KR20220074342A - 시간 동기화 가능한 수질 관리 시스템 및 그를 이용한 시간 동기화 방법 - Google Patents

시간 동기화 가능한 수질 관리 시스템 및 그를 이용한 시간 동기화 방법 Download PDF

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KR20220074342A
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Abstract

시간 동기화 가능한 수질 관리 시스템 및 그를 이용한 시간 동기화 방법이 개시된다. 본 명세서의 일 실시예에 따른 수질 관리 시스템은 기지국으로부터 수신되거나, 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하고, 상기 동기 메시지를 수질 계측 센서로 전송하는 게이트웨이 장치, 상기 게이트웨이 장치로부터 동기 메시지를 수신하면, 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하고, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치로 전송하고, 상기 동기 메시지에 기반하여 설정된 시간 정보가 포함된 센싱 데이터를 수질 관리 서버로 전송하는 수질 계측 센서를 포함한다.

Description

시간 동기화 가능한 수질 관리 시스템 및 그를 이용한 시간 동기화 방법{SYSTEM FOR WATER QUALITY MANAGEMENT CAPABLE OF TIME SYNCHRONIZATION AND METHOD USING THE SAME}
본 명세서는 시간 동기화 가능한 수질 관리 시스템 및 그를 이용한 시간 동기화 방법에 관한 것이다.
인구증가와 산업발전이 가속화됨에 따라 대기 및 수질 환경이 급속도로 열악해지고 있는 실정에서 이러한 환경에 대한 문제가 사회적으로 이슈되고 있다. 특히 수질오염은 식수 사용과 연관된 것으로 인체의 건강을 심각하게 위협할 수 있기 때문에, 약숙터, 우물, 지하수 등과 같은 공동시설에서는 더욱 철저한 관리가 요구된다.
종래에는 수질오염을 최소화하거나 방지하기 위하여, 공동시설에서 관리인이 소정의 시기마다 직접 방문하여 수동으로 오염분석항목 별로 수질을 측정하거나 기록하였다.
그러나, 이와 같은 방식으로 관리가 행하여지면, 측정자와 측정시점 그리고 측정지점마다 오차가 발생할 수 있으므로, 정확한 수질 오염도의 측정이 곤란하다. 나아가, 현장에서의 시료 채취 이후에 측정 결과가 나오기까지 시간적인 공백이 발생하여 지속적이고 효율적인 관리가 사실상 이루어지기 어려운 문제가 있엇다.
또한, 수질 계측 센서를 통해 수질오염을 측정하더라도, 수질 계측 센서는 전형적으로 시리얼 인터페이스를 사용하는 것으로 설계되는데 센싱 데이터에 기지국의 시간 정보 또는 GPS 정보에 따라 획득된 시간 정보화 동기화된 시간 정보가 결합되지 못하여 수동으로 측정하는 거소가 마찬가지로 지속적이고 효율적인 관리가 어려운 문제가 있었다.
본 명세서는 전술한 필요성 및/또는 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 명세서는 할 수 하는 시간 동기화 가능한 수질 관리 시스템 및 그를 이용한 시간 동기화 방법을 구현하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 명세서는 할 수 있는 시간 동기화 가능한 수질 관리 시스템 및 그를 이용한 시간 동기화 방법을 구현하는 것을 목적으로 한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 수질 관리 시스템은, 기지국으로부터 수신되거나, 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하고, 상기 동기 메시지를 수질 계측 센서로 전송하는, 게이트웨이 장치, 상기 게이트웨이 장치로부터 동기 메시지를 수신하면, 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하고, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치로 전송하고, 상기 동기 메시지에 기반하여 설정된 시간 정보가 포함된 센싱 데이터를 수질 관리 서버로 전송하는, 수질 계측 센서를 포함한다.
또한, 상기 기지국은 LTE 기지국으로서, 상기 게이트웨이 장치는, 상기 기지국 및 상기 수질 계측 센서와 통신하기 위해서, LTE 네트워크를 이용하는 NB IoT 네트워크를 위한 NB IoT 통신부를 구비할 수 있다.
또한, 상기 수질 계측 센서는 시리얼 인터페이스를 통해 상기 수질 관리 서버와 통신할 수 있다.
또한, 상기 동기 메시지는 Hex 데이터를 이용하는 ASCII 코드 테이블에 기반하여 프로토콜 정의되고, 시간 동기화를 위한 패킷들은 개시 패킷(STX)과 종료 패킷(ETX) 사이에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 시간 동기화를 위한 패킷들은, 동기 메시지를 지칭하는 제1 패킷들, COM 포트 인덱스를 지칭하는 제2 패킷들, 및 시간 정보를 지칭하는 제3 패킷들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제3 패킷들은, 연(4 패킷), 월(2 패킷), 일(2 패킷), 시(2 패킷), 분(2 패킷), 초(2 패킷)를 포함하는 총 14 개의 패킷들로 구성되는, 수질 관리 시스템.
또한, 상기 응답은, 상기 동기 메시지는 Hex 데이터를 이용하는 ASCII 코드 테이블에 기반하여 프로토콜 정의되고, 시간 동기화를 위한 패킷들은 개시 패킷(STX)과 종료 패킷(ETX) 사이에 삽입될 수 있다.
또한, 상기 응답은, 동기 메시지를 지칭하는 제1 패킷들, COM 포트 인덱스를 지칭하는 제2 패킷들, 및 시간 동기화의 성공에 대한 ACK인 제4 패킷들을 포함할 수 있다.
또한, 상기 게이트웨이 장치는, 상기 게이트웨이 장치가 파워-온(Power On)되거나, 시간 동기화를 위한 가변주기가 도달하는 것에 응답하여 시간 정보를 기지국으로부터 수신하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득하고, 상기 시간 정보를 수질 계측 센서로 전송할 수 있다.
또한, 상기 가변주기는 시간 단위로 설정가능할 수 있다.
또한, 상기 게이트웨이 장치는, 시간 동기화를 위한 고정주기가 도달하는 것에 응답하여 시간 정보를 기지국으로부터 수신하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득하고, 상기 고정주기는 24시간으로 설정될 수 있다.
본 명세서의 다른 실시예에 따른 수질 관리 시스템은, 파워-온되거나, 시간 동기화를 위한 가변주기가 도달하는 것에 응답하여 NB IoT 네트워크로 접속하고, 상기 NB IoT 네트워크를 통해 기지국으로 시간 정보를 요청하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 시간 정보를 획득하고, 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하고, 상기 동기 메시지를 수질 계측 센서로 전송하는 게이트웨이 장치, 상기 게이트웨이 장치로부터 동기 메시지를 수신하면 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하고, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치로 전송하고, 상기 새로이 설정된 시간 정보가 결합된 센싱 데이터를 수질 관리 서버로 전송하는, 수질 계측 센서를 포함한다.
본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 시간 동기화 방법은, 게이트웨이 장치, 수질 계측 센서, 수질 관리 서버를 포함하는 수질 관리 시스템에 의한 시간 동기화 방법으로서, 게이트웨이 장치가, 기지국으로부터 수신되거나, 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하고, 상기 동기 메시지를 수질 관리 서버로 전송하는 단계, 수질 계측 센서가, 상기 게이트웨이 장치로부터 동기 메시지를 수신하면, 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하는 단계, 수질 계측 센서가, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치로 전송하고, 상기 동기 메시지에 기반하여 설정된 시간 정보가 포함된 센싱 데이터를 수질 관리 서버로 전송하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 또 다른 실시예에 따른 시간 동기화 방법은, 게이트웨이 장치, 수질 계측 센서, 수질 관리 서버를 포함하는 수질 관리 시스템에 의한 시간 동기화 방법으로서, 게이트웨이 장치가, 파워-온되거나, 시간 동기화를 위한 가변주기가 도달하는 것에 응답하여 NB IoT 네트워크로 접속하는 단계, 게이트웨이 장치가, 상기 NB IoT 네트워크를 통해 기지국으로 시간 정보를 요청하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 시간 정보를 획득하고, 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하는 단계, 게이트웨이 장치가, 상기 동기 메시지를 수질 계측 센서로 전송하는 단계, 수질 계측 센서가, 상기 게이트웨이 장치로부터 동기 메시지를 수신하면 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하는 단계 및 수질 계측 센서가, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치로 전송하고, 상기 새로이 설정된 시간 정보가 결합된 센싱 데이터를 수질 관리 서버로 전송하는 단계를 포함한다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 시간 동기화 가능한 수질 관리 시스템 및 그를 이용한 시간 동기화 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 명세서의 일 실시예에 따른 수질 관리 시스템 및 시간 동기화 방법은, 시리얼 인터페이스를 갖는 수질 계측 센서의 적절한 시간 동기화를 구현하기 위하여, 시간 동기화 목적을 갖는 게이트웨이 장치를 포함하며, 게이트웨이 장치를 통해 수질 계측 센서의 시간 동기화를 수행하여, 수질 계측 센서, 수질 관리 서버, 및 게이트웨이 장치 간의 시간 동기화가 수행되게 하고, 종국적으로 시간 정보가 결합된 센싱 데이터가 수질 관리 서버로 전송되게 하여 수질 관리 서버에 센싱 데이터의 수집시간, 전송시간 등이 연결된 출력장치를 통해 표시되도록 할 수 있고, 센싱 데이터에 대한 통계 또한 시간대 별로 달리 배열가능하도록 할 수 있다. 그 결과, 수질 관리 시스템 및 시간 동기화 방법은 관리자에 의한 수질에 연관된 센싱 데이터에 대하여 다양한 형태의 관제 및 관리가 가능하도록 지원한다.
본 명세서에서 얻을 수 있는 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 명세서가 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 명세서에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부 도면은 본 명세서에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 명세서의 기술적 특징을 설명한다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 적용되는 수질 관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2는 동기 메시지에 포함된 ASCII 코드 테이블을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 동기 메시지에 대한 응답에 포함된 ASCII 코드 테이블을 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 시간 동기화 방법의 순서도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 명세서의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
NB IoT 망(Narrow Band Internet of Thing Network)은 LTE 망을 활용한 Narrow Band IoT, LTE Cat M1 및 LoRA 와 같이, IoT 망에 사용되기 위해서, 1 M 이하인 저속의 데이터 송수신을 이용가능하도록 하는 무선 IoT 망을 의미한다. 참고로, 본 명세서에서 "망"은 "네트워크"와 상호 혼용될 수 있다.
수질 관리 서버는 상수도의 수질을 관제 및 관리하는 서버를 지칭한다.
수질 계측 센서는 하천, 강, 호수, 해수 등 다양한 측정 대상 지역의 오염원을 감지하기 위한 것으로, 센서의 형태에 따라 프로브(Probe)형, 랩온어칩(Lab on a chip, LoC)형으로 구분된다. 프로브 형은 리트머스 종이를 이용하여 용액의 산/염기의 정성을 색으로 구분하는 것으로서 가장 간단한 프로브 형이지만, 수질 상태를 원격으로 모니터링할 수 없다. 모니터링을 위한 프로브 형 수칠 계측 센서는, 일 예로, 전기화학 센서, 광학 센서, 나노 센서, 바이오 센서 등으로 구현될 수 있다. 랩온어칩 형 수질 계측 센서는 칩 상에서 환경 오염물질을 모니터링하는 것을 의미한다. 랩온어칩 형 수질 계측 센서는, 일 예로, 전처리기술, 마커기술, 유체제어기술, 측정기술, 복합다중 분석기술로 구분된다.
수질 관리 서버는, 수질 계측 센서와 시리얼 인터페이스로 연결되어, 복수의 수질 계측 센서들로부터 센싱 데이터를 수집할 수 있다. 수질 관리 서버는 수질 계측 센서들로부터 수집된 센싱 데이터를 이용하여 수질을 효율적으로 관리하기 위한 제어 명령을 생성할 수 있다.
도 1은 본 명세서의 일 실시예에 적용되는 수질 관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
수질 관리 시스템은, 게이트웨이 장치(100), 수질 계측 센서(200), 및 수질 관리 서버(300)를 포함할 수 있다. 이하에서, 게이트웨이 장치(100), 수질 계측 센서(200), 및 수질 관리 서버(300)에 의한 하나 이상의 제어 동작들은 각각의 장치, 센서 및 서버에 내장된 하나 이상의 프로세서(미도시)에 의해 지원될 수 있다.
일 실시예에서, 게이트웨이 장치(100)는, 기지국(400)으로부터 수신되거나, 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하고, 상기 동기 메시지를 수질 계측 센서(200)로 전송할 수 있다.
다른 실시예에서, 상기 게이트웨이 장치(100)는, 상기 게이트웨이 장치(100)가 파워-온(Power On)되거나, 시간 동기화를 위한 가변주기가 도달하는 것에 응답하여 시간 정보를 기지국(400)으로부터 수신하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득하고, 상기 시간 정보를 수질 계측 센서(200)로 전송할 수 있다. 상기 가변주기는 시간 단위로 설정가능하다. 상기 게이트웨이 장치(100)는, 시간 동기화를 위한 고정주기가 도달하는 것에 응답하여 시간 정보를 기지국(400)으로부터 수신하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득하고, 상기 고정주기는 24시간으로 설정될 수 있다.
상기 기지국(400)은 LTE 기지국으로서, 상기 게이트웨이 장치(100)는, 상기 기지국(400) 및/또는 상기 수질 계측 센서(200)와 통신하기 위해서, LTE 네트워크를 이용하는 NB IoT 네트워크를 위한 NB IoT 통신부(110)와 수질 계측 센서(200)와 유선 케이블을 통해 통신하기 위한 시리얼 통신부(120)를 구비할 수 있다. 게이트웨이 장치(100)는, NB IoT 통신부(110)를 통해 LTE 기지국으로부터 시간 정보를 수신할 수 있고, 시리얼 통신부(120)를 통해 수질 계측 센서(200)로 동기 메시지를 전송하거나 동기 메시지에 대한 응답을 수신할 수 있다.
수질 계측 센서(200)는, 상기 게이트웨이 장치(100)로부터 동기 메시지를 수신하면, 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치(100)의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하고, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치(100)로 전송하고, 상기 동기 메시지에 기반하여 설정된 시간 정보가 포함된 센싱 데이터를 수질 관리 서버(300)로 전송할 수 있다.
상기 수질 계측 센서(200)는 시리얼 인터페이스를 통해 상기 게이트웨이 장치(100) 및/또는 상기 수질 관리 서버(300)와 통신할 수 있다. 시리얼 인터페이스는 시리얼 통신을 위한 인터페이스로서, 일 예로, USB, COM 포트 등을 포함할 수 있다.
참고로, 시리얼 통신은 일반적으로 하나의 신호선을 이용하여 데이터를 주고 받을 수 있으며, 하나의 신호선을 이용하기 때문에 데이터 전송은 일정한 시간 간격으로 전송되게 된다. 즉, 한 시간 간격동안에 하나의 논리적인 데이터인 0 과 1 (High 또는 Low)를 전송하게 되며, 일정한 길이의 데이터를 모두 전송하기 위해서 소정의 시간이 소요되게 된다. 그러나, 시리얼 통신은 적은 수의 신호선을 이용하므로, 패러렐 통신에 비해 상대적으로 저렴한 통신 서비스를 제공할 수 있다.
전형적으로, 수질 계측 센서(200)는 시리얼 인터페이스를 사용하므로, 다른 전자 장치들(예를 들어, 게이트웨이 장치(100) 및 수질 관리 서버(300))와 통신하기 위하여 유선 케이블을 통해 센싱 데이터들을 수질 관리 서버(300)로 전송한다. 한편, 단순히 시리얼 인터페이스를 통해서 센싱 데이터만 전송하면, 전송되는 센싱 데이터에는 시간 정보가 매핑되거나 결합되지 않고, 시간 정보가 매핑되거나 결합된 센싱 데이터라 할지라도 수질 계측 센서(200)와 수질 관리 서버(300)의 시간이 동기화되지 않는다면 매핑되거나 결합된 시간 정보는 신뢰도가 높지 않다. 이에 따라, 일 실시예에서 수질 계측 센서(200)는 게이트웨이 장치(100) 및 수질 관리 서버(300)와 시리얼 인터페이스를 통해 통신하며, 수질 관리 서버(300)로 동기화된 시간 정보가 매핑되거나 결합된 센싱 데이터를 제공하기 위하여 본 명세서에서 설명되는 동기 메시지를 이용한다.
일 실시예에 따른 시스템에서, 상기 동기 메시지는 Hex 데이터를 이용하는 ASCII 코드 테이블에 기반하여 프로토콜 정의되고, 시간 동기화를 위한 패킷들은 개시 패킷(STX)과 종료 패킷(ETX) 사이에 삽입될 수 있다. 수질 계측 센서(200)는 시리얼 인터페이스 및 Hex 데이터들을 사용하므로, 시간 동기화를 위해 정의되는 규칙은 도 2와 같은 소정의 ASCII 코드 테이블로 정의될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 시간 동기화를 위한 패킷들은, 동기 메시지를 지칭하는 제1 패킷들, COM 포트 인덱스를 지칭하는 제2 패킷들, 및 시간 정보를 지칭하는 제3 패킷들을 포함할 수 있다.
제1 패킷은 ASCII 코드 "S", "E", "T", "T"로 구성되는 동기 메시지의 식별 명칭으로 구성되는 것으로 예시되나, 이에 한정되는 것은 아니며 SETT 외 다른 명칭으로 구성될 수도 있다. 제1 패킷들을 통해 나타내는 각각의 문자(Character)들은 하나의 바이트 오더(Byte Order)에 대응된다.
제2 패킷은, 예를 들어, COM 포트 인덱스에 대한 정보를 포함할 수 있다. 다시 예를 들어, 제2 패킷은 'COM port index (0x30:COM0, 0x01:COM1)'과 같이 정의될 수 있다.
상기 제3 패킷들은, 연(4 패킷), 월(2 패킷), 일(2 패킷), 시(2 패킷), 분(2 패킷), 초(2 패킷)를 포함하는 총 14 개의 패킷들로 구성될 수 있다. 이때, 연, 월, 일, 시, 분, 초를 나타내기 위한 각각의 패킷들은 하나의 아라비아 숫자에 대응될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 바이트 오더에 따라 2, 0, 2, 0, 0, 7, 0, 7, 1, 1, 2, 0과 같은 문자들이 동기 메시지에 포함되어 전송될 수 있다. 이러한 문자들은 바이트 오더에 따라서, 2020년, 07월 07일, 11시 20분 00초를 지칭할 수 있다.
다시 도 1을 참조하면, 상기 응답은, 상기 동기 메시지는 Hex 데이터를 이용하는 ASCII 코드 테이블에 기반하여 프로토콜 정의되고, 시간 동기화를 위한 패킷들은 개시 패킷(STX)과 종료 패킷(ETX) 사이에 삽입될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 응답은, 동기 메시지를 지칭하는 제1 패킷들, COM 포트 인덱스를 지칭하는 제2 패킷들, 및 시간 동기화의 성공에 대한 ACK인 제4 패킷들을 포함할 수 있다.
제1 패킷들은, 동기 메시지에 포함된 제1 패킷들과 동일한 것으로 구성될 수 있다.
제4 패킷들은 "ACK"를 나타내는 헥스 데이터로 구성될 수 있다. 예를 들어, 제4 패킷은 헥스 데이터 "0x06"일 수 있다. 수질 계측 센서(200)는 시간 동기화에 성공하면 제4 패킷이 제3 패킷 이후로 종료 패킷 이전에 결합된 응답 메시지를 게이트 웨이 장치로 응답으로서 전송할 수 있다.
도 4는 본 명세서의 일 실시예에 따른 시간 동기화 방법의 순서도이다.
게이트웨이 장치(100), 수질 계측 센서(200), 수질 관리 서버(300)를 포함하는 수질 관리 시스템에 의한 시간 동기화 방법으로, 그러한 시간 동기화 방법은 게이트웨이 장치(100)가, 파워-온되거나, 시간 동기화를 위한 가변주기가 도달하는 것에 응답하여 NB IoT 네트워크로 접속하는 단계(S110), 게이트웨이 장치(100)가, 상기 NB IoT 네트워크를 통해 기지국(400)으로 시간 정보를 요청하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 시간 정보를 획득하고, 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하는 단계(S120), 게이트웨이 장치(100)가, 상기 동기 메시지를 수질 계측 센서(200)로 전송하는 단계(S130), 수질 계측 센서(200)가, 상기 게이트웨이 장치(100)로부터 동기 메시지를 수신하면 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치(100)의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하는 단계(S140), 및 수질 계측 센서(200)가, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치(100)로 전송하고, 상기 새로이 설정된 시간 정보가 결합된 센싱 데이터를 수질 관리 서버(300)로 전송하는 단계(S150)를 포함할 수 있다.
한편, 상술한 각 단계의 주체인 구성요소들이 해당 단계를 실시하기 위한 과정은 도 1과 함께 설명하였으므로 중복된 설명은 생략한다.
이와 같이, 본 명세서의 일 실시예에 따른 수질 관리 시스템 및 시간 동기화 방법은, 시리얼 인터페이스를 갖는 수질 계측 센서의 적절한 시간 동기화를 구현하기 위하여, 시간 동기화 목적을 갖는 게이트웨이 장치를 포함하며, 게이트웨이 장치를 통해 수질 계측 센서의 시간 동기화를 수행하여, 수질 계측 센서, 수질 관리 서버, 및 게이트웨이 장치 간의 시간 동기화가 수행되게 하고, 종국적으로 시간 정보가 결합된 센싱 데이터가 수질 관리 서버로 전송되게 하여 수질 관리 서버에 센싱 데이터의 수집시간, 전송시간 등이 연결된 출력장치를 통해 표시되도록 할 수 있고, 센싱 데이터에 대한 통계 또한 시간대 별로 달리 배열가능하도록 할 수 있다. 그 결과, 수질 관리 시스템 및 시간 동기화 방법은 관리자에 의한 수질에 연관된 센싱 데이터에 대하여 다양한 형태의 관제 및 관리가 가능하도록 지원한다.
전술한 본 명세서는, 프로그램이 기록된 매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체는, 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 매체의 예로는, HDD(Hard Disk Drive), SSD(Solid State Disk), SDD(Silicon Disk Drive), ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장 장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어, 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 따라서, 상기의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 명세서의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 명세서의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 명세서의 범위에 포함된다.

Claims (15)

  1. 수질 관리 시스템에 있어서,
    기지국으로부터 수신되거나, 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하고, 상기 동기 메시지를 수질 계측 센서로 전송하는, 게이트웨이 장치;
    상기 게이트웨이 장치로부터 동기 메시지를 수신하면, 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하고, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치로 전송하고, 상기 동기 메시지에 기반하여 설정된 시간 정보가 포함된 센싱 데이터를 수질 관리 서버로 전송하는, 수질 계측 센서;
    를 포함하는, 수질 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기지국은 LTE 기지국으로서,
    상기 게이트웨이 장치는, 상기 기지국 및 상기 수질 계측 센서와 통신하기 위해서, LTE 네트워크를 이용하는 NB IoT 네트워크를 위한 NB IoT 통신부를 구비하는, 수질 관리 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수질 계측 센서는 시리얼 인터페이스를 통해 상기 수질 관리 서버와 통신하는, 수질 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 동기 메시지는 Hex 데이터를 이용하는 ASCII 코드 테이블에 기반하여 프로토콜 정의되고, 시간 동기화를 위한 패킷들은 개시 패킷(STX)과 종료 패킷(ETX) 사이에 삽입되는, 수질 관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 시간 동기화를 위한 패킷들은, 동기 메시지를 지칭하는 제1 패킷들, COM 포트 인덱스를 지칭하는 제2 패킷들, 및 시간 정보를 지칭하는 제3 패킷들을 포함하는, 수질 관리 시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제3 패킷들은, 연(4 패킷), 월(2 패킷), 일(2 패킷), 시(2 패킷), 분(2 패킷), 초(2 패킷)를 포함하는 총 14 개의 패킷들로 구성되는, 수질 관리 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 응답은, 상기 동기 메시지는 Hex 데이터를 이용하는 ASCII 코드 테이블에 기반하여 프로토콜 정의되고, 시간 동기화를 위한 패킷들은 개시 패킷(STX)과 종료 패킷(ETX) 사이에 삽입되는, 수질 관리 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 응답은, 동기 메시지를 지칭하는 제1 패킷들, COM 포트 인덱스를 지칭하는 제2 패킷들, 및 시간 동기화의 성공에 대한 ACK인 제4 패킷들을 포함하는, 수질 관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 게이트웨이 장치는, 상기 게이트웨이 장치가 파워-온(Power On)되거나, 시간 동기화를 위한 가변주기가 도달하는 것에 응답하여 시간 정보를 기지국으로부터 수신하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득하고, 상기 시간 정보를 수질 계측 센서로 전송하는, 수질 관리 시스템.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 가변주기는 시간 단위로 설정가능한, 수질 관리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 게이트웨이 장치는, 시간 동기화를 위한 고정주기가 도달하는 것에 응답하여 시간 정보를 기지국으로부터 수신하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득하고, 상기 고정주기는 24시간으로 설정되는, 수질 관리 시스템.
  12. 수질 관리 시스템에 있어서,
    파워-온되거나, 시간 동기화를 위한 가변주기가 도달하는 것에 응답하여 NB IoT 네트워크로 접속하고, 상기 NB IoT 네트워크를 통해 기지국으로 시간 정보를 요청하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 시간 정보를 획득하고, 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하고, 상기 동기 메시지를 수질 계측 센서로 전송하는 게이트웨이 장치;
    상기 게이트웨이 장치로부터 동기 메시지를 수신하면 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하고, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치로 전송하고, 상기 새로이 설정된 시간 정보가 결합된 센싱 데이터를 수질 관리 서버로 전송하는, 수질 계측 센서;
    를 포함하는, 수질 관리 시스템.
  13. 게이트웨이 장치, 수질 계측 센서, 수질 관리 서버를 포함하는 수질 관리 시스템에 의한 시간 동기화 방법에 있어서,
    게이트웨이 장치가, 기지국으로부터 수신되거나, 내장된 GPS 모듈을 이용하여 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하고, 상기 동기 메시지를 수질 관리 서버로 전송하는 단계;
    수질 계측 센서가, 상기 게이트웨이 장치로부터 동기 메시지를 수신하면, 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하는 단계;
    수질 계측 센서가, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치로 전송하고, 상기 동기 메시지에 기반하여 설정된 시간 정보가 포함된 센싱 데이터를 수질 관리 서버로 전송하는 단계;
    를 포함하는, 시간 동기화 방법.
  14. 게이트웨이 장치, 수질 계측 센서, 수질 관리 서버를 포함하는 수질 관리 시스템에 의한 시간 동기화 방법에 있어서,
    게이트웨이 장치가, 파워-온되거나, 시간 동기화를 위한 가변주기가 도달하는 것에 응답하여 NB IoT 네트워크로 접속하는 단계;
    게이트웨이 장치가, 상기 NB IoT 네트워크를 통해 기지국으로 시간 정보를 요청하거나 내장된 GPS 모듈을 이용하여 시간 정보를 획득하고, 획득된 시간 정보에 기반하여 시간 동기화를 위한 동기 메시지를 생성하는 단계;
    게이트웨이 장치가, 상기 동기 메시지를 수질 계측 센서로 전송하는 단계;
    수질 계측 센서가, 상기 게이트웨이 장치로부터 동기 메시지를 수신하면 수신된 동기 메시지에 기반하여 상기 게이트웨이 장치의 시간 정보와 동일하도록 시간 정보를 새로이 설정하는 단계; 및
    수질 계측 센서가, 상기 동기 메시지에 대한 응답을 상기 게이트웨이 장치로 전송하고, 상기 새로이 설정된 시간 정보가 결합된 센싱 데이터를 수질 관리 서버로 전송하는 단계;
    를 포함하는, 시간 동기화 방법.
  15. 제13항 또는 제14항의 방법을 컴퓨터 시스템에서 실행하기 위한 프로그램이 기록된 컴퓨터 시스템이 판독가능한 기록매체.
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