KR20100115151A - System and method for environment monitoring - Google Patents

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KR20100115151A
KR20100115151A KR1020090033744A KR20090033744A KR20100115151A KR 20100115151 A KR20100115151 A KR 20100115151A KR 1020090033744 A KR1020090033744 A KR 1020090033744A KR 20090033744 A KR20090033744 A KR 20090033744A KR 20100115151 A KR20100115151 A KR 20100115151A
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박세광
김성현
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경북대학교 산학협력단
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Abstract

PURPOSE: A system and a method for environment monitoring are provided to offer in order to transmit the environment status information of around the tag through reader to a server. CONSTITUTION: A storage(117) stores the sensing result detected in the perception sensor unit. The environment status information corresponding to the capacitance value of the perception sensor unit is stored. A controller(115) receives the sensing result from the perception sensor unit. The controller measures the capacitance value of the perception sensor unit based on the sensing result. The controller refers to the environment status information corresponding to the measured result.

Description

환경감시 시스템 및 방법 {System and method for environment monitoring}System and method for environment monitoring

본 발명은 환경감시 시스템 및 방법에 관한 것으로, RFID 통신을 이용하는 태그가 감지센서의 정전용량값을 연산하여 상기 태그주변의 환경상태정보를 리더기를 통해 서버로 전송함으로써, 환경감시 시스템의 소형화 및 지능화 시킬 수 있는 환경감시 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an environmental monitoring system and method, wherein a tag using RFID communication calculates a capacitance value of a sensing sensor and transmits environmental state information around the tag to a server through a reader, thereby miniaturizing and intelligentizing the environmental monitoring system. The present invention relates to an environmental monitoring system and method that can be used.

최근 들어, 무선통신 및 전자공학의 발달로 인해 저가이면서도 저전력을 사용하는 유비쿼터스 센서 네트워크(U-sensor network)가 많은 주목을 받고 있다. 이러한 유비쿼터스 센서 네트워크는 각종 센서에서 수집한 데이터를 무선으로 수집할 수 있도록 구성한 네트워크를 말한다. WPAN(Wireless Personal Area Network)와 같이 다양한 센서 네트워크 기술이 활성화 되고 있다. 상기 센서의 종류에는 온도, 가속도, 위치, 정보, 지문, 가스 등과 같이 다양하게 존재한다. Recently, due to the development of wireless communication and electronics, a ubiquitous sensor network (U-sensor network) using low power and low power has attracted much attention. The ubiquitous sensor network refers to a network configured to wirelessly collect data collected from various sensors. Various sensor network technologies such as Wireless Personal Area Network (WPAN) are being activated. There are various types of sensors such as temperature, acceleration, location, information, fingerprint, gas, and the like.

이러한 유비쿼터스 센서 네트워크 기술은 센서노드 기술을 기본적으로 하는데, 상기 센서노드 기술에 대한 소형화 및 지능화를 구현하기 어려운 문제점이 대 두되었다. The ubiquitous sensor network technology is basically a sensor node technology, it is difficult to implement the miniaturization and intelligence for the sensor node technology.

본 발명은 이러한 문제점에 의해 제안된 것으로, RFID 통신을 이용하는 태그가 감지센서의 정전용량값을 연산하여 상기 태그주변의 환경상태정보를 리더기를 통해 서버로 전송함으로써, 환경감시 시스템의 소형화 및 지능화 시킬 수 있는 환경감시 시스템 및 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. The present invention has been proposed by the above problem, and the tag using RFID communication calculates the capacitance value of the sensor and transmits the environmental state information around the tag to the server through the reader, thereby miniaturizing and intelligentizing the environmental monitoring system It is an object of the present invention to provide an environmental monitoring system and method.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 환경감시 시스템은 리더기가 태그로부터 환경상태정보를 수신하고, 수신한 환경정보를 서버로 전송하여 상기 서버가 수신한 환경상태정보를 기초로 하여 상기 태그 주변의 환경을 감시하는 환경감시 시스템에 있어서, 상기 태그는 감지센서를 이용해 주변환경을 감지하며, 상기 감지센서의 정전용량값을 연산하고, 그 연산결과에 기초하여 주변환경의 환경상태정보를 검색하고, 상기 환경상태정보를 상기 리더기를 통해 상기 서버로 전송할 수 있다. In order to achieve the above object, the environmental monitoring system according to the present invention, the reader receives the environmental status information from the tag, and transmits the received environmental information to the server based on the environmental status information received by the server In an environmental monitoring system for monitoring an environment around a tag, the tag detects the surrounding environment using a sensor, calculates the capacitance value of the sensor, and calculates environmental state information of the surrounding environment based on the result of the calculation. Search and transmit the environmental status information to the server through the reader.

바람직하게는 상기 리더기와 RFID 통신을 수행하는 안테나부와; 상기 환경상태정보를 변조하여 상기 안테나부로 전송하는 변조부와; 상기 안테나부로부터 수신되는 전압을 일정하게 유지하는 전압안정화부; 아날로그 상태의 감지결과를 디지털 신호로 변환하는 신호변환부와; 감지센서를 이용하여 주변환경을 감지하고, 그 감지결과를 전송하는 감지센서부와; 상기 감지센서부가 감지한 감지결과를 저장하고, 감지센서의 정전용량값에 대응하는 환경상태정보를 저장하는 저장부와; 상기 감지센서부로부터 감지결과를 수신하고 상기 감지결과에 기초하여 감지센서의 정전용량값을 측정하고, 그 측정결과에 대응하는 환경상태정보를 검색하는 제어부;를 포함하는 태그를 포함할 수 있다. Preferably the antenna unit for performing RFID communication with the reader; A modulator for modulating the environmental state information and transmitting the modulated state information to the antenna unit; A voltage stabilizer for maintaining a constant voltage received from the antenna unit; A signal conversion unit converting the detection result of the analog state into a digital signal; A sensing sensor unit for sensing a surrounding environment using a sensing sensor and transmitting the sensing result; A storage unit for storing the detection result detected by the detection sensor unit and storing environmental state information corresponding to the capacitance value of the detection sensor; And a controller configured to receive a sensing result from the sensing sensor unit, measure a capacitance value of the sensing sensor based on the sensing result, and retrieve environmental state information corresponding to the measuring result.

특히 링형의 루프안테나인 안테나부를 포함할 수 있다. In particular, it may include a ring-shaped loop antenna antenna unit.

바람직하게는 상기 감지센서에 펄스전압 인가하여 상기 감지센서의 출력전압이 설정전압이 될 때의 시간을 측정하는 측정모듈과; 상기 측정모듈에서 측정한 시간에 기초하여 상기 감지센서의 정전용량값을 연산하는 연산모듈과; 상기 연산된 정전용량값에 대응하는 환경상태정보를 검색하는 검색모듈;을 포함하는 제어부를 포함할 수 있다. Preferably, the measurement module for measuring the time when the output voltage of the detection sensor to the set voltage by applying a pulse voltage to the detection sensor; A calculation module for calculating a capacitance value of the detection sensor based on the time measured by the measurement module; And a search module for searching for environmental state information corresponding to the calculated capacitance value.

특히 온도, 습도, 압력, 풍속, 풍향, 가속도, 각가속도, 진동, pH 중 적어도 하나를 포함하는 환경상태정보를 포함할 수 있다. In particular, it may include environmental state information including at least one of temperature, humidity, pressure, wind speed, wind direction, acceleration, angular acceleration, vibration, pH.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의한 환경감시 방법은 리더기가 태그로부터 환경정보를 수신하고, 수신된 환경정보를 서버로 전송하여 상기 서버가 수신된 환경정보를 기초로 하여 상기 태그 주변의 환경을 감시하는 환경감시 방법에 있어서, 태그가 감지센서를 이용하여 주변환경을 감지하는 감지단계와;In order to achieve the above object, the environmental monitoring method according to the present invention, the reader receives the environmental information from the tag, and transmits the received environmental information to the server based on the environmental information received by the server around the tag An environmental monitoring method for monitoring an environment, the method comprising: a sensing step of sensing a surrounding environment using a tag sensor;

상기 태그가 센서구동회로를 이용하여 상기 감지센서의 정전용량값을 연산하는 연산단계와; 상기 태그가 연산된 상기 감지센서의 정전용량값에 기초하여 주변의 환 경상태정보를 검색하고, 상기 검색된 환경상태정보를 리더기를 통해 서버로 전송하는 전송단계;를 포함할 수 있다. Calculating, by the tag, a capacitance value of the detection sensor using a sensor driving circuit; And transmitting the searched environmental status information based on the capacitance value of the detection sensor in which the tag is calculated, and transmitting the searched environmental status information to a server through a reader.

바람직하게는 상기 태그가 감지센서를 포함하는 구동회로에 펄스전압을 인가하여 상기 구동회로의 출력전압이 설정전압과 동일할 때의 시간을 측정하는 시간측정과정과; 상기 태그가 상기 측정된 시간에 기초하여 상기 감지센서의 정전용량값을 연산하는 연산과정과; 상기 태그가 연산된 상기 정전용량값에 대응하는 환경상태정보를 검색하여 리더기를 통해 서버로 전송하는 전송과정;을 포함하는 연산단계를 포함할 수 있다. Preferably, the tag is a time measurement process of measuring the time when the output voltage of the drive circuit is equal to the set voltage by applying a pulse voltage to the drive circuit including a sensor; Calculating a capacitance value of the sensing sensor based on the measured time by the tag; And searching for and transmitting the environmental state information corresponding to the capacitive value at which the tag is calculated and transmitting the same to the server through a reader.

상술한 바와 같이, 태그가 감지센서의 정전용량값을 통해 주변환경의 상태정보를 검색함으로써, 환경감시 시스템을 소형화 및 지능화시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the tag retrieves the state information of the surrounding environment through the capacitance value of the sensor, thereby reducing the size and intelligence of the environmental monitoring system.

또한 리더기로부터 전송되는 에너지를 내부 안테나를 사용하여 동작함에 다라 상기 태그 내부에 전원을 탑재하지 않더라도 반영구적으로 상기 태그를 사용할 수 있는 효과가 있다. In addition, since the energy transmitted from the reader is operated by using an internal antenna, the tag can be used semi-permanently even if power is not mounted inside the tag.

이와 동시에, 상기 태그로 전송되는 에너지에 대해 전원안정화가 수행되어 동작의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.At the same time, power stabilization is performed on the energy transmitted to the tag, thereby improving the stability of the operation.

본 발명에 따른 환경감시 시스템 및 방법에 대한 예는 다양하게 적용될 수 있으며, 이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 바람직한 실시 예에 대해 설명하기로 한다.Examples of the environmental monitoring system and method according to the present invention can be applied in various ways, hereinafter with reference to the accompanying drawings will be described a preferred embodiment.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경감시 시스템을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing an environmental monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 상기 환경감시 시스템은 감지센서를 통해 주변의 환경상태를 감지하는 태그(110)와 상기 태그로부터 감지된 감지결과를 수신하여 서버로 전달하는 리더기(120) 및 상기 리더기로부터 전달받은 감지결과에 기초하여 상기 태그주변의 환경상태를 분석하는 서버(130)를 포함한다. As shown in FIG. 1, the environmental monitoring system includes a tag 110 for detecting a surrounding environment state through a sensor and a reader 120 and the reader for receiving a detection result detected from the tag and transmitting the result to a server. It includes a server 130 for analyzing the environmental state around the tag based on the detection result received from.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경감시 시스템 중 태그(110)의 블록도이다.2 is a block diagram of the tag 110 of the environmental monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 2에 도시된 바와 같이, 상기 태그(110)는 안테나부(111)와 변조부(112)와 전압안정화부(113)와 신호변환부(114)와 제어부(115)와 감지센서부(116) 및 저장부(117)를 포함한다.As shown in FIG. 2, the tag 110 includes an antenna 111, a modulator 112, a voltage stabilizer 113, a signal converter 114, a controller 115, and a sensor 116. ) And a storage unit 117.

안테나부(111)는 상기 리더기(120)와의 RFID 통신을 수행하고, 바람직하게는 링형의 루프안테나를 포함할 수 있다. 이러한 안테나부(111)는 리더기(120)로부터 전원전압을 포함하는 신호를 수신하거나, 상기 변조부(112)로부터 수신한 환경상태정보를 상기 리더기(120)로 송신한다. The antenna unit 111 performs RFID communication with the reader 120, and may preferably include a ring-shaped loop antenna. The antenna unit 111 receives a signal including a power supply voltage from the reader 120, or transmits environmental state information received from the modulator 112 to the reader 120.

변조부(112)는 환경상태정보를 변복조하여 상기 안테나부(111)로 전송한다. The modulator 112 modulates and demodulates the environmental state information and transmits the demodulated state information to the antenna unit 111.

전압안정화부(113)는 상기 안테나부(111)로부터 수신되는 전압을 일정하게 유지한다. The voltage stabilizer 113 maintains a constant voltage received from the antenna 111.

예를 들면, 상기 안테나부로부터 수신되는 전압이 태그의 동작전압보다 낮은 경우, 상기 전압안정화부가 상기 수신한 전압을 동작전압레벨로 끌어올린다. 마찬가지로, 상기 안테나로부터 수신되는 전압이 태그의 동작전압보다 높은 경우, 상기 전압안정화부가 상기 수신전압을 동작전압레벨로 끌어내린다. For example, when the voltage received from the antenna unit is lower than the operating voltage of the tag, the voltage stabilizer raises the received voltage to the operating voltage level. Similarly, when the voltage received from the antenna is higher than the operating voltage of the tag, the voltage stabilizer pulls the received voltage down to the operating voltage level.

이에 따라, 리더기로부터 전송되는 전원에너지를 태그 내부의 안테나를 사용하여 동작함에 따라 상기 태그 내부에 태그 내부에 전원을 탑재하지 않더라도 반영구적으로 상기 태그를 사용할 수 있다. Accordingly, since the power energy transmitted from the reader is operated by using an antenna inside the tag, the tag may be used semi-permanently even if power is not mounted inside the tag.

또한, 상기 태그로 전송되는 에너지에 대해 전원안정화가 수행되어 동작의 안정성을 향상시킬 수 있다. In addition, power stabilization may be performed on energy transmitted to the tag to improve stability of operation.

신호변환부(114)는 아날로그 상태의 환경상태정보를 디지털신호로 변환하여 제어부(115)로 송수신한다. The signal converting unit 114 converts the environmental state information of the analog state into a digital signal and transmits and receives the control unit 115.

감지센서부(116)는 내부의 감지센서를 포함하고, 상기 감지센서를 이용하여 태그의 주변환경을 감지하고, 그 감지결과를 제어부(115)로 전송한다. 예를 들면, 이러한 상기 감지센서는 토양 내 습도상태를 감지할 수 있는 토양수분센서일 수 있다. The detection sensor unit 116 includes an internal sensor, detects the surrounding environment of the tag by using the sensor, and transmits the detection result to the controller 115. For example, such a sensor may be a soil moisture sensor capable of detecting a humidity condition in the soil.

도 3은 상기 태그 내 감지센서의 구조도이다. 3 is a structural diagram of a detection sensor in the tag.

도 3에 도시된 바와 같이, 상기 감지센서의 일 예인 토양수분감지센서는 유리(116a)의 상부에 박막공정을 통해 전극(116b)이 형성된다. 상기 형성된 전극(116b)에 감습막(116c)이 도포되어 열처리된다. 이러한 상기 감습막(116c)은 감 습률을 높이기 위해 고분자화합물을 사용하는 것이 바람직하며, 상기 고분자화합물의 하나의 예로서 폴리이미드(Polyimide)가 사용될 수 있다. As shown in FIG. 3, the soil moisture sensor, which is an example of the sensor, has an electrode 116b formed through a thin film process on the glass 116a. A moisture sensitive film 116c is applied to the formed electrode 116b and heat treated. It is preferable that a high molecular compound is used as the moisture absorbing film 116c, and polyimide may be used as one example of the high molecular compound.

상기 폴리이미드는 초내열, 극저온에서도 전기특성의 변화가 적은 물질로서, 수분변화에 대한 응답을 선형적으로 얻을 수 있고, 세라믹산화물과 비교하여 평균 3% 정도 높은 감습량을 보인다. 또한 상기 폴리이미드는 확산계수(Diffusion Coefficient)가 크기 때문에 빠른 응답시간을 가지며, 히스테리시스(Hysteresis)가 거의 없는 장점을 가진다. The polyimide is a material having a small change in electrical properties even at ultra-high heat and cryogenic temperature, and can linearly obtain a response to moisture change, and has an average moisture content of about 3% higher than that of ceramic oxide. In addition, since the polyimide has a large diffusion coefficient, the polyimide has a fast response time and has almost no hysteresis.

또한 상기 감습막(116c)의 열처리로 인하여 기공이 많이 형성된다. 이와 같이 형성된 폴리이미드의 기공에 포획되는 수분에 따라, 상기 폴리이미드의 전체 유전율이 변화하게 된다. 이에 따라, 상기 전극(1116b)이 상기 유전율의 변화량을 감지한다. In addition, many pores are formed due to the heat treatment of the moisture-sensitive film 116c. According to the water trapped in the pores of the polyimide formed as described above, the total dielectric constant of the polyimide is changed. Accordingly, the electrode 1116b detects the amount of change in the dielectric constant.

저장부(117)는 상기 감지센서부(116)가 감지한 감지결과를 저장하고, 감지센서의 정전용량값에 대응하는 환경상태정보를 테이블화하여 저장한다. The storage unit 117 stores the detection result detected by the detection sensor unit 116, and stores the environmental state information corresponding to the capacitance value of the detection sensor as a table.

제어부(115)는 상기 감지센서부(116)로부터 감지결과를 수신하고, 상기 감지결과에 기초하여 감지센서의 정전용량값을 연산하고, 그 연산결과에 대응하는 환경상태정보를 검색한다. The controller 115 receives a detection result from the detection sensor unit 116, calculates a capacitance value of the detection sensor based on the detection result, and retrieves environmental state information corresponding to the calculation result.

도 4는 상기 제어부(115)의 내부 블록도이다. 4 is an internal block diagram of the controller 115.

도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제어부(115)는 측정모듈(115a)과 연산모듈(115b) 및 검색모듈(115c)을 포함한다. As shown in FIG. 4, the controller 115 includes a measurement module 115a, a calculation module 115b, and a search module 115c.

측정모듈(115a)은 감지센서에 펄스전압을 인가하여 상기 감지센서의 출력전 압이 설정전압이 될 때의 충전시간을 측정한다. The measurement module 115a applies a pulse voltage to the detection sensor to measure the charging time when the output voltage of the detection sensor becomes the set voltage.

도 5는 상기 제어부 내 측정모듈 중 감지센서의 등가회로도이다.5 is an equivalent circuit diagram of a detection sensor of the measurement module in the controller.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 감지센서의 충전시간을 측정하기 위한 등가회로를 살펴보면, 상기 감지센서는 등가커패시터 C가 되고, 상기 등가커패시터 C에 기준저항 R이 직렬로 연결된다. As shown in FIG. 5, referring to an equivalent circuit for measuring a charging time of the sensing sensor, the sensing sensor becomes an equivalent capacitor C, and a reference resistor R is connected in series to the equivalent capacitor C. FIG.

이에 따라, 상기 측정모듈(115a)은 상기 등가회로에 인가되는 펄스전압의 크기와 상관없이 상기 등가커패시터 C를 통해 출력되는 전압이 설정전압의 일 예인 1.1V가 될 때의 감지센서에 대한 충전시간을 측정한다.Accordingly, the measurement module 115a may charge the sensing sensor when the voltage output through the equivalent capacitor C becomes 1.1V, which is an example of the set voltage, regardless of the magnitude of the pulse voltage applied to the equivalent circuit. Measure

연산모듈(115b)은 상기 측정모듈(115a)에서 측정한 시간에 기초하여 상기 감지센서의 정전용량값을 연산한다. The calculation module 115b calculates the capacitance value of the detection sensor based on the time measured by the measurement module 115a.

즉, 상기 등가커패시터 C의 정전용량값은 식 1을 통해 연산되는데, 식 1에서 충전시간 t와 출력전압값 v(t) 및 기준저항값 R은 알려진 값이므로, 상기 정전용량값 C를 연산할 수 있다. That is, the capacitance value of the equivalent capacitor C is calculated through Equation 1. Since the charging time t, the output voltage value v (t) and the reference resistance value R are known values, the capacitance value C can be calculated. Can be.

[식 1][Equation 1]

v(t) = V0 - Re-t/RC t ≥ 0v (t) = V 0 -Re -t / RC t ≥ 0

검색모듈(115c)은 저장부(117)에 저장된 테이블에 기초하여 상기 연산된 총 정전용량값에 대응하는 환경상태정보를 검색한다. The search module 115c searches for the environmental state information corresponding to the calculated total capacitance value based on the table stored in the storage unit 117.

이러한 상기 환경상태정보는 온도, 습도, 압력, 풍속, 풍향, 가속도, 각가속 도, 진동, pH 중 적어도 하나를 포함하는 정보를 의미한다. 뿐만 아니라, 감시하고자 하는 환경상태정보에 따라 사용하는 감지센서 또한 변경된다.The environmental state information means information including at least one of temperature, humidity, pressure, wind speed, wind direction, acceleration, angular acceleration, vibration, and pH. In addition, the detection sensor used according to the environmental status information to be monitored is also changed.

도 6은 커패시턴스 값에 따른 충전시간의 변화를 나타내는 그래프이다. 6 is a graph showing a change in charging time according to a capacitance value.

도 6에 도시된 바와 같이, 측정된 정전용량값에 따라 출력전압의 상승기울기가 달라지는 것을 알 수 있어, 감지센서의 충전시간 변화를 확인할 수 있다. As shown in Figure 6, it can be seen that the rising slope of the output voltage is changed according to the measured capacitance value, it is possible to confirm the change in the charging time of the sensor.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 태그 사진이다. 7 is a tag picture according to an embodiment of the present invention.

도 7에 도시된 바와 같이, 링형의 루프안테나를 형성하고, 상기 태그 중 상기 루프안테나를 제외한 나머지 기능부가 상기 루프안테나에 연장형성된다. 이와 같이 제작된 상기 태그에 있어서, 상기 루프 안테나를 상기 태그의 상부 및 상기 기능부를 상기 태그의 하부로 정의하고, 감시하고자 하는 토양에 상기 태그의 하부만이 심어진다.As shown in FIG. 7, a ring-shaped loop antenna is formed, and the remaining functional parts of the tag except for the loop antenna are extended to the loop antenna. In the tag manufactured as described above, the loop antenna is defined as the upper part of the tag and the functional part as the lower part of the tag, and only the lower part of the tag is planted in the soil to be monitored.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경감시 시스템의 습도에 따른 커패시턴스 변화를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing a change in capacitance according to the humidity of the environmental monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시된 바와 같이, 커패시턴스값에 대응하는 상대습도를 상기 그래프를 통해 검색하고, 그 검색결과를 태그 내 저장부에 저장한다. As shown in FIG. 8, the relative humidity corresponding to the capacitance value is searched through the graph, and the search result is stored in the storage unit in the tag.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경감시 방법을 나타낸 도면이다. 9 is a view showing an environmental monitoring method according to an embodiment of the present invention.

도 9에 도시된 바와 같이, 상기 환경감시 방법은 태그가 감지센서를 이용하여 주변환경을 감지한다(S210). 이러한 감지단계는 우선 감시하고자 하는 환경이 선택된다. 예를 들면, 토양, 대기, 수중 등과 같은 환경이 될 수 있으며, 본 발명에서는 토양에 대한 습도상태를 예로 들어 설명한다. As shown in FIG. 9, in the environmental monitoring method, the tag detects the surrounding environment using a sensor. In this detection step, an environment to be monitored is first selected. For example, it may be an environment such as soil, air, water, and the like, and the present invention will be described with reference to the humidity of the soil as an example.

우선 주변환경의 상태정보를 감지하기 위한 태그가 토양에 심어진다. 이와 같이 토양에 심어진 태그에 있어서, 상기 태그 중 감지센서부에 포함되는 토양수분감지센서에 대한 유전율 변화량을 감지한다. 그 감지결과를 상기 태그(110) 내 제어부(115)가 수신한다. 이후 상기 제어부(115)의 측정모듈(115a)은 커패시터의 충전시간을 측정하는 회로를 포함하고, 수신한 감지결과에 기초하여 상기 회로의 출력전압이 설정전압이 될 때의 시간 즉, 상기 감지센서의 충전시간을 측정한다. First, a tag is installed in the soil to detect the state information of the surrounding environment. In the tag planted in the soil as described above, the amount of change in permittivity of the soil moisture detection sensor included in the detection sensor unit of the tag is detected. The detection result is received by the control unit 115 in the tag 110. Thereafter, the measurement module 115a of the controller 115 includes a circuit for measuring a charging time of the capacitor, and the time when the output voltage of the circuit becomes a set voltage based on the received detection result, that is, the detection sensor Measure the charging time of.

이후, 상기 제어부(115)의 연산모듈(115b)은 상기 측정된 충전시간을 통해 상기 토양수분감지센서에 대한 커패시턴스값 즉, 정전용량값을 연산한다(S220). Thereafter, the calculation module 115b of the controller 115 calculates a capacitance value, that is, a capacitance value, for the soil moisture detection sensor through the measured charging time (S220).

상기 제어부(115)의 검색모듈(115c)은 상기 연산한 정전용량값에 대응하는 환경상태정보를 저장부(117)에 저장된 테이블을 통해 검색한다(S230). The search module 115c of the controller 115 searches for environmental state information corresponding to the calculated capacitance value through a table stored in the storage unit 117 (S230).

이후, 상기 태그(110) 내 제어부(115)가 상기 검색결과를 신호변환부로 전송하고, 상기 신호변환부(114)가 수신한 아날로그 상태의 검색결과를 디지털신호로 변환한 후, 변환된 디지털신호를 전압안정화부(113)로 전송한다. Thereafter, the control unit 115 in the tag 110 transmits the search result to the signal conversion unit, converts the search result of the analog state received by the signal conversion unit 114 into a digital signal, and then converts the converted digital signal. Is transmitted to the voltage stabilizer 113.

상기 전압안정화부(113)가 수신한 디지털신호를 변조부로 전송하고, 상기 변조부(112)가 수신한 디지털신호를 변복조한 후, 변복조된 신호를 안테나부(111)로 전송하여 상기 안테나부(111)를 통해 변복조신호를 리더기(120)로 전송한다. Transmitting the digital signal received by the voltage stabilizer 113 to a modulator, modulated and demodulated the digital signal received by the modulator 112, and then transmitting the modulated demodulated signal to the antenna unit 111 to receive the antenna unit ( The modulation and demodulation signal is transmitted to the reader 120 through 111.

이에 따라, 태그의 정보를 읽는 상기 리더기가 상기 토양에 심어진 태그로부터 환경상태정보를 포함하는 변복조신호를 수신한다.Accordingly, the reader for reading the information of the tag receives the modulation and demodulation signal including the environmental state information from the tag planted in the soil.

상기 리더기가 수신한 환경상태정보를 포함하는 변조신호를 서버로 전송하여, 상기 서버가 감시하고자 하는 토양에 대한 환경상태를 확인할 수 있어, 상기 환경상태에 따른 후속조치를 진행할 수 있다. By transmitting the modulation signal including the environmental state information received by the reader to the server, it is possible to check the environmental state of the soil to be monitored by the server, it is possible to proceed to follow-up according to the environmental state.

상술한 바와 같이, 태그가 감지센서의 정전용량값을 통해 주변환경의 상태정보를 검색함으로써, 환경감시 시스템을 소형화 및 지능화시킬 수 있는 효과가 있다. As described above, the tag retrieves the state information of the surrounding environment through the capacitance value of the sensor, thereby reducing the size and intelligence of the environmental monitoring system.

또한 리더기로부터 전송되는 에너지를 내부 안테나를 사용하여 동작함에 다라 상기 태그 내부에 전원을 탑재하지 않더라도 반영구적으로 상기 태그를 사용할 수 있는 효과가 있다. 이와 동시에, 상기 태그로 전송되는 에너지에 대해 전원안정화가 수행되어 동작의 안정성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다. In addition, since the energy transmitted from the reader is operated by using an internal antenna, the tag can be used semi-permanently even if power is not mounted inside the tag. At the same time, power stabilization is performed on the energy transmitted to the tag, thereby improving the stability of the operation.

이상 본 발명에 의한 환경감시 시스템 및 방법에 대하여 설명하였다. 이러한 본 발명의 기술적 구성은 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자가 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. The environmental monitoring system and method according to the present invention have been described above. Such technical configuration of the present invention can be understood by those skilled in the art that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention.

그러므로 이상에서 기술한 실시 예는 모든 면에서 예시적인 것이며, 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야하고, 본 발명의 범위는 전술한 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다. Therefore, the embodiments described above are intended to be illustrative in all respects and not to be considered as limiting, and the scope of the present invention is indicated by the following claims rather than the foregoing description, and the meanings of the claims and All changes or modifications derived from the scope and the equivalent concept should be construed as being included in the scope of the present invention.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경감시 시스템을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing an environmental monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경감시 시스템 중 태그의 블록도이다.2 is a block diagram of a tag in the environmental monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 3은 상기 태그 내 감지센서의 구조도이다. 3 is a structural diagram of a detection sensor in the tag.

도 4는 상기 태그 내 제어부의 블록도이다. 4 is a block diagram of the controller in the tag.

도 5는 상기 제어부 내 측정모듈 중 감지센서의 등가회로도이다.5 is an equivalent circuit diagram of a detection sensor of the measurement module in the controller.

도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경감시 시스템의 커패시턴스 충전시간을 나타낸 그래프이다. 6 is a graph showing the capacitance charging time of the environmental monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 7은 도 2에 따른 상기 태그의 사진이다. 7 is a photograph of the tag according to FIG. 2.

도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경감시 시스템의 습도에 따른 커패시턴스 변화를 나타낸 그래프이다.8 is a graph showing a change in capacitance according to the humidity of the environmental monitoring system according to an embodiment of the present invention.

도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 환경감시 방법을 나타낸 도면이다. 9 is a view showing an environmental monitoring method according to an embodiment of the present invention.

***도면의 주요부분에 대한 부호의 설명****** Explanation of symbols for main parts of drawing ***

111: 안테나부 112: 변조부111: antenna portion 112: modulator

113: 전압안정화부 114: 신호변환부113: voltage stabilizer 114: signal converter

115: 제어부 116: 감지센서부115: control unit 116: detection sensor unit

117: 저장부117: storage

Claims (7)

리더기가 태그로부터 환경상태정보를 수신하고, 수신한 환경상태정보를 서버로 전송하여 상기 서버가 수신한 환경상태정보를 기초로 하여 상기 태그 주변의 환경을 감시하는 환경감시 시스템에 있어서, An environmental monitoring system in which a reader receives environmental status information from a tag, transmits the received environmental status information to a server, and monitors the environment around the tag based on the environmental status information received by the server. 상기 태그는 감지센서를 이용해 주변환경을 감지하며, 상기 감지센서의 정전용량값을 연산하고, 그 연산결과에 기초하여 주변환경의 환경상태정보를 검색하고,상기 환경상태정보를 상기 리더기를 통해 상기 서버로 전송하는 것을 특징으로 하는 환경감시 시스템. The tag detects the surrounding environment using a sensor, calculates the capacitance value of the sensor, retrieves the environmental status information of the surrounding environment based on the calculation result, and sends the environmental status information to the reader. Environmental monitoring system, characterized in that the transmission to the server. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 태그는 The tag is 상기 리더기와 RFID 통신을 수행하는 안테나부와;An antenna unit for performing RFID communication with the reader; 상기 환경상태정보를 변조하여 상기 안테나부로 전송하는 변조부와;A modulator for modulating the environmental state information and transmitting the modulated state information to the antenna unit; 상기 안테나부로부터 수신되는 전압을 일정하게 유지하는 전압안정화부;A voltage stabilizer for maintaining a constant voltage received from the antenna unit; 아날로그 상태의 감지결과를 디지털신호로 변환하는 신호변환부와;A signal conversion unit converting the detection result of the analog state into a digital signal; 감지센서를 이용하여 주변환경을 감지하고, 그 감지결과를 전송하는 감지센서부와;A sensing sensor unit for sensing a surrounding environment using a sensing sensor and transmitting the sensing result; 상기 감지센서부가 감지한 감지결과를 저장하고, 감지센서의 정전용량값에 대응하는 환경상태정보를 저장하는 저장부와;A storage unit for storing the detection result detected by the detection sensor unit and storing environmental state information corresponding to the capacitance value of the detection sensor; 상기 감지센서부로부터 감지결과를 수신하고 상기 감지결과에 기초하여 감지센서의 정전용량값을 측정하고, 그 측정결과에 대응하는 환경상태정보를 검색하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경감시 시스템. And a control unit for receiving a detection result from the detection sensor unit, measuring a capacitance value of the detection sensor based on the detection result, and retrieving environmental state information corresponding to the measurement result. . 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 안테나부는 링형의 루프안테나임을 특징으로 하는 환경감시 시스템. The antenna unit is an environmental monitoring system, characterized in that the ring-shaped loop antenna. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 제어부는The control unit 상기 감지센서에 펄스전압을 인가하여 상기 감지센서의 출력전압이 설정전압이 될 때의 시간을 측정하는 측정모듈과;A measurement module for applying a pulse voltage to the detection sensor and measuring a time when the output voltage of the detection sensor becomes a set voltage; 상기 측정모듈에서 측정한 시간에 기초하여 상기 감지센서의 정전용량값을 연산하는 연산모듈과;A calculation module for calculating a capacitance value of the detection sensor based on the time measured by the measurement module; 상기 연산된 정전용량값에 대응하는 환경상태정보를 검색하는 검색모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경감시 시스템.And a search module for searching the environmental state information corresponding to the calculated capacitance value. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 4, 상기 환경상태정보는 The environmental state information 온도, 습도, 압력, 풍속, 풍향, 가속도, 각가속도, 진동, pH 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 환경감시 시스템. Environmental monitoring system comprising at least one of temperature, humidity, pressure, wind speed, wind direction, acceleration, angular acceleration, vibration, pH. 리더기가 태그로부터 환경정보를 수신하고, 수신된 환경정보를 서버로 전송하여 상기 서버가 수신된 환경정보를 기초로 하여 상기 태그 주변의 환경을 감시하는 환경감시 방법에 있어서, An environmental monitoring method in which a reader receives environmental information from a tag, and transmits the received environmental information to a server, wherein the server monitors the environment around the tag based on the received environmental information. 태그가 감지센서를 이용하여 주변환경을 감지하는 감지단계와;A detection step of the tag detecting a surrounding environment using a detection sensor; 상기 태그가 센서구동회로를 이용하여 상기 감지센서의 정전용량값을 연산하는 연산단계와;Calculating, by the tag, a capacitance value of the detection sensor using a sensor driving circuit; 상기 태그가 연산된 상기 감지센서의 정전용량값에 기초하여 주변의 환경상태정보를 검색하고, 상기 검색된 환경상태정보를 리더기를 통해 서버로 전송하는 전송단계;를 포함하는 환경감시 방법. And retrieving the surrounding environmental state information based on the capacitance value of the sensor in which the tag has been calculated, and transmitting the retrieved environmental state information to a server through a reader. 제6항에 있어서,The method of claim 6, 상기 연산단계는The operation step 상기 태그가 감지센서를 포함하는 구동회로에 펄스전압을 인가하여 상기 구동회로의 출력전압이 설정전압과 동일할 때의 시간을 측정하는 시간측정과정과;A time measuring step of measuring a time when the output voltage of the driving circuit is equal to the set voltage by applying a pulse voltage to the driving circuit including the tag and the sensing sensor; 상기 태그가 상기 측정된 시간에 기초하여 상기 감지센서의 정전용량값을 연산하는 연산과정과;Calculating a capacitance value of the sensing sensor based on the measured time by the tag; 상기 태그가 연산된 상기 정전용량값에 대응하는 환경상태정보를 검색하여 리더기를 통해 서버로 전송하는 전송과정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 환경감시 방법. And transmitting the environmental state information corresponding to the capacitance value calculated by the tag and transmitting the environmental state information to the server through a reader.
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KR101458043B1 (en) * 2013-06-28 2014-11-04 한국철도기술연구원 Apparatus for sensing driving circumstance of train
KR101602784B1 (en) * 2015-01-13 2016-03-11 동국대학교 산학협력단 Smart rfid tag system using dual radio band
KR102310544B1 (en) * 2020-08-24 2021-10-08 주식회사 퀀텀커뮤니케이션 Environmental Monitoring System Using Mesh Network

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