KR20070089284A

KR20070089284A - Ｒｆｉｄ를 이용한 건물 관리 시스템

Info

Publication number: KR20070089284A
Application number: KR1020060019073A
Authority: KR
Inventors: 김남윤
Original assignee: 엘지이노텍 주식회사
Priority date: 2006-02-28
Filing date: 2006-02-28
Publication date: 2007-08-31

Abstract

본 발명에 의한 RFID를 이용한 건물 관리 시스템은 태그식별정보를 전송하는 하나 이상의 RFID 태그; 상기 태그식별정보가 수신되면, 리더식별정보와 함께 전송하는 다수개의 RFID 리더; 상기 태그식별정보 및 상기 리더식별정보가 전송되면, 정보를 전송한 RFID 리더를 인식하여 RFID 리더의 설치 지역을 파악하고, 상기 RFID 태그의 위치를 추적하는 관리 서버; 및 상기 RFID 리더와 상기 관리 서버를 유/무선 네트워크를 통하여 연결하고, 상기 태그식별정보 및 상기 리더식별정보를 상기 RFID 리더로부터 상기 관리 서버로 전달하는 접속장치를 포함한다. 또한, 상기 유/무선 네트워크는 지그비 네트워크이고, 상기 접속장치는 지그비 코디네이터로서, 상기 RFID리더에 구비된 지그비 통신모듈과 통신하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 의하면, 출입자의 위치를 정확하게 파악할 수 있고, 건물 내 국소적인 환경이 변화하더라도 실시간으로 파악하여 조명 장치, 온도 조절 장치, 습도 조절 장치와 같은 건물 설비를 중앙 서버에서 관리할 수 있는 효과가 있다. 또한, 건물 내에서 발생할 수 있는 사고를 사전에 예방할 수 있고, 건물 환경을 최적화하여 유지할 수 있으므로 작업 능률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Description

ＲＦＩＤ를 이용한 건물 관리 시스템{Building management system using Radio Frequency IDentification}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 구성 요소들이 건물 내부에 설치되는 형태를 예시한 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템에 구비되는 RFID 태그의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템에 구비되는 RFID 리더의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 지그비 네트워크에서 송수신되는 데이터 영역을 예시적으로 도시한 프로토콜 스택 구조도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 지그비 통신모듈의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 지그비 통신모듈이 형성하는 네트워크 토폴로지(Topology)를 예시적으로 도시한 도면.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 지그비 통신모듈이 처리하는 데이터 패킷의 형태를 개략적으로 도시한 데이터 구조도.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템에 구비되는 관리 서버의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도.

도 10은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 관리 서버가 구축하는 데이터베이스의 데이터 구조를 도시한 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

100: RFID를 이용한 건물 관리 시스템

110: RFID 태그 111: 태그 안테나

112: 수신복조부 113: 전원부

114: 송신변조부 115: 태그제어부

116: 태그메모리 120: RFID 리더

121: 리더 안테나 122: 복조부

123: 송수신부 124: 변조부

125: 리더제어부 126: 리더메모리

127: RFD부 128a: 조명센서

128b: 습도센서 128c: 온도센서

130: PAN 코디네이터 140: 관리 서버

본 발명은 RFID를 이용한 건물 관리 시스템에 관한 것이다.

현재, 유비쿼터스(ubiquitous) 네트워크 기술이 많은 이들의 주목을 받고 있는데, 유비쿼터스 네트워크 기술이란 시간과 장소에 구애됨이 없이 다양한 네트워크에 자연스럽게 접속할 수 있도록 하는 기술을 의미한다.

상기 유비쿼터스 네트워크 기술은 텔리메틱스 통신, 근거리 무선 통신, 이동통신 등의 통신 기술을 이용하여 다양한 방식으로 구현가능하며, 이를 이용하면 자동차, 가정, 공공장소 등의 공간에서 자연스러운 접속 환경이 제공되므로 각종 IT정보 및 기술의 활용이 늘어나게 되고 따라서 전반적인 IT산업이 보다 빠른 속도로 발전될 것으로 전망된다.

이러한 유비쿼터스 네트워크 기술의 차세대 기술로서 RFID 기술을 들 수 있으며, 그 중에서 상거래에 도입된 RFID 기술이 대표적이다.

일반적으로, 상거래형 RFID 시스템은 상품에 부착되어 세부정보가 내장된 전자태그, 상기 전자태그의 정보를 RF통신을 이용하여 읽는 RFID리더, 상기 RFID리더로부터 정보를 수집하여 데이터베이스를 구축하는 정보서버 및 상기 정보서버를 연결하여 광역적으로 네트워크를 구축하는 ONS(Object Name Server) 등으로 이루어지며, 상품에 부착된 상기 전자태그는 상기 RFID리더가 위치되는 지역을 통과하며 RF통신을 이용하여 정보를 전달하게 되므로 상품의 유통, 조립, 가격 변동, 판매 등의 물류/유통 관리가 효율적으로 처리될 수 있는 기반을 제공한다.

이상과 같은 유비쿼터스 기술은 그 응용 범위가 매우 넓어서 각종 기술 및 서비스가 결합됨으로써 현실 세계의 삶을 보다 편리하게 할 수 있을 것으로 기대된 다. 그러나, 아직은 기술 개발이 초기 단계이고, 이용되고 있는 응용 서비스도 교통 카드, 신분 카드, 동물 관리칩 등의 형태로서 상당히 제한적인 실정이다.

한편, 연구소, 기업체, 호텔과 같이 건물 출입자의 이동이 잦고, 사고에 노출되는 위험이 크며, 시설에 비치되는 물품의 관리가 필요하고, 출입상 보안이 요구되는 등의 경우에는 출입자(방문자)의 위치를 실시간으로 확인하여 통제해야할 필요성이 있는데, 종래의 방식으로는 많은 어려움이 따르게 된다.

가령, 출입자 장부를 기록하거나 출입 카드를 이용하여 건물 출입을 통제하는 경우, 통제소가 위치되는 건물의 정문이나 현관에서만이 출입이 통제될 뿐 빌딩 내부에서는 출입자의 이동을 통제하기가 어렵다.

특히, 종래에 영상촬영장치(비디오 카메라), 영상처리시스템, 이동통신단말기, 출입카드 등을 이용하여 출입자의 위치를 파악하는 솔루션이 제공되고 있으나, 사용이 번거롭고 설치가 까다로운 점, 높은 설치 비용과 설치 환경의 제한으로 인하여 전체 건물을 통제하기가 어려운 점, 설치 위치가 외부로 노출되므로 출입자는 인위적으로 통제 영역을 벗어날 수 있는 점 등의 단점이 있다.

한편, 대부분의 건물은 중앙 관리 시스템을 이용하여 조명, 온도 등을 관리하고 있는데, 단지 전원의 공급, 작동 스위칭 등을 중앙에서 제어할 뿐 일일이 관리자가 건물 내부를 순찰하면서 건물내 상황/환경을 파악하여야 한다.

이에, 전술한 RFID 기술을 이용하여 출입자의 위치를 통제하고, 건물 시설을 효율적으로 제어할 수 있는 방안이 요구되고 있다.

따라서, 본 발명은 다수개의 RFID 리더를 건물 내부에 규칙적으로 배치하고 다수개의 네트워크를 통하여 관리 서버와 연결하며 RFID 리더의 위치를 지역 정보로 해석하도록 함으로써, RFID 태그를 착용한 출입자의 위치를 추적할 수 있고, 각 RFID 리더에 각종 센서를 부착함으로써 건물 내 환경을 정밀하게 파악하여 냉난방 시스템, 가습/제습 시스템과 같은 건물 내 시설을 중앙에서 자동으로 통제할 수 있는 RFID를 이용한 건물 관리 시스템을 제공한다.

본 발명에 의한 RFID를 이용한 건물 관리 시스템은 태그식별정보를 전송하는 하나 이상의 RFID 태그; 상기 태그식별정보가 수신되면, 리더식별정보와 함께 전송하는 다수개의 RFID 리더; 상기 태그식별정보 및 상기 리더식별정보가 전송되면, 정보를 전송한 RFID 리더를 인식하여 RFID 리더의 설치 지역을 파악하고, 상기 RFID 태그의 위치를 추적하는 관리 서버; 및 상기 RFID 리더와 상기 관리 서버를 유/무선 네트워크를 통하여 연결하고, 상기 태그식별정보 및 상기 리더식별정보를 상기 RFID 리더로부터 상기 관리 서버로 전달하는 접속장치를 포함한다.

또한, 본 발명에 의한 RFID를 이용한 건물 관리 시스템에 이용되는 상기 유/무선 네트워크는 지그비 네트워크이고, 상기 접속장치는 지그비 코디네이터로서, 상기 RFID리더에 구비된 지그비 통신모듈과 통신하며, 상기 관리서버와 유선으로 연결된다.

또한, 본 발명에 의한 RFID를 이용한 건물 관리 시스템에 구비되는 상기 관리 서버는 상기 RFID 리더의 설치 지역을 좌표화하고, 상기 RFID 리더의 위치를 소 정 좌표 정보에 대응시켜 상기 RFID 태그의 위치를 추적한다.

또한, 본 발명에 의한 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 상기 접속장치는 다수개로서, 접속장치식별정보를 생성하여 상기 태그식별정보, 상기 리더식별정보와 함께 상기 관리 서버로 전송하고, 상기 관리 서버는 정보를 전송한 접속장치를 인식하여 접속장치의 설치 지역을 파악하고, 상기 태그식별정보, 리더식별정보 및 접속장치식별정보를 통하여 상기 RFID 태그의 위치를 추적한다.

또한, 본 발명에 의한 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 상기 접속장치는 소정 좌표 정보에 대응되는 일군의 RFID 리더와 통신하고, 다수개로 구비되어 상기 관리 서버와 연결된다.

또한, 본 발명에 의한 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 상기 RFID 리더는 온도센서와 연결되고, 상기 리더식별정보에 온도 정보를 포함하여 전송하며, 상기 관리 서버는 상기 리더식별정보가 전송되면 온도 정보를 해석하여 냉난방 시스템을 제어한다.

또한, 본 발명에 의한 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 상기 RFID 리더는 조명센서와 연결되고, 상기 리더식별정보에 조명 정보를 포함하여 전송하며, 상기 관리 서버는 상기 리더식별정보가 전송되면 조명 정보를 해석하여 조명 시스템을 제어하거나 작동되지 않는 조명을 지역별로 표시한다.

또한, 본 발명에 의한 RFID를 이용한 건물 관리 시스템의 상기 RFID 리더는 습도센서와 연결되고, 상기 리더식별정보에 습도 정보를 포함하여 전송하며, 상기 관리 서버는 상기 리더식별정보가 전송되면 습도 정보를 해석하여 가습/제습 시스 템을 제어한다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템에 대하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)의 구성 요소들이 건물 내부에 설치되는 형태를 예시한 도면이다.

도 1에 의하면, 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)은 RFID 태그(110), 다수개의 RFID 리더(120), 지그비 통신모듈(이하에서, "PAN 코디네이터(Personal Area Network coordinator)"라 한다)(130) 및 관리 서버(140)를 포함하여 이루어진다.

본 발명의 실시예에서, RFID 태그(110)는 건물 출입자가 소지하는 출입 카드에 부착되고, RFID 리더(120)는 다수개로서, 일정하게 이격되어 건물에 배치되며, 온도센서, 조명센서, 습도센서를 구비한다. 또한, RFID 리더(120)는 PAN 코디네이터(130)와 지그비 통신을 수행하는 지그비 통신부(이하에서, "RFD(RFD; Reduced Function Device)부"라 한다)를 구비한다.

도 2에 예시된 것처럼, 보통 건물 천정의 조명 시설은 규칙적으로 설치되어 소정 영역을 커버하므로, 상기 RFID 리더(120) 역시 건물 천정의 조명 시설과 함께 설치될 수 있으며, 이러한 경우 관리 서버(140)가 RFID 리더(120)를 식별하면 RFID 리더(120)와 통신한 RFID 태그(110)의 위치 역시 자연스럽게 알 수 있다.

즉, 상기 관리 서버(140)는 RFID 리더(120)의 설치 지역을 좌표화(가령, 도 2의 "x1, x2, x3, x4…의 x좌표, y1, y2…의 y좌표")하고, RFID 리더(120)의 위치를 소정 좌표 정보에 대응시키는 테이블을 데이터베이스에 구축함으로써 RFID 태그(110)의 소지자가 건물 내 어느 위치에 있는지 알 수 있는 것이다.

이때, 하나의 격리된 공간에 다수개의 좌표화한 RFID 리더(120)가 설치되고, 다수개의 RFID 리더(120)는 지그비 네트워크를 통하여 하나의 PAN 코디네이터(130)와 통신한다.

이렇게 격리된 공간마다 상기 PAN 코디네이터(130)가 RFID 리더(120)들의 정보를 규합하고, 다시 다수개의 PAN 코디네이터(130)들은 관리 서버(140)와 유선으로 연결됨으로써 관리 서버(140)는 전체 건물의 RFID 태그(출입자)(110)의 위치를 파악하고, 조명정보, 온도정보, 습도정보와 같은 건물 환경 정보를 주기적으로 검출할 수 있다.

우선, 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 RFID 태그(110)에 대하여 살펴본다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)에 구비되는 RFID 태그(110)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 3에 의하면, RFID 태그(110)는 태그안테나(111), 수신복조부(112), 전원부(113), 송신변조부(114), 태그제어부(115), 태그메모리(116)를 포함하여 이루어지는데, 상기 태그안테나(111)는 무선 채널을 통하여 상기 정보요청신호를 수신하거나 송신변조부(114)에서 신호처리된 태그식별정보를 송출시키며, 보통 다이폴안 테나가 사용된다.

상기 전원부(113)는 상기 수신복조부(112), 태그제어부(115) 및 송신변조부(114)로 전원을 공급하는 장치이다.

상기 RFID 태그(110)는 태그안테나(111) 및 전원부(113)의 구동방식에 따라 능동(active) 방식과 수동(passive) 방식으로 분류되는데, 상기 능동 방식은 태그안테나(111)가 발진회로를 구비하여 상기 태그식별정보를 송출시키고, 상기 전원부(113)는 배터리를 구비하여 상기 발진회로로 전원을 제공하는 방식이다. 본 발명의 실시예에서, RFID 태그는 능동 방식에 의하여 구동되는 것으로 한다.

상기 RFID 태그(110) 및 RFID 리더(120)가 상기 능동 방식으로 동작시에는 400MHz ~ 900MHz 의 주파수 대역을 가지는 UHF 신호가 사용(여기서는, 433MHz가 사용)된다.

상기 수신복조부(112)는 수신되는 정보요청신호를 디지털 데이터로 복조하여 태그제어부(115)로 전달하고, 상기 태그제어부(115)는 복조된 정보요청신호의 코드를 분석하여 태그식별정보를 생성한다. 그리고, 상기 태그제어부(115)는 통신프로토콜을 구비하여 RFID 리더(120)와의 무선통신을 제어한다.

상기 태그메모리(116)는 정보코드체계를 저장하고, 태그제어부(115)는 이를 이용하여 상기 태그식별정보를 생성하는데, 정보코드체계는 헤더정보, 리더식별정보, 오류수정정보, 태그식별정보 등으로 구성된다.

상기 헤더정보는 코드의 형식, 코드체계의 버전, 코드의 길이 등의 정보로 이루어지고, 리더식별정보는 RFID 태그(110)가 RFID 리더(120)를 식별하기 위한 정 보이다.

또한, 상기 오류수정정보(CRC: Cyclic Redundancy Checking)는 데이터 통신 상에서 발생될 수 있는 오류를 수정하기 위한 정보이고, 태그식별정보는 RFID 리더(120)가 RFID 태그(110)를 식별할 수 있도록 하는 기기 식별(가령, 맥 어드레스) 정보이다.

상기 송신변조부(114)는 태그제어부(115)에서 생성된 디지털 신호를 RF신호로 변조하고, 태그안테나(111)를 통하여 변조된 신호가 송출되는데, 능동 방식인 경우에는 발진회로를 이용하여 신호를 송출하게 된다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)에 구비되는 RFID 리더(120)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 4에 의하면, 상기 RFID 리더(120)는 리더안테나(121), 복조부(122), 송수신부(123), 변조부(124), 리더제어부(125), 리더메모리(126), RFD부(127), 조명센서(128a), 습도센서(128b) 및 온도센서(128c)를 포함하여 구성되는데, 리더제어부(125)는 통신프로토콜을 구비하여 RFID 통신을 제어하고, RFID 태그(110)의 위치를 파악하기 위하여 주기적으로 정보요청신호를 송출한다.

상기 리더제어부(125)는 복조부(122)에서 디지틸 신호화한 태그식별정보의 코드를 분석하고, 자신의 리더식별정보를 생성하는데, 이때 데이터 포맷을 변환하고, 필요한 정보를 추출하기 위하여 디지틸 필터링을 수행한다.

상기 RFD부(127)는 지그비 네트워크를 통하여 상기 태그식별정보 및 리더식별정보를 PAN 코디네이터(130)로 전송하는데, 지그비 네트워크를 구성하는 RFD부 (127)와 PAN 코디네이터(130)에 대해서는 도 5 내지 도 8을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

상기 리더메모리(126)에는 태그메모리(116)와 같이 코드분석체계가 기록되어 있어 리더제어부(125)는 코드 분석시 이를 이용하게 하며, 또한 물품식별정보를 리더메모리(126)에 저장할 수 있다.

상기 리더안테나(121)는 무선 채널을 통하여 정보요청신호를 송출시키거나 태그 정보를 수신하는데 리더안테나(121) 또는 태그안테나(111)는 무선채널을 통하여 일종의 상호 감지센서의 기능을 수행하는 것이다.

상기 송수신부(123)는 RF신호 형태의 태그 정보를 처리하여 기저대역신호로 변환하고, 리더제어부(125)에서 생성된 정보요청신호가 상기 변조부(124)를 통하여 중간주파신호로 변환되면 이를 RF신호로 변환하여 리더안테나(121)로 전달한다.

상기 복조부(122)는 신호처리된 태그 정보를 디지털데이터로 복조하여 리더제어부(125)로 전달한다.

그리고, 리더제어부(125)는 온도센서(128c), 습도센서(128b), 조명센서(128a)를 구비하여 아날로그 신호로 측정된 온도 정보, 습도 정보, 조명 정보를 전달받고, 이를 디지털 신호로 변환하여 데이터 패킷으로 구성한다.

데이터 패킷화한 온도 정보, 습도 정보, 조명 정보는 리더식별정보에 포함되고, PAN 코디네이터(130)를 경유하여 관리 서버(140)로 전달된다.

예를 들어, 습도 센서(128b)로는 정전용량형 상대습도센서가 사용될 수 있으며, 일반적으로 습도 55％인 때에 약 150pF 내지 200pF의 표준정전 용량을 가지는 아날로그 신호를 리더제어부(125)로 송출한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)의 지그비 네트워크에서 송수신되는 데이터 영역을 예시적으로 도시한 프로토콜 스택 구조도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)의 지그비 통신모듈의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이다.

도 5에 의하면, 상기 RFD부(127) 또는 PAN 코디네이터(130)가 처리하는 프로토콜 스택은 크게 PH(Physical) 계층(Layer)(S5), MAC(Media Access Controller) 계층(S4), 네트워크(Network/security) 계층(S3), 애플리케이션 프레임워크(Application framework) 계층(이하에서, "프레임워크 계층"이라 함)(S2) 및 응용(Application/Profiles) 계층(S1)으로 이루어지는데, 상기 PH 계층(S5)과 MAC 계층(S4)은 IEEE 규정(Standard) 영역에 해당되고, 상기 네트워크 계층(S3)과 프레임워크 계층(S2)은 지그비 연합(Alliance)의 규정 영역에 해당되며, 상기 응용 계층(S1)은 사용자 설정(User defined) 영역에 해당된다.

도 6에 의하면, 상기 RFD부(127) 또는 PAN 코디네이터(이들 간의 차이는 도 7을 참조하여 설명되며, 이하에서, PAN 코디네이터를 예로 들어 설명한다)(130)는 안테나(131), RF수신모듈(132), RF송신모듈(135), 위상동기회로(PLL; Phase Locded Loop)(133), 전력제어회로(134), 맥처리모듈(136) 및 제어모듈(137)을 포함하여 이루어진다.

상기 RF수신모듈(132), RF송신모듈(135), 위상동기회로(133) 및 전력제어회로(134)는 지그비 프로토콜 스택의 PH 계층(S5)에 해당되는 동작을 처리하는 구성 부들로서 RF통신 구조와 네트워크 토폴리지를 결정한다.

상기 RF수신모듈(132)과 RF송신모듈(135)은 증폭기, 필터 등을 구비하여 RFD부(127)로부터 태그식별정보, 리더식별정보가 실린 지그비 신호를 처리하는데, 위상동기회로(133)는 RF수신모듈(132)과 RF송신모듈(135)이 중간 주파수 신호를 합성하도록 기준 주파수 신호를 제공하고, 전력제어회로(134)는 수신 신호의 세기를 판별하여 송신 전력량을 조정하는 기능을 수행한다.

IEEE 802.15.4 표준은 2가지 종류(2.4 GHz, 866/915 MHz)의 PH 계층(S5)을 정의하며, 2.4 GHz 대역에는 16채널, 902 MHz 내지 928 MHz 대역에는 10채널, 868 MHz 내지 870 MHz 대역에는 1개 채널이 할당된다.

상기 RF수신모듈(132)과 RF송신모듈(135)은 DSSS(Direct Sequence Spread Spectrum)를 이용하며, 2.4 GHz 대역의 경우 32 PN 코드 길이의 O-QPSK(Offset-Quadrature Phase-Shift Keying) 변조 방식이 사용되고, 1 GHz 이하 대역의 경우 15 PN 코드 길이의 BPSK(Binary Phase-Shift Keying) 변조 방식이 이용된다.

이와 같이 하여 아날로그 신호가 처리되면, 상기 RF수신모듈(132)과 RF송신모듈(135)은 베이스밴드 영역의 디지털 신호를 처리하는데, RF수신모듈(132)의 경우 디지털 신호의 동기화(Synchronization), 역확산(Despreading), 복조(Demodulation), 디지털 필터링 등을 처리하고, RF송신모듈(135)의 경우 확산, 신호 정형(Pulse Shaping) 등을 처리한다.

상기 맥(MAC; Media Access Controller)처리모듈(136)은 PH 계층(S5)의 디지털 처리가 끝나면, 전송된 데이터 프레임 구조를 해석하여 프레임을 승인하고, 에 러를 감지하여(Error Detection; CRC 또는 Checksum을 통하여 감지함) 재전송 여부를 결정하며, 패킷 라우팅을 처리한다.

즉, 상기 맥처리모듈(136)은 초기의 하드웨어적 네트워크 연결을 처리하는 구성부로서, 시간 동기를 위한 비콘 및 GTS(Guaranteed Time Slot; 충돌/지연 방지를 가능케 함)와 관련된 부가적 프레임 구조를 제공하며, CSMA-CA(Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance) 방식으로 채널 접속을 처리한다.

한편, 상기 제어모듈(137)은 나머지 맥계층의 기능(상기 맥처리모듈(Hardware-MAC)와 대응하여 "Software-MAC"이라 함), 네트워크 계층(S3)의 기능, 프레임워크 계층(S2)의 기능을 수행하여 네트워크 토폴로지를 구성하고, 응용 계층(S1)의 기능을 수행하여 소정의 데이터와 배터리 전력정보를 전송한다.

또한, 상기 제어모듈(137)은 관리 서버(140)와 유선 케이블을 통하여 연결되며, 코디네이터 식별정보를 생성하여 상기의 과정을 통하여 처리된 태그식별정보 및 리더식별정보와 함께 관리 서버(140)로 전달한다.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)의 지그비 통신모듈(127, 130)이 형성하는 네트워크 토폴로지(Topology)를 예시적으로 도시한 도면이고, 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)의 지그비 통신모듈(127, 130)이 처리하는 데이터 패킷의 형태를 개략적으로 도시한 데이터 구조도이다.

도 7을 참조하면, 세 가지의 지그비 네트워크 토폴로지가 도시되어 있는데, 도 7의 (a)는 별(Star)형 네트워크를 예시한 것이고, 도 7의 (b)는 메시(Mesh)형 네트워크를 예시한 것이며, 도 7의 (c)는 클러스터 트리(Cluster Tree)형 네트워크를 예시한 것이다.

도 7에서, "F"라고 표시된 지그비 모듈은 FFD(FFD; Full Function Device)모듈의 의미하는 것이고, "R"로 표시된 지그비 모듈은 RFD(RFD; Reduced Function Device)모듈을 의미하는 것이며, "P"로 표시된 지그비 모듈은 PAN 코디네이터(Personal Area Network coordinator)(130) 모듈을 의미한다.

상기 FFD모듈 중 네트워크 초기화, 노드 관리, 노드 정보 저장 등의 기능을 수행하는데, 나머지 지그비 모듈들이 전술한 세 가지 네트워크 중 어느 하나의 네트워크를 구성할 수 있도록 하는 FFD모듈을 PAN 코디네이터 모듈이라 한다.

상기 FFD모듈은 코디네이터 기능을 수행할 수 있는 모듈로서, 세 가지 형태의 네트워크를 구성할 수 있으며, FFD모듈 또는 RFD모듈 모두와 통신을 수행할 수 있다.

반면, RFD모듈은 코디네이터 기능을 수행하지 못하는 지그비 모듈로서, FFD모듈의 코디네이팅 대상이며 스타형 네트워크만을 구성할 수 있다. 즉, RFD모듈은 FFD모듈과만 통신을 수행하고 네트워크 기능을 전담시킴으로써, 최소 크기의 스택 구조를 이용할 수 있고 연산/메모리 자원을 절약할 수 있다.

즉, 지그비 통신모듈은 상기 제어부에 탑재되는 프로그램의 종류, 즉 네트워크 계층(S3), 프레임워크 계층(S2)의 데이터를 처리하는 프로그램의 종류에 따라 RFD모듈, FFD모듈 또는 PAN 코디네이터 모듈로 기능될 수 있다.

본 발명의 실시예에서, RFID 리더(120)에 탑재되는 지그비 통신모듈은 RFD형 (이러한 이유로, "RFD부"라 지칭됨)이고, RFD부(127)와 통신하고 관리 서버(140)와 연결되는 지그비 통신모듈은 PAN 코디네이터(130)로 동작된다.

도 8에 의하면, 지그비 통신용 데이터 패킷은 프리앰블(D1), SPD(Start of Packet Delimiter)(D2), PHY 헤더(D3), PSDU(PHY Service Data Unit)(D4) 등으로 이루어지는데, 상기 프리앰블(혹은 "비콘"이 사용될 수 있음)(D1)은 전송 타이밍을 동기화하기 위하여 지그비 모듈 사이에 해석될 수 있는 일련의 펄스 신호를 의미한다.

그리고, 상기 SPD(D2)는 실제 패킷 데이터가 시작되었음을 상대 지그비 모듈에게 알려주고 PHY헤더의 해석 지점을 표시하며, 상기 PHY헤더(D3)는 상기 PH 계층(물리 계층)(S5)의 해석 정보를 담고 있으며, 상기 PSDU(D4)는 라우팅 정보와 함께 응용 데이터(태그식별정보 및 리더식별정보)를 포함한다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)에 구비되는 관리 서버(140)의 구성 요소를 개략적으로 도시한 블록도이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 RFID를 이용한 건물 관리 시스템(100)의 관리 서버(140)가 구축하는 데이터베이스의 데이터 구조를 도시한 도면이다.

도 9에 의하면, 관리 서버(140)는 네트워크 인터페이스(141), 데이터해석모듈(142), D/B관리모듈(143), 제1제어모듈(144), 제2제어모듈(145), 데이터베이스(D/B)(146) 및 사용자 인터페이스(147)를 포함하여 이루어지는데, 네트워크 인터페이스(147)는 PAN 코디네이터(130)와 유선 연결되고 지그비 프로토콜을 구비하여 패킷을 분해하며 전송된 태그식별정보, 리더식별정보, 코디네이터 식별정보를 해석한 다.

상기 데이터해석모듈(142)은 해석된 태그식별정보, 리더식별정보 및 코디네이터 식별정보를 통하여 RFID 태그(110)의 현재 위치를 리더 좌표 정보로 변환하고, 리더 좌표 정보는 다시 건물내 위치 정보로 변환된다. 건물내 위치 정보로는, 특정장소의 출입정보, 현재 위치정보, 건물내 이동정보 등을 들 수 있다.

변환된 RFID 태그(110)의 건물내 위치 정보는 사용자 인터페이스(147)를 통하여 표시됨으로써 관리자는 건물내 출입자의 위치를 실시간으로 확인할 수 있다.

또한, 데이터해석모듈(142)은 리더식별정보에 포함된 리더별 온도정보, 습도정보, 조명정보를 파악하여 D/B관리모듈(143), 제1제어모듈(144) 및 제2제어모듈(145)로 전달하고, 각 정보는 사용자 인터페이스(147)를 통하여 표시된다.

따라서, 관리자는 건물 내 작업 환경을 주기적으로 파악하고, 설비에 이상이 생기면 바로 조치를 취할 수 있게 된다.

상기 D/B관리모듈(143)은 도 10에 도시된 것처럼, 데이터해석모듈(142)로부터 데이터를 전달받아 데이터베이스(146)를 구축하고, 사용자 인터페이스(147)는 관리자의 요청이 있는 경우 필요한 데이터를 추출하여 오디오 또는 비디오 신호로 출력한다.

상기 제1제어모듈(144)은 데이터해석모듈(142)로부터 온도정보를 전달받고, 기준 수치와 비교하여 냉난방 시스템의 동작을 제어한다.

또한, 상기 제2제어모듈(145)은 데이터해석모듈(142)로부터 습도정보를 전달받고, 기준 수치와 비교하여 가습/제습 시스템의 동작을 제어한다.

이러한 구성을 통하여 관리 서버(140)는 건물 내 인원수, 많은 인원이 집중되어 있는 장소, 습도, 온도, 조명 상황 등을 파악하고, 여러 상황을 고려하여 효율적으로 건물내 시설을 통제할 수 있다.

이상에서 본 발명에 대하여 실시예를 중심으로 설명하였으나 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니며, 본 발명이 속하는 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성을 벗어나지 않는 범위에서 이상에 예시되지 않은 여러 가지의 변형과 응용이 가능함을 알 수 있을 것이다. 예를 들어, 본 발명의 실시예에 구체적으로 나타난 각 구성 요소는 변형하여 실시할 수 있는 것이다. 그리고 이러한 변형과 응용에 관계된 차이점들은 첨부된 청구 범위에서 규정하는 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 의한 RFID를 이용한 건물 관리 시스템에 의하면, RFID 리더의 위치를 건물 내의 좌표 정보에 대응시킴으로써 RFID 태그를 소지한 출입자의 위치를 정확하게 파악할 수 있고, 건물 내 국소적인 환경이 변화하더라도 실시간으로 파악하여 조명 장치, 온도 조절 장치, 습도 조절 장치와 같은 건물 설비를 중앙 서버에서 관리할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 건물 내에서 발생할 수 있는 사고를 사전에 예방할 수 있고, 건물 환경을 최적화하여 유지할 수 있으므로 작업 능률을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims

태그식별정보를 전송하는 하나 이상의 RFID 태그;

상기 태그식별정보가 수신되면, 리더식별정보와 함께 전송하는 다수개의 RFID 리더;

상기 태그식별정보 및 상기 리더식별정보가 전송되면, 정보를 전송한 RFID 리더를 인식하여 RFID 리더의 설치 지역을 파악하고, 상기 RFID 태그의 위치를 추적하는 관리 서버; 및

상기 RFID 리더와 상기 관리 서버를 유/무선 네트워크를 통하여 연결하고, 상기 태그식별정보 및 상기 리더식별정보를 상기 RFID 리더로부터 상기 관리 서버로 전달하는 접속장치를 포함하는 RFID를 이용한 건물 관리 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 유/무선 네트워크는 지그비 네트워크이고,

상기 접속장치는 지그비 코디네이터로서, 상기 RFID리더에 구비된 지그비 통신모듈과 통신하며, 상기 관리서버와 유선으로 연결되는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 건물 관리 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 관리 서버는

상기 RFID 리더의 설치 지역을 좌표화하고, 상기 RFID 리더의 위치를 소정 좌표 정보에 대응시켜 상기 RFID 태그의 위치를 추적하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 건물 관리 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 접속장치는 다수개로서, 접속장치식별정보를 생성하여 상기 태그식별정보, 상기 리더식별정보와 함께 상기 관리 서버로 전송하고,

상기 관리 서버는 정보를 전송한 접속장치를 인식하여 접속장치의 설치 지역을 파악하고, 상기 태그식별정보, 리더식별정보 및 접속장치식별정보를 통하여 상기 RFID 태그의 위치를 추적하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 건물 관리 시스템.
제 3항에 있어서, 상기 접속장치는

소정 좌표 정보에 대응되는 일군의 RFID 리더와 통신하고, 다수개로 구비되어 상기 관리 서버와 연결되는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 건물 관리 시스템.
제 1항에 있어서, 상기 관리 서버는

상기 RFID 태그의 특정장소 출입정보, 현재 위치정보, 건물내 이동정보 중 어느 하나 이상의 정보를 분석하여 데이터베이스로 구축하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 건물 관리 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 RFID 리더는 온도센서와 연결되고, 상기 리더식별정보에 온도 정보를 포함하여 전송하며,

상기 관리 서버는 상기 리더식별정보가 전송되면 온도 정보를 해석하여 냉난방 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 건물 관리 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 RFID 리더는 조명센서와 연결되고, 상기 리더식별정보에 조명 정보를 포함하여 전송하며,

상기 관리 서버는 상기 리더식별정보가 전송되면 조명 정보를 해석하여 조명 시스템을 제어하거나 작동되지 않는 조명을 지역별로 표시하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 건물 관리 시스템.
제 1항에 있어서,

상기 RFID 리더는 습도센서와 연결되고, 상기 리더식별정보에 습도 정보를 포함하여 전송하며,

상기 관리 서버는 상기 리더식별정보가 전송되면 습도 정보를 해석하여 가습/제습 시스템을 제어하는 것을 특징으로 하는 RFID를 이용한 건물 관리 시스템.