KR20190078952A - Appliance monitoring system for predicting service condition of each device and monitoring method thereof - Google Patents

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KR20190078952A
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전기량
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고려대학교 산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a home appliance monitoring system for identifying a usage state of a plurality of devices receiving power from a distribution board, and a monitoring method thereof. The home appliance monitoring system comprises: a first meter measuring used power or voltage of the devices at a first position adjacent to the distribution board on an internal wiring to which the devices are connected; a second meter measuring the used power or voltage of the devices at a second position different from the first position on the internal wiring; and a monitoring device identifying the usage state of the devices by using first power-voltage data measured by the first meter and second power-voltage data measured by the second meter. The second meter includes a composite sensor for measuring physical environment information at a time point when the first and second power-voltage data are measured. The monitoring device identifies the usage state of the devices in consideration of the first and second power-voltage data and the physical environment information. Accordingly, the present invention can correctly identify the usage state of devices.

Description

기기별 사용 상태를 예측하기 위한 가전기기 모니터링 시스템 및 그것의 모니터링 방법{APPLIANCE MONITORING SYSTEM FOR PREDICTING SERVICE CONDITION OF EACH DEVICE AND MONITORING METHOD THEREOF}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a home appliance monitoring system for predicting a usage state of each appliance, and a monitoring method thereof. [0002]

본 발명은 가전기기 모니터링 방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 가정에서 사용되는 전체 전력량을 이용하여 기기별 사용 상태를 예측하기 위한 가전기기 모니터링 시스템 및 그것의 모니터링 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a home appliance monitoring method, and more particularly, to a household appliance monitoring system and a monitoring method thereof for predicting a usage state of each appliance using a total electric energy used in a home.

미래 에너지 수급 문제를 해결하기 위해 에너지 절감 및 효율적인 사용을 위한 기술 확보가 필요한 실정이며, 이에 따라 에너지의 효율적 사용을 위한 스마트 그리드 환경 구축에 대한 관심이 증가하고 있다. 또한, 가정 및 빌딩의 성공적인 스마트 그리드 도입을 위해 생산자뿐만 아니라 전력 소비자의 이해와 참여가 중요하다. 수용가 측 에너지 절감을 위해서 사용자에게 현재 사용 중인 전력사용량을 인지하게 함으로써 사용자가 스스로 사용량 감축에 참여하도록 할 수 있다.In order to solve the problem of energy supply and demand in the future, it is necessary to secure technology for energy saving and efficient use. Accordingly, there is an increasing interest in building a smart grid environment for efficient use of energy. In addition, understanding and participation of the consumers as well as the producers is important for the successful introduction of Smart Grid in homes and buildings. In order to save energy on the customer side, the user can be aware of the current usage of power so that the user can participate in the usage reduction by himself.

가전기기별 전력사용량을 기기별로 측정하여 모니터링하는 시스템은 직관적이고 효과적인 방법이지만 구축 비용이 크다는 단점이 있다. 따라서, 단일 측정 장치를 이용하여 전력사용량을 측정하는 NILM(Non-Intrusive Load Monitoring) 기술을 사용하면 설비의 복잡도 및 비용을 절감할 수 있다. NILM 시스템은 기기별 전력사용량을 파악하기 위하여 하나의 측정 장치를 이용하며, 측정 장비에 연결된 신호를 모니터링 하여 개별장치가 동작해 발생하는 전기적 변화를 감지하여 사용자에게 알려줄 수 있다. 다만, 측정 장치와 기기 사이에서 발생하는 잡음 및 간섭으로 인해, 하나의 측정 장치를 사용하는 NILM 시스템은 개별 기기의 사용 패턴을 정확하게 파악하는 데 어려움이 있다.A system that measures and monitors the amount of electricity used by each appliance is a straightforward and effective method, but has a disadvantage of high construction cost. Therefore, using non-intrusive load monitoring (NILM) technology that measures power consumption using a single measurement device can reduce facility complexity and cost. The NILM system uses a single measuring device to monitor the power consumption of each device and can monitor the signals connected to the measuring device to detect the electrical change caused by the operation of the individual device and notify the user. However, due to the noise and interference generated between the measuring device and the device, the NILM system using one measuring device has difficulty in accurately grasping the usage pattern of the individual device.

대한민국 등록특허 제10-1219416호Korean Patent No. 10-1219416

본 발명은 위에서 설명한 기술적 과제를 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 분전반에 근접한 주 계량기 및 주 계량기와 다른 위치에 설치된 보조 계량기를 이용하여 가정 내 사용 전력 또는 전압을 측정하고, 보조 계량기에 포함된 복합센서를 이용하여 전력 및 전압 외의 상태 정보를 획득하여 정확한 기기별 사용 상태를 식별할 수 있는 가전기기 모니터링 시스템 및 그것을 모니터링 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned technical problems, and it is an object of the present invention to provide a method for measuring power or voltage used in a home using a main meter close to a distribution board and an auxiliary meter installed at a position different from the main meter, The present invention provides a home appliance monitoring system and a monitoring method thereof that can acquire state information other than power and voltage by using a hybrid sensor.

본 발명에 따른 분전반으로부터 전력을 공급받는 복수의 기기들의 사용 상태를 식별하는 가전기기 모니터링 시스템은, 상기 기기들이 연결된 내부 배선 상에서 상기 분전반에 인접한 제1 위치에서 상기 기기들의 사용 전력 또는 전압을 측정하는 제1 계량기, 상기 내부 배선 상에서 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에서 상기 기기들의 사용 전력 또는 전압을 측정하는 제2 계량기, 그리고 상기 제1 계량기에 의해 측정된 제1 전력-전압 데이터 및 상기 제2 계량기에 의해 측정된 제2 전력-전압 데이터를 이용하여 상기 기기들의 사용 상태를 식별하는 모니터링 장치를 포함하되, 상기 제2 계량기는 상기 제1 및 제2 전력-전압 데이터가 측정되는 시점의 물리적 환경 정보를 측정하는 복합센서를 포함하고, 상기 모니터링 장치는 상기 제1 및 제2 전력-전압 데이터와 상기 물리적 환경 정보를 함께 고려하여 상기 기기들의 사용 상태를 식별할 수 있다.The household appliance monitoring system for identifying the use state of a plurality of appliances which receive power from the distribution board according to the present invention is characterized in that it measures the use power or voltage of the appliances at a first position adjacent to the distribution panel on the internal wiring connected to the appliances A second meter for measuring a power or voltage used by the devices at a second location different from the first location on the internal wiring, and a second meter for measuring the first power-voltage data measured by the first meter, And a monitoring device for identifying the use state of the devices using second power-voltage data measured by the first and second meters, wherein the second meter is configured to monitor the physical state of the first and second power- And a hybrid sensor for measuring environmental information, wherein the monitoring device is configured to monitor the first and second power- In consideration of the physical environment with the information it may identify a use state of the device.

실시 예로서, 상기 제1 및 제2 전력-전압 데이터는 현재 사용 중이 기기들의 총 사용 전력 패턴 또는 총 사용 전압 패턴을 포함할 수 있다.In an embodiment, the first and second power-voltage data may include a total usable power pattern or a total usable voltage pattern of the devices currently in use.

실시 예로서, 상기 물리적 환경 정보는 조도, 소리, 온도 또는 습도에 관한 데이터를 포함할 수 있다.In an embodiment, the physical environment information may include data on illuminance, sound, temperature or humidity.

실시 예로서, 상기 제1 계량기는 유선 또는 무선 통신을 통해 상기 제2 계량기로부터 상기 제2 전력-전압 데이터 및 상기 물리적 환경 정보를 수신하고, 상기 모니터링 장치는 상기 제1 계량기로부터 상기 제1 전력-전압 데이터, 상기 제2 전력-전압 데이터 및 상기 물리적 환경 정보를 수신하는 수신부를 포함할 수 있다.In an embodiment, the first meter receives the second power-voltage data and the physical environment information from the second meter via wired or wireless communication, and the monitoring device receives the first power- Voltage data, the second power-voltage data, and the physical environment information.

실시 예로서, 상기 모니터링 장치는, 지수 평활 기법, 주파수대 분할 분석법 및 피크 비교법에 따라 상기 제1 전력-전압 데이터, 상기 제2 전력-전압 데이터 및 상기 물리적 환경 정보를 인코딩하여 비교 데이터를 생성하는 인코딩부, 학습 알고리즘을 통해 상기 비교 데이터에 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 데이터를 데이터베이스로부터 수신된 기기별 기준 데이터와 비교하여 현재 사용 중인 기기를 식별하는 가전기기 판단 시스템을 포함하는 판단부, 그리고 상기 판단부의 식별 결과를 디스플레이에 표시하거나 상기 데이터베이스에 저장하는 출력부를 포함할 수 있다.In an embodiment, the monitoring device is configured to encode the first power-voltage data, the second power-voltage data, and the physical environment information according to an exponential smoothing technique, a frequency division method and a peak comparison method to generate comparison data A determination unit that includes a home appliance determination system that applies a weight to the comparison data through a learning algorithm and compares the weighted data with reference data for each device received from the database to identify a device currently in use; And an output unit displaying the identification result of the determination unit on a display or storing the result in the database.

실시 예로서, 상기 모니터링 장치는 상기 학습 알고리즘을 통해 상기 가전기기 판단 시스템을 학습하여 상기 가중치를 수정하는 학습부를 포함할 수 있다.In an embodiment, the monitoring device may include a learning unit that learns the home appliance determination system through the learning algorithm and corrects the weight.

실시 예로서, 상기 학습부는 동일한 상황에서 상기 제1 및 제2 계량기로부터 측정된 복수의 측정 데이터를 상기 학습 알고리즘에 입력하여 상기 가중치를 결정할 수 있다.As an embodiment, the learning unit may input the plurality of measurement data measured from the first and second meters in the same situation to the learning algorithm to determine the weight.

실시 예로서, 상기 인코딩부는 상기 제1 및 제2 계량기에서 측정된 시간 영역 데이터를 푸리에 변환에 의해 주파수 영역 데이터를 생성하고, 상기 지수 평활 기법을 통해 상기 주파수 영역 데이터에서 잡음을 제거할 수 있다.In an embodiment, the encoding unit may generate frequency domain data by Fourier transform on the time domain data measured by the first and second meters, and may remove noise from the frequency domain data through the exponential smoothing scheme.

실시 예로서, 상기 인코딩부는 상기 주파수대 분할 분석법을 통해 잡음이 제거된 주파수 영역 데이터를 설정된 주파수대 내에서 특정 개수의 영역으로 등분하고, 각 영역에서 주파수 성분값의 제곱의 합 또는 절대 합을 이용하여 상기 비교 데이터를 생성할 수 있다.In an embodiment, the encoding unit divides the frequency-domain data from which noise has been removed by the frequency-division-partitioning analysis into a predetermined number of regions within a predetermined frequency band, divides the frequency-domain data into a predetermined number of regions by using the sum of squares of frequency components, The comparison data can be generated.

실시 예로서, 상기 인코딩부는 상기 피크 분석법을 통해 잡음이 제거된 주파수 영역 데이터에서 피크 주파수를 검출하고, 상기 피크 주파수의 배열을 이용하여 상기 비교 데이터를 생성할 수 있다.In an embodiment, the encoding unit may detect the peak frequency in the noise-removed frequency-domain data using the peak analysis method, and generate the comparison data using the array of the peak frequencies.

본 발명에 따른 분전반으로부터 전력을 공급받는 복수의 기기들의 사용 상태를 식별하는 가전기기 모니터링 방법은, 상기 분전반에 근접한 제1 위치에서 상기 기기들이 사용하는 전력 또는 전압 정보를 포함하는 제1 전력-전압 데이터를 측정하는 단계, 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에서 상기 기기들이 사용하는 전력 또는 전압 정보를 포함하는 제2 전력-전압 데이터를 측정하는 단계, 상기 제2 위치에서 상기 기기들의 물리적 상태 정보를 측정하는 단계, 상기 제1 및 제2 전력-전압 데이터에 가중치를 적용하여 제1 및 제2 가중 데이터를 생성하는 단계, 상기 제1 및 제2 가중 데이터와 데이터베이스에 저장된 기기별 전력-전압 기준 데이터를 비교하는 단계, 상기 제1 및 제2 가중 데이터가 상기 기기별 전력-전압 기준 데이터와 일치하지 않는 경우, 상기 물리적 상태 정보와 상기 데이터베이스에 저장된 물리적 상태 기준 데이터를 비교하는 단계, 그리고 상기 물리적 상태 정보가 상기 물리적 상태 기준 데이터와 일치하지 않는 경우, 상기 제1 가중 데이터, 제2 가중 데이터 및 상기 물리적 상태 정보를 새로운 기준 데이터로 상기 데이터베이스에 저장할 수 있다.A household appliance monitoring method for identifying a state of use of a plurality of appliances receiving power from a distribution board according to the present invention includes the steps of generating a first power- Measuring data; measuring second power-voltage data comprising power or voltage information used by the devices at a second location other than the first location; determining, at the second location, Generating first and second weighted data by applying weights to the first and second power-voltage data, generating first and second weighted data based on the device-specific power-voltage reference stored in the database, Comparing the first and second weighted data with the device-specific power-voltage reference data, Comparing the physical state reference data stored in the database with the physical state information, and if the physical state information does not match the physical state reference data, comparing the first weighted data, the second weighted data, And can be stored in the database with new reference data.

실시 예로서, 상기 제1 및 제2 가중 데이터가 상기 기기별 전력-전압 기준 데이터와 일치하는 경우, 상기 기기별 전력-전압 기준 데이터에 기초하여 현재 사용 중인 기기를 식별할 수 있다.In an embodiment, when the first and second weighted data match the device-specific power-voltage reference data, the device currently in use can be identified based on the device-specific power-voltage reference data.

실시 예로서, 상기 물리적 상태 정보가 상기 물리적 상태 기준 데이터와 일치하는 경우, 상기 기기별 전력-전압 기준 데이터에 기초하여 현재 사용 중인 기기를 식별할 수 있다.In an embodiment, when the physical state information matches the physical state reference data, the device currently in use can be identified based on the device-specific power-voltage reference data.

실시 예로서, 상기 제1 전력-전압 데이터, 상기 제2 전력-전압 데이터 및 상기 물리적 상태 정보는 동일한 시점에 측정될 수 있다.In an embodiment, the first power-voltage data, the second power-voltage data, and the physical state information may be measured at the same time.

본 발명의 실시 예에 따르면, 분전반에 근접한 주 계량기 및 주 계량기와 다른 위치에 설치된 보조 계량기에 의해 측정된 전력 또는 전압 정보에 기초하여 정확한 기기별 사용 상태를 식별할 수 있다.According to the embodiment of the present invention, it is possible to accurately identify the usage state of each device based on the power or voltage information measured by the main meter close to the distribution board and the auxiliary meter installed at a position different from the main meter.

또한, 보조 계량기에 포함된 복합센서에 의해 조도, 소리, 온도 및 습도 등의 추가 정보를 획득하여, 기기별 사용 상태를 좀 더 정확하게 식별할 수 있다.In addition, the composite sensor included in the auxiliary meter can acquire additional information such as illumination, sound, temperature, and humidity to more accurately identify the usage state of each device.

또한, 본 발명의 가전기기 모니터링 시스템은 가전기기 판단 시스템에 학습 알고리즘을 적용하여 정확한 기기별 사용 상태를 식별할 수 있다.In addition, the appliance monitoring system of the present invention can accurately identify the usage state of each appliance by applying a learning algorithm to the home appliance determination system.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가전기기 모니터링 시스템을 보여주는 블록도이다.
도 2는 도 1의 모니터링 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 3은 도 1의 제1 계량기 및 제2 계량기를 예시적으로 보여주는 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가전기기 모니터링 시스템의 학습 방법을 보여주는 순서도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가전기기 모니터링 시스템의 학습 방법을 보여주는 순서도이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가전기기 모니터링 시스템의 판단 방법을 보여주는 순서도이다.
도 7a 내지 도 7g는 도 2의 인코딩부에서 사용되는 인코딩 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8a 및 도 8b는 도 2의 판단부 및 학습부에서 사용되는 학습 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
1 is a block diagram illustrating a home appliance monitoring system according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a block diagram illustrating an exemplary monitoring device of Figure 1;
FIG. 3 is a block diagram illustrating an exemplary first and second meters of FIG. 1;
4 is a flowchart showing a learning method of a home appliance monitoring system according to an embodiment of the present invention.
5 is a flowchart showing a learning method of a home appliance monitoring system according to another embodiment of the present invention.
6 is a flowchart illustrating a method of determining a home appliance monitoring system according to an embodiment of the present invention.
7A to 7G are views for explaining an encoding method used in the encoding unit of FIG.
8A and 8B are diagrams for explaining a learning algorithm used in the determination unit and the learning unit in FIG.

앞의 일반적인 설명 및 다음의 상세한 설명 모두 예시적이라는 것이 이해되어야 하며, 청구된 발명의 부가적인 설명이 제공되는 것으로 여겨져야 한다. 참조부호들이 본 발명의 바람직한 실시 예들에 상세히 표시되어 있으며, 그것의 예들이 참조 도면들에 표시되어 있다. 가능한 어떤 경우에도, 동일한 참조 번호들이 동일한 또는 유사한 부분을 참조하기 위해서 설명 및 도면들에 사용된다.It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and should provide a further description of the claimed invention. Reference numerals are shown in detail in the preferred embodiments of the present invention, examples of which are shown in the drawings. Wherever possible, the same reference numbers are used in the description and drawings to refer to the same or like parts.

제 1 또는 제 2 등의 용어를 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만, 예를 들어 본 발명의 개념에 따른 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채, 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소는 제 1 구성요소로도 명명될 수 있다.The terms first, second, or the like may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The terms may be named for the purpose of distinguishing one element from another, for example without departing from the scope of the right according to the concept of the present invention, the first element being referred to as the second element, Similarly, the second component may also be referred to as the first component.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 표현들, 예를 들어 "~사이에"와 "바로~사이에" 또는 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.It is to be understood that when an element is referred to as being "connected" or "connected" to another element, it may be directly connected or connected to the other element, . On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between. Expressions that describe the relationship between components, for example, "between" and "immediately" or "directly adjacent to" should be interpreted as well.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함으로 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this specification, the terms "comprises ", or" having ", and the like, are used to specify one or more of the features, numbers, steps, operations, elements, But do not preclude the presence or addition of steps, operations, elements, parts, or combinations thereof.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 하며, 본 명세서에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless defined otherwise, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as commonly understood by one of ordinary skill in the art to which this invention belongs. Terms such as those defined in commonly used dictionaries are to be interpreted as having a meaning consistent with the meaning of the context in the relevant art and, unless explicitly defined herein, are to be interpreted as ideal or overly formal Do not.

이하, 실시 예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 그러나 특허출원의 범위가 이러한 실시 예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 나타낸다.Hereinafter, embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the scope of the patent application is not limited or limited by these embodiments. Like reference symbols in the drawings denote like elements.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 가전기기 모니터링 시스템을 보여주는 블록도이다. 도 1을 참조하면, 가전기기 모니터링 시스템(100)은 모니터링 장치(110), 제1 계량기(120) 및 제2 계량기(130)를 포함할 수 있다. 또한, 가전기기 모니터링 시스템(100)은 자체적으로 데이터베이스(140)을 포함할 수 있고, 또는 외부의 데이터베이스를 사용할 수 있다.1 is a block diagram illustrating a home appliance monitoring system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the home appliance monitoring system 100 may include a monitoring device 110, a first meter 120, and a second meter 130. In addition, the home appliance monitoring system 100 may itself include a database 140, or may use an external database.

가정에서 사용되는 기기들(21~2n)은 내부 배선(11)에 연결되어 전력을 공급받을 수 있다. 예를 들면, 기기들(21~2n)은 냉장고 및 공기청정기 등과 같이 장시간 계속적으로 사용되는 가전기기와 TV, 전등, 세탁기 및 에어콘 등과 같은 간헐적으로 사용되는 가전기기를 포함할 수 있다. 분전반(10)은 외부의 전력 공급원으로부터 공급되는 전력을 내부 배선(11)에 전달할 수 있다.The devices 21 to 2n used in the home can be connected to the internal wiring 11 to receive power. For example, the appliances 21 to 2n may include household appliances that are continuously used for a long time, such as a refrigerator and an air purifier, and appliances used intermittently such as a TV, a light, a washing machine, and an air conditioner. The distribution board 10 can transmit electric power supplied from an external power supply source to the internal wiring 11. [

제1 계량기(120)는 분전반(10)에 근접한 내부 배선(11)의 제1 지점(P1)에 연결될 수 있다. 제1 지점(P1)에서, 제1 계량기(120)는 제1 기기(21) 내지 제n 기기(2n)에서 사용되는 전력 또는 전압에 대한 제1 전력-전압 데이터를 측정할 수 있다. 다만, 기기들(21~2n) 각각과 제1 계량기(120) 사이에서 다른 기기 및 전선의 임피던스에 의한 간섭이 존재한다. 그래서, 제1 전력-전압 데이터만으로 개별 기기를 판별하는 것에 어려움이 있다.The first meter 120 may be connected to the first point P1 of the internal wiring 11 close to the distribution board 10. At the first point P1, the first meter 120 can measure the first power-voltage data for the power or voltage used in the first device 21 to the n-th device 2n. However, there is interference between each of the devices 21 to 2n and the first meter 120 due to impedances of other devices and electric wires. Therefore, it is difficult to distinguish individual devices by only the first power-voltage data.

제2 계량기(130)는 내부 배선(11)의 임의의 위치에 연결될 수 있다. 예를 들면, 제2 계량기(130)는 기기들(21~2n) 사이에서 제1 계량기(120)와 다른 제2 지점(P2)에 연결될 수 있다. 제2 지점(P2)에서, 제2 계량기(130)는 기기들(21~2n)에서 사용되는 전력 또는 전압에 대한 제2 전력-전압 데이터를 측정할 수 있다. 제1 지점(P1)에서의 임피던스 간섭은 제2 지점(P2)에서의 임피던스 간섭과 다를 수 있다. 따라서, 제1 전력-전압 데이터는 제2 전력-전압 데이터와 다르게 측정될 수 있다. 또한, 제2 계량기(130)는 조도, 소리, 온도 및 습도 등을 측정하는 복합센서를 포함할 수 있다. 제2 계량기(130)는 복합센서를 통해 조도, 소리, 온도 및 습도 등의 환경 정보를 포함하는 복합센서 데이터를 측정할 수 있다. 일 실시 예로서, 스마트홈에서 허브로 작용하는 가정 내 제어장치 또는 스마트 비서 등은 해당 기능을 탑재하여 제2 계량기(130)로서 사용될 수 있다.The second meter 130 may be connected to any position of the internal wiring 11. For example, the second meter 130 may be connected to the second point P2, which is different from the first meter 120, between the devices 21 to 2n. At the second point P2, the second meter 130 may measure the second power-voltage data for the power or voltage used in the devices 21-2n. The impedance interference at the first point P1 may be different from the impedance interference at the second point P2. Thus, the first power-voltage data can be measured differently from the second power-voltage data. In addition, the second meter 130 may include a composite sensor for measuring illuminance, sound, temperature, humidity, and the like. The second meter 130 can measure the complex sensor data including environmental information such as illumination, sound, temperature, and humidity through the composite sensor. In one embodiment, a home control device or a smart secretary acting as a hub in a smart home may be used as the second meter 130 by installing the corresponding function.

제2 계량기(130)는 유선 또는 무선을 통해 제1 계량기(120)와 통신할 수 있다. 제2 계량기(130)는 측정된 제2 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 제1 계량기(120)로 전송할 수 있다. 제1 계량기(120)는 측정된 제1 전력-전압 데이터, 수신된 제2 전력-전압 데이터 및 수신된 복합센서 데이터를 모니터링 장치(110)로 전송할 수 있다.The second meter 130 may communicate with the first meter 120 via wire or wireless. The second meter 130 may transmit the measured second power-voltage data and the composite sensor data to the first meter 120. The first meter 120 may transmit the measured first power-voltage data, the received second power-voltage data, and the received composite sensor data to the monitoring device 110.

모니터링 장치(110)는 제1 전력-전압 데이터, 제2 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 이용하여 기기들(21~2n)을 식별하기 위해 학습 및 판단을 수행할 수 있다. 예를 들면, 모니터링 장치(110)는 가정기기 판단 시스템을 포함할 수 있다.The monitoring device 110 may perform learning and judgment to identify the devices 21 to 2n using the first power-voltage data, the second power-voltage data, and the composite sensor data. For example, the monitoring device 110 may include a home appliance determination system.

우선, 학습하는 단계에서, 모니터링 장치(110)는 판단을 위한 데이터를 수집하기 위해 제1 전력-전압 데이터, 제2 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 이용하여 가정기기 판단 시스템을 학습할 수 있다. 예를 들면, 모니터링 장치(110)는 다양한 상태에서 측정된 데이터를 이용하여 가정기기 판단 시스템을 학습할 수 있다. 모니터링 장치(110)는 학습을 통해 수집된 기기별 전력 및 전압에 대한 기준 데이터를 데이터베이스(140)에 저장할 수 있다.First, in the learning step, the monitoring device 110 can learn the home appliance determination system using the first power-voltage data, the second power-voltage data, and the composite sensor data to collect data for determination . For example, the monitoring device 110 may learn the home appliance determination system using measured data in various states. The monitoring device 110 may store in the database 140 reference data for the power and voltage of each device collected through learning.

한편, 판단하는 단계에서, 모니터링 장치(110)는 제1 계량기(120) 및 제2 계량기(130)를 통해 측정된 제1 전력-전압 데이터, 제2 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터에 기초하여 기기들(21~2n)의 현재 상태를 판단할 수 있다. 예를 들면, 모니터링 장치(110)는 가전기기 판단 시스템을 통해 측정된 제1 전력-전압 데이터 및 측정된 제2 전력-전압 데이터를 데이터베이스(140)의 기준 데이터와 비교하여 기기들(21~2n) 각각의 사용 상태를 식별할 수 있다. 즉, 모니터링 장치(110)는 제1 계량기(120)의 제1 전력-전압 데이터 뿐만 아니라 제2 계량기(130)의 제2 전력-전압 데이터를 함께 이용하여 기기들(21~2n)의 식별 정확도를 향상시킬 수 있다. 또한, 모니터링 장치(110)는 측정된 복합센서 데이터를 데이터베이스(140)의 기준 데이터와 비교하여 기기들(21~2n) 각각의 사용 상태를 식별할 수 있다. 모니터링 장치(110)는 제2 계량기(130)에 의해 측정된 복합센서 데이터를 활용하여 기기들(21~2n)의 식별 정확도를 더욱 향상시킬 수 있다.On the other hand, in the determining step, the monitoring device 110 calculates the first power-voltage data based on the first power-voltage data, the second power-voltage data, and the composite sensor data measured through the first meter 120 and the second meter 130 It is possible to judge the current state of the devices 21 to 2n. For example, the monitoring device 110 compares the measured first power-voltage data and the measured second power-voltage data with the reference data of the database 140 to determine whether the devices 21-2n ) Can be identified. That is, the monitoring device 110 uses the first power-voltage data of the first meter 120 as well as the second power-voltage data of the second meter 130 to determine the identification accuracy of the devices 21 to 2n Can be improved. In addition, the monitoring device 110 may compare the measured composite sensor data with the reference data of the database 140 to identify the usage state of each of the devices 21 to 2n. The monitoring device 110 may further utilize the composite sensor data measured by the second meter 130 to further improve the identification accuracy of the devices 21 to 2n.

도 2는 도 1의 모니터링 장치를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 2를 참조하면, 모니터링 장치(110)는 수신부(111), 인코딩부(112), 판단부(113), 학습부(114) 및 출력부(115)를 포함할 수 있다.Figure 2 is a block diagram illustrating an exemplary monitoring device of Figure 1; Referring to FIG. 2, the monitoring apparatus 110 may include a receiving unit 111, an encoding unit 112, a determination unit 113, a learning unit 114, and an output unit 115.

수신부(111)는 제1 계량기(120)로부터 제1 전력-전압 데이터, 제2 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 제1 계량기(120)는 제2 계량기(130)로부터 제2 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 수신할 수 있다. 그리고 제1 계량기(120)는 수신부(111)로 제1 전력-전압 데이터, 제2 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 전송할 수 있다.The receiving unit 111 may receive the first power-voltage data, the second power-voltage data, and the composite sensor data from the first meter 120. For example, the first meter 120 may receive the second power-voltage data and the composite sensor data from the second meter 130. The first meter 120 may transmit the first power-voltage data, the second power-voltage data, and the composite sensor data to the receiving unit 111.

인코딩부(112)는 판단부(113) 및 학습부(114)에서 사용하기 위해 수신된 제1 전력-전압 데이터, 제2 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 인코딩할 수 있다. 예를 들면, 인코딩부(112)는 지수 평활 기법, 주파수대 분할 분석법 및 피크 비교법을 활용하여 인코딩을 수행할 수 있다. 인코딩부(112)는 제1 전력-전압 데이터, 제2 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 인코딩하여 제1 전력-전압 비교 데이터, 제2 전력-전압 비교 데이터 및 복합센서 비교 데이터를 생성할 수 있다. 지수 평활 기법, 주파수대 분할 분석법 및 피크 비교법은 도 7a 내지 도 7g에서 자세히 설명한다.The encoding unit 112 may encode the received first power-voltage data, second power-voltage data, and composite sensor data for use in the determination unit 113 and the learning unit 114. [ For example, the encoding unit 112 may perform encoding using an exponential smoothing technique, a frequency band division method, and a peak comparison method. The encoding unit 112 may encode the first power-voltage data, the second power-voltage data, and the composite sensor data to generate first power-voltage comparison data, second power-voltage comparison data, have. The exponential smoothing technique, frequency band division method and peak comparison method are described in detail in FIGS. 7A to 7G.

판단부(113)는 학습 알고리즘을 통해 학습된 가전기기 판단 시스템을 포함할 수 있다. 예를 들면, 학습 알고리즘은 다중 로지스틱 회귀법(Multinomial Logistic Regression), 순환 신경망(Recurrent Neural Network; RNN) 및 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network; CNN) 등을 포함할 수 있다. 판단부(113)는 가전기기 판단 시스템을 통해 제1 전력-전압 비교 데이터, 제2 전력-전압 비교 데이터 및 복합센서 비교 데이터에 기초하여 기기들(21~2n) 중 현재 사용중인 기기를 식별할 수 있다. 예를 들면, 판단부(113)는 제1 전력-전압 비교 데이터, 제2 전력-전압 비교 데이터 및 복합센서 비교 데이터를 가전기기 판단 시스템을 통해 데이터베이스(140)에 저장된 기준 데이터와 비교할 수 있다. 비교 결과에 기초하여, 판단부(113)는 기기들(21~2n) 중 현재 사용중인 기기를 식별할 수 있다. 다중 로지스틱 회귀법은 도 8a 및 도 8b에서 자세히 설명한다.The determination unit 113 may include a home appliance determination system that is learned through a learning algorithm. For example, the learning algorithm may include a Multinomial Logistic Regression, a Recurrent Neural Network (RNN), and a Convolutional Neural Network (CNN). The determination unit 113 identifies the device currently in use among the devices 21 to 2n based on the first power-voltage comparison data, the second power-voltage comparison data, and the composite sensor comparison data through the home appliance determination system . For example, the determination unit 113 may compare the first power-voltage comparison data, the second power-voltage comparison data, and the hybrid sensor comparison data with the reference data stored in the database 140 via the home appliance determination system. Based on the comparison result, the determination unit 113 can identify the device currently in use among the devices 21 to 2n. The multiple logistic regression method is described in detail in FIGS. 8A and 8B.

학습부(113)는 학습 알고리즘을 이용하여 판단부(112)의 가전기기 판단 시스템을 학습할 수 있다. 예를 들면, 학습부(113)는 다양한 제1 전력-전압 비교 데이터, 제2 전력-전압 비교 데이터 및 복합센서 비교 데이터를 획득하도록 제1 계량기(120) 및 제2 계량기(130)를 제어할 수 있다. 학습부(113)는 제1 계량기(120) 및 제2 계량기(130)의 측정 시점을 동기화할 수 있다. 한편, 학습부(113)는 기기들(21~2n) 중 온(on)/오프(off) 제어가 가능한 기기의 목록을 저장할 수 있다. 학습부(113)는 기기들(21~2n)의 다양한 동작 상태를 설정하여 학습을 수행할 수 있다. 학습부(113)는 수집된 다양한 측정 데이터에 기초하여 가전기기 판단 시스템에 대하여 학습 알고리즘을 수행할 수 있다.The learning unit 113 can learn the home appliance determination system of the determination unit 112 using the learning algorithm. For example, the learning unit 113 may control the first and second meters 120 and 130 to acquire various first power-voltage comparison data, second power-voltage comparison data, and composite sensor comparison data . The learning unit 113 may synchronize the measurement time points of the first and second meters 120 and 130. [ On the other hand, the learning unit 113 may store a list of devices capable of on / off control among the devices 21 to 2n. The learning unit 113 can perform learning by setting various operation states of the devices 21 to 2n. The learning unit 113 can perform a learning algorithm for the home appliance determination system based on the collected various measurement data.

출력부(115)는 판단부(113)를 통해 식별된 기기별 전력 사용 상태를 디스플레이에 표시하거나 데이터베이스(140)에 저장할 수 있다. 출력부(115)는 사용자의 요청에 따라 데이터베이스(140)에 저장된 데이터를 이용하여 각 기기에 대응하는 기간별 사용내역을 출력할 수있다.The output unit 115 may display the power usage status of each device identified by the determination unit 113 on the display or may store the status in the database 140. [ The output unit 115 may output the usage history for each device corresponding to each device using the data stored in the database 140 at the request of the user.

도 3은 도 1의 제1 계량기 및 제2 계량기를 예시적으로 보여주는 블록도이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 제1 계량기(120)는 제1 통신부(121) 및 제1 전력-전압 측정기(122)를 포함할 수 있다. 제2 계량기(130)는 제2 통신부(131), 제2 전력-전압 측정기(132) 및 복합센서(133)를 포함할 수 있다.FIG. 3 is a block diagram illustrating an exemplary first and second meters of FIG. 1; Referring to FIGS. 1 and 3, the first meter 120 may include a first communication unit 121 and a first power-voltage meter 122. The second meter 130 may include a second communication unit 131, a second power-voltage meter 132, and a composite sensor 133.

제1 전력-전압 측정기(122)는 분전반(10)에 근접한 제1 지점(P1)에서 제1 전력-전압 데이터를 측정할 수 있다. 제2 전력-전압 측정기(132)는 기기들(21~2n)에 근접한 제2 지점(P2)에서 제2 전력-전압 데이터를 측정할 수 있다. 제1 전력-전압 데이터 및 제2 전력-전압 데이터는 기기들(21~2n)의 온/오프 전후 무효/유효전력 레벨의 변화을 포함할 수 있다. 제1 전력-전압 데이터 및 제2 전력-전압 데이터는 측정된 전압 신호에서 하이 패스 필터를 통해 저주파 성분을 제거하고, 기기들(21~2n)의 SMPS(Switched Mode Power Supply) 잡음을 포함할 수 있다. SMPS 잡음에서 기기마다 고유의 피크 주파수(Reak Frequency)가 다름을 이용하여 기기들(21~2n)은 식별될 수 있다. 한편, 제1 전력-전압 데이터 및 제2 전력-전압 데이터는, 서로 다른 지점에서 측정되기 때문에, 기기별 전압 파형, 주파수 패턴, 피크 주파수 및 SMPS 잡음이 서로 다르다. 제2 전력-전압 측정기(132)는 기기들(21~2n)과 근접하여 위치하기 때문에 제1 전력-전압 측정기(122)에 비하여 전압 신호에 대한 측정이 용이하다.The first power-voltage meter 122 may measure the first power-voltage data at a first point P1 proximate to the distribution board 10. The second power-voltage meter 132 may measure the second power-voltage data at a second point P2 proximate to the instruments 21-2n. The first power-voltage data and the second power-voltage data may include a change in the invalid / active power level before and after turning on / off the devices 21-2n. The first power-voltage data and the second power-voltage data remove low-frequency components through the high-pass filter in the measured voltage signal and can include SMPS (Switched Mode Power Supply) noise of the devices 21-2n have. The devices 21 to 2n can be identified using the unique peak frequency (Reak Frequency) of each device in the SMPS noise. On the other hand, since the first power-voltage data and the second power-voltage data are measured at different points, device-specific voltage waveforms, frequency patterns, peak frequencies, and SMPS noise are different. Since the second power-voltage meter 132 is located close to the devices 21 to 2n, it is easy to measure the voltage signal compared to the first power-voltage meter 122.

복합센서(133)는 기기들(21~2n)이 동작하는 상태의 조도, 소리, 온도 및 습도 등을 포함하는 복합센서 데이터를 측정할 수 있다. 복합센서 데이터는 유사한 제1 전력-전압 데이터 및 제2 전력-전압 데이터를 가지는 기기들(예를 들어, 동작 전압 및 사용 전력량이 유사한 두 기기)을 식별하기 위해 사용될 수 있다.The composite sensor 133 can measure the complex sensor data including the illuminance, sound, temperature, and humidity of the devices 21 to 2n in operation. The composite sensor data may be used to identify devices having similar first power-voltage data and second power-voltage data (e.g., two devices with similar operating voltages and power usage).

제2 통신부(131)는 제1 통신부(121)와 유선 또는 무선으로 통신을 수행할 수 있다. 제2 통신부(131)는 측정된 제2 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 제1 통신부(121)로 전송할 수 있다. 제1 통신부(121)는 모니터링 장치(110)로부터 수신된 명령(예를 들어, 동기화 신호)을 제2 통신부(131)로 전송할 수 있다.The second communication unit 131 can perform wired or wireless communication with the first communication unit 121. The second communication unit 131 may transmit the measured second power-voltage data and the composite sensor data to the first communication unit 121. [ The first communication unit 121 may transmit a command (for example, a synchronization signal) received from the monitoring device 110 to the second communication unit 131.

도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 가전기기 모니터링 시스템의 학습 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 및 도 4를 참조하면, 가전기기 모니터링 시스템(100)은 제1 및 제2 계량기(120, 130)를 통해 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 측정하고, 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 이용하여 모니터링 장치(110)의 학습을 수행할 수 있다.4 is a flowchart showing a learning method of a home appliance monitoring system according to an embodiment of the present invention. 1 and 4, the CE monitoring system 100 measures the power-voltage data and the complex sensor data through the first and second meters 120 and 130, and the power-voltage data and the complex sensor data The learning of the monitoring device 110 can be performed.

S110 단계에서, 모니터링 장치(110)는 제1 및 제2 계량기(120, 130)로부터 측정된 전력-전압 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 제1 계량기(120)는 제1 지점(P1)에서 제1 전력-전압 데이터를 측정할 수 있다. 제2 계량기(130)는 제2 지점(P2)에서 제2 전력-전압 데이터를 측정할 수 있다. 제1 및 제2 계량기(120, 130)는 서로 동기하여 제1 및 제2 전력-전압 데이터를 측정할 수 있다. 제2 계량기(130)는 제2 전력-전압 데이터를 제1 계량기(120)로 전송할 수 있다. 제1 계량기(120)는 제1 및 제2 전력-전압 데이터를 모니터링 장치(110)로 전송할 수 있다. 모니터링 장치(110)는 지수 평활 기법, 주파수대 분할 분석법 및 피크 비교법을 이용하여 제1 및 제2 전력-전압 데이터를 인코딩할 수 있다.In step S110, the monitoring device 110 may receive the measured power-voltage data from the first and second meters 120, For example, the first meter 120 may measure the first power-voltage data at a first point P1. The second meter 130 may measure the second power-voltage data at the second point P2. The first and second meters 120, 130 may measure the first and second power-voltage data in synchronization with each other. The second meter 130 may transmit the second power-voltage data to the first meter 120. The first meter 120 may transmit the first and second power-voltage data to the monitoring device 110. The monitoring device 110 may encode the first and second power-voltage data using an exponential smoothing technique, a frequency divisional analysis method, and a peak comparison method.

S120 단계에서, 모니터링 장치(110)는 데이터베이스(140)로부터 기기별 전력-전압 기준 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 전력-전압 기준 데이터는 사용자에 의해 입력된 데이터 또는 이전에 측정되어 저장된 데이터일 수 있다. 전력-전압 기준 데이터는 사전에 인코딩된 데이터일 수 있다.In step S120, the monitoring device 110 may receive the device-specific power-voltage reference data from the database 140. [ For example, the power-voltage reference data may be data input by the user or previously measured and stored data. The power-voltage reference data may be pre-encoded data.

S130 단계에서, 모니터링 장치(110)는 인코딩된 제1 및 제2 전력-전압 데이터와 전력-전압 기준 데이터에 기초하여 가전기기 판단 시스템에 대한 학습을 수행하고, 가전기기 판단 시스템에서 사용되는 제1 가중치를 생성할 수 있다. 예를 들면, 모니터링 장치(110)는 학습 알고리즘(예를 들어, 다중 로지스틱 회귀법)에 기초하여 제1 및 제2 전력-전압 데이터에 기본 가중치를 적용한 결과값을 전력-전압 기준 데이터와 비교할 수 있다. 비교 결과에 따라, 모니터링 장치(110)는 결과값과 전력-전압 기준 데이터가 일치하는 방향으로 기본 가중치를 수정하여 제1 가중치를 생성할 수 있다.In step S130, the monitoring device 110 performs learning about the CE device based on the encoded first and second power-voltage data and the power-voltage reference data, Weights can be generated. For example, the monitoring device 110 may compare the result of applying the default weights to the first and second power-voltage data based on a learning algorithm (e.g., multiple logistic regression) with the power-voltage reference data . According to the comparison result, the monitoring device 110 may generate the first weight by modifying the basic weight in a direction in which the resultant value matches the power-voltage reference data.

S140 단계에서, 모니터링 장치(110)는 제2 계량기(130)로부터 복합센서 측정 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 제2 계량기(130)는 제2 전력-전압 데이터를 측정하는 시점에 복합센서 측정 데이터를 동시에 측정할 수 있다. 제2 계량기(130)는 복합센서 측정 데이터를 제1 계량기(120)로 전송할 수 있다. 제1 계량기(120)는 복합센서 측정 데이터를 모니터링 장치(110)로 전송할 수 있다. 모니터링 장치(110)는 지수 평활 기법, 주파수대 분할 분석법 및 피크 비교법을 이용하여 복합센서 측정 데이터를 인코딩할 수 있다.In step 140, the monitoring device 110 may receive the composite sensor measurement data from the second meter 130. For example, the second meter 130 may simultaneously measure the composite sensor measurement data at the time of measuring the second power-voltage data. The second meter 130 may transmit the composite sensor measurement data to the first meter 120. The first meter 120 may transmit the composite sensor measurement data to the monitoring device 110. The monitoring device 110 may encode complex sensor measurement data using an exponential smoothing technique, a frequency divisional analysis method, and a peak comparison method.

S150 단계에서, 모니터링 장치(110)는 데이터베이스(140)로부터 복합센서 기준 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 복합센서 기준 데이터는 사용자에 의해 입력된 데이터 또는 이전에 측정되어 저장된 데이터일 수 있다. 복합센서 기준 데이터는 사전에 인코딩된 데이터일 수 있다.In step S150, the monitoring device 110 may receive the composite sensor reference data from the database 140. [ For example, the composite sensor reference data may be data entered by the user or previously measured and stored data. The composite sensor reference data may be pre-encoded data.

S160 단계에서, 모니터링 장치(110)는 인코딩된 복합센서 측정 데이터 및 복합센서 기준 데이터에 기초하여 가전기기 판단 시스템을 학습하고, 가전기기 판단 시스템에서 사용되는 제1 가중치를 제2 가중치로 수정할 수 있다. 예를 들면, 학습 알고리즘에 기초하여 복합센서 측정 데이터에 제1 가중치를 적용한 결과값을 복합센서 기준 데이터와 비교할 수 있다. 비교 결과에 따라, 모니터링 장치(110)는 결과값과 복합센서 기준 데이터가 일치하는 방향으로 제1 가중치를 수정하여 제2 가중치를 생성할 수 있다. 도 4의 학습 방법에 따라 생성된 제2 가중치는 데이터베이스(140)에 저장되어 도 6의 판단 방법에서 사용될 수 있다.In step S160, the monitoring apparatus 110 learns the home appliance determination system based on the encoded hybrid sensor measurement data and the hybrid sensor reference data, and modifies the first weight used in the home appliance determination system to the second weight . For example, the result of applying the first weight to the composite sensor measurement data based on the learning algorithm can be compared to the composite sensor reference data. According to the comparison result, the monitoring device 110 may generate the second weight by modifying the first weight in a direction in which the resultant value and the complex sensor reference data match. The second weight generated according to the learning method of FIG. 4 may be stored in the database 140 and used in the determination method of FIG.

도 5는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 가전기기 모니터링 시스템의 학습 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 및 도 5를 참조하면, 가전기기 모니터링 시스템(100)은 제1 및 제2 계량기(120, 130)를 통해 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 측정하고, 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 이용하여 모니터링 장치(110)의 학습을 수행할 수 있다. 또한, 가전기기 모니터링 시스템(100)은 기기들(21~2n)의 온/오프를 설정할 수 있다.5 is a flowchart showing a learning method of a home appliance monitoring system according to another embodiment of the present invention. 1 and 5, the CE monitoring system 100 measures power-voltage data and complex sensor data through the first and second meters 120 and 130, and generates power-voltage data and complex sensor data The learning of the monitoring device 110 can be performed. Also, the home appliance monitoring system 100 can set on / off of the devices 21 to 2n.

S210 단계에서, 모니터링 장치(110)는 지도학습을 위해 기기들(21~2n) 중에서 동작될 기기를 선택할 수 있다. 예를 들면, 모니터링 장치(110)는 기기들(21~2n) 중 온/오프가 제어 가능한 기기의 목록을 저장하거나 데이터베이스(140)로부터 수신할 수 있다. 모니터링 장치(110)는 온/오프가 제어 가능한 기기의 목록에 기초하여 기기들(21~2n)의 다양한 동작 상태를 설정할 수 있다. 즉, 모니터링 장치(110)는 측정하기 원하는 기기들만 동작시킬 수 있다.In step S210, the monitoring device 110 may select a device to be operated among the devices 21 to 2n for map learning. For example, the monitoring device 110 may store or receive from the database 140 a list of devices that can be controlled on / off among the devices 21 to 2n. The monitoring device 110 can set various operating states of the devices 21 to 2n based on the list of devices that can be controlled on / off. That is, the monitoring device 110 can operate only the devices desired to be measured.

S220 단계에서, 모니터링 장치(110)는 설정된 상태에서 제1 및 제2 계량기(120, 130)로부터 측정된 제1 및 제2 전력-전압 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 모니터링 장치(110)는 지수 평활 기법, 주파수대 분할 분석법 및 피크 비교법을 이용하여 제1 및 제2 전력-전압 데이터를 인코딩할 수 있다. S230 단계에서, 모니터링 장치(110)는 데이터베이스(140)로부터 선택된 기기의 전력-전압 기준 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 전력-전압 기준 데이터는 사전에 인코딩된 데이터일 수 있다. S240 단계에서, 모니터링 장치(110)는 선택된 기기에 대한 제1 및 제2 전력-전압 데이터와 전력-전압 기준 데이터에 기초하여 학습을 수행하고, 가전기기 판단 시스템에서 사용되는 제1 가중치를 생성할 수 있다. In step S220, the monitoring device 110 may receive the measured first and second power-voltage data from the first and second meters 120 and 130 in a set state. For example, the monitoring device 110 may encode the first and second power-voltage data using exponential smoothing techniques, frequency-division techniques, and peak comparison techniques. In step S230, the monitoring device 110 may receive the power-voltage reference data of the selected device from the database 140. [ For example, the power-voltage reference data may be pre-encoded data. In step S240, the monitoring device 110 performs learning based on the first and second power-voltage data and the power-voltage reference data for the selected device, and generates a first weight used in the home appliance determination system .

S250 단계에서, 모니터링 장치(110)는 설정된 상태에서 제2 계량기(130)에 의해 측정된 복합센서 측정 데이터를 수신할 수 있다. 모니터링 장치(110)는 지수 평활 기법, 주파수대 분할 분석법 및 피크 비교법을 이용하여 복합센서 측정 데이터를 인코딩할 수 있다. S260 단계에서, 모니터링 장치(110)는 데이터베이스(140)로부터 선택된 기기가 동작할 때의 복합센서 기준 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 복합센서 기준 데이터는 사전에 인코딩된 데이터일 수 있다. S270 단계에서, 모니터링 장치(110)는 선택된 기기에 대하여 복합센서 측정 데이터 및 복합센서 기준 데이터에 기초하여 학습하고, 가전기기 판단 시스템에서 사용되는 제1 가중치를 제2 가중치로 수정할 수 있다. 도 5의 학습 방법에 따라 생성된 제2 가중치는 데이터베이스(140)에 저장되어 도 6의 판단 방법에서 사용될 수 있다.In step S250, the monitoring device 110 may receive the composite sensor measurement data measured by the second meter 130 in the set state. The monitoring device 110 may encode complex sensor measurement data using an exponential smoothing technique, a frequency divisional analysis method, and a peak comparison method. In step S260, the monitoring device 110 may receive the composite sensor reference data from the database 140 when the selected device operates. For example, the composite sensor reference data may be pre-encoded data. In step S270, the monitoring device 110 learns the selected device based on the composite sensor measurement data and the composite sensor reference data, and modifies the first weight used in the home appliance determination system to the second weight. The second weight generated according to the learning method of FIG. 5 may be stored in the database 140 and used in the determination method of FIG.

도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 가전기기 모니터링 시스템의 판단 방법을 보여주는 순서도이다. 도 1 및 도 6을 참조하면, 가전기기 모니터링 시스템(100)은 제1 및 제2 계량기(120, 130)로부터 측정된 전력-전압 데이터 및 복합센서 데이터를 이용하여 현재 동작 중인 기기별 사용 상태를 판단할 수 있다.6 is a flowchart illustrating a method of determining a home appliance monitoring system according to an embodiment of the present invention. Referring to FIGS. 1 and 6, the home appliance monitoring system 100 uses the power-voltage data and the composite sensor data measured from the first and second meters 120 and 130 to determine the current usage state of each device It can be judged.

S310 단계에서, 모니터링 장치(110)는 제1 및 제2 계량기(120, 130)로부터 측정된 전력-전압 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 제1 계량기(120)는 제1 지점(P1)에서 제1 전력-전압 데이터를 측정할 수 있다. 제2 계량기(130)는 제2 지점(P2)에서 제2 전력-전압 데이터를 측정할 수 있다. 제1 및 제2 계량기(120, 130)는 서로 동기하여 제1 및 제2 전력-전압 데이터를 측정할 수 있다. 제2 계량기(130)는 제2 전력-전압 데이터를 제1 계량기(120)로 전송할 수 있다. 제1 계량기(120)는 제1 및 제2 전력-전압 데이터를 모니터링 장치(110)로 전송할 수 있다. 모니터링 장치(110)는 지수 평활 기법, 주파수대 분할 분석법 및 피크 비교법을 이용하여 제1 및 제2 전력-전압 데이터를 인코딩할 수 있다.In step S310, the monitoring device 110 may receive the measured power-voltage data from the first and second meters 120, For example, the first meter 120 may measure the first power-voltage data at a first point P1. The second meter 130 may measure the second power-voltage data at the second point P2. The first and second meters 120, 130 may measure the first and second power-voltage data in synchronization with each other. The second meter 130 may transmit the second power-voltage data to the first meter 120. The first meter 120 may transmit the first and second power-voltage data to the monitoring device 110. The monitoring device 110 may encode the first and second power-voltage data using an exponential smoothing technique, a frequency divisional analysis method, and a peak comparison method.

S320 단계에서, 모니터링 장치(110)는 인코딩된 제1 및 제2 전력-전압 데이터를 가전기기 판단 시스템에 입력하고 가중치를 적용하여 제1 및 제2 전력-전압 가중 데이터를 생성할 수 있다. 예를 들면, 가중치는 도 4 또는 도 5의 학습 방법에 의해 생성된 제2 가중치일 수 있다. 모니터링 장치(110)는 도 4 또는 도 5에서 사용된 학습 알고리즘을 적용하여 제1 및 제2 전력-전압 가중 데이터를 생성할 수 있다.In step S320, the monitoring device 110 may input the encoded first and second power-voltage data to the consumer electronics determination system and apply weights to generate the first and second power-voltage weighted data. For example, the weight may be a second weight generated by the learning method of FIG. 4 or FIG. The monitoring device 110 may apply the learning algorithm used in FIG. 4 or 5 to generate first and second power-voltage weighted data.

S330 단계에서, 모니터링 장치(110)는 데이터베이스(140)로부터 기기별 전력-전압 기준 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 전력-전압 기준 데이터는 사용자에 의해 입력된 데이터 또는 이전에 측정되어 저장된 데이터일 수 있다. 전력-전압 기준 데이터는 사전에 인코딩된 데이터일 수 있다.In step S330, the monitoring device 110 may receive device-specific power-voltage reference data from the database 140. For example, the power-voltage reference data may be data input by the user or previously measured and stored data. The power-voltage reference data may be pre-encoded data.

S340 단계에서, 모니터링 장치(110)는 제1 및 제2 전력-전압 가중 데이터와 전력-전압 기준 데이터를 비교할 수 있다. 제1 및 제2 전력-전압 가중 데이터가 전력-전압 기준 데이터와 일치하는 경우, S390 단계로 이동하여, 모니터링 장치(110)는 현재 동작 중인 기기를 식별할 수 있다. 제1 및 제2 전력-전압 가중 데이터가 전력-전압 기준 데이터와 일치하지 않는 경우, S350 단계로 이동한다.In step S340, the monitoring device 110 may compare the power-voltage reference data with the first and second power-voltage weighted data. If the first and second power-voltage weighted data match the power-voltage reference data, the process proceeds to step S390, where the monitoring device 110 may identify the currently operating device. If the first and second power-voltage weighted data do not match the power-voltage reference data, the flow proceeds to step S350.

S350 단계에서, 모니터링 장치(110)는 제2 계량기(130)로부터 복합센서 측정 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 제2 계량기(130)는 제2 전력-전압 데이터를 측정하는 시점에 복합센서 측정 데이터를 동시에 측정할 수 있다. 제2 계량기(130)는 복합센서 측정 데이터를 제1 계량기(120)로 전송할 수 있다. 제1 계량기(120)는 복합센서 측정 데이터를 모니터링 장치(110)로 전송할 수 있다. 모니터링 장치(110)는 지수 평활 기법, 주파수대 분할 분석법 및 피크 비교법을 이용하여 복합센서 측정 데이터를 인코딩할 수 있다.In step S350, the monitoring device 110 may receive the composite sensor measurement data from the second meter 130. [ For example, the second meter 130 may simultaneously measure the composite sensor measurement data at the time of measuring the second power-voltage data. The second meter 130 may transmit the composite sensor measurement data to the first meter 120. The first meter 120 may transmit the composite sensor measurement data to the monitoring device 110. The monitoring device 110 may encode complex sensor measurement data using an exponential smoothing technique, a frequency divisional analysis method, and a peak comparison method.

S360 단계에서, 모니터링 장치(110)는 데이터베이스(140)로부터 복합센서 기준 데이터를 수신할 수 있다. 예를 들면, 복합센서 기준 데이터는 사용자에 의해 입력된 데이터 또는 이전에 측정되어 저장된 데이터일 수 있다. 복합센서 기준 데이터는 사전에 인코딩된 데이터일 수 있다.In step S360, the monitoring device 110 may receive the composite sensor reference data from the database 140. [ For example, the composite sensor reference data may be data entered by the user or previously measured and stored data. The composite sensor reference data may be pre-encoded data.

S370 단계에서, 모니터링 장치(110)는 복합센서 측정 데이터와 복합센서 기준 데이터를 비교할 수 있다. 복합센서 측정 데이터가 복합센서 기준 데이터와 일치하는 경우, 전력-전압 데이터에 다소 차이가 있더라도 S390 단계로 이동하여, 모니터링 장치(110)는 현재 동작 중인 기기를 식별할 수 있다. 복합센서 측정 데이터가 복합센서 기준 데이터와 일치하지 않는 경우, S380 단계로 이동한다.In step S370, the monitoring device 110 may compare the composite sensor measurement data with the composite sensor reference data. If the composite sensor measurement data coincides with the composite sensor reference data, the monitoring device 110 may identify the device currently operating, even if there is a slight difference in the power-voltage data, in step S390. If the composite sensor measurement data does not match the composite sensor reference data, the flow proceeds to step S380.

S380 단계에서, 모니터링 장치(110)는 측정된 제1 및 제2 전력-전압 데이터와 복합센서 측정 데이터를 새로운 기기 데이터로 등록하고, 데이터베이스(140)에 저장할 수 있다. 새로운 기기 데이터는 이후에 기준 데이터로 사용될 수 있다.In step S380, the monitoring device 110 may register the measured first and second power-voltage data and the combined sensor measurement data as new device data and store the new device data in the database 140. [ The new device data can then be used as reference data.

도 7a 내지 도 7g는 도 2의 인코딩부에서 사용되는 인코딩 방법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7a 내지 도 7c는 본 발명의 실시 예에 따른 지수평활(Exponential Smoothing) 기법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7a는 도 1의 제1 계량기 또는 제2 계량기에 의해 측정된 기본 전압 신호에 푸리에 변환을 수행한 그래프이다. 도 7b는 도 7a의 푸리에 변환 데이터에 지수평활 기법을 수행한 그래프이다. 도 7c는 도 7a의 푸리에 변환 데이터에 지수평활 기법을 두 번 수행한 그래프이다.7A to 7G are views for explaining an encoding method used in the encoding unit of FIG. 7A to 7C are diagrams for explaining an exponential smoothing technique according to an embodiment of the present invention. FIG. 7A is a graph showing Fourier transform performed on the basic voltage signal measured by the first meter or the second meter of FIG. 1. FIG. FIG. 7B is a graph in which the Fourier transform data of FIG. 7A is subjected to exponential smoothing. FIG. 7C is a graph of the exponential smoothing technique performed twice on the Fourier transform data of FIG. 7A. FIG.

도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 전압 값을 취득할 때 생기는 노이즈는 FFT(Fast Fourier Transform) 변환 후에도 노이즈로 나타난다. 이러한 노이즈 중에는 화이트 노이즈도 있지만, 대부분의 노이즈는 기기 내부 SMPS(Switched Mode Power Supply) 회로의 스위칭 동작으로 인해 주로 발생하며 이는 주파수 분석을 어렵게 한다. FFT 변환 후의 그래프를 평활화 하는 것만으로도 이러한 노이즈는 상당히 감소될 수 있다. 지수평활 기법은 중심 값을 가장 민감하게 반영하기 때문에 특징으로 구분해내야 하는 피크 값을 손상시키지 않을 수 있다. 지수평활 기법은 수학식 1로 나타낼 수 있다.Referring to FIGS. 7A to 7C, the noise generated when the voltage value is obtained appears as noise even after FFT (Fast Fourier Transform) conversion. Some of the noise is white noise, but most of the noise is caused by the switching operation of the internal SMPS (Switched Mode Power Supply) circuit, which makes frequency analysis difficult. This noise can be significantly reduced by simply smoothing the graph after FFT conversion. Since the exponential smoothing technique reflects the center value most sensitively, it does not impair the peak value to be distinguished by the characteristic. The exponential smoothing technique can be expressed by Equation (1).

Figure pat00001
Figure pat00001

수학식 1에서, α는 0부터 1 사이의 값으로 줄 수 있는데, 1에 가까울수록 중심 값에 대한 가중치가 커진다. 일 실시 예로서, 도 7b 및 도 7c는 α에 0.5를 입력한 후 지수평활 기법을 수행한 그래프이다. 도 7a의 푸리에 변환 데이터에 지수평활 기법을 두 번 수행한 도 7c를 참조하면, 노이즈로 인한 그래프의 왜곡이 줄어들어 특징을 추출하기 쉬운 상태로 변경될 수 있다. 따라서, 도 2의 인코딩부(112)는 측정된 제1 및 제2 전력-전압 데이터를 지수평활 기법을 이용하여 인코딩할 수 있다.In Equation (1),? Can be set to a value between 0 and 1, and the closer to 1, the larger the weight for the center value. As an example, FIGS. 7B and 7C are graphs showing that the exponential smoothing technique is performed after 0.5 is input to?. Referring to FIG. 7C, in which the exponential smoothing technique is performed twice on the Fourier transform data of FIG. 7A, distortion of the graph due to noise is reduced, and the characteristic can be changed into a state that is easy to extract the characteristic. Thus, the encoding unit 112 of FIG. 2 may encode the measured first and second power-voltage data using exponential smoothing techniques.

도 7d 및 도 7e는 본 발명의 실시 예에 따른 주파수대 분할 분석법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7d는 도 7c의 지수평활 된 푸리에 변환 그래프의 주파수 성부 크기를 데시벨 단위로 변환한 그래프이다. 도 7e는 도 7d의 그래프에 주파수대 분할 분석법을 적용한 그래프이다.FIGS. 7D and 7E are views for explaining a frequency-division analysis method according to an embodiment of the present invention. FIG. 7D is a graph in which the frequency fuzz size of the exponential smoothed Fourier transform graph of FIG. 7C is converted in decibels. FIG. 7E is a graph in which the frequency band segmentation analysis is applied to the graph of FIG. 7D. FIG.

도 7d 및 도 7e를 참조하면, 가전기기가 동작할 때 발생하는 주파수는 노이즈와 기기의 특성으로 인해 몇 개의 특징적 주파수에 집중되어 나타나지 않고, 특징적 주파수들을 중심으로 조금씩 퍼져서 나타난다. 그 퍼지는 정도가 기기마다, 그리고 측정환경마다 달라 기준을 두기가 어렵고 기기별 특징을 추출하기 곤란한 경우가 많다.Referring to FIGS. 7D and 7E, the frequency generated when the home appliance operates does not appear to be focused on several characteristic frequencies due to the noise and the characteristics of the device, but spreads little by little about the characteristic frequencies. The degree of spreading differs from device to device and measurement environment, making it difficult to set standards and it is often difficult to extract device-specific features.

주파수대 분할 분석법을 이용하면, 이러한 어려움은 상당부분 해결되어, 특징적 주파수들은 손쉽게 추출될 수 있다. 주파수대 분할 분석법은 노래인식 등에 사용되는 필립스 오디오 핑거프린팅(Philips Audio Fingerprinting) 기법에서 착안된 방법으로, FFT 그래프에서 관찰하고자하는 주파수대를 몇 개의 영역으로 등분하여 각 영역의 에너지를 계산하는 방법이다. 이렇게 계산한 각 영역의 에너지를 관찰구간 전체의 에너지로 정규화하면 특정한 패턴이 나오는데, 등분수와 관찰 주파수대의 범위를 적절히 조절하면, 특정한 패턴은 기기마다 고유하게 나타나며 이를 통해 서로 다른 기기 간에 비교를 용이하게 할 수 있다. 주파수대 분할 분석법을 적용하면 특정 주파수 주위로 퍼져서 나타나는 주파수 성분을 같은 영역으로 묶어 에너지를 계산할 수 있어 앞서 말한 문제점이 개선될 수 있다.Using frequency domain partitioning, this difficulty is largely solved, and characteristic frequencies can be easily extracted. The frequency band segmentation method is a method based on the Philips Audio Fingerprinting technique used for song recognition and is a method of calculating the energy of each region by dividing the frequency band to be observed in the FFT graph into several regions. If the energy of each region thus calculated is normalized by the energy of the entire observation region, a specific pattern appears. If the range of the equal number and the observation frequency band is appropriately adjusted, the specific pattern is uniquely displayed for each device. . The application of the frequency domain segmentation method can calculate the energy by grouping the frequency components appearing in the vicinity of a specific frequency into the same domain, and the aforementioned problems can be solved.

일 실시 예로서, 도 7e의 그래프는 도 7의 그래프에 등분수를 50, fwindow(관찰하려는 주파수대의 크기)를 1kHz로 설정하여 주파수대 분할 분석법을 적용한 그래프이다. 주파수대 분할 분석법은 수학식 2로 표현될 수 있다.As an example, the graph of FIG. 7E is a graph in which frequency division analysis is performed by setting an equal number to 50 and a frequency of fwindow (frequency band to be observed) to 1 kHz in the graph of FIG. The frequency band partitioning analysis can be expressed by Equation (2).

Figure pat00002
Figure pat00002

수학식 2에서, 수식 편의상 지수 평활은 생략하였다. 수학식 2에서, X는 FFT 변환 된 신호, Xwindowed는 window가 씌워진 X를 의미하며, N은 측정된 전압 데이터 수, m은 sampling rate, fwindow는 관찰하고자하는 주파수대의 크기이다. 또한, k는 FFT 변환 후 각 주파수에 대응되는 정의역 값을 의미하며 대응 관계는 수학식 3과 같다.In Equation (2), exponential smoothing is omitted for the sake of convenience. In Equation (2), X represents an FFT-transformed signal, Xwindowed represents X covered by a window, N represents a number of measured voltage data, m represents a sampling rate, and fwindow represents a frequency band to be observed. Also, k denotes a domain value corresponding to each frequency after the FFT transform, and the corresponding relationship is expressed by Equation (3).

Figure pat00003
Figure pat00003

그 후 p개의 영역으로 주파수대를 등분하여 각 영역의 주파수 성분을 제곱하여 더하고, 주파수대의 전체 에너지 값으로 정규화 해준다. Xwindowed를 p등분 했을 때 각 영역의 원소 수 q는 수학식 4와 같이 표현될 수 있다.Then, the frequency band is divided into p regions, and the frequency components of each region are squared and added, and normalized to the total energy value of the frequency band. When Xwindowed is divided by p, the number of elements q of each region can be expressed by Equation (4).

Figure pat00004
Figure pat00004

각 영역 당 에너지(Band Power; BP)는 수학식 5와 같이 표현될 수 있다.The band power (BP) per area can be expressed by Equation (5).

Figure pat00005
Figure pat00005

이러한 BP 배열은 등분수 만큼의 원소를 가진 배열이 되고, 이는 기기별 특징 추출에 이용될 수 있다.This BP array is an array with an equal number of elements, which can be used for feature extraction by device.

도 2의 인코딩부(112)는 주파수대 분할 분석법에 기초하여 두 가지 비교법을 사용할 수 있다. 첫 번째로, 도 2의 인코딩부(112)는 BP(i)의 값 자체를 비교할 수 있다. 비교 기준이 되는 배열인 BPref는 데이터베이스(140)에 등록된 각 기기별 전압데이터로부터 얻을 수 있다. 도 2의 인코딩부(112)는 새로 측정된 전압데이터의 BP 배열과 기준 배열(BPref)을 수학식 6과 같이 비교할 수 있다.The encoding unit 112 of FIG. 2 may use two comparison methods based on a frequency band division method. First, the encoding unit 112 of FIG. 2 can compare the value of BP (i) itself. BPref, which is an array serving as a comparison reference, can be obtained from the voltage data of each device registered in the database 140. The encoding unit 112 of FIG. 2 can compare the BP array of the newly measured voltage data and the reference array BPref as shown in Equation (6).

Figure pat00006
Figure pat00006

수학식 6은 BP 값의 오차율을 더하며, 더한 Yval 값이 작을수록 두 전압데이터의 FFT 스펙트럼은 유사하다고 판단될 수 있다. 이러한 BP 값 자체의 비교법은 관찰 주파수대의 전반적인 유사성을 보여준다고 할 수 있다.Equation (6) adds the error rate of the BP value, and the smaller the Yval value is, the more the FFT spectrum of the two voltage data can be judged to be similar. The comparison of the BP values themselves shows the overall similarity of the observation frequency band.

두 번째로, 도 2의 인코딩부(112)는 BP의 변화량을 비교할 수 있다. 도 2의 인코딩부(112)는 측정된 전압데이터로 만든 BP 배열에서의 인접 값들의 변화량과 대응되는 기준 배열(BPref)의 구간 간 변화량을 수학식 7과 같이 비교할 수 있다.Second, the encoding unit 112 in FIG. 2 can compare the amount of change in BP. The encoding unit 112 of FIG. 2 can compare the amount of change of the neighboring values in the BP array made of the measured voltage data and the amount of change between the intervals of the reference array BPref corresponding to Equation (7).

Figure pat00007
Figure pat00007

수학식 7은 BP의 변화량의 오차율을 더하며, 더한 Ydiff 값이 작을수록 두 전압데이터의 FFT 스펙트럼은 유사하다고 판단될 수 있다. 이러한 BP 변화량의 비교법은 BP 값 자체 비교법에서 놓치기 쉬운 피크와 같은 주파수 스펙트럼의 갑작스러운 변화를 잡아내어 이를 비교할 수 있다.Equation (7) adds the error rate of the variation amount of the BP, and the smaller the Ydiff value is, the more similar the FFT spectrum of the two voltage data can be judged to be. This comparison of BP variations can be used to compare and capture sudden changes in the frequency spectrum, such as peaks, which are easily missed in the BP value self comparison method.

도 7f 및 도 7g는 본 발명의 실시 예에 따른 피크 비교법을 설명하기 위한 도면이다. 도 7f는 측정된 기본 전압 신호에 푸리에 변환을 수행하고, 푸리에 변환 데이터에 지수평할 기법을 두번 수행한 그래프이다. 도 7g는 도 7f의 그래프에 피크 검출 기법을 적용한 그래프이다.7F and 7G are views for explaining a peak comparison method according to an embodiment of the present invention. FIG. 7F is a graph of performing the Fourier transform on the measured fundamental voltage signal and performing the exponential smoothing technique twice on the Fourier transform data. FIG. 7G is a graph showing a peak detection technique applied to the graph of FIG. 7F. FIG.

피크 비교법은 지수평활 된 FFT를 입력으로 하여 주파수 스펙트럼의 피크를 검출해내고 이를 비교하는 함수이다. 도 2의 인코딩부(112)는 아래의 두 조건에 기초하여 피크를 검출할 수 있다.The peak comparison method is a function that detects and compares the peaks of the frequency spectrum with an exponential smoothed FFT as input. The encoding unit 112 in FIG. 2 can detect a peak based on the following two conditions.

(조건 1) 도 7f에서, X(i)의 크기가 전체 스펙트럼의 중앙값*α 보다 크다.(Condition 1) In FIG. 7F, the magnitude of X (i) is larger than the median value * of the entire spectrum.

(조건 2) 도 7f에서, X(i)로부터 X(i+1) 또는 X(i+2), X(i+3) 중 최대값까지의 증가율이 β보다 크다.(Condition 2) In Fig. 7F, the rate of increase from X (i) to X (i + 1) or X (i + 2) and X (i + 3) is greater than?.

도 2의 인코딩부(112)는 i를 증가시켜나가며 위 두 조건을 만족하는 X(i)를 찾은 뒤, i<k인 k에 대하여 X(k), X(k+1), X(k+2)가 모두 중앙값*α 보다 작아지는 k의 최소값을 j라고 할 때, X(i-γ*N/m) 내지 X(j+γ*N/m) 값 중 최대값을 피크라고 판단할 수 있다. 여기서 N은 데이터 샘플 수, m은 sampling rate이며, α, β, γ는 민감도 상수로서 측정환경에 따라 피크를 정확하게 골라내는 값으로 설정된다. α와 β가 커질수록 피크에 대한 기준이 엄격해진다. γ는 잠정적으로 피크라고 판단한 주파수에 대해, 앞뒤로 γHz만큼의 거리에 또 다른 피크가 있는지 확인하도록 하여 피크가 노이즈로 인해 중복으로 검출되지 않도록 한다. 일 실시 예로서, 도 7g는 α=2, β=0.8, γ=10로 설정하고 피크를 검출한 결과이다.The encoding unit 112 of FIG. 2 increases i, finds X (i) satisfying the above two conditions, and then finds X (k), X (k + 1), X (J + N * m) to X (j + gamma * N / m), where j is the minimum value of k that is smaller than the median value * . Where N is the number of data samples, m is the sampling rate, and α, β, and γ are sensitivity constants and are set to values that accurately select peaks according to the measurement environment. As α and β become larger, the criterion for the peak becomes strict. For a frequency judged to be a potential peak, gamma is checked to see if there is another peak at a distance of? Hz back and forth so that the peak is not detected as redundant due to noise. As an example, FIG. 7G shows a result of detecting a peak by setting? = 2,? = 0.8 and? = 10.

도 2의 인코딩부(112)는 도 7g의 피크 검출 기법으로 추출한 피크 주파수들을 담은 배열을 P(i)라 하고, 이를 데이터베이스(140)에 저장된 기기별 데이터로부터의 P(i)와 비교하여 피크 비교 값(Ypeak)을 획득할 수 있다. 도 2의 인코딩부(112)는 비교 시 두 배열에 같은 주파수 값(이 때 같은 피크라 하더라도 계산된 피크 주파수에 약간의 차이가 있을 수 있으므로 ±δHz의 민감도 상수를 둔다)이 있을 때마다 1씩 더한 후, 두 배열중 인자수가 더 많은 배열의 인자수로 나누어줄 수 있다. 한편, 수학식 6 및 수학식 7의 비교법과 같은 경향을 갖게 하고자, 이 값을 1에서 빼주어 이를 Ypeak로 설정한다. 피크 비교 값(Ypeak)이 작을수록 두 전압데이터의 FFT 스펙트럼은 유사하다고 판단될 수 있다. 기기마다 고유의 패턴으로 피크를 만들어 내므로, 이를 비교하여 일치여부를 판단할 수 있다.The encoding unit 112 of FIG. 2 compares the peak frequencies extracted by the peak detection technique of FIG. 7G with P (i) and compares it with P (i) from the device-specific data stored in the database 140, The comparison value Ypeak can be obtained. The encoding unit 112 in FIG. 2 compares the two frequencies with the same frequency value (when there is a difference in the calculated peak frequency even though the same peak is present, the sensitivity constant of +/- Hz is set) After the addition, you can divide two arrays by the number of arguments in the array with more arguments. On the other hand, in order to have a tendency similar to the comparison method of Equations (6) and (7), this value is subtracted from 1 and set to Ypeak. As the peak comparison value (Ypeak) is smaller, the FFT spectrum of the two voltage data can be judged to be similar. Since a peak is generated in a unique pattern for each device, it can be compared to determine whether or not the peak is coincident.

도 2의 인코딩부(112)는 주파수대 분할 분석법에 기초하여 비교값들(Yval, Ydiff)을 생성할 수 있고, 피크 비교법에 기초하여 비교값(Ypeak)를 생성할 수 있다. 생성된 비교값들(Yval, Ydiff, Ypeak)은 도 2의 판단부(113)로 전송될 수 있다.The encoding unit 112 in FIG. 2 can generate the comparison values (Yval, Ydiff) based on the frequency band division method and can generate the comparison value (Ypeak) based on the peak comparison method. The generated comparison values (Yval, Ydiff, Ypeak) may be transmitted to the determination unit 113 of FIG.

도 8a 및 도 8b는 도 2의 판단부 및 학습부에서 사용되는 학습 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다. 도 8a는 로지스틱 회귀법(Logistic Regression)의 기본적인 시스템을 보여주는 도면이다. 도 8b는 로지스틱 회귀법에 사용되는 시그모이드(Sigmoid) 함수를 보여주는 도면이다.8A and 8B are diagrams for explaining a learning algorithm used in the determination unit and the learning unit in FIG. 8A is a diagram showing a basic system of a logistic regression. FIG. 8B is a diagram showing a Sigmoid function used in the logistic regression method. FIG.

로지스틱 회귀법은 독립변수의 선형결합을 통해 사건의 발생가능성을 예측하는 방법이다. 출력(종속 변수)이 입력(독립 변수)의 선형 결합으로 나타난다는 점이 선형 회귀와 흡사하나, 종속 변수가 두 가지의 범주로 나뉜다는 점에서 다르며 이를 이항 분류(Binomial Classification)에 이용할 수 있다.Logistic regression is a method of predicting the likelihood of an event through linear combination of independent variables. The fact that output (dependent variable) appears as a linear combination of inputs (independent variable) is similar to linear regression, but differs in that the dependent variable is divided into two categories and can be used for binomial classification.

도 8a에서, 보정인자 B는 1 입력에 대한 가중치 W0으로 해석할 수도 있다. 로지스틱 회귀법은 간단히 말해 n개의 독립변수로 구성된 n차원 공간의 점들을 2개의 영역으로 나누는 방정식(2차원이면 선, 3차원이면 평면 등)을 통해 입력된 데이터를 원하는 값(Y)으로 분류하도록 가중치인자(W1,W2,...,Wn)를 결정하는 과정이다. 입력변수와 가중치의 선형결합(Z)은 일정하지 않은 범위의 값을 가지므로, 계산의 편리함을 위해 이를 0과 1 사이의 값을 갖도록 변형하는데, 이 과정을 활성화(Activation)라고 한다. 로지스틱 회귀법의 활성화는 일반적으로 도 8b의 시그모이드 함수를 사용한다. 시그모이드 함수는 수학식 8과 같이 표시될 수 있다.8A, the correction factor B may be interpreted as a weight W0 for one input. The logistic regression is simply a weighting function to classify the input data into a desired value (Y) through equations dividing the points of the n-dimensional space consisting of n independent variables into two regions (two-dimensional lines and three- (W1, W2, ..., Wn). Since the linear combination (Z) of the input variable and the weight has a value in a range that is not constant, it is transformed to have a value between 0 and 1 for convenience of calculation. This process is called activation. The activation of the logistic regression method generally uses the sigmoid function of FIG. 8b. The sigmoid function can be expressed as Equation (8).

Figure pat00008
Figure pat00008

시그모이드 함수는 x=0에서 0.5의 값을 가지며, 이를 기준으로 원점대칭인 함수이다. 시그모이드 함수를 이용하면 Z값이 어떤 값이든 관계없이 활성화과정(A=f(Z))을 거친 후의 A는 0부터 1 사이의 값을 갖게 된다. 이렇게 얻은 A값을 0과 1중 더 가까운 값으로 바꿔주면 이 결과 값이 시스템의 출력인 Y’이 된다. 특정 입력 X에 대한 출력 Y를 알고 있을 때, Y’이 Y와 같아지도록 W를 조정해줄 수 있는데, 이 과정을 역전파(Back-Propagation)라고 하며 이를 통해 시스템의 지도 학습(Supervised Learning)이 수행될 수 있다. 그 후 새로운 입력 X를 넣어 주면 결과 값이 0과 1의 두 그룹 중 어디에 속하는지 추측할 수 있게 된다. 이때 충분한 개수의 입출력 데이터를 이용해 시스템을 학습시키면 W값이 상당히 정교해져 추측 값이 정답에 점점 가까워진다. 이러한 방식으로 로지스틱 회귀법은 입력 인자에 대해 두 그룹 중 하나로 응답하는 이항 분류 시스템을 만들어준다.The sigmoid function has a value of 0.5 at x = 0, and is a function that is a circle-symmetric based on this. Using the sigmoid function, A has a value between 0 and 1 after the activation process (A = f (Z)) regardless of the Z value. If you convert the resulting value of A to a value closer to 0 and 1, the result will be the output of the system, Y '. If you know the output Y for a particular input X, you can adjust W so that Y 'equals Y. This process is called Back-Propagation, which allows the system to perform Supervised Learning . If you then enter a new input X, you can guess which of the two groups 0 and 1 the result belongs to. At this time, if you learn the system using a sufficient number of I / O data, the W value becomes quite elaborate and the guess value becomes closer to the correct answer. In this way, logistic regression produces a binomial classification system that responds to one of two groups for the input factor.

기본적인 로지스틱 회귀법의 출력이 두 그룹 중 하나로 표현된다면, 다항 로지스틱 회귀법(Multinomial Logistic Regression, 또는 Softmax Regression)은 이를 응용하여 출력을 세 개 이상의 그룹으로 분류하는 알고리즘이다. W 조합 한 개가 출력을 두 종류로 분류하므로, W 조합이 분류되어야 하는 그룹의 개수(g)만큼 있다면 출력을 2g개의 영역으로 분류할 수 있다. 예를 들면, 출력이 A, B, C 그룹으로 나눠져야 할 때, 세 개의 W 조합이 있으면 각 조합이 각각 A or Not A, B or Not B, C or Not C를 구분하여 최종적으로 각 입력을 23개의 영역 중 한 곳으로 분류하게 한다. 따라서 m개의 입력변수가 있고 g개의 그룹이 있을 때 가중치 배열은 수학식 9와 같이 표현할 수 있다.If the output of the basic logistic regression method is expressed as one of two groups, Multinomial Logistic Regression (or Softmax Regression) is an algorithm that classifies the output into three or more groups by applying it. W Combination One output classifies the output into two types, so if the W combination is equal to the number of groups (g) to be classified, the output can be classified into 2 g regions. For example, when the output should be divided into A, B, and C groups, if there are three W combinations, each combination is divided into A or Not A, B or Not B, and C or Not C, of the 23 zones will be divided into one place. Therefore, when there are m input variables and there are g groups, the weight arrangement can be expressed as Equation (9).

Figure pat00009
Figure pat00009

이때 W의 0번째 인자는 보정 값 B를 1입력에 대한 가중치로 간편히 표현한 것이다. 이 때 m개의 입력변수로 이루어진 데이터 n개의 입력에 대한 응답 Z는 수학식 10과 같이 표현할 수 있다.In this case, the 0th factor of W is a simple expression of the correction value B as a weight for one input. In this case, a response Z to n inputs of data composed of m input variables can be expressed as Equation (10).

Figure pat00010
Figure pat00010

다항 로지스틱 회귀법의 활성화 과정은 시그모이드 함수 대신 일반적으로 소프트맥스(Softmax) 함수를 사용할 수 있다. 시그모이드 함수의 결과 값이 0과 1 사이의 값 한 개였다면, 소프트맥스 함수의 결과는 g(그룹 수)개이며, 각각은 0과 1 사이의 값을 갖고 이를 모두 더하면 1이 된다. 소프트맥스 함수를 행렬로 표현하면 수학식 11과 같이 표현할 수 있다.The activation process of polynomial logistic regression can use softmax function instead of sigmoid function. If the result of the sigmoid function is a value between 0 and 1, the result of the soft max function is g (number of groups), each of which has a value between 0 and 1, If the soft max function is represented by a matrix, it can be expressed as Equation (11).

Figure pat00011
Figure pat00011

정의에 의해 A 행렬의 각 원소는 0부터 1 사이의 값이며, 각 열의 합은 1이 된다. 여기서 Ai,j는 j번째 입력이 i그룹일 확률을 의미한다. 본 발명에서 목적으로 하는 것은 각 입력에 대해 g개의 기기 중 한 개로 매칭시키는 것이므로, 행렬 A의 각 열마다 가장 큰 값을 선택해야 한다. 따라서, 다항 로지스틱 회귀법에서는 도 8a의 이항 분류(Binomial Classification) 대신에 ‘One-Hot Encoding’기법을 적용해야 한다. 이 기법을 각 열에 적용하여 가장 큰 값을 1, 나머지를 0으로 하는 행렬을 구하면 이것이 Y', 즉, 로지스틱 회귀 시스템의 출력이 된다. 요약하자면, m개의 입력변수를 갖는 데이터 n개를 시스템에 입력하였을 때 나오는 g*n행렬의 출력 Y'에서, Yi,j=1인 것을 찾아 j번째 입력이 i그룹에 해당되는 것임을 추측하는 것이 다항 로지스틱 회귀의 순전파(Forward Propagation)이다.By definition, each element of A matrix is a value between 0 and 1, and the sum of each column is 1. Where A i, j means the probability that the j-th input is an i-th group. The object of the present invention is to match one of g devices with respect to each input, so the largest value should be selected for each column of the matrix A. Therefore, in the polynomial logistic regression method, the 'One-Hot Encoding' technique should be applied instead of the binomial classification of FIG. 8A. Applying this technique to each column yields a matrix with the largest value of 1 and the remainder of 0, which is the output of the logistic regression system, Y '. In summary, we assume that Y i, j = 1 in the output Y 'of the g * n matrix when inputting n data with m input variables into the system and guessing that the j-th input corresponds to the i group Is the Forward Propagation of the polynomial logistic regression.

이제 다항 로지스틱 회귀법으로 구성한 시스템이 각 입력을 g개의 그룹 중 한곳으로 정확히 대응시키는 가중치행렬 W를 구해야 한다. 초기에는 W를 알 수 없으므로 임의의 값으로 둔다. 여기에 입력 X를 넣어 계산한 Y'를 실제 대응되는 값을 통해 만든 Y와 비교하여, 두 행렬이 같아지도록 W를 수정해 준다. 이러한 과정을 역전파 알고리즘(Back-Propagation)이라고 하며, 다항 로지스틱 회귀법에서는 역전파 알고리즘으로 크로스 엔트로피(Cross Entropy) 기법을 사용한다.Now, the system constructed by the polynomial logistic regression method should obtain the weighting matrix W that accurately maps each input to one of g groups. Since W is not known at the beginning, it is set to an arbitrary value. Compute Y with the input X here and compare it with the Y created by the actual corresponding value, and modify W so that the two matrices are equal. This process is called Back-Propagation. In the polynomial logistic regression method, a cross entropy technique is used as a back propagation algorithm.

Y와 Y'의 차이를 수치적으로 표현한 것을 비용함수(Cost Function)라고 하는데, 크로스 엔트로피 기법에서는 비용함수(H)를 수학식 12 및 수학식 13과 같이 표현할 수 있다.A cost function is a numerical representation of a difference between Y and Y '. In a cross entropy technique, a cost function H can be expressed by Equations (12) and (13).

Figure pat00012
Figure pat00012

Figure pat00013
Figure pat00013

수학식 11에서, -logAi,j는 Ai,j가 1일 때 0이며, 0일 때 양의 무한대로 발산한다. 여기에 Yi,j를 곱해서 더해주면 Yi,j와 Ai,j가 같을 때 비용함수(H)는 0이고, 다를 때 비용함수(H)는 최대 무한대까지 발산하는 것을 수식으로부터 확인할 수 있다.In Equation (11), -logA i, j is 0 when A i, j is 1, and diverges to positive infinity when it is 0. If we add Y i, j to this, we can see from the equation that the cost function (H) is 0 when Y i, j and A i, j are equal, and the cost function (H) .

역전파 과정에서 행렬 X는 입력으로서 변하지 않는 값이므로 가중치 인자들에 곱해진 상수로 생각할 수 있으며, 비용함수(H)는 Wa0 내지 Wgm의 독립변수 구성된 함수임을 알 수 있다. 따라서, 비용함수(H)에 W에 대한 gradient을 취하는 것이 가능하다(수학식 14).In the back propagation process, the matrix X is a constant that is not changed as an input, so it can be thought of as a constant multiplied by the weighting factors, and the cost function (H) is a function composed of independent variables Wa0 to Wgm. Therefore, it is possible to take a gradient for W in the cost function H (Equation 14).

Figure pat00014
Figure pat00014

∇H는 비용함수(H)를 증가시키는 방향의 벡터이므로, 비용함수(H)를 감소시키려면 W 행렬이 만드는 g*(m+1) 차원 상의 점을 W0라 할 때 이 점이 -∇H|W=W0 방향으로 움직여야한다. 그러므로 학습율(Learning Rate)을 α라 할 때 역전파 과정을 거친 후의 W는 수학식 15과 같이 변할 수 있다.Since ∇H is a vector that increases the cost function H, to reduce the cost function H, let W0 be a point on the g * (m + 1) dimension produced by the W matrix. W = W0 direction. Therefore, when learning rate is α, W after the back propagation process can be changed as shown in equation (15).

Figure pat00015
Figure pat00015

이것은 W행렬의 각 인자 Wi,j가 수학식 16과 같이 변함을 의미한다.This implies that each factor W i, j of the W matrix changes as shown in equation (16).

Figure pat00016
Figure pat00016

학습율 α는 0.1, 0.01, 0.001 등으로 줄여나가며 비용함수가 가장 빠르게 감소하도록 조정될 수 있다. 이렇게 W가 조정된 시스템에 다시 입력 X를 넣어주면 출력인 A와 그에 따른 Y'는 Y값에 조금 더 가까워진다.The learning rate α is reduced to 0.1, 0.01, and 0.001, and the cost function can be adjusted to the fastest decrease. If you put the input X back into the system where W is adjusted, the output A and hence the Y 'will be a little closer to the Y value.

다항 로지스틱 회귀법 및 크로스 엔트로피 기법의 과정을 충분히 거치면 ∇H가 거의 0에 도달하며, W와 비용함수(H)는 거의 변하지 않게 된다. 본 발명에서는 이러한 시점을 |Wnew-Wo|의 모든 원소 값의 절대값의 합이 ε보다 작아지는 지점으로 정의한다. ε는 시스템 매개변수로서 예시적으로 학습율 α와 같은 값으로 가정한다. 이 지점에서 비용함수(H)는 극소값(local minimum)에 도달한다고 판단할 수 있으며, 이때 A는 Y에 local에서 가장 근접하게 접근한다. 또한, Y'은 이상적인 경우 Y와 일치하게 된다. 비용함수(H)가 강오목(strictly concave)하거나, 배드 데이터(bad data)가 다수 존재할 경우 Y'가 Y와 같지 않을 수 있다. 이러한 경우 W를 새로운 임의의 값으로 주고 다른 극소값(local minimum)을 찾거나, 배드 데이터(bad data)를 골라내 제거하고 학습을 다시 할 수 있다.When the polynomial logistic regression method and the cross entropy method are sufficiently performed, ∇H reaches almost 0, and the W and the cost function (H) hardly change. In the present invention, this point is defined as a point at which the sum of the absolute values of all the element values of | Wnew-Wo | becomes smaller than?. ε is assumed to be the same as the learning rate α as an example of a system parameter. At this point, we can determine that the cost function (H) reaches a local minimum, where A approaches the local closest to Y at local. In addition, Y 'coincides with Y in an ideal case. Y 'may not be equal to Y if the cost function H is strictly concave or there are many bad data. In this case, W can be set as a new arbitrary value, another minimal value can be found, bad data can be removed, and the learning can be resumed.

그러한 일 없이 Y'=Y가 되도록 W가 정해졌다면, 시스템의 학습이 성공적으로 끝났다고 판단할 수 있다. 학습시킨 데이터 수가 충분히 많고 다양했다면, 학습 후의 W는 새로운 입력에 대해서도 높은 확률로 성공적인 분류가 가능할 것이다.If W is determined so that Y '= Y without doing so, it can be judged that the learning of the system has been successfully completed. If the number of learned data is large enough, then the post-learning W will be able to successfully classify new inputs with high probability.

도 2의 학습부(114)는 다항 로지스틱 회귀법 및 크로스 엔트로피 기법을 사용하여 학습을 수행할 수 있다. 도 2의 판단부(113)는 다항 로지스틱 회귀법 및 크로스 엔트로피 기법을 이용하여 새로운 입력에 기초하여 현재 사용중인 기기를 식별할 수 있다.The learning unit 114 of FIG. 2 may perform learning using a polynomial logistic regression method and a cross entropy technique. The determination unit 113 of FIG. 2 can identify the device currently in use based on the new input by using the polynomial logistic regression method and the cross entropy method.

이상에서와 같이 도면과 명세서에서 실시 예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허 청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.The embodiments have been disclosed in the drawings and specification as described above. Although specific terms have been employed herein, they are used for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the invention as defined in the claims or the claims. Therefore, those skilled in the art will appreciate that various modifications and equivalent embodiments are possible without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.

10: 분전반
11: 내부 배선
21~2n: 기기들
100: 가전기기 모니터링 장치
110: 모니터링 장치
111: 수신부
112: 인코딩부
113: 판단부
114: 학습부
115: 출력부
120: 제1 계량기
121: 제1 통신부
122: 제1 전력-전압 측정기
130: 제2 계량기
131: 제2 통신부
132: 제2 전력-전압 측정기
133: 복합센서
140: 데이터베이스
10: Distribution board
11: Internal wiring
21 ~ 2n: Devices
100: Home appliance monitoring device
110: Monitoring device
111: Receiver
112: encoding section
113:
114:
115:
120: First meter
121: first communication section
122: First power-voltage meter
130: Second meter
131:
132: Second power-voltage meter
133: Composite sensor
140: Database

Claims (14)

분전반으로부터 전력을 공급받는 복수의 기기들의 사용 상태를 식별하는 가전기기 모니터링 시스템에 있어서,
상기 기기들이 연결된 내부 배선 상에서 상기 분전반에 인접한 제1 위치에서 상기 기기들의 사용 전력 또는 전압을 측정하는 제1 계량기;
상기 내부 배선 상에서 상기 제1 위치와 다른 제2 위치에서 상기 기기들의 사용 전력 또는 전압을 측정하는 제2 계량기; 그리고
상기 제1 계량기에 의해 측정된 제1 전력-전압 데이터 및 상기 제2 계량기에 의해 측정된 제2 전력-전압 데이터를 이용하여 상기 기기들의 사용 상태를 식별하는 모니터링 장치를 포함하되,
상기 제2 계량기는 상기 제1 및 제2 전력-전압 데이터가 측정되는 시점의 물리적 환경 정보를 측정하는 복합센서를 포함하고,
상기 모니터링 장치는 상기 제1 및 제2 전력-전압 데이터와 상기 물리적 환경 정보를 함께 고려하여 상기 기기들의 사용 상태를 식별하는 가전기기 모니터링 시스템.
A household appliance monitoring system for identifying a use state of a plurality of appliances receiving power from a distribution board,
A first meter for measuring the power or voltage used by the devices at a first location adjacent to the distribution board on an internal wiring to which the devices are connected;
A second meter for measuring a usage power or voltage of the devices at a second location different from the first location on the internal wiring; And
And a monitoring device for identifying the use state of the devices using the first power-voltage data measured by the first meter and the second power-voltage data measured by the second meter,
Wherein the second meter includes a composite sensor for measuring physical environment information at a time when the first and second power-voltage data are measured,
Wherein the monitoring device identifies the use state of the devices by considering the first and second power-voltage data and the physical environment information together.
제1항에 있어서,
상기 제1 및 제2 전력-전압 데이터는 현재 사용 중이 기기들의 총 사용 전력 패턴 또는 총 사용 전압 패턴을 포함하는 가전기기 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the first and second power-voltage data comprise a total used power pattern or a total used voltage pattern of the devices currently in use.
제1항에 있어서,
상기 물리적 환경 정보는 조도, 소리, 온도 또는 습도에 관한 데이터를 포함하는 가전기기 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the physical environment information includes data on illuminance, sound, temperature, or humidity.
제1항에 있어서,
상기 제1 계량기는 유선 또는 무선 통신을 통해 상기 제2 계량기로부터 상기 제2 전력-전압 데이터 및 상기 물리적 환경 정보를 수신하고,
상기 모니터링 장치는 상기 제1 계량기로부터 상기 제1 전력-전압 데이터, 상기 제2 전력-전압 데이터 및 상기 물리적 환경 정보를 수신하는 수신부를 포함하는 가전기기 모니터링 시스템.
The method according to claim 1,
Wherein the first meter receives the second power-voltage data and the physical environment information from the second meter via wired or wireless communication,
Wherein the monitoring device comprises a receiver for receiving the first power-voltage data, the second power-voltage data and the physical environment information from the first meter.
제4항에 있어서,
상기 모니터링 장치는,
지수 평활 기법, 주파수대 분할 분석법 및 피크 비교법에 따라 상기 제1 전력-전압 데이터, 상기 제2 전력-전압 데이터 및 상기 물리적 환경 정보를 인코딩하여 비교 데이터를 생성하는 인코딩부;
학습 알고리즘을 통해 상기 비교 데이터에 가중치를 적용하고, 상기 가중치가 적용된 데이터를 데이터베이스로부터 수신된 기기별 기준 데이터와 비교하여 현재 사용 중인 기기를 식별하는 가전기기 판단 시스템을 포함하는 판단부; 그리고
상기 판단부의 식별 결과를 디스플레이에 표시하거나 상기 데이터베이스에 저장하는 출력부를 포함하는 가전기기 모니터링 시스템.
5. The method of claim 4,
The monitoring device includes:
An encoding unit encoding the first power-voltage data, the second power-voltage data, and the physical environment information according to an exponential smoothing scheme, a frequency band division scheme, and a peak comparison scheme to generate comparison data;
A judgment unit including a household appliance judgment system for applying a weight to the comparison data through a learning algorithm and comparing the weighted data with reference data for each appliance received from the database to identify the appliance currently in use; And
And an output unit for displaying the identification result of the determination unit on the display or storing the result in the database.
제5항에 있어서,
상기 모니터링 장치는 상기 학습 알고리즘을 통해 상기 가전기기 판단 시스템을 학습하여 상기 가중치를 수정하는 학습부를 포함하는 가전기기 모니터링 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the monitoring apparatus includes a learning unit that learns the home appliance determination system through the learning algorithm and corrects the weight.
제6항에 있어서,
상기 학습부는 동일한 상황에서 상기 제1 및 제2 계량기로부터 측정된 복수의 측정 데이터를 상기 학습 알고리즘에 입력하여 상기 가중치를 결정하는 가전기기 모니터링 시스템.
The method according to claim 6,
Wherein the learning unit inputs the plurality of measurement data measured from the first and second meters in the same situation to the learning algorithm to determine the weight.
제5항에 있어서,
상기 인코딩부는 상기 제1 및 제2 계량기에서 측정된 시간 영역 데이터를 푸리에 변환에 의해 주파수 영역 데이터를 생성하고, 상기 지수 평활 기법을 통해 상기 주파수 영역 데이터에서 잡음을 제거하는 가전기기 모니터링 시스템.
6. The method of claim 5,
Wherein the encoding unit generates frequency domain data by Fourier transforming the time domain data measured by the first and second meters and removes noise from the frequency domain data through the exponential smoothing technique.
제8항에 있어서,
상기 인코딩부는 상기 주파수대 분할 분석법을 통해 잡음이 제거된 주파수 영역 데이터를 설정된 주파수대 내에서 특정 개수의 영역으로 등분하고, 각 영역에서 주파수 성분값의 제곱의 합 또는 절대 합을 이용하여 상기 비교 데이터를 생성하는 가전기기 모니터링 시스템.
9. The method of claim 8,
The encoding unit divides the noise-removed frequency-domain data into a predetermined number of regions in the frequency band by the frequency-division-based analysis method, and generates the comparison data using the sum or the absolute sum of the frequency component values in each region Home appliance monitoring system.
제8항에 있어서,
상기 인코딩부는 상기 피크 분석법을 통해 잡음이 제거된 주파수 영역 데이터에서 피크 주파수를 검출하고, 상기 피크 주파수의 배열을 이용하여 상기 비교 데이터를 생성하는 가전기기 모니터링 시스템.
9. The method of claim 8,
Wherein the encoding unit detects the peak frequency in the noise-removed frequency-domain data through the peak analysis and generates the comparison data using the array of the peak frequencies.
분전반으로부터 전력을 공급받는 복수의 기기들의 사용 상태를 식별하는 가전기기 모니터링 방법에 있어서,
상기 분전반에 근접한 제1 위치에서 상기 기기들이 사용하는 전력 또는 전압 정보를 포함하는 제1 전력-전압 데이터를 측정하는 단계;
상기 제1 위치와 다른 제2 위치에서 상기 기기들이 사용하는 전력 또는 전압 정보를 포함하는 제2 전력-전압 데이터를 측정하는 단계;
상기 제2 위치에서 상기 기기들의 물리적 상태 정보를 측정하는 단계;
상기 제1 및 제2 전력-전압 데이터에 가중치를 적용하여 제1 및 제2 가중 데이터를 생성하는 단계;
상기 제1 및 제2 가중 데이터와 데이터베이스에 저장된 기기별 전력-전압 기준 데이터를 비교하는 단계;
상기 제1 및 제2 가중 데이터가 상기 기기별 전력-전압 기준 데이터와 일치하지 않는 경우, 상기 물리적 상태 정보와 상기 데이터베이스에 저장된 물리적 상태 기준 데이터를 비교하는 단계; 그리고
상기 물리적 상태 정보가 상기 물리적 상태 기준 데이터와 일치하지 않는 경우, 상기 제1 가중 데이터, 제2 가중 데이터 및 상기 물리적 상태 정보를 새로운 기준 데이터로 상기 데이터베이스에 저장하는 가전기기 모니터링 방법.
A household appliance monitoring method for identifying a use state of a plurality of appliances receiving power from a distribution panel,
Measuring first power-voltage data comprising power or voltage information used by the devices at a first location proximate to the distribution board;
Measuring second power-voltage data comprising power or voltage information used by the devices at a second location other than the first location;
Measuring physical state information of the devices at the second location;
Applying a weight to the first and second power-voltage data to produce first and second weighted data;
Comparing the first and second weighted data with device-specific power-voltage reference data stored in a database;
Comparing the physical state information with physical state reference data stored in the database if the first and second weighted data do not match the device specific power-voltage reference data; And
Wherein the first weighted data, the second weighted data, and the physical state information are stored in the database as new reference data when the physical state information does not match the physical state reference data.
제11항에 있어서,
상기 제1 및 제2 가중 데이터가 상기 기기별 전력-전압 기준 데이터와 일치하는 경우, 상기 기기별 전력-전압 기준 데이터에 기초하여 현재 사용 중인 기기를 식별하는 가전기기 모니터링 방법.
12. The method of claim 11,
And if the first and second weighted data coincide with the device-specific power-voltage reference data, identifies the device currently in use based on the device-specific power-voltage reference data.
제11항에 있어서,
상기 물리적 상태 정보가 상기 물리적 상태 기준 데이터와 일치하는 경우, 상기 기기별 전력-전압 기준 데이터에 기초하여 현재 사용 중인 기기를 식별하는 가전기기 모니터링 방법.
12. The method of claim 11,
And if the physical state information matches the physical state reference data, identifies the device currently in use based on the device-specific power-voltage reference data.
제11항에 있어서,
상기 제1 전력-전압 데이터, 상기 제2 전력-전압 데이터 및 상기 물리적 상태 정보는 동일한 시점에 측정되는 가전기기 모니터링 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the first power-voltage data, the second power-voltage data, and the physical state information are measured at the same time.
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