KR101781164B1 - 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 공장설비 작동을 위한 PLC구동 데이터, 및 공장설비에 대한 실시간 전력 사용량 데이터를 수집하여 중앙관제 서버로 전송하며, 중앙관제 서버 또는 모바일 단말기로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는 경우, 식별ID와 대응하는 공장설비로의 전력공급을 공장설비 제어정보와 부합하도록 제어하는 전력 제어장치; PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 공장설비 각각의 식별ID별로 시계열적인 추이변화를 모니터링하되, 공장설비의 목표 에너지 사용량이 초과되는 경우, 기 설정된 우선순위에 부합하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치로 전송하는 중앙관제 서버; 및 중앙관제 서버로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 그 시계열적인 추이변화를 모니터링하되, 공장설비의 목표 에너지 사용량이 초과되는 경우, 이와 대응하는 공장설비 위치좌표, 장비 명칭 및 장비 가동상태를 출력하고, 관리자로부터 입력받은 공장설비 제어정보를 전력 제어장치로 전송하는 모바일 단말기;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 상기와 같은 본 발명에 따르면, 생산현장의 공장설비와 접속된 각종 센서 및 제어장치가 장비별 에너지 사용량을 수집하고, 이를 수신한 관제서버 또는 모바일 단말기가 장비별 에너지 사용량을 모니터링하고, 이를 모니터링한 관제서버 또는 모바일 단말기가 공장설비들을 원격으로 제어하며, 각종 센서 및 제어장치를 통해 실시간으로 수집한 장비별 에너지 사용량을 축적하여 생성한 빅데이터를 클라우드 서버에 저장함으로써, 관리자가 현장에 없더라도 원격지에서 실시간으로 공장설비들에 대한 에너지 관리가 가능하고, 장비별 에너지 사용량에 대한 분석 및 통계자료로 활용함은 물론 공장설비에 대한 최적의 에너지 관리를 제공하는 효과가 있다.

Description

관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템 및 방법{SYSTEM FOR MANAGING ENERGY OF PRODUCTION SPOT USING CONTROL SERVER AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는, 생산현장의 공장설비와 접속된 각종 센서 및 제어장치가 장비별 에너지 사용량을 수집하고, 이를 수신한 관제서버 또는 모바일 단말기가 장비별 에너지 사용량을 모니터링하고, 이를 모니터링한 관제서버 또는 모바일 단말기가 공장설비들을 원격으로 제어함으로써, 원격지에서도 실시간으로 공장설비들에 대한 에너지 관리가 가능하도록 하는 기술에 관한 것이다.
최근 온난화 및 화석 에너지의 고갈이 사회 문제가 되면서 에너지 절약에 대한 것이 이슈가 되고 있다. 이에 따라, 각 기술 분야에서 에너지를 절약할 수 있는 여러 가지 기술들이 개발되고 있다. 예를 들어, 자동차에서는 과속을 방지하고 경제속도를 유도하는 장치들이 개발되고 있으며, 가전제품의 경우 대기 전력을 줄이기 위한 기술들도 개발되고 있다.
가정이나 건물 내에서도 이러한 에너지 절약을 실천하기 위한 다양한 내용들이 논의되고 있으나 이러한 것들은 대부분 사람들의 의지에 의해 수동으로 실현되는 것에 관한 사회 운동, 에너지 절약 정책 등의 것이다. 그러나, 이러한 정책이나 운동들은 그 행위의 주체인 사람들이 적극적으로 참여하지 않으면 그 효과가 작고 또한 유행에 따라 그 성과가 크게 차이가 나기 마련이다.
특히, 철강, 석유화학 및 반도체 등 에너지 다소비 산업의 비중이 큰 대한민국의 경우 산업용 에너지 절약이 절실히 요구되고 있다.
전술한 바와 같은 문제점을 개선하기 위한 선행기술로는 대한민국 등록특허 제10-1517395호((2014.12.16.공개), “건물의 전력 사용량을 제어하는 방법 및 건물에너지관리장치”)이 개시된 바 있다.
도 1을 참조하면, 상기 선행기술은 건물에너지관리장치가 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법에 있어서, 건물의 에너지효율등급에 따라 건물에 대한 시간별 예측 전력 사용량을 결정하는 단계; 전력 사용량 제한 시간대에서 시간별 예측 전력 사용량을 초과하는 건물의 전력 사용에 대하여 초과 전력 사용량을 에너지저장장치로부터 충당하는 단계; 및 전력 사용량 비제한 시간대에서 에너지저장장치를 충전하는 단계;를 포함하는 건물의 전력 사용량을 제어 방법에 대한 기술이다.
그러나 선행기술의 경우, 단순히 건물 내에서 소비되는 전력을 예측해두고 시간대에 따라 기 충전된 전력을 공급하는 기술인바, 전력 사용량 예측을 통해 탄력적인 전력 공급이 가능하겠으나, 전력 소비 주체의 작동을 제어하여 불필요한 에너지 사용을 절감시킬 수 없다는 문제점이 있다.
등록특허 10-1517395호
본 발명의 목적은, 생산현장의 공장설비와 접속된 각종 센서 및 제어장치가 장비별 에너지 사용량을 수집하고, 이를 수신한 관제서버 또는 모바일 단말기가 장비별 에너지 사용량을 모니터링하고, 이를 모니터링한 관제서버 또는 모바일 단말기가 공장설비들을 원격으로 제어함으로써, 관리자가 현장에 없더라도 원격지에서 실시간으로 공장설비들에 대한 에너지 관리를 제공하는데 그 목적이 있다.
그리고 본 발명의 목적은, 각종 센서 및 제어장치를 통해 실시간으로 수집한 장비별 에너지 사용량을 축적하여 생성한 빅데이터를 클라우드 서버에 저장함으로써, 장비별 에너지 사용량에 대한 분석 및 통계자료로 활용함은 물론 공장설비에 대한 최적의 에너지 관리를 제공하는데 그 목적이 있다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템은, 공장설비 작동을 위한 PLC구동 데이터, 및 공장설비에 대한 실시간 전력 사용량 데이터를 수집하여 중앙관제 서버로 전송하며, 중앙관제 서버 또는 모바일 단말기로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는 경우, 식별ID와 대응하는 공장설비로의 전력공급을 공장설비 제어정보와 부합하도록 제어하는 전력 제어장치; PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 공장설비 각각의 식별ID별로 시계열적인 추이변화를 모니터링하되, 공장설비의 목표 에너지 사용량이 초과되는 경우, 기 설정된 우선순위에 부합하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치로 전송하는 중앙관제 서버; 및 중앙관제 서버로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 그 시계열적인 추이변화를 모니터링하되, 공장설비의 목표 에너지 사용량이 초과되는 경우, 이와 대응하는 공장설비 위치좌표, 장비 명칭 및 장비 가동상태를 출력하고, 관리자로부터 입력받은 공장설비 제어정보를 전력 제어장치로 전송하는 모바일 단말기;를 포함한다.
또한, 중앙관제 서버는, 전력 제어장치로부터 수신한 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 식별ID별로 취합하여 생성한 빅데이터를 클라우드 서버에 업로드하되, 공장설비 각각으로의 전력 공급량이 기 설정된 기준에 부합하도록 일정하게 공급되지 않는 경우, 전력공급 이벤트 정보를 생성하여 상기 모바일 단말기로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 모바일 단말기는, 중앙관제 서버로부터 전력공급 이벤트 정보를 수신하는 경우, 기 설정된 매뉴얼과 대응하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치로 전송하는 것을 특징으로 한다.
또한, 전력 제어장치는, 접속된 공장설비로 공급되는 실시간 전력 사용량 데이터를 수집하여 상기 중앙 관제서버로 전송하는 전력 감시센서; 공장설비와 접속되어 기 설정된 공장설비 작동에 따른 PLC구동 데이터를 수집하여 중앙 관제서버로 전송하는 구동 감지센서; 및 전원 공급수단으로부터 인가받은 전력을 공장설비로 공급하되, 중앙 관제서버 또는 모바일 단말기로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는 경우, 식별ID와 대응하는 공장설비로의 전력공급을 제어하는 전력 공급모듈;을 포함한다.
또한, 중앙관제 서버는, 전력 제어장치로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 공장설비 각각의 식별ID별로 저장 및 관리하는 수집모듈; 수집모듈로부터 인가받은 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터에 대한 시계열적인 추이변화를 공장설비 각각의 식별ID별로 출력하되, 실시간 전력 사용량 데이터가 기 설정된 사용량을 초과하는 경우, 기 설정된 우선순위에 부합하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 생성하여 전력 제어장치로 전송하는 모니터링 모듈; 수집모듈로부터 인가받은 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 식별ID별로 분류하고, 전력공급 이벤트 발생의 원인/빈도 및 유지보수 이력을 취합한 빅데이터를 생성하여 클라우드 서버에 업로드하고, 데이터마이닝을 통해 데이터들간의 유용한 상관관계를 도출하여 전력 사용량 예측정보를 생성하는 빅데이터 모듈; 수집모듈로부터 인가받은 실시간 전력 사용량 데이터를 기준으로, 공장설비 각각으로의 실시간 전력 공급량이 기 설정된 기준에 부합하도록 일정하게 공급되는지 여부를 판단하되, 전력 공급량이 일정하게 공급되지 않는 경우, 전력공급 이벤트 정보를 생성하는 이벤트 관리모듈; 및 이벤트 관리모듈로부터 전력공급 이벤트 정보를 인가받는 경우, 기 등록된 모바일 단말기들의 위치좌표를 탐색하여 공장설비로부터 가장 가까운 곳에 위치한 모바일 단말기 식별ID를 추출하고, 추출한 모바일 단말기로 전력공급 이벤트 정보를 전송하는 탐색모듈; 수집모듈로부터 인가받은 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 설비 이상, 대기, 가공 또는 절전 등의 상태에서 사용되는 에너지 사용량을 도출하고, 유휴 시간, 설비이상 또는 대기 시간에 낭비되는 전력 사용량과 재가공 시 소모되는 실제 전력 사용량 데이터를 산출하여 즉, 실제 전력 사용량 데이터와 유휴 전력 사용량 데이터를 산출하여 전력 절감량 데이터를 도출하는 설비상태 파악모듈; 및 수집모듈로부터 인가받은 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 전력사용 금액 데이터를 생성하고, 전력 사용에 따라 발생하는 이산화탄소 배출량 및 TOE(Ton of Oil Equivalent)를 도출하는 전력소비 정산모듈;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 모바일 단말기는, 중앙 관제서버로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하고, 상기 중앙 관제서버로부터 전력공급 이벤트 정보를 수신하는 수신모듈; 수신모듈로부터 인가받은 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터에 대한 시계열적인 추이변화를 공장설비 각각의 식별ID별로 출력하고, 수신모듈로부터 전력공급 이벤트 정보를 인가받는 경우, 이에 대한 이벤트 알람을 출력하는 모니터링 모듈; 및 수신모듈로부터 전력공급 이벤트 정보를 인가받는 경우, 기 설정된 매뉴얼과 대응하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치로 전송하는 제어모듈;을 포함한다.
한편, 전술한 시스템을 기반으로 하는 본 발명의 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 방법은, 전력 제어장치가 공장설비의 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수집하여 중앙관제 서버로 전송하는 (a) 단계; 중앙관제 서버가 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 공장설비 각각의 식별ID별로 시계열적인 추이변화를 모니터링하는 (b) 단계; 중앙관제 서버가 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 전력 제어장치의 목표 에너지 사용량이 초과하는지 여부를 판단하는 (c) 단계; (c) 단계의 판단결과, 목표 에너지 사용량이 초과하는 경우, 중앙관제 서버가 기 설정된 우선순위에 부합하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치로 전송하는 (d) 단계; 전력 제어장치가 중앙관제 서버로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는지 여부를 판단하는 (e) 단계; 및 중앙관제 서버로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는 경우, 전력 제어장치가 상기 식별ID와 대응하는 공장설비로의 전력공급을 제어하는 (f) 단계;를 포함한다.
또한, (d) 단계 이후, 중앙관제 서버가 공장설비 각각으로의 전력 공급량이 기 설정된 기준에 부합하도록 일정하게 공급되는지 여부를 판단하는 (g) 단계; (g) 단계의 판단결과, 전력 공급량이 일정하게 공급되지 않는 경우, 중앙관제 서버가 전력공급 이벤트 정보를 생성하여 모바일 단말기로 전송하는 (h) 단계; 모바일 단말기가 기 설정된 매뉴얼과 대응하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치로 전송하는 (i) 단계; 및 전력 제어장치가 모바일 단말기로부터 수신한 공장설비 제어정보에 부합하도록 공장설비로의 전력공급을 제어하는 (j) 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그리고 (d) 단계 이후, 모바일 단말기가 중앙관제 서버로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 그 시계열적인 추이변화를 모니터링하는 (k) 단계; 모바일 단말기가 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 전력 제어장치의 목표 에너지 사용량이 초과하는지 여부를 판단하는 (l) 단계; (l) 단계의 판단결과, 목표 에너지 사용량이 초과하는 경우, 모바일 단말기가 목표 에너지 사용량을 초과한 공장설비 위치좌표, 장비 명칭 및 장비 가동상태를 출력하는 (m) 단계; 모바일 단말기가 관리자로부터 입력받은 공장설비 제어정보를 전력 제어장치로 전송하는 (n) 단계; 및 전력 제어장치가 모바일 단말기로부터 수신한 공장설비 제어정보에 부합하도록 공장설비로의 전력공급을 제어하는 (o) 단계;를 포함한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면, 생산현장의 공장설비와 접속된 각종 센서 및 제어장치가 장비별 에너지 사용량을 수집하고, 이를 수신한 관제서버 또는 모바일 단말기가 장비별 에너지 사용량을 모니터링하고, 이를 모니터링한 관제서버 또는 모바일 단말기가 공장설비들을 원격으로 제어함으로써, 관리자가 현장에 없더라도 원격지에서 실시간으로 공장설비들에 대한 에너지 관리를 제공하는 효과가 있다.
그리고 본 발명에 따르면, 각종 센서 및 제어장치를 통해 실시간으로 수집한 장비별 에너지 사용량을 축적하여 생성한 빅데이터를 클라우드 서버에 저장함으로써, 장비별 에너지 사용량에 대한 분석 및 통계자료로 활용함은 물론 공장설비에 대한 최적의 에너지 관리를 제공하는 효과가 있다.
도 1은 종래의 건물의 전력 사용량을 제어하는 방법 및 건물에너지관리장치를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템을 도시한 구성도.
도 3은 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템의 전력 제어장치에 대한 세부구성을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템의 중앙관제 서버에 대한 세부구성을 도시한 도면.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템의 중앙관제 서버에 구비된 모니터링 모듈의 UI를 도시한 예시도.
도 6a는 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템의 모바일 단말기에 대한 세부구성을 도시한 도면.
도 6b는 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템의 모바일 단말기를 통해 출력되는 이벤트 알람을 도시한 예시도.
도 7은 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 방법을 도시한 순서도.
도 8은 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 방법의 제S40단계 이후과정을 도시한 순서도.
도 9는 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 방법의 제S40단계 이후 또 다른 과정을 도시한 순서도.
도 10은 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 방법의 제S20단계 이후 과정을 도시한 순서도.
본 발명의 구체적인 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 할 것이다. 또한, 본 발명에 관련된 공지 기능 및 그 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는, 그 구체적인 설명을 생략하였음에 유의해야 할 것이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템(S)은 각각 무선통신망을 통해 접속되는 전력 제어장치(10), 중앙관제 서버(20), 모바일 단말기(30) 및 클라우드 서버(40)를 포함하여 구성된다.
먼저, 전력 제어장치(10)는 공장설비 작동을 위한 PLC(Programmable Logic Controller)구동 데이터, 및 공장설비에 대한 실시간 전력 사용량 데이터를 수집하여 중앙관제 서버(20)로 전송하며, 중앙관제 서버(20) 또는 모바일 단말기(30)로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는 경우, 상기 식별ID와 대응하는 공장설비로의 전력공급을 공장설비 제어정보와 부합하도록 제어한다.
한편, 중앙관제 서버(20)는 전력 제어장치(10)로부터 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 공장설비 각각의 식별ID별로 시계열적인 전력사용량 추이변화를 모니터링하되, 목표 에너지 사용량이 초과되는 경우, 기 설정된 우선순위에 부합하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치(10)로 전송한다.
또한, 중앙관제 서버(20)는 전력 제어장치(10)로부터 수신한 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 식별ID별로 취합하여 생성한 빅데이터를 클라우드 서버(40)에 업로드하고, 공장설비 각각으로의 전력 공급량이 기 설정된 기준에 부합하도록 일정하게 공급되지 않는 경우, 전력공급 이벤트 정보를 생성하여 모바일 단말기(30)로 전송한다.
한편, 모바일 단말기(30)는 중앙관제 서버(20)로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 그 시계열적인 추이변화를 모니터링하되, 목표 에너지 사용량이 초과되는 경우, 이와 대응하는 공장설비 위치좌표, 장비 명칭 및 장비 가동상태를 출력하고, 관리자로부터 입력받은 공장설비 제어정보를 전력 제어장치(10)로 전송한다.
또한, 모바일 단말기(30)는 중앙관제 서버(20)로부터 전력공급 이벤트 정보를 수신하는 경우, 기 설정된 매뉴얼과 대응하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치(10)로 전송한다.
그리고 클라우드 서버(40)는 기 설정된 목표 에너지 사용량 초과 시 대응 매뉴얼을 관리하고, 중앙관제 서버(20)로부터 수신한 빅데이터에 포함된 매뉴얼별 대응기록을 저장 및 관리한다.
이하, 도 3을 참조하여 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템(S)의 전력 제어장치(10)에 대한 세부구성을 살피면 아래와 같다.
구체적으로, 전력 제어장치(10)의 전력 감시센서(11)는 접속된 공장설비로 공급되는 실시간 전력 사용량 데이터를 수집하여 중앙 관제서버(20)로 전송한다.
또한, 전력 제어장치(10)의 구동 감지센서(12)는 공장설비와 접속되어 기 설정된 공장설비 작동에 따른 PLC구동 데이터를 수집하여 중앙 관제서버(20)로 전송한다.
그리고, 전력 제어장치(10)의 전력 공급모듈(13)은 전원 공급수단으로부터 인가받은 전력을 공장설비로 공급하되, 중앙 관제서버(20) 또는 모바일 단말기(30)로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는 경우, 상기 식별ID와 대응하는 공장설비로의 전력공급을 제어한다.
이하, 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템(S)의 중앙관제 서버(20)에 대한 세부구성을 살피면 아래와 같다.
먼저, 중앙관제 서버(20)의 수집모듈(21)은 전력 제어장치(10)로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 공장설비 각각의 식별ID별로 저장 및 관리한다.
또한, 중앙관제 서버(20)의 모니터링 모듈(22)은 수집모듈(21)로부터 인가받은 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터에 대한 시계열적인 추이변화를 공장설비 각각의 식별ID별로 출력하되, 실시간 전력 사용량 데이터가 기 설정된 사용량을 초과하는 경우, 기 설정된 우선순위에 부합하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 생성하여 전력 제어장치(10)로 전송한다.
이하, 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 본 발명에 따른 액관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템의 모니터링 모듈이 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 모니터링하는 출력화면에 대해 살피면 아래와 같다.
먼저, 모니터링 모듈(22)은 PLC구동 데이터를 토대로 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 공장설비 각각의 식별ID별 실시간 에너지 사용 리스트를 포함하는 종합현황 정보를 출력하도록 구동된다.
또한, 모니터링 모듈(22)는 PLC구동 데이터를 토대로 도 5c에 도시된 바와 같이, 공장설비 각각의 식별ID별 실시간 에너지 사용 리스트를 시계열적인 그래프 형태로 출력하도록 구동된다.
또한, 모니터링 모듈(22)는 PLC구동 데이터를 토대로 도 5d에 도시된 바와 같이, 공장설비 각각의 식별ID별 실시간 에너지 사용 리스트를 토대로 생성한 전력사용 금액, 이산화탄소 배출량 및 TOE(Ton of Oil Equivalent)를 시계열적인 그래프 형태로 출력하도록 구동된다.
또한, 모니터링 모듈(22)는 PLC구동 데이터를 토대로 도 5e에 도시된 바와 같이, 공장설비 각각의 식별ID별 전력 이상 사용 리스트를 출력하도록 구동된다.
한편, 중앙관제 서버(20)의 빅데이터 모듈(23)은 수집모듈(21)로부터 인가받은 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 식별ID별로 분류하고, 전력공급 이벤트 발생의 원인/빈도 및 유지보수 이력을 취합한 빅데이터를 생성하여 클라우드 서버(40)에 업로드하고, 데이터마이닝을 통해 데이터들간의 유용한 상관관계를 도출하여 전력 사용량 예측정보를 생성한다.
또한, 중앙관제 서버(20)의 이벤트 관리모듈(24)은 수집모듈(21)로부터 인가받은 실시간 전력 사용량 데이터를 기준으로, 공장설비 각각으로의 실시간 전력 공급량이 기 설정된 기준에 부합하도록 일정하게 공급되는지 여부를 판단하되, 전력 공급량이 일정하게 공급되지 않는 경우, 전력공급 이벤트 정보를 생성한다.
또한, 중앙관제 서버(20)의 탐색모듈(25)은 이벤트 관리모듈(24)로부터 전력공급 이벤트 정보를 인가받는 경우, 기 등록된 모바일 단말기(30)들의 위치좌표를 탐색하여 공장설비로부터 가장 가까운 곳에 위치한 모바일 단말기(30) 식별ID를 추출하고, 추출한 모바일 단말기(30)로 전력공급 이벤트 정보를 전송한다.
이때, 기 등록된 모바일 단말기(30)는 관리자의 단말기 또는 유지보수 작업자의 모바일 단말기로 설정될 수 있다.
또한, 중앙관제 서버(20)의 설비상태 파악모듈(26)은 수집모듈(21)로부터 인가받은 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 설비 이상, 대기, 가공 또는 절전 등의 상태에서 사용되는 에너지 사용량을 도출하고, 유휴 시간, 설비이상 또는 대기 시간에 낭비되는 전력 사용량과 재가공 시 소모되는 실제 전력 사용량 데이터를 산출하여 즉, 실제 전력 사용량 데이터와 유휴 전력 사용량 데이터를 산출하여 전력 절감량 데이터를 도출한다.
그리고, 중앙관제 서버(20)의 전력소비 정산모듈(27)은 수집모듈(21)로부터 인가받은 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 전력사용 금액 데이터를 생성하고, 전력 사용에 따라 발생하는 이산화탄소 배출량 및 TOE(Ton of Oil Equivalent)를 도출한다.
이하, 도 6a를 참조하여 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템(S)의 모바일 단말기(30)에 대한 세부구성을 살피면 아래와 같다.
먼저, 모바일 단말기(30)의 수신모듈(31)은 중앙 관제서버(20)로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하고, 중앙 관제서버(20)로부터 전력공급 이벤트 정보를 수신한다.
또한, 모바일 단말기(30)의 모니터링 모듈(32)은 수신모듈(31)로부터 인가받은 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터에 대한 시계열적인 추이변화를 공장설비 각각의 식별ID별로 출력하고, 수신모듈(31)로부터 전력공급 이벤트 정보를 인가받는 경우, 이에 대한 이벤트 알람을 출력한다.
이때, 출력되는 이벤트 알람은 도 6b에 도시된 예와 같이 출력될 수 있다.
그리고 모바일 단말기(30)의 제어모듈(33)은 수신모듈(31)로부터 전력공급 이벤트 정보를 인가받는 경우, 기 설정된 매뉴얼과 대응하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치(10)로 전송한다. 이때, 제어모듈(33)은 관리자의 조작을 통해 공장설비 제어정보를 입력받을 수 있다.
이하, 도 7을 참조하여 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 방법에 대해 살피면 아래와 같다.
먼저, 전력 제어장치(10)가 공장설비의 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수집하여 중앙관제 서버(20)로 전송한다(S10).
이어서, 중앙관제 서버(20)가 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 공장설비 각각의 식별ID별로 시계열적인 추이변화를 모니터링한다(S20).
뒤이어, 중앙관제 서버(20)가 상기 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 전력 제어장치(10)의 목표 에너지 사용량이 초과하는지 여부를 판단한다(S30).
제S30단계의 판단결과, 목표 에너지 사용량이 초과하는 경우, 중앙관제 서버(20)가 기 설정된 우선순위에 부합하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치(10)로 전송한다(S40).
이어서, 전력 제어장치(10)가 중앙관제 서버(20)로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는지 여부를 판단한다(S50).
제S50단계의 판단결과, 중앙관제 서버(20)로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는 경우, 전력 제어장치(10)가 상기 식별ID와 대응하는 공장설비로의 전력공급을 제어한다(S60).
이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 방법의 제S40단계 이후과정에 대해 살피면 아래와 같다.
제S40단계 이후, 중앙관제 서버(20)가 공장설비 각각으로의 전력 공급량이 기 설정된 기준에 부합하도록 일정하게 공급되는지 여부를 판단한다(S70).
제S70단계의 판단결과, 전력 공급량이 일정하게 공급되지 않는 경우, 중앙관제 서버(20)가 전력공급 이벤트 정보를 생성하여 모바일 단말기(30)로 전송한다(S80).
이어서, 모바일 단말기(30)가 기 설정된 매뉴얼과 대응하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 전력 제어장치(10)로 전송한다(S90).
그리고 전력 제어장치(10)가 모바일 단말기(30)로부터 수신한 공장설비 제어정보에 부합하도록 공장설비로의 전력공급을 제어한다(S100).
이하, 도 9를 참조하여 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 방법의 제S40단계 이후 또 다른 과정에 대해 살피면 아래와 같다.
제S40단계 이후, 모바일 단말기(30)가 중앙관제 서버(20)로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 그 시계열적인 추이변화를 모니터링한다(S110).
이이서, 모바일 단말기(30)가 상기 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 전력 제어장치(10)의 목표 에너지 사용량이 초과하는지 여부를 판단한다(S120).
제S30단계의 판단결과, 목표 에너지 사용량이 초과하는 경우, 모바일 단말기(30)가 목표 에너지 사용량을 초과한 공장설비 위치좌표, 장비 명칭 및 장비 가동상태를 출력한다(S130).
뒤이어, 모바일 단말기(30)가 관리자로부터 입력받은 공장설비 제어정보를 전력 제어장치(10)로 전송한다(S140).
그리고 전력 제어장치(10)가 모바일 단말기(30)로부터 수신한 공장설비 제어정보에 부합하도록 공장설비로의 전력공급을 제어한다(S150).
이하, 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 방법의 제S20단계 이후 과정에 대해 살피면 아래와 같다.
제S20단계 이후, 클라우드 서버(40)가 기 설정된 목표 에너지 사용량 초과 시 대응 매뉴얼을 관리한다(S160).
그리고 클라우드 서버(40)가 중앙관제 서버(20)로부터 수신한 빅데이터에 포함된 매뉴얼별 대응기록을 저장 및 관리한다(S170).
이상으로 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위한 바람직한 실시 예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 이와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용에만 국한되는 것이 아니며, 기술적 사상의 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대해 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등 물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
S : 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템
10 : 전력 제어장치
11 : 전력 감시센서 12: 구동 감지센서
13 : 전력 공급모듈
20 : 중앙관제 서버
21 : 수집모듈 22 : 모니터링 모듈
23 : 빅데이터 모듈 24 : 이벤트 관리모듈
25 : 탐색모듈
30 : 모바일 단말기
31 : 수신모듈 32 : 모니터링 모듈
33 : 제어모듈
40 : 클라우드 서버

Claims (9)

  1. 에너지 관리 시스템에 있어서,
    공장설비 작동을 위한 PLC구동 데이터, 및 공장설비에 대한 실시간 전력 사용량 데이터를 수집하여 중앙관제 서버로 전송하며, 중앙관제 서버 또는 모바일 단말기로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는 경우, 상기 식별ID와 대응하는 공장설비로의 전력공급을 공장설비 제어정보와 부합하도록 제어하는 전력 제어장치;
    상기 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 공장설비 각각의 식별ID별로 시계열적인 추이변화를 모니터링하되, 상기 공장설비의 목표 에너지 사용량이 초과되는 경우, 기 설정된 우선순위에 부합하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 상기 전력 제어장치로 전송하는 중앙관제 서버; 및
    상기 중앙관제 서버로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 그 시계열적인 추이변화를 모니터링하되, 상기 공장설비의 목표 에너지 사용량이 초과되는 경우, 이와 대응하는 공장설비 위치좌표, 장비 명칭 및 장비 가동상태를 출력하고, 관리자로부터 입력받은 공장설비 제어정보를 상기 전력 제어장치로 전송하는 모바일 단말기;를 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 중앙관제 서버는,
    상기 전력 제어장치로부터 수신한 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 식별ID별로 취합하여 생성한 빅데이터를 클라우드 서버에 업로드하되,
    상기 공장설비 각각으로의 전력 공급량이 기 설정된 기준에 부합하도록 일정하게 공급되지 않는 경우, 전력공급 이벤트 정보를 생성하여 상기 모바일 단말기로 전송하는 것을 특징으로 하고,
    상기 모바일 단말기는,
    상기 중앙관제 서버로부터 전력공급 이벤트 정보를 수신하는 경우, 기 설정된 매뉴얼과 대응하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 상기 전력 제어장치로 전송하는 것을 특징으로 하며,
    상기 전력 제어장치는,
    접속된 공장설비로 공급되는 실시간 전력 사용량 데이터를 수집하여 상기 중앙 관제서버로 전송하는 전력 감시센서;
    상기 공장설비와 접속되어 기설정된 공장설비 작동에 따른 PLC구동 데이터를 수집하여 상기 중앙 관제서버로 전송하는 구동 감지센서; 및
    전원 공급수단으로부터 인가받은 전력을 공장설비로 공급하되, 상기 중앙 관제서버 또는 모바일 단말기로부터 식별ID를 포함하는 공장설비 제어정보를 수신하는 경우, 상기 식별ID와 대응하는 공장설비로의 전력공급을 제어하는 전력 공급모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하고,
    상기 중앙관제 서버는,
    상기 전력 제어장치로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하여 공장설비 각각의 식별ID별로 저장 및 관리하는 수집모듈;
    상기 수집모듈로부터 인가받은 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터에 대한 시계열적인 추이변화를 공장설비 각각의 식별ID별로 출력하되, 실시간 전력 사용량 데이터가 기 설정된 사용량을 초과하는 경우, 기 설정된 우선순위에 부합하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 생성하여 상기 전력 제어장치로 전송하되, 공장설비 각각의 식별ID별 실시간 에너지 사용 리스트와, 공장설비 각각의 식별ID별 전력 사용 금액, 이산화탄소 배출량 및 TOE(Ton of Oil Equivalent)와, 공장설비 각각의 식별ID별 전력 이상 사용 리스트를 출력하도록 구동되는 모니터링 모듈;
    상기 수집모듈로부터 인가받은 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 식별ID별로 분류하고, 전력공급 이벤트 발생의 원인/빈도 및 유지보수 이력을 취합한 빅데이터를 생성하여 클라우드 서버에 업로드하고, 데이터마이닝을 통해 데이터들간의 유용한 상관관계를 도출하여 전력 사용량 예측정보를 생성하는 빅데이터 모듈;
    상기 수집모듈로부터 인가받은 실시간 전력 사용량 데이터를 기준으로, 공장설비 각각으로의 실시간 전력 공급량이 기 설정된 기준에 부합하도록 일정하게 공급되는지 여부를 판단하되, 전력 공급량이 일정하게 공급되지 않는 경우, 전력공급 이벤트 정보를 생성하는 이벤트 관리모듈;
    상기 이벤트 관리모듈로부터 전력공급 이벤트 정보를 인가받는 경우, 기 등록된 모바일 단말기들의 위치좌표를 탐색하여 공장설비로부터 가장 가까운 곳에 위치한 모바일 단말기 식별ID를 추출하고, 추출한 모바일 단말기로 전력공급 이벤트 정보를 전송하는 탐색모듈;
    상기 수집모듈로부터 인가받은 PLC구동 데이터 및 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 설비 이상, 대기, 가공 또는 절전 등의 상태에서 사용되는 에너지 사용량을 도출하고, 유휴 시간, 설비이상 또는 대기 시간에 낭비되는 전력 사용량과 재가공 시 소모되는 실제 전력 사용량 데이터를 산출하여 즉, 실제 전력 사용량 데이터와 유휴 전력 사용량 데이터를 산출하여 전력 절감량 데이터를 도출하는 설비상태 파악모듈; 및
    상기 수집모듈로부터 인가받은 실시간 전력 사용량 데이터를 토대로 전력사용 금액 데이터를 생성하고, 전력 사용에 따라 발생하는 이산화탄소 배출량 및 TOE(Ton of Oil Equivalent)를 도출하는 전력소비 정산모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하며,
    상기 모바일 단말기는,
    상기 중앙 관제서버로부터 공장설비 각각의 식별ID별 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터를 수신하고, 상기 중앙 관제서버로부터 전력공급 이벤트 정보를 수신하는 수신모듈;
    상기 수신모듈로부터 인가받은 PLC구동 데이터, 및 실시간 전력 사용량 데이터에 대한 시계열적인 추이변화를 공장설비 각각의 식별ID별로 출력하고, 상기 수신모듈로부터 전력공급 이벤트 정보를 인가받는 경우, 이에 대한 이벤트 알람을 출력하는 모니터링 모듈; 및
    상기 수신모듈로부터 전력공급 이벤트 정보를 인가받는 경우, 기 설정된 매뉴얼과 대응하도록 공장설비로의 전력공급 제어를 위한 공장설비 제어정보를 상기 전력 제어장치로 전송하는 제어모듈; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 관제서버를 이용한 생산현장의 에너지 관리 시스템.
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