KR101670285B1 - 지그비통신을 이용한 스마트조명 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 지그비통신을 이용한 스마트조명 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지그비통신모듈과 온도센서 및 조도센서를 구비한 LED램프모듈을 건물 내에 설치하여 센서에서 감지되는 온도 및 조도에 따라 각각의 LED램프모듈이 자율적으로 LED램프의 밝기와 색상을 조절할 수 있도록 하면서 스마트폰을 통해 원격지에서 전송되는 제어신호에 의해 각각의 LED램프모듈이 일률적으로 제어될 수 있도록 하며, 사용자가 휴대하는 무선태그신호를 지그비통신모듈이 감지하여 건물내 사람위치와 인원수를 실시간으로 파악하여 위급상황 발생시 신속히 대처할 수 있도록 하며, LED램프모듈에 내장된 펠티에소자를 이용하여 주변 온도에 따른 자동 냉난방이 이루어지도록 한 지그비통신을 이용한 스마트조명 시스템에 관한 것이다.

Description

지그비통신을 이용한 스마트조명 시스템{Smart lighting system using ZIGBEE}
본 발명은 지그비통신을 이용한 스마트조명 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 지그비통신모듈과 온도센서 및 조도센서를 구비한 LED램프모듈을 건물 내에 설치하여 센서에서 감지되는 온도 및 조도에 따라 각각의 LED램프모듈이 자율적으로 LED램프의 밝기와 색상을 조절할 수 있도록 하면서 스마트폰을 통해 원격지에서 전송되는 제어신호에 의해 각각의 LED램프모듈이 일률적으로 제어될 수 있도록 하며, 사용자가 휴대하는 무선태그신호를 지그비통신모듈이 감지하여 건물내 사람위치와 인원수를 실시간으로 파악하여 위급상황 발생시 신속히 대처할 수 있도록 하며, LED램프모듈에 내장된 펠티에소자를 이용하여 주변 온도에 따른 자동 냉난방이 이루어지도록 한 지그비통신을 이용한 스마트조명 시스템에 관한 것이다.
발광 다이오드(Light Emitting Diode, LED)는 낮은 소비전력, 고휘도 등의 여러 장점 때문에 광원으로서 널리사용된다. 특히 최근 발광소자는 조명장치 및 대형 액정디스플레이(Liquid Crystal Display, LCD)용 백라이트(Backlight) 장치로 채용되고 있다.
LED를 이용한 등기구는 기존의 형광등이나 백열전구에 비해 현저히 낮은 소비전력을 제공함에 따라 그 사용범위가 갈수록 증가하고 있는 실정이며, 이러한 LED 램프를 효율적으로 제어하기 위한 기술이 제공되고 있다.
학교, 공장, 도로 등 대규모의 장소에 설치되는 LED램프 시스템의 경우 사람의 존재 여부에 따라 LED를 자동으로 온/오프 제어하거나 디밍제어가 가능해지도록 한다면 소비전력을 더욱 효율적으로 제어할 수 있을 것이다.
종래의 LED 조명 제어장치는 대부분이 스위치방식으로 제어하고 있으며, 보다 효율적인 관리를 위해 유선통신망으로 연결된 LED 램프를 관리자가 일괄적으로 제어하도록 구성하고 있다.
그러나, 종래의 LED조명 제어장치는 관리자가 일일이 수작업으로 스위치를 조작하거나 또는 리모콘을 이용한 제어행위를 수행해야만 하므로 관리가 용이하지 못한 문제점이 발생하고 있었고, 학교 또는 공장과 같이 사람이 존재하는 곳에서는 LED를 일괄 소등하기가 어려우므로 항시 켜놓게되므로 불필요한 에너지를 낭비하게되는 문제점이 발생하고 있었다.
* 선행기술문헌 *
특허출원 10-2009-0014287호
따라서, 상기 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 지그비통신모듈과 온도센서 및 조도센서를 구비한 LED램프모듈을 건물 내에 설치하여 센서에서 감지되는 온도 및 조도에 따라 각각의 LED램프모듈이 자율적으로 LED램프의 밝기와 색상을 조절할 수 있도록 하면서 스마트폰을 통해 원격지에서 전송되는 제어신호에 의해 각각의 LED램프모듈이 일률적으로 제어될 수 있도록 하며, 사용자가 휴대하는 무선태그신호를 지그비통신모듈이 감지하여 건물내 사람위치와 인원수를 실시간으로 파악하여 위급상황 발생시 신속히 대처할 수 있도록 하며, LED램프모듈에 내장된 펠티에소자를 이용하여 주변 온도에 따른 자동 냉난방이 이루어지도록 한 지그비통신을 이용한 스마트조명 시스템을 제공함을 목적으로 한다.
상기 목적달성을 위한 본 발명은,
지그비통신 기능을 갖고, 사용자가 휴대하는 무선태그와;
지그비통신신호를 송수신하는 지그비통신모듈과, 지그비통신모듈에 의해 감지되는 무선태그 감지정보를 메인제어부로 전송하고, 조도센서와 온도센서의 감지정보 또는 스마트폰에서 전송되는 제어신호에 따라 LED램프의 밝기 및 색상 제어를 수행하는 MCU와, MCU의 제어신호에 따라 밝기 및 색상이 제어되는 LED램프와, 주변의 밝기를 감지하는 조도센서와, 주변의 온도를 감지하는 온도센서로 구성되는 다수의 LED램프모듈과;
사용자의 조작에 따라 원격지에서 LED램프 제어신호를 무선 송출하는 스마트폰과;
스마트폰에서 송출된 제어신호를 수신하여 LED램프모듈의 지그비통신모듈로 전송하고, 무선태그 감지정보를 수신하여 실내 사람 위치 및 인원수를 체크하여 저장 및 화면 출력하는 메인제어부; 로 구성한 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의하면, 각각의 LED램프모듈이 자율적으로 LED램프의 밝기와 색상을 조절할 수 있도록 하면서 스마트폰을 통해 원격지에서 전송되는 제어신호에 의해 각각의 LED램프모듈이 일률적으로 제어될 수 있도록 하며, 사용자가 휴대하는 무선태그신호를 지그비통신모듈이 감지하여 건물내 사람위치와 인원수를 실시간으로 파악하여 위급상황 발생시 신속히 대처할 수 있도록 하며, LED램프모듈에 내장된 펠티에소자를 이용하여 주변 온도에 따른 자동 냉난방이 이루어지도록 하는 효과를 기대할 수 있다.
도 1 은 본 발명의 지그비통신을 이용한 스마트 조명시스템을 보인 블럭도.
도 2 는 본 발명의 사용상태를 예시한 도면.
도 3 은 본 발명의 LED모듈을 보인 도면.
이하, 첨부된 도면 도 1 내지 도 3 을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.
상기 도면에 의하면, 본 발명은,
지그비통신 기능을 갖고, 사용자가 휴대하는 무선태그(10)와;
지그비통신신호를 송수신하는 지그비통신모듈(1)과, 지그비통신모듈(1)에 의해 감지되는 무선태그(10) 감지정보를 메인제어부(20)로 전송하고, 조도센서(3)와 온도센서(4)의 감지정보 또는 스마트폰(30)에서 전송되는 제어신호에 따라 LED램프(5)의 밝기 및 색상 제어를 수행하는 MCU(2)와, MCU(2)의 제어신호에 따라 밝기 및 색상이 제어되는 LED램프(5)와, 주변의 밝기를 감지하는 조도센서(3)와, 주변의 온도를 감지하는 온도센서(4)로 구성되는 다수의 LED램프모듈(L)과;
사용자의 조작에 따라 원격지에서 LED램프(5) 제어신호를 무선 송출하는 스마트폰(30)과;
스마트폰(30)에서 송출된 제어신호를 수신하여 LED램프모듈(L)의 지그비통신모듈(1)로 전송하고, 무선태그 감지정보를 수신하여 실내 사람 위치 및 인원수를 체크하여 저장 및 화면 출력하는 메인제어부(20); 로 구성한 것을 특징으로 한다.
상기 LED램프모듈(L)은 MCU(2)의 제어전압에 따라 온열 또는 냉열을 발산하는 펠티에소자(6)와, 펠티에소자(6)에서 발산되는 온열 또는 냉열을 LED램프모듈(L)의 외부로 강제 배출시키는 팬(7)을 더 포함하고,
MCU(2)는 온도센서(4)에서 감지되는 실내온도가 제 1 기준온도 이상이면 펠티에소자(6)를 냉열 동작시켜 냉방이 이루어지도록 동작하고, 실내온도가 제 2 기준온도 이하이면 펠티에소자(6)를 온열 동작시켜 난방이 이루어지도록 동작하는 것을 특징으로 한다.
상기 LED램프모듈(L)은 하부가 개방된 램프케이스(8)를 구비하고, 램프케이스(8)의 중간부에 수평상으로 중간판(9)을 설치하며, 그 중간판(9)의 저면부에 LED램프(5)를 설치하여 조광이 이루어지도록 구성하고, 중간판(9)과 램프케이스(8)의 사이 공간에 펠티에소자(6)와 팬(7)을 설치하며, 중간판(9)의 외곽에 온열 또는 냉열이 외부로 발산되기 위한 가이드홀(11)을 복수개 형성하면서 중간판(9)의 저면부에는 온열 또는 냉열이 배출되는 것을 안내하는 가이더(12)를 하향 경사지게 형성하여 구성한 것을 특징으로 한다.
또한, MCU(2)는 온도센서(4)에서 감지되는 온도가 고온일때 LED램프(5)가 시원한느낌을 주는 블루칼라를 발산하도록 제어하고, 온도센서(4)에서 감지되는 온도가 저온일때 LED램프(5)가 따듯한 느낌을 주는 오렌지칼라를 발산하도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
또한, MCU(2)는 조도센서(3)에서 감지되는 조도에 따라 밤에는 LED램프(5)를 자동 점등하고, 낮에는 자동 소등하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 적용되는 LED램프모듈(L)은 도 1 에 도시된 바와같이 다수의 LED가 설치된 LED램프(5), 주변밝기를 감지하는 조도센서(3), 주변 온도를 감지하는 온도센서(4), 2.4GHz 주파수 대역의 지그비통신신호를 송수신하는 지그비통신모듈(1)이 구성되어 있고, MCU(2)는 조도센서(3)에서 감지되는 주변밝기 또는 온도센서(4)에서 감지되는 주변 온도에 따라 LED램프(5)의 밝기 또는 색상을 제어하도록 구성된다.
또한, LED램프모듈(L)에는 MCU(2)의 제어에 따라 온열 또는 냉열을 발산하는 펠티에소자(6)가 설치되고, 이 펠티에소자(6)에서 발산되는 온열 또는 냉열을 LED램프모듈(L) 외부로 배출시키는 팬(7)이 설치되어 있다.
도 3 은 LED램프모듈(L)의 구조를 도시한 것으로서,
LED램프모듈(L)은 하부가 개방된 램프케이스(8)를 구비하고, 램프케이스(8)의 중간부에 수평상으로 중간판(9)을 설치하며, 그 중간판(9)의 저면부에 LED램프(5)를 설치하여 조광이 이루어지도록 구성한다.
또한, 중간판(9)과 램프케이스(8)의 사이 공간에 펠티에소자(6)와 팬(7)을 설치하며, 중간판(9)의 외곽에 온열 또는 냉열이 외부로 발산되기 위한 가이드홀(11)을 복수개 형성하면서 중간판(9)의 저면부에는 온열 또는 냉열이 배출되는 것을 안내하는 가이더(12)를 하향 경사지게 형성한다.
또한, 가이더(12)의 하측에는 투광판(13)을 설치하여 LED램프(5)의 빛이 외부로 발산되도록 구성한다.
건물내부에는 상기 설명과 같은 LED램프모듈(L)이 복수개 설치될 수 있으며, 각각의 LED램프모듈(L)은 메인제어부(20)와 지그비통신으로 상호 교신할 수 있도록 설치한다.
메인제어부(20)는 스마트폰(30)과 교신할 수 있도록 무선통신모듈을 구비할 수 있고, LED램프모듈(L)과 지그비통신할 수 있도록 지그비통신모듈을 구비할 수 있다.
또한, 메인제어부(20)과 각각의 LED램프모듈(L)을 유선통신라인으로 연결하여 상호 교신이 이루어질 수 있도록 구성할 수도 있다.
메인제어부(20)는 데이타의 신호처리가 가능하면서 연산결과를 화면 출력이 가능한 컴퓨터를 사용할 수 있다.
한편, 본 발명에 적용된 LED램프모듈(L)의 지그비통신모듈(1)은 사용자가 휴대하는 무선태그(10)의 태그신호를 감지하여 MCU(2)에 출력하고, MCU(2)는 태그신호를 메인제어부(20)로 전송한다.
메인제어부(20)는 수신되는 태그신호를 이용하여 건물내 사람의 위치와 인원수를 파악하여 화면에 출력하며, 그 파악된 정보를 저장한다.
사용자가 휴대하는 각각의 무선태그(10)에 고유식별정보를 부여하게되면, 메인제어부(20)에서 건물내 사람이 누구인지도 정확하게 파악할 수 있게된다.
이러한 기능에 의해 메인제어부(20)는 실시간으로 건물내 사람의 위치를 파악할 수 있게되고, 화재와 같은 위급상황 발생시 신속하게 사람들을 대피시키는 용도로 활용할 수 있게된다.
즉, 도 2 와 같이 건물내에 다수의 LED램프모듈(L1~L9)이 설치되어 있는 상태에서 무선태그(10)를 휴대한 사용자가 건물내에 진입하면 무선태그(10)를 감지한 LED램프모듈(L4,L5,L7,L8)이 무선태그 감지신호를 메인제어부(20)로 전송함에 따라 메인제어부(20)는 무선태그(10) 소유 사용자의 위치를 파악할 수 있게되는 것이다.
그리고, LED램프모듈(L)이 소등되어 있는 상태에서 무선태그(10)가 감지되었을때 자동으로 LED램프(5)가 점등되도록 구성하면, 저가의 센서등을 구현할 수도 있다.
본 발명의 LED 제어 동작을 여러가지 작동모드로 구분하여 설명하면 다음과 같다.
* 자동모드 *
LED램프모듈(L)이 자동모드로 설정되면, MCU(2)는 조도센서(3)와 온도센서(4)에서 감지되는 정보에 따라 LED램프(5)를 점등,소등, 밝기제어 및 색상제어를 실시한다.
조도센서(3)에서 주변밝기가 어두운것으로 감지되면 MCU(2)는 LED램프(5)를 자동 점등시키고, 조도센서(3)에서 주변밝기가 밝은 것으로 감지되면 MCU(2)는 LED램프(5)를 소등하며, 온도센서(4)에서 주변 온도가 높은 것으로 감지되면 MCU(2)는 LED램프(5)를 블루칼라로 색상 제어하여 사용자들이 시원한 느낌을 느낄 수 있도록 제어하고, 온도센서(4)에서 주변 온도가 낮은 것으로 감지되는 MCU(2)는 LED램프(5)를 따듯한 느낌의 오렌지칼라로 색상 제어하여 사용자들이 따스한 느낌을 느끼도록 한다.
한편, 본 발명은 온도센서(4)에서 감지되는 주변온도에 따라 자동 냉,난방 기능을 구현할 수 있다.
즉, 온도센서(4)에서 감지되는 실내온도가 제 1 기준온도(약 25℃) 이상이면 펠티에소자(6)를 냉열 동작시켜 팬(7)에 의해 차가운 바람이 가이드홀(11)을 통해 외부로 배출된 후 가이더(12)에 의해 안내되어 외부로 배출되어 냉방이 이루어지도록 동작하고, 실내온도가 제 2 기준온도(약 15℃) 이하이면 펠티에소자(6)를 온열 동작시켜 난방이 이루어지도록 동작하는 것이다.
* 수동모드 *
수동모드는 관리자가 스마트폰(30)을 이용하거나 제어기를 조작하여 전체 LED램프모듈(L)의 밝기 및 온/오프를 제어하는 것이다.
관리자가 스마트폰(30)을 이용하여 원격지에서 메인제어부(20)에 접속한 후 제어신호를 전송하면, 그 제어신호를 수신한 메인제어부(20)가 각각의 LED램프모듈(L)의 지그비통신모듈(1)로 제어신호를 출력하므로서, 사용자가 전송한 제어신호에 의해 LED램프(5)가 제어되는 것이다.
이상에서 설명한 바와같이 본 발명은 LED램프모듈(L)에 구비된 조도센서(3)와 온도센서(4)에서 감지된 정보에 따라 LED램프(5)의 밝기, 색상 및 온/오프 동작이 자율적으로 제어될 수 있고, 또한 각각의 LED램프모듈(L)이 지그비통신으로 그물망처럼 연결되어 있기 때문에 스마트폰을 이용하여 원격지에서 자유롭게 제어할 수도 있게된다.
또한, LED램프모듈(L)에 구비된 펠티에소자(6)의 온열 또는 냉열 발산기능을 이용하여 자동으로 실내 냉난방을 구현할 수 있게된다.
한편, 지그비통신모듈(1)이 사용자가 착용한 무선태그(10)를 감지할 수 있으므로, 그 무선태그신호를 이용하여 건물내 사람의 위치 및 인원수를 실시간으로 파악하여 위급상황 발생시 신속하게 대처할 수 있게되는 효과를 기대할 수 있다.
1: 지그비통신모듈, 2: MCU,
3: 조도센서, 4: 온도센서,
5: LED램프, 6: 펠티에소자,
7: 팬, 8: 램프케이스,
9: 중간판, 10: 무선태크,
11: 가이드홀, 12: 가이더,
13: 투광판, 20: 메인제어부,
30: 스마트폰, L: LED램프모듈,

Claims (5)

  1. 지그비통신 기능을 갖고, 사용자가 휴대하는 무선태그(10)와;
    지그비통신신호를 송수신하는 지그비통신모듈(1)과, 지그비통신모듈(1)에 의해 감지되는 무선태그(10) 감지정보를 메인제어부(20)로 전송하고, 조도센서(3)와 온도센서(4)의 감지정보 또는 스마트폰(30)에서 전송되는 제어신호에 따라 LED램프(5)의 밝기 및 색상 제어를 수행하는 MCU(2)와, MCU(2)의 제어신호에 따라 밝기 및 색상이 제어되는 LED램프(5)와, 주변의 밝기를 감지하는 조도센서(3)와, 주변의 온도를 감지하는 온도센서(4)로 구성되는 다수의 LED램프모듈(L)과;
    사용자의 조작에 따라 원격지에서 LED램프(5) 제어신호를 무선 송출하는 스마트폰(30)과;
    스마트폰(30)에서 송출된 제어신호를 수신하여 LED램프모듈(L)의 지그비통신모듈(1)로 전송하고, 무선태그 감지정보를 수신하여 실내 사람 위치 및 인원수를 체크하여 저장 및 화면 출력하는 메인제어부(20); 로 구성하며,
    LED램프모듈(L)은 MCU(2)의 제어전압에 따라 온열 또는 냉열을 발산하는 펠티에소자(6)와, 펠티에소자(6)에서 발산되는 온열 또는 냉열을 LED램프모듈(L)의 외부로 강제 배출시키는 팬(7)을 더 포함하고,
    MCU(2)는 온도센서(4)에서 감지되는 실내온도가 제 1 기준온도(25℃) 이상이면 펠티에소자(6)를 냉열 동작시켜 냉방이 이루어지도록 동작하고, 실내온도가 제 2 기준온도(15℃) 이하이면 펠티에소자(6)를 온열 동작시켜 난방이 이루어지도록 동작하며,
    LED램프모듈(L)은 하부가 개방된 램프케이스(8)를 구비하고, 램프케이스(8)의 중간부에 수평상으로 중간판(9)을 설치하며, 그 중간판(9)의 저면부에 LED램프(5)를 설치하여 조광이 이루어지도록 구성하고, 중간판(9)과 램프케이스(8)의 사이 공간에 펠티에소자(6)와 팬(7)을 설치하며, 중간판(9)의 외곽에 온열 또는 냉열이 외부로 발산되기 위한 가이드홀(11)을 복수개 형성하면서 중간판(9)의 저면부에는 온열 또는 냉열이 배출되는 것을 안내하는 가이더(12)를 하향 경사지게 형성하여 구성하고,
    MCU(2)는 온도센서(4)에서 감지되는 온도가 고온(25℃)일때 LED램프(5)가 시원한 느낌을 주는 블루칼라를 발산하도록 제어하고, 온도센서(4)에서 감지되는 온도가 저온(15℃)일때 LED램프(5)가 따듯한 느낌을 주는 오렌지칼라를 발산하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 지그비통신을 이용한 스마트 조명 시스템.
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