KR20170126433A - 태양광 인버터 송수신 데이터의 압축 및 최소화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 태양광발전용 인버터와 디바이스간 통신 데이터의 압축 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 인버터에서 제공하는 태양광발전량 등의 실시간 데이터들을 연속적으로 송수신하는데 있어서, Relative Encoding과 ASCII Encoding, Pattern Substitution 기법을 동시 적용하여 송수신 데이터를 최소화시키는 방법에 관한 것이다. 본 발명으로 인해 압축된 태양광 인버터 송수신 데이터는 빠르게 전송될 수 있고, 작은 공간에 저장될 수 있으며, 시설비나 통신비를 절감하여 효율적인 통신이 가능하다.

Description

태양광 인버터 송수신 데이터의 압축 및 최소화 방법 {Compression and Minimization of the PV Inverter communication data}

본 발명은 태양광발전용 인버터와 디바이스간 통신 데이터의 압축 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 태양광 인버터에서 제공하는 여러 데이터들을 송수신하는데 있어서, 특정 압축 알고리즘을 이용하여 최소화시켜 정확하고, 최단시간 및 저비용으로 간편하게 통신할 수 있는 방법에 관한 것이다.

태양광 발전 시스템에서 모니터링을 위해 송수신하는 계측 데이터는 보통 수초에 한 번씩 특정 디바이스나 서버로 전송된다. 여기서 사용되는 프로토콜은 정형화 되어있지 않고, 인버터 등의 회사마다 자체 규격을 사용하고 있는 게 현실이다. 태양광 발전 실시간 데이터는 느리게 변화하는 태양을 이용하는 태양광발전시스템의 특성상 순간적으로 크게 변동하지 않고, 일정간격으로 일정한 항목의 데이터를 송수신하기 때문에 특정 규칙을 적용할 수 있다.

이 데이터가 효과적으로 압축되고 부호화 되고, 체계적인 형식을 갖추고 있다면, 그 정보는 적은 용량의 공간에 저장될 수 있고, 작은 비용으로 빠르게 전송될 수 있을 것이다.

여기서 사용되는 데이터의 압축은 복원한 데이터가 압축전의 데이터와 완전히 일치하는 Lossless compression algorithms(무손실 기법)을 사용해야 하고, 데이터의 검증을 위한 규칙이나 Terminator의 사용은 최소한으로 하여야 한다. 그렇기 때문에 Relative Encoding(특정 기준 값과의 차이만을 구별하는 알고리즘)과 ASCII Encoding을 사용한 BCD(Binary-Coded-Decimal)을 사용하여 데이터를 1차 압축하고, Pattern Substitution(패턴대치)을 동시 적용하여 전송 데이터를 최소화하는 방법을 제시한다.

일반적으로 태양광발전시스템은 태양광 인버터에서 제공하는 전기적 데이터를 실시간으로 원격지의 PC나 서버로 전송하여 감시 및 관리한다.

*인버터에서 제공하는 데이터는 입력측 전력데이터, 출력측 전력데이터, 접속반, 환경데이터 등 그 종류가 많고, 정형화된 방법이 없기 때문에 데이터의 길이가 길고, 데이터 전송이나 데이터를 처리하는데 있어 시간이 오래 걸리며, 오류의 가능성이 많을 뿐 아니라, 무선전송의 경우, 패킷당 요금이 산정되어 있기 때문에 전송에 필요한 비용이 많이 소모된다.

최근에는 더 다양한 장비가 연동되고, 사용자는 원하는 대로 시스템이 제어되기를 원하기 때문에 데이터는 더 다양해졌고, 길이가 더 길어졌으며, 모든 산업현장에 공사비를 절감하기 위해 무선장비를 도입하는 추세이다. 그렇기 때문에 데이터 압축 및 최소한의 데이터 전송에 관련한 이 방법이 꼭 필요하다.

전술한 문제점들을 해결하기 위하여 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 태양광 인버터 송수신 데이터의 압축 및 최소화하는 방법을 제시하는 데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급된 것에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.

본 발명의 실시 예에 따른 태양광 인버터 송수신 데이터의 압축 및 최소화 방법은, 연속적으로 전송하는 데이터에서 Relative Encoding 방법으로 차이값을 추출하는 단계, ASCII Encoding을 적용한 BCD(Binary-Coded-Decimal)을 사용하여 데이터를 압축하는 단계, Pattern Substitution(패턴대치)을 적용하여 데이터를 최소화하는 단계를 포함한다.

본 발명에 따른 태양광 인버터 송수신 데이터의 압축 및 최소화 방법에 의하여, 모니터링이나 제어를 위해 지불했던 통신비용이 절약되고, 각 디바이스와 서버 및 통신선로의 부하를 최소화하며, 더욱 신뢰성 있고, 빠른 통신으로 인해 태양광발전시스템의 원격관리에 대한 불안감이 해소되었으며, 운영 효율을 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광발전시스템 내의 태양광 인버터가 제공하는 데이터를 2초 간격으로 측정한 데이터이며, 이를 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 도 1에서 측정한 데이터를 Relative Encoding 과 ASCII Encoding을 사용하여 압축한 것을 나타낸 것이다.
도 3은 도 2의 데이터가 Pattern Substitution을 통해 최소화된 것을 나타낸 것이다.

이하에서는 본 발명의 실시 예에 대한 구성 및 작용을 첨부한 도면을 참조하면서 상세하게 설명하기로 한다.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 태양광 발전시스템 내의 태양광 인버터가 제공하는 실시간데이터를 2초 간격으로 구분해 나타낸다.

그 구성은, 태양광 인버터에서 12시에 측정한 데이터(100)와 2초 후에 측정한 데이터(200)로 대별된다.

상기 두 데이터는 각각 동일한 항목을 포함하고 있으며, 그 구성은 시간, 누적발전량, 입력측 전압, 입력측 전류, 입력측 전력, 출력측 전압, 출력측 전류, 출력측 전력, 주파수, 역률, 그리고 인버터 상태 정보(인버터 정지, 태양전지저전압, 태양전지과전압, 인버터과열, 인버터과전류, 인버터출력전압이상, 계통저전압, 계통과전압, 주파수이상, 인버터MC이상 등) 등이 포함된다.

상기 12시 데이터(100)를 측정하고, 2초 후 데이터(200)를 측정할 때, 누적전력량은 5kWh 증가하였고, 입력전압은 1V 변동하였다. 그리고 인버터상태는 인버터과열이 해제 되었고, 인버터는 정지상태가 유지되었다. 이 내용은 도 2에서 압축 데이터(300)와 함께 자세히 설명한다. 그 외, 실제로 태양광 인버터에서 제공하는 많은 항목이 있지만, 본 발명을 명확하게 설명하기 위해 설명과 크게 관계없는 부분은 생략한다.

도 2는 도 1에서 나열한 데이터들을 압축하기 위해 Relative Encoding 기법을 사용하여 각 동일 항목의 차이값(310) 만을 추출한 것을 표현하였고, 인버터 상태는 ASCII Encoding을 사용하여 4bit의 Binary로 표현하였다.

실시 예에서 표현한 "fffe"를 4bit의 Binary로 변환한 인버터 상태는 16개까지 표현할 수 있으며, 데이터자리수를 늘려 계속 추가가 가능하다. Binary의 각 상태값이 1이면 정상, 0이면 이상상태를 나타낸다. (320)에서 보여주는 것은 마지막 bit가 0일 때 “인버터정지상태”를 표현한 예이다.

이 단계에서 표현된 압축데이터(300)는 짧은 시간에 변동된 데이터의 차이를 추출하기 때문에 그 값이 크지 않으며, 변동하지 않는 경우도 많다. 이 데이터의 실제 송수신 형식은 도 3에서 자세히 설명한다.

도 3은 태양광 인버터에서 2초간 계측한 데이터를 도 2를 통해 Relative Encoding + ASCII Encoding 압축한 결과(410)를 나타내고, 그 데이터를 Pattern Substitution 기법(400)으로 최소화 시킨 것(430)을 보여준다.

(300)에서 Relative Encoding된 데이터는 (410)과 같이 각 항목의 순서대로 나열하고, 각 데이터를 구분하기 위해 데이터 앞에 Terminator로 “,”(컷마)를 사용한다.

그리고 (420)과 같이 Terminator를 포함하여 미리 패턴을 정해놓았기 때문에, (410)의 데이터는 (430)과 같이 최소 1/2로 최소화 된다.

최소화된 데이터는 기존 데이터보다 월등히 간결해 진 것을 확인할 수 있으며, 데이터 송수신시 각 디바이스와 서버 및 통신선로의 부하가 줄어 통신비 절감과 속도 등 운영효율을 극대화 할 수 있을 것이다.

이제까지 본 발명에 대하여 그 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시 예는 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.

100 : 태양광 인버터 12시 데이터
200 : 태양광 인버터 2초후 데이터
300 : Relative Encoding + ASCII Encoding
310 : 실시간데이터의 각 항목에 대한 차이값
320 : 인버터상태표현데이터
400 : Pattern Substitution
410 : 패턴 적용전 데이터
420 : 패턴 규칙
430 : 최종 압축결과

Claims (1)

1. 태양광 인버터 송수신 데이터를 압축하여 최소화하는 방법에 있어서, 특정시간 간격으로 측정되는 태양광 인버터의 실시간측정데이터(100,200)를 구성하는 항목들 중 인버터상태를 나타내는 항목을 제외한 나머지 항목들에 대해, Relative Encoding을 이용하여 이전 측정된 실시간측정데이터(100) 및 현재 측정된 실시간측정데이터(200)의 각 동일 항목 간의 변화된 차이값(300)을 추출하고, 현재 측정된 실시간측정데이터(200)의 인버터상태를 나타내는 항목은 ASCII Encoding을 적용한 BCD(Binary-Coded-Decimal)을 사용하여 인버터상태표현데이터(320)로 압축하는 단계; 및 상기 각 동일 항목별 차이값(310)과 인버터상태표현데이터(320)에 Pattern Substitution(패턴대치)(400)을 적용하여 최소화하는(430) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 태양광 인버터 송수신 데이터를 압축하여 최소화하는 방법.
   

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