KR20200025667A - MESH ALGORITHM IMPLEMENTATION METHOD USING LoRa NETWORK STAR TOPOLOGY - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 로라 네트워크 스타 토폴로지를 이용한 메쉬 알고리즘 구현방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mesh algorithm implementation method using a Laura network star topology.
선박 건조 작업장이나 이와 유사한 밀폐된 공간에서 용접, 절단, 도장, 내장 등의 의장 공사를 환기가 되지 않는 작업장에서 진행할 경우 각종 유해 가스가 발생하고 적정 산소 농도 유지가 어려울 뿐만 아니라 작업자의 재난 시 정확한 사고 지점을 파악하기 어려워 골든 타임을 놓쳐 다수의 작업자가 생명을 잃는 중대한 사고가 발생한다. If the construction work such as welding, cutting, painting, and interior work in a ship construction workshop or similar enclosed space is carried out in a non-ventilated workplace, various harmful gases are generated and it is difficult to maintain the proper oxygen concentration. Difficult to spot, missed the Golden Time, causing a major accident that caused many workers to lose their lives.
하지만 선박 내부는 철골 구조의 격벽으로 구성되어 블루투스, WiFi 등 근거리 통신에 장애요인이 많아 무선네트워크 구성의 한계가 있어 이를 해결할 방안이 선행되어야 한다. However, since the interior of the ship is composed of steel bulkheads, there are many obstacles to short-range communication such as Bluetooth and WiFi.
본 발명이 해결하려는 과제는 로라 네트워크 스타 토폴로지를 이용한 메쉬 알고리즘 구현방법하기 위한 것이다.The problem to be solved by the present invention is to implement a mesh algorithm using a Laura network star topology.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 로라 네트워크 스타 토폴로지를 이용한 메쉬 알고리즘 구현방법은 작업자가 장착한 엔드 노드 디바이스는 배터리 동작으로 메쉬 테이블이 없는 스타 구조이며, 무선 포터블 메쉬 게이트웨이들 간에 메쉬 네트워크 기능을 실시하는 로라 네트워크 스타 토폴로지를 이용한다. The mesh algorithm implementation method using the Laura network star topology of the present invention for solving the above problems is that the end node device equipped with a worker has a star structure without a mesh table by battery operation, and performs a mesh network function between wireless portable mesh gateways. It uses Laura's network star topology.
이러한 본 발명의 특징에 따르면, 무선 중계기가 신규로 부착되거나 다른 장소로 이동되었을 경우에 새로운 매쉬 네트워크가 자동으로 생성이 되게 하여 별도의 네트워크 전문가가 필요 없이 위치추적 프로그램에서 간단히 망 구성에 대한 업데이트가 될 수 있다.According to this aspect of the present invention, when a wireless repeater is newly attached or moved to another location, a new mesh network is automatically generated so that an update of network configuration can be easily performed in a location tracking program without requiring a separate network expert. Can be.
시스템 구성이 간단하고 고가의 장치가 필요 없음으로 원가 경쟁력이 높다. 무선 중계를 하기 위한 중계기는 배터리 1회 충전으로 2개월 이상 동작하며 특히, 천장이 아니라 벽면에 쉽게 탈 부착할 수 있게 함으로써 특별한 시공이 필요 없고 비전문가도 쉽게 유지 및 관리가 가능하다.The system is simple and its cost is competitive because no expensive equipment is required. The repeater for wireless relay operates for more than two months with a single battery charge, and in particular, it can be easily detached from the wall instead of the ceiling, so that no special construction is required and the expert can easily maintain and manage it.
작업자의 위치 및 상태 파악과 작업장의 환경을 신속하고 정확하게 파악하므로, 작업자의 안전이 보장되며 인명 사고의 위험이 크게 줄어든다.Knowing the location and condition of workers and the environment of the workplace quickly and accurately ensures the safety of the workers and greatly reduces the risk of human accidents.
또한, 작업자가 장착한 엔드 노드 디바이스는 배터리 동작으로 메쉬 테이블이 없는 스타 구조이며, 무선 포터블 메쉬 게이트웨이들 간에 메쉬 네트워크 기능을 실시하는 로라 네트워크 스타 토폴로지를 이용하므로, 통신 효율이 향상된다. In addition, the operator-mounted end node device is a star structure without a mesh table due to battery operation, and uses a Laura network star topology that performs a mesh network function between wireless portable mesh gateways, thereby improving communication efficiency.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 밀폐공간 작업자 안전관리 시스템에서, 메쉬 네트워크 연결에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 밀폐공간 작업자 안전관리 시스템에서, 작업자 안전관리 시스템의 UI의 한 예를 도시한다.
도 3은 LoRa Mesh와 주파수 편이 Mesh 구조를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 일반안테나와 패치안테나를 통한 전파 방향성을 좌측과 우측과 각각 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 밀폐공간 작업자 안전관리 시스템에서, LoRa Mesh 구성과 그에 따른 기술의 혁신성을 도시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 로라 네트워크 멀티 채널 구현방법을 위한 개략적인 블록도이다.1 is a conceptual diagram of a mesh network connection in a confined space worker safety management system according to an embodiment of the present invention.
2 illustrates an example of a UI of a worker safety management system in a closed space worker safety management system according to an exemplary embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically showing a LoRa mesh and a frequency shift mesh structure.
4 is a diagram illustrating propagation directions through a general antenna and a patch antenna, respectively, on the left and the right.
5 is a view showing the LoRa mesh configuration and the innovation of the technology according to the confined space worker safety management system according to an embodiment of the present invention.
6 is a schematic block diagram for a method for implementing a Laura network multi-channel according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명한다. 본 발명을 설명하는데 있어서, 해당 분야에 이미 공지된 기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명을 부가하는 것이 본 발명의 요지를 불분명하게 할 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명에서 이를 일부 생략하도록 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어들은 본 발명의 실시예들을 적절히 표현하기 위해 사용된 용어들로서, 이는 해당 분야의 관련된 사람 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 따라서, 본 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described embodiments of the present invention; In the following description of the present invention, if it is determined that adding a detailed description of the technology or configuration already known in the art may make the gist of the present invention unclear, a part thereof will be omitted. In addition, terms used in the present specification are terms used to properly express the embodiments of the present invention, which may vary according to related persons or customs in the art. Therefore, the definitions of the terms should be made based on the contents throughout the specification.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함하는'의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms “a,” “an,” and “the” include plural forms as well, unless the phrases clearly indicate the opposite. As used herein, the meaning of “comprising” embodies a particular characteristic, region, integer, step, operation, element and / or component, and other specific characteristics, region, integer, step, operation, element, component and / or group. It does not exclude the presence or addition of.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 로라 네트워크 스타 토폴로지를 이용한 메쉬 알고리즘 구현방법에 대하여 설명한다.Hereinafter, a mesh algorithm implementation method using a Laura network star topology according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명의 한 실시예에 따른 로라 네트워크 스타 토폴로지를 이용한 메쉬 알고리즘 구현방법을 이용한 밀폐공간 작업자 안전관리 시스템에 대해서 설명하도록 한다.First, a confined space worker safety management system using a mesh algorithm implementation method using a Laura network star topology according to an embodiment of the present invention will be described.
본 발명의 한 예에 따른 밀폐공간 작업자 안전관리 시스템은 자동으로 메쉬망이 구축되며 작업 장소의 상태를 감지하는 무선 포터블 메쉬 게이트웨이(gateway), 작업자에 부착되어 있고, 상기 작업자의 상태를 체크하는 작업자용 엔드 노드 디바이스, 그리고 상기 무선 포터블 메쉬 게이트웨이와 작업자용 엔드 노드 디바이스와 통신하는 통합안전 관제 시스템을 포함한다.Confined space worker safety management system according to an embodiment of the present invention is a wireless portable mesh gateway (gateway) that automatically establishes the mesh network and detects the state of the work place, the worker is attached to the worker, the worker to check the state of the worker An end node device for use, and an integrated safety control system in communication with the wireless portable mesh gateway and an end node device for a worker.
무선 포터블 메쉬 게이트웨이는 상시 전원이 없어도 무선 중계기를 작업 공간의 벽면 또는 선반에 쉽게 거치할 수 있고, 작동 후 자동으로 메쉬 네트워크가 구성되어, 엔드 디바이스와 관제실과의 통신을 중계한다.The wireless portable mesh gateway can easily mount the wireless repeater on the wall or shelf of the work space even when there is no constant power supply, and the mesh network is automatically configured after operation to relay communication between the end device and the control room.
이러한 무선 포터블 메쉬 게이트웨이는 자동으로 메쉬망이 구성이 되는 포터블 무선 중계기로서, 1회 충전으로 2개월 이상 동작하고, LoRa 및 주파수 변조(FSK 등)를 이용하여 무선 통신을 이용한 송수신 동작을 실시한다. The wireless portable mesh gateway is a portable wireless repeater that is automatically configured as a mesh network, and operates for two months or more with a single charge, and performs transmission / reception using wireless communication using LoRa and frequency modulation (FSK, etc.).
기존의 LoRa 네트워크로는 위치추적이 어려우므로, 본 예의 무선 포터블 메쉬 게이트웨이는 주파수 변조시스템(FSK, Frequency Shift Key)과 방향성을 가지는 패치안테나를 추가하여 정확한 위치 추적을 할 수 있다.Since location tracking is difficult with a conventional LoRa network, the wireless portable mesh gateway of the present example can accurately track location by adding a frequency shift key (FSK) and a patch antenna having directionality.
또한, 본 예의 포터블 메쉬 게이트웨이는 작동 시 곧바로 메쉬 네트워크망이 구성이 되고 무선 중계기의 MAC 주소와 현장위치를 매핑(mapping)하는 방식으로 유지 및 관리를 위한 별도의 무선 네트워크 전문가가 필요 없는 시스템이다.In addition, the portable mesh gateway of the present example is a system that does not need a separate wireless network expert for maintenance and management in a manner that the mesh network is configured immediately and the MAC address of the wireless repeater and the site location are mapped during operation.
포터블 메쉬 게이트웨이 간의 메쉬 네트워크는 엔드 노드와 통신하는 LoRa 모듈 외에 통신 속도가 10배 빠른 FSK 모듈을 추가하여, 두 가지를 모두 이용하는 방식을 고려한다. The mesh network between the portable mesh gateways considers the use of both by adding an FSK module 10 times faster than the LoRa module communicating with the end node.
이때, 엔드 노드 즉 작업자의 위치 판단은 엔드 노드와 1홈(hop)으로 교신한 복수개의 포터블 메쉬 게이트웨이로부터의 통신 여부 정보 외에 엔드 노드와 통신하기 위한 최소 RF출력 정보 등을 종합하여 층/블럭 정보를 추출할 수 있다.At this time, the position determination of the end node, that is, the worker, combines the communication information from the plurality of portable mesh gateways in one-hop communication with the end node as well as the minimum RF output information for communicating with the end node. Can be extracted.
또한, 본 예의 포터블 메쉬 게이트웨이는 무선 비정형화 되어있고, 작업환경이 계속 바뀌는 환경과 수시로 변하는 무선 통신 조건에 적응(adaptive)하게 동작하는 무선 메쉬 망 및 망 관리 기술을 이용한다.In addition, the portable mesh gateway of the present example uses a wireless mesh network and network management technology that is wirelessly unstructured and operates adaptively to an environment in which the work environment is constantly changing and a wireless communication condition that changes frequently.
이에 더하여, 본 예의 무선 포터블 게이트웨어는 산소농도 및 유해가스(예 질소농도)를 측정할 수 있는 센서를 부착하여 실시간 데이터를 통합안전 관제 시스템으로 전송한다. 따라서, 본 예의 포터블 무선 중계기는 설치되어 있는 작업 공간의 산소 농도를 감지하고 유해가스의 존재 여부 및 유해 가스량을 감지한다.In addition, the wireless portable gateway of the present example attaches a sensor capable of measuring oxygen concentration and harmful gas (eg nitrogen concentration) to transmit real-time data to the integrated safety control system. Therefore, the portable wireless repeater of the present example senses the oxygen concentration of the installed work space and detects the presence of harmful gases and the amount of harmful gases.
작업자용 엔드 노드 디바이스는 작업자의 작업복 등에 부착하는 IoT(internet of things) 센서를 구비하고 있으며, 1회 충전으로 6개월 이상 동작하므로 사용이 편리하다.The end node device for a worker is equipped with an internet of things (IoT) sensor attached to a worker's work clothes, etc., and it is convenient to use because it operates for more than six months on a single charge.
또한, 작업자용 엔드 노드 디바이스에는 장거리 통신 기술을 사용하는 통신 모듈인 LoRa(long range) 모듈이 장착되어 있다. 이때, 배터리 수명을 위하여 엔드 노드 디바이스는 송신 시에만 발송하며, 메쉬 테이블을 가지고 있지 않을 수 있다.Worker end node devices are also equipped with long range (LoRa) modules, which are communication modules that use long-range communication technology. At this time, for the battery life, the end node device sends only when transmitting, and may not have a mesh table.
작업자용 엔드 노드 디바이스는 호환성을 위하여 상용화된 모듈을 우선 사용하고, 재난안전 시스템 구축 납품 시에는 상용 또는 외주를 통하여 빠르게 개발하고 사용자 위치 추적과 무선중계기와의 연동이 가능하게 한다. Worker end node devices use commercially available modules first for compatibility, and when developing and delivering a disaster safety system, they can be quickly developed through commercial or outsourcing, enabling user location tracking and interworking with wireless repeaters.
이러한 본 예의 작업자용 엔드 노드 디바이스에는 가속도 센서가 장착되어 있어, 작업자의 추락 등을 용이하고 신속하게 감지하여, 작업자의 낙상 사고가 발생할 경우, 이를 신속하게 감지하여 통합 안전 관제 시스템으로 알림 동작을 실시한다.In this example, the end node device for a worker is equipped with an acceleration sensor to easily and quickly detect a fall of the worker, and quickly detect a fall of the worker and notify the user with an integrated safety control system. do.
또한, 작업자용 엔드 노드 디바이스에는 작업자에 의해 동작이 이루어지는 SOS 버튼이 구비되어 있어, 작업자는 작업 시 응급 상황이 발생할 경우, SOS 버튼을 동작시켜 응급 호출을 실시하여, 인명 사고의 발생을 예방하게 된다.In addition, the end node device for the worker is provided with a SOS button that is operated by the operator, when the operator has an emergency situation during operation, by operating the SOS button to make an emergency call, to prevent the occurrence of human accidents .
본 예에 따른 통합 안전 관제 시스템(PC)은 작업자의 정보를 저장하여 현재의 위치정보와 작업환경의 이상여부를 모니터링 할 수 있는 관제 시스템으로 실제 선박 또는 공간의 구조도에 맞도록 UI를 구성할 수 있다.The integrated safety control system (PC) according to this example is a control system that can store the information of the workers and monitor the current location information and the work environment, and can configure the UI to match the actual ship or space structure. have.
또한, 통합 안전 관제 시스템은 게이트웨이 간 메쉬 망의 연결 상태 확인하여, 정상적인 통신 동작이 이루어지도록 한다.In addition, the integrated safety control system checks the connection state of the mesh network between gateways, so that normal communication operation is performed.
이러한 통합 안전 관제 시스템은 응급호출 및 위치확인 알고리즘을 구비하고 있다.This integrated safety control system is equipped with emergency call and location algorithms.
따라서, 화재 발생 등과 같이 필요 시 작업자의 응급 호출을 실시하여 작업자의 안전을 보호하며, 실시간으로 작업자의 위치를 확인하여 인명 사고의 발생을 예방하고, 인명 사고 발생 시 신속하게 작업자의 위치를 확인하여 신속한 구조가 이루어지도록 한다.Therefore, if necessary, such as a fire, make an emergency call of the worker to protect the safety of the worker, check the location of the worker in real time to prevent the occurrence of human accidents, and quickly identify the location of the worker Ensure a quick structure.
본 발명은 선박 건조와 같은 격벽 구조의 밀폐 공간에서도 IoT 통신망을 쉽게 구축할 수 있는 이동 가능한 네트워크 패키지를 위한 것으로, 설치의 복잡성, 격벽의 신호 투과 및 사용자 위치 추적의의 어려움을 해결한다.The present invention is for a mobile network package that can easily build an IoT communication network even in a confined space of a bulkhead structure such as ship construction, solves the complexity of the installation, the signal transmission of the bulkhead and the difficulty of user location tracking.
저전력광대역통신(LPWA) 디바이스는 전파 투과손실이 큰 재질을 사용하는 빌딩이나 선박과 같은 복잡한 철 구조물에 적합한 기술을 지향하고 있으며, 전파도달의 극한 상황을 극복하기 위해 기존 GSM대비 20dB 이상의 커버리지 향상을 제공한다.LPWA devices aim for technology suitable for complex steel structures such as buildings and ships that use materials with high propagation loss, and have improved coverage by more than 20dB compared to GSM to overcome the extreme conditions of radio wave propagation. to provide.
이러한 저전력광대역 통신(LPWA)은 필드에 있는 각 IoT 디바이스를 직접 연결할 수 있으며 기지국(Gateway 또는 Base Station) 하나에 수천 개의 IoT 디바이스를 연결할 수 있고 기지국 간에도 메쉬 네트워크 구성이 가능해 시설비용을 절감할 수 있다. This low-power wideband communication (LPWA) can directly connect each IoT device in the field, connect thousands of IoT devices to one base station (Gateway or Base Station), and reduce network costs by configuring a mesh network between base stations. .
또한 900MHz LoRa 와 주파수 편이 변조(Frequency-shift keying, FSK) 이용기술은 원거리 저 전력 통신 기술로 통달 range면에서 상기 언급한 2.4GHz의 근거리 통신 기술과는 비교가 안 될 정도로 탁월하다. In addition, 900MHz LoRa and frequency-shift keying (FSK) utilization technology is a long-range low-power communication technology that is superior to the above-mentioned 2.4GHz short-range communication technology in terms of communication range.
기존의 900MHz 원거리 저 전력 통신 기술은 대부분 게이트웨이가 센서 노드들 간에 1:N 스타 토폴로지(star topology)만 지원한다. 하지만, 본 발명의 경우에 작업자에게 장착하는 엔드 노드 디바이스의 경우 배터리 동작으로 메쉬 테이블이 없는 스타(star) 구조이긴 하지만, 무선 포터블 메쉬 게이트웨이들 간에는 메쉬 네트워크 기능을 실시한다.Most existing 900MHz long range low power communication technologies allow the gateway to support only a 1: N star topology between sensor nodes. However, in the case of the present invention, the end node device mounted on the worker is a star structure without a mesh table due to battery operation, but performs a mesh network function between wireless portable mesh gateways.
또한, 본 발명의 경우, 패치안테나를 사용하여 전파의 방향성을 갖게 한 후 이를 통하여 위치 측량을 실시한다.In addition, in the case of the present invention, the patch antenna is used to give the direction of the radio wave and then position measurement is performed.
본 발명의 경우, 실내용 CCTV에 근거리 통신 모듈(예, WiFI 모듈)을 장착하여 주변 상황을 감시하고 실내 위치를 측정이 가능하다. 또한 초음파 센서를 이용한 거리 센서가 이용된다.In the present invention, it is possible to monitor the surrounding situation and to measure the indoor location by mounting a short-range communication module (for example, a WiFI module) to the indoor CCTV. In addition, a distance sensor using an ultrasonic sensor is used.
물체를 식별할 수 있는 물체 식별 기술은 오픈 소스(open source)를 사용하고, 이때 특정 용도로 미세 조정을 실시하여 고도화 개발이 이루어지도록 한다.Object identification technology, which can identify objects, uses open source, and at this time, fine adjustments are made for specific purposes to allow advanced development.
따라서, 근거리 통신 모듈을 기본으로 하여 근거리 통신 신호(예, WiFi 신호)의 크기를 이용하여 위치를 추정하고, CCTV의 결과를 피드백으로 하여 영상 비전 분석으로 추정 결과의 정확도를 향상시킨다. 이로 인해, 위치 추적 스캐너등의 별도의 단말기를 설치하지 않아도 스마트 폰과 같은 사용자 단말을 이용하여 인 도어 GPS(indoor GPS)를 정확히 구현할 수 있다.Therefore, the location is estimated using the size of the short-range communication signal (eg, WiFi signal) based on the short-range communication module, and the accuracy of the estimation result is improved by video vision analysis using the result of CCTV as a feedback. Thus, even without installing a separate terminal such as a location tracking scanner, it is possible to accurately implement an indoor GPS using a user terminal such as a smart phone.
이러한 본 예의 밀폐공간 작업자 안전관리 시스템은 이미 기술한 것처럼, 무선 게이트웨이(즉, 포터블 메쉬 게이트웨어)[수신 LoRa to 송신 LTE-M(P-LET 라우터) 모듈], 무선 릴레이 스테이션(relay station)(수신 LoRa to 송신 LoRa 모듈) 및 무선 리피터(repeater)(수신 BLE to 송신 LoRa 모듈)를 구비한다.The confined space worker safety management system of this example has already described a wireless gateway (i.e., portable mesh gateway) [receive LoRa to transmit LTE-M (P-LET router) module], a wireless relay station ( A receiving LoRa to transmitting LoRa module) and a wireless repeater (receiving BLE to transmitting LoRa module).
무선 게이트웨이는 24V의 입력 전원인 이용하고, 입력부로는 LoRa 수신 모듈(BS)/BLE 비콘 스캐너를 이용하고, 출력부로는 LET-M 송신을 이용하며, 메쉬로 구현된다. The wireless gateway uses an input power of 24V, uses a LoRa receiving module (BS) / BLE beacon scanner as an input, uses a LET-M transmission as an output, and is implemented as a mesh.
이러한 무선 게이트웨이는 자석을 이용하여 벽면에 부착 가능하며, 24V의 상시 전원을 이용하여 자체 BLE 비콘 스캐너 및 릴레이 스테이션 또는 리피터로부터 수집한 BLE 태그 정보를 수집하여 LTE-M으로 송신하는 기능을 수행한다.Such a wireless gateway can be attached to a wall using a magnet, and collects BLE tag information collected from its own BLE beacon scanner and relay station or repeater using a 24V power supply to transmit to LTE-M.
무선 릴레이 스테이션은 24V의 입력전원일 사용하며, 입력부로는 LoRa 수신 모듈(RS)/BLE 비콘 스캐너를 이용하고, 출력부로는 LoRa 송신 모듈(RS)를 사용하며, 역시 메쉬로 구현된다.The wireless relay station uses an input power of 24V, uses a LoRa receiving module (RS) / BLE beacon scanner as an input part, and uses a LoRa transmitting module (RS) as an output part, which is also implemented as a mesh.
이러한 무선 릴레이 스테이션 또한 자석을 이용하여 벽면에 부착 가능하며, 24V의 상시 전원을 이용하여 자체 BLE 비콘 스캐너 및 리피터로부터 수집한 BLE 태그 정보를 수집하여 게이트웨이으로 송신하는 기능을 수행한다.The wireless relay station can also be attached to the wall using a magnet, and performs a function of collecting BLE tag information collected from its own BLE beacon scanner and repeater and transmitting it to the gateway using a 24V constant power supply.
무선 리피터는 24V의 입력 전원일 이용하여 입력부는 BLE 비콘 스캐너를 사용하고 출력부로는 LoRa 송신 모듈(RS)를 사용하며 메쉬로 구현되고, 자석을 이용하여 벽면에 부착 가능한다.The wireless repeater uses a 24V input power source, and the input unit uses a BLE beacon scanner, the output unit uses a LoRa transmission module (RS), and is implemented as a mesh, and can be attached to a wall using a magnet.
이러한 무선 리피터 역시 상시전원을 24V로 사용하며, 자체 BLE 비콘 스캐너로부터 작업자용 엔드 노드 디바이스로부터 수집한 BLE 태그 정보를 수집하여 릴레이 스테이션이나 게이트웨이로 송신하는 기능을 수행한다.The wireless repeater also uses 24V constant power, and collects BLE tag information collected from end node devices for workers from its own BLE beacon scanner and transmits it to a relay station or gateway.
한 예로, 무선 게이트웨이의 개수는 3개이고, 무선 릴레이 스테이션 및 무선 리피터는 각각 6개일 수 있다.As an example, the number of wireless gateways may be three, and the number of wireless relay stations and wireless repeaters may be six.
본 예에서, 작업자용인 엔드 노드 디바이스는 비콘(beacon)일 수 있고, 전원을 리튬 이온 배터리와 같은 휴대용 배터리를 이용한다.In this example, an end node device for a worker may be a beacon and use a portable battery such as a lithium ion battery as the power source.
이러한 엔드 노드 디바이스는 이미 기술한 것처럼 작업자의 작업복 등에 부착되는 IoT 센서로서, 1회 충전으로 6개월 이상 동작되며, BLE 모듈을 내장하고 있고 SOS 버튼을 구비하여 응급 호출이 가능하다. 본 예의 엔드 노드 디바이스는 최대 1000개의 엔드 노드에 링크될 수 있으며, 정해진 시간(예, 2초)마다 깨어나 송신하거나 SOS 호출 버튼이 동작할 때마다 깨어나 송신 동작을 수행할 수 있다.As described above, the end node device is an IoT sensor attached to a worker's work clothes and the like, and operates for more than six months on a single charge. The end node device of the present example may be linked to up to 1000 end nodes, and may wake up and transmit every predetermined time (eg, 2 seconds) or perform a wake up and transmit operation each time the SOS call button is operated.
본 발명의 한 실시예에 따른 로라 네트워크 멀티 채널 구현방법의 한 예를 도 6을 참고로 하여 설명한다.An example of a method for implementing a Laura network multi-channel according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 6.
도 6에 도시한 것처럼, 하나의 미들웨어(middleware)는 복수 개의 게이트웨어와 각각 통신하고, 각 게이트웨어에는 복수 개의 릴레이(relay)가 연결되어 있다. 이때 마지막 연결된 릴레이와 작업자용 엔드 노드 디바이스 사이에는 중계기가 위치한다. 각 중계기에는 복수 개의 작업자용 엔드 노드 디바이스가 연결되어 있다. As shown in FIG. 6, one middleware communicates with a plurality of gateways, and a plurality of relays are connected to each gateware. The relay is located between the last connected relay and the end node device for the worker. Each repeater is connected with a plurality of worker end node devices.
또한, 각 게이트웨어는 중계가와 연결되어 있고, 게이트웨이와 연결된 중계기에도 복수 개의 작업자용 엔드 노드 디바이스가 연결되어 있다.In addition, each gateway is connected to a relay, and a plurality of worker end node devices are also connected to the relay connected to the gateway.
이때, 미들웨어는 통합안전 관제 시스템에 구비될 수 있고, 게이트웨어는 무선 포터블 메쉬 게이트웨이일 수 있다.In this case, the middleware may be provided in the integrated safety control system, and the gateway may be a wireless portable mesh gateway.
이로 인해, 미들웨어는 복수 개의 채널에 형성된 게이트웨이와 통신하여 각 채널에 형성된 게이트웨이와 연결된 복수 개의 작업자용 엔드 노드 디바이스와 다채널로 통신하게 되어, 통신 송수신 속도가 크게 향상된다.As a result, the middleware communicates with gateways formed in a plurality of channels to communicate in multiple channels with a plurality of worker end node devices connected to the gateways formed in each channel, thereby greatly improving communication transmission and reception speed.
또한, 각 채널의 게이트웨이는 복수 개의 릴레이와 중계기를 통해 복수 개의 작업자용 엔드 노드 디바이스와 송수신한다. In addition, the gateway of each channel communicates with a plurality of worker end node devices through a plurality of relays and repeaters.
이때, 도 6에서 'LoRa'는 로라 네트워크를 이용하여 송수신되는 데이터 크기로서 59바이트(byte)일 수 있고, 'LTE-M'은 80바이트의 데이터가 송수신하는 것을 의미할 수 있다. In this case, 'LoRa' in FIG. 6 may be 59 bytes as a data size transmitted and received using a Laura network, and 'LTE-M' may mean that 80 bytes of data are transmitted and received.
이러한 본 발명의 한 실시예에 따른 밀폐공간 작업자 안전관리 시스템은 기존의 2.4GHz의 무선 기술이 아니라 IoT 주파수로 각광을 받기 시작한 900MHz 저전력 원거리 통신 기술, 패치 안테나 기술 및 메쉬 네트워크 기술을 접목하여 기술의 혁신성을 추가할 수 있다.The confined space worker safety management system according to an embodiment of the present invention combines 900MHz low power telecommunication technology, patch antenna technology, and mesh network technology, which has been spotlighted at IoT frequency, rather than the existing 2.4GHz wireless technology. You can add innovation.
즉, 첫째, 무선 중계기가 신규로 부착되거나 다른 장소로 이동되었을 경우에 새로운 메쉬 네트워크가 자동으로 생성이 되게 하여 별도의 네트워크 전문가가 필요 없이 위치추적 프로그램에서 간단히 망 구성에 대한 업데이트가 될 수 있게 구성한다.In other words, when a wireless repeater is newly attached or moved to another place, a new mesh network is automatically created so that the network configuration can be simply updated in the location tracking program without a separate network expert. do.
둘째로, 시스템 구성이 간단하고 고가의 장치가 필요 없음으로 원가 경쟁력이 높다. 무선 중계를 하기 위한 중계기는 배터리 1회 충전으로 2개월 이상 동작하며 특히, 천장이 아니라 벽면에 쉽게 탈 부착할 수 있게 함으로써 특별한 시공이 필요 없고 비전문가도 쉽게 유지 및 관리가 가능하다.Second, the system is cost-competitive because the system configuration is simple and expensive equipment is not required. The repeater for wireless relay operates for more than two months with a single battery charge, and in particular, it can be easily detached from the wall instead of the ceiling, so that no special construction is required and the expert can easily maintain and manage it.
이상, 본 발명의 로라 네트워크 스타 토폴로지를 이용한 메쉬 알고리즘 구현방법의 실시예들에 대해 설명하였다. 본 발명은 상술한 실시예 및 첨부한 도면에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 관점에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 본 명세서의 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다. In the above, embodiments of the mesh algorithm implementation method using the Laura network star topology of the present invention have been described. The present invention is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various modifications and variations will be possible in light of those skilled in the art to which the present invention pertains. Therefore, the scope of the present invention should be defined not only by the claims of the present specification but also by the equivalents of the claims.
Claims (1)
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