KR20200068773A - INTERGRATED MONITORING AND CONTROL SYSTEM FOR SOLAR POWER GENERATION BASED LoRa SELF NETWORK - Google Patents

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KR20200068773A
KR20200068773A KR1020180149658A KR20180149658A KR20200068773A KR 20200068773 A KR20200068773 A KR 20200068773A KR 1020180149658 A KR1020180149658 A KR 1020180149658A KR 20180149658 A KR20180149658 A KR 20180149658A KR 20200068773 A KR20200068773 A KR 20200068773A
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강희석
김종식
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Abstract

The present invention relates to an integrated interactive photovoltaic control system based on a long range wide area (LoRa) own network, which establishes a LoRa network, which is one of LPWA at a photovoltaic facility to monitor and control the photovoltaic facility using the same. More specifically, the integrated interactive photovoltaic control system based on a LoRa own network comprises: a facility unit for transmitting power information created from a photovoltaic facility and state information of each constituent element every preset time, and for receiving a control signal provided from the outside to control an operation of the photovoltaic facility; a cloud platform for collecting and storing data provided from the facility unit to provide stored data in response to an external request; and a control server accessing the cloud platform to request power information and state information on a selected photovoltaic facility to monitor power information and state information provided from the cloud platform as response information, and for generating a control signal in order to control at least one selected constituent element of the photovoltaic facility to transmit the control signal to the facility unit through the cloud platform.

Description

LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템{INTERGRATED MONITORING AND CONTROL SYSTEM FOR SOLAR POWER GENERATION BASED LoRa SELF NETWORK}INTERGRATED MONITORING AND CONTROL SYSTEM FOR SOLAR POWER GENERATION BASED LoRa SELF NETWORK}

본 발명은 태양광 발전 시설에 저전력 광역 통신기술(LPWA)의 하나인 LoRa(Long Range wide area network) 통신망을 구축하고 이를 이용하여 태양광 발전 시설에 대한 모니터링과 제어를 수행할 수 있는 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템에 관한 것이다.The present invention is a low power wide area communication technology (LPWA) LoRa (Long Range wide area network) communication network in a photovoltaic power generation facility to build and use it to monitor and control the solar power generation LoRa own network Based on a two-way solar power integrated control system.

일반적으로 태양광 발전(photovoltaic power generation)은 여러 개의 태양 전지를 배열한 태양광 패널을 이용하여 태양광에너지를 전기에너지로 변환함으로써 전력을 생산하게 되는 발전 방법이다.In general, photovoltaic power generation is a power generation method that produces electricity by converting solar energy into electrical energy using a solar panel in which several solar cells are arranged.

재생 가능 에너지에 대한 수요가 점차 증가함에 따라 태양 전지와 태양전지 어레이의 생산도 크게 늘어나고 있는 추세로 태양광 발전 관련 산업이 발전하고 있으며, 최근에는 계통 연계형으로 태양광 발전 시스템을 구축하고 있는 실정이다.As the demand for renewable energy has gradually increased, the production of solar cells and solar cell arrays has also increased significantly, and the industry related to photovoltaic power generation is developing. to be.

이러한 태양광 발전 시스템은 태양광 전기에 대한 특혜적인 기준가격 의무구매제와 요금상계제 같은 재정적인 장려/지운 정책 덕분에 우리나라를 포함한 전세계적으로도 태양광 발전 시설의 설치가 확대되고 있는 추세이다.Due to the financial incentive/clearance policies such as the mandatory base price mandatory purchase system and the fee offsetting system for solar power, the installation of solar power facilities is expanding worldwide, including in Korea. .

태양광 발전 시스템은 반영구적으로 활용할 수 있고, 태양 전지를 사용해서 유지 보수가 간편하며 무공해ㆍ무진장의 태양 에너지원을 사용하는 점 등으로 미래의 대체 에너지원으로 각광 받고 있다.The photovoltaic power generation system can be utilized semi-permanently, and is easily spotlighted as an alternative energy source in the future by using solar cells for easy maintenance and using pollution-free and limitless solar energy sources.

다만 대용량의 태양광 전기를 생산하기 위해서는 넓은 지역에 많은 수의 태양광 패널이 설치되어야 하는데, 이러한 복수의 태양광 패널에 대한 세부적인 모니터링 없이는 태양광 발전이 적합한 성능으로 작동하고 있는지 또는 문제 발생으로 태양광 발전의 효율성이 떨어지고 있는지 등을 파악할 수 없다.However, in order to produce large-capacity photovoltaic electricity, a large number of photovoltaic panels must be installed in a large area. Without detailed monitoring of these photovoltaic panels, the photovoltaic power generation is operating at a suitable performance or a problem occurs. It is not possible to determine whether the efficiency of solar power generation is falling.

이에 태양광 발전 시스템에 대하여 원격에서 발전량 등을 확인할 수 있도록 하는 관리 및 모니터링 시스템이 개발되었으나, 중/소규모의 태양광 발전 시스템의 경우 농가에 설치되어 있기 때문에 단순히 발전량만을 모니터링하는 시스템을 사용하는 경우가 대부분이며 특히 가정용 태양광의 경우 고장 여부를 진단할 수 있는 설비가 포함되지 않아 유지보수를 포함한 운용과 관리적인 측면에서 많은 불편함이 있다.Accordingly, a management and monitoring system has been developed to remotely check the amount of power generation, etc. for the photovoltaic power generation system. However, in the case of a medium/small-scale photovoltaic power generation system, it is installed on a farm, so a system that simply monitors the amount of power generation is used. Most of them are, and especially in the case of solar power in the home, there are no facilities for diagnosing failures, so there are many inconveniences in terms of operation and maintenance including maintenance.

따라서 태양광 발전 시스템의 유지보수를 위하여 큰 비용없이도 실시간 태양광 발전량 뿐 만 아니라 장비의 정상 작동 여부를 진단하고 발전 설비의 경년 변화를 고려한 유지관리 시스템을 도입하여 설비의 발전 효율 저하가 없도록하면서 발전 설비의 수명을 높여줄 수 있는 시스템의 도입이 시급한 실정이다.Therefore, in order to maintain the photovoltaic power generation system, not only real-time photovoltaic power generation amount, but also diagnosis of the normal operation of the equipment at a high cost, and a maintenance system that takes into account the secular changes of the power generation facility are introduced, so that power generation efficiency of the facility is not reduced. It is urgent to introduce a system that can increase the life of equipment.

대한민국 등록특허 제10-1525884호(2015.06.03)Republic of Korea Registered Patent No. 10-1525884 (2015.06.03)

따라서 본 발명의 목적은 태양광 발전 시설에 저전력 광역 통신기술(LPWA)의 하나인 LoRa(Long Range wide area network) 통신망을 구축하고 이를 이용하여 태양광 발전 시설에 대한 모니터링과 제어를 수행할 수 있는 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템을 제공하는 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to build a long range wide area network (LoRa) communication network, one of low power wide area communication technologies (LPWA), in a solar power facility and monitor and control the solar power facility using the same. It is to provide integrated control system for two-way solar power generation based on LoRa private network.

상술한 문제점들을 해결하기 위한 수단으로 본 발명에 따른 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템은, LoRa(Long Range wide area network) 통신망을 이용하여 태양광 발전 시설에서 생산되는 전력정보와 각 구성요소의 상태정보를 설정된 시간마다 송신하며, 외부에서 송신하는 제어신호를 수신하여 상기 태양광 발전 시설의 작동을 제어하는 시설부; 상기 시설부에서 송신하는 데이터를 수집하여 저장하고 외부의 요청에 응답하여 저장된 데이터를 제공하는 클라우드 플랫폼; 및 상기 클라우드 플랫폼에 접속하여 선택된 태양광 발전 시설에 대한 전력정보와 상태정보를 요청하고 응답정보로 상기 클라우드 플랫폼으로부터 전달되는 전력정보와 상태정보를 모니터링하며, 상기 태양광 발전 시설의 선태된 하나 이상의 구성요소를 제어하기 위한 제어신호를 생성하여 상기 클라우드 플랫폼을 통해 상기 시설부로 송신하는 관제서버;를 포함하는 것이 특징이다.As a means for solving the above-mentioned problems, the LoRa self-network-based bidirectional solar power generation integrated control system according to the present invention uses the LoRa (Long Range wide area network) communication network to generate power information and components of the solar power generation facility. A facility unit that transmits the status information of the element every set time and receives a control signal transmitted from the outside to control the operation of the solar power generation facility; A cloud platform that collects and stores data transmitted by the facility unit and provides stored data in response to an external request; And accessing the cloud platform to request power information and status information for a selected photovoltaic facility, monitoring power information and status information delivered from the cloud platform as response information, and selecting one or more of the photovoltaic facility. And a control server that generates a control signal for controlling the component and transmits it to the facility unit through the cloud platform.

하나의 예로써, 상기 태양광 발전 시설이 설치된 위치에 대한 실시간 기상, 기후 및 일사량과 기상, 기후 및 일사량 예보를 포함하는 환경정보를 출력 및 송신하는 환경정보수집부;를 더 포함하며, 상기 클라우드 플랫폼은, 상기 환경정보수집부에서 송신하는 환경정보가 더 저장되고, 상기 관제서버는, 상기 클라우드 플랫폼에 저장된 태양광 발전 시설의 전력정보와 환경정보를 누적하여 빅데이터화하며, 빅데이터화된 데이터를 분석하여 설정한 제 1시간 이후의 발전량을 예측할 수 있다.As one example, the solar power generation facility is installed in real-time weather, climate and solar radiation, and the environmental information collection unit for outputting and transmitting environmental information including weather, climate and solar radiation forecast; further comprising, the cloud In the platform, environmental information transmitted from the environmental information collection unit is further stored, and the control server accumulates power information and environmental information of the solar power generation facility stored in the cloud platform to make big data, and converts big data into data. The amount of power generation after the first hour set by analysis can be predicted.

하나의 예로써, 상기 관제서버는, 예측된 제 1시간 이후의 발전량을 분석하여 선택된 태양광 발전 시설의 예상 수익율을 산출할 수 있다.As an example, the control server may calculate an expected yield of a selected photovoltaic power generation facility by analyzing the predicted amount of power generation after the first hour.

하나의 예로써, 상기 환경정보수집부는, 상기 태양광 발전 시설이 설치된 위치에 인접하여 현장의 환경정보를 직접 계측하고 계측한 환경정보를 상기 클라우드 플랫폼으로 송신할 수 있다.As an example, the environmental information collection unit may directly measure the environmental information of the site adjacent to the location where the photovoltaic power generation facility is installed and transmit the measured environmental information to the cloud platform.

하나의 예로써, 상기 환경정보수집부는, 공공데이터 포탈 또는 기상청 서버에 접속하여 선택된 태양광 발전 시설이 설치된 위치에 대한 환경정보를 요청하고, 상기 공공데이터 포탈 또는 기상청 서버로부터 응답정보로 제공되는 환경정보를 상기 클라우드 플랫폼으로 송신할 수 있다.As an example, the environment information collection unit, accesses a public data portal or a meteorological office server, requests environmental information on a location where a selected photovoltaic power generation facility is installed, and provides an environment provided as response information from the public data portal or a meteorological office server. Information can be transmitted to the cloud platform.

하나의 예로써, 상기 클라우드 플랫폼은, 인접한 둘 이상의 태양광 발전 시설에서 생산되는 전력정보를 수집하며, 상기 관제서버는, 인접한 하나 이상의 태양광 발전 시설에서 생산되는 전력정보를 비교 데이터로 제공할 수 있다.As an example, the cloud platform collects power information produced by two or more adjacent photovoltaic power generation facilities, and the control server can provide power information produced by one or more adjacent photovoltaic power generation facilities as comparative data. have.

하나의 예로써, 상기 관제서버와 연동되어 관제서버에서 모니터링되는 정보를 표시하거나 선택된 태양광 발전 시설에 대한 제어를 위한 명령신호를 입력하기 위한 사용자단말;을 더 포함할 수 있다.As an example, it may further include a user terminal for interlocking with the control server to display information monitored by the control server or to input a command signal for controlling a selected solar power facility.

하나의 예로써, 상기 관제서버는, 선택된 태양광 발전 시설의 전력정보 및 상태정보를 설정된 기준값과 비교 분석하여 이상상황을 판단 및 출력할 수 있다.As an example, the control server may determine and output an abnormal situation by comparing and analyzing power information and status information of a selected photovoltaic power generation facility with a set reference value.

하나의 예로써, 상기 클라우드 플랫폼은, 태양광 발전 시설을 구성하는 각 구성요소에 대한 재원정보와 유지보수이력정보가 저장되며, 상기 관제서버는, 상기 클라우드 플랫폼에 저장된 태양광 발전 시설의 각 구성요소별 상태정보와 재원정보 및 유지보수이력정보를 빅데이터화하며, 빅데이터화된 데이터를 분석하여 구성요소별 교체시기와 점검시기를 도출하고 이를 제공할 수 있다.As an example, the cloud platform, the resource information and maintenance history information for each component constituting the solar power facility is stored, the control server, each component of the solar power facility stored in the cloud platform The status information for each element, financial information and maintenance history information are made into big data, and by analyzing the big data, the replacement time and inspection time for each component can be derived and provided.

하나의 예로써, 상기 관제서버는, 빅데이터화된 데이터를 분석하여 각 구성요소별 고장시기와 설정한 제 2시간 이후의 고장이력에 따른 유지보수 비용을 예측할 수 있다.As an example, the control server may analyze the big dataized data to predict the failure time for each component and the maintenance cost according to the failure history after the set second time.

본 발명의 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템은 태양광 발전 시설이 설치된 현장에서 비면허 주파수 대역을 활용하여 독자적인 저전력 사물인터넷 자가망 구축이 가능함으로 시설의 초기 구축 비용은 물론 시설의 운영 비용을 절감할 수 있는 이점이 있다.The LoRa self-network based interactive solar power generation integrated control system of the present invention is capable of constructing its own low-power IoT Internet self-network by using an unlicensed frequency band at the site where the solar power generation facility is installed, and thus the initial construction cost of the facility as well as the operation cost of the facility It has the advantage of saving.

태양광 발전 시설과 양방향 통신을 구현함으로써 일반적인 모니터링과 함께 원격에서 인버터, 접속반, 팬 등을 용이하게 제어할 수 있을 뿐 아니라 발전 설비의 경년 변화를 고려한 유지관리 시스템을 도입하여 설비의 발전 효율 저하가 없도록하면서 발전 설비의 수명을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.By implementing two-way communication with solar power generation facilities, it is possible to easily control inverters, connection panels, fans, etc. remotely with general monitoring, as well as introducing a maintenance system that takes into account changes in power generation facilities to reduce power generation efficiency of facilities. There is an advantage that can improve the lifespan of the power generation equipment while not having.

도 1은 본 발명의 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템을 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템의 구성을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 관제서버의 기본 구성을 나타낸 블록도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관제서버의 발전량 예측 서비스를 나타낸 블록도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관제서버의 비교 정보 제공 서비스를 나타낸 블록도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 관제서버의 유지보수 정보 제공 서비스를 나타낸 블록도.1 is a view schematically showing an integrated control system for bi-directional solar power generation based on LoRa own network of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the configuration of a two-way integrated solar power control system based on LoRa network according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram showing the basic configuration of a control server according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 is a block diagram showing the power generation prediction service of the control server according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing a service providing comparative information of a control server according to an embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing a service for providing maintenance information of a control server according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 구성 및 작용을 첨부된 도면에 의거하여 좀 더 구체적으로 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.Hereinafter, the configuration and operation of the present invention will be described in more detail based on the accompanying drawings. In describing the present invention, terms or words used in the present specification and claims are based on the principle that the inventor can properly define the concept of terms in order to best describe his or her invention in the best way. It must be interpreted as a meaning and concept consistent with the technical idea of.

도 1은 본 발명의 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템을 개략적으로 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 관제서버의 기본 구성을 나타낸 블록도이다.1 is a view schematically showing an integrated control system of a two-way solar power generation based on LoRa own network of the present invention, and FIG. 2 shows a configuration of an integrated control system of a two-way solar power generation based on LoRa own network according to an embodiment of the present invention 3 is a block diagram showing the basic configuration of a control server according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템은 도 1에 도시된 바와 같이 태양광 발전 시설(100)에 구비되는 시설부(200)와, 시설부(200)에서 송신하는 데이터를 수집하여 저장하는 클라우드 플랫폼(300) 및 클라우드 플랫폼(300)에 저장된 정보를 활용하여 태양광 발전 시설(100)에 대한 모니터링과 제어를 수행하는 관제서버(400)를 포함하여 구성될 수 있다.The LoRa private network based interactive solar power generation integrated control system of the present invention collects and stores data transmitted from the facility unit 200 and the facility unit 200 provided in the solar power generation facility 100 as shown in FIG. 1. It may be configured to include a cloud platform 300 and a control server 400 for monitoring and controlling the photovoltaic power generation facility 100 using information stored in the cloud platform 300.

시설부(200)는 LoRa(Long Range wide area network) 통신망을 이용하여 태양광 발전 시설(100)에서 생산되는 전력정보와 각 구성요소의 상태정보를 설정된 시간마다 송신할 수 있다.The facility unit 200 may transmit power information produced by the photovoltaic power generation facility 100 and state information of each component at a set time using a long range wide area network (LoRa) communication network.

일 예로 시설부(200)는 도 2에 도시된 바와 같이 태양광 발전 시설(100)을 구성하는 태양광 모듈, 인버터, 접속반, 팬 등 각 구성요소에 장착되고 각 구성요소에서 출력되는 데이터를 LoRa 무선통신을 통해 송신하는 LoRa 기반의 송수신모듈(210)을 포함할 수 있다.As an example, the facility unit 200 is mounted on each component such as a solar module, an inverter, a connection panel, and a fan constituting the photovoltaic power generation facility 100 as shown in FIG. 2 and LoRa data output from each component. It may include a LoRa-based transmission and reception module 210 for transmitting through wireless communication.

그리고 시설부(200)는 클라우드 플랫폼(300)과 공지의 통신망 중 적합한 하나의 통신망을 통해 송수신모듈(210)과 연결되어 송수신모듈(210)에서 송신하는 데이터를 클라우드 플랫폼(300)으로 전달하는 LoRa 기반의 게이트웨이(220)를 포함할 수 있다.In addition, the facility unit 200 is connected to the transmission/reception module 210 through a suitable communication network among the cloud platform 300 and a known communication network and is based on LoRa that transmits data transmitted from the transmission/reception module 210 to the cloud platform 300. It may include a gateway 220.

여기서 상기 태양광 발전 시설(100)은 앞서 언급한 바와 같이 태양광모듈, 인버터, 접속반, 팬 등을 태양광 발전을 구축함에 있어 요구되는 다양한 설비 내지 전기기기 등을 포함할 수 있으며, 특히 ESS(Energy Storage System)가 적용된 태양광 발전 시설(100)의 경우는 BMS(Battery Management System), PCS(Power Conditoning System), 배터리 등과 같은 하드웨어를 더 포함할 수 있다.Here, the photovoltaic power generation facility 100 may include a variety of facilities or electric equipment required for constructing photovoltaic power generation, such as a solar module, an inverter, a connection panel, a fan, etc., in particular, ESS In the case of the photovoltaic power generation facility 100 to which the (Energy Storage System) is applied, hardware such as a battery management system (BMS), a power conditioning system (PCS), and a battery may be further included.

또한 상기 전력정보는 인버터에서 출력되는 전압, 전류, 발전량 등을 포함할 수 있으며, 상기 상태정보는 각 구성요소의 ON/OFF 구동상태, ON 구동시 생성되는 저항값, 온도 등을 포함할 수 있다.In addition, the power information may include voltage, current, power generation amount, etc. output from the inverter, and the state information may include ON/OFF driving state of each component, resistance value generated when driving ON, temperature, and the like. .

상기 LoRa 통신는 저전력 광역 통신기술(LPWA)의 하나로, 기존 이동 통신의 네트워크망을 활용하지 않고 비면허 주파수 대역을 활용하여 독자적인 저전력 사물인터넷 자가망 구축이 가능하여 시설의 초기 구축 비용은 물론 시설의 운영 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다.The LoRa communication is a low-power wide area communication technology (LPWA), and it is possible to build an independent low-power IoT Internet network by using an unlicensed frequency band without using the existing mobile communication network network. It has the advantage of saving.

그리고 시설부(200)는 외부에서 송신하는 제어신호를 수신하여 태양광 발전 시설의 각 구성요소에 대한 작동을 제어할 수 있다.In addition, the facility unit 200 may receive a control signal transmitted from the outside to control operation of each component of the solar power facility.

예를 들면 시설부(200)는 LoRa 기반의 송수신모듈(210)이 제어신호를 수신하고, 수신한 제어신호에 의해 팬의 ON/OFF 작동을 제어하거나 인버터를 리셋할 수 있다.For example, the facility unit 200 may receive a control signal from the LoRa-based transmission/reception module 210 and control the ON/OFF operation of the fan or reset the inverter by the received control signal.

클라우드 플랫폼(300)은 시설부(200)에서 송신하는 데이터를 수집하여 저장할 수 있다. 이때 클라우드 플랫폼(300)은 태양광 발전 시설(100)이 인접한 위치에서 복수로 구성되는 경우 할당된 복수의 저장공간을 구축하고 각 시설별로 데이터를 저장할 수 있다.The cloud platform 300 may collect and store data transmitted from the facility unit 200. In this case, the cloud platform 300 may construct a plurality of allocated storage spaces and store data for each facility when the photovoltaic facility 100 is configured in plural in an adjacent location.

이러한 클라우드 플랫폼(300)은 태양광 발전 시설(100)과 관제서버(400) 간 송수신되는 데이터를 중계할 수 있으며, 다양한 외부 기기가 접속할 수 있는 인터페이스가 구비되어 접속된 외부 기기의 요청에 응답해 선택된 데이터를 제공하거나 외부 기기에서 송신하는 데이터를 수신하여 저장할 수 있다.The cloud platform 300 can relay data transmitted and received between the solar power generation facility 100 and the control server 400, and is provided with an interface through which various external devices can access, in response to requests from connected external devices. The selected data may be provided or data transmitted from an external device may be received and stored.

관제서버(400)는 클라우드 플랫폼(300)에 접속 권한을 부여하며, 클라우드 플랫폼(300)에 선택된 태양광 발전 시설에 대한 데이터 즉 전력정보 내지 상태정보 등을 요청할 수 있다.The control server 400 grants access to the cloud platform 300 and may request data, such as power information or status information, of the selected photovoltaic power generation facility from the cloud platform 300.

도 3을 참조하면, 관제서버(400)는 데이터수신부(410)와 모니터링부(420)와 제어신호생성부(430) 및 알림출력부(440)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, the control server 400 may include a data receiving unit 410, a monitoring unit 420, a control signal generating unit 430, and a notification output unit 440.

데이터수신부(410)는 관제서버(400)의 요청에 응답정보로 클라우드 플랫폼으로부터 전달되는 전력정보와 상태정보 등의 데이터를 수신할 수 있다.The data receiving unit 410 may receive data such as power information and status information transmitted from the cloud platform as response information to the request of the control server 400.

모니터링부(420)는 데이터수신부(410)에서 수신한 데이터를 웹 또는 모바일 환경의 OS에서 적합한 표시 형식으로 가공하여 관리자로 하여금 용이하게 모니터링될 수 있도록 한다.The monitoring unit 420 processes the data received from the data receiving unit 410 in a display format suitable for an OS in a web or mobile environment so that an administrator can easily monitor the data.

또한 모니터링부(420)는 데이터수신부(410)에서 수신한 데이터를 누적 및 통계화하고, 시간대별, 일별, 월별 발전량, 누적발전량 등의 통계정보를 제공하여 모니터링될 수 있도록 한다.In addition, the monitoring unit 420 accumulates and statisticalizes the data received from the data receiving unit 410, and provides statistical information such as hourly, daily, monthly power generation, and cumulative power generation to be monitored.

제어신호생성부(430)는 태양광 발전 시설(100)의 선태된 하나 이상의 구성요소를 제어하기 위한 제어신호를 생성하여 클라우드 플랫폼(300)을 통해 시설부(200)로 송신되도록 명령한다.The control signal generation unit 430 generates a control signal for controlling one or more selected components of the solar power generation facility 100 and instructs it to be transmitted to the facility unit 200 through the cloud platform 300.

이러한 제어신호생성부(430)는 도면에 도시된 바 없으나 관리자의 제어명령을 입력하기 위한 위한 입력부를 구비하고 입력부를 통해 입력된 명령에 따른 제어신호를 생성 및 출력하거나, 데이터수신부(410)에서 수신한 데이터에 기반하여 사전에 설정된 조건에 따라 자동으로 제어신호를 생성 및 출력할 수 있다.Although the control signal generation unit 430 is not shown in the drawing, it has an input unit for inputting a control command of an administrator, and generates and outputs a control signal according to a command input through the input unit, or the data receiving unit 410 Based on the received data, a control signal can be automatically generated and output according to preset conditions.

알림출력부(440)는 데이터수신부(410)에서 수신한 데이터 즉, 선택된 태양광 발전 시설(10)의 전력정보 및 상태정보를 설정된 기준값과 비교 분석하여 발전량에 대한 이상이나 각 구성요소의 이상 등을 포함한 이상상황을 판단할 수 있으며, 이상상황의 발생 시 이를 출력하여 관리자가 인지할 수 있도록 한다.The notification output unit 440 compares and analyzes the data received from the data receiving unit 410, that is, power information and status information of the selected photovoltaic power generation facility 10 with a set reference value, such as an abnormality in power generation or an abnormality in each component. It is possible to judge an abnormal situation, including, and output it when an abnormal situation occurs so that the manager can recognize it.

알림출력부(440)의 알림은 관제서버(400) 뿐만 아니라 이하에서 설명하는 사용자단말(500)을 통해서도 출력될 수 있도록 하여 관리자의 부재 시에도 용이하게 태양광 발전 시설(100)의 이상상황을 인지할 수 있도록 한다.The notification of the notification output unit 440 can be output not only through the control server 400 but also through the user terminal 500 described below, so that an abnormal situation of the solar power generation facility 100 can be easily performed even in the absence of an administrator. Be aware.

한편 본 발명의 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템 관제서버(400)와 연동하는 사용자단말(500)을 더 포함할 수 있다.On the other hand, it may further include a user terminal 500 interworking with the LoRa private network based interactive solar power generation integrated control system control server 400 of the present invention.

사용자단말(500)은 관제서버(400)에서 모니터링되는 정보를 표시하거나 선택된 태양광 발전 시설(10)에 대한 정보조회나 제어를 위한 명령신호 등을 입력할 수 있다.The user terminal 500 may display information monitored by the control server 400 or input a command signal for information inquiry or control of the selected photovoltaic power generation facility 10.

이러한 사용자단말(500)은 사용자가 소지한 모바일단말로서 가정용과 같이 3KW 미만의 태양광 발전 시설(100)에서 적용될 수 있으며, 가정 내 구비되는 인터넷망 예를 들면 Wi-Fi를 이용하여 발전 현황을 모니터링하고, 태양광 발전 시설(100)에 대한 이상상황 등을 안내받을 수 있다.The user terminal 500 is a mobile terminal possessed by a user and can be applied in a photovoltaic power generation facility 100 of less than 3 KW, such as a home, and uses the Internet network provided in the home, such as Wi-Fi, to check the power generation status. Monitoring, and can be guided to the abnormal situation, such as for the solar power generation facility (100).

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관제서버의 발전량 예측 서비스를 나타낸 블록도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 관제서버의 비교 정보 제공 서비스를 나타낸 블록도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 관제서버의 유지보수 정보 제공 서비스를 나타낸 블록도이다.4 is a block diagram showing a service for predicting power generation of a control server according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is a block diagram showing a service for providing comparative information of a control server according to an embodiment of the present invention, and FIG. It is a block diagram showing a service for providing maintenance information of a control server according to an embodiment of the present invention.

본 발명의 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템은 태양광 발전 시설이 설치된 위치에 대한 환경정보를 출력 및 송신하는 환경정보수집부(600)를 더 포함할 수 있으며, 클라우드 플랫폼(300)은 환경정보수집부(600)에서 송신하는 환경정보를 수신하여 저장할 수 있다.The LoRa private network based interactive solar power generation integrated control system of the present invention may further include an environmental information collection unit 600 that outputs and transmits environmental information about a location where a solar power generation facility is installed, and the cloud platform 300. May receive and store environmental information transmitted from the environmental information collection unit 600.

일 예로, 환경정보수집부(600)는 태양광 발전 시설(100)이 설치된 위치에 인접하여 현장의 환경정보를 직접 계측하고 계측한 환경정보를 클라우드 플랫폼(300)으로 송신하는 계측센서(630)를 포함할 수 있다.For example, the environmental information collecting unit 600 is a measurement sensor 630 that directly measures the environmental information of the site and transmits the measured environmental information to the cloud platform 300 adjacent to the location where the solar power generation facility 100 is installed. It may include.

계측센서(630)는 태양광 발전 시설(100)에 구축된 LoRa 자가망을 이용하여 출력된 데이터를 송신할 수 있도록 LoRa 무선 통신을 지원하는 기기를 사용하는 것이 바람직하다.It is preferable that the measurement sensor 630 use a device supporting LoRa wireless communication so that the output data can be transmitted using a LoRa private network built in the solar power generation facility 100.

다른 예로, 환경정보수집부(600)는 공공데이터 포탈(610) 또는 기상청 서버(620)에 접속하여 선택된 태양광 발전 시설(100)이 설치된 위치에 대한 환경정보를 요청하고, 공공데이터 포탈(610) 또는 기상청 서버(620)로부터 응답정보로 제공되는 환경정보를 클라우드 플랫폼(300)으로 송신할 수 있다.As another example, the environmental information collection unit 600 accesses the public data portal 610 or the meteorological agency server 620 to request environmental information on the location where the selected photovoltaic facility 100 is installed, and the public data portal 610 ) Or the environment information provided as response information from the meteorological service server 620 may be transmitted to the cloud platform 300.

이때 공공데이터 포탈(610) 또는 기상청 서버(620)에서 제공되는 환경정보는 OPEN API(Application Programming Interface) 형식의 데이터일 수 있으며, 실시간 기상, 기후 및 일사량과 기상, 기후 및 일사량 예보에 대한 정보뿐 아니라 아황산가스 농도, 일산화탄소 농도, 오존 농도, 이산화질소 농도, 미세먼지 농도, 통합대기환경수치, 통합대기환경지수, 아황산가스 지수, 일산화탄소 지수, 오존 지수, 이산화질소 지수, 및 미세먼지 지수 등의 대기 오염정보를 포함할 수 있다.At this time, the environmental information provided by the public data portal 610 or the meteorological agency server 620 may be data in the form of an OPEN API (Application Programming Interface), and only real-time weather, climate and insolation and weather, climate and insolation forecast In addition, air pollution information such as sulfur dioxide concentration, carbon monoxide concentration, ozone concentration, nitrogen dioxide concentration, fine dust concentration, integrated atmospheric environment value, integrated atmospheric environment index, sulfur dioxide index, carbon monoxide index, ozone index, nitrogen dioxide index, and fine dust index It may include.

그리고 관제서버(400)는 발전량예측부(450)와 예상수익율산출부(460)를 더 포함하여 구성될 수 있다.In addition, the control server 400 may further include a power generation prediction unit 450 and an expected yield calculation unit 460.

발전량예측부(450)는 클라우드 플랫폼(300)에 저장된 태양광 발전 시설(100)의 전력정보와 환경정보를 데이터수신부(410)를 통해 수신하고, 이를 누적하여 빅데이터를 생성하고, 빅데이터화된 데이터를 분석하여 설정한 제 1시간 이후의 발전량을 예측할 수 있다.The power generation prediction unit 450 receives power information and environmental information of the photovoltaic power generation facility 100 stored in the cloud platform 300 through the data receiving unit 410, accumulates it to generate big data, and generates big data By analyzing the data, it is possible to predict the amount of power generation after the first hour set.

이때 제 1시간은 시간단위, 일단위, 주단위, 월단위 중 어느 하나일 수 있다.At this time, the first time may be any one of an hour, a day, a week, and a month.

즉 발전량예측부(450)는 공지의 인공지능기법을 이용한 빅데이터 분석 알고리즘 중 적합한 하나를 이용하여 빅데이터화된 데이터를 분석할 수 있으며, 과거 누적된 전력정보와 환경정보 간에 상호 연관 관계에 따른 각각의 발전량을 도출하고 이를 적용하여 기상등의 예보를 통해 향후 해당 태양광 발전 시설(100)의 발전량을 예측할 수 있는 것이다.That is, the power generation prediction unit 450 can analyze big dataized data using one of the known big data analysis algorithms using artificial intelligence techniques, and each according to a correlation between past accumulated power information and environmental information. It is possible to predict the amount of power generated by the photovoltaic power generation facility 100 in the future through weather forecasting by deriving and applying the amount of power generated.

예상수익율산출부(460)는 발전량예측부(450)에서 예측된 제 1시간 이후의 발전량을 분석하여 선택된 태양광 발전 시설(100)의 향후 발전량에 따른 예상 수익율을 산출할 수 있다. 이때 수익율의 산출은 한전의 전력사업에서 설정한 기준 금액을 적용할 수 있다.The estimated yield calculation unit 460 may analyze the amount of power generated after the first hour predicted by the power generation amount predicting unit 450 to calculate the expected yield according to the amount of power generated by the selected photovoltaic power generation facility 100. At this time, the calculation of the rate of return can be applied to the reference amount set by KEPCO's electric power business.

도 5를 참조하면 클라우드 플랫폼(300)은 인접한 둘 이상의 태양광 발전 시설(100-1, 100-2, 100-3)에서 생산되는 각 전력정보를 수집하고 분류하여 저장할 수 있다.Referring to FIG. 5, the cloud platform 300 may collect, classify, and store power information produced by two or more adjacent photovoltaic power generation facilities 100-1, 100-2, and 100-3.

데이터수신부(410)에서는 선택된 태양광 발전 시설(100)에 대한 데이터뿐 아니라 인접한 복수의 태양광 발전 시설(100-1, 100-2, 100-3)의 전력정보를 함께 수신할 수 있다.The data receiving unit 410 may receive power information of a plurality of adjacent photovoltaic power generation facilities 100-1, 100-2, and 100-3 as well as data on the selected photovoltaic power generation facility 100.

그리고 관제서버(400)는 데이터수신부(410)에 수신한 데이터데이터 중 인접한 하나 이상의 태양광 발전 시설에서 생산되는 전력정보를 비교 데이터로 제공할 수 있다.In addition, the control server 400 may provide power information produced by one or more adjacent photovoltaic power generation facilities among the data data received by the data receiving unit 410 as comparison data.

한편 본 발명의 일 실시 예에 따른 관제서버(400)는 도 6에 도시된 바와 같이 유지보수정보제공부(480)와 예상비용산출부(490)를 더 포함하여 구성될 수 있다.Meanwhile, the control server 400 according to an exemplary embodiment of the present invention may further include a maintenance information providing unit 480 and an estimated cost calculating unit 490 as illustrated in FIG. 6.

먼저 클라우드 플랫폼(300)은 태양광 발전 시설(100)을 구성하는 각 구성요소에 대한 재원정보와 유지보수이력정보가 더 저장될 수 있다. 이러한 정보는 관제서버(400)나 사용자단말(500) 등을 통해 입력된 정보일 수 있다.First, the cloud platform 300 may further store financial information and maintenance history information for each component constituting the photovoltaic power generation facility 100. Such information may be information input through the control server 400 or the user terminal 500.

유지보수정보제공부(480)는 클라우드 플랫폼(300)에 저장된 태양광 발전 시설(100)의 각 구성요소별 상태정보와 재원정보 및 유지보수이력정보를 데이터수신부(410)를 통해 수신하고 이를 누적하여 빅데이터를 생성하며, 빅데이터화된 데이터를 분석하여 구성요소별 교체시기와 점검시기를 도출한 후 이를 제공할 수 있다.The maintenance information providing unit 480 receives status information, resource information, and maintenance history information for each component of the solar power generation facility 100 stored in the cloud platform 300 through the data receiving unit 410 and accumulates it. To generate big data, analyze the big data, and derive the replacement time and inspection time for each component and provide it.

즉 유지보수정보제공부(480)는 공지의 인공지능기법을 이용한 빅데이터 분석 알고리즘 중 적합한 하나를 이용하여 빅데이터화된 데이터를 분석할 수 있으며, 부품 수명과 대조하여 우선 점검 항목을 도출하고, 유지보수이력에 따른 구성요소별 교체시기와 점검시기를 도출하여 안내할 수 있는 것이다.That is, the maintenance information providing unit 480 can analyze the big dataized data by using one of the known big data analysis algorithms using artificial intelligence techniques, and derives and maintains priority inspection items in comparison with the component life. It is possible to guide by deriving replacement time and inspection time for each component according to the maintenance history.

예상비용산출부(490)은 빅데이터화된 데이터를 분석하여 각 구성요소별 고장시기와 설정한 제 2시간 이후의 고장이력에 따른 유지보수 비용을 예측하여 제공할 수 있다.The estimated cost calculating unit 490 may analyze the big dataized data and predict and provide a maintenance cost according to a failure time for each component and a failure history after a set second time.

이때 제 2시간은 시간단위, 일단위, 주단위, 월단위 중 어느 하나일 수 있다.In this case, the second time may be any one of hour, day, week, and month.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허청구범위에 의해 정해져야만 할 것이다.Through the above description, those skilled in the art will appreciate that various changes and modifications can be made without departing from the technical idea of the present invention. Therefore, the technical scope of the present invention should not be limited to the contents described in the detailed description of the specification, but should be defined by the claims.

100 : 태양광 발전 시설 200 : 시설부
210 : LoRa 기반 송수신모듈 220 : LoRa 기반 게이트웨이
300 : 클라우드 플랫폼 400 : 관제서버
410 : 데이터수신부 420 : 모니터링부
430 : 제어신호생성부 440 : 알림출력부
450 : 발전량예측부 460 : 예상수익율산출부
470 : 비교정보제공부 480 : 유지보수정보제공부
490 : 예상비용산출부 500 : 사용자단말
600 : 환경정보수집부 610 : 공공데이터포탈
620 : 기상청서버 630 : 계측센서100: solar power generation facility 200: facility
210: LoRa-based transceiver module 220: LoRa-based gateway
300: cloud platform 400: control server
410: data receiving unit 420: monitoring unit
430: control signal generation unit 440: notification output unit
450: Power generation prediction unit 460: Estimated yield calculation unit
470: Comparative information providing unit 480: Maintenance information providing unit
490: Estimated cost calculation unit 500: User terminal
600: Environmental Information Collection Department 610: Public Data Portal
620: Meteorological Agency server 630: Measurement sensor

Claims (10)

LoRa(Long Range wide area network) 통신망을 이용하여 태양광 발전 시설에서 생산되는 전력정보와 각 구성요소의 상태정보를 설정된 시간마다 송신하며, 외부에서 송신하는 제어신호를 수신하여 상기 태양광 발전 시설의 작동을 제어하는 시설부;
상기 시설부에서 송신하는 데이터를 수집하여 저장하고 외부의 요청에 응답하여 저장된 데이터를 제공하는 클라우드 플랫폼; 및
상기 클라우드 플랫폼에 접속하여 선택된 태양광 발전 시설에 대한 전력정보와 상태정보를 요청하고 응답정보로 상기 클라우드 플랫폼으로부터 전달되는 전력정보와 상태정보를 모니터링하며, 상기 태양광 발전 시설의 선태된 하나 이상의 구성요소를 제어하기 위한 제어신호를 생성하여 상기 클라우드 플랫폼을 통해 상기 시설부로 송신하는 관제서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템.
Using the LoRa (Long Range wide area network) communication network, power information produced in a photovoltaic power generation facility and status information of each component are transmitted at a set time, and a control signal transmitted from the outside is received to receive the solar power generation facility. A facility unit that controls operation;
A cloud platform that collects and stores data transmitted by the facility unit and provides stored data in response to an external request; And
Access to the cloud platform to request power information and status information for the selected solar power facility, monitor power information and status information delivered from the cloud platform as response information, and select one or more components of the solar power facility And a control server for generating a control signal for controlling the element and transmitting it to the facility unit through the cloud platform.
제 1항에 있어서,
상기 태양광 발전 시설이 설치된 위치에 대한 실시간 기상, 기후 및 일사량과 기상, 기후 및 일사량 예보를 포함하는 환경정보를 출력 및 송신하는 환경정보수집부;를 더 포함하며,
상기 클라우드 플랫폼은,
상기 환경정보수집부에서 송신하는 환경정보가 더 저장되고,
상기 관제서버는,
상기 클라우드 플랫폼에 저장된 태양광 발전 시설의 전력정보와 환경정보를 누적하여 빅데이터화하며, 빅데이터화된 데이터를 분석하여 설정한 제 1시간 이후의 발전량을 예측하는 것을 특징으로 하는 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템.
According to claim 1,
It further includes an environmental information collection unit for outputting and transmitting real-time weather, climate and solar radiation and weather, climate and solar radiation forecasts for the location where the solar power generation facility is installed,
The cloud platform,
The environment information transmitted from the environment information collection unit is further stored,
The control server,
LoRa self-network based bi-directional solar characterized by accumulating power information and environmental information of photovoltaic power generation facilities stored in the cloud platform to make big data, and analyzing the big dataized data to predict the amount of power generated after the first hour. Integrated photovoltaic control system.
제 3항에 있어서,
상기 관제서버는,
예측된 제 1시간 이후의 발전량을 분석하여 선택된 태양광 발전 시설의 예상 수익율을 산출하는 것을 특징으로 하는 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템.
According to claim 3,
The control server,
A two-way integrated solar power control system based on LoRa own network, characterized by calculating the expected yield of the selected photovoltaic power generation facility by analyzing the predicted power generation after the first hour.
제 3항에 있어서,
상기 환경정보수집부는,
상기 태양광 발전 시설이 설치된 위치에 인접하여 현장의 환경정보를 직접 계측하고 계측한 환경정보를 상기 클라우드 플랫폼으로 송신하는 것을 특징으로 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템.
According to claim 3,
The environmental information collection unit,
A two-way integrated solar power control system based on LoRa own network, characterized in that it directly measures the environmental information of the site adjacent to the location where the solar power generation facility is installed and transmits the measured environmental information to the cloud platform.
제 3항에 있어서,
상기 환경정보수집부는,
공공데이터 포탈 또는 기상청 서버에 접속하여 선택된 태양광 발전 시설이 설치된 위치에 대한 환경정보를 요청하고, 상기 공공데이터 포탈 또는 기상청 서버로부터 응답정보로 제공되는 환경정보를 상기 클라우드 플랫폼으로 송신하는 것을 특징으로 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템.
According to claim 3,
The environmental information collection unit,
It is characterized in that it connects to a public data portal or a meteorological office server and requests environmental information on a location where a selected photovoltaic power generation facility is installed, and transmits environmental information provided as response information from the public data portal or a meteorological office server to the cloud platform. LoRa own network based interactive solar power generation integrated control system.
제 1항에 있어서,
상기 클라우드 플랫폼은,
인접한 둘 이상의 태양광 발전 시설에서 생산되는 전력정보를 수집하며,
상기 관제서버는,
인접한 하나 이상의 태양광 발전 시설에서 생산되는 전력정보를 비교 데이터로 제공하는 것을 특징으로 하는 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템.
According to claim 1,
The cloud platform,
Collect power information from two or more adjacent solar power generation facilities,
The control server,
An integrated control system for two-way photovoltaic power generation based on LoRa own network, characterized by providing power information produced by one or more adjacent photovoltaic power generation facilities as comparative data.
제 1항에 있어서,
상기 관제서버와 연동되어 관제서버에서 모니터링되는 정보를 표시하거나 선택된 태양광 발전 시설에 대한 제어를 위한 명령신호를 입력하기 위한 사용자단말;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템.
According to claim 1,
LoRa self-network based two-way solar power generation characterized in that it further comprises; a user terminal for inputting a command signal for displaying the information monitored by the control server in conjunction with the control server or for controlling the selected solar power facility; Integrated control system.
제 1항에 있어서,
상기 관제서버는,
선택된 태양광 발전 시설의 전력정보 및 상태정보를 설정된 기준값과 비교 분석하여 이상상황을 판단 및 출력하는 것을 특징으로 하는 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템.
According to claim 1,
The control server,
An integrated control system for bi-directional solar power generation based on LoRa own network, characterized in that it analyzes and analyzes power information and status information of a selected photovoltaic power generation facility against a set reference value to determine and output an abnormal situation.
제 1항에 있어서,
상기 클라우드 플랫폼은,
태양광 발전 시설을 구성하는 각 구성요소에 대한 재원정보와 유지보수이력정보가 저장되며,
상기 관제서버는,
상기 클라우드 플랫폼에 저장된 태양광 발전 시설의 각 구성요소별 상태정보와 재원정보 및 유지보수이력정보를 빅데이터화하며, 빅데이터화된 데이터를 분석하여 구성요소별 교체시기와 점검시기를 도출하고 이를 제공하는 것을 특징으로 하는 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템.
According to claim 1,
The cloud platform,
Resource information and maintenance history information for each component constituting the photovoltaic power generation facility are stored,
The control server,
The state information, resource information, and maintenance history information of each component of the photovoltaic power generation facility stored in the cloud platform are made into big data, and by analyzing the big data, the replacement time and inspection time for each component are derived and provided. Characterized in that the LoRa own network based interactive solar power generation integrated control system.
제 9항에 있어서,
상기 관제서버는,
빅데이터화된 데이터를 분석하여 각 구성요소별 고장시기와 설정한 제 2시간 이후의 고장이력에 따른 유지보수 비용을 예측하는 것을 특징으로 하는 LoRa 자가망 기반 양방향 태양광 발전 통합관제 시스템.The method of claim 9,
The control server,
An integrated control system for bi-directional solar power generation based on LoRa own network, characterized by predicting maintenance time according to failure time of each component and failure history after the set second time by analyzing big dataized data.
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