KR102311429B1 - Photovoltaic power generation system with multi mode sensor node and Management method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 태양광발전시스템의 효율적인 관리방법에 대한 것으로, 이에 따르면 태양전지셀, 태양광모듈 및 태양광모듈 어레이로 이루어지는 계층적인 발전시스템 구조에 각각 계층화되어 분산형으로 배치되는 센서노드를 마련하여, 모듈별 모니터링일 구현할 수 있으며, 멀티홉 방식을 이용하여 측정 정보를 전송할 수 있도록 하여 태양광 발전 규모에 무관하게 확장가능한 다중 분산형 센서노드 시스템을 제공할 수 있다.The present invention relates to an efficient management method of a photovoltaic power generation system. According to this, by providing sensor nodes that are each layered and distributed in a hierarchical power generation system structure consisting of a solar cell, a photovoltaic module, and a photovoltaic module array, , monitoring for each module can be implemented, and measurement information can be transmitted using a multi-hop method, thereby providing a scalable multi-distributed sensor node system irrespective of the scale of photovoltaic power generation.

Description

다중분산형 센서노드시스템을 적용하는 태양광 발전 시스템 및 관리방법{Photovoltaic power generation system with multi mode sensor node and Management method using the same}Photovoltaic power generation system with multi mode sensor node and Management method using the same}

본 발명은 태양광발전시스템의 효율적인 관리방법에 대한 것이다.The present invention relates to an efficient management method of a photovoltaic system.

석유, 석탄 및 천연 가스 등의 화석 연료로 대표되는 기존 에너지원의 고갈 및 환경 파괴의 문제를 해결하고자 기존 에너지원을 대체할 수 있는 대체 에너지에 대한 연구 개발이 크게 확대되고 있다. 대체 에너지로서 태양 에너지, 바이오 매스, 풍력, 수력, 연료 전지, 해양 에너지, 지열, 수소 등을 이용하여 생산할 수 있는 에너지가 있다. 특히, 이들 중 태양 에너지를 이용한 발전 분야는 현재 실용화 단계에 접어 들고 있으며 미래의 청정 에너지 원으로 기대를 모으고 있다.In order to solve the problems of depletion and environmental destruction of existing energy sources represented by fossil fuels such as petroleum, coal, and natural gas, research and development on alternative energy that can replace existing energy sources is greatly expanding. As an alternative energy, there is an energy that can be produced using solar energy, biomass, wind power, hydro power, fuel cell, marine energy, geothermal heat, hydrogen, and the like. In particular, among them, the field of power generation using solar energy is currently entering the commercialization stage and is expected as a clean energy source in the future.

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태양광 발전은 태양으로부터의 빛 에너지를 전기 에너지로 바꾸어주는 발전 방식이다. 태양광 발전의 핵심은 PN접합 구조를 가진 태양 전지(solar cell)에 있다. 태양 전지에 빛이 조사되어, 외부로부터 광자(photon)가 태양전지의 내부로 흡수되면, 광자가 지닌 에너지에 의해 태양 전지 내부에서 전자(electron)와 정공(hole)의 쌍(ehpair)이 생성된다. 이때, 생성된 전자-정공 쌍은 PN접합에서 발생한 전기장에 의해 전자는 N형 반도체로 이동하고 정공은 P형 반도체로 이동해서, 각각의 표면에 있는 전극에서 수집된다. 각각의 전극에서 수집된 전하(charge)는 외부 회로에 부하가 연결된 경우, 부하에 흐르는 전류로서 부하를 동작시키는 에너지의 원천이 된다.Solar power generation is a power generation method that converts light energy from the sun into electrical energy. The core of photovoltaic power generation lies in a solar cell with a PN junction structure. When the solar cell is irradiated with light and photons are absorbed into the inside of the solar cell, an electron and hole pair is generated inside the solar cell by the energy of the photon. . At this time, the generated electron-hole pair moves to the N-type semiconductor and the hole moves to the P-type semiconductor by the electric field generated at the PN junction, and is collected by electrodes on each surface. When a load is connected to an external circuit, the charge collected from each electrode is a current flowing through the load and becomes a source of energy for operating the load.

이와 같은 태양광 발전에 사용되는 시설을 원격으로 진단하고 모니터링 하기 위한 시스템이 제안되었으나, 한정된 장소에서만 모니터링 상황을 감시할 수 있었다. 또한, 태양광 발전 시설의 매우 넓은 면적에 배치되는 개별 솔라셀 패널과 접속반의 상태를 효과적으로 감시할 수 있는 방안이 마련되지 못하였으며, 솔라셀 패널과 접속반 및 인버터로부터 감시 데이터를 수신하는 시간 간격을 적절하게 설정하기 어려운 문제가 있었다. 일반적인 태양광발전소의 모니터링 시스템은 접속반 또는 인버터 단계에서 전력선의 전력 상태를 통해 이루어지고 있음. 그 결과 문제 발생 시 해당 접속반에 연결된 모든 모듈을 일일히 점검해야 하기 때문에 신속한 대처가 어려움이 있다.A system for remotely diagnosing and monitoring such a facility used for photovoltaic power generation has been proposed, but the monitoring status could be monitored only in a limited place. In addition, a method for effectively monitoring the status of individual solar cell panels and junction panels disposed in a very large area of a photovoltaic power generation facility has not been prepared, and the time interval for receiving monitoring data from the solar cell panel, junction panel and inverter There was a difficult problem to set up properly. The monitoring system of a general photovoltaic power plant is implemented through the power status of the power line at the junction panel or inverter stage. As a result, when a problem occurs, it is difficult to respond quickly because all modules connected to the connection panel must be checked daily.

또한, 특히 일시적인 환경요인으로 햇빛이 가려진 경우 비교적 용이하게 대처할 수 있으나 해당 모듈의 위치를 파악하는데 시간이 많이 소요되어 신속하게 발전 상태를 정상 상태로 회복시키는데 어려운 실정이다.In addition, it is relatively easy to deal with sunlight that is blocked by temporary environmental factors, but it takes a lot of time to identify the location of the module, so it is difficult to quickly restore the power generation state to a normal state.

한국등록특허 제10-1409774호Korean Patent Registration No. 10-1409774 한국등록특허 제10-1250802호Korean Patent Registration No. 10-1250802

본 발명은 문제를 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 태양전지셀, 태양광모듈 및 태양광모듈 어레이로 이루어지는 계층적인 발전시스템 구조에 각각 계층화되어 분산형으로 배치되는 센서노드를 마련하여, 모듈별 모니터링일 구현할 수 있으며, 멀티홉 방식을 이용하여 측정 정보를 전송할 수 있도록 하여 태양광 발전 규모에 무관하게 확장가능한 다중 분산형 센서노드 시스템을 제공하는 데 있다.The present invention has been devised to solve the problem, and an object of the present invention is to provide a sensor node that is layered and distributed in a hierarchical power generation system structure consisting of a solar cell, a solar module, and a solar module array. It is possible to implement monitoring for each module, and to provide a multi-distributed sensor node system that can be expanded regardless of the scale of solar power generation by allowing measurement information to be transmitted using a multi-hop method.

상술한 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 실시예에서는, 전기를 생성하는 단위 태양전지셀과, 상기 단위 태양전지셀을 직렬로 연결하여 구성되는 태양광모듈 및 상기 태양광모듈의 다수의 배치로 구현되는 태양광모듈어레이의 계층적 구조를 구비하는 태양광발전부; 상기 태양광발전부의 태양광모듈어레이의 전력을 취합하고, 직류전력을 교류전력을 변환하며, 변환된 교류전력을 개별소비전력 또는 상위 계층의 전력으로 송전하는 전력제어부; 상기 전력제어부와 연동하여 생산전력량을 확인하거나, 시스템 이상을 감지 및 송전 제어를 수행하는 모니터링부;를 포함하되, 상기 태양광발전부는, 상기 태양광모듈에서 생성되는 전기의 전압 및 전류값을 측정하는 전압센서 및 전류센서를 포함하고, 측정된 전압 및 전류값을 전송하는 제1무선통신유닛을 포함하는 1계층 센서노드; 개별 태양광 모듈 어레이에서 집결된 전압전류를 측정하고, 상기 1계층 센서노드에서 전송하는 정보를 취합하며, 온도센서를 통해 태양광 모듈 어레이의 온도를 측정하고, 측정 정보를 외부로 전송하는 제2무선통신부를 포함하는 2계층 센서노드;를 포함하는, 다중분산형 센서노드시스템을 적용하는 태양광 발전 시스템을 제공할 수 있도록 한다.In order to solve the above problems, in an embodiment of the present invention, a unit solar cell for generating electricity, a photovoltaic module configured by connecting the unit solar cell in series, and a plurality of arrangement of the photovoltaic module are implemented A photovoltaic power generation unit having a hierarchical structure of the photovoltaic module array; a power control unit that collects the power of the solar module array of the photovoltaic unit, converts DC power to AC power, and transmits the converted AC power to individual consumption power or power of an upper layer; A monitoring unit for checking the amount of generated power in conjunction with the power control unit, or detecting a system abnormality and performing power transmission control; including, wherein the photovoltaic unit measures the voltage and current values of electricity generated by the photovoltaic module a first layer sensor node including a voltage sensor and a current sensor, and a first wireless communication unit for transmitting the measured voltage and current values; A second method that measures the voltage and current collected in individual solar module arrays, collects information transmitted from the first layer sensor node, measures the temperature of the solar module array through a temperature sensor, and transmits the measurement information to the outside To provide a photovoltaic power generation system to which a multi-distributed sensor node system is applied, including; a two-layer sensor node including a wireless communication unit.

또한, 상술한 태양광 발전 시스템을 관리하는 방법으로서, 전류 및 전압센서를 구비하는 1계층 센서노드에서 개별 태양광 모듈에서 생산되는 전기의 전압 및 전류값을 측정하는 1단계; 상기 1단계에서 측정된 전압 및 전류값을 상위 계층의 2계층 센서노드로 전송하는 2단계; 개별 태양광 모듈 어레이에서 집결된 전압 및 전류를 측정하고, 상기 1계층 센서노드에서 전송하는 정보를 상위 계층의 2계층 센서노드에서 취합하여, 태양광 모듈 어레이의 정상 범위내의 동작여부를 판단하는 3단계; 상기 3단계에서 태양광 모듈어레이에서 집결된 전류 및 전압값의 측정 정보 외에, 온도센서를 통한 온도 측정값과 상기 1계층의 센서노드의 센싱 정보를 통해 태양광 모듈 어레이의 발전량의 저하여부 또는 고장 여부를 수행하는 4단계; 상기 4단계에서 산출된 결과를 모니터링을 수행하는 퓨전센터로 전송하는 5단계; 를 포함하는 다중분산형 센서노드 시스템을 이용한 태양광 발전 시스템의 관리 방법을 제공할 수 있도록 한다.In addition, as a method for managing the above-described solar power generation system, the first step of measuring the voltage and current values of electricity produced by individual solar modules in the first layer sensor node having a current and voltage sensor; a second step of transmitting the voltage and current values measured in the first step to the second layer sensor node of the upper layer; Measuring the voltage and current collected in individual photovoltaic module arrays, collecting the information transmitted from the first layer sensor node at the upper layer second layer sensor node, and determining whether the solar module array operates within the normal range 3 step; In addition to the measurement information of the current and voltage values collected in the photovoltaic module array in the third step, the temperature measured value through the temperature sensor and the sensing information of the sensor node of the first layer whether the amount of power generation of the photovoltaic module array decreases or malfunctions Whether to perform 4 steps; a fifth step of transmitting the result calculated in step 4 to a fusion center performing monitoring; To provide a method for managing a photovoltaic power generation system using a multi-distributed sensor node system comprising a.

본 발명의 실시예에 따르면, 태양전지셀, 태양광모듈 및 태양광모듈 어레이로 이루어지는 계층적인 발전시스템 구조에 각각 계층화되어 분산형으로 배치되는 센서노드를 마련하여, 모듈별 모니터링일 구현할 수 있으며, 멀티홉 방식을 이용하여 측정 정보를 전송할 수 있도록 하여 태양광 발전 규모에 무관하게 확장가능한 다중 분산형 센서노드 시스템을 제공할 수 있는 효과가 있다.According to an embodiment of the present invention, by providing sensor nodes that are respectively layered and distributed in a hierarchical power generation system structure consisting of a solar cell, a solar module and a solar module array, monitoring for each module can be implemented, By allowing measurement information to be transmitted using the multi-hop method, it is possible to provide a scalable multi-distributed sensor node system irrespective of the scale of solar power generation.

또한, 계층적 센서노드의 통신 방식을 비콘 기반, Bluetooth 4.0 low-energy(LE) 방식을 적용하여 기본 유선 모니터링 시스템에서 발생하는 노이즈 문제를 일소하며, 저가의 경제성과 설치 관리의 효율성을 극대화할 수 있도록 한다.In addition, by applying the beacon-based and Bluetooth 4.0 low-energy (LE) method for the hierarchical sensor node communication method, the noise problem that occurs in the basic wired monitoring system can be eliminated, and the low-cost economical efficiency and installation management efficiency can be maximized. let it be

나아가, 전류, 전압, 온도의 세가지 지표를 통해 발전 시스템의 고장을 감지하고, 실제 문제가 있는 태양광 모듈의 위치를 정확하게 파악할 수 있도록 하며, 온도지표를 통해 태양광 모듈별 실시간 일조량 분석도 가능한 장점이 있다.Furthermore, it detects the failure of the power generation system through three indices of current, voltage, and temperature, enables accurate identification of the location of the photovoltaic module with the actual problem, and enables real-time analysis of the amount of sunlight for each photovoltaic module through the temperature index. There is this.

또한, 수집된 데이터를 네트워크를 통해 원격감시할 수 있도록 하는 시스템 구현을 통해 안드로이드 앱기반의 제어 모니터링이 가능하도록 하여, 휴대용 단말기 단에서의 모니터링이 가능함을 통해 발전 시스템의 관리 효율성을 극대화할 수 있는 효과도 있다.In addition, by implementing a system that enables remote monitoring of the collected data through the network, Android app-based control monitoring is possible, and monitoring at the portable terminal is possible, thereby maximizing the management efficiency of the power generation system. There is an effect.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중분산형 센서노드시스템을 적용하는 태양광 발전 시스템의 요부 구성을 도시한 구성 블록도이다.
도 2는 도 1의 구성의 작용을 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 도 1 및 도 2에서 제시한 태양광 발전부에 구비되는 제1센서노드 및 제2센서노드의 계층적 구조의 작용상태를 제시한 순서도이다.
도 4는, 본 발명에 따른 다중 분산형 무선 센서노드 시스템에서 짧은 무선 송신 범위를 확장하기 위하여 하위 계층의 센서노드에서 전송되는 무선 신호를 중계하는 star 토폴로지를 이용한 멀티홉 방식을 도시한 개념도이다.
도 5는, 본 발명에 따른 모니터링부(300)에서의 퓨전센터(FC)를 통해 외부로 모니터링 정보를 전송하고, 이에 따른 원격제어를 구현할 수 있는 시스템 구조를 예시한 개념도이다.
1 is a block diagram illustrating the main part of a photovoltaic power generation system to which a multi-distributed sensor node system according to an embodiment of the present invention is applied.
FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the configuration of FIG. 1 .
FIG. 3 is a flowchart showing the operation state of the hierarchical structure of the first sensor node and the second sensor node provided in the solar power generation unit shown in FIGS. 1 and 2 .
4 is a conceptual diagram illustrating a multi-hop method using a star topology for relaying radio signals transmitted from lower-layer sensor nodes in order to extend a short radio transmission range in a multi-distributed wireless sensor node system according to the present invention.
5 is a conceptual diagram illustrating a system structure capable of transmitting monitoring information to the outside through the fusion center (FC) in the monitoring unit 300 according to the present invention, and implementing remote control accordingly.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예로 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but will be implemented in various different forms.

본 명세서에서 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 그리고 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 잘 알려진 구성 요소, 잘 알려진 동작 및 잘 알려진 기술들은 본 발명이 모호하게 해석되는 것을 피하기 위하여 구체적으로 설명되지 않는다.In the present specification, the present embodiment is provided to complete the disclosure of the present invention, and to fully inform those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains to the scope of the present invention. And the invention is only defined by the scope of the claims. Accordingly, in some embodiments, well-known components, well-known operations, and well-known techniques have not been specifically described to avoid obscuring the present invention.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 다중분산형 센서노드시스템을 적용하는 태양광 발전 시스템(이하, '본 발명'이라 한다.)의 주요 구성을 도시한 구성 블록도이다. 도 2는 도 1의 구성의 작용을 설명하기 위한 개념도이다.1 is a block diagram showing the main configuration of a photovoltaic power generation system (hereinafter referred to as 'the present invention') to which a multi-distributed sensor node system according to an embodiment of the present invention is applied. FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the operation of the configuration of FIG. 1 .

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명은 전기를 생성하는 단위 태양전지셀과, 상기 단위 태양전지셀을 직렬로 연결하여 구성되는 태양광모듈 및 상기 태양광모듈의 다수의 배치로 구현되는 태양광모듈어레이의 계층적 구조를 구비하는 태양광발전부(100)와, 상기 태양광발전부(100)의 태양광모듈어레이의 전력을 취합하고, 직류전력을 교류전력을 변환하며, 변환된 교류전력을 개별소비전력 또는 상위 계층의 전력으로 송전하는 전력제어부(200), 상기 전력제어부(200)와 연동하여 생산전력량을 확인하거나, 시스템 이상을 감지 및 송전 제어를 수행하는 모니터링부(300)를 포함하여 구성된다.1 and 2 , the present invention is implemented by a unit solar cell generating electricity, a solar module configured by connecting the unit solar cell in series, and a plurality of arrangement of the solar module The photovoltaic power generation unit 100 having a hierarchical structure of the photovoltaic module array and the power of the photovoltaic module array of the photovoltaic power generation unit 100 are collected, the direct current power is converted into alternating current power, and the converted alternating current A power control unit 200 that transmits power as individual consumption power or power of a higher layer, and a monitoring unit 300 that checks the amount of generated power in conjunction with the power control unit 200, or detects system abnormalities and performs power transmission control consists of including

특히, 본 발명에서는, 상기 태양광발전부(100)는, 상기 태양광모듈에서 생성되는 전기의 전압 및 전류값을 측정하는 전압센서 및 전류센서를 포함하고, 측정된 전압 및 전류값을 전송하는 제1무선통신유닛을 포함하는 1계층 센서노드(115) 및 개별 태양광 모듈 어레이에서 집결된 전압전류를 측정하고, 상기 1계층 센서노드에서 전송하는 정보를 취합하며, 온도센서를 통해 태양광 모듈 어레이의 온도를 측정하고, 측정 정보를 외부로 전송하는 제2무선통신부를 포함하는 2계층 센서노드(125)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.In particular, in the present invention, the photovoltaic unit 100 includes a voltage sensor and a current sensor for measuring the voltage and current values of electricity generated by the photovoltaic module, and transmits the measured voltage and current values. Measures the voltage and current collected in the first layer sensor node 115 and the individual solar module array including the first wireless communication unit, collects the information transmitted from the first layer sensor node, and uses the solar module through the temperature sensor It is characterized in that it is configured to include a two-layer sensor node 125 including a second wireless communication unit that measures the temperature of the array and transmits the measurement information to the outside.

구체적으로, 상기 태양광발전부는 세부적으로 전기를 생성하는 태양전지셀, 셀들을 직렬로 연결한 태양광모듈 (Photovoltaic module), 모듈의 묶음으로 이루어진 태양광모듈어레이로 계층적으로 구성되도록 구현된다.Specifically, the photovoltaic unit is implemented to be hierarchically composed of a photovoltaic cell generating electricity in detail, a photovoltaic module in which the cells are connected in series, and a photovoltaic module array consisting of a bundle of modules.

특히, 이러한 구성요소의 계층적 구축 구조를 토대로 본 발명에서는 무선 감지가 가능한 센서와 통신기능을 구비하는 무선 감지 센서 노드를 구축하고, 이를 상술한 계층적 구성에 적용하여 모니터링 시스템을 효율화할 수 있도록 구현한다.In particular, based on the hierarchical construction structure of these components, in the present invention, a wireless sensing sensor node having a sensor capable of wireless sensing and a communication function is built, and this is applied to the above-described hierarchical configuration to make the monitoring system efficient. implement

즉, 기존의 태양광 발전 시스템은 다른 발전 시스템들과는 다르게 그림자, 이물질, 오염, 적설과 같은 환경적 요소에 따라 전력 유동성이 크고, 이에 따라 발전 설비의 고장을 조기에 판단하기에 어려움이 있다. 더욱이 현행 태양광 발전 시스템에서는 전력제어부에서 중앙집중형으로 전력을 감시하기 때문에 실제 문제가 있는 모듈의 위치 판별이 어렵고, 높은 인적 비용, 시간적 비용을 초래하게 된다. 예를 들어 80W의 태양광모듈을 이용한 1 MW급 시스템의 경우 12500개의 모듈에 대한 확인이 필요하여 매우 비요율적인 모니터링 구조를 구비하게 된다.That is, unlike other power generation systems, the conventional photovoltaic power generation system has high power fluidity according to environmental factors such as shadows, foreign substances, pollution, and snow, and thus it is difficult to determine the failure of power generation facilities early. Furthermore, in the current solar power generation system, since the power control unit monitors the power in a centralized manner, it is difficult to determine the location of the module with the actual problem, resulting in high human and time costs. For example, in the case of a 1 MW-class system using an 80W photovoltaic module, it is necessary to check 12500 modules, thereby providing a very inefficient monitoring structure.

또한, 종래의 태양광 발전 시스템은 전력 감시를 위하여 유선의 전력통신선을 이용하고 있고, 기존의 전력선을 이용하는 PLC 유선방법과 별도의 제어선을 구축하는 RS-485 유선방법이 주로 사용된다. 하지만 PLC 유선방법은 기존 전력송신에 따른 노이즈 문제를 유발하고, RS-485 유선방법은 추가 선로 구축해야하는 부담이 있을 뿐만 아니라 유선방법은 근본적으로 확장성 및 설치 용이성 문제를 내재하게 된다.In addition, the conventional solar power generation system uses a wired power communication line for power monitoring, and the PLC wired method using the existing power line and the RS-485 wired method for establishing a separate control line are mainly used. However, the PLC wired method causes noise problems due to the existing power transmission, and the RS-485 wired method has the burden of constructing an additional line, and the wired method fundamentally has problems with scalability and ease of installation.

이러한 점을 해소하기 위한 본 발명의 구성에서는, 태양광 모듈과 태양광모듈어레이 각각에 계층적인 센서 노드를 구축하여 모니터링 구조의 효율성을 극대화할 수 있다. 이는, 태양광발전부의 셀, 모듈, 모듈어레이로 구성되는 계층화된 특성을 이용하여 모니터링 시스템 또한 계층화하여 해결할 수 있도록 한다. 즉, 본 발명에서 제안하는 다중 분산형 센서노드 시스템은 2 계층으로 구성되며, 각각의 계층은 감지 요소에 대한 민감도에 따라 센싱 요소와 범위가 정해지고, 넓은 센싱 범위를 가지는 센서노드일수록 상위 계층으로 구성될 수 있도록 한다. 물론, 본 실시예에서는 계층구조를 2개로 구현하는 것을 예로 들었으나 이에 한정되는 것은 아니다.In the configuration of the present invention to solve this point, it is possible to maximize the efficiency of the monitoring structure by building a hierarchical sensor node in each of the photovoltaic module and the photovoltaic module array. This enables to solve the problem by layering the monitoring system using the layered characteristics consisting of cells, modules, and module arrays of the photovoltaic unit. That is, the multi-distributed sensor node system proposed in the present invention consists of two layers, and each layer has a sensing element and a range determined according to the sensitivity to the sensing element, and the sensor node with a wide sensing range is a higher layer. make it configurable. Of course, in the present embodiment, the implementation of two hierarchical structures is exemplified, but is not limited thereto.

구체적으로 본 발명에서 태양광발전부에는 센서노드의 구성을 태양광모듈에서 생성되는 전기의 전압 및 전류값을 측정하는 전압센서 및 전류센서를 포함하고, 측정된 전압 및 전류값을 전송하는 제1무선통신유닛을 포함하는 1계층 센서노드(115)와, 개별 태양광 모듈 어레이에서 집결된 전압전류를 측정하고, 상기 1계층 센서노드에서 전송하는 정보를 취합하며, 온도센서를 통해 태양광 모듈 어레이의 온도를 측정하고, 측정 정보를 외부로 전송하는 제2무선통신부를 포함하는 2계층 센서노드(125)로 구현할 수 있도록 한다.Specifically, in the present invention, the photovoltaic unit includes a voltage sensor and a current sensor that measure the voltage and current values of electricity generated by the photovoltaic module in the configuration of the sensor node, and transmits the measured voltage and current values. The first layer sensor node 115 including a wireless communication unit measures the voltage and current collected in the individual solar module array, collects information transmitted from the first layer sensor node, and the solar module array through the temperature sensor Measures the temperature of the and enables to be implemented as a two-layer sensor node 125 including a second wireless communication unit for transmitting the measurement information to the outside.

상기 1계층 센서노드(115)는, 태양광 모듈에 마련되는 센서노드로, 개별 태양광 모듈에서 생성되는 전기의 전압·전류 값을 측정하고, 2차 센서노드에 전송하는 단순하고 반복적인 작업을 수행할 수 있도록 한다. 이는, 저복잡도, 저전력의 Beacon 하드웨어를 사용함으로써 수 MW 급 대규모의 태양광 발전 시스템에서도 경제성을 확보할 수 있는 장점이 구현되게 된다.The first layer sensor node 115 is a sensor node provided in a photovoltaic module, which measures the voltage and current values of electricity generated by individual photovoltaic modules and transmits them to the secondary sensor node. make it possible to perform This is achieved by using low-complexity, low-power Beacon hardware to secure economic feasibility even in a large-scale solar power generation system of several MW.

또한, 상기 2계층 센서노드(125)는, 태양광 모듈어레이에 마련되는 센서노드로서, 개별 태양광 모듈어레이에서 집결된 전압, 전류를 측정하고 1계층 센서노드에서 전송하는 정보를 취합하여 정상범위 내에서 동작하는지 확인할 수 있도록 한다. 나아가 태양광 모듈 어레이에 대해 오류 감지 성능지표로 민감도가 높지 않은 온도를 측정하여 정확도를 높일 수 있도록 한다.In addition, the two-layer sensor node 125 is a sensor node provided in the solar module array, measures the voltage and current collected in the individual solar module array, and collects information transmitted from the first-layer sensor node to a normal range Make sure it's working inside. Furthermore, it is possible to increase the accuracy by measuring the temperature that is not sensitive as an error detection performance index for the solar module array.

이상의 1계층 및 2계층 센서노드에는 전류 및 전압을 측정하기 위한 전류센서, 전압센서를 구비하며, 2계층 센서노드에는 온도센서를 추가로 구비하도록 함이 바람직하다.It is preferable to provide a current sensor and a voltage sensor for measuring current and voltage in the first and second layer sensor nodes, and to additionally include a temperature sensor in the second layer sensor node.

또한, 본 발명에서는, 모니터링부(300)에 퓨전센터(FC; Fusion Center)를 통해 2계층 센서노드로 부터 전달된 분산 데이터의 취합 및 이상 감지 알고리즘이 동작하며, HTTP를 이용하여 외부 네트워크로 연결되는 통로를 지원할 수 있도록 한다.In addition, in the present invention, the aggregation and abnormality detection algorithm of distributed data transmitted from the second layer sensor node through the fusion center (FC) to the monitoring unit 300 operates, and is connected to an external network using HTTP to support the pathway to

이 경우, 센서노드 이상 감지 알고리즘은 계층화된 센서노드의 특성을 활용하여 1계층 센서노드에서는 태양광 모듈에서 발생하는 낮은 전력을 단순하게 측정하고, 2차계층 센서노드에서는 태양광 모듈어레이에 집결된 상대적으로 높은 전력을 고도화하여 측정할 수 있도록 한다.In this case, the sensor node anomaly detection algorithm utilizes the characteristics of the layered sensor node to simply measure the low power generated from the solar module in the 1st layer sensor node, and in the 2nd layer sensor node, the It is possible to measure relatively high power by upgrading it.

나아가, 추가적으로 온도 측정값과 1계층의 센서노드 정보를 활용하여 모듈어레이의 발전량 저하 또는 고장 진단을 진행하며, 고장 시 취합된 모든 정보를 활용하여 퓨전 센터에 모듈 위치 정보와 모듈 어레이 위치 정보를 제공함으로써, 실제 고장 난 모듈의 위치를 정확히 파악할 수 있도록 구현할 수 있다.Furthermore, additionally, by using the temperature measurement value and the sensor node information of the first layer, the module array's power generation decrease or failure diagnosis is carried out. By doing so, it can be implemented so that the location of the actual faulty module can be accurately identified.

또한, 본 발명에서는, 1계층 센서노드 대비 2계층 센서노드는 측정 횟수의 빈도수를 상대적으로 낮춤으로써 전력 효율성을 높일 수 있도록 구현할 수 있다. 예를 들어 1계층 센서노드에서 오류 이상이 파악되는 경우만 2계층 센서노드를 가동시키는 형태로 제어할 수 있다.In addition, in the present invention, the second layer sensor node compared to the first layer sensor node can be implemented to increase the power efficiency by relatively lowering the frequency of the number of measurements. For example, it is possible to control the operation of the 2nd layer sensor node only when an error is detected in the 1st layer sensor node.

이상의 본 발명에 따른 계층화된 다중 분산형 센서노드 시스템은, 소수의 고성능 집적화된 센서를 다수의 저복잡도 저비용 센서로 대체함으로써 모니터링 시스템 구축비용을 전반적으로 감소시키고, 센싱 범위의 유연성 및 정확도를 확보할 수 있도록 한다. 즉, 이는, 기존의 비계층 구조의 모니터링 시스템의 경우 전력제어부 레벨 또는 모듈어레이 레벨에서의 높은 범위의 전압·전류 센서가 필요하며, 전력제어부 레벨의 경우 220 ~ 430 V 입력전압에 대하여 50 kVA급의 용량을 지원하는 고용량 센서가 필요하게 되는데, 이러한 문제를 본 발명은 일소할 수 있게 된다.The layered multi-distributed sensor node system according to the present invention can reduce overall monitoring system construction cost by replacing a small number of high-performance integrated sensors with a large number of low-complexity and low-cost sensors, and secure the flexibility and accuracy of the sensing range. make it possible That is, in the case of the existing non-hierarchical monitoring system, a high-range voltage/current sensor at the power control unit level or module array level is required, and in the case of the power control unit level, 50 kVA level for 220 ~ 430 V input voltage A high-capacity sensor supporting the capacity of

또한, 본 발명에서의 센서노드에서는, 센서외에 무선통신을 위한 통신유닛을 구비할 수 있으며, 이러한 통신유닛은, 비콘(Bluetooth 4.0 LE) 기반의 무선 통신으로 일반 블루투스통신에 필요한 페어링이 필요 없음으로 인해 설치 시 편의성, 운용상 편의성, 구축 및 유지비용 낮출 수 있게 된다.In addition, in the sensor node in the present invention, a communication unit for wireless communication in addition to the sensor may be provided, and this communication unit is a beacon (Bluetooth 4.0 LE)-based wireless communication, so there is no need for pairing necessary for general Bluetooth communication. As a result, it is possible to reduce installation convenience, operational convenience, and construction and maintenance costs.

즉, 1계층 센서노드에 구비되는, 태양광모듈에서 생성되는 전기의 전압 및 전류값을 측정하는 전압센서 및 전류센서를 포함하고, 측정된 전압 및 전류값을 전송하는 제1무선통신유닛이나, 2계층 센서노드에 구비되는 개별 태양광 모듈 어레이에서 집결된 전압전류를 측정하고, 상기 1계층 센서노드에서 전송하는 정보를 취합하며, 온도센서를 통해 태양광 모듈 어레이의 온도를 측정하고, 측정 정보를 외부로 전송하는 제2무선통신유닛은 이와 같은 Bluetooth 4.0 low-energy(LE) 방식을 적용할 수 있다.That is, provided in the first layer sensor node, including a voltage sensor and a current sensor for measuring the voltage and current values of electricity generated by the photovoltaic module, and a first wireless communication unit for transmitting the measured voltage and current values, Measuring the voltage and current collected in the individual solar module arrays provided in the second layer sensor node, collecting information transmitted from the first layer sensor node, measuring the temperature of the solar module array through the temperature sensor, and measuring information The second wireless communication unit that transmits to the outside can apply the Bluetooth 4.0 low-energy (LE) method.

이는, Bluetooth 4.0 low-energy(LE) 방식의 무선통신 모니터링시스템을 구현할 수 있게 하는 것은 저전력 시스템 구현과 경제성을 높일 수 있게 된다. 구체적으로는, 태양광발전 모니터링 시스템은 기존의 무선통신에서 요구하는 높은 대역폭, 낮은 지연시간과 같은 성능 요소들의 영향을 적게 받는 시스템이므로 classic Bluetooth 가 아닌 Bluetooth LE 기반의 센서노드를 구축이 가능하고, 이를 통해 저전력 시스템, 구축비용 절감, 센서노드의 소형화를 구현할 수 있게 된다.This makes it possible to implement a Bluetooth 4.0 low-energy (LE) type wireless communication monitoring system, which can increase the low-power system implementation and economic feasibility. Specifically, the photovoltaic power generation monitoring system is a system that is less affected by performance factors such as high bandwidth and low latency required by existing wireless communication, so it is possible to build a sensor node based on Bluetooth LE rather than classic Bluetooth. Through this, it is possible to realize a low-power system, reduction of construction cost, and miniaturization of the sensor node.

또한, 추가적으로 Bluetooth에서 사용하는 2.4 GHz의 주파수 대역은 인버터에 의한 노이즈 영향이 적기 때문에 유선방법 보다 노이즈 내성이 우수한 시스템 구축이 가능하며, 확장성 및 설치 용이성 문제를 해소할 수 있게 된다.In addition, since the frequency band of 2.4 GHz used in Bluetooth has less noise influence from the inverter, it is possible to construct a system with superior noise immunity than the wired method, and it is possible to solve the problems of scalability and ease of installation.

도 3은 도 1 및 도 2에서 제시한 태양광 발전부에 구비되는 제1센서노드 및 제2센서노드의 계층적 구조의 작용상태를 제시한 순서도이다.FIG. 3 is a flowchart showing the operation state of the hierarchical structure of the first sensor node and the second sensor node provided in the solar power generation unit shown in FIGS. 1 and 2 .

도 3에 도시된 것과 같이, 제1계층 센서노드에서 개별 태양광 모듈에서의 전압과 전류를 측정하고, 측정값이 기준전력 범위 내인지 여부를 판단할 수 있도록 하고, 나아가 측정된 값을 제2계층 센서노드로 송신할 수 있도록 한다.As shown in FIG. 3, the first layer sensor node measures the voltage and current in the individual solar modules, and allows it to be determined whether the measured value is within the reference power range, and furthermore, the measured value is converted to the second It enables transmission to the layer sensor node.

제2계층 센서노드에서는 태양광 모듈 어레이에 집결된 전압과 전류를 측정할 수 있도록 한다. 동시에 온도 측정을 수행할 수 있도록 한다. 태양광 모듈 어레이에 집결된 전압과 전류를 측정 결과 값을 통해 기준 전력과 비교를 하여 태양광 모듈의 정상유무를 재판단할 수 있으며, 온도 측정의 결과값을 이용하여 발전량의 저하유무를 판별할 수 있는 동시에 모듈 어레이의 이상 유무를 판별할 수 있도록 한다. 즉, 1계층 센서노드에서는 태양광 모듈에서 발생하는 낮은 전력을 단순하게 측정하고, 2차계층 센서노드에서는 태양광 모듈어레이에 집결된 상대적으로 높은 전력을 고도화하여 측정하여 1계층 센서노드 대비 2계층 센서노드는 측정 횟수의 빈도수를 상대적으로 낮춤으로써 전력 효율성을 높일 수 있다.In the second layer sensor node, it is possible to measure the voltage and current gathered in the solar module array. At the same time, temperature measurements can be performed. By comparing the voltage and current collected in the solar module array with the reference power through the measurement result, it is possible to judge whether the solar module is normal or not. At the same time, it is possible to determine whether there is an abnormality in the module array. That is, the 1st layer sensor node simply measures the low power generated from the solar module, and the 2nd layer sensor node upgrades and measures the relatively high power gathered in the solar module array, which is 2nd layer compared to the 1st layer sensor node. The sensor node can increase the power efficiency by relatively lowering the frequency of the number of measurements.

나아가, 추가적으로 온도 측정값과 1계층의 센서노드 정보를 활용하여 모듈어레이의 발전량 저하 또는 고장 진단을 진행하며, 고장 시 취합된 모든 정보를 활용하여 퓨전 센터에 모듈 위치 정보와 모듈 어레이 위치 정보를 제공함으로써, 실제 고장 난 모듈의 위치를 정확히 파악할 수 있게 된다.Furthermore, additionally, by using the temperature measurement value and the sensor node information of the first layer, the module array's power generation decrease or failure diagnosis is carried out. By doing so, it is possible to accurately identify the location of the actual faulty module.

도 4는, 본 발명에 따른 다중 분산형 무선 센서노드 시스템에서 짧은 무선 송신 범위를 확장하기 위하여 하위 계층의 센서노드에서 전송되는 무선 신호를 중계하는 star 토폴로지를 이용한 멀티홉 방식을 도시한 개념도이다.4 is a conceptual diagram illustrating a multi-hop method using a star topology for relaying radio signals transmitted from lower-layer sensor nodes in order to extend a short radio transmission range in a multi-distributed wireless sensor node system according to the present invention.

도 4에 도시된 것과 같이, 본 발명에서는 계층적 구조의 센서노드 배치와 선별적인 센싱 및 이에 따른 고장유무 판별이 가능하게 하도록 하되, 멀티홉 방식을 적용한 시스템을 통해, 중계기를 여러 단 거치는 것만으로도 대규모의 태양광 시스템에도 구축 유연성을 확보할 뿐만 아니라, 태양광 발전 부지 구성과 관계없이 구축이 가능해 관리 용이성, 사후 지원, 경제성 등의 장점을 구현할 수 있게 된다.As shown in FIG. 4, in the present invention, the hierarchical structure of sensor node arrangement and selective sensing and thus failure determination are made possible, but through a system to which the multi-hop method is applied, only passing through several repeaters In addition to securing construction flexibility for large-scale photovoltaic systems, it can be built regardless of the composition of the photovoltaic power plant site, so advantages such as ease of management, follow-up support, and economic feasibility can be realized.

도 5는, 본 발명에 따른 모니터링부(300)에서의 퓨전센터(FC)를 통해 외부로 모니터링 정보를 전송하고, 이에 따른 원격제어를 구현할 수 있는 시스템 구조를 예시한 개념도이다.5 is a conceptual diagram illustrating a system structure capable of transmitting monitoring information to the outside through the fusion center (FC) in the monitoring unit 300 according to the present invention, and implementing remote control accordingly.

즉, 본 발명에 따른 태양광 발전 모니터링 시스템에 있어서 수집한 데이터를 PC나 모바일 단말기, 모니터 등의 디스플레이에 표시하거나 네트워크를 통해 원격 감시할 수 있는 사용자 응용 소프트웨어를 탑제한 사용자 단말이나 외부 서버를 통해 원격제어를 구현할 수 있도록 할 수 있다.That is, the data collected in the solar power generation monitoring system according to the present invention can be displayed on a display such as a PC, mobile terminal, monitor, or the like, or through a user terminal equipped with user application software capable of remote monitoring through a network or through an external server. Remote control can be implemented.

즉, 도 5에 도시된 것과 같이, Bluetooth LE를 이용하여 전달된 센서노드의 정보를 모니터링부의 Fusion Center에서 취합하고, HTTP Protocol의 인터넷망을 이용하여 데이터서버 또는 웹서버에 데이터를 저장하거나, 모바일 단말기에서 어플리케이션을 이용하여 현재 동작 상황을 확인할 수 있도록 시스템을 구성이 가능하다.That is, as shown in FIG. 5, information of the sensor node transmitted using Bluetooth LE is collected in the Fusion Center of the monitoring unit, and data is stored in a data server or web server using the Internet network of HTTP Protocol, or The system can be configured so that the current operation status can be checked using an application in the terminal.

특히, 기온, 일조, 황사 등의 환경적 요소에 크게 영향을 받는 태양광 발전 시스템의 특성을 반영하여 기상 상황을 추가적으로 표시함과 동시에, 수집한 데이터를 데이터 서버에 주기적으로 저장하여 발전량 및 고장률을 통계적으로 표시할 수 있도록 구현하는 것이 가능하다. 그리고 계층화된 센서노드를 이용하여 고장이라고 판단된 모듈의 정확한 위치를 사용자가 조기에 확인할 수 있도록 어플리케이션에서 푸시메시지를 전송하는 구조로 구현할 수도 있다.In particular, the weather conditions are additionally displayed by reflecting the characteristics of the solar power generation system that are greatly affected by environmental factors such as temperature, sunlight, and yellow sand, and at the same time, the collected data is periodically stored in the data server to control the amount of power generation and failure rate. It is possible to implement it so that it can be displayed statistically. In addition, it is possible to implement a structure in which the application transmits a push message so that the user can check the exact location of the module determined to be faulty at an early stage by using the layered sensor node.

이러한, 도 5에서의 사용자 단말은, 유무선통신(인터넷 통신 포함)이 가능한 이동통신단말기 또는 컴퓨터일수 있다. 이때, 상기 이동통신단말기는 PDA(Personal Digital Assistant), 스마트폰 또는 태블릿 PC 등 중 어느 하나일 수 있다. 나아가, 사용자단말기는, 유무선 통신부, A/V(Audio/Video) 입력부, 사용자 입력부, 센싱부, 출력부, 메모리, 인터페이스부, 제어부 및 전원 공급부 등을 포함할 수 있다. 상기한 구성요소들은 모두 필수적인 것은 아니며, 특성에 따라 가감될 수 있다.The user terminal in FIG. 5 may be a mobile communication terminal or computer capable of wired/wireless communication (including Internet communication). In this case, the mobile communication terminal may be any one of a personal digital assistant (PDA), a smart phone, or a tablet PC. Furthermore, the user terminal may include a wired/wireless communication unit, an audio/video (A/V) input unit, a user input unit, a sensing unit, an output unit, a memory, an interface unit, a control unit, and a power supply unit. All of the above components are not essential, and may be added or subtracted according to characteristics.

또한, 무선통신을 구현도록 연결하는 통신망은, 유무선 통신이 가능한 망(network)으로서, 통신사에서 설치 운영하는 이동통신망(3G망, 4G망, 5G망, WiBro망, LTE망 포함), 인터넷망/PSTN(Public Switched Telephone Network)망을 포함할 수 있다.In addition, the communication network that connects to implement wireless communication is a network capable of wired and wireless communication, and is a mobile communication network installed and operated by a telecommunication company (including 3G network, 4G network, 5G network, WiBro network, LTE network), Internet network/ It may include a Public Switched Telephone Network (PSTN) network.

나아가, 본 발명의 태양광 관리를 구현하는 방법은 기능적인 블록 구성들 및 다양한 처리 단계들로 나타내어질 수 있다. Furthermore, a method for implementing the solar management of the present invention may be represented by functional block configurations and various processing steps.

일예로, 상술한 도 1 및 도 2의 구성을 구비한 시스템 구조를 통해, 우선 전류 및 전압센서를 구비하는 1계층 센서노드에서 개별 태양광 모듈에서 생산되는 전기의 전압 및 전류값을 측정하는 1단계와, 상기 1단계에서 측정된 전압 및 전류값을 상위 계층의 2계층 센서노드로 전송하는 2단계, 개별 태양광 모듈 어레이에서 집결된 전압 및 전류를 측정하고, 상기 1계층 센서노드에서 전송하는 정보를 상위 계층의 2계층 센서노드에서 취합하여, 태양광 모듈 어레이의 정상 범위내의 동작여부를 판단하는 3단계, 상기 3단계에서 태양광 모듈어레이에서 집결된 전류 및 전압값의 측정 정보 외에, 온도센서를 통한 온도 측정값과 상기 1계층의 센서노드의 센싱 정보를 통해 태양광 모듈 어레이의 발전량의 저하여부 또는 고장 여부를 수행하는 4단계, 상기 4단계에서 산출된 결과를 모니터링을 수행하는 퓨전센터로 전송하는 5단계를 포함하도록 할 수 있다.As an example, through the system structure having the configuration of FIGS. 1 and 2 described above, first measuring the voltage and current values of electricity produced by individual solar modules in a first-tier sensor node having a current and a voltage sensor Step, Step 2 of transmitting the voltage and current values measured in Step 1 to the second layer sensor node of the upper layer, measuring the voltage and current collected in the individual solar module array, and transmitting it from the layer 1 sensor node In addition to the measurement information of the current and voltage values collected in the photovoltaic module array in the third step, the third step of determining whether the information is collected in the second layer sensor node of the upper layer, and whether the solar module array operates within the normal range, the temperature A fusion center that monitors the result calculated in step 4 and whether the amount of power generation of the photovoltaic module array is lowered or broken through the temperature measurement value through the sensor and the sensing information of the sensor node of the first layer It may include 5 steps of transmitting to .

본 발명에 따른 다양한 구성에 사용되는 '~부'라는 용어는 소프트웨어 또는 FPGA또는 ASIC과 같은 하드웨어 구성요소를 의미하며, '~부'는 어떤 역할들을 수행한다. 그렇지만 '~부'는 소프트웨어 또는 하드웨어에 한정되는 의미는 아니다. '~부'는 어드레싱할 수 있는 저장 매체에 있도록 구성될 수도 있고 하나 또는 그 이상의 프로세서들을 재생시키도록 구성될 수도 있다. 따라서, 일 예로서 '~부'는 소프트웨어 구성요소들, 객체지향 소프트웨어 구성요소들, 클래스 구성요소들 및 태스크 구성요소들과 같은 구성요소들과, 프로세스들, 함수들, 속성들, 프로시저들, 서브루틴들, 프로그램 코드의 세그먼트들, 드라이버들, 펌웨어, 마이크로코드, 회로, 데이터, 데이터베이스, 데이터 구조들, 테이블들, 어레이들, 및 변수들을 포함한다. 구성요소들과 '~부'들 안에서 제공되는 기능은 더 작은 수의 구성요소들 및 '~부'들로 결합되거나 추가적인 구성요소들과 '~부'들로 더 분리될 수 있다. 뿐만 아니라, 구성요소들 및 '~부'들은 디바이스 또는 보안 멀티미디어카드 내의 하나 또는 그 이상의 CPU들을 재생시키도록 구현될 수도 있다.The term '~ unit' used in various configurations according to the present invention means software or hardware components such as FPGA or ASIC, and '~ unit' performs certain roles. However, '-part' is not limited to software or hardware. The '~ unit' may be configured to reside on an addressable storage medium or may be configured to refresh one or more processors. Thus, as an example, '~' denotes components such as software components, object-oriented software components, class components, and task components, and processes, functions, properties, and procedures. , subroutines, segments of program code, drivers, firmware, microcode, circuitry, data, databases, data structures, tables, arrays, and variables. The functions provided in the components and '~ units' may be combined into a smaller number of components and '~ units' or further separated into additional components and '~ units'. In addition, components and '~ units' may be implemented to play one or more CPUs in a device or secure multimedia card.

본 발명에의 구성 요소들이 소프트웨어 프로그래밍 또는 소프트웨어 요소들로 실행될 수 있는 것과 유사하게, 본 발명은 데이터 구조, 프로세스들, 루틴들 또는 다른 프로그래밍 구성들의 조합으로 구현되는 다양한 알고리즘을 포함하여, C, C++, 자바(Java), 어셈블러(assembler) 등과 같은 프로그래밍 또는 스크립팅 언어로 구현될 수 있다. 기능적인 측면들은 하나 이상의 프로세서들에서 실행되는 알고리즘으로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자적인 환경 설정, 신호 처리, 및/또는 데이터 처리 등을 위하여 종래 기술을 채용할 수 있다. "매커니즘", "요소", "수단", "구성"과 같은 용어는 넓게 사용될 수 있으며, 기계적이고 물리적인 구성들로서 한정되는 것은 아니다. 상기 용어는 프로세서 등과 연계하여 소프트웨어의 일련의 처리들(routines)의 의미를 포함할 수 있다.Similar to how components of the present invention may be implemented as software programming or software elements, the present invention includes various algorithms implemented as data structures, processes, routines, or combinations of other programming constructs, including C, C++ , Java, assembler, etc. may be implemented in a programming or scripting language. Functional aspects may be implemented in an algorithm running on one or more processors. Further, the present invention may employ prior art techniques for electronic configuration, signal processing, and/or data processing, and the like. Terms such as “mechanism”, “element”, “means” and “configuration” may be used broadly and are not limited to mechanical and physical configurations. The term may include the meaning of a series of routines of software in association with a processor or the like.

이상에서와 같이 본 발명의 기술적 사상은 바람직한 실시예에서 구체적으로 기술되었으나, 상기한 바람직한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아니다. 이처럼 이 기술 분야의 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 본 발명의 실시예의 결합을 통해 다양한 실시예들이 가능함을 이해할 수 있을 것이다.As described above, the technical idea of the present invention has been specifically described in the preferred embodiment, but the preferred embodiment is for the purpose of explanation and not for limitation. As such, those of ordinary skill in the art will be able to understand that various embodiments are possible through combination of embodiments of the present invention within the scope of the technical spirit of the present invention.

100: 태양광발전부
110: 태양광모듈
115: 제1계층 센서노드
125: 제2계층 센서노드
200: 전력제어부
300: 모니터링부
100: solar power generation unit
110: solar module
115: first layer sensor node
125: second layer sensor node
200: power control unit
300: monitoring unit

Claims (7)

전기를 생성하는 단위 태양전지셀과, 상기 단위 태양전지셀을 직렬로 연결하여 구성되는 태양광모듈 및 상기 태양광모듈의 다수의 배치로 구현되는 태양광모듈어레이의 계층적 구조를 구비하는 태양광발전부;
상기 태양광발전부의 태양광모듈어레이의 전력을 취합하고, 직류전력을 교류전력을 변환하며, 변환된 교류전력을 개별소비전력 또는 상위 계층의 전력으로 송전하는 전력제어부;
상기 전력제어부와 연동하여 생산전력량을 확인하거나, 시스템 이상을 감지 및 송전 제어를 수행하는 모니터링부;를 포함하되,
상기 태양광발전부는,
상기 태양광모듈에서 생성되는 전기의 전압 및 전류값을 측정하는 전압센서 및 전류센서를 포함하고, 측정된 전압 및 전류값을 전송하는 제1무선통신유닛을 포함하는 1계층 센서노드;
개별 태양광 모듈 어레이에서 집결된 전압 및 전류를 측정하고, 상기 1계층 센서노드에서 전송하는 정보를 취합하며, 온도센서를 포함하여 상기 온도센서를 통해 태양광 모듈 어레이의 태양광모듈 간의 온도 변이를 측정하고, 측정 정보를 외부로 전송하는 제2무선통신유닛를 포함하는 2 계층 센서노드;를 포함하고,
상기 2 계층 센서노드는,
상기 1 계층 센서노드와 상이하게, 민감도가 높지 않은 요소인 온도를 더 측정하고,
상기 2계층 센서노드는,
상기 1계층 센서노드보다 상위 계층으로 구성되어 상기 1계층 센서노드보다 넓은 센싱 범위를 가지는 센서노드로 구성되고, 측정 횟수의 빈도수가 상기 1계층 센서노드보다 상대적으로 낮은 다중분산형 센서노드 시스템을 이용한 태양광 발전 시스템.
Photovoltaic having a hierarchical structure of a unit solar cell generating electricity, a photovoltaic module configured by connecting the unit solar cells in series, and a photovoltaic module array implemented by a plurality of arrangement of the photovoltaic modules power generation department;
a power control unit that collects the power of the solar module array of the photovoltaic unit, converts DC power to AC power, and transmits the converted AC power to individual consumption power or power of an upper layer;
A monitoring unit that checks the amount of power produced in conjunction with the power control unit, or detects a system abnormality and performs power transmission control; including,
The solar power generation unit,
a first layer sensor node including a voltage sensor and a current sensor for measuring the voltage and current values of electricity generated by the solar module, and a first wireless communication unit for transmitting the measured voltage and current values;
Measures the voltage and current collected in individual solar module arrays, collects information transmitted from the first layer sensor node, and detects the temperature change between the solar modules of the solar module array through the temperature sensor, including a temperature sensor A two-layer sensor node including a second wireless communication unit for measuring and transmitting the measurement information to the outside;
The two-layer sensor node is
Different from the first layer sensor node, the temperature, which is an element that is not sensitive, is further measured,
The second layer sensor node is
Using a multi-distributed sensor node system that is composed of a higher layer than the layer 1 sensor node and has a wider sensing range than the layer 1 sensor node, and the frequency of measurement is relatively lower than that of the layer 1 sensor node. solar power system.
삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 제1무선통신유닛 및 상기 제2무선통신유닛은, Bluetooth 4.0 low-energy(LE) 방식을 적용하는,
다중분산형 센서노드시스템을 적용하는 태양광 발전 시스템.
The method according to claim 1,
The first wireless communication unit and the second wireless communication unit apply a Bluetooth 4.0 low-energy (LE) method,
A solar power generation system that applies a multi-distributed sensor node system.
청구항 3에 있어서,
상기 다중분산형 센서노드시스템을 적용하는 태양광 발전 시스템은,
하위계층의 센서노드에서 전송되는 무선 신호를 스타 토폴로지를 이용한 멀티홉 방식을 통해 상위계층의 센서노드로 중계하는 멀티홉 방식을 적용하는,
다중분산형 센서노드시스템을 적용하는 태양광 발전 시스템.
4. The method according to claim 3,
The photovoltaic power generation system to which the multi-distributed sensor node system is applied,
Multi-hop method that relays the wireless signal transmitted from the lower layer sensor node to the upper layer sensor node through the multi-hop method using the star topology is applied.
A solar power generation system that applies a multi-distributed sensor node system.
청구항 1에 따른 다중분산형 센서노드시스템을 적용하는 태양광 발전 시스템을 이용하여 태양광발전을 관리하는 방법에 있어서,
전류 및 전압센서를 구비하는 1계층 센서노드에서 개별 태양광 모듈에서 생산되는 전기의 전압 및 전류값을 측정하는 1단계;
상기 1단계에서 측정된 전압 및 전류값을 상위 계층의 2계층 센서노드로 전송하는 2단계;
개별 태양광 모듈 어레이에서 집결된 전압 및 전류를 측정하고, 상기 1계층 센서노드에서 전송하는 정보를 상위 계층의 2계층 센서노드에서 취합하여, 태양광 모듈 어레이의 정상 범위내의 동작여부를 판단하는 3단계;
상기 3단계에서 태양광 모듈어레이에서 집결된 전류 및 전압값의 측정 정보 외에, 온도센서를 통한 태양광 모듈 어레이의 태양광모듈 간의 온도 변이의 측정값과 상기 1계층의 센서노드의 센싱 정보를 통해 태양광 모듈 어레이의 발전량의 저하여부 또는 고장 여부를 수행하는 4단계;
상기 4단계에서 산출된 결과를 모니터링을 수행하는 퓨전센터로 전송하는 5단계;
를 포함하고,
상기 2 계층 센서노드는,
상기 1 계층 센서노드와 상이하게, 민감도가 높지 않은 요소인 온도를 더 측정하고,
상기 2계층 센서노드는,
상기 1계층 센서노드보다 상위 계층으로 구성되어 상기 1계층 센서노드보다 넓은 센싱 범위를 가지는 센서노드로 구성되고, 측정 횟수의 빈도수가 상기 1계층 센서노드보다 상대적으로 낮은 다중분산형 센서노드 시스템을 이용한 태양광 발전 시스템의 관리 방법.
In the method of managing photovoltaic power generation using the photovoltaic power generation system to which the multi-distributed sensor node system according to claim 1 is applied,
A first step of measuring the voltage and current values of electricity produced by individual solar modules in the first layer sensor node having a current and voltage sensor;
a second step of transmitting the voltage and current values measured in the first step to the second layer sensor node of the upper layer;
Measuring the voltage and current collected in individual photovoltaic module arrays, collecting the information transmitted from the first layer sensor node at the upper layer second layer sensor node, and determining whether the solar module array operates within the normal range 3 step;
In addition to the measurement information of the current and voltage values collected in the photovoltaic module array in step 3, the measured value of the temperature variation between the photovoltaic modules of the photovoltaic module array through the temperature sensor and the sensing information of the sensor node of the first layer. Step 4 of performing whether the amount of power generation of the solar module array is degraded or broken;
a fifth step of transmitting the result calculated in step 4 to a fusion center performing monitoring;
including,
The two-layer sensor node is
Different from the first layer sensor node, the temperature, which is an element that is not sensitive, is further measured,
The second layer sensor node is
Using a multi-distributed sensor node system that is composed of a higher layer than the layer 1 sensor node and has a wider sensing range than the layer 1 sensor node, and the frequency of measurement is relatively lower than that of the layer 1 sensor node. How to manage a solar power system.
청구항 5에 있어서,
상기 2단계 및 상기 5단계는,
Bluetooth 4.0 low-energy(LE) 방식을 적용하여 수행되는 것을 특징으로 하는,
를 포함하는 다중분산형 센서노드 시스템을 이용한 태양광 발전 시스템의 관리 방법.
6. The method of claim 5,
Steps 2 and 5 are
characterized in that it is performed by applying the Bluetooth 4.0 low-energy (LE) method,
A method for managing a photovoltaic power generation system using a multi-distributed sensor node system comprising a.
청구항 6에 있어서,
상기 5단계 이후에,
상기 퓨전센터는 상기 2계층 센서노드로 부터 전달되는 분산데이터를 취합하고, 시스템의 이상여부에 대한 판단을 수행하는 알고리즘을 통해 이상유무를 산출하며, 산출된 정보를 외부 네트워크를 통해 외부 서버 또는 단말에 전송하고,
상기 외부 서버 또는 외부 단말을 통해 전송되는 제어신호를 수신받는 6단계;
를 더 포함하는,
다중분산형 센서노드 시스템을 이용한 태양광 발전 시스템의 관리 방법.

7. The method of claim 6,
After step 5 above,
The fusion center collects the distributed data transmitted from the second layer sensor nodes, calculates the presence or absence of abnormality through an algorithm that determines whether the system is abnormal, and transmits the calculated information to an external server or terminal through an external network. send to,
Step 6 of receiving a control signal transmitted through the external server or external terminal;
further comprising,
A management method of a solar power generation system using a multi-distributed sensor node system.

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