KR101904765B1 - 에너지 관리 시스템 - Google Patents

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에이미 디셈 쳉
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Abstract

본 발명은 기기들이 지역 내에 서로 멀리 떨어져 있는 경우에도, 대기 상태에 있는 마스터 기기들을 감지하여 주변 기기들을 자동으로 스위치 온 또는 오프할 수 있도록 구성된 에너지 관리 시스템(Energy Management System)을 제공한다. 본 시스템은 또한 포함된 기기들이 연결 또는 분리되어 있는지 여부를 감지 가능하여, 기기의 전력 소비량에 대한 단순하고 효율적 관리를 촉진함으로써 에너지 절감이 가능하다. 일실시예에서, 에너지 관리 시스템은 시스템의 무선통신 영역 개선을 위해, 이중 작동 모드를 지원하는 착탈 가능한, 배터리 구동식 무선 서브 시스템(wireless sub-system)을 또한 포함한다.

Description

에너지 관리 시스템{ENERGY MANAGEMENT SYSTEM}
[관련 출원에 대한 상호 참조]
본 출원은 2011 년 9 월 24 일 출원된 미국 특허번호 61/538,806의 우선권을 주장한다. 선행 출원의 전체 내용 및 개시 내용은 본 출원에 참고로 인용된다.
본 발명은 에너지 소비를 줄이고, 가정, 사무실 및 기관의 에너지 효율을 높이기 위해 전기 제품들을 모니터링하고 제어하는 자동화 시스템에 관한 것이다.
에너지 관리 시스템은 스마트 미터(smart meter), 전력 측정 AC 소켓, 원격 제어 AC 소켓, 스마트 멀티탭(smart power strip), 스마트 홈 시스템이거나, 또는 네트워크 제어 및 모니터링을 통한 캠퍼스 광역 에너지 관리 시스템일 수 있다.
스마트 미터는 가정용 전기 미터로서, 청구 및 공급 계획의 목적으로 유틸리티 시설에 즉시 또는 매월 사용량을 제공하는 통신 서브 시스템을 또한 가지고 있으며, 유틸리티 시설들과 고객 사이에서 역동적인 양방향 대화를 창출한다. 이러한 대화는 에너지 효율 제고와 수요 반응 파악을 목표로 하며, 시장에서 사용가능한 예로는 텐드릴(TENDRIL)이 있다. 전기전력 소비량은 가구당 누적 합계이다.
전력 측정 AC 소켓은 일반적으로, 일반 AC 소켓 및 측정용 기기 사이에 삽입되는 일종의 보조장치로서, 일반 AC 소켓에서 기기로 들어가는 전기 전력을 측정한다. 측정결과는 일반적으로 장치에 연결된 디스플레이 상에 도시된다. 이러한 결과에 의해, 사용자는 특정 제품이 어떤 동작 모드에서 얼마나 많은 전기를 소비하는지를 이해할 수 있다. 또한 에너지 절약을 용이하게 하기 위해 사용자가 사용 계획을 결정할 수 있으며, 시장에서 사용가능한 예로는 킬-A-와트(Kill-A-Watt)가 있다.
원격 제어 AC 소켓은 일반적으로, 일반 AC 소켓과 기기 사이에 삽입되는 일종의 보조장치로서, 일반적으로 기기의 메인 전원을 켜거나 또는 끄기 위한 스위치를 포함한다. 본 장치는 적외선, RF파(radio frequency wave), 전력라인 신호 등과 같은 다양한 기술을 통해 원격으로 제어될 수 있다. 모뎀, 라우터 및 인터넷과 같은 일부 기술들에 의해, 장치 및 기구가 설치된 구내로부터 더 멀리 떨어진 곳에서도 제어가 가능하다. 이 장치에 의해, 기기의 사용량이 원격으로 제어될 수 있어 에너지 이용률의 개선이 가능하며, 시장에서 사용가능한 예로는 웨인 달튼(Wayne Dalton)이 있다.
스마트 멀티탭은 AC 소켓의 한 갈래로, 일반적으로 두 종류, 즉 마스터(master)와 주변기기(peripheral)로 구분되며, 마스터 소켓의 전력 소비량이 모니터링된다. 마스터 소켓에 연결된 기기가 임계값 이하의 전력(대기전력)을 소모하는 경우, 그 주변기기 소켓은 전력 소모를 더욱 줄이기 위해 자동으로 꺼진다. 반대로, 마스터 소켓이 임계값보다 높은 전력(정상으로 재활성화)을 소모하는 경우, 그 주변기기 소켓은 자동적으로 켜진다. 예를 들면, 컴퓨터가 마스터 소켓에 연결시, 관련되어 있는 모니터, 프린터, 라우터, 스피커는 주변기기 소켓에 연결된다. 시장에서 사용가능한 예로는 인텔리패널(IntelliPanel)과 불로직스(BuLogics)가 있다.
스마트 홈 시스템은 일반적으로, 전등 스위치, AC 소켓, 도어 잠금 장치, 실내 온도 조절 장치, 원격 컨트롤러 등과 같은 장치를 집대성하는 광역 홈 네트워크로서, 시장에서 사용가능한 예로는 HAI, EnergvHub 및 Energate가 있다. 이 장치들은 네트웍 형성을 위해 서로 통신을 주고 받으며, RF, 적외선, 또는 송전선(power-line)이 네트워킹 매체로 사용될 수 있다. 이러한 시스템을 홈 콘트롤 오토메이션(home control automation)이라고 부른다. 일부 장치들이 전력 측정 기능을 포함하고 있으나, 사용자가 에너지를 절약하기 위한 사전적인 에너지 절약 기법은 일반적으로 나타나 있지 않다.
캠퍼스 광역 에너지 관리 시스템은 네트워크 인프라를 활용하여 전력 측정 AC 소켓 및 원격 제어 AC 소켓 등과 같은 다양한 서브 시스템을 연결시키며, 캠퍼스 전체에 설치되고, 관리 작업을 용이하게 하기 위해 일반적으로 작은 영역의 클러스터로 분할된다. 콘트롤 센터는 에너지 사용량을 검토한 후, 전력 소비 활용의 개선을 위해 제어 기기를 개별적으로 또는 클러스터별로 제어한다. 시장에서 사용가능한 예로는 시스코 에너지 와이즈(Cisco's Energy Wise) 및 애질 웨이브즈(Agile waves)가 있다.
그러나, 상기 에너지 관리 장치들은 각기 약점을 갖고 있다. 예를 들어, 스마트 미터는 가구당 총 전기 사용량만을 리포트하고, 개별 기구가 어떻게 소비하는지에 대해서는 알려주지 않으므로 에너지 관리를 어렵고 비효율적으로 만든다. 전력 측정 AC 소켓의 경우, 기기가 얼마나 전력을 소비하는지 알 수 있기는 하나, 에너지 절약에 대해서는 사전에 사용자에게 도움을 주는 것이 전혀 없다. 마찬가지로, 원격제어 AC 소켓의 경우는, 에너지를 절약하기 위해 스위치를 오프시킬 경우 사용자의 개입이 필요하다. 이와 반대로, 스마트 멀티탭은 사용자가 에너지 절약을 할 수 있도록 적극적으로 지원하며, 마스터 기기를 측정한 후 주변기기들을 자동으로 스위치 오프시킨다. 유일한 단점은 마스터와 그 주변기기들을 동일한 스마트 멀티탭에 연결시켜야 한다는 점이다. 캠퍼스 광역 에너지 관리 시스템은 가장 완전한 자동 솔루션이기는 하나, 구현의 복잡성, 장비 비용, 유지 보수 작업은 홈 사용자의 에너지 절감의 효과를 압도한다.
본 발명은 시스템에 연결된 각 기기의 소비 전력을 측정하고, 시스템에 연결된 임의의 기기를 원격으로 스위치 온 또는 오프 할 수 있는 시스템을 제공한다. 일실시예에서, 하나 또는 다수의 주변기기를 사전에 자동적으로 관리하도록 소프트웨어 애플리케이션을 구성함으로써, 하나 또는 다수의 마스터 기기의 소비 전력에 기초하여 스위치 온 또는 오프가 가능하다. 이들 마스터 및 주변기기는 동일한 멀티탭에 연결해야 할 필요가 없다. 예컨대, (공부방과 침실에있는) 모든 컴퓨터가 대기 전력을 소모한 경우, (거실에 있는) 인터넷 라우터 및 (공부방에 있는) 레이저 프린터가 자동적으로 스위치 오프되도록 설정 가능하다.
본 발명은 또한 사용자에게 기기의 연결 및 분리상태를 감지하고 통지하는 기능을 제공한다. 시스템에 있는 모든 기기가 모니터링되고 제어되기 때문에 각 기기에 대한 정확한 식별이 중요하다. 이러한 감지 및 통지 기능에 의해 시스템에 합류하는 새로운 기기의 식별이 가능하며, 어느 한 기기가 한 AC 소켓에서 시스템에 있는 다른 소켓으로 이동한 경우 구성을 갱신한다.
본 발명의 시스템은 최소 노력이 투입되고 및 사용자의 개입이 적으면서도 효과적이고 효율적인 에너지 절약의 유지가 가능하도록 설계된 점이 특징이다.
일실시예에서, 본 발명의 에너지 관리 시스템은 단일의 마스터 디바이스(Master Device)와 다수의 슬레이브 디바이스들(Slave Devices)을 같이 포함하는 홈 또는 오피스용 광역 네트워크이다. 각 슬레이브 디바이스들은 TV, PC, 게임 콘솔, 오븐, 세탁기, 조명과 같은 다수의 홈용 기기 또는 오피스용 기기를 통해 원격으로 제어할 수 있고 에너지 측정이 가능하다. 이들은 마스터 디바이스와 무선으로 통신을 주고 받은 다음, 컴퓨터나 스마트 폰이나 태블릿 PC와 같은 휴대용 기기와 무선으로 교신한다. 컴퓨터 또는 휴대용 장치에서 실행되는 소프트웨어 또는 앱(애플리케이션)은, 에너지 측정 데이타를 관리하고 그러한 연결기기들을 제어할 수 있는 유저 인터페이스를 제공한다. 사용자는 모뎀, 라우터 및 인터넷 서비스 제공자를 통해, 기기들이 있지 않는 곳에 위치해 있는 경우에도 원격으로 엑세스하여 측정 및 제어를 할 수 있다.
일실시예에서, 슬레이브 디바이스들은 통상의 멀티탭(도 2 참조)으로 기능하며, 또한 스마트 멀티탭의 기능도 가지고 있다. 슬레이브 디바이스는 그 AC 소켓들을 마스터나 주변기기로 분류하지 않는다. 슬레이브 디바이스 상에 있는 각각의 AC 소켓들은 전력 측정 및 원격 제어 모두 가능하기 때문에, 마스터 또는 주변기기 중 하나를, 시스템 구성에 따라 컴퓨터상의 소프트웨어 또는 스마트폰, 태블릿 PC 상의 앱을 통해 AC 소켓에 연결 가능하다. 따라서 본 발명은 스마트 멀티탭 기능으로 확장됨으로써, 하나의 슬레이브 디바이스에 한정되지 않고 다수의 슬레이브 디바이스들을 섭렵 가능하다. 즉, 마스터 기기는 하나의 슬레이브 디바이스에 있을 수 있으나, 관련된 주변기기들은 서로 무선으로 링크된 임의의 다른 슬레이브 디바이스들에 있을 수 있다.
일실시예에서, 마스터 디바이스(도 3참조)는 슬레이브 디바이스와 동일한 기능들을 가질 뿐 아니라, 착탈가능한 동글(Dongle)(도 4 참조), 동글용 도킹공간, 및 동글용 배터리 충전 회로를 포함한다. 일실시예에서 동글은, 마스터 또는 슬레이브 디바이스로 오고 가는 전력 측정 데이터 및 원격 제어 명령이, 와이파이 기능을 지원하는 컴퓨터, 스마트폰 및 태블릿 PC 에서 허용될 수 있도록 변환하는 산업 표준 규격의 와이파이 모듈을 포함함으로써, 향후 새로운 기능을 거의 업그레이드할 수 없는 기존의 버튼식 구동 리모컨 대신, PC 소프트웨어 및 앱의 유저 친화적 쌍방향 인터페이스를 통해 기기 제어 및 데이타 분석이 가능하다. 최근, 일부 홈 또는 오피스 자동화 시스템은 또한, Wi-Fi 사용이 가능한 컴퓨터, 스마트폰 또는 태블릿 PC에서 제어를 행하도록 하는 동일한 Wi-Fi 변환 기능이 있으나, 이들은 기존의 Wi-Fi 네트워크에 접속한다. 그에 반해서 본 발명은 기존의 Wi-Fi 네트워크가 없는 경우에도 새로운 Wi-Fi 네트워크를 생성할 수 있다. 대안적으로, 본 발명의 시스템은 컴퓨터, 스마트폰 또는 태블릿 PC가 있는 곳에서 일부 블라인드 스팟(blind spots)을 커버할 수 있는 무선 와이파이(Wi-Fi) 네트워크를 제공할 것이다. 일실시예에서, 동글은 재충전 가능한 배터리로 충전되고 휴대용이어서, Wi-Fi 블라인드 스팟을 최소화시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 사용자의 편의를 향상시키기 위해서, 마스터와 슬레이브의 모든 AC 소켓에는 플러그 감지 기능이 있다. 기기가 연결 또는 분리될 때마다, 사용자는 컴퓨터 소프트웨어 또는 앱을 통해 그 사실을 통지받는다. 따라서, 사용자는 보안이 확보되지 않은 플러그의 삽입 또는 잘못된 플러그의 분리에 대해 즉각적인 통지받으며, 이에 따라 주요 기기가 제대로 작동하도록 보호 가능하다.
본 발명에 따라 최소 노력이 투입되고 사용자의 개입이 적으면서도 효과적이고 효율적인 에너지 관리 시스템의 제공이 가능하다.
본 명세서의 일부를 구성하고 통합되어 있는 첨부 도면은 본 발명의 하나 이상의 실시예를 예시하며, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리 및 구현을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 본 발명에 따른 에너지 관리 시스템의 일실시예에 대한 연결 개요도를 나타낸다.
도 2는 전력측정 장치인 슬레이브 디바이스의 일실시예에 대한 예시이다.
도 3은 전력측정 장치인 마스터 디바이스의 일실시예에 대한 예시이다.
도 4는 동글(Dongle)의 일실시예에 대한 예시이다.
도 5는 동글의 일실시예에 대한 개략도를 나타낸다.
도 6은 동글에 대한 소프트웨어 상태 다이아그램의 일실시예를 나타낸다.
도 7은 마스터/슬레이브 다바이스의 일실시예에 대한 개략도를 나타낸다.
도 8은 마스터/슬레이브 디바이스의 소프트웨어 상태 다이아그램에 대한 일실시예를 나타낸다.
도 9는 본 발명에 따른 시스템에 대한 하나의 실험적 셋업(set-up)을 나타낸다.
도 10은 냉온 증류수 디스펜서의 에너지 측정 결과를 나타낸다.
도 11은 세개의 데스크탑 컴퓨터 및 하나의 노트북 컴퓨터에 대한 에너지 측정 결과를 나타낸다.
도 12는 식료품저장실(pantry)의 물 디스펜서 및 사무실의 데스크탑 컴퓨터에 대한 에너지 측정 결과를 나타낸다. 이들은 모두 제어 및 모니터링중인 시스템에 연결되어 있으나, 멀리 떨어져 분리되어 있으며 동일한 마스터/슬레이브 다바이스를 공유하지 않는다.
본 발명에 따른 에너지 관리 시스템은 가정, 사무실 또는 기관용 네트워크 시스템으로서, 동글과 함께 다수의 전력 측정 장치들을 포함한다.
[정의 및 약어]
AC - 전기 시설로부터 가정으로 전달되는 교류 전력.
동글(Dongle) - 전용 하드웨어이다. 일실시예에서, 세개의 통신모듈, 즉, 와이파이(Wi-Fi), Z-웨이브(Z-Wave) 및 USB를 포함하며, 이러한 모듈들을 연결하고 서로간의 신호를 전달하기 위한 전용 소프트웨어를 가진 마이크로 컨트롤러가 있다.
마스터 기기(Master Appliances) - 마스터 기기는 그들의 전력 소비량이 모니터링 되며, 마스터 기기의 전력 소비량에 따라 하나 이상의 주변기기가 스위치 온 또는 오프된다.
마스터 디바이스(Master Device) - 슬레이브 디바이스와 같은 기능을 한다. 일실시예에서, 착탈 가능한 동글 및 동글용 도킹 및 충전 공간을 추가로 포함한다.
주변기기(Peripheral Appliances) - 마스터 기기의 전력 소비량에 따라 그들의 전원이 스위치 온 또는 오프된다.
RF - 무선통신 및 브로드캐스팅(broadcasting)용으로 사용가능한 주파수 또는 주파수 대역.
슬레이브 디바이스(Slave Device) - 멀티탭(power strip)과 같은 독점적인 하드웨어 기능을 가진다. 일실시예에서, Z-웨이브 모듈, 에너지 측정 시스템, 및 독점적인 소프트웨어를 가진 마이크로 컨트롤러를 포함한다. 동글과 무선으로 통신 가능하여, 에너지 측정 데이타 및 다른 제어 데이타를 교환할 수 있다.
스마트폰 - 휴대폰 안에 휴대용 컴퓨터가 통합되어 있으며; 일반적으로 사용자는 스마트폰에서 더 많은 고급 응용프로그램의 설치 및 실행이 가능하다.
SSID(service set identifier) - 특정의 802.11 무선 LAN (또한 Wi-Fi 라고도 함)을 식별하는 이름.
태블릿 PC - 노트북 또는 슬레이트(slate) 형상의 휴대용 컴퓨터로; 주로 터치스크린으로 작동되는 컴퓨터 장치를 지칭한다.
USB - 컴퓨터와 전자장치 사이의 연결, 통신 및 전력 공급을 위해 버스(bus)에 사용되는 케이블, 커넥터 및 통신 프로토콜을 정의하는 1990년대 중반에 개발된 업계 표준규격.
와이파이(Wi-Fi) - 전자 장치들을 무선으로 연결하기 위한 메카니즘. 와이파이에 의해, 퍼스널 컴퓨터, 비디오 게임 콘솔, 스마트 폰, 또는 디지털 오디오 플레이어와 같은 장치를 무선 네트워크 액세스 포인트를 통해 인터넷에 연결할 수 있다.
Z-웨이브 - 저전력 라디오파(radio wave)를 사용하는 무선 원격 제어의 표준규격.
일실시예에서, 도 2에 도시된 바와 같이, 전력 측정장치는 통상의 멀티탭과 유사한 구성을 가지며, 전력을 취득하기 위한 AC 플러그 및, 멀티탭에 연결되어 있는 모든 기기들로 전력을 배분하기 위한 다수의 AC 소켓들을 가지도록 디자인될 수 있다. 각각의 AC 소켓은 전력 측정을 위한 전자 회로 및 전원 온/오프를 위한 전기 스위치와 연결되어 있다. 전력 측정 데이타는 메모리가 가득찰 때까지 메모리에 저장된다. 또한, 전력 측정장치에는 마스터 디바이스 또는 동글과의 데이타 신호 교환 및 제어를 위한 무선통신 모듈이 있다. 일실시예에서 Z-웨이브 무선통신 모듈이 사용되며, 지그비(ZigBee)와 같은 일반적으로 공지된 다른 무선 프로코콜도 사용 가능하다. 마스터 디바이스 또는 동글과 무선 연결되면, 분석용 데이타가 컴퓨터, 휴대용 장치 또는 인터넷 서버로 전송될 수 있다. 그러나 전력 측정장치(슬레이브 디바이스)는 마스터 디바이스 없이도 단독으로 작동, 측정 및 데이터 저장이 가능하다.
일실시예에서, 도 3에 도시된 바와 같이, 마스터 디바이스는 슬레이브 디바이스와 동일한 기능을 가질 뿐만 아니라, 또한 착탈가능한 동글, 동글용 도킹 공간, 동글용 배터리 충전 회로를 포함한다. 일실시예에서, 마스터 디바이스는 어떠한 슬레이브 디바이스 없이도 하나의 별도의 장치로 동작 가능하다.
일실시예에서, 도 4에 도시된 바와 같이 동글은 Z-웨이브 무선 통신 모듈 뿐만 아니라 산업 표준규격의 와이파이 모듈을 포함하며, 이들은 마스터 또는 슬레이브 디바이스로 오고가는 전력 측정 데이터 및 원격 제어 명령이 와이파이 기능을 지원하는 컴퓨터, 스마트폰과 태블릿 PC에서 받아들여질 수 있도록 변환한다. 동글에 전원을 공급하기 위해 내장된 충전식 배터리가 있으며, 또한, USB 버스를 통해 컴퓨터와의 직접적인 통신을 허용하기 위한 표준규격의 USB 커넥터가 있다. 또한, 배터리 충전은 USB 연결에 의한 USB 버스 전원을 통해 지원된다.
일실시예에서, 동글은 와이파이 표준규격에 의해 제공되는 두가지 작동모드, 즉 애드훅(ad-hoc) 및 인프라스트럭쳐(infrastructure) 모드를 지원한다. 애드훅은 피투피(peer-to-peer) 모드이며, 마스터 디바이스와 컴퓨터, 스마트폰, 또는 태블릿 PC 사이에서 단독으로 및 직접적으로 작동한다. 반면에, 인프라스트럭쳐 모드는 타사의 무선 라우터를 중앙 허브에 포함함으로써, 마스터 디바이스, 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 PC 간의 데이타 트래픽 뿐만 아니라 인터넷을 라우팅 가능하게 하며, 가정에서 멀리 떨어진 곳에서 원격 접속할 수 있게 한다. Wi-Fi를 포함한 모든 무선 시스템은 장거리, 벽 감쇠(walls attenuation) 또는 간섭에 의해 발생하는 커버리지 문제(coverage problem) 또는 사각지대(blind spots)의 문제점을 가진다. 이러한 단점을 해결하기 위해, 동글(와이파이 모듈을 가진)을 마스터 디바이스에서 분리할 수 있다. 따라서 배터리로 작동되는 동글에 의해 사각지대에 대한 문제점의 해소가 가능하며, 애드훅(피투피) 모드로 전환함으로써, 컴퓨터, 스마트폰, 또는 태블릿 PC와 직접 통신하여 커버리지 문제의 해소가 가능하다. 또한, 홈 또는 오피스 와이파이 네트웍이 제공되지 않는 경우에, 본 시스템은 애드훅 모드의 사용에 의해 새로운 와이파이 네트웍의 생성이 가능하다. 또한, 인프라스트럭쳐 모드의 사용에 앞서 애드혹 모드가 사용됨으로써, SSID 및 암호와 같은 와이파이 인증 정보를 동글에 전달가능하다.
와이파이 인증후, 동글의 와이파이 모듈이 컴퓨터, 스마트폰 또는 태블릿 PC의 소프트웨어 응용프로그램에 링크될 수 있다. 마스터 또는 슬레이브 디바이스가 AC 전원에 연결되면, 동글에 무선으로 통지하며, 동글은 Wi-Fi를 통해 소프트웨어 응용프로그램을 업데이트한다. 이러한 마스터 또는 슬레이브 디바이스의 위치(부엌 또는 침실 등)는 소프트웨어 응용프로그램에 의해 표시된다.
일실시예에서, 기계적 또는 광학적 수단 중 하나에 의해 마스터 또는 슬레이브 디바이스의 각 AC 소켓에 구현되는, 연결 및 분리 감지 메카니즘이 있으며, 소켓에 AC 플러그가 있는지 여부를 체크한다. 기기가 마스터 또는 슬레이브 디바이스에 연결되면, 동일한 무선 프로세스를 거쳐 소프트웨어 응용프로그램에 통지함으로써, 새로 포함된 기기에 대한 이름(TV 또는 컴퓨터 등)을 표시한다.
일실시예에서, 소프트웨어 응용프로그램은 사용자 인터페이스(user interface)를 제공하여, 시스템의 각 기기에 대한 전력 측정치 및 온/오프 상태를 표시한다. 각 기기는 소프트웨어 응용프로그램을 통해 원격으로 켜거나 끌 수 있다. 또한, 과거의 순시 전력(instantaneous power)과 전력소비 이력도 소프트웨어 응용프로그램을 통해 검색 및 디스플레이 가능하다. 또한, 분당, 시간당, 주당, 월간, 년간 전력 사용량을 그래픽으로 제공하는 분석의 제공에 의해 개별 기기의 사용 패턴에 대한 검토가 가능하다(예컨대 도 10 내지 11 참조). 다른 실시예에서는, 거실, 주방, 또는 침실 등의 위치별 전력에 대한 사용량의 제공이 가능하다. 또한 컴퓨터 및 주변기기, TV 및 하이파이(Hi-Fi) 등의 카테고리별 전력 사용량도 통합 정리가 가능하다. 대부분의 기기로부터 수집된 전력 사용량 정보와 함께 검토용으로, 사용 패턴, 시간 분포도, 영역(예컨대 방) 및 카테고리별 데이타에 대한 요약 보고서를 생성할 수 있다. 임의의 개별지역, 카테고리 또는 기기에 대한 관련 목표 절감계획의 최적화 수립이 가능하므로, 이에따라 전력 소비가 감소될 수 있다.
각각의 기기는 그 고유 식별 이름을 가지므로, 다수의 기기들은 마스터로 분류될 수 있으며, 그들의 전력은 모니터링된다. 다른 다수의 기기들은 주변기기로 분류될 수 있으며, 그들의 전원은 마스터 그룹으로부터 측정된 전력에 따라 자동으로 스위치 온 또는 오프된다. 기기들이 마스터 그룹이든 주변기기 그룹이든 간에, 가정 또는 사무실 어디서든 떨어져 있더라도 마스터 디바이스 또는 슬레이브 디바이스로 접속 가능하다. 예컨대, 사무실 룸에 있는 모든 컴퓨터가 대기전력 만을 소비하는 경우, 냉온 증류수 디스펜서(식료품 저장소 내)가 자동으로 스위치 오프되도록 설정될 수 있다(예컨대, 도 12 참조). 사용자는 이에 따라 최소한의 노력과 적은 간섭으로도 효과적이고 효율적인 에너지 절감을 달성할 수 있다.
임의의 포함된 기기가 분리되면, 연결해제 감지 메카니즘이 촉발되어 소프트웨어 응용프로그램에 통지한다. 그런 다음 사용자는 그것이 맞는지 확인하도록 메시지를 받는다. 따라서 부적합한 플러그 삽입 및 잘못된 플러그 분리를 막을 수 있다.
일실시예에서, 본 발명은 대기상태에 있는 하나 또는 다수의 주요 또는 마스터 전기 기기를 측정할 수 있는 에너지 관리 시스템(Energy Management system)을 제공하며, 서로 다른 위치에 있는 상이한 슬레이브 장치에서 다수의 사용자 정의된 주변기기들을 자동으로 스위치 오프시키며, 반대로 주요 기기가 작동 재개시, 그러한 주변기기들을 자동으로 스위치 온 시킨다.
일실시예에서, 다음의 구성품을 포함하는 에너지 관리 시스템이 제공되며,
(a) 하나 이상의 전력 측정 장치 - 이들 각각은 통신 모듈, 마이크로 컨트롤러, 및 하나 이상의 AC 소켓을 포함하며, 상기 각각의 소켓은 전력 측정 모듈에 접속됨;
(b) 하나 이상의 무선 통신용 동글; 및
(c) 상기 AC 소켓들에 연결된 다수의 마스터 및 주변 기기들,
상기 기기들의 에너지 소비량은 전력 측정 장치에 의해 측정되고 동글을 통해 컴퓨터 또는 휴대용 장치(예컨대, 스마트폰 또는 태블릿 PC 등)에 전달되며, 마스터 기기들의 전력 사용량에 따라, 주변기기들의 스위치를 상기 컴퓨터 또는 휴대용 장치의 소프트웨어를 통해 원격으로 온오프할 수 있다. 일실시예에서, 소프트웨어는 에너지 측정 데이터를 관리하고 마스터 및 주변기기들의 동작을 제어하도록 하는 사용자 인터페이스를 제공한다.
일실시예에서, 전력 측정 장치의 AC 소켓들은, 기기가 상기 소켓들로 연결시 또는 소켓들로부터 분리시에 사용자가 알 수 있도록 하는 플러그 감지 기능을 추가로 포함한다.
일실시예에서, 동글은 전력 측정 장치에 부착되지 않는다. 다른 실시예에서, 역으로 동글은 전력 측정 장치에 부착되어 있으며, 동글용 배터리 충전 회로 및 도킹 공간을 추가로 포함한다.
일실시예에서, 동글은 와이파이를 이용하여 컴퓨터 또는 휴대용 장치와 무선으로 교신한다. 예컨대 동글은 인프라스트럭쳐 모드 및 애드훅 모드 둘다에서 와이파이로 작동 가능하다. 다른 실시예에서, 동글은 Z-웨이브 또는 지그비 (ZigBee) 무선 통신을 이용하여 전력 측정 장치와 무선으로 교신한다.
일실시예에서, 본 발명의 에너지 관리 시스템은 하나 이상의 마스터 디바이스(이미 와이파이 동글을 가진)를 포함하고 슬레이브 디바이스가 없다. 대안적으로, 본 발명의 에너지 관리 시스템은 하나 이상의 마스터 디바이스(이미 와이파이 동글을 가진) 및 하나 이상의 슬레이브 디바이스를 포함한다. 다른 실시예에서, 슬레이브 디바이스는 임의의 마스터 디바이스 없이도 동글과 직접 교신 가능하다. 즉 시스템은 하나 이상의 슬레이브 디바이스 및 하나 이상의 와이파이 동글을 포함하나 마스터 디바이스는 없다.
일실시예에서, 마스터 기기들이 대기 상태에 있을 때 주변기기들은 자동으로 꺼진다. 다른 실시예에서, 마스터 기기들이 작동 재개시 상기 주변기기들은 자동으로 켜진다.
본 발명은 또한 통신 모듈, 마이크로 컨트롤러, 하나 이상의 AC 소켓을 포함하는 전력 측정 장치를 제공하며, 상기 각각의 소켓은 전력 측정 모듈에 접속되어 있다.
일실시예에서, 상기 전력 측정 장치는 탈착 가능한 통신 모듈, 모듈용 도킹 공간, 및 모듈용 배터리 충전 회로를 추가로 포함한다. 일실시예에서, 상기 탈착 가능한 통신 모듈은 인프라스트럭쳐 모드 및 애드훅 모드 둘다에서 와이파이로 작동 가능하다. 다른 실시예에서, 상기 탈착 가능한 통신 모듈은 Z-웨이브 또는 지그비 (ZigBee) 무선 통신을 이용하여 전력 측정 장치와 무선으로 교신한다.
다른 실시예에서, 전력 측정 장치의 AC 소켓은, 기기가 상기 소켓들로 연결시 또는 소켓들로부터 분리시에 사용자가 알 수 있도록 하는 플러그 감지 기능을 추가로 포함한다.
본 발명은 또한 다수의 기기들에 대한 전력 소비량의 관리 방법을 제공하며, 상기 기기들을 상술한 에너지 관리 시스템으로 연결하는 단계를 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명이 특정 용어 및 장치를 사용하여 표현되었으나, 특정 예는 단지 설명을 위한 것이며 이후 기술되는 청구항에 의해 정의되는 발명의 범위를 제한해서는 않된다는 것을 당업자는 쉽게 이해할 것이다.
본 발명의 전반에 걸쳐 다양한 참조 또는 출판물이 인용된다. 이들 참조 또는 출판물 전체의 개시는, 본 발명이 속하는 기술 분야의 상태를 보다 완전하게 설명하기 위한 목적으로 본 출원에 참고로 인용된다. 과도적 용어인 "포함(comprising)"은 "포함(including)", "포함(containing)" 또는 "특성화(characterized by)"와 동의어이고, 포괄적이고 개방형이며, 추가의 나열되지 않은 요소 또는 방법 단계들을 배제하지 않는다.

Claims (16)

  1. 에너지 관리 시스템(energy management system)으로서,
    (a) 하나 이상의 전력 측정 장치 - 이들 각각은 통신 모듈, 마이크로 컨트롤러, 하나 이상의 AC 소켓을 포함하며, 상기 각각의 소켓은 전력 측정 모듈에 연결됨;
    (b) 상기 AC 소켓들에 연결된 다수의 마스터 및 주변 기기들을 포함하고,
    상기 기기들의 에너지 소비량은 전력 측정 장치에 의해 측정되고 컴퓨터 또는 휴대용 장치에 전달되며, 마스터 기기들의 전력 사용량에 따라, 주변기기들의 스위치를 상기 컴퓨터 또는 휴대용 장치(mobile device)의 소프트웨어를 통해 원격으로 온오프 가능하고,
    기기가 소켓에 연결되거나 또는 소켓으로부터 분리될 때 사용자가 상기 소프트웨어를 통해 통지받을 수 있도록, 상기 AC 소켓들은 플러그 감지 기능을 추가로 포함하는 에너지 관리 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 통신 모듈은 와이파이(Wi-Fi)를 이용하여 상기 컴퓨터 또는 휴대용 장치와 무선으로 교신하는 에너지 관리 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 통신 모듈은 인프라스트럭쳐(infrastructure) 모드 및 애드훅 (ad-hoc) 모드 둘다에서 와이파이로 작동 가능한 에너지 관리 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 마스터 기기들이 대기 단계에 있을 때, 상기 주변기기들은 자동으로 꺼지는 에너지 관리 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 마스터 기기들이 작동 재개시에, 상기 주변기기들은 자동으로 켜지는 에너지 관리 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 휴대용 장치는 스마트폰 또는 태블릿 PC인 에너지 관리 시스템.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 소프트웨어는 에너지 측정 데이타를 관리하고, 마스터 및 주변기기들의 작동을 제어하도록 하는 사용자 인터페이스(user interface)를 제공하는 에너지 관리 시스템.
  8. 통신 모듈, 마이크로 컨트롤러, 및 하나 이상의 AC 소켓을 포함하며, 상기 각각의 소켓들이 전력 측정 모듈(power measurement module)에 접속되는 전력 측정 장치(power measurement device)에 있어서,
    기기가 소켓에 연결되거나 또는 소켓으로부터 분리될 때 사용자가 통지받을 수 있도록, 상기 AC 소켓들은 플러그 감지 기능을 추가로 포함하는 전력 측정 장치.
  9. 제 8항에 있어서, 착탈 가능한 통신 모듈, 모듈용 도킹 공간, 및 모듈용 배터리 충전 회로를 포함하는 전력 측정 장치.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 착탈 가능한 통신 모듈은 인프라스트럭쳐 모드 및 애드훅 모드 둘다에서 와이파이로 작동 가능한 전력 측정 장치.
  11. 제 9항에 있어서, 상기 착탈 가능한 통신 모듈은 Z-웨이브 또는 지그비 무선통신을 이용하여 전력 측정 장치와 무선으로 교신하는 전력 측정 장치.
  12. 상기 기기들을 제 1항의 시스템으로 연결하는 단계를 포함하는, 다수의 기기들에 대한 전력 사용량의 관리 방법.
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