KR20040000031A

KR20040000031A - 원격검침시스템

Info

Publication number: KR20040000031A
Application number: KR1020020034402A
Authority: KR
Inventors: 김덕수
Original assignee: 주식회사 블루맥스 커뮤니케이션
Priority date: 2002-06-19
Filing date: 2002-06-19
Publication date: 2004-01-03

Abstract

본 발명은 계량기의 계량치를 이미지 센싱한 후 검침값을 판독하여 전송할 수 있는 원격검침 시스템에 관한 것이다. 이러한 본 발명의 시스템은, 자동검침 단말기가, 계량기의 숫자판에 표시되는 계량값의 이미지신호를 감지하기 위한 이미지센서모듈; 이미지센서모듈로부터 전달된 이미지신호를 패턴인식하여 계량값에 대한 숫자코드를 발생하여 소정 포맷으로 출력하는 문자인식모듈; 문자인식모듈로부터 전달된 디지털 데이터를 자동검침 서버측으로 전송하기 위한 통신모듈로 이루어지고, 문자인식모듈은 단말기 아이디를 설정하기 위한 아이디 설정수단과, 절전모드로 동작하다가 자동검침 서버로부터 통신신호가 수신되면 웨이크업되어 수신 데이터를 디코딩하고, 검침명령이 수신되면 이미지센서모듈을 작동시켜 계량값에 대한 이미지신호를 수신하고 소정의 알고리즘에 따라 패턴인식하여 계량값에 대한 코드를 생성하여 단말기 아이디와 함께 패킷을 형성하여 통신모듈로 전송하는 마이콤으로 이루어진다.

Description

원격검침시스템{Automatic Meter Reading System}

본 발명은 각종 계량기를 원격검침할 수 있는 원격검침 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 계량기의 계량치를 이미지 센싱한 후 검침값을 판독하여 전송할 수 있는 원격검침 시스템에 관한 것이다.

일반적으로, 과학기술이 발전함에 따라 인간이 수행하던 일들을 자동화하거나 기계를 통해 수행하는 현상이 일반화되고 있다. '원격검침'은 각 가정이나 사무실 등에서 사용하는 수도, 전기, 가스 등의 사용량을 검침원을 보내지 않고서도 자동으로 계량하기 위한 자동검침(AMR: Automatic Meter Reading)기술을 포함하는 개념으로서, 통상 자동 검침(AMR)은 각 가정이나 사무실 등에 설치되는 자동 검침 단말기와, 중앙에서 검침을 관리하고 검침량에 따라 자동으로 과금하고 고객을 관리 하는 자동검침 서버와, 자동 검침 단말기의 계량값을 자동검침 서버로 전송하기 위한 통신수단으로 이루어진다.

이러한 자동 검침에 대한 종래 기술로서는 한국특허청에 출원되어 공개된 공개번호 실용 98-59814호와 공개번호 특허 99-85325 등이 있는데, 공개번호 실용 98-59814호는 계량기 시스템에서 송신기와 수신기를 추가하여 자동으로 검침을 수행하는 유무선 방식의 원격검침을 제공하고자 하는 것을 목적으로 하여 유선방식의 원격검침시스템은 계량기와, 카운터와 패킷 생성부로 된 송신기, 패킷 해체부와 분류기, 및 누산기로 된 수신기, 호스트 컴퓨터, 복수개의 단말기로 구성되고, 무선방식의 원격검침시스템은 계량기와, 카운터와 무선송신부로 된 무선송신기, 무선수신부와 분류기 및 누산기로 된 무선수신기, 호스트 컴퓨터, 복수개의 단말기로 구성된다. 그리고 공개번호 특허 99-85325호는 기존의 기계식 계량기를 그대로 사용하면서 숫자 계기판을 영상처리하여 육안 검침값과 기계 검출값이 동일하도록 하여 오차를 방지하고자 하는 것을 목적으로 하며, 이를 위한 원격검침시스템은 다수의 검침 단말과 하나의 검침 센터로 이루어지고, 각 검침 단말은 검출장치, 원격검침제어부, 입출력부, 전원공급부로 구성된다. 그리고 검출장치는 원격검침제어부의 구동신호에 의해 빛을 발광하는 발광부와, 발광부에서 발광된 빛을 투광시켜 검출대상의 숫자에 조사시키고 그에 따라 반사되는 빛을 재투광시키는 프리즘과, 프리즘을 재투광한 빛의 세기에 따른 검출신호를 이미지로 변환하는 수광부와, 발광부와 수광부로 전원을 공급하며 검출신호를 전달하는 접속부재로 이루어진다.

그런데 이러한 종래기술에서는 공개번호 실용 98-59814호는 계량기의 계량값을 자동으로 검침하기 위하여 계량기를 개조 또는 변경해야 하므로 구조변경에 따른 막대한 비용이 부가되고, 공개번호 특허 99-85325호는 계량값을 감지한 이미지 데이터를 그대로 전송하므로 데이터량이 많아 통신비용이 증가하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 기존 계량기를 변경하지 않고 그대로 사용하면서 단지 계량기에 부착하여 자동으로 검침할 수 있는 원격검침 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 수도 계량기, 가스 계량기, 전력 계량기 등 모든 계량기에 그대로 적용할 수 있어 통합 검침을 가능하게 하는 원격 검침시스템을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 기존 계량기의 계량값을 이미지로 감지한 후 패턴인식 기술을 적용하여 계량값을 판독한 후 판독된 코드를 전송하여 통신에 소요되는 데이터량을 적게 하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 단말기에서 소비되는 전력을 최소화하여 배터리 교체에 따른 유지보수 비용을 최소화할 수 있는 원격검침 시스템을 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 원격검침 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도,

도 2는 본 발명에 따른 원격검침 시스템의 동작 절차를 도시한 순서도,

도 3은 도 1에 도시된 자동검침 단말기의 제1 실시예,

도 4는 본 발명에 따른 자동검침 단말기의 동작모드를 설명하기 위하여 도시한 타이밍도,

도 5는 본 발명에 따른 자동검침 단말기의 동작을 도시한 순서도,

도 6은 도 1에 도시된 자동검침 단말기의 제2 실시예,

도 7는 도 1에 도시된 자동검침 단말기의 제3 실시예로서 모뎀칩을 사용하는 경우를 도시한 개략도,

도 8은 도 7에 도시된 자동검침 단말기의 제3 실시예에서 외장 모뎀을 사용하는 경우를 도시한 개략도이다.

☞도면의 주요부분에 대한 부호의 설명☜

110: 자동검침 단말기120: 집중기

130: 통신망140: 자동검침 서버

310: 센서모듈320,620,720,820: 문자판독모듈

330,630,730,830: 통신모듈340: 전원

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 장치는, 기존에 설치된 계량기에 부착되어 검침 데이터를 전송하기 위한 자동검침 단말기와, 상기 자동검침 단말기에 검침을 지시하고 상기 자동검침 단말기로부터 전달된 검침 데이터를 처리하여 과금하기 위한 자동검침 서버로 이루어진 원격검침시스템에 있어서, 상기 자동검침 단말기가, 계량기의 숫자판에 표시되는 계량값의 이미지신호를 감지하기 위한 이미지센서모듈; 상기 이미지센서모듈로부터 전달된 이미지신호를 패턴인식하여 계량값에 대한 숫자코드를 발생하여 소정 포맷으로 출력하는 문자인식모듈; 상기 문자인식모듈로부터 전달된 디지털 데이터를 상기 자동검침 서버측으로 전송하기 위한 통신모듈로 이루어지고, 상기 문자인식모듈은 단말기 아이디를 설정하기 위한 아이디 설정수단과, 절전모드로 동작하다가 상기 자동검침 서버로부터 통신신호가 수신되면 웨이크업되어 수신 데이터를 디코딩하고, 검침명령이 수신되면 상기 이미지센서모듈을 작동시켜 계량값에 대한 이미지신호를 수신하고 소정의 알고리즘에 따라 패턴인식하여 계량값에 대한 코드를 생성하여 상기 단말기 아이디와 함께 패킷을 형성하여 상기 통신모듈로 전송하는 마이콤으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에 따른 원격검침 시스템의 전체 구성을 도시한 개략도이다.

본 발명에 따른 원격검침 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 각 가정의 계량기(102a~102n, 104a~104n, 106a~106n)에 부착되는 자동검침(AMR) 단말기(110)와, 다수의 자동검침 단말기(110)의 계량값을 집중하여 통신망(130)을 통해 자동검침(AMR) 서버(140)에 전송하는 집중기(120), 자동검침 서버(140)로 이루어진다.

도 1을 참조하면, 전기 계량기(102a~102n), 수도 계량기(104a~104n), 가스 계량기(106a~106n)는 각 가정에 설치되어 있는 계량기들이고, 이러한 계량기들은계량값을 표시하기 위한 숫자판(도3의 108)을 구비하고 있어 검침원이 숫자판의 계량값을 눈으로 읽어(이를 '수동검침'이라 한다) 사용량에 따라 과금할 수 있도록 되어 있다.

자동 검침 단말기(110)는 기존의 계량기에 부착되어 숫자판의 계량값을 이미지로 촬상한 후 패턴인식(혹은 문자인식)기술에 따라 계량값을 판독하여 판독된 데이터(예를들면, 계량숫자에 대한 ASCII코드)를 집중기(120)로 전송하도록 되어 있다. 이러한 자동 검침 단말기(110)는 후술하는 바와 같이 센서모듈, 문자판독모듈, 통신모듈 등으로 이루어지는데, 통신모듈이 집중기와 통신하는 방식에 따라 '유선방식'과 '무선방식'으로 구분되고, 무선방식은 다시 센서모듈 및 문자판독모듈과 일체로 설치되는 '일체형'과, 서로 떨어져 설치되는 '분리형'으로 구분된다.

집중기(120)는 각 자동검침 단말기(110)가 자동검침 서버(140)와 1:1 방식으로 직접 통신할 경우에 통신선로를 많이 필요로 하여 통신비용이 증가하는 문제점을 해소하기 위하여 일정 구역마다 설치되어 관할지역의 모든 자동검침 단말기(110)로부터 전송된 계량값을 집중한 후 통신망(130)을 통해 자동검침 서버(140)로 전송한다. 이러한 집중기(120)는 자동검침 단말기(110)와 통신하는 방식과, 자동검침 서버(140)와 통신하는 방식(즉, 어떠한 통신망을 채용하는냐)에 따라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예컨대, 자동검침 단말기(110)와는 유선방식이나 무선방식으로 통신할 수 있고, 자동검침 서버(140)와는 PSTN, 인터넷, 개인무선통신망(셀룰러 통신망), 위성통신망, 전력선망, 케이블망, 광케이블망 등을 이용할 수 있다.

자동검침 서버(140)는 계량기가 설치된 고객들에 대한 고객정보를 관리하고, 일정기간 단위로 집중기(120)를 통해 각 자동검침 단말기(110)의 계량값을 읽어와 각 고객별로 사용량에 따른 과금을 처리한다. 이러한 자동검침 서버(140)는 자동검침을 위한 응용 프로그램이 탑재된 다수의 컴퓨터 시스템으로 구현되고, 경우에 따라 지역적으로 분산된 로컬 서버와 이들을 통합하는 중앙 서버 등으로 구분되어 계층적으로 구성될 수도 있다. 그리고 자동검침 서버(140)에서 운용되는 응용 프로그램은 자동검침 단말기(110)와 집중기(120)의 상태를 점검할 수 있는 유지보수 기능과, 장애 발생시 이를 경고하는 기능, 수동검침을 지시하기 위한 기능, 고객별 계량값에 대한 통계처리 기능, 각종 보고서 작성 기능 등이 포함되는 것이 바람직하다. 또한 자동검침 서버(140)에는 다음 표 1과 같이 적어도 집중기 아이디와, 단말기 아이디, 대응하는 고객에 대한 고객정보 테이블이 필요하다.

고객명	주민번호	주소	연락처	집중기 id	단말기 id	계량기 종류
홍길동	**-***	xxxx	239-0021	245-327	326-715	전력
나일등	**-***	yyyy	554-9001	235-327	327-918	수도
~	~	~	~	~	~	~

상기 표 1을 참조하면, 각 고객에 대한 인적사항과 함께 집중기 id, 단말기 id, 계량기 종류 등을 데이터베이스화하여 관리한다.

도 2는 본 발명에 따른 원격검침 시스템의 동작 절차를 도시한 순서도이다.

자동검침은 각 가정이나 사무실 등에 설치된 자동검침 단말기(110)와, 일정구역마다 설치된 집중기(120), 및 자동검침 응용 프로그램을 수행하는 자동검침 서버(140)의 유기적인 동작에 의해 이루어진다.

먼저, 검침주기가 되어 자동검침이 필요하면, 자동검침 서버(140)는 해당 집중기(120)에 검침명령을 전송한다(S1). 검침명령은 채용된 통신방식에 따라 PSTN, 이동전화망, 인터넷 등을 통해 집중기(120)로 전달된다. 이때 검침은 해당 집중기(120)가 관할하는 모든 자동검침 단말기(110)를 동시에 검침하는 '전체검침'과, 특정 자동검침 단말기(110)를 지정하여 검침하는 '개별검침'으로 구분되는데, 검침명령에는 이러한 검침방식과, 검침대상 단말에 대한 정보 등을 포함하고 있어야 한다.

집중기(120)는 검침명령이 수신되면 전송에러를 점검하여 정상이면 응답신호(ACK)를 전송하고, 이상이 있으면 재전송을 요구한다(S2,S3). 이어 검침명령이 정상이면 이를 디코딩하여 검침방식에 따라 해당 자동검침 단말기(110)를 기동시키기 위한 웨이크업신호(A wake)를 발생한다(S4). 웨이크업신호는 집중기(120)와 단말기(110) 사이의 통신방식에 따라 무선이나 유선으로 자동검침 단말기(110)로 전달된다.

자동검침 단말기(110)는 절전모드로 동작하다가 집중기(120)로부터 웨이크업신호(A wake)가 수신되면, 수신된 데이터를 디코딩하여 정상이면 응답(ACK)신호를 집중기(120)로 전송하고, 이상이 있으면 재전송을 요구한다(S5~S7).

집중기(120)는 자동검침 단말기(110)로부터 응답(ACK)신호가 수신되면, 검침명령을 송신한다(S8,S9). 이에 따라 검침명령이 수신되면, 자동검침 단말기(110)는 후술하는 바와 같이 센서모듈을 통해 계량기의 숫자판을 이미지 센싱하고 이미지데이터를 패턴인식기술에 의해 처리하여 검침값을 판독한 후 정상적으로 판독되었으면 소정의 포맷으로 엔코딩하여 집중기(120)로 전송한다(S10~S16). 판독된 값이 비정상일 경우에는 다시 이미지 센싱하여 상기 판독과정을 반복한다.

집중기(120)는 각 자동검침 단말기(110)로부터 검침 데이터가 수신되면, 이상 여부를 확인한 후 정상이면 메모리에 저장하고, 이상이 있으면 재전송을 요구한다(S17,S18). 그리고 해당 자동검침 단말기(110)들로부터 검침데이터가 모두 수신되면, 전체 검침 데이터를 소정 포맷으로 캡슐화하여 통신망(130)을 통해 자동검침 서버(140)로 전송한다(S19).

자동검침 서버(140)는 집중기(120)로부터 수신된 데이터를 분해하여 검침데이터가 정상이면 데이터베이스에 저장하고, 이상이 있으면 재전송을 요구한다(S20~S23). 이후 데이터베이스에 저장된 검침데이터는 과금이나 통계처리에 사용된다.

이와 같이 본 발명에 따른 자동 검침시스템은 검침원을 이용하지 않고서도 자동으로 검침할 수 있어 인건비를 줄일 수 있고, 이미지 데이터를 판독한 후 검침값에 대한 ASCII 코드를 전송하므로 데이터량을 줄일 수 있으며, 특히 집중기를 사용하여 자동검침 서버와 자동검침 단말기간의 통신을 중개함으로써 통신비용을 절감할 수 있다.

이어 본 발명에 사용되는 자동검침 단말기를 집중기와 통신하는 방식에 따라 '유선방식' 및 '무선방식'으로 구분하고, 무선방식의 경우 통신모듈이 센서모듈 및 문자판독모듈과 일체로 구현되는 '일체형'과, 서로 떨어져 설치되는 '분리형'으로구분하여 자세히 설명한다.

제1 실시예(무선방식 일체형)

도 3은 도 1에 도시된 자동검침 단말기(110)의 제1 실시예로서, 이 자동검침 단말기는 센서모듈(310), 문자판독모듈(320), 통신모듈(330), 전원(340)으로 이루어지는데, 자동검침 단말기(110)와 집중기(120)는 '무선방식'으로 통신하고, 통신모듈(330)이 센서모듈(310) 및 문자판독모듈(320)과 일체로 설치되는 '일체형'이다. 즉, 일체형의 경우에는 센서모듈(310)과 문자판독모듈(320), 통신모듈(330)이 일체로 형성되어 기구적인 수단에 의해 계량기(102)에 부착된다. 그리고 전원(340)으로는 상용전원을 이용한 직류 어답터 등을 이용할 수도 있으나 설치의 편의상 배터리(BAT)를 사용하는 것이 바람직하고, 배터리는 배터리 케이스를 이용하여 자동검침 단말기(110)에 장착되며 교체하기 용이한 구조로 되어 있다.

도 3을 참조하면, 센서모듈(310)은 숫자판(108)의 숫자 이미지를 이미지 센서(314)에 맺히게 하기 위한 광메커니즘과, 수광부(314b)에 맺힌 2차원의 상을 전기적인 신호로 변환하기 위한 이미지센서(314)로 구성된다. 그리고 수도 계량기와 같이 계량기가 어두운 곳에 설치될 경우에는 이미지 센싱을 위해 빛을 발생하는 광원(314a)을 포함하는 것이 바람직하다. 이때 이미지센싱을 위한 광선으로서는 가시광 대역의 광선뿐만 아니라 적외선이나 자외선 등 숫자를 판독할 수 있는 다른 대역의 광을 사용할 수도 있다. 그리고 이미지 센서(314)를 이용하여 직접 숫자판을 감지할 경우에는 반사경등과 같은 별도의 광메커니즘이 필요없고, 광메커니즘으로는 프리즘이나 하프미러(312) 등 다양한 광학기구를 사용할 수 있다.

문자판독모듈(320)은 내부에 플래시 메모리와 이이피롬, A/D포트, 입출력포트 등을 포함하는 MCU(322)와 단말기 아이디를 설정하기 위한 ID설정부(324), 외부 메모리(326) 등으로 이루어지며, 이미지 센서(314)로부터 입력된 아날로그 이미지신호를 디지털로 변환한 후 소정의 패턴인식 알고리즘에 따라 숫자판(108)에 표시된 숫자값을 판독하여 ASCII코드로 변환하여 저장한 후 소정의 전송 포맷에 따라 통신모듈(330)로 전송한다.

통신모듈(330)은 디지털 데이터를 고주파 무선신호로 변조하여 집중기(120)로 전송하고 집중기(120)로부터 수신된 무선신호를 복조하여 디지털 데이터를 재생하는 RF IC(332)와, RF IC(332)로부터 IF신호를 받아 무선(RF)신호의 유무를 검출하는 IF 검출기(334)로 구성되어 집중기(120)로부터 무선(RF)신호가 수신되면 이를 검출하여 MCU(322)에 알리고, 문자판독모듈(320)로부터 전달된 디지털 데이터를 변조한 후 고주파 무선(RF) 신호로 변환하여 집중기(120)측으로 송신한다. 예컨대, RF IC(332)로는 Chipcon사의 SmartRF CC400을 사용할 수 있는데, CC400은 송신모드에서 디지털 데이터를 변조하여 고주파 무선신호로 전송하고, 수신모드에서 집중기로부터 수신된 고주파 무선신호를 믹서에서 IF신호로 변환한 후 복조하여 재생된 디지털 데이터를 MCU(322)로 전달한다. IF검출기(334)는 집중기(120)로부터 무선신호가 수신되는 것을 검출하여 MCU(322)에 알리기 위한 것으로, 이러한 기능은 무선 IC(332)에 내장될 수도 있다. 본 발명의 실시예에서 IF검출기(334)로는 TA31136FN을 사용한다.

한편, 본 발명의 실시예에서 문자판독모듈의 MCU(322)는 내부에 128K 바이트의 프로그래머블 플래시 메모리와 4K 바이트의 EEPROM, SRAM등을 내장하고 있고, 다양한 입출력 포트를 제공하는 마이콤이다. 이러한 MCU(322)로는 ATmel사의 ATmega128 등을 사용할 수 있으며, 소비전력을 절감하기 위하여 절전모드를 지원하는 기능이 구비되어 있다.

그리고 본 발명에 따른 자동검침 단말기(110)는 소비전력을 최소화하기 위하여 도 4에 도시된 바와 같이 평상시에는 절전모드로 동작하다가 집중기(120)로부터 무선신호가 검출되면 정상모드로 동작하여 이미지를 센싱한 후 문자를 판독하여 검침 데이터를 자동검침 서버(140)로 전송한다. 즉, 본 발명의 자동검침 단말기(110)는 소비전력을 최소화하는 '슬립(sleep)모드'와, 집중기(120)로부터 무선신호가 수신되는지를 감지하기 위한 '대기(STBY)모드', 모든 모듈이 정상적으로 동작하여 이미지 센싱된 데이터를 판독한 후 검침데이터를 전송하는 '정상모드'로 동작한다.

도 4를 참조하면, 횡축은 시간(t)을 나타내고 종축은 소모전류의 크기(i)를 나타낸다. 그리고 소모전류가 가장 작은 경우가 슬립모드(402)이고, 소모전류가 중간인 경우가 대기모드(404)이며, 소모전류가 가장 큰 경우가 정상모드(406)이다. 슬립모드(402)와 대기모드(404)를 통칭하여 절전모드라 한다. 검침이 이루어지지 않는 평상시에는 슬립모드(402)와 대기모드(404)를 주기적으로(약 2초 주기로) 반복하다가 대기모드(404)에서 집중기(120)로부터 수신신호가 검출되면 정상모드로 동작한다. 즉, 슬립모드(402)에서는 센서모듈(310)이나 무선모듈(330)에 인가되는 전원을 모두 차단(K1, K2 릴레이 오프)하고, 마이콤(322)만 최소 전력모드로 동작하면서 슬립시간을 카운트한다. 따라서 슬립모드(402)에서 소비되는 전류는 약 30㎂ 정도가 되고, 슬립모드(402)에서 MCU(322)가 슬립시간을 카운트하다가 소정의 설정시간(본 발명의 실시예에서는 1.97초)이 되면 대기모드(404)로 전환된다.

대기모드(404)에서는 K2 릴레이를 온시켜 무선모듈(330)에 전원을 공급하여 무선모듈(330)을 동작시키고, 이에 따라 무선모듈(330)은 집중기(120)로부터 무선신호가 수신되는 것을 대기한다. MCU(322)는 대기모드로 동작 후 대기시간을 카운트하다가 소정의 설정시간(본 발명의 실시예에서는 30㎳)이 되도록 집중기(120)로부터 무선신호가 검출되지 않으면 무선모듈(330)에 인가되는 전원을 차단한 후 다시 슬립모드로 동작하면서 슬립시간을 카운트한다. 이와 같이 평상시에는 소정의 정해진 주기(2초)로 슬립모드와 대기모드를 반복하므로 소비전력을 최소화할 수 있다.

만일, 대기모드중에 집중기(120)로부터 무선신호가 수신되면, IF 검출기(334)가 이를 검출하여 MCU(322)에 알리고, MCU(322)는 이에 따라 최소전력모드에서 정상모드로 동작한다.

도 5는 본 발명에 따른 자동검침 단말기의 MCU 동작 순서도이다.

도 5를 참조하면, MCU(322)는 전원이 온되면 전원 온 리셋(Power On Reset)에 의해 자기진단 및 자동검침 단말기의 이상 여부를 확인한 후, 단말기 아이디(ID)를 설정한다(501~503). 단말기 아이디를 설정하는 방법은 이이피롬에 미리 설정할 수도 있으나 딥스위치 등을 이용하여 외부에서 설치자가 설정할 수 있도록 하는 편이 바람직하다. 즉, 마이콤의 내부나 별도의 이이피롬에 설정할 경우에는 대량 생산과정에 부적합하고, 단말기의 교체 등이 불편한 문제점이 있으므로 설치자가 딥스위치를 이용하여 자동검침 단말기(110)를 최초 설치할 경우에 고객정보와 단말기 아이디를 매칭시켜 설정하고, 이를 자동검침 서버(140)에 입력하여 고객정보로서 관리하는 것이 바람직하다.

자기진단 및 단말기 아이디(ID) 설정이 완료되면 슬립모드로 동작한다(504). 슬립모드는 앞서 설명한 바와 같이 소비전력을 최소로 하기 위하여 MCU(322)의 최소 기능(예컨대, 타이머 카운트 기능)만 동작하도록 하는 것이다. 슬립모드로 동작하면서 시간을 카운트하여 소정의 설정시간(예컨대, 1.97초)이 되면 인터럽트가 발생되어 대기모드로 동작한다(505~507). 대기모드에서는 집중기로부터 RF 검출신호가 수신되는 것을 감지하기 위한 기능 정도만 동작하면 된다. 그리고 집중기(120)로부터 RF검출신호가 수신되는 것을 감지하기 위한 방법으로는 무선신호가 수신되는 것을 검출하는 방법(무선신호의 유/무)과, 무선신호를 복조한 후 수신된 명령을 디코딩하여 웨이크업 명령이면 웨이크업하는 방법 등이 있다. 본 발명의 실시예에서는 무선모듈의 IF 검출기(334)에 의해 일차로 무선신호가 감지되면, MCU(322)가 웨이크업되어 무선모듈의 RF IC(332)를 통해 수신된 데이터를 디코딩하여 웨이크업 명령이면 정상모드로 동작하도록 되어 있다.

다시 도 5를 참조하면, 대기모드로 동작하면서 대기시간을 카운트하고, 집중기로부터 신호가 수신되지 않고 소정의 설정시간(예컨대, 30㎳)이 되지 않으면 대기모드로 계속 동작하면서 시간을 카운트하다가 소정의 설정시간(30㎳)이 되면 다시 슬립모드로 동작한다(507~510).

대기모드에서 무선모듈(330)로부터 RF검출신호가 수신되면, 정상모드로 동작한다(511). 정상모드에서 무선모듈(330)은 집중기(120)로부터 수신된 무선신호를 복조하여 디지털 데이터를 MCU(322)로 전송하고, MCU(322)는 수신된 데이터를 디코딩하여 명령을 해독할 수 있다(512).

만일, 수신된 명령이 '웨이크업' 명령이면, 웨이크업한 후 자동검침 단말기(110)가 각 모듈의 동작상태를 체크하여 검침동작을 위한 준비를 하고, 검침준비가 완료되면 어크(ACK)신호를 발생하여 무선모듈(330)을 통해 집중기(120)로 전송한다(513~515). 집중기(120)는 어크(ACK)신호가 수신되면 해당 자동검침 단말기(110)가 검침할 준비가 된 것으로 판단하여 자동검침 서버(140)로부터 전달된 검침명령을 전송한다.

집중기(120)로부터 수신된 무선신호는 무선모듈(330)에서 복조된 후 문자판독모듈(320)로 전달되고, 문자판독모듈의 MCU(322)는 무선모듈(330)을 통해 수신된 데이터를 디코딩하여 '검침명령'이면 이미지센서(314)를 구동하여 숫자판(108)의 숫자 이미지신호를 입력받는다. 입력된 아날로그 이미지신호는 디지털로 변환된 후 소정의 패턴인식 알고리즘에 따라 판독되어 전송하기 용이한 ASCII코드로 표현된다. 그리고 ASCII코드로 표현된 검침 데이터를 소정의 통신 프로토콜에 따라 패킷화하여 무선모듈(330)로 전송하고, 무선모듈(330)은 이를 고주파 무선신호로 변조하여 집중기(120)로 전송한다(516~520).

집중기(120)는 수신된 검침 데이터를 검사한 후 정상이면 어크(ACK)명령 혹은 슬립(Sleep)명령을 전송하고, 자동검침 단말기의 MCU(322)는 무선모듈(330)을통해 어크(ACK)명령 혹은 슬립(Sleep)명령이 수신되면 정상적으로 검침이 완료된 것으로 판단하여 다시 슬립모드로 전환한다(521,522).

제2 실시예(무선방식 분리형)

도 6은 도 1에 도시된 자동검침 단말기의 제2 실시예로서, 이 자동검침 단말기(110)는 센서모듈(310), 문자판독모듈(620), 통신모듈(630), 전원(640)으로 이루어지는데, 통신모듈(630)이 센서모듈(310) 및 문자판독모듈(620)로 이루어진 본체와 떨어져 설치되는 '분리형'으로서, 집중기(120)와는 '무선방식'으로 통신하는 경우이다. 즉, 분리형의 경우에는 계량기가 지하 등과 같이 무선통신이 곤란한 곳에 설치된 경우에 주로 사용되는데, 센서모듈(310)과 문자판독모듈(620)은 지하에 위치한 계량기에 부착하고, 통신모듈(630)은 본체와 분리하여 무선 통신이 용이한 지상건물의 외부에 설치한 것이다. 이때 센서모듈(310)과 문자판독모듈(620)은 하나의 케이스로 형성되어 기구적인 수단에 의해 계량기(102)에 부착되고, 배터리를 전원(640)으로 사용한다. 배터리(BAT)는 배터리 케이스를 이용하여 자동검침 단말기에 장착되며 교체하기 용이한 구조로 되어 있다. 그리고 본 발명의 실시예에서 분리형은 문자판독모듈(620)과 통신모듈(630) 사이에 RS232C방식으로 인터페이스하나 다른 방식들도 가능하다.

도 6을 참조하면, 센서모듈(310)은 제 1 실시예와 동일하므로 더 이상의 설명은 생략한다. 문자판독모듈(620)은 떨어져 있는 통신모듈(630)과 유선으로 통신하기 위한 통신 드라이버(628)를 더 포함하고 있고, MCU(622)와 통신드라이버(628) 사이에 인터페이스를 위해 컨버터(627)가 설치되어 있다. 그리고 통신모듈(630)은 무선 IC(634)와 문자판독모듈(620)과 통신하기 위하여 통신 드라이버(632)를 구비하고 있다. 통신모듈(630)은 단말기 본체와 분리되어 있으므로 별도의 외부전원을 사용하는 것이 바람직하고, 이 경우 통신모듈(630)의 외부전원으로서 상용 교류 전원이나 배터리 등을 사용할 수 있다. 그리고 이와 같은 분리형의 경우에는 문자판독모듈(620)이나 센서모듈(310)의 전원도 별도의 배터리(640)를 사용하는 것보다 통신모듈(630)을 통해 공급하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 통신모듈(630)이 도 4에 도시된 절전기능을 수행하여 평상시에는 본체의 전원을 오프한 후 필요시에만 본체에 전원을 공급한다. 즉, 일체형의 경우에는 외부에서 전원을 공급하기 위해서는 별도의 전기배선이 요구되므로 가능한 배터리(640)를 사용하도록 하였으나 분리형의 경우에는 본체와 통신모듈 사이에 어차피 배선(650)이 요구되므로 전원선로를 부가하여 본체도 외부에서 전원을 공급하도록 하는 편이 바람직하다.

제3 실시예(유선방식)

도 7는 도 1에 도시된 자동검침 단말기의 제3 실시예로서 모뎀칩을 사용하는 경우를 도시한 개략도이고, 도 8은 도 7에 도시된 자동검침 단말기의 제3 실시예에서 외장 모뎀을 사용하는 경우를 도시한 개략도이다.

도 7 및 도 8을 참조하면, 자동검침 단말기(110)는 센서모듈(310), 문자판독모듈(720,820), 모뎀(730,830), 전원(740,840)으로 이루어져 집중기(120)와는 '유선방식'으로 통신하는 경우이다. 이때 모뎀은 내장형과 외장형이 가능한데, 외장형일 경우에는 외부 모뎀(830)과 접속하기 위하여 문자판독모듈(820)에 컨버터(827)와 RS232C 드라이버(828)를 부가할 필요가 있다.

즉, 내장형의 경우에는 도 7에 도시된 바와 같이, 센서모듈(310)과 문자판독모듈(720), 모뎀칩(730)이 일체로 형성되어 기구적인 수단에 의해 계량기(102)에 부착된다. 그리고 전원으로는 상용전원을 이용한 직류 어답터 등을 이용할 수도 있으나 설치의 편의상 배터리를 사용하는 것이 바람직하고, 배터리는 배터리 케이스를 이용하여 단말기에 장착되며 교체하기 용이한 구조로 되어 있다. 외장형의 경우에는 도 8에 도시된 바와 같이, 센서모듈(310)과 문자판독모듈(820), RS232C 드라이버(828) 등으로 이루어진 본체부분과 분리되어 모뎀(830)이 외부에 설치되는데, 외장 모뎀(830)의 경우에는 외부의 전원을 이용하도록 하는 것이 바람직하다.

도 7 및 8을 참조하면, 센서모듈(310)과 문자판독모듈(720,820)의 동작은 제 1 실시예와 유사하므로 더 이상의 반복을 피하기 위하여 자세한 설명을 생략한다. 다만, 자동검침 단말기(110)와 집중기(120) 사이에 RS232C 방식이나 RS422방식 등을 사용할 경우에는 자동검침 단말기에 MAX3223 등과 같은 RS232 방식의 드라이버나 422 방식의 드라이버를 부가하여 연결할 수 있는데, RS232C방식이나 422방식 등은 통신거리에 한계가 있으므로 실제에 있어서는 모뎀(830)을 연결하여 집중기(120)와 자동검침 단말기(110) 간에 모뎀으로 통신한다.

즉, 외장형 모뎀(830)을 사용할 경우에는 본체와 인터페이스를 위해서는 RS232C 드라이버가 필요하고, 이를 위해 MCU(322)에는 컨버터(827)와 RS232 드라이버(828)가 연결된다.

또한, 모뎀을 사용할 경우에는 모뎀의 웨이크업 기능을 이용할 수 있다. 즉, 모뎀칩에는 신호가 수신될 경우에 웨이크업하기 위한 웨이크업신호를 발생하는데, 이 신호를 포토 카플러를 이용하여 문자판독모듈의 MCU(822)에 전달하면, MCU(822)는 이 신호에 의해 웨이크업될 수 있도록 구성할 수 있다. 그리고 외장 모뎀의 경우 외장 모뎀을 동작시키기 위하여 별도의 전원을 사용하는 것이 바람직하고, 이 경우 무선방식의 분리형에서와 같이 외부전원을 본체에도 공급하는 것이 바람직하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 기존의 계량기를 변경하지 않고 그 위에 장착하여 계량값을 자동 및 수동검침할 수 있고, 절전모드 동작을 통해 배터리의 소모 전력을 최소화하여 배터리 교체에 따른 유지보수 비용을 절감할 수 있으며, 계량값을 이미지로 촬상한 후 패턴인식을 통해 수치를 인식하여 계량값에 대한 코드를 전송하므로 이미지 데이터를 그대로 전송하는 것에 비해 전송 데이터량을 대폭 줄일 수 있어 통신이 용이한 잇점이 있다. 또한, 집중기를 이용하여 통신에 요구되는 선로를 줄임으로써 통신비용을 절감할 수 있다.

Claims

계량기에 부착되어 검침 데이터를 전송하기 위한 자동검침 단말기와, 상기 자동검침 단말기에 검침을 지시하고 상기 자동검침 단말기로부터 전달된 검침 데이터를 처리하여 과금하기 위한 자동검침 서버로 이루어진 원격검침시스템에 있어서,

상기 자동검침 단말기가,

계량기의 숫자판에 표시되는 계량값의 이미지신호를 감지하기 위한 이미지센서모듈;

상기 이미지센서모듈로부터 전달된 이미지신호를 패턴인식하여 계량값에 대한 숫자코드를 발생하여 소정 포맷으로 출력하는 문자인식모듈;

상기 문자인식모듈로부터 전달된 디지털 데이터를 상기 자동검침 서버측으로 전송하기 위한 통신모듈로 이루어지고,

상기 문자인식모듈은 단말기 아이디를 설정하기 위한 아이디 설정수단과, 절전모드로 동작하다가 상기 자동검침 서버로부터 통신신호가 수신되면 웨이크업되어 수신 데이터를 디코딩하고, 검침명령이 수신되면 상기 이미지센서모듈을 작동시켜 계량값에 대한 이미지신호를 수신하고 소정의 알고리즘에 따라 패턴인식하여 계량값에 대한 코드를 생성하여 상기 단말기 아이디와 함께 패킷을 형성하여 상기 통신모듈로 전송하는 마이콤으로 이루어진 것을 특징으로 하는 원격검침시스템.
제1항에 있어서, 상기 마이콤은 소비전력을 최소로 하는 슬립모드와, 상기자동검침 서버로부터 수신되는 웨이크업신호를 감지하기 위한 대기모드, 상기 자동검침 서버로부터 웨이크업신호가 수신되면 정상으로 동작하는 정상모드로 구분하여 상기 자동검침 단말기의 동작을 제어하고, 평상시에는 슬립모드와 대기모드를 주기적으로 반복하다가 대기모드에서 웨이크업신호가 검출되면 검침을 위한 정상모드로 동작하게 하는 것을 특징으로 하는 원격검침시스템.
제2항에 있어서, 상기 슬립모드의 기간이 상기 대기모드의 기간보다 길고, 반복 주기는 약 2초인 것을 특징으로 하는 원격검침시스템.
제1항에 있어서, 상기 통신모듈은, 상기 문자판독모듈로부터 전달된 디지털 데이터를 고주파 무선신호로 변조하여 서버측으로 전송하고, 서버측으로부터 수신된 무선신호를 복조하여 재생된 디지털 데이터를 상기 문자판독모듈로 전송하는 무선모듈인 것을 특징으로 하는 원격검침시스템.
제4항에 있어서, 상기 무선모듈은 디지털 데이터를 고주파 무선신호로 변조하여 서버측으로 전송하고 서버측으로부터 수신된 무선신호를 복조하여 디지털 데이터를 재생하는 RF IC와, 상기 RF IC로부터 IF신호를 받아 무선(RF)신호의 유무를 검출하는 IF 검출기로 이루어진 것을 특징으로 하는 원격검침시스템.
제4항에 있어서, 상기 무선모듈은 상기 계량기에 부착되는 센서모듈 및 문자판독모듈과 분리되어 설치되며, 상기 문자판독모듈과 무선모듈 사이에는 통신 드라이버를 통해 유선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 원격검침시스템.
제1항에 있어서, 상기 통신모듈은, 상기 문자판독모듈로부터 전달된 디지털 데이터를 유선방식으로 전송하기 위한 모뎀인 것을 특징으로 하는 원격검침시스템.
계량기에 부착되어 검침 데이터를 전송하기 위한 자동검침 단말기와, 상기 자동검침 단말기에 검침을 지시하고 상기 자동검침 단말기로부터 전달된 검침 데이터를 처리하여 과금하기 위한 자동검침 서버로 이루어진 원격검침시스템에 있어서,

상기 서버로부터 검침명령이 전달되면 관할하는 자동검침 단말기들을 웨이크업시킨 후 검침데이터를 요구하고, 상기 자동검침 단말기들로부터 수집된 검침 데이터를 소정 포맷으로 패킷화하여 상기 자동검침 서버로 전달하는 집중기를 더 구비한 것을 특징으로 하는 원격검침 시스템.