KR101152530B1 - Smart gateway device for intelligent electric energy network system - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 지능형 전력망 시스템에 사용되는 스마트 게이트웨이 장치에 관한 것으로, 특히, 유무선 통신 수단에 의해 각 로드 제어 장치에 연결된 로드의 전력을 제어하는 지능형 전력망 시스템에 사용되는 스마트 게이트웨이 장치에 것이다.The present invention relates to a smart gateway device used in an intelligent power grid system, and more particularly, to a smart gateway device used in an intelligent power grid system for controlling the power of a load connected to each load control device by wire or wireless communication means.
지능형 전력망 시스템은 전기의 생산, 운반, 소비 과정에 정보통신기술을 접목하여 공급자와 소비자가 서로 상호작용함으로써 효율성을 높인 전력시스템으로 최근 이를 스마트 그리드라고 칭하기도 한다.The intelligent grid system is an energy system that improves efficiency by integrating information and communication technology into the production, transportation, and consumption of electricity by interacting with suppliers and consumers.
현재의 전력시스템 상에서는 실제로 사용하는 전기보다 10% 정도 많이 생산하도록 설계되어 있다. 이는 전력의 최대소비량에 맞춰진 양으로 혹시라도 더 많이 사용할 경우에 대비해 전기를 미리 확보해 놓는 것이다. 연료는 물론 각종 발전설비도 추가적으로 필요하다. 또한 버려지는 전기 또한 많아 에너지 효율이 떨어지며, 석탄, 석유, 가스 등을 태우는 과정에서 이산화탄소 배출도 늘어난다.In today's power systems, it is designed to produce about 10% more electricity than it actually uses. This is an amount that is set in accordance with the maximum consumption of electricity, and reserves the electricity in advance in case it is used more. In addition to fuel, various power generation facilities are additionally needed. In addition, there is a lot of electricity that is thrown away, the energy efficiency is reduced, and carbon dioxide emissions are increased in the process of burning coal, oil, and gas.
한편, 꼭 필요한 만큼 전기를 생산하거나 생산량에 맞춰 전기를 사용할 수 있다면 전기를 더 효율적으로 사용하면서 지구온난화도 막을 수 있다. 따라서, 지능형 전력망 시스템은 전력망에 정보통신기술을 융합해 전기사용량과 공급량, 전력선의 상태까지 알 수 있는 기술로 에너지 효율성을 극대화할 수 있다.On the other hand, if you can produce electricity as much as you need or use it according to the output, you can use electricity more efficiently and prevent global warming. Therefore, the intelligent power grid system can maximize energy efficiency by integrating information and communication technology into the power grid and knowing the amount of electricity used, the supply amount, and the state of the power line.
지능형 전력망 시스템의 핵심은 전력망에 직비(zigbee), 전력선 통신 등의 정보통신기술을 합쳐 소비자와 전력회사가 실시간으로 정보를 주고받는 것에 있다. 따라서, 소비자는 전기요금이 쌀 때 전기를 쓰고, 전자제품이 자동으로 전기요금이 싼 시간대에 작동하게 하는 것도 가능하다.The core of the intelligent power grid system is to combine information communication technologies such as zigbee and powerline communication with the power grid to exchange information in real time with consumers and utilities. Therefore, it is also possible for a consumer to use electricity when the electricity bill is low, and to allow the electronics to automatically operate during a low electricity rate.
전력생산자 입장에서는 전력 사용 현황을 실시간으로 파악하기 때문에 전력공급량을 탄력적으로 조절할 수 있다. 전력 사용이 적은 시간대에는 최대전력량을 유지하지 않거나, 남는 전력을 양수발전에 사용하여 버리는 전기를 줄일 수 있고, 전기를 저장했다가 전력 사용이 많은 시간대에 공급하는 탄력적인 운영도 가능하다. 또한, 과부하로 인한 전력망의 고장도 예방할 수 있다.As a power producer, it monitors the current state of electricity use in real time, allowing the power supply to be flexibly adjusted. It is possible to reduce the amount of electricity that does not maintain the maximum amount of electricity during the period of low power consumption or to use surplus power for pumping power generation, and it is also possible to operate flexibly to store electricity and supply it during the period of high power usage. In addition, it is possible to prevent failure of the power grid due to overload.
결국 지능형 전력망 시스템은 일반 가정에서 사용하는 TV, 냉장고와 같은 전자제품뿐 아니라 공장에서 돌아가는 산업용 장비들까지 전기가 흐르는 모든 것을 묶어 효율적으로 관리하는 신개념 시스템이다. 즉, 집, 사무실, 공장 어느 곳에서나 사용한 전기요금을 실시간으로 확인할 수 있고, 전기요금이 비싼 낮 시간대를 피해 전기를 사용하는 것도 가능하다.After all, the intelligent grid system is a new concept system that efficiently manages everything that flows through electricity, not only home appliances such as TVs and refrigerators, but also industrial equipment that runs in factories. In other words, you can check in real time the electricity bill used anywhere in the house, office, factory, it is also possible to use electricity to avoid the daytime expensive time.
한편으로 향후에는 전력망을 지능화 함으로서 중앙으로부터 일방적으로 전기가 공급되던 수직적 체계에서 벗어나, 마이크로그리드와 분산 전원 방식과 같은 양방향 수평적 공급체계를 마련하여 에너지 프로슈머가 등장하게되는 발판을 마련할 수 있을 것으로 예상된다.On the other hand, in the future, by intelligentizing the power grid, it will be able to move away from the vertical system in which electricity is unilaterally supplied from the center, and prepare a platform for the emergence of energy prosumers by establishing a bi-directional horizontal supply system such as microgrid and distributed power system. It is expected.
지능형 전력망 시스템은 단순히 전력망을 지능화하는 것에서 그치는 것이 아니라, 다른 산업과의 연계할 수 있다는 점에서 큰 파급효과를 가지고 있으며, 갈수록 큰 시장이 형성될 것으로 예상되고 있다. 지능형 전력망 시스템과 연계되는 분야로는 전력산업, 정보통신산업, 전력저장장치, 마이크로그리드 전기자동차산업, 건설산업 등이 있다.Intelligent grid systems are not just about intelligent grids, but they can also be linked to other industries. Areas associated with intelligent grid systems include the power industry, information and communication industry, power storage devices, microgrid electric vehicle industry, and construction industry.
지능형 전력망 시스템의 최종적인 목표는 에너지 절감이다. 필요한 만큼의 전기를 생산하고, 남는 전기는 축전기를 통하여 저장하고 필요할 때 다시 공급하여 버려지는 전기를 줄일 수 있다. 또 전력수요를 분산시켜서 발전 설비의 효율을 증가시키고, 분산 전원 방식을 통해 송배전효율을 증대시킬 수 있다. 이러한 에너지 절감과 신재생 에너지의 도입을 가속화시켜서 온실 가스의 배출 감소를 얻을 수 있다.The ultimate goal of intelligent grid systems is energy saving. It produces as much electricity as it needs, and the remaining electricity can be stored through the capacitors and resupplied when needed to reduce the waste. In addition, it is possible to increase the efficiency of power generation facilities by distributing power demand, and increase the power distribution and distribution efficiency through a distributed power supply method. The reduction of greenhouse gas emissions can be achieved by accelerating these energy savings and the introduction of renewable energy.
아울러, 전기사용량을 실시간으로 모니터링하여 전력수요가 일정 시간대에 몰리지 않게 분산시키고, 전력 공급이 끊기는 사고가 발생하였을 때에는 이를 대체할 송배전 선로를 통해 전기를 보내도록 설정하는 등 유연한 대처도 가능하다. 이를 통하여 높은 품질의 전기를 안정적으로 공급할 수 있다..In addition, it is possible to flexibly cope with electric power monitoring in real time by distributing power demand so that it does not rush in a certain time period, and setting an electric power to be transmitted through a transmission and distribution line to replace the power supply when an accident occurs. Through this, high quality electricity can be stably supplied.
그러나, 이와 같은 지능형 전력망 시스템의 목표와 개념은 이미 많이 제안이 되어 왔으나, 실질적으로 효과적인 전력의 제어 방법에 대해서는 보다 구체적인 연구가 필요하다. 또한, 유무선 통신 수단을 이용하여 네트워크를 형성함으로써 보다 효과적인 지능형 전력망 시스템 및 이를 구현할 수 있는 각 구성 장치가 절실히 요구되고 있는 실정이다.
However, although many goals and concepts of such an intelligent grid system have already been proposed, a more detailed study is needed for practically effective power control methods. In addition, by forming a network using a wired or wireless communication means, there is an urgent need for a more effective intelligent power grid system and each component device capable of implementing the same.
본 발명의 목적은 마이크로 네트워크 내에 포함된 복수의 각 로드 제어 장치에서 자신에게 연결된 로드의 정보를 스마트 게이트웨이로 무선 전송하고, 각 스마트 게이트웨이에서 수집된 정보를 중앙에 있는 모니터링 서버에서 취합하여 관리함으로써 각 로드에 대해 효과적이고 통합적인 전력 제어가 가능한 지능형 전력망 시스템에 사용되는 스마트 게이트웨이 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to wirelessly transmit the information of the load connected to itself in the plurality of load control devices included in the micro network to the smart gateway, and collect and manage the information collected from each smart gateway in a central monitoring server. To provide smart gateway devices for intelligent grid systems that enable effective and integrated power control over loads.
또한, 본 발명의 목적은 지능형 전력망 시스템을 이용하여 이를 위한 네트워크를 형성하는 스마트 게이트웨이와 로드 제어 장치에 고유의 아이디를 설정하고, 측정 데이터 또는 제어 명령 전송시 상기 설정된 아이디를 함께 전송함으로써 네트워크에 대한 효과적인 통합 관리 및 전력 제어가 가능한 지능형 전력망 시스템에 사용되는 스마트 게이트웨이 장치를 제공함에 있다.In addition, an object of the present invention is to set a unique ID to the smart gateway and the load control device to form a network for this by using an intelligent power grid system, and transmit the set ID when transmitting the measurement data or control command for the network The present invention provides a smart gateway device for an intelligent power grid system capable of effective integrated management and power control.
또한, 본 발명의 목적은 지능형 전력망 시스템을 이용하여 이를 위해 각 스마트 게이트웨이에 의해 형성되는 마이크로 네트워크에서 각 로드 제어 장치를 등록하여 관리함으로써 인접한 마이크로 네트워크와의 충돌 및 오작동을 방지할 수 있는 지능형 전력망 시스템에 사용되는 스마트 게이트웨이 장치를 제공함에 있다.
In addition, an object of the present invention is to use the intelligent power grid system for this purpose by registering and managing each load control device in the micro network formed by each smart gateway for the intelligent power grid system that can prevent collision and malfunction with the adjacent micro network It is to provide a smart gateway device used for.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 지능형 전력망 시스템에 사용되는 스마트 게이트웨이 장치는 하나 이상의 로드 제어 장치(120)와 무선통신을 수행하여 상기 로드 제어 장치로부터 전송되는 로드의 전력관련 정보 데이터 신호를 수신하고, 상기 로드 제어 장치에 제어 명령 신호를 송신하는 무선 통신부; 상기 로드 제어 장치로부터 수신된 로드의 전력관련 정보 데이터를 저장하는 메모리부(211); 외부 모니터링 서버(100)로 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 전송하고 외부 모니터링 서버(100)로부터 제어 명령 신호를 수신하는 외부통신부(214); 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보를 표시하고, 사용자의 터치 입력에 의한 제어 명령을 수신하는 디스플레이부; 및 각 로드 제어 장치(120)으로부터 수신되는 로드 전력관련 정보 데이터 신호를 수신하여 상기 스마트 게이트웨이의 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인지를 판단하며, 상기 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인 경우 로드 전력 정보 데이터를 저장하고 이를 기초로 상기 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 생성하여, 상기 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보를 디스플레이부에 표시하고 외부 모니터링 서버로 전송하며, 상기 외부 모니터링 서버 및 사용자의 터치 입력에 의한 제어 명령 신호를 각 로드 제어 장치에 전송하도록 상기 무선 통신부, 외부 통신부, 메모리부 및 디스플레이부를 제어하는 중앙 처리부; 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the smart gateway device used in the intelligent power grid system according to the present invention performs wireless communication with at least one
여기서, 바람직하게는, 상기 무선 통신부(216)를 통하여 수신되는 로드의 전력관련 정보 데이터는, 상기 로드 제어 장치가 속한 스마트 게이트웨이 장치의 고유 정보와 상기 로드 제어 장치의 고유 정보, 로드의 현재의 소비 전력 및 현재 상태 정보의 데이터를 포함한다.Here, preferably, the power-related information data of the load received through the
또한, 외부통신부(214)를 통하여 외부 모니터링 서버(100)로 전송하는 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터는, 상기 스마트 게이트웨이 장치의 고유 정보와 로드의 전력관련 정보 데이터를 기초로 산출된 스마트 게이트웨이의 누적 소비 전력 또는 스마트 게이트웨이의 현재 전체 소비 전력을 포함한다.In addition, the power consumption information data of the smart gateway transmitted to the
또는, 외부통신부(214)를 통하여 외부 모니터링 서버(100)로 전송하는 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터는, 로드 제어 장치의 고유 정보와 수신된 로드 전력관련 정보 데이터에 포함된 로드의 현재의 소비 전력 및 현재 상태 정보의 데이터를 포함한다. Alternatively, the power consumption information data of the gateway transmitted to the
한편,모니터링 서버(100)로부터 수신되는 제어 명령 신호에는, 제어할 로드 제어 장치가 속하는 스마트 게이트웨이 장치의 고유 정보, 상기 로드 제어 장치의 고유 정보 및 제어 명령 정보를 포함한다. The control command signal received from the
또한, 상기 스마트 게이트웨이에서 상기 로드 제어 장치로 전송하는 제어 명령 신호에는, 상기 스마트 게이트웨이 장치의 고유 정보, 상기 로드 제어 장치의 고유 정보 및 제어 명령 정보를 포함하는 것이 바람직하다.The control command signal transmitted from the smart gateway to the load control device may include unique information of the smart gateway device, unique information of the load control device, and control command information.
여기서, 상기 각 로드 제어 장치로 전송하는 제어 명령은, 상기 제어 명령을 수신한 로드 제어 장치가 상기 수신된 제어 명령에 따라 자신에게 연결된 로드의 전원 연결을 제어하는 온 또는 오프의 제어 명령이다. Here, the control command transmitted to each load control device is an on or off control command in which the load control device receiving the control command controls the power connection of a load connected to the load control device according to the received control command.
바람직하게는, 상기 메모리부에는 상기 스마트 게이트웨이 장치의 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치의 고유 번호를 포함하고, 상기 로드 제어 장치로부터 로드 제어 장치의 고유 번호를 수신하여, 이들을 비교함으로써, 상기 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인지 여부를 판단하도록 구성된다.
Preferably, the memory unit includes a unique number of the load control device included in the micro network of the smart gateway device, and receives the unique number of the load control device from the load control device and compares them to the micro network. It is configured to determine whether it is a load control device included therein.
본 발명에 따르면, 로드 제어 장치, 스마트 게이트웨이 장치 및 모니터링 서버를 포함하여 구성되는 지능형 전력망 시스템을 이용하여, TV, PC, 전자 제품 등의 각 로드에 연결된 로드 제어 장치가 로드의 전력관련 정보를 수집하고, 수집된 정보를 함께 마이크로 네트워크를 형성하는 스마트 게이트웨이 장치로 무선 전송하고 복수의 스마트 게이트웨이에서 수집된 정보가 매크로 네트워크를 형성하는 하나의 모니터링 서버에서 취합하여 관리됨으로써, 효과적인 지능형 전력망 시스템의 구현이 가능해지는 장점이 있다.According to the present invention, by using an intelligent power grid system including a load control device, a smart gateway device and a monitoring server, a load control device connected to each load such as a TV, a PC, an electronic product, and the like collects load related power information. And wirelessly transmit the collected information to the smart gateway device forming the micro network together, and the information collected from the plurality of smart gateways is collected and managed by one monitoring server forming the macro network. There is an advantage to being possible.
또한, 본 발명에 따르면 상기 스마트 게이트웨이 장치와 로드 제어 장치에 각각 고유 번호 즉, 아이디(ID)를 설정하고, 로드 제어 장치에서 측정된 측정 데이터를 스마트 게이트웨이로 전송하거나 스마트 게이트웨이 장치에서 각 로드 제어 장치로 제어 명령을 전송할 때, 상기 설정된 아이디를 함께 전송함으로써 지능형 전력망 시스템의 네트워크에 대한 효과적인 관리 및 통합 전력 제어가 가능해지는 장점이 있다.In addition, according to the present invention, a unique number, that is, an ID, is set for each of the smart gateway device and the load control device, and the measurement data measured by the load control device is transmitted to the smart gateway, or each load control device is executed by the smart gateway device. When transmitting a control command to the network, by transmitting the set ID together, there is an advantage that effective management and integrated power control of the network of the intelligent power grid system is enabled.
또한, 본 발명에 따르면 지능형 전력망 시스템을 위해 각 스마트 게이트웨이 장치에 의해 형성되는 마이크로 네트워크에서 각 로드 제어 장치를 등록하여 관리함으로써 신호간섭 등으로 인한 인접한 마이크로 네트워크와의 충돌 및 오작동을 방지할 수 있게 되는 장점이 있다.
In addition, according to the present invention by registering and managing each load control device in the micro network formed by each smart gateway device for the intelligent power grid system it is possible to prevent collisions and malfunctions with the adjacent micro network due to signal interference, etc. There is an advantage.
도 1은 본 발명이 사용되는 지능형 전력망 시스템을 나타내는 도면.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 게이트웨이 장치와 로드 제어 장치의 세부 구성을 나타내는 블록도.
도 3a는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 게이트웨이 장치에 디스플레이되는 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보의 예를 나타내는 도면.
도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보가 각 스마트 게이트웨이로부터 전송되어 모니터링 서버에서 취합되어 디스플레이되는 정보를 나타내는 도면.
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 각 주체간에 전송되는 데이터의 세부 구성을 나타내는 도면.
도 5는 본 발명에 따른 지능형 전력망 시스템의 통합 전력 제어 방법의 기본 구성 흐름도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 모니터링 서버에서 각 로드 제어 장치를 제어하는 절차를 나타내는 신호 흐름도.
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 스마트 게이트웨이 장치에서 각 로드 제어 장치를 제어하는 절차를 나타내는 신호 흐름도.
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 인접 마이크로 네트워크와의 간섭을 회피하기 위한 네트워크 구성 절차를 나타내는 신호 흐름도.
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 모니터링 서버에서 취합된 정보를 분석하여 제공하는 결과를 나타내는 도면.1 illustrates an intelligent power grid system in which the present invention is used.
2 is a block diagram showing a detailed configuration of a smart gateway device and a load control device according to an embodiment of the present invention.
3A illustrates an example of power consumption information of a smart gateway displayed on a smart gateway device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a diagram illustrating information of power consumption information of a smart gateway transmitted from each smart gateway and collected and displayed at a monitoring server according to an exemplary embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating a detailed configuration of data transmitted between respective subjects according to an embodiment of the present invention.
5 is a basic configuration flow chart of the integrated power control method of the intelligent power grid system according to the present invention.
6 is a signal flow diagram illustrating a procedure for controlling each load control device in a monitoring server according to an embodiment of the present invention.
7 is a signal flow diagram illustrating a procedure for controlling each load control device in a smart gateway device according to an embodiment of the present invention.
8 is a signal flow diagram illustrating a network configuration procedure for avoiding interference with an adjacent micro network according to an embodiment of the present invention.
9 and 10 are diagrams showing the results of analyzing and providing the information collected by the monitoring server according to an embodiment of the present invention.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 상세한 설명을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다. 하기에는 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다.DETAILED DESCRIPTION Hereinafter, a detailed description of a preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
먼저, 본 발명이 사용되는 지능형 전력망 시스템을 상세히 설명한다. First, the intelligent power grid system in which the present invention is used will be described in detail.
도 1은 본 발명이 적용되는 지능형 전력망 시스템을 나타내는 도면이다. 도 1을 참조하면, 마이크로 네트워크는 스마트 게이트웨이 장치(110)와 다수의 로드 제어장치(120)를 포함하여 형성되며, 본 발명의 스마트 게이트웨이 장치(110)가 사용자에 의해서 미리 고유정보가 입력된 로드 제어장치(120)만을 참여시켜 기 설정된 자신의 마이크로 네트워크에 해당 로드 제어장치(120)를 포함하여 형성하는 방식으로 구축된다, 참여된 로드 제어장치(120)만이 형성된 마이크로 네트워크 내에서 데이터를 송/수신 할 수 있다. 도8은 고유 정보로써 MAC 주소(Address)가 입력 되어진 로드 제어장치(120)만 해당 마이크로 네트워크에 참여시킨 경우의 예이다. 매크로 네트워크는 모니터링 서버(100)와 모니터링 서버(100)에서 관리하는 복수의 스마트 게이트웨이 장치(110)가 매크로 네트워크(Macro network)를 형성한다. 1 is a diagram illustrating an intelligent power grid system to which the present invention is applied. Referring to FIG. 1, the micro network includes a
각 로드(130)(예컨대, TV, PC, 냉장고 등 가전제품 등)에는 본 발명이 사용되는 지능형 전력망 시스템의 로드 제어 장치(Load Controller; LC)(120)가 연결되고, 상기 로드 제어 장치는 연결된 로드의 현재 소비 전력을 측정하여 현재소비 전력 값을 얻고 이로부터 각 로드의 상태를 결정하여, 연결된 로드(130)에 대하여 로드의 전력관련 정보 데이터 생성한다. 상기 로드의 전력관련 정보 데이터에는 상기 로드 제어 장치가 속한 스마트 게이트웨이 장치의 고유 정보와 상기 로드 제어 장치의 고유 정보, 연결된 로드의 현재의 소비 전력 및 결정된 현재 상태 정보의 데이터를 포함할 수 있다. 상기 각 로드 제어 장치(120)는 상기 로드의 전력관련 정보 데이터를 무선 통신 수단을 이용하여 스마트 게이트웨이 장치(Smart Gateway; 110)로 전송한다. 이때, 상기 일실시예에 따른 로드 제어 장치(120)는 멀티탭(multitab)(121) 이나 콘센트(122) 등에 연결되어 장착될 수도 있으며, 각 로드(130) 또는 전원 공급 장치 내에 내장형으로 장착될 수도 있다.Each load 130 (eg, a TV, a PC, a refrigerator, a home appliance, etc.) is connected to a load controller (LC) 120 of an intelligent power grid system in which the present invention is used, and the load control device is connected. The current power consumption of the load is measured to obtain a current power consumption value, and the state of each load is determined therefrom, thereby generating power-related information data of the load for the
한편, 복수의 각 로드 제어 장치(120)로부터 정보를 수집하는 스마트 게이트웨이 장치(110)는 복수의 각 로드 제어 장치(120)로부터 로드 전력관련 정보 데이터 신호를 수신하여 상기 스마트 게이트웨이의 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인지를 판단하며, 상기 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인 경우 로드 전력 정보 데이터를 저장하고 이를 기초로 상기 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 생성하여 외부 모니터링 서버(100)로 전송한다. 여기서, 외부 모니터링 서버(100)로 전송하는 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터는, 상기 스마트 게이트웨이의 고유 정보와 로드의 전력관련 정보 데이터를 기초로 산출된 스마트 게이트웨이의 누적 소비 전력 또는 스마트 게이트웨이의 현재 전체 소비 전력을 포함하거나, 로드 제어 장치의 고유 정보와 수신된 로드 전력관련 정보 데이터에 포함된 로드의 현재의 소비 전력 및 현재 상태 정보의 데이터를 포함하며, 이들 모두를 포함할 수 있다. 이렇게 함으로써, 즉, 모니터링 서버(100)에서는 각 스마트 게이트웨이 장치(110)를 통해 해당 네트워크 내에 포함된 복수의 로드 제어 장치(120)들로부터 수집된 로드 전력관련 정보 및/또는 스마트 게이트웨이 장치에서 이를 기초로 생성된 스마트 게이트웨이의 전력 정보를 취합할 수가 있게 된다.Meanwhile, the
또한, 상기 각 스마트 게이트웨이 장치(110)는 해당 마이크로 네트워크 내에 포함된 각 로드 제어 장치(120)에 제어 명령 신호를 전송함으로써, 해당 로드의 전원을 제어할 수 있다. 아울러, 모니터링 서버(100)에서도 각 스마트 게이트웨이 장치(110)를 통해 해당 로드 제어 장치(120)에 제어 명령 신호를 전송함으로써, 해당 로드의 전원을 제어할 수 있다.In addition, the
이하, 본 발명의 스마트 게이트웨이 장치의 실시예를 로드 제어 장치 및 외부 모니터링 서버와의 기능을 중심으로 상세히 설명한다. Hereinafter, an embodiment of the smart gateway device of the present invention will be described in detail centering on the functions of the load control device and the external monitoring server.
먼저, 로드 제어 장치(120)는 각 로드(가전제품)의 소비 전력 값을 산출한다. 그런 다음, 상기 로드 제어 장치(120)는 스마트 게이트웨이 장치(110)에 각 로드의 소비 전력 값 및 상태(ON, OFF, 대기전력) 정보를 포함하는 로드의 전력관련 정보 데이터를 실시간 또는 주기적으로 무선 전송한다. 이때, 무선 전송 수단은 지그비, WLAN, WiFi, Wibro 등을 포함하여 어떠한 무선 전송 수단을 사용하는 것도 가능하다.First, the
또한, 스마트 게이트웨이 장치(110)는 상기 로드 제어 장치(120)로부터 얻은 로드의 전력관련 정보 데이터를 데이터를 데이터베이스에 저장함으로써 수집된 데이터를 관리한다. 아울러, 스마트 게이트웨이 장치(110)는 사용자의 조작에 의하여 각 로드(120)의 전원을 온/오프함으로써 무선으로 전원을 제어하는 것이 가능해진다. 이는 디스플레이부가 터치스크린으로 구성되는 경우 사용자의 터치 입력에 의한 제어 명령을 수신하여 이를 로드 제어 장치(120)로 전송하는 방법에 의하여 수행될 수 있다.In addition, the
한편, 실시예에 따라 각 로드 제어 장치(120)와 스마트 게이트웨이 장치(110)는 고유 정보 즉 ID를 부여받으며, 데이터 또는 제어 명령을 전송할 때 부여된 ID도 함께 전송한다.Meanwhile, according to the embodiment, each
또한, 실시예에 따라 스마트 게이트웨이 장치(110)는 각 로드 제어 장치(120)의 로드의 전력관련 정보 데이터데이터를 취합하고 이를 기초로 생성된 스마트 게이트웨이의 전력 정보를 생성하여전송하는 방법으로 중앙 모니터링 서버(100)에 전송한다. 중앙의 모니터링 서버(100)는 각 스마트 게이트웨이 장치(110)로부터 전송된 데이터를 취합 관리한다. 또한, 모니터링 서버(100)로부터 특정 스마트 게이트웨이 장치(110)가 담당하는 네트워크 내에 존재하는 특정 로드 제어 장치(120)의 전원을 온 오프 제어할 수 있다. 한편, 각 로드 제어 장치(120)의 상태변화(온, 오프, 대기상태)가 발생하면 이를 상기 로드의 전력관련 정보 데이터에 포함하여 스마트 게이트웨이 장치(110)에 전송한다.In addition, according to an embodiment, the
이하, 상기 로드 제어 장치(120) 및 스마트 게이트웨이 장치(110)의 기능을 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the functions of the
먼저, 각 로드 제어 장치(120)의 기능을 설명하면, 로드 제어 장치(120)는 해당 로드 제어 장치(120) 연결된 로드(즉, 가전제품)의 소비 전력 상태를 검사한다. 즉, 소비전력의 실시간 검침 기능을 제공한다. First, the function of each
소비 전력 값을 얻은 로드 제어 장치(120)는 현재 소비 전력에 따라 각 로드(130)의 현재 상태를 다음과 같은 방법으로 세 가지 상태로 구분함으로써 가전 제품 등 로드의 현재 상태를 결정한다.The
첫 번째, 'ON' 상태일 경우, 해당 가전제품이 연결되고 작동되는 상태(예컨대, 냉장고 작동, TV 켜진 상태, 에어컨이 돌아가는 상태 등)로서, 가전제품의 소비 전력 값이 산출된다. 두 번째, '대기상태'는 가전제품이 연결되었으나, 작동되지 않은 상태이다. 그러나, 가전제품을 끄더라도 일반적으로 대기소비전력이 발생하기 때문에, 로드 제어 장치(120)는 이러한 대기소비전력 값을 얻어낸다. 세 번째, 'OFF' 상태는 가전제품의 코드를 뽑은 것과 같은 상태로 현재 소비 전력은 제로(0)가 된다. First, in the 'ON' state, as a state in which the home appliance is connected and operated (eg, refrigerator operation, TV on state, air conditioner running state, etc.), the power consumption value of the home appliance is calculated. Second, the 'standby state' is a state in which home appliances are connected but not operated. However, since the standby power consumption generally occurs even when the home appliance is turned off, the
로드 제어 장치(120)는 이러한 현재 소비 전력 값과 현재 상태 정보를 포함하는 로드의 전력관련 정보 데이터를 실시간으로 설정된 주기에 따라 스마트 게이트웨이 장치(110)에 전송하게 된다. 이때, 전송하는 로드의 전력관련 정보 데이터는 자신의 ID, 상태(ON/OFF/대기) 정보 및 측정된 소비 전력 값을 포함하도록 생성된다.The
또한, 로드 제어 장치(120)는 주기적인 로드의 전력관련 정보 데이터의 전송 외에도 특정 이벤트가 발생하면 이를 전송함으로써 상태변화 알림 기능을 제공한다. 즉, 'ON' 상태에서 대기상태로 바뀌는 경우 즉시 이를 스마트 게이트웨이 장치(110)에 알리게 된다. 예컨대, TV를 보다가 끈 경우, 상태가 변화했으므로 이를 스마트 게이트웨이 장치(110)에 전송한다. In addition to the transmission of power-related information data of the load periodically, the
한편, 로드 제어 장치(120)는 스마트 게이트웨이 장치(110)의 명령을 받아 자신의 상태를 변화시키고, 각 로드(130)의 전원을 제어한다. 즉, 대기상태에서 스마트 게이트웨이 장치(110)로부터‘OFF’명령을 받으면, 상태를 'OFF'로 변화시키고 이를 스마트 게이트웨이 장치(110)에 알린다.On the other hand, the
다음으로, 스마트 게이트웨이 장치(110)의 기능을 설명하면, 스마트 게이트웨이 장치(110)는 각 로드 제어 장치(120)의 로드의 전력관련 정보 데이터를 수신하여 상기 스마트 게이트웨이 장치(110)의 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인지를 판단하며, 상기 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인 경우 로드 전력 정보 데이터를 저장하고 이를 기초로 상기 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 생성하여 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보를 다양한 형태로 표시하는 기능을 수행한다. 즉, 스마트 게이트웨이 장치(110)는 각 로드 제어 장치(120)로부터 받은 로드 전력 정보 데이터를 이용하여 현재소비전력, 일정기간의 누적소비전력, 소비전력에 의하여 향후 지불할 전기요금, 현재 각 가전의 상태 등의 정보를 표시한다.Next, referring to the function of the
또한, 각 로드 제어 장치(120)에 상태변화(ON,OFF,대기)를 시키는 제어 명령 신호를 송신하여 해당 로드 제어 장치(120)를 원격 제어하는 기능을 갖는다. 아울러, 각 스마트 게이트웨이 장치(110)는 로드 제어 장치(120)의 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 생성하여 중앙에 있는 모니터링 서버(100)에 전송하고, 중앙 모니터링 서버(100)의 제어 명령 신호를 수신하여 각 로드 제어 장치(120)를 제어하는 기능을 갖는다. In addition, the
이때, 하나의 스마트 게이트웨이 장치(110)가 제어하는 네트워크는 인접 스마트 게이트웨이 장치(110) 네트워크와 간섭이 발생하지 않도록 구성한다. 따라서, 스마트 게이트웨이 장치(110)1이 자신의 네트워크 내에 있는 로드 제어 장치(120)에게 내린 제어 명령은 스마트 게이트웨이 장치(110)2의 네트워크 내에 있는 로드 제어 장치(120)에 영향을 미치지 않는다. 또한, 로드 제어 장치(120)는 자신이 속한 스마트 게이트웨이 장치(110)에게만 로드 전력 정보 데이터를 전송하고, 인접한 스마트 게이트웨이 장치(110)에게는 로드 전력 정보 데이터를 전송되지 않는다. 이러한 마이크로 네트워크 간의 간섭회피방법에 관한 구현 방법에 대해서는 후술하기로 한다.At this time, the network controlled by one
이하, 도 2를 참조하여, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 게이트웨이 장치(110)의 세부구성을 로드 제어 장치(120)의 세부 구성과 함께 설명한다. Hereinafter, referring to FIG. 2, a detailed configuration of the
먼저, 본 발명의 일실시예에 따른 스마트 게이트웨이 장치(110)는, 하나 이상의 로드 제어 장치(120)와 무선통신을 수행하여 상기 로드 제어 장치로부터 전송되는 로드의 전력관련 정보 데이터 신호를 수신하고, 상기 로드 제어 장치에 제어 명령 신호를 송신하는 무선 통신부(216); 상기 로드 제어 장치(120)로부터 수신된 로드의 전력관련 정보 데이터를 저장하는 메모리부(211); 외부 모니터링 서버(100)로 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 전송하고 외부 모니터링 서버(100)로부터 제어 명령 신호를 수신하는 외부통신부(214); 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보를 표시하고, 사용자의 터치 입력에 의한 제어 명령을 수신하는 디스플레이부(212); 및 상기 무선 통신부, 외부 통신부, 메모리부 및 디스플레이부를 제어하는 중앙 처리부(215); 를 포함하여 구성된다. First, the
도2를 참조하여, 스마트 게이트웨이 장치(110)의 각 기능 블록에 대해 상세히 설명한다.Referring to FIG. 2, each functional block of the
중앙 처리부(215)는 각 로드 제어 장치(120)으로부터 수신되는 로드 전력관련 정보 데이터 신호를 수신하여 상기 스마트 게이트웨이의 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인지를 판단하며, 상기 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인 경우 로드 전력 정보 데이터를 저장하고 이를 기초로 상기 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 생성하여 상기 디스플레이부에 게이트웨이의 소비전력 정보를 표시하고, 외부 모니터링 서버(100)로 전송하며, 상기 외부 모니터링 서버 및 사용자의 터치 입력에 의한 제어 명령을 각 로드 제어 장치에 전송하도록 상기 무선 통신부, 외부 통신부, 메모리부 및 디스플레이부를 제어하는 기능을 수행한다. The
즉, 무선 통신부(216)를 통해 로드 제어 장치(120)로부터 수신한 로드 전력 정보 데이터를 메모리부(211)에 저장한다. 이때, 수신된 데이터 내용은 상기 로드 제어 장치가 속한 스마트 게이트웨이 장치의 고유 정보와 상기 로드 제어 장치의 고유 정보, 로드의 현재의 소비 전력 및 현재 상태 정보이다. 또한, 중앙 처리부(215)는 수신한 데이터를 프로세싱하여 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 즉, 데이터를 생성하여 표시하고, 이때, 표시되는 게이트웨이의 소비전력 정보는 각 로드 제어 장치(120)의 명칭 / 현재소비전력 / 누적소비전력 / 전기요금/ 각 로드 제어 장치(120)의 상태(온,오프,대기) 등과 같은 정보가 될 수 있다.That is, the load power information data received from the
한편, 상기 중앙 처리부(215)는 디스플레이부(212)의 터치스크린 등과 같은 입력 수단으로부터 사용자의 제어 명령을 입력받아 이를 무선통신부(216)를 통해 로드 제어 장치(120)에 전송한다. 상기 제어 명령 신호의 내용으로는 해당 로드 제어 장치(120)의 고유 정보(ID) / 제어 명령(전원의 ON/OFF 명령) 값 등을 포함한다. 아울러, 중앙 처리부(215)는 외부통신부(214)를 통하여 상기 스마트 게이트웨이의 고유 정보와 로드의 전력관련 정보 데이터를 기초로 산출된 스마트 게이트웨이의 누적 소비 전력 또는 스마트 게이트웨이의 현재 전체 소비 전력 등을 포함하는 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 외부 모니터링 서버(100) 등으로 전송한다. 또한, 외부 모니터링 서버(100)로 전송하는 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터는, 로드 제어 장치의 고유 정보와 수신된 로드 전력관련 정보 데이터에 포함된 로드의 현재의 소비 전력 및 현재 상태 정보의 데이터를 포함한다.Meanwhile, the
또한, 상기 모니터링 서버(100)로부터의 제어 명령 신호를 외부통신부(214)를 통해 수신하고, 이를 무선통신부(216)를 통해 각 로드 제어 장치(120)로 전송함으로써 해당 로드(130)를 제어한다. In addition, the control command signal from the
다음으로, 무선통신부(216)는 근거리 무선통신 표준을 채택하여 로드 제어 장치(120)의 무선통신부(221)와 근거리 무선 통신을 수행한다. 예컨대, IEEE802.15.4 ZigBee 무선통신 모듈 등이 탑재될 수 있다. 이에 따라, 스마트 게이트웨이 장치(110)의 무선통신부(216)와 로드 제어 장치(120)의 무선통신부(221)가 상호 규약된 프로토콜에 따라 무선 통신을 수행한다.Next, the
메모리부(211)는 로드 제어 장치(120)로부터 수신된 데이터를 저장하며, 수신데이터를 프로세싱하여 각종 정보(누적소비전력, 현재소비전력, 요금계산)를 포함하는 게이트웨이의 소비전력 정보를 디스플레이부(212)를 통해 표시할 수 있다.The
즉, 디스플레이부(212)는 다양한 정보를 중앙처리부(215)로부터 수신하여 게이트웨이의 소비전력 정보를 표시한다. 또한, 터치스크린 또는 버튼 동작에 의하여 로드 제어 장치(120)를 제어하는 제어 명령 신호를 중앙 처리부(215)에 전달한다. 이때, 제어 명령으로는 특정 로드 제어 장치(120)의 상태(온/오프/대기)를 제어하는 명령이 될 수 있다.That is, the
외부통신부(214)는 중앙 모니터링 서버(100)와 통신하는 블록으로서, WLAN, LAN, CDMA, Wibro 등 다양한 광대역 네트워크의 장착이 가능하다.The
이상으로, 스마트 게이트웨이 장치(110)의 각 블록에 대해 상세히 설명하였으며, 이하 로드 제어 장치(120)의 각 블록에 대한 설명한다.As described above, each block of the
컨트롤부(222)는 전류/전압계측부(226)로부터 전류 및 전압치를 수신하여 현재 소비 전력을 계산하고 현재 소비 전력에 따라 각 로드(130)의 현재 상태를 결정하여 이를 포함한 로드의 전력관련 정보 데이터를 무선통신부(221)를 통해 스마트 게이트웨이 장치(110)에 송신한다. 또한, 스마트 게이트웨이 장치(110)로부터 제어 명령 신호(온/오프)를 무선통신부(221)를 통해 수신하고, 상기 수신된 제어 명령을 통해 각 로드(130)의 전원연결장치를 제어(온/오프)한다.The
메모리부(225)에는 대기전력체크 알고리즘에 탑재되고 이를 통해 가전제품의 상태가 온/오프/대기상태인지를 분별한다. 무선통신부(221)는 근거리 무선통신 표준을 채택한다. 예컨대, 상기 스마트 게이트웨이 장치(110)의 무선통신부(216)와 마찬가지로 IEEE802.15.4 ZigBee 무선통신 모듈이 탑재될 수 있다. 이와 같이 함으로써 스마트 게이트웨이 장치(110)의 무선통신부(216)와 로드 제어 장치(120)의 무선통신부(221)가 상호 규약된 프로토콜에 따라 무선 송수신을 하게 된다.The
전류/전압계측부(226)는 각 로드의 전원 제어부(224)로부터 전류값, 전압값을 측정하는 블록이다. 측정된 전류갑/전압값은 컨트롤부(222)에서 소비 전력으로 전환한다.The current /
전원제어부(224)는 전원공급장치(예컨대, 콘센트,멀티탭 등)에 연결되는 부분이며, 컨트롤부(222)의 온/오프 명령에 따라 각 로드의 전원공급장치와의 연결 및 차단을 실행한다. 이때, 각 로드(130)의 전원공급장치로부터 공급되는 전류는 전원제어부(224)를 통해 가전제품 연결부(223)로 전달된다. 가전제품 연결부(223)는 가전제품의 코드가 연결되는 부분으로 가전제품에 전원을 공급하게 된다.The
도 3a은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 게이트웨이에 디스플레이되는 정보의 예를 나타내는 도면이다. 도 3을 참조하면, 스마트 게이트웨이 장치(110)에서는 수집된 각 로드 제어 장치(120)로 부터 수집된 정보를 모니터 화면(300)을 통해 디스플레이한다. 예컨대, 표시되는 소비 전력의 사용 시작 일시(301) 및 현재 시간(302)을 상단에 표시하며, 로드 제어 장치(120)로부터 각 로드(130)의 ID를 수신하고, 사용자가 해당 ID의 이름을 입력함으로써, 해당 로드(130)에 대한 정보가 관리된다.3A is a diagram illustrating an example of information displayed in a smart gateway according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the
따라서, 각 가전 제품(303) 별로 수집된 누적 소비 전력(304), 현재 소비 전력(305), 각 로드의 현재 상태(306)를 표시한다. 상기 각 로드의 현재 상태(306) 정보는 상술한 바와 같이, 가전 제품이 켜져 있는 상태를 '사용중'으로 표시하고, 코드를 뽑은 상태를 '차단'이라고 표시하고, 가전은 꺼져있으나, 코드를 뽑지않아 대기 전력이 소비되는 상태를 '대기상태'로 표시한다.Therefore, the
또한, 각 로드 제어 장치(120)를 제어할 수 있는 원격 스위치(307) 항목을 추가하여, 사용자가 스크린을 터치함으로써 해당 로드(130)의 연결 또는 차단을 실행할 수 있다. 이때, '연결'은 코드를 연결한 것과 같은 동작을 의미하며, '차단'은 코드를 뽑은 것과 같은 동작을 의미한다.In addition, by adding an item of the
도 4는 본 발명의 실시예에 따라 각 주체간에 전송되는 메시지의 세부 구성을 나타내는 도면이다. 스마트 게이트웨이 장치(110)는 각 로드 제어 장치(120)의 데이터를 취합하고 이를 중앙 모니터링 서버(100)에 전송한다. 이때, 각 장치들 간에 전송되는 데이터의 형태는 도 4에 도시된 바와 같다.4 is a diagram illustrating a detailed configuration of a message transmitted between each subject according to an embodiment of the present invention. The
로드 제어 장치(120)에서 스마트 게이트웨이 장치(110)로 전송되는 데이터(420)에는 로드 제어 장치(120) 자신이 속해 있는 스마트 게이트웨이 장치(110)의 ID(SG_ID), 자신의 ID(LC_ID), 현재의 소비 전력(PWR) 및 현재 상태(예컨대, 온/오프/대기 상태)(STATUS) 등의 정보들이 포함될 수 있다.The
한편, 스마트 게이트웨이 장치(110)는 각 로드 제어 장치(120)로부터 상술한 데이터(420)를 수집하고, 다시 모니터링 서버(100)로 수집된 정보를 전송한다. 이때, 스마트 게이트웨이 장치(110)에서 모니터링 서버(100)로 전송되는 데이터(410)에는 스마트 게이트웨이 장치(110)의 ID(SG_ID), 스마트 게이트웨이 장치(110)의 누적 소비 전력(PWR_SUM), 스마트 게이트웨이 장치(110)의 현재 전체 소비 전력(PWR), 로드 제어 장치(120)의 ID(LC_ID), 현재의 소비 전력(LC_PWR), LC의 현재 상태(온/오프/대기)(LC_STATUS) 등의 정보들이 포함될 수 있다.On the other hand, the
반대로, 모니터링 서버(100)에서 각 스마트 게이트웨이 장치(110)로 전송하는 데이터(430)는 제어할 특정 로드 제어 장치(120)가 속한 스마트 게이트웨이 장치(110)의 ID(SG_ID), 제어할 특정 로드 제어 장치(120) 또는 전체 로드 제어 장치(120)의 ID(LC_ID), 제어 명령(차단/연결) 등의 정보들이 포함될 수 있다.On the contrary, the
또한, 각 스마트 게이트웨이 장치(110)에서 로드 제어 장치(120)로 전송하는 데이터(440)는 스마트 게이트웨이 장치(110) 자신의 ID(SG_ID), 제어할 특정 로드 제어 장치(120) 또는 전체 로드 제어 장치(120)의 ID(LC_ID), 제어 명령(차단/연결) 등의 정보들이 포함될 수 있다.In addition, the
도 3b는 본 발명의 실시예에 따라 각 스마트 게이트웨이로부터 전송되어 모니터링 서버에서 취합되어 디스플레이되는 정보를 나타내는 도면이다. 도 5를 참조하면, 모니터링 서버(100)에서는 현재 날짜 및 시간, 스마트 게이트웨이 장치(110)의 위치, 해당 스마트 게이트웨이 장치(110)에 속한 로드 제어 장치(120)들의 현재 전체 소비 전력 등의 정보들이 디스플레이될 수 있다. 이때, 각 로드 제어 장치(120)에 연결된 가전 제품의 명칭이 표시되고, 각 로드 제어 장치(120)의 현재 소비 전력과 연결/차단 명령을 제어할 수 있는 메뉴가 표시된다.3B is a diagram illustrating information transmitted from each smart gateway and collected and displayed on a monitoring server according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 5, in the
이하, 도 5 내지 도 7을 참조하여, 앞서 도 1 내지 도 4 와 관련하여 설명과 중복되지 않는 범위에서 본 발명의 일실시예에 따른, 로드 제어 장치, 스마트 게이트웨이 및 모니터링 서버를 포함하여 이루어지는 지능형 전력망 시스템의 통합 전력 제어방법을 상세히 설명한다. Hereinafter, referring to FIGS. 5 to 7, an intelligent load control device, a smart gateway, and a monitoring server, according to an embodiment of the present invention, are not overlapped with the description with reference to FIGS. 1 to 4. The integrated power control method of the power grid system will be described in detail.
도 5를 참조하면, 상술한 바와 같은, 로드 제어 장치, 스마트 게이트웨이 및 모니터링 서버를 포함하여 이루어지는 지능형 전력망 시스템상에서 행하여 지며, 도 5를 참조하면, 준비 단계(S00)로서 앞서 살핀 해당 스마트 게이트웨이 장치(110)가 복수의 로드 제어 장치(120)와 마이크로 네트워크(Micro network)를 두축하고 특정 무선 커버리지 영역 내에 포함된 특정 로드 제어 장치(120)를 참가 기키는 과정 및 모니터링 서버(100)와 모니터링 서버(100)에서 관리하는 복수의 스마트 게이트웨이 장치(110)가 매크로 네트워크(Macro network)를 형성하는 과정이 수행된다. 이를 전제로, 본 발명의 지능형 전력망 시스템의 통합 전력 제어방법은, 로드 제어 장치에서 자신에게 연결된 각 로드로부터 로드의 전력관련 정보를 생성하는 단계(S10), 상기 로드 제어 장치에서 상기 로드의 전력관련 정보를 스마트 게이트웨이 장치로 무선 통신 수단을 통해 전송하는 단계(S20), 상기 스마트 게이트웨이 장치에서 자신이 형성한 마이크로 네트워크에 포함된 상기 각 로드 제어 장치로부터 전송된 상기 해당 로드에 대한 로드의 전력관련 정보를 수신하고 이에 기초하여 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 생성하여 모니터링 서버로 전송하는 단계(S30) 및 모니터링 서버에서 상기 각 스마트 게이트웨이로부터 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 수신하여 저장하는 단계(S40)를 포함하며, 각 단계의 구현은 앞서 설명한 앞서 도 1 내지 도 4 와 관련하여 설명한 로드 제어 장치, 스마트 게이트웨이 및 모니터링 서버의 각 구성 요소에 의하여 수행될 수 있다. Referring to Figure 5, as described above, is performed on an intelligent power grid system comprising a load control device, a smart gateway and a monitoring server, and referring to Figure 5, the corresponding smart gateway device (see step S00) The process of the 110 condensing the plurality of
도 6은 본 발명의 실시예에 따라 모니터링 서버에서 각 로드 제어 장치를 제어하는 절차를 나타내는 신호 흐름도이다. 도 6을 참조하면, 모니터링 서버(100)에서 GUI(Graphic User Interface)를 통해 사용자가 특정 로드 제어 장치(120)에 대해 온/오프 제어 명령을 입력하면, 해당 로드 제어 장치(120)가 속한 스마트 게이트웨이 장치(110)로 상기 로드 제어 장치(120)의 온/오프 제어를 요청(S601)한다.6 is a signal flow diagram illustrating a procedure for controlling each load control device in a monitoring server according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 6, when a user inputs an on / off control command for a specific
상기 LC 온/오프 제어 요청 메시지는 해당 스마트 게이트웨이 장치(110)로 전송(S602)되고, 해당 스마트 게이트웨이 장치(110)는 해당 로드 제어 장치(120)로 LC 온/오프를 요청(S603, S604)한다. 상기 LC 제어 메시지를 수신한 해당 로드 제어 장치(120)는 온/오프 동작을 수행하고, 결과를 상기 스마트 게이트웨이 장치(110)로 전송(S605, S606)한다. 상기 제어가 성공할 경우, 스마트 게이트웨이 장치(110)는 결과를 데이터베이스에 반영하고, 결과를 모니터링 서버(100)로 전송(S607, S608)한다. 마지막으로, 모니터링 서버(100)에서는 해당 로드 제어 장치(120)의 온/오프 제어 명령 성공 또는 실패를 디스플레이창을 통해 표시하고, 성공에 따른 결과를 반영(S609)하게 된다.The LC on / off control request message is transmitted to the smart gateway device 110 (S602), and the
도 7은 본 발명의 실시예에 따라 스마트 게이트웨이에서 각 로드 제어 장치를 제어하는 절차를 나타내는 신호 흐름도이다. 도 7을 참조하면, 스마트 게이트웨이 장치(110)에서 GUI를 통해 사용자가 특정 로드 제어 장치(120)에 대해 온/오프 제어 명령을 입력하면, 해당 로드 제어 장치(120)로 상기 로드 제어 장치(120)의 온/오프 제어를 요청(S701, S702)한다. 상기 LC 제어 메시지를 수신한 해당 로드 제어 장치(120)는 온/오프 동작을 수행하고, 결과를 상기 스마트 게이트웨이 장치(110)로 전송(S703)한다. 상기 제어가 성공할 경우, 스마트 게이트웨이 장치(110)는 결과를 데이터베이스에 반영하고, 결과를 모니터링 서버(100)로 전송(S704, S705)한다. 마지막으로, 모니터링 서버(100)에서는 해당 로드 제어 장치(120)의 온/오프 제어 명령 성공 또는 실패를 디스플레이창을 통해 표시하고, 성공에 따른 결과를 반영(S706)하게 된다.7 is a signal flow diagram illustrating a procedure for controlling each load control device in a smart gateway according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 7, when a user inputs an on / off control command to a specific
한편, 로드 제어 장치(120)의 온/오프 상태 제어는 가전 제품의 현재 상태와는 무관하게 진행이 되며, 상기 도 6 및 도 7에서 상술한 바와 같이 모니터링 서버(100) 및 스마트 게이트웨이 장치(110)에서 제공되는 GUI를 통해 제어가 가능하다.On the other hand, the on / off state control of the
또한, 누적 소비전력 데이터는 기본적으로 스마트 게이트웨이 장치(110)에 저장이 되며, 모니터링 서버(100)는 각 스마트 게이트웨이 장치(110)로부터 일정 기간별로 수집하여 동일한 데이터를 별도로 데이터베이스에 저장한다.In addition, the cumulative power consumption data is basically stored in the
이때, 스마트 게이트웨이 장치(110) 및 모니터링 서버(100)에 저장되는 누적 소비전력 관련 데이터는 각 로드 제어 장치(120)별 일, 월, 년 누적 소비전력 및 전기요금, CO2 발생량 및 각 스마트 게이트웨이 장치(110)별 일, 월, 년 누적 소비전력 및 전기요금, CO2 발생량 등이 될 수 있다.At this time, the cumulative power consumption data stored in the
아울러, 전기 요금 및 CO2 발생량 계산을 위한 변수는 스마트 게이트웨이 장치(110) 및 모니터링 서버(100) 모두에서 GUI를 통하여 입력이 가능하며, 모니터링 서버(100)를 통하여 설정이 될 경우 모니터링 서버(100)는 각 스마트 게이트웨이 장치(110)로 변경 변수값을 일괄 전송한다.In addition, the variable for calculating the electricity bill and CO2 generation amount can be input through the GUI in both the
도 8은 본 발명의 실시예에 따라 인접 마이크로 네트워크와의 간섭을 회피하기 위한 네트워크 구성 절차를 나타내는 신호 흐름도이다. 본 발명의 실시예에 따라 각 스마트 게이트웨이 장치(110)는 인접하고 있는 스마트 게이트웨이 장치(110)에서 구성된 다른 마이크로 네트워크와의 간섭을 회피하도록 설계함으로써 해당 마이크로 네트워크 내에서 전송되는 데이터가 다른 마이크로 네트워크로 전송되어 오동작하는 것을 방지하게 된다.8 is a signal flow diagram illustrating a network configuration procedure for avoiding interference with an adjacent micro network according to an embodiment of the present invention. According to an exemplary embodiment of the present invention, each
즉, 스마트 게이트웨이 장치(110)는 PAN 설정자(Coordinator)로서, 네트워크의 구축 및 관리의 역할을 수행한다. 따라서, 스마트 게이트웨이 장치(110)는 GUI를 통해 사용자에 의해서 미리 MAC 주소(Address)가 입력 되어진 로드 제어 장치(120)만 해당 마이크로 네트워크에 참여시키며, 동일한 마이크로 네트워크에 참여된 디바이스(Device)(즉, 로드 제어 장치(120))들만 데이터를 송/수신 할 수 있다.That is, the
도 8을 참조하면, 각 스마트 게이트웨이 장치(110)에서 마이크로 네트워크를 구축(S801)하면, 마이크로 네트워크에 포함되기를 원하는 로드 제어 장치(120)에서는 각 스마트 게이트웨이 장치(110)로 네트워크 스캔 메시지를 전송(S802)하고, 해당 스마트 게이트웨이 장치(110)로부터 비콘(Beacon) 메시지를 수신(S803)한다.Referring to FIG. 8, when each
그런 다음, 상기 로드 제어 장치(120)는 상술한 바와 같이 일정 시간 동안 네트워크를 스캔한 후, 수집된 스마트 게이트웨이 장치(110)에 관련된 정보를 저장한다. 상기 수집된 정보를 참조하여 순차적으로 각 스마트 게이트웨이 장치(110)로 마이크로 네트워크 참가(Join)를 요청(S804, S805)한다.Then, the
각 스마트 게이트웨이 장치(110)에서는 저장된 로드 제어 장치(120)의 MCA(Mac Address)와 비교하여 참여 여부를 결정하고, 결과를 해당 로드 제어 장치(120)에 응답(S806, S807)한다. 상기 참여 여부에 대한 응답 메시지를 수신한 해당 로드 제어 장치(120)는 참여 결정에 따라 로드 제어 장치(120)로서의 동작을 수행(S809)하고, 자신의 데이터를 스마트 게이트웨이 장치(110)로 전송(S810)한다.Each
한편, 로드 제어 장치(120)에서 대기 전력을 검사하는 방법으로는 로드 제어 장치(120)에서 자동 인식하도록 할 수도 있으며, 스마트 게이트웨이 장치(110) 또는 모니터링 서버(100)에 의해 입력하도록 구현할 수도 있다.On the other hand, as a method of checking the standby power in the
예컨대, 로드 제어 장치(120)에서 자동 인식하도록 구현하는 방법은 먼저 사용할 가전기기(즉, 로드(130))의 전원을 Off(대기상태) 상태로 로드 제어 장치(120)에 연결한다. 그런 다음, 로드 제어 장치(120)의 리셋 스위치를 2 초이상 누름으로써 로드 제어 장치(120)가 리셋이 된 후, LED 가 점등 할 때까지 누른다. 이에 따라, 로드 제어 장치(120)는 On상태로 변경되며, 2분 정도 후 Off 상태로 변경이 된다. 로드 제어 장치(120)는 상기 기간 동안에 측정된 값을 대기전력으로 저장한다.For example, the method of implementing the automatic recognition by the
다음으로, 스마트 게이트웨이 장치(110) 및 모니터링 서버(100)에 의한 입력으로 구현하는 방법은, 먼저 제공된 GUI를 통해 사용자로부터 각 로드 제어 장치(120)의 대기전력 값을 입력받는다. 로드 제어 장치(120)의 On/Off 상태제어와 유사한 절차로 로드 제어 장치(120)에 대기 전력값을 세팅한다.Next, the method implemented as an input by the
도 9 및 도 10은 본 발명의 실시예에 따라 모니터링 서버에서 취합된 정보를 분석하여 제공하는 결과를 나타내는 도면이다. 도 9를 참조하면, 전력 소비 상태를 실시간으로 그래프로 나타낼 수 있으며, 월별 소비전력도 그래프로 나타낼 수 있다. 또한, 도 10을 참조하면, 각 스마트 게이트웨이 장치(110) 별 소비전력을 그래프로 나타내거나, 전년 동월 대비 전체 소비전력을 비교하여 그래프로 나타낼 수 있다.9 and 10 are diagrams illustrating a result of analyzing and providing information collected by a monitoring server according to an exemplary embodiment of the present invention. Referring to FIG. 9, the power consumption state may be displayed in a graph in real time, and the monthly power consumption may also be displayed in a graph. In addition, referring to FIG. 10, the power consumption for each
한편, 본 발명의 실시 예에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허 청구의 범위뿐만 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
On the other hand, in the embodiment of the present invention has been described with respect to specific embodiments, various modifications are possible without departing from the scope of the invention. Therefore, the scope of the present invention should not be limited by the illustrated embodiments, but should be determined by the scope of the appended claims and equivalents thereof.
100 : 모니터링 서버 110 : 스마트 게이트웨이
111 : 전자식 전력량계 120 : 로드 제어 장치
121 : 멀티탭 122 : 콘센트
211 : 메모리부 212 : 디스플레이부
213 : 타이머 214 : 외부 통신부
215 : 중앙 처리부 216 : 무선 통신부
221 : 무선 통신부 222 : 컨트롤부
223 : 가전 제품 연결부 224 : 전원 제어부
225 : 메모리부 226 : 전류/전압 계측부100: monitoring server 110: smart gateway
111: electronic electricity meter 120: load control device
121: power strip 122: outlet
211: memory unit 212: display unit
213: timer 214: external communication unit
215: central processing unit 216: wireless communication unit
221: wireless communication unit 222: control unit
223: home appliance connection 224: power control unit
225: memory unit 226: current / voltage measurement unit
Claims (8)
하나 이상의 로드 제어 장치(120)와 무선통신을 수행하여 상기 로드 제어 장치로부터 전송되는 로드의 전력관련 정보 데이터 신호를 수신하고, 상기 로드 제어 장치에 제어 명령 신호를 송신하는 무선 통신부(216);
상기 로드 제어 장치(120)로부터 수신된 로드의 전력관련 정보 데이터를 저장하는 메모리부(211);
외부 모니터링 서버(100)로 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 전송하고 외부 모니터링 서버(100)로부터 제어 명령 신호를 수신하는 외부통신부(214);
스마트 게이트웨이의 소비전력 정보를 표시하고, 사용자의 터치 입력에 의한 제어 명령을 수신하는 디스플레이부(212); 및
각 로드 제어 장치(120)으로부터 수신되는 로드 전력관련 정보 데이터 신호를 수신하여 상기 스마트 게이트웨이의 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인지를 판단하며, 상기 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인 경우 로드 전력 정보 데이터를 저장하고 이를 기초로 상기 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터를 생성하여 상기 디스플레이부에 게이트웨이의 소비전력 정보를 표시하고, 외부 모니터링 서버(100)로 전송하며, 상기 외부 모니터링 서버 및 사용자의 터치 입력에 의한 제어 명령을 각 로드 제어 장치에 전송하도록 상기 무선 통신부, 외부 통신부, 메모리부 및 디스플레이부를 제어하는 중앙 처리부(215); 를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 스마트 게이트웨이 장치.
In the smart gateway device used in the intelligent power grid system,
A wireless communication unit 216 for performing wireless communication with at least one load control device 120 to receive a power related information data signal of a load transmitted from the load control device and to transmit a control command signal to the load control device;
A memory unit 211 for storing power-related information data of a load received from the load control device 120;
An external communication unit 214 for transmitting power consumption information data of the smart gateway to the external monitoring server 100 and receiving a control command signal from the external monitoring server 100;
A display unit 212 displaying power consumption information of the smart gateway and receiving a control command by a user's touch input; And
Receives a load power information data signal received from each load control device 120 to determine whether the load control device included in the micro network of the smart gateway, and load power information when the load control device included in the micro network Save the data and generate the power consumption information data of the smart gateway based on the data to display the power consumption information of the gateway on the display unit, and transmit to the external monitoring server 100, the touch input of the external monitoring server and the user A central processing unit (215) for controlling the wireless communication unit, the external communication unit, the memory unit, and the display unit to transmit a control command to each load control apparatus; Smart gateway device comprising a.
상기 무선 통신부(216)를 통하여 수신되는 로드의 전력관련 정보 데이터는, 상기 로드 제어 장치가 속한 스마트 게이트웨이 장치의 고유 정보와 상기 로드 제어 장치의 고유 정보, 로드의 현재의 소비 전력 및 현재 상태 정보의 데이터를 포함하는 것을 특징으로 스마트 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
The power related information data of the load received through the wireless communication unit 216 may include unique information of the smart gateway device to which the load control device belongs, unique information of the load control device, current power consumption of the load, and current state information. Smart gateway device comprising data.
외부통신부(214)를 통하여 외부 모니터링 서버(100)로 전송하는 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터는, 상기 스마트 게이트웨이의 고유 정보와 로드의 전력관련 정보 데이터를 기초로 산출된 스마트 게이트웨이의 누적 소비 전력 또는 스마트 게이트웨이의 현재 전체 소비 전력을 포함하는 것을 특징으로 스마트 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
The power consumption information data of the smart gateway transmitted to the external monitoring server 100 through the external communication unit 214 is the cumulative power consumption of the smart gateway calculated based on the unique information of the smart gateway and the power related information data of the load. Smart gateway device comprising the current total power consumption of the smart gateway.
외부통신부(214)를 통하여 외부 모니터링 서버(100)로 전송하는 스마트 게이트웨이의 소비전력 정보 데이터는, 로드 제어 장치의 고유 정보와 수신된 로드 전력관련 정보 데이터에 포함된 로드의 현재의 소비 전력 및 현재 상태 정보의 데이터를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
The power consumption information data of the smart gateway transmitted to the external monitoring server 100 through the external communication unit 214 is the current consumption power of the load included in the unique information of the load control device and the received load power related information data, and the current. Smart gateway device comprising the data of the status information.
모니터링 서버(100)로부터 수신되는 제어 명령 신호에는, 제어할 로드 제어 장치가 속하는 스마트 게이트웨이의 고유 정보, 상기 로드 제어 장치의 고유 정보 및 제어 명령 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
The control command signal received from the monitoring server (100), smart gateway device characterized in that it comprises the unique information of the smart gateway to which the load control device to be controlled, the unique information and the control command information of the load control device.
상기 스마트 게이트웨이에서 상기 로드 제어 장치로 전송하는 제어 명령 신호에는, 상기 스마트 게이트웨이의 고유 정보, 상기 로드 제어 장치의 고유 정보 및 제어 명령 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 스마트 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
The control command signal transmitted from the smart gateway to the load control device includes the unique information of the smart gateway, the unique information of the load control device, and the control command information.
상기 각 로드 제어 장치로 전송하는 제어 명령은, 상기 제어 명령을 수신한 로드 제어 장치가 상기 수신된 제어 명령에 따라 자신에게 연결된 로드의 전원 연결을 제어하는 온 또는 오프의 제어 명령인 것을 특징으로 하는 스마트 게이트웨이 장치. The method of claim 1,
The control command transmitted to each load control device is a load control device that receives the control command is an on or off control command for controlling the power connection of the load connected to itself according to the received control command Smart Gateway Device.
상기 메모리부에는 상기 스마트 게이트웨이의 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치의 고유 번호를 포함하고, 상기 로드 제어 장치로부터 로드 제어 장치의 고유 번호를 수신하여, 이들을 비교함으로써, 상기 마이크로 네트워크 내에 포함된 로드 제어 장치인지 여부를 판단하는 것을 특징으로 하는 스마트 게이트웨이 장치.
The method of claim 1,
The memory unit includes a unique number of the load control device included in the micro network of the smart gateway, and receives the unique number of the load control device from the load control device and compares them to thereby load control included in the micro network. Smart gateway device characterized in that it determines whether the device.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020110001699A KR101152530B1 (en) | 2011-01-07 | 2011-01-07 | Smart gateway device for intelligent electric energy network system |
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KR1020110001699A KR101152530B1 (en) | 2011-01-07 | 2011-01-07 | Smart gateway device for intelligent electric energy network system |
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KR1020110001699A KR101152530B1 (en) | 2011-01-07 | 2011-01-07 | Smart gateway device for intelligent electric energy network system |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2017217735A1 (en) * | 2016-06-15 | 2017-12-21 | 이지세이버 주식회사 | Smart building management system using entry and exit management device and power supply device |
KR101958371B1 (en) | 2017-10-25 | 2019-03-19 | 주식회사 이음아이씨티 | Integrated Hybrid Gateway for Energy IoT |
CN110213379A (en) * | 2019-06-10 | 2019-09-06 | 深圳云里物里科技股份有限公司 | A kind of gateway setting method, system, gateway and computer readable storage medium |
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-
2011
- 2011-01-07 KR KR1020110001699A patent/KR101152530B1/en not_active IP Right Cessation
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