KR102059794B1

KR102059794B1 - 홈 에너지 관리 시스템 기반 에어컨 제어 방법 및 장치

Info

Publication number: KR102059794B1
Application number: KR1020170162025A
Authority: KR
Inventors: 임근석; 진병진
Original assignee: (주)온테스트
Priority date: 2017-11-29
Filing date: 2017-11-29
Publication date: 2019-12-27
Also published as: KR20190063151A

Abstract

본 발명은 홈 에너지 관리 시스템의 구조에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 집 내부의 에어컨을 조작하기 위한 조작 장치에 있어서, 에어컨을 아날로그적으로 온도 설정 및 구동을 제어하는 아날로그 존 센서; 상기 아날로그 존 센서의 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 변경하고나 상기 아날로그 존 센서를 조작하기 위한 아날로그 신호를 생성하는 조작부; 상기 조작부에서 디지털 신호로 변환된 아날로그 상태 정보를 수신하거나 상기 아날로그 존 센서를 제어하기 위한 디지털 조작 신호를 생성하는 제어부; 및 디스플레이를 이용하여 이용 가능한 기능 및 서비스를 표시하고, 사용자로부터 요청받은 기능 및 서비스 정보를 상기 제어부에 전달하는 사용자 인터페이스부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에서 제안하고 있는 홈 에너지 관리 시스템에 따르면, 아날로그 기기조절기를 가지는 에어컨 시스템에서도 스마트 에어컨 제어기능을 모두 이용할 수 있다.

Description

홈 에너지 관리 시스템 기반 에어컨 제어 방법 및 장치{Home energy management system based air conditional control method and apparatus}

본 발명은 홈 에너지 관리 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 아날로그에 형태의 제어장치를 가지는 에너지 관리 시스템에서 디지털 형태의 조작부를 통해 아날로그 형태의 조작부를 제어하며, 홈 내부의 다양한 공간이나 공간 환경 등을 고려하여 에너지를 효율적으로 제어할 수 있는 홈 에너지 관리 시스템의 구성 및 방법에 관한 것이다.

최근 그린 에너지(Green Energy) 사업의 일환으로 스마트 그리드(Smart Grid)가 주목을 받으면서, 스마트 그리드를 위한 홈 에너지 관리 시스템(Home Energy Management System; HEMS)의 중요성이 커지고 있다.

홈 에너지 관리 시스템은 스마트 그리드를 활용하여 가전 기기의 소비 에너지를 효율적으로 관리하기 위한 장치로서, 여기에는 일반적인 가전 기기(냉장고, 세탁기 등), 신 재생 에너지(태양광, 풍력 등) 사용 기기, 배터리, 연료 전지 등 다양한 기기가 연결된다.

현재 대부분의 주거용 에너지 관리 시스템은 홈 네트워크 시스템 기반의 자동 제어 수준의 홈 서버에서 구현되고 있으며, 이러한 홈 네트워크 시스템 기반의 홈 에너지 관리 시스템은 기존 홈 서버에 에너지 소비량 모니터링 및 분석 기능을 탑재한 홈 에너지 관리 시스템(HEMS: Home Energy Management System)이 개발되어 모바일 기술을 통해서 원격에서 접속할 수 있도록 함으로써 홈 네트워크 기술과 연동한 제어 기능 등을 서비스하고 있다.

이러한 홈 에너지 관리 시스템은 에너지 소비 정보를 사용자에게 구체적으로 형태로 제공함으로써 사용자가 가정에서의 실제적인 에너지 소비량을 파악하여 자발적으로 에너지를 절약하기 위한 행동을 하도록 유도할 수 있는 장점이 있다.

한편, 중동지역의 국가의 주택은 보통 2 내지 3층의 단독주택 형태이며, 다수의 에어컨을 운용하고 있다.

이러한 중동지역 건물에는 냉방을 효율적으로 동작시키기 위해 에어컨을 다수 개 설치하고 있으며, 이러한 에어컨은 존(zone)별 제어, 즉 각 층별 또는 구간별 제어를 하거나 개별 에어컨에 온도조절기를 부착하여 각 에어컨이 설치된 공간의 온도에 따라서 에어컨의 동작을 제어하였다.

그러나 이러한 종래의 방법은 온도에 의하여 제어되는 방식으로 건물 내 각 공간(방 1, 방 2, 거실 등)이 여러 개 존재할 경우 사람이 있는 경우와 없는 경우에 관계없이 온도에 따라서만 작동된다. 그러므로 사람이 없는 공간에도 에어컨이 작동되어 에너지가 낭비되는 문제점이 있었다.

또한, 기존에 설치된 에어컨은 아날로그 형태의 조작부를 가지고 동작을 수행하는데 반하여, 홈 에너지 관리 시스템은 디지털 형태로 제공되기 때문에 기존의 아날로그 형태의 조작부를 이용하는 에어컨에서는 사용의 어려움이 발생한다. 홈 에너지 관리 시스템을 이용하기 위해서는 기존의 아날로그 루프탑 에어컨을 디지털 또는 스마트 제어용 루프탑 에어컨으로 성능 개선을 하기 위하여 디지털 온도조절 (Digital Thermostat) 또는 스마트 에어컨 제어기능(Smart A/C Control) 에 맞는 에어컨을 새로 구매하고, 전체 건물 내 관련 에어컨 설계/시공/공사를 새로이 진행하여야 함으로 기존 주택 사정상 많은 비용과 시간이 소요되어야 하는 어려움이 존재한다.

대한민국 공개특허공보 제10-2016-0047015호(2016년05월02일 공개)

본 발명의 실시 예들은 기존에 설치된 아날로그 루프탑 에어컨의 온도조절을 위해 설치된 아날로그 존 센서(Analog Zone Sensor)를 개선하여 기존의 루프탑 에어컨 실외기와 아날로그 연결선을 그대로 유지한 상태에서 중간 제어 모듈을 추가하여 스마트 디지털 온도조절기(Digital Thermostat)의 기능과 스마트 에어컨 제어기능(Smart A/C Control)을 제공하고자 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제1 측면에 따르면, 아날로그 형태로 구성되어 에어컨의 온도 설정 및 구동을 제어하는 아날로그 존 센서; 디스플레이를 이용하여 이용 가능한 기능 및 서비스를 표시하고, 사용자로부터 요청받은 기능 및 서비스 정보를 전달하는 사용자 인터페이스부; 상기 사용자 인터페이스부에서 요청받은 기능 및 서비스 정보를 이용하여 상기 아날로그 존 센서를 조작하기 조작신호를 생성하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어 신호를 이용하여 상기 아날로그 존 센서를 제어하기 위한 조작신호를 생성하는 조작부;를 포함하는 홈 에너지 관리 시스템이 제공될 수 있다.

상기 사용자 인터페이스부는 터치를 통한 조작이 가능한 터치패드를 포함하는 터치스크린으로 구성될 수 있다.

상기 사용자 인터페이스부는 스마트폰 또는 외부 단말을 이용하여 조작이 가능할 수 있다.

상기 제어부는 상기 아날로그 존 센서를 조작할 수 있는 정보에 기초하여 제어신호를 생성할 수 있다.

상기 제어부는 방의 온도, 습도, 사람의 재실여부 중 하나 이상의 정보를 수집하는 환경센서를 더 포함하며, 상기 아날로그 존 센서에서 제어 가능한 정보를 받아 상기 아날로그 존 센서를 제어하기 위한 추가기능 및 서비스 정보를 생성하여 상기 사용자 인터페이스부에 정보를 전달할 수 있다.

상기 조작부는 상기 아날로그 존 센서를 물리적인 조작을 수행할 수 있는 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 조작부는 상기 아날로그 존 센서의 상태를 인식할 수 있는 수단 및 카메라를 이용하여 상기 아날로그 존 센서의 다이얼 및 조작버튼의 상태를 인식할 수 있는 영상정보 해석부를 더 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 제2 측면에 따르면, 아날로그 형태로 구성되어 에어컨의 온도 설정 및 구동을 제어하는 아날로그 존 센서; 외부의 무선 단말기에서 인가되는 신호를 받아 상기 아날로그 존 센서를 조작하기 위한 제어신호를 생성하는 제어부; 및 상기 제어부의 제어신호를 해석하여 상기 아날로그 존 센서를 조작하기 위한 조작신호를 생성하는 조작부;를 포함하는 홈 에너지 관리 시스템이 제공될 수 있다.

상기한 본 발명에 의하면, 아날로그 존 센서를 제어하는 중간 모듈을 설치함에 따라 디지털 온도조절 기능 및 스마트 에어컨 제어기능을 이용할 수 있어 기존의 아날로그 형태의 제어부를 가지는 에어컨 사용자도 저렴한 비용으로 홈 에너지 관리 시스템을 이용할 수 있다.

본 발명의 실시 예들은 사용자 단말과 무선통신을 통하여 사용자 명령을 수신하거나 사용자 인터페이스를 통해 패키지 에어컨과 관련된 사용자 명령을 입력 받아 센싱 데이터와 함께 중계함으로써 기기 조절기가 설치되지 않은 실내 공간에서도 패키지 에어컨과 관련된 정보를 용이하게 중계할 수 있다.

도 1은 아날로그 루프탑 에어컨을 이용하는 가정의 패키지 에어컨의 동작을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템을 구체적으로 나타낸 구성도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 조작부로 복수의 방을 제어하는 홈 에너지 관리 시스템을 나타낸 도면이다.
도 5는 또 다른 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.

또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.

우선, 도 1 및 도 2의 설명에 앞서, 본 발명의 실시 예들에 적용되는 패키지 에어컨이 설치되어 있는 중동지역의 건물 특징에 대해서 살펴보기로 한다.

일반적으로 중동지역의 건물은 북향이다. 모든 창문의 북쪽으로 나있다. 그리고 중동지역의 건물은 다가구 중심으로 사람들이 거주하고 있다. 일반 주택의 경우에는 2층 내지 3층 건물에 다가구 가족이 함께 거주한다.

이러한 건물에 패키지 에어컨이 설치되어 주택의 냉방 동작을 수행한다. 패키지 에어컨은 루프탑형 패키지 에어컨으로 설치될 수 있다. 루프탑형 패키지 에어컨을 살펴보면, 옥상에 덕트 형태의 송풍구 및 송풍시스템이 설치되어 있다. 규모에 따라 송풍구들은 5개 내지 8개가 설치될 수 있다.

하나의 패키지 에어컨은 2개 내지 3개 또는 2.5개의 공간이나 룸(Room)을 커버한다.

이러한 패키지 에어컨은 옥상의 에어컨 송풍시스템과 온도 조절기(Thermostat)와 직접 연결되어 있다. 패키지 에어컨 별로 1개의 온도조절기가 연결되어 설치되어 있다.

일반적인 3층 기준의 건물 구조를 살펴보면, 건물의 1층(Ground Floor)에는 거실 및 접견실이 있다. 2층(1st Floor)에는 거실 및 방이 있다. 3층(2nd Floor)에는 방 및 세탁실/하우스키퍼(Housekeeper) 방이 있다. 옥상(Rooftop)에는 에어컨 송풍 시스템 및 전원 단자 함이 있다.

한편, 일반적인 3층 및 지하 기준의 건물 구조를 살펴보면, 건물의 지하 1층에는 거실, 기도실 및 방이 있다. 건물의 1층(Ground Floor)에는 거실, 접견실 및 방이 있다. 2층(1st Floor)에는 거실 및 방이 있다. 3층(2nd Floor)에는 거실, 방 및 세탁실/하우스키퍼(Housekeeper) 방이 있다. 옥상(Rooftop)에는 에어컨 송풍 시스템 및 전원 단자 함이 있다.

한편, 중동 지역의 사용자가 패키지 에어컨을 조작하는 에어컨 조작패턴에 대해서 살펴보기로 한다.

기본사항에 대해서는, 사용자는 기본적으로 온도를 한번 설정해 놓으면 변경하지 않는다. 단, 사용자는 계절별 또는 특정한 시기에는 온도 설정을 변경한다.

시기(계절별)별로 살펴보면, 2월 내지 10월 동안, 사용자는 특정 온도에 설정한 후 거의 온도 조작을 하지 않는다. 11월 내지 1월 동안, 사용자는 패키지 에어컨(A/C)을 사용하지 않거나 최소로 사용한다.

시즌별로 살펴보면, 여름휴가, 크리스마스 시즌 및 라마단 동안에 가족은 집을 비우고, 하우스키퍼(Housekeeper) 만 거주하는 경우, 가급적 최소한의 에너지 사용 형태를 유지한다. 하우스키퍼(Housekeeper)가 거주하는 층이 별도의 공간으로 존재한다.

하루를 기준으로 아침, 점심 및 저녁별로 살펴보면, 사용자는 한번 설정해 놓은 값을 고정하여 사용하며 변경하지 않는다. 중동의 하루 날씨 온도를 보면 아침, 점심 및 저녁의 일교차가 꽤 큰 편이다.

본 발명의 실시 예들에 따른 홈 에너지 관리 시스템에 적용되는 패키지 에어컨의 특징 및 방 배치도에서의 냉방 동작에 대해서 설명하기로 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 패키지 에어컨(101)은 루프탑형 패키지 에어컨(Rooftop packaged air conditioner)으로 설치될 수 있다.

패키지 에어컨(101)이 설치된 건물의 옥상에 덕트(Doct) 형태의 송풍구 및 송풍 시스템이 설치되어 있다. 송풍구는 규모에 따라 5개 내지 8개가 설치될 수 있다.

하나의 패키지 에어컨(101)은 2개 내지 N개, 또는 2.5개의 공간이나 룸(Room)을 커버할 수 있다. 특정 방의 개수로 한정되지 않는다.

하나의 패키지 에어컨(101)은 하나의 기기 조절기(103)를 이용하여 방 1(110), 방 2(120), 내지 방 N(140)을 조절하며, 이러한 패키지 에어컨(101)은 옥상의 에어컨 송풍시스템과 1:1로 직접 연결되어 덕트(102)를 통해 냉방 동작하도록 구성된다.

기기 조절기(103)을 동작하면 옥상에 설치된 패키지 에어컨(101)은 덕트(102)를 따라 방 1(110) 내지 방 N(140)에 동일한 세기로 냉풍을 제공한다.

기기 조절기(103)는 아날로그 형태로 구성되며, 톱니바퀴형태를 가지고 회전을 통하여 온도를 조절하는 구조, 레버를 상하 또는 좌우로 움직여 온도를 조절하는 구조, 온도 상승 또는 하강 버튼을 눌러 온도를 조절하는 구조로 구성된다. 이러한 아날로그 방식은 단순한 에어컨의 ON/OFF 동작 및 온도 설정기능만을 가지고 있어 기기 조절기(103)내부에 설치된 온도센서를 통하여 측정된 온도를 통해 모든 방(110~140)에 동일한 냉기를 분사를 수행한다. 이는 냉방을 수행하는 방이 많을 경우, 각 방의 냉방온도의 편차가 발생하게 되며, 이는 재실자가 기기 조절기(103)이 설치되지 않은 방에 재실하는 경우, 만족도가 낮은 결과를 초래한다.

상기 문제를 해결하기 위하여, 유무선 통신망을 활용한 홈 에너지 관리 시스템(Home Energy Management System, HEMS)을 구성하여 적용하는 방법이 제안되었으나, 이는 모든 가정의 에어컨을 스마트 에어컨 형태로 교체 설치를 하여야 하는 문제가 있어 비용적 측면에서 사용자에게 큰 부담을 주게 된다.

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 홈 에너지 관리 시스템은 사용자 인터페이스부(210), 제어부(220), 조작부(230), 아날로그 존 센서(240)를 포함한다.

아날로그 존 센서(240)는 종래 에어컨을 아날로그적으로 온도 설정 및 구동을 제어하는 장치로써, 에어컨을 제어하는데 그 목적이 있다.

조작부(230)는 아날로그 존 센서(240)의 아날로그 상태 정보를 받아 제어부(220)로 전달하거나, 제어부(220)에서 생성된 조작 신호를 받아 아날로그 존 센서(240)에 아날로그 조작 신호를 인가한다. 상기 아날로그 조작 신호는 아날로그 존 센서(240)의 기계적 조작을 수행할 수 있는 물리적 수단을 포함할 수 있다.

제어부(220)는 사용자 인터페이스부(210)에서 입력된 서비스/기능 정보를 받아 아날로그 존 센서(240)을 조작하기 위한 조작 신호를 생성하여 조작부(230)로 조작 신호를 전달하거나, 조작부(230)에서 아날로그 존 센서(240)의 상태 정보를 받아 사용자 인터페이스부(210)에 표시하기 위한 디스플레이 정보로 신호를 변환하여 사용자 인터페이스부(210)에 신호를 전달한다.

사용자 인터페이스부(210)는 사용자가 입력한 서비스/기능 정보를 받아 제어부(220)로 입력 정보를 전달하거나, 제어부(220)에서 전달받은 디스플레이 정보를 사용자에게 보여준다.

이하 도 3의 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.

사용자 인터페이스부(210)는 단말 통신부(311), 그래픽 유저 인터페이스부(Graphic User Interface)(312), 터치패드부(313)로 구성된다.

사용자 인터페이스부(210)는 디스플레이로 구성되어 사용자의 입력을 받아 제어부(220)에 전달하거나, 아날로그 존 센서(240)의 상태정보를 디스플레이 표시 정보로 변환하여 디스플레이에 표시한다. 상기 디스플레이는 터치패드부(313)를 포함하며, 사용자는 그래픽 유저 인터페이스부(312)를 통하여 구성된 디스플레이에 표시된 구성을 터치하여 에어컨의 온도 조절 및 홈 에너지 관리 시스템의 다양한 동작을 확인 또는 제어할 수 있다. 상기 그래픽 유저 인터페이스부(312)는 홈 에너지 관리 시스템에서 이용할 수 있는 외부 날씨, 온도, 현재 전력사용량, 조명 ON/OFF, 가전제품의 제어, 에어컨 ON/OFF, 에어컨 온도설정 등의 다양한 기능을 제어할 수 있도록 복수의 디자인을 통해 구성되며, 사용자 인터페이스부(210)는 유무선 통신장비를 통해 인터넷에 연결되어 서버에서 다양한 디자인을 다운로드 받아 이용할 수도 있다. 또한, 상기 기술한 그래픽 유저 인터페이스(312)를 통하여 디스플레이에 표시되는 다양한 정보들은 터치패드부(313)를 통하여 디스플레이 직접 터치를 통해 설정 및 정보확인을 할 수 있다.

단말 통신부(311)는 사용자가 외부 또는 사용자 인터페이스부(210)가 위치하지 않은 방에서 사용자 인터페이스부(210)을 조작할 수 있도록 무선 통신을 지원하며, 전용 단말기, 스마트폰을 포함하는 외부 단말을 이용하여 외부에서도 제어를 수행할 수 있다.

제어부(220)는 사용자 인터페이스부(210)에 정보를 전달하거나 조작부(230)의 신호를 받아 사용자 인터페이스부(210)에서 필요로 하는 서비스 및 기능 정보를 제공하는 역할을 수행한다.

제어부(220)는 유무선 송수신부(321)를 포함한다. 유무선 송신부(321)는 와이파이, 블루투스 등의 무선통신을 통하여 각종 정보를 받아올 수 있다. 예를 들어, 사용자 인터페이스부(210)에서 요구하는 날씨정보, 현재 전력 사용량, 조명 및 가전제품 동작 정보 등을 확인할 수 있으며, 사용자 인터페이스부(210)과 동일한 방에 설치된 환경 센서부(350)에서 복수의 환경 정보를 가져올 수도 있다.

환경 센서부(350)는 온도/습도 센서(351), 적외선 센서(352), 재실자 센서(353)를 비롯한 환경 정보를 측정하는 복수의 센서들을 포함한다. 온도/습도 센서(351)는 센서가 설치된 방의 온도 및 습도를 측정하여 제어부(220)에 온도/습도 정보를 제공한다. 적외선 센서(352) 및 재실자 센서(353)는 센서가 설치된 방의 재실자 유무, 재실자의 체온, 화재 감지, 방범 등의 용도로 사용된다. 상기 센서들의 구체적 이용 방안은 도 4에서 다시 설명한다.

조작부(230)는 아날로그 존 센서(240)의 정보를 받아 제어부(220)로 전달하거나, 제어부(220)의 정보를 받아 아날로그 존 센서(240)를 구동한다.

아날로그 존 센서(240)의 에어컨 동작 유무, 설정 온도 등의 정보는 아날로그 신호로 구성되기 때문에, 이를 디지털 기기인 사용자 인터페이스부(210)에서 바로 이용할 수 없으므로 사용자 인터페이스부(210)에서 이용할 수 있도록 A/D 변환부(Analog-Digital Converter)(332)을 통하여 아날로그 상태정보를 디지털 신호로 변환하여 제어부(220)에 전달한다. 또한, 사용자 인터페이스부(210)에서 에어컨을 제어하는 경우에, 사용자 인터페이스부(210)에서 입력된 제어 신호는 디지털 신호이므로 이를 D/A 변환부(Digital-Analog Converter)(331)에서 아날로그 신호로 변환하여 제어하도록 한다.

아날로그 존 센서(240)는 에어컨을 아날로그 방식으로 구동 및 설정하는 동작을 수행하기 때문에 디지털 신호를 인가하여 제어하는 것이 불가능하다. 그러므로 아날로그 신호를 이용하여 아날로그 존 센서(240)를 구동하기 위하여 구동부(333)의 구성은 필수적이다. D/A 변환부(331)을 통하여 아날로그 신호로 변환된 제어 신호는 구동부(333)에 인가되어 아날로그 존 센서(240)의 레버, 버튼, 톱니바퀴 등의 형태를 가지는 온도 제어 부를 물리적으로 동작하도록 구성된다.

구동부(333)의 형태는 본 발명에서는 크게 제한하지 않으며, 아날로그 존 센서(240)를 물리적으로 조작할 수 있는 구성이라면 모두 포함한다.

또한, 아날로그 존 센서(240)은 아날로그 조작을 수행하는 제어장치이기 때문에 조작부(230)에서 아날로그 존 센서(240)의 상태정보를 확인할 수 없는 경우가 발생할 수 있다. 만약 아날로그 존 센서(240)에서 외부로 신호를 발송할 수 없는 경우에는 아날로그 존 센서(240)에 카메라(미도시) 등의 추가적인 장비를 통하여 조작부(230)는 아날로그 존 센서(240)의 온도설정 및 동작 상태를 확인하여 제어부(220)에 정보를 전달할 수 있다.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 하나의 조작부로 복수의 방을 제어하는 홈 에너지 관리 시스템을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 종래의 패키지 에어컨(101)은 덕트(102)를 통하여 방 1(110) 내지 방 N(140)에 동일한 냉방을 수행하게 된다.

도 4를 참조하면, 방 1(110) 내지 방 N(140)에는 각각 환경 센서부(350-1, 350-2, 350-3)가 위치하며, 각 환경 센서부(350-1, 350-2, 350-3)는 각각의 방(110~140)의 온도 및 습도, 재실자 여부 등의 정보를 측정한다. 상기 측정한 정보는 각각의 방(110~140)에 설치된 유무선 송신기(410~430)을 통하여 제어부로 측정된 정보를 송신한다.

제어부(220)의 유무선 송수신부(321)는 각 유무선 송신기(410~430)에서 송신한 정보를 수신하여 다음과 같은 동작을 선택적으로 하나 이상 택하여 수행한다.

제어부(220)는 사용자의 설정에 따라 수동모드, 자동모드, 반자동모드의 동작 모드로 에어컨의 제어가 가능하며, 수동모드는 사용자가 직접 특정 방을 선택하여 온도를 설정하는 기능으로써 예를 들어, 방 1(110)의 온도를 22도로 설정하면 방 2(120) 내지 방 N(140)에서 측정된 온도와 무관하게 방 1(110)의 온도를 22도로 유지하는 기능이다.

반자동모드는 사용자가 각각의 방(110~140)의 실내온도가 사용자가 설정한 온도와 같아질 때까지 일정주기로 순환하여 방을 변경하며 실내 온도를 관리하는 방법이다. 예를 들어, 방 1(110)의 온도를 22도, 방 2(120)의 온도를 24도로 설정하면, 사용자가 설정하거나 기설정된 시간을 주기로 방 1(110)의 설정된 온도로 냉방을 가동한 후 방 2(120)의 설정된 온도로 냉방을 가동을 수행한다. 또는, 방 1(110)의 냉방을 가동하여 방의 온도가 설정 온도로 낮아지면 방 2(120)의 냉방을 수행하여 각각의 방(110~140)을 순회하며 방의 온도를 제어한다.

자동모드는 구체적으로 재실 기반 제어, 우선 순위 제어, 시나리오 제어로 세분화된다.

재실 기반 제어는 각각의 방에 설치된 환경 센서부(350, 350-1~350-3)를 이용하여 방 내부에 사람의 존재를 인지하고, 재실여부 및 사전에 설정된 각 방의 우선순위에 따라 실내온도 설정 내역을 패키지 에어컨(110)에 인가하여 냉방 동작을 수행하는 방법이다.

우선 순위 제어는 각각의 방(110~140)에 냉방을 실시하기 위한 우선순위를 설정하는 방법이며, 기본 설정값은 기기 조절기(103)가 설치된 방을 제1 우선순위로 두고 방 순서에 따라 설정되어 있다. 사용자는 상기 우선순위를 변경할 수 있으며, 변경된 우선순위에 따라 사람의 재실여부를 확인하고, 재실여부와 우선순위에 따라 냉방을 수행한다.

시나리오 제어 방식은 예약 시나리오 기능과 스케쥴링 기능으로 다시 세분화할 수 있다.

예약 시나리오 기능은 제어부(220)가 유무선 통신을 통하여 외부에서 가져온 시간 정보를 바탕으로 수행되며, 사용자가 동작을 예정한 예약 시간을 설정하면 현재시간과 예약시간을 비교하여 예약시간이 되는 경우 사용자 인터페이스부(210) 또는 무선 단말에 동작 알림 신호를 표시하고 패키지 에어컨(101)의 가동을 실시한다.

스케쥴링 기능은 사용자가 패키지 에어컨(101)의 가동시간 및 정지시간을 설정하면 제어부(220)에서는 유무선 통신을 통하여 외부에서 가져온 시간 정보를 바탕으로 가동시간 및 정지시간과 현재시간을 비교하여 가동시간과 현재시간이 일치하면 사용자가 설정한 동작 방법을 통하여 냉방을 제어하고, 정지시간과 현재시간이 같아지면 패키지 에어컨(101)의 가동을 종료한다.

상기 시나리오 제어 방식은 복수의 저장공간을 두고 복수의 시나리오를 저장한 후, 사용자의 설정에 따라 선택적으로 운용할 수 있다.

도 5는 또 다른 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.

조작부(230) 및 아날로그 존 센서(240)는 도 2의 본 발명의 실시 예와 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

도 5에 개시된 본 발명의 또 다른 실시 예에서 제어부(220)는 상기 도 3을 참조하면, 유무선 송수신부(321)를 포함하고 있다. 제어부(220)는 조작부(230)에서 전달받은 아날로그 존 센서(240)의 아날로그 상태 정보의 디지털 값을 받아 유무선 송수신부(321)을 통해 무선 단말(510)로 직접 송신한다.

무선 단말(510)은 사용자의 스마트폰을 이용하여 설명을 수행하나, 이에 제한되지 않고 홈 에너지 관리 시스템을 제어할 수 있는 무선 단말을 모두 포함한다.

무선 단말(510)은 어플리케이션을 통해 그래픽 사용자 인터페이스를 구현하여 제어부(220)를 통해 획득한 다양한 홈 에너지 관리 시스템 정보를 표시하며, 사용자는 무선 단말(510)을 통해 정보 획득 및 시스템의 제어를 수행한다.

사용자가 무선 단말(510)을 통하여 입력된 서비스/기능 정보는 무선 단말(510)에서 제어부(220)의 유무선 송수신부(321)로 전달되며, 제어부(220)는 상기 서비스/기능 정보 중 패키지 에어컨(110)의 제어를 위한 조작 신호만 추출하여 조작부(230)로 전달한다. 조작부(230)는 상기 조작신호를 D/A 변환부(331)에서 아날로그 신호로 변환하여 구동부(333)에 전달하고, 구동부(333)는 전달받은 아날로그 신호를 이용하여 아날로그 존 센서(240)을 제어한다.

이상에서 설명한 실시 예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

101 : 패키지 에어컨 321 : 유무선 송수신부
102 : 덕트 331 : D/A 변환부
103 : 기기 조절기 332 : A/D 변환부
210 : 사용자 인터페이스부 333 : 구동부
220 : 제어부 350: 환경 센서부
230 : 조작부 351 : 온도/습도 센서
240 : 아날로그 존 센서 352 : 적외선 센서
311 : 단말 통신부 353 : 재실자 센서
312 : 그래픽 유저 인터페이스부 410 : 유무선 송수신기
313 : 터치패드부 510 : 무선 단말

Claims

집 내부의 에어컨을 조작하기 위한 홈 에너지 관리 시스템에 있어서,
아날로그 조작형 에어컨을 아날로그적으로 온도 설정 및 구동을 제어하는 아날로그 존 센서;
상기 아날로그 존 센서의 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 변경하거나 상기 아날로그 존 센서를 조작하기 위한 아날로그 신호를 생성하는 조작부;
상기 조작부에서 디지털 신호로 변환된 아날로그 상태 정보를 수신하거나 상기 아날로그 존 센서를 제어하기 위한 디지털 조작 신호를 생성하는 제어부; 및
디스플레이를 이용하여 이용 가능한 기능 및 서비스를 표시하고, 사용자로부터 요청받은 기능 및 서비스 정보를 상기 제어부에 전달하는 사용자 인터페이스부;
를 포함하고,
상기 홈 에너지 관리 시스템은
상기 아날로그 조작형 에어컨을 디지털 조작이 가능하도록 한 것을 특징으로 하고,
상기 제어부는
상기 사용자 인터페이스부로부터 상기 요청받은 기능 및 상기 서비스 정보를 수신하면, 제어 신호로 변환하여 상기 조작부로 인가하고, 상기 아날로그 존 센서로부터 상기 아날로그 신호를 수신하면, 상기 사용자 인터페이스부로 조작 정보 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 사용자 인터페이스부는 터치를 통한 조작이 가능한 터치패드를 포함하는 터치스크린으로 구성되는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 사용자 인터페이스부는 스마트폰 또는 외부 단말을 이용하여 조작이 가능한 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 상기 아날로그 존 센서를 조작할 수 있는 정보에 기초하여 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제어부는 하나 이상의 환경 센서로부터 관련정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제5항에 있어서,
하나 이상의 환경센서는 방의 온도, 습도, 사람의 재실여부 중 하나 이상의 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제5항에 있어서,
상기 제어부는 상기 아날로그 존 센서에서 제어 가능한 정보를 받아 상기 아날로그 존 센서를 제어하기 위한 추가기능 및 서비스 정보를 생성하여 상기 사용자 인터페이스부에 정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 조작부는 상기 아날로그 존 센서를 물리적인 조작을 수행할 수 있는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제1항에 있어서,
상기 조작부는 상기 아날로그 존 센서의 상태를 인식할 수 있는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제9항에 있어서,
상기 조작부는 카메라를 이용하여 상기 아날로그 존 센서의 다이얼 및 조작버튼의 상태를 인식할 수 있는 영상정보 해석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
홈 에너지 관리 시스템에 있어서,
아날로그 조작형 에어컨을 아날로그적으로 온도 설정 및 구동을 제어하는 아날로그 존 센서;
상기 아날로그 존 센서의 아날로그 신호를 수신하여 디지털 신호로 변경하고나 상기 아날로그 존 센서를 조작하기 위한 아날로그 신호를 생성하는 조작부;
상기 조작부에서 디지털 신호로 변환된 아날로그 상태 정보를 수신하거나 상기 아날로그 존 센서를 제어하기 위한 디지털 조작 신호를 생성하는 제어부; 및
디스플레이를 이용하여 이용 가능한 기능 및 서비스를 표시하고, 사용자로부터 요청받은 기능 및 서비스 정보를 상기 제어부에 전달하는 무선 단말;
을 포함하며,
상기 제어부와 상기 무선 단말은 무선 통신을 통하여 서로 연결되는 것을 특징으로 하고,
상기 홈 에너지 관리 시스템은
상기 아날로그 조작형 에어컨을 디지털 조작이 가능하도록 한 것을 특징으로 하고,
상기 제어부는
상기 무선 단말로부터 상기 요청받은 기능 및 상기 서비스 정보를 수신하면, 제어 신호로 변환하여 상기 조작부로 인가하고, 상기 아날로그 존 센서로부터 상기 아날로그 신호를 수신하면, 상기 무선 단말로 조작 정보 신호를 전달하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 제어부는 상기 아날로그 존 센서를 조작할 수 있는 정보에 기초하여 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 제어부는 하나 이상의 환경 센서로부터 관련정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제13항에 있어서,
하나 이상의 환경센서는 방의 온도, 습도, 사람의 재실여부 중 하나 이상의 정보를 수집하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제13항에 있어서,
상기 제어부는 상기 아날로그 존 센서에서 제어 가능한 정보를 받아 상기 아날로그 존 센서를 제어하기 위한 추가기능 및 서비스 정보를 생성하여 상기 무선 단말에 정보를 전달하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 조작부는 상기 아날로그 존 센서를 물리적인 조작을 수행할 수 있는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 조작부는 상기 아날로그 존 센서의 상태를 인식할 수 있는 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.
제11항에 있어서,
상기 조작부는 카메라를 이용하여 상기 아날로그 존 센서의 다이얼 및 조작버튼의 상태를 인식할 수 있는 영상정보 해석부를 포함하는 것을 특징으로 하는 홈 에너지 관리 시스템.