KR20120036934A - 전력 모니터링 시스템 - Google Patents

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power consumption
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KR20127000166A
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쥐세페 안토니오 게로니스
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엠버 테크날러지스 피티와이 리미티드
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Abstract

전기 장비들로의 전기 전력 공급을 모니터링하는 전력 모니터링 시스템. 모니터는 불필요한 전력 소비를 줄이기 위해서 에너지 절약 장치를 포함한다. 상기 모니터링된 전력 소비의 데이터 출력에 대응하여 전기 장치들의 전력 소비를 제어하는 제어 수단.

Description

전력 모니터링 시스템{Power monitoring system}
본 발명은 전기 장치에 공급되는 전력을 모니터링하는 측면들에 관한 것이다. 구체적으로 본 발명은 불필요한 전력 소비를 줄여 에너지를 절약하는 목적의 전력 공급 모니터링 기술에 관한 것이다.
선행 제안 또는 제품에 대한 후술하는 참조와 설명은 기술 분야에서의 통상의 지식으로 진술하거나 인정하는 것으로 이해되어서는 아니 된다. 구체적으로 후술하는 선행 기술에 대한 논의는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 잘 알려진 것에 관한 것이 아니지만, 본 발명의 독창적인 단계를 이해하는데 도움을 줄 것이다.
전세계적으로 많은 부분에서, 과도한 에너지 소비에 대한 높은 차원의 우려가 있다. 국제적 차원과 국가적 차원 모두에서 에너지를 절약하기 위한 많은 제안들이 제시되어 왔다.
에너지 절약에 영향을 미치는 발명의 분야에서는, 국제 특허 출원 No WO 2005/111766과 국제 특허 출원 No WO 2008/064410이 있다. 상기 특허 출원 각각의 명세서는 참조로서 여기에 포함되고 상기 특허 출원 각각은 이하에서 국제 출원으로서 언급된다.
국제 출원은, 전기 장치들이 단일 전원 공급 콘센트에 연결되고 적어도 하나의 전기 장치에 흐르는 전류와 걸리는 전압이 상기 장치의 동작 상태를 결정하기 위해서 모니터되는 발명을 개시한다. 상기 장치의 동작 상태의 특성과 다른 전기 장치들의 특성에 따라서, 다른 전기 장치들 일부 또는 전부에 대한 전력 공급은 차단될 수 있고, 따라서 공급되는 전력이 부족한 경우 일부 전기 장치들은 작동하지 않을 수 있다.
본 발명은, 국제 출원에서와 같은 에너지 절약 장치들의 에너지 절약 가능성이 모니터링에 의해 개선될 수 있다는 개념에 입각하고 있고, 몇몇 실시예에서는, 에너지 절약 장치들을 연결함으로써 개선될 수 있다는 개념에 입각하고 있다.
국제 출원에서와 같은 에너지 절약 장치들은 개별적인 레벨에서 에너지 절약을 자체적으로 최대화 할 수 있음에도 불구하고, 연결 가능성의 추가는 지금까지 불가능했던 장점들을 제공할 수 있다고 믿어진다.
본 발명은 전기 장치들의 전력 소비를 모니터링하여 불필요한 전력 소비를 줄일 수 있는 전력 모니터링 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
Disclosure of the Invention
본 발명의 제 1 측면에 따르면 복수 개의 전기 장치들의 전력 소비를 모니터링하는 시스템으로서,
- 단일의 전원 공급 전기 콘센트로부터 복수개의 전기 장치들에 에너지를 공급하는 종류의 에너지 절약 장치와 통신하는 수단;
상기 에너지 절약 장치는, 복수 개의 제어되는 전기 콘센트 및 전원 공급 전기 출력에 연결되도록 조정된 단일의 전기 입력; 및 적어도 하나의 전기 장치들의 상태 감지에 대응하여 상기 전원 공급 전기 콘센트로부터의 전기 공급을 상기 제어되는 전기 콘센트 각각에 연결하도록 조정된 스위치 수단;을 포함하고,
- 상기 제어되는 전기 콘센트의 전력 소비를 모니터링 하는 모니터링 수단; 및
- 상기 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터를 출력하는 출력 수단;을 포함하는 시스템을 제공한다.
바람직하게, 본 발명의 시스템은 상기 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터 출력에 대응하여 전기 장치들의 전력 소비를 제어하는 제어수단을 더 포함한다. 더 바람직하게는, 상기 제어수단은, 상기 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터 출력에 대응하여 상기 에너지 절약 장치의 세팅을 수정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 제 2 측면에 따르면 복수 개의 전기 장치들의 전력 소비를 모니터링하는 방법으로서,
- 단일의 전원 공급 전기 콘센트로부터 복수개의 전기 장치들에 에너지를 공급하는 종류의 에너지 절약 장치와 통신하는 단계;
상기 에너지 절약 장치는, 복수 개의 제어되는 전기 콘센트 및 전원 공급 전기 출력에 연결되도록 조정된 단일의 전기 입력; 및 적어도 하나의 전기 장치들의 상태 감지에 대응하여 상기 전원 공급 전기 콘센트로부터의 전기 공급을 상기 제어되는 전기 콘센트 각각에 연결하도록 조정된 스위치 수단;을 포함하고,
- 상기 제어되는 전기 콘센트의 전력 소비를 모니터링 하는 단계; 및
- 상기 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터를 출력하는 단계;을 포함하는 방법을 제공한다.
바람직하게 본 발명에 따른 방법은 상기 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터 출력에 대응하여 전기 장치들의 전력 소비를 제어하는 단계를 더 포함한다. 더 바람직하게는 상기 제어하는 단계는, 상기 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터 출력에 대응하여 상기 에너지 절약 장치의 세팅을 수정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 시스템 및 방법은 다양한 레벨 - 예를 들어 오디오/비쥬얼 엔터테인먼트 장치들의 그룹과 같이, 전기 장치들의 그룹의 전력 소비를 모니터링 하고 선택적으로 제어하는 레벨 - 에서 사용될 수 있다.
더 상위 레벨에서는, 모니터링(그리고 선택적으로 제어)은 가정 또는 사무실 등에서의 많은 전기 장치들에서 실행될 수 있다.
더 상위 레벨에서는, 모니터링(그리고 선택적으로 제어)은 개별적 콘센트의 에너지 절약 기능을 원격 모니터링하고 선택적으로는 제어하기 위한 목적으로, 전기 사업체(electricity utility) 또는 대리점(agency)과 같은 중앙집중적 시설에서 실행될 수 있다. 이러한 예는 대기 전력 문턱 한도(Idle power threshold limits), "활성 대기" 시간초과 주기("active standby" timeout period), 요금에 기초한 시간대별 사용(time-of-day usage based on tariffs) 등을 설정하는 것이다.
모니터링은 여러 장점, 특히 비정상적 사용, 오류 및 도난을 탐지하는데에 장점을 가질 수 있다.
비정상적 사용의 일 예로, 본 발명의 시스템 및 방법은 모니터링되는 범용 전력 콘센트(GPO, general power outlet)로부터 사무실 환경에서 초과 전력 소비를 탐지할 수 있고, 이는 이동식 히터의 사용때문일 수 있다. 그 결과로 관리 직원은 비정상적 에너지 사용을 경고받을 수 있다.
모니터링은 예를 들어 냉장고 또는 냉동기의 고장 또는 평상시 사용되지 않는 가전기기의 예측하지 못한 전력 사용으로 인해 발생하는 전력 소비를 중단할 것을 사용자에게 경고할 수 있다. 본 발명의 시스템 또는 방법은 이러한 종류의 오류 감지를, 예를 들어 이메일, SMS 등으로 사용자에게 경고할 수 있다.
모니터링은 또한 전기 장치의 절도 또는 전기 소켓으로부터 비인가 제거를 사용자에게 경고할 수 있다.
바람직하게 하나 이상의 에너지 절약 장치가 본 발명의 시스템 또는 방법에 사용된다. 상기 에너지 절약 장치는 하나의 종류 또는 두 개 이상의 다른 종류일 수 있다. 바람직하게, 두 개 이상의 에너지 절약 장치가 본 발명의 시스템 또는 방법에 사용되는 경우, 그들은 네트워크되어 있다.
본 실시예에서 네트워킹은 다양한 방법으로 실행될 수 있다. 예를 들어 하나의 에너지 절약 장치는 마스터(master) 장치로서 동작하고, 다른 에너지 절약 장치(들)은 슬레이브(slave)로 동작하며, 네트워크된 통신은 상기 마스터 및 슬레이브 각각 사이에서 실행되고, 다른 슬레이브 각각에 대한 슬레이브의 영향은 마스터에 의해서 관리된다.
다른 예로서, 하나의 슬레이브 대 다른 슬레이브로 - 1 to 1 통신도 포함 -직접 통신이 있을 수 있고, 또한 마스터-슬레이브 통신 메시지를 모니터링하여 각 슬레이브가 다른 슬레이브들의 상태를 모니터링 할 수도 있다. 이는 다양한 상황에서 사용될 수 있다 : 예를 들어 과부하된 회로의 부하를 제거하기 위한 공동 결정을 내리는 것, 또는 네트워크에서의 장치의 전체 전력 또는 에너지 소비가 사용자에 의해 설정된 한계를 초과하는 경우; 다른 방에서 TV 또는 스테레오가 사용되는 때 어느 방에서 TV를 끄는 것; 라이트, 히터 등이 다른 방에서 사용되고 있는 경우 어느 방에서 그것들을 끄는 것.
또 다른 예로서, 에너지 센터와 벽면 플러그/GPOs가 단일의 네트워크에서 동시에 존재하는 것과 같이, 하나의 네트워크에서 다른 종류의 에너지 절약 장치들이 있을 수 있다. 특별히 사용자 인터페이스와 함께, 에너지 센터는 벽면 플러그/GPOs에 대해 통신 제어 센터로 활동할 수 있음은 물론, 그 자체로 에너지 절약 장치로 활동할 수 있다.
바람직한 하나의 실시예에서, 에너지 절약 장치는 포함된 국제 출원들 중 어느 하나에서 개시된 어떠한 것일 수 있다.
따라서 에너지 절약 장치는 마스터 전기 장치의 동작 상태를 탐지하기 위한 상태 센서를 포함할 수 있고, 상기 센서는 상기 마스터 장치의 전력 소비를 계산하기 위해 마스터 장치에 흐르는 전류 또는 걸리는 전압을 센싱하여 마스터 장치의 적어도 두 개의 동작 상태를 구별할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 에너지 절약 장치는 마스터 장치에 흐르는 전류와 걸리는 전압을 측정하고 전력 사용 신호를 생산하여 전력 사용을 탐지하는 상태 또는 전력 센서와, 전력 사용 신호를 처리하여 마스터 전기 장치의 적어도 두 개의 동작 상태를 결정하는 컴퓨터 프로세서를 모두 포함할 수 있고, 스위치 수단으로서 상기 컴퓨터 프로세서에 의해 제어되고 공급 전기 콘센트로부터 각각 제어되는 전기 콘센트로 전기 공급을 연결하며, 상기 제어되는 전기 출력은 상기 결정된 동작 상태에 의해 결정된 전기 공급에 연결되도록 제어되는 것을 특징으로 하는 스위치 수단을 포함할 수 있다.
상기 상태 또는 전력 센서는 True RMS 전력을 측정할 수 있다. 본 명세서에서 "True RMS 전력"이라는 용어는 파형에 관계없이, 기 설정된 주기의 시간 동안 전력의 평균 측정을 의미한다. 상기 상태 또는 전력 센서는 아날로그 전기 회로의 형태로 구체화되어 순간 전압 및 전류 신호를 곱하여 True RMS 전력 신호를 얻거나 마이크로-컨트롤러를 사용하여 전압 및 전류 신호를 디지털화하고 이후 샘플링된 값을 곱셉, 덧셈 및 평균화 하여 True RMS 전력 값을 계산할 수 있다.
상기 상태 또는 전력 센서는 무효 전력(Real Power, 전류가 흐르는 회로의 유도성 또는 용량성 부하의 결과는 그 외 "유효" 작업이다)을 측정할 수 있다.
본 명세서에서 "마스터 장치"라는 용어는 단일의 전기 장치 또는 다수의 전기 장치들로서 각각 전력 공급을 요구하는 장치일 수 있다. "마스터 장치"라는 용어는 컴퓨터, 오디오 장비, 비쥬얼 장비 등과 같이 각각이 전력 공급 장치에 연결된 장치들의 조합을 포함하는 의미로 사용된다.
에너지 절약 장치는 바람직하게 상기 포함된 국제 출원에 개시된 것들 중 하나이지만, 적절한 장치라면 어떤 것으로부터도 선택될 수 있다. 예를 들어 에너지 절약 장치는 센싱된 전류 변화에 대응하여 전기 공급을 스위치할 수 있다.
전기 장치를 센싱한 상태는 "on", 감소된 전력 상태인 "대기(standby)" 및/또는 "off"일 수 있다.
에너지 절약 장치는 원하는 대로 어떤 형태를 취할 수 있지만, 바람직하게는 배전반(power board), 범용 전력 콘센트(GPO, general power outlet), 벽면 플러그 또는 에너지 센터이다. 본 발명의 시스템 또는 방법은 전기 장치의 "플러그 인(plug-in)" 연결로 사용되는 것이 바람직하지만, 시스템 또는 방법은 또한 전원 전기 전력에 영구적으로 유선으로 연결된 전기 장치와 함께 사용될 수 있다. 후술하는 케이스에서는, 에너지 절약 장치는 전원 배선 시설(mains wiring infrastructure)에 포함될 수 있고 또한 전원 전력공급 장비의 일부로서 통합될 수도 있다.
에너지 절약 장치와 통신하는 수단은 바람직하게 유선 링크 또는 무선 링크를 통한 마이크로컴퓨터 통신이다. 예를 들어 저 간섭 가능성 장치(LIPD, low interference potential device), Zigbee, or Bluetooth, RS-485 또는 CAN bus가 이에 해당한다.
데이터 출력 수단은, 무선 호출기를 위한 오디오 신호로 변환된 신호 또는 광(light) 또는 LCDs or LEDs로의 출력 등과 같이 원하는대로 어떤 형태를 취할 수 있다.
전력 소비를 제어하는 제어 수단은 사용자 인터페이스 장치들의 형태를 취하여 사용자들로 하여금 그들의 특정한 설치, 구성 및/또는 사용 요구에 맞는 에너지 절약을 최적화 할 수 있도록 세팅을 개개인의 요구에 맞출 수 있다.
제어 수단은 장치 전면 판넬 또는 휴대용 장치와 같이, 네트워크된 연결을 통한 중앙집중적 장치 동작을 포함할 수 있고, 경우 각각은 사용자로 하여금 에너지 절약을 제어하고 최적화하도록 한다.
많은 적용에 있어서, 중앙집중적 실시간 모니터링, 선택적으로는 제어,는 에너지 절약 능력을 효과적으로 최적화하기 위해 제공될 수 있다. 에너지 절약 장치들은, 중앙집중화되거나 분산된 사용자 인터페이스 장치들이 에너지 절약 장치들을 제어하고 모니터링하는데 사용되기 위해, 네트워크되어 있는 것으로 간주될 수 있고, 에너지 절약 능력은 가정 또는 사무실 환경에서 비용면에서 효과적으로 최적화된다.
에너지 절약 장치들의 네트워킹은 유선 또는 무선 네트워크 기술이나 전력선 반송 기반 통신에 의해서 이루어질 수 있다. 유선 기술은 RS-232, RS-485와 CAN bus를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 무선 기술은 저 간섭 가능성 장치(LIPD, low interference potential device), Zigbee, Z-wave, Insteon, Bluetooth, Wifi 등을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 전력선 반송 기반 네트워킹 기술은 X-10, Insteon과 Lonworks를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
제 3 측면에서, 본 발명은 복수 개의 전기 장치들의 전력 소비를 모니터링하기 위해 모니터링 장치와 함께 사용되는 사용자 인터페이스를 제공하며, 상기 사용자 인터페이스는 :
- 모니터링된 전력 출력에 관련된 모니터링 장치로부터 데이터 출력을 수신하는 수단;
- 상기 수신한 데이터에 대응하는 신호를 전송하는 시그널링 수단; 및
- 전기 장치들 중 적어도 하나에 전력 소비의 변화를 주기 위해 모니터링 장치와 통신하는 제어 수단;을 포함한다.
본 발명은 이하의 도면을 참조하여 설명될 것이며, 이는 실시예들을 한정하기 위한 것이 아니다.
도 1은 에너지 절약 장치의 네트워킹의 다양한 실시예를 일반적으로 표현하기 위해 도시된 블록 다이어그램이다.
도 2는 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예로서 네트워크된 배전반을 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 3은 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예로서 범용 벽면 플러그 또는 GPO를 나타내는 도면이다.
도 4는 네트워크된 범용 벽면 플러그 또는 GPO의 실시예를 나타내는 도면으로, 도 3의 실시예와 유사하지만 더 향상된 형태이다.
도 5는 네트워크된 에너지 센터를 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 6은 고객 서비스 센터 및 데이터 베이스의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예에서 전원 전력선 반송 네트워크를 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 8은 블록 다이어그램으로서 도 7의 실시예와 유사하지만 무선 주파수 네트워크를 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 시스템의 일 실시예로서 유선 네트워크의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 10은 무선 로컬 또는 휴대용 모니터링 및 컨트롤 수단을 포함하는, 본 발명에 따른 사용자 인터페이스의 일 실시예를 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 11은 무선 버튼 또는 전자 열쇠 모니터링 및 컨트롤 수단을 나타내는 사용자 인터페이스의 일 실시예를 나타내는 도면이다.
도 12는 사용자 인터페이스로서 유선 로컬 모니터링 및 컨트롤 수단을 나타내는 블록 다이어그램이다.
도 1에 대해 먼저 언급하면, 네트워크된 에너지 절약 장치들의 일반적인 도시이고 일 예시일 뿐임이 이해될 수 있을 것이다. 또한 연속적으로 전력공급되는 전원 콘센트 또는 스위치되는 전원 콘센트, 또는 달리 기능하는 모듈들의 통신 인터페이스의 수나 형태를 제한하기 위한 의도가 아니다.
도 1은 하나 이상의 연속적으로 전력공급되는 전원 콘센트(14)(continually powered mains outlets)와 두 개 이상의 스위치되는 전원 콘센트(16)(switched mains outlets)를 포함하는 에너지 절약 장치(12)(energy saving device)를 나타낸다. 전기 장치들(미도시)은 필요에 따라 전원 콘센트(14)와 스위치되는 전원 콘센트(16)에 플러그된다.
에너지 절약 장치(12)는 전원 전력 공급원(미도시)에 연결을 위해 전원 전력 플러그(18)(Mains power plug)를 포함한다.
스위치되는 전원 콘센트(16)에 연결된 전기 장치들(미도시)로의 전기 공급은 예를 들어, 연속적으로 전력공급되는 전원 플러그(14) 또는 스위치되는 전원 플러그(16)에 연결된 전기 장치의 전력 상태(on, 대기 또는 off 등)에 대응하여 스위치 수단(48)에 의해서 제어된다.
도 1에 나타난 바와 같이, 전원 전력 플러그(18)을 통한 전원 전력 입력은 전원 필터 및 보호 장치(20)(mains filter and protection device)를 통과하고, 이는 EMC 필터링과 회로 차단기를 포함할 수 있어, 예를 들어 과-전류로 인해 발생될 수 있는 연결된 전원-공급되는 장치들의 고장을 막고, 또한 부적절하게 계산된 장치들의 연결을 막는다.
전원 전력(Mains power)은 또한 전원 과도 보호 장치(22)(mains transient protection device)에 제공되고, 이는 적절하게 계산된 금속 산화물 배리스터(varistor)를 포함하여, 전원 전력(mains power)으로부터의 과도 과-전압 (over-voltage transients)으로부터 장치의 전자부품 및 연결된 전원-공급(mains-powered)되는 장치들을 보호한다.
에너지 절약 장치(12)는 또한, 후술하는 바와 같이, 많은 구성을 포함하는 전원 안전 분리 장벽(24, mains safety isolation barrier)를 포함한다.
전원 변압기(26)(mains transformer)는 장치의 전자부품에 전원을 공급하는 저 전압 분리 공급(low voltage isolated supply)을 발생시키기 위해 동작한다. 전원 변압기(26)는 저 전압 공급 보호 및 EMC 필터(28)에 의해서 보호되는데, 이는 유닛 전자부품(unit electronics)에 중대한 고장이 발생하는 경우의 과열과 화재의 위험을 방지할 수 있고 EMC 방출과 여유도(immunity) 성능을 향상시키기 위해 전기적 노이즈 신호를 제거할 수 있다.
브리지 정류기 및 필터(30)는 전원 변압기(26)을 통과한 저 전압 AC 공급으로부터 평활화된 저 전압 DC 전력 공급을 발생시킨다. DC 전압 레귤레이터(32)는, 상기 평활화된 저 전압 DC 전력 공급으로부터, 유닛 전자부품(unit electronics)에 전원을 공급하기 위해 DC 공급 레일(34)(DC supply rails)을 발생시킨다.
전원 분리(36)(Mains isolation)는 전원 전력(Mains power)과 전력선 반송 인터페이스(38)(powerline carrier interface) 사이에 위치하여 유닛 전자부품(unit electronics)이 전원 전압(mains voltage)에 노출되는 것을 막는다. 전력선 반송 인터페이스(38)는 전원 전력 연결(Mains power connection)을 경유하여 다른 장치들과의 양방향 전력선 반송 통신(bi-directional powerline carrier communications)을 수행한다.
전원 전압 모니터(40)(Mains voltage monitor)는, 안전 분리 네트워크(safety isolation network)를 경유하여, 전원 전압(mains voltage) 및 영 전압(zero voltage) 탐지의 고 정밀도 측정을 제공하여, 연결된 장치들의 전력 소비가 계산되도록 하고 전원 과전압 및 저전압 보호 스위칭이 실행되도록 한다.
전류 변환기 (42)(Current transformer)는 전체 및 스위치 된 콘센트 전류의 개별 측정을 가능하게 하여, 연결된 전자 장치들의 전력 소비가 계산되도록 하고 또한 전원 과-전류 보호 스위칭이 실행되도록 한다.
전원 릴레이(44)(Mains relays)는 과-전류, 과-전압 및 저-전압 보호와 전력 절약 제어를 위해, 전원 콘센트 그룹의 개별적인 근접 영-전압 스위칭(independent near zero-voltage switching)을 제공한다.
전원 전압 및 전류 측정 신호들은 모듈(46)들에 의해 필터링되고 보호된다. 릴레이 드라이버(48)(relay driver)는 전원 릴레이(44)(mains relay)를 스위치하고 유도성 과도 스너버(inductive transient snubber)를 포함하여 전원 단절 순간 릴레이 코일에 의해 발생되는 유도성 과도 현상을 막는다.
마이크로 컴퓨터(50)는 본 실시예에서 집적 시스템온칩 마이크로 컴퓨터로서 에너지 절약 알고리즘의 실행을 위해 프로세싱과 A/D 변환 기능을 제공하고, 통신을 위해 사용자 인터페이스 및 관련된 프로세싱 기능을 제공한다. 마이크로 컴퓨터(50)는 플래쉬 및/또는 EEPROM 비휘발성 메모리(52)를 포함하여 사용자-저장가능한 에너지 절약 구성 파라미터를 저장하고, 업로드 될 수 있고 에너지 절약 최적화 과정에 사용될 수 있는 시간 기록 이벤트 로그(time-stamped event log)을 유지한다. 마이크로 컴퓨터(50)는 시간 지속을 위한 배터리(미도시)가 장착된 실-시간 클럭(54)(real-time clock)을 포함하여 이벤트 로그 메시지들의 시간 기록을 지시한다. 이는 마이크로 컴퓨터(50)와 실-시간 클럭(54)의 동작에 정확한 타이밍 소스(timing source)를 제공하기 위해 크리스탈 주파수 기준(Xtal, 56)(cristal frequency reference)으로 조정된다.
도 1은 몇 가지 종류의 인터페이스들을 나타내고, 필요에 따라 일부 또는 전부가 사용될 수 있다.
무선 주파수 통신 인터페이스(58)(Radio frequency communications interface)는 무선 네트워크 연결(59)을 통해, 에너지 절약 장치(12)와 다른 장치들 간 양방향성 무선 RF 통신 절차를 가능하게 한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 등록된 프로토콜인 Zigbee, Z-wave, Insteon, Bluetooth 및 WiFi를 실행하는 저 간섭 가능성 장치(low interference potential device)와 같은 표준 통신 방법 및 프로토콜들이 본 발명의 목적을 위해서 사용될 수 있다.
시리얼 통신 인터페이스(60)(Serial communications interface)는 유선 네트워크 연결(62)을 통해, 에너지 절약 장치(12)와 다른 장치들 간 양방향성 유선-연결 통신 절차를 가능하게 한다. RS-485 또는 CAN 버스 기반 네트워크와 같은 표준 통신 방법 및 프로토콜들이 본 발명의 목적을 위해서 사용될 수 있다.
본 실시예의 사용자 인터페이스(70)는 LCD 또는 LED 표시장치(64), 무선 호출기(66) 및 푸시버튼 및 키패드(68)을 포함한다. LCD(liquid crystal display) 및/또는 LED 표시장치는 모니터링되는 전력 소비로부터 데이터를 출력하고 사용자에게 상태 표시를 제공한다. 상태는 전력 어플리케이션(power application), 전력 스위칭(power switching) 및 오류 상태(fault status)를 포함할 수 있다. 표시장치(64)들은 또한 에너지 절약 능력의 최적화를 허용하기 위해 리포팅 및 제어를 위한 사용자 인터페이스 메뉴를 관리할 수 있다.
무선 호출기(66)는 연결된 전원 전력-공급되는 장치(mains powered equipment)의 긴급한 전원 하강과 같은 오류 또는 상태 변경 양상을 표시하기 위해 음성 출력을 제공한다.
푸시 버튼을 포함할 수 있는 키패드(68)는, 에너지 절약 능력의 최적화를 허용하기 위해 사용자 제어를 위한 LCD 터치 스크린 오버레이 옵션(overlay option)을 포함할 수 있다.
본 실시예의 센서 인터페이스(72, 73)는 오디오-비쥬얼 어플리케이션에서 센싱하는 IR 원격 제어 활동을 위한 원격 제어 IR 센서를 포함하는 외부 센서 모듈(미도시)의 유선 연결을 위한 인터페이스를 제공한다. 사용자 제어를 위한 푸시버튼 패드 또는 키패드 또는 사용자 존재 센싱을 위한 수동 IR 검출기(Passive IR detector, PIR), 근거리 센서 또는 압력 매트가 이에 해당한다. 그 목적은, 전력이 사용자의 활동 및/또는 사용자의 부재 등에 따라서 감소되는 것이 가능한 경우, 오디오-비쥬얼 장비들에서 처럼 전기 장치에 자동으로 전력 감소 또는 전력 증가를 가능케 하기 위함이다.
USB 커넥터(74)는 개인 컴퓨터의 USB 포트에 연결하여 PC 어플리케이션에서의 활동을 감지할 수 있고, 이로써 적합한 전기 장치들은 PC 활동 감소에 대응하여 감소된 전력을 공급받을 수 있다.
이하의 서술에 있어서 도 1과 동일한 구성을 설명하기 위해 동일한 참조부호가 사용될 것이다. 변형예에 있어서는, 문자 "a", "b" 등이 뒤따르는 동일한 참조부호가 사용될 것이다.
도 2는 본 발명의 모니터링 시스템의 일 실시예를 나타낸다. 도 2에서, 모니터링 시스템(10)은, 본 실시예에서는 배전반(12a)(power board)인 에너지 절약 장치를 통해, 오디오 비쥬얼 장치들, 및/또는 컴퓨터와 주변 장치들과 같은 전기 장치들의 전력 소비를 모니터한다. 본 실시예에서, 배전반(12a)은 전력선 반송(38)와, 무선 네트워크(59) 또는 유선 통신 네트워크(62)를 통해 다른 에너지 절약 장치(12b, 12c 등)와 연결된다. 배전반(12a)은 하나 또는 그 이상의 연속적으로 전력 공급되는 전원 콘센트(14)와 스위치 되는 전원 콘센트(16a 및 16b)를 포함한다. 다시 말해 본 실시예에서는 두 개 이상의 스위치되는 전원 콘센트(16)가 있다고 이해될 수 있다.
연속적으로 전력 공급되는 전원 콘센트(14)는 과-전류, 과-전압 또는 저-전압의 이벤트 동안에만 off로 스위치된다. 만약 배전반(12a)이 PC 어플리케이션에 사용되는 경우, 마스터 장치(이 경우는 PC)는 연속적으로 전력 공급되는 전원 콘센트(14)에, 하나 이상이라면 그들 중 하나에, 연결될 것이다. 스위치 되는 전원 콘센트(16a)는 "레벨 1" 에너지 절약 조건인 동안 off로 스위치 되는 전기 장치들에 연결되는데, 예를 들어 이는 마스터 장치가 대기 상태(idle state)인 경우이다. 예로 램프(lamp)들을 들 수 있다. 스위치 되는 전원 콘센트(16b)는 "레벨 2" 콘센트이다. 이에 연결되는 전기 장치들은 레벨 2 에너지 절약 조건에서 off로 스위치 되는데 예를 들어 마스터 장치가 power-down 상태인 경우이다. 이러한 전기 장치들은 예를 들어 프린터 및 모뎀을 포함한다.
배전반(12a)은 전원 전력 플러그(18)을 경유하여 전원 전력 콘센트에 연결되고, 이 연결은 배전반(12a) 및 연결된 장치들은 물론 전원 전력선 반송 시스템(38)에도 전원 전력을 공급한다.
네트워크 인터페이스 - 전원 전력선 반송 통신 네트워크(38), 무선 네트워크 연결(59) 또는 유선 네트워크 연결(62) - 는 전원 전력선 반송 통신 네트워크를 경유하여 통신을 위한 장치들을 제공한다. 일반적으로 오직 하나의 통신 네트워크(38, 59, 62)만이 사용되지만 제 2 종류가 백업 또는 플러그 인 옵션으로 포함될 수 있다.
콘센트(14, 16a 및 16b) 각각의 전력 소비의 모니터링은 에너지 절약 엔진/마이크로 컴퓨터(50)에서 이루어 진다.
모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터는 여러가지 형태로 출력된다. 그 중 하나는 사용자 인터페이스(70)이고, 무선 호출기 또는 LED를 통해 사용자에게 상태 표시를 제공할 수 있다. 선택적으로, 사용자 인터페이스(70)는, 푸시버튼 또는 키패드를 이용하여, 전력 소비를 제어하기 위한 사용자 입력을 포함할 수 있다.
그 대안으로서, 휴대용 컨트롤 및 모니터링 장치(80)(a hand-held control and monitoring device)가 무선 주파수 통신(wireless radio frequency connection)을 이용하여 배전반(12a)에 연결될 수 있고, 일반적으로 무선 주파수 네트워크 상호연결을 지원하기 위해 사용되는 것과 동일한 통신이다. 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터는 무선 호출기 및 LED를 통한 휴대용 장치(사용자 인터페이스)(80)로의 출력일 수 있다. 사용자 컨트롤은 키패드를 이용하여 휴대용 장치(80)로의 입력일 수 있다. 휴대용 장치(80)는 예를 들어 휴대용 단말, 전자 열쇠(keyfob), 셀 폰(cell phone), PDA(personal digital assistant)의 형태를 취할 수 있다.
다른 대안으로서, 로컬 컨트롤 및 센싱 장치(90)(Local control and sensing device)가, 배전반(12a)에 유선으로 연결되어 제공될 수 있다. 휴대용 장치(80)와 마찬가지로, 로컬 장치(90)는 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터의 출력을 위한 LED 및/또는 LCD 및 무선 호출기와 같은 사용자 인터페이스 장치를 포함할 수 있다. 푸시버튼과 같은 컨트롤 장치도 또한 포함될 수 있다.
로컬 장치(90)는 또한 센싱 장치를 포함할 수 있다. 많은 어플리케이션에서 사용자의 존재 또는 부재는 배전반(12)에 연결된 전기 장치들이 on 또는 off로 스위치되어야 하는지 여부를 결정하기 위해 에너지 절약 엔진(50)에 의해서 채택되는 기준이다. 전력 소비 변동 또는 적외선 원격 컨트롤 신호 활동에 의해 결정되는 사용자의 활동을 이용하는 것에 더불어서, 에너지 절약 장치인 배전반(12)의 부근에 사용자가 존재하는지를 결정하기 위해서 추가적인 센싱 수단이 채택될 수 있다. 이러한 센싱 수단은 수동-적외선 센서, 유도성 또는 용량성 거리 센서, 압력 매트 또는 스위치, 음향 또는 초음파 센서, 소나(sonar), 무선 주파수 ID 태그 또는 기타 사용자의 존재를 센싱하기 위해 채택될 수 있는 장비들을 포함한다. 상기 센서들은 로컬 장치(90)에 포함될 수 있다.
지금부터 도 3에 대해서 언급하면, 도 3은 본 발명의 시스템의 일 실시예로서, 에너지 절약 장치로 범용 벽면 플러그 또는 GPO를 나타낸다. 모니터링 시스템(10a)는 범용 벽면 플러그(12b)를 포함하는데, 이는 낮은 가격의 유닛으로서, 오디오-비쥬얼, PC, 가전기기 및 다른 어플리케이션에서, 외부의 복수-콘센트 어댑터(multiple-outlet adaptors)를 통해 다수의 전원-전력공급되는 장치들의 연결을 위한 기능을 제공한다.(동일한 기능은 원래 포함된(built in) 범용 콘센트 방식(General Purpose Outlet format)에 의해서 제공될 수 있다.) 벽면 플러그(12b)는 연속적으로 전력 공급되는 콘센트(14)와 에너지 절약 콘센트(16)를 포함하고, 그 안에는 다수개의 콘센트(14)와 콘센트(16)가 있는 것으로 이해될 수 있다. 다른 실시예들과 마찬가지로, 범용 벽면 플러그(10a)는 전원 전력 플러그(18)을 통해 전원 전력과 연결되고, 이 연결은 벽면 플러그(12b)와 콘센트(14, 16)에 연결된 장치들은 물론, 전원 전력선 반송 시스템(38)으로의 연결에 전원 전력을 공급한다.
도 2를 참조한 실시예와 동일하게, 사용자 인터페이스(70)는 사용자에게 상태를 표시하기 위해 무선 호출기와 LED와 같은 모니터링 장치를 포함할 수 있다.
로컬 컨트롤 및 센싱 장치(90)은 유선 연결로 벽면 플러그(12b)에 연결되고 모니터링을 위해 예를 들어 LEDs, LCDs 및 무선 호출기와 같은 장치를 제공하고, 컨트롤을 위해 푸시버튼을 이용한다. 도 2를 참조한 실시예의 로컬 장치(90)와 마찬가지로, 도 3을 참조한 실시예의 로컬 장치(90)는 사용자의 존재를 센싱하기 위한 센싱 장치를 포함할 수 있다.
도 3의 실시예에서, 냉장고 또는 다른 백색 가전제품(white goods)와 같은 가전 기기들은 벽면 플러그(12b)에 연결될 수 있다. 로컬 장치(90)의 센싱 장치는 터치 센서, 근접 센서, 용량성 센서 또는, 케이스 또는 본체에 연결된 것의 형태를 취할 수 있다. 사용자의 가전 기기들로 터치 또는 근접은 상기 센싱 장치에 의해서 감지될 수 있고 사용자가 가전 기기를 사용하기를 원한다는 신호는 에너지 절약 엔진(50)으로 전달되어 가전 기기에 전원이 공급되도록 유도한다.
도 3에 도시되지는 않았지만, 다른 형태의 센싱 장치가 제공될 수 있고, 이에는 벽면 플러그(12b)와 관련된 협범위 배터리 구동 무선 RF 전송기(short range battery powered wireless RF transmitter)의 사용이 포함된다. 본 실시예에서, 사용자가 푸시버튼 또는 터치 센서를 통해서 무선 전송기를 구동하는 경우, 무선 RF 신호가 전송되어 벽면 플러그(12b)에 수신되고, 가전 기기로 전원 전력 공급이 발생된다. 본 발명의 통상의 기술자가 알 수 있듯이, 사용자의 전력 차단 요청 신호의 다른 방법들이 구현될 수 있으며, 유선 푸시버튼 또는 터치 센서, 적외선 연결 컨트롤, 유도성 연결 컨트롤(inductively coupled controls), 음향 컨트롤 및 초음파 컨트롤을 포함한다.
도 4의 실시예는 도 3의 실시예와 유사하지만, 더 향상된 버전이다. 도 4를 참조하면, 범용 벽면 플러그 또는 GPO(12b)는 더욱 유사하거나 더욱 비유사한 에너지 절약 가전기기(12c, 12d 등)과 네트워크 되어 있다. 본 실시예에서, 모니터링 시스템(10b)는 도 2의 배전반(12a)에 의해 제공되는 것과 유사한 네트워크 상호 연결(network interconnection)과 사용자 인터페이스 장치를 포함한다.
도 5는 네트워크된 에너지 센터(10c)를 나타낸다. 이는 일반적으로 오디오 비쥬얼 시스템 또는 PC 어플리케이션을 위해 조정된 다양한 형식에서, 사용자에게 보여지고 미적으로 스타일된 유닛의 형태로 사용되기 위한 것이다.
네트워크된 에너지 센터(10c)에 의해서 제공되는 장치들은, 전원 콘센트 16a, 16b, 16c 각각이 개별적으로 스위치 가능하고 하나 또는 그 이상의 연결된 전기 장치들의 전력 소비가 개별적으로 모니터된다는 점을 제외하고, 도 2의 시스템에서 제공된 장치들과 유사하다. 이것은 에너지 절약 엔진(50)이, 다수의 연결된 장치를 일제히 스위칭하지 않고, 연결된 전기 장치들 각각에 대해서 개별적으로 에너지 절약 전략을 실행하는 것을 가능하게 한다. 따라서 개별 장치들 각각의 에너지 소비가 최적회되어, 사용자의 편의를 최대로 하면서 전체 에너지 절약이 최대화된다.
도 5의 실시예에서, 로컬 컨트롤 및 센싱 장치(90)는 외부 센서(90a) 및 내부 센서(90c)로 대체된다. 연결된 전기 장치 각각에 대해 독립적으로 전력 소비를 센싱하는 것은, 자가-학습 능력(self-learning capability)을 제공하기 위해, 오디오 비쥬얼 시스템에서 적외선 원격 컨트롤 신호를 센싱하는 것을 결합하여 이용될 수 있다. 다양한 전원 콘센트로부터의 전력 소비에서의 변화에 따른 적외선 원격 컨트롤 신호 및 관련있는 특정한 신호 코드를 디코딩함으로써, 에너지 절약 엔진(50)은 연결된 전기 장치 각각의 적외선 전원 on/off 코드와, 해당 장치가 연결된 적절한 콘센트(16a, 16b, 16c 등)를 연결하는 것을 학습할 수 있다. 연결된 전기 장치 각각의 전원 상태에 대한 지식으로부터, 에너지 절약 엔진(50)은 적외선 원격 신호로부터 사용자가 전기 장치에 전원 감소 명령을 보낸 때를 결정할 수 있고, 해당 전기 장치에 대한 전원 전력을 off로 스위치할 수 있다. 동일하게, 에너지 절약 엔진(50)은 사용자가 전기 장치를 재활성화하고자 하는 때를 결정할 수 있고, 그에 따라 전원을 on으로 스위치할 수 있다.
에너지 절약 장치(50)에 의한, 개별 전력 콘센트(16a, 16b, 16c 등)에 연결된 전기 장치들의 on/off 컨트롤을 위한 적외선 원격 신호 코드의 학습은, 프로그램 가능한 적외선 원격 컨트롤의 사용을 가능하게 하고, 전기 장치들의 다수의 아이템들이, 전기 장치를 개별적으로 각각 컨트롤 하기 위해서 필요한 키 스트로크(key stroke)의 숫자에 비해서 축소된 숫자의 키 스트로크(key stroke)로 컨트롤되는 것을 가능하게한다. 장비들의 그룹들은 예를 들어, TV 보기, 음악 듣기, 전자 게임 실행, DVD 보기 등의 다른 사용 시나리오에서, 전력이 편리하게 up 또는 down될 수 있다.
도 5를 참조한 실시예에서 에너지 센터(12c)는 무선 주파수 원격 컨트롤을 가능하게 하기 위해, Bluetooth, Zigbee, Z-Wave 또는 유사 장치들과 같은, 적절한 원격 컨트롤 수신기가 구비될 수 있다.
에너지 센터 실시예(12c)는 LEDs, LCDs 및 푸시버튼과 같은 사용자 인터페이스 장치들은 물론, 적외선 원격 컨트롤 센서와 하우징 적외선 센서와 같은 센싱 장치들을 통합한다. 사용자의 존재는 근접 센서 또는 압력 매트와 같은, 외부 센싱 장치에 대한 상호 연결 장치에 의해서 감지될 수 있다.
도 6의 실시예는 시스템(10d)를 고객 서비스 센터(customer service centre)로 나타낸다. 고객 서비스 센터(10d)는 하나 또는 이상의 고객 서비스 워크 스테이션(76)과 데이터베이스 서버(78)를 포함한다. 이들은 표준 컴퓨터 네트워킹 방법을 이용하여 네트워크되어 있고, 인터넷 게이트웨이(82)로 접근이 가능하며, 인터넷(84)를 이용하여 에너지 절약 장치(12, 한 개만 도시됨) 및 전기 공급단체의 전력 관리 시스템과 같은 외부 시스템(86)과 통신이 가능하다.
데이터베이스 서버(78)는, 통신하는 에너지 절약 장치(12)를 위해 설정 데이터와 전력 사용량 기록 히스토리 등을 저장한다. 고객 서비스 센터(10d)는 예를 들어 에너지 절약 장치(12)로부터 기간별 데이터 및 상태를 수집, 오류 상태 또는 잘못된 전력 소비 이벤트 감지 및 사용자들로의 경계 발생, 전기 공급 회사 서비스 인력 관리 또는 긴급상황 서비스와 같은 기능들을 실행하는 소프트웨어를 자동으로 관리하는 컴퓨터 장치(개별적으로 도시되지 않음)를 포함할 수 있다.
고객 서비스 워크 스테이션(76)은 고객 서비스 직원이 사용자 및 그들의 에너지 절약 장치(12)와 통신하기 위한 목적으로 만들어진 소프트웨어를 실행할 수 있다.
따라서 고객 서비스 센터(10d)는 전기 공급 회사의 서비스 센터와 같이 중앙집중화된 위치로부터 에너지 절약 장치(12)들을 모니터링 하는 기능을 제공할 수 있다. 선택적으로, 고객 서비스 센터(10d)는 또한 에너지 절약 장치(12)들을 제어하는 기능을 제공할 수 있고, 및/또는 일반적으로 지불 또는 다른 고려사항에 대한 대가로, 사용자들에게 가격이 부가된 기능들을 제공할 수 있다.
도 7에서, 에너지 절약 장치(12) 각각은 전원 전력선 반송 통신 (57)에 의해 로컬 제어 단말(local control terminals) 또는 PC들에 링크되고, 스마트 전기 미터(106)(smart electricity meter) 및 인터넷 게이트웨이(82)와 연결되며, 또한 선택적으로 다른 에너지 절약 장치들에 링크되어(peer to peer), 후술하는 네트워크-가능 기능들(network-enabled facilities)의 실행을 가능하게 한다.
전원 전력선 반송 통신은 가정용(domestic), 사무실, 상업적, 산업적 그리고 다른 환경에 적용되는 표준 기술이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 적용할 수 있는 전력선 반송 네트워킹 기술들은 X-10 Insteon, Echelon 등을 포함한다.(다만 이에 한정되지는 않는다.)
도 7에 도시된 바와 같이, 각각이 통합된 전원 전력선 반송 통신 인터페이스 능력(57)(integral mains power line carrier interface capability)를 구비한, 몇 개의 에너지 절약 장치(12)는, 전원 전력선 반송 양-방향성 통신 네트워크(38)을 통해서, 에너지 절약 장치(12)와 다른 장치들 사이에서 통신 기능을 제공하는 양-방향성 전원 전력선 반송 연결(bi-directional mains power line carrier links)과 상호 연결된다. 에너지 절약 장치(12)들은 다른 부분에서 설명하는 바와 같이, 동일하거나 다를 수 있다.
후술하는 바와 같이, 다른 장치들은 네트워크에 연결될 수 있다. 전원 전력선 반송 인터페이스(57)는 전력선 반송 네트워크(38)을 통해 보조 장치들의 영역(a range of ancillary devices)이 에너지 절약 장치들(12)과 통신하도록 할 수 있다. 이는 게이트웨이로의 직접 유선 연결 또는 무선 연결에 의해 달성될 수 있고, 예를 들어 USB 또는 RS-232, 또는 Ethernet, Wifi 또는 Bluetooth와 같은 제 2 네트워크를 통할 수도 있다. 대안으로서, 보조 장치들은 자체적으로 통합된 전원 전력선 반송 인터페이스를 포함하여 전원 공급 및 전력선 반송 네트워크(38)에 직접 연결할 수 있다.
연결된 장치들 중 하나는 사용자 인터페이스 기능을 제공하는, 로컬 컨트롤 및 모니터링 장치(90)일 수 있다. 도 7에 나타난 바와 같이, 이들은 LCD 디스플레이, 터치 스크린 및 키패드를 포함할 수 있다. 네트워크에 유선 연결된 로컬 컨트롤 및 모니터링 장치 대신에, 모니터링 장치는 cell phone, PDA(Personal digital assistant) 또는 범용 원격 컨트롤을 자체적으로 포함할 수 있고, 바람직하게 에너지 절약 장치 모니터링 및 컨트롤 기능을 수행하는 주문형 소프트웨어(custom software)를 포함할 수 있다..
네트워크에 포함될 수 있는 다른 장치는 제 3 단체 시스템(102)(a third party system)이다. 이는 가정 자동화(home automation), 빌딩 관리(building management), 오디오 비쥬얼 컨트롤(audio visual control) 또는 다른 시스템들로 표현될 수 있고, 제 3 단체 시스템으로 하여금 에너지 절약 장치(12)를 모니터하고, 선택적으로는 컨트롤 하게 할 수도 있다.
전원 전력선 반송 네트워크(38)을 통해 에너지 절약 장치(12)와 인터페이스하는 다른 방법은 인터넷 게이트웨이(82)를 통하는 것으로, 인터넷(84)에 의해 제공되는 그 어떠한 수단을 통한 접근을 제공한다. 이 방법에서는, 사용자는 원격의 장소에서 에너지 절약 장치(12)를 원격으로 모니터할 수 있고, 선택적으로는 컨트롤할 수 있고, 이는 PC, PDA, cell phone 또는 다른 장치들(103)과 같이 적절한 사용자 인터페이스 기능을 제공하는 장치를 이용하는 것을 포함한다.
인터넷 게이트웨이(82)와 인터넷(84)은 또한 원격 고객 서비스 센터(104)로부터 네트워크(38) 및 에너지 절약 장치(12)에 접근하기 위해 사용될 수 있다. 고객 서비스 센터 및 데이터 베이스(104)는 예를 들어, 전기 공급 회사(electricity supply company) 또는 독립적 에너지 관리 서비스 제공자(independent energy management provider)에 의해서 운영될 수 있다.
네트워크(38)에 연결될 수 있는 또 다른 장치는 스마트 전기 미터(smart electricity meter)이다. 이것은 네트워크(38)가 내부에 위치되어 있다는 전제하에 로컬 전력선 반송 통신을 지원할 수 있고 또한 예를 들어 광 범위 전력라인 통신, 무선 통신, 케이블 네트워크 등에 의해 통신 게이트웨이에 광 범위 통신 연결(wide area communications link)을 제공할 수 있고, 일반적으로 전기 공급 회사의 고객 서비스 센터에 의해서 운영되는 고객 서비스 센터 및 데이터 베이스(108)에 연결을 제공한다.
도 8의 실시예는 무선 네트워크(110)를 나타내며 이는 도 7에서 네트워크(38)와 유사하다. 전원 전력선 반송 인터페이스(57)를 대신하여, 도 8의 실시예는 무선 주파수 인터페이스(58)를 포함한다. 무선 주파수 네트워킹 통신은 가정용, 사무실, 상업적, 산업적 및 다른 환경에 적용되는 표준 기술이다. 본 실시예에서, 무선 주파수 네트워크(110)는 에너지 절약 장치(12)들을 서로 링크할 수 있고, 로컬 컨트롤 및 모니터링 장치(90)와 연결할 수 있고, 제 3 단체 시스템(102)과 연결할 수 있고, 인터넷 게이트웨이(82)를 통해 인터넷(84)에 연결할 수 있으며, 인터넷(84)를 통해 사용자의 PC, PDA 또는 cell phone(103) 또는 고객 서비스 센터 및 데이터 베이스(104)에 연결할 수 있다.
RF 네트워크의 예들은 도 8에서 LIPD, Zigbee, Z-Wave, Insteon, Bluetooth 및 Wifi로서 나타나 있지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 9는 도 7과 도 8에서의 네트워크들을 유선 연결한 버전이다. 에너지 절약 장치(12) 각각은 유선 통신 인터페이스(60)를 이용하여 통신한다.
도 9에서, 로컬 통신 상호 연결(local communications interconnectivity)은 유선 네트워크(112)에 의해서 제공된다. 유선 네트워킹 통신은 가정용, 사무실, 상업적, 산업적 및 다른 환경에서 적용되는 표준 기술이다. 도 9에 도시된 바와 같이, 적용 가능한 유선 네트워킹 기술은 RS-485 및 CAN bus를 포함하지만 이에 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 사용자 인터페이스의 일 실시예가 도 10에서 도시되고 설명될 것이다. 본 실시예에서 사용자 인터페이스(80a)는 휴대용 컨트롤 및 모니터링 장치(a hand held control and monitoring device)의 형태이다.
본 실시예에서, 에너지 절약 장치(12)는 차례대로 마이크로컨트롤러(88)와 통신하는 통신 인터페이스(58)에 의해서 모니터링 장치(80a)에 연결된다. 사용자 인터페이스(80a)는 단단히 연결된 로컬 장치(90a)로 대체될 수 있음이 이해될 수 있을 것이다.
사용자 인터페이스(80a)는 에너지 절약 장치(12)를 모니터링 하고 컨트롤 하는 기능을 사용자에게 제공한다. 본 실시예에서, 사용자 인터페이스(80a)는 또한 컨트롤 특징들을 포함한다. 결과적으로 사용자들은 동작 파라미터 및 세팅을 설정할 수 있어 그들의 특정한 전기 장치 설정, 사용 습관 및 환경에 맞출 수 있고, 에너지 절약 능력과 유용성을 최적화 할 수 있다.
사용자 인터페이스(80a)는 어떤 적당한 설정도 가질 수 있다. 예를 들어 배터리로 구동되는 휴대용이거나 벽걸이형 유닛(wall mounted unit)일 수 있다.
사용자 인터페이스(80a)는 이하의 전부 또는 일부를 포함할 수 있다. : LED 표시장치(64), LCD용 그래픽 사용자 인터페이스(91)(LCD hosting a graphical user interface), LCD 터치 스크린 오버레이(92), 컨트롤 및 메뉴 안내를 위한 푸시버튼(68), 데이터 입력을 위한 키패드(94) 및 사용자 알림 기능을 위한 무선 호출기(66), 키 클릭 등.
본 실시예에서, 사용자 인터페이스(80a)는 배터리(96)에 의해서 지원된다. 전체 동작은 마이크로컨트롤러(88)에 의해서 제어되고, 상술한 바와 같이, 이는 에너지 절약 장치(12)와 통신을 위해서 도 10에 도시된 바와 같이 네트워크된 통신 또는 포인트 투 포인트(point to point) 통신을 통해 통신 인터페이스(58)에 연결된다.
도 11은 어떤 측면에서 도 10의 장치(80a)에서 단순화된 버전인 사용자 인터페이스(80b)를 나타낸다. 이는 낮은 가격의 유닛을 위한 것으로, 무선 호출기(66)와 LEDs(64)를 통해 사용자에게 전력 소비를 모니터링하는 기능을 제공한다. 본 실시예에서 사용자는 또한 푸시버튼(68)을 통해 에너지 절약 장치(12)를 제어할 수 있다. 푸시버튼(68)은 배터리(96)에 의해 전력공급되고, 사용자의 키 입력들을 감지하여 적외선 또는 무선 주파수 통신을 통해 에너지 절약 장치(12)로 전달한다.
도 12를 참조하면, 로컬 컨트롤 및 센싱 장치(90b)는 도 10에서의 휴대용 장치(80a)와 유사하지만, 전력 및 데이터 모두에 대해서 강하게 유선 연결되고, 배터리(98), 키패드(94) 및 터치 스크린(92)을 포함하지 않는 점에서 다르다. 반면에 적외선 및/또는 무선 주파수 원격 제어 센싱과 사용자 존재 센싱을 위한 센서(98)를 포함한다.
수동 적외선 센서(100)(PIR)는 장치(90b)의 근처에서 사용자의 존재를 센싱하기 위해 제공된다.
당업자는 본 발명의 시스템의 다양한 실시예가 단독의 에너지 절약 장치의 실시예들에 비해서 에너지 절약 능력을 향상시키는 장점들의 영역을 제공한다는 것을 알 수 있을 것이다.
예를 들어, 장치 전면 판넬(device front panel), 휴대용 장치 등을 통한 로컬 모니터링은 사용자로 하여금, 가정 또는 사무실 환경에서 에너지 소비의 관리를 위해, 개별 콘센트들로부터 전력 및 에너지 사용을 모니터링 하도록 한다. 예를 들어 가정에서 특정 콘센트에서의 비정상적 에너지 사용은 에너지 절약 장치가 잘못된 파라미터 세팅 또는 구성, 또는 결함이 존재하거나 악용되는 가전기기가 있음을 나타낸다. 감지된다면, 이는 사용자에 의해서 올바른 방향으로 컨트롤 될 수 있다.
장치 전면 판넬, 휴대용 장치 등을 통한 로컬 컨트롤은 사용자로 하여금, 예를 들어 대기 전력 문턱 레벨(Idle power threshold levels), "활성 대기" 시간초과 주기("active standby" timeout period) 등을 세팅하는 것에 의해서, 개별 콘센트에서 에너지 절약 기능을 컨트롤하고 최적화할 수 있도록 할 수 있다. 이로써 사용자는 특정한 장비 설정 및 사용 시나리오를 위한 사용자 편의를 최대로 유지함과 동시에 에너지 절약을 최대로 할 수 있다.
네트워크된 장치 모니터링은 사용자로 하여금, 네트워크된 제어 판넬 또는 휴대용 장치로부터 개별적인 콘센트로부터의 전력 및 에너지 사용량을 편리하게 모니터링 할 수 있도록 하여, 가정에서 에너지 절약 장치의 성능을 최적화하고 에너지 소비를 관리하게 한다.
네트워크된 장치 제어는 사용자로 하여금, 예를 들어 대기 전력 문턱 레벨(Idle power threshold levels), "활성 대기" 시간 초과 주기("active standby" timeout period) 등을 세팅하는 것에 의해서, 네트워크된 제어 판넬 또는 휴대용 장치로부터 개별적인 콘센트에서 에너지 절약 기능을 편리하게 컨트롤하고 최적화하게 할 수 있다.
예를 들어 상기 목적을 위해 특별히 세워진 전기 사업체(electricity utility) 또는 대리점과 같은 중앙집중적 시설로부터의 네트워크된 장치 모니터링은, 고객 서비스 직원 또는 자동화된 시스템으로 하여금 개별 콘센트로부터의 전력 및 에너지 사용량을 모니터링 하게 할 수 있어 가정에서의 긴급 소비를 관리하게 한다.
예를 들어 상기 목적을 위해 특별히 세워진 전기 사업체(electricity utility) 또는 대리점과 같은 중앙집중적 시설로부터의 네트워크된 장치 제어는, 고객 서비스 직원 또는 자동화된 시스템으로 하여금, 예를 들어 대기 전력 문턱 레벨, "활성 대기" 시간초과 주기, 요금에 기초한 시간별 사용(time-of-day usage based on tariffs) 등을 세팅하는 것에 의해서 개별 콘센트에서 에너지 절약 기능을 제어하고 최적화하게 할 수 있다.
네트워크된 장치 모니터링은 가정, 사무실 또는 다른 환경에서 특정한 GPOs로부터 예를 들어 이동형 히터를 사용하는 것에 의해서 과도한 전력 소비와 같은 비정상적 사용을 모니터링하여, 상기 비정상적 사용에 관련있는 관리 직원에게 경고를 할 수 있다.
네트워크된 장치 모니터링은 예를 들어 냉장고에서 전력 소비의 단절이나 사용되지 않던 가전기기에서 갑작스러운 전력 사용 등 오류 조건으로 하여금 이메일이나 SMS 등을 이용하여 사용자에게 경고되도록 할 수 있다.
네트워크된 장치 모니터링은 도난, 비인가 접속 또는 사용 등의 경우에 발생할 수 있는 갑작스러운 장치 플러그제거(unplugging)를 탐지하도록 할 수 있다.
네트워크된 장치의 모니터링 및 제어는 사용자로 하여금 사용량 잠금 기능을 에너지 절약 장치에 프로그램하도록 할 수 있는데 예를 들면 시간별/요일별(time of day/day of week), 사용 듀티 사이클(usage duty cycle), 시간 창문에서 사용량 할당 제한(usage allocation limit within time window) 등이 있다. 이것은 텔레비전, PC 컴퓨터 게임등과 같은 장치에서 과도한 에너지 사용을 막기 위해 사용될 수 있음을 물론, 이러한 장치들의 사용에 대해 부모 통제(parental control)를 증진시킬 수 있다.
요약하면, 본 발명의 시스템은, 지역적으로 유선-연결된, 지역적으로 무선-연결된, 지역적으로 네트워크되거나 원격으로 네트워크된 제어 장치로부터 기능들의 영역이 구현될 수 있도록 한다.
a. 가정 또는 사무실 환경에서 에너지 소비를 관리하기 위해 개별 콘센트들로부터 전력과 에너지 사용에 대한 사용자의 모니터링. 예를 들면, 가정에서 특정한 콘센트로부터 비정상적인 에너지 사용은 에너지 절약 장치가 잘못된 파라미터 세팅 또는 설정을 가지고 있거나; 또는 오류 또는 오남용되는 가전기기가 있음을 나타낼 수 있다.
b. 에너지 절약 장치 동작 파라미터들을 넓은 범위에서 수정함으로써, 특정 장치, 전원 전력공급되는 장비 타입 및 사용 시나리오를 위한 에너지 절약을 최적화 하는 것으로서, 상기 파라미터는 모드 구별을 위한 전력 문턱, 전압 및 전류 샘플링 비율, 전력 변동 필터 시간 상수, 데이터 평균 시간, 결정 시간초과, 과- 및 저- 전압 트립 문턱, 과-전류 트립 문턱에 제한되지 않고, 에너지 절약 장치의 에너지 절약 알고리즘에 사용되는 모든 파라미터를 포함한다.
c. 예를 들어 대기 전력 문턱 레벨, "활성 대기" 시간초과 주기 등을 세팅함으로써, 개별 콘센트들의 에너지 절약 기능을 최적화하기 위한 사용자의 제어. 이로써 사용자는 특정한 장비 설정 및 사용 시나리오를 위한 사용자 편의를 최대로 유지함과 동시에 에너지 절약을 최대로 할 수 있다.
d. 고객 서비스 직원 또는 자동화된 시스템은 가정에서의 에너지 소비를 관리하기 위해, 개별 콘센트들로부터의 전력 및 에너지 사용을 모니터링할 수 있다.
e. 고객 서비스 직원 또는 자동화된 시스템은 예를 들어 대기 전력 문턱 레벨, "활성 대기" 시간초과 주기, 요금에 기초한 시간별 사용 등을 세팅하는 것에 의해서, 개별 콘센트들에서 에너지 절약 기능을 제어하고 최적화할 수 있다.
f. 가정, 사무실 또는 다른 환경에서 특정한 GPOs로부터 예를 들어 이동형 히터를 사용하는 것에 의해서 과도한 전력 소비와 같은 비정상적인 사용을 탐지하고 교정하는 것. 상기 비정상적 사용에 관련있는 관리 직원에게 경고를 할 수 있다.
g. 예를 들어 냉장고에서 전력 소비의 단절이나 사용되지 않던 가전기기에서 갑작스러운 전력 사용 등 오류 조건을 탐지하고 리포트하여, 사용자에게 이메일이나 SMS 등을 이용하여 경고하는 것.
h. 도난, 비인가 접속 또는 사용 등의 경우에 발생할 수 있는 갑작스러운 장치 플러그 제거를 탐지.
i. 사용량 잠금 기능을 에너지 절약 장치에 프로그램하는 것으로서, 예를 들면 시간별/요일별, 사용 듀티 사이클, 시간 창문에서 사용량 할당 제한 등이 있음. 이는 텔레비전, PC 컴퓨터 게임 등과 같은 장치에서 과도한 에너지 사용을 막기 위해 사용될 수 있음을 물론, 이러한 장치들의 사용에 대해 부모 통제를 증진시킬 수 있다.
j. 예를 들어 오류나 극한의 기상 상태로 인한 전기 공급 제한의 경우에, 선택적인 부하 분산.
본 명세서에는 본 발명이 가장 현실적이고 바람직한 실시예를 나타나고 설명되었지만, 본 발명의 범위 내에서 변형이 가능하다는 것이 인식될 수 있을 것이며, 이는 본 명세서에서의 상세한 설명을 제한하는 것이 아니라 본 발명의 전체 범위에 따르는 것으로서 균등한 장치 및 기구들 모두를 포괄하는 것이다.

Claims (2)

  1. 복수 개의 전기 장치들의 전력 소비를 모니터링하는 시스템으로서,
    단일의 전원 공급 전기 콘센트로부터 복수개의 전기 장치들에 에너지를 공급하는 종류의 에너지 절약 장치와 통신하는 수단;
    - 상기 에너지 절약 장치는, 복수 개의 제어되는 전기 콘센트 및 전원 공급 전기 출력에 연결되도록 조정된 단일의 전기 입력; 및 적어도 하나의 전기 장치들의 상태 감지에 대응하여 상기 전원 공급 전기 콘센트로부터의 전기 공급을 상기 제어되는 전기 콘센트 각각에 연결하도록 조정된 스위치 수단;을 포함함 -
    상기 제어되는 전기 콘센트의 전력 소비를 모니터링 하는 모니터링 수단; 및
    상기 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터를 출력하는 출력 수단;을 포함하는 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터 출력에 대응하여 전기 장치들의 전력 소비를 제어하는 제어수단;을 더 포함하고,
    바람직하게는, 상기 제어수단은, 상기 모니터링된 전력 소비에 관련된 데이터 출력에 대응하여 상기 에너지 절약 장치의 세팅을 수정하는 것을 특징으로 하는 시스템.
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