KR20180049365A - 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법 및 난방 제어 시스템 - Google Patents

빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법 및 난방 제어 시스템 Download PDF

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Abstract

데이터 분석에 기초하여 공동주택의 각 세대의 위치 및 각 세대의 타입 별로 난방의 목표온도를 자동으로 설정할 수 있는 본 발명의 일 측면에 따른 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법은, 사용자로부터 목표온도의 설정모드에 대한 선택을 입력 받는 단계; 입력된 설정모드가 제1 모드이면, 빅데이터 분석에 기초하여 공동주택에 포함된 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 산출된 난방온도를 목표온도로 설정하는 단계; 및 현재온도가 상기 설정된 목표온도를 추종하도록 난방 공급수의 유량을 가변적으로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법 및 난방 제어 시스템{Method and System for Controlling Hearing of Apartment}
본 발명은 데이터 분석에 기초한 난방 제어 방법 및 난방 제어 장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 빅데이터 분석에 기초한 공통주택의 난방 제어 방법 및 난방 제어 장치에 관한 것이다.
공동주택에서 일반적으로 사용되고 있는 난방방식은 난방을 위해 사용되는 열원의 종류에 따라 개별난방, 중앙난방, 및 지역난방으로 구분된다.
개발난방은 공동주택의 각 세대마다 소형보일러를 설치하여 등유나 도시가스 등을 연료로 이용하는 난방방식으로 개별적으로 손쉽게 설치/사용이 가능하여 전국적으로 가장 많이 사용하는 난방방식이다.
중앙난방은 공동주택의 각 세대마다 난방보일러를 설치하지 않고 공용기계실에 대형보일러를 설치하고, 난방과 급탕이 필요한 세대마다 열을 공급해 주는 방식으로 도시가스나 중유를 연료로 사용한다. 중앙난방 방식의 경우, 온수를 급탕조에 저장하였다가 난방 및 급탕을 필요로 하는 세대에 공급함으로써 운전효율성을 높이고 있다.
지역난방은 공동주택 인근에 건설된 소각로나 열병합발전소 등에서 생산된 열을 온수 또는 증기로 배관망을 통하여 공용기계실까지 공급받고, 공용기계실에는 보일러 대신 열교환기를 설치하여 각 세대에 열을 공급하는 방식이다.
일반적인 공동주택에서의 난방 제어 방법은 상술한 바와 같은 난방방식 및 난방비 산출방법에 따라 상이해질 수 있다. 이하, 도 1에 도시된 바와 같은 공동주택에서 일반적으로 사용되는 난방설비구조를 이용하여 공동주택에서의 일반적인 난방 제어 방법에 대해 설명한다.
도 1은 일반적인 공동주택에 설치된 난방 설비 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다. 먼저, 사용자가 도 1에 도시되어 있는 온도조절기(100)를 조절하여 원하는 목표온도를 설정하면, 온도조절기(100)는 목표온도와 해당 방의 현재온도의 차이를 비교한다.
비교결과, 현재온도가 목표온도보다 낮을 경우 온도조절기(100)는 난방제어기(110)가 유량조절밸브(120)를 오픈하게 하는 제어신호를 난방제어기(110)로 전송하고, 현재온도와 목표온도가 같을 경우 온도조절기(100)는 난방제어기(110)가 유량조절밸브(120)를 클로즈하게 하는 제어신호를 난방제어기(110)로 전달한다.
이에 따라, 난방제어기(110)는 온도조절기(100)로부터 유량조절밸브(120)를 오픈시키는 제어신호가 수신되면 유량조절밸브(120)를 초기설정 비율만큼 오픈시키고, 온도조절기(100)로부터 유량조절밸브(120)를 클로즈시키는 제어신호가 수신되면 유량조절밸브(120)를 완전히 클로즈시킨다.
하지만, 상술한 바와 같은 일반적인 난방 제어 방법은 다음과 같은 문제점을 가지고 있다.
먼저, 목표온도는 외부 기온의 변화나 각 방의 상태 등의 외부조건에 따라 상이하게 설정될 수 있는데, 상술한 바와 같은 일반적인 난방 제어 방법의 경우 사용자가 이러한 외부 조건을 모두 고려하여 원하는 온도를 직접 설정하여야 하므로 목표온도 설정이 불편하다는 문제점이 있다.
또한, 외부 기온의 변화가 심한 경우 사용자는 실제 체감하는 온도에 따라 난방을 조절하게 되므로 목표온도 설정에 수시로 개입하게 되고, 사용자가 적절한 목표온도를 설정하지 못할 경우 과난방으로 인하여 불필요한 에너지가 발생할 뿐만 아니라 실내온도와 외부 온도간의 차이가 커져 사용자의 불쾌감을 초래할 수 있다는 문제점이 있다.
또한, 상술한 일반적인 난방 제어 방법의 경우, 온오프 방식의 유량조절밸브를 사용하여 온수 공급을 조절함으로써 각 방의 현재온도를 조절하게 된다. 하지만, 온수 공급을 통한 온도 조절의 경우 도 2에 도시된 바와 같이, 현재온도가 목표온도에 도달하여 온수공급을 중단하였음에도 불구하고 바닥 복사 패널의 열적 관성과 맞물려 현재온도가 미리 설정된 동작폭의 상한선을 초과하게 되는 오버슈팅이 발생하거나, 현재온도가 미리 설정된 동작폭의 하한선 미만이 되는 언더슈팅 현상이 발생하게 되고, 이로 인해 불필요한 에너지 소모가 발생하게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 데이터 분석, 특히 빅데이터 분석에 기초하여 공동주택의 각 세대의 위치 및 각 세대의 타입 별로 난방의 목표온도를 자동으로 설정할 수 있는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법 및 난방 제어 시스템을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명에 따르면 각 세대의 난방 패턴에 따라 목표온도를 자동으로 설정할 수 있는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법 및 난방 제어 시스템을 제공하는 것을 다른 기술적 과제로 한다.
또한, 본 발명은 설정된 목표온도에 따른 실온 오버슈팅 및 언더슈팅 발생을 방지할 수 있는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법 및 난방 제어 시스템을 제공하는 것을 그 기술적 과제로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법은, 사용자로부터 목표온도의 설정모드에 대한 선택을 입력 받는 단계; 입력된 설정모드가 제1 모드이면, 빅데이터 분석에 기초하여 공동주택에 포함된 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 산출된 난방온도를 목표온도로 설정하는 단계; 및 현재온도가 상기 설정된 목표온도를 추종하도록 난방 공급수의 유량을 가변적으로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 측면에 따른 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템은, 각 세대 별로 설치되어 사용자로부터 목표온도의 설정모드에 대한 선택을 입력 받고, 상기 입력된 목표온도 설정모드에 따라 상기 목표온도를 설정하며, 현재온도가 상기 설정된 목표온도를 추종하도록 난방 공급수의 유량을 가변적으로 조절하기 위한 난방제어신호를 생성하는 월패드; 및 상기 입력된 설정모드가 제1 모드이면, 빅데이터 분석에 기초하여 상기 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 각 세대의 난방온도를 산출하여 상기 월패드로 제공하는 데이터 분석서버를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 데이터 분석, 특히 빅데이터 분석에 기초하여 공동주택의 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입 별로 그룹핑된 그룹의 목표온도를 산출하고, 산출된 목표온도를 해당 그룹에 속하는 세대의 목표온도로 자동으로 설정할 수 있기 때문에 사용자가 직접 목표온도를 설정할 필요가 없어 사용자의 편의성이 증대된다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 각 세대의 난방패턴을 산출하고, 산출된 난방패턴에 따라 목표온도를 자동으로 설정할 수 있기 때문에 사용자가 직접 목표온도를 설정할 필요가 없을 뿐만 아니라 각 세대의 라이프 스케쥴에 따라 개인화된 난방 서비스를 제공할 수 있어 사용자의 편의성이 더욱 증대된다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 외부 온도 변화에 따라 빅데이터 분석과 같은 데이터 분석에 기초하여 적절한 목표온도가 자동으로 설정되기 때문에 사용자가 목표온도 설정에 개입할 필요가 없어 부적절한 목표온도 설정으로 인한 과난방 발생을 미연에 방지할 수 있고, 과난방 또는 부족난방으로 인한 사용자의 불쾌감 발생을 최소화할 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 설정된 목표온도를 기준으로 목표온도 도달 이전의 시점에서 난방의 온오프를 제어하기 때문에 실온 오버슈팅 및 언더슈팅 발생을 방지할 수 있고, 불필요한 난방으로 인한 에너지 소모를 감소시킬 수 있다는 효과가 있다.
도 1은 일반적인 공동주택에 설치된 난방 설비 구조를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 종래의 난방제어 방법에 따라 발생되는 오버슈팅현상 및 언더슈팅현상을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 분석서버가 난방온도를 산출하는 방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 월패드가 각 방의 난방을 제어하는 방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 월패드의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석서버의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 9는 연산부에 의해 생성된 온도제어 테이블의 일 예를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부되는 도면을 참고하여 본 발명의 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
본 명세서에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 정의하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다.
"포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
"적어도 하나"의 용어는 하나 이상의 관련 항목으로부터 제시 가능한 모든 조합을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 예를 들어, "제1 항목, 제2 항목 및 제 3항목 중에서 적어도 하나"의 의미는 제1 항목, 제2 항목 또는 제3 항목 각각 뿐만 아니라 제1 항목, 제2 항목 및 제3 항목 중에서 2개 이상으로부터 제시될 수 있는 모든 항목의 조합을 의미한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법을 보여주는 플로우차트이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 먼저 각 세대 내에 설치된 월패드가 미리 정해진 UI를 통해 사용자로부터 난방을 위한 목표온도 설정모드에 대한 선택을 입력 받는다(S100).
일 실시예에 있어서, 난방을 위한 목표온도 설정모드는, 빅데이터 분석에 기초하여 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 각 세대의 목표온도가 자동으로 설정되는 제1 모드, 사용자에 의해 목표온도가 직접 설정되는 제2 모드, 및 각 세대의 난방 패턴에 따라 목표온도가 자동으로 설정되는 제3 모드를 포함한다.
월패드는 사용자로부터 입력된 설정모드가 제1 모드 또는 제3 모드이면 이를 데이터 분석서버로 통지하고(S110), 데이터 분석서버는 제1 모드 또는 제3 모드에 따라 해당 세대의 최적화된 난방온도를 산출하여(S112), 산출된 난방온도를 월패드로 제공한다(S114).
일 실시예에 있어서, 난방온도는 미리 정해진 시간 단위로 결정되어 있고, 데이터 분석서버는 해당 시간이 도래할 때마다 각 시간에 매칭되어 있는 난방온도를 월패드로 전송할 수 있다.
다른 실시예에 있어서, 데이터 분석서버는 각 시간 별 난방온도를 테이블화하여 월패드로 전송할 수도 있다.
데이터 분석서버가 난방온도를 산출하는 구체적인 방법은 도 2를 참조하여 후술하기로 한다.
한편, S100에서 입력된 설정모드가 제2 모드이면 월패드는 사용자가 원하는 난방온도를 직접 입력할 수 있는 UI를 디스플레이(미도시)를 통해 사용자에게 제공함으로써 사용자로부터 난방온도를 직접 입력 받는다(S116).
이후, 월패드는 데이터 분석서버로부터 수신된 난방온도 또는 사용자로부터 직접 입력된 난방온도를 목표온도로 설정한다(S118).
즉, 월패드는 사용자로부터 제1 모드 또는 제3 모드가 입력되면 데이터 분석서버로부터 수신되는 난방온도를 목표온도로 설정하고, 사용자로부터 제2 모드가 입력되면 사용자에게 제공된 UI를 통해 직접 입력된 난방온도를 목표도로 설정한다. 이때, 월패드는 설정된 목표온도를 각 방에 설치된 온도조절기에도 동일하게 설정할 수 있다.
이후, 월패드는 획득한 각 방의 현재온도가 S118에서 설정된 목표온도를 추종하도록 각 방의 난방을 제어한다(S120).
일 실시예에 있어서, 월패드는 각 방의 난방을 제어하기 위해, 목표온도와 현재온도 사이에 속하는 온도들 중 어느 하나의 온도인 밸브제어온도, 밸브제어온도에서 목표온도까지의 도달시간인 상승시간, 및 목표온도에서 밸브제어온도까지의 도달시간인 하강시간을 이용하여 각 방으로 공급되는 난방 공급수의 유량을 가변적으로 조절함으로써 각 방의 난방을 제어할 수 있다.
이하, 도 4를 참조하여 빅데이터 분석부가 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입 정보를 기초로 난방온도를 산출하는 방법을 보다 구체적으로 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 데이터 분석서버가 난방온도를 산출하는 방법을 보여주는 플로우차트이다. 특히, 도 4는 데이터 분석서버가 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 각 세대의 목표온도를 자동으로 설정하기 위한 난방온도를 산출하는 방법을 보여준다.
먼저, 데이터 분석서버는 각 세대에 설치된 월패드로부터 각 세대의 난방 데이터를 수집하고, 외부의 기상서버로부터 외부 환경 데이터를 수집한다(S200).
일 실시예에 있어서, 각 세대로부터 수집되는 난방 데이터는 유량조절밸브의 개폐상태에 대한 데이터 및 유량조절밸브의 개폐상태에 따른 유량 데이터와, 각 방의 난방상태, 각 방의 현재온도, 및 각 방의 목표온도에 대한 데이터와, 난방 누적량, 난방 순시량, 난방 공급수의 공급온도, 및 난방 공급수의 환수온도에 대한 데이터 중 적어도 하나를 포함한다. 난방 데이터는 사용자에 의해 월패드로 직접 입력된 난방온도를 포함하는 사용자 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 외부환경 데이터는 외부온도, 강수량, 하늘 상태에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
다음으로, 데이터 분석서버는 미리 저장되어 있는 공동주택의 각 세대 정보를 기초로, 공동주택을 구성하는 전체 세대를 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 복수개의 그룹으로 그룹핑한다(S210).
일 실시예에 있어서, 각 세대의 위치는 각 세대가 포함된 단지 또는 동의 위치정보, 각 세대의 방향정보, 각 세대의 층수정보, 각 세대의 평형정보, 및 각 세대의 방정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예컨대, 방향정보는 남향(S), 동향(E), 북향(N), 및 서향(W)을 포함하고, 층수는 1~3층(L), 4~10층(M), 및 11층 이상(H)를 포함하며, 평형은 55mㅂ type(A), 84mㅂ type(B), 및 115 mㅂ type(C)를 포함할 때, 데이터 분석서버는 전체 세대에 대해 1층에 배치된 남향의 55mㅂ type의 세대에서 첫 번째 방은 그룹(S-L-A-1)로 그룹핑할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 데이터 분석서버가 공동주택을 각 세대의 위치 및 타입에 따라 복수개의 그룹으로 그룹핑하는 이유는 단지가 위치한 지역이나 각 동의 위치, 세대내의 각 방의 배치 및 외부온도에 따라 요구되는 난방 목표온도 및 난방 가동 시간 등의 차이가 발생할 수 있기 때문에 각 세대가 속하는 그룹에 따라 목표온도를 자동으로 설정하기 위함이다.
다음으로, 데이터 분석서버는 S200에서 수집된 난방 데이터 및 외부 환경 데이터를 빅데이터 분석하여 각 그룹 별로 최적화된 난방온도를 산출한다(S220). 본 발명에서는 데이터 분석서버가 수집된 난방 데이터 및 외부 환경 데이터를 빅데이터 분석하여 각 그룹 별로 최적화된 난방온도를 산출하는 것으로 기재하였지만 데이터 분석서버는 일반적인 데이터 분석을 통해 수집된 난방 데이터 및 외부 환경 데이터를 분석함으로써 각 그룹 별로 최적화된 난방온도를 산출할 수도 있을 것이다. 따라서, 이하에서 사용되는 '빅데이터 분석'이라는 용어는 일반적인 데이터 분석을 포함하는 개념인 것으로 간주한다. 이때, 각 그룹의 최적화된 난방온도는 미리 정해진 시간 단위로 산출될 수 있다. 예컨대, 난방온도는 매 시간 단위로 산출되거나, 일단위로 산출되거나, 주단위로 산출될 수 있을 것이다.
구체적으로, 데이터 분석서버는 S210에서 그룹핑된 각 그룹의 난방 데이터 및 외부환경 데이터(예컨대, 외부온도)를 빅데이터 분석기법을 통해 분석함으로써, 각 그룹 별로 외부환경 데이터에 따른 목표온도를 산출한다.
일 실시예에 있어서, 데이터 분석서버는 단순선형회귀분석(Simple Linear Regression Analysis)을 이용하여 전체 세대의 난방 데이터로부터 각 그룹에 대한 외부온도 변화에 따른 난방온도를 소정 시간 단위로 산출할 수 있다.
구체적으로, 데이터 분석서버는 외부온도 변화에 따른 동일 그룹내의 난방온도의 변화를 단순 선형회귀분석를 통해 분석모델을 생성하고, 예측 변인인 외부 온도로부터 실제 난방온도를 계산하기 위한 것으로 아래의 수학식 1을 만족하는 a, b, e를 산출함으로써 난방온도를 산출할 수 있다.
Figure pat00001
수학식 1에서, i시점에서의 Yi는 난방온도를 나타내고, a는 Y의 회귀상수(Regression Constant)이며, b는 방정식의 기울기를 나타내는 회귀계수(Regression Coefficient)이고, Xi는 i시점에서의 외부온도이며, e는 추정오차(Error in estimation)이다.
이후, 데이터 분석서버는 각 그룹별로 산출된 난방온도를 각 그룹의 정보와 매칭시켜 데이터베이스에 저장한다(S230).
이후, 데이터 분석서버는 특정 세대로부터 해당 세대의 목표온도 설정모드가 제1 모드로 설정되었다는 정보가 수신되면(S240), 데이터베이스로부터 해당 세대가 속하는 그룹에 매칭되어 있는 난방온도를 해당 세대로 전달한다(S250).
이와 같이, 본 발명에 따르면 데이터 분석서버가 각 그룹 별 난방 데이터 및 외부환경 데이터를 분석하여 외부온도에 따라 각 세대 별로 선호하는 난방온도를 산출하고, 산출된 난방온도를 목표온도로 설정할 수 있도록 월패드(312)로 전송함으로써, 외부온도 변화에 따라 사용자가 직접 목표온도를 설정하여야 하는 불편함을 해소함과 동시에 과난방을 방지하여 사용자 쾌적성 및 불필요한 에너지를 절감할 수 있게 된다.
도 4에서는 데이터 분석서버가 전체 세대의 난방 데이터를 빅데이터 분석함으로써 각 세의 위치정보 및 타입 정보를 기초로 그룹핑된 그룹 별로 난방온도를 산출하는 것으로 설명하였다. 하지만, 본 발명에 따른 데이터 분석서버는 특정 세대의 난방 데이터만을 학습 및 분석함으로써 해당 세대의 난방패턴을 산출하고, 난방 패턴에 따라 결정되는 난방 온도를 해당 세대의 월패드로 제공할 수 있을 것이다. 이때, 난방패턴은 외부온도에 따른 각 시점 별 난방온도로 구성된다.
각 세대의 난방 패턴을 생성하는 방법은 상술한 빅데이터 분석 기법을 이용하여 각 세의 위치정보 및 타입 정보를 기초로 그룹핑된 그룹 별로 난방온도를 산출하는 방법과 유사하므로 구체적인 설명은 생략하기로 한다.
이하, 도 5를 참조하여 월패드가 목표온도에 따라 각 방의 난방을 제어하는 구체적인 방법을 설명한다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 월패드가 각 방의 난방을 제어하는 방법을 보여주는 플로우차트이다.
먼저, 도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 월패드는 목표온도가 설정되면(S300), 설정된 목표온도로부터 밸브제어온도, 현재온도가 밸브제어온도에 도달한 시점을 기준으로 상승시간을 기초로 결정된 제1 밸브 제어시간, 및 현재온도가 목표온도에 도달한 시점을 기준으로 하강시간을 기초로 결정된 제2 밸브 제어시간을 결정한다(S305). 일 실시예에 있어서, 월패드는 아래의 수학식 2 내지4를 이용하여 밸브제어온도, 제1 밸브제어시간, 및 제2 밸브제어시간을 각각 결정할 수 있다.
Figure pat00002
수학식 2에서, TC는 밸브제어온도를 나타내고, TG는 목표온도를 나타낸다.
Figure pat00003
수학식 3에서 GT1은 제1 밸브제어시간을 나타내고, RT는 상승시간을 나타낸다.
Figure pat00004
수학식 4에서 GT2는 제2 밸브제어시간을 나타내고, FT는 하강시간을 나타낸다.
이후, 월패드는 현재온도를 모니터링하여 현재온도가 밸브제어온도에 도달하는지 여부를 판단한다(S310).
판단결과, 현재온도가 밸브제어온도에 도달하지 않았으면, 월패드는 현재온도가 밸브제어온도에 도달할 때까지는 각 방으로 공급되는 난방공급수의 유량이 최대가 될 수 있도록 하기 위한 제1 난방 제어신호를 생성한다(S320). 월패드는 생성된 제1 난방제어신호를 난방 제어기로 전달한다(S322).
난방 제어기는 월패드로부터 제1 난방제어신호가 공급되면, 제1 난방제어신호에 따라 최대 유량의 난방 공급수가 공급될 수 있도록 하기 위한 제1 밸브제어신호를 생성한다(S324).
이후, 난방 제어기는 생성된 제1 밸브제어신호를 온수분배기로 공급하고(S326), 온수분배기는 제1 밸브제어신호에 따라 유량조절밸브를 최대로 개방시킨다(S328). 이에 따라, 최대 유량의 난방 공급수가 각 방으로 공급되어 현재온도가 밸브제어온도까지 빠른 시간 내에 상승될 수 있다.
한편, S310의 판단결과, 현재온도가 밸브제어온도에 도달하였으면, 월패드는 현재온도가 밸브제어온도에 도달한 시점으로부터 제1 밸브 제어시간이 경과하였는지를 판단한다(S330).
S330의 판단결과, 현재온도가 밸브제어온도에 도달한 시점으로부터 제1 밸브 제어시간이 경과하지 않았으면, 월패드는 각 방으로 공급되는 난방 공급수의 유량이 미리 정해진 기본량이 될 수 있도록 하기 위한 제2 난방 제어신호를 생성하고(S332), 생성된 제2 난방제어신호를 난방 제어기로 전달한다(S334). 이때, 미리 정해진 기본량은 시스템 초기에 설정된 유량조절밸브의 초기 개폐 상태에 따라 각 방에 공급되는 난방 공급수의 유량을 의미한다.
이후, 난방제어기는 월패드로부터 제2난방제어신호가 수신되면, 제2 난방제어신호에 따라 최초 설정된 기본 유량의 난방 공급수만이 공급될 수 있도록 하기 위한 제2 밸브제어신호를 생성하고(S336), 생성된 제2밸브제어신호를 온수분배기로 전달한다(S338).
이후, 온수분배기 난방제어기로부터 제2 밸브제어신호가 수신되면, 유량조절밸브를 초기상태만큼만 오픈시킨다(S340). 이에 따라, 미리 정해진 초기 유량의 난방 공급수만이 난방코일을 통해 각 방으로 공급된다.
한편, S330의 판단결과, 현재온도가 밸브제어온도에 도달한 시점으로부터 제1 밸브 제어시간이 경과하였으면, 월패드는 현재온도가 목표온도에 도달하였는지 여부를 판단한다(S341). 판단결과, 현재온도가 목표온도에 도달하지 않았으면, 월패드는 현재온도가 목표온도에 도달할 때까지 각 방으로 난방 공급수가 공급되지 않도록 하기 위한 제3 난방 제어신호를 생성하고(S342), 생성된 제3 난방제어신호를 난방 제어기로 공급한다(S344).
이후, 난방제어기는 월패드로부터 제3난방제어신호가 수신되면, 제3 난방제어신호에 따라 난방 공급수의 공급이 중단될 수 있도록 하기 위한 제3 밸브제어신호를 생성하고(S346), 생성된 제3밸브제어신호를 온수 분배기로 전달한다(S348).
이후, 온수분배기는 난방제어기로부터 제3밸브제어신호가 수신되면, 유량조절밸브를 완전히 클로즈시킨다(S350). 이에 따라, 난방코일로 난방 공급수가 공급되지 않게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 월패드는 현재온도가 목표온도에 도달하기 일정 시간 이전까지는 최대유량의 난방공급수가 공급되도록 하여 난방온도를 상승시키고, 일정시간이 경과하게 되면 난방 공급수의 유량을 감소시켜 복사열을 통하여 현재온도가 목표온도를 추종하도록 함으로써 최소시간 내에 현재온도가 목표온도에 도달하도록 하여 과난방으로 인한 오버슈팅 발생을 방지한다.
한편, S341의 판단결과 현재온도가 목표온도에 도달하게 되면, 월패드는 현재온도가 목표온도에 도달한 시점을 기준으로 제2 밸브 제어시간이 경과하는지 여부를 판단한다(S352). 판단결과, 제2 밸브 제어시간이 경과하지 않았으면, 월패드는 현재온도가 목표온도에 도달한 시점을 기준으로 제2 밸브제어시간 동안 미리 정해진 기본량의 난방 공급수가 공급 되게 하는 제4 난방 제어신호를 생성한다(S354). 이후, 월패드는 생성된 제4난방제어신호를 난방 제어기로 공급한다(S356).
난방제어기는 월패드로부터 제4난방제어신호가 수신되면, 제4 난방제어신호에 따라 최초 설정된 기본 유량의 난방 공급수만이 공급될 수 있도록 하기 위한 제4 밸브제어신호를 생성하고(S358), 생성된 제4밸브제어신호를 온수분배기로 전달한다(S360).
온수분배기는 난방제어기로부터 제4밸브제어신호가 수신되면, 유량조절밸브를 초기상태만큼만 오픈시킨다(S362). 이에 따라, 미리 정해진 초기 유량의 난방 공급수만이 난방코일을 통해 각 방으로 공급된다.
한편, S352단계에서, 현재온도가 목표온도에 도달한 시점을 기준으로 제2 밸브 제어시간이 경과한 것으로 판단되면, 월패드는 현재온도가 밸브제어온도에 다시 도달할 때까지 각 방으로 난방 공급수가 공급되지 않도록 하기 위한 제5 난방 제어신호를 생성하고(S364), 생성된 제5 난방제어신호를 난방 제어기로 전달한다(S366).
이후, 난방제어기는 월패드로부터 제5난방제어신호가 수신되면, 제5난방제어신호에 따라 난방 공급수의 공급이 중단될 수 있도록 하기 위한 제5 밸브제어신호를 생성하고(S368), 생성된 제5 밸브제어신호를 온수분배기로 전달한다(S370).
이후, 온수분배기는 난방제어기로부터 제5밸브제어신호가 수신되면, 유량조절밸브를 완전히 클로즈시킨다(S372). 이에 따라, 난방코일로 난방 공급수가 공급되지 않게 된다.
이와 같이, 본 발명에 따른 월패드는 난방을 통해 현재 온도가 목표온도에 도달한 이후에는, 현재온도가 목표온도 이하가 되기 이전에 미리 난방 공급수의 유량을 증가시킴으로써 현재온도가 계속적으로 유지될 수 있도록 하여 부족난방으로 인한 언더슈팅 발생을 방지한다.
이하, 도 6 내지 도 9을 참조하여 빅데이터 분석을 이용하여 공동주택의 난방을 제어하는 시스템에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템(300)은, 아파트 또는 빌라와 같은 공동주택의 각 세대 별로 세대 내에 설치되는 댁내 난방 시스템(310) 및 빅데이터 분석에 기초하여 전체 세대의 난방을 통합하여 관리하는 데이터 분석서버(330)를 포함한다.
먼저, 댁내 난방 시스템(310)은 데이터 분석서버(330)의 통합제어에 따라 각 세대의 난방을 제어한다. 댁내 난방 시스템(310)은 도 3에 도시된 바와 같이 월패드(312)를 포함한다. 댁내 난방 시스템(310)은 월패드(312) 이외에 도 3에 도시된 바와 같이, 실질적인 난방기능을 수행하는 난방제어기(314), 온도조절기(316), 통합검침기(318), 온수분배기(320), 및 난방코일(322)을 추가로 포함한다. 한편, 도 3에서는 도시하지 않았지만, 댁내 난방 시스템(310)은 난방에 사용된 난방 공급수의 공급온도 및 환수온도와 난방 공급수의 사용량을 측정하여 통합 검침기(318)로 제공하는 적산열량계를 더 포함할 수 있다.
월패드(312)는 공동주택을 구성하는 각 세대에서의 코디네이터 역할을 수행하는 것으로서, 각 세대의 내부에 위치한다. 특히, 본 발명에 따른 월패드(312)는 데이터 분석서버(330)와의 협업을 통해 각 세대의 난방을 최적 제어한다. 이를 위해, 월패드(312)는 난방제어기(314), 온도조절기(316), 통합검침기(318)에 의해 생성되는 각종 데이터는 물론, 월패드(312)를 통해 사용자로부터 입력되는 사용자 데이터를 수집하여 데이터 분석서버(330)로 전송하고, 데이터 분석서버(330)로부터 전송되는 데이터를 기초로 각 세대의 난방을 제어한다.
이하, 본 발명에 따른 월패드(312)를 도 7을 참조하여 보다 구체적으로 설명한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 월패드의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예 따른 월패드(312)는 설정모드 입력부(410), 목표온도 설정부(412), 제어부(414), 제1 데이터 수집부(416), 및 제1 통신부(418)를 포함한다.
설정모드 입력부(410)는 사용자로부터 난방을 위한 목표온도 설정모드에 대한 선택을 입력 받는다.
일 실시예에 있어서, 난방을 위한 목표온도 설정모드는, 빅데이터 분석에 기초하여 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 각 세대의 목표온도가 자동으로 설정되는 제1 모드, 사용자에 의해 목표온도가 직접 설정되는 제2 모드, 및 각 세대의 난방 패턴에 따라 목표온도가 자동으로 설정되는 제3 모드를 포함한다.
설정모드 입력부(410)는 사용자로부터 제1 모드 또는 제3 모드가 선택되면 사용자로부터 선택된 설정모드가 제1 모드 또는 제3모드라는 것을 데이터 분석서버(330)로 통지한다. 이에 따라, 설정모드 입력부(410)는 데이터 분석서버(330)로부터 목표온도 설정을 위해 데이터 분석서버(330)의해 산출된 난방온도를 수신하여 목표온도 설정부(412)로 제공한다.
또한, 설정모드 입력부(410)는 사용자로부터 제2 모드가 선택되면, 사용자가 목표온도를 직접 입력할 수 있는 UI를 디스플레이(미도시)를 통해 사용자에게 제공하고, 사용자로부터 입력되는 온도를 목표온도 설정부(412)로 제공한다.
목표온도 설정부(412)는 설정모드 입력부(410)에 입력된 설정모드에 따라 목표온도를 설정한다.
구체적으로, 목표온도 설정부(412)는 사용자로부터 제1 모드 또는 제3 모드가 입력되면 데이터 분석서버(330)로부터 미리 정해진 시간 단위로 수신되는 난방온도를 해당 시점에서의 목표온도로 설정한다. 또한, 목표온도 설정부(412)는 사용자로부터 제2 모드가 입력되면 사용자에게 제공된 UI를 통해 직접 입력된 온도를 목표도로 설정한다.
목표온도 설정부(412)는 설정된 목표온도를 해당 목표온도에 매칭되는 방에 설치된 온도조절기(316)에도 동일하게 설정한다.
제어부(414)는 온도조절기(316)를 통해 획득한 각 방의 현재온도가 목표온도 설정부(412)에 의해 설정된 목표온도를 추종하도록 각 방의 난방을 제어한다.
구체적으로, 제어부(414)는 목표온도와 현재온도 사이에 속하는 온도들 중 어느 하나의 온도인 밸브제어온도, 밸브제어온도에서 목표온도까지의 도달시간인 상승시간, 및 목표온도에서 밸브제어온도까지의 도달시간인 하강시간을 이용하여 각 방으로 공급되는 난방 공급수의 유량을 조절하기 위한 난방 제어신호를 생성한다. 제어부(414)는 생성된 난방 제어신호를 난방 제어기(314)로 전달한다.
일 실시예에 있어서, 밸브제어온도는 상술한 수학식 2를 이용하여 결정될 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 제어부(414)가 밸브제어온도, 상승시간, 및 하강시간을 기초로 난방 제어신호를 생성하는 방법을 구체적으로 설명한다.
먼저, 제어부(414)는 현재온도를 모니터링하여 현재온도가 밸브제어온도에 도달할 때까지는 각 방으로 공급되는 난방공급수의 유량이 최대가 될 수 있도록 하기 위한 제1 난방 제어신호를 생성하여 난방 제어기(314)로 공급한다.
이후, 현재온도가 밸브제어온도에 도달하면, 제어부(414)는 현재온도가 밸브제어온도에 도달한 시점을 기준으로 상승시간을 기초로 결정된 제1 밸브 제어시간 동안은 각 방으로 공급되는 난방 공급수의 유량이 미리 정해진 기본량이 될 수 있도록 하기 위한 제2 난방 제어신호를 생성하여 난방 제어기(314)로 공급한다. 이때, 미리 정해진 기본량은 시스템 초기에 설정된 유량조절밸브의 초기 개폐 상태에 따라 각 방에 공급되는 난방 공급수의 유량을 의미한다.
일 실시예에 있어서, 제1 밸브제어시간은 상술한 수학식3을 기초로 결정될 수 있다.
이후, 현재온도가 밸브제어온도에 도달한 시점을 기준으로 제1 밸브 제어시간이 경과한 이후, 제어부(414)는 현재온도가 목표온도에 도달할 때까지는 각 방으로 난방 공급수가 공급되지 않도록 하기 위한 제3 난방 제어신호를 생성하여 난방 제어기(314)로 공급한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 제어부(414)는 현재온도가 목표온도에 도달하기 일정 시간 이전까지는 최대유량을 활용하여 난방온도를 상승시키고, 일정시간이 경과하게 되면 유량을 감소시켜 복사열을 통하여 현재온도가 목표온도를 추종하도록 함으로써 최소시간 내에 현재온도가 목표온도에 도달하도록 하여 과난방으로 인한 오버슈팅 발생을 방지한다.
한편, 난방을 통해 현재온도가 목표온도에 도달하면, 제어부(414)는 현재온도가 목표온도에 도달한 시점을 기준으로 하강시간을 기초로 결정된 제2 밸브 제어시간 동안은 난방 공급수의 유량이 미리 정해진 기본량이 되게 하는 제4 난방 제어신호를 생성하여 난방 제어기(314)로 공급한다.
일 실시예에 있어서, 제2 밸브제어시간은 상술한 수학식4를 기초로 결정될 수 있다.
한편, 현재온도가 목표온도에 도달한 시점을 기준으로 제2 밸브 제어시간이 경과하면, 제어부(414)는 현재온도가 밸브제어온도에 다시 도달할 때까지는 각 방으로 난방 공급수가 공급되지 않도록 하기 위한 제5 난방 제어신호를 생성하여 난방 제어기(314)로 전달한다.
이와 같이, 본 발명에 따른 제어기(414)는 난방을 통해 현재 온도가 목표온도에 도달한 이후에는, 현재온도가 목표온도 이하가 되기 이전에 미리 난방 공급수의 유량을 증가시킴으로써 현재온도가 계속적으로 유지될 수 있도록 하여 부족난방으로 인한 언더슈팅 발생을 방지한다.
제1 데이터 수집부(416)는 미리 정해진 주기마다 난방 데이터를 수집하여 데이터베이스(미도시)에 저장하고, 수집된 난방 데이터를 제1 통신부(418)을 통해 데이터 분석서버(330)로 전달한다.
일 실시예에 있어서, 난방 데이터는 난방 제어기(314)로부터 수집된 유량조절밸브의 개폐상태에 대한 데이터 및 유량조절밸브의 개폐상태에 따른 유량 데이터와, 온도조절기(316)로부터 수집된 각 방의 난방상태, 각 방의 현재온도, 및 각 방의 목표온도에 대한 데이터와, 통합 검침기(322)로부터 수집된 난방 누적량, 난방 순시량, 난방 공급수의 공급온도, 및 난방 공급수의 환수온도에 대한 데이터 중 적어도 하나를 포함한다.
제1 통신부(418)는 월패드(312)와 데이터 분석서버(330)간의 데이터 송수신을 매개한다. 구체적으로, 제1 통신부(418)는 설정모드 입력부(410)를 통해 입력된 설정모드가 제1 모드 또는 제3 모드인 경우 이를 데이터 분석서버(330)로 통지한다.
또한, 제1 통신부(418)는 설정모드가 제1 모드 또는 제3 모드인 경우 데이터 분석서버(330)로부터 미리 정해진 주기마다 목표온도를 수신하여 목표온도 설정부(412)로 전달한다.
또한, 제1 통신부(418)는 난방제어신호의 생성에 이용되는 밸브제어온도를 데이터 분석서버(330)로 전달하고, 데이터 분석서버(330)로부터 밸브제어온도 및 목표온도로 기초로 결정되는 상승시간 및 하강시간에 대한 정보를 수신하여 제어부(414)로 전달한다.
또한, 제1 통신부(418)는 제1 데이터 수집부(416)에 의해 수집된 난방 데이터 및 UI를 통해 사용자로부터 입력되는 사용자 입력 데이터(예컨대, 목표 온도 등)를 데이터 분석서버(330)로 전달한다.
다시 도 6을 참조하면, 난방제어기(314)는 월패드(312)로부터 전달되는 난방제어신호에 따라 온수분배기(320)의 동작을 제어한다. 또한, 난방제어기(314)는 온수분배기(320)에 포함된 유량조절밸브(미도시)의 개폐정보 및 유량조절밸브의 개폐상태에 따른 유량의 정보를 획득하여 월패드(312)로 전달한다.
구체적으로, 난방제어기(314)는 월패드(312)로부터 제1난방제어신호가 수신되면, 제1 난방제어신호에 따라 최대 유량의 난방 공급수가 공급될 수 있도록 하기 위한 제1 밸브제어신호를 생성하여 온수분배기(320)로 전달한다.
또한, 난방제어기(314)는 월패드(312)로부터 제2난방제어신호가 수신되면, 제2 난방제어신호에 따라 최초 설정된 기본 유량의 난방 공급수만이 공급될 수 있도록 하기 위한 제2 밸브제어신호를 생성하여 온수분배기(320)로 전달한다.
또한, 난방제어기(314)는 월패드(312)로부터 제3난방제어신호가 수신되면, 제3 난방제어신호에 따라 난방 공급수의 공급이 중단될 수 있도록 하기 위한 제3 밸브제어신호를 생성하여 온수 분배기(320)로 전달한다.
이러한 제1 밸브제어신호 내지 제3밸브제어신호에 따라 난방의 오버슈팅이 방지되어 과난방으로 인한 불필요한 에너지 소모 방지는 물론, 사용자의 불쾌감 발생을 방지할 수 있게 된다.
한편, 난방제어기(314)는 월패드(312)로부터 제4난방제어신호가 수신되면, 제4 난방제어신호에 따라 최초 설정된 기본 유량의 난방 공급수만이 공급될 수 있도록 하기 위한 제4 밸브제어신호를 생성하여 온수분배기(320)로 전달한다.
또한, 난방제어기(314)는 월패드(312)로부터 제5난방제어신호가 수신되면, 제5난방제어신호에 따라 난방 공급수의 공급이 중단될 수 있도록 하기 위한 제5 밸브제어신호를 생성하여 온수분배기(320)로 전달한다.
이러한 제4 밸브제어신호 및 제5밸브제어신호에 따라 난방의 언더슈팅이 방지되어 부족난방으로 인한 사용자의 불쾌감을 해소할 수 있게 된다.
온도조절기(316)는 각 세대의 방별로 설치되는 것으로서, 사용자가 원하는 난방 목표온도를 직접 설정할 수 있도록 한다. 이러한 온도조절기(316)는 월패드(312)와 유선을 통해 연결될 수도 있지만 도 3에 도시된 바와 같이, 월패드(312)와 무선으로 연결될 수 있다. 이때, 온도조절기(316)와 월패드(312)간의 무선 연결방식은 지그비통신이나 지웨이브통신 등과 같은 방법으로 구현될 수 있다.
온도조절기(316)는 월패드(312)로부터 전송되는 목표온도를 설정하고, 난방이 가동됨에 따라 변화되는 각 방의 현재온도를 센싱하여 월패드(312)로 전달한다.
통합검침기(318)는 난방에 사용된 난방 공급수의 공급온도 및 환수온도, 난방 공급수의 사용량을 획득하여 월패드(312)로 전달한다. 일 실시예에 있어서, 통합검침기(318)는 난방 공급수의 공급온도 및 환수온도, 난방 공급수의 사용량을 적산열량계를 통하여 획득할 수 있다.
온수분배기(320)는 난방제어기(314)로부터 전달되는 밸브제어신호에 따라 내부에 포함된 유량조절밸브의 개폐를 제어함으로써 각 방에 설치된 난방코일(322)로 공급되는 난방 공급수의 유량을 조절한다.
특히, 본 발명에 따르면 온수분배기(320)는 종래의 난방 시스템에서 사용되는 환수측의 정유량 밸브나 능동형 자동유량 제어밸브를 사용하지 않고, 각 방별 난방 공급수 분배 배관에 유량센서와 유량조절밸브(예컨대, 자동유량 제어밸브)를 설치함으로써, 각 방별로 분배되는 난방 공급수의 유량을 개별적으로 제어할 수 있을 뿐만 아니라, 난방 배관의 상태에 관계없이 각 방으로 공급되는 유량을 정확하게 제어할 수 있다.
구체적으로, 온수분배기(320)는 난방제어기(314)로부터 제1 밸브제어신호가 수신되면 유량조절밸브를 최대로 오픈시킴으로써 최대 유량의 난방 공급수가 난방코일(322)로 공급되도록 한다.
또한, 온수분배기(320)는 난방제어기(314)로부터 제2 밸브제어신호 또는 제4밸브제어신호가 수신되면, 유량조절밸브를 초기상태만큼 오픈시킴으로써 미리 정해진 초기 유량의 난방 공급수를 난방코일(322)로 공급시킨다.
또한, 온수분배기(320)는 난방제어기(314)로부터 제3밸브제어신호 또는 제5밸브제어신호가 수신되면, 유량조절밸브를 완전히 클로즈시킴으로써 난방코일(322)로 난방 공급수가 공급되지 않도록 한다.
데이터 분석서버(330)는 효율적인 난방제어를 위하여 다양한 외부환경 데이터와 각 세대의 월패드(312)로부터 수집되는 난방 데이터를 빅데이터 분석하여 각 세대의 방 별로 최적의 목표온도를 산출한다.
일 실시예에 있어서, 데이터 분석서버(330)는 공동주택을 구성하는 각 세대 별로 획득된 전체 난방 데이터와 외부온도 데이터를 기초로 각 세대의 각 방별 난방온도를 결정하거나, 특정 세대에서 획득된 난방 데이터를 기초로 해당 세대의 각 시점 별 난방온도로 구성되는 난방 패턴을 생성할 수 있다.
이하, 도 8을 참조하여 본 발명에 따른 데이터 분석서버(330)의 구성을 보다 구체적으로 설명한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석서버의 구성을 개략적으로 보여주는 블록도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 분석서버(330)는 제2 데이터 수집부(510), 그룹핑부(520), 난방온도 산출부(532), 연산부(534), 난방패턴 생성부(536), 제2 통신부(540), 및 데이터베이스(550)를 포함한다.
먼저, 제2 데이터 수집부(510)는 제2 통신부(540)를 통해 각 세대에 설치된 월패드(312)로부터 각 세대 별 난방 데이터를 수집하여 데이터베이스(550)에 저장한다. 이때, 난방 데이터에는 월패드(312)를 통해 사용자가 직접 입력한 난방온도 정보를 포함할 수 있다. 제2 데이터 수집부(510)는 수집된 난방 데이터를 각 세대에서 해당 난방 데이터가 수집된 시간 별로 정렬할 수 있다.
또한, 제2 데이터 수집부(510)는 제2 통신부(540)를 통해 외부의 기상서버(미도시)로부터 외부환경 데이터를 수집하여 데이터베이스(550)에 저장한다. 일 실시예에 있어서, 외부 환경데이터는 외부온도, 강수량, 하늘 상태에 대한 정보 등을 포함할 수 있다.
그룹핑부(520)는 공동주택을 구성하는 전체 세대를 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 복수개의 그룹으로 그룹핑하고, 그룹핑 결과를 데이터베이스(550)에 저장한다.
일 실시예에 있어서, 각 세대의 위치는 각 세대가 포함된 단지 또는 동의 위치정보, 각 세대의 방향정보, 각 세대의 층수정보, 각 세대의 평형정보, 및 각 세대의 방정보 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
예컨대, 방향정보는 남향(S), 동향(E), 북향(N), 및 서향(W)을 포함하고, 층수는 1~3층(L), 4~10층(M), 및 11층 이상(H)를 포함하며, 평형은 55mㅂ type(A), 84mㅂ type(B), 및 115 mㅂ type(C)를 포함할 때, 전체 세대에 대해 1층에 배치된 남향의 55mㅂ type의 세대에서 첫 번째 방은 그룹(S-L-A-1)로 그룹핑될 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 그룹핑부(520)가 공동주택을 각 세대의 위치 및 타입에 따라 복수개의 그룹으로 그룹핑하는 이유는 단지가 위치한 지역이나 각 동의 위치, 세대내의 각 방의 배치 및 외부온도에 따라 요구되는 난방 목표온도 및 난방 가동 시간 등의 차이가 발생할 수 있기 때문에 각 세대가 속하는 그룹에 따라 목표온도를 자동으로 설정하기 위함이다.
난방온도 산출부(532)는 사용자에 의해 입력된 설정모드가 제1 모드일 때 데이터베이스(550)에 저장된 외부환경 데이터 및 그룹핑부(520)에 의해 그룹핑된 각 그룹에 포함된 세대들의 난방 데이터를 분석하여 각 그룹의 최적화된 난방온도를 산출한다.
구체적으로, 난방온도 산출부(532)는 그룹핑부(520)에 의해 생성된 각 그룹의 난방 데이터 및 외부환경 데이터(예컨대, 외부온도)를 빅데이터 분석기법을 통해 분석함으로써, 각 그룹 별로 외부환경 데이터에 따른 난방온도를 산출한다. 난방온도 산출부(532)는 산출된 난방온도를 제2 통신부(540)를 통해 월패드(312)로 전송한다.
일 실시예에 있어서, 난방온도 산출부(532)는 단순선형회귀분석(Simple Linear Regression Analysis)을 이용하여 전체 세대의 난방 데이터로부터 각 그룹에 대한 외부온도 변화에 따른 난방온도를 소정 시간 단위로 산출할 수 있다.
구체적으로, 난방온도 산출부(532)는 외부온도 변화에 따른 동일 그룹내의 난방온도의 변화를 단순 선형회귀분석를 통해 분석모델을 생성하고, 예측 변인인 외부 온도로부터 실제 난방온도를 계산하기 위한 것으로 상술한 수학식 1을 만족하는 a, b, e를 산출함으로써 각 그룹의 난방온도를 산출할 수 있다.
이때, 난방온도 산출부(532)는 수집된 전체 세대의 난방 데이터들 중 외출 상태인 방의 목표온도에 대한 데이터와 목표온도가 미리 정해진 범위를 벗어나는 데이터는 제외할 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따르면 난방온도 산출부(532)가 각 그룹 별 난방 데이터 및 외부환경 데이터를 분석하여 외부온도에 따라 각 세대 별로 선호하는 난방온도를 산출하고, 산출된 난방온도를 목표온도로 설정할 수 있도록 월패드(312)로 전송함으로써, 외부온도 변화에 따라 사용자가 직접 목표온도를 설정하여야 하는 불편함을 해소함과 동시에 과난방을 방지하여 사용자 쾌적성 및 불필요한 에너지를 절감할 수 있게 된다.
연산부(534)는 데이터베이스(550)에 저장된 외부환경 데이터 및 난방 데이터를 빅데이터 분석함으로써 월패드(312)가 난방제어신호 생성할 수 있도록 밸브제어온도에서 목표온도까지 상승하는데 소요되는 상승시간 및 목표온도에서 밸브제어온도까지 하강하는데 소요되는 시간을 외부온도 별로 산출한다.
일 실시예에 있어서, 연산부(534)는 각 세대의 각 방에 대해 외부온도 별로 산출된 상승시간 및 하강시간을 온도제어 테이블로 생성하여 데이터베이스(550)에 저장한다. 이때, 연산부(534)는 각 방으로 공급되는 난방 공급수의 온도 별로 온도제어 테이블을 생성하여 데이터베이스(550)에 저장한다.
도 9에 연산부(534)에 의해 생성된 온도제어 테이블의 일 예가 도시되어 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 외부온도가 -5도일 때 밸브제어온도가 22도이고 목표온도가 23도이면 상승시간은 15분이고 하강시간은 12분이라는 것을 알 수 있다.
다시 도 8를 참조하면, 난방패턴 생성부(536)는 사용자에 의해 입력된 설정모드가 제3 모드일 때 데이터베이스(550)에 일정 시간 동안 저장된 외부환경 데이터 및 특정 세대의 난방 데이터를 학습하여 해당 세대의 난방패턴을 산출한다.
일 실시예에 있어서, 난방패턴 생성부(536)는 난방패턴을 해당 세대의 각 방 별로 생성할 수 있다. 이때, 난방패턴은 외부온도에 따른 각 시점 별 난방온도로 구성된다.
또한, 난방패턴 생성부(536)는 각 세대의 난방 데이터를 이용하여 월요일부터 금요일까지의 주간 난방 패턴 및 토요일과 일요일의 주말 난방 패턴을 별도로 생성할 수 있다.
제2 통신부(540)는 월패드(312)로부터 각 세대의 난방 데이터를 수신하여 제2 데이터 수집부(510)로 전달하고, 월패드(312)로부터 상승시간 및 하강시간 요청정보를 수신하여 빅데이터 분석부(530)로 전달한다.
또한, 제2 통신부(540)는 난방온도 산출부(532)에 의해 산출된 난방온도, 연산부(534)에 의해 산출된 상승시간 및 하강시간, 및 난방패턴 생성부(536)에 의해 생성된 난방 패턴에 따른 난방온도를 월패드(312)로 전달한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 상술한 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
310: 댁내난방 시스템 312: 월패드
314: 난방제어기 316: 온도조절기
318: 통합검침기 320: 온수분배기
322: 난방코일 330: 데이터 분석서버

Claims (18)

  1. 사용자로부터 목표온도의 설정모드에 대한 선택을 입력 받는 단계;
    입력된 설정모드가 제1 모드이면, 데이터 분석에 기초하여 공동주택에 포함된 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 산출된 난방온도를 목표온도로 설정하는 단계; 및
    현재온도가 상기 설정된 목표온도를 추종하도록 난방 공급수의 유량을 가변적으로 조절하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 기초하여 전체 세대를 복수개의 그룹으로 그룹핑하는 단계; 및
    상기 전체 세대로부터 획득한 난방 데이터로부터 상기 데이터 분석에 기초하여 각 그룹 별 난방온도를 산출하여 각 그룹별로 저장하는 단계를 더 포함하고,
    상기 설정하는 단계에서, 상기 복수개의 그룹 중 해당 세대가 속하는 그룹의 난방온도를 상기 해당 세대의 목표온도로 설정하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 난방 데이터는, 일정 시간 동안 수집된 각 세대의 난방 온/오프 정보, 외출 상태정보, 현재 온도 정보, 목표온도 정보, 각 세대의 난방 공급수 온도정보, 각 세대의 환수온도 정보, 각 세대의 순시 열량정보, 및 각 세대의 누적 열량 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 저장하는 단계에서,
    단순선형회귀분석(Simple Linear Regression Analysis)을 이용하여 상기 전체 세대의 난방 데이터로부터 각 시점 별로 외부온도에 따른 상기 난방온도를 추출하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 조절하는 단계는,
    상기 목표온도와 상기 현재온도 사이에 속하는 밸브제어온도에서 상기 목표온도까지의 상승시간을 결정하는 단계;
    상기 현재온도가 상기 밸브제어온도에 도달할 때까지는 상기 난방 공급수의 유량이 최대가 되게 하는 제1 난방제어신호를 생성하는 단계;
    상기 현재온도가 상기 밸브제어온도에 도달하면 상기 상승시간을 기초로 결정된 제1 밸브제어시간 동안 상기 난방 공급수의 유량이 미리 정해진 기본량이 되게 하는 제2 난방제어신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제1 밸브제어시간이 경과하면 상기 현재온도가 상기 목표온도에 도달할 때까지는 상기 난방 공급수의 공급이 중단되게 하는 제3 난방제어신호를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 현재온도가 상기 목표온도에 도달하면, 상기 목표온도에서 상기 밸브 제어시간까지의 하강시간을 기초로 결정된 제2 밸브 제어시간 동안 상기 난방 공급수의 유량이 기본량이 되게하는 제4 난방제어신호를 생성하는 단계; 및
    상기 제2 밸브 제어시간이 경과하면 상기 현재온도가 상기 밸브제어온도에 도달할 때까지는 상기 난방 공급수의 공급이 중단되게 하는 제5 난방제어신호를 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 설정하는 단계에서, 입력된 설정모드가 제2 모드이면 사용자로부터 상기 목표온도를 직접 입력 받아 설정하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 설정하는 단계에서, 입력된 설정모드가 제3 모드이면 미리 결정된 각 세대의 난방 패턴에 따라 산출되는 난방온도를 상기 목표온도로 설정하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    미리 정해진 시간 동안 각 세대로부터 수집된 난방 데이터를 기초로 시간별 각 방의 난방온도로 구성된 상기 난방 패턴을 생성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 방법.
  10. 각 세대 별로 설치되어 사용자로부터 목표온도의 설정모드에 대한 선택을 입력 받고, 상기 입력된 목표온도 설정모드에 따라 상기 목표온도를 설정하며, 현재온도가 상기 설정된 목표온도를 추종하도록 난방 공급수의 유량을 가변적으로 조절하기 위한 난방제어신호를 생성하는 월패드; 및
    상기 입력된 설정모드가 제1 모드이면, 데이터 분석에 기초하여 상기 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 각 세대의 난방온도를 산출하여 상기 월패드로 제공하는 데이터 분석서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 데이터 분석서버는,
    상기 각 세대의 월패드로부터 난방 데이터를 수집하는 데이터 수집부;
    상기 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 기초하여 전체 세대를 복수개의 그룹으로 그룹핑하는 그룹핑부;
    상기 데이터 분석에 기초하여 상기 난방 데이터로부터 상기 각 그룹 별 난방온도를 산출하여 각 그룹별로 저장하는 난방온도 산출부; 및
    상기 난방온도 산출부에 의해 산출된 난방온도를 미리 정해진 시간마다 각 그룹에 포함된 각 세대의 상기 월패드로 전송하는 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 난방 데이터는,
    각 세대의 각 방 별로 난방 온/오프 정보, 외출 상태정보, 현재 온도 정보, 목표온도 정보, 각 세대의 난방 공급수 온도정보, 각 세대의 환수온도 정보, 각 세대의 순시 열량정보, 및 각 세대의 누적 열량 정보 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 데이터 분석부는,
    단순선형회귀분석(Simple Linear Regression Analysis)을 이용하여 상기 전체 세대의 난방 데이터로부터 각 시점 별로 외부온도에 따른 상기 난방온도를 산출하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템.
  14. 제10항에 있어서,
    상기 월패드는,
    데이터 분석에 기초하여 상기 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 각 세대의 목표온도가 설정되는 상기 제1 모드, 사용자에 의해 상기 목표온도가 직접 설정되는 제2 모드, 및 상기 각 세대의 난방 패턴에 따라 상기 목표온도가 설정되는 제3 모드 중 어느 하나의 모드를 사용자로부터 입력받는 설정모드 입력부;
    상기 입력된 설정모드에 따라 목표온도를 설정하는 목표온도 설정부; 및
    상기 설정된 목표온도와 상기 현재온도 사이에 속하는 밸브제어온도, 상기 밸브제어온도에서 상기 목표온도까지의 도달시간인 상승시간, 및 상기 목표온도에서 상기 밸브제어온도까지의 도달시간인 하강시간을 이용하여 상기 난방 공급수의 유량을 조절하기 위한 난방 제어신호를 생성하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 현재온도가 상기 밸브제어온도에 도달할 때까지는 상기 난방 공급수의 유량이 최대가 되게 하는 제1 난방 제어신호를 생성하여 난방 제어기로 공급하고,
    상기 현재온도가 상기 밸브제어온도에 도달하면 상기 상승시간을 기초로 결정되는 제1 밸브 제어시간 동안 상기 난방 공급수의 유량이 미리 정해진 기본량이 되게 하는 제2 난방 제어신호를 생성하여 상기 난방 제어기로 공급하며,
    상기 제1 밸브 제어시간이 경과하면, 상기 현재온도가 상기 목표온도에 도달할 때까지 상기 난방 공급수의 공급이 중단되게 하는 제3 난방 제어신호를 생성하여 상기 난방 제어기로 공급하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 현재온도가 상기 목표온도에 도달하면 상기 하강시간을 기초로 결정되는 제2 밸브 제어시간 동안 상기 난방 공급수의 유량이 상기 기본량이 되게하는 제4 난방 제어신호를 생성하여 상기 난방 제어기로 공급하고,
    상기 제2 밸브 제어시간이 경과하면 상기 현재온도가 상기 밸브제어온도에 도달할 때까지 상기 난방 공급수의 공급이 중단 되게 하는 제5 난방 제어신호를 생성하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 목표온도 설정부는,
    상기 설정모드 입력부에 의해 입력된 설정모드가 제1 모드이면 상기 데이터 분석서버에 의해 상기 각 세대의 위치정보 및 각 세대의 타입정보에 따라 산출된 각 세대의 난방온도를 상기 목표온도로 설정하고,
    상기 설정모드 입력부에 의해 입력된 설정모드가 제2 모드이면 사용자에 의해 입력된 난방온도를 상기 목표온도로 설정하며,
    상기 설정모드 입력부에 의해 입력된 설정모드가 제3 모드이면 상기 데이터 분석서버에 의해 상기 각 세대의 난방 패턴에 따라 산출된 난방온도를 상기 목표온도로 설정하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 데이터 분석서버는,
    상기 각 세대의 상기 월패드로부터 난방 데이터를 수집하는 데이터 수집부; 및
    미리 정해진 시간 동안 각 세대로부터 수집된 상기 난방 데이터를 기초로 각 세대의 시간별 각 방의 목표온도로 구성된 난방 패턴을 생성하는 난방 패턴 생성부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 빅데이터 분석을 이용한 공동주택의 난방 제어 시스템.
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