KR101561187B1 - 스마트미터, 이를 포함하는 검침 시스템 및 이를 제어하는 데이터 수집장치의 동작 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 일 실시예에 따르면 적어도 하나의 센서와 연결된 스마트미터에 있어서, 상기 스마트미터 외부로부터 검침대상 정보를 포함하는 설정 신호를 수신하는 수신부, 및 상기 설정 신호에 따라 상기 적어도 하나의 센서의 출력신호를 수신하고 처리하여 검침 데이터를 생성하는 제어부를 포함하는 스마트미터가 제공된다.
Description
본 발명은 스마트미터, 이를 포함하는 검침 시스템 및 이를 제어하는 데이터 수집장치의 동작 방법에 관한 것이다.
국내 건축물 증가, 에너지 소비율 증가, 국제 기후변화 협약 및 신도시 및 복합/혁신도시의 집단에너지화 등의 요구에 따라 건물에너지 저감 시스템 개발의 필요성이 대두되고 있다.
건물에너지 관리를 위하여 스마트미터를 통해 각 건물에 설치된 복수의 계측기들(예컨대 각각 전력량, 유량, 풍량, 압력 및 배관온도를 측정하는 센서들)의 출력을 검침한다. 종래에는 각 계측기마다 스마트미터가 1:1로 연동되었으나, 이 경우 스마트미터 설치에 많은 비용이 소요되는 문제점이 있다.
한편, 각 스마트미터의 검침 정보를 취합하여 건물에너지를 관리하기 위한 데이터 수집장치(Data Collection Unit; DCU)에 대하여도 연구가 진행되고 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적인 과제는 보다 소형화되고 저렴한 스마트미터, 이를 포함하는 검침 시스템 및 상기 스마트미터를 보다 효율적으로 제어하는 데이터 수집장치의 동작 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 적어도 하나의 센서와 연결된 스마트미터에 있어서, 상기 스마트미터 외부로부터 검침대상 정보를 포함하는 설정 신호를 수신하는 수신부, 및 상기 설정 신호에 따라 상기 적어도 하나의 센서의 출력신호를 수신하고 처리하여 검침 데이터를 생성하는 제어부를 포함하는 스마트미터가 제공된다.
상기 설정 신호는 검침속성 정보를 더 포함하며, 상기 제어부는 상기 검침대상 정보에 따라 상기 출력신호의 처리 여부를 결정하고, 상기 검침속성 정보에 따라 상기 출력신호를 처리하여 상기 검침 데이터를 생성할 수 있다.
상기 적어도 하나의 센서는 유량, 전력량, 풍량, 압력, 배관온도, 가스량, 온도 및 습도 중 적어도 하나를 측정하고 측정 결과에 따라 상기 출력신호를 생성할 수 있다.
상기 수신부는 지그비 안테나이며, 상기 수신부는 상기 검침 데이터를 외부로 송신할 수 있다.
상기 스마트미터는 상기 스마트미터에 탈부착되는 착탈식 확장팩을 더 포함하고, 상기 착탈식 확장팩은 상기 스마트미터에 전력을 공급하는 배터리 또는 상기 스마트미터의 무선 통신을 지원하는 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 무선 통신 모듈은 이더넷(Ethernet) 모듈, 와이파이(Wi-Fi) 모듈 및 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 모듈 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 스마트미터는 상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 검침 데이터를 외부로 송신할 수 있다.
상기 제어부는 시스템-온 칩(System-on Chip; SoC)으로 구현될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 검침 시스템은 상기 스마트미터, 상기 검침 데이터를 관리하는 서버, 및 상기 설정 신호를 생성하여 상기 스마트미터로 송신하고, 상기 검침 데이터를 상기 스마트미터로부터 수신하여 상기 서버로 송신하는 데이터 수집장치(Data Collection Unit; DCU)를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 스마트미터의 동작을 제어하는 데이터 수집장치(Data Collection Unit; DCU)의 동작 방법에 있어서, 상기 스마트미터로 검침 대상에 관한 정보를 포함하는 설정 신호를 송신하는 단계, 기설정된 제1 주기마다 상기 스마트미터로부터 검침 데이터를 수신하는 단계, 상기 검침 데이터에 따라 상기 스마트미터 및 상기 데이터 수집장치 간의 통신 상태를 판단하는 단계, 및 상기 통신 상태에 따라 기설정된 제2 주기마다 상기 검침 데이터를 패킷 변환하여 외부 서버로 송신하는 단계를 포함하는 데이터 수집장치의 동작 방법이 제공된다.
상기 통신 상태를 판단하는 단계는 상기 검침 데이터에서 동일한 값이 기설정된 횟수만큼 반복되면, 상기 스마트미터로 데이터 재생성 요청을 하고, 상기 요청에 따라 상기 스마트미터로부터 상기 동일한 값이 수신되면 상기 스마트미터를 리셋하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기설정된 횟수, 상기 제1 주기 또는 상기 제2 주기는 외부 입력에 의하여 가변될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 주변 네트워크 중 참여 가능한 네트워크로의 등록을 요청하는 단계, 상기 등록이 완료되면, 검침대상 정보를 포함하는 설정 신호를 수신하는 단계, 및 상기 설정 신호에 따라 자신의 상태를 변경하는 단계를 포함하는 스마트미터의 동작 방법이 제공된다.
상기 스마트미터의 동작 방법은 센서의 출력신호를 수신하는 단계, 및 상기 변경된 상태에 따라 상기 출력신호를 처리하여 검침 데이터를 생성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 주변 네트워크 환경 중 참여 가능한 네트워크로의 등록을 요청하는 단계는 기설정된 제1 채널에서 데이터 통신이 가능한지 확인하는 단계, 및 상기 제1 채널에서 데이터 통신이 불가능하면 상기 제1 채널과 다른 제2 채널로 연결하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 주변 네트워크 환경 중 참여 가능한 네트워크로의 등록을 요청하는 단계는 채널 설정 신호를 수신하는 단계, 및 상기 채널 설정 신호에 따라 동작 채널을 설정하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 DCU의 설정 신호에 따라 스마트미터가 가변적으로 동작하므로, 스마트미터를 소형화하거나 보다 적은 수의 스마트미터만을 이용할 수 있어, 스마트미터의 설치 비용이 감소한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 스마트미터는 착탈식 확장팩을 통해 통신환경에 맞는 모듈만을 구비할 수 있으므로, 소형화되고 가격이 절감된다.
한편, DCU는 스마트미터로부터의 검침 데이터에 따라 스마트미터 및 DCU 간의 통신 상태를 판단함으로써, 보다 효율적으로 검침 데이터를 수집하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BEMS(Building Energy Management System)의 블록도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 BEMS의 블록도이다.
도 3은 도 1의 스마트미터의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 스마트미터 및 착탈식 확장팩을 나타낸다.
도 5는 도 4의 확장팩이 부착된 스마트미터의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 4의 확장팩이 부착된 스마트미터의 다른 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 1의 스마트미터의 다른 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 1의 DCU의 블록도이다.
도 9는 도 8의 DCU의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트미터의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 BEMS의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트미터의 네트워크 등록 과정을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트미터의 네트워크 등록 과정을 나타내는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 BEMS의 블록도이다.
도 3은 도 1의 스마트미터의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 4는 도 3의 스마트미터 및 착탈식 확장팩을 나타낸다.
도 5는 도 4의 확장팩이 부착된 스마트미터의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 6은 도 4의 확장팩이 부착된 스마트미터의 다른 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 7은 도 1의 스마트미터의 다른 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 1의 DCU의 블록도이다.
도 9는 도 8의 DCU의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트미터의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 BEMS의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트미터의 네트워크 등록 과정을 나타내는 순서도이다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트미터의 네트워크 등록 과정을 나타내는 순서도이다.
본 명세서에 개시되어 있는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 또는 기능적 설명들은 단지 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 형태들로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시 예들에 한정되지 않는다.
본 발명의 개념에 따른 실시 예들은 다양한 변경들을 가할 수 있고 여러 가지 형태들을 가질 수 있으므로 실시 예들을 도면에 예시하고 본 명세서에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명의 개념에 따른 실시 예들을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물, 또는 대체물을 포함한다.
제1 또는 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만, 예컨대 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제1구성요소는 제2구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2구성요소는 제1구성요소로도 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 BEMS(Building Energy Management System)의 블록도이다.
도 1을 참조하면, BEMS(1a)는 적어도 하나의 센서(10), 적어도 하나의 스마트미터(20), 데이터 수집장치(Data Collection Unit; DCU, 30) 및 서버(40)를 포함할 수 있다.
적어도 하나의 센서(10)는 건물의 데이터, 예컨대 전력량, 유량, 풍량, 압력 및 배관온도 중 적어도 하나를 측정하고 측정 결과에 따라 출력신호(S_OUT)를 출력할 수 있다.
각 스마트미터(20)는 적어도 하나의 센서(10)와 연결될 수 있다. 각 스마트미터(20)는 외부, 예컨대 DCU(30)로부터 검침대상 정보를 포함하는 설정 신호(CFG)를 수신할 수 있다.
각 스마트미터(20)는 설정 신호(CFG)에 따라 적어도 하나의 센서(10)의 출력신호(S_OUT)를 수신하고 처리하여 검침 데이터(M_DATA)를 생성할 수 있다.
DCU(30)는 설정 신호(CFG)를 생성하여 각 스마트미터(20)로 송신할 수 있다. DCU(30)는 검침 데이터(M_DATA)를 각 스마트미터로부터 수신하고 처리하여 패킷 데이터(P_DATA)를 생성하고, 패킷 데이터(P_DATA)를 서버(40)로 송신할 수 있다.
서버(40)는 패킷 데이터(P_DATA)를 저장 및 관리할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 BEMS의 블록도이다. 도 2의 블록도는 도 1에 도시된 것과 대부분 동일하므로, 설명의 편의를 위해 이하에서 차이점을 위주로 설명한다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 각 스마트미터(20) 및 DCU(30) 사이에는 라우터(Router, 50)가 개재될 수 있다. 라우터(50)는 각 스마트미터(20)를 그룹화(grouping)하여 관리할 수 있다.
라우터(50)는 설정 신호(CFG)를 DCU(30)로부터 수신하여 각 스마트미터(20)로 송신하고, 검침 데이터(M_DATA)를 각 스마트미터(20)로부터 수신하여 DCU(30)로 송신할 수 있다.
도 3은 도 1의 스마트미터의 일 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 3을 참조하면, 스마트미터(20a)는 수신부(21) 및 제어부(23)를 포함할 수 있다.
수신부(21)는 DCU(30)로부터 설정 신호(CFG)를 수신할 수 있다. 설정 신호(CFG)는 검침대상 정보를 포함하며, 실시예에 따라 검침속성 정보 및 네트워크 조인 정보를 더 포함할 수 있다.
제어부(23)는 적어도 하나의 센서(10)의 출력신호(S_OUT)를 수신할 수 있다. 제어부(23)는 설정 신호(CFG)에 따라 출력신호(S_OUT)를 처리하여 검침 데이터(M_DATA)를 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(23)는 검침대상 정보에 따라 출력신호(S_OUT)의 처리 여부를 결정하고, 검침속성 정보에 따라 출력신호(S_OUT)를 처리할 수 있다.
예컨대 출력신호(S_OUT)는 유량계 또는 전력량계로부터 출력된 경우 RS-485 표준에 따른 전기 신호일 수 있다. 출력신호(S_OUT)는 풍량센서 또는 압력센서로부터 출력된 경우 4~20mA의 전류일 수 있다. 출력신호(S_OUT)는 배관온도센서로부터 출력된 경우 RTD(Resistance Temperature Detector) 저항값의 변화량 또는 전압 값일 수 있다. 출력신호(S_OUT)는 온도, 습도 또는 기타 건물의 데이터를 나타내는 전기 신호일 수 있다.
검침대상 정보가 전력량인 경우, 제어부(23)는 출력신호(S_OUT)에 전력량 신호가 포함되는 경우에만 출력신호(S_OUT)를 처리할 수 있다.
검침속성 정보가 RS-485인 경우, 제어부(23)는 출력신호(S_OUT)를 RS-485 신호에서 무선통신을 위한 검침 데이터(M_DATA)로 변환할 수 있다.
네트워크 조인 정보에 따라, 제어부(23)는 스마트미터(20a)의 무선통신 여부를 결정할 수 있다.
실시예에 따라 제어부(23)는 시스템-온 칩(System-on Chip; SoC)으로 구현될 수 있다.
스마트미터(20a)는 스마트미터(20a)에 탈부착되는 착탈식 확장팩(미도시)을 더 포함할 수 있다. 착탈식 확장팩(미도시)은 스마트미터(20a)에 전력을 공급하는 배터리 또는 스마트미터(20a)의 무선 통신을 지원하는 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 4는 도 3의 스마트미터 및 착탈식 확장팩을 나타낸다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 스마트미터(20a)는 센서 포트(22) 및 적어도 하나의 홈(24-1, 24-2)을 포함하며, 수신부(21) 및 제어부(23)를 내장할 수 있다.
센서 포트(22)는 적어도 하나의 센서(10)의 출력신호(S_OUT)를 수신하여 제어부(23)로 전달할 수 있다.
착탈식 확장팩(25)은 스마트미터(20b)에 탈부착될 수 있다. 예컨대 착탈식 확장팩(25)은 적어도 하나의 결합 포트(27-1, 27-2)를 포함할 수 있다. 제1 결합 포트(27-1)가 제1 홈(24-1)에 결합되고, 제2 결합 포트(27-2)가 제2 홈(24-2)에 결합됨으로써 착탈식 확장팩(25)이 스마트미터(20b)에 부착될 수 있다.
그러나 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니며 확장팩(25)의 탈부착 방법은 다양하게 변형되어 실시될 수 있다.
도 5는 도 4의 확장팩이 부착된 스마트미터의 일 실시예를 나타내는 블록도이다. 도 5의 블록도는 도 3에 도시된 것과 대부분 동일하므로, 설명의 편의를 위해 이하에서 차이점을 위주로 설명한다.
도 5를 참조하면, 스마트미터(20b)는 탈부착 가능한 배터리(25a)를 포함할 수 있다.
스마트미터(20b)는 배터리(25a)가 부착되지 않은 경우 아답타(미도시)를 통해 전원을 공급받을 수 있다. 스마트미터(20b)는 배터리(25a)가 부착된 경우 아답타(미도시) 및/또는 배터리(25a)를 통해 전원을 공급받을 수 있다.
실시예에 따라 스마트미터(20b)의 수신부(21)는 지그비(ZigBee) 안테나일 수 있다. 수신부(21)는 제어부(23)에서 생성된 검침 데이터(M_DATA)를 외부, 예컨대 DCU(30)로 송신할 수 있다.
도 6은 도 4의 확장팩이 부착된 스마트미터의 다른 실시예를 나타내는 블록도이다. 도 6의 블록도는 도 3에 도시된 것과 대부분 동일하므로, 설명의 편의를 위해 이하에서 차이점을 위주로 설명한다.
도 6을 참조하면, 스마트미터(20c)는 탈부착 가능한 무선 통신 모듈(25b)을 포함할 수 있다.
무선 통신 모듈(25b)은 이더넷(Ethernet) 모듈, 와이파이(Wi-Fi) 모듈 및 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 모듈 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 이더넷 모듈은 이더넷 통신을 지원하고, 와이파이 모듈은 와이파이 통신을 지원하며, WCDMA 모듈은 WCDMA 통신을 지원할 수 있다.
스마트미터(20c)는 무선 통신 모듈(25b)을 통해 검침 데이터(M_DATA)를 외부, 예컨대 DCU(30) 또는 서버(40)로 송신할 수 있다.
도 7은 도 1의 스마트미터의 다른 실시예를 나타내는 블록도이다.
도 1 및 도 7을 참조하면, 스마트미터(20d)는 복수의 센서(10-1~10-n)에 연결될 수 있으며, WCDMA 모듈(41), 와이파이 모듈(43), 이더넷 모듈(45), 수신부(51), 제어부(53), 컨버터(55) 및 콘솔(57)을 포함할 수 있다.
복수의 센서(10-1~10-n) 각각은 건물의 데이터, 예컨대 전력량, 유량, 풍량, 압력 및 배관온도 중 적어도 하나를 측정하고, 측정 결과에 따라 상응하는 출력신호(S_OUT1~S_OUTn)를 출력할 수 있다.
이더넷 모듈(45)은 이더넷 통신을 지원하고, 와이파이 모듈(43)은 와이파이 통신을 지원하며, WCDMA 모듈(41)은 WCDMA 통신을 지원할 수 있다.
수신부(51)는 DCU(30)로부터 설정 신호(CFG)를 수신할 수 있다. 설정 신호(CFG)는 검침대상 정보를 포함하며, 실시예에 따라 검침속성 정보 및 네트워크 조인 정보를 더 포함할 수 있다.
수신부(51)는 지그비(ZigBee) 안테나일 수 있다.
제어부(53)는 각 센서(10-1~10-n)의 출력신호(S_OUT1~S_OUTn)를 수신할 수 있다. 제어부(23)는 설정 신호(CFG)에 따라 출력신호(S_OUT1~S_OUTn) 중 적어도 하나를 처리하여 검침 데이터(M_DATA)를 생성할 수 있다.
실시예에 따라, 제어부(23)는 검침대상 정보에 따라 출력신호(S_OUT1~S_OUTn) 중 적어도 하나를 선택하고, 검침속성 정보에 따라 선택된 출력신호를 처리할 수 있다.
스마트미터(20d)는 검침 데이터(M_DATA)를 수신부(51), WCDMA 모듈(41), 와이파이 모듈(43) 및 이더넷 모듈(45) 중 적어도 하나를 이용하여 외부, 예컨대 DCU(30) 또는 서버(40)로 송신할 수 있다.
컨버터(55)는 외부로부터 수신한 전압을 스마트미터(20d)의 규격에 맞는 전압으로 변환하여 제어부(53)로 출력할 수 있다.
예컨대 컨버터(55)는 220V 교류 전압을 수신하여 24V 직류 전압으로 변환하고, 24V 직류 전압을 3.6V 직류 전압으로 변환하여 제어부(53)로 출력할 수 있다.
콘솔(57)은 스마트미터(20d)의 디버깅을 위한 장치로서, 제어부(53)로 디버깅 신호를 출력하여 제어부(53)를 동작시킬 수 있다.
도 8은 도 1의 DCU의 블록도이다.
도 1 및 도 8을 참조하면, DCU(30)는 데이터 송수신부(31), 스마트미터 제어부(33) 및 데이터 변환부(35)를 포함할 수 있다.
스마트미터 제어부(33)는 설정 신호(CFG)를 생성하여 데이터 송수신부(31)를 통해 스마트미터(20)로 송신할 수 있다.
데이터 송수신부(31)는 지그비, WCDMA, 와이파이 및 이더넷 통신을 지원할 수 있으나, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
데이터 송수신부(31)는 스마트미터(20)로부터 검침 데이터(M_DATA)를 수신하여 데이터 변환부(35)로 보낼 수 있다.
데이터 변환부(35)는 검침 데이터(M_DATA)에 대해 검침단위를 환산하고 패킷 변환하여 패킷 데이터(P_DATA)를 생성할 수 있다.
데이터 송수신부(31)는 서버(40)로 패킷 데이터(P_DATA)를 송신할 수 있다.
도 9는 도 8의 DCU의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 8 및 도 9를 참조하면, 데이터 송수신부(31)는 스마트미터(20)로 검침 대상에 관한 정보를 포함하는 설정 신호(CFG)를 송신할 수 있다(S101).
데이터 송수신부(31)는 기설정된 제1 주기마다 스마트미터(20)로부터 검침 데이터(M_DATA)를 수신할 수 있다(S103).
스마트미터 제어부(33)는 검침 데이터(M_DATA)에 따라 스마트미터(20) 및 DCU(30) 간의 통신 상태를 판단할 수 있다(S105).
예컨대, 스마트미터 제어부(33)는 검침 데이터(M_DATA)에서 동일한 값이 기설정된 횟수만큼 반복되면, 데이터 송수신부(31)를 통해 스마트미터(20)로 데이터 재생성 요청을 할 수 있다. 상기 요청에 따라 스마트미터(20)로부터 상기 동일한 값이 수신되면, 스마트미터 제어부(33)는 데이터 송수신부(31)를 통해 스마트미터(20)를 리셋할 수 있다.
데이터 송수신부(31)는 상기 통신 상태에 따라 기설정된 제2 주기마다 검침 데이터(M_DATA)를 패킷 변환하여 외부 서버(40)로 송신할 수 있다(S107).
상기 기설정된 횟수, 상기 제1 주기 또는 상기 제2 주기는 DCU(30)의 외부 입력에 의하여 가변될 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트미터의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 2 및 도 10을 참조하면, 스마트미터(20)는 부팅될 수 있다(S201). 즉 스마트미터(20)의 전원이 온(on)되고, 스마트미터(20) 내 하드웨어의 정상 여부 확인이 완료될 수 있다.
부팅된 스마트미터(20)는 코디네이터(coordinator)로 네트워크 등록을 요청할 수 있다(S203). 즉 스마트미터(20) 내부에는 인증 정보 및 자신이 참여 가능한 네트워크가 설정되어 있으며, 스마트미터(20)는 상기 인증 정보를 전송하여 주변 네트워크 환경 중 참여 가능한 네트워크로의 등록을 요청할 수 있다. 코디네이터는 도 1의 DCU(30) 또는 도 2의 라우터(50) 중 하나를 의미할 수 있다.
등록 요청 시 스마트미터(20)는 코디네이터로 자신의 식별 ID(identification)를 함께 전송할 수 있다. 실시예에 따라 식별 ID는 IP(Internet Protocol) 또는 맥 어드레스(MAC Address)일 수 있다.
스마트미터(20)는 상기 등록 요청에 따른 코디네이터(coordinator)의 응답에 따라, 자신이 등록되었는지 판단할 수 있다(S205). 등록이 되지 않은 경우, 스마트미터(20)는 기설정된 시간(예컨대 20초) 동안 대기한 후 다시 코디네이터로 등록을 요청할 수 있다.
스마트미터(20)는 등록이 완료된 경우 코디네이터로 설정 신호(CFG)를 요청할 수 있다(S207). 설정 신호(CFG)는 스마트미터(20)의 동작 정의를 위한 환경 변수 값을 포함할 수 있다. 예컨대 설정 신호(CFG)는 검침대상 정보, 검침속성 정보 및 네트워크 조인 정보 등을 포함할 수 있다.
스마트미터(20)는 설정 신호(CFG) 수신 여부를 판단할 수 있다(S209). 설정 신호(CFG)를 수신하지 못한 경우, 스마트미터(20)는 기설정된 시간(예컨대 10초) 동안 대기한 후 코디네이터로 설정 신호(CFG)를 재요청할 수 있다.
설정 신호(CFG)를 수신한 경우, 스마트미터(20)는 설정 신호(CFG)에 따라 자신의 상태를 변경할 수 있다(S211). 스마트미터(20)는 자신의 변경된 상태에 따라 센서(10)의 출력신호(S_OUT)를 처리하여 검침 데이터(M_DATA)를 생성할 수 있다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 BEMS의 동작을 나타내는 순서도이다.
도 2 및 도 11을 참조하면, 스마트미터(20)는 라우터(50)로 프로비저닝(provisioning) 요청을 할 수 있다(S301).
예컨대 스마트미터(20)는 라우터(50)로 자신의 식별 ID 및 제1 값을 전송할 수 있다. 제1 값이 1인 경우 등록 요청을 나타내고, 제1 값이 2인 경우 설정 신호(CFG) 요청을 나타내며, 제1 값이 3인 경우 등록 요청 및 설정 신호(CFG) 요청을 같이 하는 것을 나타낼 수 있다. 이하에서는 제1 값이 3인 경우를 가정하여 설명하나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
라우터(50)는 DCU(30)로 네트워크 등록 요청을 하고(S303), DCU(30)로부터 등록 요청에 대한 응답을 수신할 수 있다(S305). 또한 라우터(50)는 DCU(30)로 설정 신호 요청을 하고(S307), DCU(30)로부터 설정 신호 요청에 대한 응답, 즉 설정 신호(CFG)를 수신할 수 있다(S309).
실시예에 따라 DCU(30)는 상기 등록 요청 및 상기 설정 신호 요청에 따라 외부 데이터베이스(미도시)로 쿼리(query)를 보내어 각각에 대한 응답을 수신할 수 있다.
라우터(50)는 상기 등록 요청에 대한 응답 및 설정 신호(CFG)에 따라, 스마트미터(20)로 프로비저닝 응답을 할 수 있다(S311). 예컨대 라우터(50)는 스마트미터(20)로 등록 완료 여부, 설정 신호(CFG) 수신 여부 및 설정 신호(CFG)를 송신할 수 있다.
이후 스마트미터(20)는 설정 신호(CFG)에 따라 자신의 상태를 변경할 수 있다. 스마트미터(20)는 자신의 변경된 상태에 따라 센서(10)의 출력신호(S_OUT)를 처리하여 검침 데이터(M_DATA)를 생성할 수 있다.
도 2 및 도 11에서는 라우터(50) 및 DCU(30)가 별도의 장치로 도시되었으나, 라우터(50) 및 DCU(30)는 도 1에 도시된 것과 같이 하나의 장치로 구현될 수도 있다.
예컨대, 다수의 스마트미터(20)를 제어해야 하는 경우 라우터(50) 및 DCU(30)를 별도의 장치로 구현하고, 소수의 스마트미터(20)를 제어해야 하는 경우 라우터(50)를 별도로 구비하지 않고 라우터(50)의 기능을 DCU(30)가 수행하도록 구현할 수 있다.
종래에는 각 스마트미터에 응용 어플리케이션이 설치되지 않으므로 각각의 환경 설정을 관리자가 수행하여야 하는데, 스마트미터의 수가 증가할수록 각 장치의 설정이 어려운 문제가 있었다.
상술한 실시예에 따르면 단순한 처리 과정을 통해 스마트미터의 환경 설정을 수행할 수 있으므로, 복수의 스마트미터의 관리가 보다 용이해지는 효과가 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트미터의 네트워크 등록 과정을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 2 및 도 12를 참조하면, 스마트미터(20)는 코디네이터(예컨대, DCU 또는 라우터)로 주변의 조인(join) 가능한 네트워크를 요청할 수 있다(S401).
스마트미터(20)는 상기 요청에 따른 응답에 따라, 코디네이터로 조인 가능한 네트워크로의 조인 요청을 할 수 있다(S403).
스마트미터(20)는 코디네이터로 자신의 식별 ID를 송신할 수 있다(S405). 식별 ID는 예컨대 EUI-64(64-bit extended unique identifier)일 수 있으나, 본 발명의 실시예가 이에 한정되는 것은 아니다.
스마트미터(20)는 코디네이터와 암호화를 위한 링크-키(link-key)를 교환할 수 있다(S407).
스마트미터(20)는 특정 채널로 연결하여 동작하도록 기설정될 수 있다. 스마트미터(20)는 설정된 채널에서 자신이 데이터 통신을 할 수 있는지 코디네이터로 확인 요청을 할 수 있다(S409).
예컨대 스마트미터(20)가 조인 가능한 네트워크는 와이파이, 블루투스 또는 지그비 네트워크일 수 있다. 지그비 통신의 경우 2.4GHz 주파수 대역이 14개의 채널로 나누어져 각 스마트미터에 할당될 수 있다.
설정된 채널에서 통신이 불가능한 경우, 스마트미터(20)는 설정된 채널에서의 네트워크 연결을 끊고(S411), 다음 채널로 연결하도록 설정될 수 있다(S413). 이후 스마트미터(20)는 S401 내지 S409 단계를 다시 수행할 수 있다.
설정된 채널에서 통신이 가능한 경우, 스마트미터(20)는 코디네이터로 설정 신호 요청을 하여 설정 신호(CFG)를 수신할 수 있다.
도 13은 본 발명의 다른 실시예에 따른 스마트미터의 네트워크 등록 과정을 나타내는 순서도이다.
도 1, 도 2 및 도 13을 참조하고, 코디네이터는 DCU(30)라고 가정한다. 그러나 다른 실시예에 따라 코디네이터는 라우터(50)일 수 있다.
스마트미터(20)는 DCU(30)로 주변의 조인(join) 가능한 네트워크를 요청할 수 있다(S501). 스마트미터(20)는 DCU(30)로부터 상기 네트워크 요청에 따른 응답을 수신할 수 있다(S502).
스마트미터(20)는 DCU(30)로 조인 가능한 네트워크로의 조인 요청을 할 수 있다(S503). 스마트미터(20)는 DCU(30)로부터 상기 조인 요청에 따른 응답을 수신할 수 있다(S504).
스마트미터(20)는 DCU(30)로 자신의 식별 ID를 송신할 수 있다(S505). 스마트미터(20)는 DCU(30)로부터 식별 ID 송신에 대한 확인 신호를 수신할 수 있다(S506).
실시예에 따라 스마트미터(20)는 DCU(30)와 암호화를 위한 링크-키(link-key)를 교환할 수 있다.
DCU(30)는 서버(40)로 상기 식별 ID에 상응하는 스마트미터(20)가 어떤 채널로 설정되어야 하는지에 대한 채널 확인을 요청할 수 있다(S507). DCU(30)는 서버(40)로부터 상기 채널 확인 요청에 대한 응답을 수신할 수 있다(S508).
DCU(30)는 상기 응답에 따라 스마트미터(20)로 채널 설정 신호를 송신할 수 있다(S509).
스마트미터(20)는 상기 채널 설정 신호에 따라 동작 채널을 설정하고 DCU(30)로 채널 설정에 대한 확인 신호를 송신할 수 있다(S510).
이후 스마트미터(20)는 상기 동작 채널에서 데이터 통신을 수행할 수 있으며, 예컨대 DCU(30)로 설정 신호 요청을 하여 설정 신호(CFG)를 수신할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면 DCU의 설정 신호에 따라 스마트미터가 가변적으로 동작하므로, 스마트미터를 소형화하거나 보다 적은 수의 스마트미터만을 이용할 수 있어, 스마트미터의 설치 비용이 감소한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면 스마트미터는 착탈식 확장팩을 통해 통신환경에 맞는 모듈만을 구비할 수 있으므로, 소형화되고 가격이 절감된다.
한편, DCU는 스마트미터로부터의 검침 데이터에 따라 스마트미터 및 DCU 간의 통신 상태를 판단함으로써, 보다 효율적으로 검침 데이터를 수집하는 효과가 있다.
본 발명은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다.컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 광 데이터 저장장치 등이 있다.
또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어, 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다. 그리고 본 발명을 구현하기 위한 기능적인(functional) 프로그램, 코드 및 코드 세그먼트들은 본 발명이 속하는 기술분야의 프로그래머들에 의해 용이하게 추론될 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
BEMS(1a), 센서(10), 스마트미터(20), DCU(30), 서버(40), 라우터(50)
수신부(21), 제어부(23), 센서 포트(22), 홈(24-1, 24-2),
착탈식 확장팩(25)
WCDMA 모듈(41), 와이파이 모듈(43), 이더넷 모듈(45),
수신부(51), 제어부(53), 컨버터(55), 콘솔(57)
수신부(21), 제어부(23), 센서 포트(22), 홈(24-1, 24-2),
착탈식 확장팩(25)
WCDMA 모듈(41), 와이파이 모듈(43), 이더넷 모듈(45),
수신부(51), 제어부(53), 컨버터(55), 콘솔(57)
Claims (15)
- 적어도 하나의 센서와 연결된 스마트미터에 있어서,
상기 스마트미터 외부로부터 검침대상 정보를 포함하는 설정 신호를 수신하는 수신부; 및
상기 설정 신호에 따라 상기 적어도 하나의 센서의 출력신호를 수신하고 처리하여 검침 데이터를 생성하는 제어부를 포함하는 스마트미터. - 제1항에 있어서, 상기 설정 신호는
검침속성 정보를 더 포함하며,
상기 제어부는
상기 검침대상 정보에 따라 상기 출력신호의 처리 여부를 결정하고, 상기 검침속성 정보에 따라 상기 출력신호를 처리하여 상기 검침 데이터를 생성하는 스마트미터. - 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 센서는
유량, 전력량, 풍량, 압력, 배관온도, 가스량, 온도 및 습도 중 적어도 하나를 측정하고 측정 결과에 따라 상기 출력신호를 생성하는 스마트미터. - 제1항에 있어서, 상기 수신부는
지그비 안테나이며,
상기 수신부는
상기 검침 데이터를 외부로 송신하는 스마트미터. - 제1항에 있어서, 상기 스마트미터는
상기 스마트미터에 탈부착되는 착탈식 확장팩을 더 포함하고,
상기 착탈식 확장팩은
상기 스마트미터에 전력을 공급하는 배터리 또는 상기 스마트미터의 무선 통신을 지원하는 무선 통신 모듈 중 적어도 하나를 포함하는 스마트미터. - 제5항에 있어서, 상기 무선 통신 모듈은
이더넷(Ethernet) 모듈, 와이파이(Wi-Fi) 모듈 및 WCDMA(Wideband Code Division Multiple Access) 모듈 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 스마트미터는
상기 무선 통신 모듈을 통해 상기 검침 데이터를 외부로 송신하는 스마트미터. - 제1항에 있어서, 상기 제어부는
시스템-온 칩(System-on Chip; SoC)으로 구현되는 스마트미터. - 제1항의 스마트미터;
상기 검침 데이터를 관리하는 서버; 및
상기 설정 신호를 생성하여 상기 스마트미터로 송신하고, 상기 검침 데이터를 상기 스마트미터로부터 수신하여 상기 서버로 송신하는 데이터 수집장치(Data Collection Unit; DCU)를 포함하는 검침 시스템. - 스마트미터의 동작을 제어하는 데이터 수집장치(Data Collection Unit; DCU)의 동작 방법에 있어서,
상기 스마트미터로 검침 대상에 관한 정보를 포함하는 설정 신호를 송신하는 단계;
기설정된 제1 주기마다 상기 스마트미터로부터 검침 데이터를 수신하는 단계;
상기 검침 데이터에 따라 상기 스마트미터 및 상기 데이터 수집장치 간의 통신 상태를 판단하는 단계; 및
상기 통신 상태에 따라 기설정된 제2 주기마다 상기 검침 데이터를 패킷 변환하여 외부 서버로 송신하는 단계를 포함하는 데이터 수집장치의 동작 방법. - 제9항에 있어서, 상기 통신 상태를 판단하는 단계는
상기 검침 데이터에서 동일한 값이 기설정된 횟수만큼 반복되면, 상기 스마트미터로 데이터 재생성 요청을 하고, 상기 요청에 따라 상기 스마트미터로부터 상기 동일한 값이 수신되면 상기 스마트미터를 리셋하는 단계를 포함하는 데이터 수집장치의 동작 방법. - 제10항에 있어서, 상기 기설정된 횟수, 상기 제1 주기 또는 상기 제2 주기는
외부 입력에 의하여 가변되는 데이터 수집장치의 동작 방법. - 주변 네트워크 중 참여 가능한 네트워크로의 등록을 요청하는 단계;
상기 등록이 완료되면, 검침대상 정보를 포함하는 설정 신호를 수신하는 단계; 및
상기 설정 신호에 따라 자신의 상태를 변경하는 단계를 포함하는 스마트미터의 동작 방법. - 제12항에 있어서, 상기 스마트미터의 동작 방법은
센서의 출력신호를 수신하는 단계; 및
상기 변경된 상태에 따라 상기 출력신호를 처리하여 검침 데이터를 생성하는 단계를 더 포함하는 스마트미터의 동작 방법. - 제12항에 있어서, 상기 주변 네트워크 환경 중 참여 가능한 네트워크로의 등록을 요청하는 단계는
기설정된 제1 채널에서 데이터 통신이 가능한지 확인하는 단계; 및
상기 제1 채널에서 데이터 통신이 불가능하면 상기 제1 채널과 다른 제2 채널로 연결하는 단계를 포함하는 스마트미터의 동작 방법. - 제12항에 있어서, 상기 주변 네트워크 환경 중 참여 가능한 네트워크로의 등록을 요청하는 단계는
채널 설정 신호를 수신하는 단계; 및
상기 채널 설정 신호에 따라 동작 채널을 설정하는 단계를 포함하는 스마트미터의 동작 방법.
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