KR200237367Y1

KR200237367Y1 - 복합 다중 신호처리를 위한 통합 디에이큐 보드

Info

Publication number: KR200237367Y1
Application number: KR2020010007432U
Authority: KR
Inventors: 이상윤; 김호동; 고원일; 송대용
Original assignee: 한국원자력연구소; 한국전력공사
Priority date: 2001-03-19
Filing date: 2001-03-19
Publication date: 2001-10-08

Abstract

본 고안은 복합 다중 신호처리를 위한 통합 DAQ 보드에 관한 것으로 더 상세하게는 다수의 계측센서로부터 디지털 신호와 아날로그 신호를 입력받아 동시에 처리해야 하는 경우에 사용될 수 있는 저가형의 개인 컴퓨터용 통합 DAQ (Data Acquisition) 보드에 관한 것이다.

본 고안은 다수의 디지털 카운터와 영상 입력선택기를 내장하는 통합 DAQ 보드를 제공함으로써, 이러한 통합 DAQ 보드와 단일의 영상캡쳐보드를 이용하여 다수의 계측센서로부터 입력되는 디지털 신호와 다수의 CCD 카메라로부터 입력되는 영상신호를 동시에 처리할 수 있는 복합 다중 신호처리를 위한 통합 DAQ 보드를 제공함을 목적으로 한다.

Description

복합 다중 신호처리를 위한 통합 디에이큐 보드{Integrated DAQ Board for Multi-variable Signal Processing}

본 고안은 복합 다중 신호처리를 위한 통합 DAQ 보드에 관한 것으로, 더 상세하게는 다수의 계측센서로부터 디지털 신호와 아날로그 신호를 입력받아 동시에 처리해야 하는 경우에 사용될 수 있는 저가형의 개인 컴퓨터용 통합 DAQ (Data Acquisition) 보드에 관한 것이다.

현재, CCD 감시 카메라 및 각종 감시 센서를 이용한 무인 통합 감시 시스템이 많이 사용되고 있다. 이러한 기존의 통합 감시 시스템들은 아날로그 감시 카메라 및 VCR(Video Cassette Recorder)시스템을 채택하고 있으며, 다수의 카메라를 하나의 녹화기로 녹화할 수 있도록 컨트롤할 수 있는 장치가 개발된 예가 있다. (실1999-0036194) 이러한 장치는 협소한 장소(은행의 현금인출기, 버스, 쓰레기 무단투기 감시용 등)에서 사용할 수 있도록 고안되었으며, 감지센서를 이용하여 사람 또는 차량이 감지된 경우에만 CC-TV 카메라의 영상을 일정시간 동안 하나의 녹화기로 자동 반복 녹화하는 시스템으로 가격이 저렴하고 협소한 장소에서도 사용이 가능하며 특히 녹화테이프를 자주 교체하지 않아도 장시간 녹화할 수 있는 장점이 있다.

최근, 대부분의 계측센서들은 그 출력의 형태로 디지털 신호를 채택하고 있고 감시 자료의 저장매체도 디지털화되어 감에 따라 시스템의 운영에 있어 개인용 컴퓨터(PC)의 사용이 증가하는 추세이다. 현재, 이러한 디지털 출력 신호를 개인용 컴퓨터에서 취득·사용하여 감시 시스템을 구축하기 위해서는 통상적인 카운터가 내장되어 있는 DAQ 보드를 사용하며, 일반적인 DAQ 보드는 ADC(Analog to Digital Converter) 기능을 가지면서 통상 1∼4개 정도의 디지털 카운터와 자체 버퍼(Buffer)를 제공하고 있다.

또한, 아날로그 출력을 적용하는 센서는 CCD 카메라가 대표적이며, 이러한 CCD 영상신호를 개인용 컴퓨터에서 취득·가공하여 사용하기 위해서는 영상캡쳐(Image Capture) 보드를 사용하고 있다. 일반적인 영상보드들은 단일의 컬러영상 입력 채널을 제공하거나 1∼4개의 단색 영상 입력 채널을 제공하고 있다.

종래의 방법을 이용하여 이러한 다수의 디지털 신호와 아날로그 신호를 단일의 개인용 컴퓨터로 통합 처리하기 위해서는, 디지털 신호 처리를 위한 DAQ 보드와 영상캡쳐 보드를 별도로 장착하여야 한다. 특히, 컴퓨터 시스템에서 처리하고자 하는 컬러 CCD 카메라의 수가 증가하는 경우에는 추가의 영상보드를 장착하거나 컬러 영상 입력 채널의 수가 많은 영상보드로 교체하여야 하며, 이러한 다중 채널 컬러 영상 보드들은 매우 고가인 단점이 있다.

본 고안은 상기와 같은 결점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 개인용 컴퓨터를 이용하여 다수의 디지털 신호 및 아날로그 영상 신호를 취득·처리함에 있어서, 단일의 컬러 영상보드만을 채택하면서도 다수의 복합 신호를 취득·처리할 수 있는 저가형의 개인컴퓨터용 복합 다중 신호처리를 위한 통합 DAQ 보드를 제공함을 목적으로 한다.

본 고안은 다수의 디지털 카운터와 영상 채널 선택기를 내장하는 통합 DAQ 보드와 단일의 영상캡쳐보드를 사용하여, 다수의 계측센서로부터 입력되는 디지털 신호와 다수의 CCD 카메라로부터 입력되는 영상신호를 처리하도록 한다. 본 고안의 DAQ 보드의 구성은 도 1 과 같이 인터페이스 모듈, 제어신호 모듈, 카운터 모듈, 영상채널링 모듈의 4 부분으로 나뉜다. 인페이스 모듈은 PC 와 각 모듈사이의 인터페이스를 담당하고 제어신호 모듈은 카운터 모듈의 제어를 위한 펄스를 발생시킨다. 장착된 4개의 카운터 모듈(도 2)은 독립적으로 동작하여 4대까지의 디지털 센서 신호를 카운트할 수 있고, 영상채널링 모듈(도 3)은 4개의 영상입력 중에서 한 개의 영상입력을 선택하여 출력하며 이 출력 신호는 영상캡쳐보드의 입력으로 사용된다.

도 1 은 통합 DAQ 보드의 모듈 구성도

도 2 는 통합 DAQ 보드의 카운터 모듈 회로도

도 3 은 통합 DAQ 보드의 영상입력선택 모듈 회로도

도 4 는 통합 DAQ 보드를 적용한 감시 시스템의 실시예

도 5 는 통합 DAQ 보드를 적용한 연속 무인 감시 시스템의 실시예

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

101, 402 : 카운터 컨트롤 모듈

102, 401, 502 : PC 인터페이스 모듈

103a∼103d, 403, 501 : 카운터 모듈

104, 404 : 영상 채널 선택 모듈

403a∼403d : 디지털 센서

404a∼404c : 컬러 CCD 카메라

405, 505 : 영상 캡쳐 보드

406, 503 : PC (Personal Computer)

407 : DAQ 인터페이스 버스

408 : 영상캡쳐보드 인터페이스 버스

506 : MPEG(Moving Picture Experts Group) 인코더

507 : 영상캡쳐보드에서 PC 메모리로 전달되는 정지 영상 신호

508 : MPEG 인코더에서 PC 메모리로 전달되는 동영상 신호

509 : CCD 카메라

510 : 금속 탐지기

511 : 방사선 탐지기

512 : 적외선 센서

513 : 지문인식 센서

상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 고안 실시예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 통합 DAQ 보드의 모듈 구성도이고, 도 2 는 통합 DAQ 보드의 카운터 모듈 회로도이며, 도 3 은 통합 DAQ 보드의 영상입력선택 모듈 회로도이고, 도 4 는 통합 DAQ 보드를 적용한 감시 시스템의 실시예이며, 도 5 는 통합 DAQ 보드를 적용한 연속 무인 감시 시스템의 실시예로서, 본 고안은 PC와 모듈 사이의 인터페이스를 담당하는 인터페이스 모듈과, 카운터 모듈의 제어를 위한 펄스를 발생시키는 제어신호 모듈과, 디지털 센서 신호를 카운팅하는 카운터 모듈과, 다수의 영상입력에서 한 개의 영상입력을 선택하여 출력하는 영상채널링 모듈로 구성된다.

그리고, 상기 카운터 모듈은 세 개의 카운터 IC의 입력포트에 OR 게이트 출력단이 연결되고, 상기 OR 게이트 입력단에 계측센서신호와 센서모듈선택신호가 입력되어 구성되며, 상기 영상입력 선택기는 영상채널링 IC의 입력포트에 CCD 카메라의 출력신호가 입력되고, 선택포트에 버퍼 인버터 IC가 연결되어 선택신호의 출력신호와 연결되어 구성된다.

본 고안은 도 4 에서 보는 바와 같이 다수의 CCD 영상 신호 및 계측 센서 신호를 이용하여 개인용 컴퓨터에서 운영되는 격납감시 시스템을 구성하는 경우에 적용될 수 있다. 먼저, 각각의 감시 카메라(404a∼404c) 및 감시 센서(403a∼403d) 들의 신호들이 계속적으로 DAQ 보드로 입력되는 상태에서 DAQ보드의 각 카운터는 입력되는 신호를 계수한다. PC(406)로부터 한 개의 Reset 신호(407)를 받으면 카운터는 그동안 계수한 값을 카운터 IC내의 레지스터(403)에 저장한 후 0으로 Reset 되고 새로이 계수를 시작하며, 레지스터에 저장된 값은 PC로 전송된다. 본 고안에 따른 DAQ 보드의 각 카운터는 24비트까지(∼10⁷) 계수할 수 있으며 최대 입력 주파수는 16MHz로 각종 계측 센서의 신호(10MHz)를 충분히 처리할 수 있도록 설계된다. Reset 신호를 받은 후 새로운 계수를 시작할 때까지의 시간을 Dead Time 이라 할 때, Dead Time은 1㎲ 이하로서 거의 연속적인 실시간의 데이터 취득이 가능하다. 또한, PC로부터 인터페이스 모듈(401)로 전달되는 메모리 주소(address) 값에 따라 영상 채널 선택기의 채널이 선택되며, 이 채널로 입력되는 영상신호가 영상캡쳐보드(405)의 입력으로 바이패스(bypass)된다. 영상캡쳐보드로 획득된 CCD 영상은 PC 메모리로 저장되어 영상 처리에 사용될 수 있으며, 그 영상 처리·분석 결과에 따라 영상 채널 선택기의 순환주기를 조절하면서 감시 목적에 적합하게 활용할 수 있다.

(실시예)

상술한 바와 같이 본 고안은 여러 종류의 출력 신호 형태를 가지는 센서들을 이용하여 통합적인 무인 감시 시스템을 구성하는 경우에 적용할 수 있다. 도 5 는 본 고안에 의한 통합 DAQ 보드를 이용하여 무인 출입 감시 시스템을 구성한 예이다. 도 5 의 무인 출입 감시 시스템은 일반적인 감시 시스템에 적용되는 CCD 카메라(509)와 적외선 센서(512)에 부가하여 금속 탐지기(510), 방사선 계측기(511) 및 지문인식기(513)을 적용하므로, 공항, 항만, 국가 주요 시설 등의 출입 관리소에서 개인 감시 목적에 적용할 수 있다. 본 고안에 의한 통합 DAQ 보드는 이러한 다수의 센서 신호들을 통합적으로 처리할 수 있도록 작동하며 PC와의 인터페이스에 의해 영상처리 및 신호처리를 소프트웨어적으로 간단히 실시할 수 있다.

도 5 에서 무인 감시 시스템의 동작 원리를 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 영상신호는 CCD 카메라에 의해 획득되며, 영상보드, MPEG보드로 구성된 영상신호처리 모듈은 영상보드를 통해 얻어진 영상을 620×480의 고해상도의 정지된 영상신호로 처리하며, MPEG보드를 통하여 동영상으로 처리된다. 또한, 금속탐지기, 지문인식기 및 방사선계측기로부터의 계측신호도 DAQ 회로에 의한 카운터를 거쳐 PC로 입력된다. 방사선 검출기로부터의 신호는 카운터로 입력되어 그 수가 세어지고, 금속탐지기 및 적외선센서의 신호는 그 데이터가 읽혀질 때까지 지속되도록 적당한 시간 폭으로 조절된다. 카운터의 출력은 6bit씩 나뉘어 4번에 걸쳐 PC로 전송되며, 카운터의 출력이 전송될 때 금속탐지기 및 적외선센서의 신호도 같이 전송된다.

이러한 통합 무인 출입 감시 시스템의 동작순서는 다음과 같다.

먼저 영상신호는 영상캡쳐보드(505)를 통해 일정한 시간 간격으로 정지영상으로 캡쳐되어 움직임이 있는지 여부를 판단한다. PC로 전송된 정지영상(507)을 이전에 저장된 정지영상과 비교하여 어떤 움직임이 있을 경우, 캡쳐된 정지영상은 저장되며 MPEG 인코더(506)을 통한 동영상의 저장이 시작된다. 이러한 동영상 저장 단계는 출입감시시스템의 전면에 장착된 적외선 센서로부터 신호가 있는 순간(사람이 지나감) 중단된다.

금속탐지센서로부터 신호가 있거나(금속을 갖고 지나감) 카운터를 통한 방사선계측장비로 부터의 펄스수가 일정 값(Threshold 값) 이상일 경우(방사성 물질을 갖고 지나감) 동영상 파일은 보관되며 그렇지 않는 경우 폐기된다. 정지영상 파일의 경우 크기가 비교적 작으므로 원하는 경우 보관하거나 폐기시킬 수 있으며, 금속탐지장비 및 방사선계측장비의 데이터는 그 크기가 작으므로 모든 데이터를 보관한다. 이들 모든 데이터는 시간에 대해 동기화 되어 저장되므로 이후에 유기적으로 확인·분석될 수 있다. 또한, 사용자는 저장된 금속탐지장비 및 방사선계측장비의 데이터로부터 전체적인 윤곽을 파악할 수 있고, 정지영상 및 동영상데이터로 확인할 수 있다.

본 고안은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 고안의 요지를 벗어남이 없이 당해 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

본 고안 복합 다중 신호처리를 위한 통합 DAQ 보드는 다양한 출력 신호 형태를 가지는 센서들을 이용하여 무인 감시 시스템을 구성하는 경우에 있어서, 요구되는 여러 종류의 신호 처리 보드를 하나의 통합 보드로 구성하였으며 소형화된 저가의 디지털 무인 감시 시스템의 설치가 가능하다.

특히, 본 고안의 DAQ 보드는 개인 컴퓨터에 장착되어 이용되므로, 기존의 감시 시스템에 비해 각종 센서들을 소프트웨어적으로 손쉽게 컨트롤할 수 있으며, 각종 입력 신호를 PC내부의 메모리 상에서 처리 가능하게 하므로 향후의 디지털 센서들을 채택하기 용이하다.

또한, 감시 시스템에 저장되는 각종 영상 및 신호 자료들이 디지털화되어 매체에 저장되므로 자료의 량을 최소화시킬 수 있으며 인터넷을 통한 시스템의 관리가 가능하므로 장기간에 걸쳐 무인 감시 시스템의 운영이 가능하다.

Claims

다중 신호처리 보드에 있어서,

PC와 모듈 사이의 인터페이스를 담당하는 인터페이스 모듈과, 카운터 모듈의 제어를 위한 펄스를 발생시키는 제어신호 모듈과, 디지털 센서 신호를 카운팅하는 카운터 모듈과, 다수의 영상입력에서 한 개의 영상입력을 선택하여 출력하는 영상채널링 모듈로 구성된 것을 특징으로 하는 복합 다중 신호처리를 위한 통합 DAQ 보드.
제 1 항에 있어서,

상기 카운터 모듈은 세 개의 카운터 IC의 입력포트에 OR 게이트 출력단이 연결되고, 상기 OR 게이트 입력단에 계측센서신호와 센서모듈선택신호가 입력되어 구성된 것을 특징으로 하는 복합 다중 신호처리를 위한 통합 DAQ 보드.
제 1 항에 있어서,

상기 영상입력 선택기는 영상채널링 IC의 입력포트에 CCD 카메라의 출력신호가 입력되고, 선택포트에 버퍼 인버터 IC가 연결되어 선택신호의 출력신호와 연결되어 구성된 것을 특징으로 하는 복합 다중 신호처리를 위한 통합 DAQ 보드.