KR20230130449A - 무선 모니터링 장치 및 그 제어 방법 - Google Patents

무선 모니터링 장치 및 그 제어 방법 Download PDF

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Abstract

센서 검출 값을 획득하는 센서 인터페이스; 무선 충전 모드에서 제1 채널을 통해 전력 공급 장치로부터 무선 전송된 전력을 무선으로 수신하여, 배터리를 충전하는 무선 충전 모듈; 무선 통신 모드에서 제2 채널을 통해 센서 검출 값을 서버로 무선 전송하는 무선 통신 모듈; 안테나; 스위치 제어 신호에 기초한 스위칭 동작에 의해 안테나와 무선 충전 모듈 사이의 제1 전류 패스와 안테나와 무선 통신 모듈 사이의 제2 전류 패스를 선택적으로 연결시키는 스위치; 및 무선 충전 모드에서 제1 전류 패스를 연결하고, 무선 통신 모드에서 제2 전류 패스를 연결하도록 스위치 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함하고, 제2 채널은 무선 통신 주파수 대역 내에서 선택된 제2 채널 주파수를 이용하고, 제1 채널은 무선 통신 주파수 대역에 인접하고 무선 통신 주파수 대역 밖에 있는 가드 대역(Guard Band) 내의 제1 채널 주파수를 이용하는, 무선 모니터링 장치가 제공된다.

Description

무선 모니터링 장치 및 그 제어 방법 {Wireless monitoring device and method for the same}
본 개시의 실시예들은 무선 모니터링 장치 및 무선 모니터링 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 개시의 실시예들에 따른 장치 및 방법은 사물 인터넷(IoT, Internet of Things) 기술을 이용하고, 무선 통신 및 무선 충전 기술을 이용하는 시스템에 관련된다.
비대면, 무인화, 자동화가 기술 트랜드로 자리잡으면서 사물 인터넷 기술이 산업 현장, 스마트홈, 스마트팜, 스마트시티 등 다양한 분야에 적용되고 있다. 현재의 사물 인터넷 시스템은 유선 방식의 네트워크와 유선 방식의 전원 공급을 이용하는 경우가 대부분이다. 이러한 유선 기반 시스템은 사물 인터넷 장치를 설치할 때, 높은 구축 비용, 설치 기간, 소요 인력이 소요되는 문제로 인해 구현 상의 어려움이 있다. 특히, 산업 현장, 스마트 팜, 스마트시티 등에 적용되는 사물 인터넷 시스템은 아직 무선화가 진행되지 않아, 시스템 구축에 높은 비용과 긴 시간이 소요되는 문제점이 있다.
사물 인터넷이 활성화되기 위해서는 전원 공급(power), 데이터 보안(security), 상호운영성(interoperability)에 대한 문제가 선결되어야 한다. 특히 산업용 IoT나 스마트시티와 같이 수많은 사물 인터넷 기기가 설치되는 경우, 전원을 공급하는 것은 시급히 해결해야할 이슈이다. 일례로 산업용 IoT 기기에 유선으로 전원을 공급할 경우, 막대한 공사 비용이 소요된다. 가스, 수질, 대기, 폐액 모니터링과 같은 통합 방재 시스템의 경우 데이터 취득과 전원 공급을 위한 케이블 포설 비용이 전체의 60~70%를 차지한다. 만약, 설치 이후 장비나 설비의 레이아웃이 변경되는 경우에는 또 다시 복잡한 배선 공사를 시행해야 한다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, IoT 디바이스에 배터리를 장착하는 경우도 있으나, 주기적으로 수천 개의 배터리를 교체하려면 대규모 인력과 비용이 소요된다.
사물 인터넷 기기에서 생성되는 데이터는 대부분 유선 네트워크를 통해 모니터링에 사용되고, 서버로 전송되어 분석되고 저장된다. 이에 대해, 사물 인터넷 기기에 무선 통신 기술을 적용하는 경우, 기존의 무선 네트워크나 무선 기기와의 간섭이 발생하는 문제가 있다. 특히, 스마트팩토리와 같은 산업 현장의 경우, 기존에 사용하는 무선 네트워크나 무선 기기와의 간섭으로 무선 통신의 전송률이 저하되거나 오동작하는 경우가 발생한다. 이와 같이, 사물 인터넷을 적용할 때, 다양한 무선 네트워크를 사용하는 시스템에서는 신호의 간섭과 충돌에 대한 대책이 요구된다.
본 개시의 실시예들은, 무선 통신과 무선 충전 기능을 제공하면서, 신호의 간섭과 충동을 방지할 수 있는 무선 모니터링 장치 및 그 제어 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 개시의 실시예들은, 사물인터넷을 편리하고 저비용으로 사용하기 위해, 무선 네트워크를 통한 데이터 통신과 무선 전력 전송에 기반한 무선 사물 인터넷 시스템을 제공하기 위한 것이다.
본 개시의 일 실시예의 일 측면에 따르면, 센서 검출 값을 획득하는 센서 인터페이스; 무선 충전 모드에서 제1 채널을 통해 전력 공급 장치로부터 무선 전송된 전력을 무선으로 수신하여, 배터리를 충전하는 무선 충전 모듈; 무선 통신 모드에서 제2 채널을 통해 센서 검출 값을 서버로 무선 전송하는 무선 통신 모듈; 안테나; 스위치 제어 신호에 기초한 스위칭 동작에 의해 안테나와 무선 충전 모듈 사이의 제1 전류 패스와 안테나와 무선 통신 모듈 사이의 제2 전류 패스를 선택적으로 연결시키는 스위치; 및 무선 충전 모드에서 제1 전류 패스를 연결하고, 무선 통신 모드에서 제2 전류 패스를 연결하도록 스위치 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함하고, 제2 채널은 무선 통신 주파수 대역 내에서 선택된 제2 채널 주파수를 이용하고, 제1 채널은 무선 통신 주파수 대역에 인접하고 무선 통신 주파수 대역 밖에 있는 가드 대역(Guard Band) 내의 제1 채널 주파수를 이용하는, 무선 모니터링 장치가 제공된다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치는, 스위치와 무선 충전 모듈 사이에 연결되고, 제1 전류 패스를 통해 안테나의 수신 신호를 수신하는 무선 충전 모듈의 입력 포트와 안테나 사이의 임피던스를 정합하는 가변 정합 회로를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 가변 정합 회로는, 무선 충전 모듈의 입력 포트와 연결되는 제1 포트; 스위치의 제2 패스에 연결되는 제2 포트; 제1 단자가 제1 포트에 연결된 제1 노드에 연결되고, 제2 단자가 접지 노드에 연결된 제1 커패시터; 제1 단자가 제2 포트에 연결된 제2 노드에 연결되고, 제2 단자가 접지 노드에 연결되 제2 커패시터; 및 제1 노드와 제2 노드 사이에 연결된 인덕터를 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 가변 정합 회로의 제1 노드에서의 임피던스 값은 무선 충전 모듈의 입력 포트의 임피던스 값에 정합되고, 제2 노드에서의 임피던스 값은 안테나의 임피던스 값에 정합될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 커패시터 및 제2 커패시터 중 적어도 하나는 커패시턴스(capacitance)의 조절이 가능한 가변 커패시터이고, 인덕터는 인덕턴스(inductance)의 조절이 가능한 가변 인덕터일 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서는, 제1 채널 주파수를 설정하는 제어 입력이 수신되면, 설정된 제1 채널 주파수에 기초하여, 제1 커패시터의 커패시턴스, 제2 커패시터의 커패시턴스, 또는 인덕터의 인덕턴스를 조절할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 충전 모듈에 의해 충전되는 배터리를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 제1 채널 주파수는, 무선 통신 주파수 대역의 고주파측 가드 대역 또는 무선 통신 주파수 대역의 저주파측 가드 대역 중 하나에서 설정될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 통신 주파수 대역은 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)에 대응될 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서는, 무선 통신 모듈이 서버와 통신을 수행하는 경우, 무선 통신 모드를 설정하고, 제2 전류 패스를 연결하고 제1 전류 패스는 차단하도록 스위치 제어 신호를 생성하고, 무선 통신 모듈이 서버와 통신을 수행하지 않는 경우, 무선 충전 모드를 설정하고, 제1 전류 패스를 연결하고 제2 전류 패스는 차단하도록 스위치 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서는, 배터리의 잔여 용량 값을 획득하고, 배터리의 잔여 용량 값이 기준 값 미만인 경우, 무선 충전 모드를 설정하고, 제1 전류 패스를 연결하고 제2 전류 패스는 차단하도록 스위치 제어 신호를 생성할 수 있다.
또한, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 프로세서는, 배터리의 잔여 용량 값이 기준 값에 도달할 때까지 무선 충전 모드를 유지하고, 배터리의 잔여 용량 값이 기준 값에 도달하면, 무선 통신 모듈이 서버와 통신을 수행하는 경우, 무선 통신 모드를 설정하고, 무선 통신 모듈이 서버와 통신을 수행하지 않는 경우, 무선 충전 모드를 설정할 수 있다.
본 개시의 일 실시예의 다른 측면에 따르면, 센서 검출 값을 획득하는 단계; 무선 충전 모드와 무선 통신 모드 중에서 동작 모드를 식별하는 단계; 무선 충전 모드에서 스위치 제어 신호에 기초한 스위칭 동작에 의해 안테나와 무선 충전 모듈 사이의 제1 전류 패스를 연결시키는 단계; 무선 충전 모드에서 제1 채널을 통해 전력 공급 장치로부터 무선 전송된 전력을 무선으로 수신하여, 배터리를 충전하는 단계; 무선 통신 모드에서 스위치 제어 신호에 기초한 스위칭 동작에 의해 안테나와 무선 통신 모듈 사이의 제2 전류 패스를 연결시키는 단계; 무선 통신 모드에서 제2 채널을 통해 센서 검출 값을 서버로 무선 전송하는 단계; 및 제2 채널은 무선 통신 주파수 대역 내에서 선택된 제2 채널 주파수를 이용하고, 제1 채널은 무선 통신 주파수 대역에 인접하고 무선 통신 주파수 대역 밖에 있는 제1 채널 주파수를 이용하는, 무선 모니터링 장치 제어 방법이 제공된다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 시스템을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치, 전력 공급 장치, 및 서버를 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 무선 모니터링 장치로 데이터 통신 채널과 전력 전송 채널이 할당되는 과정을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 통신 주파수 대역 및 가드 대역을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 개시의 다른 실시예에 따른 무선 통신 주파수 대역 및 가드 대역을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 가변 정합 회로의 구조를 나타낸 도면이다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라 동작 모드를 변경하고 스위치 제어 신호를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라, 동작 모드를 식별하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따라 동작 모드를 식별하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
도 12는 본 개시의 또 다른 실시예에 따라 동작 모드를 설정하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 명세서는 청구항의 권리범위를 명확히 하고, 본 개시의 실시예들이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구항에 기재된 실시예를 실시할 수 있도록, 실시예들의 원리를 설명하고 개시한다. 개시된 실시예들은 다양한 형태로 구현될 수 있다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 개시의 실시예들이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에서 사용되는 “모듈” 또는 “부”(unit)라는 용어는 소프트웨어, 하드웨어 또는 펌웨어 중 하나 또는 둘 이상의 조합으로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 “모듈” 또는 “부”가 하나의 요소(element)로 구현되거나, 하나의 “모듈” 또는 “부”가 복수의 요소들을 포함하는 것도 가능하다.
실시예를 설명함에 있어서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 개시의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 명세서의 설명 과정에서 이용되는 숫자(예를 들어, 제1, 제2 등)는 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구분하기 위한 식별 기호에 불과하다.
또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "접속된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결되거나 또는 직접 접속될 수도 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 접속될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 개시의 실시예들의 작용 원리 및 다양한 실시예들에 대해 설명한다.
도 1은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 시스템을 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 시스템(10)은 복수의 무선 모니터링 장치(100), 서버(120), 및 전력 공급 장치(130)를 포함한다. 무선 모니터링 시스템(10)은 복수의 모니터링 대상 장치(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 및 112i)에서 생성된 센서 데이터를 무선으로 수집한다. 복수의 모니터링 대상 장치(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 및 112i)는 소정의 센서(110)를 포함할 수 있다. 또한, 무선 모니터링 시스템(10)에서 전력 공급 장치(130)는 무선 모니터링 장치(100)로 전력을 무선 송신하여 무선 충전한다. 본 개시의 실시예들에 따른 무선 모니터링 시스템(10)은 사물 인터넷 기술 및 무선 충전 기술을 이용하여 무선 기반의 모니터링 시스템을 구현한다.
본 개시의 실시예들에 따른 무선 모니터링 시스템(10)은 다양한 현장에 적용될 수 있다. 무선 모니터링 시스템(10)은 예를 들면, 산업 현장에 적용되어 스마트 팩토리를 구현하거나, 가정에 적용되어 스마트 홈을 구현하거나, 농업 현장에 적용되어 스마트 팜을 구현하거나, 도시에 적용되어 스마트 시티를 구현할 수 있다. 본 개시의 실시예들에서는 무선 모니터링 시스템(10)이 산업 현장에 적용되는 실시예를 중심으로 설명하지만, 본 개시의 실시예들이 산업 현장에 적용되는 것으로 한정되는 것은 아니다.
서버(120)는 무선 모니터링 시스템(10) 전반의 동작을 제어한다. 서버(120)는 복수의 무선 모니터링 장치(100), 전력 공급 장치(130), 및 사용자 단말(140) 등과 통신할 수 있다. 서버(130)는 무선 AP 장치(122)와 연결되어 무선 통신을 수행할 수 있다. 서버(130)는 무선 모니터링 장치(100)를 통해 복수의 모니터링 대상 장치(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 및 112i)를 관리하고 모니터링할 수 있다. 또한, 서버(120)는 네트워크를 통해 사용자 단말(140)과 연결될 수 있다. 서버(120)는 사용자 단말(140)과 연결되어, 사용자 단말(140)로 무선 모니터링 시스템(10)에서 모니터링 중인 복수의 모니터링 대상 장치(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 및 112i)의 상태 정보를 제공할 수 있다. 또한, 서버(120)는 사용자 단말(140)로부터 소정의 제어 신호를 수신하여, 수신된 제어 신호에 기초하여 동작할 수 있다.
복수의 모니터링 대상 장치(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 및 112i)는 산업 현장 등에 적용되는 장치이다. 복수의 모니터링 대상 장치(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 및 112i)는 소정의 센서(110)를 포함할 수 있다. 센서(110)는 모니터링 대상 장치(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 및 112i)의 동작에 관련된 소정의 값을 센싱하여 센서 검출 값을 생성한다. 모니터링 대상 장치(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 및 112i)는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 예를 들면, 모니터링 대상 장치(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 또는 112i)는 송풍기, 팬, 드라이버, 모터, 펌프, CCTV, 로봇, PLC(Programmable Logic Controller), 전력 공급 장치, 가스 공급 장치, 용수 공급 장치 등의 형태로 구현된다. 이하, 모니터링 대상 장치(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 또는 112i)를 통칭하여, 식별번호 112으로 나타낸다.
센서(110)는 다양한 종류의 정보를 센싱한다. 예를 들면, 센서(110)는 온도 센서, 습도 센서, 누수 센서, 전압계, 전류계, 풍량 센서, 이미지 센서, 가속도 센서, 자이로 센서, 조도 센서 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 하나의 모니터링 대상 장치(112)에 하나 또는 복수의 센서(110)가 구비되는 것도 가능하다.
무선 모니터링 장치(100)는 모니터링 대상 장치(112)에 연결되거나, 센서(110)에 직접 연결되어, 센서(110)에서 생성된 센서 검출 값을 획득한다. 본 명세서에서는, 무선 모니터링 장치(100)가 센서(110)에 연결되었다고 함은, 무선 모니터링 장치(100)가 모니터링 대상 장치(112)에 연결되어 센서(110)에 간접적으로 연결된 경우와, 무선 모니터링 장치(100)가 센서(110)에 직접 연결된 경우를 모두 포함한다.
무선 모니터링 장치(100)는 센서(110)와 유선 또는 무선으로 연결된다. 무선 모니터링 장치(100)는 각 센서(110)에 결합되어 센서(110)로부터 센서 검출 값을 획득하고, 획득된 센서 검출 값을 서버(120)로 전송한다. 무선 모니터링 장치(100)는 서버(120)와 무선으로 통신한다. 일 실시예에 따르면, 서버(120)는 무선 AP 장치(122)에 연결되고, 무선 모니터링 장치(100)는 무선 AP 장치(122)와 무선 통신한다. 무선 모니터링 장치(100)는 무선 AP 장치(122)를 통해 서버(120)와 통신한다. 무선 모니터링 장치(100)는 예를 들면, Lora, NB-IoT, BLE, Zigbee, 또는 WiFi 등의 무선 통신 기술을 이용하여 서버(120)와 통신할 수 있다.
또한, 무선 모니터링 장치(100)는 전력 공급 장치(130)로부터 무선으로 전력을 수신하여, 무선 충전을 수행한다. 무선 모니터링 장치(100)는 모니터링 기능을 수행하기 위해, 항시 전원이 공급되어야 한다. 전원 공급이 중단되면, 모니터링 동작이 중단되기 때문에, 무선 모니터링 장치(100)에 항시 전원을 공급하는 것이 요구된다. 무선 모니터링 장치(100)는 배터리를 구비하고, 전력 공급 장치(130)로부터 무선 전력을 수신하여 배터리를 충전한다. 무선 모니터링 장치(100)는 무선 충전을 수행하여 배터리의 충전량을 소정의 기준 레벨 이상으로 유지한다. 무선 모니터링 장치(100)는 예를 들면, 마이크로웨이브 방식(RF 방식) 또는 적외선 방식 등을 이용하여 전력 공급 장치(130)로부터 무선 전력을 수신할 수 있다.
무선 모니터링 장치(100)는 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)을 이용하여 무선 통신할 수 있다. ISM 대역은 산업, 과학, 의료용 기기에서 사용 가능한 주파수 대역이다. ISM 대역은 902~928MHz(중심 주파수 915MHz), 2.4~2.48GHz(중심 주파수 2.45GHz), 5.725~5.875GHz(중심 주파수 5.8GHz) 등의 주파수 대역을 포함한다. 무선 모니터링 장치(100)는 ISM 대역에서 서버(120)와 데이터 통신하기 위한 제2 채널을 수립한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 ISM 대역에 인접한 가드 대역(Guard Band) 내에 무선 전력 수신을 위한 제1 채널을 수립하고, 제1 채널을 통해 전력 공급 장치(130)로부터 무선 전력 신호를 수신한다.
데이터 통신을 위한 무선 통신 주파수 대역은 다른 주파수 대역과의 간섭을 방지하기 위해, 가드 대역을 포함한다. 가드 대역은 무선 통신 주파수 대역 외부의 인접한 소정 범위의 주파수 대역으로 설정될 수 있다. 하나의 무선 통신 주파수 대역에 대해, 저주파 측의 제1 가드 대역과 고주파 측의 제2 가드 대역이 배치될 수 있다. 예를 들면, 무선 통신 주파수 대역이 2.401GHz 내지 2.483GHz 범위로 설정된 경우, 2.401GHz에 인접하고 2.401GHz보다 작은 주파수 범위에 설정된 제1 가드 대역과, 2.483GHz에 인접하고 2.483GHz보다 큰 주파수 범위에 설정된 제2 가드 대역이 설정될 수 있다.
제1 채널은 제1 가드 대역 또는 제2 가드 대역 내에 설정될 수 있다. 무선 모니터링 장치(100)는 무선 통신 주파수 대역에 속하지 않는 가드 대역을 이용하여 무선 전력 신호를 수신함에 의해, 무선 통신 신호와 간섭 없이 무선 전력 신호를 수신할 수 있다.
주파수 간섭을 회피하기 위해, 데이터 통신에 이용되는 제2 채널 주파수와 무선 전력 수신을 위해 이용되는 제1 채널 주파수를 다르게 설정해야 한다. 그런데 사용 가능한 채널 주파수는 사용 개수에 제한을 받는다. 이를 해결하기 위해, 무선 충전을 위한 제1 채널 주파수를 무선 통신을 무선 통신 주파수 대역의 인접에 있는 가드 대역 주파수를 이용함으로써, 안정적으로 데이터 통신 주파수와 무선 충전 주파수를 다르게 설정할 수 있다.
전력 공급 장치(130)는 복수의 무선 모니터링 장치(100)와 통신하기 위해, 각 무선 모니터링 장치(100)에 제1 채널 주파수를 각각 할당할 수 있다. 이 때, 각 무선 모니터링 장치(100)에 할당되는 제1 채널 주파수는 가드 대역 내에서 설정될 수 있다. 전력 공급 장치(130)는 신호의 도달 범위 내에 있는 무선 모니터링 장치(100)들에 대해 서로 다른 제1 채널 주파수를 할당할 수 있다. 이와 같이 전력 공급 장치(130)는 각 무선 모니터링 장치(100)에 대해 서로 다른 제1 채널 주파수를 할당함에 의해, 각 무선 모니터링 장치(100)에 대한 무선 전력 송신 동작을 독립적으로 제어할 수 있다. 또한, 전력 공급 장치(130)는 각 무선 모니터링 장치(100)에 대해 서로 다른 제1 채널 주파수를 할당함에 의해, 복수의 무선 모니터링 장치(100)로 상호 간섭 없이 무선 전력 신호를 송신할 수 있다.
서버(120)는 복수의 무선 모니터링 장치(100)와 통신하기 위해, 각 무선 모니터링 장치(100)에 제2 채널 주파수를 각각 할당할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 제2 채널 주파수의 할당 동작은 서버(120)에 연결된 무선 AP 장치(122)에 의해 수행될 수 있다. 서버(120) 또는 무선 AP 장치(122)는 각각의 무선 모니터링 장치(100)들에 대해 서로 다른 제2 채널 주파수를 할당할 수 있다. 이와 같이 각 무선 모니터링 장치(100)에 대해 서로 다른 제2 채널 주파수를 할당함에 의해, 서버(120)는 각 무선 모니터링 장치(100)와 독립적으로 데이터 통신을 수행할 수 있다. 또한, 복수의 무선 모니터링 장치(100)에 대해 서로 다른 제2 채널 주파수를 할당함에 의해, 서버(120)는 상호 간섭 없이 복수의 무선 모니터링 장치(100) 각각과 통신할 수 있다.
도 2는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치, 전력 공급 장치, 및 서버를 나타낸 블록도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치(100)는 프로세서(210), 스위치(212), 안테나(214), 무선 충전 모듈(220), 배터리(222), 무선 통신 모듈(230), 및 센서 인터페이스(232)를 포함한다. 센서 인터페이스(232)는 센서(110)와 연결된다.
프로세서(210)는 무선 모니터링 장치(100) 전반의 동작을 제어한다. 프로세서(210)는 하나 또는 그 이상의 프로세서로 구현될 수 있다. 프로세서(210)는 무선 모니터링 장치(100)의 메모리(미도시)에 저장된 인스트럭션 또는 커맨드를 실행하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(210)는 무선 모니터링 장치(100)에 구비된 구성요소들의 동작을 제어한다.
무선 충전 모듈(220)는 전력 공급 장치(130)로부터 무선 전력을 수신하여, 배터리(222)를 충전한다. 무선 충전 모듈(220)는 제1 채널을 통해 전력 공급 장치(130)로부터 무선 전력을 수신한다. 제1 채널은 제1 채널 주파수를 갖고, 제1 채널 주파수는 전력 공급 장치(130)에 의해 할당된다. 무선 충전 모듈(220)은 수신된 무선 전력을 변환하여, 배터리(222)를 충전한다. 무선 충전 모듈(220)은 무선 통신 모듈(230)이 이용하는 무선 통신 주파수 대역의 가드 대역 내의 주파수에서 무선 전력을 수신할 수 있다. 예를 들면, 무선 통신 모듈(230)이 2.4GHz 대역의 Zigbee 방식을 이용한다면, 무선 충전 모듈(220)은 Zigbee의 주파수 대역의 가드 대역 내의 제1 채널 주파수를 이용하여 무선 전력을 수신할 수 있다.
배터리(222)는 전력을 저장하고, 무선 모니터링 장치(100)의 각 구성요소들에 전력을 공급한다. 배터리(222)는 2차 전지에 대응될 수 있다. 배터리(222)는 예를 들면, 리튬 이온 배터리, 니켈 수소 배터리, 니켈 카드뮴 배터리, 리튬 폴리머 배터리 등에 대응될 수 있다.
무선 통신 모듈(230)은 무선으로 외부 장치와 통신할 수 있다. 무선 통신 모듈(230)은 무선 AP 장치(122)를 통해 서버(120)와 통신하거나, 서버(120)와 직접 통신할 수 있다. 무선 통신 모듈(230)은 예를 들면, Lora, 와이파이, Zigbee, 블루투스, BLE 등의 방식을 이용할 수 있다.
무선 통신 모듈(230)은 근거리 통신을 수행할 수 있으며, 예를 들면, 블루투스, BLE(Bluetooth Low Energy), 근거리 무선 통신 (Near Field Communication), WLAN(와이파이), 지그비(Zigbee), 적외선(IrDA, infrared Data Association) 통신, WFD(Wi-Fi Direct), UWB(ultra wideband), Ant+ 통신 등을 이용할 수 있다. 다른 예로서, 무선 통신 모듈(230)은 원거리 통신을 수행할 수 있으며, 예를 들면, 레거시 셀룰러 네트워크, 5G 네트워크, 차세대 통신 네트워크, 인터넷, 또는 컴퓨터 네트워크(예: LAN 또는 WAN) 등을 통해 외부 장치와 통신할 수 있다.
무선 통신 모듈(230)은 프로세서(210)의 제어에 따라 서버(120)와 통신을 수립할 수 있다. 또한, 무선 통신 모듈(230)은 서버(120)로 제어 신호 및 데이터를 전송하거나, 서버(120)로부터 제어 신호 및 데이터를 수신한다. 무선 통신 모듈(230)은 제2 채널을 통해 서버(120)와 통신한다. 무선 통신 모듈(230)은 센서(110)로부터 획득된 센서 검출 값을 제2 채널을 통해 서버(120)로 전송한다. 프로세서(210)는 무선 통신 모듈(230)이 센서 검출 값을 서버(120)로 전송하도록 무선 통신 모듈(230)을 제어한다.
센서 인터페이스(232)는 센서(110)와 연결되어, 센서(110)와 통신한다. 센서 인터페이스(110)는 유선 또는 무선으로 센서(110)와 연결될 수 있다. 프로세서(210)는 센서 인터페이스(232)를 통해 센서(110)로부터 센서 검출 값을 수신한다. 무선 모니터링 장치(100)는 메모리(미도시)를 포함하고, 메모리에 센서 검출 값을 저장할 수 있다.
프로세서(210)는 센서 검출 값을 서버(120)로 전송할 때, 무선 모니터링 장치(100)의 식별 정보, 센서 검출 값의 타입 정보, 모니터링 대상 장치(112)에 대한 정보, 센서 검출 값에 대응하는 시간 정보 등의 메타 정보를 함께 송신할 수 있다. 프로세서(210)는 센서 검출 값을 포함하는 모니터링 데이터 패킷을 생성하고, 모니터링 데이터 패킷은 센서 검출 값, 식별 정보, 타입 정보, 모니터링 대상 장치(112)에 대한 정보, 시간 정보 등을 포함할 수 있다. 센서 검출 값의 타입 정보는 센서 검출 값이 어떤 종류의 값에 대응되는지를 나타내는 정보이다. 센서 검출 값의 타입 정보는 예를 들면, 온도, 습도, 풍속, 소비 전력 등으로 정의될 수 있다. 모니터링 대상 장치(112)에 대한 정보는, 모니터링 대상 장치(112)의 타입 정보(예: 가스 밸브, 송풍기, 환풍기, 냉각기 등), 모니터링 대상 장치(110)의 식별 정보 등을 포함할 수 있다. 센서 검출 값에 대응하는 시간 정보는, 해당 센서 검출 값이 획득된 시간을 나타내는 정보이다.
프로세서(210)는 서버(120)를 목적지로 하여 센서 검출 값을 포함하는 데이터 패킷을 전송한다. 예를 들면, 프로세서(210)는 서버(120)의 IP 주소, MAC 어드레스 등을 목적지 정보로 하여 데이터 패킷을 전송한다.
안테나(214)는 외부로부터 신호를 수신하거나, 무선 모니터링 장치(100)에서 생성되 신호를 송신한다. 안테나(214)는 무선 통신 모듈(230)이 이용하는 통신 방식의 무선 통신 주파수 대역으로 공진 주파수가 설정될 수 있다. 예를 들면, 무선 통신 모듈(230)이 2.4GHz 대역의 Zigbee 방식으로 무선 통신을 수행하는 경우, 안테나(214)의 공진 주파수는 2.4GHz 대역으로 설정된다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 단일 안테나(214)를 이용하여 데이터 통신과 무선 전력 수신을 수행한다. 무선 충전 모듈(220)에서 이용하는 제1 채널 주파수는, 무선 통신 모듈(230)에서 이용하는 제2 채널 주파수가 포함된 무선 통신 주파수 대역에 인접한 가드 대역 내에 있기 때문에, 무선 통신 주파수 대역에 대응하는 공진 주파수를 갖는 안테나(214)를 이용하여 무선 전력 신호를 수신할 수 있다. 즉, 본 개시의 일 실시예에 따르면, 하나의 안테나(214)를 이용하여 무선 전력 수신과 데이터 통신을 모두 수행하는 것이 가능하다.
스위치(212)는 무선 통신 모듈(230), 무선 충전 모듈(220), 및 안테나(214) 사이에 연결된다. 스위치(212)는 프로세서(210)에 의해 생성된 스위치 제어 신호에 기초하여 동작한다. 스위치(212)는 스위칭 동작에 의해, 안테나(214)와 무선 충전 모듈(220) 사이의 제1 전류 패스를 연결하거나, 안테나(214)와 무선 통신 모듈(230) 사이의 제2 전류 패스를 연결시킨다.
프로세서(210)는 동작 모드에 따라 스위칭 제어 신호를 생성한다. 동작 모드는 무선 충전 모드 및 무선 통신 모드를 포함한다. 무선 충전 모드는 안테나(214)를 통해 무선 전력 신호를 수신하여, 무선 충전을 수행하는 모드이다. 프로세서(210)는 무선 충전 모드에서 동작하는 경우 제1 전류 패스를 연결하도록 스위치 제어 신호를 생성하여 스위치(212)로 출력한다. 무선 통신 모드는 안테나(214)를 통해 무선 통신 신호를 송신하거나, 무선 통신 신호를 수신하는 모드이다. 프로세서(210)는 무선 통신 모드에서 동작하는 경우 제2 전류 패스를 연결하도록 스위치 제어 신호를 생성하여 스위치(212)로 출력한다.
무선 모니터링 장치(100)의 동작 모드를 결정하는 방식은 아래에서 자세하게 설명한다.
전력 공급 장치(130)는 무선 전력 송신 모듈(240) 및 전원(242)을 포함한다.
전원(242)은 전력을 공급한다. 전원(242)은 외부 전원에 연결되어 전력을 무선 전력 송신 모듈(240)로 공급할 수 있다.
무선 전력 송신 모듈(240)은 전원(242)으로부터 공급된 전력을 무선 전력 신호로 변환하여, 무선 전력 신호를 무선 모니터링 장치(100)로 송신한다. 무선 전력 송신 모듈(240)은 전원(242)을 무선 전력 신호로 변환하기 위한 신호 변환 회로를 포함할 수 있다.
무선 전력 송신 모듈(240)은 각 무선 모니터링 장치(100)에 할당된 채널을 통해, 무선 전력 신호를 송신한다. 무선 전력 송신 모듈(240)은 각 채널의 채널 주파수로 변환된 무선 전력 신호를 생성하여 출력한다. 무선 전력 송신 모듈(240)은 전력을 소정의 채널 주파수로 변환하기 위한 변조 회로를 구비할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 전력 공급 장치(130)는 서버(120)에 연결되고, 서버(120)가 전력 공급 장치(130)를 제어할 수 있다. 서버(120)는 전력 공급 장치(130)의 동작에 관련된 제어 신호를 무선 모니터링 장치(100)로부터 수신하거나, 무선 모니터링 장치(100)로 전송할 수 있다. 무선 모니터링 장치(100)는 전력 공급 장치(130)의 제어에 관련된 제어 신호를 서버(120)로 전송하고, 서버(120)로부터 수신할 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 전력 공급 장치(130)는 프로세서(미도시)를 구비하고, 프로세서가 전력 공급 장치(130) 전반의 동작을 제어할 수 있다.
전력 공급 장치(130)는 복수의 무선 모니터링 장치(100) 각각에 대해, 무선 전력 송신을 위한 채널 주파수를 할당한다. 전력 공급 장치(130)는 무선 모니터링 장치(100)가 이용하는 무선 통신 주파수 대역의 가드 대역 내에서, 무선 전력 송신을 위한 채널 주파수를 할당할 수 있다.
서버(120)는 프로세서(250), 통신 모듈(252), 및 메모리(254)를 포함한다. 서버(120)는 소정의 컴퓨팅 장치, 클라우드 서버 등의 형태로 구현될 수 있다.
프로세서(250)는 서버(120) 전반의 동작을 제어한다. 프로세서(250)는 하나 또는 그 이상의 프로세서로 구현될 수 있다. 프로세서(250)는 메모리(252)에 저장된 인스트럭션 또는 커맨드를 실행하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 프로세서(250)는 서버(120)에 구비된 구성요소들의 동작을 제어한다.
통신 모듈(252)은 외부 장치와 통신한다. 통신 모듈(252)은 무선 통신 동작을 수행할 수 있다. 통신 모듈(252)은 무선 통신을 통해 무선 모니터링 장치(100)와 통신한다. 예를 들면, 통신 모듈(252)은 Lora, 와이파이, Zigbee, 블루투스, BLE 등의 방식을 이용하여 무선 모니터링 장치(100)와 통신할 수 있다.
메모리(254)는 서버(120)의 동작에 필요한 다양한 정보, 데이터, 명령어, 프로그램 등을 저장한다. 메모리(254)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리 중 적어도 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 메모리(254)는 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM, Random Access Memory), SRAM(Static Random Access Memory), 롬(ROM, Read-Only Memory), EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory), PROM(Programmable Read-Only Memory), 자기 메모리, 자기 디스크, 광디스크 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다. 또한, 메모리(254)는 인터넷(internet)상에서 저장 기능을 수행하는 웹 스토리지(web storage) 또는 클라우드 서버에 대응될 수 있다.
서버(120)는 복수의 무선 모니터링 장치(100)로부터 센서 검출 값을 수신한다. 서버(120)는 센서 검출 값을 포함하는 모니터링 데이터 패킷을 수신한다. 서버(120)는 각 무선 모니터링 장치(100)의 센서 검출 값을 수신하여 메모리(254)에 저장한다. 또한, 서버(120)는 저장된 센서 검출 값을 이용하여, 각 모니터링 대상 장치(112)를 모니터링한다. 예를 들면, 프로세서(250)는 수집된 센서 검출 값을 이용하여, 모니터링 대상 장치(112)의 상태를 판단한다. 또한, 프로세서(250)는 센서 검출 값을 이용하여, 모니터링 대상 장치(112)에서 발생한 소정의 이벤트를 검출하고, 이벤트 정보를 생성하여 사용자 단말(140) 등의 외부 장치로 출력한다. 또한, 프로세서(250)는 센서 검출 값을 이용하여, 비정상 상태를 검출하고, 비정상 상태가 검출된 경우 알림을 생성한다. 프로세서(250)는 생성된 알림을 사용자 단말(140) 등의 외부 장치로 출력한다.
도 3은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치 제어 방법을 나타낸 흐름도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치 제어 방법의 각 단계들은 프로세서, 무선 통신 모듈, 무선 충전 모듈, 스위치, 및 안테나를 구비하고, 서버와 통신하는 다양한 형태의 전자 장치에 의해 수행될 수 있다. 본 개시에서는 본 개시의 실시예들에 따른 무선 모니터링 장치(100)가 무선 모니터링 장치 제어 방법을 수행하는 실시예를 중심으로 설명한다. 따라서 무선 모니터링 장치(100)에 대해 설명된 실시예들은 무선 모니터링 장치 제어 방법에 대한 실시예들에 적용 가능하고, 반대로 무선 모니터링 장치 제어 방법에 대해 설명된 실시예들은 무선 모니터링 장치(100)에 대한 실시예들에 적용 가능하다. 개시된 실시예들에 따른 무선 모니터링 장치 제어 방법은 본 개시에 개시된 무선 모니터링 장치(100)에 의해 수행되는 것으로 그 실시예가 한정되지 않고, 다양한 형태의 전자 장치에 의해 수행될 수 있다.
단계 S302에서, 무선 모니터링 장치(100)는 센서 검출 값을 획득한다. 무선 모니터링 장치(100)는 센서 인터페이스(232)를 통해 연결된 센서(110)로부터 센서 검출 값을 획득한다. 무선 모니터링 장치(100)는 센서(110)로부터 센서 검출 값을 획득할 때, 센서 검출 값의 타입 정보, 모니터링 대상 장치(112)에 대한 정보, 센서 검출 값에 대응하는 시간 정보 등의 메타 정보를 함께 획득하거나 생성할 수 있다. 무선 모니터링 장치(100)는 획득하거나 생성한 메타 정보를 센서 검출 값과 함께 저장한다. 또한, 무선 모니터링 장치(100)는 센서 검출 값과 메타 정보를 포함하는 모니터링 데이터 패킷을 생성할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 센서 검출 값을 획득하는 과정을 주기적으로 반복할 수 있다. 예를 들면, 무선 모니터링 장치(100)는 5초 간격으로 센서(110)로부터 센서 검출 값을 획득할 수 있다.
다음으로, 단계 S304에서, 무선 모니터링 장치(100)는 동작 모드를 식별한다. 동작 모드는 무선 충전 모드와 무선 통신 모드를 포함한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 센서 검출 값을 획득하여 통신 이벤트가 발생하면, 무선 통신 모드로 동작하고, 통신 이벤트가 없는 구간 동안은 무선 충전 모드로 동작할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 주기적으로 무선 통신 모드와 무선 충전 모드를 번갈아가며 반복할 수 있다. 본 개시의 실시예들은 하나의 안테나(214)를 구비한 무선 모니터링 장치(100)에 의해 수행되므로, 시분할 방식으로 무선 통신 모드 또는 무선 충전 모드로 동작한다.
프로세서(210)는 무선 충전 모듈(220) 및 무선 통신 모듈(230)로 동작 모드에 대한 정보를 출력한다. 무선 충전 모드인 경우 무선 충전 모듈(220)은 무선 충전 동작을 수행한다. 무선 통신 모드인 경우 무선 통신 모듈(230)은 무선 통신 동작을 수행한다.
무선 모니터링 장치(100)는 동작 모드가 무선 충전 모드라고 판단되면, 단계 S306에서, 스위치(212)의 스위칭 동작에 의해 제1 전류 패스를 연결시킨다. 프로세서(210)는 제1 전류 패스를 연결시키도록 스위치 제어 신호를 생성하여 스위치(212)로 출력한다.
다음으로 단계 S308에서, 무선 모니터링 장치(100)는 제1 채널을 통해 무선 전력을 수신하고, 배터리(222)를 충전한다. 무선 충전 모드에서, 안테나(214)는 무선 전력 신호를 수신한다. 무선 전력 신호는 스위치(212)의 제1 전류 패스를 통해 무선 충전 모듈(220)로 입력된다. 무선 충전 모듈(220)은 스위치(212)로부터 수신된 무선 전력 신호를 이용하여 배터리(222)를 충전한다.
무선 모니터링 장치(100)는 동작 모드가 무선 통신 모드라고 판단되면, 단계 S310에서 스위치(212)의 스위칭 동작에 의해 제2 전류 패스를 연결시킨다. 프로세서(210)는 제2 전류 패스를 연결시키도록 스위치 제어 신호를 생성하여 스위치(212)로 출력한다.
다음으로 단계 S312에서, 무선 모니터링 장치(100)는 제2 채널을 통해 센서 검출 값을 서버(120)로 전송한다. 무선 통신 모듈(230)은 무선 통신 모드에서 스위치(212)로 센서 검출 값에 대응하는 데이터 신호를 출력한다. 데이터 신호는 제2 채널 주파수에 대응하도록 변조된 신호이다. 스위치(212)는 제2 전류 패스를 통해 무선 통신 모듈(230)로부터 수신한 데이터 신호를 안테나(214)로 전송한다. 안테나(214)는 데이터 신호를 서버(120)로 출력한다.
무선 모니터링 장치(100)는 무선 통신 모드에서 서버(120)로부터 무선 통신 신호를 수신할 수 있다. 서버(120)는 무선 모니터링 장치(100)로 소정의 제어 신호 또는 데이터 신호를 송신할 수 있다. 무선 모니터링 장치(100)는 무선 통신 모드에서 서버(120)로부터 무선 통신 신호를 수신한다. 프로세서(210)는 서버(120)로부터 수신한 무선 통신 신호에 대해 ACK 신호 또는 응답 신호를 생성하여 무선 통신 모듈(220)을 통해 전송한다.
도 4는 본 개시의 일 실시예에 따라 복수의 무선 모니터링 장치로 데이터 통신 채널과 전력 전송 채널이 할당되는 과정을 나타낸 도면이다.
전력 공급 장치(130)는 복수의 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)로 무선 전력 신호를 송신한다. 전력 공급 장치(130)는 각각의 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)와 전력 전송 채널을 수립한다. 각각의 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)에 대해 수립된 전력 전송 채널은 제1 채널에 대응된다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 각 전력 전송 채널은 동일한 채널 주파수를 갖는다. 따라서 각각의 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)는 동일한 제1 채널 주파수를 이용하여, 무선 전력을 수신할 수 있다. 제1 채널 주파수는 무선 통신 주파수 대역의 가드 대역 내에서 설정될 수 있다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 각 전력 전송 채널은 서로 다른 채널 주파수를 갖는다. 예를 들면, 전력 공급 장치(130)는 제1 무선 모니터링 장치(100a)에 대한 전력 전송 채널에 채널 주파수 F11을 할당하고, 제2 무선 모니터링 장치(100b)에 대한 전력 전송 채널에 채널 주파수 F12를 할당하고, 제3 무선 모니터링 장치(100c)에 대한 전력 전송 채널에 채널 주파수 F13을 할당한다. 주파수 F11, F12, 및 F13은 상이한 주파수이다. 주파수 F11, F12, 및 F13는 무선 통신 주파수 대역의 가드 대역 내에서 설정될 수 있다. 또한, 주파수 F11, F12, 및 F13는 무선 통신 주파수 대역의 저 주파측에 인접한 제1 가드 대역 내에서 선택되거나, 무선 통신 주파수 대역의 고 주파측 인접한 제2 가드 대역 내에서 선택될 수 있다.
서버(120)는 무선 AP 장치(122)를 통해 복수의 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)와 무선 통신한다. 각각의 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)는 각각 적어도 하나의 센서(110a, 110b, 110c)에 연결되어, 센서 검출 값을 획득한다. 각각의 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)는 센서 검출 값을 무선 AP 장치(122)통해 서버(120)로 전송한다.
무선 AP 장치(122)는 각각의 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)와 데이터 통신 채널을 수립한다. 각각의 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)에 대해 수립된 데이터 통신 채널은 제2 채널에 대응된다. 각 데이터 통신 채널은 서로 다른 채널 주파수를 갖는다. 예를 들면, 무선 AP 장치(122)는 제1 무선 모니터링 장치(100a)에 대한 데이터 통신 채널에 채널 주파수 F21을 할당하고, 제2 무선 모니터링 장치(100b)에 대한 데이터 통신 채널에 채널 주파수 F22를 할당하고, 제3 무선 모니터링 장치(100c)에 대한 데이터 통신 채널에 채널 주파수 F23을 할당한다. 주파수 F21, F22, 및 F23은 상이한 주파수이다.
도 4에서는 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)가 3개인 경우를 예로 들어 설명하였지만, 실제 산업 현장의 무선 모니터링 시스템이 적용되는 경우, 무선 모니터링 장치(100a, 100b, 100c)는 수십 내지 수천 개로 늘어날 수 있다.
도 5는 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 통신 주파수 대역 및 가드 대역을 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 와이파이 통신을 이용하여 무선 AP 장치(122)와 통신할 수 있다. IEEE 표준의 802.11b, 802.11g, 또는 802.11n을 따르며, 와이파이 통신은 2.4GHz 대역의 무선 통신 주파수 대역(BAND1)을 사용한다. 와이파이의 무선 통신 주파수 대역(BAND1)의 범위는 나라에 따라 차이가 있다. 미국은 2.400GHz~2.473GHz의 주파수 대역을 와이파이 주파수 대역으로 이용하고, 11개의 채널을 할당한다. 유럽이나 한국은 2.401GHz~2.483GHz의 주파수 대역을 와이파이 주파수 대역으로 이용하고, 13개의 채널을 할당한다. 본 명세서에서는 한국의 경우를 중심으로 설명한다.
와이파이 통신을 이용하는 경우, 무선 AP 장치(122)는 2.401GHz 내지 2.483GHz의 중심 주파수를 갖는 13개의 채널을 정의할 수 있다. 13개의 채널은 5MHz 간격의 중심 주파수를 갖고, 22MHz의 대역폭을 갖는다. 또한, 13개의 채널은 5MHz씩 겹쳐서 주파수 대역을 점유할 수 있다. 무선 AP 장치(122)는 각 무선 모니터링 장치(100)에 서로 다른 중심 주파수를 갖는 와이파이 통신 채널을 할당할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 시스템(10)은 하나 이상의 무선 AP 장치(122)를 포함하고, 각 무선 AP 장치(122)가 13개 이하의 무선 모니터링 장치(100)와 통신할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 서버(120) 또는 무선 AP 장치(122)는 데이터 보안을 강화하기 위해, 소정 주기마다 주파수 호핑을 수행할 수 있다. 예를 들면, 무선 AP 장치(122)는 무선 모니터링 장치(100)와 2412MHz의 중심 주파수를 갖는 제1 와이파이 채널과 통신하다가, 소정 시간 이후에 2437MHz의 중심 주파수를 갖는 제6 와이파이 채널과 통신할 수 있다. 주파수 호핑을 수행하는 경우, 무선 AP 장치(122)는 무선 모니터링 장치(100)에 데이터 통신 채널 주파수를 다시 할당하고, 무선 모니터링 장치(100)와 데이터 통신 채널을 다시 수립한다.
가드 대역(GB11, GB12)는 무선 통신 주파수 대역(BAND1)에 인접하게 설정된다. 여기서 인접하게 설정된다는 것은 무선 통신 주파수 대역(BAND1)과 겹치지 않으면서, 무선 통신 주파수 대역(BAND1)의 경계 주파수로부터 소정 주파수 구간으로 설정되는 것을 의미한다. 예를 들면, 제1 가드 대역(GB11)는 무선 통신 주파수 대역(BAND1)의 최소 주파수로부터 2MHz의 주파수 범위로 설정되고, 제2 가드 대역(GB12)는 무선 통신 주파수 대역(BAND1)의 최대 주파수로부터 3.5MHz의 주파수 범위로 설정될 수 있다. 예를 들면, 제1 가드 대역(GB11)은 2.400GHz로 설정되고, 제2 가드 대역(GB12)은 2.484GHz로 설정될 수 있다.
도 6은 본 개시의 다른 실시예에 따른 무선 통신 주파수 대역 및 가드 대역을 나타낸 도면이다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 Zigbee 통신을 이용하여 무선 AP 장치(122)와 통신할 수 있다. Zigbee는 IEEE 802.15.4 표준이다. Zigbee 통신은 2.4GHz 대역의 무선 통신 주파수 대역(BAND2)을 사용한다. ZigBee의 경우, 채널 각각의 대역폭은 2MHz이고, 각 채널과 채널 사이에는 3MHz의 가드 대역이 존재한다. ISM Band 내에는 11번 채널부터 26번 채널까지 총 16개의 Zigbee 채널이 존재한다.
무선 AP 장치(122)는 각 무선 모니터링 장치(100)에 서로 다른 중심 주파수를 갖는 Zigbee 통신 채널을 할당할 수 있다. 일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 시스템(10)은 하나 이상의 무선 AP 장치(122)를 포함하고, 각 무선 AP 장치(122)가 16개 이하의 무선 모니터링 장치(100)와 통신할 수 있다.
가드 대역(GB21, GB22)는 무선 통신 주파수 대역(BAND2)에 인접하게 설정된다. 예를 들면, 제1 가드 대역(GB21)는 무선 통신 주파수 대역(BAND2)의 최소 주파수로부터 2MHz의 주파수 범위로 설정되고, 제2 가드 대역(GB22)는 무선 통신 주파수 대역(BAND2)의 최대 주파수로부터 3.5MHz의 주파수 범위로 설정될 수 있다. 예를 들면, 제1 가드 대역(GB21)은 2.400GHz로 설정되고, 제2 가드 대역(GB22)은 2.484GHz로 설정될 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 데이터 통신을 위해 Zigbee 통신을 이용하는 경우, 가드 대역은 채널과 채널 사이에 존재하는 제3 가드 대역(GB23)를 포함할 수 있다. 무선 모니터링 장치(100)는 Zigbee 통신의 무선 통신 주파수 대역(BAND2) 내의 복수의 제3 가드 대역(GB23) 중 하나를 이용하여 무선 전력 신호를 수신할 수 있다.
도 7은 본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치의 구조를 나타낸 블록도이다.
본 개시의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치(100)는 프로세서(210), 스위치(212), 안테나(214), 무선 충전 모듈(220), 배터리(222), 무선 통신 모듈(230), 센서 인터페이스(232), 및 가변 정합 회로(710)를 포함한다. 센서 인터페이스(232)는 센서(110)와 연결된다. 도 7에 도시된 무선 모니터링 장치(100)는 도 2에 도시된 무선 모니터링 장치(100)에 가변 정합 회로(710)가 추가되 구성이다. 따라서 도 7에서는 도 2와 차이점인 가변 정합 회로(710) 및 가변 정합 회로(710)와 관련되 구성을 중심으로 설명한다.
가변 정합 회로(710)는 스위치(212)와 무선 충전 모듈(220) 사이에 연결된다. 가변 정합 회로(710)는 스위치(212)의 제1 전류 패스를 통해 전달되 무선 전력 신호를 수신하여, 무선 충전 모듈(220)로 전달한다. 가변 정합 회로(710)는 무선 충전 모듈(220)의 입력 포트의 임피던스와 정합되도록 가변 정합 회로(710)의 출력 포트의 임피던스를 조절한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면 무선 전력 신호는 무선 통신 주파수 대역의 가드 대역의 주파수를 이용한다. 안테나(214)는 무선 통신 주파수 대역에 대응하는 공진 주파수를 갖는다. 무선 전력 신호는 가드 대역의 주파수를 갖기 때문에, 무선 전력 신호의 주파수와 안테나(214)의 임피던스가 정합되지 않는 문제점이 있다. 가변 정합 회로(710)는 안테나(214)를 통해 수신되는 무선 전력 신호가 전달될 때, 가변 정합 회로(710)의 입출력 임피던스를 안테나(214)와 무선 충전 모듈(220)의 임피던스에 정합한다. 가변 정합 회로(710)는 무선 전력 신호의 제1 채널 주파수에서 가변 정합 회로(710)의 입력 포트인 제2 포트의 임피던스와 안테나(214)의 임피던스를 정합한다. 또한, 가변 정합 회로(170)는 무선 전력 신호의 제1 채널 주파수에서 가변 정합 회로(710)의 출력 포트인 제1 포트의 임피던스와 무선 충전 모듈(220)의 입력 포트의 임피던스를 정합한다.
도 8은 본 개시의 일 실시예에 따른 가변 정합 회로의 구조를 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 가변 정합 회로(710)는 제1 포트(Port1), 제2 포트(Port2), 제1 커패시터(C1), 제2 커패시터(C2), 및 인덕터(L1)를 포함한다.
제1 포트(Port1)는 무선 충전 모듈(220)의 입력 포트에 연결된다.
제2 포트(Port2)는 스위치(212)에 연결된다. 스위치(212)는 제1 전류 패스를 통해 안테나(214)로부터 수신된 무선 전력 신호를 제2 포트(Port2)로 출력한다.
제1 커패시터(C1)는 제1 포트(Port1)가 연결된 제1 노드(N1)와 접지 노드(GND) 사이에 연결된다. 제2 커패시터(C2)는 제2 포트(Port2)가 연결된 제2 노드(N2)와 접지 노드(GND) 사이에 연결된다. 인덕터(L1)는 제1 노드(N1)와 제2 노드(N2) 사이에 연결된다.
무선 전력 신호의 주파수인 제1 채널 주파수에서, 제1 포트(Port1)의 출력 임피던스는 무선 충전 모듈(220)의 입력 단자의 임피던스에 정합될 수 있다. 가변 정합 회로(710)는 제1 방향(S11)으로부터 제1 노드(N1)를 보았을 때의 임피던스와 무선 충전 모듈(220)의 입력 단자의 임피던스를 정합시킬 수 있다.
또한, 무선 전력 신호의 주파수인 제1 채널 주파수에서, 제2 포트(Port2)의 입력 임피던스는 안테나(214)의 임피던스에 정합될 수 있다. 가변 정합 회로(710)는 제2 방향(S22)으로부터 제2 노드(N2)를 보았을 때의 임피던스와 안테나(214)의 임피던스를 정합시킬 수 있다.
제1 커패시터(C1) 및 제2 커패시터(C2)는 커패시턴스(capacitance)를 가변할 수 있는 가변 커패시터에 대응할 수 있다. 인덕터(L1)는 인덕턴스(inductance)를 조절할 수 있는 가변 인덕터에 대응할 수 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 제1 채널 주파수를 설정하는 제어 신호가 입력되면, 제1 채널 주파수에서 가변 정합 회로(710)의 제1 포트(Port1)의 임피던스를 무선 충전 모듈(220)과 정합시키고, 제2 포트(Port2)의 임피던스를 안테나(214)에 정합시킬 수 있다. 프로세서(210)는 제1 채널 주파수를 설정하는 제어 신호가 입력되면, 임피던스 정합을 위해 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시턴스, 제2 커패시터(C2)의 제2 커패시턴스, 및 인덕터(L1)의 인덕턴스를 결정한다. 일 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 소정의 수식을 이용하여 제1 커패시턴스, 제2 커패시턴스, 및 인덕턴스를 산출한다. 다른 실시예에 따르면, 프로세서(210)는 소정의 룩업 테이블을 이용하여 제1 커패시턴스, 제2 커패시턴스, 및 인덕턴스를 결정한다. 소정의 수식 또는 소정의 룩업 테이블은 무선 모니터링 장치(100)의 메모리(미도시)에 저장될 수 있다.
프로세서(210)는 제1 커패시턴스, 제2 커패시턴스, 및 인덕턴스를 결정한 후, 가변 정합 회로(710)의 제1 커패시턴스, 제2 커패시턴스, 및 인덕턴스를 제어하기 위한 제어 신호를 가변 정합 회로(710)로 출력한다. 가변 정합 회로(710)는 프로세서(210)로부터 수신되 제어 신호에 기초하여 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시턴스, 제2 커패시터(C2)의 제2 커패시턴스, 및 인덕터(L1)의 인덕턴스를 조절한다.
다른 실시예에 따르면, 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시턴스, 제2 커패시터(C2)의 제2 커패시턴스, 및 인덕터(L1)의 인덕턴스는 수동으로 조절될 수 있다. 무선 모니터링 장치(100)는 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시턴스, 제2 커패시터(C2)의 제2 커패시턴스, 및 인덕터(L1)의 인덕턴스를 제어하기 위한 입력 인터페이스를 포함할 수 있다. 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시턴스, 제2 커패시터(C2)의 제2 커패시턴스, 및 인덕터(L1)의 인덕턴스는 입력 인터페이스를 통한 입력에 의해, 제어될 수 있다. 사용자는 제1 채널 주파수가 결정되면, 무선 모니터링 장치(100)의 입력 인터페이스를 통해 제1 커패시터(C1)의 제1 커패시턴스, 제2 커패시터(C2)의 제2 커패시턴스, 및 인덕터(L1)의 인덕턴스를 조절할 수 있다.
도 9는 본 개시의 일 실시예에 따라 동작 모드를 변경하고 스위치 제어 신호를 생성하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 무선 통신 모드(910) 또는 무선 충전 모드(920)로 동작한다. 무선 모니터링 장치(100)는 시분할 방식으로 무선 통신 모드(910) 또는 무선 충전 모드(920)로 동작한다. 무선 모니터링 장치(100)는 동작 모드에 기초하여 스위치 제어 신호를 생성한다. 스위치 제어 신호는 무선 통신 모드(910)와 무선 충전 모드(920)에서 서로 다른 신호 레벨을 갖는다. 무선 충전 모드(920)에서 프로세서(210)는 제1 레벨의 스위치 제어 신호를 생성한다. 스위치(212)는 제1 레벨의 스위치 제어 신호를 수신하여 제1 전류 패스를 연결한다. 무선 통신 모드(910)에서 프로세서(210)는 제2 레벨의 스위치 제어 신호를 생성한다. 스위치(212)는 제2 레벨의 스위치 제어 신호를 수신하여 제2 전류 패스를 연결한다.
도 10은 본 개시의 일 실시예에 따라, 동작 모드를 식별하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 서버(120)와의 통신 이벤트가 발생한 경우, 무선 통신 모드로 동작한다. 도 10의 흐름도는 앞서 도 3에서 설명한 단계 S304에 대응될 수 있다.
우선 단계 S1002에서, 무선 모니터링 장치(100)는 서버(120)와 통신 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단한다.
일 실시예에 따르면, 통신 이벤트는 서버(120)로 무선 통신 신호를 전송하는 이벤트를 의미한다. 예를 들면, 통신 이벤트는 센서 검출 값을 서버(120)로 전송하는 이벤트를 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 통신 이벤트는 서버(120)로 무선 통신 신호를 전송하는 이벤트 및 서버(120)로부터 무선 통신 신호를 수신하는 이벤트를 포함한다. 무선 모니터링 장치(100)는 무선 충전 모드로 동작 중에, 서버(120)로부터 무선 통신 신호를 수신할 수 있다. 무선 모니터링 장치(100)는 무선 충전 모드에서는 스위치(212)가 제2 전류 패스로 연결되고, 안테나(214)에서 수신된 신호는 무선 충전 모듈(220)로 전달된다. 만약 무선 충전 모드에서 무선 통신 신호를 수신한 경우, 무선 충전 모듈(220)이 무선 통신 신호를 검출할 수 있다. 무선 충전 모듈(220)은 데이터 신호의 헤더 정보 등을 이용하여 무선 통신 신호를 검출할 수 있다. 무선 충전 모듈(220)은 무선 통신 신호를 검출하면, 무선 통신 신호를 검출하였다는 정보를 프로세서(210)로 전송한다. 프로세서(210)는 무선 통신 신호가 수신된 것에 기초하여, 통신 이벤트가 발생하였다고 판단한다.
만약 통신 이벤트가 발생한 경우, 단계 S1004에서 무선 모니터링 장치(100)는 동작 모드를 무선 통신 모드로 설정한다. 만약 통신 이벤트가 발생하지 않은 경우, 단계 S1006에서 무선 모니터링 장치(100)는 동작 모드를 무선 충전 모드로 설정한다.
도 11은 본 개시의 다른 실시예에 따라 동작 모드를 식별하는 과정을 나타낸 흐름도이다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 배터리 잔여 용량에 기초하여 동작 모드를 설정한다.
우선 단계 S1102에서 무선 모니터링 장치(100)는 배터리 잔여 용량 값을 획득한다. 무선 충전 모듈(220)은 배터리 잔여 용량 값을 모니터링할 수 있다. 프로세서(210)는 무선 충전 모듈(220)로부터 배터리 잔여 용량 값을 획득한다.
단계 S1104에서에서 무선 모니터링 장치(100)는 배터리 잔여 용량 값이 기준 값 미만인지 여부를 판단한다. 무선 모니터링 장치(100)는 배터리 잔여 용량 값이 기준 값 미만인 경우, 단계 S1106에서 동작 모드를 무선 충전 모드로 설정한다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 배터리 잔여 용량 값이 기준 값에 도달할 때까지 무선 충전 모드로 동작할 수 있다. 무선 모니터링 장치(100)는 앞서 도 3에서 설명한 단계 S306 및 S308에서 무선 충전 동작을 수행한 후에, 다시 단계 S1102에서 배터리 잔여 용량 값을 획득한다. 만약 배터리 잔여 용량 값이 기준 값 미만인 경우, 단계 S1106에서 무선 모니터링 장치(100)는 다시 무선 충전 모드를 동작 모드로 설정한다.
만약 배터리 잔여 용량 값이 기준 값 미만이 아닌 경우, 무선 모니터링 장치(100)는 단계 S1108에서 서버(120)와 통신 이벤트가 발생하였는지 여부를 판단한다. 만약 통신 이벤트가 발생한 경우, 단계 S1110에서 무선 모니터링 장치(100)는 무선 통신 모드로 동작 모드를 설정한다. 만약 통신 이벤트가 발생하지 않은 경우, 단계 S1112에서 무선 모니터링 장치(100)는 무선 충전 모드로 동작 모드를 설정한다. 단계 S1108, S1110, 및 S1112는 도 10의 S1002, S1004, 및 S1006에 대응되므로 상세한 설명은 생략한다.
본 개시의 다른 실시예에 따르면, 단계 S1104에서 배터리 잔여 용량 값이 기준 값 미만이 아닌 경우, 무선 모니터링 장치(100)는 무선 통신 모드로 동작 모드를 설정할 수 있다.
도 12는 본 개시의 또 다른 실시예에 따라 동작 모드를 설정하는 과정을 나타낸 도면이다.
본 개시의 또 다른 실시예에 따르면, 무선 모니터링 장치(100)는 주기적으로 무선 통신 모드와 무선 충전 모드를 번갈아가며 반복할 수 있다. 무선 모니터링 장치(100)는 복수의 시분할 모드를 정의할 수 있다. 각 시분할 모드에서 무선 통신 모드의 시간 구간과 무선 충전 모드의 시간 구간의 시간 길이가 서로 다르게 정의된다. 일 실시예에 다르면, 시분할 모드는 제1 시분할 모드, 제2 시분할 모드, 및 제3 시분할 모드를 포함할 수 있다. 제1 시분할 모드는 무선 통신 구간(910)의 구간 길이(T1)와 무선 충전 구간(920)의 구간 길이(T2)가 동일한 모드이다. 제2 시분할 모드는 무선 통신 구간(910)의 구간 길이(T1)보다 무선 충전 구간(920)의 구간 길이(T2)가 긴 모드이다. 제3 시분할 모드는 무선 통신 구간(910)의 구간 길이(T1)가 무선 충전 구간(920)의 구간 길이(T2)보다 긴 모드이다.
무선 모니터링 장치(100)는 배터리 잔여 용량을 기준으로 복수의 시분할 모드를 정의할 수 있다. 무선 모니터링 장치(100)의 프로세서(210)는 배터리 잔여 용량을 모니터링하고, 배터리 잔여 용량에 기초하여 시분할 모드를 정의할 수 있다.
무선 모니터링 장치(100)는 배터리 잔여 용량이 제1 기준 값 미만인 경우, 제2 시분할 모드로 동작한다. 무선 모니터링 장치(100)는 배터리 잔여 용량이 제1 기준 값 이상이고 제2 기준 값 미만인 경우, 제1 시분할 모드로 동작한다. 여기서 제2 기준 값은 제1 기준 값보다 높은 레벨의 잔여 용량에 대응하는 값이다. 무선 모니터링 장치(100)는 배터리 잔여 용량이 제2 기준 값 이상인 경우 제3 시분할 모드로 동작한다. 본 개시의 일 실시예에 따르면, 배터리 잔여 용량이 부족한 경우, 무선 충전 구간(920)의 구간 길이(T2)를 늘리고, 배터리 잔여 용량이 충분한 경우, 무선 충전 구간(920)의 구간 길이(T2)를 줄임에 의해, 배터리 잔여 용량을 소정의 기준 값 이상으로 유지하여, 무선 모니터링 장치(100)의 전력 안전성을 강화시키는 효과가 있다.
본 개시의 일 실시예에 따르면, 복수의 시분할 모드에서 T1과 T2의 합은 일정하게 유지될 수 있다. 이와 같이, T1과 T2를 조절하면서, T1과 T2의 합은 일정하게 유지함에 의해, 데이터 통신의 빈도를 일정하게 유지할 수 있어, 실시간 모니터링의 성능을 일정 수준 이상으로 유지할 수 있다.
한편, 개시된 실시 예들은 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어 및 데이터를 저장하는 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체의 형태로 구현될 수 있다. 상기 명령어는 프로그램 코드의 형태로 저장될 수 있으며, 프로세서에 의해 실행되었을 때, 소정의 프로그램 모듈을 생성하여 소정의 동작을 수행할 수 있다. 또한, 상기 명령어는 프로세서에 의해 실행되었을 때, 개시된 실시예들의 소정의 동작들을 수행할 수 있다.
이상에서와 같이 첨부된 도면을 참조하여 개시된 실시 예들을 설명하였다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고도, 개시된 실시 예들과 다른 형태로 본 발명이 실시될 수 있음을 이해할 것이다. 개시된 실시 예들은 예시적인 것이며, 한정적으로 해석되어서는 안 된다.

Claims (13)

  1. 센서 검출 값을 획득하는 센서 인터페이스;
    무선 충전 모드에서 제1 채널을 통해 전력 공급 장치로부터 무선 전송된 전력을 무선으로 수신하여, 배터리를 충전하는 무선 충전 모듈;
    무선 통신 모드에서 제2 채널을 통해 상기 센서 검출 값을 서버로 무선 전송하는 무선 통신 모듈;
    안테나;
    스위치 제어 신호에 기초한 스위칭 동작에 의해 상기 안테나와 상기 무선 충전 모듈 사이의 제1 전류 패스와 상기 안테나와 상기 무선 통신 모듈 사이의 제2 전류 패스를 선택적으로 연결시키는 스위치; 및
    상기 무선 충전 모드에서 상기 제1 전류 패스를 연결하고, 상기 무선 통신 모드에서 상기 제2 전류 패스를 연결하도록 상기 스위치 제어 신호를 생성하는 프로세서를 포함하고,
    상기 제2 채널은 무선 통신 주파수 대역 내에서 선택된 제2 채널 주파수를 이용하고, 상기 제1 채널은 상기 무선 통신 주파수 대역에 인접하고 상기 무선 통신 주파수 대역 밖에 있는 가드 대역(Guard Band) 내의 제1 채널 주파수를 이용하는, 무선 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 스위치와 상기 무선 충전 모듈 사이에 연결되고, 상기 제1 전류 패스를 통해 상기 안테나의 수신 신호를 수신하는 상기 무선 충전 모듈의 입력 포트와 상기 안테나 사이의 임피던스를 정합하는 가변 정합 회로를 더 포함하는 무선 모니터링 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 가변 정합 회로는,
    상기 무선 충전 모듈의 상기 입력 포트와 연결되는 제1 포트;
    상기 스위치의 상기 제2 패스에 연결되는 제2 포트;
    제1 단자가 상기 제1 포트에 연결된 제1 노드에 연결되고, 제2 단자가 접지 노드에 연결된 제1 커패시터;
    제1 단자가 상기 제2 포트에 연결된 제2 노드에 연결되고, 제2 단자가 상기 접지 노드에 연결되 제2 커패시터; 및
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결된 인덕터를 포함하는, 무선 모니터링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 가변 정합 회로의 상기 제1 노드에서의 임피던스 값은 상기 무선 충전 모듈의 입력 포트의 임피던스 값에 정합되고, 상기 제2 노드에서의 임피던스 값은 상기 안테나의 임피던스 값에 정합되는, 무선 모니터링 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제1 커패시터 및 상기 제2 커패시터 중 적어도 하나는 커패시턴스(capacitance)의 조절이 가능한 가변 커패시터이고,
    상기 인덕터는 인덕턴스(inductance)의 조절이 가능한 가변 인덕터인, 무선 모니터링 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 제1 채널 주파수를 설정하는 제어 입력이 수신되면, 설정된 상기 제1 채널 주파수에 기초하여, 상기 제1 커패시터의 커패시턴스, 상기 제2 커패시터의 커패시턴스, 또는 상기 인덕터의 인덕턴스를 조절하는, 무선 모니터링 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 무선 충전 모듈에 의해 충전되는 배터리를 더 포함하는, 무선 모니터링 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제1 채널 주파수는, 상기 무선 통신 주파수 대역의 고주파측 가드 대역 또는 상기 무선 통신 주파수 대역의 저주파측 가드 대역 중 하나에서 설정되는, 무선 모니터링 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 무선 통신 주파수 대역은 ISM 대역(Industrial Scientific Medical band)에 대응되는, 무선 모니터링 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 무선 통신 모듈이 상기 서버와 통신을 수행하는 경우, 상기 무선 통신 모드를 설정하고, 상기 제2 전류 패스를 연결하고 상기 제1 전류 패스는 차단하도록 상기 스위치 제어 신호를 생성하고,
    상기 무선 통신 모듈이 상기 서버와 통신을 수행하지 않는 경우, 상기 무선 충전 모드를 설정하고, 상기 제1 전류 패스를 연결하고 상기 제2 전류 패스는 차단하도록 상기 스위치 제어 신호를 생성하는, 무선 모니터링 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 프로세서는, 상기 배터리의 잔여 용량 값을 획득하고, 상기 배터리의 잔여 용량 값이 기준 값 미만인 경우, 상기 무선 충전 모드를 설정하고, 상기 제1 전류 패스를 연결하고 상기 제2 전류 패스는 차단하도록 상기 스위치 제어 신호를 생성하는, 무선 모니터링 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 배터리의 잔여 용량 값이 상기 기준 값에 도달할 때까지 상기 무선 충전 모드를 유지하고,
    상기 배터리의 잔여 용량 값이 상기 기준 값에 도달하면, 상기 무선 통신 모듈이 상기 서버와 통신을 수행하는 경우, 상기 무선 통신 모드를 설정하고, 상기 무선 통신 모듈이 상기 서버와 통신을 수행하지 않는 경우, 상기 무선 충전 모드를 설정하는, 무선 모니터링 장치.
  13. 센서 검출 값을 획득하는 단계;
    무선 충전 모드와 무선 통신 모드 중에서 동작 모드를 식별하는 단계;
    상기 무선 충전 모드에서 스위치 제어 신호에 기초한 스위칭 동작에 의해 상기 안테나와 상기 무선 충전 모듈 사이의 제1 전류 패스를 연결시키는 단계;
    상기 무선 충전 모드에서 제1 채널을 통해 전력 공급 장치로부터 무선 전송된 전력을 무선으로 수신하여, 배터리를 충전하는 단계;
    상기 무선 통신 모드에서 스위치 제어 신호에 기초한 스위칭 동작에 의해 상기 안테나와 상기 무선 통신 모듈 사이의 제2 전류 패스를 연결시키는 단계;
    상기 무선 통신 모드에서 제2 채널을 통해 상기 센서 검출 값을 서버로 무선 전송하는 단계; 및
    상기 제2 채널은 무선 통신 주파수 대역 내에서 선택된 제2 채널 주파수를 이용하고, 상기 제1 채널은 상기 무선 통신 주파수 대역에 인접하고 상기 무선 통신 주파수 대역 밖에 있는 제1 채널 주파수를 이용하는, 무선 모니터링 장치 제어 방법.
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