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KR20190063628A - Power line energy harvester - Google Patents

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KR20190063628A
KR20190063628A KR1020170162553A KR20170162553A KR20190063628A KR 20190063628 A KR20190063628 A KR 20190063628A KR 1020170162553 A KR1020170162553 A KR 1020170162553A KR 20170162553 A KR20170162553 A KR 20170162553A KR 20190063628 A KR20190063628 A KR 20190063628A
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KR
South Korea
Prior art keywords
power line
voltage
sensor
current
belt
Prior art date
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KR1020170162553A
Other languages
Korean (ko)
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KR102087486B1 (en
Inventor
이제윤
Original Assignee
주식회사 코아칩스
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 주식회사 코아칩스 filed Critical 주식회사 코아칩스
Priority to KR1020170162553A priority Critical patent/KR102087486B1/en
Publication of KR20190063628A publication Critical patent/KR20190063628A/en
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02JCIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
    • H02J50/10Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power using inductive coupling

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)

Abstract

According to the present invention, the present invention provides a power line energy harvester comprising: a belt unit configured to be attachable to a power line, and having a coil, which is configured to induce an induced current from electromagnetic energy formed around the power line, arranged therein; and a circuit substrate arranged in a part of the belt unit and configured to generate electrical energy from the induced current. Therefore, the present invention can provide an apparatus for supplying power to a sensor for detecting a state of the power line having various forms in a belt form.

Description

전력선 에너지 하베스터{POWER LINE ENERGY HARVESTER}Power line energy harvester {POWER LINE ENERGY HARVESTER}

본 발명은 전력선 에너지 하베스터에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 전력선에 부착되어 전력선으로부터의 자속에 따른 유도 전류를 이용하는 에너지 수집 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a power line energy harvester. And more particularly, to an energy collecting apparatus attached to a power line and using an induced current according to a magnetic flux from a power line.

전력을 공급하는 전력선(power line)에서 전력 이상 상태를 감지하기 위하여 센서 네트워크를 구축할 필요가 있다. 이와 관련하여, 이러한 이상 상태를 감지하기 위한 센서 네트워크를 위하여 전력 공급이 필요하다. 하지만, 센서 네트워크를 위한 별도의 전력 공급은 소비 전력을 증가시킬 뿐만 아니라, 전력 계통에 간섭이나 이상을 발생시킬 가능성이 있다는 문제점이 있다.It is necessary to construct a sensor network in order to detect a power anomaly state on a power line supplying electric power. In this regard, a power supply is required for the sensor network to detect such anomalous conditions. However, the separate power supply for the sensor network not only increases power consumption but also has the problem of generating interference or abnormality in the power system.

이를 해결하기 위해, 별도의 전력 공급이 아닌 저장된 에너지를 이용하는 방법으로 배터리를 이용하는 경우에는, 배터리의 교체작업을 필요로 하여 광범위한 지역에 산재한 센서노드의 배터리 교체에 많은 비용과 인력이 요구될 수밖에 없다는 문제점이 있다. 또한, 교체 후 아무렇게나 버려지는 폐 배터리는 환경오염의 원인으로 작용됨으로써 배터리 수거 및 관리에 의한 비용증가의 문제점이 있다.In order to solve this problem, when a battery is used as a method of using stored energy rather than a separate power supply, it is necessary to replace the battery and require a lot of cost and manpower to replace the battery of the sensor node scattered in a wide area There is a problem. In addition, waste batteries discarded after replacement are used as a cause of environmental pollution, which causes a problem of cost increase due to battery collection and management.

이러한 환경에서 에너지 하베스팅(Energy Harvesting) 기술은 크게 각광받고 있는 기술 분야라고 할 수 있다. 하지만, 다양한 전력 계통에서 현재 전력선의 형태도 다양하고, 이에 따라 전력선의 직경은 다양한 크기로 구현되어 있다. 이에 따라 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서 네트워크를 위한 에너지 하베스팅 장치를 다양한 형태의 전력선에 어떻게 적용할지에 대한 구체적인 방법이 없다는 문제점이 있다. In this environment, energy harvesting technology is a field of interest. However, in the various power systems, the current power lines have various shapes, and the diameter of the power lines is implemented in various sizes. Accordingly, there is a problem in that there is no specific method of how to apply an energy harvesting device for a sensor network to various types of power lines for detecting the state of a power line.

따라서, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 형태를 갖는 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서에 전원을 공급하기 위한 장치를 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide an apparatus for supplying power to a sensor for detecting a state of a power line having various forms.

또한, 본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 다양한 형태를 갖는 전력선에 부착 가능한 형태의 전력선 에너지 하베스터 장치를 제공하는 것에 있다.Another object of the present invention is to provide a power line energy harvester device that can be attached to power lines having various shapes.

본 발명에 따른 전력선 에너지 하베스터(power line energy harvester)는, 전력선 상에 부착 가능하도록 구성되고, 상기 전력선 주변에 형성되는 전자기 에너지로부터 유도 전류가 유도되도록 구성된 코일이 배치된 벨트부; 및 상기 벨트부의 일부 영역에 배치되어, 상기 유도 전류로부터 전기 에너지를 생성하도록 구성된 회로 기판을 포함하고, 벨트 형태로 다양한 형태를 갖는 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서에 전원을 공급하기 위한 장치를 제공할 수 있다. A power line energy harvester according to the present invention includes a belt portion configured to be attached to a power line and having a coil arranged to induce an induced current from electromagnetic energy formed around the power line; And an apparatus for supplying power to a sensor for detecting a state of a power line having various shapes in a belt form, comprising a circuit board arranged in a part of the belt part and configured to generate electric energy from the induced current can do.

일 실시 예에 따르면, 상기 벨트부의 양단에서 상기 벨트부를 고정시키기 위한 클램프 기구부를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, a clamp mechanism may be further provided for fixing the belt portion at both ends of the belt portion.

일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판은 유연 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board) 형태로, 퍼멀로이(permalloy) 재질의 상기 벨트부 또는 상기 클램프 기구부 내에 장착될 수 있다. 이때, 상기 클램프 기구부는, 상기 전력선의 직경에 맞도록 상기 벨트부를 가변가능하게 체결하도록 구성된 외부 기구; 및 계단 형태로 구성되고, 상기 계단 형태의 돌출 영역을 통해 상기 외부 기구와 연결되는 내부 기구를 포함할 수 있다. 한편, 상기 회로 기판은 상기 계단 형태의 안착 영역 상에 배치되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one embodiment, the circuit board may be mounted in the belt portion of a permalloy material or in the clamp mechanism portion in the form of a flexible printed circuit board. At this time, the clamp mechanism unit includes: an external mechanism configured to variably fasten the belt unit to the diameter of the power line; And an internal mechanism configured in a stepped shape and connected to the external mechanism through the stepped protruding area. Meanwhile, the circuit board may be disposed on the step-like seating area.

일 실시 예에 따르면, 상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는, 상기 외부 기구의 일단에 형성된 내부 클립과 상기 내부 클립과 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 홈을 통해 내부 클립 고정 방식으로 고정될 수 있다.According to one embodiment, the belt portion and the clamp mechanism portion may be fixed with an inner clip formed at one end of the outer mechanism and an inner clip fixing method through a groove formed in the protruding region corresponding to the inner clip.

일 실시 예에 따르면, 상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는, 상기 외부 기구의 일단에 형성된 외부 클립과 상기 외부 클립과 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 홈을 통해 외부 클립 고정 방식으로 고정될 수 있다.According to one embodiment, the belt portion and the clamp mechanism portion may be fixed with an outer clip formed at one end of the outer mechanism and an outer clip fixing method through a groove formed in the protrusion region in correspondence with the outer clip.

일 실시 예에 따르면, 상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는, 상기 외부 기구의 특정 영역에 형성된 제1반경의 제1홀(hole)과 상기 제1홀에 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 제2반경의 제2홀을 통해 볼트로 고정되는 볼트 고정 방식으로 고정될 수 있다.According to an embodiment, the belt portion and the clamp mechanism portion may have a first hole of a first radius formed in a specific region of the external mechanism and a second hole of a second radius formed in the protruding region corresponding to the first hole. And can be fixed in a bolt fixing manner fixed with a bolt through a second hole.

일 실시 예에 따르면, 상기 클램프 기구부의 체결은 양 측면에서 체결부를 통해 체결될 수 있다.According to one embodiment, the fastening of the clamp mechanism portion can be fastened through the fastening portions on both sides.

일 실시 예에 따르면, 상기 클램프 기구부의 체결은 일 측면에서 체결부를 통해 체결되고, 타 측면은 힌지 형태로 상기 내부 기구와 상기 외부 기구가 연결될 수 있다.According to one embodiment, the fastening of the clamp mechanism part may be coupled through the fastening part at one side, and the internal mechanism and the external mechanism may be connected at the other side in the form of a hinge.

일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판은, 상기 생성된 전기 에너지에 해당하는 교류(AC) 전압을 직류(DC) 전압으로 변환하는 정류기(Rectifier); 상기 정류기로부터 변환된 직류(DC) 전압을 저장하는 회로부; 및 상기 저장된 직류(DC) 전압을 감시 제어부(MCU: Monitoring Control Unit)로 전달하기 위해 특정 값의 전압으로 전압 변환하는 전압 조정기(Regulator)를 포함할 수 있다.According to one embodiment, the circuit board includes: a rectifier for converting an AC voltage corresponding to the generated electric energy to a DC voltage; A circuit for storing a DC voltage converted from the rectifier; And a voltage regulator for converting the stored direct current (DC) voltage into a voltage of a specific value in order to transmit the stored direct current (DC) voltage to a monitoring control unit (MCU).

일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판은, 상기 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 전류를 측정하는 전류 센서를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 전류 센서는 상기 측정된 전류가 보고 상태 또는 이상 상태(abnormal state)에 해당하면 제어부로 제1신호를 전송할 수 있다. 한편, 상기 회로 기판은, 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 온도를 측정하고, 상기 측정된 온도가 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부로 제2신호를 전송하는 온도 센서를 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 회로 기판은, 상기 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선 및 주변의 특정 가스를 검출하고, 상기 검출된 가스의 양이 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부로 제3신호를 전송하는 가스 센서를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the circuit board may further comprise a current sensor for receiving the converted voltage from the voltage regulator and for measuring the current of the power line. At this time, the current sensor may transmit the first signal to the controller if the measured current corresponds to a reporting state or an abnormal state. The circuit board includes a temperature sensor for receiving the converted voltage from the voltage regulator, measuring the temperature of the power line, and transmitting a second signal to the control unit when the measured temperature is in a reporting state or an abnormal state, As shown in FIG. The circuit board receives the converted voltage from the voltage regulator, detects the power line and a specific gas around the power line, and when the amount of the detected gas corresponds to the reporting state or the abnormal state, And a gas sensor for transmitting a signal.

일 실시 예에 따르면, 상기 회로 기판은, 상기 전압 조정기, 상기 전류 센서, 상기 온도 센서, 및 상기 가스 센서와 연결되어, 상기 전압 조정기로부터 변환된 전압을 수신하여 상기 전압을 상기 전류 센서, 상기 온도 센서, 및 상기 가스 센서에 공급하고, 상기 전류 센서, 상기 온도 센서, 및 상기 가스 센서로부터 수신된 신호의 유형, 및 상기 전력선에 상기 벨트부가 배치된 위치에 따라 서로 다른 메시지를 생성하는 제어부; 및 상기 제어부로부터 생성된 상기 서로 다른 메시지를 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호로 수신기로 전송하는 RF 송수신부를 더 포함할 수 있다.According to one embodiment, the circuit board is connected to the voltage regulator, the current sensor, the temperature sensor, and the gas sensor, and receives the converted voltage from the voltage regulator and outputs the voltage to the current sensor, A sensor and a control unit for supplying the gas sensor and generating a different message according to the type of the signal received from the current sensor, the temperature sensor, and the gas sensor, and the position where the belt unit is disposed on the power line; And an RF transceiver for transmitting the different messages generated from the controller to a receiver using a radio frequency (RF) signal.

일 실시 예에 따르면, 상기 서로 다른 메시지는, 모듈 식별자(ID), 및 상기 모듈 식별자(ID)에 후속하는 측정값으로 구성되고, 상기 모듈 식별자(ID)는 복수의 벨트들을 구별하기 위한 ID이고, 상기 측정값은 상기 전류 센서, 상기 온도 센서, 및 상기 가스 센서 중 어느 하나로부터 수신된 전류, 온도, 및 가스 측정값일 수 있다. 이때, 상기 측정값이 상기 가스 센서로부터 측정된 값이면, 상기 가스 측정값과 상기 특정 가스의 유형에 대한 정보를 포함하고, 상기 전력선에 상기 벨트부가 배치된 위치에 따라 서로 다른 주파수로 상기 RF 송수신부로부터 상기 수신기로 서로 다른 신호가 전송되는 것을 특징으로 할 수 있다.According to one embodiment, the different message comprises a module identifier (ID) and a measurement value following the module identifier (ID), the module identifier (ID) is an ID for distinguishing a plurality of belts , The measured value may be current, temperature, and gas measurement values received from either the current sensor, the temperature sensor, and the gas sensor. If the measured value is a value measured from the gas sensor, the information about the gas measurement value and the type of the specific gas may be included. If the measured value is a value measured from the gas sensor, And different signals are transmitted from the receiver to the receiver.

따라서, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따른 전력선 에너지 하베스터 장치는, 벨트 형태로 다양한 형태를 갖는 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서에 전원을 공급하기 위한 장치를 제공할 수 있다.Accordingly, a power line energy harvester device according to at least one embodiment of the present invention can provide an apparatus for supplying power to a sensor for detecting the state of a power line having various forms in the form of a belt.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따른 전력선 에너지 하베스터 장치는, 벨트 형태의 구조에서 벨트부를 고정시키기 위한 기구 구조를 통해 전력선에 부착시킬 수 있는 형상의 에너지 하베스터 장치를 제공할 수 있다. In addition, the power line energy harvester device according to at least one embodiment of the present invention can provide an energy harvester device of a shape that can be attached to a power line through a mechanism structure for fixing the belt part in a belt-like structure.

도 1은 본 발명에 따른 벨트 구조의 전력선 에너지 하베스터의 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 벨트 구조의 전력선 에너지 하베스터의 체결 구조를 나타낸다.
도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다.
도 4은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 내부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다.
도 6는 본 발명에 따른 회로 기판의 기능 블록별 상세 구조를 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 및 MCU, 센서부의 기능 블록별 상세 구조를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 전력선의 특정 위치들에 부착된 복수의 전력선 에너지 하베스터가 부착된 테스트 샘플의 형상을 나타낸다.
도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 센서의 통신 테스트 결과를 나타낸 것이다.
도 10는 본 발명에 따른 전력선 적응형 에너지 하베스터와 무선 통신의 개념을 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 에너지 하베스팅 및 센서 데이터 획득 및 전송과 관련된 개념적인 흐름도를 도시한다.
1 shows a structure of a power line energy harvester of a belt structure according to the present invention.
2 shows a fastening structure of a power line energy harvester of a belt structure, according to another embodiment of the present invention.
3 illustrates a fastening structure for fixing an external clip and a permalloy belt fixing method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 shows an inner clip fixing type fastening structure and a permalloy belt fixing type according to another embodiment of the present invention.
FIG. 5 shows a fastening structure of an inner clip fixing type and a permalloy belt fixing type according to another embodiment of the present invention.
6 shows a detailed structure of functional blocks of a circuit board according to the present invention.
FIG. 7 shows a detailed structure of functional blocks of an RF, an MCU, and a sensor according to an exemplary embodiment of the present invention.
Figure 8 illustrates the shape of a test sample with a plurality of power line energy harvesters attached to specific locations of the power line, in accordance with one embodiment of the present invention.
FIG. 9 shows a communication test result of the temperature sensor according to an embodiment of the present invention.
10 shows a concept of wireless communication with a power line adaptive energy harvester according to the present invention.
Figure 11 shows a conceptual flow chart related to energy harvesting and sensor data acquisition and transmission in accordance with the present invention.

상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The above and other features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description of the present invention when taken in conjunction with the accompanying drawings, It will be possible. The present invention is capable of various modifications and various forms, and specific embodiments are illustrated in the drawings and described in detail in the text. It is to be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular forms disclosed, but on the contrary, is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention.

각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용한다.Like reference numerals are used for similar elements in describing each drawing.

제1, 제2등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.

예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. "및/또는" 이라는 용어는 복수의 관련된 기재된 항목들의 조합 또는 복수의 관련된 기재된 항목들 중의 어느 항목을 포함한다.For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. The term "and / or" includes any combination of a plurality of related listed items or any of a plurality of related listed items.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs.

일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않아야 한다.Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the relevant art and are to be interpreted as ideal or overly formal in meaning unless explicitly defined in the present application Should not.

이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈", "블록" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. The suffix "module "," block ", and "part" for components used in the following description are given or mixed in consideration of ease of specification only and do not have their own distinct meanings or roles .

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명의 실시 예를 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.

이하, 본 발명에 따른 전력선 에너지 하베스터에 대해 살펴보기로 한다. 이와 관련하여, 도 1은 본 발명에 따른 벨트 구조의 전력선 에너지 하베스터의 구조를 나타낸다. 도 1을 참조하면, 전력선 에너지 하베스터(1000)는 벨트부(100), 및 회로 기판(200)을 포함한다. 또한, 전력선 에너지 하베스터(1000)는 클램프 기구부(300)를 더 포함할 수 있다.Hereinafter, a power line energy harvester according to the present invention will be described. In this regard, Fig. 1 shows the structure of a power line energy harvester of the belt structure according to the present invention. Referring to FIG. 1, a power line energy harvester 1000 includes a belt section 100, and a circuit board 200. The power line energy harvester 1000 may further include a clamp mechanism unit 300.

벨트부(100)는 전력선 상에 부착 가능하도록 구성되고, 전력선 주변에 형성되는 전자기 에너지로부터 유도 전류가 유도되도록 구성된 코일이 배치되도록 구성된다. 이와 관련하여, 벨트부(100)는 퍼멀로이(permalloy) 재질로 구성될 수 있고, 코일과 보호재로 구성될 수 있다. 이때, 보호재는 고무(rubber)와 같은 재질로 구성될 수 있다. 한편, 퍼멀로이는 니켈 약 80%, 철 20%의 합금으로, 투자율(透磁率)이 매우 높고, 자기 히스테리시스(hysteresis)의 손실이 작은 우수한 자성재료이다. 따라서, 퍼멀로이 소재는 통신 기기의 자심의 재료로서 없어서는 안 될 금속으로, 본 발명에서는 금속 소재로서 코일 등이 퍼멀로이 소재로서 구현될 수 있다.The belt portion 100 is configured to be attachable on a power line, and is configured so that a coil configured to induce an induced current from the electromagnetic energy formed around the power line is disposed. In this regard, the belt portion 100 may be constructed of a permalloy material, and may comprise a coil and a protective material. At this time, the protective material may be made of a material such as rubber. On the other hand, permalloy is an excellent magnetic material having an extremely high magnetic permeability and a small loss of magnetic hysteresis due to an alloy of about 80% nickel and 20% iron. Therefore, the permalloy material is a metal that is indispensable as a material of the magnetic core of a communication device. In the present invention, a coil or the like as a metal material can be realized as a permalloy material.

회로 기판(200)은 도 1에 도시된 바와 같이, 벨트부(100)에 유연 기판의 형태로 구현되거나 또는 클램프 기구부(300) 내에 구현될 수 있다. 따라서, 회로 기판(200)은 벨트부(100)의 일부 영역에 배치되어, 상기 유도 전류로부터 전기 에너지를 생성하도록 구성된다. 한편, 회로 기판(200)은 유연 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board) 형태로, 클램프 기구부(300) 내에 장착될 수 있다.The circuit board 200 may be embodied in the form of a flexible substrate in the belt part 100 or in the clamp mechanism part 300, as shown in Fig. Thus, the circuit board 200 is arranged in a part of the region of the belt part 100, and is configured to generate electrical energy from the induced current. On the other hand, the circuit board 200 may be mounted in the clamp mechanism 300 in the form of a flexible printed circuit board.

한편, 본 발명에 따른 전력선 에너지 하베스터(1000)는 클램프 기구부(300) 없이, 벨트부(100), 및 회로 기판(200) 만으로도 전력선에 부착되어 사용될 수 있다. 이때, 벨트부(100)는 전력선에 전체 영역이 아닌 일부 영역에만 배치될 수 있다. 이와 같이, 벨트부(100)가 일부 영역에만 배치되는 경우에는 클램프 기구부(300) 없이 전력선 에너지 하베스터(1000)가 구성될 수 있다.The power line energy harvester 1000 according to the present invention can be attached to a power line without using the clamp mechanism unit 300 only with the belt unit 100 and the circuit board 200. At this time, the belt part 100 may be disposed only in a part of the power line, not in the entire area. In this way, when the belt part 100 is disposed only in a partial area, the power line energy harvester 1000 can be configured without the clamp mechanism part 300. [

한편, 클램프 기구부(300)를 사용하면 전력선 에너지 하베스터(1000)를 전력선에 고정하기에 더 용이할 수 있는바, 이하에서는 클램프 기구부(300)에 대해 자세히 살펴보기로 한다.On the other hand, when the clamp mechanism unit 300 is used, it is easier to fix the power line energy harvester 1000 to the power line. Hereinafter, the clamp mechanism unit 300 will be described in detail.

이와 관련하여, 클램프 기구부(300)는 회로기판(200)을 외부로부터 보호하고, 벨트부(100)를 전력선에 고정시키기 위해 다음과 같은 다양한 형태의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 제공할 수 있다. 이와 관련하여, 벨트부(100)의 양단에서 벨트부(100)를 고정시키기 위한 클램프 기구부(300)의 체결은 체결부(400)를 통해 체결될 수 있다. 이때, 체결부(400)는 상기 체결되는 두 개의 클램프 기구부의 양 측면에 제공되어, 클램프 기구부(300)가 체결부(400)를 통해 체결될 수 있다.In this regard, the clamp mechanism unit 300 may provide various types of fastening structures and permalloy belt fastening schemes as follows to protect the circuit board 200 from the outside and fasten the belt unit 100 to the power line . In this regard, the fastening of the clamp mechanism part 300 for fixing the belt part 100 at both ends of the belt part 100 can be fastened through the fastening part 400. At this time, the fastening part 400 is provided on both sides of the two clamping mechanism parts to be fastened, so that the clamping mechanism part 300 can be fastened through the fastening part 400.

한편, 본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 클램프 기구부(300)의 체결을 위한 체결부(400)는 일 측면에만 제공될 수 있다. 이와 관련하여, 도 2는 본 발명의 다른 실시 예에 따른, 벨트 구조의 전력선 에너지 하베스터의 체결 구조를 나타낸다. 도 2에 도시된 바와 같이, 클램프 기구부(300)의 일 측면에는 체결부(400)가 제공되고, 클램프 기구부(300)의 타 측면에는 다른 체결 형태를 갖는 제2 체결부(450)가 제공될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 체결부(450)는 힌지(hinge) 형태의 체결 구조를 가질 수 있다. 이와 같이 체결부(400)와 함께 상기 체결부(400)와 상이한 형태의 힌지 형태의 제2 체결부(450)를 통해 벨트부(100)를 직경이 조절이 더 용이하게 된다.Meanwhile, according to another embodiment of the present invention, the fastening part 400 for fastening the clamp mechanism part 300 may be provided on one side only. In this regard, Fig. 2 shows a fastening structure of a power line energy harvester of a belt structure, according to another embodiment of the present invention. 2, a coupling part 400 is provided on one side of the clamp mechanism part 300 and a second coupling part 450 having another coupling type is provided on the other side of the clamp mechanism part 300 . For example, the second fastening part 450 may have a fastening structure in the form of a hinge. The diameter of the belt part 100 can be more easily adjusted through the second fastening part 450 having the hinge shape different from the fastening part 400 together with the fastening part 400. [

이러한 체결부(400)를 통한 체결 방식과 관련하여, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 다양한 방식의 체결 방식에 대해 살펴보기로 한다. 도 3는 본 발명의 일 실시 예에 따른 외부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다. 한편, 도 4은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 내부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다. 또한, 도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 내부 클립 고정 방식의 체결 구조와 퍼멀로이 벨트 고정 방식을 나타낸다. With respect to the fastening method through the fastening part 400, various fastening methods will be described with reference to FIG. 3 to FIG. 3 illustrates a fastening structure for fixing an external clip and a permalloy belt fixing method according to an embodiment of the present invention. Meanwhile, FIG. 4 shows a fastening structure of an inner clip fixing type and a permalloy belt fixing type according to another embodiment of the present invention. 5 is a perspective view illustrating a fastening structure for fixing an inner clip and a permalloy belt according to another embodiment of the present invention.

도 1 및 도 3를 참조하면, 클램프 기구부(300)는 외부 기구(310) 및 내부 기구(320)를 포함한다. 여기서, 외부 기구(310)는, 전력선의 직경에 맞도록 벨트부(100)를 가변 가능하게 체결하도록 구성될 수 있다. 한편, 내부 기구(320)는 계단 형태로 구성되고, 계단 형태의 돌출 영역을 통해 외부 기구(310)와 연결될 수 있다. 이때, 회로 기판(200)은 내부 기구(320)의 계단 형태의 안착 영역 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 벨트부(100)와 클램프 기구부(300)는, 외부 기구(310)의 일단에 형성된 내부 클립(410)과 상기 내부 클립(410)과 대응하여 돌출 영역에 형성된 홈(420)을 통해 내부 클립 고정 방식으로 고정될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 3, the clamp mechanism unit 300 includes an external mechanism 310 and an internal mechanism 320. Here, the external mechanism 310 may be configured to variably fasten the belt portion 100 to match the diameter of the power line. Meanwhile, the internal mechanism 320 may be formed in a stepped shape, and may be connected to the external mechanism 310 through a stepped protrusion area. At this time, the circuit board 200 may be placed on the seating area in the form of a step of the internal mechanism 320. The belt unit 100 and the clamp mechanism unit 300 are separated from each other by an inner clip 410 formed at one end of the outer mechanism 310 and a groove 420 formed at the protruded region corresponding to the inner clip 410 It can be fixed in an inner clip fixing manner.

도 1 및 도 4을 참조하면, 클램프 기구부(300')는 외부 기구(310') 및 내부 기구(320')를 포함한다. 여기서, 외부 기구(310')는, 전력선의 직경에 맞도록 벨트부(100)를 가변가능하게 체결하도록 구성될 수 있다. 한편, 내부 기구(320')는 계단 형태로 구성되고, 계단 형태의 돌출 영역을 통해 외부 기구(310)와 연결될 수 있다. 이때, 회로 기판(200)은 내부 기구(320')의 계단 형태의 안착 영역 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 벨트부(100)와 클램프 기구부(300)는, 외부 기구(310')의 일단에 형성된 외부 클립(411)과 상기 외부 클립(411)과 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 홈(421)을 통해 외부 클립 고정 방식으로 고정될 수 있다.Referring to FIGS. 1 and 4, the clamp mechanism 300 'includes an external mechanism 310' and an internal mechanism 320 '. Here, the external mechanism 310 'may be configured to variably fasten the belt portion 100 to match the diameter of the power line. Meanwhile, the internal mechanism 320 'may be formed in a stepped shape, and may be connected to the external mechanism 310 through a stepped protruding area. At this time, the circuit board 200 may be placed on the seating area in the form of a step of the internal mechanism 320 '. The belt unit 100 and the clamp mechanism unit 300 include an outer clip 411 formed at one end of the outer mechanism 310 'and a groove 421 formed in the protruded area corresponding to the outer clip 411, So that it can be fixed with an external clip fixing method.

도 1 및 도 5를 참조하면, 클램프 기구부(300'')는 외부 기구(310'') 및 내부 기구(320'')를 포함한다. 여기서, 외부 기구(310'')는, 전력선의 직경에 맞도록 벨트부(100)를 가변가능하게 체결하도록 구성될 수 있다. 한편, 내부 기구(320'')는 계단 형태로 구성되고, 계단 형태의 돌출 영역을 통해 외부 기구(310'')와 연결될 수 있다. 이때, 회로 기판(200)은 내부 기구(320'')의 계단 형태의 안착 영역 상에 배치될 수 있다. 이에 따라, 벨트부(100)와 상기 클램프 기구부(300)는, 제1반경의 제1홀(hole, 412)과 제2반경의 제2홀(422)을 통해 볼트로 고정될 수 있다. 즉, 외부 기구(310'')의 특정 영역에 형성된 제1반경의 제1홀(412)과 상기 제1홀(412)에 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 제2반경의 제2홀(422)을 통해 볼트로 고정되는 볼트 고정 방식으로 고정될 수 있다.Referring to Figures 1 and 5, the clamp mechanism portion 300 " includes an external mechanism 310 " and an internal mechanism 320 ". Here, the external mechanism 310 " may be configured to variably fasten the belt portion 100 to match the diameter of the power line. On the other hand, the internal mechanism 320 " may be configured in a stepped configuration and may be coupled to the external mechanism 310 " through a stepped protrusion area. At this time, the circuit board 200 may be placed on the seating area in the form of a step of the internal mechanism 320 ". Accordingly, the belt portion 100 and the clamp mechanism portion 300 can be bolted through the first hole 412 of the first radius and the second hole 422 of the second radius. That is, a first hole 412 having a first radius formed in a specific region of the external mechanism 310 '' and a second hole 422 having a second radius formed in the protruding region corresponding to the first hole 412, The bolts can be fixed in a bolt fixing manner.

한편, 도 6는 본 발명에 따른 회로 기판의 기능 블록별 상세 구조를 나타낸 것이다. 또한, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 RF 및 MCU, 센서부의 기능 블록별 상세 구조를 나타낸 것이다. 6 shows a detailed structure of functional blocks of a circuit board according to the present invention. 7 is a detailed block diagram of functional blocks of an RF, an MCU, and a sensor unit according to an embodiment of the present invention.

도 6에 도시된 바와 같이, 회로 기판(200)은 에너지 하베스터(301), 정류기(302), 회로부(303), 전압 조정기(304), RF 및 MCU, 센서부(500)를 포함한다. 또한, 도 7에 도시된 바와 같이, RF 및 MCU, 센서부(500)는 회로부(303), 및 전압 조정기(304)에 연결된다. 한편, RF 및 MCU, 센서부(500)는 전류 센서(501), 온도 센서(502), 및 가스 센서(503)와 같은 센서를 포함한다. 또한, RF 및 MCU, 센서부(500)는 제어부(504) 및 RF 송수신부(미도시)를 더 포함한다.6, the circuit board 200 includes an energy harvester 301, a rectifier 302, a circuit portion 303, a voltage regulator 304, an RF and an MCU, and a sensor portion 500. 7, the RF and MCU, the sensor unit 500, and the voltage regulator 304 are connected to the circuit unit 303 and the voltage regulator 304, respectively. On the other hand, the RF and MCU, the sensor unit 500 include sensors such as a current sensor 501, a temperature sensor 502, and a gas sensor 503. In addition, the RF and MCU, and the sensor unit 500 further include a control unit 504 and an RF transceiver (not shown).

에너지 하베스터(301)는 전력선 상에 부착 가능하도록 구성되고, 상기 전력선 주변에 형성되는 전자기 에너지로부터 유도 전류가 유도되도록 구성된다. 일 예시에 따르면, 에너지 하베스터(301)는 벨트 상에 구현된 코일(coil)과 이에 연결된 전자회로일 수 있다.The energy harvester 301 is configured to be attachable on a power line, and is configured to induce an induced current from electromagnetic energy formed around the power line. According to one example, the energy harvester 301 may be a coil implemented on a belt and an electronic circuit connected thereto.

정류기(Rectifier, 302)는 생성된 전기 에너지에 해당하는 교류(AC) 전압을 직류(DC) 전압으로 변환하도록 구성될 수 있다. 회로부(303)는 정류기(302)로부터 변환된 직류(DC) 전압을 저장하도록 구성될 수 있다. 이때, 회로부(303)는 도 6에 도시된 바와 같이, 저장 회로와 저장 컴포넌트를 포함할 수 있다. 전압 조정기(Regulator, 304)는 저장된 직류(DC) 전압을 감시 제어부(MCU: Monitoring Control Unit)로 전달하기 위해 특정 값의 전압으로 전압 변환하도록 구성될 수 있다. The rectifier 302 may be configured to convert an alternating current (AC) voltage corresponding to the generated electrical energy to a direct current (DC) voltage. The circuit portion 303 may be configured to store the converted direct current (DC) voltage from the rectifier 302. At this time, the circuit unit 303 may include a storage circuit and a storage component, as shown in FIG. The voltage regulator 304 may be configured to convert the stored DC voltage to a voltage of a specific value in order to transmit the stored DC voltage to a monitoring control unit (MCU).

한편, 전류 센서(501)는 전압 조정기(304)로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 전류를 측정하도록 구성된다. 즉, 전류 센서(501)는 전류를 측정할 수 있는 센서로, 예컨대, 홀 센서, 전류 트랜스듀서(CT: Current transducer) 외에 다른 전류 센서가 이에 포함될 수 있다. 이와 관련하여, 전류 센서(501)는 전력선과 같은 케이블 전체를 감싸는 것으로 한정될 필요는 없으며, 케이블의 일부 영역에만 배치될 수 있다. 한편, 전류 센서(501)는 상기 측정된 전류가 보고 상태 또는 이상 상태(abnormal state)에 해당하면 제어부(504)로 제1신호를 전송하도록 구성될 수 있다.On the other hand, the current sensor 501 is configured to receive the converted voltage from the voltage regulator 304 and measure the current of the power line. That is, the current sensor 501 may be a sensor capable of measuring current, for example, a current sensor other than a Hall sensor, a current transducer (CT), and the like. In this regard, the current sensor 501 need not be limited to wrapping the entire cable, such as a power line, but may be disposed in only a portion of the cable. Meanwhile, the current sensor 501 may be configured to transmit the first signal to the controller 504 if the measured current corresponds to a reporting state or an abnormal state.

온도 센서는 전압 조정기(304)로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 온도를 측정하고, 상기 측정된 온도가 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부(504)로 제2신호를 전송를 전송하도록 구성될 수 있다.The temperature sensor receives the converted voltage from the voltage regulator 304, measures the temperature of the power line, and transmits the second signal to the controller 504 when the measured temperature is in the reporting state or the abnormal state .

가스 센서(503)는 전압 조정기(304)로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선 및 주변의 특정 가스를 검출하고, 상기 검출된 가스의 양이 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부(504)로 제3신호를 전송하도록 구성될 수 있다.The gas sensor 503 receives the converted voltage from the voltage regulator 304, detects the power line and a specific gas around the power line, and when the detected amount of gas corresponds to a reporting state or an abnormal state, As shown in FIG.

이와 같이, 측정되는 서로 다른 물리량인 전류, 온도, 및 가스 측정값이 서로 다른 신호로 전송될 수 있다는 의미는 두 가지 의미로 해석될 수 있다. 즉, 전류, 온도, 및 가스 측정값과 함께 이러한 측정값의 앞에 측정된 물리량이 전류, 온도, 및 가스 중 어느 것에 해당하는지를 나타내는 식별자(ID)가 부가될 수 있다. 이와 관련하여, 특정 센서의 ID가 부가되면, 측정된 물리량이 전류, 온도, 및 가스 중 어느 것인지를 알 수 있을 뿐만 아니라, 해당 센서가 부착된 위치를 알 수 있다. Thus, the meaning that different measured physical quantities of current, temperature, and gas measurement values can be transmitted in different signals can be interpreted in two senses. That is, an identifier (ID) may be appended indicating current, temperature, and gas measurements as well as the measured physical quantity before this measurement corresponds to current, temperature, and gas. In this regard, when the ID of a specific sensor is added, not only the measured physical quantity can be known as the current, the temperature, and the gas, but also the position where the sensor is attached can be known.

이와 관련하여, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따라, 전력선의 특정 위치들에 부착된 복수의 전력선 에너지 하베스터가 부착된 테스트 샘플의 형상을 나타낸다. 도 8을 참조하면, 복수의 전력선 에너지 하베스터는 도 3 내지 도 5와 같은 체결 구조로 체결될 수 있다. 또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 복수의 전력선 에너지 하베스터는 전력선 상에 배치된 자신의 위치를 인식할 필요가 있다. 이와 관련하여, 도 9은 본 발명의 일 실시 예에 따른 온도 센서의 통신 테스트 결과를 나타낸 것이다. 한편, 도 9에서의 온도 센서의 통신 테스트 결과는 일 예시이며, 본 발명에서는 전류 센서, 및 가스 센서의 통신 테스트가 수행될 수 있다.In this regard, Figure 8 illustrates the shape of a test sample with a plurality of powerline energy harvesters attached to specific locations of the power line, in accordance with one embodiment of the present invention. Referring to FIG. 8, a plurality of power line energy harvesters may be fastened with fastening structures as shown in FIGS. Further, as shown in Fig. 8, a plurality of power line energy harvesters need to recognize their position disposed on the power line. In this regard, FIG. 9 shows a communication test result of the temperature sensor according to an embodiment of the present invention. On the other hand, the communication test result of the temperature sensor in Fig. 9 is an example, and the communication test of the current sensor and the gas sensor can be performed in the present invention.

도 9에 도시된 바와 같이, 온도 센서. 전류 센서, 및 가스 센서 중 어느 하나에 의한 통신 테스트 결과와 관려하여, 센서 데이터는 모듈 ID와 센서 값이 결합된 형태로 표시될 수 있다. 이때, 모듈 ID는 센싱되는 데이터의 타입뿐만 아니라, 벨트부의 타입, 예를 들어 퍼멀로이 재질의 코팅재의 두께에 따라 다른 ID로 표시될 수 있다. 예를 들어, 코팅재의 두께가 0.35T이면 온도 데이터에 대하여 ID가 41로 할당되고, 코팅재의 두께가 0.35T이면 온도 데이터에 대하여 ID가 42로 할당될 수 있다.As shown in Fig. 9, the temperature sensor. Current sensor, and gas sensor, the sensor data may be displayed in a form in which the module ID and the sensor value are combined. At this time, the module ID can be indicated not only by the type of the data to be sensed but also by a different ID depending on the type of the belt portion, for example, the thickness of the permalloy coating material. For example, if the thickness of the coating material is 0.35T, the ID is assigned to 41 for the temperature data, and if the thickness of the coating material is 0.35T, the ID for the temperature data may be assigned to 42.

또한, 이러한 센서 데이터를 전송하는 통신 시스템과 관련하여, 도 10는 본 발명에 따른 전력선 적응형 에너지 하베스터와 무선 통신의 개념을 나타낸다. 또한, 도 11은 본 발명에 따른 에너지 하베스팅 및 센서 데이터 획득 및 전송과 관련된 개념적인 흐름도를 도시한다. In connection with a communication system for transmitting such sensor data, Fig. 10 shows the concept of wireless communication with a power line adaptive energy harvester according to the present invention. Figure 11 also shows a conceptual flow chart related to energy harvesting and sensor data acquisition and transmission in accordance with the present invention.

도 10을 참조하면, 전력선의 특정 위치마다 센서 기능을 구비한 에너지 하베스터(1000)가 배치될 수 있다. 한편, 도 7 및 도 10을 참조하면, 에너지 하베스터(1000)는 전류 센서(501), 온도 센서(502), 및 가스 센서(503) 등 다양한 센서를 구비할 수 있고, 도 10와 같이, 무선 센서(Wireless Sensor) 가 특정 배치 형태로 배치될 수 있다. 한편, 도 10에 도시된 바와 같이, 전력선 적응형 에너지 하베스팅 무선 센서는 전력 케이블 주변에 형성되는 electromagnetic field(EMF)를 활용하여 자가발전된 전기 에너지를 무선 센서 전원 공급원으로 사용할 수 있다. 또한, 무선 센서(Wireless Sensor)를 통해 취합된 센서 데이터는 수신기(600)를 통해 네트워크로 전달될 수 있다.Referring to FIG. 10, an energy harvester 1000 having a sensor function may be disposed at a specific position of a power line. 7 and 10, the energy harvester 1000 may include various sensors such as a current sensor 501, a temperature sensor 502, and a gas sensor 503. As shown in FIG. 10, Wireless sensors may be deployed in a particular deployment. Meanwhile, as shown in FIG. 10, the power line adaptive energy harvesting wireless sensor can use the self-generated electric energy as a wireless sensor power source by utilizing an electromagnetic field (EMF) formed around the power cable. In addition, the sensor data collected through the wireless sensor can be transmitted to the network through the receiver 600. [

도 11을 참조하면, 1) 단계에서는 전력선 케이블 주변에 형성되는 전자기장(electromagnetic field)으로부터 EH의 coil(박형 coil)에 유도되는 전력을 활용한다. 2) 단계에서는 유도된 전력을 PMIC circuit을 통해 사용 가능한 전기에너지로 변환할 수 있다. 3) 단계에서는 생성된 전기 에너지를 활용하여 Sensor 전원 작동 및 RF 동작을 할 수 있다. 4) 단계에서는 Sensor로 부터 수신한 data와 ID를 네트워크 상으로 데이터 전송할 수 있다. 주기적으로 또는 이벤트 방식으로 측정한 data와 ID를 네트워크상의 서버와 HMI로 전송할 수 있다. 5) 단계에서는 수신한 데이터를 서버에 저장 가능하며, HMI상에서 확인할 수 있다.Referring to FIG. 11, in step 1), electric power is induced from an electromagnetic field formed around a power line cable to an EH coil (thin coil). In step 2), the induced power can be converted into usable electrical energy through the PMIC circuit. In step 3), it is possible to operate the sensor power and RF by utilizing the generated electric energy. In step 4), data and ID received from the sensor can be transmitted over the network. Periodically or eventually measured data and IDs can be transmitted to servers and HMIs on the network. In step 5), the received data can be stored in the server and can be confirmed on the HMI.

이와 관련하여, RF 송수신부는 제어부로부터 생성된 상기 서로 다른 메시지를 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호로 수신기로 전송하도록 구성될 수 있다. 이를 위해, 제어부(504)는 상기 전압 조정기(304), 상기 전류 센서(501), 상기 온도 센서(502), 및 상기 가스 센서(503)와 연결되어, 상기 전압 조정기(304)로부터 변환된 전압을 수신하여 상기 전압을 상기 전류 센서(501), 상기 온도 센서(502), 및 상기 가스 센서(503)에 공급하도록 구성된다. 또한, 제어부(504)는 상기 전류 센서(501), 상기 온도 센서(502), 및 상기 가스 센서(503)로부터 수신된 신호의 유형, 및 상기 전력선에 상기 벨트부(100)가 배치된 위치에 따라 서로 다른 메시지를 생성할 수 있다.In this regard, the RF transceiver may be configured to transmit the different messages generated from the controller to a receiver as a radio frequency (RF) signal. The control unit 504 is connected to the voltage regulator 304, the current sensor 501, the temperature sensor 502 and the gas sensor 503 so that the voltage converted from the voltage regulator 304 And to supply the voltage to the current sensor 501, the temperature sensor 502, and the gas sensor 503. The control unit 504 determines the type of the signal received from the current sensor 501, the temperature sensor 502 and the gas sensor 503 and the type of the signal received from the gas sensor 503, It is therefore possible to generate different messages.

여기서, 상기 서로 다른 메시지는, 도 9에 도시된 바와 같이, 모듈 식별자(ID), 및 상기 모듈 식별자(ID)에 후속하는 측정값으로 구성될 수 있다. 상기 모듈 식별자(ID)는 복수의 벨트들을 구별하기 위한 ID일 수있다. 한편, 상기 측정값은 상기 전류 센서(501), 상기 온도 센서(502), 및 상기 가스 센서(503) 중 어느 하나로부터 수신된 전류, 온도, 및 가스 측정값이다. 한편, 상기 측정값이 상기 가스 센서로부터 측정된 값이면, 상기 가스 측정값과 상기 특정 가스의 유형에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또한, 상기 전력선에 상기 벨트부(100)가 배치된 위치에 따라 서로 다른 주파수로 상기 RF 송수신부로부터 상기 수신기로 서로 다른 신호가 전송될 수 있다. 이에 따라, 수신기(600)에서 에너지 하베스터(1000)가 배치된 위치에 대한 정보를 잘못 디코딩하더라도, 수신기(600)를 서로 다른 주파수로 복조하여 어느 위치에서 전송된 정보인지를 판단할 수 있다. 이와 같이, 전력선의 어느 부분에서 이상이 발생했는지가 매우 중요한 응용에서, 해당 위치에 대한 정보는 인코딩된 정보를 통해서 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 서로 다른 주파수로 변조되어 구별될 수 있다는 장점을 갖는다.Here, the different messages may be composed of a module identifier (ID) and a measurement value subsequent to the module identifier (ID), as shown in FIG. The module identifier (ID) may be an ID for distinguishing a plurality of belts. On the other hand, the measured value is the current, temperature, and gas measurement values received from either the current sensor 501, the temperature sensor 502, or the gas sensor 503. On the other hand, if the measured value is a value measured from the gas sensor, it may include information on the gas measurement value and the type of the specific gas. Also, different signals may be transmitted from the RF transceiver to the receiver at different frequencies depending on the position of the belt unit 100 on the power line. Accordingly, even if the information on the position where the energy harvester 1000 is disposed in the receiver 600 is erroneously decoded, it is possible to demodulate the receiver 600 at different frequencies and determine from which position the information is transmitted. In this way, in an application in which the occurrence of an anomaly in a power line is very important, information on the position can be not only confirmed through encoded information but also modulated at different frequencies and can be distinguished.

따라서, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따른 전력선 에너지 하베스터 장치는, 벨트 형태로 다양한 형태를 갖는 전력선의 상태를 검출하기 위한 센서에 전원을 공급하기 위한 장치를 제공할 수 있다.Accordingly, a power line energy harvester device according to at least one embodiment of the present invention can provide an apparatus for supplying power to a sensor for detecting the state of a power line having various forms in the form of a belt.

또한, 본 발명의 적어도 일 실시 예에 따른 전력선 에너지 하베스터 장치는, 벨트 형태의 구조에서 벨트부를 고정시키기 위한 기구 구조를 통해 전력선에 부착시킬 수 있는 형상의 에너지 하베스터 장치를 제공할 수 있다. In addition, the power line energy harvester device according to at least one embodiment of the present invention can provide an energy harvester device of a shape that can be attached to a power line through a mechanism structure for fixing the belt part in a belt-like structure.

소프트웨어적인 구현에 의하면, 본 명세서에서 설명되는 절차 및 기능뿐만 아니라 각각의 구성 요소들은 별도의 소프트웨어 모듈로도 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 모듈들 각각은 본 명세서에서 설명되는 하나 이상의 기능 및 작동을 수행할 수 있다. 적절한 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어 어플리케이션으로 소프트웨어 코드가 구현될 수 있다. 상기 소프트웨어 코드는 메모리에 저장되고, 제어부(controller) 또는 프로세서(processor)에 의해 실행될 수 있다.According to a software implementation, not only the procedures and functions described herein, but also each component may be implemented as a separate software module. Each of the software modules may perform one or more of the functions and operations described herein. Software code can be implemented in a software application written in a suitable programming language. The software code is stored in a memory and can be executed by a controller or a processor.

1000: 전력선 에너지 하베스터
100: 벨트부 200: 회로 기판
300: 클램프 기구부 301: 에너지 하베스터
302: 정류기 303: 회로부
304: 전압 조정기 310: 외부 기구
320: 내부 기구 400: 체결부
410, 411: 내부 클립 420, 421: 홈
412, 422: 제1홀, 제2홀 450: 제2 체결부
500: RF 및 MCU, 센서부
510: 전류 센서 502: 온도 센서
503: 가스 센서 504: 제어부
600: 수신기
1000: Power line energy harvester
100: belt part 200: circuit board
300: clamp mechanism unit 301: energy harvester
302: rectifier 303:
304: Voltage regulator 310: External device
320: internal mechanism 400: fastening part
410, 411: inner clip 420, 421: groove
412, 422: first hole, second hole 450: second fastening part
500: RF and MCU, sensor unit
510: current sensor 502: temperature sensor
503: gas sensor 504:
600: receiver

Claims (11)

전력선 에너지 하베스터(power line energy harvester)에 있어서,
전력선 상에 부착 가능하도록 구성되고, 상기 전력선 주변에 형성되는 전자기 에너지로부터 유도 전류가 유도되도록 구성된 코일이 배치된 벨트부; 및
상기 벨트부의 일부 영역에 배치되어, 상기 유도 전류로부터 전기 에너지를 생성하도록 구성된 회로 기판을 포함하는, 전력선 에너지 하베스터.
In a power line energy harvester,
A belt portion configured to be attachable on a power line and having a coil arranged to induce an induced current from electromagnetic energy formed around the power line; And
And a circuit board disposed in a portion of the belt portion and configured to generate electrical energy from the induced current.
상기 벨트부의 양단에서 상기 벨트부를 고정시키기 위한 클램프 기구부를 더 포함하는, 전력선 에너지 하베스터.And a clamp mechanism portion for fixing the belt portion at both ends of the belt portion. 제2항에 있어서,
상기 회로 기판은 유연 인쇄 회로 기판(flexible printed circuit board) 형태로, 퍼멀로이(permalloy) 재질의 상기 벨트부 또는 상기 클램프 기구부 내에 장착되고,
상기 클램프 기구부는, 상기 전력선의 직경에 맞도록 상기 벨트부를 가변가능하게 체결하도록 구성된 외부 기구; 및
계단 형태로 구성되고, 상기 계단 형태의 돌출 영역을 통해 상기 외부 기구와 연결되는 내부 기구를 포함하고,
상기 회로 기판은 상기 계단 형태의 안착 영역 상에 배치되는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
3. The method of claim 2,
Wherein the circuit board is mounted in the belt portion of permalloy material or in the clamp mechanism portion in the form of a flexible printed circuit board,
Wherein the clamp mechanism portion includes: an external mechanism configured to variably fasten the belt portion to fit the diameter of the power line; And
And an internal mechanism configured in a stepped shape and connected to the external mechanism through the protruding region in the form of a step,
Wherein the circuit board is disposed on the seating area in the stepped configuration.
제3항에 있어서,
상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는,
상기 외부 기구의 일단에 형성된 내부 클립과 상기 내부 클립과 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 홈을 통해 내부 클립 고정 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
The method of claim 3,
Wherein the belt portion and the clamp mechanism portion comprise:
Wherein the inner clip is fixed in an inner clip fixing manner through an inner clip formed at one end of the outer mechanism and a groove formed in the protruding area corresponding to the inner clip.
제3항에 있어서,
상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는,
상기 외부 기구의 일단에 형성된 외부 클립과 상기 외부 클립과 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 홈을 통해 외부 클립 고정 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
The method of claim 3,
Wherein the belt portion and the clamp mechanism portion comprise:
Wherein the outer clip is fixed in an outer clip fixing manner through an outer clip formed at one end of the outer mechanism and a groove formed in the protrusion corresponding to the outer clip.
제3항에 있어서,
상기 벨트부와 상기 클램프 기구부는,
상기 외부 기구의 특정 영역에 형성된 제1반경의 제1홀(hole)과 상기 제1홀에 대응하여 상기 돌출 영역에 형성된 제2반경의 제2홀을 통해 볼트로 고정되는 볼트 고정 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
The method of claim 3,
Wherein the belt portion and the clamp mechanism portion comprise:
A first hole having a first radius formed in a specific region of the external mechanism and a second hole having a second radius formed in the protruding region corresponding to the first hole, The power line energy harvester.
제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 클램프 기구부의 체결은 일 측면에서 체결부를 통해 체결되고, 타 측면은 힌지 형태로 상기 내부 기구와 상기 외부 기구가 연결되는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
7. The method according to any one of claims 4 to 6,
Characterized in that the fastening of the clamping mechanism part is fastened through the fastening part on one side and the internal mechanism and the external mechanism are connected on the other side in the form of a hinge.
제1항에 있어서,
상기 회로 기판은,
상기 생성된 전기 에너지에 해당하는 교류(AC) 전압을 직류(DC) 전압으로 변환하는 정류기(Rectifier);
상기 정류기로부터 변환된 직류(DC) 전압을 저장하는 회로부; 및
상기 저장된 직류(DC) 전압을 감시 제어부(MCU: Monitoring Control Unit)로 전달하기 위해 특정 값의 전압으로 전압 변환하는 전압 조정기(Regulator)를 포함하는, 전력선 에너지 하베스터.
The method according to claim 1,
The circuit board includes:
A rectifier for converting an AC voltage corresponding to the generated electric energy into a DC voltage;
A circuit for storing a DC voltage converted from the rectifier; And
And a voltage regulator for converting the stored direct current (DC) voltage into a voltage of a specific value for transferring the stored direct current (DC) voltage to a monitoring control unit (MCU).
제8항에 있어서,
상기 회로 기판은,
상기 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 전류를 측정하는 전류 센서; 및
상기 전압 조정기로부터의 변환된 전압을 수신하고, 상기 전력선의 온도를 측정하는 온도 센서를 더 포함하고,
상기 전류 센서는 상기 측정된 전류가 보고 상태 또는 이상 상태(abnormal state)에 해당하면 제어부로 제1신호를 전송하고,
상기 온도 센서는 상기 측정된 온도가 보고 상태 또는 이상 상태에 해당하면 상기 제어부로 제2신호를 전송하는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
9. The method of claim 8,
The circuit board includes:
A current sensor for receiving the converted voltage from the voltage regulator and measuring the current of the power line; And
Further comprising a temperature sensor for receiving the converted voltage from the voltage regulator and for measuring the temperature of the power line,
Wherein the current sensor transmits a first signal to the controller if the measured current corresponds to a reporting state or an abnormal state,
Wherein the temperature sensor transmits a second signal to the control unit when the measured temperature corresponds to a reporting condition or an abnormal condition.
제9항에 있어서,
상기 회로 기판은,
상기 전압 조정기, 상기 전류 센서, 및 상기 온도 센서와 연결되어, 상기 전압 조정기로부터 변환된 전압을 수신하여 상기 전압을 상기 전류 센서, 및 상기 온도 센서에 공급하고, 상기 전류 센서, 및 상기 온도 센서로부터 수신된 신호의 유형, 및 상기 전력선에 상기 벨트부가 배치된 위치에 따라 서로 다른 메시지를 생성하는 제어부; 및
상기 제어부로부터 생성된 상기 서로 다른 메시지를 무선 주파수(RF: Radio Frequency) 신호로 수신기로 전송하는 RF 송수신부를 더 포함하는, 전력선 에너지 하베스터.
10. The method of claim 9,
The circuit board includes:
And a temperature sensor connected to the voltage regulator, the current sensor and the temperature sensor for receiving the voltage converted from the voltage regulator and supplying the voltage to the current sensor and the temperature sensor, A controller for generating a different message according to the type of the received signal and the position where the belt portion is disposed on the power line; And
And an RF transmitting and receiving unit for transmitting the different messages generated from the control unit to a receiver as a radio frequency (RF) signal.
제10항에 있어서,
상기 서로 다른 메시지는, 모듈 식별자(ID), 및 상기 모듈 식별자(ID)에 후속하는 측정값으로 구성되고,
상기 모듈 식별자(ID)는 복수의 벨트들을 구별하기 위한 ID이고,
상기 측정값은 상기 전류 센서, 및 상기 온도 센서 중 어느 하나로부터 수신된 전류, 및 온도 측정값이고,
상기 전력선에 상기 벨트부가 배치된 위치에 따라 서로 다른 주파수로 상기 RF 송수신부로부터 상기 수신기로 서로 다른 신호가 전송되는 것을 특징으로 하는, 전력선 에너지 하베스터.
11. The method of claim 10,
Wherein the different message comprises a module identifier (ID) and a measurement value subsequent to the module identifier (ID)
The module identifier (ID) is an ID for distinguishing a plurality of belts,
Wherein the measured value is the current received from either the current sensor or the temperature sensor and the temperature measurement value,
Wherein different signals are transmitted from the RF transceiver to the receiver at different frequencies depending on where the belt section is disposed on the power line.
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