KR101565895B1 - 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템 및 그 방법 - Google Patents

태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 태양광 패널이 설치된 태양광 발전시스템, 사용자 단말기 및 운용자 단말기를 각각 별도의 클라이언트 그룹으로 형성하고, 이들 클라이언트 그룹에 대한 전용서버를 풀로 구성하여, 해당 전용서버가 복수의 클라이언트와 독립적으로 운용되도록 하며, 별도의 업데이트 서버를 구비하여 각 전용서버의 데이터베이스 서버와의 작업 스케줄링, 각 전용서버의 운용, 관리 및 업데이트에 대한 업무를 수행하도록 함으로써, 태양광 발전시스템을 복수의 관련자가 상호 독립적으로 원격에서 모니터링할 수 있도록 하는 시스템 및 그 모니터링 방법에 관한 것이다.

Description

태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템 및 그 방법{SYSTEM FOR REMOTE PHOTOVOLTAIC MONITORING SYSTEM AND THE MONITORING METHOD THEREOF}
본 발명은 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 태양광 패널이 설치된 태양광 발전시스템, 사용자 단말기 및 운용자 단말기를 각각 별도의 클라이언트 그룹으로 형성하고, 이들 클라이언트 그룹에 대한 전용서버를 풀로 구성하여, 해당 전용서버가 복수의 클라이언트와 독립적으로 운용되도록 하며, 별도의 업데이트 서버를 구비하여 각 전용서버의 데이터베이스 서버와의 작업 스케줄링, 각 전용서버의 운용, 관리 및 업데이트에 대한 업무를 수행하도록 함으로써, 태양광 발전시스템을 복수의 관련자가 상호 독립적으로 원격에서 모니터링할 수 있도록 하는 시스템 및 그 모니터링 방법에 관한 것이다.
최근 석유나 석탄 등과 같은 화석에너지의 고갈문제, 온실가스로 인한 지구 온난화 문제, 환경오염 및 기상이변 등의 문제가 더욱 심각하게 대두되고 있다. 이러한 문제를 극복하기 위해 다양한 친환경 신재생 에너지에 대한 개발이 오랜 기간 진행되고 있으며 그 중에 태양광 발전은 가장 기대되는 신재생에너지원 중 하나로 부상하고 있다. 태양광발전의 핵심은 일반적으로 pn접합구조를 가진 태양전지(solar cell)로서, 외부로부터 광자(photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면 광자가 지닌 에너지에 의해 태양전지 내부에서 전자(electron)와 정공(hole)의 쌍(pair)이 생성된다. 이렇게 생성된 전자-정공 쌍은 pn접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 n형 반도체로 이동하고 정공은 p형 반도체로 이동해서 각각의 반도체 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하(charge)는 외부 회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 전류가 흐르게 함으로써 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다.
따라서 태양광 발전시스템은 대략적으로 상기 태양전지와, 태양전지로 부터 생산된 전력을 저장하는 축전지 및 태양광에서 생산된 직류전력을 교류전력으로 변환시키는 인버터를 포함하여 구성된다.
이러한 태양광 발전 시스템의 보급으로 인하여, 개인이 운영하는 소규모 태양광 발전시스템부터 기업형 태양광 발전시스템까지 규모가 다양해지고 있으며, 태양광 발전시스템의 설치 위치도 사용자와 가까운 주택부터 야산 경사지 같은 격지까지 다양해지고 있다. 이렇듯, 태양광 발전시스템의 규모와 설치 위치가 다양해짐에 따라, 사용자가 일일이 태양광 발전시스템의 설정 상태나, 고장 여부, 전력 생산 현황, 동작상태 등을 점검하기 힘들어 지고 있는 실정이다. 따라서, 태양광 발전시스템의 동작상태 등을 스마트폰과 같은 휴대 단말기 등을 통해 실시간으로 편리하게 종합적으로 모니터링 할 필요성이 대두되고 있다.
그러나 시장에는 이러한 사용자의 요구사항을 종합적으로 만족하는 원격 모니터리 시스템이 개발되어 있지 않아 태양광 발전시스템을 전체적으로 관리하는데 어려움이 있다.
따라서 본 발명은 태양광 패널이 설치된 태양광 발전시스템, 사용자 단말기 및 운용자 단말기를 각각 별도의 클라이언트 그룹으로 형성하고, 이들 클라이언트 그룹에 대한 전용서버를 풀로 구성하여, 해당 전용서버가 복수의 클라이언트와 독립적으로 운용되도록 하며, 별도의 업데이트 서버를 구비하여 각 전용서버의 데이터베이스 서버와의 작업 스케줄링, 각 전용서버의 운용, 관리 및 업데이트에 대한 업무를 수행하도록 함으로써, 태양광 발전시스템을 복수의 관련자가 상호 독립적으로 원격에서 모니터링할 수 있도록 하는 시스템 및 그 모니터링 방법을 제시하고자 한다.
본 발명과 관련한 기존의 선행기술문헌으로, 한국등록특허 제1415163호(2014.06.27.)는 태양광 발전 모니터링 시스템에 관한 발명으로, 각 지역에 설치된 태양광 발전시스템의 발전 현황을 네트워크를 통해 전달받아 실시간으로 모니터링하여 유지 관리를 원활하게 하도록 한 태양광 발전 모니터링 시스템에 관한 것으로서, 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하여 출력하는 태양전지모듈을 포함하여 이루어진 다수의 태양광 발전부와, 상기 각 태양광 발전부에 설치되어 대기온도 및 태양전지모듈 온도, 수평 일사량 및 경사 일사량, 발전량을 측정하는 태양광 발전 측정부와, 상기 태양광 발전 측정부에서 측정된 각종 정보를 네트워크를 통해 전달받아 발전현황, 감시, 진단, 분석, 보고서를 모니터링하는 태양광 발전 모니터링부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발명이다.
또한, 한국공개특허 제2014-0141148호(2014.12.10.)는 태양광 발전 모니터링 시스템 및 그 모니터링 방법에 관한 발명으로, 태양광 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 다수의 태양전지모듈, 태양전지모듈의 각각에 연결되고, 태양전지모듈이 생성한 직류전원을 교류전원으로 변환하는 다수의 마이크로 인버터, 마이크로 인버터에 흐르는 전압 및 전류를 측정하는 전력 측정부 및 전력 측정부가 측정한 전압 및 전류로부터 태양전지모듈에 대한 발전량의 데이터를 하나의 화면에 각각 디스플레이하는 서버를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 발명이다.
그러나 상기 선행기술문헌들은 비록 태양광 발전 설비를 모니터링 하는 일부 방법에 대해서 제시하고 있으나, 유무선 네트워크를 통한 태양광 발전시스템과 연결되어 태양광 발전시스템으로부터 취득된 동작상태나 기상 상황 등의 주변 환경변화 및 발전량을 저장하고 종합적으로 관리하는 서버나, 사용자의 스마트폰과 같은 휴대 단말기를 통한 태양광 발전시스템의 발전상황을 시간이나 장소의 구애 받지 않고 편리하게 확인하는 방법 등에 대한 제시가 없어서, 여전히 사용자가 태양광 발전시스템을 관리하는 측면에서는 불편한 문제가 있다.
이에 본 발명은 상기에 언급한 바와 같이, 태양광 패널이 설치된 태양광 발전시스템, 사용자 단말기 및 운용자 단말기를 각각 별도의 클라이언트 그룹으로 형성하고, 이들 클라이언트 그룹에 대한 전용서버를 풀로 구성하여, 해당 전용서버가 복수의 클라이언트와 독립적으로 운용되도록 하며, 별도의 업데이트 서버를 구비하여 각 전용서버의 데이터베이스 서버와의 작업 스케줄링, 각 전용서버의 운용, 관리 및 업데이트에 대한 업무를 수행하도록 함으로써, 태양광 발전시스템을 복수의 관련자가 상호 독립적으로 원격에서 모니터링할 수 있도록 하는 시스템 및 그 모니터링 방법을 제시하고자 한다.
본 발명은 태양광 발전시스템을 원격에서 모니터링하여 편리하게 관리할 수 있도록 하기 위한 것으로, 인버터와 통신채널로 연결되어 태양광 발전시스템의 동작상태와 고장상태 등의 정보를 수집하는 인터페이스를 제공하는 통신모듈, 태양광 발전시스템의 운용상황 정보를 실시간으로 확인하고 조회가 가능한 운영자 단말기와, 스마트폰과 같은 휴대 단말기를 통해 태양광 발전시스템의 발전 상황을 확인할 수 있는 사용자 단말기, 그리고 태양광 발전 상황 정보, 운용자 정보, 사용자 정보 및 태양광 발전시스템 정보 등을 저장하고 관리하는 데이터베이스 서버 등과 유무선 네트워크를 통해 연결하는 원격 모니터링 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한 본 발명은 태양광 발전시스템, 사용자 단말기 및 운용자 단말기를 각각 별도의 클라이언트 그룹으로 형성하고, 이들 클라이언트 그룹에 대한 전용서버를 풀로 구성하여, 해당 전용서버가 복수의 클라이언트와 독립적으로 운용되도록 하며, 별도의 업데이트 서버를 구비하여 각 전용서버의 데이터베이스 서버와의 작업 스케줄링, 각 전용서버의 운용, 관리 및 업데이트에 대한 업무를 수행하도록 함으로써, 태양광 발전시스템을 복수의 관련자가 상호 독립적으로 원격에서 모니터링할 수 있도록 하는 시스템과 그 모니터링 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템은 적어도 하나 이상의 태양광 발전 시스템 클라이언트(Photovolatic system client, PVC)와 접속하여, 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템에 대해서 각 태양광 발전시스템의 인버터를 통해서 태양광 발전 시스템의 동작상태와 고장상태에 대한 정보를 수신하여 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템을 모니터링하도록 하는 PVC 서버, 적어도 하나 이상의 운용자 단말기 클라이언트(Operator terminal client, OTC)와 접속하여 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템의 운용 상황에 대한 정보를 실시간으로 확인하고 조회할 수 있도록 하여 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템을 모니터링할 수 있도록 하는 OTC 서버, 적어도 하나 이상의 사용자 단말기 클라이언트(User terminal client, UTC)와 접속하여 사용자 단말기를 통해서 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템의 발전 상황을 확인할 수 있도록 하여, 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템을 모니터링할 수 있도록 하는 UTC 서버를 포함하며, 상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버가 각각 독립적으로 운용되며, 각각의 서버로부터 생성되거나 처리된 정보는 상기 각 서버들이 서로 공유하도록 서버 풀을 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서버 풀은, 업데이트 서버를 더 포함하며, 상기 업데이트 서버는 상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버와 태양광 발전 시스템 클라이언트, 운용자 단말기 클라이언트 및 사용자 단말기 클라이언트의 버전 관리나 소프트웨어 업데이트를 수행하고, 상기 각 서버와 클라이언트가 데이터베이스 서버와 정보를 송수신하는 스케줄을 관리하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서버 풀은, 데이터베이스 서버;를 더 포함하며, 상기 데이터베이스 서버는, 태양광 발전 시스템 클라이언트를 통해서 PVC 서버가 수집한 정보를 저장하고 관리하며, 상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버의 요청에 따라 해당 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 태양광 발전시스템은, 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 패널, 상기 태양전지 패널의 주변온도, 습도, 일사량 또는 이들의 조합을 측정하는 센서부, 상기 태양전지 패널에서 생산한 직류 전압을 교류 전압으로 변환해 주는 인버터, 생산된 교류 전원을 전력계통에 연결하거나, 자가 사용을 위한 교류 배전반 및 상기 태양광 발전시스템의 각 구성품들에 대한 센싱정보 및 동작상태 정보를 수집하여 처리하는 센싱 데이터 처리 모듈, 처리된 센싱 데이터를 외부로 송신하고, 외부로부터 제어 데이터를 수신하여 상기 센싱 데이터 처리 모듈에 전달하는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 인버터는, 상기 태양광 발전시스템의 각 구성품들에 대한 상태 정보를 수집하여 상기 센싱 데이터 처리 모듈로 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서버와 클라이언트 사이의 정보에 대한 송수신은,프레임의 시작을 나타내는 시작 프레임 코드, 패킷의 유형과 동작을 나타내는 동작코드, 패킷 송수신 순서를 나타내는 시퀀스 번호 필드, 데이터 필드의 길이를 바이트 단위로 표시하는 데이터 길이 필드, 데이터 필드를 포함하여 구성되는 패킷을 송수신함으로써 수행되는 것을 특징으로 한다.
아울러 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 방법은 태양광 발전시스템의 인버터를 통해서 태양광 발전시스템의 동작상태와 고장상태에 대한 정보를 수신하여 해당 서버에 전달하는 태양광 발전시스템 클라이언트(Photovolatic system client, PVC), 태양광 발전시스템의 운용 상황에 대한 정보를 실시간으로 확인하고 조회할 수 있는 운용자 단말기 클라이언트(Operator terminal client, OTC) 또는 사용자 단말기를 통해서 태양광 발전시스템의 발전 상황을 확인할 수 있는 사용자 단말기 클라이언트(User terminal client, UTC) 중 적어도 하나 이상이 PVC 서버, OTC 서버 또는 UTC 서버 중 해당 서버에 접속하는 단계, 상기 PVC 서버, OTC 서버, UTC 서버 중 적어도 하나 이상이 각각 해당 클라이언트에게 응답하는 단계, 상기 클라이언트 중 적어도 하나 이상으로부터 정보의 전송에 대한 요구가 오면, 상기 PVC 서버, OTC 서버, UTC 서버 중 적어도 하나 이상이 상기 요구가 온 해당 클라이언트에게 정보를 전송하는 단계를 포함하며, 상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버가 각각 독립적으로 운용되며, 각각의 서버로부터 생성되거나 처리된 정보는 상기 각 서버들이 서로 공유하도록 서버 풀을 구성하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서버 풀은, 업데이트 서버를 더 포함하며, 상기 업데이트 서버는 상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버와 태양광 발전 시스템 클라이언트, 운용자 단말기 클라이언트 및 사용자 단말기 클라이언트의 버전 관리나 소프트웨어 업데이트를 수행하고, 상기 각 서버와 클라이언트가 데이터베이스 서버와 정보를 송수신하는 스케줄을 관리하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서버 풀은, 데이터베이스 서버를 더 포함하며, 상기 데이터베이스 서버는, 태양광 발전 시스템 클라이언트를 통해서 PVC 서버가 수집한 정보를 저장하고 관리하며, 상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버의 요청에 따라 해당 정보를 제공하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 태양광 발전시스템은, 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 패널, 상기 태양전지 패널의 주변온도, 습도, 일사량 또는 이들의 조합을 측정하는 센서부, 상기 태양전지 패널에서 생산한 직류 전압을 교류 전압으로 변환해 주는 인버터, 생산된 교류 전원을 전력계통에 연결하거나, 자가 사용을 위한 교류 배전반 및 상기 태양광 발전시스템의 각 구성품들에 대한 센싱정보 및 동작상태 정보를 수집하여 처리하는 센싱 데이터 처리 모듈, 처리된 센싱 데이터를 외부로 송신하고, 외부로부터 제어 데이터를 수신하여 상기 센싱 데이터 처리 모듈에 전달하는 통신 모듈을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 인버터는 상기 태양광 발전시스템의 각 구성품들에 대한 상태 정보를 수집하여 상기 센싱 데이터 처리 모듈로 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 서버와 클라이언트 사이의 정보에 대한 송수신은, 프레임의 시작을 나타내는 시작 프레임 코드, 패킷의 유형과 동작을 나타내는 동작코드, 패킷 송수신 순서를 나타내는 시퀀스 번호 필드, 데이터 필드의 길이를 바이트 단위로 표시하는 데이터 길이 필드, 데이터 필드를 포함하여 구성되는 패킷을 송수신함으로써 수행되는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 태양광 패널이 설치된 태양광 발전시스템, 사용자 단말기 및 운용자 단말기를 각각 별도의 클라이언트 그룹으로 형성하고, 이들 클라이언트 그룹에 대한 전용서버를 풀로 구성하여, 해당 전용서버가 복수의 클라이언트와 독립적으로 운용되도록 하며, 별도의 업데이트 서버를 구비하여 각 전용서버의 데이터베이스 서버와의 작업 스케줄링, 각 전용서버의 운용, 관리 및 업데이트에 대한 업무를 수행하도록 함으로써, 태양광 발전시스템을 복수의 관련자가 상호 독립적으로 원격에서 보다 편리하고 효율적으로 모니터링하고 관리할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 운용을 위한 네트워크 연결에 대한 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 서비스 플랫폼의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템내의 클라이언트 식별자에 대한 테이블이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템내의 서버 풀의 각 서버의 패킷 포맷을 나타내는 도표이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템내의 서버와 클라이언트 간의 데이터 전송을 나타내는 전송 개념도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다. 또한 본 발명의 실시 예들에 대해서 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명에 따른 실시 예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 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 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 운용을 위한 네트워크 연결에 대한 개념도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명은 태양광 패널이 설치된 태양광 발전시스템(100), 상기 태양광 발전시스템(100)과 유무선 네트워크로 연결되어 태양광 발전시스템의 동작상태나 기상 상황 등의 주변 환경변화 및 발전량을 모니터링 하는 서버 풀(Server Pool)(200), 모니터링된 데이터를 저장하고 관리하는 데이터베이스(300), 모니터링된 태양광 발전시스템의 발전 상황을 사용자 단말기를 통해서 확인할 수 있는 사용자 단말기 클라이언트 UTC(User Terminal Client)(400), 모니터링된 태양광 발전 시스템의 운용 상황에 대한 정보를 실시간으로 확인하고 조회할 수 있는 운영자 단말기 클라이언트 OTC(Operator Terminal Client)(500), 상기 태양광 발전시스템(100)과 연결되어 태양광 발전시스템의 동작상태를 로컬로 모니터링할 수 있는 LCD패널(600)로 구성된다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 태양광 발전시스템(100)의 구성은 크게 태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 패널(110), 태양전지 패널에서 생산한 직류 전압을 교류 전압으로 변환해주는 인버터(120), 생산된 교류전원을 전력계통에 연결하거나, 자가사용을 위한 교류 배전반(130), 태양전지 패널의 주변온도, 습도, 일사량등을 측정하는 센서부(140), 각 구성품의 상태 정보 등을 처리하는 센싱 데이터 처리 모듈(151), 센싱 데이터를 외부로 송신하고, 외부로 부터 제어 데이터를 수신할 수 있는 통신모듈(152)로 구분할 수 있다. 생산된 전력은 자가 사용하거나, 전력계통 시스템에 공급하거나, 에너지 저장장치(ESS : Energy Storage Sysetem)에 저장할 수 있다.
상기 센싱 데이터 처리모듈(151)과 통신 모듈(152)로 구성된 PVC(Photovoltaic Client)(150)는 다양한 유무선의 네트워크 인터페이스를 제공하여 로컬(예: 근거리 LCD 패널) 및 원거리(예: 서버) 모니터링 시스템에 연결한다.
각 구성품들의 센싱정보 및 동작상태 정보는 센싱 데이터 처리 모듈(151)에서 수집하여 처리한다. 처리된 센싱 데이터들은 통신모듈(152)를 통하여 로컬/원격 모니터링 시스템에 전송된다. 도 2에서 센싱 데이터의 흐름은 점선으로 표시되어 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 서비스 플랫폼의 구성도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하면, 태양광 발전시스템의 동작상태를 모니터링하고 고장 진단하는 서비스를 위한 서비스 플랫폼은 다음과 같이 구성된다. 먼저 태양광 발전시스템(100)의 센싱 데이터 처리 모듈(151)은 상기 태양전지 패널(110)과 인버터(120) 통해 태양광 발전시스템의 동작상태와 고장상태 및 현재 발전 전력, 태양전지 전압, 전류, 발전 효율 등의 정보를 취합하고, 또한 교류배전반을 통해 전력 계통 시스템에 연결되어 공급된 전력량과 자가 사용한 전력량 및 에너지 저장장치에 저장된 전력량 등의 정보를 취합하며, 또한 현재 태양광 발전시스템(100)가 설치된 주변의 온도, 습도, 일사량 등의 환경정보를 상기 센서부(140)가 센싱한 정보를 종합적 취합하여 처리한다. 상기 태양광 발전시스템(100)의 통신모듈(152)는 상기 취합된 태양광 발전시스템(100)의 종합적인 동작, 상태, 환경 등의 정보를 유무선 네트워크를 통해 상기 서버 풀(200)의 PVC 서버(220)에 전달한다.
서버 풀(200)은 PVC(150)로 부터 취합된 태양광 발전시스템(100)의 종합적인 동작, 상태, 환경 등의 정보의 관리를 담당하는 PVC 서버(220), 사용자가 상기 사용자 단말기 클라이언트 UTC(400)를 통해 본 발명 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템에 접속하면 사용자 정보를 확인하여 해당 태양광 발전시스템(100)에 대한 정보를 제공하는 UTC 서버(230), 상기 태양광 발전시스템(100)를 운영 관리하는 운영센터의 운영자가 운영자 단말기 클라이언트 OTC(500)를 통해 본 발명 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템에 접속하면 운영자 정보를 확인하여 전체 시스템 운영상황 정보를 실시간으로 제공하는 OTC 서버(240), 그리고, 상기 PVC 서버(220)와 UTC 서버(230)와 OTC 서버(240)의 상호 데이터 처리를 제어하고, 또한 본 시스템에 연결된 사용자 단말기 클라이언트 UTC(400)와 운영자 단말기 클라이언트 OTC(500)에 설치된 프로그램을 업데이트 하는 기능을 하는 업데이트서버(210)으로 구성된다.
상기 서버 풀(200)의 각 서버들은 시스템 안정성 향상을 위해, 개별 프로세스로 구현된다.
데이터베이스 서버(300)는 상기 서버 풀(200)과 연결되어, 상기 태양광 발전시스템(100)의 발전 전력량, 태양전지 전압과 전류의 변화, 발전 효율, 전력 계통 시스템에 연결되어 공급된 전력량, 자가 사용한 전력량, 에너지 저장장치(ESS)에 저장된 전력량 등의 상기 태양광 발전시스템(100)의 종합정보를 데이터베이스화하여 저장하여, 사용자나 운영자가 해당 정보를 조회할 수 있는 서비스를 제공한다.
사용자는 사용자 단말기 클라이언트 UTC(400)를 통해 상기 서버 풀(200)의 UTC 서버(230)에 접속하여 상기 태양광 발전시스템(100)의 종합적인 발전상황을 확인할 수 있다. 여기서 사용자 단말기 클라이언트 UTC(400)는 스마트폰, 태블릿, 노트북등 다양한 휴대 단말기를 포함하는 개념이다. 그리고 상기 태양광 발전시스템(100)를 운영 관리하는 운영자는 운영자 단말기 클라이언트 OTC(500)를 상기 서버 풀(200)의 OTC 서버(240)에 접속하여 시스템 운영상황 정보를 실시간으로 확인하고, 조회할 수 있다. 이처럼 태양광 발전시스템(100)의 상태를 실시간으로 확인 가능하므로 태양광 발전시스템(100)에 고장이나 이상 징후가 나타나면 바로 바로 대처할 수 있다.
또한 상기 업데이트 서버는 상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버와 태양광 발전 시스템 클라이언트, 운용자 단말기 클라이언트 및 사용자 단말기 클라이언트의 버전 관리나 소프트웨어 업데이트를 수행하고, 상기 각 서버와 클라이언트가 데이터베이스 서버와 정보를 송수신하는 스케줄을 관리하는 것을 특징으로 한다. 예컨대 PVC 서버가 데이터베이스 서버와 통신하면서 작업을 수행하고, 데이터베이스의 내용이 업데이트되고 있는 중이라면, 이와 동시에 혹은 조금 늦게 OTC나 UTC 서버에서 특정 데이터를 데이터베이스 서버로부터 요청하여 디스플레이할 때, 지금 작업 도중에 있는 PVC 서버와 관련한 불완전한 정보를 사용자나 운용자에게 제공하는 것이 아니라, 이미 작업이 끝난 이전에 저장되어 있던 정보를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 이와 같은 경우에 업데이트 서버는 데이터베이스에 저장되어 있는 정보가 모두 업데이트되기 전에는 해당 정보를 사용자나 운용자에게 제공하지 않도록 하고, 각 서버가 안정적으로 자신의 업무를 수행하도록 지원한다.
이러한 각 서버와 데이터베이스 서버와의 데이터 공유 및 업데이트는 상호 업무의 시작과 종료에 대한 알림 메시지를 플래그를 통해서 송수신하면서, 각 서버는 해당 플래그가 가용한지 여부를 주기적으로 체크하면서 자신의 처리 순서를 기다리거나 자신의 처리순서임을 알아차린다. 이러한 플래그의 관리는 각 서버가 공통적으로 참조할 수 있는 하나의 테이블을 통해서 관리되는 것이 바람직하다.
또한 이러한 스케줄링은 업데이트 서버에서 수행할 수 있지만, 반드시 업데이트 서버에서 수행해야 하는 것은 아니고, 경우에 따라서는 별도의 이렇나 관리만 수행하는 전용 서버를 따로 두고 수행하도록 하거나, 여러개의 서버 중에서 하나를 지정하여 이 기능을 수행하도록 할 수도 있다. 다만, 이러한 스케줄링은 타 서버나 클라이언트로부터 가급적 영향을 적게 받도록 운용하는 것이 바람직하다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템내의 클라이언트 식별자에 대한 테이블이다.
도 4에 도시된 내용을 설명하면 다음과 같다. 본 발명 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템내에서 모든 클라이언트는 CID (client ID) 를 사용하여 식별한다. 클라이언트 ID (CID) 는 클라이언트 유형 (client type) 에 따라 달라진다. 통신모듈/PVC(160)와 운영자 단말기 클라이언트 OTC(500)는 4-바이트 정수로 CID를 부여 하여 클라이언트를 식별하고, 사용자 단말기 클라이언트 UTC(400)는 디바이스 ID를 구분하는 11문자와 디바이스 모델을 구분하는 9문자로 총 20-바이트 문자열로 CID를 부여 하여 클라이언트를 식별한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템내의 서버 풀의 각 서버의 패킷 포맷을 나타내는 도표이다.
도 5에 도시된 내용을 설명하면 다음과 같다. 패킷은 SOF, OPC, SEQ, LEN, DATA 총 5개의 필드로 구성된다. SOF는 Start Of Frame 필드로 1 Byte의 크기이며, 패킷 프레임의 시작을 표시하고, 그 값은 (0xCC)이다. OPC는 동작 코드(Operation Code)필드로 1 Byte의 크기이며, 패킷의 유형과 동작을 결정한다. SEQ는 시퀀스 번호 (Sequence numebr) 필드로 1 Byte의 크기이며, 패킷 송수신 순서를 표시한다. '0' 부터 시작하며 모든 작업요청 패킷에 대한 응답패킷은 시퀀스 번호가 일치해야 한다. SEQ 가 255 를 넘으면 0 에서 다시 시작한다. LEN는 데이터 길이 (Data Length) 필드로 2 Byte의 크기이며, 데이터 필드의 길이를 바이트 단위로 표시한다. 데이터 필드 최대 길이는 1024 바이트로 한정된다. DATA는 데이터(Data)필드로 최대 1024 바이트까지 n-Byte의 Data로 구성된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템내의 서버와 클라이언트 간의 데이터 전송을 나타내는 전송 개념도이다.
도 6에 도시된 내용을 설명하면 다음과 같다. 데이터 패킷A가 4바이트의 크기로 DAT-1(2바이트)과 DAT-2(2바이트)의 필드로 구성되고, DAT-1이 0x1234, DAT-2가 0x5678인 경우 서버에서 클라이언트로의 데이터 전송은 DAT-1의 최상위 비트(MSB)인 0x12의 전송을 시작으로 DAT-1의 최하위 비트(LSB) 0x34, DAT-2 최상위 비트(MSB)인 0x56, DAT-2의 최하위 비트(LSB) 0x78의 순서로 전송되고, 이 데이터는 클라이언트의 버퍼에 저장되고, 클라이언트는 버퍼의 내용을 읽어와 패킷A의 원 데이터인 0x12345678을 그래픽 혹은 텍스트 데이터로 변환한 후 UI 통해서 디스플레이하게 된다.
여기서 상기 버퍼는 클라이언트의 입력단이나 출력단에 위치하거나 클라이언트가 업무를 처리하는 도중에 버퍼링을 거치도록 할 수도 있으며, 해당 데이터의 버퍼링은 선입선출을 원칙으로 한다. 한편, 상기 바이트 단위로 약속된 이진 데이터이며, 서버에서 송신된 데이터는 해당하는 데이터가 의미하는 바를 UI에 매칭하여 출력하기 위해서 변환기를 거치게 되고, 반대로 UI에서 입력된 정보는 서버에서 인식할 수 있도록 상기 이진 데이터로 변환되어 서버로 전송된다.
이와 같이 본 발명은 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 태양광 패널이 설치된 태양광 발전시스템, 사용자 단말기 및 운용자 단말기를 각각 별도의 클라이언트 그룹으로 형성하고, 이들 클라이언트 그룹에 대한 전용서버를 풀로 구성하여, 해당 전용서버가 복수의 클라이언트와 독립적으로 운용되도록 하며, 별도의 업데이트 서버를 구비하여 각 전용서버의 데이터베이스 서버와의 작업 스케줄링, 각 전용서버의 운용, 관리 및 업데이트에 대한 업무를 수행하도록 함으로써, 태양광 발전시스템을 복수의 관련자가 상호 독립적으로 원격에서 보다 편리하고 효율적으로 모니터링하고 관리할 수 있는 효과가 있다.
이상으로 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 판단되어야 할 것이다.
100 : 태양광 발전시스템 110 : 태양전지 패널
120 : 인버터 130 : 교류 배전반
140 : 센서부 150 : 태양광 발전시스템 클라이언트(PVC)
151 : 센싱 데이터 처리모듈 152 : 통신모듈
200 : 서버 풀 210 : 업데이트 서버
220 : PVC 서버 230 : UTC 서버
240 : OTC 서버 300 : 데이터베이스 서버
400 : 사용자 단말기 클라이언트(UTC)
500 : 운영자 단말기 클라이언트(OTC)
600 : LCD 패널

Claims (12)

  1. 적어도 하나 이상의 태양광 발전 시스템 클라이언트(Photovolatic system client, PVC)와 접속하여 적어도 하나 이상의 태양광 발전 시스템의 동작상태와 고장상태에 대한 정보를 수신하여 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템을 모니터링할 수 있도록 하는 PVC 서버;
    적어도 하나 이상의 운용자 단말기 클라이언트(Operator terminal client, OTC)와 접속하여 적어도 하나 이상의 태양광 발전 시스템의 운용 상황에 대한 정보를 실시간으로 확인하고 조회할 수 있도록 하여 운용자가 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템을 모니터링할 수 있도록 하는 OTC 서버;
    적어도 하나 이상의 사용자 단말기 클라이언트(User terminal client, UTC)와 접속하여 사용자 단말기를 통해서 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템의 발전 상황을 확인할 수 있도록 하여, 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템을 모니터링할 수 있도록 하는 UTC 서버; 및
    상기 각 서버와 클라이언트가 데이터베이스 서버와 정보를 송수신하는 스케줄을 관리하는 업데이트 서버;를 포함하며,
    상기 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템, 복수의 사용자 단말기 및 복수의 운용자 단말기를 각각 별도의 클라이언트 그룹으로 형성하고, 상기 클라이언트 그룹에 대한 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버를 포함한 전용서버를 풀로 구성하여, 해당 전용서버가 복수의 클라이언트와 독립적으로 운용되도록 하며, 별도의 업데이트 서버를 구비하여 각 전용서버의 데이터베이스 서버와의 작업 스케줄링, 각 전용서버의 운용, 관리 및 업데이트에 대한 업무를 수행하도록 하며,
    상기 데이터베이스 서버는,
    태양광 발전 시스템 클라이언트를 통해서 PVC 서버가 수집한 정보를 저장하고 관리하며, 상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버의 요청에 따라 해당 정보를 제공하되,
    데이터베이스에 저장되어 있는 정보가 모두 업데이트되기 전에는 해당 정보를 사용자나 운용자에게 제공하지 않도록 하여, 각 전용서버가 안정적으로 자신의 업무를 수행하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 태양광 발전시스템은,
    태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 패널;
    상기 태양전지 패널의 주변온도, 습도, 일사량 또는 이들의 조합을 측정하는 센서부;
    상기 태양전지 패널에서 생산한 직류 전압을 교류 전압으로 변환해 주는 인버터;
    생산된 교류 전원을 전력계통에 연결하거나, 자가 사용을 위한 교류 배전반 및 상기 태양광 발전시스템의 각 구성품들에 대한 센싱정보 및 동작상태 정보를 수집하여 처리하는 센싱 데이터 처리 모듈; 및
    처리된 센싱 데이터를 외부로 송신하고, 외부로부터 제어 데이터를 수신하여 상기 센싱 데이터 처리 모듈에 전달하는 통신 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 인버터는,
    상기 태양광 발전시스템의 각 구성품들에 대한 상태 정보를 수집하여 상기 센싱 데이터 처리 모듈로 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 서버와 클라이언트 사이의 정보에 대한 송수신은,
    프레임의 시작을 나타내는 시작 프레임 코드;
    패킷의 유형과 동작을 나타내는 동작코드;
    패킷 송수신 순서를 나타내는 시퀀스 번호 필드;
    데이터 필드의 길이를 바이트 단위로 표시하는 데이터 길이 필드; 및
    데이터 필드;를 포함하여 구성되는 패킷을 송수신함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 시스템.
  7. 태양광 발전시스템 클라이언트(Photovolatic system client, PVC)가 태양광 발전시스템의 동작상태와 고장상태에 대한 정보를 PVC 서버에 전달하는 단계;
    운용자 단말기 클라이언트(Operator terminal client, OTC)가 OTC 서버를 통해 태양광 발전시스템의 운용 상황에 대한 정보를 실시간으로 확인하고 조회할 수 있도록 OTC 서버에 접속하는 단계;
    사용자 단말기 클라이언트(User terminal client, UTC)가 UTC 서버를 통해서 태양광 발전시스템의 발전 상황을 확인할 수 있도록 UTC 서버에 접속하는 단계;
    상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버가 각각 태양광 발전시스템 클라이언트, 운용자 단말기 클라이언트 및 사용자 단말기 클라이언트에게 응답하는 단계;
    상기 클라이언트 중 적어도 하나 이상으로부터 정보의 전송에 대한 요구가 오면, 상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버를 포함하는 전용서버 중 적어도 하나 이상이 상기 요구가 온 해당 클라이언트에게 정보를 전송하는 단계; 및
    업데이트 서버를 통해 상기 전용서버와 클라이언트가 데이터베이스 서버와 정보를 송수신하는 스케줄을 관리하는 단계;를 포함하며,
    상기 적어도 하나 이상의 태양광 발전시스템, 복수의 사용자 단말기 및 복수의 운용자 단말기를 각각 별도의 클라이언트 그룹으로 형성하고, 상기 클라이언트 그룹에 대한 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버를 포함한 전용서버를 풀로 구성하여, 해당 전용서버가 복수의 클라이언트와 독립적으로 운용되도록 하며, 별도의 업데이트 서버를 구비하여 각 전용서버의 데이터베이스 서버와의 작업 스케줄링, 각 전용서버의 운용, 관리 및 업데이트에 대한 업무를 수행하도록 하며,
    상기 데이터베이스 서버는,
    태양광 발전 시스템 클라이언트를 통해서 PVC 서버가 수집한 정보를 저장하고 관리하며, 상기 PVC 서버, OTC 서버 및 UTC 서버의 요청에 따라 해당 정보를 제공하되,
    데이터베이스에 저장되어 있는 정보가 모두 업데이트되기 전에는 해당 정보를 사용자나 운용자에게 제공하지 않도록 하여, 각 전용서버가 안정적으로 자신의 업무를 수행하도록 지원하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 태양광 발전시스템은,
    태양에너지를 전기에너지로 변환하는 태양전지 패널;
    상기 태양전지 패널의 주변온도, 습도, 일사량 또는 이들의 조합을 측정하는 센서부;
    상기 태양전지 패널에서 생산한 직류 전압을 교류 전압으로 변환해 주는 인버터;
    생산된 교류 전원을 전력계통에 연결하거나, 자가 사용을 위한 교류 배전반 및 상기 태양광 발전시스템의 각 구성품들에 대한 센싱정보 및 동작상태 정보를 수집하여 처리하는 센싱 데이터 처리 모듈; 및
    처리된 센싱 데이터를 외부로 송신하고, 외부로부터 제어 데이터를 수신하여 상기 센싱 데이터 처리 모듈에 전달하는 통신 모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 방법.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 인버터는,
    상기 태양광 발전시스템의 각 구성품들에 대한 상태 정보를 수집하여 상기 센싱 데이터 처리 모듈로 전달하는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 방법.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 서버와 클라이언트 사이의 정보에 대한 송수신은,
    프레임의 시작을 나타내는 시작 프레임 코드;
    패킷의 유형과 동작을 나타내는 동작코드;
    패킷 송수신 순서를 나타내는 시퀀스 번호 필드;
    데이터 필드의 길이를 바이트 단위로 표시하는 데이터 길이 필드; 및
    데이터 필드;를 포함하여 구성되는 패킷을 송수신함으로써 수행되는 것을 특징으로 하는 태양광 발전시스템의 원격 모니터링 방법.
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