KR102212141B1 - Bems 기반 서버형 에너지 관리 배전반 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소프트웨어를 설치하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 건물 전체 에너지를 용이하게 관리할 수 있는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반에 관한 것으로,
배전반(100)에 BEMS 모듈(101)에 소프트웨어를 설치하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 건물 전체 에너지를 관리하는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반에 있어서, 상기 배전반(100)에 탑재된 배터리(102); 상기 배전반(100)에 탑재되고, 상기 배터리(102)의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 DC/AC컨버터(103); 상기 배전반(100)에 탑재되고, 진동 센서, 전압 센서, 전류 센서, 불꽃 감지 센서, 및 열감지 센서를 포함하는 설비 센서(104); 상기 배전반(100)에 탑재되고, 제어 모듈(105) 및 통신 모듈(106); 상기 배전반(100)에 탑재된 각 배전반의 위치를 포함하는 지도 모듈(107); 상기 배전반(100)에 탑재되고, 상기 배전반(100) 내에서 생성되는 각 정보를 저장하는 DB 모듈(108); 상기 배전반(100)에 탑재되고, 상기 배전반(100)의 화재를 진화하도록 제어하는 자동 소화 모듈(109); 상기 배전반(100)에 탑재되고, 상기 배전반(100)의 진동을 감지하는 지진 감지 모듈(110); 및 상기 배전반(100)과 네트워크로 연결되는 중앙 관제 센터(300);을 포함한다.

Description

BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반{BEMS-based energy management switchboard}
본 발명은 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 소프트웨어를 설치하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시하고, 건물 전체 에너지를 효율적으로 사용하고 용이하게 관리할 수 있는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반에 관한 것이다.
에너지 사용에 대한 사회적 관심이 높아지고 에너지 사용 효율에 대한 이슈가 커지면서 특히 대형화된 건물 내에서는 건물 내 사용되는 다양한 시설물에 대한 관리 시스템이 도입되고 있다.
이러한 관리 시스템의 대표적인 예로 한국등록특허공보 10-1655247호 및 한국등록특허공보 10-1710029호 등에 개시된 바와 같은 빌딩 에너지 관리 시스템(BEMS, Building Energy Management System)을 이용하여 에너지 사용을 분석하고 관리하는 시스템 기술을 들 수 있다. 이러한 BEMS는 냉난방 공조 설비, 조명 설비, 전력 설비 등의 에너지 사용 상태 정보를 모니터링하고 모니터링된 결과를 이용하여 빌딩 내 사용되는 에너지 자원을 효과적으로 관리하는데 사용되고 있다.
일견 유한한 에너지자원을 고려할 때, 에너지 생산 측면에서도 에너지 생산원의 다양화, 환경 보호, 에너지 효율화 기술이 필요함은 물론이나, 현재의 기술로 에너지 공급량을 무한히 늘릴 수 없기 때문에 사용되는 에너지를 감축시키기 위한 소비 측면의 에너지 사용량 절감 기술은 반드시 필요한 기술이라고 할 수 있다.
그러나 종래 BEMS 등을 이용하여 건물 내 에너지 관리 등을 수행하는 시스템의 경우, 다양한 알고리즘과 하드웨어 구성을 통하여 사용 에너지와 에너지 효율 등에 대한 결과 데이터를 산출하고 활용하고 있기는 하나 대부분 일차적인 모니터링에 그치고 있다.
또한, 종래 빌딩 에너지 관리 시스템(BEMS)의 경우, 빌딩 내 설비 장치를 자동적으로 제어하는 자동제어시스템과는 별도의 독립된 시스템 형태로 개발 및 운영되고 있어 서로 독립된 시스템이 설치된 후, 중앙 관제 센터의 관리 제어 등을 통하여 서로 데이터를 송수신하는 간접 연결 방식으로 운용되고 있다.
또한 종래 배전반이라 함은 송전선으로부터 고압, 예컨대 한국전력으로부터 고압을 인입받아 저압으로 변환하여 빌딩, 공장, 가정, 공공기관, 교육시설 등의 수용처에 배전하고, 계기, 표시등, 계전기, 개폐기 등을 배치하여 전로의 개폐나 기기의 제어, 그리고 감시가 용이하도록 한다.
또한, 종래 배전반은 차단기나 보호계전기 등과 같은 단위 기기를 부착, 지지하는 구조물과 단위 기기를 접속 및 연결시키는 부스바(Busbar), 케이블 등을 포함하는 도체물의 집합체로 구성되어 있으며, 수용 전압에 따라 초고압, 고압, 저압 배전반으로 구분된다.
전력 공급처로부터 수전된 전력은 차단기와 변압기를 통하여 MCCB에 공급되고, MCCB를 통하여 각 부하단에 전력을 공급하게 된다.
이와 같은 종래 시스템 구성 방식은 두 개의 별도 시스템 모두 구축되어야 하므로 설계 단계에서부터 복잡성을 초래함은 물론, 시스템 구축에 따른 높은 비용이 발생되며, 서로 이원화된 각각의 독립된 프로세싱과 서로 다른 체계에 기반을 두고 있는 양 시스템을 모두 통합적으로 관리하여야 하므로 유지/관리 측면에서도 다양하고 복잡한 기술적 어려움이 발생하게 된다.
또한, 에너지 관리 시스템에서 제공되는 다양한 분석/모니터링 정보는 자동제어시스템과는 전혀 다른 독립된 계통에 의하여 분리/수집되므로 효과적인 사용자 인터페이싱은 물론, 설비장치의 구동 제어를 위하여 인위적인 정보 조합 등을 이용한 추가적인 데이터 가공이 요구됨은 물론, 이러한 과정에서 실시간성이 저하되거나 데이터 왜곡 등이 발생될 가능성이 그 만큼 높아져 에너지 효율성을 기반으로 한 설비장치 제어에 최적화될 수 없는 문제점이 있다고 할 수 있다.
최근 에너지는 국내외적으로 큰 이슈가 되었으며 에너지를 절감할 수 있는 시스템 요구가 증가하고 있다.
그러나 배전반은 빌딩에 에너지를 공급하는 가장 기본적인 장치이지만 현재까지 수배전반의 기술요소는 전기의 안정적인 공급에 집중되어 있다. 대부분의 배전반은 전압, 전류, 전력 등 전기적인 요소를 기본적으로 계측하고 있으며, 단순히 계측 값을 실시간으로 또는 원격지에서 정보를 보는 정도의 기능만을 사용하고 있다.
또한, 상술한 종래 기술로는 에너지 흐름을 능동적으로 감시하거나, 건물 전체 에너지를 용이하게 관리할 수 없는 문제가 발생한다.
또한, 초기 화재진압 및 경보와, 지진 감지기능이 중복되어 발생하는 경우나 민감한 센서 때문에 각 센서들간의 영향을 받아 오작동되어 필요없는 관리자의 출동이나 자동소화장치의 수시 작동으로 인한 배전반 내부 관리의 어려움도 존재한다.
한국등록특허공보 10-1655247호 한국등록특허공보 10-1710029호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 배전반에 일체형 터치 기능을 가진 PC를 탑재하여 BEMS 소프트웨어 설치하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 건물 전체 에너지를 관리할 수 있는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 현재 전력 데이터를 유선 또는 무선으로 중앙관제장치에 전송하여 상황에 따라서 제어하고, 배전반에 탑재된 배터리로 DC/AC컨버터를 이용한 전원을 공유 할 수 있어 정전 시에도 통신 및 제어 가능하며, 서버를 탑재한 배전반으로 지도기반에 현장별 원격 관리 및 모니터링할 수 있는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 설비별 상태값(진동, 전압, 전류, 불꽃감지, 열감지)의 이상 상황 감시 및 예측으로 사고를 미연에 방지하며, 화재발생시 자동소화장치로 초기 화재진압 및 경보할 수 있고, 지진 감지기능을 적용하여 사전에 부하 차단으로 2차 사고를 방지할 수 있으며 센서 간의 영향 또는 오차를 보정하여 정확하게 화재 또는 지진 여부를 판단하여 그에 알맞은 대처를 할 수 있는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반를 제공하는 데 목적이 있다.
또한, 본 발명은 서버의 빅데이터 활용을 통해 탑재한 배전반으로 웹 지도기반에 현장별 원격 관리 및 모니터링 기능을 활용한 감시제어 기능을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 배전반에 BEMS 모듈에 소프트웨어를 설치하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 건물 전체 에너지를 관리하는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반에 있어, 상기 배전반에 탑재된 배터리; 상기 배전반에 탑재되고, 상기 배터리의 DC 전원을 AC 전원으로 변환하는 DC/AC컨버터; 상기 배전반에 탑재되고, 진동 센서, 전압 센서, 전류 센서, 불꽃 감지 센서, 및 열감지 센서를 포함하는 설비 센서; 상기 배전반에 탑재되고, 제어 모듈 및 통신 모듈; 상기 배전반에 탑재된 각 배전반의 위치를 포함하는 지도 모듈; 상기 배전반에 탑재되고, 상기 배전반 내에서 생성되는 각 정보를 저장하는 DB 모듈; 상기 배전반에 탑재되고, 상기 배전반의 화재를 진화하도록 제어하는 자동 소화 모듈; 상기 배전반에 탑재되고, 상기 배전반의 진동을 감지하는 지진 감지 모듈; 상기 배전반과 네트워크로 연결되는 중앙 관제 센터;을 포함한다.
상기 배전반의 현재 전력 데이터를 유선 또는 무선으로 중앙 관제 센터에 전송이 가능하며 상황에 따라 에너지 절감 제어도 가능하다.
상기 제어 모듈 및 통신 모듈은 DC/AC컨버터로 변환된 전원을 공유 할 수 있어 정전 시에도 통신 및 제어 가능하다.
상기 지도 모듈의 정보를 전달받아 관리자 단말기로 지도기반에 현장별 원격 관리 및 모니터링 기능이 가능하다.
상기 설비 센서는 배전반의 진동 측정값, 전압 측정값, 전류 측정값, 불꽃 감지 측정값, 열감지 측정값을 포함하는 전기 설비별 상태값이 일정치 이상인 경우 이상 상황 감시 및 예측으로 사고를 미연에 방지한다.
상기 자동 소화 모듈은 배전반의 화재 발생시 자동 소화 장치로 초기 화재진압 및 경보기능을 갖는다.
상기 지진 감지 모듈은 배전반에 지진 감지기능을 적용하여 사전에 부하 차단으로 2차 사고 방지한다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 배전반에 일체형 터치 기능을 가진 PC를 탑재하여 BEMS 소프트웨어 설치하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 건물 전체 에너지를 용이하게 관리할 수 있다.
또한, 본 발명은 건물 전체 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 관리하여 에너지 절감을 위한 미리 정해진 BEMS 소프트웨어의 전기 설비의 효율 분석 알고리즘을 적용하여 에너지를 절감할 수 있다.
또한, 본 발명은 배전반의 각 센서에 대한 추가적인 데이터 가공을 통해 실시간성이 저하되거나 데이터 왜곡 등이 발생될 가능성을 줄여 에너지 효율성을 기반으로 한 설비장치 제어에 최적화시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 각 건물에 에너지 패턴을 분석하여 피크 부하에 비상발전기를 적시에 가동할 수 있다.
또한, 본 발명은 2가지 모드로 나누어 감지하도록 하여 온도 또는 진동이 서로에게 영향을 미쳐 오작동될 문제를 사전에 차단하고, 화재 또는 지진 여부를 판단하여 그에 알맞은 대처를 효율적으로 할 수 있게 하였다.
또한, 본 발명은 소프트웨어를 통해 피크치값 모니터링 및 피크 부하관련 관련 설비(조명, 냉난방, 전열 설비) 제어가 가능하고, 태양광설비 및 태양광 ESS 연동이 가능하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시할 수 있다.
도 1 a, b는 본 발명의 일실시예에 따른 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반과 중앙관제센터 간의 통신 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반의 전체적인 구성을 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 도 4의 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반와 중앙관제센터 간의 통신 구성을 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반의 제어 과정을 설명하는 플로챠트이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반의 (지진)센서 감지 파형을 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1a에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반은 배전반(100) 내에 BEMS 모듈(101), 배터리(102), 및 DC/AC컨버터(103)와 통신 모듈(106)로 연결된 중앙 관제 센터(300)를 포함한다.
도 1b에 도시된 바와 같이 상기 BEMS 모듈(101)은 최대전력관리 시스템을 적용한 피크치 제어기능을 갖는 피크치 제어부(101-1); 부하별 전압, 전류, 패턴 알고리즘을 이용한 부하예측부(101-2); PLC를 이용한 부하별 제어기능을 갖는 부하 제어부(101-3); 현재 전력 데이터를 유선 또는 무선으로 중앙관제장치에 전송이 가능하며 상황에 따라선 제어도 가능하도록 통신 모듈 등을 제어하는 통신모듈 제어부(101-4);를 포함한다.
상기 피크치 제어부(101-1)는 일상적인 피크들을 감지 중 비정상적 피크가 낮은 진폭으로 감지된 후 비정상적 피크의 진폭이 점차 일정치 보다 높아지는 경우를 감지하여 통신모듈 제어부(101-4)를 통해 중앙 관제 센터(300)에 전달한다.
상기 중앙 관제 센터(300)는 상기 피크치에 따라 해당하는 부하를 분석하고 우선 순위별 차등 제어를 명령한다.
상기 부하예측부(101-2)는 기후상관관계, 에너지 사용패턴, 요금상세내역, ZONE별 전기사용량, 전년대비 사용량 등을 분석한 모든 자료를 통해 부하를 예측하고, 건물 면적 대비 에너지 소비량, 부분별 소비율 비교, 필요시 정밀 진단 권고, 최대 전력 수요 조절 및 전력 피크치 제어가 부하 제어부(101-3) 등을 통해 가능하다.
상기 부하 제어부(101-3)는 빌딩 내 각종 센서를 이용하여 데이터를 수집하고 수집된 데이터를 집계/분석하여 장비 및 에너지를 효율적으로 관리하도록 제어한다.
상기 통신모듈 제어부(101-4)는 부하단의 상태를 예측하는 부하예측부(101-2) 및 상기 부하 제어부(101-3)에 관한 제어 정보를 포함하는 메시지를 생성하여 통신 모듈(106)을 통해 중앙 관제 센터(300)에 전송한다.
본 발명의 일실시예로서 상기 배전반(100)에 탑재된 배터리(102); 상기 배전반(100)에 탑재되고, 상기 배터리(102)의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 DC/AC컨버터(103); 진동 센서, 전압 센서, 전류 센서, 불꽃 감지 센서, 및 열감지 센서를 포함하는 설비 센서(104); 제어 모듈(105) 및 통신 모듈(106); 각 배전반의 위치를 포함하는 지도 모듈(107); 상기 배전반(100)에 탑재되고, 상기 배전반(100) 내에서 생성되는 각 정보를 저장하는 DB 모듈(108); 상기 배전반(100)의 화재를 진화하도록 제어하는 자동 소화 모듈(109); 상기 배전반(100)의 진동을 감지하는 지진 감지 모듈(110); 상기 배전반(100)과 네트워크로 연결되는 중앙 관제 센터(300);을 포함한다.
구체적으로 설명하면, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 배전반(100)에 BEMS 모듈(101)에 소프트웨어를 설치하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 건물 전체 에너지를 관리한다.
즉 배전반(100)에 일체형 터치 기능을 가진 PC를 탑재하여 BEMS 모듈(101)에 소프트웨어를 설치하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 건물 전체 에너지를 관리한다.
예를 들어 상기 소프트웨어를 통해 피크치값 모니터링 및 피크 부하관련 관련 설비(조명, 냉난방, 전열 설비) 제어가 가능하다.
또한 태양광설비 및 태양광 ESS 연동이 가능하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시할 수 있다.
본 발명은 상기 배전반(100)의 진동 측정값, 전압 측정값, 전류 측정값, 불꽃 감지 측정값, 열감지 측정값을 포함하는 전기 설비별 상태값이 일정치 이상(이상 상황)인 경우 이상 상황 감시 및 예측으로 사고를 미연에 방지하는 설비 센서(104);를 포함할 수 있다.
상기 설비 센서(104)는 설비별 상태값(진동, 전압, 전류, 불꽃감지, 열감지)의 이상상황 감시 및 예측으로 사고를 미연에 방지할 수 있다.
또한 상기 배전반(100)에 탑재된 지도 모듈(107)로 관리자 단말기로 지도기반에 현장별 원격 관리 및 모니터링 기능이 가능하고, 상기 DB 모듈(108)에 정보를 저장하여 빅데이터로 활용할 수 있다.
상기 서버를 탑재한 배전반으로 웹 지도기반에 현장별 원격 관리 및 모니터링 기능을 활용한 감시제어 기능을 갖는다.
또한 상기 DB 모듈(108)의 웹 지도기반 감시 제어에 관련한 DB정보를 추출하여 빅데이터로 활용할 수 있다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 배전반(100)의 화재 발생시 자동 소화 장치로 초기 화재진압 및 경보기능을 갖는 자동 소화 모듈(109); 지진을 감지하는 지진 감지 모듈(110);을 더 포함한다.
상기 자동 소화 모듈(109)은 화재발생시 자동소화장치로 초기 화재진압 및 경보기능을 갖는다.
즉 상기 자동 소화 모듈(109)은 자동소화장치에 설치된 제어부와 네트워크로 연결되어 화재발생 초기단계에서 작동이 가능하도록 제어하며, 경보 장치와도 연결되어 경보 알람을 울리도록 제어한다.
본 발명은 상기 배전반(100)에 탑재된 배터리(102)로 DC/AC컨버터(103)를 이용한 전원을 공유 할 수 있어 정전 시에도 통신 및 제어 가능한 제어 모듈(105) 및 통신 모듈(106);을 더 포함한다.
상기 제어 모듈(105) 및 통신 모듈(106)은 배전반에 탑제된 정류기 배전반 DC전압을 이용하여 DC/AC컨버터(103)를 이용한 전원장치를 구성하여 교류 등으로 변환하여 정전 시에도 안정적인 전원을 제공하여 통신 및 상황제어가 가능하다.
따라서 통신 모듈(106)을 통해 상기 배전반(100)의 불꽃 감지 측정값, 열감지 측정값을 전송받은 제어 모듈(105)의 제어에 따라 화재 정보를 등록 연락처로 자동 전송할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이 상기 자동 소화 모듈(109)은 상기 지도 모듈에 저장된 지도기반 화재 발생 지역내에서의 촬영 영상과 전기 설비 센서(104) 신호들을 수집하여 관리자 단말기에 전달하여 화재를 감시하도록 하는 화재 감지부(109-1)의 감지 신호에 따른 제어 모듈(105)의 제어에 의해 화재 발생에 대한 경보를 수행하는 화재 경보부(109-2);를 포함한다.
상기 화재 감지부(109-1)에 의해 화재가 감지되면 화재 경보부(109-2)로 화재 발생에 대한 경보를 제어한다.
상기 화재 감지부(109-1)는 배전반(100) 내부의 화재를 감지하거나 배전반(100) 외부의 화재를 감지하여 상기 제어 모듈(105)에 전송하고, 상기 화재 경보부(109-2)는 상기 제어 모듈(105)의 제어를 받아 화재 발생 경보음과 화재 발생 안내음성을 송출한다.
또한 상기 배전반(100)에 지진 감지기능을 적용하여 사전에 부하 차단으로 2차 사고 방지하는 지진 감지 모듈(110);을 더 포함한다.
상기 지진 감지 모듈(110)은 지진 감지기능 적용으로 주요설비 전원 및 부하설비 차단으로 2차 사고를 방지할 수 있다.
예를 들어 상기 자동 소화 모듈(109)은 지진을 감지하는 지진 감지 모듈(110)에 전기적으로 연결되며, 지진 감지 모듈(110)은 배전반(100)이 가장 취약한 고유주파수 대역의 지진파 성분만을 필터링한 후 통신 모듈(106)을 통해 제어 모듈(105)에 전송한다.
상기 지진 감지 모듈(110)은 지진 발생을 감지하는 지진 감지부(110-1)와 지진 감지부(110-1)의 지진 감지에 대한 경보를 수행하는 지진 경보부(110-2)를 포함한다.
상기 지진 감지부(110-1)에 의해 배전반(100) 내부의 진동을 감지하거나 배전반(100) 외부의 진동을 감지하여 상기 제어 모듈(105)에 전송하여, 지진 경보부(110-2)를 통해 지진 발생 경보음과 지진 발생 안내음성을 송출한다.
도 7에 도시된 바와 같이, 배전반의 경우 화재 감지 시 송풍팬을 작동시키거나 화재 발생 시 자동 소화장치로 초기 화재진압 및 경보할 수 있고, 지진 감지 시 설정값에 따라 부하를 차단하여 사전 예방 및 피해를 최소화하기 위한 과정이 진행된다.
상기 화재 감지부(109-1) 및 지진 감지부(110-1)는 파형으로 화재 및 지진을 감지하며 배전반 내에 동시에 부착되어 운용되다 보니, 서로에게 영향을 미쳐 오작동 될 문제(특히 화재에 의한 화염의 급속한 확장에 의한 지진 감지부의 A파형과 B파형의 혼합)가 발생하게 된다.
특히, 지진 감지부는 외부 진동에 취약하기 때문에 화재 감시 시 작동되는 송풍팬 등의 진동으로 인해 오작동 될 수 있다.
따라서 본 발명은 화재 감지부(109-1)와 지진 감지부(110-1)의 신호를 OR 조건(제1 모드), AND 조건(제2 모드)로 나누어 감지하도록 하여 온도 또는 진동이 서로에게 영향을 미쳐 오작동될 문제를 사전에 차단할 수 있게 하였다.
일 실시 예로서 상기 중앙 관제 센터(300)는 상기 배전반 내의 화재 감지부(109-1) 및 지진 감지부(110-1)에서 둘 중 1개만을 감지했을 경우(OR 조건) 제 1모드를 적용하고, 화재 감지부(109-1) 및 지진 감지부(110-1)에서 동시에 감지했을 경우(AND 조건) 제 2모드를 적용한다.
상기 제 1모드(OR 모드) 적용 시 화재 감지일 경우 화재 감지부(109-1)에서 센싱된 온도에 따라 상기 송풍팬을 제어하고 배전반의 설정 온도를 초과하면 내부에 설치된 소화튜브에 의해 화재를 진압하며, 지진 감지일 경우 설정값에 따라 부하를 차단하여 전원 공급을 중단한다.
상기 제2 모드(AND 모드) 적용 시 화재 감지부(109-1)와 지진 감지부(110-1)의 일반적인 과정을 진행하며, 지진 감지부에서 혼합 파형을 감지할 경우 화염 감지 파형을 보정 값으로 하여 지진 감지 파형을 보정하고, 상기 보정된 파형 값에 따라 지진으로 판단되면 차단기를 작동시켜 전원 공급을 중단한다.
상기 화재 감지부(109-1)와 지진 감지부(110-1)의 경우 파형으로 화재 및 지진을 감지하며 중첩 현상 등으로 인해 오류가 발생할 수 있어 이를 보정(A-B ; 도 7 참조)할 필요가 있다.
상기 보정값은 상기 화재 감지부(109-1)에서 센싱된 온도와 지진 감지부(110-1)에 센싱된 진동값에 따른 측정값 차이를 보상하기 위하여 설정된 값이다.
따라서 배전반 내 센서 측정 값들의 보정을 통하여 이상상황을 명확히 구분할 수 있어 오작동 될 문제를 사전에 차단할 수 있다.
또한, 이상상황을 명확히 구분하여 자동 소화장치 등에 의한 배전반 내의 불필요한 피해를 예방할 수 있다.
또한, 이상상황 발생 시 데이터를 DB모듈(108)에 저장하여 빅데이터화가 가능하며 차후 유사한 상황 예측 및 신속한 대처가 가능하다.
도 5에 도시된 바와 같이 상기 배전반(100)의 현재 전력 데이터를 유선 또는 무선으로 중앙 관제 센터(300)에 전송이 가능하며 상황에 따라선 제어도 가능하다.
상기 BEMS 모듈(101)은 각 건물의 부하의 시간대별 사용 전력량을 분석하여 에너지를 절감할 수 있을 뿐 아니라, 전기 설비의 효율 분석 알고리즘을 활용하여 특정 설비의 전력 부족에 의한 비효율적인 에너지 사용을 미리 방지하여 에너지 효율성을 높일 수 있다.
상기 DB 모듈(108)에 저장된 정보에는 배전반(100)의 시기별 데이터의 이동평균데이터와 시계열 분석 기반 유사 조건 마련 및 회귀를 통한 부하예측 데이터가 포함된다.
따라서 상기 BEMS 모듈(101)은 DB 모듈(108)과 연계하여 피크 부하를 예측하거나, 각 건물에 에너지 패턴을 분석하여 피크 부하에 비상발전기를 적시에 가동할 수 있다.
예를 들어 날씨, 시간 등의 조건에 따른 건물의 에너지 소비 패턴을 분석하여 피크 부하인 시간과 장소 등을 세부적으로 지정하여 필요시에만 비상발전기를 적시에 가동할 수 있다.
상기 BEMS 모듈(101)은 건물 공조시스템의 시간대별 날씨, 실내 또는 실외 온도변화, 휴일의 온도변화에 따른 사용량을 DB 모듈(108)에 저장한 후 미리 공조시스템의 사용량을 예측하여 에너지를 절약 할 수 있는 알고리즘을 이용할 수 있다.
예를 들어 주중과 휴일의 온도 변화의 비교 결과, 현재 실내온도가 상기 DB모듈(108)에 저장된 최하 온도보다 높고 최상 온도보다 낮으면, 공조시스템의 밸브를 조절하지 않고 팬속도를 일정치로 고정하도록 하여 더 이상의 에너지 소모가 없도록 알고리즘을 작성할 수 있다.
또한 상기 DB 모듈(108)은 미리 전기 설비 설계 데이터를 입력받아 에너지요구량, 에너지소요량, CO2 배출량 및 신재생에너지 생산량을 저장하고 있어, 상기 각 전기 설비의 에너지를 절감하기 위한 최적의 제어 정보를 제어 모듈(105)이 산출할 수 있다.
각 건물의 부하의 시간대별 배전기의 전력량을 분석하여 에너지를 절감할 수 있을 뿐 아니라 배전반(100) 등의 고장이더라도 기존 정보를 참고하여 일정치로 유지하도록 함으로써, 고장에 의한 비효율적인 에너지 사용을 미리 방지할 수 있다.
예를 들어 설비 센서(104) 중 진동 센서, 전압 센서, 전류 센서의 진동 측정값, 전압 측정값, 전류 측정값이 일정치 이상(이상 상황)인 경우 통신 모듈(106)을 통해 각 측정값을 전달받은 중앙 관제 센터(300)의 이상 상황 감시 및 예측으로 사고를 미연에 방지할 수 있다.
상기 중앙 관제 센터(300)는 각 설비 및 센서 등의 데이터를 수집 및 분석을 통하여 건물 전체 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 관리할 수 있으며 에너지 절감 및 이상상황 감지와 예측으로 사고를 미연에 방지할 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 본 발명은 배전반에 일체형 터치 기능을 가진 PC를 탑재하여 BEMS 소프트웨어를 설치하는 단계(S101); 현재 전력 데이터를 유선 또는 무선으로 중앙 관제 장치에 전송 하는 단계(S102); 지도 모듈로 지도기반에 현장별 원격 관리 및 모니터링하는 단계(S103); 설비별 상태값이 일정치 이상인 경우 이상 상황 감시 및 예측하는 단계(S104); 화재 발생시 자동 소화 모듈로 초기 화재진압 및 경보하는 단계(S105); 지진 감지 모듈을 통하여 사전에 부하 차단으로 2차 사고 방지하는 단계(S106)를 포함한다.
100 : 배전반
101 : BEMS 모듈
102 : 배터리
103 : DC/AC컨버터
104 : 설비 센서
105 : 제어 모듈
106 : 통신 모듈
107 : 지도 모듈
108 : DB 모듈
109 : 자동 소화 모듈
109-1 : 화재 감지부
109-2 : 화재 경보부
110 : 지진 감지 모듈
110-1 : 지진 감지부
110-2 : 지진 경보부
300 : 중앙 관제 센터

Claims (7)

  1. 배전반(100)에 BEMS 모듈(101)에 소프트웨어를 설치하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 건물 전체 에너지를 관리하는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반에 있어서,
    상기 배전반(100)에 탑재된 배터리(102);
    상기 배전반(100)에 탑재되고, 상기 배터리(102)의 AC 전원을 DC 전원으로 변환하는 DC/AC컨버터(103);
    상기 배전반(100)에 탑재되고, 진동 센서, 전압 센서, 전류 센서, 불꽃 감지 센서, 및 열감지 센서를 포함하는 설비 센서(104);
    상기 배전반(100)에 탑재되고, 제어 모듈(105) 및 통신 모듈(106);
    상기 배전반(100)에 탑재된 각 배전반의 위치를 포함하는 지도 모듈(107);
    상기 배전반(100)에 탑재되고, 상기 배전반(100) 내에서 생성되는 각 정보를 저장하는 DB 모듈(108);
    상기 배전반(100)에 탑재되고, 상기 배전반(100)의 화재를 진화하도록 제어하는 자동 소화 모듈(109);
    상기 배전반(100)에 탑재되고, 상기 배전반(100)의 진동을 감지하는 지진 감지 모듈(110); 및
    상기 배전반(100)과 네트워크로 연결되는 중앙 관제 센터(300);을 포함하며,
    상기 배전반(100)의 현재 전력 데이터를 유선 또는 무선으로 중앙 관제 센터(300)에 전송이 가능하며 상황에 따라 에너지 절감 제어도 가능하며, 상기 배전반(100)에 일체형 터치 기능을 가진 PC를 탑재하고 BEMS 소프트웨어 설치하여 에너지 흐름을 능동적으로 감시 및 건물 전체 에너지를 관리하는 것을 특징으로 하는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반.
  2. 삭제
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제어 모듈(105) 및 통신 모듈(106)은 배전반에 탑제된 정류기 배전반 DC전압을 이용하여 DC/AC컨버터(103)를 이용한 전원장치를 구성하여 교류로 변환하여 정전 시에도 안정적인 전원을 제공하여 통신 및 상황제어가 가능한 것을 특징으로 하는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 지도 모듈(107)의 정보를 전달받아 관리자 단말기로 지도기반에 현장별 원격 관리 및 모니터링 기능이 가능한 것을 특징으로 하는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 설비 센서(104)는 배전반(100)의 진동 측정값, 전압 측정값, 전류 측정값, 불꽃 감지 측정값, 열감지 측정값을 포함하는 전기 설비별 상태값이 일정치 이상인 경우 이상 상황 감시 및 예측으로 사고를 미연에 방지하는 것을 특징으로 하는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 자동 소화 모듈(109)은 배전반(100)의 화재 발생시 상기 배전반(100) 내부에 탑재된 자동 소화 장치로 초기 화재진압 및 관리자 단말기로의 경보기능을 갖는 것을 특징으로 하는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 지진 감지 모듈(110)은 배전반(100)에 지진 감지기능을 적용하여 설정값을 초과하는 경우 주요설비 전원 및 부하설비의 전원을 사전에 차단하여 2차 사고 방지하는 것을 특징으로 하는 BEMS 기반 서버형 에너지 관리 배전반.
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