KR20190139576A - 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법 - Google Patents

Abstract

원격검침 무선통신단말기의 제어를 통해 수도 밸브를 자동 잠금 상태로 할 수 있고 상수도 보호통 내부의 침수 상태를 확인하고 조치를 취할 수 있는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법에 관한 것으로, 수도 밸브에 대해 자동 잠금을 실행하는 잠금장치 및 상기 디지털 미터기와 전기적으로 연결되고, 상기 디지털 미터기에서 측정된 정보와 사용자가 사용한 물의 양에 대한 과금 정보에 따라 상기 잠금장치의 작동을 제어하는 무선통신 단말기를 포함하고, 상기 무선통신 단말기에는 상기 보호 용기 내의 침수 상태를 감지하는 침수센서를 구비한 구성을 마련하여, 과금의 장기 체납 시 원격으로 단수조치 및 단수조치 해제를 제어하고, 상수도 보호통 내부의 침수 여부를 확인하고 조치할 수 있다.

Description

스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법{Wireless communication terminal system with smart metering-based flooding sensor and locking device and method for driving the same}

본 발명은 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법에 관한 것으로, 특히 원격검침 무선통신단말기의 제어를 통해 수도 밸브를 자동 잠금 상태로 할 수 있고 상수도 보호통 내부의 침수 상태를 확인하고 조치를 취할 수 있는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법에 관한 것이다.

일반적으로, 상수도에서 각 가정이나 아파트 및 건물 등에 수도관으로 공급되는 수도관에는 물의 공급을 차단할 수 있도록 개폐용 밸브가 연결되고, 상기 개폐용 밸브의 일측에는 각 가정에서 사용하는 도수량을 체크할 수 있도록 수도 계량기가 설치되어 있으며, 수도 계량기는 상수도의 유입량을 체크하여 숫자로 표시되는 양만큼의 수도 요금을 징수하도록 구성된다.

따라서 각 가정에서 사용하는 도수량을 계량기를 검침원이 체크하여 수도요금을 징수하게 되며, 만약 징수된 수도요금을 납부하지 않고 수차례 채납하게 되면 급수를 정지시키게 된다. 즉, 검침원이 수용가 방문 후 수도미터기 검침 값 수기측정 및 확인 후 과금부여 형태로 진행되었으며, 수용가에서 수도요금을 장기 체납 시 검침원이 수용가를 다시 방문 후 상수도 보호통 내부에 있는 수도 밸브를 강제로 잠금으로써 단속조치를 진행하였다. 이로 인해 크게는 해당 상수도사업본부의 재정운영과 상하수도의 효율적 관리에 어려움이 있었다.

한편, 상수도 보호통의 경우 대부분 지면에서 지하로 1~2M 안에 설치가 되며, 장마철 및 태풍에 의해 상수도 보호통 내부가 침수되는 일이 자주 발생한다. 상수도 보호통 내부에 침수가 발생하면, 자연적으로 배수처리가 안 되기 때문에 자연적으로 침수된 물이 기화되지 전까지 침수상태 방치되며, 내부에 설치된 디지털 수도미터기 및 원격검침 무선통신단말기가 침수로 인해 기기 파손 및 오작동을 발생시킨다.

이러한 문제를 해결하기 위한 기술의 일 예가 하기 문헌 1 내지 3 등에 개시되어 있다.

예를 들어, 하기 특허문헌 1에는 원칩마이크로컴퓨터를 구비하여 전력량, 상수량, 도시가스의 물리량을 측정하는 계량기, 상기 계량기로부터 측정량을 전송받고 상기 각 계량기의 데이터를 관리하기 위한 데이터관리프로그램이 설치되고 상기 계량기와 전용선을 통해 인터넷으로 연결된 관리서버, 상기 계량기와 관리서버 사이 각 가정에 설치되어 가정단위별 데이터를 중계하기 위한 단말중계기, 관리서버와 단말중계기 사이에 설치되고 대 단위별 데이터를 중계하기 위한 집중중계기, 상기 계량기의 사용상태 및 문의 잠금 상태를 감지하여 사용자의 요청에 의하여 인터넷 또는 모바일기기로 정보를 전송해 줄 수 있도록 하는 감시서버를 구비하고, 각 세대나 사무실에 설치된 홈오토메이션 시스템과 같은 개인 단말기를 통해 사용량과 사용요금을 실시간으로 확인할 수 있고, 누수 등 이상 발견 시 전기, 수도, 가스, 온수, 열량, 냉방 등의 에너지 공급을 자동으로 차단할 수 있는 기초생활정보 통합정보 관제 시스템에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 2에는 침수 여부를 정확히 감지하는 압전소자를 이용하고, 상부면 및 상단부 외주면에 복수의 침투공이 형성된 육면체형태의 케이스, 케이스 바닥면 상부에 형성되어 침수 여부를 감지하는 압전소자, 케이스 내부에 구비되고 수분을 흡수하여 팽창 가능한 팽창 부재, 팽창 부재 하부를 지지하면서 압전소자에 하중을 전달하는 하중작용받침대 및 압전소자에 연결되어 압전소자가 감지한 침수 여부 신호를 송신하는 출력신호케이블로 구성되는 침수감지센서에 대해 개시되어 있다.

또 하기 특허문헌 3에는 수도계량기로의 급수를 조절하기 위한 개폐밸브의 측방과 상부를 둘러싸며, 상기 수도계량기와 상기 개폐밸브를 연결하는 수도관이 삽입 가능한 슬릿이 측벽에 형성되는 하우징, 상기 하우징의 천장으로부터 하향 연장되는 수직부와 상기 수직부의 하단으로부터 수평방향으로 연장되는 수평부로 구성되어, 상기 수평부가 상기 수도관의 하측에 위치되거나 상기 수도관의 하측으로부터 벗어나도록 상기 수직부를 회전축으로 회전 가능한 걸쇠바, 상기 수직부의 상단과 연결되도록 상기 하우징의 천장면을 관통하는 구조로 하우징의 상부에 장착되어, 상기 걸쇠바의 회전을 제어하는 자물쇠뭉치를 포함하는 수도계량기 잠금장치에 대해 개시되어 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-0971845호(2010.07.15 등록) 대한민국 등록특허공보 제10-1116366호(2012.02.07 등록) 대한민국 등록실용신안보 제20-047904호(2015.07.28 등록)

그러나 상술한 바와 같은 특허문헌 1에 개시된 기술에서는 누수 등 이상 발견 시 전기, 수도, 가스, 온수, 열량, 냉방 등의 에너지 공급을 자동으로 차단할 수 있는 기술에 대해 개시되어 있지만, 수도 사용량에 따른 과금에 대해 수도 계량기를 차단하는 기술에 대해서는 전혀 개시되어 있지 않았다. 또 상기 특허 문헌 1에는 상수도에 대한 검침원 인건비 및 수용가 검침 및 단수조치에 대한 효율적인 관리에 대해 개시되어 있지 않았다.

또 상술한 특허문헌 2에 개시된 기술에서는 침수감지센서의 구성에 대해서만 개시되어 있을 뿐, 본 발명이 적용되는 상수도 보호통의 침수에 대응하는 기술에 대해 개시되어 있지 않았다.

또, 상기 특허문헌 3에서는 검침원이 수도계량기 잠금장치를 가지고 다니며, 각 가정이나 아파트 및 건물을 각각 방문한 후 수도요금의 장기 체납 시, 검침원이 수용가를 다시 방문 후 상수도 보호통 내부에 있는 잠금장치에 대해 단속조치를 하므로, 검침원 인건비, 수용가 검침 및 단수조치에 대한 효율적인 관리가 어렵다는 문제도 있었다.

또한, 기존의 스마트미터링(원격검침시스템)의 무선통신 단말기기는 무선통신 품질향상을 위해 상수도 보호통(실) 외부에 설치하며, 이로 인해 단수조치 및 상수도 보호통의 침수에 대응할 수 없다는 문제도 있었다.

본 발명의 목적은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 원격검침 무선 통신단말기와 연동된 잠금장치를 활용하여, 해당 수용가의 정확한 물 사용량을 시간단위로 체크하고, 정확한 과금을 집행할 수 있으며, 장기 체납 시 검침원을 통한 단수조치가 아닌 상수도 관리센터에서 원격으로 단수조치 및 단수조치 해제를 제어할 수 있는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 원격검침 무선통신 단말기 내 침수센서를 장착하여, 상수도 보호통 내부의 침수 여부를 확인하고 조치할 수 있는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 무선으로 데이터 통신이 이루어져 기간망을 통해 상수도 원격관리를 실현할 수 있는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템은 보호 용기 내에 마련된 상수도관 및 사용자가 사용한 물의 양을 계량하는 디지털 미터기를 구비한 상수도 검침 장치에서 수도 밸브를 원격 제어할 수 있는 무선통신 단말 시스템으로서, 상기 수도 밸브에 대해 자동 잠금을 실행하는 잠금장치 및 상기 디지털 미터기와 전기적으로 연결되고, 상기 디지털 미터기에서 측정된 정보와 사용자가 사용한 물의 양에 대한 과금 정보에 따라 상기 잠금장치의 작동을 제어하는 무선통신 단말기를 포함하고, 상기 무선통신 단말기에는 상기 보호 용기 내의 침수 상태를 감지하는 침수센서를 구비한 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에서, 상기 무선통신 단말기는 상기 디지털 미터기 상에 장착되는 본체, 상기 본체 상에 장착되고 상기 무선통신 단말기에 전원을 공급하기 위한 제1 전원부 및 상기 침수 센서를 내장하는 제1 부재, 상기 제1 부재 상에 장착되고 사용자가 사용한 물의 양을 표시하는 디스플레이부, 제1 제어부와 무선통신 모듈이 마련된 기판을 구비한 제2 부재를 포함하고, 상기 제2 부재에는 상기 무선통신 단말기와 중계기와의 통신을 위한 안테나 및 상기 디지털 미터기와 무선통신 단말기와의 통신과 상기 무선통신 단말기와 잠금장치와의 통신을 위한 케이블이 장착되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에서, 상기 제1 부재에는 상기 제1 전원부로서 배터리를 내장하기 위한 공간과 상기 침수 센서를 내장하기 위한 공간이 격벽에 의해 구획되며, 상기 침수 센서가 마련된 공간 부분에는 침수 시 물이 들어오며 침수 높이를 확인하기 위한 제1 구멍과 제2 구멍이 형성된 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에서, 상기 본체는 상기 디지털 미터기의 상부에 끼워 맞추어지고, 상기 제1 부재와는 나사 결합되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에서, 상기 무선 통신 단말기는 상기 케이블에 의해 상기 디지털 미터기와 연결되는 인터페이스부, 상기 침수 센서에서 감지된 침수 정보, 상기 잠금장치에 의해 수도 밸브의 잠금 상태 정보 및 상기 디지털 미터기의 계량 데이터를 관리하는 상기 제1 제어부, 상기 제1 제어부로부터의 상기 침수 정보, 수도 밸브의 잠금 상태 정보 및 계량 데이터를 상기 중계기로 전송하는 무선 통신 모듈, 상기 제1 제어부 및 무선통신 모듈에 필요한 전원을 공급하는 제1 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에서, 상기 잠금장치는 상기 케이블에 의해 상기 인터페이스부와 연결된 통신부, 수도 밸브를 작동시키는 밸브잠금부, 상기 무선통신 단말기로부터 제어신호를 받아, 잠금 여부 및 기기 정보를 파악하여 무선통신 단말기로 전달하며 상기 밸브잠금부의 작동을 제어하는 제2 제어부 및 상기 제1 전원부와 별도로 마련된 제2 전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에서, 상기 제2 부재에 장착된 안테나는 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중의 어느 하나로 실행되는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에서, 사용자에 관한 정보, 상기 디지털 미터기에 대한 정보, 상기 디지털 미터기에서 측정된 계량 정보, 상기 무선통신 단말기에 대한 정보, 상기 잠금장치의 작동 상태에 대한 정보, 상기 보호 용기 내에서 감지된 침수 정보를 저장하는 데이터베이스 및 상기 중계기를 통해 상기 무선 통신 단말기에서 전송된 정보에 따라 사용자 단말기로 수도 계량기인 디지털 미터기의 상태 정보를 전송하는 관리 서버를 더 포함하고, 상기 관리 서버는 사용자에 대한 정보를 관리하는 사용자 관리부, 상기 무선통신 단말기의 위치 및 상태 정보를 관리하는 무선통신 단말기 관리부, 사용자가 사용한 물의 양을 관리하는 계량 관리부, 상수도관의 잠금 상태에 대한 정보를 관리하는 수도 밸브 관리부, 보호 용기 내의 침수 상태를 관리하는 침수 관리부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템의 구동방법은 보호 용기 내에 마련된 상수도관 및 사용자가 사용한 물의 양을 계량하는 디지털 미터기를 구비한 상수도 검침 장치에서 수도 밸브를 원격 제어할 수 있는 무선통신 단말 시스템의 구동방법으로서, (a) 보호 용기 내에서 디지털 미터기로 상수도관을 통해 사용자가 사용한 물의 양을 계량하여 무선통신 단말기로 전송하는 단계, (b) 상기 단계 (a)에서 전송된 계량 데이터 및 잠금장치에서의 수도 밸브 잠금 여부 상태 정보를 무선 통신 단말기의 무선통신 모듈에 의해 관리 서버로 전송하는 단계, (c) 사용자가 사용한 물의 양을 관리하는 계량 관리부로부터 사용자가 정확한 과금을 집행하였는지의 여부에 대한 정보를 판단하고, 사용자가 과금을 집행하지 않은 경우, 무선통신 단말기 관리부가 상기 무선통신 단말기로 상기 잠금장치의 작동 명령을 무선통신 단말기로 전송하는 단계, (d) 상기 단계 (c)에서 전송된 잠금장치의 작동 명령에 따라 상기 무선통신 단말기가 잠금장치로 수도 밸브의 잠금 상태 정보를 전송하고, 상기 잠금장치의 밸브 잠금부를 작동시켜 수도 밸브를 잠금 상태로 유지시키는 단계, (e) 상기 무선통신 단말기가 상기 단계 (d)에서의 수도 밸브의 잠금 상태 유지 정보를 상기 관리 서버로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템의 구동방법에서, (f) 침수 센서에 의해 보호 용기 내의 침수 상태를 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법에 의하면, 수도 밸브에 대해 자동 잠금을 실행하는 잠금장치 및 과금 정보에 따라 상기 잠금장치의 작동을 제어하는 무선통신 단말기를 마련하므로, 과금의 장기 체납 시 상수도 관리센터에서 원격으로 단수조치 및 단수조치 해제를 제어할 수 있다는 효과가 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법에 의하면, 상기 무선통신 단말기의 본체가 디지털 미터기의 상부에 끼워 맞추어지는 구조로 마련되므로, 무선통신 단말기를 보호 용기 내에 용이하게 장착할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또, 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법에 의하면, 무선통신 단말기에 보호 용기 내의 침수 상태를 감지하는 침수센서를 마련하므로, 원격으로 상수도 보호통 내부의 침수 여부를 확인하고 조치할 수 있다는 효과도 얻어진다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법에 의하면, 무선 통신 단말기에서 전송된 정보에 따라 사용자가 사용한 물의 양에 대한 정보, 과금 미납에 따른 단수 처리 정보, 상수도 보호통 내부의 침수에 대한 정보 등을 확인하게 할 수 있다는 효과도 얻어진다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템의 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 무선통신 단말기 및 잠금장치의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 3은 도 1에 도시된 관리 서버의 구성을 설명하기 위한 블록도,
도 4는 본 발명에 따른 무선통신 단말기 및 잠금장치가 보호 용기 내에 장착된 상태의 일 예를 나타내는 도면,
도 5는 도 1에 무선통신 단말기의 외관 사시도,
도 6은 도 5에 도시된 본체의 사시도,
도 7은 도 5에 도시된 제1 부재와 제2 부재의 사시도,
도 8은 도 7에 도시된 연결부의 커버의 구성의 일 예를 나타내는 도면,
도 9는 도 5에 도시된 제1 부재와 제2 부재의 분해 사시도,
도 10은 본 발명에 따른 무선통신 단말기가 보호 용기 내에 장착된 상태의 다른 예를 나타내는 도면,
도 11은 도 10에 도시된 무선통신 단말기의 외관 사시도,
도 12는 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에서 관리 서버, 무선통신 단말기, 수도 배관 잠금장치 간에 수도 배관 잠금을 실현하기 위한 프로토콜의 시퀀스 다이어그램.

본 발명의 상기 및 그 밖의 목적과 새로운 특징은 본 명세서의 기술 및 첨부 도면에 의해 더욱 명확하게 될 것이다.

본 발명에 적용되는 수도 계량기는 보호 용기 내에 마련된 상수도관에 장착된 디지털 미터기를 적용하여 가정에서 사용하는 상수도관뿐만 아니라, 이외의 건물 등 모든 종류의 수도 사용처에서 사용하는 상수도관에 설치될 수 있다.

이러한 디지털 미터기는 상수도관 사이에 수치를 육안으로 판독할 수 있도록 마련된 유량계로 이루어지며, 구체적으로 상기 유량계는 내부에 통상의 검침장치가 내장 설치되어 있어 내부를 통과하는 수돗물의 유속에 따라 임펠러가 회전하면서 임펠러의 회전수에 따른 유량을 검침하도록 되어 있다.

또 상기 유량계는 개별 수도 배관과 연결되면서 검침장치를 통과한 수돗물을 세대 내로 공급하는 배출구가 형성되며 타측에는 상수도 공급원으로부터의 수돗물이 유입되는 유입구가 형성되어 있다.

또한, 본 발명에 적용되는 보호 용기는 통상의 수도 계량기를 보호하기 위한 보호통 또는 보호실를 의미한다.

본 발명에 적용되는 상수도관은 예를 들어, 15㎜ 구경에서 700㎜까지 다양한 수도 구경에 적용되며, 디지털 미터기(계량기)와 무선통신 단말기가 보호 용기에 같이 내장되는 방식을 대상으로 한다.

본 발명에 따라 상수도 보호 용기 내부에 설치된 무선통신 단말기와 중계기와의 통신은 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중의 어느 하나로 실행할 수 있다.

이와 같은 매립형 보호 용기는 일반 가정집, 상업시설 등에 사용되며, 수도 미터기인 디지털 미터기 입하수도관 수평 파이프에 고정 설치된다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템은 공동 주택을 위한 소형보호통 내부 또는 아파트와 같은 각각의 주택의 내벽에 적용될 수 있다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 도면에 따라서 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 무선통신 단말기 및 잠금장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이고, 도 3은 도 1에 도시된 관리 서버의 구성을 설명하기 위한 블록도이며, 도 4는 본 발명에 따른 무선통신 단말기 및 잠금장치가 보호 용기 내에 장착된 상태의 일 예를 나타내는 도면이다.

본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템의 구성도는 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 보호 용기(70) 내에 마련된 상수도관(71) 및 사용자가 사용한 물의 양을 계량하는 디지털 미터기(10)를 구비한 상수도 검침 장치에서 수도 밸브를 원격 제어할 수 있는 무선통신 단말 시스템으로서, 상기 수도 밸브에 대해 자동 잠금을 실행하는 잠금장치(30) 및 상기 디지털 미터기(10)와 전기적으로 연결되고, 상기 디지털 미터기(10)에서 측정된 정보와 사용자가 사용한 물의 양에 대한 과금 정보에 따라 상기 잠금장치(30)의 작동을 제어하는 무선통신 단말기(20), 상기 디지털 미터기(10)에서 측정된 계량 정보 및 상기 무선통신 단말기(20)에 대한 정보를 저장하는 데이터베이스(40) 및 중계기(60)를 통해 상기 무선통신 단말기(20)와 접속되고, 상기 무선통신 단말기(20)에서 전송된 정보에 따라 수도 계량기의 상태 정보를 관리하는 관리 서버(50)를 포함한다.

상기 디지털 미터기(10)는 상술한 바와 같이, 일반 가정집, 상업시설, 공동 주택, 아파트와 같은 상수도관(71)의 수평 파이프에 고정 설치된다.

상기 무선통신 단말기(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 보호 용기(70) 내의 디지털 미터기(10) 상에 마련되고, 디지털미터기(10)의 검침정보를 일정 주기로 검침정보를 요청하고, 유선 시리얼 통신을 통해 검침정보를 수신받는다. 무선통신 단말기(20)에서 수집된 검침정보는 무선 데이터 프로토콜에 맞게 파싱(parsing) 후 게이트웨이(60) 또는 기지국을 통해 관리 서버(50)로 무선 데이터를 송출한다.

또 무선통신 단말기(20)는 수도배관 자동 잠금장치(30)의 잠금 여부 및 장치 정보를 일정 주기로 요청하고, 유선 시리얼 통신을 통해 잠금 여부 및 장치 정보를 수신받는다. 무선통신 단말기(20)에서 수집된 잠금 여부 및 장치 정보를 무선 데이터 프로토콜에 맞게 파싱 후 게이트웨이(60) 또는 기지국을 통해 관리 서버(50)로 무선 데이터를 송출한다.

또한, 무선통신 단말기(20)는 수집된 정보를 가공하여, 무선방식(LoRa, NB-IoT)을 통해 무선 데이터를 송출한다. 즉 수신된 무선 데이터는 게이트웨이(60) 및 기지국 또는 기간 인터넷망을 통해 관리 서버(50)로 데이터가 전달된다.

이를 위해, 상기 무선통신 단말기(20)는 도 2에 도시된 바와 같이, 보호 용기 내의 침수 상태를 감지하는 침수 센서(21), 상기 디지털 미터기(10) 및 잠금장치(30)와 유선으로 연결되는 인터페이스부(22), 상기 디지털 미터기(10)의 계량 데이터를 검침원이 확인할 수 있도록 표시하는 디스플레이부(23), 상기 침수 센서(21)에서 감지된 침수 정보 및 상기 계량 데이터를 관리하고, 상수도관(71)에서 상기 잠금장치(30)에 의한 수도 밸브의 잠금 상태를 관리하는 제1 제어부(24), 상기 제1 제어부(24)로부터의 보호 용기(70) 내의 침수 정보, 수도 밸브의 잠금 상태 정보 및 계량 데이터를 상기 중계기(60)로 전송하는 무선통신 모듈(25), 상기 디스플레이(23), 제1 제어부(24) 및 무선통신 모듈(25)에 필요한 전원을 공급하는 제1 전원부(26)를 포함한다.

상기 침수 센서(21)는 무선통신 단말기(20) 내에 마련되고, 압전소자를 이용한 침수감지 센서, 광케이블 내에 광섬유를 삽입하여 물의 침투시 수평방향으로 광섬유가 팽창되는 것에 의해 광섬유 격자가 스트레인 효과를 발휘하여 발생하는 출력파장에 의해 침수를 감지하는 침수 센서, 감지봉에 의해 침수 여부를 감지하는 침수 센서 등을 적용할 수 있다. 이와 같은 구조로 이루어진 침수 센서(21)는 무선통신 단말기(20)가 침수 상태에 있는 것을 감지한 경우에만 제1 제어부(24)로 침수 정보를 전송한다.

상기 인터페이스부(22)는 도 2에 도시된 바와 같이, 디지털 미터기(10) 및 잠금장치(30)와 무선통신 단말기(20) 사이를 유선 케이블로 연결하고, 디지털 미터기(10)에서의 수용가의 유량 적산데이터를 일정 간격, 예를 들어 1시간에 1번씩 1일 24번 간격으로 유선 케이블로부터 전달받으며, 계량 정보를 RS232 방식 또는 TTL(펄스부호화) 방식 등에 의해 처리한다. 또 인터페이스부(22)는 잠금장치(30)로부터 주기적인 잠금 여부 상태 정보를 전송받는다. 상술한 바와 같이, 인터페이스부(22)에 의해 디지털 미터기(10) 및 잠금장치(30)와 무선통신 단말기(20) 사이를 유선 케이블로 연결하므로, 무선통신 단말기(20)를 디지털 미터기(10) 및 잠금장치(30)에 용이하게 장착할 수 있다.

상기 디스플레이부(23)는 LCD 등으로 이루어질 수 있고, 디지털 미터기(10)의 계량 데이터를 검침원이 확인할 수 있도록 하기 위한 표시 장치이며, 제1 제어부(24)에서 제어에 의해 검침 시 해당 데이터를 표출하고, 제1 전원부(26)의 배터리 소모량을 줄이기 위해 버튼을 누른 후 일정 시간 동안만 표시되도록 한다.

상기 제1 제어부(24)는 마이크로프로세서와 비휘발성 메모리로 이루어진 메모리를 구비하며, 제1 전원부(26)에서의 전력소모를 줄이기 위해 일정 주기별로 상기 디지털 미터기(10)의 계량 정보 및 잠금장치(30)의 잠금 상태 정보를 수집하며, 무선통신 모듈(25)을 통해 중계기(60)로 수집된 계량 정보, 수도 밸브의 잠금 상태 정보 및 침수 상태 정보를 전송하도록 제어한다.

상기 무선통신 모듈(25)은 제1 제어부(24)에서 취합된 디지털 미터기(10)로 상수도관(71)을 통해 사용자가 사용한 물의 양을 계량한 계량 데이터와 침수 센서(21)에서 보호 용기(70) 내의 침수 상태를 감지한 정보, 수도 밸브의 잠금 상태 정보를 무선으로 관리 서버(50)로 송수신하는 기능을 담당한다. 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에 적용되는 무선통신 단말기(20)는 상전이 공급되지 않기 때문에 제1 전원부(26)인 배터리로 구동되고, 상수도 디지털 미터기(10)가 8년의 교체주기를 가지므로, 무선통신 단말기의 배터리 성능도 디지털 미터기(10)의 교체 주기 이상, 예를 들어 8년 이상의 기능을 유지하는 것이 바람직하다.

따라서, 상기 무선통신 모듈(25)은 저전력기반의 저용량 데이터를 송수신하는 시스템으로 설계되며, 예를 들어 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중의 어느 하나로 실행될 수 있다.

상기 제1 전원부(26)는 상술한 바와 같이 디지털 미터기(10)의 교체 주기 이상인 8년 이상의 기능을 유지하는 배터리를 적용하는 것이 바람직하다.

상술한 바와 같이 침수 센서(21)로부터 전달받은 감지 정보는 무선통신 단말기(20)의 제1 제어부(24)에 그 값을 전달하고, 제1 제어부(24)는 그 값을 저장하였다가, 무선통신 모듈(25)을 통해 주기적으로 지정된 시간(예를 들어, 무선통신단말기 상태 값, 무선통신단말기 기준정보, 디지털 미터기 검침 값, 디지털 미터기 기준정보, 잠금장치 기준정보, 잠금장치 상태정보 및 잠금 여부 값, 센서류 정보 값 등)에 중계기(60)를 통해 관리 서버(50)로 전송된다.

상수도관(71)인 수도배관의 자동 잠금장치(30)는 도 2에 도시된 바와 같이, 통신부(31), 제2 제어부(32), 밸브잠금부(33) 및 제2 전원부(34)로 구성된다. 또 잠금장치(30)는 도 4에서 상수도관(71)에 마련된 디지털 미터기(10)의 양측에 각각 마련된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 상수도관(71)의 어느 한쪽에 마련될 수 있다. 즉 잠금장치(30)의 장착 위치는 특정 위치에 한정되지 않고, 상수도관(71)에 마련된 밸브를 작동시킬 수 있는 위치이면 된다.

상기 통신부(31)는 무선통신 단말기(20)의 인터페이스부(22)와 유선으로 시리얼 통신하도록 마련된다.

상기 제2 제어부(32)는 제1 제어부(24)와 마찬가지로 마이크로프로세서와 비휘발성 메모리로 이루어진 메모리를 구비하며, 무선통신 단말기(20)로부터 제어신호를 받아, 잠금 여부 및 기기 정보 파악 등의 기기정보를 파악하고, 파악된 정보를 전달하며, 밸브잠금부(33)의 작동을 제어한다.

상기 밸브 잠금부(33)는 상수도관(71) 내에서 수도 밸브를 작동시키기 위해 모터 등을 구비하며, 수도 밸브의 작동을 가능하게 하는 구조이면 충분하고, 특정 구조에 한정되는 것은 아니다.

상기 제2 전원부(34)는 무선통신 단말기(20)의 제1 전원부(26)의 전원을 사용하는 것이 아니며, 자동 잠금장치(30)에 별도로 마련된다. 즉 제2 전원부(34)는 밸브잠금부(33)의 모터 제어 및 밸브 구동 시 많은 소모 전류가 발생하여 무선통신단말기(20)의 성능에 제약을 줄 수 있으므로, 제1 전원부(26)와 별도로 마련된다.

상기 데이터베이스(40)는 사용자에 관한 정보, 상기 디지털 미터기(10)에서 측정된 계량 정보, 상기 무선통신 단말기(20)에 대한 정보, 잠금장치(30)의 작동 상태에 대한 정보, 보호 용기 내에서 감지된 침수 정보 등을 저장하는 통상의 저장장치로서, 구체적인 장치를 개발하는 데 있어서, 접근 및 검색의 용이성 및 효율성 등을 감안하여 데이터베이스 구축이론(또는 온톨로지DB 구축이론)에 의하여 구성된다. 즉 상기 데이터베이스(40)에는 상수도의 원격 관리를 위해 사용자에 관한 정보로서 수용가의 주소, 전화번호 등이 저장되고, 디지털 미터기(10)의 관리번호 및 설치 위치에 대한 정보, 디지털 미터기(10)에서 측정된 계량 정보로서 상수도관(71)을 통해 사용자가 사용한 물의 양인 계량 데이터가 누적되어 저장되고, 무선통신 단말기(20)에 대한 정보로서 무선통신 단말기(20)의 설치 기간에 대한 정보, 관리번호 및 설치 위치에 대한 정보가 저장되며, 잠금장치(30)의 작동 상태에 대한 정보, 침수 센서(21)에서의 침수 감지 정보 등이 저장된다.

상기 관리 서버(50)는 통상의 서버로서, 중계기(60)를 통해 무선통신 단말기(20)와 접속되고, 상기 무선통신 단말기(20)에서 전송된 정보에 따라 사용자에게 수도 계량기인 디지털 미터기(10)의 상태 정보를 전송하기 위한 서비스를 제공한다. 상기 관리 서버(50)는 일종의 웹서버 또는 웹서비스 서버로서 역할을 하도록 구축될 수 있다. 예를 들어, 관리 서버(50)는 처리된 결과를 웹페이지 상에서 보여주거나, 필요한 입력 데이터를 웹페이지를 통해 전송받는다. 상기 웹페이지는 단순한 텍스트, 이미지, 멀티미디어 등 이외에도 웹 애플리케이션 등 특정 작업을 수행하기 위한 구동 소프트웨어도 포함한다. 또한, 스마트폰, 태블릿 PC 등에 설치되는 어플(또는 소프트웨어)과 인터페이스를 제공하도록 구축될 수도 있다. 또 상기 관리 서버(50)는 수용가의 디지털 미터기(10) 및 무선통신 단말기(20)의 운용을 위한 전용 서버로 마련될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니고 상수도에 관한 최종 운영 주체인 상수도 사업본부에서 사용할 수 있는 서버로 마련될 수 있다.

따라서, 상기 관리 서버(50)는 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자에 대한 정보를 관리하는 사용자 관리부(51), 상기 무선통신 단말기의 위치 및 상태 정보를 관리하는 무선통신 단말기 관리부(52), 사용자가 사용한 물의 양을 관리하는 계량 관리부(53), 상수도관의 잠금 상태에 대한 정보를 관리하는 수도 밸브 관리부(54), 보호 용기(70) 내의 침수 상태를 관리하는 침수 관리부(55) 및 상기 무선통신 단말기(20)와의 무선통신을 실행하는 송수신부(56)를 포함한다.

상기 사용자 관리부(51)는 상기 데이터베이스(40)에 저장된 수용가의 주소, 사용자 단말기의 전화번호의 변동 또는 신규 가입자에 대한 사용자 정보를 관리하며, 상기 수도 밸브 관리부(54) 및 침수 관리부(55)에서의 관리에 따라 사용자에게 경고를 통지하기 위한 사용자의 전화 번호를 추출한다.

상기 무선통신 단말기 관리부(52)는 상기 데이터베이스(40)에 저장된 무선통신 단말기(20)의 설치 기간, 설치 위치 등에 대한 정보를 관리한다.

상기 계량 관리부(53)는 무선통신 단말기(20)를 통해 전송된 디지털 미터기(10)에서의 계량 데이터로부터 일정 기간 사용한 물의 양을 산출하고, 사용자가 정확한 과금을 집행하였는지 판단한다.

상기 수도 밸브 관리부(54)는 상기 계량 관리부(53)에서 관리된 사용한 물의 양과 과금에 대한 정보에 따라 장기 체납 시 검침원을 통한 단수조치가 아닌 무선통신 단말기(20)를 통해 잠금장치(30)의 작동을 제어하도록 원격으로 단수조치 및 단수조치 해제를 관리한다.

상기 침수 관리부(55)는 무선통신 단말기(20)가 설치된 장소에서 보호 용기(70)가 침수 상태에 있는지의 여부를 관리하고, 침수 상태에 대한 정보를 사용자 관리부(51)를 통해 사용자에게 경고를 통지하도록 관리한다. 또한, 침수 관리부(55)는 보호 용기(70)가 침수 상태에 있는 것으로 판단되었을 때, 무선통신 단말기(20)를 통해 잠금장치(30)의 작동으로 단수조치가 실행되도록 상수도관(71)을 잠금 상태로 유지하게 할 수도 있다.

상기 송수신부(56)는 통상의 송수신 모듈로 이루어지고, 상기 중계기(60)와 LPWA(Low-Power Wide-Area) 네트워크 또는 통상의 네트워크를 이용할 수 있도록 마련된다.

한편, 도 3에서는 상기 사용자 관리부(51), 무선통신 단말기 관리부(52), 계량 관리부(53), 수도 밸브 관리부(54) 및 침수 관리부(55)를 각각 분리한 구성으로 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 프로그램에 의해 실행되도록 구성할 수도 있다.

상기 중계기(60)는 LPWA(Low-Power Wide-Area) 네트워크를 이용하여 상기 관리 서버(50)와 상기 무선통신 단말기(20) 사이에서 정보의 전송을 실행하던가 또는 통상의 네트워크를 이용하여 상기 관리 서버(50)와 사용자 사이에서 정보의 전송을 실행하도록 한다.

다음에 무선통신 단말기(20)와 잠금장치(30)가 보호 용기(70) 내에 장착된 상태의 일 예를 도 4에 따라 설명한다.

도 4에 도시된 바와 같이, 상수도관(71)의 구경 15㎜~700㎜인 매립형 소형 보호 용기(70)가 일반 가정집, 상업시설 등에 사용되며, 수도미터기인 디지털 미터기(10)가 상수도관(71)인 입하수도관 수평파이프에 고정 설치된 상태를 나타낸다. 이러한 매립형 소형 보호 용기(70)에는 상부 보온재(72)가 매립되고, 상부에는 보호통 상부 덮개(73)가 마련되며, 디지털 미터기(10) 상에 본 발명에 따른 무선통신 단말기(20)가 장착되고, 상수도관(71)에는 수도 밸브에 대해 자동 잠금을 실행하는 잠금장치(30)가 마련된다. 상기 디지털 미터기(10)와 무선통신 단말기(20)는 유선 케이블에 의해 연결되며, 잠금장치(30)와 무선통신 단말기(20)도 유선 케이블에 의해 연결되며, 디지털 미터기(10)에서 측정된 계량 정보는 RS232 방식 또는 TTL(펄스부호화) 방식 등에 의해 일정 간격, 예를 들어 1시간에 1번씩 계량 정보, 즉 1일 24번을 유선 방식으로 무선통신 단말기(20)로 전송될 수 있다. 또 무선통신 단말기(20)는 미리 정해진 주기 별로 잠금장치(30)의 상태 정보를 요청하게한다.

이와 같은 무선통신 단말기(20)는 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중의 어느 하나로 중계기(60)와 무선통신을 실행하므로, 상부 덮개(73)의 영향을 받지 않는다.

다음에 본 발명에 적용되는 무선통신 단말기의 구조에 대해 도 5 내지 도 9에 따라 설명한다.

도 5는 도 1에 무선통신 단말기의 외관 사시도 이고, 도 6은 도 5에 도시된 본체의 사시도 이고, 도 7은 도 5에 도시된 제1 부재와 제2 부재의 사시도 이고, 도 8은 도 7에 도시된 연결부의 커버의 구성의 일 예를 나타내는 도면이며, 도 9는 도 5에 도시된 제1 부재와 제2 부재의 분해 사시도 이다.

도 5 및 도 9에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 무선통신 단말기(20)는 상기 디지털 미터기(10) 상에 장착되는 본체(100), 상기 본체(100) 상에 장착되고 상기 무선통신 단말기(200)에 전원을 공급하기 위한 제1 전원부 및 상기 침수 센서(21)를 내장하는 제1 부재(200), 상기 제1 부재(200) 상에 장착되고 사용자가 사용한 물의 양을 표시하는 디스플레이부(23) 및 제1 제어부(24)가 마련된 기판(350)을 구비하고, 기판(350)과 연결된 안테나(400) 및 케이블(500)이 장착되는 제2 부재(300)를 포함한다.

상기 본체(100), 제1 부재(200) 및 제2 부재(300)의 각각은 고강도 플라스틱 또는 금속재로 이루어질 수 있고, 금형에 의해 다량으로 용이하게 제조할 수 있는 재질이면 바람직하다.

상기 본체(100)는 도 6에 도시된 바와 같이, 디지털 미터기(10)의 상부에 끼워 맞추어지는 거치부(110)와 상기 거치부(110)에 연속하고 거치부(110)의 외경보다 작은 외경을 갖는 장착부(120)로 이루어지고, 장착부(120)의 내부에는 제1 부재(200)와 나사 결합을 위한 제1 나사부(130)가 마련된다. 즉, 본 발명에 따른 무선통신 단말기(20)는 거치부(110)에 의해 디지털 미터기(10)에 끼워 맞추어 결합된다. 상기 설명에서는 본체(100)가 디지털 미터기(10)에 끼워 맞추어 결합되는 구조로 설명을 하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 보호 용기(70)의 내부의 공간 또는 상수도관(71)에 장착되는 구조로 마련될 수 있다.

상기 제1 부재(200)에는 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 침수 센서(21)에서 보호 용기(70) 내의 침수 상태를 감지하기 위해 제1 부재(200) 내로 물의 흐름을 안내하기 위한 제1 구멍(210)과 제2 구멍(220)이 형성되고, 그 하부의 외주에는 상기 제1 나사부(130)와 나사 결합하기 위한 제2 나사부(230)이 형성되어 있다.

상기 제1 구멍(210)과 제2 구멍(220)은 침수 시 구멍을 통해 물이 들어오게 되면 침수 센서(21) 내부 구조물에 물이 점점 차게 되고, 차는 높이에 따라, 침수 센서(21)는 침수 확인 및 침수 센서(21)의 저항값 변화로 인한 대략적인 침수 높이도 확인할 수 있다. 즉, 침수 센서(21)는 도 9에 도시된 바와 같이 물 흐름을 안내하는 제1 구멍(210)과 제2 구멍(220)을 통해 상수도 보호통인 보호 용기(70) 내부 침수 시, 물이 제1 구멍(210)과 제2 구멍(220)을 통해 흘러들어올 수 있는 구조로 되어 있으며, 침수 센서(21)를 내장하기 위한 공간 내로 물이 흘러 차오를 경우 침수 여부 및 대략적인 침수 높이를 침수 센서(21)의 저항 변화값으로 추정할 수 있다.

또 상기 제1 부재(200)의 내부에는 도 9에 도시된 바와 같이, 제1 전원부(26)로서 배터리를 내장하기 위한 공간과 침수 센서(21)를 내장하기 위한 공간이 격벽(240)에 의해 구획되어 있으며, 상기 제1 구멍(210)과 제2 구멍(220)은 침수 센서(21)가 마련된 공간 부분에 형성된다. 이와 같은 격벽(240)을 마련하는 것에 의해 침수 센서(21)를 내장하기 위한 공간이 침수되어도 제1 전원부(26)를 보호할 수 있다. 또 상기 침수 센서(21)는 기판(350)과 방수 케이블에 의해 연결되므로, 침수 센서(21)를 내장하기 위한 공간이 침수되어도 전기적 결합에 영향을 끼치지 않게 된다.

한편, 상기 설명에서는 본체(100)와 제1 부재(200)가 나사 결합되는 구조로 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니고 본체(100)의 장착부(120)의 내부에 제1 부재(200)가 끼워 맞추어지는 구조를 채용할 수도 있다.

상기 제2 부재(300)의 외부 중앙 부분에는 도 7 및 도 9에 도시된 바와 같이, 외부 기기와 연결을 위한 연결부(310)가 마련되고, 상부 중앙 부분에는 디스플레이부(23)의 LCD가 노출되게 대략 사각 형상의 개구부(320)가 마련되고, 연결부(310)에는 예를 들어 USB 단자(311)와 RS-232 단자(312)가 마련된다. 또 상기 제2 부재(300)의 측면 부분에는 안테나(400)를 끼워 맞추기 위한 관통구 및 시리얼 케이블(500)이 삽입되는 관통구가 형성된다.

또한, 상기 연결부(310)에는 도 8에 도시된 바와 같이, USB 단자(311)와 RS-232 단자(312)를 보호하기 위한 커버(330, 340)가 결합된다. 이 커버는 도 8의 (a)에 도시된 바와 같이, 고무재로 형성되어 끼워 맞추는 구조(330) 또는 도 8의 (b)에 도시된 바와 같이 고무 패킹과 플라스틱 재질로 이루어지고 나사 조임에 의해 결합되는 구조(340)로 마련될 수 있다.

상기 제2 부재(300)의 내부에는 도 9에 도시된 바와 같이, 디스플레이부(23)가 탑재되고, 인터페이스부(22), 제1 제어부(24) 및 무선 통신 모듈(25) 등의 전자회로가 마련된 기판(350)이 마련되고, 이 기판(350)에 대해 침수 등을 방지하도록 기판(350)의 둘레 부분에 장착되는 고무 패킹의 O 링 부재(360) 및 중간막(370)이 마련된다. 상기 중간막(370)을 통해 제1 부재(200)가 나사 체결 등의 수단에 의해 제2 부재(300)와 결합된다.

안테나(400)는 도 5에 도시된 바와 같이 제2 부재(300)의 일 측에 장착되고 기판(350)과 전기적으로 연결되며, 무선통신 단말기(20)와 중계기(60)와의 통신으로서, 예를 들어 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중의 어느 하나를 실행할 수 있는 구조로 마련된다.

케이블(500)은 도 7에 도시된 바와 같이, 디지털 미터기(10)와 시리얼 케이블로 마련되고, 일단은 기판(350)과 전기적으로 연결되고, 타단에는 방수 커넥터(510)가 마련된다. 이와 같은 디지털 미터기(10)와 무선통신 단말기(20)와의 유선 시리얼 통신을 위해 디지털 미터기(10)에도 케이블(11)과 방수 커넥터(12)가 마련된다. 한편, 도 7에서는 디지털 미터기(10)와 무선통신 단말기(20)와 유선 케이블에 대해 나타내었지만, 무선통신 단말기(20)와 잠금장치(30)도 케이블(500)에 의해 연결되는 구조로 마련된다.

또 본 발명에 따른 무선통신 단말기가 보호 용기 내에 장착된 상태의 다른 예를 도 10 및 도 11에 따라 설명한다.

도 10은 본 발명에 따른 무선통신 단말기가 보호 용기 내에 장착된 상태의 다른 예를 나타내는 도면이고, 도 11은 도 10에 도시된 무선통신 단말기의 외관 사시도이다.

본 발명에 따른 무선통신 단말기(20)가 보호 용기(70) 내에 장착된 상태의 다른 예는 도 10에 도시된 바와 같이, 상수도관(71)의 구경 15㎜~700㎜ 대상인 매립형 소형 보호 용기(70)가 아파트와 같은 공동주택 내벽에 사용되며, 수도미터기인 디지털 미터기(10)가 입하관에 고정 설치된 상태에 적용한 것이다.

이러한 소형 보호 용기(70)에는 보온재(72)가 매립되고, 벽 부분에는 점검구(75)가 마련되며, 디지털 미터기(10)의 상부에 본 발명에 따른 무선 통신 단말기(20)가 장착된다. 상기 디지털 미터기(10)와 무선 통신 단말기(20)는 도 11에 도시된 바와 같이 유선 케이블(500)에 의해 연결되며, 디지털 미터기(10)에서 측정된 계량 정보는 RS232 방식 또는 TTL(펄스부호화) 방식에 의해 일정 간격, 예를 들어 1시간에 1번씩 계량 정보, 즉 1일 24번을 유선 방식으로 무선 통신 단말기(20)로 전송될 수 있다.

상기 무선 통신 단말기(20)는 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중의 어느 하나를 사용한 무선통신 모듈(25)과 안테나(400)에 의해 중계기(60)와 무선 통신을 실행하므로 보온재(72) 및 점검구(75)의 영향을 받지 않는다.

상수도관(71)인 수도배관의 자동 잠금장치(30)는 도 10에 도시된 바와 같이, 상수도관(71)에 마련된 디지털 미터기(10)의 양측에 각각 마련된 구조를 나타내었지만, 이에 한정되는 것은 아니고 상수도관(71)의 어느 한쪽에 마련될 수 있다. 즉 잠금장치(30)의 장착 위치는 특정 위치에 한정되지 않고, 상수도관(71)에 마련된 밸브를 작동시킬 수 있는 위치이면 된다.

또 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 무선통신 단말 시스템에서 무선통신 단말기(20)에서는 도 11에 도시된 바와 같이 아파트와 같은 공동주택 내벽에 사용되는 경우, 본체(100) 및 침수 센서(21)가 마련된 제1 부재(200)의 구조를 생략하고, 제1 전원부(26)가 제2 부재(300) 내에 마련되고, 이 제2 부재(300)가 디지털 미터기(10)에 직접 삽입되는 구조를 적용할 수가 있다.

다음에 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템의 구동방법에 대해 도 12에 따라 설명한다.

도 12는 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에서 관리 서버, 무선통신 단말기, 수도 배관 잠금장치 간에 수도 배관 잠금을 실현하기 위한 프로토콜의 시퀀스 다이어그램 이다.

본 발명에 따른 무선통신 단말 시스템에서 통상적인 방법과 동일하게 도 4 또는 도 10에 도시된 바와 같은 보호 용기(70) 내에서 디지털 미터기(10)로 상수도관(71)을 통해 사용자가 사용한 물의 양을 계량한다. 상기 계량된 계량 정보는 디지털 미터기(10)와 무선 통신 단말기(20)가 유선 케이블에 의해 연결되어 있으며, RS232 방식 또는 TTL(펄스부호화) 방식에 의해 일정 간격, 예를 들어 1시간 간격으로 무선 통신 단말기(20)로 전송된다. 이 계량 정보인 디지털 미터기의 계량 데이터는 무선 통신 단말기(20)의 무선 통신 모듈(25)을 통해 관리 서버(50)의 송수신부(55)로 전송된다.

또 무선통신 단말기(20)는 예를 들어 도 4에 도시된 바와 같이 디지털 미터기(10)의 상부에 장착되고, 잠금장치(30)는 수도 밸브에 대해 자동 잠금을 실행하도록 수도 밸브가 마련된 상수도관(71)에 장착된다.

상기 무선통신 단말기(20)의 위치 및 상태 정보는 관리 서버(50)의 무선통신 관리부(52)에 의해 관리되며, 사용자가 사용한 물의 양을 관리하는 계량 관리부(53)로부터 사용자가 정확한 과금을 집행하였는지의 여부에 대한 정보는 무선통신 단말기(20)로 전송한다.

상기 무선통신 단말기(20)의 제1 제어부(24)는 인터페이스부(22)를 통해 수도배관 자동 잠금장치(30)의 제2 제어부(32)로 수도 밸브의 잠금 여부 및 장치 정보를 일정 주기로 요청하고, 잠금장치(30)의 제2 제어부(32)는 통신부(31)를 통해 무선통신 단말기(20)로 잠금 여부 상태, 기기 정보 등을 전달한다.

상기 무선통신 단말기(20)는 무선통신 모듈(25)과 중계기(60)를 통해 관리 서버(50)로 잠금장치(30)의 잠금 여부 상태에 대한 데이터(정보)를 송신한다.

상기 무선통신 단말기(20)는 잠금장치(30)의 잠금 여부 상태에 대한 정보에 따라 계량 관리부(53)로부터 과금 정보를 수신한다. 상술한 과정은 일정 주기별로 반복적으로 실행된다. 또 잠금장치(30)의 잠금 여부 상태에 대한 정보는 수도 밸브 관리부(54)에서 관리된다. 즉, 무선통신 단말기(20)는 기본적으로 수도 미터기인 디지털 미터기(10)의 검침정보를 주기적으로 송신함과 동시에 송신데이터에 수도배관 잠금장치(30)의 잠금 여부 상태 및 기기정보를 디지털 미터기(10)의 검침정보 프로토콜에 같이 송신한다. 일반적으로 상수도용 무선통신 단말기(20)는 1시간에 1회 정보를 송수신하는 구조이지만, 상수도의 구경별, 용도별 목적에 따라 송수신 주기는 관리 서버(50)의 무선통신 단말기 관리부(52)에 의해 제어할 수 있도록 구성된다.

지정된 수용가의 무선통신 단말기(20) 및 잠금장치(30)의 제어를 위해 관리 서버(50)는 주기적(1일 1회) 설정 정보를 무선통신 단말기(20)로 전달한다. 이러한 설정 정보는 무선통신 단말기(20)의 송신 주기를 제어하고, 잠금장치(30)의 밸브 잠금 또는 풀림을 제어하는 신호로 구성된다. 또한, 각 기기의 정보 및 상태 값들을 포함한다.

상기 계량 관리부(53)로부터 과금 정보에 따라 사용자가 과금을 집행하지 않은 경우, 무선통신 단말기 관리부(52)는 무선통신 단말기(20)로 잠금장치(30)의 작동(잠금) 명령을 전송하고, 무선통신 단말기(20)는 잠금장치(30)로 밸브 잠금 정보를 전송한다. 이에 따라 잠금장치(30)의 제2 제어부(32)는 밸브 잠금부(33)를 작동시켜 수도 밸브를 잠금 상태로 유지시키게 한다.

상기 밸브 잠금부(33)의 작동 후, 제2 제어부(32)는 통신부(31)를 통해 잠금 상태 정보 및 기기 정보를 제1 제어부(24)로 전송하고, 제1 제어부(24)는 수신된 잠금 상태 정보 및 기기 정보를 관리 서버(50)의 송수신부(56)로 송신한다. 상술한 잠금 상태 정보 및 기기 정보는 수도 밸브 관리부(54)를 통해 관리되며, 데이터베이스(40)에 저장된다.

이후, 사용자가 과금을 납부하면, 상술한 동작을 반복하여 잠금장치(30)에 의한 수도 밸브의 잠금 상태를 해제하도록 진행한다.

한편, 본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템에서 무선통신 단말기(20)에 마련된 침수 센서(21)에 의해 보호 용기(70) 내의 침수 상태를 감지하고, 침수 감지 정보는 침수 관리부(55)에서 관리된다. 이와 같은 침수 감지 정보는 잠금장치(30)에 대한 정보와 함께 주기적으로 관리 서버(50)에 전송될 수 있다.

제1 구멍(210)과 제2 구멍(220)을 통해 물이 유입되어 침수 센서(21)에 의해 보호 용기(70)가 침수 상태로 감지된 경우, 침수 감지 정보는 무선통신 모듈(25)을 통해 송수신부(56)로 송신되고, 관리 서버(50)의 침수 관리부(55)는 침수 상태에 대한 정보를 사용자 관리부(51)를 통해 사용자에게 경고를 통지하도록 관리한다. 또한, 침수 관리부(55)는 보호 용기(70)가 침수 상태에 있는 것으로 판단되었을 때, 무선통신 단말기(20)를 통해 잠금장치(30)의 작동으로 단수조치가 실행되도록 상수도관(71)을 잠금 상태로 유지하게 할 수도 있다.

이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

본 발명에 따른 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템 및 그 구동방법을 사용하는 것에 의해 과금의 장기 체납 시 원격으로 단수조치 및 단수조치 해제를 제어하고, 상수도 보호통 내부의 침수 여부를 확인하고 조치할 수 있다.

100 : 본체
200 : 제1 부재
300 : 제2 부재
400 : 안테나
500 : 케이블

Claims (10)

1. 보호 용기 내에 마련된 상수도관 및 사용자가 사용한 물의 양을 계량하는 디지털 미터기를 구비한 상수도 검침 장치에서 수도 밸브를 원격 제어할 수 있는 무선통신 단말 시스템으로서,
   상기 수도 밸브에 대해 자동 잠금을 실행하는 잠금장치 및
   상기 디지털 미터기와 전기적으로 연결되고, 상기 디지털 미터기에서 측정된 정보와 사용자가 사용한 물의 양에 대한 과금 정보에 따라 상기 잠금장치의 작동을 제어하는 무선통신 단말기를 포함하고,
   상기 무선통신 단말기에는 상기 보호 용기 내의 침수 상태를 감지하는 침수센서를 구비한 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템.
2. 제1항에서,
   상기 무선통신 단말기는 상기 디지털 미터기 상에 장착되는 본체, 상기 본체 상에 장착되고 상기 무선통신 단말기에 전원을 공급하기 위한 제1 전원부 및 상기 침수 센서를 내장하는 제1 부재, 상기 제1 부재 상에 장착되고 사용자가 사용한 물의 양을 표시하는 디스플레이부, 제1 제어부와 무선통신 모듈이 마련된 기판을 구비한 제2 부재를 포함하고,
   상기 제2 부재에는 상기 무선통신 단말기와 중계기와의 통신을 위한 안테나 및 상기 디지털 미터기와 무선통신 단말기와의 통신과 상기 무선통신 단말기와 잠금장치와의 통신을 위한 케이블이 장착되는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템.
3. 제2항에서,
   상기 제1 부재에는 상기 제1 전원부로서 배터리를 내장하기 위한 공간과 상기 침수 센서를 내장하기 위한 공간이 격벽에 의해 구획되며,
   상기 침수 센서가 마련된 공간 부분에는 침수 시 물이 들어오며 침수 높이를 확인하기 위한 제1 구멍과 제2 구멍이 형성된 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템.
4. 제2항에서,
   상기 본체는 상기 디지털 미터기의 상부에 끼워 맞추어지고, 상기 제1 부재와는 나사 결합되는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템.
5. 제2항에서,
   상기 무선 통신 단말기는
   상기 케이블에 의해 상기 디지털 미터기와 연결되는 인터페이스부,
   상기 침수 센서에서 감지된 침수 정보, 상기 잠금장치에 의해 수도 밸브의 잠금 상태 정보 및 상기 디지털 미터기의 계량 데이터를 관리하는 상기 제1 제어부,
   상기 제1 제어부로부터의 상기 침수 정보, 수도 밸브의 잠금 상태 정보 및 계량 데이터를 상기 중계기로 전송하는 무선 통신 모듈,
   상기 제1 제어부 및 무선통신 모듈에 필요한 전원을 공급하는 제1 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템.
6. 제5항에서,
   상기 잠금장치는
   상기 케이블에 의해 상기 인터페이스부와 연결된 통신부,
   수도 밸브를 작동시키는 밸브잠금부,
   상기 무선통신 단말기로부터 제어신호를 받아, 잠금 여부 및 기기 정보를 파악하여 무선통신 단말기로 전달하며 상기 밸브잠금부의 작동을 제어하는 제2 제어부 및
   상기 제1 전원부와 별도로 마련된 제2 전원부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템.
7. 제2항에서,
   상기 제2 부재에 장착된 안테나는 로라(LoRa, Long Range) 방식, 협대역 사물인터넷(NB-IoT) 방식, UNB(Ultra Narrow-Band) 모듈레이션 방식, Wi-Sun(Smart utility networks) 방식, 지그비(ZigBee) 방식, ISM(Industry-Science-Medical) 밴드 방식, RF 통신 방식, 블루투스(BLE) 방식 중의 어느 하나로 실행되는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템.
8. 제2항에서,
   사용자에 관한 정보, 상기 디지털 미터기에 대한 정보, 상기 디지털 미터기에서 측정된 계량 정보, 상기 무선통신 단말기에 대한 정보, 상기 잠금장치의 작동 상태에 대한 정보, 상기 보호 용기 내에서 감지된 침수 정보를 저장하는 데이터베이스 및
   상기 중계기를 통해 상기 무선 통신 단말기에서 전송된 정보에 따라 사용자 단말기로 수도 계량기인 디지털 미터기의 상태 정보를 전송하는 관리 서버를 더 포함하고,
   상기 관리 서버는 사용자에 대한 정보를 관리하는 사용자 관리부, 상기 무선통신 단말기의 위치 및 상태 정보를 관리하는 무선통신 단말기 관리부, 사용자가 사용한 물의 양을 관리하는 계량 관리부, 상수도관의 잠금 상태에 대한 정보를 관리하는 수도 밸브 관리부, 보호 용기 내의 침수 상태를 관리하는 침수 관리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템.
9. 보호 용기 내에 마련된 상수도관 및 사용자가 사용한 물의 양을 계량하는 디지털 미터기를 구비한 상수도 검침 장치에서 수도 밸브를 원격 제어할 수 있는 무선통신 단말 시스템의 구동방법으로서,
   (a) 보호 용기 내에서 디지털 미터기로 상수도관을 통해 사용자가 사용한 물의 양을 계량하여 무선통신 단말기로 전송하는 단계,
   (b) 상기 단계 (a)에서 전송된 계량 데이터 및 잠금장치에서의 수도 밸브 잠금 여부 상태 정보를 무선 통신 단말기의 무선통신 모듈에 의해 관리 서버로 전송하는 단계,
   (c) 사용자가 사용한 물의 양을 관리하는 계량 관리부로부터 사용자가 정확한 과금을 집행하였는지의 여부에 대한 정보를 판단하고, 사용자가 과금을 집행하지 않은 경우, 무선통신 단말기 관리부가 상기 무선통신 단말기로 상기 잠금장치의 작동 명령을 무선통신 단말기로 전송하는 단계,
   (d) 상기 단계 (c)에서 전송된 잠금장치의 작동 명령에 따라 상기 무선통신 단말기가 잠금장치로 수도 밸브의 잠금 상태 정보를 전송하고, 상기 잠금장치의 밸브 잠금부를 작동시켜 수도 밸브를 잠금 상태로 유지시키는 단계,
   (e) 상기 무선통신 단말기가 상기 단계 (d)에서의 수도 밸브의 잠금 상태 유지 정보를 상기 관리 서버로 전송하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템의 구동방법.
10. 제9항에서,
    (f) 침수 센서에 의해 보호 용기 내의 침수 상태를 감지하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트미터링 기반 침수센서 및 잠금장치와 연동하는 무선통신 단말 시스템의 구동방법.

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