KR20110003687A - ＢｉＴＡＧ를 이용한 물류 관리 시스템 및 물류 관리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 출원은 BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템 및 물류 관리 방법을 개시한다. 본 발명의 실시예에 따르면, 복수의 분할 구역에 적재된 물류 각각에 양방향 통신이 가능한 BiTAG를 부착하고 각 분할 구역의 소정 영역에 고정 노드를 설치하여 물류의 이동 상태를 관리한다. BiTAG가 부착된 물류의 움직임을 감시하기 위해, 저전력의 기울기 센서로 움직임을 감지한다. 물류의 이동위치 확인 및 주기적인 상태 보고를 위해, BiTAG와 고정 노드간에는 802.15.4MAC 프로토콜을 이용하고, 고정 노드들 사이에서는 무선 센서 네트워크 프로토콜을 이용하여 각 물류에 대한 상태 정보를 모니터링 서버로 전송한다. 이에 의해, 기존의 물류 관리 시스템에서 관리자가 일일이 물류의 이동여부 상태를 체크하여 관리하는 시스템과는 달리, BiTAG로 물류의 이동 여부를 감지하고 센서 네트워크 인프라를 이용하여 모니터링 서버에 물류의 위치 정보와 이동 상태 정보를 전송 및 데이터베이스화함으로써 물류 관리의 편의를 제공할 수 있다.
Figure P1020090061079
BiTAG, 움직임, 이동, 이동 노드, 고정 노드, 무선 센서 네트워크, 모니터링

Description

ＢｉＴＡＧ를 이용한 물류 관리 시스템 및 물류 관리 방법{SYSTEM AND METHOD FOR PRODUCT MANAGEMENT USING BiTAG}
본 발명은 물류 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템 및 물류 관리 방법에 관한 것이다.
센서 네트워크는 현장에 설치된 고정 노드들이 다양한 데이터를 수집하여 수집데이터를 사용자에게 전달하는 시스템이다. 이러한 센서 네트워크의 특징을 바탕으로 센서 네트워크의 구축 사례가 많아지면서 기존의 센서 네트워크보다 개선된 서비스를 제공하기 위한 노력들이 곳곳에서 행해지고 있다. 따라서 센서 네트워크에서 물류에 대한 움직임 감지 및 위치 인식 기술을 접목하면 더욱 다양한 서비스를 제공할 수 있으므로 그 중요성이 대두되고 있다. 예를 들어 움직임 감지 및 위치 인식 기술을 폭발물 관리에 적용을 한다면, 폭발물 창고에서 폭발물의 비정상적인 움직임을 감지하여 대형 사고를 미연에 방지할 수 있으며, 또한 폭발물의 도난시 그 경로와 위치를 파악할 수 있어 효율적인 대처가 가능하게 된다.
이러한 시스템의 개발은 위험물 관리자에게 편의를 제공할 뿐만 아니라, 효율적인 관리를 할 수 있도록 해준다. 그리고, 센서 네트워크의 저전력과 각각의 노 드에 대한 가격이 저렴하다는 장점은 기존의 물류 시스템을 개선하기에 용이하며, 이로 인해 RFID 기반의 센서 네트워크 기술을 이용하여 물류관리 시스템을 구축한 사례가 많아지고 있다.
그러나, 현재 통용되고 있는 RFID를 이용한 물류관리 시스템은 RFID 리더기와 RFID 태그간의 양방향 통신이 용이하지 않다는 단점이 있다. 이러한 단점은 RFID 리더기가 설치된 출입구나 지정된 장소에서만 RFID 태그를 부착한 물류를 감지할 수 있기 때문에 RFID 태그가 부착된 물류가 정확히 어느 위치에 있는지, 정확히 어느 경로로 이동하였는지에 대한 정밀한 정보를 필요로 하는 응용분야에서는 그 한계점을 드러내고 있다.
또한 기존의 센서 네트워크에서 위치확인을 위한 보편화된 방식에는 RF신호 강도를 이용한 방법이 있다.
이 방법은 복수의 고정되어 있는 노드와 위치인식을 위한 이동 노드사이에 상대적인 위치를 구하는 방법으로, 다수의 고정 노드와 이동 노드사이에 많은 RF신호의 송수신이 필요하게 된다. 송수신 빈도의 증가에 따라 소비전력은 비례하여 증가하는 센서 네트워크의 특성상 기본적인 소비전력의 증가를 야기하는 단점이 있다. 그리고 거리측정을 위한 복잡한 플로팅 포인트(Floating-point)연산을 거치므로 연산처리의 한계가 있는 저전력형 MCU(Micro Control Unit)의 사용에 제한이 된다는 단점이 존재한다. 상술한 종래의 방법은 RF신호 강도를 감소시키는 철벽같은 장애물 등에 의해서 정밀한 위치를 파악하는데 오류를 발생시킬 가능성이 높아 실내에서 정밀한 위치를 파악하는 응용서비스에서 부적절하다.
본 발명은 양방향 통신하는 BiTAG와 센서 네트워크 인프라를 이용하여 모니터링 서버에 물류의 위치 정보와 이동 정보를 실시간으로 전송하여 데이터베이스화함으로써 물류를 효율적으로 관리할 수 있고 관리자에게 이동 알람 서비스를 제공하여 신속하게 대처하게 할 수 있는 BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
또한, 본 발명은 저전력의 BiTAG를 구현하여 물류관리 서비스를 최적으로 제공가능한 물류 관리 시스템 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 양방향 태그와 무선 센서 네트워크를 이용한 물류 관리 시스템으로서, 물류에 부착되어 이동여부에 따른 상태 정보를 주기적으로 송신하고 상기 물류의 이동 발생시 응급 신호를 송신하는 복수의 이동 노드, 미리 설정된 수의 이동 노드와 근거리 무선 통신하며 상기 이동 노드의 상태 정보/응급 신호를 수신하는 전달하는 적어도 하나의 고정 노드, 상기 고정 노드와 유선망으로 연결되어 고정 노드로부터 상기 상태 정보/응급 신호를 전송받아 데이터베이스화하고 상기 데이터베이스의 정보에 기초하여 상기 이동 노드들의 위치 이동 알람 서비스를 제공하는 모니터링 서버를 포함한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 복수의 물류에 부착되는 이동 노드, 상기 복수의 이동 노드와 근거리 무선 통신하는 고정 노드, 상기 고정 노드와 유선통신 하는 모니터링 서버를 포함하는 물류 관리 시스템의 물류 관리 방법으로서, 복수의 이동 노드가 해당 물류의 움직임 여부를 감지하여 상기 이동 노드의 식별 ID 등을 포함하는 상태 정보를 주기적으로 상기 고정 노드로 전송하는 단계; 소정 이동 노드가 자신이 부착된 물류의 움직임을 감지한 경우 응급 신호를 상기 고정 노드로 전송하는 단계; 상기 고정 노드가 상기 상태 정보를 수신시 상기 모니터링 서버로 전달하고, 상기 응급 신호를 수신시 자신의 식별 ID 및 위치 정보를 포함하는 응급 메시지를 형성하여 상기 모니터링 서버로 전송하는 단계; 상기 모니터링 서버가 상기 상태 정보와 상기 응급 신호를 해당 이동 노드별로 데이터베이스화하여 저장 및 관리하는 단계를 포함한다.
이하의 구성에 의하여, 양방향 통신하는 BiTAG와 센서 네트워크 인프라를 이용하여 모니터링 서버에 물류의 위치 정보와 이동 정보를 실시간으로 전송하여 데이터베이스화함으로써 물류를 효율적으로 관리할 수 있고 관리자에게 이동 알람 서비스를 제공하여 신속하게 대처하게 할 수 있는 물류 관리 시스템 및 방법이 제공된다.
또한, 저전력의 BiTAG를 구현하여 물류관리 서비스를 최적으로 제공할 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예들에 대해 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경 우에는 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 물류 관리 시스템은, 기존의 물류 관리 시스템에서 관리자가 일일이 물류의 이동여부 상태를 체크하여 관리하는 시스템과는 달리, 센서 네트워크 인프라를 이용하여 모니터링 서버에 물류의 위치 정보와 이동 정보를 데이터베이스화여 물류 관리의 편의를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 물류 관리 시스템은 물류의 도난이나 비정상적인 이동을 미리 감지하여 관리자에게 경고 메시지를 전달하여 허가되지 않은 위치로 물류가 이동되는 상황을 미연에 방지할 수 있다. 그 예로 폭발물을 관리하는 시스템을 구축할 때, 각각의 폭발물이 어느 시점에 어느 곳에 있는지 정확하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 폭발물이 어떤 경로로 이동하였는지 확인이 가능하다. 그리고 물류는 폭발물에 한정되어 있는 것이 아니라, 미술관의 고가의 미술품, 물류센터의 귀금속, 또는 상시 관리가 필요한 물류에도 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 물류 관리 시스템은, 기존의 물류 관리 시스템에서 관리자가 일일이 물류의 이동여부 상태를 체크하여 관리하는 시스템과는 달리, 센서 네트워크 인프라를 이용하여 모니터링 서버에 물류의 위치 정보와 이동 정보를 데이터베이스화여 물류 관리의 편의를 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 이동 노드를 이용한 물류 관리 시스템은 물류의 도난이나 비정상적인 이동을 미리 감지하여 관리자에게 경고 메시지를 전달하여 허가되지 않은 위치로 물류가 이동되는 상황을 미연에 방지할 수 있다. 그 예로 폭발물을 관리하는 시스템을 구축할 때, 각각의 폭발물이 어느 시점에 어느 곳에 있는지 정 확하게 파악할 수 있을 뿐만 아니라, 폭발물이 어떤 경로로 이동하였는지 확인이 가능하다. 그리고 물류는 폭발물에 한정되어 있는 것이 아니라, 미술관의 고가의 미술품, 물류센터의 귀금속, 또는 상시 관리가 필요한 물류에도 적용할 수 있다.
본 발명에 따른 물류 관리 시스템에서는, 물류인 BiTAG가 부착된 물류(이하에서 '이동 노드'라 칭함)에 대해서 움직임을 감시하기 위해, 저전력의 기울기 센서로 움직임을 감지하고, 이동 노드의 상태와 이동 여부 상태를 보고하기 위해 기존의 센서 네트워크와 802.15.4 MAC 기반의 RF통신을 수행한다.
본 발명에 따른 물류 관리 시스템에서는 BiTAG가 부착된 물류의 이동위치 확인 및 주기적인 상태 보고를 위해, BiTAG가 부착된 물류와 고정 노드간에는 802.15.4MAC 프로토콜을 이용하고, 고정 노드들 사이에서는 무선 센서 네트워크 프로토콜을 이용하여 각각의 이동 노드에 대한 상태 정보를 모니터링 서버로 전송한다.
본 발명에 따른 물류 관리 시스템에서는, 고정 노드와 이동 노드 사이에 송수신을 이동 노드에서 시작한다. 이에 따라, 이동 노드가 항상 수신 모듈을 켜고 고정 노드로부터의 메시지 수신 상태를 유지할 필요가 없이, 대기(idle)시에 수면(Sleep) 상태로 동작이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 물류 관리 시스템에서는, 802.15.4MAC을 이용하여 고정 노드와 이동 노드간에 양방향 통신을 한다. 양방향 통신을 함으로써, 이동 노드가 고정 노드에 일방적인 보고를 하는 것이 아니라, 이동 노드가 고정 노드로부터 설정 값을 비롯한 여러 가지 정보를 수신할 수 있게 된다. 단거리 무선 네트워크의 표준으로서, WPAN(Wireless Personal Area Network) 프로토콜 중 하나인 802.15.4 프로토콜은 250Kbps 이하의 저속(low rate) WPAN에 대한 표준 작업을 수행하며, 일례로 지그비(Zigbee)를 포함한다.
도 1은 본 실시예에 따라 물류가 적재된 복수의 분할 구역에 고정 노드를 설치하여 물류를 관리하는 상태를 보인 것이다. 도 1에 보인 바와 같이, 공간을 복수(예컨대 8개)의 구역으로 분할하고 각 분할 구역(예컨대, A1~A8)에 복수의 물류를 적재하여 보관하는 경우를 예를 들어 설명한다.
각 분할 구역의 복수의 물류(10)에는 각각 무선 송수신 기능을 갖는 BiTAG가 부착되고, 각 분할 구역의 소정 위치(예컨대, 천정)에는 각 물류에 부착된 BiTAG(이하에서 '이동 노드'라 칭함)와 무선 통신하여 이동 노드(10_1)의 이동여부를 감지하는 고정 노드(20_1~20_8)가 설치된다. 그리고, 소정 분할 구역(A1~A8) 내에 적재된 물류가 다른 분할 구역으로 이동되는지 여부를 감지 및 관리하기 위해, 각 고정 노드에는 식별 ID가 부여되고, 각 분할 구역의 복수의 이동 노드들에도 식별 ID가 부여된다.
도 2는 일실시예에 따른 물류관리 시스템의 구성을 보인 개략도이다. 본 실시예에 따른 물류관리 시스템은, 도 2에 보인 바와 같이, 물류에 부착되어, 물류의 이동여부에 따른 상태 정보를 주기적으로 송신하고, 물류의 이동 발생시 응급 신호를 송신하는 이동 노드(10), 이동 노드(10)와 근거리 무선 통신하며 이동 노드(10)의 상태 정보 및 응급 신호를 수신하여 전달하는 적어도 하나의 고정 노드(20), 고정 노드(20)와 유선망으로 연결되어 고정 노드(20)로부터 복수의 이동 노드(10)의 이동 여부를 포함한 상태 정보, 적어도 하나의 이동 노드(10)의 이동시 발생하는 응급 정보를 전송받아 관리하고 이동 노드(10)의 위치 이동 알람 서비스 및 위치 정보 서비스를 제공하는 모니터링 서버(30), 모니터링 서버(30)에 이동 노드의 이동 정보 및 위치 정보를 요청하는 모니터링 클라이언트(40)를 포함한다.
각 분할 구역의 복수의 이동 노드(10)들은 해당 구역의 고정 노드(20)와 무선 통신한다. 본 실시예에 따라, 이동 노드(10)들은 기존의 네트워크 프로토콜을 이용하지 않고 802.15.4 MAC Layer만을 이용하여 고정 노드(20)와 무선 통신한다.
이동 노드(10)는 움직임이 없는 상태에서는 정보 송신만 가능한 수면 모드로 진입하여 일정 주기로 웨이크업(wake up)되어, 고정 노드(20)로부터의 전송된 수신 응답 및 이동 노드 설정 정보 메시지를 수신한다. 이동 노드 설정 정보 메시지는 이동 표시 기능의 활성화 설정, 보고주기 설정 등의 이동 노드 설정 정보를 포함한다. 또한, 이동 노드(10)는 비인가된 움직임이 감지되는 경우 정보 송신 및 수신이 모두 가능한 활동 모드로 전환되어 응급 신호를 고정 노드(20)로 송신한다.
이동 노드(10)에는 식별ID, 정지 상태(즉, 수면 모드)일 때 해당 고정 노드(20)와 무선 통신을 위한 채널 정보, 이동 상태일 때 이동된 구역의 고정 노드(20)와 무선 통신을 위한 공통 채널 정보가 저장된다.
고정 노드(20)는 모니터링 클라이언트(40)가 이동 노드(10)의 움직임이 있는지 없는지 움직임 여부를 확인할 수 있도록, 이동 노드(10)로부터 주기적으로 전송되는 상태 정보를 수신하여 모니터링 서버(30)로 전송한다.
복수의 고정 노드(20)는 PAN(Personal Area Network)을 구성하고, PAN의 고 정 노드(20)들은 상호간에 근거리 무선 통신을 수행한다. 각 고정 노드(20)는 복수의 이동 노드(10)를 관리할 수 있다. 여기서, 한 개의 고정 노드(20)가 한 개의 채널을 통해 통신가능한 이동 노드(10)의 수는 제한이 없다. 따라서, 다수의 이동 노드(10)를 감시하기 위해서 다수의 고정 노드(20)를 구성하지 않고도 감시 기능을 수행할 수 있다.
또한, 이동 노드(10)가 제1 고정 노드(20)가 관리하는 구역에서 제2 고정 노드(20')가 관리하는 구역으로 이동되는 경우, 이동된 이동 노드(10)가 제2 고정 노드(20')와 통신이 가능하기 위해서는 제1 고정 노드(20) 뿐만 아니라 제2 고정 노드(20')와도 통신이 가능한 공통 채널이 설정되어야 한다. 이에 따라, 모든 고정 노드(20)에는 다른 구역으로부터 이동되어온 이동 노드(10)와 통신을 위한 공통 채널 정보가 저장된다.
도 2를 참조하면, 복수의 고정 노드(20)들이 그룹화되어 복수의 PAN(20A, 20B)을 구성한다. 각 PAN(20A, 20B)을 구성하는 고정 노드(20)들은 802.15.4 MAC Layer에 기반을 둔 센서 네트워크 프로토콜(예컨대, Zigbee, 6LOWPAN 등)을 이용하여 무선 센서 네트워크를 구성한다. 무선 센서 네트워크 프로토콜의 가장 큰 목적은 센서 노드(본 실시예에서는 고정 노드(20)에 해당함)들 사이에 라우팅 기능을 제공하는 것으로, 이를 위해서 802.15.4 MAC 프로토콜에서 정의하는 결합(Association) 또는 참가(join) 과정을 거쳐서 라우팅 정보를 무선 센서 네트워크에 제공한다. 고정 노드(20)는 센서 네트워크 프로토콜만 사용할 경우 발생하는 라우팅 테이블 관리 및 이웃한 고정 노드의 정보를 저장한다.
무선 센서 네트워크를 구성함에 따라, PAN(20A, 20B)에서 20m의 한정된 근거리 무선 통신을 수행하는 고정 노드(20)들이 20m 이상의 원거리에 위치하는 PAN 관리 고정 노드에 이동 노드(10)의 상태 정보를 전송시에는 이웃한 고정 노드(20)를 홉핑(hopping)한다. 이동 노드(10)의 상태 정보는 이웃 고정 노드(20)들을 순차적으로 홉핑하여 PAN 관리 고정 노드에 전달되게 된다.
무선 센서 네트워크에서, PAN을 구성하는 복수의 고정 노드 중 하나는 유선망(예컨대, 이더넷(Ethernet) 등)과 연결하는 기능을 하는 PAN 관리 고정 노드(20P)로서 동작한다. PAN 관리 고정 노드(20P)는 각 PAN(20A, 20B)의 고정 노드(20)들이 각각 관리하는 이동 노드(10)의 이동 상태 정보를 수집하고, 각 PAN(20A, 20B)에서 수집된 이동 노드(10)의 이동 상태 정보를 유선망(예컨대 이더넷)을 통해서 모니터링 서버(30)로 전송한다.
모니터링 서버(30)는 각 PAN(20A, 20B)에서 수집된 정보를 수집하고 저장, 관리한다. 모니터링 서버(30)는 모니터링 클라이언트(40)의 요청에 따라 TCP/IP 프로토콜을 이용하여 유선망을 통해 각 PAN(20A, 20B)에서 수집된 정보를 모니터링 클라이언트(40)로 전송한다.
모니터링 클라이언트(40)는 사용자 인증 절차를 통한 후 모니터링 서버(30)와 통신한다. 사용자 인증 절차는 일반적인 기술 내용이므로 상세한 설명은 생략한다.
이동 노드(10)가 모니터링 서버(30)로 이동 노드(10)의 상태 정보 또는 응급 신호를 포함하는 비동기 메시지를 전달하는 과정은 다음과 같이 이루어진다. 이동 노드(10)가 자신이 속하는 분할 구역의 고정 노드(20)에 비동기 메시지를 802.15.4 MAC 프로토콜만을 이용해서 전달하면, 이를 수신한 고정 노드(20)는 네트워크 프로토콜(Zigbee)을 이용해서 자신의 이웃 고정 노드(20)를 거쳐 비동기 메시지를 자신이 속하는 PAN(20A 또는 20B)을 관리하는 PAN 관리 고정 노드(이하 '관리 노드(Coordinator)'라 칭함)에게 전달한다. 그리고, 관리 노드에게 전달된 비동기 메시지는 다시 유선망(예컨대, 이더넷)을 통해서 모니터링 서버(30)로 전달된다.
예컨대, A1구역의 이동 노드(10)가 비인가된 상태에서 A2구역으로 이동됨에 따라, A1구역의 고정 노드(20_1)는 비인가된 상태에서 움직여진 이동 노드(10)의 식별ID와 자신의 식별ID 및 위치정보를 포함하는 응급 신호를 형성하여 전송한다. 이때, A2구역의 고정 노드(20_2)는 움직임 완료 후의 이동 노드(10)로부터 전송된 식별ID을 수신하여 수신된 고정 노드(20_1)의 식별 ID, 자신의 식별 ID 및 위치정보를 포함하는 응급 메시지 신호를 형성하여 관리 노드(20P)를 통해 모니터링 서버(30)로 전송한다.
도 3은 일실시예에 따른 이동 노드(10)의 하드웨어 구성을 보인 개략도이다. 이동 노드(10)는 도 3에 보인 바와 같이, 움직임 감지부(11), 전원을 공급하는 배터리(12), 이동 노드(10)의 식별ID가 저장되는 메모리(13), 외부 안테나를 구비한 무선 송수신부(14), 물류가 이동되는지 여부를 표시하는 상태 표시부(15), 움직임 감지부(11)의 감지신호에 기초하여 물류가 정지상태일 때 주기적으로 상태 정보를 형성하여 무선 송수신부(14)를 통해 송신하고, 이동 노드(10)가 움직이는 경우 응급 신호를 형성하여 무선 송수신부(14)를 통해 송신하는 MCU(16)를 포함한다. 이동 노드(10)의 상태 정보는 식별 ID, 배터리 잔류 정보를 포함한다.
움직임 감지부(11)는 이동 노드(10)가 부착되어있는 물류의 움직임을 감지할 수 있도록, 전방 좌우의 방향에 대한 움직임 및 미세한 진동을 감지하는 복수(예컨대 3개)의 기울기 센서로 구성된다. 기울기 센서로서 스위치(On or Off)형태의 디지털 기울기 센서를 사용함으로써 하드웨어적인 인터럽트(즉, 이동 감지 신호)를 발생시켜 MCU(16)에 제공하며, 수면(Sleep) 상태에서 움직임에 의한 인터럽트로 깨어나 동작하기 때문에 움직임이 감지되지 않는 동안에는 소비 전력이 거의 없다.
배터리(12)는 부피가 작은 것을 이용하여 이동 노드(10)의 경량화 및 소형화를 구현할 수 있도록 한다.
상태 표시부(15)는 이동 노드(10)의 이동 여부에 따른 상태를 표시하며, 이동 노드(10)의 이동시 청각적으로 표시하는 부저 또는 시각적으로 표시하는 LED로 구현될 수 있다.
메모리(13)에는 이동 노드(10)가 속하는 분할 구역의 고정 노드(20)와 무선 통신을 위한 채널 정보, 이동 발생시 다른 구역의 고정 노드(20')와 무선 송수신을 위한 공통 채널 정보가 저장된다.
무선 송수신부(14)는 센서 네트워크와 통신하기 위해 IEEE 802.15.4 MAC 기반으로 무선 통신하는 RF 송수신기로 구현될 수 있다.
MCU(16)는 무선 송수신부(14)를 통해 다른 이동 노드 및 고정 노드(20)와 데이터를 송수신하며, 물류가 정지 상태인 경우에는 수면 모드로 진입하여 일정 주기마다 상태 정보를 형성하여, 무선 송수신부(14)로 출력한다.
그리고, MCU(16)는 움직임 감지부(11)의 이동 감지 신호에 근거하여 물류가 이동된 것으로 판단되는 경우에는 활동 모드로 전환하고 무선 통신을 위한 현재 채널을 미리 설정된 공통 채널로 변경하고, 자신의 식별 ID를 포함하는 응급 신호를 형성하여 무선 송수신부(14)로 출력한다.
도 4는 일실시예에 따른 고정 노드(20)의 하드웨어 구성을 보인 개략도이다. 고정 노드(20)는 도 4에 보인 바와 같이, 이동 노드(10) 또는 이웃한 고정 노드(20')와 무선 송수신을 위한 무선 송수신부(24), 메모리(23), 전원을 공급하는 배터리(22), 각 구성요소를 제어하는 MCU(26)를 포함한다.
무선 송수신부(24)는 센서 네트워크와 통신하기 위해 IEEE 802.15.4 MAC 기반으로 무선 통신하는 RF 송수신기로 구현될 수 있다.
메모리(23)에는 고정 노드(20)의 식별 ID, 위치 정보 및 자신이 관리하는 분할 구역의 이동 노드(10)들과 통신을 위해 미리 설정된 채널 정보, 자신의 분할 구역뿐만 아니라 다른 분할 구역의 이동 노드와 통신을 위해 미리 설정된 공통 채널 정보가 저장된다.
MCU(26)는 이동 노드(10)로부터 응급 신호를 수신시, 자신의 식별ID와 위치 정보를 포함하는 응급 메시지 신호를 형성하여 무선 송수신부(24)에 출력한다. 또한, MCU(26)는 복수의 이동 노드(10)들로부터 주기적으로 전송되는 상태 정보에 응답하여 수신 응답 신호 및 이동 노드 설정 정보 메시지를 형성하여 무선 송수신부(24)에 출력한다. 또한, MCU(26)는 소정 이동 노드(10)로부터 전송된 응급 신호에 응답하여 수신 응답 신호를 형성하여 무선 송수신부(24)에 출력한다.
도 5는 일실시예에 따른 PAN 관리 노드의 하드웨어 구성을 보인 개략도이다. 도 5에 보인 바와 같이, PAN 관리 노드는 고정 노드(20)와 무선 송수신을 위한 무선 송수신부(24), 유선망(예컨대 이더넷 등)을 통해 모니터링 서버(30)와 유선 통신을 위한 유선 송수신부(35), 각 고정 노드(20)로부터 전달된 복수의 이동 노드(10)의 이동여부 상태 정보, 메모리(33), 전원을 공급하는 배터리(22), 각 구성요소를 제어하는 MCU(33)를 포함한다.
무선 송수신부(24)는 센서 네트워크와 통신하기 위해 IEEE 802.15.4 MAC 기반으로 무선 통신하는 RF 송수신기로 구현될 수 있다.
메모리(33)에는 PAN을 구성하는 복수의 고정 노드(20)의 식별 ID, 고정 노드(20)의 위치정보, 각 고정 노드(20)가 설치된 분할 구역의 복수의 이동 노드의 상태 정보가 저장된다.
유선 송수신부(35)는 모니터링 서버(30)와 유선망(예컨대, 이더넷) 통신을 수행한다.
MCU(36)는 무선 송수신부(24)를 통해 소정 고정 노드(20)로부터 소정 이동 노드(10)의 상태 정보 또는 응급 신호를 수신하여 메모리(33)에 일시 저장하고, 이동 노드(10)들의 상태 정보 또는 응급 신호 메시지를 형성하여 유선 송수신부(35)에 출력한다.
도 6은 일실시예에 따른 이동 노드(10)와 고정 노드(20)를 각각 동작시키는 구동 소프트웨어의 구성을 보인 개략도이다. 도 6의 구동 소프트웨어는 이동 노드(10)의 MCU(16)과 고정 노드(20)의 MCU(26)의 제어동작을 구현한다. 도 6에 보인 바와 같이, 이동 노드(10)의 구동 소프트웨어(100)는 정지 상태시 동작하는 정지 매니저(101), 이동 상태 감지시 동작하는 이동 매니저(102), 근거리 무선 통신을 위한 802.15.4 MAC부(104)를 포함한다.
이동 노드(10)의 정지 매니저(101)는 물류에 대한 주기적인 상태 정보를 형성하여 802.15.4 MAC부(104)에 제공하여 보고하는 절차를 수행하고, 움직임 감지부(11)의 감지신호를 인가받아 물류의 움직임 여부를 인식한다.
이동 노드(10)의 이동 매니저(102)는 움직임 감지부(11)의 감지신호에 기초하여 물류의 비인가된 움직임이 있을 경우 실행된다. 이동 노드(10)의 이동 매니저(102)는 고정 노드(20)의 이동 매니저(202)와 802.15.4 MAC부(104)만을 통해 통신하며, 비인가된 움직임이 발생한 이동 노드의 식별ID를 802.15.4 MAC부(104)를 통해 고정 노드(20)에 전송한다.
고정 노드(20)의 구동 소프트웨어(200)는 이동 노드(10)의 정지 상태 정보 수신시 동작하는 정지 매니저(201), 이동 노드(10)의 이동 상태 정보 수신시 동작하는 이동 매니저(202), 패킷 제어 매니저(203), 근거리 무선 통신을 위한 802.15.4 MAC부(204), 고정 노드(20)간의 무선 센서 네트워크 생성 및 연결 기능을 하는 네트워크 연결부(205), 정지 매니저(201)의 동작시 802.15.4 MAC부(204)를 동작시키고 이동 매니저(202)의 동작시 네트워크 연결부(205)를 동작시키는 주처리부(206)에 의해 동작된다.
고정 노드(20)의 패킷 제어 매니저(203)는 네트워크 연결부(205), 정지 매니저(201), 이동 매니저(202)에서 각각 생성된 패킷을 802.15.4 MAC부(204)로 전달을 하고, 802.15.4 MAC부(204)로부터 전달받은 패킷을 분석하여 상위 레이어인 네트워크 연결부(205), 정지 매니저(201), 이동 매니저(202)에 전달하는 역할을 한다.
고정 노드(20)의 주처리부(206)는 자신의 식별ID와 위치정보 및 움직임이 발생한 이동 노드(10)의 식별ID를 포함하는 응급 메시지 신호를 형성하여 802.15.4 MAC부(204)만을 통해 관리 노드(20P)에 전송한다.
도 7은 일실시예에 따른 모니터링 서버(30)의 하드웨어 구성을 보인 개략도이다. 도 7에 보인 바와 같이, 모니터링 서버(30)는 사용자 입력을 위한 각 고정 노드(20)의 위치정보와 이동 노드(10)별 위치 정보 및 상태 정보가 데이터베이스화된 데이터베이스(41), 메모리(43), 관리 노드(20P) 기능을 하는 고정 노드 및 모니터링 클라이언트(40)와 통신을 위한 유선 송수신부(44), 각 장치를 제어하는 MCU(46)를 포함한다.
메모리(43)에는 이동 노드(10)의 위치 이동 알람 서비스 및 위치 정보 서비스를 위한 소프트웨어가 저장된다.
모니터링 서버(30)의 MCU(46)는 관리 노드(20P)로부터 송신된 이동 노드(10)의 상태 정보 또는 응급 신호를 수신하여 고정 노드(20)의 식별번호 별로 데이터베이스(41)에 저장 및 관리한다.
도 8은 이동 노드(10)를 사용하는 물류관리 시스템의 메시지 전달 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다. 도 8을 참조하면, 물류관리 시스템에서 이동 노드(10)에서 형성된 메시지가 모니터링 서버(30)로 전달되는 과정은 두 가지 상황으로 나뉜다. 한 가지 상황은 이동 노드(10)가 물류에 부착되어 고정되어 있는 경우 이고, 다른 한 가지 상황은 이동 노드(10)가 부착된 물류가 이동하고 있는 경우이다.
첫 번째로 이동 노드(10)가 물류에 부착되어서 주기적으로 모니터링 서버(30)에 보고하는 상황을 설명한다. 이동 노드(10)는 대기(Idle) 상태로서 수면(Sleep) 상태로 동작하다가 주기적으로 타이머에 의해서 깨어나 일시 활성(ACTIVE) 상태로 전환되며, 일시 활성(ACTIVE) 상태일 때 배터리의 잔류량과 이동 노드(BiTAG)의 식별 ID 등을 포함하는 상태 정보를 고정 노드(20)로 주기적으로 전송한다(S10). 이 경우에 이동 노드(10)는 상태정보의 전송을 완료하면 곧바로 수면(Sleep) 상태로 전환되는 것이 아니라, 일정 시간(예컨대, 수ms)동안 대기하여, 고정 노드(20)로부터 이동 노드 설정정보 메시지를 수신한다.
그리고, 고정 노드(20)는 물류에 부착된 이동 노드(10)로부터 상태정보를 전송받으면 그에 대한 응답으로 수신 응답 및 이동노드 설정정보 메시지를 이동 노드(10)로 전송(S11)하고, 자신의 식별ID와 위치정보 및 이동 노드(10)로부터 전달받은 상태정보를 포함하는 이동 노드 상태정보 메시지를 형성하여 센서 네트워크 프로토콜을 이용하여 자신의 이웃 고정 노드(20')를 통하여 모니터링 서버(30)로 전달한다(S12). 이때, 모니터링 서버(30)에서는 이동 노드 상태정보 메시지에 포함된 위치정보와 상태정보를 데이터베이스(41)에 저장 및 관리한다.
두 번째로, 이동 노드(10)가 부착된 물류가 이동하고 있는 경우, 즉, 이동 노드(10)가 이동 상태에 있을 경우에는 움직임을 감지한 이동 노드(10)가 수면(Sleep) 상태에서 깨어나서 활성(ACTIVE) 상태로 전환되어 응급 신호 및 이동 노 드(10)의 식별 ID를 송신한다(S13). 이때, 이동 노드(10)는 자신과 가장 가까이에 있는 고정 노드(20)로부터 ID요청 메시지를 수신하고, 자신의 물류의 식별ID를 포함하는 ID응답 메시지를 고정 노드(20)로 전송한다. ID응답 메시지를 전달받은 고정 노드(20)는, 자신의 식별 ID 및 위치정보와 ID응답 메시지를 전송한 물류의 식별ID정보를 포함하는 응급 메시지를 형성하여 센서 네트워크 프로토콜을 이용하여 자신의 이웃 고정 노드(20')를 통하여 모니터링 서버(30)로 전달한다(S14). 모니터링 서버(30)는 수신된 메시지가 응급 메시지인지 아닌지 판단하여 응급 메시지가 수신된 경우, 응급 메시지에 포함된 이동 노드(10)의 식별ID와 고정 노드(20)의 위치 정보에 기초하여, 자기 자신에게 정보 전달을 요청한 모니터링 클라이언트(40)에게 TCP/IP 프로토콜에 따른 통신을 통해 위급 알람 서비스 및 위치 표시 서비스를 제공(S16)하고, 관리자는 모니터링 클라이언트(40)를 통해 현재 이동 노드(10)의 이동 상황을 모니터링할 수 있다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명에 따르면, BiTAG와 무선 센서 네트워크를 이용하여, BiTAG(이동 노드)가 부착된 물류에 대해서 이동 상태를 감지하고 이동된 위치를 인식할 수 있게 된다. 또한, 이동 노드(10)가 수면 상태와 활성 상태간의 상태 전환하여 동작하므로, 배터리로 대략 1년 이상 동작할 수 있다.
또한, 물류가 소정 시점에 어느 구역에 있는지 정확하게 파악할 수 있고, 물류가 어떤 경로로 이동하였는지 확인할 수 있다. 종래에 관리자가 일일이 체크하여 관리하는 시스템과 달리 센서 네트워크 인프라를 이용하여 모니터링 서버에 물류의 위치 정보 및 이동 정보가 저장되며, 저장된 정보들은 데이터베이스에 저장되어 관 리의 편의를 제공한다.
본 발명에 따른 BiTAG를 이용한 물류관리 시스템은 물류의 도난이나 비정상적인 이동을 미리 감지하여 관리자에게 경고를 전달하므로, 물류가 이동되는 것을 미연에 방지할 수도 있다.
또한, 물류는 폭발물에 한정되는 것이 아니라, 미술관의 고가의 미술품, 물류센터의 귀금속, 또는 상시 관리가 필요한 물류에도 적용할 수 있다.
도면으로 도시하지 않았으나, 다른 실시예에 따라, 이동 노드(10)와 고정 노드(20) 사이의 양방향 통신을 통하여, 물류에 이동 경로 설정 기능과 지정 위치 동작 기능을 제공할 수 있다. 이동 경로 설정 기능은 물류에 이동 경로를 미리 지정하여, 지정된 이동 경로를 벗어나는 경우, 응급 메시지를 모니터링 서버에 전송하는 기능이다. 이 기능에 의해 물류가 안전한 경로로만 이동되도록 할 수 있다. 지정 위치 동작 기능은 미리 지정된 위치 영역에서는 움직임이나 이동을 허용하고, 지정된 위치 이외의 영역에서는 응급 메시지를 모니터링 서버로 전송하는 기능이다.
이러한 본원 발명의 방법 및 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 실시예에 따라 물류가 적재된 복수의 분할 구역에 고정 노드를 설치하여 물류를 관리하는 상태를 보인 것이다.
도 2는 일실시예에 따른 물류관리 시스템의 구성을 보인 개략도이다.
도 3은 일실시예에 따른 이동 노드의 하드웨어 구성을 보인 개략도이다.
도 4는 일실시예에 따른 고정 노드의 하드웨어 구성을 보인 개략도이다.
도 5는 일실시예에 따른 PAN 관리 노드의 하드웨어 구성을 보인 개략도이다.
도 6은 일실시예에 따른 이동 노드와 고정 노드를 각각 동작시키는 구동 소프트웨어의 구성을 보인 개략도이다.
도 7은 일실시예에 따른 모니터링 서버의 하드웨어 구성을 보인 개략도이다.
도 8은 이동 노드를 사용하는 물류관리 시스템의 메시지 전달 과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 이동 노드 11 : 움직임 감지부
12, 22 : 배터리 13, 23, 33 : 메모리
14, 24 : 무선 송수신부 15 : 상태 표시부
16, 26, 36 : MCU 20 : 고정 노드
20_1~20_8 : 고정 노드 30 : 모니터링 서버
40 : 모니터링 클라이언트

Claims (19)

  1. BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템으로서,
    물류에 부착되어 이동여부에 따른 상태 정보를 주기적으로 송신하고 상기 물류의 이동 발생시 응급 신호를 송신하는 복수의 이동 노드,
    미리 설정된 수의 이동 노드와 근거리 무선 통신하며 상기 이동 노드의 상태 정보/응급 신호를 수신하는 전달하는 적어도 하나의 고정 노드,
    상기 고정 노드와 유선망으로 연결되어 고정 노드로부터 상기 상태 정보/응급 신호를 전송받아 데이터베이스화하고 상기 데이터베이스의 정보에 기초하여 상기 이동 노드들의 위치 이동 알람 서비스를 제공하는 모니터링 서버를 포함하는 BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 이동 노드는 양방향 통신을 수행하는 BiTAG이며, 상기 물류의 움직임이 없는 상태에서는 정보 송신만 가능한 수면 모드로 진입하여 일정 주기로 웨이크업(wake up)되어, 상기 고정 노드로부터의 전송된 수신 응답 및 이동 노드 설정 정보를 수신하고, 비인가된 움직임이 감지되는 경우 정보 송신 및 수신이 모두 가능한 활동 모드로 전환되어 응급 신호를 상기 고정 노드로 송신하는 것인, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 이동 노드 설정 정보 메시지는 이동여부 표시 기능의 활성화 설정, 보고주기 설정을 포함한 설정 정보를 포함하는, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 이동 노드에는 식별ID, 상기 수면 모드일 때 해당 구역의 고정 노드와 무선 통신을 위한 채널 정보, 이동 상태일 때 이동된 구역의 고정 노드와 무선 통신을 위한 공통 채널 정보가 저장되는, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 고정 노드는 복수 개이며,
    상기 이동 노드와 고정 노드간에는 802.15.4MAC 프로토콜을 이용하여 통신하고, 고정 노드들 사이에서는 센서 네트워크 프로토콜을 이용하여 통신하여 각각의 이동 노드에 대한 상태 정보를 상기 모니터링 서버로 전송하는 것인, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수의 고정 노드는 무선 센서 네트워크를 구성하고, 상기 무선 센서 네트워크의 복수의 고정 노드들은 이웃한 고정 노드를 통해 멀티홉 방식으로 데이터를 전달하는 것인, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 고정 노드들을 그룹화하여 복수의 PAN(Personal Area Network)을 구성하고,
    각 PAN을 구성하는 상기 복수의 고정 노드 중 하나는 나머지 고정 노드들로부터 상기 상태 정보를 전송받아 유선망을 통해 상기 상태 정보를 상기 모니터링 서버로 전송하는 관리 고정 노드로 동작하는, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 관리 고정 노드는 각 PAN의 고정 노드들이 각각 관리하는 이동 노드의 이동 상태 정보를 수집하고, 각 관리 고정 노드는 수집된 이동 노드의 이동 상태 정보를 유선망을 통해 상기 모니터링 서버로 전송하는 것인, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이동 노드는,
    이동 노드가 부착되어있는 물류의 움직임을 감지하는 움직임 감지부,
    전원을 공급하는 배터리,
    이동 노드의 식별ID, 자신이 속하는 구역의 고정 노드와 무선 통신을 위한 채널 정보, 이동 발생시 다른 구역의 고정 노드와 무선 통신을 위한 채널 정보를 저장하는 메모리,
    외부 안테나를 구비한 무선 송수신부,
    물류가 이동되는지 여부를 표시하는 상태 표시부,
    상기 움직임 감지부의 감지신호에 기초하여 이동 노드가 정지상태인 경우 상태 정보를 형성하여 주기적으로 상기 무선 송수신부를 통해 송신하고, 상기 이동 노드가 움직이는 경우 응급 신호를 생성하여 상기 무선 송수신부를 통해 송신하는 MCU를 포함하는, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 움직임 감지부는 전방 좌우의 방향에 대한 움직임 및 미세한 진동을 감지하는 복수의 기울기 센서를 포함하는, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 고정 노드는,
    이동 노드 또는 이웃한 고정 노드와 무선 송수신을 위한 무선 송수신부,
    식별 ID, 자신이 관리하는 분할 구역의 이동 노드들과 통신을 위한 채널 정보, 위치 정보, 다른 분할 구역의 이동 노드와 통신을 위한 공통 채널 정보를 저장하는 메모리,
    전원을 공급하는 배터리,
    소정 이동 노드로부터 응급 신호를 수신시 자신의 식별ID와 위치 정보를 포 함하는 응급 메시지를 형성하여 상기 무선 송수신부를 통해 상기 모니터링 서버로 송신하는 MCU를 포함하는, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 MCU는 상기 이동 노드로부터의 주기적인 상태 보고 메시지를 수신시, 이동 표시 기능의 활성화 설정, 보고주기 설정을 포함한 이동 노드 설정 신호, 수신 응답 신호를 형성하여 상기 무선 송수신부를 통해 상기 이동 노드로 송신하는, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 이동 노드와 상기 고정 노드는 양방향 통신을 수행하여, 물류가 안정한 경로로만 이동되도록 물류의 이동 경로를 미리 지정하고 이동 노드가 지정된 이동 경로를 벗어나는 경우 응급 메시지를 형성하여 상기 모니터링 서버에 전송하는 이동 경로 설정 기능을 수행하는, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 이동 노드와 상기 고정 노드는 양방향 통신을 수행하여, 미리 지정된 위치 영역에서는 이동 노드의 움직임이나 이동을 허용하고, 지정된 위치 이외의 영역에서는 이동 노드의 움직임이나 이동 발생시 응급 메시지를 모니터링 서버로 전송하는 지정 위치 동작 기능을 수행하는, BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  15. 제9항에 있어서,
    상기 이동 노드와 상기 고정 노드 사이의 양방향 통신을 통해, 상기 모니터링 서버로부터의 경고 메시지를 상기 이동 노드에 전달하여 상기 상태 표시부에 표시하게 하는 BiTAG를 이용한 물류 관리 시스템.
  16. 복수의 물류에 부착되는 이동 노드, 상기 복수의 이동 노드와 근거리 무선 통신하는 고정 노드, 상기 고정 노드와 유선통신하는 모니터링 서버를 포함하는 물류 관리 시스템에서 BiTAG를 이용한 물류 관리 방법으로서,
    복수의 이동 노드가 해당 물류의 움직임 여부를 감지하여 상기 이동 노드의 식별 ID 등을 포함하는 상태 정보를 주기적으로 상기 고정 노드로 전송하는 단계;
    소정 이동 노드가 자신이 부착된 물류의 움직임을 감지한 경우 응급 신호를 상기 고정 노드로 전송하는 단계;
    상기 고정 노드가 상기 상태 정보를 수신시 상기 모니터링 서버로 전달하고, 상기 응급 신호를 수신시 자신의 식별 ID 및 위치 정보를 포함하는 응급 메시지를 형성하여 상기 모니터링 서버로 전송하는 단계;
    상기 모니터링 서버가 상기 상태 정보와 상기 응급 신호를 해당 이동 노드별로 데이터베이스화하여 저장 및 관리하는 단계를 포함하는, BiTAG를 이용한 물류 관리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 고정 노드가 상기 이동 노드의 상태 정보를 상기 모니터링 서버로 전송하는 단계는,
    복수의 고정 노드들이 무선 센서 네트워크를 구성하고, 상기 복수의 고정 노드들이 멀티홉하여 상기 이동 노드의 상태 정보를 상기 모니터링 서버로 전송하여 이루어지는 것인, BiTAG를 이용한 물류 관리 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 물류의 움직임 여부를 감지하는 단계는, 저전력의 복수의 디지털 기울기 센서를 이용하는 것인, BiTAG를 이용한 물류 관리 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 이동 노드가 상태 정보를 주기적으로 상기 고정 노드로 전송하는 단계는, 정보 수신만 가능한 수면 모드로 진입하여 일정 주기로 웨이크업(wake up)되어 상태 정보를 형성하여 상기 고정 노드로 송신하고, 상기 고정 노드로부터 전송된 수신 응답 및 이동 노드 설정 정보를 수신하는 단계를 포함하고,
    상기 이동 노드가 응급 신호를 상기 고정 노드로 전송하는 단계는, 정보 송신 및 수신이 모두 가능한 활동 모드로 전환되어 응급 신호를 형성하여 상기 고정 노드로 송신하는 단계를 포함하는, BiTAG를 이용한 물류 관리 방법.
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