KR20210066289A - 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템 및 그 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기적 에너지를 입력으로 받아 구동 부하에 따라 동작하는 전기 장비에 체결되어 상기 전기 장비의 구동 부하에 따른 전기 신호 값을 측정하는 전력 모니터링 장치 및 상기 전력 모니터링 장치의 측정된 전기 신호 값을 입력받아 축적하고, 축적된 전기 신호 값에 따른 패턴을 기반으로 학습 알고리즘을 사용하여 분석하여 상기 전기 장비의 모델을 판단하고 동작 효율을 감시하는 전력신호 분석 서버를 포함하여 이루어짐으로서, 특정 부하 동작에서의 장비 이상 유무를 판단할 수 있으며, 최적화된 전력 효율을 판단하여 최적 장비 운용 시간 등을 결정하거나 최적화된 전류레벨을 설정할 수 있는 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

Description

소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템 및 그 방법{SYSTEM AND METHOD FOR JUDGING ELECTRIC EQUIPMENT BY MEASURING POWER CONSUMPTION}

본 발명은 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템 및 그 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전기 장비의 종류별 부하에 따른 소모 전력 패턴을 기반으로 하여 상기 전기 장비의 모델 및 동작 효율을 판단하기 위한 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.

일반적으로 각 가정이나 사무실 및 공장에서 TV, 냉장고, 컴퓨터, 프린터, 복사기 등과 같은 다양한 종류의 전자 제품과 공장 가동 전기 장비와 같은 수많은 전기 장치 또는 전기 장비들이 사용되고 있다.

이러한 상기 전기 장치란 전원에 의하여 전기 전력(Power)을 공급받아, 이를 에너지로 사용하여 동작하는 것으로서, 이러한 전기적 에너지를 소모하여 구동하는 모든 전기 장치들은 특정 부하에 따른 소모 전력이 다르고, 같은 종류의 전기 장치라 할지라도 동일 부하에서 소모 전류가 다르게 나타날 수 있다.

예를 들어 모터를 사용하는 선풍기라는 전기 장비는 대기모드 동작에서는 최소한의 전력을 소모할 수 있고, 회전의 세기에 따라 낮은 세기의 동작에서는 저 전력 소모를 높은 세기의 동작에서는 이보다 많은 전력 소모를 할 수 있을 것이다.

이러한 전기 장비에 대하여 상기 동작 부하에 따른 소모 전력을 측정하기 위한 방법으로서, 종래에는 각각의 동작 부하에 따른 소모 전류를 수동 계측기기를 사용하여 일일이 동작 부하 시 마다 수동으로 측정하는 불편이 있어 왔다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 종래의 기술로서 대한민국 공개특허공보 제10-2012-0040315호(2012.04.27.)에서 소비전력 패턴분석시스템용 지능형 콘센트를 개시하고 있다.

그러나 상기 종래의 기술은 개별 수용가에 설치된 하나의 이상의 지능형 콘센트로부터 전력소비량을 수집하고 저장하며 수집 저장된 전력소비량을 월별 혹은 실시간으로 표시할 뿐만 아니라 이산화탄소 발생량으로 환산하여 표시하며, 또한 대기전력소비량도 표시하고 대기전력을 감시하여 대기전력을 자동 또는 수동으로 차단시킴으로써 전력소비를 줄이고 전력사용량을 감시할 수 있도록 하는 소비전력 패턴분석시스템과 유무선통신망을 통해 연결되어 사용되는 소비전력 패턴분석시스템용 지능형 콘센트에 관한 것으로서, 본 발명에서와 같이 전기 장비의 종류별 부하에 따른 소모 전력 패턴을 기반으로 하여 상기 전기 장비의 모델 및 동작 효율을 판단하는 시스템을 제공하는 것과는 차이가 있다.

본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은, 동작 부하에 따른 소모 전력에 해당하는 전기 신호 값을 자동적으로 측정하고 이를 기반으로 학습 알고리즘을 이용하여 전기 장비의 모델을 특정하고, 해당 부하에서의 동작 효율을 점검하고 감시할 있게 하는 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템 및 그 방법을 제공하고자 하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템은 전기적 에너지를 입력으로 받아 구동 부하에 따라 동작하는 전기 장비, 상기 전기 장비의 전단에 체결되어 상기 전기 장비의 구동 부하에 따른 전기 신호 값을 측정하는 전력 모니터링 장치 및 상기 전력 모니터링 장치의 측정된 전기 신호 값을 입력받아 축적하고, 축적된 전기 신호 값에 따른 패턴을 기반으로 학습 알고리즘을 사용하여 분석하여 상기 전기 장비의 모델을 판단하고 동작 효율을 감시하는 전력신호 분석 서버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

또한, 본 발명의 상기 전력신호 분석 서버는 측정된 전기 신호 값을 기록하고 저장하는 데이터베이스, 상기 데이터베이스에 축적된 감시 대상 전기 장비들의 특정 구동 부하에 따른 전기 신호를 시간대별로 그룹화 하고, 상기 구동 부하의 그룹화된 시간대별 전기 신호 값을 해당 부하에 대한 레벨로 패턴화하는 그룹 및 패턴화 모듈, 상기 패턴화된 레벨을 학습 알고리즘을 사용하여 분석하여 해당 부하를 수행하는 해당 전기 장비의 모델 및 해당 전기 장비가 해당 부하에서의 최적화된 동작 효율을 판단하는 학습 모듈, 다양한 전기 장비에 대한 종류별 부하 작동 정보, 해당 부하 작동 시 소모 전력 정보 및 전기 장비 모델 정보를 상기 학습 모듈에 제공하는 장비 정보 제공 모듈 및 상기 학습 모듈에 의하여 판단된 해당 전기 장비 모델과 해당 부하에 따른 동작 효율의 상태에 따른 장비의 이상 유무를 파악하고, 해당 부하에서의 해당 전기 장비의 최적화된 전류레벨을 설정하도록 안내하는 전류레벨 설정 모듈을 포함하여 이루어지는 특징이 있다.

또한, 상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템을 이용하는 전기 장비 판단 방법은 전력 모니터링 장치에 의하여 감시 대상 전기 장비들의 구동 부하에 따른 전기 신호 값을 측정하는 제1단계, 상기 측정된 감시 대상 전기 장비들의 구동 부하에 따른 전기 신호 값을 전력신호 분석 서버의 데이터베이스에 축적하는 제2단계, 축적된 상기 전기 신호 값을 구동 부하에 따른 시간대별로 그룹화하는 제3단계, 상기 구동 부하의 그룹화된 시간대별 전기 신호 값을 해당 부하에 대한 레벨로 패턴화하는 제4단계, 상기 패턴화된 레벨을 학습 알고리즘을 사용하여 분석하여 해당 부하를 수행하는 전기 장비 모델을 파악하고 해당 부하에서의 동작 효율을 산출하는 제5단계 및 상기 파악된 전기 장비 모델과 산출된 동작 효율에 따라 상기 전기 장비 모델의 해당 부하에 대응하는 장비의 이상 유무를 파악하고, 최적화된 전류 레벨을 설정하는 제6단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 할 수 있다.

전술한 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템 및 그 방법에 의하면, 특정 부하에 대하여 소비되는 전기 신호 값의 패턴화된 레벨을 학습 알고리즘을 사용하여 분석함으로서, 해당 전기 장비의 모델을 특정할 수 있으며, 해당 부하에서의 동작 효율을 점검하고 감시할 있는 장점이 있다.

또한, 본 발명에 의하여 특정 부하 동작에서의 장비 이상 유무를 판단할 수 있으며, 최적화된 전력 효율을 판단하여 최적 장비 운용 시간 등을 결정하거나 최적화된 전류레벨을 설정할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소모전류 측정을 통한 전류신호 자동 레벨 분류 시스템의 구성을 보여주는 예시도이다.
도 2는 발명의 일실시예에 따른 전류신호 분석 서버의 구성을 보여주는 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 방법의 흐름도이다.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 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.

따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 아래와 같다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템의 구성을 보여주는 예시도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전력신호 분석 서버의 구성을 보여주는 블록도이다.

도 1 내지 도2에서와 같이 본 발명의 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템은 전류 신호를 입력으로 받아 에너지로 사용하는 하나 이상의 전기 장비(10)와 전력 모니터링 장치(100) 및 전력신호 분석 서버(200)를 포함하여 이루어진다.

상기 전기 장비(10)란 전원에 의하여 전기 전력(Power)을 공급받아, 이를 에너지로 사용하여 동작하는 전기 전자 장치로서, 이러한 전기 장비들은 전기적 에너지를 입력으로 공급받아 다른 에너지(열, 빛, 운동)로 변환시켜 여러 가지 일을 하기 때문에 부하(Load) 장비라고 할 수도 있다.

이때 본 발명에서의 부하란 어떤 전기 장비가 전기 에너지를 소모하여 동작하는 여러 가지 일(동작)을 지칭하는 것을 의미한다.

예를 들어 모터를 사용하는 선풍기라는 전기 장비는 대기모드에서 최소한의 전력을 소모할 수 있고, 회전의 세기에 따라 낮은 세기의 동작에서는 저 전력 소모를 높은 세기의 동작에서는 이보다 많은 전력 소모를 할 수 있을 것이다.

이에 따라 상기 선풍기는 본 발명의 전기 장비에 해당할 수 있는 것이고, 상기 대기모드 동작과 낮은 세기 동작 및 높은 세기 동작과 그 밖의 기능 동작에 따른 여러 가지 일을 수행하는 것이 본 발명의 부하에 해당 된다고 볼 수 있는 것이다.

이러한 부하에 따라 전기적 에너지를 소모하여 구동하는 전기 장비들은 특정 부하에 따른 소모 전력이 다르고, 같은 종류의 전기 장비라 할지라도 동일 부하에서 소모 전류가 다르게 나타날 수 있게 된다.

이에 본 발명은 다양한 부하에 따라 에너지를 소비하는 전기 장비의 소모 전력을 측정하고 분석하여 이에 해당하는 전기 장비의 모델을 판단하며, 부하에 따른 최적화된 전력 효율을 제공하기 위한 것이다.

이에 상기 전력 모니터링 장치(100)는 감시 대상 각각의 전기 장비(10) 입력단에 체결되어 구동 부하에 따른 상기 전기 장비(10)의 전기 신호 값을 측정하는 모니터링 장치이다.

상기 전기 신호 값이란 전기적 측정값으로서, 상기 전기 장비(10)에 입력되는 입력 전류, 입력 전압을 포함하고, 상기 전기 장비(10)에서 부하의 조건에 따라 소모되는 소모 전류 및 소모 전력, 소모 에너지의 측정값을 포함한다. 이때 상기 전력 모니터링 장치(100)는 해당 부하의 작동 시간대 및 시간 간격 등도 측정한다.

그러므로 본 명세서 상에서 사용되는 전기 신호 값은 입력 전류, 입력 전압 및 소모 전류, 소모 전력, 소모 에너지 중의 어느 하나 또는 어느 하나 이상을 포함하는 용어로 사용된다.

즉 상기 전력 모니터링 장치(100)는 입력 전류 및 입력 전압에 대하여 해당 부하가 작동하는 시간에 따른 소모 전력 및 소모 에너지의 값들을 측정하며, 이러한 측정된 전기 신호 값들을 전력신호 분석 서버(200)로 전송하는 기능을 수행한다.

상기 전력신호 분석 서버(200)는 측정된 상기 전기 신호 값들을 수신하여, 이를 데이터베이스에 축적하고, 각각의 전기 장비(10)에 대하여 축적된 전기 신호에 따른 패턴을 기반으로 학습하여 상기 각각의 장비 모델을 판단하고, 전기 효율을 감시하는 장치이다.

이를 위하여 상기 전력신호 분석 서버(200)는 메모리에 내장되는 각종 소프트웨어 자산을 포함하여 구동되며, 이를 관리하고 제어하는 컴퓨터 처리 장치로서, 본 발명의 상기 전력신호 분석 서버(200)는 그룹 및 패턴화 모듈(210), 학습 모듈(220), 전류레벨 설정 모듈(230) 및 장비 정보 제공 모듈(240)을 포함하여 이루어질 수 있다.

또한, 상기 전력신호 분석 서버(200)는 모니터링 대상 각각의 전기 장비들의 부하에 따라 측정된 전기 신호 값을 기록하고 저장하는 데이터베이스(DB)(250)를 더 포함할 수 있다.

상기 그룹 및 패턴화 모듈(210)은 상기 데이터베이스(250)에 축적된 감시 대상 전기 장비들의 특정 구동 부하에 따른 전기 신호를 시간대별로 그룹화 하고, 상기 구동 부하의 그룹화된 시간대별 전기 신호 값을 해당 부하에 대한 레벨로 패턴화하는 기능을 수행한다.

상기 학습 모듈(220)은 상기 패턴화된 레벨을 학습 알고리즘을 사용하여 분석하여 해당 부하를 수행하는 해당 전기 장비의 모델명 및 해당 전기 장비가 해당 부하에서의 최적화된 전력 효율을 판단할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.

이때 상기 학습 모듈(220)은 장비 정보 제공 모듈(240)에 의한 장비 정보를 제공받아 이를 토대로 해당 부하에 대한 전기 신호 값을 매칭하여 해당 전기 장비의 모델 및 해당 부하에서의 최적화된 전력 효율을 판단할 수 있다.

본 발명의 상기 학습 모듈(220에서 수행되는 학습 알고리즘은 주어진 데이터를 기반으로 파라미터를 최적화하여 결과 예측을 수행하는 머신러닝(Machine Learning) 기반 알고리즘을 사용할 수 있으나, 이에 한정하지는 않는다.

즉 상기 장비 정보 제공 모듈(240)은 다양한 또는 여러 가지 전기 장비(10)에 대한 종류별 부하 작동 정보, 해당 부하 작동 시 소모 전력 정보 및 전기 장비 모델 정보를 포함하고, 이러한 정보를 상기 학습 모듈(220)에 제공하는 기능을 수행한다.

이때 상기 장비 정보 제공 모듈(240)은 상기 정보들에 자료를 데이터베이스(DB)(250)에 저장하고, 이를 추출하여 상기 학습 모듈(220)에 제공할 수 있다.

상기 전기 장비 모델 정보란 전기 장비의 특징적 정보를 포함하고, 해당 전기 장비의 명칭 또는 대상을 지칭하는 정보를 의미한다.

상기 전류레벨 설정 모듈(230)은 상기 학습 모듈(220)에 의하여 전기 장비의 모델명 및 해당 부하에서의 최적화된 전력 효율 판단에 따라 해당 부하에서의 해당 전기 장비의 최적화된 전류레벨을 설정하도록 안내하는 기능을 수행한다.

즉, 상기 전류레벨 설정 모듈(230)은 상기 학습 모듈(220)에 의하여 파악된 해당 전기 장비 모델과 특정 부하에 따른 동작 효율의 상태에 따른 장비의 이상 유무를 파악하고, 최적 운영 시간을 결정할 수 있게 되는 것이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 방법의 흐름도이다.

도 3에서와 같이 본 발명의 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 방법은 전력 모니터링 장치에 의하여 감시 대상 전기 장비들의 구동 부하에 따른 전기 신호 값을 측정하는 제1단계(S100), 상기 측정된 감시대상 전기 장비들의 구동 부하에 따른 전기 신호 값을 전력신호 분석 서버의 데이터베이스에 축적하는 제2단계(S200), 축적된 상기 전기 신호 값을 구동 부하에 따른 시간대별로 그룹화하는 제3단계(S300), 상기 구동 부하의 그룹화된 시간대별 전기 신호 값을 해당 부하에 대한 레벨로 패턴화하는 제4단계(S400), 상기 패턴화된 레벨을 학습 알고리즘을 사용하여 분석하여 해당 부하를 수행하는 전기 장비 모델을 파악하고 해당 부하에서의 동작 효율을 산출하는 제5단계(S500) 및 상기 파악된 전기 장비 모델과 산출된 동작 효율에 따라 상기 전기 장비 모델의 해당 부하에 대응하는 장비의 이상 유무를 파악하고, 최적화된 전류 레벨을 설정하는 제6단계(S600)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 본 발명의 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 방법에 대하여 이를 다르게 표현하여 설명하면 다음과 같은 단계로 이루어질 수 있다.

즉 본 발명의 상기 제1단계(S100)내지 제2단계9S200)는 어떤 특정 전기 장비의 제1 내지 제 n 부하 동작에 따른 소모 전류에 대한 제1 내지 제 n 신호를 측정하고 이를 축적하는 단계이다.

이후 상기 제3단계(S300)는 축적되어진 상기 제1 내지 제 n 신호를 토대로 시간대별 소모 전류를 제1 내지 제 n 그룹으로 그룹화 하는 단계이다.

또한, 상기 제4단계(S400)는 상기 그룹화한 소모 전류들을 제1 내지 제 n 레벨별로 레벨화하고, 상기 제1 내지 제 n 레벨로 생성된 레벨화 그룹을 세분화하고 학습 알고리즘에 적용될 수 있는 값으로 패턴화하는 작업 단계이다.

이후 상기 제5단계(S500)는 상기 제1 내지 제 n 레벨로 패턴화된 정보들을 학습 알고리즘을 통하여 분석하여, 상기 전기 장비의 모델을 매칭하여 판단하고, 제1 내지 제 n 부하 동작에 따른 해당 동작 효율을 산출하는 단계라고 할 수 있다.

추가적으로 상기 제6단계(S600)는 상기 전기 장비의 동작 효율에 따라 상기 전기 장비의 이상 유무를 판단하거나, 해당 부하 동작에 따른 최적화된 전류 레벨을 설정하는 단계라 볼 수 있는 것이다.

상술한 바와 같이 본 발명의 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템 및 그 방법에 의하면, 학습 알고리즘을 이용하는 전기 장비의 전력 사용 패턴 분석을 통하여 동작되는 전기 장비의 모델을 특정할 수 있고, 특정된 상기 전기 장비 모델의 해당 부하에서의 동작 효율을 점검하고 감시할 있게 되는 것이다.

전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.

10: 전기 장비 100: 전력 모니터링 장치
200: 전력신호 분석 서버 210: 그룹 및 패턴화 모듈
220: 학습 모듈 230: 전류레벨 설정 모듈
240: 장비 정보 제공 모듈 250: 데이터베이스(DB)

Claims (3)

1. 전기적 에너지를 입력으로 받아 구동 부하에 따라 동작하는 전기 장비의 전단에 체결되어 상기 전기 장비의 구동 부하에 따른 전기 신호 값을 측정하는 전력 모니터링 장치 및
   상기 전력 모니터링 장치의 측정된 전기 신호 값을 입력받아 축적하고, 축적된 전기 신호 값에 따른 패턴을 기반으로 학습 알고리즘을 사용하여 분석하여 상기 전기 장비의 모델을 판단하고 동작 효율을 감시하는 전력신호 분석 서버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템.
   
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 전력신호 분석 서버는
   측정된 전기 신호 값을 기록하고 저장하는 데이터베이스,
   상기 데이터베이스에 축적된 감시 대상 전기 장비들의 특정 구동 부하에 따른 전기 신호를 시간대별로 그룹화 하고, 상기 구동 부하의 그룹화된 시간대별 전기 신호 값을 해당 부하에 대한 레벨로 패턴화하는 그룹 및 패턴화 모듈,
   상기 패턴화된 레벨을 학습 알고리즘을 사용하여 분석하여 해당 부하를 수행하는 해당 전기 장비의 모델 및 해당 전기 장비가 해당 부하에서 미리 설정된 기준값 이상의 동작 효율을 판단하는 학습 모듈,
   다양한 전기 장비에 대한 종류별 부하 작동 정보, 해당 부하 작동 시 소모 전력 정보 및 전기 장비 모델 정보를 상기 학습 모듈에 제공하는 장비 정보 제공 모듈 및
   상기 학습 모듈에 의하여 판단된 해당 전기 장비 모델과 해당 부하에 따른 동작 효율의 상태에 따른 장비의 이상 유무를 파악하고, 해당 부하에서의 해당 전기 장비의 미리 설정된 기준값 이상의 전류레벨을 설정하도록 안내하는 전류레벨 설정 모듈을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템.
   
3. 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 시스템을 이용하는 전기 장비 판단 방법에 있어서,
   전력 모니터링 장치에 의하여 감시 대상 전기 장비들의 구동 부하에 따른 전기 신호 값을 측정하는 제1단계,
   상기 측정된 감시 대상 전기 장비들의 구동 부하에 따른 전기 신호 값을 전력신호 분석 서버의 데이터베이스에 축적하는 제2단계,
   축적된 상기 전기 신호 값을 구동 부하에 따른 시간대별로 그룹화하는 제3단계,
   상기 구동 부하의 그룹화된 시간대별 전기 신호 값을 해당 부하에 대한 레벨로 패턴화하는 제4단계,
   상기 패턴화된 레벨을 학습 알고리즘을 사용하여 분석하여 해당 부하를 수행하는 전기 장비 모델을 파악하고 해당 부하에서의 동작 효율을 산출하는 제5단계 및
   상기 파악된 전기 장비 모델과 산출된 동작 효율에 따라 상기 전기 장비 모델의 해당 부하에 대응하는 장비의 이상 유무를 파악하고, 미리 설정된 기준값 이상으로 전류 레벨을 설정하는 제6단계를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소모 전력 측정을 통한 전기 장비 판단 방법.
   

Images