KR20000000389A - 원격 검침 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 무선 단말 장치를 이용한 원격 검침 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명의 한 특징에 따른, 소정의 지역적 범위 내에 배치되어 있는 다수의 측정 장치로부터의 측정 데이터를 기지국을 통하여 원격 검침 서버로 송신하는 원격 검침 장치는, (i) 상기 다수의 측정 장치 각각에 연결되어 있는 제1 제어 장치, (ii) 상기 제1 제어 장치에 연결되어 있는 제1 무선 장치, 및 (iii) 상기 제1 무선 장치와 데이터 송수신이 가능한 제2 무선 장치, 및 상기 제2 무선 장치에 연결되어 있는 제2 제어 장치 및 메모리를 포함하는 무선 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 모든 검침계에 무선 모뎀을 설치하는 대신 여러개의 검침계를 하나의 무선 모뎀에 접속하여, 여러개의 검침계로부터의 데이터를 무선 모뎀의 메모리에 저장한 후, 이를 원격 검침 서버와 송수신함으로써, 원격 검침 시스템의 구축 비용을 절감할 수 있으며, 효율적인 이동 통신망의 사용이 가능하게 된다

Description

원격 검침 장치 및 방법{TELEMETRY DEVICE AND METHOD}

본 발명은 무선 단말 장치를 이용한 원격 검침 장치 및 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 일정한 지리적 영역에 배치되어 있는 다수의 측정 장치를 단일의 무선 단말 장치를 사용하여 검침하는 원격 검침 장치 및 방법에 관한 것이다.

검침 시스템이란 예를 들어, 전기, 가스, 또는 수도 등의 사용량을 측정하는 시스템을 말한다. 각각의 사용자는 소정의 기간 동안의 사용량에 의해 요금이 부과된다. 사용량은 시각 표시 장치, 예를 들어 다이얼, 사용량 기록계(odometer)를 갖는 전기, 기계적 미터에 의해 측정된다. 최근에는 전기적 방법으로 사용량을 측정하는 전기 미터가 널리 사용되고 있다. 이러한 검침 시스템에서, 종래에는 사람이 주기적으로 사용량을 측정하는 미터가 있는 장소를 방문하여 시각적으로 확인하여 보는 방법을 사용하였다. 그러나, 이러한 방법은 인력과 시간, 그리고 비용의 낭비를 초래한다.

종래에 있어서, 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 측정 장치 또는 검침계에 유선 모뎀을 연결하여 중앙의 원격 검침 서버에 의해 검침을 행하는 시스템이 제안되었다. 그러나, 이와 같은 유선 모뎀을 이용하는 경우는 유선 모뎀, 유선망 등의 설치 비용이 많이 드는 문제점이 있다. 또한, 무선 모뎀을 이용함으로써 기존의 셀룰러 무선 전화 시스템 등을 통하여 원격 검침 장치와의 통신 링크를 설정하는 방법도 제안되었었다. 이러한 방법의 한 예가 도 1에 도시되어 있다. 도면에서 다수의 측정 장치 또는 검침계(10a, 10b, … 10n)에는 각각 하나의 무선 모뎀(40a, 40b, … 40n)이 접속되어 있다. 그러나, 이러한 방법의 경우 다수의 측정 장치가 인근 장소에 위치하더라도 각각의 측정 장치에 대하여 하나의 무선 모뎀을 사용하였다. 이 경우, 원격 검침 서버(60)는 검침 데이터가 필요한 경우등 데이터 통신이 필요한 때, 기지국(50)을 통하여 각각의 측정 장치에 연결된 무선 모뎀과 접속하여 독립적인 데이터 통신을 수행하였다. 그러나, 이러한 방법을 사용하는 경우 각각의 측정 장치에 무선 모뎀을 설치하여야 하므로, 비용이 많이 들고, 또한 비효율적인 이동 통신망의 사용 등 여러 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 이러한 문제점을 해결하기 위하여, 일정한 지역적 범위 내에 다수의 측정 장치가 배치되어 있는 경우, 이러한 다수의 측정 장치를 하나의 무선 모뎀을 이용하여 원격 검침을 행하도록 하는 원격 검침 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 하나의 목적은 일정한 지역적 범위 내에 있는 다수의 측정 장치를 저렴한 가격의 근거리 통신용 무선 링크를 사용하여 하나의 무선 모뎀에 연결함으로써 경제적이고 효율적인 방법으로 원격 검침을 행하도록 하는 것이다.

도 1은 종래 기술에 따른 원격 검침 시스템의 구성을 도시하는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 원격 검침 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면.

도 3a은 본 발명에 따른 원격 검침 장치에서 사용되는 측정 장치측 모듈의 구성을 도시하는 도면.

도 3b는 본 발명에 따른 원격 검침 장치에서 사용되는 무선 모뎀측 모듈의 구성을 도시하는 도면.

도 4는 본 발명에 따른 원격 검침 장치에서의 제1 무선 장치와 제2 무선 장치 간의 접속 절차를 도시하는 도면.

도 5는 본 발명에 따른 원격 검침 장치에서 제1 무선 장치가 파크 모드로 전환되는 절차를 도시하는 흐름도.

도 6은 본 발명에 따른 원격 검침 장치에서 제1 무선 장치와 제2 무선 장치간의 데이터 통신의 절차를 도시하는 흐름도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10: 측정 장치

10a, 10b, …10n: 측정 장치

12: 제1 제어 장치

20: 제1 무선 장치

20a, 20b, …20n: 제1 무선 장치

30: 제2 무선 장치

40: 무선 모뎀

40a, 40b, …40n: 무선 모뎀

42: 제2 제어 장치

50: 기지국

60: 원격 검침 서버

이러한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 한 특징에 따른, 소정의 지역적 범위 내에 배치되어 있는 다수의 측정 장치로부터의 측정 데이터를 기지국을 통하여 원격 검침 서버로 송신하는 원격 검침 장치는, (i) 상기 다수의 측정 장치 각각에 연결되어 있는 제1 제어 장치, (ii) 상기 제1 제어 장치에 연결되어 있는 제1 무선 장치, 및 (iii) 상기 제1 무선 장치와 데이터 송수신이 가능한 제2 무선 장치, 및 상기 제2 무선 장치에 연결되어 있는 제2 제어 장치 및 메모리를 포함하는 무선 모뎀을 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 따른 원격 검침 장치에 있어서, 상기 제1 제어 장치 및 상기 제2 제어 장치는 상기 제1 무선 장치 및 상기 제2 무선 장치간의 데이터 송수신을 제어하며, 상기 제1 무선 장치는 상기 다수의 측정 장치 각각으로부터의 측정 데이터를 상기 제2 무선 장치를 통해 상기 무선 모뎀으로 송신하며, 상기 메모리는 상기 측정 장치 각각으로부터의 상기 측정 데이터를 저장하며, 상기 무선 모뎀은 상기 메모리에 저장된 상기 측정 장치 각각으로부터의 상기 측정 데이터를 상기 기지국을 통하여 상기 원격 검침 서버로 전송하는 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 원격 검침 시스템의 개략적인 구성을 도시하는 도면이다.

도면에서 다수의 측정 장치 또는 검침계(10a, 10b, 10c, … 10n)가 일정한 지역적 범위 내에 배치되어 있다. 도면에서는 편의를 위해 다수의 측정 장치가 하나의 건물 안에 배치되어 있는 것으로 도시되어 있지만, 반드시 이에 한하는 것은 아니고 어느 정도 일정한 지역적 범위 내에 배치되어 있는 경우에도 적용된다.

각각의 측정 장치에는 제1 무선 장치(20a, 20b, 20c, … 20n)이 연결되어 있다. 이러한 다수의 제1 무선 장치(20a, 20b, 20c, … 20n)는 제2 무선 장치(30)를 통해 하나의 무선 모뎀 또는 무선 단말 장치(40)와 무선으로 데이터를 송수신한다. 비록 본 명세서에서는 무선 모뎀이라는 용어를 사용하고 있지만, 이는 기존의 무선 통신망을 이용하여 데이터를 송수신할 수 있는 어떠한 장치라도 될 수 있다. 예를 들어, 기존의 셀룰러 또는 PCS 통신망을 통해 통신 가능한 어떠한 단말기도 본 발명에 사용될 수 있음을 당업자라면 이해하여야 할 것이다. 무선 모뎀(40)은 측정 장치(10a, 10b, 10c, … 10n)로부터 측정 데이터를 수신하여 이를 기존의 무선 전화망, 예를 들어 PCS 통신망의 기지국(50)을 통하여 원격 검침 서버(60)로 전송한다. 무선 모뎀(40)과 원격 검침 서버(60) 간의 데이터 통신은 이동 통신망을 통해 기존의 데이터 통신 방식으로 행하여 진다.

본 발명에서 원격 검침 서버(60)는 소정의 시간에 기지국(50)을 통하여 무선 모뎀(40)에게 측정 장치(10a, 10b, 10c, … 10n)의 측정 데이터를 전송할 것을 요구할 수 있으며, 이러한 요구가 있으면, 무선 모뎀(40)은 측정 장치(10a, 10b, 10c, … 10n)로부터 측정 데이터를 수신하여 이를 모아 원격 검침 서버(60)로 전송한다. 이러한 원격 검침 서버(60)로부터의 요구는 기지국(50)을 통해 페이징 채널을 통해 전달될 수도 있고, 그밖에 트래픽 채널 등 기타의 채널을 통해서도 전달될 수 있다. 선택적으로, 무선 모뎀(40)은 원격 검침 서버(60)로부터의 요구가 없는 경우에도, 미리 설정된 소정의 시간 간격마다 이러한 전송 동작을 행할 수도 있다. 또한, 무선 모뎀(40)은 측정 장치(10a, 10b, 10c, … 10n)의 측정 데이터를 미리 수신하여 저장한 후, 원격 검침 서버(60)로부터의 요구가 있을 때 또는 미리 설정된 소정의 시간에, 원격 검침 서버(60)로 측정 데이터를 전송할 수도 있다.

본 발명에서는 이와 같이 다수의 측정 장치(10a, 10b, 10c, … 10n)에 대하여 하나의 무선 모뎀(40)을 사용하여 원격 검침을 행하도록 함으로써, 기존의 방법에 비하여 무선 모뎀의 설치 비용을 절감할 수 있으며, 무선 자원을 효율적으로 이용하는 것이 가능하다. 본 발명에서의 제1 및 제2 무선 장치는 저비용의 근거리 통신용 무선 링크이므로 무선 모뎀에 비하여 훨씬 저렴한 가격으로 구현하는 것이 가능하다.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 원격 검침 시스템에서 사용되는 측정 장치측 모듈과 무선 모뎀측 모듈의 구성을 도시하는 도면이다.

도 2a에서 측정 장치 또는 검침계(10)는 어떠한 종류의 미터도 될 수 있다. 측정 장치(10)는 제1 제어 장치(12)를 통해 제1 무선 장치(20)와 연결된다. 도 2b에서 무선 모뎀(40)은 제2 제어 장치(42)를 통해 제2 무선 장치(30)과 연결된다. 무선 모뎀측 모듈은 데이터를 저장하기 위한 메모리를 포함하는데, 이는 제2 제어 장치(42)에 동작상 연결되어 있다. 메모리는 측정 장치(10)의 측정 데이터를 원격 검침 서버(60)으로 전송하는 과정 등에서 필요한 데이터를 저장하기 위하여 필요하다. 제1 제어 장치(12) 및 제2 제어 장치(42)는 원격 검침 시스템의 초기화 및 데이터 송수신 제어 등의 목적으로 사용된다.

본 발명에서 사용되는 제1 제어 장치(12) 및 제2 제어 장치(42)는 블루투스 유닛(bluetooth unit)인 것이 바람직하다. 블루투스 유닛은 근거리용 무선 링크에 사용되며, 저비용으로 구현하는 것이 가능하다. 블루투스 유닛은 2.4 GHz의 ISM 대역에서 동작한다. 블루투스를 이용한 네트워크는 점 대 점 및 점 대 다중점 연결을 지원한다.

블루투스에 있어서, 이를 통하여 연결되어 있는 장치들의 집합 내지 장치간의 연결 상태를 피코넷(piconet)이라고 한다. 피코넷의 공칭 링크 범위는 통상 10cm에서 10m이지만 전송 전력을 증가시킴으로써 100m이상 까지 연장할 수 있다. 피코넷은 주파수 호핑 시퀀스에 의해 식별된다. 피코넷은 일반적으로 8개의 연결된 장치를 가질 수 있다. 동일한 피코넷에 참여하는 모든 블루투스 유닛은 이러한 호핑 시퀀스를 사용하여 동기화된다. 피코넷을 설정할 때, 피코넷 연결 기간 동안 하나의 유닛은 매스터로서 동작하고 나머지 유닛은 슬레이브로서 동작한다. 여기서, 매스터란 피코넷 내의 한 유닛으로서, 그의 클록 및 호핑 시퀀스가 피코넷 내의 다른 모든 유닛을 동기화하는데 사용되는 유닛을 말한다. 슬레이브란 피코넷에서 매스터가 아닌 유닛을 말한다. 본 발명에서 무선 모뎀(40)에 연결된 제2 제어 장치(42)가 매스터로서 동작하고, 측정 장치(10)에 연결된 제1 제어 장치(12)는 슬레이브로서 동작한다. 블루투스 유닛은 고유의 48 비트의 BD_ADDR (블루투스 유닛 어드레스)를 가지며, 피코넷에 참여하고 있는 유닛에는 3 비트의 AM_ADDR (맥 어드레스; MAC address)를 가진다.

피코넷에서의 접속을 설정하기 전에, 모든 유닛은 스탠바이 모드에 있다. 접속 절차는 매스터에 의해 개시된다. 만일 어드레스가 알려져 있으면 접속 절차는 매스터가 페이지 메시지를 전송하는 것에 의해 시작된다. 본 발명에서의 초기화 절차는 후술하기로 한다.

만일 블루투스 유닛간에 데이터를 전송할 필요가 없는 동안에는 전력 절약 모드가 사용될 수 있다. 매스터 유닛은 슬레이브 유닛을 홀드 모드로 할 수 있는데, 여기서는 단지 내부 타이머만 동작한다. 슬레이브 유닛도 또한 홀드 모드로 들어갈 것을 요청할 수 있다. 그밖에도, 블루투스 유닛에서는, 두 개 또는 그 이상의 전력 모드도 사용가능하다. 이들은 스니프 및 홀드 모드이다. 스니프 모드에서는 슬레이브 유닛이 감소된 레이트로 피코넷을 모니터링한다. 파크 모드에서는 유닛은 여전히 피코넷에 동기화되어 있기는 하지만 트래픽에 참여하지는 않는다. 파크 유닛(parked unit)은 그의 맥 어드레스를 포기하고 간혈적으로 매스터의 트래픽을 모니터링함으로써 재동기화 및 방송 메시지의 체크를 행한다.

도 4은 본 발명에 따른 원격 검침 장치에서의 제1 무선 장치(20)과 제2 무선 장치(30) 간의 접속 절차를 도시하는 도면이다.

상술한 바와 같이 본 발명에서의 제2 무선 장치(30)는 매스터로서 동작하고, 제1 무선 장치(20)는 슬레이브로서 동작한다. 원격 검침 장치의 설치가 끝나면, 원격 검침 장치를 초기화한다.

우선, 제2 무선 장치(30)는 제1 무선 장치(20)의 BD_ADDR를 가지는 페이지 메시지를 전송한다(단계1). 이러한 페이지 메시지에 대하여 제1 무선 장치(20)가 페이지 응답 메시지를 전송하면(단계2), 이를 수신한 제2 무선 장치(30)는 매스터와 슬레이브 간의 동기화를 위한 타이밍 정보를 포함하는 FHS 패킷을 전송하고(단계3), 제1 무선 장치(10)는 이에 대하여 응답한다(단계4). 이러한 절차를 거쳐 제1 무선 장치(20)와 제2 무선 장치(30) 간의 접속이 설정된다(단계5). 접속이 설정되면, 제1 무선 장치(20)와 제2 무선 장치(30)는 검침 데이터를 포함하는 신호를 서로 송수신하는 것이 가능해 진다.

도 5는 본 발명에 따른 원격 검침 장치에서 제1 무선 장치(20)가 파크 모드로 전환되는 절차를 도시하는 흐름도이다.

제1 무선 장치(20)는 데이터를 전송할 때를 제외하고는 일반적으로 아무런 동작을 하지 않기 때문에 파크 모드로 전환되어 전력의 소모를 줄이는 것이 바람직하다. 제2 무선 장치(30)에 접속된 제1 무선 장치(20)는 AM_ADDR를 부여받아 실제 데이터 전송에 참여한다. 그러나, 제1 무선 장치(20)가 파크 모드로 들어가면 AM_ADDR를 포기하게 되고, 제2 무선 장치(30)로부터 PM_ADDR를 부여받아 나중의 데이터 통신을 위하여 대기 상태로 들어 간다. PM_ADDR란 파크 모드에서의 블루투스 유닛을 구별하기 위하여 사용되는 8 비트의 어드레스를 말한다.

파크 모드로 들어가기 위해서는, 우선 도면에 도시된 바와 같이, 제2 무선 장치(30)가 제1 무선 장치(20)로 PM_ADDR와 비콘 파라메터를 전송한다(단계10). 비콘 파라메터란 파크 모드에 있는 블루투스 유닛을 위한 타이밍 파라메터를 말한다. 그 후, 제1 무선 장치(20)는 AM_ADDR를 포기하고(단계20) 파크 모드로 전환하게 된다(단계30). 블루투스에서 매스터 유닛은 기본적으로 7개의 슬레이브만을 연결할 수 있지만, 파크 모드인 슬레이브는 그 연결하는 수의 제한이 없다. 따라서, 본 발명에서의 원격 검침 장치는 이와 같은 블루투스 유닛의 파크 모드를 이용하여 7개 이상의 측정 장치를 연결할 수 있다. 파크 모드에 있는 제1 무선 장치(20)는 기본적으로 PM_ADDR를 통해 언파크되지만(unparked) BD_ADDR에 의해서도 언파크될 수 있으므로, 무선 모뎀에 연결되는 측정 장치의 수는 실질적으로 제한이 없게 된다.

도 6는 본 발명에 따른 원격 검침 장치에서 제1 무선 장치(20)와 제2 무선 장치(30)간의 데이터 통신의 절차를 도시하는 흐름도이다.

우선, 매스터인 제2 무선 장치(30)는 파크 모드에 있는 슬레이브인 제1 무선 장치(20)로 언파크 명령을 전송한다(단계100). 언파크 명령은 PM_ADDR나 BD_ADDR, 또는 AM_ADDR를 포함한다. 그 후 제1 무선 장치(20)는 수신된 언파크 명령에 포함되는 어드레스를 자신의 어드레스와 비교하여(단계200) 만일 양자가 일치하면 활성 모드(active mode)로 전환한다(단계300). 이어서, 제2 무선 장치(30)는 폴 패킷(POLL packet)을 전송하고(단계400), 제1 무선 장치(20)는 언파크 확인 응답(unpark confirmation)을 전송한다(단계500). 이러한 절차를 통해 제1 무선 장치(20)와 제2 무선 장치(30)간에 데이터 통신이 가능한 언파크 모드로 전환되게 된다(단계600).

그밖에, 블루투스에서는 인증과 암호화를 위한 기능을 제공한다. 블루투스에서는 합산 스트림 암호 발생기 (summation stream cipher generator)로부터 유도된 방법을 써서 인증과 암호화에 필요한 키(key)를 생성하는데 이는 기존에 알려진 방법들에 비해 상당히 우수한 방법으로 알려져 있다. 본 발명은 이러한 인증 및 암호화 기법을 사용하여 원격 검침 데이터에 대한 보안을 강화할 수도 있다.

이상에서 상술한 바와 같이 본 발명은, 모든 검침계에 무선 모뎀을 설치하는 대신 여러개의 검침계를 하나의 무선 모뎀에 접속하여, 여러개의 검침계로부터의 데이터를 무선 모뎀의 메모리에 저장한 후, 이를 원격 검침 서버와 송수신함으로써, 원격 검침 시스템의 구축 비용을 절감할 수 있으며, 효율적인 이동 통신망의 사용이 가능하게 된다. 또한, 다수의 검침계의 측정 데이터가 하나의 무선 모뎀을 통하여 원격 검침 서버로 전송되게 되므로, 접속하는데 따르는 시간 지연을 방지할 수 있으므로, 검침 시간이 단축된다.

또한, 검침계가 지하 등 이동 통신망과 접속이 어려운 지역에 설치되어 있다고 하다라도, 수신 감도가 좋은 위치에 무선 모뎀을 설치한 후, 이를 블루투스 장치 등을 통하여 검침계에 연결하여 데이터 송수신을 행하므로, 중계기 설치 등과 같은 추가 비용의 발생을 억제할 수 있다.

Claims (4)

1. 소정의 지역적 범위 내에 배치되어 있는 다수의 측정 장치로부터의 측정 데이터를 기지국을 통하여 원격 검침 서버로 송신하는 원격 검침 장치에 있어서,

   상기 다수의 측정 장치 각각에 연결되어 있는 제1 제어 장치,

   상기 제1 제어 장치에 연결되어 있는 제1 무선 장치, 및

   상기 제1 무선 장치와 데이터 송수신이 가능한 제2 무선 장치, 및 상기 제2 무선 장치에 연결되어 있는 제2 제어 장치 및 메모리를 포함하는 무선 모뎀을 포함하되,

   상기 제1 제어 장치 및 상기 제2 제어 장치는 상기 제1 무선 장치 및 상기 제2 무선 장치간의 데이터 송수신을 제어하며,

   상기 제1 무선 장치는 상기 다수의 측정 장치 각각으로부터의 측정 데이터를 상기 제2 무선 장치를 통해 상기 무선 모뎀으로 송신하며,

   상기 메모리는 상기 측정 장치 각각으로부터의 상기 측정 데이터를 저장하며,

   상기 무선 모뎀은 상기 메모리에 저장된 상기 측정 장치 각각으로부터의 상기 측정 데이터를 상기 기지국을 통하여 상기 원격 검침 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 원격 검침 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 무선 모뎀은 상기 기지국으로부터의 요구가 있을 때 상기 측정 데이터를 상기 원격 검침 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 원격 검침 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 무선 모뎀은 소정의 설정된 시간 간격으로 상기 측정 데이터를 상기 원격 검침 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 원격 검침 장치.
4. 제1항 내지 제3항중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 무선 장치 및 제2 무선장치는 블루투스 유닛인 것을 특징으로 하는 원격 검침 장치.