KR20190123363A - 전열 기기를 판별하여 안전 서비스를 제공하는 장치 및 클라우드 서버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전열 기기를 판별하여 안전 서비스를 제공하는 장치 및 클라우드 서버에 관한 것으로 무선 전력 센싱 장치는 측정부가 측정한 전력 사용량에서 구형파가 발생하는 시점을 검출하여 무효전력 변화율에 기반하여 전열 기기를 판별하여, 전력 사용량의 변화량에 따라 전열 기기가 일정 기간 동작하는지를 확인하는 중앙제어부를 포함한다.

Description

전열 기기를 판별하여 안전 서비스를 제공하는 장치 및 클라우드 서버{DEVICE AND CLOUD SERVER PROVIDING SAFTY SERVICE BY DISTINGUISHING ELECTROTHERMIC DEVICE}

본 발명은 전열 기기를 판별하여 안전 서비스를 제공하는 장치 및 클라우드 서버에 관한 기술이다.

댁내 가전 기기들은 콘센트에 연결되어 에너지를 제공받으며 콘센트에서 연결을 해제하거나 턴오프 될 경우 에너지의 사용이 중단된다. 한편, 가전 기기들 중에서 전열 기기들은 에너지 사용량이 높으면서 또한 화재의 위험성을 가지고 있는 기기들이다. 따라서 이들의 화재 가능성을 막기 위해 기기가 넘어질 경우 기기를 오프시키는 장치 또는 기기에서 과열이 발생시 전기를 차단하는 장치들이 기기 내에 구성된다.

그러나, 이러한 기기의 에너지 차단 방식은 기계적인 방식에 의한 것으로 동작하지 않을 수 도 있다. 또한, 이러한 방식은 기기가 매우 위험한 정도까지 켜진 상태에서 발생한다는 점에서 사전에 이를 차단하여 안전성을 확보하는 것에는 한계가 있어왔다.

따라서, 전열 기기의 에너지 사용량을 체크하여 이를 사용자에게 적시에 통지하는 기술이 필요하다. 이와 관련하여 한국 등록특허 10-1555942호의 경우 에너지 계측 장치로 분전반 내부에 계측장치가 일체로 결합되는 구성을 제시하고 있다. 그러나 이러한 구성은 특정한 제품의 에너지 사용량을 확인하는 알고리즘이 전혀 제시되어 있지 않으며, 전체 에너지 사용량의 변화만을 확인할 수 있다. 특히 전열 기기의 에너지 사용량을 확인하여 이를 사용자에게 알려주는 프로세스나 구체적인 구성에 대해서는 전술한 문서에 제시되어 있지 않다.

따라서, 전열 기기의 상태를 확인할 수 있도록 하는 기술을 개별 전열 기기에 구현하기에는 많은 비용이 소요되는바, 본 명세서에서는 개별 기기의 설치를 필요로 하지 않도록 구성하는 방안에 대해 살펴본다.

본 명세서에서는 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 기기들의 전력 사용량에 대한 정보에 기반하여 전열 기기들의 사용 상태를 효과적으로 판별하는 방안을 제시하고자 한다.

또한, 본 명세서에서는 전열 기기들의 전력 사용량을 모니터링하여 일정 시간 이상 사용 중일 경우 화재의 위험을 방지하기 위해 사용자의 스마트 디바이스에게 사용 정보를 제공하여 안전성을 확보하고자 한다.

본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 센싱 장치는 측정부가 측정한 전력 사용량에서 구형파가 발생하는 시점을 검출하여 무효전력 변화율에 기반하여 전열 기기를 판별하여, 전력 사용량의 변화량에 따라 전열 기기가 일정 기간 동작하는지를 확인하는 중앙제어부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 센싱 장치는 중앙제어부의 확인에 따라 전열 기기가 일정 기간 이상 동작하는 경우, 미리 식별정보가 등록된 스마트 디바이스에게 전열 기기의 식별 정보 및 동작 시간을 전송하는 통신부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 클라우드 서버는 무선 전력 센싱 장치가 전송하는 전력 사용량의 변화량에 따라 구형파가 발생하는 시점을 검출하여 무효전력 변화율에 기반하여 전열 기기를 판별하여, 전력 사용량의 변화량에 따라 전열 기기가 일정 기간 동작하는지를 확인하는 서버제어부를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 클라우드 서버는 서버제어부의 확인에 따라 전열 기기가 일정 기간 이상 동작하는 경우, 미리 식별정보가 등록된 스마트 디바이스에게 전열 기기의 식별 정보 및 동작 시간을 전송하는 스마트 디바이스 통신부를 포함한다.

본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 분전반 내에 센싱 장치를 설치함으로써 건물 내의 전열 기기들의 전력 사용량과 사용 상태, 그리고 사용 시간을 확인할 수 있다.

본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 사용자가 사용하는 전열기기가 오프되지 않은 상태 혹은 동작을 유지하는 상태가 지속될 경우 이를 사용자의 스마트 디바이스에게 알림 메시지로 전송하여 안전성을 확보할 수 있다.

본 발명의 효과는 전술한 효과에 한정되지 않으며, 본 발명의 당업자들은 본 발명의 구성에서 본 발명의 다양한 효과를 쉽게 도출할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 센싱 장치의 구성을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전열 기기가 켜지는 상태, 즉 온 상태를 판별하는 과정을 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 사용의 변화를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 중앙제어부가 기기의 정보를 저장하는 등록 절차를 수행하는 과정을 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 중앙제어부가 전열 기기를 판별하는 알고리즘의 동작 과정을 제시하는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 기기별 무효전력과 단계별 유효 전력의 사용 크기를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 클라우드 서버의 구성을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 서버 제어부에 저장되는 무선전력 센싱 장치 및 이에 대응하여 등록된 전열 기기의 세부적인 정보를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 센싱 장치 및 다른 가전 기기들의 구성을 보여주는 도면이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다. 또한, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가질 수 있다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 수 있다.

본 발명의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질, 차례, 순서 또는 개수 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 다른 구성 요소가 "개재"되거나, 각 구성 요소가 다른 구성 요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.

또한, 본 발명을 구현함에 있어서 설명의 편의를 위하여 구성요소를 세분화하여 설명할 수 있으나, 이들 구성요소가 하나의 장치 또는 모듈 내에 구현될 수도 있고, 혹은 하나의 구성요소가 다수의 장치 또는 모듈들에 나뉘어져서 구현될 수도 있다.

건물 내 혹은 집안 내에 존재하는 다수의 전열 기기들(전열 제품들), 예를 들어 히터, 헤어드라이어, 전기주전자, 토스터, 인덕션 히팅(조리용), 전기장판, 전기다리미 등이 동작하는 상태가 확인될 경우 이에 기반하여 에너지 사용 상태를 확인할 수 있다.

한편, 에너지 사용 상태를 확인하기 위해서는 각각의 전열 기기들이 별도의 스마트 플러그에 결합되어 개별 전열 기기가 사용한 에너지를 센싱할 수 있다. 그러나 이러한 방식은 전열 기기별로 별도의 스마트 플러그를 제공해야 하는 한계가 있다.

이하, 본 명세서에서는 전력량 사용에 대한 정보를 산출하는 스마트 전력 미터 장치를 분전반 내에 설치하여 댁내 에너지 사용량을 확인할 수 있도록 하는 구성에 대해 살펴본다. 본 명세서에서는 분전반 내에 CT(Current Transformer)센서(센싱부)를 배치하여 전력량의 정보를 센싱한다.

일 실시예로 CT 센서가 포함된 스마트 전력 미터 장치는 전류값을 센싱하고 여기에 전원이 공급되는 고정 전압값을 곱하여 이를 클라우드 서버로 전송하고, 클라우드 서버는 전송된 전력값과 데이터베이스에 저장된 파라미터들을 이용하여 기기들 및 기기들이 사용한 에너지의 크기를 판별할 수 있다.

이하, 건물 내 또는 집안 내와 같이 다수의 전자기기들이 배치되어 전력량을 센싱해야 하는 대상 공간을 센싱 공간이라고 한다. 또한, 센싱 공간에 전원을 공급하는 분전반 내에 배치하여 스마트 전력 미터링을 구현하는 장치, 즉 스마트 전력 미터 장치를 본 발명의 구성요소로 하며, 이를 명세서 내에서는 무선 전력 센싱 장치라고 지시한다. 무선 전력 센싱 장치는 무선으로 외부와 통신이 가능함을 의미한다.

본 명세서에서는 건물 내 분전반에 설치된 무선 전력 센싱 장치에 기반하여 총사용량 정보를 기반으로, 주요 전열 제품의 상태(On/Off) 및 사용량을 자동 판별하여 확인할 수 있도록 한다. 주요 전열 제품(히터, 헤어드라이어, 전기주전자, 토스터, 인덕션 히팅(조리용), 전기장판, 전기다리미 등)의 On 상태를 자동 판별하여, 일정 시간(예. 5분)이상 제품 동작 경과 후, 사용자에게 알림을 제공하는 안전 서비스 기능이다.

또는 제품의 특성에 따라, 인덕션 히팅이나 전기장판의 경우에는 1시간, 그 외의 제품에 대해서는 5 시간 등과 같이 사용 가능한 시간을 별도로 적용하여 이 시간을 초과한 경우 사용자에게 알림을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 센싱 장치의 구성을 보여주는 도면이다. 도 1의 무선 전력 센싱 장치(100)는 본 발명은 가정 내 분전반에 설치된 총사용량 정보를 기반으로, 전열 기기가 사용을 시작하는 경우(On)시, 이를 자동 판별하여 사용자의 스마트 디바이스에게 알림을 제공한다.

무선 전력 센싱 장치(100)는 현재 분전반을 통해 댁내 공급되는 전기 에너지의 변화 또는 상태를 감지하여 전력 사용량을 측정하는 측정부(110), 측정된 사용량에서 기기의 온/오프 상태를 확인하며 유효 전력과 무효 전력의 변화율(역률)을 확인하며 전열 기기의 판별 알고리즘이 탑재된 중앙제어부(150), 그리고, 판별된 전열 기기의 사용 상태를 외부의 스마트 디바이스에게 전송하는 통신부(160)로 구성된다.

본 발명의 일 실시예에 의한 측정부(110)는 유도 전력 생성을 이용하여 전류값을 측정할 수 있다. 즉, 분전반 내에 전선에 인접하게 설치될 수 있으며, 측정부(110)는 전류를 센싱하여 전류값을 생성할 수 있다. 또한, 측정부(110)는 측정 주기를 1Hz 이상으로 고속 샘플링을 수행할 수 있다.

보다 상세히 살펴보면, 중앙제어부(150)는 유효 전력과 무효전력의 변율(역률)을 산출하고 이에 기반하여 전열 제품을 판별한다. 보다 상세히, 중앙제어부(150)는 측정부(110)가 측정한 전력 사용량에서 구형파가 발생하는 시점을 검출하여 무효전력 변화율에 기반하여 전열 기기를 판별하여, 전력 사용량의 변화량에 따라 특정한 전열 기기가 일정 기간 동작하는지를 확인한다.

이를 위해, 중앙제어부(150)는 유효전력값을 산출하고, 무효 전력의 변화량과 유효전력의 변화량을 산출하여, 이들 변화량의 크기가 일정 기준(예를 들어 15% 이하 또는 0.99 역률 기준 이하)을 만족시킬 경우, 전열 기기로 판단한다.

즉, 중앙제어부(150)는 총사용량의 유효전력, 무효전력 정보 기반, 무효 전력 변화율이 일정값 이하일 경우 해당 기기를 전열 기기로 판단한다. 전열 기기 중 유효전력값이 유사한 기기를 판별하여 전열 제품 On 상태에 관한 알림 서비스를 제공할 수 있다.

중앙제어부(150)는 총 전력의 사용량에서 유효전력, 무효전력(역률)을 계측하여 이에 기반하여 전열 기기를 판별할 수 있다. 도 2의 측정부(110), 중앙제어부(150), 그리고 통신부(160)는 임베디드 시스템으로 구축될 수 있다.

또는 중앙제어부(150) 및 통신부(160)가 제공하는 기능은 클라우드 서버에서도 구현될 수 있는데, 이에 대해서는 도 9에서 살펴본다.

통신부(160)는 중앙제어부(150)의 확인에 따라 전열 기기가 일정 기간 이상 동작하는 경우, 미리 식별정보가 등록된 스마트 디바이스에게 전열 기기의 식별 정보 및 동작 시간을 전송한다. 이는 스마트 디바이스를 통해 사용자가 전열 기기의 사용상태를 확인할 수 있다. 알림을 보내는 기준이 되는 시간은 도 8에 제시된 바와 같이 기기별로, 또는 기기의 동작 단계별로 다양하게 설정되거나 혹은 모든 전열 기기에 동일하게 적용될 수 있다.

한편, 후술할 도 9와 같은 클라우드 서버가 전열 기기를 판별하는 경우, 중앙제어부(150)는 실시간(또는 1초 단위 등 매우 짧은 시간 단위)으로 측정된 전력 사용량을 보다 긴 단위 시간(5초, 10초) 단위로 클라우드 서버에게 전송할 수 있다. 1초단위로 측정되고 5초 단위로 전송할 경우, 5개의 전력 사용량에 대한 정보가 무선 전력 센싱 장치(100)로부터 클라우드 서버(도 9의 300)에게 전송될 수 있다.

무선 전력 센싱 장치(100)는 전류값을 센싱할 수 있다. 전류값과 여기서 파생되는 전력값은 계속 변하는 값이며 이 과정에서 유효 전력과 무효 전력을 산출하고 여기에 기반하여 전열 기기를 판별할 수 있다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 전열 기기가 켜지는 상태, 즉 온 상태를 판별하는 과정을 보여주는 도면이다. 중앙제어부(150)는 측정부(110)에서 일정한 주기로 측정한 총 사용량을 산출한다(S10). 이때, 유효 전력과 무효 전력을 모두 산출한다. 이후 전력 사용량의 변화에서 라이징 에지를 감지한다(S11).

라이징 에지란 특정 기기가 턴온 되거나 동작하거나 에너지의 사용량이 급증하는 시점으로, 전체 에너지 사용량이 수직에 가깝게 상승하는 것을 의미한다. 일 실시예로 구형파가 온(On), 즉 라이징하는 경우, 중앙제어부(150)는 이 시점(제1시점)을 기기가 켜지거나 동작하는 시점으로 판단한다. 그리고 이후 전력 사용량을 모니터링하여 구형파를 구성하는 경우, 앞서 켜지거나 동작하는 것으로 판단된 기기가 전열기기인 것으로 판단한다. 그리고 제1시점에서의 무효 전력의 변화율을 중앙제어부(150)가 산출하여 이를 기반으로 전열 기기를 판별할 수 있다.

이후 중앙제어부(150)는 라이징 에지 시점에서의 무효 전력 변화량을 측정한다(S12). 그리고 폴링 에지를 감지한다(S13). 폴링 에지는 기기의 사용이 중단되거나 혹은 턴오프 된 경우, 또는 에너지의 사용량이 급감하는 시점으로, 전체 에너지 사용량이 수직에 가깝게 하랑하는 것을 의미한다. 그리고 폴링 에지 시점에서 중앙제어부(150)는 무효 전력의 변화량을 측정하고(S14), 무효 전력의 변화량을 유효 전력의 변화량으로 나누어 변화된 비율을 확인한다(S15).

정리하면, 중앙제어부(150)는 전력 사용량에서 구형파가 온(On)으로 변화한 제1시점을 검출하며, 제1시점에서 무효 전력의 변화율이 일정 기준 이하인 경우 중앙제어부는 제1시점에서 시작하는 전열 기기를 판별할 수 있다.

이후 페어 체크를 수행하고(S16) 검출된 사용량에 대한 구형파에서 유효 전력의 크기를 비교하여 제품을 판별한다(S17). 그리고 여기에서 전기 에너지의 사용에 전열 기기가 포함되었는지를 판별한다(S18). 이는 검출된 구형파에서 무효 전력 변화량과 유효 전력 변화량의 비율을 산출하여 확인할 수 있다. 이후 중앙제어부(150)는 유효전력과 무효 전력의 변화량에 기반하여 기기를 판별한다(S19). 보다 상세히, 중앙제어부(150)는 동일한 유효 전력 크기의 제품간 무효 전력 변화량을 이용하여 전열 기기인지 아닌지를 확인할 수 있다.

도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 에너지 사용의 변화를 보여주는 도면이다. 도 3은 무선 전력 센싱 장치가 산출한 전기 에너지의 총 사용량을 그래프로 표시하였다. 도 4는 도 3의 총 에너지 사용량에서 청소기와 전기히터를 구분하여 표시하였다. 도 5는 총사용량 중에서 무효 전력을 표시하였다.

도 3 및 도 4를 살펴보면 청소기와 전기 히터가 동작하는 과정에서 총 사용량이 증가함을 확인할 수 있다. 즉, 전기 히터의 사용 과정을 중심에 둘 경우 중간에 청소기가 꺼지거나 켜지는 경우 전체 사용량이 증가함을 확인할 수 있다. 한편, 도 5에서 총 사용량에 있어서 변화가 있거나 특정한 기기가 온/오프 되는 시점에서 무효 전력의 크기가 변화함을 확인할 수 있다.

도 3 내지 도 5와 도 2의 절차를 살펴보면, 총사용량에서 무효전력을 모니터링한다. 그리고 총 사용량이 상승하는 시점(라이징 에지) 하락하는 시점(폴링 에지)에서 각각 도 5에 도시된 바와 같이 무효 전력의 변화량을 산출한다(도 2의 S12~S15).

산출 결과 무효 전력 변화량과 유효 전력의 변화량에 기반하여 현재 동작을 시작했거나 혹은 꺼지는 등의 변화가 발생한 기기를 판별하고, 이 과정에서 검출된 구형파에서 무효 전력 변화량과 유효 전력 변화량의 비율을 산출하여 확인할 수 있다. 이후 중앙제어부(150)는 유효전력과 무효 전력의 변화량에 기반하여 기기를 판별할 수 있다(도 2의 S19).

보다 상세히 턴온된 시점에서 전열 기기를 판별하는 과정을 살펴본다. 판별을 위해서는 전열 기기를 등록하는 프로세스를 더 포함한다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 의한 중앙제어부가 기기의 정보를 저장하는 등록 절차를 수행하는 과정이다. 먼저 기기가 켜지거나 동작을 시작하면(S30), 중앙제어부(150)는 무효전력의 변화율을 확인하여 일정 기준인 K값 (예를 들어 10%) 이하인지를 확인한다(S31).

만약 K 이하인 경우, 이를 전열 기기로 판단하여 S32 내지 S34를 진행한다. 보다 상세히, 기기가 턴 오프 되면(S32), 중앙제어부(150)는 통신부(160)를 제어하여 미리 연결된 스마트 디바이스에게 지금 턴오프된 기기의 아이디를 입력할 것을 요청하는 메시지를 전송하며, 그 결과 사용자가 스마트 디바이스에서 기기의 식별 정보를 입력한다(S33).

입력된 정보는 통신부(160)를 통해 중앙제어부(150)에게 전달되고, 중앙제어부(150)는 내부의 메모리 또는 저장장치를 이용하여 전달된 기기의 식별 정보(ID, 기기 명칭, 또는 기기의 종류 등)와 소비 전력을 저장한다(S34).

S32에서 무효 전력의 변화율이 K 이상인 경우 기기가 전열 기기 대상인지 추가 확인이 필요한 경우(예를 들어 무효 전력의 변화율이 K 이상이지만 또다른 기준값인 K' 보다 작은 경우 등)(S35) S32 내지 S34를 진행한다. 이는 헤어드라이어를 약하게 사용하는 등 전열 기기의 파워를 약하게(낮은 온도 또는 찬바람 등과 같이 전기 에너지의 열 에너지로의 변환이 낮은 경우)하게 사용하는 것을 일 실시예로 한다.

반면 S35에서 추가 확인이 필요하지 않은 경우 비전열 기기의 등록 프로세스를 S36 내지 S38로 진행한다. 기기를 오프한 시점(S36)에서 중앙제어부(150)는 통신부(160)를 제어하여 미리 연결된 스마트 디바이스에게 지금 턴오프된 기기의 아이디를 입력할 것을 요청하는 메시지를 전송한다.

그 결과 사용자가 스마트 디바이스에서 기기의 식별 정보를 입력한다(S37). 입력된 정보는 통신부(160)를 통해 중앙제어부(150)에게 전달되고, 중앙제어부(150)는 내부의 메모리 또는 저장장치를 이용하여 전달된 비전열 기기의 식별 정보를 저장한다(S38).

도 6에서 전열 기기가 등록되면 해당 전열 기기가 에너지를 사용함에 있어서의 특징 혹은 에너지 사용에서 안전 사용시간에 대한 정보의 설정이 자동으로 혹은 수동으로 이루어진다. 도 8에 제시된 바와 같이, 안전 사용시간은 기기별로 상이하게 설정될 수 있다.

또한, 기기별 유효전력 혹은 무효 전력에 대한 정보도 함께 저장되는데, 이는 기기 식별자를 입력하는 과정에서 중앙제어부(150)가 센싱한 전력 사용량을 통해 산출한 값을 입력할 수 있다. 그리고 중앙제어부(150)는 이후 도 3 내지 도 5에서 살펴본 바와 같이 전력 사용 그래프에서 구형파가 발생한 경우 등록된 전열 기기들의 정보들을 이용하여 제1시점(구형파가 온으로 변화한 시점)에서 시작한 전열 기기를 검색하여 판별할 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 의한 중앙제어부가 전열 기기를 판별하는 알고리즘의 동작 과정을 제시하는 도면이다. 앞서 도 6에서 살펴본 바와 같이 기기 등록 과정을 수행한 후(S40) 중앙제어부(150)가 총 사용량에서 유효 전력과 무효 전력을 구분하여 산출한다(S41).

그리고 구형파(square wave)가 온 된 시점을 검출한다(S42). 소비 전력의 변화를 확인하는 것으로 히터, 히터 선풍기, 청소기, 헤어 드라이어, 전자레인지, 주전자, 토스터와 같은 전열 기기가 턴온 될 경우 구형파의 형태로 소비 전력량의 크기가 변화한다.

검출된 시점에서 무효 전력의 변화율이 일정 기준인 K(예를 들어 10%) 이하이거나 또는 전열 기기가 동작 중인 것으로 확인되어 현재 검출 대상이 전열 기기 대상임이 확정된 경우에는(S43), 중앙제어부(150)는 앞서 S40(도 6의 과정)에서 등록된 전열 기기들 중에서 어떤 기기가 동작 중인지를 판별한다(S44). 그리고 동작 중인 것으로 판별된 전열 기기와 전열 기기의 식별 정보를 판별한다(S45).

한편 S43에서 비전열 기기인 경우 비전열 기기를 판별하는 루틴을 진행한다(S46). 일 실시예로 구형파가 오프되는 시점, 즉 폴링되는 시점에서 중앙제어부(150)가 제품의 식별 정보를 판별할 수 있다.

또한 S44에서 등록된 전열 기기로 확인되지 않는 경우 도 6과 같이 전열 기기의 동작을 확인하는 루틴을 수행한다(S47). 앞서 도 6에서 살펴본 바와 같이, 초기에 동작을 감지한 후, 동작 여부를 확인하기 위해 무선 전력 센싱 장치(100)는 스마트 디바이스에게 미등록된 기기의 동작을 확인할 것을 요청할 수 있다. 그리고 이 과정에서 도 6의 프로세스를 이용하여 무선 전력 센싱 장치(100)는 동작 중인 기기의 식별 정보를 스마트 디바이스로부터 수신하여 저장할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 전자 기기별로, 즉 제품 별로 별도의 스마트플러그 설치 없이, 건물 내의 분전반에서 전체 전기 에너지의 총사용량 정보만으로도 다수의 전열 제품의 상태(켜진 상태, 동작 상태)를 감지할 수 있다. 특히, 전열 제품이 켜지는 시점, 즉 온(On) 시점에서 제품의 온(On) 상태를 자동으로 판별하여, 일정한 시간(예를 들어 5분)이상 제품이 동작하는 경우, 즉 제품이 켜진 지 일정 시간이 경과 후, 사용자에게 알림을 제공하는 안전 서비스를 제공할 수 있다.

도 7을 정리하면 다음과 같다. 중앙제어부(150)는 특정 시점에서 사용을 시작한 전열 기기를 판별한다. 구형파가 On 된 시점을 기준으로, 세부적으로 무효 전력 변화율이 일정 기준 이하이거나, 혹은 전열 제품만이 등록된 상황 등 다양한 파라미터를 이용하여 전열기기의 사용 상태를 확인한다. 그리고 제1시점에서 미리 설정된 기준 시점(안전 사용시간)인 제2시점에서도 여전히 판별된 전열기기가 동작중인지를 확인한다.

이는 제1시점부터 제2시점 사이에 구형파가 폴링하지 여부, 또는 전력 사용량이 감소했는지 여부 등에 기반하여 전열 기기가 동작하는지 여부를 판단할 수 있다. 전술한 안전 사용시간에 대한 정보는 도 8에 젯디ㅚ어 있다. 안전 사용시간은 전열 기기별로 동일하게 설정될 수도 있고 상이하게 설정될 수도 있다. 또한, 전열 기기가 둘 이상 복합적으로 동작할 경우에 중앙제어부(150)는 안전 사용시간을 증감시킬 수 있다.

일 실시예로 두 개의 전열 기기가 지속하여 사용 중인 경우, 안전 사용 시간의 설정을 더 길게 설정할 수 있다. 이는 사용자가 전열 기기들을 실제 이용하고 있는 상황을 가정한 것이다.

반대로, 두 개의 전열 기기가 지속하여 사용 중인 경우, 안전 사용 시간의 설정을 더 짧게 설정할 수 있다. 이는 사용자의 안전을 고려한 것이다.

또한, 헤어 드라이어와 같이 단계별로 동작하는 경우, 헤어 드라이어기가 사용하는 전력 사용량의 변화가 있을 경우 사용자가 제품을 능동적으로 조절하는 상황에 기반하여 안전 사용 기간을 증가시켜 불필요한 알림 메시지가 사용자에게 전달되는 것을 막을 수 있다.

이와 같이, 전열 기기의 안전 사용 시간을 해당 전열 기기의 사용 특성에 기반하여 혹은 다수의 전열 기기들의 조합에 기반하여 알림 메시지를 전송하는 것을 결정하는 안전 사용 시간을 중앙제어부(150)가 조절할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 기기별 무효전력과 단계별 유효 전력의 사용 크기를 보여주는 도면이다. 예시적으로 헤어 드라이기, 커피포트, 히터, 그리고 토스터를 제시하고 있으며, 이들 기기들의 무효 전력, 그리고 이들 기기가 사용하는 전력의 유효전력 등이 제시되어 있다.

Step1은 가장 기본적으로 해당 기기가 사용하는 유효전력의 크기를 의미한다. Step1은 기기의 기본 동작을 지시할 수 있다. 예를 들어 Step1은 헤어드라이기의 송풍, 커피포트에서 끓이기, 히터에서 가장 낮은 단계에서 히팅 동작, 토스터기에서 가장 낮은 온도에서 토스팅 동작 등을 지시한다.

safe_time1은 Step1으로 기기가 동작할 경우 안전 서비스를 위해 알림 메시지를 보낼 수 있는 기간의 기준이 된다. Step1으로 동작이 지속될 경우 safe_time1을 초과하면 무선 전력 센싱 장치는 스마트 디바이스에게 알림 메시지를 전송할 수 있다.

마찬가지로 Step2는 Step1과 다른 동작(다른 크기의 에너지 사용)으로 예를 들어 헤어 드라이기의 약한 열풍, 히터에서 중간 단계의 히팅 동작, 토스터기에서 높은 단계의 토스팅 동작 등을 지시한다. 이에 대응하여 각각 safe_time2가 결정될 수 있다.

동일한 방식으로 Step3 역시 Step1 및 Step2와 다른 동작(다른 크기의 에너지 사용)으로 예를 들어 헤어 드라이기의 강한 열풍, 히터의 높은 단계의 히팅 동작이 이에 해당한다. 그리고 이에 대응하여 각각 safe_time3가 결정될 수 있다.

safe_time1, safe_time2, safe_time3는 해당 전열 기기의 종류나 동작 특성, 사용하는 에너지의 크기 등에 따라 달리 설정될 수 있다. 이들 값은 기기 등록 시 저장되거나, 중앙제어부가 기기의 종류에 대응하여 자동으로 설정할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 센싱 장치는 센싱한 정보를 클라우드 서버에게 전송한 후 클라우드 서버가 전열 기기의 사용을 판별하고 일정 시간 이상 사용될 경우 알림 서비스를 수행할 수 있다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 의한 클라우드 서버의 구성을 보여주는 도면이다. 클라우드 서버는 다수의 무선 전력 센싱 장치들로부터 매초 또는 일정한 시간 단위(5초, 10초 등) 동안 측정한 전력 사용량을 수신하여 이에 기반하여 해당 무선 전력 센싱 장치들이 배치된 공간에서 전열 기기가 동작하는지를 확인한다.

센싱장치 통신부(360)는 무선 전력 센싱 장치(100)가 전송하는 전력 사용량을 무선 전력 센싱 장치로부터 수신한다. 센싱의 정확도를 높이기 위해 무선 전력 센싱 장치(100)가 매초 단위로 전력 사용량을 전송할 수 있다. 또는 무선 전력 센싱 장치(100)가 1초 단위로 센싱하고, 이를 5초 단위 또는 10초 단위로 묶어서 전송할 수 있다.

서버 제어부(350)는 전력 사용량의 변화량에 따라 구형파가 발생하는 시점을 검출하여 무효전력 변화율에 기반하여 전열 기기를 판별하여, 전력 사용량의 변화량에 따라 전열 기기가 일정 기간 동작하는지를 확인한다. 앞서 도 2에서 S11 내지 S19를 일 실시예로 한다.

전열 기기가 동작하는 것으로 서버 제어부(350)에서 확인되며, 확인된 전열 기기가 이후 일정 기간 이상 동작하는 경우, 스마트 디바이스 통신부(370)는 미리 식별정보가 등록된 스마트 디바이스에게 전열 기기의 식별 정보 및 동작 시간을 전송한다.

서버 제어부(350)는 무선전력 센싱 장치(100)의 식별 정보와 해당 장치(100)에서 등록된 전열 기기의 식별 정보, 그리고 이들에 대한 세부적인 정보(무효 전력, 유효 전력, 안전 사용 시간 등)의 정보를 도 10과 같이 저장할 수 있다.

도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 서버 제어부(350)에 저장되는 무선전력 센싱 장치 및 이에 대응하여 등록된 전열 기기의 식별 정보(CT_SEN_01, CT_SEN_02), 그리고 이들에 대한 세부적인 정보(무효 전력, 유효 전력, 안전 사용 시간 등)를 도시한 것이다. 세부 정보는 도 8에서 설명한 부분과 동일하므로 이를 참조한다.

서버 제어부(350)는 앞서 무선 전력 센싱 장치(100)에서 살펴본 바와 같이, 전력 사용량에서 구형파가 온(On)으로 변화한 제1시점을 검출하며, 제1시점에서 무효 전력의 변화율이 일정 기준 이하인 경우 서버제어부(350)는 제1시점에서 시작하는 전열 기기를 판별한다.

서버 제어부(350)에게 무선 전력 센싱 장치가 1초 단위로 누적하되 5초 단위로 전력 사용량을 전송할 경우, 서버 제어부(350)는 구형파의 온 상태를 확인하기 위해 후속하는 5초 단위로 전송되는 전력 사용량을 비교할 수 있다.

예를 들어, 제1시간 주기동안 무선 전력 센싱 장치가 "100 | 105 | 106 | 103 | 1503 " 으로 전송한 경우, 마지막 5초째의 전력 사용량 "1503"이 단지 일시적인 피크인지 구형파인지를 확인하기 위해 후속하는 5초 단위로 전송되는 전력 사용량을 확인할 수 있다. 그 결과 후속하는 제2시간 주기동안 무선 전력 센싱 장치가 "1500 | 1590 | 1532 | 1521 | 1609 " 으로 전송한 경우, 이는 구형파 온 시점을 확인할 수 있다.

한편, 서버제어부(350)는 도 10과 같이 저장된 정보를 이용하여 무선 전력 센싱 장치에 결합하여 등록된 전열 기기 중에서 제1시점에서 시작한 전열 기기를 검색하여 판별한다. 이러한 전열 기기를 식별하는 것은 도 10의 저장된 정보 및 각 기기의 전력 사용의 크기에 기반하여 식별할 수 있다. 이들 정보를 이용하여 서버제어부(350)는 제1시점(구형파가 온 된 시점)에서 시점에서 미리 설정된 기준 시점인 제2시점에서 판별된 전열 기기가 동작 중인지를 확인한다.

이는 서버제어부(350)가 지속적으로 수신되는 정보들을 누적 저장하고, 각 전열 기기의 안전 사용 시점을 넘겨서 전력을 사용중인지 확인하는 것을 일 실시예로 한다. 특히, 이러한 정보는 기기 별로 설정될 수 있는데, 도 10에 제시된 바아 같이 전열 기기별로 안전 사용 시간이 다를 수 있다. 따라서, 서버 제어부(350)는 등록된 전열 기기의 안전 사용시간에 기반하여 제2시점을 결정한다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 무선 전력 센싱 장치 및 다른 가전 기기들의 구성을 보여주는 도면이다.

전력회사(71)에서 제공되는 전기 에너지는 건물(1)의 분전반(72)을 통해서 다수의 전열기기(61~64)에게 제공된다. 각각 헤어 드라이기(61), 커피포트(62), 인덕션(63), 히터(64이다. 무선 전력 센싱 장치(100)는 분전반(72)에 배치되거나 혹은 분전반(72)에 인접하게 배치될 수 있다.

무선 전력 센싱 장치(100)는 건물(72) 내의 가전제품들(61~64)의 사용에 의해 발생하는 전기 사용 상태를 모니터링하여 이에 대해 자체적으로 전열 기기인지 여부를 판별하거나 혹은 클라우드 서버(300)에게 전기 사용량을 실시간 혹은 일정한 주기에 따라 전송하여 클라우드서버(300)가 사용 상태에 기반하여 전열기기를 판별할 수 있다.

또한, 전열 기기가 일정 시간 이상 사용하는 것으로 확인되면 무선 전력 센싱 장치(100) 또는 클라우드 서버(300)는 이러한 초과 사용 상태를 판별한 결과를 스마트 디바이스(500)에게 전송하여 스마트 디바이스(500)의 화면을 통해 사용자가 전열기기의 안전 상황을 확인할 수 있다.

스마트 디바이스(500)란 Wi-Fi(무선 랜) 또는 블루투스 통신을 이용하여 통신이 가능한 장치들로, 스마트폰, 태블릿 컴퓨터, 또는 댁내 홈 오토메이션 기기 등이 될 수 있다. 이들 통신장치들의 화면에서 무선전력 센싱장치(100) 또는 클라우드 서버(300)가 전송하는 전열 기기 별로 사용 상태를 확인할 수 있다.

특히, 무선 전력 센싱 장치(100) 또는 클라우드 서버(300)는 개별 전열 기기가 켜진 시점을 저장하여 스마트 디바이스(500)에서 해당 전열 기기가 언제부터 동작했는지를 확인할 수 있다.

뿐만 아니라 스마트 디바이스(500)는 제공된 정보에 따라 무선전력 센싱 장치(100)에서 센싱된 전열 기기들의 정보를 출력하여 사용자가 이를 확인할 수 있도록 한다.

도 11과 같은 구성에서 각 가전제품들(61~64)에는 별도의 스마트 플러그가 설치되지 않는다. 다만, 무선 전력 센싱 장치(100)에서 센싱된 총사용량 정보의 변화량 만으로, 전열 기기를 자동 판별할 수 있다.

스마트 디바이스(500)를 통해 특정 전열 기기가 이상 현상으로 작동할 경우, 사용자는 스마트 디바이스(500)에서 퀵 스탑 모드를 선택하여 분전반(72)에서 제공하는 전기를 차단하여 전열 기기로 인한 화재 가능성을 줄일 수 있다.

일 실시예로, 무선 전력 센싱 장치(100)는 스마트 디바이스(500)로부터 직접 또는 클라우드 서버(300)를 통해 간접으로 "전력공급 비상중단"을 지시하는 퀵스탑 모드의 시작의 지시를 통신부(160)가 수신한다. 이는 메시지 형태로 전송될 수 있다.

무선 전력 센싱 장치(100)는 전송된 메시지에 따라 분전반(72)에서 건물(1) 내에 제공되는 전력을 일시적으로 차단할 수 있다.

본 발명의 실시예들을 적용할 경우, 개별 기기들의 전력 사용량을 별도로 모니터링 하지 않고, 총사용량 정보에 기반하여 전열 기기를 판별할 수 있다. 이를 위해 총사용량의 유효전력값, 무효전력의 변화율/유효전력의 변화율에 대한 정보를 중앙제어부(150) 또는 서버 제어부(350)가 산출할 수 있다.

그리고 산출된 정보에 기반하여 전열 기기를 판별하고, 이들 전열 기기들의 사용 시간이 길어질 경우 스마트 디바이스(500)를 통한 알림 서비스를 제공할 수 있다. 이와 같은 무선 전력 센싱 장치(100) 및 클라우드 서버(300), 스마트 디바이스(500)는 HEMS(Home Energy Management Systems)를 구성할 수 있다.

본 발명의 실시예를 구성하는 모든 구성 요소들이 하나로 결합되거나 결합되어 동작하는 것으로 설명되었다고 해서, 본 발명이 반드시 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 목적 범위 내에서 모든 구성 요소들이 하나 이상으로 선택적으로 결합하여 동작할 수도 있다. 또한, 그 모든 구성 요소들이 각각 하나의 독립적인 하드웨어로 구현될 수 있지만, 각 구성 요소들의 그 일부 또는 전부가 선택적으로 조합되어 하나 또는 복수 개의 하드웨어에서 조합된 일부 또는 전부의 기능을 수행하는 프로그램 모듈을 갖는 컴퓨터 프로그램으로서 구현될 수도 있다. 그 컴퓨터 프로그램을 구성하는 코드들 및 코드 세그먼트들은 본 발명의 기술 분야의 당업자에 의해 용이하게 추론될 수 있을 것이다. 이러한 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터가 읽을 수 있는 저장매체(Computer Readable Media)에 저장되어 컴퓨터에 의하여 읽혀지고 실행됨으로써, 본 발명의 실시예를 구현할 수 있다. 컴퓨터 프로그램의 저장매체로서는 자기 기록매체, 광 기록매체, 반도체 기록소자를 포함하는 저장매체를 포함한다. 또한 본 발명의 실시예를 구현하는 컴퓨터 프로그램은 외부의 장치를 통하여 실시간으로 전송되는 프로그램 모듈을 포함한다.

이상에서는 본 발명의 실시예를 중심으로 설명하였지만, 통상의 기술자의 수준에서 다양한 변경이나 변형을 가할 수 있다. 따라서, 이러한 변경과 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한 본 발명의 범주 내에 포함되는 것으로 이해할 수 있을 것이다.

100: 무선 전력 센싱 장치 110: 측정부
150: 중앙제어부 300: 클라우드 서버
350: 서버제어부 500: 스마트 디바이스

Claims (10)

1. 전력 사용량을 측정하는 측정부;
   상기 측정부가 측정한 전력 사용량에서 구형파가 발생하는 시점을 검출하여 무효전력 변화율에 기반하여 전열 기기를 판별하여, 상기 전력 사용량의 변화량에 따라 상기 전열 기기가 일정 기간 동작하는지를 확인하는 중앙제어부; 및
   상기 중앙제어부의 확인에 따라 상기 전열 기기가 일정 기간 이상 동작하는 경우, 미리 식별정보가 등록된 스마트 디바이스에게 상기 전열 기기의 식별 정보 및 동작 시간을 전송하는 통신부를 포함하는, 무선 전력 센싱 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 중앙제어부는 상기 전력 사용량에서 구형파가 온(On)으로 변화한 제1시점을 검출하며, 상기 제1시점에서 상기 무효 전력의 변화율이 일정 기준 이하인 경우 상기 중앙제어부는 상기 제1시점에서 시작하는 전열 기기를 판별하는, 무선 전력 센싱 장치.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 중앙제어부는 등록된 전열 기기 중에서 상기 제1시점에서 시작한 전열 기기를 검색하여 판별하는, 무선 전력 센싱 장치.
   
4. 제3항에 있어서,
   상기 중앙제어부는 상기 제1시점에서 미리 설정된 기준 시점인 제2시점에서 상기 판별된 전열 기기가 동작 중인지를 확인하는, 무선 전력 센싱 장치.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 중앙제어부는 상기 등록된 전열 기기의 안전 사용시간에 기반하여 상기 제2시점을 결정하는, 무선 전력 센싱 장치.
   
6. 무선 전력 센싱 장치가 전송하는 전력 사용량을 상기 무선 전력 센싱 장치로부터 수신하는 센싱장치 통신부;
   상기 전력 사용량의 변화량에 따라 구형파가 발생하는 시점을 검출하여 무효전력 변화율에 기반하여 전열 기기를 판별하여, 상기 전력 사용량의 변화량에 따라 상기 전열 기기가 일정 기간 동작하는지를 확인하는 서버제어부; 및
   상기 서버제어부의 확인에 따라 상기 전열 기기가 일정 기간 이상 동작하는 경우, 미리 식별정보가 등록된 스마트 디바이스에게 상기 전열 기기의 식별 정보 및 동작 시간을 전송하는 스마트 디바이스 통신부를 포함하는, 클라우드 서버.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 서버제어부는 상기 전력 사용량에서 구형파가 온(On)으로 변화한 제1시점을 검출하며, 상기 제1시점에서 상기 무효 전력의 변화율이 일정 기준 이하인 경우 상기 서버제어부는 상기 제1시점에서 시작하는 전열 기기를 판별하는, 클라우드 서버.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 서버제어부는 상기 무선 전력 센싱 장치에 결합하여 등록된 전열 기기 중에서 상기 제1시점에서 시작한 전열 기기를 검색하여 판별하는, 클라우드 서버.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 서버제어부는 상기 제1시점에서 미리 설정된 기준 시점인 제2시점에서 상기 판별된 전열 기기가 동작 중인지를 확인하는, 클라우드 서버.
   
10. 제9항에 있어서,
    상기 서버제어부는 상기 등록된 전열 기기의 안전 사용시간에 기반하여 상기 제2시점을 결정하는, 클라우드 서버.
    
    

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