KR20110071691A - 정보 통합형 철도 시스템 - Google Patents

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KR20110071691A
KR20110071691A KR1020090128320A KR20090128320A KR20110071691A KR 20110071691 A KR20110071691 A KR 20110071691A KR 1020090128320 A KR1020090128320 A KR 1020090128320A KR 20090128320 A KR20090128320 A KR 20090128320A KR 20110071691 A KR20110071691 A KR 20110071691A
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김용규
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한국철도기술연구원
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Abstract

본 발명은 정보 통합형 철도 시스템에 관한 것으로서, 특히 각종 철도 관련 시설물에 설치되어 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 송출하는 현장 센서 장치와, 상기 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 수집하여 시스템에서 처리 가능한 데이터로 변환하여 송출하는 데이터 수집장치와, 상기 데이터 수집장치로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 전송받아 각종 하부 시스템의 응용 프로그램에서 활용 가능하도록 정보를 가공 처리하고, 상기 응용 프로그램이 제공하는 정보를 기초로 하여 의사결정을 수행하는 정보 통합 처리 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명은 센서 네트워크를 구축하여 원격지에서 실시간으로 현장 제어 및 상태를 감시할 수 있고, 하부 시스템별 기능을 모델화한 데이터 모델을 활용하여 사고 원인 분석 및 이를 통한 운행 재개를 결정함으로써 현장의 센서 정보에서 의사 결정까지 실시간으로 정확하고 신속하게 정보를 통합 처리할 수 있으며, 철도 시스템의 기능성, 효율성, 안전성, 승객 서비스, 편리성을 향상시킬 수 있다.
철도 시스템, 센서 네트워크, 정보 통합 처리 장치, 데이터 수집 장치, 현장 센서 장치

Description

정보 통합형 철도 시스템{ INFORAMATION INTEGRATED RAILWAY SYSTEM }
본 발명은 정보 통합형 철도 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 센서 네트워크를 통해 현장의 센서 정보를 수집하여 완성된 데이터 모델의 정보를 활용한 각 하부 시스템의 응용 프로그램이 제공하는 정보에 기반으로 하여 정확하고 신속하게 의사결정을 수행할 수 있는 정보 통합형 철도 시스템에 관한 것이다.
오늘날의 철도는 지상의 운송수단 중 가장 많은 승객과 화물을 수송하는 운송수단으로서, 정해진 궤도를 정시운행하는데 따른 정시성으로 인해 많은 나라에서 가장 효율적인 운송수단으로 활용되고 있다.
이에, 철도 시설물 안전 이상 발생에 따른 철도 사고 발생은 곧바로 대형 참사로 이어지게 된다. 이와 같은 이유로 인해, 종래에는 철도 시설물의 안전 이상 발생 여부를 모니터링하기 위하여 선로의 레일 손상, 레일 들림, 도상 자갈의 밀림 현상, 레일의 신축 유간, 분기기의 상태 등을 점검하기 위한 장비들 및 궤도를 지지하는 지반이나 교량, 터널 등의 철도 구조물을 관측하기 위한 장비들을 탑재한 검측차량을 철도 현장에서 직접 운행하며 철도 시설물 안전 이상 발생 여부를 모니터링하고 있다.
그러나, 철도의 시설물들은 방대한 지역에 걸쳐 시설되어 있기 때문에, 종래의 철도 시설물 안전 모니터링 방식을 이용한 철도 시설물 관리시에는 관리자가 방대한 지역에 걸쳐 시설된 철도 시설물의 안전 이상 발생 여부를 실시간으로 확인할 수 없으며, 또한 철도 시설물의 안전 이상 발생 여부를 확인하는 시점이 늦어지게 되므로, 철도 사고를 사전에 예방할 수 없는 문제점이 있다.
또한, 도시철도 서비스 구간에 적용되어 있는 감시시스템은 CCTV(Closed Circuit Television)를 이용한 수동형 감시 시스템이 대부분이다. 이와 같은 철도 감시 시스템은 도시철도를 사용하는 승객의 현황이나 주요 시설물에 대한 감시를 위해 많은 수의 모니터와 카메라를 사용하여 운영기관이 감시하고 있다.
그리고, 도시철도 서비스 공간에는 철도차량이 이동하며 정차하는 역사의 상황을 감시하기 위하여 주요 통로, 에스컬레이터, 승강장 등에 다수의 카메라가 설치되어 있으며, 이러한 카메라들에 의하여 촬영된 영상은 영상수집장치로 수집되어 승강장 모니터나 역무실 모니터 등과 같이 필요한 곳으로 전송되어 디스플레이된다.
예를 들어 승강장에 설치된 감시카메라를 통해 획득한 영상을 운전자가 확인할 수 있도록 승강장의 앞쪽 끝단에 설치된 승강장 모니터에 승강장의 영상을 표시하며, 역무실에서도 역무원이 확인할 수 있도록 영상 정보를 역무실에 설치된 모니터 장치에 표시한다.
승강장이나 역사에 설치된 감시카메라로부터 획득한 영상들은 해당 역사의 영상저장장치에 별도로 저장되는데, 이때 역사의 역 제어 시스템에는 영상전송설비가 구비되어 자체 통신망을 이용하여 중앙 제어 시스템을 운영하는 종합사령실의 영상전송설비로 전송받게 된다.
이러한 종래의 도시철도 감시 시스템은 순차적인 확인 시스템으로 특정 상황이 발생하는 경우 해당 상황에 대한 내용을 즉시 발견하기 어려워 신속한 대응이 이루어지지 못하는 문제점을 있다.
또한, 최근에는 연기감시센서, 열감시센서 등을 이용한 화재감시 시스템 등을 설치 운영하고 있는 곳도 있으나, 이러한 화재감시 시스템은 단편적인 문제만을 위한 시스템으로 도시철도 구역에 대한 종합적인 상황판단이 어렵고, 영상카메라 등 다른 시스템과의 연계 등에 많은 문제점이 있다.
이와 같이, 종래의 철도 시스템에서는 감시 카메라, 연기 감시센서, 열감시 센서 등의 현장의 센서 시스템, 역 제어 시스템, 중앙 제어 시스템이 필요에 따라 개별적으로 활용되고 있으며, 이러한 비유기적인 철도 시스템으로 인해 신호, 전력, 궤도, 토목 등의 지상 인프라, 차량, 승객 또는 화물 등의 서브 시스템에서 일어나고 있는 상황을 실시간으로 정확히 파악하기 어렵고, 철도와 관련된 다양한 업무(영업, 운영, 유지보수)와 만족도 높은 서비스를 제공하는 것이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 현장 정보와 개별화되어 있는 철도 시스템에서는 이상 발생시 위험 요소의 파악을 통해 유지 보수에 필요한 소요시간을 정확히 예측하여 열차 운행 재개 를 결정하는 의사 결정이 수작업을 통해 사고의 원인을 분석하고, 이를 통해 의사를 결정하는 구조로 되어 있어 신뢰성을 현저히 떨어지는 문제점도 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 각종 철도 관련 시설물의 이상 발생을 감지하기 위한 센서 네트워크를 구축하여 원격지에서 실시간으로 현장 제어 및 상태를 감시할 수 있고, 이상 발생시 하부 시스템별 기능을 모델화한 데이터 모델의 정보를 활용하여 사고 원인을 분석하여 운행 재개를 결정하는 의사 결정을 정확하고 신속하게 수행할 수 있는 정보 통합형 철도 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 현장의 센서 정보에만 의존하지 않고, 현장의 센서 정보를 수집하여 완성된 데이터 모델의 정보를 활용한 각 하부 시스템의 응용 프로그램이 제공하는 정보에 기초해서 관리자나 작업자 등의 사람이 개입이 최소화되어 정확하고 신속하게 의사결정을 수행함으로써 철도 시스템이 기능성, 효율성, 안전성, 승객 서비스, 편리성을 향상시킬 있는 정보 통합형 철도 시스템을 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 정보 통합형 철도 시스템은 각종 철도 관련 시설물에 설치되어 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 송출하는 현장 센서 장치와, 상기 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 수집하여 시스템에서 처리 가능한 데이터로 변환하여 송출하는 데이터 수집장치와, 상기 데이터 수집장치로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 전송받아 각종 하부 시스템의 응용 프로그램에서 활용 가능하도록 정보를 가공 처리하고, 상기 응용 프로그램이 제공하는 정보를 기초로 하여 의사결정을 수행하는 정보 통합 처리 장치로 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 현장 센서 장치는 신호, 전력, 궤도, 토목과 같은 지상 인프라, 철도 차량, 승객 및 화물을 감시하기 위한 센서 노드가 각각에 설치되고, 상기 센서 노드들을 센서 네트워크로 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 현장 센서 장치는 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 무선통신 신호 처리하여 상기 데이터 수집장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 데이터 수집장치는, 상기 현장 센서장치로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 수신하는 하는 데이터 수신부와, 상기 데이터 수신부에서 수신한 정보에 포함된 노이즈를 제거한 후 디지털 데이터로 변환하는 데이터 변환부와, 상기 데이터 변환부에서 변환하여 출력되는 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 분석하여 하부 시스템별 센서의 위치 정보와 함께 상기 정보 통합 처리 장치로 전송하는 데이터 처리부로 구성된 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 데이터 처리부는 현장 제어 정보와 상태 감지 정보를 각 하부 시스템별로 구분하여 수집하는 데이터 분석부와, 상기 정보 통합 처리 장치에서 요청한 센서 노드의 위치 정보를 추출하는 위치 정보 처리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 데이터 수집 장치는 현장 제어 정보와 상태 감지 정보, 센서 노드의 위치 정보를 저장하는 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정보 통합 처리 장치는, 상기 데이터 수집장치로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 전송받아 하부 시스템별 기능을 모델화해서 데이터 모델 형태로 변환하여 제공하는 정보 통합 모듈과, 상기 정보 통합 모듈에서 제공되는 데이터 모델을 기초로 하여 영업, 운영, 유지 보수 관련한 응용프로그램을 개발하는 응용프로그램 모듈과, 상기 응용 프로프로그램이 제공하는 정보에 기초하여 이상 발생시 사고 원인 분석을 통한 운행 재개를 결정하는 의사결정 모듈로 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 정보 통합 모듈은 현장 제어 정보 및 상태 감시 정보를 응용 프로그램에서 활용 가능한 정보 형태로 가공하는 데이터 가공부와, 상기 데이터 가공부에서 필요한 정보를 수집하여 하부 시스템별 기능을 모델화하여 데이터 모델 형태로 변환하는 데이터 모델 변환부와, 상기 데이터 모델 변환부에서 변환된 하부 시스템별 데이터 모델을 상기 응용 프로그램 모듈에 제공하는 데이터 모델 제공부로 구성되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 정보 통합 모듈은 하부 시스템별 데이터 모델을 저장하는 데이터 저장부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 의사결정 모듈은, 각 데이터 모델을 근거로 응용 프로그램을 개발하면서 각 데이터 모델의 입력단에서 발생하는 오류를 검지하여 사고의 원인을 분석하는 사고 원인 분석부와, 상기 사고 원인 분석부를 통해 사고 발생 시점부터 운전 재개까지 소요되는 시간을 예측하여 철도 차량의 운행 재개를 결정하는 운전 재개 결정부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 정보 통합 처리 장치는 이상 발생을 알리는 경고 메시지를 작성하여 유/무선 통신망을 통해 경고 단계별 유지보수 시스템, 철도 안전 관리 시스템, 방재 시스템 중 적어도 하나 이상에 통보하는 통신 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 정보 통합형 철도 시스템에 따르면, 각종 철도 관련 시설물의 이상 발생을 감지하기 위한 센서 네트워크를 구축하여 원격지에서 실시간으로 현장 제어 및 상태를 감시할 수 있고, 이상 발생시 하부 시스템별 기능을 모델화한 데이터 모델의 정보를 활용하여 사고 원인 분석 및 이를 통한 운행 재개를 결정함으로써 현장의 센서 정보에서 의사 결정 수행까지 실시간으로 정보를 통합 처리할 수 있으며, 정확하고 신속하게 의사결정을 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 현장의 센서 정보에만 의존하지 않고, 현장의 센서 정보를 수집하여 완성된 데이터 모델의 정보를 활용하여 각 하부 시스템의 응용 프로그램을 개발하고, 이 응용 프로그램이 제공하는 정보에 기초해서 의사결정을 수행함으로써 관리자나 작업자 등의 사람이 개입이 최소화되고, 그로 인해 사고 발생시 정확하고 신속하게 대처할 수 있고, 철도 시스템이 기능성, 효율성, 안전성, 승객 서 비스, 편리성을 향상시킬 있는 효과도 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정보 통합형 철도 시스템의 구성이 도시된 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정보 통합 모듈의 세부 구성이 도시 된 도면이며, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 의사결정 모듈의 세부 구성이 도시된 도면이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 정보 통합형 철도 시스템은, 각종 철도 관련 시설물에 설치되어 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 송출하는 현장 센서 장치(100), 상기 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 수집하여 시스템에서 처리 가능한 데이터로 변환하여 송출하는 데이터 수집장치(200), 및 상기 데이터 수집장치로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 전송받아 각종 하부 시스템의 응용 프로그램에서 활용 가능하도록 정보를 가공 처리하고, 상기 응용 프로그램이 제공하는 정보를 기초로 하여 의사결정을 수행하는 정보 통합 처리 장치(300)로 구성된다.
이때, 상기 현장 센서 장치(100)는 신호, 전력, 궤도, 토목과 같은 지상 인프라, 철도 차량, 승객 및 화물을 감시하기 위한 센서 노드가 각각에 설치되고, 상기 센서 노드들을 센서 네트워크로 구성한다.
상기 센서 노드는 전력선 처짐 정도를 감지할 수 있는 변형률(광섬유 센서) 및 레이저 센서, 레일의 변형/진동/온도 정도와 용접 구간의 변형 정도를 감지할 수 있는 가속도, 온도, 변형률 센서, 교량의 진동/거동 정도와 교각의 세굴 정도 등을 감지할 수 있는 가속도, 변형률, 세굴 센서, 터널의 내부 진동 정도를 감지할 수 있는 가속도 센서, 연약지반 및 사면의 경우에 지반의 거동 정도를 감지할 수 있는 가속도, 변형률 센서 등을 포함한다.
또한, 상기 센서 노드는 구역의 특정 영역에서의 화재 발생 유무를 감시하는 화재감시용 센서, 공기중 이산화탄소 등의 농도를 감시하는 공기질감시용 센서, 특정 영역의 영상정보를 획득하는 감시카메라(이하, '영상감시용 센서'라 한다.)와, 폭발이나 충격사고시 발생되는 음향정보를 획득하는 마이크로폰(이하, '음향감시용센서'라 한다.)과, 특정 유해물질 등을 감시할 수 있는 유해물질 감시용 센서, 온도를 감지하는 온도감지센서, 각종 환경오염 요소를 환경감시용 센서 등을 포함하며 그 중에서 선택적으로 필요에 따라 설치된다.
한편, 상기 데이터 수집장치(200)는 무선 통신을 기반으로 상기 현장 센서 장치(100)로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 수신하는 하는 데이터 수신부(210)와, 상기 데이터 수신부(210)에서 수신한 정보에 포함된 노이즈를 제거한 후 디지털 데이터로 변환하는 데이터 변환부(220)와, 상기 데이터 변환부(220)에서 변환하여 출력되는 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 분석하여 하부 시스템별 센서의 위치 정보와 함께 상기 정보 통합 처리 장치(300)로 전송하는 데이터 처리부(230)와, 상기 현장 제어 정보와 상태 감지 정보, 센서 노드의 위치 정보를 저장하는 데이터베이스(240)로 구성되지만 이에 한정되지는 않는다.
여기서 상기 데이터 처리부(240)는 현장 제어 정보와 상태 감지 정보를 각 하부 시스템별로 구분하여 수집하는 데이터 분석부(232)와, 상기 정보 통합 처리 장치(300)의 요청에 따라 이상 발생이 감지된 현장 제어 정보 또는 상태 감지 정보를 전송한 센서 노드의 위치 정보를 추출하는 위치 정보 처리부(231)를 포함한다.
이때, 상기 데이터 수신부(210)는 현장 센서 장치(100)의 센서 노드와 무선 통신을 하기 위하여 무선망으로 통신 가능한 무선 모듈을 사용하지만, 상기 데이터 처리부(230)는 상기 정보 통합 처리 장치(300)와 통신을 하기 위해 유선 모듈, 무선 모듈, 또는 유선 모듈과 무선 모듈을 혼용한 형태를 선택적으로 사용할 수 있다.
또한, 상기 데이터 분석부(232)는 센서 네트워크상에 존재하는 센서 노드들을 하부 시스템별 적절한 그룹으로 묶어주는 기능을 수행하게 된다.
한편, 상기 정보 통합 처리 장치(300)는 상기 데이터 수집장치(200)로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 전송받아 하부 시스템별 기능을 모델화해서 데이터 모델 형태로 변환하여 제공하는 정보 통합 모듈(310)과, 상기 정보 통합 모듈(310)에서 제공되는 데이터 모델을 기초로 하여 영업, 운영, 유지 보수 관련한 응용 프로그램을 개발하는 응용 프로그램 모듈(320)과, 상기 응용 프로프로그램이 제공하는 정보에 기초하여 이상 발생시 사고 원인 분석을 통한 운행 재개를 결정하는 의사결정 모듈(330)로 이루어진다.
여기서, 상기 정보 통합 모듈(310)은 상기 데이터 수집장치(200)로부터 전송되는 현장 제어 정보 및 상태 감시 정보의 원시 데이터를 데이터 모델에 입력 가능한 데이터 형태로 가공하는 데이터 가공부(311)와, 상기 데이터 가공부(311)로부터 가공된 현장 제어 정보 및 상태 감시 정보를 하부 시스템별 기능을 모델화한 데이터 모델에 각각 입력하는 데이터 입력부(312)와, 상기 데이터 입력부(312)에서 변환된 하부 시스템별 데이터 모델을 상기 응용 프로그램 모듈(320)에 제공하는 데이터 모델 제공부(313)와, 상기 데이터 입력부(312)를 통해 완성된 하부 시스템별 데이터 모델을 저장하는 데이터 저장부(314)로 구성된다.
대개 철도 시스템은 영업, 운영, 유지보수로 크게 하부 시스템을 나눌 수 있는데, 영업 관련 하부 시스템은 환승 정보 서비스, 목적지 도착 예정 시간 예고(비상시/정상시), 승객 모바일/인터넷 통신 서비스, 온라인 티켓팅 서비스 등의 다양한 여객 정보 서비스 및 승객 엔터테인먼트 서비스와 같은 정보를 요구한다.
그리고, 운영 관련 하부 시스템은 차량 운행 계획, 승무원 운용 계획, 자산 관리(건물, 역사), 철도 물류 지연시간 최소화 달성 및 철도 승객 지연 최소화 달성 등의 철도 물류, 철도 환경, 유지보수 비용 최소화, 가용성의 극대화, 선로 용량 최대화와 같은 정보를 요구한다.
또한, 유지보수 관련 하부 시스템은 건설/궤도, 차량, 신호, 각 시스템의 신뢰성 최대화와 같은 정보를 요구한다.
따라서, 상기 응용 프로그램 모듈(320)은 각 하부 시스템별로 최대한의 기능성, 효율성, 안전성 향상을 위한 운영 및 관리의 응용 프로그램을 개발해야 하고, 이러한 응용 프로그램에서 요구하는 정보는 현장의 센서 정보를 활용하는 것이 아니라 정보 통합 모듈(310)에서 구축된 데이터 모델로부터 제공받는다.
한편, 상기 의사결정 모듈(330)은 하부 시스템별 각 데이터 모델을 근거로 응용 프로그램을 개발하면서 각 데이터 모델의 입력단에서 발생하는 오류를 검지하여 사고의 원인을 분석하는 사고 원인 분석부(331)와, 상기 사고 원인 분석부(331)를 통해 사고 발생 시점부터 운전 재개까지 소요되는 시간을 예측하여 철도 차량의 운행 재개를 결정하는 운전 재개 결정부(332)를 포함한다.
한편, 상기 정보 통합 처리 장치(300)는 이상 발생을 알리는 경고 메시지를 작성하여 유/무선 통신망을 통해 경고 단계별 유지보수 시스템, 철도 안전 관리 시스템, 방재 시스템 중 적어도 하나 이상에 통보하는 통신 장치(도시되지 않음)를 구비할 수 있다.
예를 들어, 상기 정보 통합 처리 장치(300) 중 의사결정 모듈(330)은 단순 사고의 경우에 유지보수 시스템에 최하 단계의 경고 메시지를 전송하여 안내 표지판이나 안내 방송을 송출하면서 유지보수 관련한 작업자가 즉시 현장으로 출동하도록 한다.
이때, 상기 통신 장치는 지정된 번호, 즉 유지보수 관련한 작업자, 또는 역 제어 시스템이나 중앙제어 시스템의 비상 연락처로 경고 메시지를 송출한다.
한편, 상기 데이터 모델은 계층형의 트리 구조, 망형의 네트워크 구조, 관계형의 테이블 구조, 객체와 객체특성 및 연산으로 표현하는 구조, 테이블 및 연산 형태를 혼용하는 구조 중 적어도 어느 하나 이상의 형태로 나타내질 수 있고, 이러한 데이터 모델을 디스플레이하기 위해 상기 정보 통합 처리 장치(300)가 디스플레이 장치(도시되지 않음)를 구비함은 당연하다.
또한, 상기 정보 통합 처리 장치(300)는 의사 결정 모듈(330)에서 수행되는 사고원인 분석 과정, 및 의사 결정 수행 과정을 상기 디스플레이 장치에 디스플레이한다.
이때, 상기 디스플레이장치는 상기 정보 통합 처리 장치(300)에 구비되는 모니터이거나, 무선 통신이 가능한 적어도 1개 이상의 컴퓨터, 또는 디스플레이 가능한 여러 형태의 영상 장치가 될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 정보 통합형 철도 시스템의 동작에 대해 도면을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
먼저, 본 발명의 실시예에 따른 정보 통합형 철도 시스템은, 지상 인프라(신호, 전력, 궤도, 토목), 철도 차량, 승객, 화물 등의 현장 제어 및 상태에 대한 정보를 실시간으로 파악할 수 있는 무선 통신 기반의 센서 네트워크가 이루어져 있다.
따라서, 데이터 수집장치(200)는 현장 센서 장치(100)로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 전송받아 수신한 후 디지털 데이터로 변환하여 정보 통합 처리 장치(300)로 전송한다.
그러면, 상기 정보 통합 처리 장치(300)의 정보 통합 모듈(310)은 상기 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 각종 응용프로그램에서 활용 가능하도록 데이터 모델로 가공하여 이를 데이터 저장부(314)에 저장한다.
즉, 상기 정보 통합 모듈(310)은 영업, 운영, 유지 보수로 크게 구분되는 하부 시스템별 기능을 모델화해서 데이터 모델의 형태로 변환하고, 데이터 모델로 구현된 기능은 센서 네트워크를 통해 현장 센서 장치(100)로부터 수집하여 완성한다.
그리고, 응용 프로그램 모듈(320)은 데이터 모델의 정보를 활용하여 각 하부 시스템별로 최대한의 기능성, 효율성, 안전성을 향상시키기 위해 운영 및 관리에 대한 응용 프로그램을 개발한다.
따라서, 의사결정 모듈(330)은 각 응용프로그램이 제공하는 정보를 근거로 하여 관리자 또는 작업자의 개입을 최소화하면서 사고 발생 시점부터 운전 재개까지 소요되는 시간을 정확히 예측하여 운전 재개에 대한 의사 결정을 신속하게 수행한다.
예를 들어, 철도 차량 관련하여 사고 발생시, 현장에는 많은 철도 차량이 운행중이지만, 특정 차량이 갑자기 정지하게 되면 사고 원인을 분석하기 위해 최소한의 시간과 노력이 투입되어야 시스템의 신뢰성 및 안전성에 영향을 거의 미치지 않는다.
그러나, 기존에는 수작업으로 현장의 센서 시스템, 역 제어 시스템, 중앙 제어 시스템과 관련한 일련의 정보들을 조사하고 분석하는 작업을 개별 정지 차량에 대해서 수행해야 하기 때문에 많은 시간과 노력이 투입되었고, 수작업에 의한 사고의 원인 분석 및 이를 통해 의사를 결정하는 구조로 되어 있어 사고 발생 시점부터 운전 재개까지 소요되는 시간을 예측하는 것이 어려웠다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 정보 통합형 철도 시스템은 노선상의 차량들이 하부 시스템의 기능별로 데이터 모델화되어 있기 때문에 이상 발생시 각 데이터 모델의 입력단에서 발생하는 오류를 검지하면 의사결정 모듈(330)에서 손쉽게 사고의 원인을 규명할 수 있고, 현장의 센서 정보에 의존하지 않고 각 응용 프로그램이 제공하는 정보를 기초해서 의사 결정을 수행한다.
즉, 도어(door) 관련한 하부 시스템의 문제로 철도 차량이 정지한 경우에, 도어 관련한 데이터 모델이 현장의 상태 감지 정보가 부족하므로 센서 네트워크를 통해 도어 관련 상태 감지 정보를 수집하여 데이터 모델을 완성하고, 이렇게 완성 된 데이터 모델의 정보를 활용하여 응용 프로그램이 개발되며, 상기 응용 프로그램이 제공하는 정보를 기초해서 의사 결정을 수행함으로써 현장의 센서 정보에서 의사 결정 수행까지 실시간으로 정보를 통합 처리할 수 있다.
이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 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.
본 발명은 정보 통합형 철도 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 센서 네트워크를 통해 현장의 센서 정보를 수집하여 완성된 데이터 모델의 정보를 활용하여 각 하부 시스템의 응용 프로그램을 개발하고, 이 응용 프로그램이 제공하는 정보에 기초해서 의사결정을 수행함으로써 사고 발생시 정확하고 신속하게 대처할 수 있고, 철도 시스템이 기능성, 효율성, 안전성, 승객 서비스, 편리성을 향상시킬 있는 정보 통합형 철도 시스템에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 정보 통합형 철도 시스템의 구성이 도시된 블록도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정보 통합 모듈의 세부 구성이 도시된 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 의사결정 모듈의 세부 구성이 도시된 도면이다.
*** 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ***
100 : 현장 센서 장치 200 : 데이터 수집 장치
210 : 데이터 수신부 220 : 데이터 변환부
230 : 데이터 처리부 240 : 데이터베이스
300 : 정보 통합 처리 장치 310 : 정보 통합 모듈
320 : 응용 프로그램 모듈 330 : 의사결정 모듈

Claims (11)

  1. 각종 철도 관련 시설물에 설치되어 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 송출하는 현장 센서 장치와,
    상기 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 수집하여 시스템에서 처리 가능한 데이터로 변환하여 송출하는 데이터 수집장치와,
    상기 데이터 수집장치로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 전송받아 각종 하부 시스템의 응용 프로그램에서 활용 가능하도록 정보를 가공 처리하고, 상기 응용 프로그램이 제공하는 정보를 기초로 하여 의사결정을 수행하는 정보 통합 처리 장치로 구성된 것을 특징으로 하는 정보 통합형 철도 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현장 센서 장치는 신호, 전력, 궤도, 토목과 같은 지상 인프라, 철도 차량, 승객 및 화물을 감시하기 위한 센서 노드가 각각에 설치되고, 상기 센서 노드들을 센서 네트워크로 구성하는 것을 특징으로 하는 정보 통합형 철도 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 현장 센서 장치는 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 무선통신 신호 처리하여 상기 데이터 수집장치로 전송하는 것을 특징으로 하는 정보 통합형 철도 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 데이터 수집장치는,
    상기 현장 센서장치로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 수신하는 하는 데이터 수신부와,
    상기 데이터 수신부에서 수신한 정보에 포함된 노이즈를 제거한 후 디지털 데이터로 변환하는 데이터 변환부와,
    상기 데이터 변환부에서 변환하여 출력되는 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 분석하여 하부 시스템별 센서의 위치 정보와 함께 상기 정보 통합 처리 장치로 전송하는 데이터 처리부로 구성된 것을 특징으로 하는 정보 통합형 철도 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 데이터 처리부는 현장 제어 정보와 상태 감지 정보를 각 하부 시스템별로 구분하여 수집하는 데이터 분석부와, 상기 정보 통합 처리 장치에서 요청한 센서 노드의 위치 정보를 추출하는 위치 정보 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도의 정보 통합 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 데이터 수집 장치는 현장 제어 정보와 상태 감지 정보, 센서 노드의 위 치 정보를 저장하는 데이터베이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도의 정보 통합 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 정보 통합 처리 장치는,
    상기 데이터 수집장치로부터 현장 제어 정보 및 상태 감지 정보를 전송받아 하부 시스템별 기능을 모델화해서 데이터 모델 형태로 변환하여 제공하는 정보 통합 모듈과,
    상기 정보 통합 모듈에서 제공되는 데이터 모델을 기초로 하여 영업, 운영, 유지 보수 관련한 응용프로그램을 개발하는 응용프로그램 모듈과,
    상기 응용 프로프로그램이 제공하는 정보에 기초하여 이상 발생시 사고 원인 분석을 통한 운행 재개를 결정하는 의사결정 모듈로 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 통합형 철도 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 정보 통합 모듈은 현장 제어 정보 및 상태 감시 정보를 응용 프로그램에서 활용 가능한 정보 형태로 가공하는 데이터 가공부와,
    상기 데이터 가공부에서 필요한 정보를 수집하여 하부 시스템별 기능을 모델화하여 데이터 모델 형태로 변환하는 데이터 모델 변환부와,
    상기 데이터 모델 변환부에서 변환된 하부 시스템별 데이터 모델을 상기 응 용 프로그램 모듈에 제공하는 데이터 모델 제공부로 구성되는 것을 특징으로 하는 정보 통합형 철도 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 정보 통합 모듈은 하부 시스템별 데이터 모델을 저장하는 데이터 저장부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 통합형 철도 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 의사결정 모듈은, 각 데이터 모델을 근거로 응용 프로그램을 개발하면서 각 데이터 모델의 입력단에서 발생하는 오류를 검지하여 사고의 원인을 분석하는 사고 원인 분석부와,
    상기 사고 원인 분석부를 통해 사고 발생 시점부터 운전 재개까지 소요되는 시간을 예측하여 철도 차량의 운행 재개를 결정하는 운전 재개 결정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 통합형 철도 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 정보 통합 처리 장치는 이상 발생을 알리는 경고 메시지를 작성하여 유/무선 통신망을 통해 경고 단계별 유지보수 시스템, 철도 안전 관리 시스템, 방재 시스템 중 적어도 하나 이상에 통보하는 통신 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 통합형 철도 시스템.
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