KR20080084920A - 무선 빌딩 자동화 및 제어 네트워크, 디지털 안정기, 및무선 제어 장치 - Google Patents

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켄트 크로우스
조지 엘. 그뤼브
러쎌 엘. 파워스
앤드류 씨. 브라운
제임스 카이
윌리엄 엘. 키스
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코닌클리즈케 필립스 일렉트로닉스 엔.브이.
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Abstract

네트워크(20)는 무선 네트워크 토폴로지(30)와 무선 네트워크 관리부(40)를 포함한다. 네트워크(20)는 한 쌍으로 이루어진 무선 장치(70)와 무선 장치 관리부(80), 그리고/또는 한 쌍으로 이루어진 무선 시스템(90)과 무선 시스템 관리부(100)를 더 포함한다. 관리부(40, 80)는 함께 동작 프로파일을 제어하고 시스템(70)의 동작 상태를 모니터한다. 관리부(40, 100)는 함께 동작 프로파일을 제어하고 시스템(90)의 동작 상태를 모니터한다. 관리부(40)는 컴퓨터(150, 170)에 설치되어, 컴퓨터(150, 170)의 포트(151, 171)와 연결될 수 있는 포트 연결부(161, 181)를 포함하는 무선 제어 장치(160,180)를 통해 네트워크(20) 내에서 무선으로 통신할 수 있다. 장치(70) 또는 시스템(90)은 디지털 안정기(120)의 전력 인터페이스(121)에 의한 디지털 안정기(120)의 평균 전력 소비량을 결정한다.
Figure P1020087010385
무선 빌딩, 자동화, 디지털 안정기, 무선 네트워크 토폴로지, 실효 전압, 실효 전류

Description

무선 빌딩 자동화 및 제어 네트워크, 디지털 안정기, 및 무선 제어 장치{WIRELESS BUILDING AUTOMATION AND CONTROL NETWORK}
본 발명은 업무용 또는 주거용 건물 내의 조명 장치/시스템, HVAC 장치/시스템 및 그 외 빌딩 접근 및 관리 장치 및 시스템(예컨대, 화재 감지, 보안 및 엘리베이터)을 제어하기 위한 무선 네트워크에 관한 것이다. 본 발명은 또한 안정기(ballast), 특히 무선 네트워크에 통합될 수 있는 안정기의 기능성을 향상시키고, 컴퓨터(예컨대, 개인용 컴퓨터, 워크스테이션, 개인 휴대 정보 단말, 서버 등)에 연결되어 컴퓨터를 무선 네트워크에 통합시키는 무선 제어 장치를 제공하는 것에 관한 것이다.
종래, 빌딩 또는 가정집에는 조명 장치/시스템, HVAC 장치/시스템 및 그 외 관리 장치/시스템이 구비되어 있으며 이들은 개별적으로 제어되고 대부분 수동으로 조작된다. 또한, 조명 시스템의 전력 소비량 또는 실내 온도 같은 각각의 장치/시스템에 대한 정보는 건물 소유주 및 시설 관리자가 쉽게 인지할 수 없다.
또한 종래의 안정기는 광원이 스위치 온 될 경우에 조도 조절 기능(dimming function)으로 하나 이상의 광원을 스위칭하는 능력만을 포함하고 있었다.
통상적으로 조명 제어 장치(예컨대, 벽면 스위치, 벽면 조광기 및 적외선 리 모콘)는 컴퓨터를 무선 네트워크에 통합시키기 위한 기술, 특히 무선 네트워크를 제어하기 위한 컴퓨터 명령어를 무선 신호로 변환하는 기술을 용이하게 하지 않는다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 본 발명은 무선 관리부, 지능형 안정기 및 무선 제어 장치를 통합한 새로운 형태의 무선 빌딩 자동화 및 제어 네트워크를 제공한다.
본 발명의 첫 번째 형태로 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크는 무선 네트워크 토폴로지(topology), 무선 네트워크 관리부, 무선 장치, 및 무선 네트워크 토폴로지의 통신 프로토콜에 따라 상기 무선 네트워크 관리부와 무선 통신할 수 있는 무선 장치 관리부를 포함한다. 상기 무선 네트워크 관리부 및 상기 무선 장치 관리부는 함께 작동 프로파일을 제어하고 무선 장치의 작동 상태를 감시할 수 있다.
본 발명의 두 번째 형태로 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크는 무선 네트워크 토폴로지, 무선 네트워크 관리부, 무선 시스템, 및 무선 네트워크 토폴로지의 통신 프로토콜에 따라 상기 무선 네트워크 관리부와 무선 통신할 수 있는 무선 시스템 관리부를 포함한다. 상기 무선 네트워크 관리부 및 상기 무선 시스템 관리부는 함께 작동 프로파일을 제어하고 무선 시스템의 작동 상태를 감시할 수 있다.
본 발명의 세 번째 형태로 디지털 안정기는 안정기 제어부, 및 실효 전압(VRMS)과 실효 전류(IRMS)를 상기 안정기 제어부에 전기적으로 전달할 수 있는 전력 인터페이스를 포함한다. 상기 실효 전압(VRMS) 및 상기 실효 전류(IRMS)는 상기 전력 인터페이스의 전력 출력을 나타낼 수 있으며, 상기 안정기 제어부는 상기 실효 전압(VRMS)과 상기 실효 전류(IRMS)의 곱인 디지털 안정기의 평균 전력 소비량을 결정할 수 있다.
본 발명의 네 번째 형태로 무선 제어 장치는 컴퓨터와 데이터 및 신호 전송을 수행하고 무선 네트워크 노드와 데이터 및 신호 전송을 수행하는 제어부, 상기 제어부 및 상기 무선 네트워크 노드 간의 무선 통신을 설정할 수 있는 송수신부, 상기 무선 제어 장치를 컴퓨터 포트에 연결할 수 있는 포트 연결부, 및 상기 제어부 및 상기 컴퓨터 간의 데이터 및 신호 전송을 상기 포트 연결부 및 상기 포트를 통해 변환할 수 있는 데이터/신호 변환부를 포함한다.
본 발명의 다양한 특징 및 장점은 물론 본 발명의 상기 형태 및 그 외의 형태는 첨부 도면과 관련하여 다음의 각종 실시예에 대한 상세한 설명을 통해 더욱 명확해질 것이다. 상세한 설명 및 도면은 본 발명을 한정하는 것이 아니라 단순히 예시하는 것이며, 본 발명의 범위는 청구범위와 그 등가물에 의해 정해진다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 빌딩 자동화 및 제어 네트워크를 도시한 도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 네트워크 관리부를 도시한 도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 장치 관리부를 도시한 도,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 시스템 관리부를 도시한 도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 지능형 안정기를 도시한 도,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 측정부를 도시한 도,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 광원 수명 예측 방법을 설명하는 플로우 차트,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 안정기 수명 예측 방법을 설명하는 플로우 차트,
도 9는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 무선 조명 제어 장치를 도시한 도,
도 10은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 무선 조명 제어 장치를 도시한 도.
도 1에 도시된 바와 같이, 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20)는 무선 네트워크 관리부(40)의 형태를 갖춘 여러 가지 무선 네트워크 노드들 간의 무선 통신을 용이하게 하는 모든 종류의 무선 네트워크 토폴로지(30)(예컨대, 성형(star) 토폴로지, 망형(mesh) 토폴로지, 클러스터 트리형(cluster tree) 토폴로지 또는 이들의 조합), W 개의 무선 장치(50), X개의 무선 시스템(60), 무선 장치 관리부(80)를 포함하는 각각의 무선 장치(70)를 갖는 Y개의 무선 장치(70), 및 무선 시스템 관리부(100)를 포함하는 각각의 무선 시스템(90)을 갖는 Z개의 무선 시스템(90)을 포함한다. 이 네트워크(20)의 경우, W≥0, X≥0, Y≥0, Z≥0이며 (W+X+Y+Z)≥1이다.
두 개의 무선 네트워크 노드(40-70, 90)간의 무선 통신은 무선 네트워크 토 폴로지(30)의 특정 구성을 위해 구현된 무선 통신 프로토콜(예컨대, 지그비(ZigBee))에 따라 직접적으로(예컨대, 단일 홉(one hop)) 이루어지거나 라우팅(예컨대, 멀티 홉(multi-hop))을 통해 이루어진다.
무선 네트워크 관리부(40)는 구조적으로 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 그 조합으로 구성되어 무선 장치(들)(50) 및 무선 시스템(들)(60)을 직접적으로 관리하고, 해당 무선 장치 관리부(80)가 직접적으로 관리하는 각각의 무선 장치(70)를 간접적으로 관리하고, 해당 무선 시스템 관리부(100)가 직접적으로 관리하는 각각의 무선 시스템(90)을 간접적으로 관리한다. 무선 네트워크 관리부(40)는 임의의 플랫폼(예컨대, 서버, 워크스테이션, 개인용 컴퓨터 등) 상에서 구현될 수 있다.
실제로 무선 네트워크 관리부(40)의 구성은 상업적 구현에 의해 좌우된다. 그러므로 본 발명은 무선 네트워크 토폴로지(30)를 통해 다른 네트워크 노드와 무선으로 인터페이스하는 기능 외에 무선 네트워크 관리부(40)의 구성을 제한하거나 한정하지 않는다. 그러므로 도 2에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 무선 네트워크 관리부(40)에 대한 이하의 설명은 무선 네트워크 관리부(40)의 구성을 제한 또는 한정하지 않는다.
도 2를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 무선 네트워크 관리부(40)는 무선 인터페이스부(41), 프로세서(42), 커미셔너/바인더(commissioner/binder)(43), 전력 소비 모니터부(44), 진단 예측부(45), 방송(one-air) 업그레이드부(46), W+Y개의 장치 제어부(47), 및 X+Z개의 시스템 제어부(48)를 포함한다. 무선 인터페이스부(41)는 무선 통신 프로토콜(예컨대, 지그 비(ZigBee))에 따라 프로세서(42)와 무선 네트워크 토폴로지(30)(도1) 간의 무선 인터페이싱을 용이하게 하도록 구성되어 있다. 일 실시예에서, 무선 인터페이스부(41)는 무선 제어 장치로서 도 9 및 10과 관련하여 더 후술할 것이다.
커미셔너/바인더(43)는 하드웨어, 소프트웨어 및 그 조합으로 구성되어, 프로세서(42)가 각각의 네트워크 노드(50, 60, 70, 90)의 커미셔닝 및 바인딩을 용이하게 구현할 수 있도록 구성되어 있다. 예컨대, 빌딩 또는 가정집에 각각의 네트워크 노드(50, 60, 70, 90)를 물리적으로 설치할 경우, 프로세서(42)는 커미셔너/바인더(43)가 각각의 네트워크 노드(50, 60, 70, 90)에 의한 네트워크(20)의 연결을 용이하게 하고, 원할 경우 네트워크 노드(50, 60, 70, 90)를 하나 이상의 기능적인 그룹으로 묶는 것을 용이하게 하도록 구현한다.
전력 소비 모니터부(44)는 하드웨어, 소프트웨어 및 그 조합으로 구성되어, 프로세서(42)가 각각의 네트워크 노드(50, 60, 70, 90)가 수행한 전력 소비량 측정과 관련된 정보를 각각의 네트워크 노드(50, 60, 70, 90)로부터 수신하는 것을 용이하게 한다. 이에 따라 프로세서(42)는 네트워크(20)의 전체 에너지 소비량을 결정할 수 있고, 따라서 프로세서(42)는 평균 전력 소비 분석을 시간 별, 층 수 별 또는 프로세서(42)가 불필요한 에너지 소비를 피할 수 있도록 다른 네트워크 노드의 전력 소비 레벨을 관리할 수 있도록 하는 특징 별로 사용할 수 있다.
진단 예측부(45)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 프로세서(42)가 노드의 유지 및 예상 수명 말기와 관련된 정보를 각각의 네트워크 노드(50, 60, 70, 90)로부터 수신하는 것을 용이하게 한다. 이에 따라 프로세서(42) 는 특정 기준에 맞지 않는 유지 파라미터 및/또는 수명 말기 예상 파라미터를 나타내는 표시(예컨대, 경고음)를 제공할 수 있다.
방송 업그레이드부(46)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 프로세서(42)에 의한 관리부(40)의 소프트웨어 업그레이드, 예컨대 관리부(40)가 사용하는 다양한 프로토콜의 업그레이드와 애플리케이션 및 스택 소프트웨어의 새 버전으로의 업그레이드를 용이하게 한다. 일 실시예에서, 방송 업그레이드부(46)는 부트 로더(boot-loader)를 포함한다.
장치 제어부(47)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 노드(50, 70)의 프로파일(예컨대, 장치 정보 및 애플리케이션 정보)에서 여러 가지 파라미터를 탄력적으로 그리고/또는 동적으로 제어한다. 예컨대, 노드(50) 내의 하나의 안정기의 안정기 프로파일은 조도 조절 페이드 레이트(fade rate) 또는 최대 조명을 위한 최대 출력 레벨을 포함할 수 있다. 장치 제어부(47)는 이러한 파라미터를 설정하고, 이 파라미터들을 여러 가지 방법으로 조합하여 원하는 조명 레벨을 얻을 수 있다.
시스템 제어부(48)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 노드(60, 90)의 프로파일(예컨대, 장치 정보 및 애플리케이션 정보)에서 여러 가지 파라미터들을 탄력적으로 그리고/또는 동적으로 제어한다. 예컨대, 노드(60) 내의 각 안정기의 안정기 프로파일은 조도 조절 페이드 레이트 또는 최대 조명을 위한 최대 출력 레벨을 포함할 수 있다. 시스템 제어부(48)는 이러한 파라미터를 설정하고, 이 파라미터들을 여러 가지 방법으로 조합하여 원하는 조명 레벨을 얻을 수 있다.
다시 도 1을 참조하여 설명하면, 무선 장치(50)는 조명 기구, 임의 형태의 센서, 연기/화재 감지부, 자동 온도 조절 장치, 및 창문 블라인드 제어부를 포함하지만 이에 제한되지 않는 무선 제어부를 갖는 모든 종류의 장치를 포함한다. 이를 위해 각각의 무선 장치(50)는 무선 통신 프로토콜(예컨대, 지그비)에 따라 무선 장치(50) 및 무선 네트워크 토폴로지(30)(도 1 참조) 간의 무선 인터페이싱을 용이하도록 구성된 무선 인터페이스부(51)를 포함한다.
무선 시스템(60)은 다수의 조명 기구를 포함한 조명 시스템, 다수의 센서를 포함한 센서 시스템, 다수의 감지부를 포함한 연기/화재 감지 시스템, 다수의 자동 온도 조절 장치를 포함한 온도 시스템, 창문 블라인드 시스템, 및 HVAC 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않는 무선 제어부를 갖는 모든 종류의 시스템을 포함한다. 이를 위해 각각의 무선 시스템(60)은 무선 통신 프로토콜(예컨대, 지그비)에 따라 무선 시스템(60) 및 무선 네트워크 토폴로지(30)(도 1 참조) 간의 무선 인터페이싱을 용이하게 하도록 구성된 무선 인터페이스부(61)를 포함한다.
무선 장치(70)는 조명 기구, 임의 형태의 센서, 연기/화재 감지부, 자동 온도 조절 장치, 및 블라인드 제어부를 포함하지만 이에 제한되지 않는 무선 제어부를 포함하는 모든 종류의 장치를 포함한다. 각각의 무선 장치 관리부(80)는 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 그 조합으로 구성되어, 무선 네트워크 관리부(40)에 따라 무선 장치(70)를 직접적으로 관리한다. 실제로 무선 장치 관리부(80)의 구성은 상업적인 구현에 따라 좌우된다. 그러므로 본 발명은 무선 네트워크 토폴로지(30) 를 통해 네트워크(30)의 다른 노드와 무선 인터페이스를 하는 기능 외에 무선 장치 관리부(80)의 구성을 제한하거나 한정하지 않는다. 따라서 도 3에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 무선 장치 관리부(80)에 대한 이하의 설명은 무선 장치 관리부(80)의 구성을 제한하거나 한정하지 않는다.
도 3을 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 무선 장치 관리부(80)는 무선 인터페이스부(81), 프로세서(82), 커미셔너/바인더(83), 전원 소비 모니터부(84), 진단 예측부(85), 방송 업그레이드부(86), 및 장치 제어부(87)를 포함한다. 무선 인터페이스부(81)는 프로세서(82)가 무선 통신 프로토콜(예컨대, 지그비)에 따라 무선 네트워크 토폴로지(30)(도 1 참조)를 통해 네트워크(20)의 다른 노드와 무선 인터페이싱하는 것을 용이하게 하도록 구성되어 있다. 일 실시예에서, 무선 인터페이스부(81)는 무선 제어 장치로서 도 9 및 10과 관련하여 더 후술할 것이다.
커미셔너/바인더(83)는 하드웨어, 소프트웨어 및 그 조합으로 구성되어, 프로세서(82)가 네트워크(20)에 대한 관련 무선 장치(70)의 커미셔닝 및 바인딩을 용이하게 구현할 수 있도록 구성되어 있다. 예컨대, 빌딩 또는 가정집에서 관련 무선 장치(70)를 물리적으로 설치할 경우, 프로세서(82)는 커미셔너/바인더(83)가 관련 무선 장치(70)에 의한 네트워크(20)의 연결을 용이하게 하고, 무선 네트워크 관리부(40)가 원할 경우 관련 무선 장치(70)를 기능적인 그룹으로 묶는 것을 용이하게 하도록 구현한다.
전원 소비 모니터부(84)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 관련 무선 장치(70)의 전력 소비 관리를 용이하게 하고, 프로세서(82)가 무선 장치(70)가 수행한 전력 소비량 측정에 관한 정보를 관련 무선 장치(70)에서 무선 네트워크 관리부(40)로 전송하는 것을 용이하게 한다. 이에 따라 프로세서(82) 및/또는 무선 네트워크 관리부(40)는 무선 장치(70)의 전체 에너지 소비량을 결정하고, 이에 따라 프로세서(82)는 평균 전력 소비 분석을 시간 별, 층 수 별 또는 불필요한 에너지 소비를 피할 수 있도록 프로세서(82) 및/또는 무선 네트워크 관리부(40)가 관련 무선 장치(70)의 전력 소비 레벨을 관리하도록 하는 특징 별로 사용할 수 있다.
진단 예측부(85)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 관련 무선 장치(70)의 유지 요건을 결정하고, 관련 무선 장치(70)의 수명 말기를 예측하고, 프로세서(82)가 그 유지 및 예측 수명 말기에 관한 정보를 관련 무선 장치(70)에서 무선 네트워크 관리부(40)로 전송하는 것을 용이하게 한다. 이에 따라 프로세서(82) 및/또는 무선 네트워크 관리부(40)는 특정 기준에 맞지 않는 유지 파라미터 및/또는 수명 말기 예측 파라미터를 나타내는 표시(예컨대, 경고음)를 제공할 수 있다.
방송 업그레이드부(86)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 프로세서(82)에 의한 무선 장치 관리부(80)의 소프트웨어의 업그레이드, 예컨대 무선 장치 관리부(80)가 사용하는 다양한 프로토콜의 업그레이드와 애플리케이션 및 스택 소프트웨어의 새 버전으로의 업그레이드를 용이하게 한다. 일 실시예에서, 방송 업그레이드부(86)는 부트 로더를 포함한다.
장치 제어부(87)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 관련 무선 장치(70)의 프로파일(예컨대, 장치 정보 및 애플리케이션 정보)에서 여러 가지 파라미터를 탄력적으로 그리고/또는 동적으로 제어한다. 예컨대, 안정기 프로파일은 조도 조절 페이드 레이트 또는 최대 조명을 위한 최대 출력 레벨을 포함할 수 있다. 장치 제어부(87)는 이러한 파라미터를 설정하고, 이 파라미터들을 여러 가지 방법으로 조합하여 원하는 조명 레벨을 얻을 수 있다.
무선 시스템(90)은 다수의 조명 기구를 포함한 조명 시스템, 다수의 센서를 포함한 센서 시스템, 다수의 감지부를 포함한 연기/화재 감지 시스템, 다수의 자동 온도 조절 장치를 포함한 온도 시스템, 창문 블라인드 시스템, 및 HVAC 시스템을 포함하지만 이에 제한되지 않는 무선 제어부를 갖는 모든 종류의 시스템을 포함한다. 무선 시스템 관리부(100)는 하드웨어, 소프트웨어 및/또는 그 조합으로 구성되어, 무선 네트워크 관리부(40)에 따라 다수의 무선 시스템(90)을 직접적으로 관리한다. 실제로 무선 시스템 관리부(100)의 구성은 상업적인 구현에 의해 좌우된다. 그러므로 본 발명은 무선 네트워크 토폴로지(30)를 통해 네트워크(20)의 다른 노드와 무선 인터페이싱하는 기능 외에 무선 시스템 관리부(100)의 구성을 제한하거나 한정하지 않는다. 따라서 도 4에 도시된 바와 같이 일 실시예에 따른 무선 시스템 관리부(100)에 대한 설명은 무선 시스템 관리부(100)의 구성을 제한하거나 한정하지 않는다.
도 4를 참조하여 설명하면, 본 실시예에 따른 무선 시스템 관리부(100)는 무선 인터페이스부(101), 프로세서(102), 커미셔너/바인더(103), 전원 소비 모니터부(104), 진단 예측부(105), 방송 업그레이드부(106), 및 시스템 제어부(107)를 포 함한다. 무선 인터페이스부(101)는 프로세서(102)가 무선 통신 프로토콜(예컨대, 지그비)에 따라 무선 네트워크 토폴로지(30)(도1 참조)를 통해 네트워크(20)의 다른 노드와 무선 인터페이싱하는 것을 용이하게 하도록 구성되어 있다. 일 실시예에서, 무선 인터페이스부(101)는 무선 조명 제어 시스템으로서 도 9 및 10과 관련하여 더 후술할 것이다.
커미셔너/바인더(103)는 하드웨어, 소프트웨어 및 그 조합으로 구성되어, 프로세서(102)가 네트워크(20)에 대한 관련 무선 시스템(90)의 커미셔닝 및 바인딩을 용이하게 구현할 수 있도록 구성되어 있다. 예컨대, 빌딩 또는 가정집에 관련 시스템(90)을 물리적으로 설치할 경우, 프로세서(102)는 커미셔너/바인더(103)가 관련 무선 장치(90)에 의한 네트워크(20)의 연결을 용이하게 하고, 무선 네트워크 관리부(40)(도 1 참조)가 원할 경우 관련 무선 장치(90)를 기능적인 그룹으로 묶는 것을 용이하게 하도록 구현한다.
전원 소비 모니터부(104)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 관련 무선 시스템(90)의 전력 소비 관리를 용이하게 하고, 프로세서(102)가 관련 무선장치(90)가 수행한 전력 소비량 측정에 관한 정보를 관련 무선 시스템(90)에서 무선 네트워크 관리부(40)로 전송하는 것을 용이하게 한다. 이에 따라 프로세서(102) 및/또는 무선 네트워크 관리부(40)는 무선 시스템(90)의 전체 에너지 소비량을 결정하고, 이에 따라 프로세서(102) 및/또는 무선 네트워크 관리부(40)는 평균 전력 소비 분석을 시간 별, 층 수 별 또는 불필요한 에너지 소비를 피하기 위해 프로세서(102) 및/또는 무선 네트워크 관리부(40)가 관련 무선 시스템(90)의 전 원 소비 레벨을 관리할 수 있도록 하는 특징 별로 사용할 수 있다.
진단 예측부(105)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 관련 무선 시스템(90)의 유지 요건을 결정하고, 관련 무선 시스템(90)의 수명 말기를 예측하고, 프로세서(102)가 그 유지 및 예측 수명 말기에 관한 정보를 관련 무선 시스템(90)에서 무선 네트워크 관리부(40)로 전송하는 것을 용이하게 한다. 이에 따라 프로세서(82) 및/또는 무선 네트워크 관리부(40)는 특정 기준에 맞지 않는 유지 파라미터 및/또는 수명 말기 예측 파라미터를 나타내는 표시(예컨대, 경고음)를 제공할 수 있다.
방송 업그레이드부(106)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 프로세서(102)에 의한 무선 시스템 관리부(100)의 소프트웨어의 업그레이드, 예컨대 무선 시스템 관리부(100)가 사용하는 다양한 프로토콜의 업그레이드와 애플리케이션 및 스택 소프트웨어의 새 버전으로의 업그레이드를 용이하게 한다. 일 실시예에서, 방송 업그레이드부(106)는 부트 로더를 포함한다.
시스템 제어부(107)는 하드웨어, 소프트웨어 또는 그 조합으로 구성되어, 관련 무선 시스템(90)의 프로파일(예컨대, 장치 정보 및 애플리케이션 정보)에서 여러 가지 파라미터를 탄력적으로 그리고/또는 동적으로 제어한다. 예컨대, 조명 시스템 프로파일은 조도 조절 페이드 레이트 또는 최대 조명을 위한 최대 출력 레벨을 포함할 수 있다. 시스템 제어부(107)는 이러한 파라미터를 설정하고, 이 파라미터들을 여러 가지 방법으로 조합하여 원하는 조명 레벨을 얻을 수 있다.
도 1을 참조로 설명하면, 각각의 관리부(80)는 관련 장치(70)에 물리적으로 통합되어 있고, 각각의 관리부(100)는 관련 시스템(90)에 물리적으로 통합되어 있지만 이에 제한되지는 않는다. 대안으로서, 하나 이상의 관리부(80)는 관련 장치(70)에 논리적으로는 통합되어 있지만 물리적으로는 분리되어 있을 수 있고, 하나 이상의 관리부(90)는 관련 시스템(90)에 논리적으로 통합되어 있지만 물리적으로는 분리되어 있을 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 디지털 안정기(102)가 전력 인터페이스부(121), 안정기 제어부(122) (예컨대, 범용 프로세스, 디지털 신호 프로세서, 및 주문형 집적 회로), 및 광원 구동부(123)(예컨대, 고속 인버터)를 포함한 것을 도시한다. 디지털 안정기(120)는 메인부(110), 임의 형태의 광원(111) (예컨대, HID 램프, 형광등, 및 LED 램프)에 연결될 수 있으며, 안정기 제어부(122)는 광원(111)에 적절한 전압 및/또는 전류 신호를 제공하는 데 있어 구동부(123)를 제어 및 관리한다.
전력 인터페이스부(121)는 메인부(110), 안정기 제어부(122), 및 구동부(123)에 연결되어 안정기(120)의 평균 전력 소비량의 결정을 용이하게 한다. 일 실시예에서, 도 6에 도시된 바와 같이, 브릿지(B1)는 한 쌍의 입력 단자(IN1, IN2)를 통해 메인부(110)(도 5 참조)에 연결되어 있고, 한 쌍의 출력 단자(OUT1, OUT2)는 구동부(123)에 연결되어 있다. 저항(R1)은 브릿지(B1) 및 연산 증폭기(U1)의 비반전 입력부(+)에 연결되어 있다. 한 쌍의 저항(R2, R3)은 연산 증폭기(U1)의 비반전 입력부(+)와 출력부 사이에 직렬로 연결되어 있다. 연산 증폭기(U1)의 반전 입력부(-)는 접지되어 있다. 한 쌍의 저항(R4, R5)은 출력 단자(OUT1, OUT2) 사이에 직렬로 연결되어 분압기의 역할을 한다. 안정기 제어부(122)는 저항(R4, R5)의 전압 분할부에 연결되어 실효 전압(VRMS)를 감지하고, 연산증폭기(U1)의 출력부에 연결되어 실효 전류(IRMS)를 감지하고, 이에 따라 안정기 제어부(122)는 실효 전압(VRMS) 및 실효 전류(IRMS)의 곱인 평균 전력 소비량(PAVG)과, 안정기(120)가 특정 시간 동안 소비한 에너지량을 연산할 수 있다.
도 5를 참조하여 설명하면, 내부 온도 독취를 위해, 디지털 안정기(120)는 안정기 하우징 내에 안정기 제어부(122)와 통신하는 온도 센서(124)를 더 포함한다.
안정기 제어부(122)는 광원 수명 및 안정기 수명을 예측 진단하도록 구성되어 있다. 도 7은 본 발명에 따른 광원 수명 예측 방법을 나타낸 플로우 차트(130)이다. 플로우 차트(130)의 단계(132)에서, 안정기 제어부(122)는 광원(111)의 정격 시간(예컨대, 형광등은 20,000시간), 광원(111)의 작동시간, 광원(111)의 점화 횟수, 및 광원(111)의 전체 DC 전압 증가량을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 광원 수명 요인을 모니터한다.
플로우 차트(130)의 단계(134)에서, 안정기 제어부(122)는 모니터된 요인에 기초하여 광원(111)의 잔여 수명을 계산한다. 일 실시예에서, 광원(111)의 잔여 수명은 (정격 시간 - 작동 시간) * (스타트 정격 감소(derating)) * (광원 정격 감소)와 동일한 것으로 계산된다. 여기서 스타트 정격 감소 및 광원 정격 감소는 1보다 작다. 양 측의 정격 감소는 광원(111)의 수명이 경과 함에 따라 변화한다. 형광등의 경우, 스타트 정격감소 범위는 통상적으로 1 내지 0.9이며, 광원 정격 감 소 범위는 통상적으로 1 내지 0.01이다.
도 8은 본 발명에 따른 안정기 수명 예측 방법을 나타낸 플로우 차트(140)이다. 플로우 차트(140)의 단계(142)에서, 안정기 제어부(122)는 디지털 광원(111) 점등 시도 횟수, 디지털 안정기(120)의 내부 온도, 디지털 안정기(120)의 스탠바이 시간, 디지털 안정기(120)가 광원(111)에 전력을 공급한 시간, 및 디지털 안정기(120)의 총 전력 공급 시간을 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 안정기 수명 요인을 모니터한다.
플로우 차트(140)의 단계(144)에서, 안정기 제어부(122)는 모니터된 요인에 기초하여 디지털 안정기(120)의 잔여 수명을 계산한다. 상기의 요인들 중 어느 것이 증가할 경우 디지털 안정기(120)의 수명은 감소한다. 그러므로, 일 실시예에 서, 디지털 안정기(120)의 잔여 수명은 하나 이상의 모니터된 요인의 증가를 반영하도록 계산된다.
도 9는 USB 연결부(161), USB-UART 컨버터(162), 제어부(163), 및 RF 송수신기(164)를 포함하는 USB 무선 제어 장치(160)를 도시한다. USB 연결부(161)는 임의 형태의 컴퓨터(150)(예컨대, 개인용 컴퓨터, 워크스테이션, 개인 휴대 정보 단말 등)의 USB 포트(151)에 연결되도록 구성되어 있으며, RF 송수신기(164)는 네트워크(예컨대, 도 1에 도시된 네트워크(20))상에서 다른 노드들과 무선 통신하기 위한 RF신호를 변조/복조하도록 구성되어 있다. 제어부(163)는 컴퓨터(150)와이 데이터 및 신호 전송에 관한 통신 스택을 처리하고, RF 송수신기(164)를 통해 해당 네트워크의 다른 노드들과의 데이터 및 신호 전송에 관한 통신 스택을 처리한다. USB-UART 컨버터(162)는 USB 표준에 따라 컴퓨터(150)와 제어부(163) 간의 데이터 및 신호 전송을 적절하게 포맷하도록 구성되어 있다.
특히 조명 장치 또는 시스템을 제어하는 데 적합한 일 실시예에서, 장치(160)는 앰버(Ember)사가 판매하는 RF 송수신기(EM2420)인 RF 송수신기(164), 애트멀(Atmel)사가 판매하는 AT메가128L인 제어부(163), 및 FTDI사가 판매하는 FT232BM인 USB-UART 컨버터(162)를 가지고 지그비 무선 네트워크 상에서 작동하도록 설계되어 있다.
도 10은 CF 연결부(181), CF-UART 컨버터(182), 제어부(183), 및 RF 송수신기(184)를 포함하는 CF 무선 제어 장치(180)를 도시한다. CF 연결부(181)는 임의 형태의 컴퓨터(170)(예컨대, 개인용 컴퓨터, 워크스테이션, 개인 휴대 정보 단말 등)의 CF 포트(171)에 연결되도록 구성되어 있으며, RF 송수신기(184)는 네트워크(예컨대, 도 1에 도시된 네트워크(20))상에서 다른 노드들과 무선 통신하기 위한 RF 신호를 변조/복조하도록 구성되어 있다. 제어부(183)는 컴퓨터(170)와의 데이터 및 신호 전송에 관한 통신 스택을 처리하고, RF 송수신기(184)를 통해 해당 네트워크의 다른 노드들과의 데이터 및 신호 전송에 관한 통신 스택을 처리한다. CF-UART 컨버터(182)는 CF 표준에 따라 컴퓨터(170)와 제어부(183) 간의 데이터 및 신호 전송을 적절히 변환하도록 구성되어 있다.
특히 조명 장치 또는 시스템을 제어하는데 적합한 일 실시예에서, 장치(180)는 앰버사가 판매하는 RF 송수신기(EM2420)인 RF송수신부(184), 애트멀사가 판매하는 AT메가128L인 제어부(183), 및 엘런 디지털 시스템즈(Elan Digital Systems) 사가 판매하는 VPU16551인 CF-UART 컨버터(182)를 가지고 지그비 무선 네트워크 상에서 작동하도록 설계되어 있다.
도 1 내지 10을 참조하여 설명하면, 당업자는 전술한 배경 기술의 단점을 해결하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 본 발명의 여러 장점을 이해할 것이다.
비록 본 발명의 실시예들이 예시적으로 설명되었지만, 당업자라면 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 기술된 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 또한, 청구범위에서, 괄호 안의 참조번호는 청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안될 것이다. 용어 "포함"은 청구범위에 기재된 구성 요소 또는 단계 이외의 다른 구성 요소 또는 단계의 존재를 배제하는 것이 아니다. 본 명세서에서 "단수"로 표현된 구성 요소 등은 복수의 구성 요소 등을 배제하는 것은 아니다. 본 발명은 여러 특징적인 요소를 포함하는 하드웨어 수단과,적절히 프로그래밍된 컴퓨터 수단에 의해 구현될 수 있다. 여러 수단을 열거하는 장치 청구항에서, 그러한 수단 중 몇몇은 하드웨어의 동일한 항목에 의해 구체화될 수 있다. 수단이 상이한 독립항에 기재된다는 사실이 이러한 수단의 조합이 유리하게 사용될 수 없다는 것을 나타내는 것은 아니다.

Claims (20)

  1. 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20)에 있어서,
    무선 네트워크 토폴로지(30);
    무선 네트워크 관리부(40);
    무선 장치(70); 및
    상기 무선 네트워크 토폴로지(30)의 통신 프로토콜에 따라 상기 무선 네트워크 관리부(40)와 무선 통신하는 무선 장치 관리부(80)
    를 포함하며,
    상기 무선 네트워크 관리부(40) 및 상기 무선 장치 관리부(80)는 함께 작동 프로파일을 제어하고 상기 무선 장치(70)의 작동 상태를 모니터하는 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20).
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무선 네트워크 관리부(40) 및 상기 무선 장치 관리부(80)는 함께 상기 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20)에 대해 상기 무선 장치(70)를 커미셔닝 및 바인딩하는 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20).
  3. 제1항에 있어서,
    상기 무선 네트워크 관리부(40) 및 상기 무선 장치 관리부(80)는 함께 상기 무선 장치(70)의 전력 소비량을 모니터하는 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20).
  4. 제1항에 있어서,
    상기 무선 네트워크 관리부(40) 및 상기 무선 장치 관리부(80)는 함께 상기 무선 장치(70)의 작동 상태를 예측 진단하는 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20).
  5. 제1항에 있어서,
    상기 무선 네트워크 관리부(40) 및 상기 무선 장치 관리부(80)는 함께 내부 방송 업그레이드를 수행하는 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20).
  6. 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20)에 있어서,
    무선 네트워크 토폴로지(30);
    무선 네트워크 관리부(40);
    무선 시스템(90); 및
    상기 무선 네트워크 토폴로지(30)의 통신 프로토콜에 따라 상기 무선 네트워크 관리부(40)와 무선 통신하는 무선 시스템 관리부(100)
    를 포함하며,
    상기 무선 네트워크 관리부(40) 및 상기 무선 시스템 관리부(100)는 함께 작동 프로파일을 제어하고 상기 무선 시스템(90)의 작동 상태를 모니터 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20).
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무선 네트워크 관리부(40) 및 상기 무선 시스템 관리부(100)는 함께 상기 무선 시스템(90)을 상기 무선 구축 및 자동화 제어 네트워크(20)에 대해 커미셔닝 작업 및 바인딩 작업을 수행하는 것을 특징으로 하는 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20).
  8. 제6항에 있어서,
    상기 무선 네트워크 관리부(40) 및 상기 무선 시스템 관리부(100)는 함께 상기 무선 시스템(90)의 전력 소비량을 모니터하는 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20).
  9. 제6항에 있어서,
    상기 무선 네트워크 관리부(40) 및 상기 무선 시스템 관리부(100)는 함께 상기 무선 시스템(90)의 작동 상태를 예측 진단하는 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20).
  10. 제6항에 있어서,
    상기 무선 네트워크 관리부(40) 및 상기 무선 시스템 관리부(100)는 내부 방 송 업그레이드를 수행하는 무선 빌딩 및 자동화 제어 네트워크(20).
  11. 디지털 안정기(120)에 있어서,
    안정기 제어부(122);
    실효 전압(VRMS) 및 실효 전류(IRMS)를 상기 안정기 제어부(122)에 전기적으로 전달하는 전력 인터페이스(121)
    를 포함하며,
    상기 실효 전압(VRMS) 및 실효 전류(IRMS)는 상기 전력 인터페이스(121)의 전력 출력을 나타내며,
    상기 안정기 제어부(122)는 상기 실효 전압(VRMS) 및 실효 전류(IRMS)의 곱인 상기 디지털 안정기(120)의 평균 전력 소비량을 결정하는 디지털 안정기(120).
  12. 제11항에 있어서,
    상기 전력 인터페이스부(121)는 상기 실효 전압(VRMS) 및 실효 전류(IRMS)를 발생하기 위한 수단을 포함하는 디지털 안정기(120).
  13. 제11항에 있어서,
    상기 안정기 제어부(122)는 디지털 안정기(120)의 작동 수명을 예측하는 디지털 안정기(120).
  14. 제13항에 있어서,
    상기 디지털 안정기(120)의 작동 수명의 예측은 상기 디지털 안정기(120)로부터 전력을 공급받는 광원(111)의 점등 시도 횟수, 상기 디지털 안정기(120)의 내부 온도, 상기 디지털 안정기(120)의 스탠바이 시간, 상기 디지털 안정기(120)가 상기 광원(111)에 전력을 공급한 시간, 및 상기 디지털 안정기(120)의 총 전력 시간 중 적어도 하나의 함수인 디지털 안정기(120).
  15. 제11항에 있어서,
    상기 안정기 제어부(122)는 상기 디지털 안정기(120)로부터 전력을 공급받는 광원(111)의 작동 수명을 예측하는 디지털 안정기(120).
  16. 제14항에 있어서,
    상기 광원(111)의 작동 수명의 예측은 상기 광원(111)의 작동 시간, 상기 디지털 안정기(120)에 의해 개시된 상기 광원(111)의 시간, 및 상기 광원(111)에서의 DC 전압 증가량 중 적어도 하나의 함수인 디지털 안정기(120).
  17. 무선 제어 장치(160, 180)에 있어서,
    컴퓨터(150, 170)와 데이터 및 신호 전송을 수행하고, 무선 네트워크 노드와 데이터 및 신호 전송을 수행하는 제어부(163, 183);
    상기 제어부(163, 183)와 상기 무선 네트워크 노드 간의 무선 통신을 설정하는 송수신부(164, 184);
    상기 무선 제어 장치(160, 180)를 상기 컴퓨터(150, 170)의 포트(151, 171)에 연결하는 포트 연결부(161, 181);
    상기 포트 연결부(161, 181) 및 상기 포트(151, 171)를 통해 상기 제어부(163, 183)와 상기 컴퓨터(150, 170) 간의 데이터 및 신호 전송을 변환하는 데이터/신호 컨버터(162, 182)
    를 포함하는 무선 제어 장치(160, 180).
  18. 제17항에 있어서,
    상기 포트 연결부(161, 181)는 USB 연결부이며,
    상기 데이터/신호 컨버터(162, 182)는 상기 제어부(163, 183)에 대한 USB 인터페이스로서 동작하는 무선 제어 장치(160, 180).
  19. 제17항에 있어서,
    상기 포트 연결부(161, 181)는 컴팩트 플래시 연결부이며,
    상기 데이터/신호 컨버터(162, 182)는 제어부(163, 183)에 대한 컴팩트 플래시 인터페이스로서 동작하는 무선 제어 장치(160, 180).
  20. 제17항에 있어서,
    상기 송수신부(164, 184)는 무선 주파수 기반 송수신기인 무선 제어 장치(160, 180).
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