KR20150003025A - 배전 자동화 시스템 등에 적용되는 지능형 도어장치를 포함하는 감시제어 기능용 통신모듈장치 및 ｓｃａｄａ 데이터 보안을 위한 정보 보안 시스템 - Google Patents

Abstract

전력망과 통신사업자 등이 시설한 현장의 기기 및 정보통신설비에 적용하여, 평상시에는 현장기기 내의 통신장치들에 대한 실시간 상태값을 통합하여 상위 서버로 전송하는 기능을 수행하고, 보안 기능으로 작업자와 무단 침입자를 감시하기 위한 배전 자동화 시스템 등에 적용되는 지능형 도어장치를 포함하는 감시제어 기능용 통신모듈장치 및 SCADA 데이터 보안을 위한 정보 보안 시스템이 개시된다.

Description

배전 자동화 시스템 등에 적용되는 지능형 도어장치를 포함하는 감시제어 기능용 통신모듈장치 및 ＳＣＡＤＡ 데이터 보안을 위한 정보 보안 시스템{Applied to distribution automation system, intelligent door system that includes monitoring and control unit (RTU) communication module for SCADA data security, information security system}

본 발명은 전력망과 통신사업자 등이 시설한 현장의 기기 및 정보통신설비에 적용할 수 있는, 지능형 도어장치를 포함하는 감시제어 기능용 통신모듈장치 및 SCADA 데이터 보안을 위한 정보 보안 시스템에 관한 것이다.

현재 배전자동화시스템 현장단말장치는 단순하게 제어함의 문열림/닫임 정도의 시스템만 구축되어 있으며, 현장의 작업환경을 영상감시하거나 운영할 수 있는 시스템이 없는 상태이다.

또한, 현재 구축되어 있는 시스템 또한 광통신, 무선통신 등의 통신 시스템으로 통신을 하고 있으며, 통신 두절시에는 현장 환경을 전혀 감지하거나 감시하지 못하고 있으며, 테러등의 외부 침입에 의한 시스템 무력화 및 대규모의 정전과 장애 요인의 발생 가능성이 상존하고 있는 문제점이 있다.

또한, 물리적으로 통신보호 장치가 파손되었을 경우 전력망 사업자 등이 실시간으로 현장의 환경을 감지하고 신속하게 복구할 수 있도록 현장을 감시하는 영상감시시스템 등이 부재하고, 정보보호 정책 등을 만족하기 위해서는 현장의 제어장치 들을 감시 또는 감독하는 시스템 필요하다.

또한, 배전자동화 등 배전계통의 다양한 시스템을 통합관제하거나 운영할 수 있는 시스템과 소프트웨어가 부재인 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 배전 자동화 시스템 등에 적용되는 지능형 도어장치를 포함하는 감시제어 기능용 통신모듈장치 및 SCADA 데이터 보안을 위한 정보 보안 시스템을 제공하는 것이다.

본 발명은 전력망과 통신사업자 등이 시설한 현장의 기기 및 정보통신설비에 적용할 수 있고, 평상시에는 현장기기내의 통신장치들에 대한 실시간 상태값을 통합하여 상위 서버로 전송하는 기능을 수행하고 보안기능으로는, 작업자와 무단 침입자를 감시하는 기능을 수행한다.

또한, 본 발명은 현장설비에 접근하는 사용자의 인증허용을 위한 인증부, 외부 영상을 획득하기 위한 외부 영상 획득부 및 기기의 내부 도어를 열었을 시, 사용자의 얼굴 영상을 획득하기 위한 내부 영상 획득부(카메라)를 포함하며, 이 데이터들을 상위 서버시스템과 통신하는 원격처리장치부(RTU) 등을 포함한다.

또한, 본 발명은 배전자동화 시스템에 기 적용된 배전자동화용 단말장치(FRTU, DCU) 등과 연계하는 데이터 인터페이스(통신프로토콜) 호환성을 지원하고, 상위 서버시스템과 데이터를 보안규격에 맞도록 전송하는 기능을 수행하게 된다. 현장기기내에서 상시 운용되는 데이터 전송기능 및 장애발생 시 처리하는 온라인/모바일 통신기능의 실시간데이터 입출력용 통신모듈장치(RTU) 성능과 기능을 포함한다.

또한, 본 발명은 사용자 단말(예를 들어, 스마트폰 등)로부터 사용자 ID를 수신하고, 수신된 사용자 ID가 등록된 ID와 일치하는 경우 도어를 개방한다. 도어가 개방된 경우, 카메라를 통해 사용자에 대한 영상을 획득하고, 카메라를 통해 기기 내부의 영상을 획득한다. 이때, 획득된 영상은 별도의 데이터베이스에 저장되거나 중앙 서버로 전송한다.

본 발명은 물리보안과 IT기술을 융합함으로써, 현장의 중요 설비에 대한 불법 출입시스템과 운영시스템을 연계하여 종합적인 유지보수에 대한 고도화된 관리를 수행할 수 있고, 근거리 모바일 통신기술을 이용하여 경제적으로 기존의 시스템과 연동(현장에서 모바일 기기로 지능형 도어장치의 모듈에 연결하여 시스템 구축이 가능)이 가능하도록 지원하며, 기존에 설치된 기간망의 통신을 이용함으로써 통합시스템 구축이 용이하고 현장기기의 실시간 상태를 전송하는 시스템을 구축할 수 있고, 무인 중계기 및 단자함 등을 재정비 후 관리를 IT화하여 과학적인 관리로 현장 순시원에게 즉시 SMS로 실시간 정보 제공이 가능하다.

또한, 제안된 시스템 기반의 데이터(배전자동화시스템, AMI, 부하감시장치 등)를 종합 분석하여 배전계통의 부하예측과 계통 효율을 향상시킬 수 있는 알고리즘을 제공 스위치를 제어하는 마스터 컨트롤러의 역할변경에 있어서, 컨트롤러의 일방적인 통보에 의한 변경방식에 대한 위험성을 피할 수 있으며, 상호확인 절차를 추가적으로 수행함으로서 마스터 역할변경통보의 신뢰성을 제고할 수 있다.

본 발명은 현장 제어기기 패널 박스에 적용됨으로써 중요기기 제어함이나 통제 기기 사용시 본인 확인 및 시건장치로 사용될 수 있다. 예를들어, 본 발명은 국방 관련 분야의 중요기기 제어함에 적용됨으로써, 국방부 무기체제 및 비무기 체계 시설(예를 들면, 통신단자대, 무기저장고, 군수품 보관함, 문서 보관함 등)의 본인 확인 장치에 활용될 수 있다.

또한, 본 발명은 무인 운영시스템 출입 통제 분야에 적용되어 무인으로 유지보수가 필요한 시스템의 사용자 접근제어를 위해 활용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 공공/한전 분야의 무인 운영시스템 출입 통제에 적용되어 상시 유지보수가 필요한 국가 기반시설의 사용자 출입통제용으로 활용될 수 있다(예를 들면, 변전소, 배전반, 교통시설망, 상수처리장, 도로, 철도, 항만, 경찰, 소방안전 시설물 등).

또한, 본 발명은 무인통신기 중계 장치에 적용되어 주요 통신 장치 및 중계소 등의 시설물 출입 제어용으로 활용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 민간 기업의 무인통신기 중계 장치에 적용되어, 주요 통신 장치 및 중계소들의 시설물 출입제어용으로 활용될 수 있다(예를 들면, KT, ST텔레콤, LG U+, 통신 기지국 및 방송사, 대형빌딩 매 시설물 등).

도 1은 현재 시스템의 외형 및 통신부의 구성을 나타낸다.
도 2는 개선 시스템의 외형 및 통신부 구성을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전체 시스템의 기능 구성도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통합 서버 DB 구성 및 통계 기능 구성 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RTU 통신 모듈의 기능을 나타낸다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.

그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 및/또는 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가진 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.

본 발명은 외부인 접근이 용이한 지역에 설치되는 지능형전력망 시스템과 기기의 물리적인 보호와 현장을 감시 감독할 수 있는 시스템을 구축함으로써 국지적 테러 등으로 인한 물리적인 파손과 장애를 사전에 예방하고 배전자동화시스템과 AMI, 변압기 무선부하 시스템 등의 데이터에 기반한 배전계통 종합감시제어 시스템을 구축하고 유지보수의 과학화를 통해 장애요인을 처리하는 시스템에 관한 것이다.

본 발명은 물리적 보호기술(Door Lock & Sensor)의 개발을 포함하며, 여기에는 현장설비 도어에 부착되는 전자석 도어장치 및 기계식 도어장치와, 상기 도어장치를 원격에서 열고 닫을 수 있는 전자제어시스템과, 정전 시 전자제어시스템의 동작을 유지하는 보조 배터리시스템과, 외함 충격 시 진동센서를 통한 침입탐지 알람발생 및 전송기능을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 배전자동화 데이터 실시간 통합 전송 장치 RTU(Remote Terminal Unit) 개발을 포함할 수 있고, 현장설비내의 유무선 통신장치들과 연동하는 데이터 통합 전송장치(RTU) 기능으로, 이기종 통신데이터 인터페이스 연계(modbus(RS-232,485,422), TCP/IP, Zigbee, bluetooth, PLC(power line communication), PLC(programmable logic controller), NFC, Wi-Fi) 통신 기능과, FRTU 데이터 연계기능과, DCU 데이터 연계기능과, AMI 데이터 연계기능과, 카메라 영상 감시 및 전송 기능과, 현장 RTU 장치와 상위 서버간의 데이터 통신 기능(온라인/모바일)을 포함할 수 있다.

또한, 본 발명은 Software(Algorithm) 기술 개발을 포함할 수 있고, 여기에는, 사용자 인증 처리 (온라인/모바일 - Client/Server) 소프트웨어와, 감시제어 기능용 통신모듈장치(RTU) 정보에 바탕을 둔 통합감시 및 효율향상 소프트웨어와, 배전자동화 연계 알고리즘(배전자동화 RTU, AMI, 변압기무선부하감시시스템, SVR, 무효전력제어기 통합 연계알고리즘)과, 하위 RTU 기기들의 운전현황을 통합적으로 볼 수 있는 서버운영시스템과, 감시제어용 카메라 영상데이터 압축전송 및 암호화 저장 기능과, 실시간 SCADA 데이터 암호화 전송 기능(AES, SEED, ARIA??보안 표준)과, 서버시스템을 통한 현장기기 점검 이력관리 및 유지보수관리 프로그램 기능과, 배전자동화 업무담당자 및 고객 데이터 정보를 보호하는 서버측 개인정보보 보호시스템을 포함할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 기술적 상세를 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명은 인터넷 또는 근거리 통신을 이용하여 사용자를 인증하는 구성 및 '도어의 개방에 따라 외부 사용자와 배전자동화 기기 내부의 영상을 획득하는 구성'을 모두 포함하는 기술이다.

또한, 실시간 전송을 위한 아날로그/디지털 입출력 제어 시퀸스 구조와 데이터 통신 프로토콜 종류(Serial, TCP/IP, Modbus, PLC)를 제공하는 게이트웨어 시스템과 그 상위 운영시스템 화면 일체를 포함하며, 여기에는 쉽게 개폐가 가능한 중요 기기에 전자석을 부착한 강력한 도어기능 구현과, 시스템 내부에 유/무선 통신기능을 수행하는 임베디드 시스템 장착과, 근거리 무선통신 기술을 이용한 개인인증시스템 구축과, 기기의 도어를 열었을 때, 관리자의 제어시에 작동하는 카메라 기능 구현과, 현장시스템과 실시간 연결하는 서버시스템 구축(출입자 로그 기록 감시)이 포함될 수 있다.

또한, 본 발명은 배전자동화 제어함에 시설하는 지능형 도어장치로 옥외에 시설되는 것을 고려하여 방수 기능과 터치패드 보호를 위한 플립형 커버를 포함하는 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 지능형 도어장치의 관리와 운용이 가능하고 스마트폰으로 인증할 수 있도록 NFC 수신 Receiver 및 외부 환경을 영상으로 인식하고 점검하며 출입자의 관리가 가능하도록 구성된 외부 영상인식 장치와 기기의 내부를 점검할 수 있도록 고안된 내부 영상인식장치로 장치의 문이 개방될 때에는 작업현황을 볼 수 있도록 고안된 인식장치로 기기의 내부가 어두운 것을 고려한 내부의 영상 점검시 내부를 밝게 보일 수 있도록 된 조명장치가 내장된 지능형 도어장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 현장에 장시간 시설 운영하기 위한 내부전원을 이용할 수 있게 고안된 연결전원 콘센트로 내부의 DC 24V 전원을 연결할 수 있는 전원 콘센트와 정전시를 대비한 충방전용 배터리가 내장된 일체형 지능형 도어장치를 제공한다.

또한, 본 발명은 지능형 도어장치 전면에 부착된 감시센서로 현장기기에 비인가자의 근접시 영상인식용 카메라가 작동하고 영상저장 서버에 자동 저장되며 그때의 영상을 유지보수 담당자 및 상황실 관제센터에 자동으로 화면을 보여줄 수 있도록 고안된 감시장치가 내장된 지능형 도어장치와 영상저장 시스템을 포함한 관제시스템 및 소프트웨어를 제공한다.

또한, 본 발명은 스마트폰 보안 솔루션을 이용한 스마트폰 인증시스템과 현장의 제어장치와 통신하고 접근자의 인식과 인증할 수 있는 인증시스템으로 영상을 저장하고 검증하기 위한 시스템 및 스마트폰을 통한 인증이 가능한 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 현장에 시설되어 있는 내부 영상장치로 평소는 내부 기기의 알람상태 등을 감시하고 현장기기의 도어가 열렸을 때에는 작업자의 작업내역을 감시하고 관리가 가능하며, 등록된 유지보수 담당자가 장애시 현장의 기기의 장애상태를 전송해주고 등록된 스마트폰으로 출동시 사전에 현장기기의 상태를 확인할 수 있고 상태확인 후 출동 가능한 시스템을 제공한다.

또한, 본 발명은 기존의 현장제어용 단말장치에 TCP/IP 기반의 통신시스템이 구축되어 있는 경우 기존의 망을 이용하여 회선사용료를 줄일 수 있도록 기존의 TCP/IP 기반의 통신이 가능한 LAN 수용이 가능한 시스템 구성을 제공한다.

또한, 본 발명은 지능형 도어장치의 장애 및 기타 사항에 대비한 수동으로 제어가 가능하도록 물리적인 키를 갖추고 있으며 물리적 작업 수행시 현장과 센터간 영상장치로 상호 인증이 가능하도록 구축된 시스템을 제공한다.

이하에서는 기술 비교도 및 RTU 모듈 기능 구성도를 참조하여 종래 기술과 차별화되는 본 발명의 구성을 보다 상세하게 설명한다.

도 1은 현재 시스템의 외형 및 통신부의 구성을 나타낸다.

현재 시스템은 통신단자함 및 배전함내 통신장치의 데이터 개별 수집하여 전송하고, 시건장치가 취약(일반 단순/수동식 열쇠)하며, 단자함내 통신장치가 서버측에 데이터를 개별 전송하며, 통합운용 부재하고, 데이터 정보보안이 부재하다는 문제점이 있다.

도 2는 개선 시스템의 외형 및 통신부 구성을 나타낸다.

상기한 바와 같은 문제점을 해결하고 현재 시스템을 개선하기 위해서는, 통신단자함 및 배전함내 통신장치의 데이터를 통합수집하여 전송하고, 사전등록된 인가자만 출입을 허용하며, 접근자 개인인증시스템 적용하고, 전자석/기계식 도어 인증형 시건장치를 도입하며, 비인가자 접근 및 탈취시도시 진동 알림 기능을 구비하고, 내외부 카메라를 통해 촬영된 영상데이터 전송하고, 현장데이터의 서버 전송 시 암호화 적용하며, 통합 서버 운영관리프로그램을 개발하고, 서버시스템에 적용되는 개인정보보호시스템을 개발하는 것이 필요하다.

본 발명은, 배전자동화에 적용되는 지능형 도어장치를 포함하는 감시제어 기능용 통신모듈장치(RTU)를 다양한 배전계통(배전자동화단말장치, AMI DCU, 무선부하 감시장치 등)에 시설하여 양방향 통신을 기반으로 하는 감시제어 기능용 통신모듈장치(RTU)의 데이터를 종합분석하고 가공하여 계량기 데이터 관리시스템(MDMS) 외에 전력계통의 수요예측, 부하분산 등에 이용 가능한 데이터를 종합분석하고 향후 SVR, 무효전력제어기 등의 정보를 가공할 수 있는 알고리즘을 제공한다.

또한, 본 발명은 감시제어 기능용 통신모듈장치(RTU)의 정보를 이용한 배전자동화시스템의 전력품질 관리를 위한 전압, 전류, 역률, 위상 등의 정보와 AMI DCU의 유무효전력, 순방향 역방향 조류, 전력품질(PQ), 15분 단위의 전력사용량(LP), 정기 검측값, 순시값, 데이터 관리시스템(MDMS) 정보와 변압기 감시장치의 전압, 전류, 온도와 SVR의 전압, 전류, 주파수, 탭설정값 정보와 무효전력제이기의 역률, 유·무효전력 정보를 이용한 배전계통 종합관리 및 효율을 향상 할 수 있는 알고리즘 및 소프트웨어를 제공한다.

구체적으로, 본 발명은 하기의 구성을 포함한다.

- 얼굴/그래픽인증을 통한 도어락 통신

- 전자석/기계식 타입의 인증형도어락 장치 및 영상데이터 처리

- 도어락 장치와 통신하는 RTU 기능 및 영상데이터와 각각의 전력통신장치들의 데이터들을 통합하여 보안규격에 맞도록 암호화/압축저장 한 후, 상위로 실시간 전송하는 RTU 장치

- 현장 기기별 운영상태를 관리하는 통합서버 운용시스템(전력품질관리 및 에너지 효율운영 알고리즘 통계시스템, 영상DB 압축저장 및 디코딩시스템을 포함하는 보안시스템, 관리자 개인정보보호 시스템 적용)

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전체 시스템의 기능 구성도를 나타내는 것으로, 사용자-RTU-통합서버의 기능 구성 및 관계를 나타낸다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 통합 서버 DB 구성 및 통계 기능 구성 방법을 나타내는 흐름도로서, 효율 분석 연동 과정을 나타낸 것이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RTU 통신 모듈의 기능을 나타낸다.

본 발명은 전자석 개폐기 및 Door 센서의 통전신호 범위와 자력 조절을 통한 도어 개폐 기능과, 신호상태에 따른 도어 환경의 온라인 전송 기능(서버 또는 스마트폰)을 지원한다.

이상 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (1)

1. 지능형 도어장치를 포함하는 감시제어 기능용 통신모듈장치 및 SCADA 데이터 보안을 위한 정보 보안 시스템.

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