KR100976225B1

KR100976225B1 - 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어방법

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Publication number: KR100976225B1
Application number: KR1020080108018A
Authority: KR
Inventors: 최문석; 주성호; 임용훈; 최종협; 김영현; 박병석
Original assignee: 한국전력공사
Priority date: 2008-10-31
Filing date: 2008-10-31
Publication date: 2010-08-17
Also published as: CN101726075A; KR20100048735A; CN101726075B

Abstract

이 발명은, 원격부하(에어컨) 제어 시스템이 양방향 제어가 가능하도록 원격 에어컨 제어서버와 전력선통신기반 통합검침망을 통하여 연결되어 있는 에어컨이 설치된 인근의 전자식전력량계로부터 특정 소출력 무선통신을 통해 에어컨의 제어를 수행하고, 원격지 다수의 원격제어 에어컨은 앞서 설명된 제어명령에 대한 제어기능을 수행하고, 제어명령이 전달되는 동일한 통합검침통신망을 통하여 정상 동작 여부, 전력량 등의 데이터를 주기적으로 전송하도록 하여 첨두부하 전력량 변화를 예측하고, 이를 토대로 생성된 제어 명령을 다수의 원격제어 에어컨으로 전송하는, 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치 및 방법에 관한 것으로서,

원격에어컨제어서버에 연결되어 있으며 제어대상 에어컨의 제어명령 송신과 제어대상 에어컨의 제어결과 및 상태정보 수신을 담당하는 통합검침시스템(Front End Processor, FEP)과, 제어대상 에어컨이 설치된 지역 또는 장소의 수배전반 또는 일반수용가인 경우에 주상 변압기에 설치되어 고속데이터 통신망을 통하여 제어대상 에어컨이 설치된 지역 데이터의 수집 및 전송을 담당하는 데이터전송장치(Integrated Regional Manager, IRM)와, 상기한 데이터전송장치가 설치되어있는 급전선로의 하부에 전력선통신망을 통하여 연결 설치된 전자식 전력량계와, 수배전반 또는 옥내 급전선로 상에 설치된 전자식 전력량계에 포함된 무선 통신부를 거쳐 특정 소출력무선통신을 통하여 연결되어 있으며 제어대상 에어컨의 내부에 부착되어 있는 무선모뎀을 포함하여 이루어진다.

원격 에어컨 제어서버, 통합검침시스템, 주상 변압기, 전력량계

Description

통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어방법{control method for remote control device for air-conditioner}

이 발명은 전력선통신기반 통합검침망을 이용한 원격 제어 에어컨의 양방향 제어방법에 관한 것으로서, 좀더 세부적으로 말하자면 원격부하(에어컨) 제어 시스템이 양방향 제어가 가능하도록 원격 에어컨 제어서버와 전력선통신기반 통합검침망을 통하여 연결되어 있는 에어컨이 설치된 인근의 전자식전력량계로부터 특정 소출력 무선통신을 통해 에어컨의 제어를 수행하고, 원격지 다수의 원격제어 에어컨은 앞서 설명된 제어명령에 대한 제어기능을 수행하고, 제어명령이 전달되는 동일한 통합검침통신망을 통하여 정상 동작 여부, 전력량 등의 데이터를 주기적으로 전송하도록 하여 첨두부하 전력량 변화를 예측하고, 이를 토대로 생성된 제어 명령을 다수의 원격제어 에어컨으로 전송하는, 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어방법에 관한 것이다.

현재 운영되고 있는 페이져(Pager)망을 이용한 에어컨 원격제어 방식은, 전력사용량이 증가되는 하절기에 전력 수요제어를 위하여 등록되어 있는 원격제어 에어컨을 대상으로 전력 수요가 증가되는 경우에 사용자의 별도 조작없이 페이저망을 활용하여 에어컨의 전원을 원격지에서 온오프(on/off)하도록 함으로써 하절기 전력수요를 조절하는 구성으로 이루어진다.

그러나, 이와 같은 페이져(Pager)망을 이용한 하절기 원격제어 방식은, 제어방식 측면에서 페이져망의 특성상 넓은지역에 대한 제어영역의 장점과 단일방향의 제어흐름과 망 사용료를 지불해야 하는 단점을 모두 포함하고 있는 문제점이 있다.

도 1은 종래의 무선 호출망을 이용한 단방향 원격 에어컨 제어 시스템을 간략하게 나타낸 블록 구성도이다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같이 종래의 무선 호출망을 이용한 단방향 원격 에어컨 제어 시스템(100)은, 에너지관리 시스템(101)과, 상기한 에너지관리 시스템(101)에 연결되어 있는 원격 부하제어 시스템(102)과, 상기한 원격 부하제어 시스템(102)에 연결되어 있는 무선 호출망(105)과, 상기한 무선 호출망(105)에 연결되어 있는 에어컨 그룹부(106) 등을 포함하여 이루어진다.

상기한 에너지관리 시스템(EMS : Energy Management System)(101)은 각종 발전 설비에 연결되어 해당 발전 설비를 등록 및관리하는 기능을 수행하는 시스템으로서, 최대 발전용량, 최대 공급용량, 수요율, 전력 예비율 등의 정보를 산출, 저장 및 관리한다.

상기한 원격 부하제어 시스템(102)은 주제어 장치(103) 및 무선 호출 모듈(104) 등을 포함하여 이루어지며, 상기한 주제어 장치(103)는 에너지관리 시스템(101)으로부터 수신하는 전력 예비율 등의 정보를 분석하여 무선 호출모듈(104)을 통하여 제어 명령을 전송한다.

또한, 상기한 원격 부하제어 시스템(102)은 무선 호출망(105)을 통해 전송하는 제어 명령을 이용하여 에어컨 그룹부(106)에 포함된 다수의 에어컨(107 ~ 110)의 오프(OFF) 제어, 주기 제어(온/오프 주기적 반복 제어), 온도 제어 등을 수행하고, 무단 분리 방지용 주기적 신호(Vital Sign), 생활 정보 등을 전송하는 기능을 수행한다.

상기한 에어컨 그룹부(106)는 에어컨 용량 등의 기준으로 그룹화된 다수개의 에어컨(107 ~ 110)으로 이루어지며, 무선 호출망(105)을 통해 수신하는 제어 신호에 따라 에어컨(107 ~ 110)의 설정 온도 등을 변경하는 기능을 수행한다.

도 1에 도시되어 있는 바와 같은 무선 호출망을 이용한 단방향 원격 제어 에어컨 제어 시스템(100)에 대해서는 특허출원번호 제2001-4152호(출원일: 2001년 1월 30일)의 "원격제어 에어컨용 통신 프로토콜"에서 본 출원인에 의해 개시된 바 있다. 상기한 특허출원 제 2001-4152호는 종래 무선 호출망을 이용한 단방향 원격 제어 에어컨 제어 시스템이 무선호출 신호를 이용하여 단순한 오프(off) 제어만을 수행하여 에어컨의 가동을 완전 중단시킴으로써 발생하는 문제점을 해결하고, 기타 다양한 기능을 추가한 기술에 관한 것이다.

종래의 단순한 오프 제어만을 수행하는 단방향 원격 제어 에어컨 제어 방법은, 에어컨의 가동이 완전히 중단되기 때문에 사용자들의 반발을 불러일으키고, 사용자들이 전원을 다시 공급시켜 에어컨을 가동시키려 하기 때문에 현실적으로 큰 효과를 발휘하지 못하였다.

따라서, 특허출원 제 2001-4152호에서는 에어컨의 가동을 완전히 중단시키는 대신 사용자들이 에어컨의 가동 중단을 일정 기간 동안이라도 인지하지 못하도록 컴프레셔의 가동만을 중지시키거나, 설정 온도를 5 ℃ 이내로 낮추어 사용자들이 인지하지 못하도록 하는 개선된 방안이 기술되어 있다.

하지만, 상기한 특허출원 제 2001-4152호에 기재된 원격 제어 에어컨의 제어 방법 역시 원격 부하제어 시스템(102)에서 에어컨 그룹부(106)로의 단방향 원격 제어이므로, 무선 호출망(105) 후단의 원격 제어 에어컨(107~110)의 실제 동작을 파악할 수가 없는 단점이 있다. 즉, 원격 부하제어 시스템(102)에서 에어컨 그룹부(106)로만 제어 명령을 전송할 뿐, 에어컨(107~110)에서 원격 부하제어 시스템(102)으로 에어컨의 작동 상태나 전력 사용량 등의 정보가 전송되지 않는 문제점이 있다. 이러한 문제점은, 원격 부하제어 시스템(102)에서 원격 제어 에어컨(107~110)이 설치된 수용가를 관리자가 현장을 직접 방문하지않고서는 전송한 원격 제어 명령이 제대로 전송되었는지를 확인하거나 전력 소모량을 예측하는 등의 작업이 불가능한 문제점을 추가로 유발시킨다.

또한, 상기한 특허출원 제 2001-4152호에 기재된 원격 제어 에어컨의 제어 방법은, 복수 개의 에어컨이 설치되어 있는 구내에 단방향 원격 제어 에어컨 제어 시스템을 적용할 경우에 원격 제어 에어컨마다 무선 호출 모듈을 내장해야 하는 번거로움이 뒤따르는 문제점이 있다.

그리고, 상기한 특허출원 제 2001-4152호에 기재된 원격 제어 에어컨의 제어 방법은, 원격 제어 에어컨의 원격 제어가 1년 중 7월 및 8월에 주로 한정되고 실제적인 원격 제어의 실행 빈도가 매우 낮음에도 불구하고, 무선 호출망(105)의 이용 으로 인한 통신 요금은 계속 발생하게 됨으로써 사용자는 원하지 않는 통신비용을 지불해야 하는 단점이 있다.

본 발명의 목적은 상기한 바와 같은 종래의 문제점 및 단점을 해결하기 위한 것으로서, 전자식 전력량계 내부에 PLC(Power Line Communication) 통신과 특정소출력무선통신을 위한 무선 통신부가 탑재된 통합원격검침용 댁내수집장치(HCU:Home Concentrator Unit)에 에어컨 원격제어 기능을 탑재하여 통합검침망을 이용한 에어컨 원격제어 기능이 수행 되도록 하는, 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 통합검침을 위한 무선통신부(특정소출력무선통신)를 활용하거나, 기존 전기검침을 위한 전자식전력량계내에 장착된 전력선 통신모뎀에 무선통신을 위한 무선통신부를 추가부착하여 현재 운영되고 있는 패이져(Pager)망을 활용한 에어컨 원격제어 기능을 대체할 수 있도록 하고, 이때 전력선통신을 이용한 원격검침망은 원격지 에어컨제어서버와 전자식전력량계 사이의 통신망으로 활용하고, 특정소출력 무선통신부는 페이져(pager)망을 대신하여 제어대상 에어컨과 전자식전력량계와의 통신망을 구성하도록 하는, 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 기존 무선호출망(Pager)이용한 통신 네트워크를 대신하여 전력선통신(PLC)을 이용한 원격검침망과 현장기기 간 연결을 위한 특정소출력 무선통신을 이용하여 양방향이 가능한 네트워크를 구성함으로서 단방향 제어흐름을 갖는 종래의 시스템의 단점을 보완하고, 별도의 요금 부과없이 사용할 수 있는 특정 소출력무선통신방식을 적용함으로써 통신비용의 부담을 근원적으로 배제할 수 있는, 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어방법을 제공하는 데 있다.

본 발명의 또또 다른 목적은, 원격 에어컨 제어 서버로부터 전송되는 제어명령과 제어대상 에어컨의 제어결과 또는 상태정보를 효과적으로 전달할 수 있는 체계를 확보하고, 통합 검침 시스템 운영 중 제어대상 에어컨이 마스터가 되어 에어컨 기동시 평소 비활성화 되어 있는 원격 에어컨 제어 기능이 활성화 될 수 있도록 하여 통합 검침과 원격 에어컨 제어 기능이 병행되어 수행될 수 있도록 하는, 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어방법을 제공하는 데 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 장치의 구성은, 원격에어컨제어서버에 연결되어 있으며 제어대상 에어컨의 제어명령 송신과 제어대상 에어컨의 제어결과 및 상태정보 수신을 담당하는 통합검침시스템(Front End Processor, FEP)과, 제어대상 에어컨이 설치된 지역 또는 장소의 수배전반 또는 일반수용가인 경우에 주상 변압기에 설치되어 고속데이터 통신망을 통하여 제어대상 에어컨이 설치된 지역 데이터의 수집 및 전송을 담당하는 데이터전송장치(Integrated Regional Manager, IRM)와, 상기한 데이터전송장치가 설치되어있는 급전선로의 하부에 전력선통신망을 통하여 연결 설치된 전자식 전력량계와, 수배전 반 또는 옥내 급전선로 상에 설치된 전자식 전력량계에 포함된 무선 통신부를 거쳐 특정 소출력무선통신을 통하여 연결되어 있으며 제어대상 에어컨의 내부에 부착되어 있는 무선모뎀을 포함하여 이루어진다.

이 발명의 장치의 구성은, 상기한 전자식 전력량계는 상기한 제어대상 에어컨과 데이터 전달을 위한 통합검침시스템 네트워크 구성설비 종단의 링크를 위한 장치로서 댁내수집장치(HCU)가 설치되고, 상기한 댁내수집장치의 내부에는 원격 에어컨 제어기능을 위한 응용프로그램이 탑재되는 AP가 설치되는 구조로 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 장치의 구성은, 상기한 AP는, 전력량계로부터 공급되는 전압을 이용하여 구동에 필요한 직류전압의 생성을 담당하는 메인전원부; 데이터전송장치와 무선모뎀과의 통신데이터 처리를 담당하는 마이크로컨트롤러; 무선모뎀으로 무선통신데이터를 송수신하는 소출력 무선통신부를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 장치의 구성은, 상기한 무선모뎀은, 상기한 AP로부터 송출되는 무선통신테이터를 수신하는 소출력 무선통신부; 수신된 에어컨 제어 명령의 처리, 에어컨의 제어정보 및 상태정보 수집과 AP로의 전송을 담당하는 마이크로컨트롤러; 무선모뎀의 구동에 필요한 전압의 생성을 담당하는 메인전원부; 제어대상 에어컨의 주전원이 차단되어도 제어대상 에어컨의 상태정보를 송신할 수 있도록 보조전원부를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

상기한 목적을 달성하기 위한 수단으로서 이 발명의 방법의 구성은, AP의 불필요한 전력소모를 최소화하기 위해 에어컨의 원격제어가 필요치 않은 시기에는 무 선통신부의 전력을 차단하는 수신대기 단계; 에어컨의 전원 인가시 AP의 무선통신부를 활성화시키기 위해 비컨 프레임을 생성하여 AP로 전송하는 단계; 비컨프레임의 동기신호를 수신후 에어컨 제어명령을 수행할 수 있도록 AP의 무선통신부를 활성화시키고 수신된 비컨프레임의 응답신호로 킵얼라이브(Keep Alive) 프레임을 생성하여 무선모뎀으로 전송하는 단계; AP의 무선통신부 활성화 및 킵얼라이브(Keep Alive) 프레임을 전송하여 무선통신 개통을 완료하는 단계; 무선통신 개통후 정상적인 에어컨 제어명령 전송, 제어결과 및 상태정보를 송수신하는 단계; 에어컨 전원차단시 AP의 무선통신부를 비활성화 시키기 위해 에어컨 전원차단 정보를 송신하는 단계를 포함하여 이루어진다.

이 발명의 방법의 구성은, 상기 비컨 프레임은 AP와 무선모뎀간의 동기생성을 위한 동기신호와, 프레임의 제어정보의 종류를 나타내는 프레임헤더, 에어컨의 운전제어에 관한 정보를 포함하는 페이로드, 프레임의 오류검색을 위하여 프레임체크 알고리즘을 적용한 테일을 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명의 방법의 구성은, 상기한 동기신호의 비트가 연속하여 최소 24비트 이상 수신이 이루어지면, 전원단속을 중단하고 수신부를 활성화하여 비컨프레임의 나머지 비트(Bit)정보를 수신하는 단계를 포함하여 이루어지면 바람직하다.

이 발명은, 향후 구축되는 전력선통신 기반 원격검침망을 활용하여, 제어영역 범위의 제한성을 배제할 수 있고, 특정소출력 무선통신을 활용한 양방향제어흐름은 제어 결과에 대한 정보의 피드백이 용이하게 되어 정확한 제어동작을 수행할 수 있으며, 특정소출력 무선통신으로 통신료 부담의 요소를 모두 배제할 수 있어 제어 신뢰성과 실효성이 향상되는 효과를 기대할 수 있다.

또한, 이 발명에 의하면 무선호출망(Pager)을 이용한 원격 에어컨 제어방법에 있어서 구현 불가능한 양방향 통신방법을 이용한 에어컨 제어 상태정보를 획득할 수 있도록 함으로서 신뢰성과 효율성을 향상 시키고, 특정소출력무선통신을 이용함으로써 통신비용의 발생을 억제하는 효과가 크며, 전력선 통신기반 통합검침시시템망의 활용을 통하여 신뢰성 증가 시키고, 에너지관리시스템과 더불어 효과적인 전력 에너지 절감 효과를 거둘 수 있으며, 전력선 통신을 이용한 네트워크 구성이 용이하여, 무선통신방식에 있어서 통달거리 및 장애물에 대한 제한적 문제점를 해소하고, 안정된 데이터 전송경로를 확보할 수 있으며, 궁극적인 전력 에너지 관리를 위한 설비를 공용화 할 수 있게 됨으로써 산업적 경제적 측면에서 파급효과가 매우 크게 된다.

이하, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 이 발명의 가장 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조로 하여 상세히 설명하기로 한다. 이 발명의 목적, 작용, 효과를 포함하여 기타 다른 목적들, 특징점들, 그리고 동작상의 이점들이 바람직한 실시예의 설명에 의해 보다 명확해질 것이다.

참고로, 여기에서 개시되는 실시예는 여러가지 실시가능한 예중에서 당업자의 이해를 돕기 위하여 가장 바람직한 실시예를 선정하여 제시한 것일 뿐, 이 발명 의 기술적 사상이 반드시 이 실시예에만 의해서 한정되거나 제한되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 변화와 부가 및 변경이 가능함은 물론, 균등한 타의 실시예가 가능함을 밝혀 둔다.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 구성도이고, 도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 전자식 전력량계의 외관 구성도이고, 도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 전자식 전력량계의 블럭 구성도이고, 도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 제어대상 에어컨의 블럭 구성도이다.

도 2 내지 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 구성은, 통합검침서버(S1)와 원격에어컨제어서버(S2)에 연결되어 있으며 제어대상 에어컨(S6)의 제어명령 송신과 제어대상 에어컨(S6)의 제어결과 및 상태정보 수신을 담당하는 통합검침시스템(Front End Processor, FEP)(S3)과, 제어대상 에어컨(S6)이 설치된 지역 또는 장소의 수배전반 또는 일반수용가인 경우에 주상 변압기(S5)에 설치되어 고속데이터 통신망(HFC)(N1)을 통하여 제어대상 에어컨(S6)이 설치된 지역 데이터의 수집 및 전송을 담당하는 데이터전송장치(Integrated Regional Manager, IRM)(S4)와, 상기한 데이터전송장치(S4)가 설치되어있는 급전선로의 하부에 전력선통신망(PLC)(L2)을 통하여 연결 설치된 전자식 전력량계(S7)와, 수배전반 또는 옥내 급전선로 상에 설치된 전자식 전력량계(S7)에 포함된 무선 통신부(309)를 거쳐 특정 소출력무선통 신(L3)을 통하여 연결되어 있으며 제어대상 에어컨(S6)의 내부에 부착되어 있는 무선모뎀(313)을 포함하여 이루어진다.

상기한 바와 같은 통합검침시스템 설비를 활용하여 형성된 통신 네트워크는 무선호출망(Pager) 대신의 기능으로 매우 효율적인 체계와 경로를 제공하게 된다. 또한 상기한 통신 네트워크는 데이터흐름에 있어서 양방향(Bidirection) 특성을 갖고 있기 때문에 본 발명에서 요구하는 데이터 흐름의 요구를 충분히 만족시키는 구조로 이루어진다.

상기한 전자식 전력량계(S7)에는 상기한 제어대상 에어컨(S6)과 데이터 전달을 위한 통합검침시스템 네트워크 구성설비 종단의 링크를 위한 장치로서 댁내수집장치(HCU)(301)가 설치되는 구조로 이루어진다.

또한, 상기한 댁내수집장치(301)의 내부에는 원격 에어컨 제어기능을 위한 응용프로그램이 탑재되는 AP(302)가 설치되는 구조로 이루어진다. 즉 상기한 전력선통신기반 통합검침용 전자식 전력량계(S7)의 내부에 적층형 기판형태와 무선통신을 위한 내장 안테나 또는 외장안테나(303)가 결합된 형태의 원격 에어컨 제어기능이 포함된 AP(302)가 부착되는 구조로 이루어진다.

상기한 AP(302)는 PLC 통신부(304)와, 마이크로 컨트롤러(306)와, 동기식 직렬통신부(305)와, 무선통신부(309)와, DC/DC 컨버터(308)와, 메인전원부(307)를 포함하여 이루어진다.

상기한 AP(302)의 전원의 공급은 전자식 전력량계(S7)로부터 DC전압으로 공급받는다. 이와 같이 전자식 전력량계(S7)로부터 AP(302)로 공급되는 전원은 DC/DC 컨버터(308)를 통하여 AP(302)의 운용에 적합한 전압으로 조정되고, 이는 다시 메인전원부(307)에 의해 각 제어부에 필요한 전압형태로 변형되는 구조로 이루어진다.

상기한 AP(302)에 내장된 마이크로컨트롤러(306)는 기본적인 통합 검침기능과 별도로 원격 에어컨 제어기능 수행을 위한 응용프로그램이 탑재되어, 원격 에어컨 제어서버(S2)로부터 송출된 제어대상 에어컨(S6)을 제어하기 위한 제어명령을 데이터전송장치(IRM)(S4)를 통하여 수신하여 제어대상 에어컨(S6)으로 중계하고, 제어대상 에어컨(S6)으로부터 입력되는 제어결과 및 상태정보 신호를 수신하여 데이터전송장치(IRM)(305)로 전송하는 구조로 이루어진다.

상기한 제어대상 에어컨(S6)에는 AP(302)로부터 송출되는 무선통신데이타를 수신하며, 제어대상 에어컨(S6)으로부터 생성되는 제어결과 및 상태정보를 송신하는 역할을 담당하는 무선모뎀(313)이 부착되는 구조로 이루어진다.

상기한 무선모뎀(313)은, 전원의 공급은 제어대상 에어컨(S6)으로부터 DC전압으로 공급을 받으며, 이와 같이 제어대상 에어컨(S6)으로부터 무선모뎀(313)으로 공급되는 전원은 DC/DC 컨버터(314)를 통하여 무선모뎀(313)의 운용에 적합한 전압으로 조정되고, 이는 다시 메인전원부(315)를 통하여 각 제어부에 필요한 전압형태로 변형되는 구조로 이루어진다.

상기한 무선모뎀(313)에 내장된 마이크로컨트롤러(316)는 AP(302)를 통하여 수신되는 제어명령을 제어대상 에어컨(S6)의 주제어부(317)로 중계하고, 상기한 제어대상 에어컨(S6)의 주제어부(317)로부터 송출되는 제어결과 및 상태정보 신호를 수신하여 AP(302)로 전송하는 기능을 수행하는 구조로 이루어진다.

상기한 제어대상 에어컨(S6)의 주변에 설치된 전자식전력량계(S7)를 제어대상 에어컨(S6)과 효과적인 통신경로를 제공하는 AP(Access point)로써 활용을 하고, 전자식전력량계(S7)와 제어대상 에어컨(S6)의 데이터전달 방법으로서 특정소출력무선통신을 이용하는 것으로 기반으로 하며, 전자식전력량계(S7)로부터 원격 에어컨제어 서버(S2)까지의 통신경로는 전력선통신과 고속데이터전송망(HFC)을 사용하는 원격검침망을 활용하는 구조로 이루어진다.

상기한 구성에 의한, 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어방법의 작용은 다음과 같다.

먼저, 제어대상 에어컨(S6)의 전원이 오프되어 있는 경우 전자식 전력량계 (S7)의 내부에 부착되어 있는 AP(302)의 무선통신부(309)는 수신대기(IDLE) 상태를 유지하고 있게 된다. 이는 전자식 전력량계(S7)에서 소비되는 전류는 급전 1차측부터 공급되는 것으로 최소 소비를 최우선으로 하여야 하기 때문에, 도 7에 도시되어 있는 바와 같이 평소 무선통신부(309)를 활성화(Active)해둠으로서(407) 발생하는 전류의 소비를 최소화 하기 위함이다. 이를 위해서 AP(302)에 내장된 마이크로콘트롤러(306)는 무선통신부(309)의 전원을 주기적으로 단속하기 위하여 전원공급을 위한 아날로그 스위치(402)를 On(10ms) Off(1sec) 동안 단속제어(405)를 수행하여 평균 소비전류를 120uA 이하로 제한한다. 이와 동시에 마이크로콘트롤러(401)는 전원을 인가하는 동시에 무선통신부(309)의 수신부를 기동시키고, 수신부로부터 입력되는 신호를 분석하여 제어대상 에어컨(S6)으로부터 송출되는(401) 비컨프레임(410) 의 동기신호(Preamble)(411)가 수신되었는지 확인한다(402).

상기한 비컨프레임(410)은 도 6에 나타낸 바와 같이 동기신호(Preamble)(411), 프레임헤더(Header)(412), 페이로드(Payload)(413), 테일(Tail)(414) 부분으로 구성되며, 동기신호(411)는 수신측 동기생성을 위한 정보비트(bit)로 구성된 비트스트림(bit Stream)(424)의 형태로 송출되며, 비트(bit)의 길이는 수신측 평균소비전류에 따라서 총400비트(‘0101...‘)로 구성된다.

AP(302)에 내장된 마이크로콘트롤러(306)는 무선통신부(309)의 수신부를 통하여 동기신호(41)의 비트가 연속하여 최소 24비트 이상 수신이 이루어지면, 전원단속을 중단하고 수신부를 활성화하여 비컨프레임(424)의 나머지 비트(Bit)정보를 수신할 수 있도록 한다.

상기한 프레임헤더(412) 부분은 수신측 ID(421)와 송신측 ID(420)를 포함하여 프레임의 동작명령(Command)(422)과 길이(Length)정보(423)를 수반한다.

상기한 페이로드(413)는 각 프레임의 제어명령 인자등이 포함되는 구조를 갖는다.

그리고, 프레임의 오류검색을 위하여 테일(414)부분에 프레임체크 알고리즘을 적용시킨다.

마이크로콘트롤러(306)는 무선통신부(309)의 전원을 인가하는 기간 동안에 비컨프레임(410)의 동기신호(411)의 수신이 없는 상태로 전원 인가 시간이 경과하면, 전원을 즉시 차단한다. 만일, 전원인가 시간동안 비컨 프레임(410)의 동기신호(411)가 수신되면, 전원단속 기능을 중단하고 이어서 수신될 비컨 프레임(410)이 최소 1개 이상 수신될 수 있도록 3초간 전원을 인가한 상태를 유지하여 무선통신부(309)의 수신부가 비컨 프레임(410)을 모두 수신할 수 있도록 한다.

상기와 같은 조건하에서 비컨프레임(410)이 정상적으로 수신 되었다면, 마이크로콘트롤러(306)는 무선통신부(309)의 전원 인가 상태를 유지함과 동시에, 킵얼라이브(Keep Alive) 프레임을 생성하여 수신된 비컨 프레임(410)내 포함되어 있는 제어대상 에어컨의 아이디(ID)(420)를 분석하여 분석된 제어대상 에어컨(S6)으로 송신한다(403). 동시에 마이크로콘트롤러(3061)는 수신된 제어대상 에어컨(S6)의 정보를 통합검침망의 설비등을 통하여 원격 에어컨 제어 서버(S2)로 송출한다. AP(302)로부터 송출된 비컨정보를 수신한 원격 에어컨 제어 서버(S2)는 제어대상 에어컨의 ID 및 인증번호를 확인하여 제어대상 에어컨의 전원인가 상태를 기록한다. 상기와 같은 과정을 거쳐 무선통신경로가 생성되면, AP는 서버와 제어대상 에어컨의 무선통신 중계 역할을 시작하게 된다.

제어대상 에어컨(S6)에 부착된 무선모뎀(313)은 제어 대상 에어컨(S6)의 전원이 오프되어 있는 상태에서 전원이 인가되면 초기화 과정을 거친 후, 내장된 마이크로콘트롤러(316)가 에어컨 주 제어부(317)와 연결된 직렬통신부(312)를 통하여 초기화 정보를 송출하고, 이후 제어명령을 기다린다.

제어대상 에어컨(S6)의 주 제어부(317)는 무선모뎀(313)의 초기화 정보를 수신한 후, 비컨프레임 생성정보를 직렬통신부(312)를 통하여 송출한다.

제어대상 에어컨(S6)의 주 제어부(317)로부터 비컨프레임 생성정보를 수신한 무선모뎀(313)의 마이크로콘트롤러(316)는 비컨 프레임(410)을 생성하여 무선통신 부(310)를 통하여 AP(302)로 송출한다. 무선모뎀(313)의 마이크로콘트롤러(316)는 비컨프레임(410)의 송출 후, AP(302)의 응답이 있을 때까지 주기적으로 송출을 반복하여 AP(302)의 네트워크 접근 억세스(Access) 응답인 킵얼라이브(Keep Alive) 프레임을 수신할 때 까지 동작을 반복 수행 한다.

이후, 무선통신경로가 개통이 되면, 원격 에어컨 제어서버(S2)와 제어대상 에어컨(S6)과 통신네트워크 경로가 확보된 상태가 된다. 다음에 원격 에어컨 제어서버(S2)로부터 에어컨 제어 명령과 에어컨 제어결과 및 상태정보는 오픈(Open) 무선통신 경로를 통하여 송수신이 이루어 진다. 이어서 진행되는 원격 에어컨 제어서버(S2)로 부터의 제어 명령은 도6의 통신흐름도와 같은 명령에 의해서 이루어 지며, 제어결과를 원격 에어컨 제어서버(S2)로 반환하게 되는 과정을 반복한다.

사용자로부터 제어대상 에어컨(S6)의 전원이 오프된 경우, 제어 대상 에어컨(S6)에 부착된 무선모뎀(331)은 전원회로 감시를 통하여 주 전원이 오프되는 경우를 감지하여 AP(302)로 전원 오프(Off) 상태정보를 송신한다. AP(302)로부터 송출된 전원 오프(Off) 상태정보 수신에 대한 응답이 수신되면, 무선모뎀(313)은 메인전원부(315)를 통하여 자체 전원을 오프(Off)한다. 이때 제어대상 에어컨(S6)의 주 전원이 오프(Off)되어도 무선모뎀(313)은 주 전원차단 정보를 AP(302)를 송출하기 위하여 보조전원부로부터 전원을 공급받아 해당 기능을 수행할 수 있다. 상기한보조전원부는 충전방식의 회로를 채택하여 제어대상 에어컨(S6)의 주 전원이 인가되면 충전기능을 수행할 있다.

제어대상 에어컨(S6)의 무선모뎀(313)으로부터 전원 오프(Off)명령을 수신한 후, AP(302)의 마이크로콘트롤러(306)는 제어대상 에어컨(S6)의 전원 오프(Off)상태 정보를 생성하여 원격 에어컨 제어서버(S2)로 송출하고, 에어컨 제어 기능의 모든 상태를 대기(IDLE) 상태(405)로 전환하고, 비컨프레임(410) 수신모드로 전환 시킨다.

도 2는 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 구성도이다.

도 3은 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 전자식 전력량계의 외관 구성도이다.

도 4는 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 전자식 전력량계의 블럭 구성도이다.

도 5는 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 제어대상 에어컨의 블럭 구성도이다.

도 6은 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 제어대상 에어컨의 제어방법의 흐름도이다.

도 7은 이 발명의 일실시예에 따른 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어장치의 제어대상 에어컨의 일부 타이밍도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

S1 : 통합검침서버 S2 : 원격에어컨제어서버

S3 : 통합검침시스템 S4 : 데이터전송장치

S5 : 주상 변압기 S6: 제어대상 에어컨

Claims

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AP의 불필요한 전력소모를 최소화하기 위해 에어컨의 원격제어가 필요치 않은 시기에는 무선통신부의 전력을 차단하는 수신대기 단계;

에어컨의 전원 인가시 AP의 무선통신부를 활성화시키기 위해 비컨 프레임을 생성하여 AP로 전송하는 단계;

비컨프레임의 동기신호를 수신후 에어컨 제어명령을 수행할 수 있도록 AP의 무선통신부를 활성화시키고 수신된 비컨프레임의 응답신호로 킵얼라이브(Keep Alive) 프레임을 생성하여 무선모뎀으로 전송하는 단계;

AP의 무선통신부 활성화 및 킵얼라이브(Keep Alive) 프레임을 전송하여 무선통신 개통을 완료하는 단계;

무선통신 개통후 정상적인 에어컨 제어명령 전송, 제어결과 및 상태정보를 송수신하는 단계;

에어컨 전원차단시 AP의 무선통신부를 비활성화 시키기 위해 에어컨 전원차단 정보를 송신하는 단계를 포함하여 이루어지며,

상기 비컨 프레임은 AP와 무선모뎀간의 동기생성을 위한 동기신호와, 프레임의 제어정보의 종류를 나타내는 프레임헤더, 에어컨의 운전제어에 관한 정보를 포함하는 페이로드, 프레임의 오류검색을 위하여 프레임체크 알고리즘을 적용한 테일을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어방법.
제 6항에 있어서,

상기한 동기신호의 비트가 연속하여 최소 24비트 이상 수신이 이루어지면, 전원단속을 중단하고 수신부를 활성화하여 비컨프레임의 나머지 비트(Bit)정보를 수신하는 단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 통합검침망을 이용한 에어컨 원격 제어방법.