KR20190054622A - 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템 - Google Patents

안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR20190054622A
KR20190054622A KR1020170151407A KR20170151407A KR20190054622A KR 20190054622 A KR20190054622 A KR 20190054622A KR 1020170151407 A KR1020170151407 A KR 1020170151407A KR 20170151407 A KR20170151407 A KR 20170151407A KR 20190054622 A KR20190054622 A KR 20190054622A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
power
main
power source
gas
level
Prior art date
Application number
KR1020170151407A
Other languages
English (en)
Other versions
KR102021955B1 (ko
Inventor
최웅성
이인식
양승인
Original Assignee
주식회사 플랜투스
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 주식회사 플랜투스 filed Critical 주식회사 플랜투스
Priority to KR1020170151407A priority Critical patent/KR102021955B1/ko
Publication of KR20190054622A publication Critical patent/KR20190054622A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102021955B1 publication Critical patent/KR102021955B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D4/00—Tariff metering apparatus
    • G01D4/008—Modifications to installed utility meters to enable remote reading
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F15/00—Details of, or accessories for, apparatus of groups G01F1/00 - G01F13/00 insofar as such details or appliances are not adapted to particular types of such apparatus
    • G01F15/001—Means for regulating or setting the meter for a predetermined quantity
    • G01F15/002—Means for regulating or setting the meter for a predetermined quantity for gases
    • 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
    • G06Q50/06—Electricity, gas or water supply
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/34—Parallel operation in networks using both storage and other dc sources, e.g. providing buffering
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02B90/20—Smart grids as enabling technology in buildings sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/30—Smart metering, e.g. specially adapted for remote reading

Abstract

본 발명은 제1 전원을 출력하는 제1 주 배터리, 제2 전원을 출력하는 제2 주 배터리, 보조전원을 출력하는 보조 배터리, 제1 전원 및 제2 전원을 이용하여 구성되는 주전원과 보조전원 중 하나의 전원을 주전원의 전원레벨에 따라 선택하여 공급전원을 출력하는 전원선택부 및 전원선택부로부터의 공급전원에 따라 구동되는 제어부를 포함하는 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템에 관한 것이다.

Description

안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템{GAS MEASURING INSTRUMENT AND GAS MEASURING SYSTEM ABLE TO SUPPLY STABLE POWER}
본 발명은 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로는 가스 등을 검침하는 계량기가 자동으로 계량 데이터를 무선통신망을 통해 전송 가능하면서도 계량 데이터의 전송과 모니터링을 위해 지속적으로 필요한 전원을 오작동 없이 효율적으로 관리하고 전원이상 상태를 무선통신망을 통해 미리 알릴 수 있도록 하는, 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템에 관한 것이다.
각 가정에는 기간 사업자에 의해 가스 등과 같은 필수공급 자원이 제공된다. 가스 등은 공공 사업자 또는 특정 허가를 받은 사업자에 의해 파이프라인, 전원 케이블 등을 통해 각 가정에 공급된다.
각 가정에서 공급되는 필수 공급재의 사용량을 측정하기 위해 각 가정에는 계량기가 설치된다. 예를 들어 각 가정은 가스 계량기를 실내외에 구비하고 검침원이 가정에 매달/매분기 방문하여 계량기의 계량 숫자를 확인하여 그달/그분기의 사용량을 검침한다. 그에 따라 각 가정은 사용량만큼의 비용을 기간 사업자에게 납부한다.
수작업을 통한 검침원의 검침은 부정확성, 비용의 증가 등을 야기한다. 이러한 불편함 등에 기인하여 양방향 검침 인프라(Advanced Metering Infrastructure : AMI)를 구축하고 있다. AMI는 유,무선 통신을 이용하여 원격에서 각 가정의 사용량을 검침하고 각 가정의 소비량을 효율적으로 관리할 수 있는 시스템이다.
AMI의 구축에 따라 각 가정의 계량기는 무선통신이 가능하기 위해 무선통신용 칩셋을 구비하고, 계량기를 지속적으로 관리하고 무선통신 칩셋을 통해 데이터의 송수신을 관리하며 사용량을 측정하기 위한 프로세서를 구비하게 되었다. 또한, 계량기는 프로세서와 통신용 칩셋에 이용될 전원을 공급하기 위한 배터리를 구비하게 된다.
배터리는 단일 셀로 구성되거나 두 개의 셀로 병렬 연결되어 배터리 전원을 출력한다. 배터리는 배터리 전원의 사용과 시간의 경과에 따라 출력전압이 지속적으로 낮아지는 특성을 가지고 있다.
일반적으로, 프로세서는 배터리로부터의 출력전압을 측정하고 측정된 출력전압을 통해 배터리에 남아있는 배터리량을 추정하고 그에 따라 저전압 경고 등을 외부로 출력할 수 있다.
AMI에 구축되는 계량기는 1일에 한번 또는 1주일에 한번 등의 송출 주기에 따라 무선통신용 칩셋을 통해 사용량 데이터를 무선통신망을 통해 게이트웨이로 출력하도록 구성된다. 이와 같은 특성으로 인해 계량 데이터를 송출하지 않는 시간 동안에 계량기는 전력 소비를 극히 작게 하여 배터리 소모를 거의 하지 않으나 무선통신용 칩셋을 통해 무선 패킷을 송수신하는 시점에는 무선통신용 칩셋의 구동에 의해 높은 전력 소비가 발생하고 두 상태에서의 전력소비량은 적게는 수배에서는 많게는 수십 배 이상의 차이가 발생한다.
무선통신이 수행되는 동안에는 높은 전력 소비가 발생하고 이는 배터리의 출력 전압에 영향을 미친다. 즉, 무선통신이 수행되지 않는 동안에는 정상 전압이 출력되지만 출력 전류량을 많이 요구하는 무선통신 수행 동안에는 배터리 내부와 무선통신용 칩셋과 그 회로에 의해 출력 전압의 강하가 발생한다.
배터리량이 충분한 상태에서는 소규모의 전압 강하가 발생한다. 그러나 배터리량이 부족한 상태에서 대기 상태(무선통신이 이루어지지 않는 상태)에는 전압 강하가 거의 없어 정상 전압으로 인지되거나 출력되지만 무선통신이 이루어지는 동안에는 대규모의 전압 강하가 발생하게 된다.
이는 무선통신용 칩셋 및 프로세서에 정상적인 레벨의 전원을 공급하지 못하게 하고 프로세서가 동작하지 못하거나 무선통신용 칩셋이 정상 동작하지 못하는 문제가 발생한다. 즉, 동작범위 내의 전원을 출력하고 있는 배터리로 인지하고 있음에도 AMI 내에서 계량기가 사용량 데이터를 주기적으로 송신하지 못하는 문제점이 발생하거나 제어 데이터를 수신하지 못하는 문제점이 발생하게 된다.
이와 같은 문제점을 해소하여 배터리에 연결된 전자 부품의 부하량 변동에 상관없이 정상적으로 동작하고 무선통신망을 통해 계측량을 안정적으로 전송할 수 있는 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템이 필요하다.
본 발명은, 상술한 문제점을 해결하기 위해서 안출한 것으로서, 자동 검침에 따른 가스 사용량을 주기적으로 무선통신망을 통해 전송 가능토록 하는 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 다수의 배터리 간의 전원 스위칭을 통해 안정적으로 가스 계량기 내부의 전자 부품에 전원을 공급하고 그에 따라 전원 불안정에 따른 오동작을 방지할 수 있는 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 가스 계량기 내의 전자 부품에 전원을 공급하는 주 배터리들과 보조 배터리를 구비하고 부하 변동으로 주 배터리가 출력 전압이 불안정해지는 경우 보조 배터리 출력 전압으로 자동 스위칭하고 이후 안정적인 전압을 출력하는 다른 주 배터리를 통해 전자 부품에 전원을 공급하는 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 여러 주 배터리가 부하 변동을 통해 불안정한 전압을 출력하는 경우 자동 전원 스위칭을 통해 안정적인 전압을 가스 계량기 내의 전자 부품에 제공하고 전원 이상을 나타내는 상태 데이터를 무선통신망을 통해 외부로 알릴 수 있는 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템을 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명에서 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따른 가스 계량기는 제1 전원을 출력하는 제1 주 배터리, 제2 전원을 출력하는 제2 주 배터리, 보조전원을 출력하는 보조 배터리, 제1 전원 및 제2 전원을 이용하여 구성되는 주전원과 보조전원 중 하나의 전원을 주전원의 전원레벨에 따라 선택하여 공급전원을 출력하는 전원선택부 및 전원선택부로부터의 공급전원에 따라 구동되는 제어부를 포함한다.
상기한 가스 계량기에 있어서, 전원선택부는 주전원의 전원레벨과 지정된 전원레벨을 비교하고 주전원이 지정된 전원레벨 이상인 경우 주전원을 출력하고 주전원이 지정된 전원레벨 미만인 경우 보조전원을 출력한다.
상기한 가스 계량기에 있어서, 제어부로부터 수신되는 제1 제어신호에 따라 제1 전원을 주전원으로 전원선택부에 공급 또는 차단하는 제1 전원스위치 및 제어부로부터 수신되는 제2 제어신호에 따라 제2 전원을 주전원으로 전원선택부에 공급 또는 차단하는 제2 전원스위치를 더 포함하며, 제어부는 제1 전원스위치와 제2 전원스위치 중 하나의 전원스위치를 통해 주전원을 전원선택부로 공급한다.
상기한 가스 계량기에 있어서, 전원선택부는, 주전원의 전원레벨과 지정된 전원레벨을 비교하고 주전원이 지정된 전원레벨 이상인 경우 주전원을 출력하고 주전원이 지정된 전원레벨 미만인 경우 보조전원을 출력하며, 주전원으로부터 보조전원으로의 전원 스위칭을 나타내는 상태 데이터를 제어부의 제어에 따라 출력한다.
상기한 가스 계량기에 있어서, 제어부는, 주전원으로부터 보조전원으로의 전원 스위칭을 나타내는 상태 데이터의 수신에 따라, 제1 전원을 차단하기 위한 제1 제어신호를 제1 전원스위치로 출력하고 제2 전원을 주전원으로 공급하기 위한 제2 제어신호를 제2 전원스위치로 출력한다.
상기한 가스 계량기에 있어서, 제3 전원을 출력하는 제3 주 배터리 및 제어부로부터 수신되는 제3 제어신호에 따라 제3 전원을 주전원으로 전원선택부에 공급 또는 차단하는 제3 전원스위치를 더 포함하며, 제어부는, 주전원으로부터 보조전원으로의 전원 스위칭을 나타내는 상태 데이터의 수신에 따라, 제2 전원의 전원레벨과 제3 전원의 전원레벨을 측정하고 제2 전원이 지정된 전원레벨 미만이고 제3 전원이 지정된 전원레벨 이상인 경우 제2 전원을 차단하기 위한 제2 제어신호를 제2 전원스위치로 출력하고 제3 전원을 주전원으로 공급하기 위한 제3 제어신호를 제3 전원스위치로 출력한다.
상기한 가스 계량기에 있어서, 전원선택부로부터의 공급전원에 따라 장거리 무선통신이 가능한 통신부, 가스 사용량을 측정하는 측정부 및 가스를 공급 또는 차단하는 차단기를 더 포함하고, 제어부는 측정부를 통해 가스 사용량을 측정하고 측정된 가스 사용량 데이터를 주기적으로 통신부를 통해 장거리 무선통신망으로 전송하고 장거리 무선통신망을 통해 수신된 제어 데이터에 따라 차단기를 제어한다.
본 발명의 일 양상에 따른 가스 계량기 시스템은 상기한 가스 계량기를 하나 이상 포함한다.
상기한 가스 계량기 시스템에 있어서, 하나 이상의 가스 계량기와 장거리 무선통신인 LoRa 통신이 가능한 게이트웨이 및 가스 계량기를 관리하기 위한 관리 서버를 더 포함하며, 게이트웨이는 LoRa 통신을 통해 수신되는 가스 사용량 데이터와 상태 데이터를 관리 서버로 전송하고 관리 서버로부터 수신된 제어 데이터를 지정된 가스 계량기로 LoRa 통신을 통해 전송하며, 가스 계량기는 수신된 제어 데이터에 따라 구비된 차단기를 제어하여 공급중인 가스를 차단한다.
상기와 같은 본 발명에 따른 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템은 자동 검침에 따른 가스 사용량을 주기적으로 무선통신망을 통해 전송 가능토록 하는 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템은 다수의 배터리 간의 전원 스위칭을 통해 안정적으로 가스 계량기 내부의 전자 부품에 전원을 공급하고 그에 따라 전원 불안정에 따른 오동작을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템은 가스 계량기 내의 전자 부품에 전원을 공급하는 주 배터리들과 보조 배터리를 구비하고 부하 변동으로 주 배터리가 출력 전압이 불안정해지는 경우 보조 배터리 출력 전압으로 자동 스위칭하고 이후 안정적인 전압을 출력하는 다른 주 배터리를 통해 전자 부품에 전원을 공급하는 효과가 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명에 따른 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템은 여러 주 배터리가 부하 변동을 통해 불안정한 전압을 출력하는 경우 자동 전원 스위칭을 통해 안정적인 전압을 가스 계량기 내의 전자 부품에 제공하고 전원 이상을 나타내는 상태 데이터를 무선통신망을 통해 외부로 알릴 수 있는 효과가 있다.
본 발명에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 가스 계량기 시스템의 예시적인 장치간 연결을 도시한 도면이다.
도 2는 가스 계량기의 예시적인 블록도를 도시한 도면이다.
도 3은 여러 배터리를 활용하여 안정적인 전원을 내부 전자 부품에 공급하고 전원 이상 상황의 발생시 이를 알리는 예시적인 제어 흐름을 도시하고 있다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술 되어 있는 상세한 설명을 통하여 더욱 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 가스 계량기 시스템의 예시적인 장치간 연결을 도시한 도면이다.
도 1에 따르면 가스 계량기 시스템은 하나 이상의 가스 계량기(100), 게이트웨이(200) 및 관리 서버(400)를 포함하고 가스 계량기(100)와 게이트웨이(200)는 무선통신망(300)을 통해 연결되고 관리 서버(400)와 게이트웨이(200)는 광대역 통신망(500)을 통해 연결된다. 가스 계량기 시스템은 가스 계량기(100)가 설치되는 장소에 따라 다수의 게이트웨이(200)와 각 게이트웨이(200)에 연결되는 하나 이상의 가스 계량기(100)를 복수개 구비할 수 있다.
도 1의 구성요소를 살펴보면, 가스 계량기(100)는 기간 사업자에 의해서 제공되는 가스의 사용량을 계량, 검침 및/또는 측정할 수 있는 기기이다. 예를 들어 가스 계량기(100)는 가스 누적 사용량(적산량)을 측정(계량,검침)하는 가스 계량기일 수 있다. 가스 계량기(100)는 가스를 소비하는 장소(예를 들어 가정, 오피스 등)의 실내 또는 실외에 설치된다.
가스 계량기(100)는 구비된 사용량 측정 수단을 통해 가스 등의 사용량을 측정하고 측정된 사용량 데이터(예를 들어 가스 사용 적산량)를 무선통신망(300)을 통해 관리 서버(400)로 전송할 수 있다.
또한, 가스 계량기(100)는 가스 계량기(100)의 현재 상태를 나타내는 상태 데이터를 구성하여 무선통신망(300)을 통해 관리 서버(400)로 전송할 수 있고 관리 서버(400)로부터 제어 데이터를 수신하여 수신된 제어 데이터에 따라 공급 자원(가스)을 관리할 수 있다. 예를 들어 가스 계량기는 가스 차단을 요청하는 제어 데이터의 수신에 따라 구비된 차단기(150)를 제어하여 공급중에 있는 가스를 차단할 수 있다.
가스 계량기(100)는 주기적으로 측정된 사용량(적산량) 데이터 및/또는 상태 데이터를 게이트웨이(200)를 경유하여 관리 서버(400)로 전송하고 관리 서버(400)로부터 수신된 제어 데이터에 따라 공급 자원을 차단, 제한등과 같은 자원관리가 가능하도록 구성된다.
가스 계량기(100)에 관해서는 도 2 이하에서 상세히 살펴보도록 한다.
게이트웨이(200)는 무선통신망(300)과 광대역 통신망(500)을 연결하기 위한 접속(connection) 장치이다. 예를 들어, 게이트웨이(200)는 무선통신망(300)으로부터의 수신되는 무선 패킷을 광대역 통신망(500)에서 이용 가능한 통신 패킷으로 변환하여 광대역 통신망(500)으로 출력하고 반대로 광대역 통신망(500)으로부터 수신된 통신 패킷을 무선통신망(300)에서 이용 가능한 무선 패킷으로 변환하여 무선통신망(300)으로 출력한다.
게이트웨이(200)는 본 발명에 따라 무선통신망(300)을 통해 연결된 여러 가스 계량기(100)와 관리 서버(400) 사이에서 위치하여 가스 계량기(100)와 관리 서버(400) 사이의 데이터를 중개하기 위한 전용의 장치일 수 있다.
예를 들어, 게이트웨이(200)는 장거리 무선통신인 LoRa(Long Range) 통신을 가능하도록 구성되고 LoRa 통신을 통해 연결된 여러 가스 계량기(100)와 관리 서버(400) 사이의 데이터를 통신 방식에 따라 패킷 변환하도록 구성된다. 예를 들어, 게이트웨이(200)는 각각의 가스 계량기(100)로부터 LoRa 통신을 통해 송출되는 가스 사용량 데이터와 상태 데이터를 무선 패킷을 통해 수신하고 수신된 가스 사용량 데이터와 상태 데이터를 관리 서버(400)로 전송한다. 또한, 게이트웨이(200)는 관리 서버(400)로부터 광대역 통신망(500)을 통해 제어 데이터를 나타내는 통신 패킷을 수신하고 무선 패킷으로 변환하여 지정된 특정 가스 계량기(100)로 LoRa 통신을 통해 전송한다.
무선통신망(300)은 무선패킷의 송수신을 통해 무선통신이 가능한 네트워크로서 블루투스, 지그비, 와이파이, 와이맥스, LoRa 무선통신 표준에 따라 무선패킷을 송수신할 수 있는 네트워크이다. 무선통신망(300)은 최대 20Km 이내에서 무선통신이 가능한 LoRa 무선통신망일 수 있다. LoRa 무선통신 기술은 넓은 범위의 장거리(Long Range) 무선 통신이 가능해 다양한 지역(아파트 지역, 단독주택 지역, 농어촌)에서 이용가능하고 게이트웨이(200)의 개수를 줄일 수 있다.
관리 서버(400)는 가스 계량 시스템 내의 가스 계량기(100)들을 관리하기 위한 서버이다. 관리 서버(400)는 일간단위, 주간단위 및/또는 월간단위로 각 가스 계량기(100)의 가스 사용량을 측정, 검침 및/또는 계량한 데이터를 저장하고 계량 데이터에 따라 요금 등을 부과할 수 있는 서버이다.
관리 서버(400)는 광대역 통신망(500)과 무선통신망(300)을 통해 가스 계량기(100)에 연결될 수 있고 지정된 주기(예를 들어, 6시간, 1일, 1주일, 1개월 등)에 따라 가스 사용량 데이터를 수신한다. 수신된 사용량 데이터는 해당 주기에서 사용된 자원 사용량을 나타내거나 지금까지 누적(적산)된 가스자원 사용량을 나타낼 수 있다.
관리 서버(400)는 각 가스 계량기(100)의 수신된 사용량 데이터에 따라 주간, 월간 또는 분기 단위의 요금을 부과하고 가스 계량기(100)에 대응하는 가정이나 사용자에게 요금 고지서를 발행하여 온라인(예를 들어 광대역 통신망(500)을 통해 메일로), 오프라인(예를 들어 우편으로)을 통해 전달할 수 있다.
관리 서버(400)는 각 가스 계량기(100)로부터 상태 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어 관리 서버(400)는 정상 또는 이상 가스자원 사용을 나타내는 상태 데이터를 수신할 수 있다. 이상을 나타내는 상태 데이터는 가스 사용량의 지정된 정상 범위 이상의 사용을 나타내거나 가스 등의 누출을 나타낸다.
관리 서버(400)는 상태 데이터의 수신에 따라, 가스 등의 자원 차단을 요구하는 제어 데이터를 생성하여 이상 상태를 알린 가스 계량기(100)로 전송할 수 있다. 또는, 관리 서버(400)는 각 가스 계량기(100)에 대응하는 사용자나 가정에 의한 요금 납부 이력에 따라 지정된 기간 이상의 미납금이 발생한 사용자나 가정에 대응하는 가스 계량기(100)에 자원 차단을 요구하는 제어 데이터를 생성하여 전송할 수 있다.
관리 서버(400)는 각 가스 계량기(100)로부터 내부 전원 관련 상태 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들어, 관리 서버(400)는 가스 계량기(100) 내부의 전원 부족을 나타내는 상태 데이터를 수신할 수 있다. 전원 부족을 나타내는 상태 데이터의 수신에 따라 관리 서버(400)는 이 상태 데이터를 전송한 가스 계량기(100)에 대한 필요한 조치(예를 들어, 가스 계량기(100) 교체나 배터리(110) 교체 등)를 수행할 수 있도록 구성된다.
광대역 통신망(500)은 유선 통신망, 인터넷망 및/또는 이동통신망 등을 포함하여 각종 데이터를 통신 패킷으로 송수신한다. 광대역 통신망(500)에 게이트웨이(200), 관리 서버(400)뿐 아니라 자원을 공급받고 있는 사용자의 휴대형 단말(예를 들어 스마트폰 등) 등이 연결될 수 있다. 광대역 통신망(500)을 통해 게이트웨이(200), 관리 서버(400) 및/또는 휴대형 단말은 자원 공급과 관리에 관련된 각종 데이터를 송수신할 수 있다.
도 2는 가스 계량기(100)의 예시적인 블록도를 도시한 도면이다.
도 2에 따르면 가스 계량기(100)는 복수의 배터리(110), 복수의 전원스위치(120), 전원선택부(130), 측정부(140), 차단기(150), 통신부(160), 제어부(170) 및 축전기(180)을 포함한다.
도 2를 통해 가스 계량기(100)를 좀 더 상세히 살펴보면, 배터리(110)는 가스 계량기(100) 내부의 전자 부품에 전원을 공급하기 위한 부품이다. 배터리(110)는 리튬폴리머, 리튬이온, 수은전지 등과 같이 알려져 있거나 미래 이용 가능한 전지이다.
본 발명에 따른 가스 계량기(100)는 다수의 배터리(110)를 포함한다. 한 유형의 배터리(110)들은 내부 전자 부품들에 소요되는 주전원을 공급하도록 구성되고 다수 개로 구성될 수 있다. 예를 들어 가스 계량기(100)는 전자 부품(예를 들어 제어부(170), 통신부(160) 등)에 소비되는 전원을 공급할 수 있는 2개 이상(도 2에서는 3개)의 배터리(110)(이하 '주전원용 배터리'라 지칭할 수 있음)를 포함한다. 이 유형의 배터리(110)는 각각 축전되어 있는 전원을 출력하고 전자 부품에 구동 전원을 제공하는 주전원을 구성한다. 다른 유형의 배터리(110)는 현재 주전원을 공급하고 있는 배터리(110)에 이상이 발생한 경우(예를 들어 전압 강하에 의해서 지정된 전압 이하로 전압이 출력되는 경우)에 임시로 활용 가능한 보조전원을 출력하는 배터리(110)이다. 후자의 배터리(110)는 이하 '보조 배터리'로 지칭한다.
이와 같이 각각의 배터리(110)는 내부에 저장되거나 축전되어 있는 전원을 출력한다.
각각의 전원스위치(120)는 주전원으로 이용 가능한 주전원용 배터리(110) 각각에 연결되어 연결된 주전원용 배터리(110)에서 출력되는 전원을 전원선택부(130)로 공급하거나 차단한다.
전원스위치(120)는 스위칭 IC, 트랜지스터, FET 등 알려져 있는 스위칭 소자를 포함한다. 이 스위칭 소자는 인입 전원을 출력하거나 차단할 수 있는 소위 온/오프 스위칭 부품일 수 있다. 여러 전원스위치(120)는 여러 입출력 포트를 구비한 단일 스위칭 IC에 내장될 수도 있다.
각각의 전원스위치(120)는 인가되는 제어신호에 따라 연결된 주전원용 배터리(110)로부터의 전원을 전원선택부(130)로 출력하거나 차단할 수 있다. 도 2에서는 3개의 전원스위치(120)가 구비되어 있는 예를 도시하고 있는 데, 3개의 주전원용 배터리(110) 중 적어도 하나(바람직하게는 단지 하나)의 배터리(110)로부터의 전원이 주전원으로 출력되도록 제어부(170)가 제어신호를 구성할 수 있다. 즉, 바람직하게는 여러 배터리(110) 중 단지 하나의 배터리(110)로부터의 전원이 주전원으로 출력되어 전원선택부(130)에 공급된다.
전원선택부(130)는 주전원용 배터리(110)들에 의해서 출력되는 전원을 이용하여 구성되는 주전원과 보조 배터리(110)로부터의 보조전원 중에서 하나의 전원을 주전원의 전원레벨에 따라 선택하여 전자 부품(예를 들어 제어부(170) 및 통신부(160) 등)에 공급될 전원으로 출력한다.
전원선택부(130)는 두 입력 전원 중 하나의 전원을 자동으로 선택하여 출력하도록 구성되고 예를 들어 스위칭 IC로 구성될 수 있다. 전원선택부(130)는 FET, 트랜지스터, 비교기, 제어 로직 등을 포함하여 자동 전원 스위칭이 이루어지도록 구성되며 패키징이 되어 있는 IC로 바람직하게 구성된다.
전원선택부(130)는 회로(예를 들어 RLC 회로)로 구성된 비교기를 구비하여 입력되는 주전원의 전원레벨을 설정에 따라 지정된 전원레벨(임계레벨)과 비교하고 주전원의 전원레벨이 지정된 전원레벨 이상인 경우 주전원을 공급전원으로 출력하고 주전원의 전원레벨이 지정된 전원레벨 미만인 경우 보조 배터리(110)를 통해 입력되는 보조전원을 공급전원으로 출력한다.
지정된 전원레벨은 설정 셋팅(예를 들어 스위칭 IC의 특정 핀의 '1','0' 등의 설정)을 통해 미리 정의될 수 있다. 지정된 전원레벨은 전원선택부(130) 뒷단의 전자 부품(예를 들어 제어부(170), 통신부(160) 등)에서 안정적으로 구동 가능한 하한의 전압 값일 수 있고 예를 들어 2.8V, 3.3V 등일 수 있다. 설정 셋팅에 따라 이 지정 전원레벨은 달라질 수 있다. 전원레벨은 바람직하게는 전압 레벨을 나타낸다.
전원선택부(130)는 전원 스위칭의 선택 상태를 나타내는 상태 데이터를 저장하고 상태 데이터를 출력할 수 있다. 예를 들어 전원선택부(130)는 시리얼 버스(예를 들어 I2C, SPI, UART 등)를 통해 제어부(170)의 제어에 따라 상태 데이터를 제어부(170)로 출력할 수 있다. 전원선택부(130)는 제어부(170)의 제어에 따라 전원스위치(120)를 통해 입력되는 하나의 배터리(110)로부터의 주전원 전원레벨(전압레벨)을 측정하고 이를 나타내는 전원 상태 데이터를 출력할 수 있다.
또한(또는), 전원선택부(130)는 전원 선택 상태가 변화됨에 따라, 상태의 변화(예를 들어 주전원에서 보조전원의 출력)를 나타내기 위한 상태변화 신호를 제어부(170)로 출력할 수 있다. 상태변화 신호는 단일 신호선에 실려 출력될 수 있고 제어부(170)에서 인식(수신) 가능하며 나아가 인터럽트 신호로 이용될 수 있다.
이와 같은 전원선택부(130)의 구성에 의해, 제어부(170), 통신부(160) 등의 구동에 따라 부하량이 변동하고 그에 따라 전압강하가 발생하는 경우에 제어부(170)나 통신부(160)의 오동작 이전에 보조 배터리(110)로 자동 전원 스위칭하여 제어부(170)나 통신부(160)에 계속 정상 동작이 이루어지게 한다.
설계 예에 따라, 전원선택부(130)로부터 출력되는 전원은 전원 레귤레이터 등을 통해 변압 되어 제어부(170) 및/또는 통신부(160)에 공급될 수 있다.
축전기(180)는 지정된 용량의 커패시터를 하나 이상 포함하여 전원선택부(130)에서 출력되는 공급전원을 임시로 축전한다. 축전기(180)는 부하량의 변동으로 인한 공급전원의 급속 변화를 완화하여 안정적인 전원이 전자 부품으로 출력될 수 있도록 한다.
측정부(140)는 가스 등의 자원 사용량을 측정한다. 측정부(140)는 가스 계량기(100)에 이용 가능한 알려진 측정 수단을 구비한다. 예를 들어 측정부(140)는 자원의 공급에 따라 인가되는 압력 등에 의해 회전하는 회전체를 구비하여 회전의 횟수에 따라 현재 사용량을 측정할 수 있다. 또한, 측정부(140)는 현재 누적 사용량을 출력할 수도 있다.
차단기(150)는 가스 계량기(100) 내에 구비되어 기간 사업자에 의해 공급되는 가스 자원을 해당 가정 등의 내부로 공급하거나 차단할 수 있다. 차단기(150)는 예를 들어 가스를 공급하거나 차단할 수 있는 차단 밸브와 차단 밸브를 구동하기 위한 구동 모터를 포함할 수 있다.
통신부(160)는 무선통신망(300)을 통해 무선 패킷을 송수신할 수 있다. 통신부(160)는 특정 대역의 무선신호를 송수신할 수 있는 무선 칩셋(예를 들어 파이칩, 베이스밴드 칩)과 무선 안테나를 구비하여 무선 안테나와 무선 칩셋을 통해 특정 무선통신 기술의 무선 패킷을 송수신할 수 있다.
통신부(160)는 전원선택부(130)로부터 출력되는 공급전원을 이용하여 장거리 무선통신이 가능하다. 예를 들어 통신부(160)는 LoRa 통신용 칩셋과 안테나를 이용하여 게이트웨이(200)와 무선 패킷을 송수신할 수 있다.
통신부(160)는 무선으로 고출력의 신호를 송출하여야 하기에 제어부(170)에 비해 높은 전력 소비를 야기하고 통신부(160)의 구동시에는 제어부(170)만 구동할 때와 달리 전원을 출력하고 있는 주전원용 배터리(110) 상태에 따라 공급전원에 많은 전압 강하가 발생할 수 있다. 전압 강하가 많이 발생하면 통신부(160)뿐 아니라 제어부(170)는 안정적으로 동작하지 못해 가스 계량기(100) 자체가 정상 동작하지 못하는 상태가 발생한다. 본 발명에 따른 가스 계량기(100)는 설정된 전압(전원) 레벨에 따라 자동 전원 스위칭이 가능한 전원선택부(130)을 통해 안정적인 전원을 제어부(170)와 통신부(160)에 공급 가능하다.
제어부(170)는 전원선택부(130)로부터 출력되는 공급전원에 따라 구동되어 가스 계량기(100)를 제어한다.
제어부(170)는 롬(ROM) 등과 같은 비휘발성 메모리와 프로그램 코드를 실행할 수 있는 실행 유닛(Execution Unit)을 포함하고 디램(DRAM) 등과 같은 휘발성 메모리를 더 포함할 수 있다. 제어부(170)는 프로그램을 처리할 수 있고 단일 칩셋으로 구성되는 프로세서, 마이컴, CPU 등으로 지칭되거나 포함할 수 있다. 설계 예에 따라 비휘발성 메모리나 휘발성 메모리는 프로세서 등과는 별도의 칩셋으로 구성될 수도 있다.
제어부(170)는 비휘발성 메모리 등에 내장된 프로그램을 이용하여 가스 계량기(100)를 제어할 수 있도록 구성된다.
예를 통해 그 제어를 살펴보면, 제어부(170)는 측정부(140)를 통해 가스 사용량을 측정하고 측정된 사용량을 메모리(비휘발성 메모리나 휘발성 메모리) 등에 저장한다. 저장된 사용량은 누적된 총 사용량이거나 설정 주기 동안 사용된 양이거나 순간(예를 들어 1초 등) 사용량일 수 있다. 제어부(170)는 순간 사용량으로부터 설정 주기 동안의 사용량이나 누적 총 사용량을 구성할 수도 있다.
제어부(170)는 프로그램이나 비휘발성 메모리의 설정 파라미터에 따라 설정된 주기에 따라 주기적으로 측정된 사용량을 나타내는 사용량 데이터를 무선통신망(300)을 통해 관리 서버(400)로 전송한다.
이를 위해 제어부(170)는 통신부(160)를 구동한다. 통신부(160)는 통신부(160)의 무선 칩셋과 안테나를 초기화를 통해 구동 시작할 수 있다. 제어부(170)는 무선 칩셋으로 사용량 데이터를 전송하고 무선 칩셋은 안테나를 통해 무선통신의 무선 패킷을 고출력 무선신호로 송출할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 측정된 순간 사용량이 설정된 사용 범위(예를 들어 가스의 정상 사용범위)를 벗어나는 지를 결정할 수 있다. 또는 제어부(170)는 순간 사용량을 이용하여 지정된 기간(예를 들어 1 분 등) 동안의 평균 사용량이 설정된 사용 범위를 벗어나는 지를 결정할 수 있다. 설정된 사용 범위를 벗어나는 경우 제어부(170)는 사용범위 이탈에 따른 이상 상태를 나타내는 상태 데이터를 구성하고 통신부(160)를 구동하여 자원 사용의 이상(비정상)을 나타내는 상태 데이터를 무선 패킷으로 무선통신망(300)으로 출력할 수 있다.
또한, 제어부(170)는 제어 데이터를 통신부(160)를 통해 관리 서버(400)로부터 수신할 수 있다. 제어 데이터는 제어부(170)에서 구동되는 프로그램이거나 차단기(150)를 제어하기 위한 데이터일 수 있다. LoRa 통신과 같은 장거리 무선통신망(300)을 통해 제어 데이터의 수신에 따라 제어부(170)는 차단기(150)를 제어하여 공급 자원을 차단할 수 있다.
제어부(170)는 전원선택부(130)과 연동하여 주전원을 출력할 배터리(110)를 선택하고 전원스위치(120)의 제어를 통해 선택된 배터리(110)로부터의 전원을 주전원으로 전원선택부(130)에 공급할 수 있다.
예를 들어 제어부(170)는 각각의 배터리(110)로부터의 전원(전압) 레벨을 측정하고 측정된 전원 레벨이 설정된 임계레벨(예를 들어 2.8V 등) 이하인지를 결정하고 그에 따라 임계레벨 이상의 주전원용 배터리(110)가 주전원으로 출력되도록 각각의 전원스위치(120)로 각각의 제어신호를 출력할 수 있다. 그에 따라 안정적인 전원을 가지는 주전원용 배터리(110)의 전원이 내부 전자 부품에 공급될 수 있다.
또한, 제어부(170)는 전원선택부(130)로부터 상태 데이터를 수신하고 수신된 상태 데이터에 따라 전원스위치(120)를 제어하여 안정적인 전원을 현재 가지고 있는 배터리(110)의 전원이 전원선택부(130)로 출력되도록 전원스위치(120)를 제어한다.
전원스위치(120), 전원선택부(130) 및 제어부(170)에서 이루어지는 전원 제어 관련된 제어는 도 3을 통해서 좀 더 상세히 살펴보도록 한다.
도 3은 여러 배터리(110)를 활용하여 안정적인 전원을 내부 전자 부품에 공급하고 전원 이상 상황의 발생시 이를 알리는 예시적인 제어 흐름을 도시하고 있다.
도 3의 설명은 가스 계량기(100) 내부의 전자 부품에 안정적인 전원을 공급하기 위한 제어 흐름을 나타내고 3개의 주전원용 배터리(110)가 있는 것으로 가정하여 설명하고 있다. 주전원용 배터리(110)는 2개 또는 4개 이상일 수도 있다. 도 3은 가스 계량기(100)에 의해서 수행되고 바람직하게는 제어부(170)(의 프로그램)에 의해서 수행된다. 또한, 도 3의 설명은 3개의 주전원용 배터리(110)를 이용하여 전원 스위칭을 설명하고 있고 설명의 이해를 위해 단순화된 예를 나타낸다. 본 설명을 통해 당업자는 다양한 변형예를 이해할 수 있다.
먼저, 기간 사업자의 가스 계량기(100)를 설치, 철거 등을 하는 관리자 등은 지정된 가정이나 장소 내외에 가스 계량기(100)를 설치한다. 가스 계량기(100)의 설치 과정 동안 관리자 등은 각종 파라미터를 설정(S10)할 수 있다. 예를 들어, 관리자는 제어부(170)에서 수행되는 프로그램을 업그레이드할 수 있고 제어부(170)에서 이용되는 각종 설정 데이터를 셋팅하거나 변경할 수 있다.
가스 계량기(100)가 초기화되고 구동됨에 따라, 제어부(170)는 모두 완충되거나 충분한 전원을 가진 3개의 주전원용 배터리(110) 중 첫 번째 주전원용 배터리(110)(이하 '제1 주 배터리'라 지칭할 수 있음)로부터의 전원이 주전원으로 출력되도록 제1 주 배터리(110)에 대응하는 전원스위치(120)(이하' 제1 전원스위치'라 지칭할 수 있음)에 전원공급을 요구하는 제어신호(이하 '제1 제어신호'라 지칭할 수 있음)를 출력한다. 출력되는 제1 제어신호는 제1 전원스위치(120)의 전원 공급을 제어할 수 있는 신호로서 예를 들어 3V, 5V, 12V 등의 신호일 수 있다.
동시에, 다른 두 번째 주전원용 배터리(110)(이하 '제2 주 배터리'라 지칭할 수 있음)로부터의 전원이 차단되도록 대응 전원스위치(120)(이하 '제2 전원스위치'라 지칭할 수 있음)에 전원차단을 요구하는 제어신호(이하 '제2 제어신호'라 지칭할 수 있음)를 제어부(170)가 출력한다. 출력되는 제2 제어신호는 전원 차단을 제어할 수 있는 신호로서 전원공급 신호와 다른(반대의) 신호(예를 들어 0V) 일 수 있다.
동시에, 다른 세 번째 주전원용 배터리(110)(이하 '제3 주 배터리'라 지칭할 수 있음)로부터의 전원이 차단되도록 대응 전원스위치(120)(이하 '제3 전원스위치'라 지칭할 수 있음)에 전원차단을 요구하는 제어신호(이하 '제3 제어신호'라 지칭할 수 있음)를 제어부(170)가 출력한다. 출력되는 제3 제어신호는 전원 차단을 제어할 수 있는 신호로서 전원공급 신호와 다른(반대의) 신호(예를 들어 0V) 일 수 있다.
이와 같이, 제어부(170)는 제1 내지 제3 주 배터리(110) 중 제1 주 배터리(110)로부터의 전원이 주전원으로 전원선택부(130)로 출력되도록 하고 다른 제2 및 제3 주 배터리(110)로부터의 전원은 차단하도록 전원 제어신호를 설정하여 각 전원스위치(120)로 출력(S20)한다. 제1 내지 제3 제어신호에 따라 제1 내지 제3 전원스위치(120) 중 하나의 전원스위치(120)를 통해 주전원이 전원선택부(130)로 공급된다.
그에 따라, 제1 주 배터리(110)로부터의 전원이 전원선택부(130)을 통해 제어부(170)와 통신부(160) 등으로 공급되고 소비된다.
제1 주 배터리(110)에 충분한 전원이 있는 경우, 제어부(170) 특히 통신부(160)의 구동과 수행에 따른 전압 강하가 작게 발생하나 제1 주 배터리(110)의 전원이 계속 소진됨에 따라 전압 부하량의 변동에 따라 높은 수준의 전압 강하가 발생한다.
전원선택부(130)는 주전원의 전원레벨과 지정된(설정된) 전원레벨을 비교하고 주전원이 지정 전원레벨보다 낮은 경우 제1 주 배터리(110)의 주전원으로부터 보조 배터리(110)의 보조전원으로 자동 전원 스위칭(S30)하고 보조전원을 공급전원으로 출력한다.
전원 스위칭 이후에, 제어부(170)는 전원선택부(130)의 전원 스위칭 상태를 인식(S40)한다. 예를 들어, 제어부(170)는 전원선택부(130)로부터 출력되는 상태변화 신호를 수신하거나 주기적으로 시리얼 버스(I2C, SPI, UART 등)를 통해 전원선택부(130)의 내부 상태 데이터를 수신한다. 상태 데이터는 전원선택부(130)에 의해 제어부(170)의 제어에 따라 출력될 수 있다.
전원선택부(130)에 의한 주전원으로부터 보조전원으로의 전원스위칭 상태변화를 인식함에 따라, 제어부(170)는 주전원을 출력하는 배터리(110)를 기존 제1 주 배터리(110)로부터 제2 주 배터리(110)로 전환(S50)한다.
구체적으로, 제어부(170)는 전원스위칭 상태변화를 인식한 직후에 제1 주 배터리(110)로부터 출력되는 전압레벨신호로부터 전압레벨을 측정하거나 결정한다. 제어부(170)는 제1 주 배터리(110)의 전압레벨이 지정된 임계레벨(예를 들어 2.8V 등) 미만인 경우 정상적인 전원레벨을 가지는 다른 배터리(110)인 제2 주 배터리(110)를 통해 주전원이 공급되도록 결정한다. 이 임계레벨은 전원선택부(130)에서 비교에 이용되는 전원레벨과 바람직하게는 동일하다. 제어부(170)에서의 전압레벨의 측정은 제어부(170)에 구비되고 제1 주 배터리(110)의 전원레벨신호에 연결된 8비트 이상의 ADC(Analog Digital Converter)에 의해 이루어지거나 전원선택부(130)로부터 수신되는 제1 주 배터리(110)(주전원)의 전원 상태 데이터 등의 수신을 통해 이루어질 수 있다.
만일 제1 주 배터리(110)의 전압레벨이 지정된 전원(임계)레벨 이상인 경우 제1 주 배터리(110)를 통해 계속 주전원을 공급할 수 있다. 이 경우 제1 주 배터리(110)를 통해 출력되는 주전원의 전원레벨이 임계레벨 이상으로 회복됨에 따라 전원선택부(130)는 주전원을 공급전원으로 출력한다. 이러한 과정을 복수 회 반복할 수 있고 제어부(170)는 동일한 배터리(110)에서 지정된 횟수(예를 들어 5회 등) 이상 전원 스위칭 상태 변화가 발생한 경우 후속하는 배터리(110)(제2 주 배터리(110))에서 주전원이 공급되도록 결정한다. 이러한 반복 테스트를 통해 제1 주 배터리(110)의 전원 소진을 정확히 판단하고 다른 안정적인 배터리(110)를 통해 안정적인 전원을 전자 부품에 공급 가능하다.
제2 주 배터리(110)를 통해 주전원이 공급되도록 결정함에 따라, 제어부(170)는 제1 및 제3 주 배터리(110)로부터의 전원을 차단하기 위한 제1 및 제3 제어신호를 생성하고 제2 주 배터리(110)로부터의 전원을 주전원으로 공급하기 위한 제2 제어신호를 생성한다. 제어부(170)는 생성된 제1 제어신호, 제2 제어신호 및 제3 제어신호를 각각 대응하는 제1 전원스위치(120), 제2 전원스위치(120) 및 제3 전원스위치(120)로 출력한다.
제2 주 배터리(110)로의 전환 과정에서 제어부(170)는 제2 주 배터리(110)로부터 출력되는 전원레벨신호를 측정(예를 들어 제어부(170)의 ADC 등을 통해)하고 측정된 전원레벨이 지정된 임계레벨 이상인지를 결정할 수 있다. 만일 지정된 임계레벨 미만인 경우 지정된 임계레벨 이상의 전원을 출력하는 다른 배터리(110)로 주전원 출력 배터리(110)를 변경할 수도 있다.
이러한 과정을 통해 전원선택부(130)에 공급되는 주전원이 제2 주 배터리(110)로 전환되고 전원선택부(130)는 구비된 비교기를 통한 제2 주 배터리의 전원과 지정 임계레벨의 비교를 통해 자동으로 주전원을 공급전원으로 출력한다.
제2 주 배터리(110)로 주전원이 전환됨에 따라, 제2 주 배터리(110)를 통해 제어부(170)나 통신부(160) 등에 전원이 공급되고 소비된다. 이와 같은 순간 보조 배터리(110)를 통한 자동화된 전원 스위칭과 후속 주전원용 배터리(110)로의 자동화된 전원 스위칭으로 안정적인 전원을 전자 부품 등에 공급할 수 있고 부하의 변동량에 상관없이 가스 계량기(100)는 정상 동작할 수 있다.
단일 배터리 셀 또는 여러 배터리 셀이 하나의 전원을 공급하는 경우 비록 배터리(110)가 많이 소진된 경우에도 전자 부품 등에서 극히 미소량의 전력만을 소비하는 경우 배터리(110)에서 정상적인 전원이 출력되는 것으로 인식된다. 그러나 고출력 통신이 발생하는 등 부하가 증가하는 경우 기존의 배터리 소진으로 인해 전압 강하가 많이 발생하고 이는 비정상 동작을 야기한다.
가스 계량기(100)와 같이 간헐적으로(예를 들어 1일 1회, 1주 1회 등) 무선통신이 이루어지는 경우 대부분의 시간은 극소의 전력만을 소비하여 배터리(110) 소진이 많이 발생한 경우라도 정상적인 동작이 가능하다. 그러나 통신부(160)를 통한 무선 패킷의 송수신이 발생하는 경우 전력 소비가 매우 높게 발생하고 제어부(170)와 통신부(160)는 정상 동작이 불가능하다. 이는 가스 계량기(100)의 정상적인 계측 동작을 불가능하게 하고 나아가 무선통신을 통해 이 이상 상황을 외부로 알릴 수도 없는 문제에 직면한다.
제2 주 배터리(110)로 전환된 후에, 제2 주 배터리(110) 또한 전원 소진된다. 전원선택부(130)는 주전원의 전원레벨과 지정된(설정된) 전원레벨을 비교하고 주전원이 지정 전원레벨보다 낮은 경우 제2 주 배터리(110)의 주전원으로부터 보조 배터리(110)의 보조전원으로 전원 스위칭(S60)하고 보조전원을 공급전원으로 출력한다.
전원 스위칭 이후에, 제어부(170)는 전원선택부(130)의 전원 스위칭 상태를 인식(S70)한다. 예를 들어, 제어부(170)는 전원선택부(130)로부터 출력되는 상태변화 신호를 수신하거나 주기적으로 시리얼 버스를 통해 전원선택부(130)의 내부 상태 데이터를 수신한다.
전원선택부(130)에 의한 주전원으로부터 보조전원으로의 전원스위칭 상태변화를 인식함에 따라, 제어부(170)는 주전원을 출력하는 배터리(110)를 기존 제2 주 배터리(110)로부터 다른 배터리(110)인 제3 주 배터리(110)로 전환(S80)한다.
구체적으로, 제어부(170)는 전원스위칭 상태변화를 인식한 직후에 주전원을 출력하고 있는 제2 주 배터리(110)로부터 출력되는 전압레벨신호로부터 전압레벨을 측정(예를 들어 제어부(170)의 ADC나 전원선택부(130)의 제3 주 배터리(110)의 전원 상태 데이터 등을 통해)하고 나아가 제3 주 배터리(110)의 전압레벨신호로부터 전압레벨을 측정(예를 들어 제어부(170)의 ADC 등을 통해)한다.
제어부(170)는 제2 주 배터리(110)의 전압레벨이 지정된 임계레벨(예를 들어 2.8V 등) 미만이고 제3 주 배터리(110)의 전압레벨이 지정된 임계레벨 이상인 경우 제3 주 배터리(110)를 통해 주전원이 공급되도록 결정한다.
만일 제2 주 배터리(110)의 전압레벨이 지정된 전원(임계)레벨 이상인 경우 제2 주 배터리(110)를 통해 계속 주전원을 공급할 수 있다. 이 경우 전원선택부(130)는 제2 주 배터리(110)를 통해 출력되는 주전원의 전원레벨이 임계레벨 이상으로 회복됨에 따라 전원선택부(130)는 주전원을 공급전원으로 출력한다. 이러한 과정을 복수 회 반복할 수 있고 제어부(170)는 동일한 배터리(110)에서 지정된 횟수(예를 들어 5회 등) 이상 전원 스위칭 상태 변화가 발생한 경우 후속하는 배터리(110)(제3 주 배터리(110))에서 주전원이 공급되도록 결정한다.
제3 주 배터리(110)를 통해 주전원이 공급되도록 결정함에 따라, 제어부(170)는 제1 및 제2 주 배터리(110)로부터의 전원을 차단하기 위한 제1 및 제2 제어신호를 생성하고 제3 주 배터리(110)로부터의 전원을 주전원으로 공급하기 위한 제3 제어신호를 생성한다. 제어부(170)는 생성된 제1 제어신호, 제2 제어신호 및 제3 제어신호를 각각 대응하는 제1 전원스위치(120), 제2 전원스위치(120) 및 제3 전원스위치(120)로 출력한다.
이러한 과정을 통해 제3 주 배터리(110)를 통해 안정적인 전원레벨을 가지는 주전원이 제어부(170)나 통신부(160) 등에 공급된다. 배터리(110)의 개수에 따라, S60 내지 S80은 생략되거나 더 반복할 수도 있다.
각각의 배터리(110)가 소진됨에 따라, 제어부(170)는 전원 이상을 나타내는 상태 데이터를 구성하여 무선통신망(300)으로 출력(S90)할 수 있다.
예를 들어, 제어부(170)는, 주전원을 출력하는 모든 배터리(110)(도 3에서 제1 내지 제3 주 배터리(110))의 전원(전압)레벨이 지정된 임계레벨 이하로 인식되어 보조전원으로 전원이 공급되고 있거나 모든 배터리(110) 중 하나의 배터리(110)(도 3에서 제3 주 배터리(110))에서 주전원이 출력되고 나머지 배터리(110)(도 3에서 제1 및 제2 주 배터리(110))의 출력전압이 지정된 임계레벨 이하로 인식되는 경우에 전원부족을 나타내는 상태 데이터를 제어부(170)가 생성한다.
제어부(170)는 통신부(160)를 구동하고 통신부(160)를 통해 생성된 전원 부족을 나타내는 전원 이상의 상태 데이터를 무선통신망(300)을 통해 관리 서버(400)로 출력할 수 있다. 그에 따라 관리 서버(400)는 전력부족에 따른 가스 계량기(100)의 오작동 이전에 해당 가스 계량기(100)를 교체하거나 배터리(110)를 교환하는 등의 처리를 수행할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
100 : 계량기
110 : 배터리 120 : 전원스위치
130 : 전원선택부 140 : 측정부
150 : 차단기 160 : 통신부
170 : 제어부 180 : 축전기
200 : 게이트웨이 300 : 무선통신망
400 : 관리 서버 500 : 광대역 통신망

Claims (9)

  1. 제1 전원을 출력하는 제1 주 배터리;
    제2 전원을 출력하는 제2 주 배터리;
    보조전원을 출력하는 보조 배터리;
    상기 제1 전원 및 상기 제2 전원을 이용하여 구성되는 주전원과 상기 보조전원 중 하나의 전원을 주전원의 전원레벨에 따라 선택하여 공급전원을 출력하는 전원선택부; 및
    상기 전원선택부로부터의 공급전원에 따라 구동되는 제어부;를 포함하는,
    가스 계량기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 전원선택부는 상기 주전원의 전원레벨과 지정된 전원레벨을 비교하고 주전원이 지정된 전원레벨 이상인 경우 상기 주전원을 출력하고 주전원이 지정된 전원레벨 미만인 경우 상기 보조전원을 출력하는,
    가스 계량기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제어부로부터 수신되는 제1 제어신호에 따라 상기 제1 전원을 주전원으로 상기 전원선택부에 공급 또는 차단하는 제1 전원스위치; 및
    상기 제어부로부터 수신되는 제2 제어신호에 따라 상기 제2 전원을 주전원으로 상기 전원선택부에 공급 또는 차단하는 제2 전원스위치;를 더 포함하며,
    상기 제어부는 상기 제1 전원스위치와 상기 제2 전원스위치 중 하나의 전원스위치를 통해 주전원을 상기 전원선택부로 공급하는,
    가스 계량기.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전원선택부는, 상기 주전원의 전원레벨과 지정된 전원레벨을 비교하고 주전원이 지정된 전원레벨 이상인 경우 상기 주전원을 출력하고 주전원이 지정된 전원레벨 미만인 경우 상기 보조전원을 출력하며, 주전원으로부터 보조전원으로의 전원 스위칭을 나타내는 상태 데이터를 상기 제어부의 제어에 따라 출력하는,
    가스 계량기.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는, 주전원으로부터 보조전원으로의 전원 스위칭을 나타내는 상태 데이터의 수신에 따라, 상기 제1 전원을 차단하기 위한 제1 제어신호를 제1 전원스위치로 출력하고 상기 제2 전원을 주전원으로 공급하기 위한 제2 제어신호를 제2 전원스위치로 출력하는,
    가스 계량기.
  6. 제4항에 있어서,
    제3 전원을 출력하는 제3 주 배터리; 및
    상기 제어부로부터 수신되는 제3 제어신호에 따라 상기 제3 전원을 주전원으로 상기 전원선택부에 공급 또는 차단하는 제3 전원스위치;를 더 포함하며,
    상기 제어부는, 주전원으로부터 보조전원으로의 전원 스위칭을 나타내는 상태 데이터의 수신에 따라, 상기 제2 전원의 전원레벨과 상기 제3 전원의 전원레벨을 측정하고 상기 제2 전원이 지정된 전원레벨 미만이고 상기 제3 전원이 지정된 전원레벨 이상인 경우 상기 제2 전원을 차단하기 위한 제2 제어신호를 제2 전원스위치로 출력하고 상기 제3 전원을 주전원으로 공급하기 위한 제3 제어신호를 제3 전원스위치로 출력하는,
    가스 계량기.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 전원선택부로부터의 공급전원에 따라 장거리 무선통신이 가능한 통신부;
    가스 사용량을 측정하는 측정부; 및
    가스를 공급 또는 차단하는 차단기;를 더 포함하고,
    상기 제어부는 상기 측정부를 통해 가스 사용량을 측정하고 측정된 가스 사용량 데이터를 주기적으로 상기 통신부를 통해 장거리 무선통신망으로 전송하고 장거리 무선통신망을 통해 수신된 제어 데이터에 따라 상기 차단기를 제어하는,
    가스 계량기.
  8. 제1항의 가스 계량기;를 하나 이상 포함하는, 가스 계량 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    하나 이상의 가스 계량기와 장거리 무선통신인 LoRa 통신이 가능한 게이트웨이; 및
    상기 가스 계량기를 관리하기 위한 관리 서버;를 더 포함하며,
    상기 게이트웨이는 LoRa 통신을 통해 수신되는 가스 사용량 데이터와 상태 데이터를 상기 관리 서버로 전송하고 상기 관리 서버로부터 수신된 제어 데이터를 지정된 가스 계량기로 LoRa 통신을 통해 전송하며,
    가스 계량기는 수신된 제어 데이터에 따라 구비된 차단기를 제어하여 공급중인 가스를 차단하는,
    가스 계량 시스템.
KR1020170151407A 2017-11-14 2017-11-14 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템 KR102021955B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170151407A KR102021955B1 (ko) 2017-11-14 2017-11-14 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170151407A KR102021955B1 (ko) 2017-11-14 2017-11-14 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190054622A true KR20190054622A (ko) 2019-05-22
KR102021955B1 KR102021955B1 (ko) 2019-09-17

Family

ID=66679902

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170151407A KR102021955B1 (ko) 2017-11-14 2017-11-14 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102021955B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220145607A (ko) * 2021-04-22 2022-10-31 주식회사 청호정밀 디지털 수도계량기의 보조 전원 공급 및 감지 신호 전달 장치, 및 그 제어 방법

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20240025150A (ko) 2022-08-18 2024-02-27 주식회사 플랜투스 IoT 망을 통해 상태정보를 효율적으로 전송하는 가스계량기 및 가스계량 시스템
KR102638378B1 (ko) 2022-08-18 2024-02-20 주식회사 플랜투스 전력효율적으로 연결되는 가스계량기의 동작환경을 설정하는 통신기기 및 통신 시스템

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11102236A (ja) * 1997-09-25 1999-04-13 Seiko Epson Corp バッテリ駆動電子機器
KR20090085920A (ko) * 2008-02-05 2009-08-10 엘에스산전 주식회사 에너지 수요관리가 가능한 지능형 전자식 미터 및 이를이용한 수요관리 방법
KR101044476B1 (ko) * 2010-05-11 2011-06-27 엘에스산전 주식회사 에너지 표시장치 및 그 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11102236A (ja) * 1997-09-25 1999-04-13 Seiko Epson Corp バッテリ駆動電子機器
KR20090085920A (ko) * 2008-02-05 2009-08-10 엘에스산전 주식회사 에너지 수요관리가 가능한 지능형 전자식 미터 및 이를이용한 수요관리 방법
KR101044476B1 (ko) * 2010-05-11 2011-06-27 엘에스산전 주식회사 에너지 표시장치 및 그 방법

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220145607A (ko) * 2021-04-22 2022-10-31 주식회사 청호정밀 디지털 수도계량기의 보조 전원 공급 및 감지 신호 전달 장치, 및 그 제어 방법

Also Published As

Publication number Publication date
KR102021955B1 (ko) 2019-09-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102470159B1 (ko) Evse-기반 에너지 자동화, 관리, 및 보호 시스템들 및 방법들
JP7048501B2 (ja) 小電力高分解能自動計測、集中型データ収集および解析学
JP6081375B2 (ja) エネルギーインターフェースシステム
US9400192B1 (en) Universial AMR system
US10567853B2 (en) Smart grid appliance control
US8766643B2 (en) Method for monitoring remaining service life of a battery
KR102021955B1 (ko) 안정적 전원공급이 가능한 가스 계량기 및 가스 계량 시스템
US8610594B1 (en) Multiple mode AMR system with battery free transmitters
US20120268291A1 (en) Systems and method for transmitting data in an advanced metering infrastructure
US10482548B2 (en) Method and apparatus for performing energy management in a power supply grid
CN207457751U (zh) 一种无线人机交互定位终端
US20120116597A1 (en) Gateway mirroring of metering data between zigbee networks
US10999652B2 (en) Energy-based curtailment systems and methods
EP2849302B1 (en) Energy management device, energy management method and program
US20110077878A1 (en) Power supply with data communications
KR101945275B1 (ko) 계량기 및 계량 시스템
KR101857560B1 (ko) 사용량 계량 및 전송 기기
US10459014B2 (en) Electronic device
JP2019062639A (ja) 制御装置、制御方法および制御プログラム
KR20220156400A (ko) 원격검침용 통신모뎀 전환 장치 및 방법
CN112737093A (zh) 双电源供电控制电路
JP2016103890A (ja) 電力制御装置および電力制御システム
AU2016293631B2 (en) Storage battery control system, storage battery control method, and program
US20150236506A1 (en) Method and apparatus for performing a local control of an energy resource
JP2022513238A (ja) エネルギー配分システム

Legal Events

Date Code Title Description
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
X701 Decision to grant (after re-examination)
GRNT Written decision to grant