KR102264390B1 - Air dome autonomous driving system according to iot intelligent control - Google Patents
Air dome autonomous driving system according to iot intelligent control Download PDFInfo
- Publication number
- KR102264390B1 KR102264390B1 KR1020200130045A KR20200130045A KR102264390B1 KR 102264390 B1 KR102264390 B1 KR 102264390B1 KR 1020200130045 A KR1020200130045 A KR 1020200130045A KR 20200130045 A KR20200130045 A KR 20200130045A KR 102264390 B1 KR102264390 B1 KR 102264390B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- autonomous driving
- air dome
- air
- data
- differential pressure
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F11/00—Control or safety arrangements
- F24F11/62—Control or safety arrangements characterised by the type of control or by internal processing, e.g. using fuzzy logic, adaptive control or estimation of values
- F24F11/63—Electronic processing
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H15/00—Tents or canopies, in general
- E04H15/20—Tents or canopies, in general inflatable, e.g. shaped, strengthened or supported by fluid pressure
- E04H15/22—Tents or canopies, in general inflatable, e.g. shaped, strengthened or supported by fluid pressure supported by air pressure inside the tent
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F7/00—Ventilation
- F24F7/007—Ventilation with forced flow
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D7/00—Control of flow
- G05D7/06—Control of flow characterised by the use of electric means
- G05D7/0617—Control of flow characterised by the use of electric means specially adapted for fluid materials
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N3/00—Computing arrangements based on biological models
- G06N3/02—Neural networks
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
- G16Y40/00—IoT characterised by the purpose of the information processing
- G16Y40/10—Detection; Monitoring
-
- G—PHYSICS
- G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
- G16Y—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY SPECIALLY ADAPTED FOR THE INTERNET OF THINGS [IoT]
- G16Y40/00—IoT characterised by the purpose of the information processing
- G16Y40/50—Safety; Security of things, users, data or systems
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04H—BUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
- E04H15/00—Tents or canopies, in general
- E04H15/20—Tents or canopies, in general inflatable, e.g. shaped, strengthened or supported by fluid pressure
- E04H2015/206—Details of inflation devices, e.g. valves, connections to fluid pressure source
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2110/00—Control inputs relating to air properties
- F24F2110/40—Pressure, e.g. wind pressure
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
- F24F2130/00—Control inputs relating to environmental factors not covered by group F24F2110/00
- F24F2130/10—Weather information or forecasts
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
- Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating
Abstract
Description
본 발명은 IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 외력으로부터 변화된 에어 돔 내부의 상태에 따라 각 IOT센서에서 측정된 데이터와 학습된 데이터를 기준으로 평상시 운전상태 또는 외력에 대응할 수 있는 상태가 되도록 자율 운전되는 IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템에 관한 것이다.The present invention relates to an air dome autonomous driving system through IOT intelligent control, and more particularly, based on the data measured and learned data from each IOT sensor according to the internal state of the air dome changed from the external force, the normal driving state or external force It relates to an air dome autonomous driving system through IOT intelligent control that operates autonomously to become a state that can respond to
에어 돔은 구조적 특성상 내부공기의 압력으로 그 형상을 유지하고 실내공기 질을 효율적으로 관리하기 때문에 막재와 케이블의 구조적인 부분만 아니라 설비 및 시스템 전체를 제어하고 자동으로 운전될 수 있는 기술로 시스템 구성이 가장 중요시되는 구조물이다.Because the air dome maintains its shape with internal air pressure and efficiently manages indoor air quality due to its structural characteristics, the system consists of a technology that can control and automatically operate not only the structural parts of membrane materials and cables, but also the entire facility and system. This is the most important structure.
에어 돔은 폭설이나 태풍, 지진으로부터 자율운전의 초기 대응방안은 내부의 압력을 자율운전을 통해 상승시켜주는 것이다. 외부의 폭설이 내려 에어 돔 상부에 쌓인 눈의 하중으로 인해 폰딩이 되는 것을 막아주고 쌓인 눈을 제거해주는 융설 장치와 네트워크 시스템을 구축하는 기술이다. 또한 외부의 강한 태풍이 불어올 때 에어 돔이 많이 흔들리지 않게 내부 압력을 자율운전을 통하여 안전하게 해주는 기술이다. In the air dome, the initial countermeasure for autonomous driving from heavy snow, typhoons, and earthquakes is to increase the internal pressure through autonomous driving. It is a technology to build a snowmelting device and network system that prevents ponding due to the load of snow accumulated on the upper part of the air dome when heavy snow falls outside and removes the accumulated snow. It is also a technology that makes the internal pressure safe through autonomous driving so that the air dome does not shake too much when a strong external typhoon blows
한국등록특허 제10-2004-0010378호의 기술은 외부 풍속계 또는 적설센서로 측정하여 에어 돔 내부의 압력을 상승시키는 방법으로 고안되었고 또한 구체적인 제어방식없이 2단계로 나누어 풍속은 10m/s, 20m/s로 적설은 30mm, 50mm로 구분한 일반적인 시스템 구성만을 고안한 기술을 제시하고 있으나, 에어 돔은 이미 태풍이 불어 닥친 후 측정된 센서에 의해 내부 가압 팬이 작동하는 방법으로 측정의 오류가 많이 발생하고 있는 실정이다. The technology of Korean Patent Registration No. 10-2004-0010378 was designed as a method to increase the pressure inside the air dome by measuring it with an external anemometer or a snow sensor, and also divided into two stages without a specific control method, and the wind speed is 10m/s, 20m/s The snow cover suggests a technology designed only for the general system configuration divided into 30mm and 50mm, but the air dome already has a lot of measurement errors because the internal pressure fan operates by the sensor measured after a typhoon has struck. there is a situation.
본 발명은 IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템 및 방법을 제공한다. The present invention provides an air dome autonomous driving system and method through IOT intelligent control.
본 발명은 에어 돔의 제어를 경험을 통한 수동제어가 아닌 사물인터넷 (IOT)을 활용한 스마트한 제어를 통해 외력으로부터 변화된 에어 돔 내부의 상태에 따라 각 IOT센서에서 측정된 데이터와 학습된 데이터를 기준으로 평상시 운전상태 또는 외력에 대응할 수 있는 상태가 되도록 에어 돔을 자율운전 제어하는 IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템 및 방법을 제공한다.The present invention provides the control of the air dome through smart control using the Internet of Things (IOT) rather than manual control through experience, according to the state of the inside of the air dome changed from external force, the measured data and the learned data from each IOT sensor. To provide a system and method for autonomous driving of an air dome through IOT intelligent control that autonomously controls the air dome to be in a normal driving state or a state that can respond to external forces as a standard.
본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 돔 자율운전 시스템은 상기 에어 돔 외부에 작용하는 외력 데이터 및 상기 에어 돔 내부에 배치된 사물인터넷 (IOT) 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하는 입력 장치; 일기 예보 정보, 상기 모니터링 데이터 및 데이터 베이스에 저장된 자율운전 학습 데이터에 기초하여 자율운전 제어를 수행하는 프로세스 장치; 및 상기 자율운전 제어에 기초하여 동작하는 공기 조화 시스템을 포함하는 출력 장치; 를 포함할 수 있다.An air dome autonomous driving system according to an embodiment of the present invention includes: an input device for receiving external force data acting on the outside of the air dome and monitoring data from an Internet of Things (IOT) sensor disposed inside the air dome; a process device for performing autonomous driving control based on weather forecast information, the monitoring data, and autonomous driving learning data stored in a database; and an output device including an air conditioning system operating based on the autonomous driving control; may include.
본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 돔 자율운전 시스템에 실행되는 자율운전 방법에 있어서, 상기 에어 돔 외부에 작용하는 외력 데이터 및 상기 에어 돔 내부에 배치된 사물인터넷 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하는 단계; 일기 예보 정보, 상기 모니터링 데이터 및 데이터 베이스에 학습된 외력 데이터에 기초하여 자율운전 제어를 수행하는 단계; 및 상기 자율운전 제어에 기초하여 공기 조화 시스템이 동작하는 단계를 포함할 수 있다.In an autonomous driving method executed in an air dome autonomous driving system according to an embodiment of the present invention, the method comprising: receiving external force data acting on the outside of the air dome and monitoring data from an IoT sensor disposed inside the air dome; performing autonomous driving control based on weather forecast information, the monitoring data, and external force data learned in a database; and operating an air conditioning system based on the autonomous driving control.
본발명은 기존의 PID 제어의 overshoot이 발생함으로 목적함수에 도달하는데 시간 지연 현상이 발생, 따라서, 미리 사전에 예측을 통해 overshoot 발생을 억제하고, 자연스런 증감에 따라 목적함수에 도달하게 하기 위해 MPC 제어기를 사용한다.In the present invention, as the overshoot of the existing PID control occurs, a time delay occurs in reaching the objective function. Therefore, the MPC controller is used to suppress the occurrence of overshoot through prediction in advance, and to reach the objective function according to the natural increase/decrease. use
본 발명에 따르면, 외부의 외력(폭설, 태풍, 지진, 대기오염 등)으로 인하여 에어 돔의 상태(내부압력 변화, 공기 질 변화, 안전문제 변화 등)를 각 사물에 연계된 센서 네트워크를 통해 측정된 데이터와 학습된 데이터를 기반으로 자율운전 할 수 있다.According to the present invention, the state of the air dome (internal pressure change, air quality change, safety problem change, etc.) due to external external force (heavy snow, typhoon, earthquake, air pollution, etc.) is measured through a sensor network linked to each object. Autonomous driving is possible based on the acquired data and the learned data.
본 발명에 따르면, 저장된 데이터는 물론 운전을 하며 기록된 데이터를 학습하여 민감한 운전이 필요한 에어 돔을 더욱 안전하고 효율적으로 유지관리 할 수 있다.According to the present invention, it is possible to more safely and efficiently maintain the air dome, which requires sensitive driving, by learning the stored data as well as the recorded data while driving.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템의 데이터의 Architecture Inflation & HVAC를 설명한 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 MPC 제어기를 설명하기 위한 도면.
도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템에 따른 지그비 통신 방식을 개시한 도면.
도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 돔 용 안전 및 유지관리의 IOT지능형 제어를 위한 유무선 통신 방식에 따른 에어 돔 자율운전 시스템의 개요를 도시한 도면.
도 5 내지 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 INFLATION & HVAC 시스템에 적용되는 MPC 모델을 설명하기 위한 도면.
도7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 MPC 제어기의 HVAC 시스템 제어를 설명하기 위한 도면.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태풍 운전시 에어 돔의 자율운전 방법을 설명하기 위한 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태풍 운전 시의 유량 제어 데이터를 설명하기 위한 도면.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭설 운전시 에어 돔의 자율운전 방법을 설명하기 위한 도면.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실내공기 질 개선 운전시 에어 돔의 운전시 자율운전 방법을 설명하기 위한 도면.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 화재 발생시 에어 돔의 자율운전 방법을 설명하기 위한 도면.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 돔의 자율운전에 따른 AI 학습알고리즘을 설명하기 위한 도면.1 is a diagram illustrating Architecture Inflation & HVAC of data of an air dome autonomous driving system through IOT intelligent control according to an embodiment of the present invention.
2 is a view for explaining an MPC controller according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a ZigBee communication method according to an air dome autonomous driving system through IOT intelligent control according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an outline of an air dome autonomous driving system according to a wired/wireless communication method for IOT intelligent control of safety and maintenance for an air dome according to an embodiment of the present invention.
5 to 6 are diagrams for explaining an MPC model applied to an INFLATION & HVAC system according to an embodiment of the present invention.
7 is a view for explaining the HVAC system control of the MPC controller according to an embodiment of the present invention.
8 is a view for explaining an autonomous driving method of an air dome during a typhoon operation according to an embodiment of the present invention.
9 is a view for explaining flow rate control data during a typhoon operation according to an embodiment of the present invention.
10 is a view for explaining an autonomous driving method of the air dome during heavy snow driving according to an embodiment of the present invention.
11 is a view for explaining an autonomous driving method when driving an air dome during an indoor air quality improvement driving according to an embodiment of the present invention;
12 is a view for explaining a method for autonomous driving of an air dome when a fire occurs according to an embodiment of the present invention;
13 is a view for explaining the AI learning algorithm according to the autonomous driving of the air dome according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시 예에서 사용되는 용어는, 명백히 다른 의미로 정의되어 있지 않는 한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일반적으로 이해될 수 있는 의미로 해석될 수 있으며, 단지 특정 실시 예를 설명하기 위한 것으로 볼 것이지 본 발명을 제한하고자 하는 의도가 있는 것은 아니다.Terms used in the embodiments of the present invention may be interpreted as meanings that can be generally understood by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, unless clearly defined in other meanings. It will be seen that the embodiments are described, and are not intended to limit the present invention.
본 명세서에서, 단수형은 특별한 기재가 없는 한 복수형도 포함하는 것으로 볼 것이다.In the present specification, the singular will be considered to include the plural unless otherwise specified.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 기재된 경우, 해당 부분은 다른 구성요소를 더 포함할 수도 있다는 것을 의미한다.In addition, when a part is described as "including" a certain element, it means that the part may further include other elements.
또한, 어떤 구성요소 “상”으로 기재된 경우, 해당 구성요소의 위 또는 아래를 의미하고, 반드시 중력 방향을 기준으로 상측에 위치하는 것을 의미하는 것은 아니다.In addition, when a component is described as “upper”, it means above or below the component, and does not necessarily mean that it is located above the direction of gravity.
또한, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 “연결” 또는 “결합”된다고 기재된 경우, 해당 구성요소가 다른 구성요소에 직접적으로 연결 또는 결합되는 경우뿐만 아니라, 해당 구성요소가 또 다른 구성요소를 통해 간접적으로 연결 또는 결합되는 경우도 포함할 수 있다.In addition, when it is described that a component is “connected” or “coupled” to another component, the component is not only directly connected or coupled to another component, but also indirectly through another component. It may include the case of being connected or combined with .
또한, 어떤 구성요소를 설명하는데 있어서 제1, 제2 등의 용어를 사용할 수 있지만, 이러한 용어는 해당 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성요소의 본질이나 차례 또는 순서 등을 한정하고자 하는 것은 아니다.In addition, although terms such as first, second, etc. may be used to describe a certain component, these terms are only for distinguishing the corresponding component from other components, and the essence or order of the corresponding component by the term Or, it is not intended to limit the order or the like.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템의 데이터의 Architecture Inflation & HVAC를 설명한 도면이고, 도2는 본 발명의 실시 예에 따른 MPC, CASCADE 출력을 설명하기 위한 도면이고, 도 3는 본 발명의 일 실시예에 따른 IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템에 따른 무선 통신 방법을 개시한 도면이고, 도 4은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어 돔 용 안전 및 유지관리의 IOT지능형 제어를 위한 유무선 통신 방식에 따른 에어 돔 자율운전 시스템 의 개요를 도시한 도면이고, 도 5 내지 6는 본 발명의 일 실시 예에 따른 INFLATION & HVAC 시스템에 적용되는 MPC 모델을 설명하기 위한 도면이다.1 is a diagram illustrating Architecture Inflation & HVAC of data of an air dome autonomous driving system through IOT intelligent control according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram for explaining MPC and CASCADE output according to an embodiment of the
도 1을 참조하면, 에어 돔 용 안전 및 유지관리의 IOT(Internet of Things)지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템은 IoT 기반 제어로 에너지 효율과 차압(differential pressure) 제어를 통해 에어 돔(110)의 실내 환경의 분위기 안정성을 도모하고자 하는 기술이며, 게이트웨이로 전송되는 환경 상태 값을 측정하는 센서 네트워크(160), 가압을 하는(Inflation) 모듈을 포함하는 INFLALTION 시스템(155), 공기 조화(HVAC: heating, ventilation, & air conditioning) 모듈을 포함하는 HVAC 시스템(150), HVAC 모듈을 제어하는 액추에이터(actuator) 네트워크(170), 그리고, 통신 게이트웨이, 일기 예보 정보를 제공하는 외부의 응용 프로그램 인터페이스(API)를 포함하는 일기예보 제공부(180), 제어 유닛과 현장의 데이터들을 취득하는 데이터베이스, 모델 예측 제어(MPC: Model Predictive Control) 알고리즘, IP 디바이스로부터 사용자 인터페이스와 연결된 데이터베이스 서버(130) 및 그리고 호스트의 대시보드(120)를 통한 모니터링 제어 시스템 모듈(140)등을 포함할 수 있다.1, the air dome autonomous driving system through IOT (Internet of Things) intelligent control of safety and maintenance for the air dome is an
IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템은 각 사물과 연계된 IOT센서의 정보를 네트워킹 하는 방법으로 경제적이고 즉각적인 대응에 최적화된 시스템을 구축하는 기술과 수집된 데이터를 중앙컨트롤 타워에서 모니터링 및 원격제어가 가능한 자율운전 시스템일 수 있다.상기 IOT 센서는 에어 돔(110) 내부에 배치된 차압센서, 풍속센서, 적설센서, 스노우센서, 공기질 감지 센서, 화재 감지 센서 등을 포함할 수 있다. The air dome autonomous driving system through IOT intelligent control is a method of networking the information of the IOT sensor linked to each object, and the technology to build a system optimized for economical and immediate response and the collected data are monitored and remote controlled from the central control tower. The IOT sensor may include a differential pressure sensor, a wind speed sensor, a snow sensor, a snow sensor, an air quality detection sensor, a fire detection sensor, etc. disposed inside the
상기 스노우센서(Snow Sensor)는 스노우 센서(snow sensor)는 에어돔 지붕의 노면 상태(온도,습도,눈,얼음)를 종합적으로 감지하는 센서로서 외기와 노면의 수분 두가지 외부조건이 충족되면 작동할 수 있다. 이를 통해 에어돔 지붕의 눈이 쌓인 양과 멜팅된 정도의 정보를 제공하는 스노우센서(snow sensor)로 눈이 쌓이게 되면, 에어돔의 외압에 의한 내부압과의 차이로 인해, HVAC가 과도한 운전이 가능한 상태가 되기 때문에, 스노우 센서로부터 취득된 데이터를 통해 에어돔의 지붕을 멜팅하 수 있다.The snow sensor is a sensor that comprehensively detects the road surface conditions (temperature, humidity, snow, ice) of the air dome roof. can Through this, when snow accumulates with a snow sensor that provides information on the amount of snow on the roof of the air dome and the degree of melting, the difference between the internal pressure and the external pressure of the air dome makes it possible for the HVAC to operate excessively. Since it becomes a state, it is possible to melt the roof of the air dome through the data acquired from the snow sensor.
상기 적설 센서(Snow Dept Sensor)는 기후 정보를 통해 풍향, 풍속으로 에어돔의 지붕에 국부적으로 쌓인 정도의 적설량을 판단하는 센서로 지붕의 국부적 외압이 가하게 되면, 에어돔 내부의 불균일로 인해 에어돔의 형태 유지가 힘들어져, 과도한 에너지 소비가 발생할 수 있다. 따라서, 적설 센서(Snow Dept Sensor)는 보통 에어돔 옆 평평한 GL(ground level)에 맞추어 설치하고 노면에 쌓인 눈의 양을 측정하는 센서로서 레이저로 노면을 스캐닝하면 설정된 노면과 센서의 거리 및 반사율을 측정하는 방식으로 측정 범위에 눈이 쌓이면 작동할 수 있다.The Snow Dept Sensor is a sensor that determines the amount of snow accumulated locally on the roof of the air dome based on the wind direction and wind speed through climate information. It becomes difficult to maintain its shape, which may result in excessive energy consumption. Therefore, the Snow Dept Sensor is usually installed at the flat GL (ground level) next to the air dome and measures the amount of snow accumulated on the road surface. When the road surface is scanned with a laser, the distance and reflectance between the set road surface and the sensor are measured. The way it measures, it can work if snow accumulates in the measuring range.
IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템의 제어 알고리즘은 MPC 알고리즘을 적용하였으며, 실내의 공기 질과 에너지 소비 율 사이의 최적 균형을 목적으로 한, 최적화 알고리즘을 적용하였다. 에어 돔에서 중요한 자동운전을 위해 실내 공기 질의 제어는 필수적이다. 실내 공기 질에 영향을 끼치는 대기 온도와 풍향, 상대습도, 그리고 평균 복사 온도 등의 비선형성(non-linear) 특징을 표현한 PMV(Predicted Mean Vote) equation을 적용하였다. PMV 인덱스 포메이션은 무차원의 ±1로 실내 공기 상태, ±2의 cool/warm의 감지 범위로 조정이 가능하며, 일반적으로 실내 공기 질의 오차가 ±3 이상인 경우엔 바람직하지 않는 불균형을 나타나게 된다. The MPC algorithm was applied to the control algorithm of the air dome autonomous driving system through IOT intelligent control, and the optimization algorithm was applied for the purpose of optimal balance between indoor air quality and energy consumption rate. Control of indoor air quality is essential for important automatic operation in the air dome. The Predicted Mean Vote (PMV) equation, which expresses non-linear characteristics such as air temperature, wind direction, relative humidity, and average radiant temperature that affects indoor air quality, was applied. PMV index formation can be adjusted with a dimensionless range of ±1 for indoor air condition and a cool/warm detection range of ±2. In general, when the error of indoor air quality is ±3 or more, an undesirable imbalance appears.
이때, 실내 공기 질의 비선형성 및 실내 분위기 유지를 위한 수식은 아래의 수학식 1과 같다.At this time, the formula for maintaining the nonlinearity of indoor air quality and indoor atmosphere is as
[수학식 1][Equation 1]
여기서, here,
이때, 에너지 M 은 실내 공간에서 에너지 량 표시 , 단열 는 , 면적 계수 , W는 설비 power, 복사 온도 , 풍향 : 풍향에 따른 실내 분위기 interval 0.150.25[ms], 또는 상수 0.1[ms]이다. At this time, energy M indicates the amount of energy in the indoor space. , insulation is , area coefficient , W is the equipment power, radiant temperature , wind direction : Indoor atmosphere interval according to wind direction 0.15 0.25 [ms], or constant 0.1 [ms].
이때, 추정 자동 제어는 사용되는 PMV 파라미터 및 변수는 하기 표 1과 같다. In this case, PMV parameters and variables used in the automatic estimation control are shown in Table 1 below.
[표 1][Table 1]
도2에 도시된 바와 같이, MPC 제어기는 HMI(Human Machine Interface) touch screen을 통해 사용자가 직접 입력하는 설정 값으로 목표하는 에어돔 내부의 온도, 압력 등을 입력 받은 PLC 내에 시뮬레이터를 통해 시뮬레이션 값을 수신할 수 있다. 또한, MPC 제어기는 센서로부터 ANALOG INPUT을 통해 외기 정보를 입력 받아 (ambient condition) 외란 정보를 수신할 수 있다. 따라서, MPC 제어기는 MPC(Model Predictive Control) 알고리즘으로 연산 후, CASCAE 제어를 통해 에어돔의 Inflation & HVAC를 running 할 수 있다. 이때, MPC 제어기는 PLC 내부 위치하여 알고리즘으로 제어될 수 있다.As shown in Fig. 2, the MPC controller is a set value directly input by the user through the HMI (Human Machine Interface) touch screen, and the simulated value through the simulator in the PLC that receives the target temperature, pressure, etc. inside the air dome. can receive In addition, the MPC controller may receive external air information from the sensor through ANALOG INPUT (ambient condition) to receive disturbance information. Therefore, the MPC controller can run Inflation & HVAC of the air dome through CASCAE control after calculating with the MPC (Model Predictive Control) algorithm. In this case, the MPC controller is located inside the PLC and can be controlled by an algorithm.
따라서, IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템은 MPC제어에 ANN(Artificial neural network)를 적용하여 INFLATION & HVAC의 비선형 시스템에 대한 예측을 통해 제어 추종하는 자율운전을 하고 Multi-layer의 여러 neurons을 통해 recurrent neural network와 feedforward neural network를 합성한 알고리즘을 적용한다.Therefore, the air dome autonomous driving system through IOT intelligent control applies ANN (Artificial neural network) to MPC control to control-following autonomous driving through prediction of non-linear systems of INFLATION & HVAC, and multi-layer multiple neurons. An algorithm that synthesizes a recurrent neural network and a feedforward neural network is applied.
즉, IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템에서 MPC 제어기의 목적은 에어 돔(110)의 크기와 용도에 따라 취득되는 데이터를 학습하여 MPC 제어를 통해 지능형 자율 운전이 가능한 시스템의 구현을 목적으로 하며, 이를 위해 다음과 같이 그 목적을 달성할 수 있다. 첫번째 에어돔을 안정적으로 운전하고, 두번째는 에너지 소비의 최소화, 열적 안정성의 유지, 실내의 공기 질 유지, 운영 비용의 최소화, 가시적인 안정성 확보, 가용설비의 유지보수 비용 최소, 열적 불안정 기간의 최소화이며, 여기서 열적(thermal) 안정성을 구현하기 위해 PMV(predicted mean vote) 인덱스를 제시한다. 미국 냉난방공기 조화협회(ASHRAE: American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers)에서 제시하는 사람이 느끼는 열적 감응(thermal sensation) 표준에 준하는 (+3 더움 과 -3 추움, 0은 쾌적함을 표시) 목표로 추종 자동제어를 구현한다. That is, the purpose of the MPC controller in the air dome autonomous driving system through the IOT intelligent control is to learn the data acquired according to the size and use of the
즉, 에어 돔 자율운전 시스템은 관리자가 특수한 상황이 아닌 경우 에어 돔(110)을 수동조작 하지 않아도 되는 지능형 자율 운전 시스템이다. 외력이 발생하여 에어 돔(110)의 압력을 올려야 할 경우 자동으로 위기를 감지하여 안전하게 운전되고, 냉/난방의 효율적인 운전으로 에너지 절감과 우수한 HVAC 시스템, 실내공기 질을 쾌적하고 깨끗하게 관리하는 지능형 관리 시스템 등이 모두 자율 운전되는 시스템이다. 이러한 에어 돔 자율운전 시스템은 저장된 데이터는 물론 운전을 하며 기록된 데이터를 학습하여 민감한 운전이 필요한 에어 돔(110)을 더욱 안전하고 효율적으로 유지관리 될 수 있게 해주는 지능형 자율운전 시스템이다.That is, the air dome autonomous driving system is an intelligent autonomous driving system that does not require the manager to manually operate the
도 3에 도시된 바와 같이, IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템의 무선 통신 방식은 지그비(Zigbee) 통신 방법과와 와이파이(Wi-fi) 통신 방식을 포함할 수 있다. 이때, IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템의 Zigbee 통신 방법은 도 4에 도시된 바와 같이, 지그비 코디네이터(Zigbee Coordinator), 지그비 라우터(ZigBee Router), 지그비 엔드 디바이스(ZigBee End Device)를 포함할 수 있다.As shown in FIG. 3 , the wireless communication method of the air dome autonomous driving system through the IOT intelligent control may include a Zigbee communication method and a Wi-fi communication method. At this time, the Zigbee communication method of the air dome autonomous driving system through the IOT intelligent control may include a Zigbee Coordinator, a ZigBee Router, and a ZigBee End Device, as shown in FIG. 4 . can
지그비(Zigbee) Coordinators는 네트워크를 형성하고 다른 네트워크들과 연결시킨다. 각각의 네트워크는 단 한 개의 코디네이터가 있다. 그 중의 지그비 코디네이터는 네트워크에 관한 정보를 저장할 수 있고, 보안 키를 위한 저장소로서의 역할도 수행할 수 있다.Zigbee Coordinators form networks and connect them with other networks. Each network has only one coordinator. Among them, the ZigBee coordinator may store network-related information and may also serve as a storage for a security key.
지그비 라우터(ZigBee Router)는 애플리케이션 기능만 아니라, 다른 디바이스로부터의 데이터를 전달할 수 있는 라이터로서의 기능도 할 수 있다.ZigBee Router can not only function as an application, but also function as a writer that can forward data from other devices.
지그비 엔드 디바이스(ZigBee End Device)는 부모 노드와 통신할 수 잇는 기능을 포함한다. 이러한 관계는 노드가 오랜 시간을 대기할 수 있도록 하여 배터리 수명을 더욱 길게 연장할 수 있다.A ZigBee End Device includes a function to communicate with a parent node. This relationship allows the node to wait a long time, which can further extend the battery life.
도 4를 참조하면, IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템의 입력(Input) 장치(410)에는 센서부, 수집장치(Device)와 지그비(Zigbee) 통신을 위한 지그비(Zigbee) 통신 모듈이 구성되어 있고, 지그비 라우터(Zigbee Router) 장치에는 지그비(Zigbee)통신을 위한 모듈과 수집된 자료 처리 및 전송을 담당하는 엣지(Edge)로 구성할 수 있다. Referring to FIG. 4 , the
실시예에 따라 입력 장치는 상기 에어 돔 외부에 작용하는 외력 데이터 및 상기 에어 돔 내부에 배치된 사물인터넷 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하는 할 수 있다.According to an embodiment, the input device may receive external force data acting on the outside of the air dome and monitoring data from an IoT sensor disposed inside the air dome.
상기 외력은 에어 돔 외부에 날씨에 따른 폭설, 태풍, 지진, 대기오염 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.The external force may include at least one of heavy snow, typhoon, earthquake, and air pollution according to weather outside the air dome.
이때, 상기 모니터링 데이터는 차압 변화 정보, 공기 질 변화 정보, 화재 감지 데이터 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.In this case, the monitoring data may include at least one of differential pressure change information, air quality change information, and fire detection data.
IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템의 프로세스(Process, 420) 장치는 MPC 제어기와 대시보드를 포함할 수 있다. MPC 제어기의 최적화 모듈에는 서멀(Thermal)모델과 최적하 솔버(Solver)와 일기 예보 제공부(WEATHER FORECAST PROVIDER)로 구성하고, 대시보드(Dashboard) 장치에는 관리자가 관리할 수 있는 모니터와 엣지(Edge)로 구성될 수 있다.The process (Process, 420) device of the air dome autonomous driving system through IOT intelligent control may include an MPC controller and a dashboard. The optimization module of the MPC controller consists of a thermal model, a suboptimal solver, and a WEATHER FORECAST PROVIDER, and the dashboard device includes a monitor and an edge that can be managed by the administrator. ) can be composed of
도 5에 도시된 바와 같이, MPC 컨트롤 Architecture에서 프로세스 장치(420)가 수행하는 MPC 프레임워크(510)는 대기조건에 영향을 받은 에어 돔 내부의 상태와 HVAC 에너지 구성 요소 간의 상호 작용을 고려하여 제어 지향성과 INFLATION & HVAC 시스템 모델을 통합한다. MPC에 적용된 출력 피드백 제어 방식에 따라 결정되며, 온라인 최적화 문제는 제어변수 (예: HVAC actuator control 입력)를 결정하는 것을 목표로 한다. 측정된 값의 응답은 내부에 배치된 센서 네트워크에 의해 모니터링 되는 주요 매체(실내 온도, 습도)와 일치되며, 실내 쾌적한 분위기에 영향을 미치는 모든 변수에 대한 추정치와 외란을 고려하여 제어 전략을 구성할 수 있다.As shown in FIG. 5 , the
외란은 측정 가능한 것과 측정 불가능 한 것으로 나눌 수 있으며, 측정된 외란은 일반적으로 에어 돔(110)의 동적 모델링을 통해 확인 가능하며, 불측정 외란은 모델의 정확도를 불확실한 결과(white noise stochastic noise)를 유도할 수 있기 때문에 불확실한 외란을 제어하기 위해 외란 모델(601)을 도 6와 같이 구성할 수 있다. Disturbance can be divided into measurable and non-measurable, and the measured disturbance can generally be confirmed through dynamic modeling of the
도 6를 참조하면, HVAC 시스템 MPC formulation logic 구성 선택에서 외란을 고려한, MPC 모델의 적용을 통해 제어 지향 에어 돔(oriented Air dome)과 INFLATION & HVAC 시스템과의 모델에 응용하여, 열역학적 거동 및 차압의 제어를 통해 on-line 모니터링 최적화를 구현하며, 제어되지 않는 변수들의 거동을 예측을 위해 외란 모델(601)을 적용, 시스템의 동적 응답 제어가 가능할 수 있다.Referring to FIG. 6 , the thermodynamic behavior and differential pressure of the control-oriented air dome and the INFLATION & HVAC system are applied to the model between the control-oriented air dome and the INFLATION & HVAC system through the application of the MPC model, taking into account disturbances in the selection of the HVAC system MPC formulation logic configuration. Implementation of on-line monitoring optimization through control, and applying the
실시예에 따른 제1 MPC 모델(610)은 외란 모델(601)로부터 수신한 데이터(v(k)) 및 에어 돔(110)으로부터 수신한 데이터(x(k))}에 기초하여 제어 지향(oriented) 에어 돔 모델(603)에 따라 MPC 제어를 수행할 수 있다. 상기 MPC 제어에 따른 내부 설정 포인트(Internal set-point(u(k+1)))에 따라 INFLATION & HVAC 시스템이 동작하고, 이에 따른 에어 돔(110) 내의 변화된 데이터를 다시 MPC 프레임워크(510)가 수신할 수 있다.The
실시예에 따른 제2 MPC 모델(620)은 외란 모델(601)로부터 수신한 데이터(v(k)) 및 에어 돔(110)으로부터 수신한 데이터(x(k))}에 기초하여 제어 지향 에어 돔 모델(603) 및 제어 지향(oriented) INFLATION & HVAC 시스템 모델(505)에 따라 MPC 제어를 수행할 수 있다. 상기 MPC 제어에 따른 INFLATION & HVAC 시스템 제어 신호에 의해 에어 돔(110) 및 INFLATION & HVAC 시스템(150,155)이 동작하고, 이에 따른 에어 돔(110) 내의 변화된 데이터를 다시 MPC 프레임워크(510)가 수신할 수 있다.The
실시예에 따른 제3 MPC 모델(630)은 외란 모델(601)로부터 수신한 데이터(v(k)), 에어 돔(110)으로부터 수신한 데이터(x(k))} 및 상기 외란 모델(601)에 대응하는 로드(Load) 모델(607)에 따른 데이터에 기초하여 제어 지향 에어 돔 모델(603)에 따라 MPC 제어를 수행할 수 있다. 상기 MPC 제어에 따라 INFLATION & HVAC 시스템이 동작하고, 이에 따른 에어 돔(110) 내의 변화된 데이터를 다시 MPC 프레임워크(510)가 수신할 수 있다.The
도 6에 도시된 에어 돔 모델은 제어 예측을 실현하는 폐쇄 제어 루프(closed control loop)를 구현될 수 있다.The air dome model shown in FIG. 6 may implement a closed control loop for realizing control prediction.
MPC 모델에 따른 MPC 스키마 최적화 문제 풀이를 고려하여 폐쇄 제어 루프를 위한 수식은 아래의 수학식 2와 같다.In consideration of solving the MPC schema optimization problem according to the MPC model, the equation for the closed control loop is as
[수학식 2][Equation 2]
여기서, 은 계수에 의한 가중치, J는 시간 참고 신호 값 Pref , 는 time-varying 파라미터, 0 또는 1 이다.here, is the weight by coefficient, J is the time reference signal value P ref , is a time-varying parameter, 0 or 1.
실시예에 따라, 프로세서 장치는 상기 에어 돔이 자율운전 중 평상시 운전 모드인 경우, 상기 차압 변화 정보를 수신하여 차압 변화를 판단하고, 상기 차압 변화에 대응하는 모델 예측 제어에 따라 상기 공기 조화 시스템을 제어하고, 상기 공지 조화 시스템 제어에 대응하여 상기 에어 돔 내의 차압 안정화 여부 판단하고, 상기 에어 돔 내의 차압 안정화 상태를 검증하고, 상기 차압 변화에 따른 자율운전 데이터를 저장하고, 저장된 상기 자율운전 데이터에 기초하여 학습을 수행할 수 있다.According to an embodiment, when the air dome is in the normal driving mode during autonomous driving, the processor device receives the differential pressure change information, determines the differential pressure change, and operates the air conditioning system according to the model predictive control corresponding to the differential pressure change. control, determine whether the differential pressure in the air dome is stabilized in response to the known harmonization system control, verify the differential pressure stabilization state in the air dome, store autonomous driving data according to the differential pressure change, and store the stored autonomous driving data Learning can be performed based on
다시, 도4를 참조하면, IOT 지능형 제어를 통한 에어 돔 자율운전 시스템의 출력(Output) 장치(430)는 디스플레이 유닛(Display Unit), 컨트롤 유닛(Control Unit) 및 센싱 유닛(Sensing Unit)을 포함할 수 있다.Again, referring to FIG. 4 , the
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시 예에 따른 MPC 제어기의 HVAC 시스템 제어를 설명하기 위한 도면이다. 도8은 본 발명의 일 실시예에 따른7 is a diagram for explaining HVAC system control of an MPC controller according to an embodiment of the present invention. 8 is a diagram according to an embodiment of the present invention;
도7을 참조하면, Electrical driven HVAC MPC 제어기 아키텍쳐에서 감독 모델 예측 제어기(Supervisory MPC Controller, 710)는 일기예보(Weather forecast), 전력비(Electricity cost), 소비전력(Power consumption), 에어 돔 수평 사이즈(Air dome horizon size), 실행 기간(Execution Time period), 에어 돔 실내의 온도 및 압력에 기초하여 HVAC(150)의 MPC 제어를 수행할 수 있다.Referring to Figure 7, in the Electrically driven HVAC MPC controller architecture, the supervisory model prediction controller (Supervisory MPC Controller, 710) is a weather forecast (Weather forecast), power cost (Electricity cost), power consumption (Power consumption), air dome horizontal size ( MPC control of the
감독 모델 예측 제어기(710)는 HVAC(150)의 MPC 제어에 따라 로컬 레벨 환기 제어기(Local level ventilation controller) 및 로컬 레벨 에어 돔 온도 제어기(Local level air dome )을 제어할 수 있다. The supervisory model
HVAC(150)는 로컬 레벨 환기 제어기(Local level ventilation controller)에 따라 실외공기 흡기, 실내 공기 리턴 또는 배기 및 리턴 공기 배기를 수행할 수 있다.The
한편, HVAC(150)는 로컬 레벨 에어 돔 온도 제어기(Local level air dome )에 따라 감압 및 용량제어 밸브(PRV) 및 바이패스 밸브(BV)를 제어하여 정화된 공기 또는 냉/난방을 급기 할 수 있다.On the other hand, the
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 태풍 운전시 에어 돔의 자율운전 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 태풍 운전 시의 유량 제어 데이터를 설명하기 위한도면이다. 8 is a view for explaining a method for autonomous driving of an air dome during a typhoon operation according to an embodiment of the present invention. 9 is a view for explaining flow rate control data during a typhoon operation according to an embodiment of the present invention.
도 8을 참조하면, 에어 돔 자율운전 시스템이 평상시 운전모드로 자율 운전 중인 경우(S810), 에어 돔 자율운전 시스템은 에어 돔 내부의 압력 데이터에 따른 차압 변화를 감지할 수 있다(S820).Referring to FIG. 8 , when the air dome autonomous driving system is autonomously driving in the normal driving mode ( S810 ), the air dome autonomous driving system may detect a differential pressure change according to pressure data inside the air dome ( S820 ).
상기 S820 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 차압 변화에 기초하여 에어 돔 내(110)의 가압 팬이 자율운전 하도록 제어할 수 있다(S830). 이때, 상기 가압 팬의 자율운전은 INFLATION(155)의 MPC 제어에 의하여 동작할 수 있다.After the step S820, the air dome autonomous driving system may control the pressure fan in the
상기 S830 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 가압 팬이 자율운전에 따른 에어 돔 내(110)의 차압 안정화 여부를 판단할 수 있다(S840). After the step S830, the air dome autonomous driving system may determine whether the pressure difference in the
상기 차압은 태풍이 와서 에어 돔에 부딪쳤을 때 가장 민감하고 정확하게 외력의 하중을 측정할 수 있는 것은 내부차압의 변화이다. 에어 돔이 운영되고 있는 데이터를 수집하여 가장 적합한 차압의 범위를 설정하여 외력에 변화에 따라 자율 운전되고 외력의 힘이 커지는 만큼 에어 돔 내부 차압도 변하기 때문에 그 변화에 맞게 압력 설정범위가 변경되어 자율운전이 될 수 있다.The differential pressure is the most sensitive and accurate external pressure change when a typhoon hits the air dome. It collects the operating data of the air dome and sets the most suitable differential pressure range to operate autonomously according to changes in external force. As the external force increases, the pressure inside the air dome changes as well, so the pressure setting range is changed according to the change. can be driving
상기 차압 안정화 판단은 다수의 차압센서로 측정된 설정 압력 값에서 DP(Differential Pressure) ±범위 값이 얼마나 벗어나느냐에 따라 최초 설정된 압력값 α( )를 기준으로 범위값 ±β를 벗어나게 되면 설정된 압력값 α가 상승되고 상승된 압력값 α에 범위값 ±β가 새로운 범위폭을 가지고 운전될 때, 설정 최대의 압력값 α가 되면 더 이상 상승하지 않는데 이 최대 압력값 α는 설계 당시 지역 계수의 하중조건을 고려하여 설정될 수 있다.The differential pressure stabilization determination is based on how far the DP (Differential Pressure) ± range value deviates from the set pressure value measured by a plurality of differential pressure sensors, the initially set pressure value α ( ), the set pressure value α rises when it deviates from the range value ±β based on the However, this maximum pressure value α can be set in consideration of the load conditions of local coefficients at the time of design.
이때, 설정된 Set point operating 압력값α의 범위 수식은 n차수(0~n)에 따라 (α+nβ)±β로 고려하여 입력, 이후 자동 운전을 위한 수식은 아래의 수학식 3과 같다. At this time, the formula for the range of the set point operating pressure value α is input considering (α+nβ)±β according to the nth order (0 to n), and then the formula for automatic operation is as shown in
[수학식 3][Equation 3]
여기서, 는 실내와 실외 압력 차 Pa, C는 conversion factor 1 Pa.m.sec2/kg, 는 대기 온도에 따른 공기 밀도 kg/m3, g는 중력상수, 9.8kg/sec2, H는 설계 높이 이상 m, 는 neutral 압력에 따른 설계 높이m, Ti는 실내 온도, To는 외기 온도이다.here, is the difference between indoor and outdoor pressure Pa, C is the
도 9을 참조하면, 도 9(a)는 PID 제어(비례적분제어)에 따른 유량그래프를 나타낸다. 기존의 PID 제어는 overshoot이 발생함으로 목적함수에 도달하는데 시간 지연 현상이 발생, 따라서, 미리 사전에 예측을 통해 overshoot 발생을 억제하고, 자연스런 증감에 따라 목적함수에 도달하게 하기 위해 MPC 제어기를 사용한다. Referring to FIG. 9, FIG. 9(a) shows a flow rate graph according to PID control (proportional integral control). Existing PID control causes a delay in reaching the objective function due to the occurrence of overshoot. Therefore, the MPC controller is used to suppress the occurrence of overshoot through prediction in advance, and to reach the objective function according to the natural increase or decrease. .
도 9(b)는 [MPC(모델예측제어) 유량그래프를 나타낸다. 본 발명의 MPC 제어는 AI-MPC로 외기 센서 및 가압팬(INPLATION FAN)의 동작을 나타내는 센서로부터 PMV를 선정 예측 모델을 생성하고, set point 값에 따라 하기 수학식 4와 같이 예측 제어가 되는 자동 제어 전략을 구사한다.9(b) shows a [MPC (Model Predictive Control) flow rate graph. The MPC control of the present invention is an AI-MPC that selects PMV from a sensor representing the operation of an external air sensor and an INPLATION FAN, creates a predictive model, and according to the set point value, predictive control as shown in Equation 4 below. implement a control strategy.
[수학식 4][Equation 4]
이때, Airdome의 바닥면적으로 h는 airdome의 높이, 그리고 outlet flow이고, v1은 외기 공기유입 opening 레벨이고, g는 중력가속도, blower 가 linear qin ~ N, 여기서 N은 blower의 회전 속도이다.At this time, as the floor area of the airdome, h is the height of the airdome and the outlet flow, v1 is the outdoor air inlet opening level, g is the gravitational acceleration, and the blower is linear qin ~ N, where N is the rotational speed of the blower.
에어돔 시스템의 선형 및 이산화 과정일 때, Ts는 time step, 컨트롤러가 다양한 opening 레벨에서 작업할수 있어야 하므로, 마지막 time step은 hn-1에서 하기 수학식 5와 같이 선형화된다.In the linear and discrete process of the air dome system, Ts is a time step, and since the controller must be able to work at various opening levels, the last time step is linearized as in Equation 5 below in hn-1.
[수학식 5][Equation 5]
이에 따라, 상기 수학식 4,5에 기초하여 하기 수학식 6과 같은 예측 모델을 얻을 수 있다. Accordingly, a prediction model as shown in Equation 6 below can be obtained based on Equations 4,5.
[수학식 6][Equation 6]
수학식 6은 취득된 제어 규칙과 목적 함수를 통해, 유도하게 된다. 목적함수는 제어에서 선형을 나타내는 값과 예측에 의해 결정되며, 매시간 마다 제어기에 의해 재 계산되어 목적함수는 변경된다. 이때, MPC tuning은 적당한 값, Hc, Hp, λ 등을 고려하여 선택하게 된다. Equation 6 is derived through the obtained control rule and objective function. The objective function is determined by the prediction and the value representing the linearity in the control, and the objective function is changed by recalculation by the controller every time. At this time, MPC tuning is selected in consideration of appropriate values, Hc, Hp, λ, and the like.
다시 도8을참조하면, 상기 S840 단계 이후, 차압이 안정화되는 경우(S840의 YES), 에어 돔 자율운전 시스템은 안정화 상태를 검증할 수 있다(S860). 이때, 에어 돔 자율운전 시스템은 차압 센서 데이터, 적설센서 데이터에 기초하여 에어 돔 자율운전 시스템의 안정화 상태를 검증할 수 있다.Referring back to FIG. 8, when the differential pressure is stabilized after step S840 (YES in S840), the air dome autonomous driving system may verify the stabilization state (S860). In this case, the air dome autonomous driving system may verify the stabilization state of the air dome autonomous driving system based on the differential pressure sensor data and the snow load sensor data.
한편, 상기 S840 단계 이후, 차압이 안정화되지 않는 경우(S840의 NO), 에어 돔 자율운전 시스템은 차압센서 데이터를 재수신하고(S850), 수신한 차압 데이터를 재확인하고(S852), 에어 돔(110)의 체크 사항(출입문 개폐상태, 가압 팬 이상유무, 댐퍼 CLOSE)을 확인하고(S854), 에어 돔 내(110)의 차압안정화 여부를 판단할 수 있다(S856).On the other hand, after the step S840, if the differential pressure is not stabilized (NO in S840), the air dome autonomous driving system re-receives the differential pressure sensor data (S850), reconfirms the received differential pressure data (S852), and the air dome ( 110) check items (open/closed state of the door, whether there is an abnormality in the pressure fan, close the damper) (S854), and it may be determined whether the differential pressure in the
상기 S856 단계 이후, 차압이 안정화되지 않는 경우(S856의 NO), 에어 돔 자율운전 시스템은 비상운전모드로 가압 팬 자율운전을 수행할 수 있다(S858). 상기 S858 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 차압센서 데이터를 재 수신할 수 있다 (S850).After the step S856, when the differential pressure is not stabilized (NO in S856), the air dome autonomous driving system may perform the autonomous driving of the pressurized fan in the emergency operation mode (S858). After the step S858, the air dome autonomous driving system may re-receive the differential pressure sensor data (S850).
한편 상기S856 단계 이후, 차압이 안정화되는 경우(S856의 YES), 에어 돔 자율운전 시스템은 차압 센서 및 풍속 센서로부터 수신한 데이터에 기초하여 안정화 상태를 검증할 수 있다(S860). 에어 돔 자율운전 시스템은 에어 돔이 외력에 대한 하중의 힘을 알기 위해 차압 센서의 측정 수치만으로는 에어 돔에 얼마나 큰 하중이 작용했는지 정확하게 알 수 없기 때문에 풍속센서의 데이터는 전달된 하중의 크기에 참고자료로 적용될 수 있다.Meanwhile, after the step S856, when the differential pressure is stabilized (YES in S856), the air dome autonomous driving system may verify the stabilization state based on data received from the differential pressure sensor and the wind speed sensor (S860). In the air dome autonomous driving system, to know the force of the load against the external force of the air dome, the measured value of the differential pressure sensor alone cannot accurately determine how large the load was applied to the air dome, so the data from the wind speed sensor refers to the size of the transmitted load. data can be applied.
이때, 에어 돔 표면의 풍속 계산을 위한 수식은 아래의 수학식 4와 같다. At this time, the formula for calculating the wind speed of the air dome surface is as Equation 4 below.
[수학식 4][Equation 4]
, ,
여기서, 는 실외 정압 압력, 는 무차원 바람의 표면 압력 0.5~0.8, C는 conversion factor 0.04 Pam3/kg.mps2, 는 외기 공기 밀도 kg/m3, s는 shelter factor 0.4, 는 풍속 mps(m/s) 이다.here, is the outdoor static pressure, is the surface pressure of the dimensionless wind 0.5~0.8, C is the conversion factor 0.04 Pam 3 /kg.mps 2 , where is the outdoor air density kg/m 3 , s is the shelter factor 0.4, is the wind speed in mps (m/s).
상기 S860 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 안정화 상태의 운전기록 데이터 및 에어 돔 내 각 IOT센서의 데이터 저장하고, 저장된 데이터와 날씨 API를 학습할 수 있다(S870). After the step S860, the air dome autonomous driving system may store driving record data in a stable state and data of each IOT sensor in the air dome, and learn the stored data and weather API (S870).
에어 돔 자율 돔 자율운전 시스템은 급 변화하는 기후에 정확한 예측이라는 것이 불가능하지만 과거 외력 데이터 및 날씨 API 데이터와 실시간 수집되는 데이터를 기반으로 학습되어진 지능형 자동제어를 수행할 수 있다.Although it is impossible to accurately predict the rapidly changing climate, the air dome autonomous dome autonomous driving system can perform intelligent automatic control learned based on historical external force data, weather API data, and real-time collected data.
상기 S870 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 평상시 운전모드로 자율 운전을 수행할 수 있다(S880).After the step S870, the air dome autonomous driving system may perform autonomous driving in a normal driving mode (S880).
도10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 폭설 운전시 에어 돔의 자율운전 방법을 설명하기 위한 도면이다.10 is a view for explaining a method for autonomous driving of an air dome during heavy snow driving according to an embodiment of the present invention.
도 10을 참조하면, 에어 돔 자율운전 시스템이 평상시 운전모드로 자율 운전 중인 경우(S1010), 에어 돔 자율운전 시스템은 에어 돔 내부의 압력 데이터에 따른 차압 변화를 감지할 수 있다(S1020).Referring to FIG. 10 , when the air dome autonomous driving system is autonomously driving in the normal driving mode ( S1010 ), the air dome autonomous driving system may detect a differential pressure change according to pressure data inside the air dome ( S1020 ).
상기 S1020 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 에어 돔 내(110)의 사물 데이터를 수집할 수 있다(S1022). 이때, 상기 사물 데이터는 차압센서(Differential Pressure), 적설 센서(Snow Dept Sensor), 스노우센서(Snow Sensor)로부터 수신한 데이터일 수 있다. After the step S1020, the air dome autonomous driving system may collect object data in the air dome 110 (S1022). In this case, the object data may be data received from a differential pressure sensor, a snow depth sensor, and a snow sensor.
상기 S1022 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 융설 장치 운전 모니터링 및 적설 데이터 수집하고(S1024), 수신한 적설 측정 데이터를 기반으로 융설 장치를 작동할 수 있다(S1026). After the step S1022, the air dome autonomous driving system may monitor the operation of the snow melting device and collect snow data (S1024), and operate the snow melting device based on the received snow measurement data (S1026).
상기 S1026 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 융설 장치 작동에 따른 스노우센서 재측정을 수행할 수 있다(S1028). 상기 S1028 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 차압센서 데이터를 재 수신할 수 있다 (S1050).After the step S1026, the air dome autonomous driving system may re-measure the snow sensor according to the operation of the snow melting device (S1028). After the step S1028, the air dome autonomous driving system may re-receive the differential pressure sensor data (S1050).
한편, 상기 S1020 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 차압 변화에 기초하여 에어 돔 내(110)의 가압 팬이 자율운전 하도록 제어할 수 있다(S1030). 이때, 상기 가압 팬의 자율운전은 INFLATION(155)의 MPC 제어에 의하여 동작할 수 있다.On the other hand, after the step S1020, the air dome autonomous driving system may control the pressure fan in the
상기 S1030 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 가압 팬이 자율운전에 따른 에어 돔 내(110)의 차압 안정화 여부를 판단할 수 있다(S1040). After the step S1030, the air dome autonomous driving system may determine whether the pressure difference in the
상기 S1040 단계 이후, 차압이 안정화되는 경우(S1040의 YES), 에어 돔 자율운전 시스템은 안정화 상태를 검증할 수 있다(S1060). 이때, 에어 돔 자율운전 시스템은 차압 센서 데이터, 적설센서 데이터에 기초하여 에어 돔 자율운전 시스템의 안정화 상태를 검증할 수 있다.After the step S1040, when the differential pressure is stabilized (YES in S1040), the air dome autonomous driving system may verify the stabilization state (S1060). In this case, the air dome autonomous driving system may verify the stabilization state of the air dome autonomous driving system based on the differential pressure sensor data and the snow load sensor data.
한편, 상기 S1040 단계 이후, 차압이 안정화되지 않는 경우(S1040의 NO), 에어 돔 자율운전 시스템은 차압센서 데이터를 재수신하고(S1050), 수신한 차압 데이터를 재확인하고(S1052), 에어 돔(110)의 체크 사항(출입문 개폐상태, 가압 팬 이상유무, 댐퍼 CLOSE)을 확인하고(S1054), 에어 돔 내(110)의 차압안정화 여부를 판단할 수 있다(S1056).On the other hand, after the step S1040, if the differential pressure is not stabilized (NO in S1040), the air dome autonomous driving system re-receives the differential pressure sensor data (S1050), reconfirms the received differential pressure data (S1052), and the air dome ( 110) check items (open/closed state of the door, whether there is an abnormality in the pressurized fan, close the damper) (S1054), and it can be determined whether the differential pressure in the
상기 S1056 단계 이후, 차압이 안정화되지 않는 경우(S1056의 NO), 에어 돔 자율운전 시스템은 비상운전모드로 가압 팬 자율운전을 수행할 수 있다(S1058). 상기 S858 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 차압센서 데이터를 재 수신할 수 있다 (S1050).After the step S1056, when the differential pressure is not stabilized (NO in S1056), the air dome autonomous driving system may perform the autonomous driving of the pressurized fan in the emergency operation mode (S1058). After the step S858, the air dome autonomous driving system may re-receive the differential pressure sensor data (S1050).
한편 상기S1056 단계 이후, 차압이 안정화되는 경우(S1056의 YES), 에어 돔 자율운전 시스템은 차압 센서 및 적설 센서로부터 수신한 데이터에 기초하여 안정화 상태를 검증할 수 있다(S1060). 에어 돔 자율운전 시스템은 에어 돔이 외력에 대한 하중의 힘을 알기 위해 차압 센서의 측정 수치만으로는 에어 돔에 얼마나 큰 하중이 작용했는지 정확하게 알 수 없기 때문에 적설 센서의 데이터는 전달된 하중의 크기에 참고자료로 적용될 수 있다.Meanwhile, when the differential pressure is stabilized after the step S1056 (YES in S1056), the air dome autonomous driving system may verify the stabilization state based on data received from the differential pressure sensor and the snow load sensor (S1060). Since the air dome autonomous driving system does not know exactly how large the load was applied to the air dome only with the measured value of the differential pressure sensor in order for the air dome to know the force of the load against the external force, the data from the snow cover sensor is referred to the size of the transmitted load data can be applied.
상기 S1060 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 안정화 상태의 운전기록 데이터 및 에어 돔 내 각 IOT센서의 데이터 저장하고, 저장된 데이터와 날씨 API를 학습할 수 있다(S1070).After the step S1060, the air dome autonomous driving system may store driving record data in a stable state and data of each IOT sensor in the air dome, and learn the stored data and weather API (S1070).
상기 S1070 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 평상시 운전모드로 자율 운전을 수행할 수 있다(S1080).After the step S1070, the air dome autonomous driving system may perform autonomous driving in a normal driving mode (S1080).
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 실내공기 질 개선 운전시 에어 돔의 운전시 자율운전 방법을 설명하기 위한 도면이다.11 is a view for explaining an autonomous driving method when an air dome is operated during an indoor air quality improvement operation according to an embodiment of the present invention.
도 11 참조하면, 에어 돔 자율운전 시스템이 평상시 운전모드로 자율 운전 중인 경우(S1110), 에어 돔 자율운전 시스템은 에어 돔 내부의 실내공기 질 변화를 감지할 수 있다(S1120).Referring to FIG. 11 , when the air dome autonomous driving system is autonomously driving in the normal driving mode (S1110), the air dome autonomous driving system may detect a change in indoor air quality inside the air dome (S1120).
상기 S1120 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 감지한 실내공기 질에 대응하여 공기청정 시스템을 작동할 수 있다(S1130). 이때, 상기 공기청정 시스템은 광플라즈마(photoplasma)를 작동할 수 있다.After the step S1120, the air dome autonomous driving system may operate the air cleaning system in response to the sensed indoor air quality (S1130). In this case, the air cleaning system may operate a photoplasma.
상기 S1130 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 가압 팬 및 HVAC 팬 자율운전을 수행할 수 있다(S1140).After the step S1130, the air dome autonomous driving system may perform autonomous driving of the pressurized fan and the HVAC fan (S1140).
상기 S1140 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 차압변화감지 및 필터 차압감지를 수행할 수 있다(S1150).After the step S1140, the air dome autonomous driving system may perform differential pressure change detection and filter differential pressure detection (S1150).
상기 S1150 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 실내공기 질 확인 결과에 따라 제1타입(Type1)으로 운전해도 되는지 여부를 판단할 수 있다(S1160)After the step S1150, the air dome autonomous driving system may determine whether to drive as the first type (Type1) according to the indoor air quality check result (S1160)
상기 S1160 단계 이후, 제1 타입으로 운전해도 되는 경우(S1160의 YES), 에어 돔 자율운전 시스템은 리턴 공기 배기 댐퍼를 닫힘 상태, 리턴 공기차단 댐퍼를 오픈 상태, 외기 공기 흡기 댐퍼를 닫힘 상태, 공기정화 및 상균장치를 가동 상태로 운전할 수 있다(S1170).After step S1160, if it is possible to drive in the first type (YES in S1160), the air dome autonomous driving system operates with the return air exhaust damper in a closed state, the return air blocking damper in an open state, the outside air intake damper in a closed state, and air The purification and sterilization device may be operated in an operating state (S1170).
상기 S1170 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 실내공기 질이 정상 상태인지 판단할 수 있다(S1180).After the step S1170, the air dome autonomous driving system may determine whether the indoor air quality is in a normal state (S1180).
한편, 상기 S1160 단계 이후, 제1 타입으로 운전해도 되지 않는 경우(S1160의 NO),에어 돔 자율운전 시스템은 제2 타입(Type 2)로 설정되어, 리턴 공기 배기 댐퍼를 오픈 상태, 리턴 공기차단 댐퍼를 닫힘 상태, 외기 공기 흡기 댐퍼를 오픈 상태, 공기정화 및 상균장치를 가동 상태로 운전할 수 있다(S1175).On the other hand, after the step S1160, when it is impossible to drive in the first type (NO in S1160), the air dome autonomous driving system is set to the second type (Type 2), and the return air exhaust damper is opened in an open state, and the return air is blocked. It is possible to operate the damper in the closed state, the outdoor air intake damper in the open state, and the air purification and sterilization device in the operating state (S1175).
상기 S1175 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 실내공기 질이 정상 상태인지 판단할 수 있다(S1180).After the step S1175, the air dome autonomous driving system may determine whether the indoor air quality is in a normal state (S1180).
상기 S1180 단계 이후, 실내공기 질이 정상이 아닌 경우(S1180의 NO), 에어 돔 자율운전 시스템은 실내공기 질 확인 결과에 따라 제1타입(Type1)으로 운전해도 되는지 여부를 판단할 수 있다(S1160)After the step S1180, when the indoor air quality is not normal (NO in S1180), the air dome autonomous driving system may determine whether it is acceptable to drive as the first type (Type1) according to the indoor air quality check result (S1160). )
한편, 상기 S1180 단계 이후, 실내공기 질이 정상인 경우(S1180의 YES), 에어 돔 자율운전 시스템은 HVAC 운전 유지 시 제1타입(Type1)으로 운전할 수 있다(S1190).Meanwhile, after the step S1180, when the indoor air quality is normal (YES in S1180), the air dome autonomous driving system may operate in the first type (Type1) while maintaining the HVAC operation (S1190).
상기 S1190 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 정상운전을 수행할 수 있다(S1195).After the step S1190, the air dome autonomous driving system may perform a normal operation (S1195).
도 12은 본 발명의 일 실시 예에 따른 화재 발생시 에어 돔의 자율운전 방법을 설명하기 위한 도면이다.12 is a view for explaining a method for autonomous driving of an air dome when a fire occurs according to an embodiment of the present invention.
도 12을 참조하면, 에어 돔 자율운전 시스템이 평상시 운전모드로 자율 운전 중인 경우(S1210), 에어 돔 자율운전 시스템은 에어 돔 내부의 화재 감지 데이터를 수신할 수 있다(S1220). 상기 화재 감지 데이터는 불꽃 감지 데이터 및 연기 감지 데이터를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 12 , when the air dome autonomous driving system is autonomously driving in the normal driving mode (S1210), the air dome autonomous driving system may receive fire detection data inside the air dome (S1220). The fire detection data may include flame detection data and smoke detection data.
상기 S1220 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 화재감지의 자체 위험정도를 판단하고(S1222), 위험 등급이 기설정된 등급 이상이면(S1224), 관리자 및 중앙센터 비상경보 알람을 작동할 수 있다(S1226).After the step S1220, the air dome autonomous driving system determines the level of fire detection itself (S1222), and if the risk level is higher than or equal to a preset level (S1224), the manager and the central center emergency alarm can be operated (S1226). ).
한편, 상기 S1220 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 에어 돔 내(110)의 화재 경보 알람을 작동하고(S1230), 비상 대피 라이트(Light)를 켜고(S1232), 소화 장치를 작동시킬 수 있다(S1234).On the other hand, after the step S1220, the air dome autonomous driving system operates the fire alarm alarm in the air dome 110 (S1230), turns on the emergency evacuation light (S1232), and operates the fire extinguishing device ( S1234).
상기 S1234 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 화재 상황이 해제 여부를 판단할 수 있다(S1240). After the step S1234, the air dome autonomous driving system may determine whether the fire situation is released (S1240).
상기 S1240 단계 이후, 화재 상황이 해제된 경우, 에어 돔 자율운전 시스템은 화재 감지 데이터에 기초하여 에어 돔 자율운전 시스템의 안정화 상태를 검증할 수 있다(S1250).After the step S1240, when the fire situation is released, the air dome autonomous driving system may verify the stabilization state of the air dome autonomous driving system based on the fire detection data (S1250).
상기 S1250 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 유독물질 및 유해가스 감지 후 실내공기 질 정화 시스템 가동할 수 있다(S1252).After the step S1250, the air dome autonomous driving system may operate the indoor air quality purification system after detecting toxic substances and harmful gases (S1252).
또한, 상기 S1250 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 안정화 상태의 운전기록 데이터 및 에어 돔 내 각 IOT센서의 데이터를 저장하고, 저장된 데이터와 날씨 API를 학습할 수 있다(S1260).In addition, after the step S1250, the air dome autonomous driving system may store driving record data in a stable state and data of each IOT sensor in the air dome, and learn the stored data and the weather API (S1260).
상기 S1260 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 평상시 운전모드로 자율 운전을 수행할 수 있다(S1270).After the step S1260, the air dome autonomous driving system may perform autonomous driving in a normal driving mode (S1270).
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 에어 돔의 자율운전에 따른 AI 학습알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.13 is a diagram for explaining an AI learning algorithm according to autonomous driving of an air dome according to an embodiment of the present invention.
도 13을 참조하면, 에어 돔 자율운전 시스템은 IoT 센서로부터 수신한 데이터에 기초하여 데이터 전처리를 수행할 수 있다(S1410).Referring to FIG. 13 , the air dome autonomous driving system may perform data pre-processing based on data received from the IoT sensor ( S1410 ).
상기 S1410 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 Assign Input과 Targets을 수행할 수 있다(S1420).After the step S1410, the air dome autonomous driving system may perform Assign Input and Targets (S1420).
상기 S1420 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 데이터의 정규화를 수행할 수 있다(S1430).After the step S1420, the air dome autonomous driving system may perform data normalization (S1430).
상기 S1430 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 타겟한 모델을 취득하기 위한 반복 계산을 수행할 수 있다(S1340).After the step S1430, the air dome autonomous driving system may perform iterative calculations for acquiring the target model (S1340).
상기 S1340 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 반복 계산을 위한 타겟 반복이 기설정된 수 미만인지 판단할 수 있다(S1350).After the step S1340, the air dome autonomous driving system may determine whether the target repetition for the repetition calculation is less than a preset number (S1350).
상기 S1350 단계 이후, 반복 계산이 기설정된 수 미만인 경우, 에어 돔 자율운전 시스템은 반복 타겟의 증가분을 학습 네트워크의 특정 함수에 적용할 수 있다(S1360).After the step S1350, when the iteration count is less than the preset number, the air dome autonomous driving system may apply the increment of the repetition target to a specific function of the learning network (S1360).
상기 S1360 단계 이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 네트워크 가중치와 바이어스 기록에 기초하여 적합도(G)를 계산할 수 있다(S1362, S1364).After the step S1360, the air dome autonomous driving system may calculate the fitness G based on the network weight and the bias record (S1362, S1364).
상기 S1364 단계이후, 에어 돔 자율운전 시스템은 계산된 적합도 G의 값이 최적 적합도 값을 초과하는지 판단할 수 있다(S1370).After step S1364, the air dome autonomous driving system may determine whether the calculated value of fitness G exceeds the optimal fitness value (S1370).
상기 S1370 단계 이후, 계산된 적합도 G의 값이 최적 적합도 값을 초과하지 않는 경우(S1370의 NO), 에어 돔 자율운전 시스템은 반복 계산을 위한 타겟 반복이 기설정된 수 미만인지 판단할 수 있다(S1350).After the step S1370, when the calculated value of fitness G does not exceed the optimal fitness value (NO in S1370), the air dome autonomous driving system may determine whether the target repetition for repeated calculation is less than a preset number (S1350). ).
한편, 상기 S1370 단계 이후, 계산된 적합도 G의 값이 최적 적합도 값을 초과하는 경우(S1370의 YES), 에어 돔 자율운전 시스템은 상기 적합도 G의 값을 최상의 네트워크 가중치로 기록할 수 있다(S1380).Meanwhile, after step S1370, when the calculated value of fitness G exceeds the optimal fitness value (YES in S1370), the air dome autonomous driving system may record the value of fitness G as the best network weight (S1380). .
이상에서 본 발명의 바람직한 실시 예를 중심으로 설명하였으나, 이는 단지 예시일 뿐 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 기술사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 실시 예를 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.In the above, the preferred embodiment of the present invention has been mainly described, but this is merely an example and does not limit the present invention. Those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can variously modify and change the embodiments by adding, changing, deleting or adding components within the scope that does not depart from the technical spirit of the present invention described in the claims. It will be possible, and this will also be included within the scope of the present invention.
110: 에어 돔
120: 대시보드
130: 데이터베이스 서버
140: 모니터링 제어 시스템
155: INFLALTION 시스템(가압시스템)
150: HVAC 시스템
160: 센서 네트워크
170: 액추에이터(actuator) 네트워크
180: 일기예보 제공부
410: 입력 장치
410: 프로세스 장치
410: 출력 장치
510: MPC 프레임워크
710: 감독 MPC 제어기110: air dome
120: dashboard
130: database server
140: monitoring control system
155: INFLALTION system (pressurization system)
150: HVAC system
160: sensor network
170: actuator network
180: weather forecast provider
410: input device
410: process device
410: output device
510: MPC framework
710: supervisory MPC controller
Claims (8)
에어 돔 외부에 작용하는 외력 데이터 및 상기 에어 돔 내부에 배치된 사물인터넷 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하는 입력 장치;
일기 예보 정보, 상기 모니터링 데이터 및 데이터 베이스에 저장된 자율운전 학습 데이터에 기초하여 자율운전 제어를 수행하는 프로세스 장치; 및
상기 자율운전 제어에 기초하여 동작하는 공기 조화 시스템을 포함하는 출력 장치를 포함하고,
상기 프로세스 장치는
상기 에어 돔이 자율운전 중 평상시 운전 모드인 경우,
차압 변화 정보를 수신하여 차압 변화를 판단하고,
상기 차압 변화에 대응하는 모델 예측 제어에 따라 상기 공기 조화 시스템을 제어하고,
공기 조화 시스템 제어에 대응하여 상기 에어 돔 내의 차압 안정화 여부를 판단하고,
상기 에어 돔 내의 차압 안정화 상태를 검증하고,
차압 변화에 따른 자율운전 데이터를 저장하고, 저장된 상기 자율운전 데이터에 기초하여 학습을 수행하는 것을 특징으로 하는 에어 돔 자율운전 시스템.
In the air dome autonomous driving system,
an input device for receiving external force data acting on the outside of the air dome and monitoring data from the IoT sensor disposed inside the air dome;
a process device for performing autonomous driving control based on weather forecast information, the monitoring data, and autonomous driving learning data stored in a database; and
an output device including an air conditioning system operating based on the autonomous driving control;
The process device is
When the air dome is in the normal driving mode during autonomous driving,
Receive the differential pressure change information to determine the differential pressure change,
controlling the air conditioning system according to a model predictive control corresponding to the differential pressure change;
determining whether the differential pressure in the air dome is stabilized in response to the control of the air conditioning system;
verifying the differential pressure stabilization state in the air dome,
An air dome autonomous driving system, characterized in that it stores autonomous driving data according to a change in differential pressure, and performs learning based on the stored autonomous driving data.
상기 외력은
폭설, 태풍, 지진, 대기오염 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 돔 자율운전 시스템.
The method of claim 1,
The external force is
Air dome autonomous driving system, characterized in that it includes at least one of heavy snow, typhoon, earthquake, and air pollution.
상기 모니터링 데이터는
상기 차압 변화 정보, 공기 질 변화 정보, 화재 감지 데이터 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 돔 자율운전 시스템.
3. The method of claim 2,
The monitoring data is
The air dome autonomous driving system comprising at least one of the differential pressure change information, air quality change information, and fire detection data.
에어 돔 외부에 작용하는 외력 데이터 및 상기 에어 돔 내부에 배치된 사물인터넷 센서로부터 모니터링 데이터를 수신하는 단계;
일기 예보 정보, 상기 모니터링 데이터 및 데이터 베이스에 학습된 외력 데이터에 기초하여 자율운전 제어를 수행하는 단계; 및
상기 자율운전 제어에 기초하여 공기 조화 시스템이 동작하는 단계를 포함하고,
상기 자율운전 제어는
상기 에어 돔이 자율운전 중 평상시 운전 모드인 경우, 차압 변화 정보를 수신하여 차압 변화를 판단하는 단계;
상기 차압 변화에 대응하는 모델 예측 제어에 따라 상기 공기 조화 시스템을 제어하는 단계;
HVAC 시스템 제어에 따른 상기 에어 돔 내의 차압 안정화 여부를 판단하는 단계;
상기 에어 돔 내의 차압 안정화 상태를 검증하는 단계; 및
자율 운전에 따른 데이터를 저장하고, 저장된 자율운전 데이터에 기초하여 학습을 수행하는 단계를 포함하는
에어 돔 자율운전 방법.
In the autonomous driving method implemented in the air dome autonomous driving system,
Receiving external force data acting on the outside of the air dome and monitoring data from an IoT sensor disposed inside the air dome;
performing autonomous driving control based on weather forecast information, the monitoring data, and external force data learned in a database; and
operating an air conditioning system based on the autonomous driving control;
The autonomous driving control
when the air dome is in a normal driving mode during autonomous driving, receiving differential pressure change information and determining a differential pressure change;
controlling the air conditioning system according to a model predictive control corresponding to the differential pressure change;
determining whether the differential pressure in the air dome is stabilized according to the HVAC system control;
verifying a differential pressure stabilization state in the air dome; and
Storing data according to autonomous driving, and performing learning based on the stored autonomous driving data.
Air dome autonomous driving method.
상기 외력은
폭설, 태풍, 지진, 대기오염 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 에어 돔 자율운전 방법.
6. The method of claim 5,
The external force is
Air dome autonomous driving method comprising at least one of heavy snow, typhoon, earthquake, and air pollution.
상기 모니터링 데이터는
상기 차압 변화 정보, 공기 질 변화 정보, 화재 감지 데이터 중 적어도 하나를
포함하는 것을 특징으로 하는 에어 돔 자율운전 방법.
7. The method of claim 6,
The monitoring data is
at least one of the differential pressure change information, air quality change information, and fire detection data
Air dome autonomous driving method comprising the.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200130045A KR102264390B1 (en) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | Air dome autonomous driving system according to iot intelligent control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020200130045A KR102264390B1 (en) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | Air dome autonomous driving system according to iot intelligent control |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR102264390B1 true KR102264390B1 (en) | 2021-06-17 |
Family
ID=76603514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020200130045A KR102264390B1 (en) | 2020-10-08 | 2020-10-08 | Air dome autonomous driving system according to iot intelligent control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102264390B1 (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102443273B1 (en) * | 2022-06-13 | 2022-09-14 | 주식회사 나라컨트롤 | Building automatic control apparatus capable of energy optimization and facility operation efficiency using data analysis method and method of the same |
KR102611518B1 (en) * | 2022-07-05 | 2023-12-11 | (주)아이에어 | Air dome system having cooling function |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR0155054B1 (en) * | 1995-07-04 | 1998-12-15 | 서상기 | Automatic control apparatus for air-dome |
KR100634704B1 (en) * | 2004-02-17 | 2006-10-16 | (주)에어돔 | Airpressure auto control system of the air structure |
KR20180072468A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 주식회사 디케이아이테크놀로지 | Intelligence Cooling and Heating Service Method of User Using Big Data |
KR20180112653A (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-12 | 삼성전자주식회사 | Data learning server and method for generating and using thereof |
KR20190087347A (en) * | 2019-07-03 | 2019-07-24 | 엘지전자 주식회사 | Air conditioner and method for operating the air conditioner |
-
2020
- 2020-10-08 KR KR1020200130045A patent/KR102264390B1/en active IP Right Grant
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR0155054B1 (en) * | 1995-07-04 | 1998-12-15 | 서상기 | Automatic control apparatus for air-dome |
KR100634704B1 (en) * | 2004-02-17 | 2006-10-16 | (주)에어돔 | Airpressure auto control system of the air structure |
KR20180072468A (en) * | 2016-12-21 | 2018-06-29 | 주식회사 디케이아이테크놀로지 | Intelligence Cooling and Heating Service Method of User Using Big Data |
KR20180112653A (en) * | 2017-03-30 | 2018-10-12 | 삼성전자주식회사 | Data learning server and method for generating and using thereof |
KR20190087347A (en) * | 2019-07-03 | 2019-07-24 | 엘지전자 주식회사 | Air conditioner and method for operating the air conditioner |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR102443273B1 (en) * | 2022-06-13 | 2022-09-14 | 주식회사 나라컨트롤 | Building automatic control apparatus capable of energy optimization and facility operation efficiency using data analysis method and method of the same |
KR102611518B1 (en) * | 2022-07-05 | 2023-12-11 | (주)아이에어 | Air dome system having cooling function |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102264390B1 (en) | Air dome autonomous driving system according to iot intelligent control | |
US20200240668A1 (en) | Libraries, systems, and methods for minimizing air pollution in enclosed structures | |
Wang et al. | CO2-based occupancy detection for on-line outdoor air flow control | |
US20190146423A1 (en) | Feedback control system with normalized performance indices for setpoint alarming | |
US9400119B2 (en) | Retrofitting a constant volume air handling unit with a variable frequency drive | |
US20240069502A1 (en) | Environment controller and method for inferring one or more commands for controlling an appliance taking into account room characteristics | |
Yan et al. | Quantifying uncertainty in outdoor air flow control and its impacts on building performance simulation and fault detection | |
KR101251873B1 (en) | Method for controlling building air conditioning system by using intelligent control algorithm | |
Alam et al. | Uncertainties in neural network model based on carbon dioxide concentration for occupancy estimation | |
US11480358B2 (en) | Machine learning systems for modeling and balancing the activity of air quality devices in industrial applications | |
Li et al. | Model parameter identification of indoor temperature lag characteristic based on hysteresis relay feedback control in VAV systems | |
KR20150026230A (en) | Self running building energy management system using bim data | |
Lam et al. | Information-theoretic environmental features selection for occupancy detection in open offices | |
Okaeme et al. | A comfort zone set-based approach for coupled temperature and humidity control in buildings | |
Kolokotsa | Artificial intelligence in buildings: A review of the application of fuzzy logic | |
CN112199747A (en) | Indoor personnel evacuation method and evacuation system based on queuing network | |
Eftekhari et al. | Design and performance of a rule-based controller in a naturally ventilated room | |
Zhang et al. | Multi-indicator adaptive HVAC control system for low-energy indoor air quality management of heritage building preservation | |
Qin et al. | Exploring New Building Energy Saving Control Strategy Application under the Energy Internet of Things | |
Javed et al. | Modelling and optimization of residential heating system using random neural networks | |
Ji et al. | Space inference system for buildings using IoT | |
Goyal et al. | Modeling thermal dynamics in multi-zone buildings | |
Sklavounos et al. | A subspace identification method for detecting abnormal behavior in HVAC systems | |
Chen | A fuzzy-based approach for smart building evacuation modeling | |
Hitchings et al. | Measuring and calculating laboratory exhaust diversity-three case studies |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |