KR20220066605A - 유효 전력을 측정하는 센서 장치 및 방법과, 이를 위한 게이트웨이 및 방법 - Google Patents

유효 전력을 측정하는 센서 장치 및 방법과, 이를 위한 게이트웨이 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유효 전력을 측정하는 센서 장치 및 방법과, 이를 위한 게이트웨이 및 방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장치는 노드로 공급되는 전류에 대한 전류 샘플링을 시작하고, 상기 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 게이트웨이로 전송할 수 있다. 또한, 상기 센서 장치는, 상기 전송된 전압 정보 요청 신호에 응답하여, 상기 게이트웨이로부터 응답 신호를 수신하여 상기 노드에 대한 유효 전력을 계산할 수 있다. 따라서, 본 발명은 노드에서 측정한 전류의 위상차와 게이트웨이로부터 수신된 노드에 대한 전압의 위상차를 동기화하여 보다 정확한 유효 전력을 측정할 수 있다.

Description

유효 전력을 측정하는 센서 장치 및 방법과, 이를 위한 게이트웨이 및 방법{A SENSOR APPARATUS AND METHOD FOR ESTIMATING EFFECTIVE POWER, AND A GATEWAY AND METHOD THEREFOR}
본 발명은 유효 전력을 측정하는 센서 장치 및 방법과, 이를 위한 게이트웨이 및 방법에 관한 것이다.
홈 에너지 관리 시스템(Home Energy Management System)이란, 가정 내의 가전 장치들의 전력 사용을 효율적으로 관리하기 위한 시스템을 의미한다. 그리고, 홈 에너지 관리 시스템은 가정 내의 각종 전력 공급 장치 또는 전력 소비 장치들과 연결되어, 전력 공급 현황 및 전력 소비 현황을 모니터링하고, 모니터링 결과에 따라 각 장치들의 동작을 제어할 수 있다.
이와 같이, 가정 내에서 홈 에너지 관리 시스템을 전반적으로 제어하는 게이트웨이(또는, 홈 에너지 관리 장치)는 전력을 소비하는 노드에 대한 유효 전력을 센서 장치로부터 획득할 수 있다.
그런데, 종래에는 센서 장치는 교류 전원에 의한 전류만을 이용하기 때문에 보다 정확한 유효 전력을 측정하지 못한 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위해, 종래 선행 기술(예: 특허 문헌 US 2019/0037515 A1)은 센서 장치가 전류를 샘플링한 후, 실효 전력(Root Mean Square, RMS)을 계산한다. 그리고, 센서 장치는 게이트웨이와 통신을 시도하여 전압 및 전류에 대한 동기화를 수행하여 유효 전력을 계산하고, 계산된 유효 전력을 게이트웨이로 전송한다.
그러나, 종래 선행 기술은 게이트웨이에서 측정하는 전압이 단상이 아닌 삼상 전압일 경우, 전압과 전류 간의 시간차 정보의 오류로 인해 잘못된 유효 전력 값이 계산될 수 있다. 또한, 종래 선행 기술은 센서 장치와 게이트웨이가 두 번의 무선 통신을 수행하기 때문에, 불필요한 전력이 소모되는 문제점이 있다.
따라서, 전력을 소비하는 부하에서의 보다 정확한 유효 전력을 측정하는 필요성이 제기된다.
US 2019/0037515 A1
종래에는 전압과 전류 간의 시간차 정보의 오류로 인해 잘못된 유효 전력 값이 계산될 수 있거나, 또는 센서 장치와 게이트웨이 간의 잦은 통신으로 인해 불필요한 전력 소모가 발생되었다.
따라서, 이러한 문제점을 해소하기 위해, 본 발명은 센서 장치가 부하 전류를 측정하고, 게이트웨이로부터 전압 정보를 수신하여 유효 전력을 계산하는 센서 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 제로-크로스 시간을 반영하여 전압과 전류를 동기화시켜 보다 정확한 유효 전력을 계산하는 센서 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 센서 장치로부터 수신되는 전압 정보의 요청과 전압 샘플링에 기반하여 보자 정확한 전압 샘플링에 대한 시간 정보를 측정하는 게이트웨이를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 센서 장치와 게이트웨이가 1회의 통신을 통해 유효 전력을 계산하는 시스템을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 3상 교류 전원의 서로 다른 위상 각각에 대해 유효 전력을 측정하는 센서 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 센서 장치는 노드에 대한 전압 정보 요청 신호에 대한 응답 신호를 게이트웨이로부터 수신하여 유효 전력을 계산할 수 있다.
또한, 본 발명은 게이트웨이로부터 전송된 응답 신호에 포함된 시간차 정보를 이용하여 전압과 전류를 동기화하여 유효 전력을 계산활 수 있다.
또한, 본 발명은 노드에 대한 전압 샘플링의 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부를 이용하여 전압의 파형을 복원하고, 상기 복원된 전압의 파형과 전류의 파형을 통해 유효 전력을 계산할 수 있다.
이를 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장치는 통신부, 메모리, 및 상기 통신부, 및 상기 메모리와 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 프로세서는 노드로 공급되는 전류에 대한 전류 샘플링을 시작하고, 상기 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 게이트웨이로 전송할 수 있다. 또한, 상기 프로세서는, 상기 전송된 전압 정보 요청 신호에 응답하여, 상기 게이트웨이로부터 응답 신호를 수신하여 상기 노드에 대한 유효 전력을 계산할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 게이트웨이는 통신부, 메모리, 및 상기 통신부, 및 상기 메모리와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 프로세서는 센서 장치로부터 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 수신하고, 상기 전압 정보 요청 신호의 수신에 기반하여, 상기 노드에 대한 전압 샘플링을 시작할 수 있다. 또한, 상기 프로세서는, 상기 전압 정보 요청 신호가 수신된 시각과 상기 전압 샘플링의 시작 시각 간의 시간차를 계산하여 상기 전압 샘플링의 지연 시간을 획득하고, 상기 획득된 지연 시간에 대한 정보를 포함하는 응답 신호를 생성하여 상기 센서 장치로 전송할 수 있다.
본 발명은 노드에서 측정한 전류의 위상차와 게이트웨이로부터 수신된 노드에 대한 전압의 위상차를 동기화하여 보다 정확한 유효 전력을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 게이트웨이로 전압 정보를 요청하고, 상기 게이트웨이로부터 시간차 정보를 수신하여 유효 전력을 측정함으로써, 센서 장치와 게이트웨이 간의 최소화된 통신을 통해서 유효 전력을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 노드에 대한 전압 샘플링의 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부에 기반하여, 전압의 파형을 복원함으로써, 센서 장치에서도 보다 정확한 유효 전력을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 3상 전압의 각 파형을 상기 노드에 대한 전류의 파형에 매칭함으로써, 위상 차이에 따른 최대 유효 전력을 선택할 수 있다.
또한, 본 발명은 전압의 적어도 하나의 위상 각각에 대한 유효 전력을 계산하고, 상기 각각 계산된 유효 전력의 최대 값을 유효 전력으로 판단함으로써, 보다 정확한 유효 전력을 획득할 수 있다.
또한, 본 발명은 센서 장치가 전압 정보 요청 신호를 수신하는 시각과 상기 전압 샘플링이 시작되는 시각 간의 시간차이에 대한 정보를 게이트웨이로 요청함으로써, 센서 장치가 능동적으로 유효 전력을 측정할 수 있다.
또한, 본 발명은 전류 샘플링의 시작에 따른 유효 전력의 전송을 미리 설정된 시간 단위로 주기적으로 전송함으로써, 유효 전력을 실시간으로 측정할 수 있다.
상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 개략적인 블럭도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 장치와 노드들 각각을 센서 장치를 통해 연결한 홈 에너지 관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장치의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노드에서의 소비 전력을 계산하는 과정을 나타낸 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노드에서의 소비 전력을 계산하는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장치의 유효 전력 계산 과정을 나타낸 순서도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장치가 유효 전력을 계산하는 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 게이트웨이의 유효 전력 획득 과정을 나타낸 순서도이다.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것으로, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 제1 구성요소는 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
이하에서 구성요소의 "상부 (또는 하부)" 또는 구성요소의 "상 (또는 하)"에 임의의 구성이 배치된다는 것은, 임의의 구성이 상기 구성요소의 상면 (또는 하면)에 접하여 배치되는 것뿐만 아니라, 상기 구성요소와 상기 구성요소 상에 (또는 하에) 배치된 임의의 구성 사이에 다른 구성이 개재될 수 있음을 의미할 수 있다.
또한 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 상기 구성요소들은 서로 직접적으로 연결되거나 또는 접속될 수 있지만, 각 구성요소 사이에 다른 구성요소가 "개재"되거나, 각 구성요소가 다른 구성요소를 통해 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있는 것으로 이해되어야 할 것이다.
명세서 전체에서, 특별히 반대되는 기재가 없는 한, 각 구성요소는 단수일수도 있고 복수일 수도 있다.
본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
명세서 전체에서, "A 및/또는 B" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, A, B 또는 A 및 B 를 의미하며, "C 내지 D" 라고 할 때, 이는 특별한 반대되는 기재가 없는 한, C 이상이고 D 이하인 것을 의미한다
이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시 예에 따른 유효 전력을 측정하는 센서 장치 및 방법과, 상기 유효 전력을 획득하는 게이트웨이 및 방법을 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 개략적인 블럭도이다.
도 1을 참조하면, 홈 에너지 관리 시스템(home energy management system, HEMS)(100)은 주로 가정에 구현되어, 가정 내의 에너지(전력) 공급, 소비, 저장 등을 관리할 수 있다. 홈 에너지 관리 시스템(100)은 홈 에너지 관리 장치(110)(예: HEMS 게이트웨이, 또는 게이트웨이), 센서 제어 장치(171), 및 제어 장치(161)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 에너지 관리 시스템(100)은 PV(photovoltaic inverter) 인버터(151), 태양광 발전 모듈(152), 에너지 저장 장치(131), 미터기(141), 전력 계통(142), 전기차(electric vehicle, EV)(122), EV 충전 장치(121), 스마트 플러그(111), 가전 기기(112), 단말기(162), 카메라(181), 모션 감지 센서(182), 조명 장치(183), 및 도어/윈도우 센서(184)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 에너지 관리 시스템(100) 내의 각 구성은 해당 노드에서 소비되는 전류를 감지하여 유효 전력을 측정하는 센서 장치가 연결될 수 있다. 그리고, 각 센서 장치는 해당 노드와 홈 에너지 관리 장치(110) 사이에 배치될 수 있다. 상기 센서 장치는 분전반 내에 있는 무전원 전류 센서를 포함할 수 있다.
도 1에 도시된 홈 에너지 관리 시스템(100)의 구성은 일 실시 예에 따른 것이고, 홈 에너지 관리 시스템(100)의 구성 요소들이 도 1에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 에너지 관리 장치(예: HEMS 게이트웨이)(110)는 센서 제어 장치(171)로부터 센서 제어 장치(171)가 획득된 센싱 정보를 수신할 수 있다. 상기 홈 에너지 관리 장치(110)는 수신된 센싱 정보를 제어 장치(161)에 전달할 수 있다. 상기 홈 에너지 관리 장치(110)는 센서 제어 장치(171)와 근거리 무선 통신을 통해 정보를 교환할 수 있다. 근거리 무선 통신은 블루투스(Bluetooth), 와이파이(WiFi), 지그비(Zigbee) 중 어느 하나일 수 있으나, 본 발명은 상술한 근거리 무선 통신 이외에 다양한 무선 통신을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)는 가정에 설치된 전력 관리와 관련된 장치들(예: 센서 장치)로부터 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)는 수신된 전력에 대한 정보를 제어 장치(161)(또는 서버)에 전송할 수 있다. 상기 홈 에너지 관리 장치(110)와 제어 장치(161)(또는 서버)는 인터넷을 통해 연결될 수 있으나, 이는 예시에 불과하다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)는 가정에 설치 또는 구비된 전력 공급, 전력 소모, 전력 저장과 관련된 장치들과 연결되고, 연결된 장치들의 동작을 제어할 수 있다. 도 1에 도시된 바에 의하면, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)는 PV 인버터 (photovoltaic inverter)(151), 미터기(또는 스마트 미터기)(141), 에너지 저장 장치(또는 에너지 저장 시스템 (energy storage system(ESS))(131), EV 충전 장치(electric vehicle charger)(121), 및 스마트 플러그(111) 중 적어도 하나와 연결될 수 있다. 다만, 실시 예에 따라 상기 홈 에너지 관리 장치(110)에 연결되는 장치들의 종류는 다양하게 변경될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 PV 인버터(151)는 태양광 발전 모듈(152)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 구체적으로, 태양광 발전 모듈(152)은 광전 효과를 이용하여 전력을 생산하고, 생산된 전력을 가정에 공급할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 태양광 발전 모듈(152)에 의해 생산된 전력은 직류 전력이나, 일반적으로 가정에 포함된 각종 전력 소비 장치는 교류 전력을 이용하여 동작한다. 따라서, PV 인버터(151)는 상기 직류 전력을 교류 전력으로 변환하고, 변환된 교류 전력을 가정에 공급할 수 있다. 본 명세서에서는 홈 에너지 관리 시스템(100)이 PV 인버터(151)와 태양광 발전 모듈(152)을 포함하는 것으로 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 홈 에너지 관리 시스템(100)은 다양한 방식의 친환경 발전 모듈 및 이에 대응하는 인버터를 포함할 수도 있다. 풍력 발전 모듈 및 풍력 발전 모듈에 대응하는 인버터가 그 일 예가 될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 미터기(141)는, 전력 계통(142)으로부터 가정으로 공급되어 소비되는 전력의 사용량을 측정할 수 있다. 특히, 본 발명의 실시 예에 따른 미터기(141)는 스마트 미터기(smart meter)로 구현될 수 있다. 스마트 미터기는 상기 홈 에너지 관리 장치(110)로 전력 사용량에 관한 정보를 전송하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 에너지 저장 장치(131)는, 태양광 발전 모듈(152), 전력 계통(142), 및/또는 EV(122)의 배터리(미도시)로부터 공급된 전력, 또는 상기 공급된 전력이 소비된 후 남는 잔여 전력을 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 EV 충전 장치(1121는 EV(122)와 연결되고, EV(122)에 포함된 배터리에 대한 충전 및 방전을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스마트 플러그(111)는 연결된 가전 기기의 전력 사용량을 측정하는 전력 사용량 측정 모듈과, 측정된 전력 사용량을 상기 홈 에너지 관리 장치(110)로 전송하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 또한, 상기 홈 에너지 관리 장치(110) 등으로부터 수신되는 제어 신호에 따라, 연결된 가전 기기에 대한 전력 공급 및 차단을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가전 기기(112)에 별도의 통신 모듈이 포함되는 경우, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)는 가전 기기 (112)와 연결됨으로써 가전 기기(112)의 동작을 제어할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 가전 기기(112)의 동작을 감지하는 별도의 센서(예: LG DQ1 칩, 스마트씽큐(SmartThinQTM) 센서 등)가 가전 기기(112)에 부착되는 경우, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)는 해당 센서와 연결되어 가전 기기(112)의 동작 여부를 확인할 수도 있다. 예를 들면, LG사의 DQ1 칩은 학습과 추론이 가능한 인공지능 칩이며, 마스터 모드와 슬레이브 모드 중 하나, 또는 동시에 둘을 지원할 수 있다. 그리고, LG사의 DQ1 칩은 다중 대역을 지원할 수 있다. 그리고, 상기 DQ1 칩은 블루투스를 통해 사용자의 스마트 폰과 통신할 수 있고, 서브-GHz(예: 900MHz) 대역을 통해 무전원 무선 전력 센서와 연동될 수 있다.
도 1에서는 하나의 스마트 플러그(111)와, 이에 연결된 하나의 가전 기기(112)가 도시되어 있으나, 실시 예에 따라 스마트 플러그(112) 및 가전 기기(112) 각각은 복수 개일 수 있다. 이 경우, 가전 기기들 각각은 서로 다른 어느 하나의 스마트 플러그와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 제어 장치(171)는, 카메라(181), 모션 감지 센서(182), 조명 장치(183), 및 도어/윈도우 센서(184) 중 적어도 하나와 연결되고, 연결된 센서로부터 각종 정보를 수신할 수 있다. 상기 센서 제어 장치(171)는 수신한 각종 정보를 상기 홈 에너지 관리 장치(110) 또는 제어 장치(161)로 전송할 수 있다. 또한, 상기 센서 제어 장치(171)는 연결된 센서의 동작을 제어할 수도 있다. 상기 센서 제어 장치(171)와 연결되는 센서의 종류가 이에 한정되는 것은 아닌 바, 보다 다양한 센서가 센서 제어 장치(171)와 연결될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 카메라(181)는 이미지 센서를 이용하여 획득되는 정지영상 또는 동영상 등의 화상 프레임을 센서 제어 장치(171)로 전송할 수 있다. 센서 제어 장치(171)는 수신된 화상 프레임을 제어 장치(161)로 전송할 수 있다. 상기 제어 장치(161)는 수신된 화상 프레임을 분석하고, 분석 결과에 기초하여 사용자의 재실/부재, 외부인의 침입, 또는 화재 발생 등과 같은 각종 상황들을 감지할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 센서 제어 장치(171)가 수신된 화상 프레임을 직접 분석하여 상술한 각종 상황들을 감지할 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 모션 감지 센서(182)는 주로 적외선 센서로서 구현될 수 있다. 상기 모션 감지 센서(182)는 적외선의 변화를 감지하고, 감지된 변화에 대응하는 신호를 센서 제어 장치(171)로 전송할 수 있다. 상기 센서 제어 장치(171)는 수신된 신호를 제어 장치(161)로 전송하고, 상기 제어 장치(161)는 수신된 신호에 기초하여 사용자의 재실/부재 등을 감지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 조명 장치(183)는 가정 내외의 다양한 위치(예컨대, 현관, 주방, 거실, 화장실 등)에 설치되어 빛을 발생할 수 있다. 상기 센서 제어 장치(171)는 조명 장치(183)의 온/오프, 빛의 밝기, 색상, 또는 깜빡임 등을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 도어/윈도우 센서(184)는, 도어 또는 윈도우의 열림/닫힘을 감지함으로써 사용자의 재실/부재를 판단하거나, 외 부인의 침입을 판단하기 위한 용도로 사용될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어 장치(161)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110) 및 센서 제어 장치(171) 각각과 연결될 수 있다. 예를 들면, 제어 장치 (161)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110) 및 센서 제어 장치(171) 각각과 인터넷을 통해 연결될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 제어 장치(161)는 가정 내에 구비되어 있을 수도 있다. 이 경우, 제어 장치(161)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110) 및 센서 제어 장치(171) 각각과 LAN 케이블 등을 이용하여 유선으로 연결될 수 있다. 또는, 와이파이를 통해 무선으로 연결될 수도 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어 장치(161)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110)로부터 장치들(111, 112, 121, 131, 141, 151)과 관련된 각종 정보를 수신할 수 있다. 또한, 제어 장치(161)는 센서 제어 장치(161)로부터 센서들(181, 182, 184)에 의해 생성된 각종 정보를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어 장치(161)는 수신된 각종 정보를 이용하여 가정의 전체적인 전력 관리를 수행할 수 있다. 제어 장치(161)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110) 또는 센서 제어 장치(171)로부터 수신되는 각종 정보를 이용하여 가정의 전력 상태, 사용자의 재실/부재 등을 확인할 수 있다. 확인 결과에 기초하여, 제어 장치(161)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110)와 연결된 각종 장치들(111, 121, 131, 141, 151), 및 센서 제어 장치(171)에 연결된 각종 센서들(181, 182, 184)의 동작을 제어하기 위한 제어 신호를 생성하고, 생성된 제어 신호를 상기 홈 에너지 관리 장치(110) 또는 센서 제어장치(171)로 전송할 수 있다.
즉, 본 발명의 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 시스템의 전반적인 동작을 제어하는 주체는 제어 장치(161)에 해당할 수 있다. 이러한 제어 장치(161)는 서버의 형태로 구현될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)와 센서 제어 장치(161)가 직접 연결되어 각종 정보, 제어 신호 등을 주고받을 수도 있다. 이 경우, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)는, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)의 기능 및 제어 장치(161)의 기능을 모두 수행할 수도 있다. 따라서, 이하 도면들을 통해 설명할 제어 장치(161)의 동작들은 상기 홈 에너지 관리 장치(110)에 의해 수행될 수 있는 것으로 이해될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어 장치(161)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110) 또는 센서 제어 장치(171)로부터 수신된 정보, 또는 수신된 정보를 이용하여 확인된 전력 상태, 재실/부재 정보 등을 단말기(162)로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 단말기(162)는 PC, 노트북, 스마트폰, 태블릿 PC 등으로 구현될 수 있다. 실시 예에 따라, 제어 장치(161)와 연결하여 상술한 각종 정보를 수신하거나, 장치들(111, 112, 121, 131, 141, 151) 및 센서들(181, 182, 184)의 동작을 제어하기 위한 애플리케이션이 단말기(162)에 설치되어 실행될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 장치와 노드들 각각을 센서 장치를 통해 연결한 홈 에너지 관리 시스템의 개략적인 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 홈 에너지 관리 장치(110)(예: HEMS 게이트웨이)와 노드들(112, 131, 141, 151)을 센서 장치(예: 유효 전력을 계산하는 장치)를 통해 연결한 홈 에너지 관리 시스템(200)은 홈 에너지 관리 장치 (110), 적어도 하나의 노드(예: 가전기기(112), 에너지 저장 장치(131), 미터기(141), 및 PV 인버터(151)), 각각의 노드와 상기 홈 에너지 관리 장치(110)를 유선 또는 무선으로 연결하는 각각의 센서 장치(261, 271, 281, 291)를 포함할 수 있다. 상기 센서 장치는 각 노드에서 소비되는 전력에 기반하여 유효 전력을 계산하고, 상기 계산된 유효 전력을 홈 에너지 관리 장치(110)(예: HEMS 게이트웨이)로 전송하는 기능을 수행할 수 있다. 하나의 센서 장치는 하나의 노드와 상기 홈 에너지 관리 장치(110)(예: HEMS 게이트웨이)(110)를 전기적으로 연결시킬 수 있다. 그리고, 상기 센서 장치는 제어하고자 하는 노드의 근처에 설치 가능하다.
도 2에 도시된 홈 에너지 관리 시스템 (200)의 구성은 일 실시 예에 따른 것이고, 홈 에너지 관리 시스템 (200)의 구성 요소들이 도 2에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 미터기(141)는 전력 사용량에 관한 정보를 홈 에너지 관리 장치 (110)로 전송하기 위한 통신 모듈을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 제1 센서 장치(261)는 미터기(141)에서 소비되는 유효 전력을 획득하여 상기 홈 에너지 관리 장치(110)로 전송할 수 있다. 또는, 상기 제1 센서 장치(261)는 미터기(141)에서 소비되는 교류 전류를 감지하여 홈 에너지 관리 장치(110)로 전송할 수 있다. 예를 들면, 상기 제1 센서 장치(261)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110)로부터 상기 미터기(141)에 대한 전압 정보 및 전압 샘플링에 대한 시간 정보를 이용하여 상기 미터기(141)에서 소비되는 유효 전력을 계산할 수 있다. 상기 제1 센서 장치(261)는 상기 미터기(141)와 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)간의 지그비(Zigbee) 통신을 위한 모듈과 이를 위한 안테나(262)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 에너지 저장 장치(131)는 태양광 발전 모듈(111), 전력 계통(121), 및/또는 EV(141)의 배터리로부터 공급된 전력, 또는 상기 공급된 전력이 소비된 후 남는 잔여 전력을 저장할 수 있다. 그리고, 상기 제2 센서 장치(271)는 에너지 저장 장치(131)에서 소비되는 교류 전류를 감지하여 홈 에너지 관리 장치(110)로 전송할 수 있다. 예를 들면, 상기 제2 센서 장치(271)는 상기 에너지 저장 장치(131)와 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)간의 블루투스(Bluetooth) 통신을 위한 모듈과 이를 위한 안테나(272)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 연동 장치(예: 가전 기기(112))는 홈 내부에 위치한 기기(예: 에어컨, TV, 세탁기 등)을 포함할 수 있다. 그리고, 제3 센서 장치(281)는 전력 계통(142)으로부터 가정으로 공급되어 상기 연동 장치(예: 가전 기기(112))에서 소모되는 전류량을 측정할 수 있다. 상기 제3 센서 장치(281)는 연동 장치(예: 가전 기기(112))와 홈 에너지 관리 장치 (110)는간의 데이터 또는 신호를 송수신할 수 있다. 예를 들면, 상기 제3 센서 장치(281)는 가전 기기(112)와 홈 에너지 관리 장치 (110)간의 와이파이(WiFi) 통신을 위한 모듈과 이를 위한 안테나(282)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, PV 인버터(151)는 태양광 발전 모듈(152)로부터 공급되는 직류 전력을 교류 전력으로 변환할 수 있다. 그리고, 제4 센서 장치(291)는 PV 인버터(151)와 홈 에너지 관리 장치(110)간의 데이터 또는 신호를 송수신할 수 있다.
이와 같이, 상기 미터기(141), 상기 에너지 저장 장치(131), 상기 가전 기기(112), 및 상기 PV 인버터(151) 각각에 연결된 센서 장치는 해당 노드에서 소모되는 전류를 측정할 수 있다. 그리고, 각 센서 장치는 측정된 전류와 상기 홈 에너지 관리 장치(110)로부터 수신된 해당 노드의 전압을 이용하여 해당 노드의 유효 전력을 측정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)는 통신부(210), 인터페이스부(220), 카메라부(240), 스피커(241), 센서부(242), 표시부(250), 입력부(253), 저장부(254), 및 전원부(255)를 포함할 수 있다. 그리고, 상기 통신부(210)는 지그비 통신을 지원하는 지그비 통신 모듈(211), 블루투스 통신을 지원하는 블루투스 통신 모듈(212), 와이파이 통신을 지원하는 와이파이 통신 모듈(213), 및 이더넷 통신을 지원하는 이더넷 통신 모듈(214)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 인터페이스부(220)는 적어도 하나의 센서 장치와 전력선을 통해 신호를 송수신하는 PLC 모듈(221), USB를 통해 데이터(또는 신호)를 송수신하기 위한 USB 모듈(222), 및 메모리(예: 마이크로 SD 카드)가 삽입될 수 있는 SD 카드 모듈(223)을 포함할 수 있다. 그리고, 상기 표시부(250)는 미러(251) 및 투명 디스플레이부(252)를 포함할 수 있다.
도 2에 도시된 상기 홈 에너지 관리 장치(110)의 구성은 일 실시 예에 따른 것이고, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)의 구성 요소들이 도 2에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 통신부(210)는 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)에 포함된 적어도 하나의 구성 요소(예: 인터페이스부(220), 프로세서(230), 카메라부(240), 스피커(241), 센서부(242), 표시부(250), 입력부(253), 저장부(254) 및 전원부(319))와 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 적어도 하나의 신호 또는 정보를 송수신할 수 있는 적어도 하나의 회로와 각각의 회로에 전기적으로 연결된 안테나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 통신부(210)는 제1 센서 장치 내지 제4 센서 장치(261, 271, 281, 291) 각각에 포함된 통신 모듈과 유선 통신 또는 무선 통신을 통해 적어도 하나의 신호 또는 정보를 송수신할 수 있는 적어도 하나의 회로를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 통신부(210)는 지그비 통신 모듈(211), 블루투스 통신 모듈(212), 와이파이 통신 모듈(213), 및 이더넷 통신 모듈(214)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 지그비 통신 모듈(211), 블루투스 통신 모듈(212), 및 와이파이 통신 모듈(213) 각각은 적어도 하나의 안테나(215, 216, 217, 218)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또는, 상기 통신부(210)는 상술한 통신 모듈 이외에 다양한 통신 프로토콜을 지원하는 모듈을 포함할 수 있다. 상기 적어도 하나의 안테나(215, 216, 217, 218)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110) 내에 배치된 안테나 패턴을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 인터페이스부(220)는 다른 전자 장치와의 물리적인 연결에 기반하여 신호 또는 데이터의 송수신을 제공할 수 있다. 예를 들면, 상기 인터페이스부(220)는 제4 센서 장치(291)와의 PLC 통신을 위한 PLC 모듈2(221)(예: PLC 칩 셋)을 포함할 수 있다. 또는, 상기 인터페이스부(220)는 제4 센서 장치(291)와의 무선 통신을 위한 인터페이스를 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 카메라부(240)는 적어도 하나의 카메라를 포함할 수 있다. 상기 카메라부(240)는 홈 내부의 사물 또는 사용자에 대한 이미지를 획득할 수 있다. 상기 카메라부(240)는 인공지능 칩(예: ThinQ)이 내장된 영상 지능 카메라(또는 스마트 영상 지능 카메라)를 포함할 수 있다. 이러한 영상 지능 카메라를 통해 재실자의 얼굴을 인식할 수 있고, 재실자의 존재 여부를 감지할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 영상 지능 카메라는 인공지능 칩(예: ThinQ)에서 동작 가능한 딥러닝 기반 알고리즘이 적용된 카메라로서, 사용자 등록 및 인식, 사용자 접근 감지, 재실자 인지 사용자의 귀가 인지, 및 셀프 모니터링 촬영 기능 등 개인 맞춤형 서비스를 제공할 수 있다. 이러한 영상 지능 카메라는 상기 홈 에너지 관리 장치(110)의 카메라부(240)에 포함될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 카메라부(240)는 조명에 의한 조도가 높은 상황에서도 사용자에 대한 이미지를 획득할 수 있는 카메라(예: RGB(Red Green Blue) 카메라)), 조도가 낮은 상황에서 이미지를 획득할 수 있는 IR(infrared) 카메라를 포함할 수 있다. 상기 카메라부(240)는 이미지를 획득하는데 필요한 조명을 발광하는 소자(예: LED, IR 패턴 조명)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스피커(241)는 소리를 전기 신호로 변환시키거나, 반대로 전기 신호를 소리로 변환시킬 수 있다. 상기 스피커(241)는 음향 출력 장치(예: 이어폰 또는 헤드폰)를 통해 소리를 출력할 수 있다. 상기 스피커(241)는 음향 신호를 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)의 외부로 출력할 수 있다. 상기 스피커(241)는 홈 내부에 존재하는 사용자에게 제공되는 정보를 음성으로 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 스피커(241)는 상기 홈 에너지 관리 장치 (110) 내에 별도의 구성 요소로서 배치되거나, 또는 상기 표시부(250)와 함께 출력부(미도시)에 포함될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서부(242)는 홈 에너지 관리 장치 (110)에 접근하는 사용자와의 거리, 사용자의 움직임, 또는 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)가 설치된 장소의 밝기 등을 감지할 수 있는 적어도 하나의 센서를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 센서부(242)는 거리 측정 센서(미도시), 움직임 감지 센서(미도시), 및 조도 센서(미도시)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표시부(250)는 각종 정보(예: 멀티미디어 데이터 또는 텍스트 데이터 등)을 표시할 수 있다. 상기 표시부(250)는 상기 프로세서(230)에 의해 처리된, 처리중, 또는 처리될 결과를 표시할 수 있다. 상기 표시부(230)는 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)를 통해 적어도 하나의 연동 장치, 적어도 하나의 센서 장치의 동작 상태 또는 적어도 하나의 가전 장치에 대한 다양한 정보를 시각적으로 제공할 수 있고, 이러한 다양한 정보를 표시하는 제어 회로를 포함할 수 있다. 또한, 상기 표시부(250)는 적어도 하나의 노드에서의 유효 전력에 대한 정보를 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표시부(250)는 터치를 감지하는 터치 회로(touch circuitry), 또는 터치에 대한 압력의 세기를 측정할 수 있는 압력 센서를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표시부(250)는 제1 모드(예: 미러 모드), 제2 모드(예: 스마트 미러 모드), 및 제3 모드(예: 디스플레이 모드)로 동작될 수 있다. 상기 제1 모드는 일반적인 미러와 같이 사물을 완전하게 반사시키는 모드이고, 상기 제2 모드는 상기 제1 모드에 기반하여 적어도 일부의 정보를 표시하는 모드이고, 상기 제3 모드는 상기 프로세서(230)에 의한 적어도 일부의 정보만을 표시하는 모드이다. 이와 같이, 상기 표시부(250)는 이러한 다양한 모드를 지원하기 위해 다양한 패널(예: 편광층, 도전층, 절연층, 디스플레이 패널, 터치 센싱 패널 등)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표시부(250)는 투과율 및 반사율이 조정되어 다양한 모드로 동작할 수 있다. 예를 들면, 상기 표시부(250)는 프로세서(230)의 제어 하에, 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)의 전면에 위치한 사물(사용자 등)의 이미지를 반사하여 거울상을 표시할 수 있는 상태에서(예: 제1 모드 상태), 프로세서(230)에 의해 생성되는 다양한 정보(예: 문자, 숫자, 이미지 등)와, 적어도 하나의 연동 장치, 적어도 하나의 센서 장치의 동작 상태 또는 적어도 하나의 가전 장치에 대한 다양한 정보를 표시하는 모드(예: 제2 모드)로 동작될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표시부(250)는 미러(251) 및 투명 디스플레이부(252)를 포함할 수 있다. 상기 투명 디스플레이부(252)는 상기 미러(251)의 전면에 배치되어, 미러(251)를 통해 투명 디스플레이부(252)의 전면에 있는 사용자의 거울상을 표시할 수 있다(제1 모드). 그리고, 상기 프로세서(230)에 의해 투명 디스플레이(252)의 투과율 및 반사율이 조정됨으로써, 상기 표시부(250)는 미러(251)를 통해 거울상을 표시하면서, 투명 디스플레이부(252)를 통해 다양한 정보를 표시할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 투명 디스플레이부(252)는 광을 선택적으로 투과 및 반사시켜 광 효율을 향상시키는 광학 부재를 포함할 수 있다. 상기 투명 디스플레이부(252)는 X축의 굴절률은 같고, Y축의 굴절률은 다른 복수개의 필름을 번갈아 적층한 구조일 수 있다. 상기 투명 디스플레이부(252)는 굴절률이 같은 X축은 투과축으로서 빛을 투과시키고, 굴절률이 다른 Y축은 반사축으로서 빛을 반사시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 투명 디스플레이부(252)는 빛의 성분 중 P파는 투과시키고 S파는 연속적으로 반사시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 투명 디스플레이부(252)는 크기가 작은 휴대형 디스플레이부터 대형 디스플레이까지 적용이 가능할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 표시부(250)는 제 1 영역 및 제 2 영역으로 표시 영역이 구분될 수 있으며, 이를 통해 컨텐트의 중요도 및/또는 종류에 따라 투명 디스플레이(312b)의 상이한 영역에 표시되도록 구현될 수 있다. 본 발명이 적용되는 실시 예에 따라 투명 디스플레이(252)의 표시 영역은 다양한 형태로 구분될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 입력부(253)는 외부 장치(예: USB(Universal Serial Bus), 외장 하드(미도시) 등)로/로부터 데이터를 송신/수신할 수 있는 인터페이스(220)를 포함할 수 있다. 상기 입력부(253)는 사용자로부터 입력된 다양한 정보를 상기 프로세서(230)로 제공할 수 있다. 이를 위해, 입력부(253)는 스위치, 버튼 등의 물리적인 조작부재를 포함하거나 터치 키, 터치 패드, 터치 스크린 등의 전기적인 조작부재를 포함할 수 있다. 또는, 상기 입력부(253)는 사용자의 음성 신호를 입력 받을 수 있는 마이크를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 저장부(254)는 휘발성 메모리 또는 비휘발성 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 저장부(254)는 상기 홈 에너지 관리 장치 (110), 또는 각 전자 장치의 동작에 필요한 정보, 데이터, 프로그램 등이 저장될 수 있다. 이에 따라, 상기 프로세서(230)는 저장부(254)에 저장된 정보를 참조하여 후술하는 제어 동작을 수행할 수 있다. 상기 저장부(254)는 다양한 플랫폼(platform)을 저장할 수도 있다. 상기 저장부(254)는, 예를 들어 플래시 메모리 타입(flash memory type), 하드디스크 타입(hard disk type), 멀티미디어 카드 마이크로 타입(multimedia card micro type), 카드 타입의 메모리(예를 들어 SD 또는 XD 메모리 등), 램(RAM), 롬(EEPROM 등), USB 메모리 중 적어도 하나의 타입의 저장매체를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 저장부(254)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110)의 적어도 하나의 구성요소(예: 통신부(210), 인터페이스부(220), 프로세서(230), 카메라부(240), 스피커(241), 센서부(242), 표시부(250), 입력부(253), 저장부(254) 및 전원부(319))에 의해 획득되거나 또는 사용되는 다양한 데이터(예: 소프트웨어, 어플리케이션, 획득된 정보, 측정된 정보, 제어 신호 등), 및 이와 관련된 명령어들을 저장할 수 있다. 예를 들면, 상기 저장부(254)는 적어도 하나의 센서 장치(261, 271, 281, 291)로부터 수신된 제어 신호 또는 데이터를 저장할 수 있다. 또는, 상기 저장부(254)는 상기 적어도 하나의 센서 장치(261, 271, 281, 291)에 대한 식별자를 저장할 수 있다. 또는, 상기 저장부(254)는 상기 적어도 하나의 전자 장치 (261, 271, 281, 291)에 각각 연결된 적어도 하나의 장치들(1121, 131, 141, 151)과 관련된 각종 정보(예: 식별자)를 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 저장부(254)는 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)를 통해 등록된 사용자(예: 출입자 또는 가족 구성원)에 대한 정보를 저장할 수 있다. 상기 저장부(254)는 기 등록된 사용자(예: 출입자 또는 가족 구성원)에 대한 이미지(예: 얼굴 이미지 등), 생체 정보 이미지(예: 정맥 정보를 포함한 이미지), 및 각 사용자(예: 각 가족 구성원)의 정보(예: 이름, 생일, 성별, 나이 등)를 저장할 수 있다. 상기 저장부(254)는 홈 내부에 있는 사용자에게 제공되는 다양한 정보(예: 인증 성공, 인증 실패, 전자 장치(110)에서 획득된 프리뷰 이미지, 홈 주소, 도어를 오픈하기 위한 비밀번호 등)를 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전원부(255)는 외부 전원과의 유선 연결 또는 무선 연결을 위한 인터페이스(미도시)를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스(미도시)는 HDMI(high-definition multimedia interface), USB(universal serial bus), 광 인터페이스, 또는 D-sub(D-subminiature)를 포함할 수 있다. 상기 인터페이스(미도시)는 예를 들면, MHL(mobile high-definition link) 인터페이스, SD(secure digital) 카드/MMC(multi-media card) 인터페이스, 또는 IrDA(infrared data association) 규격 인터페이스를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 소프트웨어를 구동하여 상기 프로세서(230)에 연결된 적어도 하나의 구성요소(예: 통신부(210), 인터페이스부(220), 카메라부(240), 스피커(241), 센서부(242), 표시부(250), 입력부(253), 저장부(254), 및 전원부(255))를 유선 통신 또는 무선 통신에 기반하여 제어할 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(230)는 상기 유선 통신 또는 상기 무선 통신에 기반하여 다양한 데이터 처리 및 연산을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 통신부(210), 인터페이스부(220), 카메라부(240), 스피커(241), 센서부(242), 표시부(250), 입력부(253), 저장부(254), 및 전원부(255) 등으로부터 수신된 명령 또는 데이터를 상기 저장부(254)에 로드하여 처리하고, 처리된 데이터를 저장부(254)에 저장할 수 있다. 또는, 상기 프로세서(230)는 상기 처리된 데이터를 표시부(250)를 통해 표시하거나, 또는 스피커(241)를 통해 출력할 수 있다. 또는, 상기 프로세서(230)는 적어도 하나의 전자 장치 (261, 271, 281, 291)과 송수신되는 신호 또는 데이터를 처리하고, 저장부(254)에 저장할 수 있다. 또는, 상기 프로세서(230)는 상기 처리된 데이터를 표시부(250)를 통해 표시하거나, 또는 스피커(241)를 통해 출력할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)는 인공지능 칩(231)(예: ThinQ)을 포함할 수 있다. 상기 인공지능 칩(231)(예: ThinQ)은 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)에 내장되며 프로세서(230)와 별도로 배치될 수 있다. 또는, 상기 인공지능 칩에 대한 알고리즘은 상기 프로세서(314)에 의해 구현될 수 있다. 상기 인공지능 칩은 인간의 뇌 신경망을 모방한 프로세서로서 다양한 데이터를 스스로 분석, 인지, 추론, 판단하는 딥러닝 알고리즘을 지원할 수 있다. 이를 통해, 본 발명의 상기 홈 에너지 관리 장치 (110)는 적어도 하나의 센서 장치(261, 271, 281, 291)와 페어링(pairing)을 수행할 수 있고, 상기 페어링에 기반하여 상기 적어도 하나의 센서 장치(261, 271, 281, 291)와 신호 또는 데이터(예: 각 노드의 전압에 관련한 정보 및 시간차 정보)를 송수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 인공지능 칩(231))는 카메라(240)를 통해 공간, 위치, 사물, 사용자 등을 인식하고 구분할 수 있으며, 사용자의 음성 또는 주변 소음의 특징을 인식할 수 있다. 또한, 적어도 하나의 센서 장치(또는 적어도 하나의 확장 모듈) 역시 이러한 인공지능 칩이 내장될 수 있다. 이를 통해, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 프로세서(230))는 인공지능 칩과 각각의 전자 장치를 통해 홈 내부의 가전 장치와 서로 연동하면서, AloT(Aritificial Intelligence Internet of Things) 플랫폼을 제공할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110)에서 생성된 신호를 연동 장치(예: 미터기(141), 에너지 저장 장치(131), 가전 기기(112), PV 인버터(151), 스마트 도어 개폐 장치(미도시) 등)로 전송하기 위해, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 통신부(210))와 상기 신호를 중계하는 전자 장치(예: 확장 모듈)와의 통신 방식을 식별할 수 있다. 상기 통신 방식은 상기 연동 장치의 종류에 따라 다를 수 있다. 예를 들면, 상기 통신 방식은 PLC 통신, 와이파이 통신, 블루투스 통신 등 다양한 통신을 포함할 수 있다. 상기 프로세서(230)는 각각의 통신 방식을 통해 신호가 전송되도록, 상기 신호를 각각의 통신 프로토콜에 기반하여 변환할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 적어도 하나의 센서 장치(261, 271, 281, 291)와 페어링을 수행하고, 상기 페어링에 기반하여, 상기 적어도 하나의 센서 장치(261, 271, 281, 291)로부터 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 수신할 수 있다. 상기 전아 정보 요청 신호는 전력 정보, 전력 세기 정보, 전력 인자 정보 등을 포함할 수 있다. 상기 프로세서(230)는 각각의 센서 장치(261, 271, 281, 291)와 페어링을 독립적으로 수행할 수 있다. 상기 프로세서(230)는 각각의 센서 장치(261, 271, 281, 291)와의 페어링 동안에 각 센서 장치(261, 271, 281, 291)의 식별자를 획득할 수 있다. 또는, 상기 프로세서(230)는 각각의 센서 장치(261, 271, 281, 291)와의 페어링을 수행한 후, 각 센서 장치(261, 271, 281, 291)의 식별자를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 상기 획득된 적어도 하나의 센서 장치에 대한 식별자를 저장부(254)에 저장할 수 있다. 상기 프로세서(230)는 적어도 하나의 센서 장치에 대한 식별자를 적어도 1회 이상 획득하는 과정을 수행할 수 있다. 상기 저장부(254)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110)에 유선 또는 무선으로 연결된 다양한 센서 장치 또는 전자 장치의 식별자를 저장할 수 있다. 또한, 상기 저장부(254)는 각 센서 장치에 연결된 적어도 하나의 연동 장치(예: 미터기(141), 에너지 저장 장치(131), 적어도 하나의 가전 기기(112), PV 인버터(151), 스마트 도어 개폐 장치(미도시) 등)에 대한 식별자를 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 상기 저장부(254)에 저장된 적어도 하나의 센서 장치에 대한 식별자(예: 제1 식별자)에 기반하여 상기 통신 방식을 결정하거나, 또는 각 센서 장치(예: 확장 모듈)에 연결된 적어도 하나의 연동 장치의 식별자(예: 제2 식별자)에 기반하여 상기 통신 방식을 결정할 수 있다. 또는 상기 프로세서(230)는 위 제1 및 제2 식별자를 이용하여 상기 통신 방식을 결정할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 상기 연동 장치간에 송수신되는(또는 송수신될) 신호를 식별하고, 상기 식별된 신호에 기반하여 상기 저장된 적어도 하나의 식별자 중에서 상기 식별된 신호에 대응되는 상기 전자 장치의 통신 방식을 식별할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 상기 적어도 하나의 전자 장치와의 페어링에 기반하여, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)와 연동하는 적어도 하나의 연동 장치에 각각 연결된 적어도 하나의 센서 장치와의 통신 방식을 식별할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 상기 페어링에 기반하여, 상기 적어도 하나의 센서 장치에 연결된 적어도 하나의 연동 장치를 식별하고, 상기 연동 장치에 기반하여, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)(또는 통신부(210))를 마스터 모드 또는 슬레이브 모드로 동작시킬 수 있다. 상기 프로세서(230)는 각각의 연동 장치의 종류에 기반하여 상기 홈 에너지 관리 장치(110)(또는 통신부(210))가 마스터 모드 및 슬레이브 모드 중 적어도 하나로 선택적으로 동작시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 센서 장치로부터 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 수신하고, 상기 전압 정보 요청 신호의 수신에 기반하여, 상기 노드의 전압 샘플링을 시작할 수 있다. 상기 전압 정보 요청 신호는 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 게이트웨이)가 상기 전압 정보 요청 신호를 수신하는 시각(time)과 상기 노드의 전압 샘플링이 시작되는 시각(time) 간의 차이에 대한 정보를 요청하는 신호이다. 상기 전압 정보 요청 신호는 상기 노드의 전류에 대해 전류 샘플링이 시작되는 제로-크로스(zero-cross) 시점에 대한 정보, 상기 전류 샘플링이 끝나는 시점에 대한 정보, 및 상기 전압 정보 요청 신호가 게이트웨이로 전달되는데 소요되는 시간(예: 수 ms)에 대한 정보 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 전압 정보 요청 신호는 전류 샘플링이 종료되는 시각에 전송될 수 있다. 예를 들면, 상기 전압 정보 요청 신호는 노드에서 소모되는 전류의 주파수, 이전 전류 샘플링에 기반한 유효 전력 정보(예: 전류 샘플링이 처음인 경우 널(null) 데이터)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 센서 장치와 서브 기가(sub-1GHz)에 기반하여 무선 통신을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 상기 전압 정보 요청 신호의 수신에 기반하여 전압 샘플링을 시작할 수 있다. 상기 프로세서(230)는 상기 전압 정보 요청 신호가 수신되면, 상기 노드에 대한 전압 샘플링을 시작할 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(230)는 상기 전압 정보 요청 신호가 수신되는 시각과 상기 전압 샘플링이 시작되는 시각 간의 시각 차이를 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 전압 샘플링이 종료되면, 상기 전압 정보 요청 신호에 대한 응답 신호를 센서 장치로 전송할 수 있다. 상기 프로세서(230)는 전압 샘플링이 종료되는 시각에 상기 응답 신호를 센서 장치로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 상기 전압 정보 요청 신호가 수신된 시각과 상기 전압 샘플링이 시작된 시간 간의 사간 차이를 포함한 응답 신호를 생성할 수 있다. 상기 응답 신호는 상기 노드에 대한 전압 샘플링에 대한 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 상기 응답 신호의 전송에 기반하여 해당 센서 장치로부터 유효 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다. 상기 유효 전력은 상기 센서 장치가 연결된 노드에서 실제로 소비되는 전력을 의미할 수 있다. 상기 프로세서(230)는 적어도 하나의 센서 장치로부터 미리 결정된 시간 단위로 유효 전력에 대한 정보를 수신할 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(230)는 상기 수신된 유효 전력에 기반하여 각 노드에서 실제 소비되는 소비 전력을 정확히 식별할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장치의 블록도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장치(310)(예: 제1 센서 장치(261) 내지 제4 센서 장치(291) 중 적어도 하나)는 통신부(311), 프로세서(312), 및 인터페이스부(313)를 포함할 수 있다.
도 3에 도시된 센서 장치(310)의 구성은 일 실시 예에 따른 것이고, 센서 장치(310)의 구성 요소들이 도 3에 도시된 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라 일부 구성 요소가 부가, 변경 또는 삭제될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 통신부(311)는 홈 에너지 관리 장치(110)의 통신부(210)의 어느 하나의 통신 모듈(예: 지그비 통신 모듈(211), 블루투스 통신 모듈(212), 와이파이 통신 모듈(213), 및 PLC 모듈(221))과 유선 또는 무선 통신할 수 있는 하나의 통신 모듈(예: 지그비 통신 모듈(미도시), 블루투스 통신 모듈(미도시), 와이파이 통신 모듈(미도시), 및 PLC 모듈(미도시) 중 어느 하나)을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 메모리(313)는 노드에 대한 식별자, 상기 노드에서 소비되는 전류에 대한 정보(예: 전류의 주파수, 위상, 전류 샘플링 시작 시간 및 종료 시각, 전류 샘플링이 수행되는 시간, 이전 전류 샘플링에 기반한 유효 전력에 대한 정보 등)를 저장할 수 있다. 또한, 상기 메모리(313)는 홈 에너지 관리 장치(110)의 통신부(210)와 무선 통신을 제공하는 통신 프로토콜에 따른 스펙을 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(312)는 유선 통신 또는 상기 무선 통신에 기반한 신호 또는 데이터를 처리 및 연산하는 과정을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(312)는 홈 에너지 관리 장치(110)로부터 신호를 통신부(311)를 통해 수신하고, 연동 장치와의 통신 방식에 대응되도록, 상기 수신된 신호를 변환할 수 있다. 상기 프로세서(312)는 상기 연동 장치와의 통신 방식에 기반하여 상기 수신된 신호를 변환할 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(312)는 상기 변환된 신호를 상기 연동 장치로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(310)(예: 261, 271, 281, 또는 291)는 상기 홈 에너지 관리 장치(110)로부터 신호를 수신하기 위한 안테나(262, 272, 또는 282)를 포함할 수 있고, 각각의 안테나는 상기 센서 장치(310)의 내부에 패턴 안테나로서 배치될 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(312)는 상기 통신부(311)를 통해 상기 홈 에너지 관리 장치(110)와 페어링을 수행하고, 상기 페어링에 기반하여, 상기 센서 장치(310)의 식별자를 포함하는 정보를 획득할 수 있다. 상기 프로세서(312)는 상기 페어링에 기반하여 홈 에너지 관리 장치(110)로 노드에 대한 전압 정보 및 전압 샘플링에 대한 시간 정보를 포함하는 전압 정보 요청 신호를 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(312)는 센서 장치와 연결된 노드와의 연결에 기반하여 상기 노드로 공급되는 전류에 대한 전류 샘플링을 시작할 수 있다. 상기 프로세서(312)는 홈 에너지 관리 장치(110)로부터 노드의 전류 샘플링의 시작을 요청하는 제어 신호가 수신되면, 상기 노드에 대한 전류 샘플링을 시작할 수 있다. 예를 들면, 상기 프로세서(312)는 교류 전류 및 제로-크로스 신호가 수신되면 전류 샘플링을 수행할 수 있다. 상기 프로세서(312)는 전류 샘플링이 시작되면, 타이머를 동작시키고, 상기 전류 샘플링을 미리 결정된 시간 단위(예: 2초)로 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(312)는 상기 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 게이트웨이)로 전송할 수 있다. 상기 프로세서(312)는 상기 전류 샘플링이 종료되는 시각에 전압 정보 요청 신호를 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 게이트웨이)로 전송할 수 있다. 상기 전압 정보 요청 신호는 상기 전류 샘플링의 시작 시간, 전류의 주파수에 대한 정보를 포함할 수 있다. 또는, 상기 전압 정보 요청 신호는 이전 전류 샘플링에 대한 유효 전력을 나타내는 정보를 포함할 수 있다. 상기 전압 정보 요청 신호는 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 게이트웨이)가 전압 정보 요청 신호를 수신하는 시각과 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 게이트웨이)에서의 전압 샘플링이 시작되는 시각 간의 시간차이에 대한 정보를 요청하는 신호일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(312)는 상기 전압 정보 요청 신호의 전송에 응답하여, 상기 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 게이트웨이)로부터 응답 신호를 통신부(311)를 통해 수신할 수 있다. 상기 응답 신호는 상기 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 게이트웨이)가 전압 정보 요청 신호를 수신하는 시각과 상기 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 게이트웨이)에서의 전압 샘플링이 시작되는 시각 간의 시간차이에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 응답 신호는 상기 노드에 대한 전압 샘플링에 대한 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 응답 신호는 전압 정보 요청 신호가 수신된 시각에 대한 정보, 상기 전압 샘플링의 시작 시각(time)에 대한 정보, 상기 전압 샘플링의 시간(time period)에 대한 정보, 상기 전압의 주파수에 대한 정보, 상기 전압의 진폭에 대한 정보, 및 상기 전압의 위상에 대한 정보 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(312)는 상기 수신된 응답 신호에 포함된 시간차 정보를 획득하여 상기 노드에 대한 유효 전력을 계산할 수 있다. 상기 프로세서(312)는 상기 응답 신호에 포함된 상기 노드에 대한 전압 샘플링에 대한 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부에 기반하여, 상기 노드에 대한 전압의 파형을 복원할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(312)는 상기 복원된 전압의 파형을 상기 노드에 대한 전류의 파형에 매칭할 수 있다. 상기 프로세서(312)는 상기 복원된 전압의 위상과 상기 노드에 대한 전류의 위상이 일치하는지 식별하고, 상기 복원된 전압의 위상과 상기 노드에 대한 전류의 위상이 일치하는지를 식별할 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(312)는 상기 복원된 전압의 위상과 상기 노드에 대한 전류의 위상이 일치하지 않는 경우, 상기 노드에 대한 전류의 위상을 상기 복원된 전압의 적어도 하나의 위상에 대응되도록 매칭시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(312)는 상기 매칭에 기반하여 상기 복원된 전압의 적어도 하나의 위상 각각에 대한 유효 전력을 계산하고, 상기 각각 계산된 유효 전력의 최대 값을 상기 노드에서의 유효 전력으로 판단할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(312)는 미리 설정된 시간(예: 2초)마다 전류 샘플링을 시작하고, 상기 시작된 전류 샘플링에 따른 유효 전력을 계산하여 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 게이트웨이)로 전송할 수 있다. 상기 미리 설정된 시간은 가변적으로 조절될 수 있다. 상기 프로세서(312)는 미리 설정된 시간마다 계산된 유효 전력에 대한 정보를 메모리(313)에 저장할 수 있다. 그리고, 상기 프로세서(312)는 상기 전류 샘플링(예: 제1 전류 샘플링)에 미리 설정된 시간(예: 2초) 이후에 후속하는 전류 샘플링(예: 제2 전류 샘플링)에 기반한 전압 정보 요청 신호에 상기 메모리(313)에 저장된 제1 전류 샘플링에 기반한 유효 전력에 대한 정보를 포함하여 홈 에너지 관리 장치(110)(예: 게이트웨이)로 전송할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노드에서의 소비 전력을 계산하는 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 4를 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 노드에서의 소비 전력을 계산하는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
일 실시 예에 따르면, 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))와 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 서로 페어링 과정을 수행할 수 있다(S410). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))와 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 서로 신호 또는 데이터(예: 각 노드의 전압에 관련한 정보 및 시간차 정보)를 송수신하기 위해 페어링 과정을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전류 샘플링을 시작할 수 있다(S412). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 자신과 노드와의 연결에 기반하여 상기 노드로 공급되는 전류에 대한 전류 샘플링을 수행할 수 있다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 게이트웨이(110)로부터 노드의 전류 샘플링의 시작을 요청하는 제어 신호의 수신에 기반하여, 상기 노드에 대한 전류 샘플링을 시작할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 교류 전류 및 제로-크로스 신호가 게이트웨이(110)로부터 수신되면 전류 샘플링을 수행할 수 있다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전류 샘플링이 시작되면, 타이머를 동작시킬 수 있다. 그리고, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 전류 샘플링을 미리 결정된 시간 단위(예: 2초)로 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전압 정보 요청 신호를 게이트웨이(110)로 전송할 수 있다(S414). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 게이트웨이(110)와 페어링을 수행하고, 상기 페어링에 기반하여, 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 상기 게이트웨이(110)로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전압 정보 요청 신호는 게이트웨이(110)가 상기 전압 정보 요청 신호를 수신하는 시각(time)과 상기 노드의 전압 샘플링이 시작되는 시각(time) 간의 시간 차이를 나타내는 정보를 요청하는 신호이다. 상기 전압 정보 요청 신호는 해당 노드의 전류에 대해 전류 샘플링이 시작되는 제로-크로스(zero-cross) 시점에 대한 정보, 상기 전류 샘플링이 끝나는 시점에 대한 정보, 및 상기 전압 정보 요청 신호가 게이트웨이로 전달되는데 소요되는 시간(예: 수 ms)에 대한 정보 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 전압 정보 요청 신호는 전류 샘플링이 종료되는 시각에 전송될 수 있다. 예를 들면, 상기 전압 정보 요청 신호는 노드에서 소모되는 전류의 주파수, 이전 전류 샘플링에 기반한 유효 전력 정보(예: 전류 샘플링이 처음인 경우 널(null) 데이터)를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 전압 샘플링을 시작할 수 있다(S416). 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 전압 정보 요청 신호의 수신에 기반하여 전압 샘플링을 시작할 수 있다. 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 전압 정보 요청 신호가 수신되면, 상기 노드에 대한 전압 샘플링을 시작할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 프로세서(230)는 전압 샘플링이 종료되면, 상기 전압 정보 요청 신호에 대한 응답 신호를 센서 장치로 전송할 수 있다. 상기 프로세서(230)는 전압 샘플링이 종료되는 시각에 상기 응답 신호를 센서 장치로 전송할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 요청이 수신된 시각과 상기 전압 샘플링의 시작 시간 간의 차이를 계산할 수 있다(S418). 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 전압 정보 요청 신호가 수신되는 시각과 상기 전압 샘플링이 시작되는 시각 간의 시각 차이를 계산할 수 있다. 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 전압 정보 요청 신호 및 상기 전압 샘플링에 기반하여 상기 요청이 수신된 시각과 상기 전압 샘플링의 시작 시간 간의 차이를 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 요청에 대한 응답 신호를 전송할 수 있다(S420). 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 계산된 차이 값을 포함하는 응답 신호를 생성할 수 있다. 상기 응답 신호는 상기 노드에 대한 전압 샘플링에 대한 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전류 및 전압 간의 시간차를 동기화할 수 있다(S422). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 응답 신호에 포함된 노드에 대한 전압 샘플링에 대한 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부에 기반하여, 상기 노드에 대한 전압의 파형을 복원할 수 있다. 그리고, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 복원된 전압의 파형을 상기 노드에 대한 전류의 파형에 매칭시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 복원된 전압의 위상과 상기 노드에 대한 전류의 위상이 일치하는지 식별하고, 상기 복원된 전압의 위상과 상기 노드에 대한 전류의 위상이 일치하지 않는 경우, 상기 노드에 대한 전류의 위상을 상기 복원된 전압의 적어도 하나의 위상에 대응되도록 매칭시킬 수 있다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 복원된 전압의 위상에서 상기 게이트웨이로부터 수신된 시간차에 따른 위상을 쉬프팅하여 전류와 전압을 매칭시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 유효 전력을 계산할 수 있다(S424). 상기 매칭에 기반하여 상기 복원된 전압의 적어도 하나의 위상 각각에 대한 유효 전력을 계산하고, 상기 각각 계산된 유효 전력의 최대 값을 노드에서의 유효 전력으로 판단할 수 있다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 복원된 전압의 위상에서 상기 게이트웨이로부터 수신된 시간차에 따른 위상을 쉬프팅하여 전류와 전압을 매칭한 후, 노드에 대한 유효 전력을 계산할 수 있다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 매칭된 전류와 전압을 곱하여 유효 전력을 계산할 수 있다. 또한, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 유효 전력을 피상 전력으로 나누어 역률을 계산할 수 있다. 상기 피상 전력은 유효 전력과 무효 전력에 기반하여 계산된다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 계산된 역률과 유효 전력을 메모리(313)에 저장할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 계산된 유효 전력을 상기 게이트웨이(110)로 전송할 수 있다(S426). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 미리 설정된 시간(예: 2초)마다 전류 샘플링을 시작하고, 상기 시작된 전류 샘플링에 따른 유효 전력을 계산하여 게이트웨이로 전송할 수 있다. 이와 같이, 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))가 전압 정보 요청 신호를 게이트웨이(110)로 전송하고, 상기 게이트웨이가 상기 전압 정보 요청 신호에 기반한 응답 신호를 상기 센서 장치(300)로 전송하는 1회의 통신을 통해 센서 장치와 게이트웨이와의 통신 패킷을 최소화시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 노드에 대한 소비 전력을 계산할 수 있다(S428). 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 적어도 하나의 센서 장치에서 전송되는 적어도 하나의 유효 전력에 기반하여 각 센서 장치에 관련된 노드에서의 소비 전력을 계산할 수 있다. 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 미리 결정된 시간(예: 2초) 또는 실시간으로 각 센서 장치에 관련된 노드에서의 소비 전력을 계산할 수 있다. 그리고, 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 계산된 소비 전력을 서버(예: 웹 서버)로 전송할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노드에서의 소비 전력을 계산하는 과정을 나타낸 예시도이다.
도 5를 참조하면, 센서 장치(300)는 전류 샘플링(520)을 시작할 수 있다. 상기 센서 장치(300)는 제1 시점(예: 전류 제로-크로스 시점(510))에서 전류 샘플링(520)을 시작하고, 제1 구간(512) 동안 전류 샘플링(520)를 수행하고, 제2 시점(511)에서 상기 전류 샘플링(520)을 중지할 수 있다. 그리고, 센서 장치(300)는 전압 정보 요청 신호를 게이트웨이(110)로 전송할 수 있다. 상기 전압 정보 요청 신호가 상기 센서 장치(300)로부터 상기 게이트웨이(110)로 전달되는 구간(513)은 예를 들면, 수 ms일 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)는 센서 장치(300)가 전압 정보 요청 신호를 전송한 이후, 예를 들면, 수 ms 후에 상기 전압 정보 요청 신호를 수신할 수 있다. 상기 게이트웨이(110)는 제3 시점(514)에서 상기 전압 정보 요청 신호를 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)는 상기 제3 시점(514)에서 에서 상기 전압 정보 요청 신호를 수신한 후, 일정 시간(516)이 지나면 전압 샘플링(530)을 수행할 수 있다. 상기 전압 샘플링이 수행되기 위해서는, 상기 일정 시간(516)이 요구될 수 있다. 상기 게이트웨이(110)는 제4 시점(515)부터 상기 전압 샘플링을 시작하고, 제5 지점(517)에서 상기 전압 샘플링을 종료할 수 있다. 그리고, 상기 게이트웨이(110)는 상기 전압 정보 요청 신호가 수신된 시점(514)과 상기 전압 샘플링이 시작되는 시점(515)간의 시간 차(516)를 계산할 수 있다. 그리고, 상기 게이트웨이(110)는상기 시간 차(516)에 대한 정보를 포함한 응답 신호를 생성하고, 상기 생성된 응답 신호를 상기 센서 장치(300)로 전송할 수 있다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장치의 유효 전력 계산 과정을 나타낸 순서도이다. 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장치가 유효 전력을 계산하는 예시도이다.
이하 도 6 및 도 7을 참조하여, 은 본 발명의 일 실시 예에 따른 센서 장치의 유효 전력을 계산하는 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
일 실시 예에 따르면, 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전류 샘플링을 제어하는 신호가 수신되는지 식별할 수 있다(S610). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 게이트웨이(110)로부터 노드에 대한 전류 샘플링의 시작을 요청하는 제어 신호가 수신되는지 주기적으로 식별할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전류 샘플링을 시작할 수 있다(S612). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 게이트웨이(110)로부터 노드에 대한 전류 샘플링의 시작을 요청하는 제어 신호가 수신되면, 상기 제어 신호에 기반하여 상기 노드에 대한 전류 샘플링을 미리 결정된 시간 동안 수행할 수 있다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 교류 전류가 감지되거나, 또는 제로-크로스 신호가 게이트웨이(110)로부터 수신되면 전류 샘플링을 수행할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전압 정보 요청 신호를 게이트웨이로 전송할 수 있다(S614). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전류 샘플링이 완료되면, 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 상기 게이트웨이(110)로 전송할 수 있다. 상기 전압 정보 요청 신호는 게이트웨이(110)가 전압 정보 요청 신호를 수신하는 시각(time)과 상기 노드의 전압 샘플링이 시작되는 시각(time) 간의 시간 차이를 나타내는 정보를 상기 게이트웨이(110)로 요청하는 신호이다. 상기 전압 정보 요청 신호는 해당 노드의 전류에 대해 전류 샘플링이 시작되는 제로-크로스(zero-cross) 시점에 대한 정보, 상기 전류 샘플링이 끝나는 시점에 대한 정보, 및 상기 전압 정보 요청 신호가 게이트웨이로 전달되는데 소요되는 시간(예: 수 ms)에 대한 정보 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 게이트웨이로부터 응답 신호가 수신되는지 식별할 수 있다(S616). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 응답 신호를 게이트웨이(110)로부터 수신할 수 있다. 상기 응답 신호는 상기 노드에 대한 전압 샘플링에 대한 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 또한, 상기 응답 신호는 게이트웨이(110)가 전압 정보 요청 신호를 수신하는 시각과 상기 게이트웨이(110)에서의 전압 샘플링이 시작되는 시각 간의 시간차이에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 응답 신호에 포함된 시간차 정보를 획득할 수 있다(S618). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 통신부(311)를 통해 수신된 응답 신호에서 상기 시간 차이에 대한 정보를 획득할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 시간차 정보에 기반하여 전류와 전압 간의 시간차를 동기화할 수 있다(S620). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 응답 신호에 포함된 노드에 대한 전압 샘플링에 대한 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부에 기반하여, 상기 노드에 대한 전압의 파형을 복원할 수 있다. 그리고, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 복원된 전압의 파형을 상기 노드에 대한 전류의 파형에 매칭시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 복원된 전압에 대한 위상과 상기 노드에 대한 전류의 위상이 일치하는지 식별할 수 있다. 그리고, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 복원된 전압의 위상과 상기 노드에 대한 전류의 위상이 일치하지 않는 경우, 상기 노드에 대한 전류의 위상을 상기 복원된 전압의 적어도 하나의 위상에 대응되도록 매칭시킬 수 있다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 복원된 전압의 위상에서 상기 게이트웨이로부터 수신된 시간차에 따른 위상을 전류의 위상에 대응되도록 이동시켜 전류와 전압을 매칭시킬 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전압 파형을 복원하여 유효 전력을 계산할 수 있다(S622). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 전압의 위상을 전류의 위상에 대응되도록 이동시켜 유효 전력을 계산할 수 있다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전압 sin 함수에 대한 룩업 테이블을 이용하여 유효 전력을 계산할 수 있다. 상기 룩업 테이블은 유효 전력을 계산하는데 있어서, 노드에서 샘플링한 전류 값과 실제 전압 파형을 저장할 수 있다.
예를 들면, 전압은 각각 120도의 위상차이를 갖는 3상 교류 전압일 수 있다.
도 7을 참조하면, 본 발명에 따른 전압은 120도의 위상 차이를 갖는 R(710), S(720), 및 T(730)의 3상 교류 전압일 수 있다. 상기 R(710), S(720), 및 T(730)의 교류 전압은 서로 120도의 위상 차이가 있다. 예를 들면, R(710) 전압은 전류(740)와 동일한 위상을 갖는다. 그러나, S(720) 전압은 전류(740)와 120도의 위상 차이가 있고, R(710) 전압은 전류(740)와 240도의 위상 차이가 있다.
상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 각 상 별로 유효 전력 값을 구한 후, 최대 값을 취하여 실제 유효 전력 값을 추출할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 전압의 적어도 하나의 위상 각각에 대한 유효 전력을 계산하고, 상기 각각 계산된 유효 전력의 최대 값을 노드에서의 유효 전력으로 판단할 수 있다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 복원된 전압의 위상에서 상기 게이트웨이로부터 수신된 시간차에 따른 위상을 이동시켜 전류와 전압을 매칭한 후, 노드에 대한 유효 전력을 계산할 수 있다. 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 매칭된 전류와 전압을 곱하여 유효 전력을 계산할 수 있다. 또한, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 유효 전력을 피상 전력으로 나누어 역률을 계산할 수 있다. 상기 피상 전력은 유효 전력과 무효 전력에 기반하여 계산된다
일 실시 예에 따르면, 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 상기 계산된 유효 전력을 상기 게이트웨이로 전송할 수 있다(S624). 상기 센서 장치(300)(예: 프로세서(312))는 미리 설정된 시간(예: 2초)마다 전류 샘플링을 시작하고, 상기 시작된 전류 샘플링에 따른 유효 전력을 계산하여 게이트웨이(110)의 통신부210)로 전송할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 게이트웨이의 유효 전력 획득 과정을 나타낸 순서도이다.
이하, 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 게이트웨이의 유효 전력 획득 과정을 상세히 설명하면 다음과 같다.
일 실시 예에 따르면, 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 전압 정보 요청 신호가 수신되는지 식별할 수 있다(S810). 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 센서 장치(300)에서 수행되는 페어링에 기반하여, 상기 센서 장치(300)로부터 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 수신할 수 있다. 상기 전압 정보 요청 신호는 게이트웨이(110)가 상기 전압 정보 요청 신호를 수신하는 시각(time)과 상기 노드의 전압 샘플링이 시작되는 시각(time) 간의 시간 차이를 나타내는 정보를 요청하는 신호이다. 예를 들면, 상기 전압 정보 요청 신호는 전류 샘플링이 시작되는 제로-크로스(zero-cross) 시점에 대한 정보, 상기 전류 샘플링이 끝나는 시점에 대한 정보, 및 상기 전압 정보 요청 신호가 게이트웨이(110)로 전달되는데 소요되는 시간(예: 수 ms)에 대한 정보 중 적어도 일부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 전압 샘플링을 시작할 수 있다(S812). 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 센서 장치(300)로부터 전송된 전압 정보 요청 신호의 수신에 기반하여, 노드에 대한 전압 샘플링을 시작할 수 있다. 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 전압 정보 요청 신호가 수신되면, 상기 노드에 대한 전압 샘플링을 시작할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 요청이 수신된 시각과 상기 전압 샘플링의 시작 시간 간의 시간차를 계산하여 샘플링 지연 시간을 획득할 수 있다(S814). 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 요청이 수신되면 타이머를 동작시키고, 상기 전압 샘플링이 시작되는 시간을 체크하여, 상기 샘플링 지연 시간을 획득할 수 있다. 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 전압 정보 요청 신호 및 상기 전압 샘플링에 기반하여 상기 요청이 수신된 시각과 상기 전압 샘플링의 시작 시간 간의 차이를 계산할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 획득된 지연 시간을 포함하는 응답 신호를 생성하여 센서 장치로 전송할 수 있다(S816). 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 차이 값을 포함하는 응답 신호를 생성할 수 있다. 상기 응답 신호는 상기 노드에 대한 전압 샘플링에 대한 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부를 포함할 수 있다. 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 전압 샘플링이 종료되면, 상기 전압 정보 요청 신호에 대한 응답 신호를 센서 장치로 전송할 수 있다. 상기 프로세서(230)는 전압 정보 요청 신호를 전송하는 적어도 하나의 센서 장치로 응답 신호를 전송할 수 있다. 상기 응답 신호는 해당 노드의 전압에 대한 정보 및 시간 차이에 대한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 상기 센서 장치로부터 유효 전력 값이 수신되는지 식별할 수 있다(S818). 상기 응답 신호의 전송에 기반하여, 센서 장치(300)로부터 유효 전력이 수신되는지 식별할 수 있다. 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 미리 설정된 시간(예: 2초)마다 센서 장치(300)가 전송하는 유효 전력 값을 수신할 수 있다.
일 실시 예에 따르면, 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 노드에서의 소비 전력을 계산하여 서버로 전송할 수 있다(S820). 상기 게이트웨이(110)(예: 프로세서(230))는 각 센서 장치로부터 수신된 유효 전력을 이용하여 각 센서 장치에 연결된 노드가 실제로 소비하는 전력을 계산하고, 계산된 소비 전력을 서버(예: 웹 서버)로 전송할 수 있다. 상기 게이트웨이와 상기 서버는 서브 기가(예: 1GHz) 통신을 수행하거나, 또는 WiFi 통신을 수행할 수 있다.
이상에서 상술한 각각의 순서도에서의 각 단계는 도시된 순서에 무관하게 동작될 수 있거나, 또는 동시에 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 적어도 하나의 구성 요소와, 상기 적어도 하나의 구성 요소에서 수행되는 적어도 하나의 동작은 하드웨어 및/또는 소프트웨어로 구현 가능할 수 있다.
이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다.
110: 홈 에너지 관리 장치 300: 센서 장치
311: 통신부 312: 프로세서
313: 메모리

Claims (20)

  1. 유효 전력을 측정하는 센서 장치에 있어서,
    통신부;
    메모리; 및
    상기 통신부, 및 상기 메모리와 전기적으로 연결되는 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    상기 센서 장치와 연결된 노드와의 연결에 기반하여 상기 노드로 공급되는 전류에 대한 전류 샘플링을 시작하고,
    상기 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 상기 통신부를 통해 게이트웨이로 전송하고,
    상기 전송된 전압 정보 요청 신호에 응답하여, 상기 게이트웨이로부터 응답 신호를 상기 통신부를 통해 수신하고,
    상기 수신된 응답 신호에 포함된 시간차 정보를 획득하여 상기 노드에 대한 유효 전력을 계산하고,
    상기 계산된 유효 전력을 상기 통신부를 통해 상기 게이트웨이로 전송하도록 설정된 센서 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 획득된 시간차 정보에 기반하여 상기 노드에 대한 전류, 및 전압 간의 시간차를 동기화하여 상기 유효 전력을 계산하도록 설정된 센서 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 응답 신호에 포함된 상기 노드에 대한 전압 샘플링의 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부에 기반하여, 상기 노드에 대한 전압의 파형을 복원하도록 설정된 센서 장치.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복원된 전압의 파형을 상기 노드에 대한 전류의 파형에 매칭하여 상기 유효 전력을 계산하도록 설정된 센서 장치.
  5. 제4 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 복원된 전압의 위상과 상기 노드에 대한 전류의 위상이 일치하는지 식별하고,
    상기 복원된 전압의 위상과 상기 노드에 대한 전류의 위상이 일치하지 않는 경우, 상기 노드에 대한 전류의 위상을 상기 복원된 전압의 적어도 하나의 위상에 대응되도록 매칭시키도록 설정된 센서 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 매칭에 기반하여 상기 복원된 전압의 적어도 하나의 위상 각각에 대한 유효 전력을 계산하고,
    상기 각각 계산된 유효 전력의 최대 값을 상기 노드에서의 유효 전력으로 판단하도록 설정된 센서 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 게이트웨이로부터 제어 신호의 수신에 기반하여 상기 전류 샘플링을 시작하도록 설정된 센서 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전류 샘플링이 종료되는 시각에 상기 전압 정보 요청 신호를 상기 게이트웨이로 전송하며,
    상기 전압 정보 요청 신호는,
    상기 게이트웨이가 상기 전압 정보 요청 신호를 수신하는 시각과 상기 전압 샘플링이 시작되는 시각 간의 시간차이에 대한 정보를 요청하는 신호인 센서 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 응답 신호는,
    상기 전압 정보 요청 신호가 수신된 시각에 대한 정보, 상기 전압 샘플링의 시작 시각(time)에 대한 정보, 상기 전압 샘플링의 시간(time period)에 대한 정보, 상기 전압의 주파수에 대한 정보, 상기 전압의 진폭에 대한 정보, 및 상기 전압의 위상에 대한 정보 중 적어도 일부를 포함하는 센서 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 전류 샘플링의 시작에 따른 유효 전력의 전송을 미리 설정된 시간 단위로 주기적으로 전송하도록 설정된 센서 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 계산된 유효 전력에 대한 정보를 상기 메모리에 저장하고,
    상기 저장된 유효 전력에 대한 정보를 상기 전류 샘플링에 후속하는 다음 전류 샘플링에 기반한 전압 정보 요청 신호에 포함하여 상기 게이트웨이로 전송하도록 설정된 센서 장치.
  12. 유효 전력을 획득하는 게이트웨이에 있어서,
    통신부;
    메모리; 및
    상기 통신부, 및 상기 메모리와 전기적으로 연결된 프로세서를 포함하며,
    상기 프로세서는,
    센서 장치로부터 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 상기 통신부를 통해 수신하고,
    상기 전압 정보 요청 신호의 수신에 기반하여, 상기 노드에 대한 전압 샘플링을 시작하고,
    상기 전압 정보 요청 신호가 수신된 시각과 상기 전압 샘플링의 시작 시각 간의 시간차를 계산하여 상기 전압 샘플링의 지연 시간을 획득하고,
    상기 획득된 지연 시간에 대한 정보를 포함하는 응답 신호를 생성하고,
    상기 생성된 응답 신호를 상기 통신부를 통해 상기 센서 장치로 전송하고,
    상기 응답 신호의 전송에 기반하여, 상기 센서 장치로부터 유효 전력에 대한 정보를 상기 통신부를 통해 수신하도록 설정된 게이트웨이.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 프로세서는,
    상기 수신된 유효 전력에 기반하여, 상기 노드에서 소비되는 소비 전력을 계산하도록 설정된 게이트웨이.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 응답 신호는,
    상기 전압 정보 요청 신호가 수신된 시각, 상기 전압 샘플링이 시작된 시각, 상기 전압 샘플링에 대한 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부를 포함하는 게이트웨이.
  15. 센서 장치의 유효 전력 측정 방법에 있어서,
    상기 센서 장치와 연결된 노드와의 연결에 기반하여 상기 노드로 공급되는 전류에 대한 전류 샘플링을 시작하는 과정;
    상기 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 게이트웨이로 전송하는 과정;
    상기 전송된 전압 정보 요청 신호에 응답하여, 상기 게이트웨이로부터 응답 신호를 수신하는 과정;
    상기 수신된 응답 신호에 포함된 시간차 정보를 획득하여 상기 노드에 대한 유효 전력을 계산하는 과정; 및
    상기 계산된 유효 전력을 상기 게이트웨이로 전송하는 과정을 포함하는 유효 전력 측정 방법.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 유효 전력을 계산하는 과정은,
    상기 획득된 시간차 정보에 기반하여 상기 노드에 대한 전류, 및 전압 간의 시간차를 동기화하여 상기 유효 전력을 계산하는 과정을 포함하는 유효 전력 측정 방법.
  17. 제15 항에 있어서,
    상기 전류 샘플링이 종료되는 시각에 상기 전압 정보 요청 신호를 상기 게이트웨이로 전송하는 과정을 더 포함하며,
    상기 전압 정보 요청 신호는,
    상기 게이트웨이가 상기 전압 정보 요청 신호를 수신하는 시각과 상기 전압 샘플링이 시작되는 시각 간의 시간차이에 대한 정보를 요청하는 신호인 유효 전력 측정 방법.
  18. 제15 항에 있어서,
    상기 계산된 유효 전력에 대한 정보를 메모리에 저장하는 과정; 및
    상기 저장된 유효 전력에 대한 정보를 상기 전류 샘플링에 후속하는 다음 전류 샘플링에 기반한 전압 정보 요청 신호에 포함하여 상기 게이트웨이로 전송하는 과정을 더 포함하는 유효 전력 측정 방법.
  19. 게이트웨이의 유효 전력 획득 방법에 있어서,
    센서 장치로부터 노드에 대한 전압 정보 요청 신호를 수신하는 과정;
    상기 전압 정보 요청 신호의 수신에 기반하여, 상기 노드에 대한 전압 샘플링을 시작하는 과정;
    상기 전압 정보 요청 신호가 수신된 시각과 상기 전압 샘플링의 시작 시각 간의 시간차를 계산하여 상기 전압 샘플링의 지연 시간을 획득하는 과정;
    상기 획득된 지연 시간에 대한 정보를 포함하는 응답 신호를 생성하는 과정;
    상기 생성된 응답 신호를 상기 센서 장치로 전송하는 과정; 및
    상기 응답 신호의 전송에 기반하여, 상기 센서 장치로부터 유효 전력에 대한 정보를 수신하는 과정을 포함하는 유효 전력 획득 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 응답 신호는,
    상기 전압 정보 요청 신호가 수신된 시각, 상기 전압 샘플링이 시작된 시각, 상기 전압 샘플링에 대한 지연 시간, 전압의 주파수, 진폭 및 위상 중 적어도 일부를 포함하는 유효 전력 획득 방법.
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