KR20150072725A - 홈 네트워크에서 비정상 전자 기기를 관리하는 장치 및 방법 - Google Patents

홈 네트워크에서 비정상 전자 기기를 관리하는 장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

홈 네트워크에서 별도의 측정 장치 없이 전자 기기라면 모두 사용할 수밖에 없는 전력의 사용 패턴을 관찰하여 일반 전자 기기 및 스마트 전자 기기를 인식하여 비정상적으로 동작하는 전자 기기를 감시하여 관리하기 위한 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명의 일 측면에 따른, 전력선으로 연결된 전자 기기들에서 비정상 전자 기기를 판단하는 제어 장치는, 상기 전자 기기들을 소정 개수의 그룹으로 그룹핑하고 각 그룹 내에서 대표 전자 기기를 선정하는 그룹핑부; 전력 사용량을 측정할 수 있는 미터 인스턴스를 생성하는 생성부; 상기 생성된 미터 인스턴스를 상기 각 그룹 내 대표 전자 기기로 전송하는 전송부; 각 그룹 내 대표 전자 기기에 설치된 미터 인스턴스로부터 그룹 내 각 전자 기기의 전력 사용량을 수신하는 수신부; 및 기 설정된 보안 패턴과 상기 수신된 전력 사용량의 패턴을 비교하여 비정상 기기를 판단하는 판단부;를 포함한다.

Description

홈 네트워크에서 비정상 전자 기기를 관리하는 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR MANAGING ABNORMAL ELECTRIC DEVICE IN HOME NETWORK}
본 발명은 홈 네트워크 기술에 관한 것으로, 보다 구체적으로 홈 네트워크 내에서 비정상적인 전자 기기를 분석하고 추출하여 관리하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.
통신 장치, 네트워크 기술 등의 발전으로 인하여, 홈 네트워크라는 개념이 등장하였다. 홈 네트워크는 가정에 설치된 복수의 기기(예컨대, 컴퓨터, 텔레비전, 냉장고 등)를 하나의 네트워크로 형성하고, 사용자의 명령에 따라 각 기기들을 제어한다. 이러한 홈 네트워크를 구현하기 위해서는 댁내 전자 기기들은 스마트 기기여야 한다.
스마트 기기와 일반 기기의 차이점은 여러 가지가 있겠지만 단 한가지를 꼽으라면 통신 기능일 것이다. 스마트 기기는 통신 기능을 통하여 다른 기기 또는 사람과의 인터랙션(interaction)을 통해 정보를 수집하고 서버에 정보 처리를 요청하는 등의 일련의 과정을 수행한다. 즉, 통신 기능, 즉 통신모듈과 그 소프트웨어의 존재가 스마트 기기의 특징이라 할 수 있다.
반면, 스마트 기기와 일반 기기 모두 전자 기기라는 공통점을 가진다. 즉, 전기를 사용하여 동작하는 특징이 있다. 어떤 기기라도 동작하기 위해서는 필수적으로 전력이 필요하다. 현재 댁내에는 연산 능력과 통신 기능을 갖춘 스마트 기기들과 그렇지 않은 일반 기기들이 함께 동작하고 있으며 미래가 발전하여도 이와 같은 구성을 유지될 것이다. 아날로그와 디지털이 공존하는 현재처럼 미래에도 일반 전자 기기의 사용이 공존할 것이다.
한편, 최근 3D 프린터가 상용화되어 사용되고 있다. 3D 프린터는 미리 입력한 설계도에 따라 3차원 입체 물품을 제작할 수 있는 기기이다. 이러한 3D 프린터를 이용하면 권총이나 다양한 전자 기기들을 댁내에서 제작할 수 있게 된다. 아울러, 최근에는 다양한 종류의 전자 기기가 보급되고 있고 에너지 자원의 고갈로 전력 공급이 전력 수요를 따라가지 못하면서 전력 거래에 대한 방안이 제안되고 있다. 따라서 이러한 전력 환경에서 3D 프린터 등을 이용한 전력 도난이나 전기 자동차의 보급에 의한 전기 자동차의 불법 충전 또는 전력 해킹의 문제점이 나타날 수 있다. 특히 댁내에서 3D 프린터로 인가되지 않은 전자 기기를 제조하여 사용할 경우 전자 기기의 과열, 과부하 등으로 인한 화재의 발생 가능성도 높아질 수 있다.
이에 따라 최근에는 전자 기기들의 전력 사용량을 측정하기 위한 멀티 탭 등의 기술이 제안되고 있으나, 이는 전용의 멀티 탭 또는 플러그를 필요로 한다. 전력 사용량의 모니터링을 위한 이러한 별도의 액세서리 형태의 측정 장치들의 구성은 상품으로서 소비자 보급과 서비스의 확산에 걸림돌로 작용할 수 있다.
국내공개특허공보 10-2005-0094251(2005.09.27)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로, 홈 네트워크에서 별도의 측정 장치 없이 전자 기기라면 모두 사용할 수밖에 없는 전력의 사용 패턴을 관찰하여 일반 전자 기기 및 스마트 전자 기기를 인식하여 비정상적으로 동작하는 전자 기기를 감시하여 관리하기 위한 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른, 전력선으로 연결된 전자 기기들에서 비정상 전자 기기를 판단하는 제어 장치는, 상기 전자 기기들을 소정 개수의 그룹으로 그룹핑하고 각 그룹 내에서 대표 전자 기기를 선정하는 그룹핑부; 전력 사용량을 측정할 수 있는 미터 인스턴스를 생성하는 생성부; 상기 생성된 미터 인스턴스를 상기 각 그룹 내 대표 전자 기기로 전송하는 전송부; 각 그룹 내 대표 전자 기기에 설치된 미터 인스턴스로부터 그룹 내 각 전자 기기의 전력 사용량을 수신하는 수신부; 및 기 설정된 보안 패턴과 상기 수신된 전력 사용량의 패턴을 비교하여 비정상 기기를 판단하는 판단부;를 포함한다.
상기 생성부는, 상기 각 그룹 내에서 비 스마트 기기들을 가상의 하나의 전자 기기로 인식하도록 상기 미터 인스턴스를 설정할 수 있다.
상기 판단부는, 상기 수신부에서 수신되는 전자 기기의 과거 전력 사용량의 패턴을 보안 패턴으로 추출할 수 있다.
상기 판단부는, 일정한 기간을 복수의 구간으로 나누고 각 구간에서의 전력 사용량의 방향 벡터를 보안 패턴으로 추출할 수 있다.
상기 판단부는, 상기 복수의 구간 중 일부 구간의 방향 벡터를 보안 패턴으로 이용할 수 있다.
상기 판단부는, 보안 패턴을 일정한 주기로 업데이트할 수 있다.
상기 제어 장치는, 센서로부터 센싱 정보를 수집하는 수집부; 및 일정 정보와 상기 센싱 정보를 토대로 전력 사용의 예외 이벤트를 분석하는 분석부;를 더 포함할 수 있고, 상기 판단부는, 상기 분석부에서 예외 이벤트로 분석된 시기의 전력 사용량은 패턴 비교에서 제외할 수 있다.
상기 분석부는, 상기 수집부에서 센싱 정보 수집시, 캘린더 단말로 일정 정보를 요청하여 수신할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 전력선으로 연결된 전자 기기들에서 비정상 전자 기기를 판단하는 방법은, 상기 전자 기기들을 소정 개수의 그룹으로 그룹핑하고 각 그룹 내에서 대표 전자 기기를 선정하는 그룹핑 단계; 전력 사용량을 측정할 수 있는 미터 인스턴스를 생성하는 생성 단계; 상기 생성된 미터 인스턴스를 상기 각 그룹 내 대표 전자 기기로 전송하는 전송 단계; 각 그룹 내 대표 전자 기기에 설치된 미터 인스턴스로부터 그룹 내 각 전자 기기의 전력 사용량을 수신하는 수신 단계; 및 기 설정된 보안 패턴과 상기 수신된 전력 사용량의 패턴을 비교하여 비정상 기기를 판단하는 판단 단계;를 포함한다.
상기 생성 단계는, 상기 각 그룹 내에서 비 스마트 기기들을 가상의 하나의 전자 기기로 인식하도록 상기 미터 인스턴스를 설정할 수 있다.
상기 판단 단계는, 상기 수신 단계에서 수신되는 전자 기기의 과거 전력 사용량의 패턴을 보안 패턴으로 추출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 판단 단계는, 일정한 기간을 복수의 구간으로 나누고 각 구간에서의 전력 사용량의 방향 벡터를 보안 패턴으로 추출하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 판단 단계는, 상기 복수의 구간 중 일부 구간의 방향 벡터를 보안 패턴으로 이용할 수 있다.
상기 방법은, 센서로부터 센싱 정보를 수집하는 수집 단계; 및 일정 정보와 상기 센싱 정보를 토대로 전력 사용의 예외 이벤트를 분석하는 분석 단계;를 더 포함하고, 상기 판단 단계는, 상기 분석 단계에서 예외 이벤트로 분석된 시기의 전력 사용량은 패턴 비교에서 제외할 수 있다.
상기 분석 단계는, 캘린더 단말로 일정 정보를 요청하여 수신하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명은 전력 사용량을 스스로 측정할 수 있는 스마트 전자 기기뿐만 아니라, 비 스마트 전자 기기인 일반 전자 기기들의 전력 사용량을 측정하여 비정상적인 동작을 나타내는 일반 전자 기기를 식별할 수 있게 한다.
따라서, 본 발명은 비정상적인 동작을 수행하는 일반 전자 기기를 식별하여 문제 기기의 전력을 차단하는 등의 제어 및 관리를 수행하여 댁내 전체 전력의 QoS(Quality of Service)를 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 기기 관리 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 그룹핑 결과를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 기기 관리 시스템에서 비정상 기기를 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홈 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예외 상황 처리 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 사용량의 그래프 그리고 그 전력 사용량의 변화에 관한 벡터 방향을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 전자 기기를 사용자에게 통보하는 인터페이스를 나타낸 도면이다.
상술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통하여 보다 분명해 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 일실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 기기 관리 시스템의 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 비정상 기기 관리 시스템은 스마트 미터(110), 홈 제어 장치(120) 그리고 댁내에 설치되는 조명, TV, PC 등의 전력을 사용하는 전자 기기를 포함한다.
스마트 미터(smart meter)(110)는 댁내에서 소비되는 전체 전력 사용량을 측정한다. 스마트 미터(110)는 댁내 전체 전력 사용량을 상기 홈 제어 장치(120)로 실시간 전송한다.
홈 제어 장치(120)는 댁내에 설치되는 전자 기기 중 비정상 기기를 판단한다. 여기서 비정상 기기란 3D 프린터로 제작되어 비정상적인 전력을 사용하는 전자 기기 또는 전력을 해킹하는 해킹 툴이 설치된 전자 기기 등을 일컫는다. 그러나 여기에 제한되지 않고 일상적인 전력 사용 패턴을 보이지 않는 전자 기기는 비정상 기기에 포함될 수 있다.
홈 제어 장치(120)는 댁내 설치된 전자 기기들의 전력 연결 관계를 분석하여 전자 기기들을 그룹핑하고, 각 그룹의 대표 전자 기기에 전력 사용량을 측정할 수 있는 미터 인스턴스를 전송한다. 여기서 대표 전자 기기는 자체적으로 연산 장치 및 메모리를 구비하여 프로그램을 구동할 수 있는 스마트 기기이다. 상기 미터 인스턴스는 스마트 미터(110)의 기능적인 속성, 즉 전력 사용량을 측정하는 기능적 속성을 상속받은 모듈이다.
홈 제어 장치(120)는 각 전자 기기 간의 물리적인 연결 관계에 기초하여 스마트 기기를 중심으로 전자 기기들을 그룹핑할 수 있다. 홈 제어 장치(120)는 주 배선로에서 분기되는 분기 선로별로 전자 기기들을 그룹핑할 수 있다.
홈 제어 장치(120)는 각 그룹 내에서 스마트 기기를 제외한 비 스마트 기기들을 묶어 가상의 하나의 전자 기기로 인식하도록 상기 미터 인스턴스를 설정한다. 예를 들어, 도 1에 도시된 전자 레인지, 일반 냉장고, 김치 냉장고를 스마트 전자 기기인 김치 냉장고를 대표 전자 기기로 하여 하나의 그룹으로 만든 후, 김치 냉장고를 제외한 전자 레인지, 일반 냉장고를 가상의 하나의 전자 기기로 설정한다.
홈 제어 장치(120)는 각 그룹 내 대표 전자 기기, 즉 스마트 기기로부터 해당 그룹 내 각 전자 기기의 전력 사용량을 수신하여 저장한다. 이때 그룹 내 스마트 기기는 자체적으로 전력 사용량을 측정할 수 있고, 따라서 그룹 내 대표 전자 기기는 그룹 내 각 스마트 기기의 전력 사용량 그리고 비 스마트 기기들의 집합인 가상의 하나의 전자 기기의 전력 사용량을 홈 제어 장치(120)로 전송할 수 있다.
특별한 변수가 없는 한 각 전자 기기는 일정한 시간 동안의 전력 사용량의 패턴 변화가 일정하다. 그러나 전력 해킹 툴이 설치된 전자 기기의 경우 과거의 전력 사용량의 패턴과 다른 전력 사용량의 패턴을 보일 수 있다. 따라서 홈 제어 장치(120)는 각 그룹 내 대표 전자 기기로부터 수신된 각 전자 기기별 전력 사용량을 누적하여 저장하고 그 누적하여 저장된 전력 사용량을 토대로 각 전자 기기별로 보안 패턴을 추출하여 저장한다.
홈 제어 장치(120)는 각 전자 기기별로 전력 사용량에 따른 보안 패턴이 추출되면 그 보안 패턴과 각 전자 기기의 실시간 전력 사용량의 패턴을 비교하여, 일치하지 않는 실시간 전력 사용량의 패턴을 보인 전자 기기를 비정상 전자 기기로 판단하고 그 사실을 사용자에게 통보한다. 홈 제어 장치(120)는 댁내 평면도 상에 비정상 전자 기기가 위치하는 지역에 경고 아이콘을 표시하는 형태로 사용자에게 통보할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 홈 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 실시예에 따른 홈 제어 장치(120)는 기기 그룹핑부(210), 미터 인스턴스 생성부(220), 미터 인스턴스 전송부(230), 전력 사용량 수신부(240) 및 비정상 기기 판단부(250)를 포함한다.
홈 제어 장치(120)는 메모리, 메모리 제어기, 하나 이상의 프로세서(CPU), 주변 인터페이스, 입출력(I/O) 서브시스템, 디스플레이 장치, 입력 장치 및 RF 회로를 포함할 수 있다.
이러한 구성요소는 하나 이상의 통신 버스 또는 신호선을 통하여 통신한다. 그리고 이러한 여러 구성요소는 하나 이상의 신호 처리 및/또는 어플리케이션 전용 집적 회로(application specific integrated circuit)를 포함하여, 하드웨어, 소프트웨어 또는 하드웨어와 소프트웨어 둘의 조합으로 구현될 수 있다.
메모리는 고속 랜덤 액세스 메모리를 포함할 수 있고, 또한 하나 이상의 자기 디스크 저장 장치, 플래시 메모리 장치와 같은 불휘발성 메모리, 또는 다른 불휘발성 반도체 메모리 장치를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 메모리는 하나 이상의 프로세서로부터 멀리 떨어져 위치하는 저장 장치, 예를 들어 RF 회로와, 인터넷, 인트라넷, LAN(Local Area Network), WLAN(Wide LAN), SAN(Storage Area Network) 등, 또는 이들의 적절한 조합과 같은 통신 네트워크(도시하지 않음)를 통하여 액세스되는 네트워크 부착형(attached) 저장 장치를 더 포함할 수 있다. 프로세서 및 주변 인터페이스와 같은 홈 제어 장치(120)의 다른 구성요소에 의한 메모리로의 액세스는 메모리 제어기에 의하여 제어될 수 있다.
주변 인터페이스는 홈 제어 장치(120)의 입출력 주변 장치를 프로세서 및 메모리와 연결한다. 하나 이상의 프로세서는 다양한 소프트웨어 프로그램 및/또는 메모리에 저장되어 있는 명령어 세트를 실행하여 홈 제어 장치(120)를 위한 여러 기능을 수행하고 데이터를 처리한다.
일부 실시예에서, 주변 인터페이스, 프로세서 및 메모리 제어기는 칩과 같은 단일 칩 상에서 구현될 수 있다. 일부 다른 실시예에서, 이들은 별개의 칩으로 구현될 수 있다.
I/O 서브시스템은 디스플레이 장치, 입력 장치와 같은 홈 제어 장치(120)의 입출력 주변장치와 주변 인터페이스 사이에 인터페이스를 제공한다.
디스플레이 장치는 LCD(liquid crystal display) 기술 또는 LPD(light emitting polymer display) 기술을 사용할 수 있고, 이러한 디스플레이 장치 및 입력 장치는 용량형, 저항형, 적외선형 등의 터치 디스플레이를 구현할 수 있다. 터치 디스플레이는 홈 제어 장치와 사용자 사이에 출력 인터페이스 및 입력 인터페이스를 제공한다. 터치 디스플레이는 사용자에게 시각적인 출력을 표시한다. 시각적 출력은 텍스트, 그래픽, 비디오와 이들의 조합을 포함할 수 있다. 시각적 출력의 일부 또는 전부는 사용자 인터페이스 대상에 대응할 수 있다. 터치 디스플레이는 사용자 입력을 수용하는 터치 감지면을 형성한다. 입력 장치는 마우스, 키보드, 마이크 등의 입력 수단일 수 있다.
프로세서는 홈 제어 장치(120)에 연관된 동작을 수행하고 명령어들을 수행하도록 구성된 프로세서로서, 예를 들어, 메모리로부터 검색된 명령어들을 이용하여, 홈 제어 장치(120)의 컴포넌트 간의 입력 및 출력 데이터의 수신과 조작을 제어할 수 있다.
일부 실시예에서, 소프트웨어 구성요소는 운영 체제, 그래픽 모듈(명령어 세트) 및 다수의 어플리케이션(명령어 세트)이 메모리에 설치될 수 있다.
운영 체제는, 예를 들어, 다윈(Darwin), RTXC, LINUX, UNIX, OS X, WINDOWS 또는 VxWorks, 안드로이드 등과 같은 내장 운영체제일 수 있고, 일반적인 시스템 태스크(task)(예를 들어, 메모리 관리, 저장 장치 제어, 전력 관리 등)를 제어 및 관리하는 다양한 소프트웨어 구성요소 및/또는 장치를 포함하고, 다양한 하드웨어와 소프트웨어 구성요소 사이의 통신을 촉진시킨다.
그래픽 모듈은 디스플레이 장치 상에 그래픽을 제공하고 표시하기 위한 주지의 여러 소프트웨어 구성요소를 포함한다. "그래픽(graphics)"이란 용어는 텍스트, 웹 페이지, 아이콘(예컨대, 소프트 키를 포함하는 사용자 인터페이스 대상), 디지털 이미지, 비디오, 애니메이션 등을 제한 없이 포함하여, 사용자에게 표시될 수 있는 모든 대상을 포함한다.
RF 회로는 전자파를 송수신한다. RF 회로는 전기 신호를 전자파로 또는 그 반대로 변환하며 이 전자파를 통하여 통신 네트워크, 다른 이동형 게이트웨이 장치 및 통신 장치와 통신한다. RF 회로는 예를 들어 안테나 시스템, RF 트랜시버, 하나 이상의 증폭기, 튜너, 하나 이상의 오실레이터, 디지털 신호 처리기, CODEC 칩셋, 가입자 식별 모듈(subscriber identity module, SIM) 카드, 메모리 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 이러한 기능을 수행하기 위한 주지의 회로를 포함할 수 있다.
기기 그룹핑부(210)는 각 전자 기기 간의 물리적인 연결 관계에 기초하여 스마트 기기를 중심으로 전자 기기들을 그룹핑할 수 있다. 기기 그룹핑부(210)는 주 배선로에서 분기되는 분기 선로별로 전자 기기들을 그룹핑할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 기기의 그룹핑 결과를 나타낸 도면으로, 도 3을 참조하면, 전자 레인지(310), 일반 냉장고(320) 및 김치 냉장고(330)는 예를 들어 하나의 배선 라인에 연결되어 있어 하나의 그룹으로 묶이고, 이 중 스마트 기기인 김치 냉장고(330)가 해당 그룹 내 대표 전자 기기로 선정된다.
그리고 TV(340), PC(350), 가습기(360) 및 에어컨(370) 역시 예를 들어 하나의 배선 라인에 연결되어 있어 하나의 그룹으로 묶이고 스마트 기기인 PC(350) 및 에이컨(370) 중 PC(350)가 해당 그룹 내 대표 전자 기기로 선정된다.
전등(380)의 경우 비 스마트 기기이지만 물리적으로 연결된 스마트 기기가 없어 단독으로 존재한다.
미터 인스턴스 생성부(220)는 스마트 미터의 속성을 상속하여 상기 기기 그룹핑부(210)에 의해 만들어진 각 그룹 내에서 대표 전자 기기들이 그룹 내 전자 기기들의 전력 사용량을 측정할 수 있도록 하는 미터 인스턴스를 생성한다.
미터 인스턴스 생성부(220)는 각 그룹 내에서 스마트 기기를 제외한 비 스마트 기기들을 묶어 가상의 하나의 전자 기기로 인식되도록 상기 미터 인스턴스를 설정한다. 예를 들어, 도 3에 도시된 전자 레인지, 일반 냉장고, 김치 냉장고로 구성된 그룹에서 김치 냉장고를 제외한 전자 레인지, 일반 냉장고를 가상의 하나의 전자 기기로 설정한다.
미터 인스턴스 전송부(230)는 상기 미터 인스턴스 생성부(220)에서 생성된 미터 인스턴스를 각 그룹 내 대표 전자 기기로 전송하여 설치한다. 도 2에 도시된 바와 같이 미터 인스턴스 전송부(230)로부터 전송된 미터 인스턴스는 그룹 내 대표 전자 기기, 즉 스마트 기기에 설치되고, 미터 인스턴스는 그룹 내 각 전자 기기의 전력 사용량을 측정하여 홈 제어 장치(120)로 전송한다.
미터 인스턴스는 그룹 내 전자 기기 중 자체 전력 사용량을 측정할 수 있는 다른 스마트 기기로부터는 해당 스마트 기기의 전력 사용량을 수신할 수 있다. 그리고 미터 인스턴스는 일반 가전 기기들로 이루어진 가상의 하나의 가전 기기의 전력 사용량에 대해서는 해당 그룹 내 전체 전력 사용량에서 스마트 기기들의 전력 사용량을 차감함으로써 구할 수 있다.
도 3을 참조하여 설명하면, 전자 레인지(310), 일반 냉장고(320) 및 김치 냉장고(330)는 하나의 분기 배선에 연결되어 있고, 해당 분기 배선의 총 전력 사용량에서 스마트 기기인 김치 냉장고(330)의 전력 사용량을 차감하면, 전자 레인지(310) 및 일반 냉장고(320)로 이루어진 가상의 하나의 전자 기기의 전력 사용량이 계산된다.
전력 사용량 수신부(240)는 각 그룹 내 대표 전자 기기에 설치된 미터 인스턴스로부터 각 그룹 내 전자 기기별 전력 사용량을 수신한다. 여기서 전자 기기는 스마트 기기 그리고 가상의 전자 기기를 포함한다.
비정상 기기 판단부(250)는 상기 전력 사용량 수신부(240)로부터 수신된 각 전자 기기의 전력 사용량을 수신하여 저장하고 그 저장된 전력 사용량을 토대로 각 전자 기기별로 보안 패턴을 추출하여 저장한다. 여기서 보안 패턴은 일정한 기간 동안의 전력 사용량의 패턴으로서, 시간 단위, 또는 일 단위, 또는 주간 단위 또는 월 단위 등일 수 있다.
비정상 기기 판단부(250)는 일정한 주기로 각 전자 기기의 보안 패턴을 업데이트할 수 있다. 계절별로, 그리고 요일별로 전자 기기의 사용이 달라질 수 있으므로 이러한 점을 감안하여 각 전자 기기의 보안 패턴을 주기적으로 업데이트하는 것이 바람직하다.
비정상 기기 판단부(250)는 전자 기기별로 전력 사용량에 따른 보안 패턴이 추출되면 그 보안 패턴과 상기 전력 사용량 수신부(240)에서 수신되는 각 전자 기기의 실시간 전력 사용량의 패턴을 비교하여, 일치하지 않는 실시간 전력 사용량의 패턴을 보인 전자 기기를 비정상 전자 기기로 판단하고 그 사실을 사용자에게 통보한다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 전자 기기를 사용자에게 통보하는 인터페이스를 나타낸다. 도 8에 도시된 바와 같이, 비정상 기기 판단부(250)는 댁내 평면도에 비정상 전자 기기가 위치하는 곳을 경고 아이콘(810)으로 표시하여 알려준다.
비정상 기기 판단부(250)에서 패턴 비교하는 방법을 도 7을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 전력 사용량의 그래프 그리고 그 전력 사용량의 변화에 관한 벡터 방향을 나타낸 도면이다.
도 7의 (a)는 전자 기기의 일 단위의 전력 사용량을 선형화한 그래프로서, 하루를 총 8 개의 시간 구간으로 나눈다. 그리고 각 시간 구간에서 전력 사용량의 방향 벡터를 산출한다. 도 7의 (b)는 각 시간 구간별 전력 사용량의 방향 벡터를 나타낸다. 비정상 기기 판단부(250)는 이러한 방향 벡터를 보안 패턴으로 산출할 수 있다.
비정상 기기 판단부(250)는 전자 기기의 실시간 전력 사용량을 수신하면 보안 패턴을 산출할 때와 마찬가지로 동일한 시간 단위(예, 일 단위)로 실시간 전력 사용량을 선형화한다. 그리고 비정상 기기 판단부(250)는 실시간 전력 사용량을 보안 패턴과 마찬가지로 8 개의 시간 구간으로 나눈 후 각 시간 구간별로 전력 사용량의 방향 벡터를 산출한다.
비정상 기기 판단부(250)는 보안 패턴인 방향 벡터를 실시간 전력 사용량의 방향 벡터와 모두 비교할 수도 있으나, 보안 패턴의 일부 시간 구간의 방향 벡터와 동일한 시간 구간들의 실시간 전력 사용량의 방향 벡터와 비교하여 일치 여부를 확인할 수 있다. 예를 들어, 도 7에 있어서 0시~3시, 9시~12시, 18시~21시 구간의 방향 벡터만을 비교하여 일치 여부를 확인할 수 있다. 비교하는 시간 구간의 개수가 증가할수록 정확도는 높아지게 된다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 비정상 기기 관리 시스템에서 비정상 기기를 판단하는 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 4를 참조하면, 홈 제어 장치(120)는 댁내 각 전자 기기 간의 물리적인 연결 관계에 기초하여 스마트 기기를 중심으로 전자 기기들을 그룹핑한다(S401). 홈 제어 장치(120)는 주 배선로에서 분기되는 분기 선로별로 전자 기기들을 그룹핑할 수 있다.
전자 기기를 그룹핑한 후, 홈 제어 장치(120)는 각 그룹별로 대표 전자 기기를 선정한다(S403). 대표 전자 기기는 연산 장치와 메모리를 구비하며 운영 체제를 탑재하고 있는 스마트 기기가 선정된다.
홈 제어 장치(120)는 스마트 미터(110)의 속성을 상속하여 상기 각 그룹 내에서 대표 전자 기기들이 그룹 내 전자 기기들의 전력 사용량을 측정할 수 있도록 하는 미터 인스턴스를 생성하고, 그 미터 인스턴스를 그룹 내 대표 전자 기기로 전송한다(S405). 홈 제어 장치(120)는 각 그룹 내에서 스마트 기기를 제외한 비 스마트 기기들을 묶어 가상의 하나의 전자 기기로 인식되도록 상기 미터 인스턴스를 설정한다.
이와 같이 미터 인스턴스가 각 그룹 내 대표 전자 기기에 설치되면, 해당 미터 인스턴스는 그룹 내 각 전자 기기의 전력 사용량을 측정 및 산출하고 그 산출된 기기별 전력 사용량을 홈 제어 장치(120)로 전송한다(S407, S409). 미터 인스턴스는 그룹 내 전자 기기 중 자체 전력 사용량을 측정할 수 있는 다른 스마트 기기로부터는 해당 스마트 기기의 전력 사용량을 수신할 수 있다. 그리고 미터 인스턴스는 일반 가전 기기들로 이루어진 가상의 하나의 가전 기기의 전력 사용량에 대해서는 해당 그룹 내 전체 전력 사용량에서 스마트 기기들의 전력 사용량을 차감함으로써 구할 수 있다.
홈 제어 장치(120)는 각 그룹 내 대표 전자 기기에 설치된 미터 인스턴스로부터 각 그룹 내 전자 기기별 전력 사용량을 수신한다. 그리고 홈 제어 장치(120)는 수신된 각 전자 기기의 전력 사용량을 수신하여 저장하고 그 저장된 전력 사용량을 토대로 각 전자 기기별로 보안 패턴을 추출하여 저장한다(S411). 여기서 보안 패턴은 일정한 기간 동안의 전력 사용량의 패턴으로서, 시간 단위, 또는 일 단위, 또는 주간 단위 또는 월 단위 등일 수 있다.
홈 제어 장치(120)는 보안 패턴을 추출한 후, 그 보안 패턴과 그룹 내 대표 전자 기기로부터 수신되는 각 전자 기기의 실시간 전력 사용량의 패턴을 비교하여, 일치하지 않는 실시간 전력 사용량의 패턴을 보인 전자 기기를 비정상 전자 기기로 판단하고 그 사실을 사용자에게 통보한다(S413, S415, S417).
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 홈 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다. 도 5에 있어서 도 2와 동일한 참조부호의 구성 요소는 도 2를 참조하여 설명한 기능 및 동작을 모두 포함한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 홈 제어 장치(120)는 상황 정보 수집부(510) 및 상황 정보 분석부(520)를 더 포함한다. 일반적인 댁내 상황에서는 전자 기기의 전력 사용량의 패턴은 동일하다. 그러나 사용자의 행동 패턴의 변경, 외부 손님의 방문 등의 변수로 인하여 전자 기기를 사용하는 패턴이 평소와 다를 수 있다. 이러한 예외 상황은 비정상 전자 기기의 판단에 오류를 유발할 수 있으므로 예와 상황에 대한 처리가 필요하다.
도 5에 있어서 센서(530)는 도시된 바와 같이, 사용자의 움직임을 검출하는 모션 센서, 댁내 바닥에 설치되어 사용자의 무게를 검출하는 압력 센서, 전자 기기의 동작을 원격 제어하는 리모콘의 적외선 신호를 감지하는 적외선 센서, 댁내 영상을 촬영하는 이미지 센서 등을 포함한다. 이러한 센서(530)의 센싱 정보는 홈 제어 장치(120)의 상황 정보 수집부(510)로 전달된다.
상황 정보 수집부(510)는 WiFi와 같은 무선 랜 통신, 또는 애드혹 네트워크 또는 블루투스나 지그비 등의 근거리 무선 통신, 또는 UWB(Ultra WideBand) 무선 기술 등을 통해 센서(530)와 통신할 수 있다.
또한 상황 정보 수집부(510)는 캘린더 단말(540)과 통신하여 댁내 구성원의 일정 정보를 수신할 수 있다. 여기서 캘린더 단말(540)은 일정 관리 어플리케이션이 설치된 전자 액자 또는 스마트 폰과 같은 단말일 수 있고, 사용자로부터 입력된 일정 정보를 상기 상황 정보 수집부(510)로 일정한 주기마다 또는 일정 정보가 입력될 때 실시간으로 전송할 수 있다.
상황 정보 분석부(520)는 상기 상황 정보 수집부(510)에서 수집된 센싱 정보 그리고 댁내 구성원의 일정 정보를 종합하여 예외 상황이라고 판단되는 이벤트를 판단하고, 그 이벤트를 댁내 관리자의 단말로 전송하고 댁내 관리자의 단말로부터 상기 이벤트의 예외 처리에 관한 입력을 수신하여 예외 상황을 최종 판단한다.
상황 정보 분석부(520)는 예외 상황으로 판단된 이벤트의 정보를 메모리에 저장한다. 따라서 비정상 기기 판단부(250)는 예외 상황이 발생한 시기에 수신된 전자 기기들의 전력 사용량을 보안 패턴을 추출하는데서 배제한다. 또한 비정상 기기 판단부(250)는 전자 기기들의 보안 패턴과 실시간 전력 사용량의 비교에 있어서도 예외 상황이 발생한 시기의 실시간 전력 사용량에 대해서는 비교를 수행하지 않는다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 예외 상황 처리 방법을 설명하는 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 홈 제어 장치(120)는 댁내에 설치된 센서(530)로부터 센싱 정보를 수신한다(S601). 센서(530)는 사용자의 움직임을 검출하는 모션 센서, 댁내 바닥에 설치되어 사용자의 무게를 검출하는 압력 센서, 전자 기기의 동작을 원격 제어하는 리모콘의 적외선 신호를 감지하는 적외선 센서, 댁내 영상을 촬영하는 이미지 센서 등을 포함하고, 특정 상황이 감시되면 센싱 정보를 홈 제어 장치(120)로 전송한다.
센서(530)로부터 센싱 정보가 수신되면, 홈 제어 장치(120)는 캘린더 단말(540)로 일정 정보를 요청하고 캘린더 단말(540)로부터 일정 정보를 수신한다(S605).
홈 제어 장치(120)는 상기 센서(530)로부터 수신된 센싱 정보와 상기 캘린더 단말(540)로부터 수신된 일정 정보를 참조하여 예외 이벤트가 발생하였는지 판단한다(S607). 예를 들어, 이미지 센서의 센싱 정보를 분석한 결과 복수의 사람 오브젝트가 검출되었고 일정 정보를 분석한 결과 센싱 정보가 수신된 시점에 대응하는 일정이 계획되어 있는 경우, 홈 제어 장치(120)는 예외 이벤트가 발생한 것으로 판단할 수 있다.
홈 제어 장치(120)는 예외 이벤트가 발생한 것으로 판단된 경우, 미리 등록된 댁내 구성원, 즉 댁내 관리자의 단말로 예외 이벤트 확인을 위한 확인 요청 메시지를 전송하고 이에 대한 응답 메시지를 관리자의 단말로부터 수신한다. 관리자가 예외 상황이 아닌 것으로 확인한 경우, 홈 제어 장치(120)는 전술한 과정을 다시 수행하고, 관리자가 예외 상황인 것으로 확인한 경우, 홈 제어 장치(120)는 예외 이벤트 정보를 메모리에 등록한다(S609, S611).
따라서 홈 제어 장치(120)는 예외 상황이 발생한 시기에 수신된 전자 기기들의 전력 사용량을 보안 패턴을 추출하는데서 배제한다. 또한 홈 제어 장치(120)는 전자 기기들의 보안 패턴과 실시간 전력 사용량의 비교에 있어서도 예외 상황이 발생한 시기의 실시간 전력 사용량에 대해서는 비교를 수행하지 않는다.
본 명세서는 많은 특징을 포함하는 반면, 그러한 특징은 본 발명의 범위 또는 특허청구범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 아니된다. 또한, 본 명세서에서 개별적인 실시예에서 설명된 특징들은 단일 실시예에서 결합되어 구현될 수 있다. 반대로, 본 명세서에서 단일 실시예에서 설명된 다양한 특징들은 개별적으로 다양한 실시예에서 구현되거나, 적절한 부결합(subcombination)에서 구현될 수 있다.
도면에서 동작들이 특정한 순서로 설명되었으나, 그러한 동작들이 도시된 바와 같은 특정한 순서로 수행되는 것으로, 또는 일련의 연속된 순서, 또는 원하는 결과를 얻기 위해 모든 설명된 동작이 수행되는 것으로 이해되어서는 아니된다. 어떤 환경에서, 멀티태스킹 및 병렬 프로세싱이 유리할 수 있다. 아울러, 상술한 실시예에서 다양한 시스템 구성요소의 구분은 모든 실시예에서 그러한 구분을 요구하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 상술한 프로그램 구성요소 및 시스템은 일반적으로 단일 소프트웨어 제품 또는 멀티플 소프트웨어 제품에 패키지로 구현될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
110 : 스마트 미터
120 : 홈 제어 장치
210 : 기기 그룹핑부
220 : 미터 인스턴스 생성부
230 : 미터 인스턴스 전송부
240 : 전력 사용량 수신부
250 : 비정상 기기 판단부

Claims (16)

  1. 전력선으로 연결된 전자 기기들에서 비정상 전자 기기를 판단하는 제어 장치에 있어서,
    상기 전자 기기들을 소정 개수의 그룹으로 그룹핑하고 각 그룹 내에서 대표 전자 기기를 선정하는 그룹핑부;
    전력 사용량을 측정할 수 있는 미터 인스턴스를 생성하는 생성부;
    상기 생성된 미터 인스턴스를 상기 각 그룹 내 대표 전자 기기로 전송하는 전송부;
    각 그룹 내 대표 전자 기기에 설치된 미터 인스턴스로부터 그룹 내 각 전자 기기의 전력 사용량을 수신하는 수신부; 및
    기 설정된 보안 패턴과 상기 수신된 전력 사용량의 패턴을 비교하여 비정상 기기를 판단하는 판단부;를 포함하는 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 생성부는,
    상기 각 그룹 내에서 비 스마트 기기들을 가상의 하나의 전자 기기로 인식하도록 상기 미터 인스턴스를 설정하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 수신부에서 수신되는 전자 기기의 과거 전력 사용량의 패턴을 보안 패턴으로 추출하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 판단부는,
    일정한 기간을 복수의 구간으로 나누고 각 구간에서의 전력 사용량의 방향 벡터를 보안 패턴으로 추출하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 판단부는,
    상기 복수의 구간 중 일부 구간의 방향 벡터를 보안 패턴으로 이용하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 판단부는,
    보안 패턴을 일정한 주기로 업데이트하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    센서로부터 센싱 정보를 수집하는 수집부; 및
    일정 정보와 상기 센싱 정보를 토대로 전력 사용의 예외 이벤트를 분석하는 분석부;를 더 포함하고,
    상기 판단부는,
    상기 분석부에서 예외 이벤트로 분석된 시기의 전력 사용량은 패턴 비교에서 제외하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 수집부에서 센싱 정보 수집시, 캘린더 단말로 일정 정보를 요청하여 수신하는 것을 특징으로 하는 제어 장치.
  9. 전력선으로 연결된 전자 기기들에서 비정상 전자 기기를 판단하는 방법에 있어서,
    상기 전자 기기들을 소정 개수의 그룹으로 그룹핑하고 각 그룹 내에서 대표 전자 기기를 선정하는 그룹핑 단계;
    전력 사용량을 측정할 수 있는 미터 인스턴스를 생성하는 생성 단계;
    상기 생성된 미터 인스턴스를 상기 각 그룹 내 대표 전자 기기로 전송하는 전송 단계;
    각 그룹 내 대표 전자 기기에 설치된 미터 인스턴스로부터 그룹 내 각 전자 기기의 전력 사용량을 수신하는 수신 단계; 및
    기 설정된 보안 패턴과 상기 수신된 전력 사용량의 패턴을 비교하여 비정상 기기를 판단하는 판단 단계;를 포함하는 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 생성 단계는,
    상기 각 그룹 내에서 비 스마트 기기들을 가상의 하나의 전자 기기로 인식하도록 상기 미터 인스턴스를 설정하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 수신 단계에서 수신되는 전자 기기의 과거 전력 사용량의 패턴을 보안 패턴으로 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    일정한 기간을 복수의 구간으로 나누고 각 구간에서의 전력 사용량의 방향 벡터를 보안 패턴으로 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 판단 단계는,
    상기 복수의 구간 중 일부 구간의 방향 벡터를 보안 패턴으로 이용하는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 11 항에 있어서,
    보안 패턴은 일정한 주기로 업데이트되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    센서로부터 센싱 정보를 수집하는 수집 단계; 및
    일정 정보와 상기 센싱 정보를 토대로 전력 사용의 예외 이벤트를 분석하는 분석 단계;를 더 포함하고,
    상기 판단 단계는,
    상기 분석 단계에서 예외 이벤트로 분석된 시기의 전력 사용량은 패턴 비교에서 제외하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 분석 단계는,
    캘린더 단말로 일정 정보를 요청하여 수신하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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