KR20200013197A - ＩｏＴ기반의 기상관측용 무선통합센서시스템 - Google Patents

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KR20200013197A
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Abstract

본 발명은 통상의 기상 관측을 위해서 개별적으로 필요한 온도계, 습도계, 풍향풍속계, 기압계 등의 기상관측용 센서들과 센서로부터 나온 기상 관측 자료들을 저장, 검색하는 데 이용하는 데이터 로거, 관측 자료를 전송하는 통신장비 등을 하나로 통합한 IoT 기반의 기상관측용 무선통합센서시스템에 관한 것이다. 본 발명은 이러한 기술적 환경에서 기상센서를 이동 관측이 가능할 정도로 소형, 경량화시키면서도 관측 성능은 동등 이상 수준을 유지할 수 있다. 또한, 본 발명은 사물인터넷 기반으로 동작함으로써 사용자가 언제 어디서든 실시간 관측 자료들을 검색 및 처리하는 것이 용이하다. 본 발명은 기존 장비로는 관측이 어려운 대기경계층에 대해서도 관측이 가능한 방법을 제공하여 준다.

Description

ＩｏＴ기반의 기상관측용 무선통합센서시스템{WIRELESS INTEGRATED SENDOR SYSTEM FOR WEATHER OBSERVATION BASED ON IoT}
본 발명은 IoT기반의 기상관측용 무선통합센서시스템에 대한 것으로서, 특히, 기상관측에 필수적인 센서들을 하나의 모듈로 통합하고, 취득된 기상 관측자료를 지리적인 위치에 관계없이 IoT기반의 무선망에 실시간 집속하여 원격으로 관리할 수 있는 이동형 기상관측 시스템에 관한 것이다.
현재 활용되고 있는 온도계, 습도계, 풍향풍속계, 기압계 등의 기상관측용 센서들은 대부분 아날로그 방식의 센서로서 제품의 내부에 아날로그-디지털 변환기를 포함하고 있다. 종래의 아날로그 센서들은 공인된 정확성을 인정받고 있지만 센서의 관측 자료는 오랜 관측 시간을 거치는 경우가 많으므로 자료를 저장하기 위해서 센서 자체의 저장장치로는 한계에 이르게 된다. 따라서, 기상관측용 센서들은 각각 그에 부속되는 데이터로거(Data Logger)를 반드시 동반하여 사용하게 된다. 데이터 로거가 여러 종류의 센서를 한꺼번에 접속할 수 있도록 사양이 지원되는 경우도 있으나 센서의 인터페이스 방식과 관측 자료 취득 방식이 달라 호환성이 없는 경우 별도의 데이터로거를 접속해서 사용해야만 자료 취득이 가능하다. 또한 기존의 기상관측용 센서들은 유선으로 데이터로거에 연결하여 관측 자료를 취득하거나 데이터 로거에 연결된 유무선 통신모뎀을 통하여 관측 자료를 전송받기도 한다. 자동기상관측장비(Automatic Weather Station)는 컴퓨터를 통해 자동으로 기상 관측이 가능하게 하는 장비로서 기상관측용 센서들과 부속된 데이터 로거, 유무선통신 모뎀과 태양 전지 등과 같은 전력 장치의 요소들로 구성된다. 이 장비가 설치된 장소는 자동기상관측소로 불린다
한편, 급격한 기후 변화와 인공적인 개발로 인하여 국지 기상 환경 영향에 대한 관심이 높아지고 있으며, 기상정보를 바탕으로 1km 이내의 고해상도 관측망(‘마이크로넷’)의 구축과 기상 분석에 대한 요구가 커지고 있다. 마이크로넷 기상관측망을 구축하기 위해서 자동차에 기상 센서를 탑재하고 이동하며 관측하는 방법, 드론과 같은 비행체에 기상센서를 탑재하여 인간 생활과 밀접한 대기경계층 관측 방법 등의 연구가 추진되고 있으나 종래의 기상센서를 유지하면서 이동 관측이 가능한 방법을 찾아내지 못하고 있는 실정이다.
대한민국 공개특허공보 제10-2017-0123506호(2017.11.08. 공개)
본 발명의 목적은 기상센서의 이동이 용이하며 사용자가 언제 어디서든 관측 자료들을 검색 및 처리할 수 있는 IOT기반의 기상관측용 무선통합센서시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대기경계층에 대한 관측이 가능한 IOT기반의 기상관측용 무선통합센서시스템을 제공하는 것이다.
상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 서로 상이한 다수개의 센서를 통해 수집된 기상정보를 사물인터넷을 통해 전송하는 기상정보 획득 장치와, 상기 기상정보 획득 장치에서 전송한 기상 정보를 수신하여 분석하는 분석 장치를 포함하는 IoT기반의 기상관측용 무선통합센서시스템을 제공한다.
상기 기상정보 획득 장치는, 온도계와 습도계, 풍향계(1300), 풍속계, 기압계, GPS 및 지자계를 포함하는 센서와, 상기 센서에서 수집된 기상정보를 저장하는 저장장치, 상기 기상정보를 전송하는 무선통신 모뎀, 및 상기 센서와 저장장치 및 무선통신 모뎀을 제어하는 CPU를 포함한다.
상기 기상정보 획득 장치와 상기 분석 장치에 접속하는 사용자 단말기를 더 포함할 수 있다.
본 발명은 이러한 기술적 환경에서 기상센서를 이동 관측이 가능할 정도로 소형, 경량화시키면서도 관측 성능은 동등 이상 수준을 유지할 수 있다.
또한, 본 발명은 사물인터넷 기반으로 동작함으로써 사용자가 언제 어디서든 실시간 관측 자료들을 검색 및 처리하는 것이 용이하다.
본 발명은 기존 장비로는 관측이 어려운 대기경계층에 대해서도 관측이 가능한 방법을 제공하여 준다.
도 1은 본 발명에 따른 IOT기반의 기상관측용 무선통합센서시스템의 블록도.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 도면상의 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 IoT기반의 기상관측용 무선통합센서시스템의 블록도이다.
본 발명에 따른 IoT기반의 기상관측용 무선통합센서시스템은 도 1에 도시된 바와 같이, 기상정보를 획득하여 전송하는 기상정보 획득 장치(1000)와, 기상정보 획득 장치(1000)에서 수신한 기상 정보를 분석하는 분석 장치(2000)를 포함한다.
기상정보 획득 장치(1000)는 기상정보를 획득하는 다수개의 서로 상이한 센서와, 센서에서 획득된 기상정보를 저장하는 저장장치(1850), 기상정보를 전송하는 무선통신 모뎀(1900), 및 이들을 제어하는 CPU(1800)를 포함한다. 여기서, 센서는 온도계(1100)와 습도계(1200), 풍향계(1300), 풍속계(1400), 기압계(1500), GPS(1600) 및 지자계(1700) 등을 포함할 수 있다. 이는 통상의 기상 관측을 위한 구성이며, 전술된 센서들 외에 별도의 다른 센서를 추가적으로 구비할 수도 있다.
분석 장치(2000)는 기상정보 획득 장치(1000)에서 전달된 기상 정보를 분석한다. 이를 위해서, 분석 장치(2000)는 기상정보를 수신하는 무선통신 모뎀(2100)과, 무선통신 모뎀(2100)에서 전달된 기상절보를 분석하는 분석서버(2200)를 포함한다. 여기서, 기상정보 획득 장치(1000)와 분석 장치(2000)에서의 통신은 사물인터넷 (IoT, Internet of Small Things)을 구축하여 원격지의 상태를 감지하는 것이 가능한 4G, 5G 통신을 이용한다. 또한, 본 발명은 기상정보 획득 장치(1000)와 분석 장치(2000)에는 사용자가 단말기를 이용하여 개별적으로 접속할 수도 있다.
본 발명은 고해상도 기상관측 네트워크(이하 ‘마이크로넷’이라 칭함)에 적합한 기상관측장비로서 언제 어디서나 네트워크에 접속하여 필요한 정보를 주고받을 수 있고, 소형 경량화되어 이동 설치가 용이하며, 저전력으로 장기간 무인자동관측을 수행할 수 있는 시스템으로서, 온도계(1100), 습도계(1200), 풍향풍속계(1300, 1400), 기압계(1500)와 같은 기상관측용 센서들과 그에 부속되는 데이터 로거, 통신 기능을 하나로 통합한 기상관측용 무선통합센서시스템에서 독자적으로 기상관측기능 및 관측 자료의 저장, 검색 기능, 관측자료의 무선 전송기능을 수행가능하게 하는 것이다. 본 발명으로 개별적인 기상센서들과 개별적인 데이터로거, 개별적인 유무선 통신 장비와 개별적인 전력장치로 대별되는 기존의 기상관측장비가 갖는 문제점들, 즉, 고정된 위치에 설치하여야만 관측이 가능하고, 필요한 개별 기상관측장비에 대한 설치및 유지비를 부담해야 하며, 대기경계층과 같은 대기공간에 대한 기상 관측이 불가능하다는 점을 극복하기 위해서, 자동차나 무인비행체(unmanned aircraft system)에 탑재가 가능할 정도로 크기가 작고, 무게가 가벼우면서도, 온도, 습도, 기압, 풍향, 풍속과 같은 주요 기상 변수들을 실시간으로 관측하여 이로부터 나온 관측 자료들을 무선네트워크에 접속하여 전송 가능하고, 이를 통하여 기상관측자료를 저장및 검색하는 서비스가 가능하도록 IoT(사물인터넷) 환경에서 이용하는 무선통합센서 시스템을 제공할 수 있다. 또한, 본 발명은 다수의 관측 위치를 조밀하게 구성하여 국지적인 기상정보를 효과적으로 관측할 수 있는 고해상도 기상관측망인 ‘마이크로넷’의 구축을 비교적 용이하고 가격이 저렴하게 설치, 운용할 수 있다.
또한, 본 발명은 관리자가 관측사이트에 상주하지 않아도 원격으로 관측 위치의 기상 정보를 모니터하는 것이 가능하며 원격으로 기상관측을 위한 무선통합센서시스템을 통제할 수 있다.
이상에서는 도면 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
1000: 기상정보 획득 장치 1100: 온도계
1200: 습도계 1300: 풍향계
1400: 풍속계 1500: 기압계
1600: GPS 1700: 지자계
1800: CPU 1850: 저장장치
1900, 2100: 무선통신 모뎀 2000: 분석 장치
2200: 분석서버

Claims (3)

  1. 서로 상이한 다수개의 센서를 통해 수집된 기상정보를 사물인터넷을 통해 전송하는 기상정보 획득 장치와,
    상기 기상정보 획득 장치에서 전송한 기상 정보를 수신하여 분석하는 분석 장치를 포함하는 IoT기반의 기상관측용 무선통합센서시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기상정보 획득 장치는,
    온도계와 습도계, 풍향계, 풍속계, 기압계, GPS 및 지자계를 포함하는 센서와,
    상기 센서에서 수집된 기상정보를 저장하는 저장장치,
    상기 기상정보를 전송하는 무선통신 모뎀, 및
    상기 센서와 저장장치 및 무선통신 모뎀을 제어하는 CPU를 포함하는 IoT기반의 기상관측용 무선통합센서시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 기상정보 획득 장치와 상기 분석 장치에 접속하는 사용자 단말기를 더 포함하는 IoT기반의 기상관측용 무선통합센서시스템.
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170123506A (ko) 2016-04-29 2017-11-08 코리아디지탈 주식회사 기상관측용 데이터로거를 포함하는 기상센서 감시 장치

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