KR101387976B1 - 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 에너지 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 월별, 주별, 그리고 요일 단위로 에너지 소비량을 조사하고, 이를 바탕으로 에너지의 사용시간만을 고려한 소모량을 계산하여 별도의 하드웨어 추가 없이도 소모량을 파악할 수 있게 함과 아울러, 물류센터나 생산현장 등의 내부에서 요구되는 적정온도를 임의로 설정하고, 내부와 외부의 온도차이를 측정하여 이를 바탕으로 설정되어 있는 온도차이 범위를 초과하지 않게 하여 에너지 소비를 감소시킬 수 있게 하며, 효율적인 에너지 관리를 위해 PLC 언어를 근간으로 자동화 네트워크를 구현할 수 있게 한 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템에 관한 것이다.

Description

공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템{ENERGY MANAGEMENT SYSTEM FOR ENERGY REDUCTION OF HVAC SYSTEM}
본 발명은 에너지 관리 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 월별, 주별, 그리고 요일 단위로 에너지 소비량을 조사하고, 이를 바탕으로 에너지의 사용시간만을 고려한 소모량을 계산하여 별도의 하드웨어 추가 없이도 소모량을 파악할 수 있게 함과 아울러, 물류센터나 생산현장 등의 내부에서 요구되는 적정온도를 임의로 설정하고, 내부와 외부의 온도차이를 측정하여 이를 바탕으로 설정되어 있는 온도차이 범위를 초과하지 않게 하여 에너지 소비를 감소시킬 수 있게 하며, 효율적인 에너지 관리를 위해 PLC 언어를 근간으로 자동화 네트워크를 구현할 수 있게 한 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템에 관한 것이다.
최근 석탄, 석유 등의 자원이 고갈되어 가면서 에너지 절약에 대한 필요성이 강조되고 있다. 특히, 물류센터나 생산현장 등 넓은 공간에서 각 공간의 보관환경이나 작업환경을 유지하기 위해 소비되는 에너지가 증가함에 따라 에너지 관리에 대한 필요성은 더욱 증가하고 있다.
종래에는 건물과 같은 시설물을 짓는 단계에서 에너지 관리를 위한 설비들을 설치하지만, 해당 시설물을 이용하는 단계에서는 새로이 추가되는 장치들에 의한 에너지 소비 정도가 적절히 관리되지 않게 되어 에너지의 소비정도를 지속적으로 관리하기 어려운 문제점이 있었다.
그에 따라, 근래에는 제어가 필요한 장비의 구성정보, 성능정보, 운영자정보, 장애정보 및 다양한 상세정보를 저장하여 장비들의 이상 유무를 지속적으로 확인하고, 장비의 이상 유무에 따른 메시지를 운영자에게 제공하는 시설 관리 시스템(FMS : Facility Management System)의 개념이 제안되었다.
또한, 이와 관련된 개념으로서 빌딩 자동화 시스템 또는 건물 자동제어 시스템(BAS : Building Automation System)이 제안되기도 하였다. 최근 건물이 초고층화 대형화됨에 따라 이에 수반한 전력설비, 공조설비, 방제시설 등이 복잡해지고 시스템화되고 있으며, 이러한 전력설비, 공조설비, 방제시설 등 건물 설비의 운전, 제어 및 관리에 컴퓨터가 자동제어 수단으로 응용되고 있다. 이처럼 컴퓨터가 자동제어 수단으로 응용되면서 최근에는 소규모 건물에도 건물용도에 적합한 빌딩 자동화 시스템이 도입되는 등 에너지 관리를 위한 공조설비 등의 제어 관리를 위한 시도들이 다양하게 제안되고 있다.
그러나, 이러한 종래의 시설 관리 시스템이나 빌딩 자동화 시스템들은 건물내 설비들의 정상적인 동작유무를 모니터링 하여 적절한 운영이 이루어지도록 자동화하는 것에 초점을 맞추는 것이 일반적이었는바, 각 설비 또는 건물에서 전체적으로 소비되는 에너지의 관리는 부수적인 것으로 격하되는 문제점이 있었다.
즉, 건물에서 소비되는 에너지에 대한 관리, 즉 어느 시간대에 어느 장비에서 어느 정도의 에너지를 소비하는지 실시간으로 확인하거나, 에너지 소비가 증가할 경우 그에 대처하여 에너지 소비를 감소시키기 위한 자동제어의 측면은 부족한 점이 있었다.
그에 따라, 최근에는 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0122414호에 개시된 바와 같이, 시설물(예를 들어 건물)에 대하여 에너지 효율 관리를 행할 수 있도록 하는 시스템 및 방법이 제안되었다. 이러한 종래의 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0122414호에서는, (a)시설 관리 시스템(FMS) 정보를 획득하고, 상기 시설 관리 시스템 정보의 대상이 되는 상기 장비에 대하여 에너지 사용의 가이드라인 수치를 제시하는 에너지 베이스라인을 획득하고, 상기 시설 관리 시스템을 이용하여, 시설 관리 시스템의 대상이 되는 장비에 대한 실제 에너지 사용 데이터인 실적 데이터를 획득하는 단계; (b) 에너지 베이스라인 맵핑 모듈에 의해, 상기 실적 데이터를 에너지 베이스라인과 대응시켜 맵핑하는 단계; 및 (c) 에너지 효율 자동 추적 모듈에 의해, 상기 맵핑된 실적 데이터와 에너지 베이스라인을 대조하여 에너지 사용에 있어서의 비효율을 자동으로 탐지하는 단계를 포함하는 에너지 효율 관리 방법을 개시하고 있다.
그러나, 이러한 종래의 에너지 효율 관리방법은 각 장비에 대한 에너지 사용의 가이드라인 수치를 획득하고, 실제 사용된 에너지 데이터를 이러한 가이드라인과 대조하여 각 장비별 에너지 사용의 효율성을 탐지하는 것을 제안하는 것으로서, 장기적으로는 각 장비에서의 에너지 사용 정도를 관리하게 되는 이점은 얻을 수 있으나, 실질적인 에너지 저감 효과를 직접적으로 획득하기는 어려운 문제점이 있었다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 월별, 주별, 그리고 요일 단위로 에너지 소비량을 조사하고, 이를 바탕으로 에너지의 사용시간만을 고려한 소모량을 계산하여 별도의 하드웨어 추가 없이도 소모량을 파악할 수 있게 함과 아울러, 물류센터나 생산현장 등의 내부에서 요구되는 적정온도를 임의로 설정하고, 내부와 외부의 온도차이를 측정하여 이를 바탕으로 설정되어 있는 온도차이 범위를 초과하지 않게 하여 에너지 소비를 감소시킬 수 있게 하며, 효율적인 에너지 관리를 위해 PLC 언어를 근간으로 자동화 네트워크를 구현할 수 있게 한 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템을 제공함에 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템은, 물류센터나 생산현장에서 각종 설비들이 실질적으로 가동되는 에너지 사용시간을 측정하는 에너지 사용시간 측정부; 상기 에너지 사용시간 측정부에서 측정된 에너지 사용시간을 고려하여 각종 설비들에서 사용되는 에너지 소모량을 연산하는 소모량 연산부; 물류센터나 생산현장에서 건물 내부와 외부의 온도 차이를 허용 가능한 것으로 인정되는 적정범위내로 설정하여 저장하는 온도차이 설정부; 외부의 온도와 내부의 온도를 측정한 후 그 차이를 연산하는 온도차이 연산부; 상기 소모량 연산부에서 파악된 에너지 소모량에 의해 설비별 에너지 소모 정도를 인식하고 상기 온도차이 연산부에서 파악된 온도차이에 의해 냉난방장치의 구동 제어신호를 생성하는 제어부; 및 각종 설비들을 피씨(PC) 기반으로 제어함과 아울러 하드(Hard) PLC에서 운용 가능한 PLC 언어로 제어할 수 있도록 프로그래밍하여 저장하는 PLC 관리부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제어부는, 상기 온도차이 연산부에서 연산된 온도차이가 상기 온도차이 설정부에서 설정된 범위를 벗어난 것으로 판단될 경우에는 냉난방장치를 구동하고, 연산된 온도차이가 상기 온도차이 설정부에서 설정된 범위 이내인 것으로 판단될 경우에는 냉난방방치의 구동을 정지시키는 제어명령을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 소모량 연산부나 온도차이 연산부에서 연산된 값에 의해 관리자의 조작신호가 없어도 스스로 판단하고 에너지 저감을 위한 설비의 구동을 수행하는 자동모드(Auto Mode)와, 관리자가 입력하는 온도차이 범위의 설정값에 의해 에너지 저감을 위한 구동을 수행하는 매뉴얼 모드(Manual Mode)간의 동작 모드를 설정하는 모드 설정부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 모드 설정부는 자동모드(Auto Mode)로 구동될 경우, 상기 온도차이 설정부에서 설정되는 온도차이인 내부온도와 외부온도에 대한 비교함수를 프로그래밍하여 월별, 주별, 및 요일에 따라 다르게 설정된 온도차이에 우선순위를 갖고 설비의 구동여부를 판단할 수 있도록 강제성을 부여하는 우선순위 할당부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모드 설정부는 매뉴얼 모드(Manual Mode)로 구동될 경우, 매뉴얼 모드에서 구동되는 시간을 카운트하여 일정시간 경과 후에는 자동모드(Auto Mode)로 자동 전환시키는 타이밍회귀부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 상기 에너지 사용시간 측정부에서 측정된 사용시간과 상기 소모량 연산부에서 연산된 에너지 소모량의 통계값을 그래픽화하여 저장하고 표출시키는 통계처리부를 더 포함하여 구성되며, 상기 통계처리부는 전력을 사용하여 에너지를 소비하였던 시간에 기초하여 연산된 에너지 소비량을 수학적인 함수블록을 활용하여 한 개의 태스크로 구성하고, 이러한 태스크들의 집합을 한 개의 배열(Configuration)으로 명명한 후 사용량의 통계치를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은 공조 시스템에서의 이벤트 발생시 공정변수들의 신속한 데이터 획득을 가능하게 하는 실시간 시스템을 구축하여 AMS(Asset Management System)관리가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 계절, 기후, 월별, 주별 및 요일 단위로 조사된 에너지 소비량을 토대로 자동제어 및 수동제어가 가능하여 에너지 효율관리에 취약하였던 물류센터 등에서도 효율적인 에너지 관리가 가능하게 한 효과가 있다. 또한, 본 발명은 PLC 언어를 근간으로 구현되어 설비의 추가 등에 용이하게 대처할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 물류센터나 생산현장 등의 내부에서 요구되는 적정온도를 임의로 설정하고, 내부와 외부의 온도차이를 측정하여 이를 바탕으로 설정되어 있는 온도차이 범위를 초과하지 않게 하여 에너지 소비를 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템의 블록 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템의 구조도.
도 3은 본 발명에 따른 에너지 관리 시스템과의 통신이 가능한 스마트 기기의 프로토콜 구조를 나타내는 구성도.
도 4는 본 발명에 따른 에너지 관리 시스템의 접속 로그인 화면을 나타내는 예시도.
도 5는 본 발명에 따른 자동 모드에서의 유저 인터페이스를 나타내는 예시도.
도 6은 본 발명에 따른 매뉴얼 모드에서의 유저 인터페이스를 나타내는 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 통계처리부를 통하여 비주얼화된 후 표현되는 전력 소비 시간의 통계 예시도.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템의 블록 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템의 구조도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템은, 물류센터나 생산현장에서 각종 설비들이 실질적으로 가동되는 에너지 사용시간을 측정하는 에너지 사용시간 측정부(100)와, 상기 에너지 사용시간 측정부에서 측정된 에너지 사용시간만을 고려하여 각종 설비들에서 사용되는 에너지 소모량을 연산하는 소모량 연산부(150)와, 물류센터나 생산현장에서 건물 내부와 외부의 온도 차이를 허용 가능한 것으로 인정되는 적정범위내로 설정하여 저장하는 온도차이 설정부(200)와, 외부의 온도와 내부의 온도를 측정한 후 그 차이를 연산하는 온도차이 연산부(250)와, 상기 소모량 연산부에서 파악된 에너지 소모량에 의해 설비별 에너지 소모정도를 인식하고 상기 온도차이 연산부에서 파악된 온도차이에 의해 냉난방장치의 구동 제어신호를 생성하는 제어부(300)와, 각종 설비들을 피씨(PC) 기반으로 제어함과 아울러 하드(Hard) PLC에서 운용 가능한 PLC 언어로 제어할 수 있도록 PLC로 프로그래밍하는 PLC 관리부(400)를 포함하여 구성된다.
상기 에너지 사용시간 측정부(100)는 물류센터나 생산현장에 설치된 설비(700)들이 월별, 주별, 및 요일 단위로 소비하는 에너지의 사용시간을 측정하여 저장하도록 구성된다. 즉, 본 발명은 에너지 저감을 위한 접근 방식으로 시간에 기초한 에너지 소비량 측정 및 관리에 기초하여 구축되므로, 설비들이 실질적으로 구동되면서 에너지를 소비하는 에너지의 사용시간을 측정하도록 구성된다.
상기 소모량 연산부(150)는 상기 에너지 사용시간 측정부에서 측정된 각 설비별 에너지 사용시간을 과거에 연산된 후 저장되어 있는 단위 시간당 에너지 소모량을 토대로 연산하여 각 설비(700)의 에너지 사용시간만을 고려한 에너지 소모량을 연산하도록 구성된다. 그에 따라, 에너지 관리 시스템에 별도의 하드웨어를 추가하지 않고도 에너지 사용시간만을 측정한 후 에너지 소모량을 파악할 수 있게 된다.
또한, 물류센터 등에서 사용되는 HVAC는 Heating(난방), Ventilation(환기), Air Conditioning(공기조화)을 의미하는데, 일반적인 공조 시스템의 실질적인 에너지 소비원은 여름철에는 주로 냉방, 겨울철에는 난방에 소요되는 에너지가 가장 큰 비중을 차지하게 된다.
따라서, 상기 온도차이 설정부(200)와 온도차이 연산부(250)는 물류센터 등에서의 무조건적인 에너지 소비를 감소하기 위해 실내의 적정온도를 관리자가 임의로 설정하고, 이와 같이 설정된 실내의 내부온도와 외부 환경에 의한 실질적인 외부온도의 차이를 일정 범위 내로 제한하여 에너지를 실질적으로 절감할 수 있도록 구성된다.
그에 따라, 상기 온도차이 설정부(200)는 물류센터나 생산현장에서 허용 가능한 것으로 인정되는 범위내에서 기존의 통계자료에 의해 가장 적합한 것으로 선택되거나, 관리자가 임의로 내부와 외부의 온도 차이를 설정하여 저장하도록 구성된다. 이때, 상기 온도차이 설정부(200)에서 설정되는 온도차이의 범위는 계절에 따라 적절한 범위로 설정할 수 있음은 물론이다.
상기 온도차이 연산부(250)는 물류센터나 생산현장의 건물 내부와 외부에 각각 설치된 온도계로부터 측정된 온도를 수신한 후, 그 차이를 연산하여 내부와 외부의 온도차이가 상기 온도차이 설정부(200)에서 설정된 범위 내인지를 판단하도록 구성된다.
이때, 상기 온도차이 연산부(250)에서 연산된 온도차이가 상기 온도차이 설정부에서 설정된 범위를 벗어난 것으로 판단될 경우에는 상기 제어부(300)에서 냉난방장치 등의 설비(700)를 구동하게 하고, 연산된 온도차이가 상기 온도차이 설정부에서 설정된 범위 이내인 것으로 판단될 경우에는 냉난방방치 등 설비(700)의 구동을 정지시킬 수 있게 한다. 그에 따라, 냉난방장치 등의 설비가 과도하게 구동되어 필요 이상으로 에너지가 소비되는 것을 방지할 수 있게 된다.
상기 제어부(300)는 상기 소모량 연산부(150)에서 에너지 사용시간을 기반으로 연산된 에너지 소모량에 의해 설비별 에너지의 소모정도를 인식하고, 월별, 주별, 및 요일 단위로 구분하여 에너지 소모량을 저장하여, 상기 온도차이 연산부(250)에서의 연산 기초로 작용할 수 있는 단위 시간당 에너지 소모량을 획득함과 아울러, 상기 온도차이 연산부(250)에서 연산된 값을 상기 온도차이 설정부(200)에서 설정된 값과 비교하여 냉난방장치의 구동신호 생성을 포함하는 각종 설비(700)들의 제어명령을 생성하도록 구성된다.
상기 PLC 관리부(400)는 에너지 관리 시스템을 적용하고자 하는 물류센터나 생산현장에 설치된 각종 설비(700)들의 조작이 피씨(PC) 기반으로 이루어질 수 있도록, 각종 설비(700)들의 제어명령어를 PLC 기반으로 입력할 수 있도록 프로그래밍하고, 상기 제어부에서 생성된 각종 설비들의 구동신호나 제어명령을 각 설비에 적합하게 변환하여 각 설비(700)로 전송하도록 구성된다.
그에 따라, 물류센터나 생산현장에 설치되는 설비(700)들의 통합적인 제어가 가능하게 됨과 아울러, 추가되거나 제거되는 설비(700)의 추가 및 제거가 프로그램 상에서 용이하게 이루어질 수 있는 효율적인 개방형 구조를 구현할 수 있게 된다.
또한, 본 발명에 따른 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템은, 상기 소모량 연산부나 온도차이 연산부에서 연산된 값에 의해 관리자의 조작신호가 없어도 스스로 판단하고 에너지 저감을 위한 설비의 구동을 수행하는 자동모드(Auto Mode)와, 관리자가 입력하는 온도차이 범위의 설정값에 의해 에너지 저감을 위한 구동을 수행하는 매뉴얼 모드(Manual Mode)간의 동작 모드를 설정하는 모드 설정부(500)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다. 도 5는 본 발명에 따른 자동 모드에서의 유저 인터페이스를 나타내는 예시도를 나타내고, 도 6은 본 발명에 따른 매뉴얼 모드에서의 유저 인터페이스를 나타내는 예시도를 나타낸다.
이때, 자동모드(Auto Mode)로 구동될 경우에는 에너지 저감의 효율성을 증가시키기 위해 상기 온도차이 설정부에서 설정되는 온도차이, 즉 물류센터 등의 내부에서 측정되는 내부온도와 상기 물류센터 등의 외부에서 실제로 측정되는 외부온도에 대한 비교함수를 프로그래밍하여 월별, 주별, 및 요일에 적합하게 임의로 설정된 온도차이에 우선순위를 갖고 설비의 구동여부를 판단할 수 있도록 강제성을 부여하는 우선순위 할당부(520)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 매뉴얼 모드(Manual Mode)로 구동될 경우에는 관리자가 임의로 설정하여 지정한 온도차이의 범위를 유지할 수 있도록 물류센터에 설치된 설비들을 구동시킴과 아울러, 동작시 과도한 에너지 소모를 방지할 수 있도록 매뉴얼 모드에서 구동되는 시간을 카운트하여 일정시간 경과 후에는 다시 자동모드(Auto Mode)로 자동전환되게 하는 타이밍 회귀부(540)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템은, 물류센터나 생산현장에서 장기간 또는 단기간 소비되는 에너지 소모량을 시각적으로 용이하게 확인할 수 있도록 상기 에너지 사용시간 측정부에서 측정된 사용시간과 상기 소모량 연산부에서 연산된 에너지 소모량의 통계값을 비주얼화하여 저장하고 관리자의 퍼스널컴퓨터 등에 표출시키는 통계처리부(600)를 더 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
그에 따라, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 상기 통계처리부(600)는 여러 설비 또는 물류센터 건물들에 대한 통합적인 관리레벨을 형성하게 되고, 각 설비 또는 물류센터 건물들에 독립적으로 설치되어 설비의 구동 및 에너지 소비 정도를 파악하는 제어부나 IPC 등이 제어레벨을 형성하게 되며, 팬(Fan), 스위치(Switch), 감지센서(Detecting Sensor) 등의 설비나, 이러한 설비들에 제어명령을 전달하기 위한 PLC 및 게이트웨이(Gateway) 등이 필드레벨을 형성하게 된다.
이를 위하여, 상기 통계처리부(600)는 전력을 사용하여 에너지를 소비하였던 시간에 기초하여 연산된 에너지 소비량을 수학적인 함수블록을 활용하여 한 개의 태스크로 구성하고, 이러한 태스크들의 집합을 한 개의 배열(Configuration)으로 명명한 후 사용량의 통계치를 생성한다.
그리고, 이와 같이 생성된 통계치는 도 7에 도시된 바와 같이, 관리자의 월별, 주별, 및 하루 단위로 그래픽화하여 표출될 수 있게 저장되며, 하루 중에서도 에너지 소비가 많은 피크타임이나 시간대를 시각적으로 용이하게 파악할 수 있게 한다.
또한, 본 발명에 따른 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템은, 전력이 소비되는 시간을 상기 에너지 사용시간 측정부에서 측정한 후 실시간으로 상기 제어부 및 통계처리부로 전송하도록 구성되어 관리자는 장소를 이동하지 않고도 에너지 사용정도를 용이하게 확인할 수 있게 된다.
그리고, 상기 제어부와 통계처리부는 생산현장의 다른 설비와의 연계가 가능하게 한 자유도를 부여하기 위해 그래픽 기반의 인터페이스를 구현할 수 있도록 구성되는 것이 바람직하다. 그에 따라 에너지가 사용되는 시간과, 각 시간에 소모되는 에너지 정도를 관리자가 직접 실시간으로 보면서 확인할 수 있게 된다.
또한, 상기 제어부와 통계처리부는 특정 운용자인 관리자 외의 다른 작업자들의 접근을 막기위해 보안 패스워드를 설정하도록 구성되는 것이 바람직하다. 이러한 보안 관리를 위해 도 4에 도시된 바와 같은 초기화면에서 관리자가 임의로 설정하여 저장해 놓은 패스워드(영문+숫자+특수기호의 조합)를 누른 후, 로그인 버튼을 누른 후에만 접근 가능하게 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템은, 공조 시스템에서의 이벤트 발생시 공정변수들의 신속한 데이터 획득을 가능하게 하는 실시간 시스템을 구축하여 AMS(Asset Management System)관리가 가능하게 구현하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명에 따른 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템은, 도 3에 도시된 바와 같이 향후 국내산업 분야에서도 활용하게 될 산업용 이더넷(Industrial Ethernet)에 기반을 두는 자동화 네트워크 기술을 활용하여 스마트화 되어 있는 필드기기들의 가용성을 최적화하고 효율성을 높일 수 있도록 분산제어 방식으로 구현되는 것이 바람직하다.
이와 같이 구성되는 에너지 관리 시스템은 데이터 교환의 신속성을 보장하는 IAONA(Industrial Automation Open Networking Alliance)등급의 Class 4인 HRT(Hard Realtime)를 기반으로 구현이 가능하게 된다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 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 - 에너지 사용시간 측정부 150 - 소모량 연산부
200 - 온도차이 설정부 250 - 온도차이 연산부
300 - 제어부 400 - PLC 관리부
500 - 모드 설정부 520 - 우선순위 할당부
540 - 타이밍 회귀부 600 - 통계처리부
700 - 설비

Claims (7)

  1. 물류센터나 생산현장에서 각종 설비들이 실질적으로 가동되는 에너지 사용시간을 측정하는 에너지 사용시간 측정부;
    상기 에너지 사용시간 측정부에서 측정된 에너지 사용시간을 고려하여 각종 설비들에서 사용되는 에너지 소모량을 연산하는 소모량 연산부;
    물류센터나 생산현장에서 건물 내부와 외부의 온도 차이를 허용 가능한 것으로 인정되는 적정범위내로 설정하여 저장하는 온도차이 설정부;
    외부의 온도와 내부의 온도를 측정한 후 그 차이를 연산하는 온도차이 연산부;
    상기 소모량 연산부에서 파악된 에너지 소모량에 의해 설비별 에너지 소모정도를 인식하고 상기 온도차이 연산부에서 파악된 온도차이에 의해 냉난방장치의 구동 제어신호를 생성하는 제어부;
    각종 설비들을 피씨(PC) 기반으로 제어함과 아울러 하드(Hard) PLC에서 운용 가능한 PLC 언어로 제어할 수 있도록 프로그래밍하여 저장하는 PLC 관리부; 및
    상기 에너지 사용시간 측정부에서 측정된 사용시간과 상기 소모량 연산부에서 연산된 에너지 소모량의 통계값을 그래픽화하여 저장하고 표출시키는 통계처리부를 포함하고,
    상기 통계처리부는 전력을 사용하여 에너지를 소비하였던 시간에 기초하여 연산된 에너지 소비량을 수학적인 함수블록을 활용하여 한 개의 태스크로 구성하고, 이러한 태스크들의 집합을 한 개의 배열(Configuration)으로 명명한 후 사용량의 통계치를 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는, 상기 온도차이 연산부에서 연산된 온도차이가 상기 온도차이 설정부에서 설정된 범위를 벗어난 것으로 판단될 경우에는 냉난방장치를 구동하고, 연산된 온도차이가 상기 온도차이 설정부에서 설정된 범위 이내인 것으로 판단될 경우에는 냉난방방치의 구동을 정지시키는 제어명령을 생성하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 소모량 연산부나 온도차이 연산부에서 연산된 값에 의해 관리자의 조작신호가 없어도 스스로 판단하고 에너지 저감을 위한 설비의 구동을 수행하는 자동모드(Auto Mode)와, 관리자가 입력하는 온도차이 범위의 설정값에 의해 에너지 저감을 위한 구동을 수행하는 매뉴얼 모드(Manual Mode)간의 동작 모드를 설정하는 모드 설정부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모드 설정부는 자동모드(Auto Mode)로 구동될 경우, 상기 온도차이 설정부에서 설정되는 온도차이인 내부온도와 외부온도에 대한 비교함수를 프로그래밍하여 월별, 주별, 및 요일에 따라 다르게 설정된 온도차이에 우선순위를 갖고 설비의 구동여부를 판단할 수 있도록 강제성을 부여하는 우선순위 할당부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 모드 설정부는 매뉴얼 모드(Manual Mode)로 구동될 경우, 매뉴얼 모드에서 구동되는 시간을 카운트하여 일정시간 경과 후에는 자동모드(Auto Mode)로 자동 전환시키는 타이밍회귀부를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템.
  6. 삭제
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    공조 시스템에서의 이벤트 발생시 공정변수들의 신속한 데이터 획득을 가능하게 하는 실시간 시스템을 구축하여 AMS(Asset Management System)관리가 가능하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공조 시스템의 에너지 저감을 위한 에너지 관리 시스템.
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