KR20130001776A - 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템 및 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 웹기반 원격 전력정보 관리 장치 및 방법에 관한 것으로, 가정이나 빌딩에서 장치 ID 및 전화번호가 할당되며 CDMA 모뎀을 구비하고, 이동통신 및 인터넷 통신이 가능한 인터넷 정보가전용 전기 기기; 전기기기들의 ON/OFF 상태에 따라 전력선이나 전원 콘센트에 흐르는 전류를 실시간으로 측정하여, 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보를 전력선통신(PLC)으로 전송하는 전류 센서; 전류 센서로부터 수신된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보를 전송 패킷 구조로 인코딩하여 AM 또는 FM 변조하여 RF 신호를 전송하는 전류측정 장치; 다수의 전류 측정 장치들로부터 전기기기의 전력량 정보를 포함하는 변조된 RF 신호를 수집하여 AM 또는 FM 복조하여 전송패킷을 디코딩하고, 컴퓨터로 현재 시각 또는 시간대별 전기 기기별 소비 전력 데이타를 전송하는 전력 수집 장치; 및 분산된 다수의 전력 수집 장치들로부터 수집한 장치ID가 할당된 전기기기별 소비전력 데이터(P)를 기초로 일정시간 동안 전력량(W=Pt)을 계산하여 DB에 저장하고, 전기 기기별 소비 전력량 및 관리 정보를 제공하고, 스마트폰 응용 프로그램 또는 웹 클라이언트와 연동되며, 유비쿼터스 방식으로 원격 전원 ON/OFF 제어하는 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로 구성된다.
Description
본 발명은 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템 및 방법에 관한 것으로, 특히 가정이나 빌딩의 장치ID가 할당되고 CDMA 모뎀이 구비된 인터넷 정보가전용 전기 기기의 전원 콘센트나 전원 케이블에 설치된 전류 센서에 의해 실시간으로 전류를 측정하고, 전류 측정 장치 및 전력 수집 장치를 통해 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로 전기기기의 장치ID, 소비 전류, 정격 전압 정보, ON/OFF 상태 정보, 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보, 측정시각 정보를 전력량 데이타를 전송하여 사용자에게 전기기기별/가정(세대주)/빌딩(층별/입주회사별) 분류된 카테고리별로 소비되는 전력량 정보를 제공하고, 설정된 시간에 따라 컴퓨터 또는 스마트폰 응용프로그램을 사용하여 유비쿼터스 방식으로 가정이나 빌딩의 전기 기기의 전원을 ON/OFF 제어하는 컴퓨터나 스마트폰 기반의 원격 전력제어 기능을 제공하는, 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템 및 방법에 관한 것이다.
최근, 에너지 사용 증가에 따른 자원 고갈 및 탄소배출량 등 환경 문제에 대한 관심이 고조되고 있으며, 2008년 Gartner사가 선정한 10대 전략기술에 그린 IT가 포함되면서 그린 IT에 대한 관심이 증대되고 있다. 그린 IT의 대표적인 인프라로 기존의 전력사업에 IT 기술을 결합하여 에너지 효율을 극대화하는 새로운 지능형 전력망인 스마트 그리드(Smart Grid)에 대한 관심과 투자가 증대하고 있다.
미국의 DOE(Department of Energy, 에너지부)는 미래 전력 산업의 에너지 정책의 일환으로 전력망에 IT 기술을 도입하여 차세대 지능형 전력망인 스마트 그리드(Smart Grid)를 체계적으로 준비하고 있다. 스마트 그리드는 2003년 DOE의 지원 아래 미국 전력 연구소(EPRI)에 의해 시작되었으며, 미국의 대표적인 스마트그리드 프로젝트인 인텔리그리드(Intelli-grid) 등의 10개의 프로젝트를 추진하며 관련 기술을 연구개발하고 있다.
스마트 그리드는 분산 전원 분야[분산전원 계통 연결(Distributed Resource), 전력 저장 기술(Energy Storage Integration)], 전력망 관리[실시간 감시(Real-time Monitoring), 송배전 자동화(Transmission/Distribution Automation), 수요응답(Demand Response), 통신 네트워크(Communication Network)], 사용자 전력 관리[스마트 미터(Smart Meter), 스마트 빌딩(Smart Building), 스마트 가전제품(Smart Appliance)] 분야의 프로젝트를 추진하고 있으며 주요 기술을 연구개발하고 있다.
스마트 그리드(Smart Grid) 기술은 지능형 전력량계, 소비자 수요반응 기기, 지능형 전력정보 관리 시스템, 및 지능형 전력서비스 네트워크 등으로 구성된다. 본 과제의 기술은 소비자 수요 반응기술로써, 소비자 수요반응기기는 소비자의 에너지사용량, 요급제도, 예상요금 등 에너지에 대한 다양한 정보를 인지하고, 자발적으로 에너지 절감 프로그램에 동참하도록 의사결정을 돕는 제품이다.
가정에서 사용하는 전기기기의 에너지 절감을 위해 전력 장비와 관련하여 전력요금제를 분석하여 부하를 분산하는 시스템과 가전기기나 급탕기기 등 주택 내의 에너지 소비기기를 네트워크화하여 자동으로 제어하는 홈 에너지 관리 시스템은 민생 부문에 있어서 에너지 절약과 지구 온난화 대책 기술로써 기대가 높은 상품이나 시스템이 새롭게 등장하고 있는 추세이다.
홈 에너지 관리 시스템은 가정의 에너지 소비 기기인 가전 기기나 급탕 기기를 IT기술을 사용하여 네트워크로 연결하고 자동 제어하는 기술로써, 가정에서의 에너지 사용량이나 기기의 동작을 계측·표시하고, 거주자에게 에너지 절약을 환기하는 것 외에 기기의 사용량을 제한하여 에너지 소비량을 억제할 수 있다.
이에 따라 각 가정의 가전기기나 산업체의 전기기기 등의 전력 소모량을 측정하여 사용자에게 실시간으로 다양한 형태의 에너지 사용량을 제공하는 시스템이 요구되고 있다. 아울러 이러한 시스템은 향후 공급자와 수요자의 능동적인 참여를 통해 수요반응으로 에너지 효율을 높이는 스마트 그리드 구축을 활성화할 수 있다.
에너지 효율 관련 세계 시장 규모는 690억불로 추정되며, 에너지 효율을 10% 정도 향상시킬 경우 온실가스를 8% 감소시킬 수 있고, 연간 72억 불도 절감할 수 있을 것으로 예측하고 있다. 국내 사정을 살펴보면, 에너지 자원 수입 의존도는 97% 수준이고, 온실가스 배출 비중은 1.7%로 세계 10위에 있으며, 에너지 효율 향상 기술 수준은 선진국 대비 60% 수주에 머물고, 에너지 원 단위는 OECD 국가평균인 0.201보다 훨씬 떨어지는 0.351이다. 에너지 기술 개발 사업 중 에너지 효율 향상 예산은 일본 50%, 미국 49%의 절반 수준인 24% 수준에 머물고 있는 실정이며, 현재까지 에너지 효율 향상에 대하여 얼마나 관심을 갖지 않았던 것인가를 보여 주는 것이며, 지금부터 기후변화에 대응하는 국가 기술 경쟁력을 확보하기 위해 에너지 효율을 향상하기 위한 기술 개발은 적극적이어야 한다.
1.1 국내외 관련 기술 현황
ο 스마트 그리드 기술 중에서 소비자의 에너지 사용량, 요금제도, 예상 요금 등 에너지에 대한 다양한 정보를 인지하여 에너지를 절감하는 소비자 수요 반응 기술은 국내외에서 다양한 형태로 기술 개발에 대한 연구가 진행되고 있다.
ο 국내에서는 기존 전력망을 기반으로 한국전력과 KT가 공동으로 홈 네트워크 기반 AMI(Automatic Metering Infrastructure) 인프라를 구축하고, 각 가정에 스마트 박스(Smart Box)와 스마트 미터(Smart Meter) 등을 보급하여 스마트 그리드 서비스를 제공하려 하고 있으나, 홈 네트워크 기반 AMI 인프라가 구축되기까지 많은 시일이 소요될 것으로 생각된다.
ο 국외에서는 대표적인 IT 기업인 구글과 마이크로소프트는 각각 파워미터와 Hohm이라는 에너지 관리상품을 발표하였다. 이들이 서비스하는 홈에너지 관리 플랫폼은 고객에게 실시간으로 가정내 각 기기에서 사용되고 있는 에너지 소비량과 평균·전체 전력 사용량을 시각적으로 제시해주고, 에너지 사용과 탄소배출량을 줄일 수 있는 정보를 제공한다.
ο 구글 파워미터는 웹기반의 홈에너지 관리 시스템으로, 미터기로부터 사용량 데이터를 전송받아 사용자가 igoogle 홈페이지의 구글 가젯을 통해 전력 사용량을 확인할 수 있게 해 준다. 현재, 구글 파워미터는 가정내 미터기를 설치하고 있는 전세계 9개 전력사업자들과 시험 사업을 추진하고 있다.
ο 마이크로소프트의 Hohm은 개인별 에너지 절감 정보를 제공하는 온라인 어플리케이션으로 가입자가 미리 제시한 가정내 가전기기와 사용 시스템들의 정보와 제휴 전력사업자가 제공한 사용자의 에너지 사용데이타를 근거로 정보 서비스를 제공한다. 마이크로소프트는 시험 기간인 현재 20,000개 이상인 미국내 전력사업자와 협력 관계를 가져갈 수 있는 표준 라이센싱 프로그램을 준비하고 있다.
ο 스마트 그리드 사업은 전력시스템에 대한 인프라가 구축돼야 하는 관계로 시스템 구축에 전력선 통신 및 신제품 기술 개발에 많은 예산과 시일이 소요될 것으로 예상되며, 특히 소비자 수요 반응 기술은 향후 활용면에서 유망하다.
1.2 국내·외 시장규모
ο 국내의 많은 데이터 센터에서 전력 소비 절감에 대한 연구 노력을 지속하고 있으며, 미국의 IT 전문 리서치 기관인 Gartner에서는 전력과 IT의 융합 산업인 그린 IT를 2010년 가장 떠오르는 기술중 하나로 선정하였다. 최근 IDC는 보고서를 통해, 미국 스마트 그리드 관련 지출액이 연평균 15.1%씩 증가, 2013년 180억 달러 규모에 달할 것이라고 전망하고, 그린에너지 부문이 최대 IT 분야 지출 부문으로 부상할 것으로 발표하였다.
ο 현재 구글과 마이크로소프트 등이 진출해 치열한 경쟁을 펼치는 제3자 에너지 관리 솔류션 분야는 급성장이 예상되며, 이 분야 또한 다수의 진출 업체 간 순위 다툼이 치열할 것으로 전망되고, 경기 회복과 스마트 그리드 지원자금 등의 영향으로, 전력사 대표 에너지 업계의 올해 IT 부문 지출이 다른 업종을 크게 상회할 것으로 예상(2010년 IT 지출 증가율이 전 업종 평균 2.6%, 에너지 업계는 11% 증가 예상)된다.
그러나, 기존의 시스템은 가정이나 빌딩의 전기 기기의 전력 소비를 축소하고, 유비쿼터스 원격 전원 ON/OFF 기능으로 전기기기들의 소비 전력량을 줄이고 에너지 효율 향상하는 시스템이 존재하지 않았다
종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 가정이나 빌딩의 CDMA 모뎀이 구비되고 장치ID가 할당된 인터넷 정보가전용 전기 기기의 전원 콘센트나 전원 케이블에 설치된 전류 센서에 의해 실시간으로 전류를 측정하여 정격전압 정보와 전기기기 장치ID와 함께 전류 측정 장치로 전송하고, 전류 측정 장치로부터 전기기기의 장치ID, 소비 전류, 정격 전압 정보, ON/OFF 상태 정보, 타이머에 의해 계측된 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정시각 정보를 포함한 RF 신호를 무선으로 전력 수집 장치로 전송하고, 다수의 전력 수집 장치로부터 수집된 시각대별 전기 기기들의 전력량 데이터를 USB 인터페이스에 연결된 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로 저장하며, 전기기기 장치ID/가정(세대주)/빌딩(층별/입주회사별) 분류된 카테고리별로 사용자에게 전력사용량 정보를 제공하고, 스마트폰의 유비쿼터스 원격 전력 제어 기능을 사용하여 가정이나 빌딩의 전기 기기의 전원을 ON/OFF를 제어하여 인터넷 정보가전 전기기기들의 전력 소비를 감소시키고 에너지 효율을 향상시키는, 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템을 제공한다.
본 발명의 다른 목적은 컴퓨터나 스마트폰 기반의 웹기반 원격 전력정보 관리 방법을 제공한다.
본 발명의 목적을 달성하기 위해, 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템은 가정이나 빌딩에서 장치 ID가 할당되고, 이동통신 전화번호가 할당되며 CDMA 모뎀을 구비하고, IP 주소가 할당되며 정격전압 정보가 표시된 이동통신 및 인터넷 통신이 가능한 인터넷 정보가전용 전기 기기; 상기 전기 기기의 전력선에 연결되거나 전원콘센트 안에 설치되고, 정격 전압정보가 표시되는 전기기기들의 ON/OFF 상태에 따라 전력선이나 전원 콘센트에 흐르는 장치ID가 할당된 전기기기의 전류를 실시간으로 측정하여 소비 전류 및 정격 전압 정보를 주파수 신호에 실어 전력선통신(PLC)으로 전송하는 전류 센서; 상기 전류 센서로부터 수신된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보와, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 전송 패킷 구조로 인코딩하여 AM 변조 또는 FM 변조 방식으로 변조하여, 타이머에 의해 계측된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 전송하는 전류측정 장치; 원격지에 분산된 다수의 전류 측정 장치들로부터 무선으로 전송되는 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 수집하여 기 설정된 AM 복조 또는 FM 복조 방식으로 복조하여 상기 전송패킷을 디코딩하고, 복조된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 임시 메모리에 저장하며, USB 인터페이스부로 연결된 컴퓨터로 현재 시각 또는 주기적인 시각대별 장치 ID가 할당된 전기 기기별 소비 전력량 데이타를 전송하는 전력 수집 장치; 및 분산된 다수의 전력 수집 장치들로부터 수집한 장치ID가 할당된 각종 전기기기별 소비전력 데이터(P)를 계측 시점(월초) 시간동안의 사용시간(t)을 참조하여 전력량(W=Pt)을 계산하여 데이터베이스에 저장하고, 가정(세대주)/빌딩(층/입주회사)의 소비 전력량과 과금, 분석 및 관리 정보를 실시간으로 제공하고, 전력정보를 관리하는 스마트폰 응용 프로그램 또는 웹 클라이언트와 연동되며, 유비쿼터스 방식으로 선택된 장치ID가 할당된 전기기기의 원격 전원 ON/OFF 기능을 제공하는, 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템을 포함한다.
본 발명의 다른 목적을 달성하기 위해, 웹기반 원격 전력정보 관리 방법은, (a) 가정이나 빌딩에서 장치ID가 할당된 인터넷 정보가전용 전기기기의 전력선 또는 전원콘센트에 설치된 전류 센서에 의해 전기기기들의 ON/OFF 상태에 따라 전력선이나 전원 콘센트에 흐르는 상기 전기기기의 전류를 실시간으로 측정하여, 상기 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보를 주파수 신호에 실어 전력선통신(PLC)으로 전류측정 장치로 전송하는 단계; (b) 상기 전류 센서로부터 전류측정 장치로 수신된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보와, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량정보의 전송 패킷 구조로 인코딩하여 AM 변조 또는 FM 변조하여 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 전력 수집 장치로 전송하는 단계; (c) 원격지에 분산된 다수의 전류 측정 장치들로부터 전력 수집 장치로 전송되는 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 수집하여 기 설정된 AM 복조 또는 FM 복조 방식으로 복조하여 상기 전송 패킷을 디코딩하고, 복조된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 임시 메모리에 저장하며, 컴퓨터의 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로 현재 시각 또는 시간대별 사용한 장치 ID가 할당된 전기 기기별 소비 전력량 데이타를 전송하는 단계; 및 (d) 컴퓨터에 연결된 다수의 전력 수집 장치들로부터 수집된 장치ID가 할당된 전기기기별 소비 전력 데이터를 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템의 데이터베이스에 저장하고, 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로부터 가정 또는 빌딩의 분류 카테고리의 전기기기별 시각대별/일별/주별/월별/분기별/년도별 소비 전력량 정보, 관리 정보, 및 전기기기 장치ID 또는 가정(세대주별)/빌딩(층/입주회사별) 분류 카테고리의 단위 요소별로 전체 전력 사용량 정보, 과금 정보, 및 관리 정보를 제공하고, 시각대별/일별/주별/월별/분기별/년도별 가정(세대주별)/빌딩(층별/입주회사별)의 분류 카테고리의 단위 요소별로 소비 전력량을 및 전체 전력 사용량을 계산하여 과금 정책에 따라 월별 요금을 과금하고, 소비 전력량과 관련된 각종 통계 및 그래프 정보를 제공하며, 전력관리 통계 데이타를 웹 클라이언트 또는 스마트폰 응용 프로그램으로 제공하는 단계를 포함한다.
또한, 웹기반 원격 전력정보 관리 방법은 (e) 상기 스마트폰 응용 프로그램이 WAP 서버 및 WWW서버를 경유하여 상기 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템에 접속하여 전력 사용량 정보 조회시, 상기 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로부터 이동통신망을 통해 스마트폰 응용 프로그램으로 가정 또는 빌딩의 전기기기 장치ID별/가정(세대주)/빌딩(층/입주회사별) 분류 카테고리의 단위 요소별 전력 사용량 정보 및 관리 정보를 전송하는 단계를 더 포함한다.
또한, 웹기반 원격 전력정보 관리 방법은 (f) 원격 전기기기의 전원 ON/OFF 제어의 경우, 상기 스마트폰 응용 프로그램을 사용하여 상기 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템의 데이타베이스를 검색하여 인터넷 정보가전용 전기기기의 장치ID에 할당된 이동통신 전화번호를 조회하고, 유비쿼터스 제어 방식에 따라 이동통신망을 통해 원격 전원 ON/OFF 메시지를 이동통신 전화번호가 할당된 인터넷 정보가전용 전기 기기의 CDMA 모뎀으로 전송하는 단계; 및 (g) 상기 스마트폰 응용 프로그램으로부터 이동통신망을 통해 상기 전기기기의 장치ID와 관련된 이동통신 전화번호로 원격 전원 ON/OFF 메시지를 상기 인터넷 정보가전용 전기기기의 CDMA 모뎀으로 수신하면, 상기 전기기기의 마이크로 프로세서 및 전원 ON/OFF 제어부에 의해 전원부의 전원 ON/OFF를 제어되게 하는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 따른 웹기반 원격 전력정보 관리 장치 및 방법은 가정이나 빌딩의 CDMA 모뎀이 구비되고 장치ID가 할당된 인터넷 정보가전용 전기 기기의 전원 콘센트나 전원 케이블에 설치된 전류 센서에 의해 실시간으로 전류를 측정하여 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID와 함께 전류 측정 장치로 전송하고, 전류 측정 장치로부터 전기기기 장치ID의 소비 전류 및 정격전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정시각 정보를 포함한 RF 신호를 무선으로 전력 수집 장치로 전송하고, 다수의 전력 수집 장치로부터 수집된 시각대별 전기 기기들의 전력량 데이터를 USB 인터페이스에 연결된 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로 저장하며, 전기기기 장치ID/가정(세대주)/빌딩(층별/입주회사별) 분류 카테고리별로 사용자에게 전력사용량 정보를 제공하고, 스마트폰의 유비쿼터스 원격 전력 제어 기능을 사용하여 가정이나 빌딩의 전기 기기의 전원을 ON/OFF를 제어하여 인터넷 정보가전 전기기기들의 전력 소비를 감소시키고 에너지 효율을 향상시키는 효과를 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템의 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템의 내부 구성도이다.
도 3은 전류 측정 장치 및 전력 수집 장치의 RF 신호에 포함된 전송 패킷 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 유비쿼터스 원격 전원 ON/OFF 제어 기능을 제공하는 인터넷 정보가전 기기의 내부 구성도이다.
도 5는 웹기반 원격 전력정보 관리 방법을 설명한 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템의 내부 구성도이다.
도 3은 전류 측정 장치 및 전력 수집 장치의 RF 신호에 포함된 전송 패킷 구조를 나타낸 도면이다.
도 4는 유비쿼터스 원격 전원 ON/OFF 제어 기능을 제공하는 인터넷 정보가전 기기의 내부 구성도이다.
도 5는 웹기반 원격 전력정보 관리 방법을 설명한 순서도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 구성 및 동작을 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템의 구성도이다.
웹기반 원격 전력정보 관리 시스템은 가정이나 빌딩의 전기 기기(10a-e), 전류 측정 장치(20a-e), 전력 수집 장치(30), 및 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)으로 구성된다.
본 발명의 전기 기기(10a,10b,10c,10d,10e)는 장치 ID가 할당되고, 이동통신 전화번호가 할당되며 CDMA 모뎀을 구비하고, IP 주소가 할당되며 TCP/IP 또는 UDP/IP로 이동통신 및 인터넷 통신이 가능한 인터넷 정보가전용 스마트 가전제품(Smart Appliance)의 전기 기기를 의미하며, 정격전압 정보가 표시된다. 정보가전(IA:Information Appliance) 제품은 가정에서 사용하는 TV, VTR, 세탁기, 냉장고, 에어컨 등의 디지털 가전기기 등의 인터넷 또는 CDMA 통신망과 데이터 통신이 가능한 인터넷 단말기로써 스마트 가전제품을 의미한다.
웹기반 원격 전력정보 관리 시스템은 가정이나 빌딩의 스마트 홈 또는 스마트 빌딩에서 인터넷 정보가전용 전기 기기의 전력사용량을 전원 콘센트나 전원 케이블에 설치된 전류 센서(11a-e)에 의해 실시간으로 전류를 측정하여 전기기기의 소비 전류 및 정격전압 정보, 전기기기 장치ID를 전류 측정 장치(20a-e)로 전송하고, AM 또는 FM 변복조 방식을 사용하는 전류 측정 장치(20a-e) 및 전력 수집 장치(30)를 통해 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)으로 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 전기기기 장치ID의 소비 전류 및 정격전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류 측정 장치(20a-e)의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량(W=Pt)을 계산하여 사용자에게 전기기기별/가정(세대주)/빌딩(층별/입주회사별) 카테고리별로 분류된 전체 전력량 정보, 과금 및 관리 정보, 원격 ON/OFF 제어 정보를 제공하고, 스마트폰 응용 프로그램을 사용하여 이통신망을 통해 유비쿼터스 원격 전원 ON/OFF 기능을 제공하여 이동통신 전화번호가 할당된 CDMA 모뎀이 구비된 인터넷 정보가전용 전기기기의 전원의 ON/OFF를 제어한다.
참고로, 전력량(W)은 전력(P)과 시간(t)의 곱으로 계산된다.
P = IV = I2R = 
[W(왓트): 1V의 전위차가 있는 도선에서 1A의 전류가 하는 일, 전류가 1초 동안 1J의 일을 하는 일률, 1 W= 1 J/s = 1V x 1A]
W = P t = IVt = I2Rt = 
(W:전력량, P:전력, t:시간)
전력량(W)의 단위는 다음과 같이 설명된다.
1 Ws : 1W의 전력으로 1초동안 사용한 전력량
1 Wh : 1W로 1시간 동안 사용한 전력량
1 kWh : 1kW로 1시간 동안 사용한 전력량
전류 센서(11a-e)는 가정이나 빌딩에서 상기 전기 기기의 전력선에 연결되거나 전원콘센트 안에 설치되고, 정격 전압정보가 표시되는 전기기기들의 ON/OFF 상태에 따라 전력선이나 전원 콘센트에 흐르는 장치ID가 할당된 전기기기의 전류를 실시간으로 측정하여 소비 전류 및 정격 전압 정보를 주파수 신호에 실어 전력선통신(PLC:Power Line Communication)으로 전류측정 장치(20a-e)로 전송한다.
참고로, 전력선 통신(PLC)은 전기에너지를 전송하는 전력선(Power Line)에 고주파 신호로 통신하는 기술로써 가정의 전기기기를 On/Off하거나 제어 정보를 전송하며, 협대역 PLC(Narrow band PLC)와 광대역 PLC(Broad band PLC)로 구분된다. 협대역 PLC(저속 PLC 또는 저주파 PLC)는 인터넷 정보가전 제품에 9kHz~450kHz carrier 주파수 대역을 사용하여 수 kbps급 통신속도를 실현하여 소비 전류 및 정격 전압 정보를 전송하는 저속 데이타 서비스를 제공한다. 광대역 PLC(고속 PLC 또는 고주파 PLC)는 인터넷 정보가전 제품에 1.7MHz ~ 30MHz carrier 주파수대역을 사용하며, 수 Mbps~100Mbps급의 통신 속도로 데이타, 음성, 멀티미디어 신호의 전송 서비스 제공이 가능하다. 전력선을 이용한 통신 프로토콜은 X10, CEBus, Lonwork 등이 있으며, 미국의 HPA(HomePlug Power-line Alliance)와 유럽의 UPA(Universial Power-line Alliance) 표준안을 추진하고 있다. 미국 가전협회(CES)는 정보가전(Information Appliance) 가전제품을 위해 PLC(Power Line Communication)를 사용한 유선 홈네트워크 시스템도 연구개발하고 있다. 현재 PLC는 미국의 HomePlug와 유럽의 UPA(Universial PLC Alliance)를 주축으로 발전하고 있으며, 현재까지 HomePlug는 HomePlug 1.0과 HomePlug AV, HomePlug BPL, HomePlug Command & Control의 4개의 표준을 제정하고 있다. PLC 변조 방식은 선형 AM(DSB-AM, 억압된 반송파(suppressed carrier)가 있는 Double-Sideband AM)과 단측파대 AM(SSB-AM, Single-Sideband AM), 및 협대역 FM(NBFM:Narrow Band FM)을 주로 사용한다.
전류측정 장치(20a-e)는 전류 센서(11a-e)로부터 수신된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 전송 패킷 구조로 인코딩하여 AM(Amplitude Modulation) 변조 또는 FM(Frequency Modulation) 변조 방식으로 변조하여, 전류측정 장치(20a-e)의 타이머(24)에 의해 계측된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 무선으로 관할 지역에 존재하는 전력 수집 장치(30)로 전송한다.
전력 수집 장치(30)는 원격지에 분산된 다수의 전류 측정 장치(20a-e)들로부터 무선으로 전송되는 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 수집하여 기 설정된 AM 복조 또는 FM 복조 방식으로 복조(demodulation)하여 전송패킷을 디코딩하고, 복조된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 임시 메모리에 저장하며, 인터넷 또는 USB 인터페이스부(USB 포트)로 연결된 컴퓨터의 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)으로 가정/빌딩의 현재 시각 또는 주기적인 시각대별 장치 ID가 할당된 전기 기기별 소비 전력량 데이타를 전송한다.
원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)은 분산된 다수의 전력 수집 장치(30)들로부터 수집된 장치ID가 할당된 전기기기별 소비전력 데이터(P)를 계측 시점(월초) 시간동안의 사용시간(t)을 참조하여 분류된 카테고리 단위 요소(전기기기, 가정의 세대주의 전기기기들, 빌딩의 입주 회사별 전기기기들)별로 소비 전력량(W=Pt)을 계산하여 전력량 사용정보 데이터베이스에 저장하고, 각종 전기기기들의 소비 전력량을 계산하여 가정(세대주)/빌딩(층/입주회사)/지역별로 여러가지 형태의 전력량 정보로 분석·가공하여, 시각대별/일별/주별/월별/분기별/년도별 기 설정된 카테고리 분류에 따라 가정(세대주)/빌딩(층별/입주회사별)의 장치ID가 할당된 전기 기기별 사용된 전력량 정보, 분석 및 관리 정보, 과금 정보, 분류 카테고리별로 전력량 통계 및 그래프 정보를 제공하고, 전력정보를 관리하는 스마트폰 응용 프로그램 또는 전력 관리 기능을 제공하는 웹 클라이언트와 연결되어 사용되며, 유비쿼터스 방식으로 원격지의 가정이나 빌딩의 선택된 전기기기 ID의 원격 전원 ON/OFF 기능을 제공한다.
원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)은 HTTP 프로토콜을 사용하는 웹서버; 원격 전력정보 관리 서비스 회원 정보를 관리하는 회원 정보 관리부; ID/Passwd 방식으로 원격 전력정보 관리 서비스 회원 정보의 인증을 관리하고, 접속된 로그(log) 정보를 관리하는 인증부; 각 기능을 제어하는 제어 모듈; 전류 측정 장치ID 및 관리 정보를 관리하는 전류 측정 장치 관리부; 전력 수집 장치ID 및 관리 정보를 관리하는 전력 수집 장치 관리부; 가정이나 빌딩내에서 장치ID가 할당된 전기기기와 부여된 이동통신 전화번호 정보, 전기기기별 전원 ON/OFF 상태 정보, 전기기기별 소비 전력량 정보, 과금 및 관리 정보를 제공하는 전기기기별 전력량 및 관리 정보 제공부; 접근 권한에 따라 전기기기의 에너지 소비 전력량을 줄이기 위해 유비쿼터스 제어 방식으로 원격으로 가정이나 빌딩의 장치ID가 할당된 전기기기의 전원부의 ON/OFF 제어 기능을 제공하는 원격 전원 ON/OFF 제어부; 회원DB, 인증DB, 과금DB를 포함하고, Smart Home 또는 Smart Building의 전기기기 장치ID/가정(세대주별)/빌딩(층별/입주 회사별)/지역별 사용되는 소비 전력량 정보를 저장하는 데이타베이스; 및 전기기기 장치ID/가정(세대주별)/빌딩(층별/입주 회사별) 분류 카테고리별로 전체 소비 전력량 정보에 대한 과금 정보를 제공하는 과금 처리부로 구성된다.
스마트폰 응용 프로그램 또는 Web기반 전력정보를 관리하는 웹 클라이언트는 컴퓨터의 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)에 접속하여 가정(세대주별)/빌딩(층/입주회사)/지역별로 전기 기기별 소비 전력량 정보, 과금 및 관리 정보를 조회하고, 일정한 시각대별/일별/주별/월별/분기별/년도별 가정의 세대주별로 또는 빌딩내 입주 회사별(단위 요소)로 소비 전력량 정보 및 가정/빌딩의 카테고리로 분류된 단위 요소별 전체 소비 전력량 정보, 관리 정보, 과금 정보, 통계 정보를 조회하고 검색하는 기능을 제공한다. 스마트폰 응용 프로그램은 유비쿼터스 제어를 원하는 전기기기의 장치ID에 할당된 이동통신 전화번호를 조회하여 원격 ON/OFF 제어 정보(시간 설정 기능, 원격 전원 ON/OFF 기능 등)를 이동통신 전화번호가 할당된 인터넷 정보가전용 전기 기기의 CDMA모뎀으로 전송하여 전원 ON/OFF를 제어한다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템의 내부 구성도이다.
웹기반 원격 전력정보 관리 시스템은 인터넷 정보가전용 전기기기(10a-e)의 전력선이나 전원 콘센트에 설치된 전류 센서(11a-e), 전류 측정 장치(20a-e), 전력 수집 장치(30), 및 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)으로 구성된다.
전류 센서(11a-e)는 가정이나 빌딩에서 상기 전기 기기의 전력선에 연결되거나 전원콘센트에 설치되고, 정격 전압정보가 표시된 전기기기들의 ON/OFF 상태에 따라 전력선이나 전원 콘센트에 흐르는 장치ID가 할당된 전기기기의 전류를 실시간으로 측정하여 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보를 전력선통신(PLC:Power Line Communication)으로 전류측정 장치(20a-e)로 전송한다.
전류측정 장치(20a-e)는 미리 전기기기의 장치ID를 인식하며, 전류 센서(11a-e)로부터 수신된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량 정보를 전송 패킷 구조로 인코딩하여 AM(Amplitude Modulation) 변조 또는 FM(Frequency Modulation) 변조하여 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보를 포함하는 변조된 RF 신호를 무선으로 관할 지역의 전력 수집 장치(30)로 전송한다.
전력 수집 장치(30)는 원격지에 분산된 다수의 전류 측정 장치(20a-e)들로부터 전송되는 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치(20a-e)의 타이머(24)에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 수집하여 기 설정된 AM 복조 또는 FM 복조(demodulation)하여 전송 패킷을 디코딩하고, 복조된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 임시 메모리에 저장하며, 인터넷 또는 USB 인터페이스부(USB 포트)로 연결된 컴퓨터의 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)으로 가정/빌딩의 현재 시각 또는 시간대별 사용한 장치 ID가 할당된 전기 기기별 소비 전력량 데이타를 전송한다.
전력 수집 장치(30)는 USB 인터페이스부(37)를 사용하였지만, USB 인터페이스부 이외에 LAN 인터페이스부, 또는 WLAN 인터페이스부를 사용하여 컴퓨터의 원격 전력정보 관리 시스템(40)과 연결할 수 있다.
웹기반 원격 전력정보 관리 시스템(40)이 설치된 컴퓨터의 USB 인터페이스부는 USB(Universial Serial Bus) 인터페이스를 통해 외부의 최대 127대의 전력 수집 장치(30)와 연결이 가능하다.
웹기반 원격 전력정보 관리 시스템(40)은 Web 기반의 JSP와 MySQL을 사용하여 구축하고, 컴퓨터에 USB 인터페이스로 연결된 다수의 전력 수집 장치(30)로부터 수집된 장치ID가 할당된 전기 기기별 소비 전력량 데이터를 데이터베이스에 저장하여 사용자가 원하는 형태의 여러가지 형태의 정보로 분석·가공하여 가정(세대주)/빌딩(층/입주 회사) 카테고리별로 분류된 전기기기들의 전력 사용량과 관리 정보, 그리고 통계 및 분석 정보를 실시간으로 제공한다.
전력 분석 정보는 가정이나 빌딩의 전기기기별 전력 관리 정보를 사용하여 각종 전기기기들의 시각별/일별/주별/월별/분기별/년도별, 전년 대비 사용된 전력량의 비교하고, 전력 사용량을 탄소배출량으로 환산하여 제공한다. 또한, 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템(40)은 사용자들의 전기기기 사용 이력관리, 사용패턴 분석에 의해 에너지 사용량 절감을 위한 정보를 제공하며, 외출시에도 스마트폰 응용프로그램을 사용하여 유비쿼터스 방식으로 원격 전원 ON/OFF를 제어하여 에너지 소비 전력을 줄이도록 전기기기의 대기 전력까지도 감시하고 원격으로 제어하는 기능을 제공한다.
전류측정 장치(20a-e)는 전력선이나 전원 콘센트에 흐르는 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 정보 및 정격 전압 정보를 전력선통신(PLC:Power Line Communication)으로 수신하는 전력정보 수신부(21); 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 제공하는 타이머(24); 전력정보 수신부(21)로부터 전송된 상기 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함한 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량정보를 전송 패킷 구조로 인코딩하여 Store & Forward 방식으로 임시로 저장하도록 제어하고, 전력 수집 장치(30)로 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량정보를 전송되도록 제어하는 제어부(22); 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량정보를 임시로 저장하는 메모리(23); 및 전류 센서(11a-e)로부터 수신된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량정보를 AM 변조 또는 FM 변조하고 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보를 포함하는 변조된 RF 신호를 전력 수집 장치(30)로 전송하는 RF 송수신부(27)로 구성된다.
전력 수집 장치(30)는 원격지에 분산된 다수의 전류 측정 장치(20a-e)들로부터 전송되는 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보를 포함하는 변조된 RF 신호를 수집하여 기 설정된 방식으로 AM 복조 또는 FM 복조하는 RF 송수신부(31); RF 송수신부(31)로부터 전송된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보를 수신하여 임시로 저장되게 하고 컴퓨터의 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)으로 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전력량 데이타를 전송되도록 제어하는 제어부(32); 복조된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전력량 정보를 임시로 저장하는 메모리(33); 및 USB 인터페이스부(37)로 연결된 컴퓨터의 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)으로 가정/빌딩 내의 현재 시각 또는 시간대별 사용한 장치 ID가 할당된 전기 기기별 소비 전력량 데이타를 전송하는 USB 인터페이스부(37)로 구성된다.
컴퓨터의 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)은 인터넷 또는 컴퓨터에 USB 인터페이스로 연결된 다수의 전력 수집 장치(30)로부터 수집된 장치ID가 할당된 전기기기별 소비 전력량 데이터를 데이터베이스에 저장하고, 가정 또는 빌딩의 전기기기별 시간대별 전력사용량 정보를 및 전체 전력 사용량 정보를 원격지에서 조회하고, 사용자가 원하는 여러가지 형태의 정보로 가공하여 분석하고, 가정(세대주별)/빌딩(층/입주회사별)에서 분류 카테고리별로 전체 장치ID가 할당된 전기 기기들의 전력사용량 정보, 분석 및 관리 정보, 사용된 전력량 통계 및 그래프 정보를 실시간으로 관리자에게 제공한다.
또한, 스마트폰 응용프로그램 또는 웹 클라이언트 프로그램은 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)에 접속하여 가정이나 빌딩에서 분류 카테고리(category)별로 전력을 소비하는 장치ID가 할당된 전기기기별 현재 시각 또는 주기적인 시가대별로 소비되는 전력량 정보를 조회하고, 시각별/일별/주별/월별/년도별 가정(세대주별)/빌딩(층별/입주회사별)의 분류 카테고리별로 소비 전력량을 계산하여 소비 전력량과 관련된 각종 통계 및 그래프 정보를 조회하며, 원격으로 전기기기의 전력 사용량을 제어하기 위해 원격 전력제어 정보(시간 설정 기능, 전원 ON/OFF 기능 등)를 설정이 가능하다.
원격 전기기기의 전원 ON/OFF 제어의 경우, 스마트폰 애플리케이션 또는 웹 클라이언트 프로그램은 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)의 데이타베이스를 조회하여 원격 전원 ON/OFF를 제어하기 위한 전기기기의 장치ID와 관련된 이동통신 전화번호를 확인하고, 이동통신망을 통해 상기 전기기기의 장치ID와 관련된 이동통신 전화번호로 원격 전원 ON/OFF 메시지(원격 전력제어 정보)를 상기 전기기기의 CDMA 모뎀으로 전송하여 인터넷 정보가전용 전기기기의 전원 ON/OFF 제어부에 의해 전원부의 전원 ON/OFF를 제어되게 한다.
도 3은 전류 측정 장치 및 전력 수집 장치의 RF 신호에 포함된 전송 패킷 구조를 나타낸 도면이다.
전기기기(10a-e), 전류 센서(11a-e), 전류 측정 장치(20a-e), 전력 수집 장치(30)는 전기기기 장치ID 및 가정(세대주)/빌딩(층/입주회사별) 분류 카테고리별로 분류되며, 고유의 장치ID가 할당된다.
상기 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전력 정보를 포함하는 변조된 RF 신호는 전력 수집장치ID, 전류 측정장치ID, 전기기기 장치ID, 전기기기의 정격 전압 정보, 전기기기의 전원의 ON/OFF 상태 정보, 제어 필드(전기기기의 소비 전류, 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보)를 포함한다.
제어 필드(Control Field)는 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류, 전류 측정 장치(20a-e)의 제어부에 연결된 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함한다.
전류 측정 장치(20a-e)로부터 전송되는 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량 정보의 전송패킷은 전력 수집 장치(30)로 경유하게 되면, 전송경로를 표시하는 전류 측정장치ID, 전력 수집장치ID 정보가 인캡슐레이션(encapsulation)되어 전송된다.
도 4는 유비쿼터스 원격 전원 ON/OFF 제어 기능을 제공하는 인터넷 정보가전 기기의 내부 구성도이다.
상기 장치ID가 할당된 인터넷 정보가전 기기는 휴대단말기의 응용프로그램(스마트폰 애플리케이션)으로부터 이동통신망을 통해 장치 ID가 할당된 전기기기의 이동통신 전화번호로 원격 전원 ON/OFF 제어 데이타를 수신하는 CDMA 모뎀(10f); 인터넷 정보가전 기기(장치ID가 할당된 전기기기)의 전체 동작 기능을 제어하는 마이크로프로세서(제어부)(10g); 마이크로프로세서(제어부)(10g)의 제어에 따라 전원부(10i)의 전원 ON/OFF를 제어하는 전원 ON/OFF 제어부(10h); 및 인터넷 정보가전 전기기기의 전원을 공급하는 전원부(10i)로 구성되고, 상기 CDMA 모뎀을 구비하며, 이동통신 전화번호가 할당되고, 스마트폰 응용 프로그램에 의해 이동통신망을 통해 유비쿼터스 원격 전원 ON/OFF 제어 기능, 전기기기의 동작 시간 설정으로 자동 ON/OFF 제어 기능을 제공한다.
도 5는 웹기반 원격 전력정보 관리 방법을 설명한 순서도이다.
가정이나 빌딩에서 정격 전압정보가 표시된 장치ID가 할당된 인터넷 정보가전용 전기기기의 전력선 또는 전원콘센트에 설치된 전류 센서(11a-e)는 전기기기들의 ON/OFF 상태에 따라 전력선이나 전원 콘센트에 흐르는 장치ID가 할당된 전기기기의 전류를 실시간으로 측정하여, 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보를 주파수 신호에 실어 전력선통신(PLC:Power Line Communication)으로 전류측정 장치(20a-e)로 전송한다(S11).
전류측정 장치(20a-e)는 전류 센서(11a-e)로부터 수신된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보와, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량정보의 전송 패킷 구조로 인코딩하여 AM 변조 또는 FM 변조하여 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 안테나를 통해 무선으로 관할 지역의 전력 수집 장치(30)로 전송한다(S12).
전력 수집 장치(30)는 원격지에 분산된 다수의 전류 측정 장치(20a-e)들로부터 전송되는 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 수집하여 기 설정된 AM 복조 또는 FM 복조 방식으로 복조하여 전송 패킷을 디코딩하고, 복조된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 임시 메모리에 저장하며, 인터넷 또는 USB 인터페이스부(USB 포트)로 연결된 컴퓨터의 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)으로 현재 시각 또는 시간대별 사용한 장치 ID가 할당된 전기 기기별 소비 전력량 데이타를 전송한다(S13).
원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)은 인터넷 또는 컴퓨터에 USB 인터페이스로 연결된 다수의 전력 수집 장치(30)들로부터 수집된 장치ID가 할당된 전기기기별 소비 전력량 데이터를 데이터베이스에 저장하고, 가정 또는 빌딩의 전기기기별 일별/주별/월별 시간대별 소비 전력량 정보, 관리 정보, 및 전기기기 장치ID 또는 가정(세대주)/빌딩(층/입주회사) 전체 전력 사용량 정보, 과금 정보, 및 연체 정보를 제공하고, 시각대별/일별/주별/월별/분기별/년도별 가정(세대주별)/빌딩(층별/입주회사별)의 분류 카테고리의 단위 요소별 소비 전력량 및 전체 전력 사용량을 계산하여 과금 정책에 따라 월별 요금을 과금하고, 소비 전력량과 관련된 각종 통계 및 그래프 정보를 제공하며, 전력관리 통계 데이타를 웹 클라이언트 또는 스마트폰 응용 프로그램으로 제공한다(S14).
스마트폰 응용 프로그램이 WAP 서버 및 WWW서버를 경유하여 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)에 접속하여 전력 사용량 정보 조회시, 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)으로부터 이동통신망을 통해 스마트폰 응용 프로그램으로 가정 또는 빌딩의 전기기기 장치ID별/가정(세대주)/빌딩(층/입주회사별) 분류 카테고리의 단위 요소별 전력 사용량 정보 및 관리 정보를 전송한다(S15).
원격 전기기기의 전원 ON/OFF 제어의 경우, 스마트폰 응용 프로그램은 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템(40)의 데이타베이스를 검색하여 인터넷 정보가전용 전기기기의 장치ID에 할당된 이동통신 전화번호를 조회하고, 유비쿼터스 제어 방식에 따라 이동통신망을 통해 원격 전원 ON/OFF 메시지(원격 전력제어 정보:전기기기의 동작 시간 설정 기능, 원격 전원 ON/OFF 기능 등)를 이동통신 전화번호가 할당된 인터넷 정보가전용 전기 기기의 CDMA 모뎀으로 전송한다(S16).
스마트폰 응용 프로그램으로부터 이동통신망을 통해 상기 전기기기의 장치ID와 관련된 이동통신 전화번호로 원격 전원 ON/OFF 메시지(원격 전력제어 정보)를 상기 인터넷 정보가전용 전기기기의 CDMA 모뎀으로 수신하면, 상기 전기기기(10a-e)의 마이크로프로세서 및 전원 ON/OFF 제어부에 의해 전원부의 전원 ON/OFF를 제어되게 한다(S17).
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 다음의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 또는 변형하여 실시할 수 있다.
10a,10b,10c,10d,10e: 가정이나 빌딩의 전기 기기
11a,11b,11c,11d,11e: 전류 센서
20a,20b,20c,20d,20e: 전류 측정 장치
30: 전력 수집 장치
40: 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템
11a,11b,11c,11d,11e: 전류 센서
20a,20b,20c,20d,20e: 전류 측정 장치
30: 전력 수집 장치
40: 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템
Claims (12)
- 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템에 있어서,
가정이나 빌딩에서 장치 ID가 할당되고, 전화번호가 할당되며 CDMA 모뎀을 구비하고, IP 주소가 할당되며 정격전압 정보가 표시된 이동통신 및 인터넷 통신이 가능한 인터넷 정보가전용 전기 기기;
상기 전기 기기의 전력선에 연결되거나 전원콘센트 안에 설치되고, 정격 전압정보가 표시되는 전기기기들의 ON/OFF 상태에 따라 전력선이나 전원 콘센트에 흐르는 장치ID가 할당된 전기기기의 전류를 실시간으로 측정하여 소비 전류 및 정격 전압 정보를 주파수 신호에 실어 전력선통신(PLC)으로 전송하는 전류 센서;
상기 전류 센서로부터 수신된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보와, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 전송 패킷 구조로 인코딩하여 AM 변조 또는 FM 변조 방식으로 변조하여, 타이머에 의해 계측된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 전송하는 전류측정 장치;
원격지에 분산된 다수의 전류 측정 장치들로부터 무선으로 전송되는 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 수집하여 기 설정된 AM 복조 또는 FM 복조 방식으로 복조하여 상기 전송패킷을 디코딩하고, 복조된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 임시 메모리에 저장하며, USB 인터페이스부로 연결된 컴퓨터로 현재 시각 또는 주기적인 시각대별 장치 ID가 할당된 전기 기기별 소비 전력량 데이타를 전송하는 전력 수집 장치; 및
분산된 다수의 전력 수집 장치들로부터 수집한 장치ID가 할당된 각종 전기기기별 소비전력 데이터(P)를 계측 시점(월초) 시간동안의 사용시간(t)을 참조하여 전력량(W=Pt)을 계산하여 데이터베이스에 저장하고, 가정(세대주)/빌딩(층/입주회사)의 소비 전력량과 과금, 분석 및 관리 정보를 실시간으로 제공하고, 전력정보를 관리하는 스마트폰 응용 프로그램 또는 웹 클라이언트와 연동되며, 유비쿼터스 방식으로 선택된 장치ID가 할당된 전기기기의 원격 전원 ON/OFF 기능을 제공하는, 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템;
을 포함하는 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템은
HTTP 프로토콜을 사용하는 웹서버;
원격 전력정보 관리 서비스 회원 정보를 관리하는 회원 정보 관리부;
ID/Passwd 방식으로 원격 전력정보 관리 서비스 회원 정보의 인증을 관리하고, 접속된 로그(log) 정보를 관리하는 인증부;
각 기능을 제어하는 제어 모듈;
전류 측정 장치ID 및 관리 정보를 관리하는 전류 측정 장치 관리부;
전력 수집 장치ID 및 관리 정보를 관리하는 전력 수집 장치 관리부;
가정이나 빌딩내에서 장치ID가 할당된 전기기기와 부여된 이동통신 전화번호 정보, 상기 장치ID가 할당된 전기기기별 전원 ON/OFF 상태 정보, 전기기기별 소비 전력량 정보 및 관리 정보를 제공하는 전기기기별 전력량 및 관리 정보 제공부;
접근 권한에 따라 에너지 소비 전력량을 줄이기 위해 원격으로 가정이나 빌딩의 장치ID가 할당된 전기기기의 전원부의 ON/OFF 제어 기능을 제공하는 원격 전원 ON/OFF 제어부;
Smart Home 또는 Smart Building의 전기기기 장치ID/가정(세대주별)/빌딩(층별/입주 회사별)/지역별 사용되는 소비 전력량정보를 저장하는 데이타베이스; 및
전기기기 장치ID/가정(세대주별)/빌딩(층별/입주 회사별) 등의 분류 카테고리별로 전력 사용량 정보에 대한 과금 정보를 제공하는 과금 처리부;
를 포함하는 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 스마트폰 응용 프로그램 또는 웹 클라이언트는
상기 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템에 접속하여 가정(세대주별)/빌딩(층/입주회사)/지역별로 전기 기기별 소비 전력량 정보 및 관리 정보를 조회하고, 일정한 시각대별/일별/주별/월별/분기별/년도별 가정의 세대주별로 또는 빌딩내 입주 회사별로 소비 전력량 정보 및 가정/빌딩의 카테고리로 분류된 단위 요소별 전체 소비 전력량 정보, 관리 정보, 과금 정보, 통계 정보를 조회하고 검색하는 기능을 제공하고 상기 스마트폰 응용 프로그램은 유비쿼터스 제어를 원하는 전기기기의 장치ID에 할당된 이동통신 전화번호를 조회하여 원격 ON/OFF 제어 정보(시간 설정 기능, 원격 전원 ON/OFF 기능)를 이동통신 전화번호가 할당된 인터넷 정보가전용 전기 기기의 CDMA모뎀으로 전송하여 전원 ON/OFF를 제어하는 것을 특징으로 하는 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 전기기기, 상기 전류 측정 장치, 상기 전력 수집 장치는 전기기기 장치 ID 또는 가정(세대주)/빌딩(층/입주회사)의 분류 카테고리별로 분류되고, 설치 위치가 관리되고, 고유의 장치ID가 할당되는 것을 특징으로 하는 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 전류측정 장치는,
전력선이나 전원 콘센트에 흐르는 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 정보 및 정격 전압 정보를 전력선통신(PLC)으로 수신하는 전력정보 수신부;
상기 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 제공하는 타이머;
상기 전력정보 수신부로부터 전송된 상기 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 상기 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함한 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량정보를 전송 패킷 구조로 인코딩하여 Store & Forward 방식으로 임시로 저장하도록 제어하고, 상기 전력 수집 장치로 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량정보를 전송되도록 제어하는 제어부;
장치ID가 할당된 전기기기의 전력량정보를 임시로 저장하는 메모리; 및
상기 전류 센서로부터 수신된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량정보를 AM 변조 또는 FM 변조하고 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보를 포함하는 변조된 RF 신호를 상기 전력 수집 장치로 전송하는 RF 송수신부;
를 포함하는 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 전력수집 장치는,
원격지에 분산된 다수의 전류 측정 장치들로부터 전송되는 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보를 포함하는 변조된 RF 신호를 수집하여 기 설정된 방식으로 AM 복조 또는 FM 복조하는 RF 송수신부;
상기 RF 송수신부로부터 전송된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보를 수신하여 임시로 저장되게 하고, 상기 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전력량 데이타를 전송되도록 제어하는 제어부;
복조된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전력량 정보를 임시로 저장하는 메모리; 및
컴퓨터의 상기 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로 가정/빌딩 내의 현재 시각 또는 시간대별 사용한 장치 ID가 할당된 전기 기기별 소비 전력량 데이타를 전송하는 USB 인터페이스부;
를 포함하는 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템. - 제6항에 있어서,
상기 전력 수집 장치는
상기 USB 인터페이스부를 사용하는 대신에 LAN 인터페이스부, 또는 WLAN 인터페이스부를 사용하여 컴퓨터의 원격 전력정보 관리 시스템과 연결하는 것을 특징으로 하는 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보를 포함하는 변조된 RF 신호는, 전력 수집장치ID, 전류 측정장치ID, 전기기기 장치ID, 전기기기의 정격 전압 정보, 전기기기의 전원의 ON/OFF 상태 정보, 제어 필드를 포함하고,
상기 제어 필드는 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류, 전류 측정 장치의 제어부에 연결된 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템. - 제1항에 있어서,
상기 인터넷 정보가전용 전기 기기는
휴대단말기(스마트폰 애플리케이션)으로부터 이동통신망을 통해 장치 ID가 할당된 전기기기의 이동통신 전화번호로 원격 전원 ON/OFF 제어 데이타를 수신하는 CDMA 모뎀;
전기 기기의 전체 동작 기능을 제어하는 마이크로프로세서(제어부);
상기 마이크로프로세서의 제어에 따라 전원부의 전원 ON/OFF를 제어하는 전원 ON/OFF 제어부; 및
상기 전기기기의 전원을 공급하는 전원부를 포함하고,
상기 CDMA 모뎀을 구비하며, 이동통신 전화번호가 할당되고, 스마트폰 응용 프로그램에 의해 이동통신망을 통해 유비쿼터스 원격 전원 ON/OFF 제어 기능을 제공하는 것을 특징으로 하는 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템. - 웹기반 원격 전력정보 관리 방법에 있어서,
(a) 가정이나 빌딩에서 장치ID가 할당된 인터넷 정보가전용 전기기기의 전력선 또는 전원콘센트에 설치된 전류 센서에 의해 전기기기들의 ON/OFF 상태에 따라 전력선이나 전원 콘센트에 흐르는 상기 전기기기의 전류를 실시간으로 측정하여, 상기 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보를 주파수 신호에 실어 전력선통신(PLC)으로 전류측정 장치로 전송하는 단계;
(b) 상기 전류 센서로부터 전류측정 장치로 수신된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보와, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량정보의 전송 패킷 구조로 인코딩하여 AM 변조 또는 FM 변조하여 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 포함하는 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 전력 수집 장치로 전송하는 단계;
(c) 원격지에 분산된 다수의 전류 측정 장치들로부터 전력 수집 장치로 전송되는 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 전력량 정보가 포함된 변조된 RF 신호를 수집하여 기 설정된 AM 복조 또는 FM 복조 방식으로 복조하여 상기 전송 패킷을 디코딩하고, 복조된 현재 시각 또는 주기적인 시각대별로 측정된 장치ID가 할당된 전기기기의 소비 전류 및 정격 전압 정보, 전기기기 장치ID, ON/OFF 상태 정보, 전류측정장치의 타이머에 의해 계측된 전기기기의 월별 기준 시점을 기준으로 누적된 사용시간 정보 및 측정 시각 정보를 임시 메모리에 저장하며, 컴퓨터의 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로 현재 시각 또는 시간대별 사용한 장치 ID가 할당된 전기 기기별 소비 전력량 데이타를 전송하는 단계; 및
(d) 컴퓨터에 연결된 다수의 전력 수집 장치들로부터 수집된 장치ID가 할당된 전기기기별 소비 전력 데이터를 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템의 데이터베이스에 저장하고, 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로부터 가정 또는 빌딩의 분류 카테고리의 전기기기별 시각대별/일별/주별/월별/분기별/년도별 소비 전력량 정보, 관리 정보, 및 전기기기 장치ID 또는 가정(세대주별)/빌딩(층/입주회사별) 분류 카테고리의 단위 요소별로 전체 전력 사용량 정보, 과금 정보, 및 관리 정보를 제공하고, 시각대별/일별/주별/월별/분기별/년도별 가정(세대주별)/빌딩(층별/입주회사별)의 분류 카테고리의 단위 요소별로 소비 전력량을 및 전체 전력 사용량을 계산하여 과금 정책에 따라 월별 요금을 과금하고, 소비 전력량과 관련된 각종 통계 및 그래프 정보를 제공하며, 전력관리 통계 데이타를 웹 클라이언트 또는 스마트폰 응용 프로그램으로 제공하는 단계;
를 포함하는 웹기반 원격 전력정보 관리 방법. - 제10항에 있어서,
(e) 상기 스마트폰 응용 프로그램이 WAP 서버 및 WWW서버를 경유하여 상기 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템에 접속하여 전력 사용량 정보 조회시, 상기 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템으로부터 이동통신망을 통해 스마트폰 응용 프로그램으로 가정 또는 빌딩의 전기기기 장치ID별/가정(세대주)/빌딩(층/입주회사별) 분류 카테고리의 단위 요소별 전력 사용량 정보 및 관리 정보를 전송하는 단계를 더 포함하는 웹기반 원격 전력정보 관리 방법. - 제10항 또는 제11항에 있어서,
(f) 원격 전기기기의 전원 ON/OFF 제어의 경우, 상기 스마트폰 응용 프로그램을 사용하여 상기 원격 전력정보 관리 및 제어 시스템의 데이타베이스를 검색하여 인터넷 정보가전용 전기기기의 장치ID에 할당된 이동통신 전화번호를 조회하고, 유비쿼터스 제어 방식에 따라 이동통신망을 통해 원격 전원 ON/OFF 메시지를 이동통신 전화번호가 할당된 인터넷 정보가전용 전기 기기의 CDMA 모뎀으로 전송하는 단계; 및
(g) 상기 스마트폰 응용 프로그램으로부터 이동통신망을 통해 상기 전기기기의 장치ID와 관련된 이동통신 전화번호로 원격 전원 ON/OFF 메시지를 상기 인터넷 정보가전용 전기기기의 CDMA 모뎀으로 수신하면, 상기 전기기기의 마이크로프로세서 및 전원 ON/OFF 제어부에 의해 전원부의 전원 ON/OFF를 제어되게 하는 단계;
를 더 포함하는 웹기반 원격 전력정보 관리 방법.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110062621A KR101221097B1 (ko) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템 및 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110062621A KR101221097B1 (ko) | 2011-06-28 | 2011-06-28 | 웹기반 원격 전력정보 관리 시스템 및 방법 |
Publications (2)
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