KR102010338B1 - 센서신호 전송 시스템 및 방법 - Google Patents

센서신호 전송 시스템 및 방법

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Abstract

본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 센서신호 전송 시스템은 이큅먼트 패키지 형태로 구현되는 적어도 하나 이상의 무선센서, 적어도 하나 이상의 무선센서로부터 수집한 정보를 통신 신호로 변환하는 게이트웨이, 게이트웨이에서 변환된 통신신호를 수집하여 상기 적어도 하나 이상의 무선 센서를 제어하는 제어부 및 적어도 하나 이상의 무선센서에 무선 전원을 공급하는 무선전원부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

센서신호 전송 시스템 및 방법{Method and System for transmitting sensor signals}
본 발명은 무선 센서 네트워크 시스템 및 무선 전력을 이용하는 센서신호 전송 시스템에 관한 것이다.
센서가 좁은 공간에 많이 설치되어 있는 가스터빈, 컴프레서(compressor) 등은 개별 배선을 하는데 어려움이 있다.
한국등록특허 제10-1192443(2012.10.18 공고)
본 발명에서는 좁은 공간에 센서가 많이 설치되어 있는 패키지 이큅먼트(Packaged Equipment)의 경우, 무선 센서를 사용하여 배선의 문제점을 해결하고, 또한 무선으로 전력을 공급하여 각 센서를 안정적으로 제어하고자 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 센서신호 전송 시스템은 이큅먼트 패키지 형태로 구현되는 적어도 하나 이상의 무선센서, 상기 적어도 하나 이상의 무선센서로부터 수집한 정보를 통신 신호로 변환하는 게이트웨이, 상기 게이트웨이에서 변환된 통신신호를 수집하여 상기 적어도 하나 이상의 무선 센서를 제어하는 접합박스;및 상기 적어도 하나 이상의 무선센서에 무선 전원을 공급하는 무선전원부; 를 포함하는 것을 특징으로 한다.
바람직하게, 센서신호 전송시스템은 무선 센서 네트워크 시스템 및 무선 전력을 이용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 좁은 공간에 센서가 설치된 이큅먼트 패키지에서 센서신호를 전송하는 방법은 상기 이큅먼트 패키지 내의 기기에 적어도 하나 이상의 무선 센서를 부착하는 단계; 게이트웨이에서 상기 적어도 하나 이상의 무선 센서에서 수집한 정보를 통신신호로 변환하는 단계; 접합박스에서 상기 통신신호를 수집하여 상기 적어도 하나 이상의 무선 센서를 제어하는 단계;및 무선전원부에서 상기 적어도 하나 이상의 무선 센서에 무선으로 전원을 공급하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 무선 센서 네트워크 시스템 및 무선 전력을 이용하는 센서신호 전송 시스템은 센서를 설치하기 위해 요구되는 케이블 뿐만 아니라 케이블 보호용 도관, 트레이, 케이블 거치대 등의 자재 등이 불필요한 이점이 있다.
또한, 센서에 오류가 발생하는 경우, 해당 센서만을 교체하면 되는 편리함이 있다. 그 외에도 이후에 센서를 추가하고자 하는 경우, 새로운 센서를 추가한 후, 게이트웨이(320)의 설정만을 재설정하면 되는 설치 및 관리의 간편함이 있다.
도 1 은 배선을 이용하여 컴프레서(compressor)에 센서를 설치한 센서신호 전송 시스템의 일 실시예를 도시한다.
도 2 는 배선을 이용한 센서신호 전송 시스템의 일 예를 도시한다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 무선 센서 네트워크 시스템 및 무선 전력을 이용하는 센서신호 전송 시스템(300)을 도시한다.
도 4는 센서신호 전송 시스템에서 무선 센서 각각에 우선순위를 부가하여 우선순위가 높을수록 무선전력부에 가까이 배치한 일 예를 도시한다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 무선 센서 네트워크 시스템 및 무선 전력을 이용하는 센서신호 전송 시스템의 일 예를 도시한다.
도 1 은 배선을 이용하여 컴프레서(compressor)에 센서를 설치한 센서신호 전송 시스템의 일 실시예를 도시한다.
컴프레서에 설치된 센서(101~105)는 제어부(110)와 일대일로 배선이 이루어진다. 제어부(110)는 접합박스(Junction Box)의 기능과 센서를 제어하는 제어 밸브의 기능을 함께 구현한다.
이 경우, 센서(101~105)를 배선하기 위해서는 케이블 외에도 케이블 보호용 도관, 트레이, 케이블 거치대 등의 다양한 자재가 요구된다.
또한 컴프레서 내부의 여러 장비들을 유지 또는 보수하는 공간을 고려하면서, 배선 자체의 유지보수를 함께 고려하기 위해서는 작업에 많은 노력이 필요하다. 특히, 배선의 경우 밤이나 낮, 계절의 온도 및 습도 차이로 인해 발생하는 물이 고이지 않도록 하기 위하여, 배선이 설치되는 가장 높은 곳에 벤트(vent)를 설치하고, 가장 낮은 곳에 드레인(drain)을 설치하여야 한다. 그러나, 센서들이 조밀하게 배치된 경우 벤트와 드레인을 설치하기 어려운 경우가 많다.
이 외에도 배선이 노화되어 교체하는 등의 유지보수 시에는 배선과 관련된 도관이라 트레이 등을 모두 해체한 후 새로 배선해야 하는 등의 불편함이 있다. 추후 센서를 추가하려고 할 때에도 새로 설치하고자 하는 센서가 차지하는 공간뿐만 아니라, 새로운 센서를 설치하기 위해 요구되는 배선 및 배선의 라우팅 공간이 필요하게 된다.
도 2 는 배선을 이용한 센서신호 전송 시스템의 일 예를 도시한다. 배선을 이용하는 센서신호 전송시스템(220)의 경우 도 2 에 도시된 바와 같이 배선을 위한 케이블 트레이(S201, S202, S203)를 설치할 공간이 요구된다.
그러나, 케이블 트레이(S201, S202, S203)를 설치하기 위해 요구되는 공간으로 인해 센서신호 전송 시스템의 크기(220)가 기설정된 운송용 컨테이너 박스(210) 크기를 초과할 수 있다.
이 경우, 한 단계 큰 규격의 운송용 컨테이너 박스를 이용하거나 또는 센서신호 전송 시스템을 분리해서 납품한 후, 현장에서 다시 조립해서 사용해야 하는 불편함이 있다.
도 3 은 본 발명의 바람직한 일실시예로서, 무선 센서 네트워크 시스템 및 무선 전력을 이용하는 센서신호 전송 시스템(300)을 도시한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 센서신호 전송 시스템(300)은 이큅먼트 패키지에 설치된 무선 센서들(301, 302, 303, 304, 305), 제어부(310), 게이트웨이(320) 및 무선전원부(330, 332)를 포함한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 센서신호 전송 시스템(300)은 무선 센서 네트워크 시스템을 기반으로 구현된다. 무선 센서 네트워크(wireless sensor network)는 센서로 수집한 정보를 프로세서로 가공하여 전송하는 소형 무선 송수신 장치 네트워크 시스템을 의미한다.
무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Network, WSN)는 센싱 능력, 센싱한 정보를 가공할 수 있는 정보처리 능력, 그리고 무선 통신 능력을 갖추고 있는 무선 센서들(301, 302, 303, 304, 305)과 무선 센서들(301, 302, 303, 304, 305)로부터 정보를 수집한 후 통신 신호로 변환하는 게이트웨이(320)를 포함한다.
복수의 무선 센서들(301, 302, 303, 304, 305)은 이큅먼트 패키지 내에 부착되어 부착된 기기 주변의 온도, 습도, 상황(context) 정보를 실시간으로 검출한다. 여기서 상황(context) 정보는 유비쿼터스 컴퓨팅과 관련하여 사용자와 다른 사용자, 시스템, 혹은 디바이스의 애플리케이션 간 상호 작용에 영향을 미치는 사람, 장소, 사물, 개체, 시간 등 상황(situation)의 특징을 규정하는 정보로써, 네트워크 연결 상태, 통신 대역폭 및 프린터, 디스플레이, 워크스테이션과 같은 컴퓨팅 상황(computing context), 사용자의 프로파일, 위치, 주변의 사람들을 비롯한 사용자 상황(user context), 조명, 소음레벨, 교통상태, 온도 등 물리적 상황(physical context), 시간, 주, 달, 계절 등 시간적 상황(time context) 등을 포함한다.
복수의 무선 센서들(301, 302, 303, 304, 305)은 온도 센서, 압력 센서, 레벨 센서, 유량 센서, 진동 센서를 포함한다. 무선센서는 엘리먼트(element)와 트랜스미터(transmitter)로 나뉘나, 최근에는 엘리먼트와 트랜스미터가 통합된 형태로 많이 사용된다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서, 센서신호 전송 시스템(300)은 무선 센서 네트워크 시스템에서 무선 전력을 이용하는 것을 특징으로 한다. 센서신호 전송 시스템(300)은 좁은 공간에 많은 센서가 설치되는 이큅먼트 패키지(Equipment Package)의 형태로 구현이 가능하다. 이큅먼트 패키지의 예로는 고압배관 내에 설치되는 압축기, 가스 터빈 등을 포함한다. 이큅먼트 패키지의 경우 패키지 전체의 크기(300)가 20m 내에 구현되므로, 무선전원부(330, 332)를 통해 안정적으로 전원을 공급할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예에서는 무선전원부(330, 332)의 오동작 또는 전원 공급에 차질이 생긴 경우 등을 대비하여 별도로 배터리를 구비하도록 구현이 가능하다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 센서신호 전송 시스템(300)은 셀프-오거나이징 네트워크 시스템(Self-Organizing networks)으로도 구현이 가능하다. 하나의 중앙집중적인 컨트롤러가 센서신호 전송 시스템(300) 내에 설치된 모든 센서나 기기, 노드 등을 제어하는 것이 아니라, 노드들이 분산적으로 동작하는 네트워크 상황에 스스로 적응하여 통신망을 구축하고, 자체적으로 유지 보수를 수행할 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 센서신호 전송 시스템(300)은 센서들(301~305)과 제어부(310) 사이에 별도의 배선이 요구되지 않는다. 따라서, 센서들(301~305)을 설치하기 위해 요구되는 케이블 뿐만 아니라 케이블 보호용 도관, 트레이, 케이블 거치대 등의 자재 등이 불필요하다. 또한, 센서에 오류가 발생하는 경우, 해당 센서만을 교체하면 되는 편리함이 있다. 그 외에도 이후에 센서를 추가하고자 하는 경우, 새로운 센서를 추가한 후, 게이트웨이(320)의 설정만을 재설정하면되는 설치 및 관리의 간편함이 있다.
게이트웨이(320)는 센서들(301~305)에서 수집된 데이터를 수신한 후 통신 신호로 변환하여 제어부(310)에 전달한다. 또한, 컴프레서에 설치된 센서(301~305)는 무선전원부(330, 332)로부터 전력을 무선으로 공급받을 수 있다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 센서신호 전송 시스템(300)은 설치하는 센서들(301~305)의 배치에 우선순위를 설정할 수 있다. 센서들(301~305) 중 제어에 사용되는 센서, 알람 센서, 셧다운(shutdown) 센서 등과 같이 이큅먼트 패키지를 보호하기 위해 중요한 역할을 하는 센서들에 우선순위를 설정할 수 있다.
도 4는 센서신호 전송 시스템에서 무선 센서 각각에 우선순위를 부가하여 우선순위가 높을수록 무선전력부에 가까이 배치한 일 예를 도시한다.
본 발명의 바람직한 일 실시예로서 센서 신호 전송시스템에서는 중요도가 높은 센서일수록 높은 우선순위를 부가하고, 우선순위가 높은 센서들의 순서로 무선전력부(430, 432)와 근접한 곳에 배치하도록 구현이 가능하다.
도 5 는 본 발명의 바람직한 일 실시예로서, 무선 센서 네트워크 시스템 및 무선 전력을 이용하는 센서신호 전송 시스템을 구현한 일 실시예를 도시한다.
도 2 에 도시된 센서신호 전송 시스템과 비교시, 케이블 배선을 설치하기 위해 요구되는 케이블 트레이 등이 제거됨으로써, 규격 운송 박스(510)의 크기보다 더 작게 구현되는 것을 확인할 수 있다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 아니된다. 어떤 환경에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (10)

  1. 이큅먼트 패키지 형태로 구현되는 적어도 하나 이상의 무선센서;
    상기 적어도 하나 이상의 무선센서로부터 수집한 정보를 통신 신호로 변환하는 게이트웨이;
    상기 게이트웨이에서 변환된 통신신호를 수집하여 상기 적어도 하나 이상의 무선 센서를 제어하는 접합박스;및
    상기 적어도 하나 이상의 무선센서에 무선 전원을 공급하는 무선전원부; 를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 무선센서 각각에 대해 무선센서의 중요도가 높을수록 높은 우선순위를 부여하고, 우선순위가 높을수록 상기 무선전원부가 설치된 지점과 가까운 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는 센서신호 전송 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    제어에 사용되는 센서, 알람 센서, 셧다운(shutdown) 센서를 상기 무선전원부가 설치된 지점과 가까운 위치에 배치하는 것을 특징으로 하는 센서신호 전송 시스템.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 좁은 공간에 센서가 설치된 이큅먼트 패키지에서 센서신호를 전송하는 방법으로서,
    상기 이큅먼트 패키지 내의 기기에 적어도 하나 이상의 무선 센서를 부착하는 단계;
    게이트웨이에서 상기 적어도 하나 이상의 무선 센서에서 수집한 정보를 통신신호로 변환하는 단계;
    제어부에서 상기 통신신호를 수집하여 상기 적어도 하나 이상의 무선 센서를 제어하는 단계;및
    무선전원부에서 상기 적어도 하나 이상의 무선 센서에 무선으로 전원을 공급하는 단계;를 포함하고,
    상기 적어도 하나 이상의 무선 센서 각각에 대해 무선센서의 중요도가 높을수록 높은 우선순위를 부여하고, 우선순위가 높을수록 상기 무선전원부가 설치된 지점과 가까운 위치에 배치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    무선 센서에 오류가 발생하거나 새로운 무선 센서를 상기 이큅먼트 패키지 내의 기기에 부착하는 경우, 상기 게이트웨이에서 상기 오류가 발생한 무선 센서 또는 상기 새롭게 부착된 무선센서에 대한 설정을 변경하는 것을 특징으로 하는 방법.


  9. 삭제
  10. 삭제
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