KR20110087231A - 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 방법, 시스템 및 센서 - Google Patents

메인즈 그리드에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 방법, 시스템 및 센서 Download PDF

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Abstract

메인즈 그리드에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 방법을 제공하며, 이 방법은 메인즈 그리드의 소켓에 접속된 센서를 이용하여 메인즈 그리드 상의 적어도 하나의 전기적 특성을 측정하는 단계와, 적어도 하나의 전기적 특성을, 복수의 후보 전기 장치 중 하나에 각각이 대응하는 복수의 저장된 후보 전기적 특성과 비교하는 단계와, 적어도 하나의 전기적 특성에 가장 가까운 저장된 후보 전기적 특성에 기초하여 전기 장치를 식별하는 단계를 포함한다. 대응하는 시스템 및 대응하는 센서도 제공한다.

Description

메인즈 그리드에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 방법, 시스템 및 센서{METHOD, SYSTEM AND SENSOR FOR IDENTIFYING AN ELECTRICAL DEVICE CONNECTED TO A MAINS GRID}
본 발명의 일 실시예는 메인즈 그리드(mains grid)에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 방법, 시스템 및 센서에 관한 것이다.
어느 가정이든, 많은 전력 소비 장치들이 메인즈 그리드에 접속되어 있다. 흔히, 전력 소비 장치들의 사용자는 어떤 장치들이 접속되어 전력을 소비하는지를 알지 못한다.
사람들은, 자신들의 집에서 에너지/전기를 덜 사용하기 위해, 자신들의 가전 기기들 각각에 대한 사용량과 에너지 비용을 명확하게 보여주는 항목화된 청구서를 필요로 한다. 항목화된 데이터가 없다면, 소비자들은 에너지/전기의 가격 책정이 시각에 따라 가변되는 영역에서의 사용량 패턴을 변경하도록 에너지 효율이 더 좋은 가전 기기들(에어컨, 세탁기/탈수기, 온수 욕조, 오븐, 조명 장치 등)을 설치하거나 또는 미사용시 간단하게 부하를 끔으로써 절약할 수 있다. 문제는 사람들이 자신들의 전기 부하의 가전 기기들의 각각에 전력 센서들을 설치하는 데 요구되는 상당한 비용이 발생되는 것을 원하지 않는다는 점이다.
따라서, 메인즈 그리드에 접속된 가전 기기들을 쉽게 검출하고 분석할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 사용하기 쉬우며, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 방법, 시스템 및 센서를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 제1 양태에 따른 전기 장치를 식별하기 위한 방법, 제2 양태에 따른 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 시스템 및 제3 양태에 따른 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 센서에 의해 달성된다.
본 발명의 추가 상세는 이하의 상세한 설명과 도면을 고려함으로써 명백해질 것이다.
첨부 도면은 실시예들의 추가 이해를 제공하도록 포함되며 본 명세서의 구성부에 포함된다. 도면은 실시예들을 도시하며 상세한 설명과 함께 실시예들의 원리를 설명하는 데 도움이 된다. 다른 실시예들 및 실시예들이 의도한 많은 이점들은, 이하의 상세한 설명을 참조함으로써 더 잘 이해되므로 쉽게 인식할 수 있다. 도면의 요소들은 반드시 서로 일정한 비율로 된 것은 아니다. 유사한 참조 번호들은 대응하는 유사 부분들을 가리킨다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방법을 도시하는 간략화된 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 시스템을 도시하는 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 센서를 도시하는 개략적인 블록도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 에너지 소비를 측정하는 상세를 참조하는 간략화된 시간도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 CD 플레이어의 잡음 스펙트럼을 측정하는 상세를 참조하는 간략화된 주파수도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 테이블 램프에 의해 제거(reject)되는 잡음을 측정하는 상세를 참조하는 간략화된 시간도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따라 측정된 반사 계수를 측정하는 상세를 참조하는 간략화된 도이다.
도 8a는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 개략적인 회로도이다.
도 8b는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 입력 임피던스를 측정하는 상세를 참조하는 간략화된 시간도이다.
도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 방법을 도시하는 간략화된 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 방법을 도시하는 간략화된 흐름도이다.
이하, 본 발명의 실시예들을 설명한다. 이하에서 설명하는 모든 실시예들은 임의의 방식으로 조합될 수 있다는 점, 즉, 제한이 없어서 이하에서 설명하는 소정의 실시예들을 다른 실시예들과 조합하지 않을 수 있다는 점에 주목하는 것이 중요하다. 또한, 도면 전체에 걸쳐 동일한 참조 부호들은 동일하거나 유사한 요소들을 가리킨다는 점을 주목해야 한다.
다른 실시예들을 활용할 수 있고 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 구조적 또는 논리적 변경을 행해도 된다는 점을 이해해야 한다. 따라서, 이하의 상세한 설명은 한정적인 의미로 해석되어서는 안되며, 본 발명의 범위는 청구범위에 의해 정의된다.
도 1에서는, 본 발명의 일 실시예에 따른 방법의 단계들을 도시하고 있다.
단계(S100)에서는, 메인즈 그리드(mains grid)의 소켓에 접속된 센서를 이용하여 메인즈 그리드 상의 적어도 하나의 전기적 특성을 측정한다. 소켓은 "아웃렛(outlet)" 또는 "AC 전력 플러그"라고도 칭한다.
전기적 특성은 전력, 유효 전력, 무효 전력, 피상 전력, 전류, 전압, 임의의 소켓 쌍들 간의 채널 전달 함수, 주파수 상호 변조, 입력 반사 계수, 잡음, 라인 사이클 주파수(line cycle frequency), 라인 사이클에서의 공급 전압 또는 식별 코드 중 하나 혹은 임의의 다른 적절한 전기적 특성일 수 있다.
또한, 전기적 특성들을 측정함으로써, 예를 들어, 신호가 복귀될 때의 타이밍 측정에 의해 거리를 측정하는 기계적 또는 기타 물리적 특성들을 도출할 수도 있다. 그 결과(반사)를 해석하여 측정점들 간의 거리를 나타낸다.
단계(S102)에서는, 적어도 하나의 전기적 특성을, 복수의 후보 전기 장치 중 하나에 각각이 대응하는 복수의 저장된 후보 전기적 특성과 비교한다. 후보 전기 장치들은, 예를 들어, 백열 전구, 냉장고, 진공 청소기, 세탁기, TV 세트, 비디오 레코더, DVD-플레이어, 에어컨, 전기 오븐, 커피 머신, 토스터, 퍼스널 컴퓨터, 온수 보일러, 전기 주전자, 튜너, CD-플레이어, 인터넷 스위치, 셋톱 박스, 위성 안테나, 배터리 충전 장치, 전기 가열기, 전기 바닥 난방기, 전화기, 상호 통신 장치(인터콤)나 도어폰, 전동 칫솔, 전기 면도기, 전기 롤러 셔터, 정원수 스프링, 아쿠아리움 워터 펌프 등의 임의의 가능한 기기 및 예를 들어, 가정의 메인즈 그리드에 접속될 수 있는 전기 자동차를 포함할 수 있다.
단계(S104)에서는, 단계(S100)에서 측정된 적어도 하나의 전기적 특성에 가장 가까운 저장된 후보 전기적 특성에 기초하여 전기 장치를 식별한다. 가장 가까운 전기적 특성은, 예를 들어, 전기적 특성의 가장 유사한 시간적 반응(time behavior) 또는 가장 가까운 실제 값일 수 있다.
상술된 방법을 이용하여, 메인즈 그리드에서의 여러 전기적 특성들을 기록할 수 있다. 수집된 많은 특성들은 메인즈 그리드에 접속된 각 장치의 고유한 지문(fingerprint)을 제공한다. 지문 및/또는 개별적인 특성들을 해석함으로써, 메인즈 그리드에 접속된 장치 및 그 장치가 접속되어 있는 위치를 식별할 수 있다.
위에서 열거한 전기적 특성들에 대해서는, 그 특성의 변환(시차 반응)뿐만 아니라 절대적 특성도 감시할 수 있다. 모든 전기적 특성들은 하나 이상의 장치 또는 센서에 의해 감시될 수 있다. 다수의 센서 또는 장치로부터의 정보는 수집된 정보로부터 더 많은 정보를 도출하는 중앙부에 의해 공유 및 수집될 수 있다.
도 2에는, 전기 장치를 식별하기 위한 시스템(200)의 개략도가 도시되어 있다. 시스템(200)은 복수의 후보 전기 장치 중 하나에 각각이 대응하는 복수의 저장된 후보 전기적 특성을 포함하는 데이터베이스(202)를 포함한다. 시스템은 프로세서(204)와 센서(206)를 더 포함하고, 센서(206)는 센서(206)를 메인즈 그리드(230)의 소켓(210)에 접속하도록 구성된 커넥터(208)를 포함한다. 센서(206)는 메인즈 그리드(230) 상의 적어도 하나의 전기적 특성을 측정하도록 구성된 측정부(240)를 더 포함한다. 센서(206)는 적어도 하나의 전기적 특성을 프로세서(204)에 송신하도록 구성된 송신기(242)를 더 포함한다. 프로세서(204)는 적어도 하나의 전기적 특성을 복수의 후보 전기 장치와 비교하여, 측정된 전기적 특성에 나타내는 저장된 후보 전기적 특성에 기초하여 전기 장치를 식별하도록 구성된다. 메인즈 그리드(230)에는, 복수의 전기 장치나 가전 기기, 예를 들어, TV 세트(250), 세탁기(252) 및 에어컨(254)이 접속되어 있다. 물론, 예를 들어, 백열 전구, 냉장고, 진공 청소기, 비디오 레코더, DVD 플레이어, 전기 오븐, 커피 머신, 토스터, 퍼스널 컴퓨터, 온수 보일러, 전기 주전자, 튜너, CD 플레이어, 인터넷 스위치, 셋톱 박스 등의 기타 가전 기기, 및 예를 들어, 전기 자동차도 또한 메인즈 그리드에 접속될 수 있다.
도 3에는, 전기 장치를 식별하기 위한 센서(300)의 개략적인 블록도가 도시되어 있다. 센서(300)는 복수의 후보 전기 장치 중 하나에 각각이 대응하는 복수의 저장된 후보 전기적 특성을 포함하는 데이터베이스(302)를 포함한다. 센서는 프로세서(304), 및 센서(300)를 메인즈 그리드(230)의 소켓(210)에 접속하도록 구성된 커넥터(308)를 더 포함한다. 센서(300)는 메인즈 그리드(230) 상의 적어도 하나의 전기적 특성을 측정하도록 구성된 측정부(340)를 더 포함한다. 프로세서(304)는 적어도 하나의 전기적 특성을 복수의 후보 전기 장치와 비교하여, 측정된 전기적 특성에 나타내는 저장된 후보 전기적 특성에 기초하여 전기 장치를 식별하도록 구성된다. 메인즈 그리드(230)에는, 복수의 전기 장치나 가전 기기, 예를 들어, TV 세트(250), 세탁기(252) 및 에어컨(254)이 접속되어 있다. 물론, 예를 들어, 백열 전구, 냉장고, 진공 청소기, 비디오 레코더, DVD 플레이어, 전기 오븐, 커피 머신, 토스터, 퍼스널 컴퓨터, 온수 보일러, 전기 주전자, 튜너, CD 플레이어, 인터넷 스위치, 셋톱 박스 등의 기타 가전 기기 및 예를 들어 전기 자동차도 또한 메인즈 그리드에 접속될 수 있다.
시스템(200) 또는 센서(300)를 이용함으로써, 복수의 전기적 특성 중 하나 이상을 측정하여, 메인즈 그리드 상에 기록할 수 있다. 센서(300) 또는 센서(206)는 각각의 커넥터(208, 308)를 포함하고 있으므로, 센서들(300, 206)은 메인즈 그리드의 인프라 구조(infrastructure)를 변경할 필요 없이 메인즈 그리드(230)에 쉽게 접속될 수 있다.
전기적 특성들의 도움으로, 메인즈 그리드(230)에 접속된 각 전기 장치에 대한 고유한 지문을 도출할 수 있다. 지문 및/또는 개별적인 전기적 특성들을 해석함으로써, 메인즈 그리드(230)에 접속된 전기 장치 및 그 전기 장치가 메인즈 그리드(230)에 접속되어 있는 위치를 식별할 수 있다.
이하에서는, 감시 또는 측정될 수 있는 가능한 전기적 특성들에 대한 예들을 제시한다. 전술한 바와 같이, 전기적 특성들의 시차 전개뿐만 아니라 절대적 특성들도 조사할 수 있다. 전기 장치들은 구현된 식별 코드 ID부(320)를 구비할 수 있고, 요구시 전력선을 통해 식별 코드 ID를 송신할 수 있다(RFID 기술과 유사함). (RFID와 같은) 전력선 식별 코드부(320)는 전기 장치의 전력 코드(power cord)에 대한 부착물(sticker)일 수 있다. 또한, 전력선 식별 코드를 전기 장치의 전력 플러그 내에 통합할 수도 있다. 식별 코드를 송신하는 장치는 50/60Hz 라인 사이클의 전자기계를 통해 전력을 공급받는 수동 장치일 수 있다. 전력선 식별 코드는 전기 장치의 부하(전력) 소비량을 포함할 수 있다.
도 4는 서로 다른 가전 기기들, 즉, 온수기, 송풍기, 물침대 및 냉장고에 대한 시간 경과에 따른 에너지 소비량의 측정값을 도시한다. 또한, 집 전체의 에너지 소비량도 도시하고 있다. 각 가전 기기는 시간 경과에 따른 전력 소비량에 대하여 소정의 특성을 갖고 있다. 예를 들어, 온수기는 오전 06:00 내지 오전 09:00의 아침 시간대에 에너지를 소비하고 있다. 측정부(240, 340)가 집 전체의 에너지 소비량에 있어서 온수기의 특성 피크들을 검출하면, 프로세서(240, 340)는 온수기가 켜져 있는 것으로 결정할 수 있다.
도 5는 CD 플레이어의 측정된 잡음 스펙트럼을 도시한다. 센서(206, 300)가 이러한 잡음 스펙트럼을 검출하면, 프로세서(240, 340)는 CD 플레이어가 켜져 있는 것으로 결정할 수 있다.
도 6은 테이블 램프인 할로겐 램프가 켜져 있는 경우 측정된 전압 대 시간을 도시한다. 전압은 피크를 나타내고, 이어서 수 밀리 초 동안에는 중간 볼륨의 잡음이 파악될 수 있고, 이어서 다른 피크가 측정된 후 잡음 레벨이 감소된다. 이러한 타이밍 전기적 특성이 측정되면, 할로겐 램프가 켜져 있는 것으로 결정할 수 있다. 제1 피크는 스위치 온 임펄스에 의해 발생되고, 중간 볼륨 잡음은 기동부(starter unit)에 의해 생성되고, 제2 피크는 램프를 켬으로써 발생된다. 램프에 의해 발생되는 잡음은 램프가 가열되면 감소된다. 이러한 잡음 상황은 개인 건물에서는 거의 고유하다. 이는 메인즈 그리드(230)의 임의의 아웃렛 또는 소켓에서 기록될 수 있다. 피크와 잡음 레벨 간의 독특한 천이 타이밍의 특성에 의해, 제조사 및 램프 유형(전력 소비량, 모델 번호)을 식별할 수도 있다.
또한, 두 개의 아웃렛 간의 (시간 또는 주파수 도메인의) 전달 함수를 측정할 수 있다. 두 개의 아웃렛 간에는 최대 12개의 전달 함수를 기록할 수 있다. 다중 입력-다중 출력 전력선 통신(MIMO-PLC)과 마찬가지로, 신호들은 위상(P)선과 중성(N)선 간에, 위상(P)선과 보호 어스(protective earth; PE)선 간에 및 중성(N)선과 보호 어스(PE)선 간에 대칭적으로 공급될 수 있다. 또한, 공통 모드(CM) 신호들을 공급할 수도 있다. 전술한 공급 가능성 또는 공급 포트와 동일하게 그리고 또한 공통 모드(CM) 신호를 통해 신호들이 수신될 수 있다. 신호의 실수부와 허수부를 측정할 수 있다. 전달 함수는 전력선 통신 시스템의 수신측에서 버스트 모드 트레이닝 심볼(burst mode training symbols)로부터 측정될 수 있다. 또한, 전달 함수는 아날로그 네트워크 분석기의 전력 스위프 또는 주파수에 의해 얻을 수 있다. 또한, 전달 함수는 한 쌍의 아웃렛들 간에 또는 다수의 아웃렛들 간에 기록될 수 있다. 이러한 측정에 따라 모든 전달 함수들의 그리드 뷰(view)를 얻게 된다.
또한, 메인즈 그리드(230)의 네트워크 내에서의 비선형 반응에 의해 생성되거나 접속된 전기 장치들에 의해 생성되며 메인즈 그리드(230)로 공급되는 신호들의 주파수 상호 변조를 전기적 특성으로서 측정할 수 있다.
도 7은 장치의 측정된 산란 반사 매개변수(S11)를 도시한다. 높은 전력을 소비하는 임의의 장치는 DC부터 50Hz를 거쳐 넓은 주파수 범위까지 낮은 임피던스를 갖는다. 저 전력 장치는 보다 높은 입력 임피던스를 갖는다. 장치에 사용되는 전기 부품들에 따라, 입력 임피던스는 용량성 또는 유도성 특성을 갖는다.
입력 반사 계수의 실수부 또는 허수부를 측정할 수 있다. 반사 계수는 공급 신호 레벨에 의존할 수 있고, 그 공급은 위에서 언급한 세 가지 가능성(즉, 위상-중성(P-N), 위상-보호 어스(P-PE), 중성-보호 어스(N-PE))에 따라 수행될 수 있고, 4개의 채널(위상-중성(P-N), 위상-보호 어스(P-PE), 중성-보호 어스(N-PE), 공통 모드(CM))를 통해 그 반사 신호들이 수신될 수 있다. 이에 따라, 12개의 반사 매개변수를 감시할 수 있게 되어, 추가의 통신 상대(partner)를 관련시키지 않고, 단일 센서에 의해 측정을 수행할 수 있다.
메인즈 그리드(230) 상에는 라인 사이클에 따라 자신의 입력 임피던스가 주기적으로 가변되는 장치들이 존재한다. 도 8a는 입력 임피던스를 측정하기 위한 주지의 측정 셋업을 도시한다. 도 8b는 주파수(f = 23MHz)에서의 산란 매개변수 또는 타임 스위프(time sweep) 측정의 결과를 도시한다. 이동 전화 충전기를 임피던스 변조 장치로서 사용하였다. 채널 변화는 주기가 20ms이기 때문에 50Hz 라인 사이클과 동기된다는 것을 알 수 있다. 장치의 임피던스는 매 라인 사이클 주기마다 두 번 변화한다. 하나의 트레이스(810)는 완전 충전된 이동 전화의 배터리로 기록된다. 나머지 하나의 트레이스(800)는 충전 모드의 이동 전화의 배터리로 기록되므로, 더 높은 부하가 발생한다. Ua에서 소비되는 부하(도 8a 참조)는 그 두 개의 트레이스의 듀티 사이클에서 식별될 수 있다.
센서(206, 300)로서 사용되는 전력선 통신 모뎀의 도움으로, 전기적 특성을 추가로 측정할 수도 있다. 예를 들어, 네 개의 채널(P-N, P-PE, N-PE, CM) 상의 잡음의 진폭을 측정할 수 있다. 전력선 통신 모뎀에 접속된 안테나를 이용함으로써 방사를 측정할 수 있다. 잡음은, 예를 들어, 센서(300, 206)가 접속되어 있는 소켓(210)인 측정점 및 식별될 전기 장치 간의 전달 함수를 이용하여 콘볼루션된다.
또한, 50/60Hz 라인 사이클에 관한 측정을 수행할 수 있다. 예를 들어, 제로 크로싱의 지터, 다양한 아웃렛들에서의 위치에 대한 의존성, 또는 주파수 상호 변조 등의 타이밍 변동을 결정할 수 있다.
또한, 주지의 부하들이 메인즈 그리드에 접속되어 있고 공급 전압의 변화를 측정할 때, 50/60Hz에서의 공급 전압을 사용하여 메인즈 그리드 입력 임피던스의 진폭 또는 변화를 측정할 수 있다.
전술한 모든 전기적 특성들에 대하여, 예를 들어, 50/60Hz 사이클 내에서 또는 수 분이나 수 시간의 런타임에 걸쳐 주파수에 의존하는 시간의 변동을 감시할 수 있다.
예를 들어, 위상(P)선과 중성(N)선 간의 임피던스가 DC(직류) 내지 수 MHz의 주파수 범위에서 매우 낮게 되면, 낮은 입력 임피던스를 갖는 장치가 접속되어 있다. 또한 장치가 많은 전력을 소비한다고 결정되면, 가열 장치가 메인즈 그리드(230)에 접속되었거나 켜졌다고 결정할 수 있다.
전술한 홈 그리드의 전기적 특성들을 측정함으로써 수집되는 정보에 기초하여, 임의의 소정의 시간에 어떤 가전 기기가 사용중인지를 결정하는 분류기(classifier)를 이용한다. 따라서, 필요로 하는 시스템 출력은 각 활성 장치의 누적 에너지 소비량과 함께 각 장치가 활성화되었을 때의 시간 간격을 갖는 활성 장치들의 리스트이다. 이러한 시스템 출력은, 집의 총 전력 소비량을 감소시키고 에너지 효율성을 증가시키도록 이용될 수 있고, 익명화된 정보를 그리드 중앙 제어부에 피드백함으로써 작은 그리드의 일부로서 이용될 수 있다.
미가공(raw) 측정 데이터로부터 소위 "기기 활성도 리스트"(Appliance Activity List; AAL)를 계산하기 위해, 머신 학습 기술을 이용한다. 예를 들어, 일반적인 백열 전구(패러데이형)는 저항에 대한 유도 성분이나 용량 성분을 갖지 않는 반면, 진공 청소기는 대응하는 유도 성분이나 용량 성분을 갖는다. 냉장고는 전기 모터가 주기적으로 켜지고 꺼지기 때문에 특징적인 시간 패턴을 갖는다. 세탁기는 물 가열 후에 모터가 활성화되는 등의 다른 시간 패턴을 갖는다. 장치들을 서로 구별할 수 있도록, 예를 들어, 언제 세탁기가 작동하는지 등이 알려져 있는 제어 상태 하에 한 세트의 서로 다른 장치들을 감시하는 오프라인 학습을 적용한다. 장치들의 특징적 서명들을 얻어 데이터베이스에 저장한다. 런타임 동안, 측정된 신호들을 데이터베이스에 저장된 패턴들과 비교하여, 장치를 인식할 수 있다.
또한, 집에 있는 장치들의 위치 측정(localization)을 이용할 수 있다. 예를 들어, 집 전체에 걸쳐 여러 측정점들이 확산되어 있으면, 다양한 측정점들로부터의 측정값들을 조합하는 것이 유익하다. 관심을 갖는 전기 장치에 밀접한 측정 데이터, 즉, 신호대 잡음비가 작은 측정 데이터에 더 많은 가중치를 부여할 수 있다.
도 9에는 또 다른 일 실시예에 따른 방법의 개략적인 흐름도가 도시되어 있다.
단계(S902)에서는, 측정된 전기적 특성으로부터 후보 전기적 특성을 제함으로써 나머지 전기적 특성을 결정한다.
단계(S904)에서는, 나머지 전기적 특성을 복수의 저장된 후보 전기적 특성과 비교한다.
단계(S906)에서는, 그 나머지 전기적 특성에 가장 가까운 저장된 후보 전기적 특성에 기초하여 추가 전기 장치를 식별한다.
일단 전기 장치가 활성화된 것으로 식별되면, 그 전기 장치의 활성도의 추정 패턴을 측정값으로부터 제한다. 이렇게 함으로써, 하나의 장치가 활성인 동안 발생할 수 있는 추가 이벤트를 위해 나머지 신호를 또한 분석할 수 있다. 예를 들어, 식기 세척기가 작동하는 동안 진공 청소기를 이용할 수 있다.
실제로는, 소정의 정보를 사용자에게 요청하는 것이 적절할 수 있다. 이러한 사용자 피드백은, 예를 들어, 저항기를 "다락방의 백열 전구"로서 식별하고 다른 저항기를 "오븐"으로서 식별하도록 적절한 명칭을 장치에 부여하는 데 필요하다.
모든 집이 서로 다르고, 활성 장치들에 관한 상황이 임의적으로 복잡할 수 있으므로, 측정된 신호들의 정확한 패턴을 예측하는 것은 불가능하다. 따라서, 예를 들어, 지지 벡터(support vector) 머신 등의 통계 분류기를 이용하여 실제 분류를 행해야 한다. 활성도/비활성도의 패턴과 같은 시간적 특징들은 지지 벡터 머신의 입력 내에 포함되어야 한다. 또한, 배치된 각 시스템은 실행되고 있는 동안 자신의 모델들을 학습(업데이트)해야 한다. 이는 특히 매우 적은 장치들이 활성인 시간대에 행해질 수 있다. 예를 들어, 야간에는, 방해되는 다른 데이터가 많지 않으므로 현지(local) 냉장고의 패턴을 얻기가 쉽다. 바쁜 시간대 동안에는, 측정 데이터로부터 "클린"(clean) 신호를 필터링할 수 있고, 또는 대안으로, 시간 경과에 따라 어떤 장치들이 활성인지를 모델링하는 조인트 모델을 구성할 수 있다. 이러한 모델은 측정값들의 관찰 패턴을 장치들의 가상적인 활성도 패턴으로 가장 잘 설명하는 방식으로 구성된다.
도 10에는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 따른 방법의 개략적인 흐름도가 도시되어 있다.
단계(S1002)에서는, 새로운 전기 장치를 켜거나 메인즈 그리드(230)에 접속한다.
단계(S1004)에서는, 전기적 특성의 변화를 측정한다.
단계(S1006)에서는, 측정된 전기적 특성의 변화를 그 새로운 전기 장치에 대응하는 후보 전기적 특성으로서 저장한다.
도 10에 도시한 바와 같은 방법은, 팩토리 트레이닝 프로세스(factory training process)가 사용자의 집에 있는 모든 잠재적 가전 기기들을 커버할 수 없으므로, 새로운 장치들을 학습 프로세스에 추가하는 데 적절할 수 있다. 이러한 학습 프로세스는, 사용자가 장치를 잠깐 켜고, 다시 장치를 끄고, 그 장치의 명칭을 부여하여 시스템에 알림으로써, 채용될 수 있다. 이러한 학습 단계 후, 시스템의 의해 장치를 식별할 수 있다.
또한 측정된 모든 정보를 이용하여 사용자(주민)의 거동(behavior)을 식별할 수 있다. 사용자의 습관의 변화에 따라, 예를 들어, 사용자가 아침 일찍 알람 벨을 끈 후, 시스템에 의해 커피 쿠커를 켤 수 있거나 사용자가 아침 일찍 기상하지 않을 때 긴급 전화를 거는 등 시스템에 의해 추가 액션을 생성할 수 있다. 알람 벨이 울린 후 어떠한 가전 기기도 소정의 시간 동안 사용되지 않기 때문에 이러한 거동이 시스템에 의해 식별될 수 있다.
시스템은 또한 집 안에 또는 방 안에 있는 여러 스피커 장치들을 식별하는 데 이용할 수 있다. 여러 개의 스피커를 갖춘 HIFI 스테레오가 존재할 수 있으며, 이동 전화가 테이블 위에 놓여 있을 수 있고, PSP(playstation portable)가 소파 위에 있을 수 있고, 무선 장치가 부엌에 있을 수 있고, 도어 벨 스피커 시스템이 출입용 방에 배치될 수 있고, 또 다른 HIFI 스테레오가 어린이 방에 있을 수 있다. 모든 스피커 장치들의 조합은 많은 음원들이 관련된 하나의 서라운드 음향 용도로 사용될 수 있다.
본 명세서에서는 특정한 실시예들을 도시하고 설명하였지만, 당업자라면 전술한 실시예들의 범위로부터 벗어나지 않고 도시하고 설명한 특정한 실시예들을 다양한 대체 구현예 및/또는 등가 구현예로 대체할 수 있다는 것을 인식할 것이다. 본 출원은 본 명세서에서 설명한 특정한 실시예들의 임의의 적응 또는 변경을 포함하려는 것이다. 따라서, 본 발명은 청구범위 및 그 등가물에 의해서만 한정되는 것으로 의도된다.
200: 시스템
202: 데이터베이스
206: 센서
210: 소켓
230: 메인즈 그리드
240: 측정부

Claims (13)

  1. 메인즈 그리드(mains grid)에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 방법으로서,
    상기 메인즈 그리드의 소켓에 접속된 센서를 이용하여 상기 메인즈 그리드 상의 적어도 하나의 전기적 특성을 측정하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 전기적 특성을, 복수의 후보 전기 장치 중 하나에 각각이 대응하는 복수의 저장된 후보 전기적 특성(a plurality of stored candidate electrical characteristics)과 비교하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 전기적 특성에 가장 가까운 상기 저장된 후보 전기적 특성에 기초하여 상기 전기 장치를 식별하는 단계
    를 포함하는, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    새로운 전기 장치를 켜거나 상기 메인즈 그리드에 접속하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 전기적 특성의 변화를 측정하는 단계와,
    상기 적어도 하나의 전기적 특성의 상기 변화를 상기 새로운 전기 장치에 대응하는 후보 전기적 특성으로서 저장하는 단계
    를 더 포함하는, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 특성은 소정의 시간 간격 동안 측정되고,
    상기 저장된 후보 전기적 특성들은 상기 전기적 특성들의 시간 의존성을 포함하는, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 전기적 특성으로부터 상기 후보 전기적 특성을 제함으로써 나머지 전기적 특성을 결정하는 단계와,
    상기 나머지 전기적 특성을 상기 복수의 저장된 후보 전기적 특성과 비교하는 단계와,
    상기 나머지 전기적 특성에 가장 가까운 상기 저장된 후보 전기적 특성에 기초하여 추가 전기 장치를 식별하는 단계
    를 더 포함하는, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전기적 특성은 전력, 유효 전력, 무효 전력, 피상 전력, 전류, 전압, 임의의 소켓 쌍들 간의 채널 전달 함수, 주파수 상호 변조, 입력 반사 계수, 잡음, 라인 사이클 주파수(line cycle frequency), 라인 사이클에서의 공급 전압, 식별 코드 중 하나인, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    적어도 두 개의 서로 다른 전기적 특성이 사용되는, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 방법.
  7. 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 시스템으로서,
    복수의 후보 전기 장치 중 하나에 각각이 대응하는 복수의 저장된 후보 전기적 특성을 포함하는 데이터베이스와,
    프로세서와,
    센서를 포함하고,
    상기 센서는
    상기 센서를 상기 메인즈 그리드의 소켓에 접속하도록 구성된 커넥터와,
    상기 메인즈 그리드 상의 적어도 하나의 전기적 특성을 측정하도록 구성된 측정부를 포함하고,
    상기 프로세서는 상기 적어도 하나의 전기적 특성을 상기 복수의 후보 전기 장치와 비교하여, 상기 적어도 하나의 전기적 특성에 가장 가까운 상기 저장된 후보 전기적 특성에 기초하여 상기 전기 장치를 식별하도록 구성된, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 시스템.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 측정부는 또한 위상선(phase line)과 중성선(neutral line) 간의 대칭 공급, 상기 위상선과 보호 어스선(protective earth line) 간의 공급 및 상기 중성선과 상기 보호 어스선 간의 공급 중에서 선택되는 하나 이상의 공급 포트를 통해 상기 메인즈 그리드에 신호를 공급하거나, 공통 모드 신호를 공급하도록 구성된, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 측정부는 또한 공통 모드 신호에 기초하여 상기 메인즈 그리드로부터 신호를 수신하도록 구성된, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 시스템.
  10. 제7항에 있어서,
    상기 메인즈 그리드를 통해 상기 센서에 식별 코드를 송신하도록 구성된 식별 코드부를 더 포함하는, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 시스템.
  11. 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치를 식별하기 위한 센서로서,
    상기 센서를 상기 메인즈 그리드의 소켓에 접속하도록 구성된 커넥터와,
    상기 메인즈 그리드 상의 적어도 하나의 전기적 특성을 측정하도록 구성된 측정부와,
    상기 적어도 하나의 전기적 특성을 복수의 후보 전기 장치와 비교하여, 상기 적어도 하나의 전기적 특성에 가장 가까운 저장된 후보 전기적 특성에 기초하여 상기 전기 장치를 식별하도록 구성된 프로세서
    를 포함하는, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 센서.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 측정부는 또한 위상선과 중성선 간의 대칭 공급, 상기 위상선과 보호 어스선 간의 공급 및 상기 중성선과 상기 보호 어스선 간의 공급 중에서 선택되는 하나 이상의 공급 포트를 통해 상기 메인즈 그리드에 신호를 공급하거나, 공통 모드 신호를 공급하도록 구성된, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 센서.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 측정부는 또한 공통 모드 신호에 기초하여 상기 메인즈 그리드로부터 신호를 수신하도록 구성된, 메인즈 그리드에 접속된 전기 장치의 식별 센서.
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