KR20120129237A - 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템 - Google Patents

무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템 Download PDF

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KR20120129237A
KR20120129237A KR1020110047367A KR20110047367A KR20120129237A KR 20120129237 A KR20120129237 A KR 20120129237A KR 1020110047367 A KR1020110047367 A KR 1020110047367A KR 20110047367 A KR20110047367 A KR 20110047367A KR 20120129237 A KR20120129237 A KR 20120129237A
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Abstract

본 발명은 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 갖는 무선통신수단을 이용하여 상하수도가 설치된 계측현장의 검침량이나 현장상황을 원격지 감시센터로 무선송출하기 위한 것으로서, 특히 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 태양광으로 자가발전하되 중계기를 탑재하여 통신거리를 무한정 늘릴 수 있도록 하였으며, 계측현장의 계측 데이터 이외의 현장에서 촬영된 영상은 비상상황이거나 또는 방범이 취약한 야간시간대에만 한정적으로 감시센터에 송출하도록 하여 상기 무선통신수단의 전력소모를 최소화할 수 있는 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 계측현장의 계측 데이터 및 영상을 계측수단으로 취득한 뒤 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 갖는 무선통신수단을 이용하여 원격지 감시서버로 전송하기 위한 제어시스템에 있어서, 상기 계측수단은 카메라에서 촬영된 계측현장의 영상을 수신하는 영상수신부, 수도메타 및 각종 압력계의 계측 데이터를 입력받는 입력부, 상기 영상 및 데이터를 임시 저장하는 저장부, 계측현장의 표준영상을 기록하는 기준영상설정부, 상기 기준영상설정부의 영상과 계측현장의 실시간 영상을 비교하는 영상비교판단부, 표준영상과 실시간 영상이 서로 상이할 경우 실시간 동영상을 먼저 송출하는 동영상 송신부, 조도센서를 이용하여 주야를 구분하고 야간일 경우 정지영상편집부로부터 편집되는 간헐적인 정지영상을 송출하는 정지영상 송신부 및 주야구분 없이 상기 수도메타 및 각종 압력계의 계측 데이터를 송출하는 출력부로 구성되고; 상기 무선통신수단은 상기 계측수단의 계측 데이터, 정지영상 및 동영상을 수신부로 받는 바이너리 CDMA 무선통신모듈, 그리고 상기 바이너리 CDMA 무선통신모듈(204)의 통신신호를 한방향으로 수신하여 증폭한 뒤 송신부를 이용하여 송출하여 상기 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 무한정 연결하는 중계기로 구성되어, 상기 무선통신수단을 필요한 개수 설치하여 상기 계측수단과 상기 감시서버를 연결하는 특징이 있다.

Description

무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템{Using wireless communications devices by water and sewage remote monitoring control block systems}
본 발명은 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 갖는 무선통신수단을 이용하여 상하수도가 설치된 계측현장의 검침량이나 무인화된 현장 영상을 원격지 감시센터로 무선송출하기 위한 것으로서, 특히 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 태양광으로 자가발전하되 중계기를 탑재하여 통신거리를 무한정 늘릴 수 있도록 하였으며, 계측현장의 계측 데이터 이외의 현장에서 촬영된 영상은 비상상황이거나 또는 방범이 취약한 야간시간대에만 한정적으로 감시센터에 송출하도록 하여 상기 무선통신수단의 전력소모를 최소화할 수 있는 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템에 관한 것이다.
일반적으로 상하수도 원격검침시스템은 지방자치단체의 무인 정수장이나 무인 배수장의 관망에 설치된 계량기를 원격검침하여 사용량을 정기적으로 검침하거나 또는 누수되는 부분을 원격으로 점검하기 위한 것으로서, 종래 특허 제504210호는 계측현장의 계측기 및 현장의 방범상태를 카메라로 촬영하고 이를 정지화상으로 변환시켜 용량을 줄인 뒤 저속통신(2400 ? 9600bps)의 데이터 전용회선을 이용하여 원격지의 감시서버로 보내는 기술이 제안된 바 있다.
그러나 종래의 검침시스템은 인터넷이나 전용회선이 유선이므로 이를 시공 및 유지보수 관리하는데 힘들고 또한 단선 및 인터넷 사업자의 서비스가 중단될 우려가 항상 존재하는 단점이 있으며, 유선 및 저속통신망을 이용하므로 현지의 방범상태를 실시간 동영상으로 확인할 수 없는 단점이 있었다.
특허 제797602호는 본원발명의 발명자에 의해 개발된 것으로서, 계측현장의 계측데이터 및 정지영상데이터를 한개의 파일로 통합하여 HSDPA방식으로 원격지 감시서버에 보내고, 상기 계측데이터가 기준치를 벗어나면 즉시 계측현장의 동영상을 촬영하여 원격지 감시서버에 보내는 기술이 제안된 바 있다.
그러나 상기 특허는 계측현장과 원격지 감시서버 간의 데이터 통신이 보안에 취약한 무선통신 방식을 사용하고 있기 때문에 중간에서 악의적인 사용자가 무선통신을 해킹할 우려가 있으며, 또한 자가발전 방식이 아니므로 유선으로 전력을 공급받아 완전한 무선통신이라고 할 수 없는 등의 기술적인 한계가 있었다.
이를 감안하여 본원발명은 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 이용하여 보안성이 더욱 향상되고 안정적인 통신이 가능한 상하수도 원격검침시스템 및 블록시스템을 개발하게 되었다. 바이너리 CDMA 기술은 CDMA 전송신호를 바이너리(binary)로 변환시켜 전송하여 시스템 및 부품의 단순화가 가능한 기술이다. 현재까지 출시되거나 개발 중인 산업용 디지털 기기의 무선접속 기술들은 혼잡운용 지역에서의 간섭문제, 많은 신호경로 설정의 문제, 음성 신호 경로 지원문제, 소비전력 문제, 가격 등 각각의 시스템 특성에 따라 여러 문제들이 존재하고 있으나, 바이너리 CDMA 기술은 이런 문제들을 모두 해결할 수 있도록 CDMA와 TDMA의 장점을 복합적으로 사용하는 기술이다. 멀티레벨 신호가 이진화된 파형으로 변조되어 전송되므로 RF 회로가 간단하고 샘플링율이 낮아져 동기 회로를 간단하게 구현할 수 있고, 전력 증폭기로 입력되는 신호 레벨이 고정되어 있기 때문에 증폭기의 효율을 높일 수 있으며, 전송신호를 코드로 확산하여 전송하기 때문에 DS/CDMA와 유사한 성능을 유지하면서도 TDMA 특성으로 인한 상호 간섭의 문제를 완화할 수 있다.
이러한 바이너리 CDMA기술을 이용한 원격검침으로 특허 제977503호가 제안된 바 있다. 이는 각 가정의 전력량계와 연결되어 검침 정보를 취득하고 이를 바이너리 CDMA 통신망을 통하여 전송하는 원격검침 단말기와 중계기 및 수집장치로 구성되고, 상기 수집장치는 실시간으로 유무선 통신망을 통하여 원격지의 검침서버로 전송하는 시스템이다.
그러나 상기 종래의 특허는 각 가정마다 위치가 서로 다르고 떨어진 간격 또한 천차만별이므로 이들 수용가에 설치된 전력량계와 원격지 검침서버를 직렬로 연결할 수 없는 구조적인 한계 때문에 중간에 수집장치를 다수개 설치하여 정기적으로 유무선통신을 이용하여 검침서버로 전달하는 시스템이므로 본원발명에 이를 채택할 경우 중간 수집장치를 구비해야되므로 구조가 복잡하고 또한 바이너리 CDMA 이외의 유무선 통신망을 따로 확보해야되므로 비용적인 측면에서 문제가 있었다.
본 발명은 종래의 문제점을 감안하여 개발한 것으로서, 본 발명의 목적은 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 갖는 무선통신수단을 이용하여 상하수도가 설치된 무인 계측현장의 검침량이나 현장 상황을 원격지 감시센터로 무선송출하기 위한 것으로서, 특히 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 태양광으로 자가발전하되 중계기를 탑재하여 통신거리를 무한정 늘릴 수 있도록 하였으며, 계측현장의 계측 데이터 이외의 현장에서 촬영된 영상은 침입자 또는 화재 등의 비상상황이거나 방범이 취약한 야간시간대에만 한정적으로 감시센터에 송출하도록 하여 상기 무선통신수단의 전력소모를 최소화할 수 있는 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템을 제공함에 있다.
이를 위하여 본 발명은 계측현장의 계측 데이터 및 영상을 계측수단으로 취득한 뒤 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 갖는 무선통신수단을 이용하여 원격지 감시서버로 전송하기 위한 제어시스템에 있어서, 상기 계측수단은 카메라에서 촬영된 계측현장의 영상을 수신하는 영상수신부, 수도메타 및 각종 압력계의 계측 데이터를 입력받는 입력부, 상기 영상 및 데이터를 임시 저장하는 저장부, 계측현장의 표준영상을 기록하는 기준영상설정부, 상기 기준영상설정부의 영상과 계측현장의 실시간 영상을 비교하는 영상비교판단부, 표준영상과 실시간 영상이 서로 상이할 경우 실시간 동영상을 먼저 송출하는 동영상 송신부, 조도센서를 이용하여 주야를 구분하고 야간일 경우 정지영상편집부로부터 편집되는 간헐적인 정지영상을 송출하는 정지영상 송신부 및 주야구분 없이 상기 수도메타 및 각종 압력계의 계측 데이터를 송출하는 출력부로 구성되고; 상기 무선통신수단은 상기 계측수단의 계측 데이터, 정지영상 및 동영상을 수신부로 받는 바이너리 CDMA 무선통신모듈, 그리고 상기 바이너리 CDMA 무선통신모듈(204)의 통신신호를 한방향으로 수신하여 증폭한 뒤 송신부를 이용하여 송출하여 상기 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 무한정 연결하는 중계기로 구성되어, 상기 무선통신수단을 필요한 개수 설치하여 상기 계측수단과 상기 감시서버를 연결하는 특징이 있다.
본 발명에 따르면 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 이용하여 TCP/IP통신을 수행하므로 통신속도가 빠르며 고유의 IP를 할당하기 때문에 무선통신을 하더라도 해킹으로 부터 안전한 이점이 있다. 특히 바이너리 CDMA 무선통신모듈에 중계기를 일체화 하였기 때문에 통신거리가 500m를 기본 단위로 하여 무선통신수단의 개수만큼 무한정 늘어나기 때문에 계측현장과 원격지 감시서버를 효과적으로 연결할 수 있다.
또한 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 이용한 무선통신수단은 태양광을 이용한 자가발전을 수행하기 때문에 전력선을 가설할 필요가 없어 경제적이며, 특히 최소전력으로 통신을 수행하기 위하여 데이터량이 적은 기초적인 검침데이터는 주기적으로 전송하되, 용량이 큰 영상데이터는 무인화된 현장에 침입자가 있거나 또는 화재 등의 비상상황이 발생했을 때만 송출하도록 하여 무선통신수단의 전력부하를 줄이고 또한 불필요한 영상의 송출로 인한 감시서버의 데이터 부하량을 줄이는 이중의 효과도 있다.
도 1은 본 발명 한 실시예의 원격감시 제어시스템의 개념도
도 2는 본 발명 한 실시예의 계측수단의 블록도
도 3은 본 발명 한 실시예의 무선통신수단의 블록도
도 4는 본 발명 한 실시예의 원격감시 제어시스템의 흐름도
도 1내지 도 3에서 본 발명 한 실시예의 원겨감시 제어시스템은 상하수도의 정수장이나 배수지에 설치되는 수도메타(113) 또는 각종 압력계(114)를 원격검침하여 월정 사용량을 파악하거나 또는 누수되는 곳을 원격지 감시서버(300)에서 확인하기 위한 것으로서, 계측현장마다 설치되는 계측수단(100), 상기 계측수단(100)을 바이너리 CDMA 무선통신모듈(204)로 연결하는 무선통신수단(200) 및 상기 감시서버(300)로 구성된다.
상기 계측수단(100)은 계측현장의 영상을 촬영하는 카메라(111)로 부터 입력되는 영상신호를 수신하는 영상수신부(102), 상기 수도메타(113) 및 각종 압력계(114)의 데이터를 입력받는 입력부(103) 및 주야를 구분하기 위한 조도센서(112)를 갖는다.
또한 영상이나 계측 데이터를 임시 저장하는 저장부(104), 계측현장의 표준영상을 설정하여 이를 저장하는 기준영상설정부(105), 상기 기준영상설정부(105)의 표준영상과 계측현장의 변화된 영상을 비교판단하는 영상비교판단부(106), 정지영상을 편집하는 정지영상편집부(107), 실시간 동영상을 상기 감시서버(300)로 송출하는 동영상송신부(108), 정지영상을 상기 감시서버(300)로 송출하는 정지영상 송신부(109) 및 각종 데이터를 상기 감시서버(300)로 송출하는 출력부(110) 및 이를 제어하는 제어부(101)로 구성된다.
상기 무선통신수단(200)은 바이너리 CDMA 무선통신모듈(204), 상기 바이너리 CDMA 무선통신모듈(204)의 통신 신호를 한방향으로 수신하여 증폭한 뒤 송출하는 중계기(205), 검침데이터 및 영상데이터를 수신하는 수신부(202) 및 이를 송신하는 송신부(203)로 구성되고, 태양광발전을 위한 솔라셀(206)과 상기 솔라셀(206)의 전력을 축전하는 축전지(207) 및 이를 제어하는 제어부(201)로 구성된다.
이처럼 구성된 본 발명 한 실시예는 도 4에서와 같이 제어된다. 먼저 계측현장에 설치된 카메라(111)로부터 계측현장의 실시간 영상을 촬영하면 이를 저장부(104)에 임시저장하는 영상촬영단계(400), 상기 수도메타(113) 및 각종 압력계(114)로부터 입력되는 계측 데이터를 수집하는 계측 데이터 수집단계(401), 상기 조도센서(112)로부터 입력되는 신호에 따라 주야를 구분하는 주야간 구분단계(402), 상기 주야간 구분단계(402)에서 주간으로 판명되면 상기 저장부(104)에 기록된 실시간 영상과 상기 기준영상설정부(105)에 저장된 표준영상을 상기 영상비교판단부(106)에서 판단하는 기준영상확인단계(403), 상기 기준영상확인단계(403)에서 계측현장의 영상에 변화가 없을 경우 상기 수도메타(113) 및 압력계(114)로부터 입력된 계측 데이터를 원격지 감시서버(300)로 전송하는 계측데이터 전송단계(404)로 구성된다.
만약 상기 단계들 중 주야간 구분단계(402)에서 주간으로 판명되고 주간기준영상확인단계(403)에서 주간 표준영상과 다르게 판명될 경우 상기 카메라(111)에서 촬영중인 실시간 동영상을 저장부(104)에 기록하지 않고 바로 원격지 감시서버(300)로 송출하는 주간동영상 전송단계(405)를 포함한다.
만약 상기 단계들 중 주야간 구분단계(402)에서 야간으로 판명되고 야간기준영상확인단계(406)에서 야간 표준영상으로 확인되면 상기 정지영상 편집부(107)에서 만들어진 정지영상을 정지영상 송신부(109)를 이용하여 원격지 감시서버(300)로 송출하는 정지영상 전송단계(407)를 포함한다. 또한 야간이면서 표준영상과 다르게 판명될 경우 상기 카메라(111)에서 촬영중인 실시간 동영상을 원격지 감시서버(300)에 바로 송출하는 야간동영상 전송단계(408)를 포함한다.
본 발명 한 실시예의 원격감시 제어시스템은 바이너리 CDMA 무선통신모듈(204)을 사용하기 때문에 통신속도가 빠르고 또한 1 : 1로 고유의 IP주소가 할당되므로 외부의 침입을 막을 수 있으며, 중계기(205)를 이용하므로 상기 바이너리 CDMA 무선통신모듈(204)의 무선통신거리인 약 500m거리를 무한정 늘릴 수 있으므로 계측현장과 원격지 감시서버(300)를 안정적으로 연결할 수 있다.
또한 솔라셀(206)을 이용한 태양광발전을 하므로 무선통신수단(200)이 설치되는 장소마다 전력선을 따로 설치할 필요가 없으며, 평상시 계측현장의 계측데이터만 전송하기 때문에 태양광발전에 따른 전력소모를 최소화할 수 있으며, 보안이 취약한 야간시간대에는 정지영상도 함께 송출하므로 시스템의 보안성 및 신뢰성이 향상된다.
100 : 계측수단 101 : 제어부
102 : 영상수신부 103 : 입력부
104 : 저장부 105 : 기준영상 설정부
106 : 영상비교 판단부 107 : 정지영상 편집부
108 : 동영상 송신부 109 : 정지영상 송신부
110 : 출력부 111 : 카메라
112 : 조도센서 113 : 수도메타
114 : 압력계 200 : 무선통신수단
201 : 제어부 202 : 수신부
203 : 송신부 204 : 무선통신모듈
205 : 중계기 206 : 솔리셀
207 : 축전지 300 : 감시서버
400 : 영상촬영단계 401 : 계측데이터 수집단계
402 : 주야간 구분단계 403 : 주간기준영상 확인단계
404 : 계측데이터 전송단계 405 : 주간동영상 전송단계
406 : 야간기준영상 확인단계 407 : 정지영상 전송단계
408 : 야간동영상 전송단계

Claims (3)

  1. 계측현장의 계측 데이터 및 영상을 계측수단(100)으로 취득한 뒤 바이너리 CDMA 무선통신모듈을 갖는 무선통신수단(200)을 이용하여 원격지 감시서버(300)로 전송하기 위한 제어시스템에 있어서,
    상기 계측수단(100)은 카메라(111)에서 촬영된 계측현장의 영상을 수신하는 영상수신부(102), 수도메타(113) 및 각종 압력계(114)의 계측 데이터를 입력받는 입력부(103), 상기 영상 및 데이터를 임시 저장하는 저장부(104), 계측현장의 표준영상을 기록하는 기준영상설정부(105), 상기 기준영상설정부(105)의 영상과 계측현장의 실시간 영상을 비교하는 영상비교판단부(107), 표준영상과 실시간 영상이 서로 상이할 경우 실시간 동영상을 먼저 송출하는 동영상 송신부(108), 조도센서(112)를 이용하여 주야를 구분하고 야간일 경우 정지영상편집부(107)로부터 편집되는 간헐적인 정지영상을 송출하는 정지영상 송신부(109) 및 주야구분 없이 상기 수도메타(113) 및 각종 압력계(114)의 계측 데이터를 송출하는 출력부(110)로 구성되고,
    상기 무선통신수단(200)은 상기 계측수단(100)의 계측 데이터, 정지영상 및 동영상을 수신부(202)로 받는 바이너리 CDMA 무선통신모듈(204), 그리고 상기 바이너리 CDMA 무선통신모듈(204)의 통신신호를 한방향으로 수신하여 증폭한 뒤 송신부(203)를 이용하여 송출하여 상기 바이너리 CDMA 무선통신모듈(204)을 무한정 연결하는 중계기(205)로 구성되어, 상기 무선통신수단(200)을 필요한 개수 설치하여 상기 계측수단(100)과 상기 감시서버(300)를 연결함을 특징으로 하는 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 무선통신수단(200)은 태양광 발전을 하는 솔라셀(206)이 구비되고, 상기 솔라셀(206)에서 발생되는 전기를 축전하여 필요시 사용하는 축전지(207)를 더 구비함을 특징으로 하는 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템.
  3. 제 1 항 내지 제 2 항의 계측수단(100) 및 무선통신수단(200)을 이용하되,
    계측현장에 설치된 카메라(111)로부터 계측현장의 실시간 영상을 촬영하면 이를 저장부(104)에 임시저장하는 영상촬영단계(400), 상기 수도메타(113) 및 각종 압력계(114)로부터 입력되는 계측 데이터를 수집하는 계측 데이터 수집단계(401), 상기 조도센서(112)로부터 입력되는 신호에 따라 주야를 구분하는 주야간 구분단계(402), 상기 주야간 구분단계(402)에서 주간으로 판명되면 상기 저장부(104)에 기록된 실시간 영상과 상기 기준영상설정부(105)에 저장된 표준영상을 상기 영상비교판단부(106)에서 판단하는 기준영상확인단계(403), 상기 기준영상확인단계(403)에서 계측현장의 영상에 변화가 없을 경우 상기 수도메타(113) 및 압력계(114)로부터 입력된 계측 데이터를 원격지 감시서버(300)로 전송하는 계측데이터 전송단계(404)로 구성되고,
    만약 상기 단계들 중 주야간 구분단계(402)에서 주간으로 판명되고 주간기준영상확인단계(403)에서 주간 표준영상과 다르게 판명될 경우 상기 카메라(111)에서 촬영중인 실시간 동영상을 저장부(104)에 기록하지 않고 바로 원격지 감시서버(300)로 송출하는 주간동영상 전송단계(405)를 포함하며,
    만약 상기 단계들 중 주야간 구분단계(402)에서 야간으로 판명되고 야간기준영상확인단계(406)에서 야간 표준영상과 동일하게 판명될 경우 상기 정지영상 편집부(107)의 정지영상을 정지영상 송신부(109)로써 감시서버(300)에 보내는 정지영상 전송단계(407) 및 다르게 판명될 경우 상기 카메라(111)에서 촬영중인 실시간 동영상을 원격지 감시서버(300)에 바로 송출하는 야간동영상 전송단계(408)를 포함하는 것을 특징으로 하는 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템.
KR1020110047367A 2011-05-19 2011-05-19 무선 자가통신장치를 이용한 상하수도 원격감시 제어 블록시스템 KR20120129237A (ko)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20160055470A (ko) * 2014-11-10 2016-05-18 재단법인대구경북과학기술원 오폐수 관리 시스템
KR20180058630A (ko) * 2016-11-24 2018-06-01 전북대학교산학협력단 지그비통신이 결합된 태양전지모듈을 이용한 폐수배출자동기록 모니터링시스템

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