KR101543651B1 - 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법 - Google Patents

사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자가 자신의 단말기에 설치된 앱을 통해서 자신의 위치정보를 서버로 전송하면, 서버에서 사용자 단말기와 개인생활공간(집, 사무실 등)과의 거리와 도착시간을 계산하여, 사용자의 개인생활공간으로의 근접정도에 따라 개인생활공간내부에 제공되어 있는 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇 청소기, 가습기 및 제습기 등의 가전기기와 조명을 사용자가 미리 설정하여 저장한 개인정보 및 제어정보를 기초로 하여 자동으로 동작 또는 정지하도록 하는 사물 인터넷을 기반으로 하는 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법{A SMART AUTOMATIC POWER APPLIANCE CONTROL SYSTEM BASED ON INTERNET OF THINGS AND THE METHOD THEREOF}
본 발명은 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 사용자가 자신의 단말기에 설치된 앱을 통해서 자신의 위치정보를 서버로 전송하면, 서버에서 사용자 단말기와 개인생활공간(집, 사무실 등)과의 거리와 도착시간을 계산하여, 사용자의 개인생활공간으로의 근접정도에 따라 개인생활공간 내부에 제공되어 있는 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇 청소기, 가습기 및 제습기 등의 가전기기와 조명을 사용자가 미리 설정하여 저장한 개인정보 및 제어정보를 기초로 하여 자동으로 동작 또는 정지하도록 함으로써, 사물 인터넷을 기반으로 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것에 관한 것이다.
최근 스마트폰과 같은 휴대용 단말기가 확대 보급됨에 따라 이제 현대인의 필수품이 되었다. 휴대용 단말기는 인터넷을 통해서 가정이나 사무실에 설치되어 있는 대부분의 가전기기나 조명을 언제 어디서나 접속할 수 있도록 해 준다. 그러나 아직까지도 사용자 개인 각자가 의도적으로 인터넷에 접속하여 해당 기기를 직접 제어하거나 복잡한 설정을 통해 제어하여야 하는 문제가 있다.
따라서 사용자가 단말을 소지한 채로 직장에 출근하거나 퇴근하는 과정에서 사용자의 위치에 따라 자신의 개인생활공간에 설치된 가전기기나 조명이 자동적으로 조절될 수 있도록 함으로써, 해당 가전기기나 조명의 제어를 보다 효율적으로 수행할 수 있고, 또한 이러한 효율적인 제어는 결국 에너지 소비를 절약하는 결과를 가져오게 한다. 즉, 에너지를 무조건 절약하는 개념이 아니라 효율적으로 사용함으로써, 그 소비를 최적화하는 개념이 필요한 실정이다.
에너지 소비의 효율화는 필요한 만큼의 에너지를 사용하고 낭비하지 않도록 하여 결국 에너지를 소비한 만큼 편리함을 얻고자 하는 것이다. 에너지의 절약은 결국 환경문제에도 영향을 주게 되어, 환경을 잘 보존하기 위해서서는 불필요한 에너지의 소비를 줄이는 것이 필수적이라고 할 수 있다.
따라서 환경문제에 대한 인식의 변화와 비효율적인 에너지 사용의 개선을 위한 사용자 중심의 에너지 효율화를 위한 모니터링 및 제어 기술에 대한 수요가 지속적으로 요구될 것이다. 탄소감축과 에너지 효율성 향상 요구 증대로 건물의 에너지 소모 감소를 통한 예산 절감 및 저탄소 기술이 필요하고, 이로 인한 저탄소 녹색 성장 산업 정책에 부응하기 위한 IT기술 개발이 필요하다. 특히 에너지를 소모하는 현장인 각 사이트의 맞춤형 에너지 절약 기술이 필요하며, 냉난방, 조명 또는 이들의 조합을 포함한 전력기기에 대한 에너지절감을 통합적으로 관리할 수 있는 개인 공간 내 에너지 절약 시스템 기술이 요구되고 있다.
에너지 절약 시스템을 실제 적용한 사례로는, 빌딩 자동제어시스템(소프트웨어), 지능형 빌딩 시스템(IBS), 홈네트워크, 영상시스템, 모바일 또는 지능형 교통시스템(ITS) 등을 포함한 하드웨어 솔루션을 기반으로 빌딩 에너지관리 시스템이 구축되어 서비스된 예가 있으며, 현재 U-Town과 같은 복합개발 사업에서 초고층 빌딩에 대한 IBS 적용을 확대하고 있는 상황이다. 또한 에너지 사용분야를 전기, 수도, 냉난방, 조명, 전열 또는 동력 등으로 세분화하여, 이에 대한 모니터링 기능을 통해 수집된 데이터를 바탕으로 사전 시뮬레이션을 통해서 분석함으로써, 적은 에너지로 최대의 효과를 거둘 수 있는 조건을 찾아내어 에너지 설비를 제어하도록 노력하고 있다.
그러나 이러한 노력에도 불구하고 대형 빌딩의 경우 여름이나 겨울에 직원 대다수를 대상으로 하는 에너지 관리만 수행되어 근무시간 이후에는 지나치게 덥거나 추워, 직원들이 별도의 냉난방 기기를 구매하여 가동함으로써, 에너지 소비가 더 가중되는 경우도 발생하게 된다. 이러한 현상은 에너지 소비에 대한 제어가 개인화되어 있지 않은 결과로 생기는 부작용이다.
또한, 선행기술문헌인 한국등록특허 제0678281호(2007.01.26.)는 휴대단말기의 가전제품 제어방법에 관한 것으로서, 휴대단말기를 이용하여 다양한 가전제품을 제어할 수 있는 휴대단말기의 가전제품 제어방법에 관한 것이다.
또 다른 선행기술문헌인 한국공개특허 제2006-0077418호(2006.07.05.)는 이동통신 단말기의 서비스에 관한 것으로서, 적외선 통신 모듈이 구비된 이동통신 단말기에서 적외선 모듈을 구비한 전자제품의 동작을 제어할 수 있어 편리를 제공하는 이동통신 단말기를 이용한 가전제품의 제어 방법에 관한 것이다.
그러나 상기 사례와 선행기술문헌에서는 주로 대형장소에 일괄적으로 동일한 조건이 적용되도록 설계되어 설비 규모가 매우 크고, 솔루션의 가격도 고가이므로 개인생활공간에 개별적으로 적용하기에는 적합하지 않는 문제점이 있다. 즉, 개인생활공간이나 소규모의 장소에 사용하기에 적합하도록 최적화되어 있지 않고, 단지 통신기술을 활용하여 건물의 전반적인 조명이나 콘센트 부하만 자동으로 관리할 뿐, 개인생활공간자체에 대한 실내 환경 조건을 센서로 감지하여 최적으로 가전기기를 구동하거나 실내 환경을 유지 및 관리하도록 구성되어 개인생활공간맞춤형 에너지 절약 서비스를 제공하기에는 적합하지 않은 문제가 있다.
또한, 개인생활공간을 사용자가 원하는 환경으로 제공하기 위해서는 사용자가 개인생활공간에 출입할 때마다 반복 설정해야하고, 사용자가 개인생활공간에 출입한 후, 원하는 환경이 제공되기 까지 시간이 소요되며, 사용자가 직접 가전기기에 접속하여 제어해야 하는 문제점이 있었다.
따라서 개인생활공간에 최적화된 기술의 설비 규모와 솔루션의 비용을 절감할 수 있는 기술 개발이 요구되고, 또한 이를 하나의 통합된 자동화된 시스템에서 복수의 다양한 개인생활공간을 맞춤형으로 저렴하게 제어하는 서비스가 필요하고, 개인생활공간을 자동으로 사용자가 직접 자신의 사용자 단말기를 사용하여 인터넷을 통해서 원하는 환경으로 설정하여주는 서비스를 제공할 필요성이 높다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창작된 것으로서, 에너지 절약 및 사용 효율을 높이기 위해서 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network, USN) 기술과 ICT(Information and Communication Technology) 기술을 집약적으로 융합하여 실시간으로 각종 개인정보, 환경정보 및 위치정보를 분석하여 개인생활공간에 대한 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 사용자의 개인정보를 저장하고 상기 사용자가 휴대 단말기를 이용하여 개인생활공간에 제공되어 있는 가전기기를 원격으로 제어할 수 있으며, 사용자가 상기 개인생활공간에 근접할 경우, 가전기기가 미리 저장한 개인정보를 기초로 하여 자동으로 동작하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 사용자 단말기에 설치된 앱을 통해서 자신의 위치정보를 전송하면, 개인생활공간과의 거리와 도착시간을 계산하여 사용자의 개인생활공간으로의 근접정도에 따라 개인생활공간내부에 제공되어 있는 가전기기가 자동으로 동작 또는 정지하도록 하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치는, 개인생활공간의 내부에 배치되는 적어도 하나 이상의 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇 청소기, 가습기, 제습기 또는 이들의 조합을 포함하는 가전기기; 상기 개인생활공간에 대한 사용자의 설정정보나 예약정보를 통해 가전기기 제어를 수행하기 위한 가전기기의 대상과 제어 범위를 분석하여 결정하는 정보분석부; 및 상기 정보분석부에서 분석하여 결정한 가전기기와 상기 가전기기의 제어 범위에 따라 상기 사용자가 설정한 설정정보에 적응하도록 자동으로 제어하는 자동전력 가전기기제어부;를 포함하며, 상기 사용자가 사용자 단말기를 소지하고 상기 개인생활공간에 근접하는 정도에 따라 상기 가전기기가 자동으로 동작되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 사용자 단말기와 상기 개인생활공간의 근접 정도 판단은, 상기 사용자 단말기가 설치된 앱을 통해 상기 사용자 단말기의 위치정보를 데이터 수집 서버로 전송하게 되고, 상기 데이터 수집 서버는 해당 사용자가 상기 개인생활공간과 거리를 상기 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치로 통지함으로써, 상기 판단을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 사용자 단말기는, 스마트폰, PC, 노트북 컴퓨터, 스마트 패드 또는 태블릿 PC를 포함하여 구성되며, 프로그램에 의한 예측제어로 사용전력 조정과 중요도 순위별 부하 순차제어를 수행하거나; 사용자가 보유하고 있는 상기 사용자 단말기의 위치정보를 제공하거나; 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 수행하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 사용자 단말기에 표시되는 사용자인터페이스는, 사용자가 선택한 템플릿을 컴파일이 필요 없이 데이터 서버에서 각 사용자에게 맞춤형으로 제공되는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치는, 상기 개인생활공간의 내부에 제공되어 온도, 습도, 조도, 인체감지, 공기오염도, CO2, 계절, 시간 등의 환경정보를 검출하고 인터넷, 지그비, RFID, 또는 NFC 태그를 포함하는 저전력 무선 스마트 복합 센서노드인 것인 적어도 하나 이상의 센서장치; 및 상기 환경정보를 수집하는 데이터 수집 장치;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 스마트 자동전력 가전기기제어 장치는, 가전기기의 시간조절기 혹은 온도조절기 미세제어; 가전기기의 역률제어; 가전기기의 그룹별, 시간대별 또는 이들의 조합 별 전력제어; 또는 이들의 조합을 수행하는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법은, 사용자가 집, 사무실, 소형매장 또는 차량내부의 임의의 개인생활공간의 제어정보를 미리 설정하는 단계; 사용자가 사용자 단말기의 스마트폰 앱으로 무선통신을 이용하여 위치정보를 데이터 수집 서버로 전송하는 단계; 상기 데이터 수집 서버가 사용자 단말기와 상기 개인생활공간의 거리정보와 예상도착시간정보를 계산하여 스마트 자동전력 가전기기제어 장치로 전송하는 단계; 상기 스마트 자동전력 가전기기제어 장치가 수신한 상기 거리정보와 상기 예상도착시간정보에 기초하여 가전기기를 제어하는 단계; 및 상기 스마트 자동전력 가전기기제어 장치의 제어에 따라 상기 가전기기가 동작하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법은, 상기 데이터 수집 서버를 통해서, 사이트 관리 기능; 센서 추상화 기능; 센서정보 관리 기능; 조건정보 관리 기능; 공간정보 필터링 기능; 상황인식 기능; 상황판단의 정규화 기능; 또는 이들의 조합중 적어도 하나 이상을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법은, 스마트폰, PC, 노트북 컴퓨터, 스마트 패드 또는 테블릿 PC를 포함한 단말기로 구성되는 상기 사용자 단말기를 통해서, 사용자가 선택한 템플릿을 컴파일이 필요 없이 데이터 수집 서버에서 각 사용자에게 맞춤형으로 사용자인터페이스를 제공하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법은, 상기 사용자 단말기를 통해서, 정전시 정전확인 및 제어를 수행하거나; 프로그램에 의한 예측제어로 사용전력 조정과 중요도 순위별 부하 순차제어를 수행하거나; 실시간으로 전력 사용량을 확인하거나; 긴급 상황 발생시 사용자 단말기로 긴급 알림 서비스를 제공하거나; 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법은, 스마트 자동전력 가전기기제어 장치를 통해서, 가전기기의 시간조절기 혹은 온도조절기 미세제어; 가전기기의 역률제어; 가전기기의 그룹별, 시간대별 또는 이들의 조합 별 전력제어; 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 집, 사무실 또는 이들의 조합을 포함한 공간에 대한 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법을 제공하여 상기 생활공간의 실내 인원의 유무 또는 인원수에 따라 내부 환경변화 및 가전기기의 가동시간을 자동으로 체크하고, 일일 사용량을 분석하여, 가전기기의 가동시간을 관리함으로 인해 불필요한 전력사용을 줄일 수 있는 효과가 있다.
또한, 사용자가 설정한 개인생활공간의 오염도 및 설정한 개인생활공간의 습도를 자동으로 검출하여 사용자가 설정한 최적의 상태로 관리할 수 있으며, 개인생활공간의 가전기기를 자동으로 가동 또는 종료할 수 있다.
또한, 사용자의 생활공간의 경우 원격 감시 및 제어 기능을 통해 쾌적한 환경을 유지하도록 자동으로 세탁기, 스타일러, 공기청정기, 가습기 및 제습기 등을 원격으로 제어할 수 있다.
특히, 개인 생활공간의 경우 원격 감시 및 제어 기능을 통해 안전하고 효율적으로 운영할 수 있다. 결국 본 발명에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치는 지능적이고, 경제적이며, 효율적으로 다양한 종류의 개인생활공간에 대한 맞춤형 에너지 절약 기능을 제공하는 효과가 있다.
또한, 사용자가 개인생활공간에 근접할 경우, 사용자와 개인생활공간의 근접정도에 따라 개인생활공간내부에 제공되어 있는 가전기기가 사용자가 미리 저장한 개인정보 및 제어정보를 기초로 하여 자동으로 동작 또는 정지함으로써, 가전기기를 효율적으로 사용하고 사용자의 시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치를 보인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치를 개인생활공간에 적용한 예를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기의 동작을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치의 블록도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치의 스마트 복합 센서노드를 보인 블록도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치에 사용된 주요 인접 구성장치들의 연결관계를 보인 관계도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치의 구동 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반, 스마트 자동전력 가전기기제어 장치를 보인 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)는 사용자 단말기(200), 데이터 수집 장치(300), 데이터 서버(400), 센서장치(500) 및 가전기기(600)와 상호 협력하여 작동하게 된다.
본 발명에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치의 작동 순서를 정리하면, 도 1에 도시된 바와 같이 사용자가 사용자 단말기(200)의 스마트폰 앱을 이용하여 데이터 서버(400)사용자의 위치정보 및 설정정보를 전송한다(①). 그리고 사용자 단말기(200)는 데이터 서버(400)에 접속하여 사용자가 개인생활공간에 접근여부와 위치정보 및 제어정보를 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)로 제공한다(②). 그 후, 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)는 사용자가 설정한 제어정보와 위치정보에 기초하여 가전기기(600)를 제어하며(③), 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)는 가전기기(600)의 동작여부를 사용자 단말기(200)로 전송한다(④).
이하에서는 먼저 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100), 데이터 수집 장치(300), 데이터 서버(400), 센서장치(500) 및 가전기기(600)에 대해서 설명하고, 다음으로 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)에 대해서는 그 다음으로 더욱 자세하게 설명하도록 하고자 한다.
사용자 단말기(200)는 각 개인생활공간에 대해서 각종 시설로 설치된 가전기기 및 주변기기 등의 운행상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있는 적어도 하나 이상의 단말기이며, 유선 또는 무선으로 원격 모니터링 할 수 있는 PC, 스마트폰, 태블릿 PC 또는 이들의 조합을 포함한다. 또한 상기 사용자 단말기(200)는 미리 정의된 프로그램에 의한 예측제어로 사용전력을 조정할 수도 있고, 중요도 순위별로 부하를 순차적으로 제어할 수 있다. 또한 실시간으로 전력 사용량을 확인할 수 있는 모니터링 및 긴급 상황 발생 시 관리자의 휴대단말기로 긴급 알림 서비스를 제공 할 수 있으며, 사용자 단말기(200)의 위치를 실시간으로 검출하여 사용자의 위치정보를 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)로 제공할 수도 있다.
여기서 예측제어라고 함은, 간단하게 예를 들어 타이머를 설정하여 미리 가전기기(600)의 동작 및 정지등을 하는 것이 있을 수 있으며, 보다 복잡하게는 인체감지 또는 계절별, 령별, 주간 및 야간에 따라 각기 다르게 전력제어를 수행할 수 있다. 예컨대, 여름철 전력수요가 피크일 경우에는 가급적 전력사용을 절약하도록 제어하는 것이 가능하다. 또한 전력사용량이 최고조로 다다르는 여름철 피크타임에 여러 개의 관리대상 공간에 대해서, 순차적으로 가전기기를 가동하거나, 커튼을 닫아 외부 햇빛을 차단함으로써, 복사열을 차단하는 것 등이 가능하다.
아울러 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 가습기 및 제습기 등의 가전기기(600) 종류에 따라 중요도를 설정하고, 이에 따라 차등을 두어 제어할 수 있는 것도 가능하다. 예컨대 공기청정이 중요한 시설의 경우 다른 세탁기보다 공기정청기에 대한 제어를 우선적으로 고려하여 제어할 수 있도록 할 수 있다.
상기 사용자 단말기(200)에 대해서는 그 단말에 따라 그 사용자인터페이스를 다르게 제공할 수 있으며, 상기 사용자인터페이스는 데이터 서버(400)에서 개인생활공간의 특성에 맞게 맞춤형으로 제공하는 것이 가능하다. 즉 사용자가 개인생활공간에 대한 제어 대상 가전기기(600)의 종류와 시간 등의 조건을 입력하고, 사용자인터페이스에 대한 프레임을 지정한 템플릿을 설정하면, 데이터 서버(400)는 이에 따라 사용자 인터페이스를 생성하여 제공한다.
이때 각 사용자 인터페이스는 별도의 컴파일 과정이 필요 없이, 언제든지 사용자의 요구가 있으면 바로 생성하여 제공된다. 이는 사용자인터페이스 프레임을 구성하는 메뉴, 버튼, 입력창을 포함한 각 부분에 대한 행위를 정의하고 이를 매핑하면 원하는 사용자인터페이스를 구현할 수 있다. 이러한 프레임을 여러 종류로 마련하고 템플릿으로서 사용자에게 제공하면, 사용자는 자신이 원하는 템플릿을 지정하고, 데이터 서버(400)로 통보하면 데이터 서버(400)에서는 사용자가 선택한 템플릿으로 사용자인터페이스를 마련하여 제공하게 된다. 또한, 사용자 단말기(200)가 휴대 단말기일 경우 휴대 단말기는 내부에 제공되는 GPS 장치, WiFi, 지그비(Zigbee), 블루투스(Bluetooth) 및 비콘신호 등을 이용하여 현재 사용자 단말기(200)의 위치정보를 실시간으로 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)로 전송할 수도 있다.
또한, 사용자 단말기(200)는 HTML5에 기반한 모바일 웹 앱을 지원하여, 사용자 단말기(200)의 OS나 기기에 독립적으로 웹 앱을 실행시켜 위치정보 및 설정정보 등을 데이터 서버(400)로 전송할 수 있다.
데이터 수집 장치(300)는 개별 센서장치(500) 또는 스마트 통합 센서노드를 통해서 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇청소기, 가습기, 제습기 또는 이들의 조합을 포함한 가전기기(600)를 원격에서 제어할 수 있도록 환경정보를 수집하여 전송하는 장치이다. 상기 데이터 수집 장치(300)는 온도, 습도, 공기오염도, CO2 또는 화재센서를 포함한 각종 환경 센서장치(500)로부터 직접적으로 또는 저전력 무선 통신(Zigbee)을 이용한 스마트 통합 센서노드로부터 데이터를 수집할 수 있다. 특히, 공기청정기 또는 가습기 등의 상태를 감시 할 수 있는 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)와 인터넷 또는 이동통신망을 통해서 연동하기 위한 게이트웨이 기능을 포함한다.
데이터 서버(400)는 각 사이트에 대해서 센서장치의 위치별 온도, 습도, 조도, 공기오염도 또는 이들의 조합을 포함한 환경정보를 바탕으로 가전기기(600)를 제어하여 각 사이트에서 필요로 하는 최적의 상태로 운영할 수 있도록 하는 지능형 미들웨어를 장착한다. 각 사이트의 실내 상태를 감시하기 위하여 설치되는 센서장치(비디오카메라 포함)와 사용자 운영프로그램(사용자의 요구조건에 따라 생성된 각 공간의 운영 시나리오를 연동하여 편리하게 사용 할 수 있다. 이는 특히 개인생활공간등에 적용할 수 있는 미들웨어로 명명하고 이를 데이터 서버(400)에 설치하여 운영하는 것이 가능하다.
상기 지능형 미들웨어는 사용자로부터 해당 사이트의 사용조건을 입력받아 해당 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)가 상기 사용자가 원하는 대로 작동하도록 하는 것으로, 일단 사용자가 해당 사이트의 운영을 위한 각종 사용조건을 지정하면, 이에 따라 상기 데이터 서버(400)는 해당 공간의 운영 시나리오를 제공하게 되며, 이에 따라 해당 공간이 제어된다. 물론 상기 사용조건에는 가전기기(600)의 제어를 위한 우선순위를 지정하는 것도 가능하며, 시간별, 장소별, 계절별, 사용자별 또는 이들의 조합에 따라 다양하게 그 조건을 지정할 수 있다.
이러한, 조건의 지정은 사용자 단말기(200)의 모니터링 사용자인터페이스나 스마트폰의 앱을 통해서 수행가능하며, 상기 사용자인터페이스를 통해서 모니터링뿐만 아니라 제어동작을 입력하는 것도 가능하다.
특히 사용자별 조건을 지정하는 것은 먼저 사용자의 개인정보에 바탕을 둘 수 있으나, 본 발명에서는 사용자가 미리 설정해둔 설정정보에 기반하여 제어동작을 수행하도록 하는 것이 바람직하다.
다시 말해서 지능형 미들웨어는 사이트 관리 기능, 센서 추상화 기능, 센서 정보 관리 기능, 조건 정보 관리 기능, 공간정보 필터링 가능, 상황인식 기능, 상황 판단의 정규화 기능 등을 포함한다.
먼저 사이트 관리 기능은 여러 사이트의 센서 정보를 관리하는 기능을 말하고, 상기 센서 추상화 기능은 동일 유형의 동일 조건을 가지는 센서 정보를 요약하여 관리하는 기능을 말하며, 센서 정보 관리 기능은 각종 센서 정보를 등록하고 관리하는 기능을 수행한다. 또한 조건 정보 관리 기능은 조건 정보 입력기를 운영하여, 자체 조건 정보 표현 언어(Conditional Data Markup Language: CDML) 를 기반으로 조건 정보를 입력하고, 정보 대상은 추상화된 센서로 그룹 단위, 조건 정보는 기간 유형, 대상 유형, 값 유형으로 구성된다. 또한 공간정보 필터링 가능은 데이터수집 장치로 부터 동시에 도착하는 센싱 데이터를 분석하여 오류 가능 데이터와 작동하지 않는 센서를 파악하여 제공하는 역할을 수행한다.
또한 상황인식 기능은 응용 분야별로 존재하는 다양한 상황인식 요구 사항을 필요한 규칙에 따라 관련된 규칙을 적용하여 데이터 처리를 수행하는 것을 말한다. 상기 상황 판단의 정규화 기능은 일반적으로 상황 판단 결론이 매우 주관적이고 다양성이 있지만 이를 정규화한 결과로 처리하는 것을 말한다. 이는 SMS, ARS 처리, 데이터 수집 장치(게이트웨이)를 통하여 연결된 장치를 구동하는 것을 기능하게 해 준다.
여기서 데이터 수집 장치(300)와 데이터 서버(400)는 어느 하나에 통합되어 구성되는 것이 가능하며, 본 발명에서는 설명의 편의를 위해서 상기 데이터 수집 장치(300)와 데이터 서버(400)를 통합한 것을 데이터 수집 서버로 명명하도록 한다.
센서장치(500)는 인체감지, 온도, 조도, 습도, 공기오염도, CO2 또는 이들의 조합을 포함한 환경정보를 감지할 수 있으며, 이때 감지된 각종 환경정보를 데이터 수집 장치(300)로 전송할 수 있다. 이러한 센서장치는 Zigbee, RFID 또는 NFC를 통해서 데이터 수집 장치(300)에 디지털 데이터의 형태로 전송하거나, 직접적으로 상기 센서장치에서 감지된 신호를 디지털로 변환하거나, 아날로그 신호의 형태로 직접 전송할 수도 있다. 아날로그 신호로 전송된 감지신호는 데이터 수집 장치(300)에서 디지털로 변환되어 수집되어야 한다. 따라서 센서장치(500)에서 아날로그 감지신호를 디지털 데이터로 변환한 후 데이터 수집 장치(300)로 근거리통신(NFC)수단을 통해 전송하는 것이 바람직하다.
다음으로 가전기기(600)는 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇 청소기, 가습기, 제습기 또는 이들의 조합한 것으로 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)에 의해 상기 가전기기(600)가 제어된다.
그리고 본 발명의 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치는 집, 사무실 또는 이들의 조합을 포함한 개인생활공간의 환경에 적용되는 것이 더욱 바람직하다.
또한 상기 사용자 단말기(200)를 보유한 사용자가 개인생활공간으로 근접할 경우 상기 사용자 단말기(200)가 위치정보를 주기적으로 전송함으로써, 개인생활공간으로의 근접정도에 따라 개인생활공간의 내부에 제공되어 있는 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇 청소기, 가습기 및 제습기 등의 가전기기와 조명이 각각 동작하도록 할 수 있다.
또한 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)는 각종 가전기기(600)의 기기정보와 환경정보를 정규화하여 데이터베이스를 구축할 수 있으며, 추론엔진을 통해 상황인지형 제어를 제공하는 터치스크린이 내장된 제어장치이다. 상기 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)에는 가정에서 통상적으로 사용되는 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇청소기, 가습기, 제습기 또는 이들의 조합을 포함한 각종 시설에 설치된 가전기기 등을 제어할 수 있다. 상기 정규화(Normalization)는 각종 가전기기(600)의 기기정보와 환경정보를 서로 중복을 제거하여 저장 효율을 높이는 과정을 말하며, 이는 특정 환경제어장치와 환경정보 사이의 일관된 정보의 유지와 관리를 위해서 필요한 과정이다. 여기서 상기 가전기기(600)는 개인생활공간에 통상적으로 사용되는 스타일러, 세탁기, 로봇 청소기, 가습기, 제습기 및 공기청정기 등의 가전제품을 말하는 것이다.
이러한 가전기기(600)는 사용자 단말기(200)를 이용한 원거리 제어를 통해서 개인생활공간의 실내 환경을 쾌적하고 유지할 수 있고 사용자가 개인생활공간내부에서 가전기기(600)를 구동하는 시간까지 소요되는 시간을 절약할 수 있다.
이를 위해서 센서장치(500)로부터 개인생활공간의 환경정보를 수집할 수 있으며, 상기 환경정보는 계절에 따라 낮과 밤의 시간에 따라 외부 기온이나 일기에 따라 다양하게 변하므로, 내부 환경뿐만 아니라 외부 환경에 대한 정보를 포함할 수도 있다.
상기 내부 환경은 가전기기(600)제어에 민감한 영향을 미치므로 실시간으로 측정한 결과를 이용하고, 외부 환경에 대한 정보는 기상정보나 일출 및 일몰 시간의 설정 등으로 미리 설정하거나 지정해 둘 수 있다. 또한 사용자가 사용자 단말기(200)를 사용하여 사용자의 체온, 건강 상태 등의 사용자 개인정보를 설정하여 저장해 둘 수도 있다.
이러한 환경정보는 실제 가전기기(600)에 적용하기 위해서는 개인정보와 개인위치추적을 통한 맞춤형 스마트 자동전력 가전전력제어장치(100)에서 활용할 수 있도록 상기 제어장치에서 유의미한 정보로 활용하기 위한 데이터의 가공이 필요하며, 이를 정규화 과정이라고 한다. 예를 들어, 공기오염센서로부터 특정 측정값이 수집되어 입력되면, 해당 공기오염 값을 본 제어장치에서 활용하기에 적합하도록 몇 가지 등급으로 나누어 코드화하는 것이 필요할 수 있다. 아울러 인체감지의 경우에도 일정한 사람의 체온이 감지되고 이로부터 가전기기(600)를 제어하려고 할 때, 상기 인체감지 결과가 몇 명으로부터 감지되었는지에 따라 실내 환경에 대한 정의를 할 필요가 있다.
추론엔진은 센서장치(500)로부터 측정되어 수집된 환경정보를 토대로 적절한 가전기기(600)의 제어 값을 도출하기 위한 알고리즘을 실행하는 프로세스로서, 본 발명에서는 상기 추론을 수집되는 측정데이터를 설정된 임계값과 비교하여 임계값의 범위 이내일 때와 범위를 초과하였을 때 각각의 가전기기(600)를 제어하는 정도를 정의한 다음 상기 환경정보의 실시간 측정값을 상기 임계값과 계속적으로 비교하면서 상기 가전기기(600)의 제어 값을 도출한다. 이때 임계값은 실내 환경에 대한 센서장치(500)로부터의 측정값 이외에도 기온, 날씨, 바람 또는 풍속을 포함한 기상정보와 계절정보를 활용하여 결정한다.
또한 이러한 기상정보, 계절정보 또는 측정된 실내 온도를 포함한 환경정보와 가전기기(600)의 제어 값을 데이터베이스에 저장하고, 이들 사이의 매핑 관계를 항상 업데이트하면서, 보다 정확한 제어 값을 도출할 수 있도록 각 공간에 맞춤형으로 적응할 수 있도록 제어한다. 이는 각 개인생활공간의 상태가 전부 다른 것이고, 이로부터 일률적인 제어값을 도출하는 것이 무의미하므로, 실제 해당 사이트에서 초기값으로 제어를 수행하고, 점점 시간이 흐르면서 최적의 운영 파라미터를 얻도록 구성하는 이른바, 휴리스틱한 제어방법이다.
즉, 개인생활공간의 사용자가 가전기기(600)를 조작하는 경우에 있어서도 해당 제어의 내용을 감지하여 실제 해당 개인생활공간을 이용하는 사람이 원하는 환경이 어떤 것인지 파악하는 것이 가능하다. 이러한 결과는 해당 사용공간을 제어하기 위한 경험칙으로 활용되는 것이다.
상기 제어 방법을 통해서, 결국 해당 개인생활공간의 상황을 가능하면 실제 환경에 가깝도록 인지하여 가전기기(600)를 제어함으로써, 더욱 정교하고 효율적인 제어 결과를 성취할 수 있다.
또한, 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)는 데이터 서버(400)로부터 사용자 단말기(200)의 위치정보 및 가전기기(600)의 제어정보에 따라 각각의 가전기기(600)를 개별적으로 제어할 수도 있다.
이하에서는 사용자가 휴대 단말기를 가지고 개인 사무실이나 원룸과 같은 개인생활공간에 점점 접근하는 경우, 사용자가 개인생활공간과 얼마나 떨어져 있고, 이로 인해 소요될 예상 시간을 산출하여 미리 해당 가전기기가 동작할 수 있도록 하고, 또한 사용자가 개인생활공간에서 멀어질수록 단계적으로 가전기기의 동작을 차단할 수 있도록 자동전력 가전기기제어를 수행하는 과정에 대해서 좀 더 자세하게 설명하고자 한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치를 개인생활공간에 적용한 예를 보인 예시도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 개인생활공간내에 제공되는 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치는 먼저, 사용자가 사용자 단말기(200)를 이용하여 위치정보 및 제어정보를 입력할 수 있다. 이때 위치정보는 사용자의 현재 위치가 될 수 있으며, 제어정보는 개인생활공간인 집, 사무실 등의 개인생활공간의 가전기기(600)의 동작상태 정보 및 예상구동시간 등이 될 수도 있다.
따라서 본 발명의 사용자 단말기(200)는 사물 인터넷(Internet of Things)을 수행하여, 각 가전기기(600)와 사용자 단말기(200)간에 통신을 수행할 수 있다.
사물 인터넷은 각종 사물에 센서와 통신 기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술로서, 사물이란 가전제품, 모바일 장비, 웨어러블 컴퓨터 등의 다양한 임베디드 시스템이 될 수 있다. 사물 인터넷에 연결되는 사물들은 자신을 구별할 수 있는 유일한 아이피를 가지고 인터넷으로 연결되어야 하며, 외부 환경으로부터의 데이터 취득을 위해 센서를 내장할 수도 있다.
한편, 사용자 단말기(200)는 사용자가 설정한 개인정보 위치정보 및 제어정보를 설정한다. 그리고 사용자 단말기(200)를 통해 개인생활공간의 내부에 제공되어 있는 가전기기(600)를 원거리 제어할 수 있다. 또한, 사용자가 사용자 단말기(200)를 가지고 사무실, 집, 차량내부 또는 이들을 포함한 임의의 개인생활공간에 인접할 경우, 개인생활공간과 사용자간의 거리에 따라 가전기기(600)인 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇 청소기 및 가습기 등의 장치가 개별적으로 동작하여 사용자가 설정해놓은 상태로 개인생활공간을 설정할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말기(200)의 동작을 나타낸다. 도 3에 도시된 바와 같이 사용자 단말기(200)는 HTML5에 기반한 모바일 웹 앱을 지원하여, 사용자 단말기(200)의 OS나 기기에 독립적으로 웹 앱을 실행시켜 위치정보 및 설정정보 등을 데이터 서버(400)로 전송할 수 있다.
먼저 사용자는 사용자 단말기(200)의 스마트폰 앱을 실행시켜 사용자 단말기(200)의 출력부로 사용자 단말기(200)의 위치와 개인생활공간까지의 거리 위도와 경도 등이 출력되어 사용자에게 제공될 수 있다. 그리고 현재위치를 전송하는 선택영역과 취소하는 선택영역이 제공되고 상기 복수의 선택영역을 사용자가 선택하여 현재 사용자의 위치정보를 전송할 수도 있다.
그 후, 개인생활공간에 제공되어 있는 가전기기의 목록이 출력될 수 있으며 사용자는 각 목록을 선택 또는 터치하여 원하는 가전기기를 동작시킬 수 있다. 그리고 사용자가 가전기기의 목록 중 가습기를 선택하면, 가습기가 동작 중인 상태가 출력되고, 사용자가 개인생활공간에 도착하는 예상 시각과 가습기의 동작 시간이 출력되어 사용자에게 제공될 수 있다. 또한 동작 취소 선택영역도 제공되어 동작 중인 가습기의 전원을 OFF 시킬 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치의 블록도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 스마트 자동전력 가전기기제어 장치는 사용자 인터페이스부(110), 정보분석부(120), 네트워크 인터페이스부(130), 및 자동전력 가전기기제어부(140)를 포함하여 구성된다.
정보분석부(120)는 임베디드 프로세서를 통해서 구현될 수 있으며, 먼저 데이터 수집 서버에서 제공받은 개인정보와 해당 개인정보에 따른 제어설정정보를 해석하여 자동전력 가전기기제어부(140)에서 자동전력 가전기기 제어를 수행할 수 있도록 한다. 또한 각종 기기 정보와 환경 데이터를 정규화하여 데이터베이스를 구축하고 추론엔진을 내장하여 상황 인지형 제어 알고리즘을 수행하게 된다. 구체적으로는 최적 운영 조건에 대한 환경데이터를 분석하여 데이터베이스화하며, 주요 환경정보에 대한 종류별 임계 데이터를 설정하고, 분석하며, 기준 데이터를 마련하여 사용자에게 기준정보를 제시한다. 또한 각 센서장치와 환경제어장치에 대한 전기 배선 및 전력 상태 분석을 수행하며, 환경제어장치들에 대한 역률 상태 분석 및 역률 제어를 수행한다.
즉, 정보분석부(120)는 각종 가전기기(600)의 기기정보와 환경정보를 정규화하여 데이터베이스를 구축할 수 있으며, 추론엔진을 통해 상황인지형 제어를 제공한다. 그리고 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇 청소기, 가습기 또는 이들의 조합을 포함한 각종 시설에 설치된 주변기기를 제어할 수 있다. 여기서 정규화(Normalization)는 각종 가전기기(600)의 기기정보와 환경정보를 서로 중복을 제거하여 저장 효율을 높이는 과정을 말하며, 이는 특정 환경제어장치와 환경정보 사이의 일관된 정보의 유지와 관리를 위해서 필요한 과정이다. 또한 이러한 정보는 자체 데이터베이스에 저장될 수도 있으며, 이는 다시 데이터 서버(400)에서 관리하는 정보와 일관성을 유지하여야하기 때문이다.
또한 네트워크 인터페이스부(130)는 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)와 인접한 장치들 사이의 네트워크 인터페이스를 제공하는 것이다. 따라서 상기 네트워크 인터페이스부(130)는 이더넷, WiFi, 지그비, NFC, 블루투스, RS-232, RS-422 등을 포함한 다양한 유무선 네트워크 인터페이스를 지원한다.
또한 사용자 인터페이스부(110)는 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)에 사용자가 접속하여 직접적으로 제어할 수 있는 입출력장치에 대한 인터페이스를 담당하거나, 유무선 네트워크를 통해서 사용자가 접속하여 원격에서 제어하는 인터페이스를 제공한다. 따라서 사용자가 유무선 네트워크를 통해서 원격에서 제어하는 경우 사용자 인터페이스부(110)는 그 정보를 네트워크 인터페이스부(130)를 통해서 주고받게 된다.
또한 자동전력 가전기기제어부(140)에서 각종 시설에 설치된 주변기기를 제어하기 위해서는 가전기기의 미세 컨트롤러가 필요하며, 개인생활공간의 관리를 위해서는 개인생활공간의 인체감지, 온도, 조도 및 습도 등의 관리 기능이 요구된다. 또한 자동전력 가전기기제어부(140)는 정보분석부(120)와 협업하여 특정 가전기기의 역률(Power Factor)을 상시로 계측 감시하여 제어함으로써 전력소모가 최소가 되도록 관리할 수 있도록 하고, 전압, 전류 또는 사용 전력량을 실시간으로 측정하여 사이트의 그룹별 및 시간대별 사용 전력량을 실시간으로 산출함으로써, 특정 사이트에 대한 에너지 소모를 최소화하고 쾌적한 환경을 유지할 수 있도록 제어하는 기능을 제공한다. 이 기능은 자동전력 가전기기제어부(140)에서 자체적으로 수행하는 것도 가능하며, 사용자 단말의 지시에 따라 수행하는 것도 가능하다. 또한 데이터 수집 서버에서 전력 사용량에 대한 예측을 통해서 예측제어 명령을 받아 수행하도록 구성하는 것도 가능하다. 아울러 특정 가전기기의 온도와 사용시간에 대한 미세한 제어도 가능하다. 이 경우에 각 가전기기는 임의의 통신수단을 통해서 인터넷에 접속되어 있어야 한다.
한편 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)는 수신한 위치정보와 제어정보에 기초하여 가전기기(600)를 자동으로 동작 또는 정지하도록 할 수 있다.
즉, 사용자가 개인생활공간에 배치되어 있는 세탁기를 사용자 단말기(200)를 통해 제어함으로써, 사용자가 개인생활공간의 세탁기, 공기청정기 및 청소기 앞에서 직접 제어하지 않더라도 원거리에서 제어할 수 있어, 사용시간을 절약할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기 제어 방법을 집 또는 사무실 등에 적용할 경우 원격감시 및 제어 기능을 통하여 사람이 직접 사무실 또는 집에 들어가지 않고도 안전하고 효율적으로 개인생활공간을 제어 및 관리할 수 있다. 또한 개인생활공간의 내부 환경변화를 자동으로 체크하고, 세탁기 및 로봇 청소기의 가동시간 체크 및 일일 사용량을 분석하여, 로봇 청소기의 가동시간을 관리하는 것이 가능하다.
또한 실내의 인체감지 및 공기오염도 측정 등의 기능을 통해 실내의 공기 오염도를 최소화하여 관리하는 것이 가능하며, 개인생활공간에 존재하는 인원수를 파악하여 지능적으로 공기오염도 및 습도 등을 서서히 변하도록 제어하는 것 또한 가능하다. 나아가 개방 또는 폐쇄된 개인생활공간의 스타일러 및 전자레인지 등의 가전기기를 자동으로 가동 또는 종료할 수도 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 개인정보를 이용한 맞춤형 스마트 자동전력 가전기기제어 장치의 스마트 복합 센서노드를 보인 블록도이다. 도시된 바와 같이, 스마트 통합 센서노드(예를 들어 냉동기 감시 장치일 수도 있음)는 여러 가지 출력 규격의 센서가 복합적으로 접속되는 센서노드가 있는 센서 등에서, 입력되는 센서 출력의 규격이 제각각이라도 이것을 일정한 출력으로 만들어 내어, 지그비 무선 통신으로 전송할 수 있는 스마트 통합 센서노드를 말한다. 또한 DC +5V, DC -5V, DC +12V 또는 DC +24V 등이 CPU와 주변 회로에 연결되는 회로에는 저항 전류 변환 회로, 4~20mA의 아날로그 전류 센서, BCD 디지털 출력 정보, RS-232C 규격 출력 센서(디지털 정보) 또는 RS485 규격 출력 센서(디지털 정보) 등이 접속되며, 이것들은 이에 맞은 적당한 변환 회로를 거쳐 연결되며, 이 센서 신호는 센서 노드를 거쳐 이것을 디지털 정보로 변환하여 무선의 근거리 통신망인 Zigbee 등에 출력되며, 데이터 수집 장치로 보내진다. 여기서 게이트웨이는 데이터 수집 장치(300)에 포함되어 구성될 수도 있다. 이러한 스마트 통합 센서노드의 구성은 하나의 일 실시예에 해당하며, 본 발명에서 제시하는 스마트 복합 센서노드에 대한 개념을 활용한 다양한 변형이 가능할 것이므로, 이들은 본 발명의 창작의 범위에 속하는 것이라 할 것이다.
예를 들어 각종 가전기기(600)를 제어 할 수 있도록, 입력전원을 220V AC전원으로 하고, 입력전류를 10A로 하며, 포트수는 15개 제어포트, 공통단자 1개 또는 전원단자 2개로 구성할 수 있다. 또한 제어 가능 장치로는 모터, 환풍기, 커튼, 냉동기, 관수모터, 스프링쿨러 또는 이들의 조합을 포함한 각종 제어기기들이 포함되며, 이들을 온/오프(ON/OFF) 접점 제어로 제어할 수 있다. 또한 출력방식은 5V DC 접점이며, 출력전류는 1A 이내로 하고, 통신 인터페이스는 2.4GHz로 Zigbee 방식이며, 반응속도는 50msec 이내(성능지표)로 반응하도록 구성하는 것이 바람직하다.
예컨대 냉동기의 감시장치로서의 스마트 복합센서는 냉동기의 고장 유무 및 동작 상태를 확인할 수 있는 기능과 냉동기 운전상태, 증발기 팬(Fan) 동작 상태, 응축기 팬 동작 상태, 콤프레서 과열로 인한 이터럽트, 제상히터, HPS(고압차단스위치), OPS(유압보호스위치) 또는 이들의 조합을 포함한 냉동기 구성 요소의 정상 여부 및 각각의 동작 상태를 감시할 수 있다. 그리고 냉동기의 감시장치 통신 인터페이스는 2.4GHz로 Zigbee 방식을 사용하고, 입력전압은 220V로 전원을 입력하며, 신호 감지 방식은 냉동기 컨트롤박스의 접점 신호 입력을 통해 감지할 수 있다. 또한 소모 전력은 최대 1mA가 되도록 하는 것이 바람직하다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치에 사용된 주요 제어장치의 구성을 보인 구성도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 복합센서 노드 또는 데이터 수집 장치(300)에서는 아날로그 센서로부터 출력된 신호를 A/D 변환하고, 디지털 센서의 결과는 RS-232C 신호로 직접 CPU에서 처리하거나 수집하는 것이 가능하다. 따라서 복합센서 노드와 데이터 수집 장치(300)는 센서에서 데이터를 수신하고, 이를 일정한 포맷으로 변환한 후 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)로 전송할 수 있다. 이때 전송하는 방법은 유선, 무선 혹은 이들의 집합에 의해서 수행될 수 있고. 특히 상기 데이터 수집 장치(300)에는 통신 게이트웨이가 내장되어, 다양한 통신 인터페이스를 통합적으로 제어하고 관리할 수 있다.
스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)는 수집된 데이터를 전달받고, 이를 바탕으로 개인생활공간의 환경정보에 적합하도록 가전기기(600)제어를 수행하게 되는데, 이는 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)의 CPU에서 수행하게 된다. 또한 이렇게 제어된 결과를 이더넷을 통해서 서버에 전송할 수 있으며, 데이터 서버(400)는 데이터 수집용 어플리케이션 프로그램을 가동하여 이를 수행한다. 또한 이러한 제어 데이터를 토대로 미들웨어에서 다양한 부가 기능을 수행할 수 있도록 하고, 또한 제어 결과를 저장한다.
한편 사용자 단말기(200)는 개인생활공간에 대한 상태정보를 데이터베이스에서 추출하여 디스플레이 하는 것이 가능하고, 또한 실시간으로 각 사이트에서 전달되어 오는 알림 정보를 웹 어플리케이션이나 스마트폰 앱을 통해서 수신할 수 있다.
특히, 장기간 저온상태에서도 신뢰성 있게 작동할 수 있는 각종 환경데이터 등을 수집 하여 전송 할 수 있는 데이터 수집 장치(300)는 소형의 개인생활공간내 환경에 적합한 USN 시스템 분석 기술로, 열악한 환경에서 사용이 가능하며, 개인생활공간내 환경에 적합한 USN 통신 알고리즘을 적용하여, 개인생활공간내 환경에 적합한 USN 통신 링크의 신뢰성 향상시킨다. 또한 긴급성/시급성이 있는 데이터의 관리 큐잉(Queueing) 구조를 구현하며, MAC 또는 네트워크 환경에서 우회 경로 데이터의 전송을 계층간 상호작용(Cross-layer)으로 지원하여 전송 계층(Transport Layer)의 규격을 적용한다. 또한 무선주파수(RF : Radio Frequency)/센서노드에서 전송하는 데이터를 수신할 수 있으며, 스마트 자동전력 가전기기제어 장치(100)와도 연동할 수 있다. 또한 수집된 데이터를 디스플레이하거나 서버로 전송할 수 있으며, 안테나를 통해서 방사되는 공중선 전력은 10mW 이하이며 이때 공중선 전력을 조정할 수도 있다. 또한 통신방식은 Zigbee, Serial, TCP/IP, CDMA 또는 이들의 조합을 포함한 이동통신 서비스 방식을 사용할 수 있으며, 공급전원 전압은 5VDC를 공급할 수 있다. 또한 사용자인터페이스는 액정표시장치, 키패드(keypad) 또는 터치스크린으로 구성될 수 있으며, 환경 조건은 영하 15℃에서부터 영상 80℃까지 견디는 튼튼한 내구성을 가질 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치의 구동 흐름도이다.
먼저, 사용자는 집, 사무실, 소형매장, 차량내부 및 생활공간 등의 임의의 개인생활공간의 제어정보를 미리 설정한다(S100).
이후 사용자가 사용자 단말기(200)의 스마트폰 앱을 실행하여, 무선통신을 이용하여 자신의 위치정보를 데이터 서버로 전송한다(S200).
이후 상기 데이터 서버가 사용자 단말기와 상기 개인생활공간의 거리정보와 예상 도착시간정보를 계산하여 스마트 자동전력 가전기기제어 장치로 전송한다(S300).
이후 스마트 자동전력 가전기기제어 장치가 수신한 상기 거리정보와 상기 예상도착시간정보에 기초하여 가전기기를 제어한다(S400).
이후 상기 스마트 자동전력 가전기기제어 장치의 제어에 따라 상기 가전기기가 동작한다(S500).
이와 같이 설명한 본 발명은 사용자가 자신의 단말기에 설치된 앱을 통해서 자신의 위치정보를 서버로 전송하면, 서버에서 사용자 단말기와 개인생활공간(집, 사무실 등)과의 거리와 도착시간을 계산하여, 사용자의 개인생활공간으로의 근접정도에 따라 개인생활공간내부에 제공되어 있는 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇 청소기, 가습기 및 제습기 등의 가전기기와 조명을 사용자가 미리 설정하여 저장한 개인정보 및 제어정보를 기초로 하여 자동으로 동작 또는 정지하도록 할 수 있다.
또한, 사용자가 설정한 개인생활공간의 오염도 및 설정한 개인생활공간의 습도를 자동으로 검출하여 사용자가 설정한 최적의 상태로 관리할 수 있으며, 개인생활공간의 가전기기(600)를 자동으로 가동 또는 종료할 수 있다.
이와 같이 개인정보를 이용한 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법은 에너지 효율성 향상을 위한 에너지 관리 인프라 센서네트워크로 활용할 수 있으며, 건설, 물류 또는 에너지 등의 표준화 작업을 통한 소규모 센서 네트워크 운영 및 유지 관리에 확장 및 활용할 수 있다. 또한 소규모 형태의 그린 빌딩 또는 강의실 관제 시스템 기술 및 서비스 분야로 확장할 수 있으며, 고장 방지 능력(Fault Tolerance) 및 고장 안전성(Fail Safety)이 중요한 화두로 떠오르는 공장 자동화 분야에 적용 가능하며 또한 기존 고장 안전성 유지와의 유무선 융합을 통한 기능 확장 및 새로운 서비스 모델을 창출할 수 있다. 나아가 건물에너지 통합관리, 조명 제어시스템, 공조 제어시스템 또는 에너지 절감 시스템 분야로 확장할 수 있다.
상기에서는 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 위주로 상술하였으나, 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정 되는 것은 아니며 본 발명의 각 구성요소는 동일한 목적 및 효과의 달성을 위하여 본 발명의 기술적 범위 내에서 변경 또는 수정될 수 있을 것이다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형 실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안 될 것이다.
100 : 스마트 자동전력 가전기기제어 장치
110 : 사용자 인터페이스부 120 : 정보분석부
130 : 네트워크 인터페이스부 140 : 자동전력 가전기기제어부
200 : 사용자 단말기 300 : 데이터 수집 장치
400 : 데이터 서버 500 : 센서장치
600 : 가전기기

Claims (11)

  1. 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치에 있어서,
    개인생활공간의 내부에 배치되는 적어도 하나 이상의 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇 청소기, 가습기, 제습기 또는 이들의 조합을 포함하는 가전기기;
    상기 개인생활공간에 대한 사용자의 설정정보나 예약정보 및 개인정보를 통해 상기 가전기기와 조명의 제어를 수행하기 위한 가전기기와 조명의 대상과 제어 범위를 분석하여 결정하는 정보분석부; 및
    상기 정보분석부에서 분석하여 결정한 가전기기와 조명 및 상기 가전기기와 조명의 제어 범위에 따라 상기 사용자가 설정한 설정정보나 예약정보 및 개인정보에 적응하도록 자동으로 제어하는 자동전력 가전기기제어부;를 포함하며,
    사용자가 사용자 단말기를 가지고 개인생활공간에 점점 접근할 경우, 사용자와 개인생활공간과의 거리정보와 예상도착시간정보를 산출하여, 사용자의 개인생활공간으로의 근접 정도에 따라 개인생활공간내부에 제공되어 있는 가전기기와 조명을 사용자가 미리 설정하여 저장한 설정정보나 예약정보 및 개인정보를 기초로 하여 자동으로 동작 또는 정지하도록 하며, 또한 사용자가 개인생활공간에서 멀어질수록 단계적으로 가전기기와 조명의 동작을 차단하여 전력소비를 줄이도록 제어하며,
    상기 사용자 단말기와 상기 개인생활공간의 근접 정도의 판단은,
    상기 사용자 단말기가 상기 사용자 단말기에 설치된 앱을 통해 상기 사용자 단말기의 위치정보를 데이터 수집 서버로 전송하게 되고, 상기 데이터 수집 서버는 해당 사용자가 상기 개인생활공간과 거리를 상기 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치로 통지함으로써, 상기 판단을 수행하며,
    상기 사용자 단말기와 개인생활공간의 거리정보 예상도착시간정보에 따라 상기 가전기기와 조명의 제어에 대한 설정이나 예약을 다르게 하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 사용자 단말기는,
    스마트폰, 노트북 컴퓨터, 스마트 패드 또는 태블릿 PC를 포함하여 구성되며,
    프로그램에 의한 예측제어로 사용전력 조정과 중요도 순위별 부하 순차제어를 수행하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 스마트 자동전력 가전기기제어 장치는,
    가전기기의 시간조절기 혹은 온도조절기 미세제어;
    가전기기의 역률제어;
    가전기기의 그룹별, 시간대별 또는 이들의 조합 별 전력제어; 또는
    이들의 조합을 수행하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치.
  7. 사용자가 집, 사무실, 소형매장 또는 차량내부의 임의의 개인생활공간의 내부에 배치되는 적어도 하나 이상의 스타일러, 세탁기, 공기청정기, 로봇 청소기, 가습기, 제습기 또는 이들의 조합을 포함하는 가전기기와 조명에 대한 제어정보를 미리 설정하거나 예약하는 단계;
    사용자가 사용자 단말기를 가지고 개인생활공간에 점점 접근할 경우, 사용자 단말기에 설치된 앱을 통해 상기 사용자 단말기의 위치정보를 데이터 수집 서버로 전송하는 단계;
    상기 데이터 수집 서버가 사용자 단말기와 상기 개인생활공간의 거리정보와 예상도착시간정보를 계산하여 스마트 자동전력 가전기기제어 장치로 전송하는 단계;
    상기 스마트 자동전력 가전기기제어 장치가 수신한 상기 거리정보와 상기 예상도착시간정보에 기초하여 사용자의 설정정보나 예약정보 및 개인정보에 따라 상기 가전기기와 조명을 제어하는 단계; 및
    상기 스마트 자동전력 가전기기제어 장치의 제어에 따라 상기 가전기기가 동작하는 단계;를 포함하며,
    또한 사용자 단말기를 소지한 사용자가 개인생활공간에서 멀어지는 경우, 멀어질수록 단계적으로 가전기기와 조명의 동작을 차단하여 전력소비를 줄이도록 제어하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법은,
    상기 데이터 수집 서버를 통해서,
    사이트 관리 기능; 센서 추상화 기능; 센서정보 관리 기능; 조건정보 관리 기능; 공간정보 필터링 기능; 상황인식 기능; 상황판단의 정규화 기능; 또는 이들의 조합중 적어도 하나 이상을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법.
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법은,
    상기 사용자 단말기를 통해서, 정전시 정전확인 및 제어를 수행하거나;
    프로그램에 의한 예측제어로 사용전력 조정과 중요도 순위별 부하 순차제어를 수행하거나;
    실시간으로 전력 사용량을 확인하거나;
    긴급 상황 발생시 사용자 단말기로 긴급 알림 서비스를 제공하거나; 또는
    이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법은,
    스마트 자동전력 가전기기제어 장치를 통해서,
    가전기기의 시간조절기 혹은 온도조절기 미세제어; 가전기기의 역률제어; 가전기기의 그룹별, 시간대별 또는 이들의 조합 별 전력제어; 또는 이들의 조합 중 적어도 하나 이상을 수행하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 방법.
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