KR0142843B1 - 태양광 조명의 제어 및 안내시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광조명의 제어 및 안내시스템에 관한 것으로, 중앙의 태양위치 검출센서로 검출한 태양의 위치에 따라 구동부의 수직, 수평용 모터로써 위치를 제어하는 다수의 채광부와, 태양광의 조도를 측정하여 일조상태를 인식하는 조도센서와, 상기의 채광부들과 조도센서로 부터 태양위치 및 일조상태에 따른 정보를 입력받아 태양광 추적과 채광의 동작을 자체 제어하는 제1PLC와, 상기 다수의 광부에서 수집된 태양광을 원하는 장소까지 광케이블에 의해 전달하는 전송부와, 상기의 전송부를 통하여 전달된 태양광을 임의의 방향으로 비추어주는 산광부와, 상기의 제1PLC의 정보를 입력받으면서 채광부나 산광부의 동작상태에 따른 카메라의 영상정보를 입력받아 전체적인 동작을 제어하는 메인콘트롤러와, 상기 메인콘트롤러에 의해 정보교환방식의 제어를 받으면서 산광부가 위치한 구역에 대한 자체 제어를 수행하는 제2PLC와, 상기의 제2PLC와 무선신호에 의해 정보를 주고 받으면서 감시자가 동작상태를 확인하거나 선택사양을 입력시킬 수 있도록 한 원격콘트롤러들로 구성함으로써 중앙에서의 감시 및 제어를 수행하면서 PLC에 의한 독립적 제어가 가능하도록 하고, 태양광 조명의 안내기능을 수행할 수 있도록 한 것이다.

Description

태양광 조명의 제어 및 안내시스템

제1도는 본 발명의 개략적인 구성을 나타낸 블록도.

제2도는 본 발명의 채광부의 구성을 나타낸 것으로,

(a)도는 채광부의 사시도.

(b)도는 집광기의 구성을 나타낸 개략도.

제3도는 본 발명의 PLC의 구성을 나타낸 블록도.

제4도는 본 발명의 메인콘트롤러의 구성을 나타낸 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 채광부 3,10 : PLC

4 : 전송부 5 : 산광부

6,7,15 : 카메라 20 : 원격콘트롤러

23 : 메인콘트롤러

본 발명은 태양광 조명의 제어 및 안내시스템에 관한 것으로, 특히 집광기와 감시카메라 및 조명설비들을 중앙 감시시스템에 의하여 종합적으로 감시 제어하는 동시에 PLC(Programmable Logic Controller)에 의한 자체 제어의 기능를 갖도록 한 태양광 조명의 제어 및 안내시스템에 관한 것이다.

일반적으로 태양광은 인간의 눈에 밝기를 느끼게 하는 약 0.38~0.78(㎛)의 파장을 갖는 가시광선과, 0.38㎛ 이하의 파장을 갖는 자외선과, 0.78㎛이상의 파장을 갖는 적외선으로 이루어져 있으며, 자연스럽고 건강적인 조명효과 온열효과 및 건강효과나 질환치료에 유용한 보건 효과등으로 인해 우리의 생활에 매우 유익하다는 것은 이미 잘 알려진 사실이다.

그러나 현대에는 산업화가 이루어져 실내에서 생활하거나 활동하는 시간이 상대적으로 많아지게 되고, 대부분의 건축물이 자연적이 아닌 인공적인 환경에서 생활하도록 지어지기 때문에 인공조명으로 필요한 밝기를 확보하고자 하는 경향이 현저한 실정이다.

이러한 환경적인 변화로 인해 생활에 필요한 태양빛과 접할 수 있는 기회를 잃고 부적합한 환경에서 생활하게 되어 문화병이라는 새로운 사회문제가 대두되었다.

그러므로 고층아파트나 빌딩의 사무실에서 일과 휴식을 위한 공간을 확보하고 필요에 따라 태양의 빛과 초목의 푸르름 같은 자연적인 것을 적극적으로 조화시켜 인간을 위주로한 건강한 환경을 창출하고자 하는 움직임이 점차 강해지고 있다.

따라서 태양광 채광시스템과 일조확보 수단을 구비하여 실내나 지하에서 자연그대로의 환경을 향유할 수 있으며, 실내공간에서도 사시사철 초목이 아름답게 꾸며져 있도록 하였다.

즉, 태양광 추적장치로 태양광의 방향을 추적하여 경면제어장치로 태양광의 이동에 따라 반사경의 경면기울기를 변화시킨후 다수의 반사율이 높은 거울을 이용하여 상기의 반사경에 반사된 태양광을 원하는 위치에 까지 보내도록 한 반사경 방식을 이용하거나, 태양광 집광장치로 태양광을 수집하여 내부가 반사율이 높은 거울면으로 이루어진 스테레스 튜브나 금속제 덕트인 광덕트를 이용하여 밀폐된 공간으로 빛을 전달하도록 한 광 덕트 방식을 이용하였었다.

그러나 상기와 같은 종래의 반사경 방식은 구조가 간단하여 시공이 간편하고 제조원가가 저렴한 장점이 있는 반면에 사용범위가 좁은 단점이 있으며, 광 덕트 방식은 채광거리가 실내나 지하의 근거리에 제한되는 단점으로 인해 널리 이용되지 못하였다.

이에따라 본 발명은 고효율과 양질의 광을 광범위하게 채광하는 광섬유방식을 중앙감시 시스템과 자체제어 시스템에 의해 제어할 수 있도록 한 태양광 조명의 제어 및 안내시스템을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이와같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 중앙의 태양위치 검출센서로 검출한 태양의 위치에 다라 구동부의 수직, 수평용 모터로써 위치를 제어하는 다수의 채광부와,

태양광의 조도를 측정하여 일조상태를 인식하는 조도센서와,

상기의 채광부들과 조도센서로 부터 태양위치 및 일조상태에 따른 정보를 입력받아 태양광 추적과 채광의 동작을 자체 제어하는 제1PLC와,

상기 다수의 광부에서 수집된 태양광을 원하는 장소까지 광케이블에 의해 전달하는 전송부와,

상기의 전송부를 통하여 전달된 태양광을 임의의 방향으로 비추어주는 산광부와,

상기의 제1PLC의 정보를 입력받으면서 채광부나 산광부의 동작상태에 따른 카메라의 영상정보를 입력받아 전체적인 동작을 제어하는 메인콘트롤러와,

상기 메인콘트롤러에 의해 정보교환방식의 제어를 받으면서 산광부가 위치한 구역에 대한 자체 제어를 수행하는 제2PLC와,

상기의 제 2PLC와 무선신호에 의해 정보를 주고 받으면서 감시자가 동작상태를 확인하거나 선택사양을 입력시킬 수 있도록 한 원격콘트롤러들로 구성함으로써 중앙에서의 감시 및 제어를 수행하면서 PLC에 의한 독립적 제어가 가능하도록 하고, 태양광 조명의 안내기능을 수행할 수 있도록 한 것이다.

이하 본 발명은 첨부 도면에 의거 상세히 기술하여 보면 다음과 같다.

제1도는 전체적인 구성을 개략적으로 도시한 것으로서, 태양위치를 추적하면서 적절한 태양광을 채집하는 다수의 채광부(1)와,

상기 채광부(1)의 근접위치에서 태양광의 조도를 측정하여 태양광의 많고 적은상태로 흐리고 맑은 일조 정도를 알 수 있도록 하는 조도센서(2)와,

상기 채광부(1) 및 조도센서(2)로 부터 태양의 위치 및 일조상태에 따른 정보를 입력받아 태양광 추적과 집광의 동작을 자체 수행하는 제1PLC(3)와,

상기의 채광부(1)에서 수집된 태양광을 원하는 장소까지 광케이블에 의해 전달하는 전송부(4)와,

상기의 전송부(4)를 통하여 전달된 태양광을 임의의 방향으로 비추어 주는 산광부(5)와,

상기의 제1PLC(3)에서 카메라 콘트롤러(8),(9)를 통한 제어를 받으면서 채광부(1)의 동작상태 등을 촬영하여 이에 따른 화상정보를 출력하는 제1 및 제2카메라(6),(7)와,

상기의 산광부(5)가 위치하는 주변에 설치되어 카메라 콘트롤러(11), 조광콘트롤러(12), 펌프구동부(13), 셔치라이트콘트롤러(14)들의 구동을 제어하는 제2PLC(10)와,

상기 카메라 콘트롤러(11)를 통한 제2PLC(10)의 제어를 받으면서 동작하여 산광부(5)의 주변 상황을 촬영하여 이에 따른 화상정보를 출력하는 제3카메라(15)와,

상기 조광콘트롤러(12)를 통한 제2PLC(10)의 제어를 받으면서 동작하여 산광부(5)의 주변에 모자르는 빛을 보충하는 전등(16)과,

상기 펌프구동부(13)를 통한 제2PLC(10)의 제어를 받으면서 동작하여 실내의 식물 등에 물을 공급하는 펌프(7)와,

상기 셔치라이트 콘트롤러(14)를 통한 제2PLC(10)의 제어를 받으면서 임의의 물체나 위치에 대해 강한 인공빛을 비추는 셔치라이트(18)와,

산광부(5)의 근접위치에 설치되어 주변의 조도를 측정하여 밝고 어두운 정도에 따른 정보를 상기의 제2PLC(10)에 전달하는 조도센서(19)와,

상기 제2PLC(10)의 주변위치에 설치되어 각각의 무선 입출력부(21),(22)를 통하여 무선신호를 주고 받으면서 선택사양을 출력하거나 필요한 정보를 입력받는 원격콘트롤러(20)와,

상기의 제1PLC(3) 및 제2PLC(10)로 부터 동작에 따른 정보를 입력받으면서 제1 내지 제3 카메라(6),(7),(15)로 부터 화상의 정보를 입력받아 전체적인 동작을 제어하는 메인콘트롤러(23)들로 구성한 것이다.

제2도는 채광부의 구성을 나타낸 것으로서, 태양위치 검출센서(24)의 주변에 다수의 집광기(25)를 위치시키고, 콘트롤유니트(26)에 의해 구동모터(27)를 작동시키면서 상기 태양위치 검출센서(24) 및 다수의 집광부(25)를 지지하는 받침편(28)을 이동시켜 태양의 이동에 따라 방향을 바꾸어 주도록 한다.

그리고 상기의 집광기(25)는 제2도의 (b)에서와 같이 후레즈넬렌즈(29)에 의해 가시광선만 전송부(4)의 콘넥터(30)에 집광되어 광케이블(31)을 통과하여 산광부(5)로 전달되도록 한다.

상기의 채광부(1)는 아크릴돔에 의해 보호되도록 하여도 무방하다.

제1PLC(3)와 제2PLC(10)는 제3도에 도시한 것과 같이 고속의 연산기능을 갖는 CPU모듈(32)이 메모리(33)에 필요한 정보의 데이터를 저장하여 필요할 때 읽어들일 수 있도록 하고, 디지탈 신호출력부(34)로 출력하는 디지탈신호가 모뎀(35)을 거쳐 메인콘트롤러(23)에 전달되도록 하면서, 메인콘트롤러(23)에서 모뎀(35)을 경유한 디지탈 신호를 디지탈 신호 입력부(36)를 거쳐 입력되도록 하여 메인콘트롤러(23)의 제어를 받도록 하고, 아날로그 입력부(37) 및 아날로그 출력부(38)를 거쳐서는 각각 채광부(1), 조도센서(2), 카메라 콘트롤러(8)(9)와, 카메라 콘트롤러(11), 조광콘트롤러(12), 펌프구동부(13), 셔치라이트 콘트롤러(14), 조도센서(19)들과 정보를 주고 받으면서 제어가 가능하도록 한 것이다.

메인콘트롤러(23)는 제4도에 도시한 것과 같이 제1내지 제3카메라(6)(7)(15)로 부터 케이블(39)을 거쳐 입력되는 화상의 정보를 4분할 가능한 퀘드 뷰(QUAD VIFW)(40)을 통하여 화상으로 표현하여 감시자가 필요한 위치를 확인할 수 있도록 하고, 모뎀(35)을 통하여 제1PLC(3)와 제2PLC(10)로 부터 입력되는 정보를 칼라모니터(41)에 화상으로 표시하면서 키이보드(42)를 통해 사용자가 입력되는 선택사양에 대해 중앙처리장치(43)에서 논리연산을 수행한 후 모니터(41)에 표시하거나 모뎀(35)을 통해 두 PLC(3)(10)로 출력하도록 한 것이다.

이와 같이 구성한 본 발명의 태양광 조명의 제어 및 안내장치는 태양의 이동에 따른 위치를 태양위치 검출센서(24)로 검출하고 조도센서(2)로 태양광의 밝거나 흐린 상태를 인식하여 콘트롤 유니트(26)를 통해 구동모터(27)를 작동시키면서 받침편(28)을 이동시킴으로써 채집부(1)의 집광기(25)에 적절한 태양광이 채집되도록 한다.

집광기(25)의 후레즈넬렌즈(29)를 통하여 고밀도화하여 채광되고, 전송부(4)의 콘넥터(30)에는 가시광선만 채집되어 광케이블(31)을 통해 산광부(5)에서 확산조사 되도록 함으로써 직접 태양광이 비추지 못하는 지하층이나 건물내부에 태양광을 비출 수 있도록 한다.

그리고 제1 및 제2 카메라(6)(7)를 카메라 콘트롤러(8)(9)를 통해 조작하면서 채광부(1)들의 동작상태 등을 쿼드뷰(40)를 통하여 확인할 수 있도록 한다.

한편, 산광부(5)를 통하여 빛이 비추어지는 장소에서는 조도센서(19)를 통해 측정된 내부의 밝고 어두운 상태에 따라 필요에 의해 다수개씩 설치하는 조광콘트롤러(12)를 통해 전등(16)을 선택적으로 점등시킨다.

그리고 필요에 따라 펌프 구동부(13)나 셔치라이트콘트롤러(14)를 통해 펌프(17) 또는 셔치라이트(18)를 선택적으로 동작시킨다.

제1PLC(3)나 제2PLC(10)에 의해 독립적으로 제어되면서 메인콘트롤러(23)에 의해 중앙 제어 방식으로 제어하도록 함으로써 메인콘트롤러(23)가 다운되더라도 PLC(3)(10)에 의한 제어에 의해 동작이 유지되도록 한다.

제2PLC(10)와 무선신호로 정보의 교환이 행하여지는 원격콘트롤러(20)는 밧데리 내장형으로 이동이 가능하므로 외부인이나 방문객들에게 메인콘트롤러(23)와 함께 안내기능 및 간이 시험 제어기능이 가능하도록 한다.

따라서 본 발명의 태양광 조명의 제어 및 안내시스템에 의하여서는 태양이 직접 비추지 않는 곳으로 태양광을 효율적으로 전달할 수 있음은 물론, 중앙제어와 PLC에 의한 독립적인 제어가 가능하고, 사용자가 필요한 곳에서 원격의 통신 및 제어가 가능하도록 하며, 카메라에 의한 화상을 눈으로 확인하면서 효율적인 관리가 가능하도록 한 것이다.

Claims (3)

1. 태양위치를 추적하면서 적절한 태양광을 채집하는 다수의 채광부(1)와, 상기 채광부(1)의 근접위치에서 태양과의 조도를 측정하여 태양광의 많고 적은상태로 흐리고 맑은 일조 정도를 알 수 있도록 하는 조도센서(2)와, 상기 채광부(1) 및 조도센서(2)로 부터 태양의 위치 및 일조상태에 따른 정보를 입력받아 태양광 추적과 집광의 동작을 자체 수행하는 제1PLC와 (3)와, 상기의 채광부(1)에서 수집된 태양광을 원하는 장소까지 광케이블에 의해 전달하는 전송부(4)와, 상기의 전송부(4)를 통하여 전달된 태양광을 임의의 방향으로 비추어 주는 산광부(5)와, 상기의 제1PLC(3)에서 카메라 콘트롤러(8),(9)를 통한 제어를 받으면서 채광부(1)의 동작상태 등을 촬영하여 이에따른 화상정보를 출력하는 제1 및 제2 카메라(6),(7)와, 상기의 산광부(5)가 위치하는 주변에 설치되어 카메라 콘트롤러(11), 조광콘트롤러(12), 펌프구동부(13), 셔치라이트콘트롤러(14)들의 구동을 제어하는 제2PLC(10)와, 상기 카메라 콘트롤러(11)를 통한 제2PLC(10)의 제어를 받으면서 동작하여 산광부(5)의 주변 상황을 촬영하여 이에 따른 화상정보를 출력하는 제3 카메라(15)와, 산광부(5)의 근접위치에 설치되어 주변의 조도를 측정하여 밝고 어두운 정도에 따른 정보를 상기의 제2PLC(10)에 전달하는 조도센서(19)와, 상기 제2PLC(10)의 주변위치에 설치되어 각각의 무선 입출력부(21),(22)를 통하여 무선신호를 주고 받으면서 선택사양을 출력하거나 필요한 정보를 입력받는 원격콘트롤러(20)와, 상기의 제1PLC(3) 및 제2PLC(10)로 부터 동작에 따른 정보를 입력 받으면서 제1 내지 제3 카메라(6),(7),(15)로 부터 화상의 정보를 입력받아 전체적인 동작을 제어하는 메인콘트롤러(23)들로 구성됨을 특징으로 하는 태양광 조명의 제어 및 안내시스템.
2. 제1항에 있어서, 채광부(1)는 태양위치 검출센서(24)의 주변에 다수의 집광기(25)를 위치시키면서 받침편(28)에 의해 지지되도록 하고, 상기 받침편(28)은 콘트롤 유니트(26)에 의해 동작하는 구동모터(27)의 구동에 따라 태양의 이동시에도 적절한 빛이 채집되도록 한 태양광 조명의 제어 및 안내시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 집광기(25)는 후레즈넬 렌즈(29)를 투과하는 중에 밀집되는 태양광의 가시광선만 전송부(4)의 콘넥터(30)에 집광되어 광케이블(31)로 전달되도록 한 태양광 조명의 제어 및 안내시스템.