KR101045954B1 - 전력 생성 장치와 그 방법, 및 상기 전력 생성 장치를 구비하는 센싱 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 차량의 주행에 따라 발생하는 바람과 도로의 진동을 이용하여 전력을 생성하는 전력 생성 장치와 그 방법을 개시한다. 또한, 본 발명은 상기 전력 생성 장치를 이용하여 도로를 주행하는 차량을 감시하는 데에 기여하는 센싱 장치를 개시한다. 본 발명은 외부의 운동체로 인해 발생한 압력 또는 바람을 이용하여 전기적 에너지를 생성하는 전기적 에너지 생성부; 생성된 전기적 에너지를 이용하여 전원을 충전시키는 충전부; 및 충전된 전원을 이용하여 구동되며, 소정 거리 내에 위치한 운동체와 RF 신호를 송수신하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치를 제공한다. 본 발명에 따르면, 시설물 유지 관리가 편리하며, 설치 및 유지보수에 필요한 인력과 비용을 감축시킬 수 있다. 또한, 에너지 생성 및 이용시 환경 친화적이다.
전력 생성, 진동 에너지, 자가 발전, 압전 소자(piezoelectric element), USN(Ubiquitous Sensor Network), 무인 감시 카메라
Description
본 발명은 전력 생성 장치와 그 방법, 및 상기 전력 생성 장치를 구비하는 센싱 장치를 개시한다. 특히, 본 발명은 차량의 주행에 따라 발생하는 바람과 도로의 진동을 이용하여 전력을 생성하는 전력 생성 장치와 그 방법을 개시한다. 또한, 본 발명은 자력으로 생성한 전력으로 구동하며, 교통 상황에 대한 정보를 취득하여 도로 안전 관리에 이용하는 센싱 장치를 개시한다.
도로 상에서 전용차선 위반 차량을 분별하고 과속 차량을 단속하기 위해 종래에는 교통 경찰관이 현장에 직접 투입되거나 무인 감시 카메라 시스템을 이용하는 것이 일반이었다. 그런데, 인력을 현장에 직접 투입시키는 방법은 단속에 따른 교통 정체, 인력 충원의 필요성 등 많은 단점이 있어 현재는 무인 감시 카메라 시스템을 이용한 방법이 대세를 이루고 있다.
무인 감시 카메라 시스템을 이용한 방법은 차량의 속도를 측정하는 속도 측정 장치와 카메라를 이용하며, 속도 측정 장치가 측정한 결과를 토대로 규정 속도 를 위반한 차량에 대해서 카메라가 차량을 촬영하는 과정으로 진행된다. 속도 측정 장치는 루프 코일(loop coil), 고주파, 레이저, 초음파 등을 이용하여 차량의 속도를 측정하는데, 접촉식인 루프 코일 방식이 많이 사용된다.
그런데, 기존의 무인 감시 카메라 시스템은 외부로부터 전력을 공급받거나 배터리를 이용하여 구동하였다. 무인 감시 카메라 시스템이 외부로부터 전력을 공급받으려면 전력선에 연결되어야 한다. 그러나, 이러한 인프라 구성에는 설치 뿐만 아니라 유지보수에도 많은 인력과 비용이 투입되는 문제점이 있다. 반면, 무인 감시 카메라 시스템이 배터리로 구동된다면 상기와 같은 문제점은 해결할 수 있다. 그러나, 배터리 소모에 따라 구동되는 시간은 매우 제한적이며, 작동 중지를 방지하기 위해 수시로 확인하기에는 많은 불편이 따른다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 차량의 주행에 따라 발생하는 바람과 도로의 진동을 이용하여 자력으로 전력을 생성하는 전력 생성 장치와 그 방법, 및 상기 전력 생성 장치를 구비하는 센싱 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기한 목적을 달성하기 위해 안출된 것으로서, 외부의 운동체로 인해 발생한 압력 또는 바람을 이용하여 전기적 에너지를 생성하는 전기적 에너지 생성부; 상기 생성된 전기적 에너지를 이용하여 전원을 충전시키는 충전부; 및 상기 충전된 전원을 이용하여 구동되며, 소정 거리 내에 위치한 상기 운동체와 RF 신호를 송수신하는 송수신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 센싱 장치는 상기 충전된 전원 전압을 측정하며 상기 측정된 전압이 미리 정해진 기준 전압 이상인지 여부를 판별하는 출력전압 계측부; 및 상기 측정 전압이 상기 기준 전압 이상이면 구동을 시작하며 상기 전원에 충전되는 전력이 배가되도록 소정 시간 단위로 스위칭을 변경하는 수시 전환 스위칭부를 더 포함한다.
바람직하게는, 상기 전기적 에너지 생성부는 상기 바람으로 차량이 도로를 주행할 경우에 발생하는 바람을 이용하며, 상기 압력으로 상기 차량이 도로를 주행할 경우에 발생하는 상기 도로의 진동을 이용한다.
바람직하게는, 상기 센싱 장치는 도로를 주행하는 차량을 감시하는 주행 차량 감시 시스템에 구비된다. 더욱 바람직하게는, 상기 센싱 장치는 상기 도로에 위치한 중앙 분리대에 장착되거나, 상기 도로 상에 기둥 형태로 설치되거나, 또는 도로에 인접하는 가로등, 가로수, 및 도로 표지판 중 적어도 하나에 부착된다. 또한, 상기 센싱 장치는 상기 차량의 규정 속도 위반 여부, 상기 차량의 전용차선 위반 여부, 고속도로 통행요금의 징수, 도난 차량이거나 범죄에 이용된 차량인지 여부, 및 장애인 전용 주차장에 위반하여 주차하였는지 여부 중 적어도 하나를 판별한다.
또한, 본 발명은 외압으로부터 전기 에너지를 생성하는 전기에너지 생성부; 상기 생성된 전기 에너지를 이용하여 전원을 충전시키는 충전부; 상기 충전된 전원 전압을 측정하며, 상기 측정된 전압이 미리 정해진 기준 전압 이상인지 여부를 판별하는 출력전압 계측부; 및 상기 측정 전압이 상기 기준 전압 이상이면 구동을 시작하며, 상기 전원에 충전되는 전력이 배가되도록 소정 시간 단위로 스위칭을 변경하는 수시 전환 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 생성 장치를 제공한다.
바람직하게는, 상기 전기에너지 생성부는 차량이 도로를 주행할 경우에 발생하는 바람 또는 상기 도로의 진동을 상기 외압으로 이용한다.
바람직하게는, 상기 전력 생성 장치는 상기 수시 전환 스위칭부의 일단에 연결되며, 상기 수시 전환 스위칭부로부터 전압 인가가 있을 때마다 병렬 공진하는 공진부를 더 포함한다. 이 경우, 상기 충전부는 상기 전기에너지 생성부가 상기 전기 에너지를 생성하면 서브 전원을 충전시키며, 상기 생성된 전기 에너지가 상기 수시 전환 스위칭부와 상기 공진부를 차례대로 거치면 메인 전원을 충전시키는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 상기 수시 전환 스위칭부는 미리 정해진 변위값이나 수신되는 스위칭 변경 신호에 따라 상기 스위칭을 변경한다.
또한, 본 발명은 (a) 외압으로부터 전기 에너지를 생성하는 단계; (b) 상기 생성된 전기 에너지를 이용하여 전원을 충전시키는 단계; (c) 상기 충전된 전원 전압을 측정하며, 상기 측정된 전압이 미리 정해진 기준 전압 이상인지 여부를 판별하는 단계; 및 (d) 상기 측정 전압이 상기 기준 전압 이상이면 소정 시간 단위로 스위칭을 변경하여 상기 전원에 충전되는 전력을 배가시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 생성 방법을 제공한다.
본 발명에 따르면, 차량의 주행에 따라 발생하는 바람과 도로의 진동을 이용하여 전력을 생성하는 전력 생성 장치를 구비함으로써 다음 효과를 얻을 수 있다. 첫째, 스스로 전력을 충당함으로써 방문하여 수시 확인하거나 배터리를 수시 교체하는 불편이 없다. 즉, 시설물 유지 관리가 매우 편리하다. 둘째, 전력 공급에 관한한 별도의 인프라 구성 및 이를 위한 인력과 비용의 투입이 필요하지 않다. 즉, 기존보다 설치 및 유지보수에 필요한 인력과 비용의 감축이 가능하다. 세째, 전력 생성에 진동 에너지를 이용함으로써 태양광 발전과 더불어 무공해이며 환경 친화적이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 우선 각 도면의 구성요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다. 또한, 이하에서 본 발명의 바람직한 실시예를 설명할 것이나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 생성 장치의 내부 구성 블록도이다. 그리고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 생성 장치의 일실시예 회로도이다. 도 1 및 도 2에 따르면, 전력 생성 장치(100)는 전기에너지 생성부(110), 외압 수용부(111), 충전부(120), 전원 공급부(121), 출력전압 계측부(130), 제1 스위칭부(140), 제2 스위칭부(150) 및 제어부(160)를 포함한다.
전력 생성 장치(100)는 도로 상의 중앙 분리대에 장착되어 차량의 과속 감지, 전용차선 위반여부 등을 판별하는 센싱 장치에 구비된다. 전력 생성 장치(100)를 구비하는 센싱 장치에 대해서는 후술한다.
외압 수용부(111)는 외부로부터 가해지는 압력을 수용하는 결정판(結晶板) 형태의 것으로서, 수정, 전기석, 타르타르산 칼륨나트륨(rochelle salt) 등의 결정체나 티탄산바륨(barium titanate), 인산이수소암모늄, 타르타르산에틸렌디아민 등의 인공 결정을 포함하여 이루어진다. 본 발명의 실시예에서 외부로부터 가해지는 압력으로는 차량의 주행에 따라 발생하는 바람과 도로의 진동 등이 있다.
전기에너지 생성부(110)는 외압 수용부(111)가 수용한 외압을 이용하여 전기 에너지를 생성하는 기능을 수행한다. 전기에너지 생성부(110)가 전기 에너지를 생성하는 방법은 다음과 같다. 외압 수용부(111)에 외부로부터 일정한 방향으로 외압이 가해지면, 결정판 형태의 외압 수용부(111)의 양측에 이 외압에 비례하는 양(+) 전하와 음(-) 전하가 각각 생성된다. 그러면, 이 전하들에 의해 전류의 흐름이 발생하고, 제1 커패시터(C1)에 에너지가 축적된다. 축적된 에너지는 전기 에너지원으로써 제공된다.
외압 수용부(111)와 전기에너지 생성부(110)는 압력을 이용하여 전기 에너지를 생성하므로 압전 효과를 이용하여 전기 에너지를 생성하는 압전 소자(piezoelectric element)로 구현할 수 있다.
충전부(120)는 전기에너지 생성부(110)가 생성한 전기 에너지를 이용하여 전원 공급부(121)를 충전시키는 기능을 수행한다. 이때의 전원 공급부(121)는 적어도 하나의 배터리를 포함하여 구성된다. 한편, 전기에너지 생성부(110)에서의 교류 전류는 충전부(120)에 도달하기 전에 직류 성분으로 변환시켜 줄 필요가 있으므로, 전기에너지 생성부(110)와 충전부(120) 사이에는 정류(rectification) 기능을 하는 정류부(170)가 구비될 수 있다. 도 2에서처럼 정류부(170)는 4개의 다이오드들(D1, D2, D3, D4)로 구성될 수 있다.
출력전압 계측부(130)는 전원 공급부(121)가 출력하는 출력 전압을 측정하는 기능을 수행한다. 또한, 출력전압 계측부(130)는 측정된 출력 전압을 미리 정해진 기준 전압과 비교하여 출력 전압이 기준 전압 이상인지 여부를 판별하는 기능을 수행한다. 또한, 출력전압 계측부(130)는 출력 전압이 기준 전압 이상일 경우 제1 스위칭부(140)와 제2 스위칭부(150)를 구동시키는 기능을 수행한다.
제1 스위칭부(140)는 적어도 하나의 모드 스위치(mode switch)를 포함하며, 출력전압 계측부(130)로부터 구동 신호가 있기 전에는 OPEN 상태를 유지한다. 제1 스위칭부(140)는 출력전압 계측부(130)로부터 구동 신호를 수신하면 이후에는 계속 CLOSE 상태를 유지한다.
제2 스위칭부(150)는 적어도 하나의 하비스팅 스위치(harvesting switch)를 포함하며, 출력전압 계측부(130)로부터 구동 신호가 있기 전에는 제1 스위칭부(140)와 마찬가지로 OPEN 상태를 유지한다. 출력전압 계측부(130)는 제1 스위칭부(140)로 1번만 신호를 출력한다. 이때의 신호는 구동을 명령하는 구동 신호이다. 반면, 출력전압 계측부(130)는 제2 스위칭부(150)로 일정 시간 간격으로 계속해서 신호를 출력한다. 이때, 제2 스위칭부(150)가 수신하는 최초 신호는 구동 신호이나, 이후 수신하는 신호들은 스위칭 변경을 명령하는 스위칭 변경 신호이다. 따라서, 제2 스위칭부(150)는 출력전압 계측부(130)가 출력하는 신호에 따라서 일정 시간 간격으로 계속해서 스위칭을 변경시키는 기능도 수행한다. 여기서, 스위칭 변경이란 스위치의 OPEN과 CLOSE를 반복시키는 것을 말한다.
제2 스위칭부(150)가 일정 시간마다 스위칭을 변경하면, 제2 스위칭부(150)에 근접하여 연결된 공진부(180)의 작용으로 출력전압은 수배(ex. 2~3배) 더욱 증가한다. 공진부(180)는 공진(resonance) 기능을 수행하는 것으로서, 예컨대 적어도 하나의 리액터(reactor; L)와 커패시터(capacitor; C2)를 병렬 연결하여 구성할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에서 스위칭부들(140, 150)의 구동 전후에 따라 충전되는 전원 공급부(121)를 달리 구성할 수 있다. 이 경우, 두 스위칭부(140, 150) 구동을 위해 초기 충전되는 전원 공급부(121)를 서브 전원 공급부, 두 스위칭부(140, 150)의 구동에 따라 더욱 증가된 전압이 충전되는 전원 공급부(121)를 메인 전원 공급부로 각각 설정할 수 있다.
제어부(160)는 전력 생성 장치(100)를 구성하는 모든 구성부(110~180)의 전체 작동을 제어하는 기능을 수행한다.
한편, 제2 스위칭부(150)가 출력전압 계측부(130)의 스위칭 변경 신호에 의존하지 않고 독자적으로 스위칭을 변경시키는 것도 가능하다. 이 경우에는 출력전압 계측부(130)가 제2 스위칭부(150)에 구동 신호만을 출력한다. 그러면, 제2 스위칭부(150)는 수신된 구동 신호를 토대로 작동을 시작하며, 프로그래밍된 내용에 따라 일정 시간마다 스위칭을 변경시키는 기능을 수행한다.
다음으로, 전력 생성 장치(100)를 이용하여 전력을 생성하는 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 생성 방법의 순서도이다. 이하, 도 3을 참조하여 설명한다.
먼저, 외부로부터 일정 방향으로 압력이 가해지면, 외압 수용부(111)가 이를 수용한다(S300). 이후, 전기에너지 생성부(110)가 수용된 외압을 이용하여 전기 에너지를 생성한다(S305). 이후, 충전부(120)가 생성된 전기 에너지를 이용하여 전원 공급부(121)를 충전시킨다(S310). 생성된 전기 에너지를 전기에너지 생성부(110)에서 충전부(120)로 전달할 때에는 전류를 이용하는데, 이 전류는 전달 과정에서 정류부(170)를 통하여 정류시켜 줌이 바람직하다.
전원 공급부(121)는 전력 생성 장치(100)의 구동을 위해 충전된 전압을 출력한다(S315). 이때, 출력전압 계측부(130)가 전원 공급부(121)가 출력하는 전압을 측정한다(S320). 출력 전압 측정 후에는, 출력전압 계측부(130)가 측정된 출력 전압을 미리 정해진 기준 전압과 비교한다. 그리고 나서, 출력전압 계측부(130)는 출력 전압이 기준 전압 이상인지 여부를 판별한다(S325). 출력 전압이 기준 전압 이상이면, 출력전압 계측부(130)는 제1 스위칭부(140)와 제2 스위칭부(150)를 구동시킨다(S330). 이후, 출력전압 계측부(130)는 일정 시간 간격으로 제2 스위칭부(150)를 스위칭 변경시킨다(S335). 반면, 출력 전압이 기준 전압 미만이면, 출력전압 계측부(130)는 소정 시간 경과후 출력 전압을 다시 측정한다.
상기에서, 기준 전압은 스위칭 기능을 수행하기에 충분하면 되므로 본 발명의 실시예에서 0.5V~1.5V인 것이 바람직하다. 한편, 출력전압 계측부(130)는 전압을 측정하는 출력전압 측정부, 비교 기능을 하는 비교부, 판별 기능을 하는 판별부, 스위칭 구동에 관여하는 스위칭 구동부 등으로 더욱 세분화됨도 가능하다.
S330 단계에 따라 출력전압 계측부(130)로부터 구동 명령이 있으면 제1 스위칭부(140)는 SWITCH OFF 상태에서 SWITCH ON 상태로 전환하고 이 상태를 계속 유지한다. 반면, 제2 스위칭부(150)는 출력전압 계측부(130)로부터 스위칭 변경 명령이 있을 때마다 SWITCH ON 상태와 SWITCH OFF 상태로 반복 전환한다.
상기 S335 단계의 진행에 따라 제2 스위칭부(150)에 접근 연결된 공진부(180)가 출력전압을 더욱 증가시킨다(S340). S335 단계와 S340 단계의 순차 진행은 생성된 전압보다 출력을 더욱 크게 하여 별도의 전원 공급 없이도 전력 생성 장치(100) 또는 전력 생성 장치(100)를 구비하는 센싱 장치가 원활하게 작동하도록 한다.
다음으로, 도 1 ~ 도 3을 참조하여 설명한 전력 생성 장치(100)를 구비하는 센싱 장치에 대해서 설명한다. 센싱 장치는 도로 상의 중앙 분리대에 장착되거나 중앙 분리대가 위치한 근처에 기둥 형상으로 설치된다. 이러한 센싱 장치는 차량의 과속 감지, 전용차선 위반여부 등을 판별하기 위한 것으로서, 차량의 주행에 따라 발생하는 바람과 도로의 진동을 이용하여 자가 발전한다. 이하, 도면을 참조하여 센싱 장치의 적용예에 대해서 설명한다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주행 차량 감시 시스템의 개념도이다. 도 4에 따르면, 주행 차량 감시 시스템(400)은 차량정보 저장매체(410), 센싱 장치(420), 유무선 통신 네트워크(430) 및 중앙관리소 서버(440)를 포함한다.
주행 차량 감시 시스템(400)은 WSN(Wireless Sensor Network), USN(Ubiquitous Sensor Network) 등과 같은 센서 네트워크를 토대로 구현되는 시스템인데, 반드시 이에 한정할 필요는 없으며, GPS(Global Positioning System) 등의 위성통신 네트워크를 바탕으로 구축되는 것도 가능하다.
차량정보 저장매체(410)는 도로를 주행하는 차량에 부착되는 것으로서, RFID 태그(tag), 전자 차량 등록증 등과 같이 무선 통신으로 수록된 정보를 독출할 수 있게 하는 정보 저장 매체로 구현된다. 차량정보 저장매체(410)가 저장하는 정보로는 차대번호, 번호판, 년식, 차종 등 차량에 대한 정보와 운전자 또는 차주(車主)의 개인 정보 등이 있다. 한편, 차량정보 저장매체(410)는 운전자나 차주의 교통사고 이력, 교통법규 위반 내력 등도 내장 가능하다.
센싱 장치(420)는 주행중인 차량으로부터 저장매체(410)에 저장된 차량 또는 차주에 대한 정보를 센싱하는 장치로서, RFID 리더, 센서 노드(sensor node), 지그비(zigbee) 통신을 통해 고속 이동하는 물체로부터 정보를 취득하는 AP(Access Point) 등으로 구현될 수 있다. 이러한 센싱 장치(420)는 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명한 전력 생성 장치(100)를 구비하여 자가 발전하므로 별도의 동력원을 요구하지 않는다. 센싱 장치(420)는 도로 상의 중앙 분리대에 장착되거나 중앙 분리대가 위치한 곳에 소정 높이를 가지는 기둥 형태로써 구현될 수 있다. 또한, 센싱 장치(420)는 가로등이나 가로수 또는 도로 표지판에 부착되는 것도 가능하다.
센싱 장치(420)는 중앙 분리대와 같이 도로면으로부터 낮은 곳에 위치한 물건에 설치될 경우 도면부호 421과 같은 RFID 리더로 구현될 수 있다. 반면, 센싱 장치(420)는 가로등이나 도로 표지판과 같이 도로면으로부터 높은 곳에 위치한 물건에 설치될 경우 도면부호 422와 같은 센서 노드로 구현될 수 있다. 한편, RFID 리더로 구현된 센싱 장치(420), 즉 도로면으로부터 낮은 곳에 위치한 물건에 장착된 센싱 장치(420)는 차량의 주행에 따라 발생되는 도로의 진동으로부터 전기 에너지를 생성할 수 있게 진동 감지기를 포함하여 구현될 수 있다.
유무선 통신 네트워크(430)는 센싱 장치(420)가 센싱한 정보를 중앙관리소 서버(440)로 전송시켜 주는 네트워크 총체로서, 기지국을 통한 각종 유무선 통신, 인공위성을 통한 위성 통신 등을 포함하여 이루어진다.
중앙관리소 서버(440)는 센싱 장치(420)가 센싱한 정보를 토대로 차량의 규정 속도 위반 여부, 차량의 전용차선 위반 여부 등을 판별하는 기능을 수행한다. 전용차선 위반 여부는 센싱 장치(420)가 측정한 차량까지의 인식거리를 토대로 상기 차량의 주행 차선을 인식하는 방법으로 진행할 수 있다. 한편, 중앙관리소 서버(440)는 데이터베이스를 구축하여 판별한 결과 뿐만 아니라 센싱 정보에 대해서도 기록 관리하는 기능도 수행한다.
한편, 본 발명의 실시예에서 센싱 장치(420)가 센싱한 정보를 토대로 규정 속도 위반 여부, 전용차선 위반 여부 등의 판별 기능을 수행하는 것도 가능하다.
도 4를 참조하여 설명한 주행 차량 감시 시스템(400)을 이용하여 고속도로 전용차선 위반을 단속하는 방법은 다음 단계들로 구성될 수 있다. 제1 단계, 차량이 고속도로로 진입된다. 제2 단계, 차량에 장착된 능동형 RFID에서 지속적으로 신호를 송신한다. 제3 단계, 중앙 분리대에 장착된 RFID 리더에서 정보를 수집한다. 제4 단계, 인식거리 측정을 통해 현 차량의 주행 차선을 인식한다. 제5 단계, 인식된 주행 차선이 자동차 전용 차선인지 확인한다. 제6 단계, 저장되어 있는 차량 정보에 따라 전용 차선 주행 가능 차량인지를 확인한다. 제7 단계, 위반 차량일 경우 차량 정보를 가까운 센서 노드로 전송한다. 제8 단계, 센서 노드에서 기지국으로 정보를 전송한다. 제9 단계, 위반 차량을 단속한다.
또한, 고속도로 속도 위반 단속 방법은 다음과 같이 진행할 수 있다. 제1 단 계, 제1 RFID 리더에서 주행 차량의 정보를 인식한다. 제2 단계, 제1 RFID 리더로부터 일정한 거리에 떨어져 있는 제2 RFID 리더에서 동일한 차량의 정보를 인식한다. 제3 단계, 두 RFID 리더에서 습득된 정보를 바탕으로 주행 차량의 속도를 측정한다. 제4 단계, 과속 차량에 대한 정보를 중앙 관리 시스템으로 전송한다.
한편, 본 발명에 따른 주행 차량 감시 시스템(400)을 통한다면 고속도로 통행요금의 징수, 도심 구간에서의 버스 전용차로 위반 차량에 대한 단속, 도난 차량 및 범죄 차량에 대한 단속, 장애인 전용 주차장 위반 차량에 대한 단속 등도 가능하다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구 범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
본 발명은 차량의 주행에 따라 발생하는 바람과 도로의 진동을 이용하여 전력을 생성하는 전력 생성 장치와, 상기 전력 생성 장치를 이용하여 항상 구동되며 도로 교통에 대한 정보를 제공하는 단말로서 도로 관리 시스템에 적용할 수 있는 센싱 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 센싱 장치가 전력 생성 장치를 이용하여 자력으로 전력을 충당하기 때문에 시설물 유지 관리가 편리하며, 기존보다 설치 및 유지보수에 필요한 인력과 비용을 감축시킬 수 있다. 또한, 전력 생성에 진동 에너지를 이용함으로써 무공해이며 환경 친화적이다. 상기한 효과를 가지는 센싱 장치는 USN(Ubiquitous Sensor Network), WSN(Wireless Sensor Network) 등과 같은 센서 네트워크 구성에도 적용할 수 있는 바, 센싱 장치가 도로를 주행하는 차량을 감시하는 시스템에서 활용될 경우 향후 기존 무인 감시 카메라 시스템을 대체할 것으로 기대된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 생성 장치의 내부 구성 블록도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 생성 장치의 일실시예 회로도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전력 생성 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 주행 차량 감시 시스템의 개념도이다.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 전력 생성 장치 110 : 전기에너지 생성부
111 : 외압 수용부 120 : 충전부
121 : 전원 공급부 130 : 출력전압 계측부
140 : 제1 스위칭부 150 : 제2 스위칭부
170 : 정류부 180 : 공진부
400 : 주행 차량 감시 시스템 410 : 차량정보 저장매체
420 : 센싱 장치 430 : 유무선 통신 네트워크
440 : 중앙관리소 서버
Claims (18)
- 외부의 운동체로 인해 발생한 압력 또는 바람을 이용하여 전기적 에너지를 생성하는 전기적 에너지 생성부;상기 생성된 전기적 에너지를 이용하여 전원을 충전시키는 충전부;상기 충전된 전원을 이용하여 구동되며, 소정 거리 내에 위치한 상기 운동체와 RF 신호를 송수신하는 송수신부;상기 충전된 전원 전압을 측정하며 상기 측정된 전압이 미리 정해진 기준 전압 이상인지 여부를 판별하는 출력전압 계측부; 및상기 측정 전압이 상기 기준 전압 이상이면 구동을 시작하며, 상기 출력전압 계측부가 출력하는 신호에 따라 소정 시간 단위로 스위칭을 변경하는 수시 전환 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 전기적 에너지 생성부는 상기 바람으로 차량이 도로를 주행할 경우에 발생하는 바람을 이용하며, 상기 압력으로 상기 차량이 도로를 주행할 경우에 발생 하는 상기 도로의 진동을 이용하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 센싱 장치는 도로를 주행하는 차량을 감시하는 주행 차량 감시 시스템에 구비되는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 센싱 장치는 상기 도로에 위치한 중앙 분리대에 장착되거나, 상기 도로 상에 기둥 형태로 설치되거나, 또는 도로에 인접하는 가로등, 가로수, 및 도로 표지판 중 적어도 하나에 부착되는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 센싱 장치는 상기 차량의 규정 속도 위반 여부, 상기 차량의 전용차선 위반 여부, 고속도로 통행요금의 징수, 도난 차량이거나 범죄에 이용된 차량인지 여부, 및 장애인 전용 주차장에 위반하여 주차하였는지 여부 중 적어도 하나를 판별하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 수시 전환 스위칭부의 일단에 연결되며, 상기 수시 전환 스위칭부로부터 전압 인가가 있을 때마다 병렬 공진하는 공진부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
- 제 7 항에 있어서,상기 충전부는 상기 전기적 에너지 생성부가 상기 전기적 에너지를 생성하면 서브 전원을 충전시키며, 상기 생성된 전기적 에너지가 상기 수시 전환 스위칭부와 상기 공진부를 차례대로 거치면 메인 전원을 충전시키는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
- 제 8 항에 있어서,상기 수시 전환 스위칭부는 미리 정해진 변위값이나 수신되는 스위칭 변경 신호에 따라 상기 스위칭을 변경하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 센싱 장치는 상기 차량에 부착되며 상기 차량의 식별 정보나 상기 차량의 차주 또는 운전자의 개인 정보를 담은 전자 차량 등록증을 이용하여 상기 판별을 수행하는 것을 특징으로 하는 센싱 장치.
- 외압으로부터 전기적 에너지를 생성하는 전기적 에너지 생성부;상기 생성된 전기적 에너지를 이용하여 전원을 충전시키는 충전부;상기 충전된 전원 전압을 측정하며, 상기 측정된 전압이 미리 정해진 기준 전압 이상인지 여부를 판별하는 출력전압 계측부; 및상기 측정 전압이 상기 기준 전압 이상이면 구동을 시작하며, 상기 출력전압 계측부가 출력하는 신호에 따라 소정 시간 단위로 스위칭을 변경하는 수시 전환 스위칭부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 생성 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 전기적 에너지 생성부는 차량이 도로를 주행할 경우에 발생하는 바람 또는 상기 도로의 진동을 상기 외압으로 이용하는 것을 특징으로 하는 전력 생성 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 수시 전환 스위칭부의 일단에 연결되며, 상기 수시 전환 스위칭부로부터 전압 인가가 있을 때마다 병렬 공진하는 공진부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 생성 장치.
- 제 13 항에 있어서,상기 충전부는 상기 전기적 에너지 생성부가 상기 전기적 에너지를 생성하면 서브 전원을 충전시키며, 상기 생성된 전기적 에너지가 상기 수시 전환 스위칭부와 상기 공진부를 차례대로 거치면 메인 전원을 충전시키는 것을 특징으로 하는 전력 생성 장치.
- 제 11 항에 있어서,상기 수시 전환 스위칭부는 미리 정해진 변위값이나 수신되는 스위칭 변경 신호에 따라 상기 스위칭을 변경하는 것을 특징으로 하는 전력 생성 장치.
- (a) 외압으로부터 전기 에너지를 생성하는 단계;(b) 상기 생성된 전기 에너지를 이용하여 전원을 충전시키는 단계;(c) 상기 충전된 전원 전압을 측정하며, 상기 측정된 전압이 미리 정해진 기준 전압 이상인지 여부를 판별하는 단계; 및(d) 상기 측정 전압이 상기 기준 전압 이상이면 상기 (c) 단계를 수행하는 출력전압 계측부가 출력하는 신호에 따라 소정 시간 단위로 스위칭을 변경하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 생성 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 (a) 단계에서의 외압은 차량이 도로를 주행할 경우에 발생하는 바람 또는 상기 도로의 진동인 것을 특징으로 하는 전력 생성 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 (d) 단계는 상기 스위칭 변경이 있을 때마다 인가되는 전압을 병렬 공 진시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력 생성 방법.
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