KR20180041836A

KR20180041836A - IoT 결합형 열선 제어 시스템 및 그 방법

Info

Publication number: KR20180041836A
Application number: KR1020160134058A
Authority: KR
Inventors: 유영훈
Original assignee: 유영훈
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2016-10-17
Publication date: 2018-04-25

Abstract

본 발명은 IoT 결합형 열선 제어 시스템에 관한 것으로, 열선을 관리하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템에 있어서, 적어도 하나의 열선 작동 장치와 적어도 하나의 열선 운영 장치를 포함한다.
개시된 내용에 따른 IoT 결합형 열선 제어 시스템 및 그 방법은 서로 다른 플랫폼 사이에서 연동가능하며, 사물인터넷에 요구되는 다양한 조건을 만족할 수 있는 새로운 형태의 데이터를 제공하여 양방향 통신 및 디바이스 제어로 사용자가 원격조절하거나, GPS로 위치정보와 기상정보를 고려하여 파이프와 배수로의 동파방지, 바닥난방, 지붕눈녹임, 도로 빙설관리, 냉동고 도어와 스프링쿨러의 동결방지, 냉동고 전기시설 제습 및 관리, 콘트리트 양생, 선박 빙설관리, 방위산업 설비관리, 석유와 가스 체굴 및 광산의 온도유지가 자동으로 제어되는 열선 시스템 및 방법을 제공한다.
또한, 자율 온도 제어형 가열 케이블(Self-Regulating Heating Cable)을 이용하여 외부 온도에 따라 스스로 발열량을 조절하여 전력소모량을 감소시키는 고효율이며 동시에 날짜, 시간을 특정하여 설비를 가동하고 대기전력, 초기부하를 안정하게 유지하며 특정온도구간에서만 운전가능하도록 설정할 수 있어 전력 소비량을 절감한다.
또한, 화재로 인한 이상 온도의 특이상황 발생시, 하드웨어 설비 이상신호 감시, 실시간 사용전력량 및 전기요금 등 산정산출, 일간월간요일별 통계량을 확인하여 누진 단계의 변경을 알려준다.
또한, 월별 계절별 소요전력량 데이터베이스화로 에너지 효율을 증대하고, 설비별 적정 열관리 데이터베이스를 구축 및 시스템화하여 산업현장에서 최적의 열전달이 가능한 설비이고, 제조설비 특정물질의 수송배관, 시설관리, 발효식품, 특정 작물 발아와 육묘, 가축과 반려동물용 열관리에 이용된다.

Description

IoT 결합형 열선 제어 시스템 및 그 방법{IoT COMBINED HEATING WIRE CONTROL SYSTEM AND METHOD THEREOF}

본 명세서에 개시된 내용은, 열선에 관한 것으로서, 특히 IoT 결합형 열선 제어 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

열선은 정온 전선으로 불리는 가열 케이블(cable)로서 기존의 가열 케이블과는 달리 금속 열선이 아니라 카본(carbon)이 함유된 플라스틱 반도체(plastic semiconductor)에 의해 발열되는 제품으로 PTC(positive temperature coefficient) 특성을 지니고 있다.

PTC 특성이란 일종의 자연현상으로 주위 온도의 변화에 따라 발열량이 자동으로 증감하는 현상을 나타내는 것으로, 정온 전선은 도전성 고분자를 이용하여 연속적 병렬회로 구조를 갖는 특수한 발열체로서 주위 온도 변화에 따라 내부저항을 스스로 제어하여 발열량을 자동으로 증감시키도록 설계된 자율 온도 제어형 가열 케이블(Self-Regulating Heating Cable)이다.

정온 전선은 PTC원리를 응용하여 개발된 자기 제어형 히터로 날씨가 추우면 많이 발열하고 더우면 적게 발열하므로 전기 소모량을 최소화할 수 있는 장점을 지니고 있다.

이러한 정온 전선인 열선은 개별난방용 보일러, 옥외에 설치된 상하수관의 단부, 아파트와 같은 공동주택의 외부에 위치하는 방화수관, 또는 주차장 진출입구 바닥에 설치되어 해당 배관의 동파나 빙판 제거용 열선 등으로 사용된다.

따라서, 감지된 배관 등의 온도에 따라 열선의 동작 여부를 제어하여, 정해진 온도 범위에 도달하면 열선을 동작시켜 동파로부터 해당 배관을 보호하게 된다.

최근에 모바일과 가전기기의 연동을 통해 정보를 확인하고 조작할 수 있는 스마트홈 관련하여 스마트 TV, 스마트홈 폰, 도어락, 전구, 콘센트 플러그 등 다양한 제품이 개발되고 있다.

사물인터넷(IoT: Internet of Things)이라는 용어는 1998년 메사추세츠공과대학(MIT)의 Auto-ID 랩에서 처음 등장하였다. 이후 2005년 ITU-T에서 'The Internet of Things'라는 연차 보고서가 발표되면서 사물인터넷은 미래 정보기술(IT) 산업 혁명의 모든 구조를 담는 가장 기본틀이 될 것임을 예고한 바 있다. 이 보고서는 사물인터넷을 "세상에서 존재하는 모든 사물(things)을 인터넷으로 연결해 인간과 사물, 사물과 사물 간에 언제 어디서나 서로 소통할 수 있도록 하는 새로운 정보통신 기반"이라고 정의했다. 즉, 사물인터넷은 유비쿼터스 공간을 구현하기 위한 인프라로 볼 수 있다. 이러한 유비쿼터스 공간은 특정 기능이 내재된 컴퓨팅 기기들이 환경과 사물에 심어져 환경이나 사물 그 자체가 지능화되는 것부터 시작한다. 사물인터넷은 우리에게 보다 편리하고 안전한 생활을 제공해주는 기술이다. 따라서, 다양한 이동통신사와 단말기 제조업체는 차세대 모바일 서비스로 떠오를 사물인터넷 지원용 단말과 서비스 개발에 집중하고 있다.

배관의 동파를 방지하는 장치는 배관이 설치된 곳에 장착되어 있는데, 배관의 설치 위치는 관리자가 용이하게 확인할 수 있는 도로변이나 집의 외부에 위치할 수 있지만, 아파트나 주택의 천정 속, 하수도 내 등과 같이 관리자가 용이하게 열선 동작 상태를 확인하기 곤란한 위치에 위치하게 된다.

관리자는 해당 열선의 동작 상태를 용이하게 확인할 수 없게 되어, 열선의 동작 상태를 정확하고 신속하게 감지하지 못하여, 정상적인 동작이 이루어지지 않은 열선에 대한 점검이 늦어져 동파 사고 등이 발생할 위험이 높아진다.

또한, 열선의 단락과 같이 열선의 정확한 동작 상태를 자동으로 알려주는 장치가 없으므로, 열선의 관리자는 별도의 테스터(tester) 등을 이용하여 수동으로 열선의 고장 여부를 진단해야 하므로, 점검 시간과 점검 비용이 증가하게 된다.

국내시장의 열선제품들은 저가상품이 대부분으로 안전성이 취약하고 설치 목적상 접근성이 좋지 않다. 그리고 설치된 센서는 포인트로 설치되기 때문에 열선 전체에 대한 체크가 불가능하다. 따라서 국부과열이 발생하여 화재가 발생하거나 설비가 멈추면 막대한 재산상 피해로 이어질 수 있다.

산업현장에서 활용하는 다양한 중앙 컨트롤 시스템이 존재하나 열선을 사물인터넷을 이용하여 스위치, 온도센서, 온도조절기, 타이머 등을 통합 운영하여 관리하는 시스템의 필요가 절실하다.

서로 다른 플랫폼 사이에서 연동가능하며, 사물인터넷에 요구되는 다양한 조건을 만족할 수 있는 새로운 형태의 데이터를 제공하여 양방향 통신 및 디바이스 제어로 사용자가 원격조절하거나, GPS로 위치정보와 기상정보를 이용하여 동파방지, 온도유지, 눈녹임을 위해 자동으로 제어되는 열선 시스템 및 방법을 제공할 수 있다.

실시예들에 의하면, IoT 결합형 열선 제어 시스템은, 열선을 관리하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템에 있어서, 적어도 하나의 열선 작동 장치와 적어도 하나의 열선 운영 장치를 포함한다.

바람직하게는, 상기 열선 작동 장치는, 배관의 온도를 감지하여 해당 상태의 온도 감지 신호를 출력하는 온도 감지부; 상기 온도 감지부와 연결되어 있고, 상기 온도 감지부로부터의 상기 온도 감지 신호에 의해 판정된 온도와 설정 온도를 이용하여 상기 온도 감지부의 상태가 비정상 상태인지를 판정하고, 구동되는 열선으로부터 피드백 되는 열선 상태 감지 신호에 의해 판정된 저항값이 설정 저항값 이상인 경우, 상기 열선의 상태를 비정상 상태로 판정하는 IoT 제어부; 상기 IoT 제어부와 연결되어 있고 상기 IoT 제어부의 판정 결과가 저장되는 저장부; 및 상기 IoT 제어부와 연결되어 있고 상기 저장부에 저장되어 있는 판정 결과를 전송하는 IoT 통신부;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 적어도 하나의 열선 작동 장치로부터 전송되는 판정 결과를 수신하는 운영 통신부; 상기 운영 통신부와 연결되어 있고 상기 운영 통신부로부터 전송되는 판정 결과를 수신하여 상기 적어도 하나의 열선 작동 장치의 동작 상태를 판정하여 출력하는 통합운영 제어부; 및 상기 통합운영 제어부와 연결되어 있고 상기 통합운영 제어부에서 출력되는 상기 적어도 하나의 열선 작동 장치의 동작 상태를 출력하는 표시부;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는 열선으로부터 수집하는 온도, 습도 등의 데이터와, 공공부분에서 제공하는 지도 등의 데이터 및 다른 플랫폼으로부터 수집한 데이터 등의 원시 데이터(raw data)를 IoT 데이터 모델이나 DIY IoT 데이터 생성 툴(DIY IoT Data Creation Tool)을 이용하여 수집 가공하여 새로운 표준화된 IoT 데이터(IoT Data)를 생성한다.

바람직하게는, 상기 IoT 데이터(IoT Data)는 이종 데이터 결합(heterogeneous data mash-up), 전역적 사용(Global usage), OSMU(one source multi purpose use) 및 지능형 활용 역량(intelligence capability)이다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는 IoT 장치(IoT Device)로부터 상기 원시 데이터를 수집할 수 있으며, 수집한 상기 원시 데이터를 실시간 처리를 통하여 IoT 데이터 시장(IoT data Market)에 제공하거나, 이를 데이터 베이스에 저장한 후 가공하여 IoT 데이터 시장에 제공한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는 병합(merge), 분기(divergence), 변환(conversion), 필터링(filtering) 등을 통하여 유연하게 매쉬업(mash-up)하여 이종데이터 결합(Heterogeneous Data Mash-up)을 구현한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는, 차량, 선박, 항공기의 운송수단에 설치되어 운송수단에 대한 GPS 위치 데이터와 수화물에 대한 센싱 데이터와 기상 데이터를 병합하여, 운송수단의 온도변화, 특정 수화물의 분실 확률 등 다양한 사고 분석 데이터를 생성한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는, 운송수단의 냉방기 및 난방기의 전력 사용량을 각각 하절기와 동절기로 분기(divergence)하여 나타냄으로써 하절기 전력제한 시간과 동절기 전력제한 시간 등에 대한 데이터를 생성한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는, 화씨온도로 측정한 제1 공항의 온도를, 섭씨 온도로 측정한 제2공항의 온도와 비교하여, 온도를 섭씨온도 또는 화씨온도로 변환(conversion)할 수 있도록 관련 데이터를 포함하여 IoT 데이터를 생성한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는, 개인 장치의 위경도(x,y)데이터 등의 위치정보와, 개인의 주민등록번호 등 민감정보를 포함하는 경우에 관련 데이터를 필터링(filtering)하여 관련 데이터를 식별하지 못하도록 하는 방식으로 IoT 데이터를 생성한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는 링크 데이터 모델(Linked data model)을 이용하여 각각의 데이터를 센싱값의 종류, 센싱값을 생성한 사물, 센싱값의 단위, 센싱한 지역, 센싱값의 용도로 구별한 후, 이들을 서로 연결하는 방식으로 새로운 IoT 데이터를 생성하는 사물인터넷을 위한 데이터의 전역적 사용(Global Usage)을 구현하여 IoT 데이터를 생성한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는, IoT 온톨로지(IoT Ontology) 체계와 관련 사전(Dictionary)을 구축하고 IoT 데이터에 메타 데이터(Meta data)를 추가하여 상기 사물인터넷을 위한 데이터의 전역적 사용(Global Usage)을 구현한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는 초기 데이터 모델을 이용하여 IoT 데이터들을 생성하고, 이에 대한 샘플 분석을 수행하여 분석용 키(key)를 도출한 후 도출된 분석용 키(key)를 포함하도록 IoT 데이터 모델(IoT data model)을 설계함으로써 생성된 IoT 데이터에 지능형 활용 역량(Intelligence capability)을 구현한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는 표준 데이터 모델에 따라,선택된 산업분야와 비지니스 사례에 따라 기 설정된 형태의 데이터 포맷이 형성되고 그에 따른 사용자가 정의한 형태의 IoT데이터의 API(Application Programming Interface)를 생성한다.

다른 일 실시예에서, IoT 결합형 열선 제어 방법은, IoT 결합형 열선 제어 방법에 있어서, 온도 스위치가 온 상태일 경우, 전원부의 동작이 이루어져 열선 제어 장치는 동작 상태가 되고 IoT 제어부의 동작이 시작되는 단계; IoT 제어부의 동작이 시작되면, IoT 제어부는 온도 감지부에서 출력되는 온도 감지 신호를 판독하여 열선이 설치되어 있는 배관의 온도를 판정하는 단계; IoT 제어부는 저장부에 저장되어 있는 설정온도를 읽어와 판정된 배관의 온도와 각각 비교하는 단계; 판정된 배관 온도가 설정 온도 이상이거나 이하일 경우, IoT 제어부는 온도 감지부가 온도 감지부의 상태를 비정상 상태로 판정한 후 비정상 상태로 판정된 온도 감지부의 상태를 저장부에 저장하고 IoT 제어부는 경고부를 동작시키는 단계; IoT 제어부는 온도 감지부에 대한 비정상 상태의 판정 결과를 IoT 통신부를 통해 해당 온도 감지부가 속해 있는 해당 열선 작동 장치의 식별 번호와 함께 열선 운영 장치로 전송하여 해당 온도 감지부의 비정상 상태를 열선 운영 장치가 인지할 수 있도록 하는 단계; 및 IoT 제어부는 판정된 온도에 따른 해당 크기의 제어 신호를 열선 작동부로 출력하여 열선 작동부를 동작시키는 단계;를 포함한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는 저장부에 저장되어 있는 설정온도를 읽어와 판정된 배관의 온도와 각각 비교하는 단계는, 온도 감지부에 의해 감지된 배관 온도가 설정 온도에 의해 정해진 범위 내에 존재할 경우 IoT 제어부는 온도 감지부의 동작 상태를 정상 상태로 판정한 후 판정 결과를 저장부에 저장하고, 판정된 배관 온도가 설정 온도를 초과할 경우 IoT 제어부는 현재 배관의 온도 상태가 동파가 발생할 상태가 아닌 것으로 판정하여 열선을 구동시킬 상태가 아닌 것을 판정하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는 저장부에 저장되어 있는 설정온도를 읽어와 판정된 배관의 온도와 각각 비교하는 단계는, 판정된 배관 온도가 설정 온도를 초과할 경우, IoT 제어부는 상기 온도 스위치가 온 상태일 경우, 전원부의 동작이 이루어져 열선 제어 장치는 동작 상태가 되고 IoT 제어부의 동작이 시작되는 단계로 넘어가 온도 감지부에 의해 판정된 배관 온도를 다시 판정하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는 저장부에 저장되어 있는 설정온도를 읽어와 판정된 배관의 온도와 각각 비교하는 단계는, 판정된 배관 온도가 설정 온도 이하일 경우, IoT 제어부는 현재 배관의 온도 상태가 배관의 동파가 발생할 수 있는 상태로 판정하고, 배관의 동파 방지를 위해 열선의 구동이 필요한 상태로 판단하는 단계를 더 포함한다.

바람직하게는, 상기 IoT 제어부는 판정된 온도에 따른 해당 크기의 제어 신호를 열선 작동부로 출력하여 열선 작동부를 동작시키는 단계는, 열선 작동부가 IoT 제어부에서 출력되는 제어 신호의 크기에 따라 동작 상태가 변하여 제어 신호의 크기에 비례한 크기의 전류가 열선으로 흐르도록 하여 열선의 발열 동작이 이루어지도록 IoT 제어부에서 열선 작동부로 인가되는 제어 신호의 크기가 판정된 배관 온도에 반비례하여 배관 온도가 낮을수록 증가하는 단계를 더 포함한다.

개시된 내용에 따른 IoT 결합형 열선 제어 시스템 및 그 방법은 서로 다른 플랫폼 사이에서 연동가능하며, 사물인터넷에 요구되는 다양한 조건을 만족할 수 있는 새로운 형태의 데이터를 제공하여 양방향 통신 및 디바이스 제어로 사용자가 원격조절하거나, GPS로 위치정보와 기상정보를 고려하여 파이프와 배수로의 동파방지, 바닥난방, 지붕눈녹임, 도로 빙설관리, 냉동고 도어와 스프링쿨러의 동결방지, 냉동고 전기시설 제습 및 관리, 콘트리트 양생, 선박 빙설관리, 방위산업 설비관리, 석유와 가스 체굴 및 광산의 온도유지가 자동으로 제어되는 열선 시스템 및 방법을 제공한다.

또한, 자율 온도 제어형 가열 케이블(Self-Regulating Heating Cable)을 이용하여 외부 온도에 따라 스스로 발열량을 조절하여 전력소모량을 감소시키는 고효율이며 동시에 날짜, 시간을 특정하여 설비를 가동하고 대기전력, 초기부하를 안정하게 유지하며 특정온도구간에서만 운전가능하도록 설정할 수 있어 전력 소비량을 절감한다.

또한, 화재로 인한 이상 온도의 특이상황 발생시, 하드웨어 설비 이상신호 감시, 실시간 사용전력량 및 전기요금 등 산정산출, 일간월간요일별 통계량을 확인하여 누진 단계의 변경을 알려준다.

또한, 월별 계절별 소요전력량 데이터베이스화로 에너지 효율을 증대하고, 설비별 적정 열관리 데이터베이스를 구축 및 시스템화하여 산업현장에서 최적의 열전달이 가능한 설비이고, 제조설비 특정물질의 수송배관, 시설관리, 발효식품, 특정 작물 발아와 육묘, 가축과 반려동물용 열관리에 이용된다.

또한, 동파 상황이나 배관의 내용물이 얼 수 있는 상황이 아닌 불필요한 상황에서 열선이 불필요하게 동작하는 것이 방지되어 열선의 동작으로 인한 소비 전력이 감소하고, 온도 감지부를 이용하여 열선이 감겨있는 배관의 온도를 감지하여 열선의 동작을 제어하므로 열선의 동작을 효율적으로 제어한다.

또한, 온도 감지부의 단선과 단락 여부, 열선의 단선 여부와 비정상 상태가 자동으로 판정되어 관리자에게 전송되므로, 비정상 상태로 동작하는 온도 감지부와 열선의 위치 파악이 신속하고 정확하게 이루어져 점검 시간이 크게 줄어들고 고장 원인 파악이 용이해진다.

도 1은 일 실시예에 따른 IoT 결합형 열선 제어 시스템의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 IoT 결합형 열선 제어 방법의 흐름도이다.
도 3는 일 실시예에 따른 IoT 결합형 열선 제어 시스템의 동작 순서도이다.

이하 첨부도면을 참조하여 실시예를 설명한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 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 실시 예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "접속되어" 있다거나 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 접속되어 있거나 연결되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 한다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 접속되어" 있다거나 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.

도 1은 일 실시예에 따른 IoT 결합형 열선 제어 시스템의 개략적인 블럭도이다.

도 1에 도시한 본 발명의 한 실시예에 따른 IoT 결합형 열선 제어 시스템(300)은 복수의 열선(1) 각각으로 전원 공급을 제어하여 열선(1)의 동작을 제어하고 각 열선(1)과 같은 구성 요소의 동작 상태를 판정하여 정상 여부에 관한 판정 결과를 생성하여 저장하는 복수의 열선 작동 장치(100)와 복수의 열선 작동 장치(100) 각각과 통신하여 각 열선 작동 장치(100)에서 생성된 판정 결과를 전송받아 각 열선 작동 장치(100)의 동작 상태를 감시하는 열선 운영 장치(200)를 구비한다.

열선(1)은 자율온도 제어형 히팅 케이블(Self-Regulating Heating Cable)로 배관의 표면에 일정 간격으로 감겨있어, 발생하는 열을 배관으로 전달하여 배관의 동파를 방지한다.

복수의 열선 작동 장치(100)는 모두 동일한 구조를 갖고 있고, 각 열선 작동 장치(100)의 일 실시예는 온도 스위치와 연결된 전원부(110), 온도 감지부(120), 전원부(110)와 온도 감지부(120)에 연결된 IoT 제어부(150), IoT 제어부(150)에 연결된 저장부(160), IoT 제어부(150)와 열선(1)에 연결된 열선 작동부(170), IoT 제어부(150)에 연결된 IoT 통신부(180), 그리고, IoT 제어부(150)에 연결된 경고부(190)를 구비한다.

전원부(110)는 온도 스위치를 통해 공급되는 전원(AC), 즉 교류 전원을 직류 전원으로 변경하는 교류-직류 변환기와 과전류를 차단하는 과전류 차단기(fuse)를 구비하고 있고, 인가되는 전원을 이용하여 열선 작동 장치(100)의 동작에 필요한 적어도 하나의 구동 전압을 생성하여 해당 구성요소로 인가한다. 이로 인해, 열선 작동 장치(100)의 동작이 이루어질 수 있도록 한다. 전원부(110)로 인가되는 전원(AC)은 80V~240V이고 50Hz 또는 60Hz의 주파수를 갖는 상용전원이 바람직하다.

전원부(110)는 보일러실과 같이 열선(1)이 설치되는 설치실의 주변 온도, 즉, 대기 온도에 따라 동작 상태가 달라져 온 또는 오프 상태를 유지하는 바이메탈 스위치(bimetal switch)인 온도 스위치를 구비한다. 이러한 온도 스위치는 주변 온도가 설정 온도 이하가 되면 온 상태를 유지하고 주변 온도가 설정 온도를 초과하면 오프 상태를 유지한다. 한 예로, 설정 온도는 5℃일 수 있지만, 필요에 따라 설정 온도의 크기는 변경 가능하다. 온도 스위치가 온(ON) 상태를 유지하면 온도 스위치를 통하여 전원부(110)로 전원(AC)이 공급되고, 온도 스위치가 오프 상태를 유지하면 온도 스위치로 공급되는 전원(AC)은 전원부(110)로 인가되지 못하고 온도 스위치에 의해 차단되어 열선 작동 장치(100)의 동작은 중지된다. 이러한 온도 스위치는 필요에 따라 생략 가능하다. 온도 스위치가 생략될 때, 전원부(110)로의 전원(AC) 공급은 상시 행해지며, 열선(1)의 IoT 제어부(150)는 온도 감지부(120)에서 출력되는 온도 감지 신호에 따라 열선(1)의 동작을 제어한다. 이러한 온도 스위치의 동작에 의해 전원부(110)의 동작 여부가 제어되므로, 동작 온도가 설정 온도를 초과할 경우 전원부(110)의 전력이 자동으로 차단되어 열선 작동 장치(100)의 각 구성요소로의 구동 전압의 인가가 중단되므로, 열선 작동 장치(100)의 각 구성요소에서 소비되는 대기 전력의 낭비가 방지되어 열선 작동 장치(100)에서의 불필요한 전력 소모가 발생하는 것을 방지한다.

온도 감지부(120)는 열선(1)이 설치되는 배관에 직접 위치하여, 배관의 온도를 감지하여 감지한 온도의 크기에 해당하는 상태의 온도 감지 신호를 IoT 제어부(150)로 출력한다. 이러한 온도 감지부(120)는 서미스터(thermistor)일 수 있다.

IoT 제어부(150)는 온도 스위치의 동작에 의해 동작에 필요한 구동 전압이 인가되면 동작이 시작되어, 온도 감지부(120)에서 인가되는 온도 감지 신호를 읽어, 온도 감지부(120)에 의해 감지된 배관의 온도를 판정한다. 감지된 온도가 설정 온도 이하로 판정되면, 열선(1)으로의 전원 공급을 실시하여, 열선(1)의 발열 동작이 이루어질 수 있도록 한다. 일 실시예에서, 열선(1)의 동작을 위한 설정 온도는 영하 2℃이지만, 이 온도의 크기 역시 주변 환경에 따라 변경 가능하다.

또한 IoT 제어부(150)는 온도 감지부(120)에 의해 판정된 온도에 의해 온도 감지부(120)의 동작 상태가 정상인지 비정상인지를 판정한다.

IoT 제어부(150)는 열선으로부터 수집하는 온도, 습도 등의 데이터와, 공공부분에서 제공하는 지도 등의 데이터 및 다른 플랫폼으로부터 수집한 데이터 등의 원시 데이터(raw data)를 활용한다. 여기서, 원시 데이터를 수집 가공하여 새로운 표준화된 IoT 데이터를 생성할 수 있다. 구체적으로, IoT 데이터 모델이나 DIY IoT 데이터 생성 툴(DIY IoT Data Creation Tool) 등을 이용하여 상기 수집한 원시 데이터를 가공할 수 있으며, 데이터 사용자는 가공된 IoT 데이터를 다양한 방식으로 활용할 수 있다.

사물인터넷을 위한 데이터(IoT Data)에는 이종 데이터 결합 특성(heterogeneous data mash-up), 전역적 사용(Global usage) 특성, OSMU(one source multi purpose use) 특성 및 지능형 활용 역량(intelligence capability) 특성이 요구된다.

여기서, 이종 데이터 결합 특성은, 서로 다른 종류의 데이터를 결합하여 새로운 종류의 데이터를 생성할 수 있는 특성을 의미하고, 전역적 사용 특성은 동일한 종류의 데이터에 대하여 서로 다른 단위 등이 사용되는 경우에 있어서 하나의 단위로 통일시키는 등의 특성을 의미한다. 또한, OSMU 특성은 하나의 사물에서 추출한 정보를 다른 사물의 제어 등을 위하여 사용할 수 있도록 하는 특성을 의미하고, 지능형 활용 역량 특성은 수집한 다양한 종류의 IoT 데이터를 사용자가 용이하게 분석하여 빅데이터 분석이나 지능형 제어 등을 위한 자료로 활용될 수 있는 역량을 의미한다.

IoT 제어부(150)는 다양한 IoT 장치(IoT Device)로부터 원시 데이터(Raw data)를 수집할 수 있으며, 수집한 원시 데이터를 실시간 처리를 통하여 IoT 데이터 시장(IoT data Market)에 제공하거나, 또는 이를 데이터 베이스에 저장한 후, 이종 데이터 결합 특성(heterogeneous data mash-up), 전역적 사용(Global usage) 특성, OSMU(one source multi purpose use) 특성 및 지능형 활용 역량(intelligence capability) 특성 등을 포함하도록 가공하여, IoT 데이터 시장에 제공할 수 있다.

구체적으로, IoT 제어부(150)는 사물인터넷을 위한 데이터의 이종데이터 결합(Heterogeneous Data Mash-up) 특성을 구현할 수 있다. 즉, 이종 데이터에 대한 병합(merge), 분기(divergence), 변환(conversion), 필터링(filtering) 등을 통하여 유연하게 매쉬업(mash-up) 할 수 있다.

예를 들어, 차량, 선박, 항공기 등의 운송수단에 본 발명의 IoT 결합형 열선이 설치될 경우 차량, 선박, 항공, 항공기 등의 운송수단에 대한 GPS 위치 데이터, 택배회사의 수화물에 대한 센싱 데이터와 기상청의 기상 데이터를 병합(merge)하여, 운송수단의 온도변화, 특정 수화물의 분실 확률 등 다양한 사고 분석 데이터를 생성할 수 있으며, 운송수단의 냉방기 및 난방기의 전력 사용량을 각각 하절기와 동절기로 분기(divergence)하여 나타냄으로써 하절기 전력제한 시간과 동절기 전력제한 시간 등에 대한 데이터를 도출할 수 있다. 또한, 화씨온도로 측정한 LA국제공항의 온도를, 섭씨 온도로 측정한 인천국제공항의 온도와 비교하는 경우, LA국제공항의 온도를 섭씨온도로 변환(conversion)할 수 있도록, 관련 데이터를 포함하여 IoT 데이터를 생성할 수 있다. 이외에도, 개인 장치의 위경도(x,y)데이터 등의 위치정보와, 개인의 주민등록번호 등 민감정보를 포함하는 경우에는, 관련 데이터를 필터링(filtering)하여 관련 데이터를 식별하지 못하도록 하는 등의 방식으로 IoT 데이터를 생성할 수 있다.

또한, IoT 제어부(150)는 사물인터넷을 위한 데이터의 전역적 사용(Global Usage) 특성을 구현할 수 있다.

먼저, 링크 데이터 모델(Linked data model)을 이용하여 IoT 데이터의 전역적 사용 특성을 구현할 수 있다. 즉, 각각의 데이터를 센싱값의 종류, 센싱값을 생성한 사물, 센싱값의 단위, 센싱한 지역, 센싱값의 용도로 구별한 후, 이들을 서로 연결하는 방식으로 새로운 IoT 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들어, 센싱된 값은 온도값으로서 차량에서 측정한 것이고, 단위는 섭씨, 측정지역은 서울, 용도는 제어인 IoT 데이터를 생성할 수 있다. 이 경우, 서울에서 측정한 섭씨 단위의 온도값임을 알 수 있으므로, 상기 측정한 값을 미국에서 활용하는 경우에는 이를 화씨로 변환한 후 사용하는 등의 전역적 사용이 가능하다.

또한, IoT 온톨로지(IoT Ontology) 체계와 관련 사전(Dictionary)을 구축하고, IoT 데이터에 메타 데이터(Meta data)를 붙여서 전역적 사용 특성을 구현하는 것도 가능하다. 구체적으로, NEST라는 사물은 37.2와 서울이라는 데이터를 출력할 수 있다. 이 경우, 사물 온톨로지(Thing Ontology)를 통하여 NEST가 서모스탯(Thermostat)임을 파악할 수 있으며, 센서 온톨로지(Sensor Ontology)를 통하여 NEST에는 온도센서가 포함되며 온도센서의 측정값으로 37.2가 출력된 것으로 파악할 수 있다. 이후, 용도 온톨로지(Usage Ontology)를 통하여 NEST는 서모스탯으로서 에너지 절약을 위하여 사용됨을 파악할 수 있으며, 단위 온톨로지(Unit ontology)를 통하여 서울에서 측정한 37.2는 섭씨 온도에 해당함을 파악할 수 있다. 따라서, 이후 측정한 37.2의 온도를 미국에서 측정한 값과 비교하는 경우 등에는, 37.2를 화씨 온도로 변환할 수 있으므로, 전역적인 사용이 가능하다.

한편, IoT 제어부(150)는 지능형 활용 역량(Intelligence capability) 특성을 구현할 수 있다. 즉, 초기 데이터 모델을 이용하여 IoT 데이터들을 생성하고, 이에 대한 샘플 분석을 수행하여 분석용 키(key)를 도출할 수 있다. 이후, 도출된 분석용 키(key)를 포함하도록 IoT 데이터 모델(IoT data model)을 설계함으로써, 생성된 IoT 데이터에 지능형 활용 역량(Intelligence capability)을 포함시키는 것이 가능하다.

사용자는 표준 데이터 모델에 따라, IoT 데이터를 생성할 수 있다. 즉, 사용자는 IoT 데이터를 활용할 산업분야(home, factory, transport 등)를 먼저 선택하고, 이후 선택된 분야 중에서 해당하는 비지니스 사례(marketting, shopping, security) 등을 선택할 수 있다. 이 경우, 선택된 산업분야와 비지니스 사례에 따라, 기 설정된 형태의 데이터 포맷이 형성될 수 있으며, 그에 따른 API(Application Programming Interface)가 표준화된 방식에 따라 생성될 수 있다.

또한, 실시예에 따라서는, 사용자가 정의한 형태의 IoT 데이터를 생성하는 것도 가능하다. 즉, 사용자가 직접 원시 데이터 중에서 필요한 데이터들을 선택할 수 있으며, 이후 각 데이터들의 관계 등에 대하여 설계하는 등의 방식으로, 사용자가 정의한 형태의 IoT 데이터에 대한 API를 생성할 수 있다.

저장부(160)는 메모리(memory)로서 자신에 속해 있는 열선 작동 장치(100)에 대한 식별 번호(ID), 온도 감지부(120)에 의해 감지된 온도, 제1 내지 제3 설정 온도, 온도 감지부(120)과 열선(1)의 정상 여부에 대한 판정 결과 등 열선 작동 장치(100)의 동작에 필요한 데이터나 동작 중에 생성된 데이터 등이 저장되어 있다.이러한 저장부(160)는 IoT 제어부(150)와 외부에 위치하지만, 이와는 달리 IoT 제어부(150) 내에 내장될 수 있다.

열선 작동부(170)는 트라이악(triac, triode alternating current switch)와 같은 스위칭 소자로 이루어져 있다. 이때, 열선 작동부(170)의 제어 단자는 IoT 제어부(150)에 연결되고 출력 단자는 열선(1)에 연결되며 입력 단자는 전원부(110)에서 생성된 구동 전압에 연결된다.

열선 작동부(170)의 동작에 대하여 설명하면, IoT 제어부(150)는 온도 감지부(120)에 의해 감지된 온도가 설정 온도 이하일 경우 열선 작동부(170)로 제어 신호를 출력하여 열선(1)으로 전류 흐름이 이루어지도록 하여 열선(1)의 발열 동작이 이루어지도록 한다. 이때, IoT 제어부(150)는 온도 감지부(120)에 의해 감지된 온도에 기초하여 열선 작동부(170)로 인가되는 제어 신호(열선 작동부(170)의 턴온(turn-on) 시간이나 제어 신호인 전압)의 크기를 제어한다. 일 실시예의 경우, 온도 감지부(120)에 의해 감지된 온도가 낮을수록 열선 작동부(170)로 인가되는 제어 신호의 크기를 증가시켜 열선(1)에 의한 발열 정도를 증가시켜 발열 온도가 증가하여 배관의 동파를 방지할 수 있도록 한다. 일 실시예의 경우, 열선 작동부(170)가 트라이악으로 이루어질 경우, 릴레이(relay)로 이루어질 경우에 비해 화재 발생이나 폭발 위험이 방지된다. 즉, 릴레이를 이용할 경우, 릴레이의 물리적인 스위칭 접점 동작 시에 불꽃(spark)이 발생할 가능성이 높다. 이 경우, 열선 작동부(170)가 설치되는 보일러 등의 장치가 연소 재료가 가스 등과 같이 가연성이 양호한 재료일 경우 적은 양의 불꽃으로도 화재나 폭발 현상이 발생하게 된다. 하지만, 열선 작동부(170)를 반도체 소자인 트라이악을 이용할 경우, 이러한 불꽃 발생 가능성이 없으므로, 안전사고의 발생 위험이 해소된다. 또한, 트라이악을 이용한 위상 제어를 실시하므로 열선(1)으로의 급격한 전류 흐름이 방지되어 열선(1)의 수명 역시 증가한다.

이러한 열선 작동부(170)의 동작에 의해 열선(1)으로 전류가 흐르면 열선(1)을 흐르는 피드백 전류가 IoT 제어부(150)로 인가된다. 따라서 IoT 제어부(150)는 인가되는 피드백 전류를 이용하여 열선(1)의 상태인 저항값을 판정하여 열선(1)의 단선 여부를 판정한다.

일 실시예의 경우, IoT 제어부(150)는 열선(1)을 흐르는 전류를 바로 피드백 전류로 인가받아 열선(1)의 단선 여부를 판정하지만, 다른 일 실시예에서, 열선(1)에 흐르는 전류를 별도로 감지하는 전류 센서를 열선(1)에 장착하고, IoT 제어부(150)는 전류 센서에서 출력되는 신호를 이용하여 열선(1)을 흐르는 전류를 이용하여 열선(1)의 단선 여부를 판정할 수 있다. 이러한 열선(1)의 동작 상태에 대한 판정 결과 역시 저장부(160)에 저장된다.

IoT 통신부(180)는 저장부(160)에 저장되어 있는 온도 감지부(120)와 열선(1)의 동작 상태를 판정 결과를 외부로 전송하기 위한 통신 모듈로서, IoT 제어부(150)에 의해 해당 상태의 정보를 외부로 전달하거나 또는 필요한 정보를 외부로부터 수신하는 장치로서, 이러한 IoT 통신부(180)에 의해 열선 운영 장치(200)와의 통신이 행해진다.

IoT 통신부(180)는 블루투스(bluetooth), 랜(LAN) 또는 초광대역 통신(UWB, ultra wideband) 등과 같은 무선 통신 방식을 이용하거나 CAN 통신 등과 같은 유선 통신 방식을 이용할 수 있다.

경고부(190)는 온도 감지부(120)와 열선(1)의 동작 상태가 비정상 상태일 때 사용자에게 비정상 상태를 알려주기 위한 것으로서, 발광 다이오드(LED, light emitting diode)와 같은 경고등으로 이루어져 있다. 따라서, 경고부(190)는 온도 감지부(120)의 비정상 상태 시 동작하는 제1 경고등과 열선(1)의 비정상 상태 시 동작하는 제2 경고등을 구비한다.

열선 운영 장치(200)는 운영 통신부(210), 운영 통신부(210)와 연결된 통합운영 제어부(250), 통합운영 제어부(250)에 연결된 저장부(예, 제2 저장부)(230), 그리고 통합운영 제어부(250)에 연결된 이동단말 표시부(220)를 구비한다.

운영 통신부(210) 역시 IoT 통신부(180)와 같이, 복수의 열선 작동 장치(100)와의 통신을 위한 통신 모듈로서, 블루투스(bluetooth), 랜(LAN) 또는 초광대역 통신(UWB, ultra wideband) 등과 같은 무선 통신 방식을 이용하거나 CAN 통신 등과 같은 유선 통신 방식을 이용할 수 있다.

이동단말 표시부(220)는 액정 표시 장치(LCD, liquid crystal display)나 유기 발광표시장치(OLED, organic light emitting display) 등의 표시 장치로 이루어져 있다.

이러한 이동단말 표시부(220)는 통합운영 제어부(250)의 제어 동작에 의해 복수의 열선 작동 장치(100)로부터 전송된 판정 결과인 온도 감지부(120)에 의해 판정된 배관 온도, 온도 감지부(120)의 정상 여부, 열선(1)의 단선 여부 등을 표시하여 사용자에게 필요한 정보를 용이하게 전달한다.

통합운영 제어부(250)는 정해진 주기마다 운영 통신부(210)를 통해 복수의 열선 구동장치(100)의 판정 결과를 요청하여, 각 복수의 열선 작동 장치(100)로부터 전송된 판정 결과를 해당 식별 번호와 함께 수신해 각 열선 작동 장치(100)에 의해 동작 상태가 판정된 열선(1)의 동작 상태와 온도 감지부(120)의 동작 상태를 판정한다. 그런 다음, 판정된 열선(1)와 온도 감지부(120)의 판정 상태에 해당하는 데이터를 이동단말 표시부(220)로 출력하여 각 열선 작동 장치(100)의 열선(1)의 동작 상태와 온도 감지부(120)의 동작 상태를 표시한다.

저장부(260)는 메모리로서 운영 제어부(250)의 동작과 복수의 열선 작동 장치(100)로부터 전송된 판정 결과 등을 저장해 놓는다.

도 2는 일 실시예에 따른 IoT 결합형 열선 제어 방법의 흐름도이다.

도 2를 참고하면, 이러한 구조를 갖는 IoT 결합형 열선 제어 시스템의 제어방법에 대해 설명한다.

온도 스위치가 설치된 공간의 대기 온도가 설정 온도를 초과하는 경우, 온도 스위치는 오프 상태를 동작하므로, 전원부(110)로의 전원 공급이 이루어지지 않는다. 전원부(110)의 동작이 이루어지지 않아 열선 제어 장치의 각 구성요소로의 구동 전원 공급이 이루어지지 않으므로 열선 작동 장치(100)의 동작은 행해지지 않는다. 이때, 각 구성 요소로 전원이 인가되지 않으므로 각 구성 요소에서 소모되는 대기 전력이 발생하지 않아, 전력 소비가 크게 줄어든다.

510 단계에서, 온도 스위치가 온 상태일 경우, 전원부(110)의 동작이 이루어져 열선 제어 장치는 동작 상태가 되고, 이로 인해, IoT 제어부(150)의 동작이 시작된다.

511 단계에서, IoT 제어부(150)의 동작이 시작되면, IoT 제어부(150)는 온도 감지부(120)에서 출력되는 온도 감지 신호를 판독하여 열선(1)이 설치되어 있는 배관의 온도를 판정한다.

512 단계에서, IoT 제어부(150)는 저장부(160)에 저장되어 있는 설정온도를 읽어와 판정된 배관의 온도와 각각 비교한다.

513 단계에서, 판정된 배관 온도가 설정 온도 이상이거나 이하일 경우, IoT 제어부(150)는 온도 감지부(120)가 온도 감지부(120)의 상태를 비정상 상태로 판정한 후 비정상 상태로 판정된 온도 감지부(120)의 상태를 저장부(160)에 저장한다.

514 단계에서, IoT 제어부(150)는 경고부(190) 중 제1 경고등을 동작시켜 해당 열선 작동 장치(100)에 설치된 온도 감지부(120)의 비정상 상태를 외부에서 확인할 수 있도록 한다.

515 단계에서, IoT 제어부(150)는 온도 감지부(120)에 대한 비정상 상태의 판정 결과를 IoT 통신부(180)를 통해 해당 온도 감지부(120)가 속해 있는 해당 열선 작동 장치(100)의 식별 번호와 함께 열선 운영 장치(200)로 전송하여, 해당 온도 감지부(120)의 비정상 상태를 열선 운영 장치(200)가 인지할 수 있도록 한다.

523 단계에서, 만약 512단계의 온도 감지부(120)에 의해 감지된 배관 온도가 설정 온도에 의해 정해진 범위 내에 존재할 경우, IoT 제어부(150)는 온도 감지부(120)의 동작 상태를 정상 상태로 판정한 후 판정 결과를 저장부(160)에 저장한다. 판정된 배관 온도가 설정 온도를 초과할 경우, IoT 제어부(150)는 현재 배관의 온도 상태가 동파가 발생할 상태가 아닌 것으로 판정하여 열선(1)을 구동시킬 상태가 아닌 것을 판정한다. 판정된 배관 온도가 설정 온도를 초과할 경우, IoT 제어부(150)는 510단계로 넘어가 온도 감지부(120)에 의해 판정된 배관 온도를 판정하게 된다.

하지만, 판정된 배관 온도가 설정 온도 이하일 경우, IoT 제어부(150)는 현재 배관의 온도 상태가 배관의 동파가 발생할 수 있는 상태로 판정하고, 배관의 동파 방지를 위해 열선(1)의 구동이 필요한 상태로 판단한다.

516 단계에서, IoT 제어부(150)는 판정된 온도에 따른 해당 크기의 제어 신호를 열선 작동부(170)로 출력하여 열선 작동부(170)를 동작시킨다. 이로 인해, 열선 작동부(170)는 IoT 제어부(150)에서 출력되는 제어 신호의 크기에 따라 동작 상태가 변하여 제어 신호의 크기에 비례한 크기의 전류가 열선(1)으로 흐르도록 하여 열선(1)의 발열 동작이 이루어지도록 한다. 이때, IoT 제어부(150)에서 열선 작동부(170)로 인가되는 제어 신호의 크기는 판정된 배관 온도에 반비례하여 배관 온도가 낮을수록 증가할 수 있다.

또한, IoT 제어부(150)는 열선(1)으로부터 인가되는 피드백 신호인 열선 상태 감지 신호를 판독하여 열선(1)의 단선 여부를 판정한다. 이때, 열선 상태 감지 신호에 의해 판정된 열선(1)의 저항값이 설정 저항값 이상일 경우, IoT 제어부(150)는 열선(1)의 상태를 단선 상태로 판정한다. 따라서, 열선 상태 감지 신호에 의해 판정된 저항값이 설정 저항값 이상일 경우, IoT 제어부(150)는 열선(1)의 상태를 단선 상태로 판정하고 이러한 열선(1)의 단선 상태를 저장부(160)에 저장한다. 이때, IoT 제어부(150)는 경고부(190)의 제2 경고등을 동작시켜, 열선(1)의 단선 상태를 외부로 표시하여 열선(1)의 상태를 신속히 확인할 수 있도록 있다. 하지만, 열선 상태 감지 신호에 의해 판정된 저항값이 설정 저항값 미만일 경우, IoT 제어부(150)는 열선(1)의 상태를 정상 상태로 판정하고 판정 결과를 저장부(160)에 저장한다. 그런 다음, 열선 작동 장치(100)의 동작을 제어한다.

이처럼, 온도 감지부(120)를 이용하여 열선(1)이 감겨있는 배관의 온도를 감지하여 열선(1)의 동작을 제어하므로, 열선(1)의 동작을 좀더 효율적으로 제어한다. 이로 인해, 동파 상황이나 배관의 내용물이 얼 수 상황이 아닌 불필요한 상황에서 열선(1)이 불필요하게 동작하는 것이 방지된다. 이로 인해, 열선(1)의 동작으로 인한 소비 전력이 감소한다.

더욱이, 열선(1)을 동작시키기 위한 열선 작동부(170)로 릴레이 대신 트라이악을 사용하므로, 스위칭 시 불꽃의 발생 위험이 줄어들어 열선 작동부(170)의 동작으로 인한 화재나 폭발 위험과 같은 안전 사고의 발생 원인이 제거된다.

이러한 각 열선 작동 장치(100)의 IoT 제어부(150)의 동작에 의해 각 열선 작동 장치(100)에 속한 온도 감지부(120)와 열선(1)의 비정상 여부가 자동 판정되므로, 일일이 점검자가 수동으로 각 열선 작동 장치(100)의 동작 상태를 점검해야 하는 번거로움과 수고스러움이 크게 줄어든다.

도 3는 일 실시예에 따른 IoT 결합형 열선 제어 시스템의 동작 순서도이다.

도 3을 참고하면, 통합운영 제어부(250)는 내장된 타이머 등을 이용하여 설정 시간이 도달하면(S611), 복수의 열선 작동 장치(100)로 판정 결과 요청 신호를 전송하고(S612), 복수의 열선 작동 장치(100)는 판정 결과 요청 신호가 수신되면 저장부(160)에 저장된 판정 결과와 해당 식별 번호를 읽어와 열선 운영 장치(200)의 통합운영 제어부(250)로 전송한다(S613).

이렇게, 열선 운영 장치(200)는 복수의 열선 작동 장치(100)로부터 전송된 판정 결과를 이용하여 각 열선 작동 장치(100)의 온도 감지부(120)와 열선(1)의 동작 상태, 그리고 온도 감지부(120)와 열선(1) 중 적어도 하나가 비정상 상태일 때 이상 상태의 종류를 판정한 후(S614) 이동단말 표시부(220)로 출력하고 저장한다(S615).

이로 인해, 열선 운영 장치(200)의 관리자는 이동단말 표시부(220)의 표시 상태를 이용하여 복수의 온도 감지부(120)와 복수의 열선(1) 중에서 정상 상태를 유지하는 온도 감지부(120)와 열선(1)의 위치 그리고 비정상 상태를 유지하는 온도 감지부(120)와 열선(1)의 위치가 신속해 파악되므로, 열선 운영 장치(200)의 관리자가 고장이 발생한 열선 작동 장치(100)와 열선(1)의 위치와 고장의 종류를 파악할 수 있도록 한다.

또한, 동파 상황이나 배관의 내용물이 얼 수 있는 상황이 아닌 불필요한 상황에서 열선이 불필요하게 동작하는 것이 방지되어 열선의 동작으로 인한 소비 전력이 감소한다. 또한, 온도 감지부를 이용하여 열선이 감겨있는 배관의 온도를 감지하여 열선의 동작을 제어하므로, 열선의 동작을 효율적으로 제어한다.

개시된 내용은 예시에 불과하며, 특허청구범위에서 청구하는 청구의 요지를 벗어나지 않고 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 다양하게 변경 실시될 수 있으므로, 개시된 내용의 보호범위는 상술한 특정의 실시예에 한정되지 않는다.

1 : 열선
100: 열선 작동 장치
110: 전원부
120: 온도 감지부
150: IoT 제어부
160: 저장부
170: 열선 작동부
180: IoT 통신부
190: 경고부
200: 열선 운영 장치
210: 운영 통신부
220: 이동단말 표시부
250: 운영 제어부
260: 저장부
300: IoT 결합형 열선 제어 시스템

Claims

열선을 관리하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템에 있어서,
적어도 하나의 열선 작동 장치와 적어도 하나의 열선 운영 장치를 포함하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제1항에 있어서,
상기 열선 작동 장치는,
배관의 온도를 감지하여 해당 상태의 온도 감지 신호를 출력하는 온도 감지부;
상기 온도 감지부와 연결되어 있고, 상기 온도 감지부로부터의 상기 온도 감지 신호에 의해 판정된 온도와 설정 온도를 이용하여 상기 온도 감지부의 상태가 비정상 상태인지를 판정하고, 구동되는 열선으로부터 피드백 되는 열선 상태 감지 신호에 의해 판정된 저항값이 설정 저항값 이상인 경우, 상기 열선의 상태를 비정상 상태로 판정하는 IoT 제어부;
상기 IoT 제어부와 연결되어 있고 상기 IoT 제어부의 판정 결과가 저장되는 저장부; 및
상기 IoT 제어부와 연결되어 있고 상기 저장부에 저장되어 있는 판정 결과를 전송하는 IoT 통신부;
를 포함하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제 1항에 있어서,
상기 열선 운영 장치는,
상기 적어도 하나의 열선 작동 장치로부터 전송되는 판정 결과를 수신하는 운영 통신부;
상기 운영 통신부와 연결되어 있고 상기 운영 통신부로부터 전송되는 판정 결과를 수신하여 상기 적어도 하나의 열선 작동 장치의 동작 상태를 판정하여 출력하는 통합운영 제어부; 및
상기 통합운영 제어부와 연결되어 있고 상기 통합운영 제어부에서 출력되는 상기 적어도 하나의 열선 작동 장치의 동작 상태를 출력하는 표시부;
를 포함하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 IoT 제어부는 열선으로부터 수집하는 온도, 습도 등의 데이터와, 공공부분에서 제공하는 지도 등의 데이터 및 다른 플랫폼으로부터 수집한 데이터 등의 원시 데이터(raw data)를 IoT 데이터 모델이나 DIY IoT 데이터 생성 툴(DIY IoT Data Creation Tool)을 이용하여 수집 가공하여 새로운 표준화된 IoT 데이터(IoT Data)를 생성하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제4항에 있어서,
상기 IoT 데이터(IoT Data)는 이종 데이터 결합(heterogeneous data mash-up), 전역적 사용(Global usage), OSMU(one source multi purpose use) 및 지능형 활용 역량(intelligence capability)인 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제4항에 있어서,
상기 IoT 제어부는 IoT 장치(IoT Device)로부터 상기 원시 데이터를 수집할 수 있으며, 수집한 상기 원시 데이터를 실시간 처리를 통하여 IoT 데이터 시장(IoT data Market)에 제공하거나, 이를 데이터 베이스에 저장한 후 가공하여 IoT 데이터 시장에 제공하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제5항에 있어서,
상기 IoT 제어부는 병합(merge), 분기(divergence), 변환(conversion), 필터링(filtering) 등을 통하여 유연하게 매쉬업(mash-up)하여 이종데이터 결합(Heterogeneous Data Mash-up)을 구현하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 IoT 제어부는, 차량, 선박, 항공기의 운송수단에 설치되어 운송수단에 대한 GPS 위치 데이터, 수화물에 대한 센싱 데이터, 기상 데이터를 병합하여, 운송수단의 온도변화, 특정 수화물의 분실 확률 등 다양한 사고 분석 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 IoT 제어부는, 운송수단의 냉방기 및 난방기의 전력 사용량을 각각 하절기와 동절기로 분기(divergence)하여 나타냄으로써 하절기 전력제한 시간과 동절기 전력제한 시간 등에 대한 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 IoT 제어부는,
화씨온도로 측정한 제1 공항의 온도를, 섭씨 온도로 측정한 제2공항의 온도와 비교하여, 온도를 섭씨온도 또는 화씨온도로 변환(conversion)할 수 있도록 관련 데이터를 포함하여 IoT 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 IoT 제어부는,
개인 장치의 위경도(x,y)데이터 등의 위치정보와, 개인의 주민등록번호 등 민감정보를 포함하는 경우에 관련 데이터를 필터링(filtering)하여 관련 데이터를 식별하지 못하도록 하는 방식으로 IoT 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 IoT 제어부는 링크 데이터 모델(Linked data model)을 이용하여 각각의 데이터를 센싱값의 종류, 센싱값을 생성한 사물, 센싱값의 단위, 센싱한 지역, 센싱값의 용도로 구별한 후, 이들을 서로 연결하는 방식으로 새로운 IoT 데이터를 생성하는 사물인터넷을 위한 데이터의 전역적 사용(Global Usage)을 구현하여 IoT 데이터를 생성하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제 12항에 있어서,
상기 IoT 제어부는, IoT 온톨로지(IoT Ontology) 체계와 관련 사전(Dictionary)을 구축하고 IoT 데이터에 메타 데이터(Meta data)를 추가하여 상기 사물인터넷을 위한 데이터의 전역적 사용(Global Usage)을 구현하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제5항에 있어서,
상기 IoT 제어부는 초기 데이터 모델을 이용하여 IoT 데이터들을 생성하고, 이에 대한 샘플 분석을 수행하여 분석용 키(key)를 도출한 후 도출된 분석용 키(key)를 포함하도록 IoT 데이터 모델(IoT data model)을 설계함으로써 생성된 IoT 데이터에 지능형 활용 역량(Intelligence capability)을 구현하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
제2항에 있어서,
상기 IoT 제어부는 표준 데이터 모델에 따라,선택된 산업분야와 비지니스 사례에 따라 기 설정된 형태의 데이터 포맷이 형성되고 그에 따른 사용자가 정의한 형태의 IoT데이터의 API(Application Programming Interface)를 생성하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 시스템.
IoT 결합형 열선 제어 방법에 있어서,
온도 스위치가 온 상태일 경우, 전원부의 동작이 이루어져 열선 제어 장치는 동작 상태가 되고 IoT 제어부의 동작이 시작되는 단계;
IoT 제어부의 동작이 시작되면, IoT 제어부는 온도 감지부에서 출력되는 온도 감지 신호를 판독하여 열선이 설치되어 있는 배관의 온도를 판정하는 단계;
IoT 제어부는 저장부에 저장되어 있는 설정온도를 읽어와 판정된 배관의 온도와 각각 비교하는 단계;
판정된 배관 온도가 설정 온도 이상이거나 이하일 경우, IoT 제어부는 온도 감지부가 온도 감지부의 상태를 비정상 상태로 판정한 후 비정상 상태로 판정된 온도 감지부의 상태를 저장부에 저장하고 IoT 제어부는 경고부를 동작시키는 단계;
IoT 제어부는 온도 감지부에 대한 비정상 상태의 판정 결과를 IoT 통신부를 통해 해당 온도 감지부가 속해 있는 해당 열선 작동 장치의 식별 번호와 함께 열선 운영 장치로 전송하여 해당 온도 감지부의 비정상 상태를 열선 운영 장치가 인지할 수 있도록 하는 단계; 및
IoT 제어부는 판정된 온도에 따른 해당 크기의 제어 신호를 열선 작동부로 출력하여 열선 작동부를 동작시키는 단계;
를 포함하는 IoT 결합형 열선 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 IoT 제어부는 저장부에 저장되어 있는 설정온도를 읽어와 판정된 배관의 온도와 각각 비교하는 단계는,
온도 감지부에 의해 감지된 배관 온도가 설정 온도에 의해 정해진 범위 내에 존재할 경우 IoT 제어부는 온도 감지부의 동작 상태를 정상 상태로 판정한 후 판정 결과를 저장부에 저장하고, 판정된 배관 온도가 설정 온도를 초과할 경우 IoT 제어부는 현재 배관의 온도 상태가 동파가 발생할 상태가 아닌 것으로 판정하여 열선을 구동시킬 상태가 아닌 것을 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 IoT 제어부는 저장부에 저장되어 있는 설정온도를 읽어와 판정된 배관의 온도와 각각 비교하는 단계는,
판정된 배관 온도가 설정 온도를 초과할 경우, IoT 제어부는 상기 온도 스위치가 온 상태일 경우, 전원부의 동작이 이루어져 열선 제어 장치는 동작 상태가 되고 IoT 제어부의 동작이 시작되는 단계로 넘어가 온도 감지부에 의해 판정된 배관 온도를 다시 판정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 IoT 제어부는 저장부에 저장되어 있는 설정온도를 읽어와 판정된 배관의 온도와 각각 비교하는 단계는,
판정된 배관 온도가 설정 온도 이하일 경우, IoT 제어부는 현재 배관의 온도 상태가 배관의 동파가 발생할 수 있는 상태로 판정하고, 배관의 동파 방지를 위해 열선의 구동이 필요한 상태로 판단하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 방법.
제16항에 있어서,
상기 IoT 제어부는 판정된 온도에 따른 해당 크기의 제어 신호를 열선 작동부로 출력하여 열선 작동부를 동작시키는 단계는,
열선 작동부가 IoT 제어부에서 출력되는 제어 신호의 크기에 따라 동작 상태가 변하여 제어 신호의 크기에 비례한 크기의 전류가 열선으로 흐르도록 하여 열선의 발열 동작이 이루어지도록 IoT 제어부에서 열선 작동부로 인가되는 제어 신호의 크기가 판정된 배관 온도에 반비례하여 배관 온도가 낮을수록 증가하는 단계를 더포함하는 것을 특징으로 하는 IoT 결합형 열선 제어 방법.