KR102465304B1 - Ai 스위치와 ai 생활 정보기를 활용한 상황 기반 인공지능 스마트 홈 시스템 - Google Patents

Ai 스위치와 ai 생활 정보기를 활용한 상황 기반 인공지능 스마트 홈 시스템 Download PDF

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Abstract

스마트 홈 시스템은 서버, 각 세대마다 설치된 AI 생활 정보기, 상기 각 세대마다 설치된 AI 스위치를 포함하고, 상기 서버는 상기 AI 스위치에 의해 수집된 에너지 사용 정보, 재실 정보, 상기 AI 생활 정보기를 통해 설정된 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 중 적어도 하나를 수집하는 데이터 수집부, 일정 시간 동안의 상기 재실 정보의 패턴, 상기 외출 설정 정보 및 상기 일괄 소등 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 각 세대의 재실 여부를 판단하는 재실 판단부 및 상기 에너지 사용 정보에 기초한 기계 학습 알고리즘 및 상기 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용하여 상기 AI 스위치가 상기 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하도록 제어하는 AI 스위치 제어부를 포함하고, 상기 AI 스위치는 해당 세대의 상기 재실 정보를 생성하기 위한 재실 감지부, 상기 상황 정보에 기초하여 상기 해당 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 제어하는 스마트 홈 제어부를 포함하고, 상기 AI 생활 정보기는 상기 해당 세대의 조명을 일괄 소등시키는 일괄 소등 제어부 및 상기 해당 세대의 사용자로부터 외출 또는 복귀 여부를 설정받는 외출 설정부를 포함하는 것이되, 상기 해당 세대의 재실 여부에 기초하여 상기 사용자의 현재 상황을 판단하고, 상기 사용자의 현재 상황과 관련된 상기 상황 정보를 생성하는 상황 정보 생성부를 더 포함하고, 상기 상황 정보 생성부는 상기 사용자의 상황이 수면 상태로 판단된 이후, 상기 사용자의 움직임이 감지된 경우에 기초하여 상기 사용자의 기상 시간을 추정하고, 상기 스마트 홈 제어부는 상기 추정된 기상 시간에 기초하여 상기 해당 세대의 각 실의 조명을 점등하거나 또는 상기 각 실의 온도를 조절한다.

Description

AI 스위치와 AI 생활 정보기를 활용한 상황 기반 인공지능 스마트 홈 시스템{SITUATION BASED AI SMART HOME SYSTEM USING AI SWITCH AND AI LIVING INFORMATION DEVICE}
본 발명은 AI 스위치와 AI 생활 정보기를 활용한 상황 기반 인공지능 스마트 홈 시스템에 관한 것이다.
자동 온도 조절 장치(Thermostat)란 어떤 특정 장소의 온도를 필요한 일정치로 유지하도록 자동으로 조절하는 장치를 말한다. 자동 온도 조절 장치는 실내의 온도를 자체적으로 감지하여 실내 온도를 자동으로 조절함으로써, 에너지를 효율적으로 관리할 수 있다는 장점을 가지고 있다. 종래의 자동 온도 조절 장치는 별도의 재실 감지 장치를 통해 실내의 재실자 유무 등을 감지하여 실내 온도를 자동으로 조절하는 기능을 제공하였지만, 사용자가 휴식 또는 취침 상태에 있어 움직임이 없는 경우, 무행위자에 대한 인체를 감지할 수 없었고, 이에 따라 불필요한 에너지 낭비가 발생되는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 대기 전력 자동 차단 장치의 경우, 대기전력자동차단은 가능하나 차단된 가전의 전원을 자동으로 복구하는 기술이 적용되지 않아 사용자가 수동으로 전원을 복구하여야 하는 불편함이 존재하였다.
이를 개선하기 위하여 개인용 컴퓨터의 전원이 꺼졌을 때 개인용 컴퓨터 또는 멀티탭에 재실감지 센서를 부착함으로써, 개인용 컴퓨터 주변에 인체가 감지되지 않을 때 부속기기인 모니터, 프린터 등에 연결되는 멀티탭의 전원을 차단하고, 인체가 감지되면 전원을 복구하는 기술이 개발되어 상용화되었다.
그러나 이는 컴퓨터를 이용하는 환경에서 컴퓨터 책상 등 한정적인 장소와 기구 내에서만 구현이 가능하여 실용성이 떨어지는 문제점이 있었다.
또한, 대기 전력 자동 차단 장치와 연결된 가전에서 기계식 전원 버튼이 OFF 상태인 경우 대기전력을 자동으로 차단한 후, 사용자가 기계식 전원 버튼을 ON상태로 조작할 시 동시에 전원을 복구하는 기술도 소개되었으나 대기전력을 소비하는 가전의 대부분의 전원 버튼이 전자식 터치 버튼으로 대체되면서 이 또한 사용의 불편함으로 인하여 널리 보급되지 못하였다.
선행기술: 한국등록특허 제 10-0725925호
AI 스위치에 의해 수집된 에너지 사용 정보, 재실 정보, AI 생활 정보기를 통해 설정된 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 중 적어도 하나를 수집하여 일정 시간 동안의 재실 정보의 패턴, 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 중 적어도 하나에 기초하여 각 세대의 재실 여부를 판단하는 스마트 홈 시스템을 제공하고자 한다.
에너지 사용 정보에 기초한 기계 학습 알고리즘 및 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용하여 AI 스위치가 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하도록 제어하는 스마트 홈 시스템을 제공하고자 한다.
다만, 본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제들로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 수단으로서, 본 발명의 일 실시예는, 서버, 각 세대마다 설치된 AI 생활 정보기, 상기 각 세대마다 설치된 AI 스위치를 포함하고, 상기 서버는 상기 AI 스위치에 의해 수집된 에너지 사용 정보, 재실 정보, 상기 AI 생활 정보기를 통해 설정된 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 중 적어도 하나를 수집하는 데이터 수집부, 일정 시간 동안의 상기 재실 정보의 패턴, 상기 외출 설정 정보 및 상기 일괄 소등 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 각 세대의 재실 여부를 판단하는 재실 판단부 및 상기 에너지 사용 정보에 기초한 기계 학습 알고리즘 및 상기 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용하여 상기 AI 스위치가 상기 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하도록 제어하는 AI 스위치 제어부를 포함하고, 상기 AI 스위치는 해당 세대의 상기 재실 정보를 생성하기 위한 재실 감지부, 상기 상황 정보에 기초하여 상기 해당 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 제어하는 스마트 홈 제어부를 포함하고, 상기 AI 생활 정보기는 상기 해당 세대의 조명을 일괄 소등시키는 일괄 소등 제어부 및 상기 해당 세대의 사용자로부터 외출 또는 복귀 여부를 설정받는 외출 설정부를 포함하는 것이되, 상기 해당 세대의 재실 여부에 기초하여 상기 사용자의 현재 상황을 판단하고, 상기 사용자의 현재 상황과 관련된 상기 상황 정보를 생성하는 상황 정보 생성부를 더 포함하고, 상기 상황 정보 생성부는 상기 사용자의 상황이 수면 상태로 판단된 이후, 상기 사용자의 움직임이 감지된 경우에 기초하여 상기 사용자의 기상 시간을 추정하고, 상기 스마트 홈 제어부는 상기 추정된 기상 시간에 기초하여 상기 해당 세대의 각 실의 조명을 점등하거나 또는 상기 각 실의 온도를 조절하는 스마트 홈 시스템을 제공할 수 있다.
상술한 과제 해결 수단은 단지 예시적인 것으로서, 본 발명을 제한하려는 의도로 해석되지 않아야 한다. 상술한 예시적인 실시예 외에도, 도면 및 발명의 상세한 설명에 기재된 추가적인 실시예가 존재할 수 있다.
전술한 본 발명의 과제 해결 수단 중 어느 하나에 의하면, AI 스위치를 통해 수집된 에너지 사용 정보 및 재실 정보를 주기적으로 수집하고, 기설정된 시간 동안의 재실 정보의 패턴에 기초하여 각 세대의 재실 여부를 판단하여 재실 상태, 취침 상태, 비재실 상태로 구분하도록 하는 스마트 홈 시스템을 제공할 수 있다.
에너지 사용 정보에 기초한 기계 학습 알고리즘 및 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용하여 AI 스위치가 각 세대의 온도를 재실 상태, 취침 상태, 비재실 상태에 맞게 각각 다르게 조절하도록 제어하는 스마트 홈 시스템을 제공할 수 있다.
기존의 대기전력 차단 스위치에 냉/난방 온도 조절기의 기능을 결합시킨 스마트 홈 시스템을 제공할 수 있다.
IoT 기술을 이용한 스마트 센서가 내장된 AI 스위치를 통해, 스마트 홈에서 빅데이터를 기반으로 한 기계 학습 알고리즘을 적용하여 공동 주택에서 편리함과 쾌적함을 제공하고, 에너지 절감 운전을 제공하는 스마트 홈 시스템을 제공할 수 있다.
기계 학습 알고리즘을 통해 사용자의 생활 패턴을 학습하여, 사용자의 생활 패턴에 따라 실내 온도 및 조명을 자동으로 제어하는 스마트 홈 시스템을 제공할 수 있다.
무행위자의 재실 감지를 통해 불필요한 에너지 낭비의 요소를 제거하여, 불필요한 에너지 낭비를 방지하는 스마트 홈 시스템을 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 홈 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서버에서 AI 스위치를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하는 방법의 순서도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 스위치의 구성도이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 데이터를 도시한 예시적인 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 생활 정보기의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말에서 AI 스위치를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 원격 제어하기 위한 화면을 도시한 예시적인 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 서버의 구성도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 서버에서 AI 스위치를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하기 위한 기계 학습 제어정보를 서버로 전송하는 방법의 순서도이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미하며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
본 명세서에 있어서 '부(部)'란, 하드웨어에 의해 실현되는 유닛(unit), 소프트웨어에 의해 실현되는 유닛, 양방을 이용하여 실현되는 유닛을 포함한다. 또한, 1 개의 유닛이 2 개 이상의 하드웨어를 이용하여 실현되어도 되고, 2 개 이상의 유닛이 1 개의 하드웨어에 의해 실현되어도 된다.
본 명세서에 있어서 단말 또는 디바이스가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부는 해당 단말 또는 디바이스와 연결된 서버에서 대신 수행될 수도 있다. 이와 마찬가지로, 서버가 수행하는 것으로 기술된 동작이나 기능 중 일부도 해당 서버와 연결된 단말 또는 디바이스에서 수행될 수도 있다.
이하 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 일 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 스마트 홈 시스템의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 스마트 홈 시스템(1)은 서버(110), AI 스위치(120), AI 생활 정보기(130), 클라우드 서버(140) 및 사용자 단말(150)을 포함할 수 있다.
도 1의 스마트 홈 시스템(1)의 각 구성요소들은 일반적으로 네트워크(network)를 통해 연결된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 서버(110)는 공동 주택(100)의 AI 스위치(120), AI 생활 정보기(130) 또는 클라우드 서버(140)와 동시에 또는 시간 간격을 두고 연결될 수 있다.
네트워크는 단말들 및 서버들과 같은 각각의 노드 상호간에 정보교환이 가능한 연결구조를 의미하는 것으로, 이러한 네트워크의 일예는, 3G, 4G, 5G, Wi-Fi, 블루투스(Bluetooth), 인터넷(Internet), LAN(Local Area Network), Wireless LAN(Wireless Local Area Network), WAN(Wide Area Network), PAN(Personal Area Network) 등이 포함되나 이에 한정되지는 않는다.
서버(110)는 에너지 관리 서버, 홈 네트워크 서버, 에너지 모니터링 서버, 원격 검침 서버, 재실 감지 서버 등을 의미할 수 있고, 이외에도 후술하는 기능들 중 적어도 하나의 기능을 수행하는 모든 서버를 의미할 수 있다.
예를 들어, 서버(110)는 공동 주택(100)의 AI 스위치(120)와 제 1 네트워크로 연결될 수 있다. 제 1 네트워크는 서버(110)와 공동 주택(100)의 AI 스위치(120) 간의 통신 방식을 의미하며, 단지망(내부망)으로 연결될 수 있다. 서버(110)는 클라우드 서버(140)와 제 2 네트워크로 연결된 것일 수 있다. 제 2 네트워크는 서버(110)와 클라우드 서버(140) 간의 통신 방식을 의미하며, 제 2 네트워크는 인터넷망(외부망) 일 수 있다.
서버(110)는 공동 주택(100)의 에너지를 관리할 수 있다.
서버(110)는 AI 스위치(120)에 의해 수집된 에너지 사용 정보 및 재실 정보를 주기적으로 수집할 수 있다. 여기서, 에너지 사용 정보는 각 세대의 전력 사용량, 각 세대의 각 실의 냉난방 정보, 각 세대의 각 실의 조명 정보, 각 세대의 각 실의 콘센트 정보 및 각 세대의 환기 정보 등을 포함할 수 있다.
서버(110)는 AI 생활 정보기(130)를 통해 설정된 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 등을 주기적으로 수집할 수 있다. AI 생활 정보기(130)는 일괄 소등 스위치로서 기능할 수 있다.
예를 들어, 서버(110)는 각 세대의 사용자에 의해 AI 생활 정보기(130)를 통해 설정된 외출 모드 또는 복귀 모드와 관련된 외출 설정 정보를 수집할 수 있다. 다른 예를 들어, 서버(110)는 각 세대의 사용자에 의해 AI 생활 정보기(130)를 통해 해당 세대의 전체 조명에 대한 일괄 소등 모드가 설정된 경우, AI 생활 정보기(130)를 통해 각 세대의 일괄 소등 정보를 수집할 수 있다.
서버(110)는 수집된 에너지 사용 정보를 클라우드 서버(140)로 전송하고, 클라우드 서버(140)로부터 제어 정보를 수신할 수 있다. 여기서, 제어 정보는 모든 사용자의 재실 또는 비재실 여부, 일부 사용자의 재실 또는 비재실 여부, 사용자의 수면 여부, 사용자의 기상 여부 등을 포함하는 사용자별 상황 정보로부터 해당 세대의 생활 패턴이 도출되고, 도출된 해당 세대의 생활 패턴에 기초하여 서버(110)가 AI 스위치(120)를 제어할 수 있도록 하는 정보(예를 들어, 온도 제어, 조명 제어, 콘센트 제어, 환기 제어 등)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 서버(110)는 기설정된 주기마다 에너지 사용 정보를 클라우드 서버(140)로 전송할 수 있다. 이와 달리, 서버(110)가 기계 학습 알고리즘을 포함하는 경우, 클라우드 서버(140)로부터 제어 정보를 수신하지 않고, 서버(110)가 직접 제어 정보를 생성할 수 있다.
서버(110)는 수집된 에너지 사용 정보 및 재실 정보를 기계 학습 알고리즘의 전처리 프로세스를 통해 학습 데이터로 정제할 수 있다. 예를 들어, 서버(110)는 수집된 에너지 사용 정보 및 재실 정보에 대해 깨진 데이터 또는 정상적으로 수집되지 않은 데이터를 정제하고, 순시값을 평균값으로 계산하는 등의 학습 데이터로 정제할 수 있다.
서버(110)는 일정 시간 동안의 재실 정보의 패턴, 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 등에 기초하여 각 세대의 재실 여부를 판단할 수 있다.
서버(110)는 동체 정보로부터 기설정된 최근 시간 동안의 고주파 파형의 주기 및 지속 시간에 기초하여 재실 여부를 재실, 비재실 및 수면 중 적어도 하나로 판단할 수 있다.
서버(110)는 에너지 사용 정보에 기초한 기계 학습 알고리즘 및 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용하여 AI 스위치(120)가 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, AI 스위치(120)는 온도 조절 스위치, 조명 제어 스위치, 대기 전력 차단 스위치, 환기 제어 스위치일 수 있고, 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 제어하는 통합 스위치일 수도 있다.
이를 위해, 서버(110)는 에너지 사용 정보 및 재실 여부에 기초하여 각 세대별로 세대 패턴을 학습하고, 세대 패턴에 기초하여 온도 제어 스케쥴을 생성하여, 생성된 온도 제어 스케쥴에 기초하여 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 서버(110)는 각 세대별로 소정 기간(예를 들어, 약 1주일) 동안 또는 기설정된 주기에 따라 각 세대별로 생활 습관을 수집하여 각 세대별로 세대 패턴을 학습할 수 있다.
서버(110)는 상황 정보에 따라 사용자의 외출 시간, 취침 시간, 재실 시간 또는 복귀 시간 등을 예측하고, 예측에 기초하여 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 해당 세대에 대해 일괄 제어시키거나 또는 해당 세대의 각 실마다 부분 제어시킬 수 있다.
서버(110)는 해당 세대의 재실 여부가 재실인 경우, AI 스위치(120)가 해당 세대의 온도를 자동으로 조절하는 인공지능 모드로 동작하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
서버(110)는 해당 세대의 재실 여부가 비재실인 경우, 해당 세대의 온도를 기설정된 온도만큼 낮추거나 높이도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
서버(110)는 해당 세대의 재실 여부가 비재실인 경우, 해당 세대의 조명을 소등하거나 조도의 디밍을 제어하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다. 예를 들어, 서버(110)는 조명제어 기능을 포함한 AI 스위치(120)에 재실감지 센서가 포함됨으로써, 사용자의 비재실이 감지되면 AI 스위치(120)에 연결된 조명을 소등하여 사용자 편리성과 에너지 절감을 동시에 제공할 수 있다.
또한, 서버(110)는 재실감지 센서의 데이터를 지속적으로 분석하여 사용자가 수면상태에 있는지 여부를 분석하고, 사용자가 수면상태인 것으로 판단될 시 자동으로 조명을 소등할 수 있다.
서버(110)는 해당 세대의 재실 여부가 비재실이고, 해당 세대에 대해 측정된 소비 전력이 기설정된 대기 전력 차단값 이하인 경우, 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 차단하고, 해당 세대의 재실 여부가 비재실에서 재실로 변경된 경우, 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 복구하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
본 발명에서는 대기 전력 자동 차단 스위치인 AI 스위치(120)에 재실감지 센서를 포함하여 사용자의 비재실이 감지되면서 대기전력 자동차단 스위치의 콘센트에 연결된 가전제품의 소비전력이 기 설정된 값 이하일 경우에 해당 콘센트의 전원을 차단하고, 사용자 재실이 감지될 경우 차단된 콘센트의 전원을 복구하는 대기전력자동차단 기술이 적용된다. 여기서, 대기전력자동차단 기술은 댁내 가전제품의 대기전력을 감지하여 차단하는 기술로 보통 사용자가 설정한 대기전력 차단 값 보다 소비전력이 낮을 경우 이를 차단하여 에너지를 절감하는 기술이다.
종래의 경우, 대기전력자동차단은 가능하나 차단된 가전의 전원을 자동으로 복구하는 기술이 적용되지 않아 사용자가 수동으로 전원을 복구하여야 하는 불편함이 존재하였다.
그러나 본 발명에서는 대기전력자동차단 스위치인 AI 스위치(120)에 재실감지센서가 포함됨으로써, 서버(110)가 사용자의 비재실이 감지되면서 AI 스위치(120)의 콘센트에 연결된 가전제품의 소비전력이 기 설정된 값 이하일 경우에 해당 콘센트의 전원을 차단하고, 이후 사용자의 재실이 감지될 경우 차단된 콘센트의 전원을 복구할 수 있다.
또한, 기존의 대기전력자동차단스위치는 사용자가 수동으로 대기전력 값을 설정하고 대기전력이 감지되어 콘센트의 전원 차단시 사용자가 수동으로 차단된 콘센트를 복구하여야 하는 불편성이 있었으나, 본 발명에서는 대기전력자동차단스위치 기술에 재실감지 기술을 결합함으로써 사용자가 수동으로 대기전력값을 설정하고, 차단된 콘센트를 복구하는 일체의 행위를 하지 않아도 사용자의 재실여부에 따라 자동으로 대기전력을 차단하고 자동으로 차단된 콘센트의 전원을 복구하여 사용자의 편리성을 높이고, 이로 인해 대기전력으로 인한 에너지 낭비를 방지할 수 있다.
서버(110)는 해당 세대의 재실 여부가 수면인 경우, AI 스위치(120)가 수면 모드로 동작하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
서버(110)는 해당 세대의 재실 여부가 수면인 경우, 해당 세대의 조명을 소등하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
서버(110)는 해당 세대의 재실 여부가 수면인 경우, 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 차단하고, 해당 세대의 재실 여부가 수면에서 재실로 변경된 경우, 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 복구하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
서버(110)는 각 세대의 각 실의 재실 여부를 판단할 수 있다.
서버(110)는 에너지 사용 정보에 기초한 기계 학습 알고리즘 및 각 실의 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용하여 AI 스위치(120)가 각 세대의 각 실의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 등을 조절하도록 제어할 수 있다.
이를 위해, 서버(110)는 해당 세대의 재실 여부에 기초하여 사용자의 현재 상황을 판단하고, 사용자의 현재 상황과 관련된 상황 정보를 생성할 수 있다. 이 때, 서버(110)는 생성된 상황 정보를 AI 생활 정보기(130)로 전송할 수 있다.
서버(110)는 생성된 상황 정보에 기초하여 사용자의 기상 시간을 추정하고, 추정된 기상 시간에 기초하여 AI 스위치(120)가 각 세대의 각 실의 조명을 점등하거나 또는 각 실의 온도를 조절하도록 제어할 수 있다.
이외에도, 서버(110)는 사용자 단말(150)로부터 수신된 복수의 모드 중 하나의 정보에 기초하여 각 세대의 온도를 조절할 수 있다. 복수의 모드는 예를 들어, 절전 모드, 일반 모드 및 쾌적 모드 등을 포함할 수 있다.
서버(110)는 모니터링된 전력 사용량 및 온도 제어 스케쥴에 기초하여 기설정된 시간 이후의 전력 사용량 및 예상 요금 등을 예측할 수 있다. 또한, 서버(110)는 사용자 단말(150)로부터 복수의 모드에 대한 각 모드 별로 기설정된 시간 이후의 전력 사용량 및 예상 요금을 예측할 수 있다.
이러한 서버(110)는 다음과 같은 실시예에 따라 다양하게 동작할 수 있다.
일 실시예에 따르면, 서버(110) 및 클라우드 서버(140)가 스마트 홈 시스템(1)에 포함된 경우, 서버(110)는 공동 주택(100)의 에너지를 관리하고, 클라우드 서버(140)가 기계 학습 알고리즘을 생성 및 업데이트할 수 있다.
예를 들어, 서버(110)는 AI 스위치(120)로부터 에너지 사용 정보 및 재실 정보를 수집하여 클라우드 서버(140)로 전송하고, 클라우드 서버(140)는 에너지 사용 정보 및 재실 정보에 기초하여 기계 학습 알고리즘을 통해 제어 정보를 생성할 수 있다. 서버(110)는 클라우드 서버(140)로부터 제어 정보를 수신하여 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
다른 예를 들어, 서버(110)는 사용자 단말(150)로부터 제어 명령을 수신하여 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다. 또한, 서버(110)는 AI 스위치(120)로부터 에너지 사용 정보 및 재실 정보를 사용자 단말(150)로 전송할 수도 있다.
즉, 일 실시예에 따르면, 클라우드 서버(140)가 외부 날씨 정보를 불러와서 학습하고, 그에 따른 제어 계획을 수립하며, 그 외에 기능은 서버(110)에서 수행될 수 있다.
다른 실시예에 따르면, 서버(110) 및 클라우드 서버(140)가 스마트 홈 시스템(1)에 포함되고, 서버(110)에 머신 러닝 엔진이 탑재된 경우, 서버(110)에서 공동 주택(100)의 에너지의 관리 및 기계 학습 알고리즘의 생성 등을 수행하고, 클라우드 서버(140)가 기계 학습 알고리즘의 업데이트 정보만을 서버(110)로 제공할 수 있다.
예를 들어, 서버(110)는 AI 스위치(120)로부터 에너지 사용 정보 및 재실 정보를 수집하고, 외부 날씨 정보를 불러와서 직접 기계 학습 알고리즘을 학습하고, 기계 학습 알고리즘에 기초하여 제어 정보를 생성한 후, AI 스위치(120)를 제어할 수 있다. 이 때, 서버(110)는 AI 스위치(120)로부터 수집된 에너지 사용 정보 및 재실 정보를 클라우드 서버(140)로 전송하지 않고, 클라우드 서버(140)로부터 기계 학습 알고리즘의 업데이트 정보만을 수신할 수 있다.
다른 예를 들어, 서버(110)는 사용자 단말(150)로부터 제어 명령을 수신하여 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다. 또한, 서버(110)는 AI 스위치(120)로부터 수신한 에너지 사용 정보 및 재실 정보를 사용자 단말(150)로 전송할 수도 있다.
즉, 다른 실시예에 따르면, 서버(110)는 일 실시에서 수행하는 기능을 모두 수행하되, 클라우드 서버(140)에서 담당하는 기능도 수행할 수 있다.
또 다른 실시예에 따르면, 서버(110)가 스마트 홈 시스템(1)에 포함되어 클라우드 서버(140)와 통신 없이 동작하는 경우, 서버(110)는 공동 주택(100)의 에너지의 관리 및 기계 학습 알고리즘 생성 등을 수행하고, 서버(110)는 클라우드 서버(140)로부터 기계 학습 알고리즘의 업데이트 정보를 수신하지 않는다.
즉, 또 다른 실시예에 따르면, 서버(110)는 다른 실시예에서 수행하는 기능을 모두 수행하되, 클라우드 서버(140)로부터 기계 학습 알고리즘의 업데이트 정보를 수집하지 않는다.
클라우드 서버(140)는 기계 학습 알고리즘을 포함하며, 서버(110)로부터 수신한 에너지 사용 정보에 기초하여 각 세대별로 기계 학습 알고리즘을 생성할 수 있다. 여기서, 에너지 사용 정보는 각 세대의 전력 사용량, 각 세대의 각 실의 난방 정보, 각 세대의 각 실의 조명 정보 및 각 세대의 각 실의 콘센트 정보 등을 포함할 수 있다.
클라우드 서버(140)는 생성된 기계 학습 알고리즘을 주기적으로 업데이트할 수 있다.
클라우드 서버(140)는 각 세대별로 생성 및 업데이트된 기계 학습 알고리즘을 서버(110)로 전송할 수 있다.
AI 스위치(120)는 공동 주택(100)의 해당 세대의 실내 온도를 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 환경 센서는 CO2 센서, 습도 센서 및 공기 청정도 측정 센서 등을 포함할 수 있다.
AI 스위치(120)는 재실 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, AI 스위치(120)는 해당 세대의 각 실마다 설치되어, 해당 세대의 각 실마다의 재실 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 방1에 설치된 AI 스위치(120)는 사용자가 방1에서 재실 중인 경우, '재실'로 재실 정보를 생성하고, 방2에 설치된 AI 스위치(120)는 사용자가 방2에서 비재실 중인 경우, '비재실'로 재실 정보를 생성할 수 있다.
AI 스위치(120)는 동체 감지 센서, 카메라, 라이다 센서(Lidar Sensor), 열화상 센서, 원적외선 센서, 스피커 등을 포함하는 재실 감지 수단을 포함할 수 있다.
AI 스위치(120)는 동체 감지 센서를 포함하는 경우, 동체 감지 센서가 AI 스위치(120)로부터 기설정된 방향으로 전자파를 송신하고, 동체에 의해 반사된 반사 전자파를 수신할 수 있다. 여기서, 전자파는 9Ghz 내지 15Ghz의 주파수를 가질 수 있다.
AI 스위치(120)는 반사 전자파의 데이터로부터 주파수 데이터를 추출할 수 있다.
AI 스위치(120)는 주파수 데이터를 증폭시킨 후 노이즈를 제거할 수 있다.
AI 스위치(120)는 주파수 데이터로부터 기설정된 범위의 고주파 파형을 검출 및 분석하여 고주파 파형의 주기 및 지속 시간을 포함하는 동체 정보를 생성할 수 있다.
AI 스위치(120)는 상황 정보에 기초하여 해당 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 등을 제어할 수 있다. 예를 들어, AI 스위치(120)는 상황 정보로부터 추정된 사용자의 기상 시간에 기초하여 각 실의 조명을 점등하거나 또는 각 실의 온도를 조절할 수 있다. 다른 예를 들어, AI 스위치(120)는 상황 정보로부터 사용자가 요리중인 것으로 추정된 경우, 주방의 환기 장치를 작동시킬 수 있다.
AI 스위치(120)는 각 세대의 재실 여부에 따라 구분된 재실 상태, 수면 상태, 비재실 상태에 기초하여 해당 세대의 온도를 제어할 수 있다.
다른 예를 들어, AI 스위치(120)는 각 세대의 재실 여부에 따라 구분된 재실 상태, 수면 상태, 비재실 상태에 기초하여 해당 세대의 조명을 제어할 수 있다. 예를 들어, 재실 상태에서 조명을 온(on)시키고, 수면 상태에서는 조명을 오프(off) 또는 디밍되도록 하고, 비재실 상태에서는 조명을 오프(off)시킬 수 있다.
또 다른 예를 들어, AI 스위치(120)는 각 세대의 재실 여부에 따라 구분된 재실 상태, 수면 상태, 비재실 상태에 기초하여 해당 세대의 콘센트들을 제어할 수 있다. 예를 들어, 각 세대의 재실 여부가 수면 상태인 경우, 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 차단하고, 각 세대의 재실 여부가 수면 상태에서 재실 상태로 변경된 경우, 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 복구할 수 있다.
AI 스위치(120)는 해당 세대의 전력 사용량을 모니터링할 수 있다.
또한, AI 스위치(120)는 해당 세대 내의 콘센트별 순시 전력을 주기적으로 수집하여 대기 전력을 모니터링하고 대기 전력을 차단할 수도 있다. 예를 들어, AI 스위치(120)는 수집한 콘센트별 순시 전력에 기초하여 콘센트 별로 대기 전력에 해당하는 전력값을 결정하고, 현재 순시 전력이 기설정된 시간 동안 대기 전력에 해당하는 전력값 이하인 경우, 현재 순시 전력을 대기 전력으로 판단할 수 있다.
또 다른 예를 들어, AI 스위치(120)는 각 세대에서 사용자의 재실에 따라 CO2 센서로부터 수집되는 CO2 농도가 기설정된 값을 초과할 경우 환기 장치를 작동시킬 수 있다. 다른 예를 들어, AI 스위치(120)는 습도 센서로부터 수집되는 습도가 기설정된 값을 초과할 경우 환기 장치를 작동시킬 수 있다.
AI 스위치(120)는 해당 세대 내의 기설정된 구역에 설치된 방범 센서에서 수집된 정보에 기초하여 방범 정보를 알릴 수 있다.
AI 스위치(120)는 수요 관리 서버(미도시)로부터 수요 관리 정보를 수신하고, 수요 관리 정보에 기초하여 해당 세대 내의 냉난방 장치를 제어함으로써 수요 반응(Demand Response)에 참여할 수 있다.
AI 스위치(120)는 해당 세대 내로의 외기의 유입을 감지할 수 있다.
AI 스위치(120)는 CO2 센서로부터 수집되는 정보로부터 단위 시간당 CO2 농도를 모니터링하고, 단위 시간당 CO2 농도에 기초하여 외기의 유입을 감지할 수 있다.
AI 스위치(120)는 해당 세대의 온도, 사용자의 재실 여부, 전력 사용량 및 조명의 상태 등을 출력할 수 있다. 또한, AI 스위치(120)는 기설정된 시간 이후의 전력 사용량 및 예상 요금 등을 출력할 수 있다.
AI 스위치(120)는 하나의 기기가 온도 조절 및 조명 제어를 제공하는 온도 일체형으로 구성될 수 있으며, RS-485 시리얼 통신의 폴링 방식을 홈 네트워크로 이용하여, 월패드 및 다수의 전자제품과 통신을 수행할 수 있다.
일반적으로 시리얼 통신 방식은 폴링(polling) 방식과 이벤트 드리븐(event-driven) 방식의 프로토콜을 포함한다. 폴링 방식은 하나의 서버(월패드)가 다수의 클라이언트(기기)로 정해진 주기마다 데이터를 요청하는 방식으로, 각 기기는 수신되는 데이터 요청에 따라 반응하여 데이터 또는 제어 명령을 송신하므로, 데이터를 요청하는 서버가 2개 이상이 될 수 없다. 이벤트 드리븐 방식은 이벤트가 발생되었을 때에만, 데이터를 송신하므로 데이터의 요청 및 수신하는 기기가 복수개로 구성되어도 무방하다.
종래의 온도 제어 시스템은 월패드가 서버 역할을 하였으며, 홈 네트워크로 주로 RS-485 시리얼 통신의 폴링 방식을 이용하였다. 월패드는 서버 역할을 하며, 모든 통신 방식, 데이터 형식, 기능에 따른 프로토콜을 주관하였다.
종래의 각방 온도 제어 시스템은 서버인 월패드가 하나의 클라이언트인 온도 밸브 제어기에 제어 명령 또는 상태 정보를 요청하면, 월패드가 온도 밸브 제어기만 클라이언트로 인식하므로, 온도 밸브 제어기가 각 방의 온도 조절기에 상태 및 제어 명령을 전달하는 방식으로 구성되었다.
이와 같이, 종래의 온도 일체형의 AI 스위치(120)는 명령을 내릴 서버가 월패드(조명 제어)와 온도 밸브 제어기(온도 제어)가 2개가 됨에 따라, 회신 타이밍을 맞추기 어렵고, 회신 타이밍을 맞추더라도 통신 충돌에 의한 데이터 손실이 우려됨에 따라 오류가 발생할 확률이 높아진다는 단점을 가지고 있었다. 이를 해결하기 위해서는, 월패드로 명령 제어 신호가 일원화되거나 밸브 제어기로 일원화되어야 한다. 그러나 종래의 월패드는 다양한 기기를 운용해야 하므로, 온도 조절의 기능을 수행하지 않으며, 밸브 제어기에서 온도 제어와 조명 제어 신호 전송을 모두 수행하는 방식으로 개발되었다.
따라서, 본 발명에서 제안하는 온도 제어 및 조명 제어가 가능한 온도 일체형의 AI 스위치(120)는 제어기(미도시)와 연결되며, AI 스위치(120)와 연결된 제어기(미도시)는 AI 스위치(120)와 해당 세대의 월패드 간의 해당 세대의 온도, 조명의 제어를 중계할 수 있다. 제어기(미도시)는 월패드의 제어 명령 또는 상태 조회를 수신하고, 각 온도조절기로 전송하여 상태값을 수신하거나 제어를 할 수 있다. 제어기(미도시)는 온도 관련 통신인지, 조명 관련 통신인지는 프로토콜 상에 지정된 ID 값으로 구분할 수 있다. AI 스위치(120)는 ID 상에 온도 관련 신호가 포함되면, 온도 관련 수행을 하고, 조명 관련 신호가 포함되면 조명 관련 수행을 하게 된다.
예를 들어, AI 스위치(120)의 하위 AI 스위치인 각 방의 AI 스위치는 온도제어, 조명, 콘센트 제어, 전력량 계측, 재실감지, 환기제어, 환기센서 계측 정보 등의 다양한 기능을 모두 수용하거나, 선택 수용할 수 있다. 이 때, 각 방의 AI 스위치는 표준 프로토콜을 이용할 수 있다. 월패드는 오로지 데이터 통신만 진행하게 되고, 제어기는 해당 신호를 하위 AI 스위치로 송신하고, 하위 스위치로부터 데이터를 수신하는 경우, 수신한 데이터를 월패드로 회신할 수 있다. 제어기에 각 방 온도조절 스위치의 온도조절 상태값을 저장하는 등의 온도조절 기능을 포함하는 경우, 단순 통신 전달뿐만 아니라, 상태값에 따른 연산을 처리할 수도 있다.
AI 생활 정보기(130)는 해당 세대의 조명을 일괄 소등시킬 수 있다. 이외에도, AI 생활 정보기(130)는 해당 세대의 전기, 가스 등을 일괄 차단시킬 수도 있다.
AI 생활 정보기(130)는 해당 세대의 사용자로부터 외출 또는 복귀 여부를 설정받을 수 있다. 예를 들어, AI 생활 정보기(130)는 해당 세대의 마지막으로 재실 중인 사용자가 외출 예정인 경우, 사용자로부터 외출 모드를 설정받고, 외출 후, 해당 세대로 처음 복귀한 사용자로부터 외출 모드의 해지를 위한 복귀 모드를 설정받을 수 있다.
AI 생활 정보기(130)는 해당 세대의 사용자의 상황 정보와 관련된 기설정된 안내 정보를 출력하도록 음성 서비스를 제공할 수 있다.
AI 생활 정보기(130)는 해당 세대의 사용자로부터 음성을 입력받고, 입력된 음성에 포함된 질의에 대한 응답을 제공하는 대화형 음성 서비스 또는 음성에 기초하여 AI 스위치(120)를 제어하는 제어 서비스 등을 제공할 수 있다.
이러한 AI 생활 정보기(130)는 각 세대의 현관 마다 설치된 것일 수 있다. AI 생활 정보기(130)는 각 세대의 현관 마다 설치되어, 사용자가 외출 시, AI 생활 정보기(130)를 통해 조명 일괄 제어, 전기 및 가스 차단, 엘리베이터 호출 등을 수행할 수 있다. 이외에도, AI 생활 정보기(130)는 상술한 기능 외에도 주차 위치 정보, 택배 도착 알림 기능 등을 제공할 수 있다.
종래에는, 공동 주택(100)의 각 세대의 각 실에 조명 기능, 대기 전력 자동 차단 기능, 실내 온도 조절 기능이 모두 통합된 일체형 AI 스위치(120)만이 설치되었다. 종래의 거실에 설치되는 AI 스위치(120)의 경우, 방범을 위한 재실 감지 센서를 탑재하고 있으나, 조명, 온도, 대기 전력 제어의 기능은 탑재되지 않았다. 또한, 종래의 재실 감지 센서는 해당 세대의 사용자의 움직임을 감지하여, 현관의 센서등, 화장실의 센서등을 제어하는데 이용되고 있으나, 사용자의 움직임이 없는 경우는 감지하지 못하는 관계로, 거실, 침실에는 이용되고 있지 않다.
그러나, 본 발명은 사용자의 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용함으로써, 홈 네트워크 통신망으로 연동된 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 등을 AI 스위치(120)를 이용하여 효과적으로 조절하도록 할 수 있다.
원격 검침 서버(미도시)는 공동 주택(100)의 각 세대별로 설치된 원격 검침기를 통해 전력, 수도, 온수, 난방의 5종의 계량기로부터 누적 사용량을 예를 들어, 1시간 단위로 수집하여 데이터베이스에 저장할 수 있다. 또한, 원격 검침 서버(미도시)는 에너지 사용량을 일단위, 월단위로 정산하여 요금을 계산할 수 있다.
원격 검침 서버(미도시)는 AI 스위치(120)에서 공동 주택(100)의 해당 세대의 전력 사용량을 모니터링할 수 있도록 에너지 사용량을 AI 스위치(120)로 전송할 수 있다.
사용자 단말(150)은 AI 스위치(120)와 연관된 어플리케이션을 이용하여 해당 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 원격으로 제어하는 원격 제어부를 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(150)의 원격 제어부는 사용자의 재실 정보에 기초하여 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 해당 세대에 대해 일괄 제어시키거나 또는 해당 세대의 각 실마다 부분 제어되도록 AI 스위치(120)로 요청할 수 있다. 이 때, 사용자 단말(150)의 원격 제어부는 해당 세대 또는 각 실마다 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나가 시간대별로 제어되도록 설정할 수 있다.
사용자 단말(150)은 상황 정보를 표시하여, 사용자가 해당 세대의 상황 정보를 확인할 수 있도록 하는 상황 정보 확인부를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(150)의 상황 정보 확인부는 AI 생활 정보기(130)를 통해 설정된 외출 설정 정보 또는 AI 스위치(120)의 재실 감지부(420)를 통하여 수집되는 재실 정보 중 적어도 하나에 기초하여 각 세대 또는 각 실의 기상 시간, 출근 시간, 퇴근 시간 등을 판단할 수 있으며, 이를 사용자 단말(150)에 표시하여 사용자에게 확인받을 수 있다. 상황 정보 확인부는 상기 판단에 대한 사용자 확인 시, 각 생활 모드에 맞는 스마트 홈 제어를 수행할 수 있다. 다른 예를 들어, 사용자 단말(150)의 상황 정보 확인부는 해당 세대의 각 실마다 재실 여부를 모니터링할 수 있다. 이 때, 사용자 단말(150)은 24시간 동안의 각 실의 재실 상태 이력(예를 들어, 7~13시/15시~21시: 재실 상태, 그 외 시간: 비재실 상태)을 확인할 수도 있다.
사용자 단말(150)은 사용자의 패턴에 따라 AI 스위치(120)로 자동 운전을 요청할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(150)은 시간 스케쥴에 따른 사전 냉난방, 설정 온도에 따른 사용자의 간섭 분석, 재실 여부에 따른 자동 운전 등을 AI 스위치(120)로 요청할 수 있다.
사용자 단말(150)은 사용자 모드를 제시하여, 모드별 사용량 및 요금 예측을 디스플레이에 표시할 수 있다. 사용자 단말(150) 사용자 모드로 복수의 모드 중 어느 하나의 모드가 선택되면, 선택된 모드에 대한 정보를 서버(110)로 전송할 수 있다. 복수의 모드는 예를 들어, 절전 모드, 일반 모드 및 쾌적 모드 등을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 서버(110)는 AI 스위치(120)의 재실감지 센서에 감지되는 재실 데이터를 기반으로 세대 내의 사용자 재실을 판단하고, 비재실로 판단되고 기 설정된 대기전력차단 값보다 현재 AI 스위치(120)의 콘센트에 연결된 가전제품에 사용되는 소비전력값이 낮을 경우 이를 차단하도록 AI 스위치(120)에 차단 신호를 전송하여 해당 콘센트의 전원을 차단하고, 차단된 이후에는 AI 스위치(120)의 재실감지에서 재실이 감지될 경우 해당 콘센트의 전원을 복구하도록 할 수 있다. 해당 대기전력자동차단 및 복구 기능에 대한 사용 여부는 AI스위치 또는 스마트폰 앱 등에서 원격으로 설정할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 서버(110)는 AI 스위치(120)의 재실감지 센서에 감지되는 재실 데이터를 일정시간 동안 모니터링하여 해당 세대 내의 사용자 재실과 수면 여부를 판단하고, 일정시간 동안 비재실 또는 수면으로 판단될 경우 AI 스위치(120)와 연결된 조명의 전원을 차단하여 조명을 소등할 수 있다. 이 때, 해당 비재실 소등과 취침시 소등 기능의 사용 여부는 AI 스위치(120) 또는 사용자 단말(150)의 앱 등에서 원격으로 설정할 수 있다.
종래에는 각 세대의 사용자가 외출을 하는 경우, 사용자 단말(150)에 설치된 애플리케이션을 통해 직접 조명, 온도, 콘센트, 환기 등을 직접 차단 설정하고, 외출 후 복귀 시 차단 설정된 조명, 온도, 콘센트, 환기 등을 애플리케이션 또는 해당 세대의 AI 스위치(120) 등을 이용하여 직접 복구해야만 했다. 또한, 해당 세대에 거주하는 사용자가 다수인 경우, 일부 인원이 외출하였다 하더라도 그 외의 거주자의 재실 여부를 파악할 수 없어 원격 제어를 사용하는데 어려움이 존재하였다.
그러나, 본 발명의 에너지 사용 정보, 재실 정보, 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 등에 기초하여 공동 주택(100)의 각 세대에 거주하는 사용자의 재실을 효과적으로 감지하여, 각 세대의 각 실별로 온도, 조명, 콘센트, 환기 등을 자동으로 제어함으로써, 편리한 스마트 홈 시스템을 제공하고자 한다. 또한, 적절한 자동 제어를 통해 전기, 난방 에너지의 사용량을 절감하도록 할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 서버의 구성도이다. 도 2를 참조하면, 서버(110)는 데이터 수집부(210), 재실 판단부(220), AI 스위치 제어부(230), 상황 정보 생성부(240), 상황 정보 전송부(250), 데이터 전송부(260), 제어 정보 수신부(270) 및 상황 제어부(280)를 포함할 수 있다.
데이터 수집부(210)는 AI 스위치(120)에 의해 수집된 에너지 사용 정보 및 재실 정보를 주기적으로 수집할 수 있다. 여기서, 에너지 사용 정보는 각 세대의 전력 사용량, 각 세대의 각 실의 냉난방 정보, 각 세대의 각 실의 조명 정보, 각 세대의 각 실의 콘센트 정보 및 각 세대의 환기 정보 등을 포함할 수 있다.
데이터 수집부(210)는 AI 생활 정보기(130)를 통해 설정된 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보를 주기적으로 수집할 수 있다. 예를 들어, 데이터 수집부(210)는 해당 세대의 사용자가 외출 여부에 따라 AI 생활 정보기(130)를 통해 외출 모드를 설정하였는지, 또는 복귀 모드를 설정하였는지에 대한 외출 설정 정보를 수집할 수 있다. 여기서, 외출 모드는 모든 사용자가 비재실 중인 상황을 나타내고, 복귀 모드는 적어도 하나의 사용자가 재실 중인 상황을 나타내는 것일 수 있다.
데이터 수집부(210)는 해당 세대의 사용자가 AI 생활 정보기(130)를 통해 해당 세대의 조명을 일괄 소등시켰는지에 대한 일괄 소등 정보를 수집할 수도 있다.
재실 판단부(220)는 기설정된 시간 동안의 재실 정보의 패턴에 기초하여 각 세대의 재실 여부를 판단할 수 있다.
만약, 기설정된 최근 시간 동안 수집된 재실 정보를 이용하지 않는 경우, 사용자의 수면 시간 동안 간헐적인 뒤척임이 감지되는지 여부에 따라 재실 상태 및 비재실 상태가 같이 발생될 수 있으므로, 해당 세대에서 사용자의 재실 여부를 정확하게 판단할 수 없기 때문이다.
이외에도, 기설정된 최근 시간 동안의 재실 정보를 수집하여 재실 여부를 판단하는 경우, 일시적인 노이즈로 인해 비재실 상태임에도 재실 상태로 잘못 판단할 가능성을 배제시키도록 하기 위함이다.
재실 판단부(220)는 일정 시간 동안의 재실 정보의 패턴, 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 등에 기초하여 각 세대의 재실 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 재실 판단부(220)는 재실 정보의 패턴, 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보에 각각 가중치를 부여하고, 가중치가 반영된 재실 정보의 패턴, 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보에 기초하여 각 세대의 재실 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 재실 판단부(220)는 외출 설정 정보가 외출 모드이거나 일괄 소등 정보가 일괄 소등 상태인 경우, 재실 정보의 패턴과 무관하게 해당 세대를 비재실로 판단할 수 있다.
재실 판단부(220)는 동체 정보로부터 기설정된 최근 시간 동안의 고주파 파형의 주기 및 지속 시간에 기초하여 재실 여부를 재실, 비재실 및 수면 중 적어도 하나로 판단할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 에너지 사용 정보에 기초한 기계 학습 알고리즘 및 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용하여 AI 스위치(120)가 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 등을 조절하도록 제어할 수 있다. 여기서, 상황 정보는 모든 사용자의 재실 또는 비재실 여부, 일부 사용자의 재실 또는 비재실 여부, 사용자의 수면 여부, 사용자의 기상 여부 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, AI 스위치 제어부(230)는 상황 정보를 이용하여 해당 세대의 사용자의 퇴근 시간을 예측하고, 예측된 퇴근 시간에 맞추어 AI 스위치(120)가 자동으로 난방을 작동시키도록 제어할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 재실 여부가 재실인 경우, AI 스위치(120)가 해당 세대의 온도를 자동으로 조절하는 인공지능 모드로 동작하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 재실 여부가 비재실인 경우, 해당 세대의 온도를 기설정된 온도만큼 낮추거나 높이도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 재실 여부가 수면인 경우, AI 스위치(120)가 수면 모드로 동작하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다. 여기서, 수면 모드는 일정 시간(t+1) 이후 온도를 난방의 경우, 기설정된 온도(예를 들어, +A℃)로 높이고, 재실 상태로 전환되면, 인공지능 모드로 전환되도록 할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 상황 정보에 기초하여 해당 세대의 온도를 제어할 수 있다.
예를 들어, AI 스위치 제어부(230)는 상황 정보에 기초하여 추정된 기상 시간에 기초하여 각 실의 조명을 점등하거나 또는 각 실의 온도를 조절할 수 있다. 즉, AI 스위치 제어부(230)는 기상 시간에 사용자가 위치한 방안의 조명을 점등하고, 사용자의 수면 시간 동안 높아지게 설정된 방안의 온도를 낮출 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 재실 여부가 비재실인 경우, 해당 세대의 조명을 소등하거나 조도의 디밍을 제어하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 재실 여부가 수면인 경우, 해당 세대의 조명을 소등하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 재실 여부가 비재실로부터 재실 또는 수면으로 변경된 경우, 조명이 켜지거나 또는 조명이 켜지지 않도록 설정된 설정 정보에 기초하여 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 재실 여부가 비재실이고, 해당 세대에 대해 측정된 소비 전력이 기설정된 대기 전력 차단값 이하인 경우, 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 차단할 수 있다. 예를 들어, AI 스위치 제어부(230)는 AI 스위치(120)에서 감지된 소비 전력이 특정 와트(W) 미만인 경우, 해당 콘센트들의 대기 전력을 차단할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 재실 여부가 비재실에서 재실로 변경된 경우, 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 복구하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 재실 여부가 수면인 경우, 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 차단시키도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다. 이후, 해당 세대의 재실 여부가 수면에서 재실로 변경된 경우, AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 복구하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 해당 세대의 재실 여부가 수면인 경우, 해당 세대의 환기 장치가 학습된 시간에 따라 작동하도록 AI 스위치(120)를 제어할 수 있다.
재실 판단부(220)는 각 세대의 각 실의 재실 여부를 판단할 수 있다. 예를 들어, 재실 판단부(220)는 각 세대의 각 실에 설치된 AI 스위치(120)의 동체 감지 센서를 통해 생성된 재실 정보에 기초하여, 각 실마다 적어도 하나의 사용자에 대한 재실 중 또는 비재실 중인지를 판단할 수 있다.
AI 스위치 제어부(230)는 에너지 사용 정보에 기초한 기계 학습 알고리즘 및 각 실의 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용하여 AI 스위치(120)가 각 세대의 각 실의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 등을 조절하도록 제어할 수 있다.
상황 정보 생성부(240)는 해당 세대의 재실 여부에 기초하여 사용자의 현재 상황을 판단하고, 사용자의 현재 상황과 관련된 상황 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 상황 정보 생성부(240)는 해당 세대의 재실 여부에 기초하여 사용자의 현재 상황을 예를 들어, 기상 상태, 수면 상태, 외출 상태, 식사중, 출근 예정, 퇴근 예정 등으로 판단할 수 있다.
상황 정보 전송부(250)는 생성된 상황 정보를 AI 생활 정보기(130)로 전송할 수 있다.
상황 정보 생성부(240)는 생성된 상황 정보에 기초하여 사용자의 기상 시간을 추정할 수 있다. 예를 들어, 상황 정보 생성부(240)는 사용자의 상황이 수면 상태로 판단된 이후, 사용자의 움직임이 감지된 경우, 사용자의 기상 시간(예를 들어, 6시)을 추정할 수 있다. 이 때, AI 스위치 제어부(230)는 추정된 기상 시간에 기초하여 AI 스위치(120)가 각 세대의 각 실의 조명을 점등하거나 또는 각 실의 온도를 조절하도록 제어할 수 있다. 예를 들어, AI 스위치 제어부(230)는 각 실의 사용자의 기상 시간에 맞추어 조명 점등 알람을 출력하고, 거실의 난방 온도를 조절하도록 제어할 수 있다.
상황 제어부(280)는 상황 정보에 따라 사용자의 외출 시간, 취침 시간, 재실 시간 또는 복귀 시간 등을 예측하고, 예측에 기초하여 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 해당 세대에 대해 일괄 제어시키거나 또는 해당 세대의 각 실마다 부분 제어시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 서버에서 AI 스위치를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하는 방법의 순서도이다. 도 3에 도시된 서버(110)에서 수행되는 AI 스위치(120)를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하는 방법은 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 따른 스마트 홈 시스템(1)에서 시계열적으로 처리되는 단계들을 포함한다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 및 도 2에 도시된 실시예에 따른 서버(110)에 의해 수행되는 AI 스위치(120)를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하는 방법에도 적용된다.
단계 S310에서 서버(110)는 AI 스위치(120)에 의해 수집된 에너지 사용 정보, 재실 정보, AI 생활 정보기(130)를 통해 설정된 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 중 적어도 하나를 수집할 수 있다.
단계 S320에서 서버(110)는 일정 시간 동안의 재실 정보의 패턴, 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 중 적어도 하나에 기초하여 각 세대의 재실 여부를 판단할 수 있다.
단계 S330에서 서버(110)는 에너지 사용 정보에 기초한 기계 학습 알고리즘 및 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용하여 AI 스위치(120)가 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하도록 제어할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S310 내지 S330은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 전환될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 스위치의 구성도이다. 도 4를 참조하면, AI 스위치(120)는 환경 센서(410), 재실 감지부(420) 및 스마트 홈 제어부(430)를 포함할 수 있다.
환경 센서(410)는 공동 주택(100)의 해당 세대(400)의 실내 온도를 측정하는 온도 센서를 포함할 수 있다. 예를 들어, 환경 센서(410)는 CO2 센서, 습도 센서 및 공기 청정도 측정 센서 등을 포함할 수 있다.
재실 감지부(420)는 재실 정보를 생성할 수 있다. 재실 감지부(420)는 동체(動體) 감지 센서, 카메라, 라이다 센서(Lidar Sensor), 열화상 센서, 원적외선 센서, 스피커 중 적어도 하나를 포함하는 재실 감지 수단을 포함할 수 있다.
재실 감지부(420)가 동체 감지 센서를 포함하는 경우, 재실 감지부(420)는 주파수 추출부, 전처리부 및 동체 정보 생성부를 포함할 수 있다.
동체 감지 센서는 AI 스위치(120)로부터 기설정된 방향으로 전자파를 송신하고, 동체(動體)에 의해 반사된 반사 전자파를 수신할 수 있다. 여기서, 전자파는 9Ghz 내지 15Ghz의 주파수를 가질 수 있다.
동체 감지 센서는 고감도로 구성되어, 사용자(403)가 조금이라도 움직이는 경우에도 사용자(403)의 동체를 감지할 수 있다.
주파수 추출부는 반사 전자파의 데이터로부터 주파수 데이터를 추출할 수 있다.
전처리부는 주파수 데이터를 증폭시킨 후 노이즈를 제거할 수 있다. 주파수 데이터에 대해서는 도 5a 및 도 5b를 통해 상세히 설명하도록 한다.
이외에도, 재실 감지부(420)는 해당 세대에서 사용자(403)의 동체를 추적하여 재실 여부를 감지할 수 있다. 예를 들어, 사용자(403)가 해당 세대(400) 내에서 거실을 통해 큰 방으로 들어가서 수면하는 경우, 재실 감지부(420)는 사용자(403)의 재실을 거실 감지 이후 큰 방 감지, 거실 미감지 이후 큰 방 미감지 및 거실 미감지의 형태로 사용자(403)의 동체를 감지할 수 있다. 이 때, 재실 감지부(420)는 사용자(403)가 거실을 통해 큰 방으로 이동한 이후, 사용자(403)의 움직임이 없는 것으로 감지되면, 큰 방에 재실 인원이 존재하는 것으로 판단할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 주파수 데이터를 도시한 예시적인 도면이다.
도 5a는 본 발명의 일 실시예에 따른 동체가 존재하지 않는 경우의 주파수 데이터를 도시한 예시적인 도면이다. 도 5a를 참조하면, 동체가 존재하지 않는 경우, 주파수 데이터(510)의 파형은 비교적 안정적인 모습을 보이는 것을 확인할 수 있다. 이 때, 동체가 존재하지 않는 경우, 주파수 데이터(510)는 주파수 추출부, 전처리부에 의해 증폭된 후 노이즈가 제거된 주파수 데이터(520)의 파형으로 도출될 수 있다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 동체가 존재하는 경우의 주파수 데이터를 도시한 예시적인 도면이다. 도 5b를 참조하면, 동체가 존재하는 경우, 주 파수 데이터(530)의 파형은 동체에 의해 고주파 펄스 형태 또는 저주파 펄스 형태로 왜곡되어 보이는 것을 확인할 수 있다. 이 때, 동체가 존재하는 경우 주파수 데이터(530)는 주파수 추출부, 전처리부에 의해 증폭된 후 노이즈가 제거된 주파수 데이터(540)의 파형으로 도출될 수 있다.
다시 도 4로 돌아와서, 동체 정보 생성부는 주파수 데이터로부터 기설정된 범위의 고주파 파형을 검출 및 분석하여 고주파 파형의 주기 및 지속 시간을 포함하는 동체 정보를 생성할 수 있다. 예를 들어, 동체 정보 생성부는 주파수 데이터로부터 기설정된 범위의 고주파 파형을 검출 및 분석함으로써, 고주파 파형가 반복된 주기에 대한 숫자 및 지속 시간을 포함하는 동체 정보를 생성할 수 있다.
스마트 홈 제어부(430)는 재실 정보에 기초하여 에어컨(401)의 제어를 통해 해당 세대의 온도를 제어할 수 있다.
이외에도, AI 스위치(120)는 전력 사용량 모니터링부(미도시) 및 조명 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있다.
전력 사용량 모니터링부(미도시)는 해당 세대(400)의 전력 사용량을 모니터링할 수 있다. 예를 들어, 전력 사용량 모니터링부(미도시)는 원격 검침 서버의 데이터베이스로부터 전기, 난방, 가스 등의 매 시간 단위 누적 사용량을 수신하여 모니터링할 수 있다.
조명 제어부(미도시)는 상황 정보 또는 사용자의 제어에 기초하여 해당 세대(400)의 조명(402)을 제어할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 AI 생활 정보기의 구성도이다. 도 6을 참조하면, AI 생활 정보기(130)는 일괄 소등 제어부(610), 외출 설정부(620), 서비스 제공부(630) 및 음성 입력부(640)를 포함할 수 있다.
일괄 소등 제어부(610)는 해당 세대의 조명을 일괄 소등시킬 수 있다. 이외에도, 일괄 소등 제어부(610)는 해당 세대의 전기, 가스 등을 일괄 차단시킬 수도 있다.
외출 설정부(620)는 해당 세대의 사용자로부터 외출 또는 복귀 여부를 설정받을 수 있다.
예를 들어, 외출 설정부(620)는 해당 세대의 모든 사용자의 외출 시, 마지막으로 외출할 사용자로부터 외출 모드를 설정받을 수 있다. 이 때, 일괄 소등 제어부(610)는 외출 모드가 설정된 경우, 해당 세대의 조명, 전기, 가스 등을 일괄 차단시킬 수 있다.
다른 예를 들어, 외출 설정부(620)는 해당 세대에서 외출 후 처음으로 복귀한 사용자로부터 외출 모드의 해지를 위해 복귀 모드를 설정받을 수 있다. 이 때, 일괄 소등 제어부(610)는 기존에 설정된 외출 모드를 해제하여 해당 세대의 조명, 전기, 가스 등의 이용이 가능해지도록 할 수 있다.
서비스 제공부(630)는 상황 정보와 관련된 기설정된 안내 정보를 출력하도록 음성 서비스를 제공할 수 있다. 예를 들어, 서비스 제공부(630)는 해당 세대의 사용자가 외출할 것으로 판단된 경우, "가스, 전기 차단은 하셨나요?" 또는 "외출 모드로 설정할까요?" 등과 같은 안내 정보를 출력할 수 있다. 다른 예를 들어, 서비스 제공부(630)는 해당 세대의 사용자가 출근할 것으로 판단된 경우, "출근 시간 전입니다. 오늘도 즐거운 하루되세요", "오늘 날씨는 비. 우산을 준비하세요", "주차 위치는 화면을 확인하세요"와 같이 출근 상황과 관련된 안내 정보를 출력할 수 있다.
음성 입력부(640)는 해당 세대의 사용자로부터 음성을 입력받을 수 있다. 예를 들어, 음성 입력부(640)는 해당 세대의 모든 사용자의 외출 시, 마지막으로 외출할 사용자로부터 "외출 모드"와 같은 음성을 입력받고, 해당 세대의 적어도 하나의 사용자의 복귀 시, 처음으로 복귀한 사용자로부터 "복귀 모드"와 같은 음성을 입력받을 수 있다.
서비스 제공부(630)는 입력된 음성에 포함된 질의에 대한 응답을 제공하는 대화형 음성 서비스 또는 음성에 기초하여 AI 스위치(120)를 제어하는 제어 서비스 중 어느 하나를 제공할 수 있다.
예를 들어, 음성 입력부(640)가 사용자로부터 "비 오는 날 어울리는 노래 틀어줘"라는 음성을 입력받은 경우, 서비스 제공부(630)는 해당 음성에 포함된 질의에 대한 응답으로 "비 오는 날에 어울리는 노래 리스트를 준비해봤어요"를 음성 출력하며, 노래 리스트를 재생시킬 수 있다.
다른 예를 들어, 음성 입력부(640)가 사용자로부터 "주방 환기 장치 꺼줘"라는 음성을 입력받은 경우, 서비스 제공부(630)는 해당 음성에 기초하여 AI 스위치(120)를 제어하여 주방에 위치한 환기 장치의 작동이 정지되도록 할 수 있다. 또 예를 들어, 음성 입력부(640)가 사용자로부터 "외출 모드"라는 음성을 입력받은 경우, 서비스 제공부(630)는 해당 세대의 조명을 일괄 소등시키고, 엘리베이터를 호출하고, 가스 밸브를 차단하고, 자동 온도 조절 모드 및 자동 환기를 가동시킬 수 있다. 이 때, 서비스 제공부(630)는 외출 모드와 관련된 기설정된 안내 음성을 출력할 수 있다. 이와 달리, 음성 입력부(640)가 사용자로부터 "복귀 모드"라는 음성을 입력받은 경우, 서비스 제공부(630)는 "어서오세요, 택배를 확인하세요. 방문자는 2명이에요."와 같이 사용자의 외출 상태에서 발생된 상황을 음성 출력한 후, 해당 세대의 일괄 소등을 해제시키고, 콘센트를 복귀시키고, 자동 온도 조절 모드에서 쾌적 모드로 복귀시켜 가동시킬 수 있다. 이 때, 서비스 제공부(630)는 복귀 모드와 관련된 기설정된 안내 음성을 출력할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 단말에서 AI 스위치를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 원격 제어하기 위한 화면을 도시한 예시적인 도면이다. 도 7을 참조하면, 사용자 단말(150)은 사용자가 AI 스위치(120)를 조작할 수 있도록 하는 통신단말기용 스마트 애플리케이션이 설치될 수 있다.
사용자는 사용자 단말(150)에 설치된 스마트 애플리케이션을 실행시키고, 해당 세대의 온도, 조명, 콘센트, 환기 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 또한, 사용자는 사용자 단말(150)에 설치된 스마트 애플리케이션을 실행시키고, 해당 세대의 상황 정보를 확인할 수 있다. 예를 들어, 사용자 단말(150)은 스마트 애플리케이션의 상황 정보 확인 화면(700)을 통해 서버(110)의 상황 정보 생성부(240)가 생성한 사용자의 기상 시간, 취침 시간, 출근 시간, 퇴근 시간 등과 관련된 패턴을 확인할 수 있다. 이 때, 사용자 단말(150)은 시간 설정 버튼(702)과 실행 버튼(701)을 통해 해당 세대의 온도, 조명, 콘센트, 환기 등에 대한 제어 모드를 시간대별로 설정할 수도 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 서버의 구성도이다. 도 8을 참조하면, 클라우드 서버(140)는 제어정보 생성부(810) 및 제어정보 전송부(820)를 포함할 수 있다.
제어정보 생성부(810)는 서버(110)로부터 수신한 에너지 사용 정보 및 재실 정보에 기초하여 각 세대별로 기계 학습 제어정보를 생성 및 업데이트할 수 있다.
제어정보 전송부(820)는 각 세대별로 생성 및 업데이트된 기계 학습 제어정보를 서버(110)로 전송할 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 클라우드 서버에서 AI 스위치를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하기 위한 기계 학습 제어정보를 서버로 전송하는 방법의 순서도이다. 도 9에 도시된 클라우드 서버(140)에서 수행되는 AI 스위치를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하기 위한 기계 학습 제어정보를 전송하는 방법은 도 1 내지 도 8에 도시된 실시예에 따른 스마트 홈 시스템(1)에서 시계열적으로 처리되는 단계들을 포함한다. 따라서, 이하 생략된 내용이라고 하더라도 도 1 내지 도 8에 도시된 실시예에 따른 클라우드 서버(140)에 의해 수행되는 AI 스위치를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하기 위한 기계 학습 제어정보를 전송하는 방법에도 적용된다.
단계 S910에서 클라우드 서버(140)는 서버(110)로부터 수신한 에너지 사용 정보 및 재실 정보에 기초하여 각 세대별로 기계 학습 제어정보를 생성 및 업데이트할 수 있다.
단계 S920에서 클라우드 서버(140)는 각 세대별로 생성 및 업데이트된 기계 학습 제어정보를 서버(110)로 전송할 수 있다.
상술한 설명에서, 단계 S910 내지 S920은 본 발명의 구현예에 따라서, 추가적인 단계들로 더 분할되거나, 더 적은 단계들로 조합될 수 있다. 또한, 일부 단계는 필요에 따라 생략될 수도 있고, 단계 간의 순서가 전환될 수도 있다.
도 1 내지 도 9를 통해 설명된 스마트 홈 시스템에서 AI 스위치를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하는 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램 또는 컴퓨터에 의해 실행 가능한 명령어를 포함하는 기록 매체의 형태로도 구현될 수 있다. 또한, 도 1 내지 도 9를 통해 설명된 스마트 홈 시스템에서 AI 스위치를 구비한 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하는 방법은 컴퓨터에 의해 실행되는 매체에 저장된 컴퓨터 프로그램의 형태로도 구현될 수 있다.
컴퓨터 판독 가능 매체는 컴퓨터에 의해 액세스될 수 있는 임의의 가용 매체일 수 있고, 휘발성 및 비휘발성 매체, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다. 또한, 컴퓨터 판독가능 매체는 컴퓨터 저장 매체를 포함할 수 있다. 컴퓨터 저장 매체는 컴퓨터 판독가능 명령어, 데이터 구조, 프로그램 모듈 또는 기타 데이터와 같은 정보의 저장을 위한 임의의 방법 또는 기술로 구현된 휘발성 및 비휘발성, 분리형 및 비분리형 매체를 모두 포함한다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100: 공동 주택
110: 서버
120: AI 스위치
130: AI 생활 정보기
140: 클라우드 서버
150: 사용자 단말
210: 데이터 수집부
220: 재실 판단부
230: AI 스위치 제어부
240: 상황 정보 생성부
250: 상황 정보 전송부
260: 데이터 전송부
270: 제어 정보 수신부
400: 공동 주택 세대
401: 에어컨
402: 조명
410: 환경 센서
420: 재실 감지부
430: 스마트 홈 제어부
610: 일괄 소등 제어부
620: 외출 설정부
630: 서비스 제공부
640: 음성 입력부
810: 제어정보 생성부
820: 제어정보 전송부

Claims (21)

  1. 스마트 홈 시스템에 있어서,
    서버;
    각 세대마다 설치된 AI 생활 정보기;
    상기 각 세대마다 설치된 AI 스위치를 포함하고,
    상기 서버는
    상기 AI 스위치에 의해 수집된 에너지 사용 정보, 재실 정보, 상기 AI 생활 정보기를 통해 설정된 외출 설정 정보 및 일괄 소등 정보 중 적어도 하나를 수집하는 데이터 수집부;
    일정 시간 동안의 상기 재실 정보의 패턴, 상기 외출 설정 정보 및 상기 일괄 소등 정보 중 적어도 하나에 기초하여 상기 각 세대의 재실 여부를 판단하는 재실 판단부; 및
    상기 에너지 사용 정보에 기초한 기계 학습 알고리즘 및 상기 재실 여부에 기초하여 생성된 상황 정보를 이용하여 상기 AI 스위치가 상기 각 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 조절하도록 제어하는 AI 스위치 제어부를 포함하고,
    상기 AI 스위치는
    해당 세대의 상기 재실 정보를 생성하기 위한 재실 감지부;
    상기 상황 정보에 기초하여 상기 해당 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 제어하는 스마트 홈 제어부를 포함하고,
    상기 AI 생활 정보기는
    상기 해당 세대의 조명을 일괄 소등시키는 일괄 소등 제어부; 및
    상기 해당 세대의 사용자로부터 외출 또는 복귀 여부를 설정받는 외출 설정부를 포함하는 것이되,
    상기 해당 세대의 재실 여부에 기초하여 상기 사용자의 현재 상황을 판단하고, 상기 사용자의 현재 상황과 관련된 상기 상황 정보를 생성하는 상황 정보 생성부를 더 포함하고,
    상기 재실 감지부는 재실 감지 수단으로서 동체(動體) 감지 센서를 포함하고,
    상기 동체 감지 센서는 상기 AI 스위치로부터 기설정된 방향으로 전자파를 송신하고, 동체에 의해 반사된 반사 전자파를 수신하고,
    상기 재실 감지부는 상기 반사 전자파의 데이터로부터 주파수 데이터를 추출하는 주파수 추출부;
    상기 주파수 데이터를 증폭시킨 후 노이즈를 제거하는 전처리부; 및
    상기 주파수 데이터로부터 기설정된 범위의 고주파 파형을 검출 및 분석하여 상기 사용자의 움직임과 관련된 상기 고주파 파형의 주기 및 지속 시간을 포함하는 상기 동체 정보를 생성하는 동체 정보 생성부를 더 포함하고,
    상기 재실 판단부는 상기 동체 정보에 포함된 기설정된 최근 시간 동안의 고주파 파형의 주기 및 지속 시간에 기초하여 상기 재실 여부를 재실, 비재실 및 수면 중 적어도 하나로 판단하고,
    상기 상황 정보 생성부는 상기 일정 시간 동안의 상기 재실 정보의 패턴에 기초하여 상기 사용자의 상황을 수면 상태로 판단하고,
    상기 사용자의 상황이 수면 상태로 판단된 이후, 상기 사용자의 움직임이 감지된 경우에 기초하여 상기 사용자의 기상 시간을 추정하고,
    상기 스마트 홈 제어부는 상기 추정된 기상 시간에 기초하여 상기 해당 세대의 각 실의 조명을 점등하거나 또는 상기 각 실의 온도를 조절하고,
    상기 AI 생활 정보기는
    상기 상황 정보와 관련된 기설정된 안내 정보를 출력하도록 음성 서비스를 제공하는 서비스 제공부를 더 포함하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상황 정보 생성부는 상기 일정 시간 동안의 상기 재실 정보의 패턴에 기초하여 상기 사용자의 기상 시간 패턴, 취침 시간 패턴, 출근 시간 패턴 및 퇴근 시간 패턴을 생성하고, 상기 생성된 기상 시간 패턴, 취침 시간 패턴, 출근 시간 패턴 및 퇴근 시간 패턴에 기초하여 상기 사용자의 현재 상황을 기상, 수면, 출근 및 퇴근으로 판단하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서버는 상기 상황 정보에 따라 상기 사용자의 외출 시간, 취침 시간, 재실 시간 또는 복귀 시간 중 적어도 하나를 예측하고, 상기 예측에 기초하여 상기 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 상기 해당 세대에 대해 일괄 제어시키는 상황 제어부를 포함하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 재실 감지부는 상기 해당 세대의 각 실마다 재실 정보를 생성하고,
    상기 상황 제어부는 상기 상황 정보에 따라 예측된 상기 사용자의 외출 시간, 취침 시간, 재실 시간 또는 복귀 시간 중 적어도 하나에 기초하여 상기 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 상기 해당 세대의 각 실마다 부분 제어시키는 것인, 스마트 홈 시스템.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 서비스 제공부는 상기 해당 세대의 사용자로부터 상기 복귀를 설정받은 경우, 상기 해당 세대 내에서 상기 사용자의 외출 상태에서 발생된 상황과 관련된 안내 정보를 출력하도록 상기 음성 서비스를 더 제공하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 재실 감지부는 카메라, 라이다 센서(Lidar Sensor), 열화상 센서, 원적외선 센서, 스피커 중 적어도 하나를 더 포함하는 재실 감지 수단을 포함하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 AI 스위치 제어부는 상기 해당 세대의 재실 여부가 상기 재실인 경우, 상기 AI 스위치가 상기 해당 세대의 온도를 자동으로 조절하는 인공지능 모드로 동작하도록 상기 AI 스위치를 제어하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 AI 스위치 제어부는 상기 해당 세대의 재실 여부가 상기 비재실인 경우, 상기 해당 세대의 온도를 기설정된 온도만큼 낮추거나 높이도록 상기 AI 스위치를 제어하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 AI 스위치 제어부는 상기 해당 세대의 재실 여부가 상기 비재실인 경우, 상기 해당 세대의 조명을 소등하거나 조도의 디밍을 제어하도록 상기 AI 스위치를 제어하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 AI 스위치 제어부는 상기 해당 세대의 재실 여부가 상기 비재실이고, 상기 해당 세대에 대해 측정된 소비 전력이 기설정된 대기 전력 차단값 이하인 경우, 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 차단하고, 상기 해당 세대의 재실 여부가 상기 비재실에서 상기 재실로 변경된 경우, 상기 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 복구하도록 상기 AI 스위치를 제어하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 AI 스위치 제어부는 상기 해당 세대의 재실 여부가 상기 수면인 경우, 상기 AI 스위치가 수면 모드로 동작하도록 상기 AI 스위치를 제어하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 AI 스위치 제어부는 상기 해당 세대의 재실 여부가 상기 수면인 경우, 상기 해당 세대의 조명을 소등하도록 상기 AI 스위치를 제어하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 AI 스위치 제어부는 상기 해당 세대의 재실 여부가 상기 수면인 경우, 상기 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 차단하고, 상기 해당 세대의 재실 여부가 상기 수면에서 상기 재실로 변경된 경우, 상기 해당 세대의 콘센트들의 대기 전력을 복구하도록 상기 AI 스위치를 제어하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  18. 제 1 항에 있어서,
    상기 AI 스위치는 상기 해당 세대의 제어기와 연결되고,
    상기 AI 스위치와 연결된 제어기는 상기 AI 스위치와 상기 해당 세대의 월패드 간의 상기 해당 세대의 온도의 제어를 중계하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트 홈 시스템은
    상기 해당 세대의 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 원격으로 제어하도록 하는 사용자 단말을 더 포함하고,
    상기 사용자 단말은 상기 재실 정보에 기초하여 상기 온도, 조명, 콘센트 및 환기 중 적어도 하나를 상기 해당 세대에 대해 일괄 제어시키거나 또는 상기 해당 세대의 각 실마다 부분 제어시키는 원격 제어부; 및
    상기 상황 정보를 표시하여 상기 사용자가 상기 상황 정보를 확인할 수 있도록 하는 상황 정보 확인부를 포함하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 에너지 사용 정보는 상기 각 세대의 전력 사용량, 상기 각 세대의 각 실의 냉난방 정보, 상기 각 세대의 각 실의 조명 정보, 상기 각 세대의 각 실의 콘센트 정보 및 상기 각 세대의 환기 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것인, 스마트 홈 시스템.
  21. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트 홈 시스템은 상기 기계 학습 알고리즘을 포함하는 클라우드 서버를 더 포함하고,
    상기 서버는
    상기 수집된 에너지 사용 정보 및 재실 정보를 상기 클라우드 서버로 전송하는 데이터 전송부; 및
    상기 클라우드 서버로부터 제어 정보를 수신하는 제어 정보 수신부를 더 포함하고,
    상기 클라우드 서버는
    상기 서버로부터 수신한 에너지 사용 정보 및 재실 정보에 기초하여 상기 각 세대별로 상기 제어 정보를 생성 및 업데이트하는 제어 정보 생성부; 및
    상기 각 세대별로 상기 생성 및 업데이트된 제어 정보를 상기 서버로 전송하는 제어 정보 전송부를 포함하는 것인, 스마트 홈 시스템.
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