KR102311363B1 - 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 사용자 또는 관리자의 NFC 태깅(Tagging)을 통하여 빌딩 설비의 제어와 함께 빌딩 내부의 인원 재실 정보, 출결 정보, 기기 상태 정보 등을 확인하여 제어 및 관리 할 수 있도록 하는, 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템 및 방법에 대하여 개시한다.
본 발명에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템은, NFC 태깅(Tagging)을 통하여 빌딩 설비의 제어와 함께 빌딩 내부의 인원 재실 정보, 출결 정보, 기기 상태 정보를 확인하는 제어 명령을 NFC 태그 장치에 기록하는 스마트 단말기; 액세스 주소 번지가 기록된 액세스 어드레스 플래그 영역을 구비하고, 상기 스마트 단말기의 NFC 태깅을 통하여 상기 액세스 주소 번지의 데이터 영역에 기록된 상기 제어 명령을 읽어와 DDC장치로 전송하는 NFC 태그 장치; 및 각 센서로부터 빌딩 환경 데이터 및 설비기기의 동작 상태 데이터를 수신하고, 상기 수신된 빌딩 환경 데이터 및 상기 설비기기의 동작 상태 데이터와 미리 설정된 동작 조건을 기초로 상기 설비기기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력하고, 상기 빌딩 환경 데이터 및 상기 출력된 제어 신호에 따른 상기 설비기기의 동작 상태 데이터를 상기 스마트 단말기 또는 BEMS 장치로 전송하는 DDC 장치를 포함할 수 있다.

Description

재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템 및 방법{Presence detection type building facility energy management control system and method}
본 발명은 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 사용자 또는 관리자의 NFC 태깅(Tagging)을 통하여 빌딩 설비의 제어와 함께 빌딩 내부의 인원 재실 정보, 출결 정보, 기기 상태 정보 등을 확인할 수 있도록 하는, 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 건물 자동 제어 솔루션은 크게 설비(냉난방 공조, 위생, 펌프 및 콤프레샤-모터 부하), 전력 및 조명 등으로 구성된다. 즉, 제어 측면(설비 자동 제어기, DDC, Distributed Digital Controller)과, 부하(모터) 제어반(MCC, Motor Control Center)으로 나뉘어지게 된다.
그런데, 종래의 건물 등에 대한 에너지 관리 시스템은 대부분 건물 관리인이나 경비원 등의 소수의 인력에 의존하는 경우가 많기 때문에, 사람이 없을 때 낭비되는 조명 전기나 냉난방용 전기의 양이 커져서 비효율적으로 운영되는 경우가 많다.
예를 들어, 사무실이나 교실에 사람이 없을 때에는 조명 설비나 냉난방 설비의 전력을 차단하는 것이 바람직하다. 사람이 없을 때에도 조명이 켜져 있거나 냉난방 설비가 켜져 있으면, 불필요한 전기 낭비가 매우 심해진다. 건물 전체로 볼 때에는 엄청난 비효율을 가져오게 된다.
이에, 대형 건물 내의 조명 설비와 냉난방 설비를 자동으로 효율적으로 관리할 필요성이 있다. 특히, 주간/야간 또는 취침 시간 등에 따라 다른 제어가 요구된다.
또한, 이러한 자동 에너지 관리를 위해서는 건물 내부에 사람이 존재하지 않는 경우에 자동으로 전등을 오프 시킨다거나, 온도나 습도를 조절하는 공조기의 동작을 오프 시킨다거나 하는 등 자동 제어 기술이 요구되고 있다.
관련 선행 특허 문헌으로는 대한민국 등록특허공보 제 10-0869048호(2008.11.11. 등록)가 있으며, 상기 문헌에는 다기능 재실감지센서가 기재되어 있다.
본 발명의 목적은 사용자 또는 관리자의 NFC 태깅(Tagging)을 통하여 빌딩 설비의 제어와 함께 빌딩 내부의 인원 재실 정보, 출결 정보, 기기 상태 정보 등을 확인하여 제어 및 관리 할 수 있도록 하는, 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템 및 방법을 제공하는 것이다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템은, NFC 태깅(Tagging)을 통하여 빌딩 설비의 제어와 함께 빌딩 내부의 인원 재실 정보, 출결 정보, 기기 상태 정보를 확인하는 제어 명령을 NFC 태그 장치에 기록하는 스마트 단말기; 액세스 주소 번지가 기록된 액세스 어드레스 플래그 영역을 구비하고, 상기 스마트 단말기의 NFC 태깅을 통하여 상기 액세스 주소 번지의 데이터 영역에 기록된 상기 제어 명령을 읽어와 DDC장치로 전송하는 NFC 태그 장치; 및 각 센서로부터 빌딩 환경 데이터 및 설비기기의 동작 상태 데이터를 수신하고, 상기 수신된 빌딩 환경 데이터 및 상기 설비기기의 동작 상태 데이터와 미리 설정된 동작 조건을 기초로 상기 설비기기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력하고, 상기 빌딩 환경 데이터 및 상기 출력된 제어 신호에 따른 상기 설비기기의 동작 상태 데이터를 상기 스마트 단말기 또는 BEMS 장치로 전송하는 DDC 장치를 포함할 수 있다.
또한, 상기 NFC 태그 장치는, 상기 스마트 단말기와 RF(Radio Frequency) 인터페이스를 위한 안테나부; 상기 스마트 단말기의 태깅(Tagging)을 인식하기 위한 제1 포트와, 상기 스마트 단말기로부터의 상기 제어 명령의 기록을 인식하기 위한 제2 포트 및 상기 DDC 장치와 상기 제어 명령을 송신하기 위한 제3 포트를 포함하는 포트부; 상기 제어 명령을 기록(Write) 할 액세스 주소 번지와 기록 카운트(Write count) 횟수가 기록된 액세스 어드레스 플래그(Access Address Flag) 영역과, 상기 제어 명령을 기록하기 위한 데이터 영역을 포함하는 제1 메모리부; 및 상기 제1 포트에서 신호 파형이 토글-업(Toggle-up) 되고 토글-다운(Toggle down)되며 일정 시간이 경과한 후 다시 토글-업이 검출되면 상기 스마트 단말기의 태깅을 인식하고, 상기 제2 포트에서 토글-업 된 신호 파형이 토글-다운되고 다시 토글-업이 검출되면 상기 데이터 영역의 기록 동작으로 인식하여, 해당 액세스 주소 번지에서 상기 제어 명령을 읽어와 상기 제3 포트를 통해 상기 DDC 장치에 전송하며, 상기 제어 명령이 상기 데이터 영역에 기록(Write) 되는 횟수를 카운트하는 메인 컨트롤 유닛(MCU)을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트는 서로 결합하되, 상기 제2 포트의 인에이블(Enable) 및 디스에이블(Disable)을 제어하기 위한 제어 신호로 상기 제1 포트의 출력을 사용하도록 결합되며, 상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 결합 신호는 상기 메인 컨트롤 유닛(MCU)에 대한 인터럽트 신호로 사용될 수 있다.
또한, 상기 메인 컨트롤 유닛(MCU)은, 상기 인터럽트 신호가 로우(low)에서 하이(high)로 토글-업(toggle-up)되고 태깅 유효 판단을 위한 미리 결정된 시간이 경과하는 경우 상기 스마트 단말기의 태깅으로 인식하고, 상기 인터럽트 신호가 하이에서 로우로 토글-다운되고 이벤트 종료 판단을 위한 미리 결정된 시간이 경과하는 경우 상기 스마트 단말기의 태깅 해제로 인식하며, 상기 인터럽트 신호가, 하이에서 로우로 토글-다운되고 소정의 시간 이내에 다시 로우에서 하이로 토글-업되는 경우, 상기 제1 메모리에 대한 상기 스마트 단말기의 데이터 기록(write)으로 인식할 수 있다.
또한, 상기 DDC 장치에서 출력된 상기 빌딩 환경 데이터 및 상기 설비기기의 동작 상태 데이터를 저장하고, 상기 저장된 빌딩 환경 데이터 및 상기 설비기기의 동작 상태 데이터를 분석하여 에너지 분석 데이터를 생성하고, 상기 생성된 에너지 분석 데이터를 상기 DDC 장치에 전송하는 BEMS 장치를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 DDC 장치로부터 인가된 제어 신호에 의해 래칭 릴레이를 정방향 전원 또는 역방향 전원을 이용하여 구동시키는 래칭 릴레이 구동부; 상기 래칭 릴레이 구동부의 구동 신호에 따라 정방향 전원을 통하여 스위칭 동작하거나 역방향 전원을 통하여 스위칭 동작하는 래칭 릴레이; 및 상기 래칭 릴레이로 정방향 전원 또는 역방향 전원을 공급하는 전원부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 래칭 릴레이의 정방향 전원을 통하여 스위칭 동작하거나 역방향 전원을 통하여 스위칭 동작 시에 캐패시터를 통하여 전원을 충전하는 충전 회로; 정전 시에 상기 래칭 릴레이 구동부 및 상기 래칭 릴레이를 자동으로 리셋하는 자동 리셋 회로; 및 정전 시에 사용자의 스위치 조작에 의해 상기 래칭 릴레이 구동부 및 상기 래칭 릴레이를 리셋하는 수동 리셋 회로를 더 포함할 수 있다.
그리고, 내부의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 빌딩 내부의 습도를 측정하는 습도 센서; 및 상기 빌딩 내부의 재실 인원을 감지하는 적외선 센서를 포함하고, 상기 기기 상태 정보는, 상기 빌딩 내부에 설치된 공조기의 냉방 동작 상태 또는 난방 동작 상태를 포함할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 방법은, (a) 스마트 단말기가 빌딩 관리 어플리케이션을 실행하는 단계; (b) 상기 스마트 단말기가 데이터를 입력받아 실내 온도 및 습도를 설정하는 단계; (c) 상기 스마트 단말기에서 설정된 실내 온도 및 습도가 DDC 장치로 전송되어 DDC 장치에 등록되는 단계; (d) 상기 스마트 단말기가 NFC 태그 장치에 근접하여 태깅하는 단계; (e) 상기 NFC 태그 장치가 상기 스마트 단말기로부터 ID 정보를 수신하여 기록하고 상기 DDC 장치와 공유하는 단계; 및 (f) 상기 DDC 장치가 상기 공유된 ID 정보를 근거로 출결 정보를 기록하고, 상기 설정된 실내 온도 및 습도가 되도록 설비기기를 제어하며, 현재 재실 정보를 상기 NFC 태그 장치를 통하여 상기 스마트 단말기로 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 (e) 단계에서 상기 NFC 태그 장치는, 상기 스마트 단말기의 태깅(Tagging)을 인식하기 위한 제1 포트와, 상기 스마트 단말기로부터의 상기 제어 명령의 기록을 인식하기 위한 제2 포트 및 상기 DDC 장치와 상기 제어 명령을 송신하기 위한 제3 포트를 포함하고, 상기 제1 포트에서 신호 파형이 토글-업(Toggle-up) 되고 토글-다운(Toggle down)되며 일정 시간이 경과한 후 다시 토글-업이 검출되면 상기 스마트 단말기의 태깅을 인식하고, 상기 제2 포트에서 토글-업 된 신호 파형이 토글-다운되고 다시 토글-업이 검출되면 상기 데이터 영역의 기록 동작으로 인식하여, 해당 액세스 주소 번지에서 상기 제어 명령을 읽어와 상기 제3 포트를 통해 상기 DDC 장치에 전송할 수 있다.
본 발명은 사용자 또는 관리자가 휴대하는 스마트 폰을 이용하여 빌딩 설비의 제어와 함께 빌딩 내부의 인원 재실 정보, 출결 정보, 기기 상태 정보 등을 확인할 수 있으므로, 건물이나 빌딩 등의 제어 및 관리를 용이하게 실시 할 수 있는 장점이 있다.
또한, DDC 장치에 BEMS 기능을 탑재하여 DDC 장치에서 설비 단위로 에너지의 사용량을 실시간으로 감시 및 관리하고, 이를 분석한 에너지 분석 데이터가 설비기기의 운전에 바로 적용되도록 함으로써 에너지 절감 운전을 최적화시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 현장에 있는 설비기기의 실시간 에너지 사용량을 설비 단위로 관리할 수 있을 뿐만 아니라 현장의 상황에 따라 즉각 응답할 수 있는 현장 중심의 에너지 관리를 구현할 수 있다.
그리고, 본 발명의 효과는 상술된 것에 국한되지 않고 후술하는 본 발명의 구성으로부터 도출될 수 있는 다른 효과도 본 발명의 효과에 포함된다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 NFC 태그 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 NFC 태그 장치의 제 1 포트 및 제 2 포트의 결합을 설명하기 위한 회로도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 래칭릴레이 구동부의 회로 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 래칭 릴레이의 회로 구성 예를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 회로, 자동 리셋 및 수동 리셋 회로의 예시적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩설비 관리 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템에서 열화상 카메라를 이용하여 평균복사온도(MRT) 값을 도출하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 공정 단계들, 잘 알려진 소자 구조 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "아래에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 아래에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
본 명세서에서 어떤 부분이 다른 부분과 연결되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 전기적으로 연결되어 있는 경우도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 그에 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
본 명세서에서 제 1, 제 2, 제 3 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 이러한 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소들로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 벗어나지 않고, 제 1 구성 요소가 제 2 또는 제 3 구성 요소 등으로 명명될 수 있으며, 유사하게 제 2 또는 제 3 구성 요소도 교호적으로 명명될 수 있다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않은 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩설비 관리 제어 시스템 및 방법에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템(100)은, 스마트 단말기(10), NFC 태그장치(20) 및 DDC(Distributed Digital Controller) 장치(30)를 포함한다.
스마트 단말기(10)는 NFC 태깅(Tagging)을 통하여 빌딩 설비의 제어와 함께 빌딩 내부의 인원 재실 정보, 출결 정보, 기기 상태 정보를 확인하는 제어 명령을 NFC 태그 장치에 기록한다.
NFC 태그장치(20)는 액세스 주소 번지가 기록된 액세스 어드레스 플래그 영역을 구비하고, 스마트 단말기(10)의 NFC 태깅을 통하여 액세스 주소 번지의 데이터 영역에 기록된 제어 명령을 읽어와 DDC 장치(30)로 전송한다.
DDC 장치(30)는 각 센서로부터 빌딩 환경 데이터 및 설비기기의 동작 상태 데이터를 수신하고, 상기 수신된 빌딩 환경 데이터 및 상기 설비기기의 동작 상태 데이터와 미리 설정된 동작 조건을 기초로 설비기기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력하고, 상기 빌딩 환경 데이터 및 상기 출력된 제어 신호에 따른 설비기기의 동작 상태 데이터를 스마트 단말기(30) 또는 BEMS 장치(50)로 전송한다.
스마트 단말기(10)는 빌딩 관리 어플리케이션이 설치되고, 사용자에 의해 빌딩 관리 어플리케이션을 실행하며, NFC 태그 장치(20)에 근접시 NFC 태깅을 수행한다.
NFC 태그 장치(20)는 DDC 장치(30)와 연동하고, 액세스 주소 번지가 기록된 액세스 어드레스 플래그 영역을 구비하여 DDC 장치(30) 및 스마트 단말기(10)와 공유한다.
또한, 스마트 단말기(10)는 액세스 어드레스 플래그 영역에 기록된 액세스 주소 번지를 확인하여 해당 액세스 주소 번지의 데이터 영역에 제어 명령을 기록하면 NFC 태그 장치(20)가 데이터 영역의 액세스 주소 번지에서 제어 명령을 읽어와 DDC 장치(30)의 DDC부(32)로 전송할 수 있다.
여기서, 스마트 단말기(10)는 가입자 유닛, 가입자국, 이동국, 모바일, 원격국, 원격 단말, 모바일 디바이스, 사용자 단말, 무선 통신 디바이스, 사용자 에이전트, 사용자 디바이스 또는 사용자 장비(UE)로도 지칭될 수 있다.
스마트 단말기(10)는 셀룰러 폰, 무선 전화, 세션 시작 프로토콜(SIP) 전화, 무선 로컬 루프(WLL) 스테이션, 개인 디지털 보조기기(PDA), 무선 접속 능력을 가진 핸드헬드 디바이스, 연산 디바이스 또는 무선 모뎀에 접속된 다른 처리 디바이스일 수도 있다. 하지만, 이러한 용어에 국한되어 스마트 단말기(10)를 제한해서는 아니된다. 스마트 단말기(10)는 NFC 태그 장치(20)와의 무선 근거리 통신을 위해 액티브 장치인 NFC 모듈을 포함하는 모든 장치로 이해되어야 한다. 스마트 단말기(10)는 NFC 태그 장치(20)의 안테나(210)를 통해 NFC 태그 장치(20)와 근거리 무선 통신을 수행한다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 NFC 태그 장치의 내부 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 NFC 태그 장치(20)는, 안테나부(210), 제1 메모리부(220), 포트부(230) 및 메인 컨트롤 유닛(MCU:Main Control Unit)(240)을 포함한다.
안테나부(210)는 스마트 단말기(10)와 RF(Radio Frequency) 인터페이스를 수행하여 비접촉식으로 데이터를 송수신한다. 즉, RF 인터페이스를 위한 안테나부(210)는 공기 중의 무선 주파수에 따른 신호를 마치 도선이 연결된 것과 같이하여 데이터에 대한 송수신을 할 수 있게 한다. 이를 위해 안테나부(210)는 무선 근거리(예컨대, 10 cm) 통신을 지원한다. 또한, 안테나부(210)는 루프 안테나로 구성되고, 루프 안테나는 PCB, FPCB, 일반 도선으로 구현될 수 있다.
제1 메모리부(220)는 리셋 신호를 기록(Write) 할 액세스 주소 번지와 기록 카운트(Write count) 횟수가 기록된 액세스 어드레스 플래그(Access Address Flag) 영역(222)과, 리셋 신호를 기록하기 위한 데이터 영역(224)을 포함한다. 이에, 제1 메모리부(220)는 집적회로(IC) 상에 구현할 수 있으므로 '듀얼 인터페이스 NFC 태그 IC'라 칭할 수 있다. 데이터 저장을 위해 데이터 영역(224)을 갖는 제1 메모리부(220)는 일반적으로 비휘발성 메모리(NVM)로서 예를 들어 EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)일 수 있다. EEPROM으로 구현되는 경우 제1 메모리부(220)는 전기적 신호를 가해줌으로써 내부 데이터가 지워지게 되어 데이터 삭제를 위한 전용 이레이저(Eraser)는 필요하지 않으며 하나의 라이터(writer)를 이용해 기록 및 삭제를 수행할 수 있다. 이러한 EEPROM은 약 100 만번 정도의 반복 기록 횟수의 제한이 있을 수 있다. 따라서, 기록 횟수의 제한이 있어서 해당 주소 번지의 저장 영역을 더 이상 사용할 수 없을 경우에 또 다른 저장 영역을 확보할 필요가 있으므로, 본 발명에서는 사용하지 않은 다른 액세스 주소 번지를 할당하여 저장 영역을 확보하는 것이다.
포트부(230)는 스마트 단말기의 태깅(Tagging)을 인식하기 위한 제1 포트와, 스마트 단말기로부터의 데이터 기록을 인식하기 위한 제2 포트 및 DDC 장치와 제어 신호를 송수신하기 위한 제3 포트를 포함한다. 즉, 듀얼 인터페이스 NFC 태그에 대한 스마트 단말기의 태깅을 인식하기 위한 제 1 포트는 예를 들어 에너지 수확 영역 검출(EH_FD:Energy Harvest Field Detection) 포트를 포함할 수 있다. 스마트 단말기로부터 듀얼 인터페이스 NFC 태그에 대한 기록을 인식하기 위한 제 2 포트는 예를 들어 무선 주파수 기록(RF_WIP:Radio Frequency Write In Progress) 포트를 포함할 수 있다.
또한, 유선 통신을 위한 포트부(230)는 전술한 포트들 외에 다른 포트들을 포함할 수 있다. 즉, DDC 장치(30)로부터 데이터 수신을 위한 포트들도 포함할 수 있다. 예를 들어, I2C 유선 통신의 경우, SCL(serial clock) 포트 및/또는 SDA(serial data) 포트를 통한 유선 통신을 통해 DDC 장치(30)는 제1 메모리부(220)에 데이터를 기록할 수 있다.
메인 컨트롤 유닛(240)은, 제1 포트에서 신호 파형이 토글-업(Toggle-up) 되고 토글-다운(Toggle down)되며 일정 시간이 경과한 후 다시 토글-업이 검출되면 스마트 단말기의 태깅을 인식하고, 제2 포트에서 토글-업 된 신호 파형이 토글-다운되고 다시 토글-업이 검출되면 데이터 영역의 기록 동작으로 인식하여, 해당 액세스 주소 번지에서 제어 명령을 읽어와 제3 포트를 통해 DDC 장치(30)에 전송하며, 제어 명령이 데이터 영역에 기록(Write) 되는 횟수를 카운트할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가 로우(low)에서 하이(high)로 토글-업(toggle-up)되고 태깅 유효 판단을 위한 미리 결정된 시간이 경과하는 경우 스마트 단말기(10)의 태깅으로 인식할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가 하이에서 로우로 토글-다운되고 이벤트 종료 판단을 위한 미리 결정된 시간이 경과하는 경우 스마트 단말기의 태깅 해제로 인식할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가, 하이에서 로우로 토글-다운되고 소정의 시간 이내에 다시 로우에서 하이로 토글-업되는 경우, 제1 메모리(220)에 대한 스마트 단말기의 데이터 기록(write)으로 인식할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 스마트 단말기(10)의 태깅 시 제1 포트에서 신호 파형이 토글-업 되고, 안테나부(210)를 통해 스마트 단말기(10)와 인터페이스하여, 스마트 단말기(10)가 액세스 어드레스 플래그 영역(222)에서 액세스 주소 번지를 읽어와 데이터 영역(224)의 액세스 주소 번지에 제어 명령을 기록(Write)함에 따라 제2 포트에서 토글-업 된 신호 파형이 토글-다운되고 다시 토글-업이 검출되면, 데이터 영역의 기록 동작으로 인식하여 해당 액세스 주소 번지에서 제어 명령을 읽어와 제3 포트를 통해 DDC 장치(30)에 전송할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 데이터 영역에 제어 명령이 기록(Write) 되는 횟수를 카운트하여 일시적으로 기록하기 위한 제2 메모리부(242)와, 제어 명령의 기록 횟수에 대한 카운트 정보를 기록하기 위한 제3 메모리부(244)를 포함한다. 이때, 제2 메모리부(242)는 예를 들어, SRAM으로 구현할 수 있으며, 제3 메모리부(244)는 예를 들면, Flash 메모리로 구현할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 스마트 단말기에 의해 데이터 영역의 액세스 주소 번지에 제어 명령이 기록된 것을 인식하면, 제1 메모리부(220)의 데이터 영역(224)에 대한 기록 횟수를 카운트하여 제2 메모리부(242)에 기록할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 전원의 오프(Off) 또는 드롭(Drop, PWR_FAIL)을 인식하면, 제2 메모리부(242)의 기록 횟수에 대한 카운트 값을 제3 메모리부(244) 또는 제1 메모리부(220)의 액세스 어드레스 플래그 영역(222)에 기록(Write)할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 스마트 단말기의 근접으로 다시 동작하게 되면, 제3 메모리부(244)나 제1 메모리부(220)의 기록 횟수에 대한 카운트 값을 제2 메모리부(242)로 읽어와 기록 횟수에 대한 카운트를 실행할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 데이터 영역의 기록 횟수가 지정된 기록 카운트(Write count) 횟수 이상이 되면, 제1 메모리부(220)의 액세스 어드레스 플래그 영역(622)에 제어 명령을 기록(Write) 할 액세스 주소 번지를 변경하고, 제2 메모리부(242)의 기록 횟수에 대한 카운트 값을 초기화 할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 제1 메모리부(220)의 액세스 어드레스 플래그 영역(222)에 액세스 주소 번지를 순차적으로 증가 또는 감소시켜 변경하거나, 제1 메모리부(220)의 사용하지 않는 데이터 영역(224)의 주소 번지를 액세스 주소 번지로 변경할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 스마트 단말기의 태깅 시 제1 포트에서 신호 파형이 토글-업 되고, 안테나부(210)를 통해 스마트 단말기와 인터페이스하여, 스마트 단말기가 액세스 어드레스 플래그 영역(222)에서 액세스 주소 번지를 읽어와 데이터 영역(224)의 액세스 주소 번지에 제어 명령을 기록(Write) 함에 따라 제2 포트에서 토글-업 된 신호 파형이 토글-다운되고 다시 토글-업이 검출되면, 데이터 영역(224)의 기록 동작으로 인식하여 해당 액세스 주소 번지에서 제어 명령을 읽어와 제3 포트를 통해 DDC부(32)에 전송할 수 있다.
또한, 제1 포트 및 제2 포트는 서로 결합하되, 제2 포트의 인에이블(Enable) 및 디스에이블(Disable)을 제어하기 위한 제어 신호로 제1 포트의 출력을 사용하도록 결합되며, 제1 포트 및 제2 포트의 결합 신호는 메인 컨트롤 유닛(240)에 대한 인터럽트 신호로 사용될 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가 로우(low)에서 하이(high)로 토글-업(toggle-up)되고 태깅 유효 판단을 위한 미리 결정된 시간이 경과하는 경우, 스마트 단말기의 태깅으로 인식할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가 하이에서 로우로 토글-다운되고 이벤트 종료 판단을 위한 미리 결정된 시간이 경과하는 경우, 스마트 단말기의 태깅 해제로 인식할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가, 하이에서 로우로 토글-다운되고 소정의 시간 이내에 다시 로우에서 하이로 토글-업 되는 경우, 제1 메모리(220)에 대한 스마트 단말기의 데이터 기록(write)으로 인식할 수 있다.
그리고, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가, 하이에서 로우로 토글-다운되고 임계 시간 이내에 다시 로우에서 하이로 토글-업되는 경우, 무효 동작으로 인식할 수 있다.
본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩설비 관리 제어 시스템(100)에서, NFC 태그장치(20)의 메인 컨트롤 유닛(240)은 제1 포트와 제2 포트의 결합을 통한 인터럽트 신호에 의해 제1 메모리부(220)에 대한 데이터 기록 동작을 인식할 수 있다.
인터럽트를 위해 본 발명은 스마트 단말기(10)의 태깅을 인식하기 위한 제 1 포트 및 스마트 단말기(10)로부터 제1 메모리부(220)에 대한 데이터 기록을 인식하기 위한 제2 포트의 결합을 이용한다. 여기서, 제 1 포트 및 제 2 포트의 결합에 대해 도 3 및 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 NFC 태그 장치의 제 1 포트 및 제 2 포트의 결합을 설명하기 위한 회로도이다.
도 3 및 도 4에서는 제 1 포트는 EH_FD 포트이고 제 2 포트는 RF_WIP 포트인 것으로서 설명한다.
NFC 태그 장치(20)에 스마트 단말기(10)가 태깅되는 경우 NFC 태그 장치(20)의 IC는 스마트 단말기(10)에서 생성하는 전자기장에 의해 전원이 생성된다. 이렇게 생성된 전원은 도 3 및 도 4에서 NFC 태그 장치(20)의 EH_FD로 출력이 된다. EH_FD의 출력은 NFC 태그 장치(20)의 VCC 포트로 입력하여 동작 전원으로도 사용할 수 있고, 스마트 단말기(10)가 태깅되어 있다는 상태를 인식할 수 있는 신호로도 활용될 수 있다.
RF_WIP 신호는 스마트 단말기(10)로부터 NFC 태그 장치(20)로의 태깅 상태에서 데이터 기록이 발생되는 경우에 출력이 하이에서 로우로 토글-다운되고 일정 시간이 경과한 이후에 다시 로우에서 하이로 토글-업되어 기록이 발생되었다는 것을 알려주는 신호이다.
이러한 RF_WIP 포트는 기본적으로 오픈-드레인(Open-drain) 포트이다. 오픈-드레인 포트는 그 특성상 포트 외부에 풀업(pull-up) 저항이 없으면 출력을 발생할 수 없다. 여기서 RF_WIP는 스마트 단말기(10)가 태깅되었다는 것을 전제로 기록 동작이 발생되므로 EH_FD가 로우인 상태에서는 결코 발생될 수 없는 신호이다.
따라서, 도 3 및 도 4에서 RF_WIP의 풀업 저항의 인에이블이 EH_FD 신호에 따라 제어될 수 있도록, EH_FD 포트 및 RF_WIP 포트를 결합하였다. 즉, 도 3 및 도 4에서 듀얼 인터페이스 NFC 태그 IC의 RF_WIP 출력과 GEN INT 단의 출력 신호는 EH_FD 및 RF_WIP의 결합인 EH_FD + RF_WIP 으로서 구성되어 있다.
GEN INT의 출력단의 저항(R11)은 트랜지스터(Q2)의 컬렉터 저항인 동시에 RF_WIP의 풀업 저항이 되는 것이다. GEN INT에서 EH_FH가 로우이면 출력단 트랜지스터(Q2)는 도통이 되어 EH_FD + RF_WIP 노드는 GND와 연결되기 때문에 R11은 풀업 저항으로서 동작하지 않는다. EH_FD가 하이(High)이면 출력단 트랜지스터(Q2)는 도통이 되지 않아 R11은 풀업 저항으로서의 동작이 가능하며, EH_FD + RF-WIP은 하이(High) 상태가 되어 스마트 단말기(10)가 태깅되었다는 것을 인식할 수 있고, 이 상태에서 스마트 단말기(10)로부터 데이터 기록이 발생하면, EH_FD + RF_WIP 신호는 일정 시간 동안 로우로 토글-다운되었다가 다시 하이로 토글-업되므로, 기록 동작이 발생하였다는 것을 알 수가 있다.
따라서, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가 로우(low)에서 하이(high)로 토글-업(toggle-up)되고 태깅 유효 판단을 위한 미리 결정된 시간이 경과하는 경우, 스마트 단말기(10)의 태깅으로 인식하는 것이다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가 하이에서 로우로 토글-다운되고 이벤트 종료 판단을 위한 미리 결정된 시간이 경과하는 경우, 스마트 단말기의 태깅 해제로 인식하게 된다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가, 하이에서 로우로 토글-다운되고 소정의 시간 이내에 다시 로우에서 하이로 토글-업되는 경우, 제1 메모리부(220)에 대한 스마트 단말기의 데이터 기록(write)으로 인식할 수 있다.
또한, 메인 컨트롤 유닛(240)은, 인터럽트 신호가, 하이에서 로우로 토글-다운되고 임계 시간 이내에 다시 로우에서 하이로 토글-업 되는 경우, 무효 동작으로 인식할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 다른 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템(200)은, 스마트 단말기(10), NFC 태그 장치(20), DDC 장치(30), DDC 중앙 감시반(40), BEMS 중앙 감시반(50), 설비기기(60), 실내 환경 센서(70), 실외 환경 센서(80), 래칭릴레이 구동부(110), 래칭 릴레이(120), 및 전원부(130)를 포함한다.
여기서, 스마트 단말기(10) 및 NFC 태그 장치(20)는 도 1에서 설명한 바와 동일한 구성 및 성능을 가지므로, 이에 대한 설명은 생략하기로 한다.
DDC 장치(30)는 공기 조화기, 냉동기, 보일러, 냉/난방 설비, 환기 설비, 전력 배전반, 엘리베이터 또는 조명 설비 등과 같은 설비기기(60)가 위치한 각각의 현장마다 설치되어 각종 설비기기(60)의 동작 제어, 감시 및 사용 이력 관리 기능을 수행하면서 에너지 관리까지 수행할 수 있다. 그리고 DDC 장치(30)는 IP 기반 웹브라우저 DDC 기능을 가지고 있으며, 통신망을 통하여 복수의 DDC 장치(30) 간에 상호 데이터를 교환하는 기능을 수행할 수 있다.
DDC 장치(30)는 빌딩의 영역을 적절하게 설비 단위로 구분하여 설비와 빌딩 전체의 요구에 맞게 최적의 에너지 절감 운전을 수행할 수 있다.
이를 위하여 DDC 장치(30)는 DDC부(32) 및 BEMS부(34)로 이루어질 수 있다.
DDC부(32)는 실내 환경 센서(10) 또는 실외 환경 센서(20)로부터 빌딩 환경 데이터를 수신하고, 에어 플로우 스위치 등으로 이루어진 센서(미도시)로부터 설비기기(60)의 동작 상태 데이터를 수신하며, 수신된 빌딩 환경 데이터 및 설비기기(60)의 동작 상태 데이터와 미리 설정된 동작 조건을 기초로 설비기기(60)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 설비기기(60)로 출력하고, 실내 환경 센서(10) 또는 실외 환경 센서(20)로부터 빌딩 환경 데이터 및 출력된 제어 신호에 따라 동작된 설비기기(60)의 동작 상태 데이터를 다시 수신하여 BEMS부(34)로 출력할 수 있다.
BEM부(34)는 DDC부(32)에서 출력된 빌딩 환경 데이터 및 설비기기(60)의 동작 상태 데이터를 저장하고, 저장된 빌딩 환경 데이터 및 설비기기(60)의 동작 상태 데이터를 분석하여 에너지 분석 데이터를 생성할 수 있다. 그리고 BEMS부(34)는 생성된 에너지 분석 데이터를 DDC부(32)에 전송하여 설비기기(60)가 에너지 절감 운전할 수 있도록 한다.
이와 같이, DDC부(32)는 외부로부터 입력된 온도, 습도 또는 유량 등의 각종 빌딩 환경 데이터 및 빌딩 내의 설비기기(60)의 동작 상태 데이터를 수집하고 미리 설정된 기준 값을 기초로 설비기기(60)를 제어하고, 설비기기(60)로부터 다시 동작 상태 및 계측 데이터를 수집하여 처리하는 프로세서가 내장된 제어기로서, 처리된 내용을 통신망을 통하여 DDC 중앙감시반(40)에 전달하는 일련의 하드웨어와 펌웨어 프로그램으로 이루어질 수 있다.
DDC부(32)는 세부적으로 DDC 제어부(322) 및 DDC 서버부(324)로 이루어질 수 있다.
이 중에서 DDC 제어부(322)는 설비기기(60)에 설치된 팬 모터, 밸브 또는 액츄에이터 등의 동작을 제어할 수 있고, 빌딩 내외에 설치된 온도 감지 센서, 습도 감지 센서 또는 대기질 감지 센서 등으로부터 설비기기(60)의 동작 환경에 대응하여 출력되는 빌딩 환경 데이터를 수신하고, 설비기기(60)의 동작 상태에 대응하여 출력되는 동작 상태 데이터를 수신할 수 있다. 물론 설비기기(60)로부터 동작 상태 데이터를 바로 입력 받을 수도 있다. 설비기기(60)의 동작 상태 데이터는 설비기기(60)의 운전 상태를 나타내는데, 예컨대, 공조기의 운전 상태인 기동/정지, 급기온도, 환기온도, 배기온도 등과 댐퍼의 개도 즉 급기 댐퍼 개도, 환기 댐퍼 개도, 배기 댐퍼 개도 등과 냉방 밸브, 난방 밸브에 대한 개도 등의 각각의 상태들을 나타낼 수 있다.
DDC 제어부(322)는 수신된 빌딩 환경 데이터 및 설비기기(60)의 동작 상태 데이터와 미리 설정된 동작 조건을 기초로 설비기기(60)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력함으로써 설비기기(60)를 직접 제어할 수 있다. 즉 DDC 제어부(322)는 설비기기(60)의 기동/정지, 입출력 모니터링 및 제어, 스케줄 제어, 전력 디멘드 제어, 듀티 싸이클 운전, 최적 기동/정지, 온습도 PID 제어 등과 같은 에너지 절전 운전을 수행할 수 있다.
예컨대, 겨울철 난방 시즌에 빌딩의 실내 온도를 18?로 맞추도록 설정되어 있는 경우 현재 온도가 16?일 때에 설정 온도를 맞추기 위해 난방 밸브를 현재의 개도보다 더 열어 주도록 제어 신호를 증가 또는 감소시키는 동작을 수행하게 되는데, 이러한 일련의 제어 동작은 DDC 장치(30) 내에 프로그램되어 있는 PID 제어 알고리즘에 의하여 이루어지게 되며 실내 온도가 설정 온도인 18?에 도달할 때까지 계속 반복하여 수행할 수 있다.
DDC 제어부(322)는 웹 서버 기능으로 빌딩 IT 인프라 내에서 독립적인 기능을 수행토록 하며 설비기기(60)의 에너지 절감 프로그램에 의한 운전을 구현할 수 있다. 에너지 관련 프로그램은 BEMS 중앙감시반(50)에서 통합 감시 및 저장 관리하며 축적된 에너지 관리 자료를 가지고 관리자가 분석하여 운전 프로그램을 수정하면서 에너지 절감 운전을 수행할 수 있도록 한다.
DDC 서버부(324)는 빌딩 환경 데이터 및 설비기기(60)의 동작 상태 데이터를 실시간으로 BEMS부(34), 다른 DDC 장치 및 DDC 중앙감시반(40) 중 적어도 하나에 전송하여 데이터를 상호 교환하는 기능을 수행할 수 있다.
그리고 DDC 장치(30)는 BEMS부(34)를 추가하여 DDC 장치(30) 내의 현장 설비기기에 대한 운전 데이터 및 에너지 사용 데이터를 기록 보관하고, 이를 기초로 에너지 사용량을 분석하여 DDC 제어부(322)에서 직접 에너지 절감 프로그램에 활용할 수 있도록 DDC 장치(30)에서 독립적으로 에너지 절감 운전을 수행할 수 있다.
BEMS부(34)는 BEMS 서버부(342) 및 BEMS 데이터베이스(344)를 포함할 수 있다.
BEMS 서버부(342)는 DDC 서버부(324)로부터 전송된 빌딩 환경 데이터 및 설비기기(60)의 동작 상태 데이터를 BEMS 데이터베이스(344)에 저장할 수 있다.
BEMS 서버부(342)는 IP 기반 웹브라우저 DDC 장치(30)에 연결된 설비들의 에너지 사용량을 계측 적산하는 서브 미터링 기능을 수행을 수행한다. 예컨대, BEMS 서버부(342)는 에너지 사용량 적산 및 기록, 운전 시간과 에너지 소비 정격값을 합산한 에너지 적산, 아날로그 계측 값의 적산 및 인버터와 통신/감시로 실시간 에너지 소비량을 적산할 수 있다.
BEMS 서버부(342)는 BEMS 데이터베이스(344)에 저장된 빌딩 환경 데이터 및 설비기기(60)의 동작 상태 데이터를 분석하여 에너지 분석 데이터를 생성하고, 에너지 분석 데이터를 DDC 서버부(324), 다른 DDC 장치 및 BEMS 중앙감시반(50) 중 적어도 하나에 전송하여 데이터를 상호 교환할 수 있다.
에너지 분석 데이터는 에너지 사용 트렌드, 운전 시간 프로파일링, 난방도시 영향 분석, 냉방도시 영향 분석, 외기 변화에 따른 장비운전 추이 분석, 에너지 사용량 분석, 에너지 패턴 분석 및 디멘드 기준 인버터 가변 제어 알고리즘 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함할 수 있다.
트렌드 데이터는 온도, 습도 등의 센서 입력 값을 인터발 시간을 설정하여 지속적으로 데이터를 수집하여 기록한 데이터 값으로서, 에너지 사용 트렌드 데이터는 과거부터 현재까지 에너지 사용량을 수집하여 에너지 사용 패턴을 분석한 데이터를 나타내고, 운전 시간 프로파일링은 운전 시간을 수집하여 분석한 데이터를 나타낸다.
난방도시 영향 분석은 난방 운전 시에 외기 온도와 난방 기준 온도의 차가 미치는 영향을 분석한 정보이고, 냉방도시 영향 분석은 냉방 운전 시에 외기 온도와 빌딩 내부 냉방 기준 온도의 차가 미치는 영향을 분석한 정보를 나타낼 수 있다.
디멘드 기준 인버터 가변 제어 알고리즘은 일례로 전력 디멘드메터에서 피크 수요가 발생하기 전에 경보를 발령하여 빌딩 내의 설비를 중요도에 따라 운전을 정지시켜 전력 소비를 강제로 억제하는 방식을 취하는데 이러한 강제적인 설비의 정지보다는 대부분 팬 등의 전력을 많이 소비하는 공조기 등의 동력 설비들은 인버터를 사용하고 있기 때문에 인버터로 디멘드에 따라 공기의 흐름의 양을 제어하면 설비를 정지하지 않고도 전력 수요를 억제할 수 있는 방식을 말한다.
공조기의 공기 흐름 즉 공기의 흐름 양은 모터의 회전수에 비례하므로 회전 속도에 비례하고 축동력은 3승에 비례하기 때문에 회전수를 5% 줄이면 공기의 흐름 양은 5% 줄게 되는데 반하여 실제 전력 소비는 회전수를 줄이는 양의 3승에 비례한 약 14%가 절감될 수 있다(상사의 법칙).
토 출 량(Q2) = Q1 ㅧ (N2/N1)
축 동 력(L2) = L1 ㅧ (N2/N1)3
이러한 공조기 등의 모터를 사용하는 설비들의 모터의 회전수를 제어하여 흐름의 양을 제어하면 설비를 정지시키지 않고도 전력 소비량을 효율적으로 제어할 수 있어 디멘드 기준 인버터 가변 제어는 피크디멘드 예방뿐만 아니라 또한 평소에도 설비의 디멘드를 적절히 제어하여 운전 시에 에너지 절감 효과를 기대할 수 있다.
BEMS 서버부(342)는 설비기기(60)를 모니터링한 데이터를 BEMS 중앙감시반(50)과 해당 설비를 제어하는 BEMS 데이터베이스(344)에 저장하여 기록 보관하고, DDC 제어부(322)에 있는 내부 제어 알고리즘에 의해 에너지 분석 데이터를 기초로 설비기기(60)가 최적의 운전 상태를 유지하도록 한다.
BEMS 서버부(342)가 DDC 서버부(324)를 통해 에너지 분석 데이터를 DDC 제어부(322)에 전송하면, DDC 제어부(322)는 에너지 관리 프로그램(EMS)에 의해 에너지 분석 데이터를 기초로 설비기기(60)가 에너지 절감 운전하도록 설비기기(60)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호에 반영할 수 있다.
에너지 관리 프로그램(EMS)은 스마트 그리드 운영을 위해 꼭 필요한 프로그램으로서, 실시간으로 양방향 전력 사용과 공급을 모니터링하여 효율적인 전력운영이 가능토록 해주는 역할을 한다.
DDC 제어부(322)는 설비기기(60)의 입력 데이터와 외부 데이터를 수집 진단하고 EMS 프로그램으로 설비의 최적 에너지 절감 조절 신호로 출력 조작기를 동작할 수 있고, 모든 필수 정보가 기록되어 있는 설비 에너지 사용량 분석에 의한 소비 패턴과 특성 데이터와 운전 데이터를 기록 저장한 데이터베이스를 BEMS 플렛폼 DDC 장치에 저장 보관하며 설비기기(60)의 운전에 실시간 반영할 수 있다.
BEMS 데이터베이스(344)는 빌딩 내외의 온도, 습도 또는 유량 등과 같은 빌딩 환경 데이터, 설비기기(60)의 가동 시간(기동/정지) 정보 등과 같은 설비기기(60)의 운전 내용 DB가 구축될 수 있다. 그리고 BEMS 데이터베이스(344)는 에너지 사용량 계측 정보를 포함한 에너지 분석 데이터가 저장될 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에서는 기존의 DDC 장치의 기능인 빌딩 내의 설비들에 대한 감시 및 제어 프로그램을 수행하는 하드웨어 및 소프트웨어를 갖고 있을 뿐만 아니라, 기존의 DDC 장치의 기능에 더하여 설비기기의 입출력 데이터를 분류하여 에너지 사용량을 관리하는 별도의 데이터베이스에 기록 및 저장하고, 저장된 데이터를 가지고 에너지 사용량 추이 분석과 외부 온/습도 등과 같은 기상 데이터를 가지고 설비기기의 제어 프로그램을 보정하며 최적의 에너지 절감 운전이 되도록 자동으로 수행하도록 하는 BEMS 플렛폼 DDC 장치를 구현할 수 있다.
실내 환경 센서(70)는 빌딩 내의 환경을 감지하기 위한 각종 센서로, 온도 감지 센서, 습도 감지 센서, 대기질 감지 센서, 유속 감지 센서 또는 조도 센서 등으로 이루어질 수 있다.
실외 환경 센서(80)는 빌딩 외의 환경을 감지하기 위한 각종 센서로, 온도 감지 센서, 습도 감지 센서, 대기질 감지 센서 또는 조도 센서 등으로 이루어질 수 있다.
래칭 릴레이 구동부(110)는 DDC부(32)로부터 인가된 제어 신호에 의해 래칭 릴레이(120)를 정방향 전원 또는 역방향 전원을 이용하여 스위칭 구동시킨다.
래칭 릴레이(120)는 래칭 릴레이 구동부(110)의 구동 신호에 따라 정방향 전원을 통하여 스위칭 동작하거나 역방향 전원을 통하여 스위칭 동작한다.
전원부(130)는 설비기기(60)를 비롯하여 장치 전반에 전원을 공급하고, 정방향 전원 또는 역방향 전원을 래칭 릴레이(120)로 공급한다.
한편, NFC 태그 장치(20)는 액세스 주소 번지가 기록된 액세스 어드레스 플래그 영역을 구비하여, 스마트 단말기(10)의 NFC 태깅을 통하여 액세스 주소 번지의 데이터 영역에 기록된 리셋 명령을 읽어와 DDC부(32)로 전송할 수 있다.
또한, 스마트 단말기(10)는 정전 시에 NFC 태깅으로 래칭 릴레이 구동부(110) 및 래칭 릴레이(120)를 리셋하는 명령을 NFC 태그 장치(140)에 기록할 수 있다.
또한, 도 5에는 도시하지 않았으나, 충전 회로, 자동 리셋 회로 및 수동 리셋 회로를 더 포함할 수 있다. 이에 대해서는 아래 도 8에서 설명하기로 한다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 래칭릴레이 구동부의 회로 구성 예를 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 래칭 릴레이의 회로 구성 예를 나타낸 도면이며, 도 8은 본 발명의 실시 예에 따른 충전 회로, 자동 리셋 및 수동 리셋 회로의 예시적인 회로 구성을 나타낸 도면이다.
도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 래칭릴레이 구동부(110)는, 각 래칭 릴레이(RE1 ~ RE8)에 연결된 접속 포트(DOR0 ~ DOR6)를 통해 스위칭 신호를 각 래칭 릴레이(RE1 ~ RE8)에 인가한다.
본 발명에서 래칭 릴레이(120)는, 예시적으로 8 개의 래칭 릴레이(RE1 ~ RE8)를 사용할 수 있다. 각 래칭 릴레이(RE1 ~ RE8)는 센싱 단자(SEN_A1 ~ SEN_A8)로 스위칭 연결되고, 각 래칭 릴레이(RE1 ~ RE8) 마다 전원전압(Vcc)으로부터 각 다이오드(D42~D49)를 통해 정방향 전원이 센싱 A 단자(SEN_A1 ~ SEN_A8)로 인가된다.
또한, 각 래칭 릴레이(RE1 ~ RE8)는 센싱 B 단자(SEN_B1 ~ SEN_B8)로 스위칭 연결된 경우에, 각 센싱 B 단자(SEN_B1 ~ SEN_B8)를 통해 역방향 전원이 인가된다.
또한, 충전 회로는 도 8에 도시된 바와 같이 래칭 릴레이(120)의 정방향 전원을 통하여 스위칭 동작하거나 역방향 전원을 통하여 스위칭 동작 시에 캐패시터(C65, C66)를 통하여 전원을 충전할 수 있다.
이렇게 충전된 전원은 정전 시에 캐패시터(C65, C66)로부터 래칭릴레이 구동부(110)의 접속 포트(DOR0 ~ DOR6) 또는 래칭 릴레이(120)의 각 래칭 릴레이(RE1 ~ RE8)를 통해 센싱 A 단자(SEN_A1 ~ SEN_A8) 또는 센싱 B 단자(SEN_B1 ~ SEN_B8)로 인가될 수 있다.
자동 리셋 회로(Power Off Reset)는, 정전 시에 래칭 릴레이 구동부(110) 및 래칭 릴레이(120)를 자동으로 리셋할 수 있다.
그리고, 수동 리셋 회로는 정전 시에 사용자의 스위치 조작(SW4)에 의해 래칭 릴레이 구동부(110) 및 래칭 릴레이(120)를 리셋할 수 있다.
도 9는 본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩설비 관리 제어 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 9를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩설비 관리 제어 시스템(100)은, 스마트 단말기(10)가 빌딩 관리 어플리케이션을 실행한다(S910).
즉, 스마트 단말기(10)는 사용자 또는 관리자의 조작에 따라 내부에 설치된 빌딩 관리 어플리케이션을 실행하는 것이다.
이때, 빌딩 관리 어플리케이션은, 빌딩 환경 데이터를 설정하거나, 설비기기(60)의 동작 조건을 설정하는 메뉴를 포함할 수 있다. 여기서, 설비기기(60)는 공기 조화기, 냉동기, 보일러, 냉/난방 설비, 환기 설비, 전력 배전반, 엘리베이터 또는 조명 설비 등을 포함한다.
이어, 스마트 단말기(10)는 데이터를 입력받아 실내 온도 및 습도를 설정한다(S920).
여기서, 실내 온도 및 습도의 설정은 예시적인 것으로서, 이에 한정되지 않고 설비기기(60)의 기동/정지, 입출력 모니터링 및 제어, 스케줄 제어, 전력 디멘드 제어, 듀티 싸이클 운전, 최적 기동/정지, 온습도 PID 제어 등과 같은 에너지 절전 운전을 포함할 수 있다.
이어, 스마트 단말기(10)에서 설정된 실내 온도 및 습도가 DDC 장치(30)로 전송되어 DDC 장치(30)에 등록된다(S930).
즉, DDC 장치(30)에서 DDC 제어부(322)는 스마트 단말기(10)로부터 수신된 실내 온도 및 습도를 비롯한 빌딩 환경 데이터 및 설비기기(60)의 동작 상태 데이터를 저장해 두고, 이후 이러한 정보와 미리 설정된 동작 조건을 기초로 설비기기(60)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력함으로써 설비기기(60)를 직접 제어할 수 있다.
이어, 사용자 또는 관리자가 이동하여 빌딩의 출입문에 가까이 이르러, 휴대하는 스마트 단말기(10)를 이용하여 태깅 동작을 수행함에 따라, 스마트 단말기(10)가 NFC 태그 장치(20)에 근접하여 태깅한다(S940).
이어, NFC 태그 장치(20)는 스마트 단말기(10)로부터 ID 정보 또는 제어 명령을 수신하여 기록하고 DDC 장치(30)와 공유한다(S950).
여기서, NFC 태그 장치(20)는, 스마트 단말기(10)의 태깅(Tagging)을 인식하기 위한 제1 포트와, 스마트 단말기로부터의 ID 정보 또는 제어 명령의 기록을 인식하기 위한 제2 포트 및 DDC 장치(30)와 ID 정보 또는 제어 명령을 송신하기 위한 제3 포트를 포함하고, 제1 포트에서 신호 파형이 토글-업(Toggle-up) 되고 토글-다운(Toggle down)되며 일정 시간이 경과한 후 다시 토글-업이 검출되면 스마트 단말기(10)의 태깅을 인식하고, 제2 포트에서 토글-업 된 신호 파형이 토글-다운되고 다시 토글-업이 검출되면 데이터 영역의 기록 동작으로 인식하여, 해당 액세스 주소 번지에서 ID 정보 또는 제어 명령을 읽어와 제3 포트를 통해 DDC 장치(30)에 전송하는 것이다.
이어, DDC 장치(30)는 공유된 ID 정보를 근거로 출결 정보를 기록하고, 제어 명령에 따라 설정된 실내 온도 및 습도가 되도록 설비기기(60)를 제어하며, 현재 재실 정보를 NFC 태그 장치(20)를 통하여 스마트 단말기(10)로 제공한다(S960).
예컨대, 제어 명령이 겨울철 난방 시즌에 빌딩의 실내 온도를 18?로 맞추도록 설정되어 있는 경우, DDC 장치(30)는 현재 온도가 16?일 때에 설정 온도를 맞추기 위해 난방 밸브를 현재의 개도보다 더 열어 주도록 제어 신호를 증가 또는 감소시키는 동작을 수행하게 되는데, 이러한 일련의 제어 동작은 DDC 장치(30) 내에 프로그램되어 있는 PID 제어 알고리즘에 의하여 이루어지게 되며 실내 온도가 설정 온도인 18?에 도달할 때까지 계속 반복하여 수행할 수 있다.
또한, DDC 제어부(322)는 웹 서버 기능으로 빌딩 IT 인프라 내에서 독립적인 기능을 수행토록 하며 설비기기(60)의 에너지 절감 프로그램에 의한 운전을 구현할 수 있다. 에너지 관련 프로그램은 BEMS 중앙감시반(50)에서 통합 감시 및 저장 관리하며 축적된 에너지 관리 자료를 가지고 관리자가 분석하여 운전 프로그램을 수정하면서 에너지 절감 운전을 수행할 수 있다.
한편, DDC부(32)는 운전하는 설비기기(60)에서 제어하는 빌딩 내의 실내 온도, 상대 습도, 대기 질 또는 광도 등과 같은 빌딩 환경 데이터 및 설비기기(60)의 동작 상태 데이터를 포함하는 새로운 입력 데이터를 수신할 수 있다.
또한, DDC부(32)는 빌딩 환경 데이터 및 설비기기의 동작 상태 데이터와, 미리 설정된 동작 조건을 기초로 설비기기(60)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력한다. 즉, DDC부(32)는 입력 데이터가 설정 값의 변수 범위 내에 있는지 판단하여 입력 데이터가 설정 값의 변수 범위 내에 있으면, 입력 데이터를 기초로 동작 조건을 선택할 수 있다. 변수 범위는 각 지역 유형별로 쾌적한 실내 조건에 영향을 주는 특정 변수들의 범위로 정의할 수 있다. 만약, 입력 데이터가 설정 값의 변수 범위 내에 있지 않으면, DDC부(32)는 입력 데이터를 조정할 수 있다.
보다 자세하게는, 운전자가 설비기기를 직접 개별로 운전하는 "수동"으로 설정된 경우 입력 데이터와 설정 값의 편차를 무시하고 새로운 입력 데이터를 그대로 선택하여 진행하고, 운전 프로그램에 의해 운전하는 "자동"으로 설정된 경우, 새로운 입력 데이터를 변수 범위 내로 최소 편차가 되도록 조정할 수 있다.
그리고 새로운 데이터 입력과 변수 범위와의 비교 조정을 통해 설정 값을 정리하고, 설정 값을 가지고 제어 방식을 정리한다. 제어 방식은 프로그램 제어 또는 직접 명령 제어에 따른 디지털 제어, PI, PID 아날로그 제어 등의 필요한 프로세스를 정리하여 선택할 수 있다.
즉, 입력 데이터를 조정하기 위해서는 DDC 프로그램 운전 시에 데이터의 변경인지와 운전자가 설비기기를 직접 개별로 운전하는 경우인지로 구분하여 판단하여야 한다. 일례로, 공조기의 난방 밸브를 동작시키는 경우, 난방 밸브는 DDC 에너지절감 프로그램에 의하여 자동으로 운전하고 있는 경우에 설정 값을 변경하는 경우와 운전자가 프로그램이 정지된 상태에서 개별적으로 난방 밸브의 개도를 설정하는 경우 등 2가지가 있다. 이때 프로그램에 의해 운전하는 경우는 자동 운전, 운전자가 개별적으로 밸브의 개도를 변경하는 경우는 수동 운전으로 구분할 수 있다.
따라서 밸브의 설정 값의 변경이 그 밸브의 동작이 프로그램 운전 상태에서 설정 값의 변경인지와 프로그램이 정지 상태에서의 설정 값의 변경인지를 정리하여야 한다.
그 후, 정리된 설정 값과 선택된 프로세스를 가지고 실내 환경 데이터, 실외 환경 데이터, BEMS 데이터베이스(344)에 저장된 각종 에너지 분석 데이터와 EMS 프로그램을 가지고 최적의 제어 값을 도출하여 디지털 제어와 PI, PID 프로그램에 의한 아날로그 제어를 수행할 수 있다
DDC부(32)는 빌딩 환경 데이터 및 상기 출력된 제어 신호에 따른 설비기기의 동작 상태 데이터를 다시 수신하여 출력한다.
상기한 프로세스의 수행을 통하여 도출된 디지털 출력 제어 값과 아날로그 제어에 대한 프로세스 결과 값을 정리하여 디지털, 아날로그 출력 신호 형태로 선택하여 보내준다. 여기서 출력 신호는 설비기기(60)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호로서, 디지털 출력(릴레이 출력, 반도체 출력), 아날로그 출력(전압, 전류), 별도 전용 컨트롤러의 신호에 맞게 데이터 통신으로 신호를 보내어 설비기기(60)를 제어할 수 있다.
예컨대, 겨울철 난방 시즌에 빌딩의 실내 온도를 18?로 맞추도록 설정되어 있는 경우 입력 데이터인 현재 온도가 16?일 때에 설정 온도인 18?를 맞추기 위해 난방 밸브를 현재의 개도보다 더 열어 주도록 제어 신호를 증가시킬 수 있고, 입력 데이터인 현재 온도가 20?일 때에 난방 밸브를 현재의 개도보다 덜 열어 주도록 제어 신호를 감소시킬 수 있다.
한편, BEMS부(34)는 출력된 빌딩 환경 데이터 및 설비기기의 동작 상태 데이터를 저장한다. 이어, BEMS부(34)는 저장된 빌딩 환경 데이터 및 설비기기의 동작 상태 데이터를 분석하여 에너지 분석 데이터를 생성하고, 에너지 분석 데이터를 DDC부(32)에 전송한다.
이후, DDC부(32)는 EMS 데이터베이스(344)에서 분석 저장된 설비 에너지 소비량 트렌드 데이터, 외부 환경의 변화에 대한 난방도시(Heating Degree Hour)와 냉방도시(Cooling Degree Hour)의 제어 값을 비교하여 PID 제어 신호를 보정할 수 있다
즉, DDC부(32)는 입력 데이터(PV)가 설정 값(SV)의 변수 범위(dead band) 내에 있으면 프로세스를 정리하고, 입력 데이터(PV)가 설정 값(SV)의 변수 범위 외에 있고 입력 데이터가 설정 값(SV)의 변수 범위보다 작으면(PV < SV dead band) 제어 신호를 증가시키고 프로세스를 정리할 수 있다.
또한, DDC부(32)는 입력 데이터(PV)가 설정 값(SV)의 변수 범위 외에 있고 입력 데이터가 설정 값(SV)의 변수 범위보다 크면(PV ＞ SV + dead band) 제어 신호를 감소시키고 프로세스를 정리할 수 있다.
상술한 프로세스에 대하여 공조기의 경우를 예로 들어 설명하면, 공조기를 동작시키면 먼저 급기 팬 또는 환기 팬 등과 같이 팬을 기동/정지시키는 디지털 출력과 냉방 밸브 또는 난방 밸브를 구동하는 아날로그 출력 등으로 구분하여 동작이 이루어질 수 있다.
이때, 팬 등의 디지털 출력은 스케줄 운전에 의해 팬의 기동 시간과 팬의 정지 시간으로 구분하여 스케줄 프로그램 운전을 실행하고 냉방 운전의 경우 실내 온도를 기준으로 운전할 경우 실내 온도를 측정하여 냉방 밸브를 프로그램으로 설정된 PID 알고리즘으로 밸브의 개도를 증가 또는 감소시킬 수 있고, 실내 온도의 설정 값을 맞추도록 프로그램을 반복 실행할 수 있다.
그리고 프로그램을 반복 실행하는 과정에서 BEMS 데이터베이스에 저장된 과거의 운전 패턴과 외부 온/습도 예보 데이터를 가지고 PID 운전의 파라미터 값을 보정하여 실행할 수 있다.
도 10 내지 도 12는 본 발명의 실시 예에 따른 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템에서 열화상 카메라를 이용하여 평균복사온도(MRT) 값을 도출하는 과정을 설명하기 위한 참고도이다.
도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 DDC 장치(30)는 재실 위치의 입체각과 각 벽면의 평균 표면온도값을 이용하여 해당 재실 위치의 평균복사온도(MRT) 값을 도출할 수 있다.
본 발명의 실시 예에서의 평균 복사온도(MRT) 값()은 도 10에서와 같이 주변 표면 온도로부터 도출되며, 실내 표면과 재실자 사이의 복사 열전달에 의한 재실자 위치에서의 온열 환경을 평가하기 위한 지표로, 각 면의 평균 표면 온도값(T1 내지 T6)과, 대상 지점과 각 표면 사이의 형태 계수(angle factor)를 통해 정의 될 수 있다.
따라서, DDC 장치(30)는 다음의 수학식 1에 의해 도 11에서와 같이 재실 위치별(a point 및 b point) 평균복사온도 값을 도출할 수 있다.
Figure 112020122163742-pat00001
여기서,
Figure 112020122163742-pat00002
은 복사온도이며, Ti는 각 벽면의 평균 표면온도 값이고, Fp-i는 각 벽면의 형태계수(Angle factor)를 나타낸다.
즉, 도 12에서와 같이 본 발명의 실시 예에 따르면, 건물의 단순화 모델에서 선택된 재실 위치에서의 입체각을 연산하고, 열화상 카메라(300)를 통해 측정된 건물 실내의 전체 표면 온도를 스캔하여 각 실내면의 표면 온도값을 연산하고, 연산된 입체각과, 표면 온도값을 이용하여 평균복사온도(MRT) 값을 도출할 수 있다.
또한, 본 발명은 한번 건물의 모델링이 완성되고, 각 필요 지점에서의 입체각이 연산되면, 건물 실내에 설치된 열화상 카메라(300)를 이용하여 실내 모든 표면의 온도 값을 각각 스캐닝하고, 스캐닝된 온도 값들을 이용하여 3D 모델의 각 벽면에 대해 평균 표면온도 값을 각각 연산하며, 각 표면의 방사율 값, 반사율 값 및 공기 온도를 이용하여 연산된 평균 표면 온도값을 보정한 후, 선택된 재실 위치의 입체각과 각 벽면의 평균 표면온도값을 이용하여 해당 재실 위치의 평균복사온도(MRT) 값을 도출하는 과정을 반복 수행하여 실시간 실내면의 표면온도를 스캔하여 각 재실 위치별 평균복사온도 값을 모니터링할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 사용자 또는 관리자의 NFC 태깅을 통하여 빌딩 설비의 제어와 함께 빌딩 내부의 인원 재실 정보, 출결 정보, 기기 상태 정보 등을 확인하여 제어 및 관리 할 수 있도록 하는, 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템 및 방법을 실현할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 이러한 변경과 변형은 본 발명이 제공하는 기술 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명에 속한다고 할 수 있다. 따라서 본 발명의 권리범위는 이하에 기재되는 청구범위에 의해 판단되어야 할 것이다.
10 : 스마트 단말기 20 : NFC 태그 장치
30 : DDC 장치 32 : DDC부
34 : BEMS부 40 : DDC 중앙 감시반
50 : BEMS 중앙 감시반 60 : 설비기기
70 : 실내 환경 센서 80 : 실외 환경 센서
100 : 재실 감지형 빌딩설비 관리 제어 시스템
110 : 래칭릴레이 구동부 120 : 래칭 릴레이
130 : 전원부 210 : 안테나부
220 : 제1 메모리부 222 : 액세스 어드레스 플래그 영역
224 : 데이터 영역 230 : 포트부
240 : 메인 컨트롤 유닛 242 : 제2 메모리부
244 : 제3 메모리부 332 : DDC 제어부
324 : DDC 서버부 342 : BEMS 서버부
344 : BEMS 데이터베이스

Claims (10)

  1. NFC 태깅(Tagging)을 통하여 빌딩 설비의 제어와 함께 빌딩 내부의 인원 재실 정보, 출결 정보, 기기 상태 정보를 확인하는 제어 명령을 NFC 태그 장치에 기록하는 스마트 단말기;
    액세스 주소 번지가 기록된 액세스 어드레스 플래그 영역을 구비하고, 상기 스마트 단말기의 NFC 태깅을 통하여 상기 액세스 주소 번지의 데이터 영역에 기록된 상기 제어 명령을 읽어와 DDC장치로 전송하는 NFC 태그 장치;
    각 센서로부터 빌딩 환경 데이터 및 설비기기의 동작 상태 데이터를 수신하고, 상기 수신된 빌딩 환경 데이터 및 상기 설비기기의 동작 상태 데이터와 미리 설정된 동작 조건을 기초로 상기 설비기기의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 출력하고, 상기 빌딩 환경 데이터 및 상기 출력된 제어 신호에 따른 상기 설비기기의 동작 상태 데이터를 상기 스마트 단말기 또는 BEMS 장치로 전송하는 DDC 장치;
    상기 DDC 장치로부터 인가된 제어 신호에 의해 래칭 릴레이를 정방향 전원 또는 역방향 전원을 이용하여 구동시키는 래칭 릴레이 구동부;
    상기 래칭 릴레이 구동부의 구동 신호에 따라 정방향 전원을 통하여 스위칭 동작하거나 역방향 전원을 통하여 스위칭 동작하는 래칭 릴레이;
    상기 래칭 릴레이로 정방향 전원 또는 역방향 전원을 공급하는 전원부;
    상기 래칭 릴레이의 정방향 전원을 통하여 스위칭 동작하거나 역방향 전원을 통하여 스위칭 동작 시에 캐패시터를 통하여 전원을 충전하는 충전 회로;
    정전 시에 상기 래칭 릴레이 구동부 및 상기 래칭 릴레이를 자동으로 리셋하는 자동 리셋 회로; 및
    정전 시에 사용자의 스위치 조작에 의해 상기 래칭 릴레이 구동부 및 상기 래칭 릴레이를 리셋하는 수동 리셋 회로;
    를 포함하는 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 NFC 태그 장치는,
    상기 스마트 단말기와 RF(Radio Frequency) 인터페이스를 위한 안테나부;
    상기 스마트 단말기의 태깅(Tagging)을 인식하기 위한 제1 포트와, 상기 스마트 단말기로부터의 상기 제어 명령의 기록을 인식하기 위한 제2 포트 및 상기 DDC 장치와 상기 제어 명령을 송신하기 위한 제3 포트를 포함하는 포트부;
    상기 제어 명령을 기록(Write) 할 액세스 주소 번지와 기록 카운트(Write count) 횟수가 기록된 액세스 어드레스 플래그(Access Address Flag) 영역과, 상기 제어 명령을 기록하기 위한 데이터 영역을 포함하는 제1 메모리부; 및
    상기 제1 포트에서 신호 파형이 토글-업(Toggle-up) 되고 토글-다운(Toggle down)되며 일정 시간이 경과한 후 다시 토글-업이 검출되면 상기 스마트 단말기의 태깅을 인식하고, 상기 제2 포트에서 토글-업 된 신호 파형이 토글-다운되고 다시 토글-업이 검출되면 상기 데이터 영역의 기록 동작으로 인식하여, 해당 액세스 주소 번지에서 상기 제어 명령을 읽어와 상기 제3 포트를 통해 상기 DDC 장치에 전송하며, 상기 제어 명령이 상기 데이터 영역에 기록(Write) 되는 횟수를 카운트하는 메인 컨트롤 유닛(MCU);
    을 포함하는 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제1 포트 및 상기 제2 포트는 서로 결합하되, 상기 제2 포트의 인에이블(Enable) 및 디스에이블(Disable)을 제어하기 위한 제어 신호로 상기 제1 포트의 출력을 사용하도록 결합되며,
    상기 제1 포트 및 상기 제2 포트의 결합 신호는 상기 메인 컨트롤 유닛(MCU)에 대한 인터럽트 신호로 사용되는,
    재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 메인 컨트롤 유닛(MCU)은,
    상기 인터럽트 신호가 로우(low)에서 하이(high)로 토글-업(toggle-up)되고 태깅 유효 판단을 위한 미리 결정된 시간이 경과하는 경우 상기 스마트 단말기의 태깅으로 인식하고,
    상기 인터럽트 신호가 하이에서 로우로 토글-다운되고 이벤트 종료 판단을 위한 미리 결정된 시간이 경과하는 경우 상기 스마트 단말기의 태깅 해제로 인식하며,
    상기 인터럽트 신호가, 하이에서 로우로 토글-다운되고 소정의 시간 이내에 다시 로우에서 하이로 토글-업되는 경우, 상기 제1 메모리에 대한 상기 스마트 단말기의 데이터 기록(write)으로 인식하는,
    재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 DDC 장치에서 출력된 상기 빌딩 환경 데이터 및 상기 설비기기의 동작 상태 데이터를 저장하고, 상기 저장된 빌딩 환경 데이터 및 상기 설비기기의 동작 상태 데이터를 분석하여 에너지 분석 데이터를 생성하고, 상기 생성된 에너지 분석 데이터를 상기 DDC 장치에 전송하는 BEMS 장치;
    를 더 포함하는 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 각 센서는, 상기 빌딩 내부의 온도를 측정하는 온도 센서; 상기 빌딩 내부의 습도를 측정하는 습도 센서; 및 상기 빌딩 내부의 재실 인원을 감지하는 적외선 센서를 포함하고,
    상기 기기 상태 정보는, 상기 설비기기의 동작 상태 데이터와, 상기 빌딩 내부에 설치된 공기 조화기의 냉방 동작 상태 또는 난방 동작 상태를 포함하는 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 시스템.
  9. (a) 스마트 단말기가 빌딩 관리 어플리케이션을 실행하는 단계;
    (b) 상기 스마트 단말기가 데이터를 입력받아 실내 온도 및 습도를 설정하는 단계;
    (c) 상기 스마트 단말기에서 설정된 실내 온도 및 습도가 DDC 장치로 전송되어 DDC 장치에 등록되는 단계;
    (d) 상기 스마트 단말기가 NFC 태그 장치에 근접하여 태깅하는 단계;
    (e) 상기 NFC 태그 장치가 상기 스마트 단말기로부터 ID 정보를 수신하여 기록하고 상기 DDC 장치와 공유하는 단계; 및
    (f) 상기 DDC 장치가 상기 공유된 ID 정보를 근거로 출결 정보를 기록하고, 상기 설정된 실내 온도 및 습도가 되도록 설비기기를 제어하며, 현재 재실 정보를 상기 NFC 태그 장치를 통하여 상기 스마트 단말기로 제공하는 단계;
    를 포함하고,
    상기 (e) 단계에서 상기 NFC 태그 장치는, 상기 스마트 단말기의 태깅(Tagging)을 인식하기 위한 제1 포트와, 상기 스마트 단말기로부터의 제어 명령의 기록을 인식하기 위한 제2 포트 및 상기 DDC 장치와 상기 제어 명령을 송신하기 위한 제3 포트를 포함하고,
    상기 제1 포트에서 신호 파형이 토글-업(Toggle-up) 되고 토글-다운(Toggle down)되며 일정 시간이 경과한 후 다시 토글-업이 검출되면 상기 스마트 단말기의 태깅을 인식하고, 상기 제2 포트에서 토글-업 된 신호 파형이 토글-다운되고 다시 토글-업이 검출되면 데이터 영역의 기록 동작으로 인식하여, 해당 액세스 주소 번지에서 상기 제어 명령을 읽어와 상기 제3 포트를 통해 상기 DDC 장치에 전송하는, 재실 감지형 빌딩 설비 관리 제어 방법.
  10. 삭제
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