KR20210051296A - Energy management system with integrated gateway for easy user expansion and its method thereof - Google Patents

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KR20210051296A
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Abstract

The present invention relates to an energy management system and a method therefor. The system comprises: at least one interface module which transmits and receives data to and from power devices using a plurality of different communication methods, and converts the data received from the power devices to a standard language using a web-based protocol; a middleware module storing and managing the data converted by the web-based protocol transmitted from the interface module; and a control module generating a control command signal for controlling the power devices by using the data. Accordingly, according to use of an open platform, each power device can be controlled by collecting the data from each power device, and the open platform can be applied to the energy management system by simply adding the power devices using the various protocols and communication methods.

Description

사용자 확장성이 용이한 게이트웨이가 내장된 에너지관리 시스템 및 그 방법{Energy management system with integrated gateway for easy user expansion and its method thereof}Energy management system with integrated gateway for easy user expansion and its method thereof

본 발명은 에너지 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 에너지 관리 시스템을 구성하는 사용자가 이용하기 쉽게 프로그래밍이 가능한 게이트웨이를 포함함 에너지 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것이다. The present invention relates to an energy management system and a method thereof, and more particularly, to an energy management system and a method including a gateway that can be easily used by a user configuring the energy management system.

최근 국내의 에너지 수요증가가 빠르게 증가하면서 인해 전력 부족 현상이 심화되고 있다. 이러한 전력 부족 현상을 해소하기 위해, 전력을 공급하기 위한 발전 및 송배전 시설을 추가 설치함에 따라 사회적 비용이 급증하고 있으며, 전력의 공급확대도 지체되고 있는 상황이다. 이에 따라, 정부에서도 과거의 공급중심에서 수요관리 중심의 에너지 정책으로 전환하고 있다.Recently, as the domestic energy demand increases rapidly, the power shortage phenomenon is intensifying. In order to solve such a power shortage phenomenon, social costs are increasing rapidly as power generation and transmission/distribution facilities are additionally installed to supply power, and the expansion of power supply is also being delayed. Accordingly, the government is also shifting from the past supply-oriented to demand management-oriented energy policy.

전력의 수요관리란 소비자들의 전력 사용 패턴의 변화를 통해 최소 비용으로 안정적인 전력수요를 충족시키기 위한 방안으로서, 전력의 수요관리는 수요반응과 에너지효율향상으로 나눌 수 있다. 이러한 전력 수요관리를 빌딩, 가정, 공장에 적용할 경우 에너지 수요관리 효과가 크게 나타날 수 있을 것으로 판단된다. Power demand management is a way to meet stable power demand at a minimum cost through changes in consumers' power usage patterns. Power demand management can be divided into demand response and energy efficiency improvement. If such power demand management is applied to buildings, homes, and factories, the effect of energy demand management is expected to be significant.

최근에는 태양광 등의 신재생 에너지, LED 조명, ESS (Enery Storage System), 전기자동차, 스미트 미터 등 다양한 스마트 그리드 기술들이 건물에 도입됨에 따라 이들의 통합운전을 통해 건물의 전력 소비량을 제어하는 BEMS (Building Energy Management System), HEMS (Home Energy Management System), FEMS (Factory Management System) 기술에 대한 시장수요가 증가하고 있다. Recently, as various smart grid technologies such as new and renewable energy such as solar power, LED lighting, ESS (Enery Storage System), electric vehicles, and smart meters have been introduced into buildings, they control the power consumption of buildings through integrated operation. The market demand for BEMS (Building Energy Management System), HEMS (Home Energy Management System), and FEMS (Factory Management System) technologies is increasing.

이러한 BEMS, FEMS, FEMS를 구성하는 핵심기술 중의 하나가 통신제어 플랫폼이다. 그런데, 현재 세계시장을 주도하는 기업체들의 대부분은 자사의 폐쇄적 통신플랫폼을 사용하고 있으며, 폐쇄적 통신플랫폼은 상호 호환이 어렵고, 시스템의 확장이나 유지보수를 위한 비용이 크다는 단점이 있다. 이에 따라, 다양한 통신 프로토콜을 사용하는 전력기기들을 효과적으로 통합제어하고 에너지 수요관리를 수행하기 위해, 다양한 통신 프로토콜의 연계가 가능한 개방형 통신제어 플랫폼의 개발이 요구된다.One of the core technologies composing these BEMS, FEMS, and FEMS is the communication control platform. However, most of the companies currently leading the global market use their own closed communication platforms, and closed communication platforms have disadvantages that mutual compatibility is difficult, and the cost for system expansion or maintenance is high. Accordingly, in order to effectively integrate and control power devices using various communication protocols and perform energy demand management, development of an open communication control platform capable of linking various communication protocols is required.

본 발명은 에너지 관리 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 전력기기들의 통합제어를 위해 전력기기들의 통신 프로토콜과 연계가 가능한 게이트웨이를 포함한 에너지 관리 시스템 및 그 방법을 제안한다.The present invention relates to an energy management system and method thereof, and more particularly, to propose an energy management system including a gateway capable of linking with a communication protocol of power devices for integrated control of power devices, and a method thereof.

상기 목적은, 복수의 서로 다른 통신방식을 이용하여 전력기기들과 데이터를 송수신하며, 상기 전력기기들로부터 수신된 데이터를 웹기반 프로토콜을 이용하여 웹표준언어로 변환하는 적어도 하나의 디바이스 인터페이스 레이어; 상기 디바이스 인터페이스 레이어로부터 전달되는 웹기반 프로토콜에 의해 변환된 데이터를 저장 및 관리하는 데이터 모델 레이어; 및 상기 데이터를 이용하여 상기 전력기기들을 제어하기 위한 제어명령신호를 생성하는 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템에 의해 달성될 수 있다. The object is at least one device interface layer for transmitting and receiving data to and from power devices using a plurality of different communication methods, and converting data received from the power devices into a web standard language using a web-based protocol; A data model layer for storing and managing data converted by a web-based protocol transmitted from the device interface layer; And a control module generating a control command signal for controlling the power devices by using the data.

상기 목적은, 복수의 서로 다른 통신방식을 이용하여 전력기기들과 데이터를 송수신하는 인터페이스 통신부, 상기 인터페이스 통신부로부터 수신되는 데이터를 해석하는 복수의 서로 다른 프로토콜 프로세스를 포함하는 프로토콜처리부, 상기 프로토콜처리부에서 해석된 데이터를 웹기반 프로토콜을 이용하여 변환하는 웹서비스부를 포함하는 적어도 하나의 인터페이스모듈; 상기 인터페이스모듈로부터 전달되는 웹기반 프로토콜에 의해 변환된 데이터를 저장 및 관리하는 미들웨어모듈; 및 상기 데이터를 이용하여 상기 전력기기들을 제어하기 위한 제어명령 신호를 생성하는 제어모듈;을 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템에 의해서도 달성될 수 있다.The object is an interface communication unit that transmits and receives data to and from power devices using a plurality of different communication methods, a protocol processing unit including a plurality of different protocol processes for interpreting data received from the interface communication unit, and the protocol processing unit. At least one interface module including a web service unit that converts the analyzed data using a web-based protocol; A middleware module for storing and managing data converted by a web-based protocol transmitted from the interface module; And a control module generating a control command signal for controlling the power devices by using the data.

상기 목적은, 복수의 서로 다른 통신방식을 이용하여 전력기기들로부터 데이터를 수신하는 단계; 상기 데이터를 상기 전력기기의 통신방식을 지원하는 프로토콜을 이용하여 해석하는 단계; 상기 데이터를 웹기반 프로토콜을 이용하여 웹표준언어로 변환하는 변환단계; 및 상기 웹기반 프로토콜에 의해 변환된 데이터를 이용하여 상기 전력기기들을 제어하기 위한 제어명령신호를 생성하는 생성단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법에 의해서도 달성될 수 있다.The object is to receive data from power devices using a plurality of different communication methods; Interpreting the data using a protocol supporting a communication method of the power device; A conversion step of converting the data into a web standard language using a web-based protocol; And a generating step of generating a control command signal for controlling the power devices by using the data converted by the web-based protocol.

본 발명에 따른 에너지 관리 시스템에서는, 각 전력기기에서 사용하는 통신방식에 대응되는 통신 프로토콜과,이를 수용 할 수 있는 게이트웨이를 통해서 각 전력기기로부터 데이터를 수집하여 각 전력기기를 제어할 수 있으며, 다양한 프로토콜 및 통신방법을 사용하는 전력기기를 간단하게 추가하여 에너지 관리 시스템에 적용할 수 있다. 또한, 전력기기의 개수가 늘어날 경우, 인터페이스모듈을 간편하게 추가하여 용이하게 시스템을 확장할 수 있다.In the energy management system according to the present invention, each power device can be controlled by collecting data from each power device through a communication protocol corresponding to the communication method used by each power device and a gateway that can accommodate it. Power equipment using protocols and communication methods can be simply added and applied to the energy management system. In addition, when the number of power devices increases, the system can be easily expanded by simply adding an interface module.

도 1은 본 발명에 따른 에너지 관리 시스템의 개략적 구성도,
도 2는 도 1의 에너지 관리 시스템의 상세 구성도,
도 3은 도 1의 인터페이스모듈의 상세 구성도
도 4는 실시예1 is a schematic configuration diagram of an energy management system according to the present invention,
2 is a detailed configuration diagram of the energy management system of FIG. 1;
3 is a detailed configuration diagram of the interface module of FIG. 1
4 is an example

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 에너지 관리 시스템에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. Hereinafter, an energy management system according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present invention, various modifications may be made and various forms may be applied, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the text. However, this is not intended to limit the present invention to a specific form disclosed, it should be understood to include all changes, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing each drawing, similar reference numerals have been used for similar elements. In the accompanying drawings, the dimensions of the structures are shown to be enlarged than the actual size for clarity of the present invention.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. Terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component. For example, without departing from the scope of the present invention, a first element may be referred to as a second element, and similarly, a second element may be referred to as a first element.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 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 terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof, does not preclude in advance the possibility of the presence or addition.

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 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, 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 the present invention belongs. Terms as defined in a commonly used dictionary should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. Does not.

본 발명에 따른 에너지 관리 시스템은, 전력기기에 따라 상이한 통신프로토콜을 게이트웨이를 통해서 웹기반 프로토콜과 연계가능하도록 함으로써, 전력기기의 제어 및 관리가 용이하도록 한다.The energy management system according to the present invention makes it possible to link different communication protocols according to power devices with a web-based protocol through a gateway, thereby facilitating control and management of power devices.

본 에너지 관리 시스템은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전력기기들과 통신하며 전력기기와 송수신하는 데이터를 웹기반 프로토콜로 처리하는 디바이스 인터페이스모듈 그룹(10), 전력기기로부터 제공된 데이터를 관리하는 데이터 모델 그룹 (20), 전력기기로부터의 데이터와 수요반응 정보를 이용하여 전력기기에 대한 모니터링 및 제어를 할 수 있는 그래픽 사용자 인터페이스(GUI, Graphic User Interface)그룹 (30)을 포함할 수 있다.As shown in FIG. 1, the present energy management system includes a device interface module group 10 that communicates with power devices and processes data transmitted and received with power devices through a web-based protocol, and data managing data provided from power devices. The model group 20 may include a graphic user interface (GUI) group 30 capable of monitoring and controlling power devices using data and demand response information from power devices.

디바이스 인터페이스모듈 그룹(10)은 복수의 인터페이스모듈(40)로 구성되며, 각 인터페이스모듈(40)은, 전력기기와의 통신을 위한 인터페이스 통신부(41), 전력기기의 프로토콜에 따라 데이터를 처리하는 프로토콜처리부(43), 데이터를 표준 프로토콜을 이용하여 웹표준언어로 변환하는 웹서비스부(45)를 포함할 수 있다. 인터페이스 통신부(41)는, 전력기기에서 사용하는 다양한 통신방식을 지원하며, 인터페이스 통신부(41)에서 지원하는 통신방식에는 RS232, 이더넷(Ethernet), 전력선통신(PLC: Programmable Logic Controller), RS485, Wifi, 3G 등이 있다.The device interface module group 10 is composed of a plurality of interface modules 40, and each interface module 40 has an interface communication unit 41 for communication with a power device, and processes data according to the protocol of the power device. The protocol processing unit 43 may include a web service unit 45 that converts data into a web standard language using a standard protocol. The interface communication unit 41 supports various communication methods used in power equipment, and communication methods supported by the interface communication unit 41 include RS232, Ethernet, and power line communication (PLC: Programmable Logic Controller), RS485, and Wifi. , 3G, etc.

전력기기로부터 제공받는 데이터는 전력기기의 종류에 따라 다양하며, 일반적인 데이터로는 에너지 소비량, 전력기기의 작동상태, 고장여부 등을 포함하는 전력기기 상태 정보를 포함할 수 있다. 프로토콜처리부(43)는 인터페이스 통신부(41)에서 각 전력기기로부터 수신된 데이터를 제공받으면, 해당 전력기기에서 사용하는 통신방식에 대응하는 프로토콜을 선택하고, 선택된 프로토콜을 이용하여 데이터를 처리할 수 있다.Data provided from the power device varies according to the type of the power device, and general data may include power device status information including energy consumption, operation status of the power device, and failure status. When the interface communication unit 41 receives data received from each power device, the protocol processor 43 may select a protocol corresponding to the communication method used by the power device and process the data using the selected protocol. .

한편, 하나의 통신방식에 하나의 프로토콜이 매칭될 수도 있고, 하나의 통신방식에 복수의 프로토콜이 매칭될수도 있으며, 반대로 복수의 통신방식에 하나의 프로토콜이 매칭될 수도 있다. 프로토콜처리부(43)는 이더넷, RS232, RS485의 통신방식으로 수신된 데이터는 Modbus 프로토콜을 선택하여 처리하도록 한다.Meanwhile, one protocol may be matched to one communication method, a plurality of protocols may be matched to one communication method, and conversely, one protocol may be matched to a plurality of communication methods. The protocol processing unit 43 selects and processes Modbus protocol for data received through communication methods of Ethernet, RS232, and RS485.

한편, 디바이스 인터페이스모듈 그룹(10)은 각각 독립적으로 동작하는 복수의 인터페이스모듈(40)로 구성되므로, 인터페이스모듈(40)의 등록 및 제거가 용이하다. 또한, 전력기기를 분산하여 각 인터페이스모듈(40)과 통신하는 전력기기를 설정할 수 있으므로, 통신 효율성을 높일 수 있다. 즉, 각 인터페이스모듈(40)에는 하나 이상의 전력기기가 할당될 수 있다.Meanwhile, since the device interface module group 10 is composed of a plurality of interface modules 40 each independently operating, registration and removal of the interface module 40 is easy. In addition, since the power devices can be distributed to set the power devices that communicate with each interface module 40, communication efficiency can be improved. That is, one or more power devices may be allocated to each interface module 40.

각 인터페이스모듈(40)에 전력기기를 할당하는 방법으로는, 전력기기의 갯수를 고려한 방법, 통신부하를 고려한 방법, 통신방식을 고려한 방법 등이 사용될 수 있다. 전력기기의 갯수를 고려한 방법은, 각 인터페이스에서 처리하는 전력기기의 갯수가 동일하도록 할당하는 방법이고, 통신부하를 고려한 방법은, 각 전력기기의 통신량을 비교하여 각 인터페이스모듈(40)에 통신량이 균등하게 배분되도록 전력기기를 할당하는 방법이고, 통신방식을 고려한 방법은 동일한 통신방식을 사용하는 전력기기들을 동일한 인터페이스모듈(40)에 할당하는 방법이다. As a method of allocating power devices to each of the interface modules 40, a method in consideration of the number of power devices, a method in consideration of a communication load, a method in consideration of a communication method, and the like may be used. The method considering the number of power devices is a method of allocating so that the number of power devices handled by each interface is the same, and the method considering the communication load is a method of comparing the communication amount of each power device and This is a method of allocating power devices so that they are evenly distributed, and a method in which the communication method is considered is a method of allocating power devices using the same communication method to the same interface module 40.

이러한 인터페이스모듈(40)은 플러그 앤 플레이 기능을 제공할 수 있다. 이에 따라, 전력기기가 인터페이스모듈(40)에 접속되면, 상술한 방법과 과정을 통해, 인터페이스모듈(40)은 전력기기의 통신방법과 통신 프로토콜을 자동으로 상호 맵핑하여 그래픽 사용자 인터페이스 그룹 (30)과의 데이터 교환이 가능하도록 한다.This interface module 40 may provide a plug and play function. Accordingly, when the power device is connected to the interface module 40, through the above-described method and process, the interface module 40 automatically maps the communication method and the communication protocol of the power device to each other, so that the graphic user interface group 30 It makes it possible to exchange data with each other.

제시된 실시 예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.The description of the presented embodiments is provided to enable any person skilled in the art to use or practice the present invention. Various modifications to these embodiments will be apparent to those of ordinary skill in the art, and general principles defined herein can be applied to other embodiments without departing from the scope of the present invention. Thus, the present invention is not to be limited to the embodiments presented herein, but is to be construed in the widest scope consistent with the principles and novel features presented herein.

100 : 객체 리스트
200 : 컴포넌트 구성도
300 : 컨트롤 구성도 100: object list
200: component diagram
300: Control configuration diagram

Claims (1)

복수의 서로 다른 통신방식을 이용하여 전력기기들과 데이터를 송수신하며, 상기 전력기기들로부터 수신된 데이터를 웹기반 프로토콜을 이용하여 웹표준언어로 변환하는 적어도 하나의 디바이스 인터페이스 레이어;
상기 디바이스 인터페이스 레이어로부터 전달되는 웹기반 프로토콜에 의해
변환된 데이터를 저장 및 관리하는 데이터 모델 레이어; 및
상기 데이터를 이용하여 상기 전력기기들을 제어하기 위한 제어명령신호를 생성하는 제어모듈을 포함하는 에너지 관리 시스템.At least one device interface layer for transmitting and receiving data to and from power devices using a plurality of different communication methods, and converting data received from the power devices into a web standard language using a web-based protocol;
By a web-based protocol delivered from the device interface layer
A data model layer for storing and managing the converted data; And
An energy management system comprising a control module generating a control command signal for controlling the power devices by using the data.
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