KR101306066B1 - 가로등 제어 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 가로등 제어시스템에 관한 것으로, 태양전지모듈; 상기 태양전지모듈에서 생산된 전기를 저장하는 배터리; 상기 배터리로부터 전기를 공급받아 빛을 발산하는 전등용 LED; 상기 태양전지모듈의 뒷면에 설치되어 열을 발산하는 열 발산용 LED; 및 상기 태양전지모듈이 생산하는 전력량이 설정된 기준값 보다 낮은 경우 상기 열 발산용 LED를 동작시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 태양전지모듈에 눈이 쌓인 경우 이를 감지하여 자동으로 열 발산용 LED를 동작시켜 눈을 제거하여 눈으로 인해 전력생산이 감소되는 것을 방지할 수 있으며, 소비전력이 작은 LED를 이용하여 눈을 녹여 배터리의 전력소비를 감소시킬 수 있으며, 제어부에서 주기적으로 태양전지모듈의 전력생산량을 모니터링하여 기 설정된 날씨별 시간대별 태양전지모듈의 전력생산량이 저장된 데이터베이스와 비교하여 태양전지모듈에 눈이 쌓여 있는지 여부를 감지하므로 감지의 정확성이 증가하여 불필요한 전력의 소비가 감소하며, 사람의 움직임에 따라 가로등의 점등을 제어하여 불필요한 전력소모를 방지하며, 풍력을 추가로 이용하여 배터리를 충전하여 밤에도 전력을 생산할 수 있어 가로등이 동작할 수 있는 충분한 전력을 확보할 수 있는 효과가 있다.

Description

가로등 제어 시스템{Street light controlling system}
본 발명은 가로등 제어시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 태양전지모듈에 눈이 쌓이는 경우 LED의 발열을 이용하여 눈을 제거하여 눈으로 인해 태양전지모듈의 전력생산량이 감소하는 것을 방지하는 가로등 제어시스템에 관한 것이다.
정부가 저탄소 녹색성장 비전을 제시한 후 화석에너지의 고갈과 지구온난화에 따른 환경변화의 위기를 극복하고 녹색 환경과 녹색 에너지 정책을 국가 성장동력으로서 뒷받침하기 위한 관련 기술의 개발이 있어 왔다. 그 중 하나로서 태양광 발전과 풍력 발전을 이용한 발전 시스템을 들 수 있는데, 태양광 발전의 경우 다른 대체 에너지 산업에 비하여 자원이 풍부할 뿐만 아니라 설치비용이 저렴하고 지역의 제한도 비교적 없어 세계적으로 태양광 발전에 대한 관심이 대두되고 있는 상태이다.
태양광 발전은 주로 일조량이 많은 곳이면 도심지의 빌딩옥상, 주택의 지붕 등과 같이 지역 및 지형에 제한 없이 설치 및 이용이 가능하다.
한편, 종래의 가로등은 인위적인 발전시설 없이 외부에서 공급되는 상용 교류전원을 동력원으로 이용하고 있어 관리비용 및 유지비용이 많이 소요되는 문제점이 있다.
또한 가로등의 자체 발전시설로 풍력발전기를 사용하는 경우도 있으나 날씨의 변화에 따라서 전력생산량이 변화되어 가로등의 전력원으로 사용하기에는 부족한 문제점이 있었다.
이러한 점을 감안하여 태양전지와 풍력발전기를 함께 이용한 가로등이 제안된 바 있으나 단순한 on-off 제어 기능만을 제공하기 때문에 전력 소모가 비효율적으로 이루어질 수 있다는 문제점이 있었다.
또한 겨울철의 경우 눈에 의해 태양광모듈에 의한 전력생산량이 감소하여 가로등을 점등하기에 충분한 전력을 생산할 수 없게 되는 문제점도 있었다.
이에 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로, 태양전지모듈에 눈이 쌓인 경우 태양전지모듈 후면에 장착된 LED를 통해 열을 발산하여 쌓인 눈을 제거하여 태양전지모듈의 전력생산 효율을 증가시킴과 동시에 LED의 사용으로 인해 배터리의 전력소비를 감소시키며, 동작감지센서를 통해 사람의 통행 유무에 따라 LED 가로등을 구동하여 효율적으로 전력을 소비하며, 태양전지모듈뿐만 아니라 추가로 풍력발전기를 이용하여 배터리를 충전하여 가로등의 점등에 이 이용하여 배터리를 충태양광 발전 및 풍력발전을 이용한 가로등 제어 시스템의 제공을 기술적 과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 태양전지모듈; 상기 태양전지모듈에서 생산된 전기를 저장하는 배터리; 상기 배터리로부터 전기를 공급받아 빛을 발산하는 전등용 LED; 상기 태양전지모듈의 뒷면에 설치되어 열을 발산하는 열 발산용 LED; 및 상기 태양전지모듈이 생산하는 전력량이 설정된 기준값 보다 낮은 경우 상기 열 발산용 LED를 동작시키는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 가로등 제어 시스템이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 상기 제어부는 설정된 시간동안 설정된 주기에 따라 지속적으로 상기 태양전지모듈의 전력생산량을 모니터링하여 날씨별, 날짜별, 시간대별 상기 태양전지모듈의 전력생산량이 저장된 데이터베이스를 바탕으로 설정되는 기준전력량과 비교하여 상기 전력생산량이 상기 기준전력량보다 낮은 경우 상기 열 발산용 LED를 동작시키는 것을 특징으로 하는 가로등 제어 시스템이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 사람의 움직임을 감지하여 제어신호를 출력하는 동작감지센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제어신호에 응답하여 상기 전등용 LED의 점멸을 제어하는 것을 특징으로 하는 가로등 제어 시스템이다.
상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명은 풍력발전기와, 상기 풍력발전기에서 생산된 전기를 변환하여 상기 배터리에 저장하기 위한 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가로등 제어 시스템이다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 태양전지모듈에 눈이 쌓인 경우 이를 감지하여 자동으로 열 발산용 LED를 동작시켜 눈을 제거하여 눈으로 인해 전력생산이 감소되는 것을 방지할 수 있으며, 소비전력이 작은 LED를 이용하여 눈을 녹임으로써 배터리의 전력소비를 감소시킬 수 있으며, 제어부에서 주기적으로 태양전지모듈의 전력생산량을 모니터링하여 기 설정된 날씨별 시간대별 태양전지모듈의 전력생산량이 저장된 데이터베이스와 비교하여 태양전지모듈에 눈이 쌓여 있는지 여부를 감지하므로 감지의 정확성이 증가하여 불필요한 전력의 소비가 감소하며, 사람의 움직임에 따라 가로등의 점등을 제어하여 불필요한 전력소모를 방지하며, 풍력을 추가로 이용하여 배터리를 충전하여 밤에도 전력을 생산할 수 있어 가로등이 동작할 수 있는 충분한 전력을 확보할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템의 블럭도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 참고도.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템의 블럭도.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 참고도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템의 블럭도.
상술한 본 발명의 특징 및 효과는 첨부된 도면과 관련된 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템의 블럭도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 1을 참조하면 본 발명의 일 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템은 태양전지모듈(10)과, 배터리(20)와, 전등용 LED(30)와, 열발산용 LED(40) 및 제어모듈(50)을 포함한다.
태양전지모듈(10)은 태양의 빛에너지를 이용하여 이를 전기에너지로 변환하는 것으로 공지, 공용의 것이므로 자세한 설명은 생략한다.
배터리(20)는 태양전지모듈(10)에서 생산된 전기를 저장하며, 전등용 LED(30)와 열발산용 LED(40)에 전원을 공급한다.
전등용 LED(30)는 배터리(20)로부터 전원을 공급받아 동작하며, 전원이 공급되는 경우 빛을 발산하여 가로등이 설치된 곳을 비춘다.
열발산용 LED(40)는 태양전지모듈(10)의 후면에 설치되어 제어부(50)의 제어에 의해 동작하여 태양전지모듈(10)에 쌓인 눈을 녹이며, 이는 LED의 동작시 발생되는 열을 이용하여 눈을 녹이는 것으로 LED의 경우 소비전력이 매우 작기 때문에 일반적인 열선을 이용하는 것보다 배터리의 전력소비가 감소하는 효과가 있다. 도 2는 배터리(20)와 열발산용 LED의 연결관계를 나타낸 참고도로서 도 2를 참조하면 다수의 열발산용 LED(D2, D3, D4)는 서로 병렬로 연결되어 배터리(20)로부터 전원을 공급받는다. 또한 배터리와 다수의 열발산용 LED(D2, D3, D4) 사이에는 스위치1(SW1)이 위치하여 제어부(50)의 제어에 의해 온/오프되어 다수의 열발산용 LED(D2, D3, D4)의 전원공급을 제어한다. 열발산용 LED의 경우 태양전지모듈의 크기에 비례하여 그 갯수를 적절히 조절할 수 있다. 스위치1(SW1)은 물리적인 현상을 이용하여 제어되는 것보다는 전기적으로 제어되는 반도체 소자를 사용하여 구성하는 것이 바람직하다.
제어부(50)는 상기 스위치1(SW1)를 제어하여 열발산용 LED(40)의 전원공급을 제어한다. 스위치1(SW1)는 평상시에는 제어부(50)에 의해 열려(오프)있다. 제어부(50)는 태양전지모듈(10)에서 생산되는 전력량을 모니터링하여 생산되는 전력량이 설정된 기준전력량보다 낮은 경우 상기 스위치1(SW1)를 닫아(온) 열발산용 LED(40)에 전원을 공급한다. 태양전지모듈(10)의 경우 태양빛을 받는 경우 전력을 생산하는 바 제어부(50)는 태양전지모듈(10)이 동작하지 않는 시간대(저녁부터 새벽까지)에는 태양전지모듈(10)의 전력생산량을 모니터링하지 않는다. 이는 태양전지모듈(10)에 눈이 쌓인 경우에도 전력생산이 거의 이루어지지 않으므로 햇빛이 존재하지 않아 태양전지모듈(10)이 전력을 생산하지 않는 경우와, 눈이 쌓여 태양전지모듈(10)이 전력을 생산하지 않는 경우를 구별하기 위함이다. 즉, 제어부(50)는 설정된 특정시간대에만 태양전지모듈(10)의 전력생산량을 모니터링한다. 또한 날씨별(흐린날과 맑은날 등), 시간대별, 날짜별 태양전지모듈(10)의 전력생산량이 데이터베이스로 구축되어 있으며, 제어부(50)는 상기 데이터베이스를 참고로 하여 태양전지모듈(10)의 전력생산량을 모니터링하여 전력생산량이 설정된 기준전력량보다 낮은 경우 스위치1(SW1)을 제어하여 열발산용 LED(40)에 전원을 공급하여 태양전지모듈(50)에 쌓인 눈을 녹인다. 상기 기준전력량은 상기 데이터베이스를 참고하여 설정된 값으로 태양전지모듈(10)의 전력생산량이 설정된 값보다 낮은 경우 태양전지모듈에 눈이 쌓여 있음을 판단하는 기준값이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템의 블럭도이며, 도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템의 동작을 설명하기 위한 참고도이다.
도 3을 참조하면 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템은 태양전지모듈(10)과, 배터리(20)와, 전등용 LED(30)와, 열발산용 LED(40)와, 동작감지센서(60) 및 제어모듈(50')을 포함한다.
동작감지센서(60)와 제어모듈(50')을 제외한 나머지 구성 및 동작특성은 본 발명의 일 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템과 동일하므로 동작감지센서(60) 및 제어모듈(50')의 동작만 설명한다.
동작감지센서(60)는 가로등을 지나다니는 사람의 동작을 감지할 수 있는 위치에 설치되며 동작감지센서(60)의 동작범위 내로 사람이 들어오면 동작감지신호를 제어부(50')에 전송한다. 동작감지센서(60)는 적외선감지센서, 초음파감지센서 등일반적인 동작감지센서가 사용될 수 있다.
제어부(50')는 동작감지센서(60)로부터 정해진 일정시간 동안 상기 동작감지신호가 전송되지 않는 경우 스위치2(SW2)를 제어하여 전등용 LED(D1)에 공급되는 전원을 차단하여 불필요한 전력소모를 방지한다. 그 후 동작감지센서(60)로부터 상기 동작감지신호가 전송되는 경우 스위치2(SW2)를 제어하여 전등용 LED(D1)에 전원을 공급하여 전등용 LED(D1)를 점등시킨다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템의 블럭도이다.
도 4를 참조하면 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템은 태양전지모듈(10)과, 배터리(20)와, 전등용 LED(30)와, 열발산용 LED(40)와, 동작감지센서(60), 풍력발전기(70), 정류기(80) 및 제어모듈(50')을 포함한다.
풍력발전기(70) 및 정류기(80)를 제외한 나머지 구성 및 동작특성은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템과 동일하므로 풍력발전기(70) 및 정류기(80)의 동작만 설명한다.
태양전지모듈(10)의 경우 낮 시간대에만 전력생산이 가능하고 밤 시간대에는 전력생산이 불가능하며 날씨의 변화에 따라 그 전력생산량의 변동이 심해 전등용 LED(30)의 구동을 위한 충분한 전원을 공급하지 못하는 경우가 발생할 수도 있다. 따라서 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 가로등 제어 시스템은 풍력발전기(70)를 추가로 설치하여 태양전지모듈(10) 하나만으로 전력을 생산하는 것에 따른 상기와 문제점을 보완할 수 있게 하였다. 풍력발전기(70)는 바람을 이용하여 전력을 생산하는 것으로 가로등에 설치될 수 있는 소형풍력발전기를 사용하는 것이 바람직할 것이다. 풍력발전기(70)는 바람에 의한 풍차의 회전에 의해 전력을 생산하는 바 생산되는 전력이 교류이며 이를 배터리(20)에 저장하기 위해서는 직류로 변환하여 주어야 한다. 따라서 정류기(80)를 설치하여 풍력발전기(70)에서 생산된 교류전력이 정류기(80)를 거쳐 직류로 변환되어 배터리(20)에 저장된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은 본 발명이 속한 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에게 있어 명백할 것이다.
10; 태양전지모듈 20; 배터리
30; 전등용 LED 40; 열발산용 LED
50, 50'; 제어부 60; 동작감지센서
70; 풍력발전기 80; 정류기

Claims (4)

  1. 태양전지모듈;
    상기 태양전지모듈에서 생산된 전기를 저장하는 배터리;
    상기 배터리로부터 전기를 공급받아 빛을 발산하는 전등용 LED;
    상기 태양전지모듈을 가열하도록 상기 태양전지모듈의 뒷면에 설치되고, 상기 배터리로부터 전기를 공급받아 열을 발산하는 열 발산용 LED; 및
    상기 태양전지모듈이 생산하는 전력량이 설정된 기준전력량보다 낮은 경우 상기 열 발산용 LED를 동작시키되, 상기 기준전력량은 설정된 시간동안 설정된 주기에 따라 지속적으로 상기 태양전지모듈의 전력생산량을 모니터링하여 날씨별, 날짜별, 시간대별 상기 태양전지모듈의 전력생산량이 저장된 데이터베이스를 바탕으로 설정되는 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 가로등 제어 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 가로등 제어시스템은 사람의 움직임을 감지하여 제어신호를 출력하는 동작감지센서를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 제어신호에 응답하여 상기 전등용 LED의 점멸을 제어하는 것을 특징으로 하는 가로등 제어 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    풍력발전기와, 상기 풍력발전기에서 생산된 전기를 변환하여 상기 배터리에 저장하기 위한 컨버터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가로등 제어 시스템
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