KR100466857B1

KR100466857B1 - 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버 및 제어 방법

Info

Publication number: KR100466857B1
Application number: KR10-2001-0075648A
Authority: KR
Inventors: 조영조; 이근송; 방재욱; 김유철; 김효섭
Original assignee: 주식회사 아이콘트롤스
Priority date: 2001-12-01
Filing date: 2001-12-01
Publication date: 2005-01-15
Also published as: WO2003049379A1; KR20030045238A; CN100461725C; CN1599999A

Abstract

본 발명은 인터넷을 지원하는 컴퓨터와 휴대폰 및 무선 통신 단말기 등을 사용하여 가정 내의 각종 전자 기기나 설비들을 제어하고, 가정 내 보안이 요구되는 장소에 설치된 가스, 화재, 방범 센서들을 통해 이상시 자동으로 경보를 발생시키는 홈 오토메이션 서버 장치 및 제어 방법에 관한 것이다.

본 발명에 따른 홈 오토메이션 서버는 방문자 화상 통화 및 보안 제어 기능에 국한된 기존의 비디오 도어폰에 외부 인터넷 통신망과 내부 유무선 홈 네트워크를 연계시킨 장치로서, 댁내 전자 기기 및 설비들을 유무선 인터넷을 통해 원격 제어하거나 모니터링 할 수 있는 종합 자동화 기능과 댁내 컴퓨터들의 동시 인터넷 접근을 가능하게 하되 외부로부터의 네트워크 접근에 보안을 기하게 하는 네트워크 게이트웨이(Network Gateway) 기능을 추가로 갖추고 있다.

본 발명에 따른 홈 오토메이션 서버의 구성을 살펴보면, 장치로 통하는 모든 입출력 신호를 제어하거나 장치의 운용에 관련된 프로그램 및 데이터를 저장하는 중앙 제어부, 사용자에게 오디오/비디오 디스플레이나 조작판을 제공하는 사용자 인터페이스부, 보안용 감지 센서에서 비정상적인 상태가 감지될 경우 중앙 제어부로부터 전송된 신호에 의해 보안 메커니즘을 작동시키는 보안 제어부, 광대역 이더넷(Ethernet)을 홈 이더넷이나 블루투스 무선 네트워크와 연결시켜 주는 네트워크 게이트웨이부, 중앙 제어부와 연결되어 전기·전자기기 및 설비의 동작을 제어하는 홈 오토메이션부, 가정 내의 가스 누출, 화재 발생, 방범 및 방재 등 보안상태나 전기·전자기기 및 설비의 동작 상태를 감지하는 감지 센서부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 홈 오토메이션 서버에 의하면 사용자는 언제 어디서나 인터넷이나 휴대폰을 통하여 댁내 각종 전기·전자기기 및 설비를 완벽하게 제어 및 모니터링 할 수 있고, 침입, 화재 발생, 가스 누출 등의 비상 사태의 발생에 능동적으로 대처할 수 있게 된다.

Description

인터넷 기반 홈 오토메이션 서버 및 제어 방법{Internet-Based Home Automation Server and Control Method Thereof}

본 발명은 인터넷을 지원하는 컴퓨터와 휴대폰 및 무선 통신 단말기 등을 사용하여 가정의 각종 전기·전자기기 및 설비를 제어하고, 침입, 화재, 가스 누출 등과 같은 위험 상황을 감지하여 경보를 발생시키며, 기기제어, 방범, 방재 등의 기능들을 다양한 방법으로 구현하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버 및 제어 방법에 관한 것이다.

통상적으로, 홈 오토메이션(Home Automation)은 전자 기술을 활용하여 가정내에서의 각종 전기·전자기기 및 설비들의 제어를 자동화할 수 있도록 하는 기술을 의미한다.

현재 가정에 설치되는 홈 오토메이션 제어 장치는 방문객을 비디오 화면으로 보면서 통화를 할 수 있는 비디오 도어폰(Video-Door-Phone)을 의미하는데, 가스 누출, 화재 발생, 허가받지 않은 외부인의 침입 등을 센서를 통해 감지하여 경보음을 발생시키고 경비실에 자동 연락하는 수준의 보안 제어 기능이 추가되어 있는 것이 상례이다. 최근 정보통신 기술의 발달로 조명 장치, 냉난방 장치, 검침기, 백색가전 등 가정 내 각종 기기 및 설비들이 유무선 홈 네트워크를 통해 연결되고, 이들이 인터넷을 통해 원격으로 모니터링 및 제어되는 통합 홈 오토메이션 시스템의 개념이 대두되고 있다.

통합 홈 오토메이션 시스템에 있어서 가장 핵심적인 기술은 배선을 최소화하는 홈 네트워크 기술과 인터넷 서비스를 제공하는 홈 오토메이션 제어 장치의 설계 및 제작 기술이다.

별도 배선이 불필요한 홈 오토메이션 네트워크로는 전력선이나 전화선을 이용하는 유선 통신과 블루투스(Bluetooth)나 무선 랜(LAN)을 사용하는 무선 통신 방법이 있는바, 최근 통신 인터페이스 기술과 비용 문제가 크게 개선되어 사용하는데 어려움은 적으나 아직 응용 부분의 표준이 정립되어 있지 않은 상태이다.

한편, 홈 네트워크를 통해 가정 내 각종 기기 및 설비를 연결하는 홈 오토메이션 제어 장치는 인터넷으로 연결되기 위해서 일반적으로 서버급을 사용한다. 퍼스널 컴퓨터(Personal Computer)의 비용 하락과 성능 향상으로 가정 내 퍼스널 컴퓨터가 해당 기능을 대신할 수 있으나, 매일 24시간 동안 켜져 있는 상태에서 보안을 포함한 가정 내 기기들의 통합 제어 기능을 수행하기 위해서는 전용 임베디드(Imbeded) 시스템으로 구성되어야 할 필요가 있다. 이에 따라 홈 오토메이션 제어 장치를 셋톱박스(Set-Top Box)의 형태로 임베디드화 하고자 하는 노력이 산발적으로 시도되고 있으나, 임베디드 웹서버(Web Server) 및 홈 네트워크 인터페이스 기술 문제와 별도로 설치되고 운영되는 장치의 비용 문제가 여전히 문제점으로 대두되고 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은, 방문자 화상 통화 및 보안 제어 기능에 국한된 기존의 비디오 도어폰에 외부 인터넷 통신망과 내부 유무선 홈 네트워크를 연계시킨 장치로서 홈 오토메이션 서버를 제안하고, 가정 내 전기·전자 기기 및 설비들을 유무선 인터넷을 통해 원격 제어하거나 모니터링 할 수 있는 종합 자동화 기능과 가정 내 컴퓨터들의 동시 인터넷 접근을 가능하게 하되 외부로부터의 네트워크 접근에 보안을 기하게 하는 네트워크 게이트웨이(Network Gateway) 기능을 추가한 제어 방법을 제시하는 것을 목적으로 한다.

이를 위하여 본 발명의 목적에 따르는 홈 오토메이션 서버 장치는, 서버 장치로 송수신되는 입출력 신호를 제어하거나 서버 장치의 운용에 관련된 프로그램 및 데이터를 저장하는 중앙 제어부, 중앙 제어부로부터 오디오 신호나 비디오 신호를 전송받아 화면에 디스플레이하고, 서버 장치의 제어를 위한 조작판을 갖는 사용자 인터페이스부, 보안용 감지 센서에서 비정상적인 상태가 감지될 경우 중앙 제어부로부터 전송된 신호에 의해 보안 기능을 작동시키는 보안 제어부, 광대역 이더넷을 홈 이더넷이나 블루투스 무선 네트워크와 연결시켜 주는 네트워크 게이트웨이부, 중앙 제어부와 연결되어 전기·전자기기 및 설비의 동작을 제어하는 홈 오토메이션부 및 가정 내 가스 누출, 화재 발생 및 방범·방재 등 보안 상태나 전기·전자기기 및 설비의 동작 상태를 감지하는 감지 센서부를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버를 제공한다.

한편, 본 발명의 다른 목적에 따르면, 홈 오토메이션 서버 장치와 연결된 전기·전자 기기 및 설비들의 제어를 위한 소프트웨어의 구성은 공유 메모리를 통해 다중 프로세스 및 쓰레드가 데이터를 공유하는 것을 기본 틀로 하고, 인터넷과 휴대폰 접속을 위해 CGI 프로그램 및 자바 애플릿(Java Applet) 서버 프로그램과 연동하는 웹 서버 프로세스, 공유 메모리를 통해 웹 서버 프로세스와 데이터를 송수신하고 비디오 디스플레이와 터치 스크린 및 전화 기능을 포함하는 사용자 인터페이스 프로세스, 공유 메모리를 통해 웹 서버 프로그램과 데이터를 송수신하고 홈 오토메이션 쓰레드, 보안 제어 쓰레드, 감지 센서 쓰레드 및 블루투스 쓰레드를 포함하는 중앙 제어 프로세스, 웹 서버 프로그램과 데이터를 송수신하고 방화벽과 침입자 방지 및 네트워크의 주소 변환 기능을 갖는 네트워크 커널 프로그램 및 네트워크 커널 프로그램과 데이터를 송수신하고 가정 내 컴퓨터와 단말기의 네트워크 주소를 자동으로 할당하기 위한 동적 호스트 구성 프로토콜 서버 프로세스가 연동되는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버를 제공한다.

한편, 본 발명의 또 다른 목적에 따르면, 비디오 도어폰 일체형 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버 장치에 가정의 각종 전기·전자기기 및 설비를 유무선 홈 네트워크를 통해 연결하고 인터넷과 휴대폰을 통하여 원격 제어하거나 모니터링하는 비디오 도어폰 일체형 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버의 제어 방법에 있어서, 현관 도어폰에서 벨이 울리면 방문자 화상을 표시창을 통해 확인하고 통화한 후 문을 개방하는 단계, 경비 모드를 설정하였을 때 보안용 감지 센서가 작동하면 지정된 휴대폰과 관리사무소 및 경비업체에 경보 메시지를 발송한 후 경비 모드가 보안 모드로 바뀌는 단계, 가정 내의 컴퓨터들에 네트워크 주소를 자동으로 할당하고 방화벽을 설치하는 단계, 외부에서 인터넷이나 휴대폰을 통해 서버에 접속할 때 보안 및 인증 과정을 거쳐 웹 서버 프로그램을 작동시키는 단계, 인터넷과 휴대폰 또는 터치스크린이나 블루투스 단말기로부터 홈 오토메이션 제어 명령을 입수하는 단계 및 원격 검침, 가스 차단, 조명 제어, 공조 제어, 가전 제품 제어, 원격 화상 감시 등 홈 오토메이션 제어 명령을 수행하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버의 제어 방법을 제공한다.

도 1은 본 발명의 전체 시스템에 대한 개략적인 블럭도,

도 2는 본 발명에 따른 사용자 인터페이스부의 구성을 나타내는 블럭도,

도 3은 본 발명에 따른 보안 제어부의 구성을 나타내는 블럭도,

도 4는 본 발명에 따른 네트워크 게이트웨이부의 구성을 나타내는 블럭도,

도 5는 본 발명에 따른 홈 오토메이션부의 구성을 나타내는 블럭도,

도 6은 본 발명에 따른 감지 센서부의 구성을 나타내는 블럭도,

도 7은 본 발명에 따른 홈 오토메이션 서버의 소프트웨어의 구성을 나타내는 블럭도,

도 8은 본 발명에 따른 센서 부착 장치 및 보안 장치의 제어 과정을 나타내는 순서도이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100 : 중앙 제어부 110 : 사용자 인터페이스부

120 : 보안 제어부 130 : 네트워크 게이트웨이부

140 : 홈 오토메이션부 150 : 감지 센서부

200 : 표시부 210 : 패스워드 처리부

220 : 다이얼링부 230: 오디오 입출력부

240 : 비디오 입력부 250 : 터치 스크린부

260 : 전화기 300 : 영상 신호 전송부

310 : 명령신호 출력부 400 : 허브 A

420 : 블루투스 AP 510 : 전력선 통신 마스터부

610 : 감지 신호 처리부

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전체 시스템의 개략적인 블럭 구성도이다.

본 발명에 따른 통합 홈 오토메이션 서버는 중앙 제어부(100), 사용자 인터페이스부(110), 보안 제어부(120), 네트워크 게이트웨이부(130), 홈 오토메이션부 (140), 감지 센서부(150)를 포함한다.

중앙 제어부(100)는 본 발명에 따른 홈 오토메이션 서버 전체의 입출력 신호 데이터를 제어 방법에 따라 종합 처리하는 기능을 한다. 중앙 제어부(100)는 중앙 처리 장치(102), 프로그램 및 데이터를 저장하기 위한 비휘발성 메모리인 플래쉬 메모리(Flash Memory)(104), 데이터를 임시로 저장하기 위한 에스디램(SDRAM : Synchronous Dynamic Random Access Memory)(106), 전원 공급 장치(108) 등을 포함한다. 종래의 홈 오토메이션 시스템에서는 현재와 같은 정보 통신망 환경을 지원하는 다양한 통신 기술이 충분하게 개발되지 못하였다. 하지만, 최근에는 초고속 정보 통신망과 무선 인터넷, 안정적인 네트워크 등과 같은 발전된 통신 환경과 이를 지원하는 다양한 통신 기술과 전기·전자 공학기술이 급속하게 발전하고 있다. 이에 따라, 이러한 통신망을 이용하는 장치나 네트워크 상에 설치되는 장치들을 개별적으로 또는 전체적으로 제어할 수 있는 중앙 제어부(100)를 포함하는 통합 홈 오토메이션 서버의 구현이 비로소 가능하게 되었다.

사용자 인터페이스부(110)는 사용자에게 오디오 음향을 들려주거나 비디오 영상을 보여주는 조작판 등으로 구성되며 오디오 및 비디오 데이터를 중앙 제어부(100)에 전송하는 등의 기능을 한다. 사용자 인터페이스부(110)는 도 2에서 더욱 상세하게 설명한다.

보안 제어부(120)는 시스템 상에서 비정상적인(Abnormal) 상황이 발생할 경우 중앙 제어부(100)로부터 전송된 신호에 의해 경보음을 내거나 경보등을 점멸하는 등의 기능을 한다. 시스템 상에서의 비정상적인 상황이란 외부인의 침입, 화재 발생, 가스 누출 등과 같은 위험 상황이 발생한 경우를 말한다. 보안 제어부(120)는 도 3에서 더욱 상세하게 설명한다.

네트워크 게이트웨이부(130)는 가정 내의 인터넷 접근이 가능한 컴퓨터들에 대한 자동 네트워크 주소 할당과 블루투스 단말기의 네트워크 접속 기능 및 외부로부터 인터넷 접속시 보안과 인증 기능을 제공하는 기능을 한다. 본 발명의 실시예에서는 다양한 네트워크 접속 수단, 예컨대, 컴퓨터, 휴대폰, 블루투스 단말기등을 제공하므로 사용자는 언제, 어디에서나 간단한 보안과 인증 절차를 거쳐 홈 오토메이션 서버에 접속하여 실내 장치들을 제어할 수 있게 된다. 네트워크 게이트웨이부(130)는 도 4에서 더욱 상세하게 설명한다.

홈 오토메이션부(140)는 가정에 있는 각종 전기·전자기기 및 설비 등을 직접 제어하는 기능을 한다. 홈 오토메이션부(140)는 도 5에서 더욱 상세하게 설명한다.

감지 센서(Sensor)부(150)는 가정의 출입문, 창문 등의 여러 장소에 설치된 센서를 통해 문 열림, 창문 열림, 가스 누출, 화재 발생 등의 시스템 상에서의 비정상적인 상태를 감지하여, 이러한 비정상적인 상태를 나타내는 신호를 중앙 제어부(100)로 전송하는 기능을 한다. 감지 센서부(150)는 도 6에서 더욱 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명에 따른 사용자 인터페이스부(110)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

표시부(200)는 홈 오토메이션 서버 장치의 화면에 시스템을 조작하기 위한 메뉴 테이블을 표시하거나 현관 도어폰에서 촬영된 방문자 영상을 보여주는 기능을 한다. 아울러 사용자는 표시부(200)를 통해 시스템 상에서 발생하는 모든 상황을 모니터링(Monitoring)할 수 있으며, 그에 따른 적절한 조치를 취할 수 있다.

패스워드 처리부(210)는 사용자가 경비 모드를 해제할 경우, 사용자가 과거에 설정해 놓은 패스워드와 현재 입력되는 패스워드를 비교하여 서로 일치할 경우에 경비 모드가 해제되도록 제어한다.

다이얼링(Dialing)부(220)는 중앙 제어부(100)에서 전송한 제어 신호에 따라 사전에 저장하고 있는 전화번호에 해당하는 수신측 전화기로 다이얼링하여 네트워크 게이트웨이부(130)를 통해 메시지를 전달한다.

오디오 입출력부(230)는 외부인이 집을 방문하면 방문 사실을 집안에 있는 사용자에게 알려 주어 사용자가 방문객과 통화를 하거나, 사용자가 집안에 없을 경우에는 중앙 제어부(100)의 플래쉬 메모리(104)에 미리 저장되어 있는 음성 메세지를 방문자에게 출력하는 기능을 한다.

비디오 입력부(240)는 현관 도어폰(270)에 위치하고 있는 방문자의 영상이나 특정 지역을 촬영한 영상을 영상 신호로 변환하여 중앙 제어부(100)로 전송하는 기능을 한다. 따라서, 사용자는 표시부(200)를 통해 방문자의 영상을 확인하여 현관문을 개방할 수 있으며, 원격지에서도 인터넷이나 휴대폰을 통해 실시간 영상이나 저장된 영상을 모니터링할 수 있게 된다.

터치 스크린(Touch Screen)부(250)는 표시부(200)의 상부에 설치되어 사용자의 명령을 입력 받는 기능을 한다. 사용자가 터치 스크린부(250)의 특정 지점을 손가락 등으로 눌러 입력한 좌표값은 중앙 제어부(100) 내의 버퍼(Buffer)(미도시)에 임시로 먼저 저장되고, 중앙 제어부(100)는 터치 스크린을 통해 사용자가 입력한 좌표값에 해당하는 제어 명령을 인지하여 시스템의 동작을 제어한다.

전화기(260)는 내장된 스피커와 마이크를 이용한 스피커 폰(미도시)과 블루투스 폰(미도시)을 공중 전화망이나 인터넷 전화망으로 연결시킨 부분으로 일반 전화기와 동일한 기능을 제공한다.

도 3은 본 발명에 따른 보안 제어부(120)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

영상 신호 전송부(300)는 시스템 상에서 비정상적인 상황이 발생할 경우 비디오 입력부(240)에서 촬영한 영상 신호를 중앙 제어부(100)로부터 전송받아 해당 관리사무소(360)와 경비업체(370) 및 다이얼링부(220)를 통해 휴대폰으로 경보 메세지와 함께 전송하는 기능을 한다.

명령 신호 출력부(310)는 후술할 감지신호 처리부(610)에서 전송된 신호에 따라 중앙 제어부(100)가 전송하는 명령 신호를 수신하여 자신과 연결된 보안 장치들에 명령 신호를 전송하는 기능을 한다. 이러한 보안 장치들에는 경보음 출력부(320), 자동문 제어부(330), 음성 출력부(340), 경보등 점멸부(350) 등이 있다. 자동문 제어부(330)는 사용자가 실내에서는 도 4에서 설명할 다양한 제어 장치로 문의 개폐를 직접 제어하고, 실외에서는 휴대폰이나 인터넷을 통하여 홈 오토메이션 서버에 접속하여 원격으로 문의 개폐를 제어할 수 있도록 구성되어 있다. 감지 센서부(150)에서 보안 센서가 작동할 경우 관리사무소(360) 및 경비업체(370)는 자신들의 시스템과 유·무선으로 연결되어 있는 홈 오토메이션 서버로부터 전송된 오디오나 비디오 신호 포맷(Format)을 갖는 비상 신호를 수신한다. 이후, 관리사무소(360)나 경비업체(370)에서는 비상 신호를 전송한 홈 오토메이션 서버를 원격으로 제어하거나 직원을 현장에 직접 출동시키는 등 비정상적인 상황에 적절하게 대응하는 기능을 수행한다.

도 4는 본 발명에 따른 네트워크 게이트웨이부(130)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

허브 A(400)는 사용자가 집안이 아닌 외부에 있을 경우 인터넷 접속이 가능한 컴퓨터 등의 통신 장치를 중앙 제어부(100)와 연결시켜서 사용자가 시스템을 제어할 수 있도록 해준다. 본 발명에서는 사용자가 집밖의 외부로부터 시스템에 접근할 경우에는 시스템의 보안을 위하여 방화벽(Firewall)을 설치하여 시스템을 보호한다. 방화벽이란 외부의 접속으로부터 내부망을 보호하기 위한 네트워크 구성 요소 중 하나로 외부의 불법 침입으로부터 내부의 정보 자산을 보호하고 외부로부터 유해 정보의 유입을 차단하기 위한 하드웨어와 소프트웨어를 총칭한다. 방화벽은 외부망과 연동하는 유일한 창구로서, 외부의 접속으로부터 내부망을 보호하기 위해 FTP(File Transfer Protocol : 파일 전송 프로토콜)나 텔넷(Telnet) 등의 서비스별로 서비스를 요구한 시스템의 IP(Internet Protocol)주소 및 포트(Port) 번호, 패킷(Packet)을 구성하고 있는 헤더(Header)의 내용을 이용하여 외부의 접속을 차단하거나, 사용자 인증에 기반을 두고 외부의 접속을 차단한다.

허브 B(410)는 중앙 제어부(100)와 가정 내의 복수 대의 컴퓨터(430, 440)를 연결하여 중앙 제어부(100)로부터 컴퓨터의 네트워크 주소를 자동으로 할당받을 수 있도록 한다. 중앙 제어부(100)는 동적 호스트 구성 프로토콜(DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol, 이하 DHCP라 칭함)과 네트워크 주소 변환(NAT : Network Adderss Translation, 이하 NAT라 칭함) 기능의 소프트웨어를 사용하여 네트워크 용량이 허용하는 한 최대 256개 까지의 컴퓨터를 연결하여 사용할 수 있다. 또한, 중앙 제어부(100)는 컴퓨터 대신 무선랜 액세스 포인트(AP : Access Point, 이하 AP라 칭함)를 통해 PDA(Personal Digital Assistant)나 웹 패드(Web Pad) 형태의무선랜 단말기를 연결하여 사용할 수도 있다.

블루투스 AP(420)는 블루투스 단말기(450)를 사용해 시스템을 제어할 수 있도록 블루투스 단말기(450)를 제어부(100)에 연결시켜 주는 기능을 한다. 현재 이동 통신 단말기를 사용하여 인터넷에 접속하기 위해서는 데이터 통신 기능을 갖는 단말기와 노트북 컴퓨터 및 이 두 장치를 연결하는 별도의 케이블(Cable)이 필요하다. 하지만, 블루투스는 각종 전자기기간의 통신에 물리적인 케이블이 필요없이 무선 주파수를 이용하여 고속으로 데이터를 주고 받는 것을 가능하게 해 주는 근거리 무선 데이터 통신 기술이다. 블루투스는 세계 공통으로 별도의 허가없이 이용할 수 있는 2.4 GHz의 ISM(Industrial Scientific Medical) 대역을 사용하기 때문에 장애물이 있어도 음성 및 데이터의 송수신이 양호한 특성을 갖는다. 본 발명에서 사용된 블루투스는 클래스(Class)1로서 100 미터 정도의 거리까지 데이터가 안전하게 전송될 수 있으며, 1 Mbps 정도의 데이터 전송 속도를 갖는다. 현재 블루투스는 기술 개발이 계속 이루어져 가고 있으며, 차세대 근거리 무선 네트워킹의 표준 기술의 하나로서 부각되고 있다.

한편, 본 발명에서 적용된 블루투스 기술은 앞에서 설명한 블루투스 단말기(460)이외에 노트북 컴퓨터나 블루투스 웹 패드 등에도 적용이 가능하다. 즉, 현재 USB(Universal Serial Port)에 끼워 넣는 길이 10cm 정도의 블루투스 동글(Dongle)이 개발되어, 이를 사용하면 별도의 랜 카드 없이 블루투스 AP(420)를 통해 인터넷에 접속할 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 홈 오토메이션부(140)의 구성을 나타내는 블록도이다.

본 발명에 따른 가정 내 전기·전자 기기 및 설비의 오토메이션 제어는 CEBus(Consumer Electronics Bus) 기반의 전력선 통신(PLC : Power Line Communication) 기술을 사용한다. 전력선 통신은 가정에 있는 전기 콘센트에 통신 기기를 연결하여 데이터 통신을 할 수 있도록 하는 것으로 통상 50 ~ 60 Hz의 교류 주파수를 사용한다. CEBus는 이러한 전력선에 100 - 400 kHz의 확산 스펙트럼 방식의 고주파 신호를 교류 주파수와 함께 실어보내고 종단에서 주파수가 다른 두 신호를 분리해 주는 필터(Filter)를 사용해 통신 주파수를 걸러 내게 되어 있어, 여러 주파수 대역을 동시에 사용하므로 노이즈에 강한 특성을 갖는다. 홈 오토메이션 서버는 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter) 인터페이스(500)로 전력선 통신 마스터부(510)와 연결되고, 전력선 통신 인터페이스(520)를 통해 220V 교류 전원에 접속된다. 제어 대상 기기의 직접 제어를 담당하는 원격 검침부(530), 가스 차단부(540), 조명 제어부(550), 공조 제어부(560), 백색 가전부(570), 전동 커튼부(580) 등은 전력선 통신 인터페이스(520)를 통해 홈 오토메이션 서버와 데이터를 교환하며 홈 오토메이션 제어 명령을 수행하게 된다.

도 6은 본 발명에 따른 감지 센서부(150)의 구성을 나타내는 블럭도이다.

감지 신호 처리부(610)는 가스 누출 센서(630), 화재 감시 센서(640), 출입문 이나 창문 등 방범 존 1, 2, 3, 4(650, 660, 670, 680) 센서들의 감지 신호를 신호 입력부(620)를 통해 수신하여 호스트 인터페이스(600)를 통해 중앙 제어부 (100)로 전송하는 기능을 한다. 본 발명에서 감지 센서부(150)의 각종 센서들은 이에 한정되지 않고, 더욱 다양한 센서들이 추가적으로 포함될 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 홈 오토메이션 서버의 소프트웨어 구성을 나타내는 블록도이다.

본 발명에 따른 홈 오토메이션 서버의 소프트웨어 구성은 공유 메모리(740)를 통해 다중 프로세스 및 쓰레드(Thread)가 데이터를 공유하는 방법을 기본 틀로 하고 있으며, 네트워크 게이트웨이 기능을 위하여 수정된 네트워크 커널 프로그램을 갖는다. 휴대폰과 인터넷을 통한 홈 오토메이션 서비스를 제공하기 위해 웹 서버 프로세스(700)는 CGI(Common Gateway Interface) 프로그램(710) 및 자바 애플릿 (Java Applet)서버 프로그램(720)과 연동하며 다른 프로세스와 공유 메모리(740)를 통해 데이터를 교환한다. 사용자 인터페이스 프로세스(730)는 터치 스크린부(250)의 좌표값을 입력받아 제어 데이터로 변환하거나 표시부(200)에 홈 오토메이션 서버의 동작 상태를 표시하는 기능을 하게 된다. 본 발명에 따르는 홈 오토메이션 서버에 있어서 가장 중요한 기능을 수행하는 중앙 제어 프로세스(750)는 전력선 통신을 통해 가정 내 전기·전자 기기의 개별 제어를 담당하는 홈 오토메이션 쓰레드(752), 보안 제어부(120)의 보안 기능 소프트웨어인 보안 제어 쓰레드(754), 감지 센서들의 입력을 담당하는 감지 센서 쓰레드(756), 블루투스 단말기의 제어 명령 전달과 화상 모니터링 및 전화 기능을 담당하는 블루투스 쓰레드(758)로 구성된다. 네트워크 커널 프로그램(760)에는 네트워크의 보안과 확장을 위하여 방화벽(762)과 침입자 방지(764) 및 NAT(768) 프로그램이 내장되어 있으며, 가정 내 컴퓨터의 네트워크 주소의 자동 할당을 위하여 DHCP 서버 프로세스(770)와 연동한다.

도 8은 본 발명에 따른 홈 오토메이션 서버의 제어 방법을 나타내는 순서도이다.

현관 도어폰(270)을 통해 방문자가 벨을 울리면 방문자의 화상이 표시부(200)나 휴대폰에 나타나고, 사용자는 방문자와 통화한 후 문을 개방하게 된다(S800). 경비 모드를 설정하였을 경우 감지 센서부(150)의 보안용 감지 센서가 작동하면 지정된 휴대폰과 관리사무소(360) 및 경비업체(370)에 경보 메시지를 발송한 후 보안 모드로 진입하게 된다(S810). 집안의 컴퓨터들을 사용할 경우 홈 오토메이션 서버는 네트워크 주소를 자동으로 할당하고 방화벽(762)과 침입자 방지(764) 소프트웨어를 작동시킨다(S820). 외부에서 인터넷이나 휴대폰을 통해 홈 오토메이션 서버에 접속할 경우에는 보안 및 인증 과정을 거쳐 웹 서버 프로그램을 작동시키게 된다(S830). 인터넷과 휴대폰 또는 터치스크린이나 블루투스 단말기 등의 사용자 인터페이스부(110)로부터 홈 오토메이션 제어 명령이 전달되는 경우 홈 오토메이션 서버는 이를 수신하여(S840), 원격 검침, 가스 차단, 조명 제어, 공조제어, 가전 제품 제어 및 원격 화상 감시 등 홈 오토메이션 제어 명령을 수행하게 된다(S850).

따라서, 사용자는 실내에 있든지 실외에 있든지 상관없이 다양한 제어 단말기들을 통해 전기 기기나 설비의 현재 상태를 실시간으로 확인하면서, 원하는 대로 제어할 수 있는 홈 오토메이션이 가능하게 된다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 외부인의 불법 침입, 화재 발생, 가스 누출 등의 상황 감지 및 가정 내의 각종 전기·전자기기들의 제어 기능을 갖는 장치들을 하나의 시스템으로 통합하여 제공함으로써 홈 오토메이션 시스템의 설치 및 제어가 용이한 장점이 있다.

또한, 가정 내에서 모니터 상의 터치 스크린과 블루투스 단말기를 통한 직접 제어뿐만 아니라 외부에서 인터넷과 휴대폰을 통하여 홈 네트워크에 접속된 다양한 장치들의 제어가 가능하다.

한편, 홈 오토메이션 시스템은 가정 내 랜 카드나 블루투스 동글을 갖는 컴퓨터에 네트워크 주소를 자동 할당시키고 방화벽과 침입자 방지 등 보안책을 갖는 홈 게이트웨이로서의 역할도 아울러 수행하게 된다.

이처럼 언제 어디서든지 다양한 방법으로 전기 기기 및 설비들을 제어할 수 있게 되고 동시에 가정 내 컴퓨터를 인터넷과 간편하고 안전하게 연결시켜줌으로서, 보다 진보된 형태의 홈 오토메이션과 게이트웨이 기능이 가능하게 된다.

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방문자가 벨을 울리면 가정 내의 사용자는 비디오 화면을 통해 방문자의 화상을 확인하여 문을 개방하거나, 가스 누출, 화재 발생 및 허가받지 않은 외부인의 침입 등을 센서를 통해 감지하여 경보음을 발생시키면서 관리사무소나 경비업체에 자동으로 연락하는 보안 제어를 수행하는 종래의 거실용 비디오 도어폰 기능을 그대로 포함하면서,

가정에 설치된 다양한 전기·전자기기 및 설비들을 전력선 통신망을 통해 연결하여 제어하는 전력선 통신 인터페이스를 갖추고,

가정용 무선 단말기를 통한 무선 통화와 리모콘 제어 및 휴대용 컴퓨터를 통한 인터넷 접속을 위한 블루투스 통신 인터페이스를 갖추고,

상기 가정 외부의 랜(LAN)과 내부의 랜(LAN)간의 네트워크 주소 확장과 자동 주소 할당 및 네트워크 보안 기능을 갖추고,

상기 가정 내 상기 전기·전자 기기 및 설비들을 인터넷을 지원하는 컴퓨터와 휴대폰 및 무선 통신 단말기 등을 통해 원격 제어 또는 모니터링하거나 자체의 터치 스크린이나 블루투스 단말기를 통해 조종할 수 있는 자동화 기능을 갖추고,

상기 가정 내 컴퓨터들의 동시 인터넷 접근을 가능하게 하되 외부로부터의 네트워크 접근에 대해 보안을 위한 네트워크 게이트웨이 기능을 갖는 서버 장치를 포함하되, 상기 서버 장치는

상기 서버 장치로 송수신되는 입출력 신호를 제어하거나 상기 서버 장치의 운용에 관련된 프로그램 및 데이터를 저장하는 중앙 제어부;

상기 중앙 제어부로부터 오디오 신호나 비디오 신호를 전송받아 화면에 디스플레이하고, 상기 서버 장치의 제어를 위한 조작판을 갖는 사용자 인터페이스부;

보안용 감지 센서에서 비정상적인 상태가 감지될 경우 상기 중앙 제어부로부터 전송된 신호에 의해 보안 기능을 작동시키는 보안 제어부;

광대역 이더넷을 홈 이더넷이나 블루투스 무선 네트워크와 연결시켜 주는 네트워크 게이트웨이부;

상기 중앙 제어부와 연결되어 상기 전기·전자기기 및 설비의 동작을 제어하는 홈 오토메이션부; 및

상기 가정 내 가스 누출, 화재 발생 및 방범·방재 등 보안 상태나 상기 전기·전자기기 및 설비의 동작 상태를 감지하는 감지 센서부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버.
제 2 항에 있어서, 상기 사용자 인터페이스부는,

상기 전기·전자기기 및 설비를 조작하기 위한 메뉴 테이블이나 홈 오토메이션 시스템 상에서 생성되는 영상 데이터를 나타내는 표시부;

상기 전기·전자기기 및 설비가 설치된 건물의 각종 시건 장치를 해제하기 위하여 사용자가 입력한 패스워드를 처리하는 패스워드 처리부;

상기 중앙 제어부로부터 전송받은 제어 신호에 의해 미리 지정된 휴대폰으로 다이얼링을 하는 다이얼링부;

상기 가정을 방문한 사람과의 통화 기능을 제공하는 오디오 입출력부;

상기 가정의 방문자 및 상기 건물의 특정 지역을 촬영한 영상 데이터를 상기 중앙 제어부로 전송하는 비디오 입력부;

상기 표시부의 상부에 설치되어 사용자의 명령을 입력받는 터치 스크린부; 및

내장된 스피커 및 마이크를 통한 스피커 폰과 블루투스 폰을 공중 전화망이나 인터넷 전화망으로 연결시키는 전화기

를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버.
제 2 항에 있어서, 상기 보안 제어부는,

상기 중앙 제어부로부터 영상 신호를 전송받아 관리사무소나 경비업체에 상기 영상 신호를 전송하는 영상 신호 전송부;

상기 중앙 제어부가 전송하는 명령 신호를 수신하여 보안 장치들에 상기 명령 신호를 전송하는 명령 신호 출력부; 및

상기 보안 장치는 경보음 출력부, 자동문 제어부, 음성 출력부, 경보등 점멸부

를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버.
제 2 항에 있어서, 상기 네트워크 게이트웨이부는,

상기 가정 외부에 있는 컴퓨터와 상기 중앙 제어부를 연결시켜 주며 네트워크 보안 기능을 담당하는 제 1 허브;

상기 가정 내부의 컴퓨터들에 네트워크 주소를 자동으로 할당해 주는 제 2 허브; 및

블루투스 기술을 이용하여 통신을 하는 블루투스 단말기 및 상기 블루투스 단말기와 상기 중앙 제어부간의 통신을 가능하게 하는 블루투스 액세스 포인트(AP)

를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버.
제 2 항에 있어서, 상기 홈 오토메이션부는,

상기 가정에 설치되어 있는 상기 전기·전자기기 및 설비, 사용자가 입력한 데이터에 대응하는 제어 신호를 상기 중앙 제어부로부터 수신하여 상기 전기·전자기기 및 설비로 CEBus 표준 기반 전력선 통신을 통해 전송하는 UART 인터페이스부, 전력선 통신 마스터부 및 전력선 통신 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버.
제 2 항에 있어서, 상기 감지 센서부는,

상기 가정 내부에 설치된 가스 누출, 화재 감지, 방범 센서들에 의해 감지된 감지 신호를 수신하여 상기 중앙 제어부로 전송하도록 신호 입력부, 감지 신호 처리부 및 호스트 인터페이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버.
제 2 항에 있어서,

상기 서버 장치와 연결된 상기 전기·전자 기기 및 설비들의 제어를 위한 소프트웨어의 구성은 공유 메모리를 통해 다중 프로세스 및 쓰레드가 데이터를 공유하는 것을 기본 틀로 하고,

인터넷과 휴대폰 접속을 위해 CGI 프로그램 및 자바 애플릿(Java Applet) 서버 프로그램과 연동하는 웹 서버 프로세스;

공유 메모리를 통해 상기 웹 서버 프로세스와 데이터를 송수신하고 비디오 디스플레이와 터치 스크린 및 전화 기능을 포함하는 사용자 인터페이스 프로세스;

상기 공유 메모리를 통해 상기 웹 서버 프로그램과 데이터를 송수신하고 홈 오토메이션 쓰레드, 보안 제어 쓰레드, 감지 센서 쓰레드 및 블루투스 쓰레드를 포함하는 중앙 제어 프로세스;

상기 웹 서버 프로그램과 데이터를 송수신하고 방화벽과 침입자 방지 및 네트워크의 주소 변환 기능을 갖는 네트워크 커널 프로그램; 및

상기 네트워크 커널 프로그램과 데이터를 송수신하고 가정 내 컴퓨터와 단말기의 네트워크 주소를 자동으로 할당하기 위한 동적 호스트 구성 프로토콜 서버 프로세스

가 연동되는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버.
비디오 도어폰 일체형 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버 장치에 가정의 각종 전기·전자기기 및 설비를 유무선 홈 네트워크를 통해 연결하고 인터넷과 휴대폰을 통하여 원격 제어하거나 모니터링하는 비디오 도어폰 일체형 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버의 제어 방법에 있어서,

(a) 현관 도어폰에서 벨이 울리면 방문자 화상을 표시창을 통해 확인하고 통화한 후 문을 개방하는 단계;

(b) 경비 모드를 설정하였을 때 보안용 감지 센서가 작동하면 지정된 휴대폰과 관리사무소 및 경비업체에 경보 메시지를 발송한 후 경비 모드가 보안 모드로 바뀌는 단계;

(c) 상기 가정 내의 컴퓨터들에 네트워크 주소를 자동으로 할당하고 방화벽을 설치하는 단계;

(d) 외부에서 인터넷이나 휴대폰을 통해 상기 서버에 접속할 때 보안 및 인증 과정을 거쳐 웹 서버 프로그램을 작동시키는 단계;

(e) 인터넷과 휴대폰 또는 터치스크린이나 블루투스 단말기로부터 홈 오토메이션 제어 명령을 입수하는 단계; 및

(f) 원격 검침, 가스 차단, 조명 제어, 공조 제어, 가전 제품 제어, 원격 화상 감시 등 홈 오토메이션 제어 명령을 수행하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 인터넷 기반 홈 오토메이션 서버의 제어 방법.