KR200317164Y1 - 전력선 통신장치를 구비한 원격 검침 시스템 - Google Patents

Abstract

본 고안은 전력선을 이용한 통신장치를 구비하여 원격 검침을 수행하는 원격검침 시스템(AMR)에 있어서, 2개의 각각 다른 주파수 범위의 전력선 신호의 2중으로 통신을 수행하도록 함으로써, 전력선으로부터의 노이즈에 의한 영향을 받지 않으면서 데이터의 전송에 따른 에러를 줄일 수 있는 전력선 통신장치를 구비한 원격검침 시스템에 관한 것이다.

상기의 본 고안은, 하나 이상의 검침 대상에 결합되어 검침 데이터를 수집하여 송수신모듈을 통하여 상위 통신장치에 전력선으로 전송하는 하위 통신장치와,

상기 하위 통신장치와 전력선을 통하여 결합되어 다수의 하위 통신장치로부터 전력선 신호에 실려서 전달되는 각 수용가의 검침 데이터를 수집하는 상위 통신장치와,

상기 상위 통신장치와 모뎀을 거쳐 결합되어 상기 검침 데이터를 분석하고 상기 분석 결과를 디스플레이하는 관리서버를 포함하여 구성함으로써 전력선 통신시 보다 안정적이고 빠르게 데이터 통신이 가능하고, 신호 감쇠가 최소화되어 장거리 전송이 가능하고, 보안성이 향상되도록 한다.

Description

전력선 통신장치를 구비한 원격 검침 시스템{omitted}

본 고안은 전력선 통신장치를 구비한 원격 검침 시스템에 관한 것으로, 특히2개의 각각 다른 주파수 범위의 전력선 신호의 2중으로 통신을 수행하도록 함으로써, 전력선으로부터의 노이즈에 의한 영향을 받지 않으면서 데이터의 전송에 따른 에러를 줄일 수 있으며, 하위 통신장치를 포함하는 수용가에 전원을 공급하기 위한 전원선을 통해 제어신호를 전달받으면 그에 따른 정보 데이터를 마스터에 전송하도록 하여 전기, 수도, 온수, 가스 등의 사용량을 측정한 다양한 정보 데이터를 전송할 수 있도록 함으로써 전력선 통신시 보다 안정적이고 빠르게 데이터 통신이 가능하고, 신호 감쇠가 최소화되어 장거리 전송이 가능하고, 보안성이 향상되도록 한 전력선 통신장치를 이용한 원격 검침 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전력선 통신(PLC; Power Line Communication)이란 상용 교류 신호를 전송 매체(media)로 하여 전력선으로 데이터를 통신하는 방식을 말하는 것임은 이미 주지된 사실이다.

상용 교류 전원인 60 Hz의 정현파에 중심 주파수(carrier)를 실어 통신하게 되므로, 전원선을 통해 전원이 공급되는 곳에서는 어디에서나 통신이 가능하다.

따라서, 별도의 통신 선로를 설치하지 않아도 통신망을 구축할 수 있는 이점이 있어 멀리 떨어진 곳까지의 원격 통신을 위해 전력선 통신(PLC) 방식이 널리 사용되고 있다. 즉, 이러한 전력선 통신(PLC)은 원격 검침 시스템(AMR; Automatic Meter Reading), 홈 오토메이션(HA; HomeAutomation), 빌딩자동화(Building Automation), 공장 자동화(FA; Factory Automation) 등에 응용되고 있다.

상기의 원격 검침 시스템(AMR)이란 가정이나 회사에서 사용하고 있는 각종 에너지 예를 들어, 전기, 수도, 온수, 가스 등의 사용량을 측정한 계량기(또는 검침기)의 계량 값을 검침원이 직접 방문하지 않고도 유무선의 통신을 이용하여 원거리의 관리회사에서 검침하는 시스템을 말한다.

최근에는 상수도, 가스, 전기 등의 원격 검침을 인터넷을 통한 웹 기반으로 실시하는 원격 검침 시스템이 등장하고 있다.

상기와 같은 원격 검침 시스템으로 한국공개특허 제1999-069965호(전력선을 이용한 원격검침 방법 및 장치)가 제안되었는 바,

이는, 이미 가설되어 있는 전력선을 통신 매체로 이용하여 원격지에서 계량값을 검침하는 데 적당하도록 전력선을 이용한 원격검침 방법 및 장치에 관한 것으로서, 전력선을 이용한 원격 검침 장치의 구현을 위해 전기, 가스등의 사용량을 측정하는 계량기, 수용가측에 설치되어 계량기에서 발생하는 계량 데이터를 펄스 또는 다른 신호로 공급받아 내부의 기억장치에 저장하는 1차 데이터 수집장치와,

원격지에서 전력선을 통하여 상기 1차 데이터 수집장치와 통신 기능을 수행하여 검침된 데이터를 획득하는 2차 데이터 수집장치로 구성된다.

상기의 1차 데이터 수집장치는,

검침 및 검침 데이터 통신기능을 총괄 제어하고 계량기 인터페이스부를 통해 계량기로부터 사용량을 읽어들여 내부 메모리에 저장하는 마이크로 컨트롤러와,

전력선을 통하여 2차 데이터 수집장치로부터 수신되는 검침 데이터 전송 명령 등을 복조하여 상기 마이크로 컨트롤러 측으로 전달하고 그 마이크로 컨트롤러에서 출력되는 검침데이터를 변조하여 전력선 측으로 송출하는 전력선 모뎀과,

상기 마이크로 컨트롤러, 전력선 모뎀, 계량기 인터페이스부를 상호 연결하여 인터페이스가 가능하도록 하는 내부 인터페이스부와,

상기 마이크로 컨트롤러의 제어를 받아 수용가측에 사용량을 표시하는 표시장치들로 구성하였다.

상기의 2차 데이터 수집장치는,

응용프로그램에 따라 전력선 모뎀을 통해 검침 데이터 전송 명령을 하달하고 그를 통해 수신된 검침 데이터를 내부 메모리에 저장하거나 화면 표시 장치에 표시하는 마이크로 컨트롤러와,

전력선을 통하여 1차 데이터 수집장치로부터 수신되는 검침 데이터를 복조하여 상기 마이크로 컨트롤러 측으로 전달하거나 그 마이크로 컨트롤러에서 출력되는 검침 데이터 전송 명령을 변조하여 전력선 측으로 송출하는 전력선 모뎀과,

상기 마이크로 컨트롤러, 전력선 모뎀, 계량기 인터페이스부를 상호 연결하여 인터페이스가 가능하도록 하는 내부 인터페이스부와,

상기 마이크로 컨트롤러의 제어하에 검침된 정보가 소정의 형태로 가공되어 표시되는 화면 표시장치와,

사용자 응용프로그램 또는 표시 장치와 같은 데이터 수집 장치에 검침 데이터를 전송하기 위한 외부 통신 장치들로 구성하였다.

상기와 같은 종래의 한국공개특허 제1999-069965호를 포함하는 전력선을 이용한 원격검침 시스템은 전력선으로부터의 잡음(noise)에 약하다는 문제점이 있다. 즉, 기존에는 전력선을 이용한 통신시에 중심 주파수(carrier frequency)가 1개인 협대역의 주파수를 사용하고 있었으므로, 고정된 단일의 중심 주파수가 전력선으로부터의 노이즈(noise)에 영향을 받을 경우 전송 에러가 발생하여 검침 데이터 전송이 안정적이지 못한 문제점이 있었다.

그리고 한국특허등록 제290113호(세대용 원격검침 장치)가 제안되었는 바,

이는 각 세대별로 검침된 전력량 및 수도, 온수, 가스, 냉/난방의 검침값을 각 세대별로 하나의 표시화면상에 순차적으로 디스플레이하도록 하는 세대용 원격 검침 장치에 관한 것으로서,

각 세대별 전력공급선에 인가되는 부하 전압에 비례하는 전압신호를 감지하는 검침부와;

감지된 각 세대의 전력량 입력시 전력 변환된 값이 각 세대별로 각각 분리되어 출력되는 입출력 분리회로를 가지는 제어부와:

각 세대의 수도, 온수, 가스, 냉/난방 공급선에 인가되는 검침신호를 감지하여 펄스신호를 각각 출력하는 계량기와;

계량기로부터 펄스신호의 인가시 이를 비교/판단하고 제어하는 마이크로프로세서와;

제어부 및 마이크로프로세서로부터 제어신호의 출력시 각 세대별로 검침된 여러 세대의 사용전력량 및 수도, 온수, 가스, 냉/난방의 검침값을 각각 하나의 패널상에 순차적으로 디스플레이하는 디스플레이부를 포함하여 구성하였다.

이와 같은 종래의 한국특허등록 제290113호(세대용 원격검침 장치)는 각 세대의 전력량, 수도, 가스, 온수, 냉/난방의 검침값을 하나의 패널상에 순차적으로 디스플레이할 수 있고, 원격 검침할 수 있는 이점이 있는 반면에 전원선을 통해 검침신호를 안정되게 전송할 수 있는 구성이 미비하여 전원선에서 빈번하게 발생되는 많은 노이즈에 의하여 검침신호가 안정되게 전송되지 못하게 되는 문제점이 있었다.

이에, 본 고안은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서 2개의 각각 다른 주파수 범위의 전력선 신호의 2중으로 통신을 수행하도록 함으로써, 전력선으로부터의 노이즈에 의한 영향을 받지 않으면서 데이터의 전송에 따른 에러를 줄일 수 있으며, 하위 통신장치를 포함하는 수용가에 전원을 공급하기 위한 전원선을 통해 제어신호를 전달받으면 그에 따른 정보 데이터를 마스터에 전송하도록 하여 전기, 수도, 온수, 가스등의 사용량을 측정한 다양한 정보 데이터를 전송할 수 있도록 함으로써 전력선 통신시 보다 안정적이고 빠르게 데이터 통신이 가능하고, 신호 감쇠가 최소화되어 장거리 전송이 가능하고, 보안성이 향상되도록 한 전력선 통신장치를 구비한 원격 검침 시스템을 제공함을 그 목적으로 한다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 전력선 통신장치를 구비한 원격 검침 시스템은,

하나 이상의 검침 대상에 결합되어 검침 데이터를 수집하여 송수신모듈을 통하여 상위 통신장치에 전력선으로 전송하는 하위 통신장치와,

상기 하위 통신장치와 전력선을 통하여 결합되어 다수의 하위 통신장치로부터 전력선 신호에 실려서 전달되는 각 수용가의 검침 데이터를 수집하는 상위 통신장치와,

상기 상위 통신장치와 모뎀을 거쳐 결합되어 상기 검침 데이터를 분석하고 상기 분석 결과를 디스플레이하는 관리서버를 포함하여 구성하되,

상기 하위 통신장치는,

사용 소비전력에 따른 전압코일과 전류코일의 자속에 기인하여 회전하는 워엄휠 또는 회전원판 중의 어느 하나에 적외선 신호를 송출 및 수신하여 상기 워엄휠 또는 회전원판의 회전수를 검출하는 일반적인 전력량계로부터의 검출값을 펄스신호로 변환하여 출력하는 발광소자 및 수광소자로 이루어진 펄스검출부와,

상기 펄스검출부에서 얻어진 펄스 신호를 적산하며 그 적산된 값을 전력량으로 환산하여 출력하는 전력량 환산부와,

상기 전력량 환산부로부터의 전력량에 해당하는 전기적인 신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와,

수도계량기 표시부의 화상 이미지를 촬영하여 수도사용량에 따른 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 구비한 제1 이미지 센서모듈과,

가스계량기 표시부의 화상 이미지를 촬영하여 가스 사용량에 따른 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 구비한 제2 이미지 센서모듈과,

발진기로부터의 펄스신호에 의하여 상이한 2개의 주파수신호를 생성하면서 내부의 동작을 위한 펄스신호를 생성하는 펄스발생부와,

상기의 아날로그/디지털 변환기와 제1 및 제2 이미지 센서모듈로부터 각각 검침값의 데이터를 전달받으면서 상기 펄스발생부로부터의 주파수신호를 전달받아 전력량, 수도사용량 및 가스 사용량의 검침이 이루어지도록 하는 마이크로 프로세서와,

상기 마이크로 프로세서의 제어를 받으면서 전력량, 수도사용량 및 가스 사용량의 데이터를 일시적으로 저장하는 데이터 저장부와,

상기 마이크로 프로세서의 제어를 받으면서 상기 펄스발생부로부터 제1 주파수신호를 전달받아 제1 주파수 대역의 구형파신호를 발생하는 제1신호변환부와,

상기 마이크로 프로세서의 제어를 받으면서 상기 펄스발생부로부터 제2 주파수신호를 전달받아 제2 주파수 대역의 구형파신호를 발생하는 제2 신호변환부와,

상기 제2 신호변환부에서 출력되는 제2 주파수대역의 구형파신호를 정한 시간동안 지연시킨 후 출력되도록 하는 지연부와,

상기 제1 신호변환부와 지연부를 경유한 제2 신호변환부로부터의 구형파신호를 증폭시켜 전송중의 신호감쇠에 대비하도록 하거나 입력되는 제어신호를 증폭하여 전송중의 신호감쇠를 보상하는 송수신모듈과,

상기의 송수신모듈을 통하여 출력되는 제1 주파수 대역의 구형파신호와 제2 주파수 대역의 구형파신호를 전력신호와 혼합하여 전력선에 실어주는 제1 전력신호변환부와,

옥내 부하의 변동 또는 돌발 잡음원의 발생에 의한 고주파 잡음을 제거하여 옥내외의 임피던스를 정합(matching)하는 임피던스 매칭부와,

상기의 전력선을 통해 전달되는 전력신호에 포함된 제어신호를 송수신모듈을 통해 전달받아 제어신호만 복조하여 상기의 마이크로 프로세서에 전달하는 제1 신호복조부들로 구성한다.

상기 상위 통신장치는,

상기 전력선과 연결되어 전력선을 통하여 전송되는 다수의 하위 통신장치로부터 전력신호에 포함된 검침값을 인터페이스를 통해 전달받아 검침값만 복조하는 제2 신호복조부와,

상기 검침값을 아날로그/디지틸 변환기를 경유하여 디지털 데이터로 전송받으면 상위의 관리서버에 각 수용가의 검침값을 전달하거나 관리서버로부터 전달되는 제어신호에 의하여 상응하는 동작을 수행하는 제어부와,

상기 제어부의 제어를 받으면서 관리서버로부터의 제어신호를 유,무선통신망을 통하여 전달받거나 검침값의 디지털 데이터를 관리서버로 전달하는 제1 모뎀과,

상기 제어부의 제어를 받으면서 관리서버로부터의 제어신호를 아날로그신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환부와,

상기 아날로그신호를 전력신호에 포함하도록 혼합하여 상기의 인터페이스를 통해 전력선을 통하여 전송하는 제2 전력신호변환부들로 구성한다.

상기의 관리서버는,

상기의 상위 통신장치의 유,무선 통신망을 통하여 전달되는 검침값의 디지털데이터를 전송받는 제2 모뎀과,

상기 모뎀을 통하여 전달되는 검침값을 계량 데이터베이스에 저장하면서 정상적인 검침값을 입력받아 전력량, 수도사용량 및 가스사용량을 각각 수용가별 또는 필요에 따라 출력할 수 있도록 하는 컨트롤러와,

상기 컨트롤러의 제어를 받으면서 제1 주파수대역의 검침값과 제2 주파수대역의 검침값을 분리하는 신호분리부와,

상기 제1 주파수대역의 검침값을 제2 주파수대역의 검침값과 동일한 위상이 되도록 지연시키는 지연부와,

상기 지연부에 의해 지연된 제1 주파수대역의 검침값과 제2 주파수대역의 검침값을 비교하여 동일한 가의 여부를 비교하여 정상적인 검침값을 상기의 데이터베이스에 저장하도록 하는 비교부와,

상기 컨트롤러의 제어를 받으면서 상기의 데이터베이스에 저장된 데이터를 외부에 출력하는 데이터 출력부와,

상기 컨트롤러의 제어를 받으면서 표시부에 검출값을 디스플레이하는 디스플레이 구동부들로 구성됨을 특징으로 한다.

도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 통신장치를 구비한 원격 검침시스템의 개략적인 구성 블록도.

도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 하위 통신장치의 구성을 나타낸 블록도.

도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 상위 통신장치와 관리서버의 구성을 나타낸 블록도.

도 4는 본 고안의 일 실시예에 따른 임피던스 매칭부의 구성을 나타낸 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

1, 1a : 하위 통신장치 2, ... 2n : 수용가

3 : 송수신모듈 20 : 전력선

21 : 상위 통신장치 26, 32 : 모뎀

31 : 관리서버

이하, 본 고안을 첨부한 예시도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안의 통신장치를 구비한 원격 검침시스템의 전체 구성을 개략적으로 도시한 것으로서,

하나 이상의 검침 대상이 수용가(2)...(2n)에 결합되어 검침 데이터를 수집하여 송수신모듈(3)을 통하여 상위 통신장치(21)에 전력선(20)으로 전송하는 하위통신장치(1)(1a)와,

상기 다수의 하위 통신장치(1)(1a)와 전력선(20)을 통하여 결합되어 다수의 하위 통신장치(1)로부터 전력선(20)으로 전력선 신호에 실려서 전달되는 각 수용가(2)...(2n)의 검침 데이터를 수집하는 상위 통신장치(21)와,

상기 다수의 상위 통신장치(21)와 모뎀(26)(32)을 거쳐 결합되어 상기 검침 데이터를 분석하고 상기 분석 결과를 디스플레이하는 관리서버(31)들로 구성한 것이다.

도 2는 하위 통신장치의 구성을 도시한 것으로서 다수의 하위 통신장치를 통한 검침결과가 하나의 상위 통신장치에 수집되도록 한다.

각 수용가(2)...(2n)에서 사용 소비전력에 따른 전압코일과 전류코일의 자속에 기인하여 회전하는 워엄휠 또는 회전원판 중에서 어느 하나에 적외선 신호를 송출 및 수신하여 상기 워엄휠 또는 회전원판의 회전수를 검출하는 일반적인 전력량계(4)로부터의 검출값을 펄스 신호로 변환하여 출력하는 발광소자 및 수광소자로 이루어진 펄스검출부(5)와,

상기 펄스검출부(5)에서 얻어진 펄스 신호를 적산하며 그 적산된 값을 전력량으로 환산하여 출력하는 전력량 환산부(6)와,

상기 전력량 환산부(6)로부터의 전력량에 해당하는 전기적인 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 아날로그/디지틸 변환기(7)와,

도면에 도시하지 않은 수도계량기 표시부의 화상 이미지를 촬영하여 수도사용량에 따른 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 구비한 제1 이미지 센서모듈(8)과,

도면에 도시하지 않은 가스계량기 표시부의 화상 이미지를 촬영하여 가스 사용량에 따른 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 구비한 제2 이미지 센서모듈(9)과,

발진기(10)로부터의 펄스신호에 의하여 상이한 2개의 주파수신호를 생성하면서 내부의 동작을 위한 펄스신호를 생성하는 펄스발생부(11)와,

상기의 제1 아날로그/디지털 변환기(7)와 제1 및 제2 이미지 센서모듈(8)(9)로부터 각각 검침값의 데이터를 전달받으면서 상기 펄스발생부(11)로부터의 주파수신호를 전달받아 전력량, 수도사용량 및 가스 사용량의 검침이 이루어지도록 하는 마이크로 프로세서(12)와,

상기 마이크로 프로세서(12)의 제어를 받으면서 전력량, 수도사용량 및 가스사용량의 데이터를 일시적으로 저장하는 데이터 저장부(13)와,

상기 마이크로 프로세서(12)의 제어를 받으면서 상기 펄스발생부(11)로부터 제1 주파수신호를 전달받아 제1 주파수 대역의 구형파신호를 발생하는 제1 신호변환부(14)와,

상기 마이크로 프로세서(12)의 제어를 받으면서 상기 펄스발생부(11)로부터 제2 주파수신호를 전달받아 제2 주파수 대역의 구형파신호를 발생하는 제2 신호변환부(15)와,

상기 제2 신호변환부(15)에서 출력되는 제2 주파수대역의 구형파신호를 정한 시간동안 지연시킨 후 출력되도록 하는 지연부(16)와,

상기 제1 신호변환부(14)와 지연부(16)를 경유한 제2 신호변환부(15)로부터의 구형파신호를 증폭시켜 전송중의 신호감쇠에 대비하도록 하거나 입력되는 제어신호를 증폭하여 전송중의 신호감쇠를 보상하는 송수신모듈(3)과,

상기의 송수신모듈(3)을 통하여 출력되는 제1 주파수 대역의 구형파신호와제2 주파수 대역의 구형파신호를 전력신호와 혼합하여 전력선(20)에 실어주는 제1 전력신호변환부(17)와,

옥내 부하의 변동 또는 돌발 잡음원의 발생에 의한 고주파 잡음을 제거하여 옥내외의 임피던스를 정합(matching)하는 임피던스 매칭부(18)와,

상기의 전력선(20)을 통해 전달되는 전력신호에 포함된 제어신호를 송수신모듈(3)을 통해 전달받아 제어신호만 복조하여 상기의 마이크로 프로세서(12)에 전달하는 제1 신호복조부(19)들로 구성한다.

도 3은 상위 통신장치와 관리서버의 구성을 도시한 것으로서 다수의 상위 통신장치를 하나의 관리서버에 의하여 관리하도록 한다.

상기 전력선(20)과 연결되어 전력선(20)을 통하여 전송되는 다수의 하위 통신장치(1)로부터 전력신호에 포함된 검침값을 인터페이스(22)를 통해 전달받아 검 침값만 복조하는 제2 신호복조부(23)와,

상기 검침값을 제2 아날로그/디지털 변환기(24)를 경유하여 디지털 데이터로 전송받으면 상위의 관리서버(31)에 각 수용가의 검침값을 전달하거나 관리서버(31)로부터 전달되는 제어신호에 의하여 상응하는 동작을 수행하는 제어부(25)와,

상기 제어부(25)의 제어를 받으면서 관리서버(31)로부터의 제어신호를 유,무선통신망(30)을 통하여 전달받거나 검침값의 디지털 데이터를 관리서버(31)로 전달하는 제1 모뎀(26)과,

상기 제어부(25)의 제어를 받으면서 관리서버(31)로부터의 제어신호를 아날로그신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환부(27)와,

상기 아날로그신호를 전력신호에 포함하도록 혼합하여 상기의 인터페이스(22)를 통해 전력선(20)을 통하여 전송하는 제2 전력신호변환부(28)들로 상위 통신장치(21)를 구성한다.

그리고 상기의 상위 통신장치(21)에서 유,무선 통신망(30)을 통하여 전달되는 검침값의 디지털 데이터를 전송받거나 제어신호를 전송하는 제2 모뎀(32)과,

상기 제2 모뎀(32)을 통하여 전달되는 검침값을 계량 데이터베이스(34)에 저장하면서 정상적인 검침값을 입력받아 전력량, 수도사용량 및 가스사용량을 각각 수용가별 또는 필요에 따라 출력할 수 있도록 하는 컨트롤러(33)와,

상기 컨트롤러(33)의 제어를 받으면서 제1 주파수대역의 검침값과 제2 주파수대역의 검침값을 분리하는 신호분리부(35)와,

상기 제1 주파수대역의 검침값을 제2 주파수대역의 검침값과 동일한 위상이 되도록 지연시키는 지연부(36)와,

상기 지연부(36)에 의해 지연된 제1 주파수대역의 검침값과 제2 주파수대역의 검침값을 비교하여 동일한 가의 여부를 비교하여 정상적인 검침값을 상기의 데이터베이스(34)에 저장하도록 하는 비교부(37)와,

상기 컨트롤러(33)의 제어를 받으면서 상기의 데이터베이스(34)에 저장된 데이터를 외부에 출력하는 데이터출력부(38)와,

상기 컨트롤러(33)의 제어를 받으면서 표시부(40)에 검출값을 디스플레이하는 디스플레이 구동부(39)들로 관리서버를 구성한 것이다.

이상과 구성한 본 고안 전력선 통신장치를 구비한 원격 검침 시스템의 동작과정을 상세히 기술하면 다음과 같다.

즉, 관리자가 각 수용가(2)...(2n)의 전기사용량인 전력량, 수도사용량 또는 가스사용량을 검침하고자 하면, 관리서버(31)의 컨트롤러(33)에서 검침을 위한 제어신호가 출력되도록 한다.

상기의 컨트롤러(33)에서 생성된 제어신호는 제2 모뎀(32)을 통하여 출력되어 유,무선 통신망(30)을 거쳐 다수의 상위 통신장치(21)의 제1 모뎀(26)을 경유하여 제어부(25)에 공통으로 수신되도록 한다.

상기 다수의 상위 통신장치(21)의 제어부(25)에서는 디지털/아날로그 변환기(27) 및 제2 전력신호 변환부(28)를 거치는 중에 제어신호를 전력신호에 혼합되도록 하여 전력선(20)으로 전송한다.

상기 다수의 상위 통신장치(21)에는 각각 다수의 하위 통신장치(1)가 전력선(20)을 통하여 결합된 상태이므로 이들을 통해 많은 검침결과를 전달받도록 한다.

한편, 상기의 전력선(20)을 통해 전달되는 전력신호에 포함된 제어신호를 송수신모듈(3)을 통해 전달받는 제1 신호복조부(19)에서는 제어신호만 복조하여 상기의 마이크로 프로세서(12)에 전달한다.

상기의 마이크로 프로세서(12)에서는 다수의 수용가(2)...(2n)들로부터의 검침결과를 수집하여 관리서버(31)에 전달하도록 한다.

즉, 각 수용가(2)...(2n)에서 사용 소비전력에 따른 전압코일과 전류코일의 자속에 기인하여 회전하는 워엄휠 또는 회전원판 중에서 어느 하나에 적외선 신호를 송출 및 수신하여 상기 워엄휠 또는 회전원판의 회전수를 검출하는 일반적인 전력량계(4)로부터의 검출값을 전달받는 펄스검출부(5)에서는 이를 발광소자 및 수광소자에 의하여 펄스 신호로 변환하여 출력하도록 하고, 상기 펄스검출부(5)에서 얻어진 펄스 신호를 적산하는 전력량 환산부(6)에서 적산된 값을 전력량으로 환산하여 출력하도록 하며, 상기의 전력량에 해당하는 전기적인 신호를 제1 아날로그/디지털 변환기(7)에서 디지털신호로 변환하도록 한다.

그리고 수도계량기 표시부와 가스계량기의 화상 이미지를 촬영하며 이미지센서를 구비한 제1 이미지 센서모듈(8) 및 제2 이미지 센서모듈(9)에서는 수도 및 가스사용량을 전기적 신호로 변환하도록 한다.

상기의 제1 아날로그/디지털 변환기(7)와 제1 및 제2 이미지 센서모듈(8)(9)로부터 각각 검침값의 데이터를 전달받는 마이크로 프로세서(12)에서는 전력량, 수도사용량 및 가스 사용량의 검침이 이루어지도록 한다.

상기의 마이크로 프로세서(2)에서는 각 수용가(2)...(2n)들을 식별할 수 있는 숫자나 문자의 조합으로 이루어진 어드레스신호를 포함하는 것이 바람직하며 필요에 따라서는 각 하위 통신장치(1)들도 식별용 어드레스신호를 생성하여 출력할 수 있다.

펄스발생부(11)에서 발진기(10)로부터의 펄스신호에 의하여 상이한 2개의 주파수신호를 생성하면서 내부의 동작을 위한 펄스신호를 생성하여 상기의 마이크로프로세서(12)를 비롯한 내부에 공급하도록 한다.

상기 마이크로 프로세서(12)에서는 전력량, 수도사용량 및 가스 사용량의 데이터를 데이터 저장부(13)에 일시적으로 저장하였다가 출력하도록 한다.

상기 마이크로 프로세서(12)는 제1 신호변환부(14)를 제어하면서 상기 펄스발생부(11)로부터 제1 주파수신호를 전달받아 제1 주파수 대역의 구형파신호를 발생하도록 하는 동시에, 제2 신호변환부(15)를 제어하면서 상기 펄스발생부(11)로부터 제2 주파수신호를 전달받아 제2 주파수 대역의 구형파신호를 발생하도록 한다.

상기 제2 신호변환부(15)에서 출력되는 제2 주파수대역의 구형파신호는 지연부(16)를 경유하는 중에 정한 시간동안 지연된 후 출력되도록 하여 동일한 검침값이 서로 다른 2개의 주파수 대역으로 전송되도록 한다.

상기 제1 신호변환부(14)와 지연부(16)를 경유한 제2 신호변환부(15)로부터의 구형파신호는 송수신모듈(3)를 거치는 중에 전송중의 신호감쇠에 대비하도록 증폭한 후 제1 전력신호변환부(17)에서 전력신호와 혼합하여 전력선(20)에 실어주도록 한다.

상기의 검침값을 포함하는 전력신호는 임피던스 매칭부(18)를 거치는 중에 옥내 부하의 변동 또는 돌발 잡음원의 발생에 의한 고주파 잡음을 제거하여 옥내외의 임피던스를 정합하도록 한다.

상기의 임피던스 매칭부(18)는 임피던스를 정합(matching)하여 원격검침시 통신 품질을 열화시키는 전력선(20)에서 부하에 의한 임피던스의 변동 또는 잡음변동으로 인한 고주파 잡음을 제거하여 통신 품질을 향상시킬 수 있으며, 전력선(20)에서 통신에 필요한 원격검침장치간의 임피던스 정합 문제를 해결함으로써 높은 수신신호를 확보할 수 있도록 한다.

상기의 임피던스 매칭부(18)는 도 4에 도시한 것과 같이 인덕터스(L1)(L2)와 콘덴서(C1)가 하나의 저역통과필터로서 동작하도록 하여 전력선(20) 환경의 변동에 의한 잡음원에 따른 고주파 잡음을 분리하도록 하는 동시에 저항(R1)이 전력선(20)의 임피던스와 전력선(20)을 통한 송수신시의 임피던스를 정합함으로써 부하의 변동 또는 돌발 잡음원의 발생에 의한 고주파 잡음을 제거하도록 한다.

그리고 상기의 전력선(20)과 연결되어 전력선(20)을 통하여 전송되는 다수의 하위 통신장치(1)로부터 전력신호에 포함된 검침값은 상위 통신장치(21)의 인터페이스(22)를 통해 제2 신호복조부(23)로 전달되어 검침값만 복조되도록 한다.

상기 검침값을 제2 아날로그/디지털 변환기(24)를 경유하여 디지털 데이터로 전송받는 제어부(25)에서는 상위의 관리서버(31)에 각 수용가(2)...(2n)의 검침값을 전달하거나 관리서버(31)로부터 전달되는 제어신호에 의하여 상응하는 동작을 수행하도록 한다.

상기 제어부(25)의 제어를 받는 제1 모뎀(26)은 관리서버(31)로부터의 제어신호를 유,무선통신망(30)을 통하여 전달받거나 검침값의 디지털 데이터를 관리서버(31)로 전달하도록 한다.

상기 관리서버(31)로부터의 제어신호는 디지털/아날로그 변환부(27)를 경유하는 중에 아날로그신호로 변환되어 제2 전력신호변환부(28)에 의해 전력신호에 포함하도록 혼합된 후 상기의 인터페이스(22)를 통해 전력선(20)을 통하여 전송하도록 한다.

그리고 상기의 상위 통신장치(21)에서 유,무선 통신망(30)을 통하여 전달되는 검침값의 디지털 데이터는 관리서버(31)의 제2 모뎀(32)로 전송되는 한편, 관리서버(31)로부터의 제어신호는 제2 모뎀(32)을 통해 상기의 상위 통신장치(21)에 전송하도록 한다.

상기 제2 모뎀(32)을 통하여 검침값을 전달받는 컨트롤러(33)는 계량 데이터베이스(34)에 저장하여 전력량, 수도사용량 및 가스사용량을 각각 수용가별 또는 필요에 따라 출력할 수 있도록 한다.

상기의 검침값을 전달받는 컨트롤러(33)는 신호분리부(35)에 의하여 제1 주파수대역의 검침값과 제2 주파수대역의 검침값을 분리하도록 한다.

상기 제1 주파수대역의 검침값을 제2 주파수대역의 검침값과 동일한 위상이 되도록 지연부(36)에서 얼마간 지연시킨 후에 지연된 제1 주파수대역의 검침값과 제2 주파수대역의 검침값을 비교기(37)에 비교하여 동일한 가의 여부를 판단하도록 한다.

상기의 비교기(37)를 통하여 서로 다른 제1 주파수 대역의 검침값과 제2 주파수 대역의 검침값을 서로 비교하여 동일한 가를 판단하여 2개의 검침값이 동일한 경우에는 정상적으로 전송되는 검침값으로 인정하여 채택하는 한편, 2개의 검침값이 서로 상이한 경우에는 상기의 상위 통신장치(21)를 거쳐 해당 하위 통신장치(1)에 검침값을 재차 전송하도록 제어신호를 출력한다.

상기의 재차 전송된 검침값을 서로 비교하여 동일한 경우에는 이를 채택하고, 만약 상이한 경우에는 먼저 전송된 검침값과 비교하여 동일한 검침값이 정상적인 것으로 판단하여 채택하도록 한다.

상기의 과정에 의하여 검출값이 입력되면 이를 계량 데이터베이스(34)에 수정한 값으로 저장한 후 데이터출력부(38)를 제어하면서 저장된 데이터를 필요에 따라 외부에 출력하도록 한다.

상기 컨트롤러(33)의 제어를 받는 디스플레이 구동부(39)에서는 상기의 데이터베이스(34)에 저장된 검출값을 표시부(40)에 디스플레이하도록 하여 관리자가 확인할 수 있도록 한다.

이상 기술한 바와 같이 본 고안의 하나 이상의 검침 대상에 결합되어 검침데이터를 수집하여 송수신모듈을 통하여 상위 통신장치에 전력선으로 전송하는 하위 통신장치와,

상기 하위 통신장치와 전력선을 통하여 결합되어 다수의 하위 통신장치로부터 전력선 신호에 실려서 전달되는 각 수용가의 검침 데이터를 수집하는 상위 통신장치와,

상기 상위 통신장치와 모뎀을 거쳐 결합되어 상기 검침 데이터를 분석한 결과를 디스플레이하는 관리서버를 포함하여 구성함으로써 전력선 통신시 보다 안정적이고 빠르게 데이터 통신이 가능하고, 신호 감쇠가 최소화되어 장거리 전송이 가능하고, 보안성이 향상되는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 하나 이상의 검침 대상이 수용가(2)...(2n)에 결합되어 검침 데이터를 수집하여 송수신모듈(3)을 통하여 상위 통신장치(21)에 전력선(20)으로 전송하는 하위통신장치(1)(1a)와,

   상기 다수의 하위 통신장치(1)(1a)와 전력선(20)을 통하여 결합되어 다수의 하위 통신장치(1)로부터 전력선(20)으로 전력선 신호에 실려서 전달되는 각 수용가(2)...(2n)의 검침 데이터를 수집하는 상위 통신장치(21)와,

   상기 다수의 상위 통신장치(21)와 모뎀(26)(32)을 거쳐 결합되어 상기 검침 데이터를 분석하고 상기 분석 결과를 디스플레이하는 관리서버(31)들로 구성하여서 됨을 특징으로 하는 전력선 통신장치를 구비한 원격 검침 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기의 하위 통신장치는

   각 수용가(2)...(2n)에서 일반적인 전력량계(4)로부터의 검출값을 펄스 신호로 변환하여 출력하는 펄스검출부(5)와,

   상기 펄스검출부(5)에서 얻어진 펄스 신호를 적산하며 그 적산된 값을 전력 량으로 환산하여 출력하는 전력량 환산부(6)와,

   상기 전력량 환산부(6)로부터의 전력량에 해당하는 전기적인 신호를 디지털 신호로 변환하는 제1 아날로그/디지털 변환기(7)와,

   수도계량기 표시부의 화상 이미지를 촬영하여 수도사용량에 따른 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 구비한 제1 이미지 센서모듈(8)과,

   가스계량기 표시부의 화상 이미지를 촬영하여 가스 사용량에 따른 전기적 신호로 변환하는 이미지 센서를 구비한 제2 이미지 센서모듈(9)과,

   발진기(10)로부터의 펄스신호에 의하여 상이한 2개의 주파수신호를 생성하면서 내부의 동작을 위한 펄스신호를 생성하는 펄스발생부(11)와,

   상기의 제1 아날로그/디지털 변환기(7)와 제1 및 제2 이미지 센서모듈(8)(9)로부터 각각 검침값의 데이터를 전달받으면서 상기 펄스발생부(11)로부터의 주파수신호를 전달받아 전력량, 수도사용량 및 가스 사용량의 검침이 이루어지도록 하는 마이크로 프로세서(12)와,

   상기 마이크로 프로세서(12)의 제어를 받으면서 전력량, 수도사용량 및 가스사용량의 데이터를 일시적으로 저장하는 데이터 저장부(13)와,

   상기 마이크로 프로세서(12)의 제어를 받으면서 상기 펄스발생부(11)로부터 제1 주파수신호를 전달받아 제1 주파수 대역의 구형파신호를 발생하는 제1 신호변환부(14)와,

   상기 마이크로 프로세서(12)의 제어를 받으면서 상기 펄스발생부(11)로부터 제2 주파수신호를 전달받아 제2 주파수 대역의 구형파신호를 발생하는 제2 신호변환부(15)와,

   상기 제2 신호변환부(15)에서 출력되는 제2 주파수대역의 구형파신호를 정한 시간동안 지연시킨 후 출력되도록 하는 지연부(16)와,

   상기의 구형파신호를 증폭시켜 전송중의 신호감쇠에 대비하도록 하거나 입력되는 제어신호를 증폭하여 전송중의 신호감쇠를 보상하는 송수신모듈(3)과,

   상기의 송수신모듈(3)을 통하여 출력되는 제1 주파수 대역의 구형파신호와 제2 주파수 대역의 구형파신호를 전력신호와 혼합하여 전력선(20)에 실어주는 제1 전력신호변환부(17)와,

   옥내 부하의 변동 또는 돌발 잡음원의 발생에 의한 고주파 잡음을 제거하여 옥내외의 임피던스를 정합하는 임피던스 매칭부(18)와,

   상기의 전력선(20)을 통해 전달되는 전력신호에 포함된 제어신호를 송수신모듈(3)을 통해 전달받아 제어신호만 복조하여 상기의 마이크로 프로세서(12)에 전달하는 제1 신호복조부(19)들로 구성한 전력선 통신장치를 구비한 원격 검침 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기의 상위 통신장치는,

   상기 전력선(20)과 연결되어 전력선(20)을 통하여 전송되는 다수의 하위 통신장치(1)로부터 전력신호에 포함된 검침값을 인터페이스(22)를 통해 전달받아 검침값만 복조하는 제2신호복조부(23)와,

   상기 검침값을 제2 아날로그/디지털 변환기(24)를 경유하여 디지털 데이터로 전송받으면 상위의 관리서버(31)에 각 수용가의 검침값을 전달하거나 관리서버(31)로부터 전달되는 제어신호에 의하여 상응하는 동작을 수행하는 제어부(25)와,

   상기 제어부(25)의 제어를 받으면서 관리서버(31)로부터의 제어신호를 유,무선통신망(30)을 통하여 전달받거나 검침값의 디지털 데이터를 관리서버로 전달하는 제1 모뎀(26)과,

   상기 제어부(25)의 제어를 받으면서 관리서버(31)로부터의 제어신호를 아날로그신호로 변환하는 디지털/아날로그 변환부(27)와,

   상기 아날로그신호를 전력신호에 포함하도록 혼합하여 상기의 인터페이스(22)를 통해 전력선(20)을 통하여 전송하는 제2 전력신호변환부(28)들로 (21)를 구성한 전력선 통신장치를 구비한 원격 검침 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기의 관리서버는,

   상기 상위 통신장치(21)에서 유,무선 통신망(30)을 통해 전달되는 검침값의 디지털 데이터를 전송받거나 제어신호를 전송하는 제2 모뎀(32)과,

   상기 제2 모뎀(32)을 통해 전달되는 검침값을 계량 데이터베이스(34)에 저장하면서 정상적인 검침값을 입력받아 전력량, 수도사용량 및 가스사용량을 각각 수용가별 또는 필요에 따라 출력하도록 하는 컨트롤러(33)와,

   상기 컨트롤러(33)의 제어를 받으면서 제1 주파수대역의 검침값과 제2 주파수대역의 검침값을 분리하는 신호분리부(35)와,

   상기 제1 주파수대역의 검침값을 제2 주파수대역의 검침값과 동일한 위상이 되도록 지연시키는 지연부(36)와,

   상기 지연부(36)에 의해 지연된 제1 주파수대역의 검침값과 제2 주파수대역의 검침값을 비교하여 동일한 가의 여부를 비교하여 정상적인 검침값을 상기의 데이터베이스(34)에 저장하도록 하는 비교부(37)와,

   상기 컨트롤러(33)의 제어를 받으면서 상기의 데이터베이스(34)에 저장된 데이터를 외부에 출력하는 데이터출력부(38)와,

   상기 컨트롤러(33)의 제어를 받으면서 표시부(40)에 검출값을 디스플레이하는 디스플레이 구동부(39)들로 구성한 전력선 통신장치를 구비한 원격 검침 시스템.