KR101885867B1 - 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법 - Google Patents

계측장치와 제어장치의 무선통신 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 할당된 주파수 범위에서 채널별로 주파수를 분할하여 설정하고, 설정된 채널 중에서 특정 채널은 데이터 통신을 요청하는 채널로 할당하며, 요청에 따라 사용 가능한 채널을 검색하고, 검색 결과 사용 가능한 채널이 존재하는 경우에는 해당 채널로 데이터를 송수신하여, 할당된 주파수 범위에서 다수의 계측장치와 제어장치가 무선통신을 수행할 수 있는 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법에 관한 것이다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법은 복수 개로 구성되는 계측장치와 무선통신으로 상기 계측장치에서 검출된 데이터를 수신하여 기계설비를 제어하는 제어장치의 무선통신 방법으로서, 할당된 채널 중에서 설정된 요청 채널을 이용하여 상기 계측장치가 상기 제어장치로 통신 채널을 요청하는 채널 요청단계; 상기 제어장치가 채널 요청에 대하여 설정된 주파수 범위의 할당된 채널에서 사용 가능한 채널을 검색하는 채널 검색단계; 상기 채널 검색단계에서 사용가능한 채널이 있는 것으로 판단되면, 상기 제어장치가 사용가능한 채널을 채널 요청한 상기 계측장치로 배정하고 홀딩시키는 채널 배정 홀딩단계; 상기 제어장치가 상기 채널 배정 홀딩단계에서 홀딩된 채널을 상기 요청 채널을 이용하여 상기 계측장치로 홀딩된 채널을 송신하는 홀딩채널 송신단계; 상기 계측장치가 상기 홀딩채널 송신단계를 통해 홀딩채널을 수신하면, 상기 홀딩채널을 이용하여 검출된 데이터를 송신하는 데이터 송신단계; 및 상기 제어장치가 상기 홀딩채널을 통해 상기 계측장치로부터 데이터 수신이 완료되면, 상기 홀딩채널을 유휴채널로 전환하는 유휴채널 전환단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

계측장치와 제어장치의 무선통신 방법{WIRELESS COMMUNICATION METHOD OF MEASURING EQUIPMENT AND CONTROL EQUIPMENT}
본 발명은 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 할당된 주파수 범위에서 채널별로 주파수를 분할하여 설정하고, 설정된 채널 중에서 특정 채널은 데이터 통신을 요청하는 채널로 할당하며, 요청에 따라 사용 가능한 채널을 검색하고, 검색 결과 사용 가능한 채널이 존재하는 경우에는 해당 채널로 데이터를 송수신하여, 할당된 주파수 범위에서 다수의 계측장치와 제어장치가 무선통신을 수행할 수 있는 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법에 관한 것이다.
일반적으로 관리자의 접근이 어렵거나 적은 인원으로 넓은 시설물을 관리해야 하는 발전소, 변전소, 수처리 시설, 배수장 또는 중계 펌프장 등과 같은 플랜트 시설들은 도시 외곽에 넓게 분포되어 있고, 이와 같은 플랜트(시설)에는 각종 기계 설비와 계측 기기가 설치되어 있다. 그리고 플랜트에는 원격 감시 제어반(RCS: Remote Control Station)이 설치되어 플랜트의 운전을 조작하도록 구성되고, 원격 감시 제어반에는 PLC(Programmable Logic Controller)가 설치되어 계측장치를 통해 기계 설비를 감시 및 제어하고, 그 데이터를 중앙 관제 센터의 감시 제어 컴퓨터에 전달하여 현장의 상황을 종합적으로 모니터링하거나 필요시에는 상기 기계 설비를 제어하도록 구성되어 있다.
이러한 구성에서 플랜트 시설물의 정보를 검출하는 계측장치와 기계설비를 제어하는 제어장치의 통신은 유선통신을 이용하여 데이터를 송수신하도록 구성되었다. 그러나 상기의 유선통신 방식은 넓은 지역에 유선선로를 포설하기가 난해할 뿐만 아니라 포설된 유선선로의 유지보수에 대한 지속적인 비용이 소요되는 문제점이 발생된다.
이러한 문제점을 해소하기 위한 기술로서 무선통신 방식이 적용되었다.
무선통신 방식에서 사용되는 주파수 대역은 무선랜, 지그비 또는 블루투스 등으로 구성된다.
무선방식을 이용한 원격 제어 시스템 중에서, 등록특허공보 제10-1345668호에 무선 통신을 이용한 계측기 원격 제어 시스템이 개시되었다.
상기 기술은 하나 이상의 센서를 통해 검출된 입력신호를 미리 정해진 제 1 주파수 대역을 사용하는 제 1 무선 신호로 출력하는 다수의 계측기; 상기 제 1 무선 신호를 수신하여 분석하고, 상기 계측기를 제어하기 위한 제어신호를 제 2 무선 신호로 변환하여 상기 다수의 계측기에 송신하는 원격 제어기; 및 상기 제 1 주파수 대역과 간섭을 일으키지 않는 제 2 주파수 대역을 검출하고, 상기 제 2 주파수 대역을 사용하여 상기 제 2 무선 신호를 송수신하는 가변 무선 통신 모듈을 포함하고, 상기 가변 무선 통신 모듈은 상기 제 2 주파수 대역이 존재하지 않으면, 상기 제 1 무선 신호의 송신 시간과 상기 제 2 무선 신호의 송신시간을 절환하여 상기 제 1 무선 신호 및 상기 제 2 무선 신호가 시분할 송수신되도록 제어하는 시분할 제어기를 포함하고, 상기 시분할 제어기는 시분할 제어신호에 따라 상기 제 1 무선 신호와 상기 제 2 무선 신호의 송수신 시간이 자동 절환되도록 스위칭하는 트랜지스터 소자로 이루어진 시분할 스위치를 구비하여, 상기 제 1 주파수 대역을 사용하는 상기 제 1 무선 신호가 상기 원격 제어기로 입력되도록 하거나 상기 제 2 주파수 대역을 사용하는 상기 제 2 무선 신호가 상기 원격 제어기로부터 출력되도록 하는 무선 통신을 이용한 계측기 원격 제어 시스템에 관한 것이다.
그러나 이와 같은 상기 기술은 계측장치의 개수가 일정 범위 내에서는 유효하나 다수의 센서와 여러 개의 제어장치가 밀집하는 플랜트 환경에서는 시분할에 따른 주파수 할당이 비효율적으로 동작될 수 있고, 이러한 비효율적인 동작에 의해 계측장치와 제어장치 사이의 데이터 송수신이 원활하게 수행되지 않는 문제점이 발생될 수 있다.
KR 10-1345668 B1 (2013. 12. 20.)
본 발명은 상기 종래기술이 갖는 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명에서 해소하고자 하는 과제는, 데이터의 송수신이 필요한 경우에만 활당된 주파수 범위에서 사용가능한 채널을 검색하고, 사용 가능한 채널이 존재하는 경우 사용가능한 해당 채널을 이용하여 데이터의 송수신이 이루어지는 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법을 제공하는 데 있다.
상기의 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법은 복수 개로 구성되는 계측장치와 무선통신으로 상기 계측장치에서 검출된 데이터를 수신하여 기계설비를 제어하는 제어장치의 무선통신 방법으로서, 할당된 채널 중에서 설정된 요청 채널을 이용하여 상기 계측장치가 상기 제어장치로 통신 채널을 요청하는 채널 요청단계; 상기 제어장치가 채널 요청에 대하여 설정된 주파수 범위의 할당된 채널에서 사용 가능한 채널을 검색하는 채널 검색단계; 상기 채널 검색단계에서 사용가능한 채널이 있는 것으로 판단되면, 상기 제어장치가 사용가능한 채널을 채널 요청한 상기 계측장치로 배정하고 홀딩시키는 채널 배정 홀딩단계; 상기 제어장치가 상기 채널 배정 홀딩단계에서 홀딩된 채널을 상기 요청 채널을 이용하여 상기 계측장치로 홀딩된 채널을 송신하는 홀딩채널 송신단계; 상기 계측장치가 상기 홀딩채널 송신단계를 통해 홀딩채널을 수신하면, 상기 홀딩채널을 이용하여 검출된 데이터를 송신하는 데이터 송신단계; 및 상기 제어장치가 상기 홀딩채널을 통해 상기 계측장치로부터 데이터 수신이 완료되면, 상기 홀딩채널을 유휴채널로 전환하는 유휴채널 전환단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 채널 검색단계(S20)에서 사용가능한 채널이 없는 것으로 판단되면, 사용되고 있는 채널에 대한 상기 계측장치의 중요도를 산출하는 사용채널 중요도 산출단계; 상기 사용채널 중요도 산출단계에서 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도와 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도를 비교하는 중요도 비교단계; 및 상기 중요도 비교단계에서 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도와 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도의 비교 결과, 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도가 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도보다 상대적으로 낮은 값인 경우, 산출된 최저값을 가지는 계측장치가 사용하는 채널을 정지시키고 홀딩시키는 채널 강제홀딩단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
또한, 상기 중요도 비교단계에서 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도와 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도의 비교 결과, 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도가 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도보다 상대적으로 높은 값인 경우, 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 통신 채널 요청을 무시하는 채널요청 무시단계를 포함하여 이루어질 수 있다.
이때, 상기 계측장치는 정전, 화재, 진동, 이산화탄소, 결로, 온도 및 습도 중에서 선택된 하나를 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 무선통신은 주파수 917 ~ 923.5Mhz 대역의 로라(Long Range Low Power) 무선 통신으로 이루어지고, 각 채널의 대역폭은 125KHz인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 데이터의 송수신에 사용되지 않는 채널이 유휴 상태로 전환됨에 따라 할당된 주파수 영역에서의 주파수 활용도가 증가되어 다수의 계측장치를 제어장치에 무선방식으로 연결할 수 있는 장점이 있다.
또한, 계측장치와 제어장치 사이의 간섭을 최소화할 수 있으므로, 정확한 계측이 가능하고 검출된 데이터에 대한 신뢰성이 증대되는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법이 적용된 원격 감시제어 시스템의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법이 적용된 원격 감시제어 시스템에서 일 실시 예의 계측장치에 대한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법이 적용된 원격 감시제어 시스템에서 일 실시 예의 채널에 대한 주파수를 나타낸 표.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법에 대한 흐름도.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다.
본 발명은 할당된 주파수 범위에서 채널별로 주파수를 분할하여 설정하고, 설정된 채널 중에서 특정 채널은 데이터 통신을 요청하는 채널로 할당하며, 요청에 따라 사용 가능한 채널을 검색하고, 검색 결과 사용 가능한 채널이 존재하는 경우에는 해당 채널로 데이터를 송수신하여, 할당된 주파수 범위에서 다수의 계측장치와 제어장치가 무선통신을 수행할 수 있는 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법이 적용된 원격 감시제어 시스템의 구성도를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 1을 참조하면, 원격 감시제어 시스템은 계측장치(10), 설비제어장치(20), 설비장치(30), 제어장치(40), HMI(Human-Machine Interface, 50) 및 비콘단말기(60)를 포함하여 구성된다.
이때, 원격 감시제어 시스템은 발전시설, 변전시설, 가로등 시설, 수처리 시설, 철도시설, 석유화학 플랜트, 비닐하우스 및 축사 등 다양한 시설을 감시하고 제어하는 시스템에 적용될 수 있다.
계측장치(10)는 원격의 설비시스템에 설치되어 검출된 환경정보값을 무선통신으로 송신하는 기능을 수행하는 기능을 수행한다.
도 2는 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법이 적용된 원격 감시제어 시스템에서 일 실시 예의 계측장치에 대한 구성도를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 2를 참조하면, 계측장치(10)는 센서로직부(11), 데이터변환부(12), 통신부(13), 메모리부(14) 및 위치신호처리부(15)를 포함하여 구성될 수 있다.
센서로직부(11)는 환경정보값을 검출하여 출력하는 센서에 대한 설정을 관리한다. 즉, 센서로직부(11)는 결합될 수 있는 센서모듈의 종류 및 사양(spec)에 대한 센서정보와 센서정보에 대응하는 애플리케이션이 저장되고, 결합된 센서모듈로부터 출력되는 환경정보값을 수신할 수 있는 애플리케이션을 로딩하여 활성화시킨다.
예를 들어, 온도를 검출할 수 있는 온도센서가 결합되면, 상기 센서로직부(11)는 결합된 온도센서에 대한 센서정보를 취득하고, 취득된 센서정보에 대응하는 애플리케이션을 로드하여 활성화시킨다. 이 상태에서, 상기 온도센서가 습도센서로 변경되는 경우에는 온도센서에 대응된 활성화된 애플리케이션을 비활성상태로 전환하고 습도센서를 수신할 수 있는 애플리케이션을 로드하여 활성화시킨다.
데이터변환부(12)는 상기 로직부(11)에 연결된 센서모듈을 통해 수신된 환경정보값을 전송가능한 데이터로 변환한다. 즉, 데이터변환부(12)는 수신된 환경정보값이 아날로그 신호인 경우에는 디지털 신호로 변환하여 패킷 단위로 출력하고, 디지털 신호인 경우에는 바이패스되어 패킷 단위로 출력하는 기능을 수행한다.
센서에서 출력되는 신호는 일반적으로 아날로그 신호이다. 아날로그 신호는 장거리 전송시 신호 손실이 발생될 수 있어 취약하다. 따라서, 상기 데이터변환부(12)는 결합된 센서가 아날로그 신호를 출력하는 센서인 경우에는 이를 디지털 신호로 변환하여 출력하고, 디지털 신호인 경우에는 바이패스하여 출력되게 한다.
통신부(13)는 제어장치(40)로 통신 채널을 요청하고, 요청에 따라 수신된 할당 채널로 상기 데이터변환부(12)에서 변환된 데이터를 무선으로 송신한다.
이때, 상기 통신부(13)는 메모리부(14)에 저장된 주파수 대역에 대한 설정된 채널 중에서 요청 채널을 이용하여 상기 제어장치(40)로 통신 채널을 요구하고, 상기 제어장치(40)로부터 할당 채널을 수신하게 되면, 수신된 할당 채널로 상기 데이터변환부(12)에서 변환된 데이터를 무선으로 송신한다.
여기서, 상기 통신부(13)에서 이루어지는 무선 통신 방식으로는 지그비(Zigbee), 알에프(RF), 와이파이(WiFi), 3G, 4G, LTE, LTE-A, 와이브로(Wireless Broadband Internet) 및 로라(LORA, Long Range Low Power) 중 어느 하나가 선택되어 사용될 수 있다.
상기의 통신방식 중에서, 로라(LORA)는 UHF(Ultra High Frequency) 대역의 비면허 주파수를 사용하는 비표준 기술이라는 점, 네트워크가 구축되지 않은 야외에서 구축이 용이한 점, 저전력 구동이 가능한 점, 통신 반경이 수 ~ 수십㎞ 인 점 등의 장점이 있다.
무선통신으로 로라 방식을 사용하는 경우, 917 ~ 923.5㎒의 범위에서 주파수별로 할당된 채널을 통해 무선으로 전송하도록 구성될 수 있고, 각 채널의 대역폭은 125KHz으로 설정되어 8개의 채널로 구성될 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법이 적용된 원격 감시제어 시스템에서 일 실시 예의 채널에 대한 주파수를 나타낸 표이다.
첨부된 도 3을 참조하면, 채널0은 921.9MHz, 채널1은 922.1MHz, 채널2는 922.3MHz, 채널3은 922.5MHz, 채널4는 922.7MHz, 채널5는 922.9MHz, 채널6은 923.1MHz 및 채널7은 923.39MHz로 설정될 수 있고, 상기 채널 중에서 채널0은 요청 채널로 설정될 수 있다.
메모리부(14)에는 상기 센서로직부(11)에 결합된 센서의 종류, 센서의 아이디, 센서의 입출력 범위 및 출력 방식이 저장 관리된다. 이때, 상기 센서로직부(11)에 결합된 센서모듈이 변경되는 경우, 상기 메모리부(14)에 저장되는 센서모듈의 아이디, 센서모듈의 입출력 범위 및 출력 방식은 변경된 센서모듈에 대한 정보로 갱신되게 된다.
한편, 계측장치(10)가 필요에 의해 증설되거나 설치된 위치가 변경되는 경우, 상기 계측장치(10)에 대한 증설 또는 가변된 위치를 인식하기 위한 구성으로서 수신된 비콘신호에 대응하여 비콘수신신호를 송신하는 위치신호처리부(15)가 상기 계측장치(10)에 구성된다.
또한, 상기 위치신호처리부(15)로 비콘신호를 전송하는 복수 개의 비콘단말기(60)가 구성된다.
상기 비콘단말기(60)는 비콘신호를 발생하여 송신하고, 송신된 상기 비콘신호에 대한 수신된 비콘수신신호의 시간, 비콘수신신호의 세기 및 비콘신호를 송신한 위치에 대한 위치정보를 포함하는 비콘정보를 송출한다.
제어장치(40)는 송출되는 상기 비콘정보를 기초로 상기 계측장치(10)의 위치를 검출하고, 검출된 상기 계측장치(10)의 위치를 HMI(50)로 전송한다.
여기서, 상기 복수 개의 비콘단말기(60)는 비콘신호가 중첩되도록 설치되되, 각각의 비콘단말기(60)의 위치는 제어장치(40)의 메모리모듈에 저장 관리된다.
즉, 상기 제어장치(40)는 상기 비콘단말기(60)의 위치를 알고 있는 상태에서 수신된 상기 비콘수신신호의 시간을 산출하여 거리를 산출하게 되고, 산출된 거리에 대한 가상의 반경을 산출하게 된다. 이에, 상기 제어장치(40)는 3개 이상의 비콘단말기(60)를 통해 산출된 반경이 겹치는 지점을 상기 계측장치(10)의 위치인 것으로 판단한다.
이때, 수신된 상기 비콘수신신호의 세기는 상기 비콘단말기(60)를 선택하는 정보로 활용된다. 즉, 수신된 상기 비콘수신신호의 세기가 큰 순위로 3개의 비콘단말기(60)를 선택하고, 선택된 비콘단말기(60)로부터 전송된 비콘정보를 이용하여 상기 계측장치(10)의 위치를 검출하도록 구성된다.
이에 따라, GPS를 이용할 수 없는 건물 내의 설치된 계측장치(10) 위치도 검출할 수 있고, 비콘수신신호의 세기에 따라 선별된 비콘정보를 이용함에 따라 측정된 검출위치에 대한 신뢰성을 높일 수 있는 장점이 있다.
설비장치(30)는 원격 설비에 설치되어 상기 제어장치(40)로부터 출력되는 설비제어신호에 따라 운전되는 것으로서, 냉난방기, 조명, 펌프, 환풍기 및 밸브 등 원격 설비를 구동 또는 제어하는 장치 중에서 선택될 수 있다.
제어장치(40)는 상기 계측장치(10) 및 설비제어장치(30)와 무선통신을 수행하여 환경정보값을 수신하여 통신망을 통해 송신하고, 통신망을 통해 수신된 설비제어신호를 상기 설비장치로 송신하며, 환경정보값에 대한 임계값들이 미리 설정되고, 상기 설정된 임계값들을 기준으로 상기 설비장치(30)를 제어하는 설비제어신호를 출력한다.
상기 제어장치(40)에는 환경정보값에 대한 임계값들이 미리 설정된 메모리모듈이 구성된다. 즉, 제어장치(40)는 메모리모듈에 저장된 환경정보값의 임계값과 수신된 환경정보값을 비교하고, 비교결과 수신된 환경정보값이 임계값을 벗어나는 경우, 환경정보값이 상기 임계값 범위에 속하도록 하는 설비제어신호를 송출한다.
예를 들어, 온도의 경우 하한 임계값과 상한 임계값이 설정된 상태에서 검출된 환경정보값이 상한 임계값을 초과한 것으로 판단되면, 상기 제어장치(40)는 냉방기를 동작하는 설비제어신호를 출력하고, 검출된 환경정보값이 하한 임계값 미만인 것으로 판단되면, 난방기를 동작하는 설비제어신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
또한, 특정의 환경정보값에 대해서 임계값이 초과 또는 미만인 것으로 판단되는 경우에는, 인식 가능한 음성, 벨 또는 부저 등의 경고음 또는 메시지를 발생시키는 신호를 출력하도록 구성될 수 있다.
예를 들어, 검출된 환경정보값이 정전인 것으로 판단되는 경우에는 정전임을 알리는 경고음을 송출하도록 구성될 수 있다.
아울러, 상기의 임계값은 제1 임계값, 제2 임계값 및 제3 임계값 등의 단계로 구분되어 설정될 수 있다. 또한, 각 임계값에 대한 경고음 메시지 등이 구분 출력되도록 구성될 수 있다.
상기 제어장치(40)에서 출력되는 설비제어신호 또는 경고음(또는 메시지)는 통신망을 통해 HMI(50)로 전송되어 출력되게 구성된다.
HMI(Human-Machine Interface, 50)는 무선중계장치와 통신망을 통해 연결되어 설비제어장치를 원격에서 관리하고 상기 설비제어장치의 상태를 표시하는 것으로서, 관리서버, 모바일기기 또는 연계기관서버 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기에서 모바일기기는 이동 통신이 가능한 개인 휴대 단말기로서, 스마트폰, 이동통신단말기, PDA 또는 태블릿PC 등 다양하게 구성될 수 있으며, 연계기관서버는 위험 발생시 연계기관과 협업을 통해 해당 기관의 서비스를 제공받기 위한 것으로서, 화재신호에 따라 연계되는 소방서, 정전에 따라 연계되는 한국전력공사 및 무단 침입에 따라 연계되는 경찰서 등으로 구성될 수 있다.
다음으로, 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법에 대해서 설명한다.
도 4 및 도 5는 각각 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법에 대한 흐름도를 나타낸 도면이다.
첨부된 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법은 채널 요청단계(S10), 채널 검색단계(S20), 채널 배정 홀딩단계(S30), 홀딩채널 송신단계(S40), 데이터 송신단계(S50) 및 유휴채널 전환단계(S60)를 포함하여 이루어진다.
1. 채널 요청단계(S10)
채널 요청단계(S10)는 할당된 채널 중에서 설정된 요청 채널을 이용하여 계측장치(10)가 제어장치(40)로 통신 채널을 요청하는 단계이다.
상기 계측장치(10)는 결합된 센서에서 검출된 환경정보값에 대한 데이터를 검출하고, 검출된 데이터를 송신하기 위해 요청 채널을 통해 상기 제어장치(40)로 데이터를 송신하기 위한 채널을 요청한다.
2. 채널 검색단계(S20)
채널 검색단계(S20)는 제어장치(40)가 채널 요청에 대하여 설정된 주파수 범위의 할당된 채널에서 사용 가능한 채널을 검색하는 단계이다.
3. 채널 배정 홀딩단계(S30)
채널 배정 홀딩단계(S30)는 상기 채널 검색단계(S20)에서 사용가능한 채널이 있는 것으로 판단되면, 제어장치(40)가 사용가능한 채널을 채널 요청한 계측장치(10)로 배정하고 홀딩시키는 단계이다.
즉, 상기의 채널 검색단계(S20)에서 제어장치(40)가 사용 가능한 채널을 검색하는 과정은 홀딩된 채널 이외의 홀딩되지 않은 유휴(遊休) 채널이 있는지를 검색하고, 상기 채널 배정 홀딩단계(S30)는 유휴 채널이 존재하면, 해당 유휴 채널은 채널 요청한 계측장치(10)와 통신을 위한 채널로 배정하고, 배정된 채널을 홀딩하는 과정이다.
이때, 홀딩된 채널은 다른 계측장치와 무선통신을 수행하지 못하게 된다.
한편, 상기 채널 검색단계(S20)에서 사용가능한 채널이 있는 것으로 판단되면, 검출된 환경정보값이 원격 설비에서 어느 정도의 지위에 있는지를 판단하여 반드시 수신해야 하는 환경정보값인지 또는 수신을 무시해도 되는 것인지를 판단하여 판단 결과에 따라 수신 여부를 결정하도록 구성될 수 있다.
이에, 첨부된 도 5를 참조하면, 상기 채널 검색단계(S20)에서 사용 가능한 채널이 없는 경우에는 수신하고자 하는 환경정보값에 대한 중요도에 따라 처리 과정을 나타낸 것으로서, 사용채널 중요도 산출단계(S31), 중요도 비교단계(S32), 채널 강제홀딩단계(S33) 및 채널요청 무시단계(S34)를 포함한다.
3.1. 사용채널 중요도 산출단계(S31)
상기 채널 검색단계(S20)에서 사용가능한 채널이 없는 것으로 판단되면, 사용되고 있는 채널에 대한 상기 계측장치의 중요도를 산출하는 단계이다.
즉, 사용채널 중요도 산출단계(S31)는 요청 채널을 제외한 전 채널이 사용중인 홀딩 채널인 경우, 사용 채널 전체에 대한 상기 계측장치의 중요도를 산출한다.
부연하면, 계측장치(10)에 결합된 센서는 원격 설비에서 차지하는 비중이 각각 다르게 부여될 수 있고, 부여된 비중에 따라 중요도를 산출하여 중요도가 상대적으로 높은 경우에는 우선하여 수신될 수 있도록 구성될 수 있다.
이때, 산출된 중요도는 임시 메모리에 저장될 수 있다.
3.2. 중요도 비교단계(S32)
중요도 비교단계(S32)는 상기 사용채널 중요도 산출단계(S31)에서 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도와 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도를 비교하는 단계이다.
예를 들어, 도 3에서와 같이 총 8개의 채널이 설정되고, 1개의 요청 채널을 제외한 7개의 채널이 무선 통신을 위한 홀딩채널로 설정된 경우, 각 7개의 채널에 연결된 계측장치(10)의 환경정보값을 검출하고, 검출된 환경정보값에 대한 종류를 검출한 다음, 검출된 종류에 대한 중요도를 산출한다.
이때, 중요도는 사용자에 의해 설정될 수 있으며, 조작신호에 의해 변경 가능하게 구성될 수 있다.
즉, 상기 중요도 비교단계(S32)는 요청한 계측장치의 환경정보값 종류와 통신에 연결되어 수신중에 있는 계측장치의 환경정보값 종류를 비교하는 단계로서, 계측장치의 환경정보값 종류를 설정된 중요도에 따라 순서를 정해 나열하고, 나열된 순서의 제일 하위의 환경정보값 종류와 요청한 계측장치의 환경정보값 종류를 비교한다.
3.3. 채널 강제홀딩단계(S33)
채널 강제홀딩단계(S33)는 상기 중요도 비교단계(S32)에서 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도와 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도의 비교 결과, 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도가 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도보다 상대적으로 낮은 값인 경우, 산출된 최저값을 가지는 계측장치가 사용하는 채널을 정지시키고 홀딩시키는 단계이다.
즉, 요청한 계측장치의 중요도가 최저값을 가지는 계측장치의 중요도보다 상대적으로 높은 경우, 요청한 계측장치의 환경정보값을 수신할 수 있도록 최저값을 가지는 계측장치와 연결된 통신 채널을 닫는 단계이다.
이에, 강제 홀딩된 채널은 상기 계측장치로 송신(S40)된다.
3.4. 채널요청 무시단계(S34)
채널요청 무시단계(S34)는 상기 중요도 비교단계(S32)에서 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도와 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도의 비교 결과, 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도가 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도보다 상대적으로 높은 값인 경우, 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 통신 채널 요청을 무시하는 단계이다.
즉, 현재 연결된 계측장치(10)에서 검출되는 환경정보값의 종류가 요청한 계측장치의 환경정보값보다 상대적으로 중요한 것인 경우에는 채널 요청을 무시하여 현재 수신중인 환경정보값을 계속하여 수신하도록 한다.
상기에서, 계측장치(10)에 결합될 수 있는 센서로는 정전, 화재, 진동, 이산화탄소, 결로, 온도 및 습도 중에서 선택될 수 있고, 결로, 온도, 습도 등의 환경정보값은 정전, 화재, 진동 등의 환경정보값보다 상대적으로 낮은 중요도로 설정될 수 있다. 이에 따라 환경정보값이 상대적으로 높은 값을 가지는 경우에는 우선하여 수신하도록 구성하여, 긴급시 신속한 대응을 할 수 있도록 구성될 수 있다.
4. 홀딩채널 송신단계(S40)
홀딩채널 송신단계(S40)는 제어장치(40)가 상기 채널 배정 홀딩단계(S30)에서 홀딩된 채널을 상기 요청 채널을 이용하여 상기 계측장치로 홀딩된 채널을 송신하는 단계이다.
즉, 홀딩 채널에 대한 정보는 요청 채널을 이용하여 제어장치(40)에서 계측장치(10)로 전송된다.
5. 데이터 송신단계(S50)
데이터 송신단계(S50)는 계측장치(10)가 상기 홀딩채널 송신단계(S40)를 통해 홀딩채널을 수신하면, 상기 홀딩채널을 이용하여 검출된 데이터를 제어장치(40)로 송신하는 단계이다.
즉, 제어장치(40)는 홀딩채널을 상기 계측장치(10)와 무선통신을 수행하기 위한 채널로 설정하고, 계측장치(10)에서 무선으로 송신되는 환경정보값에 대한 데이터를 상기 홀딩채널로 수신한다.
데이터를 수신한 제어장치(40)는 메모리모듈에 저장된 환경정보값의 임계값과 수신된 환경정보값을 비교하고, 비교결과 수신된 환경정보값이 임계값을 벗어나는 경우, 환경정보값이 상기 임계값 범위에 속하도록 하는 설비제어신호를 송출한다. 또한 제어장치(40)는 수신된 데이터 및 제어 결과를 HMI(50)로 전송한다.
6. 유휴채널 전환단계(S60)
상기 제어장치가 상기 홀딩채널을 통해 상기 계측장치로부터 데이터 수신이 완료되면, 상기 홀딩채널을 유휴채널로 전환하는 단계이다.
유휴채널로 전환된 채널은 계측장치(10)의 요청에 의해 사용 가능한 채널로 검색되게 된다.
본 발명에 의하면, 데이터의 송수신에 사용되지 않는 채널이 유휴 상태로 전환됨에 따라 할당된 주파수 영역에서의 주파수 활용도가 증가되어 다수의 계측장치를 제어장치에 무선방식으로 연결할 수 있는 장점이 있다.
또한, 계측장치와 제어장치 사이의 간섭을 최소화할 수 있으므로, 정확한 계측이 가능하고 검출된 데이터에 대한 신뢰성이 증대되는 장점이 있다.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 이해되어야 하며, 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능하다.
10: 계측장치 20: 설비제어장치
30: 설비장치 40: 제어장치
50: HMI 60: 비콘단말기

Claims (5)

  1. 복수 개로 구성되는 계측장치, 무선통신으로 상기 계측장치에서 검출된 데이터를 수신하여 기계설비를 제어하는 제어장치 및 비콘단말기를 포함하는 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법에 있어서,
    할당된 채널 중에서 설정된 요청 채널을 이용하여 상기 계측장치가 상기 제어장치로 통신 채널을 요청하는 채널 요청단계;
    상기 제어장치가 채널 요청에 대하여 설정된 주파수 범위의 할당된 채널에서 사용 가능한 채널을 검색하는 채널 검색단계;
    상기 채널 검색단계에서 사용가능한 채널이 있는 것으로 판단되면, 상기 제어장치가 사용가능한 채널을 채널 요청한 상기 계측장치로 배정하고 홀딩시키는 채널 배정 홀딩단계;
    상기 제어장치가 상기 채널 배정 홀딩단계에서 홀딩된 채널을 상기 요청 채널을 이용하여 상기 계측장치로 홀딩된 채널을 송신하는 홀딩채널 송신단계;
    상기 계측장치가 상기 홀딩채널 송신단계를 통해 홀딩채널을 수신하면, 상기 홀딩채널을 이용하여 검출된 데이터를 송신하는 데이터 송신단계; 및
    상기 제어장치가 상기 홀딩채널을 통해 상기 계측장치로부터 데이터 수신이 완료되면, 상기 홀딩채널을 유휴채널로 전환하는 유휴채널 전환단계;
    를 포함하고,
    상기 채널 검색단계에서 사용가능한 채널이 없는 것으로 판단되면, 사용되고 있는 채널에 대한 상기 계측장치의 중요도를 산출하는 사용채널 중요도 산출단계;
    상기 사용채널 중요도 산출단계에서 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도와 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도를 비교하는 중요도 비교단계;
    상기 중요도 비교단계에서 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도와 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도의 비교 결과, 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도가 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도보다 상대적으로 낮은 값인 경우, 산출된 최저값을 가지는 계측장치가 사용하는 채널을 정지시키고 홀딩시키는 채널 강제홀딩단계; 및
    상기 중요도 비교단계에서 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도와 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도의 비교 결과, 산출된 최저값을 가지는 계측장치의 중요도가 요청 채널로 요청한 계측장치의 중요도보다 상대적으로 높은 값인 경우, 상기 요청 채널로 요청한 계측장치의 통신 채널 요청을 무시하는 채널요청 무시단계;
    로 이루어지며,
    상기 비콘 단말기는,
    상기 위치신호처리부로 비콘신호를 발생하여 송신하고, 상기 위치신호처리부로부터 송신된 상기 비콘신호에 대한 수신된 비콘수신신호의 시간, 비콘수신신호의 세기 및 비콘신호를 송신한 위치에 대한 위치정보를 포함하는 비콘정보를 송출하며, 송출되는 상기 비콘신호가 중첩되게 복수 개 설치되며,
    상기 계측장치는,
    센서모듈의 종류 및 사양(spec)에 대한 센서정보와 센서정보에 대응하는 애플리케이션이 저장되고, 결합된 센서모듈로부터 출력되는 환경정보값을 수신할 수 있는 애플리케이션을 로딩하여 활성화시키는 센서로직부;
    상기 센서로직부에 연결된 센서모듈을 통해 수신된 환경정보값을 전송가능한 데이터로 변환하되, 수신된 신호가 아날로그 신호인 경우 이를 디지털 신호로 변환하여 출력하고, 디지털 신호인 경우에는 바이패스하여 출력하는 데이터변환부;
    저장된 주파수 대역에 대한 설정된 채널 중에서 요청 채널을 이용하여 상기 제어장치로 통신 채널을 요구하고, 상기 제어장치로부터 할당 채널을 수신하게 되면, 수신된 할당 채널로 상기 데이터변환부에서 변환된 데이터를 무선으로 송신하는 통신부;
    상기 센서로직부에 결합된 센서의 종류, 센서의 아이디, 센서의 입출력 범위, 출력 방식 및 주파수 대역이 저장 관리되는 메모리부; 및
    상기 계측장치의 증설 또는 가변된 위치를 인식하기 위해 수신된 비콘신호에 대응하여 비콘수신신호를 송신하는 위치신호처리부;
    로 이루어져, 상기 센서로직부에서 검출된 환경정보값에 대한 데이터를 검출하고 검출된 데이터를 상기 데이터변환부에서 디지털신호로 변환하여 상기 통신부를 통해 제어장치로 채널을 요청하며, 상기 통신부를 통해 상기 제어장치로부터 홀딩채널을 수신하면, 수신된 상기 홀딩채널을 이용하여 상기 환경정보값과 상기 위치신호처리부를 통해 수신된 비콘정보를 상기 제어장치로 송신하고,
    상기 제어장치는,
    상기 비콘단말기의 위치를 알고 있는 상태에서 수신된 상기 비콘수신신호의 시간을 산출하여 거리를 산출하고, 산출된 거리에 대한 가상의 반경을 산출하며, 수신된 상기 비콘수신신호의 세기가 큰 순위로 3개의 비콘단말기를 선택하고, 선택된 상기 비콘단말기로부터 전송된 비콘정보를 이용하여 상기 계측장치의 위치를 검출하고,
    상기 무선통신은,
    주파수 917 ~ 923.5Mhz 대역의 로라(Long Range Low Power) 무선 통신으로 이루어지고, 각 채널의 대역폭은 125KHz으로 설정되며, 채널0은 921.9MHz, 채널1은 922.1MHz, 채널2는 922.3MHz, 채널3은 922.5MHz, 채널4는 922.7MHz, 채널5는 922.9MHz, 채널6은 923.1MHz 및 채널7은 923.39MHz로 설정되고, 상기 채널 중에서 채널0은 요청 채널로 설정되는 것을 특징으로 하는 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 계측장치는,
    정전, 화재, 진동, 이산화탄소, 결로, 온도 및 습도 중에서 선택된 하나를 측정하는 것을 특징으로 하는 계측장치와 제어장치의 무선통신 방법.
  5. 삭제
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200079943A (ko) * 2018-12-26 2020-07-06 주식회사 삼화기술 전력 절감 장치를 포함하는 전력 모니터링 시스템

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20080103802A (ko) * 2007-05-25 2008-11-28 삼성전자주식회사 복수개의 채널들의 상태 측정 방법 및 그 장치, 유휴 채널선택 방법 및 그 장치
KR100904405B1 (ko) * 2002-01-03 2009-06-26 브이케이알 홀딩 에이/에스 주파수 호핑을 이용한 신호 전송 방법 및 시스템
KR20120035763A (ko) * 2010-10-06 2012-04-16 삼성전기주식회사 무선랜 ｉｂｓｓ 모드에서 동적 채널 할당 장치 및 그 방법
KR101345668B1 (ko) 2012-06-26 2013-12-30 한국과학기술연구원 무선 통신을 이용한 계측기 원격 제어 시스템

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100904405B1 (ko) * 2002-01-03 2009-06-26 브이케이알 홀딩 에이/에스 주파수 호핑을 이용한 신호 전송 방법 및 시스템
KR20080103802A (ko) * 2007-05-25 2008-11-28 삼성전자주식회사 복수개의 채널들의 상태 측정 방법 및 그 장치, 유휴 채널선택 방법 및 그 장치
KR20120035763A (ko) * 2010-10-06 2012-04-16 삼성전기주식회사 무선랜 ｉｂｓｓ 모드에서 동적 채널 할당 장치 및 그 방법
KR101345668B1 (ko) 2012-06-26 2013-12-30 한국과학기술연구원 무선 통신을 이용한 계측기 원격 제어 시스템

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200079943A (ko) * 2018-12-26 2020-07-06 주식회사 삼화기술 전력 절감 장치를 포함하는 전력 모니터링 시스템
KR102132919B1 (ko) * 2018-12-26 2020-07-10 주식회사삼화기술 전력 절감 장치를 포함하는 전력 모니터링 시스템

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