KR20170012815A - 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템 - Google Patents

농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20170012815A
KR20170012815A KR1020150105133A KR20150105133A KR20170012815A KR 20170012815 A KR20170012815 A KR 20170012815A KR 1020150105133 A KR1020150105133 A KR 1020150105133A KR 20150105133 A KR20150105133 A KR 20150105133A KR 20170012815 A KR20170012815 A KR 20170012815A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
wired
network
environment control
main controller
control node
Prior art date
Application number
KR1020150105133A
Other languages
English (en)
Other versions
KR101739066B1 (ko
Inventor
안은기
변기식
장관집
김구조
이경환
서재석
서창우
Original Assignee
(주)유비엔
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)유비엔 filed Critical (주)유비엔
Priority to KR1020150105133A priority Critical patent/KR101739066B1/ko
Publication of KR20170012815A publication Critical patent/KR20170012815A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101739066B1 publication Critical patent/KR101739066B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G06Q50/00—Systems or methods specially adapted for specific business sectors, e.g. utilities or tourism
    • G06Q50/02—Agriculture; Fishing; Mining
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
    • H04L12/00—Data switching networks
    • H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
    • H04L12/2854—Wide area networks, e.g. public data networks

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Human Resources & Organizations (AREA)
  • Marketing (AREA)
  • Marine Sciences & Fisheries (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Economics (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Husbandry (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Strategic Management (AREA)
  • Tourism & Hospitality (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Business, Economics & Management (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Selective Calling Equipment (AREA)

Abstract

본 발명은 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템에 관한 것이다.
본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템은, 분산 네트워크 시스템을 인터넷과 연결하며, 충전 기능 및 정전 알림 기능, 항온 기능을 수행하는 게이트웨이와; 게이트웨이와 전기적으로 연결되며, 분산 네트워크 시스템의 전체 네트워크 관리, 유/무선 노드 관리 기능을 수행하는 메인 컨트롤러와; 메인 컨트롤러와 유선으로 통신하며, 부하에 공급되는 전압과 온도, 습도 및 조도를 제어하는 유선 환경 제어 노드; 및 메인 컨트롤러와 무선으로 통신하며, 부하에 공급되는 전압과 온도, 습도 및 조도를 제어하는 무선 환경 제어 노드를 포함하며, 상기 메인 컨트롤러와 유선 환경 제어 노드 및 무선 환경 제어 노드 간은 TCP/IP 통신, 소정 주파수 대역의 무선 통신 및 직렬 유선 통신 기반의 유/무선 통합 분산 네트워크로 구성된다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 내부 네트워크 기반 분산 처리방식을 채용하고 TCP/IP 통신, 무선통신 및 유선통신을 통합하여 네트워크를 구성함으로써, 전체 시스템 관리 및 신호 처리에서 시스템에 걸리는 부하를 최소화하고, 개별 엔트리에 문제가 발생해도 전체 시스템의 동작에는 영향을 주지 않으며, 네트워크 관리에 의해 문제가 발생한 부분을 쉽게 찾아내어 신속하게 대처할 수 있다.

Description

농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템{Distributed network system for automatizing agriculture, fishery, and livestock facilities}
본 발명은 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템에 관한 것으로서, 더 상세하게는 내부 네트워크 기반 분산 처리방식을 채용하고 TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 통신, 무선통신 및 유선통신을 통합하여 네트워크를 구성함으로써, 전체 시스템 관리 및 신호 처리에서 시스템에 걸리는 부하를 최소화하고, 개별 엔트리에 문제가 발생해도 전체 시스템의 동작에는 영향을 주지 않으며, 문제가 발생한 부분을 쉽게 찾아내어 신속하게 대처할 수 있는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템에 관한 것이다.
각종 산업현장의 필드 장치는 주로 4∼20mA의 변조 신호를 사용하는 트위스티드 페어 케이블(Twisted pair cable)에 의해 1:1로 연결되어 제어되었다. 이러한 연결방식은 전자파 잡음에 덜 민감하고 오류의 감지가 용이하여 제어 시스템에 많이 사용되고 있다. 그러나 길게 연결되는 다수의 전선 다발, 잡음 및 열 발생, 과다한 설치 비용, 시스템 관리 및 업그레이드의 어려움 등의 문제점이 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 개발된 것이 각 필드 기기 간의 직렬 공통 통신 버스 통신 시스템인 필드 버스(Field Bus)이다. 필드 버스는 직렬통신 버스를 이용한 분산제어 기술로 현재 공장 자동화나 분산 제어 설비에서 사용되는 최하위 계측 장비들 간에 실시간 통신을 제공하는 네트워크이다. 즉. 필드 버스는 많은 계측기나 구동기, PC 등 각종 기기 간의 효율적인 데이터 교환을 위해서, 공장이나 그 밖의 자동화가 필요한 환경에 설치할 수 있는 버스 형태의 구조를 가진 산업용 네트워크이다. 이것은 각 제어기의 고속통신을 이용한 정보교환을 통하여 유기적인 결합을 이루고 멀티 입력 및 멀티 출력의 복잡한 시스템의 제어를 간단한 구성으로 가능하게 하는 특징이 있다.
한편, 공개특허공보 제10-2011-0077168호(특허문헌 1)에는 이더넷 네트워크와 유비쿼터스 센서 네트워크의 상호인식 기술을 통합하여 작업장 내의 위험요소를 최소화하고 작업자의 불안정한 행동을 사전에 방지하기 위한 "유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템 및 그 실시간 동기화 방법"이 개시되어 있고, 공개특허공보 제10-2011-0068669호(특허문헌 2)에는 현장상태를 취득하고 처리하는 필드 처리장치 및 현장의 전력 데이터를 취득하여 처리하는 지능형 아날로그 처리장치를 포함하고, 주처리장치로 분산망 프로토콜 데이터 송수신시 데이터베이스에 의한 전력 데이터를 관리하는 "분산망 프로토콜을 이용한 원격 전력 제어시스템"이 개시되어 있다.
그러나, 이상과 같은 특허문헌 1, 2는 모두 중앙 집중식 처리방식을 채용하고 있어 전체 시스템 관리 및 신호 처리에 있어서 시스템에 과중한 부하가 걸리고, 개별 엔트리에 문제(고장이나 오동작 등)가 발생할 경우 이를 처리하는 과정에서 전체 시스템의 동작에 영향을 미치게 되는 문제점이 있다. 또한, 문제가 발생한 부분을 찾아내기가 쉽지 않아 신속하게 대응하기가 어려운 문제점이 있다.
공개특허공보 제10-2011-0077168호(2011.07.07. 공개) 공개특허공보 제10-2011-0068669호(2011.06.22. 공개)
본 발명은 상기와 같은 사항을 감안하여 창출된 것으로서, 내부 네트워크 기반 분산 처리방식을 채용하고 TCP/IP 통신, 무선통신 및 유선통신을 통합하여 네트워크를 구성함으로써, 전체 시스템 관리 및 신호 처리에서 시스템에 걸리는 부하를 최소화하고, 개별 엔트리에 문제가 발생해도 전체 시스템의 동작에는 영향을 주지 않으며, 네트워크 관리에 의해 문제가 발생한 부분을 쉽게 찾아내어 신속하게 대처할 수 있는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템을 제공함에 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템은,
분산 네트워크 시스템을 인터넷과 연결하며, 충전 기능 및 정전 알림 기능, 항온 기능 등을 수행하는 게이트웨이와;
상기 게이트웨이와 전기적으로 연결되며, 분산 네트워크 시스템의 전체 네트워크 관리, 유/무선 노드 관리 기능을 수행하는 메인 컨트롤러와;
상기 메인 컨트롤러와 유선으로 통신하며, 부하에 공급되는 전압과 온도, 습도 및 조도를 제어하는 유선 환경 제어 노드; 및
상기 메인 컨트롤러와 무선으로 통신하며, 부하에 공급되는 전압과 온도, 습도 및 조도를 제어하는 무선 환경 제어 노드를 포함하며,
상기 메인 컨트롤러와 유선 환경 제어 노드 및 무선 환경 제어 노드 간은 TCP/IP 통신, 소정 주파수 대역의 무선 통신 및 직렬 유선 통신 기반의 유/무선 통합 분산 네트워크로 구성된 점에 그 특징이 있다.
여기서, 상기 메인 컨트롤러와 유선 및 무선 환경 제어 노드 사이에는 상기 메인 컨트롤러로부터의 제어명령을 전달받아 모터 제어, 유선 및 무선 환경 제어 노드 관리 및 상태 디스플레이 기능을 수행하는 중계기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유선 환경 제어 노드 및 무선 환경 제어 노드의 하위 계층에는 CO2 농도, 대지의 온도, 대지의 습도 등을 측정하기 위한 확장 센서 모듈이 각각 더 설치될 수 있다.
또한, 상기 메인 컨트롤러와 중계기를 기준으로 분산 네트워크의 PAN (Personal Area Network)이 형성되고, PAN ID는 메인 컨트롤러 또는 중계기의 네트워크 ID와 동일하게 구성된다.
또한, 상기 중계기의 IP 주소와 네트워크 ID 주소는 중계기 주소 간격(PAN Controller Spacing: PS)으로 할당된다.
또한, 상기 유선 환경 제어 노드의 IP 주소와 네트워크 ID는 PAN ID와 NC(Node Count)를 더한 값으로 할당된다.
또한, 상기 무선 환경 제어 노드의 네트워크 ID는 PAN ID의 하위 8bit와 NC의 조합으로 이루어진다.
또한, 본 발명의 시스템에 채용되는 유/무선 네트워크 라우팅 알고리즘에 있어서, 유/무선 네트워크는 8개의 소켓 기반으로 형성될 수 있고, 8개의 소켓 기반으로 형성되는 경우 개별 소켓은 1개의 클라이언트(Client) 모드와 7개의 서버(Server) 모드(LISTEN)로 동작을 설정할 수 있다.
이때, 1개의 클라이언트 모드는 부모(Parent)에의 접속용으로, 나머지 7개의 서버 모드는 5개의 자식(Child)용, 1개의 디버깅(debugging)용, 그리고 1개의 라우팅용으로 사용될 수 있다.
또한, 유/무선 네트워크 라우팅에 있어서, 라우팅 경로가 2홉 이상인 업 링크(up link) 라우팅의 경우, 최초 데이터 전송자는 부모에게 데이터를 전송하고, 부모는 라우팅 소켓을 사용하여 상위 부모에게 데이터를 전달한다.
또한, 라우팅 경로가 2홉 이상인 다운 링크(down link) 라우팅의 경우, 최초 데이터 전송자는 최종 목적지의 라우팅 패스를 가지고 있는 자식에게 데이터를 전송하고, 자식은 라우팅 소켓을 사용하여 해당 목적지에 전달한다.
또한, 상기 유/무선 네트워크는 자신의 NBT(Neighbor Table) 정보와 자식의 NBT 정보를 취합하여 부모에게 NBT 테이블을 전송하는 방식으로 네트워크를 형성 및 관리한다.
이때, 상기 NBT에는 자신의 NBT 정보와 자식의 NBT 정보가 링크되며, 개별 NBT에는 해당 센서들의 정보가 링크된다.
또한, 부모 엔트리에는 자식 엔트리(하위 자식 포함)의 모든 NBT가 저장되고, 최종으로 메인 컨트롤러에는 네트워크를 형성한 모든 엔트리의 NBT가 저장된다.
또한, 부모 엔트리는 자식 엔트리의 NBT 정보가 일정 시간 안에 업데이트 되지 않으면 해당 엔트리의 NBT를 삭제하여 네트워크에서 탈퇴(LEAVE)시킨다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 내부 네트워크 기반 분산 처리방식을 채용하고 TCP/IP 통신, 무선통신 및 유선통신을 통합하여 네트워크를 구성함으로써, 전체 시스템 관리 및 신호 처리에서 시스템에 걸리는 부하를 최소화하고, 개별 엔트리에 문제가 발생해도 전체 시스템의 동작에는 영향을 주지 않으며, 네트워크 관리에 의해 문제가 발생한 부분을 쉽게 찾아내어 신속하게 대처할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템에 채용되는 네트워크 주소 체계 및 주소 할당 방식을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템에 채용되는 유/무선 네트워크 라우팅 알고리즘을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템의 유선 환경 제어 노드에의 전원 공급 방식을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템의 유선 환경 제어 노드에의 전원 공급 방식의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템의 무선 환경 제어 노드에의 전원 공급 방식을 나타낸 도면이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정되어 해석되지 말아야 하며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈", "장치" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템(100)은 게이트웨이(110), 메인 컨트롤러(120), 유선 환경 제어 노드(130) 및 무선 환경 제어 노드(140)를 포함하여 구성된다.
게이트웨이(110)는 분산 네트워크 시스템을 인터넷과 연결하며, 충전 기능및 정전 알림 기능, 항온 기능, 외부 기상대 관리 기능 등을 수행한다. 이와 같은 게이트웨이(110)는 외부의 원격 서버(미도시)와 인터넷을 통해 통신한다.
메인 컨트롤러(120)는 상기 게이트웨이(110)와 전기적으로 연결되며, 분산 네트워크 시스템의 전체 네트워크를 관리하는 기능을 수행한다. 또한, 이와 같은 메인 컨트롤러(120)는 후술하는 유선 환경 제어 노드(130) 및 무선 환경 제어 노드(140)를 관리하고, 상용 전원(예컨대, AC 220V)의 온/오프를 제어하며, DC 모터(미도시)를 제어한다.
유선 환경 제어 노드(130)는 상기 메인 컨트롤러(120)와 유선으로 통신하며, 부하에 공급되는 전압(예를 들면, AC 220V, AC 380V)과 온도, 습도 및 조도를 제어한다. 이를 위해 유선 환경 제어 노드(130)는 내장형 온/습도 센서, 외장형 온도 센서, 조도 센서를 구비한다. 또한, 이와 같은 유선 환경 제어 노드(130)는 또한 카메라 촬영 기능도 구비한다.
무선 환경 제어 노드(140)는 상기 메인 컨트롤러(120)와 무선으로 통신하며, 부하에 공급되는 전압(예를 들면, AC 220V, AC 380V)과 온도, 습도 및 조도를 제어한다. 이를 위해 무선 환경 제어 노드(140)는 내장형 온/습도 센서, 외장형 온도 센서, 조도 센서를 구비한다.
이상과 같은 구성을 가지는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템 (100)에 있어서, 상기 메인 컨트롤러(120)와 유선 환경 제어 노드(130) 및 무선 환경 제어 노드(140) 간은 TCP/IP 통신, 소정 주파수(예를 들면, 400MHz) 대역의 무선 통신 및 직렬 유선 통신 기반의 분산 네트워크로 구성된다.
여기서, 또한 상기 메인 컨트롤러(120)와 유선 환경 제어 노드(130) 사이 및 무선 환경 제어 노드(140) 사이에는 상기 메인 컨트롤러(120)로부터의 제어명령을 전달받아 모터 제어(DC 모터 제어), 유선 및 무선 환경 제어 노드 관리 및 상태 디스플레이 기능을 수행하는 중계기(125)를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 유선 환경 제어 노드(130) 및 무선 환경 제어 노드(140)의 하위 계층에는 CO2 농도, 대지(땅)의 온도, 대지(땅)의 습도 등을 측정하기 위한 확장 센서 모듈(150)이 각각 더 설치될 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템의 메인 컨트롤러, 중계기 및 유/무선 환경 제어 노드 간의 연결 형태와 주소 체계를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 이는 도 1에 도시된 본 발명의 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템의 메인 컨트롤러(120)와 중계기(125), 그리고 유/무선 환경 제어 노드(130)(140)의 연결 형태와 주소 체계 및 주소 할당 방식을 나타낸 것으로서, 시스템의 모든 구성 요소는 고유의 네트워크 ID(16bit)를 가지고 있다.
메인 컨트롤러(120)와 중계기(125)를 기준으로 분산 네트워크의 PAN (Personal Area Network)이 형성되고, PAN ID는 메인 컨트롤러(120) 또는 중계기 (125)의 네트워크 ID와 동일하게 구성된다. TCP/IP 기반의 유선 네트워크 구성 요소의 경우 네트워크 ID와 IP 주소를 가진다. 이때, 네트워크 ID는 IP 주소의 마지막 주소의 값과 같다. 즉, 192.168.0.3의 IP 주소의 마지막 값인 "3"이 네트워크 ID이다.
본 실시예에서 메인 컨트롤러(120)의 IP 주소와 네트워크 ID 주소는 "2"로 설정된다. 그러나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 경우에 따라서는 "3", "4" 또는 그 이외의 값으로 설정될 수도 있다.
중계기(125)의 IP 주소와 네트워크 ID 주소는 중계기 주소 간격(PAN Controller Spacing: PS)으로 할당된다. 도 2에서의 PS는 20이다.
유선 환경 제어 노드(130)의 경우 IP 주소와 네트워크 ID는 PAN ID와 NC(Node Count)를 더한 값으로 할당된다.
무선 환경 제어 노드(140)는 네트워크 ID만 존재한다. 무선 환경 제어 노드(140)의 네트워크 ID는 PAN ID의 하위 8bit와 NC의 조합으로 이루어진다. 즉, PAN ID가 40(0×28)이고 무선 NC가 1인 경우 네트워크 ID는 0×2801이 된다.
이상과 같은 시스템 구성과 주소 체계를 가지는 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템은 기존의 중앙 집중식 처리 방식이 아닌 내부 네트워크 기반 분산 처리 방식을 채택한다. 즉, 경량 내장형(embedded) 시스템은 자원의 제약 사항에 의해 생성할 수 있는 소켓의 개수가 한정되어 있어 대규모 네트워크를 형성 및 관리하기가 어렵다. 따라서 대규모 네트워크를 형성 및 관리하기 위해서는 이상과 같은 제약적인 소켓 생성 한계를 극복해야 한다.
본 발명에서는 이상과 같은 소켓 생성의 한계를 극복하고 대규모 네트워크를 형성 및 관리하기 위하여 TCP/IP 통신과, 400MHz 무선 통신, 그리고 직렬 유선 통신을 통합하여 네트워크를 구성한다.
도 3은 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템에 채용되는 유/무선 네트워크 라우팅 알고리즘을 나타낸 도면이다.
<TCP/IP 소켓과 포트 구성>
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템에 채용되는 유/무선 네트워크 라우팅 알고리즘에 있어서, 유/무선 네트워크는 8개의 소켓 기반으로 형성될 수 있고, 8개의 소켓 기반으로 형성되는 경우 개별 소켓은 1개의 클라이언트(Client) 모드와 7개의 서버(Server) 모드(LISTEN)로 동작을 설정할 수 있다. 이때, 1개의 클라이언트 모드는 부모(Parent)에게 접속하기 위한 것이고, 나머지 7개의 서버 모드는 5개의 자식(Child) 수용과, 1개의 디버깅 (debugging), 그리고 1개의 라우팅용으로 사용된다.
유선 네트워크 구성원들은 부모에게 접속하기 위해서 접속 포트를 상이하게 사용해야 하며, 본 시스템에서는 아래와 같이 사용한다.
- 부모 접속 시 : 10000 + 자신의 ip
- 디버깅 접속 시 : 20000 + 자신의 ip
유/무선 네트워크 라우팅에 있어서, 라우팅 경로가 2홉 이상인 업 링크(up link) 라우팅의 경우, 최초 데이터 전송자는 부모에게 데이터를 전송하고, 부모는 라우팅 소켓을 사용하여 상위 부모에게 데이터를 전달한다.
<유/무선 네트워크 라우팅>
또한, 라우팅 경로가 2홉 이상인 다운 링크(down link) 라우팅의 경우, 최초 데이터 전송자는 최종 목적지의 라우팅 패스를 가지고 있는 자식에게 데이터를 전송하고, 자식은 라우팅 소켓을 사용하여 해당 목적지에 전달한다.
일반적인 네트워크 알고리즘에는 네트워크 형성(FORMATION)과, 형성된 네트워크에 접속(JOIN), 기존 네트워크에 재접속(RE-JOIN), 네트워크에서 탈퇴 (LEAVE) 등의 과정이 필요하다.
하지만, 본 발명에 채용되는 네트워크에서는 이러한 일률적인 과정을 생략하면서, 대규모 네트워크를 구성 및 관리하기 위해 자신의 NBT(Neighbor Table) 정보와 자식의 NBT 정보를 취합하여 부모에게 NBT 테이블을 전송하는 방식으로 네트워크의 형성 및 관리가 이루어진다.
<네이버 테이블(NBT) 관리>
네이버 테이블(NBT)에는 자신의 NBT 정보와 자식의 NBT 정보가 링크되며, 개별 NBT에는 해당 센서들의 정보가 링크된다.
부모 엔트리는 자식 엔트리(하위 자식 포함)의 모든 NBT를 저장하고 있으며, 최종으로 메인 컨트롤러(120)는 네트워크를 형성한 모든 엔트리의 NBT를 저장하고 있다.
메인 컨트롤러(120)에 저장된 NBT를 주기적으로 원격 서버(미도시)에 전송한다. 부모 엔트리는 자식 엔트리의 NBT 정보가 일정 시간 안에 업데이트 되지 않으면 해당 엔트리의 NBT를 삭제하여 네트워크에서 탈퇴(LEAVE)시킨다.
또한, 엔트리에 새로운 센서가 추가되면 NBT의 센서 엔트리에 추가로 링크시킨다. 일정시간 안에 센서 엔트리가 업데이트되지 않으면, 해당 센서 엔트리는 제거되었다고 판단한다.
<네이버 테이블(NBT) 기반 시스템 구성원 엔트리와 센서 엔트리의 플러그 앤드 플레이(Plug & Play) 동작>
새로운 시스템 구성원이 추가되면, 최초로 부모에게 접속하게 된다. 접속할 부모의 주소와 자신의 IP 주소, 네트워크 ID는 회로기판에 실장된 슬라이드 DIP(Dual in-Line Package) 스위치에 의하여 PCC(PAN Controller Count), NC(Node Count)가 결정되며, 이로 인해 해당 주소와 ID로 변환된다.
이후 일정 간격으로 자신의 NBT를 부모에게 전송한다. 부모는 해당 NBT를 다른 자식 NBT와 링크하여 다시 상위 부모에게 전송한다. 최종으로 메인 컨트롤러 (120)는 새로운 NBT가 추가되었음을 확인하고, 이는 새로운 시스템 구성원이 접속 (JOIN)된 것으로 판단한다.
또한, 메인 컨트롤러(120)는 해당 NBT를 원격 서버에 전송하여 새로운 구성원이 접속(JOIN)되었음을 알린다.
한편, 제거된 구성원의 부모는 일정 시간 안에 해당 NBT가 업데이트되지 않을 시, 해당 엔트리는 제거되었다고 판단하고 해당 NBT를 삭제한다. 그리고, 제거된 구성원의 부모는 제거된 구성원의 NBT를 제외한 나머지 모든 NBT를 상위 부모에게 전송한다.
최종으로 메인 컨트롤러(120)는 해당 NBT가 제거되었음을 확인하고, 원격서버에 제거된 NBT를 제외한 시스템 구성 전체의 NBT를 전송하게 된다.
기존 엔트리에 새로운 센서가 부착되거나 제거되면, 해당 엔트리의 NBT에는 추가로 센서 엔트리가 링크되거나 제거된다.
해당 구성원의 NBT는 새로운 센서 엔트리가 추가/제거되고, 변경된 NBT를 부모에게 전송하게 된다. 부모는 자식의 NBT에 센서 링크가 추가/제거되었음을 확인하고 해당 정보를 다시 상위 부모에게 전송한다.
최종으로 메인 컨트롤러(120)는 해당 정보를 취합하고, 변경된 사항을 인지하며, 이후 원격 서버에 모든 NBT를 전송하게 된다.
한편, 도 4는 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템의 유선 환경 제어 노드에의 전원 공급 방식을 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템에서는 유선 환경 제어 노드(130)에 전원을 공급함에 있어서, 유선 환경 제어 노드(130)의 소비전류는 일반적으로 300mA 이하로 낮은 편이기 때문에, 별도의 전원 케이블을 사용함 없이 UTP(unshield twisted pair) 케이블의 스페어 핀을 사용하여 전원을 공급한다. 이에 따라 노드의 설치 및 관리가 용이하고, 케이블 설치에 따른 비용을 절감할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 PoE(Power over Ethernet) 표준의 48V를 사용하지 않으며, 이에 따라 노드의 전원부의 회로 구성을 단순화할 수 있고, 그 결과 시스템의 제조 단가를 낮출 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에서는 UTP 케이블의 스페어 핀을 사용하는데, IEEE 802.3af의 표준과 동일하게 스페어 핀 4, 5번과 7, 8번을 사용한다. 그러나 다른 점은 스페어 핀 4, 5번에 DC 5V 전원을 공급한다는 것이다. 하지만, 유선 환경 제어 노드(130)까지 연결하는 케이블에 의한 전력 손실로 인해 종단의 유선 환경 제어 노드(130)에서는 DC 5V의 전압 레벨보다 낮아지게 된다. 따라서 본 발명에서는 유선 환경 제어 노드(130)에 DC 5V 부스터(STEP UP) 장치(131)를 추가하여, 5V 정전압을 생성하여 메인 회로(132)에 공급하는 방식을 채용한다.
도 5는 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템의 유선 환경 제어 노드에의 전원 공급 방식의 다른 예를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 이는 위의 도 4와 관련하여 설명한 유선 환경 제어 노드 (130)에의 전원 공급 방식과 기본적인 메커니즘은 동일하다. 다만, 이 다른 예의 경우는 UTP 케이블을 이용하여 종단의 유선 환경 제어 노드(130)에 전원을 공급함에 있어, 케이블에 의한 전력 손실을 최소화하기 위해 DC 5V가 아닌 AC 5V를 공급하고, 유선 환경 제어 노드(130)에 교류를 직류로 변환해주는 5V 정류회로(131r)를 추가하여, 5V 정전압을 생성하여 메인 회로(132)에 공급하는 방식을 취한다.
도 6은 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템의 무선 환경 제어 노드에의 전원 공급 방식을 나타낸 도면이다.
도 6을 참조하면, 본 발명의 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템에서는 무선 환경 제어 노드(140)에 전원을 공급함에 있어서, 구동기(501)의 동작 전원을 무선 환경 제어 노드(140)의 입력 전원으로 사용한다.
농수축산 환경에서의 구동기(501)에 대한 제어는 주로 온/오프(ON/OFF) 제어이며, 구동기(501)에 공급되는 전원은 대부분 DC 24V나 AC 220V 또는 AC 380V(3상)이다. 무선 환경 제어 노드(140)의 내부에는 소형 AC-DC 또는 DC-DC 컨버터 모듈(141)이 설치되며, 이 컨버터 모듈(141)로부터의 출력 전압(DC 5V)을 메인 회로 (142)의 구동 전원으로 사용한다. 무선 환경 제어 노드(140)에 내장된 릴레이(전자식 SSR 또는 기계식 RELAY)(143)는 안테나를 통해 무선으로 수신된 제어 명령에 따라 스위칭 동작함으로써 구동기(501)를 온/오프 제어한다.
이와 같은 무선 환경 제어 노드(140)에 의해 전원을 공급함으로써, 원거리에서의 구동기(501)의 제어가 가능하다. 즉, 해당 구동기의 주변에서 전력선만 배선되면 되므로, 유선 제어의 경우처럼 수백 미터 떨어진 곳의 구동기를 유선으로 제어하기 위해 제어 패널에서 해당 구동기까지 제어 신호선이나 구동 전력선을 배선하지 않아도 된다. 이에 따라 케이블 포설에 따른 설치비용(자재비, 인건비)을 줄일 수 있게 된다.
또한, 이상과 같은 본 발명의 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템은 자동화 시스템이 적용되기 전에 기설치되어 있는 구동기를 자동화 시스템에 적용하기에 효과적이다.
또한, 이상에서는 분산 네트워크 시스템을 농수축산 시설 자동화와 관련하여 설명하였으나, 본 발명의 분산 네트워크 시스템은 농수축산 시설뿐만 아니라 일반 산업현장에서의 모든 설비(예를 들면, 각종 공산품 생산 및 제조설비, 상품 유통 및 관리 설비, 전력 생산 및 관리 설비 등)에도 적용될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
이상의 설명과 같이, 본 발명에 따른 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템은 내부 네트워크 기반 분산 처리방식을 채용하고 TCP/IP 통신, 무선통신 및 유선통신을 통합하여 네트워크를 구성함으로써, 전체 시스템 관리 및 신호 처리에서 시스템에 걸리는 부하를 최소화하고, 개별 엔트리에 문제가 발생해도 전체 시스템의 동작에는 영향을 주지 않으며, 네트워크 관리에 의해 문제가 발생한 부분을 쉽게 찾아내어 신속하게 대처할 수 있는 장점이 있다.
이상, 바람직한 실시 예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변경, 응용될 수 있음은 당해 기술분야의 통상의 기술자에게 자명하다. 따라서, 본 발명의 진정한 보호 범위는 다음의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술적 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
110: 게이트웨이 120: 메인 컨트롤러
125: 중계기 130: 유선 환경 제어 노드
131: 부스터 장치 131r: 정류회로
132,142: 메인 회로 140: 무선 환경 제어 노드
141: 컨버터 모듈 150: 확장 센서 모듈
501: 구동기

Claims (15)

  1. 분산 네트워크 시스템을 인터넷과 연결하며, 충전 기능 및 정전 알림 기능, 항온 기능을 수행하는 게이트웨이와;
    상기 게이트웨이와 전기적으로 연결되며, 분산 네트워크 시스템의 전체 네트워크 관리, 유/무선 노드 관리 기능을 수행하는 메인 컨트롤러와;
    상기 메인 컨트롤러와 유선으로 통신하며, 부하에 공급되는 전압과 온도, 습도 및 조도를 제어하는 유선 환경 제어 노드; 및
    상기 메인 컨트롤러와 무선으로 통신하며, 부하에 공급되는 전압과 온도, 습도 및 조도를 제어하는 무선 환경 제어 노드를 포함하며,
    상기 메인 컨트롤러와 유선 환경 제어 노드 및 무선 환경 제어 노드 간은 TCP/IP 통신, 소정 주파수 대역의 무선 통신 및 직렬 유선 통신 기반의 유/무선 통합 분산 네트워크로 구성된 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러와 상기 유선 및 무선 환경 제어 노드 사이에는 상기 메인 컨트롤러로부터의 제어명령을 전달받아 모터 제어, 유선 및 무선 환경 제어 노드 관리 및 상태 디스플레이 기능을 수행하는 중계기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 유선 환경 제어 노드 및 무선 환경 제어 노드의 하위 계층에는 CO2 농도, 대지의 온도, 대지의 습도를 측정하기 위한 확장 센서 모듈이 각각 더 설치된 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤러와 중계기를 기준으로 분산 네트워크의 PAN(Personal Area Network)이 형성되고, PAN ID는 메인 컨트롤러 또는 중계기의 네트워크 ID와 동일하게 구성된 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 중계기의 IP 주소와 네트워크 ID 주소는 중계기 주소 간격(PAN Controller Spacing: PS)으로 할당된 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 유선 환경 제어 노드의 IP 주소와 네트워크 ID는 PAN ID와 NC(Node Count)를 더한 값으로 할당된 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 무선 환경 제어 노드의 네트워크 ID는 PAN ID의 하위 8bit와 NC의 조합으로 이루어진 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 분산 네트워크 시스템에 채용되는 유/무선 네트워크는 8개의 소켓 기반으로 형성되고, 개별 소켓은 1개의 클라이언트(Client) 모드와 7개의 서버(Server) 모드(LISTEN)로 설정된 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 1개의 클라이언트 모드는 부모(Parent)에의 접속용으로, 나머지 7개의 서버 모드는 5개의 자식(Child)용, 1개의 디버깅(debugging)용, 그리고 1개의 라우팅용으로 사용되는 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 유/무선 네트워크의 라우팅에 있어서, 라우팅 경로가 2홉 이상인 업 링크(up link) 라우팅의 경우, 최초 데이터 전송자는 부모에게 데이터를 전송하고, 부모는 라우팅 소켓을 사용하여 상위 부모에게 데이터를 전달하는 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 유/무선 네트워크의 라우팅에 있어서, 라우팅 경로가 2홉 이상인 다운 링크(down link) 라우팅의 경우, 최초 데이터 전송자는 최종 목적지의 라우팅 패스를 가지고 있는 자식에게 데이터를 전송하고, 자식은 라우팅 소켓을 사용하여 해당 목적지에 전달하는 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 유/무선 네트워크는 자신의 NBT(Neighbor Table) 정보와 자식의 NBT 정보를 취합하여 부모에게 NBT 테이블을 전송하는 방식으로 네트워크를 형성 및 관리하는 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 NBT에는 자신의 NBT 정보와 자식의 NBT 정보가 링크되며, 개별 NBT에는 해당 센서들의 정보가 링크되는 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 부모 엔트리에는 자식 엔트리(하위 자식 포함)의 모든 NBT가 저장되고, 최종으로 메인 컨트롤러에는 네트워크를 형성한 모든 엔트리의 NBT가 저장되는 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 부모 엔트리는 자식 엔트리의 NBT 정보가 일정 시간 안에 업데이트 되지 않으면 해당 엔트리의 NBT를 삭제하여 네트워크에서 탈퇴(LEAVE)시키는 것을 특징으로 하는 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템.
KR1020150105133A 2015-07-24 2015-07-24 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템 KR101739066B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150105133A KR101739066B1 (ko) 2015-07-24 2015-07-24 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150105133A KR101739066B1 (ko) 2015-07-24 2015-07-24 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20170012815A true KR20170012815A (ko) 2017-02-03
KR101739066B1 KR101739066B1 (ko) 2017-06-08

Family

ID=58156589

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150105133A KR101739066B1 (ko) 2015-07-24 2015-07-24 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101739066B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190124946A (ko) 2018-04-27 2019-11-06 세종뉴텍 주식회사 온실의 환기 제어 시스템
KR20190134884A (ko) * 2018-05-04 2019-12-05 강경봉 사설 클라우드가 구축된 시설원예용 프로파일 기반 스마트 팜 시스템
KR102414063B1 (ko) * 2022-02-28 2022-06-28 주식회사 라이프팜 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110068669A (ko) 2009-12-16 2011-06-22 한전케이디엔주식회사 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템
KR20110077168A (ko) 2009-12-30 2011-07-07 재단법인 광양만권 유아이티연구소 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템 및 그 실시간동기화 방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101205671B1 (ko) * 2011-06-08 2012-11-27 (주) 지엔콤 센서 네트워크의 분산 제어 시스템, 이를 위한 로컬 노드 및 이를 위한 방법

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110068669A (ko) 2009-12-16 2011-06-22 한전케이디엔주식회사 분산망 프로토콜을 이용한 원격전력제어시스템
KR20110077168A (ko) 2009-12-30 2011-07-07 재단법인 광양만권 유아이티연구소 유비쿼터스 센서 네트워크를 기반으로 한 산업용 자동화 네트워크 시스템 및 그 실시간동기화 방법

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190124946A (ko) 2018-04-27 2019-11-06 세종뉴텍 주식회사 온실의 환기 제어 시스템
KR20190134884A (ko) * 2018-05-04 2019-12-05 강경봉 사설 클라우드가 구축된 시설원예용 프로파일 기반 스마트 팜 시스템
KR102414063B1 (ko) * 2022-02-28 2022-06-28 주식회사 라이프팜 농업용 스마트 무선구동기 제어시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR101739066B1 (ko) 2017-06-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9839100B2 (en) System, method, and apparatus for powering intelligent lighting networks
WO2017048811A1 (en) Light fixture as an access point in a communication network
US10194508B2 (en) System and method for powering and controlling an LED lighting network having one LED per port and controller not connected to internet
KR101739066B1 (ko) 농수축산 시설 자동화용 분산 네트워크 시스템
EP3316664A1 (en) Modular lighting controller and data acquisition platform
CN103994555A (zh) 一种空调系统
US10503668B2 (en) Intelligent field input/output (I/O) terminal for industrial control and related system and method
DE102021105552B4 (de) Notlichtbeleuchtungsanlage, erstellt aus autark operierenden Modulen, und Betrieb einer Notlichtbeleuchtungsanlage mit autark operierenden Modulen
KR101262163B1 (ko) 분전반을 이용한 통합 감시·제어 시스템
US7812480B2 (en) Apparatus and method for on-line power source replacement in wireless transmitters and other devices
US20060234526A1 (en) Automation system
CN110650022B (zh) 一种工业数据中心系统与工作方法
EP2852094B1 (en) A system for remotely controlling and/or monitoring power distribution units or sensor units in a data centre
CN208458762U (zh) 无线传感器模块及物联网电气安防监测系统
JP7261992B2 (ja) 通信装置、通信システム、機器制御システム、通信制御方法及びプログラム
CN106657338B (zh) 一种电源集中监测系统及其监控方法
Schrom et al. Smallcan-a reliable, low-power and low-cost distributed embedded system for energy efficient building automation
KR101917616B1 (ko) 로라 네트워크를 활용한 사물 제어시스템
WO2016057494A1 (en) System, method, and apparatus for powering intelligent lighting networks
CN111031509A (zh) 一种RS485总线的LoRa无线替代方法
Kumari et al. Establishing a Wireless-Local-Area-Network (WLAN) Connectivity between Multiple Nodes using ESP-Mesh Network Topology for IoT Applications
Nývlt Buses, Protocols and Systems for Home and Building Automation
JP2019083458A (ja) 通信システム、機器制御システム、通信装置、通信制御方法及びプログラム
JP2020048090A (ja) 制御ユニットおよび制御システム
JP7320746B2 (ja) 制御ユニットおよびユニットシステム

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant