KR101509451B1 - Lighting Control System for minimizing the Energy consumption. - Google Patents

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Abstract

본 발명은 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축사 내 일반 시설조명의 1일 수요 전력 예측을 통해 예측된 수요 전력량을 기반으로 하루 동안 능동적인 조명제어를 하여 축사 내에서 소비되는 시설조명의 전력에너지를 최소화하는 것으로서, 1일 수요 전력을 미리 예측을 하여 예측된 전력량과 전날 사용된 전력량을 기준으로 능동적인 조명제어를 통해 소비전력을 최소화하며, 지그비(Zigbee) 네트워크를 이용한 시설조명 전체 혹은 각각의 조명을 능동적으로 제어하는 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템에 관한 것이다.
본 발명을 통해 기존의 30w 형광등을 설치한 장소의 소비 전력량에 비해 70%이상의 에너지 효율을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 18w LED등을 설치해 조명제어 없이 운영되는 것보다 30% 이상 에너지 효율을 제공할 수 있는데, 본 발명을 적용한 시스템을 이용하여 여러 개의 축사를 운영할 경우 더 많은 소비 전력량을 절약할 수 있다.The present invention relates to a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on an in-house ZigBee network, and more particularly, to a system for minimizing facility lighting consumption based on predicted demand power amount The power consumption of facility lighting consumed in the house is minimized by active lighting control during the day. It predicts the demand power in a day and consumes it through the active lighting control based on the predicted power amount and the electricity amount used the day before. To a system that minimizes power consumption and minimizes facility lighting power consumption by predicting demand power based on a ZigBee network in a house that actively controls each facility lighting or each lighting using a Zigbee network.
According to the present invention, it is possible to provide energy efficiency of 70% or more as compared with the amount of power consumption at a place where a conventional 30w fluorescent lamp is installed.
In addition, it is possible to provide energy efficiency of 30% or more than that which is operated without lighting control by installing 18w LED, etc., and more power consumption can be saved when operating a plurality of houses using the system to which the present invention is applied .

Description

축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템{Lighting Control System for minimizing the Energy consumption.}Technical Field [0001] The present invention relates to a lighting control system for minimizing the energy consumption of a facility,

본 발명은 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 축사 내 일반 시설조명의 1일 수요 전력 예측을 통해 예측된 수요 전력량을 기반으로 하루 동안 능동적인 조명제어를 하여 축사 내에서 소비되는 시설조명의 전력에너지를 최소화하는 것으로서, 1일 수요 전력을 미리 예측을 하여 예측된 전력량과 전날 사용된 전력량을 기준으로 능동적인 조명제어를 통해 소비전력을 최소화하며, 지그비 네트워크를 이용한 시설조명 전체 혹은 각각의 조명을 능동적으로 제어하는 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템에 관한 것이다.
The present invention relates to a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on an in-house ZigBee network, and more particularly, to a system for minimizing facility lighting consumption based on predicted demand power amount The power consumption of facility lighting consumed in the house is minimized by active lighting control during the day. It predicts the demand power in a day and consumes it through the active lighting control based on the predicted power amount and the electricity amount used the day before. To a system that minimizes power consumption and minimizes facility lighting power consumption by predicting demand power based on a ZigBee network in a housing that actively controls each facility lighting or each lighting using a ZigBee network.

최근 세계적으로 부각되고 있는 에너지사용의 문제에 대하여 세계의 각국에서는 다양한 에너지 정책을 펼치고 있다. In recent years, various energy policies have been implemented in various countries around the world in response to the problem of energy use, which is emerging globally.

국내에서도 3대 전략, 10대 정책방향을 제시하며“저탄소, 녹색성장”을 목표로 에너지소비를 줄이기 위하여 많은 노력을 기울이고 있다. 조명제어 시스템은 에너지관리 차원에서 반드시 필요한 부분이다. In Korea, we are making efforts to reduce energy consumption with the aim of "low carbon, green growth" by presenting the three major strategies and ten policy directions. Lighting control systems are an integral part of energy management.

특히, 최근 들어 축사가 공장화되어 가면서 축사 내 시설조명은 항상 작동중인 소비 전력 중에 하나가 되었다.Especially, as the housing has been factoryized in recent years, the facility lighting in the house has always been one of the power consumption in operation.

현재 축사 내 시설조명은 하루 24시간, 365일 1년 동안 계속 작동되고 있으며, 그에 따르는 소비 에너지도 점점 증가하고 있는 추세이다. Currently, facility lighting in buildings is operating 24 hours a day, 365 days a year, and the energy consumption is increasing.

국내의 최종 에너지소비에서 전력에너지의 사용이 매년 10%증가율을 보이고 있으며, 건물에서 소비되는 전체 전력에너지 가운데 조명설비에 의해 소비되는 에너지는 약 18 ～ 25%에 해당된다. In the final energy consumption in Korea, the use of electric power energy is increasing by 10% every year, and among the total electric energy consumed by buildings, the energy consumed by lighting equipment is about 18 ~ 25%.

축사의 경우 시설조명뿐만 아니라 가축의 성장에 필요한 축사 내 온도유지 장치나, 환기장치 등이 많이 설치되어 있어 일반 건물에 비해 많은 전력 에너지를 소비하고 있다. In the case of housing, there are many facilities such as temperature maintenance device and ventilation device which are necessary for the growth of livestock as well as facility lighting, and consume more electric power energy than general buildings.

물론 축사에 사용되는 전력 에너지의 사용 가격이 일반 가정용에 비해 저렴하긴 하지만 축사를 운영 및 유지하는데 필요한 전력량은 일반 가정보다 몇 십배 이상이 필요하다. Of course, although the price of electricity used in the barn is cheaper than that of a typical household, the amount of energy required to operate and maintain the barn requires tens of times more than the average household.

따라서, 조명설비에서의 에너지절약은 축사 내 소비에너지의 전력에너지사용에서 큰 에너지절약효과를 가져올 수 있다. Therefore, the energy saving in the lighting equipment can bring about a great energy saving effect in the use of the power energy of the energy consumed in the house.

더욱이 조명설비의 경우는 조광제어, 고효율램프 개발뿐만 아니라 조명기기의 간단한 온-오프 제어만으로도 높은 에너지절감 효과를 얻을 수 있어 유용한 에너지절약 수단으로 선호되고 있다.Furthermore, in the case of lighting equipment, high energy saving effect can be obtained not only by dimming control, high efficiency lamp development, but also simple on-off control of lighting equipment, which is a preferable energy saving means.

수요 전력량 예측을 위해 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용한다. The Kalman filter is used to predict the demand power.

칼만 필터(Kalman filter)는 잡음이 포함되어 있는 선형 역학계의 상태를 추적하는 재귀 필터로, 루돌프 칼만이 개발하였다. The Kalman filter is a recursive filter that tracks the state of a linear dynamic system containing noise, developed by Rudolf Kalman.

칼만 필터는 컴퓨터 비전, 로봇 공학, 레이더 등의 여러 분야에 사용되며, 많은 경우에 매우 효율적인 성능을 보여준다. Kalman filters are used in many fields, such as computer vision, robotics, and radar, and are very efficient in many cases.

칼만 필터(Kalman Filter)는 물체의 측정값에 확률적인 오차가 포함되고, 또한 물체의 특정 시점에서의 상태는 이전 시점의 상태와 선형적인 관계를 가지고 있는 경우 적용이 가능하다. The Kalman Filter is applicable when there is a stochastic error in the measured value of an object and when the state at a specific point of the object has a linear relationship with the state at the previous point of time.

예를 들어, 레이더 추적의 경우 특정 물체의 위치, 속도, 가속도 등을 측정할 수 있지만 이 측정값에 오차가 포함되어 있을 수 있다. For example, in the case of radar tracking, the position, velocity, and acceleration of a specific object can be measured, but the measurement may include errors.

이 경우, 연속적으로 측정하는 값들을 칼만 필터를 이용해서 해당 물체의 위치를 추정할 수 있다.In this case, the position of the object can be estimated by using Kalman filter for continuous measurement values.

지그비(Zigbee)는 868 MHz, 902-928 MHz 및 2.4 GHz에서 동작하는 무선 개인영역 통신망 규격이다. Zigbee is a wireless personal area network standard operating at 868 MHz, 902-928 MHz and 2.4 GHz.

무선 개인영역 통신망이란 주변장치 접속이 무선으로 이루어지는 개인영역 통신망을 말한다. A wireless personal area communication network is a personal area communication network in which peripheral devices are connected wirelessly.

지그비(Zigbee)를 사용하면 무선 개인영역 통신망 내에서 통상 50m 이내의 거리에 떨어져 있는 주변장치들 간에 최고 250 Kbps의 속도로 데이터를 주고받을 수 있다. With Zigbee, data can be exchanged at speeds of up to 250 Kbps between peripherals that are typically within 50 meters of a wireless personal area network.

IEEE-SA에 의해 승인된 802.15 규격에 기반을 두고 있다. It is based on the 802.15 standard approved by IEEE-SA.

지그비(Zigbee)는 충격계수가 낮은 환경에서 높은 데이터 처리 효율을 제공한다. Zigbee provides high data throughput efficiency in low-impact environments.

따라서, 지그비(Zigbee)는 가정과 기업 그리고 제어기기와 센서가 주로 사용되는 산업자동화 등의 분야에 이상적이다. Therefore, Zigbee is ideal for home, business, industrial automation where control devices and sensors are used.

이러한 주변장치들은 낮은 전력에서도 동작한다. These peripherals operate at low power.

지그비(Zigbee)에 잘 맞는 활용 예로는 HVAC, 조명 시스템, 침입탐지, 화재 감지, 그리고 비정상 사태의 감지 및 통보 등의 분야가 있다. Examples of applications that work well with Zigbee include HVAC, lighting systems, intrusion detection, fire detection, and detection and notification of abnormal events.

지그비(Zigbee)는 피어투피어, 성형, 망형 등 대부분의 네트워크 형상과 호환성이 있으며, 단일 무선 개인 영역 통신망에서 최대 255개의 주변장치를 다룰 수 있다.
Zigbee is compatible with most network configurations, including peer-to-peer, molded and meshed, and can handle up to 255 peripherals in a single wireless personal area network.

없음.none.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 감안하여 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 축사 내 하루(1일) 최대 수요 전력을 사전에 예측을 하고, 예측된 수요 전력량과 전날 사용된 전력량을 비교분석하여 당일 전력소비가 최소화 할 수 있도록 능동적인 조명제어를 하여 소비되는 전체 에너지량을 최소화하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a system and method for estimating the maximum demand power of a day in a house, And to minimize the total amount of energy consumed by performing active lighting control so as to minimize power consumption on that day.

이를 위해 각각의 전력측정장치에 지그비(Zigbee) 통신 모듈을 부착하여 조명을 제어하도록 한다. For this purpose, a Zigbee communication module is attached to each power measurement device to control the illumination.

또한, 축사 외부에 축사 내 시설조명의 동작 상태와 고장 유무를 확인할 수 있도록 중앙관제 게이트웨이(Gateway)장치를 설치하여 시설조명의 상태를 관제할 수 있도록 한다.
In addition, a central control gateway device is installed on the outside of the house to check the operation status and the failure of the facility lighting in the house, so that the state of the facility lighting can be controlled.

본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,In order to achieve the object of the present invention,

본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템은,A system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a in-house ZigBee network according to an embodiment of the present invention includes:

초 단위로 전력량을 계산하여 1시간 단위 전력량 합계를 계산하기 위한 전력량계산부(110)와,A watt-hour calculator 110 for calculating the total amount of electric power per one hour by calculating the electric power in units of seconds,

게이트웨이장치와 지그비 네트워크 통신을 수행하기 위한 지그비통신부(120)와,A ZigBee communication unit 120 for performing ZigBee network communication with the gateway device,

게이트웨이장치의 당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작하는 디밍제어부(130)와,A dimming control unit 130 operating on the basis of the maximum power consumption amount set on the same day as the maximum power consumption setting unit of the gateway apparatus on the same day,

사용자가 디밍값을 설정하도록 하기 위한 사용자인터페이스부(140)를 포함하여 구성되는 전력측정장치(100)와;A power measuring device 100 configured to include a user interface unit 140 for allowing a user to set a dimming value;

상기 전력측정장치에서 제공되는 초단위 전력량 및 1시간 단위 전력량 합계를 획득하여 1일 소비 전력량 합계를 계산하기 위한 1일전력량계산부(210)와,A 1-day power-consumption measuring unit 210 for calculating a total amount of power consumed per day by obtaining the sum of the second unit power amount and the one-hour power amount provided by the power measuring apparatus,

당일 사용될 소비 전력량을 예측하기 위한 칼만필터부(220)와,A Kalman filter unit 220 for predicting the amount of power consumption to be used on that day,

상기 칼만필터부에 의해 예측된 당일 소비전력량과 전날 소비 전력량을 비교하기 위한 소비전력량비교부(230)와,A power consumption comparing unit 230 for comparing the amount of power consumed on the day and the power consumption of the previous day predicted by the Kalman filter unit,

상기 소비전력량비교부에 비교시 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 적을 경우에 당일 예측된 소비 전력량을 당일 최대 소비 전력량으로 설정하고, 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 클 경우에는 당일 예측된 소비 전력량과 전날 소비 전력량의 평균을 당일 최대 소비 전력량으로 설정하기 위한 당일최대소비전력량설정부(240)와,The power consumption predicted on the same day is set as the maximum power consumption amount on the day when the amount of power consumption predicted on the day of comparison is smaller than the amount of power consumption on the previous day, The maximum power consumption setting unit 240 for setting the average power consumption amount and the average power consumption amount of the previous day as the maximum power consumption amount on that day,

당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작하는 게이트웨이디밍제어부(250)와,A gateway dimming control unit 250 that operates on the basis of the maximum power consumption amount set on the same day as the maximum power consumption setting unit,

사용자가 디밍값을 설정하도록 하기 위한 게이트웨이사용자인터페이스부(260)와,A gateway user interface unit 260 for allowing a user to set a dimming value,

상기 예측된 당일 소비전력량과 전날 소비 전력량 정보를 그래픽으로 처리하기 위한 그래픽처리부(270)와,A graphic processing unit 270 for graphically processing the predicted power consumption amount and the power consumption amount of the previous day,

전력측정장치와 지그비 네트워크 통신을 수행하기 위한 게이트웨이지그비통신부(280)와,A gateway ZigBee communication unit 280 for performing a ZigBee network communication with the power measurement device,

시설조명의 동작 상태와 고장 유무를 체크하기 위한 시설조명체크부(290)를 포함하여 구성되는 게이트웨이장치(200);를 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
And a facility lighting check unit 290 for checking the operation state of the facility lighting and the presence or absence of a failure, thereby solving the problems of the present invention.

이상의 구성 및 작용을 지니는 본 발명에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템은,According to the present invention, there is provided a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a ZigBee network in a housing,

기존의 30w 형광등을 설치한 장소의 소비 전력량에 비해 70%이상의 에너지 효율을 제공할 수 있다. It can provide more than 70% energy efficiency compared to the power consumption of the place where the existing 30w fluorescent lamp is installed.

뿐만 아니라, 18w LED등을 설치해 조명제어 없이 운영되는 것보다 30% 이상 에너지 효율을 제공할 수 있는데, 본 발명을 적용한 시스템을 이용하여 여러 개의 축사를 운영할 경우 더 많은 소비 전력량을 절약할 수 있다.In addition, it is possible to provide energy efficiency of 30% or more than that which is operated without lighting control by installing 18w LED, etc., and more power consumption can be saved when operating a plurality of houses using the system to which the present invention is applied .

본 발명에서 적용된 디밍(Dimming) 값은 사용자(User)가 설정 가능하기 때문에 디밍(Dimming) 값 설정만으로도 소비 전력을 줄일 수 있다. Since the user can set the dimming value applied in the present invention, the power consumption can be reduced by only setting the dimming value.

사용자가 따로 디밍값을 설정하지 않더라도 기본적인 디밍(Dimming) 값이 적용되어 있기 때문에 소비되는 전력량을 크게 줄일 수 있다. Even if the user does not set the dimming value separately, since the basic dimming value is applied, the amount of power consumed can be greatly reduced.

당일 수요 전력량을 예측할 수 있기 때문에 사용자(User)는 예측된 수요 전력량을 확인 후 수동으로 조명을 제어해 좀 더 효율적인 에너지 소비를 할 수 있다.Since the amount of electricity demanded on the day can be predicted, the user can control the lighting manually after confirming the predicted demanded electric power amount, thereby enabling more efficient energy consumption.

또한, 축사 외부에 설치된 그래픽 LCD가 부착되어 있는 게이트웨이장치를 통해 시설조명의 동작 상태와 고장 유무를 확인할 수 있다.In addition, the operation status of the facility lighting and the failure can be confirmed through the gateway device having the graphic LCD installed outside the housing.

뿐만 아니라, 축사 내 시설조명의 소비 전력량을 일(Day)별/주(Week)별/월(Month)별로 확인 가능하기 때문에 시설조명의 소비 전력량을 더욱 최소화할 수 있게 된다.
In addition, since the power consumption of the facility lighting in the house can be checked by day / week / month, the power consumption of the facility lighting can be further minimized.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 운영을 개략적으로 나타낸 흐름도이다.
도 4 내지 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 운영 알고리즘과 디밍 제어 알고리즘을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.
도 7 은 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 그래픽처리부를 통해 1일 소비전력량과 주별 소비전력량을 그래프로 보여주는 예시 화면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 전력측정장치 블록도이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 게이트웨이장치 블록도이다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.FIGS. 1 to 3 are flowcharts schematically illustrating the operation of a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a in-house ZigBee network according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIGS. 4 to 5 are diagrams illustrating an operation algorithm and a dimming control algorithm of a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a in-house ZigBee network according to an exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a graph illustrating a simulation result of a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a in-house ZigBee network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 7 is an exemplary screen for graphically showing the daily power consumption and the weekly power consumption through the graphics processor of the system for minimizing the facility lighting power consumption based on the demand power prediction based on the in-house ZigBee network according to an embodiment of the present invention .
FIG. 8 is a block diagram of a power measuring apparatus of a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a in-house ZigBee network according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a block diagram of a gateway device of a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a in-house ZigBee network according to an embodiment of the present invention.
10 is a flowchart illustrating an operation of a system for minimizing power consumption of a facility through predicted power demand based on a in-house ZigBee network according to an exemplary embodiment of the present invention.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템은,According to an aspect of the present invention, there is provided a system for minimizing facility lighting power consumption through predictive power demand based on a in-house ZigBee network,

초 단위로 전력량을 계산하여 1시간 단위 전력량 합계를 계산하기 위한 전력량계산부(110)와,A watt-hour calculator 110 for calculating the total amount of electric power per one hour by calculating the electric power in units of seconds,

게이트웨이장치와 지그비 네트워크 통신을 수행하기 위한 지그비통신부(120)와,A ZigBee communication unit 120 for performing ZigBee network communication with the gateway device,

게이트웨이장치의 당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작하는 디밍제어부(130)와,A dimming control unit 130 operating on the basis of the maximum power consumption amount set on the same day as the maximum power consumption setting unit of the gateway apparatus on the same day,

사용자가 디밍값을 설정하도록 하기 위한 사용자인터페이스부(140)를 포함하여 구성되는 전력측정장치(100)와;A power measuring device 100 configured to include a user interface unit 140 for allowing a user to set a dimming value;

상기 전력측정장치에서 제공되는 초단위 전력량 및 1시간 단위 전력량 합계를 획득하여 1일 소비 전력량 합계를 계산하기 위한 1일전력량계산부(210)와,A 1-day power-consumption measuring unit 210 for calculating a total amount of power consumed per day by obtaining the sum of the second unit power amount and the one-hour power amount provided by the power measuring apparatus,

당일 사용될 소비 전력량을 예측하기 위한 칼만필터부(220)와,A Kalman filter unit 220 for predicting the amount of power consumption to be used on that day,

상기 칼만필터부에 의해 예측된 당일 소비전력량과 전날 소비 전력량을 비교하기 위한 소비전력량비교부(230)와,A power consumption comparing unit 230 for comparing the amount of power consumed on the day and the power consumption of the previous day predicted by the Kalman filter unit,

상기 소비전력량비교부에 비교시 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 적을 경우에 당일 예측된 소비 전력량을 당일 최대 소비 전력량으로 설정하고, 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 클 경우에는 당일 예측된 소비 전력량과 전날 소비 전력량의 평균을 당일 최대 소비 전력량으로 설정하기 위한 당일최대소비전력량설정부(240)와,The power consumption predicted on the same day is set as the maximum power consumption amount on the day when the amount of power consumption predicted on the day of comparison is smaller than the amount of power consumption on the previous day, The maximum power consumption setting unit 240 for setting the average power consumption amount and the average power consumption amount of the previous day as the maximum power consumption amount on that day,

당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작하는 게이트웨이디밍제어부(250)와,A gateway dimming control unit 250 that operates on the basis of the maximum power consumption amount set on the same day as the maximum power consumption setting unit,

사용자가 디밍값을 설정하도록 하기 위한 게이트웨이사용자인터페이스부(260)와,A gateway user interface unit 260 for allowing a user to set a dimming value,

상기 예측된 당일 소비전력량과 전날 소비 전력량 정보를 그래픽으로 처리하기 위한 그래픽처리부(270)와,A graphic processing unit 270 for graphically processing the predicted power consumption amount and the power consumption amount of the previous day,

전력측정장치와 지그비 네트워크 통신을 수행하기 위한 게이트웨이지그비통신부(280)와,A gateway ZigBee communication unit 280 for performing a ZigBee network communication with the power measurement device,

시설조명의 동작 상태와 고장 유무를 체크하기 위한 시설조명체크부(290)를 포함하여 구성되는 게이트웨이장치(200);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a facility lighting check unit 290 for checking the operation state of the facility lighting and the presence or absence of a failure.

이때, 상기 디밍제어부(130) 및 게이트웨이디밍제어부(250)는,At this time, the dimming control unit 130 and the gateway dimming control unit 250,

당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 70% 미만 소비 전력까지는 사용자인터페이스부 및 게이트웨이사용자인터페이스부에 의해 설정된 디밍값으로 조명을 작동시키고, 70% 이상 소비 전력은 사용자인터페이스부 및 게이트웨이사용자인터페이스부에 의해 설정된 디밍값의 -20%로 디밍하는 것을 특징으로 한다.The lighting is operated with the dimming value set by the user interface unit and the gateway user interface unit up to the power consumption less than 70% based on the maximum power consumption amount set by the maximum power consumption setting unit on the same day, And -20% of the dimming value set by the gateway user interface unit.

이때, 상기 칼만필터부(220)는,At this time, the Kalman filter unit 220,

상기 전력량계산부(110)에 의해 체크된 전력량을 참조하여 1시간 단위 소비전력량을 예측하기 위한 1시간단위소비전력량예측모듈과,A one-hour power consumption prediction module for predicting an amount of power consumption per one hour with reference to the amount of power checked by the watt-hour meter 110;

상기 1시간단위소비전력량예측모듈에 의해 체크된 1시간 단위 소비전력량을 참조하여 1일 소비 전력량을 예측하기 위한 1일소비전력량예측모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.And a one-day power consumption prediction module for predicting a daily power consumption amount with reference to the one-hour power consumption amount checked by the one-hour power consumption prediction module.

이때, 상기 그래픽처리부(270)는,At this time, the graphic processing unit 270,

시설조명의 동작 상태와 고장 유무, 축사 내 시설 조명의 소비전력량을 일별,주별,월별로 그래픽으로 처리하는 것을 특징으로 한다.The operation state of the facility lighting, the failure state, and the power consumption amount of the facility lighting in the house are graphically processed by day, week, and month.

이하, 본 발명에 의한 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 실시예를 통해 상세히 설명하도록 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of a system for minimizing facility lighting power consumption through predictive power demand based on a ZigBee network in a housing according to the present invention will be described in detail.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 운영을 개략적으로 나타낸 흐름도이다. FIGS. 1 to 3 are flowcharts schematically illustrating the operation of a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a in-house ZigBee network according to an exemplary embodiment of the present invention.

도면에 도시한 바와 같이, 본 발명의 시스템은 전력측정장치(100)와 게이트웨이장치(200)를 포함하여 구성된다.As shown in the figure, the system of the present invention comprises a power measurement apparatus 100 and a gateway apparatus 200. [

도 2는 축사 내 시설조명을 그룹단위로 제어하는 것을 나타낸 것이며, 도 3는 축사 내 시설조명을 개별적으로 제어하는 것을 나타낸 것이다.Fig. 2 shows the control of the facility lighting in the house on a group basis, and Fig. 3 shows the control of the facility lighting in the house separately.

도 4는 본 발명의 운영 알고리즘(Algorithm)을 나타낸 것으로서, 당일최대소비전력량설정부(240)와 게이트웨이디밍제어부(250)에서 활용하게 된다.FIG. 4 illustrates an operating algorithm of the present invention, which is used by the maximum power consumption setting unit 240 and the gateway dimming control unit 250 on the same day.

즉, 예측전력과 기존 소비 전력을 이용하여 당일 최대 소비 전력량을 설정하고 설정된 소비 전력량만큼 조명을 제어하도록 하는 메인(Main) 알고리즘이며, 본 알고리즘은 슈도코드(Pseudocode)로 간략하게 표현되어 있다.That is, a main algorithm for setting the maximum amount of power consumption on the day by using the predicted power and the existing power consumption and controlling the illumination by the set power consumption amount, and this algorithm is briefly expressed as a pseudocode.

도 5은 본 발명의 디밍(Dimming) 제어에 관한 알고리즘(Algorithm)으로서, 최대 소비 전력량만큼 조명을 제어하는 알고리즘(Algorithm)중 하나이며, 본 알고리즘은 슈도코드(Pseudocode)로 간략하게 표현되어 있다.5 is an algorithm relating to the dimming control of the present invention, which is one of algorithms for controlling illumination by a maximum power consumption amount, and this algorithm is briefly expressed as a pseudocode.

도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 시뮬레이션 결과를 나타낸 그래프이다.FIG. 6 is a graph illustrating a simulation result of a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a in-house ZigBee network according to an embodiment of the present invention.

즉, 일반 축사 내 실제 30W 일반등 100개와 LED등 100개를 이용하여 본 발명의 알고리즘을 적용한 시뮬레이션(Simulation) 결과이다. That is, a simulation result using the algorithm of the present invention using 100 lights and 100 LEDs in an ordinary barn is shown.

본 시뮬레이션의 결과는 30W 일반등의 소비 전력량(약 147Kw)과 본 알고리즘에서 예측된 예측 소비 전력량(약 106Kw), 본 발명의 알고리즘을 적용하여 최소화한 소비 전력량(약 97Kw)을 그래프를 보여주며, 시스템을 활용할 경우에 소비 전력량이 감소됨을 확인할 수 있었다.The results of this simulation show a graph of power consumption (about 147 Kw) of 30 W typical, predicted power consumption predicted by this algorithm (about 106 Kw), and consumption power minimized by applying the algorithm of the present invention (about 97 Kw) It is confirmed that the power consumption is reduced when the system is utilized.

도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 그래픽처리부를 통해 1일 소비전력량과 주별 소비전력량을 그래프로 보여주는 예시 화면이다.FIG. 7 is an exemplary screen for graphically showing the daily power consumption and the weekly power consumption through the graphics processor of the system for minimizing the facility lighting power consumption based on the demand power prediction based on the in-house ZigBee network according to an embodiment of the present invention .

즉, 본 발명의 게이트웨이장치에 구성된 그래픽처리부를 통해 1일 소비전력량과 주별 소비전력량을 그래프로 확인할 수 있게 된다.That is, it is possible to graphically confirm the daily power consumption and the weekly power consumption through the graphic processor configured in the gateway device of the present invention.

따라서, 운영자를 편리하게 현재 소비 전력량을 직관적으로 확인할 수 있게 되는 것이다.Therefore, it is possible to conveniently intuitively confirm the current amount of power consumption by the operator.

도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 전력측정장치 블록도이다.FIG. 8 is a block diagram of a power measuring apparatus of a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a in-house ZigBee network according to an embodiment of the present invention.

도 8에 도시한 바와 같이, 상기 전력측정장치(100)은,As shown in Fig. 8, the power measuring apparatus 100 includes:

초 단위로 전력량을 계산하여 1시간 단위 전력량 합계를 계산하기 위한 전력량계산부(110)와,A watt-hour calculator 110 for calculating the total amount of electric power per one hour by calculating the electric power in units of seconds,

게이트웨이장치와 지그비 네트워크 통신을 수행하기 위한 지그비통신부(120)와,A ZigBee communication unit 120 for performing ZigBee network communication with the gateway device,

게이트웨이장치의 당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작하는 디밍제어부(130)와,A dimming control unit 130 operating on the basis of the maximum power consumption amount set on the same day as the maximum power consumption setting unit of the gateway apparatus on the same day,

사용자가 디밍값을 설정하도록 하기 위한 사용자인터페이스부(140)를 포함하여 구성되게 된다.And a user interface unit 140 for allowing a user to set a dimming value.

상기 전력량계산부(110)는 해당 조명시설의 전력량을 계산함에 있어서 초 단위로 전력량을 계산하여 1시간 단위 전력량 합계를 계산하는 것이다.The watt hour calculator 110 calculates the amount of electric power per unit time by calculating the amount of electric power per second in calculating the amount of electric power of the lighting facility.

이때, 상기 디밍제어부(130)는 게이트웨이장치의 당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작하는 것이다.At this time, the dimming control unit 130 operates on the basis of the maximum power consumption amount set by the maximum power consumption setting unit on the same day of the gateway apparatus.

또한, 사용자인터페이스부(140)를 구성하여 사용자가 디밍값을 수동으로 설정할 수 있도록 하는 것이다.In addition, the user interface unit 140 is configured so that the user can manually set the dimming value.

즉, 게이트웨이장치를 통해 전체적으로 디밍을 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 각각의 전력측정장치를 통해 개별적으로 디밍을 제어할 수 있도록 구성한 것이다.That is, the dimming can be controlled entirely through the gateway device, and the dimming can be individually controlled through each power measuring device.

도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 게이트웨이장치 블록도이다.FIG. 9 is a block diagram of a gateway device of a system for minimizing facility lighting power consumption by predicting demand power based on a in-house ZigBee network according to an embodiment of the present invention.

도 9에 도시한 바와 같이, 게이트웨이장치(200)는,As shown in Fig. 9, the gateway device 200,

전력측정장치에서 제공되는 초단위 전력량 및 1시간 단위 전력량 합계를 획득하여 1일 소비 전력량 합계를 계산하기 위한 1일전력량계산부(210)와,A 1-day power-consumption measuring unit 210 for calculating the total amount of power consumed per day by obtaining the sum of the second unit power amount and the one-hour power amount provided by the power measuring apparatus,

당일 사용될 소비 전력량을 예측하기 위한 칼만필터부(220)와,A Kalman filter unit 220 for predicting the amount of power consumption to be used on that day,

상기 칼만필터부에 의해 예측된 당일 소비전력량과 전날 소비 전력량을 비교하기 위한 소비전력량비교부(230)와,A power consumption comparing unit 230 for comparing the amount of power consumed on the day and the power consumption of the previous day predicted by the Kalman filter unit,

상기 소비전력량비교부에 비교시 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 적을 경우에 당일 예측된 소비 전력량을 당일 최대 소비 전력량으로 설정하고, 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 클 경우에는 당일 예측된 소비 전력량과 전날 소비 전력량의 평균을 당일 최대 소비 전력량으로 설정하기 위한 당일최대소비전력량설정부(240)와,The power consumption predicted on the same day is set as the maximum power consumption amount on the day when the amount of power consumption predicted on the day of comparison is smaller than the amount of power consumption on the previous day, The maximum power consumption setting unit 240 for setting the average power consumption amount and the average power consumption amount of the previous day as the maximum power consumption amount on that day,

당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작하는 게이트웨이디밍제어부(250)와,A gateway dimming control unit 250 that operates on the basis of the maximum power consumption amount set on the same day as the maximum power consumption setting unit,

사용자가 디밍값을 설정하도록 하기 위한 게이트웨이사용자인터페이스부(260)와,A gateway user interface unit 260 for allowing a user to set a dimming value,

상기 예측된 당일 소비전력량과 전날 소비 전력량 정보를 그래픽으로 처리하기 위한 그래픽처리부(270)와,A graphic processing unit 270 for graphically processing the predicted power consumption amount and the power consumption amount of the previous day,

전력측정장치와 지그비 네트워크 통신을 수행하기 위한 게이트웨이지그비통신부(280)와,A gateway ZigBee communication unit 280 for performing a ZigBee network communication with the power measurement device,

시설조명의 동작 상태와 고장 유무를 체크하기 위한 시설조명체크부(290)를 포함하여 구성되게 된다.And a facility lighting check unit 290 for checking the operation state of the facility lighting and whether there is a failure.

즉, 1일전력량계산부(210)에 의해 전력측정장치에서 제공되는 초단위 전력량 및 1시간 단위 전력량 합계를 획득하여 1일 소비 전력량 합계를 계산하게 된다.In other words, the daily power meter 210 obtains the sum of the power per second and the power per unit time provided by the power measuring device to calculate the total power consumption per day.

또한, 칼만필터부(220)에 의해 당일 사용될 소비 전력량을 예측하게 된다.In addition, the amount of power consumption to be used on that day can be predicted by the Kalman filter unit 220.

이때, 소비전력량비교부(230)는 칼만필터부에 의해 예측된 당일 소비전력량과 전날 소비 전력량을 비교한 후, 당일최대소비전력량설정부(240)를 통해 소비전력량비교부에 비교시 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 적을 경우에 당일 예측된 소비 전력량을 당일 최대 소비 전력량으로 설정하고, 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 클 경우에는 당일 예측된 소비 전력량과 전날 소비 전력량의 평균을 당일 최대 소비 전력량으로 설정하게 되는 것이다.At this time, the power consumption comparing unit 230 compares the amount of power consumed on the day predicted by the Kalman filter unit with the amount of power consumed the day before, and then, When the amount of power consumption is less than the previous day's power consumption, the amount of power consumption predicted on the day is set as the maximum power consumption amount on that day, and if the amount of power consumption predicted on the same day is larger than the previous day's power consumption amount, The maximum power consumption is set.

이때, 상기 게이트웨이디밍제어부(250)는 당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작하게 되어 조명을 자동으로 제어하게 되는 것이다. At this time, the gateway dimming control unit 250 operates on the basis of the maximum power consumption amount set by the maximum power consumption amount setting unit on that day to automatically control the lighting.

이때, 상기 칼만필터부(220)는,At this time, the Kalman filter unit 220,

상기 전력량계산부(110)에 의해 체크된 전력량을 참조하여 1시간 단위 소비전력량을 예측하기 위한 1시간단위소비전력량예측모듈(미도시)과,A one-hour power consumption prediction module (not shown) for predicting the amount of power consumption per hour by referring to the amount of power checked by the watt-hour meter 110,

상기 1시간단위소비전력량예측모듈에 의해 체크된 1시간 단위 소비전력량을 참조하여 1일 소비 전력량을 예측하기 위한 1일소비전력량예측모듈(미도시을 포함하여 구성하게 된다.A one-day power consumption prediction module (not shown) for predicting the daily power consumption with reference to the one-hour power consumption amount checked by the one-hour power consumption prediction module.

즉, 1시간단위소비전력량예측모듈을 통해 전력량계산부에 의해 체크된 전력량을 참조하여 1시간 단위 소비전력량을 예측하게 되며, 1일소비전력량예측모듈에 의해 1시간 단위 소비전력량을 참조하여 1일 소비 전력량을 예측하게 되는 것이다.That is, by referring to the power amount checked by the watt hour meter, the power consumption per unit time is predicted through the one hour power consumption prediction module, and the daily power consumption prediction module estimates the power consumption per hour And predicts the amount of electric power.

한편, 상기 디밍제어부(130) 및 게이트웨이디밍제어부(250)는,Meanwhile, the dimming control unit 130 and the gateway dimming control unit 250,

당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 70% 미만 소비 전력까지는 사용자인터페이스부 및 게이트웨이사용자인터페이스부에 의해 설정된 디밍값으로 조명을 작동시키고, 70% 이상 소비 전력은 사용자인터페이스부 및 게이트웨이사용자인터페이스부에 의해 설정된 디밍값의 -20%로 디밍하게 된다.The lighting is operated with the dimming value set by the user interface unit and the gateway user interface unit up to the power consumption less than 70% based on the maximum power consumption amount set by the maximum power consumption setting unit on the same day, And -20% of the dimming value set by the gateway user interface unit.

또한, 도 6에 도시한 바와 같이, 그래픽처리부(270)는 시설조명의 동작 상태와 고장 유무, 축사 내 시설 조명의 소비전력량을 일별,주별,월별로 그래픽으로 처리하게 된다.6, the graphic processing unit 270 graphically processes the operation state of the facility lighting, whether there is a failure, and the amount of power consumption of facility lighting in the house by day, week, or month.

도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템의 동작 과정을 나타낸 흐름도이다.10 is a flowchart illustrating an operation of a system for minimizing power consumption of a facility through predicted power demand based on a in-house ZigBee network according to an exemplary embodiment of the present invention.

동작 과정을 설명하자면, 동작 첫째 날은 수요 전력량을 예측하지 않고 하루동안의 소비 전력을 체크한다. To explain the operation process, the first day of operation checks the power consumption for one day without predicting the demanded power amount.

둘째 날은 첫째 날의 소비전력을 기준으로 당일 수요 전력량을 예측한다. The second day predicts the electricity demand on the first day based on the power consumption of the first day.

둘째 날 소비될 당일 최대 소비 전력량은 첫째 날(전날)의 소비 전력량과 둘째 날(당일)의 수요 전력 예측량을 소비전력량비교부에서 획득하여 비교하여 결정을 한다.The maximum power consumption on the day to be consumed on the second day is determined by comparing the power consumption amount of the first day (the day before) and the predicted power demand of the second day (the day) by the power consumption comparator.

이때, 당일최대소비전력량설정부는 첫째 날(전날)의 소비 전력량보다 둘째 날(당일)의 전력 예측량이 더 클 경우 첫째 날(전날)의 소비 전력량과 둘째 날(당일)의 예측 전력량의 평균을 당일 최대 소비 전력량으로 설정한다. At this time, the maximum power consumption setting unit on that day sets the average of the power consumption amount of the first day (the day before) and the predicted power amount of the second day (the day) when the predicted power amount of the second day (the day) is larger than the power consumption amount of the first day The maximum power consumption is set.

반대로, 첫째 날(전날)의 소비 전력량이 둘째 날(당일)의 전력 예측량보다 클 경우 둘째 날(당일)의 예측 전력량을 당일 최대 소비 전력량으로 설정한다.Conversely, if the amount of power consumed on the first day (the day before) is larger than the amount of power predicted on the second day (on the same day), the predicted power amount on the second day (the day) is set as the maximum power consumption amount on that day.

시설조명의 전력량은 각각의 시설조명에 부착되어 있는 전력측정장치를 이용하여 측정하게 된다.The amount of power in the facility lighting is measured using a power measurement device attached to each facility lighting.

측정된 소비 전력량은 지그비 네트워크를 통해 게이트웨이장치로 전달되는 것이다.The measured power consumption is transmitted to the gateway device via the ZigBee network.

이때, 게이트웨이(Gateway)장치는 각각의 시설조명으로부터 받은 소비 전력량들을 수집하여 축사 내 시설조명 전체의 소비전력을 확인한다. At this time, the gateway device collects the amount of power consumption received from each facility lighting to confirm the power consumption of the entire facility lighting in the house.

또한, 수집된 전체의 소비 전력량을 게이트웨이 화면에 보여 줌으로써 사용자(User)에게 현재까지 소비된 전력량과 현재 소비되는 전력량, 예측된 전력량을 보여준다.In addition, the total amount of power consumption collected is displayed on the gateway screen, thereby showing the amount of power consumed, the amount of power consumed, and the amount of power currently consumed to the user.

조명제어는 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작 하도록 하고, 소비전력은 동작 중에 설정된 당일 최대 소비 전력량을 넘기지 않도록 되어 있다. The lighting control is designed to operate based on the maximum amount of power consumption on that day, and the power consumption is such that it does not exceed the maximum power consumption amount set during operation.

최대 소비 전력량을 넘기지 않게 하기 위해 30분마다 소비전력량을 확인하고 당일 최대 소비 전력량과 비교 분석을 한다.In order to avoid exceeding the maximum power consumption, check the power consumption every 30 minutes and compare with the maximum power consumption on that day.

셋째 날의 경우 둘째 날의 설정된 최대 소비 전력량을 기준으로 당일 수요 전력량을 예측하고, 둘째 날의 최대 소비 전력량과 비교하여 당일 최대 소비 전력량을 설정한다.In the case of the third day, the current demand power amount is predicted based on the maximum power consumption amount set on the second day, and the maximum power consumption amount on the same day is set by comparing with the maximum power consumption amount on the second day.

당일 최대 소비 전력량의 결정은 두 가지 모드로 운영된다. The determination of maximum power consumption on that day is performed in two modes.

첫 번째는 사용자(User)에 의해 설정되고, 두 번째는 본 발명의 알고리즘에 의해 설정된다. The first is set by the user (User), and the second is set by the algorithm of the present invention.

축사 내 시설조명은 동작에 관해 크게 변동 사항이 없으나 축사의 주위 환경이나 축사 내부의 환경적 요소를 감안하여 사용자(User)가 직접 최대 소비 전력량을 설정 할 수 있도록 한다. The facility lighting in the house does not change much in terms of operation, but allows the user to directly set the maximum amount of power consumption considering the surrounding environment of the house or the environmental factors inside the house.

본 발명의 경우 두 번째의 경우인 본 발명의 알고리즘에 의해 설정되는 최대 소비 전력량을 기본으로 사용한다.In the case of the present invention, the maximum amount of power consumption set by the algorithm of the present invention, which is the second case, is used as a basis.

조명제어 역시 두 가지의 모드로 작동한다. Lighting control also works in two modes.

첫 번째는 사용자(User)에 의해 설정되고, 두 번째는 본 발명의 시스템에 기본적으로 설정되어 있는 값으로 설정된다.The first is set by the user (User), and the second is set to a value that is basically set in the system of the present invention.

평상시 사용자(User)가 설정해 놓은 디밍(Dimming) 값으로 동작을 하며, 소비 전력량이 일정 부분 소비가 되었을 시 사용자(User)가 설정해 놓은 디밍(Dimming) 값 보다 더 낮은 디밍(Dimming) 값으로 자동 제어가 된다. This function operates with the dimming value set by the user in the usual way. When the consumption power is consumed to some extent, the automatic dimming value is lower than the dimming value set by the user. .

조명제어의 구체적인 동작은 매 30분마다 소비되는 전력량을 비교분석하여 현재 소비된 전력량이 당일 최대 소비 전력량의 70%까지는 사용자(User)가 설정해 놓은 디밍(Dimming) 값으로 운영이 된다. The specific operation of the lighting control is to compare and analyze the amount of power consumed every 30 minutes, and the current consumed power is operated by the user's dimming value up to 70% of the maximum power consumption on that day.

이후 소비 전력량이 70%를 넘어 갈 경우 사용자(User)가 설정해 놓은 디밍(Dimming) 값보다 20% 낮춘 디밍(Dimming) 값으로 자동 제어 및 설정 되도록 한다. When the amount of power consumption exceeds 70%, it is automatically controlled and set to a dimming value that is 20% lower than the user-set dimming value.

20% 낮춘 디밍(Dimming) 값으로 남은 30%의 전력량을 고루 분배를 하여 작동 하도록 한다. 20% lowered dimming value, and the remaining 30% of the power is distributed evenly.

만일 20% 낮춘 디밍(Dimming) 값으로 동작 중에 급격한 소비 전력이 발생 시 일정시간 간격으로 디밍(Dimming) 값을 10%씩 낮춰서 작동하도록 한다. If a sudden power consumption occurs during operation with a 20% lower dimming value, the dimming value will be reduced by 10% in a certain time interval.

24시간이 지난 뒤에는 다시 사용자(User)가 설정해 놓은 디밍(Dimming) 값으로 작동한다.After 24 hours, it operates again with the user-set dimming value.

본 발명의 디밍(Dimming)값 역시 축사 내 환경요소를 감안하여 사용자(User)가 수동으로 설정할 수 있도록 되어 있다. The dimming value of the present invention can also be manually set by the user in consideration of environmental factors in the house.

본 발명의 시스템에 설정되어 있는 디밍(Dimming)값은 기본적인 디밍(Dimming)을 80%로 설정한다. The dimming value set in the system of the present invention sets the basic dimming to 80%.

만약, 본 발명의 시스템에 설정되어 있는 기본 디밍(Dimming)값을 이용한다면 기본적으로 80%의 디밍(Dimming)으로 동작으로 하다가 최대 소비 전력량의 70%까지 소비가 되면 60%의 디밍(Dimming)으로 동작을 한다. If the basic dimming value set in the system of the present invention is used, it is basically operated by 80% dimming, and when it consumes up to 70% of the maximum power consumption, it is dimmed by 60% It works.

최대 소비 전력량의 80%까지 소비가 되면 50%의 디밍(Dimming)으로 동작을 한다.When it consumes up to 80% of maximum power consumption, it operates with 50% dimming.

도 10을 참조하여 설명하자면, 칼만필터부에 의해 당일 수요 전력량을 예측(S100)하게 되고, 소비전력량비교부(230)에 의해 전력량을 비교(S110)하게 되는데, 비교값을 당일최대소비전력량설정부(240)에서 획득하여 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 적을 경우(S120)에 당일 예측된 소비 전력량을 당일 최대 소비 전력량으로 설정(S130)하고, 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 클 경우에는 당일 예측된 소비 전력량과 전날 소비 전력량의 평균을 당일 최대 소비 전력량으로 설정(S130)하게 된다.10, the current demand power amount is predicted (S100) by the Kalman filter unit, and the power consumption comparison unit 230 compares the power amount (S110). The comparison value is set as the maximum power consumption amount (S130), the amount of power consumption predicted on the same day is smaller than the amount of power consumed on the previous day (S120), the amount of power consumption predicted on the same day is set as the maximum amount of power consumption on the same day The average of the amount of power consumption predicted on the same day and the amount of power consumption of the previous day is set as the maximum power consumption amount on that day (S130).

이후, 실시간 소비 전력량을 확인하게 되며, 게이트웨이디밍제어부(250)는 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 현재 소비 전력량을 획득(S140)하여 70% 미만 소비 전력까지는 게이트웨이사용자인터페이스부에 의해 설정된 디밍값으로 조명을 작동시키고, 70% 이상 소비 전력은 게이트웨이사용자인터페이스부에 의해 설정된 디밍값의 -20%로 디밍하게 되는 것이다.Then, the gateway dimming control unit 250 acquires the current power consumption amount based on the maximum power consumption amount on that day (S140). The gateway dimming control unit 250 obtains the current power consumption amount with a dimming value set by the gateway user interface unit And power consumption of 70% or more is dimmed to -20% of the dimming value set by the gateway user interface unit.

한편, 소비전력량비교부(230)에 의해 전력량을 비교(S110)하게 되는데, 사용자에 의한 설정이라면, 비교값을 당일최대소비전력량설정부(240)에서 획득하여 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 적을 경우(S220)에 당일 예측된 소비 전력량을 당일 최대 소비 전력량으로 설정(S230)하고, 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 클 경우에는 당일 예측된 소비 전력량과 전날 소비 전력량의 평균을 당일 최대 소비 전력량으로 설정(S230)하게 된다.On the other hand, the power consumption comparison unit 230 compares the amount of power (S110). If it is set by the user, the comparison value is acquired by the maximum power consumption amount setting unit 240 on the same day, (S230). If the amount of power consumption predicted on the same day is larger than the amount of power consumed the day before, the average of the amount of power consumption predicted on the same day and the amount of power consumption on the previous day is set as the maximum power consumption amount on the day The maximum power consumption is set (S230).

이후, 실시간 소비 전력량을 확인하게 되며, 게이트웨이디밍제어부(250)는 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 현재 소비 전력량을 획득(S240)하여 70% 미만 소비 전력까지는 게이트웨이사용자인터페이스부에 의해 설정된 디밍값으로 조명을 작동시키고, 70% 이상 소비 전력은 게이트웨이사용자인터페이스부에 의해 설정된 디밍값의 -20%로 디밍하게 되는 것이다.The gateway dimming control unit 250 acquires the current power consumption amount based on the maximum power consumption amount on the same day (S240). The power consumption of the gateway dimming control unit 250 is lowered to the power consumption of less than 70% And power consumption of 70% or more is dimmed to -20% of the dimming value set by the gateway user interface unit.

요약하자면, 첫 번째 소비 전력량 정보와 칼만 필터(Kalman Filter)를 이용해 당일 수요 전력량을 예측하고, 예측된 전력량과 기존의 소비 전력량을 비교해 당일 최대 소비 전력량을 설정한다.To summarize, the first power consumption information and the Kalman filter are used to estimate the amount of power demanded on the day, and the maximum power consumption is set on the day by comparing the predicted power amount with the existing power consumption amount.

설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 사용자(User, Client)가 설정해 놓은 디밍(Dimming) 값으로 동작을 하며, 소비 전력량이 일정 부분 소비가 되었을 시 사용자(User, Client)가 설정해 놓은 디밍(Dimming) 값보다 더 낮은 디밍(Dimming) 값으로 자동 제어가 되도록 하는 것이다.It operates with the dimming value set by the user (User, Client) based on the maximum power consumption amount set on that day. When the consumption power is consumed to a certain part, the dimming value set by the user (User, Client) To be automatically controlled with a lower dimming value.

본 발명을 통해 기존의 30w 형광등이 설치된 것에 비해 약 30% 이상의 에너지 효율을 얻을 수 있다. The energy efficiency of about 30% or more can be obtained by using the present invention as compared with the conventional 30w fluorescent lamp.

뿐만 아니라 본 발명의 시스템을 이용한다면 18w LED등만 설치한 것보다 20%이상의 에너지 효율을 얻을 수 있다. In addition, if the system of the present invention is used, energy efficiency of 20% or more can be obtained as compared with the case where only 18w LED is installed.

추가적으로 최대 소비전력량과 디밍(Dimming) 레벨 값을 사용자(User)가 직접 설정하면 더 많은 에너지 효율을 얻을 수 있을 것이다.In addition, if the user directly sets the maximum power consumption and the dimming level value, more energy efficiency will be obtained.

그래픽 LCD가 부착되어 있는 게이트웨이(Gateway)장치를 통해 일(Day)별 / 주(Week)별 / 월(Month)별 소비 전력량을 확인 할 수 있어 사용자(User)에게 편하게 전력량을 관리 할 수 있도록 도와준다. It is possible to check the amount of power consumption by day / week / month through a gateway device with a graphic LCD so that the user can easily manage the amount of power give.

또한, 게이트웨이(Gateway)장치와 각각의 시설 조명 간에는 지그비(Zigbee) 네트워크를 이용해 통신하기 때문에 에너지 손실도 많이 줄일 수 있다.In addition, since communication is performed between the gateway device and each facility illumination using a Zigbee network, the energy loss can also be reduced.

이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. It will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is to be understood, therefore, that the embodiments described above are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

100 : 전력측정장치
200 : 게이트웨이장치100: Power measuring device
200: gateway device

Claims (4)

시설조명 소비전력을 최소화하는 조명제어 시스템에 있어서,
초 단위로 전력량을 계산하여 1시간 단위 전력량 합계를 계산하기 위한 전력량계산부(110)와,
게이트웨이장치와 지그비 네트워크 통신을 수행하기 위한 지그비통신부(120)와,
게이트웨이장치의 당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작하는 디밍제어부(130)와,
사용자가 디밍값을 설정하도록 하기 위한 사용자인터페이스부(140)를 포함하여 구성되는 전력측정장치(100)와;
상기 전력측정장치에서 제공되는 초단위 전력량 및 1시간 단위 전력량 합계를 획득하여 1일 소비 전력량 합계를 계산하기 위한 1일전력량계산부(210)와,
당일 사용될 소비 전력량을 예측하기 위한 칼만필터부(220)와,
상기 칼만필터부에 의해 예측된 당일 소비전력량과 전날 소비 전력량을 비교하기 위한 소비전력량비교부(230)와,
상기 소비전력량비교부에 비교시 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 적을 경우에 당일 예측된 소비 전력량을 당일 최대 소비 전력량으로 설정하고, 당일 예측된 소비 전력량이 전날 소비 전력량보다 클 경우에는 당일 예측된 소비 전력량과 전날 소비 전력량의 평균을 당일 최대 소비 전력량으로 설정하기 위한 당일최대소비전력량설정부(240)와,
당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 동작하는 게이트웨이디밍제어부(250)와,
사용자가 디밍값을 설정하도록 하기 위한 게이트웨이사용자인터페이스부(260)와,
상기 예측된 당일 소비전력량과 전날 소비 전력량 정보를 그래픽으로 처리하기 위한 그래픽처리부(270)와,
전력측정장치와 지그비 네트워크 통신을 수행하기 위한 게이트웨이지그비통신부(280)와,
시설조명의 동작 상태와 고장 유무를 체크하기 위한 시설조명체크부(290)를 포함하여 구성되는 게이트웨이장치(200);를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템.
1. A lighting control system for minimizing facility lighting power consumption,
A watt-hour calculator 110 for calculating the total amount of electric power per one hour by calculating the electric power in units of seconds,
A ZigBee communication unit 120 for performing ZigBee network communication with the gateway device,
A dimming control unit 130 operating on the basis of the maximum power consumption amount set on the same day as the maximum power consumption setting unit of the gateway apparatus on the same day,
A power measuring device 100 configured to include a user interface unit 140 for allowing a user to set a dimming value;
A 1-day power-consumption measuring unit 210 for calculating a total amount of power consumed per day by obtaining the sum of the second unit power amount and the one-hour power amount provided by the power measuring apparatus,
A Kalman filter unit 220 for predicting the amount of power consumption to be used on that day,
A power consumption comparing unit 230 for comparing the amount of power consumed on the day and the power consumption of the previous day predicted by the Kalman filter unit,
The power consumption predicted on the same day is set as the maximum power consumption amount on the day when the amount of power consumption predicted on the day of comparison is smaller than the amount of power consumption on the previous day, The maximum power consumption setting unit 240 for setting the average power consumption amount and the average power consumption amount of the previous day as the maximum power consumption amount on that day,
A gateway dimming control unit 250 that operates on the basis of the maximum power consumption amount set on the same day as the maximum power consumption setting unit,
A gateway user interface unit 260 for allowing a user to set a dimming value,
A graphic processing unit 270 for graphically processing the predicted power consumption amount and the power consumption amount of the previous day,
A gateway ZigBee communication unit 280 for performing a ZigBee network communication with the power measurement device,
And a facility lighting check unit (290) for checking the operation state of the facility lighting and the presence or absence of a failure. The demand power prediction based on the in-house Zigbee network A system that minimizes the power consumption of the facility lighting.
제 1항에 있어서,
상기 디밍제어부(130) 및 게이트웨이디밍제어부(250)는,
당일최대소비전력량설정부에 의해 설정된 당일 최대 소비 전력량을 기준으로 70% 미만 소비 전력까지는 사용자인터페이스부 및 게이트웨이사용자인터페이스부에 의해 설정된 디밍값으로 조명을 작동시키고, 70% 이상 소비 전력은 사용자인터페이스부 및 게이트웨이사용자인터페이스부에 의해 설정된 디밍값의 -20%로 디밍하는 것을 특징으로 하는 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템.
The method according to claim 1,
The dimming control unit 130 and the gateway dimming control unit 250,
The lighting is operated with the dimming value set by the user interface unit and the gateway user interface unit up to the power consumption less than 70% based on the maximum power consumption amount set by the maximum power consumption setting unit on the same day, And dimming to -20% of the dimming value set by the gateway user interface unit.
제 1항에 있어서,
상기 칼만필터부(220)는,
상기 전력량계산부(110)에 의해 체크된 전력량을 참조하여 1시간 단위 소비전력량을 예측하기 위한 1시간단위소비전력량예측모듈과,
상기 1시간단위소비전력량예측모듈에 의해 체크된 1시간 단위 소비전력량을 참조하여 1일 소비 전력량을 예측하기 위한 1일소비전력량예측모듈을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템.
The method according to claim 1,
The Kalman filter unit 220 includes:
A one-hour power consumption prediction module for predicting an amount of power consumption per one hour with reference to the amount of power checked by the watt-hour meter 110;
And a one-day power consumption prediction module for predicting a daily power consumption amount with reference to the one-hour power consumption amount checked by the one-hour power consumption prediction module. A system that minimizes facility lighting power consumption through power prediction.
제 1항에 있어서,
상기 그래픽처리부(270)는,
시설조명의 동작 상태와 고장 유무, 축사 내 시설 조명의 소비전력량을 일별,주별,월별로 그래픽으로 처리하는 것을 특징으로 하는 축사 내 지그비 네트워크 기반의 수요 전력 예측을 통한 시설조명 소비전력을 최소화하는 시스템.The method according to claim 1,
The graphic processing unit 270,
A system for minimizing the facility lighting power consumption by predicting the demand power based on the ZigBee network in the housing, characterized in that the operation state and failure of the facility lighting, and the power consumption amount of the facility lighting in the house are graphically processed by day, week, .
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