KR20170122440A - 가상화 시뮬레이터 및 이를 구비하는 빌딩 관리 시스템 - Google Patents
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Abstract
가상화 시뮬레이터 및 이를 구비하는 빌딩 관리 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 가상화 시뮬레이터는, 빌딩 내 하나 이상의 설비를 제어하는 데 사용되는 복수의 물리 제어기 및 상기 물리 제어기 각각을 제어하는 관제 서버와 연결되어 상기 물리 제어기의 동작을 가상으로 시뮬레이션하는 가상화 시뮬레이터로서, 상기 복수의 물리 제어기 중 하나에 대응되어 상기 물리 제어기와 동일한 기능을 수행하며, 서로 다른 아이피 주소를 통해 상기 물리 제어기 및 상기 관제 서버와 통신하는 복수의 가상 제어기; 및 상기 가상 제어기의 생성, 삭제, 실행, 종료, 조회 및 제어 중 하나 이상의 기능을 수행하는 가상 제어기 관리 에이전트를 포함한다.
Description
본 발명의 실시예들은 물리 제어기의 동작을 가상으로 시뮬레이션하는 가상화 시뮬레이터 및 이를 구비하는 빌딩 관리 시스템에 관한 것이다.
빌딩 관리 시스템(Building Management System)은 중앙의 관제 서버에서 빌딩 내 에어컨, 냉난방기, 조명 등과 같은 각종 설비(또는 장비)를 관리 및 제어하기 위한 시스템이다. 이러한 설비의 관리 및 제어를 위해서는 하나 이상의 제어기를 빌딩 내부에 설치하여야 한다. 또한, 빌딩을 효율적으로 관리하기 위해서는 상기 제어기를 이용하여 빌딩 관리 시스템에 대한 통합 테스트를 실시하여야 한다.
그러나, 이러한 통합 테스트는 일반적으로 빌딩의 건축 및 전기 공사가 완료된 이후에만 가능하다. 종래 기술에 따르면, 빌딩에 관한 설계 도면에 따라 시스템 데이터베이스를 구축한 이후 통합 테스트를 하기까지 많은 사전 공정이 필요하며, 이러한 사전 공정은 빌딩의 건축 공정에 의존적이며 시간이 많이 소요된다. 따라서, 종래에는 건축 공정의 마지막 단계에 진행되는 빌딩 관리 시스템의 구축 및 이를 위한 테스트가 지연되거나 충분히 진행되지 않는 경우가 빈번하였으며, 이로 인해 불필요하게 시간이 낭비되고 엔지니어를 비효율적으로 운영할 수 밖에 없었다.
본 발명의 실시예들은 물리 제어기의 설치 없이도 가상화 시뮬레이터를 이용하여 빌딩 관리 시스템의 구축 및 테스트를 효율적으로 수행할 수 있는 수단을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 빌딩 내 하나 이상의 설비를 제어하는 데 사용되는 복수의 물리 제어기 및 상기 물리 제어기 각각을 제어하는 관제 서버와 연결되어 상기 물리 제어기의 동작을 가상으로 시뮬레이션하는 가상화 시뮬레이터로서, 상기 복수의 물리 제어기 중 하나에 대응되어 상기 물리 제어기와 동일한 기능을 수행하며, 서로 다른 아이피 주소를 통해 상기 물리 제어기 및 상기 관제 서버와 통신하는 복수의 가상 제어기; 및 상기 가상 제어기의 생성, 삭제, 실행, 종료, 조회 및 제어 중 하나 이상의 기능을 수행하는 가상 제어기 관리 에이전트를 포함하는, 가상화 시뮬레이터가 제공된다.
상기 물리 제어기는, 단위 제어기(Unitary Controller); 제1 네트워크를 통해 상기 단위 제어기와 연결되며, 상기 제1 네트워크보다 데이터 전송 속도가 빠른 제2 네트워크를 통해 상기 관제 서버와 연결되는 네트워크 제어기; 및 상기 제2 네트워크를 통해 상기 네트워크 제어기 및 상기 관제 서버와 연결되는 직접 디지털 제어기(Direct Digital Controller : DDC)를 포함하며, 상기 가상 제어기는, 상기 단위 제어기에 대응되는 가상 단위 제어기, 상기 네트워크 제어기에 대응되는 가상 네트워크 제어기 및 상기 직접 디지털 제어기에 대응되는 가상 직접 디지털 제어기를 포함할 수 있다.
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 관제 서버와 상기 가상 단위 제어기 사이에서 데이터 패킷을 라우팅할 수 있다.
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 관제 서버로부터 수신된 상기 데이터 패킷의 헤더에 포함된 제1 라우팅 정보를 분석하여 상기 데이터 패킷의 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기로 상기 데이터 패킷을 전달할 수 있다.
상기 제1 라우팅 정보는, 상기 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기의 네트워크 번호, 맥 주소 및 상기 맥 주소의 길이 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기로부터 상기 데이터 패킷에 대한 응답 데이터 패킷을 수신하는 경우 상기 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기를 나타내는 제2 라우팅 정보를 상기 응답 데이터 패킷의 헤더에 추가하고, 상기 제2 라우팅 정보가 추가된 응답 데이터 패킷을 상기 관제 서버로 전달할 수 있다.
상기 제2 라우팅 정보는, 상기 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기의 네트워크 번호, 맥 주소 및 상기 맥 주소의 길이 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 가상 제어기 관리 에이전트는, 관리자로부터 상기 시뮬레이션을 위한 설정값을 입력 받고, 입력 받은 상기 설정값에 따라 상기 가상 제어기를 동작시킬 수 있다.
상기 설정값은, 아날로그 입력값, 바이너리 입력값 또는 펄스 입력값일 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따르면, 빌딩 내 하나 이상의 설비를 제어하는 데 사용되는 복수의 물리 제어기; 상기 물리 제어기 각각을 제어하는 관제 서버; 및 상기 복수의 물리 제어기 및 상기 관제 서버와 연결되어 상기 물리 제어기의 동작을 가상으로 시뮬레이션하는 가상화 시뮬레이터를 포함하며, 상기 가상화 시뮬레이터는, 상기 복수의 물리 제어기 중 하나에 대응되어 상기 물리 제어기와 동일한 기능을 수행하며, 서로 다른 아이피 주소를 통해 상기 물리 제어기 및 상기 관제 서버와 통신하는 복수의 가상 제어기; 및 상기 가상 제어기의 생성, 삭제, 실행, 종료, 조회 및 제어 중 하나 이상의 기능을 수행하는 가상 제어기 관리 에이전트를 포함하는, 빌딩 관리 시스템이 제공된다.
상기 물리 제어기는, 단위 제어기(Unitary Controller); 제1 네트워크를 통해 상기 단위 제어기와 연결되며, 상기 제1 네트워크보다 데이터 전송 속도가 빠른 제2 네트워크를 통해 상기 관제 서버와 연결되는 네트워크 제어기; 및 상기 제2 네트워크를 통해 상기 네트워크 제어기 및 상기 관제 서버와 연결되는 직접 디지털 제어기(Direct Digital Controller : DDC)를 포함하며, 상기 가상 제어기는, 상기 단위 제어기에 대응되는 가상 단위 제어기, 상기 네트워크 제어기에 대응되는 가상 네트워크 제어기 및 상기 직접 디지털 제어기에 대응되는 가상 직접 디지털 제어기를 포함할 수 있다.
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 관제 서버와 상기 가상 단위 제어기 사이에서 데이터 패킷을 라우팅할 수 있다.
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 관제 서버로부터 수신된 상기 데이터 패킷의 헤더에 포함된 제1 라우팅 정보를 분석하여 상기 데이터 패킷의 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기로 상기 데이터 패킷을 전달할 수 있다.
상기 제1 라우팅 정보는, 상기 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기의 네트워크 번호, 맥 주소(MAC Address) 및 상기 맥 주소의 길이 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기로부터 상기 데이터 패킷에 대한 응답 데이터 패킷을 수신하는 경우 상기 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기를 나타내는 제2 라우팅 정보를 상기 응답 데이터 패킷의 헤더에 추가하고, 상기 제2 라우팅 정보가 추가된 응답 데이터 패킷을 상기 관제 서버로 전달할 수 있다.
상기 제2 라우팅 정보는, 상기 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기의 네트워크 번호, 맥 주소 및 상기 맥 주소의 길이 정보 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
상기 가상 제어기 관리 에이전트는, 관리자로부터 상기 시뮬레이션을 위한 설정값을 입력 받고, 입력 받은 상기 설정값에 따라 상기 가상 제어기를 동작시킬 수 있다.
상기 설정값은, 아날로그 입력값, 바이너리 입력값 또는 펄스 입력값일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 물리 제어기와 동일 환경에서 동일 기능을 수행하는 가상 제어기를 동작시킴으로써, 물리 제어기가 실제로 빌딩에 설치되어 있지 않더라도 물리 제어기의 동작을 가상으로 시뮬레이션할 수 있다. 이로 인해 관제 서버와 물리 제어기의 부하 및 성능 테스트, 실제 환경에서 테스트가 어렵거나 위험성이 있는 설비의 운전에 대한 테스트 등을 용이하게 수행할 수 있다. 또한, 이러한 가상화 시뮬레이터는 빌딩 관리에 대한 교육 및 훈련에도 활용될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 복수의 각 가상 제어기가 서로 다른 아이피 주소를 갖도록 함으로써, 하나의 가상화 시뮬레이터에서 복수의 가상 제어기를 동시에 실행 및 관리할 수 있으며 이로 인해 빌딩 관리 시스템의 구축 및 테스트에 소요되는 시간 및 비용을 최소화할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따르면, 가상화 시뮬레이터가 관제 서버 및 복수의 물리 제어기와 네트워크를 통해 연결될 수 있도록 함으로써, 가상화 시뮬레이터와 관제 서버 및 물리 제어기가 공존 가능하다. 이 경우, 실제 빌딩의 건축 공정과 병행하면서 물리 제어기의 동작을 가상으로 시뮬레이션할 수 있으므로 불필요한 시스템 구축 기간 및 공수, 물리 제어기의 시운전 효율을 개선할 수 있다.
나아가, 본 발명의 실시예들에 따르면, 가상 제어기의 동작과 관련된 각종 설정값(물리 포인트)을 관리자로부터 입력 받아 가상 제어기를 동작시킴으로써, 여러 설정값에 대한 다각적인 시뮬레이션이 가능하다.
도 1은 일반적인 빌딩 관리 시스템의 상세 구성을 나타낸 도면
도 2는 도 1의 빌딩 관리 시스템을 구축하는 일반적인 절차를 나타낸 흐름도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌딩 관리 시스템의 상세 구성을 나타낸 블록도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상화 시뮬레이터의 상세 구성을 나타낸 블록도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트에 의해 가상 제어기를 관리하는 과정을 설명하기 위한 블록도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스의 예시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리 제어기의 구조를 나타낸 블록도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기의 구조를 나타낸 블록도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 BACnet의 네트워크 스택을 나타낸 블록도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 제어기의 라우팅 기능을 설명하기 위한 블록도
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어기의 라우팅 과정을 설명하기 위한 흐름도
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 MSTP 데이터 가상화를 위한 데이터 패킷의 헤더 구조를 나타낸 예시도
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어기에서 데이터 패킷을 가상 단위 제어기로 전달하는 과정을 설명하기 위한 흐름도
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어기에서 데이터 패킷을 관제 서버로 전달하는 과정을 설명하기 위한 흐름도
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트를 통해 아날로그 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트를 통해 아날로그 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 입력값에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트를 통해 바이너리 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트를 통해 바이너리 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이너리 입력값에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트를 통해 펄스 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 입력값에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도
도 2는 도 1의 빌딩 관리 시스템을 구축하는 일반적인 절차를 나타낸 흐름도
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌딩 관리 시스템의 상세 구성을 나타낸 블록도
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상화 시뮬레이터의 상세 구성을 나타낸 블록도
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트에 의해 가상 제어기를 관리하는 과정을 설명하기 위한 블록도
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스의 예시도
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리 제어기의 구조를 나타낸 블록도
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기의 구조를 나타낸 블록도
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 BACnet의 네트워크 스택을 나타낸 블록도
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 제어기의 라우팅 기능을 설명하기 위한 블록도
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어기의 라우팅 과정을 설명하기 위한 흐름도
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 MSTP 데이터 가상화를 위한 데이터 패킷의 헤더 구조를 나타낸 예시도
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어기에서 데이터 패킷을 가상 단위 제어기로 전달하는 과정을 설명하기 위한 흐름도
도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어기에서 데이터 패킷을 관제 서버로 전달하는 과정을 설명하기 위한 흐름도
도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트를 통해 아날로그 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도
도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트를 통해 아날로그 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 입력값에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도
도 18은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트를 통해 바이너리 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도
도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트를 통해 바이너리 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도
도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이너리 입력값에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트를 통해 펄스 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도
도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 입력값에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시형태를 설명하기로 한다. 이하의 상세한 설명은 본 명세서에서 기술된 방법, 장치 및/또는 시스템에 대한 포괄적인 이해를 돕기 위해 제공된다. 그러나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다.
본 발명의 실시예들을 설명함에 있어서, 본 발명과 관련된 공지기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략하기로 한다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다. 상세한 설명에서 사용되는 용어는 단지 본 발명의 실시예들을 기술하기 위한 것이며, 결코 제한적이어서는 안 된다. 명확하게 달리 사용되지 않는 한, 단수 형태의 표현은 복수 형태의 의미를 포함한다. 본 설명에서, "포함" 또는 "구비"와 같은 표현은 어떤 특성들, 숫자들, 단계들, 동작들, 요소들, 이들의 일부 또는 조합을 가리키기 위한 것이며, 기술된 것 이외에 하나 또는 그 이상의 다른 특성, 숫자, 단계, 동작, 요소, 이들의 일부 또는 조합의 존재 또는 가능성을 배제하도록 해석되어서는 안 된다.
몇몇 실시예들에서, 통신 네트워크는 인터넷, 하나 이상의 로컬 영역 네트워크(local area networks), 광역 네트워크(wire area networks), 셀룰러 네트워크, 모바일 네트워크, 그 밖에 다른 종류의 네트워크들, 또는 이러한 네트워크들의 조합을 포함할 수 있다.
도 1은 일반적인 빌딩 관리 시스템(10)의 상세 구성을 나타낸 도면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 빌딩 관리 시스템(10)은 관제 서버(12), 직접 디지털 제어기(14, Direct Digital Controller : DDC), 단위 제어기(16, Unitary Controller) 및 네트워크 제어기(18)를 포함한다. 여기서, 직접 디지털 제어기(14), 단위 제어기(16) 및 네트워크 제어기(18)는 빌딩 내 하나 이상의 설비를 제어하는 데 사용되는 물리 제어기(Physical Controller)로서, 상기 빌딩 내에 설치될 수 있으며 빌딩의 규모에 따라 수 개 내지 수백 개 존재할 수 있다. 또한, 관제 서버(12)는 빌딩 전체의 상황을 종합적으로 제어 및 감시하는 장치로서, 복수의 물리 제어기(14, 16, 18)를 관리 및 제어함으로써 빌딩 내 설비를 관제할 수 있다. 이때, 관제 서버(12)는 고속랜인 BACnet/IP를 통해 직접 디지털 제어기(14) 및 네트워크 제어기(18)와 통신할 수 있으며, 네트워크 제어기(18)는 저속랜인 BACnet/MSTP를 통해 단위 제어기(16)와 통신할 수 있다.
도 2는 도 1의 빌딩 관리 시스템(10)을 구축하는 일반적인 절차를 나타낸 흐름도이다.
먼저, 관리자(또는 엔지니어)는 빌딩의 설비에 대한 설계 도면을 바탕으로 빌딩의 각 층에 설치되는 설비와 이를 제어하기 위한 물리 제어기(14, 16, 18), 설비를 제어하기 위한 각종 입력/출력 신호의 연결 및 규격을 설정하여 빌딩 운영에 필요한 시스템 데이터베이스를 구축한다(S12).
다음으로, 관리자는 빌딩의 전기, 설비 시스템 구축 단계에서 각종 설비(냉동기, 보일러, 에어컨 등)를 설치하고, 이를 제어하기 위한 물리 제어기(14, 16, 18)를 설치 및 설정한다(S14).
다음으로, 빌딩의 전기 공사가 완료된 이후, 관리자는 설치된 설비와 물리 제어기(14, 16, 18)에 전원을 투입한다(S16).
다음으로, 관리자는 물리 제어기(14, 16, 18)와 건물 내 설치된 각종 설비와의 입력/출력 신호가 정상적으로 연결되었는지를 파악하기 위해 케이블 상태 및 신호 상태를 체크한다(S18).
다음으로, 관리자는 빌딩의 관제 서버(12)와 물리 제어기(14, 16, 18)의 네트워크 연결 상태를 확인하고, 구축한 시스템 DB 정보를 물리 제어기(14, 16, 18)로 다운로드하여 물리 제어기(14, 16, 18)가 정상적으로 동작하는지 테스트한다(S20).
다음으로, 관리자는 빌딩 내 각종 설비의 주요 상태 및 관제점 정보를 포함하는 그래픽 화면을 작성하고, 물리 제어기(14, 16, 18)가 특정 상황이나 조건에서 자동으로 설비를 제어할 수 있도록 물리 제어기(14, 16, 18)에 필요한 제어 로직(제어 프로그램)을 작성한 후 이를 테스트한다(S22).
마지막으로, 앞선 모든 설정 작업이 완료되는 경우, 관리자는 관제 서버를 통해 전체 빌딩 관리 시스템(10)에 대한 통합 테스트를 실시한다(S24).
이와 같이, 빌딩에 관한 설계 도면에 따라 시스템 데이터베이스를 구축한 이후 그래픽 및 로직 테스트, 통합 테스트를 하기까지는 많은 사전 공정이 필요하다. 이러한 현장 시스템 셋업, 전기 공사 등은 빌딩의 건축 공정에 의존적이며 시간이 많이 소요되므로, 건축 공정의 마지막 단계에 진행되는 빌딩 관리 시스템(10)의 구축 및 이를 위한 테스트가 지연되거나 충분히 진행되지 않는 경우가 빈번히 발생하게 된다. 또한, 빌딩의 건축 및 전기 공사가 완료된 이후에만 빌딩 관리 시스템(10)의 구축 및 이를 위한 테스트가 가능함에 따라 불필요하게 시간이 낭비되고 엔지니어의 인력 운영에 비효율성이 많다.
이에, 본 발명의 실시예들은 물리 제어기의 설치 없이도 가상화 시뮬레이터(200)를 이용하여 빌딩 관리 시스템(100)의 구축 및 테스트를 효율적으로 수행할 수 있는 수단을 제공한다. 이하에서는 도 3 내지 도 22를 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 빌딩 관리 시스템(100) 및 가상화 시뮬레이터(200)에 대해 자세히 살펴보기로 한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빌딩 관리 시스템(100)의 상세 구성을 나타낸 블록도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 빌딩 관리 시스템(100)은 관제 서버(102), 직접 디지털 제어기(104, Direct Digital Controller : DDC), 단위 제어기(106, Unitary Controller), 네트워크 제어기(108) 및 가상화 시뮬레이터(200)를 포함한다.
관제 서버(102)는 빌딩 전체의 상황을 종합적으로 제어 및 감시하는 장치로서, 복수의 물리 제어기(104, 106, 108)를 관리 및 제어함으로써 빌딩 내 설비(또는 장비)를 관제할 수 있다. 관제 서버(102)는 설비에 대응되는 하나 이상의 관제점을 등록하고 상기 관제점을 통해 해당 설비를 관제할 수 있다. 이를 위해, 관제 서버(102)는 설비의 주요 상태 및 관제점 정보를 포함하는 그래픽 화면, 및 물리 제어기(104, 106, 108)가 특정 상황이나 조건에서 설비를 자동으로 제어할 수 있도록 물리 제어기(104, 106, 108)에 필요한 제어 로직(또는 제어 프로그램)을 생성할 수 있다. 관제 서버(102)는 통신 네트워크, 예를 들어 TCP/IP, 백넷(Building Automation & Control Network : BACnet) 등을 통해 직접 디지털 제어기(104), 네트워크 제어기(108) 및 가상화 시뮬레이터(200)와 연결될 수 있다. 이하의 실시예들에 있어서, “설비”는 빌딩 내 설치되는 각종 장치, 기계, 장비 등을 통칭하는 용어로서, 예를 들어 에어컨, 보일러, 온/습도 센서, 냉동기, 조명기기, 전력기기, 화재 시스템 등이 될 수 있다.
직접 디지털 제어기(104)는 관제 서버(102)와 설비 사이에 위치하여 해당 설비를 제어하는 장치로서, 관제 서버(102)와 통신하여 정보를 교환하고 관제 서버(102)로부터 수신되는 제어 로직(또는 제어 프로그램)을 실행함으로써 설비를 제어한다. 직접 디지털 제어기(104)는 예를 들어, 제어 로직에 따라 설비를 제어 또는 감시하는 마이크로 컴퓨터일 수 있다. 직접 디지털 제어기(104)는 빌딩 내 설비에 대한 각 관제점들을 감시 및 제어하고, 상기 각 관제점들에 내장된 함수를 이용하여 설비의 입출력 신호를 직접 제어할 수 있다.
단위 제어기(106)는 할당된 단일 설비의 특정 동작을 제어하는 장치로서, 예를 들어, 가변풍량 제어기(VAV(Variable Air Volume) Controller), 조명 제어기 등이 될 수 있다. 단위 제어기(106)는 할당된 단일 설비와 1:1로 연결되어 해당 설비의 동작만을 제어할 수 있다. 단위 제어기(106)는 직접 디지털 제어기(104)에 비해 그 기능 및 용도가 제한적이며 네트워크 제어기(108)를 통해 관제 서버(102)와 연결될 수 있다. 단위 제어기(106)는 상술한 BACnet/IP보다 데이터 전송 속도가 느리며 값이 저렴한 통신 네트워크, 예를 들어 BACnet/MSTP(Master Slave Token Passing), RS-485 등을 통해 네트워크 제어기(108)와 연결될 수 있다. 다만, 상술한 통신 네트워크는 일 예시에 불과하며, 본 발명의 실시예들에 있어서 상기 통신 네트워크가 위 예시로 제한되는 것은 아니다. 이하에서는 설명의 편의상 단위 제어기(106)와 네트워크 제어기(108)와의 통신 네트워크를 제1 네트워크, 관제 서버(102)와 직접 디지털 제어기(104), 네트워크 제어기(108) 및 가상화 시뮬레이터(200)와의 통신 네트워크를 제2 네트워크로 칭하기로 한다.
네트워크 제어기(108)는 서로 다른 네트워크(즉, 제1 네트워크 및 제2 네트워크) 사이에서 데이터 변환을 수행하는 네트워크 변환 장치로서, 관제 서버(102)와 단위 제어기(106) 사이에서 데이터 패킷을 라우팅할 수 있다. 네트워크 제어기(108)는 제1 네트워크를 통해 단위 제어기(106)와 연결되며, 제2 네트워크를 통해 관제 서버(102), 직접 디지털 제어기(104) 및 가상화 시뮬레이터(200)와 연결될 수 있다. 상술한 바와 같이, 제1 네트워크는 제2 네트워크에 비해 데이터 전송 속도가 느리며 값이 저렴한 통신 네트워크로서, 직렬 통신 프로토콜을 사용할 수 있다.
가상화 시뮬레이터(200)는 상술한 물리 제어기(104, 106, 108)의 동작을 가상으로 시뮬레이션하기 위한 장치로서, 예를 들어 데스크탑, 노트북 등이 될 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 가상화 시뮬레이터(200)는 제2 네트워크를 통해 관제 서버(102), 직접 디지털 제어기(104) 및 네트워크 제어기(108)와 연결될 수 있으며, 네트워크 상에서 상기 물리 제어기(104, 106, 108)와 공존이 가능하다. 가상화 시뮬레이터(200)는 상기 물리 제어기(104, 106, 108)와 동일한 기능을 수행하도록 소프트웨어적으로 구현된 프로그램인 가상 제어기를 이용하여 상기 물리 제어기(104, 106, 108)의 동작을 가상으로 시뮬레이션할 수 있다. 상기 가상 제어기는 물리 제어기(104, 106, 108)의 설치 환경과 동일한 환경에서 동작할 수 있으며, 물리 제어기(104, 106, 108)의 기능을 동일하게 수행할 수 있다. 각 가상 제어기는 하나의 물리 제어기(104, 106, 108)에 대응될 수 있으며, 서로 다른 아이피 주소를 이용하여 관제 서버(102) 및 대응되는 물리 제어기(104, 106, 108)와 직접 통신할 수 있다. 본 발명의 실시예들에 따르면, 빌딩 관리 시스템(100)에서 물리 제어기(104, 106, 108)의 설치 없이도 가상으로 이의 동작 및 운영을 시뮬레이션하여 그 테스트 및 검증을 수행할 수 있다. 또한, 가상화 시뮬레이터(200)는 BACnet 서비스를 지원함으로써 빌딩 내 네트워크에 존재하는 다른 제어기나 시스템과 BACnet 으로 통합될 수 있다. 이하에서는, 도 4 내지 도 22를 참조하여 가상화 시뮬레이터(200)의 상세 구성 및 기능에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상화 시뮬레이터(200)의 상세 구성을 나타낸 블록도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 가상화 시뮬레이터(200)는 가상 제어기(202, 203) 및 가상 제어기 관리 에이전트(204)를 포함한다.
가상 제어기(202, 203)는 복수의 물리 제어기(104, 106, 108) 중 하나에 대응되어 상기 물리 제어기(104, 106, 108)와 동일한 기능을 수행하도록 소프트웨어적으로 구현된 프로그램이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 가상 제어기(202, 203)는 직접 디지털 제어기(104)에 대응되는 가상 직접 디지털 제어기(202), 네트워크 제어기(108)에 대응되는 가상 네트워크 제어기(203a) 및 단위 제어기(106)에 대응되는 가상 단위 제어기(203b)를 포함할 수 있다. 각 가상 제어기(202, 203)는 개별 프로세스로 동작하며 하나의 네트워크 인터페이스 카드(216, NIC Card)를 공유하되 서로 다른 아이피 주소를 가질 수 있다. 이에 따라, 관제 서버(102)는 각 가상 제어기(202, 203)를 고유한 개별 제어기로 인식할 수 있다. 각 가상 제어기(202, 203)는 대응되는 물리 제어기(104, 106, 108)와 동일한 기능을 수행하기 위해 해당 물리 제어기(104, 106, 108)의 각종 기능 모듈, 예를 들어 입/출력 신호 처리를 위한 블록, RS-485 통신을 이용한 NXM 모듈 관리를 위한 블록, 제어 로직 수행을 위한 블록, 스케줄 관리를 위한 블록 등의 소스 코드와 동일한 소스 코드를 기반으로 개발된 각종 응용 모듈을 포함할 수 있다.
가상 제어기 관리 에이전트(204)는 복수의 가상 제어기(202, 203)를 관리하는 모듈로서, 상기 가상 제어기(202, 203)의 생성, 삭제, 실행, 종료, 조회 및 제어 등의 기능을 수행할 수 있다. 가상 제어기 관리 에이전트(204)는 사용자 인터페이스를 구비할 수 있다. 관리자는 상기 사용자 인터페이스를 통해 개별 가상 제어기(202, 203)를 생성하거나 삭제할 수 있으며, 개별 가상 제어기(202, 203)에 접속하여 해당 가상 제어기(202, 203)를 실행, 종료, 조회 또는 제어할 수 있다. 이때, 가상 제어기 관리 에이전트(204)는 프로세스간 통신(208, IPC)을 통해 가상 제어기(202, 203)의 개별 프로세스를 관리할 수 있다.
일 실시예에서, 가상 제어기(202, 203) 및 가상 제어기 관리 에이전트(204)는 하나 이상의 프로세서 및 그 프로세서와 연결된 컴퓨터 판독 가능 기록 매체를 포함하는 컴퓨팅 장치 상에서 구현될 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체는 프로세서의 내부 또는 외부에 있을 수 있고, 잘 알려진 다양한 수단으로 프로세서와 연결될 수 있다. 컴퓨팅 장치 내의 프로세서는 각 컴퓨팅 장치로 하여금 본 명세서에서 기술되는 예시적인 실시예에 따라 동작하도록 할 수 있다. 예를 들어, 프로세서는 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장된 명령어를 실행할 수 있고, 컴퓨터 판독 가능 기록 매체에 저장된 명령어는 프로세서에 의해 실행되는 경우 컴퓨팅 장치로 하여금 본 명세서에 기술되는 예시적인 실시예에 따른 동작들을 수행하도록 구성될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트(204)에 의해 가상 제어기(202, 203)를 관리하는 과정을 설명하기 위한 블록도이며, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 사용자 인터페이스(302)의 예시도이다. 도 5에 도시된 바와 같이, 가상 제어기 관리 에이전트(204)는 사용자 인터페이스(302), 네트워크 관리 모듈(304) 및 제어기 관리 모듈(306)을 포함한다.
사용자 인터페이스(302)는 각 가상 제어기(202, 203)를 관리하기 위한 화면을 제공하는 모듈이다. 도 6을 참조하면, 사용자 인터페이스(302)는 통합 관리 화면(602) 및 개별 관리 화면(604)을 포함할 수 있다.
통합 관리 화면(602)은 복수의 가상 제어기(202, 203)의 리스트가 디스플레이되는 화면으로서, 상기 리스트는 예를 들어, 트리(Tree) 형식으로 디스플레이될 수 있다. 이때, 각 가상 제어기(202, 203)는 고유의 아이피 주소를 가질 수 있으며, 통합 관리 화면(602)은 각 가상 제어기(202, 203)에 해당 아이피 주소를 매핑시켜 디스플레이할 수 있다. 이에 따라, 관리자는 복수의 가상 제어기(202, 203)의 리스트를 한눈에 확인할 수 있으며, 관제하고자 하는 가상 제어기(202, 203)를 보다 용이하게 선택할 수 있다.
개별 관리 화면(604)은 통합 관리 화면(602)에 디스플레이된 복수의 가상 제어기(202, 203) 중 관리자에 의해 선택된(또는 실행된) 개별 가상 제어기(202, 203)의 상세 정보가 디스플레이되는 화면이다. 개별 관리 화면(604)은 선택된 가상 제어기(202, 203)의 상세 정보, 예를 들어, 해당 가상 제어기(202, 203)의 아이피 주소, 버전(version), 설정값(물리 포인트)의 타입 등을 디스플레이할 수 있다. 관리자는 개별 관리 화면(604)에 디스플레이되는 메뉴, 버튼 등을 클릭하여 해당 가상 제어기(202, 203)의 각종 상세 정보를 조회할 수 있다. 또한, 개별 관리 화면(604)은 가상 제어기(202, 203)에 대한 명령 라인 인터페이스(Command Line Interface)를 제공하며, 관리자는 상기 메뉴, 버튼 등을 통해 해당 가상 제어기(202, 203)의 각종 동작, 예를 들어 시뮬레이션을 위한 설정값의 입력/변경, 시뮬레이션 수행, 시뮬레이션 결과 출력 등을 제어할 수 있다.
네트워크 관리 모듈(304)은 가상화 시뮬레이터(200)의 네트워크를 관리하는 모듈로서, 각 가상 제어기(202, 203)에 서로 다른 아이피 주소를 할당할 수 있다. 이에 따라, 가상 제어기 관리 에이전트(204) 및 각 가상 제어기(202, 203)는 서로 다른 아이피 주소를 가질 수 있다. 일 예시로서, 가상 제어기 관리 에이전트(204)의 아이피 주소는 A, 가상 직접 디지털 제어기(202) #1의 아이피 주소는 B, 가상 네트워크 제어기(203a) #1의 아이피 주소는 C일 수 있다.
제어기 관리 모듈(306)은 각 가상 제어기(202, 203)의 생성, 삭제, 실행, 종료, 조회 및 제어 중 하나 이상의 기능을 수행한다. 제어기 관리 모듈(306)은 관리자로부터 상기 기능 수행을 위한 명령을 입력 받을 수 있으며, 이에 따라 해당 기능을 수행할 수 있다. 또한, 제어기 관리 모듈(306)은 관제 서버(102)에서 물리 제어기(104, 106, 108)를 새롭게 등록/삭제할 때마다 관제 서버(102)로부터 새롭게 등록/삭제된 물리 제어기(104, 106, 108)의 정보를 수신할 수 있으며, 이에 따라 새롭게 등록/삭제된 물리 제어기(104, 106, 108)에 대응되는 가상 제어기(202, 203)를 자동으로 생성/삭제할 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 물리 제어기(104, 106, 108)의 구조를 나타낸 블록도이며, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기(202, 203)의 구조를 나타낸 블록도이다.
도 7을 참조하면, 물리 제어기(104, 106, 108)는 제어기 하드웨어(702), 운영체제(704), 네트워크 스택(706) 및 각종 응용 모듈(708 내지 722)을 포함한다.
운영체제(704)는 상기 응용 모듈(708 내지 722)이 제어기 하드웨어(702) 상에서 효율적으로 실행될 수 있는 환경을 제공하는 소프트웨어이다.
네트워크 스택(706)은 TCP/IP, BACnet/MSTP 통신 환경을 제공하는 모듈이다.
응용 모듈(708 내지 722)은 입/출력 신호 처리를 위한 블록(708), RS-485 통신을 이용한 NXM 모듈 관리를 위한 블록(710), 제어 로직 수행을 위한 블록 (712), BACnet 통신을 위한 블록(714), 설비의 각종 동작에 대한 스케줄을 관리하는 블록(716), 설정된 조건 만족시 알람을 발생시키는 알람 및 이벤트 관리 블록(718), 설비의 각종 동작에 대한 트렌드를 관리하는 트렌드 관리 블록(720) 및 명령 라인 인터페이스(722, Command Line Interface : CLI)를 포함한다.
도 8을 참조하면, 가상 제어기(202, 203)는 시뮬레이터 하드웨어(802), 운영체제(804), 로직 네트워크 인터페이스(806), 네트워크 스택(808), IPC(810) 및 각종 응용 모듈(812 내지 826)을 포함한다.
운영체제(804)는 상기 응용 모듈(812 내지 826)이 시뮬레이터 하드웨어(802) 상에서 효율적으로 실행될 수 있는 환경을 제공하는 소프트웨어로서, 예를 들어 x86, x64 기반의 윈도우일 수 있다. 또한, 로직 네트워크 인터페이스(806)는 가상 제어기(202, 203)와 관제 서버(102) 또는 가상 제어기(202, 203)와 물리 제어기(104, 106, 108) 사이의 통신을 지원하는 인터페이스이다. 또한, 네트워크 스택(808)은 TCP/IP, BACnet/MSTP 통신 환경을 제공하며, IPC(810)는 가상 제어기(202, 203)와 가상 제어기 관리 에이전트(204)를 연결시킨다. 또한, 응용 모듈(812 내지 826)은 물리 제어기(104, 106, 108)의 응용 모듈(708 내지 722)의 소스 코드과 동일한 소스 코드를 기반으로 개발된 모듈로서, 물리 제어기(104, 106, 108)의 응용 모듈(708 내지 722)과 동일 또는 유사한 구조를 가질 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 BACnet의 네트워크 스택을 나타낸 블록도이다. BACnet은 OSI 7 Layer Model에 기반을 둔 계층 구조를 갖는 프로토콜 구조로 이루어진다. BACnet은 데이터 링크 계층으로 LAN, ARCNET, MS/TP, PTP, LonTalk의 5가지 옵션을 가지며, 가상화 시뮬레이터(200)는 대중적으로 널리 사용되는 LAN(BACnet/IP)와 MS/TP 통신을 가상화할 수 있다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 네트워크 제어기(108)의 라우팅 기능을 설명하기 위한 블록도이다. 도 10에 도시된 바와 같이, 네트워크 제어기(108)는 BACnet/IP를 통해 관제 서버(102)와 연결되며, BACnet/MSTP를 통해 단위 제어기(106)과 연결될 수 있다.
네트워크 제어기(108)는 관제 서버(102)로부터 수신되는 BACnet/IP 데이터 패킷을 최종 목적지인 단위 제어기(106)로 전달하며, 이 과정에서 BACnet/IP 데이터 패킷의 데이터 구조를 BACnet/MSTP 구조로 변환할 수 있다. 또한, 네트워크 제어기(108)는 단위 제어기(106)로부터 수신된 BACnet/MSTP 응답 데이터 패킷의 데이터 구조를 BACnet/IP 구조로 변환할 수 있다. 즉, 네트워크 제어기(108)는 네트워크 변환 장치로서 기능함과 동시에 라우터로서 기능하게 된다. 이하에서는, 도 11 내지 도 14를 참조하여 가상 네트워크 제어기(203a)가 네트워크 제어기(108)의 라우팅 기능을 가상화하는 방법에 대해 구체적으로 살펴보기로 한다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어기(203a)의 라우팅 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
먼저, 가상 네트워크 제어기(203a)는 BACnet/IP를 통해 관제 서버(102)로부터 데이터 패킷을 수신한다(S102).
다음으로, 가상 네트워크 제어기(203a)는 관제 서버(102)로부터 수신된 데이터 패킷을 분석하여 상기 데이터 패킷의 최종 목적지 주소(DA)를 확인한다(S104).
다음으로, 가상 네트워크 제어기(203a)는 상기 데이터 패킷의 최종 목적지 주소(DA)를 통해 상기 데이터 패킷이 라우팅 메시지인지의 여부를 확인한다(S106). 만약, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지 주소(DA)가 가상 단위 제어기(203b)의 아이피 주소인 경우, 가상 네트워크 제어기(203a)는 상기 데이터 패킷이 라우팅 메시지인 것으로 판단할 수 있다. 만약, 상기 데이터 패킷의 최종 목적지 주소(DA)가 가상 네트워크 제어기(203a)의 아이피 주소인 경우, 가상 네트워크 제어기(203a)는 상기 데이터 패킷이 라우팅 메시지가 아닌 것으로 판단할 수 있다.
S106 단계에서의 판단 결과, 상기 데이터 패킷이 라우팅 메시지가 아닌 것으로 판단되는 경우, 가상 네트워크 제어기(203a)는 BACnet 서비스를 수행하고(S108), BACnet 데이터를 구성한다(S110). 즉, 가상 네트워크 제어기(203a)는 데이터 패킷의 구조를 변환하는 과정 없이 해당 데이터 패킷에 관한 각종 서비스를 수행한 후 응답 데이터 패킷을 생성할 수 있다.
다음으로, 가상 네트워크 제어기(203a)는 응답 데이터 패킷을 관제 서버(102)로 전송한다(S112).
한편, S106 단계에서의 판단 결과, 상기 데이터 패킷이 라우팅 메시지인 것으로 판단되는 경우, 가상 네트워크 제어기(203a)는 가상 네트워크 제어기(203a)의 통신 포트를 확인한다(S114).
만약, BACnet/MSTP 통신 포트가 존재하는 경우, 가상 네트워크 제어기(203a)는 BACnet/MSTP 통신 포트를 통해 상기 데이터 패킷을 최종 목적지인 가상 단위 제어기(203b)로 전송한다(S116, S118).
다음으로, 가상 네트워크 제어기(203a)는 가상 단위 제어기(203b)로부터 BACnet/MSTP 응답 데이터 패킷을 수신하고, 응답 데이터 패킷을 분석하여 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기(203b)를 식별한다(S120).
다음으로, 가상 네트워크 제어기(203a)는 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기(203b)를 나타내는 라우팅 정보를 생성하고(S122), 이를 상기 응답 데이터 패킷의 헤더에 추가한다(S124).
마지막으로, 가상 네트워크 제어기(203a)는 상기 라우팅 정보가 추가된 응답 데이터 패킷을 관제 서버(102)로 전송한다(S112).
도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 MSTP 데이터 가상화를 위한 데이터 패킷의 헤더 구조를 나타낸 예시도이다. 도 12에 도시된 바와 같이, 가상 네트워크 제어기(203a)에서 라우팅하는 데이터 패킷의 헤더에는 TCP/IP 헤더에 있는 Source/Destination Address 이외에 라우팅에 필요한 라우팅 정보(Control, DNET, DLEN, DADR, SNET, SLEN, SADR)가 추가적으로 정의될 수 있다.
여기서, Control은 DNET과 SNET 정보를 관리하기 위한 필드로서, DNET, DLEN 및 DADR를 제1 라우팅 정보, SNET, SLEN 및 SADR를 제2 라우팅 정보라 칭하기로 한다.
DNET(Destination Network Number)은 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기(203b)의 네트워크 번호, DLEN(Destination Address Length)은 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기(203b)의 맥 주소(MAC Address)의 길이, DADR(Destination Address)은 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기(203b)의 맥 주소를 각각 나타낸다.
또한, SNET(Source Network Number)은 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기(203b)의 네트워크 번호, SLEN(Source Address Length)은 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기(203b)의 맥 주소(MAC Address)의 길이, SADR(Source Address)은 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기(203b)의 맥 주소를 각각 나타낸다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어기(203a)에서 데이터 패킷을 가상 단위 제어기(203b)로 전달하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이며, 도 14는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 네트워크 제어기(203a)에서 데이터 패킷을 관제 서버(102)로 전달하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 13을 참조하면, 관제 서버(102)는 최종 목적지인 가상 단위 제어기(203b, BACnet/MSTP 네트워크, MAC : #3)로 데이터 패킷을 전송하기 위해 가상 네트워크 제어기(203a, IP 주소 : 192.168.100.1)로 데이터 패킷을 전송한다. 가상 네트워크 제어기(203a)는 관제 서버(102)로부터 수신된 데이터 패킷의 헤더에 포함된 제1 라우팅 정보(DNET, DLEN, DADR)를 분석하여 상기 데이터 패킷의 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기(203b)로 상기 데이터 패킷을 전달할 수 있다.
또한, 도 14를 참조하면, 가상 단위 제어기(203b)는 최종 목적지인 관제 서버(102, IP 주소 : 192.168.100.51)로 응답 데이터 패킷을 전송하기 위해 가상 네트워크 제어기(203a)로 응답 데이터 패킷을 전송한다. 가상 네트워크 제어기(203a)는 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기(203b)를 나타내는 제2 라우팅 정보(SNET, SLEN, SADR)를 상기 응답 데이터 패킷의 헤더에 추가하고, 상기 제2 라우팅 정보가 추가된 응답 데이터 패킷을 최종 목적지 주소(IP 주소 : 192.168.100.51)에 대응되는 관제 서버(102)로 전달할 수 있다.
이와 같이, 가상 네트워크 제어기(203a)는 데이터 패킷의 헤더에 포함된 제1 라우팅 정보 및 제2 라우팅 정보를 이용하여 관제 서버(102)와 가상 단위 제어기(203b) 사이에서 데이터 패킷을 라우팅할 수 있다.
도 15 및 도 16은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트(204)를 통해 아날로그 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도이며, 도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 아날로그 입력값에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
직접 디지털 제어기(104)는 빌딩 내 설비의 상태를 모니터링하거나 제어하는 데 사용되는 입력 포트(Input Port) 및 출력 포트(Output Port)를 구비할 수 있으며, 입력 포트는 온도, 습도 등과 같이 아날로그 입력값(AI)을 입력 받기 위한 아날로그 입력 포트, 설비의 운전 상태 등을 나타내는 바이너리 입력값(BI)을 입력 받기 위한 바이너리 입력 포트, 전력량 등과 같이 펄스 입력값(PI)을 입력 받기 위한 펄스 입력 포트 등을 구비할 수 있다.
가상화 시뮬레이터(200)에서 동작하는 가상 직접 디지털 제어기(202)의 경우, 실제 입력 신호와 연결되지 않으므로 관제 서버(102)에서 가상 직접 디지털 제어기(202)의 입력 포트를 조회할 경우 항상 0으로 표시된다. 이에 따라, 가상 제어기(202, 203)는 입력 포트에 실제 설비(예를 들어, 온도 센서)가 연결된 것처럼 보이게 하기 위해 물리 포인트 시뮬레이션 기능을 제공한다. 여기서, 물리 포인트는 해당 설비와 관련된 각종 수치, 예를 들어 온도, 습도, 유량, 설비의 기동/정지 상태, 전력량 등이 될 수 있다. 관리자는 설정값을 입력하고 입력된 설정값에 따라 가상 제어기(202, 203)를 동작시킴으로써, 실제 온도 센서에 의해 온도 값이 변하는 것처럼 물리 포인트 값이 변하도록 물리 포인트에 대한 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 상기 설정값은 예를 들어, 아날로그 입력값(AI), 바이너리 입력값(BI) 또는 펄스 입력값(PI)일 수 있다.
도 15를 참조하면, 아날로그 입력값(AI)을 일정하게 유지시키고자 하는 경우, 관리자는 ① 값의 종류를 고정으로 선택한 후 ② 값을 입력한 뒤 설정 버튼을 클릭할 수 있다. 이 경우, 해당 아날로그 입력값(AI)이 설정된 값으로 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 도 16을 참조하면, 아날로그 입력값(AI)을 실제 센서의 입력값처럼 항상 변하게 하고자 하는 경우, 관리자는 ① 값의 종류를 가변으로 선택한다. 이 경우, ② 항목이 ③ 항목으로 변경된다. 여기서, BASE 값은 기준값, SCALE 값은 값의 변경 크기, 주기(초)는 값의 변경 주기를 의미한다.
관리자에 의해 아날로그 입력값(AI)이 입력되는 경우, 가상화 시뮬레이터(200)는 입력 받은 아날로그 입력값(AI)에 따라 가상 제어기(202, 203)를 동작시킬 수 있다.
도 17을 참조하면, 아날로그 입력값(AI)에 따른 시뮬레이션 결과가 사인(sine) 커브 형상으로 나타남을 확인할 수 있다.
도 18 및 도 19는 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트(204)를 통해 바이너리 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도이며, 도 20은 본 발명의 일 실시예에 따른 바이너리 입력값에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
도 18을 참조하면, 바이너리 입력값(BI)을 일정하게 유지시키고자 하는 경우, 관리자는 ① 값의 종류를 고정으로 선택한 후 ② 값을 입력한 뒤 설정 버튼을 클릭할 수 있다. 이 경우, 해당 바이너리 입력값(BI)이 설정된 값으로 일정하게 유지될 수 있다.
또한, 도 19를 참조하면, 바이너리 입력값(BI)을 변하게 하고자 하는 경우, 관리자는 ① 값의 종류를 가변으로 선택한다. 이 경우, ② 항목이 ③ 항목으로 변경된다. 여기서, BASE 값은 기준값, 주기(초)는 값의 변경 주기를 의미한다. 바이너리 입력값(BI)은 0 또는 1, 두 가지 밖에 없으므로 가변 값 설정시 도 20과 같이 해당 오브젝트의 값이 BASE 값을 중심으로 설정된 주기에 따라 0 또는 1로 변하게 된다.
도 21은 본 발명의 일 실시예에 따른 가상 제어기 관리 에이전트(204)를 통해 펄스 입력값을 입력 받기 위한 사용자 인터페이스의 예시도이며, 도 22는 본 발명의 일 실시예에 따른 펄스 입력값에 따른 시뮬레이션 결과를 나타낸 예시도이다.
도 21을 참조하면, 펄스 입력값(PI)은 BASE 값, INCREMENT 값 및 주기(초)를 포함할 수 있다. 여기서, BASE 값은 기준값, INCREMENT 값은 증가하는 값의 크기, 주기(초)는 값의 누적 주기를 의미한다.
도 22를 참조하면, 해당 포인트의 값이 BASE 값을 중심으로 설정된 주기가 경과할 때마다 INCREMENT 값만큼 증가하는 것을 확인할 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예는 본 명세서에서 기술한 방법들을 컴퓨터상에서 수행하기 위한 프로그램, 및 상기 프로그램을 포함하는 컴퓨터 판독 가능 기록매체를 포함할 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 기록매체는 프로그램 명령, 로컬 데이터 파일, 로컬 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체는 본 발명을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나, 또는 컴퓨터 소프트웨어 분야에서 통상적으로 사용 가능한 것일 수 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM, DVD와 같은 광 기록 매체, 및 롬, 램, 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 상기 프로그램의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함할 수 있다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 전술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10, 100 : 빌딩 관리 시스템
12, 102 : 관제 서버
14, 104 : 직접 디지털 제어기
16, 106 : 단위 제어기
18, 108 : 네트워크 제어기
200 : 가상화 시뮬레이터
202 : 가상 DDC
203a : 가상 네트워크 제어기
203b : 가상 단위 제어기
204 : 가상 제어기 관리 에이전트
206 : 네트워크 인터페이스 카드
208, 810 : 프로세스간 통신
302 : 사용자 인터페이스
304 : 네트워크 관리 모듈
306 : 제어기 관리 모듈
602 : 통합 관리 화면
604 : 개별 관리 화면
702 : 제어기 하드웨어
704, 804 : 운영체제
706, 808 : 네트워크 스택
708 내지 722, 812 내지 826 : 응용 모듈
802 : 시뮬레이터 하드웨어
806 : 로직 네트워크 인터페이스
12, 102 : 관제 서버
14, 104 : 직접 디지털 제어기
16, 106 : 단위 제어기
18, 108 : 네트워크 제어기
200 : 가상화 시뮬레이터
202 : 가상 DDC
203a : 가상 네트워크 제어기
203b : 가상 단위 제어기
204 : 가상 제어기 관리 에이전트
206 : 네트워크 인터페이스 카드
208, 810 : 프로세스간 통신
302 : 사용자 인터페이스
304 : 네트워크 관리 모듈
306 : 제어기 관리 모듈
602 : 통합 관리 화면
604 : 개별 관리 화면
702 : 제어기 하드웨어
704, 804 : 운영체제
706, 808 : 네트워크 스택
708 내지 722, 812 내지 826 : 응용 모듈
802 : 시뮬레이터 하드웨어
806 : 로직 네트워크 인터페이스
Claims (18)
- 빌딩 내 하나 이상의 설비를 제어하는 데 사용되는 복수의 물리 제어기 및 상기 물리 제어기 각각을 제어하는 관제 서버와 연결되어 상기 물리 제어기의 동작을 가상으로 시뮬레이션하는 가상화 시뮬레이터로서,
상기 복수의 물리 제어기 중 하나에 대응되어 상기 물리 제어기와 동일한 기능을 수행하며, 서로 다른 아이피 주소를 통해 상기 물리 제어기 및 상기 관제 서버와 통신하는 복수의 가상 제어기; 및
상기 가상 제어기의 생성, 삭제, 실행, 종료, 조회 및 제어 중 하나 이상의 기능을 수행하는 가상 제어기 관리 에이전트를 포함하는, 가상화 시뮬레이터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 물리 제어기는,
단위 제어기(Unitary Controller);
제1 네트워크를 통해 상기 단위 제어기와 연결되며, 상기 제1 네트워크보다 데이터 전송 속도가 빠른 제2 네트워크를 통해 상기 관제 서버와 연결되는 네트워크 제어기; 및
상기 제2 네트워크를 통해 상기 네트워크 제어기 및 상기 관제 서버와 연결되는 직접 디지털 제어기(Direct Digital Controller : DDC)를 포함하며,
상기 가상 제어기는, 상기 단위 제어기에 대응되는 가상 단위 제어기, 상기 네트워크 제어기에 대응되는 가상 네트워크 제어기 및 상기 직접 디지털 제어기에 대응되는 가상 직접 디지털 제어기를 포함하는, 가상화 시뮬레이터.
- 청구항 2에 있어서,
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 관제 서버와 상기 가상 단위 제어기 사이에서 데이터 패킷을 라우팅하는, 가상화 시뮬레이터.
- 청구항 3에 있어서,
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 관제 서버로부터 수신된 상기 데이터 패킷의 헤더에 포함된 제1 라우팅 정보를 분석하여 상기 데이터 패킷의 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기로 상기 데이터 패킷을 전달하는, 가상화 시뮬레이터.
- 청구항 4에 있어서,
상기 제1 라우팅 정보는, 상기 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기의 네트워크 번호, 맥 주소(MAC Address) 및 상기 맥 주소의 길이 정보 중 하나 이상을 포함하는, 가상화 시뮬레이터.
- 청구항 4에 있어서,
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기로부터 상기 데이터 패킷에 대한 응답 데이터 패킷을 수신하는 경우 상기 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기를 나타내는 제2 라우팅 정보를 상기 응답 데이터 패킷의 헤더에 추가하고, 상기 제2 라우팅 정보가 추가된 응답 데이터 패킷을 상기 관제 서버로 전달하는, 가상화 시뮬레이터.
- 청구항 6에 있어서,
상기 제2 라우팅 정보는, 상기 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기의 네트워크 번호, 맥 주소 및 상기 맥 주소의 길이 정보 중 하나 이상을 포함하는, 가상화 시뮬레이터.
- 청구항 1에 있어서,
상기 가상 제어기 관리 에이전트는, 관리자로부터 상기 시뮬레이션을 위한 설정값을 입력 받고, 입력 받은 상기 설정값에 따라 상기 가상 제어기를 동작시키는, 가상화 시뮬레이터.
- 청구항 8에 있어서,
상기 설정값은, 아날로그 입력값, 바이너리 입력값 또는 펄스 입력값인, 가상화 시뮬레이터.
- 빌딩 내 하나 이상의 설비를 제어하는 데 사용되는 복수의 물리 제어기;
상기 물리 제어기 각각을 제어하는 관제 서버; 및
상기 복수의 물리 제어기 및 상기 관제 서버와 연결되어 상기 물리 제어기의 동작을 가상으로 시뮬레이션하는 가상화 시뮬레이터를 포함하며,
상기 가상화 시뮬레이터는,
상기 복수의 물리 제어기 중 하나에 대응되어 상기 물리 제어기와 동일한 기능을 수행하며, 서로 다른 아이피 주소를 통해 상기 물리 제어기 및 상기 관제 서버와 통신하는 복수의 가상 제어기; 및
상기 가상 제어기의 생성, 삭제, 실행, 종료, 조회 및 제어 중 하나 이상의 기능을 수행하는 가상 제어기 관리 에이전트를 포함하는, 빌딩 관리 시스템.
- 청구항 10에 있어서,
상기 물리 제어기는,
단위 제어기(Unitary Controller);
제1 네트워크를 통해 상기 단위 제어기와 연결되며, 상기 제1 네트워크보다 데이터 전송 속도가 빠른 제2 네트워크를 통해 상기 관제 서버와 연결되는 네트워크 제어기; 및
상기 제2 네트워크를 통해 상기 네트워크 제어기 및 상기 관제 서버와 연결되는 직접 디지털 제어기(Direct Digital Controller : DDC)를 포함하며,
상기 가상 제어기는, 상기 단위 제어기에 대응되는 가상 단위 제어기, 상기 네트워크 제어기에 대응되는 가상 네트워크 제어기 및 상기 직접 디지털 제어기에 대응되는 가상 직접 디지털 제어기를 포함하는, 빌딩 관리 시스템.
- 청구항 11에 있어서,
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 관제 서버와 상기 가상 단위 제어기 사이에서 데이터 패킷을 라우팅하는, 빌딩 관리 시스템.
- 청구항 12에 있어서,
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 관제 서버로부터 수신된 상기 데이터 패킷의 헤더에 포함된 제1 라우팅 정보를 분석하여 상기 데이터 패킷의 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기로 상기 데이터 패킷을 전달하는, 빌딩 관리 시스템.
- 청구항 13에 있어서,
상기 제1 라우팅 정보는, 상기 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기의 네트워크 번호, 맥 주소 및 상기 맥 주소의 길이 정보 중 하나 이상을 포함하는, 빌딩 관리 시스템.
- 청구항 13에 있어서,
상기 가상 네트워크 제어기는, 상기 최종 목적지에 대응되는 가상 단위 제어기로부터 상기 데이터 패킷에 대한 응답 데이터 패킷을 수신하는 경우 상기 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기를 나타내는 제2 라우팅 정보를 상기 응답 데이터 패킷의 헤더에 추가하고, 상기 제2 라우팅 정보가 추가된 응답 데이터 패킷을 상기 관제 서버로 전달하는, 빌딩 관리 시스템.
- 청구항 15에 있어서,
상기 제2 라우팅 정보는, 상기 응답 데이터 패킷을 송신한 가상 단위 제어기의 네트워크 번호, 맥 주소 및 상기 맥 주소의 길이 정보 중 하나 이상을 포함하는, 빌딩 관리 시스템.
- 청구항 10에 있어서,
상기 가상 제어기 관리 에이전트는, 관리자로부터 상기 시뮬레이션을 위한 설정값을 입력 받고, 입력 받은 상기 설정값에 따라 상기 가상 제어기를 동작시키는, 빌딩 관리 시스템.
- 청구항 17에 있어서,
상기 설정값은, 아날로그 입력값, 바이너리 입력값 또는 펄스 입력값인, 빌딩 관리 시스템.
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