철도 건널목 감시 시스템 및 그 제어방법{Railroad crossing monitoring system and its control method}
본 발명은 철도 건널목 감시 시스템 및 그 제어방법에 관한 것으로, 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하는 센서 수단의 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수집하는 다수개의 센서 노드 및 센서 노드로부터 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수신하여 전송하는 다수개의 게이트웨이를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 건널목 감시 시스템 및 그 제어방법에 관한 것이다.
현재 우리나라의 국철은 도시간의 장거리 노선을 운영하고 있으며, 도시철도는 도시 내의 대량 교통수단으로 운영되고 있다. 철도 및 지하철의 운영을 통해서 교통문제가 상당히 해결되었고, 정해진 시간에 원하는 목적지까지 도달할 수 있는 장점으로 인해 국철 및 지하철은 대중에게 가장 애용되는 교통수단으로 자리잡았다. 이러한 국철 및 지하철(이하 철도라고 함. 철도에는 기차도 포함)은 도로를 운행하는 차량과는 달리 사고가 빈번하게 발생하지는 않지만, 가끔 일어나는 사고는 대형사고로 이어지는 경우가 대부분이다. 철도는 수많은 사람을 태우는 교통수단 또는 물품의 운송수단으로 이용되기 때문에 사고 발생시 그에 따른 손실은 상당히 크다. 따라서 사고발생의 원인을 정확히 악하여 이에 대한 안전시스템 구축 및 대응 방안을 마련하여야 한다. 고 발생의 원인으로는 철도의 선로 이탈, 신호등의 오작동, 운전사의 전방 주시의 소홀, 철도의 분리와 같은 여러 원인이 있지만, 우리 나라의 경우에 사고 발생의 가장 큰 분포를 차지하는 원인은 철도 건널목에 진입하는 위험요소(사람, 동물, 자동차, 경운기, 이륜차, 리어카와 같은 물체를 총체적으로 나타내는 용어)와 철도와의 충돌이다. 철도의 건널목에서 발생하는 사고를 없애는 가장 좋은 방법은, 위험요소들이 통행할 수 있는 다리 또는 지하통로를 개설하는 것이다. 그러면 철도와 철도 건널목에 진입하는 위험요소와의 충돌을 완전히 배제할 수 있다. 하지만 이 방법은 건설비용, 인력 및 시간 등이 상당히 소요되기 때문에 모든 철도의 건널목에 적용시킬 수 없다. 이에 따라 철도의 건널목상에 설치되어 위험요소를 정확하게 검지할 수 있는, 철도의 안전 주행을 위한 경고시스템이 매우 필요한 실정이다.
따라서, 본 발명은 종래 기술에 제기된 문제점을 해결하기 위한 것으로, 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하는 센서 수단의 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수집하는 다수개의 센서 노드 및 센서 노드로부터 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수신하여 전송하는 다수개의 게이트웨이를 포함함으로써, 센서 노드와 게이트웨이는 독립적으로 동작하기 때문에 일부에 고장이 발생해도 나머지 장치들은 정상적으로 동작하여 감지 정보 데이터의 전송 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있는 철도 건널목 감시 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하고 무선통신수단인 게이트웨이를 이용하여 실시간으로 중앙 시스템와 통신함으로써, 사각지대 없이 효율적으로 위험상황에 능동적으로 대응할 수 있는 철도 건널목 감시 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다. 또한, 본 발명은 상기 센서 수단이 위험요소를 감지하면 철도 건널목의 상황을 촬영하여 영상정보를 획득하는 영상 획득 수단을 구비함으로써, 철도 건널목 및 열차 전방에 진입하는 위험요소를 보다 정확하게 모니터링하여 안전사고를 예방할 수 있는 철도 건널목 감시 시스템 및 그 제어방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 철도 건널목 감시 시스템에 있어서,철도 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하는 감지 센서를 구비하는 센서 수단; 상기 센서 수단이 위험요소를 감지하면 철도 건널목의 상황을 촬영하여 영상정보를 획득하는 영상 획득 수단; 상기 센서 수단의 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수집하는 다수개의 센서 노드; 상기 센서 노드로부터 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수신하여 전송하는 다수개의 게이트웨이; 및 상기 게이트웨이로부터 전송받은 위험요소 정보와 상기 영상 획득 수단으로부터 전송받은 영상 정보를 통해 상황 분석 데이터를 생성하고 분석하여, 상기 철도 건널목을 제어하고 모니터링하는 중앙 시스템;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 건널목 감시 시스템을 제공한다. 이때, 상기 감지 센서는 초음파, 초단파, 레이저, 레이다, 적외선, 진동 및 열감지 센서 중 어느 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 철도 건널목 감시 시스템. 또한, 상기 센서 노드는, 상기 센서수단으로부터 철도 건널목상 위험요소 감지 정보를 수집하는 센서 정보 수집 모듈; 상기 센서 노드간의 인터페이스를 담당하는 제1 인터페이스 모듈; 상기 센서 노드의 유지보수를 수행하는 센서 유지 보수 모듈; 및 상기 센서 노드간의 정보처리 및 제어를 수행하는 정보처리 및 제어 모듈;을 포함할 수 있다. 또한, 상기 게이트웨이는, 상기 센서 노드로부터 철도 건널목상 위험요소 감지 정보를 수신받는 수신 모듈; 상기 수신 모듈에 의해 수신받은 감지 정보를 저장하는 저장 모듈; 상기 저장 모듈에 저장된 감지 정보를 상기 중앙 시스템로 전송하는 전송 모듈; 상기 게이트웨이간의 인터페이스를 담당하는 제2 인터페이스 모듈; 상기 게이트웨이의 유지보수를 수행하는 게이트웨이 유지 보수 모듈;및 상기 게이트웨이의 제어를 수행하는 제1 제어 모듈;을 포함할 수 있다. 한편, 상기 중앙 시스템는, 상기 게이트웨이로부터 전송받은 위험요소 정보와 상기 영상 획득 수단으로부터 전송받은 영상 정보를 통해 상황 분석 데이터를 생성하는 데이터 생성 모듈; 상기 데이터 생성 모듈을 통해 생성된 상황 분석 데이터를 분석하는 분석 모듈; 및 상기 분석 모듈로부터 분석된 상황 분석 데이터를 수신받아 위험 요소가 발생한 건널목 위치로부터 일정 반경 이내로 진입하는 철도차량에 구비된 단말기에 경고 메시지를 통보하여 제어하는 제2 제어 모듈;을 포함할 수 있다.
또한, 상기 센서 수단과 상기 영상 획득 수단 사이에는 상호 동작을 제어하는 제어 수단이 더 구비될 수 있다. 상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 철도 건널목 감시 시스템 제어방법에 있어서, 철도 건널목상에 구비된 센서 수단이 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하도록 소정의 음파센서를 이용하여 상기 위험요소를 감지하는 단계; 영상 획득 수단은 상기 센서 수단이 위험요소를 감지하면 철도 건널목의 상황을 촬영하여 영상정보를 획득하는 단계; 센서 노드는 상기 센서 수단의 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수집하는 단계; 게이트웨이는 상기 센서 노드로부터 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수신하여 전송하는 단계; 및 중앙 시스템는 상기 게이트웨이로부터 전송받은 위험요소 정보와 상기 영상 획득 수단으로부터 전송받은 영상 정보를 통해 상황 분석 데이터를 생성하고 분석하여, 상기 철도 건널목을 제어하고 모니터링하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 철도 건널목 감시 시스템 제어방법을 제공한다. 이때, 상기 철도 건널목을 제어하고 모니터링하는 단계에서, 상기 중앙 시스템는 분석된 상황 분석 데이터를 수신받아 위험 요소가 발생한 건널목 위치로부터 일정 반경 이내로 진입하는 철도차량에 구비된 단말기에 경고 메시지를 통보하여 제어할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같이, 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하는 센서 수단의 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수집하는 다수개의 센서 노드 및 센서 노드로부터 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수신하여 전송하는 다수개의 게이트웨이를 포함함으로써, 센서 노드와 게이트웨이는 독립적으로 동작하기 때문에 일부에 고장이 발생해도 나머지 장치들은 정상적으로 동작하여 감지 정보 데이터의 전송 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하고 무선통신수단인 게이트웨이를 이용하여 실시간으로 중앙 시스템와 통신함으로써, 사각지대 없이 효율적으로 위험상황에 능동적으로 대응할 수 있는 효과가 있다. 또한, 본 발명은 센서 수단이 위험요소를 감지하면 철도 건널목의 상황을 촬영하여 영상정보를 획득하는 영상 획득 수단을 구비함으로써, 철도 건널목 및 열차 전방에 진입하는 위험요소를 보다 정확하게 모니터링하여 안전사고를 예방할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 철도 건널목 감시 시스템의 운영 상황을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 철도 건널목 감시 시스템에 대한 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 채용되는 센서 노드, 게이트웨이, 중앙 시스템에 대한 세부 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 철도 건널목 감시 시스템 그 제어방법에 대한 순서도이다.
본 발명에 따른 철도 건널목 감시 시스템 및 그 제어방법에 대한 기술적 구성을 비롯한 작용효과에 관한 사항은 본 발명의 바람직한 실시예가 도시된 도면을 참조하여 아래의 상세한 설명에 의해서 명확하게 이해될 것이다. 철도 건널목 감시 시스템 도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 본 발명은 철도 건널목 감시 시스템에 있어서, 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하는 감지 센서(111)를 구비하는 센서 수단(110), 상기 센서 수단(110)이 위험요소를 감지하면 철도 건널목의 상황을 촬영하여 영상정보를 획득하는 영상 획득 수단(150), 상기 센서 수단(110)의 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수집하는 다수개의 센서 노드(120), 상기 센서 노드(120)로부터 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수신하여 전송하는 다수개의 게이트웨이(130) 및 상기 게이트웨이(130)로부터 전송받은 위험요소 정보와 상기 영상 획득 수단(150)으로부터 전송받은 영상 정보를 통해 상황 분석 데이터를 생성하고 분석하여, 상기 철도 건널목을 제어하고 모니터링하는 중앙 시스템(140)를 포함한다. 여기서, 본 발명의 센서 노드(120), 게이트웨이(130), 중앙 시스템(140)는 USN(Ubiquitous Sensor Network)를 기반으로 동작한다. 이때, USN은 유비쿼터스센서네트워크의 약자로 각종 센서에서 감지한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성되며 WPAN(wireless personal area network), ad-hoc network 등의 기술이 발전함에 따라 u센서 네트워크 기술이 매우 활성화되고 있다. 상기 센서 수단(110)은 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하도록 소정의 감지 센서(111)를 이용하여 상기 위험요소를 감지한다. 이때, 상기 감지 센서(111)는 초음파, 초단파, 레이저, 레이다, 적외선, 진동 및 열감지 센서 중 어느 하나로 구성되거나 이들 중 2가지 이상의 조합으로 구성될 수 있다. 상기 영상 획득 수단(150)은 상기 센서 수단(110)이 위험요소를 감지하면 철도 건널목의 상황을 촬영하여 영상정보를 획득한다. 이때, 상기 센서 수단(110)과 상기 영상 획득 수단(150)간의 동작을 제어하는 제어 수단(160)이 더 구비될 수 있다. 상기 영상 획득 수단(150)은 적외선 카메라로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 센서 노드(120)는 상기 센서 수단(110)의 감지 정보를 수집한다. 즉, 상기 센서 노드(120)는 상기 센서 수단(110)이 감지한 물리적 상황을 전기신호로 전환하여 게이트웨이(130)의 요청에 반응전송하는 역할을 한다. 본 발명에서는 상기 센서 노드(120)와 상기 게이트웨이(130)는 각각 다수개 구비되어 상호 다중화 통신을 수행하여, 일부에 고장이 발생해도 나머지 장치들은 정상적으로 동작하여 감지 정보 데이터의 전송 안정성 및 신뢰성을 높이도록 구성된다. 이때, 상기 다중화에 대해 보다 자세하게 설명하면, 데이터 통신망에서 하나의 통신회선을 여러 장치들이 공유, 즉 복수회로의 입력신호 중에서 선택제어신호에 의해 어느 하나의 입력신호를 선택하여 출력회로에 실어주는 기능을 수행하는 데이터 선택 논리회로이다. 상기 센서 노드(120)는 센서 정보 수집 모듈(121), 제1 인터페이스 모듈(122), 센서 유지 보수 모듈(123), 정보처리 및 제어 모듈(124)을 포함한다. 상기 센서 정보 수집 모듈(121)은 상기 센서 수단(110)으로부터 철도 건널목상 위험요소 감지 정보를 수집한다. 상기 제1 인터페이스 모듈(122)은 상기 센서 노드(120)간의 인터페이스를 담당한다. 즉, 다수개 구비되는 센서 노드(120)간을 상호 연결하는 역할을 한다. 상기 센서 유지 보수 모듈(123)은 상기 센서 노드(120)의 유지보수를 수행한다. 즉, 다수개 구비되는 센서 노드(120) 중 고장이 발생한 센서 노드(120)의 유지보수를 수행하여 최적의 성능을 유지하도록 하는 역할을 한다. 상기 정보처리 및 제어 모듈(124)은 상기 센서 노드(120)간의 정보처리 및 제어를 수행한다. 상기 게이트웨이(130)는 상기 센서 노드(120)로부터 수신된 센싱 정보를 다중화 통신을 통해 수신하고, 수신된 센싱 정보를 전송한다. 즉, 상기 게이트웨이(130)는 센서 노드(120)와 무선의 통신을 통해서 정보를 수집하여 시스템로 송출하는 중간자 역할을 한다. 상기 게이트웨이(130)는 수신 모듈(131), 저장 모듈(132), 전송 모듈(133), 제2 인터페이스 모듈(134), 게이트웨이 유지 보수 모듈(135), 제1 제어 모듈(136)을 포함한다. 상기 수신 모듈(131)은 상기 센서 노드(120)로부터 철도 건널목상 위험요소 감지 정보를 수신받는다. 상기 저장 모듈(132)은 상기 수신 모듈(131)에 의해 수신받은 감지 정보를 저장한다. 상기 전송 모듈(133)은 상기 저장 모듈(132)에 저장된 감지 정보를 상기 중앙 시스템(140)로 전송한다. 즉, 상기 전송 모듈(133)은 이기종망(Opic, Ethernet, WLAN, CDMA, 지그비)과의 연동을 위해 수신된 감지 정보를 변환하여 중앙 시스템(140)로 송출하는 역할을 한다. 상기 제2 인터페이스 모듈(134)은 상기 게이트웨이(130)간의 인터페이스를 담당한다. 즉, 다수개 구비되는 게이트웨이(130)를 상호 연결하는 역할을 한다. 상기 게이트웨이 유지 보수 모듈(135)은 상기 게이트웨이(130)의 유지보수를 수행한다. 즉, 다수개 구비되는 게이트웨이(130) 중 고장이 발생한 게이트웨이(130)의 유지보수를 수행하여 최적의 성능을 유지하도록 하는 역할을 한다. 상기 제1 제어 모듈(136)은 상기 게이트웨이(13)의 제어를 수행한다. 상기 중앙 시스템(140)는 상기 게이트웨이(130)로부터 전송받은 위험요소 정보와 상기 영상 획득 수단(150)으로부터 전송받은 영상 정보를 통해 상황 분석 데이터를 생성하고 분석하여, 상기 철도 건널목을 제어하고 모니터링한다. 상기 중앙 시스템(140)는 상기 게이트웨이(130)로부터 전송받은 위험요소 정보와 상기 영상 획득 수단(150)으로부터 전송받은 영상 정보를 통해 상황 분석 데이터를 생성하는 데이터 생성 모듈(141), 상기 데이터 생성 모듈(141)을 통해 생성된 상황 분석 데이터를 분석하는 분석 모듈(142) 및 상기 분석 모듈(142)로부터 분석된 상황 분석 데이터를 수신받아 위험 요소가 발생한 건널목 위치로부터 일정 반경 이내로 진입하는 철도차량에 구비된 단말기에 경고 메시지를 통보하여 제어하는 제2 제어 모듈(143)을 포함한다. 철도 건널목 감시 시스템 제어방법 도 4를 참조하여 설명하면, 본 발명의 실시예에 따른 철도 건널목 감시 시스템 제어방법은 앞서 설명한 도 1 내지 도 3과 같은 구성으로 이루어진 철도 건널목 감시 시스템(100)을 기반으로 하는 제어방법으로 이하 중복되는 설명은 생략한다. 먼저, 철도 건널목상에 구비된 센서 수단(110)이 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하도록 소정의 음파센서(111)를 이용하여 상기 위험요소를 감지한다.(S100) 이때, 상기 센서 수단(110)은 상기 센서 수단(110)은 초음파센서, 초단파, 레이저, 레이다 및 적외선 센서 중 어느 하나로 구성되거나 이들 중 2가지 이상의 조합으로 구성될 수 있다. 다음으로, 영상 획득 수단(150)은 상기 센서 수단(110)이 위험요소를 감지하면 철도 건널목의 상황을 촬영하여 영상정보를 획득한다.(S110) 이때, 상기 센서 수단(110)과 상기 영상 획득 수단(150)간의 동작을 제어하는 제어 수단이 더 구비될 수 있다. 그리고 상기 영상 획득 수단(150)은 적외선 카메라로 구성될 수 있다. 다음으로, 센서 노드(120)는 상기 센서 수단(110)의 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수집한다.(S120) 상기 센서 노드(120)는 상기 센서 수단(110)이 감지한 물리적 상황을 전기신호로 전환하여 게이트웨이(130)의 요청에 반응전송하는 역할을 한다. 다음으로, 게이트웨이(130)는 상기 센서 노드(120)로부터 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수신하여 전송한다.(S130) 상기 게이트웨이(130)는 센서 노드(120)와 무선의 통신을 통해서 정보를 수집하여 시스템로 전송하는 중간자 역할을 한다. 다음으로, 중앙 시스템(140)는 상기 게이트웨이(130)로부터 전송받은 위험요소 정보와 상기 영상 획득 수단(150)으로부터 전송받은 영상 정보를 통해 상황 분석 데이터를 생성하고 분석하여, 상기 철도 건널목을 제어하고 모니터링한다.(S140) 상기 중앙 시스템(140)는 분석된 상황 분석 데이터를 수신받아 위험 요소가 발생한 건널목 위치로부터 일정 반경 이내로 진입하는 철도차량에 구비된 단말기에 경고 메시지를 통보하여 제어한다. 이처럼, 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하도록 소정의 음파센서를 이용하여 상기 위험요소를 감지하는 상기 센서 수단(110)의 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수집하는 상기 다수개의 센서 노드(120) 및 센서 노드(120)로부터 감지 정보를 다중화 통신을 통해 수신하여 전송하는 다수개의 상기 게이트웨이(130)를 포함함으로써, 센서 노드(120)와 게이트웨이(130)는 독립적으로 동작하기 때문에 일부에 고장이 발생해도 나머지 장치들은 정상적으로 동작하여 감지 정보 데이터의 전송 안정성 및 신뢰성을 높일 수 있다. 또한, 본 발명은 철도 건널목상에 진입한 위험요소를 감지하도록 소정의 음파센서를 이용하여 상기 위험요소를 감지하고 무선통신수단인 상기 게이트웨이(130)를 이용하여 실시간으로 중앙 시스템(140)와 통신함으로써, 사각지대 없이 효율적으로 위험상황에 능동적으로 대응할 수 있다. 또한, 본 발명은 상기 센서 수단(110)이 위험요소를 감지하면 철도 건널목의 상황을 촬영하여 영상정보를 획득하는 상기 영상 획득 수단(150)을 구비함으로써, 철도 건널목 및 열차 전방에 진입하는 위험요소를 보다 정확하게 모니터링하여 안전사고를 예방할 수 있다. 이상에서 설명한 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 권리 범위는 개시된 실시예에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변경 및 개량 형태 또는 본 발명의 권리 범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
100 : 철도 건널목 감시 시스템
110 : 센서 수단
120 : 센서 노드
130 : 게이트웨이
140 : 중앙 시스템
150 : 영상 획득 수단 |
