KR20090035904A - 지그비 라우팅 방법 및 이를 이용한 원격검침시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 지그비망에서 원격검침을 위한 시리얼 라우팅 방법 및 이를 이용한 원격검침시스템에 관한 것이다. 본 발명의 원격검침시스템은 수직구조의 건축물에 설치되어 검침 데이터를 지그비 방식으로 전송하는 단말기들; 상기 단말기들의 시리얼 라우팅 경로를 설정하고, 웨이크업 시간을 전송하며 상기 단말기들로부터 수집된 검침데이터를 통신망을 통해 원격검침서버로 전송하는 집중기; 및 상기 집중기로부터 수집된 검침 데이터를 처리하여 과금하고 데이터베이스화하여 관리하며 사용자들이 인터넷을 통해 검침정보나 과금정보를 확인할 수 있도록 서비스하는 지그비 원격검침 서버시스템으로 구성된다.

본 발명에 따른 원격검침시스템은 각 단말기별로 수집명령을 보내 검침 데이터를 수집하지 않고, 데이터 송수신 경로를 시리얼하게 라우팅 알고리즘으로 구성함으로써 한 루트에 속해 있는 단말기들의 검침 데이터를 한 두번의 수집 명령으로 수집할 수 있다.

원격검침, AMR, 지그비, 시리얼 라우팅 경로, 집중기, 수직구조, 단말기

Description

지그비 라우팅 방법 및 이를 이용한 원격검침시스템{ ZIGBEE ROUTING METHOD AND AUTOMATIC METER READING SYSTEM USING THE SAME }

본 발명은 원격검침시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 지그비망에서 원격검침을 위한 시리얼 라우팅 방법 및 이를 이용한 원격검침시스템에 관한 것이다.

일반적으로, '원격검침'은 각 가정이나 건물 등에서 사용하는 전기, 수도, 가스 등의 사용량을 검침원이 현장에 직접 방문하지 않고 자동으로 계량(計量)하기 위한 원격/자동 검침(AMR: Automatic Meter Reading)을 포함하는 기술이다.

원격검침시스템은 통상 각 가정의 계량기에 부착되는 자동검침(AMR) 단말기와, 다수의 자동검침 단말기의 계량값을 집중하여 통신망을 통해 자동검침(AMR) 서버에 전송하는 집중기, 및 자동검침 서버로 이루어진다. 이때 자동 검침 단말기는 전력이나 수도, 가스 등의 계량기에 일체로 구성될 수도 있고, 분리되어 통신케이블로 연결될 수도 있다.

한편, 원격검침시스템을 지그비(Zigbee) 방식을 이용하여 구현하는 '지그비 통신방식을 이용한 통합 원격검침시스템 및 그 방법'이 대한민국특허청 공개번호 10-2006-0032532호로 공개된 바 있다. 또한 대한민국특허청 공개번호 10-2006-0032532호로 '지그비 알에프모듈을 이용한 무선 원격검침시스템 및 그 검침방법'이 공개된 바 있다. 이러한 지그비 원격검침시스템은 가스, 전기, 수도 등의 사용량을 검침하는 기계식, 펄스형 및 디지털계량기 등의 각종 계량기에서 발생하는 데이터를 그 종류에 맞게 디지털화한 다음 저전력하의 지그비(ZIGBEE) 기반의 주파수를 사용하는 RF송신/수신 수단을 이용하여 원격검침을 가능하게 한다.

지그비(Zigbee) 방식은 IEEE 802.15.4 표준으로 제안된 것으로서, 2.4GHz 대역을 사용하며, 어드레스 할당시 트리구조 어드레스할당(Tree-structured Address Assignment) 방법을 사용한다. 최대 깊이(MaxDepth)와 최대 자식(Max Children)은 사용자가 정의하여 쓸 수 있지만 3 Depth * 8 Children 구성을 일반적으로 사용한다. 이 경우 512개의 지그비 단말기(Zigbee End Device:ZED)를 수용할 수 있다. 또한 지그비 방식은 무선네트워크 엑세스 방식으로서 CSMA-CA(carrier sense multiple access with collision avoidance) 방식을 사용한다. 따라서 코디네이터(Coodinator)는 동일한 PNA(Personal Network Area)내의 디바이스들에게 비콘 프레임(Beacon Frame)을 주기적으로 전송(Broadcasting)할 수 있다. 이 때 연속된 2개의 비콘 프레임 사이의 시간을 활성(active)구간과 비활성(Inactive)구간으로 분할하여 사용하는 슈퍼프레임(Superframe)구조가 존재한다. 이 중에서 활성 구간의 시간에만 채널에의 접근이 허용되며, 비활성 구간에서는 모든 디바이스가 수면 모드로 동작하기 때문에 디바이스의 저전력 소모가 가능해진다.

지그비를 이용한 종래의 원격검침시스템들은 IEEE 802.15.4 표준으로 제안된 지그비 풀 스택(Full Stack)을 이용하여 구현된 것이다. 그런데 고층 아 파트와 같이 수직방향으로 지그비 단말기들이 설치되는 경우 지그비의 커버러지 특성상 3~4개 층 이상 떨어진 단말기들과는 직접 통신할 수 없으므로 층간에 시리얼하게 단말기(ZED) 사이의 라우팅이 이루어져야 하는데, 지그비 풀 스택(Full Stack) 알고리즘에 의존해서는 그와 같은 시리얼한 라우팅이 이루어지기 어렵다.

또한 지그비 코드네이터(Zigbee Coodinator:ZC)나 지그비 라우터(Zigbee Router:ZR)에 라우팅 테이블이 생성되어 지그비 단말기(Zigbee End Device:ZED)를 연결 및 관리하는 방식이므로, 무선 네트워크의 장애요소(지형, 건물 등)가 많은 설치 현장에서 라우터를 몇 개나 어디에 설치해야 하는지 파악하는 데 비용이 증가한다.

그리고 지그비의 무선네트워크 엑세스방식(CSMA-CA) 특성상 지그비 단말기의 개수가 증가할수록 패킷 에러율(PER:Packet Error Rate)이 증가한다. 따라서 하나의 코디네이터가 수 백개의 지그비 단말기를 관리해야 하는 원격검침시스템에서는 에러율이 크게 증가하므로 코디네이터가 관리하는 지그비 단말기의 수가 제한되는 문제점이 있다. 나아가 현재 출시중인 지그비 칩(Zigbee chip)들의 메모리 크기(Memory Size)가 작은 관계로 코디네이터가 관리할 수 있는 지그비 단말기의 수가 제한되고, 라우팅 테이블 갱신을 위한 데이터 송수신이 많아서 전력소모가 크기 때문에 배터리를 사용할 경우 고객사가 요구하는 배터리 사용기간(통상 5년 정도)을 보장하기 어렵다.

본 발명은 상기와 같은 문제점들을 해결하기 위해 제안된 것으로, MAC 계층은 표준을 사용하나 네트워크 계층은 원격검침에서 요구하는 저소비 전력이 가능하도록 하고, 고층빌딩과 같이 수직구조로 지그비 단말기들이 배치된 경우에 적은 자원으로 시리얼한 라우팅을 가능하게 하는 원격검침을 위한 지그비 라우팅 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기와 같은 개선된 지그비 라우팅 방법과 리얼타임클럭(RTC)을 이용하여 배터리 소비전력을 절감하면서 효율적으로 원격검침을 할 수 있는 원격검침시스템을 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 원격검침시스템은, 수직구조의 건축물에 설치되어 검침 데이터를 지그비 방식으로 전송하는 단말기들; 상기 단말기들의 시리얼 라우팅 경로를 설정하고, 웨이크업 시간을 전송하며 상기 단말기들로부터 수집된 검침데이터를 통신망을 통해 원격검침서버로 전송하는 집중기; 및 상기 집중기로부터 수집된 검침 데이터를 처리하여 과금하고 데이터베이스화하여 관리하며 사용자들이 인터넷을 통해 검침정보나 과금정보를 확인할 수 있도록 서비스하는 지그비 원격검침 서버시스템으로 구성된 것을 특징으로 한다.

상기 지그비 원격검침 서버시스템은 통신망을 통해 집중기들과 통신하여 원 격검침을 수행하는 원격검침서버와, 상기 원격 검침 데이터를 관리하는 데이터베이스 서버와, 수집된 검침 데이터를 이용하여 사용자별로 과금하는 과금서버와, 인터넷을 통해 사용자들에게 상기 데이터베이스 서버의 검침정보와 상기 과금서버의 과금정보를 제공하는 웹서버로 이루어진다.

그리고 상기 단말기는 사용자가 소비하는 전력이나 가스, 수도 등을 계량하기 위한 검침 단말부와, 상기 검침 단말부의 검침데이터를 지그비 방식으로 상기 집중기로 전송하기 위한 지그비 단말부로 구성되고, 상기 지그비 단말부는 지그비 방식의 통신기능을 제공하는 지그비칩과, 웨이크업시간을 설정하기 위한 리얼타임클럭과, 상기 지그비칩을 통해 상기 집중기측과 통신하고 상기 검침 단말부로부터 리드 스위치나 RS-232C로 연결되어 검침 데이터를 가져오며 단말기의 전체 동작을 제어하는 마이크로 콘트롤 유니트로 구성된다.

또한 상기 집중기는 상기 단말기들과 지그비 방식으로 통신하기 위한 지그비 모뎀과, 웨이크업 시간을 설정하고 시간을 카운트하는 리얼타임클럭과, 설치 및 유지보수용 컴퓨터와 통신하기 위한 통신포트와, 검침데이터를 통신망을 통해 상기 원격검침서버로 전송하기 위한 통신수단과, 설치 초기에 상기 통신포트를 통해 상기 설치 및 유지보수용 컴퓨터와 통신하여 상기 지그비 모뎀을 통해 관할 단말기들과 통신을 위한 시리얼 라우팅 경로를 설정하고, 검침시간이 되면 상기 지그비 모뎀을 통해 관할 단말기들과 통신하여 시리얼 라우팅 경로에 따라 각 단말기로부터 검침데이터를 수집하여 상기 통신수단을 통해 상기 원격검침서버로 전송하고, 다음 웨이크업 시간을 상기 각 단말기로 송신하는 마이크로 콘트롤 유니트를 구비한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 라우팅 방법은, 각 단말기들의 설치정보를 입력받는 단계; 상기 설치정보를 기반으로 집중기와 직접 연결되는 상기 단말기들의 연결정보를 구하는 단계; 상기 집중기와 직접 연결되는 단말기들의 주변 단말기 연결정보를 구하는 단계; 상기 구해진 연결정보를 기반으로 시리얼 라우팅 경로를 설정하기 위한 라우팅 정보를 생성하는 단계; 및 상기 생성된 라우팅 정보를 각 단말기로 전송하여 라우팅 경로를 설정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 한다.

상기 시리얼 라우팅 경로에 대한 라우팅 정보를 생성하는 단계는, 고층 건물의 경우 건물의 아래층에 설치된 단말기를 이웃하는 위층에 설치된 단말기와 연결하여 고층 건물의 최하층에서 최상층까지 수직경로를 설정하고, 각 건물의 최상층에 설치된 단말기들을 서로 연결하여 수평경로를 설정하고, 상기 시리얼 라우팅 경로를 통한 검침 데이터 전송은 시리얼 라우팅 경로의 가장 깊은 단말기부터 순차적으로 이웃하는 단말기로 검침 데이터를 페이로드(payload)로 형성하여 전송하되, 상기 페이로드의 크기가 일정 크기에 도달하면 바이패스시켜 먼저 전달하고, 다음 단말기는 새로운 페이로드를 생성하여 순차적으로 검침 데이터를 전송하는 것이다.

본 발명에 따른 원격검침을 위한 라우팅 방법은 원격검침 단말기의 설치정보를 바탕으로 라우팅 테이블을 형성하기 때문에 PAN에 조인하지 못하는 단말기가 어느 위치에 있는 단말기인지 파악하기 쉬워 경로 설정이 용이하다. 특히, 시리얼한 경로 설정이 용이하여 고층 아파트나 고층 빌딩과 같은 수직 구조의 건물에서 라우 팅이 쉽게 이루어진다. 또한 최대한 적은 횟수의 데이터 송수신이 일어나도록 경로를 설정할 있어 배터리 소모 전류를 최소화할 수 있고, 항상 같은 경로로 데이터 통신하므로 일률적인 응답시간을 가진다.

본 발명에 따른 원격검침시스템은 각 단말기별로 수집명령을 보내 검침 데이터를 수집하지 않고, 데이터 송수신 경로를 시리얼하게 라우팅 알고리즘으로 구성함으로써 한 루트에 속해 있는 단말기들의 검침 데이터를 한 두번의 수집 명령으로 수집할 수 있다.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 본 발명의 바람직한 실시 예들에 의하여 더욱 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 원격검침시스템의 전체 구성을 도시한 블럭도이고, 도 2는 도 1에 도시된 단말기의 세부 구성을 도시한 구성 블럭도이며, 도 3은 도 2에 도시된 단말기의 동작 절차를 도시한 순서도이다. 그리고 도 4는 도 1에 도시된 집중기의 세부 구성을 도시한 구성 블럭도이고, 도 5는 도 4에 도시된 집중기의 동작 절차를 도시한 순서도이다,

본 발명에 따른 원격검침시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 아파트와 같은 수직구조의 건축물에 설치되어 검침 데이터를 지그비 방식으로 전송하는 단말기들(110)과, 단말기들(110)의 라우팅 경로와 웨이크업 시간을 관리하고 단말기들(110)로부터 수집된 검침데이터를 통신망(12)을 통해 원격검침서버(210)로 전송하는 집중기(100-1~100-K)와, 집중기(100-1~100-K)로부터 수집된 검침 데이터를 처리하여 과금하고 데이터베이스화하여 관리하며 사용자들이 인터넷(14)을 통해 검침정보나 과금정보를 확인할 수 있도록 서비스하는 지그비 원격검침 서버시스템(200)으로 구성된다. 지그비 원격검침 서버시스템(200)은 통신망(12)을 통해 집중기들(100-1~100-K)과 통신하여 원격검침을 수행하는 원격검침서버(210)와, 원격 검침 데이터를 관리하는 데이터베이스서버(220), 검침 데이터를 이용하여 사용자별로 과금하는 과금서버(230), 인터넷(14)을 통해 사용자들에게 검침정보와 과금정보를 제공하는 웹서버(240), 원격검침시스템 운영자들을 위한 모니터링 콘솔들(250)로 이루어진다. 통신망(12)은 CDMA망이나 공중전화망(PSTN), 혹은 TCP/IP망으로 이루어진다.

도 1을 참조하면, 고층아파트 등에 설치된 다수의 단말기들(110)과 집중기(100-1~100-K)는 지그비 방식의 무선통신으로 개인영역네트워크(PAN 1~PAN K:10-1~10-K)를 구성하고 있고, 각 개인영역네트워크(PAN 1~PAN K:10-1~10-K)는 집중기(100-1~100-K)를 통해 CDMA망이나 공중전화망(PSTN), 혹은 TCP/IP망으로 원격검침서버(210)와 연결된다. 각 개인영역네트워크(10-1~10-K)는 고유의 'PAN ID'로 구분되고, 각 단말기들(110)은 해당 집중기(100-1~100-K)가 할당하는 네트워크 아이디로 구분된다. 각 집중기(100-1~100-K)는 지그비 프로토콜상의 코디네이터로서 동 작하고, 각 단말기들(110)은 지그비 프로토콜의 노드들에 해당한다.

그리고 각 사용자는 개인용 컴퓨터(120)의 웹 브라우저를 이용하여 인터넷(14)을 통해 웹서버(240)에 접속하여 자신의 검침정보(예컨대, 기간별 전력사용량, 가스사용량, 수도사용량 등)와 과금정보를 확인할 수 있다.

고층 아파트의 각 가정이나 고층 건물의 각 사무실에 사용자 단위로 설치되는 단말기(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 사용자가 소비하는 전력이나 가스, 수도 등을 계량하기 위한 검침 단말부(115)와, 검침 단말부(115)의 검침데이터를 지그비 방식으로 집중기(100-1~100-K)로 전송하기 위한 지그비 단말부(111)로 구성된다. 지그비 단말부(111)는 지그비 방식의 통신기능을 제공하는 지그비칩(112)과, 마이크로콘트롤유니트(MCU:113), 리얼타임클럭(RTC:114)으로 구성되고, 검침 단말부(115)와는 리드 스위치(펄스)나 RS-232C 등으로 연결되어 검침 데이터를 가져온다.

이러한 단말기(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 최초 설치시에 초기설정이 이루어지고, 파워다운모드로 동작하다가 리얼타임클럭(114)이 웨이크업시간이 되면 마이크로콘트롤유니트(113)를 웨이크업시켜 액티브모드로 동작하게 된다(S201~S204). 액티브모드에서는 검침단말부(115)로부터 수집한 검침 데이터를 읽어 오고, 지그비칩(112)을 통해 이웃하는 단말기와의 통신상태를 확인한 후 통신이 어려우면 우회경로를 설정하여 다시 통신상태를 확인하고 통신에 성공하면 검침데이터를 이웃하는 단말기로 송신한 후 다음 웨이크업시간을 수신받아 웨이크업시간을 설정한다(S205~S210). 이때 본 발명에서는 집중기(100)에 연결된 컴퓨터(130)의 경로 설정 프로그램(GUI)을 이용하여 가능한 초기에 경로를 설정하므로 비상시를 위한 우회경로도 초기에 미리 설정해놓는 것이 바람직하다.

집중기(100)는 도 4에 도시된 바와 같이, 단말기들(110)과 지그비 방식으로 통신하기 위한 지그비 모뎀(101)과, 마이크로콘트롤유니트(MCU:102), 리얼타임클럭(RTC:103), 설치 및 유지보수용 노트북 컴퓨터(130) 등과 통신하기 위한 통신포트(104), 검침데이터를 CDMA망을 통해 원격검침서버(210)로 전송하기 위한 CDMA부(105), 검침데이터를 공중전화망(PSTN)을 통해 원격검침서버(210)로 전송하기 위한 PSTN부(106), 검침데이터를 TCP/IP망을 통해 원격검침서버(210)로 전송하기 위한 TCP/IP부(107)로 구성된다. 여기서 CDMA부(105)나 PSTN부(106)나 TCP/IP부(107)는 통신망(12)의 구성 방식에 따라 어느 한 방식이 채택되어 원격검침서버(210)와 통신한다.

이러한 집중기(100)는 도 5에 도시된 바와 같이, 초기설정 후 검침시간이 되면 자기 관할 PAN의 단말기들(110)과 통신상태를 확인한 후 통신이 안 되는 단말기가 있으면 우회경로를 탐색하여 새로운 경로로 통신을 가능하게 한다(S301~S305).

모두 통신이 가능하면, 각 단말기(110)로부터 검침데이터를 수집하여 저장하고, 다음 웨이크업 시간을 각 단말기로 송신한 후 수집된 검침데이터를 통신망(12)을 통해 원격검침서버(210)로 전송한다(S301~S308).

이와 같이 웨이크업 시간을 재설정하는 이유는 각각의 RTC칩 특성상 약간의 시간 차가 발생하기 때문에 장시간 누적되면 오차가 크게 되므로 매번 집중기(100)에서 다음 웨이크업 시간을 송신하여 오차를 최소화하는 것이다.

이어서, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 원격검침시스템의 설치 및 검침과정을 자세히 살펴보면 다음과 같다.

도 6은 본 발명에 따른 원격검침시스템의 전체 동작 절차를 도시한 순서도이다.

도 6을 참조하면, 설치자가 고층 아파트나 고층 건물의 각 사용자 시설에 단말기를 설치하고, 적당한 공간에 집중기(100)를 설치하며, 아파트 x동 x호와 같은 설치정보를 기록한다(S1,S2).

이어 설치 및 유지관리용 노트북 컴퓨터(혹은 PC)(130)를 집중기(100)에 연결한 후 경로설정을 위한 프로그램(GUI)을 실행하여 설치정보를 입력한다(S3). 프로그램은 연결정보 수집을 집중기(100)로 요청하고, 이에 따라 집중기(100)는 지그비 방식으로 연결된 단말기들(110)에 연결정보를 요청하며, 각 단말기들(110)은 주변 단말기들을 스캔한 후 주변 단말기정보를 전송한다(S4~S7).

이어 연결정보를 바탕으로 프로그램은 라우팅 정보를 생성하고, 라우팅 정보를 집중기(100)로 송신한다(S8,S9). 집중기(100)는 수신된 라우팅 정보를 각 단말기(110)로 송신하고, 각 단말기(110)는 라우팅 정보를 수신받아 저장한다(S10~S12). 이와 같은 초기설정 절차가 완료되면 프로그램은 검침시작을 지시한다(S13).

이후, 집중기(100)는 관할 PAN의 모든 단말기들(110)에 웨이크업 시간을 송신하고, 각 단말기들은 웨이트업 시간을 수신받아 리얼타임클럭(RTC)에 웨이크업 시간을 설정한 후 배터리 소모를 최소화하기 위해 파워다운모드로 동작한다(S14~S17).

이후 각 단말기(110)는 웨이크업 시간이 되면 웨이크업하여 액티브모드에서 검침데이터를 수집하여 집중기(100)로 송신하고, 집중기(100)는 검침데이터를 수집하여 상위의 원격검침서버(210)로 전송하고, 다음 웨이크업 시간을 각 단말기(110)로 송신한다(S18~S21).

이에 따라 상위의 원격검침서버(210)는 각 집중기들(100)로부터 검침데이터를 수신받아 데이터베이스 서버(220)에 저장하여 콘솔이나 웹을 통해 검침정보와 과금정보를 모니터링할 수 있도록 한다(S22~S24).

도 7은 본 발명에 따른 지그비 라우팅 설정 절차를 도시한 순서도이고, 도 8은 도 7에 도시된 단말기 연결정보 생성단계의 세부 절차를 도시한 순서도이다.

앞서 설명한 바와 같이 설치자가 각 가정에 원격검침 단말기(110)를 설치하고 전원을 인가한다. 설치가 끝나면 집중기(100)에 연결된 PC나 노트북(130)에서 데이터 송수신 경로설정을 위한 프로그램(GUI)을 실행한다(S51).

이어 프로그램에 설치된 단말기들의 위치정보(아파트 동, 호수)와 디바이스 아이디(ID)를 입력하고, 단말기 연결정보를 생성한다(S52).

단말기 연결정보를 생성하는 절차는 도 8에 도시된 바와 같이, 집중기(코디네이터:100)와 직접 연결된 단말기(노드:110)(이를 노드 마스터라 한다)를 파악한 후, 코디네이터와 연결된 노드의 연결정보를 요청한다(S531,S532). 이에 따라 해당 단말기(110)는 연결정보 확인명령을 수신한 후 명령전달경로를 저장하고, 주변 노 드 연결을 확인한 후 송신데이터를 생성하여 단말기간 연결내용을 코디네이터로 전달한다(S533~S537).

이어 코디네이터는 연결정보를 수신받아 수신내용에 포함된 노드들에 연결정보를 요청하고, 이와 같은 과정을 반복한 후 마지막 단말기이면 정해진 알고리즘에 의해 연결정보를 생성하여 각 단말기에 연결정보를 전송한다(S538~S542).

예컨대, 본 발명에 따른 연결정보생성은 먼저 각 아파트 동의 최상층에 위치한 단말기들(110)에 신호를 보내어 집중기(100)와 직접 연결되는 단말기를 찾아 리스트를 저장한다. 이후 리스트에 등록된 단말기별로 연결 가능한 주변 단말기들에 대한 정보를 수집한다.

다시 도 7을 참조하면, 연결정보가 구해지면 이 연결정보를 바탕으로 라우팅 경로를 설정한다(S54). 즉, 설치정보에서 각 단말기의 바로 위층 단말기와 연결하여 아파트 각 동의 최하층부터 최상층까지의 수직 경로를 설정한다. 이후 각 동의 최상층 단말기들 사이에 수평 경로를 설정하고, 집중기와 각 동의 최상층 단말기들이 연결되는지 확인한다. 만일, 최상층 단말기와 집중기가 연결되지 않으면 연결되는 다른 동의 최상층 단말기와 연결한다.

이와 같이 라우팅 경로가 설정되면, 집중기(100)를 통해 각 단말기(110)로 라우팅 경로 정보(라우팅 테이블)를 전송하여 각 단말기에 라우팅 경로를 설정한다(S55).

이와 같이 본 발명의 라우팅 방법에 따르면 원격검침 단말기의 설치정보를 바탕으로 라우팅 테이블을 형성하기 때문에 PAN에 조인하지 못하는 단말기가 어느 위치에 있는 단말기인지 파악하기 쉬워 경로 설정이 용이하다. 특히, 시리얼한 경로 설정이 용이하여 고층 아파트나 고층 빌딩과 같은 수직 구조의 건물에서 라우팅이 쉽게 이루어진다. 또한 최대한 적은 횟수의 데이터 송수신이 일어나도록 경로를 설정할 있어 배터리 소모 전류를 최소화할 수 있고, 항상 같은 경로로 데이터 통신하므로 일률적인 응답시간을 가진다.

도 9는 본 발명에 따른 단말기와 집중기를 5층 건물에 설치한 예의 개략도이고, 도 10은 도 9에 도시된 구성에서 검침 데이터 전송을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 5층 아파트 건물에서 5층에 A단말기(110-1)와 집중기(100)가 설치되어 있고, 4층에 B단말기(110-2), 3층에 C단말기(110-3), 2층에 D단말기(110-4), 1층에 E단말기(110-5)가 설치되어 있다.

그리고 이와 같은 설치구조에서 본 발명에 따른 바람직한 라우팅 경로는 집중기(100) -> A단말기(110-1) -> B단말기(110-2) -> C단말기(110-3) -> D단말기(110-4) ->E 단말기(110-5)로 이루어지는 시리얼한 경로이고, A단말기(110-1)는 노드 마스터가 된다.

이와 같이 바람직한 시리얼 라우팅 경로가 이루어진 경우에 웨이크업 후 검침데이터의 전송은 도 10에 도시된 바와 같이, E단말기(110-5)가 D단말기(110-4)로 E단말기(110-5)의 검침데이터를 전송하고, D단말기(110-4)는 수신된 E데이터에 D단말기(110-4)의 검침데이터를 부가하여 유료부하(Payload)를 형성한 후 C단말기(110-3)로 전송한다. C단말기(110-3)는 수신된 유료부하(Payload)에 C단말기(110-3)의 검침데이터를 부가하여 B단말기(110-2)로 전송한다. 이때 유료부 하(Payload)가 일정크기(예컨대, 100바이트)에 도달하면 해당 유료부하(Payload)는 A단말기(110-1)를 거쳐 먼저 집중기(100)로 전달하고, B단말기(110-2)는 새로운 유료부하(Payload)를 생성해서 A단말기(110-1)로 전송한다. A단말기(110-1)는 수신된 B단말기(110-2)의 유료부하(Payload)에 A단말기(110-1)의 검침데이터를 부가하여 집중기(100)로 전송한다.

이와 같이 본 발명에서는 각 단말기별로 수집명령을 보내 검침 데이터를 수집하지 않고, 데이터 송수신 경로를 시리얼하게 라우팅 알고리즘으로 구성함으로써 한 루트에 속해 있는 단말기들의 검침 데이터를 한 두번의 수집 명령으로 수집할 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 원격검침시스템의 전체 구성을 도시한 블럭도,

도 2는 도 1에 도시된 단말기의 세부 구성을 도시한 구성 블럭도,

도 3는 도 2에 도시된 단말기의 동작 절차를 도시한 순서도,

도 4는 도 1에 도시된 집중기의 세부 구성을 도시한 구성 블럭도,

도 5는 도 4에 도시된 집중기의 동작 절차를 도시한 순서도,

도 6은 본 발명에 따른 원격검침시스템의 전체 동작 절차를 도시한 순서도,

도 7은 본 발명에 따른 지그비 라우팅 설정 절차를 도시한 순서도,

도 8은 도 7에 도시된 단말기 연결정보 생성단계의 세부 절차를 도시한 순서도,

도 9는 본 발명에 따른 단말기와 집중기를 5층 건물에 설치한 예의 개략도,

도 10은 도 9에 도시된 구성에서 검침 데이터 전송을 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10-1~10-K: 개인영역네트워크(PAN) 12: 통신망

14: 인터넷 100,100-1~100-K: 집중기

110: 단말기 200: 원격검침서버시스템

210: 원격검침서버 220: DB서버

230: 과금서버 240: 웹서버

Claims (7)

1. 수직구조의 건축물에 설치되어 검침 데이터를 지그비 방식으로 전송하는 단말기들;

   상기 단말기들의 시리얼 라우팅 경로를 설정하고, 웨이크업 시간을 전송하며 상기 단말기들로부터 수집된 검침데이터를 통신망을 통해 원격검침서버로 전송하는 집중기; 및

   상기 집중기로부터 수집된 검침 데이터를 처리하여 과금하고 데이터베이스화하여 관리하며 사용자들이 인터넷을 통해 검침정보나 과금정보를 확인할 수 있도록 서비스하는 지그비 원격검침 서버시스템으로 구성된 것을 특징으로 하는 지그비 라우팅 방법을 이용한 원격검침시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 지그비 원격검침 서버시스템은

   통신망을 통해 집중기들과 통신하여 원격검침을 수행하는 원격검침서버와,

   상기 원격 검침 데이터를 관리하는 데이터베이스 서버와,

   수집된 검침 데이터를 이용하여 사용자별로 과금하는 과금서버와,

   인터넷을 통해 사용자들에게 상기 데이터베이스 서버의 검침정보와 상기 과금서버의 과금정보를 제공하는 웹서버로 이루어진 것을 특징으로 하는 지그비 라우팅 방법을 이용한 원격검침시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 단말기는

   사용자가 소비하는 전력이나 가스, 수도 등을 계량하기 위한 검침 단말부와, 상기 검침 단말부의 검침데이터를 지그비 방식으로 상기 집중기로 전송하기 위한 지그비 단말부로 구성되고,

   상기 지그비 단말부는 지그비 방식의 통신기능을 제공하는 지그비칩과, 웨이크업시간을 설정하기 위한 리얼타임클럭과, 상기 지그비칩을 통해 상기 집중기측과 통신하고 상기 검침 단말부로부터 리드 스위치나 RS-232C로 연결되어 검침 데이터를 가져오며 단말기의 전체 동작을 제어하는 마이크로 콘트롤 유니트로 구성된 것을 특징으로 하는 지그비 라우팅 방법을 이용한 원격검침시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 집중기는

   상기 단말기들과 지그비 방식으로 통신하기 위한 지그비 모뎀과,

   웨이크업 시간을 설정하고 시간을 카운트하는 리얼타임클럭과,

   설치 및 유지보수용 컴퓨터와 통신하기 위한 통신포트와,

   검침데이터를 통신망을 통해 상기 원격검침서버로 전송하기 위한 통신수단과,

   설치 초기에 상기 통신포트를 통해 상기 설치 및 유지보수용 컴퓨터와 통신하여 상기 지그비 모뎀을 통해 관할 단말기들과 통신을 위한 시리얼 라우팅 경로를 설정하고, 검침시간이 되면 상기 지그비 모뎀을 통해 관할 단말기들과 통신하여 시리얼 라우팅 경로에 따라 각 단말기로부터 검침데이터를 수집하여 상기 통신수단을 통해 상기 원격검침서버로 전송하고, 다음 웨이크업 시간을 상기 각 단말기로 송신하는 마이크로 콘트롤 유니트를 구비한 것을 특징으로 하는 지그비 라우팅 방법을 이용한 원격검침시스템.
5. 각 단말기들의 설치정보를 입력받는 단계;

   상기 설치정보를 기반으로 집중기와 직접 연결되는 상기 단말기들의 연결정보를 구하는 단계;

   상기 집중기와 직접 연결되는 단말기들의 주변 단말기 연결정보를 구하는 단계;

   상기 구해진 연결정보를 기반으로 시리얼 라우팅 경로를 설정하기 위한 라우팅 정보를 생성하는 단계; 및

   상기 생성된 라우팅 정보를 각 단말기로 전송하여 라우팅 경로를 설정하는 단계를 구비한 것을 특징으로 하는 원격검침을 위한 지그비 라우팅 방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 시리얼 라우팅 경로에 대한 라우팅 정보를 생성하는 단계는,

   고층 건물의 경우 건물의 아래층에 설치된 단말기를 이웃하는 윗층에 설치된 단말기와 연결하여 고층 건물의 최하층에서 최상층까지 수직경로를 설정하고, 각 건물의 최상층에 설치된 단말기들을 서로 연결하여 수평경로를 설정하는 것을 특징으로 하는 원격검침을 위한 지그비 라우팅 방법.
7. 제5항에 있어서, 상기 시리얼 라우팅 경로를 통한 검침 데이터 전송은

   시리얼 라우팅 경로의 가장 깊은 단말기부터 순차적으로 이웃하는 단말기로 검침 데이터를 페이로드(payload)로 형성하여 전송하되, 상기 페이로드의 크기가 일정 크기에 도달하면 바이패스시켜 먼저 전달하고, 다음 단말기는 새로운 페이로드를 생성하여 순차적으로 검침 데이터를 전송하는 것을 특징으로 하는 원격검침을 위한 지그비 라우팅 방법.

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