KR102609641B1 - 동파 및 누수 경고 기능을 갖는 일체형 디지털 수도 계량기 및 이를 이용한 원격 검침 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예는 수도 디지털 계량부와 원격 검침 단말부가 일체화되고 동파 및 누수 경고 기능을 갖는 일체형 디지털 수도 계량기 및 이를 이용한 원격 검침 시스템을 개시한다.
개시된 일체형 디지털 수도 계량기는 상수도관을 통해 흐르는 유량을 산출하여 검침 데이터를 생성하기 위한 유량 연산수단과, 상기 유량 연산수단에 의해 산출된 유량을 분석하여 누수여부를 판별하기 위한 누수 판별부와, 상수도관의 온도를 감지하기 위한 온도센서와, 감지된 온도가 소정 온도 이하이면 동파경고로 판단하는 동파경고부와, 동파경고나 누수가 검출되면 인터럽트를 발생시키는 인터럽트 발생부와, 무선 네트워크를 통해 원격 검침 서버와 통신하기 위한 무선 통신부와,검침주기가 되면 상기 유량 연산수단의 검침 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 원격 검침 서버로 전송하고, 인터럽트가 발생되면 동파경고나 누수알림 정보를 무선통신부를 통해 원격 검침 서버로 즉시 전송하는 통신 프로세서를 포함한다.
개시된 일체형 디지털 수도 계량기는 상수도관을 통해 흐르는 유량을 산출하여 검침 데이터를 생성하기 위한 유량 연산수단과, 상기 유량 연산수단에 의해 산출된 유량을 분석하여 누수여부를 판별하기 위한 누수 판별부와, 상수도관의 온도를 감지하기 위한 온도센서와, 감지된 온도가 소정 온도 이하이면 동파경고로 판단하는 동파경고부와, 동파경고나 누수가 검출되면 인터럽트를 발생시키는 인터럽트 발생부와, 무선 네트워크를 통해 원격 검침 서버와 통신하기 위한 무선 통신부와,검침주기가 되면 상기 유량 연산수단의 검침 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 원격 검침 서버로 전송하고, 인터럽트가 발생되면 동파경고나 누수알림 정보를 무선통신부를 통해 원격 검침 서버로 즉시 전송하는 통신 프로세서를 포함한다.
Description
본 발명은 디지털 수도 계량기 및 이를 이용한 원격 검침 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 수도 디지털 계량부와 원격 검침 단말부가 일체화되고 동파 및 누수 경고 기능을 갖는 일체형 디지털 수도 계량기 및 이를 이용한 원격 검침 시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 각 가정이나 건물에는 수도 사용량을 계측하기 위한 수도 계량기가 설치되어 있다. 이러한 수도 계량기는 지면이나 건물 벽체에 매설되어 있는 수도관의 관로에 연결된 계량기 보호함 내부에 설치되어 있다. 따라서 수도의 사용량을 검침하는 검침원은 계량기 보호함의 덮개를 열고 내부에 설치되어 있는 수도 계량기의 눈금이나 디스플레이를 확인함으로써 수도 계량기 검침을 수행하게 된다.
검침원에 의한 수도 사용량 계량의 경우, 검침 작업이 번잡하고 인건비 등에 의해 검침 비용이 많이 소요되는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 디지털 수도 계량기에 원격 검침 단말을 연결한 후 무선 네트워크를 통해 원격 검침 서버와 통신하여 수도 사용량 계량을 자동화한 수도 원격 검침 시스템(스마트 미터링 시스템)이 널리 보급되고 있다.
대한민국 특허청 공개특허공보(A)에 공개번호 제10-2019-0053433호로 공개된 "수도 스마트 미터링 시스템 및 그 방법"(이하 특허문헌 1이라 함)은 수용가에 설치되는 수도 계량기와, 수도 계량기와 디지털 연결되어 있는 사물인터넷(IoT) 단말과, 사물인터넷 단말과 로라 통신망(LoRaWAN)을 통해 연결되고, 사물인터넷 단말로부터 송출되는 수도 계량기의 수도 사용량에 대한 검침 데이터를 수집하는 중계기와, 중계기와 인터넷 통신망을 통해 연결되어 검침 데이터를 수신하는 사물인터넷 플랫폼과, 사물인터넷 플랫폼에 수신되어 있는 검침 데이터를 추출 및 저장하는 관제 서버와, 관제 서버로부터 검침 데이터를 수신 받아 수도 계량기의 수도 요금을 산출하는 요금 관리 서버를 포함하는 수도 스마트 미터링 시스템을 개시하고 있다.
한편, 수용가에 설치된 수도 시설의 경우 겨울철 수도 동파나 누수가 해마다 많이 발생하고 있다. 이와 같이 겨울에 온도가 저하되면 동파의 위험이 있고, 누수가 발생될 경우 물이 불필요하게 낭비되는 등의 문제점이 있으므로 동파를 경고하거나 누수를 알려주는 다양한 수도 계량기들이 개발되어 있다.
예컨대, 대한민국특허청 등록특허공보(B1)에 등록번호 제10-2008089호로 공고된 "스마트미터링 기반 온도센서를 내장한 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법"(이하, 특허문헌 2라 함)은 보호 용기 내에 마련된 상수도관, 보호 용기 내에서 상수도관을 통해 사용자가 사용한 물의 양을 계량하는 디지털 미터기, 보호 용기 내의 온도를 감지하는 온도 감지 센서, 디지털 미터기에서 측정된 정보와 온도 감지 센서에서 감지된 정보를 보호 용기의 외부에 마련된 중계기로 전송하는 무선 통신 단말기를 포함하여 보호 용기 내의 온도를 정밀하게 측정 및 전송함으로써 상수도관의 동파를 방지할 수 있게 하는 것이다.
또한 등록번호 제10-2391995호로 공고된 "스마트미터링 기반 옥내 누수 감지 시스템 및 옥내 누수 감지 방법"(이하, 특허문헌 3이라 함)은 보호 용기 내에서 상수도관을 통해 수용가의 사용한 물의 양을 계량하고 무사용 상태 정보를 생성하는 디지털 수도 미터기와, 디지털 수도 미터기에서의 계량 정보 및 무사용 상태 정보를 보호 용기의 외부에 마련된 중계기로 전송하는 무선통신 단말기와, 사용자 단말기와, 사용자에 관한 정보, 디지털 수도 미터기에서 측정된 계량 정보 및 무사용 상태 정보, 무선통신 단말기에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스와, 무선통신 단말기에서 전송된 무사용 상태 정보에 따라 사용자 단말기로 누수 상태 정보를 전송하는 관리 서버를 포함하여 옥내 누수를 알려주는 것이다.
종래의 수도검침은 디지털 수도 계량기와 검침 단말기를 각각 설치해야만 원격검침이 가능했다. 최근에는 통신기능이 내장된 일체형 디지털 수도 계량기를 설치하는 지자체가 늘어나는 추세이다. 일체형 수도 계량기는 수요기관 측면에서는 사업비용과 시간 감소, 사용자 측면에서는 설치 방문 횟수 감소로 민원 발생이 줄어드는 장점이 있다.
그런데 종래의 일체형 디지털 수도 계량기는 동파 경고 및 누수 알림기능이 미흡하고, 특히 특허문헌 2의 경우 온도센서가 상수도관과 떨어져 있어 동파를 경고하기 위한 실제 온도를 정확하게 감지하지 못하고, 동파 경고를 전송하는 통신주기가 길어 긴급하게 조치하기도 어려운 문제점이 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 일체형 디지털 수도 계량기에서 동파감지 기능과 누수 감지 기능을 구현하여 사용자에게 즉시 알려주기 위한 동파 및 누수 경고 기능을 갖는 일체형 디지털 수도 계량기 및 이를 이용한 원격 검침 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예는 동파 및 누수 경고 기능을 갖는 일체형 디지털 수도 계량기를 개시한다.
개시된 일체형 디지털 수도 계량기는 상수도관을 통해 흐르는 유량을 산출하여 검침 데이터를 생성하기 위한 유량 연산수단과, 상기 유량 연산수단에 의해 산출된 유량을 분석하여 누수여부를 판별하기 위한 누수 판별부와, 상수도관의 온도를 감지하기 위한 온도센서와, 감지된 온도가 소정 온도 이하이면 동파경고로 판단하는 동파경고부와, 동파경고나 누수가 검출되면 인터럽트를 발생시키는 인터럽트 발생부와, 무선 네트워크를 통해 원격 검침 서버와 통신하기 위한 무선 통신부와,검침주기가 되면 상기 유량 연산수단의 검침 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 원격 검침 서버로 전송하고, 인터럽트가 발생되면 동파경고나 누수알림 정보를 무선통신부를 통해 원격 검침 서버로 즉시 전송하는 통신 프로세서를 포함한다.
상기 일체형 디지털 수도 계량기는 상기 유량 연산수단의 검침 데이터 값을 표시하기 위한 디스플레이를 더 포함할 수 있다.
상기 유량 연산수단은, 상수도관의 유량 흐름에 따라 회전되는 임펠러와, 상기 임펠러와 함께 회전되는 영구자석과, 상기 영구자석의 회전수를 카운트하기 위한 자기센서와, 상기 임펠러의 회전에 따른 유량을 연산하기 위한 유량 연산부로 구성된다.
상기 온도센서는 비접촉식 내장형 온도센서나 접촉식 외장형 온도센서 중 어느 하나이고, 상기 동파 경고부는 주기적으로 상기 온도센서의 온도를 체크하여 영하로 떨어지는 경우 통신 프로세서(MCU)의 인터럽트를 통해 원격 검침 서버와 사용자 단말기로 즉시 동파경고를 통지하는 것이다.
상기 누수 판별부는 특정 시간 동안 물을 지속적으로 사용할 경우 누수로 판단하여 통신 프로세서(MCU)의 인터럽트를 통해 원격 검침 서버와 사용자 단말기로 즉시 누수를 통지하는 것이다.
본 발명의 다른 실시예는 동파 및 누수 경고 기능을 갖는 일체형 디지털 수도 계량기를 이용한 원격 검침 시스템을 개시한다.
개시된 원격 검침 시스템은 디지털 수도 계량기와 원격 검침 단말기가 하나의 장치로 일체화되어 수도 수용가에서 사용한 유량을 연산하여 검침 데이터를 원격 검침 서버로 전송함과 아울러 상수도관 부위의 온도를 정확하게 감지하여 동파 위험이 있거나 누수가 검출되면 즉시 원격 검침 서버로 보고하기 위한 일체형 디지털 수도 계량기와, 수도 수용가의 사용자 단말기와, 무선 네트워크를 통해 상기 일체형 디지털 수도 계량기로부터 검침 데이터가 수신되면 이를 저장한 후 누적관리하여 사용량에 따른 과금을 처리할 수 있게 하고, 동파경고나 누수알림이 접수되면, 해당 단말기 ID로 해당 수도 수용가의 전화번호를 검색한 후 이동통신망을 통해 해당 수도 수용가의 사용자 단말기로 동파경고나 누수알림을 전송하는 원격 검침 서버를 포함한다.
상기 무선 네트워크는 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중 어느 하나의 통신 프로토콜에 따른 통신망일 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 일체형 디지털 수도 계량기가 수도관에 근접한 온도센서를 통해 정확하게 온도를 감지한 후 동파가 예상되면 즉시 원격 검침 서버와 통신하여 해당 사용자에게 신속하게 알려줌으로써 동파가 발생하기 전에 조치를 취할 수 있게 하고, 누수도 즉시 통지함으로써 보다 신속한 조치를 가능하게 하여 피해를 최소화 할 수가 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 인터럽트가 발생되면 경보원인을 파악하여 누수경보인지 혹은 동파경보인지와 양 경보가 동시 발생된 것인지와 같은 경보정보를 원격 검침 서버로 전송함으로써 운영자가 경보의 종류에 따라 적절한 조치를 취할 수 있게 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수도 원격 검침 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수도 원격 검침 시스템의 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 디지털 수도 계량기의 구성을 도시한 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 동파/누수 인터럽트 발생부의 상세 회로도이다.
도 5는 도 3에 도시된 통신 MCU와 무선통신부를 LoRa 통신방식으로 구현한 예이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 적용되는 LoRa 통신의 링크계층 프레임의 예이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 디지털 수도 계량기의 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수도 원격 검침 시스템의 동작 절차를 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 디지털 수도 계량기의 구성을 도시한 개략도이다.
도 4는 도 3에 도시된 동파/누수 인터럽트 발생부의 상세 회로도이다.
도 5는 도 3에 도시된 통신 MCU와 무선통신부를 LoRa 통신방식으로 구현한 예이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 적용되는 LoRa 통신의 링크계층 프레임의 예이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 디지털 수도 계량기의 동작 절차를 도시한 순서도이다.
본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 수도 원격 검침 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 수도 원격 검침 시스템의 동작 절차를 도시한 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 수도 원격 검침 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 수도 수용가에 설치된 일체형 디지털 수도 계량기(100)와, 무선 네트워크(102), 원격 검침 서버(200), 이동통신망(104), 사용자 단말기(30)로 구성되고, 수도 수용가에는 종래와 같이 디지털 수도 계량기(10)와 원격 검침 단말기(20)가 설치될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 디지털 수도 계량기(100)는 종래의 디지털 수도 계량기(10)와 원격 검침 단말기(20)가 하나의 장치로 일체화된 것으로 나중에 자세히 설명하는 바와 같이 수도 수용가에서 사용한 유량을 연산하여 무선 네트워크(102)를 통해 원격 검침 서버(200)로 전송함과 아울러 상수도관 부위의 온도를 정확하게 감지하여 동파 위험이 있거나(예컨대, 0℃ 이하가 되거나) 누수가 검출되면 즉시 원격 검침 서버(200)로 이를 보고하고, 이에 따라 원격 검침 서버(200)가 해당 수도 수용가의 사용자 단말기(30)로 동파나 누수를 경고할 수 있게 한다.
무선 네트워크(102)는 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 등과 같은 무선 통신 프로토콜에 따라 수도 수용가에 분산 설치된 일체형 디지털 수도 계량기(100)나 원격 검침 단말기(20)가 원격 검침 서버(200)와 통신하게 위한 통신망으로서 다수의 중계기와 게이트웨이 등으로 이루어질 수 있다.
이동통신망(104)은 원격 검침 서버(200)가 사용자 단말기(30)로 문자 메시지(SMS, MMS) 등을 전송하기 위한 3G, 4G(LTE), 5G 등과 같은 기간통신망이고, 원격 검침 서버(200)에는 수도 수용가에 설치된 검침 단말기의 ID나 설치정보, 전화번호 등과 같은 수용가 정보가 데이터베이스로 저장되어 있다. 사용자 단말기(30)는 통상의 스마트폰이나 휴대폰, 테블릿 등이고, 원격 검침을 위한 앱이 탑재될 수도 있으며, 이동통신망(104)을 통해 원격 검침 서버(200)와 통신할 수 있는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 수도 원격 검침 시스템은 도 2에 도시된 바와 같이, 일체형 디지털 수도 계량기(100)가 유량을 연산하여 자체 디스플레이에 표시하고 있다가 동파 경고나 누수 등이 검출되어 인터럽트가 발생되면 그 원인을 분석한 후 무선 네트워크를 통해 즉시 원격 검침 서버(200)와 통신하여 단말기 ID와 함께 동파경고나 누수알림을 보고한다(S1~S4).
원격 검침 서버(200)는 동파경고나 누수알림이 접수되면, 해당 단말기 ID로 해당 수용가의 전화번호를 검색하여 해당 전화번호로 동파경고나 누수알림을 전송한다(S5,S6). 이에 따라 사용자 단말기(30)는 동파경고나 누수알림을 표시하여 사용자가 필요한 조치를 즉시 취할 수 있게 한다.
동파 경고나 누수 등이 검출되지 않는 정상상태일 경우에 일체형 디지털 수도 계량기(100)는 미리 설정된 전송주기나 원격 검침 서버(200)의 요청에 따라 검침데이터를 원격 검침 서버(200)로 전송하고, 이에 따라 원격 검침 서버(200)는 검침 데이터를 저장한 후 누적 관리하여 사용량에 따라 과금할 수 있게 한다(S7~S9).
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 디지털 수도 계량기의 구성을 도시한 개략도이고, 도 4는 도 3에 도시된 동파/누수 인터럽트 발생부의 상세 회로도이다.
본 발명의 실시예에 따른 일체형 디지털 수도 계량기(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 상수도관의 유량 흐름에 따라 회전되는 임펠러(112)와, 임펠러와 함께 회전되는 영구자석(114), 자기센서(116), 유량 연산부(118), 누수 판별부(120), 상수도관의 온도를 감지하기 위한 온도센서(132), 동파 경고부(134), 동파/누수 인터럽트 발생부(140), 통신 프로세서(MCU;150), 무선 통신부(160)로 구성된다. 또한 도면에는 도시하지 않았으나 일체형 디지털 수도 계량기(100)는 유량 연산부(118)의 검침 데이터 값을 표시하기 위한 디스플레이(LCD 등)를 더 포함할 수 있다.
도 3을 참조하면, 임펠러(112)는 익차라고도 하며 상수도관의 유량 흐름에 따라 회전되어 유량을 측정할 수 있게 하고, 영구자석(114)은 임펠러(112)와 함께 회전되며, 자기센서(116)는 홀센서 등으로서 영구자석(114)의 회전수를 카운트하기 위한 것이다. 이와 같이 본 발명의 실시예에서는 임펠러(112)의 회전수를 영구자석(114)과 자기센서(116)를 이용하여 비접촉식으로 검출함으로써 완벽한 방수구조를 가능하게 한다. 또한 본 발명의 실시예에서는 유량을 측정하기 위한 유량 측정원리로서 베르누이 정리를 이용한 차압식 유량계 방식을 예로들어 설명하였으나 페러데이 법칙을 이용한 전자식 유량계나 도플러 방식과 시간차 방식을 이용한 초음파 유량계 방식 등에도 그대로 적용할 수 있다.
유량 연산부(118)는 영구자석(114)과 자기센서(116)를 통해 감지한 임펠러(112)의 회전에 따라 수도 수용가에서 사용한 유량을 연산하기 위한 유량 프로세서(MCU)로서, 연산을 통해 검침 데이터를 생성하여 통신 MCU(150)로 전송함과 아울러 자체 디스플레이(미도시)에 표시할 수도 있다.
누수 판별부(120)는 유량 연산부에 의해 산출된 유량을 분석하여 누수여부를 판별하기 위한 것이다. 누수를 판별하기 위한 알고리즘은 다양하게 알려져 있으나 본 발명의 실시예에서는 특정 시간 동안 물을 지속적으로 사용할 경우 누수로 판단하여 통신 프로세서(MCU)의 인터럽트를 통해 원격 검침 서버(200)와 사용자 단말기(30)로 즉시 누수를 통지하도록 되어 있다.
온도센서(132)는 상수도관의 온도를 감지하기 위한 것으로서, 비접촉식 내장형 온도센서나 접촉식 외장형 온도센서 중 어느 하나가 사용될 수 있다. 바람직하게 온도센서(132)는 상수도관 근처에 설치되어 상수도관의 실제 온도를 정확하게 검출하여 동파 경고를 정확하게 판단할 수 있게 한다.
동파 경고부(134)는 감지된 온도가 소정 온도 이하이면 동파경고로 판단하기 위한 것으로, 본 발명의 실시예에서는 주기적으로 온도센서(132)의 온도를 체크하여 영하(0℃ 이하)로 떨어지는 경우 통신 프로세서(MCU;150)의 인터럽트를 통해 원격 검침 서버(200)와 사용자 단말기(30)로 동파경고를 즉시 통지할 수 있다.
동파/누수 인터럽트 발생부(140)는 동파 경고부(134)로부터 동파경보신호(FA)나 누수 판별부(120)로부터 누수경보신호(WA)가 입력되면 슬립 상태의 통신 MCU(150)에 인터럽트를 발생시켜 웨이크 업시키기 위한 것으로서, 통신 MCU(150)의 제1 인터럽트(INT1) 단자나 제2 인터럽트 단자(INT2)에 인터럽트 신호(펄스신호)를 인가한다.
본 발명의 실시예에 따른 동파/누수 인터럽트 발생부(140)는 도 4에 도시된 바와 같이, 누수경보신호(WA)를 입력받기 위한 제1 버퍼(141)와 동파경보신호(FA)를 입력받기 위한 제2 버퍼(142), 누수경보신호(WA)나 동파경보신호(FA)를 논리합 연산하여 제1 인터럽트(INT1) 펄스를 발생시키는 오아게이트(143), 제1 인터럽트(INT) 펄스의 상승 에지에서 누수경보신호(WA)와 동파경보신호(FA)를 래칭하기 위한 래치(144)와, 누수경보신호(WA)나 동파경보신호(FA)를 논리곱 연산하여 제2 인터럽트(INT2) 펄스를 발생시키는 앤드게이트(145)로 구성된다.
이러한 동파/누수 인터럽트 발생부(140)는 누수경보신호(WA)나 동파경보신호(FA)가 검출되면 제1 인터럽트(INT1)신호로 통신 MCU(150)를 웨이크 업시키고, 통신 MCU(150)는 제1 인터럽트(INT1)가 발생되면 래치(144)로부터 경보정보(ALM Info)를 가져와 누수경보(WA)인지 동파경보(FA)인지를 판단하여 경보정보(ALM Info)를 원격 검침 서버(200)측으로 즉시 전송한다. 만일, 누수경보(WA)와 동파경보(FA)가 동시에 검출되어 제2 인터럽트(INT2) 신호가 발생되면 통신 MCU(150)는 경보정보(ALM Info)를 가져오는 절차를 생략하고 누수경보(WA)와 동파경보(FA)가 동시에 검출되었다는 경보정보를 원격 검침 서버(200)측으로 즉시 전송한다.
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 인터럽트가 발생되면 누수경보인지 혹은 동파경보인지와 양 경보가 동시 발생된 것인지와 같은 경보정보를 원격 검침 서버(200)로 전송하여 운영자가 경보의 종류에 따라 적절한 조치를 취할 수 있게 한다.
통신 프로세서(MCU;150)는 검침주기(전송주기)가 되면 웨이크 업되어 유량 연산부(118)의 검침 데이터를 무선 통신부(160)를 통해 원격 검침 서버(200)로 전송한 후 슬립모드로 전환하여 배터리 소모를 최소화하고, 제1 인터럽트(INT1)가 발생되면 웨이크 업되어 래치(144)를 통해 인터럽트가 발생된 경보원인을 파악한 후 동파경고나 누수알림 정보를 무선 통신부(160)를 통해 원격 검침 서버(200)로 즉시 전송한 후 슬립모드로 전환된다. 만일, 제2 인터럽트(INT2)가 발생되면 웨이크 업되어 동파경고와 누수알림이 동시에 발생된 상태이므로 경보원인을 파악할 필요없이 동파와 누수가 동시에 발생되었다는 정보를 무선 통신부(160)를 통해 원격 검침 서버(200)로 즉시 전송한 후 슬립모드로 전환된다.
무선 통신부(160)는 무선 네트워크(102)를 통해 원격 검침 서버(200)와 통신하기 위한 것으로서, 무선 네트워크(102)의 통신 프로토톨과 일치된 통신 프로토콜에 따라 동작한다. 예컨대, 무선 네트워크(102)가 로라(LoRa) 방식이면 무선 통신부(160)도 로라 칩으로 구현되고, 무선 네트워크(102)가 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식이면 무선 통신부(160)도 협대역 사물인터넷칩으로 구현된다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 통신 MCU와 무선통신부를 LoRa 통신방식으로 구현한 예이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 적용되는 LoRa 통신의 링크계층 프레임의 예이다.
도 5를 참조하면, 통신 MCU(150)는 LoRa 통신 프로토콜에 따라 도 6에 도시된 바와 같은 데이터 프레임을 조립하여 LoRa 모뎀으로 전송하거나 LoRa 모뎀으로부터 데이터 프레임을 전달받아 분해한다. 무선 통신부(160)는 통신 MCU(150)로부터 전달받은 데이터 프레임을 RF신호로 변조하여 LoRa 게이트웨이(LoRa 기지국)로 전송하고, LoRa 게이트웨이로부터 수신한 RF신호를 복조하여 데이터 프레임을 디코딩한 후 통신 MCU(150)측으로 전달한다.
도 6을 참조하면, 통신 MCU(150)의 원격수도 검침 응용 계층은 정상상태에서는 유량 연산부(118)로부터 검침 데이터를 수신한 후 단말 ID 등과 함께 송신 프레임을 생성한 후 프레임 페이로드(FRMPayload)를 형성하고, 통신 MCU(150)의 링크 계층에서는 응용 계층으로부터 수신한 프레임 페이로드(FRMPayload)에 프레임포트(FPort)와 프레임 헤더(FHDR)를 부가하여 MAC 페이로드(MACPayload)를 형성한다. 이후 MAC 계층에서는 MAC 페이로드(MACPayload)에 MAC헤더(MHDR)와 MIC(Message Ittegrity Code)를 부가하여 물리계층 페이로드(PHYPayload)를 형성한 후 물리계층으로 전달한다. 그리고 전송주기가 되면, 검침 데이터가 실린 물리계층 페이로드를 LoRa 모뎀(160)에서 RF신호로 변조하여 LoRa 망으로 전송한다.
한편, 인터럽트가 발생되면 통신 MCU(150)는 프레임 페이로드에 경보원인(WA,FA)과 함께 경보메시지를 형성한 후 경보메시지가 실린 물리계층 페이로드를 LoRa 모뎀(160)에서 RF신호로 변조하여 LoRa 망으로 즉시 전송한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 일체형 디지털 수도 계량기의 동작 절차를 도시한 순서도이다.
본 발명의 실시예에 따른 일체형 디지털 수도 계량기(100)는 도 7에 도시된 바와 같이, 유량 연산을 통해 산출된 유량 정보를 분석하여 누수 여부를 판별한 후 누수가 검출되면 인터럽트(INT1,INT2)를 발생시킨다(S11~S13). 또한 온도센서를 통해 상수도관의 온도를 감지한 후 0℃ 이하가 되면, 인터럽트(INT1,INT2)를 발생시킨다(S21,S22).
통신 MCU(150)는 평상시에는 배터리 소모를 줄이기 위한 슬립모드로 있다가 제1 인터럽트(INT1)가 발생되면, 래치(144)를 통해 인터럽트가 발생된 경보원인을 파악한 후 동파경고나 누수알림 정보를 무선 통신부(160)를 통해 원격 검침 서버(200)로 즉시 전송한다(S31~S33). 만일, 제2 인터럽트(INT2)가 발생되면 동파경고와 누수알림이 동시에 발생된 것으로 판단하여 경보원인을 파악할 필요없이 동파와 누수가 동시에 발생되었다는 정보를 무선 통신부(160)를 통해 원격 검침 서버(200)로 즉시 전송한다.
원격 검침 서버(200)는 원격 검침 단말(100)로부터 동파경보나 누수경보가 수신되면, 해당 원격 검침 단말의 사용자 정보를 검색하고, 원격 검침 서버(200)가 해당 관리자 단말기(30)로 누수 알림 문자(SMS, MMS)를 전송한다(S33).
한편, 동파경고나 누수가 검출되지 않으면, 본 발명의 실시예에 따른 일체형 디지털 수도 계량기(100)는 미리 설정된 정상 전송주기에 따라 원격 검침 서버(200)와 통신하여 검침 데이터를 전송한다(S41).
이와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 상수도관의 온도가 0℃ 이하가 되어 동파 위험이 있거나 누수가 검출되면, 전송주기에 상관 없이 인터럽트를 통해 즉시 원격 검침 서버(200)에 동파경고나 누수를 보고하고, 이에 따라 원격 검침 서버(200)가 즉시 해당 수도 사용자에게 통지하여 즉시 조치를 취할 수 있게 한다.
이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10: 디지털 수도 계량기 20: 원격 검침 단말기
30: 사용자 단말기 102: 무선 네트워크
104: 이동통신망 100: 일체형 디지털 수도 계량기
200: 원격 검침 서버
30: 사용자 단말기 102: 무선 네트워크
104: 이동통신망 100: 일체형 디지털 수도 계량기
200: 원격 검침 서버
Claims (5)
- 삭제
- 삭제
- 상수도관의 유량 흐름에 따라 회전되는 임펠러와, 상기 임펠러와 함께 회전되는 영구자석과, 상기 영구자석의 회전수를 카운트하기 위한 자기센서와, 상기 임펠러의 회전에 따른 유량을 연산하기 위한 유량 연산부로 구성되어 상수도관을 통해 흐르는 유량을 산출하여 검침 데이터를 생성하기 위한 유량 연산수단;
상기 유량 연산수단에 의해 산출된 유량을 분석하여 누수여부를 판별한 후 누수경보(WA)를 출력하기 위한 누수 판별부;
상수도관의 온도를 감지하기 위한 온도센서;
상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 소정 온도 이하이면 동파경고로 판단하여 동파경보(FA)를 출력하기 위한 동파경고부;
동파경보(FA)나 누수경보(WA)가 입력되면 제1 인터럽트 펄스를 발생시키면서 경보정보(ALM Info)를 저장하고, 동파경보(FA)와 누수경보(WA)가 함께 검출되면 제2 인터럽트 펄스를 발생시키는 인터럽트 발생부;
무선 네트워크를 통해 원격 검침 서버와 통신하기 위한 무선 통신부; 및
설정된 전송주기가 되면 웨이크 업되어 상기 유량 연산수단의 검침 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 원격 검침 서버로 전송한 후 슬립모드로 전환하고, 슬립모드에서 상기 인터럽트 발생부의 제1 인터럽트 펄스가 인가되면 웨이크 업되어 상기 인터럽트 발생부에 접근하여 경보원인을 파악한 후 동파경보나 누수경보를 상기 무선 통신부를 통해 원격 검침 서버로 즉시 전송한 후 슬립모드로 전환하고, 상기 인터럽트 발생부의 제2 인터럽트 펄스가 인가되면 웨이크 업되어 동파경보와 누수경보가 함께 발생된 정보를 상기 무선 통신부를 통해 원격 검침 서버로 즉시 전송한 후 슬립모드로 전환하는 통신 프로세서를 포함하고,
상기 인터럽트 발생부는
누수경보신호나 동파경보신호를 논리합 연산하여 제1 인터럽트 펄스를 발생시키는 오아게이트와,
상기 제1 인터럽트 펄스의 상승 에지에서 누수경보신호와 동파경보신호를 래칭하기 위한 래치와,
누수경보신호나 동파경보신호를 논리곱 연산하여 제2 인터럽트 펄스를 발생시키는 앤드게이트로 구성되고,
상기 통신 프로세서는
제1 인터럽트가 발생되면 상기 래치로부터 경보정보를 가져와 누수경보인지 동파경보인지를 판단하여 경보정보를 원격 검침 서버측으로 즉시 전송하여 경보의 종류에 따라 조치를 취할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 동파 및 누수 경고 기능을 갖는 일체형 디지털 수도 계량기. - 삭제
- 디지털 수도 계량기와 원격 검침 단말기가 하나의 장치로 일체화되어 수도 수용가에서 사용한 유량을 연산하여 검침 데이터를 원격 검침 서버로 전송함과 아울러 상수도관 부위의 온도를 정확하게 감지하여 동파 위험이 있거나 누수가 검출되면 즉시 원격 검침 서버로 보고하기 위한 일체형 디지털 수도 계량기;
수도 수용가의 사용자 단말기; 및
무선 네트워크를 통해 상기 일체형 디지털 수도 계량기로부터 검침 데이터가 수신되면 이를 저장한 후 누적관리하여 사용량에 따른 과금을 처리할 수 있게 하고, 동파경고나 누수알림이 접수되면, 해당 단말기 ID로 해당 수도 수용가의 전화번호를 검색한 후 이동통신망을 통해 해당 수도 수용가의 사용자 단말기로 동파경고나 누수알림을 전송하는 원격 검침 서버를 포함하고,
상기 일체형 디지털 수도 계량기는
상수도관의 유량 흐름에 따라 회전되는 임펠러와, 상기 임펠러와 함께 회전되는 영구자석과, 상기 영구자석의 회전수를 카운트하기 위한 자기센서와, 상기 임펠러의 회전에 따른 유량을 연산하기 위한 유량 연산부로 구성되어 상수도관을 통해 흐르는 유량을 산출하여 검침 데이터를 생성하기 위한 유량 연산수단;
상기 유량 연산수단에 의해 산출된 유량을 분석하여 누수여부를 판별한 후 누수경보(WA)를 출력하기 위한 누수 판별부;
상수도관의 온도를 감지하기 위한 온도센서;
상기 온도센서에 의해 감지된 온도가 소정 온도 이하이면 동파경고로 판단하여 동파경보(FA)를 출력하는 동파경고부;
동파경보(FA)나 누수경보(WA)가 입력되면 제1 인터럽트 펄스를 발생시키면서 경보정보(ALM Info)를 저장하고, 동파경보(FA)와 누수경보(WA)가 함께 검출되면 제2 인터럽트 펄스를 발생시키는 인터럽트 발생부;
무선 네트워크를 통해 원격 검침 서버와 통신하기 위한 무선 통신부; 및
설정된 전송주기가 되면 웨이크 업되어 상기 유량 연산수단의 검침 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 원격 검침 서버로 전송한 후 슬립모드로 전환하고, 슬립모드에서 상기 인터럽트 발생부의 제1 인터럽트 펄스가 인가되면 웨이크 업되어 상기 인터럽트 발생부에 접근하여 경보원인을 파악한 후 동파경보나 누수경보를 상기 무선 통신부를 통해 원격 검침 서버로 즉시 전송한 후 슬립모드로 전환하고, 상기 인터럽트 발생부의 제2 인터럽트 펄스가 인가되면 웨이크 업되어 동파경보와 누수경보가 함께 발생된 정보를 상기 무선 통신부를 통해 원격 검침 서버로 즉시 전송한 후 슬립모드로 전환하는 통신 프로세서를 포함하고,
상기 인터럽트 발생부는
누수경보신호나 동파경보신호를 논리합 연산하여 제1 인터럽트 펄스를 발생시키는 오아게이트와,
상기 제1 인터럽트 펄스의 상승 에지에서 누수경보신호와 동파경보신호를 래칭하기 위한 래치와,
누수경보신호나 동파경보신호를 논리곱 연산하여 제2 인터럽트 펄스를 발생시키는 앤드게이트로 구성되고,
상기 통신 프로세서는
제1 인터럽트가 발생되면 상기 래치로부터 경보정보를 가져와 누수경보인지 동파경보인지를 판단하여 경보정보를 원격 검침 서버측으로 즉시 전송하여 경보의 종류에 따라 조치를 취할 수 있게 된 것을 특징으로 하는 동파 및 누수 경고 기능을 갖는 일체형 디지털 수도 계량기를 이용한 원격 검침 시스템.
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