KR20110041666A - 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템 - Google Patents

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Abstract

이 발명은 원격지의 관리서버가 전력선 통신을 이용하여 가전기기에 인가되는 전력을 제어할 수 있도록 하는 콘센트 원격 제어시스템에 관한 것이다.
이 발명에 따른 콘센트 원격 제어시스템은, 원격지의 가전기기에 공급되는 전력을 스위칭하기 위한 제어 신호를 출력하고 상기 가전기기의 상태 신호를 수신하는 관리 서버와; 상기 관리 서버로부터 상기 제어 신호를 수신하여 전력선 신호 형태로 변환한 후 3상4선 전력선에 실어서 전송하고, 3상4선 전력선에 실려서 전송된 전력선 신호 형태의 상태 신호를 수신하여 원 상태 신호로 복원한 후 상기 관리 서버에게 전송하는 마스터 모뎀과; 상기 가전기기와 연결되고 상기 3상4선 전력선 중 임의의 단상2선 전력선에 실려서 전송된 전력선 신호 형태의 제어 신호를 원 제어 신호로 복원한 후 상기 제어 신호에 따라 상기 가전기기에 공급되는 전력을 스위칭 제어하고, 상기 가전기기의 소비 전류량과 누설 전류량을 포함한 상기 상태 신호를 수집하여 전력선 신호 형태로 변환한 후 상기 단상2선 전력선에 실어서 전송하는 원격 제어 가능 콘센트장치를 포함한다.
Figure P1020090098604
전력선, 콘센트, 전력선통신, 누설전류, 원격제어, 전류센서, 가전기기

Description

전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템 {remote system for controlling a receptacle using Power Line Communication}
이 발명은 콘센트 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 원격지의 관리서버가 전력선 통신을 이용하여 가전기기에 인가되는 전력을 제어할 수 있도록 하는 콘센트 원격 제어시스템에 관한 것이다.
도 1은 종래의 전력선 통신을 이용한 원격 제어 가능 콘센트 장치를 도시한 구성 블록도이다. 종래의 원격 제어 가능 콘센트 장치는 전력선을 통해 입력되는 원격제어신호에 따라 입력 전력선과 플러그 삽입부 사이를 스위칭하여 플러그 삽입부로 공급되는 전력을 스위칭한다.
이 종래의 원격 제어 가능 콘센트 장치는 전력선과 정합하여 전력선신호를 송수신하는 AC커플러(11)와, AC커플러(11)를 통해 수신된 전력선신호로부터 원격제어신호를 복조하는 PLC모뎀(12)과, PLC모뎀(12)에서 복조된 원격제어신호에 따라 릴레이(14)를 온/오프시키는 MCU(13)를 포함한다. 릴레이(14)는 MCU(13)의 제어에 따라 온/오프됨으로써, 입력 전력선과 플러그 삽입부(15) 사이를 스위칭하여 플러그 삽입부(15)로 공급되는 전력을 스위칭한다.
도시되지 않은 원격지의 중앙제어반은 원격제어신호를 생성하고 전력선신호로 변조한 후 전력선에 실어서 전송한다.
그러면, 원격 제어 가능 콘센트 장치의 AC커플러(11)는 전력선에 정합하여 그 전력선신호를 수신하고, PLC모뎀(12)은 수신된 전력선신호로부터 원격제어신호를 복조한다. MCU(13)는 원격제어신호에 따라 릴레이(14)를 온/오프시킨다. 릴레이(14)가 온되면 입력 전력선과 플러그 삽입부(15)가 연결되어 플러그 삽입부(15)로 전력이 공급되며, 릴레이(14)가 오프되면 입력 전력선과 플러그 삽입부(15) 사이가 끊어져서 전력이 공급되지 않는다. 즉, 원격제어신호에 따라 플러그 삽입부(15)에 삽입되는 가전기기의 플러그에 공급되는 전력이 스위칭되며, 이로써 가전기기의 동작을 원격지의 중앙제어반에서 제어할 수 있다.
상술한 바와 같이 종래의 원격 제어 가능 콘센트 장치는 원격지의 중앙제어반이 원격지의 콘센트 장치를 제어함으로써, 원격지에서도 가전기기의 동작을 스위칭할 수 있다. 그러나, 종래의 원격 제어 가능 콘센트 장치에 따르면 원격지의 중앙제어반은 가전기기의 동작 온/오프만을 제어할 수 있을 뿐, 그 사용 전력량을 모니터링할 수 없다. 또한, 종래의 원격 제어 가능 콘센트 장치는, 콘센트 장치 내부의 전력 소비 상태를 감시하여 이상 유무를 판단하거나, 이상 발생시 자동으로 차단하는 기능을 구비하지 않기 때문에 누전이나 화재의 위험이 존재하는 문제점이 있다.
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출된 이 발명의 목적은, 전력선 통신을 이용하여 콘센트 장치에 연결된 가전기기의 소비 전류량과 누설 전류량을 감시하여 중앙 관리서버에게 보고하고, 중앙 관리서버로부터 입력되는 원격 제어 신호에 따라 콘센트 장치에 연결된 가전기기에 공급되는 전력을 스위칭하는 콘센트 원격 제어시스템을 제공하기 위한 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 이 발명의 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템은, 원격지의 가전기기에 공급되는 전력을 스위칭하기 위한 제어 신호를 출력하고 상기 가전기기의 상태 신호를 수신하는 관리 서버와;
상기 관리 서버로부터 상기 제어 신호를 수신하여 전력선 신호 형태로 변환한 후 3상4선 전력선에 실어서 전송하고, 3상4선 전력선에 실려서 전송된 전력선 신호 형태의 상태 신호를 수신하여 원 상태 신호로 복원한 후 상기 관리 서버에게 전송하는 마스터 모뎀과;
상기 가전기기와 연결되고 상기 3상4선 전력선 중 임의의 단상2선 전력선에 실려서 전송된 전력선 신호 형태의 제어 신호를 원 제어 신호로 복원한 후 상기 제어 신호에 따라 상기 가전기기에 공급되는 전력을 스위칭 제어하고, 상기 가전기기의 소비 전류량과 누설 전류량을 포함한 상기 상태 신호를 수집하여 전력선 신호 형태로 변환한 후 상기 단상2선 전력선에 실어서 전송하는 원격 제어 가능 콘센트장치를 포함한 것을 특징으로 한다.
이상과 같이 이 발명에 따르면 원격지의 중앙 관리 서버가 각 가전기기의 소비 전류량(전력량)을 모니터링할 수 있고 각 가전기기의 동작을 스위칭할 수 있으며, 가전기기의 소비 전류량(전력량)에 이상이 발생하면 해당 가전기기에 공급되는 전력을 자체적으로 차단하거나 경보를 발생함으로써, 누설로 인한 화재나 감전을 방지할 수 있는 잇점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템을 도시한 기능 블록도이다.
이 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템은, 관리 서버(210)와, 게이트웨이(220)와, 마스터 모뎀(230)과, 원격 제어 가능 콘센트장치(240)를 포함하여 구성된다. 이 원격 제어 가능 콘센트장치(240)는 플러그삽입부를 포함하며 이 플러그삽입부에 가전기기(250)가 삽입되어 연결된다.
마스터 모뎀(230)과 원격 제어 가능 콘센트장치(240)는 상호간에 전력선 통 신을 수행한다. 관리 서버(210)는 각 가전기기의 동작을 제어하기 위한 신호를 생성하여 게이트웨이(220)와 마스터 모뎀(230)과 전력선을 통해 원격 제어 가능 콘센트장치(240)에게 전달함으로써, 원격 제어 가능 콘센트장치(240)가 가전기기의 동작을 제어하도록 한다. 관리 서버(210)로부터 원격 제어 가능 콘센트장치(240)에게 전달되는 신호를 제어 신호라고 한다. 한편, 원격 제어 가능 콘센트장치(240)는 각 가전기기의 소비 전류 및 누설 전류 등의 상태를 모니터링하고 정보를 수집하여 전력선과 마스터 모뎀(230)과 게이트웨이(220)를 통해 관리 서버(210)에게 보고한다. 원격 제어 가능 콘센트장치(240)로부터 관리 서버(210)에게 보고되는 신호를 상태 신호라고 한다.
관리 서버(210)와 게이트웨이(220) 사이는 이더넷으로 연결되어, 관리 서버(210)가 웹 기반으로 각 가전기기(250)를 관리 및 제어할 수 있도록 한다. 관리 서버(210)는 각 가전기기(250)의 소비 전류 및 누설 전류 상태를 감시하여 이상 유무를 판단하는 모니터링 알고리즘을 포함한다. 이 모니터링 알고리즘은 원격 제어 가능 콘센트 장치(240)에 포함될 수도 있고 게이트웨이(220)에 포함될 수도 있다. 이 모니터링 알고리즘은 소비 전류 및 누설 전류 정보를 통해 가전기기의 소비 전력을 감시하고 순간 소비 전력 또는 일정 기간동안의 누적 소비 전력이 각각의 임계값을 초과하면 가전기기에 공급되는 전력을 차단하는 기능을 한다. 또한, 누설 전류를 감시하여 누설 전류가 임계값을 초과하면 사용자에게 경고하거나 가전기기에 공급되는 전력을 차단함으로써, 누설전류로 인한 감전이나 화재를 방지한다.
관리 서버(210)는 이더넷을 통해 게이트웨이(220)로부터 가전기기의 소비 전 류(전력)에 대한 상태 신호를 수신하고, 이더넷을 통해 게이트웨이(220)에게 가전기기에 전력 공급 여부에 따른 제어 신호를 송신한다. 이때, 상태 신호와 제어 신호가 이더넷을 통해 전송되기 위해 이더넷 신호로 변환되어야 함은 자명하다.
게이트웨이(220)는 관리 서버(210)와 이더넷으로 연결되고 마스터 모뎀(230)과 RS-232C로 연결되어, 이더넷 신호와 RS-232C 신호를 상호 변환한다. 게이트웨이(220)는 관리 서버(210)로부터 이더넷을 통해 제어 신호가 입력되면 이를 RS-232C 신호로 변환하여 마스터 모뎀(230)에게 전달한다. 아울러, 게이트웨이(220)는 마스터 모뎀(230)으로부터 RS-232C를 통해 가전기기의 상태 신호가 입력되면 이를 이더넷 신호로 변환하여 관리 서버(210)에게 전달한다. 이 게이트웨이(220)는 관리 서버(210)가 없을 경우, 모니터링 알고리즘 등 관리 서버(210)의 기능을 모두 수행할 수도 있다.
마스터 모뎀(230)은 게이트웨이(220)와 RS-232C로 연결되고 원격 제어 가능 콘센트장치(240)와는 전력선 통신을 수행한다. 3상4선 전력선(R/S/T/N)에는 하나의 마스터 모뎀(230)과 다수의 원격 제어 가능 콘센트장치(240)가 연결될 수 있다. 마스터 모뎀(230)은 3상4선 전력선으로 전력선 신호를 송,수신한다. 마스터 모뎀(230)은 RS-232C를 통해 수신된 제어 신호를 다수(예컨대, 3개)의 주파수대역의 반송파로 각각 변조하고 그 다수의 변조 신호를 결합하여 3상4선 전력선에 실어서 전송한다. 또한, 마스터 모뎀(230)은 3상4선 전력선에 실려서 전송된 상태 신호를 수신하고 다수의 반송파 주파수대역을 분리하여 복조한 후 원 상태 신호로 복원하고 RS232C를 통해 게이트웨이(220)에게 전달한다.
원격 제어 가능 콘센트장치(240)는 마스터 모뎀(230)과 전력선 통신을 수행하는 바, 3상4선 전력선 중 임의의 단상2선 전력선에 연결되며, 단상2선 전력선으로 전력선 신호를 수신하여 해당 신호의 목적주소가 자기 자신이면 취하고 목적주소가 자기 자신이 아니면 버린다. 원격 제어 가능 콘센트장치(240)는 단상2선 전력선에 실려서 전송된 제어 신호를 수신하고 다수의 반송파 주파수대역을 분리하여 복조한 후 원 제어 신호로 복원하고, 그 제어 신호에 따라 가전기기에 전력을 공급하거나 차단한다. 또한, 원격 제어 가능 콘센트장치(240)는 가전기기의 전력 소비 상태를 수집하여 목적주소를 마스터 모뎀(230)으로 하는 상태 신호를 생성하고, 그 상태 신호를 다수의 주파수대역의 반송파로 각각 변조하고 그 다수의 변조 신호를 결합하여 단상2선 전력선에 실어서 전송한다.
마스터 모뎀(230)은 3상4선(R, S, T 및 N) 전력선 모두에 연결되어 제어 신호를 전송하거나 상태 신호를 수신하고, 원격 제어 가능 콘센트장치(240)는 3상4선 전력선 중 임의의 단상2선((R 또는 S 또는 T)와, N) 전력선에 연결되어 제어 신호를 수신하거나 상태 신호를 전송한다. 따라서, 원격 제어 가능 콘센트장치(240)가 어느 단상2선 전력선에 연결되어 있던지 관계없이 원격 제어 가능 콘센트장치(240)와 마스터 모뎀(230)은 전력선 통신이 가능하게 된다.
마스터 모뎀(230)과 원격 제어 가능 콘센트장치(240)가 제어 신호와 상태 신호에 대해 다수의 주파수대역의 반송파로 변복조하는 이유는, 전력선은 부하 상태에 따라 특정 주파수대역의 잡음이 급격하게 증가하는 경우가 발생하며, 그럴 경우 해당 특정 주파수대역으로부터 신호의 송수신이 곤란하다. 이 때문에 이 발명에서 는 송신측에서는 제어 신호와 상태 신호에 대해 다수의 주파수대역(예컨대, 110~195Khz, 205~285Khz, 305~395Khz)으로 변조한 후 이를 전력선을 통해 전송하고, 수신측에서는 각각의 주파수대역으로부터 제어 신호와 상태 신호를 복조하고 상호 비교하여 원래의 데이터를 복원한다. 이렇게 하면 특정 주파수대역의 신호가 깨지더라도 다른 주파수대역을 통해 원 데이터를 복원할 수 있기 때문에 신호 전송의 성공율이 증가한다.
도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 게이트웨이의 기능 블록도이다. 이 게이트웨이는 게이트웨이제어부(221)와, 클럭발생부(222)와, ISP인터페이스부(223)와, RS232C인터페이스부(224)와, 이더넷모듈(225)과, 리셋스위치(226)와, 상태표시부(227)를 포함하여 구성된다.
클럭발생부(222)는 실시간 클럭을 발생하여 게이트웨이제어부(221)에게 제공한다. ISP인터페이스부(223)는 게이트웨이제어부(221)에 게이트웨이 펌웨어를 설치하기 위한 인터페이스이고, RS232C인터페이스부(224)는 게이트웨이제어부(221)와 마스터 모뎀(230)을 정합하는 인터페이스이며, 이더넷모듈(225)은 게이트웨이제어부(221)가 관리 서버(210)와 이더넷 신호를 송수신하도록 하는 모듈이다. 리셋스위치(226)는 게이트웨이를 초기화하기 위한 스위치이고, 상태 표시부(227)는 관리 서버(210)와의 이더넷 통신과 마스터 모뎀(230)과의 RS232C 직렬 통신이 정상적으로 이루어지는 지를 표시한다.
도 4는 이 발명의 한 실시예에 따른 마스터 모뎀의 기능 블록도이다. 이 마스터 모뎀은 3상커플링부(231)와, 전력선통신 송수신부(232)와, RS232C인터페이스 부(233)와, 딥선택스위치(234)와, 상태표시부(235)를 포함하여 구성된다. 전력선통신 송수신부(232)는 프리필터(232a)와, 차동증폭부(232b)와, 주필터부(232c)와, 증폭&비교부(232d)와, 데이터집선부(232e)와, 변환구동부(232f)를 포함하여 구성된다.
3상커플링부(231)는 마스터 모뎀에 송수신되는 신호를 3상4선 전력선에 커플링한다.
전력선통신 송수신부(232)는 제어 신호를 전력선 신호로 변조하여 출력하고 전력선 신호를 복조하여 상태 신호로 복원한다. 이를 구체적으로 살펴보면, 프리필터(232a)는 3상커플링부(231)로 수신된 전력선 신호 중 20~400Khz 주파수대역을 필터링한다. 차동증폭부(232b)는 프리필터(232a)에서 필터링된 주파수대역의 이득을 안정적으로 증폭한다. 주필터부(232c)는 필터링된 주파수대역을 3개의 서브대역으로 분리하여 필터링하는데, 예컨대, 110~195Khz, 205~285Khz, 305~395Khz로 분리한다. 각각 분리된 서브대역에는 동일한 상태 신호가 다중 전송되는데, 주필터부(232c)가 이 세 개의 상태 신호를 복조한다. 증폭&비교부(232d)는 주필터부(232c)에서 복조된 3개의 상태 신호를 증폭하고 비교하여 원 상태 신호를 추출한다. 데이터집선부(data concentrater)(232e)는 복원된 상태 신호를 RS232C신호로 변환하여 RS232C인터페이스부(233)를 통해 게이트웨이(220)에게 전달한다. 한편, 데이터집선부(232d)는 RS232C인터페이스부(233)를 통해 입력되는 RS232C신호를 제어 신호로 변환하고, 변환구동부(232f)는 제어 신호를 3개의 서브대역으로 변조하고 변조된 신호들을 결합하여 전력선신호를 생성한 후 3상커플링부(231)를 통해 3 상4선 전력선에 실어서 전송한다.
딥선택스위치(234)는 마스터 모뎀(230)의 주소를 설정하기 위한 스위치로서, 사용자가 외부에서 직접 조작하거나 무선으로 원격 조작되도록 설치할 수도 있다. 이 마스터 모뎀(230)의 주소 정보는 전력선통신 송수신부(232)에 제공되며, 전력선통신 송수신부(232)는 원격 제어 가능 콘센트 장치에게 전송하는 전력선신호의 출발주소에 자신의 주소를 함께 전송한다. 마스터 모뎀(230)의 주소는 관리 서버(210) 및 원격 제어 가능 콘센트 장치(240)에 공유된다. 상태표시부(235)는 마스터 모뎀(230)과 원격 제어 가능 콘센트 장치(240)과의 전력선 통신 또는 마스터 모뎀(230)과 게이트웨이(220)와의 RS232C 직렬통신이 정상적으로 이루어지는 지를 표시한다.
도 5는 이 발명의 한 실시예에 따른 원격 제어 가능 콘센트 장치의 기능 블록도이다. 이 원격 제어 가능 콘센트 장치는 단상커플링부(241)와, 전력선통신 송수신부(242)와, 전류센싱부(243)와, 선로누전감시부(244)와, 로컬제어부(245)와, 릴레이(246)와, 플러그삽입부(247)를 포함하여 구성된다.
단상커플링부(241)는 원격 제어 가능 콘센트장치에 송수신되는 신호를 단상2선 전력선에 커플링한다.
전력선통신 송수신부(242)는 상태 신호를 전력선 신호로 변조하여 출력하고 전력선 신호를 복조하여 제어 신호로 복원한다. 이를 구체적으로 살펴보면, 프리필터(242a)는 단상커플링부(241)로 수신된 전력선 신호 중 20~400Khz 주파수대역을 필터링한다. 차동증폭부(242b)는 프리필터(242a)에서 필터링된 주파수대역의 이득 을 안정적으로 증폭한다. 주필터부(242c)는 필터링된 주파수대역을 3개의 서브대역으로 분리하여 필터링하는데, 예컨대, 110~195Khz, 205~285Khz, 305~395Khz로 분리한다. 각각 분리된 서브대역에는 동일한 제어 신호가 다중 전송되는데, 주필터부(242c)가 이 세 개의 제어 신호를 복조한다. 증폭&비교부(242d)는 주필터부(242c)에서 복조된 3개의 제어 신호를 증폭하고 비교하여 원 제어 신호를 추출한다. 데이터집선부(data concentrater)(242e)는 복원된 제어 신호를 로컬제어부(245)에게 전달한다. 한편, 데이터집선부(242e)는 로컬제어부(245)를 통해 입력되는 상태 신호를 변환구동부(242f)에게 제공하고, 변환구동부(242f)는 상태 신호를 3개의 서브대역으로 변조하고 변조된 신호들을 결합하여 전력선신호를 생성한 후 단상커플링부(241)를 통해 단상2선 전력선에 실어서 전송한다.
전류센싱부(243)는 입력 전력선으로부터 가전기기에 공급되어 소비되는 소비 전류량을 측정하여 그 측정된 소비 전류량 정보를 로컬제어부(245)에게 전달한다. 선로누전감시부(244)는 입력 전력선으로부터 가전기기로 연결된 전력선로의 누설 전류량을 측정하여 그 측정된 누설 전류량 정보를 로컬제어부(245)에게 전달한다.
로컬제어부(245)는 전력선통신 송수신부(242)를 통해 수신된 제어 신호에 따라 릴레이(246)를 온/오프하여 플러그삽입부(247)에 연결된 가전기기에 전력을 공급하거나 차단한다. 또한, 전류센싱부(243)와 선로누전감시부(244)를 통해 입력되는 가전기기의 소비 전류량 정보 및 전력선로의 누설 전류량 정보를 수집하는데, 로컬제어부(245)에는 전류센싱부(243)와 선로누전감시부(244)로부터 입력되는 소비 전류량과 누설 전류량을 아날로그 값에서 디지털 값으로 변환하는 A/D변환기가 내 장된다. 로컬제어부(245)는 이 소비 전류량 정보와 누설 전류량 정보를 포함하는 상태 신호를 생성하여 전력선통신 송수신부(242)를 통해 마스터 모뎀(230)에게 전송한다. 또한, 로컬제어부(245)는 모니터링 알고리즘을 구비하여 수집된 상태 신호를 기반으로 가전기기의 이상 발생 여부를 판단하며, 자체적으로 릴레이(246)를 구동하여 플러그삽입부(247)에 연결된 가전기기에 전력을 공급하거나 차단한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 이 발명에 따른 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템의 동작을 설명한다.
먼저, 관리 서버(210)로부터 원격 제어 가능 콘센트장치(240)에 제어 신호가 전송되는 과정을 설명한다.
관리 서버(210)가 원격 제어 가능 콘센트장치(240)에 연결된 가전기기(250)를 제어하기 위한 제어 신호를 생성하여 이더넷을 통해 게이트웨이(220)에게 전달한다.
게이트웨이(220)의 이더넷모듈(225)이 이더넷으로부터 제어 신호가 실린 이더넷 신호를 수신하고, 게이트웨이 제어부(221)가 이더넷 신호를 RS232C 신호로 변환하여 RS232C인터페이스부(224)를 통해 마스터 모뎀(230)에게 전달한다. 이더넷모듈(225)을 통해 게이트웨이(220)와 관리 서버(210)가 통신할 때와, RS232C인터페이스부(224)를 통해 게이트웨이(220)와 마스터 모뎀(230)이 통신할 때, 게이트웨이 제어부(221)는 그 통신 상태를 상태 표시부(227)에 표시한다.
다음, 마스터 모뎀(230)의 RS232C인터페이스부(233)는 RS232C 신호 형태의 제어 신호를 입력받아 전력선통신 송수신부(232)의 데이터집선부(232e)에게 전달하 고, 데이터집선부(232e)는 RS232C 신호 형태의 제어 신호를 복원하여 변환구동부(232f)에게 전달한다. 변환구동부(232f)는 제어 신호를 3개의 서브대역(110~195Khz, 205~285Khz, 305~395Khz)으로 변조하고 그 변조된 신호들을 결합하여 전력선 신호 형태로 변환한 후 3상커플링부(231)를 통해 3상4선 전력선에 실어서 전송한다. 이때, 마스터 모뎀(230)은 R선, S선, T선에 모두 이 전력선 신호를 전송한다.
마스터 모뎀(230)이 전력선의 R선, S선, T선에 모두 전력선 신호 형태의 제어 신호를 송신하면, 이 제어 신호는 전력선에 연결된 모든 원격 제어 가능 콘센트장치들에게 입력된다.
전력선 신호 형태의 제어 신호의 목적주소인 원격 제어 가능 콘센트장치(240)의 단상커플링부(241)는 전력선에 커플링하여 이 전력선 신호를 수신하고, 전력선통신 송수신부(242)는 전력선 신호를 복조하여 제어 신호를 복원한다. 이를 상세하게 설명하면, 프리필터(242a)는 단상커플링부(241)로 수신된 전력선 신호 중 20~400Khz 주파수대역을 필터링하고, 차동증폭부(242b)는 프리필터(242a)에서 필터링된 주파수대역의 이득을 안정적으로 증폭한다. 주필터부(242c)는 필터링된 주파수대역을 3개의 서브대역으로 분리하여 필터링하는데, 구체적으로는, 110~195Khz, 205~285Khz, 305~395Khz로 분리하여 세 개의 제어 신호를 복조한다. 증폭&비교부(242d)는 주필터부(242c)에서 복조된 3개의 제어 신호를 증폭하고 비교하여 원 제어 신호를 추출한다. 데이터집선부(242e)는 복원된 제어 신호를 로컬제어부(245)에게 전달한다.
로컬제어부(245)는 제어 신호에 따라 릴레이(246)를 제어하는데, 릴레이(246)가 온되면 입력 전력선과 플러그삽입부(247)가 연결되어 플러그삽입부(247)에 연결된 가전기기에 전력이 공급된다. 한편, 릴레이(246)가 오프되면 입력 전력선과 플러그삽입부(247)가 오프되어 플러그삽입부(247)에 연결된 가전기기에 전력이 공급되지 않는다.
다음, 로컬제어부(245)로부터 관리 서버(210)에 상태 신호가 전송되는 과정을 설명한다.
로컬제어부(245)는 전류센싱부(243)로부터 가전기기에서 소비되는 소비 전류량 정보를 입력받고, 선로누전감시부(244)로부터 가전기기에 연결된 전력선로로부터의 누설 전류량 정보를 입력받아 상태 신호를 생성하고, 전력선통신 송수신부(242)의 데이터 집선부(242e)에게 전달한다. 데이터 집선부(242e)는 전력선 통신을 위한 상태 신호를 생성하고 변환 구동부(242f)는 이 상태 신호를 3개의 서브대역(110~195Khz, 205~285Khz, 305~395Khz)으로 변조하고 그 변조된 신호들을 결합하여 전력선 신호 형태로 변환한 후 단상커플링부(241)를 통해 단상2선 전력선에 실어서 전송한다. 이 전력선 신호 형태의 상태 신호의 목적주소는 마스터 모뎀(230)으로 설정된다.
전력선 신호 형태의 상태 신호의 목적주소인 마스터 모뎀(230)의 3상 커플링부(131)는 전력선에 커플링하여 이 전력선 신호를 수신하고, 전력선통신 송수신부(232)는 전력선 신호를 복조하여 상태 신호로 복원한다. 프리필터(232a)는 3상커플링부(231)로 수신된 전력선 신호 중 20~400Khz 주파수대역을 필터링하고, 차동 증폭부(232b)는 프리필터(232a)에서 필터링된 주파수대역의 이득을 안정적으로 증폭한다. 주필터부(232c)는 필터링된 주파수대역을 3개의 서브대역으로 분리하여 필터링하는데, 구체적으로는, 110~195Khz, 205~285Khz, 305~395Khz로 분리하여 세 개의 상태 신호를 복조한다. 증폭&비교부(232d)는 주필터부(232c)에서 복조된 3개의 상태 신호를 증폭하고 비교하여 원 상태 신호를 추출한다. 데이터집선부(232e)는 복원된 상태 신호를 RS232C인터페이스부(233)를 통해 게이트웨이(220)에게 전달한다.
게이트웨이(220)의 게이트웨이제어부(221)는 RS232C인터페이스부(224)를 통해 마스터 모뎀(230)으로부터 수신되는 상태 신호를 이더넷 신호 형태로 변환하여 이더넷 모듈(225)를 통해 관리 서버(210)에게 전달한다.
이 발명에 따르면 관리 서버는 원격지에서 각 가전기기의 순간 소비 전력량과 월별 소비 전력량 등을 모니터링할 수 있으며, 순간 소비 전력량과 월별 소비 전력량이 각각의 임계값을 초과하면 경보가 발생하거나 해당 가전기기에 공급되는 전력을 차단할 수 있다. 이로 인해, 일정 부하 이상의 순간적인 과부하로부터 가전기기를 보호할 수 있을 뿐만 아니라 나아가 에너지 절감(energy saving)시킬 수 있다.
또한, 가전기기의 누설 전류량을 실시간 감시할 수 있는데, 가전기기가 오래되어 노화될수록 누설 전류량이 증가하기 때문에 감시된 누설 전류량으로부터 가전기기의 노화 정보를 유추 판단할 수 있다. 또한, 누설 전류로 인한 감전이나 화재 등의 위험을 사전에 예방할 수 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 가장 양호한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 종래의 전력선 통신을 이용한 원격 제어 가능 콘센트장치를 도시한 구성 블록도,
도 2는 이 발명의 한 실시예에 따른 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템을 도시한 기능 블록도,
도 3은 이 발명의 한 실시예에 따른 게이트웨이의 기능 블록도,
도 4는 이 발명의 한 실시예에 따른 마스터 모뎀의 기능 블록도,
도 5는 이 발명의 한 실시예에 따른 원격 제어 가능 콘센트장치의 기능 블록도이다.

Claims (8)

  1. 원격지의 가전기기에 공급되는 전력을 스위칭하기 위한 제어 신호를 출력하고 상기 가전기기의 상태 신호를 수신하는 관리 서버와;
    상기 관리 서버로부터 상기 제어 신호를 수신하여 전력선 신호 형태로 변환한 후 3상4선 전력선에 실어서 전송하고, 3상4선 전력선에 실려서 전송된 전력선 신호 형태의 상태 신호를 수신하여 원 상태 신호로 복원한 후 상기 관리 서버에게 전송하는 마스터 모뎀과;
    상기 가전기기와 연결되고 상기 3상4선 전력선 중 임의의 단상2선 전력선에 실려서 전송된 전력선 신호 형태의 제어 신호를 원 제어 신호로 복원한 후 상기 제어 신호에 따라 상기 가전기기에 공급되는 전력을 스위칭 제어하고, 상기 가전기기의 소비 전류량과 누설 전류량을 포함한 상기 상태 신호를 수집하여 전력선 신호 형태로 변환한 후 상기 단상2선 전력선에 실어서 전송하는 원격 제어 가능 콘센트장치를 포함한 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 관리 서버와 상기 게이트웨이 간은 이더넷 통신을 수행하고 상기 게이트웨이와 상기 마스터 모뎀 간은 RS232C 직렬 통신을 수행하며, 상기 마스터 모뎀과 원격 제어 가능 콘센트장치 간은 전력선 통신을 수행하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 마스터 모뎀은,
    상기 3상4선 전력선에 상기 전력선 신호 형태의 제어 신호를 송신하고 상기 3상4선 전력선으로부터 상기 전력선 신호 형태의 상태 신호를 수신하는 3상커플링부와,
    상기 제어 신호를 전력선 신호 형태로 변조하여 상기 3상커플링부에게 전달하고 상기 전력선 신호 형태의 상태 신호를 원 상태 신호로 복원하여 상기 게이트웨이에게 전달하는 전력선통신 송수신부와,
    상기 게이트웨이와의 통신을 위한 RS232C인터페이스부를 포함한 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전력선통신 송수신부는,
    상기 3상커플링부로부터 수신되는 전력선 신호 중 일부 주파수대역을 필터링하는 프리필터와, 상기 프리필터에서 필터링된 주파수대역의 이득을 안정적으로 차동 증폭하는 차동증폭부와, 상기 차동 증폭된 주파수대역을 다수의 서브대역으로 분리하고 각 서브대역별로 상태 신호를 복원하는 주필터부와, 상기 각 서브대역별로 복원된 다수의 상태 신호를 증폭하고 비교하여 원 상태 신호를 추출하는 증폭&비교부와, 상기 제어 신호를 상기 다수의 서브대역으로 변조하고 각 서브대역별로 변조된 신호들을 결합하여 전력선 신호 형태로 변환한 후 상기 3상커플링부로 전달하는 변환구동부와, 상기 증폭&비교부로부터 추출된 상태 신호를 상기 게이트웨이에게 전달하고 상기 게이트웨이로부터 상기 제어 신호를 수신하는 데이터 집선부를 포함한 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 원격 제어 가능 콘센트장치는,
    상기 단상2선 전력선에 상기 전력선 신호 형태의 상태 신호를 송신하고 상기 단상2선 전력선으로부터 상기 전력선 신호 형태의 제어 신호를 수신하는 단상커플링부와,
    상기 상태 신호를 전력선 신호 형태로 변조하여 상기 단상커플링부에게 전달하고 상기 전력선 신호 형태의 제어 신호를 원 제어 신호로 복원하는 전력선통신 송수신부와,
    상기 단상2선 전력선이 연결되고 상기 가전기기의 플러그가 삽입되는 플러그삽입부와,
    상기 플러그삽입부에 연결된 상기 가전기기의 소비 전류량을 측정하는 전류센싱부와,
    상기 플러그삽입부에 연결된 상기 가전기기의 누설 전류량을 측정하는 선로누전감시부와,
    상기 단상2선 전력선과 상기 플러그삽입부 사이를 스위칭하여 상기 가전기기에 공급되는 전력을 스위칭하는 릴레이와,
    상기 복원된 제어 신호에 따라 상기 릴레이를 제어하고 상기 전류센싱부와 상기 선로누전감시부로부터 상기 가전기기의 소비 전류량과 누설 전류량을 포함한 상기 상태 신호를 수집하여 상기 전력선통신 송수신부에게 전달하는 로컬제어부를 포함한 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 전력선통신 송수신부는,
    상기 단상커플링부로부터 수신되는 전력선 신호 중 일부 주파수대역을 필터링하는 프리필터와, 상기 프리필터에서 필터링된 주파수대역의 이득을 안정적으로 증폭하는 차동증폭부와, 상기 차동 증폭된 주파수대역을 다수의 서브대역으로 분리하고 각 서브대역별로 제어 신호를 복원하는 주필터부와, 상기 각 서브대역별로 복원된 다수의 제어 신호를 증폭하고 비교하여 원 제어 신호를 추출하는 증폭&비교부와, 상기 상태 신호를 상기 다수의 서브대역으로 변조하고 각 서브대역별로 변조된 신호들을 결합하여 전력선 신호 형태로 변환한 후 상기 단상커플링부로 전달하는 변환구동부와, 상기 증폭&비교부로부터 추출된 제어 신호를 상기 로컬제어부에게 전달하고 상기 로컬제어부로부터 상기 상태 신호를 수신하는 데이터 집선부를 포함한 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템.
  7. 제 5 항에 있어서, 상기 로컬제어부는 상기 가전기기의 실시간 소비 전류량과 일정 시간동안의 누적 소비 전류량이 각각의 임계값을 초과하거나, 상기 누설 전류량이 임계값을 초과하면, 상기 릴레이를 제어하여 상기 가전기기에 공급되는 전력을 스위칭하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 관리서버는 상기 가전기기의 실시간 소비 전류량과 일정 시간동안의 누적 소비 전류량이 각각의 임계값을 초과하거나, 상기 누설 전류량이 임계값을 초과하면, 상기 제어 신호를 출력하여 상기 가전기기에 공급되는 전력을 스위칭하거나 사용자에게 경보를 발생하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 이용한 콘센트 원격 제어시스템.
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