KR20110023651A

KR20110023651A - 태양전지 충전 디지털 와이브로 네트웍 감시카메라 및 백업시스템 개발

Info

Publication number: KR20110023651A
Application number: KR1020090081684A
Authority: KR
Inventors: 김동선
Original assignee: 김동선
Priority date: 2009-08-31
Filing date: 2009-08-31
Publication date: 2011-03-08

Abstract

본 발명은 디지털 IP CCTV(Closed Circuit Television ; 폐쇠회로 텔레비젼)에 관한 것으로 CCTV에 WiBro 무선모뎀과 리튬이온 충전배터리와 태양열 충전장치로 구성되어진 태양전지 충전 디지털 와이브로 IP CCTV 개발과 이를 활용한 원격 백업 시스템(Backup System) 개발에 관한 것으로서 별도의 전원이나 인터넷 선이 구축되지 않아도 단독으로 설치되어 독자적인 영상촬영과 촬영된 영상정보를 원격의 백업시스템 서버로 WiBro 무선망을 통하여 전송하여 원격 백업 시스템 서버에 영상데이터를 백업함으로써 IP CCTV자체의 저장용량에 상관없이 지속적인 영상촬영이 가능한 태양전지 충전 디지털 와이브로 IP CCTV 및 원격 백업 시스템 (Backup System)을 개발하는 것이다.

본 발명은 촬영 영상데이터를 WiBro 무선 모뎀을 통하여 원격 중앙 백업 시스템 서버로 전송하므로 IP CCTV 자체 저장공간 크기에 상관없이 고화질 영상촬영이 가능하다. 따라서 기존의 CCTV에서 데이터 증가에 따른 영상 데이터 증가와 그로 인한 영상데이터 보관 문제로 저해상도로 영상촬영이 이루어졌고 그에 따라 사고발생시 촬영된 영상정보의 판독이 어려워 실직적인 도움을 주지 못하는 문제가 발생하고 있다. 본 발명을 통해 상기 문제를 해결에 많은 도움을 줄 수 있다.

IP CCTV, 와이브로, 태양전지, 리튬이온전지, Backup System,

Description

태양전지 충전 디지털 와이브로 네트웍 감시카메라 및 백업시스템 개발 {Solar Batttery digital WiBro IP CCTV and Backup System Development}

일반적으로, 원격 감시 시스템이란 엄격한 보안이 필요한 군사 시설, 실험실 및 일반 아파트 단지 등과 같은 장소 내의 주요 감시 지역을 영상 및 감지 센서 등을 통하여 감시하고 비상 발생 시에 적절한 대응을 하기 위한 시스템을 의미한다.

통상, 이러한 원격 감시 시스템에는 감시가 필요한 주요 지역에 소형 카메라를 설치하고 그 영상 신호를 관제소에서 수신하여 출력하도록 하는 폐쇄 회로 티브이 (CCTV : Closed Circuit Television, 이하 CCTV로 약칭)가 설치되어, 관제소 내부의 관리자가 카메라로부터 출력되는 영상을 통하여 각지의 상황을 판단할 수 있도록 되어 있다. 그런데, 이와 같은 CCTV 만으로는 단순 감시만 가능하게 되므로, 출력되는 데이터의 자동 저장, 각종 보안 감지 센서를 통한 대상물 감지 등과 같이 각종 부가 기능들이 추가되고 있으며, 보다 개선된 완벽한 감시 및 대응을 위한 각종 부가 기능들의 개발 요구는 더욱 증대되고 있는 추세이다.

와이브로는 와이어리스 브로드밴드 인터넷(Wireless Broadband Internet)의 줄임말이며, 외국에서는 모바일 와이맥스(Mobile WiMAX)라고 한다. 한국말로는 무 선광대역인터넷, 무선초고속인터넷, 2.3㎓ 휴대인터넷 등으로 풀이된다.

정보통신부·한국정보통신기술협회(TTA)와 이동통신 업체들이 상용 서비스를 목표로 개발하는 무선 휴대인터넷 서비스이다. 휴대형 무선단말기를 이용해 정지 및 보행 또는 시속 60㎞로 이동하는 상태에서도 고속 전송속도로 인터넷에 접속, 다양한 정보와 콘텐츠를 이용할 수 있다. 즉, 퍼스널컴퓨터·노트북컴퓨터·PDA·차량용 수신기 등에 무선랜과 같은 와이브로 단말기를 설치하면 이동하는 자동차 안이나 지하철에서도 휴대폰처럼 자유롭게 인터넷을 이용할 수 있는 서비스이다.

와이브로는 2002년 10월 정보통신부가 무선가입자용(N-WLL)으로 사용하던 2.3㎓ 대역의 주파수를 휴대인터넷용으로 재분배하면서 시작되었다. 이와 함께 한국전자통신연구원(ETRI)과 삼성전자 등이 개발을 시작하여 기술표준 `HPi` 개발에 성공했다. 이 기술표준은 순수 국내 기술로 개발되었고, 2005년 미국 전자전자학회 (IEEE)에 의하여 국제표준으로 채택되었다. 2007년 10월 국제전기통신연합(ITU)는 와이브로를 3세대 이동통신의 6번째 기술표준으로 채택했다.

한편, 한국 정부는 2005년 1월에 와이브로 사업자로 KT, SK텔레콤, 하나로텔레콤을 선정했다. 이어 2006년 6월 KT와 SK텔레콤은 서울을 중심으로 한 수도권 일부 지역에서 세계 최초로 와이브로 상용서비스를 시작했다. 하나로텔레콤은 사업을 포기하였다.

와이브로의 도입배경으로는 전 세계적으로 한껏 기대를 모았던 IMT-2000(3G)이 엄청난 사업권 획득비용과 망 구축비용, 그리고 제한적인 전송속도의 문제로 부진을 면치 못해왔다. 그럼에도 불구하고 보다 편리하게 언제 어디서나 인터넷을 이 용하려는 소비자들의 욕구는 계속되어 증대되었고 앞으로도 그 수요가 크게 증대될 것이라는 기대에 힘입어 광대역 무선인터넷 사업에 대한 높은 관심은 지속되었다. 이와 같은 상황에서 초기 단계의 광대역 무선인터넷에 해당된다고 할 수 있는 2.4GHz 대역에서의 공중 무선랜 사업이 90년대 후반부터 미국을 위시한 일부 국가들에서 도입되기 시작하였다. 공중 무선랜 사업은 주로 공항, 호텔, 카페 등 일부 특정지역에서의 인터넷 수요를 흡수하는 것을 목표로 한다. 그렇지만, 공중 무선랜 사업은 이동성이 극히 제한적이고 넓은 지역에서의 망 구축이 어려울 뿐 아니라, QoS(Quality of Service)의 어려움 등으로 인하여 애초부터 대규모 가입자기반의 사업으로 성장하는데 한계를 가질 수밖에 없었다

이를 극복하기 위해 개발된 기술인 와이브로(WiBro; Wireless Broadband, 해외에선 모바일 와이맥스로 알려짐[1])는 대한민국 삼성전자와 한국전자통신연구원이 개발한 무선 광대역 인터넷 기술이다. 처음엔 고속 데이터 통신 기술을 가리키는 용어로 창안된 것이지만, 통신업체에서 기술명을 서비스명으로 이용하면서 기술 이름보다 서비스 이름으로 더 잘 알려져 있다. 현재 한국 내 사업자로 KT와 SK텔레콤이 선정되어, 2006년 6월 30일부터 대한민국 서울과 경기도의 일부지역에서 세계 최초로 상용화 서비스가 시작되었다. 2007년 10월, 인천광역시와 부산광역시 일부에까지 확장되었다.

2007년 10월 18일, 한국이 세계 최초로 개발한 와이브로 기술이 국제전기통신연합 전파총회에서 'IMT-2000'으로 통칭되는 3세대 이동통신(3G)의 6번째 국제표준으로 채택됐다. 한편 이탈리아의 TI, 브라질의 TVA, 베네수엘라의 Omnivision, 크로아티아의 PORTUS, 미국 미시간주의 Arialink는 2006년에서 2007년 사이에 테스트 서비스를 마치고 상용화에 들어갈 예정이다.

와이브로는 무선 인터넷 접속 규격의 하나이다. 와이브로는 동시 송수신을 위해 TDD를, 다중 접속을 위해 OFDMA를 채택했으며, 한 채널에 8.75Mhz의 대역너비를 가진다. CDMA 1x와 같은 휴대 전화가 데이터 속도에 제한을 받는 것을 극복하기 위해 고안되었으며 ADSL이나 무선 랜과 같은 광대역 인터넷 접속에 휴대성을 더한 것이다. 이 기술은 QoS 또한 제공하는데, 스트림 영상물이나 잃기 쉬운 자료를 믿을 수 있는 방식으로 사용할 수 있게 도와 준다. 본질적인 측면에서는 이동통신과 별도의 서비스이나 3세대 이동통신의 하향고속패킷접속(HSDPA, High Speed Downlink Packet Access)과 함께 차세대 통신 서비스로 주목받고 있다.

와이브로의 가장 큰 기술적 특징은 무선 인터넷 접속에 이동성을 더하였다는 것이다. KT의 네스팟과 같은 기존의 WIFI 기반의 무선 랜 인터넷 접속은 AP(액세스 포인트:Access Point) 장치를 중심으로 일정한 반경에 인터넷을 접속할 수 있게 하였으나 AP 장치가 고정적이기 때문에 일정 범위를 벗어날 수 없었다. 와이브로는 이동통신의 다중접속(CDMA) 기술을 응용하여 서비스 셀을 구성하고 이동하면서 인터넷에 접속할 수 있게 하였다.

삼성전자, 인텔 등에서 주도로 추진하고 있는 Global WiBro 기술인 WiMAX는 2006년 이동성을 제공할 수 있는 규격 개선을 완료하였고, 와이브로의 규격도 이 WiMAX와 호환되도록 규격개정이 이루어졌다.

IEEE 표준 : 802.16e

사용 주파수대：2.3 GHz대

통신 가능 이동 속도：시간당 60 킬로미터(실제 120Km/h 이동속도 지원)

최대 전송 거리：1 킬로미터

최고 전송 속도：약 10Mbps (Wave 2 IP Throughput 기준)

평균 전달 속도：2Mbps

변조 방식：광대역 OFDM 방식

니켈수소전지, 리튬이온전지 = 니켈수소전지는 음극은 수소흡수합금,양극은 니켈로 이뤄진 2차전지로 가격이 싸고 충전용량이 크다. 니켈수소전지를 대체해가고 있는 리튬이온전지는 음극은 탄소,양극은 리튬코발트 산화물로 이뤄졌다. 니켈수소전지에 비해 가볍고 한번 충전으로 오랜 시간 사용할 수 있는 게 장점이다.

태양 전지(太陽電池) 또는 광전지는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환할 수 있는 장치를 말한다. PN 접합면을 가지는 반도체 접합 영역에 금지대폭보다 큰 에너지의 빛이 조사되면 전자와 정공이 발생하여 접합영역에 형성된 내부전장이 전자는 N형 반도체로, 정공은 P형 반도체로 이동시켜 기전력이 발생한다. N형 반도체, P형 반도체 각각 부착된 전극이 부극과 정극이 되어 직류전류를 취하는 것이 가능해진다. 태양 전지 반도체의 재료로서는 실리콘뿐만이 아니라 갈륨비소, 카드뮴텔루르, 황화카드뮴, 인듐인 또는 이 재료들 사이의 복합체를 사용하고 있으나, 일반적으로 실리콘을 쓴다. 현재 태양광전지로 만드는 전기 비용은 우리가 지금 집에서 사용하고 있는 전기값보다 5배정도 비싸지만, 2010년 이후면 경쟁력 확보가 가능할 것으로 예상하고 있다.

우리나라에서 CCTV는 이제 생활필수품이 되고 있다. 이제 은행을 비롯해 빌딩사무실, 백화점, 버스 길거리, 아파트의 주차장과 엘리베이터에 이르기까지 생활공간 곳곳에 존재하고 있기 때문이다. 이에 따라 우리나라 역시 CCTV 관련 기술이 빠르게 발전하고 있으며, 관련 업계 또한 우수한 품질의 시큐리티 제품과 솔루션을 국내외 시장에 출시하면서 CCTV 강국의 위상을 공고히 하고 있다. 또한 아날로그 폐쇄회로티브이(CCTV) 시스템를 대체하는 디지털 영상 감시 시스템이 급속히 보급되고 있다. 이러한 디지털 영상 감시 시스템은 기존의 아날로그 폐쇄회로티브이 시스템에 비해 고화질로 영상을 저장하고 그 저장된 영상의 조회 및 원격 전송등 여러 면에서 운용상에 편리한 기능을 제공하고 있다.

기존의 CCTV들의 경우 DVR과 연계하여 촬영된 영상정보를 보관하거나 CCTV자체에 영상저장용 메모리를 장착하여 영상정보를 보관하고 있으나 24시간 365일 내내 지속적으로 촬영되는 영상데이터의 용량이 너무커 1주일, 1개월, 3개월, 등 특정 기간동안 저장된 후 재 촬영이 이루어 지고 있다. 또한 지속적인 백업이 이루어 지지 않고 DVR의 HDD용량이 모자라거나 CCTV에 내장된 메모리의 용량이 부족할 경우 일일이 사람이 관리해 주거나 기존에 촬영된 영상정보위에 다시기록하는 경우가 발생하고 있다. 이러한 문제로 인하여 촬영되는 영상정보의 용량을 줄이기 위해 저해상도의 이미지를 저장하고 있으며 그에 따라 CCTV 고유의 기능인 감시 기능이 촬영된 영상정보의 해상도가 너무낮아 신원파악이 불가능하여 제대로 활용되지 못하 고 있는 문제가 발생하고 있다.현재 이러한 문제점을 해결하기 위해 가장 광범위한 CDMA 무선통신망을 이용하여 아날로그 카메라의 영상을 입력받아 디지털로 변환, 압축 그리고 영상을 전송하는 이동식 영상전송 시스템이 있다. 그렇지만 이러한 이동영상 전송 시스템은 카메라 또는 캠코더, 영상 압축 장비, 영상 전송 CDMA 모뎀, 전원부 등의 여러 가지 기기들로 구성되어 있으므로 휴대/보관에 어려움이 있고 또한 데이터 전송 대역폭이 작아 대용량 영상정보 전송이 어려운점 등 여러 가지 장애발생 요인을 갖고 있다.

IP CCTV, 충전배터리, 태양전지, 와이브로 무선모뎀을 CCTV안에 일체화시켜 특정 서버에 촬영된 영상정보를 자동 백업할 수 있는 시스템을 구축하기 위하여 태양전지 충전 디지털 와이브로 IP CCTV를 개발한다.

통상, 이러한 원격 감시 시스템에는 감시가 필요한 주요 지역에 소형 카메라를 설치하고 그 영상 신호를 관제소에서 수신하여 출력하도록 하는 폐쇄 회로 티브이 (CCTV : Closed Circuit Television, 이하 CCTV로 약칭)가 설치되어, 관제소 내부의 관리자가 카메라로부터 출력되는 영상을 통하여 각지의 상황을 판단할 수 있도 록 되어 있다. 그런데, 이와 같은 CCTV 만으로는 단순 감시만 가능하게 되므로, 출력되는 데이터의 자동 저장, 각종 보안 감지 센서를 통한 대상물 감지 등과 같이 각종 부가 기능들이 추가되고 있으며, 보다 개선된 완벽한 감시 및 대응을 위한 각종부가 기능들의 개발 요구는 더욱 증대되고 있는 추세이다.

상기와 같이 태양전지 충전 디지털 와이브로 IP CCTV를 개발하여 설치할 경우 별도의 전원이나 인터넷선의 설치가 필요없으므로 장소에 구애받지 않고 어느곳에든지 IP CCTV의 설치가 가능하며 특히 WiBro 무선 통신의 대역폭이 넓어 대용량의 Data 전송이 가능하므로 높은 해상도로 영상 촬영과 전송이 가능하므로 사건이나 문제 발생시 좀더 정확한 원인을 밝혀낼 수 있다.

또한 WiBro를 이용한 원격 백업 시스템을 구축할 경우 저렴한 비용으로 광대한 지역의 IP CCTV에서 촬영된 영상Data를 한곳으로 통합하여 보관할 수 있다. 따라서 백업시스템의 중앙집중화 및 통합화를 통하여 효율적이고 완벽한 감시 및 대응이 가능하다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 디지탈 영상을 촬영하는 고해상도 IP CCTV를 통해 영상을 촬영한다.

또한 고해상도 IP CCTV로 촬영된 영상정보를 WiBro 무선통신망을 통하여 원격의 서버로 전송할 수 있도록 고해상도 IP CCTV에 WiBro 무선 송수신 모뎀을 내장한 IP CCTV를 개발한다.

또한 촬영된 영상정보의 손실이 없도록 자체 내장된 메모리 사용량이 80%이상 될 경우 자동으로 촬영된 영상정보를 원격관리 서버로 전송하는 자동백업 시스템을 개발한다.

또한 높은 해상도의 랜즈와 WiBro 무선 송수신모뎀을 내장된 IP CCTV가 별도의 전원공급이 이루어지지 않아도 작동할 수 있도록 태양전지와 리튬이온전지가 조합된 IP CCTV 내장형 소형 전원시스템을 개발한다.

또한 태양전지의 경우 개발된 IP CCTV의 리튬이온 충전지에 충전이 가능하도록 IP CCTV에 내장된 리튬이온 전지와 유선으로 연결하고 태양전지의 효율을 높이기 위해 태양전지의 경우 태양이 지속적으로 비출 수 있는 곳에 위치할 수 있도록 IP CCTV와 태양전지를 유선으로 연결한다.

1, 태양전지 집열판

2, 와이브로 무선 안테나

3, WiBro 송수신 모뎀

4, 리튬 전지

5, 카메라 모듈

Claims

고해상도의 랜즈와 WiBro 무선 송수신모뎀, 리튬이온 전지가 내장된 IP CCTV를 개발한다.
상기 IP CCTV가 별도의 전원공급 없이 작동할 수 있도록 IP CCTV와 유선으로 연결된 태양전지를 개발한다.
높은 해상도의 랜즈와 WiBro 무선모뎀 그리고 리튬이온 충전지와 태양전지로 구성된 IP CCTV를 이용한 무선원격 중앙집중 Backup System을 개발한다.