정보를 전달하여 감시대상 상태별로 비상운전을 할 수있도록 한다.

그리고, 이때 상기 계측기기(400)와 상기 부하 설비(500)는 CCTV 선로를 이용하여 서로 연결한다.

본 발명의 일실시예에 의한 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템은 CCTV 카메라(100)를 이용하여 통신 이중화 및 제어방식을 이용한 것으로, 앞서 설명한 원격감시제어반(300)을 통해서 계측기기(400)와 모터, 밸브 등의 부하설비(500)를 연결하여 제어하는 상태에서, 계측기기(400)와 부하설비(500)도 역시 CCTV 카메라(100)와 연결하여 이중화를 구현한다.

이하, 상기에서 언급한 통신 이중화를 구현시키기 위한 이중화 제어 포맷은 아래와 같이 이루어진다.

a) CCTV 카메라(100)와 원격감시 제어반(300)과의 통신을 확인하여, 계측기기(400) 및 현장 조작의 상태정보를 영상 표시기(미도시)에 제공한다.

b) 상기 원격감시 제어반(300)과 상기 CCTV 카메라(100) 사이의 통신을 확인하고, 계측기기(400) 및 현장 조작의 상태 정보를 HMI부(200)와 송신하고, 상기 통신 상태를 확인하여, 각각의 장치에 대한 이상 유무를 감지하는 것이다.

c) 만일, 상기 원격감시제어반(300)이 상기 HMI부(200) 사이에 통신선로(250) 이상이 발생하면, 상기 CCTV 카메라(100)에서 상기 원격감시 제어반(300)과의 통신으로 계측기기(400)의 상태 정보, 부하설비(500)의 동작 제어 정보을 위한 이중화 선로를 제공하여, 통신 이중화 제어를 실행하는 것이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 의한 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템의 동작 및 제어에 대한 설명을 나타내는 플로우 챠트이다. 이하에서는, 이에 대한 설명을 하기로 한다.

먼저, 관리자가 원하는 원격감시 대상과 관련한 계측기기의 상태정보를 수집할 경우에, HMI부(200)에 상기 상태정보를 전달하여 제어정보를 제공받아서, 상기 제어정보에 따라 부하설비(500)의 동작을 상이하게 제어한다.

그리고, 이러한 계측기기(400)와 부하 설비(500)를 상기 CCTV 카메라(100)에서도 연결해서 공유하며, 이때 CCTV 선로를 이용하여 통신 이중화를 구현한다(S110).

상기 계측기기(400)와 상기 부하 설비(500)를 CCTV 카메라(100)와 CCTV 선로로 연결하고, 원격감시제어반(300)에 이상이 발생한 경우에는, 이중화 제어 포맷에 따라 상기 CCTV 카메라(100)에서 제어를 이중화로 수행하도록 한다.

상기 CCTV 카메라(100)에서 상기 대상과 관련한 감시 영상을 수집하여, 그 감시 영상 데이터와 상기 계측기기(400)의 상태정보를 감시한다(S120 ~ S140).

원격감시제어반(300)은 HMI부(200)와 통신으로 데이터를 송수신하며, 감시 제어 동작을 하는 도중에 만일, 상기 원격감시제어반(300)과 상기 HMI부(200) 사이의 통신선로(250)의 이상 또는 통신선로(250)가 훼손 또는 절단 등의 상황이 발생하면(S150),

상기 원격감시제어반(300)은 CCTV 카메라(100)로 통신 이상 신호를 주고, 데이터를 패싱(S160)하며, 데이터를 수신받은 상기 CCTV 카메라(100)는 수신 데이터를 HMI부(200)로 재전송하게 된다(S170). 따라서, 통신선로(250)를 거치지 않고 우회적인 방법으로 HMI부(200)로의 데이터 전송이 가능해진다. 그러므로, 선로의 이중화 구성이 가능하다.

그리고, CCTV 카메라(100)의 제어모듈(110)에서는 부하설비(500)와 계측기기(400)의 감시제어를 CCTV 카메라(100)의 제어 모듈(110)에 탑재된 자체 알고리즘을 통한 동시 제어를 시작하여, 통신선로(250)의 정상상태 여부를 확인하게 된다(S 180).

그 다음 단계로, 상기 통신선로(250)의 이상 상태가 해결되어 정상적으로 이루어지면 CCTV 카메라(100)로 데이터 패싱을 중단시키고(S 190), HMI부(200)와 원격감시제어반(300) 사이의 원래의 작동 상태로 자동 복귀하는 것이다.

이하, 도 5를 참조하여, 상기에서 설명한 CCTV 카메라(100)와 원격제어감시반(300)의 동작 절차에 대하여 더욱 자세한 설명을 하기로 한다

도시된 대로, CCTV 카메라(100)에서는 영상을 수집하고(제10-1단계) 녹화모듈(600)로 전송하여 상기 녹화모듈(600)이 영상을 저장시키는 작업을 반복하여 실행한다(제60단계). 원격감시제어반(300)은 HMI부(200)와 상호간에 데이터를 송수신하며 작동하는 것이다(제10-2단계).

상기 CCTV 카메라(100)는 상기 HMI부(200)와 원격제어감시반(300)과의 통신을 점검(제20-1단계)하여, 아무 이상이 없는 정상 상태이다.

또한, 원격감시제어반(300)에서는 관련 데이터의 수집을 하여, HMI부(200)의 통신 이상 여부를 확인(제20-2단계)하고, 아무 이상이 없는 정상상태라면, 상기 원격감시제어반(300)이 HMI부(200)로 데이터를 전송하는 작업을 연속하여 실행하는 것이다(제70단계).

만일, 상기 CCTV 카메라(100)가 HMI부(200)와 원격감시제어반(300)과의 통신점검을 하여 이상상태 발생을 감지하면, 감시제어 데이터를 HMI부(200)에 전송하는 것이다(제30단계).

원격감시제어반(300)에서 통신 이상이 발생하게 되면(제40단계), 상기 CCTV 카메라(100)의 제어모듈(110)에서는 제어 알고리즘이 작동하고, 감시제어 데이터를 HMI부(200)에 전송한다.(제50단계).

만약에, HMI부(200)와 원격감시제어반(300) 사이의 통신선로(250) 등의 이상으로 인하여 불통할 경우인데, 상기 통신선로(250)가 정상이라 할지라도 상기 원격감시제어반(300) 자체가 고장이 난다거나 작동 불능일 경우가 생길수 있다.

도 6은 만일 원격감시제어반(300)이 고장 등의 사유로 작동이 불능한 상태가 되었을 경우에 해당하는 동작 제어 절차에 대한 설명을 나타내는 플로우 챠트이다.

이하에서는, 본 발명에 의한 상기 경우(원격감시제어반(300)이 이상이 생겼을 경우)에 의한 동작 제어 절차에 대한 설명을 하기로 한다.

먼저, 관리자가 원하는 원격감시 대상과 관련한 계측기기(400)의 상태 정보를 수집할 경우, HMI부(200)에 상기 상태정보를 전달하여 제어정보를 제공받고, 상기 제어정보에 따라 부하설비(500)의 동작을 제어한다.

그리고, 이러한 계측기기(400)와 부하 설비(500)를 상기 CCTV 카메라(100)에서도 연결하여 공유하며, 이때 CCTV 선로(미도시)를 이용하여 통신 이중화를 구현하는 것이다(S310).

상기 CCTV 카메라(100)에서 상기 대상과 관련한 감시 영상을 수집하여, 그 감시 영상 데이터와 상기 계측기기(400)의 상태정보를 감시한다(S320 ~ S340).

원격감시제어반(300)은 HMI부(200)와의 통신으로 데이터를 송수신하며, 감시 제어 동작을 하는 도중에 만일, 상기 원격감시제어반(300)이 CPU(340) 등에서 이상이 생겨 작동불능이 되는 상황이 발생하면(S350), 통신선로가 잘 운영된다고 할지라도 결코 통신이 이루어지지 않게 되는 일이 발생한다.

그러면, HMI부(200)는 CCTV 카메라(100)로 통신 이상 신호를 보내며, 상기 HMI부(200)에서는 상기 CCTV 카메라(100)로 데이터를 패싱한다(S360).

그 다음에, CCTV 카메라(100)의 제어모듈(110)에서는 알고리즘이 동작(S 370)하게 되고, 상기 계측기기(400)로 전송된 데이터는 상기 계측기기(400)를 통하여 HMI부(200)로 데이터를 전송한다(S380).

즉, 원격감시제어반(300)의 고장 등 작동불능이 발생하면, HMI부(200)에서는 CCTV 카메라(100)로 이상 신호를 주게 되고, 이를 수신받은 상기 CCTV 카메라(100)는 제어모듈(110)에서 제어 알고리즘이 동작하게 된다. 이것은 CCTV 카메라(100)의 제어모듈(110)에 탑재된 알고리즘과 계측기기(400)의 데이터로부터 설비의 감시 제어를 시작하여, 상기 HMI부(200)로부터 데이터를 전송받게 하여 동작을 정상화시키는 것이다.

이와 같이, 원격감시제어반(300)이 고장 등의 사유로 작동 불능일 경우에도, 상기 원격감시제어반(300)에 구애됨이 없이, HMI부(200)에서 CCTV 카메라(100)로 전달하는 우회적인 방법으로 데이터 전송 등의 시스템의 작동상태 유지가 가능한 것이다.

원격감시제어반(300)의 작동이 다시 정상적으로 이루어지면(S390), 제어 알고리즘 동작은 즉시 중지하게 되고, 상기 CCTV 카메라(100)의 제어 로직은 원상으로 복귀하게 되어, 다시 정상적인 작동과 제어가 가능한 것이다(S400).

상기와 같이 서술한 대로, 본 발명의 일실시예에 의한 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템은 장비의 유지 보수 등이 단순하며, CCTV 카메라(100) 내부의 제어모듈(110)을 통한 지속적인 모니터링이 가능하며, HMI부(200)를 이용한 작동이 이루어지는 도중에 만일, 원격감시제어반(300)에서 불의의 비정상적인 상태가 발생하여 원활한 작동이 이루어지지 않게 되면, 상기 CCTV 카메라(100)를 통한 제어로 인하여 대체할 수 있으며 정상적인 상태를 계속 유지할 수 있는 장점이 있는 것이다.

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, 상기 기술한 실시 예는 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 첨부된 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 : CCTV 카메라 110 : 제어모듈
120 : I/O 130 : 통신모듈
140 : IP 보드 150 : 카메라 모듈
160 : 제2 통신모듈 200 : HMI부
250 : 통신선로
300 : 원격감시제어반 330 : 통신유닛
340 : CPU 350 : I/O
360 : 제2 통신유닛 400 : 계측기기
500 : 부하설비 600 : 녹화모듈

Claims

제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템에 있어서,
원격 감시 대상을 감지하는 계측기기 및 부하설비의 상태 정보를 데이터로 수집하며, 원격 감시 제어반에 이상이 발생한 경우에 이중화한 통신선로를 이용하여 상기 계측기기 및 상기 부하설비를 알고리즘에 따라 제어하며, HMI부에 상기 데이터를 획득하여 전달하는 CCTV 카메라;
상기 CCTV 카메라와 연동하여, 관리자가 원하는 대상을 원격으로 키 조작 또는 공정제어 및 통합 감시를 하는 HMI부;
상기 계측기기와 상기 부하설비와 연결되어 각각의 정보를 처리하여 상기 HMI부에 신호를 전송하고, 상기 계측기기와 상기 부하설비를 원격 제어하는 원격감시제어반;
센서로 이루어져 있고, 상기 CCTV 카메라에 원격 감시 대상의 상태 정보를 전달하는 계측기기;
상기 계측기기의 계측 정보 및 설비 가동 상태에 의한 알고리즘에 따라 동작하는 부하설비; 및
상기 CCTV 카메라와 이더넷으로 연결되어, 상기 CCTV 카메라가 촬영한 영상을 저장하는 녹화모듈;을 포함하고,

상기 CCTV 카메라는 IP보드(140), 카메라모듈(150), 통신 모듈(130), 제어 모듈(110), 제2 통신모듈(160)로 구성되고, 상기 CCTV 카메라의 제2 통신모듈(160)은 Remote I/O 모듈(120)과 RS-485통신에 의하여 연결되고, 상기 Remote I/O 모듈(120)은 이중화 제어 모드에 따라 계측기기(400), 부하설비(500)로부터 상태정보 및 제어정보를 수집하여 상기 CCTV 카메라를 통하여 HMI부(200)와 상기 원격감시 제어반(300)에 정보를 교환하는 것을 특징으로 하는 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템.
제1항에 있어서,
상기 CCTV 카메라는
상기 HMI부에서 상기 원격감시제어반으로부터 이상 신호를 받아, 이중화 선로를 통하여 상기 원격감시 제어반과의 통신을 확인하고, 데이터 통신이 불가하면 내부의 제어모듈을 통하여 상기 계측기기의 데이터와 상기 부하설비의 감시제어를 상기 카메라 모듈(150)에 탑재된 알고리즘으로 제어하여, 상기 HMI부로 데이터를 전송하여 상기 부하설비를 정상화시키고, 상기 원격감시 제어반의 상태를 계속 확인하여 정상 신호를 받으면, 상기 알고리즘의 동작을 중지시켜 상기 원격감시 제어반을 원상으로 자동 복귀시키는 것을 특징으로 하는 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템.
제2항에 있어서,
상기 CCTV 카메라의 이중화 제어포맷은
상기 CCTV 카메라와 상기 원격감시 제어반과의 통신을 확인하여 상기 계측기기 및 현장 조작의 상태정보를 영상 표시기에 제공하고, 상기 원격감시 제어반과 상기 CCTV 카메라의 통신을 확인하고, 상기 계측기기 및 현장 조작의 상태 정보를 상기 HMI부와 송신하고, 상기 통신으로 각각의 장치에 대한 이상 유무를 감지하고, 상기 원격감시제어반이 상기 HMI부와 통신 이상이 발생하면, 상기 CCTV 카메라에서 상기 원격감시 제어반과의 통신으로 상기 계측기기의 상태 정보, 상기 부하설비의 동작 제어 정보을 위한 이중화 선로를 제공하여, 통신 이중화 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템.
제3항에 있어서,
상기 CCTV 카메라는 상기 원격감시 제어반에 이상이 발생한 경우, 상기 계측기기 및 상기 부하 설비의 제어를 내장된 제어 모듈의 알고리즘을 통하여, 상기 부하 설비의 동작을 이중화 제어를 실행하는 것을 특징으로 하는 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템.
제4항에 있어서,
상기 CCTV 카메라의 통신 모듈은 상기 원격감시제어반과 통신하며, 상기 원격감시제어반과 상기 HMI부 사이의 통신선로의 고장이 발생한 경우, 통신 이중화 방식으로 이상 관련 정보를 상기 원격감시제어반과 송수신하여, 상기 HMI부에 대한 이중화 제어를 하는 것을 특징으로 하는 제어모듈과 통신 이중화 기능을 갖고 있는 CCTV 카메라 시스템.