KR20110003192A

KR20110003192A - 가로등 시스템

Info

Publication number: KR20110003192A
Application number: KR1020090060835A
Authority: KR
Inventors: 조현용; 이덕형
Original assignee: 주식회사 루멘스
Priority date: 2009-07-03
Filing date: 2009-07-03
Publication date: 2011-01-11

Abstract

본 발명은 가로등 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 가로등 광원의 밝기를 효율적으로 조절하는 것으로, 물체의 접근 유무를 감지하여 밝기를 조절하며, 제3가로등의 밝기를 제어하기 위한 밝기 정보가 포함된 메시지를 제2가로등으로 전송하는 제1가로등; 상기 제1가로등으로부터 상기 메시지를 수신하며, 중계 역할을 하여 메시지를 제3가로등으로 전달하는 제2가로등; 및 상기 제2가로등으로부터 메시지를 수신하며, 메시지에 포함된 밝기 정보에 따라 밝기가 제어되는 제3가로등; 을 포함하는 가로등 시스템을 제공한다.

가로등 시스템

Description

가로등 시스템{Street light system}

본 발명은 가로등 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 가로등 광원의 밝기를 효율적으로 조절하는 가로등 시스템에 관한 것이다.

종래 가로등은 전원 공급을 위한 전력선 및 상기 가로등을 제어하기 위한 네트워크 연결이 필요하였다. 그러나 수백 개의 가로등을 연결하기 위한 위치적 어려움 및 비용적인 문제가 있었다. 이를 해결하기 위하여 자가 발전이 가능한 가로등의 개발이 시도되었으나 점등 시 제한된 전력량으로 인해 점등 시간이 제한되며, 자가 발전량을 늘리는 데에 한계가 있다.

결국 가로등 시스템 전체의 밝기를 효율적으로 제어함으로써 저전력으로 점등하기 위한 방법이 요구되고 있다.

본 발명은 가로등 시스템에 관한 것으로 보다 상세하게는 자가 발전이 가능한 가로등의 광원의 밝기를 효율적으로 조절하는 가로등 시스템을 제시하고자 한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 물체의 접근 유무를 감지하여 밝기를 조절하며, 제3가로등의 밝기를 제어하기 위한 밝기 정보가 포함된 메시지를 제2가로등으로 전송하는 제1가로등; 상기 제1가로등으로부터 상기 메시지를 수신하며, 중계 역할을 하여 메시지를 제3가로등으로 전달하는 제2가로등; 및 상기 제2가로등으로부터 메시지를 수신하며, 메시지에 포함된 밝기 정보에 따라 밝기가 제어되는 제3가로등; 을 포함하는 가로등 시스템을 제공한다.

여기서 상기 메시지는 최초로 메시지를 전송하는 제1가로등의 주소, 메시지를 송신하는 송신 가로등의 주소, 최종적으로 메시지를 수신하는 수신 가로등의 주소 및 수신 가로등의 밝기를 제어하기 위한 밝기 정보를 포함한다.

여기서 상기 제1가로등은 상기 메시지의 송신 가로등의 주소를 상기 제1가로등으로, 수신 가로등의 주소를 상기 제3가로등으로 한다.

여기서 상기 제2가로등은 상기 메시지의 송신 가로등의 주소를 제2가로등으로 변경하여 중계 한다.

여기서 상기 제1가로등 또는 제2가로등이 상기 메시지를 전송할 때 수신 가 로등이 송신 가로등을 기준으로 제1방향에 있는 경우와 제1방향의 반대 방향인 제2방향에 있는 경우 주파수 대역을 달리하여 상기 메시지를 전송한다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 물체의 접근 유무를 감지하여 밝기를 조절하며, 서브 가로등을 제어하기 위한 밝기 정보를 포함하는 메시지를 통신부를 통하여 송신하는 메인 가로등; 및 통신부를 통하여 수신한 상기 메시지에 포함된 상기 밝기 정보에 따라 밝기가 제어되는 서브 가로등; 을 포함하는 가로등 시스템을 제공한다.

여기서 상기 메인 가로등은 태양광, 풍력 또는 지력을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전부; 상기 발전부에서 생산된 전기 에너지를 충전하고, 각종 모듈에 상기 전기 에너지를 공급하는 충전부; 복수개의 LED를 포함하는 광원; 상기 광원을 구동하는 광원 구동부; 상기 서브 가로등으로 밝기 정보가 포함된 메시지를 전송하는 통신부; 물체의 접근을 감지하는 이동 감지 센서부; 및 상기 이동 감지 센서부의 정보를 통하여 상기 광원 구동부를 제어하여 광원의 밝기를 조절하는 제어부;를 포함한다.

여기서 상기 서브 가로등은 태양광, 풍력 또는 지력을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전부; 상기 발전부에서 생산된 전기 에너지를 충전하고, 각종 모듈에 상기 전기 에너지를 공급하는 충전부; 복수개의 LED를 포함하는 광원; 상기 광원을 구동하는 광원 구동부; 상기 메인 가로등으로부터 밝기 정보가 포함된 메시지를 전송받는 통신부; 및 상기 통신부를 통하여 수신한 상기 메시지에 포함된 상기 밝기 정보에 따라 상기 광원 구동부를 제어하여 밝기를 조절하는 제어부;를 포 함한다.

여기서 상기 메인 가로등 및 서브 가로등은 주변의 밝기를 측정하는 조도 센서부; 더 포함한다.

여기서 상기 광원 구동부는 상기 광원의 ON, OFF를 일정 폭의 펄스만큼 반복하여 수행하는 펄스 폭 변조 방식으로 상기 광원의 밝기를 조절한다.

여기서 상기 조도 센서부는 상기 광원이 OFF될 때 주변의 밝기를 측정한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면 독립 모드에서 물체 이동 정보에 따라 밝기가 변화하는 마스터 가로등이 밝기 정보를 포함한 메시지를 릴레이 방식으로 전달하여 복수개의 슬레이브 가로등의 밝기가 조절됨으로써 빠른 제어 시간 및 저전력으로 가로등 시스템 전체의 밝기가 제어되는 특징이 있다.

또한 본 발명의 다른 실시예에 따르면 종속 모드에서 원격 통제국 및 서버 가로등을 통하여 복수개의 가로등 밝기를 제어하고, 역시 복수개의 가로등 사이에서는 릴레이 방식으로 제어 메시지가 전달됨으로써 빠른 제어 시간 및 저전력으로 가로등 시스템의 밝기를 조절할 수 있는 특징이 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 가로등 시스템을 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 가로등 시스템을 나타낸 개략도이다.

본 발명의 가로등 시스템은 원격 통제국(1), 제1가로등(10), 복수의 제2가 로등(20)으로 구성된다.

원격 통제국(1)은 제1가로등(10)과 유무선 통신망으로 연결되어 제어 동작을 수행한다. 원격 통제국(1)은 제1가로등(10)을 매개로 통신을 수행하면서 제1가로등(10)은 물론이고 제2가로등(20)의 밝기를 조절할 수 있다. 이외에도 제1가로등(10) 및 제2가로등(20)의 상태정보를 보고 받고, 가로등의 점등 및 소등 등을 제어 할 수 있다. 상술한 가로등의 상태는 가로등 고장유무, 가로등 주변의 환경(온도, 습도, 유해물질량 또는 주변의 조도), 가로등 주변 이동 물체 유무일 수 있다.

제1가로등(10)은 서버 가로등이라고 할 수도 있으며, 원격 통제국(1)의 명령에 따라 제2가로등(20)의 밝기를 제어하는 메시지를 전송한다. 이로써 원격 통제국(1)이 제1가로등(10)만을 직접 통제하에 두어도 제2가로등(20)의 밝기는 제1가로등(10)의 통제에 의하여 조절이 가능하다. 또한, 제1가로등(10)은 제1가로등(10) 및 제2가로등(20)의 각종 상태 정보를 원격 통제국으로 전달할 수 있다.

제2가로등(20)은 상기 제1가로등(10)으로부터 메시지를 수신하고 상기 메시지에 포함된 밝기 정보에 따라 밝기가 제어된다. 통상 제1가로등(10)이 통제하에 있는 제2가로등(20)은 복수개로써, 상기 제1가로등(10)이 특정 제2가로등(20)으로 메시지를 송출하고자 하는 경우에, 상기 제1가로등(10)과 상기 특정 제2가로등(20)의 거리가 먼 경우에는 상기 제1가로등(10)과 상기 특정 제2가로등(20)사이에 위치하는 이웃 제2가로등의 중계로 메시지가 전달된다. 하지만 이에 한정되지 않고 애드-훅(ad-hoc) 방식이나 유선 통신에 의하여 특정 제2가로등(20)으로 직접 메시지를 송신할 수도 있다.

제2가로등(20)은 다수의 가로등 군으로 구성될 수 있는데, 각 가로등 군은 다시 마스터 가로등과 슬레이브 가로등으로 구성된다. 이와 같은 구성은 본 발명에 의한 가로등 시스템이 독립 모드로서, 원격 통제국과 제1가로등의 제어 명령을 받지 않고 자율적으로 밝기를 조절할 때 의미가 있다. 예를 들어 원격 통제국 또는 제1가로등으로부터 밝기 정보를 포함한 메시지를 전송받지 못하는 경우, 오류 발생, 유무선 통신망에 부하가 심한 경우에 해당한다.

마스터 가로등은 제2가로등(20)의 각 가로등 군이 길가에 일렬로 배치될 때 그 군에서 제일 첫 번째 및/또는 제일 마지막에 배치되는 가로등이다. 마스터 가로등은 물체의 이동 유무를 감지하여 광원의 밝기를 독립적으로 조절할 수 있다. 또한 가로등 군에 포함된 슬레이브 가로등에게 밝기 정보(점등 패턴)이 포함된 메시지를 전송함으로써 슬레이브 가로등의 밝기를 제어 할 수 있다.

슬레이브 가로등은 마스터 가로등의 사이에 배치되는 제2가로등(20)의 일종이다. 예를 들어 제2가로등(20)의 각 가로등 군이 길가에 일렬로 배치될 때 각 군의 최외각에 있는 마스터 가로등 사이에 2개 이상이 일렬로 세워진 가로등이 슬레이브 가로등이 된다. 슬레이브 가로등은 주변의 조도를 감지하여 광원의 밝기를 조절할 수 있으며, 마스터 가로등과 달리 물체의 이동유무는 감지하지 아니할 수도 있다. 또한 마스터 가로등으로부터 상기 메시지를 전송받고 메시지에 포함된 밝기 정보(점등 패턴)에 따라 밝기가 조절될 수 있다.

이와 같이 본 발명은 원격 통제국(1)으로부터 직접 가로등 시스템의 밝기를 통제하는 종속 모드, 복수개의 가로등 군 내에서 가로등 시스템의 밝기를 통제하는 독립 모드를 두어 필요에 따라 저전력으로 가로등 시스템을 제어할 수 있다. 또한 종속 모드에서 원격 통제국(1)은 제1가로등(10)만을 직접 제어하면 되므로 제어 효율이 증대한다. 또한 원격 통제국의 오류 및 고장으로 종속 모드를 통한 가로등 시스템의 제어가 불가능한 경우에도 독립 모드로 가로등 시스템의 제어가 가능한 특징이 있다. 특히 독립 모드는 원격 통제국 및 제1가로등(10)에 상관없이 가로등 군에서 자율적으로 밝기를 제어함으로써 주변 상황과 환경에 맞는 조도를 유지하는 장점이 있다.

도 2는 본 발명에 의한 가로등 시스템에 포함된 제1가로등의 구성을 나타낸 블록도이다.

제1가로등은 발전부(11), 충전부(12), 광원 구동부(13), 광원(14), 제1통신부(15), 제2통신부(16), 제어부(17)를 구비한다.

발전부(11)는 태양광, 풍력, 지력 등을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 역할을 한다.

충전부는(12) 상기 발전부(11)에서 생산된 전기 에너지를 충전기를 통하여 배터리에 충전한다. 충전부(12)에 저장된 전기 에너지는 광원 구동부(13) 및 각종 모듈에 공급되어 가로등의 운용에 필요한 전원으로 사용된다.

광원 구동부(13)는 상기 충전부(12)로부터 전력을 공급받아 광원(14)을 구동한다.

광원(14)은 복수개의 저전력 LED를 구비한다.

제1통신부(15)는 유, 무선 통신망을 통하여 제2가로등(20)과 통신하는데 제 2가로등에 밝기 정보가 포함된 메시지를 송신한다. 이외에도 제2가로등(20)의 각종 상태 정보를 수신할 수 있는데, 제2가로등(20)의 고장유무, 가로등 주변의 환경(온도, 습도, 유해물질량 또는 주변의 조도), 가로등 주변 이동 물체 유무 등에 대한 정보를 수신할 수 있고, 제2가로등(20)에 제2가로등(20)의 상태 정보에 대한 제어 명령을 송신할 수 있다.

제2통신부(16)는 유, 무선 통신망을 통하여 원격 통제국(1)과 통신한다. 제2통신부(16)는 원격 통제국(1)으로부터 명령을 받아 제1 및 제2가로등의 밝기를 제어할 수 있다. 그 외에도 원격 통제국(1)에 제1가로등(10) 및 제2가로등(20)의 상태 각종 정보를 보고하거나 가로등을 점등, 소등할 수 있다.

제어부(17)는 각종 모듈을 총괄하여 제어하는 역할을 한다. 특히 종속 모드에서 원격 통제국(1)에 의한 밝기 제어의 측면에서 보면, 상기 제2통신부(16)가 원격 통제국(1)으로부터 명령을 받아 광원 구동부(13)를 제어하여 상기 광원(14)의 밝기를 조절한다.

이 외에도 가로등 주변의 환경(온도, 습도, 유해물질량 또는 주변의 조도), 가로등 주변 이동 물체 유무 등에 대한 정보를 수집하는 센서부를 더 구비할 수도 있으며, 주변 지역의 영상을 추출하는 보안용 네트워크 카메라 등이 추가로 부착될 수 있다.

도 3은 본 발명에 의한 가로등 시스템에 포함된 제2가로등(20)을 나타낸 블록도이다. 제2가로등(20)은 도 2를 통하여 제시된 본 발명의 가로등 시스템에 포함된 제1가로등(10)에 비해, 원격 통제국(1)과 통신하는 제2통신부(16)를 구비하지 않는 특징이 있다. 또한 제1가로등(10)의 제1통신부(15) 대신에 통신부를 구비하며, 제어부의 역할이 상이하다. 그 밖의 구성요소는 앞서 설명한 제1가로등(10)의 대응되는 구성요소와 그 기능이 동일 또는 유사하므로 이에 대한 구체적인 설명은 생략하도록 한다.

통신부(25)는 유, 무선 통신망을 통하여 제1가로등(10)과 통신하는데 제1가로등(10)으로부터 밝기 정보가 포함된 메시지를 수신한다. 이 밖에도 제1가로등(10)으로 각종 상태 정보, 즉 제2가로등의 고장유무, 가로등 주변의 환경(온도, 습도, 유해물질량 또는 주변의 조도), 가로등 주변 이동 물체 유무 등에 대한 정보를 송신할 수 있다. 또한, 특정 제2가로등의 통신부(25)는 특정 제2가로등의 밝기 정보(점등 패턴)를 이웃한 제2가로등으로 전송 및 수신하는 역할을 담당할 수 있다.

제어부(26)는 각종 모듈을 총괄하여 제어하는 역할을 한다. 특히 종속 모드에서는 상기 통신부(25)가 상기 제1가로등(10)으로부터 수신한 메시지에 포함된 밝기 정보에 따라 광원 구동부(23)를 제어하여 상기 광원(24)의 밝기를 조절한다. 또한 상기 통신부(25)에서 수신한 밝기 정보(점등 패턴)에 따라 광원 구동부(23)를 제어하여 상기 광원(24)의 밝기를 조절할 수도 있다.

그 밖에도 제2가로등은 독립 모드에서 밝기를 제어하기 위한 몇 가지 모듈을 더 포함할 수 있다. 이 경우 제2가로등의 일종인 마스터 가로등과 슬레이브 가로등에 따라 포함되는 모듈에 차이가 있을 수 있다.

먼저 마스터 가로등의 경우, 이동 감지 센서부(27-1), 조도 센서부(27-2)와 독립 제어부(26-1)를 구비한다.

이동 감지 센서부(27-1)는 물체의 이동을 감지하는 센서에 해당한다. 즉 차량이나 사람이 마스터 가로등에서 일정 거리 이내로 접근하는 것이나 일정 거리 이상으로 멀어지는 것을 감지한다.

조도 센서부(27-2)는 주변의 밝기를 감지하는 센서에 해당한다. 주변이 밝은 경우(시간이 낮이거나, 인공적인 환경에 의해 일시적으로 밝아진 경우 등)에는 차량 또는 사람이 마스터 가로등에 접근한다 하더라도 가로등을 점등할 필요가 없으므로 주변의 밝기를 감지할 수 있는 센서가 필요하다.

독립 제어부(26-1)는 상기 이동 감지 센서부(27-1)에서 감지한 물체의 접근 정보 및 상기 조도 감지부(27-2)에서 감지한 주변의 밝기를 통하여 광원 구동부(23)를 제어함으로써 광원(24)의 밝기를 조절한다. 예를 들어 차량이 마스터 가로등에 일정 거리 이내로 접근하는 경우 이동 감지 센서부(27-1)는 이동하는 물체를 감지하고 독립 제어부(26-1)는 감지된 광원을 밝게 조절한다. 또한 차량이 마스터 가로등에서 일정 거리 이상으로 멀어지면 이동 감지 센서부(27-1)는 이를 감지하고 독립 제어부(26-1)는 감지된 정보를 바탕으로 광원을 어둡게 조절한다. 이 때 상기 조도 센서부(27-2)가 감지한 주변의 밝기 정보(시간대, 날씨 등에 따라 상이한 주변의 밝기 정보)를 이동 물체의 유무와 함께 고려하여 광원의 밝기 정도를 조절한다.

마스터 가로등의 통신부(25)는 독립 제어부(26-1)에 의해 조절된 마스터 가로등의 밝기 정보(점등 패턴)를 슬레이브 가로등에 전송한다. 상기 밝기 정보는 메 시지에 포함되어 전송될 수 있다. 상기 메시지에는 밝기 정보 외에 최초로 메시지를 전송하는 마스터가로등의 주소, 송신 가로등의 주소, 수신 가로등의 주소가 포함될 수 있다.

다음으로 슬레이브 가로등의 경우, 조도 센서부(27-2)와 독립 제어부(26-1)를 구비한다.

조도 센서부(27-2)는 주변의 밝기를 감지하는 센서에 해당한다. 즉 마스터 가로등의 밝기나, 이웃한 슬레이브 가로등의 밝기 등을 감지한다.

독립 제어부(26-1)는 상기 조도 센서부(27-2)에서 감지한 밝기 및 마스터 가로등으로부터 수신한 밝기 정보에 근거하여 상기 광원 구동부(23)를 제어함으로써 광원(24)의 밝기를 조절한다. 예를 들어 차량이 마스터 가로등에 접근하여 마스터 가로등의 밝기가 밝아지면, 마스터 가로등의 이웃에 위치한 슬레이브 가로등은 조도 센서부(27-2)를 통하여 측정한 주변 밝기와 마스터 가로등으로부터 전송받은 밝기 정보를 토대로 자신의 밝기를 밝게 조절한다. 이로써 상기 슬레이브 가로등의 이웃에 위치한 또 다른 슬레이브 가로등도 조도 센서부(27-2)에서 감지된 밝기와 릴레이 식으로 전송된 메시지에 포함된 밝기 정보에 따라 밝기가 밝게 조절된다.

상술한 마스터 가로등과 슬레이브 가로등에 의한 독립 제어 방식은 원격 통제국 및 제1가로등의 지배를 받지 않고 밝기를 제어할 수 있다. 또한 일렬로 배치된 제2가로등 그룹에서 최외곽에 배치된 마스터 가로등에만 이동 감지 센서부(27-1)를 둠으로써 슬레이브 가로등에는 불필요한 구성을 배제하고 가로등 간의 통신 및 조도 측정을 통하여 저전력으로 밝기를 제어할 수 있는 특징이 있다.

도 4는 본 발명에 의한 가로등 시스템에서 각 가로등의 밝기가 어떻게 제어되는지 나타낸 타임 테이블이다.

가로등의 밝기를 제어하는 방법은 종속 모드, 독립 모드, 제1가로등, 마스터 가로등과 슬레이브 가로등을 포함하는 제2가로등에 관계없이 모든 가로등에 적용되는 것이므로 가로등의 종류를 특정하지 않고 기재하도록 하겠다.

도 4 (a)를 참조하면, 본 발명의 가로등은 자신의 밝기를 제어하는 데에는 펄스 폭 변조 (PWM : Pulse Width Modulation) 방식을 사용한다. 구체적으로 가로등의 밝기 제어는 펄스의 폭을 조절하여 이루어 지는데, 광원이 ON되는 시간이 길어지고, 광원이 OFF되는 시간이 짧아지면 가로등의 밝기가 밝아지고, 그 반대인 경우에는 밝기가 어두워진다. 이와 같이 광원이 ON/OFF 되는 시간에 따라 밝기가 제어되는데, 상기 시간은 단위시간Tb의 정수배로 정해진다.

펄스 폭 변조 방식을 사용함으로써 보다 정확하게 주변의 밝기를 측정 및 가로등의 점등 패턴을 동기화 할 수 있는 장점이 있다. 구체적으로 가로등이 조도 센서부(27-2)를 통하여 주변의 밝기를 측정할 때, 광원이 OFF되는 순간에 주변의 조도를 측정함으로써 광원의 영향을 받지 않고 주변의 밝기를 정확히 감지할 수 있다. 또한 광원이 OFF되는 순간 이웃하는 가로등의 밝기 변화를 감지하고 점등 패턴을 동기화하는데, 자세한 내용은 후술한다.

도 4 (b) 및 도 4 (c)를 참조하면, 가로등은 독립 모드 또는 종속 모드에 관계없이 복수개의 가로등이 점등이 되면, 순간 점등 시간을 동기화 하는 과정을 거친다.

복수개의 가로등이 점등되면, 도 4 (b)에 도시된 바와 같이 각 가로등의 점등 패턴이 다르게 나타난다. 즉 각 가로등이 ON되는 시간 및 OFF되는 시간은 기본시간 Tb의 배수로 점멸을 반복하지만 가로등 1 내지 가로등 3의 ON시간과 OFF시간이 일치하지 않는 상태로 놓이게 된다.

이 경우 각 가로등은 조도 센서부 또는 포토 디텍터를 이용하여 가로등의 광원이 OFF되는 순간에 이웃하는 가로등의 밝기 변화를 감지하고 이웃하는 가로등과 자신의 점등 패턴 또는 시간을 동기화한다. 즉 이웃하는 가로등이 OFF에서 ON으로 변화하는 시간을 감지하여 자신이 OFF되는 시간을 재조절한다. 따라서 도 4 (c)와 같이 복수개의 가로등의 ON/OFF 시간이 동기화될 수 있다.

상술한 바와 같이 펄스 폭 변조 방식을 사용하여 가로등 밝기를 조절함으로써 보다 미세한 조도의 조절이 가능한 특징이 있다. 또한 점등된 가로등 사이의 점등 패턴을 동기화함으로써 사람의 눈에는 복수개의 가로등이 일정한 조도를 가지고 점등된 것으로 인식된다. 따라서 차량을 운행하는 운전자 및 보행자의 눈의 피로를 줄여주고 안정된 광원을 제공하는 장점이 있다.

도 5는 본 발명에 따른 가로등 시스템에서 메시지를 전달하는 방법을 나타낸 흐름도이다.

종속 모드에서는 제1가로등(10)이 밝기 정보가 포함된 메시지를 전송하여 복수개의 제2가로등(20)의 밝기를 제어하므로, 제1가로등(10)은 특정한 제2가로등으로 원하는 메시지를 전달해야 한다. 또한 독립 모드에서도 마스터 가로등이 밝기 정보가 포함된 메시지를 전송하여 이웃하는 슬레이브 가로등의 밝기를 제어하므로, 마스터 가로등은 특정한 슬레이브 가로등으로 원하는 메시지를 전달한다. 이 때 메시지는 제1가로등(10) 또는 마스터 가로등에서 특정 슬레이브 가로등을 포함하는 제2가로등까지 다른 제2가로등의 중계 하에 릴레이 방식으로 전달된다.

도 5를 참조하면, 좌측에서 순서대로 가로등 1, 2, 3, 4, 5가 나열되어 있으며, 가로등 5의 우측으로 가로등 N(N>5)이 일렬로 배치되어 있다고 가정한다. 여기서 최초로 메시지를 전송하는 가로등은 가로등 3이라고 가정하며, 나머지 가로등은 가로등 3의 메시지에 의하여 밝기가 제어되는 가로등의 일종이라고 한다.

일 실시예에 의하면 가로등 3은 우측에 위치한 가로등 N으로 밝기 정보가 포함된 메시지를 전송하고자 한다.

메시지의 송신은 900MHz, 2.4GHz, 5.7GHz 에 해당하는 ISM(산업과학의료) 주파수 대역을 사용하고, 메시지 전송시 출력은 주변 가로등의 개수를 한정한다. 일 실시예로 신호 또는 메시지가 전달될 수 있는 통신 거리는 이웃하는 가로등과 그 다음 가로등까지 가능할 수 있다.

S501에 의하면, 가로등 3이 감지 주파수 S로 주변 가로등에 신호를 송출한다. 이 신호에는 발신 주소인 가로등 3의 주소, 최종 수신 주소인 가로등 N의 주소, 최초 메시지를 발신하는 가로등의 원주소인 가로등 3의 주소가 포함되어 있다. 이 때, 가로등 간 통신 거리는 본 발명의 일 실시예에서 2개로 제한되어 있기 때문에, 가로등 3은 가로등 1,2,4,5에 주파수 S로 신호를 송출한다.

S502에 의하면, 주파수가 S인 신호를 전달받은 가로등 1,2,4,5는 확인한 수신 주소가 가로등 N이므로 N>5여서 송신 가로등 3의 우측으로 데이터가 전송되어야 함을 판단한다. 따라서 가로등 1,2는 주소가 포함된 신호를 수신한 후 메시지 수신을 포기하고 다른 신호를 수신하기 위해 대기한다.

이와 유사하게 S503에 의하면 가로등 4는 수신 주소가 가로등 N이므로(N>5) 가로등 5가 중계할 것이기에 역시 수신을 포기하고 다른 신호 수신을 대기한다. 왜냐하면 통신의 효율을 위하여 메시지를 전송하는 통신 거리가 가로등 2개를 초과하는 경우에는 1회 통신시 최대 통신 거리에 위치하는 가로등이 중계역할을 담당하도록 설정되어 있기 때문이다. 따라서 본 실시예에서는 통신 거리가 가로등 2개만큼이므로 가로등 5가 중계 역할을 담당한다.

S504에 의하면 가로등 5는 자신이 메시지 전송 중계를 해야함을 판단하고 메시지 수신을 대기한다.

S505에 의하면 가로등 3이 주파수 R로 메시지를 가로등 5에 전송한다. 주파수 R은 송신하는 가로등의 우측으로만 메시지를 전송하는 것을 의미한다.

상기 감지 주파수 S만을 사용하여 수신 주소, 송신 주소, 원주소를 포함한 신호 및 데이터를 전송할 수도 있으나 이 경우 주파수 S에 대한 점유시간이 매우 길어져 통신 속도가 느린 단점이 있다. 또한, 동일 주파수로만 전송시 무선자원이 낭비되는 문제가 있으며, 해당 알고리즘이 계속해서 반복되는 단점이 있다.

본 실시예에서는 수신 가로등이 송신 가로등을 기준으로 제1방향에 있는 경우와 제1방향의 반대 방향인 제2방향에 있는 경우 주파수 대역을 달리하여 메시지를 전송한다. 구체적으로 본 실시예와 같이 송신 주소에 따른 상대적인 수신 주소의 위치에 따라 수신주소가 우측에 존재하는 경우 주파수를 R로 전송하고, 수신 주소 가 좌측에 위치하는 경우 주파수 L로 나누어 전송하는 것은, 일렬로 늘어서 있는 가로등 시스템에 최적화된 전송 방식이다. 이 방식에 의하면 주파수 S에 대한 점유시간을 줄여주어 기존의 방식보다 통신 속도를 향상시킬 수 있다.

S506에 의하여 가로등 5는 메시지를 수신 및 저장한다. 하지만 가로등 5는 최종 수신 가로등이 아니라 중계 역할을 하는 가로등이므로 다시 S501-S505와 같은 과정을 반복 실시하여 가로등 N까지 메시지를 전달한다.(S507)

다시 S501-S505를 반복하기 전에 중계 역할을 하는 가로등 5는 메시지에 포함된 송신 주소를 가로등 3에서 현재 자신의 주소인 가로등 5로 변환할 수 있다. 이로써 메시지 추적시 직전에 어느 가로등에 의하여 중계가 일어났는지 알 수 있고 이로부터 전송 오류가 발생한 경우 오류의 추적이 쉬워지는 장점이 있다.

상기 일 실시예에서는 제1가로등으로부터 제2가로등에 메시지를 전송하는 과정을 기술하였으나, 상기 통신 방식은 제1가로등으로부터 제2가로등으로 메시지를 전송하는 종속모드뿐만 아니라 특정 제2가로등으로부터 다른 제2가로등으로 메시지를 전송하는 독립모드에서도 사용될 수 있음을 이해해야 한다.

상술한 방법으로 가로등의 밝기를 제어하는 것은 가로등이 일렬로 배치된 특성을 활용한 것으로 복잡한 알고리즘이 없이 고속으로 메시지를 전송할 수 있는 특징이 있다. 또한 애드-훅 방식처럼 노드간의 루트를 유지하기 위해 복잡한 라우팅 프로토콜을 구비하거나 서비스 탐색과 같은 무선자원의 경쟁이 필요 없으므로 제어속도의 저하, 소모전력의 증가를 막을 수 있다.

도 6은 본 발명에 따른 가로등 시스템에서 점등 패턴과 같은 밝기 정보가 포함된 메시지가 전송 및 수신되는 시기를 나타낸 그림이다.

메시지는 도 4와 같이 펄스 폭 변조 방식으로 밝기가 조절되는 가로등에서 고속으로 광원이 ON/OFF될 때, 광원이 OFF되는 시간에 전송되고, 광원이 OFF되었다가 ON되는 시간에 수신된다. 도 6에 확대 도시된 바와 같이 메시지는 광원이 ON/OFF되는 단위 시간인 Tb보다 더 작은 시간의 단위로 전송된다. 상기 메시지는 불규칙적으로 반복하여 전송된다.

도 7은 본 발명에 따른 가로등 시스템에서 전달되는 메시지의 구조를 나타낸 것이다.

메시지는 메시지 헤더, 명령어 코드, 송신 주소, 수신 주소, 원 주소, 부 명령어, CRC 코드로 구성된다.

메시지 헤더는 1~2바이트 정도이며, 수신된 메시지의 동기를 획득하고 메시지의 시작을 알기 위한 코드이다.

명령어 코드는 메시지가 전하려는 명령어의 카테고리를 나타낸다. 일 실시예에 의하면 밝기 정보에 관한 명령어가 포함될 수 있다. 메시지의 내용을 해독하기 위하여 명령어 코드를 설명하는 부명령어를 참조하여야 한다.

부명령어는 명령어 코드에 맞추어 구체적인 명령어가 기재되어 있다. 예를 들어 명령어 코드는 밝기 정보에 관련된 것일 수 있는데, 조도를 1000lux로 하는 명령을 메시지에 담아 보내려고 한다면, 명령어 코드는 밝기 조절에 관한 코드를 나타낸 것일 수 있고, 부명령어는 구체적으로 1000lux로 밝기가 표시되어야 한다는 내용을 담은 것일 수 있다.

송신 주소는 메시지를 송신하는 가로등의 주소를 나타낸다. 주소는 가로등 별로 고유한 코드, 번호, ID(identification) 등이 될 수 있다. 메시지가 중계 역할을 하는 가로등을 거쳐 전송될 때, 송신 주소는 중계 가로등의 주소로 변경된다.

수신 주소는 메시지를 수신하는 가로등의 주소를 나타낸다.

원 주소는 메시지가 최초로 시작되는 가로등의 주소이다. 예를 들어 제1가로등에서 메시지가 최초로 발생되었다면 원 주소는 중계 가로등을 거치더라도 변함없이 제1가로등의 주소가 입력된다.

CRC 코드는 현재 수신된 메시지가 정확하게 수신되었는지 체크하기 위한 데이터 이다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

전술한 실시예 외의 많은 실시예들이 본 발명의 특허청구범위 내에 존재한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 가로등 시스템을 나타낸 개략도.

도 2는 본 발명에 의한 가로등 시스템에 포함된 제1가로등의 구성을 나타낸 블록도.

도 3는 본 발명에 의한 가로등 시스템에 포함된 제2가로등의 구성을 나타낸 블록도.

도 4는 본 발명에 의한 가로등 시스템에서 각 가로등의 밝기가 어떻게 제어되는지 나타낸 타임 테이블.

도 5는 본 발명에 의한 가로등 시스템에서 메시지를 전달하는 방법을 나타낸 흐름도.

도 6은 본 발명에 따른 가로등 시스템에서 메시지가 전송 및 수신되는 시기를 나타낸 타임테이블.

도 7은 본 발명에 따른 가로등 시스템에서 전달되는 메시지의 구조.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 원격 통제국

10 : 제1가로등

20 : 제2가로등

Claims

물체의 접근 유무를 감지하여 밝기를 조절하며, 제3가로등의 밝기를 제어하기 위한 밝기 정보가 포함된 메시지를 제2가로등으로 전송하는 제1가로등;

상기 제1가로등으로부터 상기 메시지를 수신하며, 중계 역할을 하여 메시지를 제3가로등으로 전달하는 제2가로등; 및

상기 제2가로등으로부터 메시지를 수신하며, 메시지에 포함된 밝기 정보에 따라 밝기가 제어되는 제3가로등;

을 포함하는 가로등 시스템
제1항에 있어서

상기 메시지는 최초로 메시지를 전송하는 제1가로등의 주소, 메시지를 송신하는 송신 가로등의 주소, 최종적으로 메시지를 수신하는 수신 가로등의 주소 및 수신 가로등의 밝기를 제어하기 위한 밝기 정보를 포함하는 가로등 시스템.
제2항에 있어서

상기 제1가로등은 상기 메시지의 송신 가로등의 주소를 상기 제1가로등으로, 수신 가로등의 주소를 상기 제3가로등으로 하는 가로등 시스템.
제3항에 있어서

상기 제2가로등은 상기 메시지의 송신 가로등의 주소를 제2가로등으로 변경하여 중계 하는 가로등 시스템.
제2항에 있어서

상기 제1가로등 또는 제2가로등이 상기 메시지를 전송할 때

상기 수신 가로등이 상기 송신 가로등을 기준으로 제1방향에 있는 경우와 제1방향의 반대 방향인 제2방향에 있는 경우 주파수 대역을 달리하여 상기 메시지를 전송하는 가로등 시스템
물체의 접근 유무를 감지하여 밝기를 조절하며, 서브 가로등을 제어하기 위한 밝기 정보를 포함하는 메시지를 통신부를 통하여 송신하는 메인 가로등; 및

통신부를 통하여 수신한 상기 메시지에 포함된 상기 밝기 정보에 따라 밝기가 제어되는 서브 가로등; 을 포함하는 가로등 시스템
제6항에 있어서

상기 메인 가로등은

태양광, 풍력 또는 지력을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전부;

상기 발전부에서 생산된 전기 에너지를 충전하고, 각종 모듈에 상기 전기 에너지를 공급하는 충전부;

복수개의 LED를 포함하는 광원;

상기 광원을 구동하는 광원 구동부;

상기 서브 가로등으로 밝기 정보가 포함된 메시지를 전송하는 통신부;

물체의 접근을 감지하는 이동 감지 센서부; 및

상기 이동 감지 센서부의 정보를 통하여 상기 광원 구동부를 제어하여 광원의 밝기를 조절하는 제어부;를 포함하는 가로등 시스템.
제6항에 있어서

상기 서브 가로등은

태양광, 풍력 또는 지력을 이용하여 전기 에너지를 생산하는 발전부;

상기 발전부에서 생산된 전기 에너지를 충전하고, 각종 모듈에 상기 전기 에너지를 공급하는 충전부;

복수개의 LED를 포함하는 광원;

상기 광원을 구동하는 광원 구동부;

상기 메인 가로등으로부터 밝기 정보가 포함된 메시지를 전송받는 통신부; 및

상기 통신부를 통하여 수신한 상기 메시지에 포함된 상기 밝기 정보에 따라 상기 광원 구동부를 제어하여 밝기를 조절하는 제어부;를 포함하는 가로등 시스템.
제7항 또는 제8항에 있어서

상기 메인 가로등 및 서브 가로등은

주변의 밝기를 측정하는 조도 센서부; 더 포함하는 가로등 시스템.
제7항 또는 제8항에 있어서

상기 광원 구동부는 상기 광원의 ON, OFF를 일정 폭의 펄스만큼 반복하여 수행하는 펄스 폭 변조 방식으로 상기 광원의 밝기를 조절하는 가로등 시스템.
제9항에 있어서

상기 조도 센서부는 상기 광원이 OFF될 때 주변의 밝기를 측정하는 가로등 시스템.