KR20070098170A - 홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 시스템 및 그 방법 - Google Patents

홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 시스템 및 그 방법이 개시되어 있다. 댁내 환경 관리 시스템은 적어도 하나 이상의 주변 환경 감지부와, 상기 주변 환경 감지부로부터 인가되는 신호를 지그비(zigbee) 신호로 변환하는 신호 처리부와, 상기 신호처리부로부터 인가된 신호를 지그비 무선 신호로 송출하는 지그비 송신부를 포함하는 주변 환경 상태 송신부; 및 상기 지그비 송신부로부터 송출되는 신호를 수신하는 지그비 수신부와, 각 지역의 주변 환경 기준값이 설정되는 데이터베이스와, 지그비 송신부로부터 인가되는 신호와 데이터베이스의 데이터를 비교하여 비교 결과에 따른 각 가전기기를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 구비하는 홈 게이트웨이를 포함한다. 따라서, 댁내 주변 환경을 자동으로 쾌적하게 유지할 수 있고, 거주자가 현재 주변 환경을 쉽게 인식할 수 있도록 해주는 효과가 있다.
지그비, 블루투스, 홈 네트워크, 레지덴셜 게이트웨이, 센서, 홈 게이트웨이

Description

홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 시스템 및 그 방법 {system for managing home environment using home network and method thereof}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 댁내 환경 관리 시스템에 관한 개략도,
도 2는 도 1에 도시된 지그비 송신부 측의 구성을 상세히 보여주는 블록도,
도 3은 도 1에 도시된 홈 게이트웨이의 구성을 상세히 보여주는 블록도,
도 4는 본 발명을 구현하기 위한 각 환경 감지부들의 설치 상태도,
도 5는 본 발명에 따른 댁내 환경 관리 방법에 관한 흐름도.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명*
101∼1N1 : 온도 감지부 102∼1N2 : 습도 감지부
103∼1N3 : 조도 감지부 104∼1N4 : 먼지 감지부
200∼2N0 : 신호 처리부 300 ∼ 3N0 : 지그비 송신부
400 : 홈 게이트웨이 410 : 지그비 수신부
420 : 제어부 430 : 데이터베이스
본 발명은 홈 네트워크에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 홈 네트워크와 지그비 통신 기술을 접목시켜 쾌적한 댁내 환경 관리를 제공하는 댁내 환경 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
IEEE802.15.4 표준중 하나인 지그비(zigbee)는 가정 사무실 등의 무선 네트워킹 분야에서 반경 30미터 내외의 근거리통신과 유비쿼터스 컴퓨팅을 위한 기술이다. 초소형 저전력 저가격으로 경쟁력을 확보한 지그비는 홈 네트워크 분야에서 가장 적합하다는 평을 받고 있다.
홈 네트워크에 의한 유비쿼터스 주거환경에서는, 일예로 퇴근후 주차장에서 에어콘이나 보일러를 켜는 일은 기본이고 켜놓고 나온 가스레인지를 끈다던지 냉장고 세탁기와 같은 가전제품을 외부에서 조절하는 등의 다양한 서비스를 실현할 수 있는데, 이를 위해서는 PAN(Personal Area Network) 기술이 적용된다.
PAN은 생활환경을 기준으로 정의된 근거리 개인 통신 네트워크를 통칭하는 용어로서, 지그비(zigbee), 블루투스, UWB(ultra wideband) 등의 통신망 구현 기술들이 사용된다. 이때 각 통신망은 10M정도를 기준으로 통신이 가능하도록 규정되어 있고, 주파수 출력과 통신 특성에 따라 좀더 넓은 영역까지 통신이 가능하다.
지그비는 저속 통신이지만 전력소모가 작아서 밧데리 하나로 1 ∼ 2년 정도 동작이 가능하도록 하는 통신방식이다.
블루투스는 개인 휴대기기를 연결하고자 하는 목적으로 등장한 통신방식이며 UWB는 군사용 레이더의 펄스형태의 기술을 이용한 통신방식으로 고속 전송이 가능해 동영상과 같은 멀티미디어 데이타 전송에 접합한 방식이다.
지그비의 가장 큰 특징은 단순기능이 요구되는 초소형 저전력 저가격 시장에 적합하다는 점이다. 블루투스는 서버 또는 중계기와 단말기형태로 하나의 서버와 여러 개의 단말기 형태로 묶여진 형태여서 블루투스의 경우 충전식 배터리로 전력을 소비하는데도 불구하고 7개의 단말기 밖에 지원하지 못하는 단점이 있다.
이에 비해 지그비는 소량의 전력으로 수 천개의 장치를 지원할 수 있는 장점이 있다. 이와 같은 이유로 홈 네트워킹 분야에서는 지그비가 대세를 이루게 되었다. 지그비는 저속 전송 속도를 갖는 홈 오토메이션 및 데이터 네트워크를 위한 표준 기술로서, 버튼 하나로 하나의 동작을 잡아 집안 어느 곳에서나 전등 제어 및 홈보안 시스템 VCR on/off 등을 할 수 있고, 인터넷을 통한 전화 접속으로 홈 오토메이션을 더욱 편리하게 이용하려는 것에서부터 출발한 기술이다. 지그비는 휴대전화나 무선LAN의 개념으로, 기존의 기술과 다른 특징은 전력소모를 최소화하는 대신 소량의 정보를 소통시키는 개념이다.
이러한 지그비의 장점을 홈 네트워크 시스템에 접목하였을 때 나타나는 효과는 매우 클 것으로 예상된다.
그러나, 아직까지 지그비와 홈 네트워크 시스템을 효과적으로 접목시킨 기술이 제시되지 않고 있어 이에 대한 기술 구현이 요청되고 있다.
상기와 같은 요청을 해결하기 위한 본 발명의 제1 목적은 지그비와 홈 네트워크 시스템을 접목시킨 댁내 환경 관리 시스템을 제공하는데 있다.
또한 상기와 같은 요청을 해결하기 위한 본 발명의 제2 목적은 지그비와 홈 네트워크 시스템을 접목시킨 댁내 환경 관리 방법을 제공하는데 있다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 시스템은 적어도 하나 이상의 주변 환경 감지부와, 상기 주변 환경 감지부로부터 인가되는 신호를 지그비 신호로 변환하는 신호 처리부와, 상기 신호처리부로부터 인가된 신호를 지그비 무선 신호로 송출하는 지그비 송신부를 포함하는 주변 환경 상태 송신부; 및 상기 지그비 송신부로부터 송출되는 신호를 수신하는 지그비 수신부와, 각 지역의 주변 환경 기준값이 설정되는 데이터베이스와, 지그비 송신부로부터 인가되는 신호와 데이터베이스의 데이터를 비교하여 비교 결과에 따른 각 가전기기를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 구비하는 홈 게이트웨이를 포함한다.
상기 주변 환경 감지부는 주변의 온도를 감지하는 온도 감지부와, 주변 습도를 감지하는 습도 감지부와, 주변의 밝기를 감지하는 조도 감지부와, 주변의 먼지 정도를 감지하는 먼지 감지부를 포함할 수 있다.
상기 주변환경 감지부와 상기 신호 처리부와 상기 지그비 송신부는 한 모듈 내에 구성되거나 별도의 위치에 별개로 설치될 수 있다. 상기 각 감지부를 별도의 위치에 별개로 설치시, 신호 처리부를 통해 해당 구역내 지그비 송신부에 접속되도록 구성하는 것이 바람직하다.
상기 데이터베이스에 저장된 각 지역의 주변 환경 기준값은 각 지역의 특성을 고려하여 사용자가 직접 설정할 수 있고, 상기 데이터베이스에 저장된 각 지역의 주변 환경 기준값 설정은 홈 게이트웨이의 입력수단을 이용할 수 있다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 방법은 각 주변 환경 감지부들로부터 주변 환경 데이터를 수신하는 단계; 상기 수신된 주변 환경 데이터를 수집하는 단계; 상기 수집된 주변 환경 데이터값과 데이터베이스에 저장된 주변 환경 기준값을 비교하는 단계; 비교 결과에 따른 제어신호를 각 가전기기로 출력하는 단계; 및 각 가전기기들은 해당 동작을 수행하는 단계를 포함한다.
상기 각 단계를 수행하기 전에, 주변 환경 기준값을 데이터베이스에 설정하는 단계를 미리 수행하는 것이 바람직하다.
상기 주변 환경 기준값을 데이터베이스에 설정하는 단계에서, 온도, 습도, 조도, 먼지 별로 각 테이블에 그 값을 설정한다.
상기 수집된 주변 환경 데이터값과 데이터베이스에 저장된 주변 환경 기준값을 비교하는 단계에서, 비교 결과 측정된 주변환경 데이터값과 주변환경 기준값이 동일할 경우 가전기기로 별도의 제어신호를 출력하지 않는다.
이하, 본 발명이 속하는 분야에 통상의 지식을 지닌자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 댁내 환경 관리 시스템에 관한 개략도이다. 도 1을 참조하면, 댁내 환경 관리 시스템은 주변의 온도, 습도, 조도, 먼지 정도 상태를 감지하는 주변 환경 감지부(100∼1N0)와, 주변환경 감지부(100∼1N0)의 신호를 수신하여 지그비 신호로 변환하는 신호 처리부(200∼2N0)와, 홈 게이트웨이 측으로 지그비 무선 신호를 송신하는 지그비 송신부(300 ∼ 3N0)와, 지그비 송신부(300 ∼ 3N0)들로부터 인가되는 신호를 수신하여 미리 저장된 데이터베이스의 값과 비교한 뒤, 각 가전기기에서 수행하여야 할 동작으로 제어하는 신호를 각 가전기기로 출력하는 홈 게이트웨이(400)를 포함한다.
여기서 각 지역의 주변 환경 기준값을 설정하기 위해 홈 게이트웨이의 입력수단(조작패널 등)을 이용하여 데이터베이스의 해당 테이블 값을 설정할 수 있다.
상기 주변 환경 감지부(100)와 신호 처리부(200)와 상기 지그비 송신부(300)는 한 모듈 내에 구성되거나, 각 감지부들은 별도의 위치에 설치되고 신호 처리부(200)를 통해 해당 구역내 지그비 송신부(300)로 연결하여 구성할 수 있다.
이하, 도 2를 참조하여 상기 주변 환경 감지부(100∼1N0) 및 지그비 송신부 측의 기능을 상세히 설명하기로 한다.
도 2는 도 1에 도시된 지그비 송신부 측의 구성을 상세히 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 주변 환경 감지부(100)는 주변의 온도를 감지하는 온도 감지 부(101)와, 주변 습도를 감지하는 습도 감지부(102)와, 주변의 밝기를 감지하는 조도(照度) 감지부(103)와, 주변의 먼지 정도를 감지하는 먼지 감지부(104)로 구성된다.
온도 감지부(101)로는 열전쌍을 이용한 열전 온도계, 계측용 써미스타 센서, 제임스텍 온도 검출용 써미스타센서, RTD(Resistance Temperature Detectors) 등으로 구현가능하다.
습도 감지부(102)는 열전도식(서미스터식)과 금속산화물 세라믹계 등으로 구현가능하며, 물리적/화학적 및 열적으로 안정한 재질을 이용하는 세라믹 습도센서가 바람직하다.
조도 감지부(103)는 Cds 광도전 센서가 일반적으로 사용되고 있다. Cds 광도전 센서는 N형 반도체에 속하는 소자에 빛이 닿으면 조도에 따라 전기저항이 달라지는 성질을 이용한 센서이다. 빛이 Cds 광도전 센서의 수광창으로 들어오면 조도에 의해 Cds 광도전 센서의 저항이 줄어들고 이에 따라 전류가 증가하게 된다. 따라서 Cds 광도전 센서 양단에 걸리는 전압을 측정하여 조도를 산출할 수 있는 방식이다.
먼지 감지부(104)는 현재 광학식(Cds 이용) 먼지 검출 방식이 사용되고 있다.
신호 처리부(200)는 각 감지부(101,102,103,104)로부터 인가되는 신호를 지그비 송신부에서 인식할 수 있는 신호로 변환한다.
지그비 송신부(300)는 각 감지부들로부터 수신한 데이터에 대한 무선 신호를 방사한다.
이하, 도 3을 참조하여 상기 홈 게이트웨이(400)의 기능을 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 도 1에 도시된 홈 게이트웨이의 구성을 상세히 보여주는 블록도이다. 도 3을 참조하면, 홈 게이트웨이(400)는 지그비 송신부(300∼3N0)들로부터 방출되는 지그비 무선 신호를 수신하기 위한 지그비 수신부(410, 지그비 코디네이터라고도 함)와, 지그비 수신부(410)로 수신된 신호들을 데이터베이스(430)에 저장된 데이터와 비교하여 각 가전기기로 동작 제어신호를 출력하는 제어부(420)로 구성된다.
상기 데이터베이스(430)에는 각 방의 온도, 습도, 조도, 먼지 등에 관한 사용자의 설정값들이 저장된다. 그리고 온도, 습도, 조도, 먼지 별로 각 테이블이 마련되고, 해당 테이블에 그 값을 설정한다. 설정값들은 각 방의 특성에 따라 사용자가 설정할 수 있다. 예컨대, 주방은 습도가 낮게 유지하도록 하기 위해 기본 습도를 낮게 설정하고 각 방은 인체에 적합한 습도를 유지할 수 있는 값으로 설정하고 공부방은 조도가 높게 설정할 수 있어야 한다. 따라서 데이터베이스에는 각 방, 주방, 거실, 화장실 등의 최저거 환경 조건에 해당하는 값이 저장된다.
상기 제어부(420)는 데이터베이스에 저장된 설정값과 각 방에 설치된 감지부들로부터 수신되는 값을 비교하여 각 방에 설치된 가전기기에 제어신호를 출력한다.
예컨대, 방 1에 습도가 낮음을 의미하는 신호가 홈 게이트웨이(400)에 수신 되면 제어부(420)는 방 1에 설치된 가습기로 가습을 지시하는 제어신호가 출력된다.
댁내 각 방 및 거실 주방에 감지부 및 홈 게이트웨이는 도 4와 같이 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명을 구현하기 위한 각 환경 감지부들의 설치 상태도이다. 도 4를 참조하면, 홈 게이트웨이(400)는 집안의 중앙에 설치하는 것이 바람직하나, 신호를 수신할 수 있는 곳이면 어디든지 상관없다. 각 감지부들(1N0)은 각 방마다 적어도 하나씩 설치되고, 공간이 넓은 경우 두 개 이상의 감지부를 설치 할 수 있다. 집안의 각 지역에 센서가 설치되는 경우 만약 유선 통신을 통해 각 감지부들로 신호를 수집한다면, PLC 또는 RS-485 등의 통신 방식을 통해서 구현할 수 있는데, 이럴 경우 센서의 위치가 이동되면 케이블도 같이 움직여야 하는 불편함이 있다.
따라서, 본 발명과 같이 무선 지그비 방식을 사용하는 것이 바람직하다.
상기와 같이 구성된 상태에서 각 지그비 송신부로부터 인가되는 각 지역의 환경 정도 상태에 따라 홈 게이트웨이가 가전기기를 제어하는 과정을 설명하면 다음과 같다.
도 5는 본 발명에 따른 댁내 환경 관리 방법에 관한 흐름도이다. 도 5를 참조하면, 각 센서들이 각 지역에 설치되고 홈 게이트웨이 및 홈 네트워크 시스템이 가동되면 각 감지부들로부터 온도, 습도, 조도, 먼지 정도 등에 관한 주변 환경이 각 감지부에 의해 센싱되어 지그비 송신부를 통해 송출된다.
이 값들은 홈 게이트웨이의 지그비 수신부를 통해 제어부로 수신된다(S10).
제어부는 감지부들로부터 획득된 정보를 수집하여(S12) 데이터베이스에 저장된 값들과 비교한다(S14).
비교 결과, 최적의 상태에 해당하는 값들로 저장된 값과 감지부들로부터 인가된 값이 서로 일치할 경우, 별도의 동작을 수행할 필요없으므로 제어부는 각 가전기기로 별도의 신호를 출력하지 않아도 된다.
반면, 최적의 상태와 다른 값이 있는 경우, 해당 지역에 설치된 가전기기로 최적의 상태로 맞추기 위한 제어신호를 출력한다(S16).
예컨대, 방 1의 습도가 설정된 값보다 낮은 것으로 판단되면, 방 1의 가습기로 가습 수행 신호를 출력하고, 방 2에 먼지가 높은 것으로 판단되면 공기청정기를 가동하는 신호를 출력하고, 거실의 온도가 낮은 경우 보일러를 가동하는 신호를 출력한다. 이러한 제어신호에 따라 각 가전기기들은 해당 동작을 수행하게 된다(S18).
여기서 각 가전기기들은 홈 게이트웨이에 연동되어 동작한다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 댁내 환경 관리 시스템에 의하면, 댁내 주변 환경을 자동으로 쾌적하게 유지할 수 있고, 현재 주변 환경 상태를 알려주므로써 거주자가 현재 주변 환경을 쉽게 인식할 수 있도록 해주는 효과가 있다.

Claims (7)

  1. 적어도 하나 이상의 주변 환경 감지부와, 상기 주변 환경 감지부로부터 인가되는 신호를 지그비 신호로 변환하는 신호 처리부와, 상기 신호처리부로부터 인가된 신호를 지그비 무선 신호로 송출하는 지그비 송신부를 포함하는 주변 환경 상태 송신부; 및
    상기 지그비 송신부로부터 송출되는 신호를 수신하는 지그비 수신부와, 각 지역의 주변 환경 기준값이 설정되는 데이터베이스와, 상기 지그비 송신부로부터 인가되는 신호와 데이터베이스의 데이터를 비교하고, 상기 비교 결과에 따라 각 가전기기를 구동하기 위한 제어신호를 출력하는 제어부를 구비하는 홈 게이트웨이를 포함하는 홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 주변 환경 감지부는
    주변의 온도를 감지하는 온도 감지부와, 주변 습도를 감지하는 습도 감지부와, 주변의 밝기를 감지하는 조도 감지부와, 주변의 먼지 정도를 감지하는 먼지 감지부 중 적어도 어느 하나를 포함함을 특징으로 하는 홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 주변환경 감지부의 각 감지부들은
    별도의 위치에 별개로 설치되는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 데이터베이스에 저장된 각 지역의 주변 환경 기준값은
    각 지역의 특성을 고려하여 사용자가 직접 설정하는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 데이터베이스에 저장된 각 지역의 주변 환경 기준값 설정은
    홈 게이트웨이의 입력수단을 이용함을 특징으로 하는 홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 시스템.
  6. 각 주변 환경 감지부들로부터 주변 환경 데이터를 수신하는 단계;
    상기 수신된 주변 환경 데이터를 수집하는 단계;
    상기 수집된 주변 환경 데이터값과 데이터베이스에 저장된 주변 환경 기준값 을 비교하는 단계;
    비교 결과에 따른 제어신호를 각 가전기기로 출력하는 단계; 및
    각 가전기기들은 해당 동작을 수행하는 단계를 포함하는 홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 수집된 주변 환경 데이터값과 데이터베이스에 저장된 주변 환경 기준값을 비교하는 단계에서,
    비교 결과 측정된 주변환경 데이터값과 주변환경 기준값이 동일할 경우
    가전기기로 별도의 제어신호를 출력하지 않는 것을 특징으로 하는 홈 네트워크를 이용한 댁내 환경 관리 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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