KR101836146B1

KR101836146B1 - 빌딩 자동 제어 방법 및 시스템

Info

Publication number: KR101836146B1
Application number: KR1020180020390A
Authority: KR
Inventors: 박태용
Original assignee: 박태용
Priority date: 2018-02-21
Filing date: 2018-02-21
Publication date: 2018-03-08

Abstract

본 발명은 빌딩 자동 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다. 동작 상태 및 동작 환경에 대응하여 센서로부터 출력되는 센서 신호를 입력 받는 단계, 상기 센서 신호 및 기 저장된 상기 제어대상기기의 동작 조건을 이용하여 상기 제어대상기기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 제어대상기기에 전송하는 단계, 상기 센서 신호 및 상기 제어 신호를 이용하여 상기 제어대상기기의 동작 정보를 생성하는 단계, 임의의 제 1 휴대 단말이 근접하면 상기 제 1 휴대 단말의 식별 정보를 수신하고, 상기 인증 단말 리스트에서 상기 제 1 휴대 단말에 대응되는 제어대상기기를 확인하는 단계, 상기 확인된 제어대상기기의 동작 정보를 근거리 무선 통신을 이용하여 상기 제 1 휴대 단말에 전송하는 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 빌딩 자동 제어 시스템에서 생성되는 정보에 인증된 휴대 단말만 접근할 수 있어, 빌딩 자동 제어 시스템의 보안성이 강화된다.

Description

빌딩 자동 제어 방법 및 시스템{METHOD AND SYSTEM FOR AUTOMATIC BUILDING CONTROL}

본 발명은 빌딩 자동 제어 방법 및 시스템에 관한 것으로, 보다 자세하게는 보안성 및 문제 대처 능력이 강화된 빌딩 자동 제어 방법 및 시스템에 관한 것이다.

최근 들어, 업무용 빌딩, 공공기관 빌딩, 아파트 등과 같은 중대형 건물에는 실내 공기의 온도, 습도 및 청정 등을 조절하여 실내의 사용 목적에 적합한 상태로 유지시키기 위한 공기조화기, 보일러, 펌프 등과 같은 빌딩설비가 구축되어 있다. 또한, 이러한 빌딩 설비를 제어하기 위한 직접 디지털 제어기(Direct Digital Controller: 이하, '디지털 제어기'라 함)를 포함하는 빌딩 자동 제어 시스템이 건물에 구축되고 있다.

종래의 빌딩 자동 제어 시스템의 디지털 제어기에는 빌딩 설비 운영자로부터 설정 파라미터를 직접 입력 받기 위한 키패드와 현장 제어기기의 동작 상태를 표시하기 위한 LCD 패널 등이 구비되어 있지 않았다. 따라서 현장 제어기기의 동작 상태를 확인하거나 제어하기 위해서는 빌딩 자동 제어 시스템의 구축을 완료한 후에야 비로소 중앙 감시반을 통해 현장 제어기기의 동작 상태를 확인하거나 제어할 수 있었다. 또한 빌딩 자동 제어 시스템을 구축하는 공사 중에는 현장 제어기기의 정상 동작 여부를 확인할 수 없는 문제점이 있었다.

아울러 종래 기술에 의하면 관리자 컴퓨터 또는 디지털 제어기가 설치된 장소에서만 빌딩 내의 각종시설과 장비들을 확인할 수 있는 제약이 있었으며, 아울러 중앙 관리 장치와 통신이 두절될 경우 빌딩 설비 등의 상태 변화에 맞추어 빌딩 설비를 제어하지 못하는 문제점이 있었다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여 [한국등록특허 제10-1204702호(발명의 명칭: 웹서버 클라이언트 방식의 독자 운전 가능한 직접디지털제어기를 이용한 빌딩 자동 제어 시스템)]은 종래 거리 및 공간의 제약에 따른 한계를 해소하기 위해 EMS(Energy Management System), 스케줄 운전 및 웹 서비스 기능 등을 추가시킨 웹서버 클라이언트 방식의 독자 운전 가능한 디지털 제어기를 이용한 빌딩 자동 제어 시스템을 제안한 바 있다.

위 특허 기술의 경우, 빌딩 설비 운영자가 휴대 단말을 통해 중앙 관리 장치를 거치지 않고도 디지털 제어기로부터 바로 각종 설비의 운전 상황에 대한 정보를 제공받을 수 있다는 장점이 있으나, 인증되지 않은 휴대 단말을 통해 빌딩 제어 정보가 유출되는 문제에 대한 보안성 강화 방안이 요구되었다. 또한, 중대형 건물에서 수집되는 각종 센서 신호 및 제어 신호는 누적되나, 반복적으로 발생하는 문제에 대한 대응방안이 시스템에는 반영되지 않는 문제가 있었다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 빌딩 자동 제어 시스템에서 생성되는 정보에 인증된 휴대 단말만 접근할 수 있도록 함으로써, 빌딩 자동 제어 시스템의 보안성을 강화하는 것을 일 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 누적되는 데이터를 활용하여 반복적으로 발생하는 문제를 자동으로 시스템에 반영할 수 있도록 하는 빌딩 자동 제어 방법 및 시스템을 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 빌딩 자동 제어 방법에 있어서, 관리 장치가 임의의 휴대 단말로부터 제 1 제어대상기기의 식별 정보 및 상기 휴대 단말의 식별 정보를 포함하는 등록 요청을 수신하고, 상기 등록 요청을 이용하여 생성한 인증 단말 리스트를 수신하는 단계, 상기 제어대상기기의 동작 상태 및 동작 환경에 대응하여 센서로부터 출력되는 센서 신호를 입력 받는 단계, 상기 센서 신호 및 기 저장된 상기 제어대상기기의 동작 조건을 이용하여 상기 제어대상기기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 제어대상기기에 전송하는 단계, 상기 센서 신호 및 상기 제어 신호를 이용하여 상기 제어대상기기의 동작 정보를 생성하는 단계, 임의의 제 1 휴대 단말이 근접하면 상기 제 1 휴대 단말의 식별 정보를 수신하고, 상기 인증 단말 리스트에서 상기 제 1 휴대 단말에 대응되는 제어대상기기를 확인하는 단계, 상기 확인된 제어대상기기의 동작 정보를 근거리 무선 통신을 이용하여 상기 제 1 휴대 단말에 전송하는 단계를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

또한, 본 발명은 빌딩 제어 시스템에 있어서, 임의의 제 1 휴대 단말로부터 제어대상기기의 식별 정보 및 상기 제 1 휴대 단말의 식별 정보를 포함하는 등록 요청을 수신하고, 상기 등록 요청을 이용하여 제어대상기기별로 정보 접근 가능한 휴대 단말 식별 정보가 맵핑된 인증 단말 리스트를 생성하고, 상기 인증 단말 리스트를 디지털제어기에 전송하는 관리 장치, 상기 제어대상기기를 제어하는 디지털제어기를 포함하고, 상기 디지털제어기는 상기 제어대상기기의 동작 상태 및 동작 환경에 대응하여 센서로부터 출력되는 센서 신호를 입력 받고, 상기 제어대상기기에 제어 신호를 전송하는 제 1 통신부, 상기 제어대상기기의 동작 조건을 저장하는 저장부, 상기 센서 신호 및 상기 동작 조건을 이용하여 상기 제어대상기기의 동작을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 센서 신호 및 상기 제어 신호를 이용하여 상기 제어대상기기의 동작 정보를 생성하는 제어부, 근거리 무선 통신 방식을 이용하여 임의의 제 2 휴대 단말이 근접하면 상기 제 2 휴대 단말의 식별 정보를 수신하고, 상기 제 2 휴대 단말의 식별 정보를 수신하면, 상기 인증 단말 리스트에서 상기 제 2 휴대 단말에 대응되는 제어대상기기를 확인하고, 상기 확인된 제어대상기기에 대응되는 제 1 동작 정보를 상기 제 2 휴대 단말에 전송하는 인증 통신부를 포함하는 것을 일 특징으로 한다.

전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 빌딩 자동 제어 시스템에서 생성되는 정보에 인증된 휴대 단말만 접근할 수 있어, 빌딩 자동 제어 시스템의 보안성이 강화된다.

또한, 본 발명에 의하면, 누적되는 빅데이터를 활용하여 빌딩 관리 시 발생되는 문제가 자동으로 시스템에 반영되어, 생성되는 데이터의 활용도가 높아지고 관리 효율성 및 무결성을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빌딩 자동 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도,
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 제어기 구성을 보다 자세히 나타낸 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빌딩 설비 자동 제어 방법을 설명하기 위한 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 빌딩 설비 자동 제어 방법의 다른 실시 예를 설명하기 위한 순서도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용되며, 명세서 및 특허청구의 범위에 기재된 모든 조합은 임의의 방식으로 조합될 수 있다. 그리고 다른 식으로 규정하지 않는 한, 단수에 대한 언급은 하나 이상을 포함할 수 있고, 단수 표현에 대한 언급은 또한 복수 표현을 포함할 수 있음이 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 빌딩 자동 제어 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 빌딩 자동 제어 시스템(10)은 관리 장치(50), 복수 개의 직접디지털제어기(디지털 제어기(100), 이하 ‘디지털 제어기’라 함)를 포함할 수 있으며 이들은 통신망(400)을 이용해 데이터를 송수신할 수 있다.

빌딩 자동 제어 시스템(10)은 빌딩 내에 설비된 공기조화기, 냉동기, 보일러 등과 같은 각종 빌딩 설비의 동작 제어, 감시 및 사용 이력 관리 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 빌딩 자동 제어 시스템(10)은 빌딩 설비에 설치된 팬 모터, 밸브 액츄에이터 등(이하 제어대상기기(200)라 함)의 동작을 제어하며, 온도 감지 센서, 습도 감지 센서, 에어 플로우 스위치 등의 각종 센서(300)로부터 제어대상기기(200)의 동작 상태 및 동작 환경에 대응하여 출력되는 센서 신호를 입력 받을 수 있다. 물론 제어대상기기(200)로부터 동작 상태 신호를 바로 입력 받을 수도 있다.

한편 빌딩 자동 제어 시스템(10)은 인터넷망(450)을 통해 스마트폰 등과 같은 휴대 단말(500)과 연결되어 빌딩설비 관리자에게 빌딩설비의 동작 상태에 대한 정보를 SMS, 음성 정보 등을 제공할 수 있으며, 아울러 휴대 단말(500)로부터 제어 명령을 입력 받아 제어대상기기(200)의 동작 제어 및 감시를 수행할 수 있다.

특히 본 발명에 따른 빌딩 자동 제어 시스템(10)은 휴대 단말(500)이 인터넷망(450)을 통해 관리 장치(50)을 통하지 않고 디지털 제어기(100)에 직접 접속하여 요청하는 제어대상기기(200)의 동작 및 상태에 대한 각종 정보를 요청할 수 있다. 그러면 디지털 제어기(100)은 해당 정보를 휴대 단말(500)에 제공할 수 있다. 또한 빌딩설비 관리자는 휴대 단말(500)을 통해 디지털 제어기(100)에 직접 접속하여 각종 제어 명령을 전달할 수도 있다.

통신망(400)은 이더넷(Ethernet)과 같은 근거리 통신망(LAN)으로 구현될 수 있으며, 관리 장치(50)과 디지털 제어기(100) 사이에 쌍방향 통신을 지원할 뿐만 아니라, 복수 개의 디지털 제어기(100) 상호 간 쌍방향 통신도 지원할 수 있다. 관리 장치(50)과 디지털 제어기(100) 사이에 쌍방향 통신은 TCP/IP, BACnet/IP, Modbus RS-485, MSTP RS-485 등의 프로토콜에 의해 이루어질 수 있다. 한편 통신망(400)은 관리 장치(50)과 디지털 제어기(100) 사이에 쌍방향 통신을 지원하기 위해 라우터(도시하지 않음) 및 브릿지(도시하지 않음) 등의 통신 장비를 포함할 수 있으며, 외부 인터넷망(450)과 연결되어 원격지에 위치한 관리자의 휴대 단말(500) 에 관리 장치(50)과 디지털 제어기(100)의 필요에 따라 각종 정보 및 데이터를 제공할 수 있도록 지원할 수 있다.

관리 장치(50)는 빌딩설비 관리자가 빌딩설비 관리실에서 사용하는 단말 및/또는 서버로서 통신망(140)을 통해 디지털 제어기(100)과 연결되어 각종 정보 및 데이터를 교환할 수 있다. 또한 관리 장치(50)는 관리자로부터 입력된 제어명령 및 설정값을 디지털 제어기(100)에 전달하여 제어대상기기(200)에 대한 감시 및 제어를 수행하도록 할 수 있다. 여기서, 제어명령은 빌딩설비에 대한 기동/정지 명령이 될 수 있다. 설정값은 빌딩설비의 기동 조건으로 설정되는 상하한값이 될 수 있다. 예컨대 보일러 같은 경우 실내온도의 하한값으로 설정된 온도에서 기동되어 실내온도의 상한값으로 설정된 온도에서 기동이 정지되도록 제어될 수 있다. 설정값의 다른 예로는 제어대상기기(200)의 기동 정지 조작 회수에 대한 상한값을 설정해 놓으면, 기동 정지 조작 회수가 해당 상한값을 초과할 경우 경보가 발생하도록 하여 제어대상기기(200)을 감시할 수 있다.

또한, 관리 장치(50)는 디지털 제어기(100)로부터 보고되는 제어대상기기(200)의 동작상태, 계측값(온도, 습도, 공기 청정도 등) 등의 각종 정보를 저장한다. 한편, 관리 장치(50)는 제어대상기기(200)의 동작 상태 및 동작 환경에 대한 정보를 화면에 표시하여 관리자에게 알릴 수 있다.

나아가, 관리 장치(50)는 임의의 제 1 휴대 단말로부터 제어대상기기의 식별 정보 및 제 1 휴대 단말의 식별 정보를 포함하는 등록 요청을 수신하고, 등록 요청을 이용하여 제어대상기기별로 정보 접근 가능한 휴대 단말 식별 정보가 맵핑된 인증 단말 리스트를 생성할 수 있다. 관리 장치(50)는 생성된 인증 단말 리스트를 디지털 제어기(100)에 전송함으로써, 디지털 제어기(100)가 인증된 휴대 단말에만 제어대상기기의 정보를 전송할 수 있도록 한다. 인증 단말 리스트는 제어대상기기 각각에 대하여 정보 접근이 가능한 휴대 단말이 등록된 것일 수 있으며, 관리 장치(50)는 제어대상기기 또는 디지털 제어기를 그룹화 하여 그룹 별로 접근 가능한 휴대 단말을 등록할 수 있다. 예를 들어, 공기 조화기 정보에만 접근 가능한 휴대 단말과 보일러 정보에만 접근 가능한 휴대 단말을 서로 다르게 설정하여 인증 단말 리스트에 등록할 수 있는데, 이처럼 접근 권한을 단계적, 개별적으로 설정하면 보안성을 강화할 수 있다. 또한 인증 단말 리스트는 디지털 제어기 별로 다르게 생성될 수 있고, 관리 장치(50)는 각 디지털 제어기에 해당하는 인증 단말 리스트를 개별 전송할 수 있다.

디지털 제어기(100)은 관리 장치(50)부터 전달되는 제어명령 및 설정값을 기초로 제어대상기기(200)을 직접 제어하며, 제어대상기기(200)의 동작 상태 및 동작 환경에 대한 정보를 관리 장치(50)로 보고할 수 있다.

특히, 본 발명에 따른 디지털 제어기(100)은 제어명령 및 설정값을 관리 장치(50)부터 입력받지 않고 빌딩설비 관리자로부터 직접 입력받을 수 있으며, 독자적으로 제어대상기기(200)에 대한 감시 및 제어를 수행할 수도 있다. 이를 위해 디지털 제어기(100)은 웹 서비스, 운전시간적산, 스케줄운전 기능을 제공하며 독자적으로 운전 가능(Stand-Alone)하도록 구현될 수 있다.

다음으로, 도 2를 참고하여 본 발명의 일 실시예에 따른 디지털 제어기에 대해 자세히 설명한다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 디지털 제어기(100)는 제 1 통신부(110), 저장부(120), 제어부(130), 인증 통신부(140)를 포함하며, 제 1 통신부(110)는 범용 출력부(113) 및 범용 입력부(115), 제어부(130)는 데이터학습부(133) 및 문제상황 제어부(135)를 포함할 수 있다.

먼저, 제 1 통신부(110)는 제어대상기기의 동작 상태 및 동작 환경에 대응하여 센서(300)로부터 출력되는 센서 신호를 입력 받고, 상기 제어대상기기(200)에 제어 신호를 전송할 수 있다. 센서 신호는 센서(300)로부터 수신할 수도 있으나, 제어대상기기(200) 내에 포함된 센서에서 측정된 신호를 제어대상기기(200)로부터 직접 수신하는 것도 가능하다. 또한, 제 1 통신부(110)가 수신하는 것은 센서 신호 뿐 아니라 제어대상기기(200)에서 수신하는 제어대상기기(200)의 종작 상태, 동작 환경에 대한 정보를 포함할 수 있다. 제 1 통신부(110)는 디지털 제어기(100)이 중앙감시반(110) 또는 다른 디지털 제어기(100)과 각종 정보 및 데이터를 교환할 수 있도록 통신 인터페이스를 제공한다. 구체적으로 제 1 통신부(110)는 RS-232, RS-485, 이더넷 통신 인터페이스를 제공할 수 있으며, 실시예에 따라 그 밖에 다양한 통신 인터페이스를 추가로 제공할 수도 있다.

한편 종래 디지털 제어기는 디지털 입력(Digital Input:DI)과 아날로그 입력(Analog Input:AI)이 하드웨어적으로 구분되어 있었으며, 디지털 출력(Digital Output:DO)과아날로그 출력(Analog Output:AO)도마찬가지로 하드웨어적으로 구분되어 있었다. 그런데 일반적으로 DI, AI, DO, AO는 각각 8포인트로 구성되어 있어 DI, AI, DO, AO중 어느 하나가 8포인트를 초과하면 여분의 입출력 포인트가 있어도 새로운 디지털 제어기를 추가해야 하는 문제가 있었다. 이에 반해 본 발명에 따른 제 1 통신부(110)는 범용 입력 및 범용 출력 기능을 제공한다.

보다 자세하게, 제 1 통신부(110)는 범용 출력부(113)과 범용입력부(115)를 포함할 수 있다. 범용 출력부(113)는 전류변환부(1131), 전압변환부(1132), 출력선택부(1133)을 포함할 수 있다.

전류변환부(1131) 및 전압변환부(1132)는 제어부(130)에서 출력되는 공조기 급기, 환기, 배기 댐퍼의 개도 조정, 냉난방 온도 밸브 제어, 인버터 속도 제어 등을 위한 제어 신호를 4-20mA, 0-10V의 전류 또는 전압으로 변환하여 아날로그 형태 신호(AO 신호)로 출력하는 기능을 수행한다. 한편 실시 예에 따라 전류변환부(1131) 및 전압변환부(1132)를 거치지 않고 제어부(130)에서 바로 PWM(Pulse Width Modulation) 신호를 AO 신호로 출력할 수도 있다.

출력선택부(1133)는 전류변환부(1131) 및 전압변환부(1132)를 통한 AO 신호, PWM(Pulse Width Modulation) 신호 또는 디지털 형태 신호(DO신호)를 제어부(130)의 제어에 따라 선택하여 정해진 출력 포인트를 통해 출력시키는 기능을 수행한다. 여기서 DO 신호 출력은 공조기 팬(FAN)의 기동/정지, 냉동기의 기동/정지, 펌프의 기동/정지를 위한 제어 신호일 수 있다.

출력선택부(1133)는 아날로그 멀티플렉서로 구현할 수 있다. 이와 같이 출력 포인트를 AO 전용, DO전용으로 구분하지 않고 제어부(130)의 제어에 따라 소프트웨어적으로 선택하여 사용할 수 있도록 구현함으로써 종래와 같은 AO, DO 구분에 따른 제약 없이 자유롭게 범용적으로 이용할 수 있어, 불필요하게 많은 디지털 제어기를 이용하지 않아도 되는 장점이 있다.

한편 범용 입력부(115)는 신호 선택부(1156), 아날로그디지털 변환부(1157) 및 입력 선택부(1158)를 포함할 수 있다. 범용 입력부(115)는 공조기 팬(Fan)의 기동/정지 상태 감시, 냉동기의 기동/정지 상태 감시, 공조기의 화재 감시 경보, 냉동기/보일러 등의 운전이상 경보 신호를 온/오프 형태의 디지털 신호 형태(DI 신호)로 입력 받을 수 있으며, 아울러 공조기의 급기, 환기 온도 감시, 실내 습도 감시, 제어대상기기(200)의 압력, 전류, 전압, 전력 감시를 위해 각종 센서로부터 계측되는 계측값(온도, 습도 정보)을 저항값, 전류값(4-20mA), 전압값(0-10V), 전압값(0-5V)의 아날로그 신호 형태(AI 신호)로 입력 받을 수 있다. 이렇게 입력된 DI 신호 및 AI 신호를 제어부(130)에 다음과 같은 동작을 통해 전달할 수 있다.

먼저, 입력 선택부(1158)는 입력 신호를 분석하여 아날로그 전류 신호(4-20mA), 아날로그 전압 신호(0-10V), 아날로그 전압 신호(0-5V), 아날로그 저항값 신호 입력 형태를 구분할 수 있다. 한편 입력 선택부(1158)는 DI 신호는 저항값 신호로 간주하여 처리할 수 있다.

아날로그디지털 변환부(1157)는 입력 선택부(1159)에서 선택되어 전달된 AI 신호, DI신호를 제어부(130)에서 처리할 수 있는 디지털 신호로 변환하여 출력하는 기능을 수행한다.

신호 선택부(1156)는 아날로그디지털 변환부(1157)에서 디지털 변환되어 출력된 AI, DI 신호에 대응하는 제어부(130)의 입력 포트로 선택하여 출력하는 기능을 수행한다.

저장부(120)는 디지털 제어기(100)의 동작에 필요한 각종 정보 및 데이터를 저장하고, 제어부(130)의 요청에 따라 이를 제공하는 기능을 수행한다. 보다 자세하게, 저장부(120)는 센서(300)로부터 수집된 각종 정보 및 데이터를 저장할 수 있으며, 제어대상기기(200)의 동작 조건 등을 저장할 수 있다.

제어부(130)은 디지털 제어기(100)의 전체적인 동작을 제어하며, 특히 제어대상기기(200)로부터 실시간으로 수집된 데이터 및 정보를 분석해 에너지 사용 효율을 개선할 수 있도록 제어대상기기(200)의 동작 제어를 위한 제어 명령을 생성하는 기능을 수행할 수 있다. 이를 위해 관리자는 저장부(120)에 에너지 사용 효율을 개선하기 위한 제어대상기기(200)의 동작 운영 조건 등을 저장해놓을 수 있다.

예컨대 제어대상기기(200)의 운전 상태, 실내온도, 습도, 에너지 사용량 등에 따라 에너지 사용 효율을 개선할 수 있는 알고리즘 등에 따라 제어대상기기(200)의 동작을 제어하도록 제어부(130)을 구현할 수 있다.

또한, 제어부(130)는 센서 신호 및 동작 조건을 이용하여 제어대상기기(200)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 센서 신호 및 제어 신호를 이용하여 제어대상기기(200)의 동작 정보를 생성할 수 있다. 일 예로, 제어대상기기(200)의 동작 정보는 제어대상기기의 단자 입력 상태, 출력 상태, 설치 방법, 이력 관리 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

제어부(130)는 또한 데이터 학습부(133)와 문제 상황 제어부(135)를 포함할 수 있다.

데이터 학습부(133)는 디지털 신호 및 제어 신호를 이용하여 동작 환경 및 동작 상태의 패턴을 학습하고, 학습 결과에 따라 동작 환경 별 정상 동작 범위를 설정할 수 있다. 예를 들어, 디지털 신호(센서 신호)는 동작 상태를 나타내는 저항값, 전류값, 또는 전압값일 수 있는데 이를 다차원 벡터의 일 입력값으로 설정하고, 센서 신호가 해당 값을 표시하는 시점의 동작 환경, 예를 들어 온도, 습도, 에너지 사용량 등의 운전 상태 등을 상기 다차원 벡터의 일 입력값으로 설정한 뒤, 이를 클러스터링 하여 동작 환경과 동작 상태의 상관관계 및 패턴을 학습할 수 있다. 또한, 상기 다차원 벡터의 일 입력값으로 제어 신호를 추가하여 학습하면, 특정 동작 환경 및 동작 상태에서의 제어 신호가 어떻게 전송되었는지를 분석할 수 있다. 그 결과, 해당 동작 환경 및 동작 상태에서 어떤 제어 명령이 이루어졌는지와 제어 명령에 따른 동작 상태의 변화를 파악할 수 있으며, 학습 결과에 따라 동작 환경 별 정상 동작 범위를 추출할 수 있다. 데이터 학습부(133)에서의 학습 결과에 따른 동작 환경 별 정상 동작 범위는 저장부(120)에 저장될 수 있으며, 센서 신호가 입력되고 이에 대응되는 제어 신호가 생성될 때마다 새로운 정보는 데이터 학습부(133)에서의 패턴 학습에 활용되고, 학습 결과는 계속해서 업데이트될 수 있다.

문제 상황 제어부(135)는 제어대상기기로부터 새로운 제 1 센서 신호가 입력되면, 제 1 센서 신호가 정상 동작 범위에 속하는지 판단할 수 있다. 문제 상황 제어부(135)는 판단 결과 제 1 센서 신호가 정상 동작 범위를 벗어나면, 제 1 센서 신호에 포함된 동작 상태, 동작 환경 및 제 1 센서 신호에 대응되는 제어 신호를 포함하는 문제 상황 정보를 생성하여 관리 장치(50)에 전송할 수 있다.

관리 장치(50)는 문제 상황 정보를 수신하면, 이에 대응되는 문제 상황 제어 정보를 생성할 수 있는데, 문제 상황 제어 정보는 빌딩설비 관리자에 의해 수동으로 생성된 정보일 수 있다. 예를 들어, 문제 상황 제어부(130)는 센서 신호가 빅데이터 학습을 통해 도출해 낸 정상 동작 범위를 벗어나면, 센서 신호가 정상 동작 범위를 벗어난 정도, 기 저장된 동작 조건에 의한 해당 센서 값에서의 동작 조건, 이전에 입력된 유사 값에 대응하여 생성된 제어 신호의 종류, 상기 제어 신호가 입력되었을 때 이전에 이루어졌던 동작 상태의 변화 등에 대한 정보를 문제 상황 정보로 생성할 수 있다. 이는 일반적인 상황과는 다른 문제 상황이고, 기 설정된 제어 신호에 의하여 해결되지 않았던 문제일 가능성이 높으므로, 이에 대한 빌딩설비 관리자의 새로운 제어 명령을 요청하기 위함이다.

빌딩설비 관리자는 관리 장치(50)가 수신한 문제 상황 정보를 확인하고, 이에 대응되는 제어 명령을 문제 상황 제어 정보로 생성하여 디지털 제어기(100)에 전달할 수 있으며, 이 경우 문제 상황 제어부(135)는 문제 상황 제어 정보를 이용하여 제어대상기기(200)의 동작 조건을 업데이트할 수 있다. 즉, 이전에 설정된 동작 조건에 의해 정상적으로 문제가 해결되지 않은 경우, 새로운 제어 명령을 동작 조건에 삽입하거나 기존의 동작 조건을 변경함으로써, 초기 설정 시 예측할 수 없었던 새로운 문제 상황에서의 해결 방안을 반영하는 것이 가능하다.

인증 통신부(140)는 근거리 무선 통신 방식을 이용하여 임의의 제 2 휴대 단말이 근접하면 제 2 휴대 단말의 식별 정보를 수신한다. 인증 통신부(140)는 제 2 휴대 단말의 식별 정보를 수신하면, 인증 단말 리스트에서 제 2 휴대 단말에 대응되는 제어대상기기를 확인할 수 있다. 그리고 확인된 제어대상기기(200)에 대응되는 제 1 동작 정보가 존재하면, 제 1 동작 정보를 제 2 휴대 단말에 전송할 수 있다. 인증 단말 리스트는 관리 장치(50)에서 생성되는 것으로, 휴대 단말이 동작 정보에 접근하기 위해서는 미리 관리 장치(50)에 해당 휴대 단말을 등록해두어야 한다. 디지털 제어기(100)는 관리 장치(50)로부터 수신한 인증 단말 리스트를 이용하여 디지털 제어기(100)에 근접하여 정보를 요청하는 휴대 단말이 인증된 휴대 단말인지 여부를 판단하고, 인증된 휴대 단말에 대해서만 정보를 제공할 수 있다. 그 결과, 디지털 제어기(100)의 보안성이 향상되며, 인증 단말 리스트가 디지털 제어기(100)에서 생성되는 것이 아니라 별도의 관리 장치(50)에서 생성되고, 관리 장치(50)의 경우 디지털 제어기(100) 대비 더 높은 보안 수준을 갖도록 설정될 수 있으므로, 외부 공격자의 정보 접근을 보다 강력하게 차단할 수 있다.

도 3 내지 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 빌딩 설비 자동 제어 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 먼저, 도 3을 참조하면, 디지털 제어기는 관리 장치가 임의의 휴대 단말로부터 제 1 제어대상기기의 식별 정보 및 휴대 단말의 식별 정보를 포함하는 등록 요청을 수신하고 등록 요청을 이용하여 생성한 인증 단말 리스트를 수신할 수 있다(S100). 디지털 제어기는 제어대상기기의 동작 상태 및 동작 환경에 대응하여 센서로부터 출력되는 센서 신호를 입력 받고(S200), 센서 신호 및 기 저장된 제어대상기기의 동작 조건을 이용하여 제어대상기기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여(S300), 제어대상기기에 전송할 수 있다(S350). 다음으로 디지털 제어기는 센서 신호 및 제어 신호를 이용하여 제어대상기기의 동작 정보를 생성할 수 있으며, 이를 저장할 수 있다(S400). 만약, 디지털 제어기에 임의의 제 1 휴대 단말이 근접하면 제 1 휴대 단말의 식별 정보를 수신하고, 인증 단말 리스트에서 제 1 휴대 단말에 대응되는 제어대상기기를 확인할 수 있다(S600). 접근한 제 1 휴대 단말이 인증 단말 리스트에 등록된 휴대 단말인 것으로 판단되면, 디지털 제어기는 확인된 제어대상기기의 동작 정보를 근거리 무선 통신을 이용하여 제 1 휴대 단말에 전송할 수 있다(S700).

도 4를 참조하면, 디지털 제어기는 센서 신호를 디지털 신호로 변환하고(S10), 디지털 신호 및 제어 신호를 이용하여 동작 환경 및 동작 상태의 패턴을 학습할 수 있다(S20). 디지털 제어기는 학습 결과에 따라 동작 환경 별 정상 동작 범위를 설정하고(S30), 제어대상기기로부터 새로운 제 1 센서 신호가 입력되면(S40), 제 1 센서 신호가 정상 동작 범위에 속하는지 판단할 수 있다(S50). 만일 단계 50에서의 판단 결과 제 1 센서 신호가 정상 동작 범위를 벗어나면, 제 1 센서 신호가 나타내는 동작 상태, 동작 환경 및 제 1 센서 신호에 대응되는 제어 신호를 포함하는 문제 상황 정보를 생성하여(S60) 관리 장치에 전송할 수 있다(S70). 관리 장치가 문제 상황 정보에 대응하는 문제 상황 제어 정보를 생성하여 이를 디지털 제어기에 전송하면(S80). 디지털 제어기는 문제 상황 제어 정보를 이용하여 제어대상기기의 동작 조건을 업데이트할 수 있다(S90)

10: 빌딩 자동 제어 시스템
50: 관리 장치
100: 디지털 제어기
200: 제어대상기기
300: 센서
400: 통신망
500: 휴대 단말

Claims

디지털 제어기가 하나 이상의 빌딩 설비를 제어하는 방법에 있어서,
관리 장치가 임의의 휴대 단말로부터 제어대상기기의 식별 정보 및 상기 휴대 단말의 식별 정보를 포함하는 등록 요청을 수신하고 상기 등록 요청을 이용하여 생성한 인증 단말 리스트를 수신하는 단계;
상기 제어대상기기의 동작 상태 및 동작 환경에 대응하여 센서로부터 출력되는 센서 신호를 입력 받는 단계;
상기 센서 신호를 디지털 신호로 변환하는 단계;
상기 디지털 신호 및 기 저장된 상기 제어대상기기의 동작 조건을 이용하여 상기 제어대상기기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 상기 제어 신호를 상기 제어대상기기에 전송하는 단계;
상기 디지털 신호 및 상기 제어 신호를 이용하여 상기 제어대상기기의 동작 정보를 생성하는 단계;
임의의 제 1 휴대 단말이 근접하면 상기 제 1 휴대 단말의 식별 정보를 수신하고, 상기 인증 단말 리스트에서 상기 제 1 휴대 단말에 대응되는 제어대상기기를 확인하는 단계;
상기 확인된 제어대상기기의 동작 정보를 근거리 무선 통신을 이용하여 상기 제 1 휴대 단말에 전송하는 단계;
상기 디지털 신호 및 상기 제어 신호를 이용하여 상기 동작 환경과 상기 동작 상태의 상관관계 및 패턴을 학습하는 단계;
상기 학습 결과에 따라 동작 환경 별 정상 동작 범위를 설정하는 단계;
상기 제어대상기기로부터 새로운 제 1 센서 신호가 입력되면, 상기 제 1 센서 신호가 상기 정상 동작 범위에 속하는지 판단하는 단계;
상기 판단 결과 상기 정상 동작 범위를 벗어나면, 상기 제 1 센서 신호가 나타내는 동작 상태, 동작 환경 및 상기 제 1 센서 신호에 대응되는 제어 신호를 포함하는 문제 상황 정보를 생성하여 관리 장치에 전송하는 단계;
상기 관리 장치로부터 상기 문제 상황 정보에 대응되는 문제 상황 제어 정보를 수신하고, 상기 문제 상황 제어 정보를 이용하여 상기 제어대상기기의 동작 조건을 업데이트하는 단계를 포함하며,
상기 제어 신호는 공조기 급기, 공조기 환기, 배기 댐퍼의 개도 조정, 냉난방 온도 밸브 제어 또는 인버터 속도 제어를 위한 신호를 포함하는 빌딩 자동 제어 방법.
임의의 제 1 휴대 단말로부터 제어대상기기의 식별 정보 및 상기 제 1 휴대 단말의 식별 정보를 포함하는 등록 요청을 수신하고, 상기 등록 요청을 이용하여 제어대상기기별로 정보 접근 가능한 휴대 단말 식별 정보가 맵핑된 인증 단말 리스트를 생성하고, 상기 인증 단말 리스트를 디지털제어기에 전송하는 관리 장치;
상기 제어대상기기를 제어하는 디지털제어기를 포함하고,
상기 디지털제어기는
상기 제어대상기기의 동작 상태 및 동작 환경에 대응하여 센서로부터 출력되는 센서 신호를 입력 받아 디지털 신호로 변환하고, 상기 제어대상기기에 제어 신호를 전송하는 제 1 통신부;
상기 제어대상기기의 동작 조건을 저장하는 저장부;
상기 디지털 신호 및 상기 동작 조건을 이용하여 상기 제어대상기기의 동작을 제어하기 위한 상기 제어 신호를 생성하고, 상기 디지털 신호 및 상기 제어 신호를 이용하여 상기 제어대상기기의 동작 정보를 생성하는 제어부;
근거리 무선 통신 방식을 이용하여 임의의 제 2 휴대 단말이 근접하면 상기 제 2 휴대 단말의 식별 정보를 수신하고, 상기 제 2 휴대 단말의 식별 정보를 수신하면, 상기 인증 단말 리스트에서 상기 제 2 휴대 단말에 대응되는 제어대상기기를 확인하고, 상기 확인된 제어대상기기에 대응되는 제 1 동작 정보를 상기 제 2 휴대 단말에 전송하는 인증 통신부를 포함하며,
상기 제어부는
상기 디지털 신호 및 상기 제어 신호를 이용하여 상기 동작 환경과 상기 동작 상태의 상관관계 및 패턴을 학습하고, 상기 학습 결과에 따라 동작 환경 별 정상 동작 범위를 설정하는 데이터 학습부;
상기 제어대상기기로부터 새로운 제 1 센서 신호가 입력되면, 상기 제 1 센서 신호가 상기 정상 동작 범위에 속하는지 판단하고, 상기 판단 결과 상기 정상 동작 범위를 벗어나면, 상기 제 1 센서 신호에 포함된 동작 상태, 동작 환경 및 상기 제 1 센서 신호에 대응되는 제어 신호를 포함하는 문제 상황 정보를 생성하여 상기 관리 장치에 전송하고, 상기 관리 장치로부터 상기 문제 상황 정보에 대응되는 문제 상황 제어 정보를 수신하고, 상기 문제 상황 제어 정보를 이용하여 상기 제어대상기기의 동작 조건을 업데이트하는 문제 상황 제어부를 포함하며,
상기 제어 신호는 공조기 급기, 공조기 환기, 배기 댐퍼의 개도 조정, 냉난방 온도 밸브 제어 또는 인버터 속도 제어를 위한 신호를 포함하는 빌딩 자동 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 제 1 통신부는 범용 입력부를 포함하며,
상기 범용 입력부는
온/오프 형태의 디지털 신호 형태로 입력되는 경보 신호 및 상기 센서로부터 계측되는 계측값에 대응하여 아날로그 형태로 입력되는 센서 신호를 입력 받아 신호 형태를 분석하는 입력 선택부;
상기 입력 선택부에서 분석된 신호 형태에 따라 상기 경보 신호 및 상기 센서 신호를 상기 제어부에서 처리할 수 있는 디지털 신호로 변환하는 아날로그 디지털 변환부;
상기 디지털 신호에 대응되는 상기 제어부의 입력 포트를 선택하여, 상기 입력 포트로 상기 디지털 신호를 출력하는 신호 선택부를 포함하며,
상기 경보 신호는 공조기 팬의 기동/정지 상태 감시, 냉동기의 기동/정지 상태 감시, 공조기의 화재 감시 또는 보일러의 운전 이상에 따른 경보 신호를 포함하는 빌딩 자동 제어 시스템.