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중소기업 기술혁신개발사업

최종보고서

고속 다종 계량기 수도 가스 전기< ( , , )

원격 검침 시스템 개발RF 〉

년 월 일2003 5 30

주 관 기 업 주 아이엔텍( )

위탁연구기관 인하대학교

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제 출 문

중소기업청장 귀하

본 보고서를 과제명 에 관한 중소기업 기술혁신개발사업 개발기간"[ ] ” ( : 2002. 4.

과제의 최종보고서로 제출합니다1~ 2003. 5. 30) .

년 월 일2003 5 30

주 관 기 업 : 주 아이엔텍( )

과제 책임자 : 강 석 엽

위탁연구기관 : 인하대학교

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요 약 서

과 제 명고속 다종 계량기 수도 가스 전기 원격 검침 시스템 개발( , , ) RF

영문( :High Speed Telemetering System)

주 관 기 업 주 아이엔텍( ) 과제책임자 강 석 엽

개 발 기 간 개월2002 . 4. 1 ~ 2003. 3. 31 (12 )

총개발사업비

천원( )

정부출연금 천원66,000

총개발

사업비천원93,867 ( )

기업부담금현금 천원14,142

현물 천원13,725

위탁연구기관 인하대학교

주요기술용어

개(6~10 )무선 원격 검침 고속 데이터 데이터 수집, , , ,

기술개발목표1.

현재 개별 가구에 설치되어 있는 각종 계량기 수도 미터기 가스 미터기 전기( , ,

미터기 등 의 검침을 일괄적으로 단시간 내에 수행하기 위하여 저가의 고속 무)

선 자동 원격 데이터 수집 시스템의 개발

기술개발의 목적 및 중요성2.

현재 개별 가구에 설치되어 있는 각종 계량기 수도 미터기 가스 미터기 전기( , ,

미터기 등 의 검침을 일괄적으로 단시간 내에 수행하기 위하여 저가의 고속 무)

선 자동 원격 데이터 수집 시스템의 개발을 목표로 하였으며 본 과제로 완성된,

제품의 출시로 기존의 검침원의 노동력과 경비를 절감함과 동시에 일정 주기로

검침기의 이상 누수 누전등 유무를 감지 할 수 있도록 하는 비교 판단시스템의( , )

기반을 구축할 수 있으며 검침원이 검침을 위하여 계량기 설치장소 예를 들면, (

세대내 에 접근할 필요가 없기 때문에 부재세대로 인하여 검침을 하지 못하는) ,

상황을 피할 수 있으며 또한 건물의 건물 건축시 미관과 설계의 융통성을 가질,

수 있어서 건물의 신축 비용을 절감하는 데에도 도움이 될 것이다.

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기술개발의 내용 및 범위3.

대량 가구의 계량 수도 미터기 가스 미터기 전기 미터기 등 데이터를 원격으( , , )

로 단시간내에 수집할 수 있도록 저가의 지리 정보시스템이 연동되는 고속 무선

자동 원격 데이터 수집 시스템을 개발함 세부 개발내용은 아래와 같다. .

고속 검침이 가능한 저가의 모듈 개발- RF

순차 자동 통신 프로그램 개발-

저가의 고속 검침용 송신기 개발 데이타 검침부 포함- ( )

단말기를 외장한 저가의 고속 검침용 수신기 노트북과 연동- GPS (PC, )

데이터를 이용하여 검침시 검침지역 현시화 프로그램 및 시스템- GPS

검침데이터 분석프로그램-

기술개발 결과4.

특허출원 건 준비중- 2

회의 국제 전시회 참가- 1

기대효과5.

현재 사용중인 방식을 당사가 개발하려는 방식으로 교체할 경우 검침의 신속-

성을 기할 수 있어서 경비 절감을 할 수 있다.

신속한 통계를 낼 수 있어서 여러 가지 행정에 도움을 줄 수 있다- .

각종 계량 행정의 단일화로 경비 절감 계량기의 조합은 자유롭게 선정이 가능- (

하므로 과금 행정에 적절한 조합이 즉시 가능하므로 전세계 어느곳에도 적용이

가능하여 수출 증대 효과를 기대할 수 있다.)

사용자의 불편을 덜 수 있다 검침원 방문시 대기하지 않아도 된다- .( .)

신축 건물 설계시 설계의 융통성을 제공하므로 건축비의 절감을 가져올 수 있-

다.

당사의 연구가 순조롭게 완성되면 현재 다른 어는 제품의 방식보다 저렴하고-

우수한 구조의 검침 행정을 수행할 수 있어서 국제 시장에서 좋은 평가를 받을

것이며 수출 증대에 이바지하리라 사료된다, .

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제 목 차 례〈 〉

제 장 서 론1

제 장 기술개발의 개요2

제 절 개발기술의 개요1

제 절 기술개발의 필요성 및 효과2

기존 기술의 문제점과 개선방안1.

가 기존의 검침 방식.

나 기존 검침방법과의 비교.

다 기존 통신방식과의 비교.

기술개발에 따른 기대효과2.

제 장 기술개발 내용3

제 절 기술개발 내용1

기술개발 제품의 규격 및 기능1.

가 개발 제품의 규격.

나 개발 제품의 기능.

기존 제품과의 주요 기능 비교2.

개발품의 주요 성능3.

제 장 사업화 전략4

제 장 과제 결과물5

제 절 차 개발품의 외형 사진1 1

제 절 개발 제품의 주요 회로도2

제 절 개발 제품의 주요 프로그램3

검침기 메인 프로그램 요약1.

가 검침기 메인 프로그램 흐름도.

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나 검침기 메인 프로그램. Source

맵 처리 프로그램 요약2.

가 원격 탐지 시스템의 소프트웨어 구성 기술.

나 원격 탐지 시스템의 소프트웨어 처리 과정.

다 화면 디스플레이 기능의 소프트웨어. Source

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제 장 서 론1

본 연구과제로 당사에서 개발한 제품은 현재 개별 가구에 설치되어 있는 각종 계량

기 수도 미터기 가스 미터기 전기 미터기 등 의 검침을 일괄적으로 단시간내에 수( , , )

행할 수 있는 저가의 지리정보 시스템이 연동되는 고속 무선 자동 원격 데이터(RF)

수집 시스템이다.

대량 고속 데이터 수집 시스템의 개발과 제조 단가 절감 및 다양한 기능을 구비한

국제 경쟁력있는 제품의 개발이 연구의 주된 목표로 하였다 본 과제로 완성된 제.

품에 의하여 기존의 검침원의 노동력과 경비를 절감함과 동시에 일정 주기로 검침

기의 이상 누수 누전등 유무를 감지 할 수 있도록 하는 비교 판단시스템의 기반을( , )

구축할 수 있으며 검침원이 검침을 위하여 계량기 설치장소 예를 들면 세대내 에, ( )

접근할 필요가 없기 때문에 부재세대로 인하여 검침을 하지 못하는 상황을 피할,

수 있으며 도난 및 절도를 방지 할 수 있으므로 범죄로부터 수용가를 보호할 수, ,

있고 부수적으로 수용가의 사생활을 보호할 수 있다 또한 건물의 건물 건축시 미, .

관과 설계의 융통성을 가질 수 있어서 건물의 신축 비용을 절감하는 데에도 도움이

될 것이다 추가적으로 검침원에 의한 직독시에 발생하는 동계 동파예방에도 도움.

을 줄 수 있다.

본 연구 보고서는 제 장에 기술 개발의 개요 개발의 필요성 개발의 효과에 대하2 , ,

여 소개하였으며 제 장에는 연구한 내용에 대하여 정리하였다 제 장에서는 과, 3 . 4

제 결과물의 사업화 전략에 관하여 제 장에는 본 과제로 얻은 연구 결과물인 하, 5

드웨어 회로도와 프로그램을 요약하여 수록하였으며 장에는 추후 연구 개발의, , 6

진행 방향에 대하여 결론을 내렸다.

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제 장 기술개발의 개요2

제 절 개발기술의 개요1

본 과제에서 개발한 제품은 현재 개별 가구에 설치되어 있는 각종 계량기 수도 미(

터기 가스 미터기 전기 미터기 등 의 검침을 일괄적으로 단시간내에 수행할 수 있, , )

는 저가의 지리정보 시스템이 연동되는 고속 무선 자동 원격 데이터 수집 시스(RF)

템으로 그 기본 구성 개념을 간단히 설명하면 아래 그림과 같다, .

그림 개발 시스템의 구성도< 1 >

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그림에서와 같이 각각의 가구에서 사용하는 계량기의 정보를 하나의 무선 단말로

집결하여 일정 시간 일 회 이상 에 저장하고 검침원의 요청시 한 셀의 모든 가(1 10 )

구의 단말기가 검침원이 소지한 무선 검침 단말기로 차례로 교신하는 시스템이다.

대량 고속 데이터 시스템 개발과 제조 단가 절감 및 다양한 기능을 구비한 국제 경

쟁력있는 제품의 개발이 연구의 주된 목표였다.

본 과제로 완성된 제품은 기존의 검침원의 노동력과 경비를 절감함과 동시에 일정

주기로 검침기의 이상 누수 누전등 유무를 감지 할 수 있도록 하는 비교 판단시스( , )

템의 기반을 추후에 손쉽게 구축할 수 있으며 검침원이 검침을 위하여 계량기 설,

치장소 예를 들면 세대내 에 접근할 필요가 없기 때문에 부재세대로 인하여 검침을( ) ,

하지 못하는 상황을 피할 수 있으며 도난 및 절도를 방지 할 수 있으므로 범죄로, ,

부터 수용가를 보호할 수 있고 부수적으로 수용가의 사생활을 보호할 수 있다 또, .

한 건물의 건물 건축시 미관과 설계의 융통성을 가질 수 있어서 건물의 신축 비용

을 절감하는 데에도 도움이 될 것이다 추가적으로 검침원에 의한 직독시에 발생하.

는 동계 동파 예방에도 도움을 줄 수 있다.

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제 절 기술개발의 필요성 및 효과2

기존 기술의 문제점과 개선방안1.

가 기존의 검침 방식.

재래식 검침원 직독 방식 현재( ):①

수용가 방문 신분증 확인 옥내진입 보호통 개폐 검침 판독 자PC→ → → → →

료 입력

적외선방식 현재( ):②

개별 가구 방문 단거리 무선 검침판독 자료입력- - PC

나 기존 검침방법과의 비교.

감지PuIse

방식 당사채택( )화상 인식 방식 전자식 전력량계

장 점

하나의 검침기로 여러-

계량기를 검침할 수 있다.

비용이 저렴하다- .

오차기 적다- .

계량기 교체 없이-

적용

모든 계량기 적용-

가능

하나의 검침기로-

여러 계량기를

검침할 수 있다.

단 점

센서감지가 가능한-

계량기에 만 사용할 수

있다.

기구적으로 보완이*

필요 가능( )

계량기 각각에-

화상 인식장치를

설치해 야 하므로

비용이 많이들 수

있다.

호환성이 없다- .

신뢰성 안정성이- ,

떨어진다.

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다 기존 통신방식과의 비교.

구분통신

선로

통신

방식장 점 단 점

전용선

방식

전용선

로

가설

RS-485/

RS-422

에러발생이 적다-

안정성- Data

운용비용이 적다-

전용선 가설비용이-

소요됨

단지별 만- Grouping

가능

거리제한- (Max

1.5Km)

전력선

방식

220V

전력선

사용

BUS

전력선 사용-

별도의 통신선로-

불필요

검침범위한정-

통신선로의 거리제한( )

신뢰성이 낮음-

장비가 고가이다-

전화선

방식(PSTN

)

전화선

로 이용DTMF

별도의 통신선로-

불필요

광역 검침용이-

통신비용부담-

양방향통신불가능-

방식LAN

단지 내

망LAN

사용

TCP/IP

별도의 배관 배선- ,

불필요

사업자와의-

연동이 원활D/B

인터넷망이용-

다기능 구현이 가능

망 포설- LAN

지역에만 사용이 가능

무선

424MHz

당사채택( )

X자체

프로토콜

별도의 배관 배선- ,

불필요

통신비용 없음-

가장 저렴한 비용이-

든다.

거리제한 있음-

별문제가 되지(

않는다.)

망PCS X CDMA

별도의 배관 배선- ,

불필요

광역 검침이 용이-

통신비용 부담-

무선

호출기망X IMS

별도의 배관 배선- ,

불필요

광역 검침이 용이-

통신비용 부담-

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상기 되어 있는 검침원에 의한 직독식 방식은 인건비 낭비와 여러 가지 문제점으로

인하여 자동 검침 방식을 채택하는 것은 시대의 흐름이라 할 수 있다 당사에서 제.

시하는 검침방식은 수치 식별에 있어서는 펄스 방식을 이용하며 통신방식에 있어,

서는 무선 방식을 채택하고 있다 이는 다른 여러 방식과 검토하여 비교해 본 결과.

가장 가격 대 성능비를 우수하게 발휘 할 수 있다 특히 본 과제에서 채택한 위치.

정보시스템 연동 방식은 다른 어떤 제품의 검침방법보다 우수한 장점을 많이 보유

하고 있다 비용은 저렴하면서도 우수하고 검침원이 무선원격 검침시 실시간으로.

오류의 위치와 원인을 감지 할수 있는 다양한 기능을 프로그램적으로 처리 가능하

여 빠른 위치 접근과 보수가 용이하다.

본 과제에서 연구한 방식은 정도 거리의 건물 근처에서 모든 층의 데이터 수100M

집을 분내에 마칠 수가 있다2~3 .

기술개발에 따른 기대효과2.

현재 사용중인 방식을 당사가 개발하려는 방식으로 교체할 경우 검침의 신속성을-

기할 수 있어서 경비 절감을 할 수 있다.

신속한 통계를 낼 수 있어서 여러 가지 행정에 도움을 줄 수 있다- .

각종 계랑 행정의 단일화로 경비 절감 계량기의 조합은 자유롭게 선정이 가능하- (

므로 과금 행정에 적절한 조합이 즉시 가능하므로 전세계 어느곳에도 적용이 가능

하여 수출 증대 효과를 기대할 수 있다.)

사용자의 불편을 덜 수 있다 검침원 방문시 대기하지 않아도 된다- .( .)

신축 건물 설계시 설계의 융통성을 제공하므로 건축비의 절감을 가져올 수 있다- .

당사의 연구가 순조롭게 완성되면 현재 다른 어는 제품의 방식보다 저렴하고 우-

수한 구조의 검침 행정을 수행할 수 있어서 국제 시장에서 좋은 평가를 받을 것이

며 수출 증대에 이바지하리라 사료된다, .

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제 장 기술개발 내용3

제 절 기술개발 내용1

기술개발 제품의 규격 및 기능1.

가 개발 제품의 규격.

입력전압◉송신 부 내장- : AC 220V ,DC 3V Backup Battery

수신 부- : DC 9V Battery

통신 주파수 : 424 ㎒◉최대 통신 거리 : 100 m◉검침 보존기간 최대 년DATA : 10◉수신기 당 최대 통신 가능한 가구 수 가구1 : 65,536◉

넓은 동작 온도 제공 : -45 ~125°C◉각 송신 검출기간 통신485◉통신PC baud rate 19200 bps◉

나 개발 제품의 기능.

실시간 검침과 반영구적 관리 내장Data DATA : EEPROM◉날짜 시간 연동 동작 가능 내장: real time chip◉송신부 임의적 부여로 제품의 설치 융통성 부여address◉전원 차단 시 를 이용하여 손실 방지backup battery Data .◉시간 및 날짜 누적 의 암호 관리 변경 기능Data◉와의 통신으로 검침된 조합 및 관리 기능PC Data◉

자체 이상 상태 검지 기능 방전 통신상태 불량: backup battery◉수신 부 의 충전 재활용 기능 내장battery◉안정된 무선 송 수신 설계 적용Data / Module◉

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설치 및 휴대 용이◉맴블레인 와 장치를 이용한 편리한 조작key pad LCD Display◉송신기 대당 다 세대의 수도 가스 전기 등의 종합 정보를 일시적으로 검침 가1◉

능

방수 및 분진 영향 최소화 설계◉검침 개발로 신속 효율적인 검침 가능program◉

을 구성하여 검침원의 위치와 검침지역의 위치를 정확히 표시 하DIGITAL MAP◉고 오류정보등 각종 정보를 에 표시하는 기능, DIGITAL MAP

검침기의 이상 유무 실시간 판독 기능◉각종 검침 종합 집계 및 분석 기능DATA◉

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기존 제품과의 주요 기능 비교2.

업 체적용대상

검침방법송신방법

주요 기능 비 고

아이엔텍본(과제)

모든계량기

Pu lseRF424㎒

고속 순차 무선 검침-방식수신기에 기능 내장- GPS자체 제작한 디지털-에 의한 지리MAP

정보 검침자 위치와 송신(위치와 문제점 실시간디스플레이 기능

사N모든계량기

유,무선

웹 기반의 편리한-정보서비스 제공원격검침 전용 브라우저-

제공

한국전력-고압원격검침시스템 수주

사B모든계량기

숫자인식장치부착

무선(CDMA)

기존 계량기 교체 없이-사용 가능모든 계량기 적용가능-

화로 가격 저렴- One chip고장 시 계량기에 영향-

없음

년- 200상용화 예정

사C모든계량기

Pulse전화선,전용선

기존의 통신선 이용으로-설치비 절감검침 시 거리제한이 없음-전용선 이용 시 배관(배선필요 로 검침, 1.5km거리제한)

사M 상수도 화상인식통신013망

단말기는 쌍방향 용- Pager송수신 unit

통신망 사용료 년- 013만원 내외1기존 계량기 교체없이-

사용가능

-의정부시에공급 계약체결2001.09.24

사T 상수도 화상인식 전화망누수감지기능 추가-기존의 통신망 이용-화상전송으로 오차 없음-

원주시에-납품

사H 상수도 PulseRF424㎒

한번측정으로 개- 30동시에 측정편리한 데이터 관리-

사W모든계량기

전자식전력량계

전화선,전용선

시스템 이상 시 고장상태-검색 가능초고속 분 안에- 3세대 검침 가능2000

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상기 되어 있는 것과 같이 본 연구 과제에서 개발한 방식은 타사 제품과 비교하여

여러 가지 차별화가 확실한 점이 있다 또한 다른 모든 기업의 제품이 비슷 비슷한.

기능과 성능을 보유하고 있으나 본 과제로 얻어진 제품은 가장 저렴한 방식에 우,

수한 기능을 접목하여 어느 제품과도 비교가 되지 않는 현실적이고 우수한 제품이

될 것이다 최근에 일부 지역에서 적용 가능성이 보이는 화상인식 방식과 비교하면.

당사의 제품 비용은 정도로 구성이 가능하므로 가격경쟁력이 우수하다1/5 .

개발품의 주요 성능3.

설계RF Module :◉소자 및 통신 를 이용한 송수신 개발Analog RF application Device Module

설계Control Main Board◉ :

송신 부①

를 이용하여 설계- 8 bit Micro Processor

내장- 4k byte Program Memory

- 256 byte Data RAM

수신 부②

를 이용한 설계- 16 bit Micro Processor

- 32k byte Program Memory

- 32k × 4 byte Data Memory

기능설계Backup◉송신 부①

정전 시를 대비한 비상용 상시 동작- backup battery

외장형 을 실장 하여 현재의 검침된 상태를 분 간격으로- EEPROM 1 backup

수신 부②

를 이용하여 보존- Flash Memory Data

동작으로 시간 상시 유지- Backup Battery Data

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고장감지 기능 및 통신 상태 이상 여부 판: Low Battery Check Check system◉단 가능 고속통신 및 송수신 알고리즘으로 송신부 이상유무 파악 가능,

송신 부 부여 고유 를 에 저장 할 수 있으며 특정Address : Address EEPROM◉을 이용하여 재 가능 인접 송 신기와의 간섭이 없는 안정된 통신가Protocol Write ,

능

통신을 이용한 각 검침기 간의 공유 수도 전기 검침기 간의485 Data : , , GAS◉통신을 이용하여 공유 가능485 Data

충전식 보존 기능 충전 회로를 내장하여 수신기의 를Battery : Battery Battery◉교체 없이 사용 가능

일괄적 관리 수신기와 간의 통신을 통하여 검침된 를 를PC Data : PC Data PC◉통하여 관리하고 출력하여 확인 가능하게 설계

조작의 편의성 맴블래인 및 장치를 이용하여 조작이 간: key pad LCD Display◉편하게 기구적 설계

통신 간소화로 접속 및 기구물 설치가 용의 하게 설계Cable Cable◉에 검침구역 지도를 내장하여 검침 및 미 검침 구역의 확인 여부가 간편하고PC◉

가시성을 높임 검침구역의 관리가 용이하게 프로그램 구성, Data

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제 장 사업화 전략4

개발 시제품이 완성되어 개 회사의 가 전 세계적으로 동향 및 반응 조사를6 Buyer

수행하고 있으며 년 월 일부터 월 일까지 미군 에서 개최2002 10 16 10 18 Las Vegas

되었던 에 출품되어 좋은 반응을 얻었다CTIA WIRELESS IT & internet 2002 .

개발품이 사업화하기 위한 기본적인 전략은 아래와 같다 본 제품의 시기적인 특성.

상 각 단계는 개발품의 완성 양산품이 나오고 나면 병행하여 진행한다.

단계 공공기관을 이용한 시범 설치 및 홈페이지를 통한 제품 홍보 전시회(1) 1 : .

참가로 직접 주문제작 착수.

단계 공공기관을 상대로 직접 마케팅과 대리점 확보 및 개설로 국내시장(2) 2 :

판매개시.

단계 를 통한 해외시장 판매개시 현재 개회사의 확보 일본(3) 3 : Buyer ( 6 Buyer ). ,

중국 등의 동남아를 주요 대상 국으로 선정함.

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제 장 과제 결과물5

제 절 차 개발품의 외형 사진1 1

그림 차 시제품 외형 모습< 2 > 1

제 절 개발 제품의 주요 회로도2

그림 검침기 키패트 회로도< 3 >

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그림 검침기 모듈 회로도< 4 > RF

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그림 검침기 송신 컨트롤부 회로도< 5 > RF

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그림 검침기 수신 컨트롤부 회로도< 6 > RF

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그림 검침기 리모트부 회로도< 7 >

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그림 검침기 베이스부 회로도< 8 >

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제 절 개발 제품의 주요 프로그램3

검침기 메인 프로그램 요약1.

가 검침기 메인 프로그램 흐름도.

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나 검침기 메인 프로그램. Source

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맵 처리 프로그램 요약2.

가 원격 탐지 시스템의 소프트웨어 구성 기술.

원격 탐지 시스템에 필요한 기술은 크게 두 가지로 나누어 볼 수 있다 첫 번째는.

윈도우 프로그램 기술로써 사용자와 시스템 사이의 편리성을 위한 그래픽 인터페이

스 기술과 모든 처리 과정을 사용자가 간단한 버튼 조작만으로 쉽게 운용할 수 있

는 있도록 해준다 두 번째는 디지털 맵 구성 기술로써 실제 지형과 같도록 디지털.

맵 제작과 위치 보정 기술이 필요하며 로부터 수신된 위치정보 추출과 화면상, GPS

의 디지털 맵과의 맵핑기술이 중요하다고 할 수 있다.

나 원격 탐지 시스템의 소프트웨어 처리 과정.

원격 탐지 시스템 프로그램에서 초기 검침 장소 설정 화면

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점검대상이 검침 이전인 경우 화면

점검대상이 정상 검침이 이루어진 경우 화면

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다 화면 디스플레이 기능의 소프트웨어. Source

통신포트 설정 및 변경 모듈(1) Commconf.cpp :

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메인 프로그램 전체 시스템의 관리 및 처리 프로세스 생성(2) MainFrm.cpp : ,

모듈

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검침 위치 설정 및 검침 내용 디스플레어 모듈(3) MapPin. opp :

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통신 송수신 모듈(4) testmappin.cpp :

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