KR20130014159A - 냉난방기 집선 장치 및 이를 이용한 냉난방 제어 시스템 - Google Patents

냉난방기 집선 장치 및 이를 이용한 냉난방 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 냉난방기 집선 장치 및 이를 이용한 냉난방 제어 시스템에 관한 것으로, 건물 내의 온도를 조절하는 각종 냉난방기를 원격의 제어 서버에서 통합 제어할 수 있게 함으로써, 효율적으로 에너지를 절약할 수 있게 하는 냉난방기 집선 장치 및 이를 이용한 냉난방 제어 시스템을 제공하고자 한다.
이를 위하여, 본 발명은 냉난방기 집선 장치에 있어서, 제어 서버로부터 냉난방기 제어 명령을 수신하는 명령 수신수단; 상기 명령 수신수단이 수신한 냉난방기 제어 명령을 분석한 후 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하도록 전원 차단수단을 제어하는 제어수단; 및 각 냉난방기의 압축기로 전원이 인가되는 경로 상에 위치하여, 상기 제어수단의 제어에 따라 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하는 상기 전원 차단수단을 포함한다.

Description

냉난방기 집선 장치 및 이를 이용한 냉난방 제어 시스템{CONCENTRATION APPARATUS FOR AIR CONDITIONER AND CONTROL SYSTEM USING IT}
본 발명은 냉난방기 제어 장치 및 이를 이용한 냉난방 제어 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 건물 내의 온도를 조절하는 각종 냉난방기를 원격의 제어 서버에서 통합 제어할 수 있도록 하는 냉난방기 집선 장치 및 이를 이용한 냉난방 제어 시스템에 관한 것이다.
본 발명에서는 냉난방기를 예로 들어 설명했지만, 냉방기는 물론 난방기를 대상으로도 적용 가능하다.
여름철이나 겨울철이 되면 냉난방을 위해 소비되는 전력이 한국전력의 총 생산전력에 다다라 공공기관이나 대형 마트를 필두로 무분별한 에너지 소비를 자제해 달라는 취지의 공익성 기사가 다양한 언론매체를 통해 전달되고 있다.
현재, 구청이나 시청 등과 같은 공공기관 건물에는 각 층마다 제조사가 서로 다른 다수의 냉난방기가 설치되어 있으며, 이러한 냉난방기들은 각 층에서 근무하는 근무자가 설정한 온도에 따라 개별적으로 동작한다.
이로 인하여, 해당 공공기관에서 각 냉난방기가 소비하는 전체 전력을 제어하지 못했다. 물론, 관리자가 수십여 대가 넘는 냉난방기의 온도를 조절하기 위해 일일이 각 층을 순회할 수도 있지만, 이는 실질적으로 불가능하고 중간에 근무자가 온도를 다시 조절하는 경우에는 이를 제지할 별다른 대책이 없었다.
이에 제각각인 제조사에 무관하게 각 냉난방기를 통합 제어할 수 있는 방안이 요구되고 있다.
상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 건물 내의 온도를 조절하는 각종 냉난방기를 원격의 제어 서버에서 통합 제어할 수 있게 함으로써, 효율적으로 에너지를 절약할 수 있게 하는 냉난방기 집선 장치 및 이를 이용한 냉난방 제어 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 냉난방기 집선 장치에 있어서, 제어 서버로부터 냉난방기 제어 명령을 수신하는 명령 수신수단; 상기 명령 수신수단이 수신한 냉난방기 제어 명령을 분석한 후 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하도록 전원 차단수단을 제어하는 제어수단; 및 각 냉난방기의 압축기로 전원이 인가되는 경로 상에 위치하여, 상기 제어수단의 제어에 따라 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하는 상기 전원 차단수단을 포함한다.
또한 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 장치는, 냉난방기 집선 장치를 이용한 냉난방 제어 시스템에 있어서, 각 냉난방기의 소비전력을 측정하는 전력 측정기; 운영자에 의해 설정된 제어 모드에 따라 냉난방기 제어 명령을 전송하는 제어 서버; 및 상기 제어 서버로부터의 냉난방기 제어 명령을 분석한 후 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하는 집선 장치를 포함한다.
상기와 같은 본 발명은, 건물 내의 온도를 조절하는 각종 냉난방기를 원격의 제어 서버에서 통합 제어할 수 있게 함으로써, 효율적으로 에너지를 절약할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 제조사 고유의 원격제어 방식을 모두 적용하여 제조사에 관계없이 각 냉난방기를 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 각 집선 장치와 중앙의 제어 서버 사이에 전력선 통신을 이용함으로써, 별도의 선로 설치 없이 통신할 수 있는 효과가 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 냉난방기 집선 장치를 이용한 냉난방 제어 시스템의 일실시예 구성도,
도 2 는 본 발명에 따른 냉난방기 집선 장치의 일실시예 구성도,
도 3 은 본 발명에 따른 냉난방기 집선 장치의 일실시예 상세 구성도이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되어 있는 상세한 설명을 통하여 보다 명확해 질 것이며, 그에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1 은 본 발명에 따른 냉난방기 집선 장치를 이용한 냉난방 제어 시스템의 일실시예 구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉난방기 집선 장치를 이용한 냉난방 제어 시스템은, 제 1 집선 장치(10a), 제 2 집선 장치(10b), …, 제 n 집선 장치(10c) 및 제어 서버(20)를 포함한다. 이하, 설명의 편의를 위해 제 1 집선 장치(10a), 제 2 집선 장치(10b), …, 제 n 집선 장치(10c) 중 임의 장치를 집선 장치(10)라 지칭한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 집선 장치(10)는 최대 8대의 냉난방기를 연결할 수 있는 포트를 구비하고 있으며, 서버(20)로부터의 제어 명령(온도 조절 등)에 따라 각 냉난방기를 개별 또는 일괄적으로 가동시키거나 가동을 중단시키되, 냉난방기를 OFF시키는 경우 냉난방기의 압축기(Compressor)로 인가되는 전원을 차단하여 냉난방기에 구비되어 있는 제어회로와 무관하게 냉난방기를 제어할 수 있다.
즉, 제어 서버(20)로부터 전력제어명령이 전달되면 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단한다. 이때, 냉난방기가 동작하고 있는 상황인 경우 압축기가 동작하지 않아도 일정시간 찬바람이 나오기 때문에 근무자는 전력이 차단되었다는 사실을 인지하지 못해 근무자의 불만을 제거할 수 있다.
또한, 집선 장치(10)는 TCP/IP의 UDP(User Datagram Protocol) 방식을 통해 제어 서버(20)로부터 제어명령을 전송받고, 해당 제어명령을 수행한 후 그 결과를 에코(Echo) 형태로 제어 서버(20)로 회신한다.
또한, 집선 장치(10)는 자신의 IP 주소에 식별번호를 추가하여 각 냉난방기에 ID를 부여한다. 예를 들어, 제 1 집선 장치(10a)의 IP 주소가 192.168.1.188인 경우 1-1 냉난방기의 ID는 192.168.1.188-1이고, 1-2 냉난방기의 ID는 192.168.1.188-2이다.
또한, 집선 장치(10)는 온도센서 및 습도센서를 구비하여 주변의 온도를 측정하고, 제어 서버(20)는 "GET" 명령을 통해 집선 장치(10)로부터 온도정보 및 습도정보를 수집한다.
또한, 집선 장치(10)는 TCP/IP 네트워크를 통한 제어 서버(20)의 제어에 따라 현장의 냉난방기를 직접 접점을 이용하여 On/Off하거나, 냉난방기에서 사용하는 리모컨 신호를 송신하여 On/Off 및 온도의 업/다운을 조작한다.
하기의 [표 1]은 도 3에 도시된 집선 장치의 일실시예 사양을 나타낸다.
Figure pat00001
여기서, 입력포트(Digital Input)는 극성에 관계없이 기기를 연결할 수 있도록 하기 위해 포토 커플러를 통해 절연되어 있다. 입력포트의 전압조건은 하이(High)에서 최소 1.8V, 로우(Low)에서 최대 1.2V이고, 표준 5mm 터미널 단자로 구현되어 있다.
출력포트(Digital Output)는 릴레이로 연결되어 있으며, 허용전류는 AC 240V일 경우 5A, DC 30V일 경우 5A이고, 표준 5mm 터미널 단자로 구현되어 있다.
시리얼 포트는 DB9의 'Mail' 표준 커넥터로 되어 있으며, 9,600 ~ 115,200bps의 속도를 지원한다.
LAN 포트는 RJ45 표준커넥터로 구현되어 있으며, 10M와 100M를 자동으로 감지하여 연결되며 장비에는 MAC 주소가 할당되어 있다. TCP/IP망을 이용하여 통신을 구성하고, 제어 서버(20)와 연동하여 냉난방기의 상태 및 제어 명령을 수행한다.
전원은 DC 12V 표준 'Jack'으로 연결되고, 별도의 어뎁터를 사용한다. 상부에 전원의 상태를 표시하는 LED 가 구비되어 있다.
온도/습도 포트는 온도 및 습도를 측정하기 위한 온/습도 모듈을 연결한다. 측정된 온도 및 습도를 정밀하게 계측하기 위한 12비트의 제 1 AD 변환부를 더 구비할 수도 있다. 온도의 측정은 -20 ~ 60도, 습도의 측정은 20~80%이 가능하다.
AI 입력(Analog Input)은 아날로그 신호를 측정하기 위해 외부에 아날로그 모듈을 연결한다. 이때 정밀 계측을 위해 12비트의 제 2 AD 변환부를 더 구비할 수도 있다.
IR 포트는 적외선 IR신호를 출력하기 위한 포트로, 리모컨으로 동작하는 장치(냉난방기 등)를 제어하기 위한 신호를 발생한다.
LED 는 장비의 동작을 나타내는 모듈로서, 전원용 Power LED, LAN의 상태를 나타내는 링크(Link) 및 동작(ACT) LED, 디지털 접점의 입력 및 출력을 나타내는 LED를 포함한다.
한편, 제어 서버(20)는 각 집선 장치(10)와 전력선 통신방식으로 통신하여 건물 내 각 냉난방기가 소비하는 총 전력이 목표전력(계약전력)에 다다른 경우, 특정 또는 모든 냉난방기의 압축기에 인가되는 전원을 단시간 동안 강제로 OFF 상태로 만들어 목표전력을 초과하지 않도록 최대전력을 억제하여 전기료를 절감하고, 과부하를 억제하는 프로그램 제어방식(피크컷 방식)의 에너지 절감을 수행한다.
또한, 제어 서버(20)는 TCP/IP 또는 시리얼 인터페이스를 통해 원격지에 있는 집선 장치(10)로부터 온도, 습도, 아날로그 입력, 디지털 접점입력을 전송받고, 집선 장치(10)의 디지털 접점출력 및 IR(적외선) 리모컨 신호 등을 이용하여 냉난방기 또는 전기를 이용하는 기기를 원격에서 제어한다.
또한, 제어 서버(20)는 집선 장치(10)의 등록, 수정, 삭제를 수행하고, 제어 모드를 설정하는 기능을 제공하여, 전력 측정기에서 측정된 전력을 표시하며, 아울러 사용전력(피크전력)을 그래프로 표시한다.
또한, 제어 서버(20)는 원격으로 집선 장치(10)의 접점 입력 및 접점 출력에 대한 상태 점검이 가능하여 집선 장치(10)에 연결된 냉난방기의 상태를 점검할 수 있다.
이러한 제어 서버(20)는 냉난방기를 제어하기 위한 다양한 방식으로서, 일예로 수동 모드, 스케줄 모드, 인터벌 모드, 임계치 모드를 제공한다.
수동 모드는 운영자가 각 냉난방기를 개별적으로 제어할 수 있도록 하는 방식으로서, 운영자가 제어 서버(20)를 통해 특정 냉난방기를 선택한 후 온도를 설정하거나 On/Off 신호를 전송하면 그에 따라 집선 장치(10)가 해당 냉난방기를 가동시킨다.
스케줄 모드는 운영자가 특정 또는 모든 냉난방기를 지정된 날짜 또는 요일별 특정 시간대에 On/Off할 수 있도록 하는 방식으로서, 운영자가 특정 또는 모든 냉난방기를 대상으로 지정된 일/시/분 또는 요일/시/분에 Off을 등록하고, 지정된 일/시/분 또는 요일/시/분에 On으로 등록하면, 지정된 일/시/분 또는 요일/시/분에 해당 냉난방기로 Off 명령을 보내고, 지정된 일/시/분 또는 요일/시/분에 해당 냉난방기로 On 명령을 전송한다. 이러한 스케줄 모드는 건물 내 냉난방기의 총 소비전력량과 관련 없이 사용시간을 제한하여 전체 전력 사용량을 절감할 수 있다.
인터벌 모드는 운영자가 특정 또는 모든 냉난방기를 일정시간 간격(Interval)으로 반복해서 On/Off할 수 있도록 하는 방식으로서, 운영자가 특정 또는 모든 냉난방기를 대상으로 On 시간과 Off 시간을 등록한 후 인터벌 모드 버튼을 누르면 On 명령을 전송하여 On 시간 동안 냉난방기를 가동시키고, On 시간이 종료되면 Off 명령을 전송하여 냉난방기 내 압축기의 가동을 정지시키고, Off 시간이 종료되면 다시 On 명령을 전송하여 On 시간 동안 냉난방기를 가동시킨다.
예를 들어, On 시간이 10분이고, Off 시간이 15분인 경우, 10분간 동작하고 그 다음 15분간 동작하지 않고, 그 다음 10분간 동작한다. 이러한 과정을 반복수행한다. 이때 입력 시간은 분 단위로 입력 가능하다.
임계치 모드는 각 냉난방기가 소비하는 총 전력이 임계치를 초과하면 Off 명령을 전송하여 모든 또는 특정 냉난방기의 동작을 정지시키고, 총 전력이 임계치 이하가 되면 On 명령을 전송하여 모든 또는 특정 냉난방기를 가동시켜, 총 전력이 임계치 수준을 크게 초과하지 않도록 하는 제어 모드로서, 냉난방기의 사용 피크 전력을 절감할 수 있다. 이때, 각 냉난방기의 소비전력 및 모든 냉난방기의 총 소비전력의 측정은 전력 측정기가 수행한다.
부가적으로, 집선 장치(10)와 제어 서버(20) 사이에 통신선을 가설해야 하는 경우, 제 n 집선 장치(10c)의 경우와 같이 통신선을 가설할 수도 있지만, 그 시간 및 비용을 절약하기 위해 제 1 집선 장치(10a) 및 제 2 집선 장치(10b)의 경우와 같이 전력선 통신(PLC)을 이용할 수도 있다. 이때, 전력선 통신을 이용하는 경우, 집선 장치(10) 측에 AC/DC 컨버터 및 PLC 모뎀을 포함하는 PLC 슬레이브를 장착하고, 제어 서버(20) 측에 AC/DC 컨버터 및 PLC 모뎀을 포함하는 PLC 마스터를 장착한다. 전력선 통신 방식은 주지 관용의 기술이므로 그 구체적인 설명은 생략한다.
도 2 는 본 발명에 따른 냉난방기 집선 장치의 일실시예 구성도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 냉난방기 집선 장치는, 명령 수신부(11), 제어부(12), 전원 차단부(13), 온/습도 측정부(14), 및 적외선 출력부(15)를 포함한다.
상기 각 구성요소들에 대해 살펴보면, 명령 수신부(11)는 UDP 방식을 통해 제어 서버(20)로부터 냉난방기 제어 명령을 수신한다.
제어부(12)는 명령 수신부(11)가 수신한 냉난방기 제어 명령을 분석한 후 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 On/Off하도록 전원 차단부(13)를 제어한다.
전원 차단부(13)는 냉난방기의 압축기로 전원이 인가되는 경로 상에 위치한 릴레이로서, 제어부(12)의 제어에 따라 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 On/Off하는 기능을 수행한다.
부가적으로, 온/습도 측정부(14)를 더 구비하여 주변의 온/습도를 측정할 수도 있다. 이렇게 측정된 온/습도는 제어 서버(20)의 요청에 따라 제공된다.
아울러, 적외선 출력부(15)를 더 구비하여 제어 서버(20)로부터의 냉난방기 제어 명령에 따라 냉난방기의 동작 모드를 제어할 수도 있다. 이때, 냉난방기는 집선 장치(10)와 적외선 통신이 가능한 위치에 설치되어 있어야 한다.
이러한 본 발명의 집선 장치는 최대 8대의 냉난방기를 연결할 수 있는 포트를 구비하고, 상황에 따라 LAN 통신선 또는 적력선을 통해 제어 서버(20)와 통신하며, 제어 서버(20)로부터의 냉난방기 제어 명령에 따라 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하는 전원 차단부(13)를 제어하여 효율적으로 건물 내 각 냉난방기의 총 소비전력을 조절할 수 있는 장점이 있다.
한편, 전술한 바와 같은 본 발명의 방법은 컴퓨터 프로그램으로 작성이 가능하다. 그리고 상기 프로그램을 구성하는 코드 및 코드 세그먼트는 당해 분야의 컴퓨터 프로그래머에 의하여 용이하게 추론될 수 있다. 또한, 상기 작성된 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체(정보저장매체)에 저장되고, 컴퓨터에 의하여 판독되고 실행됨으로써 본 발명의 방법을 구현한다. 그리고 상기 기록매체는 컴퓨터가 판독할 수 있는 모든 형태의 기록매체를 포함한다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.
11 : 명령 수신부 12 : 제어부
13 : 전원 차단부 14 : 온/습도 측정부
15 : 적외선 출력부

Claims (7)

  1. 제어 서버로부터 냉난방기 제어 명령을 수신하는 명령 수신수단;
    상기 명령 수신수단이 수신한 냉난방기 제어 명령을 분석한 후 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하도록 전원 차단수단을 제어하는 제어수단; 및
    각 냉난방기의 압축기로 전원이 인가되는 경로 상에 위치하여, 상기 제어수단의 제어에 따라 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하는 상기 전원 차단수단
    을 포함하는 냉난방기 집선 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    주변의 온/습도를 측정하는 온/습도 측정수단을 더 포함하되,
    상기 제어수단은 상기 제어 서버로부터의 요청에 따라 상기 측정한 온/습도를 제공하는 것을 특징으로 하는 냉난방기 집선 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 명령 수신수단은,
    상기 제어 서버와 전력선 통신을 통해 냉난방기 제어 명령을 수신하는 것을 특징으로 하는 냉난방기 집선 장치.
  4. 각 냉난방기의 소비전력을 측정하는 전력 측정기;
    운영자에 의해 설정된 제어 모드에 따라 냉난방기 제어 명령을 전송하는 제어 서버; 및
    상기 제어 서버로부터의 냉난방기 제어 명령을 분석한 후 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하는 집선 장치
    를 포함하는 냉난방기 집선 장치를 이용한 냉난방 제어 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 집선 장치는,
    제어 서버로부터 냉난방기 제어 명령을 수신하는 명령 수신수단;
    상기 명령 수신수단이 수신한 냉난방기 제어 명령을 분석한 후 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하도록 전원 차단수단을 제어하는 제어수단; 및
    각 냉난방기의 압축기로 전원이 인가되는 경로 상에 위치하여, 상기 제어수단의 제어에 따라 해당 냉난방기의 압축기로 인가되는 전원을 차단/유지하는 상기 전원 차단수단
    을 포함하는 냉난방기 집선 장치를 이용한 냉난방 제어 시스템.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 제어 서버는,
    전력선 통신을 통해 상기 집선 장치와 통신하는 것을 특징으로 하는 냉난방기 집선 장치를 이용한 냉난방 제어 시스템.
  7. 제 4 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어 모드는,
    수동 모드, 스케줄 모드, 인터벌 모드, 임계치 모드 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 냉난방기 집선 장치를 이용한 냉난방 제어 시스템.
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