KR20170079609A - 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템 - Google Patents

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KR20170079609A
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임용배
김동우
문현욱
최명일
이상익
조세익
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한국 전기안전공사
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Abstract

본 발명은 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템에 관한 것으로, 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비로부터 각각 위치데이터, 전류 또는 전압신호인 실시간 데이터를 사물인터넷 네트워크를 통해 전달받고, 위치데이터 및 실시간 데이터를 지도데이터와 결합하여 가상 물리 시스템을 형성하며, 전기 기기 또는 전력 설비에 대한 실시간 데이터를 모니터링하여 전력 이상여부를 감시함으로써 감시된 전력 이상여부에 따라 발생할 수 있는 사고상황을 시뮬레이션하는 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템, 그리고 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템에서 형성한 가상 물리 시스템을 그래픽 형태로 출력하여 지도데이터 상에 전기 기기 또는 전력 설비의 실시간 데이터를 실시간으로 출력하거나, 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템에서 감시된 전력 이상여부 또는 시뮬레이션된 사고상황 결과를 출력하는 모니터링 단말을 포함한다. 이로 인해 전력 이상에 의해 발생할 수 있는 위험요소를 직관적으로 모니터링할 수 있고, 발생할 수 있는 재난상황을 시뮬레이션하여 미리 대비하여 피해를 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템{INTEGRATED SAFETY MANAGEMENT SYSTEM USING CYBER PHSICAL SYSTEM}
본 발명은 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템에 관한 것으로서, 좀더 자세하게는 사물인터넷 네트워크와 위치기반 시스템을 이용하여 구축한 가상 물리 시스템을 통한 통합 안전관리 시스템에 관한 것이다.
사물인터넷(IoT;Internet of Things)은 사물이 인터넷에 접속하여 사물에 대한 정보를 인터넷을 통해 연관된 네트워크로 전송하거나 네트워크로부터 제어신호를 전달받을 수 있는 기술이다.
이러한 사물인터넷 기술은 가전기기와 같은 장치에 적용되어 가정 내에 구비된 가전기기의 온오프 상태 또는 전력 소모 상태 등을 사물인터넷 네트워크를 통해 가정 외부에서도 확인할 수 있고 또한 가정 외부에서 가전기기를 직접 제어할 수도 있으며, 선행기술문헌으로서 대한민국 등록특허 제1543651호가 개시되어 있다.
이에 따라, 관리자는 가정 내의 가전기기의 온오프를 제어하거나 가전기기의 전력소모 상태를 확인하고자 하는 사용자는 사물인터넷 네트워크에 접속하여 가정 내의 가전기기를 제어하거나 전력소모 상태를 확인할 수 있다.
그러나 이러한 종래의 사물인터넷 네트워크를 이용한 가정 내 가전기기 제어 또는 모니터링은 사물인터넷 네트워크로부터 서비스를 제공받는 하나의 사용자(예로써, ID)에서만 수행할 수 있으므로, 가정 내의 전력소모 및 이로 인한 위험상황을 외부에서 감지하기 어렵다는 한계가 있다.
또한, 가정 외부의 분전반 등의 전력 설비에 대해서도 일괄적으로 모니터링하거나 위험요소를 미리 감지하여 위험을 알리는 시스템의 개발이 필요한 실정이다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 사물인터넷 네트워크를 이용하여 가정 내부의 가전기기에 대한 전력소모 상태 및 가정 외부에 형성된 전력 설비를 모니터링함으로써 전력 이상에 따른 위험을 미리 시뮬레이션하고 위험요소로 판단된 경우 이를 실시간으로 안내하고 고객의 요청에 따라 실시간 대응할 수 있는 환경을 제공하여 안전성을 향상시키기 위한 것이다.
본 발명의 한 실시예에 따른 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템은 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비로부터 각각 위치데이터, 전류 또는 전압신호 형태의 출력신호인 실시간 데이터를 사물인터넷 네트워크를 통해 전달받고, 상기 위치데이터 및 실시간 데이터를 지도데이터와 결합하여 가상 물리 시스템을 형성하며, 상기 전기 기기 또는 상기 전력 설비에 대한 실시간 데이터를 모니터링하여 에너지 소비 및 전력 설비 이상여부를 감시함으로써 감시된 에너지 소비 및 전력 설비 이상여부에 따라 발생할 수 있는 사고상황을 시뮬레이션하는 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템, 그리고 상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템에서 형성한 상기 가상 물리 시스템을 그래픽 형태로 출력하여 상기 지도데이터 상에 상기 전기 기기 또는 상기 전력 설비의 실시간 데이터를 실시간으로 출력하거나, 상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템에서 감시된 전력 이상여부 또는 시뮬레이션된 사고상황 결과를 출력하는 모니터링 단말을 포함하는 것을 특징으로 한다.
한 예에서, 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 및 상기 건물 외부에 형성된 전력 설비가 상기 사물인터넷 기반의 가상물리 시스템으로 전달하는 상기 위치데이터는 GPS 위치정보, 식별정보 또는 노드 정보로서 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
상기 식별정보는 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 및 상기 건물 외부에 형성된 전력 설비의 구분을 위한 식별코드 또는 단말정보인 것을 특징으로 한다.
상기 노드 정보는 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 상기 건물 외부에 형성된 전력 설비에 각각 대응되어 하나의 건물 또는 상기 전기 기기를 포함하는 폐쇄공간에 매칭되는 것을 특징으로 한다.
상기 폐쇄공간에 매칭되는 하나의 노드 정보는 복수 개의 상기 전기 기기를 포함할 수 있고, 상기 폐쇄공간을 복수 개 포함하는 상기 건물은 복수 개의 상기 노드 정보를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 상기 건물 외부에 형성된 전력 설비는 사물인터넷 네트워크에 접속되기 위한 통신부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 건물 내부에 설치된 전기 기기는 상위의 제어장치에 연결되어 상기 위치데이터 또는 상기 실시간 데이터를 상기 사물인터넷 네트워크로 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템은 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비의 정상 동작값인 기준 데이터를 구비하고 있고, 상기 실시간 데이터를 상기 기준 데이터와 비교하여 상기 전력 이상여부를 감시하며, 감시되는 상기 전력 이상여부는 부분방전, 과열, 누전, 아크고장, 단자이완 또는 과부하인 것을 특징으로 한다.
상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템은 감시된 상기 전력 이상여부에 의해 발생할 수 있는 사고상황 정보를 저장하고 있어 상기 사고상황을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.
상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템은 전력 이상여부 감시 또는 이에 따라 시뮬레이션된 사고상황에 따라 제어신호를 생성하여 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비로 전달하는 것을 특징으로 한다.
상기 제어신호는 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비의 온오프를 제어하거나 인가전원을 제어하는 신호인 것을 특징으로 한다.
상기 제어신호는 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비로 위험상황을 안내하는 알림음, 점등알림 또는 안내메시지인 것을 특징으로 한다.
상기 제어신호는 상기 모니터링 단말에 출력되는 위험상황 안내 메시지 또는 알림음인 것을 특징으로 한다.
상기 제어신호는 상기 시뮬레이션된 사고상황을 대비할 수 있는 연관기관으로 전달되는 것을 특징으로 한다.
상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템은 상기 전력 이상여부가 감시됨에 따라 상기 가상 물리 시스템에 기상 데이터를 결합하여 사고상황을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 한다.
이러한 특징에 따르면, 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템은 건물 외부에 형성된 분전반 등의 전력 설비로부터 전력 관련 정보를 전달받고, 건물 내부에 형성된 전기 기기로부터 전력 관련 정보를 전달받으며, 전달받은 전력 관련 정보들을 위치 기반 시스템에 결합하여 각 건물 또는 각 건물에 해당하는 세대별로 노드로서 구분하여 데이터베이스를 형성하고 에너지 및 안전 관리를 위해 실시간으로 전력 정보를 모니터링한다.
이로 인해, 위치 기반 시스템에 결합된 모니터링 정보를 통해 전력 이상에 의해 발생할 수 있는 위험요소를 위치 기반 그래픽 데이터를 통해 직관적으로 모니터링함으로써 안전관리 효율을 향상시키며, 위험요소 발생시 가장 근접한 곳에 위치한 인력을 투입하여 대응할 수 있도록 메시지를 전달함으로써 인력관리의 효율성도 제고할 수 있다.
또한, 감지된 위험요소에 따라 발생할 수 있는 재난상황을 미리 시뮬레이션하여 대피경보를 발령함으로써 피해를 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템의 개략적인 구조를 나타낸 블록도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템의 구성요소인 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템의 개략적인 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시예에 따른 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템에서 모니터링용 그래픽 데이터를 생성하기 위해 사용하는 지도 데이터의 예시를 나타낸 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
그러면 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 한 실시예에 따른 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템에 대해 자세히 설명한다.
먼저, 도 1을 참고로 하여, 본 발명의 한 실시예에 따른 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템에 대해 설명하면, 본 발명의 한 실시예에 따른 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템은 분전반(5), 전기 기기(4), 사물인터넷(IoT) 기반의 가상 물리 시스템(100) 및 모니터링 단말(200)을 포함한다.
이때, 분전반(5)은 건물 외부에 형성되는 전력 설비로서, 사물인터넷 네트워크에 접속하는 사물인터넷 기반의 장비이며, 전류 또는 전압 신호를 실시간으로 출력하여 사물인터넷 네트워크로 전달하거나, 사물인터넷 네트워크로부터 전달받은 제어신호에 따라 제어되거나 알림 또는 경고를 출력한다.
이러한 분전반(5)은 사물인터넷 네트워크에 접속되기 위해 통신부를 더 포함하여 형성될 수 있다.
한 예에서, 분전반(5)은 건물 외부의 가로등에 형성된 분전반 또는 건물에 형성된 수배전반일 수 있다.
이처럼, 서로 다른 위치에 형성된 복수 개의 분전반(5)은 전류 또는 전압신호를 사물인터넷 네트워크를 통해 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)으로 전달하며, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)으로부터 전달받은 제어신호에 따라 경고음 또는 경고점등을 출력하거나 제어신호에 따른 제어동작을 수행한다.
그리고 이때, 복수 개의 분전반(5)이 형성되어 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)으로 전류 또는 전압신호를 전달할 때, 복수 개의 분전반(5)은 각 분전반(5)의 위치에 대한 정보를 함께 전달한다.
한 예에서, 분전반(5)의 전달하는 위치에 대한 정보는 분전반(5)의 식별정보, 분전반(5)의 GPS 정보 또는 분전반(5)의 노드 정보일 수 있으며, 위치에 대한 정보에 대해서는 이후에 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)을 설명할 때 좀더 자세히 설명하도록 한다.
전기 기기(4)는 가정 내 위치하는 가전기기 등으로, 하나의 가정 내에 위치하는 복수 개의 가전기기일 수 있으며, 예로써, 냉장고, TV, 전등, 컴퓨터, 전자레인지 등일 수 있다.
이러한 전기 기기(4)는 분전반(5)으로부터 전원을 공급받고, 전류 또는 전압신호를 측정하여 사물인터넷 네트워크를 통해 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)으로 전달하며, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)으로부터 전달받은 제어신호에 따라 제어동작을 수행하거나 경고음 또는 경고점등을 출력하거나 메시지 형태로 경고안내를 출력할 수 있다.
가정 내에 복수 개 형성될 수 있는 전기 기기(4)는 고유의 식별정보를 구비하여 전류 및 전압신호를 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)에 전달할 때 식별정보를 함께 전달한다.
그리고, 한 예에서, 한 가정 내에 형성되는 복수 개의 전기 기기(4)는 이들을 제어하기 위한 셋톱박스 형태의 상위의 제어장치를 형성하여, 복수 개의 전기 기기(4)에서 측정한 전류 또는 전압신호를 상위의 제어장치를 통해 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)으로 전달하거나, 반대로, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)으로부터 제어신호를 전달받을 때 상위의 제어장치를 통해 수신하고 이를 전기 기기(4)로 각각 전달하는 구조를 가질 수도 있다.
이때, 분전반(5) 또는 전기 기기(4)가 사물인터넷 네트워크에 접속하여 전류 또는 전압신호를 실시간으로 출력하기 위한 측정장치 또는 전달받은 제어신호에 따라 제어되기 위한 제어장치 등은 사물인터넷에서 이미 공지된 기술이므로 본 명세서 상에서는 이를 자세히 기재하지 않는다.
IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 분전반(5) 및 전기 기기(4)로부터 각각 측정된 전류 또는 전압신호를 사물인터넷 네트워크를 통해 전달받아 데이터베이스로 형성하고, 형성된 데이터베이스를 모니터링한 결과에 따라 제어신호를 형성하여 사물인터넷 네트워크를 통해 분전반(5) 또는 전기 기기(4)로 전달한다.
이러한 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 데이터베이스를 형성함에 있어서, 위치 기반 시스템에 사물인터넷 네트워크를 결합하는 형태를 취하는데, 좀더 자세하게는, 위치 기반 시스템으로부터 전달받은 지도 데이터에 분전반(5)의 기본데이터 및 실시간 데이터를 접목하고, 건물 데이터 또는 세대 데이터에 분전반(5) 또는 전기 기기(4)의 기본데이터 및 실시간 데이터를 접목한다.
이때, 분전반(5) 또는 전기 기기(4)의 기본데이터는 분전반(5) 또는 전기 기기(4)의 위치 데이터, 정상 전류 및 정상 전압신호 관련된 기준 데이터를 포함할 수 있으며, 위치 데이터는 위에서 이미 설명한 것처럼 식별정보, GPS 정보 또는 노드 정보일 수 있다.
분전반(5)의 기본 데이터 중 위치정보에 관련된 위치 데이터는 분전반(5)의 GPS 정보로서 지도 데이터에 결합됨으로써 데이터베이스로 형성될 수 있으나, 분전반(5)이 한 건물에 복수 개 형성되는 경우에는 데이터베이스에서 GPS 정보만으로 복수 개의 분전반(5)의 위치를 구분할 수 없으므로 식별정보를 지도 데이터에 더 결합하여 데이터베이스를 형성할 수 있다.
그리고 이때, 전기 기기(4)의 경우 한 가정 또는 한 건물 내부에 복수 개의 전기 기기(4)가 형성됨에 따라 GPS 정보만으로는 지도 데이터에 복수 개의 전기 기기(4)에 관한 데이터를 결합하기 어려우므로, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 전기 기기(4)로부터 GPS 정보, 식별정보 또는 노드 정보를 위치 데이터로서 전달받고 이를 전기 기기(4)의 기본데이터로서 지도 데이터에 결합하여 데이터베이스를 형성한다.
구체적으로, 식별정보는 식별 ID 등으로 동일한 위치에 형성된 분전반(5) 또는 전기 기기(4)를 구분하기 위한 코드일 수 있으나, 각 분전반(5) 또는 전기 기기(4)의 특성을 나타낼 수 있는 단말정보일 수 있다.
한 예예서, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)이 데이터베이스 형성에 이용하는 분전반(5) 또는 전기 기기(4)의 기본데이터인 위치 데이터 중 노드 정보는 동일한 건물에 형성된 서로 다른 세대에 대해 각각 대응되는 노드이거나, 서로 다른 건물에 대해 각각 대응되는 노드일 수 있다.
이때, 노드가 한 세대에 대응되는 위의 예시에서 확장되어, 노드는 복수 개의 전기 기기(4)를 포함하는 어느 독립된 폐쇄공간에 대응되는 정보일 수 있다.
이처럼, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 지도 데이터에 분전반(5) 또는 전기 기기(4)의 기본데이터인 위치 데이터를 접목하여 데이터베이스를 형성함으로써 서로 다른 위치에 형성된 전력 설비를 지도 상에서 확인할 수 있으며, 동일한 건물 내부에 형성된 서로 다른 세대를 노드로 구분하여 지도 상에 각 세대별 데이터베이스를 형성할 수 있다.
또한, 동일한 건물 내부의 한 세대, 예로써, 가정 내에 형성된 복수 개의 전기 기기(4) 또는 동일한 건물에 형성된 분전반(5)에 대한 식별정보를 이용하여 지도 상에 각 전기 설비 또는 전기 장치에 대한 데이터를 결합하여 데이터베이스를 형성할 수 있다.
이에 따라, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)이 분전반(5) 및 전기 기기(4)의 기본데이터 중 위치데이터를 지도 데이터에 접목하여 형성하는 데이터베이스는 지도 데이터 상에 형성된 모든 전기 기기를 포함하게 된다.
그리고 이때, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)에서 데이터베이스를 형성함에 있어서, 지도 데이터에 모든 분전반(5) 또는 전기 기기(4)의 위치정보를 이용하여 데이터베이스를 형성하되, 각 분전반(5) 또는 전기 기기(4)의 기본데이터 중 기준 데이터를 지도 데이터 상에 일대일 대응시켜 데이터베이스로 형성한다.
이로 인해, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)이 분전반(5) 또는 전기 기기(4)의 기본데이터를 지도 데이터에 결합하여 형성하는 데이터베이스는 지도 상에 형성된 전기 설비 및 전기 장치를 각각 매칭하되 각 장비에 대한 정상 전류 및 정상 전압신호를 데이터로서 포함하는 형태를 갖는다.
또한, 위에서 이미 설명한 것처럼 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)에서 형성하는 데이터베이스는 분전반(5) 또는 전기 기기(4)로부터 실시간 데이터를 전달받아 데이터베이스를 실시간으로 갱신하는데, 실시간으로 전달받는 데이터는 GPS 정보, 식별정보 및 노드 정보를 포함하므로, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 실시간으로 전달받은 데이터를 기본데이터를 이용하여 형성한 데이터베이스에서 탐색하여, 탐색된 해당 부분을 갱신함으로써 데이터베이스를 갱신한다.
이처럼, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)이 데이터베이스를 형성하고 이를 갱신하며, 형성 및 갱신되는 데이터베이스는 모니터링 단말(200)에 출력되어 관리자가 모니터링 단말(200)에 출력된 데이터베이스를 모니터링하여 지도 상에 표시된 모든 전기설비의 전력소모 상황 또는 안전 관련 정보 등을 지도 데이터에 기반하여 감시할 수 있어 모니터링 효율의 향상 효과가 있다.
그리고, 지도 상에 형성된 전기설비들을 지역에 따른 노드별로 모니터링하거나 한 건물에 형성된 복수개의 세대 노드를 그룹으로 관리하여 모니터링할 수 있어 특정 지역에 대한 전력소모를 효율적으로 모니터링할 수 있다.
이러한 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 형성 및 갱신되는 데이터베이스를 모니터링하여 위험요소에 따른 사고상황 시뮬레이션을 수행하여 위험상태를 판단하고, 위험상태 판단결과에 따라 위험상태를 알리는 제어신호를 발생하거나 위험요소를 제어하는 제어신호를 발생하여 사물인터넷 네트워크를 통해 분전반(5) 또는 전기 기기(4)로 전달한다.
이때, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)이 제어신호를 생성하여 이를 분전반(5) 또는 전기 기기(4)로 전달함에 있어서, 제어신호를 전달하고자 하는 분전반(5) 또는 전기 기기(4)의 위치 정보 또는 단말 정보를 데이터베이스로부터 탐색하여 제어신호를 전달하고자 하는 장치에 정확하게 전달할 수 있다.
그리고 이때, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 실시간으로 갱신되는 데이터베이스 중 실시간 데이터를 기준 데이터와 비교하여 부분방전, 과열, 누전, 아크고장, 단자이완 또는 과부하와 같은 위험요소로 판단하며, 위험요소에 따른 사고상황 시뮬레이션은 판단된 위험요소를 발생한 장비가 속한 노드 또는 건물에 야기할 수 있는 사고상황을 시뮬레이션하는 처리동작이다.
예로써, 가정 내의 냉장고 등의 전기 기기(4)에 과부하가 위험요소로서 감지되면 해당 위험요소에 의해 가정 내 또는 해당 가정이 속한 건물에 야기될 수 있는 전력 시스템 사고를 시뮬레이션하며, 야기될 수 있는 전력 사고로는 누전 차단 또는 화재 등이 있을 수 있다.
다른 한 예로써, 건물 내의 분전반(5)에서 아크고장과 같은 위험요소가 감지되는 경우 해당 분전반(5)이 속한 건물 또는 해당 노드가 속한 지역에 야기될 수 있는 전력 시스템 사고를 시뮬레이션하며, 야기될 수 있는 전력 시스템 사고로는 정전 또는 화재 등이 있을 수 있다.
또한, 위험요소로서 누전이 감지된 단말의 위치하는 지도 상에 기상 데이터를 결합하여 강수 여부를 판단하고, 누전과 같은 위험요소가 발생한 지역에 비가 내리는 경우 위험상황으로 판단하여 위험요소가 감지된 해당 단말에 연결된 주변 전력 설비를 오프하도록 제어하는 제어신호를 자동으로 생성할 수 있다.
그리고, 한 예에서, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 분전반(5) 또는 전기 기기(4)들이 형성된 노드군 그룹에 대해 전력소모 상황을 모니터링하여 특정 노드군 그룹(예로써 아파트 단지 또는 공장단지)에서 전력소모량이 적정 전력소모량보다 심하게 높거나 공급가능한 전력량을 웃도는 경우 이를 위험요소로 판단하여 전력소모를 줄이라는 알림 또는 안내를 제어신호로서 생성할 수 있다.
이처럼, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 데이터베이스 모니터링을 통해 위험요소를 판단하고 위험요소에 따른 시뮬레이션으로부터 제어신호를 생성하므로, 전력 설비와 이에 연결된 가정 내의 장치들에 대한 전력소모 상태를 자동으로 모니터링하여 발생할 수 있는 전력 관련 사고들을 미리 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 시뮬레이션 결과에 따른 사고정보를 연관기관에 전달하여 발생할 수 있는 사고에 대해 미리 대비할 수 있도록 할 수도 있다. 이때, 연관기관은 소방청이나 병원일 수 있다.
이때, 시뮬레이션 결과에 따른 사고정보를 연관기관에 전달함에 있어서, 시뮬레이션 결과를 가장 근접한 연관기관에 전달하고 최적의 이동경로를 실시간 판단하여 사고정보와 이동경로를 메시지 형태로 전달함으로써, 사고가 발생한 장소에서 가장 근접한 인력을 동원할 수 있어 인력관리의 효율성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
이러한 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)이 지도 상에 데이터베이스를 형성하고 갱신하며, 데이터베이스를 이용하여 위험요소를 판단하거나 이에 따른 시뮬레이션을 수행하기 위해, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 도 2와 같이 형성될 수 있다.
IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)은 도 2에 도시한 것처럼, 데이터 송수신부(110), 노드별 측정신호 관리부(120), 가상 물리 시스템 생성부(130), 가상 물리 시스템 모니터링부(140) 및 경고 메시지 생성부(150)를 포함하여 형성된다.
이때, 데이터 송수신부(110)는 사물 인터넷 네트워크를 통해 분전반(5) 또는 전기 기기(4)로부터 데이터를 수신하거나 경고 메시지 생성부(150)에서 생성된 경고 메시지를 사물 인터넷 네트워크를 통해 분전반(5), 전기 기기(4) 또는 관리자 단말 등으로 전달한다.
그리고, 데이터 송수신부(110)는 분전반(5) 및 전기 기기(4)로부터 전달받은 기본데이터 또는 실시간 데이터를 노드별 측정신호 관리부(120)로 전달한다.
노드별 측정신호 관리부(120)는 데이터 송수신부(110)로부터 전달받은 데이터들을 데이터베이스(310)로 생성하고 갱신하며, 전달받은 데이터를 모니터링 단말(200)로 전달하여 출력할 수 있다.
한편, 가상 물리 시스템 생성부(130)는 데이터베이스(310)의 데이터를 위치기반 시스템 데이터베이스(320)의 데이터와 결합하여, 지도 상에 전기 설비 등이 매칭되고 매칭된 전기 설비에 실시간 데이터가 출력될 수 있도록 그래픽으로 형성된 가상 물리 시스템을 생성한다.
이때 생성되는 가상 물리 시스템은 위에서 설명한 것처럼, 각 건물 또는 각 건물에 형성된 세대 등에 대해서도 노드화 하여 데이터베이스를 출력하되 지도 상에 출력하므로, 이를 모니터링하는 관리자가 직관적으로 모니터링할 수 있으며, 가상의 시뮬레이션을 수행할 수 있도록 구축됨으로써 관리자의 모니터링을 통한 관제 없이도 스스로 전력 시스템을 모니터링 및 위험상황을 판단할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 가상 물리 시스템 모니터링부(140)는 가상 물리 시스템 생성부(130)에서 생성한 가상 물리 시스템을 실시간 모니터링하여 위험요소를 판단하고, 위험요소에 따라 시뮬레이션을 수행하여 야기될 수 있는 사고상황을 모니터링하는 처리부이다.
이때, 가상 물리 시스템 모니터링부(140)는 데이터베이스(310)에 저장된 기준데이터를 실시간 데이터와 비교하여 위험요소를 판단하며, 위험요소에 따라 미리 입력되거나 설정된 사고상황 또는 지리상황에 따라 시뮬레이션을 수행한다.
경고 메시지 생성부(150)는 가상 물리 시스템 모니터링부(140)에서 판단한 사고 상황에 따라 분전반(5) 또는 전기 기기(4)를 제어하는 제어신호 또는 위험상황을 분전반(5), 전기 기기(4) 또는 위험 대비에 관련된 기관 등으로 알리기 위한 제어신호를 생성한다.
다시 도 1을 참고로 하여 본 발명의 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템의 구조를 설명하면, 도 2와 같이 형성되는 IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)에 연결되는 모니터링 단말(200)은 관제센터 등에 형성될 수 있고, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)에서 형성된 가상 물리 시스템의 그래픽 데이터를 실시간으로 전달받아 데이터를 출력한다.
예로써, 모니터링 단말(200)이 출력하는 그래픽 데이터는 도 2에 도시한 것처럼 지도 상에 형성된 아파트(1), 학교(2) 또는 건물(3)에 대한 전력 소모 및 안전 상태를 출력할 수 있으며, IoT 기반의 가상 물리 시스템(100)에서 판단하는 상황에 따라 위험상태를 붉은 색 등으로 변경하여 출력할 수 있다.
그리고, 한 예에서, 모니터링 단말(200)에서 가상 물리 시스템을 그래픽 데이터로서 출력함에 있어서, 특정 건물이 선택될 때 해당 건물에 포함된 노드 형태의 구성들을 추가로 출력할 수 있도록 설계되는 것이 좋다.
이상에서 본 발명의 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.
100 : IoT 기반의 가상 물리 시스템 200 : 모니터링 단말
310 : 데이터베이스

Claims (15)

  1. 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비로부터 각각 위치데이터, 전류 또는 전압신호 형태의 출력신호인 실시간 데이터를 사물인터넷 네트워크를 통해 전달받고, 상기 위치데이터 및 실시간 데이터를 지도데이터와 결합하여 가상 물리 시스템을 형성하며, 상기 전기 기기 또는 상기 전력 설비에 대한 실시간 데이터를 모니터링하여 에너지 소비 및 전력 설비 이상여부를 감시함으로써 감시된 에너지 소비 및 전력 설비 이상여부에 따라 발생할 수 있는 사고상황을 시뮬레이션하는 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템, 그리고
    상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템에서 형성한 상기 가상 물리 시스템을 그래픽 형태로 출력하여 상기 지도데이터 상에 상기 전기 기기 또는 상기 전력 설비의 실시간 데이터를 실시간으로 출력하거나, 상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템에서 감시된 전력 이상여부 또는 시뮬레이션된 사고상황 결과를 출력하는 모니터링 단말
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 및 상기 건물 외부에 형성된 전력 설비가 상기 사물인터넷 기반의 가상물리 시스템으로 전달하는 상기 위치데이터는 GPS 위치정보, 식별정보 또는 노드 정보로서 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 식별정보는 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 및 상기 건물 외부에 형성된 전력 설비의 구분을 위한 식별코드 또는 단말정보인 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 노드 정보는 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 상기 건물 외부에 형성된 전력 설비에 각각 대응되어 하나의 건물 또는 상기 전기 기기를 포함하는 폐쇄공간에 매칭되는 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 폐쇄공간에 매칭되는 하나의 노드 정보는 복수 개의 상기 전기 기기를 포함할 수 있고, 상기 폐쇄공간을 복수 개 포함하는 상기 건물은 복수 개의 상기 노드 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 상기 건물 외부에 형성된 전력 설비는 사물인터넷 네트워크에 접속되기 위한 통신부를 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 건물 내부에 설치된 전기 기기는 상위의 제어장치에 연결되어 상기 위치데이터 또는 상기 실시간 데이터를 상기 사물인터넷 네트워크로 전달하는 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템은 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비의 정상 동작값인 기준 데이터를 구비하고 있고, 상기 실시간 데이터를 상기 기준 데이터와 비교하여 상기 전력 이상여부를 감시하며,
    감시되는 상기 전력 이상여부는 부분방전, 과열, 누전, 아크고장, 단자이완 또는 과부하인 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템은 감시된 상기 전력 이상여부에 의해 발생할 수 있는 사고상황 정보를 저장하고 있어 상기 사고상황을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템은 전력 이상여부 감시 또는 이에 따라 시뮬레이션된 사고상황에 따라 제어신호를 생성하여 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비로 전달하는 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제어신호는 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비의 온오프를 제어하거나 인가전원을 제어하는 신호인 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제어신호는 상기 건물 내부에 설치된 전기 기기 또는 건물 외부에 형성된 전력 설비로 위험상황을 안내하는 알림음, 점등알림 또는 안내메시지인 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 제어신호는 상기 모니터링 단말에 출력되는 위험상황 안내 메시지 또는 알림음인 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 제어신호는 상기 시뮬레이션된 사고상황을 대비할 수 있는 연관기관으로 전달되는 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 사물인터넷 기반의 가상 물리 시스템은 상기 전력 이상여부가 감시됨에 따라 상기 가상 물리 시스템에 기상 데이터를 결합하여 사고상황을 시뮬레이션하는 것을 특징으로 하는 가상 물리 시스템을 이용한 통합 안전관리 시스템.
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