KR101150876B1 - 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 건물조명 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물에서 조명이 설치된 영역을 고정된 위치에서의 업무수행 등이 주로 이루어지는 사무실 등의 실내영역과, 실내영역 사이를 이동하는 작업자의 이동이 주로 이루어지는 복도 등의 이동영역으로 구분하여, 실내영역에서는 열 감지 센서에서의 감지신호에 의해 점등 상태에서 작업자의 유무를 인식한 후 조명 소등신호를 송출할 수 있게 하고, 이동영역에서는 모션 센서에서의 감지신호에 의해 작업자의 이동 유무와 이동 방향을 인식하여 소등 또는 최소 밝기상태에서 조명 점등신호 또는 최대 밝기 신호를 송출할 수 있게 함으로써 에너지 소비를 최소화할 수 있게 함과 아울러, 열 감지 센서에서의 감지신호에 의해 감지되는 온도를 여러 단계로 설정하여, 조명의 점등 유지, 소등, 또는 화재경보신호 생성 등을 판단한 후 자동으로 대처할 수 있게 하며, 각 열 감지 센서와 모션 센서로 이루어진 센서 노드에 IP를 탑재하여 광범위한 확장성과 이동성을 확보할 수 있게 한 IP-USN(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)기반의 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템에 관한 것이다.

Description

센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템{BUILDING LIGHTING CONTROL SYSTEM USING SENSOR NETWORK}
본 발명은 건물조명 제어시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건물에서 조명이 설치된 영역을 고정된 위치에서의 업무수행 등이 주로 이루어지는 사무실 등의 실내영역과, 실내영역 사이를 이동하는 작업자의 이동이 주로 이루어지는 복도 등의 이동영역으로 구분하여, 실내영역에서는 열 감지 센서에서의 감지신호에 의해 점등 상태에서 작업자의 유무를 인식한 후 조명 소등신호를 송출할 수 있게 하고, 이동영역에서는 모션 센서에서의 감지신호에 의해 작업자의 이동 유무와 이동 방향을 인식하여 소등 또는 최소 밝기상태에서 조명 점등신호 또는 최대 밝기 신호를 송출할 수 있게 함으로써 에너지 소비를 최소화할 수 있게 함과 아울러, 열 감지 센서에서의 감지신호에 의해 감지되는 온도를 여러 단계로 설정하여, 조명의 점등 유지, 소등, 또는 화재경보신호 생성 등을 판단한 후 자동으로 대처할 수 있게 하며, 각 열 감지 센서와 모션 센서로 이루어진 센서 노드에 IP를 탑재하여 광범위한 확장성과 이동성을 확보할 수 있게 한 IP-USN(Internet Protocol-Ubiquitous Sensor Network)기반의 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템에 관한 것이다.
근래에 건물 내의 에너지 소비 절감을 장려하기 위하여 업무용 건물에까지 확대된 에너지효율등급제 등이 시행되는 등 에너지 절감을 위한 국내외의 노력이 다양한 방식으로 이루어지고 있다.
그에 따라, 건물 등에 설치되는 조명장치의 경우에도 에너지 소비 효율이 높은 LED 조명등으로 교체하는 등 많은 투자가 이루어지고 있으며, 그에 대한 정부의 지원도 확대되고 있다.
그러나, 예전부터 지금까지도 가장 좋은 에너지 절감 수단으로는 불필요한 조명을 끄는 것을 빼놓을 수가 없음에도 불구하고, 사무실 근무자의 부주의나 타인이 아직 퇴근하지 않은 것으로 오인하여 조명을 켜놓게 되는 경우가 빈번히 발생하고 있다.
또한, 사무실 등의 넓은 업무 공간 중 특정 위치에서만 작업이 이루어지는 경우에도 사무실 전체의 조명을 점등한 상태로 유지하게 되는 경우가 빈번히 발생하게 되는바, 한 명만 남아서 근무를 계속하는 경우에도 에너지가 불필요하게 낭비되는 문제점이 있었다.
그리고, 에너지 절감을 위해 업무가 직접적으로 이루어지지 않는 공간인 복도나 계단 등의 조명을 낮추거나 꺼놓는 경우가 많은데, 이 경우 복도를 이동하는 사람이 어두움으로 인해 충분한 시야를 확보할 수 없어 불안감을 느끼게 되는 문제점이 있었으며, 이를 위하여 복도 등에 모션센서를 부착하여 이동자의 존재를 감지한 조명등이 켜지게 하곤 하였는데, 이 경우 이동자가 가까이 접근한 후에야 비로소 모션센서에서 감지하여 점등이 이루어지게 되므로 이동자의 시야가 짧은 거리내로 제한되어 불안감의 제거에 적절하지 못하게 되는 문제점이 있었다.
이와 같이, 종래의 조명에 사용되던 에너지를 절감하기 위한 수단으로는 전통적인 방식인 사람의 손에 의존하거나, 단순한 모션센서를 이용한 단순 점등과 소등의 조절에 국한되어 이루어지는 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하려는 과제는, 건물내에서 작업자가 머물면서 작업을 수행하는 실내영역과, 단순히 장소를 옮기기 위해 이동하는 이동영역을 구분하고, 각 영역에 열감지센서와 모션센서를 센서 네트워크를 기반으로 설치한 후, 각 센서에서 전송되는 감지신호에 의해 사람의 유무를 감지하여 작업자의 업무나 생활에 주는 불편을 최소화하면서 에너지 소비를 최소화할 수 있게 한 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템을 제공함에 있다.
상기 과제를 이루기 위한 건물조명 제어시스템은, 다수의 센서 노드들로부터 전송되는 감지신호를 수신하여 조명제어신호를 생성하고, 상기 조명제어신호를 센서 노드들로 전송하여 조명의 점등을 제어하는 조명점등제어부; 건물에 있는 작업자의 업무수행이 이루어지는 실내영역에 설치되어 작업자의 유무를 인식하는 실내감지신호를 통신망을 통하여 상기 조명점등제어부로 전송하는 실내영역 감지노드; 건물의 실내영역 사이의 이동이 주로 이루어지는 복도 등에 설치되어 작업자의 이동 여부와 이동 방향을 인식하는 이동감지신호를 통신망을 통하여 상기 조명점등제어부로 전송하는 이동영역 감지노드; 및 상기 조명점등제어부에서 전송되는 조명제어신호에 의해 점등 또는 소등되는 조명을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 실내영역 감지노드는, 사람이 머물러 있는 것이 예정되는 공간인 실내영역의 내부온도를 감지하는 열감지 센서; 상기 실내영역에서 작업자의 움직임을 감지하는 모션센서; 상기 열감지 센서에서 획득한 감지온도나 상기 모션센서에서 이동신호와 같은 실내감지신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 상기 조명점등제어부로 전송하는 감지신호 전송부; 상기 실내감지신호를 기반으로 판단하여 생성된 조명의 점등 또는 소등명령을 나타내는 조명제어신호를 상기 센서 네트워크를 통하여 수신하는 조명제어신호 수신부; 및 상기 조명제어신호에 의해 해당 실내영역에 있는 조명을 점등하거나 소등시키는 조명 MCU를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 이동영역 감지노드는, 빈번한 이동이 예정되는 공간인 이동영역에서의 움직임을 감지하는 모션센서; 상기 모션센서에서의 감지 순서에 의해 이동자의 이동 방향을 인식하는 이동방향 감지부; 상기 모션센서에서 감지된 이동 또는 움직임과 같은 이동감지신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 상기 조명점등제어부로 전송하는 감지신호 전송부; 상기 이동감지신호를 기반으로 판단하여 생성된 조명제어신호를 상기 센서 네트워크를 통하여 수신하는 조명제어신호 수신부; 및 상기 조명제어신호에 의해 해당 이동영역에 있는 조명을 점등하거나 소등시키는 조명 MCU를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 조명점등제어부는, 상기 실내영역 감지노드와 이동영역 감지노드에 설치된 다수의 센서들로부터 전송되는 감지신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 수신하는 감지신호 수신부; 상기 다수의 센서들로부터 전송되는 감지신호를 기설정된 값과 비교하여 조명의 점등이나 소등여부를 판단하는 감지신호 판단부; 상기 감지신호 판단부에서의 판단을 위한 설정 온도 값을 여러 단계로 설정하는 다중온도 설정부; 상기 감지신호 판단부에서의 판단 결과에 따라 실내영역에 구비된 조명을 소등하는 조명제어신호를 생성하는 실내영역 조명제어부; 상기 감지신호 판단부에서의 판단 결과에 따라 이동영역에 구비된 조명을 점등하거나 소등하는 조명제어신호를 생성하는 이동영역 조명제어부; 및 상기 조명제어부에서 생성된 조명제어신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 각 센서영역 또는 이동영역의 조명 MCU로 전송하는 조명제어신호 전송부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 건물 내부를 사무실 등의 실내영역과, 복도 등의 이동영역으로 구분하여, 실내영역에서는 열 감지 센서에서의 감지신호에 의해 점등 상태에서 작업자의 유무를 인식한 후 조명 소등신호를 송출할 수 있게 하고, 이동영역에서는 모션 센서에서의 감지신호에 의해 작업자의 이동 유무와 이동 방향을 인식하여 소등 또는 최소 밝기상태에서 조명 점등신호 또는 최대 밝기 신호를 송출할 수 있게 함으로써 작업자의 불안감을 제거하면서도 에너지 소비를 최소화할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템의 개략 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템의 블록 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템의 이동영역 감지노드 예시도.
도 4는 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템의 이동영역 감지노드의 다른 예시도.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템의 개략 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템의 블록 구성도이다. 이때, 도 1 및 도 2에서 실내영역 감지노드와 이동영역 감지노드에서 전송되는 감지신호는 점선으로 표시하고, 이러한 감지신호에 의해 조명점등제어부에서 생성된 조명 제어신호는 실선으로 표시하였다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템은, 다수의 센서 노드들로부터 전송되는 감지신호를 수신하여 조명제어신호를 생성한 후 전송하여 조명의 점등을 제어하는 조명점등제어부(100)와, 건물에 있는 작업자의 업무수행이 이루어지는 사무실 등에 설치되어 작업자의 유무를 인식하는 실내감지신호를 통신망을 통하여 전송하는 실내영역 감지노드(200)와, 건물의 실내영역 사이의 이동이 주로 이루어지는 복도 등에 설치되어 작업자의 이동 여부와 이동 방향을 인식하는 이동감지신호를 통신망을 통하여 전송하는 이동영역 감지노드(300)와, 상기 조명점등제어부에서 전송되는 조명제어신호에 의해 점등 또는 소등되는 조명을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 실내영역 감지노드(200)와 이동영역 감지노드(300)는 모두 건물의 내부 상황, 특히 사람의 유무를 감지하기 위한 다수의 센서들을 포함하는 센서노드로 구성된다.
그리고, 상기 실내영역 감지노드(200)는 사무실과 같이 다수의 작업자들이 움직임이 적은 상태를 유지하며 작업을 수행하는 공간에서 조명이 점등 상태를 유지하다가 소등이 이루어지지 않은 상태로 장시간 방치되는 것을 방지할 수 있도록 작업자의 유무를 확인하기 위해 이용되며, 상기 조명점등제어부(100)는 이러한 실내영역 감지노드에서 전송되는 실내감지신호를 기반으로 하여 해당 실내영역의 조명을 소등시키는 조명제어신호를 주로 송출하도록 구성된다.
이에 반하여, 상기 이동영역 감지노드(300)는 복도나 계단 등과 같이 사무실을 이동하는 등 작업자의 이동이 주로 이루어지는 공간에서 조명이 소등 또는 최소 밝기 상태를 유지하다가 이동하는 작업자의 이동을 용이하게 안내할 수 있도록 작업자의 등장과 이동방향을 인식하기 위해 이용되며, 상기 조명점등제어부(100)는 이러한 이동영역 감지노드에서 전송되는 이동감지신호를 기반으로 하여 해당 이동영역의 조명을 점등시키는 조명제어신호를 주로 송출하도록 구성된다.
도 2를 참조하면, 상기 조명점등제어부(100)는 실내영역 감지노드와 이동영역 감지노드에 설치된 다수의 센서들로부터 전송되는 감지신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 수신하는 감지신호 수신부(110)와, 상기 다수의 센서들로부터 전송되는 감지신호를 기설정된 값과 비교하여 조명의 점등이나 소등여부를 판단하는 감지신호 판단부(130)와, 상기 감지신호 판단부에서의 판단을 위한 설정 온도 값을 여러 단계로 설정하여 각 단계에 따른 제어신호를 다양하게 생성할 수 있게 하는 다중온도 설정부(120)와, 상기 감지신호 판단부에서의 판단 결과에 따라 사무실 등 실내영역에 구비된 조명을 소등하는 조명제어신호를 생성하는 실내영역 조명제어부(140)와, 상기 감지신호 판단부에서의 판단 결과에 따라 복도 등 이동영역에 구비된 조명을 점등하거나 소등하는 조명제어신호를 생성하는 이동영역 조명제어부(150)와, 상기 조명제어부에서 생성된 조명제어신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 각 센서영역 또는 이동영역의 조명 MCU로 전송하는 조명제어신호 전송부(160)를 포함하여 구성된다.
상기 감지신호 수신부(110)는 건물의 실내영역과 이동영역에 설치되어 있는 다수의 센서노드들로부터 전송되는 각 센서의 감지신호를 수신하도록 구성된다. 이때, 상기 감지신호 수신부(110)는 각 센서로부터 감지신호를 수신할 때 각 센서의 IP를 함께 수신하여 어느 영역에서 전송된 것인가를 인식할 수 있게 함으로써, 정확한 조명제어신호를 전송할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다.
그에 따라, 상기 감지신호 수신부(110)는 건물의 각 영역에 설치되어 있는 다수의 센서노드들과 IP-USN을 기반으로 데이터 통신이 가능하게 한 초소형 운영체제가 설치되어 구성된다.
상기 IP-USN을 지원하는 센서노드를 위한 초소형 운영체제는 크게 두 종류로 구분할 수 있는데, 그 중 한 종류는 이벤트 기반 모델로서 TinyOS와 Contiki를 들 수 있다. 이러한 이벤트 기반 모델은 하나의 프로그램을 가지며 각각 이벤트에 따라 별도의 핸들러를 갖고 데이터를 처리하게 된다. 그리고, 다른 한 종류는 멀티 스레드 환경을 제공하는 운영체제로서 Nano-Qplus, Nano-RT, FreeRTOS 등을 들 수 있다.
본 발명에서는 응용의 복잡도가 증가하고 다양한 작업처리를 위해 여러 일을 효과적으로 수행하며 복잡도를 낮출 수 있는 멀티 스레드 기반의 운영체제를 이용하여 구성되는 것이 바람직하지만, 이에 제한되지 않고 이벤트 기반 모델인 TinyOS를 이용하여 구성될 수도 있음은 물론이다.
상기 감지신호 판단부(130)는 상기 감지신호 수신부에서 수신한 각 영역에 설치된 센서에서의 감지온도나, 대상체의 이동 신호와 같은 감지신호를 기설정된 값 또는 이벤트와 비교하여 해당 영역에 설치된 조명의 점등이나 소등여부를 판단하는 마이컴으로 구성된다.
상기 다중온도 설정부(120)는 상기 센서에서 전송되는 감지온도를 작업자의 존재여부를 감지할 수 있는 인체감지온도의 값으로 설정된 제1온도와, 상기 제1온도보다 낮은 기기감지온도의 값으로 설정된 제2온도와, 상기 제1온도보다 높은 화재감지온도의 값으로 설정된 제3온도처럼 여러 단계의 온도로 설정하여 저장하도록 구성된다.
그에 따라, 상기 감지신호 판단부(130)는 각 영역에 설치된 센서로부터 수신한 감지신호 중 감지온도를 상기 다중온도 설정부(120)에 저장된 값과 비교하여, 감지온도가 제1온도 범위 내의 값일 경우에는 해당 센서영역에 작업자가 존재하는 것으로 인식하여 조명 점등상태를 그대로 유지하게 하지만, 상기 감지온도가 제2온도 범위 내의 값에 불과할 경우에는 해당 센서영역에 작업자는 없고 컴퓨터와 프린터 등 일부 전자기기만이 켜져 있는 것으로 인식하여 조명 소등을 명령하는 조명제어신호를 생성하게 되고, 상기 감지온도가 제3온도 범위 내의 값에 이르는 경우에는 화재의 발생으로 인식하여 화재경보신호를 생성하게 되어, 센서의 감지신호만으로 센서영역의 다양한 상황을 인식하고 그에 적합한 제어신호를 생성할 수 있게 된다.
이때, 상기 인체감지온도의 값으로 설정되는 제1온도와, 기기감지온도의 값으로 설정되는 제2온도는 계절 및 날씨에 따라 변동이 있을 수 있으므로, 센서에 의한 감지가 이루어지는 시기의 계절 및 날씨에 따라 다양하게 설정하는 것이 바람직하다. 이에 반하여, 상기 화재감지온도의 값으로 설정되는 제3온도는 불길에 의해 발생된 온도로서 계절 및 날씨에 의해 받게 되는 영향이 크지 않은 절대성을 갖고 있으므로, 냉방장치의 정지로 인하여 사무실 등 실내의 온도가 상승함에 의한 오작동의 불편을 방지할 수 있는 고온인 90~100℃ 의 범위로 설정되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 감지신호 수신부에서 수신한 감지신호가 모션센서(310)에서 획득한 이동신호인 경우, 상기 감지신호 판단부(130)는 단순한 작업자의 등장여부만을 인식하도록 구성될 수 있음은 물론, 작업자의 이동을 감지하는 모션센서(310)의 설치위치에 기초하여 작업자의 이동방향을 판단하도록 구성되는 것이 바람직하다.
그에 따라, 상기 다중온도 설정부(120)에는 모션센서의 설치 위치가 저장되고, 상기 감지신호 판단부(130)에서는 이러한 모션센서들에서의 감지신호 인식 순서에 의해 작업자의 이동방향을 예측할 수 있도록 구성된다.
상기 실내영역 조명제어부(140)는 상기 감지신호 판단부에서 기설정된 설정온도와의 비교를 통하여 실내영역의 온도가 인체감지온도인 제1온도의 범위에 해당할 경우에는 조명의 점등상태를 그대로 유지하도록 별도의 조명제어신호를 생성하지 않고, 상기 실내영역의 온도가 기기감지온도인 제2온도의 범위에 해당할 경우에는 해당 실내영역에 작업자가 존재하지 않는 것으로 인식하여 조명 소등명령을 갖는 조명제어신호를 생성하도록 구성된다.
이와 같이, 상기 실내영역 조명제어부(140)는 작업자가 사무실이나 회의실 등의 실내영역에서 업무를 실행하는 상태를 전제하여, 즉, 실내영역의 조명이 켜진 상태로 있음을 전제하고, 해당 실내영역에서 작업자가 나간 것을 인지하여 조명 소등명령을 자동으로 생성하도록 구성하는 것을 주로 하지만, 조명이 소등된 상태에서 작업자가 실내영역에 들어옴을 인식하고 조명 점등명령을 생성하여 실내영역의 조명을 점등하도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
상기 이동영역 조명제어부(150)는 상기 감지신호 판단부에서 인식된 모션센서가 설치된 장소에 위치하는 조명등을 점등시키는 점등명령을 생성하도록 구성될 수 있음은 물론, 작업자의 등장을 인식한 모션센서(310)와 함께 설치된 조명 MCU(350)에서 해당 조명등의 점등명령을 즉시 생성하고, 상기 이동영역 조명제어부(150)는 상기 감지신호 판단부에서 작업자를 인식하는 모션센서들의 위치 변화를 기준으로 하여 작업자의 이동방향을 예측하고, 예측된 방향으로 연장되는 조명등들을 순차적으로 또는 일괄적으로 점등하는 일괄점등명령을 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다.
이때, 여러 길이 나뉘는 교차로와 같은 분기 장소에서는 작업자가 어느 방향으로 이동할 것인지 미리 예측할 수 없기 때문에 모든 방향에 위치하는 조명등을 점등하고, 작업자의 이동이 인식된 이동영역을 제외한 다른 이동영역들의 조명등을 끄는 조명 소등명령을 선택적으로 생성하도록 구성되는 것이 바람직하다.
그에 따라, 소등 또는 최소 밝기 상태를 유지하는 복도나 계단 등에서도 작업자의 이동에 지장을 주지 않으면서 밝은 상태를 지속적으로 유지할 수 있게 되며, 작업자의 이동이 인식되지 않는 이동영역으로는 조명 소등신호를 전송함으로써, 단순한 시간의 경과에 따라 자동 소등이 이루어지도록 모션센서를 이용하던 종래의 조명시설 보다 에너지를 절감할 수 있게 된다.
상기 조명제어신호 전송부(160)는 상기 실내영역 조명제어부나 이동영역 조명제어부에서 생성된 조명의 점등 또는 소등명령을 나타내는 조명제어신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 각 센서영역 또는 이동영역에 위치하는 센서노드로 전송하도록 구성된다.
이때, 상기 감지신호 수신부에서 감지신호와 함께 각 센서노드의 IP를 수신하게 되므로, 이러한 각 센서노드의 IP에 의해 정확한 영역으로 조명제어명령을 전송할 수 있게 된다.
또한, 상기 조명점등제어부(100)는 상기 감지신호 수신부에서 수신한 감지온도가 화재감지온도의 범위인 제3온도에 이르는 경우에는 화재발생여부를 알림과 아울러, 소방서 등에 화재발생사실을 알릴 수 있는 화재신호생성부(180)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
그에 따라 하나의 조명 제어시스템을 설치하고 감지온도의 판단을 위한 설정값 중 화재를 감지할 수 있는 고온의 제3온도를 설정함으로써, 에너지 절감과 함께 스프링클러 등에서의 인지보다 신속하게 화재의 발생여부를 인식하여 적절한 조치를 취할 수 있게 된다.
또한, 상기 조명점등제어부(100)는 실내영역 등에 설치된 열감지 센서(2100)와 모션센서(220)에서의 감지신호가 방범모드 상태에서 별도의 해제 입력 없이 같이 인지될 경우, 원하지 않는 외부인의 침입으로 인식하여 경고음 등의 방범주의신호를 생성할 수 있게 한 방범신호 생성부(170)를 더 포함하여 구성될 수도 있다.
상기 실내영역 감지노드(20)는 사무실이나 회의실 또는 주거 공간 등 사람이 머물러 있는 것이 예정되는 공간인 실내영역의 내부온도를 감지하는 열감지 센서(210)와, 상기 실내영역에서 작업자 등 대상체의 움직임을 감지하는 모션센서(220)와, 상기 열감지 센서에서 획득한 감지온도나 상기 모션센서에서 획득한 이동의 감지여부와 같은 실내감지신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 상기 조명점등제어부로 전송하는 감지신호 전송부(230)와, 상기 감지신호를 기반으로 판단하여 생성된 조명제어신호를 상기 센서 네트워크를 통하여 수신하는 조명제어신호 수신부(240)와, 상기 조명제어신호에 의해 해당 실내영역에 있는 조명을 점등하거나 소등시키는 조명 MCU(Micro Control Unit)(250)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 열감지 센서(210)와 모션센서(220)는 사무실 등의 천정에 설치된 조명의 근처에 부착되도록 구성될 수 있음은 물론, 조명과는 조금 이격되어 있지만 작업자의 작업이 주로 이루어지는 장소 부근에 설치되도록 구성될 수도 있다.
상기 조명제어신호 수신부(240)는 상기 조명점등제어부에서 전송되는 조명의 점등 또는 소등명령을 나타내는 조명제어신호를 센서 네트워크를 통하여 수신하고, 상기 조명 MCU에서 해당 조명제어신호에 의해 조명을 점등하거나 소등하게 된다.
상기 실내영역 감지노드(200)는 사무실이나 주거공간이 작업자 없이 점등된 상태로 유지되는 것을 방지하기 위한 것을 주된 목적으로 하므로, 상기 조명제어신호 수신부(240)를 통하여 수신하는 조명제어신호는 작업자가 감지되지 않는 것으로 판단된 경우에 전송되는 소등명령을 나타낼 것이며, 이러한 조명제어신호에 의해 상기 조명 MCU(250)에서 센서영역내의 조명을 소등시키게 된다.
이때, 상기 조명 MCU(250)에 의해 제어되는 조명등은 하나의 센서영역을 다수의 공간으로 구획하여 부분적인 점등 및 소등이 가능하게 함으로써, 넓은 사무실 중 특정 공간에서만 작업자가 있음이 인지될 경우, 즉 그 영역에 설치된 열감지 센서나 모션센서에서만 감지신호가 전송되고, 다른 공간에서는 감지신호가 전송되지 않을 경우에는, 작업자가 감지되는 공간 주변의 조명만을 점등상태로 유지하고 다른 공간의 조명을 소등시키도록 공간별로 제어하도록 구성될 수도 있다.
상기 이동영역 감지노드(300)는 계단이나 복도 등 빈번한 이동이 예정되는 공간인 이동영역에 이동하려는 사람이 존재하는 가를 인식하기 위해 이동자의 움직임을 감지하는 모션센서(310)와, 상기 모션센서에서의 감지 순서에 의해 이동자의 이동 방향을 인식하는 이동방향 감지부(320)와, 상기 모션센서에서 감지된 이동 또는 움직임과 같은 감지신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 상기 조명점등제어부로 전송하는 감지신호 전송부(330)와, 상기 감지신호를 기반으로 판단하여 생성된 조명제어신호를 상기 센서 네트워크를 통하여 수신하는 조명제어신호 수신부(340)와, 상기 조명제어신호에 의해 해당 이동영역에 있는 조명을 점등하거나 소등시키는 조명 MCU(Micro Control Unit)(350)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 모션센서(310)는 이동영역내에서 움직이는 물체를 감지하는 통상적인 움직임 감지센서로 구성되고, 상기 감지신호 전송부(330)와 조명제어신호 수신부(340)는 상기 실내영역 감지노드에 구비된 것과 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
또한, 상기 모션센서(310)에서 이동자의 움직임이 감지되면 이를 상기 조명점등제어부(100)로 전송한 후 점등명령을 포함하는 조명제어신호를 수신하여 점등이 이루어지도록 구성될 수 있음은 물론, 통상적인 모션센서와 마찬가지로 해당 모션센서가 설치된 장소의 조명을 조명 MCU(350)의 제어에 의해 즉시 점등시키도록 구성될 수도 있음은 물론이다.
상기 이동방향 감지부(320)는 이동자의 움직임이 연속적으로 감지된 모션센서의 위치 변화를 인식하여 이동방향을 감지하도록 구성되며, 이를 위하여 하나의 모션센서에서 감지신호를 상기 조명점등제어부로 전송할 뿐만 아니라, 인접한 다른 모션센서로 전송하면 인접한 감지신호를 전송하는 모션센서의 위치가 자신과 직선상에 위치하게 되는 경우 두 모션센서를 연결하는 직선경로를 이동방향으로 인식할 수 있도록 구성된다.
이와 같이 상기 이동방향 감지부(320)에서 인식하게 된 이동방향의 정보를 상기 조명점등제어부(100)로 전송하도록 구성될 수 있음은 물론, 상기 모션센서에서의 감지신호만이 조명점등제어부로 전송되고 이를 수신한 감지신호 판단부(130)에서 이동방향을 예측하도록 구성될 수도 있다.
도 3은 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템의 이동영역 감지노드 예시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템의 이동영역 감지노드의 다른 예시도이다. 도 3 및 도 4에서는 이동자가 감지된 모션센서는 음영처리하여, 그렇지 않은 모션센서와의 구분을 용이하게 한다.
도 3을 참조하면, 여러 복도가 마주치는 교차로와 같은 분기점에서 1번 모션센서(①)에서 이동자를 인식하면 해당 분기점 주변의 조명등을 키는 조명제어신호를 생성하여 이동자의 이동을 용이하게 하며, 이어서 2번 모션센서(②)에서 이동자가 인식되면 2번 모션센서가 위치하는 이동영역에 설치된 조명들을 키는 일괄점등명령을 생성하여 전송하고, 3번 모션센서(③)와 4번 모션센서(④)가 위치하는 이동영역의 조명은 소등하거나 최소밝기로 유지시키는 조명제어신호를 생성하여 각 이동영역 감지노드로 전송하게 된다.
또한, 도 4를 참조하면, 단순한 직선경로로 이루어진 이동영역의 경우에는 교차로와 달리 다수의 진행방향 중 선택되는 모션센서가 위치하는 방향이 아니라, 직선경로상에 설치된 모션센서에서 감지되는 순서에 의해 이동자의 진행방향을 인식하게 된다. 그에 따라, 2번 모션센서(②)에서 이동자가 인식된 후 3번 모션센서(③)에서 이동자가 인식되면, 이동자가 오른쪽으로 진행함을 인식하게 되어, 연속적으로 설치된 4번 모션센서(④) 쪽의 조명을 점등시키는 명령을 조명제어신호를 생성하게 된다.
그에 따라, 하나의 건물내에서도 작업자가 머물면서 작업을 수행하는 영역과, 단순히 장소를 옮기기 위해 이동하는 영역을 구분하고, 각 영역에 적합한 센서, 즉 열감지 센서와 모션센서를 설치함으로써, 작업자의 업무나 생활에 주는 불편을 최소화하면서 센서 노드의 낭비와 에너지 손실을 최소화할 수 있게 된다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
100 - 조명점등제어부 110 - 감지신호 수신부
120 - 다중온도 설정부 130 - 감지신호 판단부
140 - 실내영역 조명제어부 150 - 이동영역 조명제어부
160 - 조명제어신호 전송부 170 - 방범신호 생성부
180 - 화재신호 생성부 200 - 실내영역 감지노드
210 - 열감지 센서 220 - 모션센서
230 - 감지신호 전송부 240 - 조명제어신호 수신부
250 - 조명 MCU 300 - 이동영역 감지노드
310 - 모션센서 320 - 이동방향 감지부
330 - 감지신호 전송부 340 - 조명제어신호 수신부
350 - 조명 MCU

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  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 건물 조명 제어시스템에 있어서,
    다수의 센서 노드들로부터 전송되는 감지신호를 수신하여 조명제어신호를 생성하고, 상기 조명제어신호를 센서 노드들로 전송하여 조명의 점등을 제어하는 조명점등제어부;
    건물에 있는 작업자의 업무수행이 이루어지는 실내영역에 설치되어 작업자의 유무를 인식하는 실내감지신호를 통신망을 통하여 상기 조명점등제어부로 전송하는 실내영역 감지노드;
    건물의 실내영역 사이의 이동이 이루어지는 복도에 설치되어 작업자의 이동 여부와 이동 방향을 인식하는 이동감지신호를 통신망을 통하여 상기 조명점등제어부로 전송하는 이동영역 감지노드; 및
    상기 조명점등제어부에서 전송되는 조명제어신호에 의해 점등 또는 소등되는 조명을 포함하며;
    상기 실내영역 감지노드는,
    사람이 머물러 있는 것이 예정되는 공간인 실내영역의 내부온도를 감지하는 열감지 센서;
    상기 실내영역에서 작업자의 움직임을 감지하는 모션센서;
    상기 열감지 센서에서 획득한 감지온도나 상기 모션센서에서 이동신호와 같은 실내감지신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 상기 조명점등제어부로 전송하는 감지신호 전송부;
    상기 실내감지신호를 기반으로 판단하여 생성된 조명의 점등 또는 소등명령을 나타내는 조명제어신호를 상기 센서 네트워크를 통하여 수신하는 조명제어신호 수신부; 및
    상기 조명제어신호에 의해 해당 실내영역에 있는 조명을 점등하거나 소등시키는 조명 MCU를 포함하여 구성되고;
    상기 이동영역 감지노드는,
    빈번한 이동이 예정되는 공간인 이동영역에서의 움직임을 감지하는 모션센서;
    상기 모션센서에서의 감지 순서에 의해 작업자의 이동 방향을 인식하는 이동방향 감지부;
    상기 모션센서에서 감지된 이동 또는 움직임과 같은 이동감지신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 상기 조명점등제어부로 전송하는 감지신호 전송부;
    상기 이동감지신호를 기반으로 판단하여 생성된 조명제어신호를 상기 센서 네트워크를 통하여 수신하는 조명제어신호 수신부; 및
    상기 조명제어신호에 의해 해당 이동영역에 있는 조명을 점등하거나 소등시키는 조명 MCU를 포함하여 구성되며;
    상기 조명점등제어부는,
    상기 실내영역 감지노드와 이동영역 감지노드에 설치된 다수의 센서들로부터 전송되는 감지신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 수신하는 감지신호 수신부;
    상기 다수의 센서들로부터 전송되는 감지신호를 기설정된 값과 비교하여 조명의 점등이나 소등여부를 판단하는 감지신호 판단부;
    상기 감지신호 판단부에서의 판단을 위한 설정 온도 값을 여러 단계로 설정하는 다중온도 설정부;
    상기 감지신호 판단부에서의 판단 결과에 따라 실내영역에 구비된 조명을 소등하는 조명제어신호를 생성하는 실내영역 조명제어부;
    상기 감지신호 판단부에서의 판단 결과에 따라, 길이 나뉘는 분기장소에서는 모든 방향에 설치된 조명등을 점등하며, 상기 이동감지신호를 기반으로 판단하여 작업자가 이동하는 이동영역에서는 작업자가 이동하는 것으로 인식된 방향에 설치된 다수의 조명등을 일괄적으로 점등하고, 이동영역으로 판단되지 않은 다른 영역들의 조명등을 소등시키는 조명제어신호를 생성하는 이동영역 조명제어부; 및
    상기 조명제어부에서 생성된 조명제어신호를 IP-USN 기반의 센서 네트워크를 통하여 각 센서영역 또는 이동영역의 조명 MCU로 전송하는 조명제어신호 전송부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 다중온도 설정부는 작업자의 존재여부를 감지할 수 있는 인체감지온도의 범위인 제1온도와, 상기 제1온도보다 낮은 기기감지온도의 범위인 제2온도로 설정하고;
    상기 감지신호 판단부는 열감지 센서에서 전송된 감지온도를 상기 다중온도 설정부에 저장된 값과 비교하여, 상기 감지온도가 제1온도 범위 내의 값일 경우에는 해당 센서영역에 작업자가 존재하는 것으로 인식하여 조명 점등상태를 그대로 유지하고, 상기 감지온도가 제2온도 범위 내의 값에 불과할 경우에는 해당 센서영역의 조명 소등을 명령하는 조명제어신호를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 다중온도 설정부는 상기 인체감지온도의 범위인 제1온도와, 기기감지온도의 범위인 제2온도를 센서에 의한 감지가 이루어지는 시기의 계절 및 날씨에 따라 가변적으로 설정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 다중온도 설정부는 상기 제1온도보다 높은 화재감지온도의 범위인 제3온도를 설정하고;
    상기 감지신호 판단부는 상기 열감지 센서에서 전송된 감지온도가 제3온도 범위 내의 값에 이르는 경우에는 화재의 발생으로 인식하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 조명점등제어부는 상기 감지신호 수신부에서 수신한 감지온도가 화재감지온도의 범위인 제3온도에 이르는 경우에는 화재경보신호를 생성함과 아울러, 통신망을 통하여 소방서로 화재발생사실을 전달하는 화재신호생성부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템.
  9. 제4항에 있어서,
    상기 감지신호 판단부는 이동감지신호가 인식되는 모션센서들의 인식 순서에 의해 이동방향을 예측하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 조명점등제어부는 실내영역에 설치된 열감지 센서와 모션센서에서의 감지신호가 방범모드 상태에서 인식될 경우 방범주의신호를 생성하는 방범신호 생성부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 센서 네트워크를 이용한 건물조명 제어시스템.
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