KR101940384B1 - 분산 발전에 기초한 공조 시스템의 모니터링 시스템 및 이를 이용하는 공조 시스템 - Google Patents

분산 발전에 기초한 공조 시스템의 모니터링 시스템 및 이를 이용하는 공조 시스템 Download PDF

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Abstract

분산 발전에 기초한 공조 시스템의 모니터링 시스템 및 이를 이용하는 공조 시스템이 제공된다. 공조 시스템의 모니터링 시스템은 분산 발전 모니터링 서브시스템, 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템 및 주 모니터링 시스템을 포함한다. 상기 분산 발전 모니터링 서브시스템과 상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템은 분산 발전에 기초한 공조 시스템 내 분산 발전 장치의 발전 상태 정보, 및 공조 시스템 내 고유 장치의 동력 소모 상태 정보를 각각 모니터링한다. 상기 주 모니터링 시스템은 균일한 제1 전송 프로토콜을 이용하여 상기 2개의 서브시스템의 모니터링 데이터를 획득하고, 이것에 의해 상기 2개의 서브시스템들 간의 끊김 없는 협력 및 데이터 공유를 달성한다. 또한, 상기 주 모니터링 시스템은 상기 발전 상태 정보 및 상기 동력 소모 상태 정보에 따라 상기 분산 발전 장치 및 상기 공조 시스템 내 고유 장치를 제어하고, 이것에 의해 상기 분산 발전 장치 및 상기 공조 시스템 내 고유 장치의 조화 및 제어 능력을 개선하고 종래 기술에서의 문제점을 해소한다.

Description

분산 발전에 기초한 공조 시스템의 모니터링 시스템 및 이를 이용하는 공조 시스템{MONITORING SYSTEM FOR AIR CONDITIONING SYSTEMS BASED ON DISTRIBUTED POWER GENERATION AND AIR CONDITIONING SYSTEM USING SAME}
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 중화인민공화국의 국가지식산권국에 "분산 발전에 기초한 공조 모니터링 시스템 및 이를 이용하는 공조 시스템(AIR-CONDITIONING MONITORING SYSTEM BASED ON DISTRIBUTED POWER GENERATION AND AIR CONDITIONING SYSTEM USING SAME)"의 명칭으로 2013년 12월 6일자 출원된 중국 특허 출원 제201310656840.9호를 우선권 주장하며, 이 우선권 출원의 전체 내용은 참조에 의해 본원에 통합된다.
발명의 분야
본 발명은 공조기 제어 기술 분야에 관한 것으로, 특히 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템 및 이 공조 시스템 모니터링 시스템을 이용하는 공조 시스템에 관한 것이다.
분산 발전에 기초한 공조 시스템은 분산된 발전 장치를 구비한 주파수 변환 공조 시스템을 말한다. 분산 발전은 태양광 발전(photovoltaic power generation), 풍력 발전, 풍력-태양광 하이브리드 발전, 바이오매스 발전 등을 포함한다. 분산된 발전 장치에 의해 생성된 동력(power)은 공조 시스템에 공급되고, 공조 시스템은 부분적으로 또는 전체적으로 주전원(mains supply)으로부터의 동력을 대체하여 주전원의 부담을 감소시킬 수 있다. 또한, 발전 장치에서 천연 및 클린 에너지를 사용하여 공조 시스템의 운영비를 감소시킨다. 그러므로 분산 발전에 기초한 공조 시스템은 유망한 응용 전망을 갖는다.
통상의 공조 시스템과 달리, 분산 발전에 기초한 공조 시스템은 분산된 발전 장치를 구비한다. 종래의 기술에서 분산된 발전 장치의 발전 상황은 시스템 호스트와 같은 공조 시스템 내 고유 장치의 동력 소모 상황과는 별도로 모니터링된다. 그러므로 공조 시스템의 동작 상황에 따라 동력을 적절히 배분하는 것이 불가능하고, 이 때문에 공조 시스템 전체를 조화 및 제어하는데 있어서 바람직하지 않다.
전술한 내용에 비추어, 본 발명의 목적은 분산 발전 장치와 분산 발전에 기초한 기존의 공조 시스템 내 다른 고유 장치를 별도로 모니터링함으로써 전체 시스템을 조화시키고 제어하는 능력이 빈약해지는 문제점을 해소하기 위해, 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템 및 이 공조 시스템 모니터링 시스템을 이용하는 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해 기술적 해법이 다음과 같이 제공된다.
분산 발전에 기초한 공조 시스템 - 상기 공조 시스템은 분산 발전 장치 및 공조 시스템 내 고유 장치를 포함하며, 상기 공조 시스템 내 고유 장치는 분산 발전 장치에 의해 또는 분산 발전 장치와 주전원에 의해 동력이 공급됨 - 에 적용되는 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템이 제공되고, 상기 공조 시스템 모니터링 시스템은,
분산 발전 장치의 발전 상태 정보를 모니터링하도록 구성된 분산 발전 모니터링 서브시스템과;
상기 공조 시스템 내 고유 장치의 동력 소모 상태 정보를 모니터링하도록 구성된 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템과;
상기 발전 상태 정보 및 상기 동력 소모 상태 정보를 획득하고 상기 발전 상태 정보 및 상기 동력 소모 상태 정보에 기초하여 공조 시스템을 포괄적으로 모니터링 및 제어하도록 구성된 주 모니터링 시스템을 포함하며,
상기 분산 발전 모니터링 서브시스템 및 상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템은 제1 전송 프로토콜을 이용하여 상기 주 모니터링 시스템과 각각 데이터를 교환하도록 구성된다.
바람직하게, 상기 제1 전송 프로토콜은 BACnet/IP 프로토콜을 포함한다.
바람직하게, 상기 분산 발전 장치는 태양광 발전 장치이다.
바람직하게, 상기 주 모니터링 시스템은,
발전 상태 정보를 획득 및 저장하고 동력 소모 상태 정보를 분산 발전 모니터링 서브시스템에 보내도록 구성된 제1 주제어 서브유닛과,
동력 소모 상태 정보를 획득 및 저장하고 발전 상태 정보를 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템에 보내도록 구성된 제2 주제어 서브유닛과,
상기 발전 상태 정보 및/또는 상기 동력 소모 상태 정보에 기초하여 주제어 명령을 발생하도록 구성된 제3 주제어 서브유닛을 포함하고, 상기 주제어 명령은 상기 분산 발전 장치의 발전 상태를 제어하는 제1 주제어 명령과 상기 공조 시스템 내 고유 장치의 동력 소모 상태를 제어하는 제2 주제어 명령 중 적어도 하나를 포함한다.
바람직하게, 분산 발전에 기초한 상기 공조 시스템 모니터링 시스템은 TCP/IP 프로토콜을 이용하여 주 모니터링 시스템과 데이터를 교환하도록 구성된 원격 제어 단말; 및/또는 RS485 프로토콜, BACnet 프로토콜, 모드버스(Modbus) 프로토콜 또는 CAN 프로토콜을 이용하여 주 모니터링 시스템과 데이터를 교환하도록 구성된 시스템 호스트 인간-기계 인터페이스를 포함한다.
바람직하게, 상기 분산 발전 장치는 태양전지 모듈(photovoltaic module)에 의해 발생된 직류를 모아서 출력하도록 구성된 결합기 상자와, 교류 부하에 동력을 공급하도록 구성된 인버터를 포함하고,
상기 발전 상태 정보는 분산 발전 장치에 의해 발생된 동력의 크기를 나타내는 상기 결합기 상자에 의해 출력된 전류에 관한 정보, 및 분산 발전 장치에 의해 공급된 동력의 크기를 나타내는 상기 인버터에 의해 출력된 전류에 관한 정보를 포함하며,
상기 분산 발전 모니터링 서브시스템은 상기 결합기 상자에 의해 출력된 전류에 관한 정보 및 상기 인버터에 의해 출력된 전류에 관한 정보를 획득하고, 상기 제1 전송 프로토콜을 이용하여 상기 주 모니터링 시스템과 데이터를 교환하도록 구성된 데이터 수집기를 포함한다.
바람직하게, 상기 분산 발전 모니터링 서브시스템은 상기 데이터 수집기에 접속되어 상기 데이터 수집기의 수집 결과를 디스플레이하도록 구성된 발전 모니터링 인간-기계 인터페이스를 또한 포함한다.
바람직하게, 상기 공조 시스템 내 고유 장치는 시스템 호스트, 냉장수(refrigerating water) 펌프, 냉각수 펌프 및 냉각탑 중 적어도 하나를 포함하고,
상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템은,
제1 전송 프로토콜을 이용하여 주 모니터링 시스템과 데이터를 교환하도록 구성된 주 제어기와,
동력 소모 상태 정보를 획득하도록 1:1 대응으로 상기 공조 시스템 내 고유 장치들을 검출하고, 동력 소모 상태 정보를 상기 주 제어기에 출력하도록 구성된 전기 계측기를 포함한다.
바람직하게, 상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템은 상기 주 제어기에 의해 제2 제어 명령을 획득하고, 이 제2 제어 명령에 응답하여 상기 공조 시스템 내 고유 장치에 대한 결합 제어(linkage control)를 수행하도록 구성된 필드 제어기를 또한 포함한다.
바람직하게, 상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템은,
사용자 동작 명령에 응답하여 공기 파라미터 제어 명령을 발생하고, 데이터를 주 제어기와 교환하도록 구성된 지역 제어기(regional controller)와,
상기 공기 파라미터 제어 명령에 응답하여 실내 공기 파라미터를 제어하도록 구성된 말단 제어기(end controller)를 포함하며, 상기 말단 제어기는 온도 제어기, 급기(fresh air) 제어기 및 환기(return air) 제어기 중 적어도 하나를 포함한다.
분산 발전에 기초한 공조 시스템은 분산 발전 장치와 공조 시스템 내 고유 장치를 포함하고, 상기 공조 시스템 내 고유 장치는 분산 발전 장치에 의해 또는 상기 분산 발전 장치와 주전원에 의해 동력이 공급되며; 상기 공조 시스템은 전술한 공조 시스템 모니터링 시스템을 또한 포함한다.
바람직하게, 상기 공조 시스템 내 고유 장치는 원심형(centrifugal) 물 냉각기 및/또는 나선형(screw) 물 냉각기를 포함한다.
전술한 기술적 해법으로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따르면, 분산 발전 장치의 발전 상태 정보 및 공조 시스템 내 고유 장치의 동력 소모 상태 정보가 분산 발전 모니터링 서브시스템과 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템에 의해 각각 모니터링될 뿐만 아니라, 상기 모니터링된 데이터가 균일한 제1 전송 프로토콜을 이용하여 주 모니터링 시스템에 의해 획득되고, 이것에 의해 상기 2개의 서브시스템 간의 끊김 없는 협력 및 데이터 공유를 달성하고, 분산 발전 장치 및 공조 시스템 내 고유 장치를 조화 및 제어하는 능력을 개선하며, 종래 기술에서의 문제점을 해소한다.
발명의 실시형태 또는 종래 기술을 설명하는데 사용되는 첨부 도면을 다음과 같이 간단히 설명함으로써 발명의 실시형태에 따른, 또는 종래 기술에 따른 기술적 해법이 더 명확해진다. 이하의 설명에서의 첨부 도면은 발명의 일부 실시형태일 뿐이라는 점을 이해하여야 한다. 당업자라면 임의의 창조적인 작업 없이 이들 첨부 도면에 따라 다른 첨부 도면을 얻을 수 있을 것이다.
도 1은 발명의 제1 실시형태에 따른 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템의 개략적 구조도이다.
도 2는 발명의 제2 실시형태에 따른 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템의 개략적 구조도이다.
도 3은 발명의 제3 실시형태에 따른 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템의 개략적 구조도이다.
본 발명의 실시형태에 따른 기술적 해법이 본 발명의 실시형태를 나타내는 첨부 도면과 함께 이하에서 명확하고 완전하게 설명된다. 설명되는 실시형태들은 본 발명에 따른 실시형태들 중 일부임을 이해하여야 한다. 임의의 창조적 작업 없이 본 발명의 실시형태에 기초하여 당업자가 획득할 수 있는 모든 다른 실시형태들도 본 발명의 범위에 포함된다.
태양광 발전 및 분산 발전에 기초한 기존 공조 시스템 내 장치들의 동력 소모를 별도로 모니터링하는 것에 기인하여 전체 시스템을 조화시키고 제어하는 능력의 빈약 문제를 해소하기 위해 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템이 본 발명의 실시형태에 따라 개시된다.
분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템이 본 발명의 제1 실시형태에 따라 제공된다. 분산 발전에 기초한 공조 시스템은 분산 발전 장치(001) 및 공조 시스템 내 고유 장치(002)를 포함한다. 분산 발전 장치(001)가 충분한 동력을 발생하는 경우, 예를 들면 분산 발전 장치(001)에 의해 출력되는 동력이 공조 시스템 내 고유 장치(002)의 동작 동력 이상인 경우, 상기 공조 시스템 내 고유 장치(002)는 상기 분산 발전 장치(001)에 의해 완전하게 동력이 공급될 수 있다. 분산 발전 장치(001)가 부족한 동력을 발생하는 경우, 예를 들면 분산 발전 장치(001)에 의해 출력되는 동력이 공조 시스템 내 고유 장치(002)의 동작 동력 미만인 경우, 상기 공조 시스템 내 고유 장치(002)는 상기 분산 발전 장치(001)와 주전원 합동으로 동력이 공급될 수도 있고, 또는 주전원만으로 동력이 공급될 수도 있다.
도 1을 참조하면, 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템은 분산 발전 모니터링 서브시스템(100), 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200) 및 주 모니터링 시스템(300)을 포함한다.
분산 발전 모니터링 서브시스템(100)은 분산 발전 장치(001)의 발전 상태 정보를 모니터링하도록 구성된다. 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)은 공조 시스템 내 고유 장치(002)의 동력 소모 상태 정보를 모니터링하도록 구성된다. 주 모니터링 시스템(300)은 상기 발전 상태 정보와 상기 동력 소모 상태 정보를 획득하고, 상기 발전 상태 정보와 상기 동력 소모 상태 정보에 기초하여 공조 시스템을 포괄적으로 모니터링 및 제어하도록 구성된다. 상기 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)과 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)은 제1 전송 프로토콜을 이용하여 각각 주 모니터링 시스템(300)과 데이터를 교환하도록 구성된다.
이 실시형태의 상기 구조 및 기능으로부터 알 수 있는 바와 같이, 분산 발전에 기초한 공조 시스템에서는 분산 발전 장치의 발전 상태 정보 및 공조 시스템 내 고유 장치의 동력 소모 상태 정보가 분산 발전 모니터링 서브시스템과 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템에 의해 각각 모니터링될 뿐만 아니라, 상기 2개의 서브시스템의 상기 모니터링된 데이터가 균일한 제1 전송 프로토콜을 이용하여 주 모니터링 시스템에 의해 획득되고, 이것에 의해 상기 2개의 서브시스템 간의 끊김 없는 협력 및 데이터 공유를 달성한다. 이 방식으로, 분산 발전 모니터링 서브시스템에 의해 분산 발전 장치를 모니터링함에 있어서, 분산 발전 장치의 동작 상태(즉, 발전 상태 정보)가 참조될 뿐만 아니라 공조 시스템 내 고유 장치의 동작 상태(즉, 동력 소모 상태 정보)가 참조될 수 있어서, 분산 발전 장치에 의해 발생된 동력 및 공조 시스템 내 고유 장치의 실시간 동력 필요조건에 따른 공조 시스템 내 개별 고유 장치에 출력되는 동력 비율을 조정할 수 있다. 따라서, 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템에 의해 공조 시스템 내 고유 장치를 모니터링함에 있어서, 동력 소모 상태 정보를 참조할 수 있을 뿐만 아니라 발전 상태 정보를 참조할 수 있어서 분산 발전 장치의 실시간 발전에 따라 공조 시스템 내 관련 고유 장치의 동작 상태를 조정하고, 분산 발전 장치에 의해 출력된 동력을 적절히 배분하여 불필요한 동력 손실을 줄일 수 있다. 이것에 의해 분산 발전 장치 및 공조 시스템 내 고유 장치의 조화 및 제어 능력이 개선되고, 동력 배분이 최적화되며, 공조 시스템의 성능이 개선되고 종래 기술에서의 문제점이 이 실시형태에 따라 해소된다.
구체적으로, 본 발명의 실시형태에 따르면, 가열, 환기 및 공조 산업에서 표준인 BACnet/IP 프로토콜을 포함한다. 공조 시스템 내 고유 장치는 시스템 호스트, 냉장수 펌프, 냉각수 펌프 및 냉각탑 중 적어도 하나를 포함한다.
구체적으로, 상기 시스템 호스트는 냉각기(chiller), 더 구체적으로는 물 냉각기, 더 구체적으로는 원심형 물 냉각기 및/또는 나선형 물 냉각기이다.
분산 발전에 기초한 다른 공조 시스템 모니터링 시스템이 본 발명의 제2 실시형태에 따라 제공된다. 분산 발전에 기초한 공조 시스템은 분산 발전 장치(001) 및 공조 시스템 내 고유 장치(002)를 포함한다. 분산 발전 장치(001)가 충분한 동력을 발생하는 경우, 상기 공조 시스템 내 고유 장치(002)는 상기 분산 발전 장치(001)에 의해 완전하게 동력이 공급될 수 있다. 분산 발전 장치(001)가 부족한 동력을 발생하는 경우, 상기 공조 시스템 내 고유 장치(002)는 상기 분산 발전 장치(001)와 주전원 합동으로 동력이 공급될 수 있다.
도 2를 참조하면, 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템은 분산 발전 모니터링 서브시스템(100), 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200) 및 주 모니터링 시스템(300)을 포함한다.
바람직하게, 상기 주 모니터링 시스템(300)은 제1 주제어 서브유닛(310), 제2 주제어 서브유닛(320) 및 제3 주제어 서브유닛(330)을 포함한다.
제1 주제어 서브유닛(310)은 제1 전송 프로토콜을 이용하여 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)과 데이터를 교환하도록 구성된다. 제2 주제어 서브유닛(320)은 제1 전송 프로토콜을 이용하여 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)과 데이터를 교환하도록 구성된다. 또한, 상기 제1 주제어 서브유닛(310)과 상기 제2 주제어 서브유닛(320)은 서로간에 직접 또는 제3 주제어 서브유닛(330)을 통해 데이터를 교환한다.
상기 3개의 서브유닛의 동작 절차를 이하에서 설명한다.
제1 주제어 서브유닛(310)은 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)에 의해 수집된 분산 발전 장치(001)의 발전 상태 정보를 획득 및 저장한다. 제2 주제어 서브유닛(320)은 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)에 의해 수집된 공조 시스템 내 고유 장치(002)의 동력 소모 상태 정보를 획득 및 저장한다.
제3 주제어 서브유닛(330)은 상기 제1 주제어 서브유닛(310) 및 상기 제2 주제어 서브유닛(320)에 의한 발전 상태 정보 및 동력 소모 상태 정보를 각각 획득하고, 상기 발전 상태 정보 및/또는 상기 동력 소모 상태 정보에 기초하여 주제어 명령을 발생하며, 상기 주제어 명령을 각각의 서브시스템(분산 발전 모니터링 서브시스템(100) 또는 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200))에 보낸다. 구체적으로, 상기 주제어 명령은 제1 주제어 명령과 제2 주제어 명령 중 적어도 하나를 포함한다. 제1 주제어 명령은 분산 발전 장치의 발전 상태를 제어하기 위해 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)에 보내지고, 제2 주제어 명령은 공조 시스템 내 고유 장치(002)의 동력 소모 상태를 제어하기 위해 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)에 보내진다.
제1 주제어 서브유닛(310)은 제2 주제어 서브유닛(320)에 의해 저장된 동력 소모 상태 정보를 획득하여 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)에 보낸다. 제2 주제어 서브유닛(320)은 제1 주제어 서브유닛(310)에 의해 저장된 발전 상태 정보를 획득하여 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)에 보낸다. 그러므로 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)과 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200) 간의 끊김 없는 협력 및 데이터 공유가 달성된다.
바람직하게, 분산 발전 장치는 태양 에너지를 전기 에너지로 변환하도록 구성된 광전지 모듈, 상기 광전지 모듈에 의해 발생된 직류를 모아서 출력하도록 구성된 결합기 상자, 및 동력을 교류 부하에 공급하도록 구성된 인버터를 포함한다. 따라서, 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)은 분산 발전 장치(001)의 발전 상태 정보를 수집하고, 상기 발전 상태 정보를 BACnet/IP 프로토콜을 이용하여 제1 주제어 서브유닛(310)에 보내도록 구성된 데이터 수집기(110)를 포함한다. 구체적으로, 상기 결합기 상자에 접속된 결합기 상자 수집기(120)는 분산 발전 장치에 의해 발생된 동력의 크기를 나타내는 결합기 상자에 의해 출력된 전류에 관한 정보, 및 분산 발전 장치에 의해 공급된 동력의 크기를 나타내는 인버터에 의해 출력된 전류에 관한 정보를 수집한다. 구체적으로, 상기 결합기 상자에 의해 출력된 전류에 관한 정보는 결합기 상자 수집기(120)에 의해 수집되고, 상기 결합기 상자 수집기(120)는 데이터를 필드 버스를 통하여 데이터 수집기(110)와 교환한다.
바람직하게, 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)은 전기 계측기(210) 및 주제어기(220)를 포함한다.
복수의 전기 계측기(210)는 공조 장치의 고유 장치(002)(시스템 호스트, 냉장수 펌프, 냉각수 펌프 및 냉각탑 등을 포함함)에 각각 대응하고, 공조 시스템 내 고유 장치(002)의 동력 소모 상태 정보를 검출하도록 구성된다.
주제어기(220)는 BACnet/IP 프로토콜을 이용하여 주 모니터링 시스템(300)과 데이터를 교환한다. 구체적으로, 주제어기(220)는 전기 계측기(210)로부터 검출 결과를 획득하고, 상기 검출 결과를 제2 주제어 서브유닛(320)에 보낸다. 이러한 주제어기(220)는 실제 응용에 따라서 1개 이상 제공될 수 있다.
이 실시형태의 전술한 구조 및 기능으로부터 알 수 있는 바와 같이, 분산 발전 장치의 발전 상태 정보는 분산 발전 모니터링 서브시스템의 데이터 수집기에 의해 수집되어 주 모니터링 시스템에 업로드되고, 공조 시스템 내 고유 장치의 동력 소모 상태 정보는 전기 계측기에 의해 수집되어 상기 주제어기에 의해 상기 주 모니터링 시스템에 업로드된다. 그 다음에, 상기 주 모니터링 시스템은 송출 유닛을 통해 상기 분산 발전 모니터링 서브시스템에 의해 수집된 발전 상태 정보를 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템에 보내고, 상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템에 의해 수집된 동력 소모 상태 정보를 분산 발전 모니터링 서브시스템에 보내며, 이것에 의해 분산 발전 모니터링 서브시스템과 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템 간의 끊김 없는 협력 및 데이터 공유를 달성하고, 분산 발전 장치 및 공조 시스템 내 고유 장치를 조화 및 제어하는 능력을 개선하며, 종래 기술에서의 문제점을 해소한다. 또한, 공조 시스템 내 복수의 고유 장치가 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템에 배열된 복수의 전기 계측기에 의해 1:1 대응으로 검출되기 때문에, 주제어기는 모든 장치 또는 관련 장치의 동력 소모 상태 정보를 포괄적으로 분석하여 최적의 제어 전략을 획득할 수 있고, 이것에 의해 공조 시스템에서 절약되는 동력을 최대화할 수 있다.
본 발명의 실시형태에 있어서, 분산 발전 모니터링 서브시스템은 전기 에너지 품질 조절기, 컨버터 등을 또한 포함하고, 이들은 주 모니터링 시스템에 의해 발생된 제1 제어 명령에 응답하여 분산 발전 장치에 의해 발생된 동력 및 공조 시스템 내 개별적인 고유 장치에 출력되는 동력 비율을 조정하도록 구성된다.
또한, 주제어기는 모드버스 RTU 프로토콜을 이용하여 데이터를 전기 계측기와 교환한다. 더욱이, 주제어기는 모드버스 RTU 프로토콜을 이용하여 관련 제어 명령을 제습기 및 냉각기와 같은 공조 시스템 내 장치에 또한 보낼 수 있다.
또한, 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템에 있어서, 각각의 주제어기는 하나 이상의 필드 제어기를 갖도록 또한 구성된다. 필드 제어기는 공통 주 제어기를 통하여 주 모니터링 시스템에 의해 발생된 제2 제어 명령을 획득하고, 상기 제2 제어 명령에 응답하여 공조 시스템 내 고유 장치에 대한 결합 제어를 수행하며, 이것에 의해 공조 시스템 내 고유 장치들 간의 조화 동작을 달성하도록 구성된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 제3 실시형태에 따른 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템은 분산 발전 모니터링 서브시스템(100), 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200), 주 모니터링 시스템(300) 및 원격 제어 단말(400)을 포함한다.
이 실시형태에 따르면 멀티에이전트 기술에 기초하여 3-레벨 제어가 달성된다. 소위 "3-레벨"은 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)과 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)에 의해 구성된 필드 레벨, 주 모니터링 시스템(300)에 의해 구성된 모니터링 레벨, 및 원격 제어 단말(400)에 의해 구성된 관리 레벨을 지칭한다. BACnet/IP 프로토콜은 필드 레벨과 모니터링 레벨 간의 데이터 교환을 위해 사용되고, TCP/IP 프로토콜은 모니터링 레벨과 관리 레벨 간의 데이터 교환을 위해 사용된다.
주 모니터링 시스템(300)은 제1 주제어 서브유닛(310), 제2 주제어 서브유닛(320) 및 제3 주제어 서브유닛(330)을 포함한다.
분산 발전 장치의 제어와 관련하여, 분산 발전 마이크로 그리드 제어 네트워크는 제1 주제어 서브유닛(310), 제3 주제어 서브유닛(330) 및 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)에 의해 구성된다. 상기 제1 주제어 서브유닛(310)과 상기 제3 주제어 서브유닛(330)은 전기 그리드 내의 각종 요소들을 모니터링하고, 최적 알고리즘을 이용하여 분산 발전 장치 각각의 기여를 결정하며, 최적의 결과를 하위 에이전트에 보내는, 마이크로 그리드 제어 네트워크에서 상위 에이전트(즉, 마이크로 그리드 모니터링 센터(CCU))와 동등하다. 상기 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)은 전기 그리드의 분산 발전 장치에서 조화 및 제어를 수행하는, 국부 모니터링 센터와 동등한 하위 에이전트로서 소용된다. 상기 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)은 독립 동작 능력을 가지면서 CCU에 의해 제어될 수 있다.
공조 시스템 내 고유 장치의 제어와 관련하여, 분산형 제어 시스템은 제2 주제어 서브유닛(30), 제3 주제어 서브유닛(330) 및 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)에 의해 구성된다. 상기 제2 주제어 서브유닛(320)과 상기 제3 주제어 서브유닛(330)은 분산형 제어 시스템의 상위 레벨(구체적으로 건물 자동화 시스템(BAS), 이력 기록 및 구성 데이터를 관리하는 플랫폼 및 직관적 사용자 인터페이스와 같은 데이터 관리 서버일 수 있음)과 동등하고, 상기 분산형 제어 시스템은 BACnet/IP 프로토콜을 통하여 하위 에이전트, 즉 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)과 통신하며, 이것에 의해 공조 시스템의 무인 자동화 운전을 달성할 뿐만 아니라 그래픽 관리, 데이터 프리젠테이션, 알람 및 이벤트 관리 등의 기능을 달성한다.
현장 모니터링를 촉진하기 위해, 분산 발전 모니터링 서브시스템(100)은 데이터 수집기(110) 및 결합기 상자 수집기(120)와 같은 전술한 장치 외에 발전 장치 인간-기계 인터페이스(130)를 포함한다. 상기 발전 장치 인간-기계 인터페이스는 데이터 수집기(110)에 접속되고, 상기 데이터 수집기(110)의 수집 결과를 디스플레이하고 필요할 때 분산 발전 장치의 수동 제어를 위해 분산 발전 장치의 그래픽 수동 관리 동작 인터페이스를 제공하도록 구성된다.
가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)은 전기 계측기(210), 주제어기(220) 및 필드 제어기(230)를 포함하며, 이들은 전술한 실시형태에서 설명한 기능들을 갖는다. 더욱이, 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템(200)은 공조 시스템의 각 제어 영역 내 공기 파라미터를 수동으로 조정 및 제어하기 위한 지역 제어기(240)를 또한 포함한다. 구체적으로, 상기 지역 제어기(240)는 사용자 동작 명령에 응답하여 공기 파라미터 제어 명령을 발생하고, 각 영역의 공기 온도와 같은 파라미터의 수동 규제를 달성하기 위해 온도 제어기, 급기 제어기, 환기 제어기와 같은 각각의 말단 제어기에 상기 공기 파라미터 제어 명령을 보내도록 구성된다. 또한, 지역 제어기(240)는 주제어기에 대하여 사용자 동작 명령 및 공기 파라미터 제어 명령과 같은 정보를 업로드하기 위해 각각의 통신 모듈에 의해 주제어기와 데이터를 교환하고, 그 다음에 상기 정보는 모니터링 레벨 및 관리 레벨로 업로드되어 동기식 3-레벨 모니터링을 달성한다.
이 실시형태에 따른 공조 시스템 모니터링 시스템은 시스템 호스트 인간-기계 인터페이스(500)를 또한 포함하고, 상기 시스템 호스트 인간-기계 인터페이스(500)는 모니터링 레벨에 있고, RS485 프로토콜, BACnet 프로토콜, 모드버스 프로토콜 또는 CAN 프로토콜을 이용하여 주 모니터링 시스템(300)과 데이터를 교환함으로써 공조 시스템의 현재 동작 상태, 데이터 등을 디스플레이할 뿐만 아니라 필요할 때 공조 시스템을 수동으로 제어하기 위한 수동 동작 인터페이스를 제공한다.
이 실시형태의 전술한 구조 및 기능으로부터 알 수 있는 바와 같이, 분산 발전에 기초한 공조 시스템에서는 분산 발전 장치의 발전 상태 정보 및 공조 시스템 내 고유 장치의 동력 소모 상태 정보가 분산 발전 모니터링 서브시스템과 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템에 의해 각각 포괄적으로 모니터링될 뿐만 아니라, 상기 2개의 서브시스템의 상기 모니터링된 데이터가 균일한 제1 전송 프로토콜을 이용하여 주 모니터링 시스템에 의해 획득되며, 이것에 의해 상기 2개의 서브시스템 간의 끊김 없는 협력 및 데이터 공유를 달성하고, 분산 발전 장치 및 공조 시스템 내 고유 장치를 조화 및 제어하는 능력을 개선하며, 발전으로부터 동력 소모까지 전과정에 대하여 모니터링, 계수 및 에너지 절약 조정을 실시간 방식으로 달성한다. 또한, 주 모니터링 시스템은 원격 클라이언트의 인간-기계 인터페이스 및 공조 시스템의 원심 기계와 각각 데이터를 교환하기 위한 각종 통신 모듈을 포함하고, 이것에 의해 공조 시스템의 3-레벨 모니터링 및 공조 시스템의 모니터링 방법을 다양화할 수 있다.
여기에서의 각종 실시형태의 설명은 당업자가 본 발명을 구현 또는 사용할 수 있게 한다. 당업자에게는 상기 실시형태에 대한 많은 수정예가 가능할 것이고, 여기에서의 일반적인 원리는 본 발명의 정신 또는 범위로부터 벗어나지 않고 다른 실시형태로 구현될 수 있다. 그러므로, 본 발명은 여기에서 설명한 각종 실시형태로 제한되지 않고, 여기에서 설명한 원리 및 신규 특징과 일치하는 가장 넓은 범위에 따라 해석되어야 한다.

Claims (12)

  1. 분산 발전에 기초한 공조 시스템에 적용되는, 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 공조 시스템은 분산 발전 장치 및 공조 시스템 내 고유 장치를 포함하고, 상기 공조 시스템 내 고유 장치는 분산 발전 장치에 의해 또는 분산 발전 장치와 주전원(mains supply)에 의해 동력이 공급되며,
    상기 공조 시스템 모니터링 시스템은,
    분산 발전 장치의 발전 상태 정보를 모니터링하고 상기 분산 발전 장치에 대한 조화(coordination) 및 제어를 수행하도록 구성된 분산 발전 모니터링 서브시스템과,
    상기 공조 시스템 내 고유 장치의 동력 소모 상태 정보를 모니터링하도록 구성된 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템과,
    상기 발전 상태 정보 및 상기 동력 소모 상태 정보를 획득하고 상기 발전 상태 정보 및 상기 동력 소모 상태 정보에 기초하여 상기 공조 시스템을 포괄적으로 모니터링 및 제어하도록 구성된 주 모니터링 시스템과,
    상기 공조 시스템의 현재 동작 상태 및 데이터를 디스플레이하고 상기 공조 시스템을 수동으로 제어하기 위한 수동 동작 인터페이스를 제공하기 위해 상기 주 모니터링 시스템과 데이터를 교환하도록 구성된 시스템 호스트 인간-기계 인터페이스를 포함하고,
    상기 주 모니터링 시스템은,
    상기 발전 상태 정보를 획득 및 저장하고 상기 동력 소모 상태 정보를 상기 분산 발전 모니터링 서브시스템에 보내도록 구성된 제1 주제어 서브유닛과,
    상기 동력 소모 상태 정보를 획득 및 저장하고 상기 발전 상태 정보를 상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템에 보내도록 구성된 제2 주제어 서브유닛과,
    상기 발전 상태 정보 및 상기 동력 소모 상태 정보 중 적어도 하나에 기초하여 주제어 명령을 발생시키도록 구성된 제3 주제어 서브유닛을 포함하고,
    상기 주제어 명령은 상기 분산 발전 장치의 발전 상태를 제어하는 제1 주제어 명령과 상기 공조 시스템 내 고유 장치의 동력 소모 상태를 제어하는 제2 주제어 명령 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 분산 발전 모니터링 서브시스템과 상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템은 제1 전송 프로토콜을 이용하여 상기 주 모니터링 시스템과 각각 데이터를 교환하도록 구성되는 것인 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 전송 프로토콜은 BACnet/IP 프로토콜을 포함하는 것인 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 분산 발전 장치는 태양광 발전(photovoltaic power generation) 장치인 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템.
  4. 제1항에 있어서, TCP/IP 프로토콜을 이용하여 상기 주 모니터링 시스템과 데이터를 교환하도록 구성된 원격 제어 단말을 더 포함하거나,
    상기 시스템 호스트 인간-기계 인터페이스는 RS485 프로토콜, BACnet 프로토콜, 모드버스(Modbus) 프로토콜 또는 CAN 프로토콜을 이용하여 상기 주 모니터링 시스템과 데이터를 교환하도록 구성되는 것인
    분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 분산 발전 장치는 태양전지 모듈(photovoltaic module)에 의해 발생된 직류를 모아서 출력하도록 구성된 결합기 상자와, 교류 부하에 동력을 공급하도록 구성된 인버터를 포함하고,
    상기 발전 상태 정보는 상기 분산 발전 장치에 의해 발생된 동력의 크기를 나타내는 상기 결합기 상자에 의해 출력된 전류에 관한 정보, 및 상기 분산 발전 장치에 의해 공급된 동력의 크기를 나타내는 상기 인버터에 의해 출력된 전류에 관한 정보를 포함하며,
    상기 분산 발전 모니터링 서브시스템은, 상기 결합기 상자에 의해 출력된 전류에 관한 정보 및 상기 인버터에 의해 출력된 전류에 관한 정보를 획득하고, 상기 제1 전송 프로토콜을 이용하여 상기 주 모니터링 시스템과 데이터를 교환하도록 구성된 데이터 수집기를 포함하는 것인 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템.
  6. 제5항에 있어서, 상기 분산 발전 모니터링 서브시스템은, 상기 데이터 수집기에 접속되어 상기 데이터 수집기의 수집 결과를 디스플레이하도록 구성된 발전 모니터링 인간-기계 인터페이스를 더 포함하는 것인 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 공조 시스템 내 고유 장치는, 시스템 호스트, 냉장수 펌프, 냉각수 펌프 및 냉각탑 중 적어도 하나를 포함하고,
    상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템은,
    상기 제1 전송 프로토콜을 이용하여 상기 주 모니터링 시스템과 데이터를 교환하도록 구성된 주 제어기와,
    상기 동력 소모 상태 정보를 획득하도록 1:1 대응으로 상기 공조 시스템 내 고유 장치들을 검출하고, 상기 동력 소모 상태 정보를 상기 주 제어기에 출력하도록 구성된 전기 계측기를 포함하는 것인 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템은, 상기 주 제어기에 의해 제2 주제어 명령을 획득하고, 상기 제2 주제어 명령에 응답하여 상기 공조 시스템 내 고유 장치에 대한 결합 제어(linkage control)를 수행하도록 구성된 필드 제어기를 더 포함하는 것인 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템.
  9. 제7항에 있어서, 상기 가열 및 환기 에너지 관리 서브시스템은,
    사용자 동작 명령에 응답하여 공기 파라미터 제어 명령을 발생하고, 데이터를 상기 주 제어기와 교환하도록 구성된 지역(regional) 제어기와,
    상기 공기 파라미터 제어 명령에 응답하여 실내 공기 파라미터를 제어하도록 구성된 말단(end) 제어기를 더 포함하며, 상기 말단 제어기는 온도 제어기, 급기 제어기 및 환기 제어기 중 적어도 하나를 포함하는 것인 분산 발전에 기초한 공조 시스템 모니터링 시스템.
  10. 분산 발전에 기초하며, 분산 발전 장치와 공조 시스템 내 고유 장치를 포함하는 공조 시스템에 있어서,
    상기 공조 시스템 내 고유 장치는 상기 분산 발전 장치에 의해 또는 상기 분산 발전 장치와 주전원에 의해 동력이 공급되며,
    상기 공조 시스템은 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 기재된 공조 시스템 모니터링 시스템을 더 포함하는 것인 공조 시스템.
  11. 제10항에 있어서, 상기 공조 시스템 내 고유 장치는, 원심형(centrifugal) 물 냉각기 및 나선형(screw) 물 냉각기 중 적어도 하나를 포함한 것인 공조 시스템.
  12. 삭제
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