WO2015102119A1 - 전력 소비 패턴에 기반한 가전 에너지 관리 방법 및 시스템 - Google Patents

전력 소비 패턴에 기반한 가전 에너지 관리 방법 및 시스템 Download PDF

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신준호
송병훈
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전자부품연구원
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Definitions

  • the present invention relates to energy management, and more particularly, to a method and system for managing energy consumption of home appliances based on analysis results by identifying / analyzing a power consumption situation.
  • the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention, a method for minimizing the inconvenience of the user due to unilaterally blocking the home appliances in the smart grid environment, based on the power consumption pattern It is to provide a home appliance energy management method and system.
  • an energy management method includes: measuring power of a device; Identifying a state of the device; Calculating an average power of the device to give a power level; Generating a table matching the state to the power level; And controlling the state of the device based on the table.
  • the measuring may be performed from the time when the power is supplied to the device until the device enters the normal mode.
  • the state of the device includes a stable state and an unstable state
  • the applying step gives a power level to the average power in the stable state, and gives a power level to the average power by dividing the measured power at the inflection point. can do.
  • the control may include controlling the state of the device to a stable state.
  • the controlling step may also include determining a power level in the device in consideration of an electric charge of a current time; And controlling the device to a state of the determined power level.
  • the determining may determine the power level by further considering at least one of a priority and an environmental state of the device.
  • the energy management system measuring unit for measuring the power of the device; A monitoring unit for identifying a state of the device; A management unit configured to calculate an average power of a device, assign a power level, and generate a table matching the state to the power level; And a controller configured to control the state of the device based on the table.
  • FIG. 1 is a block diagram of an energy management system according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating a power consumption pattern table
  • FIG. 3 is a graph showing a result of measuring power in a home appliance that is the basis of the power consumption pattern table shown in FIG. 2;
  • 5 is a diagram illustrating a control control table.
  • Energy management system 100 according to an embodiment of the present invention to provide a control base by monitoring the power consumption pattern of the home appliance 10, and manages the energy consumption of the home appliance 10 based on this.
  • the energy management system 100 does not simply turn on / off the home appliance 10, but controls the power level at various and stable power levels depending on the state of the home appliance 10.
  • the energy management system 100 performing such a function includes a power measurement unit 110, a state monitoring unit 120, a state control unit 130, an environmental measurement unit 140, and a management unit. 150 and the communication unit 160.
  • the power measuring unit 110 measures the power of the home appliance 10 and calculates the average power for each section from the measurement result. Power measurement by the power measuring unit 110 continues from the time point at which power supply is started to the home appliance 10 until the home appliance 10 operates normally.
  • FIG. 1 only one home appliance 10 is shown, but for convenience of description and illustration. In fact, there are several home appliances 10, and accordingly, the power measurement unit 110 performs power measurement for each home appliance 10. The same applies to the state monitoring unit 120 and the state control unit 130 to be described later.
  • the state monitoring unit 120 collects the state of the home appliance 10.
  • the state of the home appliance 10 includes a stable state, an unstable state and a normal mode. Normal mode is assumed to be stable.
  • the state collection of the home appliance 10 by the state monitoring unit 120 is performed together with the power measurement by the power measurement unit 110.
  • the management unit 150 generates and maintains a power consumption pattern table based on the power measurement result by the power measurement unit 110 and the state collection result by the state monitoring unit 120.
  • the power consumption pattern table contains the ID, power level, level average power, level duration, and steady state.
  • the ID serves as an identifier for identifying the home appliance 10.
  • the power level is a kind of labeling indicating the average power
  • the level average power is the average power in the interval
  • the level duration is the length of the interval.
  • the stable state When the stable state is "1", it means that the home appliance 10 is in a stable state at a corresponding power level. When the stable state is "0", it means that the home appliance 10 is in an unstable state at a corresponding power level.
  • the power measurement result in the home appliance 10 that is the basis of the power consumption pattern table shown in FIG. 2 is shown in FIG. 3.
  • the criteria for dividing the power level that is, the interval for calculating the average power
  • FIG. 4 is a flowchart provided to explain a method of generating a power consumption pattern table.
  • the power measuring unit 110 of the energy management system 100 measures the power of the home appliance 10 (S220). .
  • the state monitoring unit 120 collects the state of the home appliance 10 (S230). If the state of the home appliance 10 collected in step S220 is a stable state (S230-Y), the management unit 150 gives a power level to the average power calculated by the power measuring unit 110 (S240).
  • the power measuring unit 110 finds an inflection point at which the measured power changes rapidly (S270-Y), and divides the section. And store the level duration corresponding to the length of the section (S280).
  • the management unit 150 assigns a power level to the average power during the level duration (S290).
  • the power consumption pattern table is generated with the assigned power levels and their average powers. (S260),
  • the power consumption pattern table generated by the method illustrated in FIG. 4 may be periodically updated.
  • the power consumption pattern table is generated / updated for each home appliance 10.
  • the state controller 130 controls the state of the home appliance 10.
  • the environmental measuring unit 140 obtains environmental information (temperature, humidity, illuminance, etc.) of a place where the home appliance 10 is installed, and transmits it to the management unit 150.
  • the management unit 130 transmits the power consumption pattern table generated by the method illustrated in FIG. 4 and the environmental information received from the environmental measurement unit 140 to the state control unit 130, whereby the state control unit 130 receives the home appliance 10. ) To control.
  • the management unit 130 transmits the power consumption pattern table and environment information to the home gateway 200 through the communication unit 160, so that the home gateway 200 can control the home appliance 10.
  • the state controller 130 and the home gateway 200 In order to control the home appliance 10, the state controller 130 and the home gateway 200 generate a control table as shown in FIG. 5.
  • control table includes an ID, a device name, a profile, a power controllable level, a priority, and an environmental state reflection indicator.
  • the ID and the device name are identifiers for distinguishing the home appliance 10, and the profile contains information on the control method of the home appliance 10.
  • a profile of "1" indicates that the home appliance 10 of the type receives and controls the state of the home appliance 10 through a bidirectional remote controller and wired or wireless communication.
  • a profile of "2" indicates that the home appliance 10 can only control the home appliance 10 through the one-way remote controller.
  • Whether the profile is in a stable state when generating the above-described power consumption pattern table for the home appliance 10 of the "2" type is determined based on the power state.
  • the power controllable level refers to the number of stable power levels in the power consumption pattern table. It should be noted that the state controller 130 and the home gateway 200 may control the home appliance 10 only in a stable state.
  • the home appliance 10 showing the power consumption pattern as shown in FIGS. 2 and 3 may be controlled only at the power level-0 or the power level-4.
  • Priority indicates the order of which home appliance 10 is to be reduced first, when a time-differentiated policy of electricity rates in the smart grid environment to reduce power consumption.
  • the environmental information reflection indicator indicates whether or not environmental information should be considered in controlling the state.
  • the air conditioner with "1" reflecting environmental information should consider environmental information when controlling its status.

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Abstract

전력 소비 패턴에 기반한 가전 에너지 관리 방법 및 시스템이 제공된다. 본 발명의 실시예에 따른 에너지 관리 방법은, 기기의 전력을 측정하고, 기기의 상태를 파악하며, 기기의 평균 전력을 산출하여 전력 레벨을 부여하고, 전력 레벨에 상태를 매칭한 테이블을 생성하여 기기의 상태를 제어한다. 이에 의해, 전력 소비 패턴을 기반으로 하는 가전 에너지를 관리할 수 있게 되어, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있음은 물론, 스마트 그리드에서 전기 요금의 시간별 차등화 정책이 실행되는 경우에도, 개인의 가전 사용 패턴에 따라 유연하고 능동적으로 대처할 수 있게 된다.

Description

전력 소비 패턴에 기반한 가전 에너지 관리 방법 및 시스템
본 발명은 에너지 관리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전력 소비 상황을 파악/분석하여 분석결과를 기반으로 하는 가전기기들의 에너지 소모를 관리하는 방법 및 시스템에 관한 것이다.
가전기기의 종류와 보유 대수가 증가함에 따라, 이들에 의한 에너지 소모량이 차지하는 비중은 점차 커지고 있다. 따라서, 이들이 소비하는 에너지를 관리하는 것이 국가 전력난 해소에 상당 부분의 역할을 하게 될 실정이다.
현재, 가전기기들에 대한 에너지 절감은 대기전력 차단이라던지, 시간 설정에 의한 자동 Off 등과 같이, 단순하고 천편일률적인 방식이 전부이며, 이에 따른 효율성의 문제가 곳곳에서 대두되고 있다.
이에, 가전기기들에서의 에너지 소모를 보다 최적의 방법으로 관리하기 위한 방안의 모색이 요청된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 스마트 그리드 환경에서 일방적으로 가전을 차단하는 등으로 인한 사용자의 불편함을 최소화하기 위한 방안으로, 전력 소비 패턴을 기반으로 하는 가전 에너지 관리 방법 및 시스템을 제공함에 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른, 에너지 관리 방법은, 기기의 전력을 측정하는 단계; 상기 기기의 상태를 파악하는 단계; 기기의 평균 전력을 산출하여 전력 레벨을 부여하는 단계; 상기 전력 레벨에 상기 상태를 매칭한 테이블을 생성하는 단계; 및 상기 테이블을 기초로, 상기 기기의 상태를 제어하는 단계;를 포함한다.
그리고, 상기 측정 단계는, 상기 기기에 전원이 공급된 시점부터 상기 기기가 정상 모드에 진입할 때까지 수행될 수 있다.
또한, 상기 기기의 상태는 안정 상태 및 불안정 상태를 포함하고, 상기 부여단계는, 상기 안정 상태에서의 평균 전력에 전력 레벨을 부여하고, 측정된 전력을 변곡점에서 구분하여 평균 전력에 전력 레벨을 부여할 수 있다.
그리고, 상기 제어 단계는, 상기 기기의 상태를 안정 상태로 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어 단계는, 현재 시간의 전기 요금을 고려하여, 상기 기기에서의 전력 레벨을 결정하는 단계; 및 결정된 전력 레벨의 상태로 상기 기기를 제어하는 단계;를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 결정단계는, 상기 기기의 우선 순위 및 환경 상태 중 적어도 하나를 더 고려하여 상기 전력 레벨을 결정할 수 있다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른, 에너지 관리 시스템은, 기기의 전력을 측정하는 측정부; 상기 기기의 상태를 파악하는 모니터링부; 기기의 평균 전력을 산출하여 전력 레벨을 부여하고, 상기 전력 레벨에 상기 상태를 매칭한 테이블을 생성하는 관리부; 및 상기 테이블을 기초로, 상기 기기의 상태를 제어하는 제어부;를 포함한다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따르면, 전력 소비 패턴을 기반으로 하는 가전 에너지를 관리할 수 있게 되어, 사용자의 편의성을 향상시킬 수 있음은 물론, 스마트 그리드에서 전기 요금의 시간별 차등화 정책이 실행되는 경우에도, 개인의 가전 사용 패턴에 따라 유연하고 능동적으로 대처할 수 있게 된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시스템의 블럭도,
도 2는 전력 소비 패턴 테이블을 예시한 도면,
도 3은, 도 2에 도시된 전력 소비 패턴 테이블의 기반이 되는 가전기기에서의 전력 측정 결과가 나타난 그래프,
도 4는 전력 소비 패턴 테이블 생성방법의 설명에 제공되는 흐름도, 그리고,
도 5는 제어 제어 테이블을 예시한 도면이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에너지 관리 시스템의 블럭도이다. 본 발명의 실시예에 따른 에너지 관리 시스템(100)은 가전기기(10)의 전력 소비 패턴을 모니터링하여 제어 기반을 마련하고, 이를 기초로 가전기기(10)의 에너지 소비를 관리한다.
본 발명의 실시예에 따른 에너지 관리 시스템(100)은, 가전기기(10)를 단순하게 On/Off 시키는 것이 아닌, 가전기기(10)의 상태 의존적으로 다양하면서 안정적인 전력 레벨로 제어한다.
특히, 스마트 그리드 환경에서 전기 요금의 시간별 차등화 정책이 발생할 경우, 각 가전기기 별 중요도에 따라 가전기기의 상태 및 전력 레벨을 제어하는 것이 가능하다.
이와 같은 기능을 수행하는 에너지 관리 시스템(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 전력 측정부(110), 상태 모니터링부(120), 상태 제어부(130), 환경 측정부(140), 관리부(150) 및 통신부(160)를 포함한다.
전력 측정부(110)는 가전기기(10)의 전력을 측정하고, 측정결과로부터 구간별로 평균 전력을 산출한다. 전력 측정부(110)에 의한 전력 측정은, 가전기기(10)에 전원 공급이 개시된 시점부터 가전기기(10)가 정상 동작하게 될 때까지 계속된다.
도 1에서는 가전기기(10)가 하나만 도시되어 있으나, 설명과 도시의 편의를 위한 것이다. 실제로 가전기기(10)는 여러 개가 존재하며, 이에 따라, 전력 측정부(110)는 가전기기(10) 별로 전력 측정을 수행한다. 이는, 후술할 상태 모니터링부(120)와 상태 제어부(130)에 대해서도 마찬가지이다.
상태 모니터링부(120)는 가전기기(10)의 상태를 수집한다. 가전기기(10)의 상태는 안정 상태, 불안정 상태 및 정상 모드를 포함한다. 정상 모드는 안정 상태일 것이 전제된다.
상태 모니터링부(120)에 의한 가전기기(10)의 상태 수집은, 전력 측정부(110)에 의한 전력 측정과 함께 이루어진다.
관리부(150)는 전력 측정부(110)에 의한 전력 측정 결과와 상태 모니터링부(120)에 의한 상태 수집 결과를 기초로, 전력 소비 패턴 테이블을 생성하여 보유한다.
도 2에 가전기기(10)에 대한 전력 소비 패턴 테이블을 예시하였다. 도시된 바와 같이, 전력 소비 패턴 테이블에는, ID, 전력 레벨, 레벨 평균 전력, 레벨 지속 시간 및 안정 상태가 수록된다.
ID는 가전기기(10)를 식별하기 위한 식별자로 기능하다. 전력 레벨은 평균 전력을 지시하는 일종의 라벨링이고, 레벨 평균 전력은 구간 내에서의 평균 전력이며, 레벨 지속 시간은 구간의 길이이다.
안정 상태가 "1"인 경우는 해당 전력 레벨에서 가전기기(10)가 안정 상태임을 의미하고, 안정 상태가 "0"인 경우는 해당 전력 레벨에서 가전기기(10)가 불안정 상태임을 의미한다.
도 2에 도시된 전력 소비 패턴 테이블의 기반이 되는 가전기기(10)에서의 전력 측정 결과가 도 3에 도시되어 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 전력 레벨을 나누는 기준(즉, 평균 전력을 산출하는 구간)은 가전기기(10)에서 소모되는 전력의 변곡점들이다.
이하에서, 도 1에 도시된 에너지 관리 시스템(100)에 의해 전력 소비 패턴 테이블을 생성하는 과정에 대해, 도 4를 참조하여 상세히 설명한다. 도 4는 전력 소비 패턴 테이블 생성방법의 설명에 제공되는 흐름도이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 먼저 가전기기(10)에 전원이 인가되면(S210), 에너지 관리 시스템(100)의 전력 측정부(110)가 가전기기(10)의 전력을 측정한다(S220).
또한, 상태 모니터링부(120)는 가전기기(10)의 상태를 수집한다(S230). S220단계에서 수집된 가전기기(10)의 상태가 안정 상태인 경우(S230-Y), 관리부(150)는 전력 측정부(110)에 의해 산출된 평균 전력에 전력 레벨을 부여한다(S240).
한편, S220단계애서 수집된 가전기기(10)의 상태가 불안정 상태인 경우(S230-N), 전력 측정부(110)는 측정된 전력이 급변하는 변곡점을 찾아(S270-Y), 구간을 구분하고 구간의 길이에 해당하는 레벨 지속시간을 저장한다(S280).
이후, 관리부(150)는 레벨 지속기간 동안의 평균 전력에 전력 레벨을 부여한다(S290).
한편, 상태 모니터링부(120)에 의해 가전기기(10)가 정삭 동작 모드로 진입한 것으로 판단되면(S250-Y), 부여된 전력 레벨들과 그에 대한 평균 전력들로 전력 소비 패턴 테이블을 생성한다(S260),
도 4에 도시된 방법으로 생성된 전력 소비 패턴 테이블은 주기적으로 업데이트 가능하다. 또한, 전력 소비 패턴 테이블은 가전기기(10) 별로 생성/업데이트된다.
다시, 도 1을 참조하여, 에너지 관리 시스템(100)의 나머지 부분들에 대해 상세히 설명한다.
상태 제어부(130)는 가전기기(10)의 상태를 제어한다. 환경 측정부(140)는 가전기기(10)가 설치된 장소의 환경 정보(온도, 습도, 조도 등)를 취득하여 관리부(150)에 전달한다.
관리부(130)는 도 4에 도시된 방법으로 생성한 전력 소비 패턴 테이블과 환경 측정부(140)로부터 전달받은 환경 정보를 상태 제어부(130)에 전달하여, 상태 제어부(130)가 가전기기(10)를 제어할 수 있도록 하여 준다.
또한, 관리부(130)는 전력 소비 패턴 테이블과 환경 정보를 통신부(160)를 통해 홈 게이트웨이(200)에 전달하여, 홈 게이트웨이(200)가 가전기기(10)를 제어할 수 있도록 하여 준다.
가전기기(10)를 제어하기 위해, 상태 제어부(130)와 홈 게이트웨이(200)는 도 5에 도시된 바와 같은 제어 테이블을 생성한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 제어 테이블에는, ID, 디바이스명, 프로파일, 전력 제어 가능 레벨, 우선순위 및 환경상태 반영 지시자가 포함된다.
ID와 디바이스명은 가전기기(10)를 구분하기 위한 식별자이고, 프로파일은 가전기기(10)의 제어 방식에 대한 정보가 수록되어 있다. 프로파일이 "1"은, 양방향 리모컨과 유무선 통신 등을 통해 가전기기(10)의 상태를 전달받고 제어하는 타입의 가전기기(10)임을 나타낸다. 프로파일이 "2"는, 단방향 리모컨을 통해 가전기기(10)를 제어만 할 수 있는 가전기기(10)임을 나타낸다.
프로파일이 "2" 타입의 가전기기(10)에 대한 전술한 전력 소비패턴 테이블 생성시 안정상태 여부는, 전력 상태를 기초로 판단하게 된다.
전력 제어 가능 레벨은 전력 소비패턴 테이블에서 안정상태인 전력 레벨의 개수를 말한다. 상태 제어부(130)와 홈 게이트웨이(200)는 가전기기(10)를 안정상태로만 제어할 수 있음에 유념하여야 한다.
예를 들어, 도 2와 도 3에 도시된 바와 같은 전력 소비패턴을 보이는 가전기기(10)에 대해서는, 전력 레벨-0 또는 전력 레벨-4로만 제어할 수 있다.
우선순위는 스마트 그리드 환경에서 전기 요금의 시간별 차등화 정책이 발생하여 전력 소모를 줄여야 하는 경우, 어느 가전기기(10)를 먼저 줄일지에 대한 순서를 나타낸다.
환경정보 반영 지시자은 상태 제어시, 환경정보를 고려하여야 하는지 여부를 나타낸다. 환경정보 반영 지시자가 "1"로 표기된 에어컨은 상태 제어시 환경정보를 고려하여야 한다.
또한, 이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.

Claims (7)

  1. 기기의 전력을 측정하는 단계;
    상기 기기의 상태를 파악하는 단계;
    기기의 평균 전력을 산출하여 전력 레벨을 부여하는 단계;
    상기 전력 레벨에 상기 상태를 매칭한 테이블을 생성하는 단계; 및
    상기 테이블을 기초로, 상기 기기의 상태를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 측정 단계는,
    상기 기기에 전원이 공급된 시점부터 상기 기기가 정상 모드에 진입할 때까지 수행되는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 기기의 상태는 안정 상태 및 불안정 상태를 포함하고,
    상기 부여 단계는,
    상기 안정 상태에서의 평균 전력에 전력 레벨을 부여하고, 측정된 전력을 변곡점에서 구분하여 평균 전력에 전력 레벨을 부여하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    상기 기기의 상태를 안정 상태로 제어하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 제어 단계는,
    현재 시간의 전기 요금을 고려하여, 상기 기기에서의 전력 레벨을 결정하는 단계; 및
    결정된 전력 레벨의 상태로 상기 기기를 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 결정단계는,
    상기 기기의 우선 순위 및 환경 상태 중 적어도 하나를 더 고려하여 상기 전력 레벨을 결정하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 방법.
  7. 기기의 전력을 측정하는 측정부;
    상기 기기의 상태를 파악하는 모니터링부;
    기기의 평균 전력을 산출하여 전력 레벨을 부여하고, 상기 전력 레벨에 상기 상태를 매칭한 테이블을 생성하는 관리부; 및
    상기 테이블을 기초로, 상기 기기의 상태를 제어하는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 에너지 관리 시스템.
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