KR20240070258A - 릴레이 브라켓을 구비하여 사용성 및 유지보수성이 극대화된 온도 리더로거, 및 이를 포함하는 신선물류 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 실시예들에 따르면, 리더로거 본체 및 리더로거 본체가 탈착가능하도록 거치하는 릴레이 브라켓으로 구성된 능동형 리더로거가 제공된다. 여기서 릴레이 브라켓은, 리더로거 본체가 상방에서 하방으로 슬라이딩되며 릴레이 브라켓에 결합되도록 리더로거 본체의 양 측면의 끼움결합을 가이드하는 가이드 레일과, 리더로거 본체가 릴레이 브라켓에 완전히 결합되면 리더로거 본체를 하방에서 지지하도록 구성된 걸림턱과, 리더로거 본체가 릴레이 브라켓에 완전히 결합되면 리더로거 본체가 상방으로 슬라이딩되지 않도록 리더로거 본체의 후면부에 구비된 걸림홈에 끼움결합되는 고정돌기와, 리더로거 본체와 신선물류박스에 설치된 수동형 센서태그와의 통신을 중계하기 위한 릴레이 안테나를 포함한다. 리더로거 본체는, 바디부와, 바디부의 양 측면에 배치되어 릴레이 브라켓의 가이드 레일을 수용하도록 구성된 가이드 레일 홈부와, 릴레이 안테나를 경유하여 신선물류박스의 내부 온도를 측정하기 위해 신선물류박스에 설치된 수동형 센서태그와의 통신을 수행하기 위한 제1 무선통신모듈과, 수동형 센서태그에 의해 센싱된 센싱값을 저장하기 위한 메모리와, 외부 단말과의 통신을 수행하고 외부 단말로 센싱값을 전송하기 위한 제2 무선통신모듈과, 및 제1 및 제2 무선통신모듈들을 구동시키기 위한 전원부를 포함한다.
Description
본 발명은 온도 리더로거에 관한 것으로, 보다 상세하게는 저전력 방식으로 온도의 주기적 센싱, 저장 및 전송이 가능하고 신선물류박스의 개봉 없이 교체관리 가능한 온도 리더로거, 및 이를 포함하는 신선물류 시스템에 관한 것이다.
신선물류의 온도 모니터링을 위한 다양한 기술들이 제시되고 있으나, 온도센서의 배터리 유지관리, 물류박스의 세척, 박스 내부 온도 유지성 확보, 박스내외부의 실온도값 측정 정확도 확보, 주기적 온도센싱 및 관리를 모두 충족하면서 저렴한 단가로 효율적 신선물류를 구현하기 위한 기술이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 저전력 방식으로 온도의 주기적 센싱, 저장 및 전송이 가능하고 신선물류박스의 개봉 없이 교체관리 가능한 온도 리더로거, 및 이를 포함하는 신선물류 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이러한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에 따르면, 리더로거 본체 및 상기 리더로거 본체가 탈착가능하도록 거치하는 릴레이 브라켓으로 구성된 능동형 리더로거가 제공된다.
상기 릴레이 브라켓은, 상기 리더로거 본체가 상방에서 하방으로 슬라이딩되며 상기 릴레이 브라켓에 결합되도록 상기 리더로거 본체의 양 측면의 끼움결합을 가이드하는 가이드 레일; 상기 리더로거 본체가 상기 릴레이 브라켓에 완전히 결합되면, 상기 리더로거 본체를 하방에서 지지하도록 구성된 걸림턱; 상기 리더로거 본체가 상기 릴레이 브라켓에 완전히 결합되면, 상기 리더로거 본체가 상방으로 슬라이딩되지 않도록 상기 리더로거 본체의 후면부에 구비된 걸림홈에 끼움결합되는 고정돌기; 및 상기 리더로거 본체와 신선물류박스에 설치된 수동형 센서태그와의 통신을 중계하기 위한 릴레이 안테나;을 포함할 수 있다.
상기 리더로거 본체는, 바디부; 상기 바디부의 양 측면에 배치되어 상기 릴레이 브라켓의 상기 가이드 레일을 수용하도록 구성된 가이드 레일 홈부; 상기 릴레이 안테나를 경유하여, 신선물류박스의 내부 온도를 측정하기 위해 상기 신선물류박스에 설치된 수동형 센서태그와의 통신을 수행하기 위한 제1 무선통신모듈; 상기 수동형 센서태그에 의해 센싱된 센싱값을 저장하기 위한 메모리; 외부 단말과의 통신을 수행하고 상기 외부 단말로 상기 센싱값을 전송하기 위한 제2 무선통신모듈; 및 상기 제1 및 제2 무선통신모듈들을 구동시키기 위한 전원부;를 포함할 수 있다.
상기 리더로거 본체는 상기 제1 무선통신모듈을 통해, 상기 릴레이 브라켓의 상기 릴레이 안테나를 경유하여, 상기 수동형 센서태그로 무선전력을 주기적으로 전송하고 상기 수동형 센서태그로부터의 상기 센싱값을 주기적으로 수신하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1 무선통신모듈은, 상기 릴레이 브라켓의 상기 릴레이 안테나를 경유하여, 상기 수동형 센서태그와 100 kHz 내지 15 MHz의 주파수 대역에서의 근거리 무선 통신을 수행하고, 상기 제2 무선통신모듈은 상기 외부 단말과 1 GHz 내지 10 GHz의 주파수 대역에서의 근거리 무선 통신 또는 이동통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 별개의 전원부가 구비되지 않은 수동형 센서태그로 박스 내외부 온도를 정밀하게 센싱함과 동시에, 박스 외측부에 설치되는 능동형 온도 리더로거를 구비함으로써 신선물류 온도를 정확하게, 그리고 주기적으로 센싱 및 관리할 수 있다.
또한, 물류환경이나 리더로거 배터리의 방전 상황 등에서도, 수동형 센서태그로의 관리자 단말 태깅을 통해 신선물류의 전 과정에서의 온도를 모니터링 가능함으로써 높은 신뢰도를 가질 수 있다.
나아가, 온도 리더로거는 박스의 개봉 없이도 탈착가능한 구조로 체결됨으로써 물류박스교체, 배터리교체 등 온도 리더로거의 수거 및 재장착 등 일련의 과정에서 물류박스의 내부개봉이 배제되어 박스 내 신선온도를 안정적으로 유지할 수 있으며, 박스의 세척 등 유지관리 또한 편리하게 수행할 수 있다.
또한, 본 발명의 온도 리더로거에 의해 전력을 수신하여 구동되는 멀티채널 패시브 센서태그에 따르면 박스 내외부 온도를 저렴한 비용으로 정확하게 측정 가능하여, 신선물류의 환경별 최적 온도조건을 설정 및 유지관리 가능하다.
본 개시의 기술적 사상에 따른 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체를 개략적으로 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체의 정면부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체의 후면부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체가 끼움식 릴레이 브라켓에 체결되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체가 걸이식 릴레이 브라켓에 체결되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도 리더로거가 신선물류박스에 장착되는 모습을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 리더로거 본체에 구비된 제1 무선통신 안테나, 릴레이 브라켓에 구비된 릴레이 안테나, 박스에 구비된 수동형 센서태그의 안테나의 배치관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도 리더로거를 포함하는 신선물류 시스템을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체의 정면부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체의 후면부를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체가 끼움식 릴레이 브라켓에 체결되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체가 걸이식 릴레이 브라켓에 체결되는 모습을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도 리더로거가 신선물류박스에 장착되는 모습을 예시적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 리더로거 본체에 구비된 제1 무선통신 안테나, 릴레이 브라켓에 구비된 릴레이 안테나, 박스에 구비된 수동형 센서태그의 안테나의 배치관계를 설명하기 위한 도면이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도 리더로거를 포함하는 신선물류 시스템을 설명하기 위한 도면들이다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 다른 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
또한, 본 명세서에서 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함될 수 있다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 발명의 센서태그는 자체 전원부(예를 들어 배터리)가 구비되지 않은 수동형(passive type) 센서태그로서, 단일 센서태그가 2 이상의 센싱값을 센싱 및 리더기로 전송하는 역할을 수행할 수 있다. 예를 들면, 센서태그는 서로 다른 2이상 공간의 온도를 각각 측정하기 위한 복수의 온도센서들을 포함하도록 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체를 개략적으로 나타낸 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체의 정면부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 3은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체의 후면부를 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체가 끼움식 릴레이 브라켓에 체결되는 모습을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 리더로거 본체가 걸이식 릴레이 브라켓에 체결되는 모습을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도 리더로거가 신선물류박스에 장착되는 모습을 예시적으로 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 온도 리더로거 본체에 구비된 제1 무선통신 안테나, 릴레이 브라켓에 구비된 릴레이 안테나, 박스에 구비된 수동형 센서태그의 안테나의 배치관계를 설명하기 위한 도면이고, 도 8 및 도 9는 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도 리더로거를 포함하는 신선물류 시스템을 설명하기 위한 도면들이다.
도 1 내지 도 9를 참조하면, 리더로거 본체(100)는 바디부(110)와, 바디부(110)의 정면에 구비된 디스플레이부(120), 바디부(110)의 상단면 또는 하단면에 구비된 사용자 입력부(130), 릴레이 브라켓(200)으로의 탈착을 위한 가이드 레일 홈부(151,152)를 포함할 수 있다.
또한, 도시되지 않았으나, 리더로거 본체(100)에는 신선물류박스의 내부 온도를 측정하기 위해 신선물류박스에 설치된 수동형 센서태그(1000)와의 통신을 수행하기 위한 제1 무선통신모듈(여기서, 제1 무선통신모듈은 후술할 릴레이 브라켓의 릴레이 안테나를 경유하여 수동형 센서태그(1000)와의 통신을 수행함)과, 수동형 센서태그(1000)에 의해 센싱된 센싱값을 저장하기 위한 메모리와, 외부 단말과의 통신을 수행하고 외부 단말로 상기 센싱값을 전송하기 위한 제2 무선통신모듈 및 상기 제1 및 제2 무선통신모듈들을 구동시키기 위한 전원부가 포함될 수 있다.
상기 리더로거 본체(100)는 상기 릴레이 안테나를 경유하여 상기 제1 무선통신모듈을 통해(구체적으로, 제1 무선통신모듈의 제1 무선통신 안테나(100AT)를 통해) 수동형 센서태그(1000)로 무선전력을 주기적으로 전송하고, 상기 릴레이 안테나를 경유하여 수동형 센서태그(1000)로부터의 상기 센싱값을 주기적으로 수신한다. 즉, 릴레이 브라켓의 릴레이 안테나는 리더로거 본체(100)와 수동형 센서태그(1000)간의 무선전력전송 및 무선통신에서 커플링 안테나 역할을 수행할 수 있다.
여기서, 상기 제1 무선통신모듈은 상기 수동형 센서태그(1000)와 100 kHz 내지 15 MHz의 주파수 대역에서의 근거리 무선 통신을 수행하고, 상기 제2 무선통신모듈은 상기 외부 단말과 1 GHz 내지 10 GHz의 주파수 대역에서의 근거리 무선 통신 또는 이동통신을 수행하는 것을 특징으로 한다.
보다 구체적인 예를 들면, 하나의 리더로거 본체(100)는 하나의 수동형 센서태그(1000)와 1:1 매칭되도록 박스에 장착되며, 리더로거 본체(100)의 제1 무선통신모듈은 수동형 근거리 무선통신(예를 들어, NFC 또는 RFID 통신)을 통해 수동형 센서태그(1000)로 무선전력을 공급하고 이에 따라 수동형 센서태그(1000)에 의해 센싱된 신선물류박스 내외부 온도값을 전송받을 수 있다.
즉, 제1 무선통신모듈은 리더로거 본체(100)가 수동형 센서태그(1000)와의 수동형 근거리 무선통신을 수행함에 있어서 수동형 센서태그(1000)로 무선전력을 공급하고 센싱값을 수신 받는 리더기 모듈(예를 들어, NFC 리더기 모듈)로서의 역할을 수행하는 모듈일 수 있다.
제2 무선통신모듈은 예를 들면 능동형 근거리 무선통신 모듈(예를 들어, BLE(Bluetooth Low Energy) 모듈) 또는 이동통신모듈일 수 있으며, 리더로거 본체(100)는 필요에 따라 능동형 근거리 무선통신 모듈과 이동통신모듈을 모두 구비할 수도 있다.
즉, 제2 무선통신모듈은 사용자의 태깅(tagging) 동작 없이도 배송담당자 단말이나 관리자 단말, 관리서버 등과 통신을 수행하기 위한 모듈일 수 있다.
도 8과 같이, 제2 무선통신모듈이 BLE 모듈인 경우 적어도 하나 이상의 리더로거 본체(100)가 외부단말(예를 들어, 물류박스들을 배송하는 배송기사의 스마트폰 등)과 페어링될 수 있다. 즉, 복수의 박스 각각에 구비된 리더로거 본체(100)로 수집된 박스온도정보는 외부단말(6, 예를 들어, 배송담당자 또는 관리자 단말)로 취합 관리될 수 있다.
리더로거 본체(100)는 센서로부터의 온도값이 수신될 때마다 외부단말(6)로 온도값을 전송하거나, 메모리에 회차별 온도값을 저장해두고 복수 회차의 온도값들을 일괄 전송할 수도 있다.
외부단말(6)은 리더로거 본체(100)로부터 전달받은 온도값과, 온도 외 외부단말 자체 정보(예를 들어, 개별 온도값과 매칭되는 시간정보, GPS정보) 및 기타관리정보(예를 들어, 물류박스 내 제품정보, 운송정보 등)를 취합하여 관리서버 등으로 전송할 수 있다.
또는, 도 9와 같이 제2 무선통신모듈이 이동통신 모듈인 경우 리더로거 본체(100)는 정보통신망(5)을 통해 관리서버(3) 등으로 센싱온도값 정보 등을 주기적 전송할 수도 있다.
도 4 및 도 5에 도시된 릴레이 브라켓(200)은 리더로거 본체(100)가 상방에서 하방으로 슬라이딩되며 릴레이 브라켓에 결합되도록 리더로거 본체의 양 측면의 끼움결합을 가이드하는 가이드 레일(250)과, 리더로거 본체가 릴레이 브라켓에 완전히 결합되면 리더로거 본체를 하방에서 지지하도록 구성된 걸림턱(210)과, 리더로거 본체가 릴레이 브라켓에 완전히 결합되면 리더로거 본체가 상방으로 슬라이딩되며 이탈되지 않도록 리더로거 본체의 후면부에 구비된 걸림홈(160)에 끼움결합되는 고정돌기(260)와, 리더로거 본체와 신선물류박스에 설치된 수동형 센서태그와의 통신을 중계하기 위한 릴레이 안테나(200AT, 도 7 참조)을 포함한다.
릴레이 브라켓(200)은 신선물류박스에 다양한 방식으로 결합될 수 있다. 예를 들어, 도 4에 도시된 릴레이 브라켓(200)과 같이 릴레이 브라켓 양 측면에 배치된 끼움돌기(270)가 신선물류박스에 끼움결합될 수도 있고, 도 5에 도시된 릴레이 브라켓(200')과 같이 릴레이 브라켓의 하우징 상부에 구비된 걸이부재(270')가 신선물류박스에 구비된 걸이홈 등에 고정되는 방식 등일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
한편, 도 7에는 리더로거 본체(100)에 구비된 제1 무선통신 안테나(100AT), 릴레이 브라켓(200)에 구비된 릴레이 안테나(200AT), 박스에 구비된 수동형 센서태그(1000)의 안테나(1000AT)간 배치관계가 도시되어 있다.
상기 안테나들(100AT, 200AT, 1000AT)은 모두 루프 안테나 형상을 가지고 있으며, 제1 무선통신 안테나(100AT)의 폭(100ATw)은 릴레이 안테나(200AT)의 폭(200ATw)보다 작고 릴레이 안테나(200AT)의 폭(200ATw)은 센서태그 안테나(1000AT)의 폭(1000ATw)보다 작도록 구성된다. 여기서, 제1 무선통신 안테나(100AT)와 릴레이 안테나(200AT)의 중심점(기하학적 중심)은 상호 오버랩되도록 배치될 수 있다.
이를 통해 리더로거 본체(100) 및 릴레이 브라켓(200)을 보다 소형화할 수 있으며 센서태그(1000)와의 오정렬(즉, 센서태그 안테나(1000AT)의 중심점과 제1 무선통신 안테나(100AT) 또는 릴레이 안테나(200AT)의 중심점이 정확히 오버랩되지 않는 상황)에 따른 통신장애 확률을 더욱 줄일 수 있게 된다.
도 10은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 센서태그의 구성을 개념적으로 나타낸 도면이고, 도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 본 발명의 다른 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10에 도시된 센서태그(1)의 내부 구성은 설명의 편의를 위해 개념적으로 도시된 것으로서, 이에 한정되지 않음은 물론이다. 또한, 센서태그(1) 내부에는 후술할 센싱회로부, MCU, 안테나부 외 다른 추가적 구성(배터리 제외)이 포함될 수 있음은 물론이다. 나아가, 센싱회로부, MCU 및 안테나 블록들은 그 형상 및 배치가 단순화되어 표시된 것으로서, 예를 들어 도 1 및 도 6에 도시된 가변저항들(Th1, Th2, Th3)은 센서태그 본체로부터 물리적으로 이격된 위치에 분기되어 배치될 수 있다.
한편, 본 발명의 센서태그들(1, 1', 1")에 채용되는 MCU(20)는 RFID, NFC등의 근거리 무선통신용 인터페이스를 가지는 MCU로서, 상기 MCU(20)는 적어도 하나의 OP-AMP(210, Operational amplifier) 및 적어도 하나의 ADC(Analog-Digital Converter) 입력포트(220)를 포함하는 MCU이며, 이에 대한 상세한 설명은 후술하도록 한다.
수동형 2채널 멀티채널 센서태그(1)는 외부 리더기로부터 수신된 전력으로 구동되어 2 개의 센싱값을 측정하는 센싱회로부(10), 2 개의 센싱값을 입력 받는 MCU(20, Micro Controller Unit) 및 외부 리더기로부터의 전력 및 신호를 수신 받아 센싱된 2 개의 센싱값을 외부 리더기로 전송하는 안테나부(1000AT)를 포함하도록 구성될 수 있다.
상기 센싱회로부(10)는, 구동전압 노드(Vdd)로부터 접지단까지 직렬 연결되는 적어도 6 이상의 비-가변/가변저항 세트들을 포함한다.
구체적으로, 센싱회로부는 도 1에 도시된 것처럼 일단이 구동전압 노드(Vdd)에 연결되는 제1 비-가변저항(R1), 일단이 구동전압 노드(vdd)에 연결되되 제1 비-가변저항(R1)과 병렬 연결되는 제2 비-가변저항(R2), 일단이 제1 비-가변저항(R1)의 타단에 직렬 연결되고 타단이 접지되는 제1 가변저항(Th1), 일단이 제2 비-가변저항(R2)의 타단에 직렬 연결되고 타단이 접지되는 제2 가변저항(Th2), 제1 비-가변저항(R1)의 타단과 제1 가변저항(Th1)의 일단의 접점에 위치하되 증폭기(즉, OP-AMP(210))의 (-)입력단자에 연결되는 제1 측정전압 노드(V- in) 및 제2 비-가변저항(R2)의 타단과 제2 가변저항(Th2)의 일단의 접점에 위치하되 OP-AMP(210)의 (+)입력단자에 연결되는 제2 측정전압 노드(V+ in)를 포함할 수 있다.
일부 실시예들에서, 제1 가변저항(Th1) 및 제2 가변저항(Th2) 각각은 온도에 따라 저항특성이 변하는 서미스터(thermistor)일 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 가변저항(Th1) 및 제2 가변저항(Th2) 각각은 NTC(negative temperature coefficient thermistor), PTC(positive temperature coefficient thermistor), CTR(critical temperature resistor) 등일 수 있다.
이 경우, 센서태그(1)의 안테나부(1000AT)는 제1 측정전압 노드(V- in) 및 제2 측정전압 노드(V+ in) 각각에서 측정된 전압값들(보다 정확하게는, 측정 이후 MCU 내에서 디지털화된 전압값들)을 외부리더기로 전송할 수 있으며, 외부 리더기 또는 외부 리더기와 통신가능한 관리서버는 기 설정된 전압-온도변환 테이블에 기초하여 제1 센싱전압값 및 제2 센싱전압값 각각으로부터 제1 서미스터가 배치된 공간에서의 제1 온도값 및 제2 서미스터가 배치된 공간에서의 제2 온도값을 산출할 수 있게 된다.
한편, 도 10에 도시된 3채널 센서태그(1')의 경우, 센싱회로부(10')는 도시된 것처럼 일단이 구동전압 노드(Vdd)에 연결되되 제1 비-가변저항(R1) 및 제2 비-가변저항(R2)과 병렬 연결되는 제3 비-가변저항(R3)과, 일단이 제3 비-가변저항(R3)의 타단에 직렬 연결되고 타단이 접지되는 제3 가변저항(Th3), 및 제3 비-가변저항(R3)의 타단과 제3 가변저항(Th3)의 일단의 접점에 위치하되 ADC 입력포트(220)에 연결되는 제3 측정전압 노드(VADC in)를 더 포함할 수 있다. 제3 가변저항(Th3) 또한 제1 및 제2 가변저항들과 유사하게 서미스터일 수 있으며, 예를 들어 제3 가변저항(Th3) 은 NTC, PTC, CTR 등일 수 있다.
이 경우, 센서태그의 안테나부(1000AT)는 제1 측정전압 노드(V- in), 제2 측정전압 노드(V+ in) 및 제3 측정전압 노드(VADC in) 각각에서 측정된 전압값들을 외부리더기로 전송할 수 있으며, 외부 리더기 또는 외부 리더기와 통신가능한 관리서버는 기 설정된 전압-온도변환 테이블에 기초하여 제1 센싱전압값, 제2 센싱전압값 및 제3 센싱전압값 각각으로부터 제1 서미스터가 배치된 공간(예를 들어, 물류박스 외부 공간)에서의 제1 온도값, 제2 서미스터가 배치된 공간(예를 들어, 물류박스 내부 상측 공간)에서의 제2 온도값 및 제3 서미스터가 배치된 공간(예를 들어, 물류박스 내부 하측 공간)에서의 제3 온도값을 산출할 수 있게 된다.
한편, 상술한 채널 개수와 무관하게, 본 발명의 멀티채널 센서태그가 외부 리더기로부터 전력을 수신하여 센싱값을 측정한 후 측정값을 외부 리더기로 전송하는 일련의 과정은, 멀티채널 센서태그의 MCU(20)에 구비된 OP-AMP(210)가 턴-오프된 상태에서 수행되게 된다. 여기서 OP-AMP(210)가 턴-오프되었다함은 OP-AMP로의 전력공급 또는 OP-AMP에 의한 전력소모가 실질적으로 이루어지지 않는 것을 의미할 수도 있고, 상기 OP-AMP가 입력값(V- in, V+ in)에 기초한 연산증폭(예를 들어, Vout=A*(V+ in-V- in) 등) 기능을 수행하지 않음을 의미할 수도 있다.
OP-AMP의 턴-오프 상태에서 충분한 측정전압/변환온도 해상도를 확보하고 동시에 자체전원 없이 무선전송된 전력만으로도 충분한 동작을 수행하기 위해서, 본 발명의 센서태그 MCU는 채널별로 센싱된 아날로그값 각각을 8bit 내지 50bit의 해상도로 디지털 변환 가능한 MCU인 것이 바람직하며, 이 경우 소전력 환경에서도, OP-AMP의 V+ in, V- in 차이값 증폭 방식을 이용하지 않더라도 충분히 정밀한 온도측정이 가능하다.
OP-AMP(210)를 턴오프 동작하는 이유는 OP-AMP 내부의 증폭기가 소모전력이 크기 때문이며, 이에 연산증폭 없이 전압값들 자체를 NFC 등의 무선통신을 통해 (스마트폰 등의 리더기를 경유하여) 서버로 전송하는 것이다(전달된 전압값들은 상술한 것처럼 서버에서 테이블 매칭으로 온도값으로 변환된다).
또한, OP-AMP 증폭이 불요함에도 OP-AMP가 포함된 MCU를 채택하는 이유는 멀티채널 태그 구현을 위한 별도의 MCU에 대한 개발/생산관리에 대한 필요성을 해소할 수 있기 때문이다.
즉, 종래의 단일채널 센서태그에서 사용되는 MCU 및 본 발명에서의 멀티채널 센서태그의 MCU를 단일화함으로써 단채널/다채널 센서태그들에 대한 개발 및 생산관리비용을 획기적으로 절감시킬 수 있게 된다.
이에 따라 본 발명은 5mm 내지 30mm의 충분한 태깅거리에서 수신되는 1mW 내지 37mW의 저전력을 통해 8bit 내지 50bit의 고해상도를 가지는 채널별 센싱값들을 측정 전송함으로써, 저전력 고신뢰성의 수동형 멀티채널 센서태그를 구현할 수 있게 된다.
도 11은 본 발명의 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 12은 본 발명의 다른 일부 실시예들에 따른 온도관리 시스템에서 채널별 온도정보를 센싱 및 관리하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11 내지 도 12을 참조하면, 온도관리 시스템은 적어도 하나의 수동형 멀티채널 센서태그들(1, 1',1")과, 적어도 하나의 능동형 리더로거(2)와, 관리서버(3) 및 관리자 인터페이스(4)를 포함할 수 있다. 또한 능동형 리더로거(2)에도 센싱을 위한 태깅, 센싱여부 확인 및 센싱값 확인 관리 등을 위한 별도의 사용자 인터페이스가 구비될 수 있다.
능동형 리더로거(2), 관리서버(3) 및 관리자 인터페이스(4) 중 적어도 하나는 정보통신망(5)을 통해 상호간 실시간으로 데이터 통신을 수행할 수 있다. 정보통신망(5)은 예를 들면, 근거리 통신망(Local Area Network; LAN), 광역 통신망(Wide Area Network; WAN) 또는 부가가치 통신망(Value Added Network; VAN) 등과 같은 유선 네트워크나 이동 통신망(mobile radio communication network), 위성 통신망, 블루투스(Bluetooth), Wibro(Wireless Broadband Internet), HSDPA(High Speed Downlink Packet Access) 등과 같은 모든 종류의 무선 네트워크로 구현될 수 있다.
관리서버(3)로는 능동형 리더로거(2) 및/또는 관리자 인터페이스(4)로부터 입력된 정보 등을 저장 및 처리하고, 각 단말의 요청에 응답함에 따라 해당 절차를 지연없이 처리하기 위한 고성능의 프로세서 및 대용량의 저장공간을 가지는 워크스테이션 등을 포함하는 서버 장치가 이용될 수 있다.
능동형 리더로거(2)의 수요자 인터페이스 및 관리자 인터페이스(4)는 예를 들면 스마트폰, 스마트 노트, 태블릿 PC, 스마트 카메라, 스마트 TV, 웨어러블(wearable) 컴퓨터 등의 각종 스마트 기기로 구현될 수도 있으며, PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치에 의해 구현될 수도 있고, 웹 브라우저(WEB Browser)가 탑재된 데스크톱(desktop), 노트북, 랩톱(laptop) 등에 의해 구현될 수도 있다.
능동형 리더로거(2)의 수요자 인터페이스 및 관리자 인터페이스(4)를 물리적으로 구현하는 단말 각각에는 전술한 기능을 구현하기 위해 관리서버(3)와 통신을 수행하는 통신부 및 각 기능들을 사용자 인터페이스(User interface)를 통해 표시하는 어플리케이션 프로그램이 기록된 컴퓨팅 장치로 읽고 쓰기가 가능한 기록매체가 탑재될 수 있다.
온도관리 시스템 내 수동형 멀티채널 센서태그들(1, 1', 1") 각각은 목적 및 환경에 따라 다양한 센서개수를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 제1 센서태그(1)와 같이 2개의 센서(11, 12)를 구비하거나, 제2 및 제3 센서태그들(1', 1")과 같이 3개의 센서(11, 12, 13)를 구비할 수 있다. 또한, 센서들 중 일부 센서는 태그본체로부터 분기된 센서이고, 다른 일부 센서는 태그본체 내부에 배치된 센서일 수 있다.
능동형 리더로거(2)가 센서태그(1)에 태깅(tagging)되면, 센서태그(1)는 능동형 리더로거(2)의 안테나로부터 발생되는 RF필드에너지를 통해 센서태그(1)의 구동을 위한 전력을 획득할 수 있다.
센서태그(1)의 센서부는 획득된 전력을 사용하여 채널별 센싱값들을 취득하고, MCU는 취득된 채널별 센싱값들을 파싱(parsing) 없이 NFC 인터페이스로 전달하며, 안테나를 통해 전달된 파싱되지 않은 채널별 센싱값들을 능동형 리더로거(2)로 전송할 수 있다. 즉, 센서태그(1)는 도 6에 도시된 제1 측정전압 노드(V- in), 제2 측정전압 노드(V+ in) 및 제3 측정전압 노드(VADC in) 각각에서 측정된 전압값들을 온도값으로 변환하지 않고 능동형 리더로거(2)로 전송한다.
일부 실시예들에서, 도 9에 도시된 것과 같이 능동형 리더로거(2)는 채널별 센싱값들(즉, 측정된 전압값들)을 관리서버(3)로 전송하고, 관리서버(3)는 기 설정된 전압-온도변환 테이블에 기초하여 채널별 센싱값들을 파싱하여 센서태그별/센서태그의 채널별 온도정보를 산출하여, 산출된 채널별 온도정보를 능동형 리더로거(2) 및/또는 관리자 인터페이스(4)로 전송할 수 있다. 전송된 채널별 온도정보는 능동형 리더로거(2)의 사용자 인터페이스나, 관리자 인터페이스(4)를 통해 디스플레이될 수 있다.
다른 일부 실시예들에서, 도 10에 도시된 것과 같이 능동형 리더로거(2)는 기 설정된 전압-온도변환 테이블에 기초하여 센서태그(1)로부터 전달받은 채널별 센싱값들을 파싱하여 센서태그별/센서태그의 채널별 온도정보를 산출하여, 산출된 채널별 온도정보를 능동형 리더로거(2)의 GUI 등을 통해 디스플레이할 수 있다. 산출된 채널별 온도정보는 관리서버(3)로 취합되어 관리자 인터페이스(4) 등을 통해 빅데이터화 될 수도 있다.
본 실시예와 관련된 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상기된 기재의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 방법들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.
Claims (2)
- 리더로거 본체 및 상기 리더로거 본체가 탈착가능하도록 거치하는 릴레이 브라켓으로 구성된 능동형 리더로거로서,
상기 릴레이 브라켓은,
상기 리더로거 본체가 상방에서 하방으로 슬라이딩되며 상기 릴레이 브라켓에 결합되도록 상기 리더로거 본체의 양 측면의 끼움결합을 가이드하는 가이드 레일;
상기 리더로거 본체가 상기 릴레이 브라켓에 완전히 결합되면, 상기 리더로거 본체를 하방에서 지지하도록 구성된 걸림턱;
상기 리더로거 본체가 상기 릴레이 브라켓에 완전히 결합되면, 상기 리더로거 본체가 상방으로 슬라이딩되지 않도록 상기 리더로거 본체의 후면부에 구비된 걸림홈에 끼움결합되는 고정돌기; 및
상기 리더로거 본체와 신선물류박스에 설치된 수동형 센서태그와의 통신을 중계하기 위한 릴레이 안테나;을 포함하고,
상기 리더로거 본체는,
바디부;
상기 바디부의 양 측면에 배치되어 상기 릴레이 브라켓의 상기 가이드 레일을 수용하도록 구성된 가이드 레일 홈부;
상기 릴레이 안테나를 경유하여, 신선물류박스의 내부 온도를 측정하기 위해 상기 신선물류박스에 설치된 수동형 센서태그와의 통신을 수행하기 위한 제1 무선통신모듈;
상기 수동형 센서태그에 의해 센싱된 센싱값을 저장하기 위한 메모리;
외부 단말과의 통신을 수행하고 상기 외부 단말로 상기 센싱값을 전송하기 위한 제2 무선통신모듈; 및
상기 제1 및 제2 무선통신모듈들을 구동시키기 위한 전원부;를 포함하는, 능동형 온도 리더로거.
- 제1 항에 있어서,
상기 리더로거 본체는 상기 제1 무선통신모듈을 통해, 상기 릴레이 브라켓의 상기 릴레이 안테나를 경유하여, 상기 수동형 센서태그로 무선전력을 주기적으로 전송하고 상기 수동형 센서태그로부터의 상기 센싱값을 주기적으로 수신하되,
상기 제1 무선통신모듈은, 상기 릴레이 브라켓의 상기 릴레이 안테나를 경유하여, 상기 수동형 센서태그와 100 kHz 내지 15 MHz의 주파수 대역에서의 근거리 무선 통신을 수행하고,
상기 제2 무선통신모듈은 상기 외부 단말과 1 GHz 내지 10 GHz의 주파수 대역에서의 근거리 무선 통신 또는 이동통신을 수행하는 것을 특징으로 하는, 능동형 온도 리더로거.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020220151882A KR20240070258A (ko) | 2022-11-14 | 2022-11-14 | 릴레이 브라켓을 구비하여 사용성 및 유지보수성이 극대화된 온도 리더로거, 및 이를 포함하는 신선물류 시스템 |
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|---|---|
| KR20240070258A true KR20240070258A (ko) | 2024-05-21 |
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|---|---|---|---|---|
| KR101773380B1 (ko) | 2009-04-22 | 2017-08-31 | 프란웰, 아이엔씨. | 착용 가능한 ｒｆｉｄ 시스템 |
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