KR102130003B1 - 원격 전력 모니터링 시스템 - Google Patents

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KR102130003B1
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임창균
장지원
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전남대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명은 원격 전력 모니터링 시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 검침된 에너지 사용량을 이용하여 소비 성향 및 수요 분석을 할 수 있고, 이를 통해, 에너지 절감 및 대책 수립 등 효율적인 에너지 활용 서비스를 제공할 수 있는 AMI 환경에서 클라우드 기반의 원격 전력 모니터링 시스템에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은, AMI 환경에서 클라우드를 기반으로 수용가에서 사용되는 전력을 원격으로 모니터링하는 원격 전력 모니터링 시스템에 있어서, 클라우드 서버; 수용가 측에 설치되어 있는 적어도 하나의 사물인터넷 디바이스; 및 상기 적어도 하나의 사물인터넷 디바이스로부터 취득한 전력 정보를 클라우드 서버로 전송하고, 상기 클라우드 서버에 저장되어 있는 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보를 토대로 상기 사물인터넷 디바이스에 대한 제어 신호를 출력하는 시스템 관리부를 포함하는 원격 전력 모니터링 시스템을 제공한다.

Description

원격 전력 모니터링 시스템{REMOTE POWER MONITORING SYSTEM}
본 발명은 원격 전력 모니터링 시스템에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 검침된 에너지 사용량을 이용하여 소비 성향 및 수요 분석을 할 수 있고, 이를 통해, 에너지 절감 및 대책 수립 등 효율적인 에너지 활용 서비스를 제공할 수 있는 AMI 환경에서 클라우드 기반의 원격 전력 모니터링 시스템에 관한 것이다.
ICT(Information and Communication Technologies)의 존재감이 증가함에 따라, 전력 시스템은 여러 부문에서 진화하게 된다. 스마트 그리드는 이러한 진보된 그리드 구조의 고유한 이름 중의 하나이다. ARRA(American Recovery and Reinvestment Act)는 DOE(Department of Energy)에 자금을 투자하여 SGIG(Smart Grid Invest Grant) 프로그램과 SGD(Smart Grid Demonstration) 프로그램을 만들었다. 이는 전기 송전 및 배전 시스템의 현대화를 가속화하고 융통성, 기능성, 상호 운영성, 사이버 보안을 더하여 상황에 맞는 스마트 그리드 기술, 도구 및 기술에 대한 투자를 촉진하기 위해서였다.
사물인터넷(Internet of Things; IoT)의 관점에서 보면, 수십억 개의 물리적 센서 및 장치가 인터넷을 통해 상호 연결되어 많은 이기종의 복잡한 비구조적인 데이터를 제공한다.
AMI(Advanced Metering Infrastructure)란 유무선 인터넷을 통해 최종 전력 소비자와 전력회사 사이의 전력 서비스 기반으로서, 스마트 그리드 실현에 핵심이라 할 수 있다. AMI는 스마트 전력량계를 활용하여 공급자와 수용자의 능동적인 참여를 통한 수요 반응으로 에너지 효율을 높이는데 목적이 있다. 이를 위하여, 전자 미터기와 같은 첨단 장치로부터 다양한 통신 미디어를 통하여 에너지 사용을 측정하여 데이터를 수집하고 이를 분석하는 시스템이 필요하다. 이러한 환경은 전력 공급자와 소비자의 능동적 참여를 가능하게 한다.
미터 데이터 관리(Meter Data Management; MDM)는 수집된 미터 데이터를 이용하여 기존 응용 프로그램의 활용을 향상시킬 뿐 아니라 새로운 응용 서비스를 제공한다. 이 서비스를 제공하기 위해 통신 및 데이터 관리를 효율적으로 관리할 수 있는 새로운 아키텍처(architecture)가 필요하다. 강력한 미터 데이터 관리 플랫폼은 저비용 통합 및 새로운 기능의 신속한 배치를 위하여 서비스 지향 아키텍처(SOA)를 구축할 수 있는 환경을 제공한다. AMI의 헤드 엔드 시스템은 AMI 구성 요소와 통신하는 서버 응용 프로그램으로서 수집된 데이터를 미터 데이터 관리 시스템으로 보낸다. 미터 데이터 관리 시스템은 계량 인프라에서 생산되는 모든 데이터를 이용하여 다양한 서비스를 제공하기 위한 플랫폼이다. 저비용 통합을 통해 AMI 구성요소와 통신 요소를 포함하는 새로운 서비스 지향 아키텍처가 요구된다. 사용자 측에서 수신된 데이터는 여러 검증 과정을 거쳐 누락 여부를 검증한 후 데이터 레코드를 생성하여 데이터베이스에 저장한다.
센서와 상호 작용하는 새로운 클라우드 인프라와 사물인터넷이 최근 연구에 많이 등장하고 있다. 클라우드 컴퓨팅은 빅 데이터에 대응하는 기본적인 요소라 할 수 있다.
IaaS(Infrastructure as a Service) 레벨에서 보면, 빅 데이터는 클라우드의 스토리지 기능을 활용할 수 있을 뿐만 아니라 동시에 가상 머신(Virtual Machine; VM) 내부의 계산에 많은 기여를 한다. 프레임 워크는 데이터나 장치 중심 모델에 따라 서비스를 제공하게 된다. 데이터 모델은 클라이언트에 제공되는 이기종 감지/작동 데이터를 추상화하고 저장할 수 있는 PaaS(Platform as a Service)로 구현된다. 장치 중심 모델은 IaaS가 고객에게 감지/가동 인프라 제공을 목적으로 구현된다. 고수준의 새로운 플랫폼은 무선 센서 네트워크를 클라우드 컴퓨팅과 통합하여 구현된다.
클라우드 컴퓨팅은 최근 몇 년간 정보 기술의 필수 요소로 자리를 잡아가고 있다. 클라우드 컴퓨팅은 컴퓨팅 파워 측면에서 상당한 이점을 제공하는 동시에 비용과 에너지 절감에 많은 도움이 되고 있다. 특히, 대규모 데이터를 다루는 곳이라면 클라우드 컴퓨팅은 현실적인 대안일 수밖에 없는 상황이다. 클라우드 환경에서는 원하는 작업을 수행하기 위해 자체 인프라를 설정하지 않아도 된다. 이는 가상화 기술을 통해 많은 사용자가 데이터 센터 리소스 및 서비스를 공유할 수 있기 때문이다. 클라우드의 자원 관리는 처리 능력, 메모리, 스토리지, 네트워크 대역폭 등을 요구하는 여러 서비스 중 필요한 것만 제공하게 된다. 이러한 기능을 이용해 여러 수용가의 미터 데이터를 관리하여 필요한 서비스를 제공할 수 있게 된다.
한편, 복잡한 아키텍처의 요소를 구성하는 많은 구성 요소들은 데이터 교환을 위해 인터페이스 구성 및 원활한 통신 수단이 필요하게 된다. 변전소 자동화는 IEC 61850 표준을 따르고 그와 관련된 스마트 미터링 데이터 관리에도 표준화가 필요하게 된다. 이러한 이유로 IRM(인터페이스 참조 모델)은 통합 플랫폼을 통하여 제어센서 기능을 식별하고 그룹화하는 역할을 하게 된다.
정전 관리 시스템(OMS), 고객 정보 시스템(CIS), 미터 데이터 관리(MDM) 등은 대표적인 기능들이다. CIM(Common Information Model, IEC 61968) 표준을 사용하는 상위 응용 프로그램 수준에서 MDM 통합 표준화에 관심을 가져야 한다. 미터 데이터 관리는 스마트 미터 데이터 수집을 위해 판독하고 이를 저장 및 분석한다. 이러한 데이터는 고객 정보 시스템이나 요금 청구와 다른 구성 요소에 표준화된 형태를 추가로 제공한다. 도 8은 변화하는 업계 환경의 결과로, CIM을 기반으로 하는 미터 데이터 관리 시스템을 보여주고 있다.
일반적으로, 미터 데이터 관리 시스템은 클라이언트-서버 환경에서 이루어진다. 컴퓨팅 파워, 비용 및 에너지 절감에 도움이 되고 많은 수요자를 관리하기 위해서는 클라우드 환경으로의 전환은 필수적이다. 이는 가상화 기술을 통해 자체 인프라를 설정할 수 있기 때문이다. 이를 통해, 여러 수용자의 데이터 및 서비스를 공유할 수 있는 환경이 마련된다. 또한, 이를 통해, 홈 오토메이션은 물론 가스나 수도 등 원격 검침을 통합한 고속 전력선 통신(PLC)과 서버 기능을 만족하는 새로운 시장을 개척할 수 있을 뿐만 아니라 전화 보급률이 낮고 전기 보급률이 높은 중국, 카자흐스탄, 인도네시아, 말레이시아 등을 중심으로 해외 시장 수출이 수월해질 것으로 보인다.
한편, 원격 전력 모니터링 및 장치 제어에는 다양한 기능들이 제공되어야 한다. 요구 반응(Demand Response)에 쉽게 대응해야 하는 것이 기본적인 문제이다. 사용자의 시스템의 부하 예측 및 관리가 가능해야 한다. 정전 관리나 오토 스케일링 기능을 제공해야 한다. 시스템의 신뢰성, 확장성, 안정성, 간결성을 보장해야 한다. 오토 스케일링이나 분산 처리 서비스가 가능할 수 있도록 해야 한다. 사용자를 위해 다양한 요금 설정을 통해 에너지를 절약할 수 있는 기능도 제공되어야 한다.
도 9는 클라우드 환경에서 각 가정의 스마트 콘센트에 연결된 디바이스를 관리할 수 있는 원격 모니터링에 대한 블록 다이어그램을 보여주고 있다.
현재, 스마트 콘센트에서 전달된 정보 뿐 아니라 전력 소비량을 수집하여 분석한 후 이를 데이터베이스에 저장할 수 있는 기능을 제공하고, 전력 사용 정보를 사용자가 원할 때 전달할 수 있는 클라우드 서버가 구비되며, 사용자가 직접 스마트 콘센트에 연결된 장비(어플라이언스)들을 제어할 수 있고, 에너지 사용량을 원하는 주기로 모으고 이를 데이터베이스에 저장하며 다양한 형태의 보고서를 제공할 수 있는 원격 전력 모니터링 시스템에 대한 개발이 필요한 상황이다.
대한민국 등록특허공보 제10-1039402호(2011.05.31.)
1. S. Massoud Amin and B. F. Wollenberg; "Toward a smart grid: power delivery for the 21st century,"(IEEE Power and Energy Magazine, 3(5), October 2005). 2. DoE, "Smart Grid Investment Grant Program Funding Opportunity Number: DE-FOA-0000058," U. S. Department of Energy2009. 3. http://ieeesa.tistory.com/entry/스마트-그리드의-핵심은-AMI원격검침인프라에서-시작 [IEEE-SA 한국 공식 블로그] 4. C. Geschickter, "The Emergence of Meter Data Management (MDM): A Smart Grid Information white paper,"GTM Research, 2010. 5. Y. Yuan, H.Wang, D.Wang, J. Liu, On interference-aware provisioning for cloud-based big data processing, in: Quality of Service (IWQoS), 2013 IEEE/ACM 21st International Symposium on, 2013, pp. 1-6. 6. S. H. Shah, F. K. Khan, W. Ali, J. Khan, "A new framework to integrate wireless sensor networks with cloud computing," in: Aerospace Conference, 2013 IEEE, 2013, pp. 1-6. 7. IEC 61968-1: System interfaces for distribution management - Part 1: Interface architecture and general requirements 8.http://www.landisgyr.ch/webfoo/wp-content/uploads/2013/04/PS_MDMS_Overview_Short_2013.pdf 9. https://aws.amazon.com/ko/iot-platform/
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 검침된 에너지 사용량을 이용하여 소비 성향 및 수요 분석을 할 수 있고, 이를 통해, 에너지 절감 및 대책 수립 등 효율적인 에너지 활용 서비스를 제공할 수 있는 AMI 환경에서 클라우드 기반의 미터 데이터 관리 시스템을 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, AMI 환경에서 클라우드를 기반으로 수용가에서 사용되는 전력을 원격으로 모니터링하는 원격 전력 모니터링 시스템에 있어서, 클라우드 서버; 수용가 측에 설치되어 있는 적어도 하나의 사물인터넷 디바이스; 및 상기 적어도 하나의 사물인터넷 디바이스로부터 취득한 전력 정보를 클라우드 서버로 전송하고, 상기 클라우드 서버에 저장되어 있는 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보를 토대로 상기 사물인터넷 디바이스에 대한 제어 신호를 출력하는 시스템 관리부를 포함하는 원격 전력 모니터링 시스템을 제공한다.
여기서, 상기 시스템 관리부는 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보를 메시지(message) 형태로 상기 클라우드 서버로 전송할 수 있다.
또한, 상기 시스템 관리부는, 상기 수용가에 설치되어 있는 각각의 콘센트에 연결되어 있는 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보를 상기 콘센트와 게이트웨이 사이의 전력선 통신을 통해 취득하여 상기 클라우드 서버로 전송하는 측정부, 네트워크 관리, 정전 관리, 고객 정보 관리, 요구 반응 관리를 담당하는 검증부, 상기 측정부 및 상기 검증부를 모니터링하는 모니터링부를 포함할 수 있다.
이때, 상기 콘센트에는 상기 게이트웨이와 상기 전력선 통신을 하기 위한 전력선 통신 모뎀이 설치되어 있을 수 있다.
또한, 상기 요구 반응 관리는 수집된 소비자의 소비 수준과 가격 정보를 상기 소비자에게 제공하여 상기 소비자 스스로 전력 사용 시간을 결정하도록 유도할 수 있다.
그리고 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보는 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 사용량을 포함할 수 있다.
또한, 상기 원격 전력 모니터링 시스템은 고객 서비스를 위한 응용 프로그램으로, 웹과 모바일 앱으로 구현되는 고객 포털 서비스를 더 포함할 수 있다.
그리고 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보에 관한 메시지는 MQTT 주제에 게시되고, 상기 MQTT 주제는 상태가 업데이트되는 각각의 상기 사물인터넷 디바이스를 식별할 수 있는 계층적 이름을 갖게 될 수 있다.
이때, 상기 MQTT 주제에 게시되는 메시지는 메시지 브로커로 전송될 수 있다.
또한, 상기 클라우드 서버는, 모든 연결 지점에서 상호 인증 및 암호화를 제공하는 파트로서 콘솔이나 API를 사용하여 상기 사물인터넷 디바이스에 대한 인증서와 정책을 생성, 배포 및 관리하는 제1 파트, 상기 사물인터넷 디바이스의 최신 상태가 포함된 상기 사물인터넷 디바이스의 영구, 가상 버전을 생성하여 상기 사물인터넷 디바이스가 오프라인이더라도 상기 사물인터넷 디바이스의 최종 보고된 상태와 원하는 이후 상태를 유지할 수 있도록 하는 제2 파트, 각각의 상기 사물인터넷 디바이스에서 생성된 전력 정보를 수집, 처리, 분석하고, 조치를 취할 수 있도록 해주는 제3 파트, 개발자가 API를 쉽게 생성, 게시, 유지 관리, 모니터링 및 보안할 수 있게 해주는 제4 파트, 데이터베이스를 인스턴트 유형으로 제공하고, 데이터베이스 엔진을 제공하는 제5 파트, 웹 규모 컴퓨팅 작업을 할 수 있도록 상기 사물인터넷 다바이스의 전력 정보를 저장하고 검색할 수 있도록 해주는 제6 파트, 및 게시, 구독 메시징 및 모바일 알림 서비스 및 메시지를 전달하는 작업을 할 수 있도록 해주는 제7 파트를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, AMI 환경에서 클라우드를 기반으로 수용가에서 사용되는 전력을 원격으로 모니터링함으로써, 검침된 에너지 사용량을 이용하여 소비 성향 및 수요 분석을 할 수 있고, 이를 통해, 에너지 절감 및 대책 수립 등 효율적인 에너지 활용 서비스를 제공할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 각 수용가의 스마트 콘센트에 연결되어 있는 사물인터넷 디바이스들을 원격으로 직접 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템을 나타낸 도면으로, (a)는 시스템의 구성도이고, (b)는 수용가의 각 콘센트에서 클라우드 서버로 데이터를 전송하는 방식을 나타낸 모식도이다.
도 2의 (a)는 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템에서, 사물인터넷 디바이스의 인증 경로를 나타낸 모식도이고, (b)는 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템에서, 클라우드 서버를 나타낸 구성도이며, (c)는 MQTT 주제에 사물인터넷 디바이스의 전력 정보에 관한 메시지가 게시되는 방식을 나타낸 모식도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템의 시스템 관리부를 나타낸 구조도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템의 메인 페이지를 보여주는 이미지이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템의 최초 접속 후 로그인 페이지를 보여주는 이미지이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템에서 수용가의 전력 데이터 분석 및 모터링 화면을 보여주는 이미지이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템에서 수용가의 스마트 콘센트에 연결된 디바이스 제어 화면을 보여주는 이미지이다.
도 8은 변화하는 업계 환경의 결과로, CIM을 기반으로 하는 미터 데이터 관리 시스템을 나타낸 모식도이다.
도 9는 종래기술에 따른 클라우드 환경에서 각 가정의 스마트 콘센트에 연결된 디바이스를 관리할 수 있는 원격 모니터링에 대한 블록 다이어그램이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템은 AMI(Advanced Metering Infrastructure) 환경에서 클라우드(Cloud)를 기반으로 수용가(10)에서 사용되는 전력을 원격으로 모니터링하는 시스템이다.
이러한 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템은 클라우드 서버(100), 사물인터넷 디바이스(200) 및 시스템 관리부(300)를 포함하여 형성된다.
클라우드 서버(100)는 인증 및 정책(Certification & Policy) 파트로 정의되는 제1 파트(110)를 포함할 수 있다. 제1 파트(110)에서는 모든 연결 지점에서 상호 인증 및 암호화를 제공한다. 이러한 제1 파트(110)는 콘솔이나 API(Application Programming Interface)를 사용해 사물인터넷 디바이스(200)에 대한 인증서와 정책을 생성, 배포 및 관리할 수 있다. 또한, 클라우드 서버(100)는 쉐도우(Shadow) 파트로 정의되는 제2 파트(120), 룰 엔진(Rule Engine) 파트로 정의되는 제3 파트(130), API 게이트웨이(gateway) 파트로 정의되는 제4 파트(140)를 포함할 수 있다. 여기서, 제2 파트(120)는 사물인터넷 디바이스(200)의 최신 상태가 포함된 각 사물인터넷 디바이스(200)의 영구, 가상 버전을 생성하여 사물인터넷 디바이스(200)가 오프라인이더라도 각 사물인터넷 디바이스(200)의 최종 보고된 상태와 원하는 이후의 상태를 유지할 수 있도록 한다. 또한, 제3 파트(130)는 인프라를 따로 관리할 필요 없이 글로벌 규모로 연결된 사물인터넷 디바이스(200)에서 생성된 데이터를 수집, 처리, 분석하고 이를 기반으로 조치를 취할 수 있도록 해준다. 그리고 제4 파트(140)는 어떤 규모에서든 개발자가 API를 손쉽게 생성, 게시, 유지 관리, 모니터링 및 보안을 할 수 있게 해주는 완전 관리형 서비스를 제공해준다.
또한, 클라우드 서버(100)는 RDS(Amazon Relational Database Service) 파트로 정의되는 제5 파트(150), S3(Amazon Simple Storage Service) 파트로 정의되는 제6 파트(160) 및 SNS(Amazon Simple Notification Service) 파트로 정의되는 제7 파트(170)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 제5 파트(150)는 데이터베이스를 인스턴트 유형으로 제공하고, 원격 전력 모니터링 시스템의 데이터베이스 엔진을 제공한다. 또한, 제6 파트(160)는 웹 규모 컴퓨팅 작업을 할 수 있도록 원격 전력 모니터링 시스템을 위한 데이터를 저장하고 검색할 수 있도록 해준다. 그리고 제7 파트(170)는 게시, 구독 메시징 및 모바일 알람 서비스 및 메시지를 전달하는 작업을 할 수 있게 해준다. 이외에도 클라우드 서버(100)는 사물인터넷 디바이스(200)를 제어하고 관리하기 위해 AWS Lambda 파트로 정의되는 제8 파트(180)를 더 포함할 수 있다.
사물인터넷 디바이스(200)는 수용가(10) 측에 적어도 하나 설치된다. 이때, 사물인터넷 디바이스(200)는 사물인터넷 단말과 디바이스가 디지털로 연결되어 있는 형태로 구성되며, 그 외관은 사물인터넷 단말과 디바이스가 직결되어 있는 형태로 구성되거나 별도의 디지털 케이블에 의해 연결되어 있는 형태로 구성될 수 있다. 또한, 사물인터넷 디바이스(200)는 수용가(10)에 설치되어 있는 콘센트(20)에 접속된다. 이때, 콘센트(20)에는 이와 연결되는 사물인터넷 디바이스(200)를 제어할 수 있도록, 게이트웨이와 전력선 통신(PLC)을 하기 위한 전력선 통신 모뎀이 설치된다.
이러한 사물인터넷 디바이스(200)는 게이트웨이와의 전력선 통신(PLC)을 통해 이의 전력 정보를 시스템 관리부(300)로 전송한다. 구체적으로, 사물인터넷 디바이스(200)의 전력 정보에 관한 메시지는 MQTT(경량 메시지 전송 프로토콜) 주제에 게시되어 그 상태가 보고된다. 이에 따라, MQTT 주제는 상태가 업데이트되는 각각의 사물인터넷 디바이스(200)를 식별할 수 있는 계층적 이름을 갖게 된다. 그리고 MQTT 주제에 게시되는 메시지는 메시지 브로커로 전송된다. 이때, 본 발명의 실시 예에서, 사물인터넷 디바이스(200)의 전력 정보는 사물인터넷 디바이스(200)의 전력 사용량을 의미한다.
시스템 관리부(300)는 수용가(10) 측에 설치되어 있는 적어도 하나의 사물인터넷 디바이스(200) 및 다수의 수용가(10)에 설치되어 있는 다수의 사물인터넷 디바이스(200)로부터 취득한 전력 정보, 즉, 사물인터넷 디바이스(200)의 전력 사용량을 클라우드 서버(100)로 전송한다. 이때, 시스템 관리부(300)는 사물인터넷 디바이스(200)의 전력 정보를 메시지 형태로 클라우드 서버(100)로 전송할 수 있다.
또한, 시스템 관리부(300)는 클라우드 서버(100)에 저장되어 있는 사물인터넷 디바이스(200)의 전력 정보를 토대로 사물인터넷 디바이스에 대한 제어 신호를 출력한다.
이를 위해, 본 발명의 실시 예에 따른 시스템 관리부(300)는 측정부(measuring)(310), 검증부(verification)(320) 및 모니터링부(monitoring)(330)를 포함할 수 있다.
측정부(310)는 수용가(10)에 설치되어 있는 각각의 콘센트(20)에 연결되어 있는 사물인터넷 디바이스(200)의 전력 정보를 콘센트(20)와 게이트웨이 사이의 전력선 통신(PLC)을 통해 취득하고 이를 클라우드 서버(100)로 전송한다.
검증부(320)는 원격 전력 모니터링 시스템을 관리하기 위한 다양한 서비스 모듈을 포함하고 있다. 이를 통해, 검증부(320)는 네트워크 관리, 정전 관리, 고객 정보 관리, 요구 반응 관리를 담당하게 된다. 여기서, 고객 정보 관리 및 이의 모듈은 고객 지식을 통한 비즈니스 전략의 체계적인 지원을 위한 것이다. 고객 정보 관리 모듈은 모든 수용가(10)의 가입자의 정보를 관리하고 수집한 정보를 기본으로 하여 각종 기능을 구현하여 편의를 제공한다. 고객 정보 관리 모듈은 예컨대, 고객의 가입, 탈퇴, 변경 등을 관리하게 된다.
또한, 요구 반응 관리란 소비자가 지역 전력 회사가 제공하는 일일 소비 패턴을 확인하여 전기를 사용하는 것을 의미한다. 요구 반응 관리 모듈은 양방향 통신을 할 수 있는 AMI 네트워크를 통해 소비자의 전력 소비 패턴을 수집 및 분석함으로써, 소비자에게 전력 소비 수준과 전력 사용량에 대한 가격 정보를 제공할 수 있다. 이러한 요구 반응 관리 모듈은 소비자의 전력 소비에 관한 정보를 수집하여 소비자에게 그 정보를 제공하고, 이를 통해, 소비자가 스스로 요구하는 전력 사용 시간대를 결정할 수 있도록 유도하는 역할을 하게 된다.
그리고 검증부(320)는 장치 관리를 담당하게 된다. 장치 관리 모듈은 수용가(10)에 설치되는 사물인터넷 디바이스(200)와 게이트웨이를 상호 통신할 수 있게 한다. 또한, 장치 관리 모듈은 통신 건물에서 인터넷을 통하여 클라우드 서버(100)로 메시지를 보낼 수 있게 한다. 그리고 사용자는 장치 관리 모듈을 통해 사물인터넷 디바이스(200)와 커뮤니케이션할 수 있게 된다. 또한, 장치 관리 모듈은 새로운 사물인터넷 디바이스(200)를 등록시키거나 삭제하는 역할을 담당한다. 그리고 장치 관리 모듈은 수용가(10) 측의 각 콘센트(20)의 미터 데이터를 관리하고 제어하는 기능을 담당하게 된다.
모니터링부(330)는 클라우드 기반의 미터 데이터를 관리하고 모니터링하는 파트로서, 측정부(310) 및 검증부(320)를 모니터링한다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템은 고객 서비스를 위한 응용 프로그램으로 웹과 모바일 앱으로 구현되는 고객 포털 서비스를 더 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명이 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템을 구현하는 고객 포털 서비스의 메인 페이지를 보여주는 이미지이다. 고객 포털 서비스는 반응형 웹으로 구성하여 플랫폼에 제약을 받지 않고 이용할 수 있도록 개발되었다.
이러한 고객 포털 서비스를 이용하기 위해서는 로그인을 해야 한다. 도 5는 사용자의 접속을 위한 로그인 페이지를 보여주는 이미지이다. 접근 권한 및 정상적인 경로의 접근이 아닐 경우 접근 거부를 하게 된다. 접근 거부는 사용자의 데이터베이스에서 회원 등급을 설정하여 페이지 상단부에 등급을 체크하도록 되어 있다.
수용가가 사용한 전력을 한 눈에 볼 수 있도록 도표로 제공할 수 있는 기능이 도 6의 화면 이미지에서 보여준다. 고객 포털 서비스는 이러한 도표를 직접 출력하거나 다양한 형태의 그림 파일로 저장할 수 있는 기능을 제공한다. 이때, 상기 도표에는 실시간 원격 모니터링, 데이터 저장, 통계 분석과 장치 관리 기능이 포함된다.
도 7은 수용가의 스마트 콘센트에 연결된 디바이스 제어 화면이다. 도 7에서는 수용가의 데이터베이스를 이용해 게이트웨이와 컨트롤러에 따른 포트(스마트 콘센트의 정보)를 불러와 제어할 수 있도록 하였다. MQTT 및 HTTP를 이용한 사물(Thing)의 연동 및 Identity 생성, 사물에 대한 메타 데이터를 관리하는 부분이 여기에 해당된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템은 클라우드 환경에서 원격으로 수용가(10)의 전력을 모니터링할 수 있다. 이러한 원격 전력 모니터링 시스템에서는 레거시(legacy) 데이터를 관리할 수 있고 미터 데이터를 수집할 수 있다. 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템은 아마존의 AWS 환경에서 개발되었으며, 전력 모니터링을 위한 상기의 대표적인 기능들을 포함했을 뿐만 아니라 확장성을 고려하였다. 또한, 본 발명의 실시 예에 따른 원격 전력 모니터링 시스템은 수용가(10)의 스마트 콘센트(20), 즉, 전력선 통신 모뎀이 내장되어 있는 콘센트(20)에 접속되는 사물인터넷 디바이스(200)들을 원격으로 직접 제어할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
100; 클라우드 서버 110; 제1 파트
120; 제2 파트 130; 제3 파트
140; 제4 파트 150; 제5 파트
160; 제6 파트 170; 제7 파트
200; 사물인터넷 디바이스 300; 시스템 관리부
310; 측정부 320; 검증부
330; 모니터링부

Claims (10)

  1. AMI 환경에서 클라우드를 기반으로 수용가에서 사용되는 전력을 원격으로 모니터링하는 원격 전력 모니터링 시스템에 있어서,
    클라우드 서버;
    수용가 측에 설치되어 있는 적어도 하나의 사물인터넷 디바이스; 및
    상기 적어도 하나의 사물인터넷 디바이스로부터 취득한 전력 정보를 클라우드 서버로 전송하고, 상기 클라우드 서버에 저장되어 있는 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보를 토대로 상기 사물인터넷 디바이스에 대한 제어 신호를 출력하는 시스템 관리부;
    를 포함하고,
    상기 클라우드 서버는,
    모든 연결 지점에서 상호 인증 및 암호화를 제공하는 파트로서 콘솔이나 API를 사용하여 상기 사물인터넷 디바이스에 대한 인증서와 정책을 생성, 배포 및 관리하는 제1 파트,
    상기 사물인터넷 디바이스의 최신 상태가 포함된 상기 사물인터넷 디바이스의 영구, 가상 버전을 생성하여 상기 사물인터넷 디바이스가 오프라인이더라도 상기 사물인터넷 디바이스의 최종 보고된 상태와 원하는 이후 상태를 유지할 수 있도록 하는 제2 파트,
    각각의 상기 사물인터넷 디바이스에서 생성된 전력 정보를 수집, 처리, 분석하고, 조치를 취할 수 있도록 해주는 제3 파트,
    개발자가 API를 쉽게 생성, 게시, 유지 관리, 모니터링 및 보안할 수 있게 해주는 제4 파트,
    데이터베이스를 인스턴트 유형으로 제공하고, 데이터베이스 엔진을 제공하는 제5 파트,
    웹 규모 컴퓨팅 작업을 할 수 있도록 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보를 저장하고 검색할 수 있도록 해주는 제6 파트, 및
    게시, 구독 메시징 및 모바일 알림 서비스 및 메시지를 전달하는 작업을 할 수 있도록 해주는 제7 파트,
    를 포함하는 원격 전력 모니터링 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 관리부는 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보를 메시지(message) 형태로 상기 클라우드 서버로 전송하는 원격 전력 모니터링 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 시스템 관리부는,
    상기 수용가에 설치되어 있는 각각의 콘센트에 연결되어 있는 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보를 상기 콘센트와 게이트웨이 사이의 전력선 통신을 통해 취득하여 상기 클라우드 서버로 전송하는 측정부,
    네트워크 관리, 정전 관리, 고객 정보 관리, 요구 반응 관리를 담당하는 검증부,
    상기 측정부 및 상기 검증부를 모니터링하는 모니터링부,
    를 포함하는 원격 전력 모니터링 시스템.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 콘센트에는 상기 게이트웨이와 상기 전력선 통신을 하기 위한 전력선 통신 모뎀이 설치되어 있는 원격 전력 모니터링 시스템.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 요구 반응 관리는 수집된 소비자의 소비 수준과 가격 정보를 상기 소비자에게 제공하여 상기 소비자 스스로 전력 사용 시간을 결정하도록 유도하는 원격 전력 모니터링 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보는 상기 사물인터넷 디바이스의 전력 사용량을 포함하는 원격 전력 모니터링 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    고객 서비스를 위한 응용 프로그램으로, 웹과 모바일 앱으로 구현되는 고객 포털 서비스를 더 포함하는 원격 전력 모니터링 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 사물인터넷 디바이스의 전력 정보에 관한 메시지는 MQTT 주제에 게시되고,
    상기 MQTT 주제는 상태가 업데이트되는 각각의 상기 사물인터넷 디바이스를 식별할 수 있는 계층적 이름을 갖게 되는 원격 전력 모니터링 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 MQTT 주제에 게시되는 메시지는 메시지 브로커로 전송되는 원격 전력 모니터링 시스템.
  10. 삭제
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