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기획특집 <특집: 방재 기술의 최근 동향> LPWA를 활용한 도시형 수해 모니터링 시뮬레이션

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작성자 댓글 0건 조회 1,565회 작성일 21-11-04 11:48

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그림 1. 시스템 구성(실시간 방식) 



서론

최근 자주 발생하는 국지적 호우 등으로 인한 도시형 침수 위험이 높아지는 가운데, 내수로 인한 침수 피해의 위험을 조기에 감지하기 위해 침수 상습 지역 등을 광역 감시하는 효과적인 하수도 관내 수위 관측 시스템의 구축이 요구된다. 여기에서는 LPWA(Low Power Wide Area)  중 하나인 LoRa를 사용한 도시형 수해 모니터링 솔루션 SkyManhole®에 관하여 소개한다.


SkyManhole®의 특징

(1) 저전력・장시간 가동

LPWA의 활용, 관내 수위에 맞는 통신 빈도의 전환에 의한 저소비 전력화를 통해 약 3년간 배터리 구동이 가능하다.


(2) 다양한 수위 정보 수집

맨홀에서 수신 안테나까지 무선 통신 거리가 약 1km이기 때문에 지상부 중계기에 의한 전송 거리를 연장할 수 있으며 광범위한 수위 정보의 수집이 가능하다.


(3) 저비용・단기 도입

맨홀마다 전원 공사 등을 할 필요가 없어 적은 비용으로 단기간에 도입할 수 있다. 또한 수신 안테나까지의 통신료가 필요 없기 때문에 운용 비용을 줄일 수 있다.


(4) 높은 보안

인터넷(공중 회선)을 사용하지 않는 독자적인 전송 방식이기 때문에 높은 보안을 확보할 수 있다.


SkyManhole®의 시스템 구성

Sky Manhole®은 실시간 방식과 오프라인 방식 등 시스템 구성을 두 가지로 선택할 수 있다. 이 방식은 센서 노드의 설정을 변경하여 전환할 수 있기 때문에 예를 들어 실시간으로 계측하는 지점을 정하기 위한 조사를 온라인 기능으로 하고 지점을 확인한 후에 실시간 계측으로 전환할 수 있다.


(1) 통신 방식

맨홀 및 게이트웨이 사이의 통신 방식으로는 LPWA의 대표적인 규격 중 LoRa를 채택하였다. LoRa는 기존의 셀룰러 표준 3G/4G에 비해 통신 속도는 느리지만 소비 전력이 낮고 장거리 전송이 가능한 규격이다. 이 규격 채용의 장점은

① 전파법상 면허가 불필요하기 때문에 통신사업자와의 계약 필요

② 사용자 전용의 자체 운영 무선망의 구축 가능

또한 LoRa 사용에는 LoRa WAN 및 개인 LoRa가 있다. LoRa WAN은 일반적으로 통신 사업자 등의 서비스를 이용하며, 개인 LoRa는 독자적인 통신 환경을 구축 할 수 있다. 본 기술은 개인 LoRa을 채용하였다.


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그림 2. LPWA 개요도


 


(2) 사용 장비

1) 센서 노드

센서 노드는 통신 모듈, 제어 보드, 일차 전지 등으로 구성된다. 실시간 계측에서는 전용 맨홀 덮개 뒷면에 부착하여 수위계와 안테나를 연결한다. 이 안테나는 전파의 안정성을 확보하기 위하여 맨홀 덮개 표면에 노출되는 전용 표면 안테나를 사용한다.



..(후략) 


大西 明和 / NJS

  본 기사는 2021년 11월호에 게재되었습니다. 

  

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본 기사는 월간지[計側技術] (일본일본공업출판주식회사 발행)로부터 번역·전재한 것입니다.

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