KR20220088572A - Smart Home, Operating System Using Energy Harvesting ,ESS and the Internet of Things - Google Patents
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Abstract
본 발명은 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 생산에너지를 ESS에 저장, 가정내 생산에너지와 사용에너지 전기 정보를 IOT와 사용자의 스마트폰에 전달후 스마트홈 운영 시스템이 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 에너지하베스팅 기술로 에너지를 얻는 단계, 얻은 에너지를 에너지 저장 시스템(ESS)에 저장하는 단계, 에너지하베스팅으로 얻은 에너지와 ESS에 저장된 에너지를 사물인터넷(IOT)에 보내는 단계, 집의 에너지 사용량을 IOT에 보내는 단계, 이를 얻은 IOT가 머신러닝 기술을 이용해 에너지 생산, 사용량을 분석하는 단계, 집내 거주자의 이동량이 많은 곳에 분석한 결과를 음성과 이미지로 알려주는 단계로 구성되어 있는 것이 특징이다.The present invention relates to a smart home operating system using energy harvesting and ESS and the Internet of Things, and more specifically, storing the produced energy in the ESS, and transmitting the electricity information of the produced energy and used energy in the home to the IOT and the user's smartphone. After that, it relates to a smart home operating system.
To this end, the present invention includes the steps of obtaining energy through energy harvesting technology, storing the obtained energy in an energy storage system (ESS), sending the energy obtained through energy harvesting and energy stored in the ESS to the Internet of Things (IOT); It consists of a step of sending the energy use of the house to the IOT, a step where the obtained IOT analyzes energy production and usage using machine learning technology, and a step that notifies the result of the analysis by voice and image to a place where there is a lot of movement of residents in the house. is characterized.
Description
본 발명은 에너지하베스팅과 에너지저장기술(ESS)와 사물인터넷(IOT)을 이용한 스마트 홈 운영 시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에너지하베스팅을 통한 에너지 생산뿐만 아니라, 실시간 소비전력 및 실시간 전력 생산량을 IOT기술을 통해 디스플레이화 하여 거주자들에게 알려줌으로 거주자들이 소비 전력량을 인지하고 ESS에 저장된 전력을 이용해 스마트 홈 내 전체 전력을 관리할 수 있는 시스템에 관한 것이다. The present invention relates to a smart home operating system using energy harvesting, energy storage technology (ESS) and Internet of Things (IOT), and more particularly, not only energy production through energy harvesting, but also real-time power consumption and real-time power production It is related to a system that allows residents to recognize the amount of power consumed by displaying them through IOT technology and then use the power stored in the ESS to manage the total power in the smart home.
세상에 존재하는 유형 혹은 무형의 객체들이 다양한 방식으로 서로 연결되어 새로운 서비스를 제공하는 기술인 사물인터넷 기술, 가정 내에 있는 각종 사물들을 연결해 전기사용 정보를 주고받는 종래의 기술 이는 가정 내의 전력 소비량을 알아낼 수 있지만 이를 분석하고 예측하는 데에는 한계가 있다. Internet of Things (IoT), a technology that provides new services by connecting tangible or intangible objects existing in the world to each other in various ways; There is a limit to analyzing and predicting this.
가정 내 가장 보편적인 에너지하베스팅 기술인 태양광발전은 날씨, 일조량 등 집 외부의 환경에 의해 결정되기에 거주자의 통제 밖이며 고정적이지 않은 한계가 있다. Solar power generation, the most common energy harvesting technology in the home, is determined by the environment outside the house such as weather and sunlight, so it is outside the control of residents and has non-fixed limitations.
따라서 본 발명의 목적은 전술된 바와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 홈 내 전체 및 개별 소비전력과 생산전력을 미러링하고, 이를 스마트폰, 홈 디스플레이, 스피커를 통해 제공함으로써, 거주자의 에너지 인식개선과 에너지 절약을 유도하고 사물인터넷을 기반으로 홈 내의 전력을 관리 및 생산을 하여 전력 체계를 운영하는 스마트 홈 에너지 운영시스템 및 방법을 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to solve the problems of the prior art as described above, by mirroring the total and individual power consumption and production power in the home and providing it through a smart phone, home display, or speaker, thereby providing energy for residents To provide a smart home energy operating system and method for inducing awareness improvement and energy saving, and managing and producing power in the home based on the Internet of Things to operate the power system.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시 예에 따른 스마트 홈 에너지 운영시스템은 집 내, 외부에 압전소자, 열전소자 같은 에너지하베스팅 기술을 설치하여 거주자의 통제를 통해 에너지를 생산하고 생산된 에너지를 ESS에 저장하고, 생산 정보를 IOT기기에 전송을 하고, 집의 모든 전력사용량을 IOT기기에 전송하고, 정보를 받은 중앙데이터 처리장치에서 머신러닝을 통해 에너지의 생산, 소비량을 예측하여 거주자의 스마트폰, 홈 내 디스플레이, 스피커에 음성화와 이미지화 하여 정보를 전달하고, 정보를 받은 거주자는 스마트폰을 통해 IOT기기를 조정시키는 홈 에너지 서버를 포함한다.The smart home energy operating system according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is to install energy harvesting technology such as piezoelectric elements and thermoelectric elements inside and outside the house to produce energy through the control of residents and to use the produced energy. It stores in ESS, transmits production information to IOT devices, transmits all electricity consumption in the house to IOT devices, and predicts energy production and consumption through machine learning from the central data processing device that received the information to create smart residents’ smart Information is delivered by voice and image to phone, home display, and speaker, and the resident who receives the information includes a home energy server that controls IOT devices through a smartphone.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 스마트 홈 에너지 운영시스템에 의하면, 집 내 에너지 생산, 소비량을 스마트폰, 홈 내 디스플레이를 통해 미러링하고, 이를 통해 거주자의 에너지 인식개선과 에너지 절약을 유도하고, 사물인터넷을 기반으로 에너지를 관리하는 효과가 있다. As described above, according to the smart home energy operating system according to the present invention, the energy production and consumption in the house is mirrored through the smartphone and the display in the home, thereby inducing improvement of energy awareness and energy saving of the occupants, and It has the effect of managing energy based on the Internet.
더 나아가 ESS에 저장된 전기에너지를 구입, 판매하여 새로운 사업 시장을 개척하는 기대가 있다.Furthermore, there is an expectation of pioneering a new business market by purchasing and selling electric energy stored in ESS.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템의 전체 구성을 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 전체적인 전산 처리 과정을 간략히 글을 통해 나타낸 블록도이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지하베스팅과 ESS기술의 전산 처리과정을 도시한 블록도이다.
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지하베스팅 기술의 설치방안 예를 나타낸 도면이다. 1 is a block diagram showing the overall configuration of a smart home operating system using energy harvesting, ESS, and the Internet of Things according to an embodiment of the present invention.
2 is a block diagram schematically showing the overall computational processing process according to an embodiment of the present invention.
3 is a block diagram illustrating a computational process of energy harvesting and ESS technology according to an embodiment of the present invention.
4 is a view showing an example of an installation method of energy harvesting technology according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 상세히 설명한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail based on the accompanying drawings.
실시 예를 설명함에 있어서 본 발명이 속하는 기술 분야에 익히 알려져 있고 본 발명과 직접적으로 관련이 없는 기술 내용에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 실질적으로 동일한 구성과 기능을 가진 구성 요소들에 대해서는 상세한 설명을 생략하도록 한다.In describing the embodiments, descriptions of technical contents that are well known in the technical field to which the present invention pertains and are not directly related to the present invention will be omitted. In addition, detailed description of components having substantially the same configuration and function will be omitted.
마찬가지의 이유로 첨부 도면에 있어서 구성요소는 과장되거나 생략되거나 또는 개략적으로 도시화 되어있으며, 각 구성요소의 크기는 실제 크기를 전적으로 반영하는 것이 아니다. 따라서 본 발명은 첨부한 도면에 그려진 상대적인 크기나 간격에 의해 제한 되어지지 않는다. For the same reason, components in the accompanying drawings are exaggerated, omitted, or schematically illustrated, and the size of each component does not fully reflect the actual size. Therefore, the present invention is not limited by the relative size or spacing drawn in the accompanying drawings.
이하, 본 발명에 따른 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템의 실시예를 도면을 참조하여 설명하기로 한다. Hereinafter, an embodiment of a smart home operating system using energy harvesting and ESS and the Internet of Things according to the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템의 전체 구성을 도시한 블록도이다. 도1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템은 홈 에너지 서버(1), 머신러닝을 탑제한 전산처리장치(2), 에너지하베스팅 시스템(3), ESS장치(4), 멀티콘센트(5), 스마트폰(6), 사물인터넷(7), 전선(8), 음성, 이미지 데이터(9), 거주자(10)을 포함하여 구성될 수 있다.1 is a block diagram showing the overall configuration of a smart home operating system using energy harvesting, ESS, and the Internet of Things according to an embodiment of the present invention. As shown in Fig. 1, the smart home operating system using energy harvesting, ESS and IoT according to an embodiment of the present invention includes a home energy server (1), a computerized processing unit (2) equipped with machine learning, and energy Includes harvesting system (3), ESS device (4), multi-outlet (5), smartphone (6), Internet of Things (7), electric wire (8), voice and image data (9), resident (10) can be configured.
도 2은 본 발명의 실시 예에 전체적인 전산 처리 과정을 간략히 글을 통해 나타낸 블록도이다. 도 1과 2를 참조하면, 멀티콘센트(5)에 IOT기술을 가정에서 사용되는 모든 전력을 15분 간격으로 각 멀티콘센트에서 측정하여 전산처리장치(2)로 보내고 에너지하베스팅시스템(3)을 통해서 얻은 전기들을 ESS장치(4)에 저장을 하고 ESS장치는 IOT기술을 이용하여 15분 간격으로 생산된 전력을 측정하여 IOT기술을 통해 전산처리장치(2)로 보낸다. 2 is a block diagram schematically showing the overall computational processing process in an embodiment of the present invention. 1 and 2, IOT technology to the multi-outlet (5) measures all power used at home at 15-minute intervals, sends it to the computer processing unit (2), and sends the energy harvesting system (3) The electricity obtained through the process is stored in the ESS device 4, and the ESS device measures the generated power at 15-minute intervals using IOT technology and sends it to the
상기 전산처리 장치(2)는 멀티콘센트(5)와 ESS장치(4)에서 얻은 정보들과 머신러닝을 통해 도출해낸 정보들을 홈 에너지 서버(1)에 전선연결(7)을 통해 전달을 한다.The computerized processing device (2) transmits information obtained from the multi-outlet (5) and the ESS device (4) and information derived through machine learning to the home energy server (1) through a wire connection (7).
상기 홈 에너지 서버(1)는 얻은 정보들을 사물인터넷(7)망을 통해서 거주자의 스마트폰(6)에 전달을 하고 홈 내에서는 거주자의 집 이동량과 분포도를 파악해 이동량과 분포도가 많은 곳에 얻은 정보들을 음성, 이미지데이터(9)화 하여 거주자(10)에게 전달을 한다.The
상기 거주자(10)는 에너지 사용 경각심을 인지하고 홈 내 에너지 체계를 스마트폰(6)을 통해서 원격 조종을 할 수 있다.The resident 10 can recognize the alertness of energy use and remotely control the energy system in the home through the
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 에너지하베스팅과 ESS기술의 전산 처리과정을 도시한 블록도이다. 도 3을 참조하면, 가정내 에너지하베스팅 기술은 태양광에너지(12), 풍력에너지(13), 압전소자(14), 열전소자(15), 정전기소자(16)로 구성된 것이 특징이다. 도 3을 참조하면, ESS장치(11)와 모든 에너지하베스팅 기술은 전선으로 연결되어 있어 에너지하베스팅을 통해 생산된 에너지가 상시 ESS시스템에 저장된다.3 is a block diagram illustrating a computational process of energy harvesting and ESS technology according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3 , the home energy harvesting technology is characterized in that it is composed of
또한 ESS장치(14)에는 전류측정기가 있어 15분 간격으로 생성, 저장된 에너지가 측정된다.In addition, there is a current meter in the
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 에너지하베스팅 기술의 설치방안 예를 나태낸 도면이다. 도 4를 참조하면 집의 구조도 예시(20)를 통해서 집의 전체적인 구조에 대해 알 수 있고, 압전소자 설치위치(21)를 통해서 압전소자(4)가 집의 모든 바닥에 설치된 것을 알 수 있다. 따라서 집의 거주자의 거동에 따라서 어디서든 전기를 생산할 수 있다. 4 is a view showing an example of an installation method of energy harvesting technology according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 4 , it can be known about the overall structure of the house through the example 20 of the structure diagram of the house, and it can be seen that the piezoelectric element 4 is installed on all floors of the house through the piezoelectric element installation location 21 . . Therefore, electricity can be produced anywhere according to the behavior of the occupants of the house.
정전기소자 설치위치(22)를 통해서 정전기소자(16)가 집의 문에 설치된 것을 알 수 있다. 따라서 문에 설치된 정전기소자(16)를 통해서 거주자가 방을 이동할 때 정전기를 통해서 전기를 생산할 수 있다.It can be seen that the
열전소자 설치위치(23)를 통해서 열전소자(15)가 부엌과 발코니에 설치된 것을 알 수 있다. 따라서 부엌과 발코니에 설치된 열전소자(15)를 통해서 열의 차이가 자주 발생하는 곳인 부엌과 발코니에서 전기가 생산될 수 있다. It can be seen that the
이하 도 1, 2, 3, 4과 상시 설명을 통해서 알 수 있듯 모든 사물들은 IOT기술과 전선을 통해서 소통한다. As can be seen through Figs. 1, 2, 3, and 4 below, all objects communicate through IOT technology and wires.
이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따른 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템에 의하면, 홈 내 전체 전체 및 개별 요소 별 소비전력을 실시간 미터링하고, 이를 스마트폰과 디스플레이를 통해 제공함으로써, 거주자의 능동적인 전력 절약을 유도하고, IOT기반으로 대기 전력 및 사용 중 낭비전력을 편리하게 관리할 수 있다.As described above, according to the smart home operating system using energy harvesting and ESS and the Internet of Things according to the present invention, the total and individual power consumption in the home is metered in real time and provided through a smartphone and a display. , it induces active power saving of residents and conveniently manages standby power and wasted power during use based on IOT.
한편, 본 명세서와 도면을 통해 본 발명의 바람직한 실시 예들에 대하여 설명하였으며, 비록 특정 용어들이 사용되었으나 이는 단지 본 발명의 기술 내용을 쉽게 설명하고 발명의 이해를 돕기 위한 일반적인 의미에서 사용 된 것일 뿐, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 발명된 실시 예외에도 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 번형 예들이 실시 가능하다는 것은 볼 발명이 속하는 기술분야에서 동상의 지식을 가진 자에게 명한 것이다. On the other hand, preferred embodiments of the present invention have been described through the present specification and drawings, and although specific terms are used, these are only used in a general sense to easily explain the technical content of the present invention and help the understanding of the present invention, It is not intended to limit the scope of the present invention. It is commanded to a person with the same knowledge in the technical field to which the ball invention pertains that other modified examples based on the technical idea of the present invention can be implemented even in the implementation exceptions invented here.
Claims (5)
개별 콘센트별로 소비전력 및 대기전력을 측정하는 전류센서를 구비하여 IOT기술을 통해 상기 전류 센서의 정보를 중앙처리 장치;에 전송하고, 중앙처리 장치는 이를 받아 거주자의 스마트폰에으로 정보를 전송하는 에너지 서버;를 포함하는 것을 특징으로 하는, 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템.In the smart home operating system using energy harvesting and ESS and the Internet of Things,
Equipped with a current sensor that measures power consumption and standby power for each outlet, and transmits the information of the current sensor to the central processing unit through IOT technology, and the central processing unit receives it and transmits the information to the resident's smartphone Energy server; Smart home operating system using energy harvesting and ESS and Internet of Things, characterized in that it includes.
각 분기회로별 15분 단위로 소비전력을 측정을 위한 전류센서;
상기 에너지 서버로부터 각 콘센트 및 전체 에너지 소비 정보와 에너지하베스팅 장치;를 통한 에너지 생산 및 저장 정보를 수신하여 표시하는 디스플레이; 및 홈 에너지 관리 어플리케이션이 활성화되고, 이에 홈 에너지 소비 및 생산 정보를 수신하여 표시하고, 상기 멀티 콘센트에 대한 상기 정책 프로파일을 능동적으로 입력가능한 단말기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템. The method of claim 1,
a current sensor for measuring power consumption in units of 15 minutes for each branch circuit;
a display for receiving and displaying each outlet and total energy consumption information and energy production and storage information through the energy harvesting device from the energy server; and a terminal capable of activating the home energy management application, receiving and displaying home energy consumption and production information, and actively inputting the policy profile for the multi-outlet Energy harvesting and ESS and Smart home operating system using the Internet of Things.
복수개의 개별 콘센트;
상기 개별 콘센트별로 사용 전력을 검출하기 위한 전류 센서;
무선 HSN(Home sensor network)를 구성하며, 상기 전류센서를 통해 검출된 전류값을 머신러닝 하여 상기 홈 에너지 서버로 전송하는 중앙처리 장치; 및
상기 홈 에너지 서버의 커맨드에 따라 상기 콘센트 개폐를 제어하는 제어부;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템.According to claim 1, wherein the multi-outlet,
a plurality of individual outlets;
a current sensor for detecting power used for each of the individual outlets;
a central processing unit that configures a wireless home sensor network (HSN), performs machine learning on a current value detected through the current sensor, and transmits it to the home energy server; and
A smart home operating system using energy harvesting, ESS and the Internet of Things, characterized in that it comprises;
거주자의 거동에 따른 압력에 따라 전력이 발생하는 압전소자; 및 문 지방에 설치하여 지나다니거나 문을 여닫을 때 전력이 발생하는 정전기소자; 및 부엌과 발코니에 설치하여 열에너지에 따라 전력이 발생하는 열전소자; 및 태양광 에너지에 따라 전력을 생산하는 태양광 발전기; 및 바람에 따라 전력을 생산하는 풍력 발전기;로 구성하며, 생산된 에너지를 ESS장치;에 저장하고 ESS장치에 저장된 에너지를 중앙처리 장치로 전송하는 것을 특징으로 하는, 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템.According to claim 2, Energy harvesting device;
a piezoelectric element that generates electric power according to the pressure according to the behavior of a resident; and an electrostatic device installed in a door area to generate electricity when passing or opening and closing a door; and thermoelectric elements installed in kitchens and balconies to generate power according to thermal energy; and a photovoltaic generator for generating electric power according to solar energy; and a wind power generator that generates electric power according to the wind, and stores the produced energy in an ESS device and transmits the energy stored in the ESS device to a central processing device. Smart home operating system using
상기 센서정보의 수신 및 제어를 위한 인터페이스;
각 전자기기들과 멀티콘센트와 ESS장치와 에너지 서버를 연결하는 IOT 장치;
상기 ESS장치로부터 받은 정보와 상기 멀티콘센트로부터 받은 정보를 정보를 머신러닝 하는 정보처리장치;
및 스마트폰앱을 통한 사용자인터페이스를 제공하는 웹/앱인터페이스;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는, 에너지하베스팅과 ESS와 사물인터넷을 이용한 스마트 홈 운영 시스템.
The method of claim 1 , wherein the energy server comprises:
an interface for receiving and controlling the sensor information;
IOT device that connects each electronic device, multi-outlet, ESS device, and energy server;
an information processing device for machine learning the information received from the ESS device and the information received from the multi-outlet;
and a web/app interface that provides a user interface through a smartphone app; a smart home operating system using energy harvesting and ESS and the Internet of Things, characterized in that it comprises a.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200178648A KR20220088572A (en) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Smart Home, Operating System Using Energy Harvesting ,ESS and the Internet of Things |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020200178648A KR20220088572A (en) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Smart Home, Operating System Using Energy Harvesting ,ESS and the Internet of Things |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20220088572A true KR20220088572A (en) | 2022-06-28 |
Family
ID=82268612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020200178648A KR20220088572A (en) | 2020-12-18 | 2020-12-18 | Smart Home, Operating System Using Energy Harvesting ,ESS and the Internet of Things |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20220088572A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102603397B1 (en) | 2023-07-13 | 2023-11-17 | 주식회사 해피전자 | Method, device and system for providing remote control platform service based on internet of things using energy harvesting |
-
2020
- 2020-12-18 KR KR1020200178648A patent/KR20220088572A/en unknown
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102603397B1 (en) | 2023-07-13 | 2023-11-17 | 주식회사 해피전자 | Method, device and system for providing remote control platform service based on internet of things using energy harvesting |
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