KR102327362B1 - 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템 - Google Patents

지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템 Download PDF

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동양비엠에스(주)
김태수
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Abstract

본 발명은 건물 내부 및 외부에 설치되어 건물 내부 및 외부의 환경 및 상태를 감지 및제어하기 위한 복수의 슬레이브 유닛; 상기 복수의 슬레이브 유닛을 제어하기 위한 마스터 유닛; 복수의 슬레이브 유닛 중 적어도 하나와 마스터 유닛 사이에 마련되어 이들 사이의 통신을 제어하는 멀티 통신 유닛; 및 상기 마스터 유닛으로부터 건물의 환경 및 상태 정보를 제공받아 관리자가 건물을 관리하도록 하는 관리 유닛을 포함하고, 상기 마스터 유닛 상기 슬레이브 유닛 중 적어도 하나와의 통신 상태를 판단하여 유무선 통신을 전환하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템을 제시한다.

Description

지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템{Intelligent wired/wireless distributed automatic control system}
본 발명은 건물 관리 시스템에 관한 것으로, 특히 복수의 직접 디지털 제어기(DDC: Direct Digital Controller)를 각각 구비하는 마스터 유닛 및 슬레이브 유닛을 이용한 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템에 관한 것이다.
최근의 빌딩 및 아파트 등의 대규모 건물은 건물 내의 냉방, 난방, 엘리베이터 제어 및 방범 방재 등의 관리를 자동화시키고 있다. 이러한 각종 설비들을 감시하고 제어하기 위하여 건물 자동화 시스템(BAS: Building Automation System)이 구축될 수 있다. 건물 자동화 시스템을 운용하기 위해 공조 제어, 전력 제어, 조명 제어, 주차 관제, 엘리베이터 등의 감시 제어 등의 각종 설비 및 시스템 상호 간의 제어 및 감시에 필요한 많은 정보를 공유한다.
산업용, 빌딩용 등의 건물 자동화 시스템에서 건물 내의 자동 제어는 직접 디지털 제어기(DDC: Direct Digital Controller)에 의하여 수행되는 것이 일반적이다. DDC는 각종의 센서 및 장치들에 설정된 관제점을 통해 건물내 설비들의 제어 출력과 상태 변화 등 모든 설비 관련 정보를 기록 및 저장하고, 내장된 제어 로직에 따라 소프트웨어적 연산 과정을 거쳐 조작부에 제어동작 신호를 인가하는 마이크로 컴퓨터이다. 상술한 바와 같은 DDC는 건물 내에 설치된 공조 및 기타 설비의 원활한 제어를 위하여 설비의 각각의 포인트에 대한 감시제어와 자체 내장된 펑션 블록을 이용하여 설비의 중요 입출력 신호를 중앙감시 시스템의 지시를 받지 않더라도 로컬에서 직접 제어가 가능하다.
따라서, 최근에 이러한 DDC를 이용하여 건물 등의 각 제어 단위로 온도, 습도 등을 주기적으로 감시하여 건물에 설치된 각종 밸브 등의 시스템 부하를 자동으로 제어하도록 하는 시스템의 개발이 다각도로 추진되고 있는 실정이다.
그런데, 최근에는 제어를 수행하는 장비가 다양해지고 있으며, 하나의 DDC가 제어를 수행하여야 하는 공간 또한 넓어질 뿐만 아니라 복잡한 공간에 통신을 위한 배선들의 시공이 이루어져야 하는 경우가 많아지고 있는데 이는 설비 및 관리의 어려움과 비용의 상승으로 이어지는 문제를 가진다. 즉, 하나의 DDC를 이용하여 건물의 복잡한 설비를 갖는 대형 건물을 관리하기에는 상당한 어려움이 있다.
한국 공개특허공보 제10-2000-0018203호
본 발명은 복수의 콘트롤러를 이용하여 건물을 관리하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템을 제공한다.
본 발명은 복수의 콘트롤러를 마스터와 슬레이브로 설정하고 마스터가 슬레이브를 제어하도록 함으로써 대형 건물의 관리를 용이하게 하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템을 제공한다.
본 발명은 마스터와 슬레이브 사이의 통신 상태에 따라 유선 통신 또는 무선 통신으로 지능형 전환하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태에 따른 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템은 건물 내부 및 외부에 설치되어 건물 내부 및 외부의 환경 및 상태를 감지 및제어하기 위한 복수의 슬레이브 유닛(1000)과, 상기 복수의 슬레이브 유닛을 제어하며 유선통신부와 무선통신부로 구성되는 통신부와, 상기 유선 통신부와 무선 통신부의 작동을 전환하는 유무선 전환 스위치와, 통신 불량과 통신 방식의 전환을 판단하는 통신 제어부를 구비하는 마스터 유닛(3000)과, 복수의 슬레이브 유닛 중 적어도 하나와 마스터 유닛 사이에 마련되어 이들 사이의 통신을 제어하는 멀티 통신 유닛(2000);과, 상기 마스터 유닛으로부터 건물의 환경 및 상태 정보를 제공받아 관리자가 건물을 관리하도록 하는 관리 유닛을 포함하여 구성되고, 상기 슬레이브 유닛 중에 선택된 어느 하나 이상은 멀티 통신 유닛을 통하지 않고 마스터 유닛에 직접 연결되며, 상기 멀티 통신 유닛은 서로 통신 속도가 다른 복수의 통신 포트를 단일의 포트를 통해 마스터 유닛으로 연결하며, 상기 통신 제어부는 유선으로 멀티 통신 유닛을 통해 통신하는 슬레이브 유닛들에 대해 주기적으로 유선 통신의 불량 여부를 판단하여, 불량으로 판단된 슬레이브 유닛에 대해 마스터 유닛이 무선통신부에서 직접 무선으로 슬레이브 유닛과 통신하도록 함으로써, 슬레이브 유닛 중의 일부가 멀티 통신 유닛을 통해 유선 연결되고 다른 일부가 마스터 유닛에 직접 무선 또는 유선으로 연결되도록 기능할 수 있다.
상기 슬레이브 유닛은, 건물의 내부 및 외부의 적어도 일 영역의 환경 및 상태를 감지하기 위해 복수의 센서를 구비하는 적어도 하나의 복합 센서; 상기 복합 센서의 센싱값을 입력받아 마스터 유닛에 전달하는 제 1 콘트롤러; 및 상기 마스터 유닛의 제어 신호에 따라 건물의 환경 및 상태를 조절하기 위한 복수의 제 2 콘트롤러를 포함한다.
상기 복합 센서는 둘 이상의 센서가 단일 패널 상에 구현된다.
상기 제 1 콘트롤러 및 복수의 제 2 콘트롤러는 각각 DDC를 포함한다.
상기 복합 센서와 제 1 콘트롤러는 직접 통신하고, 상기 제 1 콘트롤러와 마스터 유닛은 직접 통신하거나 멀티 통신 유닛을 통해 통신하며, 상기 마스터 유닛과 복수의 제 2 콘트롤러는 멀티 통신 유닛을 통해 통신한다.
상기 마스터 유닛은 상기 복수의 슬레이브 유닛을 제어하는 마스터 콘트롤러와, 상기 마스터 콘트롤러의 제어에 따라 통신 방식을 전환시키는 유무선 전환 스위치를 구비하는 한다.
상기 마스터 콘트롤러는 상기 슬레이브 유닛 중 적어도 하나와의 통신 상태를 판단하여 상기 유무선 전환 스위치를 구동시킨다.
기 마스터 유닛과 제 1 콘트롤러는 유선 및 무선 중 어느 하나로 통신하며 유무선 전환 스위치를 이용하여 통신 방식을 전환한다.
상기 마스터 콘트롤러는 DDC를 포함한다.
상기 관리 유닛은 터치 가능한 이동 단말을 포함한다.
또한, 본 발명의 다른 양태에 따른 지능형 유무선 분산 자동 제어 방법은 복수의 센서로 구성된 복합 센서를 이용하여 건물 내부 및 외부의 환경 및 상태를 센싱하는 과정과, 설정값과 복합 센서의 센싱값을 비교하고 마스터 유닛이 건물 환경의 조절 여부를 판단하는 과정과, 판단 결과에 따라 마스터 유닛이 제어 신호를 생성하여 복수의 슬레이브 유닛 중 적어도 하나에 전송하는 과정과, 복수의 슬레이브 유닛 중 적어도 하나가 건물의 상태를 조절하는 과정과, 복합 센서의 센싱값과 건물 상태 조절 결과를 관리 유닛을 통해 관리자에게 표시하는 과정을 포함하고, 상기 마스터 유닛은 상기 복수의 슬레이브 유닛 중 적어도 하나와의 통신 상태를 확인하여 통신 방식을 전환하는 과정을 포함한다.
상기 마스터 유닛과 상기 복수의 슬레이브 유닛 중 적어도 하나는 유선으로 통신하고 통신 불양 시 무선으로 전환된다.
관리자의 제어 명령을 마스터 유닛을 통해 슬레이브 유닛의 각 콘트롤러로 전달하는 과정을 더 포함한다.
본 발명의 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템은 복수의 슬레이브 유닛과 마스터 유닛을 포함하고, 복수의 슬레이브 유닛이 유선 또는 무선으로 마스터 유닛과 연결된다. 이때, 마스터 유닛 및 복수의 슬레이브 유닛은 각각 DDC를 포함하고, 어느 하나의 DDC가 마스터가 되고 나머지 DDC가 슬레이브가 된다.
본 발명은 복수의 DDC를 이용하여 건물의 환경 및 상태를 관리 및 제어할 수 있고, 그에 따라 대형 건물의 제어 및 관리를 용이하게 할 수 있다.
또한, 본 발명은 복합 센서가 건물의 환경 및 상태를 감지하고 설정값에 따라 마스터 유닛이 슬레이브 유닛을 제어하여 건물의 환경 및 상태를 제어 및 조절한다.
그리고, 마스터 유닛과 복수의 슬레이브 유닛 중 적어도 하나가 유선으로 연결되고, 통신 상태를 주기적 또는 실시간으로 확인하여 통신 상태 불량 시 무선으로 지능형 전환되도록 함으로써 통신 상태 불량에 따른 건물 제어 불량의 문제를 방지할 수 있다.
한편, 관리자가 터치 가능한 이동 단말을 이용하여 건물의 환경 및 상태를 확인할 수 있고, 이동 단말을 이용하여 관리자가 건물을 제어할 수 있어 관리의 효율성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템을 구성하는 복합 센서 및 멀티 통신 유닛의 블럭도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템을 구성하는 마스터 유닛의 일부 구성의 블럭도이다.
도 5는 본 일 실시 예에 따른 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템을 이용한 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 건물 관리를 위한 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템을 설명하기 위한 블럭도이다. 또한, 도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템을 구성하는 수단을 설명하기 위한 블럭도이다. 즉, 도 2는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템을 구성하는 복합 센서의 블럭도이고, 도 3은 멀티 통신 유닛의 블럭도이다. 그리고, 도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템의 마스터 유닛의 일부 구성을 설명하기 위한 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 건물 관리를 위한 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템은 건물 내부 및 외부에 설치되어 건물 내부 및 외부의 환경 및 상태를 측정 및 감지하기 위한 복수의 슬레이브 유닛(1000)과, 복수의 슬레이브 유닛(1000)과 연결되어 복수의 통신 방식을 조절하기 위한 멀티 통신 유닛(2000)과, 복수의 슬레이브 유닛(1000)과 직접 연결되거나 멀티 통신 유닛(2000)을 통해 복수의 슬레이브 유닛(1000)과 연결되어 복수의 슬레이브 유닛(1000)을 제어하기 위한 마스터 유닛(3000)과, 마스터 유닛(3000)으로부터 복수의 슬레이브 유닛(1000)의 정보를 제공 받고 복수의 슬레이브 유닛(1000)을 통해 건물을 관리 및 제어하는 관리 유닛(4000)을 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 슬레이브 유닛(1000) 중 적어도 하나가 다른 통신 방식으로 통신하고, 마스터 유닛(3000)과 복수의 슬레이브 유닛(1000)이 통신 가능하도록 통신 방식을 조절하기 위하여 멀티 통신 유닛(2000)이 마련될 수 있다. 또한, 복수의 슬레이브 유닛(1000)의 적어도 일부와 마스터 유닛(3000)은 직접 디지털 제어기(DDC: Direct Digital Controller)를 이용할 수 있다, 즉, 동일 DDC 중 어느 하나가 마스터 유닛(3000)이 되고 나머지가 슬레이브 유닛(1000)이 될 수 있다, 이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 복수의 슬레이브 유닛(1000), 멀티 통신 유닛(2000), 마스터 유닛(3000) 및 관리 유닛(4000)을 포함하는 건물 관리 시스템을 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.
1. 슬레이브 유닛
슬레이브 유닛(1000)은 건물의 내부 및 외부의 환경과 건물의 상태를 측정 및 감지하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 슬레이브 유닛(1000)은 건물 내부 및 외부의 복수의 영역에 마련되어 건물의 온도, 습도, 공기질, 설비, 전력, 조명, 엘리베이터, 소방방재, CCTV, 원격검침, 주차관제, 건물 안내, 출입 통제 등과 같이 건물의 환경 및 상태 센싱, 감시, 모니터링, 알람 등을 수행한다. 이러한 슬레이브 유닛(1000)은 각 슬레이브 유닛(1000)에서 검출된 정보를 마스터 유닛(3000)으로 전송한다. 이때, 복수의 슬레이브 유닛(1000)은 동일한 통신 방식을 이용할 수도 있고 적어도 일부는 서로 다른 통신 방식을 이용할 수도 있다. 본 실시 예에서 슬레이브 유닛(1000)은 다양한 통신 방식을 이용할 수 있는데, 예를 들어 LoRa(Long Range), MODBUS, ODBC, JDBC, DDE, OPC 등을 포함하는 통신 방식 중 적어도 하나 이상을 이용할 수 있다. 이러한 슬레이브 유닛(1000)은 복수의 센서가 하나의 패널 상에 구현된 복합 센서(110)와, 복수의 콘트롤러(120 내지 160)을 포함할 수 있다, 여기서, 복수의 콘트롤러(120 내지 150)는 복합 센서(110)를 제어하고, 복합 센서(110)에 의해 센싱된 값을 이용하여 건물의 환경 및 상태를 제어하기 위해 마련될 수 있다. 예를 들어, 복합 센서(110)와 연결되어 복합 센서(110)를 구성하는 복수의 센서로부터 센싱된 값을 설정값과 비교하고 마스터 유닛(3000)에 전달하는 제 1 콘트롤러(120)와, 건물의 냉난방 설비 및 공조 설비를 제어하는 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)와, 건물의 조명을 제어하는 제 4 콘트롤러(150)을 포함할 수 있다. 물론, 언급하지는 않았지만 건물의 전력, 엘리베이터 등을 제어하기 위한 복수의 콘트롤러를 더 포함할 수 있다. 여기서, 복합 센서(110), 복수의 콘트롤러(120 내지 150)을 포함하는 슬레이브 유닛(1000)은 건물에 적어도 하나 설치될 수 있다, 예를 들어, 각 층마다 하나의 슬레이브 유닛(1000)이 설치될 수도 있고, 각 층에 둘 이상의 슬레이브 유닛(1000)이 설치될 수도 있으며, 복수의 층마다 하나의 슬레이브 유닛(1000)이 설치될 수도 있다. 또한, 슬레이브 유닛(1000)이 설치되는 장소에 따라 콘트롤러(120 내지 150)의 수가 조절될 수 있다. 예를 들어, 지하층에 설치되는 슬레이브 유닛(1000)과 지상층에 설치되는 슬레이브 유닛(1000)은 콘트롤러의 수가 다를 수 있으며, 지상층에 더 많은 콘트롤러가 설치될 수 있다. 한편, 복수의 콘트롤러(120 내지 150)는 각각 적어도 하나의 직접 디지털 제어기(DDC)를 포함할 수 있다. 즉, 복수의 콘트롤러(120 내지 150) 중 적어도 하나는 하나의 직접 디지털 제어기로 이루어지고 적어도 다른 하나는 둘 이상의 직접 디지털 제어기로 이루어질 수 있다.
1.1 복합 센서
복합 센서(110)는 건물의 적어도 일 영역의 온도, 습도, 공기질 등을 센싱하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 온도, 습도, 공기질 등 서로 다른 대상을 센싱하는 복수의 센서가 하나의 패널 내에 설치되어 복합 센서(110)를 구성할 수 있다. 예를 들어, 복합 센서(110)는 온도 센서, 습도 센서, 이산화탄소 감지 센서, 일산화탄소 감지 센서, 미세먼지 감지센서, 기계 장비의 상태를 감지하는 센서, 화재 감지센서, 주차 센서 등을 포함할 수 있다. 또한, 복합 센서(110)는 오피스 또는 룸 등에 사람의 움직임을 감지하는 움직임 센서를 포함할 수 있다. 움직임 센서를 포함하는 경우 사람의 움직임을 감지한 후 조명, 공조기 등을 구동시킬 수 있다. 이러한 복합 센서(110)는 건물의 각층에 적어도 하나 마련될 있다. 즉, 건물의 각층에 각각 하나씩 마련될 수도 있고, 건물의 각층에 복수의 복합 센서(110)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 일층에 마련된 복수의 룸 각각에 복합 센서(110)가 마련될 수 있다. 물론, 필요에 따라 복수의 영역을 분할하여 분할된 영역마다 복합 센서(110)가 각각 마련될 수 있다. 또한, 실내 뿐만 아니라 실외에도 복합 센서(110)가 마련될 수 있다. 따라서, 복합 센서(110)는 건물 내부 뿐만 아니라 외부의 환경 및 상태를 감지할 수 있다. 또한, 복합 센서(110)는 설치되는 장소에 따라 적어도 하나의 센서가 변경될 수 있다. 예를 들어, 주차장에 설치되는 복합 센서(110)는 주차 센서를 필수적으로 설치해야 하지만, 오피스 또는 룸 등의 지상층에 설치되는 복합 센서(110)는 주차 센서가 설치되지 않을 수 있다.
이러한 복합 센서(110)의 예시도가 도 2에 도시되어 있다. 도 2에 도시된 바와 같이 복합 센서(110)는 주차 센서(111), 온도 센서(112), 습도 센서(113), 이산화탄소 센서(114), 미세먼지 센서(115), 화재 감지센서(116), 통신부(117) 및 파워 스위치(118)을 포함할 수 있다. 주차 센서(111)는 주차장 내에 진입하는 차량과 진출하는 차량의 수를 센싱할 수도 있고, 주차 구역 내에 주차하는 차량과 주차 구역 밖으로 나가는 차량을 센싱하여 주차 가능 영역을 표시할 수 있다, 온도 센서(112) 및 습도 센서(113)는 설정 구역(예를 들어 주차장) 내의 온도 및 습도를 각각 측정할 수 있다. 이산화탄소 센서(114) 및 미세먼지 센서(115)는 설정 구역 내의 이산화탄소 및 미세먼지의 농도를 각각 측정할 수 있다. 또한, 화재 감지센서(116)는 설정 구역 내의 비정상적인 온도 상승 등으로 화재를 감지할 수 있다. 물론, 도 2는 복합 센서(110)의 예시일 뿐 다양한 센서가 하나의 패널 상에 구현되어 복합 센서(110)를 구현할 수 있다. 한편, 통신부(117)는 복합 센서(110)와 외부와의 통신을 위해 마련될 수 있다. 즉, 통신부(117)는 복합 센서(110)의 센싱값을 제 1 콘트롤러(120)로 전송하기 위해 마련될 수 있다. 이러한 통신부(117)는 복합 센서(110)와 제 1 콘트롤러(120)를 유선 또는 무선으로 연결한다. 즉, 통신부(117)는 유선 통신 방식은 물론 Zigbee, Bluetooth, RF 통신, WiFi, 3G, 4G, LoRa(Long Range), LTE CAT.M1 통신 등의 다양한 무선 통신 방식을 이용할 수 있다. 예를 들어, 통신부(117)는 LoRa 방식으로 외부와 통신할 수 있으며, 이를 위해 통신부(117)는 LoRa 게이트웨이를 포함할 수 있다. 이외에 통신부(117)는 RS-485 ModBus로 통신할 수도 있다.
한편, 도시되지 않았지만, 파워 스위치(118)가 온되어 전력이 공급되면 각 센서(111 내지 116) 및 통신부(117)에 전원을 공급하는 전원 공급부를 더 포함할 수 있다. 전원 공급부는 교류 전원을 인가받아 직류 전원으로 변환시켜 복수의 센서(111 내지 116) 및 통신부(117) 각각에 공급할 수 있다. 또한, 도시되지 않았지만, 복합 센서(110)에서 측정한 감지 영역의 센싱값을 표시하는 표시부를 더 포함할 수 있다. 즉, 복합 센서(110) 상에 디스플레이 등의 표시부가 마련되어 각 센서(111 내지 116)로부터 센싱된 센싱값을 표시할 수 있다. 예를 들어, 표시부는 룸 내의 온도, 습도, 이산화탄소 및 미세먼지 농도를 표시할 수 있다. 또한, 표시부는 온도, 습도, 이산화탄소 및 미세먼지의 센싱값을 설정값과 비교하여 표시할 수도 있다. 이때, 표시부는 각 센서에서 센싱된 값을 순차적으로 표시할 수도 있고, 각 센서에서 센싱된 값을 모두 표시할 수도 있다.
1.2 제 1 콘트롤러 - 복합 센서 콘트롤러
제 1 콘트롤러(120)는 복합 센서(110)와 이격되어 마련될 수 있다. 이러한 제 1 콘트롤러(120)는 적어도 하나의 복합 센서(110)를 제어하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 하나의 복합 센서(110)가 하나의 제 1 콘트롤러(120)와 연결될 수 있고, 복수의 복합 센서(110)가 하나의 제 1 콘트롤러(120)와 연결될 수 있다. 예를 들어, 하나의 제 1 콘트롤러(120)가 복수의 복합 센서(110)와 연결될 수 있는데, 건물의 소정의 일개층에 설치된 복수의 복합 센서(110)가 하나의 제 1 콘트롤러(120)와 연결될 수도 있고, 건물 복수층 각각의 복수의 복합 센서(110)가 하나의 제 1 콘트롤러(120)와 연결될 수도 있다.
제 1 콘트롤러(120)는 복합 센서(110)로부터의 신호를 수신하여 복합 센서(110)가 설치된 영역의 온도, 습도, 공기질, 화재 등을 판단할 수 있다. 제 1 콘트롤러(120)는 공기조화기술(空氣調和技術) 또는 HVAC(heating, ventilation & air conditioning)에 따라 복합 센서(110)로부터의 센싱값을 이용할 수 있다. 이러한 제 1 콘트롤러(120)는 직접 디지털 제어기(DDC)(121)를 포함할 수 있다.
즉, 쾌적한 실내 환경을 위한 온도, 습도, 공기질 등의 값을 설정하고 설정값에 따른 복합 센서(110)의 센싱값을 비교 판단할 수 있다. 이때, 설정값은 계절, 시간, 외부의 날씨, 미세먼지 농도, 황사 등에 따라 복수로 설정될 수 있다. 이러한 기능을 수행하기 위해 제 1 콘트롤러(120)는 직접 디지털 제어기(DDC)(121)를 포함할 수 있다.
또한, 제 1 콘트롤러(120)는 외부와의 통신을 위한 통신부(122)를 포함할 수 있다. 즉, 제 1 콘트롤러(120)는 복합 센서(110) 및 마스터 유닛(3000)과 통신할 수 있는데, 복합 센서(110) 및 마스터 유닛(3000)의 통신을 위해 통신부(122)가 마련될 수 있다. 통신부(122)는 복합 센서(110)로부터의 센싱값을 수신하고, 마스터 유닛(3000)으로 센싱값을 송신할 수 있다. 이러한 통신부(122)는 제 1 콘트롤러(120)와 복합 센서(110) 및 마스터 유닛(3000)을 유선 또는 무선으로 연결한다. 즉, 통신부(122)는 유선 통신 방식은 물론 Zigbee, Bluetooth, RF 통신, WiFi, 3G, 4G, LoRa(Long Range), LTE CAT.M1 통신 등의 다양한 무선 통신 방식을 이용할 수 있다. 예를 들어, 통신부(122)는 LoRa 또는 LTE CAT.M1 방식으로 외부와 통신할 수 있으며, 이를 위해 통신부(122)는 LoRa 게이트웨이를 포함할 수 있다. 즉, 제 1 콘트롤러(120)는 복합 센서(110) 및 마스터 유닛(3000)과 무선으로 통신할 수 있다. 이외에 통신부(122)는 RS-485 ModBus로 통신할 수도 있다. 즉, 제 1 콘트롤러(120)는 멀티 통신 유닛(2000)를 통하지 않고 마스터 유닛(3000)과 연결될 수 있다. 그러나, 제 1 콘트롤러(120)는 멀티 통신 유닛(2000)를 통해 마스터 유닛(3000)과 연결될 수도 있다. 물론, 통신부(122)는 유선과 무선으로 동시에 연결될 수 있고, 1차적으로 유선으로 연결되다가 단선 등에 따른 통신 불량 시 무선으로 연결될 수 있다. 즉, 제 1 콘트롤러(120)는 마스터 유닛(3000)과 유선으로 연결되고 마스터 유닛(3000)이 제 1 콘트롤러(120)와의 통신 상태를 주기적 또는 실시간으로 확인하여 통신 상태 불량 시 제 1 콘트롤러(120)와의 통신을 무선으로 전환되도록 할 수 있다. 이를 위해 제 1 콘트롤러(120)는 유선 및 무선 통신이 선택 가능하도록 할 수 있다. 즉, 제 1 콘트롤러(120)의 통신부(122)는 유선 및 무선으로 선택적으로 통신할 수 있도록 구성될 수 있는데, 예를 들어 RS-485 ModBus로 통신되고 통신 불량 시 LoRa 또는 LTE CAT.M1 방식으로 지능형 전환될 수 있다. 또한, 통신부(122)의 통신 방식 전환을 위해 유무선 전환 스위치(미도시)가 마련될 수 있다. 유무선 전환 스위치는 제 1 콘트롤러(120)의 제어 신호 또는 마스터 유닛(3000)의 제어 신호에 따라 구동되어 통신 방식을 전환시킬 수 있다. 물론, 유무선 전환 스위치는 관리자의 직접 명령에 따라 구동될 수도 있다.
한편, 제 1 콘트롤러(120)는 전력의 공급을 위하여 전원 공급부(123)가 구비되고, 이러한 전원 공급부(123)는 스위칭 모드 전원 공급 장치(SMPS : Switching Mode Power Supply) 또는 어댑터가 선택적으로 이용될 수 있다. 전원 공급부(123)는 DDC(121) 및 통신부(122)에 구동 전원을 생성하여 공급하고, 전원으로는 24V 및 0.5A가 이용될 수 있으나 이는 선택적이다.
1.3 제 2 및 제 3 콘트롤러 - 공조기 콘트롤러
제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 마스터 유닛(3000)과 이격되어 마련되며, 멀티 통신 유닛(2000)에 접속되어 마스터 유닛(3000)과 연결될 수 있다. 즉, 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 멀티 통신 유닛(2000)를 통해 마스터 유닛(3000)과 연결될 수 있다. 또한, 제 2 콘트롤러(130)는 제 3 콘트롤러(140)와 연결되고, 제 3 콘트롤러(140)가 멀티 통신 유닛(2000)와 연결될 수 있다. 물론, 제 2 콘트롤러(130)가 제 3 콘트롤러(140)와 연결되지 않고 멀티 통신 유닛(2000)에 직접 접속될 수도 있다. 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 건물의 온도, 습도 및 공기질을 관리 및 제어하기 위해 마련될 수 있다. 이러한 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 건물에 적어도 하나 마련될 수 있다. 예를 들어, 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 건물에 하나 마련될 수도 있고, 건물의 각 층에 각각 하나씩 마련될 수도 있다. 물론, 건물의 일층에 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)가 복수 마련될 수도 있다. 예를 들어, 일층의 복수의 룸 각각을 제어하기 위해 각 룸마다 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)가 각각 마련될 수도 있다.
제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 해당 영역의 온도, 습도 및 공기질 등을 제어할 수 있다, 예를 들어, 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 온도를 관리 및 조절하고 외기를 유입 및 배기하여 공기질을 관리할 수 있다. 이를 위해 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 어느 하나가 온도를 관리하고 다른 하나가 환기를 관리할 수 있다. 예를 들어, 제 2 콘트롤러(130)가 온도를 관리하고 제 3 콘트롤러(140)가 환기를 관리할 수 있다. 이를 위해 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 공조기를 제어할 수 있는데, 제 2 콘트롤러(130)가 히터 및 에어컨을 제어하고 제 3 콘트롤러(140)가 환기팬을 제어할 수 있다. 공조기를 제어하기 위해 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 복합 센서(110)로부터 센싱된 값에 따라 마스터 유닛(3000)의 제어 신호를 이용할 수 있다. 즉, 복합 센서(110)로부터 센싱된 값에 따라 마스터 유닛(3000)이 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)에 제어 신호를 공급하고, 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 이에 따라 공조기를 제어하여 공기질을 조절할 수 있다. 즉, 공기조화기술 또는 HVAC에 따라 쾌적한 실내 환경을 위한 온도, 습도, 공기질 등을 설정하고 설정값에 따라 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 공조기를 제어할 수 있다. 이러한 기능 수행하기 위해 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 직접 디지털 제어기(DDC)(131, 141)를 포함할 수 있다. 여기서, 제 2 콘트롤러(130)가 제 3 콘트롤러(130, 140)를 통해 연결되므로 제 2 콘트롤러(130)의 DDC(131)가 제 3 콘트롤러(140)의 DDC(141)을 통해 제어 신호를 공급받아 공기 조화기를 제어할 수 있다. 한편, 환기팬은 양방향 회전이 가능하며 일 방향으로 회전하여 배기하고 일 방향과 반대 방향의 타 방향으로 회전하여 입기할 수 있다. 즉, 하나의 환기팬을 이용하여 입기 및 배기가 가능할 수 있고, 제 3 콘트롤러(140)는 환기팬의 동작 및 환기팬의 회전 방향을 제어하여 입기 및 배기를 가능하게 할 수 있다.
또한, 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 외부와의 통신을 위해 통신부(132, 142)를 각각 포함할 수 있다. 즉, 제 2 콘트롤러(130)는 제 3 콘트롤러(140)와의 통신을 위한 통신부(132)를 포함할 수 있고, 제 3 콘트롤러(140)는 제 2 콘트롤러(130) 및 멀티 통신 유닛(2000)와의 통신을 위한 통신부(142)를 포함할 수 있다. 이러한 통신부(132)는 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)를 유선 또는 무선으로 연결하고, 통신부(142)는 제 3 콘트롤러(140)와 멀티 통신 유닛(2000)를 유선 또는 무선으로 연결한다. 즉, 통신부(132, 142)는 유선 통신 방식은 물론 Zigbee, Bluetooth, RF 통신, WiFi, 3G, 4G, LoRa(Long Range), LTE CAT.M1 통신 등의 다양한 무선 통신 방식을 이용할 수 있다. 예를 들어, 통신부(132, 142)는 각각 RS-485 ModBus로 통신할 수도 있다. 즉, 제 2 콘트롤러(130)는 RS-485 ModBus를 통해 제 3 콘트롤러(140)와 연결될 수 있고, 제 3 콘트롤러(140)는 RS-485 ModBus를 통해 멀티 통신 유닛(2000)와 연결될 수 있다.
한편, 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 전력의 공급을 위하여 전원 공급부(133, 143)가 구비될 수 있고, 전원 공급부(133, 143)는 DDC(131, 141) 및 통신부(132, 142)에 구동 전원을 생성하여 공급하고, 전원으로는 24V 및 0.5A가 이용될 수 있다.
1.4 제 4 콘트롤러 - 조명 콘트롤러
제 4 콘트롤러(150)은 마스터 유닛(3000)과 이격되어 마련되며, 멀티 통신 유닛(2000)에 접속되어 마스터 유닛(3000)과 연결될 수 있다. 이러한 제 4 콘트롤러(150)는 건물에 적어도 하나 마련될 수 있다. 예를 들어, 제 4 콘트롤러(150)는 건물에 하나 마련될 수도 있고, 건물의 각 층에 각각 하나씩 마련될 수도 있다. 물론, 건물의 일층에 제 4 콘트롤러(150)가 복수 마련될 수도 있다. 예를 들어, 일층의 복수의 룸 각각을 제어하기 위해 각 룸마다 제 4 콘트롤러(150)가 각각 마련될 수도 있다.
제 4 콘트롤러(150)는 해당 영역의 조명을 제어할 수 있다, 예를 들어, 제 4 콘트롤러(150)는 적어도 하나의 조명 스위치(155)를 제어할 수 있다. 또한, 제 4 콘트롤러(150)는 외부와의 통신을 위해 통신부(152)를 포함할 수 있다. 즉, 제 4 콘트롤러(150)는 조명 스위치(155) 및 멀티 통신 유닛(2000)와의 통신을 위한 통신부(152)를 포함할 수 있다. 이러한 통신부(152)는 조명 스위치(151) 및 멀티 통신 유닛(2000)와 유선 또는 무선으로 연결한다. 즉, 통신부(152)는 유선 통신 방식은 물론 Zigbee, Bluetooth, RF 통신, WiFi, 3G, 4G, LoRa(Long Range), LTE CAT.M1 통신 등의 다양한 무선 통신 방식을 이용할 수 있다. 예를 들어, 통신부(152)는 각각 RS-485 ModBus로 통신할 수도 있다.
한편, 조명 스위치(155)는 온/오프 스위치 뿐만 아니라 밝기를 조절할 수 있다. 즉, 조명 스위치(155)를 통해 공급되는 전원을 인가 또는 차단하여 조명을 온 또는 오프시킬 수도 있고, 조명 스위치(151)를 통해 공급되는 전원의 크기를 조절하여 조명의 밝기를 조절할 수 있다. 이를 위해 제 4 콘트롤러(150)는 직접 디지털 제어기(DDC)(151)를 포함할 수 있다. 즉, 제 4 콘트롤러(150)는 콘트롤러(3000)의 제어 신호에 따라 DDC(151)가 조명 스위치(155)를 온/오프시키거나 밝기를 조절하기 위한 신호를 생성하여 조명 스위치(155)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 제 4 콘트롤러(150)가 온/오프 제어 신호를 조명 스위치(155)에 공급하여 조명 스위치(155)를 온/오프시킬 수 있고, 제 4 콘트롤러(150)가 밝기 제어 신호를 조명 스위치(151)에 공급하여 조명 스위치(155)를 통해 조명으로 인가되는 전원의 양을 조절하여 밝기를 조절할 수 있다.
1.5 기타 콘트롤러
한편, 도시되지 않았지만, 하나 이상의 콘트롤러를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 건물의 전력을 제어하는 전력 콘트롤러와, 엘리베이터를 제어하는 엘리베이터 콘트롤러와, 가스 공급을 제어하는 가스 콘트롤러 등을 더 포함할 수 있다. 전력 콘트롤러는 건물 전체의 전력 공급을 제어하거나, 건물의 일개층 또는 일개룸의 전력을 제어할 수 있다. 엘리베이터 콘트롤러는 건물 내의 전체 엘리베이터를 제어하거나, 적어도 하나의 엘리베이터를 제어할 수 있다. 가스 콘트롤러는 건물 전체의 가스 공급을 제어하거나, 건물의 일개층 또는 일개룸의 가스 공급을 제어할 수 있다.
이러한 전력 콘트롤러, 엘리베이터 콘트롤러 및 가스 콘트롤러는 제 1 내지 제 4 콘트롤러(130 내지 150)과 마찬가지로 DDC, 통신부 등을 구비할 수 있다. 따라서, 이들 콘트롤러는 통신부를 통해 멀티 통신 유닛(2000)와 예를 들어 RS-485 ModBus로 연결되고, 멀티 통신 유닛(2000)를 통해 마스터 콘트롤러(3000)와 예를 들어 RS-485 ModBus로 연결될 수 있다. 따라서, 마스터 콘트롤러(3000)로부터의 제어 신호를 멀티 통신 유닛(2000)를 통해 공급받아 건물의 전력, 엘리베이터, 가스 등을 제어할 수 있다.
2. 멀티 통신 유닛
멀티 통신 유닛(2000)는 복수의 슬레이브 유닛(1000)과 마스터 유닛(3000)의 통신을 위해 마련될 수 있다. 즉, 멀티 통신 유닛(2000)는 제 2 내지 제 4 콘트롤러(130 내지 150)와 마스터 유닛(3000)을 연결하기 위해 마련될 수 있다. 이때, 제 2 내지 제 4 콘트롤러(130 내지 150)는 RS-485 ModBus로 멀티 통신 유닛(2000)와 연결되고, 멀티 통신 유닛(2000)는 RS-485 ModBus 및 이더넷(Ethernet)으로 마스터 유닛(3000) 및 관리 유닛(4000)과 연결될 수 있다. 즉, 멀티 통신 유닛(2000)는 RS-485 ModBus 및 이더넷(Ethernet)으로 마스터 유닛(3000)과 연결될 수 있고, 이더넷(Ethernet)으로 관리 유닛(4000)과 연결될 수 있다. 이때, 멀티 통신 유닛(2000)는 제 2 내지 제 4 콘트롤러(130 내지 150)으로부터의 통신 속도가 각각 다른 RS-485 통신 3포트를 통신 속도가 같은 1포트로 마스터 유닛(3000)으로 송신할 수 있다. 한편, 멀티 통신 유닛(2000)는 서로 다른 방식으로 제 1 관리 유닛(410) 및 제 2 관리 유닛(420)과 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 관리 유닛(410)이 관제실 내에 구비된 디스플레이 등 고정 단말을 포함하고, 제 2 관리 유닛(420)이 스마트폰 등 이동 단말을 포함하는 경우 멀티 통신 유닛(3000)은 제 1 관리 유닛(410)과 이더넷으로 연결되고 제 2 관리 유닛(420)과 WiFi 등의 무선 인터넷과 연결될 수 있다. 이렇게 멀티 통신 유닛(2000)는 서로 다른 적어도 둘 이상의 통신 방식을 이용하여 복수의 슬레이브 유닛(1000), 마스터 유닛(3000) 및 관리 유닛(4000)과 연결될 수 있다. 이를 위해 멀티 통신 유닛(2000)는 멀티 게이트웨이(210)를 포함할 수 있다.
한편, 멀티 통신 유닛(2000)는 전력의 공급을 위하여 전원 공급부(220)가 구비될 수 있고, 전원 공급부(220)는 멀티 게이트웨이(210)의 구동 전원을 생성하여 공급하고, 전원으로는 24V 및 0.5A가 이용될 수 있다.
3. 마스터 유닛
마스터 유닛(3000)은 슬레이브 유닛(1000)으로부터 정보를 제공받고 슬레이브 유닛(1000)을 제어한다. 이때, 마스터 유닛(3000)은 멀티 통신 유닛(2000)을 통해 슬레이브 유닛(1000)과 연결되거나, 멀티 통신 유닛(2000)을 통하지 않고 슬레이브 유닛(1000)과 연결될 수 있다. 즉, 제 1 콘트롤러(120)는 멀티 통신 유닛(2000)을 통하지 않고 마스터 유닛(3000)과 연결되고 제 2 내지 제 4 콘트롤러(130 내지 150)는 멀티 통신 유닛(2000)을 통해 마스터 유닛(3000)과 연결될 수 있다. 또한, 마스터 유닛(3000)은 멀티 통신 유닛(2000)를 통해 관리 유닛(4000)과 연결되거나, 관리 유닛(4000)과 직접 연결될 수 있다. 이러한 마스터 유닛(3000)은 건물에 적어도 하나 마련될 수 있다. 예를 들어, 마스터 유닛(3000)은 건물에 하나 마련될 수 있고, 적어도 하나의 층에 하나 마련될 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 마스터 유닛(3000)이 건물에 하나 마련되는 경우를 설명한다.
마스터 유닛(3000)은 복합 센서(110)에 의해 센싱된 값을 제 1 콘트롤러(120)로부터 수신하고 그에 따라 건물의 환경을 제어할 수 있다. 이를 위해 마스터 유닛(3000)은 복합 센서(110)로부터 센싱된 값을 이용하여 건물 내의 환경을 조절하기 위한 제어 신호를 생성하고 제어 신호를 제 2 및 제 3 콘트롤러(130 및 140)에 송신한다. 그에 따라 제 2 및 제 3 콘트롤러(130 및 140)는 공조기를 조절하여 설정값에 따른 환경을 조성한다. 이러한 기능 수행하기 위해 마스터 유닛(3000)는 마스터 콘트롤러(310)를 포함할 수 있다. 즉, 마스터 콘트롤러(310)는 건물 내의 쾌적한 환경을 위해 외부 기온, 계절, 날씨 등에 따른 설정 값을 저장하고 센싱값과 비교하여 설정값에 따라 건물 내부의 환경을 조절할 수 있다. 물론, 슬레이브 유닛(1000)의 제 1 콘트롤러(120)에서 이러한 기능을 수행하고 제 1 콘트롤러(120)의 요청에 따라 마스터 콘트롤러(310)는 제어 신호만을 생성하여 공기 조화기를 제어할 수도 있다. 이러한 기능을 수행하기 위해 마스터 콘트롤러(310)는 DDC로 이루어질 수 있다.
또한, 마스터 유닛(3000)은 외부와의 통신을 위한 통신부(320)를 포함할 수 있다. 즉, 마스터 유닛(3000)은 제 1 콘트롤러(120), 멀티 통신 유닛(2000) 및 관리 유닛(4000)과 통신하기 위해 통신부(320)가 마련될 수 있다. 마스터 유닛(3000)의 통신부(320)는 유선 통신 방식은 물론 Zigbee, Bluetooth, RF 통신, WiFi, 3G, 4G, LoRa(Long Range), LTE CAT.M1 통신 등의 다양한 무선 통신 방식을 이용할 수 있다. 즉, 마스터 유닛(3000)은 제 1 콘트롤러(120), 멀티 통신 유닛(2000) 및 관리 유닛(4000)와 무선 또는 유선으로 연결될 수 있다, 예를 들어, 마스터 유닛(3000)은 제 1 콘트롤러(120)와 RS-485 ModBus 또는 LoRa(또는 LTE CAT.M1)로 통신할 수 있고, 멀티 통신 유닛(2000)와 RS-485 ModBus 및 이더넷으로 연결될 수 있으며, 관리 유닛(4000)과 이더넷 및 무선 인터넷으로 연결될 수 있다. 이렇게 마스터 유닛(3000)이 둘 이상의 통신 방식으로 통신하므로 마스터 유닛(3000)의 통신부(320)는 멀티 게이트웨이를 포함할 수 있다. 한편, 마스터 유닛(3000)은 제 1 콘트롤러(120)와 유선과 무선으로 동시에 연결될 수 있고, 1차적으로 유선으로 연결되다가 단선 등에 따른 통신 불량 시 무선으로 연결될 수 있다. 즉, 마스터 유닛(3000)은 제 1 콘트롤러(120)와 유선으로 연결되고 마스터 유닛(3000)이 제 1 콘트롤러(120)와의 통신 상태를 주기적 또는 실시간으로 확인하여 통신 상태 불량 시 제 1 콘트롤러(120)와의 통신을 무선으로 지능형 전환되도록 할 수 있다. 예를 들어, 입력/출력 포인트수를 계산하거나, 침수 발생 부위 등 중요 부위의 유무선 제어 가능 여부를 판단하여 통신 방식을 지능형 전환할 수 있다. 이를 위해 마스터 유닛(3000)은 유선 및 무선 통신이 모두 가능하도록 할 수 있다. 즉, 마스터 유닛(3000)의 통신부(320)는 유선 및 무선으로 선택적으로 통신할 수 있도록 구성될 수 있는데, 예를 들어 RS-485 ModBus로 통신되고 통신 불량 시 LoRa 또는 LTE CAT.M1 방식으로 지능형 전환될 수 있다.
또한, 마스터 유닛(3000)은 전력의 공급을 위하여 전원 공급부(330)가 구비되고, 이러한 전원 공급부(330)는 스위칭 모드 전원 공급 장치(SMPS : Switching Mode Power Supply) 또는 어댑터가 선택적으로 이용될 수 있다. 전원 공급부(330)는 DDC(121) 및 통신부(122)에 구동 전원을 생성하여 공급하고, 전원으로는 24V 및 0.5A가 이용될 수 있으나 이는 선택적이다.
한편, 마스터 유닛(3000)은 유무선 전환 스위치(340)를 구비할 수 있다. 즉, 마스터 유닛(3000)은 무선 또는 유선으로 슬레이브 유닛(1000)과 연결될 수 있는데, 유선 통신의 불량 또는 무선 통신의 불량이 발생될 때 지능형 유무선 전환을 위해 유무선 전환 스위치(340)가 마련될 수 있다. 예를 들어, 마스터 유닛(3000)은 제 1 콘트롤러(120)와 유선 또는 무선으로 연결되는데, 먼저 유선으로 연결되고 소정 시간 동안 제 1 콘트롤러(120)로부터 신호가 공급되지 않을 때 유선 통신 불량으로 판단하고 유무선 전환 스위치(340)를 이용하여 무선 통신으로 제 1 콘트롤러(340)와 연결될 수 있다. 유무선 전환 스위치(340)는 관리자에 의해 수동으로 작동할 수도 있고, 마스터 콘트롤러(310)의 제어 신호에 따라 작동할 수도 있다.
상기와 같은 기능을 수행하기 위해 도 4에 도시된 바와 같이 통신부(320)는 유선 통신부(321) 및 무선 통신부(322)를 포함하고, 마스터 콘트롤러(310)는 비교 판단부(311)와, 제어 신호 생성부(312)와, 통신 제어부(313)을 포함할 수 있다. 한편, 제 1 콘트롤러(120)의 통신부(122) 또한 마스터 유닛(3000)의 통신부(320)에 대응하여 유선 통신부 및 무선 통신부를 구비할 수 있다. 비교 판단부(311)는 복합 센서(110)에 의해 센싱된 값을 제 1 콘트롤러(120)로부터 통신부(320)를 통해 수신하고 건물의 쾌적한 환경을 위한 설정값과 센싱값과 비교하여 건물 내부의 환경을 조절할지를 판단한다. 도시되지 않았지만, 마스터 유닛(3000)에는 건물 내의 쾌적한 환경을 위해 외부 기온, 계절, 날씨 등에 따른 설정 값이 저장된 메모리부를 더 포함할 수 있다. 제어 신호 생성부(312)는 비교 판단부(311)의 판단 결과에 따라 건물 내의 환경을 조절하기 위한 제어 신호를 생성하고 제어 신호를 통신부(320)를 통해 복수의 콘트롤러(120 내지 150) 중 적어도 하나에 송신한다. 그리고, 통신 제어부(313)은 통신부(320)의 통신 상태를 확인하여 통신 불량을 판단하고 통신 방식의 지능형 전환을 결정한다. 즉, 통신 제어부(313)는 1차적으로 유선으로 통신하는 복수의 콘트롤러, 예를 들어 제 1 콘트롤러(120)와의 통신 상태를 주기적 또는 실시간으로 확인하고 유선 통신의 불량 여부를 판단한다. 이때, 통신 제어부(120)는 설정된 소정의 시간 동안 제 1 콘트롤러(120)로부터 신호가 수신되지 않으면 유선 통신의 불량으로 판단한다. 통신 제어부(320)는 유선 통신의 불량으로 판단되면 유무선 전환 스위치(340)를 제어하여 무선 통신부(322)를 이용하여 유선 통신에서 무선 통신으로 지능형 전환한다.
4. 관리 유닛
관리 유닛(4000)은 건물 내부의 상태를 감시하고 관리자에 의해 제어되도록 하기 위해 마련될 수 있다. 이러한 관리 유닛(4000)은 멀티 통신 유닛(2000) 및 마스터 유닛(3000)에 연결될 수 있다. 이때, 관리 유닛(4000)은 이더넷 또는 무선 인터넷을 통해 멀티 통신 유닛(2000) 및 마스터 유닛(3000)에 연결될 수 있다. 관리 유닛(4000)은 복합 센서(110)로부터 센싱된 복수의 센싱값을 관리자에게 표시하고 설정값에 따른 실행 결과 등을 관리자에게 표시할 수 있다, 또한, 관리자의 제어 명령을 입력하여 마스터 유닛(3000)에 제어 명령이 인가되도록 한다. 이를 위해 관리 유닛(4000)은 디스플레이 및 키보드 등을 포함하는 제 1 관리 유닛(410)을 포함할 수 있다. 즉, 제 1 관리 유닛(410)은 디스플레이에 건물의 현재 상태 등이 표시되고, 키보드를 이용하여 관리자의 명령을 입력할 수 있다. 또한, 관리 유닛(4000)은 스마트폰 등의 이동 단말기를 포함하는 제 2 관리 유닛(420)를 포함할 수 있다. 제 2 관리 유닛(420)는 제 1 관리 유닛(410)와 동일한 양식으로 현재 상태를 표시할 수 있고, 터치 가능하므로 제 2 관리 유닛(420)를 터치하여 제어 명령을 입력할 수 있다.
한편, 제 1 관리 유닛(410)이 이더넷을 통해 마스터 유닛(3000) 및 멀티 통신 유닛(2000)과 유선 연결되고, 제 2 관리 유닛(420)이 무선 인터넷을 통해 마스터 유닛(3000) 및 멀티 통신 유닛(2000)과 무선 연결될 수 있다.
상기한 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 건물 관리를 위한 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템은 복수의 슬레이브 유닛(1000)과 마스터 유닛(3000)을 포함하고, 복수의 슬레이브 유닛(1000)이 유선 또는 무선으로 마스터 유닛(3000)과 연결된다. 슬레이브 유닛(1000)과 마스터 유닛(3000)을 연결하기 위해 멀티 통신 유닛(2000)이 마련되고, 멀티 통신 유닛(2000)을 통해 마스터 유닛(3000)과 관리 유닛(4000)이 연결될 수 있다. 슬레이브 유닛(1000)과 마스터 유닛(3000)이 무선으로 연결되는 경우 멀티 통신 유닛(2000)을 통하지 않고, 유선으로 연결되는 경우 멀티 통신 유닛(2000)을 통해 연결된다. 또한, 슬레이브 유닛(1000)은 복합 센서(110)와, 복합 센서(110)를 제어하는 제 1 콘트롤러(120)와, 공조기를 제어하는 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)와, 조명을 제어하는 제 4 콘트롤러(150)를 포함할 수 있고, 전력 및 엘리베이터 등을 제어하는 적어도 하나 이상의 콘트롤러를 더 포함할 수 있다.
한편, 상기 실시 예는 마스터 유닛(3000)이 설정값과 센싱값을 비교 판단하여 콘트롤러를 제어하였다. 그러나, 설정값과 센싱값의 비교 판단을 제 1 콘트롤러(120)가 수행하고, 판단 결과를 마스터 유닛(3000)에 전달하여 마스터 유닛(3000)이 제어 신호를 생성할 수도 있다. 즉, 제 1 콘트롤러(120)는 적정 온도, 습도, 공기질 등의 설정값울 복수로 설정하여 저장하고, 설정값을 복합 센서(110)로부터의 센싱값과 비교 판단하기 위한 직접 디지털 제어기(121)를 구비할 수 있다. 이를 위해 제 1 콘트롤러(120)는 설정값을 저장하는 메모리(미도시)와, 메모리에 저장된 설정값과 복합 센서(110)의 센싱값을 비교 판단하는 판단부(미도시)를 포함할 수 있다. 즉, 제 1 콘트롤러(120)는 적정 온도, 습도, 공기질 등의 설정값울 복수로 설정하여 저장하고, 설정값을 복합 센서(110)로부터의 센싱값과 비교 판단하기 위한 직접 디지털 제어기(121)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 실시 예는 제 1 콘트롤러(120)와 마스터 유닛(3000)이 유선 및 무선 중 선택적으로 지능형 전환될 수 있음을 설명하였다. 즉, 마스터 유닛(3000)과 제 1 콘트롤러(120)가 유선으로 연결되고 통신 상태를 확인하여 통신 상태 불량 시 무선 통신으로 전환될 수 있음을 설명하였다. 그러나, 통신 상태의 지능형 전환은 마스터 유닛(3000)과 제 1 콘트롤러(120) 뿐만 아니라 복합 센서(110)와 제 1 콘트롤러(120), 그리고 제 2 내지 제 4 콘트롤러(130, 140, 150) 및 다른 콘트롤러와 마스터 유닛(3000) 사이의 통신에서도 가능하다, 예를 들어, 복합 센서(110)의 통신부(117)는 유선과 무선으로 동시에 연결될 수 있고, 1차적으로 유선으로 연결되다가 단선 등에 따른 통신 불량 시 무선으로 연결될 수 있다. 즉, 복합 센서(110)는 제 1 콘트롤러(120)와 유선으로 연결되고 마스터 유닛(3000) 또는 제 1 콘트롤러(120)가 복합 센서(110)와의 통신 상태를 주기적 또는 실시간으로 확인하여 통신 상태 불량 시 복합 센서(110)와 제 1 콘트롤러(120)의 통신을 무선으로 전환되도록 할 수 있다. 즉, 복합 센서(110)의 통신 상태는 제 1 콘트롤러(120) 또는 마스터 유닛(3000)이 확인할 수 있다. 이를 위해 복합 센서(110)는 유선 및 무선 통신이 모두 가능하도록 할 수 있다. 즉, 복합 센서(110)의 통신부(117)는 유선 및 무선으로 선택적으로 통신할 수 있도록 구성될 수 있는데, 예를 들어 RS-485 ModBus로 통신되고 통신 불량 시 LoRa 또는 LTE CAT.M1 방식으로 전환될 수 있다. 또한, 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 유선으로 연결되고 제 3 콘트롤러(140)가 멀티 통신 유닛(2000)을 통해 마스터 유닛(3000)과 유선으로 연결된 후 마스터 유닛(3000)이 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)와의 통신 상태를 주기적 또는 실시간으로 확인하여 통신 상태 불량 시 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)와의 통신을 무선으로 전환되도록 할 수 있다. 이를 위해 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)는 유선 및 무선 통신이 모두 가능하도록 할 수 있다. 즉, 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)의 통신부(132, 142)는 유선 및 무선으로 선택적으로 통신할 수 있도록 구성될 수 있는데, 예를 들어 RS-485 ModBus로 통신되고 통신 불량 시 LoRa 또는 LTE CAT.M1 방식으로 전환될 수 있다. 마찬가지로, 제 4 콘트롤러(150)는 멀티 통신 유닛(2000)을 통해 마스터 유닛(3000)과 유선으로 연결되고 마스터 유닛(3000)이 제 4 콘트롤러(150)와의 통신 상태를 주기적 또는 실시간으로 확인하여 통신 상태 불량 시 제 4 콘트롤러(150)와의 통신을 무선으로 전환되도록 할 수 있다. 이를 위해 제 4 콘트롤러(150)는 유선 및 무선 통신이 모두 가능하도록 할 수 있다. 즉, 제 4 콘트롤러(150)의 통신부(152)는 유선 및 무선으로 선택적으로 통신할 수 있도록 구성될 수 있는데, 예를 들어 RS-485 ModBus로 통신되고 통신 불량 시 LoRa 또는 LTE CAT.M1 방식으로 전환될 수 있다. 또한, 각 통신부의 통신 방식 전환을 위해 유무선 전환 스위치(미도시)가 각각 마련될 수 있다. 유무선 전환 스위치는 각 콘트롤러의 제어 신호 또는 마스터 유닛(3000)의 제어 신호에 따라 구동되어 통신 방식을 전환시킬 수 있다. 물론, 유무선 전환 스위치는 관리자의 직접 명령에 따라 구동될 수도 있다. 즉, 복합 센서 및 각각의 콘트롤러 내의 유무선 전환 스위치는 관리자의 단말과 연결되어 관리자의 직접 명령에 따라 구동될 수 있다.
이러한 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 유무선 분산 자동 제어 방법을 도 5를 이용하여 설명하면 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 지능형 유무선 분산 자동 제어 방법은 복수의 센서가 하나의 패널 상에 구현된 복합 센서(110)를 이용하여 건물 내부 및 외부의 환경 및 상태를 센싱하는 과정(S110)과, 복합 센서(110)의 센싱값을 제 1 콘트롤러(120)가 수신한 후 마스터 유닛(3000)에 전달하는 과정(S120)과, 마스터 유닛(3000)과 제 1 콘트롤러(120)의 통신 상태를 확인하고(S130) 통신 불량인 경우 통신 방식을 전환하는 과정(S140)과, 통신 불량이 아닌 경우 마스터 유닛(3000)이 설정값과 복합 센서(110)의 센싱값을 비교하는 과정(S150)과, 설정값과 센싱값의 비교에 따라 건물 환경의 조절 여부를 판단하는 과정(S160)과, 건물 환경을 조절할 필요가 있다고 판단되는 경우 제어 신호를 생성하여 제 2 내지 제 4 콘트롤러(130, 140, 150)로 전송하는 과정(S170)과, 마스터 유닛(3000)의 제어 신호에 따라 제 2 및 제 3 콘트롤러(130, 140)가 공조기를 제어하고 제 4 콘트롤러(150)가 조명을 제어하는 과정(S180)과, 복합 센서(110)의 센싱값과 콘트롤러에 의한 공조기 및 조명 제어 결과를 관리 유닛(4000)에 표시하는 과정(S190)을 포함할 수 있다. 또한, 관리자의 제어가 필요하다고 판단되는 경우 관리 유닛(4000)을 통해 제어 명령을 마스터 유닛(3000)을 통해 슬레이브 유닛(1000)의 각 콘트롤러로 전달하는 과정을 더 포함할 수 있다. 이러한 건물 관리 방법을 각 과정 별로 상세히 설명하면 다음과 같다.
S110 : 복수의 센서가 하나의 패널 상에 마련된 복합 센서(110)는 건물의 내부 및 외부의 설정된 소정 영역의 환경 및 상태를 측정 및 감지한다. 예를 들어, 복합 센서(110)는 건물 내부 및 외부의 적어도 일 영역의 온도, 습도, 이산화탄소, 일산화탄소, 미세먼지 등을 센싱한다. 또한, 복합 센서(110)는 기계 장비의 상태, 화재 감지, 주차 상태 등을 센싱하고 사람의 움직임을 감지할 수 있다. 움직임 센서를 포함하는 경우 사람의 움직임을 감지한 후 조명, 공조기 등을 구동시킬 수 있다. 이러한 복합 센서(110)에 의한 센싱값은 유선 또는 무선 통신을 통해 제 1 콘트롤러(120)로 송신된다.
S120 : 제 1 콘트롤러(120)는 적어도 하나의 복합 센서(110)를 제어하기 위해 마련될 수 있다. 즉, 하나의 복합 센서(110)가 하나의 제 1 콘트롤러(120)와 연결될 수 있고, 복수의 복합 센서(110)가 하나의 제 1 콘트롤러(120)와 연결될 수 있다. 제 1 콘트롤러(120)는 복합 센서(110)로부터의 신호를 수신하여 마스터 유닛(3000)에 전달할 수 있다.
S130 및 S140 : 한편, 마스터 유닛(3000)과 제 1 콘트롤러(120)는 최초 유선으로 통신하며, 무선 통신으로 전환할 수 있다. 즉, 마스터 유닛(3000)는 제 1 콘트롤러(120)와 유선으로 연결되고 마스터 유닛(3000)이 제 1 콘트롤러(120)와의 통신 상태를 주기적 또는 실시간으로 확인하여 통신 상태 불량 시 제 1 콘트롤러(120)와의 통신을 무선으로 전환되도록 할 수 있다. 예를 들어, 입력/출력 포인트수를 계산하거나, 침수 발생 부위 등 중요 부위의 유무선 제어 가능 여부를 판단하여 통신 방식을 지능형 전환할 수 있다. 이를 위해 마스터 유닛(3000)은 통신 제어부(313)를 구비하고, 통신 제어부(313)가 유선으로 통신하는 제 1 콘트롤러(120)와의 통신 상태를 확인하고 소정의 시간 동안 제 1 콘트롤러(120)로부터 신호가 수신되지 않으면 유선 통신의 불량으로 판단한다. 통신 제어부(320)는 유선 통신의 불량으로 판단되면 유무선 전환 스위치(340)를 제어하여 무선 통신부(322)를 이용하여 무선 통신으로 전환한다.
S150 및 S160 : 마스터 유닛(3000)은 복합 센서(110)가 설치된 영역의 온도, 습도, 공기질, 화재 등을 판단할 수 있다. 즉, 마스터 유닛(3000)은 공기조화기술 또는 HVAC에 따라 쾌적한 실내 환경을 위한 온도, 습도, 공기질 등을 설정하고 설정값과 복합 센서(110)의 센싱값을 비교 판단할 수 있다. 이때, 설정값은 계절, 시간, 외부의 날씨, 미세먼지 농도, 황사 등에 따라 복수로 설정될 수 있다. 즉, 마스터 유닛(3000)은 적정 온도, 습도, 공기질 등의 설정값을 복수로 설정하여 저장하고, 설정값을 복합 센서(110)로부터의 센싱값과 비교 판단할 수 있다.
S170 : 마스터 유닛(3000)은 복합 센서(110)로부터 센싱된 값을 이용하여 건물 내의 환경을 조절하기 위한 제어 신호를 생성하고 제어 신호를 제 2 내지 제 4 콘트롤러(130 및 150)를 포함하는 적어도 하나의 콘트롤러에 송신한다. 즉, 온도, 습도 및 공기질을 조절하기 위해서는 공조기를 제어하는 제 2 및 제 3 콘트롤러(130 및 140)에 제어 신호를 송신하고, 조명을 제어하기 위해서는 제 4 콘트롤러(150)에 제어 신호를 송신한다. 또한, 전력 및 엘리베이터를 제어하기 위해서는 해당 콘트롤러에 제어 신호를 송신한다.
S180 : 마스터 유닛(3000)의 제어 신호를 인가받은 제 2 내지 제 4 콘트롤러(130 내지 150)은 공조기, 조명 등을 제어하여 건물의 온도, 습도, 공기질, 밝기 등의 환경을 변화시킨다. 즉, 제 2 및 제 3 콘트롤러(130 및 140)이 마스터 유닛의 제어 신호에 따라 공조기를 제어하여 건물의 온도, 습도 및 공기질을 변화시킨다, 또한, 필요에 따라 마스터 유닛의 제어 신호에 따라 적어도 하나의 콘트롤러를 이용하여 건물의 전력 및 엘리베이터 등을 제어할 수 있다.
S190 : 이러한 건물 관리 방법의 일련의 과정은 관리 유닛(4000)을 통해 관리자에게 표시될 수 있다. 즉, 복합 센서(110)에 의해 센싱된 건물의 일 영역의 측정값이 실시간으로 디스플레이에 표시될 수 있으며, 측정값이 설정값 이내에 위치하는지 화재, 정전 등의 비상 상황이 발생되지 않는지 등이 디스플레이에 표시될 수 있다. 또한, 마스터 유닛(3000)에 의해 슬레이브 유닛(1000)이 제어되어 건물의 온도, 습도, 공기질이 변화되는 내용 등도 디스플레이에 표시될 수 있다. 이때, 관리자는 관리실 내에 고정된 디스플레이 뿐만 아니라 스마트폰 등의 이동 단말을 통해서도 건물 관리 방법의 일련의 과정을 확인할 수 있다.
또한, 관리자의 제어가 필요하다고 판단되는 경우 관리 유닛(4000)을 통해 제어 명령을 마스터 유닛(3000)을 통해 슬레이브 유닛(1000)의 각 콘트롤러로 전달하는 과정을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 화재 발생, 정전 등의 비상 상황이 발생되는 경우 관리자가 제어 명령을 각 콘트롤러로 전달할 수 있다. 제어 명령은 관리실에 고정된 관리 단말기를 이용하여 인가할 수도 있고, 스마트폰 등의 이동 단말을 이용하여 인가할 수도 있다.
한편, 상기 실시 예는 마스터 유닛(3000)이 마스터 콘트롤러(310)를 이용하여 센싱값을 설정값과 비교 판단하였지만, 제 1 콘트롤러(120)가 복합 센서(110)의 복합 센서(110)의 센싱값을 설정값과 비교 판단할 수 있다. 즉, 제 1 콘트롤러(120)에 설정값이 저장되고, 복합 센서(110)의 센싱값을 제 1 콘트롤러(120)가 저장된 설정값과 센싱값을 비교 판단할 수 있다. 이때, 제 1 콘트롤러(120)는 건물 내의 쾌적한 환경을 위해 외부 기온, 계절, 날씨 등에 따른 설정값을 저장하고 측정값과 비교하여 설정값에 따라 건물 내부의 환경을 조절할 수 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 기술적 사상은 상기 실시 예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기 실시 예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지해야 한다. 또한, 본 발명의 기술분야에서 당업자는 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시 예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
1000 : 슬레이브 유닛 2000 : 멀티 통신 유닛
3000 : 마스터 유닛 4000 : 관리 유닛

Claims (13)

  1. 건물 내부 및 외부에 설치되어 건물 내부 및 외부의 환경 및 상태를 감지 및제어하기 위한 복수의 슬레이브 유닛(1000);
    상기 복수의 슬레이브 유닛을 제어하며 유선통신부와 무선통신부로 구성되는 통신부와, 상기 유선 통신부와 무선 통신부의 작동을 전환하는 유무선 전환 스위치와, 통신 불량과 통신 방식의 전환을 판단하는 통신 제어부를 구비하는 마스터 유닛(3000);
    복수의 슬레이브 유닛 중 적어도 하나와 마스터 유닛 사이에 마련되어 이들 사이의 통신을 제어하는 멀티 통신 유닛(2000); 및
    상기 마스터 유닛으로부터 건물의 환경 및 상태 정보를 제공받아 관리자가 건물을 관리하도록 하는 관리 유닛을 포함하고,
    상기 슬레이브 유닛 중에 선택된 어느 하나 이상은,
    멀티 통신 유닛을 통하지 않고 마스터 유닛에 직접 연결되며,
    상기 멀티 통신 유닛은,
    서로 통신 속도가 다른 복수의 통신 포트를 단일의 포트를 통해 마스터 유닛으로 연결하며,
    상기 통신 제어부는,
    유선으로 멀티 통신 유닛을 통해 통신하는 슬레이브 유닛들에 대해 주기적으로 유선 통신의 불량 여부를 판단하여, 불량으로 판단된 슬레이브 유닛에 대해 마스터 유닛이 무선통신부에서 직접 무선으로 슬레이브 유닛과 통신하도록 함으로써, 슬레이브 유닛 중의 일부가 멀티 통신 유닛을 통해 유선 연결되고 다른 일부가 마스터 유닛에 직접 무선 또는 유선으로 연결되도록 하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 슬레이브 유닛은,
    건물의 내부 및 외부의 적어도 일 영역의 환경 및 상태를 감지하기 위해 복수의 센서를 구비하는 적어도 하나의 복합 센서;
    상기 복합 센서의 센싱값을 입력받아 마스터 유닛에 전달하는 제 1 콘트롤러; 및
    상기 마스터 유닛의 제어 신호에 따라 건물의 환경 및 상태를 조절하기 위한 복수의 제 2 콘트롤러를 포함하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서, 상기 복합 센서는 둘 이상의 센서가 단일 패널 상에 구현된 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템.
  4. 청구항 2에 있어서, 상기 제 1 콘트롤러 및 복수의 제 2 콘트롤러는 각각 DDC를 포함하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템.
  5. 청구항 2에 있어서, 상기 복합 센서와 제 1 콘트롤러는 직접 통신하고,
    상기 제 1 콘트롤러와 마스터 유닛은 직접 통신하거나 멀티 통신 유닛을 통해 통신하며,
    상기 마스터 유닛과 복수의 제 2 콘트롤러는 멀티 통신 유닛을 통해 통신하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 마스터 유닛은 상기 복수의 슬레이브 유닛을 제어하는 마스터 콘트롤러와,
    상기 마스터 콘트롤러의 제어에 따라 통신 방식을 전환시키는 유무선 전환 스위치를 구비하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 마스터 콘트롤러는 상기 슬레이브 유닛 중 적어도 하나와의 통신 상태를 판단하여 상기 유무선 전환 스위치를 구동시키는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 마스터 유닛과 제 1 콘트롤러는 유선 및 무선 중 어느 하나로 통신하며 유무선 전환 스위치를 이용하여 통신 방식을 전환하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 마스터 콘트롤러는 DDC를 포함하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템.
  10. 청구항 1에 있어서, 상기 관리 유닛은 터치 가능한 이동 단말을 포함하는 지능형 유무선 분산 자동 제어 시스템.
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