KR20150111530A

KR20150111530A - 네트워크 플로우 모니터링을 통한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템

Info

Publication number: KR20150111530A
Application number: KR1020140034802A
Authority: KR
Inventors: 이의진; 고영창
Original assignee: 한국과학기술원
Priority date: 2014-03-25
Filing date: 2014-03-25
Publication date: 2015-10-06
Also published as: KR101686703B1

Abstract

네트워크 플로우 모니터링을 통한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템이 개시된다. 복수의 스마트 기기가 연결된 네트워크 상에 상기 스마트 기기의 에너지 관리를 위해 설치된 모니터링 서버를 포함하고, 상기 모니터링 서버는, 상기 스마트 기기 각각에 대하여 상기 네트워크를 통한 패킷 교환량을 나타내는 네트워크 패킷 플로우(network packet flow)를 모니터링 하여 상기 스마트 기기의 유휴 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템을 제공한다.

Description

네트워크 플로우 모니터링을 통한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템{PERSONALIZED SMART ENERGY SAVING SYSTEM USING NETWORK FLOW MONITORING}

본 발명의 실시예들은 빌딩 내의 개인 별로 에너지 관리가 가능한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템에 관한 것이다.

에너지 소비량의 급격한 증가로 인해 정부 권장을 통해 실내 냉난방 온도를 규제하는 것은 물론, 계단 이용이나 차량 5부제 등 에너지 절약을 위한 다양한 캠페인을 실시하고 있다. 그럼에도 불구하고 에너지 절약의 필요성이 둔화되고 효율적인 자기학습 및 행동 변화 유도의 어려움이 있다.

에너지 관리를 위하여 개인은 휴대용 전력측정기기나 절전 소프트웨어(그린 터치 등) 등을 사용하거나 기관의 경우 빌딩의 종합적인 에너지 관리가 가능한 빌딩 에너지 관리 시스템(Building Energy Management System)을 구축하고 있다.

빌딩 에너지 관리를 위한 기술로, 한국공개특허 제10-2011-0073155호(공개일 2011년 06월 29일) "지능형 전력 기기 기반 유비쿼터스 빌딩 에너지 관리 시스템"에는 부하별 사용량과 에너지 환경 센서 정보간의 상관관계 분석을 통해 빌딩별로 효율적인 에너지 관리 체계의 지속적인 관리 개선을 지원하는 에너지 관리 기술이 개시되어 있다.

그러나, 구성원들의 낮은 에너지 절약 의식으로 인해 개인의 에너지 절약에 대한 필요성 부재가 여전하고 지속적인 에너지 관리를 위한 별도의 하드웨어 또는 소프트웨어를 구비해야 하기 때문에 막대한 인프라 구축 및 이로 인한 유지 관리 비용이 발생하는 부담이 있다.

따라서, 설비 구축 및 유지 관리 부담을 최소화 하면서 상시적이고 적극적으로 에너지 절약을 위한 행동 변화를 유도할 수 있는 기술이 필요하다.

최소한의 인프라로 상시적 에너지절약 문화 정착을 제공하기 위한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템을 제공한다.

네트워크 플로우 모니터링을 통해 개인 별 에너지 관리가 가능한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템을 제공한다.

복수의 스마트 기기가 연결된 네트워크 상에 상기 스마트 기기의 에너지 관리를 위해 설치된 모니터링 서버를 포함하고, 상기 모니터링 서버는, 상기 스마트 기기 각각에 대하여 상기 네트워크를 통한 패킷 교환량을 나타내는 네트워크 패킷 플로우(network packet flow)를 모니터링 하여 상기 스마트 기기의 유휴 상태를 판단하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템을 제공한다.

일 측면에 따르면, 상기 모니터링 서버는 적어도 하나의 프로그램이 로딩된 메모리; 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 프로그램의 제어에 따라, 관측 윈도우(monitoring window)를 이용하여 상기 네트워크 패킷 플로우에 대한 특징 정보를 추출하는 과정; 및 상기 특징 정보로부터 상기 스마트 기기의 유휴 상태를 유추하는 과정을 처리할 수 있다.

다른 측면에 따르면, 상기 추출하는 과정은, 상기 관측 윈도우 내의 네트워크 패킷 플로우에 포함되는 데이터 사이즈, 패킷의 수, 패킷 사이즈 평균 중 적어도 하나를 상기 특징 정보로서 추출할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 추출하는 과정은, 상기 관측 윈도우 내의 네트워크 패킷 플로우에 포함되는 패킷 간 시간 간격의 분포를 나타내는 패킷 간 도달 패턴(inter-packet arrival patterns)을 상기 특징 정보로서 추출할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 추출하는 과정은, 상기 관측 윈도우 내의 네트워크 패킷 플로우의 수 및 네트워크 패킷 플로우의 사이즈 평균 중 적어도 하나를 상기 특징 정보로서 포함할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 추출하는 과정은, 시간의 흐름에 따라 상기 네트워크 패킷 플로우를 모니터링 하기 위한 윈도우 크기(window size)를 재설정하는 슬라이딩 윈도우(sliding window)를 이용하여 상기 특징 정보를 추출할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 추출하는 과정은, 상기 네트워크 패킷 플로우에 대한 특징 정보를 상기 네트워크가 구축된 기관 내 IP 정보 또는 상기 기관에 속한 조직 단위로 구분하여 추출할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 스마트 기기의 유휴 상태를 누적하여 상기 스마트 기기의 실제 사용시간 및 전력 소모량 중 적어도 하나의 사용 정보를 계산하는 과정을 더 포함하여 처리할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 스마트 기기의 유휴 상태를 누적하여 상기 스마트 기기의 실제 사용시간 및 전력 소모량 중 적어도 하나의 사용 정보를 계산하는 과정; 및 상기 스마트 기기의 사용자를 대상으로 상기 스마트 기기의 유휴 상태 및 사용 정보에 대한 명시적 피드백(explicit feedback)을 제공하는 과정을 더 포함하여 처리할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제공하는 과정은, 상기 스마트 기기가 대기 상태인 것으로 판단되면 상기 스마트 기기의 대기 상태를 알리는 알림을 제공할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 제공하는 과정은, 상기 사용자의 사용 정보를 상기 사용자와 관련된 다른 사용자의 사용 정보와 비교한 결과를 제공할 수 있다.

또 다른 측면에 따르면, 상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 네트워크 패킷 플로우에 따른 모니터링 결과를 상기 네트워크가 구축된 기관 내 IP 정보 또는 상기 기관의 조직 단위 별로 제공하는 과정을 더 포함하여 처리할 수 있다.

복수의 스마트 기기가 연결된 네트워크 상에 상기 스마트 기기의 에너지 관리를 위해 설치된 모니터링 서버에서, 상기 스마트 기기 각각에 대하여 상기 네트워크를 통한 패킷 교환량을 나타내는 네트워크 패킷 플로우(network packet flow)를 모니터링 하는 단계; 관측 윈도우(monitoring window)를 이용하여 상기 네트워크 패킷 플로우에 대한 특징 정보를 추출하는 단계; 및 상기 특징 정보로부터 상기 스마트 기기가 대기 상태(idle)인지 혹은 사용 중(in-use)인지 유휴 상태를 판단하는 단계를 포함하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템의 제어 방법을 제공한다.

복수의 스마트 기기가 연결된 네트워크 상에 상기 스마트 기기의 에너지 관리를 위해 설치된 모니터링 서버에서, 상기 스마트 기기 각각에 대하여 상기 네트워크를 통한 패킷 교환량을 나타내는 네트워크 패킷 플로우(network packet flow)를 모니터링 하는 단계; 관측 윈도우(monitoring window)를 이용하여 상기 네트워크 패킷 플로우에 대한 특징 정보를 추출하는 단계; 상기 특징 정보로부터 상기 스마트 기기가 대기 상태(idle)인지 혹은 사용 중(in-use)인지 유휴 상태를 판단하는 단계; 상기 스마트 기기의 유휴 상태를 누적하여 상기 스마트 기기의 실제 사용시간 및 전력 소모량 중 적어도 하나의 사용 정보를 계산하는 단계; 및 상기 스마트 기기의 사용자를 대상으로 상기 스마트 기기의 유휴 상태 및 사용 정보에 대한 명시적 피드백(explicit feedback)을 제공하는 단계를 포함하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템의 제어 방법을 제공한다.

최소한의 인프라로 상시적 에너지절약 문화 정착을 제공하기 위한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템을 제공할 수 있다.

네트워크 플로우 모니터링을 통해 개인 별 에너지 관리가 가능한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템을 제공할 수 있다.

에너지 절약에 대한 개인의 의식 고취를 최대화 하기 위하여 개인의 에너지 사용정보에 대한 명시적인 피드백을 전달할 수 있는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 스마트 기기의 유휴전력을 모니터링 하는 시스템을 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 스마트 기기의 유휴전력을 모니터링 하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 모니터링 센터의 관리자 화면을 예시적으로 도시한 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 있어서, 에너지 사용정보에 대한 명시적 피드백을 제공하기 위한 예시 도면이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시예들은 빌딩 내의 개인 별로 에너지 관리가 가능한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템에 관한 것으로, 스마트 빌딩이나 캠퍼스 사업을 통한 대규모 기관의 에너지 관리 설비 등에 적용될 수 있다.

도 1을 참조하면, 기관에서 사용되는 대부분의 스마트 기기(예컨대, PC 등)는 인터넷에 연결되어 있고 고정 IP를 가지고 있다. 이에, 기관의 네트워크 상에 에너지 관리를 위한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템으로서 스마트 기기의 유휴 전력을 모니터링 할 수 있는 모니터링 서버(101)를 설치할 수 있다.

이때, 모니터링 서버(101)는 스마트 기기 별 에너지 유휴 상태를 모니터링 하는 역할을 하는 것으로, 네트워크 관리 패킷을 통한 프로빙 및 게이트웨이의 패킷 패턴 모니터링을 통하여 사용자의 스마트 기기가 유휴 상태인지를 실시간 검출 가능하며, 개인별 실시간 사용정보를 유추함에 따라 기관 전체의 스마트 기기를 통해서 사용되는 에너지 정보를 유추할 수 있다.

그리고, 모니터링 서버(101)는 개인의 에너지 관리 의식을 고취시키고 개인의 에너지 소비 형태 변화를 유도하기 위하여 에너지 유휴 상태에 대한 명시적인 피드백을 스마트 기기로 전달할 수 있다. 일 예로, 모니터링 서버(101)는 유추된 개인별 실시간 사용정보에 대한 개인화 된 메시지를 메일, 웹 공지 등의 다양한 방법을 통하여 전달할 수 있다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 모니터링 서버(101)는 스마트 기기의 유휴전력을 모니터링 하는 역할의 구성과, 개인별 에너지 사용정보에 대한 피드백을 제공하는 역할의 구성을 포함할 수 있다.

먼저, 스마트 기기의 유휴전력을 모니터링 하는 방법을 구체적으로 설명하기로 한다.

모니터링 서버는 네트워크 패킷 분석을 통하여 스마트 기기의 대기전력을 실시간으로 파악할 수 있다. 일 예로, 모니터링 서버는 기관에 등록되어 있는 고정 IP의 MAC(media access control) 주소 장치를 파악함으로써 스마트 기기의 실시간 대기전력을 검출할 수 있다.

다양한 방법을 통하여 스마트 기기의 대기전력 모니터링이 가능하다.

네트워크 핑(network ping)(네트워크와 시스템이 정상적으로 작동하는지 확인하기 위한 유틸리티)을 이용하여 스마트 기기의 전원 상태를 확인할 수 있다. 네트워크 핑을 이용한 방법은 실제 사용자고 있는지에 대해서는 확인할 수 없어 실시간 사용시간 파악이 힘들다는 단점이 있으나, 심야 시간대에 간단한 확인을 통해서 에너지 절약을 유도하고자 할 때 적용 가능하다.

스마트 기기의 대기전력을 모니터링 하기 위해 DPI(deep packet inspection)를 이용할 수 있다. DPI는 네트워크 상에서 정보 전달의 단위인 패킷을 분석하여 트래픽을 관리하고 통제하는 기술로서 스마트 기기의 실제 사용 패턴을 분석할 수는 있으나 패킷 감청이 가능하다는 점에서 프라이버스 침해 우려가 있다.

본 발명에서는 네트워크 패킷 플로우를 모니터링 하여 스마트 기기의 대기전력을 파악하는 방법을 제안한다. 모니터링 서버는 실시간 패킷 교환양 분석을 기반으로 실제 스마트 기기의 사용을 추론할 수 있다. 일 예로, 모니터링 서버는 기계 학습(machine learning) 기법을 이용하여 스마트 기기의 실제 사용시간을 정확하게 예측할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 스마트 기기의 유휴전력을 모니터링 하는 시스템을 도시한 전체 구성도이다.

도 2를 참조하면, 기관에서 사용되는 스마트 기기, 즉 모든 호스트(H_1, H_2, ..., H_n)가 연결된 네트워크 게이트웨이에 모니터링 서버(101)를 연결하여 설치함으로써 고정 IP로 인터넷에 연결된 모든 호스트(H_1, H_2, ..., H_n)를 대상으로 유휴 전력을 모니터링 할 수 있는 모니터링 센터를 구현할 수 있다.

다른 예로, 도 3에 도시한 바와 같이 하나의 기관 안에 여러 개의 부속 기관이 존재하는 경우 각 부속 기관 별로 게이트웨이가 설치됨에 따라 해당 기관에 대하여 여러 게이트웨이를 포함하는 네트워크 구조가 형성될 수 있다. 이러한 경우 해당 기관의 네트워크에 다중의 라우터가 트리 형식으로 배치될 수 있으며, 이때 네트워크 상에서 분산된 형식으로 각 호스트(H_1, H_2, ..., H_n-1, H_n)의 유휴 상태를 동일하게 모니터링 하고 처리된 정보를 중앙 센터에서 모아서 사용자에게 제공할 수 있다.

모니터링 서버(101)에서의 구체적인 모니터링 과정은 이하 도 4를 통해 설명하는 알고리즘과 같으며, 해당 알고리즘이 각 호스트 별(H_1, H_2, ..., H_n)로 수행된다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 있어서, 스마트 기기의 유휴전력을 모니터링 하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

모니터링 서버(101)는 네트워크 관리 패킷을 통한 프로빙 및 게이트웨이의 패킷 패턴 모니터링을 통하여 IP 별로 스마트 기기의 유휴 상태를 실시간 검출할 수 있다. 도 4에 도시한 바와 같이, 특정 호스트 A의 네트워크 패킷(IP 페이로드)에 대한 플로우를 모니터링 하여(Flow 1, Flow 2, ..., Flow n) 모든 네트워크 패킷 플로우를 집계할 수 있다(ΣFlow i)(S1).

일 예로, 모니터링 서버(101)에서 모니터링 하는 네트워크 패킷 플로우는 소스 IP 어드레스(source IP address)와 데스티네이션 IP 어드레스(destination IP address)에 따른 IP 플로우를 의미할 수 있다. 모니터링 대상이 되는 특정 컴퓨터의 IP가 주어지면 해당 컴퓨터의 IP가 포함된 인바운드(inbound) IP 플로우(외부에서 들어오는 패킷)와 아웃바운드(outbound) IP 플로우(외부로 나가는 패킷)를 모두 모니터링 할 수 있다. 다시 말해, 모니터링 서버(101)는 네트워크 패킷 플로우를 기관 내 IP 정보 별로 구분하여 모니터링 할 수 있다. 그리고, 하나의 기관이 적어도 하나의 뎁스 구조로 여러 부속 기관으로 나뉘는 경우 네트워크 패킷 플로우를 기관에 속한 각 조직 단위 별로 구분하여 모니터링 하는 것 또한 가능하다.

다음, 모니터링 서버(101)는 관측 윈도우(monitoring window)를 이용하여 집계된 관측하고자 하는 스마트 기기의 IP 주소를 포함하는 네트워크 패킷 플로우(ΣFlow i)를 활용하여 특징 추출(feature extraction)을 수행할 수 있다(S2). 관측 윈도우는 도 5에 도시한 바와 같이 시간의 흐름에 따라 윈도우 크기(window size)를 재설정하는 슬라이딩 윈도우(sliding window)(W1, W2, ...)를 이용하며, 관측 윈도우의 크기는 수분 내지 수십분으로 설정될 수 있다. 이에, 모니터링 서버(101)는 주어진 관측 윈도우 안에 포함되는 플로우 정보를 활용하여 특징 정보를 추출할 수 있다.

이때, 특징 정보로는 도 6에 도시한 바와 같이 (1) 전체 플로우에 대한 데이터 사이즈, 패킷의 수, 패킷 사이즈 통계(mean, median, max, min, variance, kurtosis, skewness 등) 중 적어도 하나를 포함하는 집계 정보(aggregated flows)(도 6의 레드 박스 참조), (2) 패킷 간 시간 간격의 분포를 나타내는 패킷 간 도달 패턴(inter-packet arrival patterns)(Inter-arrival time: mean, media, max, min, variance, kurtosis, skewness 등), (3) 전체 플로우에 대한 통계 정보(flow statistics)(# of flows, flow: mean flow size 등)가 이용될 수 있다.

다시 도 4에서, 모니터링 서버(101)는 네트워크 패킷 플로우의 특징 정보에 대한 기계 학습(machine learning, ML) 모델을 통하여 스마트 기기가 대기 상태(idle)인지 혹은 사용 중(in-use)인지 유휴 상태를 유추할 수 있다(S3). 이때, 모니터링 서버(101)는 스마트 기기의 유휴 상태를 누적하여 일정 기간 동안 개인별 에너지 사용정보, 예컨대 실제 사용시간, 전력 소모량 등을 계산할 수 있다.

기계 학습 모델을 위한 학습 데이터 수집은 학습 데이터 자동 레이블링(labeling)을 위한 k명의 데이터를 수집하는 제1 단계와, 데이터 자동 레이블 방법을 적용하여 학습 데이터의 수집을 완료하는 제2 단계로 이루어 질 수 있다.

먼저, 제1 단계에서는 컴퓨터에 컴퓨터 사용 모니터링 툴을 설치함으로써 학습 데이터를 수집할 수 있다. 일 예로, Pcap 등을 활용하여 네트워크 트래픽을 캡쳐하거나, Keylogger, mouse tracker를 활용하여 스마트 기기 사용현황을 로깅하여 지상검증자료(ground truth)를 확보할 수 있다. 그리고, 사용 현황에 대한 추가 검증 자료를 확보를 위해 카메라 촬영을 수행할 수 있다.

그리고, 제1 단계에서는 데이터 자동 레이블 방법을 튜닝할 수 있다. 일 예로, Keylogger, mouse tracker 데이터를 활용하여 사용자가 컴퓨터와 인터랙션 중인지를 자동으로 분류하는 알고리즘을 튜닝할 수 있다. 이때, 단위 시간인 타임 윈도우를 정하고 그 타임 윈도우 안에서 사용자의 행동이 있으면 사용 중으로 간주할 수 있다(레이블: 사용 vs. 미사용). 또한, 다양한 타임윈도우를 사용하여 실제 사용과 일치하는지 여부를 확인할 수 있다(카메라 데이터화 매칭 시켜봄).

다음, 제2 단계에서는 n명의 사용자로부터 네트워크 트래픽, 시스템 사용 데이터 등을 수집한 후 데이터 자동 레이블 방법을 적용하여 학습 데이터 수집을 완료할 수 있다.

기계 학습 모델로는 SVM(support vector machine), Decision Tree, Bayesian Network 등이 사용될 수 있다. 이때, 특징 선택(Feature selection) 방법은 information gain 등 잘 알려진 특징 선택 모델을 활용할 수 있으며, 주어진 학습 데이터를 활용하여 최적의 학습 모델을 생성할 수 있다. 모델 학습 결과를 분석함에 있어 recall, precision, F-score등을 활용할 수 있고, 오차 행렬(Confusion matrix) 분석을 통해 오 분류 정보를 분석할 수 있다. 따라서, 모델 고도화를 통해 특징 추출시 다양한 윈도우 크기를 활용하여 최적의 모델을 찾을 수 있다.

모니터링 서버(101)는 스마트 기기의 유휴 상태 판단 시 트래픽 분류(traffic classification) 알고리즘을 활용하여 사용자가 어떠한 종류의 어플리케이션 클래스를 사용하였는지 분석할 수 있으며, 이를 통해 사용자의 컴퓨터 사용 패턴을 분석 가능하며 이를 절전 유도를 위해 유용한 정보로 사용 가능하다.

모니터링 서버(101)는 관리자 환경을 제공하기 위한 방법으로, 인터넷 상에 연결된 모든 스마트 기기의 모니터링 결과(실시간 정보 또는 누적된 데이터 등)를 표시할 수 있다. 예컨대, 도 7에 도시한 바와 같이 기관 내 전체 스마트 기기의 모니터링 결과로서 개별 유휴 상태와 개별 에너지 사용량을 IP 별로 표시해줄 수 있으며, 둘 이상의 부속 기관으로 이루어진 경우 모니터링 결과를 부속 기관 별로 구분하여 표시해줄 수 있다. 이때, 모니터링 서버(101)는 단순히 각 스마트 기기의 현재 유휴 상태(idle 또는 in-use)를 보여주거나 일정 기간 동안 누적된 에너지 사용량을 보여줄 수 있다. 또한, 모니터링 서버(101)는 사용자 이름, IP, 기관명 등을 이용하여 특정 스마트 기기의 모니터링 결과를 검색할 수 있는 환경을 제공할 수 있다. 더 나아가, 모니터링 서버(101)는 유휴 상태에 따라 스마트 기기를 그룹핑 하거나 또는 에너지 사용량에 따른 스마트 기기의 랭킹을 제공하거나, 모니터링 결과에 대한 다양한 집계/통계 결과(예컨대, 기관 전체 에너지 사용량, 부속 기관별 에너지 사용량 등)들을 제공할 수도 있다. 상기한 관리자 모니터링 화면은 도 7에 한정되지 않으며 모니터링 센터의 관리 및 편의에 따라 화면 구성은 얼마든지 변경 가능하다.

더욱이, 모니터링 서버(101)는 사용자 의식 고취를 최대화 하기 위하여 유추된 개인별 사용정보를 개개인에게 명시적인 피드백(explicit feedback)으로 전달할 수 있다. 명시적인 피드백 형태는 행동변화를 위한 방법 중 가장 효과적인 것으로, 사용자 자신의 행동 반응을 알 수 있어 자기반성 및 학습에 용이하다. 일 예로, 모니터링 서버(101)는 이메일, SMS, 특정 어플리케이션, 기관 통합 계정 등을 이용한 직접 피드백 방법을 적용할 수 있다. 예컨대, PC 사용시간 패턴을 분석한 후 비 사용시간 시(일정 시간 이상 PC를 사용하지 있지 않는 것으로 예측되면) 사용자 알림을 전송할 수 있다. 사용자 알림을 위해 기관 통합 계정을 이용할 수 있고 에너지 사용 습관을 이미지화 하여 시각적으로 알려줄 수 있다. 다른 예로, 모니터링 서버(101)는 소셜 동료 압박(social peer pressure) 방법을 통해 명시적 피드백을 제공할 수 있다. 예컨대, 소비 전력량을 분석한 후 친구 혹은 동료들과 에너지 소비량을 비교함으로써 비교된 내용으로 효율적인 압박 메커니즘을 기대할 수 있다. 도 8에 도시한 바와 같이, 기관 홈페이지의 로그인 화면에서 개인의 에너지 소비량(501)과 함께 동료들과의 비교 그래프(502)를 제공할 수 있다. 또 다른 예로, 모니터링 서버(101)는 인센티브를 이용한 동기 부여 방법으로 명시적 피드백을 제공할 수 있다. 즉, 개인 별 행동 패턴 기반으로 에너지 절약을 실천한 사용자들을 대상으로 소정의 인센티브를 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 방법들은 다양한 컴퓨터 시스템을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령(instruction) 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 네트워크 플로우 모니터링을 통해 개인 별 에너지 관리가 가능한 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템을 구현함으로써 최소한의 인프라로 상시적 에너지절약 문화 정착을 실천할 수 있으며 개개인에 대한 명시적 피드백을 통해 에너지 절약에 대한 개인의 의식 고취를 최대화 할 수 있다.

이상에서 설명된 장치는 하드웨어 구성요소, 소프트웨어 구성요소, 및/또는 하드웨어 구성요소 및 소프트웨어 구성요소의 조합으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 실시예들에서 설명된 장치 및 구성요소는, 예를 들어, 프로세서, 콘트롤러, ALU(arithmetic logic unit), 디지털 신호 프로세서(digital signal processor), 마이크로컴퓨터, FPGA(field programmable gate array), PLU(programmable logic unit), 마이크로프로세서, 또는 명령(instruction)을 실행하고 응답할 수 있는 다른 어떠한 장치와 같이, 하나 이상의 범용 컴퓨터 또는 특수 목적 컴퓨터를 이용하여 구현될 수 있다. 처리 장치는 운영 체제(OS) 및 상기 운영 체제 상에서 수행되는 하나 이상의 소프트웨어 애플리케이션을 수행할 수 있다. 또한, 처리 장치는 소프트웨어의 실행에 응답하여, 데이터를 접근, 저장, 조작, 처리 및 생성할 수도 있다. 이해의 편의를 위하여, 처리 장치는 하나가 사용되는 것으로 설명된 경우도 있지만, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 처리 장치가 복수 개의 처리 요소(processing element) 및/또는 복수 유형의 처리 요소를 포함할 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 처리 장치는 복수 개의 프로세서 또는 하나의 프로세서 및 하나의 콘트롤러를 포함할 수 있다. 또한, 병렬 프로세서(parallel processor)와 같은, 다른 처리 구성(processing configuration)도 가능하다.

소프트웨어는 컴퓨터 프로그램(computer program), 코드(code), 명령(instruction), 또는 이들 중 하나 이상의 조합을 포함할 수 있으며, 원하는 대로 동작하도록 처리 장치를 구성하거나 독립적으로 또는 결합적으로(collectively) 처리 장치를 명령할 수 있다. 소프트웨어 및/또는 데이터는, 처리 장치에 의하여 해석되거나 처리 장치에 명령 또는 데이터를 제공하기 위하여, 어떤 유형의 기계, 구성요소(component), 물리적 장치, 가상 장치(virtual equipment), 컴퓨터 저장 매체 또는 장치, 또는 전송되는 신호 파(signal wave)에 영구적으로, 또는 일시적으로 구체화(embody)될 수 있다. 소프트웨어는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템 상에 분산되어서, 분산된 방법으로 저장되거나 실행될 수도 있다. 소프트웨어 및 데이터는 하나 이상의 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장될 수 있다.

실시예에 따른 방법은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예를 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 상기된 하드웨어 장치는 실시예의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.

이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.

그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

101: 모니터링 서버

Claims

복수의 스마트 기기가 연결된 네트워크 상에 상기 스마트 기기의 에너지 관리를 위해 설치된 모니터링 서버를 포함하고,
상기 모니터링 서버는,
상기 스마트 기기 각각에 대하여 상기 네트워크를 통한 패킷 교환량을 나타내는 네트워크 패킷 플로우(network packet flow)를 모니터링 하여 상기 스마트 기기의 유휴 상태를 판단하는 것
을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제1항에 있어서,
상기 모니터링 서버는 적어도 하나의 프로그램이 로딩된 메모리; 및 적어도 하나의 프로세서를 포함하고,
상기 적어도 하나의 프로세서는, 상기 프로그램의 제어에 따라,
관측 윈도우(monitoring window)를 이용하여 상기 네트워크 패킷 플로우에 대한 특징 정보를 추출하는 과정; 및
상기 특징 정보로부터 상기 스마트 기기의 유휴 상태를 유추하는 과정
을 처리하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제2항에 있어서,
상기 추출하는 과정은,
상기 관측 윈도우 내의 네트워크 패킷 플로우에 포함되는 데이터 사이즈, 패킷의 수, 패킷 사이즈 평균 중 적어도 하나를 상기 특징 정보로서 추출하는 것
을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제2항에 있어서,
상기 추출하는 과정은,
상기 관측 윈도우 내의 네트워크 패킷 플로우에 포함되는 패킷 간 시간 간격의 분포를 나타내는 패킷 간 도달 패턴(inter-packet arrival patterns)을 상기 특징 정보로서 추출하는 것
을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제2항에 있어서,
상기 추출하는 과정은,
상기 관측 윈도우 내의 네트워크 패킷 플로우의 수 및 네트워크 패킷 플로우의 사이즈 평균 중 적어도 하나를 상기 특징 정보로서 포함하는 것
을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제2항에 있어서,
상기 추출하는 과정은,
시간의 흐름에 따라 상기 네트워크 패킷 플로우를 모니터링 하기 위한 윈도우 크기(window size)를 재설정하는 슬라이딩 윈도우(sliding window)를 이용하여 상기 특징 정보를 추출하는 것
을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제2항에 있어서,
상기 추출하는 과정은,
상기 네트워크 패킷 플로우에 대한 특징 정보를 상기 네트워크가 구축된 기관 내 IP 정보 또는 상기 기관의 조직 단위로 구분하여 추출하는 것
을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 스마트 기기의 유휴 상태를 누적하여 상기 스마트 기기의 실제 사용시간 및 전력 소모량 중 적어도 하나의 사용 정보를 계산하는 과정
을 더 포함하여 처리하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 스마트 기기의 유휴 상태를 누적하여 상기 스마트 기기의 실제 사용시간 및 전력 소모량 중 적어도 하나의 사용 정보를 계산하는 과정; 및
상기 스마트 기기의 사용자를 대상으로 상기 스마트 기기의 유휴 상태 및 사용 정보에 대한 명시적 피드백(explicit feedback)을 제공하는 과정
을 더 포함하여 처리하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제공하는 과정은,
상기 스마트 기기가 대기 상태(idle)인 것으로 판단되면 상기 스마트 기기의 대기 상태를 알리는 알림을 제공하는 것
을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제9항에 있어서,
상기 제공하는 과정은,
상기 사용자의 사용 정보를 상기 사용자와 관련된 다른 사용자의 사용 정보와 비교한 결과를 제공하는 것
을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
제2항에 있어서,
상기 적어도 하나의 프로세서는,
상기 네트워크 패킷 플로우에 따른 모니터링 결과를 상기 네트워크가 구축된 기관 내 IP 정보 또는 상기 기관의 조직 단위 별로 제공하는 과정
을 더 포함하여 처리하는 것을 특징으로 하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템.
복수의 스마트 기기가 연결된 네트워크 상에 상기 스마트 기기의 에너지 관리를 위해 설치된 모니터링 서버에서,
상기 스마트 기기 각각에 대하여 상기 네트워크를 통한 패킷 교환량을 나타내는 네트워크 패킷 플로우(network packet flow)를 모니터링 하는 단계;
관측 윈도우(monitoring window)를 이용하여 상기 네트워크 패킷 플로우에 대한 특징 정보를 추출하는 단계; 및
상기 특징 정보로부터 상기 스마트 기기가 대기 상태(idle)인지 혹은 사용 중(in-use)인지 유휴 상태를 판단하는 단계
를 포함하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템의 제어 방법.
복수의 스마트 기기가 연결된 네트워크 상에 상기 스마트 기기의 에너지 관리를 위해 설치된 모니터링 서버에서,
상기 스마트 기기 각각에 대하여 상기 네트워크를 통한 패킷 교환량을 나타내는 네트워크 패킷 플로우(network packet flow)를 모니터링 하는 단계;
관측 윈도우(monitoring window)를 이용하여 상기 네트워크 패킷 플로우에 대한 특징 정보를 추출하는 단계;
상기 특징 정보로부터 상기 스마트 기기가 대기 상태(idle)인지 혹은 사용 중(in-use)인지 유휴 상태를 판단하는 단계;
상기 스마트 기기의 유휴 상태를 누적하여 상기 스마트 기기의 실제 사용시간 및 전력 소모량 중 적어도 하나의 사용 정보를 계산하는 단계; 및
상기 스마트 기기의 사용자를 대상으로 상기 스마트 기기의 유휴 상태 및 사용 정보에 대한 명시적 피드백(explicit feedback)을 제공하는 단계
를 포함하는 개인 맞춤형 스마트 에너지 절약 시스템의 제어 방법.