KR20160050125A - 해상용 충방전조절기 모니터링 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 충방전조절기의 모니터링 시스템에 관한 것으로, 좀더 자세히 설명하면 항로표지 시설에 복수개의 로드가 설치되어 있을 때, 상기 로드로 전원을 공급하는 충방전조절기의 상태를 근거리에서 용이하게 모니터링하고 컨트롤할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

Description

해상용 충방전조절기 모니터링 시스템{A charge discharge control system}

본 발명은 충방전조절기의 모니터링 시스템에 관한 것으로, 좀더 자세히 설명하면 항로표지 시설에 복수개의 로드가 설치되어 있을 때, 상기 로드로 전원을 공급하는 충방전조절기의 상태를 근거리에서 용이하게 모니터링할 수 있는 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 등명기는 선박의 항로를 표시하거나 해상 안전 정보를 표지하는 항로 표지 장치들 중 하나로, 통상 야간에 불을 밝혀 선박의 항로를 안내하는 장치를 말한다.

그리고 이러한 등명기는 내부에 전원수단 및 엘이디를 포함하여 이루어져 상기 엘이디의 불을 밝혀주도록 되어 있고, 특히 상기 등명기는 상시 전원이 들어오지 않는 외딴 곳에 설치되기 때문에 전원 공급이 원활하게 이루어지지 않아 별도의 전원시설을 설치할 필요가 있었다.

참고로, 종래의 전원시설은 등명기 주변에 솔라셀을 설치하고, 내측에 배터리를 설치하여, 컨트롤러에 의해 엘이디의 불을 밝혀주는 전원일체형 등명기를 개발되기도 하였지만,

상기 등명기는 항로표지 시설에 설치되어지고, 특히 상기 항로표지 시설에는 선박자동식별시스템(AIS: Automatic Identification System) 및 안전장비 등이 함께 설치되기 때문에,

만일 전원수단을 구비하고 있는 등명기와 복수개의 로드를 연결할 경우, 상기 등명기가 고장나게 되면, 이와 연결되어 있는 복수개의 로드 역시 같이 동작을 정지하게 되는 문제점이 발생하게 되는 것이다.(국내등록특허 제 10-1136208호)

즉, 상기 등명기는 빛을 밝혀 주어야 하기 때문에 항로표지 시설 외측에 설치되어 외부 오염원과 사고에 무방비하게 노출되어 있음으로, 종종 고장이 나게 되는데,

이때 등명기와 복수개의 로드를 직접 연결하여 각각의 로드가 동작하도록 구성할 경우에는, 상기 등명기가 고장났을 때, 등명기와 연결되어 있는 복수개의 로드로 전원이 인가되지 않기 때문에 각각의 로드들 역시 같이 동작을 멈출 수밖에 없는 것이다.

따라서 전원시설은 등명기 및 로드들과 분리된 상태에서 독립적으로 운행될 필요성이 있게 되었고,

이러한 필요성에 발맞춰 항로표지 시설 내측에 별도로 충방전조절기를 설치하고, 이를 중심으로 복수개의 로드 및 등명기를 연결하여 각각의 로드를 동작하도록 하는 시스템이 개발되게 되었던 것이다.

참고로 상기 충방전조절기는 10V, 20V, 30V로 제작되어 항로표지 시설의 로드의 소비 전력 용량에 맞게 공급하여 주어야 하고, 각 로드의 고장으로 인하여 교체, 변경을 할 경우에는, 추가되는 로드들이 전기적 성능을 고려하여 충방전조절기의 컨트롤이 필요한 것이다.

그러나 이러한 충방전조절기는 항로표지 시설 내부에 밀폐된 상태로 설치되어 안전하게 보호되지만,

만일 관리요원이 전원시설의 상태이상 여부를 진단하기 위해서는 해상으로 나아가 항로표지 시설로 이동한 후 밀폐되어 있는 전원시설을 분해한 후에야만 이상여부를 진단할 수 있다는 어려움이 있고,

특히 상기 충방전조절기의 오작동으로 인해 발생하는 전자파나 역기전력에 의해 상기 충방전조절기와 연결되어 있는 전자장비의 고장을 유발한다는 문제점이 있기 때문에 주기적으로 점검할 필요성이 있는 것이다.

국내등록특허공보 등록번호10-1136208 등록날짜:2012.04.05

따라서 본 발명에서는 충방전조절기의 상태를 주기적으로 점검할 때,

항로표지 시설과의 접근성을 유지하면서 점검인원의 안전을 보장하고,

더불어 용이하게 충방전조절기의 상태를 체크할 수 있으면서 해당 충방전조절기를 컨트롤할 수 있도록 하고자 하는 것이다.

이를 위해 본 발명에서는 항로표지 시설에 솔라셀 및 배터리와 함께 복수개의 로드가 설치되어 있고, 상기 로드 및 솔라셀과 배터리는 충방전조절기와 연결되어 있는 것에 있어서,

상기 충방전조절기는 주변에 설치되어 있는 배터리와 솔라셀 그리고 로드의 전원값을 확보하여 정해진 프로토콜에 따라 충방전조절기의 전기적 성능을 안내하는 상태정보를 생성하고, 이를 페어링이 이루어진 제어단말기로 전송하도록 지시하는 제어모듈과,

근거리 통신채널 형성시 상기 제어모듈이 생성한 상태정보를 외부로 전송하는 근거리 통신모듈을 포함하여 이루어진 상태에서,

근거리에는 어플리케이션 구동시 활성화되면서 충방전조절기의 근거리 통신모듈과 페어링이 이루어지도록 하는 링크연결부를 통해 상기 충방전조절기의 상태정보를 받아들이고, 제어부가 상기 링크연결부를 통해 받아들인 상태정보를 분석하여 디스플레이 창에 페어링이 이루어진 특정 충방전조절기의 식별정보와 함께 진단결과를 안내하는 한편,

상기 상태정보를 토대로 충방전조절기로 전기적 성능을 컨트롤하기 위한 제어명령을 생성하고, 이를 링크연결부를 통해 해당 충방전조절기로 전송하는 제어단말기를 포함하여 이루어져,

근거리에서 제어단말기를 이용해 용이하게 충방전조절기의 상태를 모니터링하고 컨트롤할 수 있는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명은 항로표지 시설 내부로 들어가 충방전조절기를 분해한 후 해당 충방전조절기의 상태를 진단하지 않더라도 접근성을 유지하면서 용이하게 충방전조절기의 상태를 점검할 수 있고, 상기 충방전조절기를 컨트롤할 수 있게 되었다.

또한, 본 발명은 근거리에서 제어단말기를 이용해 충방전조절기의 상태를 모니터링할 수 있게 되면서 유지보수 비용 절감 및 안전사고를 예방할 수 있는 효과를 가지게 되었다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 모니터링 시스템의 블록도.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 충방전조절기 전기적 성능을 보여주는 표.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 통신규격을 보여주는 표
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 프로토콜 구조를 보여주는 표
도 5는 상기 도 4의 데이터 필드명을 보여주는 표
도 6은 도 5의 데이터 필드값을 보여주는 표
도 7은 본 발명의 실시 예에 따FMS 프로토콜에 의해 생성된 데이터 구조를 예를 들어 보여주는 예시도.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 제어단말기의 구조를 보여주는 블록도.
도 9는 임계값에 따른 충방전조절기의 진단결과를 나타내는 표
도 10과 도 11 상태정보를 디스플레이하는 화면과 제어정보를 보여주는 화면
도 12와 도 13은 본 발명의 실시 예에 따른 순서도.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용은 첨부된 도면을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 시스템의 구성을 간략하게 보여주는 블록도로서, 본 발명의 항로표지 시설에는 솔라셀(14) 및 배터리(13)와 함께 하나 이상의 로드(15)가 설치되어 있고,

상기 로드(15) 및 솔라셀(14)과 배터리(13)는 충방전조절기(10)와 연결되어 있으며,

상기 충방전조절기(10)는 근거리에 위치한 특정 제어단말기(20)와 페어링이 이루어져 무선으로 데이터를 주고받을 수 있도록 되어 있고,

상기 제어단말기(20)에 의해 충방전조절기의 상태가 모니터링되어 지거나 혹은 상기 충방전조절기(10)의 상태를 컨트롤할 수 있도록 되어 있다.

이때의 충방전조절기(10)는 근거리에 위치한 제어단말기(20)와 페어링이 이루어 졌을 때 RS-232 방식의 데이터를 전송하기 위한 근거리 통신모듈(12)을 포함하여 이루어지고,

상기 근거리 통신모듈(12)은 배터리(13). 솔라셀(14), 그리고 로드(15)로 인가되는 전원을 컨트롤하기 위한 제어모듈(11)과 연결되어져,

상기 근거리 통신모듈(12)이 제어단말기(20)와 페어링이 이루어졌을 때, 혹은 제어단말기(20)의 요청이 있을 때,

주변에 설치되어 있는 배터리(13)와 솔라셀(14) 그리고 로드(15)의 전원값을 확보하여 정해진 프로토콜에 따라 충방전조절기(10)의 전기적 성능을 안내하는 상태정보를 생성하고, 이를 페어링이 이루어진 제어단말기(20)로 전송하도록 되어 있는 것이다.

참고로, 근거리 통신모듈(12)은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11b/g/n 또는 IEEE 802.16e 표준을 기반으로 하는 와이파이 모듈(WiFi Module) 또는 와이맥스 모듈(WiMAX Module) 혹은 저젼력의 블루투스 모듈들 중 어느 하나이고, 한정하지는 않으며,

본 발명에서는 실시 예에 따라 Texas Instruments 사의 CC2541을 이용한 HM-10 블루투스 모듈로서, 대기 시에는 0.5mA이고, 활성화 되었을 때에는 8.5mA의 낮은 전력을 사용하며, 자동 슬립모드 지원과 100M의 통신거리를 가지도록 하였다.

또한, 제어모듈(11)은 솔라셀 및 배터리와 연결되어 로드 인가되는 전원을 관리하며, 특히 전류센서 및 전압센서를 포함하여 이루어져, 솔라셀의 전압값과 배터리의 전압값과 충/방전 전류값과 출력전압값을 확보하고, 이들을 포함하는 상태정보를 생성한다.

참고로 도 2는 충방전조절기의 전기적 성능을 보여주고 있는 도표로, 제어모듈(11)이 확보한 솔라셀의 전압값과 배터리의 전압값과 충/방전 전류값과 출력전압값을 토대로 상태정보를 생성하고, 이를 제어단말기로 전송하여 고장여부를 판단하는 기준으로 활용되어진다.

그리고 이러한 상태정보는 도 3내지 도 7에 도시된 바와 같이, 제어모듈(11)의 컨트롤에 의해 지정된 프로토콜에 따라 상태정보를 생성하고 이를 제어단말기로 전송하여 실시간 모니터링이 이루어지도록 되어 있다.

이때의 상태정보는 충방전조절기의 전기적 성능을 진단하기 위한 것일 수도 있지만, 충방전조절기를 컨트롤하기 위한 기초로 활용할 수도 있고, 특히 충방전조절기를 컨트롤 하기 위한 다양한 데이터 필드값을 포함하여 이루어질 수도 있다.

이때의 프로토콜에 의해 정의된 데이터는 문장의 시작, 화자정보, 문장정보는 7Byte이며, 데이터 필드는 58 Byte, Checksum 필드는 3Byte, 문장의 끝은 2Byte로서 총 70Byte로 구성되어 있고, 세부 데이터 필드는 하기 표와 같은 필드값을 가지며, 총 15개 필드(58 Byte, 데이터 구분 14 Byte)로 구성되어 있다.

참고로, 상기 제어단말기(20)는 충방전조절기와 페어링이 이루어졌을 때, 근거리에서 데이터를 서로 주고받을 수 있는 링크연결부(21)를 포함하여 이루어지는 단말기로,

대표적으로는 와이파이 모듈이나 블르투스 모듈을 내장하고 있는 스마트폰이나 타블릿이며,

본 발명에서는 충방전조절기(10)로부터 상태정보를 받아들여 상기 충방전조절기의 상태이상 여부를 확인하거나 상기 충방전조절기를 컨트롤하기 위한 것이다.

그리고 이러한 제어단말기(20)는 근거리에 위치한 충방전조절기를 스캔하여 인식하고 해당 충방전조절기와 페어링이 이루어졌을 때 데이터를 송신 또는 수신할 수 있는 링크연결부(21)를 포함하여 이루어지며,

제어부(22)는 상기 링크연결부를 통해 받아들인 상태정보를 분석하여 디스플레이 창에 충방전조절기의 전기적 성능을 디스플레이하여 줌으로써, 고장여부를 진단할 수 있도록 한다.

참고로, 링크연결부(21)는 근거리 통신모듈은 IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.11b/g/n 또는 IEEE 802.16e 표준을 기반으로 하는 와이파이 모듈(WiFi Module) 또는 와이맥스 모듈(WiMAX Module) 혹은 저젼력의 블루투스 모듈들 중 어느 하나이며, 한정하지는 않는다.

또한 제어부(22)는 어플리케이션 칩 및 메모리가 장착되어 있는 보드로, 본 발명에서는 도 8에 도시된 바와 같이 커뮤니케이션 메니저 및 DB 메니저와 SQLite DB를 포함하는 모니터링 어플리케이션이 설치되어 있는 것이고, 전송받은 상태정보를 분석하여 디스플레이창(23)에 표출하여 주거나 혹은 상기 충방전조절기를 컨트롤한다.

참고로 커뮤니케이션 메니저는 통신망 관리 및 전송된 데이터를 처리하며 DB 메니저는 할당된 식별번호를 토대로 각각의 충방전조절기별로 상태정보를 저장하여 이력을 관리한다.

이때의 상기 커뮤니케이션 메니저는 어플리케이션 구동시 링크연결부를 활성화하도록 하고, 주위를 스캔하여 페어링이 이루어진 충방저조절기의 리스트를 디스플레이하여 준다. 그리고 다수개의 충방전조절기 중 어느 하나를 지정하도록 사용자에게 요구한다.

이때 만일 지정된 장치가 페어링 목록에 없는 경우에는 장치검색을 통하여 페어링을 한다. 그리고 이후 커뮤니케이션 메니저는 페어링이 이루어진 충방전조절기와 통신연결 상태를 계속 유지하고, 수신된 상태정보는 체크썸 코드에 의하여 검증된다.

이때, 제어부는 충방전조절기의 ID를 확인하고, 만일 ID가 없는 경우에는 사용자로부터 ID 입력을 요구하며 입력된 ID와 함께 상태정보를 표출하여 준다.

이때 상태정보는 제어부에 의해 분석되어 도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이 솔라셀의 전압값과 배터리의 전압값과 충/방전 전류값과 출력전압값이 디스플레이되고, 안내된 전압값과 전류값이 하기 표에 기재되어 임계값을 중심으로 초과하였거나 미만인 경우 이상여부를 표출하여 주여 주는 것이다.

그리고 이때 제어단말기는 도 11에 도시된 바와 같이 각각의 항목별로 정보를 디스플레이하고, 디스플레이 하단에 형성되어 있는 버튼 조정을 통해 설정된 임계값을 조정하는 상태정보이거나 재시작 혹은 초기화를 요구하는 제어정보(이하, 제어정보라고 함)를 해당 충방전조절기로 피드백하여 주는 것이다.

이때 제어정보는 DB 메니저에 의해 제어단말기 내부에 저장이 되고, 페어링이 이루어져 있는 해당 충방전조절기로 전송되게 된다.

참고로 사용자가 입력 및 수정 하지 않은 경우와 전송하지 않은 상태에서 취소할 경우 어플리케이션은 종료된다.

그리고 충방전조절기에서는 근거리 통신모듈을 통해 제어정보를 수신하게 되면, 제어모듈은 수신시 데이터를 검증하고, 상태정보를 요청하는 것인지 제어정보 전송한 것인지 구분하여 인식하고, 상태정보를 요청하였을 경우에는 주변기기의 상태를 확인하고 상태정보를 확인한 다음 제어단말기로 전송한다.

그리고 만일 제어정보일 경우에는 해당 제어정보 저장하고 재시작을 한다.

이때 제어정보가 초기화 또는 재시작으로 확인되면 초기화 정보, 실시간 제어정보를 제어정보로 저장한다.

그리고 상기 충방전조절기는 재시작 이후 제어단말기에 그 결과로 제어단말기로 전송하여 컨트롤한 결과를 모니터링할 수 있도록 되어 있다.

이때 재시작 오류발생 시에는 초기화정보를 확인하여 초기화되거나 오류 메시지를 제어단말기로 전송하는 것이다.

따라서 본 발명은 접근성을 유지하면서 용이하게 충방전조절기의 상태를 점검할 수 있고, 상기 충방전조절기를 컨트롤할 수 있게 되었으며, 이로 인해 유지보수 비용 절감 및 사고를 예방할 수 있는 것이다.

10:충방전조절기 11:제어모듈
12:근거리통신모듈 13:배터리
14:솔라셀 15:노드
20:제어단말기 21:링크연결부
22:제어부 22a:커뮤니케이션 메니저
22b:DB 메니저 22c:SQLite DB
23:디스플레이창

Claims (7)

1. 항로표지 시설에 솔라셀 및 배터리와 함께 복수개의 로드가 설치되어 있고, 상기 로드 및 솔라셀과 배터리는 충방전조절기와 연결되어 있는 것에 있어서,
   상기 충방전조절기는 주변에 설치되어 있는 배터리와 솔라셀 그리고 로드의 전원값을 확보하여 정해진 프로토콜에 따라 충방전조절기의 전기적 성능을 안내하는 상태정보를 생성하고, 이를 페어링이 이루어진 제어단말기로 전송하도록 지시하는 제어모듈과,
   근거리 통신채널 형성시 상기 제어모듈이 생성한 상태정보를 외부로 전송하는 근거리 통신모듈을 포함하여 이루어진 상태에서,
   근거리에는 어플리케이션 구동시 활성화되면서 충방전조절기의 근거리 통신모듈과 페어링이 이루어지도록 하는 링크연결부를 통해 상기 충방전조절기의 상태정보를 받아들이고, 제어부가 상기 링크연결부를 통해 받아들인 상태정보를 분석하여 디스플레이 창에 페어링이 이루어진 특정 충방전조절기의 식별정보와 함께 진단결과를 안내하는 한편,
   상기 상태정보를 토대로 충방전조절기로 전기적 성능을 컨트롤하기 위한 제어명령을 생성하고, 이를 링크연결부를 통해 해당 충방전조절기로 전송하는 제어단말기를 포함하여 이루어져,
   근거리에서 제어단말기를 이용해 용이하게 충방전조절기의 상태를 모니터링하고 컨트롤할 수 있는 것을 특징으로 하는 해상용 충방전조절기 모니터링 시스템
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어단말기는 상태정보를 분석하여 솔라셀의 전압값과 배터리의 전압값과 충/방전 전류값과 출력전압값을 안내해 주는 것을 특징으로 하는 해상용 충방전조절기 모니터링 시스템
3. 제1항에 있어서,
   상기 제어부는 통신망 관리 및 전송된 데이터를 처리하는 커뮤니케이션 메니저와, 할당된 식별번호를 토대로 각각의 충방전조절기별로 상태정보를 저장하는 DB 메니저와, 상기 DB 메니저에 의해 다루어지는 상태정보를 저장하고 있는 SQLite DB를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 해상용 충방전조절기 모니터링 시스템
4. 제1항에 있어서,
   상기 충방전조절기와 제어단말기는 프로토콜에 따라 문장의 시작, 화자정보, 문장정보는 7Byte로 이루어져 있고 데이터 필드는 58 Byte, Checksum 필드는 3Byte, 문장의 끝은 2Byte로서 총 70Byte로 구성되어 있는 상태정보나 제어정보를 전송하는 것을 특징으로 하는 해상용 충방전조절기 모니터링 시스템
5. 제4항에 있어서,
   상기 데이터 필드는 15개의 세부 데이터 필드(58 Byte, 데이터 구분 14 Byte)로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 해상용 충방전조절기 모니터링 시스템
6. 제어단말기는 어플리케이션 구동시 커뮤니케이션 메니저에 의해 링크연결부를 활성화하도록 하는 단계 및, 주위를 스캔하여 페어링이 이루어진 충방저조절기의 리스트를 디스플레이하는 단계와,
   상기 커뮤니케이션 메니저는 다수개의 충방전조절기 중 어느 하나를 지정하도록 사용자에게 요청하는 단계와,
   리스트상의 특정 충방전조절기를 선택하여 통신 연결이 이루어 졌을 때 혹은 장치검색을 통하여 페어링이 이루어진 충방전조절기와 통신 연결이 이루어졌을 때 해당 충방전조절기의 상태정보를 요청하는 단계와,
   상기 제어단말기는 충방전조절기의 상태정보를 수신하고 체크썸하여 무결성을 검증하는 단계와,
   제어부는 충방전조절기의 ID를 확인하고, 만일 ID가 없는 경우에는 사용자로부터 ID 입력을 요구하며 입력된 ID와 함께 상태정보를 표출하여 주는 단계와,
   디스플레이창에는 제어부에 의해 상태정보가 분석되어 임계값을 중심으로 솔라셀의 전압값과 배터리의 전압값과 충/방전 전류값과 출력전압값과 함께 진단결과가 안내되는 단계를 포함하여 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 해상용 충방전조절기 모니터링 방법
7. 제6항에 있어서,
   상기 제어단말기는 전송받은 상태정보를 토대로 특정 임계값을 변경하거나 혹은 재시작 혹은 초기화하기 위한 제어정보를 생성하는 단계와,
   상기 제어단말기는 페어링이 이루어져 있는 해당 충방전조절기로 제어정보를 전송하는 단계와,
   상기 충방전조절기는 근거리 통신모듈을 통해 제어정보를 수신하게 되면, 데이터의 무결성을 검증하고, 상태정보를 요청하는 것인지 제어정보인지 확인하는 단계와,
   상기 충방전조절기는 상태정보 요청일 경우 주변의 배터리와 솔라셀과 로드의 전압 및 전류값을 확보하여 상태정보를 생성하고 해당 제어단말기로 전송하고,
   만일 제어정보일 경우에는 해당 제어정보 저장하고 저장된 제어정보를 토대로 재시작하는 단계와,
   상기 충방전조절기는 재시작한 후 그 결과를 제어단말기로 전송하여 보고하는 단계로 이루어져 있는 것을 특징으로 하는 해상용 충방전조절기 모니터링 방법
   

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