KR101596945B1 - Ｔｃｐ／ｉｐ 기반 스마트 나노―그리드에 적용을 위한 범용 통신 모듈 장치 및 그 방법 - Google Patents

Ｔｃｐ／ｉｐ 기반 스마트 나노―그리드에 적용을 위한 범용 통신 모듈 장치 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PLC, 이더넷, WiFi, CDMA, WCDMA, LTE, 유선 전화, 또는 블루투스/지그비 기반 무선 근거리 통신 등을 이용한 TCP/IP또는 시리얼 데이터 송수신 규격으로 통신하는 어떠한 통신 모뎀 모듈과도 접속 시 호환되어, 스마트 나노-그리드 상의 가전, 조명 등 각종 디바이스 등의 시리얼 포트를 통해 접속시켜 주기만 하면 UART, RS485, SPI, 또는 단순 온/오프 제어를 위한 시리얼 데이터 송수신 규격으로 연결시켜 줄 수 있는 범용 통신 모듈 장치 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

ＴＣＰ／ＩＰ 기반 스마트 나노―그리드에 적용을 위한 범용 통신 모듈 장치 및 그 방법 {TCP/IP-based Wide Use Communication Module for Smart Nano-Grid and Method thereof}
본 발명은 스마트 나노-그리드 용 TCP/IP 기반 범용 통신 모듈 장치 및 방법에 관한 것으로서, 특히, PLC, 이더넷, WiFi, CDMA, WCDMA, LTE, 유선 전화, 또는 블루투스/지그비 기반 무선 근거리 통신 등을 이용한 TCP/IP또는 시리얼 데이터 송수신 규격으로 통신하는 어떠한 통신 모뎀 모듈과도 접속 시 호환되어, 스마트 나노-그리드 상의 가전, 조명 등 각종 디바이스 등의 시리얼 포트를 통해 접속시켜 주기만 하면 UART, RS485, SPI, 또는 단순 온/오프 제어를 위한 시리얼 데이터 송수신 규격으로 연결시켜 줄 수 있는 범용 통신 모듈 장치 및 그 방법에 관한 것이다.
전력산업과 IT 기술이 급속도로 발전함에 따라 Smart-Grid 산업분야는 분산형 전력망 규모에 따라 Mega-Grid, Milli-Grid, Micro-Grid 및 Nano-Grid로 세분화되고 있으며, 전력생성원·저장원·소비원의 다양한 기술을 화학적으로 융합할 수 있는 기술개발이 활발히 진행되고 있다.
국내에서도 전력망 규모에 따라 Smart-Grid(국가 전력망), Micro-Grid(대규모 전력생성원·저장원), K-MEG(산업단지, 대학 캠퍼스, 타운, 빌딩 규모의 전력생성원·저장원·소비원), H-EMS(가정 또는 작은 건물 규모의 전력생성원·저장원·소비원) 등을 대상으로 기술개발과 실증사업이 진행되고 있다.
나노-그리드 또는 스마트 나노-그리드는 저압(예, 220V, 380V) 분배 계통(Low-Voltage Distribution Line) 이하 가정 및 빌딩(건물) 규모의 상용 전력망 그리드로서, 나노-그리드를 포함하여 현재 스마트 그리드 범주에 포함되는 전력망 지능화를 위한 통신 기술들은, 하위 계층의 통신 방식 통합 보다는 상위 계층의 정보전달 체계에서의 통합이 주를 이루고 있다.
그러나, 스마트 나노-그리드 상의 차단기, 변압기, 가전, 조명, 신재생에너지 기기 등 디바이스들이 PLC 통신 방식 등 한 가지만으로 통신하는 것은 하드웨어/소프트웨어 구성을 제약하는 한계가 있으며, 개발 복잡도가 증가하고 각 통신 방식마다 하드웨어/소프트웨어를 갖추어야 하는 비용적 측면에서도 어려움이 있으므로, 이더넷, WiFi, CDMA, WCDMA, LTE, 블루투스/지그비 등 다양한 통신 환경에서 범용적으로 스마트 나노-그리드 상의 디바이스와 호환될 수 있도록 하기 위한 통합적인 통신 모듈이 필요한 실정이다.
관련선행문헌으로서 대한민국특허공개번호 제 10-2010-0124985호 (2010.11.30. 공개) 등이 참조될 수 있다.
따라서, 본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은, 스마트 나노-그리드에서 적용될 수 있는 정보기반 지능화 서비스 기술들(SEP(Smart Energy Profile) v2.0, OpenADR (Automatic Demand Response) v2.0, DLMS(Device Language Message Specification), ISO/ICE 15118 EV(Electric Vehicle)-EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment) 통신 등) 등을 통합하기 위하여, 스마트 나노-그리드 디바이스와 통신 모뎀 모듈 사이에 부가적으로 접속되어 통합적 통신 방식으로 통신을 지원할 수 있는 범용 통신 모듈 장치 및 그 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 범용 통신 모듈 장치는 PLC, 이더넷, WiFi, CDMA, WCDMA, LTE, 유선 전화, 또는 블루투스/지그비 기반 무선 근거리 통신 등 TCP/IP또는 시리얼 데이터 송수신 규격으로 통신하는 어떠한 통신 모뎀 모듈과도 접속 시 호환되어, 스마트 나노-그리드 상의 미터(전력량 검출/통보 등), 분전반 개폐기, 차단기, 변압기, 스위치 등의 나노-그리드 구성 기기, 가전, 조명, 냉난방기기 등의 에너지소비기기, 및 ESS(Energy Storage System), 전기차, 충전시스템, 태양광발전, 태양광난방, 풍력발전, 신재생에너지 기기 등의 전력기기 등의 시리얼 포트를 통해 접속시켜 주기만 하면 RS485, SPI, 또는 단순 온/오프 제어를 위한 시리얼 데이터 송수신 규격으로 연결시켜 줄 수 있다.
먼저, 본 발명의 특징을 요약하면, 상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 나노-그리드 디바이스와 통신 모뎀 모듈 사이에 접속되어 복수 통신 방식에 따른 통신을 지원하기 위한 통신 모듈 장치는, 상기 나노-그리드 디바이스와 접속을 위한 시리얼 연결부; 상기 복수 통신 방식 중 어느 하나의 통신 방식에 따른 통신을 수행하며 데이터 송수신 규격으로서 TCP/IP또는 시리얼 방식의 모뎀을 갖는 통신 모뎀 모듈과 접속을 위한 통신 인터페이스; 및 상기 시리얼 연결부와 상기 통신 인터페이스 사이에서, 상기 시리얼 연결부를 통해 상기 나노-그리드 디바이스로부터 수신되는 데이터를 처리하여 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 통신 모뎀 모듈로 송신하고, 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 통신 모뎀 모듈로부터 수신되는 데이터를 처리하여 상기 시리얼 연결부를 통해 상기 나노-그리드 디바이스로 송신하는 장치 운영 관리부를 포함한다.
상기 통신 인터페이스는, PLC(Power Line Communication), 이더넷, WiFi, CDMA, WCDMA, LTE, 유선 전화, 또는 블루투스나 지그비 방식을 포함하는 무선 근거리 통신 중 어느 하나의 통신 방식과 TCP/IP또는 시리얼 방식의 데이터 송수신 규격으로 통신을 수행하는 모뎀을 갖는 상기 통신 모뎀 모듈과 접속을 위한 소켓을 포함한다.
상기 나노-그리드 디바이스는, 에너지소비기기, 전력기기, 또는 나노-그리드 구성 기기를 포함하는 하위 계층의 피제어 디바이스, 또는 에너지 관리, 상태 관리, 전반적 제어 관리, 또는 단순 온/오프 상태 및 제어 관리를 위한 제어 디바이스를 포함한다.
상기 시리얼 연결부는, UART, RS232, RS485, SPI, I2C, 또는 USB 중 어느 하나 이상의 시리얼 통신 방식으로 상기 나노-그리드 디바이스와 접속을 위한 포트를 구비할 수 있다.
상기 시리얼 연결부는, 상기 나노-그리드 디바이스와의 접속 포트에 포함된 1개 또는 2개의 신호선을 상기 장치 운영 관리부가 단순 온/오프 제어 신호를 전송할 때의 포트로 이용할 수 있다.
상기 장치 운영 관리부는, 상기 통신 모듈 장치의 전반적인 제어를 위한 MCU(micro controller unit), 데이터 송수신의 실시간 처리를 위한 RTOS(real time operating system), 상기 통신 모뎀 모듈이 상기 TCP/IP의 데이터 송수신 규격에 의한 통신을 수행할 때의 데이터 처리를 위한 TCP/IP 스택, 상기 통신 모뎀 모듈이 상기 시리얼의 데이터 송수신 규격에 의한 통신을 수행할 때의 데이터 처리를 위한 시리얼 스택, 상기 TCP/IP 스택 또는 상기 시리얼 스택에서 처리된 데이터를 참조하여 상기 통신 모뎀 모듈과 연결된 상위 디바이스 및 상기 나노-그리드 디바이스 간의 링크를 관리하는 링크 제어부, 및 상기 링크 제어부의 링크 관리 중 단순 온/오프 제어 발생을 인식함에 따라, 상기 나노-그리드 디바이스에 대한 해당 온/오프 제어 신호를 상기 시리얼 연결부의 해당 포트로 전송하는 단순 제어부를 포함한다.
그리고 본 발명의 다른 일면에 따른 나노-그리드 디바이스와 통신 모뎀 모듈 사이에 접속되어 복수 통신 방식에 따른 통신을 지원하기 위한 통신 모듈 장치의 운용 방법은, 상기 나노-그리드 디바이스와 시리얼 포트를 통해 연결하는 단계; 상기 복수 통신 방식 중 어느 하나의 통신 방식에 따른 통신을 수행하며 데이터 송수신 규격으로서 TCP/IP또는 시리얼 방식의 모뎀을 갖는 통신 모뎀 모듈과 인터페이스 소켓을 통해 연결하는 단계; 및 상기 시리얼 포트와 상기 인터페이스 소켓 사이에서, 상기 시리얼 포트를 통해 상기 나노-그리드 디바이스로부터 수신되는 데이터를 처리하여 상기 통신 모뎀 모듈로 송신하고, 상기 인터페이스 소켓을 통해 상기 통신 모뎀 모듈로부터 수신되는 데이터를 처리하여 상기 시리얼 포트로 송신하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 범용 통신 모듈 장치는, PLC, 이더넷 기반의 인터넷, WiFi, CDMA, WCDMA, LTE, 유선 전화, 또는 블루투스/지그비 기반 무선 근거리 통신 등의 다양한 방식의 통신 모뎀 모듈과 호환될 수 있도록, 스마트 나노-그리드 디바이스와 통신 모뎀 모듈 사이에 부가적으로 장착되어야 하지만, 다양한 스마트 나노-그리드 디바이스들에 하드웨어/소프트웨어 변경 없이 그대로 적용이 가능하므로 전체 시스템적으로 개발 복잡도와 활용 비용 측면에서 장점을 가질 수 있다.
스마트 나노-그리드 상의 미터(전력량 검출/통보 등), 분전반 개폐기, 차단기, 변압기, 스위치 등의 나노-그리드 구성 기기, 가전, 조명, 냉난방기기 등의 에너지소비기기, 및 ESS(Energy Storage System), 전기차, 충전시스템, 태양광발전, 태양광난방, 풍력발전, 신재생에너지 기기 등의 전력기기 등에 시리얼 포트를 장착하고, 본 발명의 범용 통신 모듈 장치를 시리얼 포트에 연결시키면, 범용 통신 모듈 장치에 사용자가 원하는 다양한 통신 방식의 통신 모뎀 모듈을 선택적으로 장착하여 스마트 나노-그리드 디바이스의 상태 관리 및 제어 등에 용이하게 활용할 수 있으므로, 관련 산업 활성화, 표준화, 사용자 편리성, 비용 절감 등에 있어서 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 범용 통신 모듈 장치의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 도 1의 범용 통신 모듈 장치의 구체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
이하 첨부 도면들 및 첨부 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 범용 통신 모듈 장치(100)의 개념을 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 범용 통신 모듈 장치(100)는, 나노-그리드 디바이스와 통신 모뎀 모듈(도 2의 140 참조) 사이에 부가적으로 장착 접속되어 하나의 장치가 다양한 통신 방식으로 TCP/IP또는 시리얼 방식의 데이터 송수신이 가능한 통신 모뎀 모듈(도 2의 140 참조)과 시리얼 방식으로 데이터 송수신하는 나노-그리드 디바이스 간의 데이터 통신을 지원하는 범용 장치로서 적용될 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 일실시예에 따른 범용 통신 모듈 장치(100)는, PLC(Power Line Communication), 이더넷, WiFi, CDMA, WCDMA, LTE, 유선 전화, 또는 블루투스/지그비 기반 무선 근거리 통신 등의 다양한 방식의 통신 모뎀 모듈(도 2의 140 참조)과 호환될 수 있도록 한다. 이때 통신 모뎀 모듈(도 2의 140 참조)이 TCP/IP또는 시리얼 방식 중 어떠한 데이터 송수신 규격으로 데이터를 송수신하더라도, 범용 통신 모듈 장치(100)는 시리얼 방식의 데이터 송수신 규격으로 데이터를 송수신하는 나노-그리드 디바이스로부터 수신되는 데이터를 처리하여 통신 모뎀 모듈(도 2의 140 참조)로 송신할 수 있고, 통신 모뎀 모듈(도 2의 140 참조)로부터 수신되는 데이터를 처리하여 시리얼 포트를 통해 나노-그리드 디바이스로 송신할 수 있다.
이와 같은 범용 통신 모듈 장치(100)는 스마트 나노-그리드에서 적용될 수 있는 정보기반 지능화 서비스 기술들(SEP(Smart Energy Profile) v2.0, OpenADR (Automatic Demand Response) v2.0, DLMS(Device Language Message Specification), ISO/ICE 15118 EV(Electric Vehicle)-EVSE(Electric Vehicle Supply Equipment) 통신 등)에 통합적으로 적용될 수 있도록 하며, 이와 같은 기술 상의 나노-그리드 디바이스들은 에너지 관리, 상태 관리, 전반적 제어 관리, 또는 단순 온/오프 상태 및 제어 관리를 위한 나노-그리드 상의 제어 디바이스와, 에너지소비기기, 전력기기, 또는 나노-그리드 구성 기기를 포함하는 나노-그리드 상의 하위 계층의 피제어 디바이스 등으로 구분될 수 있다.
예를 들어, 나노-그리드 상의 제어 디바이스는, 나노-그리드 급의 EMS(Energy Management System), IHD(In-Home Display) 등은 물론, 데스크탑 PC, 노트북 PC, 스마트 폰 등일 수 있다.
또한, 예를 들어, 나노-그리드 상의 하위 계층의 피제어 디바이스는, 기기 개별 서비스, 에너지 관리 기능, 상태 관리 기능, 제어 관리 기능 등 지원을 위한 FFD(Full Function Device), 에너지 관리 기능, 상태 관리 기능, 제어 관리 기능 등 지원을 위한 RFD(Reduced Function Device), 및 단순 온/오프(On/Off) 상태 및 제어 관리 등 지원을 위한 MFD(Minimum Function Device), 범용 통신 모듈 장치(100)와 연동이 없는 NFD(No Function Device) 등으로 분류할 수 있으며, 미터(전력량 검출/통보 등), 분전반 개폐기, 차단기, 변압기, 스위치 등의 나노-그리드 구성 기기, 가전, 조명, 냉난방기기 등의 에너지소비기기, 및 ESS(Energy Storage System), 전기차, 충전시스템, 태양광발전, 태양광난방, 풍력발전, 신재생에너지 기기 등의 전력기기 등이 포함될 수 있다.
도 2는 도 1의 범용 통신 모듈 장치(100)의 구체적인 구성을 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 따른 범용 통신 모듈 장치(100)는, 시리얼 연결부(110), 장치 운영 관리부(120), 및 통신 모뎀 모듈(140)과 접속을 위한 통신 인터페이스(130)를 포함할 수 있다.
나노-그리드 디바이스와 접속을 위한 시리얼 연결부(110)는 나노-그리드 디바이스와 접속을 위한 커넥터 또는 소켓 형태의 시리얼 포트를 구비할 수 있다. 나노-그리드 디바이스는 UART(Universal Asynchronous Receiver Transmitter), RS232, RS485, SPI(Serial to Peripheral Interface), I2C, 또는 USB(Universal Serial Bus) 등 시리얼 통신 방식들 중 어느 하나 이상의 시리얼 통신 방식으로 외부 또는 범용 통신 모듈 장치(100)와 통신할 수 있으며, 시리얼 연결부(110)는 위와 같은 시리얼 통신 방식들 중 어느 하나 이상의 시리얼 통신 방식으로 나노-그리드 디바이스와 접속되도록 하기 위해 그에 맞는 핀수를 갖는 커넥터 또는 소켓 형태의 시리얼 포트를 구비한다. 또한, 나노-그리드 디바이스와의 접속을 위한 시리얼 포트에 포함된 1개 또는 2개의 신호선은 필요에 따라 장치 운영 관리부(120)가 단순 온/오프 제어 신호를 전송할 때 해당 신호를 나노-그리드 디바이스로 전송하기 위한 포트로 이용될 수 있다.
통신 모뎀 모듈(140)과 접속을 위한 통신 인터페이스(130)는, 다양한 통신 방식의 통신 모뎀 모듈(140)과 호환되어 통신 모뎀 모듈(140)이 적절히 장착될 수 있도록 하기 위한 소켓 형태의 MII(Media Independent Interface)일 수 있다. 통신 모뎀 모듈(140)은 PLC(Power Line Communication), 이더넷, WiFi, CDMA, WCDMA, LTE, 유선 전화, 또는 블루투스/지그비 기반 무선 근거리 통신 등의 다양한 통신 방식 중 어느 하나의 통신 방식에 따른 통신을 수행할 수 있으며 TCP/IP또는 시리얼 방식의 데이터 송수신 규격으로서 데이터 통신을 수행할 수 있는 모뎀(Modem)을 가질 수 있다.
장치 운영 관리부(120)는 시리얼 연결부(110)와 통신 인터페이스(130) 사이에서, 시리얼 연결부(110)를 통해 나노-그리드 디바이스로부터 수신되는 데이터를 처리하여 통신 인터페이스(130)를 통해 통신 모뎀 모듈(140)로 송신하고, 통신 인터페이스(130)를 통해 통신 모뎀 모듈(140)로부터 수신되는 데이터를 처리하여 시리얼 연결부(110)를 통해 나노-그리드 디바이스로 송신한다.
이를 위하여 장치 운영 관리부(120)는 MCU(Micro Controller Unit)(121), RTOS(Real Time Operating System)(122), 링크 제어부(123), 단순 제어부(124), 시리얼 스택(125), TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol) 스택(126)을 포함한다.
MCU(121)는 위와 같은 범용 통신 모듈 장치(100)의 각 구성 요소에 대한 전반적인 제어를 수행하는 프로세서로서 IC 칩, 메모리, 능동 소자, 수동소자 등을 포함하여 구성할 수 있다.
RTOS(122)는 범용 통신 모듈 장치(100)와 같은 임베디드 시스템에 탑재되며 데이터 송수신의 실시간 처리를 위해 메모리에 저장 관리되어 동작되는 운영 체제로서, 나노-그리드 디바이스와 통신 모뎀 모듈(140)과 연결된 상위 디바이스 간에 실시간 데이터 송수신이 필요한 데이터의 실시간 처리를 지원할 수 있다. RTOS(Real Time Operating System)에 대하여는 잘 알려져 있으므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
TCP/IP 스택(126)은 통신 모뎀 모듈(140)이 TCP/IP의 데이터 송수신 규격에 의한 통신을 수행할 때의 데이터 처리를 수행, 즉, 시리얼 연결부(110)를 통해 나노-그리드 디바이스로부터 수신되는 시리얼 데이터를 처리하여 통신 인터페이스(130)를 통해 통신 모뎀 모듈(140)로 해당 TCP/IP데이터를 송신하고, 통신 인터페이스(130)를 통해 통신 모뎀 모듈(140)로부터 수신되는 TCP/IP데이터를 처리하여 시리얼 연결부(110)를 통해 나노-그리드 디바이스로 해당 시리얼 데이터를 송신하도록 제어한다.
시리얼 스택(125)은 통신 모뎀 모듈(140)이 시리얼의 데이터 송수신 규격에 의한 통신을 수행할 때의 데이터 처리를 수행, 즉, 시리얼 연결부(110)를 통해 나노-그리드 디바이스로부터 수신되는 시리얼 데이터를 처리하여 통신 인터페이스(130)를 통해 통신 모뎀 모듈(140)로 해당 시리얼 데이터를 송신하고, 통신 인터페이스(130)를 통해 통신 모뎀 모듈(140)로부터 수신되는 시리얼 데이터를 처리하여 시리얼 연결부(110)를 통해 나노-그리드 디바이스로 해당 시리얼 데이터를 송신하도록 제어한다.
링크 제어부(123)는 TCP/IP 스택(126) 또는 시리얼 스택(125)에서 처리된 데이터를 참조하여 통신 모뎀 모듈(140)과 연결된 외부의 상위 디바이스 및 시리얼 연결부(110)에 연결된 나노-그리드 디바이스 간의 링크를 제어 및 관리한다. 링크 제어부(123)는 링크(link) 제어 기능에 따라, 접속된 해당 나노-그리드 디바이스의 기능 분류(FFD, RFD, MFD, NFD 등)를 확인하고, 통신 모뎀 모듈(140)과 연결된 상위 제어 디바이스의 어플리케이션 서비스 방식(SEP, OpenADR, DLMS, ISOIEC 15118 등 및 단순 온/오프 제어 등)을 확인하며, 그에 따라 시리얼 연결부(110)를 통한 RS485, SPI, 단순 제어 등의 포트 동작 방식을 결정할 수 있다. 즉, 이와 같이 결정된 시리얼 포트 연결 방식과 상위 어플리케이션 서비스 방식에 따라, TCP/IP(또는 시리얼) 기반의 데이터 통신으로 주고받는 페이로드(payload) 데이터만을 전달할지, 해당 패킷 형태의 프레임을 패스-쓰루(pass-through) 할지, 아니면 페이로드 데이터를 해석하여 단순 제어 명령을 전달할지 등의 여부를 결정할 수 있다.
MII 인터페이스를 사용하여 통신 모뎀 모듈(140)의 다양한 통신 모뎀 방식을 적용할 수 있도록 하였지만, 통신 모뎀 모듈(140)이 TCP/IP 데이터 송수신 규격으로 데이터 통신하는 경우 등에 있어서, 링크 제어부(123)는 통신 모뎀 모듈(140)의 각 모뎀의 통신 방식에 따라 실제 송수신되는 TCP/IP 프레임(패킷)을 해당 나노-그리드 디바이스에 따라 적절한 버퍼링 및 흐름 제어를 적용하여 통신 신뢰도를 보장해 줄 수 있도록 하였다.
단순 제어부(124)는 링크 제어부(123)의 링크 관리 중 단순 온/오프 제어 발생을 인식함에 따라, 나노-그리드 디바이스에 대한 해당 단순 온/오프 제어 신호를 시리얼 연결부(110)의 해당 포트로 전송할 수 있다. 링크 제어부(123)의 단순 온/오프 제어 발생 인식에 따라 데이터 변환, 패킷화 등 정보 처리 없이 해당 단순 온/오프 제어 신호를 발생시킬 수 있고, 이와 같은 단순 온/오프 제어 신호(예, 디지털 하이/로우 신호)에 따라 나노-그리드 디바이스, 즉, 미터(전력량 검출/통보 등), 분전반 개폐기, 차단기, 변압기, 스위치 등의 나노-그리드 구성 기기, 가전, 조명, 냉난방기기 등의 에너지소비기기, 및 ESS(Energy Storage System), 전기차, 충전시스템, 태양광발전, 태양광난방, 풍력발전, 신재생에너지 기기 등의 전력기기 등과 관련된 디바이스의 간단한 온/오프 제어가 용이하게 이루어지도록 할 수 있다.
참고로, TCP/IP 데이터 송수신 규격(또는 네트워크 데이터 전송 프로토콜)은, 인터넷 상에서 서로 다른 운영체제를 쓰는 컴퓨터 등 정보 디바이스 간에도 데이터를 전송할 수 있도록 한 정보전송을 위한 표준 프로토콜이다. TCP는 전송 데이터를 일정 단위로 나누고 포장하는 것에 관한 규약이고, IP는 직접 소스 IP 주소의 디바이스와 목적지 IP 주소의 디바이스 간에 데이터를 주고 받는 것에 관한 규약을 포함한다. 인터넷 상의 디바이스 간에는 데이터가 완전하게 송수신될 수 있도록 인터넷 표준 프로토콜인 TCP/IP 데이터 송수신 규격에 따라 데이터를 송수신한다.
시리얼 방식이나 UDP 방식 등에서는 일방적으로 데이터를 소스 디바이스로부터 목적지 디바이스로 전송하므로 데이터 손실 또는 분실이나 에러에 대처할 수 없는 방식이며, 반면 TCP/IP 데이터 송수신 규격에서는 전송할 데이터를 일정 단위로 나누고 소스/목적지의 IP 주소를 할당해 데이터의 완전한 전송이 보장되도록 소스 디바이스와 목적지 디바이스 간에 데이터의 송신과 수신을 확인하는 과정과 에러 체크 과정 등을 포함하여 데이터를 전송하는 방식이다. TCP/IP 데이터 송수신 규격에 따른 데이터 전송에서는 디바이스 간 데이터 패킷이 분실되거나 파손되면 해당 장애가 발생했다는 것을 서로 알리고 데이터를 알맞게 재전송할 수 있다. 이에 따라 데이터를 수신하는 호스트에서는 언제나 에러 없이 순서대로 데이터를 전송 받을 수 있게 한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 나노-그리드 용 TCP/IP 기반 통신 모듈 장치(100)가, PLC, 이더넷, WiFi, CDMA, WCDMA, LTE, 유선 전화, 또는 블루투스/지그비 기반 무선 근거리 통신 등을 이용하여 TCP/IP또는 시리얼 데이터 송수신 규격으로 통신하는 어떠한 통신 모뎀 모듈(140)과도 접속 시 호환되어, 스마트 나노-그리드 상의 가전, 조명 등 각종 디바이스 등의 시리얼 포트를 통해 접속시켜 주기만 하면 UART, RS485, SPI, 또는 단순 온/오프 제어를 위한 시리얼 데이터 송수신 규격으로 연결시켜 줄 수 있도록 함으로써, 나노-그리드 디바이스와 통신 모뎀 모듈(140) 사이에 부가적으로 장착 접속되어 나노-그리드 디바이스를 제어하기 위한 범용 장치로서 활용될 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
통신 모듈 장치(100)
시리얼 연결부(110)
장치 운영 관리부(120)
통신 인터페이스(130)

Claims (7)

  1. 나노-그리드 디바이스와 통신 모뎀 모듈 사이에 접속되어 복수 통신 방식에 따른 통신을 지원하기 위한 통신 모듈 장치에 있어서,
    상기 나노-그리드 디바이스와 접속을 위한 시리얼 연결부;
    상기 복수 통신 방식 중 어느 하나의 통신 방식에 따른 통신을 수행하며 데이터 송수신 규격으로서 TCP/IP 또는 시리얼 방식의 모뎀을 갖는 통신 모뎀 모듈과 접속을 위한 통신 인터페이스; 및
    상기 통신 모뎀 모듈이 TCP/IP 규격을 따르는 경우, 상기 시리얼 연결부를 통해 상기 나노-그리드 디바이스로부터 수신되는 시리얼 데이터를 TCP/IP 규격으로 변경하여 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 통신 모뎀 모듈로 송신하고, 상기 통신 모뎀 모듈이 시리얼 방식의 데이터 송수신 규격을 따르는 경우, 상기 시리얼 연결부를 통해 상기 나노-그리드 디바이스로부터 수신되는 시리얼 데이터를 상기 통신 인터페이스를 통해 상기 통신 모뎀 모듈로 송신하는 장치 운영 관리부를 포함하되,
    상기 장치 운영 관리부는,
    FFD(full fuction device), RFD(reduced function device), MFD(minimum fuction device) 및 NFD(no function device) 중에서 상기 나노-그리드 디바이스의 기능을 확인하고, 상기 확인된 나노-그리드 디바이스의 기능에 따라, 상기 통신 모뎀 모듈로부터 수신되는 데이터를 패스-쓰루(pass-through)할지, 수신되는 데이터의 페이로드 데이터만을 전달할지, 또는 페이로드 데이터를 해석하여 단순 제어 명령을 전달할지를 결정하는 것을 특징으로 하는 통신 모듈 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 통신 인터페이스는,
    PLC(Power Line Communication), 이더넷, WiFi, CDMA, WCDMA, LTE, 유선 전화, 또는 블루투스나 지그비 방식을 포함하는 무선 근거리 통신 중 어느 하나의 통신 방식과 TCP/IP 또는 시리얼 방식의 데이터 송수신 규격으로 통신을 수행하는 모뎀을 갖는 상기 통신 모뎀 모듈과 접속을 위한 소켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 모듈 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 나노-그리드 디바이스는, 에너지소비기기, 전력기기, 또는 나노-그리드 구성 기기를 포함하는 하위 계층의 피제어 디바이스, 또는
    에너지 관리, 상태 관리, 전반적 제어 관리, 또는 단순 온/오프 상태 및 제어 관리를 위한 제어 디바이스를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 모듈 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시리얼 연결부는,
    UART, RS232, RS485, SPI, I2C, 또는 USB 중 어느 하나 이상의 시리얼 통신 방식으로 상기 나노-그리드 디바이스와 접속을 위한 포트를 구비하는 것을 특징으로 하는 통신 모듈 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 시리얼 연결부는,
    상기 나노-그리드 디바이스와의 접속 포트에 포함된 1개 또는 2개의 신호선을 상기 장치 운영 관리부가 단순 온/오프 제어 신호를 전송할 때의 포트로 이용하는 것을 특징으로 하는 통신 모듈 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 장치 운영 관리부는,
    상기 통신 모듈 장치의 전반적인 제어를 위한 MCU(micro controller unit),
    데이터 송수신의 실시간 처리를 위한 RTOS(real time operating system),
    상기 통신 모뎀 모듈이 상기 TCP/IP의 데이터 송수신 규격에 의한 통신을 수행할 때의 데이터 처리를 위한 TCP/IP 스택,
    상기 통신 모뎀 모듈이 상기 시리얼의 데이터 송수신 규격에 의한 통신을 수행할 때의 데이터 처리를 위한 시리얼 스택,
    상기 TCP/IP 스택 또는 상기 시리얼 스택에서 처리된 데이터를 참조하여 상기 통신 모뎀 모듈과 연결된 상위 디바이스 및 상기 나노-그리드 디바이스 간의 링크를 관리하는 링크 제어부, 및
    상기 링크 제어부의 링크 관리 중 단순 온/오프 제어 발생을 인식함에 따라, 상기 나노-그리드 디바이스에 대한 해당 온/오프 제어 신호를 상기 시리얼 연결부의 해당 포트로 전송하는 단순 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 모듈 장치.
  7. 나노-그리드 디바이스와 통신 모뎀 모듈 사이에 접속되어 복수 통신 방식에 따른 통신을 지원하기 위한 통신 모듈 장치의 운용 방법에 있어서,
    상기 나노-그리드 디바이스와 시리얼 포트를 통해 연결하는 단계;
    상기 복수 통신 방식 중 어느 하나의 통신 방식에 따른 통신을 수행하며 데이터 송수신 규격으로서 TCP/IP 또는 시리얼 방식의 모뎀을 갖는 통신 모뎀 모듈과 인터페이스 소켓을 통해 연결하는 단계;
    상기 통신 모뎀 모듈이 TCP/IP 규격을 따르는 경우, 상기 시리얼 포트를 통해 상기 나노-그리드 디바이스로부터 수신되는 시리얼 데이터를 TCP/IP 규격으로 변경하여 상기 인터페이스 소켓을 통해 상기 통신 모뎀 모듈로 송신하고, 상기 통신 모뎀 모듈이 시리얼 방식의 데이터 송수신 규격을 따르는 경우, 상기 시리얼 포트를 통해 상기 나노-그리드 디바이스로부터 수신되는 시리얼 데이터를 상기 인터페이스 소켓을 통해 상기 통신 모뎀 모듈로 송신하는 단계를 포함하는 단계; 및
    FFD(full fuction device), RFD(reduced function device), MFD(minimum fuction device) 및 NFD(no function device) 중에서 상기 나노-그리드 디바이스의 기능을 확인하고, 상기 확인된 나노-그리드 디바이스의 기능에 따라, 상기 통신 모뎀 모듈로부터 수신되는 데이터를 패스-쓰루(pass-through)할지, 수신되는 데이터의 페이로드 데이터만을 전달할지, 또는 페이로드 데이터를 해석하여 단순 제어 명령을 전달할지를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 통신 모듈 장치의 운용 방법.
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