KR20240029604A - Optimal design system for heating and cooling system using big data and artificial intelligence and method therefor - Google Patents

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KR20240029604A
KR20240029604A KR1020220106626A KR20220106626A KR20240029604A KR 20240029604 A KR20240029604 A KR 20240029604A KR 1020220106626 A KR1020220106626 A KR 1020220106626A KR 20220106626 A KR20220106626 A KR 20220106626A KR 20240029604 A KR20240029604 A KR 20240029604A
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박봉태
황동곤
진정탁
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(주)우원엠앤이
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Abstract

본 발명은 건축 정보, 설비 정보 기반 에너지 사용량, 탄소 배출량에 대해 AI 기술을 활용하여 최적화 대상인 냉난방 설비 조합을 출력한다. 또한, 본 발명은 에너지 사용량, 탄소 배출량의 센서값 판단에 신경망을 이용한 딥러닝 알고리즘을 수행하고, 신경망 학습에 훈련 데이터를 이용하고, 시험 데이터로 신경망 성능을 검증하고, 샘플링 데이터에 대한 예측 결과를 사용자에게 알림으로써 사용자가 하드웨어 고장, 데이터 오류, 데이터 변화에 대응한다.The present invention uses AI technology for energy usage and carbon emissions based on building information and facility information to output a combination of heating and cooling equipment that is subject to optimization. In addition, the present invention performs a deep learning algorithm using a neural network to determine sensor values of energy usage and carbon emissions, uses training data to learn the neural network, verifies the performance of the neural network with test data, and provides prediction results for sampling data. Notifies users so they can respond to hardware failures, data errors, and data changes.

Description

빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법{OPTIMAL DESIGN SYSTEM FOR HEATING AND COOLING SYSTEM USING BIG DATA AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND METHOD THEREFOR}Optimal design system and method for cooling and heating system using big data and AI {OPTIMAL DESIGN SYSTEM FOR HEATING AND COOLING SYSTEM USING BIG DATA AND ARTIFICIAL INTELLIGENCE AND METHOD THEREFOR}

본 발명은 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉난방 시스템을 최적 설계하고, 빅데이터 및 AI를 활용한 분석 기술의 성능을 높이고, 시스템 오류를 최소화하고, 시스템 성능을 극대화하는 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an optimal design system and method for a cooling and heating system using big data and AI, and more specifically, to optimally design a cooling and heating system, improve the performance of analysis technology using big data and AI, and prevent system errors. It is about an optimal design system and method for cooling and heating systems using big data and AI that minimize and maximize system performance.

본 발명에 관련된 종래기술로, 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈, 건축물의 전생애 에너지 평가 시스템, 건축물의 운영단계 에너지사용량 및 이산화탄소 배출량 평가 프로세서를 예로 들 수 있다. 특허문헌 1 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈은 3D 환경하에서 사용자가 용이하게 건축물의 구성재를 선택하여 건축물을 설계할 수 있고, 설계된 건축물의 각 구역별 에너지 성능평가를 용이하게 할 수 있다. 또한, 특허문헌 2 신재생 에너지를 적용하여 에너지를 절약하기 위한 건축물의 전생애 에너지 평가 시스템과 그 방법은 사용자로부터 에너지 소비량 및 이산화탄소 배출량을 산출하기 위한 데이터를 입력받고, 실제 물량 산출표의 단위 면적당 각 자재별 물량 산출량에 따른 에너지 소비량을 산출하고, 자재 운송시 에너지 소비량과 이산화탄소 배출량, 건설 기계의 에너지 소비량과 이산화탄소 배출량 및 콘크리트 타설시 펌프카의 에너지 소비량과 이산화탄소 배출량을 산출하고, 사용자의 입력에 따라 건물을 공조 공간 또는 비공조 공간으로 조닝하고, 조닝된 공조 공간 또는 비공조 공간 각각에 대한 냉난방 기기, 급탕 부하, 조명 기기의 에너지 소비량과 이산화탄소 배출량을 각각 산출한다. 또한, 특허문헌 3 건축물 전 생애주기 에너지사용량 및 이산화탄소 배출량 평가 프로그램 개발을 위한 건축물의 운영단계 에너지사용량 및 이산화탄소 배출량 평가 프로세스는 건축물 전 생애주기인 설계단계, 시공단계, 운영/유지단계, 해체/폐기단계 중에서 운영단계의 에너지소비량 및 그에 따른 이산화탄소 배출량 산출 프로세스를 구축함으로서, 환경평가 프로그램에 적용할 수 있다.Conventional technologies related to the present invention include, for example, a building design and energy performance evaluation module, a life-cycle energy evaluation system for a building, and a processor for evaluating energy consumption and carbon dioxide emissions in the operation stage of a building. Patent Document 1 The building design and energy performance evaluation module allows users to easily select building components to design a building in a 3D environment and facilitates energy performance evaluation for each section of the designed building. In addition, Patent Document 2, the whole-life energy evaluation system and method of a building for saving energy by applying new and renewable energy, receives data from the user to calculate energy consumption and carbon dioxide emissions, and calculates each unit area in the actual quantity calculation table. Calculate energy consumption according to the volume output for each material, calculate energy consumption and carbon dioxide emissions when transporting materials, energy consumption and carbon dioxide emissions of construction machinery, and energy consumption and carbon dioxide emissions of pump cars when pouring concrete, and calculate the energy consumption and carbon dioxide emissions of building buildings according to user input. Zone the zone into an air-conditioned space or a non-air-conditioned space, and calculate the energy consumption and carbon dioxide emissions of air-conditioning and heating equipment, hot water supply load, and lighting equipment for each of the zoned air-conditioning space or non-air-conditioning space. In addition, Patent Document 3, the energy consumption and carbon dioxide emissions evaluation process at the operation stage of a building for the development of a program to evaluate energy consumption and carbon dioxide emissions over the entire life cycle of a building is the entire life cycle of a building: design stage, construction stage, operation/maintenance stage, and dismantlement/disposal. It can be applied to the environmental assessment program by establishing a process to calculate energy consumption and corresponding carbon dioxide emissions in the operation stage among the stages.

종래기술에서 특허문헌 1 내지 3은 에너지 성능 평가, 탄소 배출량 최적화에 대해 빅데이터 및 AI를 활용한 분석 기술을 적용하지 않아서 지구 온난화 문제를 해결하지 못하는 문제점이 있다.In the prior art, Patent Documents 1 to 3 have the problem of not solving the global warming problem because they do not apply analysis technology using big data and AI for energy performance evaluation and carbon emissions optimization.

한국공개특허공보 제10-2011-0129172호 건축물 설계 및 에너지 성능평가모듈Korean Patent Publication No. 10-2011-0129172 Building design and energy performance evaluation module 한국공개특허공보 제10-2016-0056643호 신재생 에너지를 적용하여 에너지를 절약하기 위한 건축물의 전생애 에너지 평가 시스템과 그 방법Korean Patent Publication No. 10-2016-0056643 Life-cycle energy evaluation system and method for buildings to save energy by applying new and renewable energy 한국공개특허공보 제10-2015-0032952호 건축물 전 생애주기 에너지사용량 및 이산화탄소 배출량 평가 프로그램 개발을 위한 건축물의 운영단계 에너지사용량 및 이산화탄소 배출량 평가 프로세스Korea Patent Publication No. 10-2015-0032952 Energy consumption and carbon dioxide emissions evaluation process of the building operation stage for development of a building life cycle energy consumption and carbon dioxide emissions evaluation program

본 발명은 건축 정보, 설비 정보 기반 에너지 사용량, 탄소 배출량에 대해 AI 기술을 활용하여 최적화 대상인 냉난방 설비 조합을 출력하는 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.The purpose of the present invention is to provide a cooling and heating system optimal design system and method using big data and AI that outputs a combination of cooling and heating equipment to be optimized using AI technology for building information, facility information-based energy usage, and carbon emissions. do.

또한, 본 발명은 에너지 사용량, 탄소 배출량의 센서값 판단에 신경망을 이용한 딥러닝 알고리즘을 수행하고, 신경망 학습에 훈련 데이터를 이용하고, 시험 데이터로 신경망 성능을 검증하는 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention performs a deep learning algorithm using a neural network to determine sensor values of energy usage and carbon emissions, uses training data for neural network learning, and uses big data and AI to verify neural network performance with test data. Another purpose is to provide an optimal system design system and method.

또한, 본 발명은 샘플링 데이터에 대한 예측 결과를 사용자에게 알림으로써 사용자가 하드웨어 고장, 데이터 오류, 데이터 변화에 대응하는 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법을 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.In addition, the present invention provides a cooling and heating system optimal design system and method using big data and AI to respond to hardware failures, data errors, and data changes by notifying users of prediction results for sampling data. The purpose.

본 발명의 바람직한 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법은, 가상 건물 정보를 입력하여 건축정보, 냉난방 설비정보에 대응한 에너지 사용량, 탄소 배출량을 포함하는 건물 에너지 빅데이터를 구축하는 입력부(21); 상기 에너지 사용량, 상기 탄소 배출량을 포함하는 최적화 대상에 대해 AI 기술을 활용한 분석 로직을 수행하여 설비 시스템 최적안인 냉난방 설비 조합을 생성하는 분석부(22); 및 설비 시스템 최적안인 터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프를 포함하는 상기 냉난방 설비 조합을 출력하는 출력부(23);를 포함하는 것을 특징으로 한다.The optimal design system and method for a cooling and heating system using big data and AI of the present invention construct building energy big data including energy usage and carbon emissions corresponding to building information and cooling and heating equipment information by inputting virtual building information. an input unit (21); An analysis unit 22 that performs analysis logic using AI technology on optimization targets including the energy usage and carbon emissions to generate a combination of heating and cooling equipment that is the optimal facility system; and an output unit 23 that outputs a combination of the cooling and heating equipment including a turbo refrigerator, an absorption cold/heater, a gas boiler, a gas heat pump, a geothermal heat pump, and a pump, which is the optimal equipment system.

또한, 상기 입력부(21)는, 가상 건물 정보를 입력하여 건축정보(용도, 연면적, 층수, 건물 높이), 냉난방 설비정보(터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프)에 대응한 에너지 사용량(전기, 가스, 지역 난방, 총 사용량), 탄소 배출량(냉동기, 보일러, 공조기, 총 탄소 배출량)을 포함하는 건물 에너지 빅데이터를 구축하는 것을 특징으로 한다.In addition, the input unit 21 inputs virtual building information, such as architectural information (use, total floor area, number of floors, building height), cooling and heating equipment information (turbo refrigerator, absorption type cold and hot water heater, gas boiler, gas heat pump, geothermal heat pump, pump). It is characterized by constructing building energy big data that includes energy usage (electricity, gas, district heating, total usage) and carbon emissions (freezers, boilers, air conditioners, total carbon emissions) corresponding to ).

또한, 상기 분석부(22)가 이용하는 탄소 배출량 정보 정리 기준은, ① 냉난방 설비(냉동기, 보일러, 공조기 등)별 탄소배출량(tCO2eq/kW) 단위 정격 설비용량 대비 탄소배출량을 의미 = (운영 중 탄소배출량(tCO2eq) + 내재된 탄소배출량(tCO2eq)) ÷ 정격 설비용량(kW), ② 운영 중 탄소배출량 (tCO2eq) 설비 운영 중에 발생하는 탄소배출량 = 정격 운전 시 1차 에너지 소비량(MWh) x 전력 탄소배출계수(0.125 tc/MWh) x 이산화탄소 분자량/탄소분자량(44/12 CO2eq/C), ③ 내재된 탄소배출량(tCO2eq) 해당 설비를 생산하기 위해 생산과정에서 발생되는 탄소배출량과 투입된 모든 원재료들의 탄소배출량을 합산 = (생산자가 직접 통제하는 재화의 생산과정에서 발생되는 배출량(tCO2eq) + 설비의 생산 과정에서 사용한 원재료 양(kg) x 단위 질량당 원재료 탄소배출량(tCO2eq/kg))인 것을 특징으로 한다.In addition, the standard for organizing carbon emissions information used by the analysis unit 22 is: ① carbon emissions by heating and cooling equipment (refrigerator, boiler, air conditioner, etc.) (tCO2eq/kW), which means carbon emissions compared to the unit rated facility capacity = (carbon during operation) Emissions (tCO2eq) + Embedded carbon emissions (tCO2eq)) ÷ Rated facility capacity (kW), ② Carbon emissions during operation (tCO2eq) Carbon emissions generated during facility operation = Primary energy consumption during rated operation (MWh) x Power carbon Emission coefficient (0.125 tc/MWh) The sum of emissions = (emissions generated in the production process of goods directly controlled by the producer (tCO2eq) + amount of raw materials used in the production process of equipment (kg) x raw material carbon emissions per unit mass (tCO2eq/kg)) do.

또한, 상기 분석부(22)는, 건축 정보 또는 냉난방 설비 정보를 가상 건물 정보 그룹과 최적화 대상 그룹으로 나누고, 그룹 간의 최적화 비교에 선형 판별 분석(LDA), 로지스틱 회귀(LR), 지원 벡터 머신(SVM), 결정 트리(DT), k-최근접 이웃(KNN), 랜덤 포레스트(RF) 등 6가지 머신 러닝 알고리즘을 적용하는 것을 특징으로 한다.In addition, the analysis unit 22 divides the building information or heating and cooling equipment information into a virtual building information group and an optimization target group, and uses linear discriminant analysis (LDA), logistic regression (LR), and support vector machine ( It is characterized by applying six machine learning algorithms, including SVM), decision tree (DT), k-nearest neighbor (KNN), and random forest (RF).

또한, 제어부(5)는, 가상 건물 정보를 입력하여 건축정보(용도, 연면적, 층수, 건물 높이), 냉난방 설비정보(터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프)에 대응한 에너지 사용량(전기, 가스, 지역 난방, 총 사용량), 탄소 배출량(냉동기, 보일러, 공조기, 총 탄소 배출량)을 포함하는 건물 에너지 빅데이터를 구축하는 건물 에너지 데이터 입력 단계(S201); 에너지 사용량, 탄소 배출량을 포함하는 최적화 대상에 대해 AI 기술을 활용한 분석 로직을 수행하여 설비 시스템 최적안인 냉난방 설비 조합을 생성하는 데이터 분석 단계(S202); 및 설비 시스템 최적안인 터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프를 포함하는 냉난방 설비 조합을 출력하는 냉난방 설비 조합 출력 단계(S203);를 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the control unit 5 inputs virtual building information and provides architectural information (use, total floor area, number of floors, building height), cooling and heating equipment information (turbo refrigerator, absorption type cold and hot water heater, gas boiler, gas heat pump, geothermal heat pump, pump). Building energy data input step (S201) to construct building energy big data including energy usage (electricity, gas, district heating, total usage) and carbon emissions (freezer, boiler, air conditioner, total carbon emissions) corresponding to; A data analysis step (S202) in which analysis logic using AI technology is performed on optimization targets including energy usage and carbon emissions to create a combination of heating and cooling equipment that is the optimal facility system; and a cooling and heating equipment combination output step (S203) for outputting a combination of cooling and heating equipment including a turbo refrigerator, an absorption cold and hot water heater, a gas boiler, a gas heat pump, a geothermal heat pump and a pump, which is the optimal equipment system.

본 발명은 건축 정보, 설비 정보 기반 에너지 사용량, 탄소 배출량에 대해 AI 기술을 활용하여 최적화 대상인 냉난방 설비 조합을 출력함으로써 냉난방 시스템을 최적 설계하는 효과를 가질 수 있다.The present invention can have the effect of optimally designing a cooling and heating system by outputting a combination of cooling and heating equipment to be optimized using AI technology for energy usage and carbon emissions based on building information and equipment information.

또한, 본 발명은 에너지 사용량, 탄소 배출량의 센서값 판단에 신경망을 이용한 딥러닝 알고리즘을 수행하고, 신경망 학습에 훈련 데이터를 이용하고, 시험 데이터로 신경망 성능을 검증함으로써 빅데이터 및 AI를 활용한 분석 기술의 성능을 높이는 효과를 가질 수 있다.In addition, the present invention performs a deep learning algorithm using a neural network to determine sensor values of energy usage and carbon emissions, uses training data to learn the neural network, and verifies the performance of the neural network with test data, thereby analyzing big data and AI. It can have the effect of increasing the performance of the technology.

또한, 본 발명은 샘플링 데이터에 대한 예측 결과를 사용자에게 알림으로써 사용자가 하드웨어 고장, 데이터 오류, 데이터 변화에 대응함으로써 시스템 오류를 최소화하고, 시스템 성능을 극대화하는 효과를 가질 수 있다.In addition, the present invention can have the effect of minimizing system errors and maximizing system performance by notifying users of prediction results for sampling data so that users can respond to hardware failures, data errors, and data changes.

도 1은 본 발명 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템의 구성을 보인 블록도이다.
도 2는 도 1 냉난방 시스템 최적설계 시스템의 상세 구성을 보인 블록도이다.
도 3은 도 1 분석부의 신경망 동작을 보인 예시도이다.
도 4는 본 발명 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 방법의 동작을 보인 흐름도이다.
도 5는 본 발명을 설명하기 위한 데이터 오류를 검증하는 구성을 설명하는 예시도이다.
도 6은 본 발명을 설명하기 위한 하드웨어 자원과 운영체제, 코어인 제어부의 동작, 제어부 동작을 실행할 권한을 부여하는 시스템 인증 구성을 설명하는 예시도이다.
Figure 1 is a block diagram showing the configuration of the optimal design system for a cooling and heating system using big data and AI of the present invention.
Figure 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the optimal cooling and heating system design system in Figure 1.
Figure 3 is an example diagram showing the operation of a neural network in the analysis unit of Figure 1.
Figure 4 is a flowchart showing the operation of the cooling and heating system optimal design method using big data and AI of the present invention.
Figure 5 is an example diagram illustrating a configuration for verifying data errors to explain the present invention.
Figure 6 is an example diagram illustrating the hardware resources, operating system, operation of the core control unit, and system authentication configuration that grants authority to execute the control unit operation to explain the present invention.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이하에서 종래 주지된 사항에 대한 설명은 본 발명의 요지를 명확히 하기 위해 생략하거나 간단히 한다. 본 발명의 설명에 포함된 구성은 개별 또는 복합 결합 구성되어 동작한다.Hereinafter, with reference to the drawings, the optimal design system and method for a cooling and heating system using big data and AI according to an embodiment of the present invention will be described in detail. Below, descriptions of previously known matters are omitted or simplified to clarify the gist of the present invention. The components included in the description of the present invention operate individually or in combination.

도 1은 본 발명 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템의 구성을 보인 블록도로서, 도 1을 참조하면, 단말기(6)는 입력부(21), 분석부(22), 출력부(23)를 포함한다.Figure 1 is a block diagram showing the configuration of the optimal design system for a cooling and heating system using big data and AI of the present invention. Referring to Figure 1, the terminal 6 includes an input unit 21, an analysis unit 22, and an output unit ( 23).

입력부(21)는 가상 건물 정보를 입력하여 건축정보, 냉난방 설비정보에 대응한 에너지 사용량, 탄소 배출량을 포함하는 건물 에너지 빅데이터를 구축한다.The input unit 21 inputs virtual building information and builds building energy big data including energy usage and carbon emissions corresponding to building information and heating and cooling equipment information.

분석부(22)는 에너지 사용량, 탄소 배출량을 포함하는 최적화 대상에 대해 AI 기술을 활용한 분석 로직을 수행하여 설비 시스템 최적안인 냉난방 설비 조합을 생성한다.The analysis unit 22 performs analysis logic using AI technology on optimization targets including energy usage and carbon emissions to create a combination of heating and cooling equipment that is the optimal facility system.

출력부(23)는 설비 시스템 최적안인 터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프를 포함하는 냉난방 설비 조합을 출력한다.The output unit 23 outputs a combination of cooling and heating equipment including a turbo refrigerator, absorption type cold/hot water heater, gas boiler, gas heat pump, geothermal heat pump, and pump, which is the optimal facility system.

도 2는 도 1 냉난방 시스템 최적설계 시스템의 상세 구성을 보인 블록도로서, 도 2를 참조하면, 단말기(6)는 입력부(21), 분석부(22), 출력부(23)를 포함한다.Figure 2 is a block diagram showing the detailed configuration of the optimal design system for the cooling and heating system in Figure 1. Referring to Figure 2, the terminal 6 includes an input unit 21, an analysis unit 22, and an output unit 23.

입력부(21)는 가상 건물 정보를 입력하여 건축정보(용도, 연면적, 층수, 건물 높이), 냉난방 설비정보(터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프)에 대응한 에너지 사용량(전기, 가스, 지역 난방, 총 사용량), 탄소 배출량(냉동기, 보일러, 공조기, 총 탄소 배출량)을 포함하는 건물 에너지 빅데이터를 구축한다.The input unit 21 inputs virtual building information and generates information corresponding to architectural information (use, total floor area, number of floors, building height) and cooling and heating equipment information (turbo freezer, absorption type cold and hot water heater, gas boiler, gas heat pump, geothermal heat pump, pump). Build building energy big data including energy usage (electricity, gas, district heating, total usage) and carbon emissions (freezers, boilers, air conditioners, total carbon emissions).

분석부(22)는 에너지 사용량, 탄소 배출량을 포함하는 최적화 대상에 대해 AI 기술을 활용한 분석 로직을 수행하여 설비 시스템 최적안인 냉난방 설비 조합을 생성한다. The analysis unit 22 performs analysis logic using AI technology on optimization targets including energy usage and carbon emissions to create a combination of heating and cooling equipment that is the optimal facility system.

분석부(22)가 이용하는 탄소 배출량 정보 정리 기준은, ① 냉난방 설비(냉동기, 보일러, 공조기 등)별 탄소배출량(tCO2eq/kW) 단위 정격 설비용량 대비 탄소배출량을 의미 = (운영 중 탄소배출량(tCO2eq) + 내재된 탄소배출량(tCO2eq)) ÷ 정격 설비용량(kW), ② 운영 중 탄소배출량 (tCO2eq) 설비 운영 중에 발생하는 탄소배출량 = 정격 운전 시 1차 에너지 소비량(MWh) x 전력 탄소배출계수(0.125 tc/MWh) x 이산화탄소 분자량/탄소분자량(44/12 CO2eq/C), ③ 내재된 탄소배출량(tCO2eq) 해당 설비를 생산하기 위해 생산과정에서 발생되는 탄소배출량과 투입된 모든 원재료들의 탄소배출량을 합산 = (생산자가 직접 통제하는 재화의 생산과정에서 발생되는 배출량(tCO2eq) + 설비의 생산 과정에서 사용한 원재료 양(kg) x 단위 질량당 원재료 탄소배출량(tCO2eq/kg))이다.The standard for organizing carbon emissions information used by the analysis department (22) is: ① Carbon emissions by heating and cooling equipment (refrigerator, boiler, air conditioner, etc.) (tCO2eq/kW), meaning carbon emissions compared to rated facility capacity in units = (Carbon emissions during operation (tCO2eq) ) + Embedded carbon emissions (tCO2eq)) ÷ Rated facility capacity (kW), ② Carbon emissions during operation (tCO2eq) Carbon emissions generated during facility operation = Primary energy consumption during rated operation (MWh) x Power carbon emission factor ( 0.125 tc/MWh) = (emissions generated in the production process of goods directly controlled by the producer (tCO2eq) + amount of raw materials used in the production process of equipment (kg) x raw material carbon emissions per unit mass (tCO2eq/kg)).

출력부(23)는 설비 시스템 최적안인 터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프를 포함하는 냉난방 설비 조합을 출력한다.The output unit 23 outputs a combination of cooling and heating equipment including a turbo refrigerator, absorption type cold/hot water heater, gas boiler, gas heat pump, geothermal heat pump, and pump, which is the optimal facility system.

도 3은 도 1 분석부의 신경망 동작을 보인 예시도이다.Figure 3 is an example diagram showing the operation of a neural network in the analysis unit of Figure 1.

신경망 학습은 입력부(21)로부터 수집된 시계열 데이터(31)로부터 특징량 선택, 알고리즘 선택(32)을 통해 모델을 선택하고, 학습(33), 성능 검증(34) 과정에 의한 반복 시행 착오(35)를 거쳐 모델 선택(36)을 반복한다. 성능 검증(34)이 마치면 인공지능 모델(37)이 선택된다.Neural network learning selects a model through feature selection and algorithm selection (32) from the time series data (31) collected from the input unit (21), and repeats trial and error (35) through the learning (33) and performance verification (34) processes. ) and repeat model selection (36). After performance verification (34) is completed, the artificial intelligence model (37) is selected.

제어부(5)는 센서값 판단에 신경망을 이용한 딥러닝 알고리즘을 수행하고, 신경망 학습에 훈련 데이터를 이용하고, 시험 데이터로 신경망 성능을 검증한다.The control unit 5 performs a deep learning algorithm using a neural network to determine sensor values, uses training data to learn the neural network, and verifies the neural network performance with test data.

분석부(22)는 건축 정보 또는 냉난방 설비 정보를 가상 건물 정보 그룹과 최적화 대상 그룹으로 나누고, 그룹 간의 최적화 비교에 선형 판별 분석(LDA), 로지스틱 회귀(LR), 지원 벡터 머신(SVM), 결정 트리(DT), k-최근접 이웃(KNN), 랜덤 포레스트(RF) 등 6가지 머신 러닝 알고리즘을 적용한다.The analysis unit 22 divides the building information or heating and cooling equipment information into a virtual building information group and an optimization target group, and uses linear discriminant analysis (LDA), logistic regression (LR), support vector machine (SVM), and decision making for optimization comparison between groups. Six machine learning algorithms are applied, including tree (DT), k-nearest neighbor (KNN), and random forest (RF).

분석부(22)는 용도, 연면적, 층수, 건물 높이를 포함하는 건축 정보, 에너지 사용량, 탄소 배출량을 포함하는 최적화 대상을 매개 변수로 사용하고, 선형 판별 분석(LDA)는 새로운 입력 세트가 각 클래스에 속할 확률을 추정하여 예측한다. 가장 높은 확률을 얻는 클래스가 출력 클래스이며 예측이 수행된다. 로지스틱 회귀(LR)은 두 가지 가능한 분류 문제에 대한 확률이다.The analysis unit 22 uses optimization targets including building information including use, total floor area, number of floors, building height, energy usage, and carbon emissions as parameters, and linear discriminant analysis (LDA) uses a new input set for each class. The probability of belonging to is estimated and predicted. The class that obtains the highest probability is the output class and prediction is performed. Logistic regression (LR) is the probability of two possible classification problems.

지원 벡터 머신(SVM)은 예제를 두 개의 클래스로 가장 잘 분할하는 초평면 결정 경계를 찾는다. 분할은 일부 포인트가 잘못 분류될 수 있는 여백을 사용하여 부드럽게 만들어진다. 결정 트리(DT)에는 훈련 데이터 세트의 예를 분류하기 위해 트리를 성장시키는 작업이 포함된다. 트리는 훈련 데이터 세트를 나누는 것으로 생각할 수 있다. 여기서, 예제는 트리의 결정 지점을 따라 진행되어 트리의 잎에 도달하고 클래스 레이블이 할당된다. k-최근접 이웃(KNN)은 사용 가능한 모든 데이터를 저장하고 유사성을 기반으로 새로운 데이터 포인트를 분류한다. 즉, 새로운 데이터가 나타날 때 k-최근접 이웃(KNN)을 사용하여 웰 스위트 범주로 쉽게 분류할 수 있다. 마지막으로 랜덤 포레스트(RF)는 최종 출력을 위한 많은 의사결정나무로 구성되며, 그 과정에 참여하는 의사결정나무의 수가 많기 때문에 매우 정확하고 강력한 방법으로 간주된다.Support vector machines (SVMs) find hyperplane decision boundaries that best split examples into two classes. The segmentation is made smooth using margins, which may cause some points to be misclassified. Decision trees (DTs) involve growing a tree to classify examples in a training data set. A tree can be thought of as dividing the training data set. Here, the example progresses along the tree's decision points until it reaches a leaf of the tree and is assigned a class label. k-Nearest Neighbor (KNN) stores all available data and classifies new data points based on similarity. That is, when new data appears, it can be easily classified into well-sweet categories using k-nearest neighbors (KNN). Lastly, Random Forest (RF) consists of many decision trees for the final output, and is considered a very accurate and powerful method due to the large number of decision trees participating in the process.

도 4는 본 발명 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 방법의 동작을 보인 흐름도로서, 도 4를 참조하면, 제어부(5)는 건물 에너지 데이터 입력 단계(S201), 데이터 분석 단계(S202), 냉난방 설비 조합 출력 단계(S203)를 수행한다.Figure 4 is a flow chart showing the operation of the cooling and heating system optimal design method using big data and AI of the present invention. Referring to Figure 4, the control unit 5 performs the building energy data input step (S201) and the data analysis step (S202). , perform the cooling and heating equipment combination output step (S203).

건물 에너지 데이터 입력 단계(S201)는 가상 건물 정보를 입력하여 건축정보(용도, 연면적, 층수, 건물 높이), 냉난방 설비정보(터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프)에 대응한 에너지 사용량(전기, 가스, 지역 난방, 총 사용량), 탄소 배출량(냉동기, 보일러, 공조기, 총 탄소 배출량)을 포함하는 건물 에너지 빅데이터를 구축한다.The building energy data input step (S201) inputs virtual building information to include architectural information (use, total floor area, number of floors, building height), cooling and heating equipment information (turbo freezer, absorption type cold and hot water heater, gas boiler, gas heat pump, geothermal heat pump, pump). Build building energy big data that includes energy usage (electricity, gas, district heating, total usage) and carbon emissions (freezers, boilers, air conditioners, total carbon emissions) corresponding to ).

데이터 분석 단계(S202)는 에너지 사용량, 탄소 배출량을 포함하는 최적화 대상에 대해 AI 기술을 활용한 분석 로직을 수행하여 설비 시스템 최적안인 냉난방 설비 조합을 생성한다.The data analysis step (S202) performs analysis logic using AI technology on optimization targets including energy usage and carbon emissions to create a combination of heating and cooling equipment that is the optimal facility system.

냉난방 설비 조합 출력 단계(S203)는 설비 시스템 최적안인 터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프를 포함하는 냉난방 설비 조합을 출력한다.The cooling and heating equipment combination output step (S203) outputs the cooling and heating equipment combination including the turbo refrigerator, absorption type cold and hot water heater, gas boiler, gas heat pump, geothermal heat pump, and pump, which is the optimal facility system.

도 5는 본 발명을 설명하기 위한 데이터 오류를 검증하는 구성을 설명하는 예시도이다.Figure 5 is an example diagram illustrating a configuration for verifying data errors to explain the present invention.

도 5를 참조하면, 제어부(5)는 샘플링 데이터를 저장하고, 일정 시간 동안 샘플링 데이터의 크기 별로 발생 회수를 누적하여 확률 분포를 계산하고, 또 다른 일정 시간 동안의 확률 분포를 계산하고, 두 확률 분포의 차, 면적 차, 차 거리 누적을 계산해서(S101) 샘플링 회로 이상, 데이터 오류, 데이터 변화를 예측하고, 이에 대응할 수 있다(S102). 제어부(5)는 예측 결과를 사용자에게 알림으로써 사용자가 대응하거나 제어부(5)가 하드웨어 고장, 데이터 오류, 데이터 변화에 대응할 수 있다.Referring to FIG. 5, the control unit 5 stores sampling data, calculates a probability distribution by accumulating the number of occurrences for each size of the sampling data over a certain period of time, calculates a probability distribution for another period of time, and calculates the two probabilities. By calculating the distribution difference, area difference, and difference distance accumulation (S101), sampling circuit abnormalities, data errors, and data changes can be predicted and responded to (S102). The control unit 5 notifies the user of the prediction result so that the user can respond, or the control unit 5 can respond to hardware failure, data error, or data change.

샘플링 데이터는 용도, 연면적, 층수, 건물 높이를 포함하는 건축 정보; 터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프를 포함하는 설비 정보; 전기, 가스, 지역 난방, 총 사용량을 포함하는 에너지 사용량; 냉동기, 보일러, 공조기, 총 탄소 배출량을 포함하는 탄소 배출량;을 포함한다.Sampling data includes architectural information including use, total floor area, number of floors, and building height; Equipment information including turbo chillers, absorption chillers and hot water heaters, gas boilers, gas heat pumps, geothermal heat pumps and pumps; Energy usage, including electricity, gas, district heating and total consumption; Carbon emissions, including refrigerators, boilers, air conditioners, and total carbon emissions;

도 6은 본 발명을 설명하기 위한 하드웨어 자원과 운영체제, 코어인 제어부의 동작, 제어부 동작을 실행할 권한을 부여하는 시스템 인증 구성을 설명하는 예시도로서, 도 6을 참조하면, 본 발명은 프로세서(1), 메모리(2), 입출력장치(3), 운영체제(4), 제어부(5)를 포함한다.FIG. 6 is an exemplary diagram illustrating hardware resources, operating system, operation of the core control unit, and system authentication configuration for granting authority to execute control unit operations for illustrating the present invention. Referring to FIG. 6, the present invention is a processor (1). ), memory (2), input/output device (3), operating system (4), and control unit (5).

프로세서(1)는 CPU(Central Processing Units), GPU(Graphic Processing Unit), FPGA(Field Programmable Gate Array), NPU(Neural Processing Unit)로서, 메모리(2)에 탑재된 운영체제(4), 제어부(5)의 실행 코드를 수행한다.The processor (1) is a CPU (Central Processing Unit), GPU (Graphic Processing Unit), FPGA (Field Programmable Gate Array), and NPU (Neural Processing Unit), and the operating system (4) and control unit (5) mounted on the memory (2) ) executes the execution code.

메모리(2)는 RAM(random access memory), ROM(read only memory), 디스크 드라이브, SSD(solid state drive), 플래시 메모리(flash memory) 등과 같은 비소멸성 대용량 저장 장치(permanent mass storage device)를 포함할 수 있다.Memory (2) includes permanent mass storage devices such as random access memory (RAM), read only memory (ROM), disk drives, solid state drives (SSD), flash memory, etc. can do.

입출력장치(3)는 입력 장치로, 오디오 센서 및/또는 이미지 센서를 포함한 카메라, 키보드, 마이크로폰, 마우스 등의 장치를, 그리고 출력 장치로, 디스플레이, 스피커, 햅틱 피드백 디바이스(haptic feedback device) 등과 같은 장치를 포함할 수 있다.The input/output device 3 is an input device, such as a camera, keyboard, microphone, mouse, etc. including an audio sensor and/or image sensor, and an output device such as a display, speaker, haptic feedback device, etc. May include devices.

운영체제(4)는 윈도우, 리눅스, IOS, 가상 머신, 웹브라우저, 인터프리터를 포함할 수 있고, 태스크, 쓰레드, 타이머 실행, 스케줄링, 자원 관리, 그래픽, 폰트 처리, 통신 등을 지원한다.The operating system 4 may include Windows, Linux, IOS, virtual machines, web browsers, and interpreters, and supports tasks, threads, timer execution, scheduling, resource management, graphics, font processing, communication, etc.

제어부(5)는 운영체제(4)의 지원하에 입출력장치(3)의 센서, 키, 터치, 마우스 입력에 의한 상태를 결정하고, 결정된 상태에 따른 동작을 수행한다. 제어부(5)는 병렬 수행 루틴으로 타이머, 쓰레드에 의한 작업 스케줄링을 수행한다.The control unit 5 determines the state based on sensor, key, touch, and mouse input of the input/output device 3 with the support of the operating system 4 and performs operations according to the determined state. The control unit 5 performs job scheduling by timers and threads using parallel execution routines.

제어부(5)는 입출력장치(3)의 센서값을 이용하여 상태를 결정하고, 결정된 상태에 따른 알고리즘을 수행한다.The control unit 5 determines the state using the sensor value of the input/output device 3 and performs an algorithm according to the determined state.

도 6을 참조하면, 시스템 인증 구성은 제어부(5)를 포함하는 단말기(6), 인증 서버(7)를 포함한다.Referring to Figure 6, the system authentication configuration includes a terminal 6 including a control unit 5, and an authentication server 7.

단말기(6)는 데이터 채널을 이중화하고, 단말기(6)의 키값, 생체 정보를 입력받아 인증 서버(7)에 제1데이터 채널을 통해 사용자 인증을 요청하고, 단말기(6)는 생성된 킷값을 디스플레이에 표시하고, 인증 서버(7)로 전송한다.The terminal 6 duplicates the data channel, receives the key value and biometric information of the terminal 6, and requests user authentication through the first data channel to the authentication server 7, and the terminal 6 receives the generated kit value. It is displayed on the display and transmitted to the authentication server (7).

단말기(6)는 단말기(6)의 디스플레이에 표시된 킷값을 입력하고, 사용자 정보와 함께 제2데이터 채널을 통해 인증 서버(7)로 전송한다. 단말기(6)는 킷값과 사용자 정보를 이용하여 단말기(6)에 탑재된 시스템의 인증을 인증 서버(7)에 요청한다. 단말기(6)의 킷값은 컴퓨터 고유의 정보인 CPU 제조번호, 이더넷 칩의 맥주소로부터 생성될 수 있다. 단말기(6)는 카메라를 이용한 얼굴 인식, 마이크를 이용한 음성 인식, 디스플레이를 이용한 필기 인식을 통해 사용자 정보를 획득하고, 인증에 활용할 수 있다.The terminal 6 inputs the kit value displayed on the display of the terminal 6 and transmits it along with the user information to the authentication server 7 through the second data channel. The terminal 6 requests the authentication server 7 to authenticate the system mounted on the terminal 6 using the kit value and user information. The kit value of the terminal 6 can be generated from computer-specific information, such as the CPU manufacturing number and the Ethernet chip number. The terminal 6 can obtain user information through face recognition using a camera, voice recognition using a microphone, and handwriting recognition using a display, and use it for authentication.

인증 서버(7)는 단말기(6)로부터 킷값을 수신하고, 단말기(6)로부터 이중화된 데이터 채널을 통해 킷값과 사용자 정보를 수신하여 단말기(6)의 킷값과 사용자 정보를 비교하고, 사용자 정보를 대응시켜 단말기(6)의 시스템 이용에 대한 인증을 처리한다. 인증 서버(7)는 인증 결과를 단말기(6)로 전송하여 시스템에 대한 사용자의 사용을 허가한다. 단말기(6)의 이중화된 데이터 채널로 인해 킷값 손실이 최소화되는 효과를 가질 수 있다.The authentication server 7 receives the kit value from the terminal 6, receives the kit value and user information from the terminal 6 through a duplicated data channel, compares the kit value and the user information of the terminal 6, and By matching, authentication for use of the system of the terminal 6 is processed. The authentication server 7 transmits the authentication result to the terminal 6 to authorize the user's use of the system. Due to the dual data channels of the terminal 6, kit value loss can be minimized.

인증 서버(7)는 사용자 정보의 히스토리 분석을 수행하고, 시간 흐름에 따라 사용자 정보의 일관성, 변화를 비교 판단한다. 히스토리 분석에서 사용자 정보가 일관성을 나타내면 사용자의 사용을 허가하고, 변화를 나타내면 사용자의 사용을 허가하지 않는다. 사용자 정보가 일관성을 나타낼 때 사용자의 시스템 사용을 허가함으로써 사용자 정보가 변조된 사용자가 시스템에 접근하지 못하도록 보안을 강화한다.The authentication server 7 performs history analysis of user information and compares and determines consistency and changes in user information over time. In history analysis, if user information shows consistency, the user's use is permitted; if it shows changes, the user's use is not permitted. By allowing users to use the system when user information shows consistency, security is strengthened to prevent users with altered user information from accessing the system.

시스템의 사용을 인증하는 수단인 단말기(6)는 시스템과 직접 연결하지 않고, 인증 서버(7)를 통한 우회 경로를 형성함으로써 인터넷망을 이루는 네트워크가 내부망과 외부망으로 구성되어 아이피 주소 설정 과정이 번거로울 때 단말기(6)를 이용한 인증 과정이 원활히 수행되는 장점이 있다. 이때, 단말기(6)에는 시스템이 탑재되고, 단말기(6)는 인증 단말 수단이 되고, 인증 서버(7)는 인증 서버 수단이 된다.The terminal 6, which is a means of authenticating the use of the system, does not connect directly to the system, but forms a bypass route through the authentication server 7, so that the network that makes up the Internet network is composed of an internal network and an external network, and the IP address setting process There is an advantage that the authentication process using the terminal 6 is performed smoothly in this cumbersome time. At this time, the system is mounted on the terminal 6, the terminal 6 becomes an authentication terminal means, and the authentication server 7 becomes an authentication server means.

클라우드(12)는 프로세서(1), 메모리(2), 입출력장치(3), 통신부(6)를 관리하는 운영체제(4)의 지원 하에 컨테이너(7)의 모듈화로, 웹(8), DB(9), 프로토콜(10), 라이브러리(11)의 서비스를 제공하며, 제어부(5)는 컨테이너(7)의 서비스를 이용한 클라우드 애플리케이션을 실행한다. 컨테이너(7)라고 하는 표준 소프트웨어 패키지는 애플리케이션의 코드를 관련 구성 파일, 라이브러리(11) 및 앱 실행에 필요한 종속성과 함께 번들로 제공한다.The cloud (12) is a modularization of the container (7) with the support of the operating system (4) that manages the processor (1), memory (2), input/output device (3), and communication unit (6), and the web (8) and DB ( 9), provides the services of the protocol 10 and library 11, and the control unit 5 executes a cloud application using the services of the container 7. A standard software package, called a container (7), bundles an application's code with associated configuration files, libraries (11), and dependencies needed to run the app.

클라우드(12)는 다수의 단말기(6)를 통합 제어하고, 단말기(6)로부터 수신된 센서값을 저장하여 시간 흐름에 따라 모니터링하고, 단말기(6)의 동작 에러를 처리하고, 에러 메시지를 다른 단말기(6)로 알리고, 제어 대상인 단말기(6)를 스위칭 제어한다.The cloud 12 integrates control of multiple terminals 6, stores sensor values received from the terminal 6, monitors them over time, processes operation errors of the terminal 6, and sends error messages to other terminals. Notifies the terminal 6, and performs switching control on the terminal 6 that is the control target.

본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 해당 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and various modifications can be made by anyone skilled in the art without departing from the gist of the invention as claimed in the claims. Of course, such changes are within the scope of the claims.

1: 프로세서
2: 메모리
3: 입출력장치
4: 운영체제
5: 제어부
6: 단말기
7: 인증 서버
8: 웹
9: DB
11: 라이브러리
12: 클라우드
14: 컨테이너
16: 통신부
21: 입력부
22: 분석부
23: 출력부
31: 시계열 데이터
32: 특징점 선택/알고리즘 선택
33: 학습
34: 성능 검증
35: 반복 시행 착오
36: 선택
37: AI 모델
1: processor
2: memory
3: Input/output device
4: Operating system
5: Control unit
6: Terminal
7: Authentication server
8: web
9: DB
11: Library
12: Cloud
14: Container
16: Department of Communications
21: input unit
22: analysis department
23: output unit
31: Time series data
32: Feature point selection/algorithm selection
33: Learning
34: Performance verification
35: Repeated trial and error
36: selection
37: AI model

Claims (5)

가상 건물 정보를 입력하여 건축정보, 냉난방 설비정보에 대응한 에너지 사용량, 탄소 배출량을 포함하는 건물 에너지 빅데이터를 구축하는 입력부(21);
상기 에너지 사용량, 상기 탄소 배출량을 포함하는 최적화 대상에 대해 AI 기술을 활용한 분석 로직을 수행하여 설비 시스템 최적안인 냉난방 설비 조합을 생성하는 분석부(22); 및
설비 시스템 최적안인 터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프를 포함하는 상기 냉난방 설비 조합을 출력하는 출력부(23);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법.
An input unit 21 that inputs virtual building information to construct building energy big data including energy usage and carbon emissions corresponding to building information and heating and cooling equipment information;
An analysis unit 22 that performs analysis logic using AI technology on optimization targets including the energy usage and carbon emissions to generate a combination of heating and cooling equipment that is the optimal facility system; and
Big data and Optimal design system and method for cooling and heating systems using AI.
제 1 항에 있어서,
상기 입력부(21)는,
가상 건물 정보를 입력하여 건축정보(용도, 연면적, 층수, 건물 높이), 냉난방 설비정보(터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프)에 대응한 에너지 사용량(전기, 가스, 지역 난방, 총 사용량), 탄소 배출량(냉동기, 보일러, 공조기, 총 탄소 배출량)을 포함하는 건물 에너지 빅데이터를 구축하는 것을 특징으로 하는, 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법.
According to claim 1,
The input unit 21 is,
By entering virtual building information, energy usage (electricity, An optimal design system for cooling and heating systems using big data and AI, which is characterized by building building energy big data including gas, district heating, total consumption) and carbon emissions (freezers, boilers, air conditioners, total carbon emissions), and That way.
제 1 항에 있어서,
상기 분석부(22)가 이용하는 탄소 배출량 정보 정리 기준은, ① 냉난방 설비(냉동기, 보일러, 공조기 등)별 탄소배출량(tCO2eq/kW) 단위 정격 설비용량 대비 탄소배출량을 의미 = (운영 중 탄소배출량(tCO2eq) + 내재된 탄소배출량(tCO2eq)) ÷ 정격 설비용량(kW), ② 운영 중 탄소배출량 (tCO2eq) 설비 운영 중에 발생하는 탄소배출량 = 정격 운전 시 1차 에너지 소비량(MWh) x 전력 탄소배출계수(0.125 tc/MWh) x 이산화탄소 분자량/탄소분자량(44/12 CO2eq/C), ③ 내재된 탄소배출량(tCO2eq) 해당 설비를 생산하기 위해 생산과정에서 발생되는 탄소배출량과 투입된 모든 원재료들의 탄소배출량을 합산 = (생산자가 직접 통제하는 재화의 생산과정에서 발생되는 배출량(tCO2eq) + 설비의 생산 과정에서 사용한 원재료 양(kg) x 단위 질량당 원재료 탄소배출량(tCO2eq/kg))인 것을 특징으로 하는, 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법.
According to claim 1,
The standard for organizing carbon emissions information used by the analysis unit 22 is: ① Carbon emissions by heating and cooling equipment (refrigerator, boiler, air conditioner, etc.) (tCO2eq/kW), meaning carbon emissions compared to rated facility capacity in units = (carbon emissions during operation ( tCO2eq) + embodied carbon emissions (tCO2eq)) ÷ rated facility capacity (kW), ② carbon emissions during operation (tCO2eq) carbon emissions generated during facility operation = primary energy consumption during rated operation (MWh) x power carbon emission factor (0.125 tc/MWh) Characterized by the sum = (emissions generated during the production process of goods directly controlled by the producer (tCO2eq) + amount of raw materials used in the production process of equipment (kg) x raw material carbon emissions per unit mass (tCO2eq/kg)) Optimal design system and method for cooling and heating systems using big data and AI.
제 1 항에 있어서,
상기 분석부(22)는,
건축 정보 또는 냉난방 설비 정보를 가상 건물 정보 그룹과 최적화 대상 그룹으로 나누고, 그룹 간의 최적화 비교에 선형 판별 분석(LDA), 로지스틱 회귀(LR), 지원 벡터 머신(SVM), 결정 트리(DT), k-최근접 이웃(KNN), 랜덤 포레스트(RF) 등 6가지 머신 러닝 알고리즘을 적용하는 것을 특징으로 하는, 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법.
According to claim 1,
The analysis unit 22,
Building information or air conditioning equipment information is divided into a virtual building information group and an optimization target group, and optimization comparison between groups is performed using linear discriminant analysis (LDA), logistic regression (LR), support vector machine (SVM), decision tree (DT), k -A cooling and heating system optimal design system and method using big data and AI, characterized by applying six machine learning algorithms such as nearest neighbor (KNN) and random forest (RF).
제 1 항에 있어서,
제어부(5)는,
가상 건물 정보를 입력하여 건축정보(용도, 연면적, 층수, 건물 높이), 냉난방 설비정보(터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프)에 대응한 에너지 사용량(전기, 가스, 지역 난방, 총 사용량), 탄소 배출량(냉동기, 보일러, 공조기, 총 탄소 배출량)을 포함하는 건물 에너지 빅데이터를 구축하는 건물 에너지 데이터 입력 단계(S201);
에너지 사용량, 탄소 배출량을 포함하는 최적화 대상에 대해 AI 기술을 활용한 분석 로직을 수행하여 설비 시스템 최적안인 냉난방 설비 조합을 생성하는 데이터 분석 단계(S202); 및
설비 시스템 최적안인 터보 냉동기, 흡수식 냉온수기, 가스 보일러, 가스 히트펌프, 지열 히트펌프, 펌프를 포함하는 냉난방 설비 조합을 출력하는 냉난방 설비 조합 출력 단계(S203);를 포함하는 것을 특징으로 하는, 빅데이터 및 AI를 활용한 냉난방 시스템 최적설계 시스템 및 그 방법.
According to claim 1,
The control unit 5,
By entering virtual building information, energy usage (electricity, Building energy data input step (S201) to construct building energy big data including gas, district heating, total consumption) and carbon emissions (refrigerator, boiler, air conditioner, total carbon emissions);
A data analysis step (S202) in which analysis logic using AI technology is performed on optimization targets including energy usage and carbon emissions to create a combination of heating and cooling equipment that is the optimal facility system; and
A cooling and heating equipment combination output step (S203) for outputting a combination of cooling and heating equipment including a turbo refrigerator, an absorption cold and hot water heater, a gas boiler, a gas heat pump, a geothermal heat pump and a pump, which is the optimal equipment system. Optimal design system and method for cooling and heating systems using data and AI.
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