KR20120109073A - Building environment monitoring apparatus - Google Patents

Building environment monitoring apparatus Download PDF

Info

Publication number
KR20120109073A
KR20120109073A KR1020110026537A KR20110026537A KR20120109073A KR 20120109073 A KR20120109073 A KR 20120109073A KR 1020110026537 A KR1020110026537 A KR 1020110026537A KR 20110026537 A KR20110026537 A KR 20110026537A KR 20120109073 A KR20120109073 A KR 20120109073A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
sensor module
power
unit
mcu
module
Prior art date
Application number
KR1020110026537A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101281702B1 (en
Inventor
천승호
Original Assignee
(주)인더텍
천승호
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)인더텍, 천승호 filed Critical (주)인더텍
Priority to KR1020110026537A priority Critical patent/KR101281702B1/en
Publication of KR20120109073A publication Critical patent/KR20120109073A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101281702B1 publication Critical patent/KR101281702B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06QINFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/10Services
    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05BCONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B23/00Testing or monitoring of control systems or parts thereof
    • G05B23/02Electric testing or monitoring
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04WWIRELESS COMMUNICATION NETWORKS
    • H04W84/00Network topologies
    • H04W84/18Self-organising networks, e.g. ad-hoc networks or sensor networks

Landscapes

  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Alarm Systems (AREA)
  • Emergency Alarm Devices (AREA)

Abstract

PURPOSE: A building environment monitoring device is provided to monitor temperature, humidity, fire occurrence, trespassers, and power failure by connecting each building unit to a client PC. CONSTITUTION: A sensor module(S2) senses a building environment signal. An interface unit(S3) communicates with a client PC. A DC power supply(S4) supplies DC power to each module and an MCU(S1). A microcontroller unit includes the MCU. The microcontroller unit collects signals of the sensor module. [Reference numerals] (AA) Main power; (BB) Photocoupler module; (CC) PIR motion sensor module; (DD) Smoke sensor module; (EE) Signal processor; (FF) Client PC; (S2) Temperature and humidity sensor module; (S3) Interface unit; (S4) DC power supply; (S5) Flash memory

Description

빌딩환경감시장치{Building environment monitoring apparatus}Building environment monitoring apparatus

본 발명은 빌딩환경감시장치 관한 것이며, 보다상세하게는 마이크로콘트롤러인 MCU를 중심으로 환경감시대상인 각 빌딩유니트의 온도, 습도, 화재, 출입자 및 정전을 감지하기 위한 센서모듈부를 구비하여 빌딩유니트의 환경감시신호를 통합빌딩환경감시시스템에 연계되는 클라이언트PC에 전송할 수 있는 빌딩환경감시장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a building environment monitoring device, and more specifically, to the environment of a building unit provided with a sensor module unit for detecting temperature, humidity, fire, visitors, and power failure of each building unit subject to environmental monitoring centering on a microcontroller MCU. The present invention relates to a building environment monitoring device capable of transmitting a monitoring signal to a client PC connected to an integrated building environment monitoring system.

일반 기업이나 건축물 내에는 침입자로부터의 시설보호 등의 목적으로 침입감시장치가 설치된다. 침입감시장치는 인체감지센서를 특정 위치로 설치하여 이에 접촉하는 침입자를 감지하나 인체감지센서만으로는 그 감시 범위가 제한적이라는 단점이 있다. An intrusion monitoring device is installed in a general company or a building for the purpose of protecting a facility from intruders. The intrusion detection market detects an intruder in contact with the human body detection sensor by installing it at a specific location, but the monitoring range is limited only by the human body detection sensor.

학교와 아파트단지 등 대부분의 건물들은 다수의 동으로 구성되어 있으며, 각각의 동에는 통상 화재감지기가 설치되는데, 화재감지기는 화재감지센서, 경고장치 및 화재진화를 위한 소화장치가 구비된다.Most buildings, such as schools and apartment complexes, consist of a number of buildings, each of which is normally equipped with a fire detector, which is equipped with a fire sensor, a warning device and a fire extinguishing device.

상기와 같이 일반적인 감시 시스템은 감시하고자 하는 용도별로 도난 방지나 화재감지만 하는 시스템에 국한되는 문제점이 있는바, 빌딩환경을 종합적으로 감시할 수 있는 통합환경감시시스템이 요구된다.
As described above, a general monitoring system has a problem that is limited to a system for preventing theft or a fire only for each purpose to be monitored. Therefore, an integrated environmental monitoring system for comprehensive monitoring of a building environment is required.

본 발명은 통합빌딩환경감시시스템의 하부구조인 각 센서노드를 구성하는 감시대상인 빌딩유니트의 클라이언트PC와 클라이언트PC에 빌딩환경정보를 전송하는 빌딩환경감시장치의 구성에 관한 것이다. The present invention relates to a configuration of a building environment monitoring apparatus for transmitting building environment information to a client PC and a client PC of a building unit that is a monitoring target constituting each sensor node, which is a substructure of an integrated building environment monitoring system.

빌딩환경감시장치의 감시대상은 각 빌딩유니트의 온도 및 습도감시, 인체감지센서를 이용한 외부인의 출입여부 및 도난감시, 연기감지센서에 의한 화재감시, 정전 유무를 판단하기 위한 전원감시를 위한 신호를 각각의 센서모듈을 통해서 수집되고 MCU에서 가공된 후 클라이언트PC로 전송되어 환경감시소프트웨어로 실시간 감시된다.
The monitoring target of the building environment monitoring device is to monitor the temperature and humidity of each building unit, to monitor the entrance and theft of outsiders using the human body sensor, the fire monitoring by the smoke sensor, and the power monitoring signal to determine the presence of power failure. Collected through each sensor module, processed by the MCU, transmitted to the client PC, and monitored by the environmental monitoring software in real time.

상태감시가 필요한 빌딩 내의 주요시설인 각 빌딩유니트의 내부에서 클라이언트PC와 연결되어 빌딩환경상태정보인 온습도, 화재, 출입자여부감시 및 정전여부를 감시할 수 있는 빌딩환경감시장치를 제공하는 것이 해결하고자하는 과제이다.
To solve this problem, it is necessary to provide a building environmental monitoring device that can monitor the temperature and humidity of the building environment information such as temperature, humidity, fire, access control, and power outage by connecting to client PCs in each building unit that is a major facility in the building that needs to be monitored. It is a task.

마이크로콘트롤러부는 MCU를 구비하여 센서모듈부의 신호를 수집하고, 센서모듈부는 온습도측정을 위한 온습도센서모듈, 출입자감시를 위한 인체감지센서모듈, 화재감시를 위한 연기센서모듈 및 전원감시를 위한 전원감지센서모듈을 구비하여 각각 빌딩유니트의 온습도를 감지, 출입자 감지, 화재감지 및 정전 여부를 감지하되, 온습도센서모듈의 신호는 MCU의 GPIO핀에 연결, 인체감지센서모듈과 전원감지센서모듈은 ext. interrupt에 연결되고 연기센서모듈은 ADC핀에 연결되며, 인터페이스부는 RS-232 통신모듈을 구비하여 클라이언트PC와 통신하고, 직류전원부는 직류전원공급장치와 전압조정기2(20)을 구비하여 각 모듈에 직류전원을 공급하며, 운영시스템의 펌웨어는 상기 MCU의 플래쉬메모리에 기록되어 동작하고, 센서모듈부의 신호를 MCU가 수집하여 인터페이스부의 RS-232 통신모듈을 통해 클라이언트PC로 전송하되,The microcontroller unit is equipped with an MCU to collect the signal of the sensor module unit, the sensor module unit is a temperature and humidity sensor module for measuring the temperature and humidity, a human body sensor module for access monitoring, smoke sensor module for fire monitoring and power sensor for power monitoring Each module is equipped with a module that senses temperature and humidity of the building unit, and detects visitors, fire and power outages. The signal from the temperature and humidity sensor module is connected to the GPIO pin of the MCU. The human body sensor module and the power sensor module are ext. Connected to the interrupt and the smoke sensor module is connected to the ADC pin, the interface unit has an RS-232 communication module to communicate with the client PC, the DC power supply unit is provided with a DC power supply and a voltage regulator 2 (20) to each module Supplying DC power, the operating system firmware is recorded and operated in the flash memory of the MCU, the MCU collects the signal of the sensor module unit and transmits it to the client PC through the RS-232 communication module of the interface unit,

정전시 UPS에 구비되는 보조배터리의 전원을 전압조정기3(30)인 7812가 받아 12V와 9V전원을 공급하고 전압조정기1(10)인 7805는 12V를 받아 5V 전원을 공급하므로서 직류전원공급장치를 대체하는 것이 과제의 해결 수단이다.
In case of power failure, the 7812, the voltage regulator 3 (30), receives 12V and 9V power, and the 7805, the voltage regulator 1 (10), receives 12V and supplies 5V power. Replacing is the solution to the problem.

빌딩환경감시장치는 신호처리 및 통제를 마이크로콘트롤러를 사용하고 센서모듈부를 온습도센서, PIR모션센서에 의한 출입자감시, 이온화식연기센서에 의한 화재감시 및 포토커플러에 의한 메인전원의 정전상태를 감시하는 신호를 발생하여,통합빌딩환경감시시스템의 센서노드의 구성요소로서 클라이언트PC에 연결되어 각 빌딩유니트의 빌딩환경을 감시하는 효과가 있다.
The building environment monitoring market uses a microcontroller for signal processing and control, and monitors the sensor module unit through the temperature / humidity sensor, PIR motion sensor, the fire monitoring by the ionization smoke sensor, and the power failure of the main power supply by the photocoupler. Generates a signal, connected to the client PC as a component of the sensor node of the integrated building environment monitoring system has the effect of monitoring the building environment of each building unit.

도 1은 빌딩환경감시장치의 블록도.
도 2는 통합빌딩환경감시시스템의 통제서버와 센서노드의 구성도.
도 3은 MCU(Micro Controller Unit) 결선도.
도 4는 (a)온습도센서모듈회로도, (b)PIR 모션센서모듈회로도 및 (c)연기센서모듈회로도.
도 5의 (a)는 전원감시센서모듈회로도, (b)RS-232 시리얼통신모듈회로도.
도 6의 (a) 전원부모듈회로도. (b)는 직류(12V)-직류(5V) 변환회로도, (c)는 직류(9V)-직류(5V)변환회로도, (d)는 직류(14.8V)-직류(12V, 5V)변환회로도.
도 7은 컴파일러, ISP 및 MCU의 결선도.
도 8은 빌딩환경감시장치의 펌웨어(firmware) 순서도.
도 9는 클라이언트PC의 환경감시소프트웨어 흐름도.
1 is a block diagram of a building environment monitoring device.
Figure 2 is a block diagram of the control server and sensor node of the integrated building environment monitoring system.
3 is a wiring diagram of a micro controller unit (MCU).
Figure 4 is a (a) temperature and humidity sensor module circuit diagram, (b) PIR motion sensor module circuit diagram and (c) smoke sensor module circuit diagram.
Figure 5 (a) is a power monitoring sensor module circuit diagram, (b) RS-232 serial communication module circuit diagram.
Figure 6 (a) power supply module circuit diagram. (b) a direct current (12 V) to direct current (5 V) conversion circuit diagram, (c) a direct current (9 V) to direct current (5 V) conversion circuit diagram, (d) a direct current (14.8 V) to direct current (12 V, 5 V) conversion circuit diagram .
7 is a connection diagram of a compiler, an ISP, and an MCU.
8 is a flowchart of a firmware of a building environment monitoring apparatus.
9 is a flow chart of the environmental monitoring software of the client PC.

본 발명은 일반건물은 물론 기업이나 정부기관 등의 자료를 저장보관하는 서버실과 같이 주요시설의 환경정보를 실시간으로 감시하기 위한 것으로, 획득한 정보를 통해 화재와 도난뿐 아니라 자료소실 및 훼손 등을 가져올 수 있는 상황을 사전에 감지하여 대응할 수 있도록 감시대상인 각 빌딩유니트에 설치되어 통합적으로 빌딩유니트의 환경정보를 수집하고 가공하여 클라이언트PC에 전송하기 위한 빌딩환경감시장치이며 통합빌딩환경감시시스템의 클라이언트 PC와 함께 센서노드(sensor node)를 구성한다.
The present invention is to monitor the environmental information of the main facilities in real time, such as server rooms for storing and storing data of companies, government agencies, as well as general buildings, and through the acquired information to not only fire and theft, but also data loss and damage, etc. It is installed in each building unit to be monitored so as to detect and respond to the situation that can be brought in advance. It is a building environment monitoring device that collects, processes and transmits the environmental information of the building unit to the client PC. It is a client of the integrated building environment monitoring system. Configure a sensor node with a PC.

도 2는 통합빌딩환경감시시스템의 통제서버와 센서노드의 구성도로서, 감시대상으로 선정된 빌딩 내의 각 방인 빌딩유니트에 클라이언트PC와 빌딩환경감시장치가 구비되고, 각 클라이언트PC는 랜(LAN) 통신선의 네트워크를 통하여 서버PC로 정보를 전송하여 중앙기관 혹은 빌딩관리본부에서 감시대상인 빌딩유니트 전체를 통합하여 감시한다.2 is a configuration diagram of a control server and a sensor node of an integrated building environment monitoring system, wherein a client PC and a building environment monitoring device are provided in a building unit that is a room in a building selected for monitoring, and each client PC is provided with a LAN. The information is transmitted to the server PC through the network of the communication line, and the entire building unit monitored by the central authority or the building management headquarters is integrated and monitored.

각 클라이언트PC는 환경감시소프트웨어를 탑재하여 빌딩환경감시장치로부터 전송되는 신호를 RS-232 시리얼통신선을 통하여 환경감시데이터를 수신받고, 서버PC는 통합빌딩환경감시프로그램을 탑재하여 클라이언트PC와의 사이에 상기 LAN 통신망의 네트워크를 통하여 각 센서노드의 환경감시데이터를 수신하여 종합적으로 감시한다.
Each client PC is equipped with environmental monitoring software to receive environmental monitoring data from the building environment monitoring device through the RS-232 serial communication line, and the server PC is equipped with an integrated building environment monitoring program. Receives environmental monitoring data of each sensor node through LAN network and comprehensively monitors it.

빌딩환경감시장치의 감시대상은 각 빌딩유니트의 온도 및 습도감시, 모션센서를 이용한 인체감지를 통한 외부인의 출입여부 및 도난감시, 연기감지에 의한 화재감시, 전력공급의 이상 유무를 판단하기 위한 전원감시를 위한 신호들이 각각의 센서모듈를 통해 MCU에서 수집되고 가공된 후 클라이언트PC로 전송되어 환경감시소프트웨어로 실시간 감시된다.The monitoring target of the building environment monitoring system is to monitor the temperature and humidity of each building unit, the entrance and theft of outsiders through human body detection using motion sensors, the fire monitoring by the smoke detection, and the power supply to determine the abnormality of power supply. Signals for monitoring are collected from the MCU through each sensor module, processed and transmitted to the client PC for real-time monitoring by environmental monitoring software.

각 센서모듈은 탑재한 센서에서 감지되는 신호를 마이크로콘트롤러부(MCU)에 공급가능한 상태의 신호크기로 가공하는 수동 또는 능동전자부품들을 논리적으로 구성하여 만든 회로의 기본단위(Module)이다. 즉, 빌딩환경감시장치는 하드웨어적으로 마이크로콘트롤러부(MCU), 센서모듈부(Sensor Module), 인터페이스부(interface)와 직류전원부(DC Power supply)로 구성된다.
Each sensor module is a basic module of a circuit made by logically constructing passive or active electronic components that process the signals sensed by the mounted sensor into a signal size that can be supplied to a microcontroller unit (MCU). In other words, the building environment monitoring device is composed of a microcontroller unit (MCU), a sensor module unit (Sensor Module), an interface unit (interface) and a DC power supply.

Figure pat00001
Figure pat00001

도 1은 빌딩환경감시장치의 블록도로서 표 1과 같이 하드웨어적으로 4개의 주요부분과 소프트웨어적으로 빌딩환경감시장치의 운영시스템(Operating system)인 펌웨어(Firmware)로 구성된다.FIG. 1 is a block diagram of a building environment monitoring apparatus, and includes four main parts in hardware and firmware, which is an operating system of the building environment monitoring apparatus, as shown in Table 1.

표 1에서, 빌딩환경감시장치는 마이크로콘트롤러부(S1), 센서모듈부(S2), 인터페이스부(S3) 및 직류전원부(S4)와 운영시스템(S5)으로 구성되어 클라이언트PC의 환경감시소프트웨어와 함께 전체적인 통합빌딩환경감시시스템의 센서노드로서 역할을 한다.
In Table 1, the building environmental monitoring system consists of a microcontroller unit (S1), a sensor module unit (S2), an interface unit (S3), a DC power supply unit (S4), and an operating system (S5). Together, it serves as a sensor node of the overall integrated building environment monitoring system.

빌딩환경감시장치의 마이크로콘트롤러부(S1)는 마이크로콘트롤러(MCU)를 사용하는데 이는 칩위의 컴퓨터로서 일반적인 신호처리목적의 마이크로프로세서(CPU)에 부가하여 일반산술, 논리요소뿐 아니라 데이터 저장을 위한 플래쉬(flash)와 같은 읽기/쓰기메모리, 코드저장을 위한 롬(ROM)과 같은 읽기전용메모리, 전기적으로 쓰고 지울 수 있어 계속적으로 데이터로깅(data logging)이 가능한 EEPROM, 주변 기기(peripheral), 입출력 인터페이스(interface)인 GPIO, 인터럽트 콘트롤러 등의 부가 요소를 통합하여 저전력으로 구동가능하고 단순한 회로구현이 가능하여 엔진제어, 로보트, 사무기기, 전자기기 및 전기제품들의 동작조정에 많이 사용되며, 본 발명인 빌딩환경감시장치에서도 각 센서모듈로부터 수집되는 빌딩환경신호를 수집하여 연산 및 처리하고 인터페이스부(S3)의 RS-232 통신모듈을 이용하여 클라이언트PC로 데이터를 송출하는 역할을 한다.
The microcontroller unit (S1) of the building environment monitoring device uses a microcontroller (MCU), which is a computer on a chip. In addition to a microprocessor (CPU) for general signal processing purposes, a flash for storing data as well as general arithmetic and logic elements. read / write memory such as flash, read-only memory such as ROM for code storage, EEPROM that can be electrically written and erased for continuous data logging, peripheral and input / output interfaces Integrates additional elements such as interface (GPIO) and interrupt controller to enable low-power operation and simple circuit implementation, which is widely used for operation control of engine control, robots, office equipment, electronic devices and electrical products. Environment monitoring device collects, calculates and processes building environment signals collected from each sensor module and interfaces It transmits data to the client PC by using RS-232 communication module of S3.

센서모듈부(S2)는 5개의 센서모듈로 구성된다.
The sensor module unit S2 is composed of five sensor modules.

온도센서모듈에서,   In the temperature sensor module,

온도는 원자나 분자 진동 운동에너지의 크기로서 금속선 이나 반도체의 저항값은 온도에 따라 변화하는 성질이 있는데 전통적인 온도측정에 사용되는 온도센서는 백금, 니켈 및 구리 등의 합금으로 이루어져서 온도에 따라 전기저항값이 변하는 성질을 이용한 RTD(resistance temperature detector), 반도체로 이루어져 온도에 따라 저항값이 급격하게 변하는 성질로 보다 정밀하게 온도측정이 가능한 센서인 서미스터(thermistor) 및 이종의 금속을 결합(couple)하여 온도변화에 따라 발생하는 기전력으로 온도를 측정하는 서모커플(thermocouple) 등이 있지만 이들은 기본적으로 발생하는 신호가 온도 대비 비선형이고 실제 온도측정을 하고자하면 센서 외에 바이어스 전류공급, 아날로그디지털신호변환 및 신호처리등을 요소를 필요로 하므로 본 발명에서는 온도 대비 선형특성을 보이는 밴드갭 온도센서를 사용한다.Temperature is the magnitude of atomic or molecular vibrational kinetic energy, and the resistance value of metal wires or semiconductors varies with temperature.The temperature sensor used in traditional temperature measurement consists of alloys such as platinum, nickel, and copper. RTD (resistance temperature detector) using a property that changes the value, consisting of a semiconductor, the resistance value changes rapidly depending on the temperature, thermistor (thermistor) and a heterogeneous metal that is a sensor that can measure temperature more precisely (couple) There are thermocouples that measure the temperature with the electromotive force generated by the change of temperature, but they are basically non-linear temperature signals and if you want to measure the actual temperature, you can supply bias current, analog digital signal conversion and signal processing in addition to the sensor. In the present invention, because it requires an element, etc. It uses a band gap temperature sensor shown a type attribute.

밴드 갭 온도 센서는 P형N형 반도체의 결합부(junction)의 에너지 밴드 갭을 지나는 전류와 전압이 온도에 따라 선형으로 변하는 성질을 이용한 것으로 실리콘온도센서라고도 불리우며 일반 집적회로에서 쉽게 구현이 가능하다.The bandgap temperature sensor is called silicon temperature sensor, and it can be easily implemented in general integrated circuits by using the property that current and voltage passing through energy band gap of junction of P-type N-type semiconductor change linearly with temperature. .

실리콘온도센서를 사용하여 MCU의 GPIO(General Purpose Input/Output) 핀에 소프트웨어적으로 클록과 데이터를 생성하여 실리콘온도센서에 보내고 리턴되는 신호를 MCU로 받아 처리하여 일반적으로 표시되는 온도 표기법으로 변환 후 RS-232 시리얼통신을 이용하여 클라이언트PC의 환경감시소프트웨어에 전달한다.
The silicon temperature sensor is used to generate clocks and data in software on the GPIO (General Purpose Input / Output) pins of the MCU, send them to the silicon temperature sensor, receive the signal from the MCU, process it, and convert it to the commonly used temperature notation. It transmits to environmental monitoring software of client PC by using RS-232 serial communication.

습도센서모듈에서,  In the humidity sensor module,

습도는 공기 중의 상대습도의 비율을 감지하는 것으로서, 일반적으로 사용하는 습도센서의 원리는 공기 중의 수분이 얇은 폴리머중합체에 흡착하면 팽윤시켜 폴리머중합체사이의 사이의 전기저항이 변화하는 성질을 이용하는 전기저항식습도센서 혹은 고분자막습도센서를 이용하며, 온도측정과 마찬가지로 MCU의 GPIO(General Purpose Input/Output) 핀에 소프트웨어적으로 클록과 데이터를 생성하여 서미스터에 보내고 리턴되는 신호를 MCU로 다시 받아 처리하여 온도값에 따른 보상을 한 후 일반적인 표기법으로 변환하여 클라이언트PC의 환경감시소프트웨어에 전달한다.
Humidity detects the ratio of relative humidity in the air, and the principle of the humidity sensor that is generally used is an electrical resistance that uses the property of changing the electrical resistance between polymer polymers when the moisture in the air adsorbs onto the polymer polymer. It uses either a food humidity sensor or a polymer film humidity sensor. Like the temperature measurement, the clock and data are generated in software on the GPIO (General Purpose Input / Output) pin of the MCU and sent to the thermistor. After compensation according to the value, it is converted into general notation and delivered to the environment monitoring software of the client PC.

인체감지센서모듈에서,  In the human body sensor module,

인체를 감지하는 방법은 초음파나 마이크로 웨이브를 이용하여 능동형 모듈을 사용하여 제작할 수도 있으나 단순히 출입자의 유무를 감지하기 위한 수단으로서는 일반적으로 인체에서 발현하는 적외선을 감지하는 PIR(passive infrared) 모션감지기를 사용하는데, 인체의 온도와 주위배경의 온도차가 발생하는 것을 감지하고 비교한다.The method of detecting the human body may be manufactured using an active module using ultrasonic waves or microwaves, but as a means of simply detecting the presence or absence of a person, a passive infrared (PIR) motion sensor that detects infrared rays emitted by the human body is generally used. To detect and compare the temperature difference between the human body temperature and the surrounding background.

PIR모션감지기 중 대표적인 것은 초전성물질(Pyroelectric material)를 이용한 것으로 초전성(焦電性)이란 가열되거나 냉각되었을 때 일시적으로 전압변동이 발생하는 물성으로, 적외선을 감지하였을 때 전압변동이 발생하는 초전성물질을 사용하여 적외선감지센서로 제작하여 사람의 인체에서 발생하는 적외선에 의하여 발생되는 전압변동치를 증폭기로 증폭시키고 이를 주위환경의 적외선수치와 같이 비교기(comparator)로 비교하여 사람의 움직임 즉 출입여부를 판단한다.A typical PIR motion sensor uses a pyroelectric material. Pyroelectricity is a property in which voltage fluctuations occur temporarily when heated or cooled. By using infrared material, it is made of infrared sensor to amplify the voltage fluctuation caused by infrared rays generated in human body with an amplifier and compare it with a comparator like the infrared value of the surrounding environment. Judge.

PIR모션감지기에서 발생한 신호는 MCU의 외부인터럽트(External Interrupt)를 통하여 수집되는데 MCU의 외부인터럽트(External interrupt)는 MCU가 프로그램을 수행하는 동안 MCU의 외부에서 사건(event)이 발생시 즉 신호가 입력되었을 때 조치하고 계속 프로그램 처리를 하도록 해주는 MCU의 기능 중 하나이다.
The signal generated from the PIR motion sensor is collected through the MCU's external interrupt. The MCU's external interrupt is generated when an event occurs outside the MCU during the program execution. It's one of the MCU's features that allows you to take action and continue to program.

연기센서모듈에서,  In the smoke sensor module,

연기를 감지하는 센서로 이온화식연기센서인 이온화식연기챔버를 이용하는데, 이는 연기센서 내부의 챔버내부에 전극쌍을 설치하고 방사성물질인 241Am(Americium-241)을 구비하여 알파파티클(alpha particle) 방사선 소스로서 공기를 이온화시며, 전극사이에 전위차를 발생시키면 이온화된 공기이온에 의하여 미약한 전류의 흐름이 발생하되, 연기센서의 챔버에 연기가 유입되면 연기입자가 이온화되어 이온의 양이 증가하고 흐르는 전류의 양 또한 대폭 증가하여 전극 간 전압강하가 발생하므로 연기가 감지되는데, 연기가 발생되어 연기센서의 챔버내부로 유입되는 연기양이 증가함에 따라 양 전극간의 전압이 서서히 떨어지며 이 변화하는 전압이 MCU의 아날로그-디지털신호 컨버터인 ADC(Analogue-digital converter)로 유입된 후 디지털신호로 변환되어 연기발생 여부가 MCU로 판단된 후 클라이언트PC의 환경감시소프트웨어에 화재발생신호로서 전송된다.An ionization smoke chamber, an ionization smoke sensor, is used as a sensor for detecting smoke, and an electrode pair is installed in the chamber inside the smoke sensor, and an alpha particle is provided by a radioactive material 241 Am (Americium-241). ) When ionizing air as a radiation source and generating a potential difference between electrodes, a weak current flow is generated by ionized air ions, but when smoke enters the chamber of the smoke sensor, the smoke particles are ionized to increase the amount of ions. In addition, the amount of current flowing also increases and a voltage drop is generated between the electrodes, so smoke is detected. As the amount of smoke is generated and the amount of smoke flowing into the chamber of the sensor increases, the voltage between both electrodes gradually decreases. It flows into ADC (Analogue-digital converter) which is analog-to-digital signal converter of this MCU and then converts into digital signal to generate smoke After it is determined by addition MCU are transmitted as a fire signal to the environmental monitoring software of the client PC.

전원감지센서모듈에서,   In the power sensor module,

빌딩환경감시장치에 사용되는 직류전원부(S4)의 모듈에서 발생되는 전원에 포토커플러(photocoupler)를 사용하여 전원의 이상유무를 감지하는데, 포토커플러는 일반적으로 전원에 섞여있는 전기적잡음(noise)를 차단하기 위하여 광발생부와 광수신부를 일체형으로 통합하여 전기적으로 절연하고 광신호로 신호를 연결 즉, 전기신호를 광으로 변환하여 결합시키는 광전소자로서 이 포토커플러를 직류전원부(S4)에서 발생하는 직류전원에 연결시켜 포토커플러에 의해 전기적 잡음이 배제된 디지털신호로 변화된 신호를 외부인터럽트를 통하여 MCU로 공급되어 전원의 이상 유무를 판단 한 후 클라이언트PC의 환경감시소프트웨어을 통하여 감시된다.
A photocoupler is used to detect the abnormality of the power supply from the power generated by the module of the DC power supply unit S4 used in the building environment monitoring device. The photocoupler generally detects the electrical noise mixed with the power supply. It is an optoelectronic device integrating the light generating unit and the light receiving unit integrally to cut off and electrically insulating and connecting the signal with the optical signal, that is, converting and combining the electrical signal into light. The signal which is converted into digital signal by eliminating electrical noise by photo coupler is supplied to MCU through external interrupt, and it is monitored through the environment monitoring software of client PC after determining whether there is an abnormal power supply.

인터페이스부(S3)는 MCU에서 수집되고 처리된 신호를 클라이언트PC로 송출하기 위한 것으로 직렬통신 규격인 RS-232나 RS-422 및 USB(Universal serial bus)등을 이용하는데 RS-232는 근거리인 25m 이내의 거리에서 사용이 가능하고 RS-422는 1km의 거리에서도 사용이 가능하며 USB는 5m 이내의 거리에서 사용이 가능하다.The interface unit (S3) is for transmitting the signal collected and processed by the MCU to the client PC. It uses serial communication standards such as RS-232 or RS-422 and USB (Universal serial bus). It can be used within a distance, RS-422 can be used within a distance of 1km, and USB can be used within a distance of 5m.

RS-232는 MCU에서 수집되고 처리된 신호를 클라이언트PC로 송출하기 위한 것으로 대부분의 TTL이나 CMOS 신호레벨전압이 RS-232 신호레벨과 다를 경우 통신이 안되므로 이를 보상하기 위하여 레벨전압을 조정하는 RS-232 레벨컨버터가 필요하다. RS-232는 ±1.8~30V의 외부 신호를 받아서 논리레벨 1이나 0의 디지털 신호로 판정을 하여 전송하되 신호레벨이 음의 전압 -1.8 ~ -30V일 경우는 논리레벨 1로 판정하여 전송하고 신호레벨이 양의 전압인 +1.8 ~ +30V일 경우는 논리레벨 0으로 판정하여 전송한다.
RS-232 is to send the signal collected and processed by MCU to client PC. If most TTL or CMOS signal level voltage is different from RS-232 signal level, communication is not available. A 232 level converter is required. RS-232 receives the external signal of ± 1.8 ~ 30V and decides it as a digital signal of logic level 1 or 0 and transmits it.If the signal level is negative voltage -1.8 ~ -30V, it determines it as logic level 1 and transmits the signal. If the level is +1.8 to + 30V, which is a positive voltage, it is determined as logical level 0 and transmitted.

직류전원부(S4)는 외부로부터 인입되는 메인전원과 정전시 사용가능한 UPS(Uninterruptable Power Supply) 및 교류전원을 빌딩환경감시장치가 필요로 하는 직류전원으로 변환시켜주기 위한 직류전원공급장치 및 직류전압상승 또는 전압강하하고 전류공급을 위한 전압조정기2(20)(voltage regulator)로 구성된다.DC power supply (S4) is a DC power supply and DC voltage rise for converting the main power incoming from the outside, UPS (Uninterruptable Power Supply) and AC power available in the event of power failure into DC power required by the building environment monitoring device Or voltage regulator 2 (20) for voltage drop and current supply.

직류전원부(S4)의 직류전원공급장치의 정류회로(rectifier circuit)는 교류를 직류로 변화하기 위한 회로로서 반파정류회로와 전파정류회로가 있는데 일반적으로 사용되는 전파정류회로는 브리지다이오드 정류기(bridgediode rectifier)를 사용하고 정류된 직류전원의 리플(ripple) 전압을 억제하기 위한 대용량콘덴서와 제너다이오드(zener diode)를 사용하여 9V 정전압회로를 구성하고 전압조정기2(20)는 9V 전압을 받아 5V 직류전원으로 변환하여 공급한다.
The rectifier circuit of the DC power supply of the DC power supply unit S4 includes a half-wave rectifier circuit and a full-wave rectifier circuit for converting alternating current into direct current. A commonly used full-wave rectifier circuit is a bridgediode rectifier. ) And a 9V constant voltage circuit using a large-capacity capacitor and zener diode to suppress the ripple voltage of the rectified DC power supply.The voltage regulator 2 (20) receives a 9V voltage and receives a 5V DC power supply. To be supplied.

UPS(Uninterruptable power supply)는 무정전전원공급장치로서 인입되는 메인전원의 전압변동, 과도전압, 주파수변동 및 정전 등에 대비하여 통신실이나 제어실등에 안정적인 전원 공급을 위한 장치인데, 본 발명에서는 메인전원에 이상이 없는 경우는 UPS를 작동하지 않고 정전 등 메인전원에 이상이 있을 경우에만 작동하여 빌딩환경감시장치가 정전시에도 지속적으로 동작을 할 수 있도록 하는 역할을 한다. 정전시 UPS에 구비되는 배터리의 전원인 14.8V를 전압조정기3(30)가 받아 12V와 9V전원을 공급하고 전압조정기1(10)은 12V를 받아 5V 전원을 공급하여 메인전원을 대체하여 빌딩환경감시장치를 지속적으로 동작 가능하게 한다.
Uninterruptable power supply (UPS) is an uninterruptible power supply device for stable power supply to a communication room or a control room in preparation for voltage fluctuations, transient voltages, frequency fluctuations and power outages of an incoming main power supply. If not, it operates only when there is an abnormality in the main power supply such as a power failure without operating the UPS, so that the building environment monitoring device can continuously operate even in the event of a power failure. In case of power failure, the voltage regulator 3 (30) receives 12V and 9V power, and the voltage regulator 1 (10) receives 12V and supplies 5V power to replace the main power supply. Keep the monitoring device operational.

운영시스템(S5)는 빌딩환경감시장치의 MCU를 동작하기 위한 기본 프로그램인 펌웨어(firmware)로 어셈블러나 고급언어인 C-언어등을 컴파일러(번역프로그램)로 컴파일하여 즉, 기계어로 번역하여 저정장치에 기록하여 MCU를 운용한다.The operating system (S5) is a basic program for operating the MCU of the building environment monitoring device. It is a firmware (compileware) that compiles an assembler or a high-level language such as a C-language into a compiler (translating program), that is, a storage device. Record the data on the MCU to operate.

MCU는 제조업체마다 컴파일러를 개발하여 사용하며 범용컴파일러로 알고리듬을 구현한 후 컴파일하여 기계어로 변환된 목적프로그램인 펌웨어를 MCU의 플래쉬메모리에 기록하여 빌딩환경감시장치를 구동한다.
The MCU develops and uses a compiler for each manufacturer, implements the algorithm with a general purpose compiler, compiles it, and writes the firmware, the target program converted into machine language, into the flash memory of the MCU to drive the building environment monitoring value.

본 발명인 빌딩환경감시장치에 사용된 하드웨어구성은 표 2와 같다.
The hardware configuration used in the building environment monitoring apparatus of the present invention is shown in Table 2.

Figure pat00002
Figure pat00002

도 3은 본 발명에 사용되는 MCU(Micro Controller Unit)의 결선도이다.
3 is a connection diagram of a micro controller unit (MCU) used in the present invention.

사용한 MCU는 ATmel사의 ATmega128 마이크로 프로세서로서 8비트 RISC(reduced instruction set computer)구조로 명령어가 간단하고 저전력구동에 동작속도가 1MIPS( million instruction per second)로 매우 빠르며 EEPROM(electrically erasable programmable ROM) 과 SRAM(Static RAM)은 물론 128kbyte 플래쉬메모리를 내장하여 In-system 프로그래밍(ISP)이 가능하다.The MCU used is ATmel's ATmega128 microprocessor, an 8-bit reduced instruction set computer (RISC) architecture that provides simple instructions, low power operation, very fast operation at 1 million instructions per second (MIPS), electrically erasable programmable ROM (EEPROM) and SRAM ( Static RAM), as well as 128-byte flash memory, enables in-system programming (ISP).

외부신호 입출력을 위한 주변장치(peripheral)는 프로그래밍 가능한 53개의 IN/OUT (GPIO), 외부인터럽트(ext. interrupt) 8개, 2개의 8비트 Timer/Counter, 8채널 10비트의 ADC(analogue digital converter), 프로그램밍이 가능한 2개의 USART(RS-232) 시리얼통신포트, 마스터/슬레이브 SPI직렬인터페이스, 아날로그 비교기(comparator)를 구비한다.
Peripherals for external signal input and output include 53 programmable IN / OUT (GPIO), 8 external interrupts, 2 8-bit Timer / Counters, 8-channel 10-bit analog digital converter (ADC) ), Two programmable USART (RS-232) serial communication ports, a master / slave SPI serial interface, and an analog comparator.

도 3의 핀 번호 7, 8, 29는 수정발진기의 입출력 핀으로서 크리스털발진회로(Xtal oscillator)를 연결한다.
Pin numbers 7, 8 and 29 of FIG. 3 connect an Xtal oscillator as an input / output pin of the crystal oscillator.

핀 번호 12는 도 4 (a)의 온습도센서모듈의 점퍼 번호 1번에 연결되어 클럭신호를 인가하고, 핀번호 13은 점퍼번호 4번에 연결되어 양방향으로 온습도데이터를 송수신한다.
Pin number 12 is connected to the jumper number 1 of the temperature and humidity sensor module of Figure 4 (a) to apply a clock signal, pin number 13 is connected to the jumper number 4 to transmit and receive the temperature and humidity data in both directions.

핀 번호 32 외부인터럽트 핀으로서 도 4 (b)의 PIR모션센서모듈의 점퍼 번호 3번에 연결되어 사람의 출입으로 감지되는 신호를 수신한다.
Pin No. 32 An external interrupt pin is connected to jumper No. 3 of the PIR motion sensor module of FIG.

핀 번호 23은 ADC(analogue digital converter)핀으로서 도 4 (c)의 아날로그 연기신호(smoke signal)를 수신 후 마이크로프로세서 내부의 ADC(analogue digital converter)로 디지털신호로 변환하여 처리된다.
Pin number 23 is an analog digital converter (ADC) pin and is processed by receiving an analog smoke signal of FIG. 4 (c) and converting the digital signal into an analog digital converter (ADC) inside a microprocessor.

핀 번호 1은 외부인터럽트 핀으로서 도 5 (a)의 전원감지센서모듈에서 발생하는 신호를 점퍼 J4의 핀 번호 3을 통해 수신한다.
Pin number 1 is an external interrupt pin and receives a signal generated from the power sensor module of FIG. 5 (a) through pin number 3 of jumper J4.

핀 번호 2는 MCU의 신호처리결과에 따라 외부의 경보기, 모터 또는 액츄에이터 등을 동작할 수 있는 릴레이 구동신호를 발생할 수 있다.
Pin number 2 may generate a relay driving signal capable of operating an external alarm, a motor or an actuator according to the signal processing result of the MCU.

빌딩환경감시장치와 클라이언트PC 사이의 통신은 RS-232 직렬통신으로 이루어지며, 도 5의 (b)에서 이를 위한 9pin RS-232 단자와 MCU의 송수신신호 크기를 클라이언트 PC의 RS-232 단자와 매칭 시켜주기 위한 레벨컨버터(level converter)를 필요로 하며 MCU의 핀 번호 30번 과 31번은 각각 RS-232 레벨컨버터인 MAX232의 TXD, RXD인 핀 번호 11, 12에 연결된다.
The communication between the building environment monitoring device and the client PC is performed through RS-232 serial communication. In FIG. 5 (b), the 9-pin RS-232 terminal and the size of the transmit / receive signal of the MCU are matched with the RS-232 terminal of the client PC. A level converter is needed to make this possible, and pin numbers 30 and 31 of the MCU are connected to pin numbers 11 and 12 of TXD and RXD of MAX232, which are RS-232 level converters, respectively.

본 발명에 사용된 ATmega128의 전원공급은 2군데에서 이루어지며 핀 번호 4와 6는 공통 VCC핀으로 5V전압이 인가되고 핀 번호 18인 AVCC와 20인 AREF는 ADC(analogue digital converter)의 전원으로 ADC를 사용하지 않을 경우에도 전원을 연결한다.
The power supply of ATmega128 used in the present invention is made in two places, and pins 4 and 6 are common VCC pins, and 5V voltage is applied. AVCCs and pins 18 and AREF, which are ADCs, are used as power sources of analog digital converters (ADCs). Connect the power even when not using.

센서모듈부(S2)를 구성하는 각 센서모듈의 특성은 아래와 같다.
Characteristics of each sensor module constituting the sensor module unit S2 are as follows.

표 2와 도 4 (a)에서, 온습도센서모듈인 SHT75는 밴드 갭 온도센서형태인 실리콘온도센서와 습도센서를 같이 포함하여 제조한 온습도감지칩으로서 스위스에 본사를 두고 있는 Sensirion사의 제품이다. 이 센서는 CMOS로 제작하며 반도체 밴드 갭 온도센서와 필름형 상대습도센서와 신호처리부를 통합하여 디지털신호를 발생시키는 온습도 및 데이터처리 통합칩이다.In Table 2 and Figure 4 (a), the temperature and humidity sensor module SHT75 is a product of Sensirion headquartered in Switzerland as a temperature and humidity sensing chip manufactured by including a silicon temperature sensor and a humidity sensor in the form of a band gap temperature sensor. The sensor is manufactured in CMOS and is a chip integrated with temperature and humidity and data processing to generate digital signal by integrating semiconductor band gap temperature sensor, film type relative humidity sensor and signal processor.

상대습도는 온도와 밀접한 관계가 있으므로 온도측정과 습도측정을 통합 칩으로 구현한 센서를 활용하는 것이 정밀도 측면에서 바람직하다.Since relative humidity is closely related to temperature, it is desirable to use a sensor that integrates temperature and humidity measurement with integrated chips.

구동전압은 2.4~5.5V, 온도측정 범위는 -40~123℃, 상대습도(Relative humidity)측정범위는 0~100%RH이다.
The driving voltage is 2.4 ~ 5.5V, the temperature measurement range is -40 ~ 123 ℃, and the relative humidity measurement range is 0 ~ 100% RH.

PIR모션센서모듈은 상기하였듯이 초전성물질(Pyroelectric material)를 이용하여 인체의 적외선과 배경의 적외선을 비교하는 모션감지기로 도 4 (b)에 나타나는 PIR모션감지기모듈은 PIR모션감기지센서, 볼렌즈, 신호증폭기(amplifier)와 비교기로 구성된다.PIR motion sensor module is a motion sensor that compares the infrared of the human body and the infrared of the background using a pyroelectric material as described above, the PIR motion sensor module shown in Figure 4 (b) is a PIR motion sensor sensor, ball lens It consists of a signal amplifier and a comparator.

PIR모션감지기센서는 일본의 NICERA(니폰세라믹)사의 일반용도듀열감지소자인 RE200B이고 PIR모션감지기모듈은 미국의 GLOLAB사에서 RE200B에 볼 렌즈, 신호증폭기외 비교기를 내장하여 일체형으로 모듈화한 KC7783 이다.The PIR motion sensor sensor is RE200B, a general purpose dual thermal sensor device of Nippon Ceramic Co., Ltd. of Japan, and the PIR motion sensor module is a KC7783, which is integrally modularized by GLOLAB of USA with a ball lens, signal amplifier, and comparator.

볼 렌즈는 인체에서 발생하는 적외선에 대한 감도를 더욱 높이기 위한 집광부 역할을 하며, KC7783은 구동전압은 4~12V, 동작전류는 5V 전압인가시 400㎂, 동작온도는 -20 ~ +50℃이며 유효감지거리는 5m이다.
The ball lens acts as a light collecting part to further increase the sensitivity to infrared rays generated in the human body.The KC7783 has a driving voltage of 4 to 12V, an operating current of 400 시 when applied to a 5V voltage, and an operating temperature of -20 to + 50 ℃. The effective sensing distance is 5m.

이온화식 연기센서모듈은 이온화식연기센서인 이온화식연기챔버(ionization smoke chamber)와 이를 구동하기 위한 드라이버회로로 구성된다.The ionization smoke sensor module is composed of an ionization smoke chamber, which is an ionization smoke sensor, and a driver circuit for driving the ionization smoke chamber.

도 4 (c)의 이온화식연기챔버는 일본 Nemoto & Co., Ltd사에서 제조한 NIS-05A이고 이를 구동하는 드라이버는 미국 Allegro Microsystems Inc에서 제조한 A5348 이온화식연기챔버 전용 드라이버이다. The ionization smoke chamber of FIG. 4 (c) is NIS-05A manufactured by Nemoto & Co., Ltd. of Japan, and the driver for driving the same is an A5348 ionization smoke chamber driver manufactured by Allegro Microsystems Inc. in the United States.

NIS-05A는 상부와 하부 2개의 챔버로 구성되어 연기가 없이 공기가 맑은 상태에서 상부챔버와 기저부 사이에 9V전압을 인가하면 Americium-241에 의해 이온화된 공기입자에 의한 15pA의 극히 미약한 전류의 흐름이 발생하므로 전지로도 수년간 사용이 가능하고 이때 하부챔버와 기저부 사이의 전압인 Vout는 5.5V의 전위차가 발생하며, 화재나 기타 원인으로 연기가 발생할 경우 상부챔버에서 이온화되는 연기입자에 의해 전류흐름이 증가하고 이에 따라 Vout의 전위차가 서서히 낮아지므로 이 Vout 신호를 이용하여 연기감지를 한다.The NIS-05A consists of two chambers, the upper and lower, and applies a 9V voltage between the upper chamber and the base when the air is clear without smoke. As the flow occurs, it can be used as a battery for many years. At this time, the voltage difference between the lower chamber and the base Vout generates a potential difference of 5.5V, and the current is caused by the smoke particles ionized in the upper chamber when smoke occurs due to fire or other causes. As the flow increases and the potential difference of Vout gradually decreases, smoke detection is performed using this Vout signal.

A5348 드라이버는 16핀 BiCMOS 타입의 이온화식연기챔버를 구동하기 위한 전용 드라이버로 핀 번호 15번에 상기 NIS-5A의 Vout 단자가 연결되어 연기신호를 감지한다.The A5348 driver is a dedicated driver for driving the 16-pin BiCMOS type ionization smoke chamber. The Vout terminal of the NIS-5A is connected to pin number 15 to detect a smoke signal.

구동전압은 6~12V, 125개의 이온화식연기감지챔버와 연결이 가능하며, 릴레이를 구동하여 경고용 피에조효과혼으로 경고음을 낼 수 있는 혼드라이버(horn driver)를 내장한다.
The drive voltage is 6 ~ 12V and can be connected to 125 ionized smoke detection chambers. A horn driver is built in to drive the relay and emit a warning sound with a warning piezo effect horn.

포토커플러(photocoupler)는 상기하였듯이 전기신호를 광으로 변환하여 결합시키는 광전소자로서 SG-215는 GaAs IRED 적외선 발생부와 적외선 수광용 광트랜지스터를 쌍으로 내장한다. SG-215는 일본 Kodenshi사에서 제조한 photo interrupter로서 광커플러로서도 사용이 가능하며 반응속도가 빠른 장점이 있다.A photocoupler is an optoelectronic device that converts and combines an electrical signal into light, as described above, and the SG-215 incorporates a GaAs IRED infrared generator and an infrared phototransistor in pairs. SG-215 is a photo interrupter manufactured by Kodenshi, Japan, and can be used as an optocoupler.

도 5 (a)의 좌측에 나타나는 광커플러는 도 6 (c)의 직류(9V)-직류(5V) 전압조정기에서 5V의 전압을 인가받은 신호를 MCU의 1번 핀인 외부인터럽트핀에 연결되어 정전 여부를 판단한다.The optocoupler shown on the left side of FIG. 5 (a) is connected to an external interrupt pin, pin 1 of the MCU, by applying a voltage of 5V from the direct current (9V) -direct current (5V) voltage regulator of FIG. Determine whether or not.

본 발명에 채용되는 RS-232 레벨컨버터는 도 5 (b)의 미국 Maxim Integrated Products사에서 제조한 MAX232로서 MCU와 연결을 위해서 RXD(receive), TXD(transmit)와 GND(common ground) 단자의 연결이 필요하며 구동전압은 5V이다.
The RS-232 level converter employed in the present invention is a MAX232 manufactured by Maxim Integrated Products, Inc. of FIG. 5 (b), and is connected to RXD (receive), TXD (transmit) and GND (common ground) terminals for connection with an MCU. Is required and the driving voltage is 5V.

도 6 (a)는 전력공급을 위한 전원회로로 빌딩의 주전원인 220V의 전압을 직류로 정류하기 위한 직류변환회로이며 브리지다이오드 정류기로 미국 General Semiconductor사의 KBL02와 대용량 전해콘덴서를 사용하여 정류하고, 제너다이오드(zener diode)를 병렬로 구비하여 출력전압 9V의 정전압회로를 구성한다.
Figure 6 (a) is a power supply circuit for power supply is a DC conversion circuit for rectifying the voltage of 220V, the main power of the building to a direct current rectifier using a bridge diode rectifier of the United States General Semiconductor Inc. KBL02 and a large capacity electrolytic capacitor, Zener Zener diodes are provided in parallel to form a constant voltage circuit with an output voltage of 9V.

도 6의 (b), (c), (d)는 전압조정기(voltage regulator)로서 각각 미국 Fairchild사의 각각 LM7805, LM7805 와 LM7812이다.(B), (c), and (d) of FIG. 6 are voltage regulators, respectively, LM7805, LM7805, and LM7812, respectively, of US Fairchild.

전압조정기는 직류전원을 공급받아 필요로 하는 전위의 직류전압으로 변환하는 장치로서 LM7805는 입력전압 5~18V에 출력전압 5V, 출력전류는 최대 1A이며, LM7812는 입력전압 5~18V에 출력전압 12V이며 출력전류 최대 1A이다.The voltage regulator is supplied with DC power and converts into DC voltage of the required potential.The LM7805 has an input voltage of 5 to 18V, an output voltage of 5V, an output current of up to 1A, and the LM7812 is an input voltage of 5 to 18V and an output voltage of 12V. The maximum output current is 1A.

도 6 (a)의 직류변환회로에서 출력되는 직류 9V는 이온화식연기감지모듈과 도 6 (c)의 LM7805모듈에 공급되어 직류5V로 변환하여 이온화식연기감지모듈을 제외한 회로의 직류전원으로 공급되고, LM7812모듈은 정전시 UPS에 구비되는 축전지의 14.8V직류전압을 공급받아 직류 12V와 9V를 출력하되, 9V는 이온화식연기감지모듈에 공급되고 12V는 도 6 (b)의 LM7805에 공급되어 5V출력으로 다른 회로의 전원으로 공급된다.
The DC 9V output from the DC conversion circuit of FIG. 6 (a) is supplied to the ionization smoke detection module and the LM7805 module of FIG. 6 (c) and converted to DC 5V and supplied to the DC power supply of the circuit except the ionization smoke detection module. The LM7812 module is supplied with a 14.8V DC voltage of the storage battery provided in the UPS in case of power failure and outputs DC 12V and 9V, 9V is supplied to the ionization smoke detection module and 12V is supplied to the LM7805 of Figure 6 (b) The 5V output is supplied to other circuits.

상기 빌딩환경감시장치의 하드웨어를 동작시키기 위하여서 MCU의 내장된 메모리에 운영시스템(Operating system)인 펌웨어(Firmware)를 기록한다.In order to operate the hardware of the building environment monitoring apparatus, firmware (Firmware), which is an operating system, is recorded in the internal memory of the MCU.

ATmel28은 어셈블러는 물론 고급언어인 C언어를 기반으로 하여 알고리듬을 구현 후 콤파일(compile)하여 기록하는데 본 발명에서는 ATmel28의 프로그램작성작업에 에디팅(editing)과 콤파일러(compiler)를 내장하는 소프트웨어인 코드비젼(CODEVISION)을 사용한다. 콤파일러는 C언어로 작성된 원시 프로그램을 MCU를 작동할 수 있는 기계어로 번역하는 프로그램이다.ATmel28 is an assembler as well as a high-level language based on the C language after implementing the algorithm (compile) and record (compile) In the present invention is a software that includes editing (editing) and a compiler (compiler) in the program creation of ATmel28 Use CODEVISION. A compiler is a program that translates native programs written in C into machine language that can operate the MCU.

빌딩환경감시장치를 운용하기 위한 운용시스템을 코딩하고 콤파일링을 완료한 후 MCU의 메모리에 기록하기 위하여 코드비젼이 설치된 컴퓨터와 MCU사이에 USB-ISP(in system programming)을 연결하는데, 도 7에서 MCU측에 연결되는 컨넥터 핀번호는 1. PDI, 2. PDO, 3. SCK, 4. Reset, 5. GND, 6. Vcc이며 ISP 보드측에 연결되는 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter)단자측은 1. Vcc, 2. Rxd, 3. Txd, 4. GND로 하여 컨넥터를 연결하고 USB단자는 코드비젼이 설치된 PC측에 연결한다.
After coding and compiling the operating system for operating the building environmental monitoring device, USB-ISP (in system programming) is connected between the MCU and the computer where the code vision is installed to write to the memory of the MCU. Connector pin numbers connected to MCU side are 1. PDI, 2. PDO, 3. SCK, 4. Reset, 5. GND, 6. Vcc, and UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter) terminal side connected to ISP board side is 1. Connect the connector with Vcc, 2. Rxd, 3. Txd, 4. GND and connect the USB terminal to the PC side where the code vision is installed.

도 8은 운용시스템인 펌웨어의 순서도로서, 온습도측정신호, 연기감지신호를 연속적으로 측정하여 각각 MCU의 GPIO핀과 ADC 핀에 신호를 전달하고, PIR모션감지신호 또는 전원감지신호가 발생시 MCU의 Ext. interrupt 핀에 신호가 전달되어 MCU는 RS-232 통신모듈을 통하여 클라이언트 PC로 환경감시신호를 전송한다.
8 is a flowchart of an operating system firmware, which continuously measures a temperature and humidity measurement signal and a smoke detection signal, and transmits a signal to a GPIO pin and an ADC pin of the MCU, respectively, when a PIR motion detection signal or a power detection signal is generated. . Signal is sent to interrupt pin and MCU sends environmental monitoring signal to client PC through RS-232 communication module.

도 9는 클라이언트PC의 환경감시소프트웨어의 순서도로서, 빌딩환경감시장치로부터 전달되는 환경감시신호를 전달받아 모니터상에 출력하여 실시간 감시가 가능하게 하고 종합적으로 판단하여 수신되는 신호가 각 환경감시신호레벨의 기준치를 초과할 경우 경보음을 발생시킨다.
9 is a flow chart of environmental monitoring software of a client PC, which receives an environmental monitoring signal transmitted from a building environment monitoring device and outputs it on a monitor to enable real-time monitoring. If the threshold is exceeded, an alarm will sound.

S1: 마이크로콘트롤러부 S2: 센서모듈부 S3: 인터페이스부 S4: 직류전원부 S5: 운영시스템
10: 전압조정기1 20: 전압조정기2 30: 전압조정기3
S1: microcontroller section S2: sensor module section S3: interface section S4: DC power supply section S5: operating system
10: voltage regulator 1 20: voltage regulator 2 30: voltage regulator 3

Claims (3)

클라이언트 PC와 함께 센서노드를 구성하는 빌딩환경감시장치에 있어서,

마이크로콘트롤러부(S1), 빌딩환경신호 감지를 위한 센서모듈부(S2), 클라이언트PC와 통신을 위한 인터페이스부(S3), 각 모듈 및 MCU에 직류전원을 공급하기 위한 직류전원부(S4)와 빌딩환경감시장치의 운영시스템(S5)인 펌웨어를 구비;

마이크로콘트롤러부는 MCU를 구비하여 센서모듈부의 신호를 수집하고,
센서모듈부는 온습도측정을 위한 온습도센서모듈, 출입자감시를 위한 인체감지센서모듈, 화재감시를 위한 연기센서모듈 및 전원감시를 위한 전원감지센서모듈을 구비하여 각각 빌딩유니트의 온습도를 감지, 출입자 감지, 화재감지 및 정전 여부를 감지하되,

온습도센서모듈의 신호는 MCU의 GPIO핀에 연결, 인체감지센서모듈과 전원감지센서모듈은 ext. interrupt에 연결되고 연기센서모듈은 ADC핀에 연결되며,
인터페이스부는 RS-232 통신모듈을 구비하여 클라이언트PC와 통신하고,
직류전원부는 직류전원공급장치와 전압조정기2(20)을 구비하여 각 모듈에 직류전원을 공급하며,
운영시스템의 펌웨어는 상기 MCU의 플래쉬메모리에 기록되어 동작하고, 센서모듈부의 신호를 MCU가 수집하여 인터페이스부의 RS-232 통신모듈을 통해 클라이언트PC로 전송하는 것을 특징으로 하는 빌딩환경감시장치.
In the building environment monitoring device constituting the sensor node with the client PC,

Microcontroller unit (S1), sensor module unit (S2) for detecting the building environment signal, interface unit (S3) for communication with the client PC, DC power unit (S4) and building for supplying DC power to each module and MCU A firmware that is an operating system S5 of the environmental monitoring apparatus;

The microcontroller unit has a MCU to collect signals from the sensor module unit,
The sensor module unit is equipped with a temperature and humidity sensor module for measuring temperature and humidity, a human body sensor module for monitoring a person's entrance, a smoke sensor module for monitoring a fire, and a power sensor module for power monitoring to detect temperature and humidity of a building unit. Detect fire and power outage,

Signal of temperature and humidity sensor module is connected to GPIO pin of MCU. Human body sensor module and power sensor module are ext. connected to interrupt, smoke sensor module connected to ADC pin,
The interface unit has an RS-232 communication module to communicate with the client PC,
DC power supply unit is provided with a DC power supply and voltage regulator 2 (20) to supply DC power to each module,
Operating system firmware is recorded and operated in the flash memory of the MCU, the building environment monitoring device, characterized in that the MCU collects the signal of the sensor module unit and transmits to the client PC through the RS-232 communication module of the interface unit.
제 1항에 있어서,

정전시 UPS에 구비되는 보조배터리의 전원을 전압조정기3(30)인 7812가 받아 12V와 9V전원을 공급하고 전압조정기1(10)인 7805는 12V를 받아 5V 전원을 공급하므로서 직류전원공급장치를 대체하는 것을 특징으로 하는 빌딩환경감시장치.
The method of claim 1,

In case of power failure, the 7812, the voltage regulator 3 (30), receives 12V and 9V power, and the 7805, the voltage regulator 1 (10), receives 12V and supplies 5V power. Building environment monitoring device, characterized in that to replace.
제 1항에 있어서,

MCU는 ATmega128, 온습도센서모듈은 SHT75, 인체감지센서모듈은 KC7783, 연기센서모듈은 NIS-05A 연기챔버와 A5348드라이버로 구성 및 전원감지센서모듈은 SG-215로 이루어지는 것을 특징으로 하는 빌딩환경감시장치.

The method of claim 1,

Building environment monitoring device comprising MCU as ATmega128, temperature and humidity sensor module as SHT75, human body sensor module as KC7783, smoke sensor module as NIS-05A smoke chamber and A5348 driver, and power sensor module as SG-215. .

KR1020110026537A 2011-03-24 2011-03-24 Building environment monitoring apparatus KR101281702B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110026537A KR101281702B1 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Building environment monitoring apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110026537A KR101281702B1 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Building environment monitoring apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120109073A true KR20120109073A (en) 2012-10-08
KR101281702B1 KR101281702B1 (en) 2013-07-03

Family

ID=47280507

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020110026537A KR101281702B1 (en) 2011-03-24 2011-03-24 Building environment monitoring apparatus

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101281702B1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103616478A (en) * 2013-11-19 2014-03-05 煤科集团沈阳研究院有限公司 Self-diagnosis ethylene sensor for coal mine and self-diagnosis method
CN104950958A (en) * 2015-04-30 2015-09-30 武汉光谷北斗控股集团有限公司 Intelligent environment monitoring system
KR20190014934A (en) * 2017-08-04 2019-02-13 주식회사 젠스타 Power outage monitoring system and method of operating the same

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101796841B1 (en) 2015-12-29 2017-11-10 (주)두잉씨앤에스 Building monitoring system and the operating method therefor

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100962030B1 (en) * 2008-06-02 2010-06-09 주식회사 지오 Apparatus for Information of a Safety Administration and Building Prevention Using a Wire Net and Wireless Net

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103616478A (en) * 2013-11-19 2014-03-05 煤科集团沈阳研究院有限公司 Self-diagnosis ethylene sensor for coal mine and self-diagnosis method
CN104950958A (en) * 2015-04-30 2015-09-30 武汉光谷北斗控股集团有限公司 Intelligent environment monitoring system
KR20190014934A (en) * 2017-08-04 2019-02-13 주식회사 젠스타 Power outage monitoring system and method of operating the same

Also Published As

Publication number Publication date
KR101281702B1 (en) 2013-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Wu et al. We-safe: A self-powered wearable iot sensor network for safety applications based on lora
Campbell et al. An energy-harvesting sensor architecture and toolkit for building monitoring and event detection
US9928709B2 (en) Fire detection device and method of detecting fire
KR101281702B1 (en) Building environment monitoring apparatus
KR101185083B1 (en) Intergration Environment Monitoring System that The Center Control is possible
US9377365B2 (en) Thermal sensor module with lens array
Huang et al. Rapid Internet of Things (IoT) prototype for accurate people counting towards energy efficient buildings.
TW201241496A (en) Systems and methods for identifying faulty sensors within a power generation system
Azmil et al. Wireless fire detection monitoring system for fire and rescue application
CN101625399A (en) Temperature monitoring in uninterruptible power supply systems using synthetic loading
US20150042314A1 (en) Flow direction detection device, flow direction detection method, and flow direction detection program
JP2011119579A (en) Photovoltaic power generation system
CN205333601U (en) A gas detecting arrangement
KR102253854B1 (en) Universal IoT Monitoring Method for Security
Yaemprayoon et al. Developing an innovation smart meter based on CS5490
CN108037703B (en) Portable calibration device and calibration method for mounting position of angular displacement sensor
US11680852B2 (en) Temperature measurement system
Li Arduino based environmental air monitoring system
Hernández et al. Evaluating Human Activity and Usage Patterns of Appliances with Smart Meters
Ranjan et al. Home Automation using PIR and Voice Recognition Sensors
Pahune sensor data collection and performance evaluation using a TK1 board
Gjorgjevikj et al. Data Collection Module for Human Activity Recognition
Obi et al. Design, Construction and Testing of Multipoint Humidity, Temperature Data Logger
Adewusi et al. Passive infrared motion detection with bluetooth interface
Bundel et al. Non-contact Thermometer

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170621

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180627

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190624

Year of fee payment: 7