KR20120093741A - Remote dimming control and monitoring system of led street light using plc - Google Patents
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Abstract
Description
이 발명은 전력선통신(PLC : Power Line Communication)을 이용한 엘이디 가로등 조도 원격 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원격지에서 전력선통신을 이용하여 엘이디 가로등의 온/오프 및 조도(dimming)를 제어하는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to an LED street light illuminance remote control system using power line communication (PLC), and more particularly, a system for controlling on / off and dimming of an LED street light using power line communication at a remote location. It is about.
가로등은 거리의 조명이나 교통의 안전 또는 미관 등을 위하여 길가를 따라 설치해 놓은 등을 말하며, 전통적으로 메탈할라이드나 나트륨등으로 설치되어 운영되고 있다. 가로등 원격 제어시스템으로서, 각 가로등에 식별번호를 부여하고 중앙관제소에서 각 가로등을 온(점등)/오프(소등) 제어한다.Street lamps are placed along the roadside for street lighting, traffic safety, or aesthetics, and are traditionally installed with metal halides or sodium. Street lamp remote control system, which assigns an identification number to each street lamp and controls each street lamp on / off (off) at the central control station.
즉, 종래의 가로등 원격 제어시스템은 각 가로등을 점등 또는 소등 제어만을 할 수 있기 때문에 외부의 조도나 교통량에 따른 정밀한 조도 제어를 할 수 없다. 즉, 종래의 가로등 원격 제어시스템의 경우에는 가로등들 중 일부는 점등하고 일부는 소등하는 방식으로 전체적인 조도를 조절하는데, 이렇게 격등 방식으로 조도를 조절하면 어둡고 밝은 구간이 반복됨으로써 균일한 조도를 얻을 수 없어 교통사고 유발 등의 문제점이 발생한다.That is, the conventional streetlight remote control system can only control the lighting or turning off each streetlight, it is not possible to precisely control the illumination according to the external illumination or traffic volume. That is, in the case of the conventional street light remote control system, some of the street lights are turned on and some are turned off to adjust the overall illuminance. When the illuminance is adjusted in such a manner, the dark and light sections are repeated to obtain uniform illuminance. There is a problem such as causing a traffic accident.
한편, 메탈할라이드나 나트륨등으로 이루어진 전통적인 가로등은 에너지 소모량과 환경오염 등의 문제가 제기되며, 최근 엘이디 가로등으로 교체되는 추세인 바, 원격지의 중앙 관제센터에서 엘이디 가로등의 온(점등)/오프(소등) 뿐만 아니라 조도를 보다 정밀하고 균일하게 제어하기 위한 기술이 필요하다.
On the other hand, traditional street lamps made of metal halides or sodium lamps pose problems such as energy consumption and environmental pollution. Recently, LED street lamps have been replaced by LED street lamps. In addition, there is a need for a technique for more precise and uniform control of illuminance.
상술한 종래기술의 필요성을 충족시키기 위해 안출된 이 발명의 목적은, 원격지의 중앙 관제센터에서 전력선통신을 이용하여 다수의 엘이디 가로등의 점등/소등 및 조도를 제어하도록 하는 시스템을 제공하기 위한 것이다.
An object of the present invention devised to meet the needs of the prior art described above is to provide a system for controlling the lighting / lighting and illumination of a plurality of LED street lights using power line communication at a remote central control center.
상술한 목적을 달성하기 위한 이 발명에 따른 전력선통신을 이용한 엘이디 가로등 조도 원격 제어시스템은, 엘이디 가로등에 구비된 엘이디 램프의 온/오프 및 조도를 제어하는 조도제어기와, 상기 조도제어기와 전력선통신을 하여 상기 엘이디 램프가 제어되도록 하는 중계장치를 포함한 전력선통신을 이용한 엘이디 가로등 조도 원격 제어시스템에 있어서,LED street light illuminance remote control system using the power line communication according to the present invention for achieving the above object, the illumination controller for controlling the on / off and illuminance of the LED lamp provided in the LED street light, and the power line communication with the illumination controller In the LED street light illuminance remote control system using power line communication including a relay device to control the LED lamp,
상기 중계장치와 상기 조도제어기는 각각 상호 전력선통신을 위한 전력선커플링부 및 전력선통신부를 포함하고,The relay device and the illuminance controller each includes a power line coupling unit and a power line communication unit for mutual power line communication,
상기 전력선통신부는, 상기 전력선커플링부로부터 수신되는 전력선신호 중 일부 주파수대역을 필터링하는 프리필터와, 상기 프리필터에서 필터링된 주파수대역의 이득을 안정적으로 차동 증폭하는 차동증폭부와, 상기 차동 증폭된 주파수대역을 다수의 서브대역으로 분리하는 주필터부와, 상기 각 서브대역으로 분리된 다수의 서브대역 수신신호를 증폭하고 1비트 디지털값으로 변환하여 다수의 서브대역 디지털 수신신호를 출력하는 증폭&비교부와, 상기 증폭&비교부로부터 입력되는 다수의 서브대역 디지털 수신신호를 전력선통신 신호처리하는 수신신호처리부와, 송신데이터에 대해 전력선통신 신호처리하여 다수의 서브대역에 각각 상기 송신데이터가 포함되도록 변조하여 송신신호를 생성하는 송신신호처리부와, 상기 송신신호처리부에서 입력되는 상기 송신신호를 상기 전력선커플링부에게 전달하는 전력구동부를 포함한 것을 특징으로 한다.
The power line communication unit may include a prefilter for filtering some frequency bands of the power line signal received from the power line coupling unit, a differential amplifier for stably differentially amplifying a gain of the frequency band filtered by the prefilter, and the differential amplified unit. Amplification & comparison for outputting a plurality of subband digital received signals by amplifying a main filter unit for separating a frequency band into a plurality of subbands and amplifying a plurality of subband received signals divided into the respective subbands and converting them into 1-bit digital values. And a reception signal processing unit for power line communication signal processing of a plurality of subband digital received signals inputted from the amplifying & comparing unit, and power line communication signal processing for transmission data so that the transmission data is included in each of the plurality of subbands. A transmission signal processor for modulating and generating a transmission signal; It is characterized by including a power drive unit for transmitting the transmission signal to the power line coupling portion.
이상과 같이 이 발명에 따르면 전력선통신을 이용하여 엘이디 가로등의 점등/소등 및 조도를 제어할 수 있는 효과가 있다.
As described above, according to the present invention, there is an effect of controlling the lighting / lighting off and illuminance of the LED street light by using power line communication.
도 1은 이 발명에 따른 전력선통신을 이용한 엘이디 가로등 조도 원격 제어시스템의 구성 블록도이다.
도 2는 이 발명에 따른 중계장치의 내부 구성 블록도이다.
도 3은 이 발명에 따른 조도제어기의 내부 구성 블록도이다.
도 4는 이 발명에 따른 전력선커플링부와 마이크로프로세서 사이에 연결된 전력선통신부의 내부 구성 블록도이다.
도 5는 이 발명에 따른 전력선통신코어부의 내부 구성 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an LED street light illuminance remote control system using power line communication according to the present invention.
2 is an internal block diagram of the relay apparatus according to the present invention.
3 is a block diagram illustrating an internal configuration of an illuminance controller according to the present invention.
4 is a block diagram illustrating an internal configuration of a power line communication unit connected between a power line coupling unit and a microprocessor according to the present invention.
5 is a block diagram illustrating an internal configuration of a power line communication core unit according to the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하며 이 발명의 한 실시예에 따른 전력선통신을 이용한 엘이디 가로등 조도 원격 제어시스템을 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings and described in detail the LED street light illuminance remote control system using power line communication according to an embodiment of the present invention.
도 1은 이 발명에 따른 전력선통신을 이용한 엘이디 가로등 조도 원격 제어시스템의 구성 블록도이다.1 is a block diagram illustrating a configuration of an LED street light illuminance remote control system using power line communication according to the present invention.
이 발명에 따른 전력선통신을 이용한 엘이디 가로등 조도 원격 제어시스템은, 각각의 엘이디 가로등(10)에 구비된 엘이디(LED) 램프(11b)의 온/오프 및 조도를 직접 제어하는 조도제어기(11a)와, 다수의 조도제어기(11a)와 전력선통신(PLC; Powr Line Communication)을 수행하여 상기 다수의 엘이디 램프(11b) 각각에 대해 온/오프 및 조도가 제어되도록 하는 중계장치(12)와, 상기 중계장치(12)와 무선통신망(13)으로 통신하여 원격지에서 상기 다수의 엘이디 가로등의 상태를 감시하고 중계장치(12)를 통해 상기 다수의 엘이디 가로등(10)을 각각 제어하는 관제서버(14)를 포함한다.LED street light illuminance remote control system using the power line communication according to the present invention, the
관제서버(14)는 원격지의 중앙 관제센터에 구비되며 각 엘이디 가로등(10)에 대한 정보 및 상태 등을 저장하는 데이터베이스가 연결된다. 무선통신망(13)은 CDMA 망 또는 TRS 망일 수 있다. 중계장치(12)는 가로등 분전함에 설치되고, 무선통신망(13)을 통해 중앙 관제센터의 관제서버(14)와 통신하며, 다수의 조도제어기(11a)와 전력선통신을 하여 각 조도제어기(11a)를 통해 엘이디 가로등의 상태를 수집하여 관제서버(14)에게 전달하고 관제서버(14)로부터 입력되는 제어신호에 따라 각 조도제어기(11a)를 제어한다. 여기서, 관제서버(14)로부터 각 조도제어기(11a)에 전달되는 제어신호는 조도조절신호를 포함하는데, 이 조도조절신호는 엘이디 램프(11b)의 조도가 0%(소등)에서부터 100%(최대 밝기로 점등) 사이의 임의의 밝기로 조절되도록 한다.
The
도 2는 이 발명에 따른 중계장치의 내부 구성 블록도이다.2 is an internal block diagram of the relay apparatus according to the present invention.
이 발명에 따른 중계장치는, 마이크로프로세서(20)와, 외부 입력전원으로부터 구동전원을 생성하여 각 구성요소에 공급하는 구동전원공급부(21)와, 무선통신망(13)을 통해 관제서버(14)와 통신하는 무선통신모듈(22)과, 지피에스(Global Positioning System) 신호를 수신하여 위치를 파악하는 GPS모듈(23)과, 마이크로프로세서(20)의 제어를 받아 각 엘이디 가로등(10)의 조도제어기(11a)와 전력선 통신을 하기 위한 전력선커플링부(24) 및 전력선통신부(25)와, 마이크로프로세서(26)의 제어를 받아 각 가로등 분전함의 엘이디 가로등에게 공급되는 전력의 MC(Magnetic Contactor)를 제어하는 릴레이제어부(26)와, 각 엘이디 가로등에 공급되는 전력선의 전류를 검출하여 마이크로프로세서(20)에게 제공하는 전류계(CT)(27)와, 각 엘이디 가로등에 공급되는 전력선의 누설전류를 검출하여 마이크로프로세서(20)에게 제공하는 누설전류계(ZCT)(28)와, 분전함 도어의 개폐 또는 모션센서의 가동을 검출하여 마이크로프로세서(20)에게 제공하는 디지털인/아웃회로부(29)와, 마이크로프로세서(20)의 제어를 받아 중계장치의 동작 상태를 표시하는 표시부(30)를 포함한다.The relay device according to the present invention includes a
중계장치(12)는 상기 마이크로프로세서(20)가 전력량계 및 조도센서와 통신을 수행하도록 하는 RS485드라이브와, 상기 마이크로프로세서(20)가 GSM 또는 TRS와 통신을 수행하도록 하는 RS232드라이브를 더 포함할 수도 있다. 무선통신망(13은 CDMA망이고 무선통신모듈(22)은 CDMA모듈인 것이 바람직하며, 이 경우 RS232드라이브는 CDMA망 이외의 무선통신망 즉, GSM 망을 이용하여 관제서버(14)와 통신할 수 있도록 한다. The
표시부(30)는 LED 디스플레이와 LCD 디스플레이를 포함하며, 중계장치(12)와 관제서버(14)와의 통신 상태와 중계장치(12)와 각 엘이디 가로등(10)과의 통신상태 및 각 엘이디 가로등(10)의 상태를 표시한다.The
또한, 중계장치(12)는 충전용 배터리를 더 구비하여 상기 구동전원공급부(21)에 이상이 발생하더라도 일정한 시간동안 정상적으로 구동될 수 있도록 한다. 구동전원공급부(21)는 전력선의 과전류 및 서지전압을 차단하여 중계장치를 보호하는 과전류및서지보호회로와 노이즈필터와, SMPS(switched-mode power supply)를 포함하여 이루어진다.In addition, the
전력선커플링부(24)는 구동전원공급부(21)에 입력되는 상용전원과는 별개의 선을 분리하여 3상4선형식으로 구성하여, AC220V 3상4선 또는 AC220V 단상에서 전력선통신뿐만 아니라 실선을 이용한 전력선통신이 가능하도록 구성되는 것이 바람직하다.The power
마이크로프로세서(20)는 관제서버(14)와의 통신을 통해 각 엘이디 가로등의 조도조절신호를 수신하고, 해당 엘이디 가로등의 조도제어기에게 그 조도조절신호를 전달한다. 이 조도조절신호는 각 엘이디 램프(11b)의 조도가 0%(소등)~100%(최대 밝기로 점등)가 되도록 하는 신호이다.
The
도 3은 이 발명에 따른 조도제어기(11a)의 내부 구성 블록도이다.3 is a block diagram illustrating an internal configuration of the
전력선(AC 입력)에 연결되어 과전류 및 서지로부터 조도제어기(11a)를 보호하는 보호회로부(301)와, 보호회로부(301)에서 과전류 및 서지전압이 제거된 전력선 입력으로부터 전력선통신을 수행하는 전력선커플링부(302) 및 전력선통신부(303)와, 보호회로부(301)에서 과전류 및 서지전압이 제거된 전력선 입력으로부터 구동전원을 생성하는 SMPS전원회로(304)와, 보호회로부(301)에서 과전류 및 서지전압이 제거된 전력선 입력의 전류와 전압을 동일한 위상이 되도록 역률을 보정하는 역률보정회로(PFC; Power Factor Collection)(305)와, SMPS전원회로(304)와 역률보정회로(305)에서 발생하는 노이즈를 저감하면서 임피던스를 분리시키는 노이즈&임피던스필터(306)와, 역률보정회로(305)에서 역률이 보정된 전력선 입력으로부터 엘이디램프를 구동하기 위한 구동전원을 생성하는 LED구동SMPS회로(307)와, LED구동SMPS회로(307)에서 생성된 구동전원으로부터 엘이디 램프(LED 램프)(11b)에 정전류를 공급하는 LED정전류회로(308)와, 전력선통신부(303)를 통해 중계장치(12)와 전력선통신을 수행하는 마이크로프로세서(309)와, 마이크로프로세서(309)의 제어를 받아 역률보정회로(305)를 구동 또는 구동차단하는 PFC(Power Factor Collection)구동차단회로(310)와, 누선CT로부터 누설전류를 검출하여 마이크로프로세서(309)에게 제공하는 AD변환기(311)와, LED구동SMPS회로(307)의 고장여부를 검출하여 마이크로프로세서(309)에게 제공하는 컨버터고장검출회로(312)와, 마이크로프로세서(309)의 제어를 받아 LED정전류회로(308)에서 엘이디 램프(11b)에 공급되는 정전류의 세기가 조절되도록 하는 조도제어회로(313)와, 엘이디 램프(11b)의 고장을 검출하는 부하고장검출회로(314)와, 조도제어기(11a)의 장치 어드레스를 설정하기 위한 적외선(IR: Infrared Ray)회로(315)와, 조도제어기(11a)의 상태 및 전력선통신상태를 표시하는 다수의 LED(316)를 포함한다.A power line couple connected to a power line (AC input) to protect the
상술한 조도제어기(11a)의 회로 동작을 설명한다. 전력선 입력은 보호회로부(301)를 통해 과전류와 서지전압이 제거된 후 전력선커플링부(302)와 임피던스&노이즈필터(306)에 공급된다. 전력선커플링부(302)는 전력선 입력으로부터 전력선신호를 추출하고 전력선통신부(303)는 전력선신호로부터 중계장치(12)로부터 입력되는 조도조절신호를 추출하여 마이크로프로세서(309)에게 제공한다. 마이크로프로세서(309)는 그 조도조절신호에 따라 조도제어회로(313)의 펄스폭변조(PWM)신호의 펄스폭을 조절하여 LED정전류회로(308)에서 엘이디 램프(11b)에 공급되는 정전류의 세기가 조절되도록 한다. 즉, 엘이디 램프(11b)의 조도를 높일 경우에는 정전류의 세기가 커지도록 하고, 엘이디 램프(11b)의 조도를 낮출 경우에는 정전류의 세기가 낮아지도록 한다. 물론, 엘이디 램프(11b)를 소등할 경우에는 조도제어회로(313)의 펄스폭변조신호를 오프시켜 엘이디 램프(11b)에 정전류가 공급되지 않도록 한다.The circuit operation of the above-described
한편, 마이크로프로세서(309)는 부하고장검출회로(314)를 통해 엘이디 램프(11b)의 고장 여부를 검출하고, 컨버터고장검출회로(312)와 AD변환기(311)를 통해 각각 LED구동SMPS회로(307)의 고장여부와 누설전류를 검출한다. 마이크로프로세서(309)는 부하고장검출회로(314)에서 엘이디 램프(11b)가 고장난 것으로 검출되거나 컨버터고장검출회로(312)에서 LED구동SMPS회로(307)가 고장난 것으로 검출되거나 AD변환기(311)에서 누설전류가 검출되어 엘이디 램프(11b)를 점등시킬 수가 없거나 중계장치로부터 입력된 조도조절신호에 의해 엘이디 램프(11b)를 소등시키고자 할 경우, PFC구동차단회로(310)를 동작시켜 역률보정회로(305)의 구동을 차단한다. 물론, 마이크로프로세서(309)는 엘이디 램프(11b)가 정상적으로 점등될 경우에는 그 조도에 관계없이 PFC구동차단회로(310)를 동작시키지 않음으로써 역률보정회로(305)가 정상적으로 구동되도록 한다.On the other hand, the
이렇게 마이크로프로세서(309)가 PFC구동차단회로(310)를 제어하여 역률보정회로(305)를 구동 또는 구동차단하는 이유를 설명한다.The reason why the
역률보정회로(305)는 엘이디 램프(11b)에 공급되는 전력의 전압과 전류가 동일한 위상이 되도록 함으로써, 엘이디 램프(11b)가 점등될 때의 소비전력을 저감하기 위한 회로이다. 그러나, 엘이디 램프(11b)가 소등되거나 고장으로 인하여 점등될 수 없는 상황에서도 역률보정회로(305)가 구동하면 역률보정회로(305)의 구동으로 인해 불필요한 소비전력이 발생하는 문제점이 발생한다. 이 발명에서는 이 경우 마이크로프로세서(309)의 제어에 의해 PFC구동차단회로(310)가 역률보정회로(305)의 구동을 차단시킴으로써 엘이디 램프(11b)가 소등되거나 점등될 수 없는 상황에서 소비전력을 저감시킨다.The power
이 발명은 중계장치(12)와 엘이디 가로등의 조도제어기(11a)가 전력선 통신을 통해 통신한다. 이를 위해, 중계장치(12)와 조도제어기(11a)는 각각 전력선커플링부(24, 302)와, 전력선통신부(25, 303)와, 마이크로프로세서(20, 309)를 구비한다.
In the present invention, the
도 4는 이 발명에 따른 전력선커플링부(24, 302)와 마이크로프로세서(20, 309) 사이에 연결된 전력선통신부(25, 303)의 내부 구성 블록도이다.4 is a block diagram illustrating an internal configuration of the power
전력선커플링부(24, 302)는 3상4선(R, S, T 및 N) 전력선 모두에 연결되거나, 3상4선 전력선 중 임의의 단상2선((R 또는 S 또는 T)와, N) 전력선에 연결되어 전력선신호를 송수신할 수 있다.The power
전력선통신부(25, 303)는, 전력선커플링부(24, 302)로부터 수신되는 전력선신호 중 일부 주파수대역을 필터링하는 프리필터(41)와, 프리필터(41)에서 필터링된 주파수대역의 이득을 안정적으로 차동 증폭하는 차동증폭부(42)와, 상기 차동 증폭된 주파수대역을 다수의 서브대역으로 분리하는 주필터부(43)와, 상기 각 서브대역별로 분리된 다수의 서브대역 수신신호를 각각 증폭하고 1 비트 디지털값으로 변환하는 증폭&비교부(44)와, 상기 증폭&비교부(44)로부터 입력되는 서브대역 디지털 수신신호를 전력선통신 신호처리하여 수신데이터를 추출하고 추출된 수신데이터를 상기 마이크로프로세서(20, 309)에게 제공하고 상기 마이크로프로세서(20, 309)로부터 입력되는 송신데이터를 전력선통신 신호처리하여 전력선 통신을 위한 송신신호를 생성하는 전력통신코어부(46)와, 상기 송신신호를 상기 전력선커플링부(24, 302)에게 전달하는 전력구동부(45)를 포함한다.The power
전력구동부(45)는 차동입력 및 차동출력 증폭기(AMP)를 포함하며, 이 증폭기의 출력 임피던스는 7오옴 이하이고 최대 전류가 1Ap-p이며, 전력선의 낮은 임피던스 환경에서도 안정적으로 전력선신호를 송신하여 원격에 있는 수신측이 신뢰성있게 전력선신호를 수신할 수 있도록 한다.The
상기와 같이 구성된 전력선통신부(25, 303)의 동작을 설명한다. 프리필터(41)는 전력선커플링부(24, 302)로 수신된 전력선신호 중 20~400Khz 주파수대역을 필터링하고, 차동증폭부(42)는 프리필터(41)에서 필터링된 주파수대역의 이득을 안정적으로 증폭한다. 주필터부(43)는 필터링된 주파수대역을 3개의 서브대역으로 분리하여 필터링하는데, 구체적으로는, 110~195Khz, 205~285Khz, 305~395Khz의 3개의 서브대역별로 분리하여, 세 개의 서브대역 수신신호를 얻는다. 증폭&비교부(44)는 주필터부(43)에서 분리된 3개의 서브대역 수신신호를 증폭하고 1비트 디지털값으로 변환하여 다수의 서브대역 디지털 수신신호를 얻는다. 이 1비트 서브대역 디지털 수신신호는 각각의 서브대역 수신신호와 동일한 주파수 정보를 포함한다. 전력선통신코어부(46)는 상기 다수의 서브대역 디지털 수신신호에 대해 전력선통신 신호처리를 수행하여 수신데이터를 추출하고, 그 추출된 수신데이터를 마이크로프로세서(20, 309)에게 전달한다. 전력선통신코어부(46)가 다수의 서브대역 디지털 수신신호에 대해 전력선통신 신호처리하여 수신데이터를 추출하는 상세한 과정은 후술하도록 한다.The operation of the power
한편, 전력선통신코어부(46)는 마이크로프로세서(20, 309)로부터 입력되는 송신데이터에 대해 전력선통신 신호처리하여 다수의 서브대역(110~195Khz, 205~285Khz, 305~395Khz)에 각각 송신데이터가 포함되도록 변조하여 송신신호를 생성하고, 그 생성된 송신신호를 전력구동부(45)에게 전달한다. 그러면, 전력구동부(45)는 그 송신신호를 전력선신호 형태로 변환하여 전력선커플링부(24, 302)를 통해 전력선에 실어서 전송한다.Meanwhile, the power line
여기서, 전력선을 통해 송신되는 신호는 다수의 주파수대역(서브대역)에 각각 송신데이터가 포함되도록 변조되는데, 그 이유를 설명하면, 전력선은 부하 상태에 따라 특정 주파수대역의 잡음이 급격하게 증가하는 경우가 발생하며, 그럴 경우 해당 특정 주파수대역으로부터 신호의 수신이 곤란하다. 이 때문에 이 발명의 경우, 송신측에서는 송신데이터가 다수의 주파수대역(예컨대, 110~195Khz, 205~285Khz, 305~395Khz) 즉, 3개의 서브대역에 각각 포함되도록 변조한 후 이를 전력선을 통해 전송하고, 수신측에서는 수신신호를 3개의 주파수대역(서브대역)으로 분리하고 분리된 각각의 주파수대역으로부터 수신신호를 복조하고 상호 비교하여 원래의 수신데이터를 복원한다. 이렇게 하면 특정 주파수대역에 노이즈가 발생하여 해당 주파수대역의 신호가 손상되더라도 다른 주파수대역을 통해 원 신호를 수신하여 복원할 수 있기 때문에 신호 전송의 성공율이 증가한다.
Here, the signal transmitted through the power line is modulated so that the transmission data is included in each of a plurality of frequency bands (subbands). The reason for this is that the power line rapidly increases the noise of a specific frequency band according to the load condition. Is generated, in which case it is difficult to receive a signal from the specific frequency band. For this reason, in the present invention, the transmitting side modulates the transmission data to be included in a plurality of frequency bands (for example, 110 to 195 Khz, 205 to 285 Khz, and 305 to 395 Khz), that is, three subbands, and transmits the same through the power line. The receiving side divides the received signal into three frequency bands (subbands), demodulates the received signal from each of the separated frequency bands, compares each other, and restores original received data. This increases the success rate of signal transmission because noise can be generated in a specific frequency band and a signal of the corresponding frequency band is damaged, since the original signal can be received and restored through another frequency band.
도 5는 이 발명에 따른 전력선통신코어부(46)의 내부 구성 블록도이다. 전력선통신코어부(46)는 마이크로프로세서(20, 309)로부터 입력되는 송신데이터를 전력선통신 신호처리하여 전력구동부(45)에게 제공하는 송신신호처리부와, 증폭&비교부(44)로부터 입력되는 다수의 서브대역 디지털 수신신호를 전력선통신 신호처리하여 수신데이터를 추출하여 마이크로프로세서(20, 309)에게 제공하는 수신신호처리부를 포함한다. 여기서, 수신데이터에는 조도조절신호가 포함된다.5 is a block diagram showing the internal configuration of the power line
송신신호처리부는 마이크로프로세서(20, 309)에서 입력되는 송신데이터를 다수의 블록으로 나누고 각 블록에 오류정정코드(ECC; Error Correction Code)를 첨부하는 엔코더(51)와, 상기 다수의 오류정정코드 첨부 블록 각각을 다수의 서브블록들로 나누고 상기 다수의 서브블록들의 순서를 재배열하는 인터리버(interleaver)(52)와, 시간에 따라 주파수가 변하는 다수의 서브대역 구간으로 이루어지는 기준심벌을 저장하고 상기 인터리버(52)에서 재배열된 데이터를 n(여기서, n은 자연수)비트 단위로 구분하며 상기 기준심벌을 이용하여 상기 n비트의 데이터값을 기설정된 길이의 데이터파형으로 변환하는 변조기(53)와, 기설정된 동기화파형을 저장하는 프리엠블(54)과, 상기 프리엠블(54)에서 받은 동기화파형 및 상기 변조기(53)에서 n비트 단위로 변환되는 데이터파형들을 연속하여 결합하되 윈도우 함수를 이용하여 하모닉성분을 제거하며 송신신호를 생성하고 상기 전력구동부(45)에게 제공하는 파형송신기(55)를 포함한다.The transmission signal processor divides the transmission data input from the
상기 동기화파형은 기설정된 개수, 예컨대 7개의 연속적인 기준심벌들로 이루어지며, 임의의 두 기준심벌간 시간간격이 달라지도록 한다. 파형송신기(55)는 임의의 두 기준심벌들 사이에 윈도우 함수를 적용하여 하모닉성분을 제거한다.The synchronization waveform is composed of a predetermined number, for example, seven consecutive reference symbols, so that the time interval between any two reference symbols is different.
기준심벌은 시간에 따라 제1주파수대역(110~195Khz)의 최저 주파수(110Khz)부터 최고 주파수(195Kzh)까지 변하는 제1서브대역구간과, 시간에 따라 제2주파수 대역(205~285Khz)의 최저 주파수(205Khz)부터 최고 주파수(285Kzh)까지 변하는 제2서브대역구간과, 시간에 따라 제3주파수 대역(305~395Khz)의 최저 주파수(305Khz)부터 최고 주파수(395Kzh)까지 변하는 제3서브대역구간을 포함한다.The reference symbol is a first subband section that varies from the lowest frequency (110Khz) of the first frequency band (110-195Khz) to the highest frequency (195Kzh) over time, and the lowest of the second frequency band (205-285Khz) over time. The second sub band section that varies from frequency (205 kHz) to the highest frequency (285 Kzh), and the third sub band section that varies from the lowest frequency (305 Khz) to the highest frequency (395 Kzh) of the third frequency band (305 to 395 Khz) over time. It includes.
상기 데이터파형은 상기 n비트의 데이터값에 따라 시작점이 결정되고 상기 시작점부터 상기 기설정된 길이동안 발생하는 적어도 하나 이상의 연속적인 기준심벌로 이루어진다. 이렇게 n비트의 데이터값에 따라 기준심벌의 시작점이 달라지면서 기설정된 길이만큼의 데이터파형이 발생되기 때문에, 상기 n비트의 데이터값에 따라 상기 데이터파형의 기설정된 길이 내에서의 제1서브대역구간과 제2서브대역구간과 제3서브대역구간의 위치가 달라진다. 그러면, 수신측에서는 데이터파형의 기설정된 길이 내에서의 제1서브대역구간과 제2서브대역구간과 제3서브대역구간의 위치에 따라 n비트의 데이터값을 복원할 수 있다. n은 4인 것이 바람직하며, 기준심벌의 시작점은 n(=4)비트의 데이터값에 따라 인 것이 바람직하다.The data waveform is composed of at least one continuous reference symbol that starts at a start point according to the n-bit data value and occurs during the predetermined length from the start point. Since the start point of the reference symbol is changed according to the n-bit data value, a data waveform of a predetermined length is generated. Thus, the first subband section within a preset length of the data waveform is generated according to the n-bit data value. And the position of the second sub band section and the third sub band section is different. Then, the receiving side can restore the n-bit data value according to the position of the first subband section, the second subband section, and the third subband section within a predetermined length of the data waveform. n is preferably 4, and the starting point of the reference symbol is based on a data value of n (= 4) bits. Is preferably.
수신신호처리부는 증폭&비교부(44)로부터 입력되는 제1서브대역 디지털 수신신호 내지 제3서브대역 디지털 수신신호로부터 동기화파형을 인식하여 동기를 획득하는 동기화부(56)와, 시간에 따라 주파수가 변하는 제1서브대역구간 내지 제3서브대역구간으로 이루어지는 기준심벌을 저장하고 상기 기준심벌을 이용하여 제1서브대역 디지털 수신신호 내지 제3서브대역 디지털 수신신호로부터 n비트 데이터를 복조하는 복조기(57)와, 상기 복조기(57)에서 복조된 데이터들의 순서를 원래의 상태로 재배열하는 디인터리버(58)와, 상기 디인터리버(58)에서 원래의 상태로 재배열된 데이터에 대해 오류정정코드를 이용하여 오류정정하고 상기 오류정정코드를 제거한 후 상기 마이크로프로세서(20, 309)에게 제공하는 디코더(59)를 포함한다.The reception signal processor includes a
복조기(57)는 제1서브대역구간의 위치를 가변하면서 상기 제1서브대역 디지털 수신신호와의 상관도를 계산하여 상기 제1서브대역 디지털 수신신호로부터 n비트 데이터를 복조하고, 상기 제2서브대역구간의 위치를 가변하면서 상기 제2서브대역 디지털 수신신호와의 상관도를 계산하여 상기 제2서브대역 디지털수신신호로부터 n비트 데이터를 복조하고, 상기 제3서브대역구간의 위치를 가변하면서 상기 제3서브대역 디지털 수신신호와의 상관도를 계산하여 상기 제3서브대역 디지털수신신호로부터 n비트 데이터를 복조하고, 상기 제1서브대역 디지털 수신신호로부터 복조된 n비트 데이터와 상기 제2서브대역 디지털 수신신호로부터 복조된 n비트 데이터와 상기 제3서브대역 디지털 수신신호로부터 복조된 n비트 데이터를 비교하고 결합하여 최종 n비트 데이터를 추출한다.The
상술한 전력선통신코어부(46)의 동작을 설명한다. 마이크로프로세서(20, 309)가 수신측에게 전송하고자 하는 송신데이터는 송신신호처리부에서 전력선통신 신호처리가 수행된다. 전력선은 전력 부하의 변동이 심하고, 그 부하의 변동량에 따라 일시적으로 노이즈가 증가하며 통신신호의 감쇄가 커지기 때문에 송신측에서 이에 대한 대비를 해야 할 필요가 있다. 이를 위해, 이 발명에서는 엔코더(51)와 인터리버(52)를 구비하는데, 엔코더(51)는 마이크로프로세서(20, 309)에서 입력되는 송신데이터를 다수의 블록으로 나누고 각 블록에 오류정정코드(ECC; Error Correction Code)를 첨부하여, 전력선통신시 일부 데이터가 훼손되더라도 오류정정코드를 이용하여 복원될 수 있도록 한다.The operation of the power line
그러나, 엔코더(51)에 의해 오류정정코드가 첨부되더라도, 이 오류정정코드에 의해 복원할 수 있는 오류 데이터의 개수는 제한적이다. 따라서 하나의 블록에 복원가능한 개수 이상의 오류가 연속적으로 발생하면 해당 블록의 복원은 불가능해진다. 이를 위해, 인터리버(52)는 다수의 오류정정코드 첨부 블록 각각을 다수의 서브블록들로 나누고 모든 오류정정코드 첨부 블록의 상기 다수의 서브블록들을 기설정된 순서대로 재배열한다. 이렇게 오류정정코드 첨부 블록들을 각각 다수의 서브블록들로 나누고 그 서브블록들의 순서를 재배열하면 전력선 통신시 일시적인 노이즈 증가에 의해 데이터가 훼손되더라도 연속적인 데이터의 훼손을 방지할 수 있다.However, even if an error correction code is attached by the
변조기(53)는 시간에 따라 주파수가 달라지는 제1서브대역(110~195Khz)구간 내지 제3서브대역(305~395Khz)구간으로 이루어지는 기준심벌을 저장하고, 인터리버(52)에서 재배열된 데이터를 n(여기서, n은 자연수)비트 단위로 구분하며, 상기 기준심벌을 이용하여 상기 n비트의 데이터값을 기설정된 길이의 데이터파형으로 변환한다. 상기 데이터파형은 상기 n비트의 데이터값에 따라 시작점이 결정되고 상기 시작점부터 상기 기설정된 길이동안 발생하는 적어도 하나 이상의 연속적인 기준심벌로 이루어진다.The modulator 53 stores reference symbols formed of a first subband (110 to 195Khz) section and a third subband (305 to 395Khz) section whose frequency varies with time, and stores the rearranged data in the
프리엠블(54)은 기설정된 동기화파형(두 심벌간 시간간격이 달라지는 다수의 연속적인 기준심벌들로 이루어짐)을 저장하며, 파형송신기(55)는 변조기(53)에서 n비트 단위로 변환되는 데이터파형을 전송하기에 앞서 프리엠블(54)로부터 동기화파형을 입력받아 전송하고, 그 후 변조기(53)에서 n비트 단위로 변환되는 데이터파형을 연속하여 결합하여 전송한다. 이때, 동기화파형과 데이터파형들을 연속하여 전송할 경우, 파형의 하모닉성분이 발생될 우려가 있다. 이를 위해 파형송신기(55)는 윈도우 함수를 이용하여 하모닉성분을 제거한다. 이로써, 마이크로프로세서(20, 309)에서 생성된 송신데이터는 전력선통신을 위한 송신신호로 변환되어 전력구동부(45)를 통해 수신측으로 전달될 수 있다.The
송신측으로부터 수신되는 전력선신호는 앞서 설명한 프리필터(41)와, 차동증폭부(42)와, 주필터부(43)와, 증폭&비교부(44)를 통해 전력선통신코어부(46)의 수신신호처리부에 입력된다.The power line signal received from the transmitting side is received by the power line
동기화부(56)는 증폭&비교부(44)로부터 입력되는 제1서브대역 디지털 수신신호 내지 제3서브대역 디지털 수신신호로부터 각각 동기를 획득한다.The
복조기(57)는 변조기(53)와 동일하게 시간에 따라 주파수가 달라지는 제1서브대역(110~195Khz)구간 내지 제3서브대역(305~395Khz)구간으로 이루어지는 기준심벌을 저장하고, 상기 기준심벌을 이용하여 제1서브대역 디지털 수신신호 내지 제3서브대역 디지털 수신신호로부터 n비트 데이터를 복조한다.The demodulator 57 stores a reference symbol including a first sub band 110 to 195 Khz section and a
즉, 복조기(57)는 제1서브대역구간의 위치를 가변하면서 상기 제1서브대역 디지털 수신신호와의 상관도를 계산하여 상기 제1서브대역 디지털 수신신호로부터 n비트 데이터를 복조하고, 상기 제2서브대역구간의 위치를 가변하면서 상기 제2서브대역 디지털 수신신호와의 상관도를 계산하여 상기 제2서브대역 디지털수신신호로부터 n비트 데이터를 복조하고, 상기 제3서브대역구간의 위치를 가변하면서 상기 제3서브대역 디지털 수신신호와의 상관도를 계산하여 상기 제3서브대역 디지털수신신호로부터 n비트 데이터를 복조하고, 상기 제1서브대역 디지털 수신신호로부터 복조된 n비트 데이터와 상기 제2서브대역 디지털 수신신호로부터 복조된 n비트 데이터와 상기 제3서브대역 디지털 수신신호로부터 복조된 n비트 데이터를 비교하고 결합하여 최종 n비트 데이터를 추출한다. 즉, 수신된 각 서브대역 디지털 수신신호와 상관도가 가장 높은 서브대역구간의 위치와 매칭되는 n비트 데이터를 복조하며, 3개의 n비트 데이터를 비교, 결합하여 최종 n비트 데이터를 추출한다. n은 4인 것이 바람직하다.That is, the
디인터리버(58)는 인터리버(52)의 동작을 역순으로 수행함으로써, 복조기(57)에서 복조된 데이터들의 순서를 원래의 상태로 재배열한다.The
디코더(59)는 디인터리버(58)에서 원래의 상태로 재배열된 데이터에 대해 오류정정코드를 이용하여 오류정정하면서 송신측의 엔코더에서 첨부된 오류정정코드를 제거한 후 마이크로프로세서(20, 309)에게 제공한다.
The
Claims (8)
상기 중계장치와 상기 조도제어기는 각각 상호 전력선통신을 위한 전력선커플링부 및 전력선통신부를 포함하고,
상기 전력선통신부는, 상기 전력선커플링부로부터 수신되는 전력선신호 중 일부 주파수대역을 필터링하는 프리필터와, 상기 프리필터에서 필터링된 주파수대역의 이득을 안정적으로 차동 증폭하는 차동증폭부와, 상기 차동 증폭된 주파수대역을 다수의 서브대역으로 분리하는 주필터부와, 상기 각 서브대역으로 분리된 다수의 서브대역 수신신호를 증폭하고 1비트 디지털값으로 변환하여 다수의 서브대역 디지털 수신신호를 출력하는 증폭&비교부와, 상기 증폭&비교부로부터 입력되는 다수의 서브대역 디지털 수신신호를 전력선통신 신호처리하는 수신신호처리부와, 송신데이터에 대해 전력선통신 신호처리하여 다수의 서브대역에 각각 상기 송신데이터가 포함되도록 변조하여 송신신호를 생성하는 송신신호처리부와, 상기 송신신호처리부에서 입력되는 송신신호를 상기 전력선커플링부에게 전달하는 전력구동부를 포함한 것을 특징으로 하는 전력선통신을 이용한 엘이디 가로등 조도 원격 제어시스템.In the LED street light illuminance remote control system using a power line communication including an illumination controller for controlling the on / off and illuminance of the LED lamp provided in the LED street light, and a relay device for controlling the LED lamp by power line communication with the illumination controller In
The relay device and the illuminance controller each includes a power line coupling unit and a power line communication unit for mutual power line communication,
The power line communication unit may include a prefilter for filtering some frequency bands of the power line signal received from the power line coupling unit, a differential amplifier for stably differentially amplifying a gain of the frequency band filtered by the prefilter, and the differential amplified unit. Amplification & comparison for outputting a plurality of subband digital received signals by amplifying a main filter unit for separating a frequency band into a plurality of subbands and amplifying a plurality of subband received signals divided into the respective subbands and converting them into 1-bit digital values. And a reception signal processing unit for power line communication signal processing of a plurality of subband digital received signals inputted from the amplifying & comparing unit, and power line communication signal processing for transmission data so that the transmission data is included in each of the plurality of subbands. A transmission signal processor for modulating and generating a transmission signal; LED street lamp illumination remote control system using power line communication, characterized in that, including the power drive unit to pass to said power line coupling portion transmission signals.
상기 데이터파형은 상기 n비트의 데이터값에 따라 시작점이 결정되고 상기 시작점부터 상기 기설정된 길이동안 발생하는 적어도 하나 이상의 연속적인 기준심벌로 이루어진 것을 특징으로 하는 전력선통신을 이용한 엘이디 가로등 조도 원격 제어시스템.The encoder of claim 1, wherein the transmission signal processor divides the transmission data into a plurality of blocks and attaches an error correction code to each block, and divides each of the plurality of error correction coded blocks into a plurality of subblocks. An interleaver for rearranging the order of subblocks of the subblocks, and a reference symbol consisting of a plurality of subband sections whose frequencies change with time, and dividing the rearranged data in the interleaver by n bits (where n is a natural number). A modulator for converting the n-bit data value into a data waveform having a predetermined length using the reference symbol, a preamble storing a preset synchronization waveform, a synchronization waveform stored in the preamble, and n bits in the modulator. Continuously combine data waveforms converted into units to generate a transmission signal and provide it to the power driver. Comprises a wave transmitter,
And the data waveform comprises at least one continuous reference symbol that is determined from a start point according to the n-bit data value and occurs during the predetermined length from the start point.
상기 복조기는 상기 제1서브대역구간의 위치를 가변하면서 상기 제1서브대역 디지털 수신신호와의 상관도를 계산하여 상기 제1서브대역 디지털 수신신호로부터 n비트 데이터를 복조하고, 제2서브대역구간의 위치를 가변하면서 제2서브대역 디지털 수신신호와의 상관도를 계산하여 상기 제2서브대역 디지털수신신호로부터 n비트 데이터를 복조하고, 상기 제3서브대역구간의 위치를 가변하면서 상기 제3서브대역 디지털 수신신호와의 상관도를 계산하여 상기 제3서브대역 디지털수신신호로부터 n비트 데이터를 복조하고, 상기 제1서브대역 디지털 수신신호로부터 복조된 n비트 데이터와 상기 제2서브대역 디지털 수신신호로부터 복조된 n비트 데이터와 상기 제3서브대역 디지털 수신신호로부터 복조된 n비트 데이터를 비교하고 결합하여 최종 n비트 데이터를 추출하는 것을 특징으로 하는 전력선통신을 이용한 엘이디 가로등 조도 원격 제어시스템.The method of claim 5, wherein the reference symbol is composed of a first subband period to a third subband period, and receives the first subband digital reception signal to the third subband digital reception signal from the amplification and comparison unit,
The demodulator demodulates n-bit data from the first subband digital received signal by calculating a degree of correlation with the first subband digital received signal while varying a position of the first subband period, and a second subband period. Compute a degree of correlation with the second subband digital reception signal while varying the position of the signal, demodulate n-bit data from the second subband digital reception signal, and vary the position of the third subband section. Calculate a correlation between the band digital received signal and demodulate n-bit data from the third subband digital received signal, and demodulate the n-bit data and the second subband digital received signal from the first subband digital received signal. Compares and combines the demodulated n-bit data with the demodulated n-bit data from the third subband digital received signal and combines the final n-bit data. LED street lamp illumination remote control system using power line communication, characterized in that to extract.
8. The PFC driving circuit of claim 7, wherein the PFC driving blocking circuit comprises: a photocoupler including a light emitting portion and a light receiving portion; a first switching element for supplying or blocking power to the light emitting portion of the photocoupler under the control of the microprocessor; LED street light illumination remote control system using a power line communication, characterized in that it comprises a second switching element for shutting off the driving power supplied to the power factor correction circuit while power is supplied to the light emitting portion of the photocoupler.
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