KR20210016194A - 센서들의 정보를 취득할 수 있는 다기능 제어장치 - Google Patents

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KR20210016194A
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Abstract

본 발명은 획득된 각종 센서의 센싱 정보에 기초하여 원거리에서 외부장비를 제어할 수 있는 다기능 제어장치로서, 본체(30) 및 본체(30)에 연결된 하나 이상의 센서박스(50)를 구비한다. 본체(30)는: 제1하우징(31); 외부로부터 공급받은 전력을 본체(30) 및 센서박스(50)에 구비된 부품에 공급하는 전원모듈(32); 센서의 센싱 정보를 취득하고 저장하는 센서정보수신저장모듈(34); 센서정보수신저장모듈(34)에서 취득한 정보를 사용자 단말(80)에 전송하고, 사용자 단말(80)로부터 명령 신호를 전송 받는 통신모듈(35); 통신모듈(35)에서 전송 받은 명령 신호에 따라 외부장치를 제어하기 위한 제어 신호를 송출하는 출력모듈(36); 및 모듈들을 제어하는 제어모듈(33);을 포함한다. 센서박스(50)는: 제1하우징(31)과 별도로 구비된 제2하우징(51); 하나 이상의 센서와 연결되어 센서로부터 센싱 정보를 수신하는 센서연결부(52); 센서정보수신저장모듈(34)과 전기적으로 연결되며, 센서연결부(52)에서 수신된 센싱 정보를 표준신호로 변환하여 센서정보수신저장모듈(34)에 전송하는 신호변환출력부(53); 및 전원모듈(32)로부터 전력을 공급받아 센서연결부(52)를 통해 센서로 공급하는 전원부(54);를 구비한다.

Description

센서들의 정보를 취득할 수 있는 다기능 제어장치{Multi-functional Controller Capable of Receiving Sensing Information}
본 발명은 획득된 각종 센서의 센싱 정보에 기초하여 원거리에서 외부장비를 제어할 수 있는 다기능 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로, 일반적으로 식물은 태양에너지를 이용하여 이산화탄소를 이용한 광합성 작용으로 에너지를 만들기 때문에 햇빛이 잘 드는 곳에서 잘 자라는 특성을 갖는 경우가 다수이다. 또한 농작물 재배에 있어서 질소, 인, 칼륨의 영양 공급과 함께, 수분과 온도 관리는 상품성 있는 과실 또는 채소류를 얻는데 중요한 관리요소이다. 따라서 작물의 최적 성장 환경을 파악하기 위해서는 온도, 습도, 조도, pH, CO2농도 등의 측정 및 분석이 필수적이다.
이에, 온실에 각종 센서를 설치하여 이들의 센싱 정보를 취득하고, 이러한 정보를 활용하는 스마트 팜 시대가 도래하고 있다. 스마트 팜을 운영하기 위해 온실에서 측정되는 각종 센서의 현실 정보는 앞서 살펴본 바와 같이 매우 다양하다. 그러나 서로 다른 원리를 가지고, 이에 따라 서로 다른 센싱 신호를 발생시키는 여러 센서를 통합하여 관리하기가 어려웠다.
또한 센서들의 설치 위치 역시 다양하기 때문에, 이들의 설치 위치까지 신호 케이블과 전원 케이블을 각각 연결하는 것 또한 매우 번거로운 작업이었다. 또한 센서에 공급되는 전원이 불안정할 경우, 센서의 측정 결과의 신뢰성이 낮아지게 되는 문제가 있었다.
아울러 서로 다른 센싱 정보를 가지는 센서들을 최초 설치 또는 추가 설치할 때마다 이에 대응하는 정보 처리 계통을 설계해야 하는 것은 여간 번거로운 것이 아니었다.
또한 여러 센서에서 측정된 데이터를 기초로 작물 관리를 하기 위해서는 CO2 발생장치, 냉난방기, 관수펌프, 조명 등의 외부 장비를 제어해야 하는데, 이러한 외부장비들은 사용자가 일일이 제어해야 하는 번거로움이 있었다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 서로 다른 센싱 신호를 발생시키는 센서들의 신호 처리가 간단하고, 이에 따라 다양한 센서의 추가가 용이한 다기능 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 센서들에 필요한 전원을 안정적으로 공급하여 신뢰성 높은 측정 데이터를 확보할 수 있는 다기능 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 센서의 측정 데이터에 기초하여 사용자가 외부기기를 원격으로 제어할 수 있음은 물론, 사용자의 관여 없이도 자동 제어가 가능한 다기능 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다
상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 본체(30) 및 상기 본체(30)에 연결된 하나 이상의 센서박스(50)를 구비하는 다기능 제어장치를 제공한다. 본 발명의 다기능 제어장치는, 센서들을 연결하는 센서박스(50)가 별도로 구비된다.
상기 본체(30)는: 제1하우징(31); 상기 제1하우징(31) 내부에 수용되고, 외부로부터 공급받은 전력을 상기 본체(30) 및 센서박스(50)에 구비된 부품에 공급하는 전원모듈(32); 상기 제1하우징(31) 내부에 수용되고, 센서의 센싱 정보를 취득하고 저장하는 센서정보수신저장모듈(34); 상기 제1하우징(31) 내부에 수용되고, 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 취득한 정보를 사용자 단말(80)에 전송하고, 사용자 단말(80)로부터 명령 신호를 전송 받는 통신모듈(35); 상기 제1하우징(31) 내부에 수용되고, 상기 통신모듈(35)에서 전송 받은 명령 신호에 따라 외부장치를 제어하기 위한 제어 신호를 송출하는 출력모듈(36); 및 상기 제1하우징(31) 내부에 수용되고, 상기 전원모듈(32), 센서정보수신저장모듈(34), 통신모듈(35) 및 출력모듈(36)을 제어하는 제어모듈(33);을 포함한다.
그리고 상기 센서박스(50)는: 상기 제1하우징(31)과 별도로 구비된 제2하우징(51); 상기 제2하우징(51) 내부에 구비되고, 하나 이상의 센서와 연결되어 상기 센서로부터 센싱 정보를 수신하는 센서연결부(52); 상기 제2하우징(51) 내부에 구비되고, 상기 센서정보수신저장모듈(34)과 전기적으로 연결되며, 상기 센서연결부(52)에서 수신된 센싱 정보를 표준신호로 변환하여 상기 센서정보수신저장모듈(34)에 전송하는 신호변환출력부(53); 및 상기 제2하우징(51) 내부에 수용되고, 상기 전원모듈(32)로부터 전력을 공급받아 상기 센서연결부(52)를 통해 상기 센서로 공급하는 전원부(54);를 구비한다.
상기 신호변환출력부(53)에서 변환하는 표준신호는, 상기 센서연결부(52)에서 수시된 센싱 정보를 소정의 전압 범위를 가지는 신호로 맵핑하여 변환한 신호이다.
상기 소정의 전압 범위는 0V DC 내지 5V DC 이다.
상기 센서정보수신저장모듈(34)은, 상기 신호변환출력부(53)에서 수신된 전압 신호를, 해당 전압 신호를 발생시킨 센서에 의해 측정되는 현실 정보로 변환하여 저장한다.
상기 제어모듈(33)은 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 수신된 센싱 정보를 모니터링하며 주기적으로 데이터 로깅한다. 상기 제어모듈(33)은 주기적으로 로깅된 데이터를 상기 통신모듈(35)을 통해 사용자 단말(80)에 주기적으로 송신한다.
그리고 상기 제어모듈(33)은, 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 수신된 센싱 정보가 설정 범위를 벗어나는 경우, 이를 상기 통신모듈(35)을 통해 사용자 단말(80)에 송신한다.
또한 상기 제어모듈(33)은 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 수신된 센싱 정보가 통상 범위를 벗어나는 경우 이를 데이터 로깅하고 알람 신호를 발생시키며 이를 상기 통신모듈(35)을 통해 사용자 단말(80)에 송신한다.
상기 제어모듈(33)은 서비스단자(330)를 구비하고, 상기 서비스단자(330)를 통해 외부에서 상기 제어모듈(33)의 제어 알고리즘을 변경하는 것이 가능하다.
상기 제1하우징(31) 내에는 온습도 측정부(40)가 더 구비된다.
상기 온습도 측정부(40)는: 상기 제1하우징(31)의 내부 공간과 격리된 유로(41); 상기 유로(41)의 일측 단부와 상기 제1하우징(31)의 외부 공간을 연결하고, 하방으로 개방된 흡기공(412); 상기 유로(41)의 타측 단부와 상기 제1하우징(31)의 외부 공간을 연결하고 하방으로 개방된 배기공(413); 상기 배기공(413)에 마련되어, 상기 유로(41) 내부의 공기를 상기 배기공(413) 외부로 배출하는 팬(42); 및 상기 팬(42)과 흡기공(412) 사이에서 상기 유로(41)에 마련되는 온습도센서(43);를 포함한다.
본 발명에 따르면, 서로 다른 종류의 복수 개의 센서들을 연결하기 위한 센서박스가 본체와 별도로 구비되어, 하나의 본체를 통해 복수 개의 센서들을 통합 관리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서박스에서 이와 연결된 센서의 감지 신호를 표준신호로 변환하므로, 본체에서 서로 다른 체계의 감지 신호를 용이하게 관리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서박스를 통해 센서의 전원을 안정적으로 공급하므로, 센서의 감지 정보의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서박스와 통신모듈과 출력모듈이 통합되어 있으므로, 각종 환경 정보와 자동화된 스마트 팜의 구현이 가능하다.
본 발명에 따르면, 센서에 의해 감지된 현실 정보로부터 유사 상황을 스스로 판단하여 사용자에게 알리고 경고를 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 독자적인 서비스단자를 통해서만 제어모듈(33)의 알고리즘에 접근하고 이를 수정할 수 있어, 보안성이 매우 높다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명에 따른, 센서들의 정보를 취득할 수 있는 다기능 제어장치의 계통도이다.
도 2는 본 발명의 다기능 제어장치의 본체의 사시도이다.
도 3은 도 2의 본체의 육면도이다.
도 4는 본 발명의 다기능 제어장치의 센서박스의 사시도이다.
도 5는 도 4의 센서박스의 육면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조로 하여 상세히 설명한다.
본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 다양한 변경을 가할 수 있고 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있다. 단지 본 실시 예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라, 어느 하나의 실시예의 구성과 다른 실시예의 구성을 서로 치환하거나 부가하는 것은 물론 본 발명의 기술적 사상과 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께가 과장되게 크거나 작게 표현될 수 있으나, 이로 인해 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 아니 될 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예나 실시예를 설명하기 위해 사용되는 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 그리고 단수의 표현은, 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이다. 즉 명세서에서 ~포함하다, ~이루어진다 등의 용어는. 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들이 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소의 "상부에 있다"거나 "하부에 있다"고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소의 바로 위에 배치되어 있는 것뿐만 아니라 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
[다기능 제어장치의 개념적 구조]
본 발명에 따른 실시예의 다기능 제어장치는, 서로 다른 종류의 센서들의 정보를 취득하여, 이를 사용자에게 알리고, 사용자의 명령 신호를 전달받아, 외부장비를 제어하는 구조를 가진다.
도 1을 참조하면, 상기 다기능 제어장치는 본체(30)와 하나 이상의 센서박스(50)를 포함한다. 실시예에 따르면, 센서들(71, 72, 73)은 이들과 각각 연결되는 센서박스(50)들을 구비하고, 상기 센서박스(50)들은 본체(30)와 별도로 구성되는 것을 특징으로 한다. 상기 본체(30)는 제1하우징(31)에 의해 구성되고, 상기 센서박스(50)는 제2하우징(51)에 의해 구성된다. 상기 제1하우징(31)과 제2하우징(51)을 개별적으로 제작된 함체일 수 있으며, 이들은 서로 전원케이블과 신호케이블으로 연결될 수 있다. 따라서 본체(30)의 설치위치와 센서박스(50)의 설치위치는 서로 독립적일 수 있다.
상기 본체(30)는 센서들로부터 취득한 정보를 수집하고, 저장하고, 이를 사용자에게 통보하고, 사용자의 명령 신호를 전달받아 이를 기초로 외부장비를 제어하는 제어신호를 발생시키는 기능을 한다. 이러한 기능들은, 본체(30)에 마련된 전원모듈(32), 제어모듈(33), 센서정보수신저장모듈(34), 통신모듈(35) 및 출력모듈(36)에 구현될 수 있다. 상기 모듈들은 하나의 기판에 일체로 실장될 수도 있고, 서로 다른 기판에 적절히 분배되어 실장될 수 있다. 상기 모듈들이 실장된 기판은 제1하우징(31)에 내장될 수 있다.
상기 전원모듈(32)은 외부로부터 전원을 공급받아 이를 본체(30) 및 센서박스(50)의 각 모듈 등에 공급한다. 상기 전원모듈(32)은 제1하우징(31)에 마련된 전원연결부(320)와 전기적으로 연결되어 전원을 공급받는다. 상기 전원모듈(32)은 가령 12V DC의 전원을 입력 받을 수 있다. 이는 변압 또는 교류 전원을 직류 전원으로 변환할 때 발생하는 열이 제1하우징(31) 내에서 발생하지 않도록 하기 위한 것이다. 즉 상기 본체(30)는 12V DC 어댑터를 통해 전원을 공급받는다.
또한 온실 등과 같은 농촌 환경에서는 태양 전지를 사용하는 환경도 조성 가능하다. 태양 전지에서 생산되는 전력은 직류 전원이고, 태양 전지에서 생산된 전력을 저장한 배터리 내지 연료전지 역시 직류로 전원을 공급한다. 이에, 상기 전원모듈(32)이 직류 전원을 공급받도록 설계하면, 상기 태양 전지에서 생산된 전력이나 상기 배터리에서 공급되는 직류 전원도 공급받을 수 있다.
상기 전원모듈(32)은 각 모듈과 필요처(센서 등)에 전원을 공급하며, 이러한 전원의 공급 여부는 제어모듈(33)에서 제어할 수 있다. 상기 제어모듈(33)은 전원모듈(32)뿐만 아니라. 센서정보수신저장모듈(34), 통신모듈(35) 및 출력모듈(36)을 모두 제어할 수 있다. 또한 필요에 따라 상기 제어모듈(33)은 센서박스(50)들을 제어할 수 있다. 물론 센서박스(50)들은 각각 자체적으로 제어부를 구비할 수도 있다.
상기 제어모듈(33)은 제1하우징(31)에 마련된 서비스단자(330)와 전기적으로 연결된다. 서비스단자(330)는 외부에서 제어모듈(33)의 알고리즘에 접근하고 이를 수정할 수 있는 통로가 된다.
상기 서비스단자(330)는 범용적인 단자 규격(가령 USB)을 가질 수도 있고, 독자적인 단자 규격을 가질 수도 있다. 독자적인 단자 규격을 가지는 서비스단자(330)의 경우, 제어모듈(33)에 대한 접근성이 극히 제한되므로, 다기능 제어장치의 보안성을 더욱 높일 수 있다.
센서정보수신저장모듈(34)은 복수 개의 센서박스(50)에서 각각 수집된 복수 개의 센서들의 센싱 정보를 수신하고, 이를 저장한다. 제어모듈(33)은 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 수신한 센싱 정보를 주기적으로 저장하도록 제어한다. 실시예에서는 최대 6개의 센서박스(50)가 본체(30)에 연결될 수 있는 구조가 예시된다. 그러나 센서박스(50)의 최대 연결 개수가 이에 한정되는 것은 아니다.
통신모듈(35)은 유선 또는 무선으로 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 저장한 센싱 정보를 사용자 단말(80)에 송신한다. 상기 통신모듈(35)은 무선 통신을 위해 안테나(350)에 연결될 수 있다. 상기 송신 방식은 3G, LTE, 5G, LoRa 등의 원거리 통신 방식일 수 있다. 이 외에도, 와이파이, 블루투스, 지그비 등의 근거리 통신 방식이나, 이더넷 등의 유선 통신 방식 역시 적용 가능하다.
또한 통신모듈(35)은 사용자 단말(80)로부터 신호를 수신한다. 사용자 단말(80)로부터 수신하는 신호는, 명령 신호를 포함할 수 있다. 상기 명령 신호는, 외부장비의 작동 제어에 관한 명령일 수 있다. 즉 사용자는 다기능 제어장치의 통신모듈로부터 수신된 센서들의 센싱 정보에 기초하여, 다시 외부장비를 제어하기 위한 명령 신호를 입력하여 상기 통신모듈로 보낼 수 있다.
상기 센서는, 온도센서, 조도센서, 습도센서, pH 센서, CO2 농도 센서 등 다양한 센서일 수 있다. 그리고 상기 외부장비는, 온실의 측창 개폐모터(91), 공기순환 팬모터(92), 냉난방기(93), 관수펌프(94), 탄산가스 발생기(95), CCTV(96), LED 등의 조명(97)일 수 있다. 가령 사용자는 센서들로부터 측정된 정보에 기초하여, 필요한 외부장비를 가동하거나 멈추기 위한 명령 신호를 입력할 수 있다.
탄산가스 발생기나 난방기로서는, 출원인이 보유하고 있는 대한민국 등록특허 제1361152호나 등록특허 제1652876호에 개시된 탄산가스 발생기를 사용할 수도 있다.
사용자 단말(80)로부터 상기 통신모듈(35)에 명령 신호가 수신되면, 상기 제어모듈(33)은 이를 외부장비를 제어하기 위한 제어 신호로 변환하고, 출력모듈(36)을 통해 상기 제어 신호를 외부장비에 출력한다. 그러면 외부장비는, 상기 제어 신호에 의해 작동이 제어될 수 있다.
상기 센서정보수신저장모듈(34)은 센서들(71, 72, 73)과 직접 연결되지 않고, 상기 센서박스(50)들을 통해 센서들과 간접적으로 연결된다. 상기 센서박스(50)들은 상기 센서들로부터 수신한 감지 신호를 가공 내지 변환하여 상기 센서정보수신저장모듈(34)로 전달한다.
상기 각각의 센서박스(50)들은, 상기 제1하우징(31)과 별물로 제작된 제2하우징(51)을 구비한다. 상기 제2하우징(51) 내부에는, 전원부(54), 센서연결부(52) 및 신호변환출력부(53)가 구비된다. 이들은 하나의 기판에 실장되어 상기 제2하우징(51) 내부에 구비되거나, 서로 다른 기판에 실장되어 제2하우징 내부에 구비될 수 있다.
상기 센서연결부(52)는 센서와 연결된다. 실시예에서는 하나의 센서연결부(52)가 하나의 센서와 연결된 구조가 예시된다. 그러나 센서의 개수는 이에 한정되지 않는다. 즉 하나의 센서연결부(52)에 복수 개의 센서가 연결될 수도 있다.
상기 센서연결부(52)들은 센서들(71, 72, 73)과 각각 신호케이블 및 전원케이블을 통해 연결되어 상기 센서들에 전원을 공급하고(도 1의 점선 부분 참조), 상기 센서들로부터 신호를 입력 받는다(도 1의 실선 부분 참조). 상기 제2하우징(51)에는 상기 센서연결부(52)의 커넥터 내지 포트(56)가 설치되고, 상기 센서들은 상기 커넥터 내지 포트를 통해 센서연결부(52)에 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 전원부(54)는 상기 본체(30)의 전원모듈(32)로부터 전원을 공급받아 이를 안정적인 전력으로 가공하여 상기 센서에 공급한다. 상기 전원부(54)는 상기 센서연결부(52)를 통해 센서에 필요한 전원을 상기 센서들에 공급한다. 따라서 센서들은 센서박스(50)를 통해 안정적인 전원 공급을 받아 신뢰성 있는 감지 신호를 발생시킬 수 있다. 또한 상기 다기능 제어장치만으로 모든 센서에 대한 전원 공급을 할 수 있기 때문에, 센서들에 별도의 전원을 제공할 필요 없다.
상기 센서연결부(52)가 취득한 감지 신호는 상기 신호변환출력부(53)에 전달된다. 상기 신호변환출력부(53)는 상기 센서연결부(52)에서 취득한 감지 신호를 표준 신호로 변환한다.
복수 개의 센서들이 송출하는 감지신호는 서로 다른 신호일 수 있다. 가령 제1센서(71)는 전류 신호를 발생시키는 반면, 제2센서(72)는 전압 신호를 발생시킬 수 있다. 제3센서(73)는 펄스 신호를 발생시키는 반면, 제4센서는 정압 신호를 발생시킬 수 있다. 센서들이 발생시키는 신호의 종류와, 주파수 역시 서로 다를 수 있다. 이러한 신호들이 모두 센서정보수신저장모듈(34)로 직접 입력된다면, 센서정보수신저장모듈(34)에는, 상기 입력된 신호를 보낸 센서의 종류에 대응하여 이를 적절히 신호 처리할 수 있는 알고리즘이 탑재되어야 한다.
그러나, 가령 실시예의 다기능 제어장치가 적용될 수 있는 분야는 스마트 팜, 토목, 대기환경 분야 등 매우 다양하며, 각 분야별로 필요한 센서의 종류와 방식 역시 다양하고, 동일 분야라 하더라도 거기에 사용되는 센서는 다양하게 변경될 수 있다.
따라서 센서정보수신저장모듈(34)에 센서들이 직접 연결되면, 센서들의 감지 신호를 처리하기 위해 적합한 알고리즘을 센서정보수신저장모듈(34)에 업로드 해야 하는 번거로움을 피할 수 없다.
이에 실시예에서는, 복수 개의 센서박스(50)가 서로 다른 센서들로부터 수신하는 감지 신호 내지 센싱 정보를 하나의 통일된 표준신호 형태로 변환시킨 후 상기 센서정보수신저장모듈(34)에 전달한다. 그러면 센서마다 다르게 적용되어야 하는 변환 회로 또는 변환 알고리즘을 모두 센서정보수신저장모듈(34)에 구현하거나 업로드 해야 하는 번거로움을 피할 수 있다. 그리고 각각의 센서(71, 72, 73)는 거기에 맞는 변환 회로나 알고리즘을 가지는 센서박스(50)에 연결하여 사용할 수 있게 되어 관리가 편리하다. 가령 센서들의 종류가 다양하다 하더라도 이들을 어느 정도 공통의 특징으로 분류 지어 그룹을 형성할 수 있고, 각 그룹마다 그에 맞는 센서박스(50)를 적용하는 방식으로, 다양한 센서에 대한 신호 변환 구조를 간단하게 구현할 수 있다.
상기 신호변환출력부(53)는, 센서에서 발생할 수 있는 신호의 최소값 및 최대값(이는 센서가 측정 가능한 감지 범위의 최소값 및 최대값에 대응)을 표준신호의 최소값과 최대값에 맵핑하여 변환한다. 가령 센서에서 발생한 신호의 종류가 전압이고, 감지 정보는 전압 수치이며, 그 최소값이 1V, 최대값이 12V인 경우, 상기 신호변환출력부(53)는 상기 감지 정보의 1V를 표준 신호의 0V에 매칭시키고, 상기 감지정보의 12V를 상기 표준 신호의 5V에 매칭시키며, 그 사이 값을 선형 맵핑할 수 있다. 가령 센서에서 발생하는 신호의 종류가 전압이고, 감지 정보가 주파수이며, 그 최소값이 30Hz이고 그 최대값이 300Hz인 경우, 강기 신호변환출력부(53)는 상기 감지 정보의 30Hz를 표준 신호의 0V에 매칭시키고, 상기 감지정보의 300Hz를 상기 표준 신호의 5V에 매칭시키며, 그 사이 값을 선형 맵핑할 수 있다.
상기 표준신호는 0V dC ~ 5V dC 일 수 있다.
상기 신호변환출력부(53)는 상기 제1하우징(31)에 마련된 커넥터 내지 포트(340)를 통해 상기 센서정보수신저장모듈(34)에 연결될 수 있다.
상기 센서정보수신저장모듈(34)은, 상기 표준신호로 변환된 감지 정보를 현실 정보로 변경할 수 있다. 가령 상기 표준 신호가 온도센서의 신호인 경우, 표준 신호의 수치는 온도센서에서 측정 가능한 온도 범위 내의 수치와 대응할 수 있다. 상기 센서정보수신저장모듈(34)은, 상기 표준 신호를 현실 정보인 온도 정보로 변환할 수 있다. 그리고 이러한 정보는 센서 정보 및 측정 시각과 함께 저장(logging)될 수 있다. 상기 현실 정보는 주기적으로, 가령 0.5시간 또는 1시간 단위로 측정되어 저장될 수 있다.
상기 제어모듈(33)은 상기 센서정보수신저장모듈(34)이 변환하여 저장하는 현실 정보(센서들에 의해 측정된 환경 정보)를 모니터링한다. 상기 제어모듈(33)은, 상기 현실 정보가 설정 범위 이내인 경우, 상술한 주기적 감지 및 로깅 절차를 계속 유지한다. 그리고 이렇게 주기적으로 감지된 정보는, 해당 주기와 대응하는 주기로 통신모듈(35)을 통해 사용자 단말(80)에 전송되거나, 수 회의 감지 및 로깅 주기마다, 가령 2시간 또는 4시간 단위로 사용자 단말(80)에 전송될 수 있다.
또한 제어모듈(33)은 통신모듈(35)을 통해 사용자 단말(80)로부터 센싱 정보 송신의 요구가 있는 경우, 이에 응답하여 상기 통신모듈(35)을 통해 요구된 정보를 사용자 단말(80)에 보낼 수 있다.
상기 사용자 단말(80)은, PC, 태블릿, 스마트 폰 등 다양한 형태의 단말일 수 있고, 서버일 수도 있다.
또한 상기 제어모듈(33)은, 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 수신된 센싱 정보가 설정 범위를 벗어나는 경우, 이를 로깅하고 상기 통신모듈(35)을 통해 사용자 단말(80)에 송신한다.
가령, 작물의 생장에 적합한 온실의 적절한 온도 범위로서 섭씨 15도 내지 섭씨 50도를 설정하였는데, 온실의 온도가 섭씨 15도 이하로 떨어지거나, 온실의 온도가 섭씨 50도 이상으로 올라갈 경우, 이러한 환경은 센서를 통해 상기 센서정보수신저장모듈(34)에 수신되고 저장된다. 제어모듈(33)은 온도 정보를 모니터링 하다가 이러한 데이터가 확인된 경우, 이를 즉시 통신모듈(35)을 통해 사용자에게 전송하고, 사용자가 해당 정보를 즉시 확인할 수 있도록 알람 신호를 함께 전송할 수 있다.
그러면, 이를 전송 받은 사용자는, 측장을 개폐하거나, 냉난방기를 작동시키기 위한 명령을 사용자 단말(80)로 입력할 수 있고, 이러한 명령 신호는 통신모듈(35)을 통해 수신되어, 외부장비의 제어 신호로 변환될 수 있다.
상기 제어모듈(33)은, 위와 같이 센싱 정보가 설정 범위를 넘어서는 경우, 이에 대응할 수 있는 적절한 제어 신호를 발생시켜 스스로 외부장비를 제어할 수도 있는 알고리즘을 내장할 수 있다.
또한 상기 제어모듈(33)은, 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 수신된 센싱 정보가 통상의 범위를 넘어 유사 상황이 발생하였다고 판단될 수 있는 범위에 이르는 경우, 이를 로깅하고 상기 통신모듈(35)을 통해 사용자 단말(80)에 송신한다.
가령, 측정된 온실의 온도가 섭씨 90도를 넘는다면, 이는 화재가 발생하였거나, 공기순환 팬이 고장나서 발생하는 상황일 수 있다. 이러한 환경은 센서를 통해 상기 센서정보수신저장모듈(34)에 수신되고 저장된다. 제어모듈(33)은 온도 정보를 모니터링 하다가 이러한 데이터가 확인된 경우, 이를 즉시 통신모듈(35)을 통해 사용자에게 전송하고, 사용자가 해당 정보를 즉시 확인할 수 있도록 알람 신호를 함께 전송할 수 있다.
가령, 정오인데도 조도가 안 나오는 경우, 이는 센서의 오류이거나 온실 지붕에 어떠한 문제가 발생한 것일 수 있다. 실시예의 다기능 제어장치는, 이러한 상황을 모두 감지하여 사용자에게 알리고, 스스로 대응하거나, 사용자의 대응을 재촉할 수 있다.
한편, 온실 환경의 경우, 직사광선에 직접 노출되고 강우에 노출되며, 고온 다습한 열악한 환경이 되어 온습도 측정상의 오류 또는 오차가 발생할 수 있다. 따라서 온실 환경에서는, 다습한 습도와 직사광선과 강우에 영향을 받지 않도록 온도와 습도를 측정할 필요가 있다.
이에 실시예에서는, 본체(30)에 온습도 측정부(40)가 일체로 설치된 다기능 제어장치를 제공한다. 상기 온습도 측정부(40)는 상기 제1하우징(31)에 구비된다. 상기 제1하우징(31)에는, 상기 제1하우징(31)의 내부 공간과 구획된 별도의 공간으로서, 유로(41)가 마련된다. 상기 유로(41)는 양단부가 하향하여 제1하우징(31) 외부로 개방된 "ㄷ"자 형상일 수 있다. 상기 유로(41)의 일측 단부는 흡기공(412)을 이루고 타측 단부는 배기공(413)을 이룰 수 있다.
상기 흡기공(412)에는 외부의 이물질이 유로(41)로 들어오지 못하도록 차단하고 공기의 유동은 허용하는 메쉬 필터가 설치될 수 있다. 상기 메쉬 필터의 망목은 좁고 망 역시 얇아서, 상기 메쉬 필터를 통하여 유로 내부로 공기가 들어올 때 공기의 온도와 습도에 거의 영향이 미치지 않도록 할 수 있다.
상기 배기공(413)에는 팬(42)이 설치될 수 있다. 팬(42)은 흡기공(412)을 통해 공기를 흡인하여 유로(41)를 흐르게 한 후, 배기공(413)으로 토출한다. 팬(42)이 배기공(413)을 가로막고 있으므로, 곤충이나 벌레가 배기공(413)을 통해 유로(41) 내부로 들어가지 못하게 할 수 있다.
상기 유로(41)에는 온습도센서(43)가 설치된다. 상기 온습도센서(43)는 상기 팬(42)과 흡기공(412) 사이의 구간에 설치되어, 팬에 의해 영향받지 않은 온도와 습도 정보를 취득한다.
상기 온습도센서(43)는 상기 센서정보수신저장모듈(34)에 전기적으로 연결되어 감지 신호를 송신한다. 상기 온습도센서(43)는 본체(30)에 내장되므로, 설치 환경에 따라 변경되지 않는 센서이다. 따라서 상기 온습도센서(43)는 상기 센서박스(50)를 거치지 않고 상기 센서정보수신저장모듈(34)에 직접 연결될 수 있고, 상기 센서정보수신저장모듈(34)에는 상기 온습도센서(43)의 측정 정보를 처리하기 위한 알고리즘을 내장할 수 있다.
[다기능 제어장치의 구조]
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 상기 본체(30)는 중공의 직육면체 형상의 제1하우징(31)을 구비한다. 상기 제1하우징(31)은 전방부와 후방부로 구분되고, 전방부가 후방부에 대해 열릴 수 있는 뚜껑일 수 있다. 상기 전방부에는 디스플레이(37)가 매립 설치될 수 있다. 상기 디스플레이(37)는 상기 다기능 제어장치의 상태(status)나 사용자의 입력 정보 등을 시각적으로 표시할 수 있다.
상기 본체(30)는 도 2에 도시된 형태의 자세로 설치될 수 있다. 제1하우징(31)의 일측면에는 상술한 커넥터 내지 포트(340)가 6개 구비될 수 있다. 이들은 센서박스(50)의 케이블(55) 단부에 마련된 플러그와 연결될 수 있다.
상기 제1하우징(31)의 타측면에는 상술한 서비스단자(330)가 구비될 수 있다.
상기 제1하우징(31)의 타측면에는 출력모듈(36)로부터 발생한 제어신호가 송출되는 송출포트(360)가 설치될 수 있다. 상기 출력모듈(36)의 제어신호는, 송출포트(360)를 통해 유선으로 송출되거나, 상기 통신모듈(35)과 안테나(350)를 통해 무선으로 송출될 수 있다.
상기 제1하우징(31)의 타측면 상부에는 안테나(350)가 설치될 수 있다. 상기 안테나(350)는 통신모듈(35)가 연결되고, 사용자 단말(80)과 무선으로 통신하기 위한 입출력 경로가 된다. 상기 안테나(350)는 서로 수직한 2축에 대해 모두 회전 가능하게 설치되어 어떠한 방향으로도 지향이 가능하다.
상기 제1하우징(31)의 저면에는, 상술한 온습도 측정부(40)의 흡기공(412)과 배기공(413)이 마련된다. 이들이 하방을 향해 개방됨으로써, 직사광선이나 수분, 결로가 유로(41) 내에 직접적으로 들어가는 것을 차단할 수 있다.
상기 제1하우징(31)의 저면에는 전원연결부(320)가 마련될 수 있다. 전원연결부(320)는 습기나 물기에 취약할 수 있는바, 상기 전원연결부(320)는 이들이 직접적으로 유입되지 않도록 제1하우징(31)의 저면에 마련되는 것이 바람직하다.
또한 상기 제1하우징(31)의 저면에는 메모리슬롯(38)이 마련될 수 있다. 이는 마이크로 SD 카드와 같은 플래시메모리 등을 삽입하여 센서정보수신저장모듈(34)에 의해 저장된 데이터를 획득하기 위한 경로가 될 수 있다.
도 1, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 센서박스(50)는 제2하우징(51)을 구비한다. 상기 제2하우징(51)은 직육면체의 중공 함체 형상일 수 있다. 상기 제2하우징(51)의 일측에는 센서와 연결하는 통로가 되는 커넥터 또는 포트(56)가 마련될 수 있다. 상기 제2하우징(51)의 타측에는 상기 본체(30)의 커넥터 내지 포트(340)와 전기적으로 연결되기 위한 케이블(55)이 마련된다. 상기 케이블(55)에 의해, 상기 센서정보수신저장모듈(34)과 상기 신호변환출력부(53)가 서로 전기적으로 연결되고, 상기 전원모듈(32)과 상기 전원부(54)가 전기적으로 연결된다.
상기 센서박스(50)는 센서(71, 72, 73)의 종류마다 서로 다른 신호변환출력부(53)를 구비할 수 있다. 그리고 이러한 센서박스의 종류는 상기 제2하우징(51)의 전면에 표시되거나, 제2하우징(51)의 색상 등으로 구분될 수 있다.
하나의 본체(30)에 최대 6개의 센서박스(50)가 연결될 수 있으며, 각각의 센서박스(50)는 각각의 센서(71, 72, 73)에 연결될 수 있다.
상술한 실시예에 따르면, 서로 다른 종류의 복수 개의 센서들(71, 72, 73)을 연결하기 위한 센서박스(50)들이 본체(30)와 별도로 구비되어, 하나의 본체(30)를 통해 복수 개의 센서들을 통합 관리할 수 있다.
또한, 센서박스에서 이와 연결된 센서의 감지 신호를 표준신호로 변환하므로, 본체에서 서로 다른 체계의 감지 신호를 용이하게 관리할 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서박스를 통해 센서의 전원을 안정적으로 공급하므로, 센서의 감지 정보의 신뢰성을 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 센서박스와 통신모듈과 출력모듈이 통합되어 있으므로, 각종 환경 정보와 자동화된 스마트 팜의 구현이 가능하다.
본 발명에 따르면, 센서에 의해 감지된 현실 정보로부터 유사 상황을 스스로 판단하여 사용자에게 알리고 경고를 할 수 있다.
본 발명에 따르면, 독자적인 서비스단자를 통해서만 제어모듈(33)의 알고리즘에 접근하고 이를 수정할 수 있어, 보안성이 매우 높다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
<01> 30: 본체
31: 제1하우징
32: 전원모듈
320: 전원연결부
33: 제어모듈(운영체제)
330: 서비스단자
34: 센서정보수신저장모듈
340: 커넥터, 포트
35: 통신모듈
350: 안테나
36: 출력모듈
360: 송출포트
37: 디스플레이
38: 메모리슬롯
40: 온습도 측정부
41: 유로
412: 흡기공
413: 배기공
42: 팬
43: 온습도센서
50: 센서박스
51: 제2하우징
52: 센서연결부
53: 신호변환출력부
54: 전원부
55: 케이블
56: 커넥터, 포트
71: 제1센서
72: 제2센서
73: 제3센서
80: 사용자 단말
91: 측창개폐모터
92: 공기순환 팬모터
93: 냉난방기
94: 관수펌프
95: 탄산가스발생기
96: CCTV
97: 조명

Claims (7)

  1. 본체(30) 및 상기 본체(30)에 연결된 하나 이상의 센서박스(50)를 구비하는 다기능 제어장치로서,
    상기 본체(30)는:
    제1하우징(31);
    상기 제1하우징(31) 내부에 수용되고, 외부로부터 공급받은 전력을 상기 본체(30) 및 센서박스(50)에 구비된 부품에 공급하는 전원모듈(32);
    상기 제1하우징(31) 내부에 수용되고, 센서의 센싱 정보를 취득하고 저장하는 센서정보수신저장모듈(34);
    상기 제1하우징(31) 내부에 수용되고, 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 취득한 정보를 사용자 단말(80)에 전송하고, 사용자 단말(80)로부터 명령 신호를 전송 받는 통신모듈(35);
    상기 제1하우징(31) 내부에 수용되고, 상기 통신모듈(35)에서 전송 받은 명령 신호에 따라 외부장치를 제어하기 위한 제어 신호를 송출하는 출력모듈(36); 및
    상기 제1하우징(31) 내부에 수용되고, 상기 전원모듈(32), 센서정보수신저장모듈(34), 통신모듈(35) 및 출력모듈(36)을 제어하는 제어모듈(33);을 포함하고,
    상기 센서박스(50)는:
    상기 제1하우징(31)과 별도로 구비된 제2하우징(51);
    상기 제2하우징(51) 내부에 구비되고, 센서와 연결되어 상기 센서로부터 센싱 정보를 수신하는 센서연결부(52);
    상기 제2하우징(51) 내부에 구비되고, 상기 센서정보수신저장모듈(34)과 전기적으로 연결되며, 상기 센서연결부(52)에서 수신된 센싱 정보를 표준신호로 변환하여 상기 센서정보수신저장모듈(34)에 전송하는 신호변환출력부(53); 및
    상기 제2하우징(51) 내부에 수용되고, 상기 전원모듈(32)로부터 전력을 공급받아 상기 센서연결부(52)를 통해 상기 센서로 공급하는 전원부(54);를 구비하는 것을 특징으로 하는 다기능 제어장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 신호변환출력부(53)에서 변환하는 표준신호는, 상기 센서연결부(52)에서 수시된 센싱 정보를 소정의 전압 범위를 가지는 신호로 맵핑하여 변환한 신호인 것을 특징으로 하는 다기능 제어장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 소정의 전압 범위는 0V DC 내지 5V DC 인 것을 특징으로 하는 다기능 제어장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 센서정보수신저장모듈(34)은, 상기 신호변환출력부(53)에서 수신된 전압 신호를, 해당 전압 신호를 발생시킨 센서에 의해 측정되는 현실 정보로 변환하여 저장하는 것을 특징으로 하는 다기능 제어장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어모듈(33)은 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 수신된 센싱 정보를 모니터링하며 주기적으로 데이터 로깅하고,
    상기 제어모듈(33)은 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 수신된 센싱 정보가 설정 범위를 벗어나는 경우 이를 상기 통신모듈(35)을 통해 사용자 단말(80)에 송신하고,
    상기 제어모듈(33)은 상기 센서정보수신저장모듈(34)에서 수신된 센싱 정보가 통상 범위를 벗어나는 경우 이를 데이터 로깅하고 알람 신호를 발생시키며 이를 상기 통신모듈(35)을 통해 사용자 단말(80)에 송신하는 것을 특징으로 하는 다기능 제어장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어모듈(33)은 서비스단자(330)를 구비하고,
    상기 서비스단자(330)를 통해 외부에서 상기 제어모듈(33)의 제어 알고리즘을 변경하는 것이 가능한 것을 특징으로 하는 다기능 제어장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1하우징(31) 내에는 온습도 측정부(40)가 더 구비되고,
    상기 온습도 측정부(40)는:
    상기 제1하우징(31)의 내부 공간과 격리된 유로(41);
    상기 유로(41)의 일측 단부와 상기 제1하우징(31)의 외부 공간을 연결하고, 하방으로 개방된 흡기공(412);
    상기 유로(41)의 타측 단부와 상기 제1하우징(31)의 외부 공간을 연결하고 하방으로 개방된 배기공(413);
    상기 배기공(413)에 마련되어, 상기 유로(41) 내부의 공기를 상기 배기공(413) 외부로 배출하는 팬(42); 및
    상기 팬(42)과 흡기공(412) 사이에서 상기 유로(41)에 마련되는 온습도센서(43);를 포함하는 것을 특징으로 하는 다기능 제어장치.
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