KR20110026208A - 연산 기능을 통합한 통합원격검침시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 원격검침시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 계량기에서 중복되는 연산 기능을 통합 수행하여 계량값을 통합관리하는 통합원격검침시스템에 관한 것이다.

본 발명에 따른 통합원격검침시스템은 수도측정부, 온수측정부, 가스측정부, 난방측정부, 전력측정부 및 통합검침부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 수도측정부는 수도물의 유량에 대응되는 신호를 출력하고, 온수측정부는 온수의 유량에 대응되는 신호를 출력하며, 가스측정부는 가스의 유량에 대응되는 신호를 출력하고, 난방측정부는 난방용온수의 유량에 대응되는 신호를 출력하며, 전력측정부는 공급전력선의 전류에 대응되는 신호를 출력한다. 통합검침부는 상기 각 측정부에서 측정된 신호를 수신받아 유량, 열량, 전력량 등을 연산하는 연산부 및 상기 연산부에서 연산된 수치를 외부에 표시하는 표시부를 포함한다. 본 발명에 따르면, 중복된 기능을 수행하는 계량기의 연산부를 각 계량기로부터 분리하여 통합적으로 기능을 수행하고 관리함으로써, 시스템을 소형화할 수 있으며, 시스템의 생산 비용과 유지보수 비용을 절감할 수 있고, 유지보수도 용이하다.

원격검침, 통합연산, 디지털계량기, 에너지품질, 이산화탄소배출량,

Description

연산 기능을 통합한 통합원격검침시스템{An integration automatic meter reading system integrating operation function}

본 발명은 원격검침시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 각 계량기에서 중복되는 연산 기능을 통합 수행하여 계량값을 통합관리하는 통합원격검침시스템에 관한 것이다.

일반적으로 수도, 온수, 난방, 가스, 전기 등과 같은 소비에너지량의 측정은 각각의 에너지가 들어오는 곳에 설치된 계량기를 통해서 행하여진다. 계량기는 유량, 온도, 전류량 등을 감지하는 센서에서 측정된 수치를 체적유량, 열량, 전력량 등으로 환산하여 그 값을 외부에 표시하기 위한 표시부를 통해 보여준다. 검침 등의 목적으로 각각의 계량기에서 측정되는 에너지량을 알고 싶은 경우, 검침원 혹은 사용자는 각각의 계량기가 설치된 장소에 가서 계량기의 표시부를 확인해야 한다. 그러나, 계량기는 측정하고자 하는 에너지원에 따라 분산되어 설치되어 있고, 확인하기 어려운 곳에 설치된 경우도 많아서 검침원 및 사용자 등이 수시로 검침량을 확인하기 어려운 점이 있다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 통합원격검침시스템은 수많은 개발이 이 루어지고 있다. 한국등록특허 10-0434656(발명의 명칭: 유무선 복합 통신을 이용한 통합 원격검침 시스템)은 에너지 사용량을 실측하여 실측된 데이터를 다양한 유무선 복합 통신 중 어느 하나를 이용하여 원격지로 전송함으로써, 검침원의 방문없이 원격에서 에너지 사용량을 검침할 수 있는 유무선 복합 통신을 이용한 통합원격검침시스템을 제공하고 있다.

한국등록특허 10-0437741(발명의 명칭: 인터넷을 이용한 원격검침 시스템)은 수도, 열량 등을 측정하는 디지털계량기에서 측정된 수도, 열량 등의 데이터를 수신, 저장하고 이러한 계량데이터를 인터넷을 통하여 공급자의 컴퓨터로 전송하는 통합원격검침시스템을 제공하고 있다.

상기 한국등록특허 10-0434656 및 10-0437741과 같은 통합원격검침시스템에서 주로 디지털계량기를 이용하는데, 일반적인 디지털계량기의 구성과 통합원격검침시스템의 개략도가 도 1에 도시되어 있다. 도 1에서와 같이 디지털계량기(1)는 유량, 온도, 전류량 등에 대응하는 신호를 출력하는 감지부(2), 감지부(2)에서 얻어진 정보를 체적량, 열량, 전력량 등의 수치로 연산하는 연산부(3), 이를 외부에 표시하는 지시부(4), 연산된 수치를 수용가통합표시기(7)에 전송하고 수용가통합표시기(7)로부터 신호를 받는 통신부(5), 계량기의 각 구성요소에 전원을 공급하는 전원부(6)로 구성되는 것이 일반적이다. 수용가통합표시기(7)는 체적량, 열량, 전력량 등의 수치를 디지털계량기(1)로부터 수신하고, 검침서버(8) 등으로 전송하여 검침을 가능하게 한다.

상기와 같은 디지털계량기를 이용한 통합원격검침시스템은 다음과 같은 문제점을 지니고 있다.

첫 째, 수도계량기, 온수계량기, 적산열량계, 가스유량계, 전력량계 등의 계량기는 센서에서 출력된 신호로부터 일정 연산을 수행하는데, 이 연산을 각각의 계량기에서 연산부(3)를 두어 별도로 수행함으로써 계량기의 크기가 커지게 되고, 그에 따라 생산 비용도 증가하게 된다.

둘 째, 연산부(3)가 각 계량기(1)에 포함되어 있어 유지보수가 어렵고, 유지보수 비용이 증가하게 된다.

본 발명은 상기와 같은 통합원격검침시스템의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 중복된 기능을 수행하는 계량기의 연산부를 통합하여 저렴하고, 유지보수도 용이한 통합원격검침시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 통합원격검침시스템은 수도측정부, 온수측정부, 가스측정부, 난방측정부, 전력측정부 중 적어도 하나를 포함하고, 통합검침부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 수도측정부는 수도물의 유량에 대응되는 신호를 출력하고, 온수측정부는 온수의 유량에 대응되는 신호를 출력하며, 가스측정부는 가스의 유량에 대응되는 신호를 출력하고, 난방측정부는 난방용온수의 유량에 대응되는 신호를 출력하며, 전력측정부는 공급전력선의 전류에 대응되는 신호를 출력한다. 통합검침부는 상기 각 측정부에서 측정된 신호를 수신받아 유량, 열량, 전력량 중 적어도 하나를 연산하는 연산부 및 상기 연산부에서 연산된 수치를 외부에 표시하는 표시부를 포함한다.

바람직하게는, 상기 각 측정부와 상기 통합검침부는 무선으로 통신하는 것을 특징으로 하는 통합원격검침시스템을 제공하는 것이다.

더욱 바람직하게는, 상기 수도측정부는 수도물의 수질에 대응되는 신호를 더 출력하며, 상기 온수측정부는 온수의 온도에 대응되는 신호를 더 출력하고, 상기 연산부는 상기 각 측정부로부터 수신된 신호로부터 각 소비에너지의 품질에 대한 정보, 각 소비에너지의 에너지 단위 환산 정보, 각 소비에너지의 이산화탄소배출량 환산 정보, 각 소비에너지의 요금정보를 더 연산하며, 상기 표시부는 상기 연산부에서 추가로 연산된 정보를 외부에 더 표시하는 것을 특징으로 하는 통합원격검침시스템을 제공하는 것이다.

더욱 바람직하게는, 상기 연산부에서 각 측정부에 포함된 센서가 출력하는 신호를 수신받지 못하는 경우, 상기 연산부에서 에러신호를 발생시키고, 신호를 수신받지 못한 센서를 상기 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는 통합원격검침시스템을 제공하는 것이다.

본 발명에 따르면, 중복된 기능을 수행하는 계량기의 연산부를 각 계량기로부터 분리하여, 통합적으로 연산기능을 수행하고 관리함으로써, 시스템을 소형화할 수 있으며, 시스템의 생산 비용과 유지보수 비용을 절감할 수 있고, 유지보수도 용 이하다.

또한, 연산을 통합적으로 함으로써 데이터의 다양한 연산이 가능해지고, 그에 따라 다양한 통계값을 각 소비자가 실시간으로 쉽게 볼 수 있어, 소비자는 라이프 스타일에 따른 적절한 에너지 소비형태를 선택할 수 있다. 특히, 에너지소비량을 실시간으로 확인하는 것만으로도 에너지 절약을 도모할 수 있다.

또한, 에너지 소비량과 이산화탄소 배출량을 확인할 수 있게 함으로써 사용자로 하여금 환경 문제를 인식하게끔 하고, 수도물의 수질을 확인할 수 있게 함으로써 사용자로 하여금 수도물을 믿고 마실 수 있게끔 할 수 있다.

또한, 에너지 공급자의 측면에서도, 시간대별 에너지 소비량을 정확하게 확인할 수 있으므로, 전력과 같이 시간대별로 요금을 달리하는 공급에너지의 신뢰성 있는 요금부과가 가능하다.

도 2는 본 발명에 따른 통합원격검침시스템의 구성을 나타낸 개략도이다. 도 2를 참조하면, 통합원격검침시스템은 수도측정부(10), 온수측정부(20), 가스측정부(30), 난방측정부(40), 전력측정부(50)와 각 측정부(10,20,30,40,50)로부터 신호를 받아 연산하고 외부에 표시하는 통합검침부(60)로 구성된다. 이하, 구성요소를 나누어 자세하게 설명한다.

먼저, 각각의 측정부에 대해서 설명한다. 각 측정부는 계량하고자 하는 에너지의 유량, 온도, 전류, 수질 등을 감지하고 이에 대응되는 신호를 출력하며, 계량하려는 에너지의 종류에 따라 수도측정부(10), 온수측정부(20), 가스측정부(30), 난방측정부(40), 전력측정부(50)로 구분된다.

수도측정부(10)는 수도관에 설치되어 수도물의 유량을 감지하고 이에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 유량센서(11) 및 수질의 정보를 측정하여 이에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 수질센서(12)를 포함하여 구성된다. 유량센서(11)는 전자유량계, 용적식유량계, 초음파유량계 등 다양한 센싱 형식의 센서로 사용이 가능하다. 수도물 수질의 측정항목은 질소함유량, 수소이온농도(pH), 수중에 녹아있는 산소의 양인 용존산소량(DO) 등이 될 수 있으며, 그에 따라 수질센서(12)가 선정된다.

온수측정부(20)는 온수관에 설치되어 온수의 유량을 감지하고 이에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 유량센서(21) 및 온수의 온도를 감지하여 이에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 온도센서(22)를 포함하여 구성된다. 유량센서(21)는 수도측정부의 유량센서(11)와 같이 다양한 센싱 형식의 센서로 사용이 가능하다. 온도센서(22)는 서미스터, 열전대 등 다양한 센싱 형식의 센서가 사용될 수 있다.

가스측정부(30)는 가스관에 설치되어 가스의 유량을 감지하고 이에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 유량센서(31)를 포함하여 구성된다. 유량센서(31)는 수도측정부 및 온수측정부에 사용되는 유량센서(11,21)와 같이 전자유량계, 용적식유량계, 초음파유량계 등 다양한 센싱 형식의 센서로 사용이 가능하나, 가스는 기체이므로 이에 더 적합한 센서를 선정함이 바람직하다.

난방측정부(40)는 난방용온수관에 설치되어 난방용온수의 유량을 감지하고 이에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 유량센서(41) 및 공급측 도관과 회수측 도 관에 각각 설치되어 각각의 온도를 감지하고 이에 대응되는 신호를 출력하는 한 쌍의 온도센서(42,43)를 포함하여 구성된다. 유량센서(41)는 수도측정부 및 온수측정부의 유량센서(11,21)와 동일한 방법으로 선정될 수 있고, 온도센서(42,43)는 온수측정부의 온도센서와 동일한 방법으로 선정될 수 있다.

전력측정부(50)는 수용가로 인입되는 전력선에 설치되어 전류값을 감지하고 이에 대응되는 전기적 신호를 출력하는 전류센서(51)를 포함하여 구성된다. 전류센서는 교류용 CT(Current Transformer)센서가 대표적이며, 그 외에 다른 형식으로 측정하는 방식의 센서가 선정되어도 무방하다.

상기 각 측정부(10,20,30,40,50)에 포함된 각각의 센서는 펄스나 전류, 전압 등의 전기적 신호를 출력한다. 이러한 전기적 신호는 유선 혹은 무선의 형태로 통합검침부(60)로 전송된다. 유선전송방식인 경우, 각 센서가 필요로 하는 전원은 연결된 전선을 통해 통합검침부(60)로부터 공급받을 수 있으므로 별도의 전원부와 통신부를 구비하지 않아도 전선을 통해 통합검침부(60)와 연결될 수 있다. 다만, 지그비 알에프모듈(ZigBee RF module)이나 적외선(IR), 블루투스(bluetooth) 등을 이용한 무선 형식의 전송방식을 택한다면, 도 2에서와 같이 센서에서 측정된 값을 전송하기 위한 통신부, 이 통신부와 센서에 전원을 공급하는 전원부가 각각의 센서에 부착되어야 한다.

통합검침부(60)는 연산부(61)와 표시부(62)를 포함하여 구성된다. 연산부(61)는 각 측정부의 센서로부터 출력된 신호를 입력받아 체적, 열량, 전력량, 수질, 에너지의 품질 등에 관한 정보를 연산하며, 표시부(62)는 센서에서 수신받은 데이터나 이러한 데이터를 연산부에서 연산한 정보를 디스플레이 장치를 통해 사용자 등이 육안으로 볼 수 있게 하는 장치이다.

연산부(61)에서는 다음과 같은 연산이 수행되고, 연산된 수치나 통계값은 표시부(62)를 통해 외부에 표시된다. 수도, 온수, 가스의 경우, 사용한 체적량을 기준으로 요금이 부과되므로, 일정 기간 동안 소비된 체적량이 필요하며, 이 체적량은 각 유량센서(11,21,31)에서 수신한 신호값을 적산하여 구할 수 있다. 사용자는 실시간으로 수도, 온수, 가스의 순간사용량 및 일정기간 동안의 누적사용량 등의 정보를 모니터, TV 등으로 구성되는 표시부(62)를 통해 확인할 수 있다.

난방의 경우, 소비된 열량을 기준으로 요금이 부과되는데, 열량은 다음과 같은 식으로 구할 수 있다.

여기에서 K는 열량환산계수이며, V는 공급된 난방용 온수의 체적을 의미하고, T_h는 공급측 온수의 온도, T_l은 회수측 온수의 온도를 의미한다. V는 난방측정부(40)에 포함된 유량센서(41)의 신호값을 적산하여 구하고, 공급측과 회수측 온수의 온도차는 온도센서(42,43)의 신호값으로부터 구할 수 있으므로 공급열량이 계산될 수 있다. 사용자는 실시간으로 순간난방사용량 및 누적난방사용량 등의 정보를 표시부(62)를 통해 확인할 수 있다.

전력량의 경우, 다음과 같은 식으로 계산된다.

여기에서 전압은 일정한 값이고, 전류는 전류센서(51)의 출력 신호를 통해 구할 수 있다. 역률(power factor)는 전류센서(51)에서 측정된 전압 및 전류의 정보로부터 그 위상차를 구할 수 있으므로, 이를 통해 전력량을 구할 수 있다. 사용자는 실시간으로 전력사용량 및 누적전력사용량 등의 정보를 표시부(62)를 통해 확인할 수 있다.

각 소비에너지의 품질에 대한 정보도 다음과 같이 얻을 수 있다. 수도물의 경우, 질소함유량, 수소이온농도, 용존산소량 등의 수질항목을 측정하는 센서에서 수신한 전기 신호를 사용자가 인식가능한 단위인 ppm, pH 등으로 변환하여 사용자가 표시부(62)를 통해 확인할 수 있다. 온수의 경우, 온수의 온도를 측정하여 일정 온도 이상의 온수가 공급되는지 확인할 수 있다. 난방의 경우, 공급용 온수와 회수용 온수의 온도를 실시간으로 확인하여 난방의 품질을 확인할 수 있다. 전력의 경우, 역률(power factor) 및 고조파(harmonics) 등의 정보를 전류센서에서 출력되는 데이터로부터 구해 표시부(62)를 통해 실시간으로 전력품질을 확인할 수 있다.

또한, 각 소비에너지를 에너지 단위로 환산할 수도 있다. 난방용 열량 및 전력량은 그 자체로 에너지 단위인 Wh로 표현되어 별도의 연산이 필요 없으나, 수도, 온수, 가스의 경우 체적이 계산되므로 환산 계수(단위체적당 에너지량)를 이용하여 에너지 단위로 환산해야 한다.

또한, 에너지 소비로 인한 이산화탄소 배출량을 구할 수도 있다. 각 소비에너지의 단위량을 생산하는 과정에서 배출되는 이산화탄소의 양을 환산계수로 하여 에너지 소비량을 이산화탄소 배출량으로 변환할 수 있다. 에너지 소비량과 이산화탄소 배출량을 확인함으로써 사용자로 하여금 환경 문제와 연관된 인식을 각인시킴으로써 에너지 절약을 도모할 수 있게 된다.

또한, 부과되는 요금 정보를 확인할 수 있다. 사용한 수도체적량, 온수체적량, 가스체적량, 열량, 전력량 등에 사용단위당 요금을 곱하여 구할 수 있다. 특히, 시간대 별로 요금이 차등부과되거나 사용누적량에 따라 누진부과되는 전력량 등과 같은 경우에도 요금부과 규정에 맞게 요금을 구할 수 있다.

상기와 같이 연산부(61)는 다양한 연산을 통해 다양한 계량값 및 통계 수치를 구한다. 이러한 계량값 및 통계 수치는 실시간으로 순간값이나 누적값의 형태로 모니터 등으로 외부에 표시된다. 이를 통해 사용자는 실시간으로 상기와 같이 연산부(61)에서 연산된 수치를 확인할 수 있게 된다. 또한, 일정 기간 동안의 에너지 사용량 등과 같이 통계값을 활용할 수도 있다. 또한, 용이한 요금부과를 위해 검침서버(70)를 통합검침부(60)와 연결시켜 요금을 산정하는데 필요한 정보를 전송할 수 있다.

상기 각 측정부의 센서들은 일정 시간 간격으로 전기적 신호를 통합검침부(60)로 전송하게 되는데, 센서가 고장 등의 이유로 작동을 하지 않아 신호를 일정 시간 동안 전송하지 않는 경우 등 연산부(61)가 각 측정부에서 보내는 신호를 수신할 수 없다면, 연산부(61)에서 에러신호를 발생시켜, 신호를 수신하지 않는 센서를 표시부(62)에 표시함으로써 사용자가 알 수 있게 하여 신속한 대처를 할 수 있게 함이 바람직하다.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 많은 변형이 가능함은 명백하다.

도 1은 종래기술에 따른 일반적인 디지털계량기의 구성과 통합원격검침시스템의 개략도.

도 2는 본 발명에 따른 통합원격검침시스템의 구성을 나타낸 개략도.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1...디지털계량기 7...수용가통합표시기

10...수도측정부 11,21,31,41...유량센서

12...수질센서 20...온수측정부

22,42,43...온도센서 30...가스측정부

40...난방측정부 50...전력측정부

60...통합검침기 61...연산부

62...표시부 70...검침서버

Claims (4)

1. 수도물의 유량에 대응되는 신호를 출력하는 수도측정부,

   온수의 유량에 대응되는 신호를 출력하는 온수측정부,

   가스의 유량에 대응되는 신호를 출력하는 가스측정부,

   난방용온수의 유량에 대응되는 신호를 출력하며 공급측 온수의 온도와 회수측 온수의 온도에 대응되는 신호를 출력하는 난방측정부,

   공급전력선의 전류에 대응되는 신호를 출력하는 전력측정부

   중 적어도 하나를 포함하고,

   상기 각 측정부에서 측정된 신호를 수신받아 체적, 열량, 전력량 중 적어도 하나를 연산하는 연산부 및 상기 연산부에서 연산된 수치를 외부에 표시하는 표시부를 포함하는 통합검침부;

   를 포함하는 것을 특징으로 하는 통합원격검침시스템.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 각 측정부와 상기 통합검침부는 무선으로 통신하는 것을 특징으로 하는 통합원격검침시스템.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   상기 수도측정부는 수도물의 수질에 대응되는 신호를 더 출력하며,

   상기 온수측정부는 온수의 온도에 대응되는 신호를 더 출력하고,

   상기 연산부는 상기 각 측정부로부터 수신된 신호로부터 각 소비에너지의 품질에 대한 정보, 각 소비에너지의 에너지 단위 환산 정보, 각 소비에너지의 이산화탄소배출량 환산 정보, 각 소비에너지의 요금정보를 더 연산하며,

   상기 표시부는 상기 연산부에서 추가로 연산된 정보를 외부에 더 표시하는 것을 특징으로 하는 통합원격검침시스템.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 연산부에서 각 측정부에 포함된 센서가 출력하는 신호를 수신받지 못하는 경우, 상기 연산부에서 에러신호를 발생시키고, 신호를 수신받지 못한 센서를 상기 표시부에 표시하는 것을 특징으로 하는 통합원격검침시스템.

Images