KR101064935B1 - Ｐｌｃ 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치 및 방법 - Google Patents

Ｐｌｃ 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치 및 방법 Download PDF

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기 현 김
임윤철
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Abstract

본 발명은 기존의 가정 및 사무실 전기관리 시스템이 조도나 작업환경에 따른 가정/사무실 내의 1:1 개별전력제어가 어려운 문제점이 있었고, 메인컨트롤부에서 모니터링이 어려워, 화재 및 전력누수의 위치를 파악하는데 시간이 많이 걸리는 문제점을 개선하고자, 전력제어 단말, PLC 모뎀, PLC 홈게이트웨이, 메인컨트롤부로 구성됨으로서, 가정용 또는 사무실의 전원 컨센트 부위에 PLC 모뎀을 플러그인 삽입하고, 각각의 방에 배치된 가정용 전자기기 및 사무실용 전자기기에 전력제어 단말를 장착한 후, PLC 모뎀에서 각 전력제어 단말에 연결된 기기의 전력을 전력선 통신을 사용하여 조도나 작업환경에 따른 가정/사무실 내의 1:1 개별전력제어할 수 있고, 메인컨트롤부에서 모니터링을 통해 화재 및 전력누수의 위치를 쉽게 파악할 수 있으며, PLC 모뎀과 전력제어 단말에 디지털 오디오 비디오 입출력 단자와 랜 단자를 만들어 유닛간 AV 신호 및 인터넷 통신을 할 수 있어 가정 및 사무실 어느 곳에서나 가정용 AV 기기 및 인터넷 이용시 전원선의 연결만으로도 사용할 수 있는 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

Description

ＰＬＣ 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치 및 방법{THE APPARATUS AND METHOD OF POWER CONTROL WITH POWER LINE COMMUNICATION}
본 발명은 가정용 또는 사무실의 전원 컨센트 부위에 PLC(Power Line Communication:전력선 통신)가 가능한 PLC 모뎀을 플러그인 삽입하고, 각각의 방에 배치된 가정용 전자기기 및 사무실용 전자기기에 전력제어 단말를 장착한 후, PLC 모뎀에서 각 전력제어 단말에 연결된 기기의 전력을 전력선 통신을 사용하여 조도나 작업환경에 따른 가정/사무실 내의 1:1 개별전력제어할 수 있고, 유닛간 AV신호 및 인터넷 통신을 할 수 있는 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
컴퓨터와 컴퓨터 네트워크가 가정/사무실에 보급되면서 차세대 가정/사무실에서는 네트웍(Network)망으로 연결되는 컴퓨터, 통신, 지능 설비와 안전 시스템이 갖추어질 수 있도록 연구되고 있다.
그런데, 네트웍망으로 연결되는 시스템은 전기를 사용하게 되어 전기 화재나 다른 위험 상황들은 재난을 야기시킬 우려가 있을 뿐만 아니라 전력 소비가 증대될 수도 있다.
그리고, 종래 경우에는 가정/사무실 내의 분기회로의 상태를 파악할 수 없어서 아크로 인한 화재를 사전에 예방할 수 없었다는 문제점이 있었고, 각 분기회로의 아웃렛에 플러그/코드를 통해 접속되어 있는 가전제품으로 인한 전선의 과열 상태라든지 불필요한 전력 소모 여부 등을 집주인이나 사무실 관리자가 알 수 없어 전선 파손이나 에너지 낭비면에서도 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 국내등록특허공보 제10-0341061에서는
외부에서 공급되는 전력이 전선을 통해 가정/사무실로 전달되면 그 전력을 가정/사무실 내의 각 가전제품으로 분배전달하는 분기회로와; 상기 분기회로의 끝부분에 전력의 출구 기능을 하면서 각 분기회로 상의 전기적 안전 여부 및 에너지 소비 상태를 감지하여 그 감지결과를 디지털 변환한 샘플 데이터로 시스템에 전달하는 지능 아웃렛(Outlet)과; 상기 지능 아웃렛의 샘플 데이터를 전달받아 분기회로 상태를 기설정된 경보 등급으로 구분하는 동시에 사용자에게 분기회로 상태를 디스플레이하면서 경보 등급별 비상시 사용자에게 무선 호출하여 알리는 가정/사무실 전기 관리부와; 상기 분기회로의 송신 기능을 수행하면서 상기 지능 아웃렛과 제어부 사이의 샘플 데이터 전송 기능을 수행하는 전력선모뎀을 포함하여 구성된 가정 및 사무실 전기관리 시스템이 제시된 바 있으나,
이는 전력선 모뎀의 그룹코드와 가정/사무실 가전제품을 구분하는 번호를 작업자가 수동으로 설정해 주어야 하며, 가정/사무실 전체의 전력제어는 가능할지 모르나, 조도나 작업환경에 따른 가정/사무실 내의 1:1 개별전력제어가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 메인컨트롤부에서 모니터링이 어려워, 화재 및 전력누수의 위치를 파악하는데 시간이 많이 걸리는 문제점이 있었다.
국내등록특허공보 제10-0341061호
상기의 문제점을 해결하기 위해 본 발명에서는 PLC 모뎀에서 각 전력제어 단말에 연결된 기기의 전력을 전력선 통신을 사용하여 조도나 작업환경에 따른 가정/사무실 내의 1:1 개별전력제어할 수 있고, 메인컨트롤부에서 모니터링을 통해 화재 및 전력누수의 위치를 쉽게 파악할 수 있으며, PLC 모뎀과 전력제어 단말에 디지털 오디오 비디오 입출력 단자와 랜 단자를 만들어 유닛간 AV 신호 및 인터넷 통신을 할 수 있어 가정 및 사무실 어느 곳에서나 가정용 AV 기기 및 인터넷 이용시 전원선의 연결만으로도 사용할 수 있는 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치는
가정 또는 사무실내의 전원 컨센트에 소켓 형태로 접속되어 설치되고, 전기기기를 연결하여 전원을 공급할 전달할 수 있도록 자체 콘센트가 형성되어 있으며, PLC(Power Line Communication:전력선 통신)로 들어오는 메인컨트롤부의 메시지(전력상태, 데이터 신호)를 분석하고, 전력선 통신 프로토콜을 분석한 결과에 따라 전력값을 연산하고, 전력제어(전력차단, 전력조절)를 수행하고, 자체 콘센트에 연결된 전기기기의 전력상태에 관한 데이터신호를 PLC를 통해 PLC 홈 게이트웨이로 전송시키는 PLC 모뎀을 내장한 전력제어 단말(200)과,
가정 또는 사무실 내부 인터페이스가 PLC(Power Line Communication : 전력선 통신)로 이루어지고, 메인컨트롤부와 연결되어, 전력선 통신을 통하여 들어온 전력제어 단말의 메시지(전력상태, 데이터 신호)를 분석하고, 전력제어 단말에 고유식별 ID를 설정하며, 가정용 전자기기 전원 컨센트 부위에 소켓 접속된 전력제어 단말들의 데이터를 요구하고, PLC를 통해 전력제어 단말에 메인컨트롤부의 제어 메시지 신호를 전송시키도록 홈 코드 설정부(310)와 센싱노드 ID 설정부(320)로 이루어진 PLC 홈게이트웨이(300)와,
PLC 홈게이트웨이로부터 전력선 통신을 통해 들어온 전력제어 단말의 메시지 신호(전력상태, 데이터 신호)를 제공받아 복조 및 신호 처리한 후, DB(데이터베이스)에 저장하고, 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 유저 인터페이스 환경으로 모니터링하며, 전력선 통신을 통해 전력제어 단말로 전력차단신호를 전송시키고, 휴대용 통신단말기로 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 전송시키는 메인컨트롤부(400)로 구성됨으로서 달성된다.
또한, 본 발명에 따른 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어방법은
PLC 모뎀을 가정용 전자기기 전원 컨센트 부위에 소켓 접속시키는 단계와,
PLC 모뎀의 PLC 컨센트부에 TV, 컴퓨터(PC), 조명등, 냉장고, 전자렌지, 오디오, 세탁기, 김치냉장고를 1:1로 꽂아서, 전원을 공급시키는 단계와,
PLC 홈게이트웨이에서 전력선 통신을 통하여 들어온 PLC 모뎀의 메시지(전력상태, 데이터 신호)를 분석하고, TV, 컴퓨터(PC), 조명등, 냉장고, 전자렌지, 오디오, 세탁기, 김치냉장고에 1:1로 소켓 접속된 PLC 모뎀에 홈 코드와 고유식별 ID를 설정하는 단계와,
전력제어 단말에서 가정용 및 사무실용 전자기기의 온도, 습도, 조도를 센싱하여 지그비 통신을 통해 PLC 모뎀으로 전송시키는 단계와,
PLC 모뎀에서 전력제어 단말로부터 전송된 온도 센서, 습도 센서, 조도 센서의 값을 수집하며, 전력선 통신 프로토콜을 분석한 결과에 따라 전력값을 연산하고, 전력제어(전력차단, 전력조절)를 수행한 후, 해당 가정용 전자기기의 전력상태, 온도, 습도, 조도에 관한 데이터신호를 PLC를 통해 홈 게이트웨이로 전송시키는 단계와,
전력선 통신을 통하여 들어온 PLC 모뎀의 메시지(전력상태, 데이터 신호)를 분석하고, 가정용 전자기기 전원 컨센트 부위에 소켓 접속된 PLC 모뎀들의 데이터를 요구하는 단계와,
메인컨트롤부에서 PLC 홈게이트웨이로부터 전력선 통신을 통해 들어온 PLC 모뎀의 메시지 신호(전력상태, 데이터 신호)를 제공받아 복조 및 신호 처리한 후, DB(데이터베이스)에 저장하는 단계와,
메인컨트롤부에서 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 유저 인터페이스 환경으로 모니터링하는 단계와,
메인컨트롤부에서 전력선 통신을 통해 PLC 모뎀으로 전력차단신호를 전송시키는 단계와,
PLC 홈게이트웨이 PLC를 통해 PLC 모뎀에 메인컨트롤부의 제어 메시지 신호(전력차단신호)를 전송시키는 단계와,
PLC 모뎀에서 전력선 통신 프로토콜을 분석한 결과에 따라 전력값을 연산하고, 전력제어(전력차단, 전력조절)를 수행하는 단계와,
메인컨트롤부에서 CDMA SMS 전용 모듈을 통해 휴대용 통신단말기로 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 SMS 메시지로 전송시키는 단계로 이루어짐으로서 달성된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 PLC 모뎀에서 각 전력제어 단말에 연결된 기기의 전력을 전력선 통신을 사용하여 조도나 작업환경에 따른 가정/사무실 내의 1:1 개별전력제어할 수 있고, 메인컨트롤부에서 모니터링을 통해 화재 및 전력누수의 위치를 쉽게 파악할 수 있으며, PLC 모뎀과 전력제어 단말에 디지털 오디오 비디오 입출력 단자와 랜 단자를 만들어 유닛간 AV 신호 및 인터넷 통신을 할 수 있어 가정 및 사무실 어느 곳에서나 가정용 AV 기기 및 인터넷 이용시 전원선의 연결만으로도 사용할 수 있는 좋은 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치의 구성요소를 도시한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 전력제어 단말(200)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 3은 본 발명에 따른 메인컨트롤부(400)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 4는 본 발명에 따른 PLC 홈게이트웨이(300)의 구성요소를 도시한 블럭도,
도 5는 본 발명에 따른 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치 중 전력제어 단말(200)를 도시한 사시도,
도 6은 본 발명에 따른 전력제어 단말(200)이 전기기기와 연결되어, 콘센트에 연결된 전기기기의 전력상태에 관한 데이터신호를 PLC 모뎀을 통해 PLC 홈 게이트웨이로 전송시키는 것을 도시한 일실시예도,
도 7은 본 발명에 따른 메인컨트롤부(400)의 제어하에 디스플레이부(410)가 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 표시되도록 통합제어된 상태를 도시한 일실시예도,
도 8은 본 발명에 따른 메인컨트롤부(400)의 제어하에 디스플레이부(410)에서 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 유저 인터페이스 환경으로 모니터링하는 것을 도시한 일실시예도,
도 8은 본 발명에 따른 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어방법을 도시한 순서도.
먼저, 본 발명에서 설명되는 PLC(Power Line Communication)은 전력선 통신이라고 부르며, 기존의 전기선을 이용한 통신방법으로 송신측에서 100Khz~300Mhz의 고주파 신호를 전력선 통신선에 실어 보내고 이를 수신측에서 고주파 필터를 이용해 신호를 분리하여 수신하는 방식을 말한다.
여기서, 전력선 통신은 옥내, 옥외에 시설되어 있는 저압 배전선 또는 고압 배전선에 고주파 신호를 중첩하여 전력상태, 데이터 신호 등을 고속으로 전송하는 방식을 말한다.
즉, 전기가 들어가는 곳이면 별도의 전용선 설치없이, 통신한 가능한 특성을 가진다.
상기 PLC는 가정 내의 홈 네트워크 기술과 가정과 외부망의 연결을 위한 액세스 기술로 구분된다.
데이터 전송 속도에 따라서 저속 60bps~10Kbps, 중속 10Kbps~1Mbps, 고속 1~10Mbps로 구분되며, 이에 따라 본 발명에서는 저속은 홈 네트워크의 제어용으로, 중속은 홈 네트워크의 데이터 통신용으로, 고속은 외부망 액세스용으로 사용된다.
본 발명에서는 저속 60bps~10Kbps PLC 기술을 이용하여 가정용 가전기기를 제어한다.
본 발명에서 설명되는 전자기기(100)는 가정용 전자기기와 사무실용 전자기기를 모두 포함하는 의미이며, 특히 가정용 전자기기는 TV, 컴퓨터(PC), 조명등, 냉장고, 전자렌지, 오디오, 세탁기, 김치냉장고 등을 말한다.
또한, 사무실용 전자기기는 팩스, 복사기, 컴퓨터(PC), 프린터기, 조명등, 커피자판기 등을 말한다.
이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 도면을 첨부하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치의 구성요소를 도시한 구성도에 관한 것으로, 이는 가전기기(100), 전력제어 단말(200), PLC 홈게이트웨이(300), 메인컨트롤부(400)로 구성된다.
먼저, 본 발명에 따른 전력제어 단말(200)에 관해 설명한다.
상기 전력제어 단말(200)은 가정 또는 사무실내의 전원 컨센트에 소켓 형태로 접속되어 설치되고, 전기기기를 연결하여 전원을 공급할 전달할 수 있도록 자체 콘센트가 형성되어 있으며, PLC(Power Line Communication:전력선 통신)로 들어오는 메인컨트롤부의 메시지(전력상태, 데이터 신호)를 분석하고, 전력선 통신 프로토콜을 분석한 결과에 따라 전력값을 연산하고, 전력제어(전력차단, 전력조절)를 수행하고, 자체 콘센트에 연결된 전기기기의 전력상태에 관한 데이터신호를 PLC를 통해 PLC 홈 게이트웨이로 전송시키는 PLC 모뎀을 내장한 것으로, 이는 도 2에서 도시한 바와 같이, 본체(210), 플러그 소켓부(220), PLC 컨센트부(230), 센싱노드부(240), 카메라부(250), IC칩(260), 메모리부(270), PLC 전력제어부(280), 데이터송신부(290), 제어부(295)로 구성된다.
상기 본체(210)는 각 기기를 외부로부터 보호하는 것으로, 이는 사각 박스형상으로 형성되어, Al재질, 또는 플라스틱 합금 재질로 이루어진다.
상기 플러그 소켓부(220)은 가정용 전자기기 전원 컨센트 부위에 플러그 소켓이 접속된다.
상기 PLC 컨센트부(230)는 본체의 상단 일측에 원형상의 전원 컨센트가 한구 이상으로 형성되어, 가정용 전자기기 전원 소켓을 삽입시킨 후 전원을 공급시키는 역할을 한다.
상기 센싱노드부(240)는 단말 내부에 위치되어, 온도 센서, 습도 센서, 조도 센서의 값을 측정하는 역할을 한다.
상기 카메라부(250)는 가정용/사무용 가전기기에 찍힌 가정/사무실 공간의 영상을 전력선 통신을 통해 메인컨트롤부로 전송시키는 역할을 한다.
상기 IC칩(260)은 각 기기의 동작을 제어하는 것으로, 이는 PIC16F84 원칩마이컴으로 구성된다.
상기 메모리부(270)는 감지된 데이터를 저장하는 역할을 한다.
상기 PLC 전력제어부(280)는 전력선 통신 프로토콜을 분석한 결과에 따라 전력제어(전력차단, 전력조절)를 수행하는 역할을 한다.
여기서, 전력선 통신 프로토콜은 메인컨트롤부와 PLC 모뎀사이를 RS232C로 연결하여 인터페이스 프로토콜을 제공하는 RHC 프로토콜과, 하나의 PLC 모뎀과 또 다른 하나의 PLC 모뎀사이에 PLC 통신 프로토콜을 제공하는 H2C 프로토콜로 구성된다.
상기 데이터송신부(290)는 해당 가정용 전자기기의 전력상태, 온도, 습도, 조도에 관한 데이터신호를 PLC를 통해 홈 게이트웨이로 전송시키는 역할을 한다.
상기 제어부(295)는 상기 단말에 연결된 전기기기의 종류를 개벌적으로 설정 하여 메인 컨트롤부로 전송할 수 있는 연결기기 설정부를 포함하며, 설정된 기기가 접속되어 작동중인지 여부를 체크하고, 사용 전력을 데이터송신부를 통해 메인컨트롤부로 전송하도록 제어하는 역할을 한다.
또한, 본 발명에 따른 전력제어 단말(200)은 상기 단말이 메인컨트롤부와 통신하는 PLC 데이터 신호를 상기 단말의 전원 컨센트를 통해 연결되어 있으며 PLC 통신이 가능한 전자기기와 PLC 통신을 통해 주고받을 수 있는 PLC 데이터 송수신부(296)가 포함되어 구성된다.
다음으로, 본 발명에 따른 PLC 홈게이트웨이(300)에 관해 설명한다.
상기 PLC 홈게이트웨이(300)는 가정 또는 사무실 내부 인터페이스가 PLC(Power Line Communication : 전력선 통신)로 이루어지고, 메인컨트롤부와 연결되어, 전력선 통신을 통하여 들어온 전력제어 단말의 메시지(전력상태, 데이터 신호)를 분석하고, 전력제어 단말에 고유식별 ID를 설정하며, 가정용 전자기기 전원 컨센트 부위에 소켓 접속된 전력제어 단말들의 데이터를 요구하고, PLC를 통해 전력제어 단말에 메인컨트롤부의 제어 메시지 신호를 전송시키는 역할을 한다.
이는 외부 인터넷과 홈네트워크(Home Network) 사이에 관문 역할을 한다.
이때 PLC 홈게이트웨이를 경계로 댁내망 및 댁외망(액세스 망)으로 구분할 수 있다. 그리고 댁내망에 대한 인터페이스로는 홈 PNA(Home PNA), IEEE1394, 무선, PLC 중 어느 하나가 선택되어 구성되고, 댁외망 인터페이스로는 와이브로, ADSL, 케이블 모뎀, PSTN 중 어느 하나가 선택되어 구성된다.
상기 홈네트워크에는 다수의 가정용/사무실용 가전기기들이 연결된다. 상기 PLC 홈게이트웨이는 이러한 다수의 가정용/사무실용 가전기기를 연결하고 관리하는 허브로서의 역할도 담당한다.
상기 PLC 홈게이트웨이는 다수의 가정용/사무실용 가전기기들을 통합 연결하여 가정/사무실 내 어느 곳에서도 가정용/사무실용 가전기기를 제어하며, 관리 및 멀티미디어 서비스를 수행할 수 있다.
또한, 상기 PLC 홈게이트웨이를 이용하여 외부 인터넷망에 접속함으로써 초고속 인터넷 접속 및 전화 통화 등 다양한 서비스의 제공도 가능하다.
상기 PLC 홈게이트웨이(300)는 도 5에서 도시한 바와 같이, 홈 코드 설정부(310)와 센싱노드 ID설정부(320)가 구성된다.
여기서, 홈 코드 설정부는 그룹코드로서 하나의 네트워크 망을 구성한 것을 말한다.
그리고, 센싱노드 ID 설정부는 가정용/사무실용 가전기기에 설치된 센싱노드를 고유식별 ID로 설정하는 것을 말한다.
즉, 홈 코드가 다르면 통신이 불가하기 때문에, 홈 코드 그룹 안에 고유 주소를 나타내는 센싱노드 ID를 센싱노드 ID 설정부를 통해 각 센싱노드에 설정한다.
PLC는 명령 및 메시지를 전력선에 연결된 모든 센싱노드나 PLC 모뎀에게 브로드캐스트 한다.
최초 설치된 PLC 모뎀에서 홈 코드를 설정하고, 이 홈 코드를 네트워크 망에 브로드캐스트하여 다른 센싱노드 및 PLC 모뎀들을 이 홈 코드로 설정하게 된다.
본 발명에서는 PLC 네트워크를 구축하기 위해 환경설정과 홈 코드 셋팅, 센싱노드 ID 주소를 갱신시켜 주어, PLC 모뎀에 가정용/사무실용 가전기기가 소켓에 꽂히기만 하면, 자동으로 센싱노드가 동적으로 인식되어 전력제어된다.
다음으로, 본 발명에 따른 메인컨트롤부(400)에 관해 설명한다.
상기 메인컨트롤부(400)는 PLC 홈게이트웨이로부터 전력선 통신을 통해 들어온 전력제어 단말의 메시지 신호(전력상태, 데이터 신호)를 제공받아 복조 및 신호 처리한 후, DB(데이터베이스)에 저장하고, 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 유저 인터페이스 환경으로 모니터링하며, 전력선 통신을 통해 전력제어 단말로 전력차단신호를 전송시키고, 휴대용 통신단말기로 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 전송시키는 역할을 한다.
이는 가정의 거실 벽면 또는 사무실의 출입구 일측에 사각박스 패널로 설치된다.
그리고, 도 7 및 도 8에서 도시한 바와 같이, 패널 전면에 디스플레이부(410)가 구성되고, 도 3에서 도시한 바와 같이, 내부에 CDMA SMS 전용모듈(420), 통신모듈(430), 메모리부(440), 제어모듈(450), 인터넷 데이터 송수신 모듈(460)로 구성된다.
상기 디스플레이부(410)는 도 8에서 도시한 바와 같이, 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 표시되도록 통합제어되도록 하기 위해, 메인컨트롤부(400)의 구성요소인 기기연결표시부(411), 전력량표시부(412), 전원공급제어부(413), 전원제어용 터치스크린부(414), 파워전원오프스위치(415), 특정전원차단설정부(416), 표시부(417)가 포함되어 구성된다.
상기 기기연결표시부(411)는 디스플레이부에 각각의 전력제어 단말 별로 연결된 전기기기가 어떤 기기인지가 연결되었는지를 디스플레이부에 표시하는 역할을 한다.
상기 전력량표시부(412)는 각각의 전력제어 단말별로 사용 전력량과 전체 사용전력량이 표시하는 역할을 한다.
상기 전원공급제어부(413)는 각각의 전력제어 단말에 연결된 전기기기별로 전원을 공급하거나 차단하는 역할을 한다.
상기 전원제어용 터치스크린부(414)는 상기 전원공급이나 차단 기능을 디스플레이부에서 터치 스크린 방식으로 구현시키는 역할을 한다.
상기 파워전원오프스위치(415)는 전력제어 단말에 연결된 모든 전기기기들의 전원을 한번에 차단시키는 역할을 한다.
상기 특정전원차단설정부(416)는 특정 전기기기는 전체 전원 차단시에도 해당 기기의 전원이 차단되지 않도록 설정하는 역할을 한다.
상기 표시부(417)는 전력제어 단말에서 전송된 모든 데이터들 중에서 선택하여 메인컨트롤부에 표시될 수 있도록 제어하는 역할을 한다.
상기 CDMA SMS 전용모듈(420)은 메인컨트롤 게이트의 화면 또는 동작상태를 휴대용 통신단말기에 전송하여 휴대용 통신단말기에서 메인컨트롤의 화면을 그대로 볼수 있도록 하거나 문자로 동작상태를 알수 있도록 하기 위해 휴대용 통신단말기로 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 SMS 메시지로 전송시키도록 제어하는 역할을 한다.
상기 통신모듈(430)은 PLC 홈게이트웨이와 통신을 주고 받고, CDMA SMS 전용모듈과는 시리얼통신으로 메시지를 주고받는 역할을 한다.
상기 메모리부(440)는 전력선 통신을 통해 들어온 PLC 모뎀의 메시지 정보(현재 가정용/사무실용 가전기기의 전력상태 및 센싱 데이터)를 DB(데이터베이스)에 저장시키는 역할을 한다.
상기 제어모듈(450)은 전력제어 단말에에서 전송된 데이터가 선택적으로 표시된 표시부을 보고 사용자가 가정내 전원을 원격으로 조작하도록 제어하며, 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 유저 인터페이스 환경으로 모니터링하며, 전력선 통신을 통해 PLC 모뎀으로 전력차단신호를 전송시키도록 제어하는 역할을 한다.
상기 인터넷 데이터 송수신 모듈(460)은 인터넷 연결부를 포함하여 외부에서 인터넷으로 메인컨트롤부의 동작상태를 감시하고 제어 동작을 수행 할 수 있는 인터넷 데이터 처리부 및 인터넷으로 송수신 된 데이터를 PLC 모뎀으로 이루어져 전력제어 단말로 송수신하는 역할을 한다.
이하, 본 발명에 따른 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어방법에 관해 설명한다.
먼저, PLC 모뎀을 가정용 전자기기 전원 컨센트 부위에 소켓 접속시킨다(S100).
이어서, PLC 모뎀의 PLC 컨센트부에 가전기기를 1:1로 꽂아서, 전원을 공급시킨다(S110).
이어서, PLC 홈게이트웨이에서 전력선 통신을 통하여 들어온 PLC 모뎀의 메시지(전력상태, 데이터 신호)를 분석하고, 가전기기에 1:1로 소켓 접속된 PLC 모뎀에 홈 코드와 고유식별 ID를 설정한다(S120).
이어서, 전력제어 단말에서 전자기기의 온도, 습도, 조도를 센싱하여 PLC 모뎀으로 전송시킨다(S130).
이어서, PLC 모뎀에서 전력제어 단말로부터 전송된 온도 센서, 습도 센서, 조도 센서의 값을 수집하며, 전력선 통신 프로토콜을 분석한 결과에 따라 전력값을 연산하고, 전력제어(전력차단, 전력조절)를 수행한 후, 해당 전자기기의 전력상태, 온도, 습도, 조도에 관한 데이터신호를 PLC를 통해 홈 게이트웨이로 전송시킨다(S140).
이어서, 전력선 통신을 통하여 들어온 PLC 모뎀의 메시지(전력상태, 데이터 신호)를 분석하고, 전자기기 전원 컨센트 부위에 소켓 접속된 PLC 모뎀들의 데이터를 요구한다(S150).
이어서, 메인컨트롤부에서 PLC 홈게이트웨이로부터 전력선 통신을 통해 들어온 PLC 모뎀의 메시지 신호(전력상태, 데이터 신호)를 제공받아 복조 및 신호 처리한 후, DB(데이터베이스)에 저장한다(S160).
이어서, 메인컨트롤부에서 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 유저 인터페이스 환경으로 모니터링한다(S170).
이어서, 메인컨트롤부에서 전력선 통신을 통해 PLC 모뎀으로 전력차단신호를 전송시킨다(S180).
이어서, PLC 홈게이트웨이 PLC를 통해 PLC 모뎀에 메인컨트롤부의 제어 메시지 신호(전력차단신호)를 전송시킨다(S190).
이어서, PLC 모뎀에서 전력선 통신 프로토콜을 분석한 결과에 따라 전력값을 연산하고, 전력제어(전력차단, 전력조절)를 수행한다(S200).
이어서, 메인컨트롤부에서 CDMA SMS 전용 모듈을 통해 휴대용 통신단말기로 전자기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 SMS 메시지로 전송시킨다(S210).
이하, 본 발명에 따른 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치에 관한 구체적인 동작과정에 관해 설명한다.
메인컨트롤부(400)에서 PLC 홈게이트웨이로부터 전력선 통신을 통해 들어온 전력제어 단말의 메시지 신호(전력상태, 데이터 신호)를 제공받아 복조 및 신호 처리한 후, DB(데이터베이스)에 저장하고, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 유저 인터페이스 환경으로 모니터링한다.
즉, 도 7 및 도 8에 도시한 바와 같이, 홈코드#1은 일예로, 아파트 작은방을 설정한 코드이고, 홈코드#2는 화장실을 설정한 코드이며, 홈코드#3은 아파트 큰방을 설정한 코드이고, 홈코드#4는 주방과 거실을 설정한 코드에 관한 것이다.
그리고, 홈코드#1에 위치한 전등을 센싱노드 ID 0001로 설정하고, 홈코드#2에 위치한 세면대를 센싱노드 ID 0010으로 설정하며, 홈코드#3에 위치한 전등을 센싱노드 ID 0011로 설정하고, 홈코드#4에 위치한 전등을 센싱노드 ID 0100으로 설정하며, 홈코드#4에 위치한 TV를 센싱노드 ID 0101로 설정하며, 홈코드#4에 위치한 에어컨을 센싱노드 ID 0110으로 설정하여, 가정내에 PLC 홈게이트웨이(300)를 구성한다.
이로 인해, PLC 모뎀에 가정용/사무실용 가전기기가 소켓에 꽂히기만 하면, 자동으로 센싱노드가 동적으로 인식되어 메인컨트롤부에 모니터링되어 전력제어된다.
100 : 가전기기 200 : 전력제어 단말
210 : 본체 220 : 플러그 소켓부
230 : PLC 컨센트부 240 : 센싱노드부
250 : 카메라부 260 : IC칩
270 : 메모리부 280 : PLC 전력제어부
290 : 데이터송신부 295 : 제어부
300 : PLC 홈게이트웨이 400 : 메인컨트롤부

Claims (6)

  1. 가정 또는 사무실내의 전원 컨센트에 소켓 형태로 접속되어 설치되고, 전기기기를 연결하여 전원을 공급할 전달할 수 있도록 자체 콘센트가 형성되어 있으며, PLC(Power Line Communication:전력선 통신)로 들어오는 메인컨트롤부의 메시지(전력상태, 데이터 신호)를 분석하고, 전력선 통신 프로토콜을 분석한 결과에 따라 전력값을 연산하고, 전력제어(전력차단, 전력조절)를 수행하고, 자체 콘센트에 연결된 전기기기의 전력상태에 관한 데이터신호를 PLC를 통해 PLC 홈 게이트웨이로 전송시키는 PLC 모뎀을 내장하도록 본체(210), 플러그 소켓부(220), PLC 컨센트부(230), 센싱노드부(240), 카메라부(250), IC칩(260), 메모리부(270), PLC 전력제어부(280), 데이터송신부(290), 제어부(295)로 이루어진 전력제어 단말(200)과,
    가정 또는 사무실 내부 인터페이스가 PLC(Power Line Communication : 전력선 통신)로 이루어지고, 메인컨트롤부와 연결되어, 전력선 통신을 통하여 들어온 전력제어 단말의 메시지(전력상태, 데이터 신호)를 분석하고, 전력제어 단말에 고유식별 ID를 설정하며, 가정용 전자기기 전원 컨센트 부위에 소켓 접속된 전력제어 단말들의 데이터를 요구하고, PLC를 통해 전력제어 단말에 메인컨트롤부의 제어 메시지 신호를 전송시키도록 홈 코드 설정부(310)와 센싱노드 ID 설정부(320)로 이루어진 PLC 홈게이트웨이(300)와,
    PLC 홈게이트웨이로부터 전력선 통신을 통해 들어온 전력제어 단말의 메시지 신호(전력상태, 데이터 신호)를 제공받아 복조 및 신호 처리한 후, DB(데이터베이스)에 저장하고, 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 유저 인터페이스 환경으로 모니터링하며, 전력선 통신을 통해 전력제어 단말로 전력차단신호를 전송시키고, 휴대용 통신단말기로 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 전송시키는 메인컨트롤부(400)로 구성되는 것에 있어서,
    상기 메인컨트롤부(400)는
    디스플레이부(410)와 연결되고,
    그 디스플레이부에 각각의 전력제어 단말 별로 연결된 전기기기가 어떤 기기인지가 연결되었는지를 디스플레이부에 표시하는 기기연결표시부(411)와,
    각각의 전력제어 단말별로 사용 전력량과 전체 사용전력량이 표시하는 전력량표시부(412)와,
    각각의 전력제어 단말에 연결된 전기기기별로 전원을 공급하거나 차단하는 전원공급제어부(413)와,
    상기 전원공급이나 차단 기능을 디스플레이부에서 터치 스크린 방식으로 구현되는 전원제어용 터치스크린부(414)와,
    전력제어 단말에 연결된 모든 전기기기들의 전원을 한번에 차단하는 파워전원오프스위치(415)와,
    특정 전기기기는 전체 전원 차단시에도 해당 기기의 전원이 차단되지 않도록 설정하는 특정전원차단설정부(416)와,
    전력제어 단말에서 전송된 모든 데이터들 중에서 선택하여 메인컨트롤부에 표시될 수 있도록 제어하는 표시부(417)를 연결시켜 디스플레이부에 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 단말의 데이터를 표시되도록 통합제어하는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항 있어서, 메인컨트롤부(400)는
    메인컨트롤 게이트의 화면 또는 동작상태를 휴대용 통신단말기에 전송하여 휴대용 통신단말기에서 메인컨트롤의 화면을 그대로 볼수 있도록 하거나 문자로 동작상태를 알수 있도록 하기 위해 휴대용 통신단말기로 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 SMS 메시지로 전송시키도록 제어하는 CDMA SMS 전용모듈(420)과,
    PLC 홈게이트웨이와 통신을 주고 받고, CDMA SMS 전용모듈과는 시리얼통신으로 메시지를 주고받는 통신모듈(430)과,
    전력선 통신을 통해 들어온 PLC 모뎀의 메시지 정보(현재 가정용/사무실용 가전기기의 전력상태 및 센싱 데이터)를 DB(데이터베이스)에 저장시키는 메모리부(440)와,
    전력제어 단말에에서 전송된 데이터가 선택적으로 표시된 표시부을 보고 사용자가 가정내 전원을 원격으로 조작하도록 제어하며, 가정용 가전기기의 현재 전력상태 및 센싱 데이터를 유저 인터페이스 환경으로 모니터링하며, 전력선 통신을 통해 PLC 모뎀으로 전력차단신호를 전송시키도록 제어하는 제어모듈(450)와,
    인터넷 연결부를 포함하여 외부에서 인터넷으로 메인컨트롤부의 동작상태를 감시하고 제어 동작을 수행 할 수 있는 인터넷 데이터 처리부 및 인터넷으로 송수신 된 데이터를 PLC 모뎀으로 이루어져 전력제어 단말로 송수신하는 인터넷 데이터 송수신 모듈(460)이 포함되어 구성되는 것을 특징으로 하는 PLC 기반의 가정용 전력 에너지 제어장치.
  6. 삭제
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