KR101993814B1 - 스마트 가로등의 제어 시스템 및 이의 제어장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명에 따른 스마트 가로등의 제어 시스템 및 방법은, 미리 설정된 설정 기간 이전에는 광속 유지율(MF)은 1로 설정하여 고정하고, 가로등의 광속을 조절하여 가로등의 평균 조도가 미리 설정된 설정 조도가 되도록 함으로써, 설치 시점에 불필요하게 조도를 높게 설정할 필요가 없으므로 에너지 낭비를 줄일 수 있는 이점이 있다.
Description
본 발명은 스마트 가로등의 제어 시스템 및 이의 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 평균 조도를 설정값이 되도록 광속 유지율은 고정하고 가로등의 광속만을 변화시킴으로써, 최적의 도로 환경을 제공하면서도 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 스마트 가로등의 제어 시스템 및 이의 제어장치에 관한 것이다.
도로에 설치되는 가로등의 경우, 도로의 종류나 예측되는 교통량에 따라 도로 조명 등급이 설정되고, 도로 조명 등급에 따라 도로에 설치되어야 할 가로등의 개수나 밝기가 결정된다.
일반적으로 어떤광원이든 시간이 지나면 처음의 밝기보다 밝기가 감소하게 되며, 그 정도를 표현하는 것을 광속 유지율(MF, Maintenance Factor) 또는 보수율이라고 한다.
그러나, 종래의 도로 조명 등급은, 교통량이 최대일 때를 기준으로 설정된다. 또한, 사용 시간 경과에 따라 가로등의 밝기 성능이 저하될 것을 미리 고려하여 상기 광속 유지율을 1보다 낮은 값으로 하여 설정된다. 따라서, 도로의 초기 사용시 도로 밝기가 평균적으로 요구되는 밝기 보다 과도하게 밝게 설정되므로, 불필요하게 에너지가 과다하게 사용되어 낭비되는 문제점이 있다.
본 발명의 목적은, 조도를 측정하여 조도에 따른 가로등의 광속을 제어하여 에너지 효율을 향상시킬 수 있는 스마트 가로등의 제어 시스템 및 이의 제어장치를 제공하는 데 있다.
본 발명에 따른 스마트 가로등의 제어 시스템은, 도로 위에 설치되고, 상기 도로의 설계 또는 시공시 관리자나 설계자에 의해 미리 설정된 도로 조명 등급에 따라 설정 조도(Es)가 설정된 복수의 가로등들과; 상기 가로등들마다 설치되어, 상기 가로등의 평균 조도(Eav)를 측정하는 조도 센서와; 상기 가로등에 전류를 공급하는 전류 공급장치와; 상기 전류 공급장치를 제어하여 상기 가로등의 광속(F, Flux)을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 현재 시점이 상기 가로등의 설치 시점으로부터 상기 가로등의 성능이 저하되기 이전까지의 시점으로 미리 설정된 설정 기간 이내라고 판단되면, 광속 유지율(MF)은 1로 설정하고, 상기 조도 센서가 측정한 평균 조도(Eav)를 미리 설정된 설정 조도(Es)와 비교하고, 상기 평균 조도(Eav)와 상기 설정 조도(Es)의 차이값이 미리 설정된 설정범위를 초과하면, 상기 광속 유지율(MF)은 1로 고정한 상태에서 상기 평균 조도(Eav)와 상기 가로등의 광속(F)의 관계식인 으로부터 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)가 되도록 상기 가로등의 광속(F)을 증감시키고, 상기 관계식에서 상기 가로등의 배열 지수(N), 조명율(CU,Coefficien t of Utilization), 상기 가로등의 설치 간격(S) 및 상기 가로등이 설치된 도로의 폭(W)은 상기 도로에 따라 미리 설정된 값들이고, 상기 가로등의 광속(F)은 상기 가로등에 인가되는 전류를 제어하여 변화시키고, 상기 현재 시점이 상기 설정 기간 이후라고 판단되면, 상기 광속 유지율(MF)은 1보다 작게 설정된 설정값으로 설정하고, 상기 평균 조도(Eav)를 측정하지 않고 상기 평균 조도(Eav)를 상기 설정 조도(Es)로 설정하여, 상기 가로등의 광속(F)을 산출하고, 산출된 상기 가로등의 광속(F)이 되도록 전류를 제어한다.
본 발명은, 도로 위에 설치되고, 상기 도로의 설계 또는 시공시 관리자나 설계자에 의해 미리 설정된 도로 조명 등급에 따라 설정 조도(Es)가 설정된 복수의 가로등들과, 상기 가로등들마다 설치되어, 상기 가로등의 평균 조도(Eav)를 측정하는 조도 센서와, 상기 가로등에 전류를 공급하는 전류 공급장치를 포함하는 스마트 가로등의 제어시스템용 제어장치에 있어서, 상기 제어장치는, 상기 전류 공급장치를 제어하여 상기 가로등의 광속(F, Flux)을 제어하되, 현재 시점이 상기 가로등의 설치 시점으로부터 상기 가로등의 성능이 저하되기 이전까지의 시점으로 미리 설정된 설정 기간 이내라고 판단되면, 광속 유지율(MF)은 1로 설정하고, 상기 조도 센서가 측정한 평균 조도(Eav)를 미리 설정된 설정 조도(Es)와 비교하고, 상기 평균 조도(Eav)와 상기 설정 조도(Es)의 차이값이 미리 설정된 설정범위를 초과하면, 상기 광속 유지율(MF)은 1로 고정한 상태에서 상기 평균 조도(Eav)와 상기 가로등의 광속(F)의 관계식인 으로부터 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)가 되도록 상기 가로등의 광속(F)을 증감시키고, 상기 관계식에서 상기 가로등의 배열 지수(N), 조명율(CU,Coefficien t of Utilization), 상기 가로등의 설치 간격(S) 및 상기 가로등이 설치된 도로의 폭(W)은 상기 도로에 따라 미리 설정된 값들이고, 상기 가로등의 광속(F)은 상기 가로등에 인가되는 전류를 제어하여 변화시키고, 상기 현재 시점이 상기 설정 기간 이후라고 판단되면, 상기 광속 유지율(MF)은 1보다 작게 설정된 설정값으로 설정하고, 상기 평균 조도(Eav)를 측정하지 않고 상기 평균 조도(Eav)를 상기 설정 조도(Es)로 설정하여, 상기 가로등의 광속(F)을 산출하고, 산출된 상기 가로등의 광속(F)이 되도록 전류를 제어한다.
본 발명에 따른 스마트 가로등의 제어 시스템 및 이의 제어장치는, 미리 설정된 설정 기간 이전에는 광속 유지율(MF)은 1로 설정하여 고정하고, 가로등의 광속을 조절하여 가로등의 평균 조도가 미리 설정된 설정 조도가 되도록 함으로써, 설치 시점에 불필요하게 조도를 높게 설정할 필요가 없으므로 에너지 낭비를 줄일 수 있는 이점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 가로등의 제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 가로등의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 가로등의 평균 조도와 종래 기술의 평균 조도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 가로등의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 가로등의 평균 조도와 종래 기술의 평균 조도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 가로등의 제어 시스템을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 스마트 가로등의 제어 시스템은, 도로 위에 설치된 복수의 가로등들(미도시), 조도 센서(10), 제어부(20) 및 전류 공급장치(30)를 포함한다.
상기 조도 센서(10)는, 상기 가로등(미도시)마다 설치되어, 상기 가로등의 평균 조도(Eav[lm/m2])를 측정한다.
상기 제어부(20)는, 상기 가로등(미도시)마다 각각 설치되는 것도 가능하고, 상기 복수의 가로등들과 통신하며 상기 가로등들을 제어하도록 설치되는 것도 가능하다.
상기 제어부(20)는, 상기 조도 센서(10)에서 측정된 평균 조도(Eav)를 미리 설정된 설정 조도(Es)와 비교하고, 그 차이에 따라 상기 가로등의 광속(F[lm], Flux)을 증가 또는 감소시키기 위해 상기 전류 공급장치(30)를 제어한다.
상기 전류 공급장치(30)는, 상기 가로등에 전류를 공급하는 장치이다. 상기 전류 공급장치(30)에서 상기 가로등으로 공급되는 전류에 따라 상기 광속(F)이 달라진다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 스마트 가로등의 제어 방법에 대해 설명하면, 다음과 같다.
상기 가로등이 설치된 도로마다 도로 조명 등급이 설정된다. 상기 도로 조명 등급은 도로의 설계 또는 시공시 미리 설정되는 것이며, 도로의 형태, 용도, 사용량 등에 따라 미리 설정된다. 상기 도로 조명 등급에 따라 상기 설정 조도(Es)가 다르게 설정된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 가로등의 제어 방법을 도시한 순서도이다.
도 2를 참조하면, 상기 제어부(20)는, 현재 시점이 미리 설정된 설정 기간 이내인지 판단한다.(S1)
상기 설정 기간은, 상기 가로등의 설치 시점으로부터 상기 가로등의 성능이 저하되기 이전까지의 시점까지인 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고 상기 설정 기간은 관리자나 설계자가 설정할 수 있다.
상기 제어부(20)는, 상기 설정 기간 이전이면, 광속 유지율(MF)을 1로 설정한다.(S2)
상기 조도 센서(10)가 상기 가로등의 평균 조도(Eav)를 측정한다.(S3)
상기 제어부(20)는, 상기 조도 센서(10)가 측정한 상기 평균 조도(Eav)를 미리 설정된 설정 조도(Es)와 비교한다.(S4)
상기 평균 조도(Eav)와 상기 설정 조도(Es)의 차이값이 미리 설정된 설정 범위 이내인지 판단한다. 상기 설정 범위는 오차 범위내로 설정된다.
상기 평균 조도(Eav)와 상기 설정 조도(Es)의 차이값이 상기 설정 범위를 벗어나면, 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)를 초과하는 지 판단한다.(S5)
상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)를 초과하면, 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)로 낮아지도록 상기 가로등의 광속(F)을 감소시킨다.(S6)
상기 평균 조도(Eav)와 상기 가로등의 광속(F)의 관계식은 수학식 1과 같다.
여기서, 상기 가로등의 배열 지수(N), 조명율(CU, Coefficient of Utilization), 상기 가로등의 설치 간격(S) 및 상기 가로등이 설치된 도로의 폭(W)은 상기 도로에 따라 미리 설정된 고정값이다.
상기 가로등의 배열 지수(N)는, 상기 가로등이 지그재그 형태로 배열된 경우는 1로 설정되고, 상기 가로등이 마주보는 형태로 배열된 경우 2로 설정된다.
상기 조명율(CU)은, 상기 도로 조명 등급에 따라 미리 설정된다.
상기 가로등의 설치 간격(S)과 상기 도로의 폭(W)은 상기 도로에 따라 미리 설정된 값이다.
한편, 상기 제어부는, 광속 유지율(MF)은 1로 고정하여 설정한다. 즉, 본 실시예에서는 시간에 따라 밝기 성능이 감소하는 것을 고려하기 위한 변수인 광속 유지율(MF)을 1로 설정하고, 변화시키지 않는다.
따라서, 본 발명에서는 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)와 같아지도록 하기 위해서 상기 가로등의 광속(F)만을 변화시킨다.
상기 수학식 1을 참조하면, 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)를 초과하면, 상기 평균 조도(Eav)를 감소시켜야 하는 바, 상기 평균 조도(Eav)를 감소시키기 위해 상기 가로등의 광속(F)을 감소시킨다.
상기 가로등의 광속(F)은 상기 가로등에 공급되는 전류를 감소시켜 조절할 수 있다.
상기 가로등에 공급되는 전류를 조절한 후, 상기 평균 조도(Eav)와 상기 설정 조도(Es)를 비교하는 단계로 다시 돌아간다.
따라서, 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)가 되도록 계속해서 유지할 수 있다.
한편, 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es) 미만이라고 판단되면, 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)가 되도록 상기 가로등의 광속(F)을 증가시킨다.(S7)
상기 수학식 1을 참조하면, 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)와 같아지도록 상기 평균 조도(Eav)를 증가시켜야 하는 바, 상기 평균 조도(Eav)를 증가시키기 위해 상기 가로등의 광속(F)을 증가시킨다.
상기 가로등의 광속(F)은 상기 가로등에 공급되는 전류를 증가시켜 조절할 수 있다.
상기 가로등에 공급되는 전류를 조절한 후, 상기 평균 조도(Eav)와 상기 설정 조도(Es)를 비교하는 단계로 다시 돌아간다.
따라서, 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)가 되도록 계속해서 유지할 수 있다.
한편, 상기 평균 조도(Eav)와 상기 설정 조도(Es)의 차이값이 상기 설정 범위 이내이면, 상기 가로등의 광속(F)을 유지한다.(S8)
한편, 상기 현재 시점이 상기 설정 기간 이후이면, 상기 광속 유지율(MF)은 미리 설정된 설정값으로 설정하고, 상기 평균 조도(Eav)를 미리 설정된 설정 조도(Es)로 설정한다.(S9)
상기 광속 유지율(MF)의 설정값은, 상기 가로등의 성능이 저하되는 것을 반영하여 미리 설정된다. 상기 광속 유지율(MF)의 설정값은 1보다 작은 값이다.
또한, 상기 평균 조도(Eav)를 측정하지 않고, 상기 설정 조도(Es)로 설정한다. 즉, 상기 현재 시점이 상기 설정 기간 이후이면, 상기 조도 센서(10)에서 평균 조도를 측정하지 않는다.
상기와 같이, 상기 광속 유지율(MF)과 상기 평균 조도(Eav)를 설정하여, 상기 수학식 1에 대입하면, 상기 수학식 1로부터 상기 가로등의 광속(F)을 산출할 수 있다.(S10)
상기 가로등의 광속(F)을 산출하면, 상기 산출된 광속(F)이 되도록 상기 가로등에 공급되는 전류를 제어한다.
상기와 같이, 상기 현재 시점이 상기 설정 기간 이전에는, 상기 광속 유지율(MF)을 1로 설정하고, 상기 조도 센서(10)에서 측정된 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)가 되도록 상기 가로등의 광속(F)을 제어한다.
한편, 상기 현재 시점이 상기 설정 기간 이후에는, 상기 광속 유지율(MF)을 1보다 작은 값으로 설정하고, 상기 평균 조도(Eav)를 상기 설정 조도(Es)로 설정하고, 상기 가로등의 광속(F)을 제어한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 가로등의 평균 조도와 종래 기술의 평균 조도를 비교하여 나타낸 그래프이다.
도 3을 참조하면, 종래(B)에는 광속 유지율을 1보다 낮은 값으로 설정하고 가로등의 광속(F)을 요구 광속보다 높게 설정하기 때문에 사용 초기에는 평균 조도가 설정 조도에 비해 불필요하게 높게 설정되어, 에너지 낭비가 생기는 문제점이 있었다.
그러나, 본 발명(A)에서는 광속 유지율은 1로 고정하여 설정하고, 상기 가로등의 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)를 유지하도록 상기 가로등의 광속(F)을 계속해서 증가 또는 감소시키기 때문에, 상기 가로등의 평균 조도(Eav)를 상기 설정 조도(Es)로 유지할 수 있다.
따라서, 설치 시점에 성능 저하를 고려하여 불필요하게 가로등의 광속이나 조도를 높게 설정할 필요가 없으므로, 본 발명(A)과 종래(B)는 평균 조도(Eav)의 차이(W)만큼, 에너지 낭비를 줄일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 조도 센서 20: 제어부
30: 전류 공급 장치
30: 전류 공급 장치
Claims (4)
- 도로 위에 설치되고, 상기 도로의 설계 또는 시공시 관리자나 설계자에 의해 미리 설정된 도로 조명 등급에 따라 설정 조도(Es)가 설정된 복수의 가로등들과;
상기 가로등들마다 설치되어, 상기 가로등의 평균 조도(Eav)를 측정하는 조도 센서와;
상기 가로등에 전류를 공급하는 전류 공급장치와;
상기 전류 공급장치를 제어하여 상기 가로등의 광속(F, Flux)을 제어하는 제어부를 포함하고,
상기 제어부는, 현재 시점이 상기 가로등의 설치 시점으로부터 상기 가로등의 성능이 저하되기 이전까지의 시점으로 미리 설정된 설정 기간 이내라고 판단되면, 광속 유지율(MF)은 1로 설정하고, 상기 조도 센서가 측정한 평균 조도(Eav)를 미리 설정된 설정 조도(Es)와 비교하고, 상기 평균 조도(Eav)와 상기 설정 조도(Es)의 차이값이 미리 설정된 설정범위를 초과하면, 상기 광속 유지율(MF)은 1로 고정한 상태에서 상기 평균 조도(Eav)와 상기 가로등의 광속(F)의 관계식인 으로부터 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)가 되도록 상기 가로등의 광속(F)을 증감시키고,
상기 관계식에서 상기 가로등의 배열 지수(N), 조명율(CU,Coefficien t of Utilization), 상기 가로등의 설치 간격(S) 및 상기 가로등이 설치된 도로의 폭(W)은 상기 도로에 따라 미리 설정된 값들이고, 상기 가로등의 광속(F)은 상기 가로등에 인가되는 전류를 제어하여 변화시키고,
상기 현재 시점이 상기 설정 기간 이후라고 판단되면, 상기 광속 유지율(MF)은 1보다 작게 설정된 설정값으로 설정하고, 상기 평균 조도(Eav)를 측정하지 않고 상기 평균 조도(Eav)를 상기 설정 조도(Es)로 설정하여, 상기 가로등의 광속(F)을 산출하고, 산출된 상기 가로등의 광속(F)이 되도록 전류를 제어하는 스마트 가로등의 제어 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 제어부는,
상기 평균 조도(Eav)와 상기 설정 조도(Es)의 차이값이 미리 설정된 설정범위 이내이면,
상기 가로등의 광속(F)을 유지하는 스마트 가로등의 제어 시스템. - 청구항 1에 있어서,
상기 가로등의 배열 지수(N)는, 상기 가로등이 지그재그 형태로 배열된 경우는 1로 설정되고, 상기 가로등이 마주보는 형태로 배열된 경우 2로 설정되는 스마트 가로등의 제어 시스템. - 도로 위에 설치되고, 상기 도로의 설계 또는 시공시 관리자나 설계자에 의해 미리 설정된 도로 조명 등급에 따라 설정 조도(Es)가 설정된 복수의 가로등들과, 상기 가로등들마다 설치되어, 상기 가로등의 평균 조도(Eav)를 측정하는 조도 센서와, 상기 가로등에 전류를 공급하는 전류 공급장치를 포함하는 스마트 가로등의 제어시스템용 제어장치에 있어서,
상기 제어장치는,
상기 전류 공급장치를 제어하여 상기 가로등의 광속(F, Flux)을 제어하되,
현재 시점이 상기 가로등의 설치 시점으로부터 상기 가로등의 성능이 저하되기 이전까지의 시점으로 미리 설정된 설정 기간 이내라고 판단되면, 광속 유지율(MF)은 1로 설정하고, 상기 조도 센서가 측정한 평균 조도(Eav)를 미리 설정된 설정 조도(Es)와 비교하고, 상기 평균 조도(Eav)와 상기 설정 조도(Es)의 차이값이 미리 설정된 설정범위를 초과하면, 상기 광속 유지율(MF)은 1로 고정한 상태에서 상기 평균 조도(Eav)와 상기 가로등의 광속(F)의 관계식인 으로부터 상기 평균 조도(Eav)가 상기 설정 조도(Es)가 되도록 상기 가로등의 광속(F)을 증감시키고,
상기 관계식에서 상기 가로등의 배열 지수(N), 조명율(CU,Coefficien t of Utilization), 상기 가로등의 설치 간격(S) 및 상기 가로등이 설치된 도로의 폭(W)은 상기 도로에 따라 미리 설정된 값들이고, 상기 가로등의 광속(F)은 상기 가로등에 인가되는 전류를 제어하여 변화시키고,
상기 현재 시점이 상기 설정 기간 이후라고 판단되면, 상기 광속 유지율(MF)은 1보다 작게 설정된 설정값으로 설정하고, 상기 평균 조도(Eav)를 측정하지 않고 상기 평균 조도(Eav)를 상기 설정 조도(Es)로 설정하여, 상기 가로등의 광속(F)을 산출하고, 산출된 상기 가로등의 광속(F)이 되도록 전류를 제어하는 스마트 가로등의 제어 시스템용 제어장치.
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KR1020190068148A KR101993814B1 (ko) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | 스마트 가로등의 제어 시스템 및 이의 제어장치 |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020190068148A KR101993814B1 (ko) | 2019-06-10 | 2019-06-10 | 스마트 가로등의 제어 시스템 및 이의 제어장치 |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102144712B1 (ko) | 2019-12-09 | 2020-08-14 | 에스이임파워 사회적협동조합 | 스마트 도시형 led 시스템의 제어 방법 및 이를 제어하는 관리 서버 |
KR102640111B1 (ko) | 2023-08-07 | 2024-02-23 | (주)알트온 | 스마트폰을 이용한 보행자 이동 경로 추적 기반의 가로등제어 시스템 |
Citations (3)
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KR200258569Y1 (ko) | 2001-09-24 | 2001-12-29 | 이상현 | 교통자료에 따른 가로등 및 조명등 제어장치 |
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2019
- 2019-06-10 KR KR1020190068148A patent/KR101993814B1/ko active IP Right Grant
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