KR20220001114A - 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템 및 방법 - Google Patents

자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

마을 내에 운행하는 자율주행자동차가 특정 지역 내에서 사용하는 사물인터넷장치(IoT 장치)의 배터리를 자동으로 충전할 수 있도록 한 자율주행장치를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템 및 방법에 관한 것으로서, 사물인터넷장치에서 자체적으로 배터리 잔량을 측정하고, 측정한 배터리 잔량이 설정치 이하가 되면 배터리 충전 요청데이터를 게이트웨이를 통해 사물인터넷 관제 서버에 전송하며, 사물인터넷 관제 서버에서 배터리 충전 요청데이터를 수신하면, 자율주행자동차의 운행 일정표를 확인하여 충전 가능한 자율주행자동차를 탐색하고, 탐색한 자율주행자동차에 충전 예약정보를 전송하고, 자율주행자동차에서 충전 예약정보를 수신하면, 충전 예약 시간에 충전 예약정보에 포함된 사물인터넷장치 위치 좌표 데이터를 기초로 해당 위치로 자율주행을 통해 이동한 후 무선 전력을 송신하여 사물인터넷장치의 배터리를 충전해주는 과정을 통해, 자율주행자동차를 이용하여 사물인터넷장치의 배터리를 자동으로 충전한다.

Description

자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템 및 방법{Charging system and method for IoT devices using autonomous vehicles}
본 발명은 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 마을 내에 운행하는 자율주행자동차가 특정 지역 내에서 사용하는 사물인터넷장치(IoT 장치)의 배터리를 자동으로 충전할 수 있도록 한 자율주행장치를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 교통 소외지역과 같은 특정 지역에서는 대중교통도 많이 부족한 상황이며, 대중교통이 전혀 없는 곳도 존재한다.
이러한 교통 소외지역에서의 교통 등을 제공해주기 위해서 공공의 자율주행자동차를 이용하는 경우가 있다. 자율주행차량을 이용하기 위해서는 마을을 운행하는 운행시간을 사전에 알거나, 호출을 통해 자율주행차량을 호출해야 한다.
이렇게 교통 소외지역의 마을에는 집마다 또는 일정 장소마다 자율주행차량을 호출하거나 위급 상황 등을 외부에 알리기 위한 장치가 구비되는 데, 이것을 사물인터넷장치(IoT 장치)라고 한다.
사물인터넷장치는 관제 서버와 통신을 위한 통신 모듈, 호출 신호를 입력받는 입력 모듈, 위급 상황을 감지하는 감지 모듈, 전원 공급을 위한 전원 공급 모듈 등으로 구현된다.
전원 공급 모듈은 통상 충전이 가능한 배터리를 이용하게 되며, 이러한 배터리는 사용자가 수작업을 통해 충전을 하거나 배터리를 교체해주는 방식으로 운영된다.
따라서 배터리 교체나 충전을 위한 인력, 배터리 점검을 위한 인력이 필요하여, 인력 낭비를 유발한다.
배터리가 완전 방전이 되면 사물인터넷장치는 동작하지 않으며, 이 경우 위급 상황이 발생해도 호출을 할 수 없는 상태가 된다. 사물인터넷장치의 배터리 방전되어 동작이 하지 않는 상황에서 위급 상황이 발생하면, 외부의 호출 불가능으로 귀중한 생명을 잃어버리는 경우도 발생한다.
한편, 교통 소외지역이나 교통 약자를 위해 사물인터넷 장치를 사용하는 종래의 기술이 하기의 <특허문헌 1> 에 개시되어 있다.
<특허문헌 1> 은 버스정류장에서 버스의 예상도착시간, 날씨정보, 교통정보를 간편하게 확인할 수 있고, 사용자가 없을 시 절전기능이 있어 에너지를 절약할 수 있으며, 버스가 운행 종료되었을 시 콜택시 또는 보조지원택시를 간편하게 요청할 수 있다. 또한, 버스정류장 별 대중교통, 택시 이용 정보를 분석하여 운영에 참고할 수 있으며, 위급상황이 발생했을 시 보안 기관에 알릴 수 있는 교통 약자를 위한 정류장 정보안내 시스템을 제공한다. 이러한 정류장 정보안내 시스템은 사용자 감지를 위한 센서 등이 사용되며, 이러한 센서를 운영하기 위해 전원 공급이 필요하다.
전원 공급을 위해서는 전원 공급용 배터리를 사용하는 데, 이러한 배터리 역시 유지보수자 수작업으로 충전을 하거나 교체하는 방식으로 배터리 상태를 유지시키게 되므로, 이 또한 배터리 충전을 위한 인력 낭비를 유발한다.
대한민국 공개특허 10-2019-0132807(2019.11.29. 공개)(교통 약자를 위한 정류장 정보 안내시스템)
따라서 본 발명은 상기와 같은 일반적인 교통 소외지역에 설치된 사물인터넷 장치의 배터리 충전 문제와 종래기술에서 발생하는 제반 문제점을 해결하기 위해서 제안된 것으로서, 마을 내에 운행하는 자율주행자동차가 특정 지역 내에서 사용하는 사물인터넷장치(IoT 장치)의 배터리를 자동으로 충전할 수 있도록 한 자율주행장치를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템 및 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템"은,
배터리 잔량을 측정하고, 측정한 배터리 잔량이 설정치 이하가 되면 배터리 충전 요청데이터를 송신하며, 충전용 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 사물인터넷장치;
상기 사물인터넷장치로부터 송신된 배터리 충전 요청데이터를 원격의 사물인터넷 관제 서버에 전송하는 게이트웨이;
상기 게이트웨이로부터 배터리 충전 요청데이터를 수신하면 스케줄링을 통해 충전을 위한 자율주행자동차를 탐색하고, 탐색한 자율주행자동차에 사물인터넷장치의 충전 예약정보를 전송하는 사물인터넷 관제 서버;
상기 사물인터넷 관제 서버로부터 전송된 충전 예약정보를 저장하고, 충전 예약시간이 되면 사물인터넷장치의 위치 정보를 기초로 사물인터넷장치로 이동하고, 무선 충전 전력을 전송하여 상기 사물인터넷장치를 충전시키는 자율주행자동차를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 사물인터넷장치는 내장된 배터리의 잔량을 실시간으로 측정하는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈에 의해 측정된 배터리 잔량과 설정치를 비교하여 충전 유무를 판단하고, 충전이 필요하면 배터리 충전 요청데이터를 생성하여 출력하며, 무선 전력으로 배터리의 충전이 완료되면 충전 완료 데이터를 생성하여 출력하는 제어부; 상기 제어부로부터 출력되는 배터리 충전 요청데이터 및 충전 완료 데이터를 게이트웨이로 전송하는 사물인터넷 통신부; 상기 무선 전력을 수신하여 상기 배터리 모듈에 내장된 배터리를 충전하는 무선 충전부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 배터리 충전 요청데이터는 배터리 상태 정보와 사물인터넷장치의 위치 좌표 데이터를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 사물인터넷 관제 서버는 상기 게이트웨이를 통해 전송된 배터리 충전 요청데이터 및 충전 완료 데이터를 수신하며, 자율주행자동차에 충전 예약정보 및 충전 종료정보를 전송하는 통신부; 수신한 배터리 충전 요청데이터를 기초로 스케줄링을 통해 충전 가능한 자율주행자동차를 탐색하고, 탐색한 자율주행자동차에 충전 예약정보의 전송을 제어하며, 충전 완료정보 수신시 상기 자율주행자동차에 충전 종료정의 전송을 제어하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 충전 제어부는 운행되지 않고 대기하는 자율주행자동차를 충전 대상 자율주행자동차로 탐색하는 것을 특징으로 한다.
상기에서 자율주행자동차는 상기 사물인터넷 관제 서버와 통신을 통해 충전 예약정보 및 충전 종료정보를 수신하는 통신부; 상기 충전 예약정보에 포함된 충전 일정을 확인하고, 상기 충전 예약정보에 포함된 사물인터넷장치 위치 좌표 데이터를 기초로 해당 위치로 자율이동하도록 이동을 제어하며, 무선 전력 송신을 제어하고, 충전 종료정보에 따라 무선 전력 송신의 중지를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 무선 전력을 송신하거나 차단하는 무선 전력 송신부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 "자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전방법"은,
(a) 특정 지역에 위치한 사물인터넷장치에서 자체적으로 배터리 잔량을 측정하고, 측정한 배터리 잔량이 설정치 이하가 되면 배터리 충전 요청데이터를 게이트웨이를 통해 사물인터넷 관제 서버에 전송하는 단계;
(b) 상기 사물인터넷 관제 서버에서 배터리 충전 요청데이터를 수신하면, 자율주행자동차의 운행 일정표를 확인하여 충전 가능한 자율주행자동차를 탐색하고, 탐색한 자율주행자동차에 충전 예약정보를 전송하는 단계;
(c) 상기 자율주행자동차에서 충전 예약정보를 수신하면, 충전 예약 시간에 충전 예약정보에 포함된 사물인터넷장치 위치 좌표 데이터를 기초로 해당 위치로 자율주행을 통해 이동한 후 무선 전력을 송신하여 사물인터넷장치의 배터리를 충전해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 "자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전방법"은,
(d) 상기 사물인터넷장치에서 무선 충전 방식으로 배터리 충전하는 도중에 배터리 만충전이 되면 배터리 충전완료정보를 생성하여 상기 게이트웨이를 통해 사물인터넷 관제 서버에 전송하는 단계;
(e) 상기 사물인터넷 관제 서버는 상기 사물인터넷장치로부터 충전 완료정보를 수신하면, 상기 자율주행자동차에 충전 종료 정보를 전송하여, 사물인터넷장치의 배터리 충전을 중지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면 마을 내에 운행하는 자율주행자동차가 특정 지역 내에서 사용하는 사물인터넷장치(IoT 장치)의 배터리를 자동으로 충전할 수 있도록 함으로써, 사물인터넷장치의 배터리 충전을 위한 인력을 절감할 수 있다.
특히, 사물인터넷장치에서 자체적으로 자가 진단을 통해 배터리 잔량을 측정하고, 배터리 잔량이 설정치 이하가 되면 자동으로 배터리 충전 요청을 사물인터넷 관제 센터에 전송함으로써, 배터리 점검 인력도 절감할 수 있고, 배터리 완전 방전으로 인한 사물인터넷 장치의 사용 불가능 상태를 제거할 수 있는 효과도 있다.
도 1은 본 발명에 따른 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템이 개념도,
도 2는 본 발명에서 사물인터넷장치와 게이트웨이 간의 동작 설명도,
도 3은 본 발명에서 게이트웨이와 사물인터넷 관제서버 간의 동작 설명도,
도 4는 본 발명에서 자율주행자동차와 사물인터넷 관제 서버 간의 동작 설명도,
도 5는 본 발명에서 자율주행자동차와 사물인터넷장치 간의 동작 설명도,
도 6은 본 발명에 따른 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전방법을 보인 흐름도이다.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템 및 방법을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
이하에서 설명되는 본 발명에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 안 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념으로 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시 예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템의 개념도로서, 참조부호 110, 120은 특정 지역에 설치된 사물인터넷(IoT) 장치를 나타내고, 참조부호 200은 사물인터넷 장치(110)(120)들과 사물인터넷 관제 서버(300) 간의 데이터를 중계해주는 게이트웨이를 나타내고, 참조부호 300은 사물인터넷 장치의 무선 충전을 전반적으로 제어 및 관리하는 사물인터넷 관제서버를 나타낸다. 또한, 참조부호 400은 상기 사물인터넷 관제 서버(300)의 제어에 따라 사물인터넷 장치(110)(120)의 무선 충전 방식으로 충전해주는 역할을 한다.
여기서 본 발명에서는 사물인터넷 장치(110)(120)를 2개만 언급하였으나, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고 더 많은 수 또는 더 적은 수의 사물인터넷 장치에서도 동일하게 적용됨을 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 자명하다 할 것이다.
복수의 사물인터넷장치의 구성 및 작용은 동일하므로, 이하 하나의 사물인터넷 장치(예를 들어, 110)에 대해서만 설명하기로 한다.
사물인터넷장치(110)는 특정 지역에 위치하며, 자체적으로 배터리 잔량을 측정하고, 측정한 배터리 잔량이 설정치(예를 들어, 배터리 충전량 30%로 설정) 이하가 되면 배터리 충전 요청데이터를 송신하며, 충전용 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 역할을 한다.
이러한 사물인터넷장치(110)는 도 2에 도시한 바와 같이, 내장된 배터리의 잔량을 실시간으로 측정하는 배터리 모듈(111), 배터리 정보와 사물인터넷장치 식별정보 및 위치 좌표 데이터 등이 저장된 저장부(112), 데이터 통신시 암호화를 통해 해킹 등으로부터 데이터 보안을 수행하는 보안부(113), 상기 배터리 모듈(111)에 의해 측정된 배터리 잔량과 설정치를 비교하여 충전 유무를 판단하고, 충전이 필요하면 배터리 충전 요청데이터를 생성하여 출력하며, 무선 전력으로 배터리의 충전이 완료되면 충전 완료 데이터를 생성하여 출력하는 제어부(115), 상기 제어부(115)로부터 출력되는 배터리 충전 요청데이터 및 충전 완료 데이터를 게이트웨이(200)로 전송하는 사물인터넷 통신부(114), 상기 무선 전력을 수신하여 상기 배터리 모듈(111)에 내장된 배터리를 충전하는 무선 충전부(116)를 포함한다.
게이트웨이(200)는 상기 사물인터넷장치(110)로부터 송신된 배터리 충전 요청데이터를 원격의 사물인터넷 관제 서버(300)에 전송하는 역할을 한다.
이러한 게이트웨이(200)는 도 2에 도시한 바와 같이, 상기 사물인터넷장치(110)와 상기 사물인터넷 관제서버(300) 간의 데이터를 중계해주는 통신부(201), 정보를 저장하는 저장부(203), 암호화 알고리즘을 이용하여 통신 데이터의 보안을 담당하는 보안부(202), 데이터 중계를 제어하는 제어부(204)를 포함한다.
사물인터넷 관제 서버(300)는 상기 게이트웨이(200)로부터 배터리 충전 요청데이터를 수신하면 스케줄링을 통해 충전을 위한 자율주행자동차를 탐색하고, 탐색한 자율주행자동차에 사물인터넷장치(110)의 충전 예약정보를 전송하는 역할을 한다.
이러한 사물인터넷 관제 서버(300)는 도 3에 도시한 바와 같이, 상기 게이트웨이(200)를 통해 전송된 배터리 충전 요청데이터 및 충전 완료 데이터를 수신하며, 자율주행자동차(400)에 충전 예약정보 및 충전 종료정보를 전송하는 통신부(301), 수신한 배터리 충전 요청데이터를 기초로 스케줄링을 통해 충전 가능한 자율주행자동차(400)를 탐색하고, 탐색한 자율주행자동차(400)에 충전 예약정보의 전송을 제어하며, 충전 완료정보 수신시 상기 자율주행자동차(400)에 충전 종료정의 전송을 제어하는 충전 제어부(304), 발생한 데이터를 저장하는 저장부(302), 데이터 송수신시 암호화 알고리즘을 통해 데이터 보안을 담당하는 보안부(303)를 포함한다.
자율주행자동차(400)는 상기 사물인터넷 관제 서버(300)로부터 전송된 충전 예약정보를 저장하고, 충전 예약시간이 되면 사물인터넷장치(110)의 위치 정보를 기초로 사물인터넷장치(110)로 이동하고, 무선 충전 전력을 전송하여 상기 사물인터넷장치(110)를 충전시키는 역할을 한다.
이러한 자율주행자동차(400)는 도 4에 도시한 바와 같이, 상기 사물인터넷 관제 서버(300)와 통신을 통해 충전 예약정보 및 충전 종료정보를 수신하는 통신부(401), 상기 충전 예약정보에 포함된 충전 일정을 확인하고, 상기 충전 예약정보에 포함된 사물인터넷장치(110)의 위치 좌표 데이터를 기초로 해당 위치로 자율이동하도록 이동을 제어하며, 무선 전력 송신을 제어하고, 충전 종료정보에 따라 무선 전력 송신의 중지를 제어하는 제어부(404), 상기 제어부(404)의 제어에 따라 무선 전력을 송신하거나 차단하는 무선 전력 송신부(403), 발생한 데이터를 저장하는 저장부(402)를 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템의 동작을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 특정 장소(예를 들어, 교통 소외지역)에 설치된 사물인터넷장치(110)의 배터리 모듈(111)은 실시간으로 내장된 배터리의 잔량을 검출하여 제어부(115)에 전달한다.
제어부(115)는 검출되는 배터리 잔량과 배터리 충전 여부를 확인하기 위해 미리 설정된 설정치(예를 들어, 배터리 충전량 30%로 설정)를 비교하여, 배터리 잔량이 상기 설정치 이하가 되면, 배터리를 충전해야 한다고 판단을 하고, 배터리 충전 요구데이터를 생성한다. 여기서 생성되는 배터리 충전요구데이터는 배터리 상태 정보(배터리 충전량)와 사물인터넷장치의 위치 좌표 데이터 및 사물인터넷장치의 식별정보(ID)를 포함할 수 있다.
생성된 배터리 충전 요구데이터는 보안부(113)를 통해 암호화가 이루어진 후, 사물인터넷 통신부(114)를 통해 설정된 통신 방식의 데이터로 변환되어 게이트웨이(200)로 전송된다.
게이트웨이(200)는 특정 사물인터넷장치(110)로부터 배터리 충전 요구데이터를 수신하면 저장부(203)에 이를 저장하고, 보안부(202)를 통해 미리 설정된 암호화 알고리즘으로 처리한 후 통신부(201)에서 사물인터넷 관제 서버(300)와 사전에 정해진 통신 방식의 데이터로 만들어 사물인터넷 관제 서버(300)로 전송한다.
사물인터넷 관제 서버(300)는 특정 사물인터넷장치(110)로부터 배터리 충전 요구데이터를 수신하면 저장부(302)에 저장하고, 충전 제어부(304)에서 충전 스케줄링을 시작한다.
여기서 충전 스케줄링은 해당 지역을 운행하는 자율주행자동차 중 운행하지 않는 시간대의 자율주행자동차를 찾는 것을 의미한다. 운행하지 않는 시간대의 자율주행자동차는 운행 일정표를 참조하면 간단하게 탐색할 수 있다.
이러한 충전 스케줄링을 통해 해당 지역을 운행하는 자율주행자동차 중 운행하지 않는 시간대의 자율주행자동차를 탐색하면, 탐색한 자율주행자동차를 충전 대상 자율주행자동차로 선정한다. 이어, 해당 자율주행자동차에 전송할 충전 예약정보를 생성하고, 자율주행자동차(400)와 미리 설정된 통신 방식으로 자율주행자동차(400)에 전송한다. 여기서 충전 예약정보는 충전 시간 정보, 충전 대상 사물인터넷장치의 위치 좌표 데이터를 포함할 수 있다. 충전 대상 사물인터넷장치가 복수일 경우에는, 복수의 충전 대상 사물인터넷장치의 위치 좌표 데이터와 해당 충전 대상 사물인터넷장치의 충전 시간 정보를 스케줄링하여 전달해주는 것이 바람직하다.
자율주행자동차(400)의 통신부(401)는 충전 예약정보를 수신하여 제어부(404)에 전달한다. 제어부(404)는 전달되는 충전 예약정보를 저장부(402)에 저장하고, 충전 시간 정보를 기초로 충전 시간이 도래했는지를 확인한다.
이 확인 결과 충전 시간이 도래하면 위치 좌표 데이터를 이용하여 사물인터넷장치가 설치된 장소로 자율주행을 통해 이동을 한다.
이후, 위치 좌표 데이터의 위치로 이동을 하면, 무선 전력 송신부(403)는 무선으로 충전을 하기 위해서 무선 전력을 송신한다.
여기서 무선 충전 방식은 자기유도 방식, 자기공명(공진)방식, 전자기파 방식 등을 이용할 수 있으며, 본 발명에서는 실시 예로 자기공진 방식을 이용하는 것으로 가정한다. 아울러 충전 시작을 하면, 제어부(404)는 사물인터넷 관제 서버(300)에 충전 시작 데이터를 전송하여, 충전 시작을 알리게 된다.
아울러 사물인터넷장치(110)의 무선 충전부(116)는 무선 전력을 수신하여 배터리 모듈(111)에 내장된 배터리를 충전한다. 배터리 모듈(111)은 지속적으로 배터리 잔량을 검출하게 되고, 제어부(115)는 검출되는 배터리 잔량을 확인한다. 이 확인 결과 배터리 충전이 100%가 되면, 충전 완료정보를 생성하여 사물인터넷 통신부(114)를 통해 게이트웨이(200)로 전송한다.
게이트웨이(200)는 수신한 충전 완료정보를 통신부(201)를 통해 원격의 사물인터넷 관제 서버(300)로 전송한다.
사물인터넷 관제 서버(300)는 게이트웨이(200)를 통해 특정 사물인터넷장치의 충전 완료 정보를 수신하면, 충전 종료정보를 생성하여 자율주행자동차(400)로 전송한다. 여기서 충전 종료정보는 충전 종료 대상인 사물인터넷장치를 식별할 수 있는 식별정보를 포함한다.
자율주행자동차(400)의 제어부(404)는 사물인터넷 관제 서버(300)로부터 충전 종료정보를 수신하면, 식별정보를 통해 충전 종료 대상 사물인터넷장치를 구분하고, 무선 전력 송신부(403)를 제어하여, 해당 사물인터넷장치의 무선 충전을 중지한다.
이어, 자율주행자동차(400)는 충전 예약정보를 확인하여 다른 충전 대상 사물인터넷장치가 있는지를 확인하여, 다른 충전 대상 사물인터넷장치가 존재하면 해당 사물인터넷장치의 위치 좌표 데이터를 기초로 해당 위치로 이동하고, 다시 무선 충전 동작을 수행하게 된다.
이러한 과정으로 충전 대상 사물인터넷장치의 모든 충전이 완료되면, 자율주행자동차(400)는 설정된 위치로 복귀를 한다.
이와 같이 본 발명은 운행하지 않는 자율주행자동차를 이용하여 사물인터넷장치의 배터리를 자동으로 무선 충전을 해줌으로써, 직접 배터리를 수작업으로 충전하거나 배터리를 교체하는 인력을 절감할 수 있다. 아울러 항상 배터리의 잔량을 최적 상태로 만들 수 있어 위급 상황에서 귀중한 인명이 잃어버리는 것도 방지할 수 있게 되는 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 "자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전방법"을 보인 흐름도로서, (a) 특정 지역에 위치한 사물인터넷장치에서 자체적으로 배터리 잔량을 측정하고, 측정한 배터리 잔량이 설정치 이하가 되면 배터리 충전 요청데이터를 게이트웨이를 통해 사물인터넷 관제 서버에 전송하는 단계(S11), (b) 상기 사물인터넷 관제 서버에서 배터리 충전 요청데이터를 수신하면, 자율주행자동차의 운행 일정표를 확인하여 충전 가능한 자율주행자동차를 탐색하고, 탐색한 자율주행자동차에 충전 예약정보를 전송하는 단계(S12), (c) 상기 자율주행자동차에서 충전 예약정보를 수신하면, 충전 예약 시간에 충전 예약정보에 포함된 사물인터넷장치 위치 좌표 데이터를 기초로 해당 위치로 자율주행을 통해 이동한 후 무선 전력을 송신하여 사물인터넷장치의 배터리를 충전해주는 단계(S13 - S16)를 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 "자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전방법"은, (d) 상기 사물인터넷장치에서 무선 충전 방식으로 배터리 충전하는 도중에 배터리 만충전이 되면 배터리 충전 완료정보를 생성하여 상기 게이트웨이를 통해 사물인터넷 관제 서버에 전송하는 단계(S17), (e) 상기 사물인터넷 관제 서버는 상기 사물인터넷장치로부터 충전 완료정보를 수신하면, 상기 자율주행자동차에 충전 종료 정보를 전송하여, 사물인터넷장치의 배터리 충전을 중지시키는 단계(S18 - S19)를 더 포함할 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전방법을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 단계 S11에서 특정 장소(예를 들어, 교통 소외지역)에 설치된 사물인터넷장치(110)의 배터리 모듈(111)은 실시간으로 내장된 배터리의 잔량을 검출하여 제어부(115)에 전달한다.
제어부(115)는 검출되는 배터리 잔량과 배터리 충전 여부를 확인하기 위해 미리 설정된 설정치(예를 들어, 배터리 충전량 30%로 설정)를 비교하여, 배터리 잔량이 상기 설정치 이하가 되면, 배터리를 충전해야 한다고 판단을 하고, 배터리 충전 요구데이터를 생성한다.
여기서 생성되는 배터리 충전요구데이터는 배터리 상태 정보(배터리 충전량)와 사물인터넷장치의 위치 좌표 데이터 및 사물인터넷장치의 식별정보(ID)를 포함할 수 있다.
생성된 배터리 충전 요구데이터는 보안부(113)를 통해 암호화가 이루어진 후, 사물인터넷 통신부(114)를 통해 설정된 통신 방식의 데이터로 변환되어 게이트웨이(200)로 전송된다.
게이트웨이(200)는 특정 사물인터넷장치(110)로부터 배터리 충전 요구데이터를 수신하면 저장부(203)에 이를 저장하고, 보안부(202)를 통해 미리 설정된 암호화 알고리즘으로 처리한 후 통신부(201)에서 사물인터넷 관제 서버(300)와 사전에 정해진 통신 방식의 데이터로 만들어 사물인터넷 관제 서버(300)로 전송한다.
단계 S12에서 사물인터넷 관제 서버(300)는 특정 사물인터넷장치(110)로부터 배터리 충전 요구데이터를 수신하면 저장부(302)에 저장하고, 충전 제어부(304)에서 충전 스케줄링을 시작한다. 여기서 충전 스케줄링은 해당 지역을 운행하는 자율주행자동차 중 운행하지 않는 시간대의 자율주행자동차를 찾는 것을 의미한다.
운행하지 않는 시간대의 자율주행자동차는 운행 일정표를 참조하면 간단하게 탐색할 수 있다. 이러한 충전 스케줄링을 통해 해당 지역을 운행하는 자율주행자동차 중 운행하지 않는 시간대의 자율주행자동차를 탐색하면, 탐색한 자율주행자동차를 충전 대상 자율주행자동차로 선정한다.
이어, 해당 자율주행자동차에 전송할 충전 예약정보를 생성하고, 자율주행자동차(400)와 미리 설정된 통신 방식으로 자율주행자동차(400)에 전송한다. 여기서 충전 예약정보는 충전 시간 정보, 충전 대상 사물인터넷장치의 위치 좌표 데이터를 포함할 수 있다.
충전 대상 사물인터넷장치가 복수일 경우에는, 복수의 충전 대상 사물인터넷장치의 위치 좌표 데이터와 해당 충전 대상 사물인터넷장치의 충전 시간 정보를 스케줄링하여 전달해주는 것이 바람직하다.
단계 S13에서 자율주행자동차(400)의 통신부(401)는 충전 예약정보를 수신하여 제어부(404)에 전달한다. 제어부(404)는 전달되는 충전 예약정보를 저장부(402)에 저장하고, 충전 예약정보를 수신했다는 응답 데이터를 사물인터넷 관제 서버(300)로 전달한다.
이어, 단계 S14에서 자율주행자동차(400)는 충전 시간 정보를 기초로 충전 시간이 도래했는지를 확인한다. 이 확인 결과 충전 시간이 도래하면 위치 좌표 데이터를 이용하여 사물인터넷장치가 설치된 장소로 자율주행을 통해 이동을 한다. 이후, 위치 좌표 데이터의 위치로 이동을 하면, 무선 전력 송신부(403)는 무선으로 충전을 하기 위해서 무선 전력을 송신한다. 여기서 무선 충전 방식은 자기유도 방식, 자기공명(공진)방식, 전자기파 방식 등을 이용할 수 있으며, 본 발명에서는 실시 예로 자기공진 방식을 이용하는 것으로 가정한다. 아울러 충전 시작을 하면, 제어부(404)는 사물인터넷 관제 서버(300)에 충전 시작 데이터를 전송하여, 충전 시작을 알리게 된다.
단계 S15에서 사물인터넷 관제 센터(300)는 충전 시작 데이터를 수신하면, 게이트웨이(200)를 통해 충전 대상 사물인터넷장치(110)로 충전 시작 데이터를 전달한다.
단계 S16에서 충전 시작 데이터를 수신한 사물인터넷장치(110)는 무선 충전부(116)를 통해 무선 전력이 수신되는지를 확인한다.
이 확인 결과 무선 전력이 수신되지 않으면 이를 사물인터넷 관제 서버(300)에 전송하여, 차량 위치를 변경하도록 위치 좌표 데이터를 다시 보내 자율주행자동차(400)의 위치를 변경할 수 있도록 한다.
이와는 달리 충전용 무선 전력이 수신되면, 단계 S17에서 무선 전력을 수신하여 배터리 모듈(111)에 내장된 배터리를 충전한다.
배터리 모듈(111)은 지속적으로 배터리 잔량을 검출하게 되고, 제어부(115)는 검출되는 배터리 잔량을 확인한다. 이 확인 결과 배터리 충전이 100%가 되면, 충전 완료정보를 생성하여 사물인터넷 통신부(114)를 통해 게이트웨이(200)로 전송한다.
게이트웨이(200)는 수신한 충전 완료정보를 통신부(201)를 통해 원격의 사물인터넷 관제 서버(300)로 전송한다.
단계 S18에서 사물인터넷 관제 서버(300)는 게이트웨이(200)를 통해 특정 사물인터넷장치의 충전 완료 정보를 수신하면, 충전 종료정보를 생성하여 자율주행자동차(400)로 전송한다. 여기서 충전 종료정보는 충전 종료 대상인 사물인터넷장치를 식별할 수 있는 식별정보를 포함한다.
단계 S19에서 자율주행자동차(400)의 제어부(404)는 사물인터넷 관제 서버(300)로부터 충전 종료정보를 수신하면, 식별정보를 통해 충전 종료 대상 사물인터넷장치를 구분하고, 무선 전력 송신부(403)를 제어하여, 해당 사물인터넷장치의 무선 충전을 중지한다.
이어, 자율주행자동차(400)는 충전 예약정보를 확인하여 다른 충전 대상 사물인터넷장치가 있는지를 확인하여, 다른 충전 대상 사물인터넷장치가 존재하면 해당 사물인터넷장치의 위치 좌표 데이터를 기초로 해당 위치로 이동하고, 다시 무선 충전 동작을 수행하게 된다.
이러한 과정으로 충전 대상 사물인터넷장치의 모든 충전이 완료되면, 자율주행자동차(400)는 설정된 위치로 복귀를 한다.
이와 같이 본 발명은 운행하지 않는 자율주행자동차를 이용하여 사물인터넷장치의 배터리를 자동으로 무선 충전을 해줌으로써, 직접 배터리를 수작업으로 충전하거나 배터리를 교체하는 인력을 절감할 수 있다. 아울러 항상 배터리의 잔량을 최적 상태로 만들 수 있어 위급 상황에서 귀중한 인명이 잃어버리는 것도 방지할 수 있게 되는 것이다.
이상 본 발명자에 의해서 이루어진 발명을 상기 실시 예에 따라 구체적으로 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시 예에 한정되는 것은 아니고 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다.
110, 120: 사물인터넷장치
111: 배터리 모듈
114: 사물인터넷 통신부
115: 제어부
116: 무선 충전부
200: 게이트웨이
300: 사물인터넷 관제 서버
301: 통신부
302: 저장부
303: 보안부
304: 충전 제어부
400: 자율주행자동차
401: 통신부
402: 저장부
403: 무선 전력 송신부
404: 제어부

Claims (8)

  1. 자율주행자동차를 이용하여 사물인터넷장치를 충전하는 시스템으로서,
    배터리 잔량을 측정하고, 측정한 배터리 잔량이 설정치 이하가 되면 배터리 충전 요청데이터를 송신하며, 충전용 무선 전력을 이용하여 배터리를 충전하는 사물인터넷장치;
    상기 사물인터넷장치로부터 송신된 배터리 충전 요청데이터를 원격의 사물인터넷 관제 서버에 전송하는 게이트웨이;
    상기 게이트웨이로부터 배터리 충전 요청데이터를 수신하면 스케줄링을 통해 충전을 위한 자율주행자동차를 탐색하고, 탐색한 자율주행자동차에 사물인터넷장치의 충전 예약정보를 전송하는 사물인터넷 관제 서버; 및
    상기 사물인터넷 관제 서버로부터 전송된 충전 예약정보를 저장하고, 충전 예약시간이 되면 사물인터넷장치의 위치 정보를 기초로 사물인터넷장치로 이동하고, 무선 충전 전력을 전송하여 상기 사물인터넷장치를 충전시키는 자율주행자동차를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템.
  2. 청구항 1에서, 상기 사물인터넷장치는 내장된 배터리의 잔량을 실시간으로 측정하는 배터리 모듈; 상기 배터리 모듈에 의해 측정된 배터리 잔량과 설정치를 비교하여 충전 유무를 판단하고, 충전이 필요하면 배터리 충전 요청데이터를 생성하여 출력하며, 무선 전력으로 배터리의 충전이 완료되면 충전 완료 데이터를 생성하여 출력하는 제어부; 상기 제어부로부터 출력되는 배터리 충전 요청데이터 및 충전 완료 데이터를 게이트웨이로 전송하는 사물인터넷 통신부; 상기 무선 전력을 수신하여 상기 배터리 모듈에 내장된 배터리를 충전하는 무선 충전부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템.
  3. 청구항 2에서, 상기 배터리 충전 요청데이터는 배터리 상태 정보와 사물인터넷장치의 위치 좌표 데이터 및 사물인터넷장치 식별정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템.
  4. 청구항 1에서, 상기 사물인터넷 관제 서버는 상기 게이트웨이를 통해 전송된 배터리 충전 요청데이터 및 충전 완료 데이터를 수신하며, 자율주행자동차에 충전 예약정보 및 충전 종료정보를 전송하는 통신부; 수신한 배터리 충전 요청데이터를 기초로 스케줄링을 통해 충전 가능한 자율주행자동차를 탐색하고, 탐색한 자율주행자동차에 충전 예약정보의 전송을 제어하며, 충전 완료정보 수신시 상기 자율주행자동차에 충전 종료정의 전송을 제어하는 충전 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템.
  5. 청구항 4에서, 상기 충전 제어부는 운행되지 않고 대기하는 자율주행자동차를 충전 대상 자율주행자동차로 탐색하되, 운행 일정표를 이용하여 대기 상태인 자율주행자동차를 탐색하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템.
  6. 청구항 1에서, 상기 자율주행자동차는 상기 사물인터넷 관제 서버와 통신을 통해 충전 예약정보 및 충전 종료정보를 수신하는 통신부; 상기 충전 예약정보에 포함된 충전 일정을 확인하고, 상기 충전 예약정보에 포함된 사물인터넷장치 위치 좌표 데이터를 기초로 해당 위치로 자율이동하도록 이동을 제어하며, 무선 전력 송신을 제어하고, 충전 종료정보에 따라 무선 전력 송신의 중지를 제어하는 제어부; 상기 제어부의 제어에 따라 무선 전력을 송신하거나 차단하는 무선 전력 송신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템.
  7. 청구항 1 내지 청구항 6중 어느 하나의 청구항에 기재된 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전시스템을 이용하여 사물인터넷장치를 충전하는 방법으로서,
    (a) 특정 지역에 위치한 사물인터넷장치에서 자체적으로 배터리 잔량을 측정하고, 측정한 배터리 잔량이 설정치 이하가 되면 배터리 충전 요청데이터를 게이트웨이를 통해 사물인터넷 관제 서버에 전송하는 단계;
    (b) 상기 사물인터넷 관제 서버에서 배터리 충전 요청데이터를 수신하면, 자율주행자동차의 운행 일정표를 확인하여 충전 가능한 자율주행자동차를 탐색하고, 탐색한 자율주행자동차에 충전 예약정보를 전송하는 단계; 및
    (c) 상기 자율주행자동차에서 충전 예약정보를 수신하면, 충전 예약 시간에 충전 예약정보에 포함된 사물인터넷장치 위치 좌표 데이터를 기초로 해당 위치로 자율주행을 통해 이동한 후 무선 전력을 송신하여 사물인터넷장치의 배터리를 충전해주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전방법.
  8. 청구항 7에서, (d) 상기 사물인터넷장치에서 무선 충전 방식으로 배터리 충전하는 도중에 배터리 만충전이 되면 배터리 충전완료정보를 생성하여 상기 게이트웨이를 통해 사물인터넷 관제 서버에 전송하는 단계; (e) 상기 사물인터넷 관제 서버는 상기 사물인터넷장치로부터 충전 완료정보를 수신하면, 상기 자율주행자동차에 충전 종료 정보를 전송하여, 사물인터넷장치의 배터리 충전을 중지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자율주행자동차를 이용한 사물인터넷장치 충전방법.







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