KR20040063858A

KR20040063858A - 이동통신망을 이용한 해양관측소 및 그 운영방법

Info

Publication number: KR20040063858A
Application number: KR1020040041935A
Authority: KR
Inventors: 박종수
Original assignee: 주식회사 오션이엔지; 박종수
Priority date: 2004-06-08
Filing date: 2004-06-08
Publication date: 2004-07-14
Also published as: KR100561248B1

Abstract

본 발명은 염분이나 전기전도도 등 해수의 물리·화학량 관측이나 해양기상 관측을 위한 해양관측소에 관한 것으로, 상용 이동통신망을 통하여 관측자료의 송신과 관측소의 제어를 수행함으로써, 별도의 통신체계를 구축하지 않고도 해양관측소의 효과적인 운영이 가능하도록 한 것이다.

본 발명을 통하여 무선통신 해양관측소의 제어 및 관측자료수집 전반에 있어서 운영효율을 제고할 수 있을 뿐 아니라, 독자적인 통신체계 구축이 불필요하므로 설치 및 유지관리 비용을 절감할 수 있고, 통신상 보안 또한 확보하는 효과를 얻을 수 있다.

Description

이동통신망을 이용한 해양관측소 및 그 운영방법{OCEANOGRAPHIC OBSERVATION STATION USING MOBILE COMMUNICATION NETWORK AND ITS OPERATION METHOD}

해양관측소란 해수의 물리·화학적 특성은 물론 해류, 파랑(波浪) 등의 해양물리학적 현상, 해저지질, 해양기상 및 해양생물의 관측을 수행하는 시설로서, 시료채집이나 수감부(受感部)에 의한 현장측정 등의 다양한 관측방식과 관측탑이나계류부표(繫留浮標), 표류부표(漂流浮標) 등의 다양한 설치형태를 가진다.

해양관측소는 해양이라는 설치위치상의 특성으로 인하여, 유인화(有人化)가 어려울 뿐 아니라, 설치는 물론 관측자료의 수집이나 관측기기의 제어 또한 어려운 문제점이 있으며, 따라서 자체기록장치에 자동으로 관측자료를 수록하고 정기적으로 이를 회수하거나 무선통신에 의하여 운영되는 방식이 일반적으로 사용되고 있다.

이와 같은 무인 해양관측소에 있어서 무선통신을 이용하여 관측망을 구성한 예로서, 도 1과 같이 구성된 공개특허 제1997-59981호를 들 수 있으며, 동 기술을 통하여 원격지에서의 관측자료 수집이 용이해졌다고 할 수 있다.

그러나, 이러한 종래의 무선 해양관측소는 그 운영을 위한 별도의 통신체계, 즉 해양관측소 전용의 송신기기, 통신주파수 대역, 기지국, 중계소 및 최종수신시스템 등을 필히 설치 운영하여야 할 뿐 아니라, 개별 해양관측소의 호출 및 제어가 불가능한 문제점이 있었다.

또한, 해양관측소의 위치와 정확한 측정시각을 파악할 수 없어, 표류부표의 경우 적용이 매우 어려울 뿐 아니라, 관측탑이나 계류부표의 경우에 있어서도 망실될 경우 회수가 불가능한 문제점이 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 감안하여 창안한 것으로, 상용 이동통신망을 통하여 관측자료의 송신과 관측소의 제어를 수행함으로써, 별도의 통신체계를 구축하지 않고도 해양관측소의 효과적인 운영이 가능하도록 한 것이다.

또한, 해양관측소에 GPS(Global Positioning System)수신부를 설치하여 정확한 관측위치와 시각을 파악할 수 있도록 하였다.

도 1은 종래의 무선 해양관측 시스템 구성도.

도 2는 본 발명의 해양관측소 구성 모식도.

도 3은 본 발명 해양관측소의 일 실시예 사시도.

도 4는 본 발명의 운영방법 개념도.

도 5는 본 발명 제어방법의 일 실시예 개념도.

도 6은 본 발명을 통한 해양관측 흐름도.

도 7은 본 발명 해양관측소의 제어 흐름도.

도 8은 본 발명의 관측데이터 및 제어데이터 일실시예 설명도.

<도면의 주요부분에 대한 부호설명>

100 : 해양관측소

110 : 콘트롤박스(Control Box)

111 : 신호처리부

112 : 중앙처리장치

113 : 기억장치

114 : 충·방전제어기

115 : GPS수신부

116 : 통신모듈

121 : 태양전지

122 : 축전지

131 : GPS수신안테나

132 : 통신안테나

140 : 수감부(受感部)

200 : 인터넷

210 : 통신서버

220 : 이동통신기지국

300 : 관리자컴퓨터

400 : GPS위성

310 : 데이터베이스

S11 : GPS구동단계

S12 : 설정시각판단단계

S13 : 수감부구동단계

S14 : 검출데이터저장단계

S15 : 통신모듈구동단계

S16 : 관측데이터송신단계

S17 : 관측데이터수신단계

S18 : 관측데이터전송단계

S19 : 관측데이터저장단계

S21 : 제어데이터전송단계

S22 : 제어데이터송신단계

S23 : 제어데이터수신단계

S24 : 제어데이터검증단계

S25 : 제어데이터저장단계

본 발명의 상세한 구성 및 수행절차를 첨부된 도면을 통하여 설명하면 다음과 같다.

우선 본 발명의 해양관측소(100)는 도 2에서와 같이 태양전지(121), 축전지(122), 수감부(140) 및 이들과 연결된 콘트롤박스(110) 등으로 구성되며, 도 3은 본 발명이 해양관측용 부이(buoy)에 적용된 실시예로서, 이와같은 해양관측소(100) 다수가 관측망을 구성하여 해양관측을 수행하게 된다.

본 발명의 콘트롤박스(110)에는 태양전지(121) 및 축전지(122)와 연결되어 이들로부터 인가된 전류의 충전 및 방전을 제어하는 충·방전제어기(114)와, 이 충·방전제어기(114)와 연결되어 전원을 공급받는 신호처리부(111), GPS수신부(115) 및 셀(Cell)방식의 상용이동통신을 지원하는 통신모듈(116)이 내장된다.

본 발명의 운용에 필요한 전원은 태양전지(121)를 통하여 독립적으로 공급되는데, 일조량이 풍부할 때에는 태양전지(121)로부터 발생되는 전류가 충·방전제어기(114)를 거쳐 직접 관측 및 통신기기의 전원으로 사용되고 잉여량은 축전지(122)에 충전되며, 야간이나 우천시와 같이 일조량이 부족할 때에는 축전지(122)가 전원으로 사용된다.

GPS수신부(115)는 도 2, 도 4 및 도 5에서와 같이, GPS수신안테나(131)를 통해 GPS위성(400)으로부터 GPS신호를 수신하여 해양관측소(100)의 현재 위치와 시각을 검출하는데, 이론적으로는 3개의 위성신호를 포착하면 평면좌표를 구성할 수 있지만, 측정의 정확성 확보를 위하여 최소 4개이상의 위성신호를 포착하여 평면좌표를 산출하는 것이 바람직하며, GPS신호에는 시각(時刻)정보가 포함되어 있으므로, 본 발명에서는 콘트롤박스(110)에 표준클럭발생기 등 별도의 시간검출수단을 구성하지 않아도 시각정보를 포함한 관측데이터를 구성할 수 있게 된다.

통신안테나(132)와 연결된 통신모듈(116)은 셀(Cell)방식의 상용이동통신을 지원하는 송·수신장치로서, 이동통신 단말기와 동일한 발착신방식을 취하며, 대표적인 예로서 CDMA(Code Division Multiple Access)단말기를 들 수 있다.

수감부(受感部)(140)는 해수의 물리·화학적 특성을 감지하는 각종 센서(Sensor)로 구성되어 관측결과를 전기신호화하게 되며, 소요 관측항목에 따라 농도센서, 수온센서 등 다양한 센서가 조합되어 구성되고, 필요에 따라 D/A변환부가 내장되어 센서에서 발생된 아날로그 신호를 디지털 신호화하여 전송하게 된다.

이러한 GPS수신부(115), 통신모듈(116) 및 수감부(140)는 모두 신호처리부(111)의 중앙처리장치(112)에 의하여 제어되며, 중앙처리장치(112)에는 기억소자로 구성된 기억장치(113)가 연결되어, 중앙처리장치(112)의 제어에 따라 관측치를 비롯한 각종 데이터를 저장하게 된다.

도 4 및 도 5는 본 발명의 해양관측소(100) 운영방법을 나타낸 개념도로서, 동 도면을 통하여 알 수 있는 바와 같이, 관측망을 구성하는 해양관측소(100)의 관측자료 송신 및 해양관측소(100)의 제어가 이동통신망을 통하여 이루어지게 되고, 관리자는 인터넷(200)을 통하여 관측자료를 수집하게 되며, 도 6 및 도 7은 각각 본 발명을 통한 해양관측 흐름도 및 해양관측소(100)의 제어 흐름도로서, 각 수행과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.

관측자료의 수집과정에 있어서, 우선 중앙처리장치(112)가 GPS수신부(115)를 스캔하여 해양관측소(100)의 현재 위치와 시각을 검출하게 되는데, 위치는 경위도좌표로 대표되는 평면좌표와 고도값 등으로 구성되며, GPS신호에 포함된 시각정보를 통하여 현재시각을 산출한 후 기억장치(113)에 저장된 계획관측시각인 설정시각과 이를 비교하여 설정시각의 도래여부를 판단하게 된다.

설정시각이 도래하였다면 중앙처리장치(112)가 수감부(140)를 스캔하여 측정치를 검출하고, 이 측정치와 전술한 시각데이터 및 위치데이터를 비롯한 모든 검출데이터를 기억장치(113)에 일단 저장하게 된다.

검출데이터의 저장이 완료되면 중앙처리장치(112)가 측정치와 시각데이터를 포함하는 관측데이터를 기억장치(113)로부터 인출하여 통신모듈(116)에 입력하게 되는데, 기억장치(113)에 저장된 검출데이터는 기억장치(113)의 기억용량을 초과하거나 중앙처리장치(112)의 삭제명령이 없으면 저장상태를 유지하게 된다.

통신모듈(116)은 관측데이터가 입력되면 이를 송신하게 되는데, 송신되는 관측데이터의 일 실시예로서 도 8의 하단부와 같은 문자열을 들 수 있으며, 이러한 관측데이터의 문자열은 이동통신의 상용서비스인 SMS(Short Message Service:단문메시지서비스)를 이용할 수 도 있다.

관측데이터의 송신에 있어서 SMS를 이용하게되면, 별도의 통신규약(Protocol)을 수립하거나 전용 인코더(Encoder) 및 디코더(Decoder)등의 별도의 하드웨어나 소프트웨어를 탑재할 필요가 없어, 설치 및 유지관리의 편리성은 물론 경제성에 있어서도 매우 유리하다.

발신된 관측데이터는 이동통신기지국(220)을 통하여 해당 이동통신사의 통신서버(210)에 도달하게 되며, 통신서버(210)에 도달된 관측데이터는 인터넷(200)을 통하여 관리자컴퓨터(300)로 전송된다.

인터넷(200)을 이용한 통신서버(210)와 관리자컴퓨터(300)간의 통신은 E-mail이나, E-maiㅣ계정을 이용한 메신저방식, 관리자컴퓨터(300)의 IP주소를 이용한 P2P방식 또는 인터넷(200) 상에 구현된 웹페이지를 통한 업로드 및 다운로드 방식등 다양한 방식을 취할 수 있으나, 이는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 당업자라면 용이하게 선택적용할 수 있는 사항이므로 이에 대한 청구범위의 구체적인 한정은 하지 않는다.

관측데이터를 전송받은 관리자컴퓨터(300)는 이를 데이터베이스(310)에 저장하게 되고, 이로써 해양관측자료의 수집이 완료되게 된다.

해양관측소(100)의 원격제어는 전술한 관측자료 수집과정의 역방향으로 수행된다고 할 수 있으나, 관리자외의 임의제어를 방지하기 위하여 제어데이터의 유효성을 검증하는 단계가 필요하며, 이를 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 7에서와 같이, 우선 관리자컴퓨터(300)가 인터넷(200)을 통하여 통신서버(210)로 호출암호를 포함하는 제어데이터를 전송하게 되고, 전송되는 제어데이터의 일 실시예로서 도 8의 상단부와 같은 문자열을 들 수 있으며, 이러한 관측데이터 문자열의 송신에 있어서 SMS를 이용하게되면, 전술한 바와 같이 설치 및 유지관리의 편리성은 물론 경제성에 있어서도 매우 유리하다.

도 7의 상단부에서와 같이, 전송되는 제어데이터에는 매번 호출암호가 포함되게 되며, 해양관측소(100)의 중앙처리장치(112)는 기억장치(113)에 저장된 호출암호와 제어데이터를 통하여 입력된 호출암호를 비교하여 일치할 경우 제어데이터를 채택하고, 일치하지 않을 경우 제어데이터를 기각함으로써 관리자 외의 임의제어를 방지하게 된다.

채택된 제어데이터는 중앙처리장치(112)에 의하여 기억장치(113)에 저장되며, 수록된 제어명령어에 따라 각 측정기기의 초기치를 재설정하거나 파라메터(Parameter)를 조정하게 된다.

결국 본 발명의 기술요지는 무선통신으로 관측자료를 송신하는 해양관측소에 있어서, 태양전지(121)와 축전지(122) 및 수감부(140)가 연결된 콘트롤박스(110)가 설치되고, 콘트롤박스(110)에는 태양전지(121) 및 축전지(122)와 연결되어 이들로부터 인가된 전류의 충전 및 방전을 제어하는 충·방전제어기(114)와, 이 충·방전제어기(114)와 연결되어 전원을 공급받는 신호처리부(111), GPS수신부(115) 및 셀(Cell)방식의 상용이동통신을 지원하는 통신모듈(116)이 내장되며, 상기 신호처리부(111)에는 GPS수신부(115), 통신모듈(116) 및 수감부(140)와 연결되어 이들의 데이터 입출력을 제어하는 중앙처리장치(112)와 이 중앙처리장치(112)와 연결된 기억장치(113)가 구비되고, 상기 GPS수신부(115) 및 통신모듈(116)에는 각각 GPS수신안테나(131) 및 통신안테나(132)가 설치되어 GPS데이터의 수신 및 관측데이터와 제어데이터의 송, 수신이 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 해양관측소(100) 이며, 그 운영방법에 있어서, 중앙처리장치(112)가 GPS수신부(115)를 스캔하여 위치데이터와 시각데이터를 검출하는 GPS구동단계(S11)와, 중앙처리장치(112)가 기억장치(113)를 조회하여 설정시각과 시각데이터를 비교하는 설정시각판단단계(S12)와, 중앙처리장치(112)가 수감부(140)를 스캔하여 측정치를 검출하는 수감부구동단계(S13)와, 중앙처리장치(112)가 측정치와 시각데이터를 포함하는 검출데이터를 기억장치(113)에 저장하는 검출데이터저장단계(S14)와, 중앙처리장치(112)가 측정치와 시각데이터를 포함하는 관측데이터를 통신모듈(116)에 입력하는 통신모듈구동단계(S15)와, 통신모듈(116)이 관측데이터를 송신하는 관측데이터송신단계(S16)와, 통신서버(210)가 이동통신기지국(220)을 통하여 관측데이터를 수신하는 관측데이터수신단계(S17)와, 통신서버(210)가 인터넷(200)을 통하여 관리자컴퓨터(300)로 관측데이터를 전송하는 관측데이터전송단계(S18)와, 관리자컴퓨터(300)가 데이터베이스(310)에 관측데이터를 저장하는 관측데이터저장단계(S19)로 이루어지는 것을 특징으로하는 이동통신망을 이용한 해양관측소의 운영방법, 그리고 상기 해양관측소(100) 운영방법에 있어서, 관리자컴퓨터(300)가 인터넷(200)을 통하여 통신서버(210)로 호출암호를 포함하는 제어데이터를 전송하는 제어데이터전송단계(S21)와, 통신서버(210)가 이동통신기지국(220)을 통하여 제어데이터를 송신하는 제어데이터송신단계(S22)와, 통신모듈(116)이 제어데이터를 수신하고 이를 중앙처리장치(112)에 입력하는 제어데이터수신단계(S23)와, 중앙처리장치(112)가 기억장치(113)를 조회하여 호출암호를 비교함으로써 제어데이터의 유효성을 검증하는 제어데이터검증단계(S24)와, 중앙처리장치(112)가 제어데이터를 기억장치(113)에 저장하는 제어데이터저장단계(S25)로 이루어지는 것을 특징으로하는 이동통신망을 이용한 해양관측소의 운영방법이다.

본 발명을 통하여 무선통신 해양관측소의 제어 및 관측자료수집 전반에 있어서 운영효율을 제고할 수 있을 뿐 아니라, 독자적인 통신체계 구축이 불필요하므로 설치 및 유지관리 비용을 절감할 수 있고, 통신상 보안의 확보와 정확한 관측위치 및 시각의 파악은 물론, 해양관측소 위치의 실시간 추적을 통하여 해양관측소의 망실을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.

Claims

무선통신으로 관측자료를 송신하는 해양관측소에 있어서,

태양전지(121)와 축전지(122) 및 수감부(140)가 연결된 콘트롤박스(110)가 설치되고;

콘트롤박스(110)에는 태양전지(121) 및 축전지(122)와 연결되어 이들로부터 인가된 전류의 충전 및 방전을 제어하는 충·방전제어기(114)와, 이 충·방전제어기(114)와 연결되어 전원을 공급받는 신호처리부(111), GPS수신부(115) 및 셀(Cell)방식의 상용이동통신을 지원하는 통신모듈(116)이 내장되며;

상기 신호처리부(111)에는 GPS수신부(115), 통신모듈(116) 및 수감부(140)와 연결되어 이들의 데이터 입출력을 제어하는 중앙처리장치(112)와 이 중앙처리장치(112)와 연결된 기억장치(113)가 구비되고;

상기 GPS수신부(115) 및 통신모듈(116)에는 각각 GPS수신안테나(131) 및 통신안테나(132)가 설치되어 GPS데이터의 수신 및 관측데이터와 제어데이터의 송, 수신이 이루어짐을 특징으로 하는 이동통신망을 이용한 해양관측소(100).
제1항의 해양관측소(100) 운영방법에 있어서,

중앙처리장치(112)가 GPS수신부(115)를 스캔하여 위치데이터와 시각데이터를 검출하는 GPS구동단계(S11)와;

중앙처리장치(112)가 기억장치(113)를 조회하여 설정시각과 시각데이터를 비교하는 설정시각판단단계(S12)와;

중앙처리장치(112)가 수감부(140)를 스캔하여 측정치를 검출하는 수감부구동단계(S13)와;

중앙처리장치(112)가 측정치와 시각데이터를 포함하는 검출데이터를 기억장치(113)에 저장하는 검출데이터저장단계(S14)와;

중앙처리장치(112)가 측정치와 시각데이터를 포함하는 관측데이터를 통신모듈(116)에 입력하는 통신모듈구동단계(S15)와;

통신모듈(116)이 관측데이터를 송신하는 관측데이터송신단계(S16)와;

통신서버(210)가 이동통신기지국(220)을 통하여 관측데이터를 수신하는 관측데이터수신단계(S17)와;

통신서버(210)가 인터넷(200)을 통하여 관리자컴퓨터(300)로 관측데이터를 전송하는 관측데이터전송단계(S18)와;

관리자컴퓨터(300)가 데이터베이스(310)에 관측데이터를 저장하는 관측데이터저장단계(S19)로 이루어지는 것을 특징으로하는 이동통신망을 이용한 해양관측소의 운영방법.
제1항의 해양관측소(100) 운영방법에 있어서,

관리자컴퓨터(300)가 인터넷(200)을 통하여 통신서버(210)로 호출암호를 포함하는 제어데이터를 전송하는 제어데이터전송단계(S21)와;

통신서버(210)가 이동통신기지국(220)을 통하여 제어데이터를 송신하는 제어데이터송신단계(S22)와;

통신모듈(116)이 제어데이터를 수신하고 이를 중앙처리장치(112)에 입력하는 제어데이터수신단계(S23)와;

중앙처리장치(112)가 기억장치(113)를 조회하여 호출암호를 비교함으로써 제어데이터의 유효성을 검증하는 제어데이터검증단계(S24)와;

중앙처리장치(112)가 제어데이터를 기억장치(113)에 저장하는 제어데이터저장단계(S25)로 이루어지는 것을 특징으로하는 이동통신망을 이용한 해양관측소의 운영방법.