KR20060097474A

KR20060097474A - 센서장치

Info

Publication number: KR20060097474A
Application number: KR1020050019819A
Authority: KR
Inventors: 권황섭; 전하석
Original assignee: 주식회사 케이디 넷; 권황섭
Priority date: 2005-03-09
Filing date: 2005-03-09
Publication date: 2006-09-14

Abstract

센서부와 무선통신 모듈을 규격화한 센서장치를 개시한다.

즉, 본 발명은 소정 개수를 갖는 핀과, 이 핀에 접속 가능한 커넥터를 포함한다. 핀은 센서부에 구성되고 커넥터는 무선통신 모듈에 구성되거나 혹은 그 반대일 수도 있다. 센서부는 센서에 의해 감지된 신호를 기 설정된 표준화데이터(IEEE 1541.x)로 변환하여 무선통신 모듈에 전송하고, 무선통신 모듈을 기 정의된 무선통신 방식으로 상기 표준화데이터를 송출한다.

센서장치, 표준화데이터, IEEE 1541.x, 무선통신 모듈, 표준화, 규격

Description

센서장치{Sensor apparatus}

도 1은 본 발명에 적용된 센서장치를 이용한 감지시스템을 설명하기 위한 시스템 개념도이고,

도 2는 도 1에 도시된 센서장치의 개략적 내부블록도이며,

도 3은 도 2에 도시된 센서부와 무선통신 모듈의 규격화된 구성도를 개략적으로 도시한 도면이다.

＜도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명＞

100: 센서장치 110: 센서부

111: 센서 112: 아날로그/디지털 변환기

113: 제어부 114: 배터리

115: 웨이크 업 회로 120: 무선통신 모듈

121: 센서 인터페이스부 122: 안테나

123: RF 변/복조부

본 발명은 센서장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 분야에서 사용되는 센서와 무선통신 모듈을 하나의 규격으로 통합하고, 무선통신 모듈과 규정된 통신방식을 통해 상호 데이터를 전달하며, 무선통신 모듈은 무선통신 규약에 의해 데이터를 송/수신하여 원격지의 통합 관리센터에 통지하도록 함으로써, 다양한 기능의 센서에 대해서도 무선통신 모듈을 용이하게 적용할 수 있도록 한 센서장치에 관한 것이다.

일상생활을 영위하면서 인간은 예고 없는 각종 재난재해로부터 위협받고 있다. 산업화가 급속도로 발전하면서 인구의 증가, 부실 공사 및 관리부족 등의 이유로 인해서 예측할 수 있고 예방 가능한 사고들이 빈번하게 발생하고 있다. 더욱이 시설의 노후화에 의해 발생한 가스 폭발사고, 건물 및 교량의 붕괴사고 등은 조금의 관심과 노력으로 미리 예방할 수 있는 인재임이 자명하다. 따라서 최근에는 교량, 빌딩, 지하 매설물의 안정도를 측정하는 센서시스템과, 가스 및 화재 등을 감지하는 센서시스템 등과 같이, 각각의 분야에서 인재를 예방할 수 있는 센서시스템이 개발되고 있고, 이러한 센서시스템에 의해 실시간으로 재해발생을 예방하는데 많은 노력을 기울이고 있다.

그런데, 이와 같은 종래의 센서시스템에 의하면 다음과 같은 문제점들이 발 생한다.

즉, 센서는 그 사용용도에 따라 제조사가 서로 상이하고, 또한 같은 사용용도의 센서라 하더라도 제조사에 따라 제품의 규격이 달라, 각각의 센서에 의해 측정된 값이 통합 관리센터에 전달될 때 통합 관리센터에서 해당 측정값을 분석하는 경우 각 센서의 특성 값을 고려하여 분석하여야 한다. 이러한 경우 통합 관리센터에 설치된 서버에 부하가 걸리고, 특성 값이 상이함으로 인하여 검출된 값이 달라 관리자의 인위적인 판단에 오류가 발생하기도 한다.

또한, 센서를 제조한 제조사가 폐업한 경우, 각각의 제조사별 센서의 규격이 달라 폐업한 해당 제조사가 제조한 센서를 다른 업체에서 수리할 수 없는 경우가 발생하여 센서의 관리가 어렵다.

따라서 본 발명은 이와 같은 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 센서와 무선통신 모듈을 하나의 규격으로 통합함으로써, 센서에서 측정된 값이 무선통신 모듈을 통해 통합 관리센터로 전송될 때 통합 관리센터에서 별도의 특성 값을 적용하지 않더라도 센서에 의해 검출된 값을 그대로 이용할 수 있어 통합 관리센터 내에 설치된 서버의 과부하를 줄이고, 관리자의 인위적인 판단에서도 오류가 발생하지 않도록 한 센서장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 센서와 무선통신 모듈을 하나의 규격으로 통합함으로써, 추후 발생할 수 있는 센서와 무선통신 모듈의 고장에 적극적으로 대응할 수 있도록 한 센서장치를 제공함에 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 목적은 센서와 무선통신 모듈의 통신방식을 규격화시켜 임의의 다른 제조사에서 생성된 센서 혹은 무선통신 모듈로 대체할 경우에도 별도의 설정 변경이 필요 없이 간단한 결합만으로 센서와 무선통신 모듈간의 통신을 인터페이스할 수 있도록 한 센서장치를 제공함에 있다.

이와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 불꽃, 연기, 열, 환경오염, 부식, 구조물의 변위, 생체신호 중 적어도 하나 이상을 감지하기 위한 센서와, 상기 센서에서 감지된 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와, 상기 아날로그/디지털 변환기에 의해 변환된 디지털신호를 기 설정된 표준화데이터로 변환하는 제어부와, 소정 개수의 핀 또는 소정 개수의 핀이 결합 가능한 커넥터 중 어느 하나가 구성된 센서부; 및 상기 센서부의 구성에 대응되도록 소정 개수의 핀 또는 소정 개수의 핀이 결합 가능한 커넥터 중 다른 하나와, 상기 제어부와의 통신을 인터페이스하는 센서 인터페이스부와, 상기 센서 인터페이스부를 통해 전송된 상기 표준화데이터를 고주파 변조하거나 외부에서 수신된 고주파신호를 복조하여 표준화데이터로 변환하는 RF 변/복조부와, 상기 RF 변/복조부의 변조신호를 송출하거나 외부에서 고주파 변조신호를 수신하는 안테나로 구성된 무선통신 모듈을 포함하는 센서장치에 있다.

여기서, 상기 센서부는, 상기 센서부의 구동전원을 공급하는 배터리를 더 포 함할 수도 있다.

또한, 상기 제어부는, 대기상태와 구동상태를 구분하여 제어하고, 상기 센서부는 상기 제어부의 구동제어신호에 따라 상기 배터리에서 공급되는 구동전원이 상기 센서부에 전달되는 것을 제어하는 웨이크 업 회로를 더 포함할 수도 있다.

또한, 상기 웨이크 업 회로는, 상기 제어부의 구동제어신호에 따라 상기 무선통신 모듈에 상기 구동전원을 공급하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 표준화데이터는, IEEE 1451.x의 규약에 따른 데이터를 포함할 수도 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 첨부도면을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호로 표기되었음에 유의하여야 한다. 또한, 하기의 설명에서는 구체적인 회로의 구성소자 등과 같은 많은 특정사항들이 도시되어 있는데, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들 없이도 본 발명이 실시될 수 있음은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게는 자명하다 할 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 1은 본 발명에 적용된 센서장치를 이용한 감지시스템을 설명하기 위한 시 스템 개념도로서, 도 1을 참조하면 각각의 센서장치들(환경감지센서장치, 지하 매설물 부식감시센서장치, 구조물 변형감지센서장치, 화재감지센서장치, 의료 감지센서장치, 기타 감지센서장치 등)(100)은 무선 통신망(200)을 통해 기지국(300)에 접속되고, 기지국(300)은 유선 통신망(400)을 통하여 센서장치들(100)과 통합 관리센터내의 서버(500)와 통신 가능하도록 연결된다. 그리고 통합 관리센터내의 통합 서버(500)는 유선 통신망(400)을 통하여 해당하는 관련 기관내의 기관 서버(600)에 통신 가능하도록 연결된다. 여기서, 센서장치들(100)은 통상의 센서와 무선통신 모듈을 포함한다. 또한, 통합 관리센터내의 통합 서버(500)와 관련 기관내의 기관 서버(600)는 무선 통신망(200)으로 대체하여 구성할 수도 있다. 또한, 상기한 관련 기관은 환경담당 기관, 구조물담당 기관, 화재담당 기관, 의료담당 기관, 기타 관련 기관 등이 포함되며, 통상의 재난관리 운영센터를 지칭한다.

한편, 도 2는 도 1에 도시된 센서장치(100)의 개략적 내부블록도로서, 크게 센서부(110)와 무선통신 모듈(120)로 구성된다. 센서부(110)는 그 특성에 따라 감지방식이 상이한 센서(예를 들면, 환경감지 센서, 지하매설물 부식감시센서, 구조물 변형감지 센서, 화재감지 센서, 의료감지 센서 등)(111)와, 센서(111)에 의해 감지된 아날로그신호를 디지털화하는 아날로그/디지털 변환기(A/D 변환기)(112)와, 아날로그/디지털 변환기(112)에서 변환된 디지털 감지신호를 기 설정된 표준화 감지데이터로 변환하여 무선통신 모듈(120)에 전송하는 제어부(113)로 구성된다. 또한, 센서부(110)는 센서부(110)의 구동 전원을 공급하는 배터리(114)를 더 포함하 며, 제어부(113)의 제어에 따라 배터리(114)의 구동 전원이 센서부(110)에 공급되는 것을 제어하며, 기 설정된 시간 혹은 통합 서버(500)의 제어에 따라 센서부(110)를 가동시키는 웨이크 업(wake-up) 회로(115)를 포함한다.

또한, 무선통신 모듈(120)은 센서부(110)와의 인터페이스 과정을 위한 센서 인터페이스부(121)와, 센서부(110)에서 전송된 표준화 감지데이터를 안테나(122)로 송출하기 위해 주파수 변조를 수행함과 동시에 안테나(122)에서 수신된 통합 서버(500)의 RF 무선 제어 명령을 복조하는 RF 변/복조부(123)를 포함한다.

여기서, 표준화 감지데이터는 통상의 유선통신 프로토콜인 'IEEE 1451.x'를 사용하는 것이 바람직하며, 기타 규정된 프로토콜로 변형 실시할 수도 있다.

한편, 도 3은 도 2에 도시된 센서부(110)와 무선통신 모듈(120)의 규격화된 구성도를 개략적으로 도시한 도면으로서, 소정 개수를 갖는 핀(130)과, 이 핀(130)에 접속 가능한 커넥터(140)를 나타낸다. 도 3에 도시된 핀(130)은 센서부(110)에 구성되고 커넥터(140)는 무선통신 모듈(120)에 구성되거나 혹은 그 반대일 수도 있다. 그리고 이와 같은 구성은 본 발명의 구성을 보다 이해하기 쉽게 설명한 하나의 실시 예에 한정되며, 기술의 변형에 따라 그 형상과 규격이 변형 가능하다. 결국, 도 3은 본 발명에서의 센서부(110)와 무선통신 모듈(120)을 규격화하고자 한 것을 의미하며, 이를 위하여 센서부(110)와 무선통신 모듈(120)을 접속하기 위한 규격화된 하드웨어와, 센서부(110) 및 무선통신 모듈(120)간의 규격화된 통신 프로토콜을 포함하는 인터페이스수단을 제공하는 것을 보여준다.

이와 같은 구성을 갖는 본 발명의 동작에 대하여 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 3에 도시된 바와 같이, 센서부(110)와 무선통신 모듈(120)을 핀(130)과 커넥터(140)의 결합만으로도 상호 접속이 가능하다. 또한, 센서부(110)내의 제어부(113)는 무선통신 모듈(120)의 접속만으로 플러그 앤 플레이(Plug and Play)기능에 의해 무선통신 모듈(120)과 통신이 가능한 상태로 전환된다. 따라서 규격화된 센서부(110)와 무선통신 모듈(120)은 어떠한 센서부(110)를 무선통신 모듈(120)과 접속하더라도 상호 통신이 가능하며, 센서부(110)의 기능에 무관하게 상호 호환이 가능하다는 것을 의미한다. 또한, 센서부(110)와 무선통신 모듈(120)이 상호 접속되면 센서부(110)내의 배터리(114)가 무선통신 모듈(120)에 전원을 공급한다.

한편, 도 2에서 통합 관리센터내의 통합 서버(500)에서 소정의 명령(감지된 데이터 값을 전송하라는 명령 또는 셀프 테스트 기능이 있는 센서의 셀프 테스트 명령 등)이 무선 통신망(200)과 안테나(122)를 통해 무선통신 모듈(120)에 접수되면, 이 신호는 무선통신 모듈(120)내의 RF 변/복조부(123)에 의해 고주파 변조된 신호가 복조되고, 센서 인터페이스부(121)를 통해 기 설정된 표준화 프로토콜(IEEE 1451.x)의 명령데이터로 변환된 후, 센서부(100)내의 제어부(113)로 전송된다.

센서부(110)내의 제어부(113)는 전송된 표준화 명령데이터를 분석하여 센서(111)를 제어하기 위한 명령신호로 변환하고, 이 신호는 아날로그/디지털 변환기 (112)에 의해 아날로그형태의 전기적신호로 변환된 후 센서(111)에 전달된다. 따라서 센서(111)는 동작되고 임의의 측정값(환경 측정값, 지하매설물 부식상태 측정값, 구조물 변형상태 측정값, 화재상태 측정값, 의료상태 측정값 등)을 검출한다.

다음으로, 상기한 바와 같이 센서(111)에 의해 임의의 측정값이 측정되거나 혹은 이벤트(불꽃, 연기, 열 등 혹은 건물의 균열, 기준이상의 부식 및 오염, 환자의 생체 이상상태)가 발생한 경우 센서(111)가 감지한 신호(각각의 센서에 따라 감지된 신호가 상이하다)는 아날로그/디지털 변환기(112)에 의해 디지털 감지신호로 변환된 후 제어부(113)로 전달된다. 제어부(113)는 아날로그/디지털 변환기(112)에 의해 변환된 디지털 감지신호를 기 설정된 표준화 감지데이터로 변환한 후, 무선통신 모듈(120)내의 센서 인터페이스부(121)로 전송한다. 센서 인터페이스부(121)에 수신된 표준화 감지데이터는 RF 변/복조부(123)에 의해 고주파 변조되어 안테나(122)를 통해 출력된다.

안테나(122)를 통해 출력된 고주파 감지데이터는 무선통신망(200)과 기지국(300) 및 유선통신망(400)을 통하여 통합 관리센터내의 통합 서버(500)에 전송된다. 통합 서버(500)는 수신된 고주파 감지데이터를 복조하여 분석하고, 분석된 결과를 유선 통신망(400)을 통하여 해당 관련기관 서버(600)에 전달한다. 여기서, 통합 서버(500)에서 해당 관련기관 서버(600)에 전달되는 데이터는 각 센서장치(100)의 측정 결과데이터와 이상상태에 대한 경보데이터를 포함할 수도 있고, 이상상태가 발생한 경보데이터만으로 구성될 수도 있다. 따라서 각 관련기관 서버 (600)는 통합 서버(500)에서 전송된 데이터를 이용하여 각각의 측정 대상에 대한 신뢰도 및 이상여부를 파악할 수 있다.

특히, 본 발명은 각각의 센서장치(100)가 센서부(110)와 무선통신 모듈(120)로 구성되도록 하고, 그 규격과 통신방법을 표준화함으로써, 센서부(110)의 고장 발생시에도 교체가 용이하고, 여러 제조업체들이 생산한 센서부(110)와 무선통신 모듈(120)을 사용하더라도 용이하게 적용 가능하며, 제조업체의 도산 시에도 다른 업체로의 전환이 용이하게 된다. 또한, 센서와 무선통신 모듈을 하나의 규격으로 통합함으로써, 센서에서 측정된 값이 무선통신 모듈을 통해 통합 관리센터로 전송될 때 통합 관리센터에서 별도의 특성 값을 적용하지 않더라도 센서에 의해 검출된 값을 그대로 이용할 수 있어 통합 관리센터 내에 설치된 서버의 과부하를 줄이고, 관리자의 인위적인 판단에서도 오류가 발생하지 않는다.

이와 같이, 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

결국, 본 발명에 의한 센서장치에 따르면 다음과 같은 이점들이 발생한다.

즉, 센서와 무선통신 모듈을 하나의 규격으로 통합함으로써, 센서에서 측정된 값이 무선통신 모듈을 통해 통합 관리센터로 전송될 때 통합 관리센터에서 별도의 특성 값을 적용하지 않더라도 센서에 의해 검출된 값을 그대로 이용할 수 있어 통합 관리센터 내에 설치된 서버의 과부하를 줄이고, 관리자의 인위적인 판단에서도 오류가 발생하지 않는다.

또한, 센서와 무선통신 모듈을 하나의 규격으로 통합함으로써, 추후 발생할 수 있는 센서와 무선통신 모듈의 고장 및 제조업체의 도산 시에도 적극적으로 대응할 수 있다.

또한, 센서와 무선통신 모듈의 통신방식을 규격화시켜 임의의 다른 제조사에서 생성된 센서 혹은 무선통신 모듈로 대체할 경우에도 별도의 설정 변경이 필요 없이 간단한 결합만으로 센서와 무선통신 모듈간의 통신을 인터페이스할 수 있다.

Claims

불꽃, 연기, 열, 환경오염, 부식, 구조물의 변위, 생체신호 중 적어도 하나 이상을 감지하기 위한 센서와, 상기 센서에서 감지된 아날로그신호를 디지털신호로 변환하는 아날로그/디지털 변환기와, 상기 아날로그/디지털 변환기에 의해 변환된 디지털신호를 기 설정된 표준화데이터로 변환하는 제어부와, 소정 개수의 핀 또는 소정 개수의 핀이 결합 가능한 커넥터 중 어느 하나가 구성된 센서부; 및

상기 센서부의 구성에 대응되도록 소정 개수의 핀 또는 소정 개수의 핀이 결합 가능한 커넥터 중 다른 하나와, 상기 제어부와의 통신을 인터페이스하는 센서 인터페이스부와, 상기 센서 인터페이스부를 통해 전송된 상기 표준화데이터를 고주파 변조하거나 외부에서 수신된 고주파신호를 복조하여 표준화데이터로 변환하는 RF 변/복조부와, 상기 RF 변/복조부의 변조신호를 송출하거나 외부에서 고주파 변조신호를 수신하는 안테나로 구성된 무선통신 모듈을 포함하는 센서장치.
제 1 항에 있어서, 상기 센서부는,

상기 센서부의 구동전원을 공급하는 배터리를 더 포함하는 센서장치.
제 2 항에 있어서,

상기 제어부는, 대기상태와 구동상태를 구분하여 제어하고,

상기 센서부는, 상기 제어부의 구동제어신호에 따라 상기 배터리에서 공급되는 구동전원이 상기 센서부에 전달되는 것을 제어하는 웨이크 업 회로를 더 포함하는 센서장치.
제 3 항에 있어서, 상기 웨이크 업 회로는,

상기 제어부의 구동제어신호에 따라 상기 무선통신 모듈에 상기 구동전원을 공급하는 것을 특징으로 하는 센서장치.
제 1 항에 있어서, 상기 표준화데이터는,

IEEE 1451.x의 규약에 따른 데이터인 것을 특징으로 하는 센서장치.