KR101514971B1 - 센서네트워크를 이용하여 운영하는 태양광 발전 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 센서 네트워크와 연결하고, 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보를 요청하여 운영정보를 수신하고, 근거리의 태양광 발전 시스템으로부터 수신한 운영정보에서 태양각 정보를 확인하여 태양전지 패널의 각도를 결정하고 조정하여 태양광 발전 시스템에 관한 것이다.

Description

센서네트워크를 이용하여 운영하는 태양광 발전 시스템 및 방법{Solar photovoltaic system and method using the sensor network to operate}
본 발명은 태양광 발전 시스템에 관한 것으로, 특히, 센서 네트워크를 통해 태양광 발전 시스템에서 필요로 하는 정보를 수집하여 여러 측정센서를 최소한 태양광 발전 시스템에서도 태양광을 추적하여 발전 효율을 높이는 기술에 관한 것이다.
태양광 발전은 무한정한 에너지원으로 연료의 수송, 기계적 가동, 국부적 고온 및 고압부가 없어 발전설비의 유지관리가 용이하고, 설비규모의 선택과 설치공사가 쉬운 장점을 가지고 있다. 또한 태양광발전은 최대전력을 발전하는 시간대가 여름철 냉방으로 인한 피크전력 소비 시간대와 비슷하여 전력수급의 불평형을 해소할 수 있다.
태양광 발전에 대한 연구는 대개 발전효율을 높이는 것을 그 목적으로 한다. 발전 효율을 높이는 방법의 대표적인 예로 태양광 추적기술이 있다. 태양광 추적 기술은 이동하는 태양을 추적하면서 집광성을 높이기 위해 태양전지 패널을 이동시키는 기술이다.
일반적으로 태양을 추적하려면 센서를 이용하여 추적하는 것이 일반적이나 태양을 추적하기 위해서는 센서가 추가되어야 한다. 또한, 태양광 발전 시스템의 태양전지 패널은 황사, 낙엽, 먼지, 등의 이물질로 인해 발전효율이 떨어지거나 태양전지 패널의 고장 등과 같은 이상상태를 판단하기 위한 별도의 센서를 더 필요로 한다.
또한, 태양광 발전 시스템을 원격으로 모니터링 하고 제어하기 위해서는 전화망 또는 인터넷 망을 통해 통신할 수 있는 무선 통신을 위한 장치들이 추가되어야 한다.
하지만 발전 효율과 편의를 위해 태양광 추적 센서, 이물질 감지 센서, 이상상태 확인센서 및 무선 통신 장치를 모두 구비하는 것은 태양광 발전 시스템의 비용을 높이는 결과를 가져온다.
종래의 태양광 추적 기술의 한 예로, 한국공개특허 제2013-0022751호 "태양광 추적센서 및 이를 이용한 태양광 집광장치"가 제안되었다. 상기 선행기술에서는 태양광 추적센서를 태양전지 모듈 측에 체결 및 다음에 기술되는 광추적 센싱부를 탑재하기 위한 지지부와, 상기 지지부 상에 안착 체결되는 컨트롤PCB판과, 상기 컨트롤PCB판의 상면에 수직으로 세워져 일체 결합되는 수직PCB판과, 상기 수직PCB판의 좌우측면 상에 각각 장착되고 태양광의 방향감지에 사용하기 위한 좌우측 포토다이오드 및, 상기 컨트롤PCB판의 하면에 장착되고 태양광의 역방향 위치감지에 사용하기 위한 하측 포토다이오드로 구성되는 광추적센싱부와 상기 지지부 상에 결합되어 광추적센싱부를 커버하되 상기 수직PCB판에 장착된 좌우측 포토다이오드측으로 태양광을 유도하도록 빗면을 갖는 지붕형상구조로 구성되는 광유도부를 포함하는 태양광 추적센서 및, 이를 이용한 태양광 집광장치의 기술구성이 개시되었다.
하지만, 종래의 태양추정방법의 경우 태양을 추적하기 태양을 추적하는 센서와 추적 효율을 높이기 위한 별도의 구성을 더 필요하고 있다.
따라서, 태양광 발전 시스템에 구비되는 각종 센서를 최소화 하여 태양광 발전 시스템의 비용을 줄이면서도, 태양광 발전 시스템의 효율을 유지하는 방법이 요구된다.
한국공개특허 제2013-0022751호 (공개일 2013.03.07)
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 센서네트워크를 이용하여 운영하는 태양광 발전 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
구체적으로, 본 발명은 센서 네트워크를 통해 근접한 다른 태양광 발전 시스템으로 운영정보를 요청하고, 운영정보를 수신하여 동작하는 태양광 발전 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 센서 네트워크를 통해 운영정보를 요청 받으면, 운영정보를 제공할 수 있는 경우 운영정보를 수집하여 제공하는 태양광 발전 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 센서 네트워크를 통해 관리자와 통신 가능한 다른 태양광 발전 시스템으로 모니터링 정보의 전달을 요청하는 태양광 발전 시스템 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서네트워크를 이용하여 운영하는 태양광 발전 시스템은, 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결하는 근거리 통신부; 상기 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보를 요청하는 운영정보 요청부; 상기 근거리 통신을 통해 상기 센서 네트워크에 연결된 적어도 하나의 다른 태양광 발전 시스템으로 운영정보를 수신하는 운영정보 수신부; 상기 운영정보를 송신한 태양광 발전 시스템과 현재위치를 비교해서 가장 근거리의 태양광 발전 시스템으로부터 수신한 운영정보에서 태양각 정보를 확인하고, 태양광 발전을 위한 태양전지 패널의 각도를 확인하는 각도 확인부; 및 상기 각도 확인부에서 확인한 각도로 상기 태양전지 패널을 조정하는 조정부를 포함한다.
이때, 상기 각도 확인부는 상기 운영정보 송신한 태양광 발전 시스템의 위치와 상기 현재위치를 고려하여 상기 태양각 정보를 보정하고, 상기 보정된 태양각 정보를 이용하여 상기 태양전지 패널의 각도를 확인할 수 있다.
이때, 상기 운영정보는 상기 태양각 정보, 태양광 발전 시스템의 위치 정보, 일사량 정보, 날씨 정보 및 외부 온도 정보를 적어도 하나 포함할 수 있다.
이때, 태양광 발전 시스템은 상기 운영정보에 포함된 일사량 정보, 날씨 정보를 이용하여 현재 발전되는 전력량에 이상 유무를 판단하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
이때, 태양광 발전 시스템은 상기 센서 네트워크를 통해 모니터링 정보를 관리자에게 전송하도록 요청하는 모니터링부를 더 포함할 수 있다.
이때, 태양광 발전 시스템은 상기 센서 네트워크를 통해 관리자로부터 제어명령을 수신하면, 상기 제어명령을 수행하는 원격 처리부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 센서네트워크를 이용하여 운영하는 태양광 발전 시스템은, 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결하는 근거리 통신부; 상기 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보의 요청을 수신하는 요청 수신부; 태양광 추적을 통해 추정한 태양각 정보와 현재위치 정보를 포함하는 운영정보를 생성하는 운영정보 생성부; 및 상기 운영정보를 상기 다른 태양광 발전 시스템에 송신하는 요청 처리부를 포함한다.
이때, 태양광 발전 시스템은, 일사량을 측정하는 일사량 측정부; 외부 온도를 측정하는 온도 측정부; 및 기상 서버로부터 날씨 정보를 수신하는 날씨 수신부를 중 적어도 하나를 더 포함할 수 있다.
그리고, 상기 운영정보 생성부는, 측정한 일사량 정보, 측정한 외부 온도 정보 또는 수신한 날씨 중에서 적어도 하나를 상기 운영정보에 포함시켜 생성할 수 있다.
이때, 상기 요청 수신부는 상기 센서 네트워크를 통해 상기 다른 태양광 발전 시스템으로부터 상기 다른 태양광 발전 시스템의 모니터링 정보를 상기 다른 태양광 발전 시스템의 관리자에게 송신할 것을 요청 받고, 상기 요청 처리부는 상기 모니터링 정보의 송신을 요청받으면, 유무선 통신을 통해 상기 관리자에게 상기 모니터링 정보를 송신할 수 있다.
이때, 상기 요청 수신부는 상기 관리자로부터 상기 다른 태양광 발전 시스템을 제어하는 제어명령을 수신하고, 상기 요청 처리부는 상기 센서 네트워크를 통해 상기 다른 태양광 발전 시스템으로 상기 제어명령을 송신할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 센서네트워크를 이용한 태양광 발전 시스템의 운영 방법은, 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결하는 단계; 상기 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보를 요청하는 단계; 상기 근거리 통신을 통해 상기 센서 네트워크에 연결된 적어도 하나의 다른 태양광 발전 시스템으로 운영정보를 수신하는 단계; 상기 운영정보를 송신한 태양광 발전 시스템과 현재위치를 비교해서 가장 근거리의 태양광 발전 시스템으로부터 수신한 운영정보에서 태양각 정보를 확인하는 단계; 태양광 발전을 위한 태양전지 패널의 각도를 확인하는 단계; 및 상기 태양전지 패널을 확인한 각도로 조정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시 예에 따른 센서네트워크를 이용한 태양광 발전 시스템의 운영 방법은, 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결하는 단계; 상기 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보의 요청을 수신하는 단계; 태양광 추적을 통해 추정한 태양각 정보와 현재위치 정보를 포함하는 운영정보를 생성하는 단계; 및 상기 운영정보를 상기 다른 태양광 발전 시스템에 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명은 본 발명은 센서 네트워크를 통해 근접한 다른 태양광 발전 시스템으로 운영정보를 요청하고, 운영정보를 수신하여 동작하는 태양광 발전 시스템 및 방법에 관한 것으로, 발전 효율과 편의를 위한 태양광 추적 센서, 이물질 감지 센서, 이상상태 확인센서 및 무선 통신 장치를 구비하지 않아 비용을 줄이고, 센서 네트워크를 통해 근접한 다른 태양광 발전 시스템으로부터 운영정보를 수신하여 발전 효율과 편의를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 센서 네트워크로 연결된 태양광 발전 시스템들의 개략적인 연결관계를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 운영정보를 요청하는 태양광 발전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 운영정보를 제공하는 태양광 발전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에서 운영정보를 요청하여 운영하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에서 이상상태를 확인하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에서 운영정보를 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부 도면을 참조한 실시 예에 대한 설명을 통하여 명백히 드러나게 될 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
그러나, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.
이하에서는, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서네트워크를 이용하여 운영하는 태양광 발전 시스템 및 방법을 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따라 센서 네트워크로 연결된 태양광 발전 시스템들의 개략적인 연결관계를 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 센서 네트워크(100)를 통해 연결된 태양광 발전 시스템은 저가형 태양광 발전 시스템(110-117)과 고가형 태양광 발전 시스템(120-121)로 구분된다.
이때, 저가형 태양광 발전 시스템(110-117)은 센서 네트워크(100)와의 통신을 위한 근거리 무선 통신부를 구비하지만 발전 효율과 편의를 위한 태양광 추적 센서, 이물질 감지 센서, 이상상태 확인센서 및 외부 네트워크(130)와의 통신을 위한 무선 통신부는 구비하지 않는다.
반면, 고가형 태양광 발전 시스템(120-121)는 근거리 무선 통신부뿐 아니라 태양광 추적 센서, 이물질 감지 센서, 이상상태 확인센서 및 무선 통신부를 모두 구비하여 저가형 태양광 발전 시스템(110-117)으로 운영정보를 제공하고 관리자의 단말기(150)와의 모니터링을 중계한다.
또한, 고가형 태양광 발전 시스템(120-121)는 기상청 서버(140) 로부터 날씨 정보를 수신하여, 수신한 날씨 정보를 운영정보에 포함시켜 제공할 수도 있다.
그러면, 저가형 태양광 발전 시스템(110-117)의 세부구성을 아래 도 2를 통해 설명하고, 고가형 태양광 발전 시스템(120-121)의 세부구성을 아래 도 3을 통해 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 운영정보를 요청하는 태양광 발전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 태양광 발전 시스템(110)은 제어부(210), 운영정보 요청부(211), 운영정보 수신부(212), 각도 확인부(213), 조정부(215), 모니터링부(216), 원격 처리부(217), 배터리 관리부(218), 태양전지 패널(220), 근거리 통신부(230), 배터리(280) 및 저장부(290)를 포함한다.
태양전지 패널(220)은 태양광을 이용해서 전력을 생산하여 출력하는 장치로서 다수의 태양전지 모듈이 배열 형태로 결합되어 구성된다. 이때, 태양전지 패널(220)은 각도를 조정하는 조장장치를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(230)는 주변의 다른 태양광 발전 시스템과의 통신하여 센서 네트워크에 연결하고, 데이터를 송수신한다. 이때, 사용되는 근거리 무선 통신으로 와이파이, 블루투스, 지그비(zigbee) 통신 및 적외선 통신 등이 가능하다.
배터리(280)는 충전 및 방전이 가능한 2차 전지를 포함한다. 2차 전지로는 니켈-카드뮴 전지(nickel cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등이 있다. 배터리(280)는 복수의 2차 전지가 병렬 또는 직렬로 연결된 대용량 저장장치일 수 있다.
저장부(290)는 태양광 발전 시스템(110) 의 전반적인 동작을 제어하기 위한 운영체제, 응용 프로그램 등을 저장하고, 또한 본 발명에 따라 태양광 발전 시스템(110)이 위치한 위치 정보를 저장한다.
운영정보 요청부(211)는 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보를 요청한다.
운영정보 수신부(212)는 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결된 적어도 하나의 다른 태양광 발전 시스템으로 운영정보를 수신한다. 이때, 운영정보는 태양각 정보, 태양광 발전 시스템의 위치 정보, 일사량 정보, 날씨 정보 및 외부 온도 정보를 적어도 하나 포함할 수 있다.
각도 확인부(213)는 운영정보를 송신한 태양광 발전 시스템과 현재위치를 비교해서 가장 근거리의 태양광 발전 시스템으로부터 수신한 운영정보에서 태양각 정보를 확인하고, 태양광 발전을 위한 태양전지 패널(220)의 각도를 확인한다.
이때, 각도 확인부(213)는 운영정보 송신한 태양광 발전 시스템의 위치와 현재위치를 고려하여 태양각 정보를 보정하고, 보정된 태양각 정보를 이용하여 태양광 발전을 위한 최적의 태양전지 패널(220)의 각도를 확인할 수 있다.
조정부(215)는 각도 확인부(215)에서 확인한 각도로 태양전지 패널(220)의 각도를 조정하는
모니터링부(216)는 태양광 발전 시스템(110)을 운영하면서 발생되는 모든 정보를 수집하여 모니터링 정보를 생성하고, 센서 네트워크를 통해 모니터링 정보를 관리자에게 전송하도록 요청한다. 즉, 모니터링부(216)는 센서 네트워크에 포함된 다른 태양광 발전 시스템 중에서 외부 네트워크와 통신 가능한 태양광 발전 시스템으로 모니터링 정보를 관리자에게 전송할 것을 요청한다.
또한, 모니터링부(216)는 운영정보에 포함된 일사량 정보, 날씨 정보를 이용하여 현재 발전되는 전력량에 이상 유무를 판단하여 모니터링 정보에 포함시키거나 또는 별도로 센서 네트워크를 통해 관리자에게 전송하도록 요청할 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 모니터링부(216)는 가장 근거리의 태양광 발전 시스템으로부터 수신한 운영정보에 포함된 일사량 정보, 날씨 정보를 이용하여 발전량을 예측하고, 현재 발전되고 있는 실제 발전량을 측정하여 예측된 발전량과 실제 발전량의 차이가 기설정된 임계값을 초과하는지 확인한다. 확인결과 모니터링부(216)는 예측된 발전량과 실제 발전량의 차이가 기설정된 임계값을 초과하면, 센서 네트워크를 통해 이상상태를 관리자에게 전송하도록 요청할 수 있다.
원격 처리부(217)는 센서 네트워크를 통해 관리자로부터 제어명령을 수신하면, 제어명령을 수행한다.
배터리 관리부(218)는 배터리(280)를 관리하는 장치로서 2차 전지의 전압, 전류, 온도를 검출하고 충전 상태(SOC; State of Charge) 및 수명(SOH; State of Health)을 모니터링 함으로써, 2차 전지의 과충전, 과방전, 과전류, 과열 등으로부터 2차 전지를 보호하고 셀 밸런싱을 통하여 2차 전지의 효율을 향상시킨다
제어부(210)는 태양광 발전 시스템(110)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(210)는 운영정보 요청부(211), 운영정보 수신부(212), 각도 확인부(213), 조정부(215), 모니터링부(216), 원격 처리부(217) 및 배터리 관리부(218)의 기능을 수행할 수 있다. 제어부(210), 운영정보 요청부(211), 운영정보 수신부(212), 각도 확인부(213), 조정부(215), 모니터링부(216), 원격 처리부(217) 및 배터리 관리부(218)를 구분하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 제어부(210)는 운영정보 요청부(211), 운영정보 수신부(212), 각도 확인부(213), 조정부(215), 모니터링부(216), 원격 처리부(217) 및 배터리 관리부(218) 각각의 기능을 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(210)는 운영정보 요청부(211), 운영정보 수신부(212), 각도 확인부(213), 조정부(215), 모니터링부(216), 원격 처리부(217) 및 배터리 관리부(218) 각각의 기능 중 일부를 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 운영정보를 제공하는 태양광 발전 시스템의 구성을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 제어부(310), 요청 수신부(311), 날씨 수신부(312), 운영정보 생성부(313), 요청 처리부(314), 조정부(315), 모니터링부(316), 원격 처리부(317), 배터리 관리부(318), 태양전지 패널(320), 근거리 통신부(330), 통신부(340), 태양광 추정부(350), 일사량 측정부(360), 온도 측정부(370), 배터리(380) 및 저장부(390)를 포함한다.
태양전지 패널(320)는 태양광을 이용해서 전력을 생산하여 출력하는 장치로서 다수의 태양전지 모듈이 배열 형태로 결합되어 구성된다. 이때, 태양전지 패널(320)은 각도를 조정하는 조장장치를 포함할 수 있다.
근거리 통신부(330)는 주변의 다른 태양광 발전 시스템과의 통신하여 센서 네트워크에 연결하고, 데이터를 송수신한다. 이때, 사용되는 근거리 무선 통신으로 와이파이, 블루투스, 지그비(zigbee) 통신 및 적외선 통신 등이 가능하다.
통신부(340)는 전화망(3G, LTE 등) 또는 인터넷 망과 같은 외부 네트워크와 유선 또는 무선으로 연결하여 데이터를 송수신한다. 통신부(340)는 무선으로 데이터를 송신하는 경우, 송신할 데이터를 채널 코딩(Channel coding) 및 확산(Spreading)한 후, RF처리하여 송신하는 기능을 수행하고, 무선으로 데이터를 수신하는 경우, 수신된 RF신호를 기저대역신호로 변환하고 상기 기저대역신호를 역 확산(De-spreading) 및 채널 복호(Channel decoding)하여 데이터를 복원하는 기능을 수행할 수 있다.
태양광 추정부(350)는 태양의 방향을 추정하여 지표면을 기준으로 하는 현재 태양의 각도인 태양각을 추정한다.
일사량 측정부(360)는 제어부(310)의 제어에 따라 현재 태양전지 어레이(320)가 위치한 위치의 일사량을 측정한다.
온도 측정부(370)는 제어부(310)의 제어에 따라 현재 태양전지 어레이(320)가 위치한 위치의 외부 온도를 측정한다.
배터리(380)는 충전 및 방전이 가능한 2차 전지를 포함한다. 2차 전지로는 니켈-카드뮴 전지(nickel cadmium battery), 납 축전지, 니켈-수소 전지(nickel metal hydride battery), 리튬-이온 전지(lithium ion battery), 리튬 폴리머 전지(lithium polymer battery) 등이 있다. 배터리(380)는 복수의 2차 전지가 병렬 또는 직렬로 연결된 대용량 저장장치일 수 있다.
저장부(390)는 태양광 발전 시스템(210) 의 전반적인 동작을 제어하기 위한 운영체제, 응용 프로그램 등을 저장하고, 또한 본 발명에 따라 태양광 발전 시스템(210)이 위치한 위치 정보를 저장한다.
요청 수신부(311)는 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보의 요청을 수신한다.
요청 수신부(311)는 센서 네트워크를 통해 다른 태양광 발전 시스템으로부터 다른 태양광 발전 시스템의 모니터링 정보를 다른 태양광 발전 시스템의 관리자에게 송신할 것을 요청 받을 수 있다. 또한, 요청 수신부(311)는 관리자로부터 다른 태양광 발전 시스템을 제어하는 제어명령을 수신할 수도 있다.
날씨 수신부(312)는 기상 서버로부터 날씨 정보를 수신한다.
운영정보 생성부(313)는 태양광 추적을 통해 추정한 태양각 정보와 현재위치 정보를 포함하는 운영정보를 생성한다. 이때, 운영정보 생성부(313)는 측정한 일사량 정보, 측정한 외부 온도 정보 또는 수신한 날씨 중에서 적어도 하나를 운영정보에 포함시켜 생성할 수 있다.
요청 처리부(314)는 운영정보를 요청한 태양광 발전 시스템으로 생성한 운영정보를 송신한다.
그리고, 요청 처리부(314)는 모니터링 정보의 송신을 요청받으면, 모니터링 정보의 전송을 요청한 태양광 발전 시스템의 해당 관리자에게 통신부(340)의 유무선 통신을 통해 모니터링 정보를 송신할 수 있다.
또한, 요청 처리부(314)는 요청 수신부(311)에서 제어명령을 수신하면, 센서 네트워크를 통해 해당 태양광 발전 시스템으로 제어명령을 송신할 수 있다.
조정부(315)는 태양광 추정부(350)에서 추정한 각도로 태양전지 패널(320)의 각도를 조정한다.
모니터링부(316)는 태양광 발전 시스템(210)을 운영하면서 발생되는 모든 정보를 수집하여 모니터링 정보를 생성하고, 생성한 모니터링 정보를 통신부(340)를 통해 관리자에게 송신한다.
원격 처리부(317)는 통신부(340)를 통해 관리자로부터 수신하는 태양광 발전 시스템(210)를 제어하는 명령을 수행한다.
배터리 관리부(318)는 배터리(380)를 관리하는 장치로서 배터리 관리 시스템(240)은 2차 전지의 전압, 전류, 온도를 검출하고 충전 상태(SOC; State of Charge) 및 수명(SOH; State of Health)을 모니터링 함으로써, 2차 전지의 과충전, 과방전, 과전류, 과열 등으로부터 2차 전지를 보호하고 셀 밸런싱을 통하여 2차 전지의 효율을 향상시킨다
제어부(310)는 태양광 발전 시스템(120)의 전반적인 동작을 제어할 수 있다. 그리고, 제어부(310)는 요청 수신부(311), 날씨 수신부(312), 운영정보 생성부(313), 요청 처리부(314), 조정부(315), 모니터링부(316), 원격 처리부(317) 및 배터리 관리부(318)의 기능을 수행할 수 있다. 제어부(310), 요청 수신부(311), 날씨 수신부(312), 운영정보 생성부(313), 요청 처리부(314), 조정부(315), 모니터링부(316), 원격 처리부(317) 및 배터리 관리부(318)를 구분하여 도시한 것은 각 기능들을 구별하여 설명하기 위함이다. 따라서 제어부(310)는 요청 수신부(311), 날씨 수신부(312), 운영정보 생성부(313), 요청 처리부(314), 조정부(315), 모니터링부(316), 원격 처리부(317) 및 배터리 관리부(318) 각각의 기능을 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 제어부(310)는 요청 수신부(311), 날씨 수신부(312), 운영정보 생성부(313), 요청 처리부(314), 조정부(315), 모니터링부(316), 원격 처리부(317) 및 배터리 관리부(318) 각각의 기능 중 일부를 수행하도록 구성된(configured) 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 센서네트워크를 이용한 태양광 발전 시스템의 운영 방법을 아래에서 도면을 참조하여 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에서 운영정보를 요청하여 운영하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 태양광 발전 시스템(110)은 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결한다(S410).
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보를 요청한다(S412). 이때, 태양각 정보와 태양광 발전 시스템의 위치 정보를 포함하고, 일사량 정보, 날씨 정보 및 외부 온도 정보를 추가로 더 포함할 수 있다.
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결된 적어도 하나의 다른 태양광 발전 시스템으로 운영정보를 수신한다(S414).
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 운영정보를 송신한 태양광 발전 시스템과 현재위치를 비교해서 가장 근거리의 태양광 발전 시스템을 확인한다(S416).
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 가장 근거리의 태양광 발전 시스템으로부터 수신한 운영정보에서 태양각 정보를 확인한다(S418). 이때, 태양광 발전 시스템(110)은 운영정보 송신한 태양광 발전 시스템의 위치와 현재위치를 고려하여 태양각 정보를 보정하고, 보정된 태양각 정보를 이용하여 태양전지 패널의 각도를 확인한다.
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 태양광 발전을 위한 태양각에 따른 태양전지 패널의 각도를 확인한다(S420). 그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 태양전지 패널을 확인한 각도로 조정한다(S422).
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 센서 네트워크를 통해 모니터링 정보를 관리자에게 전송하도록 요청한다(S424).
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 센서 네트워크를 통해 관리자로부터 제어명령을 수신하는지 확인한다(S426). S426단계의 확인결과 관리자로부터 제어명령을 수신하면, 태양광 발전 시스템(110)은 제어명령을 수행한다(S428).
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에서 이상상태를 확인하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 태양광 발전 시스템(110)은 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결한다(S510).
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보를 요청한다(S512). 이때, 태양각 정보와 태양광 발전 시스템의 위치 정보를 포함하고, 일사량 정보, 날씨 정보 및 외부 온도 정보를 추가로 더 포함할 수 있다.
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결된 적어도 하나의 다른 태양광 발전 시스템으로 운영정보를 수신한다(S514).
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 운영정보를 송신한 태양광 발전 시스템과 현재위치를 비교해서 가장 근거리의 태양광 발전 시스템을 확인한다(S516).
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 가장 근거리의 태양광 발전 시스템으로부터 수신한 운영정보에 포함된 일사량 정보, 날씨 정보를 이용하여 발전량을 예측한다. 그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 현재 발전되고 있는 실제 발전량을 측정한다(S518).
그리고, 태양광 발전 시스템(110)은 예측된 발전량과 실제 발전량의 차이가 기설정된 임계값을 초과하는지 확인한다(S520).
S520단계의 확인결과 예측된 발전량과 실제 발전량의 차이가 기설정된 임계값을 초과하면, 태양광 발전 시스템(110)은 센서 네트워크를 통해 이상상태를 관리자에게 전송하도록 요청한다(S522).
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전 시스템에서 운영정보를 제공하는 과정을 도시한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 태양광 발전 시스템(120)은 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결한다(S610).
그리고, 태양광 발전 시스템(120)은 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보의 요청을 수신한다(S612).
그리고, 태양광 발전 시스템(120)은 태양광 추적을 통해 추정한 태양각 정보와 현재위치 정보를 포함하는 운영정보를 생성한다(S614). 이때, 태양각 정보와 태양광 발전 시스템의 위치 정보를 포함하고, 일사량 정보, 날씨 정보 및 외부 온도 정보를 추가로 더 포함할 수 있다.
그리고, 태양광 발전 시스템(120)은 생성한 운영정보를 다른 태양광 발전 시스템을 송신한다(S616). 이때, 운영정보는 운영정보를 요청한 태양광 발전 시스템으로만 전송할 수도 있지만, 센서 네트워크에 연결된 모든 태양광 발전 시스템으로 방송할 수도 있다. 또한 운영정보는 요청을 받을 때에만 전송할 수도 있지만, 일정시간 간격으로 생성하여 전송도 가능하다.
그리고, 태양광 발전 시스템(120)은 센서 네트워크를 통해 다른 태양광 발전 시스템으로부터 다른 태양광 발전 시스템의 모니터링 정보를 다른 태양광 발전 시스템의 관리자에게 송신할 것을 요청 받으면(S618), 모니터링 정보의 전송을 요청한 태양광 발전 시스템의 해당 관리자에게 유무선 통신을 통해 모니터링 정보를 송신한다(S620).
그리고, 태양광 발전 시스템(120)은 해당 관리자로부터 다른 태양광 발전 시스템을 제어하는 제어명령을 수신하면(S622), 센서 네트워크를 통해 다른 태양광 발전 시스템으로 제어명령을 송신한다(S624).
본 발명의 일 실시 예에 따른 센서네트워크를 이용한 태양광 발전 시스템의 운영 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 본 발명의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

Claims (21)

  1. 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결하는 근거리 통신부;
    상기 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보를 요청하는 운영정보 요청부;
    상기 근거리 통신을 통해 상기 센서 네트워크에 연결된 적어도 하나의 다른 태양광 발전 시스템으로 운영정보를 수신하는 운영정보 수신부;
    상기 운영정보를 송신한 태양광 발전 시스템과 현재위치를 비교해서 가장 근거리의 태양광 발전 시스템으로부터 수신한 운영정보에서 태양각 정보를 확인하고, 태양광 발전을 위한 태양전지 패널의 각도를 확인하는 각도 확인부; 및
    상기 각도 확인부에서 확인한 각도로 상기 태양전지 패널을 조정하는 조정부를 포함하고,
    상기 각도 확인부는,
    상기 운영정보를 송신한 태양광 발전 시스템의 위치와 상기 현재위치를 고려하여 상기 태양각 정보를 보정하고, 상기 보정된 태양각 정보를 이용하여 상기 태양전지 패널의 각도를 확인하며,
    상기 운영정보는,
    상기 태양각 정보, 태양광 발전 시스템의 위치 정보, 일사량 정보, 날씨 정보 및 외부 온도 정보를 적어도 하나 포함하는
    센서네트워크를 이용하여 운영하는 태양광 발전 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 운영정보에 포함된 일사량 정보, 날씨 정보를 이용하여 현재 발전되는 전력량에 이상 유무를 판단하는 모니터링부를 더 포함하는
    센서네트워크를 이용하여 운영하는 태양광 발전 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 센서 네트워크를 통해 모니터링 정보를 관리자에게 전송하도록 요청하는 모니터링부를 더 포함하는
    센서네트워크를 이용하여 운영하는 태양광 발전 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 센서 네트워크를 통해 관리자로부터 제어명령을 수신하면, 상기 제어명령을 수행하는 원격 처리부를 더 포함하는
    센서네트워크를 이용하여 운영하는 태양광 발전 시스템.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 근거리 통신을 통해 센서 네트워크에 연결하는 단계;
    상기 센서 네트워크에 연결된 다른 태양광 발전 시스템으로 태양각 정보를 포함하는 운영정보를 요청하는 단계;
    상기 근거리 통신을 통해 상기 센서 네트워크에 연결된 적어도 하나의 다른 태양광 발전 시스템으로 운영정보를 수신하는 단계;
    상기 운영정보를 송신한 태양광 발전 시스템과 현재위치를 비교해서 가장 근거리의 태양광 발전 시스템으로부터 수신한 운영정보에서 태양각 정보를 확인하는 단계;
    태양광 발전을 위한 태양전지 패널의 각도를 확인하는 단계; 및
    상기 태양전지 패널을 확인한 각도로 조정하는 단계를 포함하고,
    상기 태양전지 패널의 각도를 확인하는 단계는,
    상기 운영정보를 송신한 태양광 발전 시스템의 위치와 상기 현재위치를 고려하여 상기 태양각 정보를 보정하고, 상기 보정된 태양각 정보를 이용하여 상기 태양전지 패널의 각도를 확인하며,
    상기 운영정보는,
    상기 태양각 정보, 태양광 발전 시스템의 위치 정보, 일사량 정보, 날씨 정보 및 외부 온도 정보를 적어도 하나 포함하는
    센서네트워크를 이용한 태양광 발전 시스템의 운영 방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 운영정보에 포함된 일사량 정보, 날씨 정보를 이용하여 현재 발전되는 전력량에 이상 유무를 판단하는 단계를 더 포함하는
    센서네트워크를 이용한 태양광 발전 시스템의 운영 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 센서 네트워크를 통해 모니터링 정보를 관리자에게 전송하도록 요청하는 단계를 더 포함하는
    센서네트워크를 이용한 태양광 발전 시스템의 운영 방법.
  16. 제11항에 있어서,
    상기 센서 네트워크를 통해 관리자로부터 제어명령을 수신하면, 상기 제어명령을 수행하는 단계를 더 포함하는
    센서네트워크를 이용한 태양광 발전 시스템의 운영 방법.
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
  21. 제11항, 제14항 내지 제16항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램이 기록되어 있는 것을 특징으로 하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기록 매체.
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