KR20180024137A - 상황인식 에너지 관리용 스마트 콘센트 서비스 방법 및 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 건물 내에 하나 이상의 스마트 콘센트를 통해 전원을 공급하고, 전원 공급에 따른 소비전력을 측정해 대기전력 상태에 따른 전력공급을 제어하며, 건물 내 출입자를 감지하여 재실 상황을 인식하며, 각 장치를 통해 수집된 정보에 근거해 인터넷과 소프트웨어를 통해 전력상황을 모니터링하며 제어할 수 있도록 하는, 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 방법 및 시스템이 개시된다.
개시된 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템은, 스마트 콘센트를 통해 전원을 공급하고, 전원 공급에 따른 소비전력을 측정하는 콘센트 장치; 델타 에너지 변이차 정보를 이용하여 대기전력 차단 기준 전력구간을 설정하고, 콘센트 장치의 소비전력에 따라 대기전력의 차단을 제어하는 대기전력 차단장치; 출입수를 계수(count)하여 실내 거주 유무를 판단하거나, CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식하는 재실상황 인식장치; 콘센트 장치로부터 각종 데이터를 수신하여 광대역 네트워크로 전송하거나, 광대역 네트워크를 통해 수신된 데이터를 특정 콘센트로 전송하는 게이트웨이 장치; 및 게이트웨이 장치를 통해 콘센트 장치와 데이터를 송수신하고, 각종 에너지 관련 데이터를 제공하며, 콘센트 장치의 각 콘센트에 대한 제어를 수행하는 에너지 관리서버를 포함한다.
개시된 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템은, 스마트 콘센트를 통해 전원을 공급하고, 전원 공급에 따른 소비전력을 측정하는 콘센트 장치; 델타 에너지 변이차 정보를 이용하여 대기전력 차단 기준 전력구간을 설정하고, 콘센트 장치의 소비전력에 따라 대기전력의 차단을 제어하는 대기전력 차단장치; 출입수를 계수(count)하여 실내 거주 유무를 판단하거나, CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식하는 재실상황 인식장치; 콘센트 장치로부터 각종 데이터를 수신하여 광대역 네트워크로 전송하거나, 광대역 네트워크를 통해 수신된 데이터를 특정 콘센트로 전송하는 게이트웨이 장치; 및 게이트웨이 장치를 통해 콘센트 장치와 데이터를 송수신하고, 각종 에너지 관련 데이터를 제공하며, 콘센트 장치의 각 콘센트에 대한 제어를 수행하는 에너지 관리서버를 포함한다.
Description
본 발명은 상황인식 에너지 관리용 스마트 콘센트 서비스 방법 및 시스템에 관한 것으로서, 더욱 자세하게는 가정 및 상업 시설의 환경 정보와 전력 사용량 모니터링 및 제어를 통해 절전을 유도하고 쾌적한 사용자 실내 환경을 제공하며, 실내 환경에 적합한 에너지 서비스를 제공할 수 있도록 하는 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 방법 및 시스템에 관한 것이다.
최근 들어 에너지 생산 비용이 증가함에 따라 효율적인 수요 관리를 위한 연구 및 제품 개발이 활발히 진행되고 있다.
기존에는 공장, IDC 센터 및 대형 빌딩 등의 대용량 에너지 소비자에 대한 에너지 절감 위주로 진행되었으나, 최근에는 가정에서의 에너지 소비를 줄이기 위한 홈 에너지관리 시스템 위주로 진행되는 추세다.
홈 에너지관리 시스템은 스마트 플러그 및 홈 에너지관리 서버를 포함하고, 댁내 에너지 소비에 대한 에너지 부하 기기별 사용량 정보를 측정할 수 있으며, 유무선 통신 인터페이스를 구비한 스마트 플러그를 통해 각 에너지 부하 기기에 대해 On/Off 제어 동작 등을 수행할 수 있다.
예컨대, 스마트 플러그는 장착된 에너지 부하 기기의 순시전력, 누적전력 정보 등을 측정하고, 측정된 정보를 이더넷/RS-485/PLC/Zigbee/Wi-Fi 등의 유무선 네트워크를 통해 홈 에너지관리 서버에 전송한다. 홈 에너지관리 서버는 일/월/년 등의 주기별로 에너지 사용량 정보를 사용자에게 알려 에너지 절감을 유도하며, 제어 기능이 포함된 경우 제어 기능을 통해 사용자가 스마트 플러그에 연결된 에너지 부하 기기를 On/Off 제어할 수 있도록 한다.
이러한 스마트 플러그 기반 홈 에너지 관리 시스템은 홈 내에 설치된 스마트 플러그에 에너지 부하 기기가 연결된 상태에서, 홈 내에 사람이 없는 상황에서도 에너지 부하 기기의 동작에 따른 에너지가 계속적으로 소비되는 문제점이 있다.
또한, 사용자가 에너지 부하 기기를 다 사용하고 플러그를 차단하지 않는 이상 그 에너지 부하 기기가 가지고 있는 대기 전력도 계속 소모되는 문제점이 있다.
전술한 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은, 건물 내에 하나 이상의 스마트 콘센트를 통해 전원을 공급하고, 전원 공급에 따른 소비전력을 측정해 대기전력 상태에 따른 전력공급을 제어하며, 건물 내 출입자를 감지하여 재실 상황을 인식하며, 각 장치를 통해 수집된 정보에 근거해 인터넷과 소프트웨어를 통해 전력상황을 모니터링하며 제어할 수 있도록 하는, 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템은, 외부로부터 전원을 입력받아 개별 건물 내 하나 이상의 스마트 콘센트를 통해 전원을 공급하고, 전원 공급에 따른 소비전력을 측정하며, 무선통신을 수행하는 콘센트 장치; 델타 에너지 변이차 정보를 이용하여 대기전력 차단 기준 전력구간을 설정하고, 콘센트 장치의 소비전력에 따라 대기전력의 차단을 제어하는 대기전력 차단장치; 개별 건물 내에 출입하는 자를 감지하고 출입수를 계수(count)하여 실내 거주 유무를 판단하거나, 판단 오차의 보완을 위해 CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식하는 재실상황 인식장치; 외부 통신망과 내부 무선망을 연결하는 코디네이터를 포함하고, 콘센트 장치로부터 무선통신을 통해 각종 데이터를 수신하여 광대역 네트워크로 전송하거나, 광대역 네트워크를 통해 수신된 데이터를 콘센트 장치의 특정 콘센트로 전송하는 게이트웨이 장치; 및 게이트웨이 장치를 통해 콘센트 장치와 데이터를 송수신하고, 각종 에너지 관련 데이터를 제공하며, 콘센트 장치의 각 콘센트에 대한 제어를 수행하는 에너지 관리서버를 포함한다.
또한, 대기전력 차단장치는, 콘센트 장치를 통해 실시간으로 전력 신호가 입력되면, 초기 전력신호에 대한 초기 임계치를 저장하고, 이븐(Even) 전력량에서 오드(Odd) 전력량을 차감하여 델타 에너지 정보(δ(Even(n)-Odd(n))를 획득하며, 획득된 델타 에너지 정보가 초기 전력신호의 90%에 해당하는 임계값보다 적은 경우에 대기전력 상태로 인식하여 전력공급을 차단할 수 있다.
또한, 콘센트 장치는, 외부로부터 전원을 입력받아 전자 기기에 전원을 공급하는 전원공급 모듈과, 상기 전원공급 모듈의 동작을 제어하는 전원제어 회로를 포함할 수 있다.
그리고, 게이트웨이 장치는, 콘센트 장치와 IP 네트워크 사이에서 중계 역할을 기본으로 하고, 무선 네트워크를 위한 IPv6 라우터 역할도 함께 수행하며, 중간에 데이터를 저장하는 데이터 로거(data loger) 및 현장 미들웨어 응용 소프트웨어와 함께 동작하며, 표시 장치를 이용하여 현장에서 데이터를 디스플레이하는 벽체 부착형 단말기(Wall-PAD)로 동작할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치는, 하나 이상의 전원구를 구비하는 전원 플러그; 전원구에 연결된 전원 기기에 의해 소비되는 소비 전력을 측정하고, 측정된 소비전력을 데이터로 출력하는 전력센서; 전원구에 연결되어 전원 플러그를 통해 입력된 전원을 소정의 제어 신호에 따라 전원구로 출력하거나 차단하는 릴레이; 소정의 제어 신호를 제공하여 릴레이의 동작을 제어하는 제어부; 하나 이상의 LED를 구비하고, 제어부의 제어에 따라 하나 이상의 LED를 점등하거나 점멸하는 출력 인터페이스; 및 제어부의 제어에 따라 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 외부 장치와 데이터를 송수신하는 통신 인터페이스를 포함할 수 있다.
또한, 전력센서가 설치된 건물 내에 출입하는 자를 감지하여 출입수를 계수(count)하거나, CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식하는 재실상황 인식부를 더 포함할 수 있다.
그리고, 델타 에너지 변이차 정보를 이용하여 대기전력 차단 기준 전력구간을 설정하고, 전력센서를 통해 측정된 소비전력에 따라 대기전력의 차단을 제어하는 대기전력 차단부를 더 포함할 수 있다.
한편, 전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치의 상황 인식 에너지 관리 방법은, (a) 전원 플러그에서 외부로부터 전원을 입력받아 하나 이상의 전원구를 통해 전원 기기에 전원을 공급하는 단계; (b) 전력센서가 전원 기기에 의해 소비되는 소비 전력을 측정하는 단계; (c) 제어부가 초기 전력신호에 대한 초기 임계치를 저장하는 단계; (d) 제어부가 이븐(Even) 전력량에서 오드(Odd) 전력량을 차감하여 델타 변이차(δ(Even(n)-Odd(n)) 정보를 획득하는 단계; (e) 제어부가 델타 변이차 정보가 결정규칙 값보다 작은 경우에 대기전력 상태로 인식하는 단계; 및 (f) 제어부가 대기전력 상태로 인식한 경우에 릴레이를 제어해 전력 공급을 차단하는 단계를 포함한다.
여기서, 결정규칙 값은 초기 전력신호의 90%에 해당하는 임계값을 의미한다.
그리고, (f) 단계에서 제어부는, 전력센서가 설치된 건물 내에 출입하는 자를 재실상황 인식부를 통해 감지하여 출입수를 계수(count)하거나, CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식할 수 있다.
본 발명에 의하면, 각 가정과 사무실 등의 시설에서 소비되는 에너지 특성을 종류별로 세분화하여 파악할 수 있고, 실내환경에 적합한 에너지 서비스를 제공해 줄 수 있다.
또한, 사용자 개인별 전력 소비 특성까지 파악할 수 있으므로 획일화 된 정책이나 절전 프로그램이 아닌 해당 가정이나 상업시설의 특성이 반영된 효과적이고 효율적인 친환경적인 전력 서비스 솔루션을 구축할 수 있다.
또한, 가정이나 사무실에 산발적으로 분산되어 있는 전력 장치들의 소비 전력을 측정하여, 대기전력의 소모를 무선방식으로 제어할 수 있다.
또한, 무인계수(People Count)와 CO2(이산화탄소)량 측정을 통하여 에너지 절감을 지능적으로 제어할 수 있다.
또한, 외부 통신망과 내부 무선망을 연결할 수 있게 하는 코디네이터가 포함된 게이트웨이를 통해 개별가구 내 전력소비에 대해 보다 능동적으로 운영할 수 있다.
또한, 스마트 앱과 인터넷 서비스 소비전력 분석제어 소프트웨어를 통해 전력분석의 운영을 보다 용이하게 수행할 수 있다.
또한, 각 스마트 콘센트에 연결된 전자 기기의 전력 소비량(전압, 전류 등)을 측정하고, 환경정보를 취득한 후 6LoWPAN 무선통신 네트워크를 이용하여 측정된 정보를 코디네이터와 초소형 서버가 탑재된 게이트웨이로 전송할 수 있다.
또한, 처리된 정보를 바탕으로 새로운 정책 및 절전 프로그램을 실시간으로 업데이트 할 수 있다.
또한, 이런 정책과 프로그램을 통해 자동으로 절전을 수행하며 특별한 상황이 발생했을 때 Web과 APP을 통해 직접 각 콘센트를 스마트 제어할 수 있는 기능을 제공한다.
추가적으로 게이트웨이에 데이터 로거 기능을 추가하여 현장에서 손쉽게 정보 확인이 가능 \하도록 하는 기능을 제공한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템의 전반적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치에 구비된 재실상황 인식부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대기전력 차단장치가 적용된 스마트 콘센트 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치의 상황 인식 에너지 관리 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치를 이용한 스마트 에너지 관리 서비스 솔루션을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용된 게이트웨이의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용된 스마트 에너지 관리 서비스 솔루션을 구현한 소프트웨어의 한 실행 화면을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치에서 대기전력 차단 임계치를 결정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치에 구비된 재실상황 인식부를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대기전력 차단장치가 적용된 스마트 콘센트 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치의 상황 인식 에너지 관리 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치를 이용한 스마트 에너지 관리 서비스 솔루션을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명이 적용된 게이트웨이의 구성을 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명이 적용된 스마트 에너지 관리 서비스 솔루션을 구현한 소프트웨어의 한 실행 화면을 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치에서 대기전력 차단 임계치를 결정하는 과정을 나타낸 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 "전기적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
어느 부분이 다른 부분의 "위에" 있다고 언급하는 경우, 이는 바로 다른 부분의 위에 있을 수 있거나 그 사이에 다른 부분이 수반될 수 있다. 대조적으로 어느 부분이 다른 부분의 "바로 위에" 있다고 언급하는 경우, 그 사이에 다른 부분이 수반되지 않는다.
제1, 제2 및 제3 등의 용어들은 다양한 부분, 성분, 영역, 층 및/또는 섹션들을 설명하기 위해 사용되나 이들에 한정되지 않는다. 이들 용어들은 어느 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션을 다른 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션과 구별하기 위해서만 사용된다. 따라서, 이하에서 서술하는 제1 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션은 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 제2 부분, 성분, 영역, 층 또는 섹션으로 언급될 수 있다.
여기서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
"아래", "위" 등의 상대적인 공간을 나타내는 용어는 도면에서 도시된 한 부분의 다른 부분에 대한 관계를 보다 쉽게 설명하기 위해 사용될 수 있다. 이러한 용어들은 도면에서 의도한 의미와 함께 사용중인 장치의 다른 의미나 동작을 포함하도록 의도된다. 예를 들면, 도면중의 장치를 뒤집으면, 다른 부분들의 "아래"에 있는 것으로 설명된 어느 부분들은 다른 부분들의 "위"에 있는 것으로 설명된다. 따라서 "아래"라는 예시적인 용어는 위와 아래 방향을 전부 포함한다. 장치는 90 회전 또는 다른 각도로 회전할 수 있고, 상대적인 공간을 나타내는 용어도 이에 따라서 해석된다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템의 전반적인 구성을 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템(100)은, 스마트 콘센트 장치(110), 대기전력 차단장치(120), 재실상황 인식장치(130), 게이트웨이(Gateway) 장치(140) 및 에너지 관리서버(150)를 포함한다.
스마트 콘센트 장치(110)는 개별 건물 내에 설치되고, 외부로부터 전원을 입력받아 개별 건물 내 하나 이상의 스마트 콘센트를 통해 전원을 공급하고, 전원 공급에 따른 소비전력을 측정하며, 대기전력 차단장치(120)와 재실상황 인식장치(130) 및 게이트웨이 장치(140) 등과 무선통신을 수행한다. 여기서, 개별 건물은 각 가정이나 사무실 등을 포함하고, 각 가구(home)는 특정 하나의 가정을 나타내고, 예를 들어 아파트와 같은 공동주택 내의 특정 하나의 가구 또는 특정 하나의 가구가 점유하고 있는 공간영역을 나타낼 수 있다. 각 사무실(office)은 빌딩 등의 공동 건물에 입주해 있는 업체 등을 나타낸다.
또한, 스마트 콘센트 장치(110)는, 외부로부터 전원을 입력받아 전자 기기에 전원을 공급하는 전원공급 모듈과, 전원공급 모듈의 동작을 제어하는 전원제어 회로를 포함할 수 있다. 이런 회로는 Hardware Abstract Layer (HAL)를 거쳐 응용 소프트웨어와 연결된다. 스마트 콘센트에서 사용되는 USN PHY는 기본적으로 IEEE 802.15.4와 동일하지만 매립 환경에서 좀 더 효율적인 송/수신을 위해 안테나 시스템과 MAC의 여러 가지 파라미터(재전송 횟수 등)가 최적화 된 형태로 구성할 수 있다. 또한 NWK, TCP 등에서도 매립 환경을 고려한 요소가 포함되고 CO2와 재실유무 카운터의 연결인터페이스 모듈을 포함한다.
대기전력 차단장치(120)는 델타 에너지 변이차 정보를 이용하여 대기전력 차단 기준 전력구간을 설정하고, 콘센트 장치의 소비전력에 따라 대기전력의 차단을 제어하게 된다.
또한, 대기전력 차단장치(120)는, 콘센트 장치(110)를 통해 실시간으로 전력 신호가 입력되면, 초기 전력신호에 대한 초기 임계치를 저장하고, 이븐(Even) 전력량에서 오드(Odd) 전력량을 차감하여 델타 에너지 정보(δ(Even(n)-Odd(n))를 획득하며, 획득된 델타 에너지 정보가 초기 전력신호의 90%에 해당하는 임계값보다 적은 경우에 대기전력 상태로 인식하여 전력공급을 차단할 수 있다.
재실상황 인식장치(130)는 개별 건물 내에 출입하는 자를 감지하고 출입수를 계수(count)하여 실내 거주 유무를 판단하거나, 판단 오차의 보완을 위해 CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식하게 된다. 이를 위해 재실상황 인식장치(130)는 도 3에 도시된 바와 같은 재실 상황 인식부를 구비한다.
게이트웨이 장치(140)는 외부 통신망과 내부 무선망을 연결하는 코디네이터(Coordinator)를 포함하고, 콘센트 장치(110)로부터 무선통신을 통해 각종 데이터를 수신하여 광대역 네트워크로 전송하거나, 광대역 네트워크를 통해 수신된 데이터를 콘센트 장치(110)의 특정 콘센트로 전송하게 된다.
또한, 게이트웨이 장치(140)는, 콘센트 장치(110)와 IP 네트워크 사이에서 중계 역할을 기본으로 하고, 무선 네트워크를 위한 IPv6 라우터 역할도 함께 수행하며, 중간에 데이터를 저장하는 데이터 로거(data loger) 및 현장 미들웨어 응용 소프트웨어와 함께 동작하며, 표시 장치를 이용하여 현장에서 데이터를 디스플레이하는 벽체 부착형 단말기(Wall-PAD)로 동작할 수 있다.
에너지 관리서버(150)는 게이트웨이 장치(140)를 통해 콘센트 장치(110)와 데이터를 송수신하고, 각종 에너지 관련 데이터를 제공하며, 콘센트 장치(110)의 각 콘센트에 대한 제어를 수행하게 된다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 개별 건물에 구비되고 110V 또는 220V 등의 교류전원을 입력받아 전원구(210)를 통해 교류전원을 출력한다. 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 다양한 유형의 콘센트를 포함할 수 있다. 예를 들어 각 콘센트는 벽면내에 매립되는 매립형 콘센트이거나 전원 플러그를 구비하여 전원 케이블로 다른 콘센트에 결합될 수 있는 이동형 콘센트이거나 매립형 또는 이동형 콘센트에 전원 플러그(201)로 결합될 수 있는 착탈식 콘센트일 수 있다. 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 바람직하게 다른 콘센트의 전원구와 전원 플러그(201)를 통해 직접 착탈 가능한 착탈식 콘센트를 포함한다.
본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 무선통신을 통해 각종 데이터를 송수신할 수 있다. 예를 들어 스마트 콘센트 장치(110)는 출력되는 교류전원을 차단 또는 공급하기 위한 제어 데이터를 무선통신을 통해 수신하고 이에 따라 전원구(210)의 교류전원을 차단 또는 공급하도록 구성할 수 있다.
또한 스마트 콘센트 장치(110)는 내부적으로 측정된 데이터를 무선통신을 통해 송신할 수 있다. 이 측정 데이터는 예를 들어 전원구(211)에서 소비되는 소비전류나 소비전력을 나타내는 데이터일 수 있다. 측정 데이터는 측정된 소비 전류값 자체, 측정된 소비 전류값과 전력센서(207)에 연결된 교류 전원과 전류의 위상차, 전력센서(207) 등을 통해 측정된 전압값에 기초하여 계산된 소비전력을 나타내는 데이터일 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는, 전원 플러그(201), 입력 인터페이스(203), 출력 인터페이스(205), 전력센서(207), 릴레이(209), 전원구(210), 통신 인터페이스(213) 및 제어부(215)를 포함한다.
전원 플러그(201)는 다른 콘센트의 전원구(211)에 결합 또는 삽입될 수 있는 단자이다. 전원 플러그(201)는 금속재질로 돌출되는 적어도 2개의 단자를 구비하여 110V 또는 220V 등의 교류전원을 다른 콘센트로부터 본 발명의 스마트 콘센트 장치(110) 내부로 공급한다. 바람직하게는 전원 플러그(201)는 콘센트의 플라스틱 기구물에 결합되어 기구물과 일체로 구성된다.
입력 인터페이스(203)는 사용자 입력을 수신하기 위한 인터페이스이다. 입력 인터페이스(203)는 전원 온/오프 스위치, 리셋 버튼, 통신모드 설정 스위치 등을 포함하고 각 스위치나 버튼으로부터 수신된 입력 신호를 제어부(215)로 출력하거나 해당 물리적인 동작을 수행한다. 예를 들어 전원 온/오프 스위치는 교류전원 자체를 차단(도면 미도시)할 수 있고 통신모드 설정 스위치의 설정에 따라 에너지 관리 서버(150)와 무선통신을 통한 데이터 통신이 가능하거나 데이터 통신이 차단될 수 있다.
출력 인터페이스(205)는 하나 이상의 LED를 구비하고, 제어부(215)의 제어에 따라 하나 이상의 LED를 점등하거나 점멸하게 된다. 각각의 LED는 특정 색상의 광을 출력할 수 있고 예를 들어 콘센트의 통신모드 설정 스위치에 따른 설정상태나 통신 이상 등을 나타내기 위해서 이용된다.
전력센서(207)는 전원구(210)에 연결된 전원 기기에 의해 소비되는 소비 전력을 측정하고, 측정된 소비전력을 데이터로 제어부(215)에 출력한다. 전력센서(207)는 CT(Current Transform) 또는 션트(SHUNT) 방식 등으로 구성되어 소비 전류를 측정 및 검출할 수 있다.
릴레이(209)는 전원구(210)에 연결되어 전원 플러그(201)를 통해 입력된 전원을 소정의 제어 신호에 따라 전원구(211)로 출력하거나 차단하게 된다. 전원구(210)는 하나 이상의 전원구(211)를 구비한다.
릴레이(209)는 제어부(215)에 의해서 생성된 제어 신호를 수신하고 수신된 제어 신호에 따라 교류전원을 전원구(211)로부터 차단하거나 전원구(211)에 공급한다. 릴레이(209)는 SSR(Solid State Relay), SCR(Silicon Controlled Rectifier), TRIAC(Triode for Alternating Current), TR(Transistor) 또는 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등을 사용하여 구성할 수 있다.
여기서, 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 하나의 전력센서(207)와 하나의 릴레이(209)를 가지는 것으로 구성하였으나, 이에 국한하지 않고 콘센트에 구비된 전원구(211)의 개수만큼의 전류센서(207)와 릴레이(209)를 구성할 수도 있다. 예를 들어 전원구(211)가 2개가 있는 경우, 하나의 전력센서(207)와 릴레이(209)는 첫번째 전원구(211)에 연결되어 해당 전원구(211)의 전원을 공급 또는 차단과 전류측정이 가능하고 다른 전력센서(207)와 릴레이(209)는 두번째 전원구(211)에 연결되어 해당 전원구(211)의 전원을 공급 또는 차단과 전류측정이 가능하다.
전원구(211)는 릴레이(209)에 연결되고 전원기기의 전원 플러그에 연결되어 교류 전원을 출력할 수 있다. 전원구(211)는 단상 내지 3상의 교류전원을 전원기기로 출력한다. 전원구(211)에 의해서 출력되는 교류전원은 차단될 수 있고 바람직하게는 에너지 관리 서버(150)와 연동한 제어부(215)의 제어로 차단될 수 있다.
통신 인터페이스(213)는 제어부(215)의 제어에 따라 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 외부 장치와 데이터를 송수신할 수 있다. 통신 인터페이스(213)는 지정된 통신 프로토콜에 따라 데이터를 송수신한다. 통신 인터페이스(213)는 에너지 관리 서버(150)와 통신이 가능하고 무선통신을 통해 에너지 관리 서버(150)와 데이터를 송신할 수 있다. 예를 들어, 통신 인터페이스(213)는 무선통신을 위한 칩셋이나 회로를 구비하여 무선통신을 통해 무선 네트워크에 연결된 게이트웨이 장치(140)로 데이터를 송수신한다. 게이트웨이 장치(140) 또한 송수신을 위한 이 데이터를 광대역 네트워크를 통해 에너지 관리 서버(150)로 송수신한다. 이 무선통신은 바람직하게는 무선으로 데이터를 송수신할 수 있는 6LowPAN이거나 6LowPAN을 이용한다.
제어부(215)는 소정의 제어 신호를 제공하여 릴레이(209)의 동작을 제어한다. 제어부(215)는 8비트, 16비트 마이컴(micom)일 수 있고, 마이컴은 그 외 프로세서, CPU, MPU, 제어기 등으로 지칭될 수도 있다. 마이컴(215)은 콘센트의 각 블록들을 제어한다. 마이컴(215)은 내부에 비휘발성 메모리 및 프로그램 코드를 실행하기 위한 실행 유닛을 포함하여 비휘발성 메모리에 포함된 프로그램 코드를 이용하여 각 블록들을 제어한다. 마이컴(215)은 교류전원으로부터 변환된 직류전원(예를 들어 전원회로(도면 미도시) 등 이용)을 이용하여 구동되고 프로그램 코드를 로딩하여 적어도 전원구(211)를 통해 출력되는 교류전원의 전력을 모니터링하도록 구성된다.
한편, 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 도 3에 도시된 바와 같이, 전력센서가 설치된 건물 내에 출입하는 자를 감지하여 출입수를 계수(count)하거나, CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식하는 재실상황 인식부(220)를 더 포함할 수 있다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치에 구비된 재실상황 인식부를 나타낸 도면이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 재실 상황 인식부(220)에 의한 무인계수(People Count)와 CO2(이산화탄소)량 측정을 통하여 에너지 절감을 지능적으로 제어하는 사용자 상황인식 인터페이스 모듈을 포함한다.
본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 전력센서가 설치된 건물 내에 출입하는 자를 재실상황 인식부(220)를 통해 감지하여 출입수를 계수(count)하거나, CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 상황 인식 및 재실 감지를 위해, 6LoWPAN 인터페이스와 6LoWPAN 통합 엔진, 6LoWPAN 게이트웨이, 전력측정 디바이스 등을 포함하여 구성할 수 있다. 따라서, 절전 CO2 농도 체크와 재실 상황인식 인터페이스 모듈과 대기전력차단 기능을 갖는 6LoWPAN 기반 스마트 콘센트를 실현할 수 있다. 또한, 스마트 콘센트 장치(110)는 6LoWPAN 네트워크를 통한 시스템 중에 가장 말단에서 실제 전기를 사용하는 전자 기기에 전원을 공급하거나 동작을 제어한다. 스마트 콘센트 장치(110)에 사용되는 USN PHY는 기본적으로 IEEE 802.15.4와 동일하지만 매립 환경에서 좀 더 효율적인 송/수신을 위해 안테나 시스템과 MAC의 여러가지 파라미터(재전송 횟수 등)가 최적화 된 형태로 구성할 수 있다. 또한 NWK, TCP 등에서도 매립 환경을 고려한 요소가 포함되고 CO2와 재실유무 카운터의 연결인터페이스 모듈을 포함한다.
또한, 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 도 4에 도시된 바와 같이, 델타 에너지 변이차 정보를 이용하여 대기전력 차단 기준 전력구간을 설정하고, 전력센서를 통해 측정된 소비전력에 따라 대기전력의 차단을 제어하는 대기전력 차단부(230)를 더 포함할 수 있다. 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 대기전력 차단장치가 적용된 스마트 콘센트 장치를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치의 상황 인식 에너지 관리 방법을 설명하기 위한 동작 흐름도를 나타낸 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는, 전원 플러그에서 외부로부터 전원을 입력받아 하나 이상의 전원구를 통해 전원 기기에 전원을 공급한다(S510).
이어, 전력센서(207)가 전원 기기에 의해 소비되는 소비 전력을 측정한다(S520).
이어, 제어부(215)는 초기 전력신호에 대한 초기 임계치를 저장한다(S530).
여기서, 제어부(215)는 적어도 통신 인터페이스(213)를 통해 릴레이(209)를 제어하기 위한 제어 데이터를 게이트웨이 장치(140)를 경유하여 에너지 관리 서버(150)로부터 수신하고, 수신된 제어 데이터에 따라 릴레이(209)를 제어신호로 제어하여 전원구(211)에 전원을 공급 또는 차단한다.
또한, 제어부(215)는 주기적으로 전력센서(207)를 통해 소비전류를 측정하고 측정된 소비 전류에 기초한 데이터('측정 데이터'라고도 함)를 통신 인터페이스(213)를 통해 에너지 관리 서버(150)로 전송한다. 통신 인터페이스(213)를 통해 전송되는 측정 데이터는 전력센서(207)에서 측정된 소비 전류값 자체, 측정된 소비 전류값과 전력센서(207)에 연결된 교류전원과 전류의 위상차, 전력센서(207) 등을 통해 측정된 전압값에 기초하여 계산된 소비전력을 나타내는 데이터이다. 즉 소비전력은 소비전류, 입력전압 및 역률 등을 감안하여 계산될 수 있다. 소비전력을 나타내는 측정 데이터는 마이컴(115)에 의해서 계산되어 생성되고 측정 데이터는 무선통신의 통신프로토콜에 따라 무선 패킷화되어 게이트웨이 장치(140)를 통해 에너지 관리 서버(150)로 전송된다.
이어, 제어부(215)는 이븐(Even) 전력량에서 오드(Odd) 전력량을 차감하여 델타 변이차(δ(Even(n)-Odd(n)) 정보를 획득한다(S540).
이어, 제어부(215)는 델타 변이차 정보가 결정규칙 값보다 작은 경우에 대기전력 상태로 인식한다(S550).
여기서, 결정규칙 값은 초기 전력신호의 90%에 해당하는 임계값을 의미한다.
이어, 제어부(215)는 대기전력 상태로 인식한 경우에 릴레이를 제어해 전력 공급을 차단한다(S560).
한편, 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)를 이용하여 도 6에 도시된 바와 같이 스마트 에너지 관리 서비스 솔루션을 실행할 수 있다. 도 6은 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치를 이용한 스마트 에너지 관리 서비스 솔루션을 나타낸 도면이다. 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용된 스마트 에너지 관리 서비스 솔루션은, CO2 환경센서 및 재실감지를 통한 지능형 에너지 절전 시스템을 포함하고, IPV6 기반 코디네이터가 포함된 무선통신 환경 게이트웨이를 포함한다. 또한, 본 발명이 적용된 스마트 에너지 관리 서비스 솔루션은, 에너지 통합관제 운영 및 스마트 서비스를 통해 에너지 모니터링 및 지능적 제어를 수행하고, 환경 감지 및 자동 또는 수동으로 에너지 관리를 수행할 수 있다. 그리고, 본 발명이 적용된 스마트 에너지 관리 서비스 솔루션은, IPV6 기반 또는 6LoWPAN 프로토콜 기반 6LoWPAN 무선통신을 통해 스마트 콘센트를 제공하여, 무선 라우팅이 가능한 메쉬 기술을 실현할 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 각 스마트 콘센트에 연결된 전자 기기의 전력 소비량(전압, 전류 등)을 측정하고, 환경 정보를 취득한 후, 측정된 정보를 6LoWPAN 무선통신부를 통해, 코디네이터와 초소형 서버가 탑재된 게이트웨이로 전송한다.
본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 이렇게 처리된 정보를 바탕으로 새로운 정책 및 절전 프로그램을 실시간으로 업데이트 한다. 이런 정책과 프로그램을 통해 자동으로 절전을 수행하며 특별한 상황이 발생했을 때 Web과 APP을 통해 직접 각 스마트 콘센트를 제어할 수 있는 기능을 제공한다. 추가적으로 게이트웨이에 데이터 로거 기능을 추가하여 현장에서 손쉽게 정보 확인이 가능하도록 하는 기능을 가진다.
이를 위해, 가정이나 사무실에 산발적으로 분산되어 있는 전력 장치들의 소비 전력을 측정하고, 장치를 제어할 수 있는 대기전력 차단 기능이 포함된 무선방식의 스마트 콘센트를 제공한다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 콘센트 장치의 구조를 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 스마트 콘센트 장치(110)는 어플리케이션(Application)을 통해 절전, 데이터 통신을 관제하고, 프로그래머블 한 응용을 실행하며, 하드웨어를 제어한다.
또한, 스마트 콘센트 장치(110)는 하드웨어 제어 외부 인터페이스로서, 하드웨어 제어(H/W control)와, HAL(Hardware Abstract Layer), 전원 제어, 전원공급 및 인터페이스를 포함하며, 전원공급 모듈 동작 제어를 수행한다.
그리고, 스마트 콘센트 장치(110)는 IEEE 802.15.4 및 6LoWPAN 프로토콜 스택으로서, 소켓(Socket), TCP, IP 네트워크(NWK), 맥(MAC) 및 물리(PHY) 계층을 포함한다.
이러한 스마트 콘센트 장치(110)는 저 전력의 무선통신 네트워크로 운영되며, 전력소비를 보다 능동적 운영을 위하여 외부 통신망과 내부 무선망을 연결할 수 있게 하는 코디네이터가 포함된 게이트웨이를 제공한다.
도 8은 본 발명이 적용된 게이트웨이의 구성을 나타낸 도면이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명이 적용된 게이트웨이(GateWay)는, IPV6 코디네이터부를 포함하고, 어플리케이션(Application)으로서 IPv6 라우팅과, 데이터 로거, 미들웨어를 포함한다.
또한, 게이트웨이는 와이파이(WiFi) 이더넷(Ethernet)과, IPv4/6 네트워크를 위한 프로토콜 스택으로서, 소켓(Socket), TCP IP, IP 네트워크(NWK), Ethernet MAX 및 Ethernet 물리(PHY) 계층을 포함한다.
그리고, 게이트웨이는 IEEE 802.15.4 및 6LoWPAN 프로토콜 스택으로서, 소켓(Socket), TCP, IP 네트워크(NWK), 맥(MAC) 및 물리(PHY) 계층을 포함한다.
한편, 6LoWPAN 네트워크 스마트 콘센트는 본 발명이 적용된 시스템 중에 가장 말단에서 실제 전기를 사용하는 전자 기기에 전원을 공급하거나 동작을 제어한다. 따라서 이 모듈에는 공통적으로 가정 및 상업 시설에서 기본적으로 사용하는 전원을 안정적으로 공급할 수 있는 전원 공급 모듈과 이 전원 공급 모듈의 동작을 제어할 수 있는 전원 제어 회로가 포함된다. 이런 회로는 Hardware Abstract Layer (HAL)를 거쳐 응용 소프트웨어와 연결된다. 스마트 콘센트에서 사용되는 USN PHY는 기본적으로 IEEE 802.15.4와 동일하지만 매립 환경에서 좀 더 효율적인 송/수신을 위해 안테나 시스템과 MAC의 여러 가지 파라미터(재전송 횟수 등)가 최적화 된 형태로 제공할 수 있다. 또한 NWK, TCP 등에서도 매립 환경을 고려한 요소가 포함되고 CO2와 재실유무 카운터의 연결인터페이스 모듈을 포함한다.
그리고, 본 발명이 적용된 스마트 에너지 관리 서비스 시스템은, 도 9에 도시된 바와 같은 소프트웨어의 실행에 의해 가정 및 상업 시설의 환경 정보와 전력 사용량 모니터링 및 제어를 통해 절전을 유도하고 쾌적한 사용자 실내 환경을 향상시킬 수 있다. 도 9는 본 발명이 적용된 스마트 에너지 관리 서비스 솔루션을 구현한 소프트웨어의 한 실행 화면을 나타낸 도면이다. 이러한 솔루션이 구축될 경우 각 가정과 사무 시설에서 소비되는 에너지 특성을 종류별로 세분화하여 파악할 수 있고, 실내 환경에 적합한 에너지 서비스를 제고해 줄 수 있다. 또한, 사용자 개인별 전력 소비 특성까지 파악할 수 있으므로 획일화 된 정책이나 절전 프로그램이 아닌 해당 가정이나 상업 시설의 특성이 반영된 효과적이고 효율적인 친환경적인 전력 서비스 솔루션을 구축할 수 있다.
본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 도 9에 도시된 바와 같이 전력분석 운영을 위하여 인터넷과 스마트 앱 서비스 소비전력 분석제어 소프트웨어(S/W)를 이용할 수 있다. 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는 소비전력 제어 소프트웨어를 통해 스마트 콘센트에 내장되어 있는 무선기반 상황인식(재실카운트, CO2 센서 무선 인터페이스)에서 수집된 정보를 바탕으로 전력상황 모니터링과 제어를 수행할 수 있다.
도 10은 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치에서 대기전력 차단 임계치를 결정하는 과정을 나타낸 도면이다.
도 10에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 스마트 콘센트 장치(110)는, 대기전력 차단장치를 포함하고, 대기전력 차단장치에서 사용하지 않는 전력과, 사용 전력을 구분하기 위해 대기전력 상태인지 사용전력 상태인지를 판단하는 임계치를 결정하게 된다.
즉, 스마트 콘센트 장치(110)는, 대기전력 차단 기준전력 구간을 설정하기 위해, 임계치 실시간 전력 신호가 입력되면(S131), 초기 전력신호(S(n)=V*I)로부터(S132) 초기 임계치를 저장한다(S133).
이어, 스마트 콘센트 장치(110)는, Even 및 Odd 전력량 신호를 와트(Watt) 단위로 측정한다(S134). 이때, 스마트 콘센트 장치(110)는 전력 센서부를 통해 Even 및 Odd 전력량 신호를 와트(Watt) 단위로 측정한다.
이어, 스마트 콘센트 장치(110)는 측정한 결과에 근거해 임계치 Th(n)가 초기 전력신호 S(n)의 90%에 해당하는 것으로 판단되면(S135-YES), 대기전력 상태로 인식하고(S136), 전력 공급을 차단한다(S137). 이때, 스마트 콘센트 장치(110)는 릴레이를 통해 전력 공급을 차단할 수 있다.
그러나, 스마트 콘센트 장치(110)는 임계치 Th(n)가 초기 전력신호 S(n)의 90%에 해당하지 않는 것으로 판단되면(S135-No), 임계치를 재추정하는 과정을 수행한다(S138).
즉, 스마트 콘센트 장치(110)는 델타(δ) 에너지 변이차 정보를 이용하여 적응적 대기전력 차단 기준전력 구간을 설정하는 것이다.
대기전력 차단장치에서 사용되지 않는 전력과 사용하는 전력인지를 판단하는 과정은 대기전력 상태인지, 사용전력 상태인지를 판단하는 중요한 기준이 된다. 만약 전력 사용자가 전기기기를 다 사용하고, 플러그를 차단하지 않는 이상 그 전기 기기가 가지고 있는 대기전력은 계속 소모하게 된다.
전술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 건물 건물 내에 하나 이상의 스마트 콘센트를 통해 전원을 공급하고, 전원 공급에 따른 소비전력을 측정해 대기전력 상태에 따른 전력공급을 제어하며, 건물 내 출입자를 감지하여 재실 상황을 인식하며, 각 장치를 통해 수집된 정보에 근거해 인터넷과 소프트웨어를 통해 전력상황을 모니터링하며 제어할 수 있도록 하는, 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 방법 및 시스템을 실현할 수 있다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템
110 : 스마트 콘센트 장치
120 : 대기전력 차단장치
130 : 재실상황 인식장치
140 : 게이트웨이 장치
150 : 에너지 관리서버
201 : 전원 플러그
203 : 입력 인터페이스
205 : 출력 인터페이스
207 : 전력센서
209 : 릴레이
210 : 전원구
213 : 통신 인터페이스
215 : 제어부
110 : 스마트 콘센트 장치
120 : 대기전력 차단장치
130 : 재실상황 인식장치
140 : 게이트웨이 장치
150 : 에너지 관리서버
201 : 전원 플러그
203 : 입력 인터페이스
205 : 출력 인터페이스
207 : 전력센서
209 : 릴레이
210 : 전원구
213 : 통신 인터페이스
215 : 제어부
Claims (10)
- 외부로부터 전원을 입력받아 개별 건물 내 하나 이상의 스마트 콘센트를 통해 전원을 공급하고, 전원 공급에 따른 소비전력을 측정하며, 무선통신을 수행하는 콘센트 장치;
델타 에너지 변이차 정보를 이용하여 대기전력 차단 기준 전력구간을 설정하고, 상기 콘센트 장치의 소비전력에 따라 대기전력의 차단을 제어하는 대기전력 차단장치;
상기 개별 건물 내에 출입하는 자를 감지하고 출입수를 계수(count)하여 실내 거주 유무를 판단하거나, 판단 오차의 보완을 위해 CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식하는 재실상황 인식장치;
외부 통신망과 내부 무선망을 연결하는 코디네이터를 포함하고, 상기 콘센트 장치로부터 무선통신을 통해 각종 데이터를 수신하여 광대역 네트워크로 전송하거나, 광대역 네트워크를 통해 수신된 데이터를 상기 콘센트 장치의 특정 콘센트로 전송하는 게이트웨이 장치; 및
상기 게이트웨이 장치를 통해 상기 콘센트 장치와 데이터를 송수신하고, 각종 에너지 관련 데이터를 제공하며, 상기 콘센트 장치의 각 콘센트에 대한 제어를 수행하는 에너지 관리서버;
를 포함하는 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 대기전력 차단장치는, 상기 콘센트 장치를 통해 실시간으로 전력 신호가 입력되면, 초기 전력신호에 대한 초기 임계치를 저장하고, 이븐(Even) 전력량에서 오드(Odd) 전력량을 차감하여 델타 에너지 정보(δ(Even(n)-Odd(n))를 획득하며, 획득된 델타 에너지 정보가 초기 전력신호의 90%에 해당하는 임계값보다 적은 경우에 대기전력 상태로 인식하여 전력공급을 차단하는, 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 콘센트 장치는, 외부로부터 전원을 입력받아 전자 기기에 전원을 공급하는 전원공급 모듈과, 상기 전원공급 모듈의 동작을 제어하는 전원제어 회로를 포함하는, 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템.
- 제 1 항에 있어서,
상기 게이트웨이 장치는, 상기 콘센트 장치와 IP 네트워크 사이에서 중계 역할을 기본으로 하고, 무선 네트워크를 위한 IPv6 라우터 역할도 함께 수행하며, 중간에 데이터를 저장하는 데이터 로거(data loger) 및 현장 미들웨어 응용 소프트웨어와 함께 동작하며, 표시 장치를 이용하여 현장에서 데이터를 디스플레이하는 벽체 부착형 단말기(Wall-PAD)로 동작하는, 상황인식 에너지관리용 스마트 콘센트 서비스 시스템.
- 하나 이상의 전원구를 구비하는 전원 플러그;
상기 전원구에 연결된 전원 기기에 의해 소비되는 소비 전력을 측정하고, 측정된 소비전력을 데이터로 출력하는 전력센서;
상기 전원구에 연결되어 상기 전원 플러그를 통해 입력된 전원을 소정의 제어 신호에 따라 상기 전원구로 출력하거나 차단하는 릴레이;
상기 소정의 제어 신호를 제공하여 상기 릴레이의 동작을 제어하는 제어부;
하나 이상의 LED를 구비하고, 상기 제어부의 제어에 따라 상기 하나 이상의 LED를 점등하거나 점멸하는 출력 인터페이스;
상기 제어부의 제어에 따라 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 외부 장치와 데이터를 송수신하는 통신 인터페이스;
를 포함하는 스마트 콘센트 장치.
- 제 5 항에 있어서,
상기 전력센서가 설치된 건물 내에 출입하는 자를 감지하여 출입수를 계수(count)하거나, CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식하는 재실상황 인식부;
를 더 포함하는, 스마트 콘센트 장치.
- 제 5 항에 있어서,
델타 에너지 변이차 정보를 이용하여 대기전력 차단 기준 전력구간을 설정하고, 상기 전력센서를 통해 측정된 소비전력에 따라 대기전력의 차단을 제어하는 대기전력 차단부;
를 더 포함하는, 스마트 콘센트 장치.
- 하나 이상의 전원구를 구비하는 전원 플러그와; 전력센서; 릴레이; 제어부; 출력 인터페이스; 및 통신 인터페이스를 포함하는 스마트 콘센트 장치의 상황 인식 에너지 관리 방법으로서,
(a) 전원 플러그에서 외부로부터 전원을 입력받아 하나 이상의 전원구를 통해 전원 기기에 전원을 공급하는 단계;
(b) 전력센서가 상기 전원 기기에 의해 소비되는 소비 전력을 측정하는 단계;
(c) 제어부가 초기 전력신호에 대한 초기 임계치를 저장하는 단계;
(d) 제어부가 이븐(Even) 전력량에서 오드(Odd) 전력량을 차감하여 델타 변이차(δ(Even(n)-Odd(n)) 정보를 획득하는 단계;
(e) 제어부가 상기 델타 변이차 정보가 결정규칙보다 작은 경우에 대기전력 상태로 인식하는 단계; 및
(f) 제어부가 상기 대기전력 상태로 인식한 경우에 릴레이를 제어해 전력 공급을 차단하는 단계;
를 포함하는 스마트 콘센트 장치의 상황 인식 에너지 관리 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 결정규칙은 상기 초기 전력신호의 90%에 해당하는 임계값을 의미하는, 스마트 콘센트 장치의 상황 인식 에너지 관리 방법.
- 제 8 항에 있어서,
상기 (f) 단계에서 상기 제어부는, 상기 전력센서가 설치된 건물 내에 출입하는 자를 재실상황 인식부를 통해 감지하여 출입수를 계수(count)하거나, CO2 센서를 이용해 거주자 유무를 인식하는, 스마트 콘센트 장치의 상황 인식 에너지 관리 방법.
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| KR1020160109763A KR101864608B1 (ko) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | 상황인식 에너지 관리용 스마트 콘센트 서비스 방법 및 시스템 |
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| KR1020160109763A KR101864608B1 (ko) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | 상황인식 에너지 관리용 스마트 콘센트 서비스 방법 및 시스템 |
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| KR20180024137A true KR20180024137A (ko) | 2018-03-08 |
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| KR1020160109763A KR101864608B1 (ko) | 2016-08-29 | 2016-08-29 | 상황인식 에너지 관리용 스마트 콘센트 서비스 방법 및 시스템 |
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