KR20170056806A - Ｕｓｎ을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 맨홀과 지하시설물을 연계하여 관리하는 기술로써 맨홀정보체계와 지하시설물관리 정보체계를 연계시키는 방법에 따라 NFC 태그를 위한 코드체계를 제시하고, 맨홀 뚜껑에 NFC 태그 장착을 위한 기구를 설계하며, NFC 통신 기능을 갖는 모바일 단말기에서 NFC 코드 인식 스마트 맨홀 관리 앱(Smart Manhole App)을 개발하여, 맨홀 뚜껑 또는 관로의 시설 장비에 부착된 NFC 태그 인식을 통해 모바일 단말기가 관리 서버로 통신 시설물에 대한 정보를 요청하면, 관리 서버에서 맨홀 및 관로, 케이블, 함체, 및 지하 통신시설물의 관로의 시설 장비 정보 및 정비 이력을 제공하며, 통신선 신설을 위해 통신맨홀 및 통신관리 DB를 이용한 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터가 사용되며, 스마트폰이나 태블릿 PC 등의 모바일 단말기에서 LBS 기반 맨홀 위치 정보를 표시하며, 통신맨홀 및 통신관로 등 대상 시설물의 시설 장비 이력 관리를 통해 노후 통신맨홀 및 관로에 대하여 체계적인 교체계획 수립이 가능하여 사고 예방 및 예산절감의 효과를 기대할 수 있다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템은 U-City 기반 서비스로써 스마트 맨홀 관리 시스템의 이용현황 관리를 통해 광케이블/통신 케이블 포설시 경로 구간별 관로 예비율 및 사용 가능 유/무를 직접적으로 확인하며, 포설계획수립에 필요한 시간을 획기적으로 단축하여 저비용 고효율의 포설공사가 가능하다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템은 U-City 기반 서비스로써 스마트 맨홀 관리 시스템의 이용현황 관리를 통해 광케이블/통신 케이블 포설시 경로 구간별 관로 예비율 및 사용 가능 유/무를 직접적으로 확인하며, 포설계획수립에 필요한 시간을 획기적으로 단축하여 저비용 고효율의 포설공사가 가능하다.
Description
본 발명은 USN(Ubiquitous Sensor Networks)을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 맨홀과 관로 및 지하시설물을 연계하여 관리하는 기술로써 맨홀정보체계와 지하시설물관리 정보체계를 연계시키는 방법을 제시하여 NFC 태그를 위한 코드체계를 개발하고, 맨홀 뚜껑에 NFC 태그 장착을 위한 기구를 설계하며, NFC 통신 기능을 갖는 모바일 단말기에서 NFC 코드 인식 앱(Smart Manhole App)을 개발하고, 맨홀 뚜껑 또는 관로의 시설 장비에 부착된 NFC 태그 인식을 통해 맨홀, 관로 및 통신 시설물 관련 정보검색 및 입력을 위한 SW를 개발하여 관리 서버에서 통신맨홀 및 관로, 케이블, 함체, 및 지하 시설물의 관로의 시설 장비 정보 및 정비 이력을 체계적으로 관리하며, 신규 통신선 신설을 위해 통신맨홀 및 통신관리 DB를 이용한 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 제공하며, 모바일 단말기에서 GIS 지도에 맨홀의 위치 정보를 제공하는, USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
현재 우리나라는 전국적으로 수십만 개의 통신맨홀과 통신관로가 설치되어 있고 국가, 지방자치단체, 통신회사 등의 수많은 기관에서 지하 3m~5m 이내 심도의 지하공간에 각종 통신시설물과 지하공동구를 매설하고 있으나 그 위치와 상태를 정확하게 파악하지 못하여 각종 사고와 재난이 급속하게 증가하고 있다.
특히, 통신맨홀과 통신관로의 경우, 연결된 관로의 규격과 관로 사용정보가 충분히 DB화 되지 않아 현장 작업자나 작업반장과 같은 특정인의 경험에만 의존함으로써 부정확하고 비효율적인 관리가 이루어지고 있다.
이에 전국에 설치된 통신맨홀과 통신관로를 통합 관리할 수 있는 시스템 구축이 필요하다.
현재 우리나라는 전국적으로 수십만 개의 통신맨홀과 통신관로가 설치되어 있으며, 구도심의 경우 도시환경개선을 위해 지상에 시설된 전력주와 통신주를 지중화 하고 있을 뿐만 아니라, 유비쿼터스도시와 신도시, 재개발 지구와 같은 경우에는 통신선로를 100% 지중화하여 구축하고 있다.
또한, 지속적인 통신수요의 증가로 인하여 국가, 지방자치단체, 통신회사 등의 수많은 기관에서 지하(지중)에 매설한 각종 통신시설물과 지하공동구는 대부분 지표면에서 지하 3m ~ 5m 이내 심도의 지하공간에 거미줄처럼 구성되고 있다.
이런 연유로 지하통신 시설물의 위치를 정확하게 파악하지 못하여 각종 사고가 급속하게 증가하고 있는 실정이다.
지하통신시설물은 사회기반시설일 뿐만 아니라 정보화 사회의 기간시설물인 관계로, 지하시설물과 관련된 각종 사고 및 재난은 직접적으로 물질적, 신체적 피해를 발생할 뿐만 아니라, 국민의 경제적 피해를 주게 된다.
또한, 지하시설물은 교체, 유지 및 보수할 필요가 자주 발생하고 있으나 해당 시설정보의 위치 및 상태를 파악할 수 없는 어려움이 있다.
지중용 광케이블 포설을 위해 설치되는 통신맨홀이나 통신관로의 경우 연결된 관로의 규격과 관로 사용 정보가 충분히 DB화되지 않아서, 현장 작업자나 작업반장과 같은 특정인의 경험에만 의존함으로써 해당 인원의 퇴사나 이직 시, 별도의 인력이 작업할 경우, 부정확하고 비효율적인 관리가 이루어지고 있다.
맨홀은 암거나 하수 관거, 수도관, 배선 등과 같은 지하시설물을 검사, 정비 또는 청소의 목적으로 사람이 출입할 수 있게 만들어진 구멍인데, 종래에는 각각 맨홀에 대한 지하 매설물의 정보를 별도의 문서로 관리해 왔다.
하지만, 도시발전에 따라 지상 시설물뿐만 아니라 지하에 매설된 시설물들이 복잡하게 형성되면서, 시설물의 정비와 정보관리를 위해 많은 인력이 필요하게 되고, 문서 관리는 자료의 분실이나 훼손 가능성이 있다.
또한, 맨홀 내부에 물이물질 등이 들어간 경우 현장상태 확인이 불가할 뿐만 아니라, 통신선로 단선 사고와 같은 긴급 상황 발생시, 광케이블 보수를 위한 접속함체 위치 및 단선선로 구간 확인 작업에 많은 시간이 소요되어, 통신망 장애에 따르는 직간접적인 비용손실이 발생하고 있다.
작업자의 기억에만 의존하는 기존 관리체계는 통신맨홀이나 통신관로의 변경, 광케이블 포설 및 이설, 접속함체의 신설 또는 이설과 같은 다양한 현장 환경 변화에 능동적으로 대처할 수 없을 뿐만 아니라, 많은 사회적 비용을 발생시키는 문제점을 가지고 있다.
문서에 의한 맨홀관리 및 통신시설관리는 비효율적이고 운영비용이 많이 드는 관계로 ICT기술을 적용한 정보시스템 구축으로 효율화 할 필요가 있다.
많은 시설물의 정비와 정보관리를 위해 사용자가 네트워크나 컴퓨터를 의식하지 않고 장소에 상관없이 자유롭게 네트워크에 접속할 수 있는 정보통신 환경인 유비쿼터스 기술을 적용하여 개선될 필요가 있다.
현재의 작업자의 기억에만 의존함으로써 발생하는 문제와 수작업에 의한 맨홀관리 등의 문제를 ICT기술을 이용하여 개선할 필요가 있다.
이런 연유로 본 과제에서는 USN(Ubiquitous Sensor Networks)을 이용한 맨홀 및 관로 관리 시스템을 개발이 필요하다.
일부 기관에서 전용단말기에 의해 시설물관리를 하고 있으나 비용문제로 제한된 범위에서만 이루어지고 있다.
1. 국내외 관련 기술 현황
1.1 국내 관련 기술 현황
(1) NFC 기술 현황
NFC(Near Field Communication)는 13.56MHz 대역 비접촉식 근거리 무선통신기술을 의미하는 용어로 모바일기기, 특히 스마트폰과의 융합을 통해 단말 간 데이터통신을 제공할 수 있을 뿐만 아니라 기존의 비접촉식 스마트카드 기술 및 무선인식기술(RFID: Radio Frequency Identification)과의 상호호환성을 제공한다.
기기간 직접 통신을 통한 편리성, 암호화를 통한 보안성, 빠른 전송 속도 등으로 NFC 기술은 향후 다양한 서비스개발 및 활용이 기대된다.
표 1은 비접촉식 근거리 무선통신 관련 기술 현황을 비교한 테이블이다.
ㅇ 스마트폰에 NFC 기능 도입 현황
글로벌 시장조사업체 IHS가 오는 2018년까지 NFC(Near Field Communication, 근거리 무선통신) 지원 휴대폰의 전 세계 출하량이 약 12억 대에 이를 것이라고 분석하였다.
2013년 한 해 동안 NFC 지원 휴대폰 출하량은 2억 7,500만 대로, 2012년 1억 2,000만 대와 비교해 두 배 이상 증가한다.
IHS는 2014년 출하량을 지난해보다 50% 이상 성장한 4억 1,600만 대로 예상한다.
2013년에 출하된 전체 휴대폰 15억 대 가운데 18.2%가 NFC 기술을 지원했으며, 2018년에는 그 비중이 64%로 급증할 전망이다.
우리나라에 보급된 NFC 지원 단말기가 2013년 4월 기준 1,500만대를 넘어 전체 스마트폰의 35%에 이르는 것으로 추산되며, NFC기능이 포함된 범용 가입자 식별 모듈(USIM)이 탑재된 단말기를 포함하면 2,100만대에 이르러 전체 스마트폰의 과반수를 차지하고 있다.
애플 iPhone을 제외하면, 삼성전자 갤럭시 S2이후 출시된 대부분의 스마트폰은 NFC를 지원한다.
(2) RFID 기술 현황
현재 국내 및 해외에서는 RFID를 이용하여, 상하수도 맨홀 또는 지하 시설물을 관리하고 있다.
특히, 서울시의 경우 2009년부터 RFID를 이용한 상수도 통합관리시스템을 구축하여 관내 상수도를 관리하고 있으며, 다수의 지방자치단체에서도 RFID를 이용하여 지하 시설물의 위치 파악 및 상하수도 배관밸브제원 및 점검보수 내용 검색, 시설정보 조회, 점검내용 입력 등을 하여 업무에 활용하고 있다.
그러나, 이러한 RFID를 이용한 관리 시스템은 초기에 RFID 칩에 입력된 데이터를 별도의 수정없이 지속적으로 이용하며, 관리대상의 변동이 거의 없는 시설물을 대상으로 하고 있어서, 수시로 광케이블이 신설되거나 이설되는 통신맨홀이나 통신관로에는 RFID를 이용한 기존의 시스템을 적용하기 어려운 문제점이 있다.
- 2008년 10월에 행정안전부가 지역경쟁력 강화를 위해 실시한 'U-City 서비스 표준모델 개발과 시범적용 사업'에 선정돼 5억 원의 국고보조금을 지원받아 영등포구가 시범적으로 추진하고 있다.
- 시설물 통합관리시스템은 그동안 각 부서에서 수기대장으로 개별 관리하던 복지시설 문화체육시설 지역시설 녹지시설 도로교통시설 등 10만 여종의 각종 시설물을 모바일, RFID 등을 이용, 대장관리 유지보수 점검사항 등 생성부터 폐기까지 전 과정을 체계적이고 종합적으로 관리하고 있다.
ㅇ RFID기술 개요
RFID 기술은 사물에 태그를 부착하여 무선으로 사물의 정보를 확인하고(Identification) 주변 상황정보를 감지하는(sensing) 전파식별(RFID, Radio Frequency Identification) 기술이다.
RFID는 저주파(125kHz, 135kHz), 고주파 (13.56MHz), 극초단파(433.92MHz, 860~960 MHz) 및 마이크로파(2.45GHz) 등 여러 무선 주파수대에서 동작하는 시스템이 제시되어 상용화되고 있다.
표 2는 RFID 기술 개요를 나타낸다.
ㅇ 모바일 RFID기술
모바일 RFID는 RFID 리더에 이동성을 부여하여 언제 어디서든 사용자와 사물과의 정보교환을 가능하게 한 것이다. 따라서 off-line 사물을 on-line에서 가능하도록 하여 유비쿼터스 시대를 주도할 핵심기술 중 하나이다.
- 모바일 RFID 서비스 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 태그와 휴대폰 간에는 수동형 RFID Air 프로토콜방식, 휴대폰과 기지국은 이동통신 무선접속방식, 그리고 응용서버는 유무선 인터넷으로 구성된다.
도 1은 모바일 RFID 시스템 구성도이다.
ㅇ 공공부분 RFID 기술 적용사례
- 조달청은 RFID 기반 물품관리시스템을 연차적으로 확산해왔고, 2009년 160억원의 예산을 집중 투입해 전 국가기관이 RFID 물품관리시스템으로 전환하도록 준비를 마쳤으며, 2010년 1월 1일 이후 새로 취득하는 물품에는 의무적으로 전자 태그가 부착된다.
- 행안부가 2009년 하반기에 지자체가 RFID기반으로 물품관리를 할 수 있도록 새올행정정보시스템을 개발하여 2010년부터 적용 가능하도록 한다.
- 한국 농수산식품 유통공사가 2013년에 RFID 기술을 활용한 자산관리체계 도입을 위해 RFID 기반 재물조사시스템을 구축하였으며 자산관리 전반으로 확대 시행하고 있다.
- 전주시에서 처음으로 2008년에 음식물 쓰레기 수거에 RFID 방식을 이용하기 시작했으며, 2010년에 영등포구에서 도입했고 2013년부터 전국적으로 시행되고 있다.
- 에너지관리공단은 지역녹색성장 활성화를 위하여 지역에너지절약사업을 통해 2008년에 경기도에 6억원 2009년에 대구광역시에 5억원씩 총 11억원을 지원하여 승용차요일제-RFID시스템 인프라 구축을 한 바 있으며, 광역자치단체를 중심으로 전국으로 승용차요일제-RFID시스템 구축 확대해 나가고 있다.
- 2009년에 농림수산식품부가 16억 3800만원을 투입해 53개 검역시행장에 RFID태그 327만장과 RFID태그 발행기 128대를 보급하여 수입 쇠고기 이력추적 RFID시스템을 구축하였다.
(3) QR코드
ㅇ 모바일 단말기에 의한 QR코드 인식기술
QR(Quick Response)코드는 기존 바코드에서 기능이 개선된 2차원 바코드의 한 종류로 지난 90년대 중반 일본 덴소사가 개발하면서 일본에서는 이전부터 널리 사용되고 있다.
1차원 바코드가 20자 내외 정보를 저장하는 반면 흑백 격자무늬 패턴으로 정보를 나타내는 QR코드는 한글 문자 1700자 또는 숫자 8000자 정보를 담을 수 있어 활용성이 크다는 장점이 있다.
QR코드는 국제 표준으로 채택됐으며 라이선스 개방으로 무료로 사용이 가능하다.
최근 모든 스마트폰에서 카메라를 이용하여 QR코드를 인식하는 기능이 장착되어 유통, 홍보 등의 영역에 활성화되고 있으며 공공고지서 등 민원서비스에서 QR코드가 장착되어 정보서비스사이트로 직접 이용하는 데도 활용되고 있다.
도 2는 QR 코드 활용 사례를 나타낸 사진이다.
ㅇ 정확히 QR코드를 인식하기 위해 카메라랜즈 위치와 각도가 적절해야 하며 적당한 빛이 존재해야 한다.
QR코드는 이미지 형태의 코드 인 관계로 RFID 태그나 NFC 태그와 달리 손상될 경우 오인식이 되는 문제가 있기 때문에 기반 시설관리와 같이 높은 신뢰도를 요구하는 영역에는 적용하기에 한계가 있다.
도 3은 QR 코드 오인식 작동예를 나타낸 사진이다.
(4) USN 활용 기술 현황(종합)
데이터의 입출력이 용이한 USN은 스마트프린터나 스마트밥솥과 같은 전자제품이나 전자지갑, 전자티켓 등에 많이 활용되고 있으나, 시설물 관리를 대상으로 한 시스템이나 제품은 일부 기관 또는 단체에서 시험서비스 수준에 머무르고 있으며, 특히 본 과제에서 대상으로 하고 있는 통신맨홀 및 통신관로에 대한 시스템이나 제품은 없는 상태이다.
따라서, 데이터의 입출력이 용이한 USN을 활용한 시설물 관리시스템은 국내외 시장이 아직 초기단계에 있고, 관련 기술의 발전과 스마트도시 확대와 같은 환경 변화로 볼 때 앞으로 긍정적인 사업 환경이 조성될 것으로 예상된다.
1.2 국외 관련 기술 현황
ㅇ 13.56MHz 대역 비접촉식 근거리 무선통신은 통신범위에 따라 10cm 이내의 근접형(Proximity)과 1m 범위까지 인식이 가능한 주변형(Vicinity)으로 분류된다.
ㅇ 이들 중 스마트카드에 적용되는 것은 비접촉식 근접형 무선통신기술로서 ISO/IEC 14443을 대표적인 표준으로 꼽을 수 있다.
ㅇ 가장 널리 사용되고 있는 ISO/IEC 14443 기반 IC칩은 NXP사의 마이패어(mifare)인데 75%의 시장점유율을 차지하고 있으며, 전세계 130개 이상의 도시의 교통시스템에 사용되고 있다(2011.05 KIAT NFC기술 및 마켓 전망).
ㅇ NFC 탑재 휴대폰이 2015년 26% 수준으로 증가할 것으로 예상된다.
ㅇ 구글의 전자지갑, NTT의 오사이후케이타이 서비스 등 NFC기반의 다양한 서비스가 상용화되고 있다.
이와 관련된 선행기술1로는 특허등록번호 10-1344821에 'UHFID 태그 내장 맨홀의 관리 시스템 및 관리 방법'이 공개되어 있으며, 맨홀뚜껑에 UHFID(UltraHigh-Frequency IDentification) 태그를 삽입하여, 휴대단말기와 중앙서버를 이용해 맨홀의 위치 정보와, 맨홀의 정보를 관리하는 시스템이다.
도 4는 종래의 UHFID 태그 내장 맨홀의 관리 시스템 구성도이다.
상기 시스템은 고유 식별 코드가 입력된 UHFID 태그가 내장되는 UHFID 수납부가 구비된 복수의 맨홀, 각 고유 식별 코드에 해당하는 맨홀의 상태정보가 저장된 데이터베이스, 데이터베이스의 정보를 관리하고 제어하는 중앙서버, 각 맨홀의 UHFID 정보를 인식하여 맨홀 상태에 대한 업데이트 정보를 중앙서버에 송신하는 휴대용 단말기를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 UHFID 태그가 내장되는 UHFID 수납부가 구비된 맨홀관리 시스템을 제공한다.
이와 관련된 선행기술2로는, 특허등록번호 10-1331873에 'RFID 태그가 내장된 맨홀뚜껑'이 공개되어 있으며, 이는 RFID 태그가 내장된 맨홀 뚜껑에 관한 것으로, 맨홀의 고유 식별 코드 정보가 저장되는 RFID 태그를 맨홀뚜껑에 삽입하여, 지상에서 용이하게 지하 시설물 정보를 획득할 수 있는 RFID 태그가 내장된 맨홀뚜껑에 관한 것이다.
도 5는 종래의 RFID 태그가 내장된 맨홀뚜껑의 외형을 나타낸 도면이다.
종래의 RFID 태그가 내장된 맨홀 뚜껑은 맨홀 뚜껑 본체와, 상기 맨홀 뚜껑 본체에 상하 관통되게 형성된 관통공과, 상기 관통공 내에 삽입 결합되는 하우징과, 상기 하우징 내에 수납되는 RFID 태그로 구성된다.
이와 관련된 선행기술3으로는, 특허등록번호 10-1092083에 '선로의 경로 정보 관리장치 및 방법'이 공개되어 있으며, 전화국으로부터 가입자 단말기를 연결하는 선로의 경로 정보를 추적하고 저장하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
도 6은 종래의 선로의 경로 정보 관리장치의 구성도이다.
선로의 경로 정보 관리장치는, 각 선로별 포설 구간과 포설 위치에 대한 정보를 저장하는 선로정보저장부(101)와, 각 맨홀별 설치규격과 설치 위치에 대한 정보를 저장하는 맨홀정보저장부(102)와, 각 전주별 설치 규격과 설치 위치에 대한 정보를 저장하는 전주정보저장부(103)와, 각 단자함별 설치 규격과 설치위치 및 운용선번에 대한 정보를 저장하는 단자함정보저장부(104)를 구비하는 데이터베이스(100), 상기 데이터베이스에 저장되어 있는 선로정보와 맨홀정보와 전주정보 및 단자함정보를 기반으로 선로의 경로에 대한 데이터구조를 생성하는 데이터구조생성부(111), 상기 데이터구조생성부(111)가 생성한 데이터구조를 저장하는 메모리(112), 사용자로부터 임의의 구간에 대한 선로 경로를 요청받음에 따라 상기 메모리에 저장된 데이터구조를 기반으로 해당 구간의 선로 경로를 추적하는 선로경로추적제어부(113), 및 상기 데이터베이스를 기반으로 상기 선로경로추적제어부(113)가 추적한 경로를 도면표시부에 표시하는 도면제어부(114)를 포함한다.
이와 관련된 선행기술4로는, 특허등록번호 10-1321596에 '태블릿을 이용한 지하시설물 현장정보 관리 시스템의 운용 방법'이 공개되어 있다.
도 7은 종래의 태블릿을 이용한 지하시설물 현장정보 관리 시스템 구성도이다.
태블릿을 이용한 지하시설물 현장정보 관리 시스템은 지하에 매설된 각종 지하시설물의 규격과 좌표 정보를 태블릿을 이용하여 다운로드 받고, 현장에서 지하탐측장비로 실측된 정보를 태블릿에 오류없이 직접 입력한 후 선택에 의하여 관리컴퓨터에 실시간 전송 또는 직접 온라인 접속시켜 입력하므로 지하시설물의 실측된 현장정보를 입력오류 없이 수집하며 높은 신뢰성으로 갱신 관리하여 유지보수를 신속 정확하게 진행하며 지하시설물의 각종 정보를 필요한 양식으로 통계를 분석할 수 있다.
또한, 서울시 도로상 맨홀정비 및 관리지침(2012년 12월)은 '도로상맨홀유지에 관한 도로관리청과 맨홀관리기관 간의협정서'에 의거 도로관리청이 관리하는 차도, 보도 등 도로상에 설치되어 있는 상하수도, 전기, 통신, 도시가스등(점검구 포함) 각종 맨홀의 관리에 적용한다.
이미 설치되어 있는 맨홀 중에서 뚜껑면과 그 주변의 도로 포장면이 높이가 일치하지 않거나 도로의 덧씌우기, 확포장 등의 공사로 높이조정이 필요한 경우 이를 정비하여 포장면에 대한 평탄성을 유지함으로서 안전하고 쾌적한 통행여건이 이루어 지도록 한다.
그러나, 기존 기술의 4건의 특허는 맨홀 관리나 시설물 관리에 국한된 기술이며, 맨홀과 연계하여 지하 시설물을 관리하는 NFC 기반 기술이 제공되지 않았다.
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 맨홀과 관로 지하시설물을 연계하여 관리하는 기술로써 맨홀정보체계와 지하시설물관리 정보체계를 연계시키는 방법을 제시하여 NFC 태그를 위한 코드체계를 개발하고, 맨홀 뚜껑에 NFC 태그 장착을 위한 기구를 설계하며, NFC 통신 기능을 갖는 모바일 단말기에서 NFC 코드 인식을 제공하는 스마트 맨홀 앱(Smart Manhole App)을 개발하고, 맨홀 뚜껑 또는 관로의 시설 장비에 부착된 NFC 태그 인식을 통해 맨홀, 관로, 케이블, 함체 및 통신 시설물 관련 정보검색 및 입력을 위한 SW를 개발하여 관리 서버에서 통신맨홀 및 관로, 케이블, 함체, 및 지하 시설물의 관로의 시설 장비 정보 및 정비 이력을 체계적으로 관리하며, 신규 통신선 신설을 위해 통신맨홀 및 통신관리 DB를 이용한 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 제공하며, 스마트폰과 태블릿 PC 등의 모바일 단말기에서 LBS 기반 GIS 지도에 맨홀의 위치 정보를 표시하는, USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
본 과제의 기술은 기존 기술과 달리 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에 있는 맨홀과 연계하여 관로의 시설 장비와 지하시설물을 관리하는 기술을 제공하며, 맨홀과 관로와 지하시설물을 연계하여 관리하는 기술로써 맨홀정보체계와 시설물관리정보체계를 연계시키는 방법을 제시하여 코드체계간 상호관계 및 연계코드체계를 제시한다. 실제로 통신시설물을 포함하는 지하시설물은 맨홀을 중심으로 구축이나 관리가 이루어지기 때문에 현실성이 크다. 또한, 시설 현장에서 모바을 단말기를 사용하여 맨홀 뚜껑에 부착된 NFC 태그에 데이터를 Writing하는 기술을 제공하여 현실성을 높였다(기존 기술은 Reading에만 국한됨).
본 발명의 목적을 달성하기 위해, USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 웹 서버와 데이터베이스를 구비하며, 모바일 단말기와 와이파이망 또는 이동통신망을 통해 접속되며 상기 맨홀 정보 및 상기 관로 정보, 상기 케이블 정보, 상기 함체 정보와 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비와 정비 이력, 관리 정보를 제공하며, 광케이블/통신 케이블 포설 경로와 경로상의 맨홀, 관로의 위치와 케이블과 함체 및 통신 시설정보를 관리하며, 스마트 맨홀관리 정보시스템을 위한 관리 서버; 및
상기 스마트 맨홀관리 정보시스템을 위한 관리 서버와 와이파이망 또는 이동통신망을 통해 접속되며, NFC 태그 인식과 writing 기능을 제공하며, 스마트 맨홀관리 앱(App)이 설치된 모바일 단말기를 포함하며,
상기 스마트 맨홀관리 앱(App)은 하우징된 NFC 태그가 부착된 맨홀 뚜껑 또는 하우징된 NFC 태그가 부착된 관로의 시설 장비로부터 NFC 태그 인식, 맨홀 및 시설물 데이터 수신, NFC 코드 데이터를 상기 관리 서버로 전송, 상기 관리서버로 시설물 정보 입력/추가/삭제/수정 기능을 제공하며,
상기 관리 서버에 접속되는 관리자용 프로그램은 관리자용 페이지에서 맨홀 및 시설물 속성정보 관리, 맨홀의 설치 구역 및 규격 정보 관리, 시설물 구축 정보 관리. 맨홀과 연계된 시설물 관리, 그리고 통신 맨홀 및 통신관로의 시작 맨홀과 도착 맨홀의 최단 경로를 계산하여 최적 선로 구성 방식을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 관리 서버와 연결되며, GIS 지도 상에 맨홀 Map 페이지에서 GIS 지도에 맨홀들의 위치 정보를 제공하는 지도 서버를 더 포함한다.
또한, 본 발명의 목적을 달성하기 위해, USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 통신 맨홀 및 관로의 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비와 정확한 위치와 종류를 파악하기 위해 고유 식별 코드가 할당된 13.56MHz NFC 태그가 부착된 맨홀뚜껑; NFC 태그가 부착된 관로의 시설 장비; 13.56Mhz RFID 리더기가 내장되며, 상기 맨홀 뚜껑 또는 관로의 시설 장비에 부착된 NFC 태그를 인식하는 기능이 구비되고, 다수의 맨홀에 부착된 NFC 태그를 인식하여, 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보와 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비의 정보 조회 및 시설정비이력 관리하기 위한 스마트 맨홀 관리 앱(App)이 설치된 모바일 단말기; 및 상기 모바일 단말기와 연결되어 상기 맨홀 정보 및 상기 관로 정보, 상기 케이블 정보, 상기 함체 정보와 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비와 정비 이력, 관리 정보를 제공하며, 광케이블/통신 케이블 포설 경로와 경로상의 맨홀, 관로의 위치와 케이블과 함체 및 통신 시설정보를 관리하며, 스마트 맨홀관리 정보시스템을 위한 관리서버;를 포함하며,
상기 관리 서버는 상기 모바일 단말기를 통해 수집된 정보에 기초하여 각각의 맨홀의 위치와 상태, 케이블 및 함체의 통신 시설정보를 DB에 저장하여 그 관리 정보를 제공하며,
새로운 맨홀, 관로, 케이블, 함체 또는 새로운 통신시설이 설치됨에 따라 신규 선로를 설치하기 위해 관로가 선정된 후, 신규 통신선 신설을 위해 통신맨홀 및 통신관리 DB를 이용한 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 사용하여 기존에 구축된 관로에 대하여 시작 맨홀과 도착 맨홀 간의 최단거리 선로설치 관로 구성 방식을 제공한다.
상기 NFC 태그는 ISO/IEC 14443, ISO/IEC 15693, ISO/IEC 18092, ISO/IEC 21481의 NFC 표준을 모두 준수하는 NFC 태그로써 맨홀 뚜껑 표면 중앙에 또는 맨홀 뚜껑의 관통공에 설치되며 방수처리되고 NFC 태그칩이 하우징되어 고정 부착되며, 상기 NFC 태그 칩의 메모리 영역에는 통신시설물의 규격, 매설된 일자, 매설된 레벨 및 좌표정보, 시공자, 기타 사항 등의 데이터가 저장되며, 다수 맨홀에 부착되므로 각각의 맨홀을 구분하기 위해 NFC 태그의 고유의 코드값이 할당되며, 필요에 따라 상기 NFC 태그는 관로, 케이블, 함체, 지하시설물 등의 관로의 시설 장비에 부착되어 관리되는 것을 특징으로 한다.
상기 NFC 태그의 고유 코드값은 기존 맨홀관리코드와 연계 통신시설물 정보를 고려하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 모바일 단말기는 NFC 태그 인식 및 wirting 기능이 장착된 단말기로써 고유의 코드 값 데이터를 입력한 다음 NFC 출력 기능을 적용하여 코드 값 데이터가 NFC 태그에 저장되도록 하는 코드 값 write 기능을 제공하는 것을 특징으로 한다.
상기 모바일 단말기는 NFC 통신 기능이 장착된 스마트폰 또는 태블릿 PC가 사용되며, 와이파이(Wi-Fi) 또는 이동통신망을 통해 상기 관리 서버와 연결되고, 상기 관리서버로부터 운영관리 앱(APP) 프로그램을 다운로드받아 설치 운용되며, 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보 및 통신시설물 설치정보를 수신 저장 또는 표시한다.
상기 모바일 단말기는 GPS 수신기가 내장되며, GPS 데이터를 수신하여 경도, 위도, 해발, 시각 등으로 이루어지는 좌표정보를 현재 맨홀 위치로 인식하며, 맨홀, 관로, 케이블, 함체의 통신시설물 정보와 실측된 환경정보와 확인 또는 실측한 해당 장비의 위치정보를 관리서버로 전송되며, 상기 모바일 단말기는 NFC 태그를 인식하여 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보 및 통신 시설물정보가 포함된 다양한 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 또는 이동통신망를 통해 상기 관리 서버와 송수신하며, 송수신하는 데이터 신호는 통신시설물의 관리 번호, 통신시설물 GIS정보, 설치정보, 환경정보를 포함하며, 상기 통신시설물의 관리번호 또는 상기 통신시설물 GIS 정보는 상기 모바일 단말기의 해당 표시부에 출력하므로 사용자에 의해 확인되도록 하는 것을 특징으로 한다.
상기 모바일 단말기는 각 기능을 제어하는 제어부; 데이터를 저장하는 저장부; NFC 태그 정보 라이팅부; 맨홀의 NFC 태그에 저장된 고유 식별 코드를 인식하는 NFC 태그 정보 인식부; 상기 고유 식별 코드에 해당하는 정보를 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에 요청하여 맨홀 정보를 수신하고, 통신시설물 상태에 대한 업데이트 정보를 상기 관리 서버로 송신하는 통신부; 통신시설물 상태에 대한 업데이트 정보를 입력하는 입력부; 및 상기 관리 서버로부터 수신된 맨홀 정보 및 통신시설물 상태에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함한다.
상기 관리 서버는 지도 서버와 연동되며, 모바일 단말기의 스마트 맨홀관리 앱에서 맨홀, 관로, 케이블, 함체 및 지하시설물을 추가시에, 상기 맨홀 Map 페이지에서 맨홀 정보 리스트/맨홀 정보 수정/맨홀 추가/맨홀 삭제/맨홀 검색, 관로정보 리스트/관로 정보 수정/관로 추가/관로 삭제/관로 검색, 케이블 정보 리스트/케이블 정보 수정/케이블 추가/케이블 삭제/케이블 검색, 함체 정보 리스트/함체 정보 수정/함체 추가/함체 삭제/함체 검색, 맨홀간 최단 거리를 계산하는 기능을 제공한다.
상기 관리 서버에서 맨홀간 최단 거리 계산은 상기 모바일 단말기의 앱에 표시된 최단 거리 페이지에서 GIS 지도 상에 맨홀과 맨홀 간의 최단 거리 계산 기능을 제공하며, 지도의 마커(marker) 클릭시에 맨홀 코드를 보여주고, 시작 맨홀/도착 맨홀 설정이 가능하며, 최단 거리 계산 버튼 클릭시 입력된 시작 맨홀과 도착 맨홀 사이의 최단 거리를 계산하여 최단 거리를 붉은 선으로 표시하는 것을 특징으로 한다.
상기 관리 서버는 관리자 테이블, 맨홀정보 테이블, 맨홀뚜껑 테이블, 맨홀 몸체 테이블, 함체 테이블, 광케이블 테이블, 관로 테이블, 내부 구성 테이블을 포함한다.
상기 관리 서버는 스마트 맨홀 관리 시스템에서 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에서 통신관로의 여유정보(추가가능 선로 수)를 사용하여 맨홀(vertex), 관로(edge)로 구성된 그래프(graph)를 구성하여 최적의 선로 설치 경로를 도출하는 방법을 제공하는 상기 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 사용하는 것을 특징으로 한다.
상기 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터는 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에서 맨홀간 연결관계를 중심으로 그래프(graph)를 구성한 연결도를 제공하며, 연결도는 맨홀을 연결하는 통신관로의 여유정보(추가가능 선로 수)를 표시하며, 상기 연결도는 선로 추가가 가능한 관로들의 연결관계를 적용하여 그래프(graph)로 표현하고, 관로길이를 그래프(graph)의 라인(edge)값으로 표시하며, 맨홀은 점(vertex), 관로는 라인(edge)으로 대응하며, 라인(edge)의 숫자는 여유경로의 길이를 표시하고, 점(vertex)와 라인(edge)은 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에서 이용자가 화면에서 메뉴방식으로 구성되도록 구현되며,
상기 여유정보가 포함된 연결도는 그래프(graph)에서 최적경로 대상이 되는 그래프의 두 점(vertex)을 선택하고, 기존에 구축된 관로에 대하여 선로설치의 대상이 되는 시작 맨홀과 도착 맨홀의 두 맨홀에 해당되는 두점(vertex)사이의 최단거리 라인을 도출하는 최적경로 알고리즘을 적용하여 최적 선로 설치 경로를 도출한다.
상기 최적경로 알고리즘은 Dijstra algorithm 최단 거리 경로 알고리즘을 사용한다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 관리 서버와 연결되며, 위치 기반 서비스(LBS)를 제공하여 맨홀 MAP 페이지에서 GIS 지도에 맨홀들의 위치를 표시하는 지도 서버를 더 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법은 a) NFC 태그 인식 및 writing 기능을 가진 모바일 단말기가 맨홀 또는 관로의 통신 시설장비에 부착된 NFC 태그에 태깅되면, 맨홀 또는 관로의 통신 시설장비에 부착된 NFC 태그에 저장된 고유 식별 코드를 인식하는 단계; b) 모바일 단말기가 상기 인식된 고유 식별 코드를 와이파이 또는 이동통신망을 통해 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템으로 송신하여 NFC 태그에 해당하는 통신시설물 정보를 요청하는 단계; c) 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템이 상기 인식된 맨홀의 고유 식별 코드에 해당하는 통신시설물 정보를 데이터베이스에 재요청하고, 4) 상기 관리 서버의 데이터베이스가 상기 요청받은 통신시설물 정보를 모바일 단말기로 송신하는 단계; 및 d) 상기 모바일 단말기의 입력부가 맨홀의 상태정보를 입력하여 맨홀의 정보가 업데이트되면, 상기 모바일 단말기의 통신부가 업데이트된 정보를 정보시스템으로 재송신하여 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템이 업데이트된 정보를 데이터베이스로 업로드하는 단계를 포함한다.
또한, USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법은, 상기 스마트 맨홀 관리 시스템에서 상기 관리 서버에 연동된 지도 서버에 의해 위치 기반 서비스(LBS, Location Based Service)를 제공하여 맨홀 MAP 페이지로 GIS 지도에 맨홀들의 위치를 표시하는 단계를 더 포함한다.
또한, USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법은, 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에서 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터에 의해 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에서 통신관로의 여유정보(추가가능 선로 수)를 사용하여 맨홀(vertex), 관로(edge)로 구성된 그래프(graph)를 구성하여 기 구축된 관로에 대하여 시작 맨홀과 도착 맨홀 사이에 최단 거리 경로를 계산하여 최적의 선로 설치 경로를 도출하는 단계를 더 포함한다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법은, 통신시설물의 정보를 맨홀정보와 연계하여 제공하는 방법으로서, 1) 모바일 단말기로부터 연계 맨홀 정보와 통신시설물에 대한 상세정보를 입력받아, 모바일 단말기의 위치정보에 대응하여 전자지도상에 상기 맨홀 위치 정보를 맵핑하는 단계; 2) 상기 모바일 단말기로부터 상기 전자지도상에 맵핑된 맨홀을 선택받는 단계; 3) 선택된 맨홀과 연결한 특정 통신시설물의 연결정보를 제공하는 단계; 4) 통신시설물의 상세정보는 시설물의 관리자, 종류 및, 공사내역을 포함하며, 통신시설물이 수용된 맨홀 정보를 설정하는 단계; 및 5) 상기 통신시설물이 수용된 맨홀들의 위치를 연결하여 전자지도(GIS 지도) 상에 맨홀들의 위치들을 표시하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 맨홀과 관로, 지하시설물을 연계하여 관리하는 기술로써 맨홀정보체계와 지하시설물관리 정보체계를 연계시키는 방법을 제시하여 NFC 태그를 위한 코드체계를 개발하고, 맨홀 뚜껑에 NFC 태그 장착을 위한 기구를 설계하며, NFC 통신 기능을 갖는 모바일 단말기에서 NFC 코드 인식 앱(Smart Manhole App)을 개발하고, 맨홀 뚜껑 또는 관로의 시설 장비에 부착된 NFC 태그 인식을 통해 모바일 단말기에서 관리 서버로 통신 시설물 정보를 요청하여 이에 대한 맨홀, 관로, 케이블, 함체 및 통신 시설물 관련 정보검색/입력/조회/갱신 기능을 제공하며, 신규 통신선 신설을 위해 통신맨홀 및 통신관리 DB를 이용한 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 사용하며, 스마트폰과 태블릿 PC 등의 모바일 단말기에서 LBS 기반 GIS 지도에 맨홀의 위치 정보를 표시함으로써 광케이블/통신 케이블 포설시에 구간별 관로의 시설 장비 점검시에 사용되는 효과가 있다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 이용현황 관리를 통해 광케이블/통신 케이블 포설시 구간별 관로 예비율 및 사용 가능 유/무를 직접적으로 확인할 수 있고, 광케이블 경로 구간 상에 포설계획 수립에 필요한 시간을 획기적으로 단축하여 저비용 고효율의 포설공사가 가능하다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 대형 통신사업자, 지역케이블 방송사업자, 한국전력공사 등 대규모의 지하통신관로를 운용중에 있는 통신사업자가 운용하는 통신 맨홀과 관로에 대한 확장 및 확대 계획을 보다 구체적으로 수립할 수 있어 기존 대비 낮은 운용비용으로도 더욱 체계적이고 전산화 된 관리가 가능하다.
현장에서 모바일 단말기를 통해 맨홀, 관로, 케이블, 함체 및 통신시설물 관리정보를 직접 입력하므로 정보의 입력오류를 줄이고 신속 정확하게 실시간으로 갱신 관리하는 장점이 있다.
맨홀인식 데이터가 저장된 NFC 태그를 맨홀뚜껑에 장착하여, 업무 수행자가 현장 작업시 모바일 단말기로 맨홀 뚜껑에 부착된 NFC 태그를 인식하여 맨홀 정보를 쉽게 얻을 수 있어 업무효율화가 가능하다.
통신맨홀 및 통신관로 등 대상 시설물의 이력 관리를 통해 노후 통신맨홀 및 관로에 대하여 체계적인 교체계획을 수립하여 사고 예방 및 예산절감의 효과를 기대할 수 있다.
신규 선로설치시 통신관로의 연결상태와 여유값을 이용하여 최적경로를 자동으로 도출할 수 있는 정보서비스 제공으로 최적의 선로구축이 가능하다.
통신맨홀 및 통신관로 등 대상 시설물의 유지 보수를 지원하는 스마트 맨홀 관리 정보시스템은 핵심엔진으로 활용이 가능하다.
통신관로를 포함한 여러 통신시설과 통신맨홀의 운영상황을 점검하고 유지보수할 경우 현장에서 모바일 단말기로 맨홀, 관로 및 통신 시설정보를 검색하고 수정할 경우에 활용된다.
통신선로 포설 공사시, 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터는 광케이블/통신 케이블 포설 경로상에 신규 구간의 케이블 포설시에 최적관로 선정을 위한 스마트 맨홀 관리 정보시스템의 핵심모듈로 사용이 가능하며, 통신선로를 포설할 경우 통신관로의 이용도에 따라 최소길이를 포함한 최적의 통신관로를 선정하여 공사에 활용할 수 있다.
통신시설 외에 맨홀 연계 도시시설물 관리를 지원하는 정보시스템 모듈로 사용이 가능하다.
또한, 전력시설, 가스시설 및 상하수도 시설 등 맨홀을 중심으로 시설설치 및 운영을 하는 경우에 적용이 가능하다.
또한, NFC 인식 기능을 갖는 모바일 단말기를 이용한 물품 및 시설물 관리에 확대 적용이 가능하다.
현재 RFID 전용 단말기를 이용한 물품관리시스템을 NFC인식 기능을 갖는 범용 모바일 단말기를 이용한 시스템으로 전환이 가능하다.
상수도 시설처럼 RFID전용단말기를 이용한 시설관리시스템을 NFC인식 기능을 갖는 범용 모바일 단말기를 이용한 시스템으로 확대 적용이 가능하다.
보편적 정보단말기인 스마트폰의 NFC 인식기능을 시설물관리 업무에 활용함으로서 파급 효과를 높일 수 있다.
기본 RFID를 이용한 자산관리업무를 NFC 적용으로 확대 개선할 수 있는 효과가 있다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템의 현재 국내의 관련 시장은 약 32,908 억원 규모인 것으로 나타났고, 향후 공공기관과 통신사업자에 대한 판매가 이루어질 것으로 예상되며, 관련 분야 해외 시장을 개척할 수 있다.
도 1은 모바일 RFID 시스템 구성도이다.
도 2는 QR 코드 활용 사례를 나타낸 사진이다.
도 3은 QR 코드 오인식 작동예를 나타낸 사진이다.
도 4는 종래의 UHFID 태그 내장 맨홀의 관리 시스템 구성도이다.
도 5는 종래의 RFID 태그가 내장된 맨홀뚜껑의 외형을 나타낸 도면이다.
도 6은 종래의 선로의 경로 정보 관리장치의 구성도이다.
도 7은 종래의 태블릿을 이용한 지하시설물 현장정보 관리 시스템 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 USN을 이용한 스마트 통신맨홀 및 통신관로 관리시스템 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템 구성도이다.
도 10은 스마트 맨홀 관리 시스템의 데이터베이스의 스키마 구조를 나타낸 도면이다.
도 11은 스마트폰 등의 모바일 단말기에서 스마트 맨홀(Smart manhole) 관리자 화면을 나타낸다.
도 12는 스마트 맨홀 관리자 NFC 태깅 화면이다.
도 13은 스마트 맨홀 메인 화면이다.
도 14는 스마트폰에 디스플레이 된 GIS 지도 상에 맨홀 위치 정보 확인 기능을 나타낸 화면이다.
도 15는 맨홀 Map 페이지 화면이다.
도 16 내지 도 18은 GIS 지도 상에 시작 맨홀과 도착 맨홀의 최단 거리 계산 기능을 표시한 화면이다.
도 19은 최적 선로 설치 경로 도출 화면이다.
도 20은 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에 맨홀과 맨홀 간의 연결을 보여주며, 맨홀간 '최단 거리' 계산이 가능한 최단 경로 시뮬레이터 구성 페이지이다.
도 21은 NFC 태그 장착을 위한 통신 맨홀 설계도이다.
도 2는 QR 코드 활용 사례를 나타낸 사진이다.
도 3은 QR 코드 오인식 작동예를 나타낸 사진이다.
도 4는 종래의 UHFID 태그 내장 맨홀의 관리 시스템 구성도이다.
도 5는 종래의 RFID 태그가 내장된 맨홀뚜껑의 외형을 나타낸 도면이다.
도 6은 종래의 선로의 경로 정보 관리장치의 구성도이다.
도 7은 종래의 태블릿을 이용한 지하시설물 현장정보 관리 시스템 구성도이다.
도 8은 본 발명에 따른 USN을 이용한 스마트 통신맨홀 및 통신관로 관리시스템 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템 구성도이다.
도 10은 스마트 맨홀 관리 시스템의 데이터베이스의 스키마 구조를 나타낸 도면이다.
도 11은 스마트폰 등의 모바일 단말기에서 스마트 맨홀(Smart manhole) 관리자 화면을 나타낸다.
도 12는 스마트 맨홀 관리자 NFC 태깅 화면이다.
도 13은 스마트 맨홀 메인 화면이다.
도 14는 스마트폰에 디스플레이 된 GIS 지도 상에 맨홀 위치 정보 확인 기능을 나타낸 화면이다.
도 15는 맨홀 Map 페이지 화면이다.
도 16 내지 도 18은 GIS 지도 상에 시작 맨홀과 도착 맨홀의 최단 거리 계산 기능을 표시한 화면이다.
도 19은 최적 선로 설치 경로 도출 화면이다.
도 20은 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에 맨홀과 맨홀 간의 연결을 보여주며, 맨홀간 '최단 거리' 계산이 가능한 최단 경로 시뮬레이터 구성 페이지이다.
도 21은 NFC 태그 장착을 위한 통신 맨홀 설계도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 발명의 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 8은 본 발명에 따른 USN을 이용한 스마트 통신맨홀 및 통신관로 관리시스템 개념도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템 구성도이다.
본 발명의 USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템은 맨홀과 지하시설물을 연계하여 관리하는 기술로써 맨홀정보체계와 지하시설물관리 정보체계를 연계시키는 방법을 제시하여 NFC 태그를 위한 코드체계를 개발하고, 맨홀 뚜껑에 NFC 태그 장착을 위한 기구를 설계하며, NFC 통신 기능을 갖는 모바일 단말기에서 NFC 코드 인식 앱(Smart Manhole App)을 개발하고, 맨홀 뚜껑 또는 관로의 시설 장비에 부착된 NFC 태그 인식을 통해 맨홀 및 통신 시설물 관련 정보검색 및 입력을 위한 SW를 개발하여 관리 서버에서 통신맨홀 및 관로, 케이블, 함체, 및 지하 시설물의 관로의 시설 장비 정보 및 정비 이력을 체계적으로 관리하며, 신규 통신선 신설을 위해 통신맨홀 및 통신관리 DB를 이용한 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 제공하며, 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에 통신 맨홀, 관로, 케이블 및 함체 및 통신 시설물에 대한 관리체계의 효율성을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명에 따른 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 첨단 ICT 기술로 구성됨 광케이블 포설 경로에 따라 맨홀을 점검하거나 관로내 시설을 점검하고자 할 때, 시설요원들은 스마트 맨홀관리 앱(Smart Manhole App)이 설치된 스마트폰의 NFC 기능을 통해, 맨홀 또는 관로의 시설 장비에 부착된 NFC 태그 정보를 RFID 방식으로 인식하여 이를 이동통신망을 통해 관리서버로 전송하여 해당 맨홀/관로의 통신시설물 정보를 스마트폰으로 수신한 다음 그에 따른 통신 시설공사 후에 이를 관리하는 기술이다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 및 관로 관리 시스템은 대부분의 안드로이드 스마트폰이 지원하는 NFC 기능을 이용하여 통신시설물을 관리하는 정보시스템에 적용된다.
2.USN을 이용한 스마트 맨홀 및 관로 관리 시스템
2.1. 과제개발 목표
1) NFC 태그를 위한 코드체계 개발
기존의 지자체나 통신사업자의 맨홀관리 코드체계를 조사하여 상용 NFC 태그의 데이터저장 용량을 따라 적용할 수 있는 코드체계를 개발한다.
맨홀/관로와 연계된 통신시설물의 속성정보를 조사하여 관리체계를 고려한 NFC 코드체계를 개발한다.
2) 맨홀 뚜껑에 NFC 태그 장착을 위한 기구설계
기존에 설치되고 있는 지자체나 통신사업자의 맨홀 뚜껑에 상용 NFC 태그 부착하는 방법을 제안한다. 기존 맨홀뚜껑에서 변형을 최소화하면서 안정적으로 상용 NFC 태그가 유지될 수 있는 맨홀뚜껑 외형을 제안하였다.
3) 모바일 단말기에서 NFC 코드 인식 앱(App) 개발
NFC 표준(ISO/IEC 14443, ISO/IEC 15693, ISO/IEC 18092, ISO/IEC 21481)모두 준수하는 NFC 태그가 부착된 맨홀 뚜껑과 관로의 통신 시설 장비에 부착된 NFC 데이터를 인식하는 모바일 단말기의 스마트 맨홀관리 앱(App)을 개발한다.
4) 모바일 단말기에서 정보검색 및 입력을 위한 스마트 맨홀관리 앱(App) 개발
맨홀 뚜껑에 부착된 NFC 태그 또는 관로의 시설 장비에 부착된 NFC 태그 인식 코드 데이터를 모바일 단말기에서 인식후에, 모바일 단말기가 이동통신망을 통해 관리 서버로 전송하고, 모바일 단말기에서 스마트 맨홀 관리 앱(App)은 로그인 후에 관리자 페이지와 맨홀 Map 페이지에서 맨홀 정보와 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보와 두 맨홀간 최단 거리 정보 및 지하시설물의 데이터를 관리하는 스마트 맨홀관리 앱(Smart Manhole App)을 개발한다.
NFC 태그 인식 및 writing 기능을 가진 모바일 단말기에서 스마트 맨홀관리 앱(Smart Manhole App)은 와이파이망 또는 이동통신망을 통해 관리 서버와 접속되며, 관리 서버로 로그인 후에 i) 관리자 페이지와 ii) 맨홀 Map 페이지에서 맨홀 정보와 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보와 맨홀간 최단 거리 정보 및 지하시설물의 통신 설비 정보와 정비이력 데이터를 관리하며,
관리 서버는 GIS 서버와 연동되며, 모바일 단말기의 스마트 맨홀관리 앱에서 맨홀, 관로, 케이블, 함체 및 지하시설물을 추가시에, 상기 맨홀 Map 페이지에서 맨홀 정보 리스트/맨홀 정보 수정/맨홀 추가/맨홀 삭제/맨홀 검색, 관로정보 리스트/관로 정보 수정/관로 추가/관로 삭제/관로 검색, 케이블 정보 리스트/케이블 정보 수정/케이블 추가/케이블 삭제/케이블 검색, 함체 정보 리스트/함체 정보 수정/함체 추가/함체 삭제/함체 검색, 맨홀간 최단 거리(shortest path)를 계산하는 기능을 제공한다.
모바일 단말기의 스마트 맨홀관리 앱(Smart Manhole App)에서 맨홀, 관로, 케이블, 함체 및 통신 시설물 정보를 추가하거나 수정 또는 삭제되면, 관리서버로 전송하여 DB에 저장한다.
스마트 맨홀관리 앱(Smart Manhole App)의 i) 관리자 페이지는 모든 관리자 페이지의 header/footer 영역의 정보를 제공하며, header 영역의 정보는 맨홀 map/맨홀 정보/관리 정보/케이블 정보/함체 정보/최단 거리의 네비게이션으로 구성되고, footer 영역의 정보는 관리자의 주소/전화번호/팩스 번호/이메일 주소를 보여준다.
ii) 맨홀 Map 페이지는 '모든 맨홀 위치' 정보를 확인 가능하며, '맨홀 Maker' 클릭시 맨홀의 요약 정보(맨홀 코드/위도/경도/구축연월/관리 조직)가 확인 가능하며, '상세보기' 클릭시 맨홀 상세 정보 페이지로 이동한다.
맨홀 정보 리스트는 모든 맨홀의 요약 정보(맨홀 코드/위도/경도/구축연월/관리 조직)가 확인 가능하다.
맨홀 추가시에 맨홀/맨홀 뚜껑/맨홀 몸체/내부 구성 정보를 입력 후 '맨홀 추가'가 가능하다.
NFC 태그 인식 및 writing 기능을 가진 모바일 단말기에서 스마트 맨홀관리 앱(Smart Manhole App)의 맨홀 검색은 맨홀 코드/위도 경도/구축 년월/관리 조직으로 검색 가능하며, 각 카테고리별로 키워드 입력 후 검색 버튼 클릭시 관리서버의 데이터베이스를 조회하여 해당 맨홀 검색이 가능하다.
맨홀 삭제는 상기 맨홀 정보 리스트에서 체크 박스로 삭제를 원하는 맨홀을 체크 후에 삭제 버튼 클릭시 삭제 다이얼로그 출력 후 확인 버튼 클릭시 해당 맨홀 정보가 삭제된다.
관로 정보 리스트는 모든 관로의 요약 정보(관로 코드/연결 맨홀1/연결 맨홀 2/관리 조직/관로 길이)가 확인 가능하며, 관로 추가시에 관로 정보를 입력후에 '관로 추가'가 가능하며, 관로 삭제 시에 상기 관로 정보 리스트에서 체크 박스로 삭제를 원하는 관로 정보를 체크 후에 삭제 버튼 클릭시 삭제 다이얼로그 출력 후 확인 버튼 클릭시 선택된 관로 정보가 삭제된다.
케이블 정보 리스트는 모든 케이블의 요약 정보(케이블 코드/연결 맨홀1/연결 맨홀 2/관리 조직/연결 관로/연결 함체/관리조직)가 확인 가능하며, 케이블 추가시에 케이블 정보를 입력후에 '케이블 추가'가 가능하며, 케이블 삭제 시에 상기 케이블 정보 리스트에서 체크 박스로 삭제를 원하는 케이블 정보를 체크 후에 삭제 버튼 클릭시 삭제 다이얼로그 출력 후 확인 버튼 클릭시 선택된 케이블 정보가 삭제된다.
케이블 검색시에 케이블 코드/연결 맨홀 코드/연결 관로/연결 함체/관리 조직으로 검색 가능하며, 각 카테고리별로 키워드 입력 후 검색 버튼 클릭시 관리서버의 데이터베이스를 조회하여 해당 케이블 검색이 가능하다.
함체 정보 리스트는 모든 함체의 요약 정보(함체 코드/연결 맨홀/인입구용량/제품 코드/관리 조직)가 확인 가능하며, 함체 추가시에 해당 함체 정보를 입력후에 '함체 추가'가 가능하며, 함체 삭제 시에 상기 함체 정보 리스트에서 체크 박스로 삭제를 원하는 함체 정보를 체크 후에 삭제 버튼 클릭시 삭제 다이얼로그 출력 후 확인 버튼 클릭시 선택된 함체 정보가 삭제된다.
함체 검색시에 함체코드/연결 맨홀 코드/인입구용량/제품코드/관리 조직으로 검색이 가능하고, 각 카테고리별로 키워드 입력 후 검색 버튼 클릭시 관리서버의 데이터베이스를 조회하여 해당 함체 검색이 가능하다.
최단 거리 페이지는 GIS 지도 상에 맨홀과 맨홀 간의 최단 거리 계산 기능을 제공하며, 지도의 마커(marker) 클릭시에 맨홀 코드를 보여주고, 시작 맨홀/도착 맨홀 설정이 가능하다.
최단 거리 계산 버튼 클릭시 기 구축된 관로에 대하여 입력된 시작 맨홀과 도착 맨홀 사이의 최단 거리를 계산하여 붉은 선으로 확인 가능하며, 이후 초기화 버튼을 눌러 사용된다.
5) 관리 서버에서 데이터 저장 및 관리를 위한 S/W개발
ㅇ 맨홀, 관로, 케이블, 함체 정보와 지하 시설물의 코드값과 연계 속성정보를 관리하는 기능을 개발한다.
ㅇ 모바일 단말기로부터 수신한 코드값과 연계되는 맨홀 및 시설 정보를 모바일 단말기로 전송하는 기능을 개발한다.
ㅇ 맨홀의 설치 지역 및 규격을 고려하여 정보관리 S/W를 개발한다.
ㅇ 맨홀과 연계하여 지하시설물을 관리할 수 있는 정보관리 S/W를 개발한다.
ㅇ 통신 시설물 구축 및 통신 시설 장비의 유지보수를 할 수 있는 정보관리 S/W 개발한다.
6) 통신맨홀 및 통신관리 DB를 이용한 최적경로 산정 시뮬레이터 개발
ㅇ 통신시설에 대해서 시작 맨홀과 도착 맨홀의 최단 거리를 가진 최적의 연결 맨홀을 선정하는 시뮬레이터를 개발한다.
ㅇ 맨홀과 맨홀을 연결하는 통신관로의 여유공간에 의한 최적 경로 산정 시뮬레이터를 개발한다.
ㅇ LBS 기반의 GIS 지도의 지도뷰에 의해 맨홀 위치 표시 및 선로를 관리하는 기능
ㅇ 맨홀들과 선로들을 그래프(graph) 모델에 대응시키고(여유값이 있는 선로만을 그래프 선으로 표시함) 최적경로 알고리즘을 적용한다.
2.2 평가방법 및 평가항목
1) 평가항목
USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템의 평가항목은 크게 6가지로써, 모두 자체 평가를 실시하였다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템의 평가 항목은 1) 맨홀 뚜껑에 부착된 NFC 태그 인식, 2) 맨홀관리 코드 완성도, 3) 모바일 정보 서비스 기능, 4) 관리서버 정보관리 기능, 5) 최적 경로 도출 기능, 6) 맨홀 기기로 구성되어 이루어진다.
표 3은 USN을 이용한 스마트 맨홀/관로 관리 시스템에 대한 평가 항목을 평가 방법을 나타낸다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템은 총 과제 추진기간은 12개월로써, 과제 수행을 위해 기간 중 세부 개발이 추진되었다.
① 스마트 맨홀/관로 관리 시스템 세부계획수립 및 관련 자료 수립
② 지자체 통신시설 현황 및 관리체계 조사 분석
③ 맨홀관리 코드체계 설계
④ 모바일 단말기 서비스 모델 설계
⑤ 관리 서버 S/W 개발
⑥ 모바일 단말기 S/W 개발
3.1 주요 요소기술
ㅇ 13.56MHz RFID로 구성한 NFC(Near Field Communication) 태그
- NFC 태그는 통신시설의 정확한 위치와 종류를 파악하기 위해 고유 식별 코드가 입력되며, 맨홀뚜껑에 삽입한다.
ㅇ 13.56Mhz RFID 리더기가 내장되어 있는 모바일 단말기
ㅇ NFC 태그와 NFC인식기능이 포함된 모바일단말기(스마트폰, 태블릿PC)로 구성된 USN망을 통해 관리서버 통신 기능
ㅇ USN 통신, 정보 조회 및 입력을 위한 스마트폰앱(App)
ㅇ 모바일단말기에서 지하에 매설된 케이블들의 시설 정비와 관리에 대한 정보를 검색할 수 있는 관리서버
ㅇ 새로운 통신시설이 설치됨에 따라 신규 선로를 설치하기 위해 관로를 선정해야 하는데, 기존에 구축된 관로에 대하여 시작 맨홀과 도착 맨홀의 최단 거리를 가진 최적의 선로설치 관로 구성 방법을 제공하는 알고리즘
3.2 개발 대상 기술
ㅇ NFC 태그를 위한 코드체계 설계 및 인쇄 기술
- 맨홀 및 관련 통신시설관리체계를 반영한 코드
ㅇ NFC 태그를 장착할 수 있는 맨홀 뚜껑 기구 설계
- 기존 맨홀 뚜껑의 구조의 변경을 최소화하면서 NFC태그를 장착할 수 있는 구조 설계
ㅇ 모바일 단말기에서 정보 검색 및 입력을 위한 스마트 맨홀관리 앱(App)
ㅇ 관리 서버에서 데이터 저장 및 관리를 위한 S/W
ㅇ 통신맨홀 및 통신관로 DB를 이용한 최적경로 산정 시뮬레이터 S/W
3.3 개발 내용
1) USN 단말기용 모바일 단말기용 앱
ㅇ USN 단말기와 10cm 이내의 근거리에서 접촉하여 맨홀 또는 관로의 시설장비에 부착된 NFC 태그를 인식하고, 통신맨홀과 이에 연결된 통신관로의 규격 및 시설 정보를 USN 단말기(모바일 단말기)로부터 수집하여, 모바일 단말기가 무선통신으로 관리서버에 데이터를 전송하여 해당 정보를 조회하고 갱신한다. 맨홀, 관로의 시설 장비 등의 대상 시설물에 변경된 정보가 발생할 경우 USN 단말기와 근거리 접촉하여 데이터를 업데이트하고, 이를 모바일 단말기로부터 무선 통신으로 관리서버에 데이터 전송한다.
ㅇ 모바일 단말기에 내장된 GPS receiver를 이용하여 USN 단말기의 위치정보를 입력하거나, 기 입력된 위치정보를 검색하여 특정 USN 단말기의 위치 찾기 서비스를 제공한다.
ㅇ 대상 시설물의 설치 및 변경, 수리 등 각종 정비 이력을 실시간으로 조회 또는 입력
2) 관리서버
ㅇ 모바일 단말기를 통해 수집된 정보를 기반으로 각 통신맨홀의 위치와 상태 및 맨홀, 관로와 연계된 통신시설 정보의 DB화
ㅇ 통신맨홀과 관로의 이용상태 DB를 기반으로 기 구축된 관로에 대하여 일정구간 또는 범위에서의 광케이블/통신 케이블 포설을 위한 시작 맨홀과 도착 맨홀의 최단 거리를 가진 최적경로 산출이 가능한 시뮬레이터 기능을 제공.
ㅇ 광케이블 포설 경로를 입력하여 경로상의 통신맨홀 및 통신관로의 사용가능 유무 정보 표출 기능
ㅇ 통신시설 및 통신맨홀관련 데이터 통합/마이닝/인터페이스 기능
ㅇ 맨홀 Map 페이지에서 LBS 기반 GIS지도에 맨홀들 위치 정보를 표시
4.1 스마트 맨홀 및 관로 관리 SW
(1) 개발 플랫폼 및 사용 소프트웨어
표 4는 스마트 맨홀 및 관로 관리 시스템 구축 일정 계획을 나타낸다.
표 5는 스마트 맨홀 및 관로 관리 시스템 관리자 및 사용자 어플리케이션을 나타낸다. 본 발명의 일 실시예에 따른 USN을 이용한 스마트 통신맨홀 및 통신관로 관리 시스템은 Linux 서버 운영체제 상에서 Apache 웹서버 및 MySql RDBMS를 사용하였다.
(2) 시스템 구성도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템 구성도이다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은
웹 서버와 데이터베이스를 구비하며, 모바일 단말기와 와이파이망 또는 이동통신망을 통해 접속되며 상기 맨홀 정보 및 상기 관로 정보, 상기 케이블 정보, 상기 함체 정보와 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비와 정비 이력, 관리 정보를 제공하며, 광케이블/통신 케이블 포설 경로와 경로상의 맨홀, 관로의 위치와 케이블과 함체 및 통신 시설정보를 관리하며, 스마트 맨홀관리 정보시스템을 위한 관리 서버;
상기 관리 서버가 GIS 지도 상에 맨홀 Map 페이지에서 지도와 맨홀의 위치 정보(예, Google Maps)를 제공하는 지도 서버; 및
상기 스마트 맨홀관리 정보시스템을 위한 관리 서버와 와이파이망 또는 이동통신망을 통해 접속되며, NFC 태그 인식과 writing 기능을 제공하며, 스마트 맨홀관리 앱(App)이 설치된 모바일 단말기를 포함하며,
스마트 맨홀관리 앱(App)은 안드로이드 기반 앱(App)으로써 하우징된 NFC 태그가 부착된 맨홀 뚜껑 또는 하우징된 NFC 태그가 부착된 관로의 시설 장비로부터 NFC 태그 인식, 맨홀 및 시설물 데이터 수신, NFC 코드 데이터를 관리서버로 전송, 관리서버로 시설물 정보 추가/수정 기능을 제공하며,
관리자용 프로그램은 관리자 페이지에서 맨홀 및 시설물 속성정보 관리, 맨홀의 설치 구역 및 규격 정보 관리, 시설물 구축 정보 관리. 맨홀과 연계된 시설물 관리, 그리고 통신 맨홀 및 통신관로의 최적 경로를 산정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은
통신 맨홀 및 관로의 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비와 정확한 위치와 종류를 파악하기 위해 고유 식별 코드가 할당된 13.56MHz NFC 태그(11)가 부착된 맨홀뚜껑(10); NFC 태그가 부착된 관로의 시설 장비; 13.56Mhz RFID 리더기가 내장되며, 상기 맨홀 뚜껑에 부착된 NFC 태그 인식 기능이 구비되고, 다수의 맨홀에 부착된 NFC 태그를 인식하여, 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보와 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비의 정보 조회 및 시설정비이력 정보 입력을 위한 스마트 맨홀 관리 앱(App)이 설치된 모바일 단말기(20); 및
상기 모바일 단말기(20)와 와이파이망 또는 이동통신망을 통해 접속되며 상기 맨홀 정보 및 상기 관로 정보, 상기 케이블 정보, 상기 함체 정보와 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비와 정비 이력, 관리 정보를 제공하며, 광케이블/통신 케이블 포설 경로와 경로상의 맨홀, 관로의 위치와 케이블과 함체 및 통신 시설정보를 관리하며, 스마트 맨홀관리 정보시스템을 위한 관리서버(30);를 포함하고,
상기 관리 서버(30)는 상기 모바일 단말기(20)를 통해 수집된 정보에 기초하여 각각의 맨홀의 위치와 상태, 케이블 및 함체의 통신 시설정보를 DB에 저장하여 그 관리 정보를 제공하며,
새로운 맨홀, 관로, 케이블, 함체 또는 새로운 통신시설이 설치됨에 따라 신규 선로를 설치하기 위해 관로가 선정된 후, 신규 통신선 신설을 위해 통신맨홀 및 통신관리 DB를 이용한 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 사용하여 기존에 구축된 관로에 대하여 시작 맨홀과 도착 맨홀 간의 최단 거리를 가진 최적의 선로설치 관로 구성 방식을 제공한다.
상기 NFC 태그는 ISO/IEC 14443, ISO/IEC 15693, ISO/IEC 18092, ISO/IEC 21481 등의 NFC 표준을 모두 준수하는 NFC 태그로써 맨홀 뚜껑 표면 중앙에 맨홀 뚜컹의 관통공에 설치되며 방수처리되고 NFC 태그칩이 하우징되어 고정 부착되며, NFC 태그 칩의 메모리 영역에는 통신시설물의 규격, 매설된 일자, 매설된 레벨 및 좌표정보, 시공자, 기타 사항 등의 데이터가 저장되며, 다수 맨홀에 부착되므로 각각을 구분하기 위해 NFC 태그에 고유의 코드값이 할당되며, 관로, 케이블, 함체, 지하시설물 설비 장비에 부착할 수 있다.
상기 NFC 태그(11)의 고유 코드값은 기존 맨홀관리코드와 연계 통신시설물 정보를 고려하여 구성된다.
상기 모바일 단말기(20)는 NFC 기능이 장착된 스마트폰 또는 태블릿 PC가 사용되며, 와이파이(Wi-Fi) 또는 이동통신망(CDMA, W-CDMA, LTE)을 통해 상기 관리 서버(30)와 연결되고, 상기 관리 서버(30)로부터 운영관리 앱(APP) 프로그램을 다운로드받아 설치 운용되며, 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보 및 통신시설물 설치정보를 수신 저장 또는 표시하고, NFC 기능이 장착된 모바일 단말기(예, Android 스마트폰)에서 관리 데이터를 입력한 다음 NFC 출력기능을 적용하여 관리 데이터가 NFC 태그(11)에 저장되도록 한다.
상기 모바일 단말기(20)는 GPS 수신기가 내장되며, GPS 데이터를 수신하여 경도, 위도, 해발, 시각 등으로 이루어지는 좌표정보를 현재 맨홀 위치로 인식하며, 맨홀, 관로, 케이블, 함체의 통신시설물 정보와 실측된 환경정보와 확인 또는 실측한 해당 장비의 위치정보를 관리서버(30)로 전송되며, 상기 모바일 단말기(20)는 NFC 태그를 인식하여 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보 및 통신 시설물정보가 포함된 다양한 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 또는 이동통신망(CDMA, W-CDMA, LTE)를 통해 관리서버(30)로 송수신하며, 송수신되는 데이터 신호는 통신시설물의 관리 번호, 통신시설물 GIS정보, 설치정보, 환경정보를 포함하며, 상기 통신시설물의 관리번호 또는 상기 통신시설물 GIS 정보는 상기 모바일 단말기의 표시부에 출력하므로 사용자에 의해 확인되도록 한다.
모바일 단말기에서 맨홀 뚜껑에 삽입된 NFC 태그 인식을 통해 맨홀 및 통신시설물 관련 정보검색 및 입력을 위한 스마트 맨홀관리 앱(Smart Manhole App)을 개발하였으며, 모바일 단말기를 사용한 통신시설정보 관리를 위해 안드로이드 폰 SDK를 이용하여 구현하였다.
NFC 태그는 맨홀뚜껑 표면 또는 관로의 시설 장비에 고정 부착되며 칩의 메모리 영역에는 통신시설물의 규격, 매설된 일자, 매설된 레벨 및 좌표정보, 시공자, 기타 사항 등의 데이터가 저장된다.
모바일 단말기는 NFC 태그 인식 및 writing 기능이 장착된 스마트폰 또는 태블릿 PC가 사용되며, 와이파이 또는 이동통신망을 통해 관리 서버와 연결된다.
NFC 기능이 장착된 스마트폰(안드로이드폰)에서 고유의 코드 값 데이터를 입력한 다음 NFC 출력기능을 적용하여 코드 값 데이터가 NFC 태그에 저장되도록 코드 값 write 기능을 제공한다.
NFC 태그는 다수의 맨홀에 부착되므로 각각을 구분하기 위해 고유의 코드값이 할당되며, 모바일 단말기로 NFC 태그에 저장된 정보를 출력하는 경우 해당 코드값을 함께 출력한다.
NFC 태그의 고유 코드값은 기존 맨홀관리코드와 연계 통신시설물 정보를 고려하여 구성한다.
모바일 단말기(20)는 GPS 수신기가 내장되며, GPS 데이터를 수신하여 경도, 위도, 해발, 시각 등으로 이루어지는 좌표정보를 현재 맨홀 위치로 인식한다.
모바일 단말기(20)는 NFC 태그(11)를 인식하여 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보 및 통신 시설물정보가 포함된 다양한 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 또는 이동통신망(CDMA, W-CDMA, LTE)을 통해 관리서버(30)와 송신하고 수신한다.
모바일 단말기(20)는 와이파이망 또는 이동통신망을 통해 관리 서버(30)의 스마트 맨홀관리 정보시스템과 접속하여, 송수신하는 데이터 신호는 통신시설물 GIS정보, 설치정보, 환경정보가 포함된다.
모바일 단말기(20)는 와이파이망 또는 이동통신망을 통하여 정보시스템과 접속한 후 운영관리 앱(APP) 프로그램을 다운로드받아 설치 운용하고, 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보 및 통신시설물 설치정보를 수신 저장 또는 표시한다.
모바일 단말기(20)의 스마트 맨홀 관리 앱(App)은 소규모 응용 프로그램(application)이며, 전체 데이터의 크기가 작은 프로그램으로 스마트폰, 태블릿 PC 등에 설치되어 운용된다.
스마트 맨홀관리 앱(App) 프로그램이 설치되어 운용되는 모바일 단말기(20)는 터치표시부의 터치로 입력되는 해당 명령에 의하여 관리서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에 자동 접속되고 맨홀, 관로, 케이블, 함체 및 통신시설물 정보와 실측된 환경정보와 확인 또는 실측한 해당 위치정보를 관리서버의 스마트 맨홀관리 정보시스템으로 전송하는 기능을 구비한다.
통신시설물의 관리번호 또는 통신시설물 GIS 정보는 관리 서버(30)로부터 이를 다운로드 받아 모바일 단말기(20)의 해당 표시부에 출력하므로 사용자에 의해 확인될 수 있다.
모바일 단말기(20)는 입력한 통신시설물 정보, 설치된 통신시설물의 관리 정보 등을 터치표시부에 표시되어 저장하는 동시에 이를 관리 서버(30)의 스매트 맨홀관리 정보시스템으로 와이파이 또는 이동통신망을 통해 전송한다.
관리 서버의 스마트 맨홀 관리 시스템은 모바일 단말기와 와이파이(Wi-Fi) 또는 이동통신망(CDMA, W-CDMA, LTE)을 통해 접속되고 맨홀, 관로, 케이블, 함체 및 통신시설물의 정보를 저장과 갱신 관리하며, 모바일 단말기의 요청에 의하여 스마트 맨홀관리 앱(App)이 다운로드되어 설치되면, 모바일 단말기로 관련 스마트 맨홀 관리 서비스 정보를 제공한다.
또한, 관리 서버는 스마트 맨홀 관리 시스템에서 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에서 통신관로의 여유정보(추가가능 선로 수)를 사용하여 맨홀(vertex), 관로(edge)로 구성된 그래프(graph)를 구성하여 기존에 구축된 관로에 대하여 시작 맨홀과 도착 맨홀의 최단 거리를 계산하여 최적의 선로 설치 경로를 도출하는 방법을 제공하는 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 사용한다.
최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터는 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에서 맨홀간 연결관계를 중심으로 그래프(graph)를 구성한 연결도를 제공하며, 연결도는 맨홀을 연결하는 통신관로의 여유정보(추가가능 선로 수)를 표시하며, 상기 연결도는 선로 추가가 가능한 관로들의 연결관계를 적용하여 그래프(graph)로 표현하고, 관로길이를 그래프(graph)의 라인(edge)값으로 표시하며, 맨홀은 점(vertex), 관로는 라인(edge)으로 대응하며, 라인(edge)의 숫자는 여유경로의 길이를 표시하고, 점(vertex)와 라인(edge)은 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에서 이용자가 화면에서 메뉴방식으로 구성되도록 구현된다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 관리 서버와 연결되며, 위치 기반 서비스(LBS)를 제공하여 맨홀 MAP 페이지로 GIS 지도상에 맨홀들의 위치 정보를 표시하는 지도 서버를 더 포함한다.
도 10은 스마트 맨홀 관리 시스템의 데이터베이스의 스키마 구조를 나타낸 도면이다.
관리 서버는 데이터베이스 스키마 구조는 도 10에 도시된 바와 같이, 관리자 테이블, 맨홀정보 테이블, 맨홀뚜껑 테이블, 맨홀 몸체 테이블, 함체 테이블, 광케이블 테이블, 관로 테이블, 내부 구성 테이블을 포함한다.
표 6-8은 스마트 맨홀 관시 시스템의 관리 서버의 데이터베이스 테이블을 나타낸다.
- 스키마 정의
표 9 내지 표 14는 각 패키지 별 주요 함수 목록을 나타낸다.
- 관리자 Web 주요 함수 목록
표 15 내지 표 17은 사용자 App 주요 함수 목록이다.
도 11은 스마트 맨홀 관리자 화면을 나타낸다.
ㅇ 관리 서버 스마트 맨홀 관리 정보시스템에서 맨홀과 관로, 케이블과 함체 통신시설물 연계 정보 관리
스마트 맨홀관리 정보 시스템은 관리 서버에서 DBMS와 웹프로그래밍을 사용하여 구현하며, 모바일 단말기로부터 광케이블 포설 경로상에 맨홀, 관로, 케이블, 함체 정보 및 통신시설물 설치정보를 제공받아 데이터베이스(DB)의 테이블(table)의 할당된 영역에 저장하고 통계용 프로그램의 운용에 의하여 분석정보를 출력한다.
관리 서버는 GIS 지도 서버와 연계하여 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템에서 위치 기반 서비스(LBS)를 제공하여 맨홀 MAP 페이지에 GIS 지도에 맨홀들의 위치를 표시한다.
스마트 맨홀관리 정보 시스템은 맨홀에 부착된 NFC 태그 정보와 연계하여 통신시설물 정보(설치위치, 규격, 유지보수이력 정보)를 관리한다.
스마트 맨홀 관리 방법은 통신시설물의 정보를 맨홀정보와 연계하여 제공하는 방법으로서, 1) 모바일 단말기로부터 연계 맨홀 정보와 통신시설물에 대한 상세정보를 입력받아, 모바일 단말기의 위치정보에 대응하여 전자지도상에 상기 맨홀 위치 정보를 맵핑하는 단계; 2) 사용자의 모바일 단말기로부터 상기 전자지도(GIS 지도)상에 맵핑된 맨홀을 선택받는 단계; 3) 선택된 맨홀과 연결한 특정 통신시설물의 연결정보를 제공하는 단계; 4) 통신시설물의 상세정보는 시설물의 관리자, 종류 및, 공사내역을 포함하며, 통신시설물이 수용된 맨홀을 설정하는 단계; 및 5) 상기 통신시설물이 수용된 맨홀들의 위치를 연결하여 전자지도(GIS 지도) 상에 맨홀들의 위치를 표시하는 단계를 포함한다.
ㅇ NFC 태그 내장 맨홀에 의한 스마트 맨홀관리 정보 시스템
NFC 인식 모바일 단말기를 이용한 맨홀, 관로, 케이블, 함체 및 통신시설물 정보관리시스템의 기능은 안드로이드폰 SDK와 DBMS 및 웹프로그래밍 기술을 이용하여 구현한다.
NFC 태그에 내장된 고유 식별 코드에 해당하는 맨홀의 상태정보가 저장된 스마트 맨홀관리 정보 시스템 및 각 맨홀의 NFC 태그 정보를 인식하여 맨홀 및 연계 통신시설물에 대한 업데이트 정보를 정보시스템으로 송신하는 모바일 단말기로 구성된다.
모바일 단말기는 각 기능을 제어하는 제어부; 데이터를 저장하는 저장부; NFC 태그 정보 라이팅부; 맨홀의 NFC 태그에 저장된 고유 식별 코드를 인식하는 NFC 태그 정보 인식부; 상기 고유 식별 코드에 해당하는 정보를 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에 요청하여 맨홀 정보를 수신하고, 통신시설물 상태에 대한 업데이트 정보를 상기 관리 서버로 송신하는 통신부; 통신시설물 상태에 대한 업데이트 정보를 입력하는 입력부; 및 상기 관리 서버로부터 수신된 맨홀 정보 및 통신시설물 상태에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하여 구성된다.
맨홀에 부착된 NFC 태그의 고유 식별 코드는 맨홀의 고유번호와 위치정보가 포함된다.
관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템은 맨홀의 기준점 정보, 관리기관 정보, 설치 정보, 연계 통신 시설물 정보, 유지 보수 정보, 입력 정보 이력 등을 관리한다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법에서, 맨홀 연계 통신시설물 정보 요청 절차는 1) 모바일 단말기가 태깅(tagging)에 의해 맨홀 또는 관로의 통신 시설장비에 부착된 NFC 태그에 저장된 고유 식별 코드를 인식하는 단계; 2) 모바일 단말기가 상기 인식된 맨홀의 NFC 태그에 저장된 고유 식별 코드를 와이파이 또는 이동통신망을 통해 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템으로 송신하여 고유 식별 코드에 해당하는 통신시설물 정보를 요청하는 단계; 3) 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템이 상기 인식된 맨홀의 고유 식별 코드에 해당하는 통신시설물 정보를 데이터베이스에 재요청하는 단계; 4) 관리 서버의 데이터베이스가 상기 요청받은 통신시설물 정보를 모바일 단말기로 송신하는 단계; 5) 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템이 상기 통신시설물 정보를 모바일 단말기로 송신하여 모바일 단말기의 디스플레이부에 표시하는 단계; 6) 모바일 단말기의 입력부가 맨홀의 상태정보를 입력하여 맨홀의 정보를 업데이트하는 단계; 및 7) 모바일 단말기의 통신부가 업데이트된 정보를 정보시스템으로 재송신하는 단계; 및 8) 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템이 업데이트된 정보를 데이터베이스로 업로드하는 단계를 포함한다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법은, 9) 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에서 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터에 의해 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에서 통신관로의 여유정보(추가가능 선로 수)를 사용하여 맨홀(vertex), 관로(edge)로 구성된 그래프(graph)를 구성하여 시작 맨홀과 도착 맨홀 사이에 최단 거리를 계산하여 최적의 선로 설치 경로를 도출하는 단계를 더 포함한다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법은, 10) 상기 스마트 맨홀 관리 시스템에서 상기 관리 서버에 연동된 지도 서버에 의해 위치 기반 서비스(LBS, Location Based Service)를 제공하여 맨홀 MAP페이지에 GIS 지도에 맨홀들의 위치를 표시하는 단계를 더 포함한다.
도 11은 스마트폰 등의 모바일 단말기에서 스마트 맨홀(Smart manhole) 관리자 화면을 나타낸다.
도 12는 스마트 맨홀 관리자 NFC 태깅 화면이다.
도 13은 스마트 맨홀 메인 화면이다.
도 14는 스마트폰에 디스플레이 된 GIS 지도 상에 맨홀 위치 정보 확인 기능을 나타낸 화면이다.
도 15는 맨홀 Map 페이지 화면이다.
도 16 내지 도 18은 GIS 지도 상에 시작 맨홀과 도착 맨홀의 최단 거리 계산 기능을 표시한 화면이다.
도 19는 최적 선로 설치 경로 도출 화면이다.
(4) 통신선 신설을 위해 통신 맨홀 및 통신관리 DB를 이용한 최적경로 통신관로 산정 방법 및 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터 개발
관리 서버의 스마트 맨홀 관리 시스템은 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에서 통신관로의 여유정보(추가가능 선로 수)를 이용하여 최적의 선로 설치 경로를 도출하는 방법을 제공하는 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 사용하며, 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터는 맨홀간 연결관계를 중심으로 연결도를 그래프(graph)를 구성하며, 연결도는 맨홀을 연결하는 통신관로의 여유정보를 표시한다.
연결도는 선로 추가가 가능한 관로들의 연결관계를 적용하여 그래프(graph)로 표현하고, 관로길이를 그래프의 라인값으로 표시한다. 맨홀은 점(vertex), 관로는 라인(edge)으로 대응한다.
라인(edge)의 숫자는 여유경로의 길이를 표시한다.
점(vertex)와 라인(edge)은 관리서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에서 이용자가 화면에서 메뉴방식으로 구성할 수 있도록 구현한다.
여유정보가 포함된 연결도는 그래프(graph)에서 최적경로 대상이 되는 그래프의 두 점(vertex)을 선택하고, 선로설치의 대상이 되는 시작 맨홀과 도착 맨홀의 두 맨홀에 해당되는 두점(vertex)사이의 최단거리(shortest path) 라인을 도출하는 최적경로 알고리즘(Dijstra algorithm)을 적용하여 최적 선로 설치 경로를 도출한다. 최적경로 알고리즘은 Dijstra algorithm 최단 거리 경로 알고리즘을 사용한다.
도 20은 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에 맨홀과 맨홀 간의 연결을 보여주며, 맨홀간 '최단 거리' 계산이 가능한 최단 경로 시뮬레이터 구성 페이지이다. 표 6은 관리 서버의 최단 경로 시뮬레이터(최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터) 구성 페이지의 항목과 내용을 나타낸다.
(5) 맨홀 뚜껑에 NFC태그 장착을 위한 기구 설계
ㅇ NFC 태그 장착을 위한 통신맨홀 설계
- 맨홀 철개 내에 NFC태그 삽입위치는 맨홀 정중앙 홀에 삽입하고 덥개 처리
도 21은 NFC 태그 장착을 위한 통신 맨홀 설계도이다.
NFC 태그는 ISO/IEC 14443, ISO/IEC 15693, ISO/IEC 18092, ISO/IEC 21481의 NFC 표준을 모두 준수하는 NFC 태그로써 맨홀 뚜껑 표면 중앙에 또는 맨홀 뚜껑의 관통공에 설치되며 방수처리되고 NFC 태그 칩이 하우징되어 고정 부착되며 상기 NFC 태그 칩의 메모리 영역에는 통신시설물의 규격, 매설된 일자, 매설된 레벨 및 좌표정보, 시공자, 기타 사항 등의 데이터가 저장된다. 다수 맨홀 뚜껑에 부착되므로 각각의 맨홀을 구분하기 위해 NFC 태그의 고유의 코드값이 할당되며, 필요에 따라 관로, 케이블, 함체, 지하시설물 등의 관로의 통신시설 장비에 부착되어 관리된다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템은 약 32,908억원 규모의 국내 관련 시장이 형성될 것으로 예측되며, 향후 공공기관과 통신사업자, 지역 케이블 방송업자에 대한 판매가 예상된다.
표 19는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템의 국내외 시장 규모를 도시하였다. 2014년 국내 시장 규모는 32,908 억원, 해외 시장 규모는 117억불, 2017년 국내 시장 규모는 88,744 억원, 해외 시장 규모는 194억불로 예상된다.
1) 사회적 성과
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 통신맨홀 및 통신관로 등 대상 시설물의 시설 장비 이력 관리를 통해 노후 통신맨홀 및 관로에 대하여 체계적인 교체계획 수립이 가능하여 사고 예방 및 예산절감 등의 효과를 기대할 수 있다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 이용현황 관리를 통해 광케이블 포설시 구간별 관로 예비율 및 사용 가능 유/무를 직접적으로 확인할 수 있어, 포설계획수립에 필요한 시간을 획기적으로 단축하여 저비용 고효율의 포설공사가 가능하다.
통신 사업자 또는 케이블 사업자가 통신맨홀과 관로에 대한 확장 계획을 보다 구체적으로 수립할 수 있고, 기존 대비 낮은 운용비용으로도 더욱 체계적이고 전산화된 관리가 가능하다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 현장에서 업무 수행자가 모바일 단말기를 통해 관리서버의 스마트 맨홀 관리 시스템으로 통신시설물 관리정보를 직접 입력하므로 정보의 입력오류를 줄이고, 신속 정확하게 맨호/관로 관련 통신시설물의 정보를 실시간으로 갱신 관리하는 장점이 있다.
맨홀인식 데이터가 저장된 NFC 태그를 맨홀뚜껑에 장착하여, 맨홀/관로 시설 공사시에 업무 수행자가 현장 작업시 NFC 태그 인식 및 writing 기능을 가진 모바일 단말기를 사용하여 관리 서버에 접속하여 맨홀정보를 쉽게 얻을 수 있어 업무효율화가 가능하다.
신규 선로 설치시, 통신관로의 연결상태와 여유값을 이용하여 관로 구간의 두 맨홀의 최적경로를 자동으로 도출할 수 있는 정보서비스를 제공하여 최적의 선로구축이 가능하다.
2) 활용방안
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 통신맨홀, 관로 등 대상 시설물의 유지 보수를 지원하는 스마트 맨홀 관리 정보시스템의 핵심엔진으로 사용된다.
통신관로를 포함한 여러 통신시설과 통신맨홀의 운영상황을 점검하고 맨홀/관로의 설비를 유지보수를 할 경우 현장에서 업무 수행자가 스마트 맨홀 관리 앱(App)이 설치된 모바일 단말기를 사용하여 해당 시설정보를 검색하고 수정할 경우에 사용된다.
통신선로 포설 공사시, 통신시설 공사 예정 구간에서 기 구축된 관로에 대하여 시작 맨홀과 도착 맨홀의 두 맨홀간에 최단 거리를 가진 최적관로 선정을 위한 스마트 맨홀관리 정보시스템의 핵심모듈로 사용이 가능하다.
통신선로를 포설할 경우, 운용자는 통신관로의 이용도에 따라 두 맨홀 간에 최단 거리를 갖는 최소길이를 포함한 최적의 통신관로를 선정하여 공사에 활용할 수 있다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 통신시설 외에 맨홀 연계 도시시설물 관리를 지원하는 정보시스템 모듈로 사용이 가능하다. 또한, 전력시설, 가스시설 및 상하수도 시설 등 맨홀을 중심으로 시설설치 및 운영을 하는 경우에 적용이 가능하다. 또한, NFC 인식 기능을 갖는 모바일 단말기를 이용한 물품 및 시설물 관리에 확대 적용이 가능하다.
현재 RFID 전용단말기를 이용한 물품관리시스템을 NFC인식 기능을 갖는 범용 모바일 단말기를 이용한 시스템으로 전환이 가능하다.
상수도 시설처럼 RFID 전용 단말기를 이용한 시설관리시스템을 NFC인식 기능을 갖는 범용 모바일 단말기를 이용한 시스템으로 확대 적용이 가능하다.
보편적 정보단말기인 스마트폰의 NFC 인식기능을 시설물관리 업무에 활용함으로써 파급 효과를 높일 수 있다.
기본 RFID를 이용한 자산관리 업무는 NFC 적용으로 확대 개선할 수 있다.
* 제품 활용성 및 신뢰성 확보 계획
본 과제의 제품 모델을 확대 보급하기 위해 통신사업자의 시설 관리 담당자와 지자체 통신시설물 관리 담당자의 평가를 반영하여 시제품을 업그레이드하여 맨홀관리코드체계 표준화를 추진하고, 본 과제에서 개발하는 핵심기술 중의 하나인 맨홀관리코드체계가 표준코드가 될 수 있도록 지자체와 통신관련 기관과 협력하여 추진하며, 유사 산업표준코드체계를 반영하여 표준코드가 될 수 있도록 보완한다.
향후, 모바일 단말기의 SW는 NFC 인식기능과 NFC 태그 writing 기능 및 모바일 정보검색기능과 정보관리 서버 S/W의 핵심기능에 대해서 TTA를 통해 신뢰성을 검증할 예정이다.
* 기술 사업화 방안
1) 제품 양산계획
본 과제의 결과물인 S/W 상용화
- 모바일 단말기와 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 시스템에서 구동되도록 범용기술 환경으로 S/W를 보완하며, 관리 서버에서 S/W를 쉽게 설치할 수 있도록 패키지화
- 모바일 단말기에서 앱(App)이 쉽게 다운로드받아 설치될 수 있도록 패키지화
- 관리 서버에서 스마트 맨홀 관리 정보서비스 S/W가 쉽게 설치되도록 패키지화
2) 판로확보 및 마케팅 계획
ㅇ 각종 U-City사업 및 자가통신망 사업을 1차적 목표시장으로 선정
본 개발 기술은 지중용 통신맨홀 및 관로에 대한 통신시설물의 효율적 관리를 목적으로 하는 만큼, 지방자치단체와 LH공사 등에서 추진하고 있는 각종 U-City사업 및 자가통신망 사업을 1차적 목표시장으로 선정하였다.
- USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 이들 시장에서 연간 수억원씩 지출되고 있는 맨홀/관로와 연계된 통신시설물 유지보수 예산에 대한 절감 방안을 고려하고 있으며, 관리조직과 인원의 절대적 부족을 해소한다. NFC 태그 인식과 writing 기능을 가진 모바일 단말기(USN 단말기)와 스마트 맨홀 관리 시스템은 유비쿼터스 도시(U-City)로의 위상정립과 U-City 시설의 효율적 운용을 위해 본 개발기술에 대한 구매욕구가 높을 것으로 예상된다.
ㅇ 통신사업자를 대상으로 한 2차 목표시장으로 확대
초기시장 진입후 제품의 성능개선과 기능을 확장한 후, USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템은 지역케이블 방송사업자와 대형 통신사업자, 한국전력공사 등 대규모의 지하통신관로를 운용중에 있는 통신사업자, U-City 사업자와의 협력관계를 통해 공공 기관이나 민간사업자에 의해 의해 운용되고 있는 다양한 지하시설물에 대하여 사업 마케팅을 통해 2차 목표시장으로의 확대가 추진될 계획이다.
- 상수도 시설, 전기시설, 도시가스 시설 및 난방시설 등 다양한 시설이 맨홀을 이용하여 구축 운영되고 있음
ㅇ 해외 유비쿼터스 도시 및 통신사업자를 대상으로 수출을 추진하여 해외 시장 개척
표 20은 USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템의 기술개발 결과 활용 계획이다.
표 21은 USN을 이용한 스마트 맨홀 및 관로 관리 시스템 연구개발 결과이다.
결론적으로, 본 연구를 통해 개발된 USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템 기술은 기존 맨홀에 적용 가능한 기술로써, 제품의 강점을 살려 상용화되면 ICT기술을 이용한 시설물의 이력관리가 가능하고, 개발된 시스템의 적용을 통해 통신맨홀 및 통신관로의 관리체계 효율성을 향상시키며, 설비관리의 효율화에 따른 예산절감 효과가 기대된다.
USN을 이용한 스마트 맨홀 관로 관리 시스템은 즉각적인 이용현황 관리를 통해 신규 선로/통신선 포설시에 적절한 관련 계획수립이 가능하며, 저비용 고효율의 시설공사가 가능해지고, 전국적으로 수십만 개의 통신맨홀과 통신관로가 있으므로, 향후 체계적인 교체계획을 통한 단계적인 사업화 방안이 가능할 것으로 예상된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 맨홀
11: NFC 태그
20: NFC 태그 인식 기능을 가진 모바일 단말기
30: 관리 서버
11: NFC 태그
20: NFC 태그 인식 기능을 가진 모바일 단말기
30: 관리 서버
Claims (20)
- 웹 서버와 데이터베이스를 구비하며, 모바일 단말기와 와이파이망 또는 이동통신망을 통해 접속되며 상기 맨홀 정보 및 상기 관로 정보, 상기 케이블 정보, 상기 함체 정보와 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비와 정비 이력, 관리 정보를 제공하며, 광케이블/통신 케이블 포설 경로와 경로상의 맨홀, 관로의 위치와 케이블과 함체 및 통신 시설정보를 관리하며, 스마트 맨홀관리 정보시스템을 위한 관리 서버; 및
상기 스마트 맨홀관리 정보시스템을 위한 관리 서버와 와이파이망 또는 이동통신망을 통해 접속되며, NFC 태그 인식과 writing 기능을 제공하며, 스마트 맨홀관리 앱(App)이 설치된 모바일 단말기를 포함하며,
상기 스마트 맨홀관리 앱(App)은 하우징된 NFC 태그가 부착된 맨홀 뚜껑 또는 하우징된 NFC 태그가 부착된 관로의 시설 장비로부터 NFC 태그 인식, 맨홀 및 시설물 데이터 수신, NFC 코드 데이터를 관리서버로 전송, 관리서버로 시설물 정보 입력/추가/삭제/수정 기능을 제공하며,
상기 관리 서버에 접속되는 관리자용 프로그램은 맨홀 및 시설물 속성정보 관리, 맨홀의 설치 구역 및 규격 정보 관리, 시설물 구축 정보 관리, 맨홀과 연계된 시설물 관리, 그리고 통신 맨홀 및 통신관로의 시작 맨홀과 도착 맨홀의 최단 경로를 계산하여 제공하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 관리 서버가 GIS 지도 상에 맨홀 Map 페이지로 GIS 지도에 맨홀들의 위치를 표시하는 지도 서버를 더 포함하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 통신 맨홀 및 관로의 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비와 정확한 위치와 종류를 파악하기 위해 고유 식별 코드가 할당된 13.56MHz NFC 태그가 부착된 맨홀뚜껑;
NFC 태그가 부착된 관로의 통신시설 장비;
13.56Mhz RFID 리더기가 내장되며, 상기 맨홀 뚜껑 또는 상기 관로의 통신시설 장비에 부착된 NFC 태그를 인식하는 기능이 구비되고, 다수의 맨홀에 부착된 NFC 태그를 인식하여, 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보와 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비의 정보 조회 및 시설정비이력을 관리하기 위한 스마트 맨홀 관리 앱(App)이 설치된 모바일 단말기; 및
상기 모바일 단말기와 연결되어 상기 맨홀 정보 및 상기 관로 정보, 상기 케이블 정보, 상기 함체 정보와 통신시설의 지하에 매설된 케이블들의 시설 장비와 정비 이력, 관리 정보를 제공하며, 광케이블/통신 케이블 포설 경로와 경로상의 맨홀, 관로의 위치와 케이블과 함체 및 통신 시설정보를 관리하며, 스마트 맨홀관리 정보시스템을 위한 관리서버;를 포함하며,
상기 관리 서버는 상기 모바일 단말기를 통해 수집된 정보에 기초하여 각각의 맨홀의 위치와 상태, 케이블 및 함체의 통신 시설정보를 DB에 저장하여 그 관리 정보를 제공하며,
새로운 맨홀, 관로, 케이블, 함체 또는 새로운 통신시설이 설치됨에 따라 신규 선로를 설치하기 위해 관로가 선정된 후, 신규 통신선 신설을 위해 통신맨홀 및 통신관리 DB를 이용한 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 사용하여 기 구축된 관로에 대하여 시작 맨홀과 도착 맨홀 간의 최단 거리 선로설치 관로 구성 방식을 제공하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 NFC 태그는 ISO/IEC 14443, ISO/IEC 15693, ISO/IEC 18092, ISO/IEC 21481의 NFC 표준을 모두 준수하는 NFC 태그로써 맨홀 뚜껑 표면 중앙에 또는 맨홀 뚜껑의 관통공에 설치되며 방수처리되고 NFC 태그 칩이 하우징되어 고정 부착되며 상기 NFC 태그 칩의 메모리 영역에는 통신시설물의 규격, 매설된 일자, 매설된 레벨 및 좌표정보, 시공자, 기타 사항 등의 데이터가 저장되며, 다수 맨홀 뚜껑에 부착되므로 각각의 맨홀을 구분하기 위해 NFC 태그의 고유의 코드값이 할당되며, 필요에 따라 관로, 케이블, 함체, 지하시설물 등의 관로의 통신시설 장비에 부착되어 관리하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제4항에 있어서,
상기 NFC 태그의 고유 코드값은 기존 맨홀관리코드와 연계 통신시설물 정보를 고려하여 구성되는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 모바일 단말기는 NFC 태그 인식과 Writing 기능이 장착된 단말기로써 고유의 코드 값 데이터를 입력한 다음 NFC 출력 기능을 적용하여 코드 값 데이터가 NFC 태그에 저장되도록 하는 코드 값 write 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 모바일 단말기는 NFC 기능이 장착된 스마트폰 또는 태블릿 PC가 사용되며, 와이파이(Wi-Fi) 또는 이동통신망을 통해 상기 관리 서버와 연결되고, 상기 관리서버로부터 운영관리 앱(APP) 프로그램을 다운로드받아 설치 운용되며, 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보 및 통신시설물 설치정보를 수신 저장 또는 표시하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제7항에 있어서,
상기 모바일 단말기는 GPS 수신기가 내장되며, GPS 데이터를 수신하여 경도, 위도, 해발, 시각 등으로 이루어지는 좌표정보를 현재 맨홀 위치로 인식하며, 맨홀, 관로, 케이블, 함체의 통신시설물 정보와 실측된 환경정보와 확인 또는 실측한 해당 장비의 위치정보를 관리서버로 전송되며, 상기 모바일 단말기는 NFC 태그를 인식하여 맨홀 정보, 관로 정보, 케이블 정보, 함체 정보 및 통신 시설물정보가 포함된 다양한 데이터를 와이파이(Wi-Fi) 또는 이동통신망를 통해 상기 관리 서버와 송수신하며, 송수신하는 데이터 신호는 통신시설물의 관리 번호, 통신시설물 GIS정보, 설치정보, 환경정보를 포함하며,
상기 통신시설물의 관리번호 또는 상기 통신시설물 GIS 정보는 상기 모바일 단말기의 해당 표시부에 출력하므로 사용자에 의해 확인되도록 하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 모바일 단말기는 각 기능을 제어하는 제어부; 데이터를 저장하는 저장부; NFC 태그 정보 라이팅부; 맨홀의 NFC 태그에 저장된 고유 식별 코드를 인식하는 NFC 태그 정보 인식부; 상기 고유 식별 코드에 해당하는 정보를 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에 요청하여 맨홀 정보를 수신하고, 통신시설물 상태에 대한 업데이트 정보를 상기 관리 서버로 송신하는 통신부; 통신시설물 상태에 대한 업데이트 정보를 입력하는 입력부; 및 상기 관리 서버로부터 수신된 맨홀 정보 및 통신시설물 상태에 대한 정보를 표시하는 디스플레이부를 포함하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 관리 서버는 GIS 서버와 연동되며, 모바일 단말기의 스마트 맨홀관리 앱에서 맨홀, 관로, 케이블, 함체 및 지하시설물을 추가시에, 맨홀 Map 페이지에서 맨홀 정보 리스트/맨홀 정보 수정/맨홀 추가/맨홀 삭제/맨홀 검색, 관로정보 리스트/관로 정보 수정/관로 추가/관로 삭제/관로 검색, 케이블 정보 리스트/케이블 정보 수정/케이블 추가/케이블 삭제/케이블 검색, 함체 정보 리스트/함체 정보 수정/함체 추가/함체 삭제/함체 검색, 맨홀간 최단 거리를 계산하는 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제10항에 있어서,
상기 관리 서버에서 맨홀간 최단 거리를 계산은
모바일 단말기의 앱에 표시된 최단 거리 페이지에서 GIS 지도 상에 맨홀과 맨홀 간의 최단 거리 계산 기능을 제공하며, 지도의 마커(marker) 클릭시에 맨홀 코드를 보여주고, 시작 맨홀/도착 맨홀 설정이 가능하며, 최단 거리 계산 버튼 클릭시 입력된 시작 맨홀과 도착 맨홀 사이의 최단 거리를 계산하여 최단 거리를 붉은 선으로 표시하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 관리 서버는 관리자 테이블, 맨홀정보 테이블, 맨홀뚜껑 테이블, 맨홀 몸체 테이블, 함체 테이블, 광케이블 테이블, 관로 테이블, 내부 구성 테이블을 포함하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 관리 서버는 스마트 맨홀 관리 시스템에서 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에서 통신관로의 여유정보(추가가능 선로 수)를 사용하여 맨홀(vertex), 관로(edge)로 구성된 그래프(graph)를 구성하여 최적의 선로 설치 경로를 도출하는 방법을 제공하는 상기 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터를 사용하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터는 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에서 맨홀간 연결관계를 중심으로 그래프(graph)를 구성한 연결도를 제공하며, 연결도는 맨홀을 연결하는 통신관로의 여유정보(추가가능 선로 수)를 표시하며, 상기 연결도는 선로 추가가 가능한 관로들의 연결관계를 적용하여 그래프(graph)로 표현하고, 관로길이를 그래프(graph)의 라인(edge)값으로 표시하며, 맨홀은 점(vertex), 관로는 라인(edge)으로 대응하며, 라인(edge)의 숫자는 여유경로의 길이를 표시하고, 점(vertex)와 라인(edge)은 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에서 이용자가 화면에서 메뉴방식으로 구성되도록 구현되며,
상기 여유정보가 포함된 연결도는 그래프(graph)에서 최적경로 대상이 되는 그래프의 두 점(vertex)을 선택하고, 선로설치의 대상이 되는 시작 맨홀과 도착 맨홀의 두 맨홀에 해당되는 두점(vertex)사이의 최단거리 라인을 도출하는 최적경로 알고리즘을 적용하여 최적 선로 설치 경로를 도출하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제14항에 있어서,
상기 최적경로 알고리즘은 Dijstra algorithm을 사용하는 것을 특징으로 하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - 제3항에 있어서,
상기 관리 서버에 연결되며, 위치 기반 서비스(LBS)를 제공하여 맨홀 MAP 페이지에서 GIS 지도에 맨홀들의 위치를 표시하는 지도 서버를 더 포함하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 시스템. - a) NFC 태그 인식 및 writing 기능을 가진 모바일 단말기가 태깅 되면, 맨홀 또는 관로의 통신 시설장비에 부착된 NFC 태그에 저장된 고유 식별 코드를 인식하는 단계;
b) 상기 모바일 단말기가 상기 인식된 고유 식별 코드를 와이파이 또는 이동통신망을 통해 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템으로 송신하여 NFC 태그에 해당하는 통신시설물 정보를 요청하는 단계;
c) 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템이 상기 인식된 맨홀의 고유 식별 코드에 해당하는 통신시설물 정보를 데이터베이스에 재요청하고, 4) 상기 관리 서버의 데이터베이스가 상기 요청받은 통신시설물 정보를 모바일 단말기로 송신하는 단계; 및
d) 상기 모바일 단말기의 입력부가 맨홀의 상태정보를 입력하여 맨홀의 정보가 업데이트되면, 상기 모바일 단말기의 통신부가 업데이트된 정보를 정보시스템으로 재송신하여 상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템이 업데이트된 정보를 데이터베이스로 업로드하는 단계;
를 포함하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법. - 제17항에 있어서,
상기 스마트 맨홀 관리 시스템에서 상기 관리 서버에 연동된 LBS 서비스를 제공하는 지도 서버에 의해 위치 기반 서비스(LBS, Location Based Service)를 제공하여 맨홀 MAP 페이지에서 GIS 지도에 맨홀들의 위치 정보를 표시하는 단계를 더 포함하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법. - 제17항에 있어서,
상기 관리 서버의 스마트 맨홀 관리 정보시스템에서 최적경로 통신관로 산정 시뮬레이터에 의해 광케이블/통신 케이블 포설 경로 상에서 통신관로의 여유정보(추가가능 선로 수)를 사용하여 맨홀(vertex), 관로(edge)로 구성된 그래프(graph)를 구성하여 시작 맨홀과 도착 맨홀 사이에 최단 거리를 계산하여 최적의 선로 설치 경로를 도출하는 단계를 더 포함하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법. - 제17항에 있어서,
통신시설물의 정보를 맨홀정보와 연계하여 제공하는 방법으로서,
1) 모바일 단말기로부터 연계 맨홀 정보와 통신시설물에 대한 상세정보를 입력받아, 모바일 단말기의 위치정보에 대응하여 전자지도상에 맨홀 위치 정보를 맵핑하는 단계; 2) 상기 모바일 단말기로부터 상기 전자지도상에 맵핑된 맨홀을 선택받는 단계; 3) 선택된 맨홀과 연결한 특정 통신시설물의 연결정보를 제공하는 단계; 4) 통신시설물의 상세정보는 시설물의 관리자, 종류 및, 공사내역을 포함하며, 통신시설물이 수용된 맨홀 정보를 설정하는 단계; 및 5) 상기 통신시설물이 수용된 맨홀들의 위치를 연결하여 전자지도(GIS 지도) 상에 맨홀들의 위치를 표시하는 단계를 더 포함하는 USN을 이용한 스마트 맨홀 관리 방법.
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