KR101898276B1 - 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법 - Google Patents

자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 직접디지털 제어유닛이 없이 빌딩을 쾌적하면서도 에너지 절감효과를 향상시킬 수 있도록 자동제어할 수 있는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법에 관한 것에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은 제1 특정공간에 배치되는 제1 센싱유닛과, 상기 제1 특정공간과 분리된 영역에 해당하는 제2 특정공간에 배치되는 제2 센싱유닛을 포함하는 스마트 센싱유닛; 상기 제1 특정공간에 배치되는 제1 자가제어단말과, 상기 제2 특정공간에 배치되는 제2 자가제어단말을 포함하는 자가 제어 기능을 수행하는 자가제어 단말장치; 직접 디지털 제어유닛이 없이 네트워크를 관리하며 상기 스마트 센싱유닛과 상기 자가제어 단말장치와 무선통신하는 네트워크 관리유닛; 그리고, 인터넷망을 통하여 상기 네트워크 관리유닛과 연결되는 중앙감시유닛을 포함하고, 상기 제1 자가제어단말에는 외부로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 상기 제1 특정공간의 실내환경을 자율적으로 제어하기 위한 제1 자가제어 알고리즘이 내장되어 있으며, 상기 제2 자가제어단말은 외부로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 상기 제2 특정공간의 실내환경을 자율적으로 제어하기 위한 제2 자가제어 알고리즘이 내장되어 있는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법을 제공한다.

Description

자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법{Intelligent building automation apparatus of autonomous control and Controlling method thereof}
본 발명은 스마트 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 직접디지털 제어유닛(현장 제어기, DDC)이 없이 빌딩을 쾌적하면서도 에너지 절감효과를 향상시킬 수 있도록 자동제어할 수 있는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법에 관한 것에 관한 것이다.
일반적으로 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, 건물에는 이러한 빌딩 설비를 제어하기 위한 빌딩자동제어 시스템이 구축되어 있다. 통상적으로, 빌딩자동제어 시스템은 현장제어장치인 직접디지털 제어기(Direct Digital Controller: DDC)를 포함한다.
이러한 직접디지털제어기(DDC)는 빌딩 내의 열원 및 공조 계통의 온·습도제어, 설비의 운전상태 감시, 제어 및 경보, 에너지 계측 및 관리, 전력설비 및 방범 방재설비 감시제어에 필요한 정보를 수집하고 또 필요한 제어정보를 전송하게 된다.
그러나, 종래의 직접디지털제어기는 빌딩자동제어 시스템 전체를 제어하고 있기 때문에 상기 직접디지털제어기의 알고리즘을 수행하는 제어기에 이상이 생기면 빌딩자동제어 시스템의 제어 및 관리가 불가능하게 되는 문제점이 있다.
또한, 종래의 직접디지털제어기는 다른 구성부품과 유선으로 연결됨으로 인하여 노후화에 따른 성능저하, 유지보수시의 고비용발생, 선로간섭에 의한 노이즈 발생, 외부에서의 낙뢰유 입가능성 증가 등의 문제가 있다.
뿐만 아니라, 종래의 직접디지털제어기는 리모델링시 기존 장비의 위치변경이 어렵고, 설비확장시 추가 유선설치공사가 필요하여 공사비용 및 공사기간이 길어지는 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-1081990호(발명의 명칭: 빌딩자동제어장치의 제어방법, 공고일자: 2011년 11월 09일)
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 직접디지털 제어유닛(현장 제어기, DDC)이 없이 빌딩을 쾌적하면서도 에너지 절감효과를 향상시킬 수 있도록 제어 및 과니를 수행할 수 있는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하고자 하는 다른 과제는 특정영역에서 여러 개의 자가제어 기능을 갖춘 여러 대로 구성되는 영역별/기능별 자가제어 단말장치 중 하나에 이상이 발생한 경우에 해당 특정영역의 특정 기능만을 갖춘 자가제어 단말장치만을 수리할 수 있기 때문에 관리비용 및 교체비용이 줄어들고, 전체 시스템의 운전 안전성이 향상되는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 해결하자 하는 다른 과제는 구조를 간단하게 할 수 있으면서도 설치비를 절감할 수 있는 무선네트워크 기반의 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법을 제공하는 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 제1 특정공간에 배치되는 제1 센싱유닛과, 상기 제1 특정공간과 분리된 영역에 해당하는 제2 특정공간에 배치되는 제2 센싱유닛을 포함하는 스마트 센싱유닛; 상기 제1 특정공간에 배치되는 제1 자가제어단말과, 상기 제2 특정공간에 배치되는 제2 자가제어단말을 포함하는 자가 제어 기능을 수행하는 자가제어 단말장치; 직접 디지털 제어유닛이 없이 네트워크를 관리하며 상기 스마트 센싱유닛과 상기 자가제어 단말장치와 무선통신하는 네트워크 관리유닛; 그리고, 인터넷망을 통하여 상기 네트워크 관리유닛과 연결되는 중앙감시유닛을 포함하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치를 제공한다.
상기 제1 자가제어단말에는 외부로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 상기 제1 특정공간의 실내환경을 자율적으로 제어하기 위한 제1 자가제어 알고리즘이 내장되어 있으며, 상기 제2 자가제어단말은 외부로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 상기 제2 특정공간의 실내환경을 자율적으로 제어하기 위한 제2 자가제어 알고리즘이 내장될 수 있다.
상기 네트워크 관리유닛은 상기 제1 센싱유닛과 무선통신을 통하여 상기 제1 센싱유닛으로부터 제1 환경데이터를 전달받는 하위 라우터유닛과, 상기 제2 센싱유닛과 무선통신을 통하여 상기 제2 센싱유닛으로부터 제2 환경데이터를 전달받음과 동시에 상기 하위 라우터유닛과 무선통신하는 상위 라우터유닛과, 외부에 배치되는 외부서버, 상기 센싱유닛 및 상기 자가제어 단말장치 중 적어도 어느 하나와 통신하면서 데이터를 주고 받는 게이트 웨이를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 자가제어단말이 상기 제1 환경데이터가 필요한 경우에 상기 하위 라우터유닛은 상기 하위 라우터유닛의 하위에 연결되는 제1 무선단말그룹으로 상기 제1 환경데이터를 전송하지 않고, 상기 상위 라우터유닛으로 상기 제1 환경데이터를 송신할 수 있다. 이때, 상기 상위 라우터유닛은 상기 상위 라우터유닛의 하위에 연결되되 상기 제2 특정공간에 배치되는 제2 무선단말그룹으로 상기 제1 환경데이터를 송신할 수 있다.
상기 제1 자가제어단말은 상기 제1 특정공간의 실내환경을 스스로 판단하고 자가제어 하기 위하여 요구되는 제1 요구데이터를 수집하기 위한 제1 데이터 수집부와, 상기 제1 요구데이터를 분석하기 위한 제1 데이터 분석부와, 상기 제1 데이터 분석부에서 분석된 결과를 바탕으로 상기 제1 특정공간의 실내환경을 제어하기 위한 제어모드를 스스로 산출하기 위한 제1 제어모드 산출부와, 상기 제어모드를 수행하기 위한 제어신호를 산출하기 위한 제1 제어신호 출력부를 포함할 수 있다.
상기 제1 요구데이터는 상기 제1 자가제어단말이 네트워크상의 다른 자가제어단말, 상기 스마트 센싱유닛, 상기 네트워크 관리유닛, 상기 중앙감시유닛 및 외부서버 중 적어도 하나 이상으로부터 수신되는 복수 종류의 데이터를 포함할 수 있다.
상기 제1 제어모드 산출부는 엔탈피 제어모드, CO2 제어모드, 일반 환기 제어모드를 포함하는 복수 개의 제어모드들 중 상기 제1 요구데이터의 분석을 통하여 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위해 스스로 특정 제어모드를 산출하고, 상기 제1 제어 신호 출력부는 상기 특정 제어모드를 수행하기 위한 특정 제어신호를 산출할 수 있다.
본 발명의 다른 실시 형태에 따르면, 본 발명은 상술한 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법에 있어서, 상기 제1 자가제어단말이 외부로부터 상기 제1 특정공간의 실내환경을 제어하기 위하여 요구되는 제1 요구데이터를 수신하고, 상기 제2 자가제어단말이 외부로부터 상기 제2 특정공간의 실내환경을 제어하기 위하여 요구되는 제2 요구데이터를 수신하는 데이터 수집단계; 상기 제1 자가제어단말이 상기 제1 요구데이터를 분석하는 동안 상기 제2 자가제어단말이 상기 제2 요구데이터를 분석하는 데이터 분석단계; 상기 제1 자가제어단말이 상기 제1 요구데이터에 대한 분석결과를 바탕으로 상기 제1 특정공간에 대한 제1 제어모드를 산출하고, 상기 제2 자가제어단말이 상기 제2 요구데이터에 대한 분석결과를 바탕으로 제2 제어모드를 산출하는 제어모드 산출단계; 상기 제1 자가제어단말이 상기 제1 제어모드에 대응되는 제1 제어신호를 산출하고, 상기 제2 자가제어단말이 상기 제2 제어모드에 대응되는 제2 제어신호를 산출하는 제어신호 산출단계; 그리고, 제1 제어대상유닛이 상기 제1 제어신호를 바탕으로 상기 제1 특정공간의 환경을 제어하고, 제2 제어대상유닛이 상기 제2 제어신호를 바탕으로 상기 제2 특정공간의 환경을 제어하는 환경제어단계를 포함하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법을 제공한다.
또한, 상기 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법은 상기 제1 센싱유닛이 상기 제1 환경데이터를 센싱하는 단계를 포함하는 데이터 센싱단계; 상기 제1 센싱유닛이 상기 제1 환경데이터를 포함하는 제1 데이터 패킷정보를 상기 하위 라우터유닛으로 전송하는 제1 데이터 패킷정보 송신단계; 그리고, 상기 제1 데이터 패킷정보의 속성을 바탕으로 상기 하위 라우터유닛은 상기 제1 데이터 패킷정보를 상기 하위 라우터유닛의 하위에 연결되는 제1 무선단말그룹으로 전송할지 여부를 판단하는 제1 판단과정을 포함하는 판단단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 데이터 패킷정보 송신단계에서 상기 제1 데이터 패킷정보는 상기 하위 라우터유닛의 주소에 해당하는 제1 목적지 주소, 상기 제1 센싱유닛의 주소에 해당하는 제1 소스 주소, 상기 제1 데이터 패킷정보를 최종적으로 전달받는 최종 목적지와 관련된 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값, 상기 제1 센싱유닛의 주소에 해당하는 최초 데이터 보고자 주소 및 상기 제1 환경데이터에 해당하는 보고데이터 값을 포함할 수 있다.
상기 제1 판단과정은 상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값이 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값인지를 판단할 수 있다.
또한, 상기 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법은 상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값이 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값인 경우에 상기 하위 라우터유닛은 상기 하위 라우터유닛의 주변 영역에 존재하는 통신노드들을 목적지로 하는 제2 주소 필드값, 상기 하위 라우터유닛의 주소에 해당하는 제2 소스 주소, 상기 제1 무선단말그룹을 최종 목적지로 하는 최종 목적지 필드값, 상기 최초 데이터 보고자 주소 및 상기 보고데이터 값을 포함하는 제2 데이터 패킷정보를 상기 통신노드들로 송신하는 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계에서 상기 통신노드들 중 상기 하위 라우터유닛의 상위에 연결된 무선단말들은 상기 제2 데이터 패킷정보를 수신하지 않고, 상기 제1 무선단말그룹들은 상기 제2 데이터 패킷정보를 수신할 수 있다.
또한, 상기 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법은 상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값이 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값이 아닌 경우에 상기 하위 라우터유닛의 제어부가 상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값에서 일정 값만큼 차감하여 제2 최종 목적지 주소 필드 요구값을 산출하는 단계와, 상기 하위 라우터유닛은 상기 상위 라우터유닛의 주소에 해당하는 제2 목적지 주소, 상기 하위 라우터유닛의 주소에 해당하는 제2 소스주소, 상기 제2 최종 목적지 주소 필드 요구값, 상기 최초 데이터 보고자 주소 및 상기 보고데이터 값을 포함하는 제2 데이터 패킷정보를 상기 제1 무선단말그룹으로 전송하지 않고, 상기 상위 라우터유닛으로 상기 제2 데이터 패킷정보를 송신하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법은 상기 센싱유닛 및 상기 자가제어 단말장치를 포함하는 무선단말들의 각각의 맥 어드레스(MAC address)에 맞는 해당 무선단말의 종류, 해당 무선단말의 설치위치 및 해당 무선단말의 제어방식에 대한 설정을 포함하는 정보를 해당 무선단말과 자동으로 맵핑하는 스마트 맵핑단계를 더 포함할 수 있다.
상기 스마트 맵핑단계는, 상기 무선단말들이 해당 무선단말의 설치위치에 설치되는 단계; 상기 네트워크 관리유닛과 무선통신하는 별도의 외부 무선단말에 의하여 상기 무선단말들이 스캔되는 단계; 상기 외부 무선단말의 애플리케이션상에 각각의 상기 무선단말들이 해당 정보와 함께 표시되는 단계; 각각의 무선단말들이 해당 무선단말의 설치위치에 설치되어 있는지 확인하는 위치확인단계; 상기 중앙감시유닛상에서 상기 무선단말들의 맥 어드레스, 상기 무선단말들의 종류, 상기 무선단말들의 설치위치 및 상기 무선단말들의 제어방식에 대한 설정을 포함하는 맵핑정보가 맵핑 테이블로 생성되는 맵핑 테이블 생성단계; 그리고, 상기 네트워크 관리유닛이 상기 중앙감시유닛로부터 상기 맵핑 테이블을 수신하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치 및 이의 제어방법의 효과를 설명하면 다음과 같다.
첫째, 직접디지털 제어유닛(현장 제어기, DDC)이 없이 무선 네트워크를 기반으로 하는 자가제어 단말장치를 사용하여 빌딩을 쾌적하면서도 에너지 절감효과를 향상시킬 수 있도록 자동제어할 수 있는 이점이 있다.
둘째, 하위그룹 브로드 캐스팅을 사용하여 해당 환경데이터가 요구되는 자가제어 단말장치로만 해당 환경데이터 정보를 송신함으로써 통신 트래픽을 최소화할 수 있는 이점이 있다.
셋째, 직접디지털 제어유닛이 없이 자가제어 단말장치를 사용함으로써 구조가 간단하여 설치비가 절감될 수 있는 이점이 있다.
넷째, 자가제어단말유닛을 사용하여 실내공간의 환경을 제어함으로써 특정영역에 이상이 발생한 경우에 해당 특정영역의 자가제어 단말장치만을 수리할 수 있기 때문에 관리비용 및 교체비용이 줄어들고, 전체 시스템의 운전 안전성이 향상되는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 지능형 빌딩자동제어장치의 일 실시 예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1의 지능형 빌딩자동제어장치에 구비된 제1 자가제어단말의 세부구성을 나타낸 블럭도이다.
도 3은 도 1의 지능형 빌딩자동제어장치의 제어과정을 나타낸 흐름도이다.
도 4는 도 3의 과정 중 데이터 송신과정을 세부적으로 나타낸 흐름도이다.
도 5는 도 4의 과정 중 제1 하위그룹 브로드 캐스팅이 수행될 때 데이터 패킷정보의 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 6은 도 4의 과정 중 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 및 제2 하위그룹 브로드 캐스팅이 수행될 때 데이터 패킷정보의 프레임 구조를 나타낸 도면이다.
도 7은 도 1의 지능형 빌딩자동제어장치에 설치된 무선단말들의 해당 정보들이 해당 무선단말에 자동으로 맵핑되는 과정을 나타낸 흐름도이다.
이하, 상술한 해결하고자 하는 과제가 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 바람직한 실시 예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 본 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 하기에서 생략된다.
도 1 및 도 2를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 구조를 설명하면 다음과 같다.
본 실시 예에 따른 지능형 빌딩자동제어장치는 스마트 센싱유닛, 자가제어 단말장치, 네트워트 관리유닛 및 중앙감시유닛(30)을 포함한다.
상기 스마트 센싱유닛은 빌딩 내부의 제1 특정공간(P1)의 환경과 관련된 제1 환경데이터를 센싱하는 제1 센싱유닛(S21)과, 상기 제1 특정공간(P1)과 분리된 영역에 해당하는 제2 특정공간(P2)의 제2 환경데이터를 센싱하는 제2 센싱유닛(S11)을 포함한다.
도 1에서 S22는 상기 제1 특정공간(P1)에 배치되되 제1 센싱유닛(S21)과 다른 센서유닛을 나타내고, S12는 상기 제2 특정공간(P2)에 배치되되 상기 제2 센서유닛(S11)과 다른 센서유닛을 나타낸다.
상기 제1 센싱유닛(S21)은 상기 제1 특정공간(P1)의 실내온도, 실내습도, 이산화탄소 농도 등을 측정할 수 있다. 따라서, 상기 제1 환경데이터는 상기 제1 특정공간(P1)의 실내온도, 실내습도, 이산화탄소 농도 등을 포함할 수 있다.
마찬가지로, 상기 제2 센싱유닛(S11)은 제2 특정공간(P2)의 실내온도, 실내습도, 이산환탄소 농도 등을 측정할 수 있으며, 상기 제2 환경데이터로는 상기 제2 특정공간(P2)의 실내온도, 실내습도, 이산화탄소 농도 등을 포함할 수 있다.
또한, 상기 스마트 센싱유닛은 상기 빌딩의 외부에 배치되어 외부 환경데이터를 센싱하는 외부 센싱유닛(S0)을 더 포함할 수 있다. 상기 외부 센싱유닛(S0)은 외기온도, 외기습도 및 외부의 미세먼지 농도 등을 측정할 수 있다. 여기서, 상기 외부 환경데이터는 상기 외부 환경데이터는 외기온도, 외기습도, 외부의 미세먼지농도를 포함할 수 있다.
물론, 상기 스마트 센싱유닛은 건물의 다른 층, 예를 들면 1층의 제3 특정공간(P3)에 설치되는 제3 센싱유닛(S2), 제4 특정공간(P4)에 설치되는 제4 센싱유닛(S1)을 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 자가제어 단말장치는 상기 제1 특정공간(P1)에 배치되는 제1 자가제어단말(A21)과, 상기 제2 특정공간(P2)에 배치되는 제2 자가제어단말(A11)을 포함한다.
도 1에서 A22는 상기 제1 특정공간(P1)에 배치되되 제1 자가제어단말(A21)과 다른 자가제어단말을 나타내고, A12는 상기 제2 특정공간(P2)에 배치되되 상기 제2 자가제어단말(A11)과 다른 자가제어단말을 나타낸다.
또한, 상기 자가제어 단말장치는 상기 제3 특정공간(P3)에 배치되는 제3 자가제어단말(A2)과, 상기 제4 특정공간에 배치되는 제4 자가제어단말(A1)을 포함할 수 있다.
뿐만 아니라, 상기 자가제어 단말장치는 건물의 외부에 배치되는 외부 자가제어단말(A0)을 더 포함할 수 있다.
상기 네트워크 관리유닛은 상기 스마트 센싱유닛과 상기 자가제어 단말장치 중 적어도 어느 하나와 무선통신하면서 직접디지털 제어유닛이 없이 네트워크를 관리하게 된다.
상기 네트워크 관리유닛은 상기 제1 센싱유닛(S21)과 무선통신을 통하여 상기 제1 센싱유닛(S21)으로부터 제1 환경데이터를 전달받는 하위 라우터유닛(R20)과, 상기 제2 센싱유닛(S11)과 무선통신을 통하여 상기 제2 센싱유닛(S11)으로부터 제2 환경데이터를 전달받음과 동시에 상기 하위 라우터유닛(R20)과 무선통신하는 상위 라우터유닛(R10)과, 외부에 배치되는 외부서버, 상기 스마트 센싱유닛 및 상기 자가제어 단말장치 중 적어도 어느 하나와 통신하면서 데이터를 주고 받는 게이트 웨이(10)를 포함할 수 있다.
도 1에 도시되어 있지만, 설명되지 않는 R1은 건물 1층의 상위 라우터유닛에 해당된다.
상기 제2 자가제어단말(A11)이 상기 제1 환경데이터가 필요한 경우에 상기 하위 라우터유닛(R20)은 상기 하위 라우터유닛(R20)의 하위에 연결되는 제1 무선단말그룹으로 상기 제1 환경데이터를 전송하지 않고, 상기 상위 라우터유닛(R10)으로 상기 제1 환경데이터를 송신할 수 있다. 이때, 상기 상위 라우터유닛(R10)은 상기 상위 라우터유닛(R10)의 하위에 연결되되 상기 제2 특정공간(P2)에 배치되는 제2 무선단말그룹으로 상기 제1 환경데이터를 송신할 수 있다.
여기서, 상기 제1 무선단말그룹은 상기 제1 특정공간(P1)에 배치되면서 상기 하위 라우터유닛(R20)과 무선통신을 수행하는 자가제어단말들을 의미하고, 상기 제2 무선단말그룹은 상기 제2 특정공간(P2)에 배치되면서 상기 상위 라우터유닛(R10)과 무선통신을 수행하는 자가제어단말들을 의미한다.
상기 중앙감시유닛(30)은 인터넷망(20)을 통하여 상기 네트워크 관리유닛과 연결된다.
결과적으로, 직접디지털 제어유닛이 없이 무선 네트워크를 기반으로 하는 자가제어 단말장치를 사용하여 빌딩을 쾌적하면서도 에너지 절감효과를 향상시킬 수 있도록 효율적으로 자동제어할 수 있게 된다.
뿐만 아니라, 직접디지털 제어유닛이 없이 자가제어 단말장치를 사용함으로써 구조가 간단하여 설치비가 절감되고, 실내공간의 환경을 영역별 및 기능별로 제어함으로써 특정영역에 이상이 발생한 경우에 해당 특정영역의 자가제어 단말장치만을 수리할 수 있기 때문에 관리비용 및 교체비용이 줄어들고, 전체 시스템의 운전 안전성이 향상될 수 있다.
상기 제1 자가제어단말(A21)에는 외부로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 상기 제1 특정공간(P1)의 실내환경을 자율적으로 제어하기 위한 제1 자가제어 알고리즘이 내장되어 있으며, 상기 제2 자가제어단말(A11)에는 외부로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 상기 제2 특정공간(P2)의 실내환경을 자율적으로 제어하기 위한 제2 자가제어 알고리즘이 내장될 수 있다.
상기 제1 자가제어단말(A21)은 상기 하위 라우터유닛(R20)으로부터 상기 제1 환경데이터 및 상기 제2 환경데이터 중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 받을 수 있다.
물론, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 제1 자가제어단말(A21)은 자가제어를 통하여 상기 제1 특정공간(P1)의 환경을 제어하기 위하여 네트워크 상에 설치되는 별도의 자가제어단말 및 센싱유닛과 맵핑을 통하여 필요한 데이터를 직접 수신받거나 외부서버로부터 직접 데이터를 받을 수도 있다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 제3 자가제어단말(A2)은 제3 특정공간의 다른 자가제어단말(A3) 및 제3 센싱유닛(S2)으로부터 직접 데이터를 받을 수도 있을 것이다.
마찬가지로, 상기 제2 자가제어단말(A11)은 상기 상위 라우터유닛(R10)으로부터 상기 제1 환경데이터 및 상기 제2 환경데이터 중 적어도 하나를 포함하는 데이터를 받을 수 있다. 또한, 상기 제2 자가제어단말(A11)은 자가제어를 통하여 상기 제2 특정공간(P2)의 환경을 제어하기 위하여 네트워크 상에 설치되는 별도의 자가제어단말 및 센서유닛과 맵핑을 통하여 필요한 데이터를 직접 수신받거나 외부서버로부터 직접 데이터를 받을 수도 있다.
결과적으로, 상기 제1 자가제어단말(A21) 및 상기 제2 자가제어단말(A11)은 각각 상기 제1 특정공간(P1) 및 상기 제2 특정공간(P2)의 환경제어를 위하여 필요한 데이터를 네트워트로 연결되는 센서유닛, 자가제어단말, 라우터유닛, 외부서버와의 맵핑을 통하여 전달받을 수 있다.
물론, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 제1 자가제어단말(A21) 및 상기 제2 자가제어단말(A11)은 각각 라우터기능을 수행할 수도 있을 것이다.
또한, 상기 자가제어 단말장치는 라우터기능만을 수행하고, 자가제어 기능은 상기 중앙감시유닛이 수행할 수도 있을 것이다. 예를 들면, 상기 중앙감시유닛은 센싱유닛, 제어대상유닛, 자가제어 단말장치 및 네트워크 관리유닛과 하나의 네트워트로 연결되어 데이터를 송수신하면서 자가제어를 통하여 상기 제어대상유닛을 제어함과 동시에 빌딩자동제어장치를 관리 및 감시할 수도 있을 것이다.
뿐만 아니라, 자가제어 단말장치가 일부 자가제어기능을 수행함과 동시에 네트워트 관리유닛이 다른 자가제어기능을 수행하면서 네트워크를 관리할 수도 있을 것이다. 예를 들면, 자가제어 단말장치는 요구데이터를 바탕으로 특정영역을 기능별 및 영역별 자가제어를 수행하는 반면, 네트워트 관리유닛은 빌딩자동장치 전체를 제어함에 있어서 스케줄링 제어등을 포함하는 자가제어기능을 수행할 수도 있을 것이다.
상기 제1 자가제어단말(A21)과 상기 제2 자가제어단말(A11)은 실질적으로 동일한 구조를 가지므로, 도 2를 참조하여, 상기 제1 자가제어단말(A21)의 세부구성을 설명하면 다음과 같다.
상기 제1 자가제어단말(A21)은 상기 제1 특정공간(P1)의 실내환경을 스스로 판단하고 자가제어 하기 위하여 요구되는 제1 요구데이터를 수집하기 위한 제1 데이터 수집부(120)와, 상기 제1 요구데이터를 분석하기 위한 제1 데이터 분석부(140)와, 상기 제1 데이터 분석부(140)에서 분석된 결과를 바탕으로 상기 제1 특정공간(P1)의 실내환경을 제어하기 위한 제어모드를 스스로 산출하기 위한 제1 제어모드 산출부(170)와, 상기 제어모드를 수행하기 위한 제어신호를 산출하기 위한 제1 제어신호 출력부(160)를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 자가제어단말(A21)은 외부 통신노드들과의 통신을 위한 제1 무선통신부(110)와, 수집된 데이터 및 산출되는 데이터를 저장하기 위한 제1 저장부(130) 및 상기 제1 자가제어단말(A21)의 구성부품들에 전력을 공급하기 위한 제1 전원부(150)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 요구데이터는 상기 제1 특정공간(P1)의 실내환경을 자가 제어하기 위하여 요구되는 모든 데이터를 의미한다. 즉, 상기 제1 요구데이터는 상기 제1 자가제어단말이 네트워크상의 다른 자가제어단말, 상기 스마트 센싱유닛, 상기 네트워크 관리유닛, 상기 중앙감시유닛 및 외부서버 중 적어도 하나 이상으로부터 수신되는 복수 종류의 데이터를 포함할 수 있다.
일례로, 상기 제1 요구데이터는 제1 환경데이터, 제2 환경데이터를 포함하는 실내의 특정공간들에 대한 실내 환경데이터, 실외 환경데이터, 시간데이터 및 외부데이터를 포함할 수 있다.
상기 제1 환경데이터는 상기 제1 특정공간의 실내온도 및 실내습도, 상기 제1 특정공간의 이산화탄소 농도를 포함하고, 상기 제2 환경데이터는 상기 제2 특정공간의 실내온도 및 실내습도, 상기 제2 특정공간의 이산화탄소 농도를 포함할 수 있다.
상기 실외 환경데이터는 외기온도, 외기습도, 외부의 미세먼지농도 등을 포함하며, 상기 시간데이터는 날짜 및 시간에 관한 데이터를 포함하며, 상기 외부데이터는 제어스케줄과 관련된 스케줄링 데이터를 포함할 수 있다.
상기 제1 데이터 수집부(120)는 상기 제1 자가제어단말(A21)과 맵핑된 자자제어단말, 스마트 센싱유닛, 라우터유닛, 외부서버 및 게이트 웨이(10)로부터 상기 제1 요구데이터를 얻게 된다.
상기 제1 데이터 분석부(140)는 상기 제1 요구데이터를 실시간으로 분석하고, 상기 제1 제어모드 산출부(170)는 상기 제1 특정공간(P1)에 대한 최적의 제어모드를 산출하게 되고, 상기 제1 제어신호 출력부(160)는 상기 제어모드에 대응되는 제어신호를 출력하게 된다. 상기 제1 데이터 분석부(140), 상기 제1 제어모드 산출부(170) 및 상기 제1 제어신호 출력부(160)는 상기 제1 자가제어 알고리즘에 따라 수행된다.
상기 제1 제어모드 산출부(170)는 엔탈피 제어모드, CO2 제어모드, 일반 환기 제어모드를 포함하는 복수 개의 제어모드들 중 상기 제1 요구데이터의 분석을 통하여 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위해 스스로 특정 제어모드를 산출하고, 상기 제1 제어 신호 출력부(160)는 상기 특정 제어모드를 수행하기 위한 특정 제어신호를 산출할 수 있다.
일례로, 상기 제1 자가제어단말(A21)이 댐퍼를 구동하는 경우에, 상기 제1 제어모드 산출부(170)는 상기 시간데이터를 바탕으로 현재시점에서 엔탈피 제어가 가능한 경우에 상기 제1 요구데이터를 바탕으로 최적의 환경을 유지하기 위한 엔탈피 제어모드를 스스로 산출하고, 엔탈피 제어가 필요한 시기와 필요한 조건에 맞게 스스로 제어한다.
또한, 상기 제1 제어신호 출력부(160)는 상기 엔탈피 제어모드를 수행하기 위하여 상기 댐퍼를 구동하기 위한 제어신호를 산출할 수 있다.
또한, 상기 제1 자가제어단말(A21)은 상기 제1 특정공간(P1)의 이산화탄소의 농도가 실내 이산화탄소 기준농도를 초과하는 경우에 실외공기를 이용하여 환기시키는 환기모드를 산출하여 환기장치를 제어할 수 있다.
또한, 각각의 자가제어단말은 환기모드가 진행되는 과정 중에 외부의 미세먼지 농도가 미세먼지 기준농도 이상인 경우에는 환기모드를 중단함으로써 실외공기 유입을 차단하고 공기정화모드를 산출하여 공기정화장치를 제어할 수도 있을 것이다.
뿐만 아니라, 자가제어단말은 공조기의 운전상태를 판단하고, 실내의 온도/습도값을 포함하는 요구데이터를 바탕으로 해당 특정공간의 급기 온도/습도제어 및 환기 온도/습도 제어를 수행할 수도 있고, 실내의 습도에 따라 제습제어를 수행할 수도 있을 것이다.
또한, 자가제어단말은 빌딩의 영역별로 해당 특정공간의 환경을 제어할 뿐만 아니라, 해당 제어대상유닛의 기능에 맞도록 해당 제어대상유닛을 기능별로 제어할 수도 있다. 예를 들면, 자가제어단말은 해당 제어대상유닛의 설정조건에 맞게 공조기 제어, 팬제어, 펌프제어 등을 기능별로 수행할 수 있다.
결과적으로, 자가제어단말은 빌딩을 영역별로 해당 공간의 환경제어를 하거나 기능별로 환경제어를 수행함에 있어서 요구되는 요구데이터를 바탕으로 제어대상유닛, 예를 들면 냉난방기, 환기장치, 정화장치 등을 제어함으로써 빌딩의 특정공간이 쾌적하게 유지되면서도 빌딩제어를 위한 에너지가 절감될 수 있게 된다.
도 1 내지 도 6을 참조하여, 본 실시 예에 따른 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법을 설명한다.
먼저, 데이터 센싱단계가 수행된다(S40). 구체적으로, 스마트 센싱유닛은 실내공간의 환경데이터 및 실외공간의 환경데이터를 수집하게 된다. 즉, 상기 제1 센싱유닛(S21)은 상기 제1 특정공간(P1)에 대한 제1 환경데이터를 센싱하고, 상기 제2 센싱유닛(S11)은 상기 제2 특정공간(P2)에 대한 제2 환경데이터를 센싱하게 된다.
다음으로, 센싱된 데이터를 송신하는 데이터 송신단계가 수행된다(S100). 상기 데이터 송신단계는 도 4 내지 도 6을 참조하여 상세하게 후술하기로 한다.
다음으로, 상기 제1 자가제어단말(A21)이 외부로부터 상기 제1 특정공간(P1)의 실내환경을 제어하기 위하여 요구되는 제1 요구데이터를 수신하고, 상기 제2 자가제어단말(A11)이 외부로부터 상기 제2 특정공간(P2)의 실내환경을 제어하기 위하여 요구되는 제2 요구데이터를 수신하는 데이터 수집단계가 수행된다.
다음으로, 상기 제1 자가제어단말(A21)이 상기 제1 요구데이터를 분석하는 동안 상기 제2 자가제어단말(A11)이 상기 제2 요구데이터를 분석하는 데이터 분석단계가 수행된다(S50).
다음으로, 상기 제1 자가제어단말(A21)이 상기 제1 요구데이터에 대한 분석결과를 바탕으로 상기 제1 특정공간(P1)에 대한 제1 제어모드를 산출하고, 상기 제2 자가제어단말(A11)이 상기 제2 요구데이터에 대한 분석결과를 바탕으로 제2 제어모드를 산출하는 제어모드 산출단계가 수행된다(S60).
다음으로, 상기 제1 자가제어단말(A21)이 상기 제1 제어모드에 대응되는 제1 제어신호를 산출하고, 상기 제2 자가제어단말(A11)이 상기 제2 제어모드에 대응되는 제2 제어신호를 산출하는 제어신호 산출단계가 수행된다(S70).
다음으로, 상기 제1 특정공간(P1)의 환경을 제어하기 위한 제1 제어대상유닛이 상기 제1 제어신호를 바탕으로 상기 제1 특정공간의 환경을 제어하고, 상기 제2 특정공간(P2)의 환경을 제어하기 위한 제2 제어대상유닛이 상기 제2 제어신호를 바탕으로 상기 제2 특정공간의 환경을 제어하는 환경제어단계가 수행된다(S80).
한편, 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여, 상기 데이터 송신단계 중 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계가 수행되는 과정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 상기 제1 센싱유닛(S21)이 상기 제1 환경데이터를 포함하는 제1 데이터 패킷정보를 상기 하위 라우터유닛(R20)으로 송신하는 제1 데이터 패킷정보 송신단계가 수행된다(S111).
도 5를 참조하여, 데이터 패킷정보의 프레임 구조를 살펴보면, 현재 시점에서 수신자의 주소와 관련된 목적지 정보와, 현재 시점에서 송신자의 주소와 관련된 소스 정보와, 데이터가 도달되어야 하는 최종 목적지와 관련된 최종 목적지 관련정보와, 최초로 데이터를 보고하는 보고자의 주소에 관한 보고자 주소정보와 및 최초 보고자가 보고하고자 하는 데이터에 관한 보고데이터 값을 포함한다.
상기 제1 데이터 패킷정보 송신단계에서 상기 제1 데이터 패킷정보는 상기 하위 라우터유닛(R20)의 주소에 해당하는 제1 목적지 주소(E1), 상기 제1 센싱유닛(S21)의 주소에 해당하는 제1 소스 주소(F1), 상기 제1 데이터 패킷정보를 최종적으로 전달받는 최종 목적지와 관련된 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값(G11), 상기 제1 센싱유닛(S21)의 주소에 해당하는 최초 데이터 보고자 주소(G12) 및 상기 제1 환경데이터에 해당하는 보고데이터 값(G13)를 포함한다.
다음으로, 상기 하위 라우터유닛(R20)이 상기 제1 데이터 패킷정보를 수신하는 단계가 수행된다(S112).
상기 제1 데이터 패킷정보의 속성을 바탕으로 상기 하위 라우터유닛(R20)이 상기 제1 데이터 패킷정보를 상기 제1 무선단말그룹으로 전송할지 여부를 판단하는 제1 판단과정을 포함하는 판단단계가 수행된다(S120).
상기 제1 판단과정은 상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값이 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값인지를 판단하는 과정일 수 있다.
여기서, 상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값이 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값인 경우에 상기 하위 라우터유닛(R20)은 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계를 수행하게 된다(S140).
상기 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계가 수행되기 전에, 상기 제1 데이터 패킷정보의 프레임 구조(41)에서 제1 목적지 주소(E1)의 값은 R20을 나타내고, 제1 소스 주소(F1)은 S21을 나타내고, 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값(G11)은 FFE1을 나타내고, 최초 데이터 보고자 주소(G12)는 S21을 나타내며, 보고데이터값(G13)은 보고 데이터값이 된다.
여기서, 최종 목적지 주소 필드 요구값은 FFE0 ~ FFEF까지 설정될 수 있으며, FFE0는 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값이며, 해당 라우터유닛이 최종 목적지 주소 필드 요구값으로 FFE1을 수신하게 되면, 해당 라우터유닛은 해당 라우터유닛을 기준으로 하위에 연결되는 무선단말그룹으로 데이터 패킷을 송신하는 하위그룹 브로드 캐스팅을 하게 된다.
여기서, 각각의 센싱유닛들이 송신하는 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값은 해당 제1 환경데이터가 사용되는 자가제어단말에 대한 네트워크상의 위치와 대응되도록 설정되어 있다.
상기 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계에서 상기 하위 라우터유닛(R20)은 상기 하위 라우터유닛(R20)의 주변 영역에 존재하는 통신노드들을 목적지로 하는 제2 주소 필드값(E2), 상기 하위 라우터유닛(R20)의 주소에 해당하는 제2 소스 주소(F2), 상기 제1 무선단말그룹을 최종 목적지로 하는 최종 목적지 필드값(G21), 상기 최초 데이터 보고자 주소(G22) 및 상기 보고데이터값(G23)를 포함하는 제2 데이터 패킷정보를 상기 통신노드들로 송신하게 된다.
상기 제2 데이터 패킷정보의 프레임 구조(42)에서 E2는 FFFF의 값을 가지고, F2는 R20의 값을 가지고, G21은 FFF0 값을 가지고, G22는 S21을 가지고, G23은 제1 환경데이터를 가진다.
여기서, FFFF는 해당 라우터유닛의 주변 영역에 존재하는 모든 통신노드들을 현재 시점에서의 목적지로 설정하는 것을 의미하고, FFF0는 제1 하위그룹 브로드 캐스팅에서의 최종 목적지가 해당 라우터유닛의 하위에 있는 제1 무선단말그룹임을 의미한다.
따라서, 상기 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계에서 상기 통신노드들 중 상기 하위 라우터유닛(R20)의 상위에 연결된 무선단말들은 상기 제2 데이터 패킷정보를 수신하지 않고, 상기 제1 무선단말그룹은 상기 제2 데이터 패킷정보를 수신하게 된다.
다음으로, 상기 상위 라우터유닛(R10)은 상기 하위 라우터유닛(R20)으로부터 상기 제2 데이터 패킷정보를 수신한 후, 상기 네트워크 관리유닛의 주소에 해당하는 제3 목적지 주소(E3), 상기 상위 라우터유닛(R10)의 주소에 해당하는 제3 소스 주소(F3), 상기 네트워크 관리유닛의 주소에 해당하는 제3 최종 목적지 주소(G31), 상기 최초 데이터 보고자 주소(G32) 및 상기 보고데이터값(G33)를 포함하는 제3 데이터 패킷정보를 상기 네트워크 관리유닛으로 송신하게 된다.
상기 제3 데이터 패킷정보의 프레임 구조(43)에서 E3는 GW의 값을 가지고, F3는 R10의 값을 가지고, G21은 GW의 값을 가지고, G32는 S21을 가지고, G33은 제1 환경데이터를 가진다. 여기서, GW는 네트워크 관리유닛의 주소를 의미한다.
한편, 도 1, 도 4 및 도 6을 참조하여, 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계 및 제2 하위그룹 브로드 캐스팅단계가 수행되는 과정, 즉 제1 센싱유닛(S21)의 제1 환경데이터가 제2 특정공간(P2)상에서 상기 상위 라우터유닛(R10)의 하위에 있는 제2 자가제어단말그룹과 제1 특정공간(P1)상에서 상기 하위 라우터유닛(R20)의 하위에 있는 제1 자가제어단말그룹에게 전송되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
앞서 살펴본 바와 같이, 상기 제1 센싱유닛(S21)이 상기 제1 환경데이터를 포함하는 제1 데이터 패킷정보를 상기 하위 라우터유닛(R20)으로 송신하는 제1 데이터 패킷정보 송신단계가 수행된다(S111).
상기 제1 데이터 패킷정보의 프레임 구조(51)에서 제1 목적지 주소(E1)의 값은 R20을 나타내고, 제1 소스 주소(F1)은 S21을 나타내고, 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값(G11)은 FFE2을 나타내고, 최초 데이터 보고자 주소(G12)는 S21을 나타내며, 보고데이터 값(G13)은 제1 환경데이터가 된다.
다음으로, 상기 하위 라우터유닛(R20)이 상기 제1 데이터 패킷정보를 수신하는 단계가 수행된다(S112).
다음으로, 상기 제1 데이터 패킷정보의 속성을 바탕으로 상기 하위 라우터유닛(R20)이 상기 제1 데이터 패킷정보를 상기 제1 무선단말그룹으로 전송할지 여부를 판단하는 제1 판단과정을 포함하는 판단단계가 수행된다(S120).
상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값은 FFE2 이고, 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값은 FFE1 이기 때문에 상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값이 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값이 아닌 경우에 해당된다.
따라서, 상기 하위 라우터유닛(R20)의 제어부는 상기 제1 최종 목적지 주소의 필드 요구값에서 일정값, 즉 1만큼 차감하여 제2 최종 목적지 주소 필드 요구값을 산출하게 된다(S131). 즉, 상기 하위 라우터유닛(R20)은 상기 제2 최종 목적지 주소 필드 요구값으로 FFE1을 산출하게 된다.
다음으로, 상기 하위 라우터유닛(R20)은 상기 상위 라우터유닛(R10)의 주소에 해당하는 제2 목적지 주소(E2), 상기 하위 라우터유닛(R20)의 주소에 해당하는 제2 소스주소(F2), 상기 제2 최종 목적지 주소 필드 요구값(G21), 상기 최초 데이터 보고자 주소(G22) 및 상기 보고데이터 값(G23)을 포함하는 제2 데이터 패킷정보를 상기 제1 무선단말그룹으로 전송하지 않고, 상기 상위 라우터유닛(R10)으로 상기 제2 데이터 패킷정보를 송신하게 된다(S132).
상기 제2 데이터 패킷정보의 프레임 구조(52)에서 E2는 R10의 값을 가지고, F2는 R20의 값을 가지고, G21은 FFE1의 값을 가지고, G22는 S21을 가지고, G23은 제1 환경데이터를 가진다.
다음으로, 상기 상위 라우터유닛(R10)은 상기 제2 데이터 패킷정보를 수신하게 된다(S133).
다음으로, 상기 상위 라우터유닛(R10)은 상기 제2 데이터 패킷정보의 속성을 바탕으로 상기 제2 데이터 패킷정보를 상기 상위 라우터유닛(R10)의 하위에 있는 무선단말그룹으로 전송할지 여부를 판단하게 된다(S150).
여기서, 상기 제2 최종 목적지 주소 필드 요구값이 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값에 해당하므로, 상기 상위 라우터유닛(R10)은 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계를 수행하게 된다(S170).
상기 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계에서 상기 상위 라우터유닛(R10)은 상기 상위 라우터유닛(R10)의 주변 영역에 존재하는 통신노드들을 목적지로 하는 제3 주소 필드값(E3), 상기 상위 라우터유닛(R10)의 주소에 해당하는 제3 소스 주소(F3), 상기 제2 무선단말그룹을 최종 목적지로 하는 최종 목적지 필드값(G31), 상기 최초 데이터 보고자 주소(G32) 및 상기 보고데이터 값(G33)을 포함하는 제3 데이터 패킷정보를 상기 통신노드들로 송신하게 된다.
상기 제3 데이터 패킷정보의 프레임 구조(53)에서 E3는 FFFF의 값을 가지고, F3는 R10의 값을 가지고, G31은 FFF0 값을 가지고, G32는 S21을 가지고, G33은 제1 환경데이터를 가진다.
따라서, 상기 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계에서 상기 통신노드들 중 상기 제2 무선단말그룹은 상기 제3 데이터 패킷정보를 수신하게 된다.
다음으로, 상기 하위 라우터유닛(R20)은 상기 상위 라우터유닛(R10)으로부터 상기 제3 데이터 패킷정보를 수신한 후, 상기 제1 환경데이터를 포함하는 제4 데이터 패킷정보를 상기 제1 무선단말그룹으로 송신하는 제2 하위그룹 브로드 캐스팅을 수행하게 된다(S180).
상기 하위 라우터유닛(R20)은 상기 하위 라우터유닛(R20)의 주변 영역에 존재하는 통신노드들을 목적지로 하는 제4 주소 필드값(E4), 상기 하위 라우터유닛(R20)의 주소에 해당하는 제4 소스 주소(F4), 상기 제1 무선단말그룹을 최종 목적지로 하는 최종 목적지 필드값(G41), 상기 최초 데이터 보고자 주소(G42) 및 상기 보고데이터 값(G43)을 포함하는 제4 데이터 패킷정보를 상기 통신노드들로 송신하게 된다.
상기 제4 데이터 패킷정보의 프레임 구조(54)에서 E4는 FFFF의 값을 가지고, F4는 R20의 값을 가지고, G41은 FFFF 값을 가지고, G42는 S21을 가지고, G43은 제1 환경데이터를 가진다.
따라서, 상기 제2 하위그룹 브로드 캐스팅 단계에서 G41이 FFFF로 설정된다 하더라도 해당 무선단말들은 상위 라우터유닛에서 송신되는 것만을 수신하기 때문에 상기 통신노드들 중 상기 하위 라우터유닛(R20)의 상위에 연결된 무선단말들은 상기 제4 데이터 패킷정보를 수신하지 않고, 상기 제1 무선단말그룹은 상기 제4 데이터 패킷정보를 수신하게 된다.
결과적으로, 센싱유닛에서 센싱된 환경데이터를 자가제어단말들로 송신하는 과정에서 상기 환경데이터가 필요한 영역에 있는 자가제어단말들로 그룹 브로드 캐스팅을 수행함으로써 통신 트래픽을 최소화할 수 있게 된다.
본 발명은 상술한 실시 예에 한정되지 않고, 상기 판단단계는 상기 제1 데이터 패킷정보의 속성을 바탕으로 상기 하위 라우터유닛(R20)이 상기 제1 환경데이터를 최종 목적지에 해당하는 특정 자가제어단말로만 전송할지 여부를 판단하는 제2 판단과정을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2 판단과정을 통하여 상기 제1 환경데이터를 포함하는 제1 데이터 패킷정보를 상기 특정 자가제어단말로만 전송하는 경우에 상기 하위 라우터유닛(R20)이 상기 제1 데이터 패킷정보를 수신한 후에, 상기 특정 자가제어단말이 상기 하위 라우터유닛(R20)의 하위에 존재하지 않으면, 상기 하위 라우터유닛(R20)은 상기 제1 환경데이터를 포함하는 제2 데이터 패킷정보를 상기 상위 라우터유닛(R10)으로만 송신하게 된다.
상기 상위 라우터유닛(R10)의 하위에 상기 특정 자가제어단말이 연결되어 있으면, 상기 상위 라우터유닛(R10)은 상기 하위 라우터유닛(R20)으로 수신확인 신호를 송신한다. 여기서, 해당 라우터유닛은 해당 라우터유닛의 하위에 연결된 자가제어단말들의 정보를 알고 있는 상태이다.
그리고, 상기 상위 라우터유닛(R10)이 상기 제2 데이터 패킷정보를 수신한 후에, 상기 특정 자가제어단말으로만 상기 제1 환경데이터를 포함하는 제3 데이터 패킷정보를 송신하거나, 상기 특정 자가제어단말이 속하는 다른 라우터유닛으로만 상기 제1 환경데이터를 포함하는 제4 데이터 패킷정보를 송신할 수 있다.
한편, 도 1 및 도 7을 참조하여, 지능형 빌딩자동제어장치에 설치된 무선단말들의 해당 정보들이 해당 무선단말에 자동으로 맵핑되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
상기 지능형 빌딩자동제어장치에서의 스마트 맵핑단계는 스마트 센싱유닛 및 자가제어 단말장치를 포함하는 무선단말들의 각각의 맥 어드레스(MAC address)에 맞는 해당 무선단말의 종류, 해당 무선단말의 설치위치 및 해당 무선단말의 제어방식에 대한 설정을 포함하는 맵핑정보를 해당 무선단말과 자동으로 맵핑하는 과정이다.
먼저, 상기 무선단말들이 해당 무선단말의 설치위치에 설치되는 단계가 수행된다(S200).
다음으로, 상기 네트워크 관리유닛(20)과 무선통신하는 별도의 외부 무선단말에 의하여 상기 무선단말들이 스캔되는 단계가 수행된다(S210).
다음으로, 상기 외부 무선단말의 애플리케이션상에 각각의 상기 무선단말들이 해당 정보와 함께 표시되는 단계가 수행된다(S220).
다음으로, 각각의 무선단말들이 해당 무선단말의 설치위치에 설치되어 있는지 확인하는 위치확인단계가 수행된다(S230).
상기 위치확인단계에서는 작업자는 해당 무선단말에 LED가 있는 경우에는 LED 토글속도를 조절하여 해당 무선단말의 위치를 확인하고, 해당 무선단말이 구동기를 포함하는 경우에는 구동기를 일정부분 움직였다가 돌아오는 과정을 수행함으로써 해당 무선단말의 위치를 확인하고, 해당 무선단말이 밀봉된 상태이면 내부에 배치된 부저를 조작하여 소리를 확인함으로써 해당 무선단말의 위치를 확인할 수 있다.
다음으로, 상기 중앙감시유닛(30)상에서 상기 무선단말들의 맥 어드레스, 상기 무선단말들의 종류, 상기 무선단말들의 설치위치 및 상기 무선단말들의 제어방식에 대한 설정을 포함하는 맵핑정보가 맵핑 테이블로 생성되는 맵핑 테이블 생성단계가 수행된다(S240).
상기 중앙감시유닛(30)은 사용자로부터 입력되는 정보를 바탕으로 상기 맵핑테이블을 생성하게 된다.
다음으로, 상기 네트워크 관리유닛이 상기 중앙감시유닛(30)으로부터 상기 맵핑 테이블을 수신하는 단계가 수행된다(S250).
최종적으로, 상기 네트워크 관리유닛이 무선통신을 통하여 해당 무선단말들에게 맵핑정보를 송신하게 되면, 해당 무선단말은 맵핑정보를 자동등록하게 됨으로써 상기 스마트 맵핑단계가 종료된다.
결과적으로, 스마트 맵핑을 통하여 상기 무선단말에 해당 맵핑정보를 자동으로 등록함으로써 무선단말의 설치가 간편하고, 설치비용이 줄어들게 된다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 특정한 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형의 실시가 가능하고 이러한 변형은 본 발명의 범위에 속한다.
10: 게이트 웨이 30: 중앙감시유닛
110: 제1 무선통신부 120: 제1 데이터 수집부
130: 제1 저장부 140: 제1 데이터 분석부
150: 제1 전원부 160: 제1 제어신호 출력부
170: 제1 제어모드 산출부 A11: 제2 자가제어단말
A21: 제1 자가제어단말 S11: 제2 센싱유닛
S21: 제1 센싱유닛

Claims (12)

  1. 제1 특정공간에 배치되는 제1 센싱유닛과, 상기 제1 특정공간과 분리된 영역에 해당하는 제2 특정공간에 배치되는 제2 센싱유닛을 포함하는 스마트 센싱유닛;
    상기 제1 특정공간에 배치되는 제1 자가제어단말과, 상기 제2 특정공간에 배치되는 제2 자가제어단말을 포함하는 자가 제어 기능을 수행하는 자가제어 단말장치;
    상기 스마트 센싱유닛과 상기 자가제어 단말장치와 무선통신하는 네트워크 관리유닛; 그리고,
    인터넷망을 통하여 상기 네트워크 관리유닛과 연결되는 중앙감시유닛을 포함하고,
    상기 제1 자가제어단말에는 외부로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 상기 제1 특정공간의 실내환경을 자율적으로 제어하기 위한 제1 자가제어 알고리즘이 내장되어 있으며, 상기 제2 자가제어단말에는 외부로부터 수신되는 데이터를 바탕으로 상기 제2 특정공간의 실내환경을 자율적으로 제어하기 위한 제2 자가제어 알고리즘이 내장되어 있으며,
    상기 제1 자가제어단말은 상기 제1 특정공간의 실내환경을 스스로 판단하고, 자가제어 하기 위하여 요구되는 제1 요구데이터를 수집하기 위한 제1 데이터 수집부와, 상기 제1 요구데이터를 분석하기 위한 제1 데이터 분석부와, 상기 제1 데이터 분석부에서 분석된 결과를 바탕으로 상기 제1 특정공간의 실내환경을 제어하기 위한 제어모드를 스스로 산출하기 위한 제1 제어모드 산출부와, 상기 제어모드를 수행하기 위한 제어신호를 산출하기 위한 제1 제어신호 출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 네트워크 관리유닛은 상기 제1 센싱유닛과 무선통신을 통하여 상기 제1 센싱유닛으로부터 제1 환경데이터를 전달받는 하위 라우터유닛과,
    상기 제2 센싱유닛과 무선통신을 통하여 상기 제2 센싱유닛으로부터 제2 환경데이터를 전달받음과 동시에 상기 하위 라우터유닛과 무선통신하는 상위 라우터유닛과,
    외부에 배치되는 외부서버, 상기 스마트 센싱유닛 및 상기 자가제어 단말장치 중 적어도 어느 하나와 통신하면서 데이터를 주고 받는 게이트 웨이를 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2 자가제어단말이 상기 제1 환경데이터가 필요한 경우에 상기 하위 라우터유닛은 상기 하위 라우터유닛의 하위에 연결되는 제1 무선단말그룹으로 상기 제1 환경데이터를 전송하지 않고, 상기 상위 라우터유닛으로 상기 제1 환경데이터를 송신하고,
    상기 상위 라우터유닛은 상기 상위 라우터유닛의 하위에 연결되되 상기 제2 특정공간에 배치되는 제2 무선단말그룹으로 상기 제1 환경데이터를 송신하는 것을 특징으로 하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 요구데이터는 상기 제1 자가제어단말이 상기 스마트 센싱유닛, 네트워크 상의 다른 자가제어단말, 상기 네트워크 관리유닛, 상기 중앙감시유닛 및 외부서버 중 적어도 하나 이상으로부터 수신되는 복수 종류의 데이터를 포함하고,
    상기 제1 제어모드 산출부는 엔탈피 제어모드, CO2 제어모드, 일반 환기 제어모드를 포함하는 복수 개의 제어모드들 중 상기 제1 요구데이터의 분석을 통하여 쾌적한 실내 환경을 유지하기 위해 스스로 특정 제어모드를 산출하고, 상기 제1 제어 신호 출력부는 상기 특정 제어모드를 수행하기 위한 특정 제어신호를 산출하는 것을 특징으로 하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치.
  6. 제2항에 따른 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법에 있어서,
    상기 제1 자가제어단말이 외부로부터 상기 제1 특정공간의 실내환경을 제어하기 위하여 요구되는 상기 제1 요구데이터를 수신하고, 상기 제2 자가제어단말이 외부로부터 상기 제2 특정공간의 실내환경을 제어하기 위하여 요구되는 제2 요구데이터를 수신하는 데이터 수집단계;
    상기 제1 자가제어단말이 상기 제1 요구데이터를 분석하는 동안 상기 제2 자가제어단말이 상기 제2 요구데이터를 분석하는 데이터 분석단계;
    상기 제1 자가제어단말이 상기 제1 요구데이터에 대한 분석결과를 바탕으로 상기 제1 특정공간에 대한 제1 제어모드를 산출하고, 상기 제2 자가제어단말이 상기 제2 요구데이터에 대한 분석결과를 바탕으로 제2 제어모드를 산출하는 제어모드 산출단계;
    상기 제1 자가제어단말이 상기 제1 제어모드에 대응되는 제1 제어신호를 산출하고, 상기 제2 자가제어단말이 상기 제2 제어모드에 대응되는 제2 제어신호를 산출하는 제어신호 산출단계; 그리고,
    제1 제어대상유닛이 상기 제1 제어신호를 바탕으로 상기 제1 특정공간의 환경을 제어하고, 제2 제어대상유닛이 상기 제2 제어신호를 바탕으로 상기 제2 특정공간의 환경을 제어하는 환경제어단계를 포함하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제1 센싱유닛이 상기 제1 환경데이터를 센싱하는 단계를 포함하는 데이터 센싱단계;
    상기 제1 센싱유닛이 상기 제1 환경데이터를 포함하는 제1 데이터 패킷정보를 상기 하위 라우터유닛으로 전송하는 제1 데이터 패킷정보 송신단계; 그리고,
    상기 제1 데이터 패킷정보의 속성을 바탕으로 상기 하위 라우터유닛은 상기 제1 데이터 패킷정보를 상기 하위 라우터유닛의 하위에 연결되는 제1 무선단말그룹으로 전송할지 여부를 판단하는 제1 판단과정을 포함하는 판단단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1 데이터 패킷정보 송신단계에서 상기 제1 데이터 패킷정보는 상기 하위 라우터유닛의 주소에 해당하는 제1 목적지 주소, 상기 제1 센싱유닛의 주소에 해당하는 제1 소스 주소, 상기 제1 데이터 패킷정보를 최종적으로 전달받는 최종 목적지와 관련된 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값, 상기 제1 센싱유닛의 주소에 해당하는 최초 데이터 보고자 주소 및 상기 제1 환경데이터에 해당하는 보고데이터 값을 포함하고;
    상기 제1 판단과정은 상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값이 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값인지를 판단하는 것을 특징으로 하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값이 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값인 경우에 상기 하위 라우터유닛은 상기 하위 라우터유닛의 주변 영역에 존재하는 통신노드들을 목적지로 하는 제2 주소 필드값, 상기 하위 라우터유닛의 주소에 해당하는 제2 소스 주소, 상기 제1 무선단말그룹을 최종 목적지로 하는 최종 목적지 필드값, 상기 최초 데이터 보고자 주소 및 상기 보고데이터 값을 포함하는 제2 데이터 패킷정보를 상기 통신노드들로 송신하는 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제1 하위그룹 브로드 캐스팅 단계에서 상기 통신노드들 중 상기 하위 라우터유닛의 상위에 연결된 무선단말들은 상기 제2 데이터 패킷정보를 수신하지 않고, 상기 제1 무선단말그룹들은 상기 제2 데이터 패킷정보를 수신하는 것을 특징으로 하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값이 미리 설정된 최종 목적지 주소 필드 요구값이 아닌 경우에 상기 하위 라우터유닛의 제어부가 상기 제1 최종 목적지 주소 필드 요구값에서 일정 값만큼 차감하여 제2 최종 목적지 주소 필드 요구값을 산출하는 단계와,
    상기 하위 라우터유닛은 상기 상위 라우터유닛의 주소에 해당하는 제2 목적지 주소, 상기 하위 라우터유닛의 주소에 해당하는 제2 소스주소, 상기 제2 최종 목적지 주소 필드 요구값, 상기 최초 데이터 보고자 주소 및 상기 보고데이터 값을 포함하는 제2 데이터 패킷정보를 상기 제1 무선단말그룹으로 전송하지 않고, 상기 상위 라우터유닛으로 상기 제2 데이터 패킷정보를 송신하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스마트 센싱유닛 및 상기 자가제어 단말장치를 포함하는 무선단말들의 각각의 맥 어드레스(MAC address)에 맞는 해당 무선단말의 종류, 해당 무선단말의 설치위치 및 해당 무선단말의 제어방식에 대한 설정을 포함하는 정보를 해당 무선단말과 자동으로 맵핑하는 스마트 맵핑단계를 더 포함하며,
    상기 스마트 맵핑단계는,
    상기 무선단말들이 해당 무선단말의 설치위치에 설치되는 단계;
    상기 네트워크 관리유닛과 무선통신하는 별도의 외부 무선단말에 의하여 상기 무선단말들이 스캔되는 단계;
    상기 외부 무선단말의 애플리케이션상에 각각의 상기 무선단말들이 해당 정보와 함께 표시되는 단계;
    각각의 무선단말들이 해당 무선단말의 설치위치에 설치되어 있는지 확인하는 위치확인단계;
    상기 중앙감시유닛상에서 상기 무선단말들의 맥 어드레스, 상기 무선단말들의 종류, 상기 무선단말들의 설치위치 및 상기 무선단말들의 제어방식에 대한 설정을 포함하는 맵핑정보가 맵핑 테이블로 생성되는 맵핑 테이블 생성단계; 그리고,
    상기 네트워크 관리유닛이 상기 중앙감시유닛로부터 상기 맵핑 테이블을 수신하는 단계를 포함하는 자가 제어기능을 갖는 지능형 빌딩자동제어장치의 제어방법.
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