KR20240030523A - 철도 배전선로 안전감시 시스템 및 이의 운용 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 철도 배전선로 안전감시 시스템은, 자체 전력을 생산하는 전력모듈과, 소정의 센싱 데이터를 생성하는 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서모듈과, 상기 센싱 데이터를 전송하는 통신모듈을 포함하여 상기 철도 배전선로의 접속점마다 구비되는 안전감시 센서부, 상기 센싱 데이터를 기반으로 철도 배전선로의 모니터링 및 상태 분석 결과를 생성하고, 상기 상태 분석 결과에 상응하는 제어 메시지를 상기 안전감시 센서부로 전송하는 통합 관리부 및 상기 센싱 데이터와 제어 메시지를 상기 안전감시 센서부 및 통합 관리부 사이에서 중계하는 통신부를 포함한다.
Description
본 발명은 철도 배전선로 안전감시 시스템 및 이의 운용 방법에 관한 것이다.
철도 배전선로는 철도차량의 전력공급을 제외한 역사, 통신설비, 신호설비, 터널 등에 전력을 공급하기 위한 22.9kV 수전소부터 전기실, 배전소 등 변압기까지의 전선로로서, 철도를 따라 400m~500m마다 접속점으로 연결되어 있다.
철도 배전선로는 열화에 따른 케이블 절연 불량으로 장애가 발생할 수 있다. 이 경우 지금까지는 장애 발생 후 사후정비를 하거나 점검 차원에서 일년에 한 두번씩 주기적으로 인력에 의한 점검을 실시하고 있어, 장애 복구에 소요되는 시간과 비용, 인력 점검 시 고가의 분석 및 진단 장비 사용에 따른 과다한 비용이 발생하는 등 철도 배전선로의 상태를 비경제적으로 감시해왔다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상시 전원이 없는 철도 배전선로의 접속점마다 안전감시 센서를 설치하고 이를 센서망으로 구성하여 안전감시 센서의 센싱 데이터를 자동으로 수집 및 분석하여 철도 배전선로의 상태를 모니터링 및 분석 가능하도록 하는, 철도 배전선로 안전감시 시스템 및 이의 운용 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
다만, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 상기된 바와 같은 과제로 한정되지 않으며, 또다른 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따른 철도 배전선로 안전감시 시스템은, 자체 전력을 생산하는 전력모듈과, 소정의 센싱 데이터를 생성하는 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서모듈과, 상기 센싱 데이터를 전송하는 통신모듈을 포함하여 상기 철도 배전선로의 접속점마다 구비되는 안전감시 센서부, 상기 센싱 데이터를 기반으로 철도 배전선로의 모니터링 및 상태 분석 결과를 생성하고, 상기 상태 분석 결과에 상응하는 제어 메시지를 상기 안전감시 센서부로 전송하는 통합 관리부 및 상기 센싱 데이터와 제어 메시지를 상기 안전감시 센서부 및 통합 관리부 사이에서 중계하는 통신부를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 센서모듈 및 통신모듈은 최소 전력 소모를 위하여 상기 전력모듈에 의해 소정의 스케줄에 따라 활동모드 및 절전모드로 교번하여 운용되고, 상기 전력모듈은 잔여 전력량과 상기 활동모드에서의 각 구동 전력을 비교하여, 상기 잔여 전력량이 각 구동 전력 이상 존재하는 경우 상기 구동 전력을 제공할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 전력모듈에 의해 상기 센서모듈 및 통신모듈이 활성화되는 경우, 상기 센서모듈의 제1 활성화 시간 및 상기 통신모듈의 제2 활성화 시간을 포함하는 가드 시간이 설정되고, 상기 센서모듈 및 통신모듈은 상기 가드 시간 동안 대기 상태를 유지하고, 상기 가드 시간이 경과함에 따라 각 동작을 개시할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 센서모듈은 활동모드로 전환됨에 따라, 제1 소정 시간 동안 상기 철도 배전선로에 대한 센싱 데이터를 생성하여 상기 통신모듈로 전송한 후, 제2 소정 시간이 경과함에 따라 절전모드로 전환되고, 상기 통신모듈은 상기 센싱 데이터를 수신함에 따라 상기 통합 관리부로 전송한 후, 제3 소정 시간이 경과함에 따라 절전모드로 전환되며, 상기 제2 및 제3 소정 시간은 상기 통합 관리부로부터의 응답 메시지 또는 제어 메시지의 수신 시간일 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 안전감시 센서부가 상기 철도 배전선로의 접속점에 설치 시, 상기 안전감시 센서부의 ID가 설정된 후 상기 전력모듈이 설치되되 상기 전력모듈은 초기 배터리로 구동되어 상시모드로 동작되고, 상기 전력모듈의 설치가 완료됨에 따라 상기 센서모듈 및 통신모듈이 설치되되, 상기 전력모듈에서 상기 센서모듈 및 통신모듈의 초기모드를 위한 구동 전력이 인가되도록 설정되며, 상기 센서모듈 및 통신모듈의 설치가 완료됨에 따라 상기 전력모듈은 상기 센서모듈 및 통신모듈을 절전모드로 전환할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 통신부는, 상기 통신모듈과 게이트웨이 모듈 사이에서 센싱 데이터 및 제어 메시지를 중계하는 중계모듈 및 상기 안전감시 센서부와 중계모듈을 포함하는 센서망과 상기 통합 관리부를 포함하는 철도 내부망을 연결하는 게이트웨이 모듈을 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예는, 상기 센서망과 철도 내부망으로 시간 동기화를 위한 기준 시간 정보를 제공하는 NTP 시간 제공부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예는, 상기 철도 내부망 내부로의 접근 제어 및 상기 센싱 데이터 및 제어 메시지 중 적어도 하나에 대한 소정의 암호화 기법에 따른 암호화를 수행하는 보안 수행부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 제2 측면에 따른 철도 배전선로 안전감시 시스템에 의해 수행되는 방법은 안전감시 센서부 내 전력모듈에서 센서모듈 및 통신모듈로 구동 전력을 인가하여 활동모드로 전환하는 단계; 상기 센서모듈에서 철도 배전선로에 대한 소정의 센싱 데이터를 생성하는 단계; 상기 통신모듈이 상기 센싱 데이터를 수신하여 통신부로 전송하는 단계; 상기 통신부에서 상기 센싱 데이터를 통합 관리부로 전송하는 단계; 상기 통합 관리부에서 상기 센싱 데이터를 기반으로 철도 배전선로의 모니터링 및 상태 분석 결과를 생성하는 단계; 및 상기 상태 분석 결과에 상응하는 제어 메시지를 상기 통신부를 통해 상기 안전감시 센서부로 전송하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 안전감시 센서부 내 전력모듈에서 센서모듈 및 통신모듈로 구동 전력을 인가하여 활동모드로 전환하는 단계는, 상기 전력모듈에서 상기 센서모듈 및 통신모듈의 전력 소모를 최소화하기 위하여 소정의 스케줄에 따라 활동모드 및 절전모드로 교번되도록 제어하되, 상기 전력모듈의 잔여 전력량과 상기 활동모드에서의 각 구동 전력을 비교하여, 상기 잔여 전력량이 각 구동 전력 이상 존재하는 경우 상기 구동 전력을 제공할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 안전감시 센서부 내 전력모듈에서 센서모듈 및 통신모듈로 구동 전력을 인가하여 활동모드로 전환하는 단계는, 상기 센서모듈 및 통신모듈의 상기 스케줄에 따른 활성화 시간 구간에 상응하는 가드시간을 설정하는 단계를 더 포함하되, 상기 센서모듈 및 통신모듈은 상기 가드시간 동안 대기 상태를 유지하고, 상기 가드시간이 경과함에 따라 각 동작을 개시할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 센서모듈에서 철도 배전선로에 대한 소정의 센싱 데이터를 생성하는 단계는, 부분방전 정보, 온도 정보, 습도 정보 및 전류 정보 중 적어도 하나를 포함하는 제1 센싱 데이터를 생성하는 단계; 및 상기 전력모듈, 센싱모듈 및 통신모듈의 상태 정보를 포함하는 제2 센싱 데이터를 생성하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 있어서, 상기 상태 분석 결과에 상응하는 제어 메시지를 상기 통신부를 통해 상기 안전감시 센서부로 전송하는 단계는, 상기 안전감시 센서부 내 전력모듈, 센서모듈 및 통신모듈 중 적어도 하나의 상태 정보의 재전송을 요청하는 제1 제어 메시지, 상기 전력모듈, 센서모듈 및 통신모듈 중 적어도 하나의 재부팅을 위한 제2 제어 메시지 및 센싱 주기, 센싱 지속시간 및 가드 시간 중 적어도 하나의 변경을 위한 제3 제어 메시지 중 하나 이상을 포함하는 제어 메시지를 상기 안전감시 센서부로 전송할 수 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 면에 따른 컴퓨터 프로그램은, 철도 배전선로 안전감시 운용 방법을 실행하며, 컴퓨터 판독가능 기록매체에 저장된다.
본 발명의 기타 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 상시 전원이 없는 철도 배전선로의 접속점에 안전감시 센서를 설치하여 저전력으로 센싱 데이터를 자동으로 수집 및 전달하여 상시 모니터링 및 분석 결과 생성이 가능하도록 하며, 이를 기반으로 안전감시 센서를 제어함으로써 철도 배전선로의 선제적 유지보수 및 정확한 예지정비가 가능하도록 할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 배전선로 안전감시 시스템의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 관리부, NTP 시간 제공부 및 보안 수행부의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전감시 센서 설치시의 철도 배전선로 안전감시 운용 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전감시 센서 동작시의 철도 배전선로 안전감시 운용 방법의 순서도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 관리부, NTP 시간 제공부 및 보안 수행부의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전감시 센서 설치시의 철도 배전선로 안전감시 운용 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전감시 센서 동작시의 철도 배전선로 안전감시 운용 방법의 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하에서는 도 1 내지 도 2를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 배전선로 안전감시 시스템(100)에 대해 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 배전선로 안전감시 시스템(100)의 블록도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 철도 배전선로 안전감시 시스템(100)은 안전감시 센서부(110), 통신부(120) 및 통합 관리부(130)를 포함한다.
안전감시 센서부(110)는 철도 배전선로의 접속점마다 구비되며, 적어도 하나의 전력모듈(111), 센서모듈(112) 및 통신모듈(113)을 포함한다.
전력모듈(111)은 주변 환경의 에너지원을 이용하여 자체 전력을 생산한다. 철도 환경의 특성상 대부분의 철도 배전선로의 접속점에는 110V 또는 220V의 상시 전원이 제공되지 않는다. 따라서, 철도 배전선로의 접속점마다 설치되는 안전감시 센서부(110) 내에는 전력을 생산하는 전력모듈(111)이 반드시 구비된다.
일 실시예로, 전력모듈(111)은 선형적 또는 비선형적 전기에너지를 발전시키는 에너지 하베스터로 구성될 수 있으며, 일 예로 유도전력 기반의 에너지 하베스터로 구성될 수 있다. 하지만, 전력모듈(111)은 에너지 하베스터로 반드시 한정되는 것은 아니며, 전력모듈(111)은 태양광, 풍력 등을 이용하여 자체 전력을 생산할 수 있는 수단이면 어느 것이든 적용될 수 있다.
센서모듈(112)은 소정의 센싱 데이터를 생성하는 적어도 하나의 센서를 포함한다. 일 실시예로, 센서모듈(112)은 배전선로의 접속점의 부분방전(PD: Partial Discharge), 전류, 온도, 습도 등을 각각 감지하는 센서를 포함할 수 있다. 이에 따라, 센서모듈(112)은 부분방전 정보, 온도 정보, 습도 정보 및 전류 정보(부하전류, 누설전류 등) 중 적어도 하나를 포함하는 제1 센싱 데이터를 생성할 수 있다.
또한, 센서모듈(112)은 전력모듈(111), 센서모듈(112) 및 통신모듈(113)의 각 상태 정보를 포함하는 제2 센싱 데이터를 생성할 수 있다. 이때, 전력모듈(111)의 상태 정보는 전력모듈(111)의 전력 생산량 정보, 잔여 전력량 정보를 포함할 수 있다. 센서모듈(112)의 상태 정보는 각 센서의 전력 소모량, 부분방전/온도/습도/전류 센서의 작동 유무 정보를 포함할 수 있다. 통신모듈(113)의 상태정보는 송수신시의 전력 소모량 정보를 포함할 수 있다. 또한 제2 센싱 데이터는 각 모듈의 장애 발생 여부에 대한 상태 정보도 포함할 수 있다.
일 실시예로, 센서모듈(112)은 소정의 스케줄에 따른 센싱 주기 및 센싱 지속시간을 기반으로 운용될 수 있다. 예를 들어, 소정의 스케줄에 따라 센싱 주기는 1시간이고, 센싱 지속시간은 1분으로 설정된 경우, 센서모듈(112)은 매시간마다 1분간 센싱할 수 있다.
통신모듈(113)은 센서부의 센싱 데이터를 통합 관리부(130)로 전송한다.
일 실시예로, 센서모듈(112) 및 통신모듈(113)은 최소 전력으로 운용되기 위하여 전력모듈(111)에 의해 소정의 스케줄(주기적 또는 비주기적)에 따라 활동모드(Active Mode) 및 절전모드(Sleep Mode)로 교번하여 운용될 수 있다. 이를 위해, 전력모듈(111)은 잔여 전력량과 센서모듈(112) 또는 통신모듈(113)의 활동모드에서의 각 구동 전력을 비교하여, 잔여 전력량이 각 구동 전력 이상 존재하는 경우 센서모듈(112) 또는 통신모듈(113)로 구동 전력(구동 전압/전류)을 제공할 수 있다.
이와 같은 구동 전력이 인가되어 센서모듈(112) 또는 통신모듈(113)이 활성화되는 경우, 센서모듈(112) 또는 통신모듈(113)은 절전모드에서 활동모드로 전환될 수 있다.
일 실시예로, 센서모듈(112)은 활동모드로 전환됨에 따라 제1 소정 시간동안 철도 배전선로에 대한 센싱 데이터를 생성하여 통신모듈(113)로 전송한 후, 제2 소정 시간이 경과함에 따라 절전모드로 전환될 수 있다.
또한, 통신모듈(113)은 센싱 데이터를 수신함에 따라 통합 관리부(130)로 전송한 후, 제3 소정 시간이 경과함에 따라 절전 모드로 전환될 수 있다.
이때, 제2 및 제3 소정 시간은 통합 관리부(130)로부터의 응답 메시지를 수신한 시각 또는 제어 메시지를 수신한 시각으로 설정될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 센서모듈(112)이 활동모드로의 전환이 완료되는 제1 활성화 시간 구간과, 통신모듈(113)이 활동모드로의 전환이 완료되는 제2 활성화 시간 구간을 모두 포함하는 가드 시간이 설정될 수 있다. 가드 시간 동안 센서모듈(112) 및 통신모듈(113)은 대기 상태를 유지하며, 가드 시간이 경과함에 따라 각 동작을 개시할 수 있다. 이러한 가드 시간이 설정됨에 따라 센서모듈(112) 및 통신모듈(113)은 안정적으로 센싱 데이터 및 제어 메시지를 송수신할 수 있다. 실시예에 따라 가드 시간은 후술하는 통신부(120)가 활동모드로의 전환이 완료되는 제3 활성화 시간 구간을 더 포함하여 설정될 수도 있다.
통합 관리부(130)는 센싱 데이터를 기반으로 철도 배전선로의 상태를 모니터링하고, 상태 분석 결과를 생성한다. 그리고 상태 분석 결과에 상응하는 제어 메시지를 안전감시 센서부(110)로 전송한다. 통합 관리부(130)는 일정 기간동안 안전감시 센서부(110)로부터 센싱 메시지를 수신하지 못한 경우 안전감시 센서부(110)의 장애로 판단하고 유지 보수 프로세스를 진행시킬 수 있다.
일 실시예로, 통합 관리부(130)에서 생성하는 제어 메시지는 제1 내지 제3 제어 메시지 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기에서, 제1 제어 메시지는 안전감시 센서부(110) 내 전력모듈(111), 센서모듈(112) 및 통신모듈(113) 중 적어도 하나의 상태 정보의 재전송을 요청하기 위한 제어 메시지이다. 즉, 안전감시 센서부(110) 내 전력모듈(111), 센서모듈(112) 및 통신모듈(113) 중 적어도 하나의 장애가 발생한 경우 센서 동작 또는 데이터 전송이 되지 않으므로, 통합 관리부(130)는 안전감시 센서부(110)로 제1 제어 메시지를 전송할 수 있다. 이때, 제1 제어메시지는 각 모듈별 또는 센서모듈(112)의 각 센서별로 상태 정보의 재전송을 요청하도록 구성될 수 있다.
제2 제어 메시지는 전력모듈(111), 센서모듈(112) 및 통신모듈(113) 중 적어도 하나의 재부팅을 요청하기 위한 제어 메시지이다. 일 예로, 안전감시 센서부(110) 내 특정 센서(예를 들어, 부분방전 센서)에 장애가 발생한 경우 제1 센싱 데이터는 상응하는 센싱 정보(부분방전 정보)가 누락되어 생성된다. 또한, 제2 센싱 데이터는 상응하는 센서의 미작동으로 상태 정보가 생성된다. 이러한 센싱 데이터를 수신한 통합 관리부(130)는 안전감시 센서부(110)로 제2 센싱 데이터의 재전송을 요청하는 제1 제어 메시지를 전송하거나 또는 상응하는 모듈 또는 센서의 재부팅을 요청하는 제2 제어 메시지를 전송할 수 있다.
이때, 제2 제어메시지는 각 모듈별 또는 센서모듈(112)의 각 센서별로 재부팅을 요청하도록 구성될 수 있다.
제3 제어 메시지는 센싱 주기, 센싱 지속시간 및 가드 시간 중 적어도 하나의 변경을 위한 제어 메시지이다. 이때, 제3 제어 메시지는 전력 모듈의 전력 생산량 및 잔여 전력량, 그리고 센서모듈(112) 또는 통신모듈(113) 중 적어도 하나의 전력 소모량에 기초하여 생성될 수 있다. 일 예로, 주야간 및 계절에 따라 센서 동작을 변경해야 하는 경우(예를 들어, 센싱 주기=1시간/센싱 지속시간 1분에서 센싱 주기=2시간/센싱 지속시간 30초로 변경), 통합 관리부(130)는 안전감시 센서부(110)로 변경된 센싱 주기 및 센싱 지속시간을 포함하는 제3 제어 메시지를 전송할 수 있다. 이러한 센싱 주기 및 센싱 지속시간이 변경됨에 따라 통합 관리부(130)는 이에 상응하도록 변경된 가드 시간을 포함하는 제3 제어 메시지를 전송할 수 있다.
도 1을 참조하면, 통신부(120)는 센싱 데이터와 제어 메시지를 안전감시 센서부(110) 및 통합 관리부(130) 사이에서 중계한다. 이러한 통신부(120)는 중계모듈(121)과 게이트웨이 모듈(122)을 포함할 수 있다.
중계모듈(121)은 안전감시 센서부(110)의 통신모듈(113)과 원거리에 위치하는 게이트웨이 모듈(122) 사이에서 센싱 데이터 및 제어메시지를 중계한다. 그리고 게이트웨이 모듈(122)은 안전감시 센서부(110)와 중계모듈(121)을 포함하는 센서망과 통합 관리부(130)를 포함하는 철도 내부망을 연결한다.
한편, 본 발명의 일 실시예는 NTP 시간 제공부(140) 및 보안 수행부(150)를 더 포함할 수 있다.
NTP 시간 제공부(140)는 센서망과 철도 내부망으로 시간 동기화를 위한 NTP(Network Time Protocol) 기준 시간 정보를 제공한다. 특정 시간을 기반으로 전체 시스템을 운영하기 위해서는 GPS(Global Positioning System) 시간이나 NTP 시간에 동기화시키면 되나, 철도 배전선로의 접속점은 대개 지하에 매설되어 있어 GPS 수신이 어렵고, 저전력으로 운영하기 위하여 본 발명의 일 실시예에서는 GPS 센서 대신 NTP 시간 제공부(140)를 구비하는 것을 특징으로 한다.
보안 수행부(150)는 철도 내부망 내부로의 접근 제어 및 센싱 데이터 및 제어 메시지 중 적어도 하나에 대한 소정의 암호화 기법에 따른 암호화를 수행한다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서 통합 관리부(130), NTP 시간 제공부(140) 및 보안 수행부(150)는 각각 독립되는 서버 컴퓨터(200)로 구성되어 운용될 수 있다. 또는 하나의 서버 컴퓨터(200) 내에 독립되는 프로그램 형태로 구성되어 운용될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 통합 관리부(130), NTP 시간 제공부(140) 및 보안 수행부(150)의 내부 구성을 설명하기 위한 도면이다.
일 실시예로, 통합 관리부(130), NTP 시간 제공부(140) 및 보안 수행부(150)는 각각 또는 통합 형태의 서버 컴퓨터(200)로 구성되는 경우, 서버 컴퓨터(200)는 입력부(210), 통신부(220), 표시부(230), 메모리(240) 및 프로세서(250)를 포함한다.
입력부(210)는 서버 컴퓨터(200)의 사용자 입력에 대응하여 입력 데이터를 발생시킨다. 사용자 입력은 서버 컴퓨터(200)가 처리하고자 하는 데이터에 관한 사용자 입력을 포함할 수 있다.
입력부(210)는 적어도 하나의 입력수단을 포함한다. 입력부(110)는 키보드(key board), 키패드(key pad), 돔 스위치(dome switch), 터치패널(touch panel), 터치 키(touch key), 마우스(mouse), 메뉴 버튼(menu button) 등을 포함할 수 있다.
통신부(220)는 내부 구성요소 간의 데이터를 송수신하거나, 외부 서버 등 외부장치와의 통신을 수행한다. 이와 같은 통신부(220)는 유선 통신 모듈 및 무선 통신 모듈을 모두 포함할 수 있다. 유선 통신 모듈은 전력선 통신 장치, 전화선 통신 장치, 케이블 홈(MoCA), 이더넷(Ethernet), IEEE1294, 통합 유선 홈 네트워크 및 RS-485 제어 장치로 구현될 수 있다. 또한, 무선 통신 모듈은 WLAN(wireless LAN), Bluetooth, HDR WPAN, UWB, ZigBee, Impulse Radio, 60GHz WPAN, Binary-CDMA, 무선 USB 기술 및 무선 HDMI 기술, 그밖에 5G(5th generation communication), LTE-A(long term evolution-advanced), LTE(long term evolution), Wi-Fi(wireless fidelity) 등의 기능을 구현하기 위한 모듈로 구성될 수 있다.
표시부(230)는 서버 컴퓨터(200)의 동작에 따른 표시 데이터를 표시한다. 일 예로, 표시부(230)는 모니터링 결과, 분석 결과나 NTP 시간, 보안 상태 등을 표시할 수 있다.
표시부(230)는 액정 디스플레이(LCD; liquid crystal display), 발광 다이오드(LED; light emitting diode) 디스플레이, 유기 발광 다이오드(OLED; organic LED) 디스플레이, 마이크로 전자기계 시스템(MEMS; micro electro mechanical systems) 디스플레이 및 전자 종이(electronic paper) 디스플레이를 포함한다. 표시부(230)는 입력부(210)와 결합되어 터치 스크린(touch screen)으로 구현될 수 있다.
메모리(240)는 통합 관리부(130), NTP 시간 제공부(140) 및 보안 수행부(150)를 구동하기 위한 프로그램들을 저장한다. 여기에서, 메모리(240)는 전원이 공급되지 않아도 저장된 정보를 계속 유지하는 비휘발성 저장장치 및 휘발성 저장장치를 통칭하는 것이다. 예를 들어, 메모리(140)는 콤팩트 플래시(compact flash; CF) 카드, SD(secure digital) 카드, 메모리 스틱(memory stick), 솔리드 스테이트 드라이브(solid-state drive; SSD) 및 마이크로(micro) SD 카드 등과 같은 낸드 플래시 메모리(NAND flash memory), 하드 디스크 드라이브(hard disk drive; HDD) 등과 같은 마그네틱 컴퓨터 기억 장치 및 CD-ROM, DVD-ROM 등과 같은 광학 디스크 드라이브(optical disc drive) 등을 포함할 수 있다.
프로세서(250)는 프로그램 등 소프트웨어를 실행하여 서버 컴퓨터(200)의 적어도 하나의 다른 구성요소(예: 하드웨어 또는 소프트웨어 구성요소)를 제어할 수 있고, 다양한 데이터 처리 또는 연산을 수행할 수 있다.
이하에서는 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 배전선로 안전감시 시스템(100)에 의해 수행되는 운용 방법에 대해 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 안전감시 센서 설치시의 철도 배전선로 안전감시 운용 방법의 순서도이다.
먼저, 통합 관리부(130)는 안전감시 센서부(110) 내 각 모듈 및 센서별 ID 정보, GPS에 기반한 위치 정보, IP 주소를 맵핑하여 데이터베이스 내에 저장한다(S110).
다음으로, 안전감시 센서부(110)의 ID가 설정된 후 전력모듈(111)이 설치됨에 따라 전력모듈(111)을 초기 배터리로 구동하여 상시모드(Always-on Mode)로 동작되도록 한다(S120).
다음으로, 전력모듈(111)의 설치가 완료됨에 따라 센서모듈(112) 및 통신모듈(113)이 설치되며, 전력모듈(111)에서 센서모듈(112) 및 통신모듈(113)의 초기모드(Initial Mode)를 위한 구동 전력이 인가되도록 한다(S130).
다음으로, 네트워크 설정 및 각 모듈과 센서와의 연결 세션을 설정하고(S140), 보안 수행부(150)를 통해 암호화 키를 설정한다(S150).
다음으로, 안전감시 센서부(110) 내 각 모듈을 대상으로 NTP 시간으로 동기화시키고(S160), 전력모듈(111)을 통해 센서모듈(112) 및 통신모듈(113)을 절전모드로 전환시킴으로써(S170), 안전감시 센서의 설치 프로세스가 완료된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 안전감시 센서 동작시의 철도 배전선로 안전감시 운용 방법의 순서도이다.
먼저, 안전감시 센서부(110) 내 전력모듈(111)에서 센서모듈(112) 및 통신모듈(113)로 구동 전력을 인가하여 활동모드로 전환시킨다(S210).
다음으로, 센서모듈(112)에서 철도 배전선로에 대한 소정의 센싱 데이터를 생성한 후(S220), 통신모듈(113)이 상기 센싱 데이터를 수신하여 통신부로 전송한다(S230).
다음으로, 통신부에서 센싱 데이터를 통합 관리부(130)로 전송함에 따라(S240), 통합 관리부(130)는 센싱 데이터를 기반으로 철도 배전선로의 모니터링 및 상태 분석 결과를 생성한다(S250).
다음으로, 통합 관리부(130)는 상태 분석 결과에 상응하는 제어 메시지를 통신부를 통해 안전감시 센서부(110)로 전송한다(S260).
한편, 상술한 설명에서, 단계 S110 내지 단계 S260은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 변경될 수도 있다. 아울러, 기타 생략된 내용이라 하더라도 도 1 내지 도 2에 기술된 내용과 도 3 내지 도 4에 기술된 내용은 각각 상호 적용될 수 있다.
이상에서 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 철도 배전선로 안전감시 운용 방법은, 하드웨어인 컴퓨터와 결합되어 실행되기 위해 프로그램(또는 어플리케이션)으로 구현되어 매체에 저장될 수 있다.
상기 전술한 프로그램은, 상기 컴퓨터가 프로그램을 읽어 들여 프로그램으로 구현된 상기 방법들을 실행시키기 위하여, 상기 컴퓨터의 프로세서(CPU)가 상기 컴퓨터의 장치 인터페이스를 통해 읽힐 수 있는 C, C++, JAVA, Ruby, 기계어 등의 컴퓨터 언어로 코드화된 코드(Code)를 포함할 수 있다. 이러한 코드는 상기 방법들을 실행하는 필요한 기능들을 정의한 함수 등과 관련된 기능적인 코드(Functional Code)를 포함할 수 있고, 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 소정의 절차대로 실행시키는데 필요한 실행 절차 관련 제어 코드를 포함할 수 있다. 또한, 이러한 코드는 상기 기능들을 상기 컴퓨터의 프로세서가 실행시키는데 필요한 추가 정보나 미디어가 상기 컴퓨터의 내부 또는 외부 메모리의 어느 위치(주소 번지)에서 참조되어야 하는지에 대한 메모리 참조관련 코드를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 컴퓨터의 프로세서가 상기 기능들을 실행시키기 위하여 원격(Remote)에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 통신이 필요한 경우, 코드는 상기 컴퓨터의 통신 모듈을 이용하여 원격에 있는 어떠한 다른 컴퓨터나 서버 등과 어떻게 통신해야 하는지, 통신 시 어떠한 정보나 미디어를 송수신해야 하는지 등에 대한 통신 관련 코드를 더 포함할 수 있다.
상기 저장되는 매체는, 레지스터, 캐쉬, 메모리 등과 같이 짧은 순간 동안 데이터를 저장하는 매체가 아니라 반영구적으로 데이터를 저장하며, 기기에 의해 판독(reading)이 가능한 매체를 의미한다. 구체적으로는, 상기 저장되는 매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있지만, 이에 제한되지 않는다. 즉, 상기 프로그램은 상기 컴퓨터가 접속할 수 있는 다양한 서버 상의 다양한 기록매체 또는 사용자의 상기 컴퓨터상의 다양한 기록매체에 저장될 수 있다. 또한, 상기 매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장될 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 철도 배전선로 안전감시 시스템
110: 안전감시 센서부
111: 전력모듈
112: 센서모듈
113: 통신모듈
120: 통신부
121: 중계모듈
122: 게이트웨이 모듈
130: 통합 관리부
140: NTP 시간 제공부
150: 보안 수행부
200: 서버 컴퓨터
210: 입력부
220: 통신부
230: 표시부
240: 메모리
250: 프로세서
110: 안전감시 센서부
111: 전력모듈
112: 센서모듈
113: 통신모듈
120: 통신부
121: 중계모듈
122: 게이트웨이 모듈
130: 통합 관리부
140: NTP 시간 제공부
150: 보안 수행부
200: 서버 컴퓨터
210: 입력부
220: 통신부
230: 표시부
240: 메모리
250: 프로세서
Claims (13)
- 철도 배전선로 안전감시 시스템에 있어서,
자체 전력을 생산하는 전력모듈과, 소정의 센싱 데이터를 생성하는 적어도 하나의 센서를 포함하는 센서모듈과, 상기 센싱 데이터를 전송하는 통신모듈을 포함하여 상기 철도 배전선로의 접속점마다 구비되는 안전감시 센서부,
상기 센싱 데이터를 기반으로 철도 배전선로의 모니터링 및 상태 분석 결과를 생성하고, 상기 상태 분석 결과에 상응하는 제어 메시지를 상기 안전감시 센서부로 전송하는 통합 관리부 및
상기 센싱 데이터와 제어 메시지를 상기 안전감시 센서부 및 통합 관리부 사이에서 중계하는 통신부를 포함하는,
철도 배전선로 안전감시 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 센서모듈 및 통신모듈은 최소 전력 소모를 위하여 상기 전력모듈에 의해 소정의 스케줄에 따라 활동모드 및 절전모드로 교번하여 운용되고,
상기 전력모듈은 잔여 전력량과 상기 활동모드에서의 각 구동 전력을 비교하여, 상기 잔여 전력량이 각 구동 전력 이상 존재하는 경우 상기 구동 전력을 제공하는 것인,
철도 배전선로 안전감시 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 전력모듈에 의해 상기 센서모듈 및 통신모듈이 활성화되는 경우, 상기 센서모듈의 제1 활성화 시간 및 상기 통신모듈의 제2 활성화 시간을 포함하는 가드 시간이 설정되고,
상기 센서모듈 및 통신모듈은 상기 가드 시간 동안 대기 상태를 유지하고, 상기 가드 시간이 경과함에 따라 각 동작을 개시하는 것인,
철도 배전선로 안전감시 시스템.
- 제2항에 있어서,
상기 센서모듈은 활동모드로 전환됨에 따라, 제1 소정 시간 동안 상기 철도 배전선로에 대한 센싱 데이터를 생성하여 상기 통신모듈로 전송한 후, 제2 소정 시간이 경과함에 따라 절전모드로 전환되고,
상기 통신모듈은 상기 센싱 데이터를 수신함에 따라 상기 통합 관리부로 전송한 후, 제3 소정 시간이 경과함에 따라 절전모드로 전환되며,
상기 제2 및 제3 소정 시간은 상기 통합 관리부로부터의 응답 메시지 또는 제어 메시지의 수신 시간인 것인,
철도 배전선로 안전감시 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 안전감시 센서부가 상기 철도 배전선로의 접속점에 설치 시,
상기 안전감시 센서부의 ID가 설정된 후 상기 전력모듈이 설치되되 상기 전력모듈은 초기 배터리로 구동되어 상시모드로 동작되고,
상기 전력모듈의 설치가 완료됨에 따라 상기 센서모듈 및 통신모듈이 설치되되, 상기 전력모듈에서 상기 센서모듈 및 통신모듈의 초기모드를 위한 구동 전력이 인가되도록 설정되며,
상기 센서모듈 및 통신모듈의 설치가 완료됨에 따라 상기 전력모듈은 상기 센서모듈 및 통신모듈을 절전모드로 전환하는 것인,
철도 배전선로 안전감시 시스템.
- 제1항에 있어서,
상기 통신부는,
상기 통신모듈과 게이트웨이 모듈 사이에서 센싱 데이터 및 제어 메시지를 중계하는 중계모듈 및
상기 안전감시 센서부와 중계모듈을 포함하는 센서망과 상기 통합 관리부를 포함하는 철도 내부망을 연결하는 게이트웨이 모듈을 포함하는,
철도 배전선로 안전감시 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 센서망과 철도 내부망으로 시간 동기화를 위한 기준 시간 정보를 제공하는 NTP 시간 제공부를 더 포함하는,
철도 배전선로 안전감시 시스템.
- 제6항에 있어서,
상기 철도 내부망 내부로의 접근 제어 및 상기 센싱 데이터 및 제어 메시지 중 적어도 하나에 대한 소정의 암호화 기법에 따른 암호화를 수행하는 보안 수행부를 더 포함하는,
철도 배전선로 안전감시 시스템.
- 철도 배전선로 안전감시 시스템에 의해 수행되는 방법에 있어서,
안전감시 센서부 내 전력모듈에서 센서모듈 및 통신모듈로 구동 전력을 인가하여 활동모드로 전환하는 단계;
상기 센서모듈에서 철도 배전선로에 대한 소정의 센싱 데이터를 생성하는 단계;
상기 통신모듈이 상기 센싱 데이터를 수신하여 통신부로 전송하는 단계;
상기 통신부에서 상기 센싱 데이터를 통합 관리부로 전송하는 단계;
상기 통합 관리부에서 상기 센싱 데이터를 기반으로 철도 배전선로의 모니터링 및 상태 분석 결과를 생성하는 단계; 및
상기 상태 분석 결과에 상응하는 제어 메시지를 상기 통신부를 통해 상기 안전감시 센서부로 전송하는 단계를 포함하는,
철도 배전선로 안전감시 운용 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 안전감시 센서부 내 전력모듈에서 센서모듈 및 통신모듈로 구동 전력을 인가하여 활동모드로 전환하는 단계는,
상기 전력모듈에서 상기 센서모듈 및 통신모듈의 전력 소모를 최소화하기 위하여 소정의 스케줄에 따라 활동모드 및 절전모드로 교번되도록 제어하되,
상기 전력모듈의 잔여 전력량과 상기 활동모드에서의 각 구동 전력을 비교하여, 상기 잔여 전력량이 각 구동 전력 이상 존재하는 경우 상기 구동 전력을 제공하는 것인,
철도 배전선로 안전감시 운용 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 안전감시 센서부 내 전력모듈에서 센서모듈 및 통신모듈로 구동 전력을 인가하여 활동모드로 전환하는 단계는,
상기 센서모듈 및 통신모듈의 상기 스케줄에 따른 활성화 시간 구간에 상응하는 가드시간을 설정하는 단계를 더 포함하되, 상기 센서모듈 및 통신모듈은 상기 가드시간 동안 대기 상태를 유지하고, 상기 가드시간이 경과함에 따라 각 동작을 개시하는 것인,
철도 배전선로 안전감시 운용 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 센서모듈에서 철도 배전선로에 대한 소정의 센싱 데이터를 생성하는 단계는,
부분방전 정보, 온도 정보, 습도 정보 및 전류 정보 중 적어도 하나를 포함하는 제1 센싱 데이터를 생성하는 단계; 및
상기 전력모듈, 센싱모듈 및 통신모듈의 상태 정보를 포함하는 제2 센싱 데이터를 생성하는 단계를 포함하는,
철도 배전선로 안전감시 운용 방법.
- 제9항에 있어서,
상기 상태 분석 결과에 상응하는 제어 메시지를 상기 통신부를 통해 상기 안전감시 센서부로 전송하는 단계는,
상기 안전감시 센서부 내 전력모듈, 센서모듈 및 통신모듈 중 적어도 하나의 상태 정보의 재전송을 요청하는 제1 제어 메시지, 상기 전력모듈, 센서모듈 및 통신모듈 중 적어도 하나의 재부팅을 위한 제2 제어 메시지 및 센싱 주기, 센싱 지속시간 및 가드 시간 중 적어도 하나의 변경을 위한 제3 제어 메시지 중 하나 이상을 포함하는 제어 메시지를 상기 안전감시 센서부로 전송하는 것인,
철도 배전선로 안전감시 운용 방법.
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|---|---|---|---|
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| KR1020220109690A KR20240030523A (ko) | 2022-08-31 | 2022-08-31 | 철도 배전선로 안전감시 시스템 및 이의 운용 방법 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090130279A (ko) | 2009-12-01 | 2009-12-22 | 곽영규 | 전차선을 통한 전력선 통신을 이용하는 전기 철도 관리 시스템 |
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2022
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20090130279A (ko) | 2009-12-01 | 2009-12-22 | 곽영규 | 전차선을 통한 전력선 통신을 이용하는 전기 철도 관리 시스템 |
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