KR102669081B1 - Ai기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빌딩에 구비되는 다양한 설비에 대응되는 가상설비를 AI를 기반으로 매쉬업하여 사고가 예방됨과 아울러 에너지가 절감되게 되어 의미있는 새로운 복합가상설비들을 생성할 수 있게 함은 물론이며, 이 새로운 복합가상설비들을 토대로 빌딩의 효율을 판단하거나 제어할 수 있게 하고 사고예방이 되며 에너지가 절감되는 것이 가능하게 되는 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템에 관한 것이다.
Description
본 발명은 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 빌딩에 구비되는 다양한 설비에 대응되는 가상설비를 AI를 기반으로 매쉬업하여 사고가 예방됨과 아울러 에너지가 절감되게 되어 의미있는 새로운 복합가상설비들을 생성할 수 있게 함은 물론이며, 이 새로운 복합가상설비들을 토대로 빌딩의 효율을 판단하거나 제어할 수 있게 하고 사고예방이 되며 에너지가 절감되는 것이 가능하게 되는 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템에 관한 것이다.
일반적으로, 근래에 들어 빌딩내에 구비되는 설비가 증가하고 있음은 물론이며, 상기 빌딩에 구비되는 다양한 설비가 빌딩의 전체 에너지 소비량의 대부분을 차지하고 있으며, 또한 상기한 다양한 설비들을 해당 빌딩내에서의 최대 부하(full load)를 가정하여 설계되기 때문에 대부분 비효율적인 에너지 소비가 초래된다.
이러한 문제를 해소하기 위해 설비의 동작 상태와 실제 효율을 지속적으로 감시하여 설비를 최적의 상태로 유지하는 기술이 필요하나 대부분의 경우 설비 운영자가 필요시마다 수동으로 효율을 계산하거나 효율 저하를 진단하는데 이는 신뢰성이 낮으며 높은 인건비가 요구되고 있는 실정이다.
이러한 종래의 문제를 해소하기 위해 다양한 기술들이 제안되었으며, 예를들어 대한민국 특허청에 특허공개된 제10-2005-0081019호는 건물내 설비별 운전정보와 건물 내외의 각종 실시간 환경정보를 계측하여 수집, 정리하고 건물내 각 실에 대한 재실자의 환경 요구 수준을 예측하여 설비의 정격특성에 맞는 최적 운전을 수행할 수 있는, 사무용 건물설비의 최적관리 및 에너지 절감을 위한 지능형 제어정보기를 개시하고 있으나, 상기 기술은 빌딩에 구비된 설비들에 대한 정보들을 사용자가 조합하여 새로운 의미있는 정보를 생성하지는 못하므로 이에 따라 종래에는 빌딩에 구비된 다양한 설비들의 상태정보를 사용자가 직접 매쉬업하여 의미있는 새로운 정보를 생성하여 빌딩의 설비들을 효율적으로 관리할 수 있게 하는 기술의 개발이 절실히 요망되고 있다.
본 발명의 목적은, 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 빌딩에 구비되는 다양한 설비에 대응되는 가상설비를 AI를 기반으로 매쉬업하여 의미있는 새로운 복합가상설비들을 생성할 수 있게 함은 물론이며, 이 새로운 복합가상설비들을 토대로 빌딩의 효율을 판단하거나 제어할 수 있게 하고 사고예방이 되며 에너지가 절감되는 것이 가능하게 되는 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위하여, 설비부(1)와, 상기 설비부(1)의 데이터를 가공하여 중앙 콘트롤센터로 송신하게 하는 내부 네트워크부(2)와, 상기 설비부(1)로 부터 받은 신호가 내부 네트워크부(2)를 통하여 가공되어 수신되며 자동제어 운영을 총괄적으로 담당하는 중앙 콘트롤 센터(3)와, 상기 중앙 콘트롤 센터(3)의 데이터를 입력받아 고장 예지를 수행하고 데이터를 시각화하며 다른 외부의 자료들을 획득하여 고장 예지를 증진시키는 인공지능부(4)를 포함하는 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템에 의하여 달성된다.
본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템은, AI기반으로 매쉬업하여 의미있는 새로운 복합가상설비들을 생성할 수 있게 함은 물론이며, 이 새로운 복합가상설비들을 토대로 빌딩의 효율을 판단하거나 제어할 수 있게 하고 사고예방이 되며 에너지가 절감되는 것이 가능하게 되어, 빌딩 관리자의 다양한 요구를 충족시켜 줄 수 우수한 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 개략적인 구성도
도 2는 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 설비부의 개략적인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 중앙 콘트롤 센터의 개략적인 블럭도
도 4a,4b,4c는 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 내부 네트워크부, HMI 및 변환부의 개략적인 블럭도
도 5는 본 발명의 인공지능부의 개략적인 블럭도
도 6은 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 에너지절감의 흐름도
도 7은 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 사고예방의 흐름도
도 8은 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 국가연구개발사업 정보
도 2는 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 설비부의 개략적인 구성도
도 3은 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 중앙 콘트롤 센터의 개략적인 블럭도
도 4a,4b,4c는 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 내부 네트워크부, HMI 및 변환부의 개략적인 블럭도
도 5는 본 발명의 인공지능부의 개략적인 블럭도
도 6은 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 에너지절감의 흐름도
도 7은 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 사고예방의 흐름도
도 8은 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템의 국가연구개발사업 정보
본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템(A)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 설비부(1)와, 상기 설비부(1)의 데이터를 가공하여 중앙 콘트롤센터(3)로 송신하게 하는 내부 네트워크부(2)와, 상기 설비부(1)로 부터 받은 신호가 내부 네트워크부(2)를 통하여 가공되어 수신되며 자동제어 운영을 총괄적으로 담당하는 중앙 콘트롤 센터(3)와, 상기 중앙 콘트롤 센터(3)의 데이터를 입력받아 고장 예지를 수행하고 데이터를 시각화하며 다른 외부의 자료들을 획득하여 고장 예지를 증진시키는 인공지능부(4)를 포함한다.
상기 설비부(1)는 전력설비(11), 공조설비(12), 조명설비(13), 방재설비(14), 냉난방설비(15), 에너지절감설비(16), 태양광설비(17)를 포함하고, 이외에도 통신설비 등의 다양한 종류의 건물설비를 더 포함할 수 있다.
상기 전력설비(11)는 전력회사에서 공급하는 전력을 이를 필요로 하는 전기사용장치들로 분배하는 설비로서, 전력회사로부터 전력을 공급받는 수배전반과, 수배전반에서 공급되는 전력을 지선라인을 통해 전기사용장치들로 분배하는 분전반과, 전력회사에서 공급하는 전력량과 전기사용장치들이 사용하는 전력량을 계측하는 전력량계 등을 포함하여 이루어진다.
상기 공조설비(12)는 건물 내부의 온도, 습도를 조절하고, 공기 중의 미세먼지를 제거하여 건물 내부의 환경을 쾌적하게 하는 설비로서, 온도 조절을 위한 히터 및 에어컨, 그리고 이들의 가동 여부를 결정하기 위해 온도를 감지하는 온도센서와, 습도를 조절하기 위한 제가습기, 그리고 제가습기의 가동 여부를 결정하기 위해 습도를 감지하는 습도센서와, 공기 중의 미세 먼지를 외부로 배출시키는 환풍기, 그리고 환풍기의 가동 여부를 결정하기 위해 미세 먼지의 밀도를 감지하는 분진센서 등을 포함하여 이루어진다.
상기 조명설비(13)는 건물 내부를 조명하는 설비로서, 등기구와, 등기구의 점등 시기를 결정하는 타이머, 조도센서와 출입감지센서 등을 포함하여이루어진다.
방재설비(14)는 화재발생시에 화재를 인지하고 소화시키는 화재감지기와 소화기를 포함하고, 상기 냉난방설비(15)는 건물 내부의 온도를 인체에 가장 적합하게 조절하도록 건물 내부의 온도를 승온 또는 강온시키는 에어컨을 포함하고, 상기 에너지절감설비(16)는 건물내에서 사용되는 에너지를 가장 효율적으로 사용하기 위한 것으로서 응축수 배출시설과 같은 설비를 포함하고, 태양광설비(17)는 태양전지와 축전지와 같은 설비를 포함한다.
상기 설비부(1)는 전력설비, 조명설비, 공조설비, 방재설비, 위생설비, 냉난방설비, 태양광설비 등 다양한 건물설비들이 있고, 각각의 건물설비(11,12,‥)는 다양한 종류의 현장기기(11a,12a,‥)들로 구성되고, 설비부(1)의 예를 들면, 공조설비(12)에는 공조기, 변풍량장치, 팬코일유닛, 컨벡터, 라디에이터, 에어콘, 환기팬 등의 현장기기(12a,‥)들이 포함되고, 냉난방설비(15)에는 보일러, 내동기, 냉각탑, 열교환기, 빙축열설비 등의 현장기기들(15a,‥)이 포함된다.
상기 설비부(1)에는 DDC(Direct Digit Control)(10)가 현장에 설치된 다양한 설비부(1)의 다양한 현장기기들(11a,12a,‥)과 통신가능하게 설치되고, 상기 DDC(10)는 현장기기들(11a,12a,‥)의 가동을 제어하고, 현장에 설치된 설비의 각 단말기기(10a)들의 상황정보들을 수집 분석하며 수집된 데이터를 상기 내부 네트워크부(2)를 통하여 상기 중앙 콘트롤 센터(3)로 송신한다. 상기 DDC(10)는 각각의 설비부(1)에 구비되고, 예를 들면, 온도계, 밸브, 센서와 같은 단말기기(10a)의 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 내부 네트워크부(2)를 통하여 중앙 콘트롤 센터(3)로 송신하거나, 상기 중앙 콘트롤 센터(3)로부터 수신된 명령을 상기 단말기기(10a)로 송출하여 상기 단말기기(10a)의 작동을 제어하여 다양한 현장기기들(11a,12a,‥)을 콘트롤 하게 된다.
상기 내부 네트워크부(2)는 상기 설비부(1)의 데이터를 가공하여 중앙 콘트롤 센터(3)로 송신하게 하는 기능을 수행한다.
상기 내부 네트워크부(2)는, 상기 DDC(10)로부터 수집한 변환 데이터에 대해서, 전처리 소프트웨어를 통해 패킷의 조립 및 해체, 에러감지 및 교정에 대한 데이터로 통합, 정제, 축소, 변형의 전처리 작업을 수행하여 사전 가공 데이터로 상기 중앙 콘트롤 센터(3)로 전송하는 FEP를 구비한다.
상기 내부 네트워크부(2)는, 활성상태의 장치와 대기상태의 장치로 이중화로 구성되며, 이상 체크 결과에 따라 대기상태의 장치로의 절체를 수행하여 계속적이고 연속적인 서비스를 제공한다.
상기 내부 네트워크부(2)는, 도 4에 도시되어 있으며, 구체적으로 설명하면, 도 4a는 도 1의 내부 네트워크부(2)의 블록도이고, 도 4b는 HMI부(21)의 블록도이고, 도 4c는 변환부(23, Convert Agent)의 블록도이다.
상기 내부 네트워크부(2)는 HMI부(21), 저장부(22)와 변환부(23, Convert Agent)를 포함하고, 상기 HMI부(21)는 HMI부(21)는 자신에게 할당된 하위 구성요소인 상기 설비부(1)의 DDC(10)들을 관리 및 제어한다.
상기 HMI부(21)는 제어대상인 DDC(10)들의 로우데이터를 수집 및 저장하며, 사용자의 요청에 따라 특정 DDC(10)로 동작 명령을 요청하며 해당 DDC(10)로부터 요청데이터에 대응되는 응답데이터를 전송받아 디스플레이 한다.
상기 저장부(22)는 수집된 디렉토리 모니터링 및 데이터와 같은 필요한 사항을 저장한다.
상기 변환부(23)는 데이터 파일 생성부(23a)를 포함하여 수집된 각 디렉토리에 대한 콜렉숀이 있는지를 확인하고 없으면 콜렉션을 생성하고 상기 DDC(10)별 데이터를 학습하고 탐지하는 기능을 수행한다.
상기 HMI부(21)는, 도 4b에 도시된 바와 같이, HMI(21)의 전반적인 동작을 관리 및 제어하며 생성된 데이터를 중앙 콘트롤 센터(3)로 전송하는 컨트롤러(21a)와, 사용자의 요청에 따른 응답데이터가 디스플레이 되는 디스플레이 수단(21b)과, 상기 HMI부(21)로 상용전원을 공급하는 메인전원부(21c)와, 이상전압 발생 시 동작하여 HMI부(21)로 보조전원을 공급하는 서브전원부(21d)로 이루어진다.
상기 변환부(23)는, DDC(10)에서 수집된 데이터를 상기 HMI(21)에서 상기 인공지능부(4)로 데이터를 보낼 수 있도록 데이터를 전환하는 부분으로, 상기 변환부(23)는, 도 4c에 도시된 바와 같이, 데이터 파일 생성부(23a)와, 다른 구성요소와 통신하는 통신부(23b)를 포함한다.
상기 데이터 파일 생성부(23a)는 상기 상기 HMI(21)에서 생성된 파일을 매일 일정시간(예들 들면, 자정)에 새로운 파일로 생성하고, 생성된 파일은 일정시간 주기(예를 들면, 15분 간격)으로 새로운 데이터 라인이 파일의 마지막에 추가되도록 생성하며, 생성되는 파일은 CSV 파일 포멧이며 동일한 DDC 폴더내의 파일은 동일한 컬럼 헤드(Column head)를 가진다.
상기 HMI(21)가 생성하는 디렉토리 및 파일은 변환부(23)에 의하여 변경되면 안된다.
상기 변환부(23)의 기능은 지정된 디렉토리를 감시하여 새로운 파일이 생성되거나 수정되면 해당 파일의 데이터를 인공지능부(4)의 탐지(디텍트) 명령으로 전달하며, 상기 변환부(23)는 디렉토리당 1개씩 실행하고, 탐지(디텍트)의 user-data 항목에 새로운 데이터를 추가할 수 있고, 상기 DDC 디렉토리 이름을 device-id로 사용하고, 모니터링 하는 파일의 정보를 저장하여 새로 시작할 때 사용하며, 새로 시작하는 경우에는 마지막 모니터링 파일 이후에 생성된 데이터나 파일의 정보를 인공지능부(4)에 전달한다.
상기 중앙 콘트롤 센터(3)는, 건물 전체의 상황을 종합적으로 감시, 제어 및 관리하는 기능을 수행하며, 상기 중앙 콘트롤 센터(3)는, 도 3에 도시된 바와 같이, 저장부(30), 데이터 취득부(31), 제어부(32), 공조운영부(33), 냉난방운영부(34), 전력운영부(35), 에너지절감운영부(36), 조명운영부(37), 방재운영부(38), 태양광운영부(39)를 포함한다.
상기 저장부(30)는, 건물 관리에 필요한 모든 데이터, 예를 들면, 건물내부와 외부의 동절기가 하절기의 각 시간대별 적정온도의 범위, 건물내부와 외부의 봄가을의 각 시간대별 적정온도의 범위, 난방공급온도, 난방환수온도, 급탕공급온도, 급탕환수온도, 냉각수 공급온도, 냉각수 환수온도, 실외기 공급온도, 실외기 환수온도, 적정 저수조 수위, 소화수조 수위, 적정 주차장 CO값, 냉각탑 온도설정, 태양광 축열탱크온도, 난방온수배관압력, 난방환수배관압력, 냉방공급압력, 냉방환수압력, 지하층 CO값 등과 같은 많은 건물관리에 필요한 적정한 수치가 저장된다. 또한, 건물관리에 필요한 다양한 프로그램도 저장된다.
그리고, 상기 저장부(30)에는 상기 설비부(1)의 상기 DDC(10)에 사용되는 단말기기(10a), 예를 들면, 온도계, 밸브, 센서와 같은 단말기기(10a)의 구입시기, 적정 사용 기간, 제조회사와 같은 단말기기(10a)에 대한 상세한 구체적인 정보도 저장되어, 사고예방을 위한 적정한 교체시기를 통하여 적정 주기에 교체하는 정보를 저장한다.
상기 데이터 취득부(31)는 상기 DDC(10)에서 수집된 데이터를 상기 인공지능부(4)에 맞는 데이터로 전환하고 수집하는 기능을 수행하는 갖는다.
상기 제어부(32)는 상기 중앙 콘트롤 센터(3)의 전반적인 상황을 제어하고 각 구성요소를 제어하는 기능을 수행한다.
상기 공조운영부(33)는 히터 및 에어컨, 그리고 이들의 가동 여부를 결정하기 위해 온도를 감지하는 온도센서와, 습도를 조절하기 위한 제가습기, 그리고 제가습기의 가동 여부를 결정하기 위해 습도를 감지하는 습도센서와, 공기 중의 미세 먼지를 외부로 배출시키는 환풍기, 그리고 환풍기의 가동 여부를 결정하기 위해 미세 먼지의 밀도를 감지하는 분진센서와 같은 상기 단말기기(10a)등을 최적의 적정온도로 제어하는 기능을 수행한다.
상기 냉난방운영부(34)는, 건물 내부의 온도를 인체에 가장 적합하게 조절하도록 건물 내부의 온도를 승온 또는 강온시키는 에어컨을 제어할 수 있게 상기 에어컨상에 설치된 상기 단말기기(10a)등을 최적의 적정온도로 제어하는 기능을 수행한다.
상기 전력운영부(35)는, 전력회사로부터 전력을 공급받는 수배전반과, 수배전에서 공급되는 전력을 지선라인을 통해 전기사용장치들로 분배하는 분전반과, 전력회사에서 공급하는 전력량과 전기사용장치들이 사용하는 전력량을 계측하는 전력량계를 상기 전력설비상에 설치된 상기 단말기기(10a)를 이용하여 최적의 효율을 갖도록 전력을 분배사용하도록 제어한다.
상기 에너지절감운영부(36)는, 건물내에서 사용되는 에너지가 가장 효율적으로 사용되도록 에너지절감설비상에 설치된 단말기기(10a)를 통하여 에너지의 사용을 효율적으로 제어하는 기능을 수행한다.
상기 조명운영부(37)는, 건물의 내외에 설치된 등기구와, 등기구의 점등 시기를 결정하는 타이머, 조도센서와 출입감지센서를 효율적으로 사용되게 제어하는 기능을 수행한다.
상기 방재운영부(38)는, 화재발생시에 화재를 인지하고 소화시키는 화재감지기와 소화기를 포함한다.
상기 태양광운영부(39)는 태양광설비(17)가 효율적으로 운영되도록 만충전이 되었을 경우에는 충전된 전기를 사용하게 가동되고 충전이 부족한 경우에는 충전지를 사용하지 않게 가동되게 태양광설비를 제어하는 기능을 수행한다.
상기 인공지능부(4)는 상기 중앙 콘트롤 센터(3)의 데이터를 입력받아 고장 예지를 수행하고 데이터를 시각화하며 다른 외부의 자료들을 획득하여 고장 예지를 증진시키는 기능을 수행한다.
상기 인공지능부(4)는, 도 5에 도시된 바와 같이, 고장예지부(41), 저장부(42), 데이터 시각화부(43), 데이터 통신부(44), 에너지절감학습부(45)를 포함한다.
상기 고장예지부(41)는, 예를 들면, 설비부(1)에서 사용되는 다수의 단말기기(10a)들의 적정한 교체시기에 대한 데이터를 받게 되고 이러한 데이터를 기초로 학습을 한 결과 상기 설비부(1)의 단말기기(10a)들 중에서 특정 단말기기(10a)는 약 1개월 안에는 교체하지 않으면 고장이 발생된다는 고장예지를 운영자에게 디스플레이부를 통하여 통지한다.
상기 저장부(42)는, 학습한 데이터나 프로그램을 저장하여 필요시에는 저장된 데이터나 프로그램을 독출하여 사용하게 된다.
상기 데이터 시각화부(43)는, 정보와 데이터를 도표, 그래프, 지도와 같은 시각적인 요소들을 사용하여 쉽고 효과적으로 이해할 수 있게 표현하는 구성부분으로서 이를 기초로하여 신속한 의사결정이 수행되도록 하는 것으로서, 시간 시각화, 분포 시각화, 관계 시각화, 비교 시각화, 공간 시각화 중의 한 방법이나 여러 방법을 혼합하여 시각화하게 된다.
상기 데이터통신부(44)는 상기 중앙 콘트롤 센터(3)나 외부와의 데이터의 송수신을 위한 통신을 수행하기 위하여 구비되어 있다.
상기 에너지절감학습부(45)는 딥러닝 알고리즘이 구비되어 입력된 데이터와 비교하여 딥러닝을 수행하고 미래의 학습된 데이터를 예측하게 된다.
상기 인공지능부(4)는, 머신 러닝을 위하여 학습용 데이터의 수집 및 데이터의 통합, 정제, 축소, 변형의 전처리 과정을 수행하며, 이를 머신러닝 코드로 머신 러닝하여 학습 결과에 따라서, 이상 원인의 예측, 판단, 대응의 모델을 새롭게 생성하거나 수정하는 것을 특징으로 한다.
상기 인공지능부(4)는, 상기 HMI를 통한 설비에 대한 알림을 수행하되 상기 중앙 콘트롤 센터(3)와 상기 HMI, FEP에서의 신호와 데이터를 감시하여 데이터를 확인하며, FEP를 통한 데이터 수신이 없을 경우에, FEP의 모듈 이상 또는 RTU의 고장 진단을 운영자에게 제시한다.
상기 인공지능부(4)는, 상기 HMI를 통한 설비에 대한 알림을 수행하되 시스템 내에서 데이터 전송에는 이상이 없지만, 데이터 처리에 대한 오류가 발생 시 운영자가 인지하지 못할 경우에 데이터 처리의 위치를 진단하여 운영자에게 알림을 표시한다.
상기 인공지능부(4)는, 상기 HMI를 통한 인적 오류에 대한 알림을 수행하되; 특정 설비가 투입된 시점에 연관된 AI 데이터의 값들을 학습한 경우, 특정 설비가 투입된 시점에 AI 데이터가 0이거나 정상 범위의 데이터가 표출되지 않으면 운영자에게 알림을 표시한다.
상기 인공지능부(4)는, 상기 HMI를 통한 인적 오류에 대한 알림을 수행하되; 특정 설비의 온, 오프 시 연관된 DI, AI 이벤트 발생을 학습하여, 특정 설비의 온, 오프 시 기 설정된 시간이 경과하면 운영자에게 알림을 표시한다.
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템(A)의 작동을 도면을 참고로 하여 이하에 상세하게 설명한다.
우선, 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스마트빌딩 자동제어 운영시스템(A)에서 에너지절감에 대한 작동을 설명하면, 시작되면(S1), 인공지능부(4)에서 중앙 콘트롤 센터(3)의 저장부(3)에 저장된 에너지 관련 데이터를 요청하면(S2), 상기 중앙 콘트롤 센터(3)에서 저장된 데이터를 인공지능부(4)로 송출하여 상기 인공지능부(4)의 에너지절감학습부(45)에서 딥러닝 알고리즘을 통하여 학습을 시작하고(S3), 데이터의 학습이 정상적으로 종료되었나를 판단하고(S4), 정상종료가 되었으며 학습된 딥러닝 데이터를 저장부(42)에 저장하고(S5), 에너지절감 시뮬레이션을 시작하고 시뮬레이션 결과를 저장부(42)에 저장시키고(S6), 시뮬레이션 결과와 과거 에너지 운영기록과 비교하고(S7), 수용할 경우에는 이를 건물 에너지 관리자가 인지하도록 출력하게 하고(S8), 수용할 필요가 없을 경우에는 종료시키게 된다(S9).
이와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템(A)의 사고예방에 대한 작동을 도면을 참고로 하여 이하에 상세하게 설명한다.
우선, 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 스마트빌딩 자동제어 운영시스템(A)에서 사고예방에 대한 작동을 설명하면, 시작되면(S11), 인공지능부(4)에서 중앙 콘트롤 센터(3)의 저장부(3)에 저장된 설비부의 단말기기(10a)에 대한 데이터를 요청하면(S12), 상기 중앙 콘트롤 센터(3)에서 저장된 데이터를 인공지능부(4)로 송출하여 상기 인공지능부(4)의 고장예지부(41)에서 딥러닝 알고리즘을 통하여 학습을 시작하고(S13), 데이터의 학습이 정상적으로 종료되었나를 판단하고(S14), 정상종료가 되었으며 학습된 딥러닝 데이터를 저장부(42)에 저장하고(S15), 상기 단말기기(10a)들 중에서 적정 교체시기에 도달한 단말기기(10a)를 저장부(42)에 저장시키고(S16), 적정 교체시기에 도달한 단말기기(10a)를 상기 인공지능부(4)에서 관리자에게 알려 주거나 상기 중앙 콘트롤 센터(3)에서 관리자에게 알려 주고(S17), 관리자가 적정 교체시기에 도달한 단말기기(10a)를 확인하였나를 확인하고(S18), 확인하였으면 종료하고(S18), 확인하지 않았으면 다시 귀환되어 확인여부를 계속적으로 확인하게 되는 것이므로, 건물의 설비부(1)에 사용되는 단말기기(10a)를 정확한 시기에 교환할 수가 있게 되어 고장을 사전에 방지할 수가 있게 되는 것이다.
본 발명에 따른 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템은 일반적인 스마트빌딩의 자동제어 운영시스템의 제조산업에서 동일한 제품을 반복적으로 제조하는 것이 가능하다고 할 수 있으므로 산업상 이용가능성이 있는 발명이라고 할 것이다.
A : AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템
1 : 설비부 2 : 내부 네트워크부
3 : 중앙 콘트롤센터 4 : 인공지능부
10 : DDC 10a : 단말기기
11 : 전력설비 11a,12a,‥ : 현장기기들
12 : 공조설비 13 : 조명설비
14 : 방재설비 15 : 냉난방설비
16 : 에너지절감설비 17 : 태양광설비
21 : HMI부 22 : 저장부
23 : 변환부 23a : 데이터 파일 생성부
23a : 통신부 30 : 저장부
31 : 데이터 취득부 32 : 제어부
33 : 공조운영부 34 : 냉난방운영부
35 : 전력운영부 36 : 에너지절감운영부
37 : 조명운영부 38 : 방재운영부
39 : 태양광운영부 41 : 고장예지부
42 : 저장부 43 : 데이터 시각화부
44 : 데이터 통신부 45 : 에너지절감학습부
1 : 설비부 2 : 내부 네트워크부
3 : 중앙 콘트롤센터 4 : 인공지능부
10 : DDC 10a : 단말기기
11 : 전력설비 11a,12a,‥ : 현장기기들
12 : 공조설비 13 : 조명설비
14 : 방재설비 15 : 냉난방설비
16 : 에너지절감설비 17 : 태양광설비
21 : HMI부 22 : 저장부
23 : 변환부 23a : 데이터 파일 생성부
23a : 통신부 30 : 저장부
31 : 데이터 취득부 32 : 제어부
33 : 공조운영부 34 : 냉난방운영부
35 : 전력운영부 36 : 에너지절감운영부
37 : 조명운영부 38 : 방재운영부
39 : 태양광운영부 41 : 고장예지부
42 : 저장부 43 : 데이터 시각화부
44 : 데이터 통신부 45 : 에너지절감학습부
Claims (5)
- AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템(A)에 있어서,
상기 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템(A)은, 설비부(1)와, 상기 설비부(1)의 데이터를 가공하여 중앙 콘트롤센터(3)로 송신하게 하는 내부 네트워크부(2)와, 상기 설비부(1)로 부터 받은 신호가 내부 네트워크부(2)를 통하여 가공되어 수신되며 자동제어 운영을 총괄적으로 담당하는 중앙 콘트롤 센터(3)와, 상기 중앙 콘트롤 센터(3)의 데이터를 입력받아 고장 예지를 수행하고 데이터를 시각화하며 다른 외부의 자료들을 획득하여 고장 예지를 증진시키는 인공지능부(4)를 포함하고,
상기 설비부(1)는 전력설비(11), 공조설비(12), 조명설비(13), 방재설비(14), 냉난방설비(15), 에너지절감설비(16), 태양광설비(17)를 포함하고,
상기 설비부(1)에는 DDC(Direct Digit Control)(10)가 현장에 설치된 설비부(1)의 현장기기들(11a,12a,‥)과 통신가능하게 설치되고,
상기 DDC(10)는 현장기기들(11a,12a,‥)의 가동을 제어하고, 현장에 설치된 설비의 각 단말기기(10a)들의 상황정보들을 수집 분석하며 수집된 데이터를 상기 내부 네트워크부(2)를 통하여 상기 중앙 콘트롤 센터(3)로 송신하고,
상기 DDC(10)는 각각의 설비부(1)에 구비되고, 단말기기(10a)의 데이터를 수신하고 수신된 데이터를 내부 네트워크부(2)를 통하여 중앙 콘트롤 센터(3)로 송신하거나, 상기 중앙 콘트롤 센터(3)로부터 수신된 명령을 상기 단말기기(10a)로 송출하여 상기 단말기기(10a)의 작동을 제어하여 현장기기들(11a,12a,‥)을 콘트롤 하고,
상기 내부 네트워크부(2)는, 상기 DDC(10)로부터 수집한 변환 데이터에 대해서, 전처리 소프트웨어를 통해 패킷의 조립 및 해체, 에러감지 및 교정에 대한 데이터로 통합, 정제, 축소, 변형의 전처리 작업을 수행하여 사전 가공 데이터로 상기 중앙 콘트롤 센터(3)로 전송하는 FEP를 구비하고,
상기 내부 네트워크부(2)는 활성상태의 장치와 대기상태의 장치로 이중화로 구성되어 이상 체크 결과에 따라 대기상태의 장치로의 절체를 수행하여 계속적이고 연속적인 서비스를 제공하며,
상기 내부 네트워크부(2)는 HMI부(21), 저장부(22)와 변환부(23, Convert Agent)를 포함하고,
상기 HMI부(21)는 자신인 HMI부(21)에게 할당된 하위 구성요소인 상기 설비부(1)의 DDC(10)들을 관리 및 제어하고,
상기 HMI부(21)는 제어대상인 DDC(10)들의 로우데이터를 수집 및 저장하며, 사용자의 요청에 따라 특정 DDC(10)로 동작 명령을 요청하며 해당 DDC(10)로부터 요청데이터에 대응되는 응답데이터를 전송받아 디스플레이 하고,
상기 저장부(22)는 수집된 디렉토리 모니터링 및 데이터를 저장하고,
상기 변환부(23)는 데이터 파일 생성부(23a)를 포함하여 수집된 각 디렉토리에 대한 콜렉숀이 있는지를 확인하고 없으면 콜렉션을 생성하고 상기 DDC(10)별 데이터를 학습하고 탐지하는 기능을 수행하고,
상기 HMI부(21)는, HMI부(21)의 전반적인 동작을 관리 및 제어하며 생성된 데이터를 중앙 콘트롤 센터(3)로 전송하는 컨트롤러(21a)와, 사용자의 요청에 따른 응답데이터가 디스플레이 되는 디스플레이 수단(21b)과, 상기 HMI부(21)로 상용전원을 공급하는 메인전원부(21c)와, 이상전압 발생 시 동작하여 HMI부(21)로 보조전원을 공급하는 서브전원부(21d)로 구성되며,
상기 변환부(23)는, DDC(10)에서 수집된 데이터를 상기 HMI부(21)에서 상기 인공지능부(4)로 데이터를 보내기 위한 데이터 파일 생성부(23a)와, 다른 구성요소와 통신하는 통신부(23b)를 포함하고,
상기 데이터 파일 생성부(23a)는 상기 HMI부(21)에서 생성된 파일을 매일 일정시간에 새로운 파일로 생성하고, 생성된 파일은 일정시간 주기로 새로운 데이터 라인이 파일의 마지막에 추가되도록 생성하며, 생성되는 파일은 CSV 파일 포멧이며 동일한 DDC 폴더내의 파일은 동일한 컬럼 헤드(Column head)를 가지고, 상기 HMI부(21)가 생성하는 디렉토리 및 파일은 변환부(23)에 의하여 변경되지 않고,
상기 변환부(23)는, 지정된 디렉토리를 감시하여 새로운 파일이 생성되거나 수정되면 해당 파일의 데이터를 인공지능부(4)로 전달하며, 상기 변환부(23)는 디렉토리당 1개씩 실행하고, 탐지(디텍트)의 user-data 항목에 새로운 데이터를 추가할 수 있고, 모니터링 하는 파일의 정보를 저장하여 새로 시작할 때 사용하며, 새로 시작하는 경우에는 마지막 모니터링 파일 이후에 생성된 데이터나 파일의 정보를 인공지능부(4)에 전달하며,
상기 중앙 콘트롤 센터(3)는, 저장부(30), 데이터 취득부(31), 제어부(32), 공조운영부(33), 냉난방운영부(34), 전력운영부(35), 에너지절감운영부(36), 조명운영부(37), 방재운영부(38), 태양광운영부(39)를 포함하고,
상기 저장부(30)는, 건물내부와 외부의 동절기가 하절기의 각 시간대별 적정온도의 범위, 건물내부와 외부의 봄가을의 각 시간대별 적정온도의 범위, 난방공급온도, 난방환수온도, 급탕공급온도, 급탕환수온도, 냉각수 공급온도, 냉각수 환수온도, 실외기 공급온도, 실외기 환수온도, 적정 저수조 수위, 소화수조 수위, 적정 주차장 CO값, 냉각탑 온도설정, 태양광 축열탱크온도, 난방온수배관압력, 난방환수배관압력, 냉방공급압력, 냉방환수압력, 지하층 CO값을 포함하는 건물관리에 필요한 수치가 저장되고, 건물관리에 필요한 프로그램도 저장되고, 상기 저장부(30)에는 상기 설비부(1)의 상기 DDC(10)에 사용되는 단말기기(10a), 온도계, 밸브, 센서로 이루어진 단말기기(10a)의 구입시기, 적정 사용 기간, 제조회사를 포함하는 단말기기(10a)에 대한 구체적인 정보도 저장되어, 사고예방을 위한 교체시기를 통하여 적정 주기에 교체하는 정보가 저장되고,
상기 데이터 취득부(31)는 상기 DDC(10)에서 수집된 데이터를 상기 인공지능부(4)에 맞는 데이터로 전환하고 수집하는 기능을 수행하고,
상기 제어부(32)는 상기 중앙 콘트롤 센터(3)의 전반적인 상황을 제어하고 각 구성요소를 제어하는 기능을 수행하고,
상기 공조운영부(33)는 히터 및 에어컨, 그리고 이들의 가동 여부를 결정하기 위해 온도를 감지하는 온도센서와, 습도를 조절하기 위한 제가습기, 그리고 제가습기의 가동 여부를 결정하기 위해 습도를 감지하는 습도센서와, 공기 중의 미세 먼지를 외부로 배출시키는 환풍기, 그리고 환풍기의 가동 여부를 결정하기 위해 미세 먼지의 밀도를 감지하는 분진센서를 포함하는 상기 단말기기(10a)들을 적정온도로 제어하는 기능을 수행하고,
상기 냉난방운영부(34)는, 건물 내부의 온도를 인체에 가장 적합하게 조절하도록 건물 내부의 온도를 승온 또는 강온시키는 에어컨을 제어할 수 있게 상기 에어컨상에 설치된 상기 단말기기(10a)를 적정온도로 제어하는 기능을 수행하고,
상기 전력운영부(35)는, 전력회사로부터 전력을 공급받는 수배전반과, 수배전에서 공급되는 전력을 지선라인을 통해 전기사용장치들로 분배하는 분전반과, 전력회사에서 공급하는 전력량과 전기사용장치들이 사용하는 전력량을 계측하는 전력량계를 상기 전력설비상에 설치된 상기 단말기기(10a)를 이용하여 최적의 효율을 갖도록 전력을 분배사용하도록 제어하고,
상기 에너지절감운영부(36)는, 건물내에서 사용되는 에너지가 가장 효율적으로 사용되도록 에너지절감설비상에 설치된 단말기기(10a)를 통하여 에너지의 사용을 효율적으로 제어하는 기능을 수행하고,
상기 조명운영부(37)는, 건물의 내외에 설치된 등기구와, 등기구의 점등 시기를 결정하는 타이머, 조도센서와 출입감지센서를 효율적으로 사용되게 제어하는 기능을 수행하고,
상기 방재운영부(38)는, 화재발생시에 화재를 인지하고 소화시키는 화재감지기와 소화기를 포함하고,
상기 태양광운영부(39)는 태양광설비(17)가 효율적으로 운영되도록 만충전이 되었을 경우에는 충전된 전기를 사용하게 가동되고 충전이 부족한 경우에는 충전지를 사용하지 않게 가동되게 태양광설비를 제어하는 기능을 수행하며,
상기 인공지능부(4)는, 고장예지부(41), 저장부(42), 데이터 시각화부(43), 데이터 통신부(44), 에너지절감학습부(45)를 포함하고,
상기 고장예지부(41)는, 설비부(1)에서 사용되는 다수의 단말기기(10a)들의 적정한 교체시기에 대한 데이터를 받게 되고 이러한 데이터를 기초로 학습을 한 결과 상기 설비부(1)의 단말기기(10a)들 중에서 특정 단말기기(10a)는 일정기간 안에는 교체하지 않으면 고장이 발생된다는 고장예지를 운영자에게 디스플레이부를 통하여 통지하고,
상기 저장부(42)는, 학습한 데이터나 프로그램을 저장하고,
상기 데이터 시각화부(43)는, 정보와 데이터를 도표, 그래프, 지도를 포함하는 시각적인 요소들을 사용하여 쉽고 효과적으로 이해할 수 있게 하여 신속한 의사결정이 수행되도록 시간 시각화, 분포 시각화, 관계 시각화, 비교 시각화, 공간 시각화 중의 한 방법이나 여러 방법을 혼합하여 시각화하게 되고,
상기 데이터통신부(44)는 상기 중앙 콘트롤 센터(3)나 외부와의 데이터의 송수신을 위한 통신을 수행하기 위하여 구비되고,
상기 에너지절감학습부(45)는 딥러닝 알고리즘이 구비되어 입력된 데이터와 비교하여 딥러닝을 수행하고 미래의 학습된 데이터를 예측하게 되고,
상기 인공지능부(4)는, 머신 러닝을 위하여 학습용 데이터의 수집 및 데이터의 통합, 정제, 축소, 변형의 전처리 과정을 수행하며, 이를 머신러닝 코드로 머신 러닝하여 학습 결과에 따라서, 이상 원인의 예측, 판단, 대응의 모델을 새롭게 생성하거나 수정하고,
상기 인공지능부(4)는, 상기 HMI부(21)를 통한 설비에 대한 알림을 수행하되 상기 중앙 콘트롤 센터(3)와 상기 HMI부(21), FEP에서의 신호와 데이터를 감시하여 데이터를 확인하며, FEP를 통한 데이터 수신이 없을 경우에, FEP의 모듈 이상 또는 RTU의 고장 진단을 운영자에게 제시하고,
상기 인공지능부(4)는, 상기 HMI부(21)를 통한 설비에 대한 알림을 수행하되 시스템 내에서 데이터 전송에는 이상이 없지만, 데이터 처리에 대한 오류가 발생 시 운영자가 인지하지 못할 경우에 데이터 처리의 위치를 진단하여 운영자에게 알림을 표시하는 것을 특징으로 하는 AI기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템. - 삭제
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Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210136383A KR102669081B1 (ko) | 2021-10-14 | 2021-10-14 | Ai기반 사고예방 및 에너지절감형 스마트빌딩 자동제어 운영시스템 |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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