KR20030046888A

KR20030046888A - 패킷통신 방식에 의한 환경처리 시설의 원격제어/모니터링 시스템

Info

Publication number: KR20030046888A
Application number: KR1020010077199A
Authority: KR
Inventors: 권영욱
Original assignee: 권영욱
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2003-06-18

Abstract

본 발명은 원격지의 여러 지역에 산재한 중/대형 건물 및 각종 산업시설 등에 설치된 환경처리 시설, 즉 오/폐수 처리시설 등의 효율적인 운용 및 관리를 목적으로 원격지에서 자동으로 다양한 환경인자들의 데이터를 수집할 뿐만 아니라 특정 이벤트 발생시 자동복구, 자동 통보기능 및 통보 후 원격 수동조작에 의한 제어계통 복구 기능 그리고 입력부 환경시설 각 요소에 설치된 오디오 및 카메라 등의 센서에 의한 실시간 원격감시의 기능을 가지는 원격 감시/제어 통합시스템(EnRMS : Environments Remote Monitoring/Control System)이다. 그리고 상기의 원격지 입력부의 각종 데이터들은 패킷통신 방식의 유/무선 통신망을 통하여 이를 관리하는 관제센터로 전송하게 되며, 이러한 데이터를 기반으로 관제센터에 설치된 모니터링 장치에서는 각 원격지별 자료관리, 자원관리 및 지역별 환경요소 데이터의 통계처리 자료화 등의 업무전산화가 이루어지며, 필요시 언제든지 특정지역의 환경시설 자체를 실시간으로 모니터링이 가능한 것이다.

본 발명의 시스템은 설치된 환경설비 시스템의 효율적인 운용/관리를 위하여 산재한 원격지 환경설비의 각종 환경인자의 정기보고 및 설비 시스템 정상가동 여부의 감시/제어 상태를 무선통신망을 통하여 관제센터에 전송하는 것이며, 또한 입력부의 각종 환경센서 등의 검출장치 및 주변 입출력 장치, 그리고 입력부 환경처리 시설의 제어 계통 등을 원격지에서 관제센터의 특정 프로그램에 의해 직접 제어가 가능한 것이다.

Description

패킷통신 방식에 의한 환경처리 시설의 원격 제어/모니터링 시스템{Remote Control/Monitoring System of Environment Management Equipment using Packet Data Communication Method}

여러 지역에 시설되어 있는 단위별 오/폐수 처리시설, 중/대형 건물 및 각종 산업시설 등의 환경처리 시설은 환경처리의 입력요소가 대부분이 다양한 변화를 일으키고 있으며 이 경우에는 처리효율이 급격히 저하되며, 특히 시설물들이 원거리에 독립적으로 산재하고 있기 때문에 저하된 처리효율을 직접 방문하여 확인하기 이전에는 대부분이 복구되지 않은 상태로 방치되고 있다. 이를 해결하기 위하여 일부 환경처리 시설물 자체를 자동화하고 있으나 극히 제한적으로 운용되고 있으며 그 또한 문제 발생시 적시에 대응하지 못하는 문제점이 있다.

본 발명의 시스템은 오/폐수 처리시설 등의 환경처리 시설의 효율적인 운용 및 관리를 목적으로 원격지에서 자동으로 다양한 환경파라미터들의 데이터를 수집할 뿐만 아니라 입력부의 각종 환경 파라미터들의 이상 발생시 또는 시설 계통 등에 시스템 안정장치가 작동할 경우 등의 특정 이벤트가 발생시 시스템 계통의 자동복구, 자동 통보 및 통보 후 원격 수동조작에 의한 제어계통 복구 기능 그리고 입력부 환경시설 각 요소에 설치된 오디오 및 카메라 등의 센서에 의한 실시간 원격감시의 기능 등을 가지는 것이다. 그리고 상기의 원격지 입력부의 각종 데이터들은 유/무선통신망을 통하여 이를 관리하는 관제센터로 전송하게 되며, 이러한 데이터를 기반으로 관제센터에 설치된 모니터링 장치에서 각 원격지별 자료관리, 자원관리 및 지역별 환경요소 데이터의 통계처리 자료화 등의 업무전산화가 가능하며 환경설비 시스템의 종합적이고 효율적인 운용/관리를 위한 목적이 있다.

본 발명은 입력수단의 각종 센서, 즉 Biochemical Oxygen Demand(BOD),Chemical Oxygen Demand(COD), Suspended Solid(SS), Total Phosphorus(TP), Total Nitrogen(TN) 등의 환경파라미터 관련 검출 센서 등의 처리방법들과 오/폐수 처리시설 등의 제어계통의 원격 제어/모니터링에 필요한 신호처리기술, 입력부 오디오 및 화상정보 등을 입력받아 디지털 신호로 변환/압축하고 이를 실시간으로 유/무선통신망을 이용하여 전송하는 패킷 데이터 전송기술, 입력부의 원격지에서 전송되어진 다양한 데이터를 기반으로 데이터베이스화 하고 이를 관리·운용하는 프로그램 관리기술이 요소기술로 확보되며 또한 저장장치, 모니터 및 프린터 등의 다양한 주변장치에 저장 및 출력토록 하는 관련기술이 확보되는 것이다.

본 발명의 시스템은 입력부(100) 입력수단의 각종 센서 등의 검출기술, 시스템 계통의 제어 솔루션 및 기타의 필요한 상태를 센서 등에 의해 검출하고 이를 처리하는 기술, 그리고 이들과 연동한 시스템 응용으로 양방향 유선(750)/무선(700) 통신방식에 의한 데이터를 처리하고 전송하는 데이터 통신 기술 및 유선통신망(850)/무선통신망(800)에 의한 패킷 데이터 전송을 기반으로 테이터를 기록, 정렬, 통계처리 등의 데이터베이스 처리기술 등이 요소기술로 하는 통합 시스템 구현 기술이라고 할 수 있다.

그리고 검출 신호들을 유선(750) 및 무선(700)방식으로 프로토콜화 하고 상용 유선통신망(850) 및 무선통신망(800)의 통신매체를 이용하여 패킷 데이터 통신방식으로 서로 교신하고 이들 데이터를 저장, 표시 및 출력 관리하는 네트워크 서버 등의 운용 및 관리기술, 원격지에 있는 관제부(500)의 호스트(510), 클라이언트(520) 및 개인단말기(530) 등에서 입력부(100)의 각종 센서 장치, 제어 계통 및 기타의 주변장치들을 제어할 수 있는 원격제어기술, 그리고 Personal Communication System(PCS), Personal Digital Assistant(PDA) 등의 휴대용 개인단말기(530) 연동 시스템 구축기술 등이 부가적으로 제공되는 기술이며 향후 International Mobile Telecommunication-2000(IMT-2000)관련 시설 및 서비스를 부가적으로 이용한 추가기술도 충분히 확보 가능한 기술이다.

도 1은 본 발명의 시스템 일례에 대한 서비스 계통(flow)도

도 2는 본 발명의 처리 기능별 시스템 구성도

도 3은 본 발명의 시스템 각부의 구성도

도 4는 정기보고시의 처리 계통도

도 5는 이벤트 발생시의 처리 계통도

*도면 중 주요부분에 대한 부호의 설명*

100 : 입력부 200 : 검출부

300 : 중계부 400 : 전송부

500 : 관제부 600 : 핸드터미널

본 발명의 전체 시스템 계통도는 도 1과 같으며 각 지역에 산재한 환경처리인 오/폐수 처리시설의 각각에 대하여 오/폐수 등의 환경처리에 대한 각종 파라미터, 즉 BOD, COD, SS, TN, TP 등의 요소들을 검출하는 센서장치(110), 센서장치들과의 인터페이스(210), 그리고 양방향 유선(750)/무선(700) 교신에 의한 데이터 전송 및 제어부(230)로 구성된 검출부(200)는 각종 센서장치에서 검출된 검출 데이터, 특정 주변상태를 검출하는 상태코드 및 오/폐수 등의 환경처리 시설을 운용하기 위한 제어계통 등의 상태 데이터를 후단 중계부(300)의 요청 및 자동으로 중계부(300)로 전송하는 기능을 한다. 이러한 검출부(200)의 주변회로들은 중계부(300)와 함께 특정 환경시설이 설치되고 제어하는 제어기가 있는 동일장소 또는 각종 입력부(100) 센서장치들이 설치된 시스템에 탑재되는 장치로써 구성된다.중계부(300)에서는 유선모뎀(350)/무선모뎀(340)을 이용하여 수집된 데이터를 패킷 단위로 변환하고 전송부(400)의 유선통신망(750)/무선통신망(700)을 통하여 원격지 관제센터(500)의 호스트(510), 클라이언트(520) 또는 개인 단말기(530)로 전송하게 되며, 경우에 따라서는 관제센터(500)의 특정 프로그램에 의해 동일한 역 경로를 거쳐 입력부(100)의 환경 파라미터 및 시설 계통에 대한 감시/제어 등의 설정값 변경 및 실시간으로 입력부(100)의 현재상태를 모니터링 할 수 있다.

특정한 하나의 장소에 대한 환경처리 시설을 기반으로 각 부의 처리 구성도를 도 2에 나타내었으며 입력부(100), 검출부(200), 중계부(300), 전송부(400) 및 관제부로 구성되며 설치시에 원격지 특성을 고려하여 현장에서 입력부(100)의 각 파라미터 설정값을 설정하기 위한 휴대용 핸드터미널(600)로 구성된다.

입력부(100)는 환경처리 시설인 오/폐수 처리시설 등의 각각에 대하여 처리내용에 대한 각종 환경 파라미터 등의 요소들을 검출하는 센서(110)장치, 이들 각각을 운용함에 따른 제어부에서 제어계통의 상태정보를 검출하는 제어계통 상태검출 센서(120)장치, 기타의 시설 주변의 상태를 나타내는 경보(130) 및 외부 on/off 센서(140), 입력부(100)의 시설 전체를 영상으로 감시하기 위한 카메라 센서(150)장치 및 특정상황에 따라 양방향 음성통신을 위한 오디오(160) 장치 등의 입력수단으로 구성된다.

검출부(200)는 도 3의 (가)에 나타낸 것과 같이 입력부(100)의 각종 시설 계통에 설치된 센서들의 신호를 검출하기 위한 검출코드 인터페이스부(210), 검침신호를 중계부(300)와 교신할 수 있는 유/무선 통신부(유선모듈(250),무선모듈(240)), 검출부(200)를 전체적으로 통괄 제어할 프로세서 제어부(230)로 구분된다.

검출부(200)의 인터페이스(210) 회로는 환경 파라미터 센서(110) 등의 입력부에서 환경 등의 변화에 따라 발생되는 펄스의 입력을 검출을 하기 위한 것으로, 검출된 펄스는 데이터 수집기(220)의 임시 저장소자에 디지털 신호 등의 데이터로 변환되어지며, 이 값은 필요시 전송될 수 있도록 준비된다. 그리고 인터페이스(210) 회로에서는 입력부(100) 각 센서들과 검출부(200)와의 외부 잡음에 대한 대비를 하도록 한다. 프로세서 제어부(230)에서는 데이터 수집기(220)의 데이터를 항상 읽고 저장하는 기능과 중계부(300)에서 이 데이터를 보내라는 명령에 의해 유선모듈(250) 및 무선모듈(240)을 통해 전송하는 기능 그리고 검출 시스템(100) 주변의 이상 유/무를 감시하는 기능을 한다.

검출부(200)에서 중계부(300)까지의 데이터 통신을 위한 전송은 소신호 무선통신회로인 무선모듈(RF module)(240) 및 전화(PSTN)선, 랜(LAN)선, 전력(POWER)선 등의 유선통신회로인 유선모듈(250)을 사용하여 이루어지며, 특히 개방된 공간(open space)에서는 무선모듈(240)을 사용하고 전파 환경이 음영지역인 폐쇄형 공간(closed space)에서는 유선모듈(250)을 이용한 통신방식을 사용하여 환경에 대한 데이터 전송의 신뢰성을 향상시킨다.

중계부(300)는 도 3의 (나)에 나타내었으며 검출부(200)와의 데이터를 주고받는 데이터 통신부(유선모뎀부(350), 무선모뎀부(340)), 이를 제어하는 중계용 제어부(320)로 구분된다. 그리고 전송부(400)는 각 국간망(PSTN), 전력망(POWER), 케이블망(SO) 및 네트워크(LAN) 서버(420)를 통하는 유선통신망(850)과 무선통신사업자의 무선기지국(410)을 통하는 무선통신망(800)으로 구분된다.

중계부(300)의 통신은 각종 입력부(100) 센서에서 보내지는 데이터를 유선모듈(250)/무선 모듈(240)을 통해 수신하고 데이터를 일시적으로 데이터 수집기(310)에 기록하였다가 관제부(500)의 요구에 따라 또는 특정 프로그램 설정에 의해 자동으로 무선모뎀부(340)에 의해 무선통신망(800)의 기지국(410)을 거치거나 또는 유선모뎀부(350)에 의해 유선통신망(850)의 유선국, 서버(420) 등을 거쳐 관제부(500)의 호스트(510) 또는 클라이언트(520)에 보낸다.

데이터는 센서 등의 입력부(100)에서 전송된 각종 신호 및 상태 데이터를 미리 예약된 프로토콜에 의해 송/수신 데이터를 검사하고, 이를 무선모뎀부(340)에 의한 무선통신망(800)을 통해 또는 유선모뎀부(350)에 의한 유선통신망(850)을 통해 수신부 관리자의 호스트(510) 및 클라이언트(520)로 전송한다.

그리고 중계부(300)에서 전송되는 데이터를 수신하는 수신부의 관제부(500)는 도 3의 (다)에 나타내었으며 중계부(300)에서 유선통신망(850)/무선통신망(800)을 통하여 전송된 데이터를 수신 및 해독하는 디코더 인터페이스부, 분석된 데이터를 일정한 형태로 분석/처리/모니터 하는 컴퓨터(540) 및 이를 총괄 관리하는 관제센터(500)에 위치한 데이터베이스(Data Base)부의 호스트(510), 클라이언트(520) 및 개인단말기(530), 처리된 데이터를 기반으로 각 환경처리 시설별 자료를 저장하고 출력을 위한 저장장치(560) 및 프린터(570), 그리고 이들 전체를 운용하기 위한 프로그램으로 구성된다.

또한 입력부(100)의 각 파라미터 설정값을 설정하기 위한 휴대용 핸드터미널(600)은 도 3의 (라)와 같이 검출부(200) 및 중계부(300)와의 교신을 위한 유선모듈(250)/무선모듈(240)과 설정값을 입력하기 위한 키패드(630), 이들 신규 입력상태 또는 입력부(100) 각 센서 등에서 설정되어 있는 현재의 상태값을 표시하기 위한 LCD표시기(620), 기 설정값 또는 신규 입력값의 설정하기 위한 임시저장기(640) 그리고 이들의 각 동작을 제어하기 위한 프로세서 제어기(610)로 구성된다.

핸드터미널(600)은 입력부에서 각종 센서 검출부(200) 및 중계기(300)를 설치 할 경우에는 설치 당시의 각종 초기 설정에 필요한 수치 값 등을 제어부(230, 320)에 인식시켜야 한다. 이 경우 원격지 관제부(500)의 호스트(510), 호스트(510) 및 클라이언트(520) 등의 컴퓨터(540)에 설치된 관제 및 운용 프로그램을 통하여 직접 각종 초기 설정 값들을 설정할 수 있으며, 또한 별도의 핸드터미널(600) 장치를 이용하여 직접 센서 검출부(200) 및 중계기(300)의 제어부(230, 320)와 교신하여 초기 설정 값들을 설정하게 한다.

중계부(300)에서 입력부(100) 센서 검출장치(200)와의 인터페이스부(210)의 주요 부분은 양방향 유선모듈(250)/무선모듈(240)로서 센서 검출부(200)에서 사용된 통신 모듈을 그대로 사용한다. 이때 입력부(100) 센서 검출 데이터 발신기와 검출부(200)가 비교적 원거리일 경우와 초기 설정값을 설정하기 위한 장치인 핸드터미널(600)과의 원할한 교신을 위하여 중계부(300)의 고출력 통신 모듈(240, 250)을 장착하는 경우도 있다. 중계부(300) 인터페이스부에서 사용되어진 통신 모듈(240,250)은 소출력으로 사용하지만 데이터 통신의 신뢰성 확대를 위해 출력이 증가된 고감도 통신 모듈(240, 250)을 사용한다. 그리고 중계기(300) 내부에 발신기와의 교신을 위한 고감도 통신모듈(240, 250)의 DIP(Dual Line Package) 스위치의 조정에 따라 다수의 채널을 선택적으로 구성이 가능하도록 되어 있다.

입력부(100) 입력수단의 원격지 오/페수 처리시설의 각종 센서 검출부(200) 및 중계부(300)에서는 시설물의 운전중에 실질적인 환경인자들(BOD, COD, SS, TP, TN) 및 각종 시설 계통의 상태를 도 4에 나타낸 바와 같이 수신부 관제센터(500)에서 미리 설정된 시간 등에 환경품질 데이터 및 정기보고 데이터를 유선통신망(850)/무선통신망(800)을 통해 패킷 데이터통신 방식으로 관제센터(500)에 정기적으로 보고하는 기능을 하게 된다. 이때는 입력부(100) 오디오(160) 및 카메라 센서(150) 등의 화상정보는 원격지의 관제부(500) 호스트(510) 및 클라이언트(520)의 컴퓨터(540)에 자동 저장되며, 이때 다른 센서 등의 검출 정보도 함께 기록 데이터로 저장한다.

환경처리 시스템의 운전중에 각종 환경 파라미터 및 각종 시스템 계통의 상태를 도 4와 같이 수신부 관제센터(500)에서 미리 설정된 시간 등의 상태 설정 데이터를 정기보고(S100) 할 경우, 입력부(100)의 현재의 모든 입출력(S120) 및 계량 상태정보(S130)를 디지털 코드로 읽은 후 이들 데이터를 유/무선통신망(S140)을 통해 패킷 데이터 통신방식으로 관제센터(500)로 정기적으로 보고하는 기능을 하게 된다. 관제부(500)의 관리자의 필요에 따라 상태 설정에 따른 특정 요구신호(S110)가 있을 경우, 마찬가지로 현재의 모든 입출력(S120) 및 계량 상태정보(S130)를 디지털 코드로 읽고 유/무선통신망(S140)을 통해 관제센터(500)로 전송함으로써 관리자는 수신된 데이터의 정상적 전송여부를 확인할 수가 있다. 그리고 입력부(100) 센서들에서 검출된 계량정보(S130)는 원격지의 관제부(500) 호스트(510), 클라이언트(520) 및 개인단말기(530)에 설치된 프로그램에 의해 자동저장(S150) 및 관리되고 경우에 따라 또는 정기적으로 프린트 필요시(S160)에는 관제부(500)의 호스트(510) 및 클라이언트(520)에 연결된 프린터로 출력(S180)하게 된다. 또한 관제부(500) 관리자의 필요에 따라 특정 보고시의 관리자 통보기능(S170)을 설정하게 되면 미리 설정된 관리자에게 유선통신망(850)/무선통신망(800)을 통하여 PCS 또는 PDA 등의 개인단말기(530)로 호출(S190)을 하게 된다.

그리고 도 5에 나타낸 바와 같이 입력부(100)의 각종 환경인자의 이상 발생시 또는 시설 계통 등에 시스템 안정장치가 작동할 경우의 특정 이벤트가 발생할 경우에는 즉시 유선통신망(850)/무선통신망(800)을 통해 수신부 관제센터(500)로 경보메세지 및 알람신호 전송 통보하게 함으로써 관리자의 신속한 처리 및 조치가 이루어지도록 한다. 즉, 입력부(100)의 상태를 감시(S200, S210)하다가 시스템 주변의 이상 발생시 또는 시설 계통 등에 시스템 안정장치가 작동할 경우의 특정 이벤트(S210)가 발생할 경우에는 즉시 에러코드를 포함한 모든 상태정보(S130)를 디지털 코드로 읽고 유/무선통신망(S240)을 통해 수신부 관제센터(500)로 경보메세지 및 알람신호를 전송하고 통보(S270)함과 동시에 각각 해당 상태코드(S230)를 수신부 관제센터(500)의 호스트(510) 및 클라이언트(520)의 컴퓨터(540)에 기록(S250) 및 출력(S265, 285)을 한다. 그리고 입력부(100) 및 중계부(200) 등에 시스템에서에러 발생시의 설정값은 자동으로 정상복귀가 되며, 경우에 따라 설정값을 변경(S260, S280)하고자 할 경우 관제센터(500)의 프로그램에 의해 유/무선통신망(S240)을 통해 입력부를 호출하여 임의적으로 수정이 가능하다. 또한 관제부(500) 관리자의 필요에 따라 현재의 모든 상태들을 미리 프로그램 된 형식에 따라 출력(S265, S285)할 수가 있다.

따라서 본 발명의 시스템은 입력부(100)의 입력수단에서 전송된 다양한 정보의 데이터를 기반으로 수신부의 관제센터(500)에서는 산재한 각 지역별 환경처리 시설인 오/폐수 처리시설물 및 기타 자원관리의 전산화를 이룰 수 있으며, 각 시설물의 처리상태에 따른 기록 자료화가 가능하며 각종 환경파라미터의 년도/월/일/시간 변화에 따른 통계처리 등의 데이터베이스화가 가능하다. 또한 입력부(100)에 설치된 오디오(160) 및 감시용 카메라 센서(150) 등에 의해서 필요시 특정지역의 관리상태의 오디오 및 영상자료 등을 실시간으로 확인이 가능하다.

본 발명은 환경처리 시설인 오/폐수 처리시설 등이 여러 지역의 원격지에 분산되어 있음으로써 설치 이후의 효율적인 운용이 이루어지지 않음으로써 수질관리가 정상적으로 이루어지지 못하고 있으며, 유지·보수 및 관리가 체계적으로 이루지지 못함으로써 소요비용이 비효율적으로 소모되는 경우가 많다. 따라서 각 지역에 산재한 환경처리 시설의 효율적인 운용 및 관리를 목적으로 원격지에서 자동으로 다양한 환경인자들의 데이터를 수집할 뿐만 아니라 특정 이벤트 발생시 자동복구, 자동 통보기능, 통보 후 원격 수동조작에 의한 제어계통 복구 기능 및 입력부 환경시설 각 요소에 설치된 카메라 등의 센서에 의한 실시간 원격감시의 기능을 가짐으로써 각 원격지별 환경인자 데이터 자료관리, 환경시설물 등의 자원관리 및 지역별 환경요소 데이터의 통계처리 자료화 등의 업무전산화가 이루어지며, 필요시 언제든지 특정지역의 환경시설 자체를 실시간으로 감청 및 모니터링이 가능한 것이다.

Claims

환경 처리시설 등의 환경인자, 특정 시설물의 보안 및 기타의 필요한 상태를 센서 등에 의해 검출하고 이를 처리하고 양방향 유/무선통신 방식으로 프로토콜화로 특정 장치로 데이터를 전송·저장하는 시스템.

상기 시스템 및 기타의 유사장치와 양방향 유/무선통신 방식으로 데이터를 교신하고 저장 관리하는 휴대용 단말기 장치.

상기 시스템 및 기타의 유사장치에서 전송된 데이터를 저장하고 이를 디코더하여 데이터베이스화 하고 각종 서식 프로그램에 링크시키는 소프트웨어.

상기 시스템 및 기타의 유사 프로그램을 이용하여 특정 관리·통계 등의 자료 및 납부 고지서 등을 목적으로 출력을 수행하는 방법.
환경시설 등의 시설보호 및 보안을 목적으로 특수 압축 처리된 음성 및 정지/동영상 데이터를 유/무선통신 매체를 통해 고속으로 전송하는 서버형 창치.

상기의 시설 및 기타의 전자장치, 카메라, 센서, 산업기기, 제어계통 등을 원격지에서 유선 또는 무선으로 양방향 제어 처리하는 방법.