KR20210019875A

KR20210019875A - 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템

Info

Publication number: KR20210019875A
Application number: KR1020190099041A
Authority: KR
Inventors: 김규복
Original assignee: 김규복
Priority date: 2019-08-13
Filing date: 2019-08-13
Publication date: 2021-02-23
Also published as: KR102242541B1

Abstract

본 발명은 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템에 관한 것으로, 해결하고자 하는 기술적 과제는 기존의 전력선 통신을 활용해 건물의 조명, 전력, 방범 등의 관리 및 자동 제어하여 설치 비용이 절감되며 보다 효율적인 에너지 관리가 가능하도록 하는데 있다.
일례로, 건물 내에 각각 설치된 전력공급/차단 제어기능과 전력소비량/온습도 감지기능을 구비하는 제1 제어감지기와, 인체감지기능을 구비하는 제2 제어감지기를 포함하고, 상기 제1 제어감지기와 상기 제2 제어감지기의 감지데이터를 전력선통신을 통해 외부로 전송하며, 외부로부터 제어데이터를 각각 수신하여 제어기능을 수행하는 제어 감지부; 인터넷통신을 통해 상기 제어 감지부로부터 감지데이터를 수집하여 상기 제1 제어감지기와 상기 제2 제어감지기의 동작에 대한 모니터링을 수행하고, 모니터링 결과에 따라 상기 제1 제어감지기와 상기 제2 제어감지기로 제어데이터를 전송하는 관리서버; 및 상기 제어 감지부와 상기 관리서버 간의 통신연결을 위한 통신 중계부를 포함하는 빌딩 자동화 시스템을 개시한다.

Description

전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템{LOW PRICED BUILDING AUTOMATIC SYSTEM UTILZING POWER LINE COMMUNICATION}

본 발명의 실시예는 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 전력선 통신(Power Line Communication, PLC)이란 각 건축물에 포설되어 있는 전력선에 통신 신호를 고주파 신호로 변환하여 실어 보내고 이를 고주파 필터를 통해 분리하여 그 통신신호를 수신하는 방식을 말하며, 이와 같은 전력선 통신은 기존의 전기배선을 활용하는 방식임에 따라 별도의 통신배선 공사가 불필요한 장점을 갖는다. 따라서, 에너지관리 효율을 극대화하는 방법으로 고효율 에너지 및 효율을 향상시키는 장점으로, 고효율 건물에너지에 최선의 방향을 채택한다.

상기와 같은 이유로 최근에는 전용 통신선을 배제한 상태에서 전력선을 통해 각종 전기 시설물을 제어하는데 관심이 집중되고 있으며, 특히 빌딩, 관공서, 아파트, 산업시설 등의 건축물들이 택지 내 대단위 규모로 들어섬에 따라 이와 함께 유비쿼터스화되어 시공되는 다양한 전기기반 시설물들이 전력선을 통해 효율적인 제어되도록 하는데 필요한 기술개발이 절실히 요구되고 있는 실정이다. 더불어 최근에는, 공공기관의 건물 에너지 관리 시스템(Building　Energy　Management　System: BEMS) 설치 의무화 실행 정책과 공공 건축물의 건물 에너지 관리 시스템 인증 의무화와 같은 에너지 절감 정책이 활성화됨에 따라 보급형 빌딩 자동화 시스템의 공급이 필요한 실정이며, 다양한 센서 데이터를 제공하여 보다 체계적인 에너지 관리가 필요하다.

등록실용신안공보 제20-0411781호(등록일자: 2006년03월13일) 등록특허공보 제10-0935420호(등록일자: 2009년12월28일) 공개특허공보 제10-2011-0005032호(공개일자: 2011년01월17일)

본 발명의 실시예는, 기존의 전력선 통신을 활용해 건물의 조명, 전력, 방범 등의 관리 및 자동 제어를 실시하여 설치 비용이 절감되며 보다 효율적인 에너지 관리가 가능한 빌딩 자동화 시스템을 제공한다.

본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템은, 건물 내에 각각 설치된 전력공급/차단 제어기능과 전력소비량/온습도 감지기능을 구비하는 제1 제어감지기와, 인체감지기능을 구비하는 제2 제어감지기를 포함하고, 상기 제1 제어감지기와 상기 제2 제어감지기의 감지데이터를 전력선통신을 통해 외부로 전송하며, 외부로부터 제어데이터를 각각 수신하여 제어기능을 수행하는 제어 감지부; 인터넷통신을 통해 상기 제어 감지부로부터 감지데이터를 수집하여 상기 제1 제어감지기와 상기 제2 제어감지기의 동작에 대한 모니터링을 수행하고, 모니터링 결과에 따라 상기 제1 제어감지기와 상기 제2 제어감지기로 제어데이터를 전송하는 관리서버; 및 상기 제어 감지부와 상기 관리서버 간의 통신연결을 위한 통신 중계부를 포함한다.

또한, 상기 제1 제어감지기는 전기 스위치와 전기 콘센트를 포함하고, 상기 제2 제어감지기는 인체감지센서를 포함할 수 있다.

또한, 상기 전기 스위치는, 전기제품의 전력공급/차단을 수동제어하기 위한 수동 제어부; 미리 저장된 프로그램 또는 상기 제어데이터에 따라 전기제품의 전력공급/차단을 자동제어하기 위한 자동 제어부; 전기제품의 전력 소비량을 측정하기 위한 전력 소비량 측정부; 건물 내부의 온/습도를 측정하기 위한 온습도 센서부; 및 상기 수동 제어부와 상기 자동 제어부에 따른 전력공급/차단 제어상태에 대한 감지데이터와, 상기 전력 소비량 측정부와 상기 온습도 센서부를 통해 측정된 감지데이터를 상기 통신 중계부로 각각 전송하고, 상기 통신 중계부를 통해 상기 관리서버로부터 전송되는 제어데이터를 상기 자동 제어부로 전달하는 스위치 전력선 통신부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 관리서버는, 상기 스위치 전력선 통신부를 통해 상기 전기 스위치로부터 스위치 감지데이터를 수신하는 스위치 감지데이터 수신부; 상기 스위치 감지데이터 중 온도 값이 미리 설정된 제1 온도 임계값 이하인 온도정상모드인지, 상기 제1 온도 임계값과 제2 온도 임계값 사이인 온도주의모드인지, 상기 제2 온도 임계값 이상인 온도경고모드인지를 판별하는 온도구간 판별부; 상기 온도정상모드로 판별되는 경우 미리 스케줄링 된 정보에 따라 상기 전기 스위치의 온/오프를 제어하기 위한 제1 스위치 제어데이터를 상기 전기 스위치로 송출하는 온도정상모드 제어부; 상기 온도주의모드로 판별되는 경우 스위치 경고메시지를 미리 지정된 사용자단말로 전송하는 온도주의모드 제어부; 및 상기 온도경고모드로 판별되는 경우 상기 전기 스위치를 미리 설정된 일정주기로 온/오프를 반복시키기 위한 제2 스위치 제어데이터를 상기 전기 스위치로 송출하는 온도경고모드 제어부를 포함하고, 상기 제1 온도 임계값 및 상기 제2 온도 임계값 순으로 높게 설정될 수 있다.

또한, 상기 전기 콘센트는, 전기제품의 플러그와 각각 접속되는 다수의 플러그 접속부; 상기 플러그 접속부 별로 설치되고, 상기 플러그 접속부를 통해 전기제품의 전력공급/차단을 개별 제어하기 위한 다수의 개별 스위치부; 상기 플러그 접속부 전체에 대한 전력공급/차단을 통합 제어하기 위한 메인 스위치부; 상기 플러그 접속부 별로 연결된 전기제품의 개별 소비전력량을 각각 측정하기 위한 개별 전력 소비량 측정부; 및 상기 개별 전력 소비량 측정부를 통해 측정되는 개별 소비전력량에 대한 감지데이터를 상기 통신 중계부로 각각 전송하고, 상기 통신 중계부를 통해 상기 관리서버로부터 전송되는 제어데이터를 상기 개별 스위치부 또는 상기 메인 스위치부로 전달하는 콘센트 전력선 통신부를 포함할 수 있다.

또한, 상기 관리서버는, 상기 콘센트 전력선 통신부를 통해 상기 전기 콘센트로부터 콘센트 감지데이터를 수신하는 콘센트 감지데이터 수신부; 상기 콘센트 감지데이터에 포함된 소비전력량이 미리 설정된 제1 소비전력 임계값 이하인 상태로 미리 설정된 시간 이상 유지되는 대기전력 소비모드인지, 미리 설정된 제2 소비전력 임계값과 제3 소비전력 임계값 사이인 일반전력 소비모드, 상기 제3 소비전력 임계값 이상인 과전력 소비모드인지를 판별하는 소비전력구간 판별부; 상기 대기전력 소비모드로 판별되는 경우 상기 개별 스위치부 또는 상기 메인 스위치부를 강제 오프시키는 제1 콘센트 제어데이터를 상기 전기 콘센트로 송출하는 대기전력 소비모드 제어부; 상기 일반전력 소비모드로 판별되는 경우 상기 콘센트 감지데이터에 포함된 전력소비량정보를 미리 지정된 사용자단말로 전송하는 일반전력 소비모드 제어부; 및 상기 과전력 소비모드로 판별되는 경우 상기 개별 스위치부 또는 상기 메인 스위치부를 강제 오프시키는 제2 콘센트 제어데이터를 상기 전기 콘센트로 송출하면서, 상기 콘센트 감지데이터에 포함된 전력소비량정보를 미리 지정된 사용자단말로 전송하는 과전력 소비모드 제어부를 포함하고, 상기 제1 소비전력 임계값, 상기 제2 소비전력 임계값 및 상기 제3 소비전력 임계값 순으로 높게 설정될 수 있다.

또한, 상기 전기 콘센트는, 상기 전기 콘센트에 연결된 전기제품의 전원이 모두 오프된 상태에서, 턴 온되는 경우 상기 전기 콘센트를 미리 설정된 테스트 시간을 갖는 대기전력 테스트 모드로 설정하기 위한 대기전력 테스트 버튼부; 및 상기 대기전력 테스트 모드 동안 상기 플러그 접속부 별로 일정 시간 간격마다 대기전력량을 측정하여 상기 관리서버로 전송하는 대기전력 테스트 실행부를 더 포함하고, 상기 관리서버는, 상기 플러그 접속부 별로 측정된 대기전력량에 대한 평균 값인 평균 대기전력량을 산출하는 평균대기전력량 산출부; 및 상기 평균대기전력량을 상기 제1 소비전력 임계값으로 설정하거나, 상기 평균대기전력량에서 미리 설정된 기본 대기전력량을 더한 값을 상기 제1 소비전력 임계값으로 설정하여 상기 플러그 접속부 별로 상기 제1 소비전력 임계값을 설정하는 대기전력 임계값 설정부를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 인체감지센서는, 건물 내 미리 설정된 감시영역을 대상으로 인체감지여부와 감지인원수를 각각 감지하는 감지 센서부; 및 상기 감지 센서부를 통해 측정된 감지데이터를 상기 통신 중계부로 각각 전송하는 센서 전력선 통신부를 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 기존의 전력선 통신을 활용해 건물의 조명, 전력, 방범 등의 관리 및 자동 제어를 실시하여 설치 비용이 절감되며 보다 효율적인 에너지 관리가 가능한 빌딩 자동화 시스템을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템의 구성을 나타낸 개요도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 스위치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 콘센트의 구성을 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인체감지센서의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관리서버의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대기전력 임계값을 설정하기 위한 도면이다.

본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 본 발명에 대해 구체적으로 설명하기로 한다.

본 발명에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 당 분야에 종사하는 기술자의 의도 또는 판례, 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.

명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다. 또한, 명세서에 기재된 "...부", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어 또는 소프트웨어로 구현되거나 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템의 구성을 나타낸 개요도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전기 스위치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전기 콘센트의 구성을 나타낸 도면이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 인체감지센서의 구성을 나타낸 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 관리서버의 구성을 나타낸 블록도이며, 도 7 및 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 대기전력 임계값을 설정하기 위한 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 빌딩 자동화 시스템(10)은 제어 감지부(1000), 관리서버(2000) 및 중계 통신부(3000)를 포함한다.

상기 제어 감지부(1000)는, 건물 내에 각각 설치된 전력공급/차단 제어기능과 전력소비량/온습도 감지기능을 구비하는 제1 제어감지기(1100)와, 인체감지기능을 구비하는 제2 제어감지기(1120)를 포함하며, 이러한 제1 제어감지기(1100)와 제2 제어감지기(1120)를 통해 센싱된 감지데이터를 전력선통신(PLC)을 통해 통신 중계부(3000)로 1차 전송된 후 인터넷 통신(TCP/IP)을 통해 다시 관리 서버(2000)로 2차 전송될 수 있다. 또한, 관리 서버(2000)로부터 통신 중계부(3000)를 통해 제어데이터를 각각 수신하여 미리 설정된 제어기능을 수행할 수 있다.

상기 제1 제어감지기(1100)는 도 1, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이 전기 스위치(1110)와 전기 콘센트(1120)를 포함할 수 있으나, 본 실시예에서는 이러한 스위치 장치나 콘센트뿐만 아니라, PLC를 이용할 수 있는 건물 내 설치된 다양한 전기제어 관련기기나 기구를 적용할 수 있다.

상기 전기 스위치(1110)는, 기존의 건물 내 설치된 조명 기기의 온/오프 스위치를 대체하여 설치되는 구성으로, 수동 제어부(1111), 자동 제어부(1112), 전력 소비량 측정부(1113), 온습도 센서부(1114) 및 스위치 전력선 통신부(1115)를 포함할 수 있다.

상기 수동 제어부(1111)는 전기제품의 전력공급/차단을 수동으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 전기 스위치(1110)를 사용자가 직접 온/오프 시키기 위한 버튼을 포함할 수 있다.

상기 자동 제어부(1112)는 미리 저장된 프로그램 또는 관리서버(2000)로부터 수신되는 제어데이터에 따라 전기제품의 전력공급/차단을 자동으로 제어할 수 있다. 예를 들어, 전기 스위치(1110)를 통해 사용되는 조명의 사용이 없는 시간대 혹은 해당 전기 스위치(1110) 자체에 대한 이상이 발견되는 등의 경우에 사용자가 직접 제어하지 않고, 미리 저장된 프로그램에 따르거나, 관리서버(2000)로부터 수신되는 제어데이터에 따라 자동으로 온/오프 동작할 수 있도록 한다.

상기 전력 소비량 측정부(1113)는 전기제품의 전력 소비량을 측정할 수 있으며, 좀 더 구체적으로는 일정 시간마다 소비 전류를 측정하고, 측정 값을 관리서버(2000)로 전달할 수 있도록 한다.

상기 온습도 센서부(1114)는 건물 내부의 온도와 습도를 일정 시간마다 각각 측정할 수 있으며, 측정된 값을 각각 관리서버(2000)로 전달할 수 있도록 한다.

상기 스위치 전력선 통신부(1115)는, 수동 제어부(1111)와 자동 제어부(1112)에 따른 전력공급/차단 제어상태에 대한 감지데이터와, 전력 소비량 측정부(1113)와 온습도 센서부(1114)를 통해 측정된 감지데이터를 전력선 통신(PLC)을 통해 통신 중계부(3000)로 각각 전송하고, 통신 중계부(3000)를 통해 관리서버(2000)로부터 전송되는 제어데이터를 다시 전력선 통신(PLC)을 통해 수신하여 자동 제어부(1112)로 전달할 수 있다.

상기 전기 콘센트(1120)는 기존 건물 내 설치된 콘센트 또는 멀티 탭을 대체할 수 있는 구성으로, 플러그 접속부(1121), 개별 스위치부(1122), 메인 스위치부(1123), 개별 전력 소비량 측정부(1124), 콘센트 전력선 통신부(1125), 대기전력 테스트 버튼부(1126) 및 대기전력 테스트 실행부(1127)을 포함할 수 있다.

상기 플러그 접속부(1121)는 전기제품의 플러그와 각각 접속되며 다수 개로 이루어질 수 있다. 이러한 플러그 접속부(1121)는 전기제품의 플러그를 꽂을 수 있는 코드 구성에 해당될 수 있다.

상기 개별 스위치부(1122)는 플러그 접속부(1121) 별로 설치되고, 플러그 접속부(1121)를 통해 전기제품의 전력공급/차단을 개별 제어할 수 있다. 이러한 개별 스위치부(1121)는 기존의 멀티 탭에서 각 접속구의 온/오프를 제어하기 위한 버튼 구성과 유사하며, 본 실시예의 개별 스위치부(1122)는 수동과 자동 기능을 모두 포함하여 구성될 수 있다.

상기 메인 스위치부(1123)는 플러그 접속부(1121) 전체에 대한 전력공급/차단을 통합 제어할 수 있다. 이러한 메인 스위치부(1123)는 기존의 멀티 탭에서 다수의 접속구의 온/오프를 통합 제어하기 위한 버튼 구성과 유사하며, 본 실시예의 메인 스위치부(1123)는 수동과 자동 기능을 모두 포함하여 구성될 수 있다.

상기 개별 전력 소비량 측정부(1124)는 플러그 접속부(1121) 별로 연결된 전기제품의 개별 소비 전력량을 일정 시간마다 각각 측정할 수 있다. 예를 들어, 플러그 접속부(1121)가 접속구 a, b, c가 구비되어 있으며, 각 접속구 a, b, c에 전기제품의 플러그가 연결되어 있을 경우 접속구 a, b, c 각각에 흐르는 소비 전류를 측정하고, 측정된 값을 접속구 a, b, c 각각에 대한 소비 전류 값을 제공할 수 있다.

상기 콘센트 전력선 통신부(1125)는 개별 전력 소비량 측정부(1124)를 통해 측정되는 개별 소비전력량에 대한 감지데이터를 전력선 통신(PLC)을 통해 통신 중계부(3000)로 각각 전송하고, 통신 중계부(3000)를 통해 관리서버(2000)로부터 전송되는 제어데이터를 개별 스위치부(1122) 또는 메인 스위치부(1123)로 전달하여, 콘센트의 접속구 별 일괄 제어 또는 개별 제어를 가능하게 한다.

상기 대기전력 테스트 버튼부(1126)는 전기 콘센트(1120)에 연결된 전기제품의 전원이 모두 오프된 상태에서, 턴 온되는 경우 전기 콘센트(1120)를 미리 설정된 테스트 시간을 갖는 대기전력 테스트 모드로 설정할 수 있다. 이와 같이 대기전력 테스트 버튼부(1126)과 관련하여 대기전력 임계값 설정 방법에 대한 보다 상세한 설명은 후술하도록 한다.

상기 대기전력 테스트 실행부(1127)는 대기전력 테스트 모드 동안 플러그 접속부(1121) 별로 일정 시간 간격마다 대기전력량을 측정하여 관리서버(2000)로 전송할 수 있다. 이와 같이 대기전력 테스트 실행부(1127)과 관련하여 대기전력 임계값 설정 방법에 대한 보다 상세한 설명은 후술하도록 한다.

상기 제2 제어감지기(1120)는 도 1 및 도 5에 도시된 바와 같이 인체감지센서(1210)를 포함할 수 있으나, 본 실시예에서는 이러한 기구뿐만 아니라, PLC를 이용할 수 있는 건물 내 설치된 다양한 센서들을 적용할 수 있다.

상기 제2 제어감지기(1120)는 도 5에 도시된 바와 같이 인체감지센서(1210)를 포함할 수 있으며, 이러한 인체감지센서(1210)는 감지 센서부(1211)와 센서 전력선 통신부(1212)를 포함할 수 있다.

상기 감지 센서부(1211)는 건물 내 미리 설정된 감시영역을 대상으로 인체감지여부와 감지인원수를 각각 감지하고, 해당 감지데이터를 센서 전력선 통신부(1212)로 전달할 수 있다.

상기 센서 전력선 통신부(1212)는 감지 센서부(1211)를 통해 측정된 감지데이터를 전력선 통신(PLC)을 통해 통신 중계부(3000)로 각각 전송할 수 있다.

상기 관리서버(2000)는, 인터넷통신(TCP/IP)을 통해 제어 감지부(1000)로부터 감지데이터를 일정 시간 단위로 일괄 수집하여 제1 제어감지기(1100)와 제2 제어감지기(1200)의 동작에 대한 모니터링을 수행하며, 모니터링 결과에 따른 제어데이터를 제1 제어감지기(1100)와 제2 제어감지기(1200)로 전송할 수 있다.

이를 위해, 관리서버(2000)는, 도 6에 도시된 바와 같이 제1 제어감지기(1100)를 관리하기 위한 A파트와 B파트로 분류될 수 있으며, 여기서 A파트는 전기 스위치(1110)를 관리하기 위한 파트이고, B파트는 전기 콘센트(1120)을 관리하기 위한 파트이다. 물론, 도시되지 않았으나, 제2 제어감지기(1200)를 관리하기 위한 파트도 존재하며, 그에 대한 상세한 설명은 간략히 설명하도록 한다.

이러한 관리서버(2000)는 스위치 감지데이터 수신부(2110), 온도구간 판별부(2120), 온도정상모드 제어부(2130), 온도주의모드 제어부(2140), 온도경고모두 제어부(2150), 콘센트 감지데이터 수신부(2210), 소비전력구간 판별부(2220), 대기전력 소비모드 제어부(2230), 일반전력 소비모드 제어부(2240), 과전력 소비모드 제어부(2250), 평균대기전력량 산출부(2260) 및 대기전력 임계값 설정부(2270)를 포함할 수 있다.

상기 스위치 감지데이터 수신부(2110)는, 스위치 전력선 통신부(1115)를 통해 전기 스위치(1110)로부터 스위치 감지데이터를 수신할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 스위치 감지데이터는, 전기 스위치(1110)의 스위치 전력선 통신부(1115)를 통해 통신 중계부(3000)로 전송된 후, 통신 중계부(3000)에서 관리서버(2000)의 스위치 감지데이터 수신부(2110)로 다른 감지데이터들과 함께 일괄 전송될 수 있다.

상기 온도구간 판별부(2120)는, 수신된 스위치 감지데이터 중 온도 값이 미리 설정된 제1 온도 임계값 이하인 온도정상모드인지, 미리 설정된 제2 온도 임계값과 제3 온도 임계값 사이인 온도주의모드인지, 상기 제3 온도 임계값 이상인 온도경고모드인지를 측정 값과 임계 값들을 비교하여 각각 판별할 수 있다. 여기서, 제1 온도 임계값은 상기 제2 온도 임계값보다 낮게 설정될 수 있다. 예를 들어, 제1 온도 임계값은 50℃, 제2 온도 임계값은 60℃로 각각 설정될 수 있다.

상기 온도정상모드 제어부(2130)는, 온도구간 판별부(2120)를 통해 온도정상모드로 판별되는 경우 미리 스케줄링 된 정보에 따라 전기 스위치(1110)의 온/오프를 제어하기 위한 제1 스위치 제어데이터를 전기 스위치(1110)로 송출할 수 있다. 예를 들어, 측정된 온도 값이 50℃인 제1 온도 임계값 이하인 경우, 정상적인 제어동작을 위해 프로그래밍 된 제1 스위치 제어데이터가 일정 시간에 맞춰 전달될 수 있도록 구성될 수 있다.

상기 온도주의모드 제어부(2140)는, 온도구간 판별부(2120)를 통해 온도주의모드로 판별되는 경우 스위치 경고메시지를 미리 지정된 사용자단말(1)로 전송할 수 있다. 이와 같은 온도주의모드는 측정 온도 값이 어느 정도 위험 수치에 도달한 경우로, 해당 사용자단말(1)로 경고메시지를 전달하도록 동작할 수 있다.

상기 온도경고모두 제어부(2150)는, 온도구간 판별부(2120)를 통해 온도경고모드로 판별되는 경우 전기 스위치(1110)를 미리 설정된 일정주기로 온/오프를 반복시키기 위한 제2 스위치 제어데이터를 전기 스위치(1110)로 송출할 수 있다. 이와 같은 온도경고모드는 측정 온도 값이 상당히 위험한 수치에 도달한 경우로, 제2 스위치 제어데이터를 해당 전기 스위치(1110)로 송출하여, 해당 전기 스위치(1110)가 일정 주기로 온/오프 동작을 반복함으로써, 그 주변 사람에게 현재 위험 또는 긴급 상황(화재 가능성이 높음)임을 직관적으로 전파하는 역할을 수행할 수 있다.

상기 콘센트 감지데이터 수신부(2210)는 콘센트 전력선 통신부(1125)를 통해 전기 콘센트(1120)로부터 콘센트 감지데이터를 수신할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 콘센트 치 감지데이터는, 전기 콘센트(1120)의 콘센트 전력선 통신부(1125)를 통해 통신 중계부(3000)로 전송된 후, 통신 중계부(3000)에서 관리서버(2000)의 콘센트 감지데이터 수신부(2210)로 다른 감지데이터들과 함께 일괄 전송될 수 있다.

상기 소비전력구간 판별부(2220)는, 콘센트 감지데이터에 포함된 소비전력량이 미리 설정된 제1 소비전력 임계값 이하인 상태로 미리 설정된 시간 이상 유지되는 대기전력 소비모드인지, 미리 설정된 제2 소비전력 임계값과 제3 소비전력 임계값 사이인 일반전력 소비모드, 제3 소비전력 임계값 이상인 과전력 소비모드인지를 측정 값과 임계 값들을 비교하여 각각 판별할 수 있다. 여기서, 각각의 소비전력 임계값들은 제1 소비전력 임계값, 상기 제2 소비전력 임계값 및 상기 제3 소비전력 임계값 순으로 높게 설정될 수 있다.

상기 대기전력 소비모드 제어부(2230)는, 소비전력구간 판별부(2220)를 통해 대기전력 소비모드로 판별되는 경우 개별 스위치부(1122) 또는 메인 스위치부(1123)를 강제 오프시키는 제1 콘센트 제어데이터를 해당 전기 콘센트(1120)로 송출할 수 있다. 예를 들어, 측정된 대기전력 값이 제1 소비전력 임계값 인 10W 이하이면서, 일정 시간 유지되는 경우, 해당 플러그 접속부(1121)에서는 대기전력 소비가 일어나고 있음으로 간주하여 해당 플러그 접속부(1121)를 강제 오프시켜 대기전력이 소비되는 것을 차단하여 에너지를 절감할 수 있다.

상기 일반전력 소비모드 제어부(2240)는, 소비전력구간 판별부(2220)를 통해 일반전력 소비모드로 판별되는 경우 콘센트 감지데이터에 포함된 전력소비량정보를 미리 지정된 사용자단말(1)로 전송할 수 있다. 이때, 콘센트 감지데이터는 실시간 소비 전력량에 대한 정보로 일반적인 전력 소비 상황에 대한 관리자 보고를 위한 동작이 이루어지는 것이다. 예를 들어, 측정된 전력 소비량이 제2 소비전력 임계값인 2500W와 제3 소비전력 임계값인 3000W 사이인 경우 측정 전력 소비량을 해당 측정 전력 소비량에 대한 정보로 가공하여 사용자단말(1)로 전송할 수 있다.

상기 과전력 소비모드 제어부(2250)는, 소비전력구간 판별부(2220)를 통해 과전력 소비모드로 판별되는 경우 개별 스위치부(1122) 또는 메인 스위치부(1123)를 강제 오프시키는 제2 콘센트 제어데이터를 해당 전기 콘센트(1120)로 송출하면서, 해당 콘센트 감지데이터에 포함된 전력소비량정보를 미리 지정된 사용자단말(1)로 전송할 수 있다. 예를 들어, 측정된 소비 전력량이 제3 소비전력 임계값인 3000W를 넘어가는 경우 해당 전기 콘센트(1120)의 플러그 접속부(1121)를 강제 오프시키는 제2 콘센트 제어데이터를 송출한 후, 미리 지정된 사용자단말(1)로 해당 관련 정보를 전달하여 과부하 방지 및 상황보고가 동시에 이루어지도록 한다.

상기 평균대기전력량 산출부(2260)는, 플러그 접속부(1121) 별로 측정된 대기전력량에 대한 평균 값인 평균 대기전력량을 산출할 수 있다. 예를 들어, 전기 콘센트(1120)에 연결된 전기제품의 전원이 모두 오프된 상태에서 도 7에 도시된 바와 같이, 대기전력 테스트 버튼부(1126)이 눌려지게 되면 해당 전기 콘센트(1120)를 미리 설정된 테스트 시간(약 10초) 동안은 대기전력 테스트 모드로 설정될 수 있으며, 이러한 테스트 시간 동안 각 플러그 접속부(1121) 별로 대기전력 값을 측정할 수 있으며, 이들의 합을 측정 횟수로 나누어 각 플러그 접속부(1121) 별 평균 대기전력량을 산출할 수 있다.

상기 대기전력 임계값 설정부(2270)는, 평균대기전력량을 제1 소비전력 임계값으로 설정하거나, 평균대기전력량에서 미리 설정된 기본 대기전력량을 더한 값을 제1 소비전력 임계값으로 설정하여 플러그 접속부(1121) 별로 제1 소비전력 임계값을 설정할 수 있다.

예를 들어, 평균대기전력량 산출부(2260) 산출된 각 평균대기전력량은 도 7에 도시된 바와 같이 미리 설정된 기본 대기전력량(약 2W)씩을 더하여 상술한 제1 소비전력 임계값으로 설정될 수 있으며, 이에 따라, 대기전력량에 대한 임계치를 조금 더 높게 설정할 수 있다.

또한, 도 8에 도시된 바와 같이, 테스트 시간 동안 각 플러그 접속부(1121) 별로 대기전력 값을 측정한 후, 이들의 합을 측정 횟수로 나누어 각 플러그 접속부(1121) 별 평균대기전력량을 산출할 수 있으며, 이와 같이 산출된 평균 대기전력량은 상술한 제1 소비전력 임계값으로서 바로 설정될 수 있다.

상기 중계 통신부(3000)는 제어 감지부(1000)와 관리서버(2000) 간의 통신연결을 담당할 수 있다. 좀 더 구체적으로, 중계 통신부(3000)는 제어 감지부(1000)와 각각 전력선 통신(PLC)을 통해 연결되며, 관리서버(3000)와는 인터넷 통신(TCP/IP)을 통해 연결될 수 있으며, 이와 같이 서로 다른 통신방식을 중계하여 제어 단과 관리 단에서의 데이터, 신호, 정보 등을 일괄적으로 전달할 수 있다.

좀 더 구체적으로, 관리서버(3000) 기준으로 본 다면, 관리서버(3000)에서는 인터넷통신(TCP/IP)을 통하여 각 중계 통신부(3000)를 단위로 하여 제어데이터를 중계 통신부(3000)에 일괄 전송함으로써 기기 간 동기화 속도를 높일 수 있다.

또한, 중계 통신부(3000)는 관리서버(3000)에서 받은 제어데이터를 메모리에 저장한 후 곧바로 가 전력선 통신(PLC)을 통해 제어 감지부(1000)로 전달할 수 있으며, 이때 각각의 제어는 기기 별로 개별 수행될 수 있다. 또한, 중계 통신부(3000)는 제어 감지부(1000)로부터 수집된 감지데이터를 일정 시간마다 주기적으로 관리서버(3000)에 일괄 전송하여, 관리서버(2000)가 각각의 제어 감지부(1000)의 상태를 알 수 있도록 한다.

한편, 관리서버(2000)는 제어 감지부(1000)로부터 각각 감지데이터를 수신한 후, 기기들의 제어정보와 동작상태가 서로 다른지를 확인한 후, 서로 다를 경우, 해당 제어 감지부(1000)에 변경된 상태로 동작을 제어할 수 있도록 제어데이터를 송출할 수 있으며, 이러한 동작은 각각의 제어 감지부(1000)에 대하여 반복적으로 수행될 수 있다.

본 실시예에 따르면, 시스템 장비의 통합(조명 제어기와 스위치 장치를 스마트 스위치 단일 장치로 대체)과 중계기 연결의 확장(중계기 1개당 스마트 스위치 최대 200개까지 연결)을 통해 시스템 구성을 간소화함으로써, 조명 제어기의 비용을 절감할 수 있다.

또한, 통신 공사의 생략(전력선 통신을 통해 전기 배선을 통신망으로 이용)과 설치 비용 감소(벽면에 설치된 기존 스위치 제거 후 스마트 스위치로 전기 배선 연결)을 통해 조명 제어기의 공사 비용을 절감할 수 있다.

또한, 전력선 통신을 활용함으로써, 콘센트와 감기지 등도 기존 전기 배선을 이용할 수 있어 설치 및 공사 비용도 대폭 절감할 수 있는 효과가 있다.

이상에서 설명한 것은 본 발명에 의한 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템을 실시하기 위한 하나의 실시예에 불과한 것으로서, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 이하의 특허청구범위에서 청구하는 바와 같이 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능한 범위까지 본 발명의 기술적 정신이 있다고 할 것이다.

10: 빌딩 자동화 시스템
1000: 제어 감지부
1100: 제1 제어감지기
1110: 전기 스위치
1111: 수동 제어부
1112: 자동 제어부
1113: 전력 소비량 측정부
1114: 온습도 센서부
1115: 스위치 전력선 통신부
1120: 전기 콘센트
1121: 플러그 접속부
1122: 개별 스위치부
1123: 메인 스위치부
1124: 개별 전력 소비량 측정부
1125: 콘센트 전력선 통신부
1126: 대기전력 테스트 버튼부
1127: 대기전력 테스트 실행부
1200: 제2 제어감지기
1210: 인체감지센서
1211: 감지 센서부
1212: 센서 전력선 통신부
2000: 관리서버
2110: 스위치 감지데이터 수신부
2120: 온도구간 판별부
2130: 온도정상모드 제어부
2140: 온도주의모드 제어부
2150: 온도경고모드 제어부
2210: 콘센트 감지데이터 수신부
2220: 소비전력구간 판별부
2230: 대기전력 소비모드 제어부
2240: 일반전력 소비모드 제어부
2250: 과전력 소비모드 제어부
2260: 평균대기전력량 산출부
2270: 대기전력 임계값 설정부
3000: 통신 중계부
1: 사용자단말

Claims

건물 내에 각각 설치된 전력공급/차단 제어기능과 전력소비량/온습도 감지기능을 구비하는 제1 제어감지기와, 인체감지기능을 구비하는 제2 제어감지기를 포함하고, 상기 제1 제어감지기와 상기 제2 제어감지기의 감지데이터를 전력선통신을 통해 외부로 전송하며, 외부로부터 제어데이터를 각각 수신하여 제어기능을 수행하는 제어 감지부;
인터넷통신을 통해 상기 제어 감지부로부터 감지데이터를 수집하여 상기 제1 제어감지기와 상기 제2 제어감지기의 동작에 대한 모니터링을 수행하고, 모니터링 결과에 따라 상기 제1 제어감지기와 상기 제2 제어감지기로 제어데이터를 전송하는 관리서버; 및
상기 제어 감지부와 상기 관리서버 간의 통신연결을 위한 통신 중계부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템.
제1 항에 있어서,
상기 제1 제어감지기는 전기 스위치와 전기 콘센트를 포함하고,
상기 제2 제어감지기는 인체감지센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 전기 스위치는,
전기제품의 전력공급/차단을 수동제어하기 위한 수동 제어부;
미리 저장된 프로그램 또는 상기 제어데이터에 따라 전기제품의 전력공급/차단을 자동제어하기 위한 자동 제어부;
전기제품의 전력 소비량을 측정하기 위한 전력 소비량 측정부;
건물 내부의 온/습도를 측정하기 위한 온습도 센서부; 및
상기 수동 제어부와 상기 자동 제어부에 따른 전력공급/차단 제어상태에 대한 감지데이터와, 상기 전력 소비량 측정부와 상기 온습도 센서부를 통해 측정된 감지데이터를 상기 통신 중계부로 각각 전송하고, 상기 통신 중계부를 통해 상기 관리서버로부터 전송되는 제어데이터를 상기 자동 제어부로 전달하는 스위치 전력선 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템.
제3 항에 있어서,
상기 관리서버는,
상기 스위치 전력선 통신부를 통해 상기 전기 스위치로부터 스위치 감지데이터를 수신하는 스위치 감지데이터 수신부;
상기 스위치 감지데이터 중 온도 값이 미리 설정된 제1 온도 임계값 이하인 온도정상모드인지, 상기 제1 온도 임계값과 제2 온도 임계값 사이인 온도주의모드인지, 상기 제2 온도 임계값 이상인 온도경고모드인지를 판별하는 온도구간 판별부;
상기 온도정상모드로 판별되는 경우 미리 스케줄링 된 정보에 따라 상기 전기 스위치의 온/오프를 제어하기 위한 제1 스위치 제어데이터를 상기 전기 스위치로 송출하는 온도정상모드 제어부;
상기 온도주의모드로 판별되는 경우 스위치 경고메시지를 미리 지정된 사용자단말로 전송하는 온도주의모드 제어부; 및
상기 온도경고모드로 판별되는 경우 상기 전기 스위치를 미리 설정된 일정주기로 온/오프를 반복시키기 위한 제2 스위치 제어데이터를 상기 전기 스위치로 송출하는 온도경고모드 제어부를 포함하고,
상기 제1 온도 임계값 및 상기 제2 온도 임계값 순으로 높게 설정된 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 전기 콘센트는,
전기제품의 플러그와 각각 접속되는 다수의 플러그 접속부;
상기 플러그 접속부 별로 설치되고, 상기 플러그 접속부를 통해 전기제품의 전력공급/차단을 개별 제어하기 위한 다수의 개별 스위치부;
상기 플러그 접속부 전체에 대한 전력공급/차단을 통합 제어하기 위한 메인 스위치부;
상기 플러그 접속부 별로 연결된 전기제품의 개별 소비전력량을 각각 측정하기 위한 개별 전력 소비량 측정부; 및
상기 개별 전력 소비량 측정부를 통해 측정되는 개별 소비전력량에 대한 감지데이터를 상기 통신 중계부로 각각 전송하고, 상기 통신 중계부를 통해 상기 관리서버로부터 전송되는 제어데이터를 상기 개별 스위치부 또는 상기 메인 스위치부로 전달하는 콘센트 전력선 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템.
제5 항에 있어서,
상기 관리서버는,
상기 콘센트 전력선 통신부를 통해 상기 전기 콘센트로부터 콘센트 감지데이터를 수신하는 콘센트 감지데이터 수신부;
상기 콘센트 감지데이터에 포함된 소비전력량이 미리 설정된 제1 소비전력 임계값 이하인 상태로 미리 설정된 시간 이상 유지되는 대기전력 소비모드인지, 미리 설정된 제2 소비전력 임계값과 제3 소비전력 임계값 사이인 일반전력 소비모드, 상기 제3 소비전력 임계값 이상인 과전력 소비모드인지를 판별하는 소비전력구간 판별부;
상기 대기전력 소비모드로 판별되는 경우 상기 개별 스위치부 또는 상기 메인 스위치부를 강제 오프시키는 제1 콘센트 제어데이터를 상기 전기 콘센트로 송출하는 대기전력 소비모드 제어부;
상기 일반전력 소비모드로 판별되는 경우 상기 콘센트 감지데이터에 포함된 전력소비량정보를 미리 지정된 사용자단말로 전송하는 일반전력 소비모드 제어부; 및
상기 과전력 소비모드로 판별되는 경우 상기 개별 스위치부 또는 상기 메인 스위치부를 강제 오프시키는 제2 콘센트 제어데이터를 상기 전기 콘센트로 송출하면서, 상기 콘센트 감지데이터에 포함된 전력소비량정보를 미리 지정된 사용자단말로 전송하는 과전력 소비모드 제어부를 포함하고,
상기 제1 소비전력 임계값, 상기 제2 소비전력 임계값 및 상기 제3 소비전력 임계값 순으로 높게 설정된 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템.
제6 항에 있어서,
상기 전기 콘센트는,
상기 전기 콘센트에 연결된 전기제품의 전원이 모두 오프된 상태에서, 턴 온되는 경우 상기 전기 콘센트를 미리 설정된 테스트 시간을 갖는 대기전력 테스트 모드로 설정하기 위한 대기전력 테스트 버튼부; 및
상기 대기전력 테스트 모드 동안 상기 플러그 접속부 별로 일정 시간 간격마다 대기전력량을 측정하여 상기 관리서버로 전송하는 대기전력 테스트 실행부를 더 포함하고,
상기 관리서버는,
상기 플러그 접속부 별로 측정된 대기전력량에 대한 평균 값인 평균 대기전력량을 산출하는 평균대기전력량 산출부; 및
상기 평균대기전력량을 상기 제1 소비전력 임계값으로 설정하거나, 상기 평균대기전력량에서 미리 설정된 기본 대기전력량을 더한 값을 상기 제1 소비전력 임계값으로 설정하여 상기 플러그 접속부 별로 상기 제1 소비전력 임계값을 설정하는 대기전력 임계값 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템.
제2 항에 있어서,
상기 인체감지센서는,
건물 내 미리 설정된 감시영역을 대상으로 인체감지여부와 감지인원수를 각각 감지하는 감지 센서부; 및
상기 감지 센서부를 통해 측정된 감지데이터를 상기 통신 중계부로 각각 전송하는 센서 전력선 통신부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전력선 통신을 활용한 저가형 빌딩 자동화 시스템.