KR20130132214A - System for monitoring crops based on wireless power transmission - Google Patents

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Abstract

A wireless power transmission-based crop monitoring system is disclosed. The sensor network system according to an embodiment of the present invention includes an energy donor for transmitting power wirelessly and sensor nodes for operating nodes with the wirelessly-transmitted power, creating data, and transmitting the data. As a result, power can be economically supplied to the sensor nodes when needed without mounting a battery or connecting wires to supply power.

Description

무선 전력 전송 기반 작물 모니터링 시스템{System for Monitoring Crops based on Wireless Power Transmission}Crop monitoring system for wireless power transmission {System for Monitoring Crops based on Wireless Power Transmission}

본 발명은 무선 센서 네트워크 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 배터리나 배선을 통한 전원 공급 없이 운용되는 무선 센서 네트워크 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a wireless sensor network system, and more particularly to a wireless sensor network system that is operated without power supply through a battery or wiring.

무선 센서 네트워크를 이용해 작물 생육 상태를 모니터링 하는 시스템은 종래에도 많이 연구가 되어왔고, 현재에도 여러 종류의 시스템이 개발 중이다.A system for monitoring crop growth status using a wireless sensor network has been studied in the past and various types of systems are being developed.

하지만, 무선 센서 네트워크의 특성상 센서 노드의 동작에는 배터리와 같은 전원 연결이 필수적이고, 배터리의 수명이 반영구적이지 않기 때문에 시스템 구축 이후 센서 노드의 전원 관리를 위한 번거로움이 항상 대두 되었다.However, due to the nature of the wireless sensor network, the sensor node is required to be connected to a power source such as a battery, and the life of the battery is not semi-permanent.

그리고, 이러한 번거로움이 센서 네트워크 시스템의 확장과 비슷한 모니터링 시스템의 확장을 신중하게 생각하게 하는 주요 요인으로 작용하였다.In addition, this hassle has been a major factor in carefully considering the expansion of the monitoring system similar to the expansion of the sensor network system.

이에, 센서 네트워크를 구성하는 센서 노드를 배터리 없이 경제적으로 동작시키기 위한 방안의 모색이 요청된다.
Accordingly, a search for a method for economically operating the sensor node constituting the sensor network without a battery is required.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 배터리 없이 무선 전력 전송을 통해 센서 노드들에 필요한 전력을 공급하여 데이터 센싱과 전송을 수행하는 센서 네트워크 시스템을 제공함에 있다.
The present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to provide a sensor network system for performing data sensing and transmission by supplying the necessary power to the sensor nodes through wireless power transmission without a battery. have.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 센서 네트워크 시스템은, 무선으로 전력을 전송하는 에너지 도너; 및 상기 에너지 도너로부터 무선으로 수신되는 전력으로 센서를 가동하여 데이터를 생성하고, 상기 데이터를 상기 전력으로 전송하는 센서 노드들;을 포함한다.Sensor network system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object, the energy donor for transmitting power wirelessly; And sensor nodes configured to generate data by operating a sensor with power wirelessly received from the energy donor and to transmit the data at the power.

그리고, 본 발명의 일 실시예에 따른 센서 네트워크 시스템은, 상기 센서 노드들이 생성한 데이터를 수집하여 서버로 전송하는 베이스 스테이션;을 더 포함하며, 상기 베이스 스테이션은, 상기 에너지 도너의 전력 전송 동작을 제어할 수 있다.The sensor network system may further include a base station configured to collect data generated by the sensor nodes and transmit the collected data to a server, wherein the base station performs a power transmission operation of the energy donor. Can be controlled.

또한, 상기 베이스 스테이션은, 상기 데이터의 수집 주기가 도래한 경우 또는 관리자의 명령이 있는 경우, 무선으로 전력을 전송하도록 상기 에너지 도너를 제어할 수 있다.The base station may control the energy donor to transmit power wirelessly when the data collection cycle arrives or when an administrator command is received.

그리고, 상기 에너지 도너는, 신재생 에너지를 통해 에너지를 생성하는 발전기; 상기 발전기에서 생성된 에너지를 저장하는 배터리; 및 상기 배터리에 저장된 에너지를 이용하여, 상기 센서 노드들에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 전송 모듈;을 포함할 수 있다.And, the energy donor, the generator for generating energy through renewable energy; A battery for storing energy generated in the generator; And a wireless power transmission module for wirelessly transmitting power to the sensor nodes using energy stored in the battery.

또한, 상기 무선 전력 전송 모듈은, 상기 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 RF(Radio Frequency) 신호를 생성하는 오실레이터; 상기 오실레이터에서 생성된 RF 신호를 증폭하는 앰프; 및 상기 앰프에서 증폭된 RF 신호를 상기 센서 노드들로 전송하는 지향성 안테나;를 포함할 수 있다.The wireless power transmission module may further include: an oscillator for generating an RF (Radio Frequency) signal using energy stored in the battery; An amplifier for amplifying the RF signal generated by the oscillator; And a directional antenna for transmitting the RF signal amplified by the amplifier to the sensor nodes.

그리고, 상기 센서 노드들은, 데이터를 생성하는 센서; 상기 데이터를 전송하는 무선 통신부; 및 상기 지향성 안테나에서 전송되는 RF 신호를 이용하여 전원을 생성하는 무선 전력 수신부;를 포함하고, 상기 무선 전력 수신부는, 상기 지향성 안테나에서 전송되는 RF 신호를 수신하여, DC(Direct Current)로 변환하는 컨버터; 상기 컨버터에서 출력되는 DC로 상기 센서와 상기 무선 통신부에 전원을 제공하는 부스터; 및 상기 부스터에서 출력되는 DC의 전압을 모니터링하여, 상기 DC를 상기 부스터로 전달할지 여부를 제어하는 모니터;를 포함할 수 있다.The sensor nodes may include a sensor that generates data; A wireless communication unit which transmits the data; And a wireless power receiver configured to generate power by using the RF signal transmitted from the directional antenna, wherein the wireless power receiver receives the RF signal transmitted from the directional antenna and converts the RF signal into a direct current (DC). A converter; A booster for supplying power to the sensor and the wireless communication unit by DC output from the converter; And a monitor configured to monitor a voltage of the DC output from the booster to control whether the DC is transferred to the booster.

또한, 상기 센서 노드들은, 작물들에 각각 설치되어 상기 작물들의 환경 데이터들을 생성하여 전송하기 위한 노드들일 수 있다.In addition, the sensor nodes may be nodes installed in crops, respectively, for generating and transmitting environmental data of the crops.

한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 센서 네트워킹 방법은, 무선으로 전력을 전송하는 단계; 상기 에너지 도너로부터 무선으로 수신되는 전력으로 센서를 가동하여 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 데이터를 상기 전력으로 전송하는 단계;을 포함한다.
On the other hand, the sensor networking method according to another embodiment of the present invention, the step of transmitting power wirelessly; Generating data by operating a sensor with power wirelessly received from the energy donor; And transmitting the data at the power.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전원 공급을 위한 배터리 장착이나 배선 연결 없이도 센서 노드들에 전원을 필요한 시점에만 경제적으로 공급할 수 있게 된다.As described above, according to the present invention, it is possible to economically supply power to the sensor nodes only when necessary, without mounting a battery or connecting a wire for power supply.

이에 따라, 다수의 센서 노드들에 대한 배터리 교체 및 관리의 불편은 물론, 배선 상의 어려움으로부터 해방될 수 있음은 물론, 센서 노드의 배치를 자유로이 할 수 있는 추가적인 이점도 제공받게 된다.Accordingly, the inconvenience of replacing and managing the battery for the plurality of sensor nodes, as well as being free from wiring difficulties, is provided with the additional advantage of freely arranging the sensor nodes.

또한, 무선 전력 전송에 필요한 전원을 신재생 에너지(태양광, 풍력 등)를 이용하여 충당하므로 에너지 수급 문제 해결에 일조할 수 있으며, 전력 전송 역시 주기적으로 필요한 시점이나 관리자의 특별 명령이 있는 경우에만 수행되므로, 전력 낭비를 최소화할 수 있게 된다.
In addition, the power required for wireless power transmission is provided by using renewable energy (solar, wind, etc.), which can help solve energy supply and demand problems. As a result, power waste can be minimized.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 무선 전력 전송 기반 작물 모니터링 시스템을 도시한 도면,
도 2는, 도 1에 도시된 에너지 도너의 상세 블럭도,
도 3은, 도 2에 도시된 무선 전력 전송 모듈의 상세 블럭도
도 4는, 도 1에 도시된 센서 노드들의 상세 블럭도, 그리고,
도 5는, 도 4에 도시된 무선 전력 수신부의 상세 블럭도이다.1 is a diagram illustrating a wireless power transmission based crop monitoring system according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a detailed block diagram of the energy donor shown in FIG. 1;
3 is a detailed block diagram of the wireless power transfer module shown in FIG.
4 is a detailed block diagram of the sensor nodes shown in FIG. 1, and
FIG. 5 is a detailed block diagram of the wireless power receiver shown in FIG. 4.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

1. 무선 전력 전송 기반 작물 1. Wireless power transmission based crop 모니터링monitoring 시스템 system

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 작물 모니터링 시스템을 도시한 도면이다. 작물 모니터링 시스템은, 경작지나 화단 등에 있는 작물들의 재배 환경을 모니터링 하기 위한 센서 네트워크 시스템이다.1 is a view showing a crop monitoring system according to a preferred embodiment of the present invention. Crop monitoring system is a sensor network system for monitoring the cultivation environment of crops in arable land or flower beds.

본 실시예에 따른 작물 모니터링 시스템은 재배 환경을 센싱하기 위한 센서들에 필요한 전력을 무선으로 전송하여 충당하며, 무선 전력 전송을 위한 에너지는 신재생 에너지를 이용한 자가 발전을 통해 생성한다.The crop monitoring system according to the present embodiment wirelessly transmits and supplies power necessary for sensors for sensing a cultivation environment, and energy for wireless power transmission is generated through self-generation using renewable energy.

도 1에 도시된 바와 같이, 작물 모니터링 시스템은, 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network : WSN), 네트워크 모니터링 서버(200), 에너지 도너(300), 베이스 스테이션(400), 데이터 서버(500) 및 모바일 모니터(600)를 포함한다.As shown in FIG. 1, a crop monitoring system includes a wireless sensor network (WSN), a network monitoring server 200, an energy donor 300, a base station 400, a data server 500 and a mobile. And a monitor 600.

무선 센서 네트워크(WSN)는 작물들의 재배 환경들을 센싱하여 데이터들을 생성하는 네트워크로, 주요 작물들에 각각 설치된 센서 노드들(100-1 내지 100-6)로 구축된다.The wireless sensor network WSN is a network that generates data by sensing the cultivation environments of crops. The wireless sensor network WSN is constructed of sensor nodes 100-1 to 100-6 installed in major crops, respectively.

센서 노드들(100-1 내지 100-6)은 자신이 설치된 작물의 재배 환경(조도, 습도, 온도 등)을 센싱하여 데이터를 생성하고, 생성된 데이터를 직접 도는 중계를 통해 베이스 스테이션(400)과 네트워크 모니터링 서버(200)로 전달한다.The sensor nodes 100-1 to 100-6 generate data by sensing a cultivation environment (illuminance, humidity, temperature, etc.) of a crop where it is installed, and base station 400 through a relay that directly turns the generated data. Transfer to the network monitoring server 200.

센서 노드들(100-1 내지 100-6)은 배터리를 구비하고 있지 않으며, 데이터 생성을 위한 센서 가동과 데이터를 전송에 필요한 전력은 후술할 에너지 도너(300)로부터 무선으로 수신하여 이용한다.The sensor nodes 100-1 to 100-6 do not have a battery, and the power required for the sensor operation and data transmission for data generation is wirelessly received from the energy donor 300 to be described later.

따라서, 에너지 도너(300)가 무선으로 전력을 공급하지 않는 동안에 센서 노드들(100-1 내지 100-6)은 오프 상태가 되고, 에너지 도너(300)가 무선으로 전력을 공급하는 동안에 센서 노드들(100-1 내지 100-6)은 온 상태가 되어 재배 환경 데이터 생성/전송을 수행한다.Thus, the sensor nodes 100-1 to 100-6 are off while the energy donor 300 is not wirelessly powering, and the sensor nodes are wirelessly powered by the energy donor 300. 100-1 to 100-6 are turned on to perform cultivation environment data generation / transmission.

네트워크 모니터링 서버(200)는 센서 노드들(100-1 내지 100-6)에 의해 생성된 환경 데이터를 직접 모니터링 하기 위한 시스템이다.The network monitoring server 200 is a system for directly monitoring environmental data generated by the sensor nodes 100-1 to 100-6.

에너지 도너(300)는 신재생 에너지를 이용하여 에너지를 생성하고, 생성된 에너지를 이용하여 센서 노드들(100-1 내지 100-6)에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 전송 장치이다.The energy donor 300 is a wireless power transmitter that generates energy using renewable energy and wirelessly transmits power to the sensor nodes 100-1 to 100-6 using the generated energy.

베이스 스테이션(400)은 센서 노드들(100-1 내지 100-6)로부터 전달받은 재배 환경 데이터들을 수집하여 인터넷을 통해 데이터 서버(500)로 전송한다. 또한, 베이스 스테이션(400)은 에너지 도너(300)의 무선 전력 전송 동작을 제어한다.The base station 400 collects the cultivation environment data received from the sensor nodes 100-1 to 100-6 and transmits the cultivation environment data to the data server 500 through the Internet. The base station 400 also controls the wireless power transfer operation of the energy donor 300.

구체적으로, 베이스 스테이션(400)은 재배 환경 데이터의 수집 주기가 도래한 경우에 에너지 도너(300)에 무선 전력 전송을 명령할 수 있다. 이에 의해, 에너지 도너(300)가 센서 노드들(100-1 내지 100-6)에 무선으로 전력을 전송하면, 센서 노드들(100-1 내지 100-6)이 에너지 도너(300)로부터 수신받은 전력을 이용하여 재배 환경 데이터 생성/전송하여 베이스 스테이션(400)으로 전달하게 된다.In detail, the base station 400 may instruct the energy donor 300 to transmit wireless power when the collection period of the cultivation environment data arrives. As a result, when the energy donor 300 wirelessly transmits power to the sensor nodes 100-1 to 100-6, the sensor nodes 100-1 to 100-6 are received from the energy donor 300. The cultivation environment data is generated / transmitted using electric power and transferred to the base station 400.

재배 환경 데이터의 수집 주기가 도래하지 않았더라도 관리자의 명령이 있는 경우, 베이스 스테이션(400)은 에너지 도너(300)에 무선 전력 전송을 명령할 수 있다.Even if the collection period of the cultivation environment data has not arrived, the base station 400 may instruct the energy donor 300 to transmit the wireless power when the manager command is received.

관리자의 명령은 후술할 모바일 모니터(600)를 통해 입력할 수 있음은 물론, 관리용 PC를 통해 인터넷에 접속하여 입력할 수도 있다.The administrator's command may be input through the mobile monitor 600, which will be described later, and may be input by accessing the Internet through a management PC.

도 1에서 베이스 스테이션(400)과 에너지 도너(300)는 별개로 되어 있으나, 이들을 하나로 통합하여 구현하는 것도 가능하다.In FIG. 1, the base station 400 and the energy donor 300 are separate, but they may be implemented by integrating them into one.

데이터 서버(500)는 베이스 스테이션(400)을 통해 전달받은 센서 노드들(100-1 내지 100-6)에 의해 생성된 환경 데이터를 보유하고 관리하는 서버이다.The data server 500 is a server that holds and manages environmental data generated by the sensor nodes 100-1 to 100-6 received through the base station 400.

모바일 모니터(600)는 관리자가 휴대하는 스마트폰, 모바일 PC 등으로 구현되는 모바일 기기로, 관리자가 데이터 서버(500)에 보유되어 있는 작물 재배 환경 데이터를 확인할 수 있도록 한다.
The mobile monitor 600 is a mobile device implemented by a smartphone, a mobile PC, etc., which the manager carries, and enables the manager to check crop cultivation environment data held in the data server 500.

2. 에너지 2. Energy 도너donor

이하에서는, 도 1에 도시된 에너지 도너(300)에 대해, 도 2를 참조하여 상세히 설명한다. 도 2는, 도 1에 도시된 에너지 도너(300)의 상세 블럭도이다.Hereinafter, the energy donor 300 illustrated in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG. 2. FIG. 2 is a detailed block diagram of the energy donor 300 shown in FIG.

도 2에 도시된 바와 같이, 에너지 도너(300)는 태양광 발전기(310), 배터리(320) 및 무선 전력 전송 모듈(330)을 구비한다.As shown in FIG. 2, the energy donor 300 includes a solar generator 310, a battery 320, and a wireless power transfer module 330.

태양광 발전기(310)는 신재생 에너지인 태양광을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전기로, 다른 종류의 신재생 에너지(풍력, 조력 등)를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 발전기로 대체 가능하다.The photovoltaic generator 310 is a generator for generating electrical energy using solar light, which is renewable energy, and may be replaced with a generator for generating electrical energy using other types of renewable energy (wind power, tidal power, etc.).

태양광 발전기(310)에 의해 생성되는 전기 에너지는 배터리(320)에 저장된다.Electrical energy generated by the solar generator 310 is stored in the battery 320.

무선 전력 전송 모듈(330)은 배터리(320)에 저장된 전기 에너지를 이용하여, 일정 거리 내에 위치하는 센서 노드들(100-1 내지 100-6) 모두에 전력을 무선으로 동시에 전송할 수 있다. 무선 전력 전송 모듈(330)에 대해 도 3을 참조하여 상세히 설명한다.The wireless power transmission module 330 may wirelessly simultaneously transmit power to all of the sensor nodes 100-1 to 100-6 located within a predetermined distance by using the electrical energy stored in the battery 320. The wireless power transfer module 330 will be described in detail with reference to FIG. 3.

도 3은, 도 2에 도시된 무선 전력 전송 모듈(330)의 상세 블럭도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 무선 전력 전송 모듈(330)은 RF OSC(Radio Frequency OSCillator)(331), PA(Power Amp)(333), 지향성 안테나(335) 및 전원 공급기(Power Supply)(337)를 구비한다.3 is a detailed block diagram of the wireless power transfer module 330 shown in FIG. 2. As shown in FIG. 3, the wireless power transfer module 330 includes a radio frequency oscillator (RF OSC) 331, a power amplifier 333, a directional antenna 335, and a power supply 337. ).

RF OSC(331)는 전원 공급기(337)로부터 전원을 공급받아 RF 신호를 생성하고, PA(333)는 RF OSC(331)에서 생성된 RF 신호를 증폭하며, 지향성 안테나(335)는 PA(333)에서 증폭된 RF 신호를 센서 노드들(100-1 내지 100-6)로 전송한다.The RF OSC 331 receives power from the power supply 337 to generate an RF signal, the PA 333 amplifies the RF signal generated by the RF OSC 331, and the directional antenna 335 has a PA 333. Amplified RF signal is transmitted to the sensor nodes (100-1 to 100-6).

이에 의해, 무선 전력 전송 모듈(330)로부터 센서 노드들(100-1 내지 100-6)에 전력이 무선으로 전달된다.As a result, power is wirelessly transferred from the wireless power transfer module 330 to the sensor nodes 100-1 to 100-6.

전원 공급기(337)는 에너지 도너(300)에 구비된 배터리(320)에 저장된 에너지를 이용하여 RF OSC(331)와 PA(333)에 필요한 전원을 공급할 수 있다. 뿐만 아니라, 전원 공급기(337)는 전력망을 통해 공급되는 전기 에너지를 이용하여 전원을 공급할 수도 있는데, 이 경우는 배터리(320)에 저장된 에너지가 없거나 매우 적은 경우에 수행되도록 함이 경제적으로 바람직하다.
The power supply 337 may supply power required for the RF OSC 331 and the PA 333 using energy stored in the battery 320 provided in the energy donor 300. In addition, the power supply 337 may supply power by using electrical energy supplied through a power grid. In this case, it is economically preferable to perform the case when there is no or very little energy stored in the battery 320.

3. 센서 노드3. Sensor node

이하에서는, 도 1에 도시된 센서 노드들(100-1 내지 100-6)에 대해, 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 1에 도시된 센서 노드들(100-1 내지 100-6)은 동일한 구성으로 구현하여도 무방하기 때문에, 도 4에서는 센서 노드들(100-1 내지 100-6)을 참조부호 "100"으로 대표하여 블럭도를 도시하였다.Hereinafter, the sensor nodes 100-1 to 100-6 illustrated in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG. 4. Since the sensor nodes 100-1 to 100-6 shown in FIG. 1 may be implemented in the same configuration, the sensor nodes 100-1 to 100-6 are referred to by reference numeral "100" in FIG. 4. Representative block diagrams are shown.

도 4에 도시된 바와 같이, 센서 노드(100)는, 무선전력 수신부(110), 무선 통신부(120), 제어부(130) 및 센서(140)를 구비한다.As shown in FIG. 4, the sensor node 100 includes a wireless power receiver 110, a wireless communication unit 120, a controller 130, and a sensor 140.

무선 전력 수신부(110)는 에너지 도너(300)에서 수신되는 RF 신호를 이용하여 전원을 생성한다. 생성된 전원은, 전원을 필요로 하는 무선 통신부(120), 제어부(130) 및 센서(140)에 공급된다.The wireless power receiver 110 generates power using the RF signal received from the energy donor 300. The generated power is supplied to the wireless communication unit 120, the control unit 130, and the sensor 140 requiring power.

전원이 공급되면, 센서(140)가 동작하여 주변 환경을 센싱하여 환경 데이터를 생성하고, 제어부(130)는 센서(140)에서 생성된 환경 데이터를 무선 통신부(120)를 통해 자신의 부모 노드나 베이스 스테이션(400)에 전송하는 한편, 네트워크 모니터링 서버(200)에도 전송한다.When the power is supplied, the sensor 140 operates to sense the surrounding environment to generate environmental data, and the controller 130 may transmit the environmental data generated by the sensor 140 to its parent node or the like through the wireless communication unit 120. While transmitting to the base station 400, and also to the network monitoring server 200.

도 5는, 도 4에 도시된 무선 전력 수신부(110)의 상세 블럭도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 무선 전력 수신 모듈(110)은 RF/DC(Direct Current) 컨버터(111), 스위치(112), 부스터(113) 및 전압 모니터(114)를 포함한다.5 is a detailed block diagram of the wireless power receiver 110 shown in FIG. 4. As shown in FIG. 5, the wireless power receiving module 110 includes an RF / DC (Direct Current) converter 111, a switch 112, a booster 113, and a voltage monitor 114.

RF/DC 컨버터(111)는 에너지 도너(300)에서 전송되는 RF 신호를 수신하여 DC로 변환한다. 부스터(113)는 스위치(112)를 통해 RF/DC 컨버터(111)에서 출력되는 DC를 전달받아, 무선 통신부(120), 제어부(130) 및 센서(140)에 전원을 공급한다.The RF / DC converter 111 receives an RF signal transmitted from the energy donor 300 and converts the RF signal into DC. The booster 113 receives the DC output from the RF / DC converter 111 through the switch 112, and supplies power to the wireless communication unit 120, the controller 130, and the sensor 140.

전압 모니터(114)는 부스터(113)에서 출력되는 DC의 전압을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 스위치(112)를 제어한다. 구체적으로, 부스터(113)에서 출력되는 DC의 전압이 정격인 경우에만, 전압 모니터(114)는 스위치(112)를 턴-온 시켜 RF/DC 컨버터(111)에서 생성되는 DC를 부스터(113)로 전달한다.
The voltage monitor 114 monitors the voltage of the DC output from the booster 113 and controls the switch 112 according to the monitoring result. Specifically, only when the voltage of the DC output from the booster 113 is rated, the voltage monitor 114 turns on the switch 112 to boost the DC generated by the RF / DC converter 111 to the booster 113. To pass.

4. 기타4. Other

지금까지, 무선 전력 전송 기반 작물 모니터링 시스템에 대해 바람직한 실시예를 들어 상세히 설명하였다. 작물 모니터링 시스템은 무선 센서 네트워크 시스템의 일종으로, 설명의 편의를 위해 든 일 예에 불과하다. 무선 전력 전송에 기반한다면, 작물 모니터링 시스템 이외의 다른 무선 센서 네트워크 시스템에도 본 발명의 기술적 사상이 적용될 수 있다.So far, the wireless power transmission based crop monitoring system has been described in detail with the preferred embodiment. Crop monitoring system is a kind of wireless sensor network system, it is only one example for convenience of description. Based on the wireless power transmission, the technical idea of the present invention can be applied to a wireless sensor network system other than the crop monitoring system.

또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, but, on the contrary, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention.

WSN : 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network)
100-1 내지 100-6 : 센서 노드
200 : 네트워크 모니터링 서버
300 : 에너지 도너 400 : 베이스 스테이션
500 : 데이터 서버 600 : 모바일 모니터WSN: Wireless Sensor Network
100-1 to 100-6: sensor node
200: network monitoring server
300: energy donor 400: base station
500: Data Server 600: Mobile Monitor

Claims (8)

무선으로 전력을 전송하는 에너지 도너; 및
상기 에너지 도너로부터 무선으로 수신되는 전력으로 센서를 가동하여 데이터를 생성하고, 상기 데이터를 상기 전력으로 전송하는 센서 노드들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 시스템.
An energy donor for transmitting power wirelessly; And
And sensor nodes for generating data by operating a sensor with power received wirelessly from the energy donor, and transmitting the data with the power.
제 1항에 있어서,
상기 센서 노드들이 생성한 데이터를 수집하여 서버로 전송하는 베이스 스테이션;을 더 포함하며,
상기 베이스 스테이션은,
상기 에너지 도너의 전력 전송 동작을 제어하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 시스템.
The method of claim 1,
The base station collects the data generated by the sensor nodes and transmits to the server;
The base station,
And control the power transfer operation of the energy donor.
제 2항에 있어서,
상기 베이스 스테이션은,
상기 데이터의 수집 주기가 도래한 경우 또는 관리자의 명령이 있는 경우, 무선으로 전력을 전송하도록 상기 에너지 도너를 제어하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 시스템.
3. The method of claim 2,
The base station,
And the energy donor to wirelessly transmit power when the data collection cycle arrives or when an administrator command is received.
제 1항에 있어서,
상기 에너지 도너는,
신재생 에너지를 통해 에너지를 생성하는 발전기;
상기 발전기에서 생성된 에너지를 저장하는 배터리; 및
상기 배터리에 저장된 에너지를 이용하여, 상기 센서 노드들에 무선으로 전력을 전송하는 무선 전력 전송 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 시스템.
The method of claim 1,
The energy donor is,
A generator that generates energy through renewable energy;
A battery for storing energy generated in the generator; And
And a wireless power transfer module for wirelessly transmitting power to the sensor nodes by using the energy stored in the battery.
제 4항에 있어서,
상기 무선 전력 전송 모듈은,
상기 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 RF(Radio Frequency) 신호를 생성하는 오실레이터;
상기 오실레이터에서 생성된 RF 신호를 증폭하는 앰프; 및
상기 앰프에서 증폭된 RF 신호를 상기 센서 노드들로 전송하는 지향성 안테나;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 시스템.
5. The method of claim 4,
The wireless power transmission module includes:
An oscillator for generating an RF (Radio Frequency) signal using energy stored in the battery;
An amplifier for amplifying the RF signal generated by the oscillator; And
And a directional antenna for transmitting the RF signal amplified by the amplifier to the sensor nodes.
제 5항에 있어서,
상기 센서 노드들은,
데이터를 생성하는 센서;
상기 데이터를 전송하는 무선 통신부; 빛
상기 지향성 안테나에서 전송되는 RF 신호를 이용하여 전원을 생성하는 무선 전력 수신부;를 포함하고,
상기 무선 전력 수신부는,
상기 지향성 안테나에서 전송되는 RF 신호를 수신하여, DC(Direct Current)로 변환하는 컨버터;
상기 컨버터에서 출력되는 DC로 상기 센서와 상기 무선 통신부에 전원을 제공하는 부스터; 및
상기 부스터에서 출력되는 DC의 전압을 모니터링하여, 상기 DC를 상기 부스터로 전달할지 여부를 제어하는 모니터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 시스템.
6. The method of claim 5,
The sensor nodes,
A sensor for generating data;
A wireless communication unit which transmits the data; light
And a wireless power receiver configured to generate power by using the RF signal transmitted from the directional antenna.
The wireless power receiver,
A converter for receiving an RF signal transmitted from the directional antenna and converting the RF signal to DC (Direct Current);
A booster for supplying power to the sensor and the wireless communication unit by DC output from the converter; And
And a monitor configured to monitor a voltage of the DC output from the booster and to control whether or not the DC is transmitted to the booster.
제 1항에 있어서,
상기 센서 노드들은,
작물들에 각각 설치되어 상기 작물들의 재배 환경 데이터들을 생성하여 전송하기 위한 노드들인 것을 특징으로 하는 센서 네트워크 시스템.
The method of claim 1,
The sensor nodes,
Sensor network system, characterized in that the nodes are installed in each of the crops for generating and transmitting the cultivation environment data of the crops.
무선으로 전력을 전송하는 단계;
상기 에너지 도너로부터 무선으로 수신되는 전력으로 센서를 가동하여 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 데이터를 상기 전력으로 전송하는 단계;을 포함하는 것을 특징으로 하는 센서 네트워킹 방법.
Transmitting power wirelessly;
Generating data by operating a sensor with power wirelessly received from the energy donor; And
And transmitting the data at the power.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105119387A (en) * 2015-08-27 2015-12-02 西安空间无线电技术研究所 System and method for improving energy transmission efficiency based on energy distribution characteristic
CN107527486A (en) * 2017-08-21 2017-12-29 上海源岷投资管理有限公司 A kind of remote data acquisition wireless module for grass roots
CN107623914A (en) * 2017-08-21 2018-01-23 上海源岷投资管理有限公司 A kind of security certification system for rural biogas data collection station
US9924561B2 (en) 2014-11-17 2018-03-20 Hanwha Power Systems Co., Ltd. Method and system for transmitting sensor signals
WO2021206570A1 (en) * 2020-04-05 2021-10-14 Juanico Drandreb Earl Predictive chromatography of organic plant extracts

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100564256B1 (en) * 2004-06-25 2006-03-29 주식회사 한림포스텍 Wireless charging pad and battery pack applied radio frequency identification technology
JP4385959B2 (en) * 2005-02-02 2009-12-16 三菱電機株式会社 Information collection system
KR101309840B1 (en) * 2009-12-17 2013-09-23 한국전자통신연구원 Apparatus and method for supplying power in a wireless sensor network
KR101174406B1 (en) * 2010-04-14 2012-08-16 전자부품연구원 A Low Power MAC Architecture for Wireless Sensor Network with Wireless Power Transfer

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9924561B2 (en) 2014-11-17 2018-03-20 Hanwha Power Systems Co., Ltd. Method and system for transmitting sensor signals
CN105119387A (en) * 2015-08-27 2015-12-02 西安空间无线电技术研究所 System and method for improving energy transmission efficiency based on energy distribution characteristic
CN105119387B (en) * 2015-08-27 2017-08-29 西安空间无线电技术研究所 A kind of system and method for the raising energy transmission efficiency based on power distribution properties
CN107527486A (en) * 2017-08-21 2017-12-29 上海源岷投资管理有限公司 A kind of remote data acquisition wireless module for grass roots
CN107623914A (en) * 2017-08-21 2018-01-23 上海源岷投资管理有限公司 A kind of security certification system for rural biogas data collection station
WO2021206570A1 (en) * 2020-04-05 2021-10-14 Juanico Drandreb Earl Predictive chromatography of organic plant extracts

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