KR20190122409A - 무선 센서 네트워크의 운영 방법 - Google Patents

무선 센서 네트워크의 운영 방법 Download PDF

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Abstract

무선 센서 네트워크의 운영 방법이 개시된다. 무선 센서 네트워크의 운영 방법은, 상기 무선 센서 네트워크가 타이머 회로와 센서 및 무선 통신부를 포함하는 센서 노드로 구성되고, 상기 타이머 회로에 연결된 저항 값을 통해 미리 설정된 주기에 따라 상기 센서와 상기 무선 통신부의 전원을 온(on)시키는 단계; 전원 온 시 상기 센서가 수집한 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 게이트웨이로 전송하는 단계; 및 상기 센서 데이터의 전송 완료가 확인되면 상기 센서와 상기 무선 통신부의 전원을 오프(off)시키는 단계를 포함한다.

Description

무선 센서 네트워크의 운영 방법{METHOD FOR OPERATING WIRELESS SENSOR NETWORK}
아래의 설명은 감시나 진단을 위한 스타형 무선 센서 네트워크를 운영하는 기술에 관한 것이다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network)는 크게 센서 노드(Sensor Node)와 이를 수집하여 외부로 내보내는 싱크 노드(Sink Node)로 구성된 네트워크이다.
무선 센서 네트워크는 기존의 네트워크와 다르게 의사 소통의 수단이 아니라 자동화된 원격 정보 수집을 기본 목적으로 하며 과학적, 의학적, 군사적, 상업적 용도 등 다양한 응용 개발에 폭넓게 활용되고 있다.
예컨대, 한국공개특허공보 제10-2007-0031845호(공개일 2007년 03월 20일)에는 무선 주파수 식별(radio frequency identification, RFID) 기반 센서 네트워크 기술이 개시되어 있다.
이러한 무선 센서 네트워크는 센서 노드의 한계인 전력 소비를 최소화 하기 위하여 전력 절감 기술 개발의 필요성이 중요하게 부각되고 있는 실정이다.
무선 센서 네트워크의 효과적인 운영을 위해 무선 센서 노드에 식별 번호(ID)를 부여할 수 있는 방법을 제공한다.
무선 센서 네트워크의 효과적인 운영을 위해 무선 센서 노드의 위치를 결정할 수 있는 방법을 제공한다.
무선 센서 네트워크의 저전력 운영을 위해 무선 센서 노드의 전력을 효과적으로 운영할 수 있는 방법을 제공한다.
무선 센서 네트워크의 운영 방법에 있어서, 상기 무선 센서 네트워크는 타이머 회로와 센서 및 무선 통신부를 포함하는 센서 노드로 구성되고, 상기 타이머 회로에 연결된 저항 값을 통해 미리 설정된 주기에 따라 상기 센서와 상기 무선 통신부의 전원을 온(on)시키는 단계; 전원 온 시 상기 센서가 수집한 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 게이트웨이로 전송하는 단계; 및 상기 센서 데이터의 전송 완료가 확인되면 상기 센서와 상기 무선 통신부의 전원을 오프(off)시키는 단계를 포함하는 무선 센서 네트워크의 운영 방법을 제공한다.
무선 센서 네트워크의 운영 방법에 있어서, 상기 무선 센서 네트워크는 아날로그 신호부, 배터리 측정 및 연산을 위한 측정 연산부(MCU), 및 무선 통신부를 포함하는 배터리 진단 센서가 센서 노드로 구성되고, 브로드캐스팅을 통해 게이트웨이로부터 수신된 측정 명령에 따라 상기 무선 통신부와 상기 측정 연산부 및 상기 아날로그 신호부를 기동시키는 단계; 및 상기 아날로그 신호부와 상기 측정 연산부에 의한 측정 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 상기 게이트웨이로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 아날로그 신호부는 상기 측정 연산부로부터 기동 명령을 수신한 이후 적어도 일정 시간 이상의 안정화 시간 이후에 셀 전압, 셀 온도, 전체 전압, 및 전체 전류를 측정한 신호를 상기 측정 연산부로 전달하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 운영 방법을 제공한다.
무선 센서 네트워크의 운영 방법에 있어서, 상기 무선 센서 네트워크는 아날로그 신호부, 배터리 측정 및 연산을 위한 측정 연산부(MCU), 및 무선 통신부를 포함하는 배터리 진단 센서가 센서 노드로 구성되고, 브로드캐스팅을 통해 게이트웨이로부터 수신된 측정 명령에 따라 상기 무선 통신부와 상기 측정 연산부 및 상기 아날로그 신호부를 기동시키는 단계; 상기 아날로그 신호부와 상기 측정 연산부에 의한 측정 데이터를 상기 무선 통신부에 저장하는 단계; 상기 게이트웨이로부터 상기 측정 명령과 적어도 일정 시간 이상의 시간 차이를 두고 브로드캐스팅을 통해 측정 데이터의 전송 명령을 수신하는 단계; 및 상기 전송 명령이 수신되면 상기 무선 통신부를 통해 상기 무선 통신부에 저장된 측정 데이터를 상기 게이트웨이로 전송하는 단계를 포함하고, 상기 아날로그 신호부는 상기 측정 연산부로부터 기동 명령을 수신한 이후 적어도 일정 시간 이상의 안정화 시간 이후에 셀 내부저항을 측정한 신호를 상기 측정 연산부로 전달하는 것을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 운영 방법을 제공한다.
일 측면에 따르면, 상기 센서 노드에 대해 하드웨어 스위치를 이용하여 ID를 부여하는 단계; 및 상기 부여된 ID를 통해 상기 무선 센서 네트워크 상의 상기 센서 노드를 관리하는 단계를 더 포함하고, 상기 하드웨어 스위치는 숫자로 ID 구분이 가능한 스위치로 구성될 수 있다.
다른 측면에 따르면, 상기 센서 노드에 대해 펌웨어를 업로드하는 공정에서 입력되는 일련번호를 상기 센서 노드의 ID로 부여하는 단계; 및 상기 부여된 ID를 통해 상기 무선 센서 네트워크 상의 상기 센서 노드를 관리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 센서 노드와 상기 게이트웨이 간의 최초 무선 연결을 통해 설정값을 입력하는 과정에서 상기 게이트웨이에 연결된 GUI(graphical user interface) 프로그램을 통해 사용자로부터 입력되는 식별자를 상기 센서 노드의 ID로 부여하는 단계; 및 상기 부여된 ID를 통해 상기 무선 센서 네트워크 상의 상기 센서 노드를 관리하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또 다른 측면에 따르면, 상기 센서 노드를 배치하기 위한 공간의 평면도에 대해 사전에 정해진 ID 매핑 규칙을 이용하여 상기 공간에 상기 센서 노드가 배치되는 위치에 따라 ID를 부여하는 단계; 및 상기 센서 노드로부터 수집한 데이터를 상기 부여된 ID를 통해 상기 평면도 상에 위치시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 무선 센서 노드에 식별 번호(ID)를 부여함으로써 무선 센서 네트워크를 효과적으로 운영할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 무선 센서 노드의 위치를 결정함으로써 무선 센서 네트워크를 효과적으로 운영할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 무선 센서 노드의 저전력 운용을 통해 무선 센서 네트워크를 효과적으로 운영할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서 무선 센서 네트워크의 운영 시스템의 내부 구성의 일례를 설명하기 위한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서 하드웨어 스위치 구현회로의 일례를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서 좌표에 따른 무선 센서 노드의 식별 번호 부여 방법을 설명하기 위한 예시 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서 저전력 하드웨어 타이머 회로를 사용하여 무선 센서 노드를 운영하는 과정의 일례를 도시한 순서도이다.
도 5와 도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서 피측정 배터리를 구동 전원으로 사용하는 배터리 진단 센서를 운영하는 과정의 일례를 도시한 순서도이다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서 무선 센서 네트워크의 운영 시스템의 내부 구성의 일례를 설명하기 위한 블록도이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서 컴퓨터 시스템의 내부 구성의 일례를 설명하기 위한 블록도이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예들에 따른 무선 센서 네트워크의 운영 시스템이 도 1의 컴퓨터 시스템(100)을 통해 구현될 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 컴퓨터 시스템(100)은 무선 센서 네트워크의 운영 방법을 실행하기 위한 구성요소로서 프로세서(110), 메모리(120), 영구 저장 장치(130), 버스(140), 입출력 인터페이스(150) 및 네트워크 인터페이스(160)를 포함할 수 있다.
프로세서(110)는 명령어들의 시퀀스를 처리할 수 있는 임의의 장치를 포함하거나 그의 일부일 수 있다. 프로세서(110)는 예를 들어 컴퓨터 프로세서, 이동 장치 또는 다른 전자 장치 내의 프로세서 및/또는 디지털 프로세서를 포함할 수 있다. 프로세서(110)는 예를 들어, 서버 컴퓨팅 디바이스, 서버 컴퓨터, 일련의 서버 컴퓨터들, 서버 팜, 클라우드 컴퓨터, 콘텐츠 플랫폼, 이동 컴퓨팅 장치, IoT(internet of things) 장치, 스마트폰, 태블릿 등에 포함될 수 있다. 프로세서(110)는 버스(140)를 통해 메모리(120)에 접속될 수 있다.
메모리(120)는 컴퓨터 시스템(100)에 의해 사용되거나 그에 의해 출력되는 정보를 저장하기 위한 휘발성 메모리, 영구, 가상 또는 기타 메모리를 포함할 수 있다. 메모리(120)는 예를 들어 랜덤 액세스 메모리(RAM: random access memory) 및/또는 동적 RAM(DRAM: dynamic RAM)을 포함할 수 있다. 메모리(120)는 컴퓨터 시스템(100)의 상태 정보와 같은 임의의 정보를 저장하는 데 사용될 수 있다. 메모리(120)는 예를 들어 무선 센서 네트워크의 운영을 제어하기 위한 명령어들을 포함하는 컴퓨터 시스템(100)의 명령어들을 저장하는 데에도 사용될 수 있다. 컴퓨터 시스템(100)은 필요에 따라 또는 적절한 경우에 하나 이상의 프로세서(110)를 포함할 수 있다.
버스(140)는 컴퓨터 시스템(100)의 다양한 컴포넌트들 사이의 상호작용을 가능하게 하는 통신 기반 구조를 포함할 수 있다. 버스(140)는 컴퓨터 시스템(100)의 컴포넌트들 사이에, 예를 들어 프로세서(110)와 메모리(120) 사이에 데이터를 운반할 수 있다. 버스(140)는 컴퓨터 시스템(100)의 컴포넌트들 간의 무선 및/또는 유선 통신 매체를 포함할 수 있으며, 병렬, 직렬 또는 다른 토폴로지 배열들을 포함할 수 있다.
영구 저장 장치(130)는 (예를 들어, 메모리(120)에 비해) 소정의 연장된 기간 동안 데이터를 저장하기 위해 컴퓨터 시스템(100)에 의해 사용되는 바와 같은 메모리 또는 다른 영구 저장 장치와 같은 컴포넌트들을 포함할 수 있다. 영구 저장 장치(130)는 컴퓨터 시스템(100) 내의 프로세서(110)에 의해 사용되는 바와 같은 비휘발성 메인 메모리를 포함할 수 있다. 영구 저장 장치(130)는 예를 들어 플래시 메모리, 하드 디스크, 광 디스크 또는 다른 컴퓨터 판독 가능 매체를 포함할 수 있다.
입출력 인터페이스(150)는 키보드, 마우스, 음성 명령 입력, 디스플레이 또는 다른 입력 또는 출력 장치에 대한 인터페이스들을 포함할 수 있다. 구성 명령들 및/또는 무선 센서 네트워크의 운영과 관련된 입력이 입출력 인터페이스(150)를 통해 수신될 수 있다.
네트워크 인터페이스(160)는 근거리 네트워크 또는 인터넷과 같은 네트워크들에 대한 하나 이상의 인터페이스를 포함할 수 있다. 네트워크 인터페이스(160)는 유선 또는 무선 접속들에 대한 인터페이스들을 포함할 수 있다. 구성 명령들은 네트워크 인터페이스(160)를 통해 수신될 수 있다. 그리고, 무선 센서 네트워크의 운영과 관련된 정보들은 네트워크 인터페이스(160)를 통해 수신 또는 송신될 수 있다.
이러한 도 1의 실시예는, 컴퓨터 시스템(100)의 일례일 뿐이고, 컴퓨터 시스템(100)은 도 1에 도시되지 않은 추가의 컴포넌트를 더 구비하거나, 2개 이상의 컴포넌트를 결합시키는 구성 또는 배치를 가질 수 있다. 컴퓨터 시스템(100)에 포함 가능한 컴포넌트들은 하나 이상의 신호 처리 또는 어플리케이션에 특화된 집적 회로를 포함하는 하드웨어, 소프트웨어, 또는 하드웨어 및 소프트웨어 양자의 조합으로 구현될 수 있다.
무선 센서 네트워크의 효과적인 운영을 위한 일 실시예로서, 무선 센서 노드의 식별 번호(ID)를 부여하는 방법을 설명하기로 한다.
일례로, 본 발명에 따른 운영 시스템은 하드웨어 스위치를 이용하여 무선 센서 노드에 ID를 부여할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서 하드웨어 스위치 구현회로의 일례를 도시한 것이다. 무선 센서 노드에 하드웨어 스위치를 사용함으로써 복수 개의 센서에 ID를 부여하고 식별할 수 있다. 적어도 10개 이상의 숫자로 구분할 수 있는 로터리 스위치 등을 2개 이상 사용하여 1의 자리와 10의 자리에 대한 스위치 조절로 0~99까지의 노드 ID를 세팅할 수 있다. 또는, n개의 연속 연결 스위치 등을 사용하여 2n개의 ID를 구분하는 것도 가능하다.
다른 예로, 본 발명에 따른 운영 시스템은 무선 센서 노드에 대한 펌웨어 업로드 시 생성되는 시리얼 번호를 해당 무선 센서 노드의 ID로 이용할 수 있다.
초기 공장 출하 시 무선 센서 노드에 펌웨어를 업로드 하는 공정에서 순차적으로 증가하는 연번(일련번호)을 입력하고 이 번호를 무선 센서 노드의 식별자로 활용할 수 있다.
또 다른 예로, 본 발명에 따른 운영 시스템은 게이트웨이 상의 세팅 프로그램을 이용하여 무선 센서 노드에 ID를 부여할 수 있다.
게이트웨이와 무선 센서 노드 간에 최초 무선 연결을 통해 설정값을 입력할 때 사용자가 게이트웨이에 연결된 GUI(graphical user interface) 프로그램에서 각 무선 센서 노드의 식별자를 입력할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 무선 센서 노드에 식별 번호(ID)를 부여하여 식별 번호(ID)를 통해 무선 센서 노드를 관리함으로써 무선 센서 네트워크를 효과적으로 운영할 수 있다.
무선 센서 네트워크의 효과적인 운영을 위한 다른 실시예로서, 무선 센서 노드의 위치를 결정하는 방법을 설명하기로 한다.
일례로, 본 발명에 따른 운영 시스템은 사전에 매핑한 규칙에 따라 무선 센서 노드의 ID를 수동으로 할당하는 방법을 통해 무선 센서 노드의 위치를 결정할 수 있다. 다시 말해, 무선 센서 노드의 식별 번호를 미리 정한 규칙에 따라 부여하여 부여된 식별 번호로 무선 센서 노드의 위치를 인지할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서 좌표에 따른 무선 센서 노드의 식별 번호 부여 방법을 설명하기 위한 예시 도면이다.
예를 들어, 1~100개의 온/습도 센서 중에서 온/습도 분포를 측정하고자 하는 공간의 크기와 예산에 맞게 온/습도 센서의 설치 대수를 결정하고, 만약 여러 개의 온/습도 센서를 주어진 공간에 분포시켜 배치하여 그 공간의 온도 분포를 모니터링 하고자 할 경우, 도 3에 도시한 바와 같이 공간의 평면도 상에서 좌측 최상단에 위치한 무선 센서 노드의 ID를 항상 00번으로 하고, 우측 최하단에 위치한 무선 센서 노드의 ID를 항상 99번으로 부여하기로 규칙을 정하고 그 규칙에 따라 미리 배치할 무선 센서 노드의 위치에 따라 ID를 부여하여 무선 센서 노드의 위치를 결정할 수 있다.
각 무선 센서 노드 간의 좌표 간격은 실제 평면의 가로 및 세로 길이에 비례하여 변하므로 설치 장소의 평면도만 있으면 온/습도 센서로부터 수집한 데이터를 해당 센서 노드의 ID만으로도 평면도 상에 거의 정확하게 위치시킬 수 있어 편리하다.
다른 예로, 본 발명에 따른 운영 시스템은 지향성 안테나와 수신 감도를 활용한 위치 계산 방법을 통해 무선 센서 노드의 위치를 결정할 수 있다.
미리 ID가 부여된 무선 센서 노드를 무작위로 현장 설치하고 설치된 무선 센서 노드와 게이트웨이 간에 직접 무선 통신을 통해 초기 설정을 진행하는 과정에서 지향성 안테나를 게이트웨이에 연결하여 미리 정해진 규칙에 따라 지향성 안테나를 위치시킨 다음, 무선 센서 노드들과 직접 무선 통신을 통해 무선 센서 노드 각각의 신호 감도를 확인하여 방향과 거리를 상대 비교하여 나열한 후, 미리 정한 규칙에 따라 지향성 안테나의 지향 각도를 변경하여 동일한 작업을 반복하여 각 방향에서의 무선 센서 노드들의 신호 감도 데이터를 수집하여 무선 센서 노드 각각의 방향과 상대 거리를 추정함으로써 무선 센서 노드의 위치를 결정할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 무선 센서 노드의 위치를 결정하여 해당 위치를 기준으로 무선 센서 노드를 관리함으로써 무선 센서 네트워크를 효과적으로 운영할 수 있다.
무선 센서 네트워크의 효과적인 운영을 위한 또 다른 실시예로서, 무선 센서 네트워크의 저전력 운영을 위한 구체적인 방법을 설명하기로 한다.
일례로, 본 발명에 따른 운영 시스템은 온도 센서, 습도 센서 등 내장 배터리 전원으로 구동하는 무선 센서 노드의 저전력 운영 방법으로서 저전력 하드웨어 타이머 회로를 사용하여 센서의 전원을 주기적으로 온(on)/오프(off)시킬 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서 저전력 하드웨어 타이머 회로를 사용하여 무선 센서 노드를 운영하는 과정의 일례를 도시한 순서도이다.
무선 센서 노드는 온/습도 센서로 구성되는 것으로, 하드웨어 타이머 회로, 및 무선 통신부를 포함할 수 있다.
하드웨어 타이머 회로는 저전력을 소비하는 타이머 IC(집적 회로)와 타이머 IC를 통해 온/오프 제어되는 전자 스위치로 구성될 수 있다. 상기한 구성의 하드웨어 타이머 회로가 온될 때만 무선 센서 노드의 전원이 공급되도록 회로를 설계할 수 있다. 이때, 하드웨어 타이머 회로에 연결된 저항 값을 통해 미리 전원 공급 주기(on 주기)를 설정할 수 있다.
도 4를 참조하면, 하드웨어 타이머 회로는 미리 설정된 주기에 따라 일정 시간이 경과한 후에 무선 센서 노드 회로(온/습도 센서와 무선 통신부)에 전원을 공급하게 되며, 이때 전원 온 시 센서가 수집한 데이터를 무선 통신부를 통해 게이트웨이로 전송할 수 있다. 센서 데이터의 전송 완료가 확인되면 하드웨어 타이머 회로를 통해 무선 센서 노드 회로(온/습도 센서와 무선 통신부)의 전원을 오프시킬 수 있다.
다른 예로, 본 발명에 따른 운영 시스템은 피측정 배터리를 구동 전원으로 활용하는 경우 배터리 진단 센서를 통해 무선 센서 노드의 저전력 운영을 구현할 수 있다.
무선 센서 노드는 아날로그 신호부, 배터리 측정 및 연산을 위한 측정 연산부(MCU), 및 무선 통신부를 포함하는 배터리 진단 센서로 구성될 수 있다.
이러한 구성의 배터리 진단 센서는 측정 방법 및 주기에 따라 2가지 측정 모드를 운영할 수 있다.
배터리 진단 센서의 측정 모드 중 하나는 셀 전압, 셀 온도, 전체 전압, 전체 전류를 측정하는 모드이다. 셀 전압, 셀 온도, 전체 전압, 전체 전류의 측정은 수초마다 1회씩 측정하여 실시간 감시한다.
저전력 운영을 위해서 각 구성은 슬립 모드를 기본으로 운영하되, 게이트웨이로부터 받은 측정 명령에 따라 무선 통신부가 먼저 기동하고, 무선 통신부에서는 인터럽트 신호를 발생하여 측정 연산부(MCU)를 기동시키고, 순차적으로 측정 연산부(MCU)는 아날로그 신호부의 전원을 기동시키는 순서로 운영한다. 측정을 마치고 슬립모드로 들어가는 순서는 기동의 역순으로 운영한다.
정밀한 측정을 위해서 아날로그 신호부는 기동 명령을 수신한 이후 적어도 일정 시간(예컨대 500ms) 이상의 안정화 시간이 필요하다. 아날로그 신호부는 기동 명령이 수신되면 500ms 안정화 시간 이후에 셀 전압, 셀 온도, 전체 전압, 전체 전류를 측정한 신호를 측정 연산부(MCU)로 전달할 수 있다. 측정 연산부(MCU)는 아날로그 신호부의 측정 신호를 연산한 후 무선 통신부로 전송할 수 있으며, 이러한 배터리 진단 센서의 측정 데이터를 무선 통신부를 통해 게이트웨이로 전송할 수 있다.
이러한 측정 시간은 다채널 무선 통신에 병목 현상을 초래하므로 이를 해결하기 위해 측정 명령과 데이터 수집을 2단계로 나눠서 시간차를 두고 진행한다.
도 5를 참조하면, 게이트웨이의 측정 명령이 브로드캐스팅될 수 있으며, 이때 각 센서는 게이트웨이의 측정 명령을 수신한 후 아날로그 기동과 배터리 측정을 순차적으로 진행하여 측정 데이터를 무선 통신부에 저장할 수 있다. 센서는 무선 통신부에 저장된 측정 데이터를 정해진 순번에 따라 게이트웨이로 전송할 수 있으며, 자신의 측정 데이터가 전송이 완료되면 슬립 모드로 진입할 수 있다.
배터리 진단 센서의 측정 모드 중 다른 하나는 셀 내부저항을 측정하는 것이다. 셀 내부저항 측정 모드는 보통 1일에 1~2회 정도 측정하여 그 측정 데이터를 데이터 서버(미도시)에 누적 후 시간에 따른 변화 추이 또는 초기값 대비 변화분 크기를 감시하여 배터리 건강 상태를 진단하는 것이다.
배터리의 내부저항은 보통 1mohm 이하로, 이러한 낮은 값을 정밀하게 측정하기 위해서는 전류 주입과 주입된 전류에 따른 변동전압 측정 과정을 정밀하게 수 차례 수행해야 하므로 3초 이상의 시간이 필요하다.
도 6을 참조하면, 게이트웨이의 측정 명령이 브로드캐스팅될 수 있으며, 이때 각 센서는 게이트웨이의 측정 명령을 수신한 후 아날로그 기동과 배터리 측정을 순차적으로 진행하여 측정 데이터를 무선 통신부에 저장할 수 있다. 게이트웨이는 측정 명령과 적어도 일정 시간(예컨대, 3.5초) 이상의 시간 차이를 두고 측정 데이터의 전송 명령을 브로드캐스팅할 수 있다. 측정 데이터의 전송 명령을 수신한 센서는 무선 통신부에 저장된 측정 데이터를 미리 정해진 순번에 따라 게이트웨이로 전송할 수 있으며, 자신의 데이터가 전송이 완료되면 슬립 모드로 진입할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 온/습도 센서 등 내장 배터리 전원으로 구동하는 센서의 저전력 운용 방법이나 피측정 배터리를 구동 전원으로 사용하는 배터리 진단 센서의 저전력 운용 방법을 통해 무선 센서 네트워크를 효과적으로 운영할 수 있다.
이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 어플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.
소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 컴퓨터 저장 매체 또는 장치에 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.
실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 임시 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수 개의 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 어플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (7)

  1. 무선 센서 네트워크의 운영 방법에 있어서,
    상기 무선 센서 네트워크는 타이머 회로와 센서 및 무선 통신부를 포함하는 센서 노드로 구성되고,
    상기 타이머 회로에 연결된 저항 값을 통해 미리 설정된 주기에 따라 상기 센서와 상기 무선 통신부의 전원을 온(on)시키는 단계;
    전원 온 시 상기 센서가 수집한 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 게이트웨이로 전송하는 단계; 및
    상기 센서 데이터의 전송 완료가 확인되면 상기 센서와 상기 무선 통신부의 전원을 오프(off)시키는 단계
    를 포함하는 무선 센서 네트워크의 운영 방법.
  2. 무선 센서 네트워크의 운영 방법에 있어서,
    상기 무선 센서 네트워크는 아날로그 신호부, 배터리 측정 및 연산을 위한 측정 연산부(MCU), 및 무선 통신부를 포함하는 배터리 진단 센서가 센서 노드로 구성되고,
    브로드캐스팅을 통해 게이트웨이로부터 수신된 측정 명령에 따라 상기 무선 통신부와 상기 측정 연산부 및 상기 아날로그 신호부를 기동시키는 단계; 및
    상기 아날로그 신호부와 상기 측정 연산부에 의한 측정 데이터를 상기 무선 통신부를 통해 상기 게이트웨이로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 아날로그 신호부는 상기 측정 연산부로부터 기동 명령을 수신한 이후 적어도 일정 시간 이상의 안정화 시간 이후에 셀 전압, 셀 온도, 전체 전압, 및 전체 전류를 측정한 신호를 상기 측정 연산부로 전달하는 것
    을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 운영 방법.
  3. 무선 센서 네트워크의 운영 방법에 있어서,
    상기 무선 센서 네트워크는 아날로그 신호부, 배터리 측정 및 연산을 위한 측정 연산부(MCU), 및 무선 통신부를 포함하는 배터리 진단 센서가 센서 노드로 구성되고,
    브로드캐스팅을 통해 게이트웨이로부터 수신된 측정 명령에 따라 상기 무선 통신부와 상기 측정 연산부 및 상기 아날로그 신호부를 기동시키는 단계;
    상기 아날로그 신호부와 상기 측정 연산부에 의한 측정 데이터를 상기 무선 통신부에 저장하는 단계;
    상기 게이트웨이로부터 상기 측정 명령과 적어도 일정 시간 이상의 시간 차이를 두고 브로드캐스팅을 통해 측정 데이터의 전송 명령을 수신하는 단계; 및
    상기 전송 명령이 수신되면 상기 무선 통신부를 통해 상기 무선 통신부에 저장된 측정 데이터를 상기 게이트웨이로 전송하는 단계
    를 포함하고,
    상기 아날로그 신호부는 상기 측정 연산부로부터 기동 명령을 수신한 이후 적어도 일정 시간 이상의 안정화 시간 이후에 셀 내부저항을 측정한 신호를 상기 측정 연산부로 전달하는 것
    을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 운영 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 노드에 대해 하드웨어 스위치를 이용하여 ID를 부여하는 단계; 및
    상기 부여된 ID를 통해 상기 무선 센서 네트워크 상의 상기 센서 노드를 관리하는 단계
    를 더 포함하고,
    상기 하드웨어 스위치는 숫자로 ID 구분이 가능한 스위치인 것
    을 특징으로 하는 무선 센서 네트워크의 운영 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 노드에 대해 펌웨어를 업로드하는 공정에서 입력되는 일련번호를 상기 센서 노드의 ID로 부여하는 단계; 및
    상기 부여된 ID를 통해 상기 무선 센서 네트워크 상의 상기 센서 노드를 관리하는 단계
    를 더 포함하는 무선 센서 네트워크의 운영 방법.
  6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 노드와 상기 게이트웨이 간의 최초 무선 연결을 통해 설정값을 입력하는 과정에서 상기 게이트웨이에 연결된 GUI(graphical user interface) 프로그램을 통해 사용자로부터 입력되는 식별자를 상기 센서 노드의 ID로 부여하는 단계; 및
    상기 부여된 ID를 통해 상기 무선 센서 네트워크 상의 상기 센서 노드를 관리하는 단계
    를 더 포함하는 무선 센서 네트워크의 운영 방법.
  7. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 센서 노드를 배치하기 위한 공간의 평면도에 대해 사전에 정해진 ID 매핑 규칙을 이용하여 상기 공간에 상기 센서 노드가 배치되는 위치에 따라 ID를 부여하는 단계; 및
    상기 센서 노드로부터 수집한 데이터를 상기 부여된 ID를 통해 상기 평면도 상에 위치시키는 단계
    를 더 포함하는 무선 센서 네트워크의 운영 방법.
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