KR20180065601A - 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치 - Google Patents
홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20180065601A KR20180065601A KR1020160166694A KR20160166694A KR20180065601A KR 20180065601 A KR20180065601 A KR 20180065601A KR 1020160166694 A KR1020160166694 A KR 1020160166694A KR 20160166694 A KR20160166694 A KR 20160166694A KR 20180065601 A KR20180065601 A KR 20180065601A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- home energy
- air conditioner
- energy management
- indoor
- data
- Prior art date
Links
- 238000010801 machine learning Methods 0.000 claims abstract description 40
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims abstract description 22
- 238000007405 data analysis Methods 0.000 claims abstract description 19
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 31
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 16
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 6
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 claims description 5
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 9
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 238000009423 ventilation Methods 0.000 description 4
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000035807 sensation Effects 0.000 description 2
- 230000002747 voluntary effect Effects 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000002688 persistence Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06N—COMPUTING ARRANGEMENTS BASED ON SPECIFIC COMPUTATIONAL MODELS
- G06N20/00—Machine learning
- G06N20/20—Ensemble learning
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q20/00—Payment architectures, schemes or protocols
- G06Q20/08—Payment architectures
- G06Q20/14—Payment architectures specially adapted for billing systems
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06Q—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES; SYSTEMS OR METHODS SPECIALLY ADAPTED FOR ADMINISTRATIVE, COMMERCIAL, FINANCIAL, MANAGERIAL OR SUPERVISORY PURPOSES, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G06Q50/00—Information and communication technology [ICT] specially adapted for implementation of business processes of specific business sectors, e.g. utilities or tourism
- G06Q50/06—Energy or water supply
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/2803—Home automation networks
- H04L12/2816—Controlling appliance services of a home automation network by calling their functionalities
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/2803—Home automation networks
- H04L12/283—Processing of data at an internetworking point of a home automation network
- H04L12/2834—Switching of information between an external network and a home network
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/2803—Home automation networks
- H04L2012/2847—Home automation networks characterised by the type of home appliance used
- H04L2012/285—Generic home appliances, e.g. refrigerators
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Business, Economics & Management (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Accounting & Taxation (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Economics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Finance (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Computing Systems (AREA)
- Strategic Management (AREA)
- Software Systems (AREA)
- General Business, Economics & Management (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Artificial Intelligence (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Data Mining & Analysis (AREA)
- Evolutionary Computation (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Tourism & Hospitality (AREA)
- Primary Health Care (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Marketing (AREA)
- Human Resources & Organizations (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Water Supply & Treatment (AREA)
- Development Economics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
본 발명의 실시 예들은 복수의 실내 공간을 커버하는 패키지 에어컨의 조절 데이터와 실내 공간에 대한 센싱 데이터를 중계기를 통한 중계를 통해 수신하고, 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 제어 명령을 산출하여 그 산출된 제어 명령을 중계기를 통해 중계하여 패키지 에어컨을 제어함으로써, 홈 내부의 다양한 공간이나 공간 환경 등을 고려하여 에너지를 효율적으로 절감할 수 있는, 홈 에너지 관리 시스템을 제공하고자 한다.
Description
본 발명은 홈 에너지 관리 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 홈 내부의 다양한 공간이나 공간 환경 등을 고려하여 에너지를 효율적으로 절감할 수 있는, 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치에 관한 것이다.
최근 그린 에너지(Green Energy) 사업의 일환으로 스마트 그리드(Smart Grid)가 주목을 받으면서, 스마트 그리드를 위한 홈 에너지 관리 시스템(Home Energy Management System; HEMS)의 중요성이 커지고 있다.
홈 에너지 관리 시스템은 스마트 그리드를 활용하여 가전 기기의 소비 에너지를 효율적으로 관리하기 위한 장치로서, 여기에는 일반적인 가전 기기(냉장고, 세탁기 등), 신 재생 에너지(태양광, 풍력 등) 사용 기기, 배터리, 연료 전지 등 다양한 기기가 연결된다.
현재 대부분의 주거용 에너지 관리 시스템은 홈 네트워크 시스템 기반의 자동 제어 수준의 홈 서버에서 구현되고 있으며, 대부분 에너지 소비량 정보를 IHD(In-Home Display) 등을 통해서 일별/주별/월별로 사용자에게 제공하여 사용자가 이러한 정보를 바탕으로 에너지 소비량 인식을 통한 자발적인 에너지 절감을 수행하도록 장려하는 수준이다. 이에 따라 정부에서는 에너지 절감 및 그린 에너지 사용 등을 권장하기 위하여 다양한 인센티브 및 규제를 통해서 그린 홈 보급에 정책적인 노력을 기울이고 있다.
최근에는 기존 홈 서버에 에너지 소비량 모니터링 및 분석 기능을 탑재한 홈 에너지 관리 시스템(HEMS: Home Energy Management System)이 개발되어 이를 신규 아파트를 위주로 공급하고 있으며, 모바일 기술을 통해서 원격에서 접속할 수 있도록 함으로써 홈 네트워크 기술과 연동한 제어 기능 등을 서비스하고 있다.
이러한 홈 에너지 관리 시스템은 에너지 소비 정보를 사용자에게 구체적으로 형태로 제공함으로써 사용자가 가정에서의 실제적인 에너지 소비량을 파악하여 자발적으로 에너지를 절약하기 위한 행동을 하도록 유도할 수 있는 장점이 있다.
한편, 에너지 가격의 국제적이고 지속적인 인상과 환경파괴 등의 위험에 대응하여, 태양광/태양열/지열/풍력 등의 다양한 신재생 에너지에 대한 도입이 적극적으로 검토되고 있다. 특히, 태양광 발전의 경우, BIPV(Building Integrated Photovoltaic system) 형태로 건물에 적용하는 경우가 증가하고 있다.
그러나 이러한 기존의 홈 에너지 관리 시스템은 단순 에너지 소비량만을 제공하는데 그치고 있어 에너지 소비를 비효율적으로 사용하는 패턴 및 기기에 대한 정보 제공이 없으며, 또한 자발적인 에너지 절감에는 사용자의 참여 지속성 유지에 대한 어려움이 발생한다. 또한, 효율적인 BIPV 제어를 위해서는 에너지 소비 현황 정보와 기상 정보를 함께 고려하여 최적의 에너지 충/방전 제어 및 집광판 제어, 전동블라인더, 수평 차양막 등의 공통 에너지 관련 설비 제어 등의 적극적인 에너지 설비에 대한 최적화된 중앙 제어가 필요하다.
한편, 중동지역의 국가의 주택은 보통 2 내지 3층의 단독주택 형태이며, 다수의 에어컨을 운용하고 있다.
이러한 중동지역 건물에는 냉방을 효율적으로 동작시키기 위해 에어컨을 다수 개 설치하고 있으며, 이러한 에어컨은 존(zone)별 제어, 즉 각 층별 또는 구간별 제어를 하거나 개별 에어컨에 온도조절기를 부착하여 각 에어컨이 설치된 공간의 온도에 따라서 에어컨의 동작을 제어하였다.
그러나 이러한 종래의 방법은 온도에 의하여 제어되는 방식으로 건물 내 각 공간(방 1, 방 2, 거실 등)이 여러 개 존재할 경우 사람이 있는 경우와 없는 경우에 관계없이 온도에 따라서만 작동된다. 그러므로 사람이 없는 공간에도 에어컨이 작동되어 에너지가 낭비되는 문제점이 있었다.
또한, 건물 내의 에너지를 많이 사용하는 다수의 에어컨의 통합제어가 어렵고, 일일이 모니터링하기가 어렵기 때문에 불필요한 에너지 낭비를 줄일 수 있는 방안이 시급히 모색되고 있다.
한편, 중동 지역의 사용자들은 기본적으로 에어컨의 설정 온도를 한번 설정해 놓으면 변경하지 않는다. 단, 사용자는 계절별 또는 특정한 시기에는 온도 설정을 변경한다. 시기(계절별)별로 살펴보면, 2월 내지 10월 동안, 사용자는 특정 온도에 설정한 후 거의 온도 조작을 하지 않는다. 11월 내지 1월 동안, 사용자는 패키지 에어컨(A/C)을 사용하지 않거나 최소로 사용한다.
하루를 기준으로 아침, 점심 및 저녁별로 살펴보면, 사용자는 한번 설정해 놓은 값을 고정하여 사용하며 변경하지 않는다. 그러나 중동의 하루 날씨 온도를 보면 아침, 점심 및 저녁의 일교차가 꽤 큰 편이다.
그러나 중동 지역의 국가들은 오일 머니 기반 부가 축적된 국가로서, 사막 국가로 에어컨을 항상 켜 놓는다. 특히, 쿠웨이트는 국가에서 95%의 전기요금을 지원해 주고 있어 1년 내내 습관적으로 에어컨을 가동함으로써 낭비가 심한 문제점이 있다.
본 발명의 실시 예들은 복수의 실내 공간을 커버하는 패키지 에어컨의 조절 데이터와 실내 공간에 대한 센싱 데이터를 중계기를 통한 중계를 통해 수신하고, 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 제어 명령을 산출하여 그 산출된 제어 명령을 중계기를 통해 중계하여 패키지 에어컨을 제어함으로써, 홈 내부의 다양한 공간이나 공간 환경 등을 고려하여 에너지를 효율적으로 절감할 수 있는, 홈 에너지 관리 시스템을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시 예들은 사용자 단말과 무선 통신을 통해 패키지 에어컨에 대한 사용자 명령을 수신하거나 사용자 인터페이스를 통해 패키지 에어컨과 관련된 사용자 명령을 입력받아, 센싱 데이터와 함께 중계함으로써, 기기 조절기가 설치되지 않은 실내 공간에서도 패키지 에어컨과 관련된 정보를 용이하게 중계할 수 있는, 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 제1 측면에 따르면, 복수의 실내 공간에 각각 연결된 덕트를 통해 냉방 동작하는 패키지 에어컨이 설치된 홈을 관리하는 홈 에너지 관리 시스템에 있어서, 복수의 실내 공간에 대한 실내 환경을 각각 센싱하는 실내 센서부; 사용자 단말과 무선 통신하고, 상기 패키지 에어컨에 대한 사용자 명령을 수신하는 단말 통신부; 사용자 인터페이스를 통해 상기 패키지 에어컨과 관련된 사용자 명령을 입력받거나, 홈 에너지와 관련된 정보를 출력하는 사용자 인터페이스부; 홈 에너지 제어기와, 기기 조절기가 연결된 제1 중계기와 통신하는 중계부; 및 상기 실내 센서부에서 센싱된 센싱 데이터를 상기 홈 에너지 제어기와 상기 중계부를 통해 중계시키고, 상기 단말 통신부에서 수신된 사용자 명령을 상기 제1 중계기와 상기 중계부를 통해 중계시키는 제어부를 포함하는 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치가 제공될 수 있다.
상기 실내 센서부는, 온도 센서, 습도 센서, 열 센서, 재실자 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나 이상의 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 단말 통신부는, 상기 사용자 단말과 무선 통신을 통해, 복수의 실내 공간 중에서 상기 데이터 중계 장치가 설치된 실내 공간에 상기 사용자 단말이 존재하는지를 인식할 수 있다.
상기 제어부는, 상기 홈 에너지 제어기로부터 전달된 제어 명령에 따라 상기 패키지 에어컨이 조절되도록, 상기 제어 명령을 상기 중계부를 통해 수신하여 상기 기기 조절기로 전송할 수 있다.
한편, 본 발명의 제2 측면에 따르면, 복수의 실내 공간에 각각 연결된 덕트를 통해 냉방 동작하는 패키지 에어컨을 조절하는 기기 조절기; 상기 기기 조절기로부터 상기 패키지 에어컨을 조절하는 조절 데이터를 수신하고, 상기 수신된 조절 데이터를 중계하는 제1 중계기; 상기 복수의 실내 공간에 대한 실내 환경을 각각 센싱하는 실내 센서부; 상기 실내 센서부로부터 센싱 데이터를 수신하고, 상기 수신된 센싱 데이터를 중계하고, 상기 패키지 에어컨에 대한 사용자 명령을 입력받거나 사용자 단말과 무선 통신을 통해 사용자 명령을 수신하여, 상기 사용자 명령을 중계하는 제2 중계기; 상기 제1 중계기 및 상기 제2 중계기로부터 중계된 조절 데이터, 센싱 데이터 및 사용자 명령을 수집하여 처리하는 홈 에너지 제어기; 및 상기 홈 에너지 제어기로부터 조절 및 센싱 데이터를 빅데이터 형식으로 수신하여 데이터베이스로 구축하고, 상기 구축된 데이터베이스를 기초로 상기 수신된 조절 데이터, 센싱 데이터 및 사용자 명령을 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출하고, 상기 산출된 제어 명령을 상기 홈 에너지 제어기에 전송하는 홈 에너지 관리 서버를 포함하고, 상기 홈 에너지 제어기는 상기 산출된 제어 명령을 상기 제1 중계기를 거쳐 상기 기기 조절기로 전송하고, 상기 기기 조절기는 상기 전송된 제어 명령에 따라 상기 패키지 에어컨을 조절하는 홈 에너지 관리 시스템이 제공될 수 있다.
상기 홈 에너지 관리 시스템은, 태양 전지를 통해 발전된 전력을 상기 패키지 에어컨에 보조전원으로 제공하는 태양전지 시스템; 상기 패키지 에어컨에서 소비되는 소비 전력량과 상기 태양전지 시스템에서 발전된 발전 전력량을 측정하는 전력 측정기; 및 상기 전력 측정기에서 측정된 소비 및 발전 전력량을 상기 홈 에너지 제어기로 중계하는 제3 중계기를 더 포함하고, 상기 홈 에너지 관리 서버는 상기 조절 및 센싱 데이터와 상기 소비 및 발전 전력량을 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출할 수 있다.
상기 홈 에너지 관리 시스템은, 홈의 실외 환경을 센싱하여 실외 센싱 데이터를 생성하는 실외 센서부; 및 상기 생성된 실외 센싱 데이터를 상기 홈 에너지 제어기로 중계하는 제4 중계기를 더 포함하고, 상기 홈 에너지 관리 서버는 상기 조절 및 센싱 데이터와 상기 실외 센싱 데이터를 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출할 수 있다.
상기 홈 에너지 관리 시스템은, 상기 홈 에너지 관리 서버와 외부망을 통해 연결되고, 머신러닝을 위한 참고용 데이터베이스를 상기 홈 에너지 관리 서버에 제공하는 적어도 하나 이상의 외부 홈 서버를 더 포함하고, 상기 홈 에너지 관리 서버는 상기 구축된 데이터베이스와 외부 홈 서버로부터 제공된 참고용 데이터베이스를 기초로 조절 및 센싱 데이터를 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출할 수 있다.
상기 실내 센서부는, 온도 센서, 습도 센서, 열 센서, 재실자 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나 이상의 센서를 더 포함할 수 있다.
상기 홈 에너지 관리 서버는, 실내 공간별 우선순위, 시간별 우선순위, 재실별 우선순위 및 실내 공간별 한계치 범위 중에서 적어도 하나 이상이 조합된 조절 우선순위를 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석에 반영하여 제어 명령을 산출할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 복수의 실내 공간을 커버하는 패키지 에어컨의 조절 데이터와 실내 공간에 대한 센싱 데이터를 중계기를 통한 중계를 통해 수신하고, 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 제어 명령을 산출하여 그 산출된 제어 명령을 중계기를 통해 중계하여 패키지 에어컨을 제어함으로써, 홈 내부의 다양한 공간이나 공간 환경 등을 고려하여 에너지를 효율적으로 절감할 수 있다.
본 발명의 실시 예들은 사용자 단말과 무선 통신을 통해 패키지 에어컨에 대한 사용자 명령을 수신하거나 사용자 인터페이스를 통해 패키지 에어컨과 관련된 사용자 명령을 입력받아, 센싱 데이터와 함께 중계함으로써, 기기 조절기가 설치되지 않은 실내 공간에서도 패키지 에어컨과 관련된 정보를 용이하게 중계할 수 있다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예들에 적용되는 홈에 설치된 패키지 에어컨의 동작을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템이 설치된 방 배치도 및 냉방 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템이 설치된 방 배치도 및 냉방 동작을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 구성도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 구성도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 구성도이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템이 설치된 방 배치도 및 냉방 동작을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템이 설치된 방 배치도 및 냉방 동작을 나타낸 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명에 따른 동작 및 작용을 이해하는 데 필요한 부분을 중심으로 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예를 설명하면서, 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려졌고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 이는 불필요한 설명을 생략함으로써 본 발명의 요지를 흐리지 않고 더욱 명확히 전달하기 위함이다.
또한, 본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 동일한 명칭의 구성 요소에 대하여 도면에 따라 다른 참조부호를 부여할 수도 있으며, 서로 다른 도면임에도 동일한 참조부호를 부여할 수도 있다. 그러나 이와 같은 경우라 하더라도 해당 구성 요소가 실시 예에 따라 서로 다른 기능을 갖는다는 것을 의미하거나, 서로 다른 실시 예에서 동일한 기능을 갖는다는 것을 의미하는 것은 아니며, 각각의 구성 요소의 기능은 해당 실시 예에서의 각각의 구성 요소에 대한 설명에 기초하여 판단하여야 할 것이다.
도 1 및 도 2는 본 발명의 실시 예들에 적용되는 홈에 설치된 패키지 에어컨의 동작을 나타내는 도면이다.
우선, 도 1 및 도 2의 설명에 앞서, 본 발명의 실시 예들에 적용되는 패키지 에어컨이 설치되어 있는 중동지역의 건물 특징에 대해서 살펴보기로 한다.
일반적으로 중동지역의 건물은 북향이다. 모든 창문의 북쪽으로 나있다. 그리고 중동지역의 건물은 다가구 중심으로 사람들이 거주하고 있다. 일반 주택의 경우에는 2층 내지 3층 건물에 다가구 가족이 함께 거주한다.
이러한 건물에 패키지 에어컨이 설치되어 주택의 냉방 동작을 수행한다. 패키지 에어컨은 루프톱형 패키지 에어컨으로 설치될 수 있다. 루프톱형 패키지 에어컨을 살펴보면, 옥상에 덕트형태의 송풍구 및 송풍시스템이 설치되어 있다. 규모에 따라 송풍구들은 5개 내지 8개가 설치될 수 있다.
하나의 패키지 에어컨은 2개 내지 3개 또는 2.5개의 공간이나 룸(Room)을 커버한다.
이러한 패키지 에어컨은 옥상의 에어컨 송풍시스템과 온도 조절기(Thermostat)와 직접 연결되어 있다. 패키지 에어컨별로 1개의 온도조절기가 연결되어 설치되어 있다.
일반적인 3층 기준의 건물 구조를 살펴보면, 건물의 1층(Ground Floor)에는 거실 및 접견실이 있다. 2층(1st Floor)에는 거실 및 방이 있다. 3층(2nd Floor)에는 방 및 세탁실/하우스키퍼(Housekeeper) 방이 있다. 옥상(Rooftop)에는 에어컨 송풍 시스템 및 전원 단자 함이 있다.
한편, 일반적인 3층 및 지하 기준의 건물 구조를 살펴보면, 건물의 지하 1층에는 거실, 기도실 및 방이 있다. 건물의 1층(Ground Floor)에는 거실, 접견실 및 방이 있다. 2층(1st Floor)에는 거실 및 방이 있다. 3층(2nd Floor)에는 거실, 방 및 세탁실/하우스키퍼(Housekeeper) 방이 있다. 옥상(Rooftop)에는 에어컨 송풍 시스템 및 전원 단자 함이 있다.
한편, 중동 지역의 사용자가 패키지 에어컨을 조작하는 에어컨 조작패턴에 대해서 살펴보기로 한다.
기본사항에 대해서는, 사용자는 기본적으로 온도를 한번 설정해 놓으면 변경하지 않는다. 단, 사용자는 계절별 또는 특정한 시기에는 온도 설정을 변경한다.
시기(계절별)별로 살펴보면, 2월 내지 10월 동안, 사용자는 특정 온도에 설정한 후 거의 온도 조작을 하지 않는다. 11월 내지 1월 동안, 사용자는 패키지 에어컨(A/C)을 사용하지 않거나 최소로 사용한다.
시즌별로 살펴보면, 여름휴가, 크리스마스 시즌 및 라마단 동안에 가족은 집을 비우고, 하우스키퍼(Housekeeper) 만 거주하는 경우, 가급적 최소한의 에너지 사용 형태를 유지한다. 하우스키퍼(Housekeeper)가 거주하는 층이 별도의 공간으로 존재한다.
하루를 기준으로 아침, 점심 및 저녁별로 살펴보면, 사용자는 한번 설정해 놓은 값을 고정하여 사용하며 변경하지 않는다. 중동의 하루 날씨 온도를 보면 아침, 점심 및 저녁의 일교차가 꽤 큰 편이다.
본 발명의 실시 예들에 따른 홈 에너지 관리 시스템에 적용되는 패키지 에어컨의 특징 및 방 배치도에서의 냉방 동작에 대해서 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 패키지 에어컨(101)은 루프톱형 패키지 에어컨(Rooftop packaged air conditioner)으로 설치될 수 있다. 패키지 에어컨(101)이 설치된 건물의 옥상에 덕트(Doct) 형태의 송풍구 및 송풍 시스템이 설치되어 있다. 송풍구는 규모에 따라 5개 내지 8개가 설치될 수 있다.
하나의 패키지 에어컨(101)은 2개 내지 N개, 또는 2.5개의 공간이나 룸(Room)을 커버할 수 있다. 특정 방의 개수로 한정되지 않는다.
일례로, 도 1의 (a)에 도시된 바와 같이, 패키지 에어컨(101)은 복수의 실내 공간인 방 1 및 방 2에 각각 연결된 덕트(102)를 통해 냉방 동작한다.
도 1의 (b)에 도시된 바와 같이, 패키지 에어컨(101)은 복수의 실내 공간인 방 1 및 거실에 각각 연결된 덕트(102)를 통해 냉방 동작한다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 패키지 에어컨(101)은 복수의 실내 공간인 방 1, 방 2 및 거실에 각각 연결된 덕트(102)를 통해 냉방 동작한다.
도 2의 (b)에 도시된 바와 같이, 패키지 에어컨(101)은 복수의 실내 공간인 방 1, 주방 및 거실에 각각 연결된 덕트(102)를 통해 냉방 동작한다.
도 2의 (a)에 도시된 바와 같이, 패키지 에어컨(101)은 복수의 실내 공간인 방 1, 방 2, 방 3, 방 4 내지 방 N에 각각 연결된 덕트(102)를 통해 냉방 동작한다.
기기 조절기(110)는 이러한 복수의 실내 공간인 방들이나 거실과 각각 연결된 패키지 에어컨(101)을 조절한다.
이러한 패키지 에어컨(101)은 옥상의 에어컨 송풍시스템 및 기기 조절기(110)와 1:1로 직접 연결되어 있다. 패키지 에어컨별로 1개의 온도조절기가 연결되어 설치되어 있다. 여기서, 온도 조절은 온도조절기로 조절하거나 리모컨으로 조절하는 방식이 존재한다.
패키지 에어컨(101)과 직접 연결된 하나의 기기 조절기(110)가 패키지 에어컨(101)이 커버하는 복수의 공간 중에서 어느 하나의 공간이나 방에 설치된다. 기기 조절기(110)는 방 1에 존재하거나, 거실 1에 존재할 수 있다. 여기서, 방 2에는 설치되어 있지 않다. 기기 조절기(110)는 방 3에도 존재하지 않는다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 구성도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)은 기기 조절기(110), 제1 중계기(120), 실내 센서부(130), 제2 중계기(140), 홈 에너지 제어기(11) 및 홈 에너지 관리 서버(12)를 포함한다.
이하, 도 3의 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
기기 조절기(110)는 복수의 실내 공간에 각각 연결된 덕트(102)를 통해 냉방 동작하는 패키지 에어컨(101)을 조절한다. 기기 조절기(110)는 패키지 에어컨(101)을 조절하는 온도조절기(Thermostat)로서, 각 패키지 에어컨과 1:1로 연결되어 있다. 기기 조절기(110)는 제1 중계기(120)와 유선 또는 무선을 통해 통신할 수 있다. 예컨대, 기기 조절기(110)는 제1 중계기(120)와 전력선 통신(Power Line Communicaton, PLC) 기반으로 통신할 수 있다.
그리고 제1 중계기(120)는 기기 조절기(110)로부터 패키지 에어컨(101)을 조절하는 조절 데이터를 수신한다. 제1 중계기(120)는 그 수신된 조절 데이터를 홈 에너지 제어기(11)로 중계한다. 여기서, 제1 중계기(120)는 기기 조절기(110)와 홈 에너지 제어기(11)를 PLC 통신을 이용하여 조절 데이터 및 제어 명령을 각각 중계할 수 있다.
실내 센서부(130)는 복수의 실내 공간에 대한 실내 환경을 각각 센싱한다. 여기서, 실내 센서부(130)는 온도 센서, 습도 센서, 열 센서, 재실자 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나 이상의 실내 센서(131)를 포함할 수 있다. 실내 센서부(130)는 제1 중계기(120)와 유선 또는 무선을 통해 통신할 수 있다. 예컨대, 실내 센서부(130)는 블루투스(Bluetooth, BLE) 기반의 온/습도 센서를 포함하고, 주기적으로 제1 중계기(120)를 거쳐 홈 에너지 제어기(11)로 온/습도를 측정하여 전송할 수 있다.
기기 조절기(110)는 제1 중계기(120)와 전력선 통신(Power Line Communicaton, PLC) 기반으로 통신할 수 있다.
그리고 제2 중계기(140)는 실내 센서부(130)로부터 센싱 데이터를 수신하고, 그 수신된 센싱 데이터를 홈 에너지 제어기(11)로 중계한다. 제2 중계기(140)는 패키지 에어컨(101)에 대한 사용자 명령을 입력받거나, 사용자 단말(201)과 무선 통신을 통해 사용자 명령을 수신하여, 사용자 명령을 홈 에너지 제어기(11)로 중계한다. 이때, 제2 중계기(140)는 사용자 명령을 제1 중계기(120)를 통해 기기 조절기(110)로 중계할 수 있다.
실내 센서부(130)로부터 센싱 데이터를 수신하여 홈 에너지 제어기(11)로 중계한다. 여기서, 제2 중계기(140)는 블루투스 비컨 스캐너(Bluetooth Beacon Scanner), 범용 고유 식별자(Universally Unique IDentifier, UUID)와 신호 세기 정보를 수집할 수 있고, 수집된 정보를 PLC 통신을 이용하여 홈 에너지 제어기(11)에 전송할 수 있다.
이후, 홈 에너지 제어기(11)는 제1 및 제2 중계기(120 및 140)로부터 중계된 조절 데이터, 센싱 데이터 및 사용자 명령을 수집하여 처리한다. 여기서, 홈 에너지 제어기(11)는 2개 이상의 중계기로부터 수집된 센싱 데이터(예컨대, 온도, 습도, 재실자, 재실자 위치 정보 등)을 수신하여 처리한 후 홈 에너지 관리 서버(12)로 전송하고, 홈 에너지 관리 서버(12)로부터 수신한 설정 온도나 습도 정보를 기기 제어기로 전송하는 기능을 수행한다.
홈 에너지 관리 서버(12)는 홈 에너지 제어기(11)로부터 조절 데이터, 센싱 데이터 및 사용자 명령을 빅데이터 형식으로 수신하여 데이터베이스로 구축한다. 이후, 홈 에너지 관리 서버(12)는 그 구축된 데이터베이스를 기초로 홈 에너지 제어기(11)로부터 수신된 조절 데이터, 센싱 데이터 및 사용자 명령을 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출한다. 그리고 홈 에너지 관리 서버(12)는 산출된 제어 명령을 홈 에너지 제어기(11)에 전송한다. 이와 같이, 홈 에너지 관리 서버(12)는 시스템 내부에 존재하는 서버로, 홈 에너지 제어기(11)로부터 수집된 데이터를 수신하여 데이터베이스에 저장하고, 머신러닝 엔진을 통해 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 홈 에너지 제어기(11)에 최적의 제어 명령(예컨대, 온도 설정값)을 제공할 수 있다.
여기서, 홈 에너지 관리 서버(12)는 실내 공간별 우선순위, 시간별 우선순위, 재실별 우선순위 및 실내 공간별 한계치 범위 중에서 적어도 하나 이상이 조합된 조절 우선순위를 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석에 반영하여 제어 명령을 산출할 수 있다.
이후, 홈 에너지 제어기(11)는 홈 에너지 관리 서버(12)에서 산출된 제어 명령을 제1 중계기(120)를 거쳐 기기 조절기(110)로 전송한다. 이어서, 기기 조절기(110)는 제1 중계기(120)로부터 전송된 제어 명령에 따라 패키지 에어컨(101)을 조절한다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)은 태양전지 시스템(170), 전력 측정기(150) 및 제3 중계기(160)를 더 포함할 수 있다.
태양전지 시스템(170)은 태양 전지를 통해 발전된 전력을 패키지 에어컨(101)에 보조전원으로 제공한다. 여기서, 태양전지 시스템(170)은 솔라(Solar) 기반의 PV 모듈(예컨대, 인버터 포함)로서, 전력 측정기(150)에 발전 정보를 제공할 수 있다.
전력 측정기(150)는 패키지 에어컨(101)에서 소비되는 소비 전력량과 태양전지 시스템(170)에서 발전된 발전 전력량을 측정한다. 여기서, 전력 측정기(150)는 태양전지 시스템(170)과 패키지 에어컨(101)에 연결하여 소비되는 소비 전력량을 측정하고, RS485 통신을 이용하여 제3 중계기(160)에 전송할 수 있다.
제3 중계기(160)는 전력 측정기(150)에서 측정된 소비 및 발전 전력량을 홈 에너지 제어기(11)로 중계한다. 제3 중계기(160)는 패키지 에어컨(101)과 태양전지 시스템(170)에 연결된 전력 측정기(150)와 전력 정보를 PLC통신을 이용하여 홈 에너지 제어기(11)에 전송할 수 있다.
이후, 홈 에너지 관리 서버(12)는 홈 에너지 제어기(11)로부터 조절 및 센싱 데이터와 소비 및 발전 전력량을 수신한다. 그리고 홈 에너지 관리 서버(12)는 조절 및 센싱 데이터와 소비 및 발전 전력량을 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)은 실외 센서부(180) 및 제4 중계기(190)를 더 포함할 수 있다.
실외 센서부(180)는 홈의 실외 환경을 센싱하여 실외 센싱 데이터를 생성한다. 여기서, 실외 센서부(180)는 날씨 스테이션(Weather Station)을 통해 외부 온/습도 등을 측정하여 제4 중계기(190)로 전송할 수 있다.
제4 중계기(190)는 실외 센서부(180)에서 생성된 실외 센싱 데이터를 홈 에너지 제어기(11)로 중계한다. 여기서, 제4 중계기(190)는 실외 환경의 외부 온도, 습도 데이터를 수집하여 PLC 통신을 이용하여 홈 에너지 제어기(11)에 전송할 수 있다.
이후, 홈 에너지 관리 서버(12)는 홈 에너지 제어기(11)로부터 조절 및 센싱 데이터와 실외 센싱 데이터를 수신한다. 그리고 홈 에너지 관리 서버(12)는 조절 및 센싱 데이터와 실외 센싱 데이터를 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출할 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)은 적어도 하나 이상의 외부 홈 서버(13)를 더 포함할 수 있다.
외부 홈 서버(13)는 홈 에너지 관리 서버(12)와 외부망을 통해 연결되고, 머신러닝을 위한 참고용 데이터베이스를 홈 에너지 관리 서버(12)에 제공한다. 여기서, 외부 홈 서버(13)는 외부에 존재하는 서버로, 머신러닝을 위한 참고할 데이터베이스를 제공하여 머신러닝을 수행하는 홈 에너지 관리 서버(12)가 더욱 효과적인 결과를 제공할 수 있도록 데이터베이스를 지원할 수 있다.
이후, 홈 에너지 관리 서버(12)는 구축된 데이터베이스와 외부 홈 서버(13)로부터 제공된 참고용 데이터베이스를 기초로 조절 및 센싱 데이터를 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출할 수 있다.
한편, 홈 에너지 제어기(11)는 외부에 위치한 사용자가 보유한 사용자 단말(예컨대, 스마트폰, 스마트패드 등)을 이용하여 홈 내부의 상태를 모니터링 또는 제어 가능하도록 사용자 단말과 통신할 수 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 구성도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)은 도 3에 도시된 본 발명의 제1 실시 예와 동일하게, 기기 조절기(110), 제1 중계기(120), 실내 센서부(130), 제2 중계기(140), 홈 에너지 제어기(11) 및 홈 에너지 관리 서버(12)를 포함한다.
본 발명의 제2 실시 예는 제1 실시 예와 차이점을 중심으로 설명하기로 한다.
우선, 본 발명의 제2 실시 예에 적용되는 패키지 에어컨(101)은 복수 개의 패키지 에어컨(101)으로 이루어져 있다. 이와 대응하여, 기기 조절기(110)도 복수 개의 기기 조절기(110)는 복수의 패키지 에어컨(101)을 각각 연결되어 있고, 각각 연결된 패키지 에어컨(101)을 조절한다.
일례로, 패키지 에어컨 #1, 패키지 에어컨 #2, …, 패키지 에어컨 #X가 홈에 설치되어 있다. 이와 대응하여, 기기 조절기 #1, 기기 조절기 #2, …, 기기 조절기 #X는 패키지 에어컨 #1, 패키지 에어컨 #2, …, 패키지 에어컨 #X와 각각 연결되어 있다.
그리고 제1 중계기(120)는 복수 개의 기기 조절기로부터 복수 개의 패키지 에어컨(101)을 조절하는 복수 개의 조절 데이터를 수신한다. 제1 중계기(120)는 그 수신된 복수 개의 조절 데이터를 홈 에너지 제어기(11)로 중계한다.
이후, 홈 에너지 제어기(11)는 제1 및 제2 중계기(120 및 140)로부터 중계된 복수 개의 조절 데이터, 센싱 데이터 및 사용자 명령을 수집하여 처리한다.
홈 에너지 관리 서버(12)는 홈 에너지 제어기(11)로부터 복수 개의 조절 데이터, 센싱 데이터 및 사용자 명령을 빅데이터 형식으로 수신하여 데이터베이스로 구축한다. 이후, 홈 에너지 관리 서버(12)는 그 구축된 데이터베이스를 기초로 홈 에너지 제어기(11)로부터 수신된 복수 개의 조절 데이터, 센싱 데이터 및 사용자 명령을 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 각 패키지 에어컨에 대한 복수 개의 제어 명령을 산출한다. 그리고 홈 에너지 관리 서버(12)는 산출된 복수 개의 제어 명령을 홈 에너지 제어기(11)에 전송한다.
이후, 홈 에너지 제어기(11)는 홈 에너지 관리 서버(12)에서 산출된 복수 개의 제어 명령을 제1 중계기(120)를 거쳐 각각의 기기 조절기(110)에 개별적으로 전송한다. 이어서, 복수 개의 기기 조절기(110)는 제1 중계기(120)로부터 각각 전송된 제어 명령에 따라 패키지 에어컨(101)을 각각 조절한다.
도 5는 본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치의 구성도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)에서의 데이터 중계 장치(200)는 단말 통신부(210), 사용자 인터페이스부(220), 실내 센서부(230), 제어부(240) 및 중계부(250)를 포함한다.
이하, 도 5의 본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)에서의 데이터 중계 장치(200)의 각 구성요소들의 구체적인 구성 및 동작을 설명한다.
단말 통신부(210)는 사용자 단말(201)과 무선 통신하고, 패키지 에어컨(101)에 대한 사용자 명령을 수신한다. 여기서, 단말 통신부(210)는 사용자 단말(201)과 무선 통신을 통해, 복수의 실내 공간 중에서 데이터 중계 장치(200)가 설치된 실내 공간에 사용자 단말(201)이 존재하는지를 인식할 수 있다.
사용자 인터페이스부(220)는 사용자 인터페이스를 통해 패키지 에어컨과 관련된 사용자 명령을 입력받거나, 홈 에너지와 관련된 정보를 사용자 인터페이스를 통해 출력한다. 여기서, 사용자 인터페이스는 사용자로부터 사용자 명령을 입력받기 위한 입력 인터페이스와 정보를 디스플레이하거나 출력하기 위한 출력 인터페이스를 포함할 수 있다.
실내 센서부(230)는 복수의 실내 공간에 대한 실내 환경을 각각 센싱한다. 여기서, 실내 센서부(230)는 온도 센서, 습도 센서, 열 센서, 재실자 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나 이상의 센서를 포함할 수 있다. 일례로, 실내 센서부(230)에는 온도/습도 센서(231), 적외선 센서(232) 및 재실자 센서(233)가 포함될 수 있다.
중계부(250)는 홈 에너지 제어기(11)와, 기기 조절기(110)가 연결된 제1 중계기(120)와 통신한다.
제어부(240)는 실내 센서부(230)에서 센싱된 센싱 데이터를 홈 에너지 제어기(11)와 중계부(250)를 통해 중계시키고, 단말 통신부(210)에서 수신된 사용자 명령을 제1 중계기(120)와 중계부(250)를 통해 중계시킨다.
여기서, 제어부(240)는 홈 에너지 제어기(11)로부터 전달된 제어 명령에 따라 패키지 에어컨(101)이 조절되도록, 홈 에너지 제어기(11)로부터 제어 명령을 중계부(250)를 통해 수신하여 기기 조절기(120)로 전송한다.
도 6은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치가 설치된 방 배치도 및 냉방 동작을 나타낸 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 패키지 에어컨(101)은 방 1 및 방 2와 각각 연결된 덕트(102)를 통해 방 1 및 방 2에 냉방 동작을 수행한다. 패키지 에어컨(101)은 송풍 세기 및 송풍온도로 방 1 및 방 2의 온도를 조절한다.
실내 센서부(130)에는 센서 A, 센서 B, 센서 C 및 센서 D가 포함된다. 각 센서는 제2 중계기(140)와 연결되어 센싱 데이터를 제2 중계기(140)를 통해 홈 에너지 제어기(11)로 전송한다.
제1 중계기(120)는 기기 조절기(110)로부터 패키지 에어컨(101)을 조절하는 조절 데이터를 수신하고, 그 수신된 조절 데이터를 홈 에너지 제어기(11)로 중계한다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)이 설치되지 않은 홈에서, 방 1의 재실자와 방 2의 재실자의 희망온도가 다를 수 있다. 이러한 경우, 방 1의 설정에 따라 동일하게 실내 온도 유지된다. 여기서, 체감 온도(추운 정도)는 덕트(102)의 송풍구를 통해 송풍되는 위치가 더 춥게 센싱된다. 각 센서가 설치된 위치에 따라 센서 A 또는 센서 C > 센서 B 또는 센서 D와 같이 센싱될 수 있다.
만약, 방 1은 공실이고, 방 2에만 재실자가 있는 경우, 방 1의 설정에 따라 동일하게 방 2의 실내 온도가 유지된다면, 공실인 방 1의 온도 조절이 되지 않아 에너지가 낭비될 수 있다.
한편, 본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)에서의 데이터 중계 장치(200)는 사용자 단말(201)과 무선 통신을 수행한다. 데이터 중계 장치(200)는 실내 센서부(230)로부터 센싱 데이터를 수신하고, 그 수신된 센싱 데이터를 제1 중계기(120)를 통해 홈 에너지 제어기(11)로 중계한다. 데이터 중계 장치(200)는 패키지 에어컨(101)에 대한 사용자 명령을 입력받거나 사용자 단말(201)과 무선 통신을 통해 사용자 명령을 수신하여, 사용자 명령을 중계할 수 있다. 이때, 데이터 중계 장치(200)는 사용자 단말(201)이 무선 통신이 가능하도록 액세스 포인트(Access point) 기능을 수행할 수 있다.
여기서, 데이터 중계 장치(200)는 사용자가 사용자 단말(201)을 구비한 채로 방 2에 들어온 것, 즉 재실자를 인식할 수 있다. 또는, 데이터 중계 장치(200)는 사용자가 사용자 단말(201)을 구비한 채로 방 2에서 다른 곳으로 나가는 것, 즉 빈 방을 인식할 수 있다. 이를 통해, 홈 에너지 관리 서버(12)는 기기 조절기(110)와 제1 중계기 및 데이터 중계 장치(200)의 통신을 통해 방 1 및 방 2의 온도를 자동으로 조절할 수 있다. 이는 낭비되는 에너지를 절감하기 위함이다.
만약, 방 1은 공실이고, 방 2에만 사용자 단말(201)을 구비한 재실자가 있는 경우, 홈 에너지 관리 시스템(100)은 각 센서에 센싱된 센싱 데이터와 기기 조절기(110)로부터 조절 데이터를 홈 에너지 관리 서버(12)에서의 빅데이터 분석 및 머신 러닝을 통해 제어 명령을 산출하여 자동으로 패키지 에어컨(101)의 송풍세기 및 송풍온도를 자동으로 조절할 수 있다. 변형 예로, 데이터 중계 장치(200)는 무선 통신하는 단말 식별자의 개수를 측정하여 복수의 사용자 단말이 감지되는 경우, 사용자 단말을 구비한 사용자의 수를 더욱 정확히 인식할 수 있다.
도 7은 본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 데이터 중계 장치가 설치된 방 배치도 및 냉방 동작을 나타낸 도면이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 패키지 에어컨(101)은 방 1, 방 2 및 거실과 각각 연결된 덕트(102)를 통해 방 1, 방 2 및 거실에 냉방 동작을 수행한다. 패키지 에어컨(101)은 송풍 세기 및 송풍온도로 방 1, 방 2 및 거실의 온도를 조절한다.
실내 센서부(130)에는 센서 A, 센서 B, 센서 C, 센서 D, 센서 E 및 센서 F가 포함된다. 각 센서는 제1 중계기(120)와 연결되어 센싱 데이터를 제1 중계기(120)를 통해 홈 에너지 제어기(11)로 전송한다.
제1 중계기(120)는 기기 조절기(110)로부터 패키지 에어컨(101)을 조절하는 조절 데이터를 수신하고, 제1 중계기(120)는 실내 센서부(130)의 센서 A, 센서 B, 센서 C, 센서 D, 센서 E 및 센서 F로부터 센싱 데이터를 각각 수신한다. 또한, 제1 중계기(120)는 그 수신된 조절 데이터를 홈 에너지 제어기(11)로 중계한다.
본 발명의 제3 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템(100)이 설치되지 않은 홈에서, 방 1의 재실자와 방 2의 재실자 및 거실의 재실자의 희망온도가 다를 수 있다. 이러한 경우, 방 1의 설정에 따라 동일하게 실내 온도 유지된다. 여기서, 체감 온도(추운정도)는 덕트(102)의 송풍구를 통해 송풍되는 위치가 더 춥게 센싱된다. 각 센서가 설치된 위치에 따라 센서 A, 센서 C 또는 센서 E > 센서 B, 센서 D 또는 센서 F와 같이 센싱될 수 있다.
이때, 기기 조절기(110)가 거실에만 존재하여 거실 기준으로 온도가 조절된다.
만약, 거실 및 방 1은 공실이고, 방 2에만 재실자가 있는 경우, 거실의 설정에 따라 동일하게 방 2의 실내 온도가 유지된다면, 공실인 거실 및 방 1의 온도 조절이 되지 않아 에너지가 낭비될 수 있다.
도 6과 유사하게, 데이터 중계 장치(200)는 사용자가 사용자 단말(201)을 구비한 채로 방 1 및 거실이 아닌 방 2에 들어온 것, 즉 재실자를 인식할 수 있다. 또는, 데이터 중계 장치(200)는 사용자가 사용자 단말(201)을 구비한 채로 방 2에서 방 1이나 거실로 나가는 것, 즉 빈 방을 인식할 수 있다. 이를 통해, 홈 에너지 관리 서버(12)는 기기 조절기(110)와 제1 중계기 및 데이터 중계 장치(200)의 통신을 통해 방 1, 방 2 및 거실의 온도를 자동으로 조절할 수 있다. 이는 낭비되는 에너지를 절감하기 위함이다.
만약, 방 1 및 거실은 공실이고, 방 2에만 재실자가 있는 경우, 홈 에너지 관리 시스템(100)은 각 센서에 센싱된 센싱 데이터와 기기 조절기(110)로부터 조절 데이터를 홈 에너지 관리 서버(12)에서의 빅데이터 분석 및 머신 러닝을 통해 제어 명령을 산출하여 자동으로 패키지 에어컨(101)의 송풍세기 및 송풍온도를 자동으로 조절할 수 있다.
한편, 패키지 에어컨(101)이 적용되는 방 배치도에서 에어컨 조절 우선 순위에 대해서 살펴보기로 한다. 일례로, 거실, 주방, 방 1, 방 2 및 침실인 5개의 실내 공간으로 구분된 방 배치도를 가정하여 살펴보기로 한다. 특정 방 배치도로 한정되지 않는다.
우선순위를 개별적으로 살펴보면, 홈 에너지 관리 서버(12)는 실내 공간인 대표방에 따라 우선순위를 다르게 설정한다. 예컨대, 홈 에너지 관리 서버(12)는 1층 거실, 2층 거실 및 3층 거실 순으로 실내 공간별 우선순위를 설정할 수 있다.
다음으로, 홈 에너지 관리 서버(12)는 시간별 우선순위에 따라 우선순위를 다르게 설정한다. 예컨대, 홈 에너지 관리 서버(12)는 평일 또는 주말과 오전, 오후, 밤(취침)으로 구분하여 우선순위를 다르게 설정할 수 있다.
그리고 홈 에너지 관리 서버(12)는 실내 공간별 한계치 범위에 따라 우선순위를 다르게 설정한다. 예컨대, 홈 에너지 관리 서버(12)는 거실이나 주방, 방 등의 방별 특성에 따라 설정온도의 상하 한계치 범위에서 동작하도록 우선순위를 다르게 설정할 수 있다.
또한, 홈 에너지 관리 서버(12)는 재실자가 있는 실내 공간을 고려하여 재실별 우선순위에 따라 우선순위를 다르게 설정할 수 있다.
이러한 복수의 우선순위를 조합한 상기의 [표 1]과 같이, 홈 에너지 관리 서버(12)는 실내 공간별 우선순위, 시간별 우선순위, 재실별 우선순위 및 실내 공간별 한계치 범위 중에서 적어도 하나 이상이 조합된 조절 우선순위를 이용하여 제어 명령을 산출할 수 있다.
이상에서 설명한 실시 예들은 그 일 예로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 홈 에너지 관리 시스템
101: 패키지 에어컨
102: 덕트 110: 기기 조절기
120: 제1 중계기 130: 실내 센서부
131: 실내 센서 140: 제2 중계기
150: 전력 측정기 160: 제3 중계기
170: 태양전지 시스템 180: 실외 센서부
190: 제4 중계기 11: 홈 에너지 제어기
12: 홈 에너지 관리 서버 13: 외부 홈 서버
200: 데이터 중계 장치 210: 단말 통신부
220: 사용자 인터페이스부 230: 실내 센서부
231: 온도/습도 센서 232: 적외선 센서
233: 재실자 센서
102: 덕트 110: 기기 조절기
120: 제1 중계기 130: 실내 센서부
131: 실내 센서 140: 제2 중계기
150: 전력 측정기 160: 제3 중계기
170: 태양전지 시스템 180: 실외 센서부
190: 제4 중계기 11: 홈 에너지 제어기
12: 홈 에너지 관리 서버 13: 외부 홈 서버
200: 데이터 중계 장치 210: 단말 통신부
220: 사용자 인터페이스부 230: 실내 센서부
231: 온도/습도 센서 232: 적외선 센서
233: 재실자 센서
Claims (10)
- 복수의 실내 공간에 각각 연결된 덕트를 통해 냉방 동작하는 패키지 에어컨이 설치된 홈을 관리하는 홈 에너지 관리 시스템에 있어서,
복수의 실내 공간에 대한 실내 환경을 각각 센싱하는 실내 센서부;
사용자 단말과 무선 통신하고, 상기 패키지 에어컨에 대한 사용자 명령을 수신하는 단말 통신부;
사용자 인터페이스를 통해 상기 패키지 에어컨과 관련된 사용자 명령을 입력받거나, 홈 에너지와 관련된 정보를 출력하는 사용자 인터페이스부;
홈 에너지 제어기와, 기기 조절기가 연결된 제1 중계기와 통신하는 중계부; 및
상기 실내 센서부에서 센싱된 센싱 데이터를 상기 홈 에너지 제어기와 상기 중계부를 통해 중계시키고, 상기 단말 통신부에서 수신된 사용자 명령을 상기 제1 중계기와 상기 중계부를 통해 중계시키는 제어부
를 포함하는 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치. - 제1항에 있어서,
상기 실내 센서부는,
온도 센서, 습도 센서, 열 센서, 재실자 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나 이상의 센서를 더 포함하는 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치. - 제1항에 있어서,
상기 단말 통신부는,
상기 사용자 단말과 무선 통신을 통해, 복수의 실내 공간 중에서 상기 데이터 중계 장치가 설치된 실내 공간에 상기 사용자 단말이 존재하는지를 인식하는 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 홈 에너지 제어기로부터 전달된 제어 명령에 따라 상기 패키지 에어컨이 조절되도록, 상기 제어 명령을 상기 중계부를 통해 수신하여 상기 기기 조절기로 전송하는 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치. - 복수의 실내 공간에 각각 연결된 덕트를 통해 냉방 동작하는 패키지 에어컨을 조절하는 기기 조절기;
상기 기기 조절기로부터 상기 패키지 에어컨을 조절하는 조절 데이터를 수신하고, 상기 수신된 조절 데이터를 중계하는 제1 중계기;
상기 복수의 실내 공간에 대한 실내 환경을 각각 센싱하는 실내 센서부;
상기 실내 센서부로부터 센싱 데이터를 수신하고, 상기 수신된 센싱 데이터를 중계하고, 상기 패키지 에어컨에 대한 사용자 명령을 입력받거나 사용자 단말과 무선 통신을 통해 사용자 명령을 수신하여, 상기 사용자 명령을 중계하는 제2 중계기;
상기 제1 중계기 및 상기 제2 중계기로부터 중계된 조절 데이터, 센싱 데이터 및 사용자 명령을 수집하여 처리하는 홈 에너지 제어기; 및
상기 홈 에너지 제어기로부터 조절 및 센싱 데이터를 빅데이터 형식으로 수신하여 데이터베이스로 구축하고, 상기 구축된 데이터베이스를 기초로 상기 수신된 조절 데이터, 센싱 데이터 및 사용자 명령을 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출하고, 상기 산출된 제어 명령을 상기 홈 에너지 제어기에 전송하는 홈 에너지 관리 서버를 포함하고,
상기 홈 에너지 제어기는 상기 산출된 제어 명령을 상기 제1 중계기를 거쳐 상기 기기 조절기로 전송하고, 상기 기기 조절기는 상기 전송된 제어 명령에 따라 상기 패키지 에어컨을 조절하는 홈 에너지 관리 시스템. - 제5항에 있어서,
태양 전지를 통해 발전된 전력을 상기 패키지 에어컨에 보조전원으로 제공하는 태양전지 시스템;
상기 패키지 에어컨에서 소비되는 소비 전력량과 상기 태양전지 시스템에서 발전된 발전 전력량을 측정하는 전력 측정기; 및
상기 전력 측정기에서 측정된 소비 및 발전 전력량을 상기 홈 에너지 제어기로 중계하는 제3 중계기를 더 포함하고,
상기 홈 에너지 관리 서버는 상기 조절 및 센싱 데이터와 상기 소비 및 발전 전력량을 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출하는 홈 에너지 관리 시스템. - 제5항에 있어서,
홈의 실외 환경을 센싱하여 실외 센싱 데이터를 생성하는 실외 센서부; 및
상기 생성된 실외 센싱 데이터를 상기 홈 에너지 제어기로 중계하는 제4 중계기를 더 포함하고,
상기 홈 에너지 관리 서버는 상기 조절 및 센싱 데이터와 상기 실외 센싱 데이터를 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출하는 홈 에너지 관리 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 홈 에너지 관리 서버와 외부망을 통해 연결되고, 머신러닝을 위한 참고용 데이터베이스를 상기 홈 에너지 관리 서버에 제공하는 적어도 하나 이상의 외부 홈 서버를 더 포함하고,
상기 홈 에너지 관리 서버는 상기 구축된 데이터베이스와 외부 홈 서버로부터 제공된 참고용 데이터베이스를 기초로 조절 및 센싱 데이터를 머신러닝 엔진에 의한 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석을 통해 처리하여 제어 명령을 산출하는 홈 에너지 관리 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 실내 센서부는,
온도 센서, 습도 센서, 열 센서, 재실자 센서 및 적외선 센서 중 적어도 하나 이상의 센서를 더 포함하는 홈 에너지 관리 시스템. - 제5항에 있어서,
상기 홈 에너지 관리 서버는,
실내 공간별 우선순위, 시간별 우선순위, 재실별 우선순위 및 실내 공간별 한계치 범위 중에서 적어도 하나 이상이 조합된 조절 우선순위를 빅데이터 분석 및 머신러닝 분석에 반영하여 제어 명령을 산출하는 홈 에너지 관리 시스템.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160166694A KR20180065601A (ko) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020160166694A KR20180065601A (ko) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20180065601A true KR20180065601A (ko) | 2018-06-18 |
Family
ID=62765694
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020160166694A KR20180065601A (ko) | 2016-12-08 | 2016-12-08 | 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20180065601A (ko) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200080905A (ko) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | (주)신한항업 | 실내공간 실시간 확인이 가능한 클라우드 이용 3d 실내공간 서비스 방법 및 시스템 |
| WO2021054641A1 (en) * | 2019-09-19 | 2021-03-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic apparatus and operation method of the electronic apparatus |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150017185A (ko) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 주식회사 엘지유플러스 | 홈네트워크 정보와 가전기기 상태 정보를 이용한 가전기기 제어 방법 및 장치 |
| KR20150099900A (ko) * | 2014-02-24 | 2015-09-02 | 원시스템주식회사 | 사이트 맞춤형 스마트 자동 전력 제어 시스템 및 그 방법 |
| KR20150131934A (ko) * | 2014-05-15 | 2015-11-25 | 삼성전자주식회사 | 개인화 정보 제공 시스템 및 그 방법 |
| KR20160047015A (ko) | 2014-10-21 | 2016-05-02 | 창신정보통신(주) | 홈 에너지 관리 서버 및 홈 에너지 관리 시스템 |
-
2016
- 2016-12-08 KR KR1020160166694A patent/KR20180065601A/ko not_active Application Discontinuation
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20150017185A (ko) * | 2013-08-06 | 2015-02-16 | 주식회사 엘지유플러스 | 홈네트워크 정보와 가전기기 상태 정보를 이용한 가전기기 제어 방법 및 장치 |
| KR20150099900A (ko) * | 2014-02-24 | 2015-09-02 | 원시스템주식회사 | 사이트 맞춤형 스마트 자동 전력 제어 시스템 및 그 방법 |
| KR20150131934A (ko) * | 2014-05-15 | 2015-11-25 | 삼성전자주식회사 | 개인화 정보 제공 시스템 및 그 방법 |
| KR20160047015A (ko) | 2014-10-21 | 2016-05-02 | 창신정보통신(주) | 홈 에너지 관리 서버 및 홈 에너지 관리 시스템 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200080905A (ko) * | 2018-12-27 | 2020-07-07 | (주)신한항업 | 실내공간 실시간 확인이 가능한 클라우드 이용 3d 실내공간 서비스 방법 및 시스템 |
| WO2021054641A1 (en) * | 2019-09-19 | 2021-03-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic apparatus and operation method of the electronic apparatus |
| US11536477B2 (en) | 2019-09-19 | 2022-12-27 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Electronic apparatus and operation method for predicting HVAC energy consumption |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| ES2780677T3 (es) | Sistema y método de control de sistemas y componentes técnicos de un edificio | |
| CN103245035A (zh) | 空调控制系统和方法 | |
| CN103412553B (zh) | 一种智能调控方法及系统 | |
| US10083408B2 (en) | Energy conservation unit and system of a building by way of interactive learning | |
| JP5534869B2 (ja) | 計測管理システム及び管理サーバ | |
| KR102095990B1 (ko) | 홈 에너지 관리 시스템 및 그 동작방법 | |
| JP2008092320A (ja) | 集中管理システム | |
| CN103034179A (zh) | 一种利用能源建模技法的能源设备自动控制系统和方法 | |
| US20150100163A1 (en) | Ir translator providing demand-control for ductless split hvac systems | |
| KR20180065600A (ko) | 홈 에너지 관리 시스템 | |
| KR20140062367A (ko) | 빌딩 에너지 관리 시스템 및 이의 제어 방법 | |
| KR20180065601A (ko) | 홈 에너지 관리 시스템에서의 데이터 중계 장치 | |
| Husi et al. | Building Mechatronics Research Centre as energy aware Intelligent Space | |
| CN202547007U (zh) | 空调控制系统 | |
| CN107728678A (zh) | 具有环境温湿度智能调节和空气净化的门系统及其方法 | |
| KR102252339B1 (ko) | 공동 주택 자동 온도 조절 시스템 | |
| Fukuta et al. | Construction of HEMS in Japanese cold district for reduction of carbon dioxide emissions | |
| KR102329293B1 (ko) | 건물의 각 실별 실시간 냉방 및 난방 필요 열량 계산 알고리즘을 탑재한 자동제어 연동형 시설물 관리 시스템 | |
| JP6111057B2 (ja) | エネルギーマネージメントシステム | |
| KR102059794B1 (ko) | 홈 에너지 관리 시스템 기반 에어컨 제어 방법 및 장치 | |
| JP2015190625A (ja) | 空調システムのアドバイス装置 | |
| KR102206151B1 (ko) | 스마트시티 구축을 위한 이종미터기 데이터 수집 및 전기기기 제어가능 통합 스마트 dcu 장치 | |
| CN112856725A (zh) | 一种基于物联网的家用分体空调系统及其控制方法 | |
| KR20210108558A (ko) | 사물인터넷기반 스마트 자동전력 가전기기제어 장치 및 그 방법 | |
| Radja et al. | IoT: Improved home energy control system based on consumer |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E601 | Decision to refuse application |