KR102086008B1 - 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템 - Google Patents

회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템 Download PDF

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권오경
김수종
박원장
양수현
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Abstract

본 발명은 건물 에너지 분석 시스템을 개시한다. 보다 상세하게는, 본 발명은 건물 에너지 관리 시스템(BEMS)의 도입에 따른 건물 에너지 저감 기술의 적용시, 기술 도입 전, 후의 건물 에너지 사용량 및 절감율 분석에 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 형태의 회귀모델에 대한 데이터 베이스를 구축하고, 조회 및 선택을 통해 특정 건물에 대하여 에너지 절감 기술의 적용 전, 후의 에너지 사용량 및 절감율을 산출 및 제공함으로써, 건물 관리자가 BEMS 도입에 따른 효과를 용이하게 분석할 수 있도록 하는 효과가 있다.

Description

회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템{SYSTEM FOR ANALYZING BUILDING ENERGY USING REGRESSION MODEL}
본 발명은 건물 에너지 분석 시스템에 관한 것으로, 특히 건물 에너지 관리 시스템(BEMS)의 도입에 따른 건물 에너지 저감 기술의 적용시, 기술 도입 전, 후의 건물 에너지 사용량 및 절감율 분석에 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템에 관한 것이다.
건물에서의 에너지 소비는 다른 분야와는 달리 건물의 적절한 운용에 의해 효율성이 결정된다. 이에 따라, 소비 에너지의 절약적인 측면뿐만 아니라 건물의 운영단계에서의 효율적인 에너지 사용 및 관리를 위하여 건물 에너지 관리 시스템(Building Energy Management System; BEMS)의 도입이 점차 확대되고 있으며, 건물 관리자는 이러한 시스템을 통해 관리 대상 건물에 대한 냉난방 공조 설비, 조명 설비, 전력 설비 등을 효율적으로 제어함으로써 불필요한 에너지 낭비를 줄이고 빌딩 자원을 효율적으로 운영하고자 한다.
BEMS를 이용하여 에너지를 절감하는 시스템의 일례로서, 한국등록특허 제10-1151480호에 의하면, 가상의 건물 시뮬레이션 모델에 기반하여 건물운영 의사결정에 가이드라인을 제시하는 시뮬레이션 모델(Simulation-Assisted model)을 개발하고, 실제 건물의 BEMS에 적용 가능한 최적의 제어 알고리즘을 개발하여, 에너지 수요관리 및 에너지 성능 최적화를 도모하는 시스템 및 방법에 대해 제안하고 있다.
현재 상용화된 BEMS는 상기한 종래의 시스템 또는 방법들은 상황에 따라 적응적으로 에너지 관리를 실행하지 못하며, 에너지 낭비 요소가 발생했을 경우 이를 신속하게 분석하고 대처하는 데에는 많은 어려움이 있다.
이에 본 발명에서는, 에너지 절감 기술을 도입하기 위해 준비중이거나, 또는 도입 이후 데이터를 보다 적극적으로 활용하여 그 효과를 객관적으로 평가하고 보다 정확한 건물 에너지 분석 결과를 제공하는 새로운 에너지 분석 시스템을 제시하고자 한다.
등록특허공보 제10-1655247호(공고일자: 2016.09.07.)
본 발명은 에너지 건물 분석 시스템에 관한 것으로 회귀모델을 이용하여 에너지 절감기술의 도입 전 기술 도입에 따른 효과를 계산함과 아울러, 일정시간 이후 효과를 평가하는 건물 에너지 시스템을 제공하는데 과제가 있다.
전술한 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템은, 정보통신망을 통해 접속한 하나 이상의 사용자 단말의 요청에 따라 로그인 절차를 수행하는 로그인 처리부, 로그인된 사용자 단말로부터, 기 저장된 복수의 회귀 모델 중, 어느 하나 이상을 선택받고, 상기 회귀 모델에 적용할 변수 데이터를 입력받는 프로그램 부 및 상기 프로그램 부를 통해 선택된 회귀 모델에 변수 데이터를 적용하여 분석 대상인 건물에 대한 건물 에너지 절감 기술의 도입 전, 후의 에너지 사용량 및 절감율을 분석하는 분석부를 포함할 수 있다.
상기 프로그램 부는, 상기 사용자 단말로부터 모델 검색 조건을 입력받는 모델 조회 화면을 제공하고, 상기 모델 검색 조건에 따라 모델 데이터 베이스에 저장된 복수의 회귀모델 중, 하나 이상을 추출하여 리스트를 생성하고 상기 모델 조회 화면에 표시하는 모델 조회모듈, 상기 리스트에서 선택된 회귀모델에 대입할 변수 데이터를 입력받는 변수 입력 화면을 제공하는 데이터 입력모듈, 상기 건물의 에너지 사용량에 영향을 주는 하나 이상의 관제점을 선택받는 관제점 선택화면을 제공하는 관제점 연동모듈 및 상기 분석부에 의한 분석 결과를 포함하는 결과 조회 화면을 제공하는 결과 조회모듈을 포함할 수 있다.
상기 모델 검색 조건은, 설비명, 기술명, 회사명 및 생성자 중, 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 회귀모델은 종속변수, 독립변수 및 표준태그를 포함하고, 상기 모델 조회모듈은, 사용자 단말에 의해 마우스 커서가 상기 리스트에 중첩 배치되면, 화면의 일 영역상에 상기 종속변수, 독립변수 및 표준태그를 표시할 수 있다.
상기 데이터 입력모듈은, 데이터 베이스로부터 연동된 관제점의 에너지 계측값을 로딩하여 상기 데이터 베이스로부터 각 관제점의 에너지 계측값을 로딩하거나 또는 사용자 단말로부터 직접 입력받고, 상기 사용자 단말을 통해 입력된 변수 데이터와 같이 상기 분석부에 제공할 수 있다.
상기 관제점 연동모듈은, 사용자 단말로부터 상기 건물에 설치된 하나 이상의 설비에 대응하는 관제점을 선택받아 선택된 관제점을 상기 데이터 입력모듈에 연동시킬 수 있다.
상기 결과 조회모듈은, 상기 결과 조회 화면상에 일, 월, 년 단위로 에너지 절감 기술 적용 전, 후 각각에 대한 에너지 사용량 및 절감율을 그래프 형태로 표시할 수 있다.
상기 결과 조회모듈은, 상기 결과 조회 화면상에 회귀 모델의 결정계수(R2), F-검정(F-Test)의 P-value 및 T-검정(T-Test)의 P-value 값을 표시할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 다양한 형태의 회귀모델에 대한 데이터 베이스를 구축하고, 조회 및 선택을 통해 특정 건물에 대하여 에너지 절감 기술의 적용 전, 후의 에너지 사용량 및 절감율을 산출 및 제공함으로써, 건물 관리자가 BEMS 도입에 따른 효과를 용이하게 분석할 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템의 전체 연결구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템에 의한 건물 에너지 분석 방법을 나타낸 도면이다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템이 제공하는 화면을 예시한 도면이다.
명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "구비" 또는 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부(Unit)", "...모듈(Module)" 및 "...시스템(System)" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어, 소프트웨어 또는, 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한 본 명세서에서 "실시예"라는 용어는 예시, 사례 또는 도해의 역할을 하는 것을 의미하나, 발명의 대상은 그러한 예에 의해 제한되지 않는다. 또한 "포함하는", "구비하는", "갖는" 및 다른 유사한 용어가 사용되고 있으나, 청구범위에서 사용되는 경우 임의의 추가적인 또는 다른 구성요소를 배제하지 않는 개방적인 전환어(Transition word)로서 "포함하는(Comprising)"이라는 용어와 유사한 방식으로 포괄적으로 사용될 수 있다.
본 명세서에 설명된 다양한 기법은 하드웨어 또는 소프트웨어와 함께 구현되거나, 적합한 경우에 이들 모두의 조합과 함께 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 "...부(Unit)", "...모듈(Module)" 및 "...시스템(System)" 등의 용어는 마찬가지로 컴퓨터 관련 엔티티(Entity), 즉 하드웨어, 하드웨어 및 소프트웨어의 조합, 소프트웨어 또는 실행 시의 소프트웨어와 등가로 취급할 수 있다. 또한, 본 발명의 프로그램에서 실행되는 각 기능은 모듈단위로 구성될 수 있고, 하나의 물리적 메모리에 기록되거나, 둘 이상의 메모리 및 기록매체 사이에 분산되어 기록될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템을 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템의 전체 연결구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템(200)은 정보통신망을 통해 접속한 하나 이상의 사용자 단말(100)에 대상 건물의 에너지에 관련된 조회, 선택, 분석 등의 기능을 제공하는 웹 기반 어플리케이션 서버로서, 등록된 사용자가 회귀분석을 통한 건물 에너지 사용량 및 절감율을 분석할 수 있도록 지원할 수 있다.
사용자 단말(100)은 사용자로 등록된 건물 관리자 등이 이용하는 단말장치로서, 공지의 웹 브라우저가 설치 및 실행될 수 있고, 거치형PC 뿐만 아니라, 스마트폰 또는 태블릿PC와 같이 휴대 가능하고, 유무선 접속 수단을 통해 정보통신망에 접속하여 건물 에너지 분석 시스템(200)에 접속하고, 그에 구축된 다양한 회귀모델을 선택하여 관리 대상인 건물에 적용해 봄으로써 건물 에너지 절감 기술의 도입 전, 후의 건물 에너지 사용량과, 도입에 따른 에너지 절감율을 산출하여 활용할 수 있다.
전술한 사용자 단말(100)로는 PCS(Personal Communication System), GSM(Global System for Mobile communications), PDC(Personal Digital Cellular), PHS(Personal Handyphone System), PDA(Personal Digital Assistant), IMT(International Mobile Telecommunication)-2000, CDMA(Code Division Multiple Access)-2000, W-CDMA(W-Code Division Multiple Access), Wibro(Wireless Broadband Internet) 단말, 스마트폰(smartphone), 스마트 패드(smartpad), 타블렛 PC(Tablet PC) 등과 같은 모든 종류의 핸드헬드(Handheld) 기반의 무선 통신 장치 및 거치형PC, 노트북과 같은 컴퓨팅 장치가 이용될 수 있다.
건물 에너지 분석 시스템(200)은 회귀모델의 조회, 데이터 입력 및 이를 이용한 건물 에너지 분석을 웹 상에서 수행할 수 있도록 하는 서버장치로서, 다수의 사용자 계정을 등록하고, 이를 이용하여 접속한 건물 관리자, 즉 사용자의 요청에 따라 건물 에너지와 관련된 다양한 기능을 제공할 수 있다.
특히, 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템(200)은 회귀모델을 기반으로 하여 평가하고자 하는 건물에 대한 에너지 절감 기술을 운영하기 전 및 운영 후, 이에 따른 효과 평가를 위한 회귀분석 프로그램으로 구성될 수 있다. 종래, 회귀분석을 활용한 에너지 절감 기술 도입 효과를 산정하기 위해서는 엑셀 등의 범용 스프레드 시트 프로그램을 활용하여 산술식을 설정하고 각 항목별 데이터를 수동으로 입력하여 그 산출결과를 토대로 추론하는 방식이 일반적이다. 이러한 종래방식에 따르면, 타인과의 공유가 불가능함에 따라 동일한 에너지 절감 기술을 도입하고자 하는 다수의 건물 관리자는 타인이 구축한 회귀모델을 이용해 볼 수 없으며, 자체적으로 회귀모델을 생성한 건물 관리자 및 그의 한정된 관계자만이 그 회귀모델에 따라 건물 에너지와 관련된 정보를 획득할 수 있다는 한계가 있다.
그러나, 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템(200)은 건물 관리자가 사용자 단말(100)을 통해 시스템에 등록된 다수의 회귀모델을 조회하여 적합한 모델을 선택하여 회귀분석 절차를 수행할 수 있도록 지원한다. 또한, 회귀모델을 구성하는 종속변수, 독립변수 및 표준태그 등을 토대로 시스템에 구축된 데이터 보유 현황에 따라, 변수 데이터를 직접 입력하거나, 관제점 데이터를 선택하여 연동함으로써 건물 에너지 사용량 분석을 수행할 수 있다. 또한, 건물 관리자는 사용자 단말(100)을 통해 분석 결과를 분석 결과 조회 화면을 통해 확인 가능하며, 개선 전, 후 에너지 사용량 및 절감율을 조회를 할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템을 설명한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템의 구조를 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템(200)은, 정보통신망을 통해 접속한 하나 이상의 사용자 단말의 요청에 따라 로그인 절차를 수행하는 로그인 처리부(210), 로그인된 사용자 단말(100)로부터, 기 저장된 복수의 회귀 모델 중, 어느 하나 이상을 선택받고, 회귀 모델에 적용할 변수 데이터를 입력받는 프로그램 부(220) 및 프로그램 부를 통해 선택된 회귀 모델에 변수 데이터를 적용하여 분석 대상인 건물에 대한 건물 에너지 절감 기술의 도입 전, 후의 에너지 사용량 및 절감율을 분석하는 분석부(230)를 포함할 수 있다.
로그인 처리부(210)는 정보통신망을 통해 접속한 사용자 단말(100)에 계정 및 패스워드의 입력을 위한 UI를 포함하는 초기 화면을 제공할 수 있고, 입력되는 계정정보를 이용하여 로그인 절차를 처리할 수 있다. 각 사용자의 계정 및 패스워드 정보는 계정 데이터 베이스(250)에 미리 등록되어 있으며, 로그인 처리부(210)는 대조를 통해 현재 연결 시도하는 사용자의 정상 사용자 여부를 판단할 수 있다. 패스워드를 통해 정상적으로 인증된 사용자는 후술하는 프로그램 부(220)가 제공하는 각종 화면을 통해 시스템의 기능을 이용할 수 있다.
프로그램 부(220)는 정상적으로 로그인된 사용자 단말(100)에 회귀모델을 조회, 선택하고, 건물에 대한 데이터를 입력받는 UI를 제공할 수 있고, 그 입력값들을 분석부(230)에 전달하여 건물 에너지 절감 기술의 적용 전, 후 해당 건물의 에너지 사용량 및 절감율에 대한 분석결과를 사용자 단말(100)에 제공할 수 있다.
이러한 기능을 제공하기 위해, 프로그램 부(220)는 각각 독립적인 기능을 구현하는 복수의 프로그램 모듈으로 이루어질 수 있다.
상세하게는, 프로그램 부(220)는 사용자 단말로부터 모델 검색 조건을 입력받는 모델 조회 화면을 제공하고, 모델 검색 조건에 따라 모델 데이터 베이스에 저장된 복수의 회귀모델 중, 하나 이상을 추출하여 리스트를 생성하고 모델 조회 화면에 표시하는 모델 조회모듈(221), 리스트에서 선택된 회귀모델에 대입할 변수 데이터를 입력받는 변수 입력 화면을 제공하는 데이터 입력모듈(222), 건물의 에너지 사용량에 영향을 주는 하나 이상의 관제점을 선택받는 관제점 선택화면을 제공하는 관제점 연동모듈(223) 및 분석부에 의한 분석 결과를 포함하는 결과 조회 화면을 제공하는 결과 조회모듈(224)을 포함할 수 있다.
모델 조회모듈(221)은 사용자가 회귀모델을 조회할 수 있는 UI 화면을 제공할 수 있고, 사용자 단말(100)로부터 입력되는 모델 검색 조건에 따라 건물 에너지 분석 시스템(200)에 구축된 건물 에너지의 사용량을 평가할 수 있는 다수의 회귀모델이 저장된 모델 데이터 베이스(260)를 검색하여 리스트화한 후 사용자 단말(100)에 회신할 수 있고, 그 리스트 상에서 어느 하나의 회귀모델이 선택되면, 이를 화면상에 반영할 수 있다.
여기서, 모델 조회모듈(221)은 UI로서, 사용자 단말에 의해 마우스 커서가 화면상의 모델 리스트에 중첩 배치되면, 화면의 일 영역상에 회귀모델에 포함되는 종속변수, 독립변수 및 표준태그를 표시할 수 있다.
그리고, 모델 조회모듈(221)이 지원하는 모델 검색 조건으로는 설비명, 기술명, 회사명 및 생성자 등이 있다.
데이터 입력모듈(222)은 선택된 회귀모델에 포함되는 변수 데이터를 입력받는 UI화면을 제공할 수 있다. 회귀모델은 데이터에 대하여 그 값에 영향을 주는 다양한 조건을 고려하여 산출한 평균값으로 볼 수 있고, 그 조건인 복수의 변수 데이터를 입력받아 회귀모델 결과산출에 반영하게 된다. 이러한 변수 데이터는 종속변수 및 독립변수로 구분되고, 종속변수는 1개, 독립변수는 2개 이상으로 설정될 수 있다.
또한, 데이터 입력모듈(222)은 변수 데이터에 대한 표준 태그를 입력받아 설정할 수 있다. 이러한 표준 태그는 변수 데이터에 대한 항목일 수 있고, 일례로서, "일별 건물 에너지 사용량"과 같이 각 변수값이 가리키는 의미 또는 관제점의 종류를 가리키는 텍스트일 수 있다.
이러한 데이터 입력모듈(222)을 통해 입력되는 변수 데이터는 모델 데이터 베이스(260)에 미리 저장된 분석 대상인 건물에 설치된 설비들의 에너지 계측값이 이용될 수 있으며, 데이터 입력모듈(222)은 건물이 선택되면 해당 건물에 포함되는 복수의 설비들 즉, 관제점에 대한 에너지 계측값을 로딩하여 사용자가 선택할 수 있도록 화면상에 표시할 수 있다. 이러한 관제점에 대한 에너지 계측값은 후술하는 관제점 연동모듈(223)이 제공할 수 있다.
또한, 데이터 입력모듈(222)은 BEMS 도입 이전 건물 에너지 분석을 수행하고자 하는 사용자로부터 에너지 계측값을 직접 입력 받을 수도 있다. 데이터 입력모듈(222)은 공지의 스프레드 시트 포맷의 입력 인터페이스를 제공함으로써 사용자가 각 설비들에 대한 에너지 계측값을 수치로 직접 입력할 수 있다.
또한, 변수 데이터 입력화면에서는 회귀모듈에 대한 기본정보, 일례로서 수식 등을 제공할 수 있고, 변수 데이터로 입력할 데이터의 기간 간격을 년, 월, 일 단위로 설정할 수 있다.
특히, 사용자는 분석 대상이 되는 건물의 에너지 절감 기술 도입 전, 후를 구분하여 분석하고자 하는 기간을 설정할 수 있다. 이때, 데이터 입력모듈(222)은 설정된 기간에 따라 연동된 관제점 별 그 기간에 대응하는 데이터를 로딩하거나 전술한 스프레드 시트를 통해 사용자로부터 직접 입력 받을 수 있다.
관제점 연동모듈(223)은 분석 대상인 건물에 대한 관제점을 선택받는 UI화면을 제공할 수 있다. 건물에는 증기 보일러, 냉방기 등 건물 에너지 관리에 영향을 주는 복수의 설비들이 설치되어 있고, BEMS 도입에 따라 이러한 설비들에 대한 에너지 계측값은 확보되어 있으며, 각 설비들의 에너지 계측값은 건물 에너지 분석시 요건으로서 에너지 사용량 계산에 이용되게 된다. 사용자가 관제점으로서 하나 이상의 설비를 선택하면, 관제점 연동모듈(223)은 이를 관제점 데이터 베이스에서 추출하여 데이터 입력모듈(222)에 전달함으로써 데이터 입력화면과 관제점에 대한 에너지 계측값을 연동시키게 된다.
즉, 본원발명의 실시예에 따르면, 건물에 설치된 BEMS 등을 통해 건물에 대한 계측 데이터가 존재하는 경우, 사용자는 그의 관제점을 조회, 선택하여 계측 데이터를 선택하고, 그 평균, 최대, 최소, 합계를 통해 에너지 계측값을 설정할 수 있다.
또한, BEMS를 적용하기 전 건물 에너지 분석을 수행하고자 하는 경우, 사용자는 에너지 계측값을 직접 데이터 입력하여 분석을 수행 할 수 있다. 여기서, 사용자에 의해 직접 입력되는 에너지 계측값은 계측장비에 의한 실측값 또는 건물 고지서에 기재된 전력 사용량 등 일 수 있다.
결과 조회모듈(224)은 후술하는 분석부(230)에 의해 산출된, 분석 대상 건물에 에너지 절감 기술이 적용되기 전, 후에 대하여 기간별 에너지 사용량 및 절감율을 전달받아 사용자 단말(100)에 제공할 수 있다.
이러한 결과 조회모듈(224)이 제공하는 결과 조회 화면에는 일, 월, 년 단위로 에너지 절감 기술 적용 전, 후 각각에 대한 에너지 사용량 및 절감율을 그래프 형태로 표시될 수 있고, 또한 회귀 모델의 결정계수(R2), F-검정(F-Test)의 P-value 및 T-검정(T-Test)의 P-value 값이 표시될 수 있다.
분석부(230)는 설정된 기간에 따라, 선택된 회귀모델에 분석 대상인 건물의 각 관제점에 대한, BEMS에 의한 에너지 계측값 및 또는 직접 입력한 에너지 계측값을 대한 변수 데이터로 대입함으로써 해당 기간 동안의 건물의 에너지 사용량을 회귀모델에 기반하여 산출할 수 있다.
특히, 분석기간을 에너지 절감 기술의 적용 전, 후로 구분하여 분석을 수행하는 경우, 사용자는 해당 건물에 대한 에너지 사용량 및 절감율을 비교, 조회할 수 있다.
계정 데이터 베이스(250)에는 본 발명의 건물 에너지 분석 시스템을 이용하고자 하는 사용자의 계정 및 패스워드가 저장되어 있다. 로그인 처리부(210)는 이를 통해 접속 시도하는 사용자 단말(100)에 대한 로그인 절차를 처리할 수 있다.
모델 데이터 베이스(260)에는 시스템 관리자가 업로드 하거나, 등록된 다수의 건물 에너지 사용량을 분석할 수 있는 복수의 회귀 모델이 저장되어 있으며, 등록된 사용자들은 타인이 사용한 회귀 모델을 조회하여 자신이 적용해보고자 하는 대상 건물에 대한 에너지 분석결과를 시뮬레이션 할 수 있다.
관제점 데이터 베이스(270)는 다수의 건물 및 그 건물에 설치된 설비에 대응하는 관제점과, 그 관제점에 대한 에너지 계측값이 저장되어 있다. 관제점은 건물에 설치된 증기 보일러, 냉방기 등의 에너지 사용설비를 가리키며, 이러한 건물 에너지 분석의 요소로서 분석에 반영되어야 하고, 사용자에 의해 선택되면, 데이터 입력화면과 연동하여 회귀모델의 변수 데이터로 입력되게 된다.
전술한 구조에 따라, 본 발명의 실시예에 따른 건물 에너지 분석 시스템은 사용자로부터 선택된 회귀모델에 분석 대상인 건물의 관제점을 회귀모델의 변수 데이터로 대입하여 분석을 수행함으로써 BEMS에 의한 에너지 절감 기술의 적용 전, 후에 대한 에너지 사용량 및 절감량을 제공할 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 건물 에너지 분식 시스템에 의한 에너지 분석 방법을 설명한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템에 의한 건물 에너지 분석 방법을 나타낸 도면이다. 이하의 설명에서 각 단계별 실행주체는 별도의 기재가 없더라도 전술한 본 발명의 건물 에너지 분석 시스템 및 이의 구성부가 된다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템의 건물 에너지 분석 방법은 회귀모델에 기반하여 건물 에너지 사용량 및 절감율을 분석하는 방법으로서, 먼저 로그인 단계(S100)로서 정보통신망을 통해 접속한 사용자 단말로부터 등록된 사용자의 계정 및 패스워드를 입력받아 사용자를 인증하고 로그인 절차를 진행하게 된다.
이어서, 회귀모델 조회단계(S110)에서는 사용자에 의해 입력되는 조회 조건에 따라 모델 데이터 베이스에 저장된 복수의 회귀모델에 대한 리스트를 제공하게 된다. 이후, 사용자 단말에 의해 리스트에 포함된 어느 하나의 회귀모델이 선택되면, 변수 데이터 입력화면을 제공하여 회귀 모델에 반영할 변수 데이터를 입력받게 된다.
변수 데이터 입력단계(S120)는 사용자로부터 회귀모델을 구성하는 복수의 요소에 대한 변수 데이터를 입력받는 단계이다. 본 발명에서 회귀모델은 건물 에너지 사용량에 영향을 주는 조건들을 변수로 입력받아 공지의 회귀함수에 대입함으로써 사용량에 대한 분석결과를 제공하는 것으로, 사용자는 자신의 의도에 따라 시스템이 제공하는 다수의 회귀모델 중, 어느 하나를 선택하여 건물 에너지 분석을 수행하게 된다.
관제점 선택단계(S130)는 사용자로부터 분석하고자 하는 건물의 관제점을 선택받아 이를 변수 데이터에 연동하는 단계이다. 사용자는 건물의 보일러 등 에너지 사용량에 영향을 주는 요소인 관제점을 하나 이상 선택하여 회귀모델에 적용할 수 있고, 시스템은 선택된 관제점을 데이터 입력화면에 연동시켜 그 관제점의 에너지 계측값을 변수 데이터로서 입력하게 된다.
회귀분석 수행 단계(S140)는 분석부가 선택된 회귀모델에 입력되거나 연동된 데이터를 적용하여 건물의 에너지 사용량을 분석하는 단계이다. 특히, 본 발명에서 사용자는 에너지 회귀분석인 분석 대상 건물에 대하여 분석하고자 하는 기간을 설정할 수 있고, 시스템은 그 기간에 따라 건물에 대한 에너지 절감기술의 적용 전, 후의 에너지 사용량과 그 절감율을 산출할 수 있다.
분석결과 조회단계(S150)에서는 S140 단계에서 산출한 에너지 절감기술의 적용 전, 후의 건물의 에너지 사용량 및 그 절감율을 사용자 요청에 따라 출력하게 된다. 분석결과는 기간별 해당 건물에 대한 에너지 사용량이 수치적으로 표시될 수 있고, 그에 따른 절감량이 막대 그래프 형태로 표시될 수 있다. 특히, 절감효과는 각 시간별로 구분되어 수치값으로 표시될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템이 제공하는 화면의 예시를 통해 본 발명의 기술적 사상을 상세히 설명한다.
도 4 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템이 제공하는 화면을 예시한 도면이다.
먼저 도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 회귀 분석 도구로서 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템의 로그인 처리부가 제공하는 로그인 화면(W100)을 예시하고 있다. 본 발명의 시스템을 이용하고자 하는 사용자는 사용자 단말을 통해 시스템에 접속하고, 미리 등록된 자신의 계정 및 패스워드를 입력창(W110)에 입력하여 로그인 절차를 수행해야 한다. 정상적으로 로그인 절차가 완료된 사용자는 후술하는 모델 조회화면을 통해 시스템에 등록된 다수의 회귀모델을 조회할 수 있다.
도 5를 참조하면, 로그인된 사용자 단말에는 모델 조회모듈에 의한 데이터 베이스에 저장된 회귀모델을 조회할 수 있는 모델 조회화면(W200)이 제공된다. 모델 조회화면(W200)에는 해당 프로젝트의 수식명, 설비명, 기술명 및 회사명 등을 포함하는 프로젝트 정보가 표시되고, 사용자가 조회 조건을 입력할 수 있는 조회 조건창(W210)은 '설비명', '기술명', '회사명' 및 '생성자'를 선택 및 입력할 수 있는 UI를 포함한다. 여기서, '생성자'는 검색된 회귀모델을 제작한 타 사용자의 이름 또는 계정명일 수 있다.
이러한 모델 조회화면(W200)을 통해 조회된 회귀모델의 리스트에서 어느 하나의 회귀모델이 선택되면, 해당 회귀모델에 대한 변수 데이터 입력화면이 제공된다.
도 6을 참조하면, 시스템이 제공하는 변수 데이터 입력화면(W300)은 회귀모델에 포함되는 복수의 변수값 'Y', 'X1', 'X2', 'X3'... 등의 변수 데이터를 입력받게 되며 화면 상단의 정보창(W310)에는 현재 선택된 회귀모델에 대한 정보가 표시되고, 하단의 입력창(W320)에는 변수명, 변수 데이터에 설정된 표준 태그와, 각 변수 데이터 및 관제점을 선택할 수 있는 버튼이 표시될 수 있고, 사용자는 그 버튼을 선택하여 데이터 베이스에 저장된 건물에 대한 계측값 및 관제점을 선택 및 입력할 수 있다.
도 7을 참조하면, 사용자가 도 6의 관제점 버튼의 선택에 따라 관제점 연동모듈이 제공하는 관제점 선택화면(W400)을 예시하고 있다. 이러한 관제점 설정화면(W400)은 분석 대상 건물에 설치된 각종 설비의 선택에 따라 그의 에너지 사용량을 계산하는 데 반영하게 되며, 화면 상단의 정보창(W410)에는 회귀모델의 정보가 표시하고, 화면의 하단으로는 건물에 설치되는 다수의 설비에 대한 리스트창(W420)이 표시된다.
이러한 리스트창(W420)에는 '설비명', '측정값(표준 태그)', '단위', '측정기기', '측정위치' 및 비고란이 포함된다.
사용자는 리스트창(W420)에서 분석에 반영할 하나 이상의 관제점을 선택하여 분석시 해당 관제점의 에너지 특성이 반영되도록 한다.
도 8을 참조하면, 데이터 입력모듈이 제공하는 변수 데이터를 사용자 즉 건물 관리자가 직접 입력할 수 있는 인터페이스를 예시하고 있다. 데이터 입력모듈은 도 6,7에 예시된 변수 데이터 입력화면(W300) 및 관제점 선택화면(W400)에서 사용자가 데이터 베이스에 저장된 에너지 계측값을 선택하지 않은 경우, 데이터 입력모듈은 에너지 계측값을 직접 입력할 수 있는 스프레드 시트화면(W500)을 제공하게 된다.
도 9를 참조하면, 결과 조회모듈이 제공하는 분석 결과 조회 화면(W600)으로서, 분석부에 의해 회귀모델을 이용한 에너지 절감 기술이 도입된 건물에 대한 에너지 사용량 및 절감율의 분석결과를 표시한다. 이러한 분석 결과 조회 화면(W600)에는 결과정보창(W610), 회귀모델정보창(W620) 및 분석결과창(W630)이 포함될 수 있고, 결과정보창(W610)에는 분석 대상인 건물의 '설비명', '기술명' 및 '조회기간'이 표시된다.
또한, 회귀모델정보창(W620)에는 회귀모델에 대한 회귀 모델의 결정계수(R2), F-검정(F-Test)의 P-value 및 T-검정(T-Test)의 P-value 값이 표시된다. 사용자는 이러한 정보를 참조하여 현재 분석결과가 유의미한 결과값을 갖는지를 판단할 수 있다.
그리고, 분석결과창(W630)에는 해당 건물에 대하여 에너지 절감 기술의 도입 전, 후 에너지 사용량과, 그에 따른 절감량을 막대 그래프로 표시되고, 특히 절감효과는 각 시간별 수치값으로 표시된다.
상기한 설명에 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나 이것은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 따라서 발명은 설명된 실시예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위에 균등한 것에 의하여 정하여져야 한다.
100 : 사용자 단말 200 : 건물 에너지 분석 시스템.
210 : 로그인 처리부 220 : 프로그램 부
221 : 모델 조회모듈 222 : 데이터 입력모듈
223 : 관제점 연동모듈 224 : 결과 조회모듈
230 : 분석부 250 : 계정 데이터베이스
260 : 모델 데이터 베이스

Claims (8)

  1. 정보통신망을 통해 접속한 하나 이상의 사용자 단말의 요청에 따라 로그인 절차를 수행하는 로그인 처리부;
    로그인된 사용자 단말로부터, 기 저장된 복수의 회귀 모델 중, 어느 하나 이상을 선택받고, 상기 회귀 모델에 적용할 변수 데이터를 입력받는 프로그램 부;
    상기 프로그램 부를 통해 선택된 회귀 모델에 변수 데이터를 적용하여 분석 대상인 건물에 대한 건물 에너지 절감 기술의 도입 전, 후의 에너지 사용량 및 절감율을 분석하는 분석부;
    다수의 건물 및 그 건물에 설치된 설비에 대응하는 관제점 및 상기 관제점에 대한 에너지 계측값이 저장되는 관제점 데이터 베이스; 및
    건물 에너지의 사용량을 평가할 수 있는 다수의 회귀모델이 저장된 모델 데이터 베이스를 포함하고,
    상기 프로그램 부는,
    사용자 단말로부터 모델 검색 조건을 입력받는 모델 조회 화면을 제공하고, 상기 모델 검색 조건에 따라 타인이 사용한 회귀 모델을 조회하여 상기 모델 데이터 베이스에 저장된 복수의 회귀모델 중, 하나 이상을 추출하여 리스트를 생성하고, 상기 모델 조회 화면에 표시하는 모델 조회모듈;
    사용자 단말로부터 관제점을 선택받는 관제점 선택화면을 제공하고, 선택된 관제점에 대한 에너지 계측값을 상기 관제점 데이터 베이스로부터 추출하는 관제점 연동모듈;
    선택된 회귀모델에 대입할 변수 데이터를 입력받는 변수 입력화면을 제공하고, 선택된 관제점에 대한 에너지 계측값을 로딩하여 사용자가 선택할 수 있도록 화면상에 표시하는 데이터 입력모듈; 및
    상기 분석부에 의한 분석 결과를 포함하는 결과 조회 화면을 제공하는 결과 조회모듈
    을 포함하는 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 모델 검색 조건은,
    설비명, 기술명, 회사명 및 생성자 중, 하나 이상을 포함하는 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 회귀모델은 종속변수, 독립변수 및 표준태그를 포함하고,
    상기 모델 조회모듈은,
    사용자 단말에 의해 마우스 커서가 상기 리스트에 중첩 배치되면, 화면의 일 영역상에 상기 종속변수, 독립변수 및 표준태그를 표시하는 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 관제점 연동모듈은,
    사용자 단말로부터 상기 건물에 설치된 하나 이상의 설비에 대응하는 관제점을 선택받아 선택된 관제점을 상기 데이터 입력모듈에 연동시키는 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 결과 조회모듈은,
    상기 결과 조회 화면상에 일, 월, 년 단위로 에너지 절감 기술 적용 전, 후 각각에 대한 에너지 사용량 및 절감율을 그래프 형태로 표시하는 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 결과 조회모듈은,
    상기 결과 조회 화면상에 회귀 모델의 결정계수(R2), F-검정(F-Test)의 P-value 및 T-검정(T-Test)의 P-value 값을 표시하는 회귀모델을 이용한 건물 에너지 분석 시스템.
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