KR102615946B1 - 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템에 관한 것으로서, 건물 내부의 재실자를 파악할 수 있게 건물의 천장에 장착되며 설정된 단위 회전각도로 회전하면서 촬상하는 적어도 하나의 열화상카메라와, 열화상 카메라가 회전되게 구동하는 회전 구동부와, 회전 구동부를 구동하여 열화상카메라로부터 입력된 분할 이미지들로부터 이미지 재실자를 계수하고, 계수된 이미지 재실자의 수에 따라 건물의 냉난방을 수행하는 냉난방기와, 건물의 조명을 담당하는 조명장치와, 건물의 환기를 수행하는 환기장치에 대한 가동조건을 조정하는 건물에너지 관리 제어부를 구비한다. 이러한 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템에 의하면, 단위 회전각도로 회전하여 분할 이미지를 획득할 수 있는 열화상카메라를 적용하면서도 재실위치 정보와 매칭시킨 재실자정보를 획득할 수 있어 건물 에너지 관리 효율성을 향상시키도록 지원할 수 있는 장점을 제공한다.

Description

열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템{building management system using thermal image camera}
본 발명은 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템에 관한 것으로서, 상세하게는 재실자의 수를 파악하여 건물 내의 온도를 포함한 환경조건을 제어하는 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템에 관한 것이다.
현재 에너지 자원 수급의 해외 의존도가 높은 우리나라는 원유를 포함한 수입에너지의 소비는 감소되지 않고, 여전히 증가하고 있다. 이러한 실정을 감안해볼 때, 에너지 소비 분야 중 건물분야의 에너지 절약에 대한 기술개발과 적용은 매우 중요한 분야로 받아들여지고 있다. 즉, 산업이 발전함에 따라 건물의 수가 늘어나고 있으며, 각 건물은 냉난방 및 시설의 운영에 많은 에너지를 사용하고 있다. 건물에서 소비되는 에너지 사용량은 국내 전체 사용량 중 약 20%를 차지하고 있으며, 해마다 늘어나고 있는 추세이다.
특히, 건물에서의 효율적인 에너지 사용은 건물주의 경제적 측면과 국가 기간산업에도 직접적인 영향을 주는 중요한 요소로써, 이에 대한 기술개발 및 투자가 절실히 요구되고 있다. 또한, 합리적이지 못한 에너지 사용은 건물 내 설비들의 비효율적인 운전 및 관리에도 연관성이 있다. 이러한, 건물에서의 에너지 절약 방법으로는 건축 계획적 접근 방법과 에너지 사용기기 및 시스템의 운전 효율을 향상시키는 설비적 접근방법이 있다. 설비적 접근 방법에서는 적절한 환경을 제공하는 것과 동시에 에너지 소비량이나 환경보전을 고려한 효율적인 설비 시스템의 운용이 요구되고 있다.
그리고, 건물 소유주 입장에서 건물의 에너지 소비량은 곧 금전적인 지출과 연계되므로 비효율적인 건물의 에너지 소비는 건물 소유주에게 상당한 금전적 부담을 준다. 이러한 문제를 해결하기 위해서는 건물에서 소비되는 에너지 사용을 효율적이고, 체계적으로 관리하기 위한 개선 방안이 요구된다.
- 공개특허 제10-2013-0130513
본 발명은 상기와 같은 요구사항을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 열화상카메라를 이용하여 건물내의 재실자의 수를 보다 정밀하게 파악하면서 냉난방을 포함한 에너지 관련 가동시설을 효율적으로 가동되게 제어하는 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템은 건물 내부의 재실자를 파악할 수 있게 건물의 천장에 장착되며 설정된 단위 회전각도로 회전하면서 촬상하는 적어도 하나의 열화상카메라와; 상기 열화상 카메라가 회전되게 구동하는 회전 구동부와; 상기 회전 구동부를 구동하여 상기 열화상카메라로부터 입력된 분할 이미지들로부터 이미지 재실자를 계수하고, 계수된 이미지 재실자의 수에 따라 건물의 냉난방을 수행하는 냉난방기와, 건물의 조명을 담당하는 조명장치와, 건물의 환기를 수행하는 환기장치에 대한 가동조건을 조정하는 건물에너지 관리 제어부;를 구비한다.
바람직하게는 상기 열화상 카메라의 단위 회전각도는 상기 열화상 카메라의 회전중심축을 기준으로 원주방향을 따라 정지 상태에서의 화상 취득 각도보다 작게 설정된 각도로 결정되어 회전되게 구축된다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 상기 열화상 카메라의 설치 영역에 함께 장착되어 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소센서;를 더 구비하고, 상기 건물에너지 관리 제어부는 상기 이산화탄소센서에서 검출된 이산화탄소의 농도에 대응되는 재실자 예측수를 산출하고, 산출된 재실자 예측수가 상기 열화상 카메라를 스캔하여 취득된 이미지 재실자수 보다 설정된 허용범위를 초과하여 많은 것으로 판단되면 건물의 환기를 수행하는 환기장치에 대한 가동조건을 상기 재실자 예측수에 대응되는 가동조건으로 가동되게 제어한다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 상기 열화상 카메라와 함께 장착되어 변위를 측정하는 변위 측정센서;를 더 구비하고, 상기 건물에너지 관리 제어부는 상기 변위측정센서에서 출력되는 변위신호로부터 인체의 호흡 또는 심박에 대응하는 주파수 신호가 감지되는 지를 판단하여 인체 유무를 판단하고, 상기 열화상카메라로부터 입력된 분할 이미지 내에 재실자가 있는 것으로 처리된 영역에 대해 상기 변위 측정센서에서 측정된 신호로부터 인체가 없는 것으로 판단되면 해당 분할 이미지 내에는 재실자가 없는 것으로 보정하여 재실자를 산출하도록 구축된다.
본 발명에 따른 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템에 의하면, 단위 회전각도로 회전하여 분할 이미지를 획득할 수 있는 열화상카메라를 적용하면서도 재실위치 정보와 매칭시킨 재실자정보를 획득할 수 있어 건물 에너지 관리 효율성을 향상시키도록 지원할 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템을 나타내 보인 도면이고,
도 2는 도 1의 열화상 카메라의 회동 구조를 설명하기 위한 부분 발췌 측면도이고,
도 3은 도 2의 열화상 카메라의 단위 회전각도 설정방식을 설명하기 위한 도면이고,
도 4는 도 1의 건물 에너지 관리 제어부의 열화상 카메라 제어과정을 나타내 보인 플로우도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템을 더욱 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템을 나타내 보인 도면이고, 도 2는 도 1의 열화상 카메라의 회동 구조를 설명하기 위한 부분 발췌 측면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 건물에너지 관리 시스템(100)은 다수의 열화상카메라(110), 회전 구동부(120), 건물에너지 관리 제어부(150)를 구비한다.
열화상카메라(110)는 건물(미도시) 내부의 재실자(10)를 파악할 수 있게 건물 내의 천정상의 적절한 위치에 다수가 배치되어 있다. 열화상 카메라(110)는 열을 추적 탐지하여 화면상에 표시할 수 있도록 된 촬상장비로서 재실자가 누구인지에 대한 프라이버시를 침해하지 않으면서도 재실자의 재실 유무를 파악하는데 이용하도록 적용된다.
열화상카메라(110)는 써모파일(thermopile) 적외선 어레이 센서로 구축된 것을 적용하는 것이 바람직하다.
열화상 카메라(110)는 회전구동부(120)를 통해 설정된 단위 회전각도로 회전되며 재실자 정보를 파악하도록 후술되는 회전 구동부(120)에 의해 가동된다.
회전 구동부(120)는 열화상 카메라(110)가 회전되게 구동한다. 회전 구동부(120)는 건물 에너지 관리 제어부(150)에 제어되어 구동되는 모터(M)(122)가 적용되어 있고, 모터(122)의 회전축(122a)에 열화상 카메라(110)가 장착되어 있다. 열화상 카메라(110)는 모터(122)의 회전축(122a)에 대해 경사지게 장착되어 360도 회전에 의해 일정영역을 커버한 전체 영상을 획득할 수 있도록 되어 있고, 정지상태에서는 전체 영상 획득영역 중 일부만을 분할 이미지로 얻는다.
여기서, 도 3에 도시된 바와 같이 회전구동부(120)에 의해 회전되는 열화상 카메라(110)의 단위 회전각도는 카메라(110)의 회전중심축(120a)을 기준으로 원주방향을 따라 정지 상태에서의 열화상 카메라(110)의 화상 취득 각도가 b일 때 이보다 작은 각도인 a로 결정되어 회전되게 구축된다. 이 경우 단위 회전각도시마다 획득된 분할 이미지 상호간을 중첩부분만큼 오버랩하여 맵핑하면 전체 영상을 획득할 수 있다.
이산화탄소센서(131)는 열화상 카메라(110)의 설치 영역에 함께 장착되어 이산화탄소 농도를 측정하여 건물 에너지 관리제어부(150)에 제공한다.
변위 측정센서(135)는 열화상 카메라(110)와 함께 장착되어 변위를 측정하여 건물 에너지 관리제어부(150)에 제공한다.
한편, 도시되지는 않았지만 건물 내의 온도, 습도, 실내 조도 등 건물관리에 필요한 환경 센싱정보를 센싱하여 건물에너지 관리 제어부(150)에 제공하는 센서들이 마련될 수 있다.
건물에너지 관리 제어부(150)는 회전 구동부(120)를 구동하여 열화상카메라(110)로부터 입력된 분할 이미지들로부터 이미지 재실자를 계수하고, 계수된 이미지 재실자의 수에 따라 건물의 냉난방을 수행하는 냉난방기(160)와, 건물의 조명을 담당하는 조명장치(170)와, 건물의 환기를 수행하는 환기장치(180)에 대한 가동조건을 조정한다.
여기서, 건물에너지 관리 제어부(150)는 고유식별정보가 각각 부여된 열화상 카메라(110)로부터 입력된 열화상 이미지로부터 재실위치 정보와 매칭시킨 재실자의 유무를 이미지 처리에 의해 판정하고, 판정결과 정보를 수집처리한다.
이러한 건물에너지 관리 제어부(150)의 재실자 계수 과정을 도 4를 참조하여 설명한다.
먼저, 스캔주기가 되었는지를 판단한다(단계 210).
단계 210에서 스캔주기가 된 것으로 판단되면 열화상 카메라(110)를 단위 회전각도만큼 회전시키고(단계 220), 분할 이미지를 획등한다(단계230).
이후, 360°모두에 대한 분할이미지를 획득했는지를 판단하고(단계 240), 모두 획득되지 않았으면, 다음 단위 회전각도만큼 회전하도록 단계 220으로 복귀한다.
한편, 단계 240에서 360°모두에 대한 분할이미지를 획득했다고 판단되면 획득된 분할 이미지를 커버영역에 대응되게 맵핑시켜 전체 영역에 대한 영상을 획득하고, 이로부터 재실자를 영상처리기법에 의해 계수한다(단계 250).
기억부(155)에는 건물에너지 관리 제어부(150)가 이용할 수 있도록 재실자의 수 및 재실위치 정보에 따라 냉난방기(160), 조명장치(170) 및 환기장치(180)에 대한 가동조건이 매칭되게 기록된 룩업테이블이 마련되어 있다.
또한, 기억부(155)에는 파악된 재실자의 수, 재실 위치 정보 및 이산화탄소 농도와 같은 센싱정보에 대응되어 건물에너지 관리제어부(150)가 실행한 가동조건에 대한 이력정보가 건물에너지 관리제어부(150)에 의해 기록된다.
또한, 건물에너지 관리 제어부(150)는 열화상 카메라(110)에 의해 촬상된 영상의 재실자로부터 재실온도를 산출하고, 산출된 재실온도 및 계수된 재실자 수를 이용하여 냉난방기(160)의 가동을 제어하도록 구축될 수 있다.
바람직하게는 건물에너지 관리 제어부(150)는 이산화탄소센서(131)에서 검출된 이산화탄소의 농도에 대응되는 재실자 예측수를 산출하고, 산출된 재실자 예측수가 열화상 카메라(110)를 스캔하여 취득된 이미지 재실자수 보다 설정된 허용범위를 초과하여 많은 것으로 판단되면 건물의 환기를 수행하는 환기장치(180)에 대한 가동조건을 재실자 예측수에 대응되는 가동조건으로 가동되게 제어한다.
또한, 건물에너지 관리 제어부(150)는 변위측정센서(135)에서 출력되는 변위신호로부터 인체의 호흡 또는 심박에 대응하는 주파수 신호가 감지되는 지를 판단하여 인체 유무를 판단하고, 열화상카메라(110)로부터 입력된 분할 이미지 내에 재실자가 있는 것으로 처리된 영역에 대해 변위 측정센서(135)에서 측정된 신호로부터 인체가 없는 것으로 판단되면 해당 분할 이미지 내에는 재실자가 없는 것으로 보정하여 재실자를 산출하도록 구축된다. 이러한 방식은 인형 또는 인체 모형 등 다양한 인체 유사 이미지에 의한 재실자 판독에러를 줄일 수 있다.
이상에서 설명된 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템에 의하면, 단위 회전각도로 회전하여 분할 이미지를 획득할 수 있는 열화상카메라를 적용하면서도 재실위치 정보와 매칭시킨 재실자정보를 획득할 수 있어 건물 에너지 관리 효율성을 향상시키도록 지원할 수 있는 장점을 제공한다.
110: 열화상카메라 150: 건물에너지 관리 제어부

Claims (4)

  1. 삭제
  2. 건물 내부의 재실자를 파악할 수 있게 건물의 천장에 장착되며 설정된 단위 회전각도로 회전하면서 촬상하는 적어도 하나의 열화상카메라와;
    상기 열화상 카메라가 회전되게 구동하는 회전 구동부와;
    상기 회전 구동부를 구동하여 상기 열화상카메라로부터 입력된 분할 이미지들로부터 이미지 재실자를 계수하고, 계수된 이미지 재실자의 수에 따라 건물의 냉난방을 수행하는 냉난방기와, 건물의 조명을 담당하는 조명장치와, 건물의 환기를 수행하는 환기장치에 대한 가동조건을 조정하는 건물에너지 관리 제어부와;
    상기 열화상 카메라와 함께 장착되어 변위를 측정하는 변위 측정센서;를 구비하고,
    상기 열화상 카메라의 단위 회전각도는 상기 열화상 카메라의 회전중심축을 기준으로 원주방향을 따라 정지 상태에서의 화상 취득 각도보다 작게 설정된 각도로 결정되어 회전되게 구축되어 있고,
    상기 건물에너지 관리 제어부는 상기 변위측정센서에서 출력되는 변위신호로부터 인체의 호흡 또는 심박에 대응하는 주파수 신호가 감지되는 지를 판단하여 인체 유무를 판단하고, 상기 열화상카메라로부터 입력된 분할 이미지 내에 재실자가 있는 것으로 처리된 영역에 대해 상기 변위 측정센서에서 측정된 신호로부터 인체가 없는 것으로 판단되면 해당 분할 이미지 내에는 재실자가 없는 것으로 보정하여 재실자를 산출하도록 구축된 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열화상 카메라의 설치 영역에 함께 장착되어 이산화탄소 농도를 측정하는 이산화탄소센서;를 더 구비하고,
    상기 건물에너지 관리 제어부는 상기 이산화탄소센서에서 검출된 이산화탄소의 농도에 대응되는 재실자 예측수를 산출하고, 산출된 재실자 예측수가 상기 열화상 카메라를 스캔하여 취득된 이미지 재실자수 보다 설정된 허용범위를 초과하여 많은 것으로 판단되면 건물의 환기를 수행하는 환기장치에 대한 가동조건을 상기 재실자 예측수에 대응되는 가동조건으로 가동되게 제어하는 것을 특징으로 하는 열화상 카메라를 적용한 건물에너지 관리 시스템.
  4. 삭제
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