KR20150089983A - 센싱 애플리케이션들을 위한 네트워크 구성된 조명 하부구조 - Google Patents

센싱 애플리케이션들을 위한 네트워크 구성된 조명 하부구조 Download PDF

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KR20150089983A
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러스티 컴스턴
휴 마틴
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센시티 시스템즈 아이엔씨.
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Abstract

현존하는 가로등들을 이용하는 네트워크가 설명된다. 각 가로등은 그 네트워크 내의 노드가 되며, 그리고 각각은 전력을 수신하기 위한 전력 단자, 그 전력 단자에 연결된 광 소스, 그 전력 단자에 연결된 프로세서, 상기 프로세서와 조명 시스템들의 네트워크 사이에 연결된 네트워크 인터페이스, 그리고 상기 프로세서에 연결되어 상기 노드에서의 상태를 탐지하고, 그리고 응답하여 그 상태에 관한 정보를 상기 프로세서로 제공하는 센서를 포함한다.

Description

센싱 애플리케이션들을 위한 네트워크 구성된 조명 하부구조{Networked lighting infrastructure for sensing applications}
관련된 출원에 대한 참조
본 특허 출원은 2012년 9월 12일에 출원된 "Lighting Infrastructure as Sensor Platform" 제목의 미국 임시 특허 출원 일련 번호 61/699,968, 대리인 처리 예정 번호 94551-841116 인 출원에 대해 우선권을 주장하며, 상기 출원의 내용들은 본원에 참조로 편입된다.
본 발명은 거리의 또는 다른 조명 시스템들을 센서들, 플랫폼들, 제어기들 및 소프트웨어의 네트워크를 위한 기초로서 사용하여 옥외의 또는 실내 공간들의 조명을 넘어선 기능을 가능하게 하는 분야에 관련된다.
세계의 도처에 있는 산업화된 국가들은 실내 및 실외 조명의 광범위한 네트워크들을 가진다. 거리들, 고속도로들, 주차장들, 공장들, 사무 빌딩들, 그리고 모든 유형의 설비들은 광범위한 실내 및 실외 조명을 흔히 가진다. 실질적으로 모든 이런 조명은 백열광 또는 고광도 방전 (high intensity discharge (HID)) 기술을 최근까지 사용한다. 백열광 또는 HID 조명은 그러나 전력을 광 출력으로 변환하는데 있어서 비능률적이다. 백열광 조명을 위해서 사용된 전력의 상당한 부분은 열로서 낭비된다. 이것은 에너지를 낭비하는 것만이 아니라, 조명 장치는 물론이며 전구들 그 자체의 고장을 종종 초래한다.
이런 불리한 점들, 그리고 광 방사 다이오드들 (light emitting diods) 또는 다른 반도체 조명 (solid-state lighting) 기술들의 동작 및 유지보수의 비용 효율성의 결과, 많은 개수의 백열광 또는 HID 광 고정물들을 소유한 많은 사람들은 반도체 조명을 이용하기 위해서 그것들을 전환하고 있다. 반도체 조명은 더 긴 수명의 전구들을 제공하여, 교체를 위한 노동 비용들을 줄이는 것만이 아니라 그 결과 고정물들이 또한 더 오랜 기간동안 낮은 온도에서 동작하도록 하고, 그리고 그 고정물들을 유지하기 위한 필요성을 더 줄어들게 한다. 본 출원의 양수자는 다양한 지방 자치체들, 상업적인 그리고 개인적인 소유자들에게 조명 교체 서비스들을 제공하여, 그들이 자신의 설비들을 줄어든 유지보수 비용들 그리고 줄어든 에너지 비용들로 운영하게 하는 것을 가능하게 한다.
본 발명은 조명 시스템들에서 배치하기 위한 네트워크 구성된 센서 및 애플리케이션 프레임워크를 제공하려고 한다.
본 발명자들은 거리의 또는 다른 조명 시스템들에서 배치하기 위한 네트워크 구성된 센서 및 애플리케이션 프레임워크를 개발해왔다. 우리의 시스템의 구조는 이미 설치된 조명 하부구조 내에 또는 그것의 초기 설치 시에 네트워크 구성된 시스템을 배치하는 것이 가능하게 한다. 상기 시스템은 대개는 실외 거리 조명에 유리하게 배치되는 것이 보통이지만, 그것은 또한 실내에, 예를 들면, 공장이나 사무 빌딩에 배치될 수 있다. 또한 유리하게도, 상기 시스템이 실외에 배치될 때에, 그것은 가로등 램프 전구들이 백열 조명으로부터, 예를 들면, 광 방사 다이오드들 (light emitting diodes (LEDs))을 이용하는 더욱 효율적인 조명으로 변경될 때의 바로 그 시점에 설치될 수 있다. 그런 백열 전구들을 교체하는 비용은 매우 높으며, 이는 주로 인건비 비용 그리고 각 가로등 램프에서 각 전구에 도달하기 위해서 특수한 방비를 사용해야 하는 필요성으로 인해서이다. 그 시점에서 여기에서 설명된 네트워크를 설치함으로써, 그 증가 비용은 현존하는 백열등 전구를 LED 전구로 단순하게 교체하는 것에 비교하면 최소이다.
우리의 시스템은 수많은 상이한 사용들을 가능하게 하기 때문에, 우리는 여기에서 설명된 배치된 네트워크, 센서들, 제어기 그리고 소프트웨어 시스템을 조명 하부구조 애플리케이션 프레임워크 (Lighting Infrastructure Application Framework (LIAF))로 언급한다. 상기 시스템은 조명 하부구조를 하드웨어 및 소프트웨어의 결합을 이용하여 구현된 비즈니스 및 소비자 애플리케이션용의 플랫폼으로서 사용한다. 상기 프레임워크의 주요 컴포넌트들은 노드 하드웨어 및 소프트웨어, 센서 하드웨어, 사이트 특정 또는 클라우드 기반의 서버 하드웨어, 네트워크 하드웨어 및 소프트웨어 그리고 데이터 수집, 분석, 행동 개시 및 애플리케이션과 사용자들과의 통신을 가능하게 하는 광역 네트워크 자원들이다. 비록 상기 시스템이 여기에서 거리의 조명의 맥락에서 설명되지만, 상기 시스템은 다른 환경들, 예를 들면, 주차 차고 또는 공장 환경에서도 응용 가능성을 가진다는 것은 다음의 설명으로부터 명백할 것이다.
바람직한 실시예에서, 우리의 시스템은 현존하는 실외, 주차 구조 및 실내 산업 조명들을 이용하는 조명 시스템들의 네트워크를 제공한다. 각 조명은 상기 네트워크 내 한 노드가 될 수 있으며, 그리고 각 노드는 전력을 수신하기 위한 전력 제어 단자, 그 전력 제어 단자에 연결된 광 소스 (light source; 광원), 전력 제어 단자에 연결된 프로세서, 상기 프로세서와 조명 시스템들의 네트워크 사이에 연결된 네트워크 인터페이스, 그리고 상기 노드에서의 상태를 탐지하기 위해서 상기 프로세서에 연결된 센서들을 포함한다. 아래에서 설명되는 몇몇의 애플리케이션들에서, 상기 네트워크는 조명 시스템에 의존하지 않는다. 결합한 우리의 시스템은 각 노드가 다른 노드들로 그리고 중앙의 위치들로 상기 노드들에서의 상기 상태들에 관한 정보를 전달하는 것을 허용한다. 그러므로 상기 LIAP 내 노드들 사이에서 프로세싱이 분배될 수 있다.
우리는 몇몇의 LIAF 노드들의 네트워크 인터페이스에 연결된 게이트웨이를 이용하여, 상기 노드들에서 상기 센서들로부터, 애플리케이션 소프트에어가 정보를 저장하고, 프로세싱하고, 분배하고 그리고 디스플레이하는 로컬 또는 클라우드 기반의 서비스 플랫폼으로 정보를 제공한다. 이 소프트웨어는 상기 노드들에서 상기 센서들에 의해서 탐지된 상기 상태들에 관련된 희망했던 동작들을 수행한다. 추가로, 상기 게이트웨이는 상기 서비스 플랫폼으로부터 정보를 수신할 수 있고 그리고 그 정보를 자신의 도메인 내 노드 플랫폼들 각각으로 제공할 수 있다. 그 정보는 여기에서 그 여러 유형들이 설명되는, 상기 광, 상기 광의 제어, 제어 카메라들, 점유되지 않은 주차 공간들, 일산화탄소 레벨들 측정 또는 많은 다른 애플리케이션들의 유지보수를 용이하게 하기 위해서 사용될 수 있다. 상기 노드들과 같이 또는 근접한 센서들은, 예를 들면, 주차 영역을 잠그거나 또는 잠금 해제하기 위해서 상기 노드에 연결된 장치에 제어 신호들을 제공하기 위한 것은 물론이며 상기 광 소스를 제어하기 위해서 사용될 수 있다. 단일의 애플리케이션이라는 목적을 위해서 상기 조명 시스템의 다중의 지역들을 같이 연결시키기 위해서 다중의 게이트웨이들이 사용될 수 있다.
보통은 각 노드는 상기 프로세서, 센서들 등에 의해서 사용하기 위해, 상기 공급된 AC 전력을 DC로 변환하기 위한 AC/DC 컨버터들을 포함할 것이다. 상기 게이트웨이들은 셀룰러, wi-fi 또는 다른 수단을 통해서 상기 서비스 플랫폼들로 서로 통신할 수 있다. 상기 센서들은 특정 상태들, 예를 들면, 유리가 파괴되거나 자동차 알람들로부터의 소리를 탐지하는 기기들, 보안 및 주차 관련된 감지를 위한 비디오 카메라들, 모션 센서들, 광 센서들, 라디오 주파수 신원 탐지기들, 날씨 센서들 또는 다른 상태들 탐지기들이다.
다른 실시예에서, 우리는 광 소스들을 갖춘 고정물들을 구비한 현존하는 조명 시스템들을 이용함으로써, 정보를 수집하기 위한 센서들의 네트워크를 제공한다. 상기 방법은 각 고정물에서 상기 광 소스를, 현존하는 광 고정물의 파워 서플라이에 연결된 전력 제어 단자, 교체 광 소스, 프로세서, 그 프로세서에 연결된 네트워크 인터페이스, 그리고 그 프로세서에 연결된 센서들을 포함하는 모듈로 교체하는 단계를 포함한다. 상기 센서들은 상기 노드에서 그리고 그 노드 주위의 상태들을 탐지하고, 그리고 그 상태에 관한 정보를 상기 프로세서로 포워딩한다. 바람직하게는, 각 고정물에서 각 모듈의 네트워크 인터페이스는 브로드밴드 또는 셀룰러 통신 네트워크를 이용하여 공통으로 같이 연결된다. 상기 통신 네트워크를 이용하여, 상기 센서들로부터 정보가 수집되며, 그리고 그 정보는 사이트에서의 로컬 서버들이나 상기 클라우드의 서버들에서 동작하는 애플리케이션으로 네트워크를 통해서 제공된다. 로컬 또는 사이트 기반의 애플리케이션 서버는 사이트 제어기 (Site Controller)로 언급된다. 사이트 제어기 상에서 동작하는 애플리케이션들은 하나 또는 그 이상의 특정 소비자 사이트들로부터의 데이터를 관리할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 각 고정물들에서의 각 모듈은 제어기 그리고 그 제어기에 연결된 장치를 포함하며, 그리고 그 제어기는 상기 장치에 의해서 수행될 행동들을 일으키기 위해서 사용된다. 상기에서 언급된 것처럼, 신호들이 상기 컴퓨팅 기기로부터 상기 통신 네트워크를 통해서 상기 모듈들로 그리고 그럼으로써 상기 제어기들로 전송될 수 있으며, 그래서 상기 조명 시스템의 상기 장치에 의해 수행될 행동들을 일으키도록 한다.
본 발명의 효과는 본 명세서의 해당되는 부분들에 개별적으로 명시되어 있다.
도 1은 조명 하부 구조 애플리케이션 프레임워크의 전체 구조의 일부를 도시한다.
도 2는 상기 시스템의 구조를 더 높은 레벨에서 도시한다.
도 3은 노드 플랫폼의 블록 도면이다.
도 4는 게이트웨이 플랫폼의 블록 도면이다.
도 5는 서비스 플랫폼의 블록 도면이다.
도 6은 조명 하부구조 애플리케이션들을 위한 수익 모델을 도시하는 도면이다.
도 7은 네트워크 구성된 조명 시스템을 위한 주차장 애플리케이션을 도시한다.
도 8은 네트워크 구성된 조명 시스템을 위한 조명 유지보수 애플리케이션을 도시한다.
도 9는 네트워크 구성된 조명 시스템을 위한 창고 재고 애플리케이션을 도시한다.
도 10은 선적 터미널을 모니터링하기 위한 네트워크 구성된 조명 시스템의 애플리케이션을 도시한다.
도 11은 노드에서의 전력 모니터링 및 제어 회로를 도시하는 블록 도면이다.
도 12는 노드에서의 애플리케이션 제어기를 도시하는 블록도이다.
여기에서 설명된 조명 하부구조 애플리케이션 프레임워크 (Lighting Infrastructure Application Framework)는 노드, 게이트웨이 및 서비스 구조를 기반으로 한다. 상기 노드 구조는 상기 조명 하부구조 내 다양한 위치들에, 예를 들면, 개별적인 거리 조명 고정물들에 배치된 노드 플랫폼으로 구성된다. 상기 노드들 중 적어도 몇몇은 센서들을 포함하며, 이 센서는 데이터를 수집하여 다른 노드들로 보고하고, 그리고 몇몇의 경우들에서는 상기 구조 내 더 높은 레벨로 보고한다. 예를 들면, 개별 노드의 레벨에서, 주변의 광 센서는 조명 고정물의 위치에서의 조명 상태들에 관한 정보를 제공할 수 있다. 그 노드에서 발생하는 이벤트들에 관한 정보를 카메라가 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 전체 구조의 일부를 도시한다. 도시된 것처럼, 조명 노드 (10)는 광 소스 그 자체에 추가로 노드 플랫폼을 포함한다. 상기 노드 플랫폼은 필요한 특정 애플리케이션에 종속하여 조명 노드 (10)의 소유자에 의해 선택된 것과 같은 다양한 유형의 센서들 (30)을 포함한다. 이 도면에서, 일광 센서 (31) 그리고 재실감지 센서 (occupancy sensor)가 도시된다. 상기 조명 노드는 상기 센서들 (30)에 응답하여 기능들을 수행하기 위한 또는 다른 소스들로부터 수신한 제어 신호들에 응답하여 기능들을 수행하기 위한 제어기들 (40)을 또한 포함할 수 있을 것이다. 이 예시적인 제어기들, 즉, 관개 (irrigation) 시스템을 제어하는 관개 제어 (42), 근처의 게이트를 열고 그리고 닫는 게이트 제어 (45), 그리고 광 제어기 (48)가 상기 도면에 도시된다. 상기 광 제어기는 노드 (10)에서 조명 소스를 제어하기 위해서 사용될 수 있으며, 예를 들면 그 조명 소스를 끄거나 또는 하루의 상이한 시각들에서, 조명 소스를 점점 어둑하게 하거나, 그것을 번쩍이게 하거나, 유지보수가 필요한가를 판별하기 위해서 광 소스 그 자체의 상태를 감지하거나, 또는 다른 기능을 제공하기 위해서 사용될 수 있다. 상기 센서들 (30), 제어기들 (40), 그리고 다른 필요한 컴포넌트들은 상기 조명 고정물 (10)의 하우징 내로 집합적으로 조립될 수 있다.
이런 또는 유사한 제어기들이 활성화하는 제어 기능들의 다른 예들은 다음을 포함한다: 전력 분배 관리, 전력 측정 및 모니터링, 그리고 요청/응답 관리. 상기 제어기들은 센서를 활성화시키고 그리고 비활성화시키며, 그리고 센서 출력들을 측정하고 모니터할 수 있다. 추가로, 상기 제어기들은 소프트웨어 다운로딩 및 보안 관리를 위한, 그리고 비디오 및 오디오 프로세싱, 예를 들면, 이벤트들을 탐지하고 또는 모니터링하기 위한 게이트웨이 동작과 같은 통신 기능들을 위한 관리를 제공한다.
바람직한 실시예에서, 본 발명에 따른 네트워크 구성된 시스템의 구조는 상기 조명 노드들에서의 센서들의 "플래그-앤-플레이 (plug-and-play)" 배치를 가능하게 한다. 상기 조명 하부구조 애플리케이션 프레임워크는 상기 센서 플러그-앤-플레이 구조를 구현하는 것을 가능하게 하기 위해 하드웨어 및 소프트웨어를 제공한다. 새로운 센서들이 배치되면, 소프트웨어 및 하드웨어는 그 센서를 관리하며, 그러나 상기 LIAF는 그 센서들과 연관된 일반적인 기능들에 대한 지원을 제공한다. 이는 센서들에 대한 커스텀 하드웨어 및 소프트웨어 지원에 대한 필요를 줄이거나 또는 제거할 수 있다. 센서는 전력, 보통은 배터리 또는 유선의 저 전압 DC인 전력을 필요로 하며, 그리고 바람직하게는 상기 센서는 아날로그 또는 디지털 신호들을 출력으로서 생성한다.
상기 LIAF는 조명 노드들에서 추가적인 하드웨어 및 소프트웨어 컴포넌트들 없는 센서들의 배치를 허용한다. 바람직한 구현에서, 상기 LIAF는 센서에 필요한 만큼의 DC 전력을 제공한다. 그것은 상기 노드에서의 모든 다른 행동들은 물론이며, 상기 센서와 연관된 아날로그 또는 디지털 인터페이스를 또한 모니터한다.
몇몇의 광 (light)들에 위치한 노드 플랫폼들은 게이트웨이 플랫폼 (50)에 같이 연결된다. 상기 게이트웨이 플랫폼 (50)은 아래에서 더 설명되는 기술을 이용하여 상기 노드 플랫폼과 통신하지만, 무선 접속 또는 유선의 접속을 포함할 수 있다. 상기 게이트웨이 (50)는 셀룰러 데이터, Wi-Fi, GPRS 또는 다른 수단과 같은 잘 알려진 통신 기술 (55)을 이용하여 인터넷 (80)과 통신하는 것이 바람직할 것이다. 물론, 상기 게이트웨이 플랫폼 (50)은 스탠드-얼론 (stand-alone)의 구현일 필요는 없다. 그것은 조명 노드 (10)에 배치될 수 있다. 상기 게이트웨이 플랫폼은 광역 네트워킹 (wide area networking (WAN)) 기능을 제공하며 그리고 상기 노드 플랫폼에 의해서 제공된 기능들에 추가로 복잡한 데이터 프로세싱 기능을 제공할 수 있다.
상기 게이트웨이는 서비스 플랫폼 (90)과의 통신을 개설하여, 상기 노드가 다양한 애플리케이션들 (100)로 데이터를 제공하고, 또는 그것으로부터 명령들을 수신하는 것을 가능하게 한다. 서비스 플랫폼 (90)은 애플리케이션들 (100)과의 인터액션을 가능하게 하기 위해 클라우드 (cloud)에서 구현되는 것이 바람직하다. 서비스 플랫폼 (90) 또는 상기 기능의 부분집합이 사이트에서 국부적으로 구현되면, 그러면 그것은 사이트 제어기 (Site Controller)로서 언급된다. 최종 사용자에게 액세스 가능한 기능들을 제공하는 다양한 애플리케이션들은 상기 서비스 플랫폼과 연관된다. 소유자들, 파트너들, 소비자들, 또는 다른 엔티티들은 이 애플리케이션들을 제공할 수 있다 .하나의 전형적인 애플리케이션은, 예를 들면, 노드에서의 현재의 날씨 상태들에 관한 리포트들을 제공한다. 상기 애플리케이션들 (100)은 보통은 다른 사람들에 의해서 개발되며 그리고 상기 하부구조 소유자에게 인가되지만, 그것들은 상기 노드 소유자에 의해서 또한 제공될 수 있으며, 그렇지 않다면 다양한 노드들 상에 사용하는 것이 가능하도록 될 수 있다.
전형적인 조명 관련 애플리케이션들은 조명 제어, 조명 유지보수, 그리고 에너지 관리를 포함한다. 이 애플리케이션들은 상기 서비스 플랫폼 (90) 또는 사이트 제어기 상에서 동작하는 것이 바람직하다. 파트너 애플리케이션들이 또한 존재할 수 있으며, 그 애플리케이션은 비밀의 데이터로의 액세스를 가지며 그리고 상기 조명 하부구조 소유자들이 그 애플리케이션에게 특권들을 허용한다. 그런 애플리케이션들은 몇가지 예를 들면 보안 관리, 주차 관리, 트래픽 리포팅, 환경 리포팅, 자산 관리, 물류 관리, 그리고 소매점 데이터 관리를 제공할 수 있다. 소비자들이 일반적인 데이터에 액세스하는 것을 가능하게 하고, 예를 들면, 상기 하부구조 소유자에 의해 그 데이터로의 액세스가 허용되는 소비자 애플리케이션들이 또한 존재한다. 다른 유형의 애플리케이션들은 소유자가 제공하는 애플리케이션들이다. 이것들은 하부구조 소유자들에 의해서 개발되고 사용되는, 예를 들면, 지역 내에서의 또는 시의 도로를 따른 트래픽 흐름을 제어하는 애플리케이션들이다. 물론, 상기 프레임워크로부터의 커스텀화된 데이터를 사용하는 애플리케이션들이 또한 존재할 수 있다.
도 1에 도시된 시스템에 결부된 주요 엔티티들은 조명 하부구조 소유자, 애플리케이션 프레임워크 제공자, 애플리케이션 또는 애플리케이션 서비스 소유자, 그리고 최종 사용자들이다. 전형적인 하부구조 소유자들은 시정 기관; 빌딩 소유자, 거주자, 전기 공익설비, 또는 다른 엔티티들을 포함한다.
*도 2는 우리의 시스템의 구조를 더 높은 레벨로 도시한 도면이다. 도 2에 도시된 것처럼 노드들 (10)의 그룹들은 서로 통신하고 그리고 게이트웨이 (50)로 통신한다. 상기 게이트웨이는 결국은 통신 매체 (55)를 통해서 인터넷 (80)으로 통신한다. 도시된 것과 같은 전형적인 구현에서, 노드들 (10)의 여러 집합들, 여러 게이트웨이들 (50), 여러 통신 매체 (55)가 존재하며, 이것들 모두는 인터넷 (80)을 통해서 이용 가능한 서비스 플랫폼들 (90)로 공통적으로 연결된다. 이런 방식에서, 여러 애플리케이션들은 상기 시스템 내 게이트웨이들을 통해서 개별 노드들로 넓은 정도의 기능을 제공할 수 있다.
도 2는 노드들의 어레이를 위한 네트워킹 구조를 또한 도시한다. 상기 도면의 왼쪽 부분 (11)에서, 노드들 (10)의 어레이가 도시된다. 상기 노드들 사이의 실선들은 데이터 평면 (plane)을 나타내며, 이는 선택된 노드들을 연결하며 높은 국지적인 대역폭 트래픽을 가능하게 한다. 이 연결들은, 예를 들면, 이 노드들 사이에서 로컬 비디오 또는 데이터를 교환하는 것을 가능하게 할 수 있다. 참조번호 11의 부분에서 점선들은 제어 평면을 나타내며, 이는 상기 노드들 모두를 서로에게 연결시키며 그리고 로컬 및 원격 트래픽을 위한 운송을 제공하여, 이벤트들, 사용, 노드 상태에 관한 정보를 교환하고, 그리고 게이트웨이로부터의 제어 명령들을, 그리고 그 게이트웨이로의 응답들이 구현되는 것을 가능하게 한다.
도 3은 상기 노드 플랫폼을 더욱 상세하게 도시한다. 상기 노드 하부구조는 파워 서플라이 (12)를 포함하며, 이는 AC를 DC로 변환하는 컨버터로서 구현되는 것이 보통이다. 상기 노드들이 실외 가로등 램프들에 배치되는 바람직한 구현에서, 그런 가로등 램프들로의 주된 전력 공급은 AC 전력이다. 센서들 그리고 제어기 구조들의 대부분이 반도체-기반의 컴포넌트들을 사용하기 때문에, 파워 서플라이 (12)는 가용 AC 전력을 적절한 DC 전력 레벨로 변환하여 상기 노드 컴포넌트들을 구동시킨다.
도 3에 또한 도시된 것처럼, 센서들 (30)의 어레이 그리고 제어기들 (40)은, 다른 잘 알려진 컴포넌트들은 물론이며 AC/DC 컨버터를 포함할 수 있는 전력 모듈 (12)에 연결된다. 애플리케이션을 동작시키는 프로세서 (15)는 원하는 로컬 기능성을 구현하기 위해서 상기 센서들 및 제어기들의 동작을 조정한다. 그것은 적절한 매체 (12)를 경유하여 다른 노드 플랫폼들로의 통신을 또한 제공한다. 상기 애플리케이션은, 적절한 광 소스 (18)에 연결되어 상기 제어기들 (40) 중 하나의 제어기의 제어 하에서 동작하는 LED 드라이버 회로 (16)를 또한 구동할 수 있을 것이다. 어떤 구현은 상기 파워 서플라이 (12) 그리고 상기 광 제어기 모듈 (40) 기능성을 단일의 모듈로 결합할 수 있을 것이다. 도면에 의해서 표시된 것처럼, 유선 (46, 47) 그리고 무선 (44, 49) 연결들이 필요한만큼 제공될 수 있을 것이다.
도 3에서, 상기 조명 하부구조는 광 소스 모듈 (16, 18), 예를 들면, 본원의 양수자인 Sensity Systems로부터 상업적으로 이용 가능한 것들과 같은 LED 어셈블리로 구성된다. 물론 서드-파티 제조자들이 다른 컴포넌트들은 물론이며 상기 광 소스 모듈 (18)도 제공할 수 있다. 상기 모듈 (16)은 제어기 (40)로도 또한 연결될 수 있을 것이다. 상기 노드들과 연관된 센서들 (30)은 상기 노드에는 로컬일 수 있으며, 또는 그것들은 먼 거리에 있을 수 있다. 본원 양수자인 Sensity Systems에 의해서 제공된 LED 제어기가 아닌 제어기들은 먼 거리에 있는 것이 보통이며 그리고 무선 통신들을 이용한다. 노드 애플리케이션 제어기로도 또한 언급되는 프로세서 모듈 (15)은 상기 노드 내 모든 기능들을 관리한다. 그것은 애플리케이션들과 연관된 관리, 데이터 수집 및 행동 명령들을 또한 구현한다. 보통은 이 명령들은 상기 제어기로 애플리케이션 스크립트들로서 배송된다. 추가로, 상기 애플리케이션 제어기 상의 소프트웨어는 활성화, 관리, 보안 (인증 및 액세스 제어) 그리고 통신 기능들을 제공한다. 네트워크 모듈 (14)은 라디오 주파수 (RF) 기반의 무선 통신을 다른 노드들에 제공한다. 이 무선 통신은 NAN (Neighborhood Area Network), WiFi, 802.15.4 또는 다른 기술들을 기반으로 할 수 잇다.
도 4는 게이트웨이 플랫폼 (50)의 블록도이다. 상기 도면에 의해서 제시되고 그리고 상기에서 언급된 것처럼, 상기 게이트웨이 플랫폼은 노드에 위치할 수 있으며 또는 그 노드들과는 개별적인 자기 자신의 하우징 내에 위치할 수 있다. 도 4의 도면에서, 상기 센서 모듈들 (30) 그리고 제어기 모듈들 (40)은 물론이며 파워 서플라이 (12)의 컴포넌트들, 프로세서 모듈 (15), LED 광 소스 모듈 (16) 그리고 광 소스 모듈 (18)이 다시 도시된다.
상기 게이트웨이 플랫폼 하드웨어 및 소프트웨어 컴포넌트들은 노드 플랫폼에 의해서 지원되는 기능들에 추가로 WAN 통신 (110)은 물론이며 미디어 모듈 (105)을 이용하여 비디오 레이트들에서 높은 대역폭 데이터 프로세싱 및 분석들을 가능하게 한다. 상기 게이트웨이 플랫폼은 추가적인 기능성을 구비한 노드 플랫폼으로 간주될 수 있다. 높은 대역폭 데이터 프로세싱 미디어 모듈 (105)은 애플리케이션 특정 이벤트들을 분석하고, 탐지하고, 기록하고 그리고 보고할 수 있는 비디오 및 오디오 데이터 프로세싱 기능들을 지원한다. WAN 기능성 지원 (110)은 GSM, Wi-Fi, 인터넷으로의 LAN, 또는 다른 광역 네트워킹 기술들을 기반으로 할 수 있다.
도 5는 서비스 플랫폼 (90)의 블록 도면이다. 상기 서비스 플랫폼 (90)은 애플리케이션 게이트웨이 (120) 및 노드 애플리케이션 빌더 (130)를 지원한다. 상기 애플리케이션 게이트웨이 (120)는 상기 조명 노드들로부터의 센서 및 이벤트 데이터를 이용하여 구현된 상이한 유형의 애플리케이션들로의 인터페이스들을 관리한다. 애플리케이션 게이트웨이 (120)를 갖춘 서비스 플랫폼 (90)은 소비자 조명 사이트에 사이트 제어기로서 배치될 수 있다. 사이트 제어기는 그러므로 바로 상기 애플리케이션 게이트웨이 (120) 기능성을 갖춘 서비스 플랫폼 (90)의 실례이다. 상기 노드 애플리케이션 빌더 (130)는 커스텀 노드 애플리케이션 스크립트들의 개발을 허용한다. 이 스크립트들은 노드 프로세서 모듈 (15) (도 3 참조), 데이터 수집 명령들 및 노드 레벨에서 수행될 동작들을 규정한다. 상기 스크립트들은 그 스크립트와 연관된 결과들이 어떻게 애플리케이션에게 제공되는가를 상기 애플리케이션 게이트웨이 (120)에게 규정한다.
도 5는 소유자 애플리케이션들 (140), 양수자 애플리케이션들 (144), 파트너 애플리케이션들 (146), 그리고 소비자 애플리케이션들 (149)이 애플리케이션 게이트웨이 API (150)를 활용하는 것을 또한 도시한다. 이것에 관해 상기 양수자는 상게 센서들의 많은 이용들에 공통인 다양한 유형의 애플리케이션들을 개발했고 그리고 구현한다. 한 가지 그런 애플리케이션은 조명 관리이다. 상기 조명 관리 애플리케이션은 로컬 노드 (10)에서 광 소스를 위한 조명 상태 그리고 제어 기능성을 제공한다. 상기 양수자에 의해서 제공된 다른 애플리케이션은 조명 유지보수를 제공한다. 상기 조명 유지보수 애플리케이션은, 예를 들면, 각 노드에서 상기 광(들)의 상태를 모니터링하는 것을 가능하게 함으로써 사용자들이 자신의 조명 네트워크를 유지하는 것을 가능하게 한다. 에너지 관리 애플리케이션은 사용자들이 조명 하부구조 에너지 사용을 모니터하는 것을 가능하게 하고, 그리고 그러므로 그 사용을 더 잘 제어하는 것을 가능하게 한다.
도 5에서 보이는 상기 파트너 애플리케이션들 (146)은 보통은 양수자 승인된 애플리케이션들 그리고 아래 목록의 기능들과 같은 다양한 필요한 기능들을 위한 시장들을 개설한 서비스 회사들이다. 이 애플리케이션들은 상기 애플리케이션 게이트웨이 API (150)를 활용한다. 전형적인 파트너 애플리케이션들은 보안 관리, 주차 관리, 트래픽 모니터링 및 리포팅, 환경 리포팅, 자산 관리, 그리고 물류 관리를 제공한다.
소비자 애플리케이션들 (149)은 소비자 관련된 기능성을 제공하기 위해서 애플리케이션 게이트웨이 API (150)를 활용한다. 이 API는 공개적으로 이용 가능한, 익명의 그리고 소유자 승인된 데이터에게로의 액세스를 제공한다. 또한 조명 하부구조 소유자들에 의해서 개발되고 사용된 소유자 애플리케이션들 (140)이 그들의 다양한 특정 필요성들에 합치하기 위해서 또한 도시된다.
도 6은 상기에서 설명된 시스템을 위한 조명 하부구조 애플리케이션들 수익 모델을 도시한다. 이 수익 모델은 그 조명 하부구조의 주요 이해 관계자들 사이에서 어떻게 수익이 생성되고 그리고 공유되는가를 도시한다. 일반적으로, 애플리케이션 그리고/또는 애플리케이션 서비스 공급자들은 애플리케이션 사용자들로부터 수익 A를 모은다. 애플리케이션 소유자들 또는 서비스 공급자들은 상기 조명 하부구조 애플리케이션 프레임워크 서비스 공급자에게 요금 B를 지불한다. 상기 LIAF 서비스 공급자는 상기 조명 하부구조 소유자들에게 비용 B를 지불한다.
상기 조명 하부구조 기반의 애플리케이션들의 주요 이해 관계자들은 상기 조명 하부구조의 소유자들을 포함한다. 이들은 라이트폴(light-pole)/고정물(fixture) 그리고 상기 조명 하부구조가 위치한 토지를 소유한 엔티티들이다. 상기 시스템에 포함된 다른 주요 파티는 상기 조명 하부구조 애플리케이션 프레임워크 서비스 공급자이다. 이들은 상기 애플리케이션들을 위해 데이터 및 서비스들을 제공하기 위해서 배치된 하드웨어 및 소프트웨어 플랫폼들을 제공하는 엔티티들이다. 여기에서의 상기 양수자는 상기 LIAF를 위한 서비스 제공자이다. 다른 중요한 엔티티들은 상기 애플리케이션 개발자들 및 소유자들을 포함한다. 이 엔티티들은 애플리케이션들 또는 애플리케이션 서비스들을 판매한다. 이 애플리케이션들 및 서비스 공급자들은 상기 조명 하부구조 애플리케이션 프레임워크에 의해 수집되고, 프로세싱되고 그리고 배포된 데이터를 기반으로 한다.
상기 LIAF에 펀딩하기 위한 수익 소스들 중에 애플리케이션들, 애플리케이션 서비스들 그리고 데이터가 존재한다. 애플리케이션 또는 애플리케이션 서비스 공급자들을 위한 수익 옵션들이 존재한다. 애플리케이션 또는 애플리케이션 서비스들의 사용자들은 보통은 시간 간격 기반 또는 일회성 라이선스 비용으로 지불하는 것 중 어느 하나인 라이선스 비용을 지불한다. 이 비용은 상이한 레벨의 사용, 예를 들면, 표준, 프로페셔널, 그리고 관리자의 상이한 레벨을 기반으로 한다. 사용 비용은 또한 데이터의 유형에, 예를 들면, 미가공 (raw) 또는 요약본, 실시간 대 비-실시간, 이력 데이터로의 액세스, 요구에 의해 동적으로 가격이 정해지는 데이터를 기반으로, 그리고 데이터와 연관된 위치에 종속될 수 있다.
다른 애플리케이션 서비스는 광고자들을 포함한다. 이들은 제품들이나 서비스들을 애플리케이션들 그리고 애플리케이션-서비스 사용자들에게 광고하기를 원하는 사업들이다. 그런 광고자들은 각 애플리케이션 또는 서비스에 대해 광고 비용들을 지불한다.
데이터에 관하여, 애플리케이션 그리고 애플리케이션 서비스 개발자들은 데이터 액세스에 대해 지불한다. 데이터는 특정 데이터, 예를 들면, 전체 광에 대한 광 엔진 단위를 기초로 하는, 광 엔진 채널 단위를 기초로 하는, 또는 센서 단위의 노드에서의 에너지 사용을 포함한다. 다른 유형의 데이터는 광 (light)의 상태, 예를 들면, 트리거 디밍 (dimming)에 대한 온도 기준 또는 에너지 비용, 디밍 백분율, 탐지 간격 및 리포팅 간격의 세팅을 포함하는 광 상태 리포팅과 같은 관리 상태이다. 이 데이터는 광의 존재 상태, 온 (on) 또는 오프 (off), 조명이 줄여진 양 그리고 디밍 양, 실패, 비정상 등과 같은 추가적인 상태를 또한 포함할 수 있다. 다른 유형의 데이터는 환경 데이터, 예를 들면, 노드에서의 온도, 습도 그리고 대기 압력; 또는 주변 광 및 색상과 같은 조명 데이터를 포함한다.
상기 노드들은 수많은 다른 유형의 데이터를 또한 감지하고 그리고 제공할 수 있을 것이다. 예를 들면, 이산화탄소, 일산화탄소, 메탄, 천연 가스, 산소, 프,로판, 부탄, 암모니아, 또는 황화수소와 같은 가스들이 탐지되고 그리고 데이터 보고될 수 있다. 다른 유형의 데이터는 지진 이벤트들, 침입 탐지 상태, 블루투스 MAC 주소, 활성 RFID 태그 데이터, ISO-18000-7, 그리고 DASH 7 데이터를 포함한다. 아래에서 이런 애플리케이션들 그리고 그 애플리케이션들이 수집할 수 있는 데이터 중 몇몇을 더욱 상세하게 설명한다.
애플리케이션 특정 센서 데이터는 상기 기둥 (pole)의 기초 또는 광 고정물에서의 침입, 상기 기둥의 기초에서 커버의 미승인 개방, 상기 광 고정물의 미승인 개방을 탐지하기 위한 침입 센서, 침입 관련 진동 탐지를 위한 진동 센서, 지진 관련된 진동 탐지 또는 기둥 손상 관련된 진동 탐지를 위한 진동 센서를 포함할 수 있다. 모션 센서는 움직임, 그 움직임의 방향, 그리고 탐지된 움직임의 유형을 탐지할 수 있다.
오디오 센서들은 다른 유형의 수집 가능한 데이터를 제공할 수 있다. 오디오 센서들은 유리 깨짐, 사격, 차량 엔진 온 또는 오프 이벤트들, 타이어 소음, 차량 도어 닫음, 인간 통신 이벤트, 또는 인간 고민 소음 이벤트를 탐지할 수 있다.
사람 탐지 센서들은 단일의 사람, 여러 사람, 그리고 사람의 수를 탐지할 수 있다. 차량 탐지는 단일의 차량, 여러 차량들, 그리고 센서 시야의 지속 시간을 포함할 수 있다. 상기 차량 탐지는 차량 수, 또는 제조사, 모델, 색상, 번호판 등에 관한 인식 정보를 제공할 수 있다.
우리의 시스템은 종종 여러 센서들로부터의 데이터를 이용함으로써, 상관된 이벤트들에 관한 데이터를 또한 제공할 수 있다. 예를 들면, 모션 탐지기 및 사람 탐지기로부터의 센서 데이터는 광을 켜고, 끄고, 흐리게 하고 또는 반짝이게 하기 위한 조명 기능을 활성하기 위해서 결합될 수 있다. 모션 탐지를 이용한 사람의 수는 보안, 소매점 활동 또는 트래픽 관련된 이벤트들에 관한 정보를 제공한다. 차량 탐지와 결합된 모션 탐지는 시설의 보안에서의 틈을 표시하기 위해서 사용될 수 있다.
움직임 및 차량 수 또는 움직임과 오디오와 같은 센서들의 결합들을 이용하여 다양한 행동들을 수행하기 위한 유용한 정보를 제공한다. 데이터 수집의 시각은, 유용한 정보를 제공하기 위해서, 상기에서 설명된 것과 같은 센서들로부터의 데이터와 또한 결합될 수 있다. 예를 들면, 시설에서 열고 그리고 닫는 시간들 동안의 모션 탐지. 모션 탐지 센서들에 연결된 광 레벨 센서들은 조명 제어를 위해서 유용한 정보를 제공할 수 있다. 모션 탐지는 이벤트가 발생할 때에 데이터만을 캡쳐하기 위해서 비디오와 결합될 수 있다. 현재의 그리고 이력 센서 데이터는 이벤트들 또는 제어 신호들, 예를 들면, 트래픽 흐름 패턴들 조절을 위한 필요를 예측하기 위해서 상관되고 그리고 사용될 수 있다.
상기 노드들에서 수집된 데이터를 위한 다른 이용은 집성 (aggregation)이다. 이는 다양한 기술들을 이용하여 그룹을 위한 대표적인 값들을 생성하기 위해서 데이터 이벤트들이 사용되는 것을 허용한다. 예를 들면, 집성된 데이터는 사이트에서 루미네어 (luminaire) 유형들에 관한 정보를 수집하기 위해서 사용될 수 있다 (예를 들면, 포스트 위 그리고 월-팩 (wall-pack) 루미네어들); 환경 보호된 루미네어 대 보호되지 않은 루미네어; 또는 노출된 영역들 외부의 루미네어들. 조명 영역 (예를 들면, 좁은 길, 주차장, 차도), 시설 유형 (제조, R&D), 단체 지역 (예를 들면, 국제 대 국내) 등을 기반으로 하여 데이터가 수집될 수 있다.
고정물 유형, 시설, 시설 유형, 또는 지리적인 지역에 대해서 전력 사용이 집성될 수 있다. 환경 감지 관련된 집성은 지리적인 영역들 또는 시설 유형들을 위해서 제공될 수 있다. 보안 애플리케이션들은 지리적인 영역 또는 시설 유형에 대한 집성들을 포함한다. 트래픽 애플리케이션들은 하루의 시간, 주, 달, 년 (year)에 의해 또는 지리적인 영역 (예를 들면, 학교 영역 대 소매점 영역)에 의한 집성을 포함한다. 소매 애플리케이션들은 지리적인 영역 또는 시설 유형에 의해서만이 아니라 하루의 시간, 주, 달, 년 등에 의한 집성들을 포함한다. 사용자 특정된 기준, 예를 들면, 하루의 시간을 기초로 하여 데이터가 또한 필터링되거나 또는 집성될 수 있다.
커스텀 애플리케이션 개발은 사용자들이, 수집되고 그리고 커스텀 애플리케이션들 및 서비스들로 포워딩될 데이터; 조명 노드들에서 상기 데이터를 기반으로 하여 수행될 행동들; 애플리케이션들이나 애플리케이션 서비스들로 포워딩될 데이터의 포맷; 그리고 이력 데이터 관리;를 규정하는 것을 허용한다.
우리의 수익 모델은 조명 하부구조 소유자들, 애플리케이션 하부구조 소유자들, 그리고 애플리케이션 또는 애플리케이션 서비스 소유자들 사이에서의 수익 공유를 허용한다. 오늘, 하부구조 소유자들에 대해서, 조명은 자본 투자, 에너지 계산서 및 유지보수 비용들을 포함하는 비용 센터이다. 여기에서 상기 양수자는 상기 하드웨어, 소프트웨어 그리고 네트워크 자원들을 제공하여 애플리케이션들 및 애플리케이션 서비스들이 매일매일 (day-to-day)을 기반으로 하는 것을 가능하게 하여, 상기 하부구조 소유자가 자본의, 운용의, 그리고 유지보수 지출들의 적어도 일부를 차감 계산하는 것을 허용한다.
도 7 내지 도 10은 상기에서 설명된 시스템을 위한 네 개의 샘플 애플리케이션들을 도시한다. 도 7은 주차장 애플리케이션을 도시한다. 일련의 차량 탐지 센서들 (180)이 위치하며, 주차장 내 각 주차 공간 위에 하나의 센서가 또는 단일의 멀티-공간 점유 탐지 센서는 각 등에 위치한다. 상기 센서들은 그 센서들 아래에 주차한 차량의 존재 또는 부재를 탐지하는 임의의 잘 알려진 기술을 이용하여 동작할 수 있다. 차량 공간 특정 센서가 배치될 때에 각 센서는 그 공간이 비어있는가, 채워져 있는가, 또는 예약되어 있는가의 여부를 디스플레이하는 LED를 포함한다. 이는 그 주차장 내에 있는 운전자가 빈 공간들, 이용 가능한 그리고 예약된 공간들에 위치하는 것을 가능하게 한다. 그것은 또한 그 주차장 소유자가 주차장 전체를 시각적으로 점검하지 않더라도 언제 공간들이 이용 가능한지를 아는 것을 또한 허용한다.
상기 센서들은, 상기 시스템을 위해서 설명된 것과 같이 유선의 또는 무선의 기술을 이용하여 노드 플랫폼 (10)에 연결된다. 상기 노드 플랫폼은 로컬 영역 네트워크 (210)을 경유하여 사이트 제어기 (200)와 통신하며 그리고/또는 게이트웨이 플랫폼 (50)을 이용하여 서비스 플랫폼 (90)과 통신한다. 상기 게이트웨이 플랫폼 (50)은 인터넷 (80)을 경유하여 서비스 플랫폼 (90)으로 그리고 사용자들 (220)에 연결된다. 상기 사이트 제어기 (200)는 상기 서비스 플랫폼 (90) 또는 주차 관리 애플리케이션 (181)과 통신할 수 있다. 상기 주차 관리 애플리케이션 (181)은 사용자들 (220)이 인터넷을 통해서 그 애플리케이션에 액세스하여 공간들을 예약하는 것을 가능하게 한다.
도 8은 조명 유지보수 애플리케이션을 도시한다. 이 애플리케이션에서 조명 노드들 (10)은 상기에서 설명된 것과 같은 시스템을 이용하여 서로 네트워크로 구성되며, 그리고 결국 사이트 제어기 (200)에 연결된다. 상기에서 설명된 기술을 이용하여, 전력 소모와 같은 상기 조명 노드들에 관한 정보, 동작 상태, 온-오프 동작, 그리고 센서 동작이 상기 사이트 제어기 (200)로 그리고/또는 상기 서비스 노드 (90)로 보고된다. 추가로, 상기 사이트 제어기 (200) 그리고/또는 서비스 노드 (90)는 온도 또는 전류와 같은 성능 데이터, 그리고 상기 노드들 (10)에서 발생하는 동작들과 같은 상태 데이터를 수집할 수 있다. 조명 유지보수 관련된 기능들을 제공하는 조명 유지보수 애플리케이션 (229)은 상기 서비스 노드 (90)로부터의 미가공 유지보수 데이터에 액세스한다. 언제 서비스가 필요하며, 또는 언제 다른 처리가 필요한가를 판별하기 위해서, LED 온도, LED 전력 소비, LED 고장, 네트워크 고장 및 전력 공급 실패와 같은 유지보수 관련된 데이터는 유지보수 회사 (230)에 의해서 상기 조명 유지보수 애플리케이션 (229)으로부터 액세스될 수 있다.
도 9는 우리의 발명에서 상기에 설명된 시스템들의 창고 재고 애플리케이션을 도시한다. 거기에 도시된 것처럼, 일련의 RFID 태그 리더들 (250)은 상기 노드 플랫폼 (10)을 따라 창고 도처에 위치한다. 이 태그 리더들 (250)은 그 창고 내 다양한 아이템들 상의 RFID 태그들 (260)을 탐지한다. 여기에서 설명된 것과 같은 노드 플랫폼들 (10)의 네트워크를 이용하여, 상기 태그 리더 (250)는 그 정보를 사이트 제어기 (200) 그리고/또는 서비스 플랫폼 (90)으로 제공할 수 있다. 상기 태그 리더 (250)는 위치 및 식별 정보를 수집하고 그리고 데이터를 상기 사이트 제어기 (200) 그리고/또는 상기 서비스 플랫폼 (90)으로 포워딩하기 위해서 노드 플랫폼 (10)을 이용한다. 이 데이터는 그러면 상기 서비스 노드 (90)로부터 창고 애플리케이션 (238)과 같은 애플리케이션들로 포워딩된다. 상기 위치 및 식별 데이터는 그 창고 내 상품 통행을 추적하기 위해서 사용될 수 있다. 상기 창고 공간 이용을 모니터하기 위해서 동일한 전략이 사용될 수 있다. 상기 센서들은 창고 내 아이템들의 존재 그리고 이 아이템들이 차지한 공간을 탐지한다. 이 공간 사용 데이터는 상기 사이트 제어기 (200) 그리고/또는 서비스 플랫폼 (90)으로 포워딩된다. 공간 활용 모니터링 및 관리하는 애플리케이션 (237)은 이 데이터를 상기 서비스 플랫폼 (90)으로부터 액세스 할 것이다.
도 10은 우리 시스템의 다른 애플리케이션을 도시하며, 이 경우 선적 터미널을 모니터링하고 그리고 소스로부터 목적지까지 상품을 추적하는 것이 이 시스템을 이용하여 수행될 수 있다. 이 경우에 RFID 리더들 (250)은 상품을 위한 소스 (예를 들면, 선적 포트 터미널), 운송 (계량 스테이션 또는 가스 스테이션들) 및 목적지에 상기 노드 플랫폼 (10)을 따라서 도처에 위치한다. 유사하게 RFID 태그들 (260)은 상품 그리고 상품을 수송하는 차량들 상에 위치한다. 이 RFID 태그들 (260)은 상기 노드 플랫폼 (10)을 이용하여 위치, 식별 및 다른 센서 데이터 정보를 상기 서비스 플랫폼 (90)으로 전송한다. 이는 각 사이트 (소스, 운송, 목적지)에서 상기 게이트웨이 플랫폼 (50)을 이용하여 실행된다. 상기 서비스 플랫폼 (90)은 이 데이터를 물류 애플리케이션 (236)과 같은 애플리케이션들에게 이용 가능하게 만들어서, 사용자들이 정확한 위치 및 상품 상태 정보를 얻을 수 있도록 하기 위해서 물류 애플리케이션 (236)에 액세스하는 것을 가능하게 한다.
도 11은 노드 내 전력 모니터링 및 제어를 위한 전기적인 컴포넌트들의 블록도이다. 도시된 상기 전력 측정 및 제어 모듈은 인입하는 AC 전력을 측정하고, 그리고 상기 AC/DC 컨버터로 제공된 전력을 제어한다. 그것은 서지 억제를 또한 제공하고, 그리고 상기 노드 컴포넌트들에게 전력을 제공한다.
이 회로는 개별 노드에서 광 방사 다이오드들로의 전력을 제어하기 위해서 사용된다. 아래에서 약술되는 입력 또는 출력들의 실제의 수는 소비자 애플리케이션 요구 사항들에 종속한다. 이 도면에서 보이는 것처럼 AC 전력은 90 내지 305 볼트 사이의 전압 범위로 참조번호 300의 라인을 경유하여 제공된다. 전압 및 전류는 에너지 측정 적분 회로 (310)에 의해서 감지된다. AC-DC 변압기 (320)는 상기 적분 회로 (310)에 전력을 공급하기 위해서 상기 회로 (310)에 3.3 볼트를 제공한다. 도 11에서, 점선들은 고-전압 시스템의 비-격리된 부분을 나타낸다. 그 점선들은 10,000 볼트까지 보호되는 상기 회로의 일부를 표시한다.
적분 회로 (310)는 라인 전압 및 전류를 측정하는 CMOS 전력 측정 기기이다. RMS 전압 및 전류는 물론이며, 유효 전력, 무효 전력 그리고 피상 전력을 계산하는 것이 가능하다. 그것은 "범용 비동기식 수신기/전송기 (universal asynchronous receiver/transmitter (UART))" 기기 (330)로 신호들 (315)을 제공한다. 상기 UART 기기 (330)는 데이터를 병렬 인터페이스 및 직렬 인터페이스 사이에서 번역한다. 상기 UART (330)는, 바람직하게는 LED 조명 시스템 (350)인 부하 (350)로 제공된 출력 전압을 제어하는 마이크로제어기 (340)로 신호들을 제공하기 위해서 연결된다. 이 제어는 스위치 (355)를 이용하여 구현된다.
일반적으로 CAN 버스로 언급되는 제어기 영역 네트워크 버스 시스템을 구현하는 기기들 (360, 365)이 또한 상기 마이크로제어기 (340)에 연결된다. 상기 CAN 버스는 복수의 마이크로제어기들이 호스트 컴퓨터에 의존하지 않고 서로 통신하는 것을 허용한다. 그것은 통신을 위해서 메시지-기반의 프로토콜을 제공한다. 상기 CAN 버스는 복수의 노드들이 그것들 사이의 통신들을 위해서 서로 데이지 체인으로 연결되는 것을 허용한다.
전력 모듈 (370)이 상기 회로 상에 옵션으로 제공된다. 상기 전력 모듈은 자신의 입력 단자들의 AC 전력을 받아들이고 그리고 제어된 DC 전력을 자신의 출력 단자에서 제공한다. 필요하다면, 도 12에 도시된 기기들 중 몇몇을 위한 입력 전력을 제공할 수 있으며, 이는 다음에 설명된다.
도 12는 노드에 위치한 애플리케이션 제어기의 블록 도면이다. 상기 노드는 무선 통신을 상기 애플리케이션 소프트웨어에 제공한다. 이 애플리케이션은 마이크로제어기 (400) 상에 동작하고 있는 전력, 조명, 그리고 센서들의 제어를 가능하게 한다. 그것은 상기 도면에 도시된 다양한 모듈들에 또한 전력을 제공하며, 그리고 상기 센서들과의 통신을 가능하게 한다.
도 12에서의 애플리케이션 제어기는, 도면의 중앙에 도시된 마이크로제어기 (400)의 제어 하에서 동작한다. 예를 들면 도 11에서 참조번호 370의 모듈에 의해서 공급되는 인입 전력 (405)은 변압기 (410)에 의해서 5볼트로 스텝 다운되어 Wi-Fi 통신을 위한 전력을 제공하며, 그리고 마이크로제어기 (400)에게 전력을 공급하는 3.3 볼트 변압기 (420)로 또한 제공된다. 파워 서플라이 (430)는 입력 전력을 또한 수신하며, 그리고 그것을 센서들 (도시되지 않음)로 제공한다. 상기 3.3 볼트 전력은 레퍼런스 전압 발전기 (440)로 또한 제공된다.
상기 마이크로제어기 (400)는 다양한 기기들과 통신하기 위한 여러 입력 단자들 및 출력 단자들을 제공한다. 특히, 바람직한 실시예에서, 상기 마이크로제어기 (400)는 0부터 10 볼트까지의 3개의 아날로그 출력 신호들 (450)을 제공하기 위해서, 그리고 0부터 10 볼트까지의 두 개의 아날로그 입력 신호들 (460)을 수신하기 위해서 연결된다. 이 입력 신호들 및 출력 신호들은 다양한 센서들의 상태를 제어하고 그리고 감지하기 위해서 사용될 수 있다. 수백의 마이크로제어기와의 통신은 UART (470) 그리고 상기 CAN 버스 (480)를 이용하여 달성된다. 도 11에 관하여 설명된 것처럼, 참조번호 480의 버스는 호스트 컴퓨터 없이도 마이크로제어기들 사이에서의 통신을 가능하게 한다.
미래의 애플리케이션들을 가능하게 하기 위해서, 그리고 유연함을 제공하기 위해서, 마이크로제어기 (400)는 다중의 범용-목적 입력/출력 핀들 (490)을 또한 포함한다. 이것들은 0부터 36 볼트까지의 범위인 신호들을 받아들이고 또는 제공한다. 이것들은 일반적인 것이며 그리고 소프트웨어를 통해서 제어되고 또는 프로그램될 수 있는 행동을 구비한다. 이 추가적인 제어 라인들은 하드웨어를 교체할 필요도 없이 소프트웨어에 의해서 가능해진 추가적인 기능성을 가능하게 한다.
마이크로제어기 (400)는 I2C 버스 인터페이스들 (500)의 쌍에 또한 연결된다. 이 버스 인터페이스들은 보드 상 다른 컴포넌트들을 연결시키기 위해서, 또는 케이블을 경유하여 링크된 다른 컴포넌트들을 연결시키기 위해서 사용될 수 있다. 상기 I2C 버스 버스는 미리 정의된 대역폭을 필요로 하지는 않지만, 멀티-마스터링, 중재, 그리고 충돌 탐지를 가능하게 한다. 마이크로제어기 (400)는 SP1 인터페이스 (510)에 또한 연결되어 서지 보호를 제공한다. 추가로, 마이크로제어기 (400)는 USB 인터페이스 (520)에, 그리고 JTAG 인터페이스 (530)에 연결된다. 다양한 출력 버스들 그리고 제어 신호들은 상기 애플리케이션 제어기가 상기 노드에서 아주 다양한 센서들 그리고 다른 기기들을 이용하여, 예를 들면, 조명 제어 및 센서 관리를 제공하는 것을 가능하게 한다.
전술한 것은 센싱 애플리케이션들 (sensing applications)과 함께 사용하기 위한, 네트워크 구성된 조명 하부구조에 대한 상세한 설명이다. 설명된 것처럼, 상기 시스템은 현존하는 또는 미래의 조명 하부구조를 위한 특이한 능력들을 제공한다. 비록 수많은 상세한 내용들이 상기 시스템의 특정 구현과 관련하여 제공되었지만, 본 발명의 범위는 첨부된 청구항들에 의해서 정의된다는 것이 인정될 것이다.

Claims (22)

  1. 복수의 노드 플랫폼들을 포함하는 조명 시스템들의 네트워크용의 게이트웨이 노드 플랫폼으로서,
    상기 복수의 노드 플랫폼들 중 적어도 일부는 조명 노드들을 나타나며,
    복수의 조명 노드들은 서비스 플랫폼과 통신하여 다중의 애플리케이션들을 통해서 상기 노드 플랫폼들에게 기능성을 제공하며, 상기 게이트웨이 노드 플랫폼은:
    전력을 수신하기 위한 전력 입력 단자;
    상기 전력 입력 노드에 연결된 프로세서;
    상기 프로세서에 연결되어, 로컬 영역 네트워크 (LAN)을 경유하여 상기 복수의 노드 플랫폼들과 통신하도록 허용하며 그리고 광역 네트워크 (WAN)를 경유하여 상기 서비스 플랫폼과 통신하도록 허용하는 네트워크 인터페이스; 그리고
    상기 프로세서에 연결되어, 상기 노드에서의 상태를 탐지하고, 그리고 응답으로 그 상태에 관한 정보를 상기 프로세서로 제공하는 센서를 포함하며,
    상기 프로세서는 상기 센서에 의해 제공된 정보를 기반으로 하여 제어 또는 애플리케이션 기능 중 적어도 하나를 실행하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  2. 제1항에 있어서, 상기 게이트웨이 노드 플랫폼은,
    상기 게이트웨이 노드 플랫폼과 통합된 상기 복수의 노드 플랫폼들 중의 노드 플랫폼을 더 포함하여 상기 복수의 노드 플랫폼들에게 향상된 기능성을 제공하며,
    상기 향상된 기능성은 WAN을 경유한 상기 서비스 플랫폼과의 통신들을 포함하여 다중의 애플리케이션들을 통하여 상기 노드 플랫폼들에게 기능성을 제공하며,
    상기 향상된 기능성은 상기 복수의 노드 플랫폼들 중 적어도 일부에 대한 비디오와 오디오 데이터 프로세싱 및 분석 기능성을 포함하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  3. 제1항에 있어서, 상기 게이트웨이 노드 플랫폼은,
    상기 게이트웨이 노드 플랫폼과 통합된 상기 복수의 노드 플랫폼들 중의 조명 노드를 더 포함하여 상기 복수의 노드 플랫폼들에게 향상된 기능성을 제공하며,
    상기 향상된 기능성은 WAN을 경유한 상기 서비스 플랫폼과의 통신을 포함하여 다중의 애플리케이션들을 통하여 상기 노드 플랫폼들에게 기능성을 제공하며,
    상기 향상된 기능성은 상기 복수의 노드 플랫폼들 중 적어도 일부에 대한 비디오와 오디오 데이터 프로세싱 및 분석 기능성을 포함하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 인터페이스는 상기 복수의 노드 플랫폼들과 데이터를 교환하도록 구성된 LAN 모듈을 포함하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 인터페이스는 상기 서비스 플랫폼과 데이터를 교환하도록 구성된 WAN 모듈을 포함하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 인터페이스는 상기 서비스 플랫폼과 연관된 다중의 애플리케이션들 중 적어도 하나의 애플리케이션을 지원하기 위해 비디오와 오디오 프로세싱 및 분석 기능성을 가능하게 하도록 구성된 미디어 모듈을 더 포함하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  7. 제6항에 있어서,
    비디오와 오디오 프로세싱 및 분석 기능성은 상기 서비스 플랫폼과 연관된 다중의 애플리케이션들 중 적어도 하나의 애플리케이션을 위한 애플리케이션 특정 이벤트들을 분석하고, 탐지하고, 기록하고 그리고 보고하는 것 중 적어도 하나를 수행하는 것을 포함하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 인터페이스는 제어 평면을 따라 상기 복수의 노드 플랫폼들에 통신 가능하게 연결되어, 상기 복수의 노드 플랫폼들로부터의 노드 플랫폼들 그리고 상기 서비스 플랫폼과 연관된 다중의 애플리케이션들 중 적어도 하나의 애플리케이션에 대한 이벤트들, 사용, 및 노드 상태 중 적어도 하나에 관련된 게이트웨이 노드 플랫폼 사이에서의 통신들을 가능하게 하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 인터페이스는 제어 평면을 따라 상기 복수의 노드 플랫폼들에 통신 가능하게 연결되어, 상기 서비스 플랫폼과 연관된 다중의 애플리케이션들 중 적어도 하나의 애플리케이션을 위해, 상기 게이트웨이 노드 플랫폼으로부터 상기 복수의 노드 플랫폼들로 제어 명령들이 전송되는 것을 가능하게 하며 그리고 상기 복수의 노드 플랫폼들로부터 상기 게이트웨이 노드 플랫폼으로 응답들이 전송되는 것을 가능하게 하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 인터페이스는 데이터 평면을 따라 상기 복수의 노드 플랫폼들의 선택 그룹에 통신 가능하게 연결되어, 상기 복수의 노드 플랫폼들의 선택 그룹 및 상기 게이트웨이 노드 플랫폼으로부터의 노드 플랫폼들 사이에서 비디오 및 오디오 데이터의 교환을 가능하게 하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 노드 플랫폼들은,
    각각이 조명 고정물과 연관된 복수의 노드 플랫폼들 중 적어도 일부를 구비한 광 센서를 나타내는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  12. 제1항에 있어서, 상기 게이트웨이 노드 플랫폼은,
    상기 프로세서에 연결된 적어도 하나의 제어기를 더 포함하며; 그리고
    상기 센서에 의해서 제공된 정보에 응답하여 상기 프로세서에 의해 실행된 상기 제어 또는 애플리케이션 기능은 관개 시스템, 게이트, 및 조명 소스 중 적어도 하나를 제어하기 위한 제어 신호들을 제공하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  13. 제1항에 있어서, 상기 게이트웨이 노드 플랫폼은,
    상기 프로세서에 연결된 적어도 하나의 제어기를 더 포함하며; 그리고
    상기 센서에 의해서 제공된 정보에 응답하여 상기 프로세서에 의해 실행된 상기 제어 또는 애플리케이션 기능은 전력 시스템을 위한 전력 분배 관리 그리고 상기 전력 시스템을 위한 전력 측정과 모니터링 중 적어도 하나를 포함하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  14. 제1항에 있어서, 상기 게이트웨이 노드 플랫폼은,
    상기 전력 입력 단자에 연결된 광 소스를 더 포함하며; 그리고
    상기 센서에 의해서 제공된 정보에 응답하여 상기 프로세서에 의해 실행된 상기 제어 또는 애플리케이션 기능은 상기 광 소스로부터의 조명을 제어하기 위한 기능을 포함하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  15. 제1항에 있어서, 상기 게이트웨이 노드 플랫폼은 하우징을 더 포함하며,
    상기 전력 입력 단자, 상기 프로세서, 상기 네트워크 인터페이스 그리고 상기 센서 각각이 그 하우징 내에 배치되며;
    상기 하우징은 가로등에서 현존하는 조명 소스를 대체하는 가로등으로 개조되도록 적응된, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 게이트웨이 노드 플랫폼은 조명 하부구조 애플리케이션 프레임워크 (Lighting Infrastructure Application Framework (LIAF)) 내에 포함되며,
    상기 LIAF는 다중의 게이트웨이 노드 플랫폼들, 서비스 플랫폼과 연관된 다중의 애플리케이션들에 의해서 활용된 적어도 하나의 게이트웨이 노드 플랫폼을 경유하여 상기 서비스 플랫폼과 데이터를 교환하는 노드 플랫폼들의 복수의 그룹들을 포함하며,
    상기 다중의 애플리케이션들은 상기 서비스 플랫폼에 의해 제공된 적어도 하나의 애플리케이션 프로그램 인터페이스를 경유하여 상기 서비스 플랫폼을 위한 애플리케이션 데이터에 액세스하는, 게이트웨이 노드 플랫폼.
  17. 복수의 고정물들을 구비한 현존 조명 시스템들을 이용하는 방법으로서,
    각 고정물은 파워 서플라이에 연결되며 그리고 광 소스를 대신하는 모듈을 구비하며 그리고
    상기 파워 서플라이에 연결되도록 적응된 전력 입력 단자;
    상기 전력 입력 단자에 연결된 교체 광 소스;
    상기 전력 입력 단자에 연결된 프로세서로서, 이 프로세서는 입력/출력 (I/O) 버스들 그리고 추가 센서 모듈들이 플러그 앤 플레이 센서 모듈들로 필드에 배치되는 것을 가능하게 하여 적어도 하나의 애플리케이션을 통해서 상기 모듈에게 추가적인 기능성을 제공하는 제어 신호들을 포함하는 인터페이스를 구비한, 프로세서;
    상기 프로세서에 연결되며, 로컬 영역 네트워크 (LAN) 모듈을 포함하는 네트워크 인터페이스; 및
    상기 프로세서에 연결되어, 노드에서의 상태를 탐지하고, 그리고 응답으로 그 상태에 관한 정보를 상기 프로세서로 제공하는 센서를 포함하며,
    상기 방법은 정보를 수집하기 위해서 센서들의 네트워크를 제공하기 위한 동작들을 구비하며:
    통신 네트워크를 이용하여 상기 복수의 고정물들에서 상기 모듈들 각각의 네트워크 인터페이스를 같이 연결하는 단계로서, 상기 LAN을 경유하여 게이트웨이 노드 플랫폼 및 상기 복수의 고정물들에서의 상기 모듈들 사이에서의 통신들을 가능하게 하며, 상기 게이트웨이 노드 플랫폼은 광역 네트워크 (WAN)를 경유하여 컴퓨팅 기기와의 통신을 허용하는, 연결 단계;
    상기 통신 네트워크를 이용하여, 각 모듈의 각자의 노드들에서 상태들에 관한 정보를 수집하는 단계;
    각 모듈의 각자의 노드들에서 상기 상태들에 관하여 수집된 상기 정보를 상기 게이트웨이 노드 플랫폼을 경유하여 상기 컴퓨팅 기기로 제공하는 단계; 그리고
    상기 컴퓨팅 기기에 연관된 다중의 애플리케이션들에 의해서 사용하기 위해 상기 복수의 고정물들에서 상기 모듈들로부터 수집된 정보를 상기 컴퓨팅 기기에 의해서 집성하는 단계를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 복수의 고정물들 각각에서 상기 모듈은 제어기 및 그 제어기에 연결된 장치를 포함하며, 그리고
    상기 방법은:
    상기 복수의 고정물들 각각에서 상기 광 소스를 상기 모듈로 교체하는 단계; 그리고
    상기 제어기를 이용하여, 상기 장치에 의해서 행동이 수행되도록 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 방법은, 상기 컴퓨팅 기기로부터 상기 통신 네트워크를 통해서 상기 모듈들로 신호들을 전송하고, 그럼으로써 상기 제어기들로 신호들을 전송하여 상기 장치에 의해서 행동이 수행되도록 하는 단계를 더 포함하며,
    상기 신호들은 상기 다중의 애플리케이션들과 연관된 제어 신호들인, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 신호들을 조절하여,
    상기 장치에 의해서 수행되는 행동들이, 시간이 흐르면서 상기 컴퓨팅 기기로 제공된 데이터를 기반으로 하여 조절되도록 하는, 방법.
  21. 제19항에 있어서,
    상기 복수의 고정물들은 하나 이상의 집합들로 그룹화되며,
    각 집합은 상기 다중의 애플리케이션들 중 하나 이상의 애플리케이션과 연관된 제어 신호들을 기반으로 하는 상이한 기능성을 구비한, 방법.
  22. 제17항에 있어서,
    상기 프로세서의 인터페이스를 추가의 센서 모듈에 연결하여, 상기 추가의 센서 모듈이 상기 필드에 배치되도록 하는 단계를 더 포함하는, 방법.
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