KR100891201B1 - 스위치 Ｏｎ／Ｏｆｆ 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치 - Google Patents

스위치 Ｏｎ／Ｏｆｆ 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치 Download PDF

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KR100891201B1
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유종익
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문현만
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Abstract

본 발명은 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치에 관한 것으로, 그 목적은 스위치 On/Off를 감지하여 실내 혹은 실외(이동체 포함)에 설치된 다양한 전등 또는 동일 제품군의 전등에 대한 개별 또는 제품군별 전력 소비량을 측정하는 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 구성은 전등과 연결된 개별 스위치의 On/Off에 따른 전력소비 시간을 감지하도록 개별 스위치와 연결된 하나 이상의 스위치동작감지기기(1)와; 하나 이상의 스위치동작감지기기(1)로부터 스위치 On/Off 정보를 수신하는 하나 이상의 스위치 동작 수집기기(2)와; 하나 이상의 스위치 동작 수집기기(2)로부터 스위치의 On/Off 정보를 전송받아 전등별 소비전력량을 계산하는 DATA수집서버(3)와; DATA수집서버(3)의 정보를 저장하는 DB서버(4)와; DB서버(4)에 담긴 전등별 소비전력량을 인터넷을 통해 제공하는 Web서버(5);로 구성된 것을 그 기술적 사상의 특징으로 한다.
전력량, 스위치동작감지, 조명, LED, 전등

Description

스위치 Ｏｎ／Ｏｆｆ 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치{Apparatus for measuring electric power usage by monitoring switch ON/OFF}
본 발명은 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치에 관한 것으로, 자세하게는 개별 스위치별로 연결된 다양한 전등의 소비전력과 같은 정보를 사전에 입력한 후 개별 스위치의 On/Off에 따라 개별 전등의 소비전력 사용량을 파악하여 에너지 절약을 위한 세분화된 전력량 측정 및 관리, 절감량을 파악하여 각종 인센티브 제공 및 CO2 절감 인증에 활용할 수 있는 전력 사용량 계측 장치에 관한 것이다.
일반적으로 전등의 소비전력을 측정하는 방법은 실내 또는 실외에 설치된 전등에 전원을 공급하는 전력선에 계량기를 부착하여 전등의 소비전력을 측정하는 방식이 일반적이다.
하지만 전력선에 연결된 것은 전등만 있는 것이 아니고, 보통 가전기구(냉장고, 에어컨, 컴퓨터 등)와 다양한 종류의 전등이 함께 연결되어 있어 개별 전등 또 는 전등만의 소비전력을 측정하는 것은 현실적으로 어려운 문제점이 있다.
즉, 종래의 전력계량기를 이용한 전등 소비전력량 측정 시스템도를 도시한 도 10에서 보이는 바와 같이 전력선에 연결된 계량기에 의한 소비전력 측정방법은 전체적으로 사용된 소비전력량을 측정하는데는 문제가 없지만 전등과 전열기구 또한 개별 전등에 대한 소비전력량을 측정하는 것이 어렵다는 단점이 있다.
물론 개별 전등에 대한 소비전력을 측정하기 위해 전력계량기를 조명 1개당 설치하여 소비전력을 측정하거나, 동일한 규격의 제품군으로 이루어진 조명라인마다 소비전력을 측정하는 개별 전력계량기를 설치하여 라인별 전력소비량을 측정할 수는 있으나 배선의 문제와 경제적인 문제등으로 인해 현실적으로 불가능하다는 문제점이 있다.
즉, 건물단위(아파트)로 동일한 전등에 대하여 전력계량기 배선공사 후 시간이 지남에 따라 각 단위공간(입주동/호)에 관리주체(집주인)에 의하여 설치된 전등이 노후/파손으로 인하여 다른 모델로 교체될 가능성이 있고, 이러한 경우 소비전력의 측정치가 무의미하게 된다. 이를 극복하기 위해서는 다시 전력선 배선공사가 필요하거나 전력계량기에 딸린 배선에는 최초 지정된 전등 이외의 제품은 사용하면 안되거나 전력계량기에 딸린 전등의 교체시에는 각 단위공간의 관리주체(집주인)가 협동하여 타 제품으로 변경해야 하는 어려움이 존재한다.
이와 같은 이유로 아직까지 동일한 조명을 사용하는 소켓별로 전력공급용 배선을 시공하고, 해당 배선에 전력계량기를 설치하여 제품군별 소비전력을 측정하여 모니터링하는 방법외에는 특별히 각 전등마다의 전력소비량을 측정할 수 있는 계측 장치가 없다는 문제점이 있다.
따라서 전력계량기를 이용하여 전력을 직접 측정하지 않고도 신뢰할 수 있는 소비전력 측정 방식이 필요하게 되었다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 스위치 On/Off를 감지하여 실내 혹은 실외(이동체 포함)에 설치된 다양한 전등 또는 동일 제품군의 전등에 대한 개별 또는 제품군별 전력 소비량을 측정하는 장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 스위치 On/Off를 감지하여 실내 혹은 실외(이동체 포함)에 설치된 다양한 전등 또는 동일 제품군의 전등이 다른 전등으로 변경되라도 이를 유연하게 관리할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 스위치 On/Off를 감지하여 실내 혹은 실외(이동체 포함)에 설치된 다양한 전등 또는 동일 제품군의 전등과 다른 전열기구가 혼재되어 연결되어 있더라도 전등만의 소비전력을 측정할 수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 스위치 On/Off를 감지하여 실내 혹은 실외(이동체 포함)에 설치된 다양한 전등 또는 동일 제품군의 전등에 대한 개별 또는 제품군별 전력 소비량을 측정하여 에너지 절약을 위한 세분화된 전력량 측정 및 관리, 절감량을 파악하여 각종 인센티브 제공 및 CO2 절감 인증에 활용할 수 있도록 원격지에서 모니터링할수 있는 장치를 제공하는 데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 스위치 On/Off를 감지하여 실내 혹은 실외(이동체 포함)에 설치된 다양한 전등 또는 동일 제품군의 전등에 대한 개별 또는 제품군 별 전력 소비전력량을 모니터링시 오류가 발생하면 문제의 원인이 되는 소비전력 전송 장비를 손쉽게 찾아 낼 수 있는 장치를 제공하는데 있다.
또한 본 발명의 다른 목적은 기업, 학교, 공공기관, 가정, 아파트 등 스위치가 부착된 모든 고정 구조물과 차량, 선박, 항공기 등의 스위치가 부착된 모든 이동체에 적용하여 전등에 공급되는 전력의 On/Off 여부를 가장 저수준으로 감지함으로써 소비전력이 다른 전등이 같은 배선에 연결되어 있는 최악의 경우에도 사용된 전체 소비전력의 산출이 가능한 장치를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하고 종래의 결점을 제거하기 위한 과제를 수행하는 본 발명은 전등과 연결된 개별 스위치의 On/Off에 따른 전력소비 시간을 감지하도록 개별스위치와 연결된 하나 이상의 스위치동작감지기기와;
하나 이상의 스위치동작감지기기로부터 스위치 On/Off 정보를 수신하는 하나 이상의 스위치 동작 수집기기와;
하나 이상의 스위치 동작 수집기기로부터 스위치의 On/Off 정보를 전송받아 전등별 소비전력량을 계산하는 DATA수집서버와;
DATA수집서버의 정보를 저장하는 DB서버와;
DB서버에 담긴 전등별 소비전력량을 인터넷을 통해 제공하는 Web서버;로 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치를 제공함으로써 달성된다.
상기 개별스위치와 연결된 전등은 하나이상의 전등으로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 개별스위치와 연결된 전등은 서로 다른 소비전력량을 가진 하나이상의 전등으로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 개별스위치와 연결된 전등은 서로 동일한 소비전력량을 가진 하나 이상의 전등으로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 개별스위치에 연결된 개별 전등은 사전에 DATA수집서버에 소비전력량이 저장된 전등인 것을 특징으로 한다.
상기 스위치 동작 감지기기는 RFID 태그에 하나의 상위 ID가 부여되고, 이와 연결된 스위치 박스를 구성하는 개별스위치에는 상위 ID에서 분지되는 하위 ID가 부여되도록 구성하여 DATA수집서버 또는 이동형 RFID리더기가 인식하도록 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 스위치 동작감지기기는 하나 이상의 스위치가 설치된 스위치 박스별로 대응하여 설치되고, 개별스위치 수에 대응하는 하나이상의 외부단자가 설치된 전원스위치 감지부로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 스위치 동작감지기기는 전등의 개별 스위치에 외부단자가 직접 연결되어 전등 스위치의 On/ Off 상태변화를 감지하는 외부 연결부인 전원스위치 감지부와;
전원스위치 감지부와 연결되어 개별 전원 스위치의 감지상태, 메모리의 사용, 데이터 전송부 및 제어 상태표시부의 연산/제어활동을 수행하는 메인 제어부와;
메인 제어부와 연결되어 감지된 전원스위치의 상태 값을 외부로 전송에 앞서 내부적으로 저장하기 위한 저장공간 및 전송에 실패한 전원스위치 상태 값의 재전송을 위한 임시 저장 공간으로 사용되는 메모리와;
메인 제어부와 연결되어 감지된 전원스위치의 상태 값을 스위치 동작 수집기기로 유선 또는 무선 방식을 통하여 전달하는 데이터 전송부와;
메인 제어부와 연결되어 전원을 제공하는 전원관리부와;
메인 제어부와 연결되어 전원공급유무, 감지된 스위치별 상태, 데이터 전송부의 동작여부를 육안으로 확인하도록 구성된 상태 표시부와;
DATA수집서버 또는 RFID리더기가 인식할 수 있는 개별 스위치 동작 감지기기의 ID를 저장하여 스위치동작감지기 설치시 또는 오동작에 따른 유지보수시 위치를 알려주도록 구성한 RFID 태그로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 스위치 동작 수집기기는 하나 이상의 스위치 동작 감지기기로부터 유선 또는 무선 통신방식을 이용하여 스위치 전원감지 상태값을 전송받는 데이터 수집부 와;
데이터 수집부와 연결되어 데이터수집부, 메모리의 사용, 데이터 전송부의 제어 상태표시부의 연산/제어활동을 수행하는 메인 제어부와;
메인 제어부(22)와 연결되어 스위치 동작 감지기기로부터 수집된 스위치 감지 상태값을 DATA수집서버로 전송하기 전 내부적으로 저장하기 위한 저장공간 및 전송에 실패한 전원스위치 상태 값의 재전송을 위한 임시 저장 공간인 메모리와;
메인 제어부와 연결되어 스위치 동작 감지기기로부터 수집된 전원스위치 상태 값을 DATA수집서버로 유선 또는 무선 방식을 통하여 전달하는 데이터 전송부와;
메인 제어부와 연결되어 전원을 제공하는 전원관리부와;
메인 제어부와 연결되어 전원공급유무, 스위치 동작 감지기기로부터의 수신상태, 데이터 전송부의 동작여부를 육안으로 확인하도록 구성된 상태 표시부와;
DATA수집서버 또는 RFID리더기가 인식할 수 있는 개별 스위치 동작 수집기기의 ID를 저장하여 스위치동작수집기기 설치시 또는 오동작에 따른 유지보수시 위치를 알려주도록 구성한 RFID 태그로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 스위치동작감지기기와 연결되는 스위치는 스위치가 부착된 고정 구조물 또는 스위치가 부착된 이동체에 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 전등은 백열전등, 형광등, LED 등 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 한다.
본 발명은 전등과 연결된 스위치 On/Off를 감지함으로써 직접 전력계가 설치되지 않더라도 신뢰성 있게 실내 혹은 실외(이동체 포함)에 설치된 다양한 전등 또는 동일 제품군의 전등에 대한 개별 또는 제품군별 전력 소비량을 측정할 수 있다는 장점과,
또한 기 설치된 전등이 다른 전등으로 변경되라도 이를 유연하게 관리할 수 있다는 장점과,
또한 전등과 다른 전열기구가 혼재되어 연결되어 있더라도 전등만의 소비전력을 측정할 수 있다는 장점과,
또한 실내 혹은 실외(이동체 포함)에 설치된 다양한 전등 또는 동일 제품군의 전등에 대한 개별 또는 제품군별 전력 소비량을 측정하여 에너지 절약을 위한 세분화된 전력량 측정 및 관리, 절감량을 파악하여 각종 인센티브 제공 및 CO2 절감 인증에 활용할 수 있도록 원격지에서 모니터링할수 있다는 장점과,
또한 스위치 On/Off를 감지하여 실내 혹은 실외(이동체 포함)에 설치된 다양한 전등 또는 동일 제품군의 전등에 대한 개별 또는 제품군별 전력 소비전력량을 모니터링시 오류가 발생하면 문제의 원인이 되는 소비전력 전송 장비를 손쉽게 찾아 낼 수 있는 장점과,
또한 기업, 학교, 공공기관, 가정, 아파트 등 스위치가 부착된 모든 고정 구조물과 차량, 선박, 항공기 등의 스위치가 부착된 모든 이동체에 적용가능하여 전 등에 공급되는 전력의 On/Off 여부를 가장 저수준으로 감지함으로써 소비전력이 다른 전등이 같은 배선에 연결되어 있는 최악의 경우에도 사용된 전체 소비전력의 산출이 가능하다는 장점을 가진 유용한 발명으로 산업상 그 이용이 크게 기대되는 발명이다.
이하 본 발명의 실시 예인 구성과 그 작용을 첨부도면에 연계시켜 상세히 설명하면 다음과 같다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 개략적인 장치구성을 보인 시스템도이고, 도 2는 본 발명에 따른 개별 스위치측정방식의 개념도를 도시하고 있는데, 도시된 바와 같이 전등과 연결된 개별 스위치의 On/Off에 따른 전력소비 시간을 감지하도록 개별 스위치와 연결된 하나 이상의 스위치동작감지기기(1)와; 하나 이상의 스위치동작감지기기(1)로부터 스위치 On/Off 정보를 수신하는 하나 이상의 스위치 동작 수집기기(2)와; 하나 이상의 스위치 동작 수집기기(2)로부터 스위치의 On/Off 정보를 전송받아 전등별 소비전력량을 계산하는 DATA수집서버(3)와; DATA수집서버(3)의 정보를 저장하는 DB서버(4)와; DB서버(4)에 담긴 전등별 소비전력량을 인터넷을 통해 제공하는 Web서버(5)로 구성됨을 알 수 있다.
상기와 구성된 본 발명은 스위치동작감지기기(1)로부터 스위치 On/Off에 따른 전등의 작동시간 정보를 스위치 동작 수집기기(2)가 1차로 수집저장하여 소비전력 원천 데이터를 일정주기마다 자동으로 원격지의 DATA수집서버(3)로 전송하여 각 스위치동작감지기기(1)별 정보를 수집하도록 구성하였다. 이와 같이 구성함으로써 일일이 검침원이 전력사용량을 측정하고 이를 보고하는 방식을 회피할 수 있게 되었다. 전송방식은 통상의 유선 및 무선 방식을 혼용하면 된다.
또한 DATA수집서버(3)의 정보를 저장하는 DB서버(4)의 정보를 시스템에 로그인을 거쳐 인증된 사용자들로 하여금 모니터링된 전등별 상태 및 총소비전력량을 손쉽게 확인 가능하도록 Web서버(5)를 구축하여 인터넷에 정보를 제공하도록 구성하였다.
또한 모니터링 중인 스위치동작감지기기(1)의 이상 발생시 이를 점검하기 위해 문제의 원인이 되는 스위치동작감지기기(1)를 손쉽게 찾아낼 수 있도록 개별 스위치동작감지기기(1) 마다 ID를 부여하고 RFID 태그에 해당 ID를 입력하여 유지보수시 손쉽게 해당 스위치를 찾을수 있도록 부착하여 구성하였다.
또한 도 2에 도시된 바와 같이 개별스위치와 연결된 전등은 하나 이상의 전등으로 구성하거나, 서로 다른 소비전력량을 가진 하나 이상의 전등으로 구성하거나, 서로 동일한 소비전력량을 가진 하나이상의 전등으로 구성할 수 있는데, 이러한 개별 전등은 사전에 DATA수집서버(3)에 소비전력량이 저장된다. 이와 같이 구성 함으로써 동일 제품군별 또는 다른 제품군별 전등에 대한 유연한 관리가 가능하게 된다. 즉, 종래 계량기를 이용한 전등 소비전력 측정시의 문제점인 전력계량기에 연결된 전등이 등록된 모델이 아닌 타 제품으로 변경시 및 기 등록된 모델과 등록되지 않은 모델이 혼재된 경우 집계된 데이터를 신뢰할 수 없었지만 본 발명은 개별 스위치와 연결된 전등마다 DATA수집서버에 등록되어 있어서, 향후 전등이 등록된 제품에서 다른 소비전력을 가지는 제품으로 변경되더라도 새로 등록된 전등의 소비전력값만 변경하면 되므로 유연하게 관리할 수 있게 된다.
또한 기존 건물에 있어서 하나의 스위치 배선에 전등이 아닌 다른 전력소비제품(냉장고, 에어컨, 컴퓨터 등)이 연결되어 있을 경우에도 개별 스위치 동작감지 기기(1)를 등록시 전등만 DATA수집서버(3)에 등록하여 On/Off 시간만 감지하게 되면 복잡한 전력소비제품이 연결된 배선에 대해서도 개별 전등의 소비전력 산출이 가능하다. 그 이유는 실제로 소모되는 전력량을 계산하는 것이 아닌 전력소비제품의 작동을 개별 스위치의 On/Off에 따른 작동시간을 감지하여 소비전력량을 계산하기 때문이다.
따라서 전력계량기를 이용하여 전력을 직접 측정하지 않고도 신뢰할 수 있는 소비전력을 측정하게 된다.
본 발명은 상기 구성을 구비함으로써 하나 이상의 전등이 연결된 스위치 On/Off 감지에 의해 개별 전등에 대한 소비 전력량을 계산하게 된다.
즉, 일반적으로 전등 스위치 박스에는 적게는 1개 많게는 6개 이상의 스위치가 부착되어 있고, 또한 개별 전등 스위치에는 일반적으로 동일한 전등 제품이 다수 동작하도록 구성되어 있다. 물론 전등 스위치에 따라서 동일하지 않은 전등이 1개의 스위치로 동작하는 구조도 존재한다. 이러한 전등 스위치별 on/off 동작을 감지하여 스위치에 연결된 전등에 전류가 인가되는지 여부를 감시하면 해당 전등의 소비전력량만 알수 있다면 손쉽게 총 소비전력량을 알수 있다.
이에 따라 상기와 같은 스위치 on/off 감지 및 계측 장치구성이 중요한 것이고, 이를 위해 본 발명에서는 전등 스위치별로 동작되는 전등의 종류(형광등, 백열등, LED조명 등)와 소비전력 및 설치된 전등의 개수를 DATA수집서버(3) 및 DB서버(4)에 등록하여 해당 전등의 정보를 관리하도록 구성하였다. 이는 다시 말하면 전등 스위치의 On/Off 동작만 알 수 있으면 어떤 전등이 몇 시간동안 켜져 있었는지 알 수 있게 된다는 혁신적인 방법인 것이다.
상기 본 발명의 스위치동작감지기기(1)가 적용될 수 있는 대상은 기업, 학교, 공공기관, 가정, 아파트 등 스위치가 부착된 모든 고정 구조물과 차량, 선박, 항공기 등의 스위치가 부착된 모든 이동체에 적용가능하다. 따라서 전등에 공급되는 전력의 On/Off 여부를 가장 저수준으로 감지함으로써 소비전력이 다른 전등이 같은 배선에 연결되어 있는 최악의 경우에도 사용된 전체 소비전력의 산출이 가능하게 된다.
또한 상기에서 전등은 백열전등, 형광등, LED 등등 발광할 수 있는 조명기구를 말한다.
이하 본 발명의 상기 각 구성에 대해 보다 자세히 설명한다.
상기 스위치 동작 감지기기(1)는 스위치 박스와 동일하게 외장형으로도 구성 가능하며, 스위치 박스 안쪽에 벽체 매립형으로도 구성이 가능한데, 이러한 스위치 동작 감지기기(1)는 실제 전등을 on/off하는 스위치의 개수만큼 외부포트가 할당되어 각 스위치의 작동 여부를 실시간으로 감지하도록 구성하였다. 또한 자체적으로 전원관리부를 두어 배터리 혹은 외부전원을 변환하여 내부전원으로 활용함으로써 지속적으로 스위치의 on/off를 신뢰성 있게 감지하게 된다.
상기 스위치 동작 감지기기(1)는 내장된 RFID 태그(Tag)에 하나의 상위 ID가 부여되고, 전원스위치 감지부(11)와 연결된 스위치 박스를 구성하는 개별 스위치에는 상위 ID에서 분지되는 하위 ID가 부여되도록 구성하여 DATA수집서버(3) 또는 이동형 RFID리더기가 인식하도록 구성하였다.
상기 스위치 동작 수집기기(2)는 내장된 RFID 태그에 스위치 동작 감지기기(1) 보다 상위 ID가 부여된다.
상기 스위치 동작 감지기기(1)는 내장된 통신모듈을 통하여 스위치별 ID와 스위치의 On/Off 정보를 근거리에 위치한 스위치 동작 수집기기(2)로 전송하는 기능을 내장한다. 이때 통식 방식은 무선 및 유선 등 통신 방식에 구애받지 않는 통상의 통신 방법 중의 하나를 사용하면 되는데, 예를 들자면 RF, RFID, Zigbee, CDMA, TDMA, 무선랜, TCP/IP, PLC(Power Line Communication : 전력선통신), PSTN(일반전화선)과 같은 통신방식이 있다.
또한 하나 또는 둘 이상의 다수개로 구성된 스위치 동작 감지기기(1)는 스위치 동작 수집기기(2)에게 실시간으로 자신이 담당하는 스위치의 동작여부를 보고한다. 다수의 스위치 on/off 동작정보를 보고받은 스위치 동작 수집기기(2)는 실시간 혹은 주기적으로 보고받은 스위치 동작정보를 DATA 수집서버(3)로 전송한다. 이때 스위치 동작 수집기기(2)와 DATA 수집서버(3)간 통신방식은 상기한 유선 또는 무선 통신 방식의 어느 것을 사용해도 된다.
상기 DATA 수집서버(3)는 스위치 동작 수집기기(2)에서 전달받은 스위치의 On/Off에 따른 스위치가 관리하고 있는 각 전등별 소비전력을 계산하게 된다. 즉, 스위치의 On신호와 Off신호간의 사용시간과 DB서버(4)에 기록되어 있는 스위치 ID에 세부정보인 전등의 소비전력을 통하여 총 전력 사용량을 하기식에 따라 계산할 수 있다.
(식)
총소비전력 = 개별 ID 전등의 소비전력×사용시간×동일 모델 전등의 개수
상기 DATA 수집서버(3)는 계산된 값을 즉시 DB서버(4)로 저장하여 보관하게 된다.
상기 Web 서버(5)는 개별 전등의 소비전력량을 모니터링을 확인할 수 있는 수단인데, 전등별 전력 사용량을 확인하고자 하는 사용자에게 인터넷을 이용하여 실시간으로 정보를 확인할 수 있게 된다. 보다 구체적으로 설명하자면 모니터링 정보를 제공하는 Web 서버(5)는 스위치 ID별 조명제품을 매칭(Matching)하여 스위치 ID별 ON/OFF 시각 로그저장, 스위치 ID별/조명제품별 총소비전력량 계산, 전력사용량 모니터링, 수집기 및 전송장치 상태 모니터링, 전력사용량 통계 등의 모니터링 정보를 제공한다.
도 3은 본 발명에 따른 스위치 동작 감지기기의 구성을 보인 개략도인데, 도시된 바와 같이 전등의 개별 스위치에 외부단자가 직접 연결되어 전등 스위치의 On/ Off 상태변화를 감지하는 외부 연결부인 전원스위치 감지부(11)와;
전원스위치 감지부(11)와 연결되어 개별 전원 스위치의 감지상태, 메모리의 사용, 데이터 전송부 및 제어 상태표시부의 모든 연산/제어활동을 수행하는 메인 제어부(12)와;
메인 제어부(12)와 연결되어 감지된 전원스위치의 상태 값을 외부로 전송에 앞서 내부적으로 저장하기 위한 저장공간 및 전송에 실패한 전원스위치 상태 값의 재전송을 위한 임시 저장 공간으로 사용되는 메모리(13)와;
메인 제어부(12)와 연결되어 감지된 전원스위치의 상태 값을 스위치 동작 수집기기(2)로 유선 또는 무선 방식을 통하여 전달하는 데이터 전송부(14)와;
메인 제어부(12)와 연결되어 전원을 제공하는 전원관리부(15)와;
메인 제어부(12)와 연결되어 전원공급유무, 감지된 스위치별 상태, 데이터 전송부의 동작여부를 육안으로 확인하도록 구성된 상태 표시부(16)와;
DATA수집서버 또는 RFID리더기가 인식할 수 있는 개별 스위치 동작 감지기기(1)의 ID를 저장하여 스위치 동작 감지기기 설치시 또는 오동작에 따른 유지보수시 위치를 알려주도록 구성한 RFID 태그(17)로 구성된다.
상기 스위치 동작감지기기(1)는 하나이상의 스위치가 설치된 스위치 박스별로 대응하여 설치되고, 개별스위치 수에 대응하는 하나이상의 외부단자가 설치된다. 따라서 만약 스위치가 6개일 경우 6개의 개별 스위치별로 각각 전원스위치 감지부(11)를 구성하는 외부 단자가 연결되어 스위치 ID별 on/off를 감지하게 된다.
이와 같은 스위치 ID별 on/off를 감지방식은 여러 가지가 있을 수 있는데, 물리적인 감지방식, 전기의 사용 유무 판단방식, 자기장 측정 방식등이 있다.
상기 물리적인 감지방식은 스위치 자체의 움직임을 감지할 수 있는 장치를 스위치 안에 삽입하여 스위치의 On/Off를 알아내는 방식이다.
상기 전기의 사용 유무 판단방식은 전압, 전류, 저항 3개의 인자에 대하여 값의 변화를 측정하여 스위치가 동작하였는지 여부를 알아내는 방식으로, 'V=IR' 공식에 의하여 전압, 전류, 저항 어느 한가지 이상만 감지하면 측정 가능한 방식으로, 보통 전류(I)를 측정한다.
상기 자기장 측정 방식은 도선에 전기가 흐르게 되면 도선 주위에 미세한 자기장이 형성되는데, 센서를 통하여 자기장의 형성 여부를 가지고 스위치의 동작을 감지하는 방식이다.
상기에서 전원관리부는 유선의 외부 전원 혹은 건전지 등의 외부 전원을 회로가 동작할 수 있는 안정적인 전원으로 변환하여 공급하도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 스위치동작 감지기기(1)는 전원스위치 감지부에서 스위치별 On/Off 신호를 감지하게 되면 스위치별 ID값과 On/Off 신호를 데이터 전송부를 통하여 외부로 전달하게 된다. 이때 통신오류가 발생할 시에는 해당 데이터를 메모리부에 저장하여 다음번 전송시기에 재전송을 시도한다. 또한 상태표시부를 통하여 전원공급상태, 통신상태 등의 정보를 외부에 표시하여 기기의 이상 유무를 관리자가 확인하게 된다.
도 4는 본 발명에 따른 스위치 동작 수집기기의 구성을 보인 개략도인데, 도시된 바와 같이 하나 이상의 스위치 동작 감지기기(1)로부터 유선 또는 무선 통신방식을 이용하여 스위치 전원감지 상태값을 전송받는 데이터 수집부(21)와;
데이터 수집부(21)와 연결되어 데이터수집부, 메모리의 사용, 데이터 전송부의 제어 상태표시부의 연산/제어활동을 수행하는 메인 제어부(22)와;
메인 제어부(22)와 연결되어 스위치 동작 감지기기(1)로부터 수집된 스위치 감지 상태값을 DATA수집서버(3)로 전송하기 전 내부적으로 저장하기 위한 저장공간 및 전송에 실패한 전원스위치 상태 값의 재전송을 위한 임시 저장 공간인 메모리(23)와;
메인 제어부(22)와 연결되어 스위치 동작 감지기기(1)로부터 수집된 전원스위치 상태 값을 DATA수집서버(3)로 유선 또는 무선 방식을 통하여 전달하는 데이터 전송부(24)와;
메인 제어부(22)와 연결되어 전원을 제공하는 전원관리부(25)와;
메인 제어부(22)와 연결되어 전원공급유무, 스위치 동작 감지기기(1)로부터의 수신상태, 데이터 전송부의 동작여부를 육안으로 확인하도록 구성된 상태 표시부(26)와;
DATA수집서버 또는 RFID리더기가 인식할 수 있는 개별 스위치 동작 수집기기(2)의 ID를 저장하여 스위치동작수집기기 설치시 또는 오동작에 따른 유지보수시 위치를 알려주도록 구성한 RFID 태그(27)로 구성된다.
상기에서 전원관리부는 유선의 외부 전원 혹은 건전지 등의 외부 전원을 회로가 동작할 수 있는 안정적인 전원으로 변환하여 공급하도록 구성된다.
상기와 같이 구성된 스위치동작수집기기(2)는 하나이상의 스위치 동작 감지기기(1)를 통하여 수집된 전원스위치 감지 상태를 전송부를 통하여 외부로 전달하게 된다. 이때 통신오류가 발생할 시에는 해당 데이터를 메모리부에 저장하여 다음번 전송시기에 재전송을 시도한다. 또한 상태표시부를 통하여 전원공급상태, 통신상태 등의 정보를 외부에 표시하여 기기의 이상 유무를 관리자가 확인하게 된다.
도 5는 본 발명에 따른 전등과 스위치 동작감지기기와 스위치동작수집기기간의 설치를 보인 예시도인데, 도시된 바와 같이 실내의 상부에 설치된 다수개의 전등으로 이루어진 전등A열과 다수개의 전등으로 이루어진 전등B열이 각각의 스위치박스에 있는 A열 스위치와 B열 스위치에 의해 on/off가 제어되는 것임을 알 수 있다.
A열 스위치와 B열 스위치의 옆에는 A열 스위치와 B열 스위치가 포함된 스위치박스를 담당하는 스위치 동작 감지기기(1)가 설치되어 A열 스위치와 B열 스위치 의 On/Off를 감지하게 된다.
또한 스위치 동작 감지기기(1)는 외부 근거리에 있는 스위치 동작 수집기기(2)와 무선통신하여 A열 스위치와 B열 스위치의 On/Off에 대한 정보를 전송하는 구성임을 알 수 있다.
도 6은 본 발명의 스위치 On/Off 감지에 의한 전력사용량 모니터링방법을 나타낸 흐름도인데, 도 1 내지 4에서 설명한 본 발명의 스위치동작감지기기(1)를 통해 개별 전등이 연결된 스위치의 On/Off를 감지하고, 감지된 스위치동작수집기기(2)를 통해 DATA수집서버(3)로 전송하면 DATA수집서버(3)에서 개별 전등의 총 전력사용량을 계산하고 이를 Web서버(5)를 통해 인터넷 상의 웹에 올리면 원격지에서 개별 전등의 상태 및 소비전력량을 모니터링하는 방법을 설명하고 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 전력사용량 모니터링방법은 스위치별 전등 등록단계(S100)와; 개별 스위치별 On/Off 동작 감지단계(S200)와; 개별 스위치별 On/Off 동작 수집단계(S300)와; 개별전등의 총 소비전력 계산 단계(S400)와; 개별전등의 모니터링 단계(S500)와; 개별전등의 유지보수단계(S600)로 이루어진다.
상기 스위치별 전등 등록단계(S100)는 개별스위치 및 하나이상의 개별스위치를 담당하는 스위치 동작 감지기기(1)에 각각 ID를 부여하고 ID가 부여된 스위치가 제어하고 있는 하나 이상의 전등에 대한 정보(전등 종류, 소비전력, 수량)를 DB서버에 저장하는 단계이다.
이때 사용되는 전등에 대한 정보 입력방법은 이동형 단말기를 통해 정보를 파악한 후 이동형 단말기 또는 인터넷과 연결된 웹화면을 통해 전송된다.
상기 개별 스위치별 On/Off 동작 감지단계(S200)는 전등정보가 입력된 개별 스위치별 On/Off 동작을 감지하는 스위치 동작 감지기기(1)를 설치하여 개별 스위치의 On/Off 정보를 측정하고 이를 스위치 동작 수집기기(2)에 전송하는 단계이다.
상기 개별 스위치별 On/Off 동작 수집단계(S300)는 개별 스위치별 On/Off 동작 감지단계(S200)에서 측정된 하나 이상의 스위치 동작 감지기기(1)로부터 전송된 스위치별 On/Off 정보를 스위치 동작 수집기기(2)가 수집 저장후 일정주기마다 DATA수집서버(3)에 전송하는 단계이다.
상기 개별전등의 총 소비전력 계산 단계(S400)는 스위치 동작 수집기기(2)로부터 전송된 ID가 부여된 개별 스위치별 On/Off 정보를 가지고 DB서버(4)에 기저장된 각 전등 정보(전등 종류, 소비전력, 수량)를 참조하여 DATA수집서버(3)가 하기식에 따라 개별 전등별 총 소비전력을 측정하고, 이를 DB서버(4)에 저장하는 단계이다.
(식)
총소비전력 = 개별 ID 전등의 소비전력 × 사용시간 × 동일 모델 전등의 개수
상기 개별전등의 모니터링 단계(S500)는 상기 개별전등의 총 소비전력 계산 단계(S400)에서 DB서버(4)에 저장된 개별 전등별 총 소비전력을 Web서버(5)가 인터넷을 통해 웹화면에 올려 원격지에서 개별 전등에 대한 상태 및 총소비전력량 정보를 일정기간 또는 지속적으로 모니터링하는 단계이다. 보다 구체적으로 설명하자면 모니터링 정보를 제공하는 Web 서버(5)를 통해 스위치 ID별 조명제품을 매칭(Matching)하여 스위치 ID별 ON/OFF 시각 로그저장, 스위치 ID별/조명제품별 총소비전력량 계산, 전력사용량 모니터링, 수집기 및 전송장치 상태 모니터링, 전력사용량 통계 등의 모니터링 정보를 제공한다.
상기 개별전등의 유지보수단계(S600)는 상기 모니터링 단계(S500)에서 이상 신호가 감지된 개별스위치 또는 스위치 동작 감지기기(1)의 ID 및 전등정보를 이동형 단말기에 다운로드하고, 이동형단말기는 내장된 RFID리더기를 통해 이상신호가 감지된 개별스위치 또는 스위치 동작 감지기기(1)의 ID 정보를 가진 RFID 태그를 탐색하여 이상 유무를 판단 후, 수정정보가 있으면 이를 DB서버(4)에 업로드하는 단계이다.
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 스위치별 전등을 등록하는 방법을 보인 예시도인데, 도시된 바와 같이 본 발명의 스위치 on/off 감지에 의한 소비전력량 측정을 위해서는 개별 스위치별 개별 전등이 DATA수집서버(3)에 사전 등록되어야 한다.
구체적으로 살펴보면 본 발명에 사용되는 스위치 동작 감지기기(1)는 벽면에 부착되는 외장형 혹은 스위치 박스 안쪽에 매립되는 내장형 모두 사용이 가능하며, 두 경우 모두 외부에는 제품의 ID값을 표시하지 않음으로 깔끔한 제품의 외관을 유지함과 동시에 외부의 충격으로 인하여 제품ID 인식불능 상태가 발생하지 않도록 구성한다.
스위치 동작 감지기기(1)는 동작시에 스위치별 ID값을 외부로 전송하게 되는데, 스위치별 ID를 유추할 수 있는 스위치 동작 감지기기(1)의 ID값을 내장된 RFID 태그(17)에 저장하여 스위치 동작 감지기기(1) 케이스에 부착한다.
이후 스위치 동작 감지기기(1)를 스위치박스에 부착되면 RFID 리더가 장착되어 있는 이동형 단말기(PDA, 전용리더기 등등)(6)에 DB서버로부터 기본정보(전등종류, 구조물명)을 다운로드하여 저장후 전등이 설치된 구조물에 도착한다.
이후 이동형 단말기(6)에 설치된 RFID 리더기를 통해 등록하고자 하는 스위치 동작 감지기기(1)의 RFID 태그에 저장된 ID를 탐색하여 해당 스위치 별로 제어되는 전등의 종류, 소비전력, 수량을 이동형 단말에 입력(PDA등에 미리 저장된 전등종류를 선택 후 나머지 소비전력과 전등수량 입력후 등록)하여 임시 저장한다.
정보를 저장한 이동형 단말기(6)는 인터넷 접속을 통해 작업된 스위치와 전등간의 연결정보를 DB서버(4)에 업로드 한다. 물론 DB서버(4)에 업로드시 DATA수집서버를 통해 정보가 처리된 후 저장되는 과정을 거친다.
이러한 RFID 태그와 이동형 단말기를 통한 전등의 종류, 소비전력, 수량의 DB화 업무는 다수의 스위치-전등간 연결정보를 입력하는데 업무효율 제고에 매우 효과적이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치별 전등을 등록하는 방법을 보인 예시도인데, 기본적으로 도 7에 따른 이동형 단말기(6)를 이용하여 특정 스위치동작감지기기(1)의 정보를 다운받아 특정 ID를 가진 RFID Tag의 위치를 이동형 단말기에 설치된 RFID 리더기를 이용하여 찾는 것 까지는 동일하고, 다만 정보는 수기로 이동형단말기에 기입한 후, DB서버(4)에 업로드하는 것은 인터넷과 접속된 이동형 단말기(6)가 아닌 타 수단에 의한 인터넷 접속후 DB서버(4)에 업로드하는 것만 다르다.
도 9는 본 발명에 따라 전등의 소비전력량 모니터링시 이상기기에 대한 점검 방법을 보인 예시도인데 도시된 바와 같이 전등의 소비전력 모니터링을 통하여 오동작 혹은 동작하지 않는 스위치 동작 감지기기(1)가 발견되는 경우, 앞서 스위치-전등간 연결정보를 입력할 때 사용되었던 이동형 단말기(6)에 점검이 필요한 스위치 동작 감지기기(1)의 정보를 인터넷을 통하여 DB서버(4)로부터 다운받는다.
이후 벽면 혹은 벽체에 부착된 스위치 동작 감지기기(1)에 접근하여 이상이 발견된 스위치 동작 감지기기(1)의 ID 정보와 RFID 리더기를 통하여 직접 읽어들인 스위치 동작 감지기기(1)의 RFID 태그(17)의 ID값을 비교하여 문제를 일으키는 전등 스위치 감지기기를 혼돈없이 찾아낸다
이후 오작동중인 스위치 동작 감지기기(1)의 상태를 점검 후, 이동형 단말기 에 다운로드된 DB서버(4)의 전산자료에 기록되어 있는 전등의 종류, 소비전력, 수량 정보와 실제 설치되어 있는 전등의 정보를 비교 후 변동사항이 있는 경우 이를 이동형 단말기(6)에서 바로 수정된 정보를 입력 후 인터넷을 통해 DB서버(4) 수정된 정보를 반영하도록 구성된다.
본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 본 발명의 개략적인 장치구성을 보인 시스템도이고,
도 2는 본 발명에 따른 개별 스위치측정방식의 개념도이고,
도 3은 본 발명에 따른 스위치 동작 감지기기의 구성을 보인 개략도이고,
도 4는 본 발명에 따른 스위치 동작 수집기기의 구성을 보인 개략도이고,
도 5는 본 발명에 따른 전등과 스위치 동작감지기기와 스위치동작수집기기간의 설치를 보인 예시도이고,
도 6은 본 발명의 스위치 On/Off 감지에 의한 전력사용량 모니터링방법을 나타낸 흐름도이고,
도 7은 본 발명의 한 실시예에 따른 스위치별 전등을 등록하는 방법을 보인 예시도이고,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스위치별 전등을 등록하는 방법을 보인 예시도이고,
도 9는 본 발명에 따라 전등의 소비전력량 모니터링시 이상기기에 대한 점검 방법을 보인 예시도이고,
도 10은 종래의 전력계량기를 이용한 전등 소비전력량 측정 시스템도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
(1) : 스위치동작감지기기 (2) : 스위치동작수집기기
(3) : DATA수집서버 (4) : DB서버
(5) : Web서버 (6) : 이동형단말기
(11) : 전원스위치 감지부 (12, 22) : 메인 제어부
(13, 23) : 메모리 (14, 24) : 데이터 전송부
(15, 25) : 전원관리부 (16, 26) : 상태 표시부
(17, 27) : RFID 태그 (21) : 데이터수집부

Claims (11)

  1. 전등의 소비전력 산출을 위해 전등과 연결된 개별 스위치의 On/Off에 따른 작동시간을 감지하도록 개별스위치와 연결되고, 내장된 RFID 태그에 하나의 상위 ID가 부여되고, 전원스위치 감지부(11)와 연결된 스위치 박스를 구성하는 개별 스위치에는 상위 ID에서 분지되는 하위 ID가 부여되도록 구성하여 DATA수집서버(3) 또는 이동형 RFID리더기가 인식하도록 구성된 하나 이상의 스위치동작감지기기(1)와;
    하나 이상의 스위치동작감지기기(1)로부터 스위치 On/Off에 따른 작동시간정보를 수신하고, 내장된 RFID 태그에 스위치 동작 감지기기(1) 보다 상위 ID가 부여된 하나 이상의 스위치 동작 수집기기(2)와;
    하나 이상의 스위치 동작 수집기기(2)로부터 스위치의 On/Off에 따른 작동시간 정보를 전송받아 전등의 작동시간에 따른 전등별 소비전력량을 계산하는 DATA수집서버(3)와;
    DATA수집서버(3)의 정보를 저장하는 DB서버(4)와;
    DB서버(4)에 담긴 전등별 소비전력량을 인터넷을 통해 제공하는 Web서버(5);로 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 개별스위치와 연결된 전등은 하나이상의 전등으로 구성한 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 개별스위치와 연결된 전등은 서로 다른 소비전력량을 가진 하나이상의 전등으로 구성한 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 개별스위치와 연결된 전등은 서로 동일한 소비전력량을 가진 하나 이상의 전등으로 구성한 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 개별스위치에 연결된 개별 전등은 사전에 DATA수집서버(3)에 소비전력량이 저장된 전등인 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치.
  6. 삭제
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치 동작감지기기(1)는 하나 이상의 스위치가 설치된 스위치 박스별로 대응하여 설치되고, 개별스위치 수에 대응하는 하나이상의 외부단자가 설치된 전원스위치 감지부(11)로 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치동작감지기기(1)는
    전등의 개별 스위치에 외부단자가 직접 연결되어 전등 스위치의 On/ Off 상태변화를 감지하는 외부 연결부인 전원스위치 감지부(11)와;
    전원스위치 감지부(11)와 연결되어 개별 전원 스위치의 감지상태, 메모리의 사용, 데이터 전송부 및 제어 상태표시부의 연산/제어활동을 수행하는 메인 제어부(12)와;
    메인 제어부(12)와 연결되어 감지된 전원스위치의 상태 값을 외부로 전송에 앞서 내부적으로 저장하기 위한 저장공간 및 전송에 실패한 전원스위치 상태 값의 재전송을 위한 임시 저장 공간으로 사용되는 메모리(13)와;
    메인 제어부(12)와 연결되어 감지된 전원스위치의 상태 값을 스위치 동작 수집기기(2)로 유선 또는 무선 방식을 통하여 전달하는 데이터 전송부(14)와;
    메인 제어부(12)와 연결되어 전원을 제공하는 전원관리부(15)와;
    메인 제어부(12)와 연결되어 전원공급유무, 감지된 스위치별 상태, 데이터 전송부의 동작여부를 육안으로 확인하도록 구성된 상태 표시부(16)와;
    DATA수집서버 또는 RFID리더기가 인식할 수 있는 개별 스위치 동작 감지기기(1)의 ID를 저장하여 스위치동작감지기 설치시 또는 오동작에 따른 유지보수시 위치를 알려주도록 구성한 RFID 태그(17)로 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치 동작 수집기기(2)는
    하나 이상의 스위치 동작 감지기기(1)로부터 유선 또는 무선 통신방식을 이용하여 스위치 전원감지 상태값을 전송받는 데이터 수집부(21)와;
    데이터 수집부(21)와 연결되어 데이터수집부, 메모리의 사용, 데이터 전송부의 제어 상태표시부의 연산/제어활동을 수행하는 메인 제어부(22)와;
    메인 제어부(22)와 연결되어 스위치 동작 감지기기(1)로부터 수집된 스위치 감지 상태값을 DATA수집서버(3)로 전송하기 전 내부적으로 저장하기 위한 저장공간 및 전송에 실패한 전원스위치 상태 값의 재전송을 위한 임시 저장 공간인 메모리(23)와;
    메인 제어부(22)와 연결되어 스위치 동작 감지기기(1)로부터 수집된 전원스위치 상태 값을 DATA수집서버(3)로 유선 또는 무선 방식을 통하여 전달하는 데이터 전송부(24)와;
    메인 제어부(22)와 연결되어 전원을 제공하는 전원관리부(25)와;
    메인 제어부(22)와 연결되어 전원공급유무, 스위치 동작 감지기기(1)로부터의 수신상태, 데이터 전송부의 동작여부를 육안으로 확인하도록 구성된 상태 표시부(26)와;
    DATA수집서버 또는 RFID리더기가 인식할 수 있는 개별 스위치 동작 수집기기(2)의 ID를 저장하여 스위치동작수집기기 설치시 또는 오동작에 따른 유지보수시 위치를 알려주도록 구성한 RFID 태그(27)로 구성된 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 스위치동작감지기기(1)와 연결되는 스위치는 스위치가 부착된 고정 구조물 또는 스위치가 부착된 이동체에 설치된 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치.
  11. 제 1항 내지 4항중 어느 한항에 있어서,
    상기 전등은 백열전등, 형광등, LED등 중에서 선택된 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 스위치 On/Off 감지를 통한 전력 사용량 계측 장치.
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