WO2012030011A1 - 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템 - Google Patents

무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템 Download PDF

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WO2012030011A1
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node
control device
information
gas
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PCT/KR2010/006366
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박규태
유근준
김영규
권정락
윤기봉
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한국가스안전공사
중앙대학교 산학협력단
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Publication date
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    • H04L2012/2841—Wireless

Definitions

  • the present invention relates to a gas and fire information display system based on a wireless sensor network.
  • a wired / wireless sensor network is built in a building around a home network device, also known as a wall pad, such as a fire or a gas leak. If an abnormality appears, it is a wireless sensor network-based gas and fire information display system that allows residents to respond smarter by shutting off the gas or operating an automatic fire extinguishing device and clearly informing the residents of the current situation.
  • a microcomputer gas meter is a gas meter with a built-in microcomputer and equipped with a shutoff valve.
  • the microcommunication gas meter is a digital gas safety device that automatically detects a gas when a danger sign of a gas explosion occurs.
  • key features include quick gas shut-off, remote meter reading, micro-leakage warning, low battery warning, shut-off warning, over-pressure warning, and forced locking through a telephone modem.
  • the microcomputer gas meter can not recognize where the gas leaks from the building and various signs of abnormality caused by the gas leak.
  • Gas safety management system using a wireless communication in a conventional building includes a fire detection sensor node having a wireless communication module; A gas detection sensor node having a wireless communication module; A home that wirelessly receives a detection signal from the fire detection sensor node and the gas detection sensor node, and wirelessly transmits a command signal to the gas meter to shut off the gas when it is determined that an abnormality has occurred as a result of examining the detection signal received wirelessly.
  • Network devices And the microcomputer gas meter which cuts off a gas according to a gas shutoff command signal wirelessly received from the home network device.
  • the home network device 100 includes a carbon monoxide detection sensor node 510, a flame detection sensor node 520, a smoke detection node 530, a gas detection sensor node, which is a kind of a fire detection sensor node.
  • the detection signal is received, the received detection signal is inspected to determine whether an abnormality occurs (e.g. smoke, flame, carbon monoxide or gas leak occurs), and when it is determined that the abnormality is detected, the gas shutoff command signal is transmitted through the wireless communication module. It transmits to the gas meter 200 to block the gas, drives the ventilation fan 800, generates an alarm sound and transmits an abnormal occurrence signal to the management server 400.
  • an abnormality e.g. smoke, flame, carbon monoxide or gas leak occurs
  • the microcomputer gas meter 200 includes a wireless communication module 220 for wireless communication with the home network device 100, a driving module 250 for driving the gas valve 260, and a flow rate of gas. And a measurement module 230 for measuring pressure, a sensing module 240 for detecting an earthquake, and a control module 210 for controlling the wireless communication module 220 and the driving module 250.
  • the automatic fire extinguishing device 300 includes a wireless communication module 320 for wireless communication with the home network device 100, a gas detection module 330 for detecting gas, and a temperature for measuring temperature.
  • the gas safety management system using wireless communication in a conventional building receives a detection signal from a fire detection sensor node or a gas detection sensor node and wirelessly transmits a command signal to shut off the gas to the gas meter when it is determined that an abnormality has occurred.
  • a detection signal from a fire detection sensor node or a gas detection sensor node
  • a command signal to shut off the gas to the gas meter when it is determined that an abnormality has occurred.
  • the present invention is to solve the above-mentioned problem, the home network central control device receives the detection signal from the detection sensor node connected to the wireless sensor network, and analyzes and displays the analyzed information on the screen to the residents in the current situation
  • the aim is to provide a gas and fire information display system based on a wireless sensor network that makes it possible to clearly understand and enable smart response.
  • One aspect of the gas and fire information display system based on the wireless sensor network of the present invention is composed of a sensing sensor each having a wireless communication module, and when the situation information request packet is received, the detected information value is included in the situation information response packet.
  • the home network central control device may include: a wireless communication module configured to perform wireless communication with the sensing sensor node; A data processor for transmitting a context information request packet to a plurality of sensing sensor nodes through the wireless communication module, and transmitting the context information response packet accordingly; An information analyzer for analyzing the sensing information value included in the context information response packet when receiving the context information response packet through the data processor; And a display unit for displaying the sensing information analyzed by the information analyzer.
  • the apparatus may further include a database configured to store state information values of the sensing sensor node and the control device node, wherein the information analyzing unit checks the database and analyzes the sensing information value included in the context information response packet through the data processing unit. Can be.
  • the detection sensor is one of a smoke sensor, a carbon monoxide sensor, a temperature sensor, a fuselage sensor, a magnetic sensor, a measurement detection module and a detection module.
  • the control unit when receiving the context information request packet from the home network central control device includes the detected information sent in the context information response packet to the home network central control device, while the home network
  • the control unit receives the state control request packet from the central control device, the control device node for performing a corresponding control and transmits the state control response packet accordingly according to the home network central control device, wherein the home network central control device is the control device
  • the state control response packet received from the node is analyzed and displayed to the occupant.
  • control device node is one of a microcomputer gas meter for controlling the gas valve, an automatic fire extinguishing device for controlling the fire extinguisher, a curtain and a window.
  • the home network central control device forms a wireless sensor network with a sensing sensor node using Zigbee (802.15.4), and connects the wireless sensor network with the sensing sensor node and the control device node in a star manner.
  • Zigbee 802.15.4
  • the context information request packet is composed of SOP, Node ID, Address, CMD, Retry Count, MOP, and EOP fields
  • the context information response packet is SOP, Node ID, Address, CMD, Ack / Data, Check sum and It consists of an EOP field.
  • the state control request packet is composed of SOP, Node ID, Address, CMD, Retry count, MOP, DATA, and EOP fields
  • the state control response packet is SOP, Node ID, Address, CMD, Data, Check sum, and EOP. Consists of fields.
  • the gas and fire information display system based on the wireless sensor network receives and analyzes a detection signal from a sensing sensor node connected to the wireless sensor network by the home network central control device, and then analyzes the analyzed information. Displayed on the screen of the network central control device, the residents can clearly see the current situation, and at the same time has an excellent effect to enable a smart response.
  • 1 is a network configuration of a gas safety management system using a wireless communication in a conventional building.
  • FIG. 2 is an electrical block diagram of the microcomputer gas meter according to FIG. 1.
  • FIG. 3 is an electrical block diagram of the automatic fire extinguishing device according to FIG. 1.
  • Figure 4 is a network diagram of a gas and fire information display system based on a wireless sensor network according to the present invention.
  • FIG. 5 is a functional block diagram of a home network central control device according to FIG. 4.
  • temperature sensor 224 fuselage sensor
  • micom gas meter 322 automatic fire extinguishing device
  • FIG. 4 is a functional block diagram showing the configuration of a gas and fire information display system based on a wireless sensor network according to the present invention.
  • a gas and fire information display system based on a wireless sensor network includes a home network central control device 100, a plurality of detection sensor nodes 200, and a plurality of control device nodes. 300.
  • the home network central control device 100 transmits the situation information request packet to the plurality of sensing sensor nodes 200 and then includes the situation information response packet including the sensing information values from the plurality of sensing sensor nodes 200.
  • the sensing information value included in the situation information response packet is analyzed and the sensing information value is displayed.
  • the wireless communication module 110, the data processing unit 120, and the information analyzing unit 130 are displayed.
  • the display unit 140 the display unit 140.
  • the wireless communication module 110 of the home network central control device 100 performs wireless communication with the sensing sensor node 200 and the control device node 300.
  • the wireless communication module 110 configures the wireless sensor network with the sensing sensor node 200 and the control device node 300 using the Zigbee 802.15.4.
  • the data processing unit 120 of the home network central control device 100 transmits a situation information request packet to the plurality of sensing sensor nodes 200 through the wireless communication module 110 and transmits a plurality of situation information response packets accordingly. Received sequentially from the sensor node 200.
  • the information analyzer 140 of the home network central control device 100 receives the context information response packet through the wireless communication module 110, it analyzes the sensing information included in the context information response packet.
  • the information analyzer 130 checks a database (not shown) that stores state information values of the sensing sensor node 100 and the control device node 200, and responds to the situation information through the data processor 120. The detection information value included in the packet may be analyzed.
  • the display 130 of the home network central control device 100 displays the detected information analyzed by the information analyzer 140.
  • the data processor 120 of the home network central control device 100 transmits a state control request packet for control to the control device node 300 through the wireless communication module 110.
  • the information analyzer 130 checks a database (not shown) that stores state information values of the sensing sensor node 100 and the control device node 200, and responds to the situation information through the data processor 120.
  • the detection information value included in the packet may be analyzed.
  • the plurality of detection sensor nodes 200 detects a random risk factor and transmits a situation information response packet including the detected detection information to the home network central control device 100, and transmits the wireless communication module 210, respectively. Equipped.
  • the detection sensor node 200 is a smoke detection sensor 221 for detecting smoke, carbon monoxide detection sensor 222 for detecting carbon monoxide, a temperature sensor 223 for detecting a temperature, a fuselage detection for detecting a human movement
  • the sensor 224 and the magnetic sensor 225 for detecting the opening of the door or the window, the measurement sensing module 226 for detecting the flow rate and pressure of the gas and the sensing module 227 for detecting the earthquake.
  • the smoke detection sensor 221, the carbon monoxide detection sensor 222 and the temperature sensor 223 may be connected to or embedded in the automatic fire extinguishing device 322, the measurement detection module 226 and the sensing module 227 It may be connected to or embedded in the microcomputer gas meter 321.
  • control device node 300 When the control device node 300 receives the state control request packet from the home network central control device 100, the control device node 300 performs control according to a corresponding command, and the wireless communication module 310 is provided.
  • the control device node 300 may include a microcomputer gas meter 321 for controlling a gas valve, an automatic fire extinguishing device 322 for controlling a fire extinguisher, a curtain 323, a window 324, and a ventilation fan 325. .
  • the home network central control device 100 initially transmits or periodically transmits a status information request packet to the plurality of sensor nodes 200 and the plurality of control device nodes 300.
  • the context information request packet transmitted by the home network central control device 100 is composed of OP, Node ID, Address, CMD, Retry Count, MOP and EOP fields as shown in [Table 1].
  • SOP Start of Packet field
  • Node Id field for identifying the sensor of the detection sensor node and the control device of the control device node, Address; A field for identifying each node ID (0x00 ⁇ 0xFF) when there are a plurality of nodes
  • CMD field for inputting command information for each node ID
  • Retry Count field indicating the number of transmissions
  • MOP field for packet messages
  • EOP This field indicates the end of a packet.
  • node IDs of the plurality of sensor nodes 200 and the plurality of control device nodes 300 are as shown in Table 2 below.
  • the situation information request packet transmitted by the home network central control device 100 to be reset and transmitted to all the sensing sensor nodes 200 and the control device node 300 connected to the wireless sensor network is SOP: "02", Node ID: "00”, Address: “00” (Does not exist), CMD: "00”, Retry Count: "00”, MOP: "FF”, EOP: "03".
  • the sensing sensor node 200 and the control device node 300 that have received the context information request packet as described above respond to the context information request packet to the home network central control device 100 in response to the context information response. Send the packet.
  • the situation information response packet transmitted from the sensing sensor node 200 and the control device node 300 is SOP, Node ID, Address, CMD, Ack / Data, Check sum and EOP fields as shown in [Table 4]. consist of.
  • SOP Start of Packet field
  • Node Id field for identifying the sensor of the detection sensor node and the control device of the control device node, Address; Field (0x00 ⁇ 0xFF) to identify when each node ID is present
  • CMD field to input command information for each node ID
  • Ack / Data sensing sensor node 200 or control device node 300 is detected
  • a field for inputting actual sensing data a check sum field for inputting checksum information according to each CMD, and an EOP field for indicating the end of a packet.
  • the CMD field of the context information response packet transmitted by the sensing sensor node 200 and the control device node 300 may be input as shown in [Table 5].
  • 17 and 18 are events sent when there is a change in the sensing sensor node 200 itself, and the home network central control device 100 may transmit an Ack signal after reception.
  • all of the sensing sensor nodes 200 and the control device node 300 that receive the context information request packet from the home network central control device 100 transmit the context information response packet including the sensing information to the home network center. To the control device 100.
  • the situation information response packet transmitted by the smoke detection sensor 221 is SOP: "02", Node ID: "03", Address: “00” (not present), CMD: "30", Ack / Data: “00 “Or” 01 “, Check sum:” 30 ", EOP:” 03 “.
  • the home network central control device 100 receiving the situation information response packet from the smoke detection sensor 221 may know that the situation information response packet is received from the smoke detection sensor 221 through the Node ID. If it is "00", it is normal, and if it is "01", it can be determined as smoke detection. Therefore, the home network central control device 100 can notify the resident of the state of the smoke detection sensor 221 through the display unit 140.
  • the sensing sensor node 200 and the control device node 300 converts the detected sensing information into hexadecimal when transmitting to the home network central control device 100 and inputs the situation information response packet in the reverse order in the Data field. To the home network central control device 100.
  • the home network central control device 100 may transmit a state control request packet to the control device node 300.
  • the reason why the home network central control device 100 transmits a state control request packet is to allow the user to block or open the gas valve, set a flow rate of the gas, or control the automatic fire extinguishing device 320. .
  • the state control request packet transmitted from the home network central control device 100 to the control device node 300 is SOP, Node ID, Address, CMD, Retry count, MOP, DATA and EOP as shown in [Table 6]. It consists of a field.
  • SOP Start of Packet field
  • Node Id field for identifying the sensor of the detection sensor node and the control device of the control device node, Address; Field to identify when there are multiple node IDs (0x00 ⁇ 0xFF),
  • CMD field for inputting command information for each node ID
  • Retry Count field for transmission count
  • MOP field for packet message
  • Data This is a packet for inputting 4 bytes of data only when the continuous flow time is set
  • EOP This field indicates the end of the packet.
  • the CMD field of the packet transmitted by the home network central control device 100 to the control device node 300 is as shown in Table 7 below.
  • the microcomputer gas meter 321 of the control device node 300 receives a state control request packet for gas valve blocking from the home network central control device 100, the microcomputer gas meter 321 closes the gas valve and sends a state control response packet to the home network center. To the control device 100.
  • the automatic fire extinguishing device 322 of the control device node 300 operates the fire extinguisher when the state control request packet for operating the fire extinguisher is received from the home network central control device 100 and then transmits the status control response packet to the home network central control. Send to the device 100.
  • the curtain 323 and the window 324 of the control device node 300 operates the curtain control motor to open the curtain 323 or the window control motor when the state control request packet is received from the home network central control apparatus 100. After operating to control the window 324 to open, and transmits a status control response packet to the home network central control device (100).
  • the state control response packet transmitted by the control device node 300 to the home network centralized control device 100 in response to the state control request packet is SOP, Node ID, Address, as shown in [Table 8]. It consists of CMD, Data, Check sum and EOP fields.
  • SOP Start of Packet field
  • Node Id field for identifying the sensor of the detection sensor node and the control device of the control device node, Address; Field (0x00 ⁇ 0xFF) to identify when each node ID is present
  • CMD Field where command information for each node ID is input
  • Data Actual sensed by sensing sensor node 200 or control device node 300 A field for inputting sensing data
  • Check sum A field for inputting checksum information according to each CMD
  • EOP A field for indicating the end of a packet.
  • the CMD transmitted by the sensing sensor node 200 and the control device node 300 are as shown in [Table 9].
  • the data field is converted into hexadecimal number and input in reverse order.
  • the home network central control device 100 converts the detected value F4H 01H into the reverse order (01F4H) and then performs the DEC conversion, it is possible to check the actual gas pressure value 500 and display it.

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Abstract

본 발명은 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템이 개시된다. 일 실시 예에서, 무선통신 모듈을 각각 구비한 다수개의 감지 센서로 이루어지며, 상황 정보 요청 패킷이 수신되면 감지된 감지 정보 값을 상황 정보 응답 패킷에 포함시켜 전송하는 감지 센서 노드; 및 상기 감지 센서 노드에 상황 정보 응답 패킷을 전송한 후 그에 대응되는 상황 정보 응답 패킷이 수신되면 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보 값을 분석한 후 그 감지 정보 값을 디스플레이시키는 홈 네트워크 중앙제어 기기를 포함하는 것으로, 홈 네트워크 중앙제어 기기가 무선센서 네트워크로 연결된 감지 센서 노드로부터 상황 정보 응답 패킷을 수신하여 분석한 후 그 분석된 정보를 화면상에 디스플레이시켜 거주자가 현재 상황을 명확하게 알 수 있도록 하여 현명한 대처가 가능하도록 해주는 것입니다.

Description

무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템
본 발명은 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 홈 네트워크 기기 일명, 월 패드(Wall-Pad)를 중심으로 건물 내에 유무선 센서네트워크를 구축하여 화재나 가스 누출 등과 같은 이상 징후가 나타나면 가스를 차단하거나 자동 소화 장치를 동작시키고 거주자에게 현재 상황을 명확하게 알려줌으로써 거주자가 더욱 현명하게 대처할 수 있도록 해주는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템에 것이다.
일반적으로, 마이컴 가스 미터란 마이크로 컴퓨터를 내장하고 차단 밸브가 장착한 가스 미터로서, 가스 폭발의 위험 징후가 발생할 경우 마이크로 컴퓨터가 이를 감지하여 가스를 자동 차단하는 디지털 가스안전장치이다.
주요 기능으로는 가스 계량 기능 이외에 전화 모뎀을 통한 신속한 가스 차단, 원격 검침, 미소 누설 경고, 전지전압 저하 경고, 차단 이상 경고, 압력 이상 경고 및 강제 잠금 기능 등이 있으며, 시공 및 가스 누출 검사가 간편한 장점이 있다.
그러나 마이컴 가스 미터는 건물 내 어디에서 가스가 누출되었는지 그리고 가스 누출로 인한 각종 이상 징후를 인지할 수 없다 하겠다.
따라서 건물 내에서의 가스 사고 예방을 위해서는 마이컴 가스 미터 이외에, 추가적인 안전장치들이 마련될 필요성이 있다.
이러한 필요성에 따라 무선센서 네트워크를 구축하여 화재나 가스 누출 등과 같은 이상 징후가 나타나면 가스를 차단하거나 자동 소화 장치를 동작시킴으로써, 가스 누출에 따른 안전사고를 예방하는 건물 내 무선통신을 이용한 가스 안전 관리 시스템(국내 출원 10-2009-0118172호, 2009. 12. 02)이 출원된 바 있다.
종래 건물 내 무선통신을 이용한 가스 안전 관리 시스템은 무선 통신 모듈을 구비한 화재 감지 센서 노드; 무선 통신 모듈을 구비한 가스 감지 센서 노드; 상기 화재 감지 센서 노드 및 상기 가스 감지 센서 노드로부터 감지 신호를 무선 수신하고, 상기 무선 수신한 감지 신호를 검사한 결과, 이상 발생으로 판단되면 가스를 차단하도록 하는 명령 신호를 가스 미터에 무선 전송하는 홈 네트워크 기기; 및 상기 홈 네트워크 기기로부터 무선 수신되는 가스 차단 명령 신호에 따라 가스를 차단하는 상기 마이컴 가스 미터를 포함하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이 홈 네트워크 기기(100)는 화재 감지 센서 노드의 일종인 일산화탄소 감지센서 노드(510), 불꽃 감지센서 노드(520), 연기 감지센서 노드(530), 가스 감지센서 노드(600)로부터 감지 신호가 수신되면, 수신한 감지 신호를 검사하여 이상 발생(예, 연기, 불꽃, 일산화탄소 또는 가스 누출 발생) 여부를 판단한 후 이상 발생으로 판단되면 가스 차단 명령 신호를 무선 통신 모듈을 통해 가스 미터(200)로 전송하여 가스를 차단하도록 하고, 환기 팬(800)을 구동시키며, 경보음을 발생시키며 이상 발생 신호를 관리 서버(400)로 전송한다.
마이컴 가스 미터(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 홈 네트워크 기기(100)와 무선 통신하는 무선 통신 모듈(220)과, 가스 밸브(260)를 구동하는 구동 모듈(250)과, 가스의 유량 및 압력을 측정하는 측정 모듈(230)과, 지진을 감지하는 감진 모듈(240)과, 무선 통신 모듈(220) 및 구동 모듈(250)을 제어하는 제어 모듈(210)을 포함하여 이루어질 수 있다.
자동 소화 장치(300)는 도 3에 도시한 바와 같이, 홈 네트워크 기기(100)와 무선 통신하는 무선 통신 모듈(320)과, 가스를 감지하는 가스 감지 모듈(330)과, 온도를 측정하는 온도 측정 모듈(340)과, 소화기(360) 및 가스 밸브(370)를 구동하는 구동 모듈(350)과, 무선 통신 모듈(320) 및 구동 모듈(350)을 제어하는 제어 모듈(310)을 포함하여 이루어질 수 있다.
그러나 종래 건물 내 무선통신을 이용한 가스 안전 관리 시스템은 화재 감지 센서 노드, 가스 감지 센서 노드로부터 감지 신호를 수신한 후 이상 발생으로 판단되면 가스를 차단하도록 하는 명령 신호를 가스 미터에 무선으로 전송하여 제어만할 뿐 거주자에게는 현재 어떤 조치가 취해지고 있음을 알려주는 어떠한 정보도 시각적으로 제공해주지 않음으로써 거주자가 현명하게 대처할 수 없는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 언급한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 홈 네트워크 중앙제어 기기가 무선센서 네트워크로 연결된 감지 센서 노드로부터 감지 신호를 수신하여 분석한 후 그 분석된 정보를 화면상에 디스플레이시켜 거주자가 현재 상황을 명확하게 알 수 있도록 하는 동시에 현명한 대처가 가능하도록 해주는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템을 제공함에 목적이 있다.
본 발명의 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템의 일 측면은 무선통신 모듈을 각각 구비한 감지 센서로 이루어지며, 상황 정보 요청 패킷이 수신되면 감지된 감지 정보 값을 상황 정보 응답 패킷에 포함시켜 전송하는 다수개의 감지 센서 노드; 및 상기 감지 센서 노드에 상황 정보 응답 패킷을 전송한 후 그에 대응되는 상황 정보 응답 패킷이 수신되면 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보 값을 분석한 후 그 감지 정보 값을 디스플레이시키는 홈 네트워크 중앙제어 기기를 포함한다.
상기 홈 네트워크 중앙제어 기기는, 상기 감지 센서 노드로 무선 통신을 수행하는 무선 통신 모듈; 상기 무선 통신 모듈을 통해 다수개의 감지 센서 노드로 상황 정보 요청 패킷을 전송하고 그에 따른 상황 정보 응답 패킷을 데이터 처리부; 상기 데이터 처리부를 통해 상황 정보 응답 패킷을 수신하면 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보 값을 분석하는 정보 분석부; 및 상기 정보 분석부를 통해 분석한 감지 정보를 디스플레이시키는 디스플레이부를 포함한다.
상기 감지 센서 노드와 제어 장치 노드의 상태 정보 값을 저장하는 데이터 베이스를 더 포함하되, 상기 정보 분석부는 상기 데이터 베이스를 확인하여 상기 데이터 처리부를 통해 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보 값을 분석할 수 있다.
이때, 상기 감지 센서는 연기 감지센서, 일산화탄소 감지센서, 온도 감지센서, 동체 감지센서, 마그네틱 센서, 측정감지 모듈 및 감진 모듈 중 하나이다.
한편, 무선통신 모듈을 각각 구비하며, 상기 홈 네트워크 중앙제어 기기로부터 상황 정보 요청 패킷을 수신하면 감지한 감지 정보를 상황 정보 응답 패킷에 포함시켜 상기 홈 네트워크 중앙제어 기기로 전송하는 한편, 상기 홈 네트워크 중앙제어 기기로부터 상태 제어 요청 패킷을 수신하면 해당 제어를 수행한 후 그에 따른 상태 제어 응답 패킷을 홈 네트워크 중앙제어 기기로 전송하는 제어 장치 노드를 더 포함하되, 상기 홈 네트워크 중앙제어 기기는 상기 제어 장치 노드로부터 수신된 상태 제어 응답 패킷을 분석한 후 거주자에게 디스플레이시킨다.
이때, 상기 제어 장치 노드는 가스 밸브를 제어하는 마이컴 가스 미터, 소화기를 제어하는 자동 소화 장치, 커튼 및 창문 중 하나이다.
여기서, 상기 홈 네트워크 중앙제어 기기는 지그비(802.15.4)를 이용하여 감지 센서 노드와 무선센서 네트워크를 형성하며, 스타 방식으로 상기 감지 센서 노드 및 제어 장치 노드와 무선통신 네트워크를 연결한다.
한편, 상기 상황 정보 요청 패킷은 SOP, Node ID, Address, CMD, Retry Count, MOP 및 EOP 필드로 이루어지며, 상기 상황 정보 응답 패킷은 SOP, Node ID, Address, CMD, Ack/Data, Check sum 및 EOP 필드로 이루어진다.
그리고 상기 상태 제어 요청 패킷은 SOP, Node ID, Address, CMD, Retry count, MOP, DATA 및 EOP 필드로 이루어지며, 상기 상태 제어 응답 패킷은 SOP, Node ID, Address, CMD, Data, Check sum 및 EOP 필드로 이루어진다.
전술된 구성에 의해 본 발명에 따른 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템은 홈 네트워크 중앙제어 기기가 무선센서 네트워크로 연결된 감지 센서 노드로부터 감지 신호를 수신하여 분석한 후 그 분석된 정보를 홈 네트워크 중앙제어 기기의 화면상에 디스플레이시켜 거주자가 현재 상황을 명확하게 알 수 있도록 하는 동시에 현명한 대처가 가능하도록 해주는 뛰어난 효과가 있다.
도 1은 종래 건물 내 무선통신을 이용한 가스 안전 관리 시스템의 네트워크 구성도.
도 2는 도 1에 따른 마이컴 가스 미터의 전기적인 블록 구성도.
도 3은 도 1에 따른 자동 소화 장치의 전기적인 블록 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템의 네트워크 구성도.
도 5는 도 4에 따른 홈 네트워크 중앙제어 기기의 기능 블록도이다.
[부호의 설명]
100 : 홈 네트워크 중앙제어 기기 200 : 감지 센서 노드
210 : 무선 통신 모듈
221 : 연기 감지센서 222 : 일산화탄소 감지센서
223 : 온도 감지센서 224 : 동체 감지센서
225 : 마그네틱 센서 226 : 측정감지 모듈
227 : 감진 모듈 300 : 제어 장치 노드
310 : 무선 통신 모듈
321 : 마이컴 가스 미터 322 : 자동 소화 장치
323 : 커튼 324 : 창문
325 : 환기팬
특정 실시예의 후술되는 상세한 설명은 본 발명의 특정 실시예의 여러 설명을 제공한다. 그러나 본 발명은 청구범위에 의해 한정되고 커버되는 다수의 여러 방법으로 구현될 수 있다. 본 상세한 설명은 동일한 참조 번호가 동일하거나 기능적으로 유사한 요소를 나타내는 도면을 참조하여 설명된다.
본 명세서에서 제공되는 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단순히 본 발명의 특정 실시예의 상세한 설명을 위해 사용된 것이기 때문에 본 발명을 특정 방법으로 제한하거나 한정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 나아가, 본 발명의 실시예는, 전체적으로 본 발명의 바람직한 속성들을 나타내거나 본 명세서에 제공된 발명을 실시하는데 필수적인 여러 신규한 특징을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템의 구성을 나타낸 기능블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시예에 따른 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템은 홈 네트워크 중앙제어 기기(100), 다수개의 감지 센서 노드(200) 및 다수개의 제어 장치 노드(300)를 포함한다.
전술한 구성에서, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)는 다수개의 감지 센서 노드(200)로 상황 정보 요청 패킷을 전송한 후 다수개의 감지 센서 노드(200)로부터 감지 정보 값이 포함된 상황 정보 응답 패킷이 수신되면 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보 값을 분석한 후 그 감지 정보 값을 디스플레이시키며, 도 5에 도시된 바와 같이 무선 통신 모듈(110), 데이터 처리부(120), 정보 분석부(130) 및 디스플레이부(140)를 포함한다.
홈 네트워크 중앙제어 기기(100)의 무선 통신 모듈(110)은 감지 센서 노드(200)와 제어 장치 노드(300)와 무선 통신을 수행한다. 여기서 무선 통신 모듈(110)은 지그비(802.15.4)를 이용하여 감지 센서 노드(200)와 제어 장치 노드(300)와 무선센서 네트워크를 구성한다.
다음으로 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)의 데이터 처리부(120)는 무선 통신 모듈(110)을 통해 다수개의 감지 센서 노드(200)로 상황 정보 요청 패킷을 전송하고 그에 따른 상황 정보 응답 패킷을 다수개의 센서 노드(200)로부터 순차적으로 수신한다.
그리고 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)의 정보 분석부(140)는 무선 통신 모듈(110)을 통해 상황 정보 응답 패킷을 수신하면 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보를 분석한다. 이때, 정보 분석부(130)는 감지 센서 노드(100)와 제어 장치 노드(200)의 상태 정보 값을 저장하는 데이터 베이스(도면이 미 도시)를 확인하여 데이터 처리부(120)를 통해 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보 값을 분석할 수도 있다.
또한 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)의 디스플레이부(130)는 정보 분석부(140)를 통해 분석된 감지 정보를 디스플레이시킨다.
그리고 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)의 데이터 처리부(120)는 제어를 위한 상태 제어 요청 패킷을 무선 통신 모듈(110)을 통해 제어 장치 노드(300)로 전송한다.
이후, 상태 제어 응답 패킷이 무선 통신 모듈(110)을 통해 수신되고, 정보 분석부(130)를 통해 분석되면 그 결과를 디스플레이부(140)를 통해 디스플레이시킨다. 이때, 정보 분석부(130)는 감지 센서 노드(100)와 제어 장치 노드(200)의 상태 정보 값을 저장하는 데이터 베이스(도면이 미 도시)를 확인하여 데이터 처리부(120)를 통해 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보 값을 분석할 수도 있다.
다음으로 다수개의 감지 센서 노드(200)는 임의의 위험인자를 감지하고 감지된 감지 정보가 포함된 상황 정보 응답 패킷을 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로 전송하며, 무선통신 모듈(210)을 각각 구비하고 있다.
여기서, 감지 센서 노드(200)는 연기를 감지하는 연기 감지센서(221), 일산화탄소를 감지하는 일산화탄소 감지센서(222), 온도를 감지하는 온도 감지센서(223), 사람의 움직임을 감지하는 동체 감지센서(224) 및 문 또는 창문의 열림을 감지하는 마그네틱 센서(225), 가스의 유량 및 압력을 감지하는 측정감지 모듈(226) 및 지진을 감지하는 감진 모듈(227)일 수 있다.
이때, 연기 감지센서(221), 일산화탄소 감지센서(222) 및 온도 감지센서(223)는 자동 소화 장치(322)에 연결되거나 내장될 수 있으며, 측정감지 모듈(226)과 감진 모듈(227)은 마이컴 가스 미터(321)에 연결되거나 내장될 수 있다.
그리고 제어 장치 노드(300)는 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로부터 상태 제어 요청 패킷이 수신되면 해당 명령에 따른 제어를 수행하며, 무선통신 모듈(310)이 각각 구비되어 있다.
이러한 제어 장치 노드(300)는 가스 밸브를 제어하는 마이컴 가스 미터(321), 소화기를 제어하는 자동 소화 장치(322), 커튼(323), 창문(324) 및 환기팬(325)이 포함될 수 있다.
여기서, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)는 최초 부팅되거나 주기적으로 다수개의 감지 센서 노드(200)와 다수개의 제어 장치 노드(300)로 상황 정보 요청 패킷을 전송한다.
이때, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)가 전송하는 상황 정보 요청 패킷은 [표 1]에 나타난 바와 같이 OP, Node ID, Address, CMD, Retry Count, MOP 및 EOP 필드로 이루어져 있다.
[표 1]
Figure PCTKR2010006366-appb-I000001
여기서 SOP : Start of Packet 필드, Node Id : 감지 센서 노드의 감지 센서와, 제어 장치 노드의 제어 장치를 식별하기 위한 필드, Address ; 각 노드 ID가 다수개 존재할 경우 이를 식별하기 위한 필드(0x00 ~ 0xFF), CMD : 각 노드 ID별 명령 정보가 입력되는 필드, Retry Count : 전송 회수를 나타내는 필드, MOP : 패킷의 메시지가 입력되는 필드, EOP : 패킷을 끝을 나타내는 필드이다.
여기서, 다수개의 감지 센서 노드(200)와 다수개의 제어 장치 노드(300)의 노드 ID는 하기의 [표 2]에 나타난 바와 같다.
[표 2]
Figure PCTKR2010006366-appb-I000002
그리고 CMD에 입력되는 명령어는 하기의 [표 3]에 나타난 바와 같다.
[표 3]
Figure PCTKR2010006366-appb-I000003
예를 들어 설명하면, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)가 리셋되어 무선센서 네트워크로 연결된 모든 감지 센서 노드(200)와 제어 장치 노드(300)에 전송하는 상황 정보 요청 패킷은 SOP : "02", Node ID : "00", Address : "00"(존재하지 않음), CMD : "00", Retry Count : "00", MOP : "FF", EOP : "03"으로 설정한다.
상기에서와 같은 상황 정보 요청 패킷을 수신한 감지 센서 노드(200)와 제어 장치 노드(300)는 상황 정보 요청 패킷에 대한 응답으로 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로 감지 정보가 포함된 상황 정보 응답 패킷을 전송한다.
이때, 감지 센서 노드(200)와 제어 장치 노드(300)가 전송하는 상황 정보 응답 패킷은 [표 4]에 나타난 바와 같이 SOP, Node ID, Address, CMD, Ack/Data, Check sum 및 EOP 필드로 이루어져 있다.
[표 4]
Figure PCTKR2010006366-appb-I000004
여기서 SOP : Start of Packet 필드, Node Id : 감지 센서 노드의 감지 센서와, 제어 장치 노드의 제어 장치를 식별하기 위한 필드, Address ; 각 노드 ID가 다수개 존재할 경우 식별하기 위한 필드(0x00 ~ 0xFF), CMD : 각 노드 ID별 명령어 정보가 입력되는 필드, Ack/Data : 감지 센서 노드(200) 또는 제어 장치 노드(300)가 감지한 실제 감지 데이터를 입력하는 필드, Check sum : 각 CMD에 따른 체크섬 정보가 입력되는 필드 및 EOP : 패킷을 끝을 나타내는 필드이다.
여기서 감지 센서 노드(200)와 제어 장치 노드(300)가 전송하는 상황 정보 응답 패킷의 CMD 필드는 [표 5]에 나타난 바와 같은 값들이 입력될 수 있다.
[표 5]
Figure PCTKR2010006366-appb-I000005
여기서, 17, 18은 감지 센서 노드(200) 자체적으로 변화가 있을 때 보내는 이벤트이고, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)는 수신 후 Ack 신호를 보내줄 수 있다.
예를 들어 설명하면, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로부터 상황 정보 요청 패킷을 수신한 모든 감지 센서 노드(200)와 제어 장치 노드(300)는 감지 정보가 포함된 상황 정보 응답 패킷을 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로 전송한다.
연기 감지센서(221)가 전송하는 상황 정보 응답 패킷은 SOP : "02", Node ID : "03", Address : "00"(존재하지 않음), CMD : "30", Ack/Data : "00" 또는 "01", Check sum : "30", EOP : "03"으로 설정한다.
연기 감지센서(221)로부터 상황 정보 응답 패킷을 수신한 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)는 Node ID를 통해 연기 감지센서(221)로부터 상황 정보 응답 패킷이 수신됨을 알 수 있으며, Ack/Data 필드가 "00"이면 정상이고, "01"이면 연기 감지로 판단할 수 있다. 따라서 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)는 디스플레이부(140)를 통해 연기 감지센서(221)의 상태를 거주자에게 알려줄 수 있게 된다.
이때, 감지 센서 노드(200)와 제어 장치 노드(300)는 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로 전송 시, 감지한 감지 정보를 16 진수로 변환한 후 Data 필드에 역순으로 입력한 상황 정보 응답 패킷을 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로 전송한다.
한편, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)는 상태 제어 요청 패킷을 제어 장치 노드(300)로 전송할 수 있다. 이때, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)가 상태 제어 요청 패킷을 전송하는 이유는 사용자가 가스 밸브를 차단 또는 개방하거나 가스의 유량 사용시간을 설정하거나, 자동 소화 장치(320)를 제어하기 위해 전송한다.
이때, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)가 제어 장치 노드(300)로 전송하는 상태 제어 요청 패킷은 [표 6]에 나타난 바와 같이 SOP, Node ID, Address, CMD, Retry count, MOP, DATA 및 EOP 필드로 이루어져 있다.
[표 6]
Figure PCTKR2010006366-appb-I000006
여기서 SOP : Start of Packet 필드, Node Id : 감지 센서 노드의 감지 센서와, 제어 장치 노드의 제어 장치를 식별하기 위한 필드, Address ; 각 노드 ID가 다수개 존재할 경우 식별하기 위한 필드(0x00 ~ 0xFF), CMD : 각 노드 ID별 명령 정보가 입력되는 필드, Retry Count : 전송 회수를 나타내는 필드, MOP : 패킷의 메시지가 입력되는 필드, Data : 연속유량 사용시간 설정시만 데이터 4byte를 입력하는 패킷 및 EOP : 패킷을 끝을 나타내는 필드이다.
여기서, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)가 제어 장치 노드(300)로 전송하는 패킷의 CMD 필드는 하기 [표 7]에 나타난 바와 같다.
[표 7]
Figure PCTKR2010006366-appb-I000007
여기서 제어 장치 노드(300)의 마이컴 가스 미터(321)는 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로부터 가스 밸브 차단을 위한 상태 제어 요청 패킷이 수신되면 가스 밸브를 차단한 후 상태 제어 응답 패킷을 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로 전송한다.
그리고 제어 장치 노드(300)의 자동 소화 장치(322)는 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로부터 소화기를 동작시키기 위한 상태 제어 요청 패킷이 수신되면 소화기를 작동시킨 후 상태 제어 응답 패킷을 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로 전송한다.
또한 제어 장치 노드(300)의 커튼(323)과 창문(324)은 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로부터 상태 제어 요청 패킷이 수신되면 커튼 제어용 모터를 동작시켜 커튼(323)을 열거나 창문 제어용 모터를 동작시켜 창문(324)이 열리도록 제어한 후 상태 제어 응답 패킷을 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로 전송한다.
상기에서와 같이 제어 장치 노드(300)가 상태 제어 요청 패킷에 대한 응답으로 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)로 전송하는 상태 제어 응답 패킷은 [표 8]에 나타난 바와 같이 SOP, Node ID, Address, CMD, Data, Check sum 및 EOP 필드로 이루어져 있다.
[표 8]
Figure PCTKR2010006366-appb-I000008
여기서 SOP : Start of Packet 필드, Node Id : 감지 센서 노드의 감지 센서와, 제어 장치 노드의 제어 장치를 식별하기 위한 필드, Address ; 각 노드 ID가 다수개 존재할 경우 식별하기 위한 필드(0x00 ~ 0xFF), CMD : 각 노드 ID별 명령어 정보가 입력되는 필드, Data : 감지 센서 노드(200) 또는 제어 장치 노드(300)가 감지한 실제 감지 데이터를 입력하는 필드, Check sum : 각 CMD에 따른 체크섬 정보가 입력되는 필드 및 EOP : 패킷을 끝을 나타내는 필드이다.
감지 센서 노드(200) 및 제어 장치 노드(300)가 전송하는 CMD는 [표 9]에 나타난 바와 같다.
[표 9]
Figure PCTKR2010006366-appb-I000009
이때, Data 필드에는 실제 감지 값으로 16진수로 변환한 후 역순으로 입력한다.
이후, 홈 네트워크 중앙제어 기기(100)에서는 감지 값(F4H 01H)을 역순(01F4H) 변환한 후 DEC 변환을 수행하게 되면 실제 가스의 압력 값(500)을 확인할 수 있게 되고 이를 디스플레이한다.
전술된 상세한 설명이 여러 실시예에 적용된 바와 같이 본 발명의 기본적인 신규한 특징들을 도시하고 기술하고 언급하였지만, 예시된 시스템의 형태 및 상세 사항에 대해 본 발명의 의도를 벗어남이 없이 여러 생략, 교체 및 변경이 이 기술 분야에 숙련된 자에 의해 이루어질 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (11)

  1. 무선통신 모듈을 구비하며, 상황 정보 요청 패킷이 수신되면 감지된 감지 정보 값을 상황 정보 응답 패킷에 포함시켜 전송하는 다수개의 감지 센서 노드; 및
    상기 감지 센서 노드에 상황 정보 응답 패킷을 전송한 후 그에 대응되는 상황 정보 응답 패킷이 수신되면 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보 값을 분석한 후 그 감지 정보 값을 디스플레이시키는 홈 네트워크 중앙제어 기기를 포함하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 홈 네트워크 중앙제어 기기는,
    상기 감지 센서 노드로 무선 통신을 수행하는 무선 통신 모듈;
    상기 무선 통신 모듈을 통해 다수개의 감지 센서 노드로 상황 정보 요청 패킷을 전송하고 그에 따른 상황 정보 응답 패킷을 데이터 처리부;
    상기 데이터 처리부를 통해 상황 정보 응답 패킷을 수신하면 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보 값을 분석하는 정보 분석부; 및
    상기 정보 분석부를 통해 분석한 감지 정보를 디스플레이시키는 디스플레이부를 포함하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 감지 센서 노드와 제어 장치 노드의 상태 정보 값을 저장하는 데이터 베이스를 더 포함하되,
    상기 정보 분석부는 상기 데이터 베이스를 확인하여 상기 데이터 처리부를 통해 상황 정보 응답 패킷에 포함된 감지 정보 값을 분석하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 감지 센서 노드는,
    연기 감지센서, 일산화탄소 감지센서, 온도 감지센서, 동체 감지센서, 마그네틱 센서, 측정감지 모듈 및 감진 모듈 중 하나인 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    무선통신 모듈을 구비하며, 상기 홈 네트워크 중앙제어 기기로부터 상황 정보 요청 패킷을 수신하면 감지한 감지 정보를 상황 정보 응답 패킷에 포함시켜 상기 홈 네트워크 중앙제어 기기로 전송하는 한편, 상기 홈 네트워크 중앙제어 기기로부터 상태 제어 요청 패킷을 수신하면 해당 제어를 수행한 후 그에 따른 상태 제어 응답 패킷을 홈 네트워크 중앙제어 기기로 전송하는 다수개의 제어 장치 노드를 더 포함하되,
    상기 홈 네트워크 중앙제어 기기는,
    상기 제어 장치 노드로부터 수신된 상태 제어 응답 패킷을 분석한 후 디스플레이시키는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 제어 장치 노드는,
    가스 밸브를 제어하는 마이컴 가스 미터, 소화기를 제어하는 자동 소화 장치, 커튼 및 창문 중 하나인 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 홈 네트워크 중앙제어 기기는,
    지그비(802.15.4)를 이용하여 상기 감지 센서 노드와 무선센서 네트워크를 형성하며, 스타 방식으로 상기 감지 센서 노드 및 제어 장치 노드와 무선통신 네트워크를 연결하는 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
  8. 제 2항에 있어서,
    상기 상황 정보 요청 패킷은,
    시작 필드(SOP), 감지 센서 노드 식별 필드(Node ID), 장치 식별 보조 필드(Address), 명령어 필드(CMD), 전송 회수 필드(Retry Count), 메시지 필드(MOP) 및 종료(EOP) 필드로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
  9. 제 2항에 있어서,
    상기 상황 정보 응답 패킷은,
    시작 필드(SOP), 감지 센서 노드 식별 필드(Node ID), 장치 식별 보조 필드(Address), 명령어 필드(CMD), 에크 및 데이터 필드(Ack/Data), 체크 섬 필드(Check sum) 및 종료(EOP) 필드로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
  10. 제 5항에 있어서,
    상기 상태 제어 요청 패킷은,
    시작 필드(SOP), 감지 센서 노드 식별 필드(Node ID), 장치 식별 보조 필드(Address), 명령어 필드(CMD), 전송 회수 필드(Retry Count) 메시지 필드(MOP), 데이터 필드(DATA) 및 종료(EOP) 필드로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
  11. 제 5항에 있어서,
    상기 상태 제어 응답 패킷은,
    시작 필드(SOP), 감지 센서 노드 식별 필드(Node ID), 장치 식별 보조 필드(Address), 명령어 필드(CMD), 데이터 필드(DATA), 체크 섬 필드(Check sum) 및 종료(EOP) 필드로 이루어진 것을 특징으로 하는 무선센서 네트워크 기반의 가스 및 화재 정보 디스플레이 시스템.
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