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KR101650366B1 - 침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법 - Google Patents

침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법 Download PDF

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KR101650366B1
KR101650366B1 KR1020140148938A KR20140148938A KR101650366B1 KR 101650366 B1 KR101650366 B1 KR 101650366B1 KR 1020140148938 A KR1020140148938 A KR 1020140148938A KR 20140148938 A KR20140148938 A KR 20140148938A KR 101650366 B1 KR101650366 B1 KR 101650366B1
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South Korea
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fence
vibration
intrusion
sensor
optical fiber
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최양진
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주식회사 에스엔디테크
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Abstract

본 발명은 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 진동센서를 이용하여 자연현상에 따른 울타리 진동과 인위적인 울타리 진동을 구분하여 침입 위치를 파악하고, 광섬유 센서를 통해 울타리의 절단을 검출할 수 있는 센서를 이용한 침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 자연현상에 따른 진동과 인위적인 진동을 구분하여 인위적인 진동일 경우에만 침입으로 판단하기 때문에 잘못된(false) 알람을 출력할 가능성이 낮으며, 침입 위치도 파악이 가능하고 APC 광커넥터를 통해 전송선로의 절단 여부에 대한 판단이 정확하여 대처가 신속하게 이루어진다는 효과가 있다.

Description

침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법{A FENCE FOR PREVENTING TRESPASS AND THE CONTROL METHOD THEREOF}
본 발명은 침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기적 센서, 광섬유 센서 혹은 이들의 조합을 포함한 진동센서를 이용하여 자연현상에 따른 울타리 진동과 인위적인 울타리 진동을 구분하여 침입여부와 침입위치를 파악하고, 상기 광섬유 센서를 통해 울타리의 절단도 검출할 수 있는 침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법에 관한 것이다.
일반적으로 침입 방지용 울타리(fence)는 특정 지역의 영역 내에 설치된 시설에서 동물 및 사람이 임의로 벗어나거나 침입하는 것을 방지하기 위해 상기 영역의 경계에 설치된다. 이는 국가 주요기관, 주요산업시설, 보호 대상 시설, 동물원 및 가축 방목 시설 등에 설치될 수 있을 것이다.
그러나 울타리만 설치된 경우, 동물 및 사람 등의 침입자가 울타리를 훼손한 경우에도 상기 시설의 관리자는 직접 순찰 등을 통해 확인하기 전에는 알 수 없으므로 상기 훼손된 울타리 부분을 통해 지속적인 이탈이나 침입이 발생하여도 이를 감지하지 못하는 경우가 있었다.
이를 방지하기 위해 울타리에는 훼손 및 침입자의 침입을 감지하고 이를 관리자에게 통지해 주는 장력감지시스템이 설치되고 있다. 통상적으로, 장력감지시스템이 설치되는 울타리는 일정 간격으로 땅에 고정되는 고정 기둥들과, 상기 고정 기둥들 사이에서 땅에 고정되는 감지기 기둥들과, 상기 고정 기둥들 사이에 수평으로 연결되는 다수의 장력선과, 상기 감지기 기둥들 각각에 평행하고 상기 장력선에 수직하도록 상기 감지기 기둥에 고정되는 수집선들이 있다.
이러한 장력감지시스템을 도입한 선행기술문헌으로 한국등록특허 제878047호(2009.01.05.)에 나타난 바와 같이, 장력선의 장력 변화를 감지하기 위해 기둥에 센서를 설치하는 구조로 구성되며, 이러한 구성을 위해 장력을 인가하기 위한 복잡한 구성을 각 기둥마다 필요로 하고 있다.
상기 울타리 감시방법 및 시스템은 외부침입자에 의한 훼손이나 장력 변화에 따른 침입 위치정보만을 제공하므로, 울타리의 진동방향 및 절단 등 다양한 침입정보를 실시간으로 파악할 수 없고, 울타리 케이블과 장력감지센서를 긴밀하게 결합시켜야하기 때문에 설치 및 유지비용이 증가되는 문제가 있다. 아울러 장력감지를 위한 복잡한 기둥 구성을 설치하여야 하며, 기후 변화 등에 의해 감소되는 장력을 유지하기 위한 수단을 필요로 하는 문제가 있었다.
또 다른 선행기술문헌 한국공개특허 제2007-0108319호(2007.11.09)는 광섬유격자센서를 이용한 침입체 감지 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고유한 반사 특성을 갖는 광섬유격자센서를 울타리 등에 설치하여 울타리 등의 절단이나 월담, 토굴을 이용한 침투, 절개지 등의 낙석이나 붕괴발생시 그 파장 변위를 측정하거나 파장의 세기변화를 측정하여 침입 여부를 판단하는 방법으로서 광섬유격자센서는 위치정보를 포함하는 동시에 센서의 역할을 수행하게 된다.
여기서 광섬유격자센서는 광섬유가 자외선에 일정 시간 노출되었을 때 노출된 정도에 따라 광 굴절률의 변화를 일으켜 생성된 일정한 굴절률 변화 패턴을 감지하는데 사용될 수 있다. 또한 광 브래그(Bragg) 격자는 굴절률의 변화 주기에 따라 특정한 파장의 빛을 선택적으로 반사 또는 제거하는 특성이 있으므로 이러한 특성을 이용하면, 광섬유 센서에 이용할 수 있다.
아울러 또 다른 선행기술문헌인 한국등록특허 제0975838호(2010.08.09)는 이중구조를 가지는 광섬유 및 이러한 광섬유를 이용한 침입 방지 장치 그리고, 침입 방지 장치에 의해 침입자의 침입을 방지하는 방법에 대한 것으로, 보다 상세하게는 광섬유의 스페클 패턴의 변화에 의한 광신호의 변화를 감지하여 외부에서 일정 이상의 힘을 광섬유에 가하는 경우 알람이 울리게 하는 침입 방지 장치 및 방법에 대한 것이다.
이상의 광섬유 센서를 이용한 선행기술문헌들은 대부분 광의 세기 신호를 시간영역에서 측정하여 침입여부를 감지하고 있다. 이러한 광의 세기 신호만으로는 침입자를 세밀하게 판단하는데 어려움이 있고, 또한 비, 바람 등과 같은 자연현상으로 인한 충격을 침입으로 오인식할 가능성을 제거하기 어려운 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해서 창안한 것으로, 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 진동센서를 이용하여 자연현상에 따른 울타리 진동과 인위적인 울타리 진동을 구분하여 침입 여부 및 위치의 파악을 통해 단계별 경고 메시지를 송출하는 센서를 이용한 침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 광섬유 센서를 통해 광신호의 단절 유무를 파악하여 울타리의 절단을 검출할 수 있는 센서를 이용한 침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 특히 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 진동센서를 이용하여 감지된 신호의 주파수 특성을 분석함으로써, 자연현상에 따른 울타리의 진동과 침입에 의한 울타리의 진동을 상기 분석된 주파수 특성으로 분리하여 인식할 수 있는 침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 진동센서와 광섬유 센서를 이용한 울타리의 절단 여부를 복합적으로 감지하여 보다 효과적이고 강력한 침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 의한 침입 방지용 울타리는, 울타리의 특정 위치에 각각 설치한 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 적어도 하나 이상의 진동센서로부터 울타리의 진동에 대한 신호를 수집하는 진동감지부; 상기 울타리의 특정 위치에 설치한 적어도 하나 이상의 센서로부터 주기적으로 울타리의 주변 환경에 대한 정보를 수집하는 지역정보 수집부; 및 상기 진동감지부에서 수집한 울타리의 진동을 감지하는 신호의 주파수 패턴과 상기 주변 환경에 따른 상기 감지신호의 기준 주파수 패턴을 비교하여, 자연현상에 따른 울타리 진동 또는 인위적인 울타리 진동에 따른 구분을 통해서 침입여부를 판단하고 관리자 서버로 모니터링 메시지를 송출하도록 제어하는 침입감시 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 침입 방지용 울타리는, 상기 침입감시 제어부의 제어신호에 따라 침입 여부와 침입 위치 정보 및 절단 여부 중 적어도 어느 하나에 해당하는 모니터링 메시지를 출력하는 메시지 출력부; 및 상기 메시지 출력부에서 출력한 모니터링 메시지를 원격지의 관리자 서버로 전송하는 통신 인터페이스부;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 침입 방지용 울타리는, 울타리의 특정 위치에 각각 설치한 상기 광섬유 센서로부터 울타리의 절단에 대한 신호를 수집하는 광신호 수집부;를 더 포함하며, 상기 광신호 수집부는, 상기 광섬유 센서의 종단에 위치하여 광섬유 센서의 절단에 의한 반사광 수신을 방지하는 APC 광커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 침입감시 제어부는, 진동센서와 광섬유 센서가 동시에 사용되는 경우, 상기 진동센서의 위치정보 및 진동센서와 광섬유 센서간의 가간섭성(coherence)을 검출하여 이를 기반으로 침입 위치를 파악하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 주파수 패턴은, 눈, 비, 바람의 세기, 기온, 낮, 밤, 저녁, 새벽 또는 이들의 조합을 포함하는 자연현상에 따라 별도의 기준 주파수 패턴을 구비하고 있으며, 상기 기준 주파수 패턴은 울타리가 설치된 장소에 따라 가변적으로 적용되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 통신 인터페이스부는, 관리자 서버로 모니터링 메시지를 송출할 때, NFC, 블루투스, RFID, 지그비, 와이파이, PLC, SUN, 6LoWPAN 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 통해 전송하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 침입 방지용 울타리 제어 방법은, 울타리의 특정 위치에 각각 설치한 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 적어도 하나 이상의 진동센서로부터 울타리의 진동에 대한 신호를 수집하는 진동감지 단계; 상기 울타리의 특정 위치에 설치한 적어도 하나 이상의 센서로부터 주기적으로 울타리의 주변 환경에 대한 정보를 수집하는 지역정보 수집 단계; 및 상기 진동감지부에서 수집한 울타리의 진동을 감지하는 신호의 주파수 패턴과 상기 주변 환경에 따른 상기 감지신호의 기준 주파수 패턴을 비교하여, 자연현상에 따른 울타리 진동 또는 인위적인 울타리 진동에 따른 구분을 통해서 침입여부를 판단하고 관리자 서버로 모니터링 메시지를 송출하도록 제어하는 침입감시 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 진동센서를 이용하여 자연현상에 따른 울타리 진동과 인위적인 울타리 진동을 구분하여 침입 위치를 파악하고, 광섬유 센서를 통해 울타리의 절단을 검출할 수 있는 센서를 이용한 침입 방지용 울타리 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 자연현상에 따른 진동과 인위적인 진동을 구분하여 인위적인 진동일 경우에만 침입으로 판단하기 때문에 잘못된(false) 알람을 출력할 가능성이 낮으며, 침입 위치도 파악이 가능하고 APC(Angled Physical Contact) 광커넥터를 통해 전송선로의 절단 여부에 대한 판단이 정확하여 대처가 신속하게 이루어진다는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 진동센서와 울타리의 절단을 감지하기 위한 광섬유 센서를 이용한 침입 방지용 울타리의 구성을 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 침입 감시 장치의 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광커넥터의 기능에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 진동센서와 울타리의 절단을 감지하기 위한 광섬유 센서를 이용하여 울타리 침입을 방지하는 과정을 보인 흐름도이다.
본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 진동센서와 울타리의 절단을 감지하기 위한 광섬유 센서를 이용한 침입 방지용 울타리의 구성을 구성도이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 침입 감지용 울타리(100)는 울타리의 특정 위치에 각각 설치한 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 복수개의 진동센서(110), 광섬유 센서(120) 및 침입 감시 장치(200)를 포함한다.
본 발명에 따른 침입 감지용 울타리(100)에서 감지된 알람은 유무선 통신 수단을 통해서 관리자 서버에 실시간으로 전달되고, 해당 알람은 다시 데이터베이스에 저장된다. 관리자는 관리자 서버에서 데이터베이스에 기 저장된 알람을 분석하여 특정 장소의 울타리에 대한 운영과 관리에 활용할 수 있다. 또한 알람이 발생할 경우 침입 감지용 울타리(100)는 자체적으로 현장에서 곧바로 경고방송을 출력하거나 야간에는 조명을 밝히는 등 다양한 자체 방법 기능을 작동시키며, 아울러 관리자 서버를 통해서 방범기관으로 알람을 전송하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 침입 감시 장치의 구성을 보인 블록도이며, 본 발명에 따른 침입 감시 장치(200)의 구성은 다음과 같다.
상기 침입 감시 장치(200)는 상기 울타리의 특정 위치에 각각 설치한 복수개의 진동센서(110)로부터 자연현상에 따른 울타리 진동 또는 인위적인 울타리 진동에 따른 감지신호를 수신하는 진동감지부(210), 상기 울타리의 특정 위치에 설치한 복수개의 광섬유 센서(120)로부터 울타리가 설치된 지역의 상태와 관련된 센싱 신호를 주기적으로 수신하는 광신호 수집부(220), 상기 진동감지부(210)에서 감지한 신호의 주파수와 기 설정한 주파수의 범위를 기반으로 침입 여부를 판단하고, 상기 광신호 수집부(220)의 주기적인 센싱 신호의 수신 여부에 따라 울타리의 절단 유무를 판단하여 관리자 서버(300)로 모니터링 메시지를 송출하도록 제어하는 침입감시 제어부(230), 상기 침입감시 제어부(230)의 제어신호에 따라 침입 여부와 침입 위치 정보 및 절단 여부 중 적어도 어느 하나에 해당하는 모니터링 메시지를 출력하는 메시지 출력부(240) 및 상기 메시지 출력부(240)에서 출력한 모니터링 메시지를 원격지의 관리자 서버(300)로 전송하는 통신 인터페이스부(250)을 포함하여 구성된다.
더욱 상세하게는 진동감지부(210)는 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 복수개의 진동센서로부터 신호를 감지하는 것이며, 전기적인 진동센서를 통해서 진동을 감지할 수도 있고, 광섬유 센서를 통해서 진동을 감지하는 것도 가능하다. 전기적인 센서를 이용하는 경우에는 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 침입감시제어부(230)에 해당 신호를 전달하고, 광섬유 센서를 이용하는 경우에는 광신호를 전기적인 신호로 변환한 다음 다시 아날로그 신호를 디지털 신호로 변환하여 침입감시제어부(230)에 해당 신호를 전달하게 된다. 또한 본 발명에 따른 진동센서는 울타리에 설치되어 침입 감시 장치(200)로 유선 혹은 무선 인터페이스를 통해서 전송될 수 있다.
또한, 상기 광신호 수집부(220)는 상기 울타리에 매설된 광섬유 센서(120)의 종단에 위치하여 광섬유 센서의 절단에 의한 반사광 수신을 방지하는 APC 광커넥터(미도시)를 더 포함하는데, 이는 다음 기재에서 추가로 설명하도록 한다. 상기 광신호 수집부(220)는 상기 광섬유 센서로부터 광신호를 수신하여 이를 전기적인 신호로 변환하여 침입감시제어부(230)에 전달하게 된다. 광섬유 센서는 광선로(20)를 통해서 관신호 수집부(220)에 연결될 수도 있으며, 울타리에서 원격 설치되어 광신호 수집부(220)로 전송되어도 무방하다.
또한, 상기 침입감시 제어부(230)는, 진동감지부(210)와 광신호수집부(220)에서 수집된 신호를 진동신호와 광섬유 센서의 절단유무 신호를 제공받아 상기 진동센서(110)의 위치정보 및 진동센서(110)와 광섬유 센서(120)간의 가간섭성(coherence)을 검출하여 이를 기반으로 침입 위치의 파악이 가능하며, 시간영역의 진동신호를 FFT(Fast Fourier Transform)를 통해서 주파수 영역의 신호로 변환한 다음 일정 주파수 범위에서 상기 주파수 영역의 신호 패턴을 분석하여 침입여부를 감시하게 된다.
먼저 진동감지부(210)에서 수집된 정보는 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 복수개의 진동센서로부터 수집되며, 수집된 시간영역의 진동신호는 주파수 영역으로 변환되고, 이러한 주파수 영역의 신호는 기 설정된 주파수 패턴과 비교하여 실시간으로 전달되어오는 진동신호를 감시한다. 눈, 비, 바람이나 나뭇가지의 충격 등으로 인한 진동을 미리 자연현상으로 규정하고 해당 자연현상에 해당하는 주파수 패턴을 미리 저장하고 있다가, 실시간으로 측정된 진동신호의 주파수 영역 패턴과 비교하여 자연현상으로 인한 진동을 필터링 한 후에 인공적인 침입을 감지한다.
즉, 사람이 아닌 나무나 바람과 같은 자연현상으로 인한 울타리 진동을 인공적인 침입시 발생하는 진동과 구별하기 위해서 미리 정의된 진동의 주파수 패턴을 기억하고 있다가, 주기적으로 상기 패턴을 비교하여 알람에 대한 오인식률을 낮추는 것이 가능하다. 예컨대 울타리 자체가 흐느적거리는 구조이거나 탄탄한 구조로 되어 있는 것이 있으며, 또한 바람이나 비, 눈과 같은 자연현상에 따라 감지 신호의 패턴이 차이를 보이므로, 이들에 대한 기준 패턴을 데이터베이스에 저장하고 있다가 실시간으로 입력되는 신호의 스펙트럼과 비교하여 특정 지정된 스펙트럼의 파형인 경우 해당하는 알람을 출력할 수 있도록 하는 것이 가능하다. 보통 주파수 영역에서 5KHz 이하의 주파수 영역에 대해서만 관심을 가지면 되며, 특히 1.5KHz 내지 3KHz 범위의 주파수 패턴을 1) 울타리가 흐느적거릴 때의 주파수 패턴, 2) 울타리에 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 진동센서가 단단하게 고정되어 있는 경우의 주파수 패턴, 3) 비올 때의 상기 진동센서가 출력하는 주파수 패턴 등에 대해서 미리 설정하여 저장하고 있을 수 있으며, 또한 이러한 주파수 패턴은 현장에서 설치된 울타리의 설치 및 운영상황에 따라 모두 다르기 때문에 해당 울타리 마다 다르게 설정할 수 있다. 아울러 울타리의 운영도중에 오인식 결과나 관리자의 운영 경험을 통해서 상기 주파수 패턴을 추출하여 기준 주파수 패턴으로 업데이트하여 울타리 운영을 보다 정교하게 수행할 수 있다. 결국 기준 주파수 패턴은 울타리의 운영 도중에 변경하여 설정하는 것이 가능하도록 하여, 각 울타리의 설치 사이트에 적응할 수 있도록 하는 것이 가능하다.
또한 본 발명에 따른 광섬유 센서는 울타리의 절단을 감지하는 것 이외에 진동을 감지하는 진동센서를 겸하도록 구성하는 것이 가능하다. 다만 광섬유 센서만으로 진동의 발생 위치를 감지하는 것이 울타리의 설치비용이나 정확도 면에서 물리할 경우 별도의 진동센서를 설치하여 침입위치를 감지하는 것이 가능하다. 또한 진동센서의 위치정보로부터 침입 위치의 파악이 가능하고, 진동센서와 광섬유 센서 간의 가간섭성(coherence)을 검출하여 이를 기반으로 침입 위치의 파악이 가능하다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 광커넥터의 기능에 대해 설명하기 위한 예시도이다.
도 3에 도시한 바와 같이 광커넥터는 접촉 경계면에 따라 AG(Air Gap), PC(Physical Contact 또는 Polished Curved), APC(Angled Physical Contact)로 구분한다. 이중 AG는 공기간 접촉이고, PC는 커넥터의 종단 접촉면이 평편하나 곡면으로 가공되어 있기 때문에 전송선로가 절단되는 경우에 해당 절단면에서 일부는 통과하고 일부는 반사되어 수신되는데, 반사된 광신호는 다소 진폭이 감쇠되지만 신호가 수신되기 때문에 절단으로 파악할 수 없다는 문제점을 가지고 있다. 반면에 APC는 종단면이 약 8정도 경사를 두어 빛의 반사손실을 적게 한 방식으로, 정상 신호가 아닌 절단에 의한 반사 신호는 경사를 가진 종단면에 의해 제거를 할 수 있다.
한편, 관리자 서버(300)는 주기적 또는 특정 사용자 요청에 의해 상기 통신 인터페이스부(250)를 통해 전송되는 모니터링 메시지를 수신할 수 있어 여러 울타리들을 통합하여 감시가 가능한 것이다. 또한 관리자는 개인용 컴퓨터, 스마트폰, IPTV, 휴대용 통신 장치(PDA, 노트북, 핸드헬드 PC 등)를 이용하여 침입 감지용 울타리(100)를 제어하거나 운영, 관리하는 것이 가능하다.
이와 같이 구성한 본 발명의 실시예에 따른 동작 과정을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 센서를 이용하여 울타리 침입을 방지하는 과정을 보인 흐름도이다.
도 1 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 먼저 진동감지부(210)와 광신호 수집부(220)에서 각각 울타리의 특정 위치에 각각 설치한 복수개의 진동센서(110)의 진동 감지신호와 광섬유 센서(120)로부터 지역 상태와 관련된 센싱 신호를 주기적으로 수신한다(S100, S200). 여기서 지역 상태는 예를 들어 눈, 비, 기온 바람의 세기와 같은 기상정보와 낮, 밤, 새벽, 저녁 등과 같이 기상조건에 변화가 심한 시간 등의 정보를 울타리 침입 감지에 활용할 수 있다. 즉, 울타리가 설치된 장소의 기상 상태에 따라 진동감지 신호의 주파수 특성에 대한 기준 패턴을 가변적으로 적용하여 알람을 판단하는 것이 가능하다.
이후, 침입감시 제어부(230)에서 상기 S100 단계에서 진동 감지신호의 주파수와 기 설정한 주파수 범위를 비교하여 침입 여부를 판단한다(S300). 이때, S300 단계에서 침입으로 판단시에는 상기 진동센서(110)의 위치정보 및 진동센서(110)와 광섬유 센서(120)간의 가간섭성(coherence)을 검출하여 이를 기반으로 침입 위치를 파악한다(S300). 또한 진동센서의 주파수 패턴을 기준 패턴과 비교하여 침입 감지 알람여부를 판단한다.
상기 침입으로 판단되면 다시 절단 여부에 대해서도 판단하는데, 상기 침입감시 제어부(230)는 상기 침입 여부의 판단과는 별개로 광섬유 센서로부터 센싱 신호의 주기적 수신 여부에 따라 절단 유무를 판단하는데(S400), 상기 광신호 수집부(220)는 상기 광섬유 센서(120)의 종단에 위치한 APC 광커넥터를 통해 정상 신호가 아닌 광섬유 센서의 절단에 의한 반사 신호는 경사를 가진 종단면에 의해 제거하기 때문에 절단 유무의 판단이 가능하여 진다.
상기 S300 ~ S400 단계의 판단결과에 따른 침입 여부와 침입 위치 정보 및 절단 여부 중 적어도 어느 하나에 해당하는 모니터링 메시지를 관리자 서버(300)로 송출(S500 ~ S600)한다.
또한 광섬유 센서가 절단이라고 판단되면(S400), 광섬유 센서가 절단되었음을 알리는 모니터링 메시지를 관리자 서버로 전송한다(S700).
즉, 예를 들어 침입이 없음으로 판단되면 자연현상에 따른 진동으로 이상이 없습니다.라는 모니터링 메시지를 전송하고, 주시 사항으로 판단되면 자연현상의 진동인지 인위적인 진동인지 주시할 필요가 있습니다.라는 모니터링 메시지를 전송하며, 침입으로 판단하면현재 OO 지역에 인위적인 진동이 포착되었습니다. 확인하여 주시길 바랍니다.라는 모니터링 메시지를 전송하고, 전송선로의 절단으로 판단되면 전송선로의 절단이 발생한 것으로 보입니다. 확인 후 조치바랍니다.라는 모니터링 메시지를 전송한다.
이때, 상기 관리자 서버(300)로 메시지를 송출할 때, NFC, 블루투스, RFID, 지그비, 와이파이, LAN(Local Area Network), PLC(Power Line Communication), SUN, 6LoWPAN 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 통해 전송할 수 있다.
여기서 6LoWPAN(IPv6 over Low power WPAN(Wireless Personal Area Network))은 IoT(Internet of Things)에 참여할 수 있는 제한된 처리능력을 가진 작은 크기의 디바이스와 저전력 디바이스에 인터넷 프로토콜을 적용하기 위한 방법으로, IPV6 패킷이 IEEE 802.14.4를 통해서 송수신될 수 있도록 인캡슐레이션(encapsulation) 및 헤더 압축을 정의한 것이다. 따라서 저전력 무선통신을 위한 IP 네트워킹에 사용하기 위한 것이다.
또한 SUN(Smart Utility Network)은 통신거리가 수 미터에서 수십 km까지 커버하며, 40kbps 내지 1Mbps 정도의 데이터 전송속도로 저전력 소모를 위해 아웃도어에서 통신하기 위한 것이다. 따라서 본 발명에서는 참입 감지용 울타리와 진동센서 간 혹은 참입 감지용 울타리와 관리자 서버 사이에서 데이터 전송을 담당하는데 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 진동센서를 이용하여 자연현상에 따른 울타리 진동과 인위적인 울타리 진동을 구분하여 침입과 그 위치를 파악하고, 광섬유 센서를 통해 울타리의 절단을 검출할 수 있기 때문에 종래의 기술이 가지지 못하는 울타리의 진동방향 및 절단 등 다양한 침입정보를 실시간으로 파악할 수 있고, 장력감지를 위한 복잡한 기둥 구성을 설치할 필요가 없으며, 아울러 기후 변화 등에 의해 감소되는 장력을 유지하기 위한 수단을 필요로 하지 않는 다는 등의 장점이 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하고, 본 발명에 따른 실시예는 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
20 : 전송선로 100 : 침입 감지용 울타리
110 : 진동센서 120 : 광섬유 센서
200 : 침입 감시 장치 210 : 진동감지부
220 : 광신호 수집부 230 : 침입감시 제어부
240 : 메시지 출력부 250 : 통신 인터페이스부
300 : 관리자 서버 400 : 데이터베이스

Claims (10)

  1. 울타리의 특정 위치에 각각 설치한 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 적어도 하나 이상의 진동센서로부터 울타리의 진동에 대한 감지신호를 수집하는 진동감지부;
    상기 울타리의 특정 위치에 설치한 적어도 하나 이상의 센서로부터 주기적으로 울타리의 주변 환경에 대한 정보를 수집하는 지역정보 수집부; 및
    상기 진동감지부에서 수집한 울타리의 진동을 감지하는 신호의 주파수 패턴과 상기 주변 환경에 따른 상기 감지신호의 기준 주파수 패턴을 비교하여, 자연현상에 따른 울타리 진동 또는 인위적인 울타리 진동에 따른 구분을 통해서 침입여부를 판단하고, 상기 진동센서의 위치정보 및 상기 진동센서와 광섬유 센서간의 가간섭성(coherence) 검출정보를 토대로 침입 위치를 파악하며, 상기 침입여부 및 침입 위치에 대한 모니터링 메시지를 관리자 서버로 송출하도록 제어하는 침입감시 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 침입 방지용 울타리.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 침입 방지용 울타리는,
    상기 침입감시 제어부의 제어신호에 따라 침입 여부와 침입 위치 정보 및 절단 여부 중 적어도 어느 하나에 해당하는 모니터링 메시지를 출력하는 메시지 출력부; 및
    상기 메시지 출력부에서 출력한 모니터링 메시지를 원격지의 관리자 서버로 전송하는 통신 인터페이스부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침입 방지용 울타리.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 침입 방지용 울타리는,
    울타리의 특정 위치에 각각 설치한 상기 광섬유 센서로부터 울타리의 절단에 대한 신호를 수집하는 광신호 수집부;를 더 포함하며,
    상기 광신호 수집부는, 상기 광섬유 센서의 종단에 위치하여 광섬유 센서의 절단에 의한 반사광 수신을 방지하는 APC 광커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침입 방지용 울타리.
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 주파수 패턴은,
    눈, 비, 바람의 세기, 기온, 낮, 밤, 저녁, 새벽 또는 이들의 조합을 포함하는 자연현상에 따라 별도의 기준 주파수 패턴을 구비하고 있으며,
    상기 기준 주파수 패턴은 울타리가 설치된 장소에 따라 가변적으로 적용되는 것을 특징으로 하는 침입 방지용 울타리.
  6. 청구항 2에 있어서,
    상기 통신 인터페이스부는,
    관리자 서버로 모니터링 메시지를 송출할 때, NFC, 블루투스, RFID, 지그비, 와이파이, PLC, SUN, 6LoWPAN 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 통해 전송하는 것을 특징으로 하는 침입 방지용 울타리.
  7. 울타리의 특정 위치에 각각 설치한 전기적 센서, 광섬유 센서 또는 이들의 조합을 포함한 적어도 하나 이상의 진동센서로부터 울타리의 진동에 대한 감지신호를 수집하는 진동감지 단계;
    상기 울타리의 특정 위치에 설치한 적어도 하나 이상의 센서로부터 주기적으로 울타리의 주변 환경에 대한 정보를 수집하는 지역정보 수집 단계; 및
    상기 진동감지 단계에서 수집한 울타리의 진동을 감지하는 신호의 주파수 패턴과 상기 주변 환경에 따른 상기 감지신호의 기준 주파수 패턴을 비교하여, 자연현상에 따른 울타리 진동 또는 인위적인 울타리 진동에 따른 구분을 통해서 침입여부를 판단하고, 상기 진동센서의 위치정보 및 상기 진동센서와 광섬유 센서간의 가간섭성(coherence) 검출정보를 토대로 침입 위치를 파악하며, 상기 침입여부 및 침입 위치에 대한 모니터링 메시지를 관리자 서버로 송출하도록 제어하는 침입감시 제어 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 침입 방지용 울타리 제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 침입 방지용 울타리 제어 방법은,
    울타리의 특정 위치에 각각 설치한 상기 광섬유 센서로부터 울타리의 절단에 대한 신호를 수집하는 광신호 수집 단계;를 더 포함하며,
    상기 광신호 수집 단계는, 상기 광섬유 센서의 종단에 위치하여 광섬유 센서의 절단에 의한 반사광 수신을 방지하는 APC 광커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 침입 방지용 울타리 제어 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 주파수 패턴은,
    눈, 비, 바람의 세기, 기온, 낮, 밤, 저녁, 새벽 또는 이들의 조합을 포함하는 자연현상에 따라 별도의 기준 주파수 패턴을 구비하고 있으며,
    상기 기준 주파수 패턴은 울타리가 설치된 장소에 따라 가변적으로 적용되는 것을 특징으로 하는 침입 방지용 울타리 제어 방법.
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