KR102313581B1 - 적응형 건물 에너지 관리 시스템 및 방법 - Google Patents

적응형 건물 에너지 관리 시스템 및 방법 Download PDF

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KR102313581B1 KR1020210001738A KR20210001738A KR102313581B1 KR 102313581 B1 KR102313581 B1 KR 102313581B1 KR 1020210001738 A KR1020210001738 A KR 1020210001738A KR 20210001738 A KR20210001738 A KR 20210001738A KR 102313581 B1 KR102313581 B1 KR 102313581B1
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Abstract

본 발명은 적응형 건물 에너지 관리 시스템에 관한 것이다.
본 발명은 건물내 재실자의 수를 검출하는 재실자 검출부; 건물 내부의 온도를 검출하는 온도 센싱부; 건물에 공급되는 전력량을 검출하는 전력량 검출부; 냉/난방 온도가 요청되면, 실내 재실자의 수를 확인하고, 현재 건물에 공급되는 전력량을 검출하며, 기설정된 재실자 수 대비 전력량과 비교하여 과전력 소비 여부를 판단하는 전력 제어 판단부; 및 과전력 소비 여부에 따라 건물 내 관리자에게 전력 제어를 요구하거나 전력이 셧다운 되도록 냉난방 장치를 제어하는 전력 제어부를 포함한다.

Description

적응형 건물 에너지 관리 시스템 및 방법{Adaptive building energy management system and method}
본 발명은 건물 에너지 관리 시스템(BEMS; building energy management system)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물 내부의 재실자의 유무에 따라, 건물에 공급되는 에너지를 효율적으로 제어하거나 제어 정보를 건물 내부의 관리자에게 제공할 수 있도록, 개선된 적응형 건물 에너지 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다
종래 건물 에너지 관리 방법은 관리자들에 의해 건물의 에너지를 관리하는 것이 일반적이다.
그리고, 건물을 관리하기 위한 시스템이 있다고 하더라도, 관리자들의 이해가 부족하기 때문에 실제 시스템을 이용하지 않는 경우가 대부분이다.
이러한 이유로 인해, 관리에 대한 지식 부족에 따라 관리자가 이직하는 경우가 많이 발생하고 있다.
그리고 시설 관리 용역 업체를 이용하더라도 관리자의 시스템 이해력이 떨어지기 때문에 일반 아파트나 소형 건물에서는 건물 에너지 관리 시스템의 사용을 하지 않는 문제점이 있다.
대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-2130126호
본 발명은 종래 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건물 내부의 재실자의 유무에 따라, 건물에 공급되는 에너지를 효율적으로 제어하거나 제어 정보를 건물 내부의 관리자에게 제공하는 적응형 건물 에너지 관리 시스템을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 관리자에게 영상 및 음성을 통해 제어 정보를 제공해줌으로써, 관리자가 건물 에너지 관리를 용이하게 하여 관리자의 이직률을 감소시키고, 다양한 기술을 습득시켜 건물 유지 관리에 고급화된 관리자 양성을 가능하게 하는 인공지능 제어 방법이라 할 수 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 건물 에너지 관리 시스템은 건물내 재실자의 수를 검출하는 재실자 검출부; 건물 내부의 온도를 검출하는 온도 센싱부; 건물에 공급되는 전력량을 검출하는 전력량 검출부; 냉/난방 온도가 요청되면, 실내 재실자의 수를 확인하고, 현재 건물에 공급되는 전력량을 검출하며, 기설정된 재실자 수 대비 전력량과 비교하여 과전력 소비 여부를 판단하는 전력 제어 판단부; 및 과전력 소비 여부에 따라 건물 내 관리자에게 전력 제어를 요구하거나 전력이 셧다운 되도록 냉난방 장치를 제어하는 전력 제어부를 포함한다.
상기 재실자 검출부는, 카메라, 라이다 중 하나를 포함하는 모션 센싱 시스템이 이용될 수 있다.
상기 재실자 검출부는, 근로자의 근태를 관리하기 위한 출입 카드 시스템을 통해 재실자의 수를 검출할 수 있다.
본 발명은 건물의 냉방 또는 난방 장치의 제품 정보를 원격 관리 서버에 제공하고, 상기 원격 관리 서버로부터 냉방 또는 난방 장치의 제품 정보에 대응되는 제어 이미지 정보를 수신하는 제어 정보 수신부를 더 포함한다.
그리고, 본 발명은 냉방 또는 난방 장치의 제품 정보가 수신되면, 해당 제품 정보에 대응되는 제어 이미지 정보를 제공하는 원격 관리 서버를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 건물 에너지 관리 방법은 건물 내에 재실자가 존재하는지의 여부를 판단하는 단계; 상기 판단단계에서 건물 내에 재실자가 존재하면, 건물의 재실 인원을 검출하는 단계; 재실 인원에 대응되는 기준 전력량을 실제 건물에서 검출한 실측 전력량과 비교하는 단계; 건물 내부에 재실자가 존재하고, 실측 전력량이 기준 전력량보다 낮으면, 실제 건물 내부의 온도를 검출하는 단계; 및 실제 건물 내부의 온도가 적정 온도를 초과하면, 재실중인 관리자에게 영상 및 음성을 통해 제어 정보를 전송하는 단계를 포함한다
본 발명은 상기 건물 내부에 재실자가 존재하지 않으면, 건물의 전력량이 최소화되도록 제어하는 단계; 실내 온도를 검출하여 설정 온도와 비교하는 단계; 및 건물의 실내 온도가 설정 온도를 초과하면, 화재가 발생한 것으로 판단하여 관공서에 건물의 위험 정보를 제공하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 건물 내부에 재실중인 관리자는 원격 관리 서버로부터 제공되는 제어 이미지 정보를 확인하여 건물의 에너지를 관리하는 냉방 또는 난방 장치를 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 적응형 건물 에너지 관리 시스템에서 건물 에너지 제어 장치를 설명하기 위한 구성블록도.
도 2는 도 1의 재실자 검출부를 설명하기 위한 구성블록도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 적응형 건물 에너지 관리 시스템 연결도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 건물 에너지 관리 방법을 설명하기 위한 순서도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에서 건물의 전력 사용량이 설정된 사용량을 초과하는 경우 처리 과정을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 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. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(1comprises)" 및/또는 "포함하는(1comprising)"은 언급된 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성소자, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 1은 본 발명에 따른 적응형 건물 에너지 관리 시스템에서 건물 에너지 제어 장치(100)를 설명하기 위한 구성블록도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 건물 에너지 제어 장치는 재실자 검출부(110), 온도 센싱부(120), 전력량 검출부(130), 전력 제어 판단부(140) 및 전력 제어부(150)를 포함한다.
재실자 검출부(110)는 건물내 재실자의 수를 검출한다. 본 발명의 일 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이, 재실자의 모션을 통해 검출할 수 있도록, 카메라, 라이다 등을 이용하는 모션 센싱 시스템이 이용될 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서의 재실자 검출부(110)는 근로자의 근태를 관리하기 위한 출입 카드 시스템을 통해 재실자의 수를 검출할 수 있다.
온도 센싱부(120)는 건물 내부의 온도를 검출한다.
전력량 검출부(130)는 건물에 공급되는 전력량을 검출한다.
전력 제어 판단부(140)는 제어 장치에 의해 냉/난방 온도가 요청되면, 실내 재실자의 수를 확인하고, 현재 건물에 공급되는 전력량을 검출하며, 검출되는 전력량과 데이터베이스에 기 저장된 재실자 수 대비 전력량과 비교하여 과전력 소비 여부를 판단한다.
전력 제어부(150)는 과전력 소비 여부에 따라 건물 내 관리자에게 전력 제어를 요구하거나 전력이 셧다운 되도록 냉난방 제어한다.
본 실시예에서는 냉/난방 장치(171)를 제어하는 것으로 설명하고 있으나, 조명 기기(172), 배수기기(173), 환기팬, 출입문 등을 전력을 이용하는 전기제품을 제어할 수도 있다.
한편, 전력 제어부(150)는 건물의 전력 소비가 과소비로 판단되면, 제어 가능한 전기제품을 오프시켜 전력 제어부(150)에 의해 제어가 불가능한 전력량을 산출한다. 이러한 비 제어 전기제품의 사용 전력량을 산출하는 과정은 기설정된 시간 마다 산출하여 비 제어 전기제품의 사용 전력량을 검출할 수 있다.
이후, 이전에 산출된 건물의 전력량에서 비 제어 전기제품의 사용 전력량을 제외한 전력량을 이용하여 전력 제어부(150)는 제어 가능한 전기제품을 제어한다.
이에, 보다 정확한 건물에서 발생되는 전력 제어를 가능한 효과가 있다.
그리고, 건물 내에서 개인적으로 이용하고 있는 전기제품의 전력 사용량을 실시간으로 산출할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 추후 건물의 전력량 초과가 예상 될 때, 보다 빠르게 개인적으로 이용하고 있는 비 제어 전기제품의 사용을 오프시켜 건물 전체의 전력 셧다운을 예방할 수 있게 해주는 장점이 있다.
또한, 전력 제어부(150)에 의해 제어가 불가능한 개인 전기제품의 전력 사용량을 파악할 수 있게 됨에 따라, 관리자에게 개인 전기제품의 전력 사용량 정보를 제공하여 개인 전기제품을 켜 놓은 상태에서 퇴실을 하더라도 관리자가 개인 전기제품의 제어를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
한편, 데이터베이스에 저장된 전력량은 건물 내부 온도에 따른 전력량 정보가 계절별, 날씨별로 매칭되어 저장될 수도 있다. 그리고 데이터베이스에 저장된 정보들은 AI 및 머신러닝을 이용한 학습 방법을 통해 업데이트될 수 있다.
한편, 검출되는 전력량과 데이터베이스에 기 저장된 재실자 수 대비 전력량과 비교하여 판단된 과전력 소비 정보는 분장원장 방식으로 블록체인에 저장된다.
한편, 상기 블록체인에 저장되는 전력량 비교 정보는 데이터베이스에 업데이트 정보로 이용된다.
이와 같이, 해당 건물 에너지 관리 장치(100)에 의해 과전력 소비 정보가 저장되는 경우, 블록체인의 코인을 에너지 관리 장치(100)와 연결된 계좌에 제공한다.
한편, 본 발명은 건물 에너지 관리 장치(100)는 블록체인으로부터 획득한 코인을 이용하여 블록체인에 분산되어 저장된 원장에서 과전력 소비 정보를 획득할 수도 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 건물 에너지 관리 장치(100)가 외부 네트워크에 의해 연결되는 원격 관리 서버(200)를 더 포함할 수 있다.
건물 에너지 관리 장치(100)는 건물의 냉방 또는 난방 장치의 제품 정보를 원격 관리 서버(200)에 제공하고, 원격 관리 서버(200)는 건물 에너지 관리 장치(100))로부터 제공해주는 냉방 또는 난방 장치의 제품 정보에 대응되는 제어 이미지 정보를 원격 관리 서버(200)에 제공한다.
이에, 건물 내부에 재실중인 관리자는 원격 관리 서버(200)로부터 제공되는 제어 이미지 정보를 확인하여 건물의 에너지를 관리하는 냉방 또는 난방 장치를 용이하게 제어할 수 있는 효과가 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 건물 에너지 관리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 적응형 건물 에너지 관리 방법에 대하여 도 4를 참조하여 설명하기로 한다.
먼저, 건물 내에 재실자가 존재하는지의 여부를 판단한다(S10). 본 발명의 일 실시예에서는 모션 센서를 이용하여 실내 재실 유무를 판단하나, 다양한 방법이 이용될 수도 있다. 일 예로, 본 발명의 다른 실시예에서의 재실자 검출부(110)는 근로자의 근태를 관리하기 위한 출입 카드 시스템을 통해 재실자의 수를 검출할 수 있다.
상기 판단단계(S10)에서 건물 내에 재실자가 존재하는지의 여부에 따라 건물의 전력을 직접 제어하거나 건물 관리자에게 화상 통신 및 음성 통신을 통해 제어 정보를 제공한다.
만약, 건물 내에 재실자가 존재하면(YES), 건물의 재실 인원을 검출한다(S20). 이때, 본 실시예에서는 동일한 장치에 의해 건물 내 재실자 여부와 재실 인원을 검출할 수 있으나, 이에 한정되지 않다.
일 예로, 건물 내 재실자의 존재 여부는 모션 센서에 의해 획득하고, 건물내 재실 인원은 출입 카드 시스템이 독립적으로 이용될 수 있다.
이후, 데이터베이스(160)에 기 저장된 정보로써, 건물 내부 적정 온도를 유지하기 위해 재실 인원에 대응되는 기준 전력량과 실제 건물에서 검출한 실측 전력량과 비교한다(S30). 여기서, 기준 전력량은 재실 인원별로 실험을 통해 획득하거나 임의의 학습 모델을 통해 획득할 수 있다. 일 예로, 재실인원이 1명이고 적정온도가 23도인 경우 기준 전력량은 시간당 10kwh이고, 재실인원이 2명이고 적정온도가 23도인 경우 기준 전력량은 시간당 11kwh이며, 재실인원이 3명이고 적정온도가 23도인 경우 기준 전력량은 시간당 13kwh일 수 있으나, 이를 한정하는 것은 아니다.
여기서, 건물 내부에 재실자가 존재하고, 실측 전력량이 기준 전력량보다 낮으면, 실제 건물 내부의 온도를 검출하여 실내 온도가 기준 온도를 초과하는지를 판단한다(S40).
실제 건물 내부의 온도가 적정 온도를 초과하면(YES), 재실중인 관리자에게 영상 및 음성을 통해 제어 정보를 전송한다(S50).
이에 반해, 실제 건물 내부의 온도가 적정 온도 이하이면(NO), 별도의 작업 없이 모니터링을 계속 수행한다.
한편, 상기 판단단계(S10)에서 건물 내부에 재실자가 존재하지 않으면(NO), 건물 내부 온도를 센싱한다(S60).
이후, 실내 온도가 기준 온도를 초과하는지를 판단한다(S70). 만약, 건물의 실내 온도가 설정 온도를 초과하면(YES), 난방이 이루어지지 않은 상태에서 건물 내부의 온도가 상승한 것이기 때문에 화재가 발생한 것으로 판단하여 소방서와 같은 관공서에 건물의 위험 정보를 제공할 수 있다(S80).
건물의 실내 온도가 설정 온도 이하이면(YES), 다시 재실자가 존재하는지를 판단하는 단계(S10)로 진행하여 모니터링을 지속적으로 수행한다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 건물 내부에 재실자가 존재하고, 실측 전력량이 기준 전력량보다 같거나 높으면, 하기의 과정을 더 포함할 수 있다.
먼저, 전력 제어부(150)는 제어 가능한 전기제품을 오프(S41)시켜 전력 제어부(150)에 의해 제어가 불가능한 비 제어 전기제품의 전력량을 산출한다(S42). 여기서, 비 제어 전기제품은 전력 제어부(150)에 의해 자동을 제어할 수 없으나, 전력을 소비하는 제품을 의미한다. 한편, 사용 전력량을 산출하는 과정은 기설정된 시간 마다 산출하여 비 제어 전기제품의 사용 전력량을 검출할 수 있다.
이후, 이전에 산출된 건물의 전력량에서 비 제어 전기제품의 사용 전력량을 제외한 전력량을 이용하여 전력 제어부(150)는 제어 가능한 전기제품을 제어하여 요구되고 있는 건물내 환경(예를 들어 적정 온도)이 반영되도록 제어한다(S43). 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면 보다 정확하게 건물에서 발생되는 전력 및 요구 환경을 설정할 수 있는 효과가 있다.
이어서, 건물 내에서 개인적으로 이용하고 있는 비 제어 전기제품의 전력 사용량 정보를 관리자에게 제공한다(S44).
또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 추후 건물의 전력량 초과가 예상 될 때, 보다 빠르게 개인적으로 이용하고 있는 비 제어 전기제품의 사용을 오프시켜 건물 전체의 전력 셧다운을 예방할 수 있게 해주는 장점이 있다.
그리고, 전력 제어부(150)는 제어가 불가능한 개인 전기제품의 전력 사용량을 파악할 수 있게 됨에 따라, 관리자에게 개인 전기제품의 전력 사용량 정보를 제공한다. 이에, 개인 전기제품을 켜 놓은 상태에서 퇴실을 하더라도 관리자가 개인 전기제품의 제어를 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.
이상, 본 발명의 구성에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명하였으나, 이는 예시에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술분야에 통상의 지식을 가진자라면 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 변형과 변경이 가능함은 물론이다. 따라서 본 발명의 보호 범위는 전술한 실시예에 국한되어서는 아니되며 이하의 특허청구범위의 기재에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 삭제
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 건물내 재실자의 수를 검출하는 재실자 검출부; 건물 내부의 온도를 검출하는 온도 센싱부; 건물에 공급되는 전력량을 검출하는 전력량 검출부; 냉/난방 온도가 요청되면, 실내 재실자의 수를 확인하고, 현재 건물에 공급되는 전력량을 검출하며, 기설정된 재실자 수 대비 전력량과 비교하여 과전력 소비 여부를 판단하는 전력 제어 판단부; 및 과전력 소비 여부에 따라 건물 내 관리자에게 전력 제어를 요구하거나 전력이 셧다운 되도록 냉난방 장치를 제어하는 전력 제어부를 포함하고,
    상기 전력 제어부는,
    건물의 전력 소비가 과소비로 판단되면, 제어 가능한 전기제품을 오프시켜 제어가 불가능한 개인 전기제품의 전력량을 산출하고,
    산출된 비 제어 전기제품의 전력량과 건물의 사용 전력량에서 제외한 전력량을 이용하여 제어 가능한 전기제품을 제어하는 것인 적응형 건물 에너지 관리 시스템.
  7. 건물 내에 재실자가 존재하는지의 여부를 판단하는 단계;
    상기 판단단계에서 건물 내에 재실자가 존재하면, 건물의 재실 인원을 검출하는 단계;
    재실 인원에 대응되는 기준 전력량을 실제 건물에서 검출한 실측 전력량과 비교하는 단계;
    건물 내부에 재실자가 존재하고, 실측 전력량이 기준 전력량보다 낮으면, 실제 건물 내부의 온도를 검출하는 단계; 및
    실제 건물 내부의 온도가 적정 온도를 초과하면, 재실중인 관리자에게 영상 및 음성을 통해 제어 정보를 전송하는 단계를 포함하는 적응형 건물 에너지 관리 방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 건물 내부에 재실자가 존재하지 않으면, 건물의 전력량이 최소화되도록 제어하는 단계;
    실내 온도를 검출하여 설정 온도와 비교하는 단계; 및
    건물의 실내 온도가 설정 온도를 초과하면, 화재가 발생한 것으로 판단하여 관공서에 건물의 위험 정보를 제공하는 단계를 포함하는 적응형 건물 에너지 관리 방법.
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KR20140088258A (ko) * 2012-12-28 2014-07-10 주식회사 에스원 인원 부하가 고려된 빌딩 에너지 관리 장치
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KR102130126B1 (ko) 2020-02-25 2020-07-06 주식회사 웹스텍 건축물 에너지 관리 시스템과 방법

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