KR20180070126A - 대상체의 상태 변동 감지 시스템 - Google Patents

대상체의 상태 변동 감지 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 도난감지 시스템(1)에 관한 것이다. 그러한 도난감지 시스템(1)은 대상물의 이동 여부를 감지하는 센서부(3)와; 센서부(3)로부터 감지된 신호를 저전력 장거리 통신신호로 변환하여 전송하고, 단말기(11)와 연동하여 센서 등록을 하는 통신모듈(5)과; 통신모듈(5)로부터 신호를 수신하여 송신하는 중계기(7)와; 중계기(7)로부터 저전력 통신신호를 수신하여 데이터를 분석하고 단말기(11)에 전송함으로써 원격지에서도 도난여부를 파악할 수 있도록 하는 서버(9)와; 그리고 서버(9)와 네트워크를 통하여 도난신호를 수신하고, 센서부(3)와 연동하여 회원등록을 하는 단말기(11)를 포함한다.

Description

대상체의 상태 변동 감지 시스템{System for detecting transforming of object}
본 발명은 대상체의 상태 변동 감지 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대상체에 센서 및 통신모듈을 장착하고, 대상체가 도난, 파손, 분실 등으로 상태가 변동되었을 때 신호를 감지하여 추적 혹은 상태를 파악할 수 있는 기술에 관한 것이다.
최근에는 사물인터넷(IoT;Internet of Things)에 대한 관심이 증가하고 있는 바, 사물인터넷은 모든 사물들이 인터넷에 연결되어 상호 간에 직접 통신하는 정보통신의 인프라 및 서비스를 의미한다.
상기 사물 인터넷은 다양한 기술분야에 적용되고 있으며, 기존 셀룰러 이동통신시장에 비교하여 급격히 성장해 갈 것으로 예측되고 있다.
이러한 사물 인터넷은 특히 도난 감지 시스템에 적용되고 있다, 일반적으로 도난감지 시스템은 도난이 예측되는 대상체에 센서를 부착하고, 이 센서와 스마트폰과 같은 이동 통신기기를 네트워크에 의하여 연결하는 구조이다.
따라서, 대상체가 스마트폰으로부터 일정 거리 이상 떨어지거나 움직임이 감지될 경우 도난여부를 판단하는 방식이다.
이러한 도난감지 시스템은 센서를 단순 모듈형태로 하여 사용자와 관리자 간에 1:1 방식으로 연동하는 구조이다.
그리고, 도난방지 시스템은 단거리 무선통신 기술을 이용하는 바, 예를 들면, RFID, Bluetooth(BLE), Zigbee, Wi-Fi, WirelessHart, LoRa, 3G/4G 등으로 구분된다.
RFID는 P2P 방식으로서 주로 물류용 태그로 사용되며, 400Kbps의 속도를 가지며, 도달거리는 약 3m 미만이다.
BLE는 Star 방식으로서 주로 데이터 교환목적으로 사용되며, 700Kbps의 속도를 가지며, 도달거리는 약 30m 미만이다.
Zigbee는 Mesh , star 방식으로서, 주로 대상물 센싱용으로 사용되며, 250Kbps의 속도를 가지며, 도달거리는 약 10-300m이다.
Wi-Fi는 Star 방식으로서 주로 인터넷용으로 사용되며, 11-100Mbps의 속도를 가지며, 도달거리는 약 4-20m이다.
WirelessHart는 Mesh, star 방식으로서 주로 산업용 센싱 목적으로 사용되며, 250Kbps의 속도를 가지며, 도달거리는 약 200m이다.
3G/4G는 Mesh 방식으로서, 이동 통신기기의 통신용으로 사용되며, 1.8-7.2Mbps의 속도를 가지며, 도달거리는 중계기의 Cell 범위 이내이다.
그러나, 이러한 종래의 도난방지 시스템은 센서와 스마트폰간의 감지거리가 약 20m정도로 짧아서 실효성이 떨어지는 문제점이 있다.
또한, 실내에서는 GPS 신호를 수신하기 어려워 도난 방지를 하기 어려운 문제점이 있다.
특허공개 제10-2012-7356호(명칭:볼트와 너트간의 체결상태 풀림을 감지할 수 있는 체결풀림 감지 시스템)
따라서, 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 목적은 대상체에 센서 및 통신모듈을 장착하고, 대상체가 도난, 파손, 분실 등으로 상태가 변동되었을 때 신호를 감지하여 추적 혹은 상태를 파악할 수 있는 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은, 위치추적에 있어서 벡터방식과 삼각측량법을 동시에 적용하여 보다 정밀한 추적이 가능한 도난감지 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 LoRa 방식을 적용함으로써 감지거리를 증가시킬 수 있는 도난감지 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 다수인이 공동으로 도난범위를 스캔하므로 용이하게 도난을 방지할 수있는 도난감지 센서를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 스캔이 불가할 경우는 중계기를 설치하여 취약지역을 최소화할 수 있는 도난감지 센서를 제공하는데 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위하여,
대상물의 이동 여부를 감지하는 센서부(3)와;
센서부(3)로부터 감지된 신호를 저전력 장거리 통신신호로 변환하여 전송하고, 단말기(11)와 연동하여 센서 등록을 하는 통신모듈(5)과;
통신모듈(5)로부터 신호를 수신하여 송신하는 중계기(7)와;
중계기(7)로부터 저전력 통신신호를 수신하여 데이터를 분석하고 단말기(11)에 전송함으로써 원격지에서도 도난여부를 파악할 수 있도록 하는 서버(9)와; 그리고
서버(9)와 네트워크를 통하여 도난신호를 수신하고, 센서부(3)와 연동하여 회원등록을 하는 단말기(11)를 포함하는 도난 방지 시스템(1)을 제공한다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 도난감지 센서는 다음과 같은 장점이 있다.
첫째, BLE 모듈을 생략하고 LoRa 모듈만을 적용함으로써 단가를 낮출 수 있다.
둘째, LoRa 모듈을 적용함으로써 수신거리를 늘려서 도난여부를 감지할 수 있는 범위를 증가시킬 수 있다.
셋째, LoRa 모듈 및 GPS 모듈을 같이 적용함으로써 실내 및 실내의 장소에 제약을 받지 않고 사용가능하다.
넷째, 종래에는 사용자와 관리자가 1 : 1로 사용되었다면, 본 발명은 1:다수가 적용가능하므로, 미아발생 및 도난이 발생 하였을 경우 SOS 기능을 활용하여 다수의 사용자들 간의 정보를 공유하여 현재 위치 파악이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체 상태 변동 감지 시스템으로서, 통신모듈에 LoRa 모듈 및 BLE 모듈이 모두 적용된 경우의 개략적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 대상체 상태 변동 감지 시스템으로서, 통신모듈에 LoRa 모듈만이 적용된 상태를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1에 도시된 LoRa 모듈의 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 4는 도 2에 도시된 단말기에 OTG가 결합되어 회원 등록을 하는 상태를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 일 실시예에 따른 대상체의 상태변동 감지 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 발명이 제안하는 대상체의 상태변동 감지 시스템은 다양한 다양한 기술분야에 적용가능하며, 이하 도난감지 시스템에 의하여 설명한다. 이때, 도난이 될 수 있는 대상체로는 가방, 의류, 스포츠 장비 등을 포함한다.
이러한 도난 방지 시스템(1)은 대상물의 이동 여부를 감지하는 센서부(3)와; 센서부(3)로부터 감지된 신호를 저전력 장거리 통신신호로 변환하여 전송하거나 단말기(11)와 연동하여 등록을 하도록 하는 통신모듈(5)과; 통신모듈(5)로부터 신호를 수신하여 송신하는 중계기(7)와; 중계기(7)로부터 저전력 통신신호를 수신하여 데이터를 분석하고 단말기(11)에 전송함으로써 원격지에서도 도난여부를 파악할 수 있도록 하는 서버(9)와; 서버(9)와 네트워크를 통하여 도난신호를 수신하고, 센서부(3)와 연동하여 회원등록을 하는 단말기(11)를 포함한다.
이러한 구조를 갖는 도난감지 시스템에 있어서,
센서부(3)는 대상물에 장착되어 대상물의 이동 여부를 감지하게 된다.
이러한 센서부(3)는 다양한 종류가 포함되며, 예를 들면 스티커 센서, 자석센서, 9축센서 등이다.
스티커 센서는 본 특허출원인이 선출원하여 등록된 특허출원 10-2013-166720호에 개시된 스티커 센서일 수 있다.
즉, 스티커 센서는 플랙시블(Flexible)한 재질로써 RFID가 배치되는 구조이다. 또한, 스티커 센서는 일측은 대상체에 부착되고, 타측은 대상체의 인근 고정부에 접착될 수 있다. 이때, 스티커 센서에는 회로선이 배치되고 회로선에는 전원이 흐르는 상태이고, 이 회로선은 RFID에 연결된 상태이다.
따라서, 대상체에 스티커 센서가 부착된 상태에서 대상체가 도난으로 인하여 이동하는 경우, 스티커 센서가 파손되며, 이로 인하여 회로선이 절단됨으로써 신호가 RFID에 전달되어 외부로 전송될 수 있다.
RFID칩은 안테나를 통하여 수신된 신호에 반응하여 입력된 데이터를 통신모듈(5)을 통하여 중계기(7)로 전송할 수 있다.
자석센서는 자력에 의하여 대상체에 부착되는 구조로서, 일측은 대상체에 부착되고, 타측은 대상체 주위의 고정부에 부착된다. 그리고, 이러한 자석센서에는 전원이 흐르는 상태이고 RFID 등에 연결된 상태이다.
따라서, 대상체가 도난 등으로 인하여 이동하는 경우, 자석이 대상체로부터 분리됨으로써 전원의 흐름에 변동이 발생하는 경우 이러한 신호가 통신모듈(5)에 전송될 수 있다.
9축센서는 x축, y축, z축에 대한 각도, 회전, 가속도를 감지하기 위한 센서로서, 가속도 센서, 자이로 센서, 지자기 센서, 온도센서를 내장한 센서를 의미한다.
이러한 센서는 대상체가 이동하는 경우 이를 감지하여 통신모듈(5)에 신호를 전송한다.
통신모듈(5)은 BLE 모듈(15)과 LoRa 모듈(13)로 구성되며, BLE 모듈(15)은 스마트폰과 같은 단말기(11)와 연동하여 도난방지장치의 등록절차를 진행하고, LoRa 모듈(13)은 센서에 의하여 감지된 신호를 중계기(7)로 전송하게 된다.
BLE 모듈(15)은 블루투스칩 등의 관련 소자로 구성되며, 다양한 대역의 주파수를 사용하여 데이터를 전송할 수 있다. 이러한 BLE 모듈(15)은 UHF방식 혹은 HF 방식을 사용하며, UHF 방식은 900MHz 대역의 주파수를 사용하고, 데이터 송수신 거리가 30m 내지 50m 범위 이내이다.
그리고, HF방식은 13.56Mhz 대역의 주파수를 사용하고, 데이터 송수신 거리가 1cm 내지 3cm 범위 이내이다.
상기 BLE 모듈(15)은 블루투스 칩을 통하여 스마트폰과 연동하게 되며, 사용자는 스마트폰에 탑재된 도난방지 관련 앱을 활성화시키고, 해당 센서를 회원으로 등록하게 된다.
따라서, 등록된 센서가 부착된 대상체는 스마트폰을 통하여 실시간으로 현재 위치 및 도난여부 등을 확인할 수 있다.
물론, BLE 모듈(15)은 경우에 따라서는 위치 데이터를 블루투스 신호를 통하여 인근 중계기(7)를 통하여 서버(9)로 전송함으로써 사용자가 스마트폰을 통하여 대상체의 현재 위치를 파악할 수도 있다.
그리고, LoRa 모듈(13)(Long Range)은 센서로부터 신호를 수신하여 LoRa 표준규격으로 변환하여 무선 송신하게 된다.
상기 LoRa 모듈(13)은 LoRa 칩을 이용한 통신방식으로서, 대규모 저전력 장거리 무선통신 기술로 대기 전력소모가 적고 모듈 가격이 저렴하며, 많은 ap(Access Point)와 리피터가 필요하지 않아 인프라 구축비용이 절감될 수 있다.
이러한 LoRa 모듈(13)은 Mesh , star 방식으로서 주로 산업용 센싱 목적으로 사용되며, 300Kbps의 속도를 가지며, 도달거리는 약 21Km이다. 그리고, 대역폭 125KHz, 최대 송신전력 14dBm이며 주파수 ISM 밴드(유럽 868/ 미국 915MHz)에서 동작하며, 마찬가지로 전송속도는 낮추며 수신 감도가 최대(-138dBm)가 되도록 대역 확산 방식으로 설계한 기술이다. 스타토폴로지, 전송속도 300bps, 게이트웨이당 많은 수의 IoT 디바이스가 접속할 수 있다.
그리고, 상기 LoRa 모듈(13)은 Semtech SX1272~1279 RF 트랜시버, Microchip RN2483 등의 솔루션이 있다.
따라서, LoRa 모듈(13)은 위치 데이터를 LoRa 방식의 신호를 통하여 인근 중계기(7)를 통하여 서버(9)로 전송함으로써 사용자가 스마트폰을 통하여 대상체의 현재 위치를 파악할 수 있다.
상기와 같이 BLE 모듈(15)을 통하여 스마트폰을 등록하고, LoRa 모듈(13)을 통하여 센서의 위치를 전송하는 방식은 일반 소비자용으로서 1인당 1개의 센서를 관리하는 방식이다.
이러한 방식은 개인물품 도난방지 이외에 자전거 도난방지, 미아찾기, 사회적 약자 위치 추적 등에도 적용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예로서 1인이 다수의 센서를 관리하는 방식도 가능하다.
즉, 도 2에 도시된 바와 같이, BLE 모듈(15)은 생략하고 LoRa 모듈(13)만으로 통신을 하는 방식이다. 이 경우, BLE 모듈(15)에 의한 센서 등록 과정이 생략되고, LoRa 모듈(13)을 통하여 현재 위치 데이터를 중계기(7) 및 서버(9)를 통하여 스마트폰으로 전송하는 방식이다.
만약, 센서를 등록하고자 하는 경우에는 도 4에 도시된 OTG(On The GO) 모듈을 추가로 구비한다.
즉, LoRa 모듈(17)이 장착된 OTG 모듈(17)을 별도로 구비하여 스마트폰의 포트에 연결하는 방식이다.
이와 같이 OTG 모듈(17)을 스마트폰(11)에 연결한 상태에서 관련 앱을 활성화시키고 센서를 등록할 수 있다.
이러한 방식은 다양한 목적으로 사용될 수 있으며, 예를 들면 균열 감지, 온도 감지, 미세먼지 측정, 산 사태, 진동 등을 감지하기 위한 목적으로 사용될 수 있다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예로서, 위치 측위 정밀도를 높이기 위하여 상기한 도난감지센서의 통신모듈(5)에 위치측위 회로를 추가로 장착한다.
이러한 위치측위 회로는 GPS 및 Glonass와 연동함으로써 위치 데이터를 추가로 제공하여 현재 대상체의 위치를 보다 정밀하게 파악할 수 있도록 한다.
한편, 상기 중계기(7)는 통신모듈(5)로부터 신호를 수신하여 네트워크를 통하여 서버(9)로 패킷을 전달하게 된다.
이러한 중계기(7)는 게이트 웨이(Gateway) 및 저전력 통신모듈(5)(LPWAN;low-power wide area network;9)을 구비함으로써 LoRa 신호를 저전력 장거리 통신신호로 변환하여 서버(9)로 전송한다.
저전력 장거리 통신망(LPWAN)은 사용자 영역의 번거로운 과정을 거치지 않고 직접 연결할 수가 있어서, 주로 다수의 디바이스들이 필요한 옥외 응용 분야에 적용된다.
이러한 저전력 장거리 통신방식은 서비스 범위가 10 km 이상의 광역으로 매우 넓고, 초당 최대 수백 킬로비트(kbps) 이하의 통신 속도를 제공하는 전력 소모가 적은 무선 광역 통신망을 의미한다. 주로 사물 인터넷(IoT) 전용 네트워크로 사용된다.
그리고, 저전력 장거리 통신방식은 로라(LoRaWAN), 시그폭스(SIGFOX), 엘티이-엠티시(LTE-MTC:LTE Machine-Type Communications), 협대역 사물 인터넷(NB-IoT) 방식 등으로 구분된다.
또한, 상기 저전력 장거리 통신방식은 하나의 BLE 디바이스가 다른 BLE 디바이스의 정보를 전달하는 메쉬 네트워크 기능도 가능하다.
한편, 상기 서버(9)는 중계기(7로부터 네트워크를 이용하여 수신한 데이터를 수신하고, 이 데이터를 분류 및 분석하여 데이터베이스에 저장한다.
이러한 서버(9)는 LoRa MAC, WiFi 등의 프로토콜을 처리하고, Device 인증 및 관리, Thing plug 연동 등을 실시하게 된다.
상기 서버(9)가 대상체의 위치 변동을 판단하는 경우를 설명하면, 예를 들면, 가방 등 소지품에 장착된 센서로부터 전송된 데이터를 분석하여 ID, MAC, Name, 종류, X, Y, Z좌표에 대한 데이터를 수신하여 저장한다.
그리고, 위치정보 혹은 가속도 정보 등을 분석하여 대상체의 이동여부 혹은 균열 등을 파악할 수 있다.
그리고, 서버(9)에 의하여 처리된 데이터는 모니터 등의 디스플레이어(C)를 통하여 표, 그래프 등으로 표시됨으로써 사용자는 시각적으로 현재의 상태를 확인할 수 있다.
그리고, 사용자는 스마트폰(A)에 관련 앱(App.)을 탑재하고, 이 앱을 활성화하여 서버(9)에 접속함으로써 건물이나 교량(3)의 현재 상태를 모니터링할 수 있다.

Claims (7)

  1. 대상물의 이동 여부를 감지하는 센서부(3)와;
    센서부(3)로부터 감지된 신호를 저전력 장거리 통신신호로 변환하여 전송하고, 단말기(11)와 연동하여 센서 등록을 하는 통신모듈(5)과;
    통신모듈(5)로부터 신호를 수신하여 송신하는 중계기(7)와;
    중계기(7)로부터 저전력 통신신호를 수신하여 데이터를 분석하고 단말기(11)에 전송함으로써 원격지에서도 도난여부를 파악할 수 있도록 하는 서버(9)와; 그리고
    서버(9)와 네트워크를 통하여 도난신호를 수신하고, 센서부(3)와 연동하여 회원등록을 하는 단말기(11)를 포함하는 대상체의 상태 변동 감지 시스템(1).
  2. 대상물의 이동 여부를 감지하는 센서부(3)와;
    센서부(3)로부터 감지된 신호를 저전력 장거리 통신신호로 변환하여 전송하는 통신모듈(5)과;
    통신모듈(5)로부터 신호를 수신하여 송신하는 중계기(7)와;
    중계기(7)로부터 저전력 통신신호를 수신하여 데이터를 분석하고 단말기(11)에 전송함으로써 원격지에서도 도난여부를 파악할 수 있도록 하는 서버(9)와; 그리고
    서버(9)와 네트워크를 통하여 도난신호를 수신하고, 센서부(3)와 연동하여 회원등록을 하는 단말기(11)를 포함하는 대상체의 상태 변동 감지 시스템(1).
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    센서부(3)는 스티커 센서, 자석센서, 9축센서 중 어느 하나를 포함하는 대상체의 상태 변동 감지 시스템(1).
  4. 제 1항에 있어서,
    통신모듈(5)은 단말기(11)와 연동하여 도난방지장치의 등록절차를 진행하는 BLE 모듈(15)과; 센서에 의하여 감지된 신호를 LoRa 방식으로 중계기(7)로 전송하는 LoRa 모듈(13)을 포함하는 대상체의 상태 변동 감지 시스템(1).
  5. 제 2항에 있어서,
    통신모듈(5)은 센서에 의하여 감지된 신호를 LoRa 방식으로 중계기(7)로 전송하는 LoRa 모듈(13)과; 단말기(11)와 연동하여 도난방지장치의 등록절차를 진행하는 OTG 모듈(17)을 포함하는 대상체의 상태 변동 감지 시스템시스템(1).
  6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    위치 측위 정밀도를 높이기 위하여 통신모듈(5)에 위치측위 회로를 추가로 장착하는 대상체의 상태 변동 감지 시스템(1).
  7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    중계기(7)는 게이트 웨이(Gateway)와; 저전력 통신모듈(5)(LPWAN;low-power wide area network)을 포함함으로써 LoRa 신호, BLE 신호, WiFi 신호중 하나를 저전력 장거리 통신신호로 변환하여 서버(9)로 전송하는 것을 특징으로 하는 대상체의 상태 변동 감지 시스템(1).









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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109990890A (zh) * 2019-04-10 2019-07-09 闽江学院 一种基于LoRa的山体振动波分布式同步测量系统及其工作方法

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