KR20170037320A - 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스 및 이를 포함하는 지능형 원격 검침 시스템 - Google Patents

원격 검침용 유무선 통신 인터페이스 및 이를 포함하는 지능형 원격 검침 시스템 Download PDF

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박병석
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Abstract

본 발명은 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스 및 이를 포함하는 지능형 원격 검침 시스템에 관한 것이다. 이를 위한 통신 장치가 연결되는 복수의 단자들을 포함하는 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 통신 장치를 통해 수신되는 데이터가 제 1 신호에 대응하는지 식별하는 제 1 신호 식별부; 제 1 신호로 데이터를 송신 또는 수신하는 제 1 데이터 송수신부; 통신 장치를 통해 수신되는 데이터가 제 2 신호에 대응하는지 식별하는 제 2 신호 식별부; 및 제 2 신호로 데이터를 송신 또는 수신하는 제 2 데이터 송수신부를 포함하고, 제 1 신호 식별부를 구성하는 제 1 신호 식별단자들과 제 2 신호 식별부를 구성하는 제 2 신호 식별단자들 사이에는 적어도 한 쌍의 구분용 단자들이 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

원격 검침용 유무선 통신 인터페이스 및 이를 포함하는 지능형 원격 검침 시스템{WIRED AND WIRELESS COMMUNICATION INTERFACE FOR AUTOMATIC METER READING AND SYSTEM COMPRISING THE SAME}
본 발명은 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스 및 이를 포함하는 지능형 원격 검침 시스템에 관한 것이고, 보다 상세하게, UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 및 MII(Medium Independent Interface) 인터페이스를 동시에 지원할 수 있는 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스와, 이러한 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스가 적용된 지능형 원격 검침 시스템에 관한 것이다.
현재까지의 지능형 원격 검침 인프라(AMI) 구축 사업은 별도의 통신선 포설이 불필요하며 경제적으로 통신망으로 구축할 수 있는 전력선 통신 기술(PLC)을 기반으로 이루어졌다. 구체적으로, 지능형 원격 검침 인프라(AMI) 구축 사업은 가공지선 중심의 도심지 위주로 구축된 전력선 통신을 이용하여 이루어지고 있다. 이러한 전력선 통신 기술은 가공지선에서는 원격검침용 인프라로 충분한 신뢰성을 제공하고 있는 장점을 가지고 있다. 도 10을 참조하자.
도 10은 종래 기술에 따른 저압원격 검침 시스템에 대한 개념도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 일반적으로 원격 검침 시스템(10)은 수용가에 설치된 전력량계(11), 전력량계(11)로부터 전력량 데이터를 수집하는 데이터 수집 장치(12, 13) 및 원격 검침 서버(14)를 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 원격 검침 시스템(10)의 대상 지역은 가공지선 중심의 도심지, 지중구간 중심의 도심지, 다수의 수용가가 좁은 지역에 밀집하여 거주하는 집합형 거주공간, 소수의 수용가가 장거리에 걸쳐 분포하는 농어촌, 마이크로 그리드 지역도 포함하고 있다.
그러나, 지중 구간의 경우 가공 지선보다 분기가 많고, 노이즈가 심해 성능확보가 어려우며 지중 구간에서 장애발생시 즉각적인 대처가 불가능한 문제점이 존재한다. 이에 따라, 전력선 통신 방식만으로 원격 검침 시스템을 구축하는 것은 사실상 거의 불가능한 문제점이 존재한다. 뿐만 아니라, 농어촌 지역의 경우, 장거리 전송성능을 요구하고 있어 전력선통신기반 원격검침시스템 구축에 다수의 전송장치 및 유무선 중계기 설치가 필요하므로 경제성 확보에 어려움을 겪고 있다. 또한, 아파트, 주상복합건물 등 집합형 거주공간의 경우 전력선의 분기 및 포설 방식이 가공지선과 다르고 거주공간의 배치가 다양하여, 기존 기술만으로는 다양한 환경에서의 통신성능을 확보하기 어렵다.
단일 통신 기술(전력선 통신)만으로는 상기와 같이 거주환경 및 지역에 따라 통신조건이 상이하여 전국 규모의 원격검침시스템 구축에 있어 기술적 및 경제적으로 어려움을 겪고 있다. 따라서, 다양한 거주환경 및 지역의 통신특성에 맞춰 다양한 통신기술을 혼합 및 복합하여 경제적이며 효율적인 원격검침네트워크 구축방법 개발에 대한 요구가 증가하고 있다.
그러나, 기존 AMI 시스템 구성을 위해 개발된 통신단말인 데이터 수집 장치(DCU), 브릿지, 슬레이브 모뎀 등은 도 10에 도시된 것처럼, 전력선 통신(PLC) 기술에 전적으로 의존하여 원보드 형태로 개발되고 있는 실정이다. 이에 따라, 지능형 원격 검침 시스템에서는 다른 통신기술을 도입하기 어렵고 모듈화 설계기법을 적용하지 않아 확장성이 낮은 문제점도 존재한다. 따라서, 새로운 통신기술을 이용한 원격검침 네트워크 구축을 위해서는 통신단말을 새로 개발하여야 하므로 추가 개발기간으로 인해 원격검침시스템 구축이 지연되고, 새로운 시스템 구축을 위한 개발비가 추가로 필요해 원격검침사업의 경제성을 저하시키는 단점이 있다.
한국등록특허 제0791781호(전력량계의 원격검침시스템)
본 발명은 단일 통신기술을 활용한 원격검침 통신망 구축의 한계를 극복하기 위해, 저압 AMI 구축환경에 따라 다양한 통신기술을 자유롭게 혼합 및 복합하여 운영할 수 있으며 구체적으로, UART 및 MII 인터페이스를 동시에 지원할 수 있는 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스, 그리고 상기 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스가 적용된 지능형 원격 검침 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 원격 검침 시스템에서 유선 또는 무선 통신을 위한 통신 장치가 연결되는 복수의 단자들을 포함하는 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 통신 장치를 통해 수신되는 데이터가 제 1 신호에 대응하는지 식별하는 제 1 신호 식별부; 제 1 신호로 데이터를 송신 또는 수신하는 제 1 데이터 송수신부; 통신 장치를 통해 수신되는 데이터가 제 2 신호에 대응하는지 식별하는 제 2 신호 식별부; 및 제 2 신호로 데이터를 송신 또는 수신하는 제 2 데이터 송수신부를 포함하고, 제 1 신호 식별부를 구성하는 제 1 신호 식별단자들과 제 2 신호 식별부를 구성하는 제 2 신호 식별단자들 사이에는 적어도 한 쌍의 구분용 단자들이 배치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 제 1 신호는 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 신호이고, 제 2 신호는 MII(Medium Independent Interface) 신호일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 제 1 신호 식별부 및 상기 제 1 데이터 송수신부에 전원을 공급하는 제 1 전원 공급부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 제 1 전원 공급부와 제 1 데이터 송수신부 사이에는 적어도 한 쌍의 구분용 단자들이 배치될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 제 2 신호 식별부 및 제 2 데이터 송수신부에 전원을 공급하는 제 2 전원 공급부를 더 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 제 2 전원 공급부와 제 2 데이터 송수신부 사이에는 적어도 한 쌍의 구분용 단자들이 배치될 수 있다.
또한, 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 통해 송수신되는 데이터의 프레임은 제어 필드, 길이 필드, 난수 필드 및 메시지 필드 중 적어도 하나를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 난수 필드는 데이터 트랜잭션이 변경될 때마다 카운트되는 카운트 필드 및 신호의 송신 또는 시간 시간을 나타내는 타임 스탬프를 포함하는 타임 필드를 포함할 수 있다.
또한, 난수 필드 및 상기 메시지 필드는 암호화되어 송신되며, 암호화는 난수 필드에 포함된 값들을 암호화 연산에 적용시킴으로써 이루어질 수 있다.
또한, 제어 필드는 데이터의 프레임에 포함된 메시지 필드의 암호화 여부, 데이터의 전송 방향 및 데이터의 분할 정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 데이터의 프레임은 연결된 모뎀의 종류를 나타내는 통신 종류 필드, 메시지의 종류를 나타내는 메시지 종류 필드, 메시지의 버전을 나타내는 메시지 버전 필드 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
또한, 제 1 신호 식별부는 제 1 신호 식별부를 구성하는 복수의 단자들을 통해 입력된 모드 정보를 이용하여, 제 1 신호 인터페이스의 사용 여부와, 제 1 신호가 송신 또는 수신되는 네트워크의 종류를 식별할 수 있다.
또한, 제 2 신호 식별부는 제 2 신호 식별부를 구성하는 복수의 단자들을 통해 입력된 모드 정보를 이용하여, 제 2 신호 인터페이스의 사용 여부와, 제 2 신호가 송신 또는 수신되는 네트워크의 종류를 식별할 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 전력량계는 통신 장치를 통해 적어도 하나의 계량기로부터 검침 데이터를 수집하는 전력량계 처리부; 및 상술한 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하고, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 통신 장치에 연결되어, 검침 데이터를 상기 통신 장치에 송신하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력량계는 적어도 하나의 계량기로부터 검침 데이터를 수집하는 하위 네트워크 모듈; 및 원격 검침 시스템에 포함된 데이터 수집 장치와 중계기 중 적어도 하나로부터 네트워크 제어 명령을 수신하거나, 또는 원격 검침 시스템에 포함된 데이터 수집 장치와 중계기 중 적어도 하나로 검침 데이터를 송신하는 상위 네트워크 모듈을 포함하고, 하위 네트워크 모듈과 상위 네트워크 모듈은 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 중계기는 통신 장치를 통해 적어도 하나의 전력량계로부터 검침 데이터를 수집하고, 수집된 검침 데이터를 데이터 수집 장치로 송신하는 중계기 처리부; 및 상술한 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하고, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 통신 장치에 연결되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기는 적어도 하나의 계량기로부터 검침 데이터를 수집하는 하위 네트워크 모듈; 및 원격 검침 시스템에 포함된 데이터 수집 장치로부터 네트워크 제어 명령을 수신하거나, 또는 데이터 수집 장치로 검침 데이터를 송신하는 상위 네트워크 모듈을 포함하고, 하위 네트워크 모듈과 상위 네트워크 모듈은 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하여 구성될 수 있다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 데이터 수집 장치는 통신 장치를 통해 적어도 하나의 전력량계 또는 중계기로부터 검침 데이터를 수집하고, 수집된 검침 데이터를 원격 검침 서버로 송신하는 데이터 수집 장치 처리부; 및 상술한 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하고, 상기 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 통신 장치에 연결될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치는 적어도 하나의 계량기 또는 중계기로부터 검침 데이터를 수집하는 저압 검침 네트워크 모듈; 및 검침 데이터를 원격 검침 서버로 송신하는 서버연계 네트워크 모듈을 포함하고, 저압 검침 네트워크 모듈과 서버연계 네트워크 모듈은 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스 및 이를 포함하는 지능형 원격 검침 시스템에 따르면 종전의 단일 통신기술의 원격검침시스템과 달리 유선과 무선 통신기술의 혼합 및 복합되어 가변적인 형태의 원격검침 네트워크 구성이 가능하여 지중, 농어촌 구간등 단일 통신기술로는 검침성능 확보가 어려운 지역에서도 검침 데이터 적시 수신율 확보 및 검침 영역의 확장이 가능한 효과가 있다.
본 발명의 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스 및 이를 포함하는 지능형 원격 검침 시스템에 따르면, 통신환경에 따라 네트워크 최적화를 위한 통신기술의 교체가 용이하며 데이터집중장치가 수용할 수 있는 고객호수가 증가하므로 데이터집중장치 설치수량을 줄일수 있으며 원격검침시스템 구축비를 절감할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스에 대한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스에 대한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 비-IP 네트워크에서 이용되는 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스의 데이터 프레임에 대한 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 IP 네트워크에서 이용되는 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스의 데이터 프레임에 대한 구성도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 통해 송신 및 수신되는 데이터를 이용한 검침 방법에 대한 개념도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 원격 검침 시스템에 대한 개념도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치에 대한 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기에 대한 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력량계에 대한 블록도이다.
도 10은 종래 기술에 따른 지능형 원격 검침 시스템에 대한 개념도이다.
본 발명을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 여기서, 반복되는 설명, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능, 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 본 발명의 실시형태는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서, 도면에서의 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)에 대하여 설명하도록 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)에 대한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)에 대한 개념도이다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)는 유선 통신 및 무선 통신을 모두 지원할 수 있고, 대부분의 반도체 칩에서 제공하는 데이터 인터페이스인 MII와 UART 인터페이스를 동시에 지원할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유선 또는 무선 통신을 위한 통신 장치가 연결되는 복수의 단자들을 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 제 1 통신 인터페이스(110) 및 제 2 통신 인터페이스(120)를 포함하여 구성될 수 있다. 본 예시에서, 제 1 통신 인터페이스(110)는 저속 통신에 이용되는 인터페이스, 그리고 제 2 통신 인터페이스(120)는 고속 통신에 이용되는 인터페이스인 것으로 설명된다. 다만, 이는 예시일 뿐이고 이들 인터페이스의 위치는 다양한 형태로 변형 가능하다.
또한, 본 예시에 대한 설명에서, 제 1 통신 인터페이스(110)는 UART 신호를 송수신하는데 이용되는 통신 인터페이스인 것으로, 그리고 제 2 통신 인터페이스(120)는 MII 신호를 송수신하는데 이용되는 통신 인터페이스인 것으로 설명된다.
제 1 통신 인터페이스(110)는 제 1 신호 즉, UART 신호로 데이터를 송신 또는 수신하는 기능을 한다. 이를 위해, 제 1 통신 인터페이스(110)는 제 1 신호로 데이터를 송신 또는 수신하는 제 1 데이터 송수신부(112)와, 제 1 데이터 송수신부(112)에 전원을 공급하는 제 1 전원 공급부(111)를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 1 전원 공급부(111)는 3.3V의 전원을 공급할 수 있다.
또한, 제 2 통신 인터페이스(120)는 제 2 신호 즉, MII 신호로 데이터를 송신 또는 수신하는 기능을 한다. 이를 위해, 제 2 통신 인터페이스(120)는 제 2 신호로 데이터를 송신 또는 수신하는 제 2 데이터 송수신부(122)와, 제 2 데이터 송수신부(122)에 전원을 공급하는 제 2 전원 공급부(123)를 포함하여 구성될 수 있다. 예를 들어, 제 2 전원 공급부(123)는 12V의 전원을 공급할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)는 2개의 전원을 각각 분리하여 통신 인터페이스로 공급하는 것이 가능하다.
위에서 설명한 바와 같이, 제 1 통신 인터페이스(110)는 저속 통신을 위한 인터페이스이고, 제 2 통신 인터페이스(120)는 고속 통신을 위한 인터페이스인 것으로 설명되었다. 이에 따라, 제 1 데이터 송수신부(112)는 제 2 데이터 송수신부(122)에 비해 적은 개수의 단자로 구성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)는 UART 신호와 MII 신호를 모두 지원할 수 있는 것을 특징으로 한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)는 통신 장치 즉, 모뎀을 통해 수신한 또는 모뎀으로부터 송신된 신호가 UART 신호인지 또는 MII 신호인지 판단할 수 있어야 한다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)는 통신 장치를 통해 수신 또는 송신되는 데이터가 어느 신호인지 판단하는 제 1 신호 식별부(111)와 제 2 신호 식별부(112)를 포함하여 구성될 수 있다.
또한, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제 1 신호 식별부(113)를 구성하는 제 1 신호 식별단자들과, 제 2 신호 식별부를 구성하는 제 2 신호 식별단자들 사이에는 적어도 한 쌍의 구분용 단자들이 배치될 수 있다. 또한, 이러한 구분용 단자들은 제 1 전원 공급부(111)와 제 1 데이터 송수신부(112) 사이, 그리고 제 2 데이터 송수신부(122) 및 제 2 전원부(123) 사이에 더 배치될 수 있다. 이러한 구분용 단자들에 기인하여, 각 구성간 야기될 수 있는 간섭이 최소화될 수 있다.
또한, 도 2에 도시된 것처럼, 복수의 단자들 각각에 번호를 1 내지 40으로 매긴 경우를 가정하자. 이 경우, 각 단자에 대한 설명은 다음의 표 1과 같이 정리될 수 있다.
Figure pat00001
표 1에서, 단자 번호가 1 내지 10번은 제 1 통신 인터페이스(110)에 대한 단자로, 그리고 13번 내지 40번은 제 2 통신 인터페이스(120)에 대한 단자로 설명된다. 또한, 1번 및 2번 단자는 제 1 전원 공급부(111)인 것으로, 5번, 6번, 7번 및 8번 단자는 제 1 데이터 송수신부(112)인 것으로, 그리고 9번 및 10번 단자는 제 1 신호 식별부(113)인 것으로 가정된다. 또한, 표 1에서, 13번 및 14번 단자는 제 2 신호 식별부(121)인 것으로, 13번 내지 36번 단자는 제 2 데이터 송수신부(122)인 것으로, 그리고 39번 및 40번 단자는 제 2 전원 공급부(123)인 것으로 가정된다. 그리고, 3번 및 4번, 11번 및 12번, 그리고 37번 및 38번 단자는 각각 구분용 단자들을 나타낸다.
이제 신호 식별부(113, 121)에 대한 설명이 더 이루어진다. 제 1 신호 식별부(113)와 제 2 신호 식별부(121)는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 구분용 단자들(11번 및 12번 단자)을 사이에 두고 대향하여 배치될 수 있다. 이에 따라, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)에서 신호 식별부를 통한 신호 인식률이 보다 높아질 수 있고, 신호 식별부에 대한 위치 또한 쉽게 확인 가능한 장점이 있다.
그리고, 제 1 신호 식별부(113)에서 9번 단자와 10번 단자는 모드 0 및 모드 1단자로 설정되고, 각 단자는 UART 인터페이스의 사용 여부와, 네트워크 구분을 나타낼 수 있다. 표 2를 참조하자.
모드0 모드1 용도
0 0 UART 인터페이스 미사용
0 1 저압검침 네트워크용 UART 인터페이스(LAN)
1 0 DCU 간선 네트워크용 UART 인터페이스
1 1 서버연계용 UART 인터페이스(WAN)
모드 0과 모드 1단자가 0,0으로 설정된 경우는 UART 인터페이스를 사용하지 않음을 의미하고 0, 1로 설정된 경우 UART 인터페이스가 저압 검침 네트워크 연결용으로 사용됨을 의미한다. 모드 0과 모드 1단자가 1,0으로 설정된 경우는 UART 인터페이스가 DCU 간선 네트워크로 사용됨을 의미하고 1,1로 설정된 경우는 UART 인터페이스가 서버연계 네트워크(WAN)로 사용됨을 의미한다. 또한, 제 2 신호 식별부(121)는 도 2에서 13번 단자 과 14번 단자로 구성될 수 있다. 그리고, 제 2 신호 식별부(121)는 MII 인터페이스의 사용 여부와, 네트워크 구분을 나타낼 수 있다. 표 3을 참조하자.
모드2 모드3 용도
0 0 MII 인터페이스 미사용
0 1 저압검침 네트워크용 MII 인터페이스(LAN)
1 0 DCU 간선 네트워크용 MII 인터페이스
1 1 서버연계용 MII 인터페이스(WAN)
모드 2와 모드 3단자가 0,0으로 설정된 경우는 MII 인터페이스를 사용하지 않음을 의미하고 0, 1로 설정된 경우 MII 인터페이스가 저압 검침 네트워크 연결용으로 사용됨을 의미한다. 모드 2와 모드 3단자가 1,0으로 설정된 경우는 MII 인터페이스가 데이터 수집 장치 간선 네트워크로 사용됨을 의미하고 1,1로 설정된 경우는 MII 인터페이스가 서버연계 네트워크(WAN)로 사용됨을 의미한다.
이와 같이 제 1 신호 식별부(113) 및 제 2 신호 식별부(121)를 사용함으로써 데이터 수집 장치 보드 상의 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스의 위치와 무관하게 네트워크를 연결할 수 있다. 뿐만 아니라, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)를 확장하여 여러 종류의 통신기술이 혼합 및 복합된 저압검침 네트워크를 다수 구성할 수 있으며, WAN용으로 사용하는 인터넷 사업자 망이 연결된 마스터 데이터 수집 장치 하나에 여러 대의 슬레이브 데이터 수집 장치를 연결할 수 있어 통신비를 절감할 수 있다. 또한, 기존 마스터 데이터 수집 장치와 슬레이브 데이터 수집 장치 간 연결은 무거운 동축선으로 연결하여 사용하여 전선 하중이 증가하는 문제점이 있었으나 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)를 사용하면 이더넷 케이블 또는 무선으로 연결할 수 있어 전선 하중 증가 문제를 해결할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)는 대부분의 반도체 칩에서 제공하는 데이터 인터페이스인 UART 뿐만 아니라, MII 모두를 제공할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)에 연결되는 통신 장치 즉, 모뎀들도 다양하게 된다. 뿐만 아니라, 각 모뎀을 통해 전송되는 데이터 또한 상이할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)를 통해 전송된 데이터를 정확히 분석하고 처리하기 위해서는 어떤 통신 방식을 이용해 데이터가 전송되는지를 확인할 수 있어야 한다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)를 통해 전송된 데이터가 어떤 데이터인지, 데이터가 암호화가 되어 있는 지 확인할 수 있어야 한다. 통신방식, 데이터의 분류, 암호화 처리를 위해 이더넷 프레임을 기반으로 프레임구조를 설계하였다. 여기서, 비-IP 네트워크 및 IP 네트워크에서 사용되는 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스의 데이터 프레임에 대한 구성도는 각각 도 3 및 도 4에 도시된다.
도 3에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 비-IP 네트워크에서 이용되는 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스의 데이터 프레임은 데이터 링크 계층 및 응용 계층에 대한 프레임을 포함하여 구성될 수 있다. 그리고, 도 4에 도시된 것처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 IP 네트워크에서 이용되는 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스의 데이터 프레임은 데이터 링크 계층, 네트워크 계층, 전송 계층 및 응용 계층을 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 응용 계층은 통신 종류 필드, 메시지 종류 필드, 메시지 버전 필드, 제어 필드, 길이 필드, 난수 필드, 메시지 필드 및 HMAC(메시지 인증 코드) 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 통신 종류 필드를 통해, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)에 연결된 모뎀의 종류를 분석할 수 있고, 메시지 종류 필드 및 메시지 버전 필드를 통해 응용 계층에서 전달된 데이터의 종류를 파악할 수 있다. 제어 필드는 보안 기능(암호 또는 인증) 사용 여부, 데이터의 전송 방향 및 데이터의 재조립을 위한 정보를 포함할 수 있다. 응용 계층에 포함된 각 필드에 대한 설명은 다음의 표 4를 참조하면 보다 분명해진다.
필드 크기 타입 용도
통신 종류 1바이트 Hex 통신기술 구분
0x00 : 고속 PLC
0x01 : Wi-SUN
0x02 : TVWS
0x03 : Zigbee
메시지 종류 1바이트 Hex 메시지 타입
0x00 : 공통
0x01 : Push기반 검침정보
0x02 : 통신방식별 망관리정보
0x03 : 전기자동차용 충방전 정보
0x04 : 수요반응용 가전기기 제어 정보
메시지 버전 1바이트 BCD 메시지 버전
예) 0x20 : Version 2.0
제어 Sec 2비트 Hex 메시지의 암호 및 인증화 여부
00 : 평문
01 : MSG 암호
10 : MSG 인증
11 : MSG 암호 & 인증
FSN 4비트 Hex Fragment Sequence Number
Dump, Sub Packet이 Fragmentation 될 때 사용
0000 : 최종패킷 또는 단일패킷
xxxx : (분할된 패킷수 - 1)에서 순차 감소
M-패킷 1비트 Hex 전송정보를 복수개의 패킷에 전송할 때 이용
0 : 전송할 추가 패킷 있을 경우
1 : 최종패킷 또는 단일패킷
DIR 1비트 Hex Protocol direction
0 : 공통인터페이스 -> Modem
1 : 공통인터페이스 <- Modem
길이 1바이트 Hex 데이터 길이(난수 내지 메시지까지의 길이
난수 1바이트 Hex 메시지의 freshness를 보장하기 위한 변수
메시지 n바이트 Hex MSG Type에 따른 정보
여기서, 난수 필드는 1 바이트의 카운트 필드와, 4 바이트의 타임 필드를 포함하여 구성될 수 있다. 여기서, 카운트 필드는 데이터 트랜잭션이 변경될 때마다 1씩 증가되는 값으로 사용되고 타임 필드는 타임스탬프로 사용되며 시간 정보나 임의의 값을 포함한다. 난수 필드는 상기 두 필드를 이용하여 다음의 역할을 수행한다.
난수 필드의 타임 데이터를 이용하여 재전송 공격 방지 기능을 수행한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 통해 수신한 데이터의 타임 필드 값을 확인하여 정해진 기준을 만족하지 않는 메시지는 재전송 공격으로 인해 발생한 메시지로 판단하여 다른 모뎀으로 전송하지 않으며 해당 메시지는 삭제하고 로그를 남겨 사이버 공격 분석에 활용한다. 또한, 난수 필드는 암호문 랜덤화 기능을 수행할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 통해 송수신되는 메시지의 암호화는 대칭키 암호 방식을 사용할 수 있다. 여기서, 대칭키 암호 방식의 경우 동일한 입력과 동일한 키를 사용하면 항상 같은 암호문을 출력하는 성질이 있다. 따라서, 암호문을 수집하여 패턴을 알아내는 방식의 공격이 가능하다. 이와 같은 공격에 대응하기 해서는 동일한 입력과 동일한 키를 사용해도 항상 다른 암호문이 생성이 되어야 한다. 이를 위해서 본 발명에서는 난수 데이터를 포함하여 암호화 연산을 수행함으로써 암호문 랜덤화 기능을 수행한다.
메시지 필드를 통해 송신 또는 수신되는 데이터는 푸시 기반 검침 데이터, 통신 식별 망 관리 정보, 전기 자동차 연계용 데이터, 수요 반응답(Demand Response) 데이터 등 중요 정보가 포함되어 있다. 메시지 필드에는 계량기가 보유하고 있는 검침 데이터 객체정보 및 객체정보에 대한 조작명령 등 계량기별 고유정보와 실행 명령어가 포함되거나 통신단말의 네트워크 등록, 인증 등 원격 검침망 구성에 대한 중요한 데이터가 포함되어 데이터 위변조에 대한 대비책이 필요하다.
본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)를 이용하여, 혼합 및 복합 네트워크를 구성할 때 통신 방식별 사용하는 보안키의 종류가 다르다. 따라서, 정확한 데이터의 복원을 위해서는 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)를 통해 전송되는 데이터의 종류와 전송된 프레임의 암호와 인증에 사용된 보안키를 확인할 수 있어야 한다. 데이터의 종류와 보안키의 식별을 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)의 프레임 구조에는 통신 종류, 메시지 종류 필드, 그리고 메시지 버전 필드가 포함되어 있다.
데이터 수집 장치는 통신 종류, 메시지 종류 필드 및 메시지 버전 필드를 이용하여, 통신 방식, 데이터의 종류 및 보안키를 확인할 수 있으며 난수 필드를 이용하여 데이터가 재전송 공격에 이용되었는지 폐기된 보안키를 사용했는지 확인할 수 있다.
저압 AMI에서 변대주 하위의 근거리통신망은 IP가 지원되지 않는 비-IP 네트워크였으나 최근 사물인터넷(IoT)기술 적용에 대한 요구가 증가하면서 향후에는 IP기반의 네트워크가 도입될 예정이고 일정기간 동안은 비-IP 네트워크와 IP 네트워크가 혼재될 것으로 전망된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(100)에서는 이더넷 프레임기반의 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스의 프로토콜을 사용하기 때문에 도 5와 같이 비-IP와 IP 네트워크가 혼재된 상황에서도 검침정보를 동일하게 수집할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 원격 검침 시스템(600)에 대한 개념도이다. 구체적으로, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스가 적용된 지능형 원격 검침 시스템(600)에 대한 블록도이다.
상술한 바와 같이, 종래 기술에 따른 지능형 원격 검침 시스템의 경우, 전력선 통신(PLC) 기술에 전적으로 의존하여, 단말 장치, 브릿지 및 모뎀 등이 원보드 형태로 개발되고 있는 실정이다. 이에 따라, 종래의 지능형 원격 검침 시스템에서는 다른 통신기술을 도입하기 어렵고 모듈화 설계기법을 적용하지 않아 확장성이 낮은 문제점도 존재한다.
또한, 검침정보의 수집 및 관리기능을 담당하는 DCU와 데이터 중계기능을 담당하는 중계기는 데이터연산을 위한 CPU와 통신을 위한 PLC 모뎀을 내장하여 하나의 보드로 이루어져 있기 때문에 통신방식 교체를 위해서는 사용하고자 하는 통신방식이 변경될 때마다 다른 유선 혹은 무선 모뎀을 내장하도록 DCU와 중계기를 새로 개발해야 하기 때문에 장시간의 개발기간과 개발비가 투자되어야 한다. 반면, 이러한 문제점은 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 적용하면 해소될 수 있다.
즉, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 원격 검침(AMR: Automatic Meter Reading) 서버(650), 데이터 수집 장치(630), 브릿지(620) 및 전력량계(610)에 적용시킴으로써, 유무선 통신뿐만 아니라, UART 신호 및 MII 신호 모두를 송수신할 수 있게 된다.
저압 원격검침시스템에 적용 가능한 후보 통신기술은 고속PLC, 저속PLC, 지그비, 900MHz대역의 Wi-SUN, TV 유휴주파수 대역을 사용하는 TVWS, LTE 등 매우 다양하다. 또한, 각각의 통신기술에서 사용하는 데이터 인터페이스(입출력방식, 데이터전송속도, 신호레벨), 모뎀 구동을 위한 사용전원, 통신신호 전송을 위한 물리적 인터페이스(예: RF 안테나, 커플러 등)가 서로 상이하여 현재의 표준화된 통신 인터페이스(USB, RS232 등)로는 이와 같이 다양한 통신기술과 데이터 인터페이스를 지원하고 다양한 모뎀에서 필요로 하는 전원을 공급할 수 없었다. 반면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스의 경우 상술한 문제점 모두 해소할 수 있으므로, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 적용한 지능형 원격 검침 시스템(600)은 농어촌, 지중구간, 집합형 거주공간 등을 포함한 전국 원격 검침망을 구축할 수 있는 효과가 있다.
즉, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 원격 검침 시스템(600)에 포함된 각 구성들간의 통신에 있어서, PLC 통신만으로 제한되던 종래의 기술과는 달리 유선 및 무선을 혼용할 수 있을 뿐만 아니라, UART 및 MII 신호도 공용으로 송신 및 수신할 수 있는 장점이 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치(700)에 대한 블록도이다. 이하, 도 7을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 원격 검침 시스템에 포함된 데이터 수집 장치(700)에 대한 설명이 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치(700)는 전력량계(79a, 79b)로부터 수용가에 대한 검침 데이터를 수집하고, 수집된 검침 데이터를 원격 검침 서버(77)로 송신하는 기능을 한다. 이를 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치(700)는 데이터 수집 장치 처리부(710)와, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(721, 722, 723, 724, 725, 726)를 포함하여 구성될 수 있다.
여기서, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(721, 722, 723, 724, 725, 726)는 원격 검침 서버(77)와의 통신을 담당하는 서버연계 네트워크 모듈, 복수개의 슬레이브 데이터 수집 장치 또는 마스터 데이터 수집 장치와 통신을 담당하는 DCU 간선 네트워크모듈, 그리고 중계기와의 통신을 담당하는 저압연계 네트워크 모듈에 각각 할당될 수 있다. 도 7에서, 서버연계 네트워크 모듈, DCU 간선 네트워크 모듈, 그리고 저압연계 네트워크 모듈에 각각 2개의 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스가 할당된 것으로 도시되었으나, 이는 예시일뿐이고, 다양한 개수 또는 다양한 용도로 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스가 할당될 수 있다.
데이터 수집 장치 처리부(710)는 각종 데이터의 연산, 처리 및 네트워크 모듈을 관리하는 기능을 한다. 예를 들어, 데이터 수집 장치 처리부(710)는 미터링 모듈과 연계되어, 변압기 2차측으로부터 수집한 전류 및 전압을 가공하여 유효전력, 무효전력, 피상전력 및 역률 등을 계산할 수 있다.
서버연계 네트워크 모듈은 데이터 수집 장치가 관리하는 에너지 사용정보를 CDMA, Wibro, HFC 등의 통신 사업자망을 통해 원격검침서버로 전송하는 모듈이다. DCU 간선 네트워크 모듈은 슬레이브 데이터 수집 장치로부터 에너지 사용정보를 수집하기 위한 모듈로 한 개 이상의 유선용 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스와 무선용 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 구비한다. DCU 간선 네트워크 모듈은 상기 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 통해 고속 PLC, 저속 PLC, 동축케이블 등의 유선통신 기술 또는 WiFi, BCDMA, 지그비, 서브기가 대역 RF 등의 무선통신 기술을 사용하여 슬레이브 데이터 수집 장치의 에너지 사용정보를 직접 수집하거나 상기 유무선 중계기를 통해 데이터를 수집할 수 있다.
저압 검침 네트워크 모듈은 저압 계량기로부터 에너지 사용정보를 수집하기 위한 모듈로 한 개 이상의 유선용 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스와 무선용 공통통합인터페이스를 구비한다. 저압 검침 네트워크 모듈은 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 통해 고속 PLC, 저속 PLC 등의 유선통신 기술 또는 WiFi, BCDMA, 지그비, 서브기가 대역 RF 등의 무선통신 기술을 사용하여 계량기로부터 에너지 사용정보를 직접 수집하거나 상기 유무선 중계기를 통해 에너지 사용정보를 수집할 수 있다.
데이터 수집 장치 처리부(710)는 32bit 이상의 처리부, 주변장치 I/O 인터페이스, 데이터 저장용 ROM/RAM, 이더넷 트랜시버 및 스위치 등으로 구성될 수 있다. 또한, 데이터 수집 장치 처리부(710)는 상술한 서버 연계 네트워크, DCU 간선 네트워크 및 저압 검침 네트워크를 분리하고 각 네트워크를 통해 수집된 데이터를 처리하여 목적지로 전송하는 역할을 한다.
데이터 수집 장치 처리부(710)는 계량기(79a, 79b)까지의 유무선 혼복합 통신망 통신경로 중 전송 성능 및 검침 정보 적시 수집률을 고려하여 최적 전송경로를 판단하고 유무선 중계기와 계량기 모뎀과의 통신경로를 설정 및 관리하며 통신채널환경 변화로 전송성능 및 적시 수집률이 저조할 경우 최적의 전송경로를 재설정하는 기능을 더 수행할 수 있다.
또한, 데이터 수집 장치 처리부(710)는 국제 표준 검침 프로토콜(IEC62056)기반의 검침 엔진을 탑재하여 저압 검침 네트워크 및 DCU 간선 네트워크를 통해 수집된 에너지 사용 정보를 관리하고 저장하며 원격 검침 서버(77)의 요청에 따라 에너지 사용정보를 전송하는 기능을 수행할 수 있다.
또한, 데이터 수집 장치 처리부(710)는 IPv6/v4 변환엔진을 탑재하여 저속 네트워크 구간을 통해 전송된 IPv6 정보를 IPv4 정보로 변환하여 서버 연계 통신네트를 통해 전송할 수 있다. 데이터 수집 장치 처리부(710)는 저압 네트워크 구간을 통해 수집된 에너지 총사용량 정보와 미터링 모듈(732)이 산출한 변압기 2차측 총 공급 에너지량을 비교하여 손실률을 비교하고 정상 범위를 벗어나 손실률이 발생하면 도전 또는 이상징후로 판단하여 원격 검침 서버(77)로 알림 신호를 송신할 수 있다.
전원 모듈(731)은 데이터 수집 장치(700)의 전원을 공급하기 위한 모듈로 변압기 2측으로부터 전원을 공급받아 데이터 수집 장치(700)의 구동에 필요한 DC 전원을 공급하며, 변압기 2차측의 전압, 전류 등의 값을 계측할 수 있다. 계측된 값은 미터링 모듈(732)로 전송되어 유효전력, 무효전력 등의 정보로 변환된다. 서지 전압으로부터 데이터 수집 장치(700)의 내부모듈을 보호하기 위해 전원 모듈(731)은 서지보호회로를 구비하여 구성될 수 있다.
미터링 모듈(732)은 변압기 2측의 전압, 전류등 전력정보를 수집하여 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률 등을 계산하는 모듈로 전원모듈로부터 공급된 전압, 전류등의 아날로그 값을 디지털화해 주는 ADC(Analog to Digital Converter)와 디지털 데이터를 연산하여 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률 등의 정보를 처리하는 DSP(Digital Signal Processor)를 구비할 수 있다.
RTC 모듈(733)은 데이터 수집 장치(700)의 시각정보를 제공하는 모듈로서, 데이터 수집 장치(700)의 전원이 차단되어도 정확한 시간정보를 유지하는데 사용될 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(800)에 대한 블록도이다. 이하, 도 8을 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(800)에 대한 설명이 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(800)는 계량기(86a, 86b)로부터 검침 데이터를 수집하고, 이를 데이터 수집 장치(85a, 85b)로 전달하는 기능을 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(800)는 도 8에 도시된 바와 같이, 유선 및 무선 통신 모두를 채택할 수 있고, 입상관 또는 전주에 설치될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(800)는 데이터 수집 장치(85a, 85b)와의 통신을 담당하는 상위 네트워크 모듈, 다른 유무선 중계기(87, 88) 및 계량기(86a, 86b)와의 통신을 담당하는 하위 네트워크 모듈을 포함하여 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치(700)와 마찬가지로, 상위 네트워크 모듈과 하위 네트워크 모듈은 각각 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(821, 822, 823, 824)를 포함하여 구성될 수 있다.
상위 네트워크 모듈은 데이터 수집 장치(85a, 85b)의 네트워크 제어명령을 수신하고 데이터 수집 장치(85a, 85b)로 에너지 사용정보를 전송하기 위한 모듈로 한 개 이상의 유선용 통신 인터페이스(821)와 무선용 통신 인터페이스(822)를 포함하여 구성될 수 있다. 상위 네트워크 모듈은 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(821, 822)를 통해 고속 PLC, 저속 PLC, 동축케이블 등의 유선통신 기술 또는 WiFi, BCDMA, 지그비, 서브기가 대역 RF 등의 무선통신 기술을 사용하여 슬레이브 데이터 수집 장치의 에너지 사용정보를 수집할 수 있다.
하위 네트워크 모듈은 데이터 수집 장치(85a, 85b)의 네트워크 제어명령을 수신하고 데이터 수집 장치(85a, 85b)로 에너지 사용정보를 전송하기 위한 모듈을 나타낸다. 이를 위해, 하위 네트워크 모듈은 한 개 이상의 유선용 통신 인터페이스(823)와 무선용 통신 인터페이스(824)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 네트워크 모듈은 상기 공통 인터페이스를 통해 고속 PLC, 저속 PLC, 동축케이블 등의 유선통신 기술 또는 WiFi, BCDMA, 지그비, 서브기가 대역 RF 등의 무선통신 기술을 사용하여 슬레이브 데이터 수집 장치의 에너지 사용정보를 직접 수집하거나 상기 유무선 중계기를 통해 데이터를 수집할 수 있다.
상위 네트워크 모듈 및 하위 네트워크 모듈은 유?무선 통신모뎀을 내장하여 구성할 수 있지만 통신환경에 따라 통신기술을 변경해야 할 경우 변경하고자 하는 모뎀이 내장된 유무선 중계기로 교체하여 설치해야 하므로 환경변화에 유연하게 대응할 수 없을 뿐만 아니라 통신기술 변경에 따른 교체비용도 과다하게 소모된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 중계기(800)에서는 환경변화에 따라 유연한 네트워크 구성 변경이 가능하도록 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스만 내장하고 상기 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 통해 유무선 모뎀과 통신하는 방식을 채택한다.
중계기 처리부(810)는 상위 네트워크와 하위 네트워크를 논리적으로 구분하며 유선 및 무선모뎀을 통해 수신한 데이터를 데이터 수집 장치(85a, 85b)로부터 수신한 네트워크 경로에 따라 중계하는 역할을 한다. 또한 중계기 처리부(810)는 하위 네트워크 모듈을 통해 유무선 통신모뎀의 네트워크 관리정보를 수집하여 데이터 수집 장치(85a, 85b)로 전송하는 기능을 수행한다.
전원 모듈(831)은 중계기의 전원을 공급하기 위한 모듈로서, 위에서 설명한 데이터 수집 장치와 마찬가지로, 서지전압 및 서지전류로부터 중계기의 내부 모듈을 보호하기 위해 서지 보호 회로를 포함하여 구성될 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전력량계(900)에 대한 블록도이다. 이하, 도 9를 참조로, 본 발명의 일 실시예에 따른 전력량계(900)에 대한 설명이 이루어진다.
본 발명의 일 실시예에 따른 전력량계(900)는 계량기로부터 측정된 수용가에 대한 전력 데이터를 수집함으로써 검침 데이터를 생성하는 기능을 한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전력량계(900)는 앞서 설명한 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 수집 장치 및 중계기와 마찬가지로, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스(921, 922, 923, 924)를 포함하여 구성될 수 있다.
전력량계 처리부(910)는 계량기로부터 검침 데이터를 수집하고, 상기 검침 데이터를 근거로 유효전력, 무효전력, 피상전력 및 역률 등을 산출하는 기능을 한다. 이를 위해, 전력량계 처리부(910)는 계량기 2차측의 전압, 전류 등 전력정보를 수집하여 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률 등을 계산하는 미터링 모듈(932)을 포함하여 구성될 수 있다. 이러한 미터링 모듈(932)은 전원모듈로부터 공급된 전압, 전류등의 아날로그 값을 디지털화해 주는 ADC(Analog to Digital Converter)와 디지털 데이터를 연산하여 유효전력, 무효전력, 피상전력, 역률 등의 정보를 처리하는 DSP(Digital Signal Processor)를 구비할 수 있다.
상위 네트워크 모듈은 데이터 수집 장치(미도시) 또는 중계기(97, 98)로부터 네트워크 제어명령을 수신하고 데이터 수집 장치로 검침 데이터를 전송하는 기능을 한다. 또한, 상위 네트워크 모듈은 한 개 이상의 유선용 통신 인터페이스(921)와 무선용 통신 인터페이스(922)를 포함하여 구성될 수 있다. 상기 상위 네트워크 모듈은 상기 공통 인터페이스를 통해 고속 PLC, 저속 PLC, 동축케이블 등의 유선통신 기술 또는 WiFi, BCDMA, 지그비, 서브기가 대역 RF 등의 무선통신 기술을 사용하여 데이터 수집 장치로 에너지 사용정보를 직접 전송하거나 상기 유무선 중계기를 통해 데이터를 전송할 수 있다.
상위 네트워크 모듈은 중계기의 네트워크 모듈과 동일하게 유무선 모뎀용 통신 인터페이스(923, 924)만 내장하고 통신 인터페이스(923, 924)를 통해 전력량계 외부에 설치된 유무선 모뎀(93, 94)과 통신할 수 있다.
하위 네트워크 모듈은 다른 계량기(95, 96)로 전력 사용 정보를 수집하는 기능을 한다. 이를 위해, 하위 네트워크 모듈은 하나 이상의 유선용 통신 인터페이스(921)와 무선용 통신 인터페이스(922)를 포함하여 구성될 수 있다. 또한, 하위 네트워크 모듈은 통신 인터페이스(921, 922)를 통해 고속 PLC, 저속 PLC, RS485 등의 유선통신 기술 또는 WiFi, BCDMA, 지그비, 서브기가 대역 RF 등의 무선통신 기술을 사용하여 다른 계량기로부터 전력사용정보를 수집할 수 있다. 하위 네트워크 모듈은 유무선 중계기의 네트워크 모듈과 동일하게 유무선 모뎀을 위한 통신 인터페이스(923, 924)만을 내장하고, 통신 인터페이스(923, 924)를 통해 계량기 외부에 설치된 유무선 모뎀(91, 92)과 통신할 수 있다.
상술한 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스의 단자 배치는 사용하고자 하는 통신기술 및 구현사례에 따라 달라질 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 원격 검침 시스템 뿐만 아니라 전기차 통신 인터페이스, 수요반응(DR)시스템 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적의 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스
110 : 제 1 통신 인터페이스
111 : 제 1 전원 공급부 112 : 제 1 데이터 송수신부
113 : 제 1 신호 식별부 120 : 제 2 통신 인터페이스
121 : 제 2 신호 식별부 122 : 제 2 데이터 송수신부
123 : 제 2 전원 공급부
600 : 지능형 원격 검침 시스템 610 : 전력량계
620 : 브릿지 630 : 데이터 수집 장치
650 : 원격 검침 서버

Claims (19)

  1. 원격 검침 시스템에서 유선 또는 무선 통신을 위한 통신 장치가 연결되는 복수의 단자들을 포함하는 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스로서,
    상기 통신 장치를 통해 수신되는 데이터가 제 1 신호에 대응하는지 식별하는 제 1 신호 식별부;
    상기 제 1 신호로 데이터를 송신 또는 수신하는 제 1 데이터 송수신부;
    상기 통신 장치를 통해 수신되는 데이터가 제 2 신호에 대응하는지 식별하는 제 2 신호 식별부; 및
    상기 제 2 신호로 데이터를 송신 또는 수신하는 제 2 데이터 송수신부를 포함하고, 상기 제 1 신호 식별부를 구성하는 제 1 신호 식별단자들과 상기 제 2 신호 식별부를 구성하는 제 2 신호 식별단자들 사이에는 적어도 한 쌍의 구분용 단자들이 배치되는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 신호는 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 신호이고, 상기 제 2 신호는 MII(Medium Independent Interface) 신호인 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 신호 식별부 및 상기 제 1 데이터 송수신부에 전원을 공급하는 제 1 전원 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제 1 전원 공급부와 상기 제 1 데이터 송수신부 사이에는 적어도 한 쌍의 구분용 단자들이 배치되는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 신호 식별부 및 상기 제 2 데이터 송수신부에 전원을 공급하는 제 2 전원 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제 2 전원 공급부와 상기 제 2 데이터 송수신부 사이에는 적어도 한 쌍의 구분용 단자들이 배치되는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 신호 및 상기 제 2 신호를 통해 송수신되는 데이터의 프레임은 제어 필드, 길이 필드, 난수 필드 및 메시지 필드 중 적어도 하나를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 난수 필드는 데이터 트랜잭션이 변경될 때마다 카운트되는 카운트 필드 및 신호의 송신 또는 시간 시간을 나타내는 타임 스탬프를 포함하는 타임 필드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 난수 필드 및 상기 메시지 필드는 암호화되어 송신되며, 상기 암호화는 상기 난수 필드에 포함된 값들을 암호화 연산에 적용시킴으로써 이루어지는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 제어 필드는 상기 데이터의 프레임에 포함된 메시지 필드의 암호화 여부, 상기 데이터의 전송 방향 및 상기 데이터의 분할 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 데이터의 프레임은 연결된 모뎀의 종류를 나타내는 통신 종류 필드, 메시지의 종류를 나타내는 메시지 종류 필드, 메시지의 버전을 나타내는 메시지 버전 필드 중 적어도 하나를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제 1 신호 식별부는,
    상기 제 1 신호 식별부를 구성하는 복수의 단자들을 통해 입력된 모드 정보를 이용하여, 제 1 신호 인터페이스의 사용 여부와, 상기 제 1 신호가 송신 또는 수신되는 네트워크의 종류를 식별하는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제 2 신호 식별부는,
    상기 제 2 신호 식별부를 구성하는 복수의 단자들을 통해 입력된 모드 정보를 이용하여, 제 2 신호 인터페이스의 사용 여부와, 상기 제 2 신호가 송신 또는 수신되는 네트워크의 종류를 식별하는 것을 특징으로 하는, 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스.
  14. 통신 장치를 통해 적어도 하나의 계량기로부터 검침 데이터를 수집하는 전력량계 처리부; 및
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하고, 상기 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 상기 통신 장치에 연결되어, 상기 검침 데이터를 상기 통신 장치에 송신하는 것을 특징으로 하는, 전력량계.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 계량기로부터 검침 데이터를 수집하는 하위 네트워크 모듈; 및
    원격 검침 시스템에 포함된 데이터 수집 장치와 중계기 중 적어도 하나로부터 네트워크 제어 명령을 수신하거나, 또는 원격 검침 시스템에 포함된 데이터 수집 장치와 중계기 중 적어도 하나로 검침 데이터를 송신하는 상위 네트워크 모듈을 포함하고, 상기 하위 네트워크 모듈과 상기 상위 네트워크 모듈은 상기 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 전력량계.
  16. 통신 장치를 통해 적어도 하나의 전력량계로부터 검침 데이터를 수집하고, 수집된 검침 데이터를 데이터 수집 장치로 송신하는 중계기 처리부; 및
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하고, 상기 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 상기 통신 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는, 중계기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 계량기로부터 검침 데이터를 수집하는 하위 네트워크 모듈; 및
    원격 검침 시스템에 포함된 데이터 수집 장치로부터 네트워크 제어 명령을 수신하거나, 또는 상기 데이터 수집 장치로 검침 데이터를 송신하는 상위 네트워크 모듈을 포함하고, 상기 하위 네트워크 모듈과 상기 상위 네트워크 모듈은 상기 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 중계기.
  18. 통신 장치를 통해 적어도 하나의 전력량계 또는 중계기로부터 검침 데이터를 수집하고, 수집된 검침 데이터를 원격 검침 서버로 송신하는 데이터 수집 장치 처리부; 및
    제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 따른 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하고, 상기 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스는 상기 통신 장치에 연결되는 것을 특징으로 하는, 데이터 수집 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 계량기 또는 중계기로부터 검침 데이터를 수집하는 저압 검침 네트워크 모듈; 및
    상기 검침 데이터를 상기 원격 검침 서버로 송신하는 서버연계 네트워크 모듈을 포함하고, 상기 저압 검침 네트워크 모듈과 상기 서버연계 네트워크 모듈은 상기 원격 검침용 유무선 통신 인터페이스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 데이터 수집 장치.
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