KR102413702B1 - IoT연계한 멀티형 발전 장치 - Google Patents

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Abstract

실시예는 IoT연계한 멀티형 발전 장치에 관한 것이다.
구체적으로, 이러한 발전 장치는 부하에 전력을 공급할 경우, 하이브리드 인버터 컨트롤에 의해 태양광과 풍력, 수력, 수동동력을 포함한 다수의 상이한 에너지원별로의 발전 전력을 통합적으로 인버팅하여 저장한 후 각 부하에 맞게 변환해서 공급함으로써, 상이한 에너지원에 대한 융복합된 발전을 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 또한 이러한 경우, 각 에너지원 각각의 전력 상태를 실시간 감시하고 IOT데이터로서 미리 등록된 모바일 앱과 연동해서 제어함으로써, 각 에너지원을 원격감시제어하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 이를 통해 전원주택 등의 부하에 전력을 공급할 경우, 태양광, 풍력, 수력, 수동동력의 4가지 에너지원을 융복합하여 발전해서 전력공급함으로써, 기상악화에도 전력공급을 일정하게 유지하여 각종설비를 지속적으로 운영한다.
그리고, 이러한 경우 발전 장치에서 자체적으로 소규모 발전장치 및 에너지 저장 장치에 대한 원격 감시를 통한 전력 상태(일간, 주간, 월간 충전량 및 방전량 등)의 실시간 모니터링 및 원격감시제어를 수행한다.

Description

IoT연계한 멀티형 발전 장치{Apparatus for generating in multi type with Internet of things}
본 명세서에 개시된 내용은 태양광이나, 수력 등의 발전 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 각 부하로 전력을 공급할 경우, 기상악화에서도 전력공급을 일정하게 유지함으로써, 안정적으로 전력을 공급하는 기술에 관한 것이다.
본 명세서에서 달리 표시되지 않는 한, 이 섹션에 설명되는 내용들은 이 출원의 청구항들에 대한 종래 기술이 아니며, 이 섹션에 포함된다고 하여 종래 기술이라고 인정되는 것은 아니다.
일반적으로, 소규모 신재생 에너지 발전장치는 태양광이나 수력 등의 각 에너지원별로 개별적으로 발전을 하는 상황으로서, 기상악화로 인해서는 전력공급을 일정하게 유지하기가 쉽지 않다.
그리고, 또한 정전 사고가 발생하게 되면 고층빌딩이나 아파트 또는 오피스텔 등 엘리베이터 또는 승강기에 작동이 멈춰서 안전과 공포에 따른 점이 발생하게 되어 사회적 문제가 되는 현상을 방지하는 근본적인 해결이 무정전 시대가 열리는 것이 바람직하다.
또 하나는 섬지역이나 산간 오지에서는 전기 공급이 절실한 것으로 태양광 셀 모듈의 발전이 필요하나, 일반적으로 태양광 설치 후 안전한 태양광 모듈 공급 장치 후 주간, 야간 및 비오는 날이나 눈으로 인한 태양광 발전이 용이하지 않는 시간이 많이 발생하게 되는데 그 대안이 곧, 이 건 특허발명의 필요성이 요구 되는 것이다.
이러한 배경의 선행기술문헌은 관련 선행기술을 살펴볼 경우, 특허문헌으로부터 선행기술을 조사해서 관련 선행기술로서 직접적으로 관련된 국내선행기술이 검색되지 않고 아래의 특허문헌 정도이다.
(특허문헌 1) KR101136377 Y1
참고적으로, 상기 특허문헌 1의 기술은 풍력-디젤 하이브리드 발전 시스템에 관한 것으로, 풍력 발전기와 상기 풍력 발전기에서 발생한 교류전력을 직류전력으로 변환시켜주는 제1컨버터를 포함하여 이루어지는 풍력 발전 시스템을 포함한다.
그리고, 또한 디젤 발전기와 상기 디젤 발전기에서 발생한 교류전력을 직류전력으로 변환시켜주는 제2컨버터를 포함하여 이루어지는 디젤 발전 시스템을 포함한다.
이러한 경우, 전술한 직류전력을 교류전력으로 변환하는 인버터를 포함함으로써, 풍력-디젤 하이브리드 발전 시스템을 구현하는 기술 정도이다.
개시된 내용은, 부하에 전력을 공급할 경우, 태양광과, 풍력, 수력, 수동동력의 4가지 에너지원을 융복합하여 발전해서 전력공급함으로써, 기상악화에도 전력공급을 일정하게 유지하는 IoT연계한 멀티형 발전 장치를 제공하고자 한다.
그리고, 이러한 경우 상기한 IoT연계한 멀티형 발전 장치에서 자체적으로 소규모 발전장치 및 에너지 저장 장치에 대한 원격 감시를 통한 전력 상태의 실시간 모니터링 및 원격감시제어를 수행할 수 있도록 한다.
실시예에 따른 IoT연계한 멀티형 발전 장치는,
부하에 전력을 공급할 경우, 하이브리드 인버터 컨트롤에 의해 태양광과 풍력, 수력, 수동동력을 포함한 다수의 상이한 에너지원별로의 발전 전력을 통합적으로 인버팅하여 저장한 후 각 부하에 맞게 변환해서 공급함으로써, 상이한 에너지원에 대한 융복합된 발전을 하는 것을 특징으로 한다.
그리고, 또한 이러한 경우, 각 에너지원 각각의 전력 상태를 실시간 감시하고 IOT데이터로서 미리 등록된 모바일 앱과 연동해서 제어함으로써, 각 에너지원을 원격감시제어하는 것을 특징으로 한다.
실시예들에 의하면, 전원주택 등의 부하에 전력을 공급할 경우, 태양광, 풍력, 수력, 수동동력의 4가지 에너지원을 융복합하여 발전해서 전력공급함으로써, 기상악화에도 전력공급을 일정하게 유지하여 각종설비를 지속적으로 운영한다.
그리고, 이러한 경우 발전 장치에서 자체적으로 소규모 발전장치 및 에너지 저장 장치에 대한 원격 감시를 통한 전력 상태(일간, 주간, 월간 충전량 및 방전량 등)의 실시간 모니터링 및 원격감시제어를 수행한다.
* 적용 대상
○ 소동력적용의 각종 관측시설
○ 소규모사업장 및 산재된지역내 가로등, 조명, 감시장치
○ 전원주택
○ 주차관제시스템
도 1은 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치가 적용된 시스템을 전체적으로 도시한 도면
도 2는 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치의 구성을 도시한 블록도
도 3은 도 2의 IOT연계한 멀티형 발전 장치에 적용된 하이브리드 인버터 컨트롤러를 예로 들어 도시한 회로도
도 4는 도 2의 IOT연계한 멀티형 발전 장치에 적용된 전원 변환부를 예로 들어 도시한 회로도
도 5는 도 2의 IOT연계한 멀티형 발전 장치에 적용된 RTU의 구성을 도시한 블록도
도 6은 도 2의 IOT연계한 멀티형 발전 장치의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트
도 7은 도 2의 IOT연계한 멀티형 발전 장치에 적용된 아날로그 센서 데이터에 대한 영상 통합 및 표출을 위한 뷰어소프트웨어의 사용자 인터페이스를 나타낸 도면
도 8은 도 2의 IOT연계한 멀티형 발전 장치에 적용된 아날로그 센서 데이터의 변화 추이에 대한 영상 통합 및 표출을 위한 뷰어소프트웨어의 사용자 인터페이스를 나타낸 도면
본 개시내용의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 개시내용은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 개시내용의 개시가 완전하도록 하고, 본 개시내용이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 개시내용은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 도면부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 개시내용의 실시 예들을 설명함에 있어서 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술 되는 용어들은 본 개시내용의 실시 예에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치가 적용된 시스템을 전체적으로 도시한 도면이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 일실시예의 시스템은 다수의 상이한 에너지원별로의 발전 설비(100)와, 이러한 발전 설비(100)에 연계하여 하이브리드 인버터 컨트롤러에 의해 인버팅하고 IOT와 연계해서 각 발전 설비의 전력 상태를 원격 감시/제어하도록 하는 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200) 및, 부하(300)를 포함한다.
그리고, 추가적으로 일실시예에 따른 시스템은 상기 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)와 연동하여 전술한 전력 상태를 원격 감시/제어하는 관리자의 모바일 앱(400)을 포함한다.
상기 발전 설비(100)는 부하(300)에 전력을 공급할 경우, 다수의 상이한 에너지원 구체적으로는, 태양광과, 풍력, 수력, 수동동력을 포함한 4가지 에너지원별로 발전기를 구비한다. 그리고, 이에 더하여 상기 발전 설비(100)는 이렇게 에너지원별로 발전을 할 경우, 하나의 통합형 하이브리드 인버터 컨트롤러(즉, 인버터)로 된 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)에 각 발전 설비의 발전 전력을 모두 전달함으로써, 부하(300)에 대해 기상악화에도 발전능력을 일정하게 유지하도록 한다.
상기 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)는 다수의 상이한 에너지원이 융복합되어 발전하는 발전장치의 콘트롤러이다. 이러한 경우, 다수의 상이한 에너지원은 구체적으로 태양광, 풍력, 수력, 수동동력의 4가지 에너지원이 된다. 보다 상세하게, 상기 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)는 다수의 상이한 에너지원별 발전 설비(100)의 발전 전력을 하이브리드 인버터 컨트롤러로 된 인버터에 의해 통합적으로 인버팅하고 ESS에 저장해 둠으로써, 기상악화에도 발전능력을 일정하게 유지하여 부하에 대한 전력공급을 일정하게 한다. 이러한 경우, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)는 IOT와 접목된 모니터링시스템이 하나로 융합된 것으로, IOT에 연계한 RTU를 통해 관리자의 모바일 앱과 연동해서 다수의 상이한 에너지원의 전력 상태를 통합적으로 원격 감시/제어하도록 한다. 전술한 하이브리드 인버터 컨트롤러로 된 인버터의 멀티형 발전 동작과, IOT에 연계한 에너지원별로의 전력 상태에 대한 감시/제어에 관해서는 아래에서 설명한다.
상기 부하(300)는 전원주택과, 관측시설, 가로등/신호등 등으로 된 것으로, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)에 의해 에너지원별로의 발전 전력이 통합적으로 저장될 경우, 이러한 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)에서 에너지원별로의 구동 전력을 상시 연속적으로 공급받음으로써, 기상악화에도 전력을 일정하게 공급받는다.
상기 모바일 앱(400)은 관리자의 모바일 단말기에 설치되는 것으로, 이러한 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)와 연동하여 IOT에 의해 전술한 에너지원별로의 전력 상태를 통합적으로 원격 감시/제어하는 것이다. 이를 위해, 부가적으로 상기 모바일 앱(400)은 소규모 발전장치의 전반적인 시스템의 원격감시제어를 위한 IOT 시스템 구축 및 관련 소프트웨어 또는, 모바일 애플리케이션을 위한 원격감시제어 소프트웨어를 포함한다. 그리고, 또한 이러한 모바일 앱(400)은 소규모 발전장치 및 에너지 저장 장치에 대한 원격 감시를 통한 전력 상태(일간, 주간, 월간 충전량 및 방전량 등)의 실시간 모니터링 및 원격감시제어를 위해 모바일 애플리케이션 및 웹서비스를 구성한다. 이에 더하여 모바일 애플리케이션을 위한 원격감시제어구성을 구비한다.
도 2는 도 1의 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)의 구성을 예로 들어 도시한 블록도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)는 태양광과, 풍력, 수력, 수동동력 등의 상이한 에너지원별 발전 설비(100)의 발전 전력을 통합적으로 인버팅하는 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)와, 이렇게 인버팅된 통합적인 발전 전력을 저장하는 ESS(220), 이러한 저장된 발전 전력을 부하에 맞는 구동 전력으로 변환하여 공급하는 전원 변환부(230)를 포함한다.
그리고, 이러한 경우 추가적으로 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)는 IOT와 연계하여 관리자의 모바일 앱과 연동해서 이러한 상이한 에너지원별로의 전력 상태를 통합적으로 원격 감시/제어하는 RTU(240)를 포함한다.
상기 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)는 태양광과, 풍력, 수력, 수동동력 등의 에너지원별로 발전을 할 경우, 이러한 다수의 상이한 에너지원의 발전 전력을 통합적으로 인버팅함으로써, 융복합된 발전을 하는 것이다. 구체적인 예는 아래의 도 3을 통해 설명한다.
상기 ESS(220)는 상기 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)에 의해 통합적인 인버팅이 될 경우 각 에너지원의 전력을 충전함으로써, 태양광과, 풍력, 수력, 수동동력 등의 에너지원을 모두 저장하여 기상악화에도 부하에 전력을 일정하게 공급한다.
상기 전원 변환부(230)는 상기 ESS(220)에 의해 각 에너지원의 전력이 모두 저장될 경우, ESS(220)의 전력을 다수의 상이한 부하별로 맞는 전원으로 변환하여 각 부하(300)에 공급함으로써, 각 부하(300)에 적합한 구동 전원을 공급하는 것이다. 이러한 경우, 상기 부하(300)는 전원주택과, 관측시설, 가로등/신호등 등이다.
상기 RTU(240)는 일실시예의 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)에 의해 통합적인 인버팅이 될 경우, 상이한 에너지원들의 전력 상태를 IOT데이터로서 미리 등록된 모바일 앱(400)과 연동해서 실시간 감시하고 제어함으로써, 각 에너지원의 전력 상태를 원격감시제어한다.
도 3은 도 2의 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)에 적용된 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)를 예로 들어 도시한 회로도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)는 소규모 발전장치의 태양광과, 풍력, 수력, 수동동력의 효율적이며 경제적인 송· 배전을 위한 에너지 변환 장치인 하이브리드 인버터기능을 가진 컨트롤러로 된다.
구체적으로, 일실시예에 따른 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)는 예를 들어 태양광과, 풍력, 수력, 수동동력의 4가지 에너지원에 대해 모두 발전 전력을 인버팅할 수 있도록 형성된다.
예컨대, 이러한 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)는 트랜지스터 등의 반도체 소자를 통해 태양광 등의 직류 전력과, 수력 등의 발전소에 의한 교류 전력별로 나누어 통합적인 인버팅을 함으로써, 하이브리드 인버팅 컨트롤을 구현한다.
예를 들어, 이러한 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)는 수력 등의 발전소 발전인 경우, 발전소 발전기를 통한 교류 전원의 상이한 상별로 대응하여 풀브릿지 형태의 트랜지스터(211)를 형성한다.
그리고, 이러한 경우, 상기 풀브릿지의 트랜지스터(211)는 구체적으로, 발전소 발전기를 통한 교류 전원의 상 전원에 대해 상이한 극성의 전원을 상호 간에 엇갈리게 상별로 스위칭함으로써 된다.
반면에, 일실시예에 따른 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)는 태양광과 같이 전지 전원인 경우에는, 태양 전지의 직류 전원에 대응하여 풀브릿지 형태의 트랜지스터(212)를 형성한다.
이러한 경우, 상기 풀브릿지의 트랜지스터(212)는 태양광 발전 셀 모듈부를 통한 태양 전지 직류 전원의 상이한 극성 전원 간에 스위칭으로서 된다.
그래서, 일실시예에 따른 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)는 이를 통해서 전술한 하이브리드 인버팅 컨트롤을 구현한다.
추가적으로, 이때 일실시예의 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)는 기준 전압에 따라 동작하는 각 트랜지스터로부터 구동 전압을 발생할 시, 상기한 각 트랜지스터에 연결된 다이오드로부터 온도 변화에 따른 기본 전압 변동이 됨으로써, 안정적으로 구동한다.
도 4는 도 2의 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)에 적용된 전원 변환부(230)를 예로 들어 도시한 회로도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 전원 변환부(230)는 ESS(220)에 의해 각 에너지원의 전력이 저장될 경우, 정류부를 통해 이러한 ESS(220)의 전력을 부하(300)에 맞는 전원 예컨대, DC 전원으로 변환함으로써, 각 부하에 맞는 구동 전원을 공급한다.
이러한 경우, 예를 들어 일실시예에 따른 전원 변환부(230)는 이러한 ESS(220)의 전력을 다수의 상이한 부하별로 대응하여 DC 또는 AC로 변환해서 전원주택과, 관측시설, 가로등/신호등에 공급한다.
예를 들어, 상기 전원 변환부(230)는 전술한 ESS에 저장된 전력을 풀브릿지 형태로 스위칭하여 정류하는 다수의 트랜지스터(231)와, 상기 다수의 트랜지스터(231)에서 공급된 전력을 승압하는 트랜스포머(232), 이렇게 승압된 전력을 각 부하에 공급하는 출력부(233)를 포함하여 이루어진다.
그래서, 이러한 전원 변환부(230)를 통해 일실시예에 따른 축전지 은행의 시스템 저장 방식에 있어서, DC 또는 AC 변환기능으로 전원주택 등의 각 부하에 맞게 전력을 공급함으로써, 기상악화가 되면서도 각 부하에 적합한 구동 전원을 공급한다.
도 5는 도 2의 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)에 적용된 RTU(24)를 예로 들어 도시한 블록도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 RTU(240)는 일실시예의 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)에 의해 통합적인 인버팅이 될 경우, 상이한 에너지원들의 전력 상태를 IOT데이터로서 미리 등록된 모바일 앱과 연동해서 실시간 감시하고 제어함으로써, 각 에너지원의 전력 상태를 원격감시제어한다.
구체적으로, 일실시예에 따른 RTU(240)는 이러한 경우, 일실시예의 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)로부터 각 에너지원의 전력 상태를 대응하는 PLC형 제어신호로서 미리 등록된 관리자의 모바일 앱과 인터페이스함으로써, 원격감시제어하는 PLC로 된다.
이러한 경우, 상기 PLC는 아래와 같이 이루어진다.
먼저, 상기 PLC는 이렇게 원격감시제어를 할 경우, 일실시예의 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)로부터 각 에너지원의 전력 상태를 통합적으로 입력받음으로써, 데이터를 수집하는 입력모듈을 포함한다.
그리고, 상기 입력모듈에 의해 전력 상태가 입력될 경우, 미리 설정된 PLC형 제어 로직에 따라 대응하여 PLC형 제어신호를 발생함으로써, 데이터에 따라 상이하게 제어하는 CPU모듈을 포함한다.
추가적으로 상기 CPU 모듈에 의해 PLC형 제어신호가 발생될 경우, 상기 모바일 앱으로 상기 PLC형 제어신호를 IOT 데이터로서 송출함으로써, 데이터를 제공하는 IOT형 출력모듈을 포함한다.
한편, 상기한 IOT형 출력모듈은 예를 들어 아래와 같은 기능을 구비한다.
즉, 상기 IOT형 출력모듈은 다수의 상이한 에너지원별의 공용화한 전력 상태 정보에 따라 제어하는 표준 프로토콜을 자체적으로 가진 IOT 표준 플랫폼에 의해 상기 에너지원 각각의 전력 상태를 실시간 감시하고 제어함으로써, 센서연계 통신정보 IoT로 전력 상태를 실시간 모니터링한다.
추가적으로, 이러한 경우 전술한 IoT 플랫폼 기반 관제 서비스 구현은 구체적으로 아래와 같이 이루어진다.
1) 플랫폼 데이터 관리 위한 알고리즘을 강화하기 위한 방법을 구현하도록 한다.
2) IoT는 서비스 목적에 따라서 시스템 자원이 제한되어 있기 때문에 서버 및 네트워크 보안에 대한 AES수준의 보안을 적용하여 위험성을 제거한다.
3) 다양한 관제가 이뤄질 수 있으며 위치기반 서비스, 제어서비스 센서와 통신을 거쳐 상태가 데이터로 전송되었을 경우 이를 제어할 수 있는 프로토콜을 플랫폼과 애플리케이션에서 사전 정의한다.
4) 데이터의 폼과 데이터 전송주기, 데이터 전송방식, 데이터 칼럼 등 프로토콜은 하드웨어단과 소프트웨어단의 정보적 상호호환성을 위해 진행하도록 한다.
5) 위치제어 기반의 정보를 제공함으로써 현재 발생되는 데이터의 위치를 통해 위험발생시 정확한 알람과 대응을 할 수 있도록 제공한다.
또한, 추가적으로 전술한 바와 다른 실시예에 따른 RTU(240)는 음성 또는 텍스트 등의 발전관련 부가데이터를 상호 인터페이스함으로써, 보다 더 높은 품질의 에너지원의 전략 상태를 감시한다.
이를 위해, 상기 RTU(240)는 상기 PLC가 자체적으로 특화된 IOT모듈을 포함한다.
이러한 IOT모듈은 상기한 전력 상태를 감시할 경우, 자체 유/무선 통신모듈을 구비하여 외부제어대상인 모바일 앱과 에너지원의 전력 상태를 감시하는 IOT센서로부터 발전관련 부가데이터를 검출해서 상기 CPU모듈에 의해 모바일 앱으로 PLC형 제어신호를 송출함으로써 이루어진다.
참고적으로, 부연하면 다양한 환경에서 사용되는 기존의 PLC 시스템에 대해서는 여러 기능을 가진 모듈이 필요하며, 이에 따라서 PLC 제조 업체는 사용자의 요구사항을 만족하는 다양한 모듈을 제공한다. 예를 들어, 디지털 입출력 모듈, 아날로그 입출력모듈, 통신 모듈 등 여러 기능을 가진 모듈이 PLC 시스템에 사용되고, 이러한 다양한 모듈을 통해서 사용자가 원하는 시스템이 구축된다.
예를 들어, 특허문헌 KR101778333 Y1의 기술은 이러한 기술로서 등록받은 발명이며, 구체적으로는 PLC의 출력모듈의 동작상 결함 여부를 진단하기 위한 진단모듈을 구비하는 PLC 시스템에 관한 것이다.
일실시예에 따른 전술한 IOT 모듈은 이러한 점들을 이용해서, 그 IOT모듈로부터 IOT 기능을 제공하는 PLC를 제공하고, 이를 통해 더 나아가 사용자에 의해 쉽게 감시와 제어 등이 이루어지도록 한 것이다.
한편, 상기한 바에 더하여 또 다른 실시예에 따른 RTU(240)는 외부 음성 예를 들어, 발전과 관련된 관리자 등의 음성이 입력될 경우, 노이즈 캔슬링 기능을 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 IOT모듈은 상기한 바와 같은 에너지원의 전력 상태가 감시될 경우, 외부 음성을 입력받아 노이즈 캔슬링을 수행하고 오디오 출력을 함으로써 오디오 IOT기능을 수행한다.
예를 들어, 이러한 경우 외부 오디오 입력을 받아 노이즈 캔슬링을 수행하고 IOT 모듈 자체에 구비된 오디오 앰프를 통해 오디오 출력을 함으로써 오디오 IOT기능을 수행한다.
그리고, 또 다른 한편으로 상기 RTU(240)는 시스템적으로 에너지원의 전력 상태를 감시할 경우, PLC의 I/O 카드 등으로부터 수집된 발전관련 부가데이터에 대해 지정된 음성으로 제공한다.
구체적으로, 이를 위해 상기한 IOT모듈은 그러한 감시가 될 경우, 자체 TTS엔진을 구비하여 PLC의 입력모듈로부터 수집된 데이터에 대해 미리 설정된 데이터별 음성정보에 따라 예를 들어, 음성멘트에 따라 상이하게 음성으로 알람함으로써, 음성 IOT기능을 수행한다.
이러한 경우, 상기 음성멘트는 예를 들어 이렇게 알람이 될 경우, IOT 모듈 자체에 구비된 플래시 음성메모리에 등록함으로써 형성된다.
그래서, 이를 통해 전술한 바에 더해 시스템적으로 에너지원의 전력 상태를 감시할 경우, PLC의 I/O 카드 등으로부터 수집된 데이터에 대해 지정된 음성으로 알람을 한다.
도 6은 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)의 동작을 순서대로 도시한 플로우 차트이다(도 1과 도 2 참조).
도 6에 도시된 바와 같이, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)는 먼저, 상기 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)가 각 부하에 전력을 공급할 경우, 태양광과 풍력, 수력, 수동동력을 포함한 다수의 상이한 에너지원별로의 발전 설비에서 발전 전력(S601 ~ S604)을 통합적으로 전달받아 인버팅함으로써(S605), 융복합된 발전을 한다.
다음, 상기 ESS(220)는 이렇게 상기 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)에 의해 인버팅이 될 경우, 인버팅된 전원을 충전함으로써, 다수의 상이한 에너지원의 전력을 모두 저장한다(S606).
그러면, 상기 전원 변환부(230)는 상기 ESS(220)에 의해 에너지가 저장될 경우, ESS(220)의 전력을 다수의 상이한 부하별로 예를 들어, 전원주택과, 관측시설, 가로등/신호등 등에 대응하는 전원으로 변환함으로써(S607), 각 부하별로 맞는 전력을 공급한다(S608).
그래서, 이에 따라 태양광, 풍력, 수력, 수동동력 에너지의 4가지 에너지원이 융복합되어 발전함으로써, 기상악화에도 전력공급을 일정하게 유지하여 각종설비를 지속적으로 운영한다.
이에 더하여, 이러한 경우 상기 RTU(240)는 상기 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)에 의해 발전이 될 경우, 각 에너지원의 전력 상태를 실시간 감시하고(S609) IOT데이터로서(S610) 미리 등록된 모바일 앱과 연동해서 제어함으로써(S611), 각 에너지원을 원격감시제어한다.
예를 들어, 상기 RTU(240)는 상기 하이브리드 인버터 컨트롤러(210)에 의해 발전이 될 경우, 각 에너지원의 전력 상태를 실시간 검출하여 IOT데이터로서 미리 등록된 관리자의 모바일 앱에 전달한다.
그리고, 상기 RTU(240)는 이때 이러한 모바일 앱으로부터 관리자가 원하는 바에 따라 IOT데이터로서 해당되는 제어신호를 전달받음으로써, 해당되는 장치를 제어한다.
그래서, 이를 통해 소규모 발전장치 및 에너지 저장 장치에 대한 원격 감시를 통한 전력 상태(일간, 주간, 월간 충전량 및 방전량 등)의 실시간 모니터링 및 원격감시제어가 이루어진다.
이상과 같이, 일실시예는 신재생에너지 발전이 융복합된 소규모 신재생 에너지 발전장치에 관한 것으로, 구체적으로는 태양광, 풍력, 수력, 수동동력의 4가지 에너지원이 융복합되어 발전이 가능한 발전장치의 컨트롤러를 제공한다.
그리고, IOT와 접목된 모니터링시스템이 하나로 융합되어 기상악화에도 발전능력을 일정하게 유지하여 전력공급을 일정하게 유지함으로써, 각종설비를 지속적으로 운영할 수 있는 발전장치를 제공한다.
또한, 언제 어디서나 원격감시제어가 가능한 발전장치로서 기존의 소규모 풍력 및 태양광 발전장치의 기존 성능을 보완하여 IOT 기술을 적용하고 신재생에너지 발전공급장치의 모니터링시스템으로 제작구성한다.
구체적으로, 일실시예는 전원주택 등의 각 부하에 전력을 공급할 경우, 하이브리드 인버터 컨트롤러에 의해 태양광과 풍력, 수력, 수동동력을 포함한 다수의 상이한 에너지원별로의 발전 전력을 통합적으로 인버팅하고 저장한 후, 각 부하에 맞게 변환하여 공급함으로써, 상이한 에너지원의 융복합된 발전을 한다.
따라서, 이를 통해 기상악화에도 전력공급을 일정하게 유지하여 각종설비를 지속적으로 운영한다.
그리고, 또한 일실시예는 이렇게 융복합된 발전이 될 경우, 상기 에너지원 각각의 전력 상태를 실시간 감시하고 IOT데이터로서 미리 등록된 모바일 앱과 연동해서 제어함으로써, 각 에너지원을 원격감시제어한다.
따라서, 이에 따라 소규모 발전장치 및 에너지 저장 장치에 대한 원격 감시를 통한 전력 상태(일간, 주간, 월간 충전량 및 방전량 등)의 실시간 모니터링 및 원격감시제어가 이루어진다.
추가적으로, 이러한 경우 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치(200)는 저전압차단 기능을 구비한다. 이때, 상기 저전압차단 기능은 11.4 - 11.9V 차단기능에 의해 축전지소손에 따른 방전종기전압 10.8V이하로 되는 것을 방지하기 위한 수동발전기 동력발생장치에 관한 것이다.
이에 더하여, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치에 적용된 IOT형 RTU는 컨버터 등에 연결된 데이터 수집부를 포함한다.
이러한 경우, 상기 데이터 수집부는 전력 계통에 설치된 측정센서에 의해 측정된 데이터를 사전에 설정된 수집 주기에 대응하는 시간 간격으로 수집하여 저장하는 것이 바람직하다. 이때 측정센서는 측정 유로의 각 측정지점에 설치된 전력량계 및 관련센서 등을 포함할 수 있다. 따라서, 데이터 수집부는 전술된 측정센서로부터 전송되는 BCD 코드 형태 또는 펄스 형태의 데이터를 입력받으며, 아날로그 입력보드(AICB)를 장착할 경우에는 4~20mA, 0~1V 및 0~5V의 아날로그 신호를 처리할 수 있고, 디지털 입출력보드를 장착할 경우에는 최대32-point의 디지털 접점 신호를 입출력할 수 있다. 또한 RS-232C 포트를 구비하여 무선통신 모뎀을 장착함으로써 데이터를 수집할 수도 있다. 이러한, 데이터 수집부가 측정센서로부터 데이터를 입력받아 저장하는 수집 주기는 사전에 설정되며, 사용자의 설정에 의해 변경될 수도 있다. 설정 가능한 수집 주기는 1분, 5분, 10분, 20분, 30분 및 60분으로 할 수 있으며, 수집 주기를 시간에 의해 설정하지 않고 특정한 이벤트 발생시마다, 즉 측정된 데이터의 값이 사전에 설정된 범위를 벗어날 때마다 데이터를 저장할 수 있다. 또한, 데이터 수집부는 데이터 저장 방식으로 순환(circular) 저장 방식을 사용하여 메모리 공간이 부족할 경우 시스템적으로 가장 오래된 데이터부터 순차적으로 제거되면서 새로 수집한 데이터가 저장되게 하는 것이 바람직하다. 또한 메모리에 저장된 자료는 자체 구비된 백업용 배터리에 의해 전원 공급이 없는 경우에도 안전하게 보존되게 할 수 있으며, 데이터 수집부에 저장된 데이터는 일종의 전송 제어부에 의해 감시제어국으로 전송될 수 있으나, 사용자가 직접 노트북 등의 장치를 연결하여 필요한 데이터를 데이터 수집부로부터 다운로드할 수도 있음은 물론이다.
다른 한편으로, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치는 각 에너지원의 전력 상태를 감시할 경우에 영상통합계측을 할 수 있도록 함으로써, 영상감시와 설비 감시제어에 최적화된 기능을 제공한다.
이를 위해, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치는 미리 설정된 HMI와 PLC 제어로직의 상호 연동 포맷에 의해 각 에너지원의 전력 상태를 상호 연동시켜 표시함으로써, 감시할 대상을 영상통합계측한다.
예를 들어, 상기 HMI와 PLC 제어로직의 상호 연동 제어 로직은 특정 감지센서에 의해 알람을 감지한 경우 해당되는 이상상태 즉, 폴트의 UI정보 예를 들어, 글씨, 좌표 등을 촬영된 영상 정보에 팝업시키고, 반면 평상시에는 정상상태의 UI 정보를 팝업시킨다.
따라서, 이를 통해 이러한 IOT연계한 멀티형 발전 장치는 각 에너지원의 전력 상태를 감시할 경우에 영상통합계측을 할 수 있도록 함으로써, 영상감시와 설비 감시제어에 최적화된 기능을 제공한다.
추가적으로, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치는 전술한 PLC와는 다른 형태로서, 외부 입출력 포트, 즉, 디지털 입력(Digital Input), 디지털 출력(Digital Output), 아날로그 입력(Analoge Input:4-20mA입력 등) 통신포트를 RS-485 통신포트, RS-232 통신포트, 랜(LAN)포트, 오디오포트 등을 카메라부에서 직접 처리할 수 있는 영상 감시 시스템을 제공할 수 있도록 한다.
구체적으로, 도 7과 도 8은 이러한 동작에 따른 사용자 인터페이스를 나타낸 도면이다.
보다 상세하게, 도 7은 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치에 적용된 아날로그 센서 데이터에 대한 영상 통합 및 표출을 위한 뷰어소프트웨어의 사용자 인터페이스를 나타낸 도면이다.
그리고, 도 8은 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치에 적용된 아날로그 센서 데이터의 변화 추이에 대한 영상 통합 및 표출을 위한 뷰어소프트웨어의 사용자 인터페이스를 나타낸 도면
도 7-8과 같이, 이러한 동작을 위해, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치는 외부 계측 기기로부터 각각 아날로그 데이터와 디지털 데이터를 수신하는 데이터 수집부와, 이에 따른 상용의 CPU를 포함한다.
상기 데이터 수집부는 아날로그 센서의 신호를 디지털 신호로 변환하는 ADC 컨버터와, 뷰어소프트웨어와 연동되어 전기적 입력을 받거나 출력으로 외부 센서를 제어하기 위한 GPIO 포트와, 상기 외부 계측기기로부터 디지털 데이터를 수신하기 위한 RS485 포트와, 상기 데이터 처리부와의 통신과 상기 뷰어소프트웨어와의 통신을 위한 RS232 포트 및 상기 ADC 컨버터, GPIO 포트, RS485 포트, RS232 포트와 연결되어 데이터를 처리하고 뷰어소프트웨어의 제어 명령을 수행하는 MCU를 포함할 수 있다.
따라서, 이를 통해 외부 입출력 포트, 즉, 디지털 입력(Digital Input), 디지털 출력(Digital Output), 아날로그 입력(Analoge Input:4-20mA입력 등), RS-485 통신포트, RS232 통신포트, 랜(LAN)포트, 오디오(Audio) 포트 등을 카메라부에서 직접 처리하도록 하여 NVR회사마다 다른 사양을 협의할 필요가 없는 효과가 있다.
또한, 외부 계측 기기를 제어하기 위한 데이터출력(D/O(data out)), 접점 출력, 알람 등을 제어하기 위한 포트, 데이터 입력(D/I(data in)), 아날로그 입력(Analog Input:4-20mA입력 등)은 MCU에서 전처리하여 CPU에 전달하고, RS-485 통신 포트, 랜(LAN)포트, 오디오 포트 등을 두고, 다양한 포트에서 받아들인 외부 입력 데이터를 카메라에서 직접 데이터 트렌드화 하여 관리자가 쉽게 수위, 압력, 온도와 같은 데이터를 파악할 수 있으며, 이를 통하여 외부 시스템를 효율적으로 제어하는 방법을 제공하는 효과가 있다.
그리고, 이러한 경우 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치는 외부 입출력 포트에 입력된 데이터를 카메라부의 메모리에 직접적으로 데이터베이스(DATABASE)화하여 이를 모니터에 영상으로 표출시 그래프 형식의 데이터 트렌드가 함께 표출되도록 한다.
이를 위해, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치는 감시구역의 수집된 영상과 함께 처리된 수위, 온도, 압력 등의 아날로그 또는 디지털 데이터는 SD에 데이터베이스로 저장되어 영상과 함께 데이터베이스가 문자 또는 그래프 형식의 데이터 트렌드로 중앙관제센터의 화면에 표시될 수 있다.
화면에 표시되는 내용은 수위, 온도, 압력 등의 각종 상황에 대한 데이터베이스가 영상과 함께 표출되며, 영상에 문자가 표출 될 시 글자의 문구, 문구 값의 단위, 문구의 화면 상 위치, 폰트, 색상 등으로 설정될 수 있으며, 경고 시, 표출 문구는 지정된 색으로 깜빡 깜빡거리거나, 글자는 지정된 색으로 가만히 있고 화면 전체가 컬러 또는 흑백의 지정된 색으로 깜빡 깜빡거리는 플리커링(flickering)의 경우 중 어느 하나로 표시되며, 영상에 각종 상황에 대한 데이터베이스를 그래프 형식의 데이터 트렌드로 표출 할 시 데이터의 문구, 단위, 색깔을 관리자가 설정한대로 표출할 수 있다. 또한 영상에 표출된 트렌드의 바를 원하는 시간에 이동하면 이동된 바가 위치한 트렌드의 시간의 값이 나타나고, 데이터의 확인 후 이동바 위에 위치한 데이터 값은 자동으로 사라지며, 경고 시, 표출 문구는 지정된 색으로 깜빡 깜빡거리거나, 글자는 지정된 색으로 가만히 있고 화면 전체가 컬러 또는 흑백의 지정된 색으로 깜빡 깜빡거리는 플리커링(flickering)의 경우 중 어느 하나로 표시되는 기능을 포함한다.
상기 영상에 데이터 문자 및 그래프 형식의 데이터 트렌트를 표출 시 표출 방법을 설정하는 프로그램의 방법은 제너럴, 데이터아날로그(Data Analog), 데이터 디지털 입력(Digital Input), 디지털 출력(Digital Output)으로 구성된다.
제너럴에서 일반적인 설정을 하며, 카메라부는 연결된 카메라부의 종류를 선택하는 것이고, 주소(Address)는 선택된 카메라부의 네트워크 주소, 프로토콜(Protocol)은 LS산전, 모드버스(Modbus), 프로피버스(Profibus) 등 카메라부(50)와 맞는 것으로 선택할 수 있으며, 통신(Communication)은 RS-232, RS485, 랜 통신 중 선택을 할 수 있으며 통신포트(Comm. Port)는 통신포트(Common Port) 단자 선택(COM1, COM2, ... , COM10), IP주소는 카메라의 IP 주소, 히스토리(History)의 트렌드(Trend)는 Live 또는 저장된 이전 데이터를 검색할 히스토리(History) 중 선택, 히스토리는 이전 데이터 검색의 날짜 선택, 주기(Period)는 검색 날짜 기간을선택할 수 있다.
Analog에서는, 인에이블(Enable)은 표출 데이터의 사용 유무, 스트링(String)은 데이터 명칭, 메저(Measure)은 데이터 단위, X축은 화면에 문자를 표시할 X축의 좌표, Y축은 화면에 문자를 표시할 Y축의 좌표, 사이즈(Size)는 문자의 크기, 컬러(Color)는 문자의 색깔, 디스플레이상태(Display Status)는 Text 또는 트렌드(Trend) 중 선택, 최소범위(Range Min)은 데이터의 최소 수치, 최대범위(Range Max)는 데이터의 최고 수치, 디스플레이시간(Display Time)은 트렌드(Trend) 표출 시 트렌드(Trend) 좌표 중 시간 영역 X좌표를 설정한 시간으로 표출한다.
디지털 입력(Digital Input)의 인에이블(Enable)은 표출 데이터의 사용 유무, 스트링(String)은 데이터 명칭, X축은 화면에 문자를 표시할 X축의 좌표, Y축은 화면에 문자를 표시할 Y축의 좌표, 사이즈(Size)는 문자의 크기, 컬러(Color)는 문자의 색깔, 이펙트(Effect)는 경보의 방법(글자의 빠른 깜빡임, 느린 깜빡임, 화면 깜빡임)을 설정하고, 디스플레이상태(Display Status)는 Text 또는 트렌드(Trend) 중 선택, 디스플레이시간(DisplayTime)은 트렌드(Trend) 표출 시 트렌드(Trend) 좌표 중 시간 영역 X좌표를 설정한 시간으로 표출한다.
디지털 출력(Digital Output)의 인에이블(Enable)은 표출 데이터의 사용 유무, 스트링(String)은 데이터 명칭, X축은 화면에 문자를 표시할 X축의 좌표, Y축은 화면에 문자를 표시할 Y축의 좌표, 사이즈(Size)는 문자의 크기, 컬러(Color)는 문자의 색깔, 이펙트(Effect)는 경보의 방법(글자의 빠른 깜빡임, 느린 깜빡임, 화면 깜빡임)을 설정하고, 제어상태(Control Status)는 제어시스템의 제어를 온/오프(ON/OFF) 중 선택하는 프로그램을 관리자 임의로 설정할 수 있는 기능을 포함한다.
추가적으로, 일실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치는 예를 들어, 외부 인터페이스(I/F)에 무선 통신부가 연결된 인버터에 어플리케이션의 실행으로 모니터링 신호를 무선으로 송신하여 상기 인버터의 오류 여부를 감시하는 모바일 단말기를 포함한다.
여기서, 상기 모바일 단말기는 내장된 무선 통신 모듈, 예를 들면, 블루투스에 의해 상기 무선 통신부에 접속되는 경우, 상기 모니터링 신호에 대한 응답 신호로 상기 인버터에서 발생된 정상 데이터 또는 오류 데이터를 수신하여 인버터의 오류 여부를 감시할 수 있다.
이러한 경우, 예를 들어 인버터의 구성은 아래와 같다.
인버터는 태양광 집전판(미도시)에 직류로 저장된 발전 전력을 교류로 변환시킬 수 있는데, 특히 인버터는 데이터 발생부, 통신 프로토콜부 및 무선 통신부를 포함할 수 있다.
상기 데이터 발생부는 상기 인버터의 동작 상태를 체크하여 상기 인버터에 오류가 발생되는 경우 오류 데이터를 발생시킬 수 있고, 상기 인버터에 오류가 발생되지 않는 경우 정상 데이터를 발생시킬 수 있다.
상기 통신 프로토콜부는 상기 데이터 발생부로부터 발생된 오류 데이터 또는 정상 데이터의 전송 형태를 규격화할 수 있는데, 여기서, 상기 통신 프로토콜부는 상기 오류 데이터 또는 정상 데이터의 전송 형태를 각각 규격화하는 복수개의 통신 프로토콜을 포함할 수 있다.
이러한 경우, 구체적인 오류 여부 판단 동작은 아래와 같다.
예를 들어, 먼저 태양 전지 셀 어레이의 전기 에너지 값이 수신되는 경우, 이를 평가하여 고장 또는 이상 여부를 판단하는 방법을 설명한다.
환경, 계절, 날씨, 시간 등과 같이 외부 변수에 따라 태양광 발전시 사용되는 태양광 발전 셀들의 일조량이 달라질 수 있다. 따라서, 환경, 계절, 날씨, 및 시간대 별로 태양광 발전 셀의 일조량은 급격한 차이를 갖는 상태
수치를 가질 수 있다. 결국, 태양광 발전 셀 하나를 특정 기준에 따라 평가하여 고장 또는 이상 여부를 판단하기는 어렵다.
구체적으로, 태양 전지 셀 어레이의 특정 셀에서의 전기 에너지(일 예로서, 전압값)가 일정 시간 동안 기설정된 임계값 이하인 경우, "1"이라는 정보가 수신된다면, "1"이라는 정보는 특정셀의 고장을 나타내는 것으로 기저장되어 있다. 따라서, "특정 셀 고장입니다"라는 메시지를 단말장치로 전송할 수 있다.
물론, 메시지만을 단말 장치로 전송하는 것이 아니라, 특정 셀의
위치, 이벤트 발생 시간, 날짜 등의 다양한 정보를 메시지와 함께 단말 장치로 전송할 수 있다.
이때, 모니터링 기능의 첫 번째로 관리 시스템은 예를 들어, 다수의 태양광 발전 설비에 대한 리스트 제공 및 검색 기능을 제공한다. 이에 따라, 관리자는 스마트폰의 전용 어플리케이션을 통해 다수의 태양광 발전 설비의 리스트를 확인하거나 검색할 수 있다. 이때, 태양광 발전 설비의 리스트를 열람할
수 있는 범위는 관리자의 권한에 따라 차등되도록 설계될 수 있다.
모니터링 기능의 두 번째로 관리 시스템은 리스트에서 선택된 태양광 발전 설비에 대한 세부 계측 정보들을 제공하는 계측 기능을 제공한다. 즉, 관리자는 스마트폰에 표시된 태양광 발전 설비 리스트 중에서 하나를 선택하여, 태양광 발전 설비가 설치된 장소, 사양, 제조번호, 품목코드, 출하일자 등과 같은 기본 정보와 함께, 태양광 발전 설비의 발전 설비효율, 현재 전력, 금일 전력량,금월 전력량과 같은 세부 항목들을 모니터링 할 수 있다.
모니터링 기능의 세 번째로 관리 시스템은 태양광 발전 설비의 과거와 현재의 계측 결과에 따른 항목별 보고서를 제공하는 보고서 기능을 제공한다.
여기서, 보고서는 일별, 주간별, 월별 보고서 중 하나를 선택할 수 있도록 제공되며, 보고되는 항목은 발전 설비 효율, 생산 전력량 등이 될 수 있다.
모니터링 기능의 네 번째로 관리 시스템은 스마트폰의 GPS 위치와, 스마트폰에 내장된 카메라를 이용하여 설정된 반경 이내에 위치한 태양광 발전 설비를 표시하는 증강현실 기능을 제공한다.
구체적으로, 전용 어플리케이션은 스마트폰에 내장된 GPS를 이용하여 태양광 발전 설비의 위치를 표시하는데, 지도 형태로 관리자의 위치 및 정보가 화면에 표시되고, 지도의 확대 및 축소 기능을 통해 보다 상세하게 위치를 파악할 수 있게 된다. 그리고 전용 어플리케이션은 스마트폰에 내장된 카메라와 GPS를 이용하여 실사 영상에서 태양광 발전 설비의 위치와 방향을 표시해주는 증강현실 기능을 제공한다.
한편, 관리 시스템은 다수의 태양광 발전 설비의 현황을 진단 분석하여, 관련 정보를 관리 서버에 접속한 스마트폰에게 제공하는 진단 기능을 갖는다. 즉, 스마트폰에 제공된 전용 어플리케이션은 태양광 발전 설비의 현황뿐만 아니라, 종합진단, 자가진단, 발전효율진단, 모듈진단에 관한 정보를 제공하는 기능을 갖는다. 따라서, 관리자는 스마트폰의 전용 어플리케이션을 이용하여 태양광 발전 설비를 보다 쉽고 안정적으로 관리 감독할 수 있다.
진단 기능의 첫 번째로 관리 시스템은 태양광 발전 설비의 세부 계측 정보들을 분석하여 태양광 발전설비의 사고 유무를 판단하고, 사고의 원인 및 대처방법을 스마트폰으로 제공하는 사고 대처 기능을 제공한다. 즉, 관리자는 스마트폰에 표시된 태양광 발전 설비 리스트를 통해 사고가 발생된 태양광 발전 설비를 손쉽게 파악할 수 있으며, 사고의 원인 및 대처방법 등을 손쉽게 확인할 수 있다. 태양광 발전 설비의 발전효율을 진단하는 항목으로는 누설전류, 태양광 판넬의 오염, 날씨, 온도, 습도, 일사량 등이 될 수 있다.
진단 기능의 두 번째로 관리 시스템은 태양광 발전 설비의 현재 상태 및 운전 특성을 진단하여, 항목별 계측값을 예측하여 제공한다. 예를 들어, 관리 시스템은 현재부터 24시간 경과 후까지의 각 측정 항목의 미래값을 예측하여 스마트폰에 제공한다. 여기서, 예측되는 항목은 예상 발전 설비량, 예상 월간 절감액, CO2절감량 등이 될 수 있다.
진단 기능의 세 번째로 관리 시스템은 태양광 발전 설비의 사용 패턴과 예측된 항목별 계측값을 분석하여 최적의 발전 설비효율을 관리하도록 정보를 스마트폰에 제공한다.
이와 같이, 관리자는 스마트폰을 이용하여 태양광 발전 설비의 상태를 실시간으로 확인할 수 있어 비용낭비나 안전사고 등을 미연에 방지할 수 있다. 그리고 관리자는 스마트폰을 이용하여 언제 어디서나 다수의
태양광 발전 설비를 관리 감독할 수 있게 되므로 편의성이 증대되고, 유지 보수비용이 절감된다.
한편, 이러한 실시예에 따른 IOT연계한 멀티형 발전 장치는 오류 감시 동작을 아래와 같이 예를 들어 수행한다.
먼저, 상기 인버터에 오류가 발생되는 경우 상기 데이터 발생부에서 오류 데이터를 발생시킨다.
구체적으로, 상기 동작에서는 상기 데이터 발생부에서 발생된 오류 데이터를 특화된 프로토콜을 통해 전송 형태를 규격화시킨 후, 무선 통신부의 오류 데이터베이스에 상기 오류 데이터를 저장할 수 있다.
그래서, 상기 인버터에 오류가 발생되지 않는 경우 상기 데이터 발생부에서 정상 데이터를 발생시킨다.
상기 무선 연결 동작은 예를 들어, 스마트 폰의 블루투스를 이용하여 상기 스마트 폰을 상기 인버터와 무선으로 연결시킨다.
이러한 무선 연결 동작은 블루투스 연결 동작, 모듈 접속 동작 및 네트워크 확인 동작을 포함할 수 있다.
상기 블루투스 연결 동작은 상기 인버터의 외부 인터페이스(I/F)인 RS232C에 블루투스 모듈을 연결한다.
상기 모듈 접속 동작은 상기 스마트 폰의 블루투스를 활성화시켜 상기 스마트 폰을 상기 블루투스 모듈에 접속시키는 것으로, 상기 모듈 접속 동작에서는 상기 블루투스 모듈을 슬래이브(Slave)로 하고, 상기 스마트 폰을 마스터(Master)로 하여 접속시킴으로써 포트(port)를 통해 Outputstream 메소드를 사용하여 모니터링 신호를 송신하고 Inputstream 메소드를 사용하여 응답 신호를 수신할수 있다.
상기 네트워크 확인 동작은 상기 스마트 폰과 인버터의 무선 네트워크 연결 여부를 확인한다.
구체적으로, 상기 네트워크 확인 동작에서는 android.net 패키지에 포함되어 있는 ConnectivityManager클래스를 사용하여 상기 스마트 폰과 인버터의 무선 네트워크 연결 여부를 확인할 수 있다.
여기서, 상기 클래스의 객체는 Context.getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE)를 호출해서 얻을 수
있는데, 이는 네트워크 연결 상태 확인, 네트워크 연결상태 변경시 브로드캐스트 인텐트 전송, 네트워크 연결이 끊길 시 새로운 네트워크 연결 시도(fail over), 이용 가능한 네트워크의 대략적인 상태와 세부 상태를 파악하는 API를 제공할 수 있다.
한편, 상기 네트워크 확인 동작에서는 상기 스마트 폰과 인버터가 무선으로 연결되지 않은 경우, 상기 모듈 접속 동작 및 네트워크 확인 동작을 순차적으로 시행함으로써 상기 스마트 폰과 인버터를 무선으로 재연결시킬 수 있다.
상기 신호 송신 동작은 상기 스마트 폰의 어플리케이션을 실행하여 상기 태양광 인버터로 모니터링 신호를 송신하는 단계이다.
여기서, 상기 모니터링 신호는 태양전지의 전압, 전류 및 전력 데이터를 의미하는 ST1, 상기 태양광 인버터의 전압 및 주파수 데이터를 의미하는 ST2, 상기 태양광 인버터의 전류 데이터를 의미하는 ST3, 발생전력 및 총 발생 전력량 데이터를 의미하는 ST4 및 오류 데이터를 의미하는 ST6를 포함할 수 있다.
상기 데이터 전송 동작은 상기 모니터링 신호에 대한 응답 신호로 상기 정상 데이터 또는 오류 데이터를 상기 스마트 폰으로 전송한다.
참고적으로, 이러한 실시예와 관련하여 분야를 확장하여 상수도 시설 원격 모니터링 및 제어 과정을 설명한다.
먼저, 각 시설의 상태에 대한 정보를 수집하고 취합한다. 예를 들어, 각 시설에 대한 상태 데이터가 로컬 감시 제어 서버에 의해 수집되고, 통신 서버를 통해 암호화되어 중앙 서버로 전송된다.
중앙 서버는 전송된 데이터를 수신하고, 암호 해독하여 상태 데이터를 산출하고, 상태 데이터에 따른 각 시설의 현재 상태를 디스플레이한다.
보안 수단에 의해 인증된 관리자는, 클라이언트 단말기를 통해 중앙 서버에 접속하여 상기 디스플레이되는 각 시설의 상태를 점검한다.
중앙 서버는 각 시설의 이상 발생 유무를 점검하고, 이상이 발생한 시설이 있으면 경고 메시지를 전송한다.
상기한 바와 같이 경고 메세지의 전송은 이메일 또는 SMS에 의해 이루어진다.
각 시설의 상태 데이터 및 이상이 발생하였을 경우, 그에 관한 데이터를 관리 데이터베이스에 저장한다.
관리자는 중앙 서버로부터 디스플레이되는 상태 데이터를 통해 각 시설 의 상태를 파악하고, 원격으로 제어한다.
즉, 관리자는 클라이언트 단말기를 통해 중앙 서버로 제어 데이터를 전송하고, 중앙 서버는 제어 데이터를 암호화하여 해당 통신 서버로 전송한다. 해당 통신 서버는 상기 데이터를 수신하여 암호 해독하여 제어 데이터를 산출하고, 제어 데이터를 로컬 감시 제어 서버에 전송하여 각 시설을 제어한다.
100 : 발전 설비 200 : IOT연계한 멀티형 발전 장치
300 : 부하 400 : 모바일 앱
210 : 하이브리드 인버터 컨트롤러 220 : ESS
230 : 전원 변환부 240 : RTU

Claims (10)

  1. 부하에 전력을 공급할 경우, 다수의 상이한 에너지원별로의 발전 전력을 통합적으로 인버팅함으로써, 상이한 에너지원의 융복합된 발전을 하는 하이브리드 인버터 컨트롤러;
    상기 하이브리드 인버터 컨트롤러에 의해 인버팅된 전원을 충전하여 저장하는 ESS;
    상기 ESS에 의해 저장된 전원을 다수의 상이한 부하별로 대응하는 전원으로 변환하여 공급하는 전원 변환부; 및
    상기 하이브리드 인버터 컨트롤러에 의해 인버팅된 각 에너지원의 전력 상태를 실시간 감시하고 IOT데이터로서 미리 등록된 모바일 앱과 연동하여 제어하는 RTU; 를 포함하고,

    상기 RTU는,
    상기 하이브리드 인버터 컨트롤러에 의해 인버팅된 각 에너지원의 전력 상태를 수집하여 IOT형 출력모듈에 의해 상기 모바일 앱으로 대응하는 PLC형 제어신호를 제공하는 PLC이고,

    상기 PLC는,
    상기 하이브리드 인버터 컨트롤러에 의해 인버팅된 각 에너지원의 전력 상태를 입력받는 입력모듈;
    상기 입력모듈에 의해 입력된 각 에너지원의 전력 상태를 미리 설정된 PLC형 제어 로직에 따라 대응하는 PLC형 제어신호로서 발생하여 제어하는 CPU모듈;
    상기 CPU모듈에 의해 발생된 PLC형 제어신호를 IOT 데이터로서 상기 모바일 앱에 송출하는 IOT형 출력모듈; 및
    자체 유/무선 통신모듈을 구비하여 외부의 제어대상에 해당하는 상기 모바일 앱과, IOT센서로부터 부가데이터를 수집해서 상기 CPU모듈의 제어에 의해 상기 모바일 앱으로 PLC형 제어신호를 송출하는 IOT모듈; 을 더 포함하고,

    상기 IOT모듈은,
    외부의 발전관련 관리자음성을 입력받아 노이즈 캔슬링을 수행하고 오디오 출력을 함으로써 오디오 IOT기능을 수행하고,
    자체 TTS엔진을 구비하여 상기 PLC의 입력모듈로부터 수집된 데이터에 대해 미리 설정된 데이터별 음성정보에 따라 상이하게 음성으로 알람함으로써, 음성 IOT기능을 수행하고,

    또한, 상기 PLC는,
    상기 인버터에 오류를 발생하는 경우, 등록 프로토콜을 통해 오류 데이터를 전송 형태로서 규격화하고, 아래의 무선 연결 동작을 통해 모바일 단말기의 블루투스를 이용하여 모바일 단말기를 상기 인버터와 무선으로 연결하고,
    상기 무선 연결 동작은 블루투스 연결 동작과 모듈 접속 동작 및 네트워크 확인 동작을 포함하며,
    상기 블루투스 연결 동작은 상기 인버터의 외부 인터페이스(I/F)에 블루투스 모듈을 연결하고,
    상기 모듈 접속 동작은 상기 모바일 단말기의 블루투스를 활성화시켜 상기 모바일 단말기를 상기 블루투스 모듈에 접속시키고, 상기 모듈 접속 동작에서는 상기 블루투스 모듈을 슬래이브(Slave)로 하고, 상기 모바일 단말기를 마스터(Master)로 하여 접속시킴으로써 포트(port)를 통해 Outputstream 메소드를 사용하여 모니터링 신호를 송신하고 Inputstream 메소드를 사용하여 응답 신호를 수신하고,
    상기 네트워크 확인 동작은 상기 모바일 단말기와 인버터의 무선 네트워크 연결 여부를 확인하며, android.net 패키지에 포함한 ConnectivityManager클래스를 사용하여 상기 모바일 단말기와 인버터의 무선 네트워크 연결 여부를 확인하고, 상기 클래스의 객체는 Context.getSystemService(Context.CONNECTIVITY_SERVICE)를 호출해서 얻으며, 네트워크 연결 상태 확인, 네트워크 연결상태 변경시 브로드캐스트 인텐트 전송, 네트워크 연결이 끊길 시 새로운 네트워크 연결 시도(fail over), 이용 가능한 네트워크의 상태와 세부 상태를 파악하는 API를 제공하고, 상기 모바일 단말기와 인버터를 무선으로 연결하지 않은 경우, 상기 모듈 접속 동작 및 네트워크 확인 동작을 순차적으로 시행함으로써 상기 모바일 단말기와 인버터를 무선으로 재연결시키며,
    상기 모니터링 신호를 송신하는 것은 상기 모바일 단말기의 어플리케이션을 실행하여 상기 인버터로 모니터링 신호를 송신하고, 상기 모니터링 신호는 태양전지의 전압, 전류 및 전력 데이터와, 상기 인버터의 전압 및 주파수 데이터, 상기 인버터의 전류 데이터, 발생전력 및 총 발생 전력량 데이터 및 오류 데이터를 포함하는 것; 을 특징으로 하는 IOT연계한 멀티형 발전 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 IOT형 출력모듈은
    다수의 상이한 에너지원별의 공용화한 전력 상태 정보에 따라 제어하는 표준 프로토콜을 자체적으로 가진 IOT 표준 플랫폼에 의해 상기 에너지원 각각의 전력 상태를 실시간 감시하고 제어하는 것; 을 특징으로 하는 IOT연계한 멀티형 발전 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 하이브리드 인버터 컨트롤러는
    발전소 발전기를 통한 교류 전원의 상 전원에 대해 상이한 극성의 전원을 상호 간에 엇갈리게 상별로 스위칭하는 풀브릿지의 트랜지스터로 된 제 1 하이브리드 인버터 컨트롤러; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 IOT연계한 멀티형 발전 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 하이브리드 인버터 컨트롤러는
    태양광 발전 셀 모듈부를 통한 태양 전지 전원의 상이한 극성 전원 간에 스위칭하는 풀브릿지의 트랜지스터로 된 제 2 하이브리드 인버터 컨트롤러; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 IOT연계한 멀티형 발전 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 제 1 하이브리드 인버터 컨트롤러와 상기 제 2 하이브리드 인버터 컨트롤러는
    기준 전압에 따라 동작하는 각 트랜지스터로부터 구동 전압을 발생할 경우, 상기 각 트랜지스터에 연결된 다이오드에 의해 온도 변화에 따른 기본 전압 변동이 됨으로써, 안정적으로 구동하는 것; 을 특징으로 하는 IOT연계한 멀티형 발전 장치.
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