KR20130082668A - 중소제조기업을 위한 스마트폰, 에이에스피기반의 보급형 에너지관리시스템 - Google Patents
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Abstract
[0001] 본 발명은 에너지 절감 효과의 극대화를 위한 중소기업용 보급형 에너지 관리 솔루션을 스마트폰 기반으로 개발하여 에너지 원격검침 및 자동 제어, 원 단위 관리, 설비관리, 에너지종합관리 기술을 적용하여 에너지 절감 및 에너지 사용실적 분석, 에너지 효율분석, 각종 설비자원을 중앙제어방식에 의해 효율적으로 통제 및 활용 하고자 하는데 목적이 있다. 이 기술의 적용을 통해 중소기업 제조 설비의 최적운전과 운용을 도모함으로써 제조 현장 환경을 쾌적하게 유지함과 동시에 제조 설비 시스템의 에너지 성능 극대화 및 수명 연장 등의 효과를 기대할 수 있다. 또한 본 발명은 에너지관리시스템에 대한 투자여력이 없는 중소기업을 위하여 웹기반, ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 기반의 기술로 구성 되며 핵심기술내용은 아래와 같다.
- 스마트폰 앱 프로그램(110)을 이용한 에너지 모니터링, 분석, 제어 기능
- 이상 상황 발생시 SMS 발송 및 알람 기능 (전력 Peak시와 같은 상황에 SMS 발송)
- 웹(WEB)기반의 에너지분석시스템(160) 및 에너지모니터링시스템(170)
: 사용자가 집계된 데이터를 화면으로 분석, 가공할 수 있고 기타 정보를 직접 입력 및 출력관리 할 수 있는 웹(Web) 어플리케이션 기능
- ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션)(180)기반의 에너지관리 기능
: 유사 업종 및 유사 지역의 중소제조기업들이 공동으로 에너지관리시스템 사용
: 월 사용료만 지불 하고 시스템 사용
- 기존 설비 조건 데이터 분석을 통한 학습패턴 확보 및 실험계획 및 상관 분석을 통한
알고리즘 기초정보 도출 기능
- 에너지 분석 시스템(160) 및 에너지 모니터링시스템(170)
: 기술체계 분석, 관련공정분석, 원단위를 통해 에너지 소비량 분석
: 매출, 생산, 제품별 등 세분화된 에너지 원단위 관리
: 원단위 변화 원인 및 절감 방안 확보 기능 지원
: 에너지 기준정보/KPI(핵심성과지표) 관리
: 에너지 실적/효율/품질 분석 관리/에너지 소비패턴 분석 관리
: 에너지원별 특성 분석
: 설비별 에너지 효율 분석 (에너지 효율 분석을 위한 각 설비 특성별 고유의 효율
분석공식 산출 및 산출된 공식을 이용한 분석)
: 설비별 에너지 절약 제어 (에너지 절약 제어를 위한 설비 특성별 고유의 제어
조건을 산출하여 제어)
- 에너지가 사용되는 부하단으로 부터 사용량을 자동집계 하기 위한 유무선 통신 기능
- 에너지관리의 필수 요소인 전력, 가스, 용수의 실시간 데이터 추출 및 에너지 절약
제어를 위한 원격검침장비(130)(M2M:Machine to Machine)과의 통신 기능이 있다.
본 발명의 구성은 제조현장에 전력량계(121), 압력계, 유량계(122), 가스미터, 온수미터, 수도미터와 같은 계측기기(120)를 통하여 에너지 데이터가 수집된다. 수집된 에너지 데이타는 원격제어장치(130) 통하여 서버에 전송 되며, 전송된 정보는 자동계측제어시스템(140)을 통하여 에너지관리통합DBMS(150)에 저장된다. 저장된 에너지 데이타는 스마트폰 앱프로그램(110)을 이용하여 에너지 모니터링 및 제어를 할 수 있는 것이 특징이다.
또한 제조현장 및 건물 내의 에너지를 소비하는 기기의 전력소모량을 실시간 측정할 수 있는 저가의 유무선 통합 전력량계(121) 활용을 통해 시스템의 초기 구축 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 측정된 전력 소비량을 고객의 현장 상황에 따라 유선 또는 무선으로 용이하게 설치할 수 있는 유무선 통합 원격제어장치(130)(M2M)를 활용하여 안정적으로 서버까지 측정 데이터를 전달할 수 있다.
또한 에너지관리시스템에 대한 투자여력이 없는 중소기업을 위하여 웹(WEB)기반,
ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 방식의 보급형 에너지관리시스템으로 구성 된다. ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 는 WEB을 이용해 응용 프로그램을 사용할 수 있게 해주는 서비스이다. 즉 에너지관리시스템을 자신의 컴퓨터에서 직접 실행하는 것이 아니라 인터넷(WEB환경)에 접속하여 해당 업체의 서버를 통해 실행 시키는 것이다. 중소제조기업은 시스템 소프트웨어를 구입할 필요가 없으며 해당 프로그램이 설치 되어 있지 않은 컴퓨터에서도 실행시킬 수 있어 저렴한 금액에 중소제조기업을 위한 스마트폰 및 ASP기반의 보급형 에너지관리시스템(100)을 이용 할 수 있는 것을 특장점으로 한다.
- 스마트폰 앱 프로그램(110)을 이용한 에너지 모니터링, 분석, 제어 기능
- 이상 상황 발생시 SMS 발송 및 알람 기능 (전력 Peak시와 같은 상황에 SMS 발송)
- 웹(WEB)기반의 에너지분석시스템(160) 및 에너지모니터링시스템(170)
: 사용자가 집계된 데이터를 화면으로 분석, 가공할 수 있고 기타 정보를 직접 입력 및 출력관리 할 수 있는 웹(Web) 어플리케이션 기능
- ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션)(180)기반의 에너지관리 기능
: 유사 업종 및 유사 지역의 중소제조기업들이 공동으로 에너지관리시스템 사용
: 월 사용료만 지불 하고 시스템 사용
- 기존 설비 조건 데이터 분석을 통한 학습패턴 확보 및 실험계획 및 상관 분석을 통한
알고리즘 기초정보 도출 기능
- 에너지 분석 시스템(160) 및 에너지 모니터링시스템(170)
: 기술체계 분석, 관련공정분석, 원단위를 통해 에너지 소비량 분석
: 매출, 생산, 제품별 등 세분화된 에너지 원단위 관리
: 원단위 변화 원인 및 절감 방안 확보 기능 지원
: 에너지 기준정보/KPI(핵심성과지표) 관리
: 에너지 실적/효율/품질 분석 관리/에너지 소비패턴 분석 관리
: 에너지원별 특성 분석
: 설비별 에너지 효율 분석 (에너지 효율 분석을 위한 각 설비 특성별 고유의 효율
분석공식 산출 및 산출된 공식을 이용한 분석)
: 설비별 에너지 절약 제어 (에너지 절약 제어를 위한 설비 특성별 고유의 제어
조건을 산출하여 제어)
- 에너지가 사용되는 부하단으로 부터 사용량을 자동집계 하기 위한 유무선 통신 기능
- 에너지관리의 필수 요소인 전력, 가스, 용수의 실시간 데이터 추출 및 에너지 절약
제어를 위한 원격검침장비(130)(M2M:Machine to Machine)과의 통신 기능이 있다.
본 발명의 구성은 제조현장에 전력량계(121), 압력계, 유량계(122), 가스미터, 온수미터, 수도미터와 같은 계측기기(120)를 통하여 에너지 데이터가 수집된다. 수집된 에너지 데이타는 원격제어장치(130) 통하여 서버에 전송 되며, 전송된 정보는 자동계측제어시스템(140)을 통하여 에너지관리통합DBMS(150)에 저장된다. 저장된 에너지 데이타는 스마트폰 앱프로그램(110)을 이용하여 에너지 모니터링 및 제어를 할 수 있는 것이 특징이다.
또한 제조현장 및 건물 내의 에너지를 소비하는 기기의 전력소모량을 실시간 측정할 수 있는 저가의 유무선 통합 전력량계(121) 활용을 통해 시스템의 초기 구축 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 측정된 전력 소비량을 고객의 현장 상황에 따라 유선 또는 무선으로 용이하게 설치할 수 있는 유무선 통합 원격제어장치(130)(M2M)를 활용하여 안정적으로 서버까지 측정 데이터를 전달할 수 있다.
또한 에너지관리시스템에 대한 투자여력이 없는 중소기업을 위하여 웹(WEB)기반,
ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 방식의 보급형 에너지관리시스템으로 구성 된다. ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 는 WEB을 이용해 응용 프로그램을 사용할 수 있게 해주는 서비스이다. 즉 에너지관리시스템을 자신의 컴퓨터에서 직접 실행하는 것이 아니라 인터넷(WEB환경)에 접속하여 해당 업체의 서버를 통해 실행 시키는 것이다. 중소제조기업은 시스템 소프트웨어를 구입할 필요가 없으며 해당 프로그램이 설치 되어 있지 않은 컴퓨터에서도 실행시킬 수 있어 저렴한 금액에 중소제조기업을 위한 스마트폰 및 ASP기반의 보급형 에너지관리시스템(100)을 이용 할 수 있는 것을 특장점으로 한다.
Description
[0001] 본 발명은 에너지 절감 효과의 극대화를 위한 중소기업용 보급형 에너지 관리 솔루션을 스마트폰 기반으로 개발하여 에너지 원격검침 및 자동 제어, 원 단위 관리, 설비관리, 에너지종합관리 기술을 적용하여 에너지 절감 및 에너지 사용실적 분석, 에너지 효율분석, 각종 설비자원을 중앙제어방식에 의해 효율적으로 통제 및 활용 하고자 하는데 목적이 있다. 이 기술의 적용을 통해 중소기업 제조 설비의 최적운전과 운용을 도모함으로써 제조 현장 환경을 쾌적하게 유지함과 동시에 제조 설비 시스템의 에너지 성능 극대화 및 수명 연장 등의 효과를 기대할 수 있다. 또한 본 발명은 에너지관리시스템에 대한 투자여력이 없는 중소기업을 위하여 웹기반, ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 기반의 기술로 구성 되며 핵심기술내용은 아래와 같다.
- 스마트폰 앱 프로그램(110)을 이용한 에너지 모니터링, 분석, 제어 기능
- 이상 상황 발생시 SMS 발송 및 알람 기능 (전력 Peak시와 같은 상황에 SMS 발송)
- 웹(WEB)기반의 에너지분석시스템(160) 및 에너지모니터링시스템(170)
: 사용자가 집계된 데이터를 화면으로 분석, 가공할 수 있고 기타 정보를 직접 입력 및
출력관리 할 수 있는 웹(Web) 어플리케이션 기능
- ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션)(180)기반의 에너지관리 기능
: 유사 업종 및 유사 지역의 중소제조기업들이 공동으로 에너지관리시스템 사용
: 월 사용료만 지불 하고 시스템 사용
- 기존 설비 조건 데이터 분석을 통한 학습패턴 확보 및 실험계획 및 상관 분석을 통한
알고리즘 기초정보 도출 기능
- 에너지 분석 시스템(160) 및 에너지 모니터링시스템(170)
: 기술체계 분석, 관련공정분석, 원단위를 통해 에너지 소비량 분석
: 매출, 생산, 제품별 등 세분화된 에너지 원단위 관리
: 원단위 변화 원인 및 절감 방안 확보 기능 지원
: 에너지 기준정보/KPI(핵심성과지표) 관리
: 에너지 실적/효율/품질 분석 관리/에너지 소비패턴 분석 관리
: 에너지원별 특성 분석
: 설비별 에너지 효율 분석 (에너지 효율 분석을 위한 각 설비 특성별 고유의 효율
분석공식 산출 및 산출된 공식을 이용한 분석)
: 설비별 에너지 절약 제어 (에너지 절약 제어를 위한 설비 특성별 고유의 제어
조건을 산출하여 제어)
- 에너지가 사용되는 부하단으로 부터 사용량을 자동집계 하기 위한 유무선 통신 기능
- 에너지관리의 필수 요소인 전력, 가스, 용수의 실시간 데이터 추출 및 에너지 절약
제어를 위한 원격검침장비(130)(M2M:Machine to Machine)과의 통신 기능
[0002] 최근 국가의 전체 에너지 소비의 큰 비중을 차지하고 있는 제조현장의 에너지의 절약 필요성이 커지고 있으며, 이에 대한 기술 개발 및 최적화된 관리가 요구되고 있다. 또한 저탄소 녹색성장 기본법 시행에 따라 온실가스/에너지 목표관리제 대상 업체는 정부가 부여한 감축 목표를 이행 해야 하며, 세계 환경 기후 변화 정책에 따라 이산화탄소 절감 및 탄소 배출권 확보를 위하여 에너지 효율화 및 절감은 필수적인 요소가 되고 있다.
특히, 하루 전력 소비량이 많은 공장 등을 보유한 중소기업은 에너지 최적화 관리 및 절약을 통해 제품의 생산 단가를 낮출 수 있을 뿐만 아니라 정부의 저탄소 녹색성장 정책에 기여 할 수 있다. 하지만 대부분의 중소제조업체들은 필요성을 인식하고 있으면서도 에너지관리시스템의 높은 구축 비용으로 투자를 미루고 있는 실정이며 이것이 보급형 에너지관리솔루션의 발명 필요성이라 할 수 있다.
또한 산업의 발전과 기술 수준의 발전에 따라 점차 에너지 관리 소프트웨어에 대한 요구사항이 변화되고 있다. 점차 사용자의 시각적 편안함과, 공장 내부에서의 공기질 및 온도, 습도 변화, 전력 사용량 변화 추이 등에 대한 요구를 적절히 반영하여 중소기업의 입장에서 기기설비 등의 운영을 최적화하여 에너지를 획기적으로 절감할 수 있는 솔루션이 요구되고 있다. 즉, 중소기업의 에너지 관리 시스템 수요자들이 최대한 편안함을 느낄 수 있도록 공장 내의 환경을 최적으로 유지하고 에너지 사용량을 최소한으로 유지하기 위해서는 계측기기(120)를 통해 수집된 온도, 습도, 환기 등과 같은 환경적인 요인분석과 시간, 요일, 계절 등과 같은 시간 정보, 환풍기, 온수기, 에어콘, 공장 가동설비 등과 같은 기계 정보가 복합적으로 분석되어야 한다.
[0003] 하지만 최근 활발히 많은 기업에서 개발되고 있는 에너지 관리 소프트웨어를 살펴보면, 중소기업의 에너지 관리를 위해 필요한 요소 데이터들이 상당히 제한적이며, 단순한 한계치 값을 적용하여 온-오프하는 프로그래밍 기법으로 분석하여 그 효용성 측면에서 많은 문제가 제기되고 있으며, 에너지를 효율적으로 관리하는데 있어 큰 한계점이 존재한다. 또한 수집된 데이터들의 종류가 다양하며, 축적되는 양도 방대하여 그 정보를 효과적으로 저장하고 처리하는 기법이 최근 이슈화되고 있다.
타기업체에서 개발 및 상용화되고 있는 에너지 관리 소프트웨어가 시장에서 확대되지 못하고 있는 문제점을 분석한 결과, 에너지 절감 효과에 큰 기대를 못 미치고 있다는 의견이 상당 부분을 차지하고 있다.
[0004] 이러한 기존의 문제점을 해결하기 위하여, 하기한 선행기술 문헌인 대한민국 공개특허 10-2009-0032111호 “모니터링을 통한 실시간 에너지 관리 시스템”에서는 에너지 재생 설비, 다수의 에너지 측정 센서로 이루어진 복수의 에너지 측정 센서 그룹 및 복수의 통신장치를 구비한 관리 대상 건물에서의 에너지의 생성량과 소비량을 측정하도록 네트워크를 통해 연결된 모니터링을 통한 실시간 에너지 관리 시스템에 있어서, 상기 복수의 에너지 측정 센서 그룹 각각은 상기 관리 대상 건물 내에 에너지 종류별로 설치되고, 에너지 측정 센서 그룹에 포함된 다수의 에너지 측정 센서는 에너지 용도별로 설치되며, 상기 복수의 통신 장치 각각은 상기 관리 대상 건물 내에 에너지 종류별로 설치되어, 상기 에너지 용도별로 설치된 다수의 에너지 측정 센서로부터 감지된 신호를 수신하고, 상기 관리 대상 건물에는 상기 복수의 통신 장치와 연결되어 복수의 통신 장치로부터 미가공 데이터를 수신하기 위한 데이터 수집 서버가 설치되며, 상기 실시간 에너지 관리 시스템은, 상기 데이터 수집 서버에서 수집된 미가공 데이터를 수신하여 에너지 관리에 요구되는 가공된 데이터를 생성하기 위한 데이터 처리 서버를 포함하며, 상기 에너지 측정 센서는 전력량계, 유량계, 온도계, 가스 유량계 중 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 모니터링을 통한 실시간 에너지 관리 시스템을 제안되어 개시되었다.
[0005] 그러나 상기 기존 발명의 경우 실시간 전력 사용량 모니터링 위주의 에너지 관리 소프트웨어로 초기 도입비용에 비해 ROI(투자회수)가 지나치게 늦은 것이 가장 큰 문제이며, 에너지 관리 분야에서 대부분의 설비 제어 계획은 온도 규정을 맞추거나 정해놓은 온도 혹은 범위 내에서 유지하는 것이 전부이기 때문에 단지 표면적인 에너지 절감만 가능하다는 것이다. 즉, 중소기업 공장을 가동하는 설비의 동작을 환경 및 기계 정보가 특정 설정 수치에 사이 일 때 동작하도록 만들어져 에너지 소비 최적화가 지능화되어 있지 않고 단순히 사용자의 에너지 절약 행동 의지에 의존적이라는 것이 가장 큰 문제이다.
[0006] 따라서 본 발명은 다년간의 소프트웨어 개발 경력을 바탕으로 중소기업에서 소비되고 있는 에너지 소비량과 관리에 사용되는 방대한 데이터를 효과적으로 처리하고 가공할 수 있도록 데이터마이닝 및 신호처리기법을 적용한 전처리 프로세서 기술을 개발하고, 전처리된 데이터를 기반으로 지능화된 에너지 관리 소프트웨어를 개발할 것이다.
또한 지능화된 에너지 관리 소프트웨어의 주요 목적은 실시간 에너지 사용량을 분석, 예측하여 최적의 에너지 사용을 결정할 수 있도록 유용한 정보를 제공하는 것이다.
본 발명은 중소기업을 위한 스마트폰, 웹기반, ASP기반의 보급형 에너지관리시스템을 개발하는 것이다. 에너지 절감 효과의 극대화를 위한 에너지관리시스템의 개발을 통하여 에너지 원격검침 및 자동 제어, 원 단위 관리, 설비관리, 에너지종합관리 기술을 적용하여 에너지 절감 및 에너지 사용실적 분석, 에너지 효율분석, 에너지 COST분석, KPI(핵심성과지표)분석등을 수행 하고 각종 설비자원을 중앙제어방식에 의해 효율적으로 통제 및 활용 하고자 한다. 또한 에너지관리시스템에 대한 투자여력이 없는 중소기업을 위하여 웹기반, ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 방식의 보급형(저가형) 에너지관리 시스템을 구축 하는 것을 그 과제로 한다.
[0009] 상기한 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 에너지관리를 위한 기준정보를 등록하고 등록된 기준정보를 기반으로 에너지 검침이 이루어진다, 에너지검침은 자동계측제어시스템(140)을 통한 자동검침과 스마트폰 앱 프로그램(110)을 통한 수동검침을 통하여 검침된다.
검침된 에너지데이타는 통합에너지관리DBMS(150)에 저장되며, 저장된 통합에너지데이타는 에너지분석시스템(160)과 에너지모니터링시스템(170)을 통하여 에너지 모니터링 및 분석이 이루어진다.
에너지분석시스템(160)을 통하여 분석되는 정보로는 기술체계 분석, 관련공정분석, 원단위 분석, 에너지 소비량 분석, 매출/생산/제품별 등 세분화된 에너지 원단위 분석, 에너지 효율분석, 에너지비용분석, KPI(핵심성과지표)분석등이 있다.
분석된 정보는 사용자에게 피드백(Feedback) 되어 에너지 절감 및 효율 개선을 위한 자료로 활용 된다.
본 발명의 구성은 제조현장에 전력량계(121), 압력계, 유량계(122), 가스미터, 온수미터, 수도미터와 같은 계측기기(120)를 통하여 에너지 데이터가 수집된다. 수집된 에너지 데이타는 원격제어장치(130) 통하여 서버에 전송 되며, 전송된 정보는 자동계측제어시스템(140)을 통하여 에너지관리통합DBMS(150)에 저장된다. 저장된 에너지 데이타는 스마트폰 앱프로그램(110)을 이용하여 에너지 모니터링 및 제어를 할 수 있는 것이 특징이다.
[0010] 또한 제조현장 및 건물 내의 에너지를 소비하는 기기의 전력소모량을 실시간 측정할 수 있는 저가의 유무선 통합 전력량계(121) 활용을 통해 시스템의 초기 구축 비용을 획기적으로 절감할 수 있고, 측정된 전력 소비량을 고객의 현장 상황에 따라 유선 또는 무선으로 용이하게 설치할 수 있는 유무선 통합 원격제어장치(130)(M2M)를 활용하여 안정적으로 서버까지 측정 데이터를 전달할 수 있다.
[0011] 에너지관리시스템에 대한 투자여력이 없는 중소기업을 위하여 웹기반,
ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 방식의 보급형 에너지관리시스템으로 구성 되는 것을 특징으로 한다. ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 는 WEB을 이용해 응용 프로그램을 사용할 수 있게 해주는 서비스이다. 즉 에너지관리시스템을 자신의 컴퓨터에서 직접 실행하는 것이 아니라 인터넷에 접속하여 해당 업체의 서버를 통해 실행 시키는 것이다. 시스템 소프트웨어를 구입할 필요가 없으며 해당 프로그램이 설치 되어 있지 않은 컴퓨터에서도 실행시킬 수 있다.
[0012] 본 발명에 의하는 경우, 비용절감측면, 품질향상 측면, 에너지효율측면,
관리혁신측면에 아래와 같은 효과가 있다.
비용절감측면에서는
1. 계측, 감시 및 제어를 통해 에너지 비용 절감 가능(5~30%)
2. 전력사용량 Peak Time 관리를 통한 전력 비용절감
3. 축적된 Data를 통한 효율적인 설비관리로 불필요한 투자억제
4. 검침 및 모니터링/에너지 원단위 관리 자동화로 비용절감
(에너지 Loss 발생 실시간 파악 및 제거, 업무자동화에 따라 조직 Slim화, 원단위 관리를 통한 손실 원단위 제거)
품질향상측면에서는
1. 에너지 관리시스템을 통한 에너지 종합품질 관리로 에너지원별 공급품질 감시 및
저하요인 제거
2. 에너지원별 공급표준 및 공급 최적화율 산정 및 적용
3. 품질 vs 제조 상관관계 분석 Data 제공을 통한 품질향상
에너지 효율측면에서는
1. 체계적이고 효율적인 운영 시스템 및 저비용/고효율 구현
2. 다소비설비 인자/원인 분석을 통한 설비효율 증대 방안 도출
3. 설비별 효율분석을 통해 저효율설비 보전시점 판단
4. 에너지 모니터링 및 제어시스템 통합관리로 관리 효율 증대
5. 체계적이고 효율적인 운영 시스템 및 저비용고효율 구현
관리혁신측면에서는
1. 에너지 종합정보 제공 및 KPI 지표로 활용
2. 에너지 절감활동을 정책적으로 강력하게 지원가능
3. 자동 원격 검침으로 검침 시간 절감, Data 정합성/신뢰성 보장
4. 장애발생시 신속한 문제 인지 및 해결
5. 점검이력 Data 장기적 활용성 확보 및 점검업무 대응체제 마련
6. 통합적 운영에 따른 업무 협조 및 정보교환 등의 효과적 수행
7. 각종 통계 자료의 원활한 활용
도 1 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 시스템 전체 구성 다이어그램
도 2 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 시스템 연계 구성 다이어 그램
도 3 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 시스템 기능 구성도
도 4 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 스마트폰 앱 프로그램
도 5 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 종합현황모니터링 GUI
도 6 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 에너지효율분석 GUI
도 7 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 연간/월간 에너지사용량 GUI
도 8 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 연간/월간 CO2발생현황 GUI
도 9 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 에너지원단위분석 GUI
도 10 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 자동계측제어 GUI
도 2 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 시스템 연계 구성 다이어 그램
도 3 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 시스템 기능 구성도
도 4 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 스마트폰 앱 프로그램
도 5 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 종합현황모니터링 GUI
도 6 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 에너지효율분석 GUI
도 7 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 연간/월간 에너지사용량 GUI
도 8 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 연간/월간 CO2발생현황 GUI
도 9 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 에너지원단위분석 GUI
도 10 : 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지관리시스템의 자동계측제어 GUI
[0014]이하에서는 첨부된 도면을 참조로 하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 중소제조기업을 위한 스마트폰 및 ASP기반의 보급형 에너지관리시스템(100)을 상세히 설명한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 한 동일한 참조부호로 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략 한다.
[0015] 본 발명은 , 도 1 및 도 2에 도시한 것과 같이 계측기기(120), 원격제어장치(130),자동계측제어시스템(140), 통합에너지관리 DBMS(DataBase Management System)(150), 에너지분석시스템(160), 스마트폰 앱 프로그램(110), 에너지모니터링시스템(170)을 포함하여 구성된다.
[0016] 먼저 계측기기(120)에 관하여 설명한다.
에너지 관리의 가장 기초적이고 기본적인 데이터의 초입단계를 감시 및 관리하기 위하여 전력, 유량, 열량, 압력등을 실시간으로 계측하고 유무선 통신기능을 탑재, 데이터의 보관(Logging)및 전송을 목적으로 하는 계측기기가 필요하며 에너지관리를 위한 계측기기(120)로는 전력량계(121), 압력계, 유량계(122), 가스미터, 온수미터, 열량계등이 있다.
[0017] 다음으로 원격제어장치(M2M)(130)에 관하여 설명한다.
최근 정보통신기술의 발달로 연산, 통신 및 네트워킹 기능이 가능한 소형 장치들은 정보화 기기뿐만 아니라 계량기, 온도계와 같은 일반적인 사물에 부착되고 있다. 사물에 부착된 이러한 소형 장치들은 사물의 정보를 자동으로 획득하게 해주거나 사물간의 통신 네트워크를 통해 정보의 상호 공유가 가능하게 한다. 이와 같이 사물에 부착된 통신 장치를 이용하여 사물이 네트워크에 연결되거나 사물 간에 통신 네트워크를 구성하여 정보를 공유하는 개념 및 기술을 지칭하는 용어로 원격제어장치(130)(M2M)(Machine to Machine)가 있다.
원격제어장치(130)(M2M)(Machine to Machine)는 중소제조기업을 위한 스마트폰 및 ASP기반의 보급형 에너지관리시스템 (100)의 필수적인 핵심 기술 요소이다.
일반적인 에너지 관리 솔루션에서의 사물 간 통신을 제공하기 위한 구성 요소는 중소기업의 공장에서 국부적으로 연결될 수 있는 유무선 통합형 M2M(Machine to Machine) 통신모듈과, 무선통신사업자 외부 통신망과 접속하여 외부 이종 네트워크로 연결시킬 수 있는 유무선 통합형 M2M 게이트웨이로 구분되지만, 본 발명에서는 외부 IDC센터에 위치한 중앙관제서버로 안정적인 데이터를 전달하기 위하여 유무선 통합형 M2M 게이트웨이 기술을 특징으로 한다.
원격제어장치(130)(M2M)(Machine to Machine)는 정보의 전송 요구에 응답하여 수집, 저장된 정보를 보내거나, 자동으로 장치에 저장되어 있는 정보를 전송할 수 있는 능력을 가져야 한다. 원격제어장치(130)(M2M)(Machine to Machine)는 통신환경에 따라 안정적인 데이터 전송을 위해 유무선 통신 모듈과 안정적으로 전원을 공급해 줄 수 있는 전원부, 데이터를 유용한 정보로 가공해 주는 처리부 등으로 구성된다.
[0018] 다음으로 자동계측제어시스템(140)에 관하여 설명한다.
에너지가 사용되는 부하단으로 부터 사용량을 자동집계 하기위한 자동계측제어시스템(140)이 필요하다.
또한 에너지관리의 필수 요소인 전력, 가스, 용수의 실시간 데이터 추출 및 에너지 절약 제어를 위한 원격제어장치(130)(M2M:Machine to Machine)과의 통신은 필수적인 요소이다.
자동계측제어시스템 구성시 서비스의 연속성을 보장할 수 있는 고가용성(High Availability) 솔루션을 사용하여 시스템 및 데이터에 대한 이중화를 구현, 여러 장애 환경들에 대한 자동 감지 및 복구를 제공하고 이를 통한 전체 시스템 환경의 안정성과 서비스 운영의 보다 높은 가용성을 제공할 수 있도록 고려하여야 한다.
또한 현장의 계측기기(120)로부터 데이터를 자동으로 실시간 수집 후 저장 및 분석을 통해 효율적인 에너지관리 시스템을 구축해야 하므로 이를 위해서는 그 근거가 되는 데이터 수집의 정확성이 요구된다. 즉 수집된 데이터의 정합성 검증 기능을 지원하도록 시스템을 구성하는 것이 바람직하다.
자동계측제어시스템(140)의 제어기능은 다음과 같다.
○ Demand 제어 기술 : 현재의 전력요금 체계가 최대 수요 전력계 (Demand Meter)의 검침 당월을 포함한 직전 12개월 중(최대 수요전력계 설치기간이 12개월 미만인 경우에는 그 기간 중) 최대 수요 전력을 요금 적용 전력에 사용하므로 사용전력의 최대치 제어를 하여 전력요금을 감소시키는 기술이다.
○ 엔탈피 제어 : 환절기 등에 외기의 엔탈피가 실내공기 또는 환기의 엔탈피보다 낮을 때나 외기를 냉방용으로 사용가능할 때 외기를 유효하게 도입하여 에너지를 절감하는 기술이다.
○ 최적 기동/ 정지 제어 : 실내온도와 외기온도를 측정하여 최적시간을 판단하여 공조 장치를 기동/정지함으로써, 불필요한 빌딩내의 잠재에너지를 줄여 전력 및 공조에너지를 절감하는 기술이다.
○ 역률 제어 : 전기 역률이 저하할 경우 매월 전기 사용량을 계량할 역률을 계산하여 기준율인 90%를 1% 미달할 때 마다 전기료를 1%씩 가산하므로 일정이하의 역률을 유지하도록 자동으로 콘덴서를 연결 또는 차단해 줌으로써 전력요금을 감소시키는 기술이다.
○ Time Schedule 제어 : 건물내 장소별, 영업시간에 따른 일정하고 규칙적인 Time Schedule 프로그램에 의해 자동 점·소등 시켜 효과적인 조명 관리 및 에너지 절감 기술이다.
○ 분산 제어 기능 : 모든 시스템이 분산처리기능을 통해서 주 제어 장치 및 통신선 이상 시에도 각 조명패널이 개별 기능 모드(Stand-Alone)로 전환 기술이다.
[0018] 다음으로 통합에너지관리 DBMS(DataBase Management System)(150)에 관하여 설명한다.
자동계측제어시스템(140)에서 수집된 에너지데이터는 통합에너지관리 DBMS(DataBase Management System)(150)에 저장되어 관리된다.
저장된 데이터는 에너지분석을 위하여 사용되며 분석된 데이터는 사용자에게 피드백 되어 에너지 효율개선에 활용된다.
[0019] 다음으로 에너지분석시스템(160)에 관하여 설명한다.
통합에너지관리 DBMS(DataBase Management System)(150)에 저장된 에너지 데이터를 기반으로 에너지 사용량에 대한 분석이 이루어진다.
분석기능으로는 도 3에 도사한 것과 같이, 에너지 사용실적 및 품질관리, 에너지 효율 분석, 에너지 비용관리, 에너지 사용 모니터링,에너지 사용에 대한 평가부분, 기초정보, 권한관리 부분으로 구성되어 있다.
구체적인 기능으로는 원단위 분석, 에너지 사용량 분석, 설비별/에너지원별 주요KPI 관리, 에너지 효율 분석, 에너지 수요 예측, 실시간/기간별 에너지 사용량 분석, 에너지 포인트 추이, 에너지 사용량 추이등이 있다.
에너지 사용 실적은 각 계측기기(120)로부터 실시간으로 집계되어 점검 개소별, 조직별, 시간대별, 주요 설비별로 관리하고 월마감시 사용금액을 집계하여 ERP(전사적자원관리) 또는 MES(제조실행시스템)와 연계하여 원가에 반영 할 수 있도록 한다.
에너지 품질관리는 에너지원별로 품질지수를 관리하여 각 계측기기(120)로부터 올라오는 품질정보를 분석하여 기준치와 이상이 발생시 이력생성, 알람 통보를 하며, 품질에 대한 정보를 추이 형태로 제공한다.
에너지 효율관리는 구축한 에너지 밸런스에서 사용된 에너지 중 유효하게 쓰인 에너지 비율을 구하여 손실을 파악한다. 이를 통해 공정의 최적 운전상태 유지 및 부하 관리를 한다.
에너지 수요예측은 원단위와 생산계획을 토대로 에너지 수요 예측 정보를 생성 관리하여 원활한 에너지 수급을 지원한다.
에너지 원단위관리는 사용한 에너지를 매출, 생산, 건물, 제품별 등 세분화된 원단위 관리를 수행하며 이를 통하여 원단위 변화 원인 분석 및 절감 방안을 확보한다.
본 발명에서는 에너지분석시스템(160)의 모든 기능들이 웹을 기반하여 구성되는 것을 특징으로 한다. 또한 에너지관리시스템에 대한 투자여력이 없는 중소기업을 위하여 ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 방식을 채택함을 특징으로 한다.
[0020] 다음으로 스마트폰 앱 프로그램(110)에 관하여 설명한다.
스마트폰 앱 프로그램(110)은 사용자가 스마트폰을 이용해서 집계된 데이터를 화면으로
분석, 가공할 수 있고 에너지 분석을 위한 설정항목을 직접 입력관리 할 수 있는 프로그
램이다. 기능으로는 에너지 사용량 모니터링, 제어기능, 이상상황 분석용 정보 조회, 알람
기능등이 있으며 현장에서 작업과 관련된 정보를 즉시 제공하도록 구성 되어 진다.
본 발명의 특징은 분산처리 분야와 인공지능 분야가 서로 유기적으로 미치며 발전된 것
으로 여러 작업을 이동 에이전트의 독자적인 권한을 가지고 동시에 수행할 수 있는 자율
성을 확보 하는것을 특징으로 한다.
또한 단순한 코드의 이동과는 달리 이동 에이전트에서 이동되는 코드에는 실행 가능한
코드와 메모리 상태, 실행에서 얻은 데이터 등을 포함하며, 이동한 후 다시 활성화 되어
수행하는 코드 이동성(Mobility)을 고려한 것이 특징이다.
[0021] 다음으로 ASP(Application Service Provider. 응용소프트웨어 임대)(180)에 관하여 설명한다.
ASP(Application Service Provider. 응용소프트웨어 임대)(180)는 에너지관리시스템을 웹애플리케이션 호스팅 서비스를 하는 것을 말한다.
웹애플리케이션 호스팅서비스는 소프트웨어를 패키지 형태로 판매하지 않고 일정한 요금을 받고 인터넷을 통해 임대해 주는 서비스이다. 즉 인터넷과 같은 통신망을 통해 에너지관리시스템을 저가로 중소기업에 빌려주는 것이다.
즉 유사 업종 및 유사 지역의 중소제조기업들이 공동으로 에너지관리시스템 사용하는 방식을 말하며, 중소제조기업은 월 사용료만 지불 하고 시스템 사용 할 수 있는 것이 특징이다.
[0022]이상에서, 도면과 명세서에서 최적 실시 예들이 개시되었다. 여기서
특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100 : 중소제조기업을 위한 스마트폰 및 ASP기반의 보급형 에너지관리시스템
110 : 스마트폰 앱 프로그램
120 : 계측기기
121 : 전력량계
122 : 유량계
130 : 원격제어장치(M2M → Machine To Machine)
140 : 자동계측제어시스템
150 : 통합 에너지관리 DBMS(DataBase Management System)
160 : 에너지분석시스템
170 : 에너지모니터링시스템
180 : ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션)
110 : 스마트폰 앱 프로그램
120 : 계측기기
121 : 전력량계
122 : 유량계
130 : 원격제어장치(M2M → Machine To Machine)
140 : 자동계측제어시스템
150 : 통합 에너지관리 DBMS(DataBase Management System)
160 : 에너지분석시스템
170 : 에너지모니터링시스템
180 : ASP(Application Service Provider, 임대 어플리케이션)
Claims (1)
- 사용자가 스마트폰을 이용해서 집계된 에너지 데이터를 화면으로 분석, 가공할 수 있고
에너지 분석을 위한 설정 항목을 직접 입력관리 할 수 있는 스마트폰 앱 프로그램(110);
에너지 관리의 가장 기초적이고 기본적인 제조현장에 전력량계(121), 압력계, 유량계(122), 가스미터, 온수미터, 수도미터부터 실시간으로 사용량을 계측하고 유무선 통신기능을 탑재, 데이터의 보관(Logging) 및 전송을 위한 계측기기(120);
정보의 전송 요구에 응답하여 수집, 저장된 정보를 보내거나, 자동으로 장치에 저장
되어 있는 정보를 전송할 수 있는 원격제어장치(130)(M2M : Machine To Machine);
에너지가 사용되는 부하단으로 부터 사용량을 자동 집계 하고 에너지관리의 필수 요소인 전력, 가스, 용수의 실시간 데이터 추출 및 에너지 절약 제어를 위한 원격제어장치(130)(M2M:Machine to Machine)와의 통신을 위한 자동계측제어시스템(140);
자동계측제어시스템(140)와 스마트폰 앱 프로그램(110)에서 수집된 에너지 데이터를 통합 관리하고 에너지분석 및 모니터링을 위한 기반이 되는 통합에너지관리 DBMS(DataBase Management System)(150);
통합에너지관리 DBMS(DataBase Management System)(150)에 저장된 에너지 데이터를 기반으로 에너지 사용량에 대한 분석이 이루어지며 분석기능으로는 에너지 사용실적 및 품질관리, 에너지 효율 분석, 에너지 비용관리, 에너지 사용 모니터링,에너지 사용에 대한 평가관리, 기초정보, 권한관리 부분으로 구성되어지는 에너지분석시스템(160);
통합에너지관리 DBMS(DataBase Management System)(150)에 저장된 에너지 데이터를
기반으로 에너지사용량에 대한 실시간 모니터링을 위한 에너지모니터링시스템(170);
소프트웨어를 패키지 형태로 판매하지 않고 일정한 요금을 받고 웹(WEB)을 통하여 임대해 주는 서비스인 ASP(Application Service Provider. 응용소프트웨어 임대)(180);
[청구항 2]
청구항 1에 있어서
에너지 분석 및 모니터링을 ASP(180)(Application Service Provider, 임대 어플리케이션) 방식으로 중소제조기업에 제공하는것을 특징으로 하는 중소제조기업을 위한 스마트폰 및 ASP기반의 보급형 에너지관리시스템(100).
[청구항 3]
청구항 1에 있어서
에너지 분석 및 모니터링, 각종 제어(Demand 제어/엔탈피 제어/최적 기동&정지 제어/역률 제어/ Time Schedule 제어/분산 제어)를 WEB방식의 구현을 특징으로 하는 중소제조기업을 위한 스마트폰 및 ASP기반의 보급형 에너지관리시스템(100).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020110134109A KR20130082668A (ko) | 2011-12-14 | 2011-12-14 | 중소제조기업을 위한 스마트폰, 에이에스피기반의 보급형 에너지관리시스템 |
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Family Applications (1)
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2011
- 2011-12-14 KR KR1020110134109A patent/KR20130082668A/ko not_active Application Discontinuation
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