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KR101654883B1 - 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템 및 이를 이용한 슬레이브 ｐｌｃ 모뎀들의 등록방법 - Google Patents

프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템 및 이를 이용한 슬레이브 ｐｌｃ 모뎀들의 등록방법 Download PDF

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KR101654883B1
KR101654883B1 KR1020150045654A KR20150045654A KR101654883B1 KR 101654883 B1 KR101654883 B1 KR 101654883B1 KR 1020150045654 A KR1020150045654 A KR 1020150045654A KR 20150045654 A KR20150045654 A KR 20150045654A KR 101654883 B1 KR101654883 B1 KR 101654883B1
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slave
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plc modems
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plc
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정종열
장동열
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한전케이디엔 주식회사
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  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
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Abstract

본 발명의 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템은, 수용가 측에 설치되어 전력 검침을 수행하는 복수개의 저압계기들과, 상기 저압계기들 각각에 설치되며, 변압기와 연결된 4상(R상, S상, T상, N상)의 전력선을 통해 통신을 수행하는 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들을 구비하는 복수개의 저압검침부들; 및 상기 슬레이브 PLC 모뎀들이 설치된 후 등록요청 신호를 마스터 PLC 모뎀들로 전송한 경우 채널상태를 고려하여 상기 마스터 PLC 모뎀들의 등록 허용 수를 결정하고, 등록 후 상기 저압검침부들이 전송한 검침데이터 들을 수집하고, 전송하는 데이터집중장치(DCU)를 포함하는 기술을 제공함에 기술적 특징이 있다.

Description

프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템 및 이를 이용한 슬레이브 ＰＬＣ 모뎀들의 등록방법{REMOTE METER READING SYSTEM BASED PRIME POWER LINE COMMUNICATIONS AND REGISTRATION METHOD OF THE SLAVE PLC MODEM USING THE SAME}
본 발명은 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템 및 이를 이용한 슬레이브 PLC 모뎀들의 등록방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 변압기와 연결된 4상(R상, S상, T상, N상)의 전력선을 통해 통신을 수행하는 슬레이브 PLC 모뎀들이 저압계기들 각각에 설치된 후 등록요청 신호를 전송한 경우, 통신 채널의 양호한 정도에 따라 상기 슬레이브 PLC 모뎀들의 등록 허용 개수를 차등적으로 결정하는 마스터 PLC 모뎀들을 데이터집중장치(DCU)에 포함함으로써, 일정시간에 저압계기들의 검침 데이터를 안정적으로 수집할 수 있을 뿐만 아니라, 프라임 전력선통신(PRIME PLC)에서 사용할 수 있는 채널 중에서 가장 노이즈가 적은 채널을 이용할 수 있어 통신성공의 확률을 높일 수 있는, 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템 및 이를 이용한 슬레이브 PLC 모뎀들의 등록방법에 관한 것이다.
원격검침이란 전기, 가스, 수도 계량기 등을 검침원이 일일이 고객을 방문하지 않고 원격에서 단말기를 이용해 검침데이터를 읽는 것을 말하며, 원격검침 시스템은 원격지에 있는 계측기의 지시 값과 감지기로 검출한 사항을 케이블 또는 전파를 이용한 통신 회선을 통해 자동적으로 수집하여 컴퓨터로 집계분석 등을 하는 시스템을 말한다.
이러한 원격검침 시스템은 전화선이나 전력선, 또는 무선주파수 방식에 의해 정보를 수집하며, 원격검침 시스템을 통하여 컴퓨터 프로그램과 연계해 고지서 발급은 물론 수요 패턴까지 파악할 수 있다.
전력선 통신(Power Line Communication, PLC)은 표준 50Hz 또는 60Hz의 교류(AC) 아날로그 신호를 중첩시킴으로써 반송파(carrier)를 갖는 전력선만으로 음성, 문자, 영상 등의 데이터 전송이 가능한 통신 기술을 의미한다.
전력선 통신은 이미 가설되어 사용되고 있는 전력선을 이용할 수 있어서, 설치비용이 저렴할 뿐만 아니라, 통신요금도 거의 들지 않는다는 장점을 가지고 있다.
하지만, 종래의 프라임(PRIME) 통신규격에 따른 전력선통신(PLC)은 대역폭이 작아 원격검침 수행 시 다수의 전력량계에서 많은 데이터를 수집하는데 어려움이 있을 뿐만 아니라, 단일 통신 채널을 고정해서 통신하는 경우 특정 채널에 노이즈가 많이 발생할 경우 통신 실패의 확률이 매우 높아지는 문제점이 있었다.
대한민국 공개특허 제10-2010-0042265호
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 변압기와 연결된 4상(R상, S상, T상, N상)의 전력선을 통해 통신을 수행하는 슬레이브 PLC 모뎀들이 저압계기들 각각에 설치된 후 등록요청 신호를 전송한 경우, 통신 채널의 양호한 정도에 따라 상기 슬레이브 PLC 모뎀들의 등록 허용 개수를 차등적으로 결정하는 마스터 PLC 모뎀들을 데이터집중장치(DCU)에 포함함으로써, 일정시간에 저압계기들의 검침 데이터를 안정적으로 수집할 수 있을 뿐만 아니라, 프라임 전력선통신(PRIME PLC)에서 사용할 수 있는 채널 중에서 가장 노이즈가 적은 채널을 이용할 수 있어 통신성공의 확률을 높일 수 있는, 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템 및 이를 이용한 슬레이브 PLC 모뎀들의 등록방법을 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템은, 수용가 측에 설치되어 전력 검침을 수행하는 복수개의 저압계기들과, 상기 저압계기들 각각에 설치되며, 변압기와 연결된 4상(R상, S상, T상, N상)의 전력선을 통해 통신을 수행하는 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들을 구비하는 복수개의 저압검침부들; 및 상기 슬레이브 PLC 모뎀들이 설치된 후 등록요청 신호를 마스터 PLC 모뎀들로 전송한 경우 채널상태를 고려하여 상기 마스터 PLC 모뎀들의 등록 허용 수를 결정하고, 등록 후 상기 저압검침부들이 전송한 검침데이터 들을 수집하고, 전송하는 데이터집중장치(DCU)를 포함하는 기술을 제공한다.
또한 상기 기술적 과제를 이루기 위한 본 발명에 따른 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템을 이용한 슬레이브 PLC 모뎀들의 등록방법은, 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들을 전력선과 연결된 복수개의 저압계기들 각각에 설치하는 제1 과정; 상기 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들이 데이터집중장치의 복수개의 마스터 PLC 모뎀들에 등록되기 전에 프라임 전력선통신(PRIME PLC)에서 사용할 수 있는 채널을 스캔하는 제2 과정; 상기 제2 과정에서 스캔 한 채널상태에 따라 등록 요청할 상기 복수개의 마스터 PLC 모뎀들의 리스트를 작성하는 제3 과정; 상기 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들이 각각 선택된 상기 복수개의 마스터 PLC 모뎀들로 등록요청 신호를 전송하는 제4 과정; 및 상기 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들 전부의 등록 절차가 완료되었는지를 판단하는 제5 과정을 포함하는 기술을 제공한다.
본 발명은 일정시간에 저압계기들의 검침 데이터를 안정적으로 수집할 수 있을 뿐만 아니라, 프라임 전력선통신(PRIME PLC)에서 사용할 수 있는 채널 중에서 가장 노이즈가 적은 채널을 이용할 수 있어 통신성공의 확률을 높일 수 있는 기술적 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1의 구성 중 데이터집중장치의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템을 이용한 슬레이브 모뎀들의 설치 및 등록 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템은 변압기(10)와 연결된 4상(R상, S상, T상, N상)의 전력선을 통해 통신을 수행하는 제1 저압검침부(110-1) ~ 제n 저압검침부(110-n) 및 데이터집중장치(DCU, 200)를 포함하여 구성된다.
제1 저압검침부(110-1)는 제1 저압계기(111-1) 및 제1 슬레이브 PLC 모뎀(112-1)을 구비하며, 수용가 측의 4상(R상, S상, T상, N상)의 전력선을 통해 프라임(PRIME) 통신규격에 따른 전력선통신(PLC)을 구현한다.
마찬가지로, 제N 저압검침부(110-N)는 제N 저압계기(111-N) 및 제N 슬레이브 PLC 모뎀(112-N)을 구비하며, 수용가 측의 4상(R상, S상, T상, N상)의 전력선을 통해 프라임(PRIME) 통신규격에 따른 전력선통신(PLC)을 구현한다.
데이터 집중장치(DCU, 200)는 제1 저압검침부(110-1) ~ 제n 저압검침부(110-n)로부터 전력선통신(PLC)을 통해 전송된 수용가 측의 검침데이터를 수집하는데, 특히 구성 중 마스터 PLC 모뎀부(230)는 제1 슬레이브 PLC 모뎀(112-1) ~ 제N 슬레이브 PLC 모뎀(112-N)과의 관계에서 마스터(master)와 슬레이브(slave)의 주종 관계를 가지며, 제1 슬레이브 PLC 모뎀(112-1) ~ 제N 슬레이브 PLC 모뎀(112-N) 각각의 등록 요청, 등록, 삭제, 라우팅 등의 작업이 수행될 수 있도록 관리한다.
도 2는 도 1의 구성 중 데이터집중장치의 구성을 상세히 나타낸 것이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 데이터집중장치(DCU, 200)는 통신부(210), 저장부(220), 마스터 PLC 모뎀부(230) 및 제어부(240)를 포함하여 구성된다.
통신부(210)는 제1 슬레이브 PLC 모뎀(112-1) ~ 제N 슬레이브 PLC 모뎀(112-N)과 프라임(PRIME) 통신규격에 따른 전력선통신(PLC)을 수행하기 위한 인터페이스를 제공한다.
저장부(1220)에는 모뎀의 작동을 위해 필요한 펌웨어(firmware) 및 마스터 PLC 모뎀부(230)에서 처리한 데이터를 저장하는데, 이 경우 펌웨어(firmware)를 저장하기 위한 저장매체로, 플래시 메모리(flash memory), MRAM(Magnetic Random Access Memory), FeRAM(Ferroelectric RAM), PRAM(Phase Change RAM), ReRAM(Resistance RAM), PoRAM(Polymer RAM), NFGM(Nano Floating Gate Memory) 등의 비휘발성 메모리를 사용할 수 있으며, 데이터를 저장하기 위한 저장매체로, SDRAM(Synchronous Dynamic RAM), DRAM(Dynamic RAM) 등의 휘발성 메모리를 사용할 수 있다.
마스터 PLC 모뎀부(230)는 복수개의 제1 마스터 PLC 모뎀(230-1) ~ 제n 마스터 PLC 모뎀(230-n)을 포함하며, 이 경우 각각의 마스터 PLC 모뎀들(230-1 ~ 230-n)은 통신 채널의 양호한 정도에 따라 등록을 시킬 수 있는 슬레이브 PLC 모뎀들(112-1 ~ 112-n)의 수를 차등으로 결정하는데, 이에 대한 구체적인 설명은 도 3에서 후술한다.
도 3은 본 발명에 따른 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템을 이용한 슬레이브 모뎀들의 설치 및 등록 과정을 순서도로 나타낸 것이다.
이하 도 1 ~ 도 3을 참조하여, 본 발명에 따른 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템을 이용한 슬레이브 모뎀들의 설치 및 등록 과정을 설명한다.
우선, 각각의 제1 슬레이브 PLC 모뎀(112-1) ~ 제N 슬레이브 PLC 모뎀(112-N)을 전력선과 연결된 각각의 제1 저압계기(111-1) ~ 제N 슬레이브 PLC 모뎀(112-N) 측에 설치하는 제1 과정(S10)을 갖는다.
다음으로, 각각의 제1 슬레이브 PLC 모뎀(112-1) ~ 제N 슬레이브 PLC 모뎀(112-N)은 특정의 제1 마스터 PLC 모뎀(230-1) ~ 제n 마스터 PLC 모뎀(230-n)에 등록되기 전에 프라임 전력선통신(PRIME PLC)에서 사용할 수 있는 모든 채널을 스캔하는 제2 과정(S20)을 갖는다.
여기서 채널 스캔은 전력선을 통하여 50~60Hz인 저주파 전력신호에 수백 KHz ~ 수십 MHz의 고주파 통신신호를 실어 전송하는 프라임 전력선통신(PRIME PLC)을 고려하여, 일정한 주파수 대역에서 신호 잡음 및 신호 간섭이 설정 기준값 보다 작은 통신 채널을 검색하는 것을 의미한다.
다음으로, 제2 과정(S20)에서 스캔 한 채널상태에 따라 등록 요청할 제1 마스터 PLC 모뎀(230-1) ~ 제n 마스터 PLC 모뎀(230-n)들의 리스트를 작성하는 제3 과정(S30)을 갖는다.
이 경우 작성된 리스트는 채널 상태의 양호한 정도에 따라 슬레이브 모뎀들의 등록수를 분류할 수 있는데, 이를테면 제1 마스터 PLC 모뎀(230-1)은 10개, 제2 마스터 PLC 모뎀(230-2)은 8개, 제3 마스터 PLC 모뎀(230-2)은 5개 등으로 표시할 수 있다.
다음으로, 각각의 제1 슬레이브 PLC 모뎀(112-1) ~ 제N 슬레이브 PLC 모뎀(112-N)이 선택된 각각의 제1 마스터 PLC 모뎀(230-1) ~ 제n 마스터 PLC 모뎀(230-n) 들에게 등록 요청 신호를 전송하는 제4 과정(S40)을 갖는다.
이 경우 슬레이브 PLC 모뎀들은 작성된 리스트를 참조하여 가장 통신 환경이 우수한 마스터 PLC 모뎀들을 자신이 등록할 모뎀으로 선택하게 된다.
이를테면, 앞의 예에서처럼, 선택된 마스터 PLC 모뎀이 제1 마스터 PLC 모뎀(230-1)인 경우 최대 10개 까지 요청된 슬레이브 PLC 모뎀들을 등록을 시키고, 만일 추가적인 등록 요청이 있는 경우 등록을 거부하고, 채널상태가 2번째로 양호한 제2 마스터 PLC 모뎀(230-2)이 허용되는 범위(8개)에서 동일한 방식으로 등록 절차를 수행한다.
다음으로, 모든 슬레이브 PLC 모뎀들의 등록 절차가 완료되었는지를 판단하는 제5 과정(S50)을 갖는다.
이 경우 만일 제5 과정(S50)에서 모든 슬레이브 PLC 모뎀들의 등록 절차가 완료되지 않았다고 판단한 경우(아니오), 상기 제4 과정(S40)으로 리턴 시켜 나머지 등록절차를 수행하도록 한다.
만일 제5 과정(S50)에서 모든 슬레이브 PLC 모뎀들의 등록 절차가 완료되었다고 판단한 경우(예), 마지막으로 등록된 마스터 PLC 모뎀과 통신을 수행하는 제6 과정(S60)을 갖는다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
10 : 변압기
110-1 : 제1 저압검침부
111-1 : 제1 저압계기
112-1 : 제1 슬레이브 PLC 모뎀
110-n : 제n 저압검침부
111-n : 제n 저압계기
112-n : 제n 슬레이브 PLC 모뎀
200 : 데이터집중장치(DCU)
210 : 통신부
220 : 저장부
230 : 마스터 PLC 모뎀부
230-1 : 제1 마스터 PLC 모뎀
230-n : 제n 마스터 PLC 모뎀
240 : 제어부

Claims (4)

  1. 수용가 측에 설치되어 전력 검침을 수행하는 복수개의 저압계기들과, 상기 저압계기들 각각에 설치되며, 변압기와 연결된 4상(R상, S상, T상, N상)의 전력선을 통해 통신을 수행하는 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들을 구비하는 복수개의 저압검침부들; 및
    상기 슬레이브 PLC 모뎀들이 설치된 후 등록요청 신호를 마스터 PLC 모뎀들로 전송한 경우 채널상태를 고려하여 상기 마스터 PLC 모뎀들의 등록 허용 수를 결정하고, 등록 후 상기 저압검침부들이 전송한 검침데이터 들을 수집하고, 전송하는 데이터집중장치(DCU)를 포함하며,
    상기 데이터집중장치(DCU)는,
    상기 슬레이브 PLC 모뎀들과 프라임(PRIME) 통신규격에 따른 전력선통신(PLC)을 수행하기 위한 인터페이스를 제공하는 통신부;
    전송된 검침 데이터들 및 모뎀들의 작동을 위해 필요한 펌웨어(firmware)를 저장하고 있는 저장부;
    상기 슬레이브 PLC 모뎀들이 설치된 후 등록요청 신호를 전송한 경우, 통신 채널의 양호한 정도에 따라 등록을 시킬 수 있는 상기 슬레이브 PLC 모뎀들의 수를 차등적으로 결정하는 복수개의 마스터 PLC 모뎀들을 포함하는 마스터 PLC 모뎀부; 및
    상기 통신부, 상기 저장부 및 상기 마스터 PLC 모뎀부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템.
  2. 삭제
  3. 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들을 전력선과 연결된 복수개의 저압계기들 각각에 설치하는 제1 과정;
    상기 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들이 데이터집중장치의 복수개의 마스터 PLC 모뎀들에 등록되기 전에 프라임 전력선통신(PRIME PLC)에서 사용할 수 있는 채널을 스캔하는 제2 과정;
    상기 제2 과정에서 스캔 한 채널상태에 따라 등록 요청할 상기 복수개의 마스터 PLC 모뎀들의 리스트를 작성하는 제3 과정;
    상기 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들이 각각 선택된 상기 복수개의 마스터 PLC 모뎀들로 등록요청 신호를 전송하는 제4 과정; 및
    상기 복수개의 슬레이브 PLC 모뎀들 전부의 등록 절차가 완료되었는지를 판단하는 제5 과정을 포함하며,
    상기 제3과정의 리스트는,
    채널 상태의 양호한 정도에 따라 상기 슬레이브 모뎀들의 허용 가능한 등록 개수를 포함하는 것을 특징으로 하는 프라임 전력선통신 기반의 원격검침 시스템을 이용한 슬레이브 PLC 모뎀들의 등록방법.

  4. 삭제
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